JP3418122B2 - 粒状吸放湿性材料の製造方法 - Google Patents
粒状吸放湿性材料の製造方法Info
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Description
止、湿度調整などに用いられる粒状吸放湿性材料の製造
方法に関するものである。
宅の普及に加えて、火災時の安全性要求、生活様式の変
化、さらに木材の高騰などにより、特に住宅用の内装建
材には木材があまり使用されなくなり、ペンキ仕上やク
ロス張りのようにコンクリート壁に仕上げ材を直に施工
したり、安価で耐火性のあるセッコウボード等の無機系
建材が多用されるようになった。木材は高湿時には空気
中の水分を吸湿して湿度を下げ、低湿時には自ら保有す
る水分を放出して乾燥を抑制する、いわゆる吸放湿性を
有し、湿度の高い我が国に適した建材である。しかし、
コンクリート直仕上げや無機系建材は吸放湿性に乏し
く、壁面が結露したり、結露による濡れやしみが生じた
り、カビによる汚染が生ずるなどの問題がある。
平3−109244号公報には、高度活性化処理したゼ
オライト粉粒体、セメント及び水溶性樹脂硬化剤、繊維
等の補強材を湿式混練し、任意の性状に圧縮成形した調
湿性建築材料が提案されている。しかしながら、この調
湿性建築材料は優れた吸放湿性を有しているものの、割
れやすいので小サイズのものしか製造できず、またセメ
ントを結合材としているために後養生が必要で製造に時
間がかかり、製品の密度も高い。したがって、これを建
物等の壁として施工する場合には、やや重く施工しにく
いという問題があった。また、この調湿性建築材料は同
時に透湿性の大きい材料でもあるので、グラスウール、
ロックウール等の断熱材を組み込んだ壁面として用いる
場合は、室内の湿分が透過して断熱材の結露を引き起こ
す欠点もあった。
オライト系、珪酸カルシウム水和物系、珪藻土系、シリ
カゲル系など各種材料が利用されている。しかしなが
ら、ゼオライト系材料は、吸湿性に優れているが、放湿
性が劣るために吸放湿性建材として利用するには必ずし
も適していない。また、珪酸カルシウム水和物系や珪藻
土系材料は、短期間では優れた調湿性と防露性を有する
が、梅雨時のように長期間高湿度状態が続いた場合にそ
の吸湿量が飽和に達し、調湿性、防露性を失ってしま
う。一方、粒状材料や粉状材料として用いられるシリカ
ゲル系材料は、上記材料と比べると格段に優れた吸放湿
特性を有するが、高価で使用に制約がある。このよう
に、従来の吸放湿性材料は、性能、価格ともに満足でき
るものではなかった。
目的は、安価で優れた吸放湿性を有し、そのまま床下な
どに設置できる粒状放湿性材料の効率的な製造方法を提
供することにある。
金属水酸化物の水溶液を含浸した湿砂状のパーライト等
の非晶質シリカ系鉱物を加熱脱水するというごく簡単な
操作で、これに吸放湿性を付与できることを見いだし、
本発明をなすに至った。
軽石、珪藻土及び白土からなる群から選ばれた少なくと
も1種の非晶質シリカ系鉱物100重量部に対しアルカ
リ金属水酸化物2.5〜50重量部となるようにアルカ
リ金属水酸化物水溶液を含浸し、得られた湿砂状又はス
ラリー状の混合物を熱風乾燥により加熱脱水し、嵩密度
が0.1〜1.2g/cm 3 、吸放湿率が5重量%以上
の粒状吸放湿性材料を得ることを特徴とする粒状吸放湿
性材料の製造方法である。
物としては水酸化ナトリウムが好ましく、非晶質シリカ
系鉱物100重量部に対し水酸化ナトリウムは5〜15
重量部であることがよい。
れる非晶質シリカ系鉱物(以下、非晶質シリカと略す)
には、非晶質シリカ鉱物の他、非晶質シリカ−アルミナ
系鉱物も含まれる。反応性シリカを含有しない結晶質シ
リカ鉱物は、高温にしなければアルカリ金属水酸化物と
反応せず、吸放湿性材料を製造することが困難である。
このような非晶質シリカとしては、例えばパーライト、
火山性軽石、珪藻土、白土等の1種又は2種以上が挙げ
られる。
ニウム水和鉱物を急速加熱して発泡させたパーライト
は、吸放湿特性、軽量性、加工性の面から特に好ましい
非晶質シリカである。天然の非晶質珪酸アルミニウム水
和鉱物としては、例えば黒曜石、真珠岩、松脂岩などが
挙げられる。パーライトの化学組成、性状及び形状は、
特に限定されないが、SiO2 75〜85%、Al2 O
3 10〜15%、その他の微量のFe2 O3 、CaO、
K2 O、Na2 Oなどを含有し、嵩比重0.04〜0.
