保水用セラミックス、その製造方法及び保水構造体
【課題】保水性が高く、また包蔵した水の蒸発性が良好であり、水の蒸発潜熱による冷却効果が高い保水用セラミックスと、その製造方法と、この保水用セラミックスを用いた保水構造体とを提供する。
【解決手段】焼結された多孔質セラミックスよりなる保水用セラミックスにおいて、該保水用セラミックスの全体積の５３〜７０％が孔径１〜１００μｍの気孔よりなる保水用セラミックス。窯業系原料、アルミナセメント及び粉末状吸水性ポリマーを乾式混合し、次いで水を添加して混合し、次いで成形、乾燥及び焼成する工程を有する該保水用セラミックスの製造方法。この保水用セラミックスが建造物又は地表に敷き詰められてなる保水構造体。
【解決手段】焼結された多孔質セラミックスよりなる保水用セラミックスにおいて、該保水用セラミックスの全体積の５３〜７０％が孔径１〜１００μｍの気孔よりなる保水用セラミックス。窯業系原料、アルミナセメント及び粉末状吸水性ポリマーを乾式混合し、次いで水を添加して混合し、次いで成形、乾燥及び焼成する工程を有する該保水用セラミックスの製造方法。この保水用セラミックスが建造物又は地表に敷き詰められてなる保水構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保水性に優れ、また保水した水が蒸発し易い保水用セラミックスと、この保水用セラミックスの製造方法と、この保水用セラミックスを用いた保水構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
多孔質セラミックスよりなるブロックの壁体に水を掛け、蒸発潜熱によって打ち水の如き冷却効果を得るようにした冷却壁体が特開２００３−１８４１９９に記載されている。同号公報の００２６〜００２７段落には、焼成時におけるバーミキュライトの発泡作用を利用して製造した多孔質セラミックスが記載されている。しかしながら、このような発泡セラミックス焼結体は、気孔が粗大であり、保水性が高くない。
【０００３】
特開平８−７３２８２の０００５段落には、粘土、吸水性ポリマー及び水を混練し、成形した後、電子レンジで乾燥し、次いで１１００℃で２時間焼成する多孔質セラミックスの製造方法が記載されている。同号公報には、吸水した吸水性ポリマーの粒径が０．１〜２．０ｍｍであると記載されている（請求項４）。このように、吸水性ポリマーの粒径が大きいと、多孔質セラミックスの気孔も粗大となり、多孔質セラミックスの保水性は高くない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１８４１９９
【特許文献２】特開平８−７３２８２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、保水性が高く、また包蔵した水の蒸発性が良好であり、水の蒸発潜熱による冷却効果が高い保水用セラミックスと、その製造方法と、この保水用セラミックスを用いた保水構造体とを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の保水用セラミックスは、焼結された多孔質セラミックスよりなる保水用セラミックスにおいて、該保水用セラミックスの全体積の５３〜７０％が孔径１〜１００μｍの気孔よりなることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２の保水用セラミックスは、請求項１において、孔径１０〜５０μｍの気孔が１〜１００μｍの気孔の体積の６０％以上を占めることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３の保水用セラミックスは、請求項１又は２において、１〜２００ｃｍ３の大きさであることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４の保水用セラミックスは、請求項１ないし３のいずれか１項において、セラミックスの組成が
ＳｉＯ２：５５〜７０ｗｔ％
Ａｌ２Ｏ３：１５〜２５ｗｔ％
Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの合計：１〜１０ｗｔ％
であることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項５の保水用セラミックスの製造方法は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の保水用セラミックスを製造する方法であって、窯業系原料、アルミナセメント及び粉末状吸水性ポリマーを乾式混合し、次いで水を添加して混合し、次いで成形、乾燥及び焼成する工程を有することを特徴とするものである。
【００１１】
請求項６の保水用セラミックスの製造方法は、請求項５において、乾式混合時に炭酸リチウムを混合することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項７の保水用セラミックスの製造方法は、請求項６において、配合割合が
窯業系原料：８０〜９５ｗｔ％
アルミナセメント：５〜１５ｗｔ％
吸水性ポリマー：１〜５ｗｔ％
炭酸リチウム：１〜５ｗｔ％
であることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項８の保水構造体は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の保水用セラミックスが建造物又は地表に厚さ２〜２０ｃｍに敷き詰められてなるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の保水用セラミックスは、全体積の５３〜７０％が孔径１〜１００μｍの気孔よりなる。このように比較的微細な気孔を多量に有するため、本発明の保水用セラミックスは保水性が高いと共に、表面の比表面積も大きく、水の蒸発性がよい。従って、降雨や散水によって素早く多量の水を吸水し、都市型洪水を防止することができる。また、この孔径の気孔は、超微細というものではなく、凍結するときには、気孔内の水が凍結時の水の体積膨張に伴って保水用セラミックス外に速やかに押し出されるので、凍結融解が繰り返されても、割れるおそれが殆どない。
【００１５】
なお、請求項４の組成のセラミックスは、親水性に優れ、保水用セラミックスの保水性が良好となる。
【００１６】
保水した本発明の保水用セラミックスからは、水の蒸発により大きな潜熱が奪われる。そのため、この保水用セラミックスを建物の屋上や庭などに敷き詰めた本発明の保水構造体は、建物や庭などの冷却効果に優れる。
【００１７】
本発明の保水用セラミックスの製造方法によると、上記の微細気孔を多量に有した多孔質セラミックスよりなる保水用セラミックスを製造することができる。
【００１８】
この製造方法は、原料の一部にアルミナセメントを用いているため、焼成前の成形体の強度が高く、乾燥時の収縮を抑制することができる。また、強度発現が迅速であり、保水用セラミックスの製造効率に優れる。
【００１９】
原料に炭酸リチウムを配合すると、このアルミナセメントの硬化が更に速いものとなる。
【００２０】
吸水性ポリマーは、吸水により著しく大きく膨張するので、焼成前の成形体中に占める吸水性ポリマーの樹脂分の重量割合が低い。従って、吸水性ポリマーは、焼成時に速やかに酸化焼失する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例及び比較例における試験方法の説明図であり、（ａ）図は平面図、（ｂ）図は（ａ）図のＢ−Ｂ線断面図である。
【図２】実施例の保水用セラミックスの気孔の孔径分布図である。
【図３】比較例の保水用セラミックスの気孔の孔径分布図である。
