JP3554752B2 - 繰り返し利用可能な調湿材料及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【本発明の属する技術分野】
本発明は、耐久性に優れ、省エネルギーや環境付加軽減の観点からも既存の結露防止材料に優る結露防止材料等として有用な新規な調湿材料及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の日本の家屋では、木材や土壁等の建築材料が用いられていた。これらの材料はそれ自身が調湿性能を有しているが、建築方法自体も高温多湿時の避暑を考慮した気密性の低いものであった。しかし、最近の建築物は調湿性の劣る新建材が多用され、さらに高断熱化・高気密化の促進により、内部結露の発生及びそれに伴う壁面の濡れやシミの発生、カビやダニなどの繁殖などの問題が生じている。
このような居住環境の改変に伴い、結露防止のための技術の重要性は増すばかりである。従来では、乾燥剤として生石灰（酸化カルシウム）やシリカゲルなどを利用したり、除湿器、エアコン等の空調設備を運転することにより、結露の発生を防いでいた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述の乾燥剤はいずれも吸湿力が強く、除湿能力を制御しにくい。また、一度飽和点に達すると吸湿機能が大幅に低下するため、吸湿有効期間は短い。さらに、一度吸収した水分を分離し吸湿機能を回復させることが容易ではないため、繰り返し再利用することが困難である。一方、除湿器、エアコン等の空調設備の運転による除湿は、エネルギーを消費する点及び経済性の点から好ましいものではない。
【０００４】
従って、本発明の目的は、高湿度条件下において多量の水蒸気を吸収し、かつ通常の湿度条件下において吸着した水蒸気の大部分を容易に放出することができ、それによって繰り返し利用可能な結露防止材料等として好適に用いることができる調湿材料、及びかかる調湿材料を比較的簡単にかつ低コストで製造できる方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明によれば、金属塩化物水溶液の水素イオン濃度をアンモニア水溶液で調整することにより金属水酸化物を析出させ、さらに温水浴中にて攪拌することにより得られる水酸化物ゲルを、吸湿性の副生成物を熱分解しない温度で熱処理することにより、多孔質金属水酸化物と吸湿性の塩化アンモニウムの複合体を製造することを特徴とする調湿材料の製造方法が提供される。
さらに本発明によれば、細孔半径１０ｎｍ未満のメソポア細孔を有する多孔質金属水酸化物と吸湿性の塩化アンモニウムの複合体であり、相対湿度８０％以上の高湿度条件下において自重の６０％以上の水蒸気を吸収し、かつ相対湿度６０％程度以下の通常の湿度条件下において、自重の２０％以下の水蒸気吸着量になるまで、水蒸気を放出する調湿材料が提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の方法は、金属塩化物水溶液から金属水酸化物を析出させる際に副生する吸湿性物質を積極的に複合化するために、得られる水酸化物ゲルを、吸湿性の副生成物を熱分解しない程度の温度で熱処理することを特徴とするものである。その結果、本発明によれば、多孔質金属水酸化物と吸湿性物質の複合体からなり、多孔質金属水酸化物の毛管凝縮現象と共存吸湿性物質の吸湿性を併せて利用し、相対湿度８０％以上の湿度環境において空気中の水蒸気を吸収し、相対湿度６０％程度以下の湿度環境において水蒸気を放出する優れた調湿機能を有する多孔質材料が提供される。
【０００７】
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
本発明の方法で原料として用いる金属塩化物水溶液としては塩化アルミニウム水溶液等があり、水素イオン濃度を調整することで水酸化物として析出するものであればよい。水素イオン濃度の調整剤は、錯イオン形成等により水酸化物の析出を妨害するものでなければよい。好ましくは、副生成物が熱処理時にも除去されることなく、かつその副生成物が適度な吸湿性を有するものがよい。さらに具体的には、上記塩化物水溶液の場合、アンモニア水溶液が好適なものとして例示される。この金属塩化物水溶液に適当な水素イオン濃度の調整剤を添加して水酸化物が析出する水素イオン濃度に調整した後、適宜の方法、例えば１００℃未満の温水浴中で攪拌する等の処理を行い、金属水酸化物が均一に分散したゲルを調製する。このゲルを適宜な方法、例えば約１００℃の恒温槽内で乾燥させた後、所定の温度で適切な時間保持することにより、脱水反応を起こさせて多孔質水酸化物化させる。加熱条件としては、構造水の脱離だけが生じ、吸湿性を有する副生成物が熱分解で除去されない温度以下で加熱する。熱処理後、適宜な方法、例えば乳鉢等を用いての機械的な解砕と篩い分け等により粒度を調整し、多孔質材料を得る。
