JP2002154864A - 建材組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バーミキュライトを天然資源としてさらに有
効利用し、調湿および／または消臭、さらには美観の要
請をも満たし得る、とくに吸放湿の量および速度のバラ
ンスに優れた建材を提供する。 【解決手段】 未膨張バーミキュライトを基材に配合し
てなり、かつその配合量が全組成物（固形分）の５〜７
０質量％である建材組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建材組成物および
それを用いた建材ならびにそれらの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、建材の製造に際しては、種々の目
的で基材が選択され、さらにそれらの各種基材に種々の
材料が配合されることが多い。そのなかで、鉱物系材料
の一つとしてバーミキュライトがある。このバーミキュ
ライト（ヒル石）は、黒雲母に類似した粘土鉱物であ
り、高温で脱水により層に垂直の方向に著しく膨張し
て、ヒルのように伸び多孔体となる。このため、断熱
性、吸音性に優れるので、基材への配合材（充填材、増
量材）、さらには基材として断熱材、吸音材をはじめと
する各種建材に、その軽量化の目的と併せて用いられる
ことが多い。一方、バ―ミキュライトは吸湿能力があま
り高くないため、調湿材としてはまったく顧みられてい
ない。

【０００３】したがって、上記のように、バーミキュラ
イトを建材に配合する場合には、軽量化等を目的とする
ため膨張バーミキュライトを用いるのが通常である。た
とえば、モルタル、コンクリート等のセメント製品に軽
量骨材として利用されている。これに対し、未膨張のバ
ーミキュライトは、上記の軽量化等の利点が得られない
ため、数％程度までの少量が、その耐酸、耐アルカリ等
の特性を活かす特別な目的のために基材に配合されてい
るに過ぎない。また、基材として実質的に未膨張バーミ
キュライトからなるボードを、内壁の裏側部分等に固定
して、火災発生時に膨張させ、延焼を防止しようとする
試みもなされているが、これは耐火性を利用した特定の
基材として用いられるものである。

【０００４】一方、建材自体も、競合製品との差別化を
図るため、種々の機能の付与が提案されている。そのな
かで、調湿（吸放湿）および／または消臭、さらには美
観を備えた建材についても種々の検討がなされている
が、いまだに満足すべきものは見出されていない。すな
わち、これらは比表面積が大きいものを利用して一定の
成果を得ているが、特に、保水および保湿力が強すぎて
放湿速度に難がある場合が多い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明者は、天
然資源としてのバーミキュライトのさらなる有効利用を
図り、調湿および／または消臭、さらには美観の要請を
も満たし得る、特に吸放湿の量および速度においてバラ
ンスに優れた建材を見出すべく、種々検討を行った。

【０００６】

【課題を解決するための手段】その結果、意外にも、基
材、とくに、吸湿性はあるが放湿性が不十分な水硬性材
料に未膨張バーミキュライトを配合することにより放湿
能力を著しく向上させ、上述の課題を解決し得ることを
見出し、本発明に到達した。すなわち、本発明の要旨
は、未膨張バーミキュライトを基材に配合してなり、か
つその配合量が全組成物（固形分）の５〜７０質量％で
ある建材組成物、およびこれを成形してなる建材ならび
にこれらの製造方法にある。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明において使用される基材
は、後述するバーミキュライトの特性を実質的に劣化さ
せないものであれば特に制限されないが、調湿および／
または消臭の観点からは、親水性であるのが好適であ
る。これは、親水性基材自身も調湿および／または消臭
機能を有し、さらにはその表面から内部拡散した物質を
未膨張バーミキュライトが吸着し得るからである。この
ような親水性基材としては、たとえば、石膏、セメン
ト、ケイ酸カルシウム、スラグ石膏またはこれらの類似
物が挙げられる。これらは適宜併用することもできる。
石膏は無水もしくは含水塩のいずれであってもよく、セ
メントもポルトランドセメントをはじめとする各種セメ
ントを使用し得る。この場合、骨材および混和材が使用
される。また、ケイ酸カルシウムとしては、とくに制限
されないが、ケイ酸質原料と石灰をオートクレーブ中で
水熱反応させて得られるもの（トバモライトもしくはゾ
ノトライト）が一般的である。スラグ石膏は、高炉水砕
スラグ粉末を２０〜４０％含み、２水石膏（排脱石膏）
を６０〜８０％、ポルトランドセメント１〜５％混合さ
れたものが一般的である。

