JP5794443B1

JP5794443B1 - 調湿建材

Info

Publication number: JP5794443B1
Application number: JP2014102963A
Authority: JP
Inventors: 富孝外山; 晃周佐橋
Original assignee: 株式会社エム・イ−・ティ−
Priority date: 2014-05-19
Filing date: 2014-05-19
Publication date: 2015-10-14
Anticipated expiration: 2034-05-19
Also published as: JP2015218491A

Abstract

【課題】従来に比べ、調湿性能に優れた調湿建材を提供する。【解決手段】調湿建材１は、活性炭２と、活性炭２を保持する保持体３とを有している。活性炭２の温度３０℃における水蒸気吸脱着等温線Ａは、以下の（１）〜（３）を満たす。（１）相対湿度４０％ＲＨ〜７０％ＲＨの間にヒステリシスＨが存在し、ヒステリシスＨにおいて、相対湿度４０％ＲＨ〜７０％ＲＨの間のいずれかの相対湿度Ｘにおける脱着等温線Ｄの水蒸気吸着量Ｄｘと吸着等温線Ａの水蒸気吸着量Ａｘとの差が１５０ｍｇ／ｇ以上、（２）相対湿度６０％ＲＨ超において、吸着等温線の水蒸気吸着量が、相対湿度６０％ＲＨにおける吸着等温線の水蒸気吸着量を基準としてさらに１７５ｍｇ／ｇ以上増加する、（３）相対湿度４０％ＲＨ以下において、脱着等温線Ｄの水蒸気吸着量が１８０ｍｇ／ｇ以下。【選択図】図２

Description

本発明は、調湿建材に関する。

近年、低炭素住宅や長期優良住宅等の建築物の設計・施工が増えつつある。低炭素住宅は、二酸化炭素の排出の抑制に資する住宅である。そのため、低炭素住宅には、無駄なエネルギーの消費を少なくするために高い気密性が要求される。一方、長期優良住宅は、長期にわたり良好な状態で使用するための措置が構造等に講じられた住宅である。そのため、長期優良住宅は、長期にわたって建材の劣化が抑制される必要がある。

一般に、建築物における気密性が高まると、低湿な外気との間の換気量が減少する。そのため、外気温度の低下により、建築物内の建材表面に結露が発生しやすくなる。建材に結露が発生すると、建材の腐朽等、建材の劣化が促進される。そのため、低炭素かつ長期優良な建築物を実現するためには、室内における空気中の湿度を調節する調湿機能を有する調湿建材が有用となる。

従来知られる調湿建材としては、例えば、特許文献１に、調湿機能のない石膏等の既存の建材に稚内珪藻土を添加してなる調湿建材が開示されている。

特許第２６５２５９３号公報

しかしながら、珪藻土を用いた調湿建材は、調湿性能が十分でないという問題がある。具体的には、珪藻土は、周囲の湿度が低下すると、吸湿していた水蒸気を直ちに放出する。そのため、珪藻土を用いた調湿建材は、周囲が乾燥気味になったときに、吸湿していた水蒸気を放出することにより周囲を十分に加湿することが難しい。

また、珪藻土は、水蒸気吸着量がそれほど多くない。そのため、珪藻土を用いた調湿建材は、周囲の湿度が上昇した場合に、湿気を十分に吸湿することができない。なお、吸湿量を多くするため、既存の建材に添加される珪藻土の添加量を増やすことが考えられる。しかし、珪藻土の添加量が多量となり、調湿建材の強度が低下するおそれがある。

本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、従来に比べ、調湿性能に優れた調湿建材を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、活性炭と、該活性炭を保持する保持体とを有しており、
上記活性炭の微分細孔容積分布は、細孔直径０．７ｎｍ〜０．９ｎｍの範囲内にピーク細孔直径を有しており、
上記活性炭の温度３０℃における水蒸気吸脱着等温線は、以下の（１）〜（３）を満たすことを特徴とする調湿建材にある。
（１）相対湿度４０％ＲＨ〜７０％ＲＨの間にヒステリシスが存在し、かつ、該ヒステリシスにおいて、相対湿度４０％ＲＨ〜７０％ＲＨの間のいずれかの相対湿度における脱着等温線の水蒸気吸着量と吸着等温線の水蒸気吸着量との差が１５０ｍｇ／ｇ以上である
（２）相対湿度６０％ＲＨ超において、吸着等温線の水蒸気吸着量が、相対湿度６０％ＲＨにおける吸着等温線の水蒸気吸着量を基準としてさらに１７５ｍｇ／ｇ以上増加する
（３）相対湿度４０％ＲＨ以下において、脱着等温線の水蒸気吸着量が１８０ｍｇ／ｇ以下である

上記調湿建材は、上記特定の水蒸気吸脱着等温線を備える活性炭と、この活性炭を保持する保持体とを有している。上記活性炭は、水蒸気吸脱着等温線が上記（１）〜（３）を満たしているため、建築物において調湿の要請が特に高い相対湿度４０％ＲＨ〜７０％ＲＨの範囲内において、珪藻土に比べ、高い吸放湿性能を発揮することができる。

