JP2003081679A - 吸放湿性材料及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
して使用可能な成形体およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 非晶質ケイ酸塩原料と水酸化ナトリウム
水溶液からなるスラリーを不織布基材に含浸した後、加
熱処理を行う。
Description
井材、調湿部材、除湿部材等の用途に用いられる新規な
無機質成形体及びその成形法に関する。
結露の発生や、またこの結露に起因する黴やダニの発生
等の被害が増え続けており、その対策として、機械設備
による強制的な空調手法の導入とともに、建材自体に吸
放湿機能を持たせ、よりパッシブな手法で室内の湿度調
整を行うことが模索されている。従来、この目的のため
の吸放湿性材料として、ゼオライト系、珪酸カルシウム
水和物系、珪藻土系、シリカゲル系材料が知られてお
り、また、特開平9−328374号公報には同様の目
的で、パーライトを水酸化アルカリで熱処理して得られ
る硬化体の記載がある。
散するか、あるいは焼成する必要があるため、いずれも
吸放湿性の低下が避けられなかった。
強度、軽量性、吸放湿性を有し、さらに比較的簡便な方
法で製造できることから経済的な材料となる潜在性を秘
めているが、欠点としてはガラス質であるため脆性が大
きく、耐衝撃性に欠けるために、建材として使用するに
はこの脆さを解決する必要があった。
ーライトを含む非晶質ケイ酸塩を水酸化ナトリウムで熱
処理して得られる硬化体に靭性を与え、建材として使用
可能な成形体およびその製造方法を提供することにあ
る。
イ酸塩原料と水酸化ナトリウムからなるスラリーを不織
布基材に含浸した後、加熱処理を行い、非晶質ケイ酸塩
原料に親水性基を導入するとともに、不織布中でケイ酸
塩原料同士を結合させることにより、靭性に優れた吸放
湿性多孔質成形体の得られることを見出し、本発明を完
成させるに至った。
ル比換算で5〜20の範囲である非晶質ケイ酸塩原料と
水酸化ナトリウムとからなるスラリーを不織布基材に含
浸した後、加熱処理を行い、非晶質ケイ酸塩原料に親水
性基を導入するとともに、不織布中でシリカ質原料同士
を結合させてなる吸放湿性多孔質成形体である。
と水酸化ナトリウムとからなるスラリーを不織布基材に
含浸した後、80〜250℃の乾燥機中で加熱処理させ
るか、あるいはこの加熱処理後、さらに100〜200
℃の熱プレスで加圧熱処理を行うことを特徴とする吸放
湿性多孔質成形体の製造方法である。以下、本発明を詳
細に説明する。
ン、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン、ビニロ
ン等の繊維シート、ウェブまたはパットで、繊維が一方
向またはランダムに配向しており、摩擦や交絡および接
着によって繊維間が結合されたものであり、比較的低密
度で繊維間隙の大きいもの、目付け量は100g〜50
0gのものが使用に適する。
山灰(シラス)、坑火石、火山ガラス質白土、真珠岩、
黒曜石、松脂岩、およびこれらの焼成発泡体(パーライ
ト、シラスバルーン等)が用いられるが、一般に広く用
いられている板ガラス、ビンガラスおよびそれらの廃ガ
ラス粉末を用いることもできる。また、シリカヒューム
等の微細シリカも非晶質ケイ酸塩原料に準じて使用する
ことができる。これらの非晶質ケイ酸塩原料はスラリー
となりうる粒度に調製して使用される。
く、例えば一般工業用グレードの水酸化ナトリウムを、
使用に際して必要な濃度となるように希釈して用いる。
ここで、所望する吸放湿特性によって水酸化ナトリウム
の一部または全部を水酸化カリウムや水酸化リチウムで
置き換えてもよい。
酸化アルカリをSiO2/Na2Oモル比換算で5〜2
0の範囲、好ましくは8〜15の範囲ととなるように配
合したスラリーを調製し、このスラリーを不織布基材に
含浸せしめ、その後に熱風炉及び熱プレスで加熱硬化さ
