JP2002193685A

JP2002193685A - 多孔質成型体及びその製造方法

Info

Publication number: JP2002193685A
Application number: JP2000392602A
Authority: JP
Inventors: Toshio Kaneko; 利雄金子
Original assignee: PUROGURIIDO KK
Current assignee: PUROGURIIDO KK
Priority date: 2000-12-25
Filing date: 2000-12-25
Publication date: 2002-07-10

Abstract

(57)【要約】【課題】炭（炭素）の特性を利用した新規な工業用素
材（特に建築用材料）を提供すること。【解決手段】炭化物及び/又は乾留物３０〜７０質量
％と雲母、長石、スカポライト群及び沸石からなる群よ
り選ばれる少なくとも一種のセラミックス７０〜３０質
量％とからなる多孔質成型体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炭素質材料とセラ
ミックスとを用いた多孔質成型体に関する。特に本発明
は、壁用ボードなどの建築材料として有利に用いること
ができる多孔質成型体及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】木炭、竹炭などで代表されるこれらの炭
は一般に原料である木材、竹材などを酸素（空気）を遮
断して所謂蒸し焼き（炭化）することにより作られる。
炭は、原料の木材などの有機物が加熱によって熱分解
し、炭素に富んだ物質になるため、軽量硬質でアルカリ
性に富むなどの性質や原料の構造がそのまま残存して多
孔質になるなどの特性を有する。昨今の健康志向や天然
素材志向、そしてリサイクルや環境保護などの観点から
炭の燃料としての従来の利用法以外に炭の特性を利用し
た製品、用途の開発が進んでいる。

【０００３】木炭などの炭を利用した身近な例として
は、その多孔質による吸着力を利用して空気や水の浄
化、調湿、消臭（脱臭）、野菜などの鮮度保持、アルカ
リ性及び豊富に含むミネラル成分によるアルカリ水、ミ
ネラル水などの飲料水の製造、調理（例、炊飯）、健康
器具（例、布団、枕）などが良く知られた利用方法であ
る。また土壌改良材（酸性土壌の中和剤としての利用）
や建築材料などとしての利用も検討されている。特に建
築材料においては、炭の軽量性、防音性などを利用でき
る観点から注目されている。

【０００４】炭を利用した建築材料としては、例えば、
特開平８−２３００９７号公報には、木質系廃材とバイ
ンダーとを混合し、成形した後、これを焼成炭化するこ
とにより得た炭素材料層を基材とし、該基材の片面に下
地層材料を積層した木質系炭素複合材料、あるいは特開
平９−８６９９５号公報には、セメント、籾殻炭、繊維
状物質、及び均質化剤を含有する水性スラリーからなる
軽量建材用組成物がそれぞれ提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、炭
（炭素）の特性を利用した新規な工業用素材を提供する
ことにある。特に本発明は、ボードなどの建築材料用の
素材として有利に利用できる多孔質成型体及びその製造
方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、炭化物及び/
又は乾留物３０〜７０質量％と雲母、長石、スカポライ
ト群及び沸石からなる群より選ばれる少なくとも一種の
セラミックス７０〜３０質量％とからなる多孔質成型体
にある。