具体的には、上記活性炭は、水蒸気吸脱着等温線において、相対湿度４０％ＲＨ〜７０％ＲＨの範囲内に上記ヒステリシスが存在している。そのため、上記活性炭は、周囲の湿度が低下しても吸湿していた水蒸気を直ちに放出することがない。それ故、上記調湿建材は、周囲が乾燥気味になったときに、吸湿していた十分な量の水蒸気を放出し、周囲を加湿することができる。

また、上記活性炭は、相対湿度６０％ＲＨ超の雰囲気において、さらに自重の１７．５質量％以上の水蒸気を吸着することができる。そのため、上記調湿建材は、除湿が必要な高湿雰囲気における吸湿能力に優れる。

また、上記活性炭は、相対湿度４０％ＲＨ以下の雰囲気において、自重の１８質量％以下の水蒸気を保持するだけである。つまり、上記活性炭は、相対湿度が４０％ＲＨ以下になる前に、自重の１８質量％を超える分の水蒸気を脱着することができる。そのため、上記調湿建材は、加湿が必要な低湿雰囲気における放湿能力に優れる。

よって、本発明によれば、従来に比べ、調湿性能に優れた調湿建材を提供することができる。

実施例１の調湿建材を模式的に示した断面図である。実施例１の調湿建材が有する活性炭の温度３０℃における水蒸気吸脱着等温線を模式的に示した説明図である。実験例１で準備した、収率１２．５％の竹活性炭、収率１５．８％の竹活性炭の温度３０℃における水蒸気吸脱着等温線である。実験例１で準備した、収率１７．４％の竹活性炭、収率２３％の竹活性炭、ヤシ殻活性炭、および、珪藻土の温度３０℃における水蒸気吸脱着等温線である。実験例１で準備した、各竹活性炭の微分細孔容積分布である。実験例２における、試料１の石膏ボードの断面写真である。実験例２における、試料４の石膏ボードの断面写真である。実験例２における、各試料の石膏ボードの吸放湿特性を示した図である。実験例２における、試料１の石膏ボードおよび試料４の石膏ボードの吸湿特性を示した図である。実験例２における、試料１の石膏ボードおよび試料４の石膏ボードの放湿特性を示した図である。実験例２における、試料１の石膏ボードおよび試料４の石膏ボードの吸放湿こう配を示した図である。

上記調湿建材は、活性炭と、活性炭を保持する保持体とを有している。ここで、上記調湿建材に用いられる活性炭は、温度３０℃における水蒸気吸脱着等温線が上述した（１）〜（３）を満たす。以下、その技術的意義について説明する。

上記（１）に規定されるように、活性炭の水蒸気吸脱着等温線は、相対湿度４０％ＲＨ〜７０％ＲＨの間にヒステリシスを有している。相対湿度４０％ＲＨ〜７０％ＲＨの範囲は、建築物において調湿の要請が特に高い湿度範囲である。例えば、建築物衛生法の建築物環境衛生管理基準では、相対湿度が４０％ＲＨ以上７０％ＲＨ以下と定められている。また、諸説はあるものの、人にとって比較的快適な湿度範囲は、概ね、相対湿度５０％ＲＨ〜６０％ＲＨの範囲といわれている。これらの点を考慮し、上記調湿建材では、活性炭の水蒸気吸脱着等温線における相対湿度４０％ＲＨ〜７０％ＲＨの範囲を、特に重要な相対湿度の範囲として規定している。なお、ヒステリシスとは、吸着等温線と脱着等温線とが一致しない部分のことである。

上記ヒステリシスは、相対湿度４０％ＲＨ〜７０％ＲＨの間のいずれかの相対湿度における脱着等温線の水蒸気吸着量と吸着等温線の水蒸気吸着量との差が１５０ｍｇ／ｇ以上ある。上記差が１５０ｍｇ／ｇ未満になると、水蒸気吸脱着等温線において縦長のヒステリシスが得られ難くなり、十分な調湿性能を得ることが難しくなる。上記差は、調湿性能の向上などの観点から、好ましくは、１７５ｍｇ／ｇ以上、より好ましくは、２００ｍｇ／ｇ以上、さらに好ましくは、２２５ｍｇ／ｇ以上であるとよい。一方、上記差が過度に大きくなると、活性炭の嵩密度が低下し、保持体に活性炭が混合された場合に、調湿建材の強度が低下するおそれがある。また、活性炭の経済性が悪くなり、それに伴い調湿建材の経済性も低下する。これらを考慮すると、上記差は、好ましくは、５００ｍｇ／ｇ以下、より好ましくは、４５０ｍｇ／ｇ以下、さらに好ましくは、４００ｍｇ／ｇ以下であるとよい。

