JP7545781B1 - 硬化体 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来の硬化体に比べ、強度向上を図ることが可能な硬化体を提供する。【解決手段】硬化体は、質量％で、消石灰および／または生石灰（但し、石灰製砂、ならびに、水に溶解された消石灰および／または生石灰は除く。）：２０％以上５０％以下、石灰製砂：２０％以上５５％以下、多孔質石粉末（但し、ゼオライト粉末およびセピオライト粉末は除く。）：２％以上１５％以下、木節粘土および／または蛙目粘土である粘土：２％以上８％以下、Ｃａイオン濃度が１～２０ｇ／ＬであるＣａイオン含有水溶液：２％以上１５％以下を含む（但し、各成分の割合は合計で１００％となるように選択される）組成物の硬化体より構成されている。【選択図】なし
Description
特許法第３０条第２項適用 株式会社名古屋セラミックス（愛知県名古屋市守山区永森町３１４番地）へ出荷
特許法第３０条第２項適用 令和５年６月１９日、株式会社ダイナワン（東京都中央区日本橋富沢町７－１６ ＴＨＥ ＧＡＴＥ日本橋人形町８階）へ出荷
特許法第３０条第２項適用 令和５年７月５日、株式会社瀬戸漆喰（広島県呉市安浦町中畑１４６７番地１）へ出荷
特許法第３０条第２項適用 令和５年９月４日、株式会社瀬戸漆喰（広島県呉市安浦町中畑１４６７番地１）へ出荷
特許法第３０条第２項適用 令和５年１１月８日、株式会社ケープラン（兵庫県加古川市野口町北野５５３）へ出荷
特許法第３０条第１項適用 令和６年１月２８日、株式会社ケープラン（兵庫県加古川市野口町北野５５３）へ出荷
本発明は、硬化体に関する。
従来、特定の組成物が硬化した硬化体が知られている。例えば、特許文献１には、消石灰および／または生石灰と、石灰製砂と、兵庫県高砂市から兵庫県加西市に分布する流紋岩質溶結凝灰岩の粉末と、粘土と、多孔質粘土鉱物（ゼオライトやセピオライト）と、Ｃａイオン含有水溶液とを含む組成物の硬化体を調湿建材として用いる技術が知られている。また、特許文献２には、消石灰および／または生石灰と、石灰製砂と、兵庫県高砂市から兵庫県加西市に分布する流紋岩質溶結凝灰岩の粉末を含まない多孔質石粉末と、粘土と、多孔質粘土鉱物（ゼオライトやセピオライト）と、Ｃａイオン含有水溶液とを含む組成物の硬化体を調湿建材として用いる技術が知られている。
上述した従来の硬化体は、特定の組成物がＣＯ２を吸収することにより硬化したものである。そのため、この種の硬化体は、セラミック原料が焼成されて形成された焼成品に比べ、強度を高める難易度が高い。特許文献１および特許文献２には、上述した従来の硬化体によれば強度を確保することができると記載されてはいるが、特許文献１の実験例における曲げ強度は最大でも２．６０Ｎ／ｍｍ２、特許文献２の実験例における曲げ強度は最大でも２．５９Ｎ／ｍｍ２であり、さらなる強度向上を図る余地がある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、従来の硬化体に比べ、強度向上を図ることが可能な硬化体を提供しようとするものである。
本発明の一態様は、
消石灰および／または生石灰（但し、石灰製砂、ならびに、水に溶解された消石灰および／または生石灰は除く。）と、石灰製砂と、多孔質石粉末（但し、ゼオライト粉末およびセピオライト粉末は除く。）と、木節粘土および／または蛙目粘土である粘土（但し、ゼオライトおよびセピオライトは除く。）と、Ｃａイオン濃度が１～２０ｇ／ＬであるＣａイオン含有水溶液とを含む組成物（但し、多孔質粘土鉱物を含む組成物は除く。）の硬化体であって、
前記組成物は、質量％で、
前記消石灰および／または生石灰：２０％以上５０％以下、
前記石灰製砂：２０％以上５５％以下、
前記多孔質石粉末：２％以上１５％以下、
前記粘土：２％以上８％以下、
前記Ｃａイオン含有水溶液：２％以上１５％以下である（但し、各成分の割合は合計で１００％となるように選択される）、
硬化体にある。
消石灰および／または生石灰（但し、石灰製砂、ならびに、水に溶解された消石灰および／または生石灰は除く。）と、石灰製砂と、多孔質石粉末（但し、ゼオライト粉末およびセピオライト粉末は除く。）と、木節粘土および／または蛙目粘土である粘土（但し、ゼオライトおよびセピオライトは除く。）と、Ｃａイオン濃度が１～２０ｇ／ＬであるＣａイオン含有水溶液とを含む組成物（但し、多孔質粘土鉱物を含む組成物は除く。）の硬化体であって、
前記組成物は、質量％で、
前記消石灰および／または生石灰：２０％以上５０％以下、
前記石灰製砂：２０％以上５５％以下、
