JP3336347B2 - 調湿建材及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高い強度を有する調
湿建材及びその製造方法に係り、特に水酸化アルミニウ
ムの焼成物の調湿性を維持しつつ強度を賦与するように
した調湿建材とその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、調湿建材としては、ゼオライトや
珪藻土などの吸放湿性をもつ材料を、セメント、石膏な
どの凝結硬化剤で固めた建材や粘土などと混合して焼成
してなる建材が用いられている。具体的には、珪藻土系
調湿建材としては特開平４−３５４５１４号公報等が、
また、ゼオライト系調湿建材としては特開平３−１０９
２４４号公報が提案されている。

【０００３】しかしながら、このようなゼオライト系調
湿建材は、吸湿性は有するものの吸放湿速度が小さく、
室内の湿度変化を平準化するという調湿特性に劣るもの
であった。また、珪藻土系やゼオライト系などの従来の
調湿建材では調湿性を保持させるため、強度面で劣り、
大型化、薄型化は困難であった。

【０００４】特開平１１−１１９３９号公報には、水酸
化アルミニウム粉末を３００〜８００℃で加熱処理して
製造した水酸化アルミニウム脱水物が吸放湿特性を有す
ることが記載されている。

【０００５】同号公報の第０００８段落〜第０００９段
落によれば、水酸化アルミニウムが脱水すると２００℃
でベーマイト化が生じ、３５０℃ですべてベーマイト化
し、５００℃以上ではアルミナになる。そして、この脱
水過程において水の通り路となった脱水経路が細孔とし
て残り、この細孔が吸放湿特性をもたらす。３００℃以
上の熱処理により吸放湿に必要な細孔が生じるが、５０
０℃以上では細孔の融合が始まり吸放湿特性が徐々に低
下し、７００〜８００℃付近からは吸放湿特性が減少す
るので、熱処理は８００℃以下とされる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の水酸化アルミニ
ウムの脱水物は、吸放湿特性は有するものの、建材とし
て使用しうるほどの強度は有していない。この強度を高
めるべく水酸化アルミニウムの熱処理温度を８００℃よ
りも高くしたのでは、吸放湿特性が顕著に低下する。

【０００７】本発明は、吸放湿特性に優れ、しかも強度
が高く、耐久性のよいアルミナ系調湿建材とその製造方
法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の調湿建材は、Ａ
ｌ_２Ｏ_３１８〜６０重量％、ＳｉＯ_２１８〜６０重量
％、Ｎａ_２Ｏ，Ｋ_２Ｏ，Ｌｉ_２Ｏ，Ｂ_２Ｏ_３，Ｐ_２Ｏ_５
の合計１〜１０重量％、ＣａＯ，ＢａＯ及びＭｇＯの合
計３〜３０重量％を含んだ多孔質焼結体よりなり、Ｘ線
回折チャートにおいてＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＲＯ（Ｒ
ＯはＮａ_２Ｏ，Ｋ _２Ｏ，ＣａＯ，ＢａＯ及びＭｇＯの少
なくとも１種）の結晶のピークが検出され、Ａｌ_２Ｏ_３
のいかなる結晶のピークも実質的に検出されないことを
特徴とするものである。

【０００９】本発明の調湿建材の製造方法は、水酸化ア
ルミニウムと、ガラスと、粘土とを調湿建材の化学組成
がＡｌ_２Ｏ_３１８〜６０重量％、ＳｉＯ_２１８〜６０重
量％、Ｎａ_２Ｏ，Ｋ_２Ｏ，Ｌｉ_２Ｏ，Ｂ_２Ｏ_３，Ｐ_２Ｏ
_５の合計１〜１０重量％、ＣａＯ，ＢａＯ及びＭｇＯの
合計３〜３０重量％となるように配合し、混合及び成形
し、次いでＸ線回折チャートにおいてＳｉＯ_２−Ａｌ_２
Ｏ_３−ＲＯ（ＲＯはＮａ_２Ｏ，Ｋ_２Ｏ，ＣａＯ，ＢａＯ
及びＭｇＯの少なくとも１種）の結晶のピークが検出さ
れ、Ａｌ_２Ｏ_３のいかなる結晶のピークも実質的に検出
されないものとなるように焼成して焼結体よりなる調湿
建材を製造することを特徴とするものである。

