(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、骨材及びパルプを主成分とし、パルプ源に古紙が用いられる無機質板の製造にあたって、古紙の解繊に際して有機物吸着能を有する無機質系硬化阻害防止剤を添加して解繊し、パルプスラリーの状態で１−４８時間放置した後に、セメント及び骨材を混合することを特徴とする無機質板の製造方法。
【請求項２】
全固形成分に対して１−８重量％の無機質系硬化阻害防止剤を添加する請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
セメント及び骨材を混合する際に、硬化促進剤を添加混合する請求項１又は２記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、無機質板の製造方法に関するものである。さらに詳しくは、この発明は、古紙使用にともなうセメント硬化の阻害とスラリーの発泡を抑制するとともに、古紙処理時に発生していた大量の排水を解消することのできる無機質板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、外装材、瓦材、外構部材等の建築材には、セメント系材料から形成される無機質板が用いられてきており、その一つとして、セメント、骨材及びパルプを主成分とした無機質板が知られている。
このセメント、骨材及びパルプを主成分とする無機質板において主成分の一つであるパルプは、補強繊維としての役割を担っている。パルプ源には、漂白又は未漂白のクラフトパルプをはじめ、古紙を原料とした古紙パルプ、段ボールや新聞紙などの回収古紙の適用が試みられているが、クラフトパルプは高価格であるため、古紙の積極的利用が期待されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、古紙の使用を実用化するにあたっては、幾つかの越えなければならないハードルがある。それと言うのも、古紙には、特に古紙パルプや回収古紙に見られるように、ヘミセルロース、リグニンなどのセメント硬化阻害成分が含まれており、無機質板の機械強度が低下するなどの悪影響が指摘されているからである。そこで、従来では、古紙を酸又はアルカリ等で処理し、それらセメント硬化阻害成分を溶出・洗浄することが考えられていた。
【０００４】
しかしながら、実際には、このような古紙処理によってもセメント硬化の阻害を十分に抑制することは難しく、また、古紙処理により多量の排水が生ずるという問題があった。さらには、古紙をパルプ源として使用した場合には、スラリーが発泡するという現象も見られた。このスラリーの発泡は、無機質板の製造に様々な問題を引き起こす要因となる。
【０００５】
この発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、古紙使用にあたっての上記欠点を解消し、古紙使用にともなうセメント硬化の阻害とスラリーの発泡を十分に抑制するとともに、古紙処理時に発生していた大量の排水を解消することのできる無機質板の製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するものとして、セメント、骨材及びパルプを主成分とし、パルプ源に古紙が用いられる無機質板の製造にあたって、古紙の解繊に際して有機物吸着能を有する無機質系硬化阻害防止剤を添加して解繊し、パルプスラリーの状態で１−４８時間放置した後に、セメント及び骨材を混合することを特徴とする無機質板の製造方法を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
この発明の無機質板の製造方法では、セメント、骨材及びパルプを主成分とし、パルプ源に古紙が用いられる無機質板の製造にあたって、古紙の解繊に際して有機物吸着能を有する無機質系硬化阻害防止剤を添加し、解繊後にセメント及び骨材を混合する。
【０００８】
古紙の解繊に際して添加される有機物吸着能を有する無機質系硬化阻害防止剤は、古紙に含まれるヘミセルロース、リグニン等のセメント硬化阻害成分を吸着する。セメントは解繊後に混合されるため、その硬化が、それら硬化阻害成分により阻害されることはなく、セメント硬化の阻害が十分に抑制される。有機物吸着能を持つ無機質系硬化阻害防止剤は、また、セメント混合時の発泡の原因となる古紙中に含まれる各種有機物をも吸着する。このため、セメント混合時におけるスラリーの発泡も抑制される。
【０００９】
このような無機質系硬化阻害防止剤としては、たとえば、石膏、スクラップ材、セピオライト、ミクロシリカ、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、ベントナイト、アタパルジャイト、ゼオライト、活性白土等が例示され、これらの粉体が好ましく使用される。