前記多孔質石粉末：２％以上１５％以下、
前記粘土：２％以上８％以下、
前記Ｃａイオン含有水溶液：２％以上１５％以下である（但し、各成分の割合は合計で１００％となるように選択される）、
硬化体にある。
上記硬化体は、上記特定の組成物の硬化体より構成されている。そのため、上記硬化体は、従来の硬化体に比べ、高い曲げ強度を確保することができる。よって、上記硬化体によれば、従来の硬化体に比べ、強度向上を図ることが可能な硬化体を提供することができる。
本実施形態の硬化体について、詳細に説明する。なお、本開示において、数値範囲の下限値および上限値は任意に組み合わせ可能なものとする（以下、省略）。
本実施形態の硬化体は、消石灰および／または生石灰と、石灰製砂と、多孔質石粉末と、粘土と、Ｃａイオン含有水溶液とを含む組成物の硬化体より構成されている。
本実施形態の硬化体は、上記特定の組成物からなる坏土をプレス成形し、得られたプレス成形体を乾燥により硬化させて硬化体とすることにより製造することができる。なお、上記特定の組成物は粘土を含んでいるので、プレス成形体の生強度を確保することができる。そのため、本実施形態の硬化体は、原料を型に流し込んで成形したり、焼成したりすることなく製造することができるので、生産性を向上させることができる。また、本実施形態の硬化体は、上記特定の組成物の硬化体より構成されるため、製造時に空気中のＣＯ２を吸収して硬化、固定化することができ、硬化体となった後も、空気中のＣＯ２を一定量吸収することができる。これは、上記特定の組成物がＣａイオン含有水溶液を含むことにより、硬化体表面だけでなく硬化体内部にＣＯ２が入りやすくなり、硬化体内部においても、消石灰および／または生石灰、石灰製砂の中性化の進行が生じ、硬化が進むことなどによるものと推察される。
上記特定の組成物において、消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）および／または生石灰（ＣａＯ）は、空気中の二酸化炭素との反応による硬化のために重要な成分である。但し、上記特定の組成物にいう「消石灰および／または生石灰」は、石灰製砂、ならびに、水に溶解された消石灰および／または生石灰を含まないものである。したがって、上記特定の組成物は、石灰製砂とは異なる「消石灰および／または生石灰」と「石灰製砂」とを必須とする。また、上記特定の組成物は、水に溶解された消石灰および／または生石灰とは異なる「消石灰および／または生石灰」と「Ｃａイオン含有水溶液」との両方を必須とする。
上記特定の組成物は、消石灰、生石灰のいずれか一方または両方を含んでいてもよい。好ましくは、上記特定の組成物の調製時における水との反応による発熱抑制、取り扱い性などの観点から、消石灰を好適に用いることができる。消石灰、生石灰は、例えば、石灰岩、石灰石、貝殻（牡蠣殻、ホタテ貝殻等）、珊瑚などに由来するものを用いることができる。消石灰、生石灰は、粉末であることができる。
上記特定の組成物において、石灰製砂とは、石灰石から生石灰を製造する時に生じる砂状のものをいう。石灰製砂は、細骨材として機能しうるものであり、石灰製砂の粒度は、例えば、４ｍｍ以下とすることができる。石灰製砂は、例えば、中山石灰工業株式会社製のものを有限会社瓦工事ミヤケより入手することが可能である。
上記特定の組成物において、多孔質石粉末は、多孔質石材の粉末である。多孔質石粉末は、上記特定の組成物の硬化体に、吸放湿性能および／または消臭性能を付与するために有用な成分である。但し、上記特定の組成物にいう「多孔質石粉末」は、ゼオライト粉末およびセピオライト粉末を含まないものである。
多孔質石粉末を構成する多孔質石材としては、天然のものが好ましく、具体的には、例えば、十和田火山由来の天然軽石（以下、十和田湖軽石ということがある。）、伊豆諸島新島産のコーガ石（以下、新島コーガ石ということがある。）、岐阜県美濃白川産の麦飯石（以下、美濃白川麦飯石ということがある。）、兵庫県高砂市から兵庫県加西市に分布する流紋岩質溶結凝灰岩（例えば、竜山石、長石（おさいし）、高室石など）などが挙げられる。なお、多孔質石粉末は、これらに限定されるものではなく、吸放湿性能および／または消臭性能を有するものであれば、種々のものを適用することができる。また、多孔質石材は、１種または２種以上併用することができる。
上記特定の組成物において、粘土は、上記特定の組成物からなる坏土によるプレス成形性の確保、プレス成形体の生強度確保などに必要な成分である。粘土は、具体的には、木節粘土および／または蛙目粘土である。粘土としては、アルミナ分が多く粘り気がありプレス成形体の生強度を確保しやすいなどの観点から、木節粘土を好適に用いることができる。
