JP2001353418A - 多孔質調湿材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 取扱い性に優れ、広範囲の調湿に適し、しか
も調湿機能の優れた調湿材を提供すること。 【解決手段】 含水率５〜４０ｗｔ％のトバモライトを
主成分とする軽量気泡コンクリートの粒体を、０〜０．
３ＭＰａの圧力下において炭酸ガスを用いて炭酸化処理
することにより、その構成成分がシリカゲル及び炭酸カ
ルシウムから成り、炭酸カルシウムは、バテライト結晶
構造のものが５０％以上を占めている多孔質調湿材とし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多孔質調湿材及び
その製造方法に関し、特に広範囲の調湿に適し、しかも
優れた吸放湿性能を有する多孔質調湿材、及びその製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】従来、調湿材としては、生
石灰、塩化カルシウム等の吸湿性に富む化合物を通気性
の良い容器に入れ、押入れ、床下等に置いておくものが
提案されている。しかし、これらの化合物は、除湿効果
は認められるものの、環境雰囲気が乾燥状態である場合
の放湿効果は認められない。また、これらの化合物は、
強い潮解性を有するために次第に吸湿して泥状化或いは
水溶化するため、除去作業が必要となり、取扱い上にも
課題があった。

【０００３】また、木炭に代表される活性炭には優れた
調湿機能があることが広く知られており、床下等に散布
する粒状或いは粉状調湿材として利用される場合があ
る。しかし、活性炭は吸放湿量は多いが、吸放湿速度が
遅いと言う課題がある。また、活性炭は高価であるた
め、広範囲の調湿材として使用するには経済的ではな
く、また燃える性質があることから火災時の延焼等の課
題もある。

【０００４】更に、ケイ酸質原料粉末と石灰質原料粉末
とを主原料とし、発泡剤或いは起泡剤を使用して発泡・
硬化させた後、高温高圧にて水蒸気養生して得られる軽
量気泡コンクリートにも、調湿効果が認められるため、
この軽量気泡コンクリートの製造工程で発生した不良品
や建築中に発生する端材を粉砕し、軽量気泡コンクリー
トの粉末そのものを調湿材として使用したもの（特開平
６−９９０６３）がある。このような調湿材は、安価で
あるために広範囲に使用する調湿材としては適したもの
であるが、軽量気泡コンクリートの粉末自体において
は、吸放湿量は少なく、更に吸放湿量を高めた調湿材の
出現が待たれていた。

【０００５】また、近年においては、上記軽量気泡コン
クリート粉末の調湿機能及び取扱い性を向上させるた
め、軽量気泡コンクリート粉末と水との混合物を造粒
し、次いでその造粒物を炭酸ガスで炭酸化させ、更に乾
燥して製造する調湿材（特開平１０−３３９７９）が提
案されている。この調湿材は、粒状物であるためにその
取扱い性は良好ではあるが、その製造に際して造粒機を
必要とし、また長時間の炭酸化処理を行うにしては、そ
の調湿機能が十分であるとは言い難いものであった。

【０００６】本発明は、上述した従来の調湿材が有する
種々の課題に鑑みなされたものであって、その目的は、
取扱い性に優れ、広範囲の調湿に適し、しかも調湿機能
の優れた調湿材を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述した
目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、ケイ酸カルシ
ウム水和物を炭酸化処理して得られる多孔質調湿材にお
いて、該多孔質調湿材の調湿機能に大きく影響を与える
比表面積の大小は、ケイ酸カルシウム水和物を炭酸化処
理した場合に生成される炭酸カルシウムの結晶構造に大
きく影響され、微細な結晶構造であるバテライト形の炭
酸カルシウムが多く存在している場合には、比表面積が
大きく、調湿機能の優れた調湿材が得られることを見出
し、本発明に係る多孔質調湿材を完成させた。

