JP2002114553A - 潜熱蓄熱セメント系建材 - Google Patents
潜熱蓄熱セメント系建材Info
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- C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
- C04B20/0076—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials characterised by the grain distribution
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、相転移温度前後での寸法変化が極
めて小さい潜熱蓄熱セメント系建材を提供することを可
能にすることを目的としている。 【解決手段】 体積平均粒子径が０．５μｍ以上、且つ
５０μｍ以下であるマイクロカプセル化潜熱蓄熱材を含
有し、セメント１００重量部に対して５０重量部以上、
且つ５００重量部以下の多孔質珪酸カルシウム粉体を混
合し、成型、養生させて建材を得る。マイクロカプセル
の皮膜はメラミンホルマリン樹脂、尿素ホルマリン樹脂
が好ましい。
めて小さい潜熱蓄熱セメント系建材を提供することを可
能にすることを目的としている。 【解決手段】 体積平均粒子径が０．５μｍ以上、且つ
５０μｍ以下であるマイクロカプセル化潜熱蓄熱材を含
有し、セメント１００重量部に対して５０重量部以上、
且つ５００重量部以下の多孔質珪酸カルシウム粉体を混
合し、成型、養生させて建材を得る。マイクロカプセル
の皮膜はメラミンホルマリン樹脂、尿素ホルマリン樹脂
が好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、壁、床、天井等に
使用され、一般建築物、住宅等の蓄熱構造に用いられる
セメント系建材に関するものである。
使用され、一般建築物、住宅等の蓄熱構造に用いられる
セメント系建材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、住宅等の建築においては、ボード
建材を構造躯体に取り付ける工法が多用されている。ボ
ード建材自体には躯体としての強度を持たせずに済むの
で、軽量、薄型の部材で住宅を構成でき、施工の簡略化
や工期短縮に著しく寄与している。
建材を構造躯体に取り付ける工法が多用されている。ボ
ード建材自体には躯体としての強度を持たせずに済むの
で、軽量、薄型の部材で住宅を構成でき、施工の簡略化
や工期短縮に著しく寄与している。
【０００３】しかし、このような住宅では建物の熱容量
が極めて小さくなることが多い。そのため、室内温度や
壁面温度が外界の環境温度に対して敏感に連動し、室内
の温度変化が大きくなる傾向がある。したがって、断熱
性能を高めるとともに、電力やガスなどのエネルギーを
大量に消費する空調設備を使用して快適温度を維持して
いるのが現状である。
が極めて小さくなることが多い。そのため、室内温度や
壁面温度が外界の環境温度に対して敏感に連動し、室内
の温度変化が大きくなる傾向がある。したがって、断熱
性能を高めるとともに、電力やガスなどのエネルギーを
大量に消費する空調設備を使用して快適温度を維持して
いるのが現状である。
【０００４】一方、太陽熱や空調の熱などを蓄え、必要
な時にそれを取り出すようにする所謂、蓄熱技術を住宅
に応用することによって、快適性や省エネルギー性を向
上させようとする試みも行われている。しかし、十分な
蓄熱容量を確保するためには、相応の容積が必要であ
り、躯体自体がコンクリートなどで構成されている建物
以外においては、新たに蓄熱部材を設けるために相応す
るスペースを確保する必要が生じていた。
な時にそれを取り出すようにする所謂、蓄熱技術を住宅
に応用することによって、快適性や省エネルギー性を向
上させようとする試みも行われている。しかし、十分な
蓄熱容量を確保するためには、相応の容積が必要であ
り、躯体自体がコンクリートなどで構成されている建物
以外においては、新たに蓄熱部材を設けるために相応す
るスペースを確保する必要が生じていた。
【０００５】蓄熱機能を付与するためにコンクリートを
打設したり、煉瓦や砂を敷き詰めたりする等の方法が用
いられているが、施工管理が煩雑になる上、重量物であ
るために、その設置部位は一階床部分などに限られてい
た。
打設したり、煉瓦や砂を敷き詰めたりする等の方法が用
いられているが、施工管理が煩雑になる上、重量物であ
るために、その設置部位は一階床部分などに限られてい
た。
【０００６】住宅に用いられるボード部材には様々な種
類があるが、それぞれの材料の特性を考慮して、適した
部位に施工されている。セメントを結合材としたボード
材料は比較的高い強度を持ち、耐水性に優れるという特
徴を有するため、住宅用ボード材料として極めて有用で
ある。
類があるが、それぞれの材料の特性を考慮して、適した
部位に施工されている。セメントを結合材としたボード
材料は比較的高い強度を持ち、耐水性に優れるという特
徴を有するため、住宅用ボード材料として極めて有用で
ある。
【０００７】そのまま蓄熱部材として利用することも考
