JP2016185898A - 調湿パネル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造が容易で、仕上がった製品も軽量で、施工しやすい調湿性パネルを得る。
【解決手段】石膏、無機充填材、シリカゲル、中空体、繊維状物質、適量の水を含み、混錬し、成形する。前記中空体は石膏１００重量部に対して５〜１５重量部配合する。繊維状物質としてはガラス繊維などの無機系繊維、ビニロン繊維などの合成繊維を用い、保型性を向上させる目的で無機系増粘剤、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、アクリルアミド重合体、ポリビニルアルコールなどの有機系増粘剤、天然系増粘剤を配合する。
【選択図】 なし

Description

本発明は調湿パネル及びその製造方法に関する。

従来、石膏を原料とした建築材料が知られている。例えば石膏と特定の湿度域において水蒸気を吸放湿するシリカゲル、珪藻土などの多孔質フィラーを石膏ボード用原紙の間に流し込み、硬化させた調湿性石膏ボードが提案されている。（特許文献１）
また、特許文献２には調湿性能を有しながら、軽量にして施工効率を高めることが可能な調湿材料として、石膏１００重量部に対して、炭酸カルシウムとシリカゲルの合計が３〜８０重量部の割合で含有されている調湿石膏ボードが開示されている。
更に、特許文献３には焼成された半水石膏にシリカゲルと、必要により増量剤、強度補強剤等からなる混和剤を混入し、板状に成型されてなる調湿性石膏ボードが開示されている。

特開平１−２３０４５６号公報 特開平８−１２４０８号公報 特開平９−５９０５２号公報

しかしながら、従来の技術ではボードとしての物性を確保するため石膏ボード用の原紙を表裏に配することが必要であり、さらに使用上の強度を確保するために厚みが１２〜２１ｍｍと厚い。また、住宅内装材として採用するのは意匠性がなく、原紙表面に塗装を施すことが必要とされ、かつその塗装物も調湿性を有することが求められ、「塗装法」には限界があった。
また、市場で流通している調湿フィラーと粘土を混合して焼成した調湿タイルは、意匠性は優れるものの、施工現場での切削加工において専用の工具が必要とされ、熟練度を要するものであった。

本発明はかかる状況に鑑み検討されたもので、製造が容易で、仕上がった製品も軽量で、施工しやすい調湿性パネルを得ることを目的とする発明であり、石膏、無機充填材、シリカゲル、中空体、繊維状物質を必須成分として含むことを特徴とする調湿性パネル、また、石膏、無機充填材、シリカゲル、中空体、繊維状物質、適量の水を含み、混錬し、成形することを特徴とする調湿性パネルの製造方法である。

本発明の調湿性パネルは厚みが６ｍｍでも取り扱いが可能な強度を有し、かつ調湿性能もすぐれたものとなる。また、意匠性についても、容易にかつ自在にエンボス模様を付すことができる。
製造方法については流し込み法によるような従来の石膏ボード系の調湿パネルで用いていた原紙が不要である。
更に樹脂中空体を配合することにより、調湿パネルの切断が容易となる。これは、実際の施工時に現場において専用の工具を使用することなく、容易に寸法調整が可能で簡易施工できるといった利点がある。
更にまた、真空押し出し法によって得られる本発明の調湿パネルはち密な組織構造となり、機械的強度に優れたものとなる。

本発明に関わる石膏としては、２水石膏又は２水石膏を公知の方法で加熱処理して得られるα型半水石膏、β型半水石膏、ＩＩＩ型無水石膏を用いることができる。また、水和反応が遅いＩＩ型無水石膏も硬化促進剤、例えば硫酸カリウム、硫酸アルミニウム、ナトリウム塩類などを用いることにより利用できる。これらの石膏の中でもα型半水石膏、β型半水石膏は焼石膏（ＣａＳＯ_４・１／２Ｈ_２Ｏ）と称され水と速やかに反応して安定な２水石膏（ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ）に変化して水に難溶の凝結硬化物になるため好ましく、本発明では特にβ型でレーザー回折・散乱法（マイクロトラック法）による平均粒子径が１０〜２０μｍの半水石膏が好ましい。

本発明では無機充填材を石膏１００重量部に対して４０〜２５０重量部配合する。無機充填材としてはシリカ、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、珪藻土、タルク、フライアッシュ、ゼオライト、ワラストナイト、マイカなどが挙げられるが切削性に優れ安価な炭酸カルシウムが好ましい。