【０００７】また本発明は、炭化物及び/又は乾留物
と、雲母、長石、スカポライト群及び沸石からなる群よ
り選ばれる少なくとも一種のセラミックスとの混合質量
比が３０：７０〜６５：３５の混合物、及び該混合物に
対して１０〜３０質量％のバインダ樹脂を混合する工
程、得られた混合物を圧縮成型する工程、及び得られた
成型物を２５０〜３００℃の温度で加熱する工程を含む
多孔質成型体の製造方法にもある。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の多孔質成型体は、炭化物
及び/又は乾留物、及びセラミックスである雲母、長
石、スカポライト群及び沸石からなる群より選ばれた少
なくとも一種からなる。炭化物又は乾留物は、炭化又は
乾留により有機物を炭（主に炭素成分からなる）として
取り出したものであって炭化又は乾留により製造された
ものであればよい。品質の点から炭化物であることが好
ましい。炭化又は乾留可能な材料としては、例えば、木
材（通常炭として利用している木材、例、樫、楢、ブ
ナ）、竹材（例、孟宗竹）、果実種子（例、コヒー
豆）、種子の皮（例、籾殻、椰子殻）、及び（おから、
コヒーカス、ビールカス、所謂生ゴミなどの廃棄物）な
どの植物系の材料；石炭類、コークス、石油・石炭ピッ
チ、石油残さなどの鉱物系の材料；フェノール樹脂、ア
クリル樹脂、塩化ビニリデン樹脂及びシリコーン樹脂な
どの合成樹脂材料；その他、レーヨン、海藻（又は/及
び海草）、及びタイヤなどを挙げることができる。これ
らの材料の形状は特に問わない。従って、天然素材その
ままでも良いし、例えば、木材であれば鋸屑などであっ
てもよい。勿論、商品としての炭化物又は乾留物を利用
することもできる。これらの中では、木材、竹材、果実
種子、種子の皮及び樹脂から得られたものであることが
好ましい。特に好ましくは、木材、竹材、及び種子の皮
である。

【０００９】セラミックスは、雲母、長石、スカポライ
ト群及び沸石からなる群より選ばれた少なくとも一種か
らなる。これらのセラミックスは耐火、軽量に優れ、特
に本発明の多孔質成型体を建築材料の壁用ボードなどと
して利用する場合に好適である。セラミックスは、雲
母、長石、スカポライト群及び沸石の中から一種でも良
いし、二種以上が混合されているものでも良いが、本発
明では、これらの成分が全て混合して含まれたものであ
ることが好ましい。このようなセラミックスは、既に製
品として市販されており（例、ＡＳＢ、（株）リボール
製）、それらを利用することができる。本発明で用いる
上記セラミックスには、他のセラミックスを含有してい
ても良い。このような例としては、ケイ素、あるいはケ
イ素含有率の多い材料を挙げることができる。本発明で
は、雲母、長石、スカポライト群及び沸石からなる群よ
り選ばれた少なくとも一種の材料、好ましくはこれらの
全ての材料を少なくとも６０質量％以上含むことが好ま
しく、更に好ましくは、８０質量％以上である。

【００１０】本発明の多孔質成型体においては、炭化物
及び／又は乾留物の含有量は３０〜７０質量％であり、
好ましくは４０〜６５質量％、更に好ましくは４５〜６
０質量％であり、一方、セラミックスの含有量は７０〜
３０質量％であり、好ましくは６５〜３５質量％、更に
好ましくは５５〜４０質量％である。

【００１１】本発明の多孔質成型体には更にロックウー
ル、カーボンファイバー、グラスウールを含有させるこ
とができる。好ましくは、ロックウール及び／又はカー
ボンファイバーである。これらの材料を含有させること
により強度、耐火性能、吸音性能を更に向上させること
ができる。これらの材料は、炭化物及び／又は乾留物と
セラミックスの合計質量に対して１〜１５質量％含有さ
れていることが好ましく、更に好ましくは３〜１０質量
％である。

【００１２】本発明の多孔質成形体には更に酸化チタン
を含有させることができる。酸化チタンは、光触媒とし
て良く知られており、例えば、光の照射により生じた酸
化力によりその表面に付着した汚れ、細菌などを分解す
る作用を発揮する他、アンモニアなどの異臭やシックハ
ウス症候群の原因とされるホルムアルデヒドの除去、大
気汚染物質である窒素酸化物の除去などにも有効であ
る。酸化チタンの含有量は通常成形体中に５〜２０質量
％であり、好ましくは１０〜１５質量％である。