上記特定の組成物において、Ｃａイオン含有水溶液は、Ｃａイオンと、水とを少なくとも含んでいる。Ｃａイオン含有水溶液は、Ｃａイオン、水以外にも、酢酸、クエン酸、ギ酸などの酸を含むことができる。これらは１種または２種以上含まれていてもよい。なお、水は特に限定されず、上水、イオン水、純水、蒸留水、飲用可能な地下水などいずれであってもよい。
生石灰や消石灰は、重量百分率濃度で純水に０．２ ％程度溶解することが知られている。上記特定の組成物においては、ＣａＯやＣａ（ＯＨ）２が０．２％よりも多く溶解したＣａイオン含有水溶液を好適に用いることができる。このようなＣａイオンが高い濃度で存在するＣａイオン含有水溶液は、例えば、１０％酢酸水溶液を用いると重量百分率濃度でＣａＯを常温で、Ｃａベースで３．２％（３２ｇ／Ｌ）程度溶解させることができる。ＣａＯやＣａ（ＯＨ）２の溶解が困難である場合は、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）を添加することができる。また、酢酸水溶液以外にクエン酸水溶液、ギ酸水溶液などの酸含有水溶液を用いて、ＣａＯおよび／またはＣａ（ＯＨ）２を溶解させてもよい。但し、自然環境および溶解能力などを考慮すると、酢酸水溶液を用いることが好ましい。なお、Ｃａイオン含有水溶液のｐＨは、適宜調整することができる。Ｃａイオン含有水溶液が、Ｃａイオンと、酸と、水とを含む場合には、上記特定の組成物の硬化時に、針状の結晶を有する酢酸カルシウムを生じさせることができるので、硬化体の強度向上に有利である。
Ｃａイオン含有水溶液の作製に使用するＣａＯおよび／またはＣａ（ＯＨ）２は、特定のＣａＯおよび／またはＣａ（ＯＨ）２に限定されるものではなく、例えば、９００℃～１２００℃で焼成した牡蠣殻の粉末などを使用することができる。また、牡蠣殻に代えてホタテ貝殻などの他の貝殻を焼成した貝殻粉末を使用することもできる。Ｃａイオン含有水溶液におけるＣａイオンが貝殻由来である場合には、水産業などにおいて廃棄される貝殻を資源として再利用することができるので、廃棄物を減らすことができる。上記貝殻のうち好ましくは、牡蠣殻であるとよい。これは牡蠣殻の成分分析をすると、他の貝殻よりも多くのミネラルを含んでいるため、硬化体の製造時に物性や強度に良い影響を与えることができると考えられるからである。なお、貝殻由来のＣａイオンを含むＣａイオン含有水溶液は、例えば、株式会社瀬戸漆喰本舗または有限会社瓦工事ミヤケより入手することが可能である。また、Ｃａイオン含有水溶液は、最初から所定のＣａイオン濃度に調製されていてもよいし、原液を水で薄めたものであってもよい。
Ｃａイオン含有水溶液におけるＣａイオン濃度は、具体的には、１～２０ｇ／Ｌである。Ｃａイオン含有水溶液におけるＣａイオン濃度は、好ましくは、硬化体の強度向上などの観点から、１～１０ｇ／Ｌとすることができる。また、この場合において、Ｃａイオン含有水溶液が酢酸を含む場合には、針状の結晶を有する酢酸カルシウムを生じさせやすいため、硬化体の強度向上に有利である。
上記特定の組成物は、他にも、顔料などの添加剤を１種または２種以上含んでいてもよい。顔料としては、例えば、墨、弁柄などを例示することができる。
上記特定の組成物は、消石灰および／または生石灰：２０％以上５０％以下、石灰製砂：２０％以上５５％以下、多孔質石粉末：２％以上１５％以下、粘土：２％以上８％以下、Ｃａイオン含有水溶液：２％以上１５％以下とされる。なお、上記各成分の割合は、合計で１００％となるように選択される。また、上述した顔料の割合は、上記各成分の合計割合１００％に対して、例えば、０．１％以上５％以下とすることができる。なお、上記各成分の割合は、質量％である。
上記特定の組成物において、消石灰および／または生石灰が２０％を下回ると、その分を主に石灰製砂で補填する必要が生じ、骨材として機能し得る石灰製砂が過度に多くなる。そのため、上記特定の組成物をプレス成形した直後のプレス成形体の状態が非常にざらついた感じとなり、また、プレス成形体の生強度が低下して変形しやすくなり、取り扱い性が悪くなる。また、硬化体の曲げ強度向上も図り難くなる。また、用いる消石灰および／または生石灰が少ないため、硬化体のＣＯ２の吸収速度も低下する。一方、消石灰および／または生石灰が５０％を上回ると、上記特定の組成物の調合時に粉塵ロスが多くなり、硬化体の品質ばらつきの原因となる。また、消石灰および／または生石灰が２０％以上５０％以下であることにより、硬化体の色目を白色系としやすくなるため、市場性も向上する。消石灰および／または生石灰の下限は、好ましくは、２２．５％以上、より好ましくは、２５％以上、さらに好ましくは、２７．５％以上、さらにより好ましくは、３０％以上とすることができる。また、消石灰および／または生石灰の上限は、好ましくは、４９％以下、より好ましくは、４８％以下、さらに好ましくは、４７％以下、さらにより好ましくは、４６％以下とすることができる。