上記（２）において、相対湿度６０％ＲＨ超における吸着等温線の水蒸気吸着量は、調湿建材の周囲が高湿度雰囲気となったときに、活性炭がさらにどの程度の吸湿余力を有しているかを表す物性値である。相対湿度６０％ＲＨ超において、吸着等温線の水蒸気吸着量の増加量が、相対湿度６０％ＲＨにおける吸着等温線の水蒸気吸着量を基準として１７５ｍｇ／ｇ未満になると、高湿による人の不快感の低減、結露の抑制、カビ等による建材の劣化抑制などのために最も除湿が必要とされるときに十分な除湿を行うことが難しくなり、建築物に調湿建材を適用する意味が少なくなる。相対湿度６０％ＲＨ超において、吸着等温線の水蒸気吸着量の増加量は、好ましくは、１８０ｍｇ／ｇ以上、より好ましくは、１８５ｍｇ／ｇ以上、さらに好ましくは、１９０ｍｇ／ｇ以上、さらにより好ましくは、２００ｍｇ／ｇ以上、さらにより一層好ましくは、２２０ｍｇ／ｇ以上、最も好ましくは、２５０ｍｇ／ｇ以上とすることができる。

一方、相対湿度６０％ＲＨ超において、吸着等温線の水蒸気吸着量の増加量が過度に大きくなると、活性炭の嵩密度が低下し、保持体に活性炭が混合された場合に、調湿建材の強度が低下するおそれがある。また、活性炭の経済性が悪くなり、それに伴い調湿建材の経済性も低下する。これらを考慮すると、相対湿度６０％ＲＨ超において、吸着等温線の水蒸気吸着量の増加量は、好ましくは、５００ｍｇ／ｇ以下、より好ましくは、４５０ｍｇ／ｇ以下、さらに好ましくは、４００ｍｇ／ｇ以下であるとよい。

上記（３）において、相対湿度４０％ＲＨ以下における脱着等温線の水蒸気吸着量は、調湿建材の周囲の相対湿度が４０％ＲＨ以下となる前に、活性炭が吸湿していた水蒸気を活性炭自身に留めることなく、周囲の雰囲気中にどの程度放湿可能かを表す物性値である。相対湿度４０％ＲＨ以下における脱着等温線の水蒸気吸着量が１８０ｍｇ／ｇを超えると、人が乾燥感を感じやすくなる前に十分な加湿を行うことが難しくなり、建築物に調湿建材を適用する意味が少なくなる。相対湿度４０％ＲＨ以下における脱着等温線の水蒸気吸着量は、好ましくは、１７５ｍｇ／ｇ以下、より好ましくは、１７０ｍｇ／ｇ以下、さらに好ましくは、１６５ｍｇ／ｇ以下、さらにより好ましくは、１６０ｍｇ／ｇ以下とすることができる。なお、相対湿度４０％ＲＨ以下における脱着等温線の水蒸気吸着量の下限は、０ｍｇ／ｇ以上とすることができる。

上記調湿建材において、保持体による活性炭の保持形態としては、例えば、保持体中に活性炭が混合されている例、一対の保持体に活性炭が挟持されている例、保持体の表面に活性炭が積層されている例、保持体に形成された空隙に活性炭が直接または袋状物等を用いて充填されている例、これらの組み合わせなどを例示することができる。

上記調湿建材において、活性炭は、保持体中に混合されているとよい。

この場合には、保持体に活性炭が確実に保持されるため、活性炭の脱落などを抑制しやすくなる。また、活性炭と保持体材料とを混合することにより、調湿性能の高い調湿建材を比較的簡単に製造することが可能となる。

上記調湿建材において、活性炭の含有量は、５〜３０質量％の範囲内とすることができる。なお、活性炭の含有量は、（活性炭の質量）／（保持体の質量＋活性炭の質量）×１００より算出することができる。

この場合には、調湿性能と強度とのバランスに優れた調湿建材が得られる。活性炭の含有量は、十分な調湿効果を得るなどの観点から、好ましくは、７質量％以上、より好ましくは、８質量％以上、さらに好ましくは、１０質量％以上とすることができる。また、活性炭の含有量は、強度低下の抑制、建材としての防火性向上などの観点から、好ましくは、２８質量％以下、より好ましくは、２５質量％以下、さらに好ましくは、２３質量％以下、さらにより好ましくは、２０質量％以下とすることができる。

上記調湿建材において、活性炭は、具体的には、例えば、粒状、粉末状、繊維状、シート状、板状などの形状を呈することができる。これらのうち、活性炭は、粒状であるとよい。この場合には、調湿建材の製造時における活性炭の取扱い性がよく、また、保持体中に分散、混合させやすい利点がある。

上記調湿建材において、活性炭が粒状である場合、活性炭の平均粒径は、０．３〜３ｍｍの範囲内にあるとよい。なお、上記活性炭の平均粒径は、調湿建材の断面を光学顕微鏡にて観察し、観察される個々の粒状活性炭について測定される最大径の平均値をいう。

この場合には、保持体中に活性炭が混合された際における、調湿建材の強度、調湿建材の成形性などが確保されやすい。また、活性炭に起因する調湿建材の表面凹凸が目立ち難くなるので、良好な見栄えが確保されやすい。また、調湿建材を、例えば、石膏ボードに適用したときの原紙の貼り付き性も確保しやすくなる。

