火山噴出物または火山噴出物発泡体を含有する機能性材料組成物及びその製造方法
【課題】ＣＯ２、ホルムアルデヒド等の物質を吸着分解することが出来、調湿能力、吸音・断熱に優れた低コストの機能性材料組成物を提供する。
【解決手段】火山噴出物及び／又は火山噴出物発泡体、および無機アルカリ性物質を含有する機能性材料組成物であって、火山噴出物及び／又は火山噴出物発泡体と無機アルカリ性物質の重量比が１：０．１〜２である組成物。
【解決手段】火山噴出物及び／又は火山噴出物発泡体、および無機アルカリ性物質を含有する機能性材料組成物であって、火山噴出物及び／又は火山噴出物発泡体と無機アルカリ性物質の重量比が１：０．１〜２である組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火山噴出物または火山噴出物発泡体を使用して簡便に得られ、調湿や有害物質の吸着のために使用される機能性材料組成物及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、世界規模で地球温暖化抑制に関する取り組みが不可欠になってきている。企業や各自治体などにより二酸化炭素などの排出を最小限に抑える技術が次々に開発されているが、当該排出をゼロにする技術は未だ開発されていない。
また住宅や工場、店舗などから排出される二酸化炭素や有害物質を吸着分解し、排出を軽減するため、また耐用年数を短くする住宅の高気密性能による冬場の結露が原因のカビや木造・金属の腐食等を軽減するために、無機物で、軽量の断熱および吸音能力を併せ持つ、調湿能力の高い製品の需要が高まっている。
【０００３】
このような需要に対しては、木炭・竹炭・ヤシガラ炭・活性炭などを含有する床下や屋根裏・クローゼットに適用する調湿剤が主流になっている。また調湿の他に有害物質の吸着を兼ね備えた製品なども多様に開発されている。
木炭・竹炭・ヤシガラ炭・活性炭などは古くから住宅の調湿剤として使用されているが、調湿効果は一様になく、木炭、竹炭は焼く温度によりその効果のばらつきが多いのが難点である。木炭・竹炭・ヤシガラ炭・活性炭などは二酸化炭素の吸着・分解効果は殆どなく、ホルムアルデヒド等の吸着の能力も少ないし、吸着の限界まで達したときには飽和状態になり、暑い時期には吐き出してしまうのもある。またこれらは、断熱性能が殆ど期待できない。住宅で使用される木炭・竹炭・ヤシガラ炭・活性炭などの調湿剤は万一火災の発生があった場合には、調湿剤に着火し、延焼の原因にもなることから、危険性なども指摘されている。
【０００４】
一方、軽量で高い強度の火山噴出物発泡粒子集塊物が断熱材、保温材や吸音材として使用されることが知られている（特許文献１）。当該集塊物は火山噴出物発泡体とケイ酸ソーダ水溶液との混合物を、強制的にＣＯ２を接触させることで、硬化させて得られ、ケイ酸ソーダは水溶液の形態に限定され、空気中のＣＯ２と接触させないことが必要とされている。そのため、これらの製造にはプレス機や炭酸ガスの吹き込み装置の設備が必要とされ設備投資が過大になり、製造コストが高くなっている。他方、火山噴出物又は火山噴出物発泡体と珪酸アルカリ水溶液を混合・攪拌した後、ＣＯ２を強制的に吹き込み、反応させた材料を使用することを特徴としている特許文献２では、その材料から出来た製品は既にＣＯ２吸着機能を、ほぼ終えているために、吸着機能を失っていること、作業工程が複雑になることに加え、複雑な工程を経るために、その設備が必要になり、製造コストが高くなる。また、火山噴出物発泡粒子と珪酸ソーダ濃厚水溶液の混練物中に、炭酸ガスを反応させた材料に、ポリビニルアルコール水溶液とカルボシキメチルアルコールおよび酢酸ビニルアルコール樹脂エマルジョンを混合した成形体は、表面を爪で掻くと剥がれやすく、強度が弱いということが知られ、より強度の高い材料が求められている。また何れも、ＣＯ２を強制的に吹き込み、反応させることで得られる火山噴出物発泡粒子集塊物の製造過程で、ＣＯ２が外部に漏れ出すために地球環境にも問題が生じる（特許文献１、２）。
そのため簡便に製造でき二酸化炭素吸着・揮発性有機化合物（ＶＯＣ）吸着や調湿機能を有する材料の開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１２０５８号公報
【特許文献２】特開２００９−７２７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
二酸化炭素、ホルムアルデヒド及びＶＯＣ吸着分解や調湿性能に優れ、断熱・吸音能力に優れた、火山噴出物を利用した、簡便に得られる機能性材料組成物を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記特許文献１及び２に開示の火山噴出物発泡粒子集塊物の調湿機能及び二酸化炭素の吸着機能を検討し、前記課題を解決すべく鋭意研究した結果、火山噴出物に無機アルカリ性物質を混合（分散）して得られる機能性材料組成物が、二酸化炭素やホルムアルデヒドを吸着分解し、調湿機能効果を有することを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち本発明は、以下の通りである。
［１］火山噴出物及び／又は火山噴出物発泡体、および無機アルカリ性物質を含有する機能性材料組成物であって、火山噴出物及び／又は火山噴出物発泡体と無機アルカリ性物質の重量比が１：０．１〜２である組成物。
［２］平均粒子径が０．１〜５ｍｍである［１］に記載の組成物。
［３］火山噴出物が、シラス、軽石およびボラ土からなる群から選択される少なくとも１種である［１］または［２］に記載の組成物。
［４］火山噴出物発泡体が、シラス発泡体、黒曜石発泡体及び真珠岩発泡体からなる群から選択される少なくとも１種である、［１］または［２］に記載の組成物。
［５］無機アルカリ性物質が、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化カルシウムからなる群から選択される少なくとも１種である、［１］〜［４］のいずれか１項に記載の組成物。
［６］更に高分子を含有する［１］〜［５］のいずれか１項に記載の組成物。
［７］火山噴出物及び／又は火山噴出物発泡体と無機アルカリ性物質と高分子の重量比が、１：０．１〜２：０．０１〜１である［６］に記載の組成物。
［８］重量比が１：０．１〜２：０．１〜０．５である［６］に記載の組成物。
［９］高分子が、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース及びヒドロキシエチルメチルセルロースから選択される少なくとも１種である［６］〜［８］のいずれか１項に記載の組成物。
［１０］粒状又は粉状である［１］〜［９］のいずれか１項に記載の組成物。
［１１］調湿剤、二酸化炭素吸着剤、ホルムアルデヒド吸着剤、ＶＯＣ吸着剤、断熱材または吸音材に使用される［１］〜［１０］のいずれか１項に記載の組成物。
［１２］さらにセメント、カゼイン、ポリビニルアルコール水溶液及び酢酸ビニルからなる群から選択される１種以上を含む［１］〜［１１］のいずれか１項に記載の組成物。
［１３］（１）火山噴出物及び／又は火山噴出物発泡体と無機アルカリ性物質を混合する工程、（２）得られた混合物を粉砕する工程、を含む粒子状機能性材料組成物の製造方法。
［１４］更に高分子を添加する工程を含む［１３］の製造方法。
［１５］火山噴出物が、シラス、軽石およびボラ土からなる群から選択される少なくとも１種である［１３］に記載の製造方法。
［１６］火山噴出物発泡体が、シラス発泡体、黒曜石発泡体及び真珠岩発泡体からなる群から選択される少なくとも１種である、［１３］に記載の製造方法。
［１７］無機アルカリ物質が、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化カルシウムからなる群から選択される少なくとも１種である、［１３］〜［１６］のいずれか１項に記載の製造方法。
［１８］高分子が、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース及びヒドロキシエチルメチルセルロースから選択される少なくとも１種である請求項［１４］〜［１７］のいずれか１項に記載の製造方法。