2g/cm3 、平均粒径5mm以下の粒子が好適に用い
られる。
嵩比重0.3〜1.2g/cm3 、平均粒径10mm以
下の火山性軽石や、嵩比重0.5〜1.2g/cm3 、
粉末状の白土や、嵩比重0.2〜1.0g/cm3 、粉
末状の珪藻土などを用いることができる。
酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムなど
が使用可能であるが、費用対効果の観点から、特に水酸
化ナトリウムが好ましい。以下、水酸化ナトリウムを使
用した粒状吸放湿性材料について説明するが、水酸化ナ
トリウムの一部又は全部を水酸化カリウム、水酸化リチ
ウム等の他のアルカリ金属水酸化物で置換することがで
きるものであり、本発明は水酸化ナトリウムのみに限定
されるものではない。
質シリカと水酸化ナトリウムの配合割合は、非晶質シリ
カ100重量部に対し水酸化ナトリウムが3〜25重量
部、好ましくは5〜15重量部である。水酸化ナトリウ
ムが3重量部より少ないと非晶質シリカに十分な吸放湿
性が付与されず、25重量部を超えると得られた吸放湿
性材中に水酸化ナトリウムが残存して高pHとなり、潮
解性を示すなど実用上の問題が生じる。この水酸化ナト
リウムは、水溶液として非晶質多孔質体に含浸させるこ
とがよい。アルカリ金属水酸化物として水酸化カリウム
を使用する場合には、同様な観点で、5〜50重量部と
することが好ましい。
0.1〜1.2g/cm3 であり、好ましくは0.1〜
0.8g/cm3 がよい。嵩密度が0.1g/cm3 よ
り小さいと必要な強度物性が得られず、1.2g/cm
3 を超えると軽量性が損なわれる。主材の非晶質シリカ
として低嵩密度(0.1g/cm3 前後)のパーライト
を用いると、極めて軽量の吸放湿性材料を製造できる。
また、このような軽量のパーライトでも、湿砂状の原料
混合物を予め圧縮した後加熱脱水したり、圧縮下に加熱
脱水するなど圧縮することにより、高嵩密度の粒状吸放
湿性材料を製造することが可能である。
率は、5重量%以上であることが必要である。この吸放
湿率が5重量%より低いと、防露性を低下させる。本発
明でいう吸放湿率とは、吸放湿性材料を恒温恒湿器中に
入れ、25℃−RH90%、25℃−RH50%の条件
を24時間毎に繰り返し、吸湿重量と放湿重量がほぼ一
定の値になったときの重量Aを求め、重量Aを吸放湿性
材料の全乾燥重量Bで除して得られるもの(重量%)で
ある。
法について説明する。先ず、主原料の非晶質シリカ10
0重量部に対し、水酸化ナトリウム水溶液を固形分換算
で3〜20重量部、好ましくは5〜15重量部となるよ
うに添加し、リボンミキサー、マラー混合機、ニーダ
ー、パッグミル等の混合機にこれらの材料を投入し、常
温又は加温下で攪拌混合すると、湿砂状又はスラリー状
の混合物が得られる。この際、水分量は非晶質シリカ1
00重量部に対し10〜200重量部となるように調節
することがよい。この反応には、適量の水分の存在が必
要であり、水分量がこれより少ないと水酸化ナトリウム
が非晶質シリカに含浸しにくくなり、これより多いと加
熱処理で脱水するのに長時間を要し生産性が低下する。
この水分量は、水酸化ナトリウム水溶液濃度を調節する
か、又は必要な水を後添加する方法で調節することがで
きる。
乾燥機に装入し、これに熱風を吹き込んで水分がほぼ蒸
発し、全乾となるまで、例えば100〜200℃、1〜
6時間程度加熱脱水すると、非晶質シリカと水酸化ナト
リウムが反応し、粒状吸放湿性材料が得られる。この乾
燥機としては、横型、竪型など任意の乾燥機を用いるこ
とができるが、特にロータリーキルンは乾燥効率が高い
ので好ましい。非晶質シリカとしてパーライトを用いる
場合、この乾燥機に代えてホットプレス等の加熱加圧装
置を用いると、パーライトは圧縮され、嵩密度の比較的
高い粒状吸放湿性材料を得ることができる。また、湿砂
状の原料混合物を加熱する前に、プレスやベルトプレス
等の常温加圧機で圧縮した後乾燥機に装入してもよい。
は、非晶質シリカ100重量部に対し水酸化ナトリウム
が3〜25重量部、好ましくは5〜15重量部、嵩密度
が0.1〜1.2g/cm3 、好ましくは0.1〜0.
