内装材およびその製造方法
【課題】タバコ臭の原因物質であるアセトアルデヒドやシックハウスの原因物質であるホルムアルデヒドの分解除去性能が高い内装材を、天然素材を使って提供する。
【解決手段】内装材であって、貝殻の主成分である炭酸カルシウムが酸化カルシウムに変化し始める温度で焼成された貝殻粉末と、焼成貝殻粉末の表面に固定化されたアナターゼ型酸化チタンと、海草糊とを含む。
【解決手段】内装材であって、貝殻の主成分である炭酸カルシウムが酸化カルシウムに変化し始める温度で焼成された貝殻粉末と、焼成貝殻粉末の表面に固定化されたアナターゼ型酸化チタンと、海草糊とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内装材およびその製造方法に関し、特にタバコ臭の原因物質であるアセトアルデヒドやシックハウスの原因物質であるホルムアルデヒドの分解除去性能が高い内装材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高気密性空間が私たちの生活に要求される半面、空間における空気汚染が問題化されている。汚染物質を取り除くための技術として、人に優しい天然素材を如何に利用するかという点が重要である。貝殻粉末を用いた内装材、光触媒酸化チタンを取り入れた内装材の開発例は散見される（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
例えば、特開２００６−３０７６２３号公報には、内装建材とその内装建材に積層された基材とその基材の表面に直接製膜された二酸化チタン薄膜とを備え、その二酸化チタン薄膜の膜厚が１０ｎｍ以上１００ｎｍ未満で製膜する工程と、その基材を内装建材に積層する工程とを含む環境機能建材の製造方法が開示されているが、基材の表面に二酸化チタンの薄膜を設けることから表面の機能としては二酸化チタンの光触媒のみが発揮されることとなる。それと製造工程が複雑で実用的ではない。
【０００４】
また、特開２００６−２５６８８０号公報には、貝殻の微粉末と酸化チタンとを粘土をバインダーとして混ぜ合わせて成形体を形成し、この成形体を焼成する構成とした焼成体が開示されているが、粘土をバインダーとして使用するため酸化チタン、貝殻の機能が十分に発揮されないし、タイル等の用途を対象としているため、壁等の垂直面への塗布には不向きである。
【特許文献１】特開２００６−３０７６２３号公報
【特許文献２】特開２００６−２５６８８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
解決しようとする問題点は、タバコ臭の原因物質であるアセトアルデヒドやシックハウスの原因物質であるホルムアルデヒドの分解除去性能が高い内装材を、天然素材を使って提供することができない点である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の内装材は、貝殻の主成分である炭酸カルシウムが酸化カルシウムに変化し始める温度で焼成された貝殻粉末と、焼成貝殻粉末の表面に固定化されたアナターゼ型酸化チタンと、海草糊を含むことを第１の特徴とする。
【０００７】
本発明の内装材は、貝殻粉末の焼成温度が７００℃以上９００℃以下であることを第２の特徴とする。
【０００８】
本発明の内装材は、貝殻が二枚貝の貝殻であることを第３の特徴とする。
【０００９】
本発明の内装材は、さらに麻スサと古紙を含有することを第４の特徴とする。
【００１０】
本発明の内装材は、焼成貝殻粉末を７０〜８５質量％、アナターゼ型酸化チタンを５〜２５質量％、麻スサを０〜２質量％、古紙を２〜７質量％含有することを第５の特徴とする。
【００１１】
本発明の内装材には、焼成貝殻粉末を７０〜８５質量％の範囲で用いるのが好ましく、７０質量％未満ではアセトアルデヒドやホルムアルデヒドに対する酸化チタンの光触媒作用を吸着という面から補助するには効果を奏することができないと同時に、繋ぎとしてのスサ、古紙の割合が増えることによる壁材としての不適さが現れ好ましくなく、８５質量％を超えると内装材として脆くなる傾向があり好ましくない。麻スサを０〜２質量％の範囲で用いるのが好ましく、２質量％を超えると他の成分との混和性が悪いために好ましくない。古紙を２〜７質量％の範囲で用いるのが好ましく、２質量％未満では他の成分との繋ぎ効果がなく７質量％を超えると酸化チタンと焼成貝殻粉末の効果を妨げることになるために好ましくない。
【００１２】
本発明の内装材は、さらに無機顔料を添加することを第６の特徴とする。
【００１３】
本発明の内装材の製造方法は、貝殻の主成分である炭酸カルシウムが酸化カルシウムに変化し始める温度で貝殻粉末を焼成し、焼成された貝殻粉末とアナターゼ型酸化チタン粉末と海草糊を混合することによって前記焼成貝殻粉末の表面に前記アナターゼ型酸化チタン粉末を固定化させることを第１の特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
多孔質性の貝殻に酸化チタンを固定化させることは難しかったが、貝殻の主成分である炭酸カルシウムが酸化カルシウムに変化し始める温度で焼成することにより、一部が酸化カルシウムに変化し、この酸化カルシウムが水分、二酸化炭素を吸収することで、元の炭酸カルシウムに戻る過程と天然素材である海草糊（つのまた等）の組み合わせで酸化チタンを固定化するのに有効となる。
【００１５】
焼成貝殻だけを含み酸化チタンを含まない内装材は、アセトアルデヒドやホルムアルデヒド等の有害物質を吸着するという作用しかないため、大きな大気浄化効果は望めない。しかし、酸化チタンが固定化された焼成貝殻の粉末を含む内装材は、光触媒である酸化チタンによる有害物質の分解過程も加わるため、大気浄化効果が大きい。
【００１６】
