(57)【要約】【課題】本発明は、調湿性能に優れ、かつ、強度も大きい調湿用セメント質硬化体を効率良く製造する方法を、提供することを目的とする。【解決手段】セメント、水、細骨材、減水剤、３５０℃以下で溶融する有機繊維、及び３５０℃以下で溶融するマイクロカプセルを含む配合物を混練し、該混練物を型枠内に打設して、未硬化の成形体を得る成形工程と、前記未硬化の成形体を、１０〜４０℃で、封緘養生または気中養生した後、前記型枠から脱型し、硬化した成形体を得る常温養生工程と、前記硬化した成形体を、３５０℃以下かつ有機繊維及びマイクロカプセルが溶融する温度以上で、加熱養生を行い、加熱養生後の硬化体を得る加熱養生工程、を含むことを特徴とする調湿用セメント質硬化体の製造方法、を提供する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、水、細骨材、減水剤、３５０℃以下で溶融する有機繊維、及び３５０℃以下で溶融するマイクロカプセルを含む配合物を混練し、該混練物を型枠内に打設して、未硬化の成形体を得る成形工程と、
前記未硬化の成形体を、１０〜４０℃で、封緘養生または気中養生した後、前記型枠から脱型し、硬化した成形体を得る常温養生工程と、
前記硬化した成形体を、３５０℃以下かつ有機繊維及びマイクロカプセルが溶融する温度以上で、加熱養生を行い、加熱養生後の硬化体を得る加熱養生工程、を含むことを特徴とする調湿用セメント質硬化体の製造方法。
【請求項２】
前記有機繊維が、ポリエチレン繊維、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリスチレン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、セルロース繊維、又はこれらの重合前のモノマーの共重合体繊維であり、マイクロカプセルの内包物が、水又は溶融点が３５０℃以下のパラフィンである請求項１記載の調湿用セメント質硬化体の製造方法。
【請求項３】
前記有機繊維は、長さが２〜１０ｍｍ、直径が、０．０１２〜０．３ｍｍで、その配合量が３〜１０体積％、マイクロカプセルは、その直径が、１０〜６００μｍで、その配合量が５〜２５体積％である請求項１又は請求項２記載の調湿用セメント質硬化体の製造方法。
【請求項４】
前記配合物が、更に粗骨材を含む請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の調湿用セメント質硬化体の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の製造方法によって、セメント質硬化体中に微細空洞とこれを連通する連続空隙を生じさせたことを特徴とする調湿用セメント質硬化体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湿度調節性に優れる調湿用セメント質硬化体の製造方法及びその硬化体に関する。
【背景技術】
【０００２】
エコ建築（省エネルギー住宅等）や防水・防塵建築の要請から建築物の気密性が高まっている。しかし、高気密化が進むと、室内の建材表面での結露が生じ易く、居住性や耐久性が劣化する原因になっている。また、結露により「カビ」や「ダニ」が発生し、居住者の健康被害の虞もある。
【０００３】
対策として、常時、外気を取り込み、屋内を流通させる、或いは、除湿等の屋内空調により室内雰囲気を制御することが考えられる。しかし、外気取り込みファンや空気調整機の電力費用がかかり、屋外への放熱等の問題も指摘される。
【０００４】
そこで、電力を用いずに室内の湿度調整を行ない、結露を防止する技術が求められている。調湿建材は、湿気の多い環境では、湿分を内部に吸い込み、乾燥環境では、湿分を内部から吐き出し、快適な環境を保つ結露防止建材である。その用途は、天井材、壁材等の内装材、床下材等であり、建材の形態としては、タイル、パネル、ボード、レンガ、ブロックあるいは土間コンクリートが挙げられる。
【０００５】
