JP3212590B1 - 調湿建材 - Google Patents
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- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
【要約】
【課題】 湿気の吸放湿性、透湿性に優れ、かつ、意匠
性にも優れる調湿建材を提供する。 【解決手段】 本発明の調湿建材は、主成分が炭酸カル
シウムと非晶質シリカである成形体を炭酸硬化反応によ
って製造され、窒素ガス吸着法によるその比表面積が８
０〜２５０ｍ２／ｇ、平均細孔直径が１．５〜３０．０
ｎｍであり、かつ、顔料が添加された着色部を有する。
その着色部には、顔料が着色部の総重量に対して２．０
重量％以下含まれる。製造に際しては、色彩がＬ＊Ｃ＊
ｈ表色系でＬ＊が６０以上の明度を有する珪酸カルシウ
ム水和物の粉末に、平均粒径０．１〜２．０μｍの顔料
を混合した湿潤粉体をプレス成形して炭酸ガスで養生し
て硬化させることが好ましい。
性にも優れる調湿建材を提供する。 【解決手段】 本発明の調湿建材は、主成分が炭酸カル
シウムと非晶質シリカである成形体を炭酸硬化反応によ
って製造され、窒素ガス吸着法によるその比表面積が８
０〜２５０ｍ２／ｇ、平均細孔直径が１．５〜３０．０
ｎｍであり、かつ、顔料が添加された着色部を有する。
その着色部には、顔料が着色部の総重量に対して２．０
重量％以下含まれる。製造に際しては、色彩がＬ＊Ｃ＊
ｈ表色系でＬ＊が６０以上の明度を有する珪酸カルシウ
ム水和物の粉末に、平均粒径０．１〜２．０μｍの顔料
を混合した湿潤粉体をプレス成形して炭酸ガスで養生し
て硬化させることが好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に不燃性に優れ
た無機系で、室内の湿度を調整する機能を持つ調湿建材
に関する。
た無機系で、室内の湿度を調整する機能を持つ調湿建材
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から調湿性のある建築材として、一
般に炭酸カルシウムを主成分としたしっくいがある。し
っくいは調湿建材として古くから使用されているが、実
際は吸放湿量が少ない。そして、乾燥収縮によるクラッ
クを防止するために、厚くしたり、例えばすさ等の補強
繊維を多量に混入する必要がある。しかし、厚くすると
吸放湿量は増えるが透湿性が落ちるという問題があり、
調湿性能は上がらない。
般に炭酸カルシウムを主成分としたしっくいがある。し
っくいは調湿建材として古くから使用されているが、実
際は吸放湿量が少ない。そして、乾燥収縮によるクラッ
クを防止するために、厚くしたり、例えばすさ等の補強
繊維を多量に混入する必要がある。しかし、厚くすると
吸放湿量は増えるが透湿性が落ちるという問題があり、
調湿性能は上がらない。
【０００３】このしっくいの調湿性を改善した材料とし
て、非晶質シリカを含む珪藻土を内添したしっくいや、
非晶質シリカを含む珪藻土を内添したセメント板がある
が、珪藻土がしっくいやセメントのアルカリ成分によっ
て変質し、本来珪藻土が持っている高い比表面積を低下
させてしまい、十分に調湿効果がでない。
て、非晶質シリカを含む珪藻土を内添したしっくいや、
非晶質シリカを含む珪藻土を内添したセメント板がある
が、珪藻土がしっくいやセメントのアルカリ成分によっ
て変質し、本来珪藻土が持っている高い比表面積を低下
させてしまい、十分に調湿効果がでない。
【０００４】さらに、建材としては、一般的に強度、寸
法安定性や不燃性が求められるが、前述の材料は重量が
ある割に強度が低い。つまり比強度が低い。また、吸水
による長さ変化率が大きく、クラックが発生したり寸法
安定性に劣る。そして、クラック防止のために、すさ等
を多量に混入すると不燃性が下がる等の問題がある。
法安定性や不燃性が求められるが、前述の材料は重量が
ある割に強度が低い。つまり比強度が低い。また、吸水
による長さ変化率が大きく、クラックが発生したり寸法
安定性に劣る。そして、クラック防止のために、すさ等
を多量に混入すると不燃性が下がる等の問題がある。
【０００５】また、湿度の急な変化に対して応答するた
めには、高い透湿性と共に、その材料が調湿したい空間
に接触している必要がある。例えば、住宅室内の調湿を
する場合には内装材として使用することが好ましく、そ
うすると意匠性も重要となる。建材の意匠用の着色に
は、大きく２つの方法がある。ひとつは、表面を塗装・
印刷する方法であり、もうひとつは、原料に顔料を含有
させて製造する方法である。前者の方法は、顔料の使用
量が少ない利点があるが、意匠的に奥行き感が無く、塗
装の種類または仕方によっては、表層部の透湿性が失わ
れ、調湿効果が激減してしまう。また、施工の際に切断
・面取りすることによって表層が削り取られて無着色の
下地が露出してしまうなどの欠点がある。一方、後者の
方法では、彩色に影響なく切断加工ができる利点がある
ものの、前者の方法に比して顔料が多く必要となる欠点
がある。
めには、高い透湿性と共に、その材料が調湿したい空間
に接触している必要がある。例えば、住宅室内の調湿を
する場合には内装材として使用することが好ましく、そ
うすると意匠性も重要となる。建材の意匠用の着色に
は、大きく２つの方法がある。ひとつは、表面を塗装・
印刷する方法であり、もうひとつは、原料に顔料を含有
させて製造する方法である。前者の方法は、顔料の使用
量が少ない利点があるが、意匠的に奥行き感が無く、塗
装の種類または仕方によっては、表層部の透湿性が失わ
れ、調湿効果が激減してしまう。また、施工の際に切断
