(57)【要約】  【課題】  調湿機能や強度を損なうことなく軽量化を達成する。  【解決手段】  無機多孔質調湿材料を含む原料を成形し焼成する調湿タイルの製造方法である。前記無機多孔質調湿材料と発泡温度６５０〜１０００℃の発泡剤とを含む成形原料を調製する工程（ａ）と、前記成形原料を成形して成形物を得る工程（ｂ）と、前記成形物を１０００℃以下の焼成温度で焼成して調湿タイルを得る工程（ｃ）とを含む。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機多孔質調湿材料を含む原料を成形し焼成する調湿タイルの製造方法であって、
前記無機多孔質調湿材料と発泡温度６５０〜１０００℃の発泡剤とを含む成形原料を調製する工程（ａ）と、
前記成形原料を成形して成形物を得る工程（ｂ）と、
前記成形物を１０００℃以下の焼成温度で焼成して調湿タイルを得る工程（ｃ）と
を含む調湿タイルの製造方法。
【請求項２】
前記工程（ａ）が、前記発泡剤として、ひる石を、前記成形原料全体の５〜４０重量％の割合で配合する
請求項１に記載の調湿タイルの製造方法。
【請求項３】
前記工程（ａ）が、前記無機多孔質調湿材料として、硅質頁岩、セピオライト、ゼオライト、アロフェン、イモゴライト、シリカゲル、珪藻泥岩およびベントナイトからなる群から選ばれる材料を、前記成形原料全体の２０〜７０重量％用いる
請求項１または２に記載の調湿タイルの製造方法。
【請求項４】
前記工程（ａ）が、前記発泡剤として、粒度１００μｍ以下の発泡剤を配合する
請求項１〜３の何れかに記載の調湿タイルの製造方法。
【請求項５】
前記工程（ａ）が、前記成形原料を湿式粉砕し造粒する
請求項１〜３の何れかに記載の調湿タイルの製造方法。
【請求項６】
前記工程（ｂ）が、プレス圧力９８０〜２４５０Ｎ／ｃｍ２で乾式プレス成形する
請求項１〜５の何れかに記載の調湿タイルの製造方法。
【請求項７】
前記工程（ｂ）が、押出圧力９８〜５９０Ｎ／ｃｍ２で湿式押出成形する
請求項１〜５の何れかに記載の調湿タイルの製造方法。
【請求項８】
無機多孔質調湿材料と発泡剤とを含む原料を成形し焼成して得られる調湿タイルであって、
比重０．９〜１．３、
曲げ強度１４７Ｎ／ｍ２（１５ｋｇ／ｍ２）以上、
吸湿性能１００ｇ／ｍ２以上
である調湿タイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調湿タイルの製造方法および調湿タイルに関し、詳しくは、硅質頁岩などの無機多孔質調湿材料を用いて調湿機能を高め、住宅の内装建材などに利用される調湿タイルの製造方法と、このような製造方法で得られる調湿タイルとを対象にしている。
【背景技術】
【０００２】
住宅の内装建材などに利用されるタイルとして、硅質頁岩などの調湿機能に優れた無機多孔質材料を配合してなる調湿タイルが知られている。
調湿タイルは、施工環境の過剰な湿気を吸収保持して湿度を下げ、施工環境が乾燥し過ぎると吸収保持した水分を放出して湿度を上昇させる調湿機能に優れている。調湿タイルが施工された室内環境の湿度を、居住者にとって快適な湿度範囲に調整することができる。調湿タイルの表面には結露が発生し難い。また、調湿材料によっては、施工環境に発生する臭いやホルマリンなどの揮発性ガスを吸着除去する脱臭性、ＶＯＣ除去性にも優れた機能を発揮できる。
【０００３】
特許文献１には、硅質頁岩などの無機調湿材と粘土と水分とを適量で組み合わせた原料を湿式粉砕しスプレー乾燥で造粒した造粒物を、押出成形し焼成することで、調湿タイルを製造する技術が示されている。
ガラス建材やセメント建材、通常のタイル建材などにおいて、焼成工程で発泡させることによって、無数の微細な空孔が形成された発泡建材を製造する技術が知られている。発泡建材は軽量で運搬などの取扱いが容易である。
