(57)【要約】【課題】火災時などに高温が作用しても収縮が発生することを有効に抑制することができ、耐火性に優れたセメント板を提供する。【解決手段】セメントを主成分とした硬化成形物を基材とするセメント板に関する。加熱による基材の収縮を、加熱による膨張で補う膨張性材料を基材に含有させる。火災時の火炎の作用で基材が加熱され、基材に収縮応力が作用しても、この加熱を受ける際に膨張する膨張性材料で基材の収縮を補うことができ、基材に収縮が発生することを抑制することができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントを主成分とした硬化成形物を基材とするセメント板であって、加熱による基材の収縮を、加熱による膨張で補う膨張性材料が基材に含有されていることを特徴とするセメント板。
【請求項２】
膨張性材料は、３００〜１２００℃の温度の加熱によって膨張するものであることを特徴とする請求項１に記載のセメント板。
【請求項３】
膨張性材料は、加熱で発泡することによって膨張するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のセメント板。
【請求項４】
異なる温度で膨張する複数種の膨張性材料が基材に含有されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のセメント板。
【請求項５】
アスペクト比５０以上の無機鉱物が基材に含有されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のセメント板。
【請求項６】
水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムのうち少なくとも一種が基材に含有されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のセメント板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の外壁材や屋根材など、建築板として使用されるセメント板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
セメント板は不燃性の材料を主成分とするので、耐火性の建築板として使用されている。しかし、火災時に火炎に曝されるなど、セメント板に高温が作用すると、セメント板に含有されている補強用の木質繊維や有機繊維など有機物の燃焼、セメントや無機充填材の縮合水の脱水、セメントマトリックスの焼結などによって、セメント板に収縮が発生することがある。そしてこのようにセメント板が火災時に加熱されて収縮すると、セメント板間の接合部に隙間が生じて、この隙間から火炎が外壁などの内部に侵入するおそれがあり、また収縮によってセメント板にクラックが発生して、このクラックから火炎が同様に侵入するおそれがある。従って、このような火炎の侵入によって火災時の延焼防止としての耐火性には限界があるものであった。
【０００３】
そこで、セメント板に火災時に高温が作用しても、セメント板が収縮することを抑制し、耐火性を向上する試みが従来から行なわれている。
【０００４】
例えば特許文献１では、補強繊維として金属繊維を用いることによって、金属繊維の良好な熱伝導性に基づく熱分散作用で温度上昇を防ぐようにしており、この温度上昇の抑制でセメント板に収縮が発生することを抑制して耐火性を高めるようにしている。しかしながら、熱分散による収縮の抑制効果は小さいものであって、火災時の延焼防止としての耐火性を十分に得ることはできない。
【０００５】
また特許文献２では、セメント板にマイカを含有させることによって、層状構造を有するマイカでセメント板の寸法安定性を高め、セメント板が加熱によって収縮することを抑制するようにしている。しかし、寸法安定性を高めることによって、加熱時の収縮を十分に抑制することはできず、火災時の延焼防止としての耐火性は不十分である。この特許文献２ではさらに、セメント板に水酸化アルミニウムを含有させることによって、高熱下で水酸化アルミニウムが酸化アルミニウムと水に分解する際の吸熱反応を利用して、セメント板の温度上昇を抑制し、セメント板の収縮を抑えるようにしているが、この吸熱反応による温度上昇の抑制効果は一時的なものであり、火災時のように継続的に高温が作用する場合には十分な効果を期待することはできない。
【特許文献１】特開平５−３３９０４０号公報
【特許文献２】特開２００４−９１２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、火災時などに高温が作用しても収縮が発生することを有効に抑制することができ、耐火性に優れたセメント板を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係るセメント板は、セメントを主成分とした硬化成形物を基材とするセメント板であって、加熱による基材の収縮を、加熱による膨張で補う膨張性材料が基材に含有されていることを特徴とするものである。