・面取りすることによって表層が削り取られて無着色の
下地が露出してしまうなどの欠点がある。一方、後者の
方法では、彩色に影響なく切断加工ができる利点がある
ものの、前者の方法に比して顔料が多く必要となる欠点
がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な問題を解決し、湿気の吸放湿量、透湿性に優れ、かつ
建材として使用できる十分な強度を備えると共に、意匠
性にも優れた不燃性の調湿建材を提供することを目的と
するものである。
な問題を解決し、湿気の吸放湿量、透湿性に優れ、かつ
建材として使用できる十分な強度を備えると共に、意匠
性にも優れた不燃性の調湿建材を提供することを目的と
するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明の調湿建
材は、炭酸硬化反応によって製造された成形体であっ
て、主成分が炭酸カルシウムと非晶質シリカである成形
体からなる調湿建材において、窒素ガス吸着法によるそ
の比表面積が８０〜２５０ｍ２ ／ｇ、平均細孔直径が
１．５〜３０．０ｎｍであり、かつ、顔料が添加された
着色部を有し、その着色部には平均粒径２．０μｍ以下
の顔料が着色部の総重量に対して２．０重量％以下含ま
れているところに特徴を有する。また、この調湿建材
は、主成分が珪酸カルシウム水和物の粉末１００重量部
に対し、平均粒径２．０μｍ以下の顔料２．４重量部以
下を混合した湿潤粉体をプレス成形し、これを炭酸ガス
で養生して硬化させることで製造することができる。
材は、炭酸硬化反応によって製造された成形体であっ
て、主成分が炭酸カルシウムと非晶質シリカである成形
体からなる調湿建材において、窒素ガス吸着法によるそ
の比表面積が８０〜２５０ｍ２ ／ｇ、平均細孔直径が
１．５〜３０．０ｎｍであり、かつ、顔料が添加された
着色部を有し、その着色部には平均粒径２．０μｍ以下
の顔料が着色部の総重量に対して２．０重量％以下含ま
れているところに特徴を有する。また、この調湿建材
は、主成分が珪酸カルシウム水和物の粉末１００重量部
に対し、平均粒径２．０μｍ以下の顔料２．４重量部以
下を混合した湿潤粉体をプレス成形し、これを炭酸ガス
で養生して硬化させることで製造することができる。
【０００８】人間が快適に生活していくための相対湿度
条件は、一般に４０〜７０％の間がよいといわれてい
る。室内湿度をその間に保つためには、その範囲におい
てすぐれた調湿能力を発揮する調湿建材が適している。
また、調湿材とは、表面物理の観点からみた場合、高湿
度雰囲気では材料が持つ毛細管により空気中の水蒸気を
吸着し、低湿度雰囲気では吸着された水分を空気中に放
出する能力が高い材料であるといえる。
条件は、一般に４０〜７０％の間がよいといわれてい
る。室内湿度をその間に保つためには、その範囲におい
てすぐれた調湿能力を発揮する調湿建材が適している。
また、調湿材とは、表面物理の観点からみた場合、高湿
度雰囲気では材料が持つ毛細管により空気中の水蒸気を
吸着し、低湿度雰囲気では吸着された水分を空気中に放
出する能力が高い材料であるといえる。
【０００９】では実際にどのような材料が優れた調湿建
材となり得るかについて鋭意研究した結果、発明者ら
は、炭酸硬化反応によって製造された成形体であって主
成分が炭酸カルシウムと非晶質シリカからなるものにお
いては、平均細孔直径及び比表面積が調湿性能に大きく
影響することを見い出した。
材となり得るかについて鋭意研究した結果、発明者ら
は、炭酸硬化反応によって製造された成形体であって主
成分が炭酸カルシウムと非晶質シリカからなるものにお
いては、平均細孔直径及び比表面積が調湿性能に大きく
影響することを見い出した。
【００１０】すなわち、調湿は材料内部にある微細空隙
壁に水蒸気が吸着・離脱することによって行われるた
め、微細な細孔を持ち、かつ、比表面積の大きな材料ほ
ど吸放湿量が高い。しかし、細孔径が極端に小さい場合
には、水蒸気の離脱が困難になり吸湿はするが放湿しな
い状態になるので、比表面積が８０〜２５０ｍ２／ｇで
あって、平均細孔直径を１．５〜３０．０ｎｍの範囲と
することが最適である。
壁に水蒸気が吸着・離脱することによって行われるた
め、微細な細孔を持ち、かつ、比表面積の大きな材料ほ
ど吸放湿量が高い。しかし、細孔径が極端に小さい場合
には、水蒸気の離脱が困難になり吸湿はするが放湿しな
い状態になるので、比表面積が８０〜２５０ｍ２／ｇで
あって、平均細孔直径を１．５〜３０．０ｎｍの範囲と
することが最適である。
【００１１】さらに、内装材として使用する際の意匠性
を高めるため、本発明では、上述のように製造されてい
る成形体が着色部を有するようにし、その着色部に平均
粒径２．０μｍ以下の顔料を着色部の総重量に対して
２．０重量％以下含有させている。
を高めるため、本発明では、上述のように製造されてい
る成形体が着色部を有するようにし、その着色部に平均
粒径２．０μｍ以下の顔料を着色部の総重量に対して
２．０重量％以下含有させている。
【００１２】一般的に無機系材料で使用されている顔料
は平均粒径１０μｍ以上であるが、このような顔料を使
用すると大量に添加する必要がある。顔料の大量添加
は、材料自身の強度および調湿性の低下を招き、また表
面の「こすれ」で容易に色が落ち衣服等を汚すことにな
るので好ましくない。これに対して上述のように、平均
粒径２．０μｍ以下の顔料を使用すると、少量の添加で
よく発色し、強度や調湿性の低下がなく、しかも表面の
こすれで色が落ちることがない。なお、このような粒径
の顔料は、樹脂用の顔料として入手することができる
