JPH07113272A

JPH07113272A - 吸湿・放湿機能を備えた建材

Info

Publication number: JPH07113272A
Application number: JP26253293A
Authority: JP
Inventors: Setsuko Koura; 節子小浦; Etsuko Kobayashi; 恵津子小林; Kunihiko Iwasaki; 邦彦岩崎
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1993-10-20
Filing date: 1993-10-20
Publication date: 1995-05-02
Anticipated expiration: 2017-10-15
Also published as: JP3334767B2

Abstract

(57)【要約】【目的】長期間にわたって良好な住環境を維持する建
材を得る。【構成】吸湿剤と光触媒とを配合した皮膜が基材の表
面に形成されており、光触媒によって吸湿剤が賦活され
る。吸湿剤としては、γ−Ａｌ₂ Ｏ₃ ，ゼオライト，シ
リカゲル等が使用される。光触媒としては、ＴｉＯ₂ ，
ＷＯ₃ ，ＺｎＯ，金属硫化物等が使用される。【作用】皮膜を光照射するとき、吸湿剤に吸着してい
る水分が分解され、大気中に放出される。その結果、吸
湿剤の吸湿能が回復し、住環境の除湿に繰返し使用でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、雰囲気を快適湿度に維
持するのに好適な吸湿・放湿機能を備えた建材に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】人が快適に感じる環境は、温度２０〜２
６℃及び相対湿度５０〜７０％の雰囲気である。快適温
度を得るため、各種のヒータ，クーラ，冷暖房機器等が
使用されている。快適湿度は、除湿器，加湿器等の空調
機器で得ている。何れの機器においても、電気や化石燃
料に代表されるエネルギーを多量に消費する。最近で
は、省エネルギーを狙った建築構造が採用されるように
なってきている。たとえば、窓，出入り口等の開口部を
少なくし、建屋の断熱性を高めた構造がある。また、太
陽光を直接，間接に取り入れ、屋内を暖房又は冷房する
こともある。温度調節に関しては、これらの方法によっ
て快適環境の条件を達成することができる。しかし、湿
度調節は、床下や天井に吸湿剤，吸湿シート等を敷設す
ること等が採用されているものの、エネルギー消費型の
機器に代わる有効な手段が実用化されていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】シリカゲル等の吸湿剤
を配置するだけでは、吸着水分が飽和量に達すると吸湿
特性が示されなくなる。そのため、高湿雰囲気が長期に
わたって続く梅雨時期等では、吸湿機能を持続させるこ
とができない。また、風呂場や炊事場等のように水分が
定常的に多い環境では、吸湿剤の特性が短期間で失われ
る。その結果、このような環境は、清潔に保つことが強
く要求される居住空間であるにも拘らず、カビの発生が
激しい環境となる。また、ツーバイフォア工法やプレハ
ブ等の工業化住宅では、断熱性，遮音性，気密性等を改
善するため、窓，出入り口等の開口部面積を小さく設計
している。そのため、工業化住宅は、一般の住宅に比較
して換気が悪く、床，壁，天井等に結露が生じ易い。結
露水は、建材表面に模様となって残り、住環境が醸し出
す印象を著しく悪化させる。本発明は、このような問題
を解消すべく案出されたものであり、吸湿能を繰り返し
高める機能を付与することにより、長期間にわたって最
適湿度条件を維持することができる建材を提供すること
を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の建材は、その目
的を達成するため、吸湿剤と光触媒とを配合した皮膜が
基材の表面に形成されており、光触媒によって吸湿剤が
賦活される。吸湿剤としては、γ−Ａｌ₂ Ｏ₃ ，ゼオラ
イト，シリカゲル，吸水性高分子等が使用される。吸水
性コウブンシトシテハ、澱粉，アクリル酸塩のクラフト
重合体，カルボキシメチルセルロース架橋体等がある。
光触媒としては、ＴｉＯ₂ ，ＷＯ₃ ，ＺｎＯ，ＳｒＴｉ
Ｏ₃ ，ＢａＴｉ₄ Ｏ₉ ，ＲｂＰｂ₂ Ｎｂ₃ Ｏ₁₀，ＺｒＯ
₂ ，金属硫化物等が使用される。吸湿剤は、水分吸着を
効果的に行う上から、比表面積が大きなものほど好まし
い。具体的には、１０ｍ² ／ｇ以上の比表面積であれ
ば、本発明の吸湿剤として使用される。光触媒も、吸湿
剤に対する賦活作用を考慮し、１０ｍ² ／ｇ以上の比表
面積をもつものが好ましい。また、小径の光触媒を使用
し、吸湿剤の表面に光触媒を付着させることもできる。