えられるが、板厚を厚くしなければ十分な蓄熱容量を確
保出来ず、そうすると重量が大きくなってしまうという
問題を有していた。そこで、セメント系材料に潜熱蓄熱
機能を付与し、ボード状で軽量でありながら、蓄熱材と
して利用出来る新規建材の出現が望まれている。
えられるが、板厚を厚くしなければ十分な蓄熱容量を確
保出来ず、そうすると重量が大きくなってしまうという
問題を有していた。そこで、セメント系材料に潜熱蓄熱
機能を付与し、ボード状で軽量でありながら、蓄熱材と
して利用出来る新規建材の出現が望まれている。
【０００８】一般に、セメント材料は、水和反応によっ
て生成した水和物が、組成物内の粒子間空隙に析出し、
これを充填していくことによって硬化し、強度が出現す
る。水和反応に影響する要因は極めて多く、潜熱蓄熱効
果を有する材料をそのまま混ぜ込んでも、十分な固定化
効果が得られず、水和の進行阻害による硬化不良や、内
容物の漏出が発生し易かった。
て生成した水和物が、組成物内の粒子間空隙に析出し、
これを充填していくことによって硬化し、強度が出現す
る。水和反応に影響する要因は極めて多く、潜熱蓄熱効
果を有する材料をそのまま混ぜ込んでも、十分な固定化
効果が得られず、水和の進行阻害による硬化不良や、内
容物の漏出が発生し易かった。
【０００９】その対策として、マイクロカプセル化等の
手段によって水和反応相と隔離する手法が考えられる
が、マイクロカプセルが破壊することなく原料組成物中
に分散したり、成形工程において良好な流動特性を維持
することは困難であった。
手段によって水和反応相と隔離する手法が考えられる
が、マイクロカプセルが破壊することなく原料組成物中
に分散したり、成形工程において良好な流動特性を維持
することは困難であった。
【００１０】また、潜熱蓄熱材は、相転移点で不連続な
体積変化をするため、マイクロカプセル化されていて
も、その大きさは変化する。そのため、相変化に伴う体
積変化が直接的にセメント基材に伝わり、材料の変形
や、亀裂発生原因の一つになってしまうという問題があ
った。
体積変化をするため、マイクロカプセル化されていて
も、その大きさは変化する。そのため、相変化に伴う体
積変化が直接的にセメント基材に伝わり、材料の変形
や、亀裂発生原因の一つになってしまうという問題があ
った。
【００１１】潜熱蓄熱材と建材を融合させた複合建材を
実現するためには、建材内に内蔵された相変化材料の融
解時の流出を防ぐ必要がある。例えば、特開平2-298759
号公報（公知例１）のように樹脂製容器で封入したり、
特開平5-1281号公報（公知例２）のように樹脂材料へ含
浸一体化したり、特開平8-219673号公報（公知例３）の
ようにアルミラミネートフィルムで密封する等の手段が
開示されている。
実現するためには、建材内に内蔵された相変化材料の融
解時の流出を防ぐ必要がある。例えば、特開平2-298759
号公報（公知例１）のように樹脂製容器で封入したり、
特開平5-1281号公報（公知例２）のように樹脂材料へ含
浸一体化したり、特開平8-219673号公報（公知例３）の
ようにアルミラミネートフィルムで密封する等の手段が
開示されている。
【００１２】また、特開昭61-235485号公報（公知例
４）では、潜熱蓄熱材を有機質被膜により被覆して粒径
５０μｍ〜２ｍｍ程度の微小粒状とし、コンクリート等
の母材内に分散させている。
４）では、潜熱蓄熱材を有機質被膜により被覆して粒径
５０μｍ〜２ｍｍ程度の微小粒状とし、コンクリート等
の母材内に分散させている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来例において、前述の公知例１〜３のように容器への
封入や、表面を被覆する方法では、蓄熱材の切断や孔あ
け等の加工が不可能である。また、相変化材料と親和性
が高い樹脂材料に含浸させたり、練り込んだりした場合
であっても、蓄熱材の漏出を防止するには不十分であっ
た。
従来例において、前述の公知例１〜３のように容器への
封入や、表面を被覆する方法では、蓄熱材の切断や孔あ
け等の加工が不可能である。また、相変化材料と親和性
が高い樹脂材料に含浸させたり、練り込んだりした場合
であっても、蓄熱材の漏出を防止するには不十分であっ
た。
【００１４】また、前述の公知例４では、混練時に強い
撹拌を与えると有機質被膜が破壊して潜熱蓄熱材の漏出
が起こり、反対に有機質被膜の破壊を避けるために混練
が不足すると、材料の均一性が損なわれて材料強度が低
下する等の問題があった。
撹拌を与えると有機質被膜が破壊して潜熱蓄熱材の漏出
が起こり、反対に有機質被膜の破壊を避けるために混練
が不足すると、材料の均一性が損なわれて材料強度が低
下する等の問題があった。
【００１５】本発明は前記課題を解決するものであり、
その目的とするところは、通常のセメント系ボード材料
と同様に、切断や孔あけ加工を行っても性能低下が起こ
ることがなく、特殊な施工方法を必要としない潜熱蓄熱
セメント系建材、及び潜熱蓄熱材の相転移に伴う体積変
化の影響が極めて小さく、安定した部材寸法を保持出来
る潜熱蓄熱セメント系建材を提供するものである。
その目的とするところは、通常のセメント系ボード材料