せたものである。
リウムを用いた場合を例に取ると、以下のように進行す
ると考えられる。まず、加熱初期の水が十分に存在する
段階で、非晶質ケイ酸塩原料を構成するシロキサン骨格
の一部は水酸化ナトリウムのアタックをうけて開裂し、
シラノール基(及びそのナトリウム塩)が大量に生成す
るとともにケイ酸塩の一部が低分子化する。さらに加熱
が進んで脱水反応の段階になると、シラノール基の一部
は再度重合してシロキサン骨格を再生し、ケイ酸塩を再
び高分子化する。このとき低分子化したケイ酸塩は一種
のバインダーとして作用して、その重合反応によってケ
イ酸塩原料の粒子同士が結合し、硬化体を形成する。ま
た、生成したシラノール基(又はそのナトリウム塩)
は、重合過程で大部分シロキサン構造に変わるが、一部
はそのまま残存して、成形体に優れた吸放湿特性を与え
る。
0以下に設定したのは、バインダーとして必要量のケイ
酸ナトリウムを生成するには最低限この量のNaOHが
必要であり、NaOHの配合量が、この範囲を下回る
と、ケイ酸ナトリウムの生成量が少なくなり、十分なバ
インダー効果を示しえなくなると同時に、吸放湿特性を
も阻害するようになるからである。一方、モル比を5以
上としたのは、それ以下ではNaOHが未反応で残存す
るようになり成形体のアルカリ度を上げるとともに、よ
り低分子のケイ酸ナトリウムが過剰に生成し、成形体の
耐水性を阻害するからである。
織布基材を介して行うように設定したことが重要な意味
を持つ。硬化したケイ酸ナトリウムは脆性なガラス状で
あり、これをバインダーとして用いた成形体は一般に硬
くて脆い成形体となる。
0〜500g/m2の薄層マット状不織布を用い、固形
分換算で、不織布重量の6倍〜24倍量のスラリーを含
浸し、実質的に4〜15%の繊維が混入された成形体と
することで、この脆さを解決し優れた可撓性を与えるこ
とができた。
を4%以下の場合は、繊維の補強効果十分発揮できず、
ケイ酸ナトリウムの脆さを解決できない。また、15%
以上のものは製造が困難であり、繊維補強の効果も飽和
してくるので、繊維を増量する意味をなさないからであ
る。
は、非晶質のケイ酸塩原料に対し水酸化ナトリウム水溶
液を、ケイ酸塩原料中のSiO2に対して、SiO2/
Na2Oモル比で5〜20となるように配合し、撹拌機
でスラリーを調製する。なお、スラリー中の固形分濃度
は水量の調節によって不織布基材へ含浸可能な粘性とな
るように調製する。この固形物濃度は、通常、30〜6
0%の範囲である。
布をスラリー層に潜らせ、不織布中にスラリーを含浸さ
せた後、ロール圧搾によって過剰のスラリーを絞り出
す。この操作で不織布に対するスラリーの含浸量を調節
する。スラリーの含浸量は、固形分換算で、不織布重量
の6倍〜24倍量のスラリーを含浸し、実質的に4〜1
5%の繊維量とすることが望ましい。
風乾燥機、又は連続型の熱風乾燥機を用いて80〜25
0℃の温度で絶乾となるまで脱水乾燥する。乾燥温度が
80℃より低いと脱水に時間がかかり、250℃を超え
ると急激な脱水により十分な強度が得られがたい。この
操作で、厚さ、2〜15mm、密度0.3〜0.6g/
cm3の板状体が得られる。
燥を予備乾燥とし、スラリー含浸不織布の含水率50〜
0.1%の範囲まで乾燥し、次に100〜250℃の熱
プレスで加圧圧縮処理を行うことで板状体を製造するこ
ともできる。
形体の厚みや、密度調節幅をさらに大きくすることが可
能であり、厚み0.5〜15mm、成形体密度は0.3
〜1.2g/cm3とすることもできる。プレス圧は特
に限定する必要はないが、通常実用的に0.1〜30k
gf/cm2の圧力が用いられる。また熱プレスによる
加熱圧縮操作により、乾燥機乾燥単独法に比べて、平滑
度の大きい成形体が得られる。
機械的強度、特に可撓性に優れ、また優れた吸放湿性能
を有するものである。
率72%の火山ガラス質白土(美瑛白土工業製)90重
量部とSiO2含有率95%の微粉末シリカ(キンセイ