［１９］さらにセメント、カゼイン、ポリビニルアルコール水溶液及び酢酸ビニルからなる群から選択される１種以上を添加することを含む［１３］〜［１８］のいずれか１項に記載の製造方法。
［２０］シートまたは容器で包装されている［１］〜［１２］のいずれか１項に記載の組成物。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、優れた調湿効果、二酸化炭素及びホルムアルデヒドなどの吸着分解効果、さらには断熱効果および吸音効果も有し、しかも軽量であるため機能性材料としてあらゆる分野で幅広く利用できる組成物を提供できる。
また本発明の組成物は、特殊な設備が必要ではなく簡便に製造でき、また火山噴出物を使用するため安価に提供することができる。
さらに自然素材である火山噴出物や無機アルカリ性物質等を使用するだけなので、機能性が失われた後は土壌改良材等としてリサイクルできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】調製例１〜７及び対照として珪酸ソーダの室内調湿試験結果を示す。
【図２】試験サンプル１〜７の調湿試験の結果を示す。
【図３】試験サンプル１〜３、５、７の二酸化炭素濃度の推移を示す。
【図４】試験サンプル１〜３、５、７のホルムアルデヒド濃度の推移を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、火山噴出物及び／又は火山噴出物発泡体（以下火山噴出物等と略す時もある）と無機アルカリ性物質の重量比が１：０．１〜２であることを特徴とする、火山噴出物および無機アルカリ性物質を含有する機能性材料組成物である（以下本発明の組成物と称するときもある）。
本発明の組成物は、火山噴出物等と無機アルカリ性物質を均一に混合・撹拌して、必要に応じて得られた混合物を粉砕・整粒・固形化して得られる粒状・粉状またはペースト状の機能性材料組成物である。
【００１２】
本発明における火山噴出物は、火山活動の際に地表に噴出した物質であるシラス、軽石、ボラ土、黒曜石、ベントナイト、溶岩等が挙げられる。なかでもシラス、軽石、ボラ土が好ましい。
火山噴出物の平均粒子径は、通常シラスで５〜５００μｍ、軽石で１〜６０ｍｍ、ボラ土で１〜５０ｍｍであり、好ましいのはシラスが３０〜１５０μｍ、軽石、ボラ土が１〜３０ｍｍである。
【００１３】
本願における平均粒子径は、篩い分け法で測定を行う。
電磁式ふるい振とう器に標準ふるいを５〜１０段装着し、試料をふるい振とうすることで分級し、各粒子区分の重量比で測定する。すなわち、標準ふるいを目開きの大きいものを上にして順次重ね、上段に試料２０ｇを入れ１５分間ふるい振とうさせ、各メッシュ毎の試料の重量を測定し、粒度分布を求めた。
平均粒子径は各メッシュ毎に篩い分けられた粒子の試料全体に対する割合（重量％）を算出し、重量平均粒子径を求める。
【００１４】
また火山噴出物の嵩比重は、通常は１．０以下であり、０．０５〜０．９が好ましい。嵩比重はタッピング比重の方法で求められる。
【００１５】
本願における火山噴出物発泡体は、火山噴出物の細粒を７００〜１１００℃程度で加熱して発泡することにより得られる。
火山噴出物発泡体としては、シラス、軽石、ボラ土等の細粒や粉末を加熱して発泡させたものが挙げられるが、なかでもシラスを発泡させたシラス発泡体（シラスバルーン）、黒曜石発泡体（パーライト）及び真珠岩発泡体（パーライト）が好ましく、強度、永続的な二酸化炭素および有害物質の吸着・分解、調湿、断熱、吸音能力の点でシラス発泡体がより好ましい。
火山噴出物発泡体の平均粒子径は、通常６〜５００μｍであり、７０〜３００μｍが好ましい。
また火山噴出物発泡体の嵩比重は、通常は０．６以下であり、０．２〜０．４が好ましい。
【００１６】
本発明において、火山噴出物及び火山噴出物発泡体は１種または２種以上を混合して用いることが出来るが、二酸化炭素および有害物質の吸着・分解、調湿、断熱、吸音能力の点で、火山噴出物発泡体のほうが好ましい。
【００１７】
本発明における無機アルカリ性物質は、ケイ酸ナトリウム（ケイ酸ソーダ）、ケイ酸カリウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等が挙げられ、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウムが好ましい。これらの無機アルカリ性物質は、１種または２種以上混合して使用してもよい。
【００１８】
本発明の組成物において、火山噴出物及び／又は火山噴出物発泡体と無機アルカリ性物質の重量比は、火山噴出物等や無機アルカリ性物質の種類によって変化することもあるが、通常１：０．１〜２であり、好ましくは１：０．２〜１．５であり、より好ましくは、１：０．５〜１．５、特に好ましくは、１：０．８〜１．５である。
特にシラス発泡体（シラスバルーン）と無機アルカリ性物質の重量比は１：０．１〜２が好ましく、１：０．２〜１．５がより好ましく、さらに好ましくは１：０．８〜１．５であり、特に１：１が好ましい。
シラスバルーンに対する無機アルカリ性物質の重量比が０．１よりも少ないと、吸湿率が低くなり二酸化炭素や有害物質の吸着分解機能も低下する。一方、シラスバルーンに対する無機アルカリ性物質の重量比が２よりも大きいと、断熱、吸音能力が低下し軽量化にはならず、吸湿効果は上がるが放湿能力が下がり好ましくない。
【００１９】
本発明の組成物には、更に高分子を含んでいてもよい。
高分子としては、水溶性セルロースエーテルが挙げられ、具体的にはメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロースが挙げられ、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロースが好ましく、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースがより好ましい。
【００２０】
本発明の組成物において、火山噴出物及び／又は火山噴出物発泡体と高分子の重量比は、１：０．０１〜１であり、１：０．１〜０．５が好ましい。
【００２１】
本発明の組成物には、さらにセメント、カゼイン、ポリビニルアルコール（ポバール）水溶液、酢酸ビニルを含んでいてもよい。
なかでもセメント、カゼイン、ポリビニルアルコール水溶液およびこれらの混合物が好ましい。
前記セメントは、特に限定されないが、ポルトランドセメント、白セメント等が好ましい。
また本発明の組成物１に対して、セメント１〜３、カゼイン０．０１〜０．０５の重量比で添加するのが好ましい。
さらに本発明の組成物１に対して、３〜１５％のポリビニルアルコール水溶液は、１：０．５〜２の重量比で混合するのが好ましい。
【００２２】
本発明の組成物は、粒状または粉末状である。本発明の組成物は、上記セメント、カゼイン、ポリビニルアルコール水溶液、メトローズ（水溶性セルロースエーテル）等を加えて固形状またはペースト状にすることもできる。固形状・ペースト状のものは屋根や天井・内外壁面・ガラス窓の内外部分や床面に使用することが出来る。
【００２３】
本発明の組成物の平均粒子径は、通常０．１〜５ｍｍであり、好ましくは０．１〜３ｍｍであり、より好ましくは、１２０〜５００μｍである。
【００２４】
本発明において「機能性材料」とは、「制御された環境下において安定的または鋭敏な変化を示す物理的および化学的な特性を持つ材料」を意味する。当該変化には、温度、気体分子の吸収、圧力、電気、磁気、光等が挙げられる。
具体的な機能性材料組成物としては、湿度や気温の変化、有害物質に反応する機能性材料組成物が挙げられる。
【００２５】
本発明の組成物は、調湿剤、二酸化炭素吸着剤、ホルムアルデヒド吸着剤、ＶＯＣ吸着剤、断熱材、吸音材等に使用することができ、調湿剤、二酸化炭素吸着剤、ホルムアルデヒド吸着剤、ＶＯＣ吸着剤に使用することが好ましく、調湿剤、二酸化炭素吸着材及びホルムアルデヒド吸着剤に使用することがより好ましい。
調湿とは、水分を吸収・放出し湿度を調整することを意味する。
ＶＯＣは、トルエン、キシレン、酢酸エチルなどが挙げられる。
【００２６】
本発明の組成物を上記用途で用いる場合には、用途や粒状または粉状等の性状に合わせて形態を選択することができる。
