JP5079266B2 - 水硬性組成物及び調湿建材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は建築物内の湿度変化を緩和する機能を有する調湿建材に関するものである。

近年の建築物においては、省エネルギーや住環境向上のために高気密・高断熱化が指向されているが従来使用されている建材は吸放湿性能が十分でないために湿度変化に伴い次のような弊害が指摘されている。
１）湿度上昇による湿気により、カビ、ダニが発生し、人体へ悪影響を与えるとともに、結露等により居住性や建築物の耐久性が悪化する恐れがある。
２）湿度低下による乾燥により、ウイルスの発生や粘膜損傷を起こし、居住者へ健康被害を与える恐れがある。
一方、建築物の修理や撤去等によって生ずるオートクレーブ養生軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）廃材、あるいはＡＬＣの製造工程から排出されるトリミング屑等のＡＬＣ廃材は埋め立て処分が行われている。しかしながら埋め立て処分は環境に対する負荷が大きく、将来的な用地の確保も困難であり従来の埋め立て処分にかわる処理方法が求められている。ＡＬＣを製造する際に原料の一部として添加して再利用することが試みられているが、ＡＬＣ廃材を原料に添加できる量には限りがありＡＬＣ廃材の再利用率は低いもので一層の再利用が望まれていた。

これらの問題を解決するために、建材自体に吸放湿性能を持たせた吸放湿建材が開発され、例えば、ゼオライト系建材やＡＬＣの粉末を利用した床下調湿材、調湿建材（特開平３−９３６６２号、特開平６−９９０６３号、特開２００１−２７０７６６号公報）などが挙げられる。
しかしながら、ゼオライトは吸湿しやすく放湿しにくいため、上記湿度変化に対する問題を解決できる調湿建材であるとは言い難い。また、ＡＬＣを利用した床下調湿剤、調湿建材においては、ＡＬＣの吸放湿容量が充分ではないために、更なる改善が望まれていた。調湿建材には、生活空間における大きな湿度変化を緩和するために、大きな吸放湿速度に加え大きな吸放湿容量を有することが、その機能上重要なためである。

一方、水硬性組成物をボード状の建材に成型する方法としては、抄造法、押し出し法、脱水プレス成型法等が用いられるが、このうち脱水プレス成型法は加飾性に優れ、複雑な意匠や形状の成型が可能で、表面積が大きくなると吸放湿性能が向上する調湿建材には特に好適な成型方法である。しかしながら、複雑な表面形状のものを成型しようとすると、成型したボードが意匠付与型から離れる際、材料の一部が意匠付与部に残り、ボード表面に意匠の欠陥部分が生じることにより、生産性が低下する場合があった。
特開平３−９３６６２号公報 特開平６−９９０６３号公報 特開２００１−２７０７６６号公報

本発明の課題は、前記の従来技術における問題点を解決することができ、ＡＬＣ廃材を有効利用できる高性能調湿建材の製造方法及びそのための水硬性組成物を提供することである。

本発明者（等）は、オートクレーブ養生軽量気泡コンクリート粉体とセメントからなる水硬性組成物に少量のメタケイ酸カルシウム（ワラストナイト）を添加した水硬性組成物を成型後オートクレーブ養生することによって得られる調湿建材はメタケイ酸カルシウムの添加により吸放湿性能に適した領域の細孔の形成が促進され、優れた吸放湿性能を有し、しかも生産性がよいことを見出し、本発明をなすに至った。
すなわち、本発明は、
（１）珪酸カルシウム水和物含有粉体とセメントからなる水硬性組成物であって、メタケイ酸カルシウムを含有し、珪酸カルシウム水和物含有粉体とセメント合計１００重量部に対して、珪酸カルシウム水和物含有粉体を６０〜９０重量部、セメントを４０〜１０重量部、メタケイ酸カルシウムを０．５〜１０重量部含有することを特徴とする水硬性組成物。
（２）珪酸カルシウム水和物含有粉体がオートクレーブ養生軽量気泡コンクリート粉体である（１）記載の水硬性組成物。
（３）（１）または（２）いずれかの水硬性組成物を成形した後、オートクレーブ養生することを特徴とする調湿建材の製造方法。
（４）成型方法が脱水プレス成形である（３）記載の調湿建材の製造方法である。

