(57)【要約】      （修正有）【課題】マグネシウム系結合材を用いて、より軽量な建材ボードおよび建材用積層板の提供。【解決手段】マグネシウムの無機化合物を主成分とするマグネシウム系結合材と、発泡樹脂の粉粒体とを含有する建材ボード。好ましくは、前記マグネシウム系結合材は少なくとも酸化マグネシウム、硫酸マグネシウムおよび塩化マグネシウムを含み、前記酸化マグネシウムの含有量が、重量基準で、前記硫酸マグネシウムおよび前記塩化マグネシウムのいずれの含有量より多い、建材ボード。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシウムの無機化合物を主成分とするマグネシウム系結合材と、発泡樹脂の粉粒体とを含有する建材ボード。
【請求項２】
前記マグネシウム系結合材は少なくとも酸化マグネシウム、硫酸マグネシウムおよび塩化マグネシウムを含み、
前記酸化マグネシウムの含有量が、重量基準で、前記硫酸マグネシウムおよび前記塩化マグネシウムのいずれの含有量より多い、
請求項１に記載の建材ボード。
【請求項３】
前記発泡樹脂が、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂もしくはポリ塩化ビニルの発泡体、またはこれらの発泡体の混合物である、請求項１または２に記載の建材ボード。
【請求項４】
前記発泡樹脂が硬質ポリウレタンフォームである、請求項３に記載の建材ボード。
【請求項５】
天然材料および／または無機材料をさらに含有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の建材ボード。
【請求項６】
比重が０．２以上、１．５以下である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の建材ボード。
【請求項７】
不燃材料である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の建材ボード。
【請求項８】
比重が０．５以上である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の建材ボード。
【請求項９】
基板と、マグネシウムの無機化合物を主成分とするマグネシウム系結合材からなる接着層と、請求項１〜８のいずれか一項に記載された建材ボードとがこの順に積層された建材用積層板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の内外装等に用いられる建材ボード、およびその建材ボードを用いた積層板に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築物の内外壁面等の下地材や仕上材として、石膏ボード、ケイカル板、ＡＬＣ板などの建材ボードが広く用いられている。これらの建材は、石膏、消石灰、セメントなどの水硬性を利用して板状に成形されたものである。一方、酸化マグネシウムやマグネシウム無機塩の水硬性を利用したマグネシウム系結合材が、強度特性に優れることなどから、近年注目を集めている。特許文献１には、このようなマグネシウム系結合材とペーパースラッジ灰を混合して水硬化させた固形体である建築材料が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０２４７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
マグネシウム系結合材を用いた建材ボードに対しても、より軽量で、断熱性等に優れたものが求められている。
【０００５】
本発明は上記を考慮してなされたものであり、マグネシウム系結合材を用いて、より軽量な建材ボードを提供することを目的とする。併せて、本発明はかかる建材ボードを用いた建材用積層板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】
本発明の建材ボードは、マグネシウムの無機化合物を主成分とするマグネシウム系結合材と、発泡樹脂の粉粒体とを含有する。ここで、マグネシウムの無機化合物を主成分とするとは、結合材に含まれる水硬性化合物のうち、重量基準で５０％以上がマグネシウムの無機化合物であることをいう。この構成により、マグネシウム系結合材を用いて、より軽量な建材ボードを得ることができる。