【００１３】次に本発明の多孔質成型体の製造方法を説
明する。まず、上記炭化物及び/又は乾留物、セラミッ
クス、及びバインダ樹脂を混合する。混合に際して、炭
化物及び／又は乾留物、及びセラミックスは微粒子状で
あることが好ましく、その粒子径は、いずれも１００メ
ッシュ〜２００メッシュであることが好ましく、更に好
ましくは１３０メッシュ〜１８０メッシュである。メッ
シュは、１インチ（２５．４ｍｍ）当たりのふるいの網
の目数をいい、ＪＩＳＺ８８０１−１９９４「試験用
ふるい」の規格に準拠するものである。炭化物及び／又
は乾留物とセラミックスは、上記範囲のふるいを通過す
る粒子径を有しているものであれば良いが、粒子は、そ
の粒子径ができる限り揃っていることが好ましい。また
炭化物及び／又は乾留物とセラミックスは、共にほぼ同
じ粒子径であることが均一分散を達成でき、安定した品
質（特に、高強度）の製品を得るためにも好ましい。炭
化物及び/又は乾留物とセラミックスとの混合質量比
は、前者：後者が３０：７０〜６５：４５、好ましくは
３５：６５〜６０：４０、更に好ましくは４０：６０〜
５５：４５である。ロックウールなどを含有させる場合
には、上記混合物の調製段階で加えることが好ましい。
これらの添加量は、前述の通りである。

【００１４】バインダ樹脂としては、例えば、フェノー
ル樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、及びポリ酢酸
ビニル樹脂を挙げることができる。バインダ樹脂は一種
を単独で用いても良いし、あるいは二種以上を混合して
用いてもよい。フェノール樹脂を用いることが好まし
い。フェノール樹脂は、比較的低温で炭化でき、硬化物
とすることができる。そして原料である炭化物及び／又
は乾留物と同質化する。即ち、バインダ樹脂としてのフ
ェノール樹脂も後述する加熱工程で加熱され、炭化して
多孔質構造を形成し、原料としての炭化物及び／又は乾
留物と区別がつかなくなる。バインダ樹脂は、炭化物及
び/又は乾留物とセラミックスの混合物（ロックウール
などを含有させる場合には、更にこれらの材料を含む）
の全量に対して１０〜４０質量％、更に好ましくは、１
５〜３０質量％を添加する。バインダ樹脂は液状でも個
体（粉末）でも良い。これらの材料の混合は混練機など
を用いて従来の方法で行うことができる。材料は全部を
一緒に混合しても良いし、順次混合しても良い。混合順
序も特に制限はない。混合は、均一に行われていれば良
く、特に混合時間の制限はない。

【００１５】次に得られた混合物を圧縮成型する。圧縮
成型は、所望の成型型（例えば、板状型）に上記で得ら
れた混合物を充填し、室温（２５℃程度）で４０〜１０
０Ｐａの圧力で行う。好ましくは６０〜９０Ｐａの圧力
で行う。圧縮成型時間は、成型物の形状によって異なる
が、通常５分以下であり、好ましくは０．５〜３分であ
る。

【００１６】圧縮成型後、得られた成型物を２５０〜３
００℃の温度で加熱（焼き入れ）する。加熱温度は、好
ましくは２６０〜２９０℃、更に好ましくは２７０〜２
９０℃である。加熱時間は成型物の形状によって異なる
が、通常３〜５時間であり、好ましくは、３．５〜４．
５時間である。この加熱工程で前述のようにバインダ樹
脂は炭化されるため、例えば、フェノール樹脂を用いた
場合でも炭化により無害化することができる。

【００１７】本発明の多孔質成形体に酸化チタンを含有
させる場合には、例えば、酸化チタン粒子あるいは適当
な担体（例えば、ゼオライトなど）に担持させた形態で
混合工程で添加することができる。あるいは製造後に酸
化チタン含有溶液に浸漬、あるいは該溶液を塗布や噴霧
などの方法で含浸、付着させることもできる。成形体の
表面側に含有（付着を含む）させる点で製造後に塗布や
噴霧による方法が好ましい。

【００１８】本発明の多孔質成型体は、以上の工程によ
り製造することができる。成型体の形状は、その用途に
応じて変えることができる。勿論、必要により成型体を
更に加工して利用することもできる。得られた成型体
は、その嵩比重（嵩密度）が０．５〜０．７ｇ/ｃｍ³の
範囲にあり、軽量で硬質であり、高い吸着性を示し、か
つ不燃性（耐火性）を示す。

