JP3334251B2 - 湿度調節剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，水蒸気を吸放出するこ
とにより，適切な湿度調節をすることができる，湿度調
節剤に関する。

【０００２】

【従来技術】近年，住宅や車室内などの居住空間は，快
適性が要求される。また，食料品の鮮度を維持する保存
技術や，書物や絵画等を長期間保存する技術が必要とさ
れている。このような要求を達成するに当たっては，温
度以外に湿度を適度に調節することが重要である。

【０００３】そして，従来，湿度調節は，エアコンディ
ショナーによる除湿，加湿器による加湿，或いは除湿器
と加湿器とを用い，これらを電気的に制御して湿度を一
定に保つ空気調和機（特開平４−１５６９１８号）等に
より行われてきた。

【０００４】

【解決しようとする課題】しかしながら，上記いずれの
場合においても，装置が複雑であるため，コストが高
い。また，電力消費という点からも，ランニングコスト
がかかり，好ましくない。そこで，上記のような複雑な
装置及び電気を使用しない方法として，シリカゲル，ア
ルミナゲル，ゼオライトなどの多孔材料を，住宅建材，
包装紙，段ボール，棚，或いは額等の部材に配合して用
いる方法（特開平３−９３６６２号，特開平２−１５２
４０８号）等がある。しかし，これらの多孔材料を用い
る場合，空気が乾燥しすぎる傾向がある。そのため，最
も必要とされる１０〜９０％の範囲内の一定湿度に保つ
ことが困難である。

【０００５】また，上記の他に，ある種の調湿化合物の
飽和水溶液が一定の蒸気圧を有することから，これを調
湿剤として利用できることが知られている。しかし，調
湿剤は液体であること，また飽和塩を作る操作を必要と
すること等，取り扱いが煩雑である。そのため，使用方
法が限定される。本発明はかかる従来の問題点に鑑み，
適度な湿度調節作用を発揮し，かつ取り扱いが容易な湿
度調節剤を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題の解決手段】本発明は，多数の細孔を有する多孔
材料からなる湿度調節剤であって，上記多孔材料は１ｎ
ｍ以上のｄ値に相当する回折角度に１本以上のピークを
有するＸ線回折パターンを示し，上記細孔は平均直径が
１〜１０ｎｍの範囲内にあり，かつ上記多孔材料におけ
る５０％以上の細孔の直径が平均直径を中心として±５
ｎｍの範囲内に分布しており，また湿度調節剤の比表面
積は６００ｍ ² ／ｇ以上１５００ｍ ² ／ｇ未満であること
を特徴とする湿度調節剤にある。

【０００７】上記湿度調節剤において，その細孔の平均
直径は，１〜１０ｎｍの範囲内にある。１ｎｍ未満の場
合には，調湿湿度が１０％以下となり乾燥し過ぎるとい
う問題がある。一方，１０ｎｍを越える場合には，調湿
湿度が９０％以上となり高湿度となり過ぎるという問題
がある。

【０００８】また，上記多孔材料における全細孔数の中
の５０％以上の細孔は，その直径が，上記平均直径を中
心として±５ｎｍの範囲内に分布している。５０％未満
の場合には，一定の湿度に保つという調湿能力に欠け
る。例えば平均直径が７ｎｍの場合には，細孔の半数以
上が２〜１２ｎｍの範囲にある。また，細孔の平均直径
が４ｎｍ未満の場合には，多孔材料における半数以上の
細孔の直径は，９ｎｍ以下に分布している。

【０００９】また，上記細孔の直径分布は，平均直径を
中心として±５ｎｍの範囲内でほぼ均一である。この範
囲内にあれば，調湿作用を有効に発揮する。また，更に
狭い範囲内，例えば１〜４ｎｍの範囲内において分布し
ていてもよい。

【００１０】また，一定にすべき湿度の値は，多孔材料
の細孔の平均直径により決まる。調湿湿度と細孔直径と
の関係は，次のケルビン式が成り立つ。 Ｉｎ（Ｐ／Ｐｏ）＝−（２γＶｍ／ｒＲＴ）ｃｏｓθ 〔Ｐ／Ｐｏ×１００：相対湿度，γ：水の表面張力，Ｖ
ｍ：水のモル体積，ｒ：細孔直径，Ｒ：気体定数，Ｔ：
絶対温度，θ：接触角。〕 よって，多孔材料の細孔の平均直径を１〜１０ｎｍの範
囲内で変化させることにより，設定湿度を１０〜９０％
の範囲で任意に設定することができる。