【０００７】
好ましくは、前記マグネシウム系結合材は少なくとも酸化マグネシウム、硫酸マグネシウムおよび塩化マグネシウムを含み、前記酸化マグネシウムの含有量が、重量基準で、前記硫酸マグネシウムおよび前記塩化マグネシウムのいずれの含有量より多い。これにより、強度その他の特性をさらに向上できる。
【０００８】
好ましくは、前記発泡樹脂が、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂もしくはポリ塩化ビニルの発泡体、またはこれらの発泡体の混合物である。特に好ましくは、前記発泡樹脂が硬質ポリウレタンフォームである。
【０００９】
上記建材ボードは、天然材料および／または無機材料をさらに含有していてもよい。
【００１０】
好ましくは、上記建材ボードの比重が０．２以上、１．５以下である。
【００１１】
好ましくは、上記建材ボードが不燃材料である。ここで、不燃材料とは、ＩＳＯ５６６０−１：２０１５に規定するコーンカロリーメーター試験において、輻射熱量５０ｋＷ／ｍ２で２０分間加熱したときに、総発熱量が８ＭＪ／ｍ２以下であり、最大発熱速度が１０秒を超えて連続して２００ｋＷ／ｍ２を超えることがなく、防炎上有害な裏面まで貫通する亀裂および穴が発生しない材料をいう。また、好ましくは、上記建材ボードの比重が０．５０以上である。
【００１２】
本発明の建材用積層板は、基板と接着層と上記いずれかの建材ボードとがこの順に積層された建材用積層板である。そして、前記接着層は、マグネシウムの無機化合物を主成分とするマグネシウム系結合材からなる。好ましくは、前記基板が金属板または硬質ウレタンフォーム板である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の建材ボードまたは建材用積層板によれば、マグネシウム系結合材を使用することにより、優れた強度特性が得られる。また、マグネシウム系結合材と発泡樹脂の粉粒体を混合することにより、マグネシウム系結合材だけでは実現できなかった軽量な建築材料が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態の建材ボードである。
【図２】本発明の一実施形態の建材用積層板の断面構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の建材ボードの一実施形態を説明する。
【００１６】
図１において、本実施形態の建材ボード１０は、マグネシウム系結合材と、発泡樹脂の粉粒体とを含有し、板状に成形されている。
【００１７】
マグネシウム系結合材は、マグネシウムの無機化合物を主成分とする結合材である。マグネシウムの無機化合物を主成分とするとは、結合材に含まれる水硬性化合物のうち、重量基準で５０％以上がマグネシウムの無機化合物であることをいう。結合材に含まれるマグネシウムの無機化合物の割合は、好ましくは６０重量％以上であり、さらに好ましくは８０重量％以上である。マグネシウム無機化合物の割合が高いほど強度特性が向上するからである。
【００１８】
マグネシウムの無機化合物としては、少なくとも、酸化マグネシウム、硫酸マグネシウムおよび塩化マグネシウムを含むことが好ましい。結合材の水和・硬化過程において、酸化マグネシウムは、硫酸マグネシウムと５ＭｇＯ・ＭｇＳＯ４・ｎＨ２Ｏなどの複塩を、塩化マグネシウムと３ＭｇＯ・ＭｇＣｌ２・ｎＨ２Ｏなどの複塩を生成する。そして、これらの複塩により建材ボードの優れた圧縮強度や曲げ強度がもたらされるからである。また、結合材が硫酸マグネシウムを含むことにより建材ボードの耐水性および耐久性が向上し、結合材が塩化マグネシウムを含むことにより硬化時の収縮が抑えられ、ひび割れが防止できるからである。
【００１９】
マグネシウムの無機化合物全体に占める酸化マグネシウムの割合は、酸化マグネシウムの含有量が、重量基準で、硫酸マグネシウムおよび塩化マグネシウムのいずれの含有量より多いことが好ましい。上記復塩の生成には、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウムより多くの酸化マグネシウムを必要とするからである。
