JP4070446B2 - 建材 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ケイ酸カルシウム、石こうボード、アロフェン焼成ボード等の複合建材が主として内装材として広く用いられている。しかしながら、これらは接合に際して、接合強度の点から締結具を用いることが困難であるため接着剤を用いるのが一般的である。しかしながら接着剤を用いることは、施工に手間がかかり、しかも接着剤成分の高分子モノマーおよび溶剤を放散させ、居住空間内には好ましくない。さらに接着剤の劣化によりこれらの内装材のライフが短くなる。
【０００３】
一方において、建材の製造に際しては、種々の目的で基材が選択され、さらにそれらの各種基材に種々の材料が配合されることが多い。
【０００４】
そのなかで、鉱物系材料の一つとしてバーミキュライトがある。このバーミキュライト（ヒル石）は、黒雲母に類似した粘土鉱物であり、高温で脱水により層に垂直の方向に著しく膨張して、ヒルのように伸び多孔体となる。このため、断熱性、吸音性に優れるので、基材への配合材（充填材、増量材）、さらには基材として断熱材、吸音材をはじめとする各種建材に、その軽量化の目的と併せて用いられることが多い。一方、バ―ミキュライトは吸湿能力があまり高くないため、調湿材としてはまったく顧みられていない。
【０００５】
したがって、上記のように、バーミキュライトを建材に配合する場合には、軽量化等を目的とするため膨張バーミキュライトを用いるのが通常である。たとえば、モルタル、コンクリート等のセメント製品に軽量骨材として利用されている。これに対し、未膨張のバーミキュライトは、上記の軽量化等の利点が得られないため、数％程度までの少量が、その耐酸、耐アルカリ等の特性を活かす特別な目的のために基材に配合されているに過ぎない。また、基材として実質的に未膨張バーミキュライトからなるボードを、内壁の裏側部分等に固定して、火災発生時に膨張させ、延焼を防止しようとする試みもなされているが、これは耐火性を利用した特定の基材として用いられるものである。
【０００６】
一方、建材自体も、競合製品との差別化を図るため、種々の機能の付与が提案されている。そのなかで、調湿（吸放湿）および／または消臭、さらには美観を備えた建材についても種々の検討がなされているが、いまだに満足すべきものは見出されていない。すなわち、これらは比表面積が大きいものを利用して一定の成果を得ているが、特に、保水および保湿力が強すぎて放湿速度に難がある場合が多い。
【０００７】
そこで本発明者は、天然資源としてのバーミキュライトのさらなる有効利用を図り、調湿および／または消臭、さらには美観の要請をも満たし得る、特に吸放湿の量および速度においてバランスに優れた建材を見出すべく、種々検討を行った。
【０００８】
その結果、意外にも、基材、とくに、吸湿性はあるが放湿性が不十分な水硬性材料に未膨張バーミキュライトを配合することにより放湿能力を著しく向上させ、上述の課題を解決し得ることを見出し、未膨張バーミキュライトを基材に配合してなり、かつその配合量が全組成物（固形分）の５〜７０質量％である建材組成物を成形してなる建材を先般見出した。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の建材の検討の一環として、さらに接着剤を使用しなくても締結具を用いて接合しうる建材を得ることを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、意外にも上記の未膨張バーミキュライトを含む建材を用いることにより上記の課題を達成しうることを見出した。
【００１１】
すなわち本発明の要旨は、活性化処理された未膨張バーミキュライトをケイ酸カルシウムに配合してなり、かつその配合量が全組成物（固形分）の５〜７０質量％である建材組成物を成形してなる建材を締結具で接合してなる建材にある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明において使用される基材は、後述するバーミキュライトの特性を実質的に劣化させないものであれば特に制限されないが、調湿および／または消臭の観点からは、親水性であるのが好適である。これは、親水性基材自身も調湿および／または消臭機能を有し、さらにはその表面から内部拡散した物質を未膨張バーミキュライトが吸着し得るからである。このような親水性基材としては、たとえば、石膏、セメント、ケイ酸カルシウム、スラグ石膏またはこれらの類似物が挙げられる。これらは適宜併用することもできる。石膏は無水もしくは含水塩のいずれであってもよく、セメントもポルトランドセメントをはじめとする各種セメントを使用し得る。この場合、骨材および混和材が使用される。また、ケイ酸カルシウムとしては、とくに制限されないが、ケイ酸質原料と石灰をオートクレーブ中で水熱反応させて得られるもの（トバモライトもしくはゾノトライト）が一般的である。スラグ石膏は、高炉水砕スラグ粉末を２０〜４０％含み、２水石膏（排脱石膏）を６０〜８０％、ポルトランドセメント１〜５％混合されたものが一般的である。