【０００８】また、本発明者らは、トバモライトを炭酸
化処理した場合には、ＣＳＨ、ゾノライト、ウォラスト
ナイト等の他のケイ酸カルシウム水和物を炭酸化処理し
た場合に比して、微細な結晶構造であるバテライト形の
炭酸カルシウムが多く生成されること、及びケイ酸カル
シウム水和物を炭酸化処理するに際し、その水分量及び
圧力を適当な範囲内とすれば、バテライト結晶構造の炭
酸カルシウムを多く生成されることができることを見出
し、本発明に係る多孔質調湿材の製造方法を完成させ
た。

【０００９】即ち、本発明は、ケイ酸カルシウム水和物
を炭酸化処理して得られる多孔質調湿材において、該多
孔質調湿材は、その構成成分がシリカゲル及び炭酸カル
シウムから成り、炭酸カルシウムは、バテライト結晶構
造のものが５０％以上を占めている多孔質調湿材とし
た。また、本発明は、含水率５〜４０ｗｔ％のトバモラ
イトを主成分とする軽量気泡コンクリートの粒体を、０
〜０．３ＭＰａの圧力下において炭酸ガスを用いて炭酸
化処理して製造する多孔質調湿材の製造方法とした。

【００１０】

【作用】以下に上記した本発明の作用を説明する。

【００１１】本発明に係る多孔質調湿材は、ケイ酸カル
シウム水和物を炭酸化処理した場合に生成される炭酸カ
ルシウムが、バテライト結晶構造の炭酸カルシウムを５
０％以上占めている多孔質調湿材である。

【００１２】炭酸カルシウムの結晶構造には、バテライ
ト形以外に、カルサイト形があるが、カルサイト形の結
晶は、その結晶径がバテライト形の結晶に比して大きい
ものである。そのため、この結晶径が大きいカルサイト
形の結晶構造の炭酸カルシウムが多く存在する場合に
は、ケイ酸カルシウム水和物を炭酸化処理した場合に生
成されるシリカゲル（シリカスケルトン）の表面を、こ
の結晶径が大きい炭酸カルシウムが塞ぐこととなり、そ
の比表面積を減少させてしまう。そこで、本発明にかか
る多孔質調湿材においては、微細な結晶構造であるバテ
ライト形の炭酸カルシウムが５０％以上を占めている多
孔質調湿材とすることにより、折角ケイ酸カルシウム水
和物を炭酸化処理することにより生成した比表面積の大
きいシリカゲルの細孔を炭酸カルシウムが塞いでしまう
ことを抑制し、比表面積が大きく、調湿機能に優れた多
孔質調湿材を提供するものである。

【００１３】また、本発明に係る多孔質調湿材の製造方
法は、含水率５〜４０ｗｔ％のトバモライトを主成分と
する軽量気泡コンクリートの粒体を、０〜０．３ＭＰａ
の圧力下において炭酸ガスを用いて炭酸化処理して多孔
質調湿材を製造するものである。

【００１４】ケイ酸カルシウムは水の存在下で炭酸ガス
と接触させると、カルシウムイオンを放出し、炭酸カル
シウムを生成すると同時に、元のケイ酸カルシウムの形
状をほぼ残した状態で比表面積の大きなシリカゲル（シ
リカスケルトン）を生成する。

【００１５】ここで、トバモライトを炭酸化処理した場
合には、ＣＳＨ、ゾノライト、ウォラストナイト等の他
のケイ酸カルシウム水和物を炭酸化処理した場合に比し
て、微細な結晶構造であるバテライト形の炭酸カルシウ
ムが多く生成され、比表面積の大きな多孔質調湿材を製
造することができる。そこで、本発明にかかる多孔質調
湿材の製造方法においては、トバモライトを主成分とす
る軽量気泡コンクリートを原料として使用した。