【００１１】また，上記湿度調節剤の比表面積は，６０
０ｍ²／ｇ以上１５００ｍ ² ／ｇ未満である。６００ｍ²
／ｇ未満の場合には，湿度調節剤の吸湿性能が劣るおそ
れがある。１５００ｍ²／ｇ以上の湿度調節剤は，この
物質の構造から推定して製造が困難である。

【００１２】湿度調節剤に用いる多孔材料は，例えば層
状シリカ多孔体或いは層状シリカ金属酸化物多孔体を用
いる。上記層状シリカ多孔体は，珪素四面体ＳｉＯ₄ か
らなる層状シートが折れ曲がり，部分的に上下の層状シ
ートと結合した構造であり，かつ層間に多数の細孔を備
えている（図１，図２）。層状シリカ多孔体は，図３に
示すごとく，骨格の組成がＳｉＯ₂ である。

【００１３】一方，上記層状シリカ金属酸化物多孔体
は，珪素四面体ＳｉＯ₄ からなる層状シートが折れ曲が
り，部分的に上下の層状シートと結合した構造であり，
かつ層間に多数の細孔を備え，更に前記層状シートの珪
素の一部に，珪素と異なる金属原子（Ｍ）が結合してい
る。即ち，層状シリカ金属酸化物多孔体は，図４に示す
ごとく，骨格の組成がＳｉＯ₂ 金属複合酸化物である。
また，このものは，優れた耐熱性を有している。

【００１４】上記金属原子（Ｍ）としては，アルミニウ
ム（Ａｌ），ジルコニウム（Ｚｒ），ガリウム（Ｇ
ａ），ベリリウム（Ｂｅ），マグネシウム（Ｍｇ），イ
ットリウム（Ｙ），ランタン（Ｌａ），スズ（Ｓｎ），
鉛（Ｐｂ）等が用いられる。

【００１５】層状シリカ多孔体或いは層状シリカ金属酸
化物多孔体における，各細孔の直径は，１ｎｍ以上であ
ることが好ましい。１ｎｍ未満の場合には，従来用いら
れていたゼオライトの細孔と大差なく，湿度調節剤の調
湿湿度が１０％以下となり乾燥し過ぎる。

【００１６】一方，細孔の直径の上限は限定されない
が，１０ｎｍを越える細孔は，層状シリカ多孔体或いは
層状シリカ金属酸化物多孔体の製造工程において，上記
細孔に対応する有機物陽イオンが少ないため，製造工程
が複雑となる。又はコストが高くなるおそれがある。ま
た実用上の有効性が少ない。上記各細孔の直径は，上記
有機物陽イオンの大きさによって任意に設計することが
できる。

【００１７】次に，層状シリカ多孔体の製造方法につい
て説明する。まず，カネマイト等の結晶性層状珪酸塩
を，イオン交換反応，例えばアルキルトリメチルアンモ
ニウム水溶液中で加熱攪拌処理することにより，その層
状結晶の層間に有機物陽イオンを導入するとともに，Ｓ
ｉＯ₂ の層間架橋を形成させる（層間拡張工程）。次い
で，得られた固形分を濾過，乾燥後，焼成する（焼成工
程）。これにより層状シリカ多孔体が得られる。

【００１８】以下，上記層状シリカ多孔体の製造方法の
具体例について詳説する。層間拡張工程においては，イ
オン交換反応を行うことにより，珪素四面体層の層間に
含まれるナトリウムイオン等のアルカリ金属イオンを除
去し，その代わり有機物陽イオンを導入する。

【００１９】有機物陽イオンはアルカリ金属イオンより
も嵩高のため，結晶性層状珪酸塩の層間は拡幅される。
これにより，シート層は有機物陽イオンを取り囲む形で
湾曲する。上記結晶性層状珪酸塩は，粘土と異なり水に
対する膨潤性がないため，一般的には層間拡張が困難で
あるが，上記イオン交換反応による有機物陽イオン導入
という手段により，層間拡張が可能となる。

【００２０】それと同時に，有機物陽イオンが導入され
た部分を除く，隣合うシート層中のシラノール（Ｓｉ−
ＯＨ）同志が，脱水縮合されシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ
−Ｓｉ）が形成される。これにより，隣合うシート層同
志が，部分的にシロキサン結合により結合され，三次元
的ハニカム状の層間架橋構造を形成する。