と同様に、切断や孔あけ加工を行っても性能低下が起こ
ることがなく、特殊な施工方法を必要としない潜熱蓄熱
セメント系建材、及び潜熱蓄熱材の相転移に伴う体積変
化の影響が極めて小さく、安定した部材寸法を保持出来
る潜熱蓄熱セメント系建材を提供するものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】発明者らは、上記課題を
解決すべく鋭意検討した結果、体積平均粒子径０．５μ
ｍ以上、且つ５０μｍ以下のマイクロカプセル化潜熱蓄
熱材をセメント系基材に分散一体化させるにあたり、多
孔質珪酸カルシウム粉体を一定量以上共存させることに
よって、相転移点での体積変化の影響が極めて少ない材
料が得られることを見出した。
解決すべく鋭意検討した結果、体積平均粒子径０．５μ
ｍ以上、且つ５０μｍ以下のマイクロカプセル化潜熱蓄
熱材をセメント系基材に分散一体化させるにあたり、多
孔質珪酸カルシウム粉体を一定量以上共存させることに
よって、相転移点での体積変化の影響が極めて少ない材
料が得られることを見出した。
【００１７】そこで、前記目的を達成するための本発明
に係る代表的な構成は、セメント１００重量部に対して
体積平均粒子径が０．５μｍ以上、且つ５０μｍ以下の
潜熱蓄熱材のマイクロカプセルが１重量部以上、且つ２
００重量部以下の範囲で混合されたことを特徴とする潜
熱蓄熱セメント系建材である。
に係る代表的な構成は、セメント１００重量部に対して
体積平均粒子径が０．５μｍ以上、且つ５０μｍ以下の
潜熱蓄熱材のマイクロカプセルが１重量部以上、且つ２
００重量部以下の範囲で混合されたことを特徴とする潜
熱蓄熱セメント系建材である。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る潜熱蓄熱セ
メント系建材について、詳細に説明する。一般に潜熱蓄
熱材をマイクロカプセル化する方法としては、複合エマ
ルジョン法によるカプセル化法（特開昭62-1452号公
報）、蓄熱材粒子の表面に熱可塑性樹脂を噴霧する方法
（特開昭62-45680号公報）、蓄熱材粒子の表面に液中で
熱可塑性樹脂を形成する方法（特開昭62-149334号公
報）、蓄熱材粒子の表面でモノマーを重合させ被覆する
方法（特開昭62-225241号公報）、界面重縮合反応によ
るポリアミド皮膜マイクロカプセルの製法（特開平2-25
8052号公報）等に記載されている方法を用いることが出
来るため、ここでは説明を省略する。
メント系建材について、詳細に説明する。一般に潜熱蓄
熱材をマイクロカプセル化する方法としては、複合エマ
ルジョン法によるカプセル化法（特開昭62-1452号公
報）、蓄熱材粒子の表面に熱可塑性樹脂を噴霧する方法
（特開昭62-45680号公報）、蓄熱材粒子の表面に液中で
熱可塑性樹脂を形成する方法（特開昭62-149334号公
報）、蓄熱材粒子の表面でモノマーを重合させ被覆する
方法（特開昭62-225241号公報）、界面重縮合反応によ
るポリアミド皮膜マイクロカプセルの製法（特開平2-25
8052号公報）等に記載されている方法を用いることが出
来るため、ここでは説明を省略する。
【００１９】マイクロカプセルの膜材としては、界面重
合法、インサイチュー（in-situ）法等の手法で得られ
るポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、
ポリアクリルアミド、エチルセルロース、ポリウレタ
ン、アミノプラスト樹脂、またはゼラチンとカルボキシ
メチルセルロース若しくはアラビアゴムとのコアセルベ
ーション法を利用した合成あるいは天然の樹脂が用いら
れるが、本発明のように、マイクロカプセルを破壊させ
ずに母材中に分散させることを考慮すれば、物理的、化
学的に安定なインサイチュー法によるメラミンホルマリ
ン樹脂皮膜、尿素ホルマリン樹脂皮膜を用いたマイクロ
カプセルを使用することが特に好ましい。
合法、インサイチュー（in-situ）法等の手法で得られ
るポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、
ポリアクリルアミド、エチルセルロース、ポリウレタ
ン、アミノプラスト樹脂、またはゼラチンとカルボキシ
メチルセルロース若しくはアラビアゴムとのコアセルベ
ーション法を利用した合成あるいは天然の樹脂が用いら
れるが、本発明のように、マイクロカプセルを破壊させ
ずに母材中に分散させることを考慮すれば、物理的、化
学的に安定なインサイチュー法によるメラミンホルマリ
ン樹脂皮膜、尿素ホルマリン樹脂皮膜を用いたマイクロ
カプセルを使用することが特に好ましい。
【００２０】一般に体積平均粒子径が大きいマイクロカ
プセルは、撹拌や成形時に生じる剪断力などによりカプ
セルが破壊し易くなる。粒子径の大きいカプセルでは、
基材中に均一に分散させても、母材とカプセルとの界面
が欠陥になりやすく、曲げ強度等の機械的性質が低下す
る。加えて、母材との比重差による材料の分離が発生し
易くなる等の問題がある。
プセルは、撹拌や成形時に生じる剪断力などによりカプ
セルが破壊し易くなる。粒子径の大きいカプセルでは、
