(57)【要約】  【課題】    本発明の課題は、調湿材によって環境改善機能を果たす石膏ボードにおいて、マイナスイオン放出機能などの環境改善機能を、より効率的に発揮させる。  【解決手段】  石膏ボード用の原紙と原紙に一体接合された石膏層とを備える石膏ボードである。石膏層が、無機多孔質調湿材と放射性材料と石膏とを含む。無機多孔質調湿材と放射性材料とが、無機多孔質調湿材：放射性材料＝７５：２５〜９９．５：０．５の重量割合で配合されてなる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
石膏ボード用の原紙と原紙に一体接合された石膏層とを備える石膏ボードであって、
前記石膏層が、無機多孔質調湿材と放射性材料と石膏とを含み、
前記無機多孔質調湿材と放射性材料とが、無機多孔質調湿材：放射性材料＝７５：２５〜９９．５：０．５の重量割合で配合されてなる
環境改善機能を有する石膏ボード。
【請求項２】
前記無機多孔質調湿材が、珪質頁岩、アロフェン、イモゴライト、セピオライト、シリカゲルからなる群から選ばれる材料を含み、
前記放射性材料が、モナザイト、パイロクロア、ゼニタイムからなる群から選ばれる放射性鉱物を含む
請求項１に記載の石膏ボード。
【請求項３】
前記無機多孔質調湿材が、平均細孔半径２０〜８０Å、比表面積５０〜２００ｍ２／ｇである
請求項１または２に記載の石膏ボード。
【請求項４】
前記石膏層に、
前記無機多孔質調湿材が、６〜４０重量％、
前記放射性材料が、ＴｈＯ２換算量で０．３〜２．０重量％、
前記石膏が、５９．７〜９２重量％含まれる
請求項１〜３の何れかに記載の石膏ボード。
【請求項５】
前記石膏層が、チタン、燐酸チタニウム、鉄系化合物からなる群から選ばれる常温触媒を、０．１〜２０重量％の割合でさらに含有する
請求項１〜４の何れかに記載の環境改善機能塗材。
【請求項６】
前記石膏層が、前記無機多孔質調湿材および放射性材料を、放射性物質を含有する放射性鉱物と無機多孔質調湿材とを混合粉砕したあと造粒した造粒物として含む
請求項１〜５の何れかに記載の石膏ボード。
【請求項７】
前記原紙が、前記放射性材料を含有する
請求項１〜６の何れかに記載の石膏ボード。
【請求項８】
前記原紙が、チタン、燐酸チタニウム、鉄系化合物からなる群から選ばれる常温触媒を含有する
請求項１〜７の何れかに記載の石膏ボード。
【請求項９】
前記原紙の外面に、チタン、燐酸チタニウム、鉄系化合物からなる群から選ばれる常温触媒を含有するコーティング層を有する
請求項１〜８の何れかに記載の石膏ボード。
【請求項１０】
前記原紙の外面に、放射性材料を含有するコーティング層を有する
請求項１〜９の何れかに記載の石膏ボード。
【請求項１１】
前記原紙の透湿量が１０００ｇ／ｍ２以上である
請求項１〜１０の何れかに記載の石膏ボード。
【請求項１２】
吸放湿量が１００ｇ／ｍ２以上である
請求項１〜１１の何れかに記載の石膏ボード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境改善機能を有する石膏ボードに関し、詳しくは、建築物の壁面を構成する建材などに利用される石膏ボードであって、石膏ボードが施工された空間の湿度調整や揮発性ガスの吸着除去、脱臭などの環境改善機能を有する石膏ボードを対象にしている。
【背景技術】
【０００２】
石膏ボードは、石膏のスラリーを原紙上で一定厚みのボード状に成形し硬化および乾燥させて製造される。防火性や遮音性に優れた建築材料として、建築物の壁面材などに広く利用されている。
住宅等の壁面に湿気が溜まったり結露が生じたりするのを防止するために、石膏ボードに吸放湿性あるいは調湿性を付与することが提案されている。