上記特定の組成物において、石灰製砂が２０％を下回ると、その分を主に消石灰および／または生石灰で補填するか、あるいは、多孔質石粉末で補填する必要が生じ、消石灰および／または生石灰が過度に多くなるか、あるいは、多孔質石粉末が過度に多くなる。消石灰および／または生石灰が過度に多くなると、上記特定の組成物の調合時に粉塵ロスが多くなり、硬化体の品質ばらつきの原因となる。多孔質石粉末が過度に多くなると、硬化体の曲げ強度を向上させることが困難になり、また、多孔質石粉末は白色系の色でないことが多いために硬化体を白色系の色目にすることが困難になる。一方、石灰製砂が５５％を上回ると、骨材として機能し得る石灰製砂が過度に多くなる。そのため、上記特定の組成物をプレス成形した直後のプレス成形体の状態が非常にざらついた感じとなり、また、プレス成形体の生強度が低下して変形しやすくなり、取り扱い性が悪くなる。また、硬化体の曲げ強度向上も図り難くなる。また、用いる消石灰および／または生石灰を少なくする必要が生じ、硬化体のＣＯ２の吸収速度も低下する。石灰製砂の下限は、好ましくは、２５％以上、より好ましくは、２７．５％以上、さらに好ましくは、３０％以上、さらにより好ましくは、３２．５％以上、さらにより一層好ましくは、３５％以上とすることができる。また、石灰製砂の上限は、好ましくは、５４％以下、より好ましくは、５３％以下、さらに好ましくは、５２％以下、さらにより好ましくは、５１％以下、さらにより一層好ましくは、５０％以下とすることができる。
上記特定の組成物において、消石灰および／または生石灰と石灰製砂の合計含有量は、７５％以上であることが好ましい。この場合には、従来の硬化体に対する強度向上効果を高めることが可能になる。消石灰および／または生石灰と石灰製砂の合計含有量は、より好ましくは、７６％以上、さらに好ましくは、７７％以上、さらにより好ましくは、７８％以上、さらにより一層好ましくは、７９％以上、最も好ましくは、８０％以上とすることができる。
上記特定の組成物において、多孔質石粉末が２％以下になると、硬化体に調湿性能や消臭性能を付与することが困難になる。一方、多孔質石粉末が１５％を上回ると、硬化体の曲げ強度を向上させることが困難になり、また、多孔質石粉末は白色系の色でないことが多いために硬化体を白色系の色目にすることも困難になる。多孔質石粉末の下限は、好ましくは、３％以上、より好ましくは、４％以上、さらに好ましくは、５％以上とすることができる。また、多孔質石粉末の上限は、好ましくは、１４％以下、より好ましくは、１３％以下、さらに好ましくは、１２％以下、さらにより好ましくは、１１％以下、さらにより一層好ましくは、１０％以下とすることができる。
上記特定の組成物において、粘土が２％を下回ると、上記特定の組成物の粘り気が少なくなってプレス成形性を確保し難くなり、また、プレス成形体も崩れ易くなる傾向が見られる。一方、粘土が８％を上回ると、上記特定の組成物をプレス成形した後のプレス成形体の型抜きが困難になる傾向が見られる。粘土の下限は、好ましくは、２．５％以上、より好ましくは、３％以上、さらに好ましくは、３．５％以上、さらにより好ましくは、４％以上とすることができる。また、粘土の上限は、好ましくは、７．５％以下、より好ましくは、７％以下、さらに好ましくは、６．５％以下、さらにより好ましくは、６％以下とすることができる。
上記特定の組成物において、Ｃａイオン含有水溶液が２％を下回ると、二酸化炭素との反応による硬化を確保し難くなり、曲げ強度を確保し難くなる傾向が見られる。一方、Ｃａイオン含有水溶液が１５％を上回ると、上記特定の組成物における水分が多くなり、上記特定の組成物をプレス成形した際に、プレス成形体が金型にひっつきやすくなり、生産性が低下する傾向が見られる。Ｃａイオン含有水溶液の下限は、好ましくは、３％以上、より好ましくは、４％以上、さらに好ましくは、５％以上、さらにより好ましくは、６％以上とすることができる。また、Ｃａイオン含有水溶液の上限は、好ましくは、１３％以下、より好ましくは、１２％以下、さらに好ましくは、１１％以下、さらにより好ましくは、１０％以下とすることができる。