【００１９】以上の工程で製造した後の多孔質成形体を
更に水、湯、あるいは蒸気にさらすことが好ましい。こ
の処理により成形体の硬度を更に高めることができる。
処理するタイミングは特に制限はないが、上記加熱処理
後、直ちに行うことが好ましい。また処理方法も特に制
限はない。例えば、水等の中に一定時間沈める（浸漬す
る）、水等を噴霧する、などの方法があるが、特に蒸気
を噴霧する方法が乾燥が容易であり好ましい。処理時間
も特に制限はない。得られた多孔質成形体に一様に水等
を浸透できれば良い。処理後、乾燥することで更に高硬
度の多孔質成形体を得ることができる。

【００２０】本発明の多孔質成型体は、工業用材料とし
て利用することができる。特に建築用材料の素材として
有利に用いることができる。例えば、家屋の床材、壁
材、天井材及び仕切り材用、湯沸し器の上部の廃熱遮断
用、電気製品の廃熱遮断用、車の天井材用、家畜及びペ
ットの小屋用材料などを挙げることができる。また例え
ば、マンホールの中の消臭材などとしても利用すること
ができる。

【００２１】

【実施例】以下に本発明の実施例を記載する。

【００２２】[実施例１]炭化物（椰子殻炭：１５０メッ
シュ）３０質量部、セラミックス（商品名：ＡＳＢ、
（株）リボール製、１５０メッシュ）３０質量部、及び
フェノール樹脂（商品名：ノボラック、群栄化学工業
（株）製）１５質量部を混練機に導入して１分間混合し
た。得られた混合物を長方形状の成形型に充填して、圧
力７８．４Ｐａで３秒間プレス成型した。次いで得られ
た成型物をオーブン（窯）に入れて２８０℃で、３．５
時間焼き入れして、１００（縦）ｍｍ×６０（横）ｍｍ
×１８（厚さ）ｍｍの長方形の本発明の多孔質成型体
（ボード：Ｂ１、以下同様である）を得た（嵩密度：
０．６７０ｇ/ｃｍ³）。

【００２３】[実施例２]セラミックスの使用量を３８質
量部に変更した以外は実施例１と同様にして本発明の多
孔質成型体（ボード：Ｂ２）を得た（嵩密度：０．６６
３ｇ/ｃｍ³）。

【００２４】[実施例３]セラミックスの使用量を４５質
量部及びフェノール樹脂の使用量を２０質量部に変更し
た以外は実施例１と同様にして本発明の多孔質成型体
（ボード：Ｂ３）を得た（嵩密度：０．６５０ｇ/ｃ
ｍ³）。

【００２５】[耐熱性、熱伝導性の評価]得られたボード
Ｂ１〜Ｂ３に対して、下記の方法で（１）耐熱性、熱伝
導性試験を行い、評価した。（１）耐熱性、熱伝導性試験厚み１８ｍｍの各ボード（Ｂ１〜Ｂ３）の一方の面（表
面側）のａ点をガスバーナーで１００℃で加熱し、そし
て各ボードの他方の面（裏面側）のｂ点（表面上のａ点
と対向する裏面上の点）の温度を５分間隔で６０分間測
定した。同様にしてガスバーナーでの加熱温度を２００
℃〜７００℃まで１００℃刻みで変化させ、同様に評価
した。それらの測定結果を図１〜３に示す。図１〜３か
ら、本発明のボードは優れた耐熱性を有すると共に、熱
伝導性も低いことがわかる。図１〜３のグラフから明ら
かなように、加熱温度が高温になると加熱後一旦ピーク
温度を示すが、その後徐々に低下する傾向にある。

【００２６】[実施例４]炭化物（椰子殻：１５０メッシ
ュ）５０質量部、セラミックス（商品名：ＡＳＢ、
（株）リボール製、１５０メッシュ）５０質量部、及び
フェノール樹脂（商品名：ノボラック、群栄化学工業
（株）製）２０質量部を混練機に導入して１分間混合し
た。得られた混合物を長方形状の成型型に充填して、圧
力７８．４Ｐａで３秒間プレス成型した。次いで得られ
た成型物をオーブン（窯）に入れて３００℃で３．５分
間焼き入れして、１００（縦）ｍｍ×６０（横）ｍｍ×
１８（厚さ）ｍｍの長方形の本発明の多孔質成型体（ボ
ード：Ｂ４）を得た（嵩密度：０．６７０ｇ/ｃｍ³）。