また、従来の内装材は接着剤としてアクリル樹脂系エマルジョン、ポリビニル系高分子等の有機樹脂系エマルジョンを用い固めているが、本技術においては天然素材である海草糊（つのまた等）と無機物質を物理的に固めることができると同時に、環境中に放出されても２次的な環境汚染はない。
【００１７】
後述するように、貝殻の微粉末と光触媒である酸化チタンを天然素材を用いて得られる内装材によって、生活空間内で発生、あるいは生活空間内に持ち込まれた化学物質過敏症原因物質およびその他の有害化学物質を吸着・光分解によって無害化することができる。同様に、タバコ臭あるいはタバコヤニ等を吸着・光分解除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に本発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、以下の説明は、単なる例示に過ぎず、本発明の技術的範囲は以下の説明に限定されるものではない。
【００１９】
［発明の概要］
所定温度で焼成した二枚貝殻の微粉末、光触媒であるアナターゼ型酸化チタン、海草糊であるつのまた、バインダーとして麻スサ、古紙を水で練り合わせ、壁に薄く塗布することにより、室内における有害化学物質の吸着・分解除去ができる。焼成した貝殻はその焼成温度の違いにより、炭酸カルシウム、酸化カルシウムの成分割合を変える。これを水で練り、塗布することにより漆喰と同様の固化の働きをし、また、貝殻の多孔質性のため、吸着効果も大きいため、大気浄化内装材として実用化できる。着色については、天然無機顔料を加えることにより好みの色も達成できる。また、鏝さばきにより内装材表面を美的に表現することができる。二枚貝殻の微粉末は、５０〜５００μｍ程度であることが好ましく、５０μｍ未満ではその調製が煩雑で実用的ではない。また５００μｍを超えると内装材が脆くなる傾向にあり好ましくない。
【００２０】
［貝殻を用いた内装材の製造方法］
（１）牡蠣殻を粉砕し、乳鉢ですりつぶした後、水中に浸漬・吸引ろ過する工程を数回繰り返した後、乾燥させる。この段階で牡蠣殻に含まれている塩分は完全に除去できる。
（２）貝殻粒子径が大きすぎると、塗布した場合に酸化チタンが壁に固定化されない場合があるため、振るいにかけ、５００ミクロン以下の粒子にする。
（３）電気炉で焼成：貝殻粉末を７００℃〜１０００℃で、１０〜２０分間焼成する。
【００２１】
この温度で焼成することによって、貝殻の成分を変化させることができる。さらに、貝殻に含まれる有機不純物質を完全に取り除くことができる。
貝殻の焼成は、下記のように、主成分の炭酸カルシウムを酸化カルシウムに変える。
CaCO3 → CaO
酸化カルシウムは、下記のように、空気中の水分を吸収し水酸化カルシウムとなる。
CaO → Ca(OH)2
水酸化カルシウムは、下記のように、空気中の二酸化炭素を吸収することで炭酸カルシウムとなる。
Ca(OH)2 → CaCO3
これらの過程で、酸化チタン微粒子を貝殻表面に固定化する。
【００２２】
＜貝殻焼成温度による炭酸カルシウムの成分変化＞
牡蠣殻粉末を電気炉で加熱した場合の酸化カルシウムへの変換率（貝殻に含まれる有機不純物を取り除いた後での変換率）を以下に示す。各温度での保持時間は１５分とする。
加熱温度７００℃の場合、炭酸カルシウムの６．８質量％が酸化カルシウムに変化
加熱温度８５０℃の場合、炭酸カルシウムの４３．０質量％が酸化カルシウムに変化
炭酸カルシウムの水溶液では、ｐHが９．８程度であったのが、７００〜９００℃に焼成することによって１２．５程度に上昇し、本発明の内装材として好適となる。ちなみに、加熱温度１０００℃の場合、炭酸カルシウムの７３．０質量％が酸化カルシウムに変化した。また、７００℃未満では、酸化カルシウムへの変化が弱く、酸化チタンの固定化がよくなく、水に弱い内装剤となり好ましくない。
【００２３】
＜光触媒酸化チタン＞
光触媒酸化チタンは、アナターゼ型光触媒用酸化チタンを使用する。本明細書では、「酸化チタン」は原則として「アナターゼ型光触媒用酸化チタン」を意味するものとする。
＜つなぎ材＞
貝殻粉末、酸化チタンのつなぎとして麻スサ（不要な麻袋の再利用）、紙の繊維、たとえば古紙（水に溶けやすい再生パルプなど）を用いる。
＜接着剤＞
上記物質を接着、また壁への接着をするために、天然液体海草糊（例えば、つのまた糊）あるいは粉末海草糊を用いる。
【００２４】
［タバコ臭、ヤニの光触媒分解に関する実験］
＜タバコ臭＞
タバコ臭の主な原因物質はアセトアルデヒドである。
（第１の内装材）
８５０℃で１５分間焼成した牡蠣殻（粒径約１００μｍ） ８１質量%
テイカ(株)製酸化チタンAMT１００ １５質量%
細く裁断した麻スサ １質量%
古紙再生パルプ ３質量%
これらを液体つのまた糊（村樫石灰工業(株)製つのまた海草糊７容に水５容を加えたもの）に溶かした物を、第１の内装材とする。
第１の内装材をプラスチックプレートあるいは石膏ボードに塗り、２日間自然乾燥・養生させることで、表面に酸化チタンが固定化されたプレートができる。上記内装剤が１ｋｇあれば４ｍ2の壁に塗布することができる。以下に、この酸化チタン固定化プレートを用いたタバコ臭・ヤニの分解除去例を示す。
【００２５】
＜実験＞
図７は、ガス濃度測定装置の概要を示す。同図に示すように、２６×２６×１０cm3の透明アクリル密閉容器１１に、第１の内装材を塗布した表面積１４×１５cm2のプラスチックプレート１２を入れ、タバコ（図示せず）を燃焼させる。半径３cmのファン１３を取り付けた小型モーター１４を分速３６００回転で回転させて容器１１中の空気を攪拌し、均一の濃度にする。
タバコを完全に燃焼させてから１０分後のアセトアルデヒドの濃度を、アセトアルデヒドの初期濃度とする。その後6W紫外線ランプ１５を用いて紫外線を照射し、アセトアルデヒド濃度をガステック(株)製のガス検知管（図示せず）を用いて透明アクリル密閉容器１１で測定する。
