| 【発明の名称】 |
自律的調湿機能を有する内装壁材の製造法 |
| 【発明者】 |
【氏名】前田 雅喜
【氏名】渡村 信治
【氏名】犬飼 恵一
【氏名】大橋 文彦
【氏名】鈴木 正哉
【氏名】芝崎 靖雄
|
| 【要約】 |
【課題】自律的調湿機能を有する多孔体タイル等の内装壁材の製造方法を提供する。
【解決手段】カオリナイト質粘土の可塑性を利用して成形体を作製し、主要成分であるカオリナイトを仮焼することによりアルミナ相と非晶質シリカ相に分相させ、非晶質シリカ成分をアルカリ溶液中で選択的に溶解、除去することにより、水蒸気の吸放出特性を付与した調湿内装壁材を製造する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 可塑性を有するカオリン鉱物を成形・仮焼後、アルカリ性溶液に浸せきさせて多孔質化することを特徴とする、水蒸気の吸放出特性を付与した調湿内装壁材の製造法。
【請求項２】 陶磁器素地表面にカオリン鉱物からなる表面層を形成した成形体を仮焼した後、表面層をアルカリ溶液に浸せきさせて多孔質層化することを特徴とする、水蒸気の吸放出特性を付与した調湿内装壁材の製造法。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は結露を防止し、室内湿度を適正に調整して快適空間を確保し得るための内装壁材向けタイル等の、優れた自律調湿機能を有する内装壁材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年の居住環境は、断熱性の向上や暖房設備の充実に伴い、快適性を増しつつあるものの、断熱材や暖房器等による人工的な環境制御では、断熱材の外側に内部結露が発生し、腐朽菌等が増殖し壁材の強度を劣化させ、その結果、震災に対し充分な強度を保持し得なくなる場合もある。また、ダニやカビの繁殖に伴うアレルギー問題も発生している。さらに、エネルギー消費を伴うため、コスト的な面の他、地球環境への影響も無視できるものではない。
【０００３】上述の、断熱材や暖房器等による人工的な環境制御は、高温多湿または低温低湿な日本の環境条件を快適に過ごすために温度制御を行おうとするものであるが、湿度制御を行うだけでも体感的には快適な環境を実現できると考えられる。
【０００４】このようなことから、建材自体に調湿機能を持たせ、空調設備や電力などを必要とせずに室内の湿度調整を行い、防露性、防黴性を得ることができる調湿建材の開発が行われている。従来、調湿建材としては珪酸カルシウム建材（特開平５−２９３３６７号公報）、珪藻土系調建材（特開平４−３５４５１４号公報）、ゼオライト系建材（特開平３−９３６６２号公報）等の開発が行われている。
【０００５】また、カオリン鉱物を熱処理した後、非晶質シリカを溶出させることで触媒担体として利用し得る多孔体を製造するγ−アルミナ多孔体の製造方法（特願平６−６１３４９号）が既に開発されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、調湿建材としてはすでに各種のものが開発されているが、次のような問題点を残している。ゼオライトは吸湿性に優れているが、放湿性には劣るため、調湿建材に利用するには必ずしも適しておらず、珪藻土系調湿建材では、調湿能力が珪藻土固有の物性に依存するため、工業原料としての安定性に難点がある。珪酸カルシウム調湿建材は短期間では、優れた調湿性、防露性を有しているが、梅雨時のように長期間高湿度状態が続いた場合に建材の吸湿量が飽和し、調湿性、防露性を失ってしまう。また、γ−アルミナ多孔体の製造方法では熱処理後、調製した多孔質粉体をさらに成形・焼成するプロセスが必要となり、エネルギーコスト的にも不利である。
【０００７】本発明は、湿度制御を行う上で、従来のようにエネルギー消費を必要とせず、毛管凝集現象を利用し、人が快適に過ごせる環境湿度範囲内で自律的に湿度制御を行える材料を、入手が容易で安定供給され得るカオリン鉱物を原料に、安価に実現し、調湿機能を有する高機能壁材を製造するものである。