【００２７】[実施例５]炭化物の使用量を４５質量部、
及びセラミックスの使用量を５５質量部に変更した以外
は実施例４と同様にして本発明の多孔質成型体（ボー
ド：Ｂ５）を得た（嵩密度：０．６５０ｇ/ｃｍ³）。

【００２８】[実施例６]炭化物の使用量を４０質量部、
及びセラミックスの使用量を６０質量部にそれぞれ変更
した以外は実施例４と同様にして本発明の多孔質成型体
（ボード：Ｂ６）を得た（嵩密度：０．５９０ｇ/ｃ
ｍ³）。

【００２９】得られたボードＢ４〜Ｂ６に対して、下記
の方法で（２）２４時間吸水試験、（３）ボード曲げ試
験、（４）吸湿試験、（５）アンモニア吸着試験、及び
（６）吸水率試験の各試験を行い、それぞれ評価した。
なお、上記（２）、（４）、（５）、及び（６）の試験
は、多孔質材料の物性を解析する場合の一般的な方法で
ある（例えば、山中昭司著「多孔性セラミックスの開
発」２０００年刊行）。

【００３０】（２）２４時間吸水試験ボードを水槽の中に沈め、水中に２４時間静止させた。
２４時間後に水中から取り出してボードの質量を測定し
た。測定結果を表１に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】（３）ボード曲げ試験ＪＩＳＡ１４０８−２０００「建築用ボード類の曲げ
及び衝撃試験方法」の規定に基づいてボードの曲げ試験
を行った。ボードの大きさは、２０ｃｍ×１５ｃｍ×ｔ
（厚さ）ｍｍである。測定結果を表２に示す。

【００３３】

【表２】

【００３４】表２から、本発明の多孔質成型体（ボー
ド：Ｂ４〜Ｂ６）は高い曲げ強さを有していることが明
らかである。

【００３５】（４）吸湿試験ボードを破砕して１００メッシュに揃えた。この破砕物
（粉末）を１０５℃で１時間乾燥した後、直ちにこれ
を、２０ｍｌの水の入った容器をデシケータの底におい
たデシケータの中に入れ、破砕物を静止して表３のよう
に各時間経過後の破砕物の質量を測定した。測定結果を
表３に示す。

【００３６】

【表３】

【００３７】表３から、本発明のいずれのボードにおい
ても良好な吸湿性を示し、そして炭化物（炭素量）の割
合が高いボードほど高い吸湿性を示すことがわかる。ま
たボードは、乾燥後、ある水準まで吸湿した後では、そ
の後吸湿、排湿を繰り返すことがわかる。

【００３８】（５）アンモニア吸着試験ボードを破砕して１００メッシュに揃えた。この破砕物
（粉末）を１０５℃で１時間乾燥した後、直ちにこれ
を、２０ｍｌのアンモニア水の入った容器をデシケータ
の底においたデシケータの中に入れ、該破砕物を静止し
て表４のように各時間経過後の破砕物の質量を測定し
た。測定結果を表４に示す。

【００３９】

【表４】

【００４０】表４から、本発明のいずれのボードにおい
ても良好なアンモニア吸着性を有し、炭化物（炭素量）
の割合が高いボードほど高い吸湿性を示すことがわか
る。

【００４１】（６）吸水率試験１０ｃｍ×１０ｃｍ×１８ｍｍ（厚さ）の大きさのボー
ドを１０５℃で１時間乾燥した後、該ボードを煮沸し
た。次いで、煮沸後のボードを減圧脱気処理を行い、常
温（２５℃）、常圧（大気圧）に戻し、表面に付着して
いる余分な水を拭き取り、質量を測定した。測定結果を
表５に示す。