このように、この発明の無機質板の製造方法では、古紙の解繊に際して有機物吸着能を有する無機質系硬化阻害防止剤を添加することにより、セメント硬化の阻害とスラリーの発泡を十分に抑制することができる。得られる無機質板の機械強度等の諸性能は良好で、十分な性能を持つ。
【００１０】
また、古紙に含まれるセメント硬化阻害成分への対応は、従来法のような酸又はアルカリ等による処理ではないため、従来法でセメント硬化阻害成分を酸又はアルカリ等で処理し、溶出・洗浄する際に発生していた大量の排水を解消することもできる。
こうして、この発明の無機質板の製造方法は、セメント、骨材及びパルプを主成分とする無機質板を、低コストの古紙をパルプ源に使用して製造することを現実的なものとし、実用化を可能とする。
【００１１】
この発明の無機質板の製造方法では、無機質系硬化阻害防止剤の添加量及び添加後の放置時間を制御することにより、無機質系硬化阻害防止剤の上記吸着作用をより効果的に発揮させることができる。
すなわち、無機質系硬化阻害防止剤の添加量は、全固形成分に対して１−８重量％とすることができる。
【００１２】
無機質系硬化阻害防止剤の添加量が全固形成分の１重量％未満の場合には、ヘミセルロース、リグニン等の古紙に含まれるセメント硬化阻害成分を十分に吸着することが難しくなる。添加量が８重量％を超えると、１−８重量％の添加に比較して吸着作用が格段と高まることはなく、添加に特別の意味がない。これは、添加量が８重量％を超えると、過剰の無機質系硬化阻害防止剤がセメントの硬化を遅延させる原因となるからである。この無機質系硬化阻害防止剤が持つセメント硬化遅延作用は、添加量が８重量％を超えるに従って顕在化し、１−８重量％の添加に比べ無機質板の性能が次第に低下する。
【００１３】
無機質系硬化阻害防止剤添加後の放置時間は、１−４８時間とするのが好ましい。より好ましくは１２−３６時間で、その中でも２４時間程度の放置が生産性などの面から見て特に好ましい。
放置時間が１時間未満の場合には、無機質系硬化阻害防止剤の吸着作用が十分に発揮せず、セメント硬化阻害成分をはじめ、発泡の原因となる各種有機物が残存しやすくなる。放置時間が４８時間を超えると、セメント硬化阻害成分が多量に溶出するため、無機質系硬化阻害防止剤の吸着能を超え、吸着し切れなくなり、セメントの硬化が不十分となって機械強度等の無機質板の性能が低下するおそれがある。また、生産効率の低下につながりやすい。
【００１４】
一方、この発明の無機質板の製造方法は、原料を特に制限しない。
セメントについては、たとえば、ポルトランドセメント、高炉セメント等の一般に用いられている各種セメントを適宜選択することができる。骨材についても同様で、無機質板の用途に応じて適当なものを選択すればよい。無機質板の製造に広く用いられている鉱物性骨材、無機系又は有機系の骨材等を用いることができる。たとえば、珪石粉、フライアッシュ、珪砂、砂利、パーライト、バーミキュライト、ワラストナイト、ガラスバルーンなどが例示される。また、パルプ源となる古紙も同様で、一般的な古紙パルプ、段ボールや新聞紙などの回収古紙などを適宜用いることができる。
【００１５】
これらのセメント、骨材及びパルプは、無機質板の用途に応じた配合割合で水と混合され、流動性に富む水性スラリーにされる。このときのスラリーの固形分濃度も特に制限されることはなく、製板方法に応じて適宜な濃度とすればよい。また、この発明の無機質板の製造方法は、製板方法や養生方法も限定しない。製板方法としては、たとえば、水性スラリーから抄造等によりグリーンシートを形成し、これをプレス成形して所望厚みで、所望の表面模様が形成された未硬化賦形板とすることが例示される。養生方法には、湿熱養生、オートクレーブ養生等が例示される。
【００１６】
なお、この発明の無機質板の製造方法では、セメント及び骨材を混合する際に、硬化促進剤を添加混合することができる。この硬化促進剤の添加は、無機質系硬化阻害防止剤で吸着されずに古紙繊維中に残存するセメント硬化阻害成分による悪影響を抑止し、無機質板の性能向上に効果的となる。このような硬化促進剤の種類も特に限定されない。たとえば、ナトリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、アルミニウム塩、アンモニウム塩等が例示される。
【００１７】
以下、この発明の無機質板の製造方法の実施例を示す。
もちろんこの発明は、これら実施例によって限定されるものではない。
【００１８】
【実施例】
実施例１