基材中に均一に分散させても、母材とカプセルとの界面
が欠陥になりやすく、曲げ強度等の機械的性質が低下す
る。加えて、母材との比重差による材料の分離が発生し
易くなる等の問題がある。
【００２１】また、原料粉体の粒子径よりも著しく大き
いカプセルを混入すると、カプセルの存在によって組成
物の流動特性が著しく悪化し、製造上好ましくないため
潜熱蓄熱材のマイクロカプセルの体積平均粒子径は０．
５μｍ以上、且つ５０μｍ以下の範囲にすることが好ま
しい。
いカプセルを混入すると、カプセルの存在によって組成
物の流動特性が著しく悪化し、製造上好ましくないため
潜熱蓄熱材のマイクロカプセルの体積平均粒子径は０．
５μｍ以上、且つ５０μｍ以下の範囲にすることが好ま
しい。
【００２２】この粒子径の範囲より小さいマイクロカプ
セルは、安定して製造することが技術的に難しく、製造
コストが高くなるばかりでなく、カプセルの表面積が著
しく大きくなるので撹拌時に必要な水量がかえって多く
なり、ボードの機械的強度を低下させる傾向があるの
で、好ましくない。
セルは、安定して製造することが技術的に難しく、製造
コストが高くなるばかりでなく、カプセルの表面積が著
しく大きくなるので撹拌時に必要な水量がかえって多く
なり、ボードの機械的強度を低下させる傾向があるの
で、好ましくない。
【００２３】尚、本発明のマイクロカプセル粒子径は、
米国コールター社製粒度測定装置「コールターカウンタ
ーマルチサイザー」を用いて得られた体積平均粒子径を
示す。マイクロカプセルの粒子径は、乳化剤の種類と濃
度、乳化時の乳化液の温度、乳化比（水相と油相の体積
比率）、乳化機、分散機等と称される微粒化装置の運転
条件（撹拌回転数、時間等）等を適宜調節して所望の粒
子径に設定される。
米国コールター社製粒度測定装置「コールターカウンタ
ーマルチサイザー」を用いて得られた体積平均粒子径を
示す。マイクロカプセルの粒子径は、乳化剤の種類と濃
度、乳化時の乳化液の温度、乳化比（水相と油相の体積
比率）、乳化機、分散機等と称される微粒化装置の運転
条件（撹拌回転数、時間等）等を適宜調節して所望の粒
子径に設定される。
【００２４】相変化を利用した潜熱蓄熱材においては、
相転移点における体積変化がおこり、マイクロカプセル
の体積も変動する。マイクロカプセルが基材中に隙間な
く埋め込まれている場合、カプセル自体の体積変化が直
接的に基材に伝わるため、部材寸法の変化が比較的大き
くなる。
相転移点における体積変化がおこり、マイクロカプセル
の体積も変動する。マイクロカプセルが基材中に隙間な
く埋め込まれている場合、カプセル自体の体積変化が直
接的に基材に伝わるため、部材寸法の変化が比較的大き
くなる。
【００２５】本発明では、多孔質珪酸カルシウム粉体を
組成物中に一定量以上含有させることを特徴としてお
り、これによって、潜熱蓄熱マイクロカプセルの体積変
化に起因する材料の寸法変化を極めて小さくすることが
可能になる。
組成物中に一定量以上含有させることを特徴としてお
り、これによって、潜熱蓄熱マイクロカプセルの体積変
化に起因する材料の寸法変化を極めて小さくすることが
可能になる。
【００２６】珪酸カルシウムは化学的に極めて安定であ
るため、セメントの水和や強度発現に殆ど影響を与えな
い。また、多孔質体であることによって、極めて粒径の
小さいマイクロカプセルは粉体細孔内や表面の凹部など
において周囲を強く拘束されない状態で存在することが
でき、カプセルの体積変化に伴う部材の寸法変化を緩和
する。また多孔質であるためマイクロカプセルが破壊し
た場合、潜熱蓄熱材を細孔内に保持し、漏出を防止す
る。
るため、セメントの水和や強度発現に殆ど影響を与えな
い。また、多孔質体であることによって、極めて粒径の
小さいマイクロカプセルは粉体細孔内や表面の凹部など
において周囲を強く拘束されない状態で存在することが
でき、カプセルの体積変化に伴う部材の寸法変化を緩和
する。また多孔質であるためマイクロカプセルが破壊し
た場合、潜熱蓄熱材を細孔内に保持し、漏出を防止す
る。
【００２７】多孔質珪酸カルシウム粉体としては、例え
ば珪石のような珪酸質材料とセメント、生石灰のような
石灰質原料とを混合したスラリー状物に発泡剤、気泡剤
等の気泡生成剤を添加混合した後発泡、硬化させ、高温
高圧水蒸気養生して得られる人工鉱物等を粉砕したもの
を挙げることが出来る。また、軽量気泡コンクリートで
もある多孔質珪酸カルシウムを使用して、それを粉砕し
て粉体としたものでもよい。
ば珪石のような珪酸質材料とセメント、生石灰のような
石灰質原料とを混合したスラリー状物に発泡剤、気泡剤
等の気泡生成剤を添加混合した後発泡、硬化させ、高温
高圧水蒸気養生して得られる人工鉱物等を粉砕したもの
を挙げることが出来る。また、軽量気泡コンクリートで
もある多孔質珪酸カルシウムを使用して、それを粉砕し
て粉体としたものでもよい。
【００２８】多孔質珪酸カルシウム粉体のセメントに対
する含有量はセメント１００重量部に対して５０重量部
以上が好ましい。より好ましくは１００重量部以上、且
つ５００重量部以下の範囲が好ましい。
する含有量はセメント１００重量部に対して５０重量部
以上が好ましい。より好ましくは１００重量部以上、且