【００１０】本発明は、水酸化アルミニウム等の脱水に
よって生じるアルミナ（酸化アルミニウム）の吸放湿特
性を利用すると共に、原料水酸化アルミニウムに併用さ
れたガラス及び粘土の焼結促進作用によって焼成物（焼
結体）に高い強度を具有させるようにしたものである。
なお、出発原料はＡｌ（ＯＨ）_３に限定されるものでは
ない。

【００１１】本発明では、ガラス及び粘土の存在により
水酸化アルミニウム脱水物のアルミナ結晶化反応が抑制
され、該脱水物（酸化アルミニウム）の多くは非晶質の
多孔状のまま残存し、このために水酸化アルミニウム単
体に比べ、高い吸放湿特性（容量及び速度）が得られる
ものと推察される。

【００１２】また、本発明では、原料にガラスを添加す
ることにより、焼成物（焼結体）の強度が著しく増大す
る。このガラスは、焼成プロセスの初期にあっては、ガ
ラス中のＮａ_２Ｏ，Ｋ_２Ｏ，Ｌｉ_２Ｏ，Ｂ_２Ｏ_３，Ｐ_２
Ｏ_５の働きにより、軟化して水酸化アルミニウム脱水物
や粘土粒子同士を結着し、焼成プロセスの後期において
は主としてＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＲＯ系結晶を生成さ
せる（なお、ＲＯはＮａ_２Ｏ，Ｋ_２Ｏ，ＣａＯ，ＢａＯ
及びＭｇＯの少なくとも１種）ものと推察される。

【００１３】このＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＲＯ系結晶の
生成により、原料中のガラスが焼結体中にガラスとして
残存する場合に比べ焼結体の強度が増大する。これは、
ガラスよりも結晶物の方が強度が高いと共に、ガラスが
存在すると焼成後の冷却工程においてガラス部分に大き
な冷却ひずみが生じ、このガラス部分にマイクロクラッ
クが生じて焼結体の強度が低下するのに対し、ガラスが
結晶化することによりこの冷却ひずみがきわめて小さく
なるためであろうと推察される。

【００１４】また、ガラスが結晶化することにより、ガ
ラス融液が消失する。これにより、低粘性のガラス融液
が水酸化アルミニウム脱水物の微細孔を閉塞する事態が
防止され、この水酸化アルミニウム脱水物の調湿特性が
維持されるようになる。

【００１５】なお、原料に粘土を配合することにより、
成形時の成形性、賦形性が著しく向上する。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の調湿建材を製造するに
は、水酸化アルミニウム等と、ガラスと、粘土とを混合
し、成形し、焼成する。水酸化アルミニウム等として
は、粉末状のものが好適である。なお、これら以外の成
分、例えば酸化物や水酸化物、炭酸塩などの塩、各種鉱
物なども配合されてもよい。

【００１７】ガラスとしては、Ｎａ_２Ｏ−ＣａＯ−Ｓｉ
Ｏ_２系、Ｎａ_２Ｏ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系、ＣａＯ−
Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系、Ｎａ_２Ｏ−ＣａＯ−ＭｇＯ−
ＳｉＯ_２系などの各種ガラスやフリット、建物用又は自
動車用の窓ガラスとして用いられる程度の組成のものや
都市ゴミ溶融スラグや製鋼スラグなどの各種スラグを用
いることができる。