【００４２】

【表５】

【００４３】表５から、本発明の多孔質成型体（ボー
ド）は高い吸水率を有していることがわかる。

【００４４】[実施例７]炭化物（椰子殻炭：１５０メッ
シュ）５０質量部、セラミックス（商品名：ＡＳＢ、
（株）リボール製、１５０メッシュ）３０質量部、ロッ
クウール及びカーボンファイバー（混合質量比：５０：
５０）５質量部、及びフェノール樹脂（商品名：ノボラ
ック、群栄化学工業（株）製）１７質量部を混練機に導
入して１分間混合した。得られた混合物を長方形状の成
型型に充填して、圧力７８．４Ｐａで３０秒間プレス成
型した。次いで得られた成型物をオーブン（窯）に入れ
て３００℃で３．５時間焼き入れして、１００（縦）ｍ
ｍ×６０（横）ｍｍ×１８（厚さ）ｍｍの長方形の本発
明の多孔質成型体（ボード：Ｂ７）を得た。得られたボ
ードは強度、耐火性、及び吸音性がさらに向上している
ことが確認された。

【００４５】

【発明の効果】本発明の多孔質成型体は、軽量硬質であ
り、吸湿、吸着性に富み、耐熱性に優れ、また熱伝導性
も低く、また目的に応じて任意の形状にすることも可能
であり、従って工業材料用の素材として利用することが
できる。特に建築材料、例えば、ボードなどとして有利
に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多孔質成型体（ボード：Ｂ１）の耐熱
性、熱伝導試験の結果を示すグラフである。

【図２】本発明の多孔質成型体（ボード：Ｂ２）の耐熱
性、熱伝導試験の結果を示すグラフである。

【図３】本発明の多孔質成型体（ボード：Ｂ３）の耐熱
性、熱伝導試験の結果を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｅ０４Ｂ 1/80 Ｅ０４Ｂ 1/80 Ｒ (72)発明者金子利雄滋賀県神崎郡能登川町大字能登川328番地３Ｆターム(参考） 2E001 DB03 DD05 FA03 FA11 FA14 FA41 GA12 GA85 HA14 HA32 HC01 HC05 HD02 4G019 EA07 FA01 GA01 GA02 GA04 LA09 LB01 LC02 LD02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭化物及び/又は乾留物３０〜７０質量
％と雲母、長石、スカポライト群及び沸石からなる群よ
り選ばれる少なくとも一種のセラミックス７０〜３０質
量％とからなる多孔質成型体。
【請求項２】炭化物及び/又は乾留物が、木材、竹
材、果実種子、種子の皮及び樹脂からなる群より選ばれ
る少なくとも一種の材料から得られたものである請求項
１に記載の多孔質成型体。
【請求項３】更に炭化物及び/又は乾留物、及びセラ
ミックスの合計質量に対して１〜１５質量％のロックウ
ール及び／又はカーボンファイバーが含有されている請
求項１又は２に記載の多孔質成型体。
【請求項４】更に酸化チタンが含有されている請求項
１乃至３のいずれかの項に記載の多孔質成型体。
【請求項５】建築材料用のボードである請求項１乃至
４のいずれかの項に記載の多孔質成型体。
【請求項６】炭化物及び/又は乾留物と、雲母、長
石、スカポライト群及び沸石からなる群より選ばれる少
なくとも一種のセラミックスとの混合質量比が３０：７
０〜７０：３０の混合物、及び該混合物に対して１０〜
３０質量％のバインダ樹脂を混合する工程、得られた混
合物を圧縮成型する工程、及び得られた成型物を２５０
〜３００℃の温度で加熱する工程を含む多孔質成型体の
製造方法。
【請求項７】炭化物及び/又は乾留物とセラミックス
との混合物に対して更に１〜１５質量％のロックウール
及び／又はカーボンファイバーを混合する請求項６に記
載の多孔質成型体の製造方法。
【請求項８】混合物の圧縮成型を４０〜１００Ｐａの
圧力で行う請求項６に記載の多孔質成型体の製造方法。
【請求項９】バインダ樹脂が、フェノール樹脂、アク
リル樹脂、シリコーン樹脂、及びポリ酢酸ビニル樹脂か
らなる群より選ばれる少なくとも一種である請求項６に
記載の多孔質成型体の製造方法。