【００２１】上記結晶性層状珪酸塩としては，珪素四面
体層の層間にナトリウムイオンを含んだ結晶性層状珪酸
ナトリウム，例えばカネマイトＮａＨＳｉ₂ Ｏ₅ ・３Ｈ
₂ Ｏ，ジ珪酸ナトリウムＮａ₂ Ｓｉ₂ Ｏ₅ ，マカタイト
Ｎａ₂ Ｓｉ₄ Ｏ₅ ・５Ｈ₂ Ｏ，アイラアイトＮａ₂ Ｓｉ
₈ Ｏ₁₇・ｘＨ₂ Ｏ，マガディアイトＮａ₂ Ｓｉ₁₄Ｏ₂₃・
ｘＨ₂ Ｏ，ケニヤアイトＮａ₂ Ｓｉ₂₀Ｏ₄₁・ｘＨ₂ Ｏ等
が代表的であるが，これらに限定されない。

【００２２】上記結晶性層状珪酸塩のうち，特にカネマ
イトのように，層状結晶が単一の珪素四面体層から成る
ものは単位重量当たりの表面積が大きいので，これを用
いて製造した層状シリカ多孔体も比表面積が大きくな
る。カネマイトを用いて製造される層状シリカ多孔体の
場合，単一層構造が保持されたままで，上下のシート層
が部分的に接合し，非接合部分には有機物に基づく細孔
が残されて，全体として蜂の巣状の断面を呈する多孔構
造をとる。

【００２３】上記結晶性層状珪酸塩における含水率は１
０ｗｔ％以上であることが好ましい。１０ｗｔ％以上で
あれば，結晶性層状珪酸塩が，次の層間拡幅工程の際に
水によく分散し，層間のアルカリ金属イオンと有機物陽
イオンとのイオン交換がスムーズに短時間で行われる。
１０ｗｔ％未満では，結晶性層状珪酸塩が凝集し，次の
層間拡幅工程において，水中での分散性が低下し，有機
物陽イオンとアルカリ金属イオンとのイオン交換が起こ
りにくくなる。

【００２４】その結果，層状シリカ多孔体の比表面積が
１０００ｍ² ／ｇ以上となり，また，アルカリ金属イオ
ンの残存量が０．２ｗｔ％以下となる。そのため，８０
０℃以上の高温下でも結晶化しにくく，細孔も安定であ
り，優れた耐熱性を有するものとなる。また，上記のご
とく，大きな比表面積を有する層状シリカ多孔体は，適
度な調湿作用を発揮する。

【００２５】上記有機物陽イオンの種類は限定されない
が，好ましくは有機アンモニウムイオン，特にアルキル
アンモニウムイオン等が，試料調節の容易さやイオン交
換能力の高さ等の点から優れている。また，有機物陽イ
オンは，上記の他に，アルキルトリメチルアンモニウ
ム，ヘキサデシルトリメチルアンモニウム，テトラデシ
ルトリメチルアンモニウム，ジメチルジアルキルアンモ
ニウム，ベンジルトリメチルアンモニウム，アルキルア
ンモニウム等を用いることができる。

【００２６】有機物陽イオンの分子サイズや分子量は，
層間拡張の程度，言い換えれば層状シリカ多孔体におけ
る細孔の径を直接に規定するので，有機物陽イオンの分
子サイズや分子量の選択によって細孔の径を自由に設計
することができる。

【００２７】即ち，単一種類の有機物陽イオンを用いれ
ば，細孔の直径分布を狭い範囲でほぼ均一に設計でき
る。逆に，分子サイズや分子量の異なる複数種類の有機
物陽イオンを併せて用いれば，幅広い直径分布をもたせ
ることがてきる。また，上記イオン交換の際，ｐＨを８
〜９に調節することが好ましい。更に，その後３０〜９
０℃にて加熱処理を行うことが好ましい。尚，ｐＨの調
節は，イオン交換反応の後に行なってもよい。

【００２８】次に，焼成工程においては，まず，固形分
を濾過し，乾燥する。次いで，これを空気中で焼成す
る。上記焼成は，通常５００〜８００℃位の温度で数時
間行うのが良い。焼成温度があまりに高いと多孔体の構
造が崩壊する恐れがあり，逆に焼成温度が低すぎると多
孔体の構造が十分に固定されないおそれがある。焼成環
境については別段の限定はなく，空気中で焼成しても良
いが，有機物陽イオンの分解を促進するため，酸素付加
やオゾン添加の雰囲気下で焼成しても良い。

【００２９】また，上記層状シリカ金属酸化物多孔体を
製造するに当たっては，結晶性層状珪酸塩の層状結晶の
層間に有機物陽イオンを導入すると共に，ＳｉＯ₂ の層
間架橋を形成させる（層間拡張工程）。次いで，得られ
た固形分を濾過したものを，珪素と異なる金属塩と接触
させ（金属付加工程），その後焼成する（焼成工程）。