【図４】（ａ）図は、試験体１を示す模式的な断面図、（ｂ）図は試験体１〜３のスラブ下温度の経時変化を示すグラフである。
【図５】試験体１，３のスラブ表面温度の経時変化を示すグラフである。
【図６】（ａ）図は試験体４を示す模式的な断面図、（ｂ）図は試験体４，５の上方大気温度の経時変化を示すグラフである。
【図７】ケース１〜３の初期及び維持費用を比較するグラフである。
【図８】本発明の保水用セラミックスと芝生の試験期間内の蒸散・吸水量を対比して示すグラフである。
【図９】本発明の保水用セラミックスと芝生の蒸散量と吸水量の累計を対比して示すグラフである。
【図１０】実施例及び比較例における試験方法の説明図であり、パレット上の保水用セラミックスの積重状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明について更に詳細に説明する。
【００２３】
［保水用セラミックス］
本発明の保水用セラミックスは、その保水用セラミックスの全体積の５３〜７０％好ましくは５５〜６８％が、孔径１〜１００μｍ、好ましくは１５〜４０μｍの微細気孔よりなる。上述の通り、このように微細な気孔を多量に含むことにより、保水用セラミックスの保水性及び水の蒸発性が良好となる。
【００２４】
好ましくは、この孔径１〜１００μｍの気孔の６０％以上、例えば７０〜９５％が孔径１０〜５０μｍ、好ましくは１５〜４０μｍの気孔よりなる。
特に、本発明の保水用セラミックスは、その保水用セラミックスの全体積の１０〜７０％、特には１５〜５０％が孔径１５〜４０μｍの微細気孔よりなることが好ましい。
【００２５】
本発明の保水用セラミックスの全気孔率は、５５〜８０％であることが好ましい。保水用セラミックスの全気孔率が５５％未満では、全体積の５３〜７０％が孔径１〜１００μｍの微細気孔の保水用セラミックスの実現し得ず、８０％よりも大きいと、強度が不足し、敷設材料としての実用性が損なわれる。
【００２６】
なお、本発明では、気孔の孔径の測定は、水銀ポロシメータを用い、ＪＩＳ Ｒ １６５５に従って行われる。
【００２７】
この保水用セラミックスは、１〜１２００ｃｍ３特に１〜２００ｃｍ３とりわけ２０〜１００ｃｍ３程度の大きさであることが好ましい。この大きさのものは、屋上や庭などに敷き詰め易い。保水用セラミックスの形状は球形、楕円球状（例えばラグビーボール状）、立方体、直方体、錘形、円盤形状、柱状体など任意である。
【００２８】
この保水用セラミックスを好ましくは厚さ２〜２０ｃｍ特に８〜１５ｃｍ程度に厚く敷き詰めることにより、保水用セラミックス層全体の保水容量が増大し、急激な降雨や一時的に多量の散水が行われたときでも、水を十分に保水することができる。従って、本発明の保水用セラミックスを都市の多くの建物や庭、空地等に敷き詰めることにより、都市型洪水を防止することも可能となる。
【００２９】
また、この保水用セラミックスから、水が蒸発するときの蒸発潜熱により冷却が行われるので、本発明の保水用セラミックスを都市の多くの建物や庭、空地等に敷き詰めることにより、ヒートアイランド現象を防止することが可能となる。
【００３０】
上記孔径の気孔内の水は、凍結時に保水用セラミックス外に押し出され易く、凍結融解作用を繰り返し受けても、保水用セラミックスが割れることは殆どない。
【００３１】
この保水用セラミックスを構成するセラミックスの組成は
ＳｉＯ２：５０〜８０ｗｔ％とりわけ５５〜７０ｗｔ％
Ａｌ２Ｏ３：１０〜３０ｗｔ％とりわけ１５〜２５ｗｔ％
Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの合計：１〜１０ｗｔ％とりわけ３〜７ｗｔ％
であることが好ましい。
【００３２】
かかるソーダ・カリを多く含むアルミノ珪酸塩系セラミックスは、親水性であり、保水用セラミックスの保水性及び水の蒸発性が良好となる。
【００３３】
なお、湿潤状態にある保水用セラミックスに藻が発生することを防止するために、ＣｕＯを保水用セラミックス中に０．１〜１．５ｗｔ％程度配合してもよい。
【００３４】
本発明の保水用セラミックスには、その一部又は全面に光触媒コーティング液を塗布して光触媒効果を付与してもよく、これにより、光触媒による浄化作用で、保水用セラミックスの耐汚染性を高めることができる。
【００３５】
［保水用セラミックスの製造方法］
次に本発明の保水用セラミックスの好適な製造方法について説明する。
【００３６】
この保水用セラミックスを製造するには、窯業系原料、アルミナセメント及び粉末状吸水性ポリマー並びに好ましくは更に炭酸リチウムを乾式混合し、次いで水を添加して混合し、その後、成形、乾燥及び焼成する。この際の配合割合は、好ましくは、
窯業系原料：７５〜９５ｗｔ％、特に８０〜９５ｗｔ％
アルミナセメント：３〜１５ｗｔ％、特に５〜１５ｗｔ％
吸水性ポリマー：０．５〜１０ｗｔ％、特に１〜５ｗｔ％
炭酸リチウム：１０ｗｔ％以下、特に１〜１０ｗｔ％、とりわけ１〜５ｗｔ％
である。
【００３７】
なお、水の混合割合は、水以外の全原料の合計重量に対して１３０〜１７０ｗｔ％程度であって、吸水性ポリマーに対して８０〜１５０倍程度とすることが、取り扱い性、成形性、吸水性ポリマーの吸水膨張性、その後の乾燥、焼成効率の面から好ましい。
【００３８】
窯業系原料としては、カリ長石、粘土、珪砂などの１種又は２種以上を用いることができるが、これに限定されない。これらの窯業系原料をＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの割合が前述となるように選択して用いる。
【００３９】
アルミナセメントとしては、ＪＩＳに定めるものを用いることができる。
【００４０】
このアルミナセメントは、硬化が速いので、水を添加して混合し、成形すると、短時間のうちにハンドリングできる程度の成形体が得られる。
【００４１】
粉末状吸水性ポリマーとしては、粒径１０〜５０μｍ特に２０〜３０μｍ程度のものが好適である。
【００４２】
吸水性ポリマーとしては、ポリアクリル酸塩系、酢酸ビニル・アクリル酸エステル共重合体ケン化物、でんぷん・アクリル酸グラフト共重合体など、各種のものを１種を単独で、或いは２種以上を混合して用いることができる。
【００４３】
この混合物を成形するには、定量充填機、鋳込成型機、押出成形機、ハニカム成形機などを用いることができるが、これに限定されない。
【００４４】
この成形体を好ましくは８０〜２５０℃で５〜４０時間特に６〜１２時間加熱して乾燥した後、好ましくは１０５０〜１２００℃特に１１００〜１１５０℃で０．２〜２０時間特に０．３〜２時間焼成して焼結体とする。この焼成には、ローラーハースキルン、トンネルキルン、シャトルキルン等を用いることができる。
【００４５】
［保水用セラミックスの応用例及びその効果］
本発明の保水用セラミックスは、気孔径及びその割合が厳密に制御された多孔質セラミックスであり、雨水を吸水することにより治水し、また、吸水した水を日射によって蒸散させる性能を有する。
従って、本発明の保水用セラミックスを、ビル屋上や個人住宅又は公共施設の通路、広場、庭等に敷設することにより、以下のＡ，Ｂのような環境対策を図ることができる。
【００４６】
Ａ．個別ビルの環境対策
Ａ−１．ビルの省エネ・ＣＯ２削減：
本発明の保水用セラミックスをビル屋上に敷設することにより、保水用セラミックスによる雨水の治水・蒸散で、屋上スラブ温度を下げ、階下の空調の使用電力量を減らすことができる。
また、屋上に設置された空調室外機の周辺温度を下げ、全階の空調の運転効率を向上させ、使用電力量を減らすこともできる。特に、屋上階の夏場の空調の使用電力量を大きく低減することができる。
この結果、ＣＯ２の排出量の削減も可能となる。
【００４７】
Ａ−２．ビルの屋上緑化の代替：