活性炭の平均粒径は、調湿建材の強度、調湿建材の成形性の確保が容易になるなどの観点から、好ましくは、０．３５ｍｍ以上、より好ましくは、０．４ｍｍ以上、さらに好ましくは、０．４５ｍｍ以上、さらにより好ましくは、０．５ｍｍ以上とすることができる。また、活性炭の平均粒径は、調湿建材の見栄え向上、調湿建材を石膏ボードに適用したときの原紙の貼り付き性確保などの観点から、好ましくは、２．５ｍｍ以下、より好ましくは、２ｍｍ以下、さらに好ましくは、１．５ｍｍ以下、さらにより好ましくは、１ｍｍ以下とすることができる。

上記調湿建材において、活性炭の微分細孔容積分布は、細孔直径０．７ｎｍ〜０．９ｎｍの範囲内にピーク細孔直径（微分細孔容積が最大値を示すときの細孔直径）を有している。活性炭の微分細孔容積分布は、好ましくは、細孔直径０．７２ｎｍ〜０．８８ｎｍの範囲内に、より好ましくは、細孔直径０．７５ｎｍ〜０．８５ｎｍの範囲内に、ピーク細孔直径を有しているとよい。

この場合には、活性炭の水蒸気吸脱着等温線が、上述した（１）〜（３）を満たしやすくなる。なお、活性炭の微分細孔容積分布は、自動比表面積／細孔分布測定装置（日本ベル社製、「ＢＥＬＳＯＲＰ−ｍｉｎｉＩＩ」）を用い、定温（７７Ｋ）下での圧力と窒素ガスの吸着量との変化を表す吸着等温線を作成した後、これを吸着層厚みに対する窒素吸着量に変換してプロットした関係線の勾配変化（即ち表面積の変化）から体積変化を計測し、細孔直径から微分細孔容積を求めることにより測定することができる。

上記調湿建材において、活性炭は、竹、間伐材、コーヒーかすなどを原料とすることができる。これらのうち、活性炭は、竹を原料とすることが好ましい。

この場合には、珪藻土や比較的高級なヤシ殻活性炭では達成することが難しい上記（１）〜（３）を満たす活性炭を確実に得ることができる。そのため、上記作用効果を奏する調湿建材を確実に得ることが可能になる。また、この場合には、荒廃竹林等、未利用の竹を資源として有効活用することができる利点もある。

上記調湿建材において、保持体は、活性炭による水蒸気の吸脱着を妨げないように、水蒸気拡散性を有しておればよい。なお、水蒸気拡散性は、例えば、材質中の空隙等により確保することができる。保持体の材質としては、具体的には、例えば、石膏、珪酸カルシウム、セラミックス、多孔質プラスチックなどを例示することができる。

上記調湿建材において、保持体は、石膏またはケイ酸カルシウムを主成分とすることができる。なお、保持体の主成分とは、保持体を構成する成分のうち、最も質量割合が高いものをいう。

この場合には、従来に比べ、優れた調湿性能を有する石膏ボードまたはケイ酸カルシウム板を得ることができる。また、石膏ボードやケイ酸カルシウム板は、壁、床、天井等の内装材として従来より多用されている。そのため、この場合には、調湿性能を有しない従来の石膏ボードまたはケイ酸カルシウム板を、優れた調湿性能を有する石膏ボードまたはケイ酸カルシウム板に置換しやすい。それ故、この場合には、低炭素かつ長期優良な住宅等の建築物の設計・施工が促進されやすくなる利点がある。なお、石膏ボードは、一般に、石膏を含む石膏芯と、石膏芯を被覆する原紙とを有している。したがって、上記調湿建材を石膏ボードに適用するには、具体的には、石膏を主成分とし、上述の活性炭を含有する板状の保持体を石膏芯として用いればよい。

上記調湿建材において、活性炭を保持した状態にある保持体は、ＪＩＳＡ１４７０−１に準拠して中湿域の湿度条件にて測定される初期から３時間の間における吸湿こう配が１０ｇ／（ｍ^２・ｈ）以上であるとよい。

この場合には、調湿建材の周囲の湿度が高まった場合に、速やかに除湿が行われる。そのため、調湿建材の周囲の湿度が早期に一定水準に保たれやすくなる。

上記吸湿こう配は、上記作用効果を高める観点から、好ましくは、１２ｇ／（ｍ^２・ｈ）以上、より好ましくは、１３ｇ／（ｍ^２・ｈ）以上、さらに好ましくは、１４ｇ／（ｍ^２・ｈ）以上、さらにより好ましくは、１５ｇ／（ｍ^２・ｈ）以上とすることができる。なお、上記吸湿こう配の値は、大きい程好ましいが、活性炭の経済性などの観点から、例えば、３５ｇ／（ｍ^２・ｈ）以下とすることができる。

