JP2006315925A - けい藻土を素材とするセラミック及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】けい藻土を単独であるいは、これと他の材料とを複合して、粒状に造粒し、この粒状物を400℃〜1200℃で焼成してセラミックとし、該焼成後のセラミックスに水を含浸させた時の含浸率、即ち、セラミックのの体積に対する気孔率が30%以上の多孔質セラミックスとした。また、けい藻土を単独であるいは、これと他の材料とを複合して、粒状に造粒し、この粒状物を400℃〜1200℃で焼成してセラミック化する。
Description
しかし、高温で多湿な気候環境下で、特に湿度のバランスが崩れると、腐敗の急速な進行や、白蟻の発生等を招き、建築物の寿命を短いものにしてしまっている。とりわけ、近年の木造家屋では高気密化と木質三階建ての普及に伴い、特に床下の湿度のバランスが大きく崩れているのである。
この原因は、床面までの高さを低く抑えることに加えて、地面から揮散する水分を戸外に放散し難くしていることによる。
しかし、このように構成した場合においても、外気の湿度が高い時にはその効果は小さく、快適な雰囲気を作り出すことが難しいのである。
さらに、それらの欠点を補足するために、木炭、合成ゼオライト、シリカゲルなどの吸湿材を用いることで調節している。
しかし、この場合にも、吸湿は早いものの、逆に放湿がおそかったり、長期間の繰返しの使用で、木炭、合成ゼオライト、シリカゲル等の吸湿材の形状が崩れたりして、吸湿能力の低下を招いている。そして、白蟻などは、このように構成された湿度の多いところを好み、特に台所や風呂まわりなど結露を招く場所を好んでいる。
その一例として屋上の緑化がある。屋上に低い草木類を植栽することで緑化による断熱効果などで屋上のコンクリート面を数度下げる実績が出ている。この数度は最上階の室温にはそれ以上の効果として現れてくる。このことは、今後、急速に普及すると考える。
しかし、屋上緑化の推進にも、反面、問題もある。
緑化に必要とする草木類には、生長に必要な土壌と肥料があり、新しく建てる建造物では生長に必要な土壌の重さを設計に組み込むことができる。しかし、既設の建造物では、生長に必要な土壌の重さを設計に組み込む可能性が低い。そのことから、乾燥に強く、少ない水や暑さなどの苛酷な条件下で生長する植物を探すことも大切である。
それに加えて、植栽基盤は軽量化と水を多く包含でき、しかも、保水力があり腐敗しないことが求められる。また、肥料なども包含できることも重要である。これに対応するため黒曜石やシラスを発泡させたり、泥炭を用いたりしているものの、保水性などで問題となっている。
そのため、周期的に水を散布したりすることになる。
前者は前記したように効果は一時的であったり、外気を導入するため、雨の日には湿度を高めるなど逆効果となることもある。
後者は、被覆面の下に結露した水滴が貯まり、乾燥時にそれが、被覆面を通して、浸透して湿度を高めたり、亀裂から湧き出したりすることもあり、初期費用の割にその効果が小さい。
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、長期間の使用においても、調湿効果を失うことなく、また、形状を保持でき、しかも、吸湿量の度合いを、粒状物表面の赤味がかる色の変化により判断することができる。また、防蟻剤を長期間効果的に揮散させることもでき、しかも防蟻剤の残存量を粒状物の色の変化により判断できる。しかも調湿機能を併せ持った調湿材料を提供することを目的とするものである。
屋上緑化等の植栽基盤では、水や肥料を素早く吸収することができ、しかも緩慢な放出を可能とし、さらに形状が崩れにくく腐敗しにくいことが求められる。
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、水や肥料を長期間保持することができ、しかも、少しずつ放出できる能力を有するものを提供することを目的とするものである。