【００２０】
マグネシウムの無機化合物全体に占める上記３つの化合物の好ましい割合は、次のとおりである。酸化マグネシウム含有量は、好ましくは３５〜６５重量％、より好ましくは４５〜５０重量％である。硫酸マグネシウム含有量は、好ましくは１５〜４０重量％、より好ましくは２５〜４０重量％である。塩化マグネシウム含有量は、好ましくは１０〜２５重量％である。
【００２１】
マグネシウム系結合材は、マグネシウム無機化合物以外の成分を含んでいてもよい。例えば、針状のメタケイ酸カルシウムを配合することによって、建材ボード中に針状結晶が分散し、建材ボードの曲げ強度が向上する。好ましくは、針状のメタケイ酸カルシウムを結合材全体の５〜４０重量％、さらに好ましくは２０〜３０重量％混合する。
【００２２】
マグネシウム系結合材は、建材ボードとして所要の特性を失わない範囲で、水硬性化合物以外の添加剤を含んでいてもよい。例えば、建材ボード製造時の作業性改善のために、海藻の一種であるつのまたを添加することができる。
【００２３】
マグネシウム系結合材の粒径は、各成分が均一に混合される範囲で決定され、通常５〜６０μｍである。
【００２４】
マグネシウム系結合材の原料は、工業的に合成されたものでもよいし、自然由来のものでもよい。環境負荷を低減できる点から、自然由来の原料を用いるのが好ましい。例えば、酸化マグネシウム、硫酸マグネシウムおよび塩化マグネシウムはいずれも海水から抽出できる。また、針状メタケイ酸カルシウムは自然鉱物由来のものが入手可能である。
【００２５】
発泡樹脂は、好ましくは独立気泡を有する。気泡が連続気泡である場合は、気泡内に入り込んだ水分の蒸発に時間がかかり、養生期間が長くなるからである。
【００２６】
発泡樹脂の種類は特に限定されないが、好ましくは、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂もしくはポリ塩化ビニルの発泡体、またはこれらの発泡体の混合物である。これらの発泡体は、一般に入手が容易だからである。発泡樹脂の種類は、さらに好ましくは硬質ポリウレタンフォームである。硬質ポリウレタンフォームはマグネシウム系結合材とのなじみがよく、均一に分散させやすいため、養生時のひび割れや成分の分離が起こりにくいからである。さらに、硬質ポリウレタンフォーム成形時の端材や、切り屑等をリサイクルして使用すれば、環境負荷を低減できるので、特に好ましい。
【００２７】
発泡樹脂の粉粒体の粒径は特に限定されず、マグネシウム系結合材や後述する混合材料と均一に混合可能な範囲で決定される。通常は、粒径が１ｍｍ以下であれば均一に混合可能である。
【００２８】
建材ボードに含まれる発泡樹脂の量は、特に限定されないが、マグネシウム系結合材１００重量部に対して好ましくは１重量部以上、より好ましくは５重量部以上、さらに好ましくは１０重量部以上である。発泡樹脂量が多いほど、比重の小さい建材ボードが得られるからである。一方、建材ボードに含まれる発泡樹脂の量は、マグネシウム系結合材１００重量部に対して好ましくは３０重量部以下、さらに好ましくは２０重量部以下である。発泡樹脂量が多すぎると、建材ボードの強度が低下するからである。
【００２９】
建材ボードは、所望の色調や質感などの特性を得るために、マグネシウム系結合材と発泡樹脂以外の混合材料を含んでいてもよい。混合材料としては、植物材料や無機材料があげられる。例えば、顔料を配合することによって、建材ボードを着色できる。また、自然石粒粉、寒水石、パーライト、珪藻土、木質繊維、木粉などを配合することによって、それぞれ独特の質感や色調が得られる。さらに、比重の小さなパーライトを配合すれば、建材ボードの比重を小さくできる点でも好ましい。
【００３０】
建材ボード１０の外形寸法は特に限定されない。建材ボードの縦および横寸法は、業界で慣用される寸法とすることができる。なお、建材ボードは必要に応じて施工現場で切断可能である。建材ボードの厚さは、業界で慣用される寸法とすることができる。また、不燃材料や耐火材料として所要の性能を得るために、適当な寸法を選択することができる。
【００３１】
建材ボードは、マグネシウム系結合材と発泡樹脂の混合比率、製造時の加水量等によって内部の気孔率が異なり、結果として比重が異なる。ちなみに、マグネシウム系結合材のみからなる建材ボードの比重は約１．７である。