本実施形態の硬化体は、例えば、タイル、ボード、パネルなどの建材などとして好適に用いることができる。本実施形態の硬化体は、これに限定されるものではなく、他にも、消臭剤、コースター、浄化剤（水槽用など）、調湿材、除湿材などに用いることも可能である。なお、本実施形態の硬化体の形状は、特に限定されるものではなく、硬化体の用途に応じて適宜選択することができる。
本実施形態の硬化体は、上述したように、上記特定の組成物が硬化されてなる硬化体より構成されている。具体的には、本実施形態の硬化体は、上記特定の組成物のプレス成形体が乾燥、硬化してなる硬化体より構成されることができる。つまり、本実施形態の硬化体は、焼成されていない。本実施形態の硬化体は、焼成されていないにも関わらず、従来の硬化体に比べ、高い強度を確保することができる。なお、硬化体が焼成されていないことは、Ｘ線回折と熱分析により把握することができる。具体的には、硬化体について炭酸カルシウムの存在を確認するとともに、硬化体の熱分析を行い、１００℃程度までの吸着水の脱離による重量減少、６００℃程度までの結晶水の脱離による重量減少、８００℃程度までの炭酸カルシウムの分解に起因する二酸化炭素の脱離による重量減少の有無を確認する。炭酸カルシウムの分解に起因する二酸化炭素の脱離による重量減少が見られた場合には、少なくとも炭酸カルシウムが分解してしまう温度まで加熱されていなかった、つまり、焼成されていなかったということができる。
本実施形態の硬化体は、以下のようにして製造することができるが、これに限定されるものではない。
本実施形態の硬化体の製造方法は、坏土準備工程と、プレス成形工程と、乾燥硬化工程とを有しており、焼成工程は有していない。
坏土準備工程は、消石灰および／または生石灰と、石灰製砂と、多孔質石粉末と、粘土と、Ｃａイオン含有水溶液とを含む上記特定の組成物より構成される坏土を準備する工程である。上記特定の組成物より構成される坏土は、例えば、各成分を配合し、土練機などの混練機にて混練した後、デシンターなどの粉砕機を用いて微細に粉砕することなどによって調製することができる。なお、上記特定の組成物の含水率は、質量％で、７％～１３％程度とすることができる。
プレス成形工程は、坏土準備工程にて準備した坏土をプレス成形し、プレス成形体を得る工程である。プレス成形機は、乾式プレス成形機を好適に用いることができる。プレス成形体の最大厚みは、例えば、８ｍｍ以上２５ｍｍ以下とすることができる。
乾燥硬化工程は、プレス成形体を乾燥、硬化させて硬化体とする工程である。プレス成形体の乾燥は、自然乾燥、乾燥機を用いた強制乾燥のいずれであってもよいが、好ましくは、生産性などの観点から、強制乾燥とすることができる。この場合、乾燥温度は、例えば、８０℃～１２０℃程度とすることができる。乾燥時間は、６時間～１２時間程度とすることができる。乾燥雰囲気は、空気中とすることができる。
なお、乾燥硬化工程後に、必要に応じて、硬化体を粉砕し、粉砕物とする工程や、粉砕した硬化体をさらに分級する工程、硬化体を切断加工、研削加工、くり抜き加工などの加工を行う工程などを追加することもできる。
上述した本実施形態の硬化体の製造方法は、原料を型に流し込んで成形したり、焼成したりすることなく本実施形態の硬化体を製造することができ、硬化体の生産性を向上させることができる。また、本実施形態の硬化体の製造方法は、上記特定の組成物が漆喰材料のようにスサを含まないため、上記特定の組成物の混練トラブルなども生じ難く、生産性の向上に有利である。
以下、実験例を用いて、本開示の硬化体についてより具体的に説明する。
（実験例１）
＜原料準備＞
以下の原料を準備した。
・消石灰（粉末）「粒度０．１５ｍｍ以下、中山石灰工業株式会社製」
・石灰製砂（砂状顆粒）「粒度４．０ｍｍ以下、中山石灰工業株式会社製」
・多孔質石粉末
新島コーガ石（粉末）「粒度１ｍｍ以下、丸美陶料株式会社製」
・粘土
木節粘土（粉末）「粒度０．５ｍｍ以下、ヤマダ窯業原料有限会社より入手した水簸木節粘土をデシンター掛けしたもの」
・ゼオライト（粉末）「粒度１．２５μｍ以下、日東粉化工業株式会社製」
・セピオライト（粉末）「粒度１５０メッシュ０．１ｍｍ以下、近江鉱業株式会社製」
・Ｃａイオン含有水溶液
株式会社瀬戸漆喰本舗より牡蠣殻由来のＣａイオン水原液を入手した。Ｃａイオン水原液は、Ｃａイオン濃度が２０ｇ／Ｌとなるように牡蠣殻由来のＣａＯを酢酸溶液に溶かしたものである。上記Ｃａイオン水原液と蒸留水とを４００Ｌ：６００Ｌの質量割合にて混合することにより、Ｃａイオン含有水溶液を調製した。なお、本実験例において調整した牡蠣殻由来のＣａイオン含有水溶液は、牡蠣殻由来のＣａイオンと、水と、酢酸とを含んでおり、Ｃａイオン濃度は８ｇ／Ｌである。
