JP4307703B2

JP4307703B2 - 調湿建材の製造方法

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Publication number: JP4307703B2
Application number: JP2000330649A
Authority: JP
Inventors: 布士人山口; 典広八木田; 光夫山本; 晴男布川
Original assignee: Asahi Kasei Construction Materials Corp
Current assignee: Asahi Kasei Construction Materials Corp
Priority date: 2000-01-18
Filing date: 2000-10-30
Publication date: 2009-08-05
Anticipated expiration: 2020-10-30
Also published as: JP2001270766A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オートクレーブ養生軽量気泡コンクリート（以下、ＡＬＣと称す）廃材を再利用するために開発された調湿建材の製造方法に関するものである。より詳しくは、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廃材を主原料として再利用する調湿建材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
建築物の修理や撤去等によって生ずる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廃材を以前は粉砕して埋設処理するか、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（例えば、特開平１１−１４７７３８号公報など）。またＡＬＣを粉砕してＡＬＣ用補修材として再使用することも行われている。
【０００３】
さらに、ＡＬＣ廃材をＡＬＣの原料として回収再使用することも行なわれているが、ＡＬＣ廃材を原料に添加できる量には限りがある。その理由としては、ＡＬＣ廃材をＡＬＣの主原料に添加した場合、そのＡＬＣ廃材はＡＬＣ成型時のスラリーの増粘作用を引き起こし、その添加量が多い場合は、発泡工程や養生工程において悪影響を与えるからである。したがって、ＡＬＣ製造時のリサイクル増量材としてはＡＬＣ廃材を原料中に１０％程度しか添加することが出来ず、ＡＬＣ廃材の再利用率は低いものであった。
【０００４】
さらに、近年の建築物においては、高気密・高断熱化が進められているが、そこで用いられている建材には、吸放湿性、防露性などの調湿特性が十分でないために、湿度変化に伴い次のような弊害が発生している。
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。
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。
【０００５】
これらの問題を解決するためには、建材自体に吸放湿性能を持たせた調湿建材が開発されており、例えば、ゼオライト系建材（特開平３−９３６６２号公報）やＡＬＣの粉末を利用した床下調湿材（特開平６−９９０６３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材においては、ＡＬＣの吸放湿能力が充分ではないために、これも問題に対する調湿建材であるとは言えなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
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のできる、ＡＬＣ廃材を有効利用した新規な高機能調湿建材の製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、次のとおりである。
【０００８】
（１）主成分がトバモライトである調湿建材の製造方法であって、オートクレーブ養生軽量気泡コンクリート微粉末７０〜８８重量部と無機質水硬性結合材粉末１２〜３０重量部とを混合分散して得られる無機質粉体材料を乾式プレス成形した後、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。
（２）主成分がトバモライトである調湿建材の製造方法であって、オートクレーブ養生軽量気泡コンクリート微粉末７０〜８８重量部と無機質水硬性結合材粉末１２〜３０重量部と水とを混合分散して得られる混合材料を真空脱水プレス成形した後、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。