従来、調湿用成形体として、例えば、特許文献１には、主として家屋の床下に撒布してその部分の湿度を調節するために使用する、吸湿性と放湿性をあわせ有する調湿用成形体が記載される。また、特許文献２には、４００℃以上の高温生成で得られた多孔質の籾殻黒炭や籾殻白炭からなる籾殻炭を建築材の素材として用いる調湿用成形体が記載される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２１９３４６号公報
【特許文献２】特開２００９−２５６８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載されている調湿用成形体は、強度が低く、その用途が家屋の床下に配置して使用する用途に限られる。また、特許文献２に記載されている調湿用成形体も、強度が低く、その用途が家屋の床下に配置して使用する用途等に限られる。さらに、特許文献２に記載されている調湿用成形体では、成形から脱型まで３週間程度要するものであり、製造に手間がかかるものであった。
そこで、本発明は、調湿性能に優れ、かつ、強度も大きい調湿用セメント質硬化体を効率良く製造する方法及びその硬化体を、提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、セメント、水、細骨材、減水剤、特定の有機繊維、特定のマイクロカプセルを含む配合物を混練し、未硬化の成形体を封緘養生または気中養生した後、前記型枠から脱型し、適度に硬化した成形体を得る常温養生工程と、前記適度に硬化した成形体中の有機繊維及びマイクロカプセルが溶融する温度以上で、加熱養生を行って、調湿用セメント質硬化体を得ると、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［５］を提供するものである。
［１］セメント、水、細骨材、減水剤、３５０℃以下で溶融する有機繊維、及び３５０℃以下で溶融するマイクロカプセルを含む配合物を混練し、該混練物を型枠内に打設して、未硬化の成形体を得る成形工程と、
前記未硬化の成形体を、１０〜４０℃で、封緘養生または気中養生した後、前記型枠から脱型し、硬化した成形体を得る常温養生工程と、
前記硬化した成形体を、３５０℃以下かつ有機繊維及びマイクロカプセルが溶融する温度以上で、加熱養生を行い、加熱養生後の硬化体を得る加熱養生工程、を含むことを特徴とする調湿用セメント質硬化体の製造方法、を提供する。
［２］前記有機繊維が、ポリエチレン繊維、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリスチレン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、セルロース繊維、又はこれらの重合前のモノマーの共重合体繊維であり、マイクロカプセルの内包物が、水又は溶融点が３５０℃以下のパラフィンである [１]記載の調湿用セメント質硬化体の製造方法、を提供する。
［３］前記有機繊維は、長さが２〜１０ｍｍ、直径が、０．０１２〜０．３ｍｍで、その配合量が３〜１０体積％、マイクロカプセルは、その直径が、１０〜６００μｍで、その配合量が５〜２５体積％である[１]又は[２]記載の調湿用セメント質硬化体の製造方法、を提供する。
[４]前記配合物が、さらに粗骨材を含む[１]〜[３]のいずれかに記載の調湿用セメント質硬化体の製造方法、を提供する。
［５] [１]〜[４]のいずれかに記載の製造方法によって、セメント質硬化体中に微細空洞とこれを連通する連続空隙を生じさせた調湿用セメント質硬化体、を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の調湿用セメント質硬化体の製造方法は、調湿性能に優れ、かつ、強度も大きい調湿用セメント質硬化体を、簡便な方法で製造できる。本発明の調湿用セメント質硬化体により、強度の必要な内装建材への用途が拡大した。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明で用いる配合物の使用材料を説明する。
上記配合物は、セメント、細骨材、減水剤、水、３５０℃以下で溶融する有機繊維及び３５０℃以下で溶融するマイクロカプセルを含むものである。
以下、各原料について詳しく説明する。