つ５００重量部以下の範囲が好ましい。
【００２９】この範囲以上であると建材の機械強度が著
しく低下し好ましくなく、逆に含有量が少ないと本発明
で述べる潜熱蓄熱材の相変化時の製品寸法変化率が大き
くなり好ましくない。
しく低下し好ましくなく、逆に含有量が少ないと本発明
で述べる潜熱蓄熱材の相変化時の製品寸法変化率が大き
くなり好ましくない。
【００３０】また、多孔質珪酸カルシウム粉体の体積平
均粒子径は５μｍ以上、且つ１００μｍ以下のものが好
適に用いられる。この範囲より大きいと粉体の粗大な細
孔が残存しているため、欠陥となり強度低下の原因とな
る。
均粒子径は５μｍ以上、且つ１００μｍ以下のものが好
適に用いられる。この範囲より大きいと粉体の粗大な細
孔が残存しているため、欠陥となり強度低下の原因とな
る。
【００３１】体積平均粒子径が５μｍよりも小さいと、
粉砕に非常にエネルギーと時間が必要であり生産性が低
下する。尚、本発明の多孔質珪酸カルシウム粉体の粒子
径はレーザー回折、散乱式粒度測定装置「マイクロトラ
ックエイチアールエー粒度分布測定装置」を用い水を分
散媒とした湿式測定で得られた体積平均粒子径を示す。
粉砕に非常にエネルギーと時間が必要であり生産性が低
下する。尚、本発明の多孔質珪酸カルシウム粉体の粒子
径はレーザー回折、散乱式粒度測定装置「マイクロトラ
ックエイチアールエー粒度分布測定装置」を用い水を分
散媒とした湿式測定で得られた体積平均粒子径を示す。
【００３２】潜熱蓄熱材の相転移温度は特に限定されな
いが、快適な温度環境維持を目的とする場合には、潜熱
蓄熱材の融点が５℃以上、且つ５０℃以下が望ましい。
いが、快適な温度環境維持を目的とする場合には、潜熱
蓄熱材の融点が５℃以上、且つ５０℃以下が望ましい。
【００３３】しかしながら、とりわけ日本の様な夏場と
冬場の温度差が大きい気候風土においては、潜熱蓄熱材
の融点を一定にしてしまうことは、いずれかの季節にお
いては、その潜熱が全く機能していないということにな
るため、その土地の環境に応じた融点設定又は、少なく
とも２種類以上の融点を有する潜熱蓄熱材を別々に内包
したマイクロカプセルを組み合わせることが効果的であ
る。
冬場の温度差が大きい気候風土においては、潜熱蓄熱材
の融点を一定にしてしまうことは、いずれかの季節にお
いては、その潜熱が全く機能していないということにな
るため、その土地の環境に応じた融点設定又は、少なく
とも２種類以上の融点を有する潜熱蓄熱材を別々に内包
したマイクロカプセルを組み合わせることが効果的であ
る。
【００３４】具体的には、夏場の室内の温度上昇を抑え
るためには約２５℃以上、且つ３０℃以下に融点を有す
る潜熱蓄熱材のマイクロカプセルを用い、冬場の室温の
低下を抑えるために１０℃以上、且つ２０℃以下に融点
を有する潜熱蓄熱材のマイクロカプセルの２種類を含む
建材を用いることにより年間を通してより快適な室内環
境を提供し得ることが期待出来る。
るためには約２５℃以上、且つ３０℃以下に融点を有す
る潜熱蓄熱材のマイクロカプセルを用い、冬場の室温の
低下を抑えるために１０℃以上、且つ２０℃以下に融点
を有する潜熱蓄熱材のマイクロカプセルの２種類を含む
建材を用いることにより年間を通してより快適な室内環
境を提供し得ることが期待出来る。
【００３５】また、２５℃以上、且つ５０℃以下の比較
的高い相転移温度の潜熱蓄熱材を使用することによっ
て、床暖房システムの一部を構成させたり、５℃以上、
且つ２５℃以下の比較的低い相転移温度の潜熱蓄熱材を
使用することによって、冷房システムの一部を構成させ
たりすることも可能である。
的高い相転移温度の潜熱蓄熱材を使用することによっ
て、床暖房システムの一部を構成させたり、５℃以上、
且つ２５℃以下の比較的低い相転移温度の潜熱蓄熱材を
使用することによって、冷房システムの一部を構成させ
たりすることも可能である。
【００３６】本発明の建材は、顕熱蓄熱材に比べて蓄熱
量付与のために大きなスペースを必要としないから、従
来の住宅設計を変えることなく、躯体構造に取り付ける
だけで、蓄熱機能を付与することが出来る。もちろん、
本発明による建材の使用目的および用途は、これらに限
定されるものではない。
量付与のために大きなスペースを必要としないから、従
来の住宅設計を変えることなく、躯体構造に取り付ける
だけで、蓄熱機能を付与することが出来る。もちろん、
本発明による建材の使用目的および用途は、これらに限
定されるものではない。
【００３７】本発明で使用出来る潜熱蓄熱材としては、
テトラデカン（C14）、ペンタデカン（C15）、ヘキサデ
カン（C16）、オクタデカン（C18）等のノルマルパラフ
ィン類や、無機系共晶物および無機系水和物、酢酸、カ
プリル酸等の脂肪酸類、ベンゼン、ｐ−キシレン等の芳
香族炭化水素化合物、パルミチン酸イソプロピル、ステ
アリン酸ブチル、デシルアルコール等のアルコール類等
の化合物が挙げられ、好ましくは融解熱量が８０ｋＪ／
ｋｇ以上の化合物で、化学的、物理的に安定でしかも安
価なものが用いられる。これらは混合して用いても良い
し、必要に応じ過冷却防止剤、比重調節剤、劣化防止剤
等を添加することが出来る。
テトラデカン（C14）、ペンタデカン（C15）、ヘキサデ