本発明によれば、ＡＬＣ廃材を有効利用でき、且つ生産性及び吸放湿性能が高い調湿建材の製造方法とそのための水硬性組成物が得られる。

本発明について、以下具体的に説明する。珪酸カルシウム水和物含有粉体としては、珪石のような珪酸質材料とセメント、生石灰のような石灰質原料とを混合したスラリー状物に発泡剤、気泡剤等の気泡生成剤を添加混合した後に発泡、硬化させ、オートクレーブ養生して得られる軽量気泡コンクリートを粉砕したものや、ＡＬＣ製造工場、ＡＬＣ建設現場、ＡＬＣ建築物解体現場等から発生するＡＬＣの残材、端材、粉末等のＡＬＣ廃材から補強材を取り除き、粉砕したもの等を挙げることができる。珪酸カルシウム水和物含有粉体の粒子径は体積平均粒径５μｍ〜１００μｍのものが好適に用いられる。体積平均粒径２００μｍよりも大きいと、粉体の粗大な細孔が構造上の欠陥となり、強度低下の原因となる。体積平均粒径が５μｍよりも小さいと、粉砕に非常にエネルギーと時間が必要であり生産性が低下する。

珪酸カルシウム水和物含有粉体とセメントは、珪酸カルシウム水和物含有粉体とセメント合計１００重量部に対して、好ましくはそれぞれ６０〜９０重量部、４０〜１０重量部、より好ましくはそれぞれ７０〜８５重量部、３０〜１５重量部が用いられる。
珪酸カルシウム含有粉体の混合比が珪酸カルシウム水和物含有粉体とセメント合計１００重量部に対して６０重量部より少ない場合には得られた調湿建材の放湿速度が低下する場合があり好ましくなく、９０重量部より多い場合にはプレス成形体の強度がハンドリング可能な強度に達するまでに多くの時間が必要となり生産性が低下するため好ましくない。

メタケイ酸カルシウムとしては天然に産出される物や、珪酸質原料及び石灰質原料から合成される人工鉱物を用いることができる。メタケイ酸カルシウムの含有量は珪酸カルシウム水和物含有粉体とセメントの混合物１００重量部に対して０．５重量部から１０重量部が好適である。含有量が０．５重量部より小さいとメタケイ酸カルシウムを添加した効果が明確でなく、１０重量部を超えた量を添加しても、添加量に見合った効果は得られなくなる。
メタケイ酸カルシウムの形状は粒子形状のものでも繊維形状のものでも良い。繊維形状のものを使用した場合には、製品の強度が大きくなる効果も得られる。

セメントには普通ポルトランドセメント、高炉セメント、早強セメント、中庸熱セメント、ジェットセメント、アルミナセメントや、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメントなどの混合セメントが使用できる。これらは単独で用いても混合して用いてもよい。無機顔料や有機顔料等により製品に色を付ける場合には、顔料の添加量が少量でも発色が良くなる白セメントの使用が好適である。
必要に応じて繊維や鉄筋等の補強材を使用できる。補強繊維材としては、例えば一般的に用いられるビニロン、ナイロン、パルプ等の有機繊維、カーボンファイバー等の無機繊維、ステンレスファーバー等の金属繊維などを用いることができるが、オートクレーブ養生に耐久性のある無機質繊維、金属繊維、耐熱性有機繊維を用いることが望ましい。ラス網、鉄筋マット等の補強鉄筋も使用できる。無機質粉体に補強繊維を添加した場合には、例えば地震等により無機質ボードに曲げ亀裂が発生した場合でも直ちに破損に至らず、安全性が増加する。
原料混合物の混練機は特に限定しないが、モルタルミキサー、オムニミキサー、アイリッヒミキサー、２軸強制攪拌ミキサー、などを用いることができる。