8g/cm3 、吸放湿率が5重量%以上であって、吸湿
時に潮解性を示さず、かつ優れた耐水性を示す。また、
有機物を含有していないので優れた耐火性と不燃性を有
する。
まま床下などに設置して建築物の湿度調整に用いること
ができる。この粒状吸放湿性材料を透湿性紙材や透湿性
プラスチックフィルムなどに包装すると取り扱いが容易
になる。また、この粒状吸放湿性材料を他の建築材料と
組み合わせると吸放湿機能を付与することが可能にな
る。さらに、建築用途以外に、食品を始め各種製品の吸
放湿性材料として効果的に用いることができる。
いないが、加熱処理時に非晶質シリカの主成分であるシ
リカ及び随伴する副成分アルミナ等の一部は、水酸化ナ
トリウムと反応して、珪酸及びアルミン酸のナトリウム
塩を生成する。これらの化合物は脱水される過程で重縮
合ゲル化し、その際に非晶質シリカの表面に吸放湿性の
活性表面が形成されるものと考えられる。
を用いた理由は、これに含有されるシリカ成分が非晶性
であり、アルカリとの反応性に優れており、簡便な操作
で性能の優れた粒状吸放湿性材料が得られるからであ
る。これに対し、主材として珪砂等の結晶質シリカを用
いると、本発明の条件では水酸化ナトリウムと反応せ
ず、粒状吸放湿性材料が得られない。
吸放湿性の無い火山性軽石、パーライト、白土などを使
用して、吸放湿性を有する粒状材料とすることができ、
また非晶質シリカとして珪藻土を使用した場合、珪藻土
が本来有する吸放湿性を大幅に高めた粒状材料を提供す
ることが可能になる。よって、建築物等の結露防止、湿
度調整にとって、省エネにも適合した有効な材料であ
る。
具体的に説明する。
2g/cm3 のパーライト(三井金属鉱業株式会社製、
三井パーライト・加工用4号)100重量部に対し濃度
20重量%の水酸化ナトリウム水溶液15重量部を加え
てローター型ミキサーで均一に撹拌混合した。得られた
湿砂状の混合物を熱風乾燥機に装入し、温度150℃で
4時間加熱脱水し、乾燥状態の粒状材料を得た。
0重量部とした以外は、実施例1と同一の条件で処理し
て乾燥状態の粒状材料を得た。
0重量部とした以外は、実施例1と同一の条件で処理し
て乾燥状態の粒状材料を得た。
0重量部とした以外は、実施例1と同一の条件で処理し
て乾燥状態の粒状材料を得た。
00重量部とした以外は、実施例1と同一の条件で処理
して乾燥状態の粒状材料を得た。しかし、この粒状材料
は強いアルカリ性を示し、取り扱いに注意を要するもの
であった。
と同様に加熱処理したが、珪砂と水酸化ナトリウムの混
合物は反応しなかった。
粒状材料について、嵩密度及び吸放湿率を測定した結果
を表1に示す。なお、吸放湿率は、測定材料を恒温恒湿
器中に入れ、25℃−RH90%、25℃−RH50%
の条件を24時間毎に繰り返し、吸湿重量と放湿重量が
ほぼ一定の値になったときの重量Aを求め、重量Aを吸
放湿性材料の絶乾重量Bで除して算出した。
軽石(北海道有珠岳)100重量部に対し濃度20重量
%の水酸化ナトリウム水溶液15重量部を加えローター
型ミキサーで均一に撹拌混合した。得られた湿砂状の混
合物を熱風乾燥機に装入し、温度150℃で4時間加熱
脱水し、乾燥状態の粒状材料を得た。
0重量部とした以外は、実施例4と同一の条件で処理し
て乾燥状態の粒状材料を得た。
0重量部とした以外は、実施例4と同一の条件で処理し
て乾燥状態の粒状材料を得た。
粒状材料について、嵩密度及び吸放湿率を測定した結果
を表2に示す。吸放湿率は前記と同様にして求めた。
中白土#250)100重量部に対し濃度3.5重量%
の水酸化ナトリウム水溶液86重量部を加えてローター