カン（C16）、オクタデカン（C18）等のノルマルパラフ
ィン類や、無機系共晶物および無機系水和物、酢酸、カ
プリル酸等の脂肪酸類、ベンゼン、ｐ−キシレン等の芳
香族炭化水素化合物、パルミチン酸イソプロピル、ステ
アリン酸ブチル、デシルアルコール等のアルコール類等
の化合物が挙げられ、好ましくは融解熱量が８０ｋＪ／
ｋｇ以上の化合物で、化学的、物理的に安定でしかも安
価なものが用いられる。これらは混合して用いても良い
し、必要に応じ過冷却防止剤、比重調節剤、劣化防止剤
等を添加することが出来る。
【００３８】マイクロカプセル化潜熱蓄熱材は、水に均
一に分散させたスラリーで添加することが好ましい。ス
ラリーとして添加することにより、マイクロカプセル化
潜熱蓄熱材が均一に分散した基材が容易に得られるだけ
でなく、混練、撹拌時などに、カプセル同士、あるいは
カプセルと石膏粉体粒子との衝突や摩擦によるカプセル
の破損を低減出来る。また、セメントの水和に必要な水
分をスラリーから供給することにより、製造設備が簡略
化される。
一に分散させたスラリーで添加することが好ましい。ス
ラリーとして添加することにより、マイクロカプセル化
潜熱蓄熱材が均一に分散した基材が容易に得られるだけ
でなく、混練、撹拌時などに、カプセル同士、あるいは
カプセルと石膏粉体粒子との衝突や摩擦によるカプセル
の破損を低減出来る。また、セメントの水和に必要な水
分をスラリーから供給することにより、製造設備が簡略
化される。
【００３９】本発明の潜熱蓄熱建材中に占めるマイクロ
カプセルの含有量は、セメントと多孔質珪酸カルシウム
粉体の混合物１００重量部に対して１重量部以上、且つ
２００重量部以下の範囲、好ましくは１０重量部以上、
且つ１５０重量部以下の範囲であることが好ましい。
カプセルの含有量は、セメントと多孔質珪酸カルシウム
粉体の混合物１００重量部に対して１重量部以上、且つ
２００重量部以下の範囲、好ましくは１０重量部以上、
且つ１５０重量部以下の範囲であることが好ましい。
【００４０】この範囲以上であると潜熱蓄熱性に富み好
ましいが、完成した建材の物理的強度が著しく低下し好
ましくなく、逆に含有量が少ないと本発明で述べる蓄熱
効果に乏しくなり好ましくない。
ましいが、完成した建材の物理的強度が著しく低下し好
ましくなく、逆に含有量が少ないと本発明で述べる蓄熱
効果に乏しくなり好ましくない。
【００４１】マイクロカプセル化潜熱蓄熱材スラリーの
固形分濃度は、５％以上、且つ７０％以下であり、さら
に好ましくは３０％以上、且つ５０％以下である。固形
分濃度が高すぎる場合には水を添加して調節可能である
が固形分濃度が低すぎると、十分な量の蓄熱カプセルを
混入できず、潜熱蓄熱材としての機能が十分発揮できな
いか、セメントとしての硬化に悪影響を与えるので好ま
しくない。
固形分濃度は、５％以上、且つ７０％以下であり、さら
に好ましくは３０％以上、且つ５０％以下である。固形
分濃度が高すぎる場合には水を添加して調節可能である
が固形分濃度が低すぎると、十分な量の蓄熱カプセルを
混入できず、潜熱蓄熱材としての機能が十分発揮できな
いか、セメントとしての硬化に悪影響を与えるので好ま
しくない。
【００４２】本発明において使用されるセメントとして
は、普通、早強、中庸熱ポルトランドセメント、高炉、
シリカ、フライアッシュセメントなどの混合セメント
等、及びアルミナセメントなどが挙げられる。
は、普通、早強、中庸熱ポルトランドセメント、高炉、
シリカ、フライアッシュセメントなどの混合セメント
等、及びアルミナセメントなどが挙げられる。
【００４３】これらは単独で用いても混合して用いても
よい。混練に必要な水分が不足すると、混練物の流動性
が著しく悪くなり、均一な組成物が得られにくくなるば
かりでなく、混練後の成形や施工が難しくなるため、あ
らかじめ潜熱蓄熱材スラリーに必要量の水を添加してお
くことが好ましい。
よい。混練に必要な水分が不足すると、混練物の流動性
が著しく悪くなり、均一な組成物が得られにくくなるば
かりでなく、混練後の成形や施工が難しくなるため、あ
らかじめ潜熱蓄熱材スラリーに必要量の水を添加してお
くことが好ましい。
【００４４】また、分散材や補強繊維材料など、通常ボ
ード状建材を製造する際に使用される各種材料を添加す
ることが可能である。配合物の混練機は特に限定しない
が、２軸強制攪拌ミキサー、アイリッヒミキサー、オム
ニミキサーなどを用いることが出来る。成型方法、及び
養生方法としては通常セメント系建材の製造の用いられ
る方法が使用出来る。
ード状建材を製造する際に使用される各種材料を添加す
ることが可能である。配合物の混練機は特に限定しない
が、２軸強制攪拌ミキサー、アイリッヒミキサー、オム
ニミキサーなどを用いることが出来る。成型方法、及び
養生方法としては通常セメント系建材の製造の用いられ
る方法が使用出来る。
【００４５】
【実施例１】次に本発明に係る潜熱蓄熱セメント系建材
の具体的な実施例を示す。
の具体的な実施例を示す。
【００４６】メラミン粉末６．２ｇに３７％ホルムアル
デヒド水溶液１２ｇと水４０ｇを加え、ｐＨを８に調整
した後、約７０℃まで加熱してメラミンホルムアルデヒ
ド初期縮合物水溶液を得た。ｐＨを４．５に調整した１