例えば、シートや容器で包装された形態が挙げられる。
シートは、多孔質であれば特に素材は問わないが、紙、布、不織布、フィルム、スポンジシート等が挙げられる。なかでも布、不織布が好ましい。
容器としては、空気が透過できる素材であれば特に素材は問わないが、木、通気性を有する高分子素材、シリコンスポンジやウレタンスポンジ等が挙げられる。
上記シートや容器に、１包装単位量、例えば押入れやクローゼット・天井など室内用は１００〜１０００ｇ、好ましくは、３００〜６００ｇ、床下用は１０００〜３０００ｇ、好ましくは１５００〜２５００ｇの本願の組成物を包装したものを調湿剤、二酸化炭素吸着材及びホルムアルデヒド吸着剤等に使用することができる。
【００２７】
また本発明の組成物は、そのままであるいは適当な添加物や建築材料を加えて、上記用途を有する建築用壁材、建築用床材、建築用天井材または建築用屋根材などの建築用材として使用することができる。
【００２８】
本発明は、
（１）火山噴出物及び／又は火山噴出物発泡体と無機アルカリ性物質を混合する工程、
（２）得られた混合物を粉砕する工程、
を含む粒子状組成物の製造方法（本発明の方法ともいう）である。
本発明の方法は、炭酸ガスを注入し硬化する工程が不要であり、特殊な装置を必要としない簡便な方法であるが、さらに慣用の工程、例えば整粒等の工程を含んでもよい。また無機アルカリ性物質を水溶液にして火山噴出物に加えて造粒する工程を含んでいてもよい。
別の態様としては、
（１）火山噴出物および／又は火山噴出物発泡体と無機アルカリ性物質及び高分子を混合する工程
を含む粒子状または粉状機能性材料組成物の製造方法も本願発明に包含される。
さらに別の態様としては、
（１）火山噴出物および／又は火山噴出物発泡体と無機アルカリ性物質及び白セメント、カゼイン、メトローズ、カルボキシメチルセルロースを混合する工程
（２）得られた混合物にポリビニルアルコール水溶液を混合・攪拌する工程
を含む方法も本願発明に包含される。
本発明の方法において、火山噴出物等の定義や重量比等は上記と同じである。
【００２９】
次に、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
【実施例】
【００３０】
平均粒子径測定方法
本明細書中の火山噴出物材料（粒状物）の平均粒子径測定は以下の方法（篩い分け法）で行った。
電磁式ふるい振とう器（（株）井内盛栄営製）に標準ふるいを５〜１０段装着し、試料をふるい振とうすることで分級し、各粒子区分の重量比で測定した。すなわち、標準ふるいを目開きの大きいものを上にして順次重ね、上段に試料２０ｇを入れ１５分間ふるい振とうさせ、各メッシュ毎の試料の重量を測定し、粒度分布を求めた。
平均粒子径は各メッシュ毎に篩い分けられた粒子の試料全体に対する割合（重量％）を算出し、各メッシュ毎の割合（重量％）を上段から足していき、５０％超えになる前の数値を[ｄ]、５０％超えになる数値を[ｅ]とし、５０％超えにならないメッシュのアンダー値（μｍ、ｍｍ）を[ａ]とする。そして、５０％超えになるメッシュを特定し、そのメッシュのオーバー値（μｍ、ｍｍ）を[ｂ]、アンダー値を[ｃ]として、下記式（Ｉ）より重量平均粒子径を求めた。
平均粒子径（μｍ、ｍｍ）＝ａ−〔（ｂ−ｃ）×{（５０−ｄ）／ｅ}〕・・（Ｉ）
【００３１】
（調製例１）
シラス発泡体（シラスバルーン：平均粒子径１８０ミクロン、豊和直（株）製）５６７ｇに２１〜２３％ケイ酸カリ水溶液（日本科学（株）製）１００ｇを均一に混合攪拌し、次いで、粉末ケイ酸ソーダ３号（日本科学（株）製）５６７ｇを均一に混合攪拌し、機能性材料組成物を得た。平均粒子径は２８０μｍであった。当該組成物を不織布（ＰＳ１１４、三井化学（株）製）に封入した。
【００３２】
（調製例２）
シラス発泡体（シラスバルーン：平均粒子径１８０ミクロン、豊和直（株）製）６００ｇに、粉末ケイ酸ソーダ３号（日本科学（株）製）６００ｇを均一に混合攪拌し、機能性材料組成物を得た。平均粒子径は２５０μｍであった。当該組成物を不織布（ＰＳ１１４、三井化学（株）製）に封入した。
【００３３】
（調製例３）
シラス発泡体（シラスバルーン：平均粒子径１８０ミクロン、豊和直（株）製）５００ｇに、２１〜２３％ケイ酸カリ水溶液（日本科学（株）製）５００ｇを均一に混合攪拌し、機能性材料組成物を得た。平均粒子径は２６０μｍであった。当該組成物を不織布（ＰＳ１１４、三井化学（株）製）に封入した。
【００３４】
（調製例４）
シラス発泡体（シラスバルーン：平均粒子径１８０ミクロン、（豊和直（株）製）５００ｇに、粉末ケイ酸ソーダ３号（日本科学（株）製）１００ｇと消石灰（日本石灰（株）製）４００ｇを均一に混合攪拌し、機能性材料組成物を得た。平均粒子径は１４０μｍであった。当該組成物を不織布（ＰＳ１１４、三井化学（株）製）に封入した。
【００３５】
（調製例５）
軽石（平均粒子径３ｍｍ：清新産業（株）製）１０００ｇに粉末ケイ酸ソーダ３号（日本科学（株）製）３００ｇを均一に混合攪拌し、機能性材料組成物を得た。平均粒子径は２ｍｍであった。当該組成物を不織布（ＰＳ１１４、三井化学（株）製）に封入した。
【００３６】
（調製例６）
シラス発泡体（シラスバルーン：平均粒子径１８０ミクロン、（豊和直（株）製）４８０ｇに、粉末ケイ酸ソーダ３号（日本科学（株）製）７２０ｇを均一に混合攪拌し、機能性材料組成物を得た。平均粒子径は３００μｍであった。当該組成物を不織布（ＰＳ１１４、三井化学（株）製）に封入した。
【００３７】
（調製例７）
パン型造粒機（三庄インダストリー(株)製）にシラス発泡体（シラスバルーン：平均粒子径７０ミクロン、豊和直（株）製）６００ｇとメトローズ９０ＳＨ（信越化学工業（株）製）１２０ｇを投入し、次いでケイ酸カリ水溶液（日本科学（株）製）７８０ｇを徐々に散布して平均粒子径５ｍｍに造粒し、機能性材料組成物を得た。当該組成物を不織布（ＰＳ１１４、三井化学（株）製）に封入した。
【００３８】
調湿試験１
調製例１〜７の組成物を工場内の加工室の平坦な所に等間隔に置き、毎日定刻（午前8時）に重量を測定した。
含水率は、開始日に測定した重量（Ｗ０）を基に、測定日の重量（Ｗｘ）からそれぞれ計算した。
含水率（％）＝１００＋（Ｗｘ−Ｗ０）／Ｗ０×１００（初日の含水率を100％とする）
各含水率を図１に示した。対照として珪酸ソーダ１００ｇを不織布（ＰＳ１１４、三井化学（株）製）に封入したものを調製例１〜７と同様に調湿試験を行った。
【００３９】
調製例１、２、４、５、６の組成物は吸放湿をするのが確認された。
調製例３、７の組成物は放湿が限界に達したら、吸放湿を開始し、その機能を確認した。
対照のケイ酸ソーダ１００ｇは、吸湿はするが、放湿は一切みられなかった。
【００４０】
（調製例８）
シラス発泡体（シラスバルーン：平均粒子径１８０ミクロン、豊和直（株）製）５００ｇに、粉末ケイ酸ソーダ３号（日本科学（株）製）１２５ｇとメトローズ９０ＳＨ（信越化学工業（株）製）１２０ｇを均一に混合攪拌し、機能性材料組成物を得た。平均粒子径は２３０μｍであった。
【００４１】
（調製例９）
シラス発泡体（シラスバルーン：平均粒子径１８０ミクロン、（豊和直（株）製）５００ｇに、粉末ケイ酸ソーダ３号（日本科学（株）製）４００ｇ、白セメント（太平洋セメント（株）製）１２００ｇ、カゼイン６０ｇ及びメトローズ９０ＳＨ（信越化学工業（株）製）１８ｇを均一に混合攪拌した材料に、水道水１２００ｇにポバール（日本合成化学（株）製）６０ｇを溶解した水溶液を均一に混合攪拌し、石膏ボードに左官コテで平均３ｍｍの厚さに塗り付け機能性材料固形物を得た。
【００４２】
調湿試験２
調製例８及び９の機能性材料組成物の乾燥させた試料を、それぞれ秤量瓶に１ｇずつ量り取り、２５℃、５０％ＲＨに調節した恒温恒湿槽内に上記秤量瓶の蓋を開けた状態で恒量になるまで設置し、恒量になった時点で、温度２５℃一定で湿度９０％ＲＨにセットし、４８時間ごとに湿度を５０％ＲＨ，９０％ＲＨと交互に変化させ、４８時間を１サイクルとし、重量を６、２４、４８時間ごとに測定し（Ｗｘ）含水率を計算した。
含水率（％）＝（Ｗｘ−１）／１×１００
調製例８及び９の組成物は吸放湿をするのが確認された。
【００４３】
調湿・ＣＯ２吸着・ホルムアルデヒド試験