型ミキサーで均一に撹拌混合した。得られたスラリー状
の混合物を熱風乾燥機中で温度150℃、4時間加熱脱
水して塊状物を得た。この塊状物をハンマー型ミルで破
砕し、粒径5mm以下の乾燥状態の粒状材料を得た。
0重量部とした以外は、実施例6と同一の条件で処理し
て乾燥状態の粒状材料を得た。
0重量部とした以外は、実施例6と同一の条件で処理し
て乾燥状態の粒状材料を得た。
粒状材料について、嵩密度及び吸放湿率を測定した結果
を表3に示す。吸放湿率は前記と同様にして求めた。
藻土(北秋珪藻土 オプライト)100重量部に対し濃
度2重量%の水酸化ナトリウム水溶液150重量部を加
えてローター型ミキサーで均一に撹拌混合した。得られ
たスラリー状の混合物を熱風乾燥機中で温度150℃、
4時間加熱脱水して塊状物を得た。この塊状物をハンマ
ー型ミルで破砕し、粒径5mm以下の乾燥状態の粒状材
料を得た。
67重量部とした以外は、実施例8と同一の条件で処理
して乾燥状態の粒状材料を得た。
材料について、嵩密度及び吸放湿率を測定した結果を表
4に示す。吸放湿率は前記と同様にして求めた。
シリカにアルカリ金属水酸化物の水溶液を加えて加熱脱
水するという簡単な操作で、吸放湿性が優れ、しかも軽
量で耐水性、耐火性及び経済性にも優れた、建築用の粒
状吸放湿性材料を得ることができる。また、本発明の粒
状吸放湿性材料は、建築用以外にも食品を始め各種製品
の吸放湿性材料として効果的に用いることができる。
Claims (2)
- 【請求項1】 パーライト、火山性軽石、珪藻土及び白
土からなる群から選ばれた少なくとも1種の非晶質シリ
カ系鉱物100重量部に対しアルカリ金属水酸化物2.
5〜50重量部となるようにアルカリ金属水酸化物水溶
液を含浸し、得られた湿砂状又はスラリー状の混合物を
熱風乾燥により加熱脱水し、嵩密度が0.1〜1.2g
/cm 3 、吸放湿率が5重量%以上の粒状吸放湿性材料
を得ることを特徴とする粒状吸放湿性材料の製造方法。 - 【請求項2】 アルカリ金属水酸化物が水酸化ナトリウ
ムであり、非晶質シリカ系鉱物100重量部に対し水酸
化ナトリウムが5〜15重量部である請求項1記載の粒
状吸放湿性材料の製造方法。
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JP16382298A JP3418122B2 (ja) | 1998-06-11 | 1998-06-11 | 粒状吸放湿性材料の製造方法 |
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JPH11347341A JPH11347341A (ja) | 1999-12-21 |
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Cited By (1)
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CN106732341A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-05-31 | 中国矿业大学(北京) | 一种硅藻土/白炭黑复合调湿材料及其制备方法 |
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1998
- 1998-06-11 JP JP16382298A patent/JP3418122B2/ja not_active Expired - Lifetime
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