本発明の保水用セラミックスは、芝生等の植物と同様の保水、冷却性能を有すると共に、高耐久・長寿命かつ自然降雨を利用する維持管理不要な材料であるため、屋上緑化代替の有力候補となる。
現状の屋上緑化は維持に手間が掛かり、管理費も高いが、本発明の保水用セラミックスによれば、この問題を解決できる。
【００４８】
Ａ−３．ビルの屋上防水層のメンテナンス経費削減：
本発明の保水用セラミックスは、熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋ程度の低熱伝導性で断熱性が高いので、これをビル屋上に敷設することにより、屋上スラブ温度を一定に保つことができる。また、紫外線も防ぐことができる。
現状では１０年程度で防水層の補修が必要とされるが、本発明の保水用セラミックスを適用することにより、このメンテナンス頻度を低減できる。
【００４９】
Ｂ．都市の環境対策
Ｂ−１．ヒートアイランド対策：
本発明の保水用セラミックスは、ビル屋上を占有する各種機器（室外機・熱源など）の下にも敷設できるので、本発明の保水用セラミックスを各所に敷設することにより、都市の蒸散面積を増やし、街区全体の温度をより一層低減することができる。
また、本発明の保水用セラミックスは、芝生と比較して高い蒸散能力があるので、芝生に比べて単位面積当たりの温度低減効果も高い。
【００５０】
Ｂ−２．ゲリラ豪雨対策：
本発明の保水用セラミックスは、芝生と比較して高い治水能力があるので、ビル屋上に可能な限り敷設すれば、ゲリラ豪雨のピークカットが期待できる。
【００５１】
Ｂ−３．資源の再利用
本発明の保水用セラミックスは、従来、廃棄物とされていた長石キラを主原料（例えば原料の９０％）として製造することができる。
長石キラはタイル原料の長石を採掘する時の副産物であり、従来は廃棄物とされていたが、本発明によれば、長石キラの有効利用が図れる。
【００５２】
以下に、本発明の保水用セラミックスによる上記Ａ，Ｂの効果を示す実験例及び試算例を挙げる。
【００５３】
＜Ａ−１．ビルの省エネ・ＣＯ２削減＞
第４図（ａ）に示すように、底部及び４側面が断熱材１１で構成された箱型容器内にコンクリートスラブ１２を敷設し、その上に、本発明の保水用セラミックス（例えば、後掲の実施例２と同様にして製造された保水用セラミックス）１３を厚さ１０ｃｍに敷設し、試験体１とした。保水用セラミックスの敷設面積は１ｍ２である。なお、底部断熱材１１とコンクリートスラブ１２との間には、温度センサ１４を設けた。
別に、この保水用セラミックスの代りに芝生を植えたものを試験体２とし、保水用セラミックスを敷設しなかったものを試験体３とした。
【００５４】
これらの試験体１〜３を並べて置き、気温と、各試験体の温度センサ１４の測定温度の経時変化を調べ、結果を第４図（ｂ）に示した。
なお、第４図（ｂ）のグラフ中、吸水期間は、降雨のあった期間であり、それ以外は、曇ないし晴天であった。
【００５５】
第４図（ｂ）より明らかなように、本発明の保水用セラミックスを敷設した試験体１は、敷設なしの試験体３に対してスラブ下温度で最大−８℃の温度低減効果があった。しかも、試験体１の蒸散効果は、芝生を植えた試験体２よりも大きいものであった。
この結果から、本発明の保水用セラミックスによる雨水の治水・蒸散で、屋上スラブ温度を下げ、階下の空調の使用電力量を減らすことができることが分かる。
【００５６】
次に、第４図（ａ）に示すと同様に保水用セラミックス１３を敷設すると共に温度センサ１４を設けた試験体１と、保水用セラミックスを敷設していない試験体３により、屋上スラブ表面温度の変化を模擬するものとして、１日２４時間の温度センサ１４の測定温度を調べ、結果を第５図に示した。
なお、本発明の保水用セラミックス、コンクリートスラブ及び土の一般的な熱伝導率は以下に示す通りである。
本発明の保水用セラミックス：０．２０Ｗ／ｍ・Ｋ
コンクリートスラブ ：０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ
土 ：０．６３Ｗ／ｍ・Ｋ
【００５７】
第５図より明らかなように、屋上スラブの表面温度の一日の変化量は、本発明の保水用セラミックスを敷設した試験体１では２℃であるのに対して、敷設していない試験体３では１５℃だった。この結果から、本発明によれば、日射によるスラブへの熱負荷が軽減されることが分かる。
【００５８】
次に、第６図（ａ）に示すように、底部及び４側面が断熱材１１で構成された箱型容器内にコンクリートスラブ１２を敷設し、その上に、本発明の保水用セラミックス（例えば、後掲の実施例２と同様にして製造された保水用セラミックス）１３を厚さ１０ｃｍに敷設し、試験体４とした。保水用セラミックスの敷設面積は１ｍ２である。保水用セラミックスの敷設面の上方１ｃｍの位置に温度センサ１４を設けた。
別に、保水用セラミックスを敷設しなかったものを試験体５とした。この試験体５ではコンクリートスラブ１２の上方１ｃｍの位置に温度センサ１４を設けた。
これらの試験体４，５を並べて置き、１日２４時間の温度センサ１４の測定温度の変化を調べ、結果を第６図（ｂ）に示した。
【００５９】
第６図（ｂ）より明らかなように、保水用セラミックスを敷設した試験体４と敷設していない試験体５とでは、１ｃｍ上方の大気温度として、最大５℃の差があった。
この結果から、本発明の保水用セラミックスを敷設することにより、屋上に設置された空調室外機の周辺温度を下げ、全階の空調の運転効率を向上させ、使用電力量を減らすことができることが分かる。
【００６０】
＜Ａ−２．ビルの屋上緑化の代替及びＡ−３．ビルの屋上防水層のメンテナンス経費削減＞
本発明の保水用セラミックスをビル屋上に敷設した場合（ケース１）と、これを敷設していない従来仕様（ケース２）と、芝生や低木を植えた屋上緑化の場合（ケース３）とで、単位面積当たりの初期費用（敷設ないし植栽費用）と２０年間の維持（メンテナンス）費用を試算し、その比較結果を第７図に示した。
第７図に示されるように、本発明の保水用セラミックスは初期費用のみでその後の維持管理は殆ど不要である。一方、保水用セラミックスを敷設しない従来仕様のケース２では、防水層の補修等の維持費がかかり、結果として、本発明品と同等である。
屋上緑化のケース３では、初期費用に加えて、剪定、刈込み、芝刈り、施肥、除草、病害虫防除、灌漑装置の点検、その他の総合点検等の維持費用がかさみ、第７図に示す費用以外にも灌漑設備による散水のための運転に必要な電気代及び水道代がかかる。
【００６１】
これらの結果から、前述の如く、本発明の保水用セラミックスは、治水・蒸散において、芝生等植物の性能と同等であると共に、高耐久・長寿命かつ自然降雨を利用した維持管理不要なものである上に、屋上緑化に比較して、初期費用は１／２、維持費用も格段に安く、屋上緑化代替の有力候補となることが分かる。
【００６２】
＜Ｂ−１．ヒートアイランド対策＞
東京都２３区内のビル屋上全てに本発明の保水用セラミックスを敷設すると、治水・蒸散に機能する都市の蒸散面積を１０％増加させることができる。
【００６３】
現在、ビルの屋上には機器類（室外機・熱源など）が設置されているが、本発明の保水用セラミックスは、ビル屋上の各種機器の下にも敷設できるので、都市の蒸散面積を増やし、街区全体の温度を大幅に低減することができる。
【００６４】
本発明の保水用セラミックスと芝生の治水・蒸散の繰り返し試験結果を示す第９図から明らかなように、本発明の保水用セラミックスは、芝生の約２倍の蒸散能力があるため、上記の１０％の都市の蒸散面積の増加は、芝生に替算すれば、２倍の２０％の都市の蒸散面積の増加となり、更なる有効性が明らかである。
【００６５】
＜Ｂ−２・ゲリラ豪雨対策＞
本発明の保水用セラミックスと芝生について、１０月２日〜１０月１６日の１５日間にわたる期間の単位体積当たりの蒸散量と吸水量の累計を比較した第８図より明らかなように、本発明の保水用セラミックスは芝生よりも２倍以上の吸水・蒸散量を有する。
