(57)【要約】【課題】ケイ酸カルシウム板の下地処理において健康被害や地球環境を悪化させる有機溶剤や不燃性を低下させる有機樹脂を使用しない下地強化方法を提案すること。【解決手段】ケイ酸のアルカリ金属塩の内カリウムシリケート水溶液１〜２部、ナトリウムシリケート水溶液１部を混合し、ケイ酸カルシウム板の表裏面に塗布含浸させ、ケイ酸カルシウム板より供給される水酸化カルシウムのカルシウムイオンと反応させて多孔質部を充填するとともに、ケイ酸カルシウム結晶体を生成し表面改質を行う。本法は有機溶剤、有機樹脂を使用しないので地球環境に優しく健康を損なわず、不燃性を低下させない下地処理方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
研削加工により表面が平滑に仕上げられたケイ酸カルシウム板の表層にナトリウムシリケートとカリウムシリケートの混合水溶液を塗布、含浸させることにより表層部分を改質するケイ酸カルシウム板の下地処理方法。
【請求項２】
混合液の混合比率が、ナトリウムシリケートが１部に対してカリウムシリケートが１〜２部であることを特徴とする請求項１に記載のケイ酸カルシウム板の下地処理方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法により改質されたケイ酸カルシウム板の表面に化粧が施されたケイ酸カルシウム化粧板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不燃性化粧板の基板として多く用いられるケイ酸カルシウム板の改質方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ケイ酸カルシウム板に化粧を施す場合、厚さを揃え表面の平滑性を得るために表面及び裏面を研削加工して使用するのが一般的である。抄造或いは脱水成型プレスされた状態の時は表面及び裏面は繊維とケイ酸カルシウム分が適度に絡み合って強固な表面を形成しているが、その部分を研削加工によって削り取って平滑な面を作るために組織が破壊されて表裏面が弱くなってしまう。弱体化した組織上に接着或いは塗装により化粧を施すと接着剤あるいは塗膜が浮き上がってしまい容易に脱落してしまう。
【０００３】
従来技術ではこれらの欠陥を補うためにエポキシ樹脂、ウレタン樹脂等のモノマー或いはプレポリマーを塗布して表面から浸み込ませ、乾燥させて高分子化して強固な樹脂含浸表層を作り弱体化した表層を強化してその上に化粧を施している。これらの処理をするためには多量の有機溶剤を使用し、且つ組織を補強するために多量の有機成分の樹脂を含浸使用している。これらの従来技術は大気中に大量の有機溶剤を放出させ、地球環境を悪化させる。また、基材中に残存して補強する樹脂が有機質の樹脂であるため、可燃性でケイ酸カルシウム板の不燃性を低下させてしまう問題がある。
【０００４】
近年健康問題及び地球環境汚染の観点から揮発性有機物質（以下「ＶＯＣ」という。）の削減が要求されている。また、不燃性能の面でも規制が厳しくなり、発熱量８ＭＪ／ｍ２の規準を順守することが要求され、従来不燃認定を受けているものも見直さざるを得ない様になって来て、発熱量の低いケイ酸カルシウム板の下地処理方法が望まれている。これらの点を鑑みて水を媒体とした無機成分からなるケイ酸カルシウム板の改質剤及び改質方法は時代の要請にこたえるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１３５９号公報
【特許文献２】特開２００５−３３０１７３号公報
【特許文献３】特開２００７−１３１４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は下記の４点についてである。
１．健康被害や地球環境を悪化させる有機溶剤を使用しない下地処理方法が求められており、
２．下地処理をすることによりケイ酸カルシウム板の不燃性能を低下させることがない下地処理方法が求められており、
３．残塗料が次回使用に持ち越せ、機械の洗浄廃水が次回生産の原料水として使用できる省資源的方法が求められており、
４．化粧板として望ましい品質を確保できるケイ酸カルシウム板の改質方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
弱体化したケイ酸カルシウム板の表面に所望の化粧層を得るために本発明者らは特願２００９−２１８５７号においてケイ酸のアルカリ金属塩が常温下でケイ酸カルシウム板、繊維補強セメント板の表面改質剤として有効であることを提案している。本発明者らは更に研究を進め、どのような種類のケイ酸のアルカリ金属塩が化粧板の品質と経済性に対して最適であるかを究明した。