【０００８】
この発明によれば、火災時の火炎の作用で基材が加熱され、基材に収縮応力が作用しても、この加熱を受ける際に膨張する膨張性材料で基材の収縮を補うことができ、基材に収縮が発生することを有効に抑制することができるものであり、セメント板の耐火性を高めることができるものである。
【０００９】
また請求項２の発明は、請求項１において、膨張性材料は、３００〜１２００℃の温度の加熱によって膨張するものであることを特徴とするものである。
【００１０】
この発明によれば、火災時に作用する３００〜１２００℃の温度範囲で膨張性材料が膨張して収縮を抑制することができ、火災時の耐火性を高く得ることができるものである。
【００１１】
また請求項３の発明は、請求項１又は２において、膨張性材料は、加熱で発泡することによって膨張するものであることを特徴とするものである。
【００１２】
この発明によれば、発泡により膨張性材料を大きく膨張させることができ、基材の収縮を抑制する効果を高く得ることができるものである。
【００１３】
また請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、異なる温度で膨張する複数種の膨張性材料が基材に含有されていることを特徴とするものである。
【００１４】
この発明によれば、火災時に基材の温度が上昇するのに従って、複数の膨張性材料がその温度に応じて順次膨張するものであり、温度上昇に伴なって基材の収縮応力が大きくなっても、この大きくなる収縮を膨張性材料で順次補うことができ、基材の収縮を抑制する効果を高く得ることができるものである。
【００１５】
また請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかにおいて、アスペクト比５０以上の無機鉱物が基材に含有されていることを特徴とするものである。
【００１６】
この発明によれば、無機鉱物によって基材の寸法安定性を高めることができ、膨張性材料による膨張作用との相乗効果で、基材の収縮を抑制する効果を高く得ることができるものである。
【００１７】
また請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれかにおいて、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムのうち少なくとも一種が基材に含有されていることを特徴とするものである。
【００１８】
この発明によれば、これらの水酸化物が高温の作用で分解する際の吸熱によって、基材の温度上昇を抑制することができ、膨張性材料による膨張作用との相乗効果で、基材の収縮を抑制する効果を高く得ることができるものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、火災時の火炎の作用で基材が加熱され、基材に収縮応力が作用しても、この加熱を受ける際に膨張する膨張性材料で基材の収縮を補うことができるものであり、基材に収縮が発生することを有効に抑制することができるものである。この結果、セメント板の接合部に隙間が生じたり、セメント板にクラックが生じたりすることを防いで、火炎が侵入することを防止することができ、セメント板の耐火性を高めることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００２１】
セメント板は、セメントを主成分とし、ケイ酸質物質、補強繊維、混和剤その他の材料を混合してセメント成形材料を調製し、このセメント成形材料を成形した後に、これを養生・硬化して得られる硬化成形物を基材とするものである。そしてこの基材に接合のための実加工を施したり、また表面に化粧や防水のための塗装を施すなどして、外壁板や屋根材などの建築板として使用されるセメント板を得ることができるものである。
【００２２】
セメント成形材料の主成分となるセメントとしては、特に限定されるものではないが、普通ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、白セメント、シリカセメント、シリカヒュームセメント、アルミナセメントなどを用いることができる。
【００２３】
またケイ酸質物質は、蒸気養生やオートクレーブ養生を行なう際に、強固なマトリックス構造を得るために配合されるものであり、例えば、ケイ砂、ケイ石粉、シリカヒューム、フライアッシュ、高炉スラグ、珪藻土、シラス、各種焼却灰、鋳物砂ダストなどを用いることができる。補強繊維としては、木材パルプ、非木材パルプ、麻、竹、木片、木粉、金属繊維、合成樹脂繊維などを用いることができる。混和剤としては、ケイ酸ソーダ、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、蟻酸カルシウム等のセメント硬化促進剤、シリコーン系、炭化水素系、金属石鹸系、界面活性剤等の撥水剤や吸水抑制剤などを用いることができる。さらに、パーライト、焼成バーミキュライト、フライアッシュバルーン、合成樹脂ビーズ、合成樹脂発泡体等の軽量骨材、砕石等の各種骨材、さらにセメント板の廃材粉砕物などを添加することができる。
