JP6523834B2

JP6523834B2 - 屋外用タイル

Info

Publication number: JP6523834B2
Application number: JP2015137990A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　信博; 信博佐藤; 泰司俣野; 四穂大和; 寛小野村; 裕行水津
Original assignee: Sekisui House Ltd; Krosaki Harima Corp
Current assignee: Sekisui House Ltd; Krosaki Harima Corp
Priority date: 2015-07-09
Filing date: 2015-07-09
Publication date: 2019-06-05
Anticipated expiration: 2035-07-09
Also published as: JP2017019684A

Description

本発明は、屋外用タイルに関する。

従来のタイル、特に屋根や外壁、外床等、屋外に使用されるタイルは、直射日光により温められる。特に熱を吸収しやすい濃色の磁器タイルでは、特に夏場の炎天下において６０℃〜８０℃もの高温に達することがある。そしてその熱は建物の室内に伝わり、夏場の冷房効果を効率的に得るための妨げになっている。また、近年はタイルを躯体に張り付ける際、モルタルで施工するのみでなく、有機系の接着剤を用いて施工することが多くなってきている。このような接着剤を用いる施工ではタイルの温度が高温になれば、接着剤の劣化が促進され最悪の場合タイル剥離の問題が懸念される。

タイル表面が高温になるのを防止する技術としては、特許文献１に、表面に赤外線反射性を有する無機顔料を含む釉薬を施す技術が開示されている。

特開２００９−１４３７９４号公報

しかしながら、特許文献１の技術においては、タイル表面に赤外線反射特性を有する無機顔料を含む釉薬を施す処理が必要であり、製造に手間とコストを要していた。また、釉薬を施すとタイル表面が光ってしまい、意匠性に問題があった。

そこで本発明が解決しようとする課題は、屋外用タイルにおいて、意匠性を確保しつつ、手間とコストを要することなく、表面が高温になるのを防止する技術を提供することにある。

上記課題を解決するため本発明者らは、釉薬を施すことなく日光の反射率を上げること、及び降雨時などに浸透する水の気化熱を有効利用することに着目した。そして、日光の反射率を上げる点からはＡｌ_２Ｏ_３を含有させること、及び水の気化熱を有効利用する点からは開気孔の気孔径分布を制御して保水性を向上させることが有効であることを知見した。さらに、保水性を向上させて水の気化熱を有効利用する点からは気孔径１μｍ以上１０μｍ以下の開気孔が有効に作用し、この気孔径１μｍ以上１０μｍ以下の開気孔の割合を制御することと、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量を制御することによる相乗的な効果により、従来の屋外用タイルに比べ直射日光によって表面が高温になるのを顕著に抑えることができることを知見し、本発明に至った。

すなわち、本発明の一観点によれば、「Ａｌ_２Ｏ_３を２５質量％以上含有し、残部にＳｉＯ_２を主成分として含有し、開気孔の合計体積を１００としたときに、気孔径１μｍ以上１０μｍ以下の開気孔の割合が４０ｖｏｌ％以上であることを特徴とする屋外用タイル」が提供される。

本発明によれば、Ａｌ_２Ｏ_３を２５質量％以上含有することにより日光の反射率が向上し、気孔径１μｍ以上１０μｍ以下の開気孔の割合が４０ｖｏｌ％以上であることにより保水性が向上して水の気化熱を有効利用できる。そして、これらが相まって、従来の屋外用タイルに比べ直射日光によって表面が高温になるのを顕著に抑えることができる。

また、Ａｌ_２Ｏ_３は美しい白色を呈することから、これを２５質量％以上含有することは意匠性の確保にも有効である。さらに、釉薬を施す必要もないので、この点からも意匠性を確保できる。

日光の直射を模擬した試験による、屋外用タイルの表面温度の継時的な測定結果を示す。

本発明の屋外用タイルは、その化学成分としてＡｌ_２Ｏ_３を２５質量％以上含有する。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が２５質量％未満であると、Ａｌ_２Ｏ_３による日光の反射率向上効果が十分発揮されず、表面が高温になってしまう。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量の上限は特に規定しないが、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が７５質量％超になると、高温焼成が必要となりコストを要することから、経済的な面からＡｌ_２Ｏ_３の含有量は７５質量％以下であることが好ましく、より好ましくは３５質量％以上５０質量％以下である。Ａｌ_２Ｏ_３源（アルミナ原料）としては、経済性を考慮して天然原料が好ましい。例えば、焦宝石、ボーキサイト、バンケツ等を使用できる。