【００１３】
一方、本発明において、上記基材に配合されるバーミキュライトは、ＳｉＯ_２、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３を主成分とする薄片状の鉱物であり、一般的な黒雲母系、緑泥石系のいずれでもよく、産地により組成等に差異があっても使用し得る。比表面積(窒素吸着法)は通常１０ｍ^２／ｇ以下である。粒径も特に制限されないが、通常、５ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以下、特に好ましくは０．５ｍｍ以下である。たとえば０．２５ｍｍ以下のような細粒品は膨張バーミキュライトの用途には適さないためテーリングとして規格外品とされているが、意外にも原鉱石の粉砕、選鉱、乾燥、篩い分けで、細粒の方がバーミキュライトの層間水の脱水変質（層間の水２分子層が１分子層へ変化）が少ないことがわかり、本発明においてはむしろ好適に使用されうる。なぜなら層間水が水２分子のほうが調湿、消臭特性に好適だからである。
【００１４】
本発明においては、このようなバーミキュライトを実質的に未膨張の状態で使用する。すなわち、バーミキュライトは、通常１０〜２０％程度の水を含んでおり、高温（層間水が脱離し始める約３２０℃から１０００℃）での急激な加熱により脱水され著しく膨張する（多くは１０００℃、１〜２秒で、もとの厚さの１０〜３０倍）。したがって、本発明においては実質的にこのような膨張を得ていないものが使用される。
【００１５】
さらに本発明においては、このバーミキュライトを基材に配合するに先立ち、活性化処理したものを用いるのが好適である。活性化処理は、バーミキュライトが吸着している有機物もしくは無機物を離脱させ、本来有する調湿、吸着性能等を再構成・回復させることを目的とする。たとえば、加圧水蒸気処理、食塩水による煮沸処理等が挙げられるが、好ましくは１０５℃〜２００℃の飽和蒸気圧での水蒸気処理によることができる。
【００１６】
また、特に基材がケイ酸カルシウム系である場合には、活性化処理されていないバーミキュライトを水熱反応前に配合しても、その後にたとえば１５０℃〜２００℃程度の飽和蒸気圧でオートクレーブ処理を受けるので、結果的に活性化処理がなされることになる。
【００１７】
基材へのバーミキュライトの配合は、その配合量が全組成物（固形分）の５〜７０質量％、好ましくは１０％〜５０質量％になるように行われる。基材の種類、目的とする建材の性能、たとえば調湿度等、に応じて選ばれるが、好適な吸放湿の量および速度を得るためのバーミキュライトの十分なチャンネリング（ネットワーク）を形成させるには、一般的には１５質量％以上が特に好ましい。
【００１８】
本発明の建材組成物には、上記の未膨張バーミキュライトのほかに、その他の目的のために建材にそれぞれの基材に固有に用いられる種々の配合材、さらには、その他を適宜配合し得る。その種類、配合量は、常法によることができる。たとえば、骨材、補強材、混和剤、軽量化材等、より具体的にはパルプ、セルロース繊維、ガラス繊維、ヒュームドシリカ、発泡ガラス、シラスバルーン、アルミナバルーン、パーライト、ワラストナイト、セピオライト、砂利、砂、有機バインダー等が適宜選択される。
【００１９】
得られる本発明の建材組成物は、抄造成形、押出し成形、プレス成形、鋳込み成形等の常法により、ボード等の所望の形状、大きさの建材とすることができる。一般的にはボードの場合、工業的には、いわゆる抄造機を用いた抄造成形が選ばれる。
【００２０】
本発明の建材は、後述する参考例５に記載された吸放湿試験において、好適には、相対湿度を６０〜９０％に変化させた場合の放吸湿速度が吸湿：30分で平衡値の90％以上、放湿：２５分以下、さらに好適には20分以下で平衡、を示す。
【００２１】
このようにして得られる建材は、壁材、天井材、間仕切り材等の内装材として使用されるのが好適であるが、さらに軒天井材等の外装材等としても使用されうる。
【００２２】
本発明の建材は、調湿および／または消臭、さらには美観の要請をも満たし得るものである。すなわち、
１．適度な放湿特性を有するので、調湿機能に優れる。たとえば、吸湿および放湿のバランス、量および速度に優れる。
【００２３】
したがって、結露、ソリ等を防止でき、さらにはカビ、ダニ等の繁殖を効果的に抑制できる。