炭酸カルシウムとしては特に制約はなく、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム（沈降性炭酸カルシウム）などが用いられ、平均粒子径（レーザー回折・散乱法（マイクロトラック法）により検出された粒度分布（体積分布）から算出された算術平均径）が１〜２０μｍの範囲のものを採用すると、パネルの強度、切削性が優れる。特に比表面積値２，５００〜２３，０００ｃｍ^２／ｇの炭酸カルシウムが好ましい。

本発明では調湿材料としてシリカゲルを用いる。特に好ましいシリカゲルはＢ型シリカゲルであり、Ａ型シリカゲルに比べて気孔が大きく、吸放湿機能が優れている。Ｂ型シリカゲルは、レーザー回折・散乱法（マイクロトラック法）による平均粒子径が１２〜２７μｍの範囲のものが好適であり、この範囲であれば均一に分散させることができ、吸放湿機能に優れる。粒子径が下限に満たないと比表面積が増大するため、硬化させるために多くのバインダーを必要となることから適さず、また、上限を超えると材料内の分布が不均一となり、位置ごとの調湿性能にバラつきが生じやすくなる。シリカゲルは石膏１００重量部に対して４０〜８０重量部配合する。この範囲であれば充分な吸放湿機能を発揮し、下限に満たないと吸放湿機能が低下しやすく、上限を超えると調湿パネルの曲げ強度が低下しやすくなる。

本発明では軽量化を目的に無機中空体、合成樹脂中空体などの中空体を用いても良い。無機中空体としては、シリカバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン、発泡パーライト、発泡バーミキュライト、発泡ガラスビーズなどが、合成樹脂中空体としては、例えばアクリロニトリル（共）重合体樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、ポリスチレン、ポリプロピレンおよびポリ塩化ビニリデンなどを材質とする発泡樹脂中空体が挙げられる。中空体の配合割合は石膏１００重量部に対して５〜１５重量部配合する。下限に満たないと調湿パネルの軽量化が図りにくく、上限を超えると調湿パネルの曲げ強度が低下しやすくなる。

本発明では軽量化を目的に中空体を用いていたが熱可塑性樹脂発泡中空体の方が切削加工性に優れることが分かったことから特に好ましい。これは熱可塑性樹脂発泡中空体が切削時の熱により溶融するためと考えられる。中でもレーザー回折・散乱法（マイクロトラック法）による平均粒子径が３５〜５５μｍで、比重０．０８〜０．１８ｇ／ｃｍ３の熱可塑性樹脂発泡中空体が好ましい。

更に、耐水性を向上させ、バインダー成分としても作用する熱可塑性樹脂エマルジヨンを配合しても良い。熱可塑性樹脂エマルジヨンとしては、例えば酢酸ビニル系重合体エマルジヨン、アクリル系重合体エマルジヨン、塩化ビニル系重合体エマルジヨン、塩化ビニリデン系重合体エマルジヨン、ウレタン系重合体エマルジヨン等を挙げることができるが特にアクリル系重合体エマルジヨンアクリル樹脂エマルジョンが好ましく、アクリル樹脂エマルジョンエチルアクリレートとメチルメタアクリレートを主モノマーとし、平均粒子径が２００〜３００ｎｍのものが分散性の点でより好ましい。なお、平均粒子径は、レーザー光回折・散乱式粒子径測定装置（大塚電子株式会社製ＥＬＳ−８０００）を使用し、レーザーの照射時に検出された散乱光に基づいて計算した値である。熱可塑性樹脂エマルジヨンを配合割合は固形分で石膏１００重量部に対して１０〜２５重量部とすればバインダーとして機能する。

更に、繊維状物質、例えば麻、木綿、パルプなどの天然繊維や、ロックウール繊維、セラミック繊維、炭素繊維、ガラス繊維、ボロン繊維などの無機繊維、レーヨン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ビニロン、ナイロン、ポリエステル、及びアクリル等の合成繊維などを配合してもよく、配合することにより調湿パネルの耐衝撃性が向上する。繊維長は３〜１３ｍｍ、配合割合は石膏１００重量部に対して１〜１０重量部配合する。繊維長がこの範囲であれば分散性がよく、調湿パネルのピンホールの発生がなく、配合が下限に満たないと耐衝撃性の効果が少なく、上限を超えると調湿パネルの平滑性が劣りやすくなる。