特許文献１、２には、石膏ボードの原料に調湿性に優れた木炭や活性炭、セピオライトなどの粉粒体を配合しておく技術が示されている。
特許文献３には、石膏ボードのうち、石膏層ではなく、石膏層の表面を覆う原紙に、各種の調湿材を配合しておく技術が示されている。
【０００３】
調湿材料のうち、硅質頁岩などは、調湿機能を果たす吸放湿性に優れているだけでなく、不快な臭いを吸着除去する脱臭機能や、ホルムアルデヒドなどシックホーム症候群やアレルギー疾患の原因とされる揮発性ガスを吸着除去する機能、マイナスイオン放出機能などもあることが知られている。
これとは別に、ジルコンなどの遠赤外線放射性材料に、モナザイトなどの放射性鉱物を添加することで、遠赤外線放射率が向上し、遠赤外線放射による植物の生育促進や水の浄化などの機能が増進することが知られている（特許文献４参照）。
放射性鉱物がマイナスイオン生成機能を有することも知られている（特許文献５参照）。
【特許文献１】実開昭６３−１２５５２７号公報
【特許文献２】特開平１−２３０４５６号公報
【特許文献３】特開２０００−４５４５０号公報
【特許文献４】特許第３０８５１８２号公報
【特許文献５】特開２００１−１９１３１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
石膏ボードに調湿材を配合して、調湿機能などを向上させようとしても、その性能向上には限界があった。
石膏ボードには、調湿材のほかに石膏などの本来必要とされる材料を十分な量で配合しておく必要があるため、調湿材の配合量は制限される。調湿材が調湿機能などを果たすのに必要な細孔構造の一部が石膏で塞がれ、調湿材の配合量の割に目的の機能が発揮されないことがある。石膏ボードの製造工程における加工処理で調湿材の機能が低下することもある。
また、放射性鉱物によってマイナスイオン生成機能などの付与する場合、放射性鉱物の配合量には、安全上などの観点から規制を受けるので、規制範囲内で十分な機能を発揮させることは困難である。
【０００５】
本発明の課題は、調湿材によって環境改善機能を果たす石膏ボードにおいて、マイナスイオン放出機能などの環境改善機能を、より効率的に発揮させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる環境改善機能を有する石膏ボードは、石膏ボード用の原紙と原紙に一体接合された石膏層とを備える石膏ボードであって、前記石膏層が、無機多孔質調湿材と放射性材料と石膏とを含み、前記無機多孔質調湿材と放射性材料とが、無機多孔質調湿材：放射性材料＝７５：２５〜９９．５：０．５の重量割合で配合されてなる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、石膏ボードに配合された無機多孔質調湿材が有する各種の機能を、放射性材料の存在によって、格段に向上させ得る。具体的には、調湿機能、ガス吸着分解機能、抗菌機能などが向上する。
特に、マイナスイオン発生機能が重要である。無機多孔質調湿材は、吸湿した水分を放湿する際にマイナスイオンを発生する。また、放射性材料にもマイナスイオン発生機能がある。ところが、本発明の石膏ボードでは、無機多孔質調湿材だけでのマイナスイオン発生量と放射性材料だけでのマイナスイオン発生量とを足し合わせた量をはるかに上回る大幅なマイナスイオン発生量の増加が達成できる。
【０００８】
その詳細なメカニズムは不明であるが、おそらく、放射性材料の作用で、無機多孔質調湿材に吸着された水分が蒸発して放出される際の水のクラスターが非常に小さくなる結果、大量のマイナスイオンが発生するのではないかと考えられる。