【００３０】上記金属付加工程において，上記金属塩
は，その種類や使用形態は限定されず，例えば珪素四面
体ＳｉＯ₄ の層状結晶の粉末を金属塩の粉末と混合して
接触させることができる。金属塩の溶液を用いる場合
は，浸漬を終えた後，次の焼成工程を能率化するため，
珪素四面体ＳｉＯ₄ の層状結晶を乾燥しておくと良い。
上記金属塩としては，例えば前記金属原子の塩を用い
る。その他，上記層間拡張工程及び焼成工程は層状シリ
カ多孔体の場合と同様に行う。

【００３１】次に，湿度調節剤の形態は，球状体，柱状
体等の粒子，又はハニカム状等の成形体等とすることが
できる。湿度調節剤が粒子形態である場合，その粒子強
度を向上させるために，多孔材料に適当な結合剤を混合
しても良い。該結合剤としては，例えばシリカゾル，ア
ルミゾルがある。

【００３２】湿度調節剤が成形体である場合，多孔材料
を結合剤と混合し，これを成形することができる。ま
た，多孔材料だけを用いて成形体を作成することもでき
る。また，多孔材料を，結合剤及び水と混合し，スラリ
ーにしたものを用いて，成形体を得ることもできる。上
記多孔材料を含むスラリーは，多孔材料と，該多孔材料
１００重量部に対して２〜２０重量部の有機結合剤，１
０〜５０重量部の無機結合剤，及び１５０〜２００重量
部の水からなる。上記有機結合剤としては，メチルセル
ロース等を用いる。上記無機結合剤としては，シリカゾ
ル等を用いる。

【００３３】上記湿度調節剤は，セラミック製などのハ
ニカム体に塗布して用いることができる。この場合，例
えば，湿度調節剤に必要な結合剤を混合し，これをハニ
カム体にコートする。上記ハニカム体としては，例えば
コージライト製のものを用いることができる。また，湿
度調節剤は，これを球状体，柱状体等の粒子形態とし，
カラムに充填して用いることができる。この場合，粒子
の大きさは，カラムの充填部の通気性の確保や水蒸気と
の接触面積の確保を考慮して，球状体では直径０．１〜
３０ｍｍ，柱状体では柱径０．１〜１０ｍｍで長さ１〜
３０ｍｍ程度とすることが好ましい。

【００３４】上記湿度調節剤を配したカラムあるいはハ
ニカムに，調湿すべき空間の空気を導入する導入口，そ
して調湿した空気を吹き出す吹出口を付け，必要であれ
ば空気を循環させる動力機（ポンプ，ファンなど）を取
付けても良い。上記カラム或いはハニカム体は，調湿す
べき空調の空間を積極的に通すことにより，より多くの
空気が湿度調節剤と接触可能となる。そのため，短時間
で空間の湿度を一定に保つことができる。

【００３５】また，湿度調節剤はセルロース繊維ととも
に用いることもできる。即ち，上記多孔材料とセルロー
ス繊維と有機系結合剤とを混合，成形して湿度調節剤と
することもできる。この場合，上記セルロース繊維に，
上記多孔材料と有機系結合剤とを混合し，スラリーを作
成する。次いで，スラリーを脱水，成形して半湿濾過体
とする。その後，該半湿濾過体を乾燥，固化して一体固
化物とする。これにより，湿度調節紙が得られる。

【００３６】以下，上記湿度調節紙につき詳説する。上
記湿度調節紙は，セルロース繊維１００部（重量部）
と，１００〜３０００部の層状シリカ多孔体（以下，湿
度調節紙に関しては，層状シリカ金属酸化物多孔体も含
む）と，該層状シリカ多孔体１００部に対して固形分で
１〜２０部の有機系結合剤とにより構成することが好ま
しい。これにより，成形性が良く，かつ優れた湿度調節
能を有する湿度調節紙を得ることができる。

【００３７】また，上記湿度調節紙の製造方法は，例え
ば，セルロース繊維と層状シリカ多孔体と水とを混合し
てスラリーとする第１混合工程と，該スラリーと有機系
結合剤とを混合して混合スラリーとする第２混合工程
と，該混合スラリーを脱水，成形して半湿濾過体とする
成形工程と，該半湿濾過体を乾燥，固化して一体固形物
とする乾燥工程とから成る。