【００２４】
そして上記のセメントその他の材料を水と共に混合することによってセメント成形材料を調製することができる。これらの各材料の配合比率は、材料の種類や用途などに応じて任意に設定することができるものである。このように調製されるセメント成形材料を成形した後に、蒸気養生やオートクレーブ養生などで養生して硬化させることによって、セメント板の基材を作製することができるものである。セメント成形材料の成形は任意の方法で行なうことができるものであり、セメントスラリーとしてセメント成形材料を調製し、抄造した後にプレス加圧により模様付けの成形を行なう抄造法や、セメント成形材料を押し出し成形する押出法、注型成形する鋳込法、半乾燥状態のセメント成形材料をベルト上に散布して成形する半乾式法などを挙げることができる。
【００２５】
上記のようにしてセメント板の基材を作製するにあたって、本発明では、加熱によって膨張する膨張性材料をセメント成形材料に配合することによって、基材中に膨張性材料を含有させるようにしてある。
【００２６】
膨張性材料としては、加熱によって膨張するものであれば特に限定されるものではないが、添加率との関係上、見掛け体積が１１０％以上に膨張するものであることが望ましい。膨張性材料の含有量は、膨張性材料の種類によって異なるが、基材中に体積比率で０．１〜３０％の範囲で含有されるようにするのが望ましい。
【００２７】
この膨張性材料としては、加熱されることによって発泡する無機系材料あるいは有機系材料を用いることができる。
【００２８】
無機系の膨張性材料としては、真珠岩、松脂岩、黒曜石、ヒル石（バーミキュライト）、蝋石（タルク）、頁岩、膨張黒鉛などを用いることがき、ホウ水酸化ナトリウムなどの無機系発泡剤を用いることもできる。また有機系の膨張性材料としては、アゾジカルボン酸バリウム等のアゾ化合物、Ｎ，Ｎ´−ジニトロソＮ，Ｎ´ジメチルフタルアミド等のニトロソ化合物、ｐ、ｐ´−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド等のスルホニル化合物など、有機系発泡剤を用いることができ、揮発性剤内包マイクロカプセルを用いることもできる。
【００２９】
上記のように基材に膨張性材料を含有させたセメント板にあって、火災時に火炎に曝されるなど、セメント板に高温が作用すると、セメント板の基材に含有されている補強用の木質繊維や有機繊維など有機物が燃焼したり、セメントなどから縮合水が脱水したり、セメントマトリックスが焼結されたりすることによって、基材に収縮応力が作用する。そしてこのように基材に高温が作用すると、基材に含有されている膨張性材料が加熱によって膨張し、膨張性材料が膨張することによる体積増加で基材の収縮を補うことができるものであり、基材に収縮が発生することを抑制することができるものである。従って、セメント板の接合部に収縮によって隙間が生じることを防ぐことができ、またセメントマトリックスの収縮で基材にクラックが生じることを防ぐことができるものであって、セメント板間の隙間やセメント板のクラックの箇所から、火炎が侵入して延焼することを防止することができるものであり、火災時の耐火性を高めることができるものである。
【００３０】
ここで、火災の際にセメント板に作用する温度は通常３００〜１２００℃であるので、膨張性材料としてはこの範囲の温度の加熱で膨張するものが好ましい。３００℃未満の温度で膨張する膨張性材料であると、火災時にセメント板が高温に加熱される前に膨張してしまい、火災時に基材の収縮を抑制する効果を十分に得ることができないことがある。また１２００℃を超える温度で膨張する膨張性材料であると、火災時にセメント板が高温に加熱されても膨張せず、火災時に基材の収縮を抑制する効果を十分に得ることができないことがある。
【００３１】
また、上記のように基材に膨張性材料を含有させるにあたって、異なる温度で膨張する複数種の膨張性材料を用いるようにしてもよい。火災時に火炎がセメント板に作用すると、基材の温度は上昇していき、この温度上昇に伴なって、図１のグラフに示すように、基材の収縮は大きくなって体積が減少していく。そしてこの場合に、基材に異なる温度で膨張する複数種の膨張性材料が含有されていると、基材の温度上昇に従って、図１のグラフに示すようにまず最も膨張温度の低い膨張性材料Ａが膨張し、基材の体積を増加させるように作用する。さらに基材の温度が上昇すると、次に膨張温度の低い膨張性材料Ｂが膨張し、図１のグラフに示すように膨張性材料Ａによる体積増加に加えて、この膨張性材料Ｂの膨張でさらに体積が増加する。さらに基材の温度が上昇すると、この次に膨張温度の低い膨張性材料Ｃが膨張し、図１のグラフに示すように膨張性材料Ａと膨張性材料Ｂによる体積増加に加えて、この膨張性材料Ｃの膨張でさらに体積が増加する。従って、基材の温度上昇に伴なって基材に作用する収縮応力の増加を、複数種の膨張性材料が順次膨張することによって補うことができ、基材の体積を常に一定に保つようにすることができるものであり、火災時にセメント板の基材が膨張することを抑制する効果を高く得ることができるものである。