請求項1においては、けい藻土を単独であるいは、これと他の材料とを複合して、粒状に造粒し、この粒状物を400℃〜1200℃で焼成してセラミックとし、該焼成後のセラミックスに水を含浸させた時の含浸率、即ち、セラミックの体積に対する気孔率が25%以上の多孔質セラミックスとしたものである。
請求項2においては、けい藻土を単独であるいは、これと他の材料とを複合して、粒状に造粒し、この粒状物を400℃〜1200℃で焼成してセラミック化することを特徴とするけい藻土を素材とするセラミックの製造方法である。。
請求項3においては、けい藻土に有機物を混合して混練し、これを粒状に造粒後、空気を遮断した雰囲気下で焼成後、空気に触れさせ、表面にある有機物の黒色状の炭化物を粒状物の表面がオレンジ状になるまで焼失させた後、冷却することを特徴とするセラミックの製造方法である。
請求項4においては、請求項3記載のセラミックの製造方法において、有機物の混合比率はけい藻土100質量部に対して5乃至60質量部としたことを特徴とするセラミックの製造方法である。
請求項5においては、請求項1に記載のけい藻土を素材とするセラミックにおいて、焼成後のセラミックスを調湿材料として用いることを特徴とするけい藻土を素材とするセラミックである。
請求項6においては、請求項1に記載のけい藻土を素材とするセラミックにおいて、焼成後のセラミックスに薬剤を含浸させて、防虫・防蟻材料として用いることを特徴とするけい藻土を素材とするセラミックである。
請求項7においては、請求項6に記載のけい藻土を素材とするセラミックにおいて、薬剤として、草木類から抽出した防虫・防蟻材料を用いることを特徴とするけい藻土を素材とするセラミックである。
請求項8においては、請求項1に記載のけい藻土を素材とするセラミックにおいて、焼成後のセラミックスに水を含浸させて断熱をかねた緑化材料として用いることを特徴とするけい藻土を素材とするセラミックである。
請求項9においては、請求項1に記載のけい藻土を素材とするセラミックにおいて、焼成後のセラミックスに肥料成分を含浸させて緑化材料として用いることを特徴とするけい藻土を素材とするセラミックである。
請求項10においては、請求項1に記載のけい藻土を素材とするセラミックにおいて、焼成後のセラミックスに水、肥料成分および薬剤を含浸させて緑化材料として用いることを特徴とするけい藻土を素材とするセラミックである。
請求項11においては、請求項1又は2又は3に記載のけい藻土を素材とするセラミック及びその製造方法において、粒状物の粒の大きさを、圧縮機で1cm3 程度に成形したことを特徴とするけい藻土を素材とするセラミック及びその製造方法である。
請求項12においては、請求項11記載のけい藻土を素材とするセラミック及びその製造方法において、粒状を縦、横、高さが略1cmの、角が丸みを帯びたサイコロ状の粒状成形体としたことを特徴とするけい藻土を素材とするセラミック及びその製造方法である。
請求項13においては、請求項1又は2又は3に記載のけい藻土を素材とするセラミック及びその製造方法において、けい藻土に付加する有機バインダーとして、アラビアゴム、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ソーダ、可溶化でんぷん、ポリビニルアルコール、ヒドノロキシエチルセルロース等を付加したことを特徴とするけい藻土を素材とするセラミック及びその製造方法である。
上記、オガクズを有機物とするセラミックの製造方法においては、オガクズの混合比率を、けい藻土100質量部に対して5乃至60質量部とし、好ましくは10〜30質量部とするのが良い。
このように、焼成後に、酸素に触れさせ、表面のけい藻土がオレンジ色に変色した時に、表面に水を霧状に噴霧する方法で行うことにより、粒状物表面の黒色を失わせ、吸湿度や液状物の量を色の変化で見分け易くすることが出来る。また、賦活の効果として、炭化物の比表面積を高くすることもできる。
また、その結果、成長力をいつまでも保持することができて、かつ、保水力を具備しているので、屋上緑化等に使用した場合においても、植物が枯れることが少なく成るのである。