【００２４】
２．消臭機能に優れる。たとえば、本発明の建材は、ホルムアルデヒド、トルエン、キシレン等の揮発性化学物質もしくは臭いのあるガス類を吸着しうる。
【００２５】
３．さらに、未膨張バーミキュライト粒子を表面研磨等により浮き出させて花崗岩調の表面とすることができ、美観を備えたボード材等を容易に提供し得る。
【００２６】
４．製造工程でオートクレーブ処理を受けた製品については、使用済みの本発明の建材を回収し、そのままオートクレーブで１０５〜１５０℃程度の水蒸気処理をすることにより再生することが可能である。バーミキュライトは上記の基材と反応していないからである。
【００２７】
５．膨張バーミキュライト用原料としては規格外の細粒品をむしろ好適に使用しうるので、資源を有効利用することができる。
【００２８】
本発明においては、このようにして得られる建材を締結具で接合する。接合は、建材同志もしくは他の部材、構造部等との間で行なわれるのが一般的である。締結具としては、くぎ、小ねじ、ボルト・ナット、びょう、ステープルもしくはピンが好適に用いられる。これらは接合の目的に応じて適宜選択される。これらの締結具の材質は制限されず、金属、木、竹、プラスチック、セラミック等のいずれでもよい。くぎとしては洋くぎ、和くぎのいずれでもよく、平頭、平、角、丸頭くぎ等が挙げられる。小ねじとしては丸頭、半丸、平頭、十字穴付ねじ等が挙げられ、ボルト・ナットとしては六角穴付きがもっとも一般的である。そしてピンとしては、細小、山小、平小、平、丸ピン等が挙げられる。
【００２９】
接合に際しては、本発明による建材は未膨張バーミキュライトによるスプリングバック作用に起因すると推測される、いわゆるグリップ力を有するので、接合する側であっても接合される側であってもよい。接合される側の例としては絵画、照明、手すり、タオルかけ等が挙げられる。締結具で接合する部位は復元性に富むので、たとえばいったんねじを脱着した後に同一部位に再締結しうる。
【００３０】
さらに、本発明による建材は、たわみ性が良好でかんな抵抗性がなく保形性を有するため、その表面をカンナで削っても表面が損傷されず平滑な表面を形成することができ、削りくずは粉々にならない。そして、本発明による建材は、クロスもしくは壁紙等の仕上げ材を表面に貼らなくてもよいので、この場合にはさらにそのための接着剤の使用が不要となる付加的な利点を有する。
【００３１】
さらに、本発明の建材の表面は、彫刻性に富みルーター加工、彫刻刀による加工が可能であり、表面の崩落、欠失なしに円滑な彫刻処理ができるので、所望の意匠を得ることができ、縁取り、幾何学的模様の付与等、任意に建材の意匠性を高めうる。
【００３２】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお部は質量部を表わす。
【００３３】
【実施例】
参考例１
ケイ酸質原料としてケイ石粉末２７部、石灰質原料として消石灰２７部および補強繊維としてパルプ6部、さらに未膨張バーミキュライト（南ア産、粒径０．２５〜０．５ｍｍ）４０部を出発原料として、これらに水を添加して混合し固形分約１２％のスラリーとし、抄造機により生シートを形成させた後、オートクレーブ中（１６０〜１８0℃、約１０時間）で加圧養生させ、ついで８０℃未満で所定の含水率になるまで乾燥させ、ケイ酸カルシウムボード（３０ｃｍ×３０ｃｍ×６mm）を得た。
参考例２
ケイ石粉末４２部、消石灰４２部、パルプ６部および未膨張バーミキュライト１０部を用いて参考例１と同様にして珪酸カルシウムボードを得た。
参考例３（吸放湿試験）下記の測定方法により、本発明および市販の建材について吸湿率および吸放湿速度を測定した。
【００３４】
（１）測定方法／装置
測定装置：Heiden Analytical Ltd.社製 「IGA SORP」
測定方法：約１ｃｃの測定バスケットに、粉末試料はそのまま、塊状試料は２〜
３ｍｍ程度に調整して、充てんして測定。
【００３５】

【００３６】
（２）測定試料
本発明：参考例１〜２で得られた下記のボード
参考例１ 未膨張バーミキュライト４０ｗｔ％含有ケイ酸カルシウムボード
参考例２ 未膨張バーミキュライト１０ｗｔ％含有珪酸カルシウムボード
比較品：下記のA〜G
A アロフェン焼成ボード（市販品）
B アロフェン（栃木産）
C ゼオライト３０ｗｔ％含有スラグ石膏ボード（市販品）
D ゼオライト（宮城産）
E 珪藻土４０ｗｔ％含有ケイ酸カルシウムボード（市販品）
F 珪藻土（秋田産）
G 膨張バーミキュライト４０ｗｔ％含有ケイ酸カルシウムボード（膨張バーミキュライトを用いる以外は参考例１と同様な方法により得た。）
H 珪酸カルシウムボード（参考例１において、ケイ石４7部、消石灰４７部およびパルプ６部を用いて得た。）
