JP4204218B2 - 建材用組成物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建材用組成物およびそれを用いた建材ならびにそれらの製造方法に関する。
【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】
【発明が解決しようとする課題】
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％である建材用組成物に先般到達した。
【０００８】
本発明はこの検討の一環としてさらに意匠性、吸音性および軽量性を改良された建材を与えうる建材用組成物を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的は、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％である建材用組成物において、さらに膨張バーミキュライトを全組成物（固形分）の２．５〜２０質量％の量で配合してなることの量で配合してなることを特徴とする建材用組成物、およびそれを成形した建材により達成される。
【００１０】
【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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
さらに本発明においては、この未膨張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、未膨張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。
【００１４】
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未膨張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。
【００１５】
基材への未膨張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未膨張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。
【００１６】
本発明の建材用組成物には、上記の未膨張バーミキュライトのほかに、膨張バーミキュライトを全組成物（固形分）の２．５〜２０質量％の量で配合することが必要である。膨張バーミキュライトの配合に際しては、目的とする意匠性および軽量性に応じて配合量を適宜選定しうる。また、その粒度も特に制限されないが、通常０．５〜３０ｍｍ程度から選定される。
【００１７】
本発明においては、この膨張バーミキュライトの併用によりこの建材用組成物より得られる建材に軽量性と多様な意匠性、すなわち透明感のあるうろこ状の表面を付与しうる。
【００１８】
さらに本発明の建材用組成物には、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用組成物は、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、次の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吸放湿速度が吸湿：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】
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２〜３
ｍｍ程度に調整して、充てんして測定。
【００２２】
測定項目：相対湿度０〜９０％における吸湿率
相対湿度６０〜９０％における吸湿率
相対湿度６０％から９０％への吸湿速度
相対湿度９０％から６０％への放湿速度
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。
【００２３】
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。
【００２４】
本発明の建材は、上記の軽量性と多様な意匠性に加えて、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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
５．未膨張バーミキュライトとしては、膨張バーミキュライト用原料に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。
【００３０】
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。
【００３１】
【実施例】
実施例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、膨張バーミキュライト5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。
実施例２
ケイ石粉末４０部、消石灰４０部、パルプ６部、膨張バーミキュライト4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。
実施例３
ケイ石粉末２7部、消石灰３３部、膨張バーミキュライト5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。
【００３２】
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。
【００３３】
実施例１〜３により得られた建材は、いずれも調湿性とともに意匠性、吸音性およびハンドリングのための軽量性を改良され、透明感のあるうろこ状の表面を有していた。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、吸放湿の量および速度においてバランスに優れ、さらに意匠性、吸音性および軽量性を改良された建材を与えうる建材用組成物が提供される。

Claims (9)

1. 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％である建材用組成物において、さらに膨張バーミキュライトを全組成物（固形分）の２．５〜２０質量％の量で配合してなることを特徴とする建材用組成物。
2. 未膨張バーミキュライトの配合量が、全組成物（固形分）の１０〜５０質量％である請求項１記載の建材用組成物。
3. 未膨張バーミキュライトが、活性化処理されたバーミキュライトである請求項１記載の建材用組成物。
4. 活性化処理が、水蒸気処理である請求項３記載の建材用組成物。
5. 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、かつ膨張バーミキュライトを全組成物（固形分）の２．５〜２０質量％の量で、ケイ酸カルシウムに配合して建材用組成物を得ることを特徴とする建材用組成物の製造方法。
6. 請求項１記載の建材用組成物を成形してなる建材。
7. 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６記載の建材。
8. 建材が内装材である請求項６記載の建材。
9. 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、かつ膨張バーミキュライトを全組成物（固形分）の２．５〜２０質量％の量で配合してなる量で、ケイ酸カルシウムに配合して建材用組成物を得、ついでこの建材用組成物を成形して建材を得ることを特徴とする建材の製造方法。