また、けい藻土を素材とするセラミック及びその製造方法において、粒状を縦、横、高さが略1cmの、角が丸みを帯びたサイコロ状の粒状成形体としたことにより、床下に本発明のセラミックを敷きつめる為に、手で掴んでバラ巻いた場合において、サイコロ状に構成しているので、球状の場合のように、コロコロと転がって、低い部分に偏って配置されてしまうということがなく、一定の転がりを終了した後に、指定した投入位置に分散して配置されるという利点があるのである。
また、サイコロ状とし、角を取ったことにより、手掴みにして投げる場合にも、上手く手のなかに入り、把持しやすいという利点があるのである。
本発明において用いる、けい藻土とは、けい藻(プランクトン)などが長い年月をかけて堆積し、それが化石化したものである。その成分は、SiO2 、AI2 O3 、Fe2 O3 、K2 O、MgO、Na2 O等である。
それには、けい藻の遺骸に開いた、直系0.1 〜0.2 μmの細い穴が無数にあり、空気、水蒸気、臭い物質、音波などを取り込む。
その結果、断熱、調湿、脱臭、遮音などの機能を発揮する。けい藻土は、水などの吸収は速やかであるが、水の放出は吸収程速くなくゆっくりと放出される。この理由は明らかでないが水素結合が起こっているためと考える。
けい藻土は、このままでも使用することはできるが、けい藻が完全に化石化していない場合、腐敗したりする為に好ましくないのである。これを阻止することに加えて、細孔を多くする為、即ちけい藻から有機分を除く為に焼成するのである。
本目的では、機能のバラつきを抑え、取り扱い易く、形状が長期間の使用においてもその形状を保たせるために粉末状や小粒状のけい藻土を成形し、それに熱を加えてセラミックス化するのである。形状としては、ペレット、サイコロ状、板状、棒状など任意の形に成形することができる。
その成形は、ブリケットマシン、ペレタイザーにかけたり、鋳込み成形、押し出し成形、可塑成形、プレス成形などで一定の形状に成形することができる。
有機バインダーとしては、成形後の形状を保持できるものであれば何でも良いが、例えば、アラビアゴム、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ソーダ、可溶化でんぷん、ポリビニルアルコール、ヒドノロキシエチルセルロースなどを挙げることができる。
セラミックスをより多孔質にして、保水量を増やしたりするために、焼成の時に揮散したり、炭化することのできる、有機物を成形前のけい藻土に混合しておいて、それを成形することもできる。
例えば、穿孔率を高めるために、有機物としてオガクズを用いる場合には、けい藻土にオガクズを混合して混練し、混練乾燥後に蒸し焼き状態として焼成し、焼成後に、空気に触れさせ、表面のけい藻土がオレンジ色に変色した頃に、冷やすため水を霧状に噴霧する方法で行う。
上記、オガクズを有機物とするセラミックの製造方法においては、オガクズの混合比率を、けい藻土100質量部に対して5乃至60質量部とし、好ましくは10〜30質量部とするのが良い。
このように、焼成後に、酸素に触れさせ、表面のけい藻土がオレンジ色に変色した時に、表面に水を霧状に噴霧する方法で行うことにより、粒状物表面の黒色を失わせ、吸湿度や液状物の量を色の変化で見分け易くすることが出来る。また、賦活の効果として、炭化物の比表面積を高くすることもできる。
成形物をセラミックス化するには400〜1000℃、好ましくは、500〜900℃の温度で焼成することができる。焼成に要する時間は、焼成できる炉の性能によって異なり、数時間から数十時間をかけて行うことができる。このようにして、成形、焼成してセラミックス化した、多孔質のセラミックスを調質材料としてそのまま用いたり、防蟻剤を含浸して、防蟻をかねた調質材料として用いたりすることができる。
これらのものは、防蟻剤としての効果は高いものの、我々人体への影響も大きく、また、地中に滲み込み長期間効力が衰えないため環境汚染をひきおこすため問題になっている。それに対し、天然の草木類から抽出した抽出成分は、人体や環境にも優しいものといえる。