（試験サンプル１：参考例１）
シラス発泡体（シラスバルーン：平均粒子径１８０ミクロン、豊和直（株）製）５００ｇに、ケイ酸カリ１Ｋ（日本科学（株）製）５００ｇを混合攪拌し、型枠に入れ、プレス成形をした後、ＣＯ２を吹き込み硬化させ成型物を得た。
【００４４】
（試験サンプル２：参考例２）
シラス発泡体（シラスバルーン：平均粒子径１８０ミクロン、豊和直（株）製）５００ｇに、ケイ酸カリ１Ｋ（日本科学（株）製）５００ｇを混合攪拌した粉体に、ＣＯ2を吹き込み反応させ、反応させた粉体５００ｇに白セメント（太平洋セメント（株）製）１０００ｇを均一に混合攪拌した材料に、水道水１２００ｇにポバール（日本合成化学（株）製）６０ｇを溶解した水溶液を均一に混合攪拌し、石膏ボードに左官コテで平均３ｍｍの厚さに塗り付けて固形物を得た。
【００４５】
（試験サンプル３:実施例１）
シラス発泡体（シラスバルーン：平均粒子径１８０ミクロン、豊和直（株）製）５００ｇに、粉末ケイ酸ソーダ３号（日本科学（株）製）５００ｇを均一に混合攪拌し、機能性材料組成物を得た（調製例２）。平均粒子径は２５０μｍであった。
【００４６】
（試験サンプル４:実施例２）
シラス発泡体（シラスバルーン：平均粒子径１８０ミクロン、豊和直（株）製）８０ｇに、粉末ケイ酸ソーダ３号（日本科学（株）製）２０ｇを均一に混合攪拌し、機能性材料組成物を得た。平均粒子径は１９０μｍであった。
【００４７】
（試験サンプル５:実施例３）
シラス発泡体（シラスバルーン：平均粒子径１８０ミクロン、豊和直（株）製）５００ｇに、粉末ケイ酸ソーダ３号（日本科学（株）製）４００ｇ、白セメント（太平洋セメント（株）製）１２００ｇ、カゼイン６０ｇ、メトローズ（信越化学工業（株）製）１８ｇを均一に混合攪拌した材料に、水道水１２００ｇにポバール（日本合成化学（株）製）６０ｇを溶解した水溶液を均一に混合攪拌し、石膏ボードに左官コテで平均３ｍｍの厚さに塗り付け機能性材料固形物を得た。
【００４８】
（試験サンプル６:比較例１）
シラス発泡体（シラスバルーン：平均粒子径１８０ミクロン、豊和直（株）製）５０ｇを計量した。
（試験サンプル７：実施例４）
シラス発泡体（シラスバルーン：平均粒子径１８０ミクロン、豊和直（株）製）６００ｇに、粉末ケイ酸ソーダ３号（日本科学（株）製）６００ｇとメトローズ９０ＳＨ（信越化学工業（株）製）１２０ｇを均一に混合攪拌し、機能性材料組成物を得た。平均粒子径は２３０μｍであった。
【００４９】
調湿試験３
試験サンプル１〜７を乾燥させた試料を、それぞれ秤量瓶に１ｇずつ量り取り、２５℃、５０％ＲＨに調節した恒温恒湿槽内に上記秤量瓶の蓋を開けた状態で恒量になるまで設置し、恒量になった時点で、温度２５℃一定で湿度９０％ＲＨにセットし、６、２４、４８時間後に秤量瓶ごと重量を測定し、試料の含水率を求めた。以後４８時間ごとに湿度を５０％ＲＨ，９０％ＲＨと交互に変化させ合計４サイクル行い図２に示した。
【００５０】
ＣＯ２及びホルムアルデヒド吸着試験
試験サンプル１〜３、５、７を乾燥させた試料を、１０ｇずつ量り取り、ガス吸着用のフッ素樹脂バッグ（１０Ｌ）にそれぞれ封入し、あらかじめ調整した二酸化炭素（濃度１％）又はホルムアルデヒドガス（濃度２０ｐｐｍ）をこれらに導入して２０℃の実験室内で吸着させた。ガス濃度はガス採取器及びガス検知管（（株）ガステック製）により、二酸化炭素は24時間毎、ホルムアルデヒドは所定の時間に測定を行い、結果は図３及び図４に示した。対照として珪酸ソーダを使用した。
【００５１】
試験サンプル３〜７は、吸湿及び放湿を行い湿度の調整が可能であることを示した。
また試験サンプル３、５及び７は、二酸化炭素及びホルムアルデヒドの吸着作用が認められた。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火山噴出物または火山噴出物発泡体を使用して簡便に得られ、調湿や有害物質の吸着のために使用される機能性材料組成物及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、世界規模で地球温暖化抑制に関する取り組みが不可欠になってきている。企業や各自治体などにより二酸化炭素などの排出を最小限に抑える技術が次々に開発されているが、当該排出をゼロにする技術は未だ開発されていない。
また住宅や工場、店舗などから排出される二酸化炭素や有害物質を吸着分解し、排出を軽減するため、また耐用年数を短くする住宅の高気密性能による冬場の結露が原因のカビや木造・金属の腐食等を軽減するために、無機物で、軽量の断熱および吸音能力を併せ持つ、調湿能力の高い製品の需要が高まっている。
【０００３】
このような需要に対しては、木炭・竹炭・ヤシガラ炭・活性炭などを含有する床下や屋根裏・クローゼットに適用する調湿剤が主流になっている。また調湿の他に有害物質の吸着を兼ね備えた製品なども多様に開発されている。
木炭・竹炭・ヤシガラ炭・活性炭などは古くから住宅の調湿剤として使用されているが、調湿効果は一様になく、木炭、竹炭は焼く温度によりその効果のばらつきが多いのが難点である。木炭・竹炭・ヤシガラ炭・活性炭などは二酸化炭素の吸着・分解効果は殆どなく、ホルムアルデヒド等の吸着の能力も少ないし、吸着の限界まで達したときには飽和状態になり、暑い時期には吐き出してしまうのもある。またこれらは、断熱性能が殆ど期待できない。住宅で使用される木炭・竹炭・ヤシガラ炭・活性炭などの調湿剤は万一火災の発生があった場合には、調湿剤に着火し、延焼の原因にもなることから、危険性なども指摘されている。
【０００４】
一方、軽量で高い強度の火山噴出物発泡粒子集塊物が断熱材、保温材や吸音材として使用されることが知られている（特許文献１）。当該集塊物は火山噴出物発泡体とケイ酸ソーダ水溶液との混合物を、強制的にＣＯ２を接触させることで、硬化させて得られ、ケイ酸ソーダは水溶液の形態に限定され、空気中のＣＯ２と接触させないことが必要とされている。そのため、これらの製造にはプレス機や炭酸ガスの吹き込み装置の設備が必要とされ設備投資が過大になり、製造コストが高くなっている。他方、火山噴出物又は火山噴出物発泡体と珪酸アルカリ水溶液を混合・攪拌した後、ＣＯ２を強制的に吹き込み、反応させた材料を使用することを特徴としている特許文献２では、その材料から出来た製品は既にＣＯ２吸着機能を、ほぼ終えているために、吸着機能を失っていること、作業工程が複雑になることに加え、複雑な工程を経るために、その設備が必要になり、製造コストが高くなる。また、火山噴出物発泡粒子と珪酸ソーダ濃厚水溶液の混練物中に、炭酸ガスを反応させた材料に、ポリビニルアルコール水溶液とカルボシキメチルアルコールおよび酢酸ビニルアルコール樹脂エマルジョンを混合した成形体は、表面を爪で掻くと剥がれやすく、強度が弱いということが知られ、より強度の高い材料が求められている。また何れも、ＣＯ２を強制的に吹き込み、反応させることで得られる火山噴出物発泡粒子集塊物の製造過程で、ＣＯ２が外部に漏れ出すために地球環境にも問題が生じる（特許文献１、２）。
そのため簡便に製造でき二酸化炭素吸着・揮発性有機化合物（ＶＯＣ）吸着や調湿機能を有する材料の開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１２０５８号公報
【特許文献２】特開２００９−７２７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
二酸化炭素、ホルムアルデヒド及びＶＯＣ吸着分解や調湿性能に優れ、断熱・吸音能力に優れた、火山噴出物を利用した、簡便に得られる機能性材料組成物を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記特許文献１及び２に開示の火山噴出物発泡粒子集塊物の調湿機能及び二酸化炭素の吸着機能を検討し、前記課題を解決すべく鋭意研究した結果、火山噴出物に無機アルカリ性物質を混合（分散）して得られる機能性材料組成物が、二酸化炭素やホルムアルデヒドを吸着分解し、調湿機能効果を有することを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち本発明は、以下の通りである。