【００２６】
＜結果＞
（第１のプレート）
前記第１の内装材をプラスチックプレート（表面積１４×１５cm2）に塗り、２日間乾燥、養生させる。
図１に、紫外線照射時間とアセトアルデヒド濃度との関係を示す。同図に示すように、焼成温度８５０℃の牡蠣殻を使用した場合（第１のプレートを密閉容器１１に入れた場合）、紫外線照射時間とアセトアルデヒド濃度との関係は以下のとおりである。
照射時間 ０時間 アセトアルデヒド濃度 １９ppm
照射時間 ２時間 アセトアルデヒド濃度 １５ppm
照射時間 ４時間 アセトアルデヒド濃度 ７ppm
照射時間 ６時間 アセトアルデヒド濃度 ２ppm
照射時間 ８時間 アセトアルデヒド濃度 ０ppm
【００２７】
図１に示すように、酸化チタンを固定化したプレートを入れた場合、初期のアセトアルデヒド濃度は１９ｐｐｍであったが、照射開始から８時間経過後にアセトアルデヒド濃度は０ｐｐｍとなった。
【００２８】
酸化チタン固定化プレートを入れないで紫外線を照射した場合、紫外線照射時間とアセトアルデヒド濃度との関係は以下のとおりである。
照射時間 ０時間 アセトアルデヒド濃度 １２ppm
照射時間 ２時間 アセトアルデヒド濃度 １０ppm
照射時間 ４時間 アセトアルデヒド濃度 １０ppm
照射時間 ８時間 アセトアルデヒド濃度 １０ppm
【００２９】
以上のことから、光触媒によるアセトアルデヒドの分解が確認される。
【００３０】
［ヤニ問題］
＜実験＞
内装材を塗布した石膏ボード８１（１５×４５cm2）の１／３の部分８１１（図８）を図示しない食品包装用ラップフィルム（日本生活協同組合連合会製。コープラップ）で覆う。石膏ボード８１を５０cm×５０cm×４０cmの透明アクリル密閉容器（図示せず）に入れる。食品包装用ラップフィルムで覆われていなかった部分（図８の部分８１２と８１３）にヤ二が付着し、黄ばんだ。
次に、ヤニが付着して黄ばんでいる部分（部分８１２と８１３）の半分（部分８１３だけ）をアルミホイール（図示せず）で覆い、石膏ボード８１の全体を太陽光に当てた。
【００３１】
＜結果＞
太陽光にあてられた部分８１２はヤニもタバコ臭も消えた。太陽光にあてられなかった部分８１３はヤニもタバコ臭も消えなかった。
【００３２】
＜比較実験＞
市販の漆喰内装材を塗布した石膏ボードに同じようにしてヤニを付着させ、太陽光を照射したが、ヤニは消えなかったと同時にタバコ臭も残っていた。
【００３３】
［シックハウス原因物質ホルムアルデヒドの光触媒分解］
（第２のプレート）
牡蠣殻を７００℃で焼成したこと以外は前記第１の内装材と同じである第２の内装材をプラスチックプレートに塗り、２日間乾燥、養生させる。
（第３のプレート）
牡蠣殻を１０００℃で焼成したこと以外は前記第１の内装材と同じである第３の内装材をプラスチックプレートに塗り、２日間乾燥、養生させる。
（第４のプレート）
10ｇの光触媒酸化チタンのみを均一にプラスチックプレートに敷き詰める。牡蠣殻、麻スサ、古紙、液体つのまた糊は使用しない。
【００３４】
＜実験＞
図７に示した密閉容器１１に前記第１〜４のいずれかのプレートを入れる。密閉容器１１に初期濃度５０ppmのホルムアルデヒドを入れ、紫外線ランプ１５を用いて紫外線をプレートに照射し、ホルムアルデヒド濃度をガス検知管で測定する。
【００３５】
＜結果＞
図２及び図３に、紫外線照射時間とホルムアルデヒド濃度との関係を示す。図３は図２の一部を拡大したものである。
図２に示すように、触媒なしの場合（プレートを入れない場合）、紫外線照射時間とホルムアルデヒド濃度との関係は以下のとおりである。
照射時間 ０分 ホルムアルデヒド濃度 ５０ppm
照射時間 ３０分 ホルムアルデヒド濃度 ４８ppm
照射時間 ６０分 ホルムアルデヒド濃度 ４８ppm
このことからホルムアルデヒドは紫外線照射によっては分解されないということが分かる。
【００３６】
図３に示すように、触媒のみの場合（第４のプレートを入れた場合）、紫外線照射時間とホルムアルデヒド濃度との関係は以下のとおりである。
照射時間 ３０分 ホルムアルデヒド濃度 ９ppm
照射時間 ６０分 ホルムアルデヒド濃度 ６ppm
照射時間１２０分 ホルムアルデヒド濃度 ２ppm
【００３７】
図３に示すように、焼成温度７００℃の牡蠣殻を使用した場合（第２のプレートを入れた場合）、紫外線照射時間とホルムアルデヒド濃度との関係は以下のとおりである。
照射時間 ３０分 ホルムアルデヒド濃度 ５ppm
照射時間 ６０分 ホルムアルデヒド濃度 ２ppm
照射時間１２０分 ホルムアルデヒド濃度 １ppm
【００３８】
図３に示すように、焼成温度８５０℃の牡蠣殻を使用した場合（第１のプレートを入れた場合）、紫外線照射時間とホルムアルデヒド濃度との関係は以下のとおりである。
照射時間 ３０分 ホルムアルデヒド濃度 ３ppm
照射時間 ６０分 ホルムアルデヒド濃度 ０．６ppm
照射時間１２０分 ホルムアルデヒド濃度 ０．２ppm
【００３９】
また、焼成温度１０００℃の牡蠣殻を使用した場合（第３のプレートを入れた場合）、紫外線照射時間とホルムアルデヒド濃度との関係は以下のとおりである。
照射時間 ３０分 ホルムアルデヒド濃度 ４．２ppm
照射時間 ６０分 ホルムアルデヒド濃度 ２．７ppm
照射時間１２０分 ホルムアルデヒド濃度 １ppm
【００４０】
焼成温度にかかわらず、光触媒酸化チタンのみの場合よりも牡蠣殻を入れたほうがホルムアルデヒドの濃度減少が良いのは、酸化チタンによる光分解の他に牡蠣殻による吸着現象も加味されるためである。
また、濃度変化には、焼成温度による違いが見られ、８５０℃焼成牡蠣殻を含有する場合が最も効率が良い。１０００℃焼成牡蠣殻使用の場合（第３のプレート）は脆くなり耐久性がない。７００，８５０又は９００℃焼成牡蠣殻を使用したプレートには長期間放置しても脆さが出てこない。