【０００８】
本発明者らは特願２００９−２１８５７号においてケイ酸のアルカリ金属塩としてケイ酸カリウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸リチウムを提案した。経済性を考慮した場合、ケイ酸カリウム金属塩、ナトリウム金属塩が有利で、それらの単独使用、混合使用についてケイ酸カルシウム板の化粧板の品質について検討を行った結果、両者を一定比率で混合して塗布含浸させることが化粧ケイ酸カルシウム板の品質に良い効果を与えることを知見している。
【０００９】
化粧板の品質として下地処理が及ぼす品質としては定温で反応して傷んだ表層部分を修復し、化粧層との付着強度を向上させること、下地処理層が耐水性があって使用中に外部から侵入する水により付着強度が低下しないこと、更には、侵入した水が内部に入り込んで内部のアルカリ成分を表裏面に析出することがないように空隙部分を十分充填していること、ケイ酸カルシウム板の表層部分を硬くする効果があり、表面の化粧塗膜が容易にへこむことがない事等々が挙げられる。
【００１０】
本発明者らのテストでは、ナトリウムシリケートがＣａ＋２イオンと反応して生成したカルシウムアルカリシリケートゲルはケイ酸カルシウム板の表層近辺の空隙部分を充填し、一部はケイ酸カルシウム結晶体を生成し、傷部分を補強する。また、表層近辺を硬くする効果もある。ＪＩＳ  Ｋ５４００に規定される耐水性テスト３０日間を実施すると塗膜に膨れが生じ２４時間室温で乾燥し、ＪＩＳ  Ｋ５４００の付着性テストをクロスカットテープ法で評価したところ、評価点数で２〜０であった。以上の結果から付着性、硬さは良好であるが、耐水性に問題があることが判明した。カリウムシリケートを塗布、含浸させて表面改質をした化粧ケイ酸カルシウム板をテストしたところ、ケイ酸カルシウム板と塗装塗膜との付着性は良好であった。ＪＩＳ  Ｋ５４００耐水性を３０日間実施したところ、塗膜の異常はなく２４時間室温で乾燥した後のＪＩＳ  Ｋ５４００クロスカットテープ法付着性テストでも評価８〜１０で良好な結果を得た。ＪＩＳ  Ｋ５６００鉛筆硬度テストでは前述のナトリウムシリケートで表面改質されたものは３Ｈであるのに対してＨＢで表面硬度が軟らかい事が判明した。
【００１１】
ナトリウムシリケートによる表面改質の欠点である耐水性を向上させるためにカリウムシリケートを混合することを考慮し、混合比率を変えて表面改質を行い可能性を検討した結果、ケイ酸ナトリウム１部に対しケイ酸カリウム１〜２部の混合割合が最も良い結果を得た。
【００１２】
カルシウムシリケートのアルカリ金属塩の種類とその混合割合とそれを用いて改質されたケイ酸カルシウム板の塗膜性能を表１に示す。テスト条件は下記のとおりである。
ケイ酸カルシウム板：商品名  ハイラック  ６ｍｍ厚  メーカー名  （株）エーアンドエーマテリアル  比重０．８
表面改質剤：Ａ  ナトリウムシリケート２０％含有水溶液
表面改質剤：Ｂ  カリウムシリケート２０％含有水溶液
表面改質剤：Ｃ  ナトリウムシリケート、カリウムシリケート混合水溶液
（Ａ：Ｂ  ＝  １：０．５、１：１、１：２、１：３、１：４）
表面改質材塗布量：  表面  １００ｇ／ｍ２    裏面  ５０ｇ／ｍ２
目止め剤：  塗布量  １５０ｇ／ｍ２  商品名  ＡＣ−１２  メーカー名  ＤＩＣ（株）
研磨：  ワイドベルトサンダーを用いて  ＃２４０、＃３２０で研磨
エナメル塗装：  塗布量  １００ｇ／ｍ２  商品名  ＵＣカラー  メーカー名  ＤＩＣ（株）
【００１３】
【表１】
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【００１４】
上記結果よりカリウムシリケート単体では硬度が低く、ナトリウムシリケート単体では耐水性が悪く、ナトリウムシリケート１部に対してカリウムシリケート１〜２部混合することにより硬度を落とさないで耐水性が向上することが分かった。
【００１５】
次に試料Ｎｏ４の配合で塗布量を変化させて付着性を確認した。基材、塗料、塗装工程は前記段落（００１２）に記載の条件に準じて表面改質材の表面の塗布量のみを変化させた。
【００１６】
【表２】
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【００１７】
カリウムシリケート、ナトリウムシリケート混合水溶液（濃度２０重量％）を７０ｇ／ｍ２以上塗布することにより十分な付着性を得ることが判明した。
【００１８】
塗装方法としては粗目スポンジロールコーター、スプレー塗装が考えられるが、７０ｇ／ｍ２が塗布できる塗装方法であれば制約はない。
