JPH01113236A - 調湿機能を有するセラミック板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業−１−の利用分野］ 本発明は調湿機能ををするセラミック板に関する。さら
に詳しくは、軽量大型板であり、断熱性、耐火性、防火
性、耐候性に優れ、装飾性豊かであり、とくに木材に優
るとも劣らぬ優れた調湿機能を有するセラミック板に関
する。本明細書において調湿機能とは、吸湿機能および
放湿機能を意味し、たとえば本発明のセラミック板を壁
材として用いたばあいに、室内が高湿度のときは壁材が
湿気を吸収し、逆に室内が低湿度のときは壁材が湿気を
室内に放出するような機能のことをいう。

［従来の技術および発明が解決しようとする問題点］ 従来の日本の建物は、主として木、土、紙により構成さ
れて判り、屋外の気候に影響され易いものの、構造物の
すべてが呼吸作用をなしており、高湿度のときは水分を
吸収し、逆に乾燥時には水分を放出して屋内の湿度調整
を行なっていた。

ところが、昨今の建物はコンクリート構造に代表される
ように密閉型のものが多く、通気性、呼吸作用のない構
造となっている。したがって、湿度の高い地方ではとく
に結露による弊害が大きく、建物の居住性を低下させて
いた。

そこで、従来にあっては、石膏ボードに化粧紙を貼ると
か、コンクリートの表面に吸湿シートを貼るなどして居
住性を保ってきたが、石膏ボードは水に弱く、また装飾
性や強度に劣るという問題があり、吸湿シートは汚れや
すく取り替えが必要であるという問題がある。したがっ
て、タイルのようなセラミック板であって、しかも調湿
機能を有する建材が久しく望まれていた。

本発明は、前記の点に鑑み、無機発泡多孔質素材の優れ
た点である軽量性、断熱性、耐火性、作業性、装飾性な
どを生かしつつ、さらに調湿機能を有するセラミック板
を提供することをＩ」的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の調湿機能をａするセラミック板は発泡性無機質
原料を加熱発泡せしめた基層と、該基層上に形成された
、調湿無機原料を含む調湿層と、該調湿層の上に形成さ
れ、発泡性無機質原料を加熱発泡せしめた、連通気孔を
有する化粧層とからなり、前記基層、調湿層および化粧
層が焼成により溶化一体にされてなることを主成分とし
ている。

［実施例］ 本発明のセラミック板は、基層、調湿層および化粧層か
らなる多層構造を有しており、これらの層は焼成により
一体形成される。

基層には、天然ガラス、人ニガラスなどの粉末に、ドロ
マイト、炭化硅素などの発泡剤を加えたものを用いても
よいが、ガラス粉末に代えて火山性天然原料である酸性
白土、抗火石、シラスなどにフラックス成分と発泡剤を
加配して４４ＡＩｍ−９０％以上になるように微粉砕し
く全ｆｆ１ｍの９０％以上が４４μｍのフルイを通るこ
と）、この粉体を０．２〜１　ｒｇｌｔｉに造粒したも
のを用いるのが温度の均一、均一発泡加熱によるガスの
発散性などにおいて優れているので好ましい。

フラックス成分とは、他の物質に混入せしめるとその物
質の融点を下げる物質であり、たとえばＮａ２ＣＯ３、
Ｎａ２５１０３、Ｎ　ａＮ　０３、Ｎａ２ＨＰＯ４、Ｐ
ｂｘ０４．２ＰｂＣＯ３拳Ｐｂ（Ｏｆｆ）２　、ＢａＣ
０ｚ　　、　ＮａＢ４Ｏ７・１ＯＨ２０、Ｈ３ＢＯ３、
ＺｎＯ、ガラス粉、フリットなどがある。

基層の内部にはセラミック板の強度を保持するためにラ
ス網などの補強材を埋設しておくのが好ましい。基層は
、緻密な独立気孔で構成するのが製品の強度上好ましく
、このばあいは発泡後に独立気孔となるように原料の種
類、配合割合、ペレットの粒度などを調整する必要があ
る。しかしながら、後述する化粧層と同様に連通気孔を
残すように構成せしめてよい。

基層の厚さはとくに限定はなく、セラミック板の厚さや
用途などに応じて適宜選定すればよいが、概ね０．８〜
１．５ｃＩｌ（製品の状態での厚さ）が目安である。

調湿層は、調湿機能を有する無機原料（以下、調湿無機
原料という）を含む層であって、後述するようにあらか
じめシート化したものを基層および化粧層を構成する原
料のあいだにはさんで調湿層としてもよく、また発泡性
無機質原料と調湿無機原料との混合物を基層の上に積層
し、基層および化粧層とともに加熱発泡させて形成する
ようにしてもよい。