その結果、無機多孔質調湿材が本来有している調湿機能や有害ガス除去機能、マイナスイオン発生機能などが、格段に向上する。従来の無機多孔質調湿材を配合した石膏ボードでは限界があると思われていた各種機能を、従来の限界を超えてさらに向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
〔無機多孔質調湿材〕
環境改善機能を果たす主成分である。通常の建材などに利用されている無機多孔質調湿材が使用できる。
無機多孔質調湿材の具体例として、珪藻泥岩、珪質頁岩、アロフェン、イモゴライト、セピオライト、白土、大谷石、ゼオライト、シリカゲルが挙げられる。
無機多孔質調湿材は、粉粒体の形態で使用できる。
無機多孔質調湿材は、不焼成物あるいは焼成物の何れの形態でも使用できる。焼成物の場合、焼成温度が、１０００℃以上になると多孔質材料の空隙が極端に少なくなり、その効果が大幅に低下する。１０００℃以下で焼成することが望ましい。無機多孔質調湿材の耐熱性によって適切な焼成温度は異なる。珪質頁岩の場合、９５０℃以下の焼成であれば、殆ど空隙が消滅せず、調湿機能などを有効に発揮できる。
【００１０】
平均細孔径が２０〜２００Åの範囲のもので、比表面積が２０〜２００ｍ２／ｇの無機多孔質調湿材は、吸放湿性に優れる。それに伴い、マイナスイオン発生も多量となる。比表面積が５０ｍ２／ｇ以上で、平均細孔半径が８０Å以下のものがより好ましい。細孔径が小さ過ぎると、吸湿した水分の放湿が行われ難くなり、放湿に伴うマイナスイオン発生量が少なくなる。細孔径が大き過ぎると、吸湿量が少なくなり、それに伴って放湿量も少なく、マイナスイオン発生量も低下する。
無機多孔質調湿材として、吸湿率１％以上のものが有効である。特に、吸湿率５％以上のものが好ましい。吸湿率５％以上の材料として、珪質頁岩、アロフェン、大谷石、セピオライト、シリカゲルなどが挙げられる。
【００１１】
〔放射性材料〕
放射線を放出する放射能を示す放射性元素（核種）を含む材料である。
半減期の長い自然放射性元素（核種）が好ましい。鉱物中に安定な形で含有されている放射性元素が好ましい。例えば、トリウム（２３２Ｔｈ、半減期：１．４×１０１０年）やウラン（主に２３８Ｕ、半減期：４．５×１０９年）が挙げられる。複数の放射性元素を組み合わせることもできる。
実用的には、放射性元素あるいは放射性物質を含有する放射性鉱物が使用される。原子力燃料として利用されているウラン含有鉱物が入手容易である。
【００１２】
具体的には、モナザイト[（Ｃｅ、Ｌａ、Ｔｈ）ＰＯ４、ＴｈＯ２：６％、Ｕ３Ｏ８：０．３％]、パイロクロア[（Ｎａ、Ｃａ）（Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ）２Ｏ６（Ｏ，ＯＨ、Ｆ）、ＴｈＯ２：０．５％、Ｕ３Ｏ８：１％]、ゼニタイム[ＹＰＯ４ｅｔｃ、ＴｈＯ２：１％、Ｕ３Ｏ８：１％]などが好ましい。これらの中でも特に、世界的に広く算出し、トリウムを比較的に多く含有する点で、モナザイトが好ましい。放射性鉱物としては、これらの鉱物の精錬工程で得られるトリウム、ウランを含む中間鉱物も有利に利用できる。複数の放射性鉱物を組み合わせて使用することもできる。
放射性材料とは、ＴｈＯ２等の単体の放射性元素あるいは放射性物質と、この放射性物質を１種または複数種含む放射性鉱物とを包含する技術概念である。
【００１３】
放射性材料の配合割合は、用途や要求性能によって変更できる。放射性鉱物あるいは放射性物質と、そこに占める放射性元素の存在量とは異なる場合がある。そこで、放射性物質の配合量を、自然放射性元素として代表的な放射性元素である酸化トリウムＴｈＯ２の含有量に換算して評価することができる。例えば、放射性元素が酸化ウラン（Ｕ３Ｏ８）の場合は、半減期がＴｈＯ２に比べて約１／３であるので、酸化ウラン配合量の３倍がＴｈＯ２換算量である。