（３）測定結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】

【００３８】
これらの結果は、本発明の建材が、吸放湿特性において量および速度のバランスに優れていることを示す。吸湿および放湿の３０分周期試験の結果、本発明の建材においては、吸放湿のバランスが良好であるため放湿時のベースラインは一定に保持されたが、一方比較品においては放湿が追いつかないため経時的にベースラインが右肩上がりとなることが示された。以上のことからも本発明の建材が結露しにくいことがわかる。
参考例４
バーミキュライトについて、水蒸気処理の吸放湿特性への影響をみるために約１８０℃でオートクレ―ブ処理を行った。結果を表２に示す。
【００３９】
【表２】

【００４０】
参考例５
ケイ石粉末２7部、消石灰３３部および未膨張バーミキュライト４０部に水を混合し固形分約１２％のスラリーとし、これをオートクレーブ（１９０〜２００℃、約１０時間）中で加圧養生処理した。ついで、８０℃未満で所定の含水率になるまで乾燥しゾノトライト系ケイ酸カルシウムボードを得た。
【００４１】
参考例３に記載した方法により測定した吸放湿試験によれば、参考例１のケイ酸カルシウムと比較して、吸湿量は若干小さく、放湿速度は若干大きかった。
実施例１（接合：手すりの取り付け）
参考例１で得られたケイ酸カルシウムボードを内装材として用いた壁面に、木工用ねじ（太さ３．８ｍｍ、長さ３２ｍｍ）を用いて手すりを取り付けたところ、締結に全く問題はなく、十分な接合が得られた。
【００４２】
なお、建研式引張り試験機による引抜き強度を測定した。
【００４３】
試験体寸法：１０ｍｍ×３００ｍｍ×３００ｍｍ
打込み位置：試験体中央部および端部より１０ｍｍ
試験結果：木工用ねじ 中央部 ４７ｋｇｆ
端部 ４７ｋｇｆ
実施例２（カンナけずり）
参考例２で得られたケイ酸カルシウムボード、スラグ石膏ボードおよび石膏ボードの表面を平カンナで削ったところ、カンナ屑は木材の場合と同様であり、粉化されておらず、円滑なカンナがけができた。
実施例３（彫刻加工）
参考例５で得られたケイ酸カルシウムボードの表面をルーターにより格子様模様に彫刻加工した。欠失は全くみられなかった。
【００４４】
【発明の効果】
本発明においては、従来のケイ酸カルシウムボード、スラグ石膏ボードおよび石膏ボード等と異なり、上述のような調湿性建材を締結具で接合しうるので、接着剤を用いる必要がなく、施工が容易であり、接着剤成分の高分子モノマーおよび溶剤を放散させることがない。さらに接着剤の劣化によりこれらの内装材のライフが短くなることもない。加えて、本発明の建材は従来のケイ酸カルシウムボード、スラグ石膏ボードおよび石膏ボード等と異なり、カンナ削り、彫刻加工が可能であり、実用的な価値が大きい。

Claims (14)

1. 活性化処理された未膨張バーミキュライトをケイ酸カルシウムに配合してなり、かつその配合量が全組成物（固形分）の５〜７０質量％である建材組成物を成形してなる建材を締結具で接合してなる建材。
2. 締結具が、くぎ、小ねじ、ボルト・ナット、びょう、ステープルもしくはピンである請求項１記載の建材。
3. 建材が内装材である請求項１もしくは２記載の建材。
4. 建材表面がカンナで削られた請求項１〜３のいずれかに記載の建材。
5. 建材表面が彫刻加工された請求項１〜３のいずれかに記載の建材。
6. 配合量が、全組成物（固形分）の１０〜５０質量％である請求項１記載に建材。
7. 活性化処理が、水蒸気処理である請求項１記載の建材。
8. 成形が抄造成形、押出し成形、プレス成形もしくは鋳込み成形である請求項１記載の建材。
9. 活性化処理された未膨張バーミキュライトを、その配合量が全組成物（固形分）の５〜７０質量％になるようにケイ酸カルシウムに配合して建材組成物を得、ついでこの建材組成物を成形して得られる建材を、締結具で接合することを特徴とする建材の接合方法。
10. 締結具が、くぎ、小ねじ、ボルト・ナット、びょう、ステープルもしくはピンである請求項９記載の建材の接合方法。
11. 建材の表面がカンナで削られた請求項９記載の建材の接合方法。
12. 建材の表面が彫刻加工された請求項９記載の建材の接合方法。
13. 活性化処理された未膨張バーミキュライトをケイ酸カルシウムに配合してなり、かつその配合量が全組成物（固形分）の５〜７０質量％である建材組成物を成形してなる建材の表面がカンナで削られてなる建材。
14. 活性化処理された未膨張バーミキュライトをケイ酸カルシウムに配合してなり、かつその配合量が全組成物（固形分）の５〜７０質量％である建材組成物を成形してなる建材の表面が彫刻加工されてなる建材。