防虫、防蟻剤として効果のあるものとしては、例えば、ヒノキチオール、ヒバ油、カジノール、スチルベン、テルペン、サポニン、ラクトキノン、クロロポリン、アズレン、スコポレチン、スコポリン、ブロゲロール、トレヤール、又レフェラールなどがある。これらを吸収させることで、蒸気の吸着を損なうことなく。調湿と防蟻とを併せもった材料とすることができる。
その上にセラミックスを一定の厚さに敷きつめ、そのまま、植栽することもできるが、セラミックスの上に、盛り土をして行うこともできる。
このようにすることで、水や肥料を直接あるいは間接的に、根がすいあげることができる。その結果、苛酷な条件下であっても、草木類は育つことになる。それによって、屋上にこもる熱を和らげ、セラミックスの持つ断熱効果により、ビルの内部の温度上昇も抑制することになる。セラミックスの保水力により、水や肥料の施しを低減できるため、管理も容易となる。
従って、この肥料入りのセラミックスを植栽基盤として使用することで、セラミックスに吸着された肥料成分は溶出し難く、遅効性の肥料として使用することができる。このことは、植物の生長の初期に一度に多くの肥料成分が効くようなことがなくなり、薬害を起こして植物の生長が阻害されるようなことを防ぐこともできる。そして、セラミックスに吸着された肥料成分は徐々に溶出し、植物は生長に応じて、この肥料成分を徐々に吸収するものである。
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
〔セラミックスの製造例1〕
粒径1mm以下に節分けした、能登半島産の密度1. 30g /cm3 、吸水量0. 30g、気孔率30%のけい藻土1kgをニーダー混合機に入れ、これに水を200g加えて、混合した。これを、ブリケッティング形の圧縮機で縦、横、高さが1cm、角が丸みを帯びたサイコロ状の成形体を成形した。
これを、2日間、風乾した後、トンネルキルンに入れ、24時間を要して、700℃まで昇温させた後、降温させて、セラミックス化したけい藻土のセラミックスを得た。
このセラミックスの密度は、1. 20g/cm3 、水中に24時間浸漬させた後の、吸水量は1cm3 あたり0. 50gであった。従って、気孔率は50%である。
市販のベントナイトを50g加えて混練した他は、製造例1と同様にして、成形と焼結を行い、密度が1. 25/cm3 、吸水量は1 cm3 あたり、0. 45gのセラミックスを得た。従って、気孔率は45%である。
〔セラミックスの製造例3〕
粒径1mm以下に節分けした、能登半島産のけい藻土1kgをニーダーに入れ、これに100μm以下に節分けした木粉を150g、ベントナイト100g、水400gを加えて混合した。
これを、製造例1と同様にして、成形と焼結を行い、密度が0. 90g/cm3 、吸水量が1 cm3当たり0. 6gのセラミックスを得た。従って、気孔率は60%であった。
製造例1〜3及び能登半島産のけい藻土を105℃の乾燥器中で2時間乾燥させ、試験用試料とした。この試料を100g精秤し、相対湿度92%に調整したデシケータ中に置き、所定日数毎に試料の重量を計量し。吸湿率を測定した。また、試料を相対湿度45%に調整したデシケータ中に入れ、所定日数毎に試料の重量を計量し、放湿率を測定した。結果を「表1」に示す。
次の「表1」に示す如く、吸湿率において、比較例よりも格段に優れた吸湿率を保持しており、速く水蒸気や水分を吸収し、逆に放湿率においても、速く水分を放出することが理解できる。
製造例2〜3及び能登半島産のけい藻土を105℃の乾燥器中で2時間乾燥させた。
このけい藻土を70℃に加熱し、攪拌しながら防蟻剤の含有量が20%になるように、融点51℃のヒノキチオールを加えて混合しながら含浸させた後、常温まで冷却した。
含浸したセラミックスはサラサラとしているが比較例2のものは粒径の不均一な造粒物になった。木口面で1cm×1cm、高さ2cmのベイツガに対し、防蟻剤含浸セラミックスを5g用い、これを社団法人日本木材保存協会規格第11号(1)4. 3総合試験方法に準拠して行った。また、防虫剤含浸セラミックスの吸放湿試験は、実施例1に準拠して行った。