放射性材料の粒度として、平均粒子径５〜１００μｍに設定しておくことができる。適切な粒度範囲に設定することで、無機多孔質調湿材との混合が均一になり易く、放射性物質と無機多孔質調湿材との相互作用が効率的に発揮される。
【００１４】
＜無機多孔質調湿材に対する割合＞
放射性材料は、無機多孔質調湿材に作用して、無機多孔質調湿材が本来有している調湿機能や有害ガス除去機能、マイナスイオン発生機能などを向上させる。
そのためには、無機多孔質調湿材に対する放射性材料の配合割合が重要である。そこで、無機多孔質調湿材：放射性材料＝７５：２５〜９９．５：０．５の重量割合で配合される。好ましくは、無機多孔質調湿材：放射性材料＝９０：１０〜９９．５：０．５である。
〔常温触媒〕
石膏ボードの通常の施工環境である常温において、有機物や高分子物質を分解して環境改善を果たす機能を有する物質である。
【００１５】
具体的には、チタン、燐酸チタニウム、鉄化合物が挙げられる。チタンは二酸化チタンが使用できる。チタンは、紫外線を含む光の照射で良好な光触媒作用を生じるので、光の当たる個所に使用するのが好ましい。燐酸チタニウムや鉄化合物は、光がなくても触媒作用を発揮する。
但し、これらの常温触媒は、触媒作用すなわち物質の分解作用が弱く、無機多孔質調湿材に吸着された有害物質を、常温触媒だけで分解するのは難しい。前記したチタンの場合、十分な光が当たらない用途では、分解作用は生じない。
しかし、放射性物質が存在していると、放射性物質が放出する放射線エネルギーの作用によって、常温触媒の触媒作用あるいは分解能力が大幅に向上する。実用的に十分に有効な吸着ガス分解機能を果たすことができる。
【００１６】
〔造粒物〕
無機多孔質調湿材および放射性材料を、放射性物質を含有する放射性鉱物と無機多孔質調湿材とを混合粉砕したあと造粒した造粒物として配合することができる。
造粒物は、無機多孔質調湿材と放射性材料とが均一で正確な割合で存在しているので、無機多孔質調湿材と放射性材料との相乗的作用が良好に発揮される。
造粒物には、無機多孔質調湿材および放射性材料以外に、石膏ボードに必要とされる成分や材料を配合しておくこともできる。配合成分には、粉体などの固形物のほか、液体材料も使用できる。常温触媒を配合しておくこともできる。
【００１７】
基本的な造粒物の材料や製造方法は、通常の造粒技術が適用できる。
造粒物の原料に造粒用バインダーを含有しておくと造粒が容易である。具体的には、粘土、ベントナイト、メチルセルロースなどが使用できる。
具体的な造粒方法として、造粒原料を湿式混合粉砕後、スプレー乾燥造粒し、顆粒状の造粒物を得る方法が適用できる。この方式では、原料粉体の粒径として、平均粒径１０μｍ程度の細かい粉体を使用して、０．１〜０．５ｍｍの顆粒状に凝集した造粒物を得ることができる。湿式混合粉砕後、フイルタープレスにて、塊を作り、更に、真空土練機にて押出し成型後、マルメライザーにて造粒する方法も採用できる。乾燥後粉砕する方法、パン型造粒方法なども採用できる。
【００１８】
造粒物の粒径は０．１〜３０ｍｍに設定できる。
造粒物は、造粒後にさらに乾燥させたり、焼成したりすることもできる。焼成造粒物は、粒強度、耐水性などを向上させることができる。
〔石膏ボード〕
基本的には、各種の建築技術分野で利用されている通常の石膏ボードの製造技術が適用できる。
石膏ボードは、原紙と原紙に一体接合された石膏層とを備える。石膏層および原紙の一方または両方に、無機多孔質調湿材および放射性材料を配合しておく。石膏層の両面に原紙が配置される場合は、何れか一方または両方の原紙に、無機多孔質調湿材および放射性材料を配合しておくことができる。
【００１９】
＜石膏層＞