（実験例１）
＜原料準備＞
以下の原料を準備した。
・消石灰（粉末）「粒度０．１５ｍｍ以下、中山石灰工業株式会社製」
・石灰製砂（砂状顆粒）「粒度４．０ｍｍ以下、中山石灰工業株式会社製」
・多孔質石粉末
新島コーガ石（粉末）「粒度１ｍｍ以下、丸美陶料株式会社製」
・粘土
木節粘土（粉末）「粒度０．５ｍｍ以下、ヤマダ窯業原料有限会社より入手した水簸木節粘土をデシンター掛けしたもの」
・ゼオライト（粉末）「粒度１．２５μｍ以下、日東粉化工業株式会社製」
・セピオライト（粉末）「粒度１５０メッシュ０．１ｍｍ以下、近江鉱業株式会社製」
・Ｃａイオン含有水溶液
株式会社瀬戸漆喰本舗より牡蠣殻由来のＣａイオン水原液を入手した。Ｃａイオン水原液は、Ｃａイオン濃度が２０ｇ／Ｌとなるように牡蠣殻由来のＣａＯを酢酸溶液に溶かしたものである。上記Ｃａイオン水原液と蒸留水とを４００Ｌ：６００Ｌの質量割合にて混合することにより、Ｃａイオン含有水溶液を調製した。なお、本実験例において調整した牡蠣殻由来のＣａイオン含有水溶液は、牡蠣殻由来のＣａイオンと、水と、酢酸とを含んでおり、Ｃａイオン濃度は８ｇ／Ｌである。
＜坏土作製＞
後述の表１に示す各配合割合にて、消石灰、石灰製砂、多孔質石粉末、粘土、ゼオライト、セピオライト、および、Ｃａイオン含有水溶液を練り込み、各組成物を得た。得られた各組成物をデシンターにて粉砕することにより、デシン粉からなる各坏土を得た。
後述の表１に示す各配合割合にて、消石灰、石灰製砂、多孔質石粉末、粘土、ゼオライト、セピオライト、および、Ｃａイオン含有水溶液を練り込み、各組成物を得た。得られた各組成物をデシンターにて粉砕することにより、デシン粉からなる各坏土を得た。
得られた各坏土を、一軸加圧式の乾式フリクションプレス成形機にてプレス成形し、各プレス成形体を得た。プレス成形体の外形は、７５ｍ×７５ｍｍとした。プレス成形体の厚みは約９～１０ｍｍ、重さは約８５ｇ～９５ｇ／枚とした。プレス成形体の面状は平坦とした。
＜硬化体の形成＞
成形金型から脱型した各プレス成形体を、高濃度のＣＯ２を充填させた密閉容器内に入れて２４時間保持することにより各硬化体とした。以上により、試験体１～試験体７の硬化体を得た。本実験例においては、得られた各硬化体は、内装用のタイルを想定したものである。
成形金型から脱型した各プレス成形体を、高濃度のＣＯ２を充填させた密閉容器内に入れて２４時間保持することにより各硬化体とした。以上により、試験体１～試験体７の硬化体を得た。本実験例においては、得られた各硬化体は、内装用のタイルを想定したものである。
また、市販の焼成品の調湿タイルを、試験体８とした。なお、試験体８は、未焼成品の試験体１～試験体７との強度を比較するためのものである。
＜評価＞
－曲げ強度－
各試験体について、３点曲げ試験（ｎ＝３）を行い、得られた曲げ強度測定値の算術平均値を、曲げ強度とした。なお、曲げ強度測定時のスパンは６５ｍｍとした。
－曲げ強度－
各試験体について、３点曲げ試験（ｎ＝３）を行い、得られた曲げ強度測定値の算術平均値を、曲げ強度とした。なお、曲げ強度測定時のスパンは６５ｍｍとした。
－ＣＯ２濃度－
上記プレス成形直後の各プレス成形体をビニール袋に入れ、自然にＣＯ２を吸収しないようにして各サンプル（質量は約４００ｇに統一、４ピースに相当）とした。また、密閉容器としてデシケータ（材質：アクリロニトリルスチレン樹脂、大きさ：３５ｃｍ×３５ｃｍ×４０ｃｍ、容器容積：４９Ｌ）を準備した。次いで、３０Ｌ炭酸ガスボンベ（工業用炭酸ガス 純度（ｖ／ｖ％）９９．５％）を使用し、室内（温度２１℃）およびデシケータ内のＣＯ２濃度を調製した。次いで、ビニール袋から取り出したサンプルをデシケータ内に入れ、ＣＯ２濃度測定器（４００～５０００ｐｐｍ、サンワサプライ社製）を用いて、試験開始時からの経過時間とデシケータ内のＣＯ２濃度との関係を測定した。デシケータ内においては、サンプルがＣＯ２を吸収するために、試験開始時からの経過時間とともにデシケータ内のＣＯ２濃度が減少していく。ここでは、経過時間０分（試験開始時）、経過時間３０分、経過時間６０分におけるＣＯ２濃度を抽出して比較した。この際、経過時間６０分よりも前に、ＣＯ２濃度測定器の測定限界４００ｐｐｍに達した場合には、ＣＯ２濃度が４００ｐｐｍとなったときの経過時間を求めた。なお、ＣＯ２濃度４００ｐｐｍは、自然界と同等のＣＯ２濃度である。