【００３８】上記セルロース繊維は，植物体の細胞膜の
主成分であるセルロースを主成分とする繊維素繊維であ
る。これらのものには，天然セルロース繊維としては，
綿花，ボンバックス面（キワタ），カボック等の種子毛
繊維，麻，亜麻，黄麻，ラミー，コウゾ，ミツマタ等の
ジン皮繊維，マニラ麻，ニュージーランド麻等の葉繊
維，針葉樹（マツ，モミ，トウヒ，ツガ，スギ），広葉
樹（ブナ，カバ，ボプラ，カエデなど）の木材繊維等が
ある。

【００３９】また，人造のセルロース繊維としては，ビ
スコース人造絹糸，銅アンモニアレーヨン，フォルチザ
ン，硝酸人絹等の再生セルロース繊維，アセテート人絹
等の半合成繊維等がある。更に，このセルロース繊維
は，古新聞，チリ紙，古雑誌等の再生資源から得られる
ものであってもよい。

【００４０】このセルロース繊維は，繊維長が０．１ｍ
ｍ〜数十ｍｍの範囲のものであることが好ましい。繊維
長が０．１ｍｍ未満である場合には，繊維の絡みが不十
分で成形性が悪い。また，数十ｍｍを越える場合には，
該繊維と層状シリカ多孔体とが均質に分散しにくく，ま
た，比表面積が小さくなり，湿度調節性能が低下するお
それがあるからである。

【００４１】次に，層状シリカ多孔体は，セルロース繊
維１００部に対して１００〜３０００部添加することが
好ましい。１００部未満の場合には，気中の湿気を吸収
する充分な能力が得られないおそれがあるからである。
また，３０００部を越える場合には，湿度調節剤として
一定の形状を保持することが困難となるおそれがある。

【００４２】また，有機系結合剤は，層状シリカ多孔体
１００部に対して１〜２０部とすることが好ましい。１
部未満の場合には，十分な耐水性を有する材料とするこ
とができないおそれがある。一方，２０部を越える場合
には，十分な湿度調節を期待し難いからである。

【００４３】また，上記湿度調節紙においては，その優
れた性能を損なわない程度に他の添加剤を添加すること
ができる。具体的には，分散性を向上する分散剤として
ポリビニルアルコール（Ｐ．Ｖ．Ａ），ＣＭＣ（カルボ
キシメチルセルロース），アルミナゾル，シリカゾル等
がある。また，繊維質のものとしては，ガラス繊維，セ
ラミックファイバー等の無機質繊維，またはナイロン繊
維，レーヨン繊維等の合成繊維がある。更に，添加助剤
として顔料や染料等がある。また，強度を向上する結合
剤として水ガラス，セメント，石膏等がある。

【００４４】次に，上記湿度調節紙の製造方法につき，
例示する。まず，上記セルロース繊維と層状シリカ多孔
体と水とを混合してスラリーとする（第１混合工程）。
これら原料を混合する順番は，特に限定するものではな
いが，まずセルロース繊維を叩解機等により叩解してセ
ルロース繊維の水性スラリーを用意する。次いで，別に
用意した適宜の大きさ，形状に乾式粉砕又は湿式粉砕し
た層状シリカ多孔体に上記セルロース繊維のスラリーを
添加し混合する。上記の混合は，プロペラミキサー，ヘ
ンシエルミキサー，ボールミル，振動ミル，ディスパー
ミル等を用いて行う。

【００４５】次に，得られたスラリーと有機系結合剤と
を混合して混合スラリーとする（第２混合工程）。上記
のセルロース繊維，層状シリカ多孔体，及び有機系結合
剤の混合割合は前記と同様である。なお，上記第１また
は第２混合工程において，濾水性向上の目的で，硫酸バ
ン土，アクリルアミド重合体，アクリルアミド変性重合
体等の凝集剤を適宜添加・混合してもよい。また，染
料，顔料等の添加剤を適宜添加してもよい。

【００４６】次に，得られた上記の混合スラリーを，抄
造法，フィルタープレス法，スリップキャスト法等を用
いて所望の形状に脱水，成形し，半湿濾過体を得る（成
形工程）。また，該脱水，成形により得られた半湿濾過
体の水分量は，５０〜８０ｗｔ％であることが好まし
い。

【００４７】これは，該水分量が８０ｗｔ％を越えた場
合，該成形工程における成形がしにくく，また，収縮率
が大となり乾燥工程でひび割れやクラック等が発生して
強度低下をもたらすおそれがあるからである。また，５
０ｗｔ％未満の場合には，結合力が弱いので好ましくな
いからである。尚，該水分量が５５〜７０ｗｔ％の場合
には，より好ましい。