が、その平均粒径は０．１〜２．０μｍの範囲にある。
その他、水性ボールペン用の顔料はさらに細かく０．０
５μｍ程度である。したがって、工業的に容易に入手で
きる範囲として平均粒径０．０５〜２．０μｍの顔料で
あることが好ましい。顔料の種類としては、無機系・有
機系のどちらでも良いが、退色等の劣化のしにくさから
無機系顔料のほうが好ましい。また、顔料の色について
も限定はない。
は平均粒径１０μｍ以上であるが、このような顔料を使
用すると大量に添加する必要がある。顔料の大量添加
は、材料自身の強度および調湿性の低下を招き、また表
面の「こすれ」で容易に色が落ち衣服等を汚すことにな
るので好ましくない。これに対して上述のように、平均
粒径２．０μｍ以下の顔料を使用すると、少量の添加で
よく発色し、強度や調湿性の低下がなく、しかも表面の
こすれで色が落ちることがない。なお、このような粒径
の顔料は、樹脂用の顔料として入手することができる
が、その平均粒径は０．１〜２．０μｍの範囲にある。
その他、水性ボールペン用の顔料はさらに細かく０．０
５μｍ程度である。したがって、工業的に容易に入手で
きる範囲として平均粒径０．０５〜２．０μｍの顔料で
あることが好ましい。顔料の種類としては、無機系・有
機系のどちらでも良いが、退色等の劣化のしにくさから
無機系顔料のほうが好ましい。また、顔料の色について
も限定はない。
【００１３】なお、成形体全体が着色部となってもよい
し、表面から所定厚さだけを着色部としてもよい。表面
のみを着色部とする場合には、例えば表面から０．５ｍ
ｍ程度の深さ以上を確保することが好ましい。これによ
り、調湿建材として使用されるときに表面の角部を面取
り加工したり、切断加工したりしても、未着色の下地が
露出してしまって商品性を損なうことを防止できるから
である。
し、表面から所定厚さだけを着色部としてもよい。表面
のみを着色部とする場合には、例えば表面から０．５ｍ
ｍ程度の深さ以上を確保することが好ましい。これによ
り、調湿建材として使用されるときに表面の角部を面取
り加工したり、切断加工したりしても、未着色の下地が
露出してしまって商品性を損なうことを防止できるから
である。
【００１４】また、成形体が上述のような比表面積及び
平均細孔直径を有するようにするには、成形体組成を炭
酸カルシウムが１５％〜６５％、非晶質シリカが１５％
〜４５％、および骨材及び多孔質材の一方又は双方が含
まれる構成とすれば良い。さらに、炭酸カルシウム中に
はバテライトが含まれることが好ましい。これらの組成
とすることにより、全体として数ｎｍの微細孔を持つ比
表面積の非常に大きな材料となる。
平均細孔直径を有するようにするには、成形体組成を炭
酸カルシウムが１５％〜６５％、非晶質シリカが１５％
〜４５％、および骨材及び多孔質材の一方又は双方が含
まれる構成とすれば良い。さらに、炭酸カルシウム中に
はバテライトが含まれることが好ましい。これらの組成
とすることにより、全体として数ｎｍの微細孔を持つ比
表面積の非常に大きな材料となる。
【００１５】なお、前記成形体には骨材及び多孔質材の
一方又は双方を６０％以下含むことができ、多孔質材が
６０％以下であれば、十分な比強度を保ちながら調湿性
能をあげることができる。また、骨材が６０％以下かつ
骨材の平均粒径を１０μｍ以上とすることにより、ＪＩ
Ｓ Ａ５４３０に示される、吸水による長さ変化率を
０．２５％以下とすることができ、寸法安定性にも優れ
た特徴を持つこともできる。吸水による長さ変化率はＪ
ＩＳ Ａ５４３０に示されるように０．２５％以下が望
ましいといえるからである。ここで骨材には、珪石粉
末、長石粉末、雲母、人工軽量骨材等を用いることがで
き、また、多孔質材には、アルミナ珪酸塩類を含むもの
や軽石やバルン状充填材等を用いることができる。ま
た、本調湿建材の主成分である炭酸カルシウムは、７０
０℃以上の高温で加熱されると吸熱反応を起こして二酸
化炭素と酸化カルシウムに解離するから、本発明の調湿
建材は不燃性に優れる。
一方又は双方を６０％以下含むことができ、多孔質材が
６０％以下であれば、十分な比強度を保ちながら調湿性
能をあげることができる。また、骨材が６０％以下かつ
骨材の平均粒径を１０μｍ以上とすることにより、ＪＩ
Ｓ Ａ５４３０に示される、吸水による長さ変化率を
０．２５％以下とすることができ、寸法安定性にも優れ
た特徴を持つこともできる。吸水による長さ変化率はＪ
ＩＳ Ａ５４３０に示されるように０．２５％以下が望
ましいといえるからである。ここで骨材には、珪石粉
末、長石粉末、雲母、人工軽量骨材等を用いることがで
き、また、多孔質材には、アルミナ珪酸塩類を含むもの
や軽石やバルン状充填材等を用いることができる。ま
た、本調湿建材の主成分である炭酸カルシウムは、７０
０℃以上の高温で加熱されると吸熱反応を起こして二酸
化炭素と酸化カルシウムに解離するから、本発明の調湿
建材は不燃性に優れる。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の調湿建材の出発原料は、
トバモライト、ゾノトライト、ＣＳＨゲルなどの珪酸カ
ルシウム水和物を主成分とする粉粒体、例えば、石灰質
原料粉末と珪酸質原料粉末を用い、それを任意のカルシ
ウムとシリカ成分のモル比率（ＣａＯ／ＳｉＯ２）とな
るように調合したスラリーをサスペンション型（スラリ
ー状態のまま）またはモールド型（型枠成形）で水和反
応またはオートクレーブ反応を行うことで生成すること
ができる。
トバモライト、ゾノトライト、ＣＳＨゲルなどの珪酸カ
ルシウム水和物を主成分とする粉粒体、例えば、石灰質
原料粉末と珪酸質原料粉末を用い、それを任意のカルシ
