JP4097420B2

JP4097420B2 - 化粧建材

Info

Publication number: JP4097420B2
Application number: JP2001351989A
Authority: JP
Inventors: 恭彬福田; 利彦三田; 和雄石原; 博文塩地
Original assignee: 三菱商事建材株式会社; 三菱マテリアル建材株式会社
Priority date: 2001-11-16
Filing date: 2001-11-16
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2021-11-16
Also published as: JP2003146775A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化粧建材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
【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、簡易な方法で意匠性に優れた建材を得ることを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、意外にも親水性基材を含む建材自体の焼付け処理、好適には上記の未膨張バーミキュライト等を含む建材の表面を焼付け処理することにより上記の課題を達成しうることを見出した。
【００１０】
すなわち本発明の要旨は、ケイ酸カルシウムに未膨張バーミキュライトを配合してなる建材組成物を成形して得られる建材を表面焼付け処理してなる化粧建材、好適にはさらに未膨張・未剥離の膨張・剥離性鉱物を該基材に配合して、および／または酸化還元等によって色が変化する色彩変化物質を該基材に配合して、表面焼付け処理してなる化粧建材にある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明において使用される親水性基材としては、石膏、セメント、ケイ酸カルシウム、スラグ石膏もしくは塩基性炭酸マグネシウムの一種以上から選ばれるが、これらの類似物も含まれうる。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。塩基性炭酸マグネシウムは、ＸＭｇＣＯ₃・Ｍｇ（ＯＨ）₂・ＹＨ₂Ｏ（Ｘ＝３〜５、Ｙ＝３〜７）の組成を有する化合物の総称であり、Ｘ＝３，Ｙ＝３がもっとも一般的である。
【００１２】
一方、本発明において、上記基材に未膨張で配合されうる未膨張・未剥離の膨張・剥離性鉱物としては、バーミキュライト、真珠岩、黒曜石、松脂岩、雲母もしくは膨張頁岩（膨張粘土）の一種以上から選ばれる。バーミキュライトは、ＳｉＯ₂、ＭｇＯ，Ａｌ₂Ｏ₃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１０ｍ²／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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
また、膨張・剥離性鉱物として真珠岩、黒曜石、松脂岩、雲母もしくは膨張頁岩を未膨張・未剥離の状態で配合する場合、目的により異なるが、配合量は全組成物（固形分）の１〜４０質量％程度、好適には１０〜２０質量％から選ばれる。
【００１８】
さらに、本発明においては表面焼付け処理による酸化還元、脱水等によって色が変化する色彩変化物質を該基材に配合しうる。このような色彩変化物質としてはＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｍｇ，もしくはＭｎの一種以上を含む物質が挙げられる。たとえば、それらの水酸化物が最も好適であり、表面焼付け処理で酸化物にすることにより黒、赤、青、褐色等に色を変化・発色させうる。その配合量は、その種類、目的とする色調等により適宜選定されうる。
【００１９】
本発明の建材組成物には、上記の膨張・剥離性鉱物および／または色彩変化物質のほかに、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、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。
【００２０】
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。
【００２１】
本発明の建材は、未膨張バーミキュライトの配合量が、全組成物（固形分）の５〜７０質量％である場合に、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。
【００２２】
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。
【００２３】
本発明の建材は、未膨張バーミキュライトを配合した場合には、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。
【００２４】
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。
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。
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。
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。
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。
【００２５】
本発明においては、このようにして得られる建材を表面焼付け処理して化粧建材を得る。この表面焼付け処理は、目的とする意匠、膨張・剥離性鉱物および／または色彩変化物質の含量により異なるが、５００〜１５００℃、好適には８００〜１５００℃の範囲内から通常選ばれる。この表面焼付け処理は、バーナーもしくはトーチによる火炎処理によるのが好適である。処理時間は目的とする意匠、温度条件等によるが、通常、少なくとも未膨張バーミキュライト等の膨張に必要な時間、たとえば０．１〜３０秒程度から適宜選ばれる．得られる化粧建材は表面に未膨張バーミキュライト等の膨張・剥離性鉱物の膨張による凹凸および／または色彩変化物質による発色を有し、さらにパルプ等を含有する場合にはそれらが炭化された模様も合わせて有しており、焼付け処理条件等を変えることにより多様な意匠を制御することができる．また、表面において未膨張バーミキュライト等の膨張・剥離性鉱物の一部が所望によりガラス化するように焼付け条件を選ぶこともできる。
【００２６】
本発明の好適な態様において、表面焼付け処理された建材は湿潤処理し、さらに必要に応じて型押し処理して反りを矯正されうる。湿潤処理はとくに制限されないが、たとえば表面への水噴霧、湿度の高い雰囲気に建材を置くこと等による。型押しは建材を少なくとも片面を押圧することにより行なわれる。
【００２７】
このようにして得られる化粧建材は、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、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。
【００２８】
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。
【００２９】
【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部を用いて実施例１と同様にして珪酸カルシウムボードを得た。
参考例３
スラグ粉末１６部、排煙脱硫石膏粉末３８部、パルプ６部および未膨張バーミキュライト４０部に水を添加して混合し固形分約１２％のスラリーとした。ついで、抄造機で生シートを形成し、その後約８０℃で約１２時間、蒸気養生させ、さらに８０℃未満で乾燥させてスラグ石膏ボード（３０ｃｍ×３０ｃｍ×６ｍｍ）を得た。
参考例４
半水石膏６０部、未膨張バーミキュライト４０部および水２４部を混合し、得られた混合物を所定の型に鋳込み成形して板状とし、ついで常温で養生し、さらに８０℃未満で乾燥して石膏ボード（３０ｃｍ×３０ｃｍ×６ｍｍ）を得た。
参考例５
（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。
（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。
【００３０】