調湿層原料として発泡性無機質原料と調湿無機原料の混
合物を用いるばあい、調湿無機原料の配合割合は１５〜
３５重量％であるのが強度という点から好ましく、した
がって発泡性無機質原料の配合割合は８５〜Ｂ５重量％
であるのが好ましい。

調湿無機原料は以下のようにしてえられる。

まず、活性アルミナ、シリカゲル、ゼオライト、シリカ
アルミナゲル、アルミナゲルなどの１種または２種以−
にを主成分（全体重量の概ね７０〜９０重量９６を占め
るのが好ましい）とし、ほかにつなぎ材として繊維状形
態を持つセビオライトなどの粘土鉱物などを加配混合し
てポットミルなどで湿式粉砕する。前記原料のうち活性
アルミナは多孔質で大きな比表面積をもつ非晶質のアル
ミナで吸着力が強く、またいったん吸着した気体を放出
して再び活性化するという性質を有しており、本発明の
おいて好適に用いることができる。粉砕物を乾燥固化し
たのちに、固化原料を２　ｍｍ程度の網にてすり出すこ
とで調湿無機原料かえられる。調湿無機原料の粒径は、
とくに限定されないが概ね　１．０〜２．５１０１１が
目安である。

調湿無機原料と混合される発泡性無機質原料としては、
発泡倍率が少なく、加熱により溶化発泡して溶着するよ
うに調整された原料が用いられる。具体的には、長石、
ソーダ灰、硝酸ソーダ、ドロマイト、ジルコニット、亜
鉛華、石灰石、ガラス粉、ジルコンフリットなどを適宜
組み合わせた原料が用いられる。このような組み合わせ
の例としては、長石、ソーダ灰、ジルコニット、亜鉛華
、石灰石およびジルコンフリットからなる組み合わせや
、長石、ソーダ灰、ジルコニット、ジルコンフリットお
よびガラス粉からなる組み合わせなどがある。かかる原
料をボットミルなどを用いて４４遍−９０％以上になる
ように粉砕された原料を０．５〜１　、０　ｍｍに造粒
したものなどが使用できる。発泡倍率は、概ね１．２〜
１．５倍程度のものが好ましい。この発泡性無機質原料
は、後述する表層である化粧層にも使用可能である。

調湿層の厚さはとくに限定はなく、セラミック板の厚さ
や用途などに応じて適宜選定すればよいが、概ね３〜５
ａｕｓ（製品の状態での厚さ）が目安である。

化粧層は、前述したように調湿層を構成する発泡性無機
質原料と同じものを用いることができるが、以下の条件
を満たすかぎり別の配合であってもよい。

化粧層の各位は、溶化発泡して接着するものの粒界に連
通気孔を残すように焼成温度、配合などを設定すること
が必要である。具体的には発泡率を小さくすることで発
泡後に連通気孔を残すことができる。すなわち、発泡率
が小さいばあい、加熱により溶化発泡した各位は点接着
で層を形成し、拉と粒との粒界は気孔を残している。発
泡率が大きいばあいは、粒の体ｇｔ増と圧力により粒界
は潰されて連通気孔は無くなるが、発泡率が小さいとき
は発泡後に連通気孔が残るのである。この化粧層に残さ
れている連通気孔を通って湿気もしくは湿分は調湿層内
の調湿無機原料に吸着され、また屋内湿度が低下したと
きは調湿無機原料よりυ）出される湿気はこの連通気孔
を通って屋内に排出される。このようにして、室内は常
に快適な湿度状態にコントロールされるのである。調湿
層内の調湿無機原料粒は強度的に弱く、脆い粒である。

したがって、化粧層を構成する発泡性無機質原料と同一
のものを混合せしめるなどして、調湿無機原料粒を包み
こむようにしているが、調湿層全体としては強度的に不
充分であるので、化粧層はこの調湿層を補強し保護すべ
く該調湿層の表面に形成されるのである。