【０００８】一方、本発明において、上記基材に配合さ
れるバーミキュライトは、SiO₂、MgO,Al₂O₃を主成分と
する薄片状の鉱物であり、一般的な黒雲母系、緑泥石系
のいずれでもよく、産地により組成等に差異があっても
使用し得る。比表面積(窒素吸着法)は通常１０ｍ²／ｇ
以下である。粒径も特に制限されないが、通常、５ｍｍ
以下、好ましくは３ｍｍ以下,特に好ましくは０．５ｍ
ｍ以下である。たとえば０．２５ｍｍ以下のような細粒
品は膨張バーミキュライトの用途には適さないためテー
リングとして規格外品とされているが、意外にも原鉱石
の粉砕、選鉱、乾燥、篩い分けで、細粒の方がバーミキ
ュライトの層間水の脱水変質（層間の水２分子層が１分
子層へ変化）が少ないことがわかり、本発明においては
むしろ好適に使用されうる。なぜなら層間水が水２分子
のほうが調湿、消臭特性に好適だからである。

【０００９】本発明においては、このようなバーミキュ
ライトを実質的に未膨張の状態で使用する。すなわち、
バーミキュライトは、通常１０〜２０％程度の水を含ん
でおり、高温（層間水が脱離し始める約３２０℃から１
０００℃）での急激な加熱により脱水され著しく膨張す
る（多くは１０００℃、１〜２秒で、もとの厚さの１０
〜３０倍）。したがって、本発明においては実質的にこ
のような膨張を得ていないものが使用される。

【００１０】さらに本発明においては、このバーミキュ
ライト基材に配合するに先立ち、活性化処理したものを
用いるのが好適である。活性化処理は、バーミキュライ
トが吸着している有機物もしくは無機物を離脱させ、本
来有する調湿、吸着性能等を再構成・回復させることを
目的とする。たとえば、加圧水蒸気処理、食塩水による
煮沸処理等が挙げられるが、好ましくは１０５℃〜２０
０℃の飽和蒸気圧での水蒸気処理によることができる。

【００１１】また、特に基材がケイ酸カルシウム系であ
る場合には、活性化処理されていないバーミキュライト
を水熱反応前に配合しても、その後にたとえば１５０℃
〜２００℃程度の飽和蒸気圧でオートクレーブ処理を受
けるので、結果的に活性化処理がなされることになる。
基材へのバーミキュライトの配合は、その配合量が全組
成物（固形分）の５〜７０質量％、好ましくは１０％〜
５０質量％になるように行われる。基材の種類、目的と
する建材の性能、たとえば調湿度等、に応じて選ばれる
が、好適な吸放湿の量および速度を得るためのバーミキ
ュライトの十分なチャンネリング（ネットワーク）を形
成させるには、一般的には１５質量％以上が特に好まし
い。

【００１２】本発明の建材組成物には、上記の未膨張バ
ーミキュライトのほかに、その他の目的のために建材に
それぞれの基材に固有に用いられる種々の配合材、さら
には、その他を適宜配合し得る。その種類、配合量は、
常法によることができる。たとえば、骨材、補強材、混
和剤、軽量化材等、より具体的にはパルプ、セルロース
繊維、ガラス繊維、ヒュームドシリカ、発泡ガラス、シ
ラスバルーン、アルミナバルーン、パーライト、ワラス
トナイト、セピオライト、砂利、砂、有機バインダー等
が適宜選択される。

【００１３】得られる本発明の建材組成物は、抄造成
形、押出し成形、プレス成形、鋳込み成形等の常法によ
り、ボード等の所望の形状、大きさの建材とすることが
できる。一般的にはボードの場合、工業的には、いわゆ
る抄造機を用いた抄造成形が選ばれる。本発明の建材
は，後述する参考例１に記載された吸放湿試験におい
て、好適には、相対湿度を６０〜９０％に変化させた場
合の放吸湿速度が吸湿：30分で平衡値の90％以上、放
湿：２５分以下、さらに好適には20分以下で平衡、を示
す。

【００１４】このようにして得られる建材は、壁材、天
井材、間仕切り材等の内装材として使用されるのが好適
であるが、さらに軒天井材等の外装材等としても使用さ
れうる。本発明の建材は、調湿および／または消臭、さ
らには美観の要請をも満たし得るものである。すなわ
ち、 １．適度な放湿特性を有するので、調湿機能に優れる。
たとえば、吸湿および放湿のバランス、量および速度に
優れる。