【００１６】また、ケイ酸カルシウム水和物の炭酸化
は、水の存在下で促進されるが、含水率が４０ｗｔ％越
える湿潤状態、また０．３ＭＰａ越える加圧状態でケイ
酸カルシウム水和物の炭酸化処理を行うと、カルサイト
結晶構造の炭酸カルシウムが多く生成され、シリカゲル
の細孔を塞ぎ、比表面積を減少させてしまう。逆に、含
水率が５ｗｔ％満たない乾燥状態、また０ＭＰａ満たな
い圧力状態でケイ酸カルシウム水和物の炭酸化処理を行
うと、微細な結晶構造のバテライト形の炭酸カルシウム
を多く生成できるが、その炭酸化処理の時間が非常にか
かり、経済的ではない。そこで、本発明にかかる多孔質
調湿材の製造方法においては、含水率５〜４０ｗｔ％の
トバモライトを主成分とする軽量気泡コンクリートの粒
体を、０〜０．３ＭＰａの圧力下において炭酸ガスを用
いて炭酸化処理して製造する多孔質調湿材の製造方法と
することにより、構成成分がシリカゲル及び炭酸カルシ
ウムから成り、炭酸カルシウムは、バテライト結晶構造
のものが５０％以上を占めている多孔質調湿材を製造
し、比表面積が大きく、調湿機能に優れた多孔質調湿材
を経済的に提供するものである。以下、本発明の実施の
形態を説明する。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明において使用するケイ酸カ
ルシウム水和物は、ケイ酸質原料粉末及び石灰質原料粉
末を主成分とする水スラリーに、アルミニウム金属粉、
有機系発泡剤を混入し、型枠打設して硬化させた後、オ
ートクレーブ養生して製造されたものであり、トバモラ
イトを主成分とする軽量気泡コンクリートである。この
ような軽量気泡コンクリートの代表例として、ＡＬＣが
ある。

【００１８】本発明の原料は、前記のように製造された
軽量気泡コンクリートの成形体を、破砕或いは粉砕する
ことにより得られた粒体であるが、場合によっては前記
成形体を装飾加工する際に発生する切削屑を利用するこ
ともできる。この粒体の粒径は、フルイ分級で２〜３０
ｍｍの大きさとしたものを使用することが好ましい。こ
れは、粒径が２ｍｍより小さく粉体に近づくと、透湿能
力が下がっていくために好ましくなく、また逆に３０ｍ
ｍより大きいと、取扱い上不便となるためである。

【００１９】本発明における上記ケイ酸カルシウム水和
物の炭酸化は、含水率５〜４０ｗｔ％、好ましくは２０
〜３０ｗｔ％の状態で、圧力０〜０．３ＭＰａ、好まし
くは０．１〜０．２ＭＰａで行う。これは、ケイ酸カル
シウム水和物の炭酸化は、水の存在化で促進されるが、
含水率が４０ｗｔ％越える湿潤状態、また０．３ＭＰａ
越える加圧状態でケイ酸カルシウム水和物の炭酸化処理
を行うと、結晶径の大きいカルサイト結晶構造の炭酸カ
ルシウムが多く生成され、シリカゲルの細孔を塞ぎ、比
表面積を減少させてしまうためであり、また逆に、含水
率が５ｗｔ％満たない乾燥状態、また０ＭＰａ満たない
圧力状態でケイ酸カルシウム水和物の炭酸化処理を行う
と、炭酸化処理に時間が非常にかかり、経済的ではない
ためである。

【００２０】本発明で使用される炭酸ガスの濃度は、高
ければ高いほど良く、少なくとも３％以上含んでいるの
が工業的に製造するには望ましい。また炭酸ガスとして
は、市販の液体二酸化炭素、ドライアイス等の他、燃焼
ガス、排気ガス等も使用できる。さらに、反応を促進さ
せるために、炭酸ガスを送入する前に、原料を真空ポン
プ等で脱気しておくのも有効である。

【００２１】炭酸化反応が終了した粒体を乾燥させる方
法は、特には限定される方法はないが、生成したシリカ
ゲルの比表面積が減少しない温度が好ましい。

【００２２】上記した方法により、構成成分がシリカゲ
ル及び炭酸カルシウムから成り、炭酸カルシウムは、バ
テライト結晶構造のものが５０％以上を占めている多孔
質調湿材を経済的に製造することができ、この多孔質調
湿材は、比表面積が大きく、調湿機能の優れたものとな
る。以下、上記した本発明に係る多孔質調湿材、及びそ
の製造方法を見出した試験例を説明する。