化粧層は、自由に色付けができるように基本配合が白く
なるように、調整するのが好ましく、またロール抑圧に
よりレリーフ模様も施せるように軟化するのが好ましい
。

つぎに、調湿層に調湿無機原料を含むセラミックシート
を用いるばあいについて説明する。

このばあいにおいて、他の基層および化粧層の構成につ
いては前述したものと同様であるので省略する。

調湿機能を有するセラミックシートは、以下のようにし
てえられる。まず、活性アルミナ、シリカゲル、ゼオラ
イト、シリカアルミナゲル、アルミナゲルなどの調湿無
機原料の一種または二種以上に、つなぎ材として繊維状
形態をもっセピオライトなどの粘土鉱物を加配混合して
２５０メツシュ全通程度に粉末化したものを加水してス
リップとする。このばあい、加配混合後にえられた混合
物を９００℃程度の温度で仮焼しておくと、のちに焼成
によりセラミック板を製造するときにセラミックシート
が収縮するのを防止することができる。

ついで、前記スリップに好ましくはアルミナ繊維、ムラ
イト繊維などの無機繊維や、澱粉、凝集剤を加えてスラ
リー化したものを抄造する。

繊維質原料としてガラス繊維、パルプ繊維などを用いる
ことも可能ではあるが、これらの繊維はシート形成に問
題はないが、加熱により収縮するため、アルミナ繊維な
どの無機繊維を用いることが好ましい。抄造に際しては
連続抄紙機を用いることができる。セラミックシートの
大きさはとくに限定されず、セラミック板の大きさに合
わせて適宜選定すればよい。また、厚さもセラミック板
の厚さや用途などにより異なる力（概ね３〜５　ｍｎ＋
が目安である。

このようにしてえられたセラミックシートには、表と裏
に貫通する孔を形成するのが好ましい。この孔は、セラ
ミックシートを有効に保護する機能を果たすものである
。すなわち、セラミックシートはセラミック板を製造す
る際に加熱されても溶化せずに脆い状態である。このよ
うに脆い状態でないと調湿機能が低下するからであるが
、このままでは製品として使用できないのでこのセラミ
ックシートを保護するために化粧層が該セラミックシー
トの表面に形成される。このばあいに、セラミックシー
トに孔を形成しておくと、この孔の中」こ化粧層の原料
が入り込み、これが加熱されて溶化発泡して、基層と溶
着して、シートの外周における化粧層と基層との溶着と
もあわせて、強固なセラミック板をうろことができるの
である。孔の大きさおよび配置は、とくに限定されるも
のではなく適宜選定すればよい。孔の合計面積は、セラ
ミックシートの全面積の概ねｌ／３　ＰＬ！度が目安で
あり、この値をこえると調湿機能が低下するがセラミッ
ク板は強いものとなる。一方、ｌ／３より小さくなると
調−湿機能は高められるがセラミック板の強度は低下す
る。ただし、補強具を用いるなどしてセラミック板の強
度を増す工夫をすれば開口面積を減少させて調湿機能を
向上させることも可能であり、この意味において前記１
／３という値は目安にすぎず、開口面積比はｌ／３とい
う値に限定されるものではない。

つぎに、本発明のセラミック板の製法について説明する
。

本発明のセラミック板は、前述した基層を構成するペレ
ット状の発泡性無機質原料をベルトコンベア上に積層し
、その上に調湿層および化粧層を構成する原料をこの順
序で積層したものか、もしくは前Ｊｃ！調湿層を構成す
る原料層に代えてセラミックシートを用いたものを焼成
炉内にて焼成して一体化せしめることで製造される。

焼成炉としては、耐熱メツシュベルトを備えた搬送トン
ネル炉を採用するのが好ましい。メツシュベルトを用い
ると、発泡時に揮散成分を］−下面から均一に拡散させ
、かつ、」二下面ともに均一な熱伝達を行なうことがで
きる。

昇温または降温速度は、原料の種類や配合により異なり
本発明においてとくに限定されるものではないが、−例
を示すならば、予熱工程（常温−８００℃とする）にお
いては１６℃／分（したがって３６分で予熱工程は完了
することになる）、焼成工程（６００℃→８８０°Ｃ）
においては９．６℃／分、徐冷工程（８８０°Ｃ−４０
０°Ｃ）においては１１．２℃／分、冷却工程（４００
℃−８０℃）においては９．４℃／分である。

焼成温度は、配合原料の８１０２、Ａｌ　２０３、フラ
ックス成分の割合により決定されるが、メツシュベルト
、ロールなどに金属部品を用いるときは、その保全のた
めにも、できるだけ低温で焼成するのが好ましく、具体
的には、７５０℃〜８５０℃の範囲で焼成を行なうのが
好ましい。