【００１５】したがって、結露、ソリ等を防止でき、さ
らにはカビ、ダニ等の繁殖を効果的に抑制できる。 ２．消臭機能に優れる。たとえば、本発明の建材は、ホ
ルムアルデヒド，トルエン，キシレン等の揮発性化学物
質もしくは臭いのあるガス類を吸着しうる。 ３．さらに、未膨張バーミキュライト粒子を表面研磨等
により浮き出させて花崗岩調の表面とすることができ、
美観を備えたボード材等を容易に提供し得る。 ４．製造工程でオートクレーブ処理を受けた製品につい
ては、使用済みの本発明の建材を回収し、そのままオー
トクレーブで１０５〜１５０℃程度の水蒸気処理をする
ことにより再生することが可能である。バーミキュライ
トは上記の基材と反応していないからである。 ５．膨張バーミキュライト用原料としては規格外の細粒
品をむしろ好適に使用しうるので、資源を有効利用する
ことができる。

【００１６】次に、本発明を実施例によりさらに詳細に
説明するが、本発明はこれらの実施例により限定される
ものではない。なお部は質量部を表わす。

【００１７】

【実施例】実施例１ ケイ酸質原料としてケイ石粉末２７部、石灰質原料とし
て消石灰２７部および補強繊維としてパルプ6部、さら
に未膨張バーミキュライト（南ア産、粒径０．２５〜
０．５ｍｍ）４０部を出発原料として、これらに水を添
加して混合し固形分約１２％のスラリーとし、抄造機に
より生シートを形成させた後，オートクレーブ中（１６
０〜１８0℃、約１０時間）で加圧養生させ、ついで８
０℃未満で所定の含水率になるまで乾燥させ、ケイ酸カ
ルシウムボード（３０ｃｍ×３０ｃｍ×６mm）を得た。 実施例２ ケイ石粉末４２部、消石灰４２部、パルプ６部および未
膨張バーミキュライト１０部を用いて実施例１と同様に
して珪酸カルシウムボードを得た。 実施例３ スラグ粉末１６部、排煙脱硫石膏粉末３８部、パルプ６
部および未膨張バーミキュライト４０部に水を添加して
混合し固形分約１２％のスラリーとした。ついで，抄造
機で生シートを形成し、その後約８０℃で約１２時間、
蒸気養生させ、さらに８０℃未満で乾燥させてスラグ石
膏ボード（３０ｃｍ×３０cm×６ｍｍ）を得た。 実施例４ 半水石膏６０部、未膨張バーミキュライト４０部および
水２４部を混合し、得られた混合物を所定の型に鋳込み
成形して板状とし、ついで常温で養生し、さらに８０℃
未満で乾燥して石膏ボード（３０cm×３０cm×６ｍｍ）
を得た。 参考例１ （吸放湿試験）下記の測定方法により、本発明および市
販の建材について吸湿率および放吸湿速度を測定した。 （１）測定方法／装置 測定装置：Hiden Analylial Ltd.社製 「IGA SOR
P」 測定方法：約１ｃｃの測定バスケットに、粉末試料はそ
のまま、塊状試料は２〜３ｍｍ程度に調整して、充てん
して測定。