【特許文献１】特開２００２−１１４５６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の調湿タイルは、調湿機能には優れているが比較的に重くて取り扱い難いという問題がある。
調湿タイルを一般住宅の内装壁面に施工する場合、壁面の支持構造をかなり頑丈にしておかないと、重い調湿タイルを支持するのが難しくなる。調湿タイルを支持させるために太い柱材や分厚い下地材を施工するのでは、施工コストが増大し、施工の手間もかかる。壁面が分厚くなると、室内空間が狭くなり、使用し難くなる。
調湿タイルを軽量化させるために、前記した発泡建材の技術を適用することが考えられる。調湿タイルの原料に、焼成工程で発泡する材料を配合しておくことで、無数の微細な空孔が形成された調湿タイルが得られる。
【０００５】
ところが、硅質頁岩などの無機多孔質調湿材料に発泡材料を加えて焼成して得られた調湿タイルは、軽量化は果たせても、本来の機能である調湿性が極端に低下してしまうという問題が生じる。これは、無機多孔質調湿材料が変質したり特性が変わったりしてしまうものと思われる。また、強度的に弱くなるという問題がある。これは、発泡状態では、無機多孔質調湿材料の粒体同士が強力に結合されないからであると思われる。
前記した発泡ガラス建材などでは、焼成工程で、構成原料のガラスなどを溶融させた状態で内部に空孔を形成させてから冷却硬化させ、空孔の外殻が溶融硬化して一体化された強固な多孔質構造を形成させて、高い強度の発泡建材を得る技術が知られている。しかし、無機多孔質調湿材料を溶融させてしまうと、調湿機能は大きく損なわれる。
【０００６】
プレス成形品を溶融ガス発泡させると、発泡時に成形品が膨張して、成形形状を維持できなくなることもある。
本発明の課題は、従来の調湿タイルが有する重いという欠点を解消し、調湿機能や強度を損なうことなく軽量化を達成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる調湿タイルの製造方法は、無機多孔質調湿材料を含む原料を成形し焼成する調湿タイルの製造方法であって、前記無機多孔質調湿材料と、発泡温度６５０〜１０００℃の発泡剤とを含む成形原料を調製する工程（ａ）と、前記成形原料を成形して成形物を得る工程（ｂ）と、前記成形物を１０００℃以下の焼成温度で焼成して調湿タイルを得る工程（ｃ）とを含む。
〔無機多孔質調湿材料〕
湿気を吸収保持し吸収保持した水分を放出する可逆的な吸放湿機能を有する。吸湿作用と放湿作用の切り替えは、環境の湿度条件によって発現する。
【０００８】
従来、建材やタイルに調湿機能を与えるために使用されていた各種の無機多孔質調湿材料が使用できる。
具体例として、硅質頁岩が挙げられる。硅質頁岩は、優れた調湿機能に加えて、脱臭機能や揮発性ガス吸着機能にも優れている。アロフェン、イモゴライト、活性白土、セピオライト、ゼオライト、シリカゲルなども使用できる。複数種類の無機多孔質調湿材料を組み合わせて使用することもできる。
無機多孔質調湿材料の細孔径は、平均細孔径１０〜１００Åの範囲である。好ましくは、平均細孔径２０〜８０Åである。無機多孔質調湿材料の粒径は、５〜３０μｍが好ましい。
【０００９】
無機多孔質調湿材料は、成形原料の全体に対して２０〜７０重量％を配合することができる。好ましくは、３０〜６０重量％である。無機多孔質調湿材料が少な過ぎると、目的とする調湿機能などが十分に発揮できない。無機多孔質調湿材料が多過ぎると、強度が出ず、クラックが生じたり、形状維持が困難になったりする。
〔発泡剤〕
調湿タイルの焼成工程で発泡して、調湿タイルに微細な空孔を形成する機能を果たす。