【０００９】
以下、本発明について具体的に説明する。まず、無機質粉体材料または混合材料を構成する各種配合成分について説明する。ＡＬＣ微粉末とは、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、端材及び粉末等のＡＬＣ廃材から補強材を取り除き、微粉砕したものである。本発明において、使用するＡＬＣ微粉末の粒子径は小さいことが望まれるが、平均粒子径が５μm未満に粉砕することは、コスト的に不利であり、プレスに過大な圧力を要する。さらには、密度が上がることにより気体透過性が低下し、単位時間あたりの吸放湿量、つまり吸放湿速度が小さくなりやすい。
【００１０】
また、平均粒子径が２００μmを越えると、プレス直後の成形体の強度が低下し、成型性を損ね、同時に単位体積あたりのＡＬＣ微粉末の量が減るために吸放湿速度が低下しやすい。したがって、プレス時の加圧力が少ない、すなわち、軽量なることを特徴とする無機質ボード及び吸放湿速度の大きい調湿建材を効率よく製造するためには、平均粒子径（５０％径）が５〜２００μmであることが望ましく、軽量かつ高強度で吸放湿速度の大きい調湿建材を得るためには１０〜１５０μｍであるとさらに好ましい。
【００１１】
無機質水硬性結合材としては、水と反応し硬化する材料であれば特に限定はされず、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、アルミナセメント等の水硬性結合材を用いることが出来る。珪酸質原料としては、反応性のよいシリカヒューム、微粉砕された珪石、微粉砕したフライアッシュなどである。
【００１２】
また、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、アスベスト、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、養生方法にオートクレーブ養生を採用する場合は、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。また、必要であればラス網、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調湿建材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。
【００１３】
本発明の調湿建材の製造方法としては、ＡＬＣ微粉末と無機質水硬性結合材を必須成分とする粉体に、必要であれば補強繊維、ケイ酸質粉末、更には顔料粉末等を加えた原材料粉体を混合分散させて得られる無機質粉体材料、またはＡＬＣ微粉末と無機質水硬性結合材と水と、必要であれば補強繊維、ケイ酸質粉末、更には顔料粉末等とを混合分散させて得られる混合材料を調整し、この調整された材料をプレス成形した後、養生硬化させるという方法である。プレスの方式としては、乾式プレス、真空脱水プレスである。
【００１４】
軽量で高強度の調湿建材を得るために、粉体材料に水を添加しない乾式プレスが好ましく、吸放湿の応答性が高めるための薄化と実形状の小口のような立体形状を得るために、片面より押し付け型で押圧しながらもう一方の片面より減圧して水を抜く真空脱水プレス成型がより好ましい。プレス後のプレス成形体を養生硬化させることにより高強度の調湿建材が得られるが、このときの養生方法はオートクレーブ養生である。
【００１５】
特に、高温高圧のオートクレーブ養生を行うことにより、高強度の調湿建材が得られ、かつ、中・高湿度域（相対湿度４０〜９０％）における吸放湿速度が向上する。ＡＬＣ微粉末と水硬性結合材を含む無機質粉体材料または混合材料に前述したケイ酸質粉末が添加されていると、調湿建材の強度がさらに増加する。
【００１６】
ＡＬＣ廃材の有効利用技術とは異なるが、セメント板廃材を微粉砕し高圧プレスをしたのち、オートクレーブ養生をすることによってセメント板を得る手法が考案されている（特開平０９-１９３１１７）。この技術では、硬化反応を促進させるためにセメント板廃材を微粉砕するが、セメント板廃材は硬度が著しく高くまた通常補強繊維が含まれているため、微粉砕は困難である。このため篩い分けによる粗粉および繊維の除去が必要である。そのため、セメント板廃材を用いたセメント板を製造する時の製造コストが高くなってしまうという欠点がある。ＡＬＣ廃材の場合、補強繊維がなく、微粉砕が容易であり、篩い分けの必要がないので安価に調湿建材を製造できる。
【００１７】
また、セメント板廃材を用いたセメント板は、表面がセメント色（灰色）になり、顔料を用いた着色が困難である。また、プレスにより無機質ボードを製造した場合、そのセメント板はＡＬＣ微粉末で作成した調湿建材と比較すると非常に高比重になり、比重に対する曲げ強度が低くなるという欠点がある。したがって、比重を低下させるためにはパルプのような有機質の軽量化材が多量に必要となり、無機質材料という特質が失われるという欠点がある。