上記調湿建材は、具体的には、壁、床、および、天井からなる群より選択される少なくとも１つの建築物の内装構造に用いられる内装材であるとよい。

この場合には、上記調湿建材の面積を大きくしやすいので、室内等、建築物における調湿すべき空間の調湿を行いやすくなる利点がある。

なお、上記調湿建材は、建築物における内装構造の内部に用いられることにより、調湿すべき空間に直接露出していなくてもよい。また、上記調湿建材は、建築物における内装構造の上記空間側表面に用いられることにより、調湿すべき空間に直接露出していてもよい。前者の場合には、調湿すべき空間側から調湿建材が直接視認されないため、黒色の活性炭が目立たずに済み、高いデザイン性もそれほど要求されない。そのため、この場合には、調湿性能を調節する自由度が高くなる。

なお、上述した各構成は、上述した各作用効果等を得るなどのために必要に応じて任意に組み合わせることができる。

実施例の調湿建材について、図面を用いて具体的に説明する。

（実施例１）
実施例１の調湿建材について、図１、図２を用いて説明する。図１に示すように、本例の調湿建材１は、活性炭２と、活性炭２を保持する保持体３とを有している。

ここで、図２に示すように、活性炭２の温度３０℃における水蒸気吸脱着等温線Ｉは、以下の（１）〜（３）を満たす。

（１）：相対湿度４０％ＲＨ〜７０％ＲＨの間にヒステリシスＨが存在し、かつ、ヒステリシスＨにおいて、相対湿度４０％ＲＨ〜７０％ＲＨの間のいずれかの相対湿度における脱着等温線Ｄの水蒸気吸着量と吸着等温線Ａの水蒸気吸着量との差が１５０ｍｇ／ｇ以上である。

具体的には、図２に示されるように、相対湿度４０％ＲＨ〜７０％ＲＨの間の任意の相対湿度Ｘにおける脱着等温線Ｄの水蒸気吸着量をＤｘ、上記相対湿度Ｘにおける吸着等温線Ａの水蒸気吸着量をＡｘとした場合に、その差である（Ｄｘ−Ａｘ）が１５０ｍｇ／ｇ以上である。

（２）：相対湿度６０％ＲＨ超において、吸着等温線の水蒸気吸着量が、相対湿度６０％ＲＨにおける吸着等温線の水蒸気吸着量Ａ_６０を基準としてさらに１７５ｍｇ／ｇ以上増加する。

（３）：相対湿度４０％ＲＨ以下において、脱着等温線Ｄの水蒸気吸着量が１８０ｍｇ／ｇ以下である。

本例では、具体的には、活性炭２は、保持体３中に混合されることにより保持体３に保持されている。保持体３は、石膏を主成分とする。より具体的には、本例の調湿建材１は、石膏を主成分とし、活性炭２を含有する板状の保持体３と、この保持体３の両面を被覆する原紙４とを有する石膏ボードである。活性炭２を含有する板状の保持体３が石膏ボードにおける石膏芯として機能する。また、本例において、活性炭２は、原料である竹を、炭化、賦活してなるものであり、粒状の形状を呈している。活性炭２の平均粒径は、０．３〜３ｍｍの範囲内にある。活性炭２の微分細孔容積分布は、細孔直径０．７ｎｍ〜０．９ｎｍの範囲内にピーク細孔直径を有している。活性炭２を含有する保持体３に対する活性炭２の含有量は、５〜３０質量％の範囲内にある。

また、本例では、活性炭２を保持した状態にある保持体３は、ＪＩＳＡ１４７０−１に準拠して中湿域の湿度条件にて測定される初期から３時間の間における吸湿こう配が１０ｇ／（ｍ^２・ｈ）以上とされている。

以下、上記調湿建材を、実験例を用いてより具体的に説明する。

＜実験例１＞
（活性炭の作製）
竹破砕物を１２０℃で含水率１２質量％以下になるまで乾燥した。次いで、乾燥された竹粉砕物を、バイオマスペレット製造装置（アースエンジニアリング社製、「ＥＦ−ＢＳ−１５０」）を用いて、ペレット化し、竹ペレットを得た。次いで、得られた竹ペレットを、炭化炉内で、窒素雰囲気下、昇温速度３℃／分にて８５０℃まで昇温し、３０分間保持することにより、炭化処理した。次いで、得られた炭化物を、賦活炉内で、昇温速度３℃／分にて８５０℃まで昇温した後、１２ｇ／分の水蒸気を流入させ、２．５時間、５時間、５．８時間、７．２時間保持することにより、賦活処理した。これにより、上記保持時間に対応して収率がそれぞれ２３％、１７．４％、１５．８％、１２．５％であるペレット状の各竹活性炭を得た。次いで、各竹活性炭を、ボールミルにて粉砕し、ふるいにて分級することにより、粒状の各竹活性炭を得た。なお、上記収率は、絶乾状態での原料（竹ペレット）の質量に対する、得られた活性炭の質量の比率（％）のことである。また、得られた粒状の各竹活性炭は、ふるい目開き０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下の粒径に調整されている。