【００１８】粘土としては、木節粘土、蛙目粘土、耐火
粘土、炉器粘土など各種のものを用いることができる。

【００１９】この原料の配合割合は、水酸化アルミニウ
ム１００重量部に対し、ガラス４０〜６００重量部とく
に７５〜２５０重量部、粘土２０〜５００重量部とくに
７５〜２００重量部の範囲にあり、且つ調湿建材の組成
が次の範囲となるようにするのが好ましい。 Ａｌ_２Ｏ_３ ：１８〜６０重量％とくに２９〜５５重量％ ＳｉＯ_２ ：１８〜６０重量％とくに２４〜５７重量％ ＣａＯ，ＢａＯ及びＭｇＯの合計 ：３〜３０重量％とくに５〜２５重量％ とりわけ５〜２０重量％ フラックス（Ｎａ_２Ｏ，Ｋ_２Ｏ，Ｌｉ_２Ｏ，Ｂ_２Ｏ_３，Ｐ_２Ｏ_５の合計） ：１〜１０重量％とくに２〜８重量％ なお、ＳｉＯ_２が６０重量％よりも多いと原料の焼結性
が悪化し、ＳｉＯ_２が１８重量％よりも少ないと焼結体
の強度が低下する。ＣａＯ，ＢａＯ及びＭｇＯの合計が
３重量％よりも少ないと、結晶相の生成が少なく、調湿
建材としての強度が不足するようになる。また、Ｃａ
Ｏ，ＢａＯ及びＭｇＯの合計が３０重量％よりも多い
と、調湿建材の微細孔が閉塞され調湿特性が低下するよ
うになる。フラックスが１重量％よりも少ないと焼結体
の強度が低下し、１０重量％よりも多いと調湿建材の微
細孔が閉塞され調湿特性が低下する。なお、フラックス
成分の内Ｎａ_２Ｏ，Ｋ_２Ｏの一部は、結晶相の成分とし
ても働くため、これらの合計が３重量％以上あるとより
望ましい。

【００２０】この原料は、必要により粉砕した後、混合
し、成形される。粉砕方法、混合方法、成形方法は特に
限定されるものではない。例えば、成形方法としては、
プレス成形、押出成形等を採用できる。この成形のため
にメチルセルロース等の成形助剤を添加してもよい。調
湿建材は板状、ブロック状、筒状など適宜の形状としう
る。

【００２１】成形体は、必要に応じ乾燥した後、好まし
くは７００〜１１００℃とくに８００〜１１００℃とり
わけ９００〜１０５０℃にて０．３〜１００Ｈｒ好まし
くは０．５〜７２Ｈｒ焼成する。

【００２２】これにより、曲げ強度が１２ＭＰａ以上
で、吸水率が１０〜２０％であり、２５℃で相対湿度５
０％の雰囲気中で恒量となっているものを２５℃で相対
湿度９０％の空気と２４ｈｒ接触させたときの吸湿量が
１４０ｇ／ｍ^２以上であり、２５℃で相対湿度５０％の
雰囲気中で恒量となっているものを相対湿度９０％の空
気と接触させたときの吸湿速度が、接触開始から１Ｈｒ
以内にあっては２０ｇ／ｍ^２・Ｈｒ以上であり、２５℃
で相対湿度９０％の雰囲気中で恒量となっているものを
２５℃で相対湿度５０％の空気と接触させたときの放湿
速度が、接触開始から１Ｈｒ以内にあっては２０ｇ／ｍ
^２・Ｈｒ以上である調湿建材が得られる。

【００２３】この調湿建材は、Ｘ線回折チャートにおい
てＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＲＯ（ＲＯはＮａ_２Ｏ，Ｋ_２
Ｏ，ＣａＯ，ＢａＯ及びＭｇＯの少なくとも１種）の結
晶のピークが検出され、Ａｌ_２Ｏ_３のいかなる結晶のピ
ークも実質的に検出されない。

【００２４】このＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＲＯ系結晶と
しては、ネフェリン、カーネギー石、アノーサイト、ゲ
ーレナイト、プラジロクレイズ、セルジャンなどが例示
される。なお、Ｘ線チャートには、粘土に由来するα−
石英のピークも現われる。

【００２５】なお、本発明において曲げ強度等の特性は
次の方法により求めた値とする。

【００２６】曲げ強度（請求項３）：三点曲げ法で求め
る。

【００２７】吸水率（請求項４）：ＪＩＳ Ａ５２０９
（陶磁器質タイル）の吸水率の測定方法に準拠する。

【００２８】吸着量（請求項５）：２５℃で相対湿度５
０％の恒温恒湿槽中で重量を恒量化させたものを２５℃
で相対湿度９０％に保持した恒温恒湿槽中に入れ、２４
Ｈｒ後の重量増を単位面積（１ｍ^２）あたりに換算した
値を吸湿量とする。

【００２９】吸着速度（請求項６）：２５℃で相対湿度
５０％の恒温恒湿槽中で重量を恒量化させたものを２５
℃で相対湿度９０％の恒温恒湿槽中に入れ、１Ｈｒ後の
重量増を求める。この重量増を単位面積（１ｍ^２）あた
りに換算した値を吸湿速度とする。