［１］火山噴出物及び／又は火山噴出物発泡体、および無機アルカリ性物質を含有する機能性材料組成物であって、火山噴出物及び／又は火山噴出物発泡体と無機アルカリ性物質の重量比が１：０．１〜２である組成物。
［２］平均粒子径が０．１〜５ｍｍである［１］に記載の組成物。
［３］火山噴出物が、シラス、軽石およびボラ土からなる群から選択される少なくとも１種である［１］または［２］に記載の組成物。
［４］火山噴出物発泡体が、シラス発泡体、黒曜石発泡体及び真珠岩発泡体からなる群から選択される少なくとも１種である、［１］または［２］に記載の組成物。
［５］無機アルカリ性物質が、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化カルシウムからなる群から選択される少なくとも１種である、［１］〜［４］のいずれか１項に記載の組成物。
［６］更に高分子を含有する［１］〜［５］のいずれか１項に記載の組成物。
［７］火山噴出物及び／又は火山噴出物発泡体と無機アルカリ性物質と高分子の重量比が、１：０．１〜２：０．０１〜１である［６］に記載の組成物。
［８］重量比が１：０．１〜２：０．１〜０．５である［６］に記載の組成物。
［９］高分子が、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース及びヒドロキシエチルメチルセルロースから選択される少なくとも１種である［６］〜［８］のいずれか１項に記載の組成物。
［１０］粒状又は粉状である［１］〜［９］のいずれか１項に記載の組成物。
［１１］調湿剤、二酸化炭素吸着剤、ホルムアルデヒド吸着剤、ＶＯＣ吸着剤、断熱材または吸音材に使用される［１］〜［１０］のいずれか１項に記載の組成物。
［１２］さらにセメント、カゼイン、ポリビニルアルコール水溶液及び酢酸ビニルからなる群から選択される１種以上を含む［１］〜［１１］のいずれか１項に記載の組成物。
［１３］（１）火山噴出物及び／又は火山噴出物発泡体と無機アルカリ性物質を混合する工程、（２）得られた混合物を粉砕する工程、を含む粒子状機能性材料組成物の製造方法。
［１４］更に高分子を添加する工程を含む［１３］の製造方法。
［１５］火山噴出物が、シラス、軽石およびボラ土からなる群から選択される少なくとも１種である［１３］に記載の製造方法。
［１６］火山噴出物発泡体が、シラス発泡体、黒曜石発泡体及び真珠岩発泡体からなる群から選択される少なくとも１種である、［１３］に記載の製造方法。
［１７］無機アルカリ物質が、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化カルシウムからなる群から選択される少なくとも１種である、［１３］〜［１６］のいずれか１項に記載の製造方法。
［１８］高分子が、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース及びヒドロキシエチルメチルセルロースから選択される少なくとも１種である請求項［１４］〜［１７］のいずれか１項に記載の製造方法。
［１９］さらにセメント、カゼイン、ポリビニルアルコール水溶液及び酢酸ビニルからなる群から選択される１種以上を添加することを含む［１３］〜［１８］のいずれか１項に記載の製造方法。
［２０］シートまたは容器で包装されている［１］〜［１２］のいずれか１項に記載の組成物。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、優れた調湿効果、二酸化炭素及びホルムアルデヒドなどの吸着分解効果、さらには断熱効果および吸音効果も有し、しかも軽量であるため機能性材料としてあらゆる分野で幅広く利用できる組成物を提供できる。
また本発明の組成物は、特殊な設備が必要ではなく簡便に製造でき、また火山噴出物を使用するため安価に提供することができる。
さらに自然素材である火山噴出物や無機アルカリ性物質等を使用するだけなので、機能性が失われた後は土壌改良材等としてリサイクルできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】調製例１〜７及び対照として珪酸ソーダの室内調湿試験結果を示す。
【図２】試験サンプル１〜７の調湿試験の結果を示す。
【図３】試験サンプル１〜３、５、７の二酸化炭素濃度の推移を示す。
【図４】試験サンプル１〜３、５、７のホルムアルデヒド濃度の推移を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、火山噴出物及び／又は火山噴出物発泡体（以下火山噴出物等と略す時もある）と無機アルカリ性物質の重量比が１：０．１〜２であることを特徴とする、火山噴出物および無機アルカリ性物質を含有する機能性材料組成物である（以下本発明の組成物と称するときもある）。
本発明の組成物は、火山噴出物等と無機アルカリ性物質を均一に混合・撹拌して、必要に応じて得られた混合物を粉砕・整粒・固形化して得られる粒状・粉状またはペースト状の機能性材料組成物である。
【００１２】
本発明における火山噴出物は、火山活動の際に地表に噴出した物質であるシラス、軽石、ボラ土、黒曜石、ベントナイト、溶岩等が挙げられる。なかでもシラス、軽石、ボラ土が好ましい。
火山噴出物の平均粒子径は、通常シラスで５〜５００μｍ、軽石で１〜６０ｍｍ、ボラ土で１〜５０ｍｍであり、好ましいのはシラスが３０〜１５０μｍ、軽石、ボラ土が１〜３０ｍｍである。
【００１３】
本願における平均粒子径は、篩い分け法で測定を行う。
電磁式ふるい振とう器に標準ふるいを５〜１０段装着し、試料をふるい振とうすることで分級し、各粒子区分の重量比で測定する。すなわち、標準ふるいを目開きの大きいものを上にして順次重ね、上段に試料２０ｇを入れ１５分間ふるい振とうさせ、各メッシュ毎の試料の重量を測定し、粒度分布を求めた。
平均粒子径は各メッシュ毎に篩い分けられた粒子の試料全体に対する割合（重量％）を算出し、重量平均粒子径を求める。
【００１４】
また火山噴出物の嵩比重は、通常は１．０以下であり、０．０５〜０．９が好ましい。嵩比重はタッピング比重の方法で求められる。
【００１５】
本願における火山噴出物発泡体は、火山噴出物の細粒を７００〜１１００℃程度で加熱して発泡することにより得られる。
火山噴出物発泡体としては、シラス、軽石、ボラ土等の細粒や粉末を加熱して発泡させたものが挙げられるが、なかでもシラスを発泡させたシラス発泡体（シラスバルーン）、黒曜石発泡体（パーライト）及び真珠岩発泡体（パーライト）が好ましく、強度、永続的な二酸化炭素および有害物質の吸着・分解、調湿、断熱、吸音能力の点でシラス発泡体がより好ましい。
火山噴出物発泡体の平均粒子径は、通常６〜５００μｍであり、７０〜３００μｍが好ましい。
また火山噴出物発泡体の嵩比重は、通常は０．６以下であり、０．２〜０．４が好ましい。
【００１６】
本発明において、火山噴出物及び火山噴出物発泡体は１種または２種以上を混合して用いることが出来るが、二酸化炭素および有害物質の吸着・分解、調湿、断熱、吸音能力の点で、火山噴出物発泡体のほうが好ましい。
【００１７】
本発明における無機アルカリ性物質は、ケイ酸ナトリウム（ケイ酸ソーダ）、ケイ酸カリウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等が挙げられ、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウムが好ましい。これらの無機アルカリ性物質は、１種または２種以上混合して使用してもよい。
【００１８】
本発明の組成物において、火山噴出物及び／又は火山噴出物発泡体と無機アルカリ性物質の重量比は、火山噴出物等や無機アルカリ性物質の種類によって変化することもあるが、通常１：０．１〜２であり、好ましくは１：０．２〜１．５であり、より好ましくは、１：０．５〜１．５、特に好ましくは、１：０．８〜１．５である。
特にシラス発泡体（シラスバルーン）と無機アルカリ性物質の重量比は１：０．１〜２が好ましく、１：０．２〜１．５がより好ましく、さらに好ましくは１：０．８〜１．５であり、特に１：１が好ましい。
シラスバルーンに対する無機アルカリ性物質の重量比が０．１よりも少ないと、吸湿率が低くなり二酸化炭素や有害物質の吸着分解機能も低下する。一方、シラスバルーンに対する無機アルカリ性物質の重量比が２よりも大きいと、断熱、吸音能力が低下し軽量化にはならず、吸湿効果は上がるが放湿能力が下がり好ましくない。