【発明の効果】
【００１９】
従来の有機樹脂含浸シーラーと違い有機溶剤を使用しないので作業環境が快適となりＶＯＣを大気中に放散しなくなった。
【００２０】
無機材料であるので、従来の樹脂系シーラーを使用した場合に比べ発熱性テストで本法では２ＭＪ／ｍ２低下した。
【００２１】
カリウムシリケート、ナトリウムシリケート単体品に比べて本発明品は表面付着性（２ｍｍ碁盤目テスト）、耐水性、耐エフロ性、表面硬度が向上した。
【００２２】
樹脂成分等混合してないので水溶液自体自硬性が無いため、当日使用した塗料が翌日でも使用可能であり、又機械の洗浄水も廃棄する事なく翌日原料水として使用出来るため廃棄物が減少し、経費削減、コスト低減に寄与出来た。
【００２３】
カルシウムアルカリシリケート含浸層が基材成分と同質の無機成分で含浸層自体が親水性の無機質層である為その上にくる接着剤、塗料とのインターバルがフリーとなり作業の幅が大きく広がった。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は本発明によるケイ酸カルシウム板を基板とした塗装板の断面説明図である。
【図２】図２は本発明によるケイ酸カルシウム板を基板とした紙貼板の断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
基板となるケイ酸カルシウム板１はケイ酸質原料と石灰質原料及び補強繊維質が主成分となり増量材として石膏等が配合される場合もある。
【００２６】
傷んだ表層部分に塗布含浸する部分のカルシウムアルカリシリケート含浸層２は本発明の根幹となる部分で、表面より塗布されたナトリウムシリケートとカリウムシリケートの混合水溶液が毛管現象で内部に浸透し、基材の水酸化カルシウムから供給されるカルシウムイオンＣａ＋２と結合し不溶性のカルシウムアルカリシリケートゲルとなり細孔傷口を埋めてゆき一部はケイ酸カルシウムとなり強固な結晶体を生成する。
【００２７】
このカルシウムアルカリシリケートゲルは生成の段階でカリウムシリケート、ナトリウムシリケート単体では接着性（傷口修復性）以外の化粧板としての物性（耐水性、硬度）が両者を混合した場合より劣る事を知見したのである。
【００２８】
図１における符号３は目止め層で紫外線硬化型目止め剤をリバースコーターで１６５ｇ／ｍ２塗布し、３６０ｎｍを主波長とする紫外線ランプ３本の下をラインスピード１５ｍ／分で通過させ硬化させた。その表面を＃２８０，＃３２０のサンドペーパーを用いてワイドベルトサンダーで研磨を行い、アクリルウレタンエナメルを１１０ｇ／ｍ２カーテンフローコーターで塗布して８０℃×１０分乾燥して化粧膜（エナメル層）４を形成させたものである。
【００２９】
図２は化粧紙を貼り合わせる事により化粧を施した図で基板１へのカルシウムアルカリシリケート含浸層２は図１と同様である。その表面にポリウレタンリアクティブホットメルト接着剤を３０ｇ／ｍ２、ホットメルトアプリケーターローラーで塗布し、直ぐに５０ｇ／ｍ２の木目模様が施された化粧紙６をロール圧着したものである。基材の裏側には裏面からの吸水を防ぐ目的と施工時の接着性を高める目的で表側に塗布したカリウムシリケート・ナトリウムシリケート混合水溶液を３０ｇ／ｍ２塗布含浸しカルシウムアルカリシリケート含浸層２を形成させてある。
【００３０】
（実施例１）
表裏面を研削加工した６ｍｍ厚ケイ酸カルシウム板（商品名：ハイラックＭ  比重１．０  メーカー名：（株）エーアンドエーマテリアル）の表裏面にケイ酸のアルカリ金属塩水溶液（商品名：ＲＣＬガード  メーカー名：（株）中日）を主剤１００に対し水道水５００の割合で調整し表面１００ｇ／ｍ２、裏面３０ｇ／ｍ２の割合で荒目スポンジロールコーターを用いて塗布する。ＲＣＬガードの組成はナトリウムシリケート（Ｎａ２ＳＯ３）３０％、カリウムシリケート（Ｋ２ＳｉＯ３）６０％、水１０％から成るものでこれを水道水５倍量混合して使用する。塗布後堆積し常温で２時間以上静置する。
【００３１】
次に紫外線硬化型目止め剤（商品名：ＵＶ目止めＡＣ−１２  メーカー名：ＤＩＣ（株））を表面側にリバースコーターで１５０ｇ／ｍ２の割合で塗布し、直ぐにＵＶランプ（８０Ｗ／ｃｍ×５本）を照射し硬化させる。照射条件はコンベヤースピード１５ｍ／分でＵＶランプを通過させる。その表面を＃２８０，＃３２０番のサンドペーパーを装着した２ヘッドワイドベルトサンダーを通過させ、ロールコーター及びフローコーターを用いてアクリルウレタンエナメル塗料をイワタカップで３０秒にウレタン用シンナーで調整し１１０ｇ／ｍ２の割合で塗布し３分間セッティングさせた後８０℃、１００℃、１２０℃の３つのゾーンに分かれたジェットゾーンドライヤーを合計５分間通過させて乾燥させ、４０℃以下に冷却して積載する。上記工程を経て図１の化粧板を得た。