【００４１】
＜低濃度ホルムアルデヒドの分解＞
図７に示した密閉容器１１に、８５０℃で焼成した牡蠣殻を含有する内装材を塗布したプレート（前記第１のプレート）を入れて、低濃度ホルムアルデヒドの分解について調べた結果を図４に示す。
紫外線照射時間とホルムアルデヒド濃度との関係は以下のとおりである。
照射時間 ０分 ホルムアルデヒド濃度 ６ppm
照射時間 ３０分 ホルムアルデヒド濃度 ０．３ppm
照射時間 ６０分 ホルムアルデヒド濃度 ０ppm
初期濃度６ppmのホルムアルデヒドは、１時間で完全に分解される。
【００４２】
＜酸化チタン混合割合によるホルムアルデヒド分解効果＞
酸化チタン混合割合を１０質量％、２０質量％と変えたときのホルムアルデヒド分解効果について説明する。図５は紫外線照射時間とホルムアルデヒド濃度との関係を示す。図６は図５の一部を拡大したものである。
【００４３】
（第５のプレート）
８５０℃で１５分間焼成した牡蠣殻 ８６質量%
酸化チタン １０質量%
スサ（麻） １質量%
古紙 ３質量%
これらを前記液体つのまた糊に溶かし、プラスチックプレートに塗り、２日間自然乾燥・養生させて、表面に酸化チタンが固定化されたプレートを作る。
【００４４】
図７に示した密閉容器１１に、前記第５のプレートを入れた場合の紫外線照射時間とホルムアルデヒド濃度との関係は以下のとおりである。
照射時間 ０分 ホルムアルデヒド濃度 ５０ppm
照射時間 ３０分 ホルムアルデヒド濃度 ５ppm
照射時間 ６０分 ホルムアルデヒド濃度 ３ppm
照射時間 １２０分 ホルムアルデヒド濃度１．８ppm
照射時間 １８０分 ホルムアルデヒド濃度０．５ppm
【００４５】
（第６のプレート）
８５０℃で１５分間焼成した牡蠣殻 ７６質量%
酸化チタン ２０質量%
スサ（麻） １質量%
古紙 ３質量%
これらを液体つのまた糊に溶かし、プラスチックプレートに塗り、２日間自然乾燥・養生させて、表面に酸化チタンが固定化されたプレートを作る。
【００４６】
図７に示した密閉容器１１に、前記第６のプレートを入れた場合の紫外線照射時間とホルムアルデヒド濃度との関係は以下のとおりである。
照射時間 ０分 ホルムアルデヒド濃度 ５０ppm
照射時間 ３０分 ホルムアルデヒド濃度 ３ppm
照射時間 ６０分 ホルムアルデヒド濃度 ０．６ppm
照射時間 １２０分 ホルムアルデヒド濃度 ０．２ppm
【００４７】
酸化チタン含有量２０％の第６のプレートの方が、酸化チタン含有量１０質量％の第５のプレートよりホルムアルデヒド減少効果が大きい。内装材として求められる機能、例えば、内装材としての成形性、分解除去性能、耐久性等を考慮すると、酸化チタン含有量は、５から２５質量％、好ましくは１０から１５重質量%程度で十分と思われる。５質量％未満では、光触媒としての機能が十分に発揮できず、２５質量％を超えると、内装材中に固定化できず、表面に白く浮き出た形態を呈することとなる。
［発明の利用形態］
内装材として直接上塗りして用いても良い。また、下塗りには光触媒を除いた多孔質性の焼成貝殻（吸着作用のみ）を、上塗りには酸化チタンを混合した内装材（吸着作用及び光分解作用あり）を用いることにより、一層の効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】紫外線照射時間とアセトアルデヒド濃度との関係を示す図である。
【図２】紫外線照射時間とホルムアルデヒド濃度との関係を示す図である。
【図３】図２の一部を拡大した図である。
【図４】ホルムアルデヒドの初期濃度が低い場合における紫外線照射時間とホルムアルデヒド濃度との関係を示す図である。
【図５】酸化チタン混合量が１０質量％又は２０質量％の場合の紫外線照射時間とホルムアルデヒド濃度との関係を示す図である。
【図６】図５の一部を拡大した図である。
【図７】ガス濃度測定装置の概要を示す図である。
【図８】石膏ボードに付着させたヤニやタバコ臭が紫外線照射によって消えるかを調べる実験を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４９】
１１ 透明アクリル密閉容器
１２ プラスチックプレート
１３ ファン
１４ 小型モーター
１５ 紫外線ランプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内装材およびその製造方法に関し、特にタバコ臭の原因物質であるアセトアルデヒドやシックハウスの原因物質であるホルムアルデヒドの分解除去性能が高い内装材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高気密性空間が私たちの生活に要求される半面、空間における空気汚染が問題化されている。汚染物質を取り除くための技術として、人に優しい天然素材を如何に利用するかという点が重要である。貝殻粉末を用いた内装材、光触媒酸化チタンを取り入れた内装材の開発例は散見される（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
例えば、特開２００６−３０７６２３号公報には、内装建材とその内装建材に積層された基材とその基材の表面に直接製膜された二酸化チタン薄膜とを備え、その二酸化チタン薄膜の膜厚が１０ｎｍ以上１００ｎｍ未満で製膜する工程と、その基材を内装建材に積層する工程とを含む環境機能建材の製造方法が開示されているが、基材の表面に二酸化チタンの薄膜を設けることから表面の機能としては二酸化チタンの光触媒のみが発揮されることとなる。それと製造工程が複雑で実用的ではない。
【０００４】