調湿タイルの焼成温度において適切な発泡作用が発揮され、調湿タイルの特性を損なうことがなければ、通常の発泡性材料の中から選んで使用できる。
【００１０】
発泡剤として、発泡温度６５０〜１０００℃の発泡剤を使用することができる。発泡温度が低過ぎると、焼成工程において、発泡剤から十分な分解ガスが発生せず、調湿タイルの発泡が不十分になる。最終的に得られた焼成物には微細な空孔が十分な量で形成されず、調湿タイルの軽量化が果たせない。発泡温度が高過ぎると、無機多孔質調湿材料の空隙が埋まってしまい、吸放湿性が大幅に低下する。調湿タイルの軽量化も果たせない。前記温度範囲で、使用する無機多孔質調湿材料や焼成工程における焼成温度に合わせて、適切な発泡温度を有する発泡剤を選択することが望ましい。
好ましい発泡剤として、ひる石が挙げられる。
【００１１】
ひる石は、加熱したときに「ひる」のように伸びる天然鉱物として知られている。ひる石の発泡作用は、６５０〜１０００℃で発現する。ひる石は、調湿タイルの強度を向上でき、焼成過程でタイル形状が崩れることもなく、調湿タイルの軽量化を良好に達成することができる。ひる石と同等の機能を有する材料であれば、ひる石以外の発泡剤も使用可能である。
発泡剤は、成形原料全体の５〜４０重量％の割合で配合しておくことが望ましい。発泡剤が少な過ぎれば発泡作用が十分に発現せず、調湿タイルの軽量化が果たせない。発泡剤が多過ぎると、無機多孔質調湿材料による調湿機能を阻害したり、調湿タイルの強度を低下させたり、焼成過程でタイル形状が崩れたりする。
【００１２】
発泡剤は、粉粒状の形態で成形原料に配合しておくことが望ましい。発泡剤の粒度を細かくしておくほうが、発泡作用が良好に行われ、調湿タイルに微細で均一な空孔を形成させることができる。具体的には、発泡剤の粒度が１００μｍ以下のものが好ましい。粒度が大き過ぎると、焼成時に成形形状が大きく変形して製品にならない。
〔成形原料〕
基本的には、通常の調湿タイルにおける成形原料と同様の材料や配合あるいは調製方法が適用できる。
成形原料には、少なくとも、無機多孔質調湿材料と発泡剤とを含む。その他に、バインダー成分や着色剤、溶融剤などを配合しておくことができる。粘土や低融点のガラス材料を配合しておくこともできる。成形原料には、水を加えて水分量を調整しておくことができる。
【００１３】
成形原料は、通常、粉粒状あるいは液状の原料を撹拌混合して調製する。原料を粉砕して粒状化すると同時に混合することもできる。湿式粉砕後に造粒して粒塊状の成形原料を調製することもできる。
湿式粉砕造粒物は、各原料成分が均等に配合され、取扱いが容易で、成形作業にも適している。造粒物は、粉体のままの原料よりも焼成工程における発泡が均一に生じ易く、強度が高く品質性能に優れた調湿タイルが容易に得られ易い。造粒物の粒径は、平均粒径０．１〜１ｍｍに設定できる。好ましくは、平均粒径０．２〜０．８ｍｍである。
〔成形作業〕
基本的には、通常の調湿タイルの製造における成形作業と同様の成形装置や方法、処理条件が適用される。
【００１４】
成形原料は、成形作業に適した含水率に調整しておくことができる。成形方法によって好ましい含水率は異なる。
成形原料は、成形型に充填し乾燥させるだけでも、保形性のある成形物を得ることができる。
＜プレス成形＞
成形型に充填したあと加圧するプレス成形が適用できる。
乾式プレス成形の場合、成形原料に造粒物を使用することで、品質安定性、生産性を向上できる。
【００１５】
乾式プレス成形の場合、成形原料として使用する造粒物の含水率は１３〜３０重量％に設定できる。乾式プレス成形でのプレス圧力を９８０〜２４５０Ｎ／ｃｍ２（１００〜２５０ｋｇｆ／ｃｍ２）に設定できる。プレス圧力が低過ぎると、調湿タイルの強度が弱くなる。プレス圧力が高過ぎると、焼成過程で発泡圧力によって爆裂してしまう心配がある。