なお、上記以外にも、比較のため、比表面積が１２００ｍ^２／ｇである市販のヤシ殻活性炭を準備した。また、市販の珪藻土（ユーディー社製、「ＭＰ床下材」）を準備した。

（活性炭の水蒸気吸脱着等温線）
準備した収率１２．５％の竹活性炭、収率１５．８％の竹活性炭、収率１７．４％の竹活性炭、収率２３％の竹活性炭、ヤシ殻活性炭、および、珪藻土について、自動比表面積／細孔分布測定装置（日本ベル社製、「ＢＥＬＳＯＲＰ−１８」）を用い、温度３０℃における水蒸気吸脱着等温線を作成した。図３に、収率１２．５％の竹活性炭、収率１５．８％の竹活性炭の温度３０℃における水蒸気吸脱着等温線を示す。図４に、収率１７．４％の竹活性炭、収率２３％の竹活性炭、ヤシ殻活性炭、および、珪藻土の温度３０℃における水蒸気吸脱着等温線を示す。

図３に示されるように、収率１２．５％の竹活性炭、収率１５．８％の竹活性炭の水蒸気吸脱着等温線は、いずれも、上述した（１）〜（３）を満たしている。これらに対し、図４に示されるように、収率１７．４％の竹活性炭、収率２３％の竹活性炭、ヤシ殻活性炭、および、珪藻土の水蒸気吸脱着等温線は、いずれも、上述した（１）〜（３）のいずれかを満たしていない。上記結果から、竹活性炭は、収率を１６％以下とすることにより、上述した（１）〜（３）を満たしやすくなることがわかる。また、竹活性炭は、相対湿度が６０％ＲＨ以下にならないと、水蒸気を放出しないことがわかる。したがって、竹活性炭は、調湿建材に有用であることがわかる。これらに対し、珪藻土は、竹活性炭に比べ、全ての相対湿度範囲にわたり調湿性能に劣っていることがわかる。さらに、珪藻土は、周囲の湿度が低下するや否や、吸湿していた水蒸気を直ちに放出してしまうことがわかる。なお、比較的高級なヤシ殻活性炭であっても、上述した（１）〜（３）を満たす活性炭を得ることが難しいこともわかる。

（活性炭の微分細孔容積分布）
準備した収率１２．５％の竹活性炭、収率１５．８％の竹活性炭、収率１７．４％の竹活性炭、収率２３％の竹活性炭、ヤシ殻活性炭、および、珪藻土について、自動比表面積／細孔分布測定装置（日本ベル社製、「ＢＥＬＳＯＲＰ−ｍｉｎｉＩＩ」）を用い、定温（７７Ｋ）下での圧力と窒素ガスの吸着量との変化を表す吸着等温線を作成した。その後、これを吸着層厚みに対する窒素吸着量に変換してプロットした関係線の勾配変化（即ち表面積の変化）から体積変化を計測し、細孔直径から微分細孔容積を求めた。図５に、各竹活性炭の微分細孔容積分布を示す。

図５に示されるように、収率１２．５％の竹活性炭、収率１５．８％の竹活性炭は、細孔直径０．７ｎｍ〜０．９ｎｍの範囲内に、ピーク細孔直径を有していることがわかる。この結果から、活性炭の微分細孔容積分布において、細孔直径０．７ｎｍ〜０．９ｎｍの範囲内にピーク細孔直径を有している場合には、上述した（１）〜（３）を満たしやすくなることがわかる。

（活性炭の平均粒径）
収率１２．５％のペレット状の各竹活性炭を、ボールミルとロールクラッシャーを用いて、粉砕し、ふるいにて分級することにより、粒径の異なる複数の粒状の竹活性炭を得た。次いで、粒径の異なる各竹活性炭を用いた以外は同条件にて、竹活性炭が混合されてなる板状の石膏サンプルを複数作製した。次いで、各石膏サンプルの断面を光学顕微鏡にて観察し、観察される個々の竹活性炭の最大径を測定し、平均値を算出することにより、各石膏サンプルに添加された各竹活性炭の平均粒径を求めた。

竹活性炭の平均粒径が０．３ｍｍを下回ると、石膏サンプルの強度が低下し、成形性も低下する傾向が見られた。一方、竹活性炭の平均粒径が３ｍｍを上回ると、石膏サンプルの表面に竹活性炭に起因する表面凹凸が目立ち始め、見栄えが悪くなった。また、石膏サンプルの表面に石膏ボード用の原紙を貼り付けたところ、原紙の貼り付き力が弱くなる傾向が見られた。また、同様の試験を、竹活性炭が混合されてなる板状のケイ酸カルシウムサンプルを用いて行ったところ、上記と同様の傾向が見られた。以上の結果から、粒状の活性炭を用いる場合、活性炭の平均粒径は０．３〜３ｍｍの範囲内にあるとよいことが確認された。