また、特開２００６−２５６８８０号公報には、貝殻の微粉末と酸化チタンとを粘土をバインダーとして混ぜ合わせて成形体を形成し、この成形体を焼成する構成とした焼成体が開示されているが、粘土をバインダーとして使用するため酸化チタン、貝殻の機能が十分に発揮されないし、タイル等の用途を対象としているため、壁等の垂直面への塗布には不向きである。
【特許文献１】特開２００６−３０７６２３号公報
【特許文献２】特開２００６−２５６８８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
解決しようとする問題点は、タバコ臭の原因物質であるアセトアルデヒドやシックハウスの原因物質であるホルムアルデヒドの分解除去性能が高い内装材を、天然素材を使って提供することができない点である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の内装材は、貝殻の主成分である炭酸カルシウムが酸化カルシウムに変化し始める温度で焼成された貝殻粉末と、焼成貝殻粉末の表面に固定化されたアナターゼ型酸化チタンと、海草糊を含むことを第１の特徴とする。
【０００７】
本発明の内装材は、貝殻粉末の焼成温度が７００℃以上９００℃以下であることを第２の特徴とする。
【０００８】
本発明の内装材は、貝殻が二枚貝の貝殻であることを第３の特徴とする。
【０００９】
本発明の内装材は、さらに麻スサと古紙を含有することを第４の特徴とする。
【００１０】
本発明の内装材は、焼成貝殻粉末を７０〜８５質量％、アナターゼ型酸化チタンを５〜２５質量％、麻スサを０〜２質量％、古紙を２〜７質量％含有することを第５の特徴とする。
【００１１】
本発明の内装材には、焼成貝殻粉末を７０〜８５質量％の範囲で用いるのが好ましく、７０質量％未満ではアセトアルデヒドやホルムアルデヒドに対する酸化チタンの光触媒作用を吸着という面から補助するには効果を奏することができないと同時に、繋ぎとしてのスサ、古紙の割合が増えることによる壁材としての不適さが現れ好ましくなく、８５質量％を超えると内装材として脆くなる傾向があり好ましくない。麻スサを０〜２質量％の範囲で用いるのが好ましく、２質量％を超えると他の成分との混和性が悪いために好ましくない。古紙を２〜７質量％の範囲で用いるのが好ましく、２質量％未満では他の成分との繋ぎ効果がなく７質量％を超えると酸化チタンと焼成貝殻粉末の効果を妨げることになるために好ましくない。
【００１２】
本発明の内装材は、さらに無機顔料を添加することを第６の特徴とする。
【００１３】
本発明の内装材の製造方法は、貝殻の主成分である炭酸カルシウムが酸化カルシウムに変化し始める温度で貝殻粉末を焼成し、焼成された貝殻粉末とアナターゼ型酸化チタン粉末と海草糊を混合することによって前記焼成貝殻粉末の表面に前記アナターゼ型酸化チタン粉末を固定化させることを第１の特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
多孔質性の貝殻に酸化チタンを固定化させることは難しかったが、貝殻の主成分である炭酸カルシウムが酸化カルシウムに変化し始める温度で焼成することにより、一部が酸化カルシウムに変化し、この酸化カルシウムが水分、二酸化炭素を吸収することで、元の炭酸カルシウムに戻る過程と天然素材である海草糊（つのまた等）の組み合わせで酸化チタンを固定化するのに有効となる。
【００１５】
焼成貝殻だけを含み酸化チタンを含まない内装材は、アセトアルデヒドやホルムアルデヒド等の有害物質を吸着するという作用しかないため、大きな大気浄化効果は望めない。しかし、酸化チタンが固定化された焼成貝殻の粉末を含む内装材は、光触媒である酸化チタンによる有害物質の分解過程も加わるため、大気浄化効果が大きい。
【００１６】
また、従来の内装材は接着剤としてアクリル樹脂系エマルジョン、ポリビニル系高分子等の有機樹脂系エマルジョンを用い固めているが、本技術においては天然素材である海草糊（つのまた等）と無機物質を物理的に固めることができると同時に、環境中に放出されても２次的な環境汚染はない。
【００１７】
後述するように、貝殻の微粉末と光触媒である酸化チタンを天然素材を用いて得られる内装材によって、生活空間内で発生、あるいは生活空間内に持ち込まれた化学物質過敏症原因物質およびその他の有害化学物質を吸着・光分解によって無害化することができる。同様に、タバコ臭あるいはタバコヤニ等を吸着・光分解除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に本発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、以下の説明は、単なる例示に過ぎず、本発明の技術的範囲は以下の説明に限定されるものではない。
【００１９】
［発明の概要］
所定温度で焼成した二枚貝殻の微粉末、光触媒であるアナターゼ型酸化チタン、海草糊であるつのまた、バインダーとして麻スサ、古紙を水で練り合わせ、壁に薄く塗布することにより、室内における有害化学物質の吸着・分解除去ができる。焼成した貝殻はその焼成温度の違いにより、炭酸カルシウム、酸化カルシウムの成分割合を変える。これを水で練り、塗布することにより漆喰と同様の固化の働きをし、また、貝殻の多孔質性のため、吸着効果も大きいため、大気浄化内装材として実用化できる。着色については、天然無機顔料を加えることにより好みの色も達成できる。また、鏝さばきにより内装材表面を美的に表現することができる。二枚貝殻の微粉末は、５０〜５００μｍ程度であることが好ましく、５０μｍ未満ではその調製が煩雑で実用的ではない。また５００μｍを超えると内装材が脆くなる傾向にあり好ましくない。
【００２０】
［貝殻を用いた内装材の製造方法］
（１）牡蠣殻を粉砕し、乳鉢ですりつぶした後、水中に浸漬・吸引ろ過する工程を数回繰り返した後、乾燥させる。この段階で牡蠣殻に含まれている塩分は完全に除去できる。