【００４８】次いで，該半湿濾過体を加熱・固化して一
体固化物とする（乾燥工程）。この乾燥工程において
は，常温乾燥法，真空乾燥法，加圧乾燥法，加圧・加熱
乾燥法，真空加熱乾燥法，真空凍結乾燥法等により該半
湿濾過体の乾燥を行う。この場合，上記乾燥は，成形工
程における成形と同時に行ってもよい。

【００４９】上記製造方法においては，添加剤として，
強度向上，外観向上等の目的で，適宜充填剤を添加して
もよい。この添加剤としては，例えば，カオリン，珪砂
等が挙げられる。また，防カビ剤，香料，顔料，染料等
の各種添加剤を適宜添加してもよい。以上の説明におい
ては，セルロース繊維と混合する多孔材料として層状シ
リカ多孔体の例を示したが，前記のごとく層状シリカ多
孔体に代えて前記層状シリカ金属酸化物多孔体を用いる
ことができる。

【００５０】上記の湿度調節紙は，優れた湿度調節機能
を有している。そのため，例えば住宅の建材，壁材，壁
紙，食料品を包装する包装紙，食品等の運搬時に使う段
ボール紙，自動車の内装材，書物や絵画の保存庫の壁材
などに配合することにより用いることができる。

【００５１】

【作用及び効果】本発明の湿度調節剤は，平均直径が１
〜１０ｎｍの範囲内にある。また，多孔材料における５
０％以上の細孔の直径が，平均直径を中心として±５ｎ
ｍの範囲内に分布している。そのため，上記湿度調節剤
は，急激に湿気を吸着又は放出する性質を有する。

【００５２】それ故，上記湿度調節剤は，湿度の高い空
間内に設置されることにより，該空間内の湿気をほどよ
く吸着する。逆に，湿度調節剤は，乾燥した空間内に設
置されることにより，吸着した湿気を空間に放出する。
従って，上記湿度調節剤は，湿度が高い空間或いは乾燥
した空間を，適度な湿度に調節することができる。

【００５３】また，上記湿度調節剤は，前記したように
湿度を任意に設定することができる多孔材料よりなる。
そのため，多孔材料の諸条件を選択することにより，空
間内の湿度を様々な設定湿度に調節維持することができ
る。また，湿度調節剤自身が湿度調節作用を行っている
ため，例えばエアーコンディショナーのごとく，外部か
らエネルギーを供給する必要がない。それ故，全く外部
エネルギーを必要としない。

【００５４】また，本発明の湿度調節剤は，前記したよ
うに様々な形態として用いることができる。また，ハニ
カム体に担持したり，カラムに充填したり，セルロース
繊維と配合して紙状体とするなどにより，用いることも
できる。そのため，取り扱いも容易である。したがっ
て，本発明によれば，適度な湿度調節作用を発揮し，か
つ取り扱いが容易な湿度調節剤を提供することができ
る。

【００５５】

【実施例】

実施例１ 本発明の実施例にかかる湿度調節剤につき，図１〜図９
を用いて説明する。図１，図２に示すごとく，本例の湿
度調節剤９は，多数の細孔９２を有する多孔材料であ
り，基本的に板状のシート層９１が重なったハニカム状
の構造を有する。そして，シート層９１は，細く湾曲し
ており，上のシート層９１と下のシート層９１が部分的
に結合点９３で結合することにより，三次元的な骨格を
形成している。

【００５６】各シート層９１の層間と上記結合点９３と
の間には，細孔９２が形成されている。細孔９２は，シ
ート層９１が拡幅することにより形成されている。上記
細孔９２は，図５に示すごとく，平均直径が３ｎｍであ
る。そして，この平均直径を中心とする±２ｎｍの非常
に狭い範囲内に，全細孔中の約８０％の細孔が分布して
いる。また，湿度調節剤９は，層状シリカ多孔体であ
り，その骨格組成は，図３に示すごとく，ＳｉＯ₂ であ
る。湿度調節剤の比表面積は１０００ｍ² ／ｇ以上であ
る。

【００５７】上記湿度調節剤の製造方法につき説明す
る。まず結晶性層状珪酸塩としてのカネマイトを調節す
るに当たって，粉末ケイ酸ソーダ（Ｎａ₂ Ｏ／ＳｉＯ₂
＝２．００）を電気炉で７００℃，６時間焼成した。得
られた試料は，Ｘ線回折の結果，δ−Ｎａ₂ ＳｉＯ₅ 結
晶であった。このδ−Ｎａ₂ ＳｉＯ₅ 結晶１５０ｇを
１．５リットルの水に浸漬し，３時間攪拌した。