【０００８】また、本発明では、成形性を有するカオリン鉱物を用いるため、壁材として要求される形状を容易に作製することが可能であり、γ-アルミナ多孔体の製造方法での熱処理に相当するプロセスを焼成過程と同時に行うことで、工程の短縮、エネルギーコストの低下をもたらすことが可能となる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題を根本的に解決するために、調湿、抗カビ性を有した「呼吸する壁材」を提供せんことを目的とし、その要旨はカオリナイト質粘土仮焼体から非晶質シリカを選択的に溶解除去することによりナノメートルオーダーの細孔を有する多孔体の形成に存する。
【００１０】上記課題を解決するための本発明は、可塑性を有するカオリン鉱物を成形・仮焼後、アルカリ性溶液に浸せきさせて多孔質化することを特徴とする、水蒸気の吸放出特性を付与した調湿内装壁材の製造法、である。また、本発明の他の態様は、陶磁器素地表面にカオリン鉱物からなる表面層を形成した成形体を仮焼した後、表面層をアルカリ溶液に浸せきさせて多孔質層化することを特徴とする、水蒸気の吸放出特性を付与した調湿内装壁材の製造法、である。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に、本発明についてさらに詳述する。本発明方法で原料として用いる可塑性を有するカオリン鉱物としては、カオリナイト、ディッカイト、ハロイサイト等があり、カオリン鉱物を主な構成鉱物とする粘土、例えばカオリナイト質粘土等を用いてもよい。さらには加熱することでスピネル相と非晶質シリカ相とに相分離するアルミノケイ酸塩に適切な可塑性付与剤を添加したものでもよい。さらに具体的には、カオリナイト含有率の高い粘土が、成形性と化学組成から好適なものとして例示される。この原料を適宜の手段で解砕し、例えば、３０ｍｅｓｈ以下、より好ましくは、７０ｍｅｓｈ以下に調整した後、これを例えば、一軸プレス、押出し、泥しょう鋳込等の成形手段により適宜の形態に成形した後、所定の温度、好適には９００〜１１００℃で、１〜２４時間仮焼する。この工程で、カオリナイト質粘土の主要成分であるカオリナイトを仮焼することによりアルミナ相と非晶質シリカ相に分相させる。次いで、上記焼成体をアルカリ性溶液中で５０〜９０℃、１２〜４８時間処理して非晶質シリカ成分等のアルカリ可溶成分を選択的に溶解、除去させ、多孔質化させる。この場合、アルカリ性溶液としては、強アルカリ性を示すものであればよく、ＬｉＯＨ溶液、ＮａＯＨ溶液、ＫＯＨ溶液、ＭｇＯＨ2 溶液、ＣａＯＨ2 溶液等が例示される。溶解処理後、適宜、アルカリ性溶液、流水で洗浄し、最後に蒸留水で洗浄した後、例えば、４０〜１１０℃で乾燥処理して多孔質構造体を得る。
【００１２】本発明方法の他の態様として、適宜の形態の陶磁器素地表面にカオリン鉱物を乾式プレス、あるいは適切な濃度に調製されたカオリン鉱物の懸濁液を吹き付け、塗布、ディッピング等の方法を用いることによりカオリン鉱物からなる表面層を形成した成形体を作製し、これを上記方法と同様に仮焼した後、表面層をアルカリ性溶液に浸せきさせて多孔質層化させることも適宜可能である。上記陶磁器表地としては、特別な調合等は必要としないので、一般的な組成の陶磁器素地でよい。これにより、表面に多孔質層を形成したタイル、ブロック等の内装建材や、ノベリティ等を製造することができる。上記方法により、優れた水蒸気の吸放出特性を付与した調湿内装壁材を製造することができる。公知文献には、γ−アルミナ多孔体の製造方法として、カオリン鉱物を熱処理した後、非晶質シリカを溶出させることが示されているが、公知文献の工程では、カオリン鉱物を仮焼した段階で可塑性（成形性）が著しく損なわれてしまうため、得られた多孔質粉体を製品として成形することが非常に困難になるが、本発明では可塑性（成形性）を有するカオリン鉱物の段階で成形するため、製品形状を容易に実現することができる。また、公知文献の工程では、カオリン鉱物を仮焼した後、アルカリ性溶液処理し、蒸留水で水洗、乾燥して多孔質粉体を調製するが、この粉体を何らかの方法で成形したとしても、さらに焼成を行う必要があり、仮焼と焼成の２工程を必要とする点から、エネルギーコスト的にも不利であるが、本発明ではカオリン鉱物の段階で成形し焼成して製品形状にした後、アルカリ性溶液処理するため、加熱工程を一段階で済ますことができる。