（２）貝殻粒子径が大きすぎると、塗布した場合に酸化チタンが壁に固定化されない場合があるため、振るいにかけ、５００ミクロン以下の粒子にする。
（３）電気炉で焼成：貝殻粉末を７００℃〜１０００℃で、１０〜２０分間焼成する。
【００２１】
この温度で焼成することによって、貝殻の成分を変化させることができる。さらに、貝殻に含まれる有機不純物質を完全に取り除くことができる。
貝殻の焼成は、下記のように、主成分の炭酸カルシウムを酸化カルシウムに変える。
CaCO3 → CaO
酸化カルシウムは、下記のように、空気中の水分を吸収し水酸化カルシウムとなる。
CaO → Ca(OH)2
水酸化カルシウムは、下記のように、空気中の二酸化炭素を吸収することで炭酸カルシウムとなる。
Ca(OH)2 → CaCO3
これらの過程で、酸化チタン微粒子を貝殻表面に固定化する。
【００２２】
＜貝殻焼成温度による炭酸カルシウムの成分変化＞
牡蠣殻粉末を電気炉で加熱した場合の酸化カルシウムへの変換率（貝殻に含まれる有機不純物を取り除いた後での変換率）を以下に示す。各温度での保持時間は１５分とする。
加熱温度７００℃の場合、炭酸カルシウムの６．８質量％が酸化カルシウムに変化
加熱温度８５０℃の場合、炭酸カルシウムの４３．０質量％が酸化カルシウムに変化
炭酸カルシウムの水溶液では、ｐHが９．８程度であったのが、７００〜９００℃に焼成することによって１２．５程度に上昇し、本発明の内装材として好適となる。ちなみに、加熱温度１０００℃の場合、炭酸カルシウムの７３．０質量％が酸化カルシウムに変化した。また、７００℃未満では、酸化カルシウムへの変化が弱く、酸化チタンの固定化がよくなく、水に弱い内装剤となり好ましくない。
【００２３】
＜光触媒酸化チタン＞
光触媒酸化チタンは、アナターゼ型光触媒用酸化チタンを使用する。本明細書では、「酸化チタン」は原則として「アナターゼ型光触媒用酸化チタン」を意味するものとする。
＜つなぎ材＞
貝殻粉末、酸化チタンのつなぎとして麻スサ（不要な麻袋の再利用）、紙の繊維、たとえば古紙（水に溶けやすい再生パルプなど）を用いる。
＜接着剤＞
上記物質を接着、また壁への接着をするために、天然液体海草糊（例えば、つのまた糊）あるいは粉末海草糊を用いる。
【００２４】
［タバコ臭、ヤニの光触媒分解に関する実験］
＜タバコ臭＞
タバコ臭の主な原因物質はアセトアルデヒドである。
（第１の内装材）
８５０℃で１５分間焼成した牡蠣殻（粒径約１００μｍ） ８１質量%
テイカ(株)製酸化チタンAMT１００ １５質量%
細く裁断した麻スサ １質量%
古紙再生パルプ ３質量%
これらを液体つのまた糊（村樫石灰工業(株)製つのまた海草糊７容に水５容を加えたもの）に溶かした物を、第１の内装材とする。
第１の内装材をプラスチックプレートあるいは石膏ボードに塗り、２日間自然乾燥・養生させることで、表面に酸化チタンが固定化されたプレートができる。上記内装剤が１ｋｇあれば４ｍ2の壁に塗布することができる。以下に、この酸化チタン固定化プレートを用いたタバコ臭・ヤニの分解除去例を示す。
【００２５】
＜実験＞
図７は、ガス濃度測定装置の概要を示す。同図に示すように、２６×２６×１０cm3の透明アクリル密閉容器１１に、第１の内装材を塗布した表面積１４×１５cm2のプラスチックプレート１２を入れ、タバコ（図示せず）を燃焼させる。半径３cmのファン１３を取り付けた小型モーター１４を分速３６００回転で回転させて容器１１中の空気を攪拌し、均一の濃度にする。
タバコを完全に燃焼させてから１０分後のアセトアルデヒドの濃度を、アセトアルデヒドの初期濃度とする。その後6W紫外線ランプ１５を用いて紫外線を照射し、アセトアルデヒド濃度をガステック(株)製のガス検知管（図示せず）を用いて透明アクリル密閉容器１１で測定する。
【００２６】
＜結果＞
（第１のプレート）
前記第１の内装材をプラスチックプレート（表面積１４×１５cm2）に塗り、２日間乾燥、養生させる。
図１に、紫外線照射時間とアセトアルデヒド濃度との関係を示す。同図に示すように、焼成温度８５０℃の牡蠣殻を使用した場合（第１のプレートを密閉容器１１に入れた場合）、紫外線照射時間とアセトアルデヒド濃度との関係は以下のとおりである。
照射時間 ０時間 アセトアルデヒド濃度 １９ppm
照射時間 ２時間 アセトアルデヒド濃度 １５ppm
照射時間 ４時間 アセトアルデヒド濃度 ７ppm
照射時間 ６時間 アセトアルデヒド濃度 ２ppm
照射時間 ８時間 アセトアルデヒド濃度 ０ppm
【００２７】
図１に示すように、酸化チタンを固定化したプレートを入れた場合、初期のアセトアルデヒド濃度は１９ｐｐｍであったが、照射開始から８時間経過後にアセトアルデヒド濃度は０ｐｐｍとなった。
【００２８】
酸化チタン固定化プレートを入れないで紫外線を照射した場合、紫外線照射時間とアセトアルデヒド濃度との関係は以下のとおりである。
照射時間 ０時間 アセトアルデヒド濃度 １２ppm
照射時間 ２時間 アセトアルデヒド濃度 １０ppm
照射時間 ４時間 アセトアルデヒド濃度 １０ppm
照射時間 ８時間 アセトアルデヒド濃度 １０ppm
【００２９】
以上のことから、光触媒によるアセトアルデヒドの分解が確認される。
【００３０】
［ヤニ問題］
＜実験＞
内装材を塗布した石膏ボード８１（１５×４５cm2）の１／３の部分８１１（図８）を図示しない食品包装用ラップフィルム（日本生活協同組合連合会製。コープラップ）で覆う。石膏ボード８１を５０cm×５０cm×４０cmの透明アクリル密閉容器（図示せず）に入れる。食品包装用ラップフィルムで覆われていなかった部分（図８の部分８１２と８１３）にヤ二が付着し、黄ばんだ。
次に、ヤニが付着して黄ばんでいる部分（部分８１２と８１３）の半分（部分８１３だけ）をアルミホイール（図示せず）で覆い、石膏ボード８１の全体を太陽光に当てた。
【００３１】
＜結果＞