本発明の水硬性組成物に用いられるセメントは、特に限定されるものではなく、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント等の混合セメントや、エコセメント、シリカフュームプレミックスセメント、石灰石粉末混合セメント等を使用することができる。
配合物中の単位セメント量は、好ましくは２００〜７５０ｋｇ／ｍ３、より好ましくは３００〜７００ｋｇ／ｍ３である。
【００１１】
本発明で用いられる細骨材としては、川砂、山砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、人工細骨材（例えば、スラグ細骨材や、フライアッシュ等を焼成してなる焼成細骨材）、再生細骨材またはこれらの混合物等を使用することができる。
配合物中の細骨材の量は、好ましくは１５０〜１７００ｋｇ／ｍ３、より好ましくは３００〜１５００ｋｇ／ｍ３である。
【００１２】
本発明においては、配合物に粗骨材を含ませることができる。
粗骨材としては、川砂利、山砂利、陸砂利、砕石、人工粗骨材（例えば、スラグ粗骨材や、フライアッシュ等を焼成してなる焼成粗骨材）、再生粗骨材またはこれらの混合物等を使用することができる。
本発明で、細骨材と粗骨材を用いる場合、細骨材率は、３０〜６０％が好ましく、３５〜５５％がより好ましい。
【００１３】
本発明で用いられる減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、ポリカルボン酸系等の、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤および高性能ＡＥ減水剤等が挙げられる。中でも、水硬性組成物の流動性、施工性、及び強度発現性の観点から、ＡＥ減水剤又は高性能ＡＥ減水剤を用いることが好ましい。
減水剤の配合量は、セメント１００質量部に対して、好ましくは０．１〜３．０質量部、より好ましくは０．３〜２．０質量部、特に好ましくは０．５〜１．５質量部である。
【００１４】
本発明の水硬性組成物に用いられる水としては、水道水等を使用することができる。
本発明において、水／セメントの質量比は、好ましくは０．３０〜０．６５、より好ましくは０．４０〜０．６０である。
【００１５】
本発明の配合物は、３５０℃以下で溶融する有機繊維と３５０℃以下で溶融するマイクロカプセルを含むものである。このような有機繊維とマイクロカプセルを含むことによって、後述する加熱養生工程において、セメント質硬化体内部の有機繊維とマイクロカプセルが溶けて、該硬化体中に微細空洞とこれを連通する連続空隙が生じ、優れた調湿性能を発揮することができる。
【００１６】
本発明で用いられる有機繊維としては、ポリエチレン繊維、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリスチレン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、セルロース繊維、これらのモノマーの共重合体繊維などが挙げられる。
本発明において、有機繊維の長さは、配合物の混練のし易さや硬化体の調湿性能等から、２〜１０ｍｍが好ましく、３〜７ｍｍがより好ましい。有機繊維の直径は、配合物の混練のし易さや硬化体の調湿性能等から、０．０１２〜０．３ｍｍが好ましく、０．０４〜０．２ｍｍがより好ましい。
配合物中の有機繊維の配合量は３〜１０体積％が好ましく、４〜８体積％がより好ましい。有機繊維の配合量が３体積％未満では、硬化体中に連続空隙を多数が生じさせることが困難となり、硬化体の調湿性能が低下する。有機繊維の配合量が１０体積％を越えると、配合物を混練することが困難となる。
【００１７】
本発明で用いられるマイクロカプセルの材質は、極度硬化油、半硬化油、植物ワックス、固形植物油脂、硬化油、ワックス、ポリエチレングリコール、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルセルロース、プルラン、ゼラチン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、尿素、ホルマリン樹脂、ウレタン樹脂等である。カプセルの殻の厚みは、２〜３０μｍが好ましい。