本発明では増粘剤を加えることにより保型性が向上する。増粘剤としては、ベントナイト、カオリナイト類、ロウ石、シリカエアロジルなどの無機系増粘剤、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、アクリルアミド重合体、ポリビニルアルコールなどの有機系増粘剤、膠、カゼイン、澱粉などの天然系増粘剤などが挙げられる。増粘剤を加えることにより押し出し成形に適した粘度になり、板状に成形しやすくなる。配合割合は石膏１００重量部に対して０．５〜５重量部配合する。

上記の物質は適量の水を加えて混錬ペースト状にされる。混錬後は注型成形、スクリュー式或いはピストン式の真空押し出し成形機で所望の形状に成形される。スクリュー式の場合、単軸であっても多軸であっても良い。特に真空押し出し成形することにより連続で大量生産でき、ダイの形状を適宜変更することにより厚みが６〜１２ｍｍと薄い物も容易に製造することができる。しかも、流し込み方式のように石膏ボード用の原紙を必要としない。

真空度は７００〜７５０ｍｍＨｇで成形し、ベルトコンベアで搬送し、常温〜６０℃の温度で養生、硬化させて調湿パネルを得る。押し出し成形後にエンボスロールで模様を賦与すると意匠性が向上し、エンボスを賦与しない物に比べて見栄えがして商品価値が高まる。

以下、本発明を実施例にて詳細に説明する。
双腕型のニーダー機に比表面積１８，８００ｃｍ^２／ｇのβ型半水石膏１００重量部に対して、平均粒子径１９μｍのＢ型シリカゲル５６重量部、平均粒子径５μｍの炭酸カルシウム５０重量部、平均粒子径４５μｍの発泡アクリル系樹脂中空体８重量部、平均粒子径２３０μｍのアクリル樹脂エマルジョンを１５重量部、平均繊維長６ｍｍのガラス繊維を４重量部、水を適量、増粘剤としてヒドロキシプロピルメチルセルロースを２重量部を投入して、１５分間混錬した。

次いで、真空度７３５ｍｍＨｇで、幅３３０ｍｍ、高さ６ｍｍのスリットから押し出し成型し、ブロック調のエンボスロールで模様を付し、４０℃で１２時間、１０５℃で５時間養生して硬化させた後、３００×３００ｍｍになるように周囲を切断して目的とするパネルを得た。

双腕型のニーダー機に比表面積１８，８００ｃｍ^２／ｇのβ型半水石膏１００重量部に対して、平均粒子径１９μｍのＢ型シリカゲル７５重量部、平均粒子径５μｍの炭酸カルシウム１００重量部、平均粒子径４５μｍの発泡アクリル系樹脂中空体１１重量部、平均粒子径２３０μｍのアクリル樹脂エマルジョンを２０重量部、平均繊維長６ｍｍのガラス繊維を５重量部、水を適量、増粘剤としてヒドロキシプロピルメチルセルロースを３重量部を投入して、１５分間混錬した。
次いで、実施例１と同様に製造した。

双腕型のニーダー機に比表面積１８，８００ｃｍ^２／ｇのβ型半水石膏１００重量部に対して、平均粒子径１９μｍのＢ型シリカゲル４３重量部、平均粒子径５μｍの炭酸カルシウム４６重量部、平均粒子径４５μｍの発泡アクリル系樹脂中空体６重量部、平均粒子径２３０μｍのアクリル樹脂エマルジョンを１２重量部、平均繊維長６ｍｍのビニロン繊維を２重量部、水を適量、増粘剤としてヒドロキシプロピルメチルセルロースを１重量部を投入して、１５分間混錬した。
次いで、実施例１と同様に製造した。

双腕型のニーダー機に比表面積１８，８００ｃｍ^２／ｇのβ型半水石膏１００重量部に対して、平均粒子径１９μｍのＢ型シリカゲル５６重量部、平均粒子径５μｍの炭酸カルシウム５０重量部、平均粒子径４５μｍの発泡アクリル系樹脂中空体８重量部、平均粒子径２３０μｍのアクリル樹脂エマルジョンを１５重量部、平均繊維長６ｍｍのビニロン繊維を２重量部、水を適量、増粘剤としてヒドロキシプロピルメチルセルロースを２重量部を投入して、１５分間混錬した。
次いで、実施例１と同様に製造した。

双腕型のニーダー機に比表面積１８，８００ｃｍ^２／ｇのβ型半水石膏１００重量部に対して、平均粒子径１９μｍのＢ型シリカゲル７５重量部、平均粒子径５μｍの炭酸カルシウム１００重量部、平均粒子径４５μｍの発泡アクリル系樹脂中空体６重量部、平均粒子径２３０μｍのアクリル樹脂エマルジョンを２０重量部、平均繊維長６ｍｍのガラス繊維を５重量部、水を適量、増粘剤としてヒドロキシプロピルメチルセルロースを３重量部を投入して、１５分間混錬した。
次いで、実施例１と同様に製造した。