【００３２】
次に７日間定温で養生後、塗膜付着性、６０℃温水浸漬１０日間テスト、表面鉛筆硬度テスト、表裏面のエフロ発生テストを実施した結果を表３に示す。
【００３３】
【表３】
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＊エフロテストは湿った砂に化粧板を半没させ日陰で扇風機で風を送り２４時間後に表面にエフロの有無を確認する。結果から本発明による化粧板は従来技術による製品に比べ表面硬度が高く発熱量が１．９ＭＪ／ｍ２低くなることが確認された。
【００３４】
（実施例２）
６ｍｍケイ酸カルシウム板（商品名：エコラックス  比重０．８  メーカー名：ニチアス（株））の表裏面に実施例１で使用したＲＣＬガードを水道水で３倍に希釈し、実施例１と同様装置で表面１００ｇ／ｍ２、裏面３０ｇ／ｍ２塗布し、積取った。実施例１においては５倍希釈であったが今回は３倍希釈である。これは比重の違いによるもので実施例２では比重が０．８で空隙率が大きいため空孔を埋めるのにより多いＲＣＬガードが必要なためである。
【００３５】
１週間経過後にホットメルトロールコーターを用いてポリウレタンリアクティブ接着剤（商品名：クライベリット７０６．０  メーカー名：（株）クライベリットジャパン）を３０ｇ／ｍ２の割合で塗布し、５０ｇ／ｍ２のトップコート付き木目模様印刷紙をロール圧着して図２の化粧ケイカル板を得た。従来技術のウレタン樹脂シーラーは塗装から接着剤塗布までのインターバルに制限があり塗布後１週間以内に接着する必要があり、又シーラー材が過剰に塗布されて表面に膜を形成する場合は鏡面剥離の事故を起こす事がある。しかし本発明による含浸剤は過剰に塗布されようとも時間が多く経過しようとも全く問題ない。得られた木目模様の化粧板を７日経過後に６０℃温水浸漬テストを１０日間実施したがフクレ、剥離等が全く認められなかった。
【００３６】
（比較例１）
６ｍｍ厚ケイ酸カルシウム板（商品名：ハイラックＭ、メーカー名：（株）エーアンドエーマテリアル）の表裏面に実施例１と同様方法でナトリウムシリケートを主成分とするケイ酸のアルカリ金属塩水溶液（商品名：ＲＣガード、メーカー名：（株）グリーンドゥ）を表面１００ｇ／ｍ２、裏面３０ｇ／ｍ２塗布含浸させ積取り、同様に塗装を実施し化粧板を得た。１週間後に性能確認テストを行い表４の結果を得た。ＲＣガードはナトリウムシリケート３０％、水７０％からなるものである。
【００３７】
【表４】
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結果から判断すると、長時間温水に浸漬するとナトリウムアルカリシリケートが溶けて水が侵入し、塗膜を押し上げたものと推定される。
【００３８】
（比較例２）
実施例１と同様にして基材の下地処理をカリウムシリケートを主体とするケイ酸のアルカリ金属塩水溶液（商品名：エコシーラー、メーカー名：（株）クレイン）を用いて実施し、実施例１と同様に化粧を施し化粧板を得た。
１週間後に物性テストを行い表５の結果を得た。
【００３９】
【表５】
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結果から判断すればカリウム系シリケートは耐水性は良好であるが水の侵入を止める能力が小さく又含浸硬化後の硬度が低い。
【００４０】
比較例１，２の結果からナトリウムシリケートゲルの硬くて充填効果が高い性質とカリウムシリケートゲルの耐水性の良さを組み合わせて、組み合わせ比率がナトリウムシリケート１部に対してカリウムシリケート１〜２部を組み合わせる事がケイ酸カルシウム板の下処理剤として最も効果的である事を見出した。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は有機溶剤を全く使用しておらず、材料が無機材料であるとの点で益々厳しくなるであろう環境保護に対する規則に十分対応出来、又不燃性の基準をクリヤーする為の有力な技術である。残塗料、機械の洗浄水等産業廃棄物を発生させない環境にやさしい材料であり、革新的な塗装技術である。
【符号の説明】
【００４２】
１  ケイ酸カルシウム板
２  カルシウムアルカリシリケート含浸層
３  目止め層
４  エナメル層
５  接着剤層
６  化粧紙層  
【図１】
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【図２】
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