マイクロカプセルの粒径は、１０〜６００μｍが好ましく、３０〜４００μｍがより好ましく、５０〜３００μｍが特に好ましい。粒径が前記範囲内であれば、マイクロカプセルを配合物中に均一に分散させることができる。また、硬化体の調湿性能が向上する。
配合物中のマイクロカプセルの配合量は５〜２５体積％が好ましく、７〜１５体積％がより好ましい。マイクロカプセルの配合量が５体積％未満では、硬化体中の空洞が少なくなり、硬化体の調湿性能が低下する。マイクロカプセルの配合量が２５体積％を越えると、硬化体の強度が低下する。
【００１８】
本発明において、上記マイクロカプセルは、中空のものを用いることが好ましいが、水やパラフィン系炭化水素含有物を内包するマイクロカプセルを用いることもできる。前記パラフィン系炭化水素含有物（以下、パラフィン含有物。）としては、「各種ワセリン」（ワセリンは、登録商標。）、パラフィン含有物を媒体液体に懸濁させた「パラフィン含有物のエマルジョン」等が挙げられる。
なお、水やパラフィン系炭化水素含有物を内包するマイクロカプセルとしては、市販品（例えば、三菱製紙社製のＨＳカプセル等）が使用できる。
【００１９】
なお、本発明においては、配合物中の有機繊維とマイクロカプセルの合計量は、硬化体の調湿性能や強度等から、１０〜３０体積％が好ましく、１５〜２５体積％がより好ましい。
【００２０】
本発明では、配合物に必要に応じて他の材料を配合してもよい。必要に応じて配合される他の材料としては、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、珪石粉末、シリカフューム、火山灰、石灰石粉末、長石類粉末、ムライト類粉末、アルミナ粉末、シリカゾル、炭化物粉末、窒化物粉末等から選ばれる１種以上の無機粉末、膨張材、金属繊維、炭素繊維、収縮低減剤、及びＡＥ剤等が挙げられる。
【００２１】
次に、本発明の調湿用セメント質硬化体の製造方法について詳しく説明する。
本発明の調湿用セメント質硬化体の製造方法は、前記配合物を混練し、該混練物を型枠内に打設して、未硬化の成形体を得る成形工程と、
上記未硬化の成形体を、１０〜４０℃で、封緘養生または気中養生した後、上記型枠から脱型し、硬化した成形体を得る常温養生工程と、
上記硬化した成形体を、３５０℃以下かつ有機繊維及びマイクロカプセルが溶融する温度以上で、加熱養生を行い、加熱養生後の硬化体を得る加熱養生工程、を含むものである。
【００２２】
［成形工程］
本工程は、配合物を混練し、該混練物を型枠内に打設して、未硬化の成形体を得る工程である。
配合物を混練する方法としては、特に限定されるものではない。また、混練に用いる装置も特に限定されるものではなく、ホバートミキサ、オムニミキサ、パン型ミキサ、二軸練りミキサ、傾胴ミキサ等の慣用のミキサを使用することができる。さらに、打設（成形）方法も特に限定されるものではない。
【００２３】
［常温養生工程］
本工程は、未硬化の成形体を、１０〜４０℃（好ましくは１５〜３０℃）で１２時間以上（好ましくは１８〜４８時間、より好ましくは２４〜３６時間）、封緘養生または気中養生した後、型枠から脱型し、硬化した成形体を得る工程である。
養生温度が１０℃以上であれば、養生時間を短くすることができる。養生温度が４０℃以下であれば、セメント質硬化体の圧縮強度を向上させることができる。
養生時間が１２時間以上であれば、脱型の際に、硬化した成形体に欠けや割れ等の欠陥が生じにくくなる。
【００２４】
［加熱養生工程］
本工程は、前工程で得られた硬化した成形体について、３５０℃以下かつ有機繊維及びマイクロカプセルが溶融する温度以上で、加熱養生を行い、加熱養生後の硬化体を得る工程である。なお、マイクロカプセルとして、水又はパラフィン系炭化水素含有物を内包するマイクロカプセルを用いる場合は、上記加熱養生温度は、上記の有機繊維及びマイクロカプセルが溶融する温度以上の条件であることに加えて、当該マイクロカプセルに内包される物質の沸点以上であることが好ましい。