【００１９】
本発明の組成物には、更に高分子を含んでいてもよい。
高分子としては、水溶性セルロースエーテルが挙げられ、具体的にはメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロースが挙げられ、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロースが好ましく、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースがより好ましい。
【００２０】
本発明の組成物において、火山噴出物及び／又は火山噴出物発泡体と高分子の重量比は、１：０．０１〜１であり、１：０．１〜０．５が好ましい。
【００２１】
本発明の組成物には、さらにセメント、カゼイン、ポリビニルアルコール（ポバール）水溶液、酢酸ビニルを含んでいてもよい。
なかでもセメント、カゼイン、ポリビニルアルコール水溶液およびこれらの混合物が好ましい。
前記セメントは、特に限定されないが、ポルトランドセメント、白セメント等が好ましい。
また本発明の組成物１に対して、セメント１〜３、カゼイン０．０１〜０．０５の重量比で添加するのが好ましい。
さらに本発明の組成物１に対して、３〜１５％のポリビニルアルコール水溶液は、１：０．５〜２の重量比で混合するのが好ましい。
【００２２】
本発明の組成物は、粒状または粉末状である。本発明の組成物は、上記セメント、カゼイン、ポリビニルアルコール水溶液、メトローズ（水溶性セルロースエーテル）等を加えて固形状またはペースト状にすることもできる。固形状・ペースト状のものは屋根や天井・内外壁面・ガラス窓の内外部分や床面に使用することが出来る。
【００２３】
本発明の組成物の平均粒子径は、通常０．１〜５ｍｍであり、好ましくは０．１〜３ｍｍであり、より好ましくは、１２０〜５００μｍである。
【００２４】
本発明において「機能性材料」とは、「制御された環境下において安定的または鋭敏な変化を示す物理的および化学的な特性を持つ材料」を意味する。当該変化には、温度、気体分子の吸収、圧力、電気、磁気、光等が挙げられる。
具体的な機能性材料組成物としては、湿度や気温の変化、有害物質に反応する機能性材料組成物が挙げられる。
【００２５】
本発明の組成物は、調湿剤、二酸化炭素吸着剤、ホルムアルデヒド吸着剤、ＶＯＣ吸着剤、断熱材、吸音材等に使用することができ、調湿剤、二酸化炭素吸着剤、ホルムアルデヒド吸着剤、ＶＯＣ吸着剤に使用することが好ましく、調湿剤、二酸化炭素吸着材及びホルムアルデヒド吸着剤に使用することがより好ましい。
調湿とは、水分を吸収・放出し湿度を調整することを意味する。
ＶＯＣは、トルエン、キシレン、酢酸エチルなどが挙げられる。
【００２６】
本発明の組成物を上記用途で用いる場合には、用途や粒状または粉状等の性状に合わせて形態を選択することができる。
例えば、シートや容器で包装された形態が挙げられる。
シートは、多孔質であれば特に素材は問わないが、紙、布、不織布、フィルム、スポンジシート等が挙げられる。なかでも布、不織布が好ましい。
容器としては、空気が透過できる素材であれば特に素材は問わないが、木、通気性を有する高分子素材、シリコンスポンジやウレタンスポンジ等が挙げられる。
上記シートや容器に、１包装単位量、例えば押入れやクローゼット・天井など室内用は１００〜１０００ｇ、好ましくは、３００〜６００ｇ、床下用は１０００〜３０００ｇ、好ましくは１５００〜２５００ｇの本願の組成物を包装したものを調湿剤、二酸化炭素吸着材及びホルムアルデヒド吸着剤等に使用することができる。
【００２７】
また本発明の組成物は、そのままであるいは適当な添加物や建築材料を加えて、上記用途を有する建築用壁材、建築用床材、建築用天井材または建築用屋根材などの建築用材として使用することができる。
【００２８】
本発明は、
（１）火山噴出物及び／又は火山噴出物発泡体と無機アルカリ性物質を混合する工程、
（２）得られた混合物を粉砕する工程、
を含む粒子状組成物の製造方法（本発明の方法ともいう）である。
本発明の方法は、炭酸ガスを注入し硬化する工程が不要であり、特殊な装置を必要としない簡便な方法であるが、さらに慣用の工程、例えば整粒等の工程を含んでもよい。また無機アルカリ性物質を水溶液にして火山噴出物に加えて造粒する工程を含んでいてもよい。
別の態様としては、
（１）火山噴出物および／又は火山噴出物発泡体と無機アルカリ性物質及び高分子を混合する工程
を含む粒子状または粉状機能性材料組成物の製造方法も本願発明に包含される。
さらに別の態様としては、
（１）火山噴出物および／又は火山噴出物発泡体と無機アルカリ性物質及び白セメント、カゼイン、メトローズ、カルボキシメチルセルロースを混合する工程
（２）得られた混合物にポリビニルアルコール水溶液を混合・攪拌する工程
を含む方法も本願発明に包含される。
本発明の方法において、火山噴出物等の定義や重量比等は上記と同じである。
【００２９】
次に、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
【実施例】
【００３０】
平均粒子径測定方法
本明細書中の火山噴出物材料（粒状物）の平均粒子径測定は以下の方法（篩い分け法）で行った。
電磁式ふるい振とう器（（株）井内盛栄営製）に標準ふるいを５〜１０段装着し、試料をふるい振とうすることで分級し、各粒子区分の重量比で測定した。すなわち、標準ふるいを目開きの大きいものを上にして順次重ね、上段に試料２０ｇを入れ１５分間ふるい振とうさせ、各メッシュ毎の試料の重量を測定し、粒度分布を求めた。
平均粒子径は各メッシュ毎に篩い分けられた粒子の試料全体に対する割合（重量％）を算出し、各メッシュ毎の割合（重量％）を上段から足していき、５０％超えになる前の数値を[ｄ]、５０％超えになる数値を[ｅ]とし、５０％超えにならないメッシュのアンダー値（μｍ、ｍｍ）を[ａ]とする。そして、５０％超えになるメッシュを特定し、そのメッシュのオーバー値（μｍ、ｍｍ）を[ｂ]、アンダー値を[ｃ]として、下記式（Ｉ）より重量平均粒子径を求めた。
平均粒子径（μｍ、ｍｍ）＝ａ−〔（ｂ−ｃ）×{（５０−ｄ）／ｅ}〕・・（Ｉ）
【００３１】
（調製例１）
シラス発泡体（シラスバルーン：平均粒子径１８０ミクロン、豊和直（株）製）５６７ｇに２１〜２３％ケイ酸カリ水溶液（日本科学（株）製）１００ｇを均一に混合攪拌し、次いで、粉末ケイ酸ソーダ３号（日本科学（株）製）５６７ｇを均一に混合攪拌し、機能性材料組成物を得た。平均粒子径は２８０μｍであった。当該組成物を不織布（ＰＳ１１４、三井化学（株）製）に封入した。
【００３２】
（調製例２）
シラス発泡体（シラスバルーン：平均粒子径１８０ミクロン、豊和直（株）製）６００ｇに、粉末ケイ酸ソーダ３号（日本科学（株）製）６００ｇを均一に混合攪拌し、機能性材料組成物を得た。平均粒子径は２５０μｍであった。当該組成物を不織布（ＰＳ１１４、三井化学（株）製）に封入した。
【００３３】
（調製例３）
シラス発泡体（シラスバルーン：平均粒子径１８０ミクロン、豊和直（株）製）５００ｇに、２１〜２３％ケイ酸カリ水溶液（日本科学（株）製）５００ｇを均一に混合攪拌し、機能性材料組成物を得た。平均粒子径は２６０μｍであった。当該組成物を不織布（ＰＳ１１４、三井化学（株）製）に封入した。
【００３４】
（調製例４）
シラス発泡体（シラスバルーン：平均粒子径１８０ミクロン、（豊和直（株）製）５００ｇに、粉末ケイ酸ソーダ３号（日本科学（株）製）１００ｇと消石灰（日本石灰（株）製）４００ｇを均一に混合攪拌し、機能性材料組成物を得た。平均粒子径は１４０μｍであった。当該組成物を不織布（ＰＳ１１４、三井化学（株）製）に封入した。
【００３５】
（調製例５）
軽石（平均粒子径３ｍｍ：清新産業（株）製）１０００ｇに粉末ケイ酸ソーダ３号（日本科学（株）製）３００ｇを均一に混合攪拌し、機能性材料組成物を得た。平均粒子径は２ｍｍであった。当該組成物を不織布（ＰＳ１１４、三井化学（株）製）に封入した。
【００３６】
（調製例６）