【００１８】
本発明においては、見掛け比重の低いＡＬＣの微粉末が容易に得られることにより、セメント板より低比重な調湿建材を得ることができるため、パルプなどの軽量化材を必要とせず、比重が低い割に強度が強い調湿建材を低コストで提供できるものである。また、本発明ではＡＬＣ微粉末を主原料とするため、寸法安定性が良く、耐久性が優れた調湿建材が得られるため、上記のセメント板廃材を利用したものとは本質的に異なるものである。
【００１９】
本発明によって得られる調湿建材は、ＡＬＣ微粉末を主原料としているが、従来のＡＬＣを原料とした調湿材（現在、市販のＡＬＣボード）とは全く異なるものである。例えば、図１における本発明によって得られる調湿建材と従来の市販ＡＬＣの２５℃における平行含湿率曲線の比較図より明らかなように、本発明によって得られる調湿建材においては、４０〜９０％の中・高湿度域において、市販ＡＬＣよりも多くの吸湿量を有し、さらには、湿度変化に対する吸湿量の変化も市販ＡＬＣより大きく、吸放湿量が多いといえる。この傾向は、快適な住環境を与える相対湿度４０〜７０％において、特に顕著である。この吸放湿量と調湿性には密接な相関関係があり、吸放湿量が多いほど優れた調湿建材であるといえる。以上のように、本発明によって得られる調湿建材は、その優れた調湿性により、居住者にとって快適で健康的な住環境を与えることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、実施例により本発明の詳細について説明する。なお、実施例および比較例において、各種性能試験は次のとおり行なった。まず粉末の粒度分布の測定は、レーザー式粒度分布測定器マイクロトラック９３２０ＨＲＡで行い、体積平均粒子径として５０％径、すなわちメジアン径を採用した。
【００２１】
強度試験は、供試体寸法を２ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍとし、２０℃、相対湿度６０％の部屋で乾燥し、約１０％の含水状態として、２等分点１線裁荷の曲げ試験を行った。乾燥収縮率の測定は、供試体を飽水状態にしてこれを基長とし、２０℃、相対湿度６０％の部屋で長さ変化が一定となるまで乾燥し、その長さ変化を収縮率とした。
【００２２】
粉末Ｘ線回折測定は、通常の粉末Ｘ線回折装置を用い成分を同定した。さらに、調湿建材の調湿性については以下のように測定した。得られた調湿建材を２００×２００×１０ｍｍの寸法に切り出し、２００×２００ｍｍの１面以外の５面をアルミニウムテープでシールしたものを試験体とする。この試験体を２５℃、相対湿度５０％の恒温恒湿槽に入れて、恒量となるまで放置する。恒量後、雰囲気湿度を９０％に変え２４時間保持し、その後、再び相対湿度５０％で２４時間保持する。その間、経時的に秤量し吸放水量を測定し、単位面積あたりの吸放湿量とする。
【００２３】
【実施例１〜３】
ＡＬＣ微粉末は、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容易に得られた。微粉末としての回収率は、ほぼ１００％であった。ＡＬＣ微粉末を用いて表１に示す組成の無機質粉体材料を調整、乾式プレス成型をおこなったうえ、オートクレーブ養生をおこなった。得られた調湿建材板の表面の色を観察した後、強度試験、乾燥収縮試験及び粉末Ｘ線回折測定を行った。その結果を表１に示した。
【実施例４〜５】
実施例１〜３と同様にして得られたＡＬＣ微粉末を用いて表１に示す組成の混合材料を調整し、真空脱水プレス成形をおこない、オートクレーブ養生をおこなった。得られた調湿建材板の表面の色を観察した後、強度試験、乾燥収縮試験及び粉末Ｘ線回折測定を行った。その結果を表１に示した。
【００２４】
【比較例１〜３】
比較例２、３に使用するセメント板廃材微粉末を次のようにして得た。微粉砕した石灰岩粉末にセメント、ビニロン短繊維を混合し、さらに水を添加し、脱水プレスし、常温で２４時間硬化させた後脱型し、蒸気養生（８０℃、２４時間）で硬化させてセメント板を得た。そして、そのセメント板を廃材として粉砕したが、セメント板廃材はうまく微粉砕が出来ないため粉砕後、３００μｍ以下の粒径の粉体を篩別し、微粉末とした。この場合、微粉末としての回収率は７０％以下であった。
【００２５】
実施例と同様のＡＬＣ微粉末又は篩別したセメント板廃材微粉を用いて、表２に示す組成の無機質粉体材料を調整した。そして、プレス型枠に投入した無機質粉体材料を調整、プレス成型をおこなったうえ、オートクレーブ養生をおこない、比較例１〜３を得た。得られた無機質ボード板の表面の色を観察した後、強度試験、乾燥収縮試験及び粉末Ｘ線回折測定を行った。その結果を表２に示した。
【００２６】
【表１】

【００２７】
【表２】

【００２８】