焼成炉内にて前記のごとく積層されたものを昇温しでい
くと、発泡性無機質材料は軟化を始めガスを発生させな
がら膨張して体積を増し、発泡が進む。

なお、：ＪＳ湿層にセラミックシートを用いるときは、
該シート中に抄造工程において有機物が混入されており
、これら有機物を８００’Ｃ程度までに完全に焼失させ
ないと化粧層の色調または発泡原料の発泡に好ましくな
い影響を及ぼすので急昇温は避けるようにしなければな
らない。

具体的には、セラミック板の原料、厚さなどにより異な
るが、ＩＯ’ｃ　／分程度のスピードで昇温する必要が
ある。

発泡後、基層、調湿層および化粧層とが一体となったセ
ラミック板は、冷却されるが、このばあいに冷却された
ロールにより表面１を急冷し、その後表面が再軟化する
よう再加熱（たとえば焼成炉内の雰囲気温度により再加
熱する）するのが好ましい。好ましいロールの数は、セ
ラミック板の厚さや原料の種類などにより異なり、本発
明においてとくに限定されるものではない。

急冷後、再軟化させることで発泡セラミック板の明度ま
たたは光沢（ＪＩＳ　Ｚ　８７２２により測定）を増加
させることができる。ロールで抑圧急冷後、再加熱する
のは、加熱溶化して光沢のあるガラス表面でも、熱間で
ロール押圧すると光沢を失ない、マット表面（艶消表面
）となるからである。そのため、再度表面を加熱して溶
化させ光沢を出してから、冷却帯へ移行させて「ひずみ
ｊ応力を除去するよう順次冷却して、基層、調湿層およ
び化粧層とを一体化せしめるのである。こうして、平滑
で光沢のあるセラミック板を製造することができる。

急冷抑圧ロールの温度は、製品表面温度より６０〜７０
℃低い温度のロールで押圧すれば、ロールの融着の防止
はできるが、生産性を高めるためには固化温度まで下げ
るのが好ましく、シたがって、たとえば表面温度８８０
℃で焼成した発泡セラミック板の表面を６００’Ｃまで
急冷し、そのちの８５０℃程度で再加熱するのが一般的
な方法である。

つぎに本発明のセラミック板を実施例にもとづき説明す
るが、本発明はもとよりかかる実施例に限定されるもの
ではない。

実施例１ 活性アルミナ（Ｕ陶産業■製のＣ−３０３（商品名）。

中心粒径２．５１ｓＩ）　８０％（重量％、以下同様）
、セピオライト２０％からなる混合物をボッ＋−ミルを
用いて粒度が２５０メツシュ全通となるよう湿式粉砕し
た。粉砕後の泥漿を素焼の容器に入れて乾燥固化させ、
２．５１の網にすり出して、粒径ｆ、０〜２．５■の調
湿無機原料をえた。

つぎに、全史長石７１９６、ソーダ灰ｌＯ％、硝酸ソー
ダ４％、ドロマイト５９６およびジルコニット１０％か
らなる配合原料を、４４Ｊｌｍ−９０％以上となるよう
にボットミルを用いて乾式粉砕し、そののちパン型造粒
槻を用いて造粒し、粒径が０．５〜ｌ　、　Ｏｍｍのベ
レットをえた。このペレットを化粧層および調湿層の混
合原料とした。

さらに、酸性白土７１％、ソーダ灰ＩＯ％、硝酸ソーダ
４％、ドロマイト５％およびジルコンフラワー１０％か
らなる配合原料を粒径が４４Ｊｌ−９６９６以上となる
ようボットミルを用いて乾式粉砕し、そののちパン型造
粒機を用いて粒径１．ｏ〜２．０　ｍｍのペレットをえ
た。このベレットを基層原料として用いた。

以１−のようにしてえられた基層原料をメツシュベルｌ
−Ｌニ１００°ｌ１ｌｘｌＯＯ°”ｘ　　ｏ、ｇｏｌｌ
（厚さ）となるように積層した。その際、層の中間には
ラス網を埋設しておいた。この層の上に調湿無機原料３
５重量％と化粧原料６５重量％とを充分に混合したもの
を５，５Ｉの厚さとなるように積層し、さらにその上に
化粧原料を２１１ＩＩ１１の厚さとなるように積層しな
。