０％スチレン無水マレイン酸共重合体のナトリウム塩水
溶液１００ｇ中に、潜熱蓄熱材としてｎ-オクタデカン
（融点２７℃）８ｇ部を激しく撹拌しながら添加し、平
均粒子径が３．５μｍになるまで乳化を行なった。
デヒド水溶液１２ｇと水４０ｇを加え、ｐＨを８に調整
した後、約７０℃まで加熱してメラミンホルムアルデヒ
ド初期縮合物水溶液を得た。ｐＨを４．５に調整した１
０％スチレン無水マレイン酸共重合体のナトリウム塩水
溶液１００ｇ中に、潜熱蓄熱材としてｎ-オクタデカン
（融点２７℃）８ｇ部を激しく撹拌しながら添加し、平
均粒子径が３．５μｍになるまで乳化を行なった。
【００４７】この乳化液に上記メラミン−ホルムアルデ
ヒド初期縮合物水溶液全量を添加し７０℃で２時間撹拌
を施した後、ｐＨを９に調製して固形分濃度４５％の潜
熱蓄熱材のマイクロカプセル分散液を得た。
ヒド初期縮合物水溶液全量を添加し７０℃で２時間撹拌
を施した後、ｐＨを９に調製して固形分濃度４５％の潜
熱蓄熱材のマイクロカプセル分散液を得た。
【００４８】珪酸質原料６５％と石灰質原料３５％とを
主原料する混合スラリーにアルミニウム粉末を添加して
発泡硬化させた後、高温高圧水蒸気養生により水熱反応
処理し、多孔質珪酸カルシウムを得た。
主原料する混合スラリーにアルミニウム粉末を添加して
発泡硬化させた後、高温高圧水蒸気養生により水熱反応
処理し、多孔質珪酸カルシウムを得た。
【００４９】得られた多孔質珪酸カルシウムを体積平均
粒子径３０μｍに粉砕した。多孔質珪酸カルシウム粉体
の体積平均粒子径はレーザー回折、散乱式マイクロトラ
ック−エイチアールエー粒度分布測定装置を用い、水を
分散媒とした湿式測定法で測定した。
粒子径３０μｍに粉砕した。多孔質珪酸カルシウム粉体
の体積平均粒子径はレーザー回折、散乱式マイクロトラ
ック−エイチアールエー粒度分布測定装置を用い、水を
分散媒とした湿式測定法で測定した。
【００５０】普通ポルトランドセメント４３０ｇと前記
多孔質珪酸カルシウム粉体１０００ｇ、およびビニロン
繊維７ｇとを５リットルオムニミキサーにて２分間混合
した後、前記蓄熱スラリーを１３００ｇ添加し、２分間
混練した。得られたモルタルを、脱水プレス機によって
３００ｍｍ×４００ｍｍの金型を用いて脱水プレス成形
し、約１０ｍｍ厚の板状成形体を得た。成形体は６０℃
で１２時間蒸気養生した。
多孔質珪酸カルシウム粉体１０００ｇ、およびビニロン
繊維７ｇとを５リットルオムニミキサーにて２分間混合
した後、前記蓄熱スラリーを１３００ｇ添加し、２分間
混練した。得られたモルタルを、脱水プレス機によって
３００ｍｍ×４００ｍｍの金型を用いて脱水プレス成形
し、約１０ｍｍ厚の板状成形体を得た。成形体は６０℃
で１２時間蒸気養生した。
【００５１】溶剤抽出によってマイクロカプセルの破損
に起因する潜熱蓄熱材の漏出量を測定し、カプセルの損
傷状態を調べた結果、混入したマイクロカプセルのほと
んどが破損せずに分散内在していることが明らかとなっ
た。
に起因する潜熱蓄熱材の漏出量を測定し、カプセルの損
傷状態を調べた結果、混入したマイクロカプセルのほと
んどが破損せずに分散内在していることが明らかとなっ
た。
【００５２】得られた蓄熱ボードを環境温度が０℃以
上、且つ５０℃以下の変温試験槽の中に置き、蓄熱ボー
ド中心部分の温度を測定したところ、２７℃付近に温度
の緩衝性が観測され、その付近の温度から容易に変化し
にくい性質の建材が得られた。また、蓄熱ボードの２４
℃から３０℃での長さ変化率は２００μｍ／ｍであっ
た。
上、且つ５０℃以下の変温試験槽の中に置き、蓄熱ボー
ド中心部分の温度を測定したところ、２７℃付近に温度
の緩衝性が観測され、その付近の温度から容易に変化し
にくい性質の建材が得られた。また、蓄熱ボードの２４
℃から３０℃での長さ変化率は２００μｍ／ｍであっ
た。
【００５３】
【比較例１】普通ポルトランドセメント１４３０ｇとビ
ニロン繊維７ｇとを５リットルオムニミキサーにて２分
間混合した後、前記蓄熱スラリーを１３００ｇ添加し、
２分間混練した。得られたモルタルを、アタゴエンジニ
アリング製脱水プレス機によって３００ｍｍ×４００ｍ
ｍの金型を用いて脱水プレス成形し、約１０ｍｍ厚の板
状成形体を得た。成形体は６０℃で１２時間蒸気養生し
た。
ニロン繊維７ｇとを５リットルオムニミキサーにて２分
間混合した後、前記蓄熱スラリーを１３００ｇ添加し、
２分間混練した。得られたモルタルを、アタゴエンジニ
アリング製脱水プレス機によって３００ｍｍ×４００ｍ
ｍの金型を用いて脱水プレス成形し、約１０ｍｍ厚の板
状成形体を得た。成形体は６０℃で１２時間蒸気養生し
た。
【００５４】得られた蓄熱ボードを環境温度が０℃以
上、且つ５０℃以下の変温試験槽の中に置き、蓄熱ボー
ド中心部分の温度を測定したところ、２７℃付近に温度
の緩衝性が観測され、その付近の温度から容易に変化し
にくい性質の建材が得られた。得られた蓄熱ボードの２
４℃から３０℃での長さ変化率は１０００μｍ／ｍであ
った。
上、且つ５０℃以下の変温試験槽の中に置き、蓄熱ボー
ド中心部分の温度を測定したところ、２７℃付近に温度
の緩衝性が観測され、その付近の温度から容易に変化し