通常の石膏ボードを構成する材料が用いられる。具体的には、焼き石膏を主原料とし、必要に応じて各種の混和材を加え、さらに水を加えて撹拌混合して石膏スラリーを調製し、この石膏スラリーを板状その他の所定の形状に成形し、硬化および乾燥させることで石膏層が形成される。石膏スラリーを成形する際の支持構造に、原紙が用いられる。
石膏層には、通常の石膏ボードにおける石膏層と同様に、おが屑やパルプ、パーライトなどの混和材が配合できる。その他の各種添加材も配合できる。例えば、着色材や硬化材などがある。
【００２０】
石膏層には、無機多孔質調湿材を６〜４０重量％、放射性材料をＴｈＯ２換算量で０．３〜２．０重量％、石膏５９．７〜９２重量％配合しておくことができる。但し、無機多孔質調湿材と放射性材料との割合は、前記した特定比率になるように設定する。
放射性材料の配合量は、好ましくはＴｈＯ２換算量０．５重量％以上である。ＴｈＯ２換算量の上限は、好ましくは１．８重量％である。配合量が少な過ぎれば、マイナスイオン発生などの目的の機能が十分に発揮できない。配合量が多過ぎると、環境汚染や安全性の問題が生じ、取扱いが面倒になる。例えば、２００３年１月現在における我が国の放射性物質に関する法律規制では、３７０ベクトル／ｇ（現行規制では、トリウム含有％＋ウラン含有％×３で１．８重量％になる）以上の場合には、届出が必要になる。
【００２１】
放射性物質を含む放射性鉱物などの放射性材料が、石膏層の全体に占める割合を、０．５〜２５重量％に設定することができる。好ましくは０．５〜２０重量％である。
石膏層には、常温触媒を０．１〜２０重量％の割合で含有することもできる。
＜原紙＞
基本的に、通常の石膏ボードと同様の紙材料が使用される。
原紙には、無機多孔質調湿材、放射性材料、常温触媒の何れか１種あるいは複数種を配合しておくことができる。原紙に無機多孔質調湿材や放射性材料が配合されている場合、外部環境と石膏層との間で原紙を通過する湿気が、確実に原紙に配合された無機多孔質調湿材や放射性材料と接触することになるので、環境改善機能が有効に発揮される。
【００２２】
原紙に、無機多孔質調湿材などを配合しておくには、原紙を抄造などで製造する際に、抄造用のスラリー液に分散させておけばよい。微細な粉粒体のほうが、原紙に含有させ易い。粉粒体として、粒度２mm以下のものが好ましい。
原紙のうち、石膏ボードの表面に露出する外面には、石膏ボードの表面特性を改善するコーティング層を設けることができる。コーティング層の材料やコーティング手段は、通常の石膏ボードにおける原紙のコーティング層と同様の技術が適用できる。
コーティング層には、常温触媒を含有させることができる。常温触媒は、光の照射によって機能を発揮できる材料が多いので、石膏ボードの表面に露出する原紙のコーティング層に含有させておくことが有効である。
【００２３】
コーティング層には、放射性材料を含有させておくこともできる。
原紙の透湿量を１０００ｇ／ｍ２以上に設定できる。原紙の透湿量が大きければ、石膏ボードの施工環境の空気や湿気、各種ガスなどが、石膏層に良好に到達して、石膏層に含まれた無機多孔質調湿材や放射性材料の環境改善機能が有効に発揮される。
＜石膏ボードの製造＞
石膏層と原紙とからなる石膏ボードの形状や構造は、通常の石膏ボードと同様にすることができる。
板状をなす石膏層の片面もしくは両面に原紙を配置することができる。石膏層の外周に筒状の原紙を配置することもできる。石膏層の外面に加えて、石膏層の内部にも原紙を介在させることができる。
【００２４】
石膏ボードを製造するには、予め準備された原紙の上に、石膏スラリーを層状に供給することで、原紙上に石膏スラリーの成形体を形成し、原紙に石膏スラリー成形体を支持したままの状態で、石膏スラリーからの水分の除去や硬化および乾燥を行う。その結果、石膏スラリー成形体からなる石膏層に原紙が一体接合された石膏ボードが得られる。