【００２３】

【試験例】珪石粉末５０重量部、石灰粉末１６重量部、
セメント１０重量部及び繰り返し原料２４重量部を水６
２重量部と共に攪拌混合して、アルミニウム粉末の存在
下で型枠に打設し、発泡硬化させた後、型枠から脱型し
てオートクレーブに入れ、約１８０℃、１０気圧の水蒸
気雰囲気下で約６時間養生することにより、ＡＬＣ成形
体を製造した。このＡＬＣ成形体を粉砕し、フルイ分級
して１０〜２０ｍｍの粒体とし、この粒体を使用して以
下の試験を行った。

【００２４】〔試験例１〜７〕粒体の含水率の相違が、
バテライト結晶構造の炭酸カルシウムの生成割合にどの
様に影響するかを調べた。上記粒体の含水率を、０ｗｔ
％（絶乾状態）、５ｗｔ％、１０ｗｔ％、２０ｗｔ％、
３０ｗｔ％、４０ｗｔ％、そして５０ｗｔ％に各々調整
し、この粒体を各々圧力容器内に入れ、０．０５ＭＰａ
まで真空ポンプで脱気した後、炭酸ガスを濃度１００％
で流して炭酸化処理を行った。得られた各炭酸化処理物
のバテライト、及びカルサイト結晶構造の炭酸カルシウ
ムの生成割合を、表１に含水率０ｗｔ％の物を試験例
１、以下、５ｗｔ％、１０ｗｔ％、２０ｗｔ％、３０ｗ
ｔ％、４０ｗｔ％、そして５０ｗｔ％の物を、それぞれ
試験例２、３、４、５、６、７として記載する。なお、
バテライト及びカルサイト結晶構造の炭酸カルシウムの
生成割合は、Ｘ線回析により各炭酸化処理物の鉱物同定
を行い、回析図のピーク高さからバテライト及びカルサ
イト結晶構造の炭酸カルシウムの生成割合を算出した。
算出式は、下記のものである。

【００２５】

【表１】

【００２６】〔試験例８〜１２〕次に、粒体を炭酸化処
理する際の圧力が、バテライト結晶構造の炭酸カルシウ
ムの生成割合にどの様に影響するかを調べた。上記試験
により良好であった含水率２０ｗｔ％に粒体を調整し、
この粒体を圧力容器内に入れ、０．０５ＭＰａまで真空
ポンプで脱気した後、炭酸ガス濃度１００％で、圧力を
０ＭＰａ、０．１ＭＰａ、０．２ＭＰａ、０．３ＭＰ
ａ、そして０．４ＭＰａと種々の圧力を保持した状態で
炭酸化処理を行った。得られた炭酸化処理物のバテライ
ト、及びカルサイト結晶構造の炭酸カルシウムの生成割
合を、表２に圧力０ＭＰａの物を試験例８、以下、０．
１ＭＰａ、０．２ＭＰａ、０．３ＭＰａ、そして０．４
ＭＰａの物を、それぞれ試験例９、１０、１１、１２と
して記載する。なお、バテライト、及びカルサイト結晶
構造の炭酸カルシウムの生成割合は、上記試験と同様の
方法で算出した。