マティック製、EFACOシリカヒューム)10重量部
に8.97wt.%濃度のNaOH水溶液111.5重
量部を加え、万能混合機で混合しスラリーを調製した。
50cmに裁断した不織布マット(東亜紡織製、オレフ
ィン系不織布N−12904B、目付け量250g/m
2)を浸してスラリーを含浸した後、金属板上に置き、
ローラー圧搾で過剰のスラリーを絞り出してスラリー含
浸量を調節し、約1,590gのスラリーを含む不織布
マットを調製した。
の熱風乾燥機中に入れて約100分間、全乾となるまで
乾燥して成形体を製作した。
00mmに切り出し曲げ試験を実施した。試験条件は中
央集中載荷、スパン100mm、荷重速度2mm/mi
nとした。吸放湿性能の測定は50×100mmに切り
出した試験片を、25℃、90%RHと50%RHの条
件を24時間周期で繰り返すように設定した恒温恒湿機
中に入れ、各湿度周期毎に試験片の含水率を測定し、そ
の値から吸湿率、放湿率を計算した。
加重−変位曲線を図1に示したが、荷重の負荷によって
も破断することなく変位した。
iO2含有率72%の火山ガラス質白土(美瑛白土工業
製)90重量部とSiO2含有率95%の微粉末シリカ
(キンセイマティック製、EFACOシリカヒューム)
10重量部に8.70wt.%濃度のNaOH水溶液1
15重量部を加え、万能混合機で混合しスラリーを調製
した。
50cmに裁断した不織布マット(東亜紡織製、オレフ
ィン系不織布TB−165、目付け量165g/m2)
を浸してスラリーを含浸した後、金属板上に置き、ロー
ラー圧搾で過剰のスラリーを絞り出してスラリー含浸量
を調節し、約1,130gのスラリーを含む不織布マッ
トを調製した。
の熱風乾燥機中に入れて約50分間予備乾燥を行った。
スラリー含浸不織布の含水率は4.5%であった。この
予備乾燥不織布を、4mmの厚み規制用ストッパーの付
いた160℃の熱プレスに入れて、約10分間熱圧締し
成形体を作成した。
と同様に曲げ試験と吸放湿特性試験に供し、その結果を
表1に示した。
行った製作例)実施例2と同様の条件でスラリーを調製
した。このスラリーを角型バットに移し、50×50c
mに裁断した不織布マット(東亜紡織製、ポリエステル
系不織布CHINA110MK、目付け量110g/m
2)を浸してスラリーを含浸した後、金属板上に置き、
ローラー圧搾で過剰のスラリーを絞り出してスラリー含
浸量を調節し、約690gのスラリーを含む不織布マッ
トを調製した。
の熱風乾燥機中に入れて約30分間予備乾燥を行った。
スラリー含浸不織布の含水率は5%であった。この予備
乾燥不織布2枚を重ねて離型紙に挟み、160℃の熱プ
レスに入れて、圧力2kgf/cm2で約10分間熱圧
締し、不織布2枚が一体となった成形体を作成した。
と同様に曲げ試験と吸放湿特性試験に供し、その結果を
表1に示した。また曲げ試験の荷重−変位曲線を図2に
示したが、実施例1と同様に破断せずに大きな変形量を
示した。
火山ガラス質白土(美瑛白土工業製)78.6重量部と
SiO2含有率72%の火山ガラス質バルーン(美瑛白
土工業製、大雪バルーンC)11.4重量部、およびS
iO2含有率95%の微粉末シリカ(キンセイマティッ
ク製、EFACOシリカヒューム)10.0重量部に、
26.8wt.%濃度のNaOH水溶液37.3重量部
を加え万能混合機で混合し湿砂状の混合物を調製した。
で作った内寸30×30cmの枠の中に均一な厚さで散
布積層し、160℃の熱プレスに挿入して圧力10kg
f/cm2で10分間熱圧締した。このようにして得ら
れた成形体を30×200mmに切り出し、実施例1と
同様に曲げ試験に供し、その測定結果を表2に示した。
また、曲げ試験の荷重−変位曲線を図1に示したが、荷
重の最高点に達した後、すぐに破断し、可撓性はまった
く観察されなかった。また試験片はばらばらになった。
2%の火山ガラス質白土(美瑛白土工業製)90重量部
とSiO2含有率95%の微粉末シリカ(キンセイマテ
ィック製、EFACOシリカヒューム)10重量部に