ウムとシリカ成分のモル比率（ＣａＯ／ＳｉＯ２）とな
るように調合したスラリーをサスペンション型（スラリ
ー状態のまま）またはモールド型（型枠成形）で水和反
応またはオートクレーブ反応を行うことで生成すること
ができる。
【００１７】石灰質原料粉末として普通セメント、早強
セメント等のポルトランドセメント、消石灰、生石灰等
の一種または２種以上の混合物が使用できる。また、珪
酸質原料粉末としては、珪砂、珪石粉末、石炭灰、シリ
カゲル、クリストバライト、珪藻土等の一種または２種
以上の混合物が使用できる。
セメント等のポルトランドセメント、消石灰、生石灰等
の一種または２種以上の混合物が使用できる。また、珪
酸質原料粉末としては、珪砂、珪石粉末、石炭灰、シリ
カゲル、クリストバライト、珪藻土等の一種または２種
以上の混合物が使用できる。
【００１８】なお、上記珪酸カルシウム水和物の化学組
成と調合したＣａＯ／ＳｉＯ２モル比率の差によって未
反応のケイ酸質物質が残存する場合、このケイ酸質物質
は骨材となる。残った骨材の平均直径は１０μｍ〜３ｍ
ｍが望ましい。この反応物を脱水あるいは粉砕によって
珪酸カルシウム水和物の粉粒体を生成する。その他珪酸
カルシウム水和物の粉粒体としては、軽量気泡コンクリ
ート粉末、窯業系サイジング等のセメント系二次製品の
破砕品、コンクリート廃材、セメントスラッジなどが使
用できる。一方、珪酸カルシウムを主成分とする材料と
しては、普通・早強・白色等のポルトランドセメント、
γ−Ｃ２Ｓ、ウォラストナイトなどがある。これらの粉
粒体の１種あるいは２種以上の混合物を使用する。
成と調合したＣａＯ／ＳｉＯ２モル比率の差によって未
反応のケイ酸質物質が残存する場合、このケイ酸質物質
は骨材となる。残った骨材の平均直径は１０μｍ〜３ｍ
ｍが望ましい。この反応物を脱水あるいは粉砕によって
珪酸カルシウム水和物の粉粒体を生成する。その他珪酸
カルシウム水和物の粉粒体としては、軽量気泡コンクリ
ート粉末、窯業系サイジング等のセメント系二次製品の
破砕品、コンクリート廃材、セメントスラッジなどが使
用できる。一方、珪酸カルシウムを主成分とする材料と
しては、普通・早強・白色等のポルトランドセメント、
γ−Ｃ２Ｓ、ウォラストナイトなどがある。これらの粉
粒体の１種あるいは２種以上の混合物を使用する。
【００１９】この珪酸カルシウム水和物または／および
珪酸カルシウムの粉粒体は、原料の種類によって色彩が
変わるが、本発明ではＬ＊Ｃ＊ｈ表色系でＬ＊＝６０以
上の明度を有していると顔料自身の発色がよく望まし
い。（Ｌ＊Ｃ＊ｈ表色系のＬ＊は明度、Ｃ＊は彩度、ｈ
は色相角度を表す。） この粉粒体に平均粒径２．０μｍ以下の顔料を混合す
る。顔料は、１種または２種以上の色のものが利用でき
る。混合は、均一にしてもグラデーション風の模様を施
すために不均一にしても構わないが、顔料自身の凝集体
（ダマ）がないように混合することが好ましい。顔料の
凝集体が表面に露出した場合、簡単に取れてしまい手や
衣服を汚してしまうからである。凝集体を生成しないよ
うに混合するには、珪酸カルシウム粉粒体と顔料とを粉
体状態で混合するのが好ましい。顔料の添加量は、他の
固体原料１００重量部に対し、２．４重量部以下とす
る。後で延べる炭酸ガスの養生によって炭酸ガスが材料
中のカルシウムと反応し固定化されるため、結果として
材料の重量が増加する。そのため、製造された成形体中
の顔料含有量は製造時に入れた添加量より数値的に少な
くなる。例えば、カルシウムとシリカ成分のモル比率で
１．１６になるように調合し水熱合成した珪酸カルシウ
ム水和物を利用した場合、炭酸ガス養生によって材料重
量は固体原料の重量のおよそ１．２倍になる（材料中に
炭酸カルシウムが６５％生成する）。このとき、原料に
２．４重量部の顔料を混合したとすると、顔料自身の重
量変化はないので、調湿建材の中には２重量パーセント
の含有量となる。
珪酸カルシウムの粉粒体は、原料の種類によって色彩が
変わるが、本発明ではＬ＊Ｃ＊ｈ表色系でＬ＊＝６０以
上の明度を有していると顔料自身の発色がよく望まし
い。（Ｌ＊Ｃ＊ｈ表色系のＬ＊は明度、Ｃ＊は彩度、ｈ
は色相角度を表す。） この粉粒体に平均粒径２．０μｍ以下の顔料を混合す
る。顔料は、１種または２種以上の色のものが利用でき
る。混合は、均一にしてもグラデーション風の模様を施
すために不均一にしても構わないが、顔料自身の凝集体
（ダマ）がないように混合することが好ましい。顔料の
凝集体が表面に露出した場合、簡単に取れてしまい手や
衣服を汚してしまうからである。凝集体を生成しないよ
うに混合するには、珪酸カルシウム粉粒体と顔料とを粉
体状態で混合するのが好ましい。顔料の添加量は、他の
固体原料１００重量部に対し、２．４重量部以下とす
る。後で延べる炭酸ガスの養生によって炭酸ガスが材料
中のカルシウムと反応し固定化されるため、結果として
材料の重量が増加する。そのため、製造された成形体中
の顔料含有量は製造時に入れた添加量より数値的に少な
くなる。例えば、カルシウムとシリカ成分のモル比率で
１．１６になるように調合し水熱合成した珪酸カルシウ
ム水和物を利用した場合、炭酸ガス養生によって材料重
量は固体原料の重量のおよそ１．２倍になる（材料中に
炭酸カルシウムが６５％生成する）。このとき、原料に
２．４重量部の顔料を混合したとすると、顔料自身の重
量変化はないので、調湿建材の中には２重量パーセント
の含有量となる。
【００２０】原料の混合の際に、水、骨材、補強繊維等
を混合してもよい。水の混合は、主に次工程の加圧成形
の効率を向上させるために添加する。一軸プレスによる
成型では湿式・乾式ともに適用できるが、湿式プレスで