上記プレス成形直後の各プレス成形体をビニール袋に入れ、自然にＣＯ２を吸収しないようにして各サンプル（質量は約４００ｇに統一、４ピースに相当）とした。また、密閉容器としてデシケータ（材質：アクリロニトリルスチレン樹脂、大きさ：３５ｃｍ×３５ｃｍ×４０ｃｍ、容器容積：４９Ｌ）を準備した。次いで、３０Ｌ炭酸ガスボンベ（工業用炭酸ガス 純度（ｖ／ｖ％）９９．５％）を使用し、室内（温度２１℃）およびデシケータ内のＣＯ２濃度を調製した。次いで、ビニール袋から取り出したサンプルをデシケータ内に入れ、ＣＯ２濃度測定器（４００～５０００ｐｐｍ、サンワサプライ社製）を用いて、試験開始時からの経過時間とデシケータ内のＣＯ２濃度との関係を測定した。デシケータ内においては、サンプルがＣＯ２を吸収するために、試験開始時からの経過時間とともにデシケータ内のＣＯ２濃度が減少していく。ここでは、経過時間０分（試験開始時）、経過時間３０分、経過時間６０分におけるＣＯ２濃度を抽出して比較した。この際、経過時間６０分よりも前に、ＣＯ２濃度測定器の測定限界４００ｐｐｍに達した場合には、ＣＯ２濃度が４００ｐｐｍとなったときの経過時間を求めた。なお、ＣＯ２濃度４００ｐｐｍは、自然界と同等のＣＯ２濃度である。
表１に、各試験体の作製に用いた各組成物の配合割合、曲げ強度、ＣＯ２濃度の測定結果をまとめて示す。
また、試験体１は、組成物における消石灰および石灰製砂の含有量が本開示規定される範囲を満たしていない。そのため、試験体１は、試験体７に比べ曲げ強度が高くなったものの、十分な強度向上効果を得ることができなかった。
これらに対し、試験体２～試験体６は、本開示により規定される特定の組成物の硬化体よりなる。そのため、試験体２～試験体６は、試験体７に比べ、高い曲げ強度を確保することができた。この結果から、試験体２～試験体６によれば、従来の硬化体に比べ、強度向上を図ることが可能な硬化体が得られることが確認された。したがって、本開示の硬化体によれば、強度が高く、取り扱い性に優れる硬化体を得ることができるといえる。
また、試験体２～試験体６は、試験体７のような一般的な焼成工程がなく、焼成で発生するＣＯ２を自然環境中に排出することがない。また、硬化体の製造時に、空気中のＣＯ２を吸収して硬化し、固定化することができ、製品となった後も、空気中のＣＯ２を一定量吸収し続けることができる。したがって、本開示の硬化体によれば、自然環境への貢献度が高い硬化体を得ることが可能になる。
また、試験体２～試験体６同士を比較すると、消石灰および／または生石灰と石灰製砂の合計含有量を８０％以上とした試験体４～試験体６は、特に強度向上効果が大きく、加えて、ＣＯ２の吸収時間も早くすることができることがわかる。また、消石灰が５０％を上回ると、組成物の調合時に粉塵ロスが多くなる傾向が見られたことから、粉塵ロスによる硬化体の品質ばらつき抑制や、より良い生産環境の確保などを考慮すると、試験体６よりも、試験体４、試験体５がより好ましい硬化体であるということがいえる。
（実験例２）
実験例１の試験体４および試験体５における組成物配合にて、各硬化体からなるタイルを実生産した。得られた各タイルについて、ＪＩＳ Ａ１４７０－１：２０１４「建築材料の吸放湿性試験方法－第１部：湿度応答法」に準じて、吸放湿試験を行った。また、得られた各タイルについて、アンモニアガス、ホルムアルデヒドガスの吸着試験を行った。吸着試験は、具体的には、容量１０Ｌのガス収集袋に各タイルを入れて封をしたものに、約２００ｐｐｍのアンモニア、約１００ｐｐｐｍのホルムアルデヒドを含む窒素ガス１０Ｌを、ガス収集袋に移し、一定時間毎に、検知管法によってガス濃度を測定することにより行った。
実験例１の試験体４および試験体５における組成物配合にて、各硬化体からなるタイルを実生産した。得られた各タイルについて、ＪＩＳ Ａ１４７０－１：２０１４「建築材料の吸放湿性試験方法－第１部：湿度応答法」に準じて、吸放湿試験を行った。また、得られた各タイルについて、アンモニアガス、ホルムアルデヒドガスの吸着試験を行った。吸着試験は、具体的には、容量１０Ｌのガス収集袋に各タイルを入れて封をしたものに、約２００ｐｐｍのアンモニア、約１００ｐｐｐｍのホルムアルデヒドを含む窒素ガス１０Ｌを、ガス収集袋に移し、一定時間毎に、検知管法によってガス濃度を測定することにより行った。
その結果、各タイルは、いずれも、吸放湿性能、および、アンモニアガス、ホルムアルデヒドガスの吸着性能を有していることが確認された。
したがって、実験例２の結果に実験例１の結果を合わせると、本開示の硬化体によれば、従来の硬化体に比べ、強度向上を図ることが可能であり、焼成によるＣＯ２の排出がなく、製造後もＣＯ２を一定量吸収し続けることができることから自然環境への貢献度が高く、調湿、消臭効果によるクリーンな環境維持にも貢献可能な硬化体を得ることができるといえる。