ビル屋上に本発明の保水用セラミックスを１０ｃｍの厚さで５０ｋｍ２の面積に敷設すると１８０万ｍ３もの治水ができ、東京都２３区で３ｍｍ／ｈｒのゲリラ豪雨のピークカットを図ることができる。
【００６６】
＜Ｂ−３．資源の再利用＞
本発明の保水用セラミックスは、例えば、従来廃棄物とされていた長石キラ９０重量％と、その他の材料１０重量％で製造することができる。単位面積当たりの本発明の保水用セラミックスの重量を４０ｋｇ／ｍ２とすると、５０００ｍ２の敷設に必要となる長石キラの量は、
５０００（ｍ２）×４０（ｋｇ／ｍ２）×０．９÷１０００＝１８０ｔｏｎ
となる。
即ち、本発明の保水用セラミックスを敷設面積として１日に５０００ｍ２生産すると、必要な廃棄物（長石キラ）原料は、１８０ｔｏｎ／日であり、廃棄物の有効利用効果は極めて大きい。
【実施例】
【００６７】
以下、実施例及び比較例について説明する。
【００６８】
なお、以下の実施例及び比較例で用いた原料は次の通りである。
【００６９】
カリ長石：愛知県瀬戸産 長石
８号珪砂：勝野窯業製
長石キラ：愛知県瀬戸産 長石
吸水性ポリマー：三洋化成株式会社製
（篩によって粒径２０μｍアンダー（吸水性ポリマーＡ）、粒径
２０〜５０μｍ（吸水性ポリマーＢ）、粒径５０〜１００μｍ
（吸水性ポリマーＣ）に分級した。）
アルミナセメント：ラファージュ株式会社製
炭酸リチウム：試薬特級
ＣｕＯ：試薬特級
【００７０】
［実施例１〜５、比較例１〜５］
水以外の原料を表１の割合で秤量し、ミキサ（ホソカワミクロン製ナウタミキサ）で乾式にて攪拌混合した。次いで、水を表１の割合でこの混合粉末に添加し、混練した。これを直径７０ｍｍ、最大厚さ１５ｍｍの略円盤形状に成形し、８０℃にて２４時間乾燥した。これをローラーハースキルン（最高焼成温度は表１に示す通り。炉通過時間は６０分）にて焼成し、保水用セラミックスを製造した。
【００７１】
各保水用セラミックスについて成分分析を行うと共に特性測定を行った。結果を表１、表２に示す。
【００７２】
なお、気孔率は、水銀ポロシメータ（Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ株式会社製）を用いて測定した。気孔の孔径分布を第２図及び第３図に示す。
【００７３】
保水量は、次のようにして測定した。
【００７４】
保水用セラミックスを１０５℃で乾燥した後、放冷し、秤量し、重量（Ｗ１）を求める。次いで、２０℃の水中に２４時間浸漬した後、引き上げ、表面水を湿った布で拭き取り、飽水状態とする。この試料を秤量し、重量（Ｗ２）を求める。また、この飽水状態の保水用セラミックスをメスシリンダー中の水中に投入し、体積（Ｖ）を求める。保水量（ｇ／ｃｍ３）を（Ｗ２−Ｗ１）／Ｖにより算出する。
【００７５】
強度は１０ｃｍ×１０ｃｍ×０．５ｃｍのサンプルを作り３点曲げ試験（ＪＴトーシ株式会社、５０ｋＮデジタル曲げ試験機）によって測定した。
【００７６】
凍結融解性能は、上記飽水状態の保水用セラミックスを−２０℃に７５分保持して凍結させた後、３０℃に９０分保持して融解させる凍結・融解サイクルを２００サイクル繰り返し、破損の程度を観察することによって調べ、非常に良好（◎）、良好（○）、やや不良（△）、不良（×）で評価した。
【００７７】
蒸散性能は、水を深さ５ｍｍに張った平たい容器内に、乾燥した保水用セラミックスを置き、３０分吸水させた後、引き上げ、この３０分間の吸水量を上記保水量の測定方法と同様にして求める。体積については保水量測定時の体積を用いる。この３０分間の吸水量（ｇ／ｃｍ３）を蒸散性能とする。
【００７８】
蒸散効果持続日数は、蒸発の潜熱による冷却効果の持続日数であり、次のようにして測定した。
【００７９】
第１図に示す通り、厚さ１５０ｍｍの再生ポリプロピレン樹脂製パレット１の上に、厚さ１００ｍｍの発泡スチロール板よりなる正方形状の囲枠２を載せ、容器とする。この容器の一辺は１０００ｍｍ、深さは８３０ｍｍである。容器の外周面にアルミ箔を張ってある。
【００８０】
この容器内に厚さ５００ｍｍに発泡スチロール板３を敷き詰め、その上面の５箇所に温度センサＴ１〜Ｔ５を配置する。
【００８１】
この発泡スチロール板３の上に厚さ１８０ｍｍ、比重２．２のコンクリート板４を載せる。このコンクリート板４の上に飽水状態の保水用セラミックス５（第１図（ｂ）にのみ図示）を５０ｋｇ堆積させる。堆積厚さは約１０ｃｍ程度である。以上の作業は、気温２０℃、湿度６０％ＲＨの屋内で行う。この容器を３５℃、６０％ＲＨの恒温恒湿室中に放置し、温度センサの検出温度が３５℃に上昇するまでの日数を測定する。これを蒸散効果持続日数とする。
【００８２】
また、各実施例及び比較例で得られた保水用セラミックスについて、吸水性を調べるために、第１０図に示すように、５個の保水用セラミックス３１〜３５を用意し、水をはったパレット３０上に、最下段の保水用セラミックス３５がその底部から１ｍｍ程度水に浸かるようにして、５段積み重ね、この状態で１時間放置した後、最上段の保水用セラミックス３１の重量変化から、この保水用セラミックス３１の吸水率（吸水前の保水用セラミックスの重量に対する吸水した水の重量の割合）を算出した。
【００８３】
【表１】
【００８４】
【表２】
【００８５】
［考察］
表１の通り、実施例１〜５の保水用セラミックスは、蒸発性能及び蒸発効果持続日数に優れ、耐凍結融解性能、吸水性も良好である。
【００８６】
これに対し、比較例１は、気孔の孔径が過大であるため、蒸発性能及び蒸発効果持続日数、吸水性に劣る。
比較例２は、気孔の孔径が過度に小さいため、凍結融解性能、吸水性に劣る。
比較例３は、気孔率が８０％と過度に大きいため、強度及び凍結融解性能、吸水性に劣る。
比較例４，５は、保水量が低いため、蒸発効果持続日数が短く、吸水性も悪い。
【符号の説明】
【００８７】
１，３０ パレット
２ 囲枠
３ 発泡スチロール板
４ コンクリート板
５ 保水用セラミックス
１１ 断熱材
１２ コンクリートスラブ
１３，３１，３２，３３，３４，３５ 保水用セラミックス
１４ 温度センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保水性に優れ、また保水した水が蒸発し易い保水用セラミックスと、この保水用セラミックスの製造方法と、この保水用セラミックスを用いた保水構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
多孔質セラミックスよりなるブロックの壁体に水を掛け、蒸発潜熱によって打ち水の如き冷却効果を得るようにした冷却壁体が特開２００３−１８４１９９に記載されている。同号公報の００２６〜００２７段落には、焼成時におけるバーミキュライトの発泡作用を利用して製造した多孔質セラミックスが記載されている。しかしながら、このような発泡セラミックス焼結体は、気孔が粗大であり、保水性が高くない。
【０００３】
特開平８−７３２８２の０００５段落には、粘土、吸水性ポリマー及び水を混練し、成形した後、電子レンジで乾燥し、次いで１１００℃で２時間焼成する多孔質セラミックスの製造方法が記載されている。同号公報には、吸水した吸水性ポリマーの粒径が０．１〜２．０ｍｍであると記載されている（請求項４）。このように、吸水性ポリマーの粒径が大きいと、多孔質セラミックスの気孔も粗大となり、多孔質セラミックスの保水性は高くない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１８４１９９