は水とともに顔料が流れ出したり、移動して色むらが生
じてしまうため不向きである。乾式プレスにおいても、
成型助剤として水分を添加することが出来る。この場合
には、加圧中に水が材料から流れ出さないようにすべき
である。その水量は珪酸カルシウム系原料の性状によっ
て異なる。例えば、サスペンションで合成したＣＳＨゲ
ルの場合、含水量は固形分の６０％以下、軽量気泡コン
クリート粉末の場合は５５％以下、ケイカル板の破砕品
では４０％以下、γ―Ｃ２Ｓでは３０％以下が好まし
い。
を混合してもよい。水の混合は、主に次工程の加圧成形
の効率を向上させるために添加する。一軸プレスによる
成型では湿式・乾式ともに適用できるが、湿式プレスで
は水とともに顔料が流れ出したり、移動して色むらが生
じてしまうため不向きである。乾式プレスにおいても、
成型助剤として水分を添加することが出来る。この場合
には、加圧中に水が材料から流れ出さないようにすべき
である。その水量は珪酸カルシウム系原料の性状によっ
て異なる。例えば、サスペンションで合成したＣＳＨゲ
ルの場合、含水量は固形分の６０％以下、軽量気泡コン
クリート粉末の場合は５５％以下、ケイカル板の破砕品
では４０％以下、γ―Ｃ２Ｓでは３０％以下が好まし
い。
【００２１】骨材と多孔質材の両方またはどちらか一方
を必要に応じて６０％以下混入しても良い。混入できる
骨材は例えば珪石粉末、長石粉末、雲母、人工軽量骨材
などがあり、その場合の平均粒径も１０μｍ〜３ｍｍが
望ましい。多孔質材は例えばアルミナ珪酸塩類を含むも
のや軽石やバルン状充填材等がある。なお、骨材と多孔
質材の添加は、反応前または、後述する加圧成形前でも
良い。それを水和反応もしくはオートクレーブ反応で、
珪酸カルシウム系の水和物を生成する。例えば１８０℃
ではその主成分がトバモライトであり、余剰な珪酸質原
料が骨材となる粉末が合成できる。他に０．１〜５．０
％の補強繊維、または／および０．０１〜５％のＶＯＣ
（揮発性有機化合物）の吸着剤を混入しても良い。さら
に、材料の強度を増加させる目的で普通、早強、中庸
熱、白色などのポルトランドセメントやγ−Ｃ２Ｓを炭
酸化後材料の炭酸カルシウム含有量が６５％を越えない
ように混入してもよい。なお、ポルトランドセメントを
使用する場合には、そのセメントの一部または全部が水
和反応したものでも構わない。これを、プレス機を使用
して板状に加圧成形を行う。加圧力は５〜３０ＭＰａが
望ましい。
を必要に応じて６０％以下混入しても良い。混入できる
骨材は例えば珪石粉末、長石粉末、雲母、人工軽量骨材
などがあり、その場合の平均粒径も１０μｍ〜３ｍｍが
望ましい。多孔質材は例えばアルミナ珪酸塩類を含むも
のや軽石やバルン状充填材等がある。なお、骨材と多孔
質材の添加は、反応前または、後述する加圧成形前でも
良い。それを水和反応もしくはオートクレーブ反応で、
珪酸カルシウム系の水和物を生成する。例えば１８０℃
ではその主成分がトバモライトであり、余剰な珪酸質原
料が骨材となる粉末が合成できる。他に０．１〜５．０
％の補強繊維、または／および０．０１〜５％のＶＯＣ
（揮発性有機化合物）の吸着剤を混入しても良い。さら
に、材料の強度を増加させる目的で普通、早強、中庸
熱、白色などのポルトランドセメントやγ−Ｃ２Ｓを炭
酸化後材料の炭酸カルシウム含有量が６５％を越えない
ように混入してもよい。なお、ポルトランドセメントを
使用する場合には、そのセメントの一部または全部が水
和反応したものでも構わない。これを、プレス機を使用
して板状に加圧成形を行う。加圧力は５〜３０ＭＰａが
望ましい。
【００２２】次に、これを炭酸ガスを使用して密閉容器
内で反応硬化させる。反応条件は、温度が０〜１００
℃、炭酸ガス濃度２〜１００％が工業的には好ましい
が、例えば燃焼時に発生する排気ガス中の炭酸ガス等も
使用できる。炭酸硬化反応により、珪酸カルシウム（水
和物）中のカルシウム成分が炭酸カルシウムとなり抜け
だし、細孔を多数有する非晶質シリカができる。また、
トバモライトを原料として使用すると炭酸カルシウム
は、その主成分がカルサイトだけではなく、微細なバテ
ライトも生成する。これらの生成物により数ｎｍの微細
孔を持つ表面積の非常に大きな材料となる。
内で反応硬化させる。反応条件は、温度が０〜１００
℃、炭酸ガス濃度２〜１００％が工業的には好ましい
が、例えば燃焼時に発生する排気ガス中の炭酸ガス等も
使用できる。炭酸硬化反応により、珪酸カルシウム（水
和物）中のカルシウム成分が炭酸カルシウムとなり抜け
だし、細孔を多数有する非晶質シリカができる。また、
トバモライトを原料として使用すると炭酸カルシウム
は、その主成分がカルサイトだけではなく、微細なバテ
ライトも生成する。これらの生成物により数ｎｍの微細
孔を持つ表面積の非常に大きな材料となる。
【００２３】なお、製造にはトバモライトの他に、ゾノ
トライトやＣＳＨ等の珪酸カルシウム系の水和物または
それらを主成分とする廃材が使用できる。また、この材
料は十分な比強度をもつため調湿性のある建材として利
用できる。そして、前記の主成分の比率は炭酸カルシウ
ムが１５％〜６５％、非晶質シリカが１５％〜４５％で
あることが望ましい。また、骨材と多孔質材の両方また
はどちらか一方が６０％以下含まれ、骨材の平均粒径が
１０μｍ以上であることが望ましい。
トライトやＣＳＨ等の珪酸カルシウム系の水和物または
それらを主成分とする廃材が使用できる。また、この材
料は十分な比強度をもつため調湿性のある建材として利
用できる。そして、前記の主成分の比率は炭酸カルシウ
ムが１５％〜６５％、非晶質シリカが１５％〜４５％で
あることが望ましい。また、骨材と多孔質材の両方また