【００１８】測定項目：相対湿度０〜９０％における吸
湿率 相対湿度６０〜９０％における吸湿率 相対湿度６０％から９０％への吸湿速度 相対湿度９０％から６０％への放湿速度 吸湿および放湿速度は、３０分周期で繰り返し実験を行
った。 （２）測定試料 本発明：実施例１〜４で得られた下記のボード 実施例１ 未膨張バーミキュライト４０ｗｔ％含有ケイ
酸カルシウムボード 実施例２ 未膨張バーミキュライト１０ｗｔ％含有珪酸
カルシウムボード 実施例３ 未膨張バーミキュライト４０ｗｔ％含有スラ
グ石膏ボード 実施例４ 未膨張バーミキュライト４０ｗｔ％含有石膏
ボード 比較品：下記のA〜G A アロフェン焼成ボード（市販品） B アロフェン（栃木産） C ゼオライト３０ｗｔ％含有スラグ石膏ボード（市販
品） D ゼオライト（宮城産） E 珪藻土４０ｗｔ％含有ケイ酸カルシウムボード（市
販品） F 珪藻土（秋田産） G 膨張バーミキュライト４０ｗｔ％含有ケイ酸カルシ
ウムボード（膨張バーミキュライトを用いる以外は実施
例１と同様な方法により得た。） H 珪酸カルシウムボード（実施例１において、ケイ石
４7部、消石灰４7部およびパルプ６部を用いて得た。） （３）測定結果を表１に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】これらの結果は，本発明の建材が、吸放湿
特性において量および速度のバランスに優れていること
を示す。吸湿および放湿の３０分周期試験の結果、本発
明の建材においては、吸放湿のバランスが良好であるた
め放湿時のベースラインは一定に保持されたが，一方比
較品においては放湿が追いつかないため経時的にベース
ラインが右肩上がりとなることが示された。以上のこと
からも本発明の建材が結露しにくいことがわかる。 参考例２ バーミキュライトについて、水蒸気処理の吸放湿特性へ
の影響をみるために約１８０℃でオートクレ―ブ処理を
行った。結果を表２に示す。

【００２１】

【表２】

【００２２】実施例５ ケイ石粉末２7部、消石灰３３部および未膨張バーミキ
ュライト４０部に水を混合し固形分約１２％のスラリー
とし、これをオートクレーブ（１９０〜２００℃、約１
０時間）中で加圧養生処理した。ついで，８０℃未満で
所定の含水率になるまで乾燥しゾノトライト系ケイ酸カ
ルシウムボードを得た。

【００２３】参考例１に記載した方法により測定した吸
放湿試験によれば、実施例１のケイ酸カルシウムと比較
して、吸湿量は若干小さく，放湿速度は若干大きかっ
た。

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Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 未膨張バーミキュライトを基材に配合し
   てなり、かつその配合量が全組成物（固形分）の５〜７
   ０質量％である建材組成物。
2. 【請求項２】 配合量が,全組成物（固形分）の１０〜
   ５０質量％である請求項１記載の建材組成物。
3. 【請求項３】 基材が親水性である請求項１記載の建材
   組成物。
4. 【請求項４】 基材が、石膏、セメント、ケイ酸カルシ
   ウム、スラグ石膏の一種以上から選択される請求項２記
   載の建材組成物。
5. 【請求項５】 バーミキュライトが、活性化処理された
   バーミキュライトである請求項１記載の建材組成物。
6. 【請求項６】 配合後に、バーミキュライトが活性化処
   理された請求項１記載の建材組成物。
7. 【請求項７】 活性化処理が、水蒸気処理である請求項
   ４もしくは５記載の建材組成物。
8. 【請求項８】 水蒸気が１０５〜２００℃の飽和水蒸気
   である請求項６記載の建材組成物。
9. 【請求項９】 さらに骨材、補強材、混和剤、および／
   または軽量化材を配合してなる請求項１記載の建材組成
   物。
10. 【請求項１０】 未膨張バーミキュライトを、その配合
    量が全組成物（固形分）の５〜７０質量％になるように
    基材に配合して建材組成物を得ることを特徴とする建材
    組成物の製造方法。
11. 【請求項１１】 基材が、石膏、セメント、ケイ酸カル
    シウム、スラグ石膏の一種以上から選択された請求項９
    記載の製造方法。
12. 【請求項１２】 バーミキュライトが、活性化処理され
    たバーミキュライトである請求項９記載の製造方法。
13. 【請求項１３】 請求項１記載の建材組成物を成形して
    なる建材。
14. 【請求項１４】 成形が抄造成形、押出し成形、プレス
    成形もしくは鋳込み成形である請求項１２記載の建材。
15. 【請求項１５】 建材が内装材である請求項１２記載の
    建材。
16. 【請求項１６】 相対湿度を６０〜９０％に変化させた
    場合の放吸湿速度が吸湿：30分で平衡値の90％以上、放
    湿：2５分以下で平衡、である建材。
17. 【請求項１７】 未膨張バーミキュライトを含む請求項
    １６記載の建材。
18. 【請求項１８】 未膨張バーミキュライトを、その配合
    量が全組成物（固形分）の５〜７０質量％になるように
    基材に配合して建材組成物を得、ついでこの建材組成物
    を成形して建材を得ることを特徴とすることを特徴とす
    る建材の製造方法。