化学成分においてＡｌ_２Ｏ_３を除く残部はＳｉＯ_２と、不可避的不純物成分からなる。ＳｉＯ_２源（シリカ原料）としては、天然の粘土原料を使用できる。粘土原料を用いることによって、屋外用タイルとしての強度や耐候性を発現することができる。

本発明の屋外用タイルにおいて開気孔の気孔径分布は、開気孔の合計体積を１００としたときに、気孔径１μｍ以上１０μｍ以下の開気孔の割合が４０ｖｏｌ％以上であるように制御する。気孔径１μｍ以上１０μｍ以下の開気孔は、降雨時などに浸透する水を適度に保持（保水）し、かつその保持した水の蒸発が適度に進むことから、上述のとおり水の気化熱を有効利用することができる。これに対して、気孔径１０μｍ超の割合が多いと、大きな開気孔を通じで透水してしまう割合が多くなってしまい十分な保水効果を発揮することができない。また、気孔径１μｍ未満の割合が多いと、小さい開気孔には水が浸透しにくいため、同様に十分な保水効果を発揮することができない。気孔径１μｍ以上１０μｍ以下の開気孔の割合は、水の気化熱を有効利用する観点から６０ｖｏｌ％以上であることが好ましい。

なお、本発明の屋外用タイルにおいて、開気孔の総量を表す指標として見掛け気孔率は、１０％以上３０％以下であることが好ましい。

本発明の屋外用タイルは、例えば以下の方法により製造できる。まず、出発原料として、Ａｌ_２Ｏ_３源（アルミナ原料、具体的にはＡｌ_２Ｏ_３の含有量の多い天然原料）及びＳｉＯ_２源（シリカ原料、具体的には天然の粘土原料）を所定の割合で配合して混合する。このとき、必要に応じて水分を外掛けで１〜５質量％添加して、成形しやすい混合物を得る。得られた混合物をオイルプレス等で所定の圧力にて所定の形状に成形して成形体を得る。そして、得られた成形体をトンネルキルン、シャトルキルン等で焼成して屋外用タイルを得る。そして、上述した開気孔の気孔径分布は、出発原料の粒度や種類（成分）、割合、成形条件や焼成条件等を調整することで制御可能である。ただし、焼結温度については、高温にしすぎると出発原料であるアルミナ原料やシリカ原料に含まれる鉄分等の不純物によって焼結品が濃色になりやすく外観上好ましくない。このため、焼結温度は１４００℃以下とすることが好ましく、さらに屋外用タイルとして適正な強度を実現する点から１１００℃以上１４００℃以下とすることがより好ましい。また、上述の不純物成分による濃色化を防止する点から、出発原料中の鉄分等の不純物はできる限り低い方が好ましい。

表１に示す化学成分を有する本発明の実施例及び比較例に係る屋外用タイルを製造し、各例の屋外用タイルについて気孔径分布と見掛け気孔率を測定した。気孔径分布は水銀圧入法、具体的にはＴｈｅｒｍｏＥｌｅｃｔｒｏｎＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製の水銀圧入式ポロシメータにより測定し、見掛け気孔率はＪＩＳＡ１５０９−３に準拠して測定した。

また、各例の屋外用タイルについて日光の直射を模擬した試験により、表面温度の上昇程度を評価した。この試験では、恒温恒湿の試験室にて、各例の屋外用タイルを並べて模擬的に床材を構成し（床材面積：１．５ｍ×１．５ｍ）、この各例の床材毎に３００Ｗのランプより光を照射して、その表面温度を測定した。なお、床材を構成する前には、各例の屋外用タイルを２４時間水に浸漬後３０分放置することにより各例の屋外用タイルに含水させた。表面温度は、光の照射を開始してから１時間後と１０時間後に測定した。この１時間後は屋外用タイル内の水の蒸発途中に対応し、１０時間後は屋外用タイル内の水の蒸発が既に終了したときに対応する。表１には、各例について１時間後と１０時間後の表面温度の測定結果を示し、図１には、表１の実施例１、比較例２及び比較例３について光の照射を開始してからの経時的な表面温度の測定結果を示す。