【００２７】

【表２】

【００２８】〔試験例１３〜１５〕次に、粒体の炭酸化
処理条件の相違が、具体的に調湿機能にどの程度影響す
るかを調べた。上記試験において、種々の面で最良であ
った〔試験例９〕の条件で製造された炭酸化処理物、そ
して逆に最悪であった〔試験例１２〕の条件で製造され
た炭酸化処理物、そして炭酸化処理を行っていない上記
試験において使用した粒体の３種類について、各々ＢＥ
Ｔ法による比表面積の測定を行った。その測定結果を、
表３に〔試験例９〕の条件で製造された炭酸化処理物の
物を試験例１３、〔試験例１２〕の条件で製造された炭
酸化処理物の物を試験例１４、そして炭酸化処理を行っ
ていない粒体の物を試験例１５として記載する。また、
上記３種類の粒体を、各々６０℃で乾燥させた後、３０
×２４×５ｃｍのステンレスパットに厚さ５ｃｍまで入
れ、恒温恒湿槽内で温度２３℃、相対湿度７５％（Ｒ
Ｈ）の雰囲気中で重量が一定になるまで養生した後、恒
温恒湿槽内を温度２３℃、相対湿度９０％（ＲＨ）に１
２時間保持し、相対湿度を９０％（ＲＨ）から６０％
（ＲＨ）に変化させ１２時間保持する。これを１サイク
ルとして、７サイクルまで操作を繰り返し行った場合
の、各粒体の重量変化を測定した。その結果を図１に示
す。

【００２９】

【表３】

【００３０】以上の試験例から、調湿機能に大きく影響
を与える比表面積の大小は、ケイ酸カルシウム水和物を
炭酸化処理した場合に生成される炭酸カルシウムの結晶
構造に大きく影響され、微細な結晶構造であるバテライ
ト形の炭酸カルシウムが５０％以上を占めている場合に
は、比表面積が大きく、調湿機能の優れた調湿材が得ら
れることが分かる。また、ケイ酸カルシウム水和物を炭
酸化処理するに際し、そのケイ酸カルシウム水和物の含
水率を４０ｗｔ％以下とし、且つ圧力を０．３ＭＰａ以
下の条件下で行うと、バテライト形の炭酸カルシウムが
多く生成され、比表面積の大きな調湿材が得られること
が分かる。但し、含水率が５ｗｔ％満たない乾燥状態、
また０ＭＰａ満たない圧力状態でケイ酸カルシウム水和
物の炭酸化処理を行うと、炭酸化処理に時間が非常にか
かり、経済的ではない。

【００３１】

【発明の効果】以上、記載した本発明によれば、吸放湿
量及び透湿能力に優れ、従来の調湿材に比べて大量の吸
放湿量と素早い調湿反応を持った多孔質調湿材が得られ
る。従って、この多孔質調湿材を建物の床下、壁体内、
天井裏、畳下等に敷いて、空間或いは建物自身の湿度を
調整することにより、住人の健康を保ち、白アリによる
建物の被害を抑制することができる優れた効果を発揮す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】試験例１３〜１５の試験結果を示した線図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神初 憲治 東京都中央区日本橋蛎殻町１丁目10番７号 日本イトン工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4D052 AA09 GA04 GB12 GB13 HA00 HA01 HA18 4G066 AA22B AA30B AA43B AA43D BA09 BA20 BA31 BA32 BA36 CA43 DA03 FA17 FA20 FA37

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケイ酸カルシウム水和物を炭酸化処理し
   て得られる多孔質調湿材において、該多孔質調湿材は、
   その構成成分がシリカゲル及び炭酸カルシウムから成
   り、炭酸カルシウムは、バテライト結晶構造のものが５
   ０％以上を占めていることを特徴とする、多孔質調湿
   材。
2. 【請求項２】 ケイ酸カルシウム水和物が、トバモライ
   トを主成分とする軽量気泡コンクリートであることを特
   徴とする、請求項１記載の多孔質調湿材。
3. 【請求項３】 粒径が、フルイ分級で２〜３０ｍｍの大
   きさであることを特徴とする、請求項１又は２記載の多
   孔質調湿材。
4. 【請求項４】 含水率５〜４０ｗｔ％のトバモライトを
   主成分とする軽量気泡コンクリートの粒体を、０〜０．
   ３ＭＰａの圧力下において炭酸ガスを用いて炭酸化処理
   して製造することを特徴とする、多孔質調湿材の製造方
   法。
5. 【請求項５】 軽量気泡コンクリートの粒体が、フルイ
   分級で２〜３０ｍｍの大きさであることを特徴とする、
   請求項４記載の多孔質調湿材の製造方法。