9.52wt.%濃度のNaOH水溶液105重量部を
加え、万能混合機で混合しスラリーを調製した。
30cmに裁断した不織布マット(東亜紡織製、ポリエ
ステル系不織布CHINA110MK、目付け量110
g/m2)を浸してスラリーを含浸した後、金属板上に
置き、ローラー圧搾で過剰のスラリーを絞り出してスラ
リー含浸量を調節し、約452gのスラリーを含む不織
布マットを調製した。
の熱風乾燥機中に入れて約40分間予備乾燥を行った。
スラリー含浸不織布の含水率は25%であった。この予
備乾燥不織布2枚を重ねて離型紙に挟み、160℃の熱
プレスに入れて、圧力2kgf/cm2で約10分間熱
圧締し、不織布2枚が一体となった成形体を作成した。
と同様に曲げ試験と吸放湿特性試験に供し、その結果を
表1に示した。また曲げ試験の荷重−変位曲線を図1に
示したが、荷重が最高点に達した後、一旦荷重は低下す
るが、破断することはなかった。
塩原料に水酸化アルカリ水溶液を特定の配合割合で加え
てスラリーを調製し、不織布基材に含浸後、加熱硬化さ
せるという簡単な操作で得ることができる。吸放湿性、
機械的強度、特に可撓性に優れ、経済性もある。したが
って、本発明の吸放湿性材料は、建築内装材、調湿部材
除湿部材等の用途に好適に用いることができ、調湿、除
湿、かび抑制効果も得られる。
Claims (3)
- 【請求項1】 非晶質のケイ酸塩原料と水酸化ナトリウ
ム水溶液とからなるスラリーで、そのSiO2/Na2
Oに換算したモル比が5〜20の範囲であるものを不織
布基材に含浸した後、加熱処理を行うことにより、ケイ
酸塩原料に親水基を導入するとともに、不織布中でケイ
酸塩原料同士を結合させてなる吸放湿性多孔質成形体。 - 【請求項2】 非晶質のケイ酸塩原料と水酸化ナトリウ
ム水溶液とからなるスラリーを不織布基材に含浸した
後、80〜250℃で加熱処理を行うことを特徴とする
吸放湿性多孔質成形体の製造方法。 - 【請求項3】 非晶質のケイ酸塩原料と水酸化ナトリウ
ム水溶液からなるスラリーを不織布基材に含浸し、80
〜250℃で予備加熱処理を行った後、100〜200
℃の熱プレスで加圧熱処理を行うことを特徴とする吸放
湿性多孔質成形体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001314584A JP2003081679A (ja) | 2001-09-05 | 2001-09-05 | 吸放湿性材料及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2001314584A JP2003081679A (ja) | 2001-09-05 | 2001-09-05 | 吸放湿性材料及びその製造方法 |
Publications (1)
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---|---|
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Family
ID=19132870
Family Applications (1)
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JP2001314584A Pending JP2003081679A (ja) | 2001-09-05 | 2001-09-05 | 吸放湿性材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
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- 2001-09-05 JP JP2001314584A patent/JP2003081679A/ja active Pending
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