(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯層と表裏の各層とを有する三層構造の軽量無機質成形体であって、
芯層が、セメントと、木質材料と、平均嵩比重が０．０６〜０．０９、平均粒径が２５０〜３００μｍで且つ可溶性シリカを含有する無機発泡体とを含有してなり、
表裏の各層が、セメントと、平均繊維長１〜３ｍｍ、平均繊維径１０〜１００μｍの木質繊維と、微細木片とを含有してなることを特徴とする軽量無機質成形体。
【請求項２】
請求項１に記載されている軽量無機質成形体において、
上記表裏の各層の厚みが全体の厚みの１５〜２０％であり、
上記表裏の各層の密度が０．８〜１．０ｇ／ｃｍ3、芯層の密度が０．６〜０．８ｇ／ｃｍ3であることを特徴とする軽量無機質成形体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽量高強度で表面が平滑でエンボス性に優れた、軽量無機質成形体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、軽量でインシュレーション性を有する多孔性セメント板が提案されている。例えば、特開平３−２１８９５５号には、木質繊維束、発泡性熱可塑性プラスチックビーズを必須成分とする多孔性芯層と、微細なフレークおよび／または木粉を必須成分とする表裏の各層とからなる三層構造の木質セメント系無機質成形板が記載されている。このものは、表裏の各層の緻密性を高めるために、該層の補強材として上記微細なフレークや木粉を用いているものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記微細なフレークや木粉は補強効果が小さく、表裏層に充分な強度を与えることが難しい。このため、表裏の各層の厚みを厚くすることができず（全厚の５〜１５％）、深いエンボスを形成することができない。これに対して補強効果の大きなパルプ繊維を表裏層の補強材として使用することが考えられるが、乾式製造法においては繊維同士が絡み合って糸玉状になりやすく、フォーミング性に問題がある。
【０００４】
また、軽量でインシュレーション性に優れた芯層を得るために多量の発泡性熱可塑性プラスチックビーズを使用することは、これが可燃性のものであるがために防火性の点で不利になる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明においては、表裏層の補強材として特定の木質繊維と微細木片とを組み合わせて用いることにより、所期の補強効果を得ながら糸玉を防止し、また、芯層に特定の無機発泡体を使用することにより、表裏層のエンボス加工性及び防火性を損なうことなく当該成形体の軽量化及び高強度化を図ったものである。以下、本発明を具体的に説明する。
【０００６】
本発明は、芯層と表裏の各層とを有する三層構造の軽量無機質成形体であって、
芯層が、セメントと、木質材料と、平均嵩比重が０．０６〜０．０９、平均粒径が２５０〜３００μｍで且つ可溶性シリカを含有する無機発泡体とを含有してなり、
表裏の各層が、セメントと、平均繊維長１〜３ｍｍ、平均繊維径１０〜１００μｍの木質繊維と、微細木片とを含有してなることを特徴とする。
【０００７】
「芯層について」
当該発明において、上記木質材料は芯層の嵩を高くする充填材として働く。この木質材料としては、目開き２ｍｍのふるいに残る程度の木片（径２ｍｍ以上）が好適である。
【０００８】
上記無機発泡体は表裏層のエンボス加工性及び防火性を損なうことなく当該成形体の軽量化及び高強度化に寄与する。
【０００９】
まず、無機発泡体の嵩比重を０．０６〜０．０９とするのは、嵩比重が小さいと芯層の強度が低くなり、大きいと軽量化の点で不利になるからである。また、その粒径を２５０〜３００μｍとするのは、セメント粒子を無機発泡体と密に接触させてケイカル反応を促進し無機発泡体同士の結合強度を高め、芯層の強度を高めるためである。
【００１０】
すなわち、市販されている普通ポルトランドセメントはその粒度分布をみるとその７０％以上が粒径１０〜６０μｍであり、平均粒径は２５μｍになる。これに対して、無機発泡体の粒径を２５０〜３００μｍとすると、その粒子間隙は上記セメント粒子が入り易く且つ大きすぎないものとなり、セメント粒子が無機発泡体の多くの粒子間隙に分散して入り、互いの接触が密になるものである。
【００１１】
また、無機発泡体は可溶性シリカを含有するから、上記セメントとのケイカル反応が円滑に行われるものである。その意味から、この無機発泡体における可溶性シリカの含有量は１３％以上が好適である。換言すれば、１３％未満であれば、無機発泡体とセメント中の石灰とのケイカル反応が不充分になり、成形体は無機発泡体部分で破壊を生じ易くなる。