にくい性質の建材が得られた。得られた蓄熱ボードの２
４℃から３０℃での長さ変化率は１０００μｍ／ｍであ
った。
【００５５】
【比較例２】マイクロカプセルの平均粒子系を２００μ
ｍとした以外は前記実施例１と同様にマイクロカプセル
を調製し、尚かつ実施例１と同様の操作で蓄熱ボードを
作製し、溶剤抽出法で破壊したマイクロカプセルの比率
を測定したところ約８０％以上の破壊が見られた。
ｍとした以外は前記実施例１と同様にマイクロカプセル
を調製し、尚かつ実施例１と同様の操作で蓄熱ボードを
作製し、溶剤抽出法で破壊したマイクロカプセルの比率
を測定したところ約８０％以上の破壊が見られた。
【００５６】
【発明の効果】本発明は、上述の如き構成と作用とを有
するので、潜熱蓄熱建材およびその製造において、潜熱
蓄熱材の相転移温度付近での長さ変化率が少なく、しか
も混入した潜熱蓄熱材マイクロカプセルのほとんどが破
損せずに分散内在出来る潜熱蓄熱セメント系建材の製造
が可能となる。
するので、潜熱蓄熱建材およびその製造において、潜熱
蓄熱材の相転移温度付近での長さ変化率が少なく、しか
も混入した潜熱蓄熱材マイクロカプセルのほとんどが破
損せずに分散内在出来る潜熱蓄熱セメント系建材の製造
が可能となる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｃ０９Ｋ 5/06 Ｃ０９Ｋ 5/06 Ｈ (72)発明者 青木 謙介 静岡県富士市鮫島２番地の１ 旭化成工業 株式会社内 (72)発明者 石黒 守 茨城県つくば市和台46番地 Ｆターム(参考） 4G012 PA02 PA03 PA24
Claims (6)
- 【請求項１】 セメント１００重量部に対して体積平均
粒子径が０．５μｍ以上、且つ５０μｍ以下の潜熱蓄熱
材のマイクロカプセルが１重量部以上、且つ２００重量
部以下の範囲で混合されたことを特徴とする潜熱蓄熱セ
メント系建材。 - 【請求項２】 セメント１００重量部に対して５０重量
部以上、且つ５００重量部以下の多孔質珪酸カルシウム
粉体と、体積平均粒子径が０．５μｍ以上、且つ５０μ
ｍ以下の潜熱蓄熱材のマイクロカプセルがセメントと多
孔質珪酸カルシウム粉体の混合物１００重量部に対して
１重量部以上、且つ２００重量部以下の範囲で混合され
たことを特徴とする潜熱蓄熱セメント系建材。 - 【請求項３】 前記マイクロカプセルの皮膜がメラミン
ホルマリン樹脂、尿素ホルマリン樹脂の何れか1つから
なることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の
潜熱蓄熱セメント系建材。 - 【請求項４】 前記多孔質珪酸カルシウム粉体の体積平
均粒子径が５μｍ以上、且つ１００μｍ以下であること
を特徴とする請求項２に記載の潜熱蓄熱セメント系建
材。 - 【請求項５】 前記潜熱蓄熱材の融点が５℃以上、且つ
５０℃以下であることを特徴とする請求項１〜４のいず
れか１項に記載の潜熱蓄熱セメント系建材。 - 【請求項６】 少なくとも２種類以上の融点を有する潜
熱蓄熱材を別々に内包したマイクロカプセルを含有する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の
潜熱蓄熱セメント系建材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000305872A JP4632507B2 (ja) | 2000-10-05 | 2000-10-05 | 潜熱蓄熱セメント系建材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000305872A JP4632507B2 (ja) | 2000-10-05 | 2000-10-05 | 潜熱蓄熱セメント系建材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002114553A true JP2002114553A (ja) | 2002-04-16 |
| JP4632507B2 JP4632507B2 (ja) | 2011-02-16 |
Family
ID=18786657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000305872A Expired - Fee Related JP4632507B2 (ja) | 2000-10-05 | 2000-10-05 | 潜熱蓄熱セメント系建材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4632507B2 (ja) |
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-
2000
- 2000-10-05 JP JP2000305872A patent/JP4632507B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP4632507B2 (ja) | 2011-02-16 |
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