【特許文献２】特開平８−７３２８２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、保水性が高く、また包蔵した水の蒸発性が良好であり、水の蒸発潜熱による冷却効果が高い保水用セラミックスと、その製造方法と、この保水用セラミックスを用いた保水構造体とを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の保水用セラミックスは、焼結された多孔質セラミックスよりなる保水用セラミックスにおいて、該保水用セラミックスの全体積の５３〜７０％が孔径１〜１００μｍの気孔よりなることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２の保水用セラミックスは、請求項１において、孔径１０〜５０μｍの気孔が１〜１００μｍの気孔の体積の６０％以上を占めることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３の保水用セラミックスは、請求項１又は２において、１〜２００ｃｍ３の大きさであることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４の保水用セラミックスは、請求項１ないし３のいずれか１項において、セラミックスの組成が
ＳｉＯ２：５５〜７０ｗｔ％
Ａｌ２Ｏ３：１５〜２５ｗｔ％
Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの合計：１〜１０ｗｔ％
であることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項５の保水用セラミックスの製造方法は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の保水用セラミックスを製造する方法であって、窯業系原料、アルミナセメント及び粉末状吸水性ポリマーを乾式混合し、次いで水を添加して混合し、次いで成形、乾燥及び焼成する工程を有することを特徴とするものである。
【００１１】
請求項６の保水用セラミックスの製造方法は、請求項５において、乾式混合時に炭酸リチウムを混合することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項７の保水用セラミックスの製造方法は、請求項６において、配合割合が
窯業系原料：８０〜９５ｗｔ％
アルミナセメント：５〜１５ｗｔ％
吸水性ポリマー：１〜５ｗｔ％
炭酸リチウム：１〜５ｗｔ％
であることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項８の保水構造体は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の保水用セラミックスが建造物又は地表に厚さ２〜２０ｃｍに敷き詰められてなるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の保水用セラミックスは、全体積の５３〜７０％が孔径１〜１００μｍの気孔よりなる。このように比較的微細な気孔を多量に有するため、本発明の保水用セラミックスは保水性が高いと共に、表面の比表面積も大きく、水の蒸発性がよい。従って、降雨や散水によって素早く多量の水を吸水し、都市型洪水を防止することができる。また、この孔径の気孔は、超微細というものではなく、凍結するときには、気孔内の水が凍結時の水の体積膨張に伴って保水用セラミックス外に速やかに押し出されるので、凍結融解が繰り返されても、割れるおそれが殆どない。
【００１５】
なお、請求項４の組成のセラミックスは、親水性に優れ、保水用セラミックスの保水性が良好となる。
【００１６】
保水した本発明の保水用セラミックスからは、水の蒸発により大きな潜熱が奪われる。そのため、この保水用セラミックスを建物の屋上や庭などに敷き詰めた本発明の保水構造体は、建物や庭などの冷却効果に優れる。
【００１７】
本発明の保水用セラミックスの製造方法によると、上記の微細気孔を多量に有した多孔質セラミックスよりなる保水用セラミックスを製造することができる。
【００１８】
この製造方法は、原料の一部にアルミナセメントを用いているため、焼成前の成形体の強度が高く、乾燥時の収縮を抑制することができる。また、強度発現が迅速であり、保水用セラミックスの製造効率に優れる。
【００１９】
原料に炭酸リチウムを配合すると、このアルミナセメントの硬化が更に速いものとなる。
【００２０】
吸水性ポリマーは、吸水により著しく大きく膨張するので、焼成前の成形体中に占める吸水性ポリマーの樹脂分の重量割合が低い。従って、吸水性ポリマーは、焼成時に速やかに酸化焼失する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例及び比較例における試験方法の説明図であり、（ａ）図は平面図、（ｂ）図は（ａ）図のＢ−Ｂ線断面図である。
【図２】実施例の保水用セラミックスの気孔の孔径分布図である。
【図３】比較例の保水用セラミックスの気孔の孔径分布図である。
【図４】（ａ）図は、試験体１を示す模式的な断面図、（ｂ）図は試験体１〜３のスラブ下温度の経時変化を示すグラフである。
【図５】試験体１，３のスラブ表面温度の経時変化を示すグラフである。
【図６】（ａ）図は試験体４を示す模式的な断面図、（ｂ）図は試験体４，５の上方大気温度の経時変化を示すグラフである。
【図７】ケース１〜３の初期及び維持費用を比較するグラフである。
【図８】本発明の保水用セラミックスと芝生の試験期間内の蒸散・吸水量を対比して示すグラフである。
【図９】本発明の保水用セラミックスと芝生の蒸散量と吸水量の累計を対比して示すグラフである。
【図１０】実施例及び比較例における試験方法の説明図であり、パレット上の保水用セラミックスの積重状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明について更に詳細に説明する。
【００２３】
［保水用セラミックス］
本発明の保水用セラミックスは、その保水用セラミックスの全体積の５３〜７０％好ましくは５５〜６８％が、孔径１〜１００μｍ、好ましくは１５〜４０μｍの微細気孔よりなる。上述の通り、このように微細な気孔を多量に含むことにより、保水用セラミックスの保水性及び水の蒸発性が良好となる。
【００２４】
好ましくは、この孔径１〜１００μｍの気孔の６０％以上、例えば７０〜９５％が孔径１０〜５０μｍ、好ましくは１５〜４０μｍの気孔よりなる。
特に、本発明の保水用セラミックスは、その保水用セラミックスの全体積の１０〜７０％、特には１５〜５０％が孔径１５〜４０μｍの微細気孔よりなることが好ましい。
【００２５】
本発明の保水用セラミックスの全気孔率は、５５〜８０％であることが好ましい。保水用セラミックスの全気孔率が５５％未満では、全体積の５３〜７０％が孔径１〜１００μｍの微細気孔の保水用セラミックスの実現し得ず、８０％よりも大きいと、強度が不足し、敷設材料としての実用性が損なわれる。
【００２６】
なお、本発明では、気孔の孔径の測定は、水銀ポロシメータを用い、ＪＩＳ Ｒ １６５５に従って行われる。
【００２７】
この保水用セラミックスは、１〜１２００ｃｍ３特に１〜２００ｃｍ３とりわけ２０〜１００ｃｍ３程度の大きさであることが好ましい。この大きさのものは、屋上や庭などに敷き詰め易い。保水用セラミックスの形状は球形、楕円球状（例えばラグビーボール状）、立方体、直方体、錘形、円盤形状、柱状体など任意である。
【００２８】
この保水用セラミックスを好ましくは厚さ２〜２０ｃｍ特に８〜１５ｃｍ程度に厚く敷き詰めることにより、保水用セラミックス層全体の保水容量が増大し、急激な降雨や一時的に多量の散水が行われたときでも、水を十分に保水することができる。従って、本発明の保水用セラミックスを都市の多くの建物や庭、空地等に敷き詰めることにより、都市型洪水を防止することも可能となる。
【００２９】