はどちらか一方が６０％以下含まれ、骨材の平均粒径が
１０μｍ以上であることが望ましい。
【００２４】また、調湿性能のパラメーターとしては、
吸放湿量の他にも、周囲の湿度変化に対する応答性も重
要なファクターである。その因子は湿気伝導率で評価で
きる。湿気伝導率が高い材料は、湿度変化に対するレス
ポンスが速く、調湿建材としては好ましい。ただし、湿
気伝導率が高すぎる材料は一般に連続した空隙が多く、
密度が低くなるため、吸放湿量および強度が低くなるも
のが多い。
吸放湿量の他にも、周囲の湿度変化に対する応答性も重
要なファクターである。その因子は湿気伝導率で評価で
きる。湿気伝導率が高い材料は、湿度変化に対するレス
ポンスが速く、調湿建材としては好ましい。ただし、湿
気伝導率が高すぎる材料は一般に連続した空隙が多く、
密度が低くなるため、吸放湿量および強度が低くなるも
のが多い。
【００２５】本実施形態の調湿建材は、湿気伝導率が８
ｎｇ／（ｍ・ｓ・Ｐａ）以上あり湿度変化に対するレス
ポンスが良い。図１に本実施形態に係る調湿建材の細孔
径分布の一例を示すが、平均細孔径の両側にそれぞれピ
ークを持つことが特徴であり、平均より小さい細孔径が
比表面積を大きくし、大きな細孔径が湿気伝導率を大き
くする働きがあり、その相乗効果で高い調湿性が得られ
る。
ｎｇ／（ｍ・ｓ・Ｐａ）以上あり湿度変化に対するレス
ポンスが良い。図１に本実施形態に係る調湿建材の細孔
径分布の一例を示すが、平均細孔径の両側にそれぞれピ
ークを持つことが特徴であり、平均より小さい細孔径が
比表面積を大きくし、大きな細孔径が湿気伝導率を大き
くする働きがあり、その相乗効果で高い調湿性が得られ
る。
【００２６】また、本実施形態の調湿建材の一例につい
て、実際の湿度変化雰囲気での評価として、２５℃の一
定温度条件で湿度７０％、３０％を２４時間づつ保持す
る４８時間１サイクルの試験を行い、材料の重量変化を
測定し、単位面積当たりの吸放湿量を測定したところ、
単位面積当たり８０ｇ／ｍ２以上あり吸放湿量が大き
い。
て、実際の湿度変化雰囲気での評価として、２５℃の一
定温度条件で湿度７０％、３０％を２４時間づつ保持す
る４８時間１サイクルの試験を行い、材料の重量変化を
測定し、単位面積当たりの吸放湿量を測定したところ、
単位面積当たり８０ｇ／ｍ２以上あり吸放湿量が大き
い。
【００２７】例えば０．３ｍ幅×０．６ｍ長さ×０．０
０６ｍ厚さの建材で、０．３ｍ幅を片持ちはりとした場
合の最大引っ張り応力から計算すると、曲げ強度（ｋｇ
／ｍ ２）／かさ密度（ｋｇ／ｍ３）で算出される比強度
が約１８０ｍ必要であるが、この調湿建材はそれ以上の
比強度を有するため強度的にも十分である。なお、かさ
密度は５００〜２０００Ｋｇ／ｍ３程度が望ましい。
０６ｍ厚さの建材で、０．３ｍ幅を片持ちはりとした場
合の最大引っ張り応力から計算すると、曲げ強度（ｋｇ
／ｍ ２）／かさ密度（ｋｇ／ｍ３）で算出される比強度
が約１８０ｍ必要であるが、この調湿建材はそれ以上の
比強度を有するため強度的にも十分である。なお、かさ
密度は５００〜２０００Ｋｇ／ｍ３程度が望ましい。
【００２８】
【実施例１】石灰質原料として消石灰試薬粉末と珪酸質
原料として石英片岩の珪石粉末（愛知県大和田産）を使
い、ＣａＯ／ＳｉＯ２が０．２５となるように粉体を調
整した。それをオートクレーブで、１８０℃の温度条件
で４時間トバモライトの合成を行った。できた粉体に表
１に示す所定の含有量になるように顔料を添加し、ヘン
シルミキサーによって均一に混合したものを、プレス成
型機を用いて成形圧力を２０ＭＰaで、３００ｍｍ×３
００ｍｍ×１２ｍｍ厚さの板を成形した。これらのプレ
ス成形体を市販の炭酸ガスで炭酸硬化させることにより
調湿建材を得た。炭酸カルシウム、非晶質シリカ、骨材
成分の分析、および骨材粒径は、顔料を添加せずに作成
した比較例１の成形体とほぼ同じであると判断した。
原料として石英片岩の珪石粉末（愛知県大和田産）を使
い、ＣａＯ／ＳｉＯ２が０．２５となるように粉体を調
整した。それをオートクレーブで、１８０℃の温度条件
で４時間トバモライトの合成を行った。できた粉体に表
１に示す所定の含有量になるように顔料を添加し、ヘン
シルミキサーによって均一に混合したものを、プレス成
型機を用いて成形圧力を２０ＭＰaで、３００ｍｍ×３
００ｍｍ×１２ｍｍ厚さの板を成形した。これらのプレ
ス成形体を市販の炭酸ガスで炭酸硬化させることにより
調湿建材を得た。炭酸カルシウム、非晶質シリカ、骨材
成分の分析、および骨材粒径は、顔料を添加せずに作成
した比較例１の成形体とほぼ同じであると判断した。
【００２９】次に比表面積と平均細孔直径を窒素吸着
法、具体的には、マイクロメリテックス アサップ ２
４００（株式会社島津製作所製）を用い測定した。次に
ＪＩＳ Ａ１３２４に準ずる方法により、湿気伝導率を
測定した。次に吸放湿量を測定するために、一定温度の
元で湿度変化を一定間隔で繰り返す試験を以下の通り行
った。まず材料を、３００ｍｍ角面を1面だけ調湿作用
するように、他の５面をアルミニウムフィルムで防湿処
理を行った。これを環境試験器内で２５℃の一定温度
で、湿度を３０％に保ち試験体重量変動がなくなるまで
放置した。
法、具体的には、マイクロメリテックス アサップ ２
４００（株式会社島津製作所製）を用い測定した。次に
ＪＩＳ Ａ１３２４に準ずる方法により、湿気伝導率を
測定した。次に吸放湿量を測定するために、一定温度の
元で湿度変化を一定間隔で繰り返す試験を以下の通り行
った。まず材料を、３００ｍｍ角面を1面だけ調湿作用
するように、他の５面をアルミニウムフィルムで防湿処
理を行った。これを環境試験器内で２５℃の一定温度