シラス発泡体（シラスバルーン：平均粒子径１８０ミクロン、（豊和直（株）製）４８０ｇに、粉末ケイ酸ソーダ３号（日本科学（株）製）７２０ｇを均一に混合攪拌し、機能性材料組成物を得た。平均粒子径は３００μｍであった。当該組成物を不織布（ＰＳ１１４、三井化学（株）製）に封入した。
【００３７】
（調製例７）
パン型造粒機（三庄インダストリー(株)製）にシラス発泡体（シラスバルーン：平均粒子径７０ミクロン、豊和直（株）製）６００ｇとメトローズ９０ＳＨ（信越化学工業（株）製）１２０ｇを投入し、次いでケイ酸カリ水溶液（日本科学（株）製）７８０ｇを徐々に散布して平均粒子径５ｍｍに造粒し、機能性材料組成物を得た。当該組成物を不織布（ＰＳ１１４、三井化学（株）製）に封入した。
【００３８】
調湿試験１
調製例１〜７の組成物を工場内の加工室の平坦な所に等間隔に置き、毎日定刻（午前8時）に重量を測定した。
含水率は、開始日に測定した重量（Ｗ０）を基に、測定日の重量（Ｗｘ）からそれぞれ計算した。
含水率（％）＝１００＋（Ｗｘ−Ｗ０）／Ｗ０×１００（初日の含水率を100％とする）
各含水率を図１に示した。対照として珪酸ソーダ１００ｇを不織布（ＰＳ１１４、三井化学（株）製）に封入したものを調製例１〜７と同様に調湿試験を行った。
【００３９】
調製例１、２、４、５、６の組成物は吸放湿をするのが確認された。
調製例３、７の組成物は放湿が限界に達したら、吸放湿を開始し、その機能を確認した。
対照のケイ酸ソーダ１００ｇは、吸湿はするが、放湿は一切みられなかった。
【００４０】
（調製例８）
シラス発泡体（シラスバルーン：平均粒子径１８０ミクロン、豊和直（株）製）５００ｇに、粉末ケイ酸ソーダ３号（日本科学（株）製）１２５ｇとメトローズ９０ＳＨ（信越化学工業（株）製）１２０ｇを均一に混合攪拌し、機能性材料組成物を得た。平均粒子径は２３０μｍであった。
【００４１】
（調製例９）
シラス発泡体（シラスバルーン：平均粒子径１８０ミクロン、（豊和直（株）製）５００ｇに、粉末ケイ酸ソーダ３号（日本科学（株）製）４００ｇ、白セメント（太平洋セメント（株）製）１２００ｇ、カゼイン６０ｇ及びメトローズ９０ＳＨ（信越化学工業（株）製）１８ｇを均一に混合攪拌した材料に、水道水１２００ｇにポバール（日本合成化学（株）製）６０ｇを溶解した水溶液を均一に混合攪拌し、石膏ボードに左官コテで平均３ｍｍの厚さに塗り付け機能性材料固形物を得た。
【００４２】
調湿試験２
調製例８及び９の機能性材料組成物の乾燥させた試料を、それぞれ秤量瓶に１ｇずつ量り取り、２５℃、５０％ＲＨに調節した恒温恒湿槽内に上記秤量瓶の蓋を開けた状態で恒量になるまで設置し、恒量になった時点で、温度２５℃一定で湿度９０％ＲＨにセットし、４８時間ごとに湿度を５０％ＲＨ，９０％ＲＨと交互に変化させ、４８時間を１サイクルとし、重量を６、２４、４８時間ごとに測定し（Ｗｘ）含水率を計算した。
含水率（％）＝（Ｗｘ−１）／１×１００
調製例８及び９の組成物は吸放湿をするのが確認された。
【００４３】
調湿・ＣＯ２吸着・ホルムアルデヒド試験
（試験サンプル１：参考例１）
シラス発泡体（シラスバルーン：平均粒子径１８０ミクロン、豊和直（株）製）５００ｇに、ケイ酸カリ１Ｋ（日本科学（株）製）５００ｇを混合攪拌し、型枠に入れ、プレス成形をした後、ＣＯ２を吹き込み硬化させ成型物を得た。
【００４４】
（試験サンプル２：参考例２）
シラス発泡体（シラスバルーン：平均粒子径１８０ミクロン、豊和直（株）製）５００ｇに、ケイ酸カリ１Ｋ（日本科学（株）製）５００ｇを混合攪拌した粉体に、ＣＯ2を吹き込み反応させ、反応させた粉体５００ｇに白セメント（太平洋セメント（株）製）１０００ｇを均一に混合攪拌した材料に、水道水１２００ｇにポバール（日本合成化学（株）製）６０ｇを溶解した水溶液を均一に混合攪拌し、石膏ボードに左官コテで平均３ｍｍの厚さに塗り付けて固形物を得た。
【００４５】
（試験サンプル３:実施例１）
シラス発泡体（シラスバルーン：平均粒子径１８０ミクロン、豊和直（株）製）５００ｇに、粉末ケイ酸ソーダ３号（日本科学（株）製）５００ｇを均一に混合攪拌し、機能性材料組成物を得た（調製例２）。平均粒子径は２５０μｍであった。
【００４６】
（試験サンプル４:実施例２）
シラス発泡体（シラスバルーン：平均粒子径１８０ミクロン、豊和直（株）製）８０ｇに、粉末ケイ酸ソーダ３号（日本科学（株）製）２０ｇを均一に混合攪拌し、機能性材料組成物を得た。平均粒子径は１９０μｍであった。
【００４７】
（試験サンプル５:実施例３）
シラス発泡体（シラスバルーン：平均粒子径１８０ミクロン、豊和直（株）製）５００ｇに、粉末ケイ酸ソーダ３号（日本科学（株）製）４００ｇ、白セメント（太平洋セメント（株）製）１２００ｇ、カゼイン６０ｇ、メトローズ（信越化学工業（株）製）１８ｇを均一に混合攪拌した材料に、水道水１２００ｇにポバール（日本合成化学（株）製）６０ｇを溶解した水溶液を均一に混合攪拌し、石膏ボードに左官コテで平均３ｍｍの厚さに塗り付け機能性材料固形物を得た。
【００４８】
（試験サンプル６:比較例１）
シラス発泡体（シラスバルーン：平均粒子径１８０ミクロン、豊和直（株）製）５０ｇを計量した。
（試験サンプル７：実施例４）
シラス発泡体（シラスバルーン：平均粒子径１８０ミクロン、豊和直（株）製）６００ｇに、粉末ケイ酸ソーダ３号（日本科学（株）製）６００ｇとメトローズ９０ＳＨ（信越化学工業（株）製）１２０ｇを均一に混合攪拌し、機能性材料組成物を得た。平均粒子径は２３０μｍであった。
【００４９】
調湿試験３
試験サンプル１〜７を乾燥させた試料を、それぞれ秤量瓶に１ｇずつ量り取り、２５℃、５０％ＲＨに調節した恒温恒湿槽内に上記秤量瓶の蓋を開けた状態で恒量になるまで設置し、恒量になった時点で、温度２５℃一定で湿度９０％ＲＨにセットし、６、２４、４８時間後に秤量瓶ごと重量を測定し、試料の含水率を求めた。以後４８時間ごとに湿度を５０％ＲＨ，９０％ＲＨと交互に変化させ合計４サイクル行い図２に示した。
【００５０】
ＣＯ２及びホルムアルデヒド吸着試験
試験サンプル１〜３、５、７を乾燥させた試料を、１０ｇずつ量り取り、ガス吸着用のフッ素樹脂バッグ（１０Ｌ）にそれぞれ封入し、あらかじめ調整した二酸化炭素（濃度１％）又はホルムアルデヒドガス（濃度２０ｐｐｍ）をこれらに導入して２０℃の実験室内で吸着させた。ガス濃度はガス採取器及びガス検知管（（株）ガステック製）により、二酸化炭素は24時間毎、ホルムアルデヒドは所定の時間に測定を行い、結果は図３及び図４に示した。対照として珪酸ソーダを使用した。
【００５１】
試験サンプル３〜７は、吸湿及び放湿を行い湿度の調整が可能であることを示した。
また試験サンプル３、５及び７は、二酸化炭素及びホルムアルデヒドの吸着作用が認められた。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
火山噴出物及び／又は火山噴出物発泡体、および無機アルカリ性物質を含有する機能性材料組成物であって、火山噴出物及び／又は火山噴出物発泡体と無機アルカリ性物質の重量比が１：０．１〜２である組成物。
【請求項２】
平均粒子径が０．１〜５ｍｍである請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
火山噴出物が、シラス、軽石およびボラ土からなる群から選択される少なくとも１種である請求項１または２に記載の組成物。
【請求項４】
火山噴出物発泡体が、シラス発泡体、黒曜石発泡体及び真珠岩発泡体からなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１または２に記載の組成物。
【請求項５】
無機アルカリ性物質が、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化カルシウムからなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項６】
更に高分子を含有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項７】
火山噴出物及び／又は火山噴出物発泡体と無機アルカリ性物質と高分子の重量比が、１：０．１〜２：０．０１〜１である請求項６に記載の組成物。
【請求項８】