また、この保水用セラミックスから、水が蒸発するときの蒸発潜熱により冷却が行われるので、本発明の保水用セラミックスを都市の多くの建物や庭、空地等に敷き詰めることにより、ヒートアイランド現象を防止することが可能となる。
【００３０】
上記孔径の気孔内の水は、凍結時に保水用セラミックス外に押し出され易く、凍結融解作用を繰り返し受けても、保水用セラミックスが割れることは殆どない。
【００３１】
この保水用セラミックスを構成するセラミックスの組成は
ＳｉＯ２：５０〜８０ｗｔ％とりわけ５５〜７０ｗｔ％
Ａｌ２Ｏ３：１０〜３０ｗｔ％とりわけ１５〜２５ｗｔ％
Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの合計：１〜１０ｗｔ％とりわけ３〜７ｗｔ％
であることが好ましい。
【００３２】
かかるソーダ・カリを多く含むアルミノ珪酸塩系セラミックスは、親水性であり、保水用セラミックスの保水性及び水の蒸発性が良好となる。
【００３３】
なお、湿潤状態にある保水用セラミックスに藻が発生することを防止するために、ＣｕＯを保水用セラミックス中に０．１〜１．５ｗｔ％程度配合してもよい。
【００３４】
本発明の保水用セラミックスには、その一部又は全面に光触媒コーティング液を塗布して光触媒効果を付与してもよく、これにより、光触媒による浄化作用で、保水用セラミックスの耐汚染性を高めることができる。
【００３５】
［保水用セラミックスの製造方法］
次に本発明の保水用セラミックスの好適な製造方法について説明する。
【００３６】
この保水用セラミックスを製造するには、窯業系原料、アルミナセメント及び粉末状吸水性ポリマー並びに好ましくは更に炭酸リチウムを乾式混合し、次いで水を添加して混合し、その後、成形、乾燥及び焼成する。この際の配合割合は、好ましくは、
窯業系原料：７５〜９５ｗｔ％、特に８０〜９５ｗｔ％
アルミナセメント：３〜１５ｗｔ％、特に５〜１５ｗｔ％
吸水性ポリマー：０．５〜１０ｗｔ％、特に１〜５ｗｔ％
炭酸リチウム：１０ｗｔ％以下、特に１〜１０ｗｔ％、とりわけ１〜５ｗｔ％
である。
【００３７】
なお、水の混合割合は、水以外の全原料の合計重量に対して１３０〜１７０ｗｔ％程度であって、吸水性ポリマーに対して８０〜１５０倍程度とすることが、取り扱い性、成形性、吸水性ポリマーの吸水膨張性、その後の乾燥、焼成効率の面から好ましい。
【００３８】
窯業系原料としては、カリ長石、粘土、珪砂などの１種又は２種以上を用いることができるが、これに限定されない。これらの窯業系原料をＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの割合が前述となるように選択して用いる。
【００３９】
アルミナセメントとしては、ＪＩＳに定めるものを用いることができる。
【００４０】
このアルミナセメントは、硬化が速いので、水を添加して混合し、成形すると、短時間のうちにハンドリングできる程度の成形体が得られる。
【００４１】
粉末状吸水性ポリマーとしては、粒径１０〜５０μｍ特に２０〜３０μｍ程度のものが好適である。
【００４２】
吸水性ポリマーとしては、ポリアクリル酸塩系、酢酸ビニル・アクリル酸エステル共重合体ケン化物、でんぷん・アクリル酸グラフト共重合体など、各種のものを１種を単独で、或いは２種以上を混合して用いることができる。
【００４３】
この混合物を成形するには、定量充填機、鋳込成型機、押出成形機、ハニカム成形機などを用いることができるが、これに限定されない。
【００４４】
この成形体を好ましくは８０〜２５０℃で５〜４０時間特に６〜１２時間加熱して乾燥した後、好ましくは１０５０〜１２００℃特に１１００〜１１５０℃で０．２〜２０時間特に０．３〜２時間焼成して焼結体とする。この焼成には、ローラーハースキルン、トンネルキルン、シャトルキルン等を用いることができる。
【００４５】
［保水用セラミックスの応用例及びその効果］
本発明の保水用セラミックスは、気孔径及びその割合が厳密に制御された多孔質セラミックスであり、雨水を吸水することにより治水し、また、吸水した水を日射によって蒸散させる性能を有する。
従って、本発明の保水用セラミックスを、ビル屋上や個人住宅又は公共施設の通路、広場、庭等に敷設することにより、以下のＡ，Ｂのような環境対策を図ることができる。
【００４６】
Ａ．個別ビルの環境対策
Ａ−１．ビルの省エネ・ＣＯ２削減：
本発明の保水用セラミックスをビル屋上に敷設することにより、保水用セラミックスによる雨水の治水・蒸散で、屋上スラブ温度を下げ、階下の空調の使用電力量を減らすことができる。
また、屋上に設置された空調室外機の周辺温度を下げ、全階の空調の運転効率を向上させ、使用電力量を減らすこともできる。特に、屋上階の夏場の空調の使用電力量を大きく低減することができる。
この結果、ＣＯ２の排出量の削減も可能となる。
【００４７】
Ａ−２．ビルの屋上緑化の代替：
本発明の保水用セラミックスは、芝生等の植物と同様の保水、冷却性能を有すると共に、高耐久・長寿命かつ自然降雨を利用する維持管理不要な材料であるため、屋上緑化代替の有力候補となる。
現状の屋上緑化は維持に手間が掛かり、管理費も高いが、本発明の保水用セラミックスによれば、この問題を解決できる。
【００４８】
Ａ−３．ビルの屋上防水層のメンテナンス経費削減：
本発明の保水用セラミックスは、熱伝導率が０．２Ｗ／ｍ・Ｋ程度の低熱伝導性で断熱性が高いので、これをビル屋上に敷設することにより、屋上スラブ温度を一定に保つことができる。また、紫外線も防ぐことができる。
現状では１０年程度で防水層の補修が必要とされるが、本発明の保水用セラミックスを適用することにより、このメンテナンス頻度を低減できる。
【００４９】
Ｂ．都市の環境対策
Ｂ−１．ヒートアイランド対策：
本発明の保水用セラミックスは、ビル屋上を占有する各種機器（室外機・熱源など）の下にも敷設できるので、本発明の保水用セラミックスを各所に敷設することにより、都市の蒸散面積を増やし、街区全体の温度をより一層低減することができる。
また、本発明の保水用セラミックスは、芝生と比較して高い蒸散能力があるので、芝生に比べて単位面積当たりの温度低減効果も高い。
【００５０】
Ｂ−２．ゲリラ豪雨対策：
本発明の保水用セラミックスは、芝生と比較して高い治水能力があるので、ビル屋上に可能な限り敷設すれば、ゲリラ豪雨のピークカットが期待できる。
【００５１】
Ｂ−３．資源の再利用
本発明の保水用セラミックスは、従来、廃棄物とされていた長石キラを主原料（例えば原料の９０％）として製造することができる。
長石キラはタイル原料の長石を採掘する時の副産物であり、従来は廃棄物とされていたが、本発明によれば、長石キラの有効利用が図れる。
【００５２】
以下に、本発明の保水用セラミックスによる上記Ａ，Ｂの効果を示す実験例及び試算例を挙げる。
【００５３】
＜Ａ−１．ビルの省エネ・ＣＯ２削減＞
第４図（ａ）に示すように、底部及び４側面が断熱材１１で構成された箱型容器内にコンクリートスラブ１２を敷設し、その上に、本発明の保水用セラミックス（例えば、後掲の実施例２と同様にして製造された保水用セラミックス）１３を厚さ１０ｃｍに敷設し、試験体１とした。保水用セラミックスの敷設面積は１ｍ２である。なお、底部断熱材１１とコンクリートスラブ１２との間には、温度センサ１４を設けた。
別に、この保水用セラミックスの代りに芝生を植えたものを試験体２とし、保水用セラミックスを敷設しなかったものを試験体３とした。
【００５４】
これらの試験体１〜３を並べて置き、気温と、各試験体の温度センサ１４の測定温度の経時変化を調べ、結果を第４図（ｂ）に示した。
なお、第４図（ｂ）のグラフ中、吸水期間は、降雨のあった期間であり、それ以外は、曇ないし晴天であった。
【００５５】
第４図（ｂ）より明らかなように、本発明の保水用セラミックスを敷設した試験体１は、敷設なしの試験体３に対してスラブ下温度で最大−８℃の温度低減効果があった。しかも、試験体１の蒸散効果は、芝生を植えた試験体２よりも大きいものであった。