【００５８】次いで，固形分を濾過し，含水率が１００
％の湿った状態のカネマイトを得た。これを乾燥した試
料はＸ線回折により，カネマイト（ＮａＨＳｉ₂ Ｏ₅ ・
３Ｈ₂ Ｏ）であることを確認した。

【００５９】次いで，層間拡張工程において，上記湿潤
カネマイト（乾燥重量）で１０ｇを０．１Ｎ−ヘキサデ
シルトリメチルアンモニウムクロライド水溶液１リット
ルに分散させ，２Ｎ−ＨＣ１水溶液を加えてｐＨを８．
５に調節し，そのまま攪拌しながら７０℃で３時間加熱
した。次に，洗浄工程において，固形分を濾過し，１リ
ットルの水で４回洗浄した。その後，焼成工程におい
て，得られた試料を，空気流通下で７００℃で焼成し，
層状シリカ多孔体を合成し，これを湿度調節剤とした。

【００６０】次に，上記層状シリカ多孔体の構造解析を
行ったところ，粉末Ｘ線回折では，図６（ａ），（ｂ）
に示すごとく，ｄ値３．７ｎｍに相当する強いピークＰ
と，１．４〜２．５ｎｍの弱い数本のピークが観察され
た。なお，図６（ｂ）には，図６（ａ）Ｒ付近の拡大図
を示した。

【００６１】また，²⁹Ｓｉ−ＭＡＳ・ＮＭＲでは，結晶
性層状珪酸塩としてのカネマイトは，図７に示すごと
く，ピークＱ₃ のみを示した。このピークＱ₃ はカネマ
イト中の珪素四面体の４個の酸素原子のうち，１個がフ
リーである状態を示す。ピークＱ₃ から，カネマイトで
は珪素四面体の４個の酸素原子のうち３個により層が形
成されているが，残りの１個がＮａ⁺ と結合しているた
め，層間結合が形成されなかった。

【００６２】一方，湿度調節剤としての層状シリカ多孔
体は，図８に示すごとく，ピークＱ₄ を示した。このピ
ークＱ₄ は，珪素四面体の４個の酸素原子がＳｉと結合
している状態のＳｉを示す。従って，層状シリカ多孔体
には，層間結合が形成され，三次元的なネットワークが
できていることを示している。

【００６３】次に，上記湿度調節剤の水蒸気吸着特性を
評価した。評価に際し，空間内の相対蒸気圧（Ｐ／Ｐ
ｏ）に対する，湿度調節剤の水蒸気吸着量（ｗｔ％）を
測定した。その結果を図９に示した。同図より知られる
ように，水蒸気の吸着等温線（２０℃）は相対蒸気圧
（Ｐ／Ｐｏ）が０．５付近で急激に立ち上がり，その後
再び一定になる曲線を示した。このことから，層状シリ
カ多孔体は湿度５０％付近で水蒸気の吸放出を行ない，
湿度を一定に保つ性能に優れていることが示唆される。

【００６４】実施例２ 本例においては，実施例１の湿度調節剤をカラムに充填
し，その湿度調節性能について評価した。評価に際して
は，図１０に示すごとく，上記湿度調節剤１を１〜３ｍ
ｍの顆粒状に成型した。この湿度調節剤約４０ｇ（８０
ｃｃ）をカラム２に充填し，ポンプ２１により容器２４
内の約１０リットルの空気３を循環させた。

【００６５】また，容器２４の前に組み込んだヒータ２
２内に，シリンジ２３により水を注入した。そして一定
量の水を気化させて，容器２４内に一定量の水蒸気を導
入できるようにした。容器２４内には湿度センサ２５を
設置し，レコーダ２６で容器２４内の湿度を検知できる
ようにした。上記の装置を用い，図１１に示すごとく，
容器内へ，水０．２ｇに相当する水蒸気（Ｗ）の導入，
或いは湿度約１０％の乾燥空気（Ｄ）の導入をした。そ
して，その後における容器内の湿度の変化を記録した。

【００６６】同図より知られるように，湿度４０％の容
器内に，０．２ｇの水に相当する水蒸気（Ｗ）を導入す
ると，湿度は７０％まで急激に上昇し，その後下降し１
０分後には４０％の湿度で一定になった。再び同じ量の
水蒸気（Ｗ）を導入すると，湿度は７０％に上昇した後
４０％で一定になった。

【００６７】このような，水蒸気の導入を１０回繰り返
したが，いずれも同じ湿度変化を示し４０％の湿度で一
定になった。次に，容器内に湿度１０％の乾燥空気
（Ｄ）を導入した。容器内の湿度は急激に２０％まで下
降し，その後上昇し８分後には４０％の湿度で一定にな
った。同じ操作を繰り返したが，湿度は同じ様に変化
し，４０％で一定になった。