【０００８】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示して本発明についてより具体的に説明するが、本発明が下記実施例に限定されるものでないことはもとよりである。
【０００９】
実施例
塩化アルミニウム０.１モルを蒸留水３００ｍｌに溶解した後、２５ｗｔ％アンモニア水４１．４ｇを加え、アルミニウムの水酸化物を析出させた。その後、９０℃の温水浴中で３時間処理して熟成させ、水酸化アルミニウムをゲル化させた。ゲルを１００℃の恒温槽内で一昼夜保持して乾燥させた後、電気炉にて３００℃で４時間保持して熱処理し、試料を得た。熱処理温度を３００℃とした理由は、副生成物である塩化アンモニウムが３３８℃で昇華してしまうためであり、水酸化アルミニウムが脱水して多孔質化し、かつ副生成物である塩化アンモニウムが昇華により消失しない温度であればよい。この試料をアルミナ乳鉢にて解砕し、７０メッシュの篩いを通過したものを測定試料として、以下の測定に供した。
【００１０】
得られた試料の同定は粉末Ｘ線回折測定により行った。細孔分布は窒素吸着法を用いて測定した。また、吸・放湿特性は、吸着平衡自動測定装置を用い、測定系内の温度を一定（２５℃）にして、水蒸気圧を変化させて平衡状態に達したときの試料重量の変化から吸着量を求める方法（重量法）により測定した。水蒸気吸着量は、絶乾状態の試料重量に対する吸着水重量の割合を示す。
実施例で得られた試料の粉末Ｘ線回折パターンを図１に示す。回折パターンは、試料がγ−ＡｌＯＯＨと塩化アンモニウムの複合物であることを示している。また、実施例で得られた試料の細孔分布を図２に示す。得られた試料の細孔分布は細孔半径約２ｎｍにピークトップを示している。さらに、実施例で得られた試料の吸・放湿特性（吸着等温線）を図３に示す。得られた試料の吸着等温線は相対湿度約８０％で急激に立ち上がり、脱着等温線から相対湿度約６０％において吸着していた水蒸気の大部分を放湿していることがわかる。
【００１１】
比較例
図４に従来より乾燥剤として用いられてきた、酸化カルシウム及びシリカゲルの吸・放湿特性（吸着等温線）示す。酸化カルシウムは、吸水後、水酸化カルシウムに変化するため、乾燥による再利用は困難である。また、シリカゲルは相対湿度７０％で飽和し、再利用する際には相対湿度２０％以下で乾燥させる必要がある。このように、どちらも繰り返し利用する結露防止用途には不適当である。
【００１２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の方法によれば、結露防止材料として有用な多孔質金属水酸化物と吸湿性物質の複合体からなる調湿材料を、比較的簡単にかつ低コストで製造できる。このような複合材料は、前記したような優れた水分吸着・脱着性能を有するため、極めて良好な結露防止機能とそれの繰り返し利用が可能であり、また、湿度調整機能をも備えているため、結露防止剤としての利用に止まらず、調湿材としても好適な材料ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例で調製された材料の粉末Ｘ線回折パターンを示すグラフである。
【図２】本発明の実施例で調製された材料の細孔分布を示すグラフである。
【図３】本発明の実施例で調製された材料の水蒸気の吸着・脱着等温線を示すグラフである。
【図４】本発明の比較例で提示された従来からの吸湿材料（乾燥剤）の水蒸気の吸着・脱着等温線を示すグラフである。

Claims (2)

1. 金属塩化物水溶液の水素イオン濃度をアンモニア水溶液で調整することにより金属水酸化物を析出させ、さらに温水浴中にて攪拌することにより得られる水酸化物ゲルを、吸湿性の副生成物を熱分解しない温度で熱処理することにより、多孔質金属水酸化物と吸湿性の塩化アンモニウムの複合体を製造することを特徴とする調湿材料の製造方法。
2. 細孔半径１０ｎｍ未満のメソポア細孔を有する多孔質金属水酸化物と吸湿性の塩化アンモニウムの複合体であり、相対湿度８０％以上の高湿度条件下において自重の６０％以上の水蒸気を吸収し、かつ相対湿度６０％程度以下の通常の湿度条件下において、自重の２０％以下の水蒸気吸着量になるまで、水蒸気を放出する調湿材料。

Images