【００３０】放湿速度（請求項７）：２５℃で相対湿度
９０％の恒温恒湿槽中で重量を恒量化させたものを２５
℃で相対湿度５０％の恒温恒湿槽中に入れ、１Ｈｒ後の
重量減を求める。この重量減を単位面積（１ｍ^２）あた
りに換算した値を放湿速度とする。

【００３１】

【実施例】実施例１ 工業用水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）_３ 純度９
９．６％グレード）３０重量部と、粘土（愛知県瀬戸
産）５０重量部と、窓ガラス２０重量部とをボールミル
で粉砕、混合した後、プレス成形し、５０×５０×５ｍ
ｍの成形体とし、これを１０５０℃で２４Ｈｒ焼成し、
調湿建材を製造した。

【００３２】なお、用いたガラス組成（重量％）は、Ｓ
ｉＯ_２７０％、Ａｌ_２Ｏ_３２％、Ｎａ_２Ｏ１３％、Ｋ_２
Ｏ１％、ＣａＯ１２％、ＭｇＯ０．５％、その他１．５
％である。

【００３３】この調湿建材の化学組成、Ｘ線回折により
検出される結晶相、吸水率、吸放湿特性及び曲げ強度を
測定した結果を表１に示す。

【００３４】なお、吸水率は２４時間吸水率である。吸
放湿特性は、２５℃において相対湿度５０％の雰囲気で
恒量としたサンプルを相対湿度９０％の雰囲気としたと
きの雰囲気変更後２４Ｈｒの吸湿量を示す。

【００３５】実施例２〜５、比較例１〜５ 原料の配合割合及び焼成温度を表１の通りとした他は実
施例１と同様にして調湿建材を製造し、同様の測定を行
った。結果を表１，２に示す。なお、比較例１，２で
は、吸水率及び曲げ強度は、ハンドリングできないた
め、測定不能であった。

【００３６】実施例６，７ ガラス原料として都市ゴミ溶融スラグ（ＳｉＯ_２５３
％、Ａｌ_２Ｏ_３１６％、Ｎａ_２Ｏ４％、Ｋ_２Ｏ１％、Ｃ
ａＯ１９％、ＭｇＯ２％、その他５％である。）を用
い、原料の配合割合及び焼成温度を表１の通りとした他
は実施例１と同様にして調湿建材を製造し、同様の測定
を行った。結果を表１に示す。

【００３７】実施例８ ガラス原料として、製鋼スラグ（組成ＳｉＯ_２３５％、
Ａｌ_２Ｏ_３１４％、Ｋ _２Ｏ０．５％、ＣａＯ４３％、Ｍ
ｇＯ６．５％、その他１％）を用い、原料の配合割合及
び焼成温度を表１の通りとした他は実施例１と同様にし
て調湿建材を製造し、同様の測定を行った。結果を表１
に示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【表２】

【００４０】

【発明の効果】以上の実施例及び比較例からも明らかな
通り、本発明によると、強度が高く吸放湿特性に優れた
調湿建材が提供される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 597019584 芝崎 靖雄 名古屋市熱田区大宝二丁目４番 白鳥パ ークハイツ大宝団地 第９棟第601号 (74)上記１名の代理人 100086911 弁理士 重野 剛 (72)発明者 芝崎 靖雄 愛知県名古屋市熱田区大宝２−４ 白鳥 パークハイツ大宝団地９棟601 (72)発明者 渡辺 修 愛知県常滑市鯉江本町５丁目１番地 株 式会社イナックス内 (72)発明者 川合 秀治 愛知県常滑市鯉江本町５丁目１番地 株 式会社イナックス内 (56)参考文献 特開 平９−132450（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−88909（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C04B 35/16 - 35/18 C04B 38/00