＜押出成形＞
所定の断面形状を有する口金から成形原料を押し出して連続した成形物を得る押出成形も適用できる。
【００１６】
押出成形の成形原料は、湿式混合粉砕したあと脱水フィルタープレス成形してケーキ板を製造し、このケーキ板を粉砕し加水したものが、好ましく使用できる。
押出成形された成形物を適宜長さ毎に切断すれば、板状の調湿タイルとなる成形物を得ることができる。押出成形では、成形原料の含水率が高い湿式押出成形が好ましい。この場合の含水率は２５〜４０重量％に設定される。乾式押出成形の押出圧力を９８〜５９０Ｎ／ｃｍ２（１０〜６０ｋｇｆ／ｃｍ２）に設定できる。押出圧力が低過ぎると、押出成形品の保形が十分にできなかったり、調湿タイルの強度が弱くなったりする。押出圧力が高過ぎると、プレス成形でプレス圧力が高い場合と同様に、焼成過程で爆裂する心配がある。
【００１７】
成形物の形状としては、調湿タイルの用途によっても異なるが、通常は、矩形の板状をなしている。矩形以外の多角形や円形、楕円形、長円形などの曲線形状も採用される。外周辺に係合用の凹凸を設けておくこともできる。調湿タイルの施工時に表面になる面に凹凸模様を形成しておくこともできる。調湿タイルの裏面に貼り付け用の凸条や突起を設けておくこともできる。
〔焼成作業〕
基本的には、通常の調湿タイルと同様の焼成装置、焼成条件が適用できる。
焼成温度は、使用原料や調湿タイルの形状、要求性能などによっても異なるが、６５０〜１０００℃が採用される。好ましくは、８００〜９５０℃である。焼成時間は、１〜６時間に設定される。
【００１８】
焼成作業を終え、焼成炉などから焼成物を取り出せば、調湿タイルが得られる。焼成作業の後で、仕上げ加工や仕上げ処理など、通常の調湿タイル製造においても行われる後工程を組み合わせることもできる。
〔調湿タイル〕
製造された調湿タイルは、発泡剤の配合によって全体に無数の微細な空孔が配置された多孔構造を備えている。無機多孔質調湿材料そのものが有する多孔構造は微視的な空間であるが、それに比べて発泡による多孔構造はより大きな空間である。発泡による多孔構造の内面や表面に無機多孔質調湿材料が配置され、その無機多孔質調湿材料の表面にミクロ状の細孔が配置されている状態になる。
【００１９】
調湿タイルの調湿機能や吸着機能は、基本的に、無機多孔質調湿材料が果たす。発泡による多孔構造は、無機多孔質調湿材料の表面に湿気やガスを効率的に到達させる通路として働く。勿論、多量の水分などが存在する場合は、発泡による空孔にも水分が保持されることはあり得る。
調湿タイルの寸法は、使用目的や要求性能によって異なるが、通常、最大辺長を１９ｍｍ〜１ｍの範囲に設定できる。厚みを５〜３０ｍｍに設定できる。
発泡による多孔構造を有する調湿タイルは、通常の調湿タイルに比べて軽量である。具体的には、通常の調湿タイルが比重１．５以上であるのに対し、本発明の調湿タイルは、比重０．９〜１．３の範囲である。しかも、調湿機能の点では、通常の調湿タイルと遜色がなく、例えば、吸湿性能１００ｇ／ｍ２以上を発揮する。また、強度も十分であり、例えば、曲げ強度１４７Ｎ／ｍ２（１５ｋｇｆ／ｍ２）以上である。
【００２０】
調湿タイルの用途は、従来の調湿タイルと同様に、各種建築施工に利用される。例えば、住宅の居室や浴室などの内装仕上げに利用される。建築物の外壁仕上げに利用することもできる。庭園の床仕上げなどにも使用される。特に、従来の調湿タイルよりも軽量性が要求される用途に有用である。従来の調湿タイルを施工するために、頑丈な下地構造が必要とされていた個所では、下地構造を簡略化することが可能である。下地構造が弱くて従来の調湿タイルが施工できなかった個所にも施工することが可能になる。