原材料を表１に示した配合成分及び配合割合とし、無機質系硬化阻害防止剤として硫酸カルシウムを用い、全固形分に対して８重量％の段ボール古紙を５重量％の硫酸カルシウム（平均粒径５０μｍ）の存在下に解繊し、パルプスラリーの状態で２４時間放置した。
【００１９】
次いで、このパルプスラリーに、５０重量％の普通ポルトランドセメントとともに、３０重量％の珪石粉及び７重量％の８号珪砂を骨材として投入し、混合分散させて、固形分濃度が１０重量％の水性スラリーを作製した。
この水性スラリーから手抄き抄造機で抄造してグリーンシートを作製し、これをフィルタープレスして余剰水を脱水しながら、圧力  １００ｋｇ／ｃｍ２、保持時間１０秒間の条件でプレス成形して未硬化賦形板を作製した。そして、６０℃、４８時間の条件で湿熱養生した後に、  １７０℃、６時間の条件でオートクレーブ養生を行い、無機質板を得た。
【００２０】
この無機質板について、機械強度及び水性スラリーの発泡性を評価した。機械強度は無機質板の曲げ強度で評価し、曲げ強度は、厚さ７ｍｍ、幅及び長さが各々  １５０ｍｍのテストピースで、曲げスパン  １００ｍｍ、ヘッドスピード２ｍｍ／ｍｉｎの３点曲げ試験により測定した。水性スラリーの発泡性は、スラリーが分離沈降しない程度の緩やかな攪拌状態におけるスラリー水面の状態で評価し、スラリー水面に泡が存続しない状態を良好、泡が存続する状態を不良と評価した。その結果は表１に示した通りである。
【００２１】
【表１】
0003550269.tif 000002
【００２２】
この表１から明らかなように、段ボール古紙をパルプ源として使用していながらも無機質板の機械強度は良好なレベルにあり、また、水性スラリーの発泡状態も良好であった。
実施例２
原材料を表１に示した配合成分及び配合割合とした他は、実施例１と同様にして同じ厚みの無機質板を製造し、その機械強度及び水性スラリーの発泡性を同じく実施例１と同様にして評価した。その結果は表１に示した通りである。
【００２３】
この実施例２の場合にも、無機質板の機械強度は良好なレベルにあり、また、水性スラリーの発泡状態も良好であった。
実施例３
原材料を表１に示した配合成分及び配合割合とした他は、実施例１と同様にして同じ厚みの無機質板を製造し、その機械強度及び水性スラリーの発泡性を同じく実施例１と同様にして評価した。その結果は表１に示した通りである。
【００２４】
この実施例３の場合にも、無機質板の機械強度は良好なレベルにあり、また、水性スラリーの発泡状態も良好であった。
比較例１
原材料を表１に示した配合成分及び配合割合とし、全固形分に対して８重量％の段ボール古紙を無機質系硬化阻害防止剤を添加せずに解繊し、パルプスラリーの状態で２４時間放置した。
【００２５】
次いで、このパルプスラリーに、５０重量％の普通ポルトランドセメントとともに、３０重量％の珪石粉及び１２重量％の８号珪砂を骨材として投入し、混合分散させて、固形分濃度が１０重量％の水性スラリーを作製した。
以下、実施例１と同じ手順により無機質板を得、この無機質板について、実施例１と同様にして機械強度及び水性スラリーの発泡性を評価した。その結果は表１に示した通りである。
【００２６】
この比較例１では、無機質系硬化阻害防止剤が添加されていないことから、段ボール古紙から溶出したセメント硬化阻害成分により曲げ強度がおよそ半分にまで著しく低下した。また、水性スラリーの発泡状態も不良となった。
実施例４
原材料を表１に示した配合成分及び配合割合とし、段ボール古紙の解繊に際して１２重量％の硫酸カルシウムを添加した他は、実施例１と同様にして同じ厚みの無機質板を製造し、その機械強度及び水性スラリーの発泡性を同様に評価した。その結果は表１に示した通りである。
【００２７】
この実施例４では、無機質板の曲げ強度が少し低下しており、過剰の硫酸カルシウムの添加によりセメントの硬化遅延が起こることが確認される。
参考例１
原材料を表１に示した配合成分及び配合割合とし、硫酸カルシウム存在下の放置時間を０時間とした他は、実施例１と同様にして同じ厚みの無機質板を製造し、その機械強度及び水性スラリーの発泡性を同様に評価した。その結果は表１に示した通りである。
【００２８】
この参考例１では、無機質板の曲げ強度が若干低下し、水性スラリーの発泡性も多少劣化した。硫酸カルシウム添加後に放置しないと、硫酸カルシウムの吸着作用が十分に発揮されず、セメント硬化阻害成分及び各種有機物の吸着が低下することが確認される。
参考例２
原材料を表１に示した配合成分及び配合割合とし、硫酸カルシウム存在下の放置時間を７２時間とした他は、実施例１と同様にして同じ厚みの無機質板を製造し、その機械強度及び水性スラリーの発泡性を同様に評価した。その結果は表１に示した通りである。
【００２９】