表１の実施例１は本発明の一実施例であり、出発原料として粒径１ｍｍ未満の天然のアルミナ原料、粒径８５μｍ未満の天然のアルミナ原料、及び粒径７５μｍ未満の天然の粘土原料を表１の化学成分となるように配合し、混合する。このとき、水分を外掛けで２質量％添加して、混合物を得る。得られた混合物をプレス成形した後、成形体をトンネルキルンにより１３００℃で焼成し、気孔径１μｍ以上１０μｍ以下の開気孔の割合を７０ｖｏｌ％とした。

実施例２、３は、実施例１に対して出発原料の種類及び配合を変えることでＡｌ_２Ｏ_３の含有量を変化させたものである。すなわち、実施例２では、実施例１で使用した各原料に加えて粒径１ｍｍ未満の珪石原料を使用して表１の化学成分となるように配合した。このとき、粒径１ｍｍ未満の天然のアルミナ原料の一部を粒径１ｍｍ未満の珪石原料に置換した。一方、実施例３では、実施例１で使用した粒径１ｍｍ未満の天然のアルミナ原料に替えてこれよりもＡｌ_２Ｏ_３成分の含有量が高いアルミナ原料を使用し、その他の原料は実施例１と同じものを使用した。

実施例４は、実施例１と同じ出発原料を使用し、各原料の使用割合を調整することで、気孔径１μｍ以上１０μｍ以下の開気孔の割合を４０ｖｏｌ％としたものである。なお、実施例２〜４において出発原料の配合後の製造条件は、実施例１と同じとした。

比較例１、２は、実施例１に対して出発原料の種類及び各原料の使用割合を調整することで、表１に示す化学成分及び気孔径分布としたものである。比較例１は気孔径１μｍ未満の開気孔の割合が多い例、比較例２は気孔径１０μｍ超の開気孔の割合が多い例である。

なお、表１中の化学成分において「その他」とは、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＣａＯ等であり、出発原料中に含まれている不可避的不純物成分である。また、各例の屋外用タイルには、いずれも釉薬は施していない。

表１より、本発明の実施例１〜４は、比較例１、２に比べ、水の蒸発途中である１時間後、水の蒸発は既に終了した１０時間後のいずれにおいても、表面温度の上昇が抑えられていることがわかる。また、図１に示すように、実施例１では、水が蒸発を始める表面温度３４℃あたりのところから、表面温度が下がる現象が見られた。これらの結果より、実施例１〜４の屋外用タイルにおいては、Ａｌ_２Ｏ_３による光の反射効果と水の気化熱による冷却効果とが相まって、表面温度の上昇が抑えられたと考えられる。

なお、比較例１は気孔径１μｍ未満の開気孔の割合が多いため、小さい開気孔に水が浸透しにくく保水効果を発揮できなかった。また、比較例２は、気孔径１０μｍ超の開気孔の割合が多いため、大きな開気孔を通じで透水してしまう割合が多くなってしまい十分な保水効果を発揮することができなかった。

本発明の屋外用タイルは、床材又は壁材として好適に利用できるほか、直射日光による温度上昇が問題となる各種の屋外施設に利用可能である。例えば、プールサイド、住宅のテラス、バルコニー等に利用可能である。

Claims

Ａｌ_２Ｏ_３を２５質量％以上含有し、残部にＳｉＯ_２を主成分として含有し、開気孔の合計体積を１００としたときに、気孔径１μｍ以上１０μｍ以下の開気孔の割合が４０ｖｏｌ％以上であることを特徴とする屋外用タイル。
Ａｌ_２Ｏ_３を７５質量％以下含有することを特徴とする請求項１に記載の屋外用タイル。
Ａｌ_２Ｏ_３を３５質量％以上５０質量％以下含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の屋外用タイル。
前記気孔径１μｍ以上１０μｍ以下の開気孔の割合が６０ｖｏｌ％以上である請求項１から３のいずれか一項に記載の屋外用タイル。
釉薬が施されていない、請求項１から４のいずれか一項に記載の屋外用タイル。
屋外の床材又は壁材に使用される、請求項１から５のいずれか一項に記載の屋外用タイル。