本工程において、養生温度が前記範囲内であれば、養生時間を短くすることができ、また、セメント質硬化体中に微細空洞とこれを連通する連続空隙を生じさせることができるので優れた調湿性能を発揮させることができる。
本工程において、加熱養生は、１００℃未満での蒸気養生もしくは温水養生、１００〜３５０℃でのオートクレーブ養生、乾燥機又は電気炉を使用した１００〜３５０℃での乾燥加熱養生のいずれか、又はこれらを組み合わせて行うことができる。なお、乾燥加熱養生を行う場合は、その前に、蒸気養生もしくは温水養生を行うことが好ましい。
本工程において、蒸気養生または温水養生のみを行う場合、その養生時間は、好ましくは２〜１２時間、より好ましくは３〜１０時間である。
オートクレーブ養生のみを行う場合、その養生時間は、好ましくは１〜１０時間、より好ましくは２〜８時間である。
蒸気養生もしくは温水養生とオートクレーブ養生の両方を行う場合（例えば、蒸気養生もしくは温水養生を行った後、さらにオートクレーブ養生を行う場合）、蒸気養生もしくは温水養生における養生時間は、好ましくは１〜８時間、より好ましくは２〜６時間であり、オートクレーブ養生における養生時間は、好ましくは１〜６時間、より好ましくは２〜５時間である。
蒸気養生もしくは温水養生と乾燥加熱養生の両方を行う場合、蒸気養生もしくは温水養生における養生時間は、好ましくは１〜８時間、より好ましくは２〜６時間であり、乾燥加熱養生における養生時間は、好ましくは１〜６時間、より好ましくは２〜５時間である。
【実施例】
【００２５】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［使用材料］
使用材料は、以下に示すとおりである。
（１）セメント：普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）（Ｃ）
（２）細骨材：静岡県掛川市産山砂（Ｓ）
（３）ＡＥ剤：マスターエア２０２（ＢＡＳＦジャパン社製）
（４）水：水道水（Ｗ）
（５）有機繊維：ポリプロピレン繊維（長さ：５ｍｍ、直径：０．２ｍｍ）（ＰＰＦｉｂｅｒ）
（６）マイクロカプセル：三菱製紙社製ＨＳカプセル、粒径：１００μｍ、
カプセルの融点：８０℃程度、内包物：水（沸点１００℃）
【００２６】
上記使用材料を用いて、表１の配合に従って、オムニミキサを使用して混練した。
混練は、繊維以外の材料をミキサに投入して２分間混練した後、繊維をミキサに投入してさらに２分間混練を行った。
【００２７】
混練後、２５×２５×２ｃｍの型枠で成形し、２０℃で２４時間封緘養生後、脱型した。脱型した硬化体を６０℃で３時間蒸気養生後、電気炉を用いて１９０℃で４時間乾燥加熱養生した。養生後、７日間２０℃で気中養生した後、ＪＩＳ  Ａ  １４７０−１（建築材料の吸放湿性試験方法：湿度応答法）に準じて吸湿量と放湿量を測定した。更に、調湿力の測定は、ＪＩＳ  Ａ  １４７０−２（建築材料の吸放湿性試験方法：密閉箱法）に準じた。なお,ここでいう調湿力とは,同JISにおける吸湿放量を読みかえたものである。
【００２８】
また、混練後、φ１０×２０ｃｍの型枠で成形し、２０℃で２４時間封緘養生後、脱型した。脱型した硬化体を６０℃で３時間蒸気養生後、電気炉を用いて１９０℃で４時間乾燥加熱養生した。養生後、７日間２０℃で気中養生した後、ＪＩＳ  Ａ  １１０８（コンクリートの圧縮強度試験方法）に準じて圧縮強度を測定した。
結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
2017057105.tif 000002
【００３０】
本発明の製造方法で製造された調湿用セメント質硬化体は、調湿建材性能評価委員会が平成１８年３月に取りまとめた「調湿建材の性能評価基準」の等級３を満足するものであり、調湿性能が優れている。また、圧縮強度は１８〜２４Ｎ／ｍｍ２と大きく、タイル、パネル、ボード、レンガ、ブロック等の多様な用途に使用可能である。
一方、ＡＥ剤を使用して空気量を増やした比較例１のセメント質硬化体やマイクロカプセルのみ使用した比較例３のセメント質硬化体は、調湿性能が劣っている。
そして、繊維を１１体積％配合した比較例２では、混練ができなかった。