で、湿度を３０％に保ち試験体重量変動がなくなるまで
放置した。
【００３０】次に湿度を７０％へ変更し２４時間保持し
湿度上昇時の吸湿による重量変化を測定し、その後３０
％へ変更し２４時間保持し湿度低下による放湿時の重量
変化を測定する４８時間１サイクルの試験を行い、試験
体の単位面積当たりの吸放湿量を測定した。なお、吸放
湿量は次の式で求めた。 吸放湿量＝（（吸湿時の重量変化＋放湿時の重量変化）
／２）／試験体面積 次に材料を１００ｍｍ×２５ｍｍ×１２ｍｍ（厚さ）に
加工し、そのかさ密度と曲げ強度を測定し、比強度を算
出した。さらに、材料表面の色彩を色彩計（株式会社ミ
ノルタ製ＣＲ−２００）でＬ＊Ｃ＊ｈを測定した。以上
の評価方法に従って得られた結果を表１に示す。なお、
平均粒径１．２μｍの黄色顔料と平均粒径０．１６μｍ
の茶色顔料との２種類の顔料を使用したそれぞれの材料
において、比表面積、平均細孔直径、吸放質量、湿気伝
導率、曲げ強度、嵩密度、比強度の測定結果は、顔料の
含有量に関わらずもほぼ同じ値を示した。これにより、
この程度の顔料添加量では、比表面積や平均細孔直径等
の調湿建材としての基本的物性に影響を与えないことが
判明したので、平均粒径０．９μｍの黄色顔料及び平均
粒径１．１μｍの緑色顔料を添加した材料については、
その比表面積や細孔直径等のデータは測定を省略した。
また、平均粒径が２０μｍ又は３０μｍの顔料を添加し
た調湿建材（比較例２）にあっては、顔料粒子が大きい
ために表面を擦ると色移りを起こし、建材として不適切
であるので、比表面積等の物性を測定していない。な
お、図１に実施例１に係る調湿建材の細孔径の分布図を
示すが、平均細孔径９．５ｎｍの両側にそれぞれピーク
を持つことが特徴であり、平均より小さい細孔径が比表
面積を大きくし、大きな細孔径が湿気伝導率を大きくす
る働きがあり、その相乗効果で高い調湿性が得られた。
湿度上昇時の吸湿による重量変化を測定し、その後３０
％へ変更し２４時間保持し湿度低下による放湿時の重量
変化を測定する４８時間１サイクルの試験を行い、試験
体の単位面積当たりの吸放湿量を測定した。なお、吸放
湿量は次の式で求めた。 吸放湿量＝（（吸湿時の重量変化＋放湿時の重量変化）
／２）／試験体面積 次に材料を１００ｍｍ×２５ｍｍ×１２ｍｍ（厚さ）に
加工し、そのかさ密度と曲げ強度を測定し、比強度を算
出した。さらに、材料表面の色彩を色彩計（株式会社ミ
ノルタ製ＣＲ−２００）でＬ＊Ｃ＊ｈを測定した。以上
の評価方法に従って得られた結果を表１に示す。なお、
平均粒径１．２μｍの黄色顔料と平均粒径０．１６μｍ
の茶色顔料との２種類の顔料を使用したそれぞれの材料
において、比表面積、平均細孔直径、吸放質量、湿気伝
導率、曲げ強度、嵩密度、比強度の測定結果は、顔料の
含有量に関わらずもほぼ同じ値を示した。これにより、
この程度の顔料添加量では、比表面積や平均細孔直径等
の調湿建材としての基本的物性に影響を与えないことが
判明したので、平均粒径０．９μｍの黄色顔料及び平均
粒径１．１μｍの緑色顔料を添加した材料については、
その比表面積や細孔直径等のデータは測定を省略した。
また、平均粒径が２０μｍ又は３０μｍの顔料を添加し
た調湿建材（比較例２）にあっては、顔料粒子が大きい
ために表面を擦ると色移りを起こし、建材として不適切
であるので、比表面積等の物性を測定していない。な
お、図１に実施例１に係る調湿建材の細孔径の分布図を
示すが、平均細孔径９．５ｎｍの両側にそれぞれピーク
を持つことが特徴であり、平均より小さい細孔径が比表
面積を大きくし、大きな細孔径が湿気伝導率を大きくす
る働きがあり、その相乗効果で高い調湿性が得られた。
【表１】
【００３１】
【比較例１】実施例１と同じ製造方法であるが、顔料を
一切含有しないで炭酸硬化成形体を生成した。成分の分
析は、炭酸カルシウムは、試料を６Ｎの塩酸で溶解し
て、発生する炭酸ガス量から計算した。非晶質シリカ
は、２Ｎの水酸化ナトリウムで溶解した量から計算し
た。骨材は、まず、試料を６Ｎの塩酸で溶解した後、溶
解液をろ過し温水で十分洗浄する。次に、ろ紙上に残っ
たものを２Ｎの水酸化ナトリウムで溶解し、塩酸で中和
した後ろ過し温水で十分洗浄する。最後にろ紙上に残っ
たものが骨材であるのでこれを定量した。この分析方法
により、本材料中の炭酸カルシウムが２９％、非晶質シ
リカが２１％、骨材が４９％であることが判明した。な
お、骨材の平均粒径は、ＳＡＬＤ−２０００粒度分布測
定装置（株式会社島津製作所製）を用いて粒度分布を測
定し、平均粒径が６８μｍであることを求めた。また、
ＪＩＳ Ａ５４３０に準ずる方法で、吸水による長さ変
化率を測定したところ０．１４％であった。
一切含有しないで炭酸硬化成形体を生成した。成分の分
析は、炭酸カルシウムは、試料を６Ｎの塩酸で溶解し
て、発生する炭酸ガス量から計算した。非晶質シリカ
は、２Ｎの水酸化ナトリウムで溶解した量から計算し
た。骨材は、まず、試料を６Ｎの塩酸で溶解した後、溶
解液をろ過し温水で十分洗浄する。次に、ろ紙上に残っ
たものを２Ｎの水酸化ナトリウムで溶解し、塩酸で中和
した後ろ過し温水で十分洗浄する。最後にろ紙上に残っ
たものが骨材であるのでこれを定量した。この分析方法
により、本材料中の炭酸カルシウムが２９％、非晶質シ
リカが２１％、骨材が４９％であることが判明した。な
お、骨材の平均粒径は、ＳＡＬＤ−２０００粒度分布測
定装置（株式会社島津製作所製）を用いて粒度分布を測
定し、平均粒径が６８μｍであることを求めた。また、
ＪＩＳ Ａ５４３０に準ずる方法で、吸水による長さ変
化率を測定したところ０．１４％であった。
【００３２】比表面積、平均細孔直径、湿気伝導率、吸