【０００５】吸湿剤と光触媒との配合物は、吹付け，塗
装，電着等の適宜の形態で基体表面に塗布され、吸湿・
放湿機能を備えた皮膜となる。基材としては、従来建材
として知られている金属板，紙，合成樹脂板，パーティ
クルボード，石膏板，織布，不織布又はコンクリート板
等が使用される。吸湿剤及び光触媒の種類にもよるが、
通常、吸湿剤１重量部に対し光触媒０．３〜３重量部で
配合され、基材の表面に塗布される。光触媒の配合比率
が０．３重量部を下回ると、吸湿剤を賦活する作用が小
さくなる。他方、光触媒の配合比率が３重量部を超える
と、賦活作用は大きいものの、吸湿剤の割合が相対的に
小さく、必要な吸湿特性が得られない。皮膜は、常用の
塗膜形成剤を更に含むことができる。

【０００６】

【作用】約４００ｎｍ以下の波長を持つ光をＴｉＯ₂ 粉
末に照射すると、電子及び正孔がＴｉＯ₂ 粉末に生成す
る現象がある。電子は、空中酸素の還元反応に消費され
る。正孔は、表面にある水を酸素と水素に分解する作用
を呈する。このような作用は、ＴｉＯ₂ 粉末以外の他の
光触媒においても同様に得られる。本発明は、この光触
媒が呈する作用を吸湿剤の賦活に使用している。すなわ
ち、光触媒と配合された吸湿剤に付着している水分は、
光触媒による分解反応を受け、吸湿剤から放出される。
光触媒による分解反応は、光触媒に応じた波長、すなわ
ち半導体である光触媒のバンドギャップ以上のエネルギ
ーに相当する波長を持つ光を照射することにより開始す
る。そこで、一定量の水分が吸着されたとき又は定期的
に、たとえば高圧水銀灯からの出射光で建材表面を照射
することにより吸着水分を放出させる。これにより、吸
湿剤の保有水分が減少し、吸湿能が回復する。その結
果、吸湿剤の所期特性が長期間にわたって維持され、良
好な吸湿能を備えた建材となる。放湿に使用する光は、
たとえば光触媒がＴｉＯ₂ であるとき４１３ｎｍより短
波長，ＷＯ₃ では４５９ｎｍより短波長である。このよ
うな光源としては、高圧水銀灯，キセノンランプ，ハロ
ゲンランプ等が使用される。

【０００７】

【実施例】

実施例１：吸湿剤として平均粒径０．０２μｍ及び比表
面積８６．４ｍ² ／ｇのγ−Ａｌ₂ Ｏ₃ 粉末を、光触媒
として平均粒径０．０４μｍ及び比表面積４４．２ｍ²
／ｇのＴｉＯ₂ 粉末を使用した。重量比１：１の割合で
γ−Ａｌ₂ Ｏ₃ 粉末とＴｉＯ₂ 粉末とを混合し、結合材
としてガラスフリット及び水ガラスを添加し、水を加え
てスラリーを調製した。乾燥膜厚が０．７ｍｍとなるよ
うにスラリーを板厚０．５ｍｍの鋼板表面に塗布し、５
５０℃に１０分加熱して焼き付けた。皮膜を形成した鋼
板から１０ｃｍ×１０ｃｍの試験片を切り出した。試験
片を１５０℃で加熱乾燥した後、温度２０℃及び相対湿
度３０％の乾燥雰囲気に２時間保持した。保持後の試験
片が安定した乾燥状態にあるものとして、その皮膜重量
を測定したところ３．２ｇであった。水分吸着乾燥処理された試験片を温度３０℃及び相対湿度８０％
の恒温恒湿槽に入れ、定期的に試験片の重量を測定し
た。その結果、放置時間が経過するに従って、表１に示
すように試験片の重量が増加した。この重量増加は、湿
潤雰囲気中の水分が試験片の表面皮膜に吸着されたこと
に起因する。

【０００８】

【表１】

【０００９】吸着水分の放出水分が吸着した試験片を、恒温恒湿槽から温度２０℃の
大気中に取り出した。試験片表面から１ｍ離れた位置に
４００ＫＷの高圧水銀灯を設置した。高圧水銀灯から波
長４００ｎｍの光を出射し、試験片の表面を照射した。
照射後の試験片を重量測定したところ、表２に示すよう
に重量が減少していた。この減少重量は、高圧水銀灯か
ら試験片に与えられる熱量が少量であることを考慮する
と、大半が光触媒で促進された吸着水分の酸化反応に起
因するものと推察される。

【００１０】

【表２】

【００１１】表２から明らかなように、水分吸着量にも
よるが、３０分以上の照射によって吸着水分のほとんど
が放出されていることが判る。水分放出後に試験片の皮
膜は、当初の重量と実質的に同じ３．２ｇとなってお
り、吸着能が回復された状態にあった。そのため、水分
吸着及び吸着水分の放出を繰り返し行っても、同様の特
性を呈した。以上のことから、γ−Ａｌ₂ Ｏ₃ 及びＴｉ
Ｏ₂ の皮膜を形成した鋼板は、吸湿・放湿機能を呈する
建材として使用できることが確認された。