この結果から、本発明の保水用セラミックスによる雨水の治水・蒸散で、屋上スラブ温度を下げ、階下の空調の使用電力量を減らすことができることが分かる。
【００５６】
次に、第４図（ａ）に示すと同様に保水用セラミックス１３を敷設すると共に温度センサ１４を設けた試験体１と、保水用セラミックスを敷設していない試験体３により、屋上スラブ表面温度の変化を模擬するものとして、１日２４時間の温度センサ１４の測定温度を調べ、結果を第５図に示した。
なお、本発明の保水用セラミックス、コンクリートスラブ及び土の一般的な熱伝導率は以下に示す通りである。
本発明の保水用セラミックス：０．２０Ｗ／ｍ・Ｋ
コンクリートスラブ ：０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ
土 ：０．６３Ｗ／ｍ・Ｋ
【００５７】
第５図より明らかなように、屋上スラブの表面温度の一日の変化量は、本発明の保水用セラミックスを敷設した試験体１では２℃であるのに対して、敷設していない試験体３では１５℃だった。この結果から、本発明によれば、日射によるスラブへの熱負荷が軽減されることが分かる。
【００５８】
次に、第６図（ａ）に示すように、底部及び４側面が断熱材１１で構成された箱型容器内にコンクリートスラブ１２を敷設し、その上に、本発明の保水用セラミックス（例えば、後掲の実施例２と同様にして製造された保水用セラミックス）１３を厚さ１０ｃｍに敷設し、試験体４とした。保水用セラミックスの敷設面積は１ｍ２である。保水用セラミックスの敷設面の上方１ｃｍの位置に温度センサ１４を設けた。
別に、保水用セラミックスを敷設しなかったものを試験体５とした。この試験体５ではコンクリートスラブ１２の上方１ｃｍの位置に温度センサ１４を設けた。
これらの試験体４，５を並べて置き、１日２４時間の温度センサ１４の測定温度の変化を調べ、結果を第６図（ｂ）に示した。
【００５９】
第６図（ｂ）より明らかなように、保水用セラミックスを敷設した試験体４と敷設していない試験体５とでは、１ｃｍ上方の大気温度として、最大５℃の差があった。
この結果から、本発明の保水用セラミックスを敷設することにより、屋上に設置された空調室外機の周辺温度を下げ、全階の空調の運転効率を向上させ、使用電力量を減らすことができることが分かる。
【００６０】
＜Ａ−２．ビルの屋上緑化の代替及びＡ−３．ビルの屋上防水層のメンテナンス経費削減＞
本発明の保水用セラミックスをビル屋上に敷設した場合（ケース１）と、これを敷設していない従来仕様（ケース２）と、芝生や低木を植えた屋上緑化の場合（ケース３）とで、単位面積当たりの初期費用（敷設ないし植栽費用）と２０年間の維持（メンテナンス）費用を試算し、その比較結果を第７図に示した。
第７図に示されるように、本発明の保水用セラミックスは初期費用のみでその後の維持管理は殆ど不要である。一方、保水用セラミックスを敷設しない従来仕様のケース２では、防水層の補修等の維持費がかかり、結果として、本発明品と同等である。
屋上緑化のケース３では、初期費用に加えて、剪定、刈込み、芝刈り、施肥、除草、病害虫防除、灌漑装置の点検、その他の総合点検等の維持費用がかさみ、第７図に示す費用以外にも灌漑設備による散水のための運転に必要な電気代及び水道代がかかる。
【００６１】
これらの結果から、前述の如く、本発明の保水用セラミックスは、治水・蒸散において、芝生等植物の性能と同等であると共に、高耐久・長寿命かつ自然降雨を利用した維持管理不要なものである上に、屋上緑化に比較して、初期費用は１／２、維持費用も格段に安く、屋上緑化代替の有力候補となることが分かる。
【００６２】
＜Ｂ−１．ヒートアイランド対策＞
東京都２３区内のビル屋上全てに本発明の保水用セラミックスを敷設すると、治水・蒸散に機能する都市の蒸散面積を１０％増加させることができる。
【００６３】
現在、ビルの屋上には機器類（室外機・熱源など）が設置されているが、本発明の保水用セラミックスは、ビル屋上の各種機器の下にも敷設できるので、都市の蒸散面積を増やし、街区全体の温度を大幅に低減することができる。
【００６４】
本発明の保水用セラミックスと芝生の治水・蒸散の繰り返し試験結果を示す第９図から明らかなように、本発明の保水用セラミックスは、芝生の約２倍の蒸散能力があるため、上記の１０％の都市の蒸散面積の増加は、芝生に替算すれば、２倍の２０％の都市の蒸散面積の増加となり、更なる有効性が明らかである。
【００６５】
＜Ｂ−２・ゲリラ豪雨対策＞
本発明の保水用セラミックスと芝生について、１０月２日〜１０月１６日の１５日間にわたる期間の単位体積当たりの蒸散量と吸水量の累計を比較した第８図より明らかなように、本発明の保水用セラミックスは芝生よりも２倍以上の吸水・蒸散量を有する。
ビル屋上に本発明の保水用セラミックスを１０ｃｍの厚さで５０ｋｍ２の面積に敷設すると１８０万ｍ３もの治水ができ、東京都２３区で３ｍｍ／ｈｒのゲリラ豪雨のピークカットを図ることができる。
【００６６】
＜Ｂ−３．資源の再利用＞
本発明の保水用セラミックスは、例えば、従来廃棄物とされていた長石キラ９０重量％と、その他の材料１０重量％で製造することができる。単位面積当たりの本発明の保水用セラミックスの重量を４０ｋｇ／ｍ２とすると、５０００ｍ２の敷設に必要となる長石キラの量は、
５０００（ｍ２）×４０（ｋｇ／ｍ２）×０．９÷１０００＝１８０ｔｏｎ
となる。
即ち、本発明の保水用セラミックスを敷設面積として１日に５０００ｍ２生産すると、必要な廃棄物（長石キラ）原料は、１８０ｔｏｎ／日であり、廃棄物の有効利用効果は極めて大きい。
【実施例】
【００６７】
以下、実施例及び比較例について説明する。
【００６８】
なお、以下の実施例及び比較例で用いた原料は次の通りである。
【００６９】
カリ長石：愛知県瀬戸産 長石
８号珪砂：勝野窯業製
長石キラ：愛知県瀬戸産 長石
吸水性ポリマー：三洋化成株式会社製
（篩によって粒径２０μｍアンダー（吸水性ポリマーＡ）、粒径
２０〜５０μｍ（吸水性ポリマーＢ）、粒径５０〜１００μｍ
（吸水性ポリマーＣ）に分級した。）
アルミナセメント：ラファージュ株式会社製
炭酸リチウム：試薬特級
ＣｕＯ：試薬特級
【００７０】
［実施例１〜５、比較例１〜５］
水以外の原料を表１の割合で秤量し、ミキサ（ホソカワミクロン製ナウタミキサ）で乾式にて攪拌混合した。次いで、水を表１の割合でこの混合粉末に添加し、混練した。これを直径７０ｍｍ、最大厚さ１５ｍｍの略円盤形状に成形し、８０℃にて２４時間乾燥した。これをローラーハースキルン（最高焼成温度は表１に示す通り。炉通過時間は６０分）にて焼成し、保水用セラミックスを製造した。
【００７１】
各保水用セラミックスについて成分分析を行うと共に特性測定を行った。結果を表１、表２に示す。
【００７２】
なお、気孔率は、水銀ポロシメータ（Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ株式会社製）を用いて測定した。気孔の孔径分布を第２図及び第３図に示す。
【００７３】
保水量は、次のようにして測定した。
【００７４】
保水用セラミックスを１０５℃で乾燥した後、放冷し、秤量し、重量（Ｗ１）を求める。次いで、２０℃の水中に２４時間浸漬した後、引き上げ、表面水を湿った布で拭き取り、飽水状態とする。この試料を秤量し、重量（Ｗ２）を求める。また、この飽水状態の保水用セラミックスをメスシリンダー中の水中に投入し、体積（Ｖ）を求める。保水量（ｇ／ｃｍ３）を（Ｗ２−Ｗ１）／Ｖにより算出する。
【００７５】
強度は１０ｃｍ×１０ｃｍ×０．５ｃｍのサンプルを作り３点曲げ試験（ＪＴトーシ株式会社、５０ｋＮデジタル曲げ試験機）によって測定した。
【００７６】