太陽光にあてられた部分８１２はヤニもタバコ臭も消えた。太陽光にあてられなかった部分８１３はヤニもタバコ臭も消えなかった。
【００３２】
＜比較実験＞
市販の漆喰内装材を塗布した石膏ボードに同じようにしてヤニを付着させ、太陽光を照射したが、ヤニは消えなかったと同時にタバコ臭も残っていた。
【００３３】
［シックハウス原因物質ホルムアルデヒドの光触媒分解］
（第２のプレート）
牡蠣殻を７００℃で焼成したこと以外は前記第１の内装材と同じである第２の内装材をプラスチックプレートに塗り、２日間乾燥、養生させる。
（第３のプレート）
牡蠣殻を１０００℃で焼成したこと以外は前記第１の内装材と同じである第３の内装材をプラスチックプレートに塗り、２日間乾燥、養生させる。
（第４のプレート）
10ｇの光触媒酸化チタンのみを均一にプラスチックプレートに敷き詰める。牡蠣殻、麻スサ、古紙、液体つのまた糊は使用しない。
【００３４】
＜実験＞
図７に示した密閉容器１１に前記第１〜４のいずれかのプレートを入れる。密閉容器１１に初期濃度５０ppmのホルムアルデヒドを入れ、紫外線ランプ１５を用いて紫外線をプレートに照射し、ホルムアルデヒド濃度をガス検知管で測定する。
【００３５】
＜結果＞
図２及び図３に、紫外線照射時間とホルムアルデヒド濃度との関係を示す。図３は図２の一部を拡大したものである。
図２に示すように、触媒なしの場合（プレートを入れない場合）、紫外線照射時間とホルムアルデヒド濃度との関係は以下のとおりである。
照射時間 ０分 ホルムアルデヒド濃度 ５０ppm
照射時間 ３０分 ホルムアルデヒド濃度 ４８ppm
照射時間 ６０分 ホルムアルデヒド濃度 ４８ppm
このことからホルムアルデヒドは紫外線照射によっては分解されないということが分かる。
【００３６】
図３に示すように、触媒のみの場合（第４のプレートを入れた場合）、紫外線照射時間とホルムアルデヒド濃度との関係は以下のとおりである。
照射時間 ３０分 ホルムアルデヒド濃度 ９ppm
照射時間 ６０分 ホルムアルデヒド濃度 ６ppm
照射時間１２０分 ホルムアルデヒド濃度 ２ppm
【００３７】
図３に示すように、焼成温度７００℃の牡蠣殻を使用した場合（第２のプレートを入れた場合）、紫外線照射時間とホルムアルデヒド濃度との関係は以下のとおりである。
照射時間 ３０分 ホルムアルデヒド濃度 ５ppm
照射時間 ６０分 ホルムアルデヒド濃度 ２ppm
照射時間１２０分 ホルムアルデヒド濃度 １ppm
【００３８】
図３に示すように、焼成温度８５０℃の牡蠣殻を使用した場合（第１のプレートを入れた場合）、紫外線照射時間とホルムアルデヒド濃度との関係は以下のとおりである。
照射時間 ３０分 ホルムアルデヒド濃度 ３ppm
照射時間 ６０分 ホルムアルデヒド濃度 ０．６ppm
照射時間１２０分 ホルムアルデヒド濃度 ０．２ppm
【００３９】
また、焼成温度１０００℃の牡蠣殻を使用した場合（第３のプレートを入れた場合）、紫外線照射時間とホルムアルデヒド濃度との関係は以下のとおりである。
照射時間 ３０分 ホルムアルデヒド濃度 ４．２ppm
照射時間 ６０分 ホルムアルデヒド濃度 ２．７ppm
照射時間１２０分 ホルムアルデヒド濃度 １ppm
【００４０】
焼成温度にかかわらず、光触媒酸化チタンのみの場合よりも牡蠣殻を入れたほうがホルムアルデヒドの濃度減少が良いのは、酸化チタンによる光分解の他に牡蠣殻による吸着現象も加味されるためである。
また、濃度変化には、焼成温度による違いが見られ、８５０℃焼成牡蠣殻を含有する場合が最も効率が良い。１０００℃焼成牡蠣殻使用の場合（第３のプレート）は脆くなり耐久性がない。７００，８５０又は９００℃焼成牡蠣殻を使用したプレートには長期間放置しても脆さが出てこない。
【００４１】
＜低濃度ホルムアルデヒドの分解＞
図７に示した密閉容器１１に、８５０℃で焼成した牡蠣殻を含有する内装材を塗布したプレート（前記第１のプレート）を入れて、低濃度ホルムアルデヒドの分解について調べた結果を図４に示す。
紫外線照射時間とホルムアルデヒド濃度との関係は以下のとおりである。
照射時間 ０分 ホルムアルデヒド濃度 ６ppm
照射時間 ３０分 ホルムアルデヒド濃度 ０．３ppm
照射時間 ６０分 ホルムアルデヒド濃度 ０ppm
初期濃度６ppmのホルムアルデヒドは、１時間で完全に分解される。
【００４２】
＜酸化チタン混合割合によるホルムアルデヒド分解効果＞
酸化チタン混合割合を１０質量％、２０質量％と変えたときのホルムアルデヒド分解効果について説明する。図５は紫外線照射時間とホルムアルデヒド濃度との関係を示す。図６は図５の一部を拡大したものである。
【００４３】
（第５のプレート）
８５０℃で１５分間焼成した牡蠣殻 ８６質量%
酸化チタン １０質量%
スサ（麻） １質量%
古紙 ３質量%
これらを前記液体つのまた糊に溶かし、プラスチックプレートに塗り、２日間自然乾燥・養生させて、表面に酸化チタンが固定化されたプレートを作る。
【００４４】
図７に示した密閉容器１１に、前記第５のプレートを入れた場合の紫外線照射時間とホルムアルデヒド濃度との関係は以下のとおりである。
照射時間 ０分 ホルムアルデヒド濃度 ５０ppm
照射時間 ３０分 ホルムアルデヒド濃度 ５ppm
照射時間 ６０分 ホルムアルデヒド濃度 ３ppm
照射時間 １２０分 ホルムアルデヒド濃度１．８ppm
照射時間 １８０分 ホルムアルデヒド濃度０．５ppm
【００４５】
（第６のプレート）
８５０℃で１５分間焼成した牡蠣殻 ７６質量%
酸化チタン ２０質量%
スサ（麻） １質量%
古紙 ３質量%
これらを液体つのまた糊に溶かし、プラスチックプレートに塗り、２日間自然乾燥・養生させて、表面に酸化チタンが固定化されたプレートを作る。
【００４６】
図７に示した密閉容器１１に、前記第６のプレートを入れた場合の紫外線照射時間とホルムアルデヒド濃度との関係は以下のとおりである。