しかも、調湿タイルは、カッターナイフで簡単に切断できるほど、加工性が良い。そのため、施工現場で容易に寸法形状を調整加工してタイル施工を行うことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明にかかる調湿タイルの製造方法では、成形原料に、無機多孔質調湿材料とともに、調湿タイルの焼成温度よりも発泡温度が低い発泡剤を配合しておくことで、調湿タイルの焼成工程で発泡剤が発泡して調湿タイルに無数の微細な空孔を形成させる。
その結果、軽量性に優れた調湿タイルが得られる。焼成温度が、通常の調湿タイルと同程度の低い温度でよいので、無機多孔質調湿材料が溶融ガラス化せず、優れた調湿機能を維持できる。発泡による微細な空孔は形成されても、無機多孔質調湿材料同士は強固に結合し、通常の調湿タイルと遜色のない高強度の調湿タイルが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
調湿タイルの具体的製造例とその性能を評価した結果を示す。
〔成形原料の配合〕
下表に示す配合で成形原料を調製した。各配合は、重量％で表す。廃ガラスは、蛍光管の廃棄物から得られたものである。
【００２３】
【表１】
2005089274.tif 000002
【００２４】
〔造粒物の調製〕
前記配合からなる原料５０ｋｇをボールミルに入れ、１５時間かけて湿式粉砕したあと、スプレー乾燥造粒を行い、平均粒径０．５ｍｍ、含水率２０％の造粒物を得た。
〔プレス成形〕
造粒物を、成形型に充填し、圧力９８１Ｎ／ｃｍ２（１００ｋｇｆ／ｃｍ２）で乾式プレス成形して、素地タイルを得た。素地タイルの寸法は、１５０ｍｍ角、１０ｍｍ厚であった。素地タイルは、６０℃で１時間以上かけて乾燥させた。
〔押出成形〕
前記配合からなる原料１００ｋｇをボールミルに入れ、１５時間かけて湿式粉砕したあと、フィルタープレスを行ってケーキ板を得た。ケーキ板を破砕し、加水したあと、真空土練機に供給して、押出成形を行った。帯状に押し出された押出成形品を、長さ３０ｃｍ毎に切断し、３０ｃｍ角で１０ｍｍ厚の板状品を得、１９６Ｎ／ｃｍ２（２０ｋｇｆ／ｃｍ２）でプレスして、素地タイルを得た。素地タイルは、６０℃で３時間かけて乾燥させた。
【００２５】
〔焼成〕
乾燥後の素地タイルを、ローラ−ハースキルンを用いて、最高温度９５０℃で２時間焼成し、調湿タイルを得た。
〔性能測定〕
得られた調湿タイルについて、比重、曲げ強度、外観形状を測定して評価した。その結果を、下表に示す。
【００２６】
【表２】
2005089274.tif 000003
【００２７】
〔評価〕
(1) 各実施例の調湿タイルは、比重は小さく軽量でありながら、曲げ強度は十分に高いものであった。外観形状も良好で商品価値の高いものであった。吸湿性能についても全て、１００ｇ／ｍ２以上の吸湿量を有しており、調湿タイルとして優れた性能を示した。
成形方法として、プレス成形および押出成形の何れもが適用できることも実証された。強度的には押出成形のほうが優れた結果を示し、軽量性の点ではプレス成形のほうが良い結果であった。
(2) 比較例の調湿タイルは、発泡剤であるひる石の配合量が適切でなかったために、目的とする性能が発揮できなかった。例えば、比較例１−１、２−１は、ひる石が少なく、十分な軽量化が図れなかった。従来の調湿タイルと同じ程度の比重であった。比較例１−２、２−２は、ひる石が多過ぎた。比較例１−２では、焼成時の発泡で、ふくれやクレータが発生し、調湿タイルにクラックが生じていた。曲げ強度は測定不能なほど弱いものであった。比較例２−２でも、クラックが発生して形状分解してしまい、比重や曲げ強度は測定できなかった。