【００１２】
そうして、芯層は、このような無機発泡体の使用により、成形時には嵩高くクッション性があっても反発力（スプリングバック）がないため、エンボス加工の際に表裏層を通して押し込まれた場合、その押込み形状を大きく崩すことがなく、従って、鮮明なエンボスが得られる。一方、上記無機発泡体はセメントとのケイカル反応により一体化するために、軽量化のため多量に添加しても実用強度が得られ、しかも発泡性プラスチックビーズとは違って防火性に悪影響を及ぼさない。
【００１３】
以上の点を考慮し、さらに他の観点を考慮に入れると、芯層のより好ましい態様は、
セメント４０〜５０重量部、
ケイ酸質原料１０〜２０重量部、
有機繊維０．１〜０．５重量部、
可溶性シリカ量が１３％以上、嵩比重０．０６〜０．０９、粒径２５０〜３００μｍの無機発泡体を１５〜２５重量部、
目開き２ｍｍのふるい上に残る木片１０〜１５重量部
を含有する混合物であり、密度が０．６〜０．８ｇ／ｃｍ3となっているものである。
【００１４】
上記セメント、ケイ酸質原料、無機発泡体の配合比はケイカル反応を効果的に促進する。上記有機繊維は芯層の補強に寄与する。
【００１５】
ここに、上記セメントの種類について、特に限定するわけではないが、ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント等が好適である。また、ケイ酸質原料は、セメント中の石灰とケイカル反応するものであり、珪藻土、珪石、珪砂等が好適である。無機発泡体としては、シラス発泡体が好適であるが、パーライトの使用も好適である。有機繊維としては、ＰＰ（ポリプロピレン）繊維が好適であり、ポリエステル、ポリエチレン等の繊維も使用することができる。
【００１６】
「表裏層について」
表裏の各層の木質繊維は、該表裏層において特に引張り強度の補強に寄与するものであり、従って、靭性に優れた繊維が好ましい。この木質繊維の平均繊維長１〜３ｍｍ、平均繊維径１０〜１００μｍであるため、繊維のからみ効果が適度に発揮され、補強に有利になる一方、表面の平滑性を損なわない。すなわち、木質繊維の長さが３ｍｍを越えまたは径が１００μｍを越えると繊維が大きくなり過ぎて表面の平滑性を損なう。逆に、その長さが１ｍｍ以下または径が１０μｍ以下になると、細かすぎて所期の補強効果が得られない。
【００１７】
さらに、表裏の各層の微細な木片は、乾式混合において、上記木質繊維間に侵入して分散することにより、該木質繊維同士が糸玉状に絡み合うことを防止する。従って、微細な木片は繊維とほぼ同等の大きさが好ましく、２ｍｍのふるいを全通するものが好適である。すなわち、木片はその大きさが２ｍｍ以下であれば木質繊維間にバランスよく分散することになる。また、該木片は同時に表面を緻密にすることに寄与する。
【００１８】
従って、上記構成により、平滑で表面強度の高い表裏層を得ることができるので、該表裏層の厚みを厚くすることができ、局部的に深いエンボスを形成することが可能になる。
【００１９】
以上の点を考慮し、さらに他の観点を考慮に入れると、表裏の各層のより好ましい態様は、
セメント４０〜６０重量部、
ケイ酸質原料２０〜４０重量部、
平均繊維長１〜３ｍｍ、平均繊維径１０〜１００μｍの木質繊維５〜１０重量部、
目開き２ｍｍのふるいを全通する微細木片５〜１０重量部、
を含有する混合物であり、密度が０．８〜１．０ｇ／ｃｍ3となっているものであり、
且つ表裏の各層の厚みが成形体全体の厚みの１５〜２０％となっているものである。
【００２０】
ここに、上記セメントとケイ酸質原料の配合比はケイカル反応を効果的に促進する。また、上記木質繊維と微細木片との重量比は、木質繊維／木片＝０．５〜２が好適である。
【００２１】
上記木質繊維としては、クラフトパルプ、新聞古紙、ダンボール古紙等を使用することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、本発明では、表裏層に平均繊維長１〜３ｍｍ、平均繊維径１０〜１００μｍの木質繊維及び微細木片を使用することによって、平滑で強度の高い表裏層を得ることができ、よって表裏層の厚みを厚くでき、局部的に深いエンボスを形成することが可能になり、また、乾式混合でも繊維同士が糸玉状に絡み合うことを防止することができるので、品質が安定した製品を得ることができ生産性向上に有利になる。また、芯層に平均嵩比重０．０７〜０．０９、平均粒径２５０〜３００μｍで可溶性シリカを含有する無機発泡体を使用しているので嵩高く成形性に優れるとともに、硬化時にはセメントとの反応性に優れるので軽量で高強度であり、表裏層との一体化によって表面が平滑でエンボス性に優れしかも防火性に優れた軽量高強度の無機質成形体が得られる。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明の実施例を比較例との比較において説明する。