【００６８】次に比較のため，シリカゲル４０ｇ（和光
純薬（株）製小粒状シリカゲル，細孔直径１ｎｍ以下）
をカラムに充填し，同じ実験を行った。その結果を図１
２に示す。同図より知られるように，容器内の湿度は初
めから５％と低い値を示した。０．２ｇの水蒸気（Ｗ）
を導入すると湿度は３０％まで上昇し，その後下降し１
０分後に５％で一定になった。

【００６９】水蒸気の導入を同様にして１０回繰り返し
たが，いずれも同じ湿度変化を示し，５％で一定になっ
た。このことから，シリカゲルを湿度調節剤として用い
た場合には，シリカゲルは容器内の水蒸気を過度に吸収
するため，容器内の空気は乾燥状態となってしまう。上
記より，本例の湿度調節剤は，優れた湿度調節機能を有
することが分かる。

【００７０】実施例３ 本例の湿度調節剤においては，カネマイトをテトラデシ
ルトリメチルアンモニウムクロライド〔Ｃ₁₄Ｈ₂₉Ｎ（Ｃ
Ｈ₃ ）₃ Ｃｌ〕によりイオン交換することにより合成し
た，層状シリカ多孔体を用いている。その他は，実施例
１の湿度調節剤と同様である。本例の湿度調節剤につい
て，実施例１と同様に，細孔直径分布及び水蒸気の吸着
等温線（２５℃）を測定した。その結果を図１３及び図
１４に示した。

【００７１】図１３において，本例の湿度調節剤は，殆
どの細孔直径が２．３ｎｍを中心に１．８〜３．５ｎｍ
の範囲に存在する細孔直径分布を示した。図１４におい
て，水蒸気の吸着等温線は，相対水蒸気圧（Ｐ／Ｐｏ）
が０．４付近で急激に立ち上がり，再び一定になる曲線
を示した。このことから，本例の湿度調節剤は，湿度４
０％で水蒸気の吸放出を行ない湿度を一定に保つ性能に
優れていることが分かる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の湿度調節剤の積層構造を示す説明図。

【図２】図１の部分拡大説明図。

【図３】本発明における，層状シリカ多孔体の骨格構造
を示す説明図。

【図４】本発明における，層状シリカ金属酸化物多孔体
の骨格構造を示す説明図。

【図５】実施例１の湿度調節剤における，細孔の直径分
布を示すグラフ。

【図６】実施例１における，湿度調節剤のＸ線回折の結
果を示すグラフ。

【図７】実施例１における，カネマイトの²⁹Ｓｉの固体
核磁気共鳴スペクトル（²⁹Ｓｉ−ＭＡＳ・ＮＭＲ）を示
すグラフ。

【図８】実施例１における，層状シリカ多孔体の²⁹Ｓｉ
の固体核磁気共鳴スペクトル（²⁹Ｓｉ−ＭＡＳ・ＮＭ
Ｒ）を示すグラフ。

【図９】実施例１における，湿度調節剤の水蒸気吸着量
を示すグラフ。

【図１０】実施例２における，湿度調節剤を充填したカ
ラムの湿度調節性能の評価方法を示す説明図。

【図１１】実施例２における，湿度調節剤を充填したカ
ラムの湿度調節性能を示すグラフ。

【図１２】実施例２における，比較例としてのシリカゲ
ルの湿度調節性能を示すグラフ。

【図１３】実施例３における，細孔の直径分布を示すグ
ラフ。

【図１４】実施例３における，湿度調節剤の水蒸気吸着
量を示すグラフ。

【符号の説明】

１，９．．．湿度調節剤， ２．．．カラム， ２２．．．ヒータ， ２５．．．温度センサ， ９１．．．シート層， ９２．．．細孔，

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−179008（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−48511（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−46076（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 53/28 B01J 20/28 C01B 33/113 - 33/193

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の細孔を有する多孔材料からなる湿
   度調節剤であって，上記多孔材料は１ｎｍ以上のｄ値に相当する回折角度に
   １本以上のピークを有するＸ線回折パターンを示し， 上記細孔は平均直径が１〜１０ｎｍの範囲内にあり，か
   つ上記多孔材料における５０％以上の細孔の直径が平均
   直径を中心として±５ｎｍの範囲内に分布しており， また湿度調節剤の比表面積は６００ｍ ² ／ｇ以上１５０
   ０ｍ ² ／ｇ未満である ことを特徴とする湿度調節剤。