本発明は、上記実施形態、上記実験例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、上記実施形態、上記実験例に示される各構成は、それぞれ任意に組み合わせることができる。
本発明の特徴を以下の通り示す。
項１．
消石灰および／または生石灰（但し、石灰製砂、ならびに、水に溶解された消石灰および／または生石灰は除く。）と、石灰製砂と、多孔質石粉末（但し、ゼオライト粉末およびセピオライト粉末は除く。）と、木節粘土および／または蛙目粘土である粘土と、Ｃａイオン濃度が１～２０ｇ／ＬであるＣａイオン含有水溶液とを含む組成物の硬化体であって、
前記組成物は、質量％で、
前記消石灰および／または生石灰：２０％以上５０％以下、
前記石灰製砂：２０％以上５５％以下、
前記多孔質石粉末：２％以上１５％以下、
前記粘土：２％以上８％以下、
前記Ｃａイオン含有水溶液：２％以上１５％以下である（但し、各成分の割合は合計で１００％となるように選択される）、
硬化体。
項２．
前記組成物は、質量％で、
前記消石灰および／または生石灰と前記石灰製砂の合計含有量が７５％以上である、
項１に記載の硬化体。
項３．
前記硬化体は、前記組成物の坏土のプレス成形体が乾燥により硬化したものである、
項１または項２に記載の硬化体。
項４．
前記硬化体は、焼成されていない、
項１から項３のいずれか１項に記載の硬化体。
項５
前記Ｃａイオン含有水溶液は、Ｃａイオンと、酸と、水とを含む、
項１から項４のいずれか１項に記載の硬化体。
項６．
前記Ｃａイオンは、貝殻由来である、
項５に記載の硬化体。
項１．
消石灰および／または生石灰（但し、石灰製砂、ならびに、水に溶解された消石灰および／または生石灰は除く。）と、石灰製砂と、多孔質石粉末（但し、ゼオライト粉末およびセピオライト粉末は除く。）と、木節粘土および／または蛙目粘土である粘土と、Ｃａイオン濃度が１～２０ｇ／ＬであるＣａイオン含有水溶液とを含む組成物の硬化体であって、
前記組成物は、質量％で、
前記消石灰および／または生石灰：２０％以上５０％以下、
前記石灰製砂：２０％以上５５％以下、
前記多孔質石粉末：２％以上１５％以下、
前記粘土：２％以上８％以下、
前記Ｃａイオン含有水溶液：２％以上１５％以下である（但し、各成分の割合は合計で１００％となるように選択される）、
硬化体。
項２．
前記組成物は、質量％で、
前記消石灰および／または生石灰と前記石灰製砂の合計含有量が７５％以上である、
項１に記載の硬化体。
項３．
前記硬化体は、前記組成物の坏土のプレス成形体が乾燥により硬化したものである、
項１または項２に記載の硬化体。
項４．
前記硬化体は、焼成されていない、
項１から項３のいずれか１項に記載の硬化体。
項５
前記Ｃａイオン含有水溶液は、Ｃａイオンと、酸と、水とを含む、
項１から項４のいずれか１項に記載の硬化体。
項６．
前記Ｃａイオンは、貝殻由来である、
項５に記載の硬化体。
Claims (6)
- 消石灰および／または生石灰（但し、石灰製砂、ならびに、水に溶解された消石灰および／または生石灰は除く。）と、石灰製砂と、多孔質石粉末（但し、ゼオライト粉末およびセピオライト粉末は除く。）と、木節粘土および／または蛙目粘土である粘土（但し、ゼオライトおよびセピオライトは除く。）と、Ｃａイオン濃度が１～２０ｇ／ＬであるＣａイオン含有水溶液とを含む組成物（但し、多孔質粘土鉱物を含む組成物は除く。）の硬化体であって、
前記組成物は、質量％で、
前記消石灰および／または生石灰：２０％以上５０％以下、
前記石灰製砂：２０％以上５５％以下、
前記多孔質石粉末：２％以上１５％以下、
前記粘土：２％以上８％以下、
前記Ｃａイオン含有水溶液：２％以上１５％以下である（但し、各成分の割合は合計で１００％となるように選択される）、
硬化体。 - 前記組成物は、質量％で、
前記消石灰および／または生石灰と前記石灰製砂の合計含有量が７５％以上である、
請求項１に記載の硬化体。 - 前記硬化体は、前記組成物の坏土のプレス成形体が乾燥により硬化したものである、
請求項１または請求項２に記載の硬化体。 - 前記硬化体は、焼成されていない、
請求項１または請求項２に記載の硬化体。 - 前記Ｃａイオン含有水溶液は、Ｃａイオンと、酸と、水とを含む、
請求項１または請求項２に記載の硬化体。 - 前記Ｃａイオンは、貝殻由来である、
請求項５に記載の硬化体。
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