【００３２】
建材ボードの比重は、これが小さいほど断熱性が高く、また取り扱いが楽になるので好ましい。建材ボードの比重は１．５以下であれば一般的な建材ボードと同等以下、１．０以下であれば一般的な軽量タイプの建材ボードと同等以下、０．７以下であれば、市販の建材ボードで特に軽量なものと同等以下となるので好ましい。一方、建材ボードの比重は、０．２以上であることが好ましい。比重が０．２より小さいと、ボードの厚さや用途によっては、強度が不足するからである。
【００３３】
さらに、建材ボードの比重は、建材ボードの不燃性の点からは、０．５以上であることが好ましく、０．６以上であることがより好ましい。
【００３４】
建材ボードは不燃材料であることが好ましい。ここで、不燃材料であるとは、ＩＳＯ５６６０−１：２０１５に規定するコーンカロリーメーター試験において、輻射熱量５０ｋＷ／ｍ２で２０分間加熱したときに、総発熱量が８ＭＪ／ｍ２以下であり、最大発熱速度が１０秒を超えて連続して２００ｋＷ／ｍ２を超えることがなく、防炎上有害な裏面まで貫通する亀裂および穴が発生しない材料をいう。
【００３５】
次に、本実施形態の建材ボード１０の製造方法を説明する。
【００３６】
まず、マグネシウム系結合材と、発泡樹脂の粉粒体と、混合材料を容器に入れて混合し、水を加えて混練する。水には、建材ボードとして所要の特性を失わない範囲で、作業性を改善するために、つのまたなどの添加剤を加えておいてもよい。
【００３７】
次に、スラリー状の混練物を型枠に流し込んで成形する。なお、成形方法は特に限定されない。例えば、混練物の粘度が十分に高ければ、押出成形を行ってもよい。
【００３８】
養生によってマグネシウム系結合材の水和・硬化が進行し、余剰の水分が蒸発して抜けることで、気孔率の高い軽量な建材ボードが得られる。養生は、常温で自然乾燥可能である。自然乾燥によると、設備が不要な点が好ましい。養生期間は原料の配合や加水量等によるが、典型的には約半日から２週間で離型してハンドリング可能となる。また、養生は、加温・加湿したり、オートクレーブを用いてもよい。オートクレーブを用いると、約半日以内に養生を完了できる点が好ましい。
【００３９】
建材ボードの気孔率を上げて比重を小さくするには、発泡樹脂の配合を増やし、加水量を多くする。発泡樹脂を混合しない場合、水分を多く加えすぎると、養生中に表面に結晶が析出して、建材ボードの外観および特性が損なわれる。発明者らの実験では、マグネシウム系結合材１００重量部に対して水を約５０重量部以上加えると表面に結晶が析出した。
【００４０】
次に、本発明の建材パネルの一実施形態を説明する。
【００４１】
図２において、本実施形態の建材パネル２０は、基板２３と接着層２２と化粧層２１とがこの順に積層されて構成される。
【００４２】
化粧層２１は建材パネル２０の表面側に位置し、上記実施形態の建材ボード１０である。
【００４３】
接着層２２は、基板２３と化粧層２１を接着する。接着層２２は、好ましくは、マグネシウムの無機化合物を主成分とするマグネシウム系結合材からなる。様々な材質の基板および建材ボード１０との接着性に優れるからである。接着層に用いるマグネシウム系結合材の好ましい構成は、建材ボード中のマグネシウム系結合材と同様である。
【００４４】
基板２３の材質は、特に限定されないが、好ましくは金属または硬質ウレタンフォームである。金属板を用いると、所要の強度を確保しながら厚みを薄くできるし、ハンドリングや固定のために枠・桟などを裏面２４に設けることが容易である。硬質ウレタンフォーム板を用いると、パネル全体を軽量化できる。
【実施例】
【００４５】
次に、上記実施形態の建材ボードの詳細を、実施例を基に説明する。
【００４６】
実施例１〜４の建材ボードを次のとおり作製した。酸化マグネシウム５０重量部、硫酸マグネシウム２０重量部、塩化マグネシウム２０重量部、メタケイ酸カルシウム１０重量部を混合して、マグネシウム系結合材を調製した。発泡樹脂には、硬質ウレタンフォームパネルを切断した際の切り粉（以下「ＰＵＦ粉」という）を用いた。マグネシウム系結合材とＰＵＦ粉を所定の割合で容器に投入して混合し、つのまたを３重量％含む水を所定量加えて、ハンドミキサーで混練した。混練物をステンレス鋼製のバット皿に流し込み、室温で自然乾燥して３〜７日間養生した。