次の「表2」に示す如く、防蟻能力としての死虫率が高くまた、木材の質量減少率は少ないのである。蟻により食されることが少ないのである。
製造例1〜2、比製造例1のセラミックスまたは、けい藻土を水に48時間浸した後、網の上にのせて3時間水切りをした。これを30cm×50cmのプランターにそれぞれ厚さ5cm敷きつめた。さらに、その上に市販の無肥料の花用の土を5cm敷きつめた。これに高さ5cmのチガヤの苗を縦に3つ、横方向に5つ並べて植えた。
これを屋外のコンクリートの上に置き、自然環境化で所定期間毎に成長の度合を調べた。
窒素、リン酸、カリウムの3要素の合計成分量が30質量%以上ある多木化学(株)製の高度化成肥料50gを水1000ccに溶解させた水を用いた他は、実施例6と同様にして生長試験を行った。
Claims (13)
- けい藻土を単独であるいは、これと他の材料とを複合して、粒状に造粒し、この粒状物を400℃〜1200℃で焼成してセラミックとし、該焼成後のセラミックスに水を含浸させた時の含浸率、即ち、セラミックの体積に対する気孔率が25%以上の多孔質セラミックスとしたことを特徴とするけい藻土を素材とするセラミック。
- けい藻土を単独であるいは、これと他の材料とを複合して、粒状に造粒し、この粒状物を400℃〜1200℃で焼成してセラミック化することを特徴とするけい藻土を素材とするセラミックの製造方法。
- けい藻土に有機物を混合して混練し、これを粒状に造粒後、空気を遮断した雰囲気下で焼成後、空気に触れさせ、表面にある有機物の黒色状の炭化物を粒状物の表面がオレンジ状になるまで焼失させた後、冷却することを特徴とするセラミックの製造方法。
- 請求項3記載のセラミックの製造方法において、有機物の混合比率はけい藻土100質量部に対して5乃至60質量部としたことを特徴とするセラミックの製造方法。
- 請求項1に記載のけい藻土を素材とするセラミックにおいて、焼成後のセラミックスを調湿材料として用いることを特徴とするけい藻土を素材とするセラミック。
- 請求項1に記載のけい藻土を素材とするセラミックにおいて、焼成後のセラミックスに薬剤を含浸させて、防虫・防蟻材料として用いることを特徴とするけい藻土を素材とするセラミック。
- 請求項6に記載のけい藻土を素材とするセラミックにおいて、薬剤として、草木類から抽出した防虫・防蟻材料を用いることを特徴とするけい藻土を素材とするセラミック。
- 請求項1に記載のけい藻土を素材とするセラミックにおいて、焼成後のセラミックスに水を含浸させて断熱をかねた緑化材料として用いることを特徴とするけい藻土を素材とするセラミック。
- 請求項1に記載のけい藻土を素材とするセラミックにおいて、焼成後のセラミックスに肥料成分を含浸させて緑化材料として用いることを特徴とするけい藻土を素材とするセラミック。
- 請求項1に記載のけい藻土を素材とするセラミックにおいて、焼成後のセラミックスに水、肥料成分および薬剤を含浸させて緑化材料として用いることを特徴とするけい藻土を素材とするセラミック。
- 請求項1又は2又は3に記載のけい藻土を素材とするセラミック及びその製造方法において、粒状物の粒の大きさを、圧縮機で1cm3 程度に成形したことを特徴とするけい藻土を素材とするセラミック及びその製造方法。
- 請求項11記載のけい藻土を素材とするセラミック及びその製造方法において、粒状を縦、横、高さが略1cmの、角が丸みを帯びたサイコロ状の粒状成形体としたことを特徴とするけい藻土を素材とするセラミック及びその製造方法。
- 請求項1又は2又は3に記載のけい藻土を素材とするセラミック及びその製造方法において、けい藻土に付加する有機バインダーとして、アラビアゴム、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ソーダ、可溶化でんぷん、ポリビニルアルコール、ヒドノロキシエチルセルロース等を付加したことを特徴とするけい藻土を素材とするセラミック及びその製造方法。
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