双腕型のニーダー機に比表面積１８，８００ｃｍ^２／ｇのβ型半水石膏１００重量部に対して、平均粒子径１９μｍのＢ型シリカゲル４８重量部、平均粒子径５μｍの炭酸カルシウム１００重量部、平均粒子径４５μｍの発泡アクリル系樹脂中空体３重量部、平均粒子径２３０μｍのアクリル樹脂エマルジョンを１３重量部、平均繊維長６ｍｍのガラス繊維を３重量部、水を適量、増粘剤としてヒドロキシプロピルメチルセルロースを３重量部を投入して、１５分間混錬した。
次いで、実施例１と同様に製造した。

双腕型のニーダー機に比表面積１８，８００ｃｍ^２／ｇのβ型半水石膏１００重量部に対して、平均粒子径１９μｍのＢ型シリカゲル７７重量部、平均粒子径５μｍの炭酸カルシウム２２３重量部、平均粒子径４５μｍの発泡アクリル系樹脂中空体６重量部、平均粒子径２３０μｍのアクリル樹脂エマルジョンを２１重量部、平均繊維長６ｍｍのガラス繊維を５重量部、水を適量、増粘剤としてヒドロキシプロピルメチルセルロースを３重量部を投入して、１５分間混錬した。
次いで、実施例１と同様に製造した。

参考例１
双腕型のニーダー機に比表面積１８，８００ｃｍ^２／ｇのβ型半水石膏１００重量部に対して、平均粒子径１９μｍのＢ型シリカゲル２５重量部、平均粒子径２３０μｍのアクリル樹脂エマルジョンを１０重量部、平均繊維長６ｍｍのガラス繊維を５重量部、水を適量、増粘剤としてヒドロキシプロピルメチルセルロースを１重量部を投入して、１５分間混錬し、型に乾燥後の厚みが６ｍｍとなるように注型した。

比較例１
双腕型のニーダー機に比表面積１８，８００ｃｍ^２／ｇのβ型半水石膏１００重量部に対して、平均粒子径１９μｍのＢ型シリカゲル２３重量部、平均粒子径２３０μｍのアクリル樹脂エマルジョンを８重量部、平均繊維長６ｍｍのビニロン繊維を１重量部、水を適量、増粘剤としてヒドロキシプロピルメチルセルロースを１重量部を投入して、１５分間混錬した。
次いで、実施例１と同様に製造した。

比較例２
実施例１において、ガラス繊維を配合しなかった以外は同様に実施した。

評価結果を表１に示す。

評価方法を以下に示す。
（１）強度：ＪＩＳ Ａ １４０８建築用ボード類の曲げ試験方法に準拠して測定した。
（２）調湿性能は２３℃５０％にて重量が安定するまで養生した後、２３℃７５％にて１２時間放置した時の水蒸気吸着量、その状態から湿度を５０％にしたときの水蒸気放出量を測定した。
（３）切削性：チップソーによる切削性を確認し、バリや欠けがないものを○、バリや欠けがあるものを×とした。
（４）耐衝撃性：３２０ｇの鋼球を５００ｍｍの高さから落下させ表面にヒビが生じない場合を○、生じた場合を×とした。

Claims (9)

1. 石膏、無機充填材、シリカゲル、中空体、繊維状物質を含むことを特徴とする調湿性パネル。
2. 前記中空体は石膏１００重量部に対して３〜１５重量部を含むことを特徴とする請求項１記載の調湿性パネル。
3. 前記中空体は合成樹脂中空体であることを特徴とする請求項１記載の調湿性パネル。
4. エンボス模様が付された請求項１記載の調湿性パネル。
5. 石膏、無機充填材、シリカゲル、中空体、繊維状物質、適量の水を含み、混錬し、成形することを特徴とする調湿性パネルの製造方法。
6. 前記成形は真空押し出し成形であることを特徴とする請求項５記載の調湿性パネルの製造方法。
7. 前記中空体は石膏１００重量部に対して３〜１５重量部を含むことを特徴とする請求項５記載の調湿性パネルの製造方法。
8. 前記中空体は合成樹脂中空体であることを特徴とする請求項５記載の調湿性パネルの製造方法。
9. エンボス模様を付すことを特徴とする請求項１記載の調湿性パネルの製造方法。