【００４７】
実施例５〜７の建材ボードは、実施例１〜４と同じマグネシウム系結合材とＰＵＦ粉を用い、マグネシウム系結合材、ＰＵＦ粉および混合材料としてパーライトを所定の割合で容器に投入して混合し、以後は実施例１〜４と同様に作製した。
【００４８】
比較例の建材ボードを、ＰＵＦ粉を混合しないことを除いて、実施例５〜７と同様の方法で作製した。
【００４９】
実施例および比較例の建材ボードの熱伝導率は、ＪＩＳＡ１４１２−２に規定する平板比較法に準拠して測定した。圧縮強さは、ＪＩＳＫ７２２０に準拠して測定した。曲げ強さは、３点曲げ試験によって測定した。
【００５０】
表１に実施例および比較例の建材ボードの作製条件、表２に得られた建材ボードの物性を示す。表２において、数値の記載がない欄の特性は測定しなかった。
【００５１】
【表１】
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【００５２】
【表２】
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【００５３】
表１および２において、実施例１〜４の結果から、ＰＵＦ粉の配合割合と加水量が多いほど、得られた建材ボードの比重が小さく、熱伝導率が低いことが分かる。マグネシウム系結合材のみからなる建材ボードの比重は、前述のとおり、約１．７である。これに対して、実施例１〜４での比重の低下は、ＰＵＦ粉の混在だけでは説明できず、水和・硬化に寄与しなかった余剰の水が蒸発して抜けたことにより、建材ボードの気孔率が上がったことが分かる。また、混合材料としてパーライトを含む実施例５〜７と比較例との比較でも同様の傾向が見られ、ＰＵＦ粉の配合割合と加水量が多い建材ボードでは、やはり、水和・硬化に寄与しなかった余剰の水が蒸発して抜けたことにより、建材ボードの気孔率が上がったことが分かる。なお前述のとおり、ＰＵＦ粉を配合しない場合は、マグネシア系結合材１００重量部に対して水を約５０重量部以上加えると表面に結晶が析出してしまうので、実施例２〜７のように水の混合量を多くすることはできない。
【００５４】
また、実施例５の建材ボード（比重０．７０）の熱伝導率が０．１３６Ｗ／ｍＫ、圧縮強度が５７９Ｎ／ｃｍ２であるのに対して、比重０．６５の軽量発泡コンクリート（ＡＬＣ）板の熱伝導率は約０．１７Ｗ／ｍＫ、圧縮強度は約５００Ｎ／ｃｍ２である。実施例５の建材ボードは、熱伝導率および圧縮強度において、ＡＬＣ板より優れることが確認できた。
【００５５】
次に、実施例２および５〜７、比較例の建材ボードについて、不燃性能の指標となる発熱性をＩＳＯ５６６０−１：２０１５に規定するコーンカロリーメーター試験（輻射熱量５０ｋＷ／ｍ２）で確認した。結果を表３に示す。
【００５６】
【表３】
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【００５７】
表３において、不燃材料として要求される性能は、総発熱量（２０分間）が８ＭＪ／ｍ２以下、発熱速度が２００ｋＷ／ｍ２を超える時間が１０秒以下であって、試験時に防炎上有害な裏面まで貫通する亀裂および穴が発生しないことである。実施例２、５、６および比較例の建材ボードはこれらの要求性能を満たしたが、実施例７は満たさなかった。表３より、建材ボードの比重が小さいほど２０分間加熱したときの総発熱量が大きい傾向がみられる。実施例６の結果から、建材ボードを不燃性とするためには、比重が０．５以上であることを要する。また、比重が０．６以上であれば、製品のばらつき等を考慮しても、不燃性能を十分に満たすと考えられる。
【００５８】
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１０  建材ボード
２０  建材用積層板
２１  化粧層（建材ボード）
２２  接着層
２３  基板
２４  基板の裏面
【図１】
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【図２】
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