えられた積層体を２８ｃｍ／分の速度で炉内に搬入し、
１９℃／分で昇温しでいき、焼成温度８８０℃〜９００
℃で約２０分間加熱して溶化一体させた。

その後、１６０■φのロール３本で押圧急冷した。

そして、入口温度が８５０℃に保持された徐冷帯にて順
次温度を下げていき、製品温度６０℃にて炉外へ搬出し
た。炉内に搬入してから　１５０分後に焼成を完了した
。えられたセラミック板は、基層、調湿層および化粧層
の厚さがそれぞれｌＯ順、３１１１ｓ２ｍｍであった。

えられたセラミック板を３０ｃｍ　Ｘ　３０ｃｍのサイ
ズに切断し、木口および裏面をシリコン樹脂にてシール
を行ないテストピースを作製した。このテストピース１
つずつを恒温恒湿層Ａ（２５℃、４０％ＲＨ）および恒
温恒湿層Ｂ（２５℃、８０％Ｒ１１）の中に入れ、重量
が一定になったのちに、恒温恒湿層Ａ、Ｂのテストピー
スを入れ替えて、テストピースの時間経過に伴う吸放湿
量を測定した。結果を第１表（吸湿はをあられす）およ
び第２表（放湿針をあられす）に示す。なお、比較のた
め杉（厚さ　７．４ｍｍ）　、ミュージライ！・（厚さ
２５＋ｎ＋ｓｓ旭硝子−社製ケイ酸カルシウム仮）およ
び無機クロス十石膏ボード（厚さ９報）についても同様
の試験を行なった。

［以下余白コ Ｍｊ　１表 第　　　　２　　　　表 実施例２ 調湿無機原料中の活性アルミナの割合を３５１丘ｍ％か
ら２０市ハ９６へ変更した以外は実施例１と同様にして
セラミック板を製造した。

えられたセラミック板について実施例１と同様にして吸
放湿性能を試験した。結果を第１表および第２表に示す
。

実施例３ ゛　調湿無機原料中の活性アルミナの割合を３５重量？
６から１５１″ｆｔ＝　：’６　□＼変更した以外は実
施例１と同ｔ、ｌにしてセラミック板を製造した。

えられたセラ、ミック仮について実施例１と同様にして
吸放湿性能を試験した。結果を第１表および第２表に示
す 第１表より、１フ！１湿剤として３５ｉＲ量％の活性ア
ルミナを用いたときの３時間後の吸湿量は４１．６ｇ／
ｌ１１２であり、杉の２３．４４ｇ／ｍ２と比較すると
約２倍の吸湿性能をａしていることがわかる。同様に、
放湿Ｍも４４．８ｇ／　ｒｎ２であり、杉の２８．４４
／ｍ２に比べて約ｌｙ８倍の放湿性能を示した。

［発明の効果］ 以」−詳述したように、本発明によれば、軽量、断熱性
、耐火性など多孔質セラミック板特有の特長を有するの
はもちろんのこと、装飾性豊かであり、とく・に木材に
優るとも劣らぬ優れた調湿機能を育するセラミック板を
うろことができる。

特許出願人　　ナショナル住宅産業株式会社はか２名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　発泡性無機質原料を加熱発泡せしめた基層と、該基
   層上に形成された、調湿無機原料を含む調湿層と、該調
   湿層の上に形成され、発泡性無機質原料を加熱発泡せし
   めた、連通気孔を有する化粧層とからなり、前記基層、
   調湿層および化粧層が焼成により溶化一体にされてなる
   調湿機能を有するセラミック板。 ２　前記基層が独立気孔で構成されてなる特許請求の範
   囲第１項記載のセラミック板。 ３　前記調湿層が発泡性無機質原料と調湿無機原料との
   混合物からなる特許請求の範囲第１項記載のセラミック
   板。 ４　前記調湿無機原料および発泡性無機質原料の配合割
   合がそれぞれ１５〜３５重量％および８５〜６５％であ
   る特許請求の範囲第３項記載のセラミック板。 ５　前記調湿無機原料が活性アルミナを主成分とする特
   許請求の範囲第３項または第４項記載のセラミック板。 ６　前記調湿層が調湿無機原料と無機繊維とからなる混
   合スラリーを抄造してえられるセラミックシートである
   特許請求の範囲第１項記載のセラミック板。 ７　前記調湿無機原料が仮焼されてなる特許請求の範囲
   第６項記載のセラミック板。 ８　前記セラミックシートが表と裏に貫通する孔を有し
   てなる特許請求の範囲第６項記載のセラミック板。