（活性炭の含有量）
収率１２．５％の粒状の竹活性炭（上記「活性炭の平均粒径」の項目にて平均粒径が０．５ｍｍであったもの）を準備した。次いで、竹活性炭の含有量を、０質量％、１２．６質量％、２０質量％、３２質量％、３８質量％とした以外は同条件にて、竹活性炭が混合されてなる板状の石膏サンプルを５種類作製した。次いで、各石膏サンプルについて、曲げ強さを測定した。その結果を表１に示す。

表１に示されるように、竹活性炭の含有量が３２質量％以上になると、曲げ強さが低下する傾向が見られた。また、同様の試験を、竹活性炭が混合されてなる板状のケイ酸カルシウムサンプルを用いて行ったところ、上記と同様の傾向が見られた。以上の結果から、活性炭が保持体中に混合される場合、活性炭の含有量は、強度低下を抑制するために３０質量％以下とするのがよいといえる。

＜実験例２＞
（石膏ボード試料の作製）
石膏原料と、収率１２．５％の粒状の竹活性炭（上記＜実験例１＞の「活性炭の平均粒径」の項目にて平均粒径が０．５ｍｍであったもの）と、１質量％の気泡剤を含有する水溶液を撹拌して生成させた泡とを準備した。次いで、水に所定量の石膏原料を徐々に溶かし込みながら１分間撹拌した。この際、水量は、（石膏原料の質量×０．８５）＋（混合する竹活性炭の絶乾質量×１．０）とした。次いで、石膏原料と水との混合物に、絶乾状態の竹活性炭を所定量添加し、１分間撹拌して十分に分散させた。次いで、石膏原料と水と竹活性炭との混合物に、泡を所定量添加し、３０秒間撹拌して十分に分散させた。この際、泡の添加量は、（石膏原料の質量＋混合する竹活性炭の絶乾質量）×０．０３とした。次いで、石膏ボードを形成するための型枠内の下部に、石膏ボード用の原紙を置き、その上に、石膏原料と水と竹活性炭と泡との混合物を流し込み、流し込み完了後に、さらに型枠内の混合物の表面に、石膏ボード用の原紙を置いた。つまり、石膏原料と水と竹活性炭と泡との混合物を一対の原紙により挟んだ状態とした。次いで、この状態のまま、１時間常温で養生した後、型枠を取り除いた。次いで、４０℃に調温された乾燥器内で１日静置させた。これにより、石膏中に、上記（１）〜（３）を満たす上記竹活性炭が１３質量％混合されてなる試料１の石膏ボード（原紙を除く厚み９ｍｍ）を作製した。

試料１の石膏ボードの作製において、泡を添加しなかった点以外は同様にして、試料２の石膏ボードを作製した。また、試料１の石膏ボードの作製において、石膏中に、上記（１）〜（３）を満たす上記竹活性炭が４質量％混合されるように配合を調整した以外は同様にして、試料３の石膏ボードを作製した。

比較のため、珪藻土を含有する市販の石膏ボード（チヨダウーテ社製、「さわやかせっこうボード」）を、試料４の石膏ボードとした。また、試料１の石膏ボードの作製において、竹活性炭および泡を添加しなかった点以外は同様にして、試料５の石膏ボードを作製した。

各試料の石膏ボードの詳細をまとめて表２に示す。

図６に、試料１の石膏ボードの断面写真（倍率１００倍）を示す。図６において、符号３は活性炭、符号２は保持体である石膏、符号２０は保持体中に形成された空隙である。図７に、試料４の石膏ボードの断面写真（倍率１００倍）を示す。図７において、符号５は珪藻土、符号２は保持体である石膏、符号２０は保持体中に形成された空隙である。

（石膏ボード試料の曲げ強さ）
試料２の石膏ボードおよび試料５の石膏ボードについて、曲げ強さを測定した。その結果、試料２の石膏ボードの曲げ強さは、３．５ＭＰａ、試料５の石膏ボードの曲げ強さは、３．８ＭＰａであった。この結果から、竹活性炭の含有量が適量であれば、竹活性炭の添加によって石膏ボードの曲げ強さが大きく低下することがないことが確認された。なお、試料２の石膏ボードおよび試料４の石膏ボードについて、Ｘ線回折による分析を行った。その結果、これら試料間に構造的な大きな差異は見られなかった。

（石膏ボード試料の調湿性能試験１）
ＪＩＳＡ１４０７−１：２００８（建築材料の吸放湿性試験方向−第１部：湿度応答法）を参考にし、各石膏ボード試料の調湿性能を測定できるように装置を設定した。具体的には、恒温恒湿器（東京理化器械社製、「ＫＣＬ−２０００」）内に、連続的に質量データを記録可能なデータロガー（アズワン社製、「Ｂ−ＬＯＧ−０１」）を接続した電子天秤（ＡＮＤ社製、「ＥＫ−６１０ｉ」）を設置した。そして、電子天秤上に、各石膏ボード試料を載せ、湿度変化に対する質量変化を測定した。なお、本試験１における各試料の大きさは、縦７ｃｍ×横７ｃｍである。