【００１３】
【実施例】次に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明は当該実施例のみに限定されるものではない。
実施例１原料には、中国産カオリン鉱物（陜西省楡林地区産Ｃｏａｌ−Ｋａｏｌｉｎ）を用いた。この原料を乳鉢で解砕した後、７０ｍｅｓｈのふるい下１０ｇをダイスに充填し、０．４ｔｆ／ｃｍ2 の圧力で一軸プレスにより成形し、直径４０ｍｍの試験片を作製した。試験片を成形後、所定の温度（９００℃）で焼成（１時間保持）した。
【００１４】焼成後の試料片を、５０ｍｌの４Ｎ ＫＯＨ溶液中で９０℃、２４時間処理し、アルカリ可溶成分を溶解させた。溶解処理後、４Ｎ ＫＯＨ溶液で１回、その後、流水中にて水洗し、最後に蒸留水にて２回洗浄処理を行った。洗浄後、９０℃の恒温器内で２４時間乾燥させた。
【００１５】本発明の実施例１（処理試料）の水蒸気吸着量は、吸着平衡測定装置（ＥＡＭ−０１、ＪＴトーシ（株））を用い、２５℃で、相対湿度１０〜９５％の範囲で測定した。対照として、実施例１と同一の加熱条件で焼成した後、アルカリ性溶液に浸せきさせなかったもの（未処理試料）の水蒸気吸着量を同様に測定した。測定結果を図１に示す。水蒸気吸着量は溶解処理により大幅に増加した。
【００１６】比較例本発明の実施例１と従来の日本家屋において貯蔵目的に利用されてきた土蔵の土壁の水蒸気吸着等温線を比較した。その結果を図２に示す。相対湿度６０％以上の範囲において、本発明の実施例１（処理試料）は土壁よりも多量の水蒸気を吸着した。
【００１７】実施例２予め磁器素地組成に調製し、成形したタイル状成形体の表面に、中国産カオリン鉱物（陜西省楡林地区産Ｃｏａｌ−Ｋａｏｌｉｎ）を乳鉢で解砕した後、７０ｍｅｓｈのふるいを通したものに蒸留水を加えて調製したスラリー（固形分５０ｗｔ％）を塗布し、１００℃の恒温器内で乾燥させた。乾燥後、所定の温度（９００℃）で焼成（１時間保持）した。
【００１８】焼成後の試料片のカオリン鉱物を塗布した面を、５０ｍｌの４Ｎ ＫＯＨ溶液に浸し、９０℃、２４時間処理し、アルカリ可溶成分を溶解させた。溶解処理後、４Ｎ ＫＯＨ溶液で１回、その後、流水中にて水洗し、最後に蒸留水にて２回洗浄処理を行った。洗浄後、９０℃の恒温器内で２４時間乾燥させた。
【００１９】表面層を削り取り、その一部を回収して粉砕したもの（処理試料）の水蒸気吸着量を吸着平衡測定装置（ＥＡＭ−０１、ＪＴトーシ（株））を用い、２５℃で、相対湿度１０〜９５％の範囲で測定した。測定結果を図３に示す。その吸着等温線は実施例１と同様の吸着挙動を示した。
【００２０】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明は可塑性を有するカオリナイト質粘土を成形、仮焼、アルカリ性溶液で非晶質シリカ成分を選択的に溶解させることにより、自律的調湿機能を有するタイル等の製造を可能としたものであり、既存の生産設備に軽微な変更を行うだけで自律的調湿機能を有する機能性タイル等を生産することができる。よって、本発明は快適な居住環境の実現と省エネルギー、環境低負荷型材料の提供に寄与する技術として、業界に寄与するところは極めて大きいものである。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１１４４
【氏名又は名称】工業技術院長
|
| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）７月１０日 |
| 【代理人】 |
|
| 【公開番号】 |
特開平１１−２９３７３ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）２月２日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−２０２５２２ |
|