照射時間 ０分 ホルムアルデヒド濃度 ５０ppm
照射時間 ３０分 ホルムアルデヒド濃度 ３ppm
照射時間 ６０分 ホルムアルデヒド濃度 ０．６ppm
照射時間 １２０分 ホルムアルデヒド濃度 ０．２ppm
【００４７】
酸化チタン含有量２０％の第６のプレートの方が、酸化チタン含有量１０質量％の第５のプレートよりホルムアルデヒド減少効果が大きい。内装材として求められる機能、例えば、内装材としての成形性、分解除去性能、耐久性等を考慮すると、酸化チタン含有量は、５から２５質量％、好ましくは１０から１５重質量%程度で十分と思われる。５質量％未満では、光触媒としての機能が十分に発揮できず、２５質量％を超えると、内装材中に固定化できず、表面に白く浮き出た形態を呈することとなる。
［発明の利用形態］
内装材として直接上塗りして用いても良い。また、下塗りには光触媒を除いた多孔質性の焼成貝殻（吸着作用のみ）を、上塗りには酸化チタンを混合した内装材（吸着作用及び光分解作用あり）を用いることにより、一層の効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】紫外線照射時間とアセトアルデヒド濃度との関係を示す図である。
【図２】紫外線照射時間とホルムアルデヒド濃度との関係を示す図である。
【図３】図２の一部を拡大した図である。
【図４】ホルムアルデヒドの初期濃度が低い場合における紫外線照射時間とホルムアルデヒド濃度との関係を示す図である。
【図５】酸化チタン混合量が１０質量％又は２０質量％の場合の紫外線照射時間とホルムアルデヒド濃度との関係を示す図である。
【図６】図５の一部を拡大した図である。
【図７】ガス濃度測定装置の概要を示す図である。
【図８】石膏ボードに付着させたヤニやタバコ臭が紫外線照射によって消えるかを調べる実験を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４９】
１１ 透明アクリル密閉容器
１２ プラスチックプレート
１３ ファン
１４ 小型モーター
１５ 紫外線ランプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貝殻の主成分である炭酸カルシウムが酸化カルシウムに変化し始める温度で焼成された貝殻粉末と、
前記焼成貝殻粉末の表面に固定化されたアナターゼ型酸化チタンと、
海草糊と
を含むことを特徴とする内装材。
【請求項２】
前記焼成温度が７００℃以上９００℃以下であることを特徴とする請求項１に記載の内装材。
【請求項３】
前記貝殻が二枚貝の貝殻であることを特徴とする請求項１又は２に記載の内装材。
【請求項４】
さらに麻スサと古紙を含有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内装材。
【請求項５】
前記焼成貝殻粉末を７０〜８５質量％、前記アナターゼ型酸化チタンを５〜２５質量％、前記麻スサを０〜２質量％、前記古紙を２〜７質量％含有することを特徴とする請求項４に記載の内装材。
【請求項６】
さらに無機顔料を添加することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の内装材。
【請求項７】
貝殻の主成分である炭酸カルシウムが酸化カルシウムに変化し始める温度で貝殻粉末を焼成し、
焼成された貝殻粉末とアナターゼ型酸化チタン粉末と海草糊を混合することによって前記焼成貝殻粉末の表面に前記アナターゼ型酸化チタン粉末を固定化させることを特徴とする内装材の製造方法。
【請求項１】
貝殻の主成分である炭酸カルシウムが酸化カルシウムに変化し始める温度で焼成された貝殻粉末と、
前記焼成貝殻粉末の表面に固定化されたアナターゼ型酸化チタンと、
海草糊と
を含むことを特徴とする内装材。
【請求項２】
前記焼成温度が７００℃以上９００℃以下であることを特徴とする請求項１に記載の内装材。
【請求項３】
前記貝殻が二枚貝の貝殻であることを特徴とする請求項１又は２に記載の内装材。
【請求項４】
さらに麻スサと古紙を含有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内装材。
【請求項５】
前記焼成貝殻粉末を７０〜８５質量％、前記アナターゼ型酸化チタンを５〜２５質量％、前記麻スサを０〜２質量％、前記古紙を２〜７質量％含有することを特徴とする請求項４に記載の内装材。
【請求項６】
さらに無機顔料を添加することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の内装材。
【請求項７】
貝殻の主成分である炭酸カルシウムが酸化カルシウムに変化し始める温度で貝殻粉末を焼成し、
焼成された貝殻粉末とアナターゼ型酸化チタン粉末と海草糊を混合することによって前記焼成貝殻粉末の表面に前記アナターゼ型酸化チタン粉末を固定化させることを特徴とする内装材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−１９６２７４（Ｐ２００８−１９６２７４Ａ）
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３５２８６（Ｐ２００７−３５２８６）
【出願日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【出願人】（５０４１６５５９１）国立大学法人岩手大学 (222)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【出願人】（５０４１６５５９１）国立大学法人岩手大学 (222)
【Ｆターム（参考）】
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