重量比が、１：０．１〜２：０．１〜０．５である請求項６に記載の組成物。
【請求項９】
高分子が、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース及びヒドロキシエチルメチルセルロースから選択される少なくとも１種である請求項６〜８のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項１０】
粒状又は粉状である請求項１〜９のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項１１】
調湿剤、二酸化炭素吸着剤、ホルムアルデヒド吸着剤、ＶＯＣ吸着剤、断熱材または吸音材に使用される請求項１〜１０のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項１２】
さらにセメント、カゼイン、ポリビニルアルコール水溶液及び酢酸ビニルからなる群から選択される１種以上を含む請求項１〜１１のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項１３】
（１）火山噴出物及び／又は火山噴出物発泡体と無機アルカリ性物質を混合する工程、
（２）得られた混合物を粉砕する工程、
を含む粒子状機能性材料組成物の製造方法。
【請求項１４】
更に高分子を添加する工程を含む請求項１３の製造方法。
【請求項１５】
火山噴出物が、シラス、軽石およびボラ土からなる群から選択される少なくとも１種である請求項１３又は１４に記載の製造方法。
【請求項１６】
火山噴出物発泡体が、シラス発泡体、黒曜石発泡体及び真珠岩発泡体からなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１３又は１４に記載の製造方法。
【請求項１７】
無機アルカリ物質が、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化カルシウムからなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１８】
高分子が、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース及びヒドロキシエチルメチルセルロースから選択される少なくとも１種である請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１９】
さらにセメント、カゼイン、ポリビニルアルコール水溶液及び酢酸ビニルからなる群から選択される１種以上を添加することを含む請求項１３〜１８のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項２０】
シートまたは容器で包装されている請求項１〜１２のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項１】
火山噴出物及び／又は火山噴出物発泡体、および無機アルカリ性物質を含有する機能性材料組成物であって、火山噴出物及び／又は火山噴出物発泡体と無機アルカリ性物質の重量比が１：０．１〜２である組成物。
【請求項２】
平均粒子径が０．１〜５ｍｍである請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
火山噴出物が、シラス、軽石およびボラ土からなる群から選択される少なくとも１種である請求項１または２に記載の組成物。
【請求項４】
火山噴出物発泡体が、シラス発泡体、黒曜石発泡体及び真珠岩発泡体からなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１または２に記載の組成物。
【請求項５】
無機アルカリ性物質が、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化カルシウムからなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項６】
更に高分子を含有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項７】
火山噴出物及び／又は火山噴出物発泡体と無機アルカリ性物質と高分子の重量比が、１：０．１〜２：０．０１〜１である請求項６に記載の組成物。
【請求項８】
重量比が、１：０．１〜２：０．１〜０．５である請求項６に記載の組成物。
【請求項９】
高分子が、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース及びヒドロキシエチルメチルセルロースから選択される少なくとも１種である請求項６〜８のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項１０】
粒状又は粉状である請求項１〜９のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項１１】
調湿剤、二酸化炭素吸着剤、ホルムアルデヒド吸着剤、ＶＯＣ吸着剤、断熱材または吸音材に使用される請求項１〜１０のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項１２】
さらにセメント、カゼイン、ポリビニルアルコール水溶液及び酢酸ビニルからなる群から選択される１種以上を含む請求項１〜１１のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項１３】
（１）火山噴出物及び／又は火山噴出物発泡体と無機アルカリ性物質を混合する工程、
（２）得られた混合物を粉砕する工程、
を含む粒子状機能性材料組成物の製造方法。
【請求項１４】
更に高分子を添加する工程を含む請求項１３の製造方法。
【請求項１５】
火山噴出物が、シラス、軽石およびボラ土からなる群から選択される少なくとも１種である請求項１３又は１４に記載の製造方法。
【請求項１６】
火山噴出物発泡体が、シラス発泡体、黒曜石発泡体及び真珠岩発泡体からなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１３又は１４に記載の製造方法。
【請求項１７】
無機アルカリ物質が、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化カルシウムからなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１８】
高分子が、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース及びヒドロキシエチルメチルセルロースから選択される少なくとも１種である請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１９】
さらにセメント、カゼイン、ポリビニルアルコール水溶液及び酢酸ビニルからなる群から選択される１種以上を添加することを含む請求項１３〜１８のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項２０】
シートまたは容器で包装されている請求項１〜１２のいずれか１項に記載の組成物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−６３８６６（Ｐ２０１３−６３８６６Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０２４３５（Ｐ２０１１−２０２４３５）
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（５９１１５５２４２）鹿児島県 (56)
【出願人】（５９７０８６８６３）豊和直 株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（５９１１５５２４２）鹿児島県 (56)
【出願人】（５９７０８６８６３）豊和直 株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
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