凍結融解性能は、上記飽水状態の保水用セラミックスを−２０℃に７５分保持して凍結させた後、３０℃に９０分保持して融解させる凍結・融解サイクルを２００サイクル繰り返し、破損の程度を観察することによって調べ、非常に良好（◎）、良好（○）、やや不良（△）、不良（×）で評価した。
【００７７】
蒸散性能は、水を深さ５ｍｍに張った平たい容器内に、乾燥した保水用セラミックスを置き、３０分吸水させた後、引き上げ、この３０分間の吸水量を上記保水量の測定方法と同様にして求める。体積については保水量測定時の体積を用いる。この３０分間の吸水量（ｇ／ｃｍ３）を蒸散性能とする。
【００７８】
蒸散効果持続日数は、蒸発の潜熱による冷却効果の持続日数であり、次のようにして測定した。
【００７９】
第１図に示す通り、厚さ１５０ｍｍの再生ポリプロピレン樹脂製パレット１の上に、厚さ１００ｍｍの発泡スチロール板よりなる正方形状の囲枠２を載せ、容器とする。この容器の一辺は１０００ｍｍ、深さは８３０ｍｍである。容器の外周面にアルミ箔を張ってある。
【００８０】
この容器内に厚さ５００ｍｍに発泡スチロール板３を敷き詰め、その上面の５箇所に温度センサＴ１〜Ｔ５を配置する。
【００８１】
この発泡スチロール板３の上に厚さ１８０ｍｍ、比重２．２のコンクリート板４を載せる。このコンクリート板４の上に飽水状態の保水用セラミックス５（第１図（ｂ）にのみ図示）を５０ｋｇ堆積させる。堆積厚さは約１０ｃｍ程度である。以上の作業は、気温２０℃、湿度６０％ＲＨの屋内で行う。この容器を３５℃、６０％ＲＨの恒温恒湿室中に放置し、温度センサの検出温度が３５℃に上昇するまでの日数を測定する。これを蒸散効果持続日数とする。
【００８２】
また、各実施例及び比較例で得られた保水用セラミックスについて、吸水性を調べるために、第１０図に示すように、５個の保水用セラミックス３１〜３５を用意し、水をはったパレット３０上に、最下段の保水用セラミックス３５がその底部から１ｍｍ程度水に浸かるようにして、５段積み重ね、この状態で１時間放置した後、最上段の保水用セラミックス３１の重量変化から、この保水用セラミックス３１の吸水率（吸水前の保水用セラミックスの重量に対する吸水した水の重量の割合）を算出した。
【００８３】
【表１】
【００８４】
【表２】
【００８５】
［考察］
表１の通り、実施例１〜５の保水用セラミックスは、蒸発性能及び蒸発効果持続日数に優れ、耐凍結融解性能、吸水性も良好である。
【００８６】
これに対し、比較例１は、気孔の孔径が過大であるため、蒸発性能及び蒸発効果持続日数、吸水性に劣る。
比較例２は、気孔の孔径が過度に小さいため、凍結融解性能、吸水性に劣る。
比較例３は、気孔率が８０％と過度に大きいため、強度及び凍結融解性能、吸水性に劣る。
比較例４，５は、保水量が低いため、蒸発効果持続日数が短く、吸水性も悪い。
【符号の説明】
【００８７】
１，３０ パレット
２ 囲枠
３ 発泡スチロール板
４ コンクリート板
５ 保水用セラミックス
１１ 断熱材
１２ コンクリートスラブ
１３，３１，３２，３３，３４，３５ 保水用セラミックス
１４ 温度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結された多孔質セラミックスよりなる保水用セラミックスにおいて、
該保水用セラミックスの全体積の５３〜７０％が孔径１〜１００μｍの気孔よりなることを特徴とする保水用セラミックス。
【請求項２】
請求項１において、孔径１０〜５０μｍの気孔が１〜１００μｍの気孔の体積の６０％以上を占めることを特徴とする保水用セラミックス。
【請求項３】
請求項１又は２において、１〜２００ｃｍ３の大きさであることを特徴とする保水用セラミックス。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、セラミックスの組成が
ＳｉＯ２：５５〜７０ｗｔ％
Ａｌ２Ｏ３：１５〜２５ｗｔ％
Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの合計：１〜１０ｗｔ％
であることを特徴とする保水用セラミックス。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の保水用セラミックスを製造する方法であって、
窯業系原料、アルミナセメント及び粉末状吸水性ポリマーを乾式混合し、
次いで水を添加して混合し、
次いで成形、乾燥及び焼成する
工程を有することを特徴とする保水用セラミックスの製造方法。
【請求項６】
請求項５において、乾式混合時に炭酸リチウムを混合することを特徴とする保水用セラミックスの製造方法。
【請求項７】
請求項６において、配合割合が
窯業系原料：８０〜９５ｗｔ％
アルミナセメント：５〜１５ｗｔ％
吸水性ポリマー：１〜５ｗｔ％
炭酸リチウム：１〜５ｗｔ％
であることを特徴とする保水用セラミックスの製造方法。
【請求項８】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の保水用セラミックスが建造物又は地表に厚さ２〜２０ｃｍに敷き詰められてなる保水構造体。
【請求項１】
焼結された多孔質セラミックスよりなる保水用セラミックスにおいて、
該保水用セラミックスの全体積の５３〜７０％が孔径１〜１００μｍの気孔よりなることを特徴とする保水用セラミックス。
【請求項２】
請求項１において、孔径１０〜５０μｍの気孔が１〜１００μｍの気孔の体積の６０％以上を占めることを特徴とする保水用セラミックス。
【請求項３】
請求項１又は２において、１〜２００ｃｍ３の大きさであることを特徴とする保水用セラミックス。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、セラミックスの組成が
ＳｉＯ２：５５〜７０ｗｔ％
Ａｌ２Ｏ３：１５〜２５ｗｔ％
Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの合計：１〜１０ｗｔ％
であることを特徴とする保水用セラミックス。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の保水用セラミックスを製造する方法であって、
窯業系原料、アルミナセメント及び粉末状吸水性ポリマーを乾式混合し、
次いで水を添加して混合し、
次いで成形、乾燥及び焼成する
工程を有することを特徴とする保水用セラミックスの製造方法。
【請求項６】
請求項５において、乾式混合時に炭酸リチウムを混合することを特徴とする保水用セラミックスの製造方法。
【請求項７】
請求項６において、配合割合が
窯業系原料：８０〜９５ｗｔ％
アルミナセメント：５〜１５ｗｔ％
吸水性ポリマー：１〜５ｗｔ％
炭酸リチウム：１〜５ｗｔ％
であることを特徴とする保水用セラミックスの製造方法。
【請求項８】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の保水用セラミックスが建造物又は地表に厚さ２〜２０ｃｍに敷き詰められてなる保水構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１００５１３（Ｐ２０１０−１００５１３Ａ）
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３７４０５（Ｐ２００９−１３７４０５）
【出願日】平成２１年６月８日（２００９．６．８）
【出願人】（００００００４７９）株式会社ＩＮＡＸ (1,429)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月８日（２００９．６．８）
【出願人】（００００００４７９）株式会社ＩＮＡＸ (1,429)
【Ｆターム（参考）】
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