【００２４】
＜芯層の無機発泡体の影響について＞
表１に示すように無機発泡体として互いに異なる種類のシラス発泡体を用いた実施例及び比較例について、それぞれ表裏層成形用混合物を下板（ベース）の上に敷いて１０ｍｍ厚さの裏層マットを形成し、その上に表１に示す配合の芯層成形用混合物を敷いて２６ｍｍの芯層マットを形成し、その上に同様の表裏層成形用混合物を敷いて１０ｍｍ厚さの表層マットを形成した。なお、同表の配合は各成分を重量部で表わしている。この点は後述の表２も同じである。
【００２５】
【表１】
0003569042.tif 000002
【００２６】
上記三層構造のマット（総厚４６ｍｍ）の上に上板を被せて、圧力１５ｋｇ／ｃｍ2 、温度８０℃で４〜８時間の圧締硬化を行なうことにより、１５ｍｍ厚さの板状の成形体を得た。次にこの成形体に対して、オートクレーブにて温度１５０℃で８時間の養生硬化を行なった。
【００２７】
このようにして得られた実施例及び比較例の各成形体は表面が緻密で平滑性に優れていた。
【００２８】
そこで、これらについて、釘打ちによる割れの発生状況を調べたところ、同表に示す通り、実施例１，２では成形体に割れを生じなかったものの、比較例１では割れが見られた。実施例１，２及び比較例１は各々の芯層のシラス発泡体の嵩比重及び粒径が互いに相違するものであるが、実施例１と比較例１とは嵩比重が同じであるのに前者は割れがなく後者に割れがあることから、割れを生ずるか否かには粒径の違いが大きく影響することがわかる。すなわち、当該結果から、シラス発泡体の粒径が２５０μｍ及び３００μｍであるときは割れを生じないが、１５０μｍと小さくなると脆くなって割れを生ずる、ということができる。
【００２９】
なお、シラス発泡体の可溶性シリカ量は以下の方法によって測定した。
【００３０】
すなわち、シラス発泡体試料１ｇに１Ｎ  ＮａＯＨ  ５０ｍＬを添加して白金皿中で１時間の加熱分解を行ない、これを濾液と沈澱物とに分けた。沈澱物について同様に１Ｎ  ＮａＯＨ  ５０ｍＬの添加、加熱分解を行ない、得られた濾液を先の濾液に合わせた。これにＨＣｌを加えて酸性とし、白金皿中で溶媒を蒸発させ得られた沈澱物の灰化、ＨＦ（フッ化水素）処理を行なって可溶性シリカ量を求めた。
【００３１】
＜表裏層の木片、木質繊維及び木粉の影響について＞
表２に示すように木片、木質繊維（パルプ繊維）又は木粉が互いに異なる実施例及び比較例について、先の場合と同様に三層構造のマットを成形し、同様の圧締硬化、養生硬化を行なって無機質成形体を得た。そうして、これらの密度、曲げ強度（ＭＯＲ）及びミキシング性を比較した。結果は同表の下欄に示されている。なお、得られた成形体はいずれも表面が緻密で平滑性に優れていた。
【００３２】
【表２】
0003569042.tif 000003
【００３３】
実施例１，３及び比較例２〜５は木片とパルプ繊維とを合わせた総量を互いに同じにしその重量比を互いに異なる値にしたものである。
【００３４】
まず、比重についてはいずれの例も大差がない。しかし、曲げ強度については、比較例２，３は実施例１，３に比べてかなり低い。これらのパルプ繊維／木片の重量比は、実施例１が０．５、実施例３が２、比較例２が０、比較例３が０．２５である。従って、上記重量比０．２５以下では所期の曲げ強度が得られないこと、該重量比が０．５以上あれば期待する曲げ強度が得られることがわかる。
【００３５】
一方、比較例４，５は上記重量比が４以上あり大きいが、ミキシング性が良くない。これに対して、実施例１，２のミキシング性は良好である。従って、ミキシング性の観点から上記重量比を４未満にする必要があること、２以下が好適であることがわかる。
【００３６】
また、比較例６，７はパルプ繊維に代えて木粉を用いたものであるが、ミキシング性は良好であるものの、曲げ強度がパルプ繊維を用いた実施例１よりも低くなっている。当該木粉はパルプ繊維と寸法的には近いが、パルプ繊維のような絡みがないために期待する曲げ強度が得られていないものである。
【００３７】
以上から、木片は絡みがないのでミキシング性は良いが補強性に劣る、逆にパルプ繊維は絡みがあるのでミキシング性は悪いが補強性に優れる、よって、両者を適量配合することが好ましい、ということができる。