この参考例２では、無機質板の曲げ強度が、実施例４の場合とほぼ同じレベルとなった。放置時間が延長されたことにより、段ボール古紙からセメント硬化阻害成分が多量に溶出し、硫酸カルシウムの吸着能をやや超えてしまったことがその原因と考えられる。
実施例５
無機質系硬化阻害防止剤を石膏に代え、全固形分に対して８重量％の段ボール古紙を３重量％の石膏の存在下に解繊し、パルプスラリーの状態で２４時間放置した。
【００３０】
次いで、このパルプスラリーに、表２に示した配合割合の普通ポルトランドセメント、珪石粉及び８号珪砂を投入し、混合分散させて、固形分濃度が１０重量％の水性スラリーを作製した。
この水性スラリーから手抄き抄造機で抄造してグリーンシートを作製し、これをフィルタープレスして余剰水を脱水しながら、圧力  １００ｋｇ／ｃｍ２、保持時間１０秒間の条件でプレス成形して未硬化賦形板を作製した。そして、６０℃、４８時間の条件で湿熱養生した後に、  １７０℃、６時間の条件でオートクレーブ養生を行い、無機質板を得た。
【００３１】
この無機質板について、機械強度及び水性スラリーの発泡性を実施例１と同様に評価した。
すなわち、機械強度は無機質板の曲げ強度で評価し、曲げ強度は、厚さ７ｍｍ、幅及び長さが各々  １５０ｍｍのテストピースで、曲げスパン  １００ｍｍ、ヘッドスピード２ｍｍ／ｍｉｎの３点曲げ試験により測定した。水性スラリーの発泡性は、スラリーが分離沈降しない程度の緩やかな攪拌状態におけるスラリー水面の状態で評価し、スラリー水面に泡が存続しない状態を良好、泡が存続する状態を不良と評価した。その結果は表２に示した通りである。
【００３２】
【表２】
0003550269.tif 000003
【００３３】
この表２から明らかなように、石膏の場合にも、段ボール古紙をパルプ源とした無機質板の機械強度は良好なレベルにあり、また、水性スラリーの発泡状態も良好であった。
実施例６
実施例５において、石膏により解繊したパルプスラリーに普通ポルトランドセメント、珪石粉及び８号珪砂を投入する際に、硬化促進剤として塩化カルシウムを添加混合した。その後、実施例５と同様にして同じ厚みの無機質板を製造し、機械強度及び水性スラリーの発泡性を同様に評価した。その結果は表２に示した通りである。
【００３４】
硬化促進剤としての塩化カルシウムの添加により曲げ強度の向上が認められた。
実施例７−１１
無機質系硬化阻害防止剤及び硬化促進剤を表２に示したものに代えて実施例６と同様にして同じ厚みの無機質板を製造し、それらの機械強度及び水性スラリーの発泡性を同様に評価した。その結果は表２に示した通りである。
【００３５】
無機質板の機械強度は良好なレベルにあり、また、水性スラリーの発泡状態も良好であった。
比較例２
無機質系硬化阻害防止剤を添加せず、８号珪砂を１０重量％投入した以外は、実施例６と同様にして同じ厚みの無機質板を製造し、その機械強度及び水性スラリーの発泡性を同様に評価した。その結果は表１に示した通りである。
【００３６】
この比較例２では、硬化促進剤は添加されたものの、無機質系硬化阻害防止剤が添加されなかったために、段ボール古紙から溶出したセメント硬化阻害成分により曲げ強度が半分以下にまで著しく低下した。また、水性スラリー発泡状態も不良となった。
参考例３−４
参考例１−２と同様に、無機質板の機械強度及び水性スラリーの発泡性に対する無機質系硬化阻害防止剤添加後の放置時間の影響を評価した。
【００３７】
石膏存在下の放置時間をそれぞれ０時間（参考例３）、７２時間（参考例４）とした他は、実施例６と同様にして同じ厚みの無機質板を製造し、それらの機械強度及び水性スラリーの発泡性を同様に評価した。その結果は表２に示した通りである。参考例３では、無機質板の曲げ強度が若干低下し、水性スラリーの発泡性も多少劣化した。硬化促進剤を添加混合する場合にも、無機質系硬化阻害防止剤添加後に放置しないと、無機質系硬化阻害防止剤による吸着作用が十分に発揮されず、セメント硬化阻害成分及び各種有機物の吸着が低下することが確認される。
【００３８】
参考例４では、無機質板の曲げ強度が、参考例３の場合とほぼ同じレベルとなった。硬化促進剤を添加混合しても放置時間が延長されたことにより、段ボール古紙からセメント硬化阻害成分が多量に溶出し、無機質系硬化阻害防止剤の吸着能をやや超えてしまったことがその原因と考えられる。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳しく説明した通り、この発明によって、古紙使用にともなうセメント硬化の阻害とスラリーの発泡を抑制することができ、また、従来法で古紙処理時に発生していた大量の排水を解消することもできる。古紙使用による品質の良好な無機質板の製造が実用可能となる。