放湿量、かさ密度、および曲げ強度は実施例１と同じよ
うに測定した。この結果は表１に示す。細孔径の分布図
は図１に示すものと同様であった。
放湿量、かさ密度、および曲げ強度は実施例１と同じよ
うに測定した。この結果は表１に示す。細孔径の分布図
は図１に示すものと同様であった。
【００３３】
【比較例２】実施例１と同じような製造方法で炭酸硬化
体を生成するが、含有する顔料の平均粒径を２０μｍの
ものを使用した場合の各種測定結果を表１に示す。
体を生成するが、含有する顔料の平均粒径を２０μｍの
ものを使用した場合の各種測定結果を表１に示す。
【００３４】実施例１において、比表面積が８０〜２５
０ｍ２／ｇ、平均細孔直径が１．５〜３０．０ｎｍとな
るため、湿気伝導率が９．０ｎｇ／（ｍ・ｓ・Ｐａ）以
上あり、吸放湿量が８０ｇ／ｍ２以上となり調湿性能が
高く、比強度も１８０ｍ以上を満足する十分な強度があ
る調湿建材が得られた。また、Ｌ＊Ｃ＊ｈ表示の彩度を
表すＣ＊値から明らかなように、平均粒径２．０〜０．
１μｍの範囲の顔料を使用することで添加量が少量でも
鮮やかな色彩を付加することができ、意匠性に優れる調
湿建材が得られた。
０ｍ２／ｇ、平均細孔直径が１．５〜３０．０ｎｍとな
るため、湿気伝導率が９．０ｎｇ／（ｍ・ｓ・Ｐａ）以
上あり、吸放湿量が８０ｇ／ｍ２以上となり調湿性能が
高く、比強度も１８０ｍ以上を満足する十分な強度があ
る調湿建材が得られた。また、Ｌ＊Ｃ＊ｈ表示の彩度を
表すＣ＊値から明らかなように、平均粒径２．０〜０．
１μｍの範囲の顔料を使用することで添加量が少量でも
鮮やかな色彩を付加することができ、意匠性に優れる調
湿建材が得られた。
【００３５】
【発明の効果】上述のように、本発明により、優れた調
湿性を持ち、強度も十分ある不燃性に優れた調湿建材が
得られ、また、顔料による着色部を有するから、意匠性
に優れる。しかも、少量の顔料によって発色させること
ができるから、切断や面取り加工によっても彩色が失わ
れることなく、かつ、表面の「こすれ」で色が落ちて衣
服等を汚すこともない、という効果が得られる。
湿性を持ち、強度も十分ある不燃性に優れた調湿建材が
得られ、また、顔料による着色部を有するから、意匠性
に優れる。しかも、少量の顔料によって発色させること
ができるから、切断や面取り加工によっても彩色が失わ
れることなく、かつ、表面の「こすれ」で色が落ちて衣
服等を汚すこともない、という効果が得られる。
【図１】本発明の実施例１における細孔径分布を示すグ
ラフである。
ラフである。
フロントページの続き (72)発明者 稲垣 憲次 愛知県尾張旭市下井町下井2035番地 株 式会社建材技術研究所内 (72)発明者 平林 克己 愛知県尾張旭市下井町下井2035番地 株 式会社建材技術研究所内 (72)発明者 坂下 雅司 愛知県尾張旭市下井町下井2035番地 株 式会社建材技術研究所内 (56)参考文献 特開 平５−238801（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−187553（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−284628（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−81284（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−25679（ＪＰ，Ａ) 日本コンクリート工学協会編「コンク リート便覧」51年６月１日 技報堂発行 255−256頁 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 28/18 - 28/22 C04B 40/02 B01D 53/28 E04B 1/64 C04B 28/00 C04B 28/10 C04B 12/00 C04B 14/02
Claims (5)
- 【請求項１】炭酸硬化反応によって製造された成形体で
あって主成分が炭酸カルシウムと非晶質シリカである成
形体からなる調湿建材において、窒素ガス吸着法による
その比表面積が８０〜２５０ｍ２／ｇ、平均細孔直径が
１．５〜３０．０ｎｍであり、かつ、顔料が添加された
着色部を有し、その着色部には平均粒径２．０μｍ以下
の顔料が着色部の総重量に対して２．０重量％以下含ま
れていることを特徴とする調湿建材。 - 【請求項２】 比強度が１８０ｍ以上であることを特徴
とする請求項１記載の調湿建材。 - 【請求項３】 前記成形体中に炭酸カルシウムが１５％
〜６５％、非晶質シリカが１５％〜４５％並びに骨材及
び多孔質材の一方又は双方が含まれることを特徴とする
請求項１又は２に記載の調湿建材。 - 【請求項４】 前記炭酸カルシウムにはバテライトが含
まれることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記
載の調湿建材。 - 【請求項５】 前記骨材及び多孔質材の一方又は双方が
６０％以下含まれることを特徴とする請求項３又は４に
記載の調湿建材。
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105555734A (zh) * | 2013-03-13 | 2016-05-04 | 索里迪亚科技公司 | 铺路石和砌块复合材料以及其制备方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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