その結果を、図８に示す。図８に示されるように、試料１の石膏ボードは、珪藻土を用いた試料４の石膏ボードに比べ、吸湿性能、放湿性能ともに約２倍となった。また、試料１の石膏ボードと試料２の石膏ボードとを比較すると、保持体の空隙を増加させることにより、調湿性能を向上させることが可能であるといえる。この結果から、調湿建材に求められる強度等を考慮し、保持体の空隙を調節することにより、保持体中の活性炭の調湿機能をより発現させることが可能であることが確認された。また、試料１の石膏ボードと試料３の石膏ボードとを比較すると、活性炭の含有量を５質量％以上とすることにより、調湿性能の向上効果が大きくなることがわかる。

（石膏ボード試料の調湿性能試験２）
上記ＪＩＳＡ１４０７−１に準拠し、試料１の石膏ボードおよび試料４の石膏ボードの調湿性能を測定した。試験条件は、湿度条件：中湿域、養生：２３℃、５０％ＲＨ、吸湿過程（ステップ１）：２３℃、７５％ＲＨ、放湿過程（ステップ２）：２３℃、５０％ＲＨ、サイクル数：１とした。なお、本試験２における各試料の大きさは、縦２４ｃｍ×横２４ｃｍである。

吸湿過程における試料の質量変化を図９に示す。放湿過程における試料の質量変化を図１０に示す。吸湿こう配および放湿こう配の経時変化を図１１に示す。なお、図１１中、吸湿過程における吸放湿こう配が吸湿こう配、放湿過程における吸放湿こう配が放湿こう配を意味する。また、試料の質量は、養生後（ステップ１開始時）の値を０とした。

図９に示されるように、試料１の石膏ボードは、珪藻土を用いた試料４の石膏ボードに比べ、吸湿性能が約３倍となった。また、図１０に示されるように、試料１の石膏ボードは、珪藻土を用いた試料４の石膏ボードとほぼ同等の放湿性能となった。試料１の石膏ボードの放湿性能は、活性炭単体の放湿性能よりも低い。そのため、保持体の空隙量等、保持体側の改良を進めることにより、石膏ボードの放湿性能をより向上させることが可能であると考えられる。

また、図１１に示されるように、試料１の石膏ボードは、ＪＩＳＡ１４７０−１に準拠して中湿域の湿度条件にて測定される初期から３時間の間における吸湿こう配が１０ｇ／（ｍ^２・ｈ）以上である。具体的には、上記吸湿こう配が１６〜２６ｇ／（ｍ^２・ｈ）程度であることがわかる。これに対し、珪藻土を用いた試料４の石膏ボードは、上記吸湿こう配が５〜１６ｇ／（ｍ^２・ｈ）程度である。この結果から、試料１の石膏ボードは、試料４の石膏ボードに比べ、調湿建材の周囲の湿度が高まった場合に、速やかに除湿が行われ、ボード周囲の湿度が早期に一定水準に保たれやすくなることがわかる。

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲内で種々の変更が可能である。

１調湿建材
２活性炭
３保持体

Claims

活性炭と、該活性炭を保持する保持体とを有しており、
上記活性炭の微分細孔容積分布は、細孔直径０．７ｎｍ〜０．９ｎｍの範囲内にピーク細孔直径を有しており、
上記活性炭の温度３０℃における水蒸気吸脱着等温線は、以下の（１）〜（３）を満たすことを特徴とする調湿建材。
（１）相対湿度４０％ＲＨ〜７０％ＲＨの間にヒステリシスが存在し、かつ、該ヒステリシスにおいて、相対湿度４０％ＲＨ〜７０％ＲＨの間のいずれかの相対湿度における脱着等温線の水蒸気吸着量と吸着等温線の水蒸気吸着量との差が１５０ｍｇ／ｇ以上である
（２）相対湿度６０％ＲＨ超において、吸着等温線の水蒸気吸着量が、相対湿度６０％ＲＨにおける吸着等温線の水蒸気吸着量を基準としてさらに１７５ｍｇ／ｇ以上増加する
（３）相対湿度４０％ＲＨ以下において、脱着等温線の水蒸気吸着量が１８０ｍｇ／ｇ以下である
上記活性炭を保持した状態にある上記保持体は、ＪＩＳＡ１４７０−１に準拠して中湿域の湿度条件にて測定される初期から３時間の間における吸湿こう配が、１０ｇ／（ｍ^２・ｈ）以上であることを特徴とする請求項１に記載の調湿建材。
上記活性炭は、上記保持体中に混合されていることを特徴とする請求項１または２に記載の調湿建材。
上記活性炭の含有量は、５〜３０質量％の範囲内にあることを特徴とする請求項３に記載の調湿建材。
上記活性炭は、粒状であり、平均粒径が０．３〜３ｍｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の調湿建材。
上記保持体は、石膏またはケイ酸カルシウムを主成分とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の調湿建材。
上記活性炭は、竹を原料とすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の調湿建材。
壁、床、および、天井からなる群より選択される少なくとも１つの建築物の内装構造に用いられる内装材であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の調湿建材。