次に本発明の調湿建材の製造方法につき、詳細に説明する。
まず、珪酸カルシウム水和物含有粉体、セメント、メタケイ酸カルシウムと所定量の水を混練機により混練し、得られた混合物の水硬性組成物を成形により賦形する。成形は高強度で薄板形状を得るためには、脱水プレス成型が好適である。脱水プレス成型には、開閉可能な金型に水硬性組成物を入れ加圧と脱水を行うものや、連続したベルト上の水硬性組成物を加圧用ロール等で加圧と脱水を行う方法などがある。加圧時に自然に水が絞り出される方法をとってもよいし、減圧により強制的に水を搾水しながら、加圧する方法でもよい。また、金型を用いた場合、搾水面は成形体の上面側、下面側のどちらでもよい。特に開閉可能な金型に水硬性組成物を入れ加圧と脱水を行う脱水プレス成型は、軽量かつ高強度で吸放湿性能を高めるため表面積が大きく、薄板形状を得るために好適である。水硬性組成物にメタケイ酸カルシウムを含有していると脱型が容易となる。そして成型、予備養生後、オートクレーブ養生を行うことで目的とする調湿建材が得られる。

本発明を実施例、比較例に基づいてさらに説明する。
［実施例１〜９］、［比較例１］
オートクレーブ養生軽量気泡コンクリート粉体（Ａ）はＡＬＣ製造工場におけるＡＬＣ切削工程から発生するＡＬＣ端材をジョウクラッシャーで粗粉砕し、高速回転のハンマーミルで微粉砕することにより得られた体積平均粒子径４５μｍの微粉体を用いた。体積平均粒径の測定はレーザー式粒度分布測定器マイクロトラック９３２０ＨＲＡで行い、体積平均粒子径とは５０％径、すなわちメジアン径である。
白色セメント（Ｂ）及び普通ポルトランドセメント（Ｃ）は市販品を使用した。 メタケイ酸カルシウム（Ｄ）は針状及び粒子状のものともＮＹＣＯ社製の製品を用いた。針状及び粒子状のメタケイ酸カルシウムの製品グレードはそれぞれＮＹＡＤ Ｇ及びＮＹＡＤ４００である。

表１に示す配合で原料及び水をオムニミキサーを用いて混練し、水硬性組成物を作製した。得られた水硬性組成物を、圧力７ＭＰａの条件で加圧と同時に片面より減圧して水を搾水する脱水プレス成型を行い成型体を得た。成型は成型体の意匠表面の欠損の有無を目視で検査しながら、それぞれ１５０枚行った。次いで得られた成型体を室温で予備養生後、１８０℃−４時間の条件でオートクレーブ養生を行い、調湿建材を得た。
調湿建材の吸放湿試験を「調湿建材の吸放湿性試験方法ＪＩＳ Ａ １４７０−１」に準拠し行い、高湿度域での吸放湿性能を測定した。測定結果はそれぞれ２枚の平均値である。結果を表１に示す。

表１に示す通り、メタケイ酸カルシウムを含有する水硬性組成物［実施例１〜９］ではメタケイ酸カルシウムの形状に関わらずプレス成型時に材料の一部が意匠型に付着することによる成型体意匠の欠損（離型不良）は認められずプレスを中断することなく連続生産が可能であった。メタケイ酸カルシウムを含まない［比較例１］では材料の一部が意匠型に付着することによる成型体意匠の欠損が度々発生し、その都度意匠型の清掃のためにプレスが中断した。吸放湿性能はメタケイ酸カルシウムの添加により吸放湿性能に適したサイズの細孔の形成が促進され１．６〜１．７倍に向上した。

本発明は調湿建材の製造に関し、好適に利用できる。

Claims (4)

1. 珪酸カルシウム水和物含有粉体とセメントからなる水硬性組成物であって、メタケイ酸カルシウムを含有し、珪酸カルシウム水和物含有粉体とセメント合計１００重量部に対して、珪酸カルシウム水和物含有粉体を６０〜９０重量部、セメントを４０〜１０重量部、メタケイ酸カルシウムを０．５〜１０重量部含有することを特徴とする水硬性組成物。
2. 珪酸カルシウム水和物含有粉体がオートクレーブ養生軽量気泡コンクリート粉体である請求項１記載の水硬性組成物。
3. 請求項１または２いずれかの水硬性組成物を成形した後、オートクレーブ養生することを特徴とする調湿建材の製造方法。
4. 成型方法が脱水プレス成形である請求項３記載の調湿建材の製造方法。