【００１２】そこで、皮膜を形成した鋼板で内部空間が
５ｍ×５ｍ×５ｍの立方体状建屋を構築し、建屋の内部
に波長４００ｎｍの光を射出する光源を配置した。ま
た、外気が内部に侵入するように、建屋の壁面に１ｍ×
１ｍの開閉窓を設けた。窓を３時間ごとに１０分開放し
て空気の入れ替えを行うと共に、８時間ごとに２０分間
だけ光源をオンした。この条件下で、建屋内の相対湿度
を１０日間継続して測定した。測定中の気象状態は、測
定開始から最初の３日間が相対湿度８０％以上の曇り、
４日目が相対湿度６０％以下の晴れ，５日目が相対湿度
７０％以上の曇り時々晴れ，６日目から測定終了日まで
が連続して雨であった。特に、測定開始から７日目及び
８日目は、雨足がひどく、大半が相対湿度９５％以上と
極めて湿度の高い雰囲気であった。このような悪条件下
であっても、建屋内の相対湿度は、平均６０％に維持さ
れ、最も高い時でも６５〜７０％に過ぎなかった。

【００１３】実施例２：吸湿剤及び光触媒の組合せを表
３に示すように代えて、電着塗装用のコンパウンドを調
製した。コンパウンドを板厚０．５ｍｍのステンレス鋼
板に施し、１５０℃で乾燥処理することにより乾燥膜厚
２００μｍの皮膜を形成した。このステンレス鋼板から
１０ｃｍ×１０ｃｍの試験片を切り出し、乾燥後に皮膜
重量Ｗ₀ を測定した。実施例１と同じ条件下で８時間の
湿潤処理を試験片に施し、湿潤処理後の皮膜重量Ｗ₁ を
求めた。また、湿潤処理された試験片に実施例１と同じ
条件下で１０分間の光照射によって水分を放出させた
後、皮膜重量Ｗ₂を求めた。水分吸着及び水分放出に伴
った重量変化を、表３に併せ示す。

【００１４】

【表３】

【００１５】なお、以上の例においては、鋼板，ステン
レス鋼板等の金属板の上に吸湿・放湿皮膜を形成した。
しかし、本発明はこれに拘束されるものではなく、紙，
合成樹脂板，パーティクルボード，石膏板，織布，不織
布，コンクリート板等の他の基材に皮膜を形成した場合
にあっても、同様に光照射によって吸湿能が回復する皮
膜が形成された。また、吸湿剤及び光触媒からなる皮膜
は、吸湿・放湿ばかりでなく、雰囲気中の悪臭成分を吸
着することにも有効である。特にγ−Ａｌ₂ Ｏ₃ を吸湿
剤成分とする場合、悪臭の原因となる有機物も効果的に
吸着除去される。雰囲気から吸着された有機物は同様な
光照射により放出され、皮膜の所期特性が回復する。

【００１６】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、吸湿剤と光触媒とを配合した皮膜を基体表面に形成
している。光触媒は、光照射時に吸湿剤から吸着水分を
放出させる反応を活発にし、吸湿剤の吸湿能を回復させ
る。そのため、湿潤雰囲気に皮膜がさらされた後、定期
的に光照射することによって吸着水分が放出され、皮膜
の吸湿能が回復する。したがって、本発明の建材は、光
照射の繰返しにより長期間にわたって良好な住環境を維
持する建材として有用な材料となる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸湿剤と光触媒とを配合した皮膜が基材
の表面に形成されている建材。
【請求項２】吸湿剤がγ−Ａｌ₂ Ｏ₃ ，ゼオライト，
シリカゲル，吸水性高分子から選ばれた１種又は２種以
上である請求項１記載の建材。
【請求項３】光触媒がＴｉＯ₂ ，ＷＯ₃ ，ＺｎＯ，Ｓ
ｒＴｉＯ₃ ，ＢａＴｉ₄ Ｏ₉ ，ＲｂＰｂ₂ Ｎｂ₃ Ｏ₁₀，
ＺｒＯ₂ ，金属硫化物から選ばれた１種又は２種以上で
ある請求項１記載の建材。
【請求項４】基材が金属板，紙，合成樹脂板，パーテ
ィクルボード，石膏板，織布，不織布又はコンクリート
板である請求項１記載の建材。
【請求項５】吸湿剤１重量部に対し光触媒０．３〜３
重量部を配合した皮膜が基材の表面に形成されている請
求項１〜４の何れかに記載の建材。