吸湿および放湿速度は、３０分周期で繰り返し実験を行った。
（２）測定試料
本発明：参考例１〜４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
参考例３未膨張バーミキュライト４０ｗｔ％含有スラグ石膏ボード
参考例４未膨張バーミキュライト４０ｗｔ％含有石膏ボード
比較品：下記のA〜H
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実施例１と同様な方法により得
た。）
H 珪酸カルシウムボード（実施例１において、ケイ石４7部、消石灰４
7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。
【００３１】
【表１】

【００３２】
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６
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。
【００３３】
【表２】

【００３４】
参考例７
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。
【００３５】
参考例１に記載した方法により測定した吸放湿試験によれば、実施例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（バーナー焼付け）
参考例１〜２および７で得られたケイ酸カルシウムボードをバーナーにより表面温度約１０００℃で、２秒間表面焼き付け処理した。その結果、表面が膨張バーミキュライトの部分が凸部を形成し、かつ炭化されたパルプの模様を有する化粧建材が得られた。
実施例２
参考例１において真珠岩３部を添加して同様にして得たケイ酸カルシウムボードをバーナーにより表面温度約１１００℃で、２秒間表面焼き付け処理した。その結果、表面が膨張バーミキュライトの部分が凸部を形成し、膨張したパーライトが点在し、かつ炭化されたパルプの模様を有する化粧建材が得られた。
実施例３
実施例２で得られた化粧建材表面を霧吹きにより湿潤化し、ついで両面を型押して反りを矯正した化粧建材を得た。
実施例４
参考例１において酸化水酸化鉄（III ）（ＦｅＯ（ＯＨ））(黄色)３部をさらに添加して得られたケイ酸カルシウムボードをバーナーにより表面温度約１０００℃で、２秒間表面焼き付け処理した。その結果、表面が膨張バーミキュライトの部分が凸部を形成し、かつ炭化されたパルプの模様を有し、脱水されて赤色が点在した化粧建材が得られた。

Claims

ケイ酸カルシウムに未膨張バーミキュライトを配合してなる建材組成物を成形して得られる建材を表面焼付け処理してなる化粧建材。
表面焼付け処理によって色が変化する色彩変化物質を該基材に配合してなる請求項１記載の化粧建材。
色彩変化物質がＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｒ，ＭｇもしくはＭｎの一種以上を含む物質である請求項２記載の化粧建材。
色彩変化物質が水酸化物である請求項２もしくは３記載の化粧建材。
表面焼付け処理が、５００〜１５００℃の範囲内である請求項１〜４のいずれかに記載の化粧建材。
表面焼付け処理が、バーナーもしくはトーチによる火炎処理である請求項１〜５のいずれかに記載の化粧建材。
建材が表面に未膨張バーミキュライトの膨張による凹凸を有する請求項１〜６のいずれかに記載の化粧建材。
未膨張バーミキュライトの配合量が、全組成物（固形分）の５〜７０質量％である請求項１〜７のいずれかに記載の化粧建材。
さらにパルプもしくはセルロース繊維を配合してなる請求項１〜８のいずれかに記載の化粧建材。
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１〜９のいずれかに記載の化粧建材。
ケイ酸カルシウムに未膨張バーミキュライトを配合してなる建材組成物を成形して得られる建材を表面焼付け処理して化粧建材を製造することを特徴とする化粧建材の製造方法。
表面焼付け処理が、５００〜１５００℃の範囲内である請求項１１記載の化粧建材の製造方法。
表面焼付け処理が、バーナーもしくはトーチによる火炎処理である請求項１１もしくは１２記載の化粧建材の製造方法。
建材が表面に未膨張バーミキュライトの膨張による凹凸を有する請求項１１〜１３のいずれかに記載の化粧建材の製造方法。
未膨張バーミキュライトの配合量が、全組成物（固形分）の５〜７０質量％である請求項１１〜１４のいずれかに記載の化粧建材の製造方法。
ケイ酸カルシウムに未膨張バーミキュライトを配合してなる建材組成物を成形して得られる建材を表面焼付け処理し、ついで該建材を湿潤処理して化粧建材を製造することを特徴とする化粧建材の製造方法。
湿潤処理後に、さらに型押し処理する請求項１６記載の化粧建材の製造方法。
湿潤処理が建材表面への水噴霧である請求項１６もしくは１７記載の化粧建材の製造方法。
湿潤処理が建材を湿度の高い雰囲気に置くことである請求項１６もしくは１７記載の化粧建材の製造方法。