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ａｌ_２Ｏ_３１８〜６０重量％、ＳｉＯ_２
   １８〜６０重量％、Ｎａ_２Ｏ，Ｋ_２Ｏ，Ｌｉ_２Ｏ，Ｂ_２
   Ｏ_３，Ｐ_２Ｏ_５の合計１〜１０重量％、ＣａＯ，ＢａＯ
   及びＭｇＯの合計３〜３０重量％を含んだ多孔質焼結体
   よりなり、Ｘ線回折チャートにおいてＳｉＯ_２−Ａｌ_２
   Ｏ_３−ＲＯ（ＲＯはＮａ_２Ｏ，Ｋ_２Ｏ，ＣａＯ，ＢａＯ
   及びＭｇＯの少なくとも１種）の結晶のピークが検出さ
   れ、Ａｌ_２Ｏ_３のいかなる結晶のピークも実質的に検出
   されないことを特徴とする調湿建材。
2. 【請求項２】 請求項１において、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏ
   の合計が３重量％以上であることを特徴とする調湿建
   材。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、曲げ強度が１
   ２ＭＰａ以上となるように焼成されたものであることを
   特徴とする調湿建材。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか１項におい
   て、吸水率が１０〜２０％であることを特徴とする調湿
   建材。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか１項におい
   て、２５℃で相対湿度５０％の雰囲気中で恒量となって
   いるものを２５℃で相対湿度９０％の空気と２４ｈｒ接
   触させたときの吸湿量が１４０ｇ／ｍ^２以上であること
   を特徴とする調湿建材。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれか１項におい
   て、２５℃で相対湿度５０％の雰囲気中で恒量となって
   いるものを相対湿度９０％の空気と接触させたときの吸
   湿速度が、接触開始から１Ｈｒにあっては２０ｇ／ｍ^２
   ・Ｈｒ以上であることを特徴とする調湿建材。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれか１項におい
   て、２５℃で相対湿度９０％の雰囲気中で恒量となって
   いるものを２５℃で相対湿度５０％の空気と接触させた
   ときの放湿速度が、接触開始から１Ｈｒにあっては２０
   ｇ／ｍ^２・Ｈｒ以上であることを特徴とする調湿建材。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれか１項におい
   て、水酸化アルミニウムと、ガラスと、粘土とを含む原
   料を混合及び成形し、Ｘ線回折チャートにおいてＳｉＯ
   _２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＲＯ（ＲＯはＮａ_２Ｏ，Ｋ_２Ｏ，Ｃａ
   Ｏ，ＢａＯ及びＭｇＯの少なくとも１種）の結晶のピー
   クが検出され、Ａｌ_２Ｏ_３のいかなる結晶のピークも実
   質的に検出されないものとなるように焼成した焼結体よ
   りなることを特徴とする調湿建材。
9. 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれか１項におい
   て、ＳｉＯ_２−Ａｌ _２Ｏ_３−ＲＯ系結晶は、ネフフェリ
   ン、カーネギー石、アノーサイト、ゲーレナイト、プラ
   ジロクレイズ及びセルジャンの少なくとも１つであるこ
   とを特徴とする調湿建材。
10. 【請求項１０】 水酸化アルミニウムと、ガラスと、粘
    土とを調湿建材の化学組成がＡｌ_２Ｏ_３１８〜６０重量
    ％、ＳｉＯ_２１８〜６０重量％、Ｎａ_２Ｏ，Ｋ_２Ｏ，Ｌ
    ｉ_２Ｏ，Ｂ_２Ｏ_３，Ｐ_２Ｏ_５の合計１〜１０重量％、Ｃ
    ａＯ，ＢａＯ及びＭｇＯの合計３〜３０重量％となるよ
    うに配合し、混合及び成形し、次いでＸ線回折チャート
    においてＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＲＯ（ＲＯはＮａ
    _２Ｏ，Ｋ_２Ｏ，ＣａＯ，ＢａＯ及びＭｇＯの少なくとも
    １種）の結晶のピークが検出され、Ａｌ_２Ｏ_３のいかな
    る結晶のピークも実質的に検出されないものとなるよう
    に焼成して焼結体よりなる調湿建材を製造することを特
    徴とする調湿建材の製造方法。
11. 【請求項１１】 請求項１０において、焼成を７００〜
    １１００℃にて０．３〜１００Ｈｒ行うことを特徴とす
    る調湿建材の製造方法。
12. 【請求項１２】 請求項１０又は１１において、ＳｉＯ
    _２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＲＯ系結晶は、ネフフェリン、カーネ
    ギー石、アノーサイト、ゲーレナイト、プラジロクレイ
    ズ及びセルジャンの少なくとも１つであることを特徴と
    する調湿建材の製造方法。