石膏スラリーの調製は、無機多孔質調湿材や放射性材料、その他の粉体材料および液体材料を均一に混合した状態で水に分散あるいは溶解させる。予め、無機多孔質調湿材や放射性材料とを均一に混合したあと、その他の材料と混合したり、水を加えて混合したりすることで、無機多孔質調湿材と放射性材料とが常に隣接した位置に存在することになり、相互作用による各種機能の向上が良好に発揮される。
【００２５】
石膏スラリー成形体の両面に原紙を配置すれば、石膏層の両面に原紙が配置された石膏ボードが得られる。筒状に配置された原紙の中央に石膏スラリーを押出成形すれば、筒状の原紙で囲まれた石膏層を有する石膏ボードが能率的に得られる。
石膏ボードには、石膏層および原紙のほかに別の材料からなる層を積層しておくことができる。
例えば、石膏ボードの表面に、紙や布などからなり透湿性を有する仕上げ材を積層しておくことができる。
石膏ボードの外面のうち、調湿機能などを発揮させる必要がなく、逆に、湿気の通過を遮断する必要がある面には、防湿層を設けることができる。例えば、壁の内部空間側に配置される面に防湿層を配置すれば、壁の内部空間に湿気が浸入したり、壁の内部空間から室内側へと湿気が通過したりすることを阻止できる。
【００２６】
＜石膏ボードの機能＞
石膏ボードが果たす環境改善機能には、調湿機能がある。脱臭機能、揮発性ガス吸着機能、マイナスイオン発生機能もある。これらの機能のうち、少なくとも一つ、好ましくは複数の機能を果たすことが望ましい。
石膏ボードの吸放湿量が１００ｇ／ｍ２以上であるものが好ましい。吸放湿量は、吸湿量と放湿量との両方を測定して、その少ないほうの数値で表す。吸放湿量が大きいほど、調湿機能が高まり、ガス吸着機能やマイナスイオン放出機能なども高まる。
【実施例】
【００２７】
具体的に石膏ボードを製造し、その性能を評価した。
〔石膏ボードの製造〕
表１に示す材料配合で、常法により、石膏ボードを製造した、
無機質多孔質調湿材は、稚内産の硅質頁岩を用いた。放射性材料は、モナザイトを用いた。
〔マイナスイオン放出量の測定〕
イオン測定器ＩＣ−１０００（ユニバーサル企画社製）を用いた。
測定器上部の吸引口に試験体を置き、表示が安定するまで約１０秒間維持したあと、指示値を読んで、マイナスイオン放出量とした。
【００２８】
〔吸放湿量の測定〕
吸湿量：
２５℃、相対湿度５０％の恒温恒湿槽で２４時間養生したあと、２５℃、相対湿度９０％の恒温恒湿槽に入れ、２４時間後の質量増加量を測定した。単位面積（ｍ２）当たりに換算した値を吸湿量（ｇ／ｍ２）とした。
放湿量：
２５℃、相対湿度９０％の恒温恒湿槽に２４時間保持した試験体を、２５℃、相対湿度５０％の恒温恒湿槽に入れ、２４時間後の質量減少量を測定した。単位面積（ｍ２）当たりに換算した値を放湿量（ｇ／ｍ２）とした。
【００２９】
〔試験結果〕
【００３０】
【表１】
2005247635.tif 000002
【００３１】
＜評価＞
(1) 実施例１〜３では、石膏および硅質頁岩に加えて、放射性材料であるモナザイトを配合していることにより、大量のマイナスイオンを放出することができる。吸湿量、放出量についても、非常に高い値を示す。
(2) 実施例４〜６では、石膏ボードの両表面に配置される原紙にもモナザイトを配合したことにより、マイナスイオン放出量が格段に向上した。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明で得られる石膏ボードは、例えば、従来の石膏ボードと同様に住宅の内装仕上げ材として利用でき、施工環境の湿度を適切な範囲に調整する調湿機能やマイナスイオン放出機能が良好で、居住環境の向上に大きく貢献できる。