表１によれば、実施例１〜５は、比較例１と比べて、無機質ボードの曲げ強度が高くなっている。すなわち、本発明ではＡＬＣ微粉末に水硬性結合材を加えたことにより低比重で高強度な調湿建材が得られることがわかる。実施例１〜５は、比較例２、３と比べて、調湿建材の表面の色が白くなり、比重が低くなった。すなわち、本発明によればＡＬＣ微粉末を使用することにより白色美麗な調湿建材が得られることがわかる。
【００２９】
また、Ｘ線回折結果より、実施例１〜５はＡＬＣ微粉末を使用していることにより、トバモライトが主成分であるのに対して、比較例２、３ではゲルおよび炭酸化カルシウムが主成分であった。また乾燥収縮率は、実施例１〜５では約５×１０-6となっており、比較例２、３と比較して、小さい値となっている。すなわち、本発明によって得られる調湿建材は寸法安定性の良いトバモライトが主成分であるので寸法安定性が良好であることがわかる。
【００３０】
さらに、実施例１〜５は、比較例２、３と比べて、無機質ボードの比重に対する曲げ破壊強度の比がほぼ２倍に向上している。すなわち、本発明ではＡＬＣ微粉末と無機質結合材料を用いるため、著しく曲げ比強度が高い調湿建材が得られることがわかる。また、実施例３は、調湿建材の曲げ破壊（亀裂時）時、調湿建材に破断が見られなかった。すなわち、本発明では繊維材料を加えることにより、調湿建材の曲げ破壊に対する安全性が向上していることがわかる。
【００３１】
さらに、実施例２は、実施例１と比べて、調湿建材の曲げ破壊強度が高くなった。すなわち、本発明では無機質粉体材料にケイ酸質粉体を添加することにより強度を向上させることができることがわかる。なお、表１には記載していないが、本発明に用いられるＡＬＣ微粉末の平均粒子径が２００μmを越えるとプレス時の加圧力を増加させなくてはならず、このため大がかりなプレス機が必要となるためコスト高となってしまう。
【００３２】
さらに、調湿性の特性については、前記した方法により測定した。その結果は次のとおりである。まず図１は、本発明によって得られた実施例４の調湿建材と市販のＡＬＣの２５℃における平行含湿率曲線を示したものである。図１から明らかなように、本発明によって得られた調湿建材においては、４０〜９０％の中・高湿度域において、市販ＡＬＣよりも多くの吸湿量を有し、更には、湿度変化に対する吸湿量の変化も市販ＡＬＣより大きく、吸放湿量が多いといえる。この傾向は、快適な住環境を与える相対湿度４０〜７０％において、特に顕著である。
【００３３】
次に図２には、単位面積当たりの吸放湿量の変化（本発明の実施例５、その比較として厚さ１０ｍｍの市販ＡＬＣボードおよび厚さ１２ｍｍの石膏ボード）を示している。図２から明らかなように、本発明の実施例５においては、相対湿度９０％、２４時間後の吸湿量が２１０ｇ／ｍ2 と、市販ＡＬＣの１．７５倍、石膏ボードの３．８倍の値を示し、なおかつその後、相対湿度５０％、２４時間において、ほぼ完全に放湿しており、良好な吸放湿性を有していることがわかる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、ＡＬＣ廃材を主原料とした新しい建材として再利用することが出来るため、ＡＬＣ廃材の有効利用が出来る。本発明によれば、比重１．２前後あるいはそれ以下の非常に軽量な調湿建材を製造することが出来る。本発明によれば、白色で非常に外観の良好な調湿建材を得ることが出来、そして、着色が容易である調湿建材を得ることが出来る。
【００３５】
本発明によれば、比重に対して曲げ破壊強度の高い調湿建材を製造することが出来る。本発明によれば、中・高湿度域において、良好な吸放湿性を有する調湿建材を得ることができ、居住者にとって快適で健康的な住環境を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によって得られる調湿建材と、比較としての市販ＡＬＣボードの２５℃における平衡含湿率曲線を示す図。
【図２】本発明によって得られる調湿建材と、比較としての市販ＡＬＣボード、石膏ボードにおける単位面積当たりの吸放湿率量変化を示す図。

Claims

主成分がトバモライトである調湿建材の製造方法であって、オートクレーブ養生軽量気泡コンクリート微粉末７０〜８８重量部と無機質水硬性結合材粉末１２〜３０重量部とを混合分散して得られる無機質粉体材料を乾式プレス成形した後、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。
主成分がトバモライトである調湿建材の製造方法であって、オートクレーブ養生軽量気泡コンクリート微粉末７０〜８８重量部と無機質水硬性結合材粉末１２〜３０重量部と水とを混合分散して得られる混合材料を真空脱水プレス成型した後、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。