【００３２】
またセメント成形材料にアスペクト比５０以上の無機鉱物を配合し、基材にこの無機鉱物が含有されるようにしてもよい。このアスペクト比５０以上の無機鉱物としては、マイカ、タルク、ワラストナイトなどの板状あるいは針状物質を用いることができる。このように基材にアスペクト比５０以上の無機鉱物を含有させることによって、基材の寸法安定性を高めることができるものであり、火災時にセメント板の基材に高温が作用しても、基材が収縮することを低減することができるものであって、膨張性材料による膨張作用との相乗効果で、基材の膨張を抑制する効果を高く得ることができるものである。基材の寸法安定性を高める効果を有効に得るためには、無機鉱物のアスペクト比は５０以上であることが必要である。
【００３３】
このアスペクト比５０以上の無機鉱物の配合量は、その種類によって異なるが、基材に対して１〜２５質量％の範囲に設定するのが好ましい。配合量が１質量％未満であると、基材の寸法安定性向上の効果を十分に得ることが難しい。また配合量が２５質量％を超えると、基材の強度が低下するおそれがあるために好ましくない。なお、アスペクト比５０以上の無機鉱物としてマイカを用いる場合は、１０質量％を超えて基材に配合させると、基材の表面に塗装を施すにあたって、塗膜の密着性が低下するおそれがあるため、１０質量％以下にすることが望ましい。
【００３４】
また、セメント成形材料に水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなどの水酸化物を配合し、基材にこれらの水酸化物が含有されるようにしてもよい。基材にこれらの水酸化物が含有されていると、火災時に基材が高温で加熱された際に、例えば水酸化アルミニウムは酸化アルミニウムと水に分解し、水酸化マグネシウムは酸化マグネシウムと水に分解し、水酸化カルシウムは酸化カルシウムと水に分解する。そしてこれらの分解反応はいずれも吸熱反応であるので、基材の温度上昇を抑制することができるものであり、膨張性材料による膨張作用との相乗効果で、基材の収縮を抑制する効果を高く得ることができるものである。
【００３５】
水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムから選ばれる水酸化物の配合量は、その種類によって異なるが、基材に対して３〜２０質量％の範囲に設定するのが好ましい。これらの水酸化物の配合量が３質量％未満であると、温度上昇を抑制する効果を十分に得ることができず、逆に２０質量％を超えて配合すると、基材の機械的強度が低下するおそれがある。
【００３６】
さらに、セメント成形材料にゾノトライトを配合し、基材にこのゾノトライトが含有されるようにしてもよい。ゾノトライトは石灰とケイ石を主原料として水熱合成されるケイ酸カルシウムの一種であり、優れた熱的安定性を有している。このため、ゾノトライトを基材に含有させることによって、基材の耐熱性を高めることができ、膨張性材料による膨張作用との相乗効果で、耐火性を向上することができるものである。
【実施例】
【００３７】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００３８】
表１の配合で各材料を混合し、これを水に固形分濃度が２０質量％となるように混合分散してセメントスラリーを調製した。次にこのセメントスラリーを抄造した後、プレス加工して模様成形を行ない、抄造板を作製した。そしてこの抄造板を、６０℃×１０時間、蒸気養生し、さらに１７０℃×５時間、オートクレーブ養生して、養生硬化させることによって厚み１２ｍｍのセメントを主成分とする基板を作製した。
【００３９】
この基材について、曲げ強度、塗膜密着性、９００℃加熱後収縮を測定し、結果を表１に示す。
【００４０】
曲げ強度の試験はＪＩＳ  Ａ１４０８に準拠して行ない、曲げ強度が１０ＭＰａを超えるものを「○」、９〜１０ＭＰａのものを「△」、９ＭＰａ未満のものを「×」と評価した。
【００４１】
塗膜密着性の試験は、基板の表面に水性アクリル塗料を塗布し、そしてＪＩＳ  Ａ５４２２に準拠して行ない、剥離面積率５％未満を「○」、５〜１０％を「△」、１０％を超えるものを「×」と評価した。
【００４２】
９００℃加熱後収縮の試験は、基板から１０×１５ｃｍの試験片を切り出し、試験片を電気炉内で９００℃・２０分間加熱し、収縮率が５％未満のものを「○」、５〜７％のものを「△」、７％を超えるものを「×」と評価した。
【００４３】
【表１】
2008247651.tif 000002
【００４４】
表１にみられるように、各実施例のものはいずれも、９００℃で加熱した後の収縮が小さく、高い耐火性を有するものであった。また真珠岩にマイカを併用した実施例２、水酸化アルミニウムを併用した実施例３では、真珠岩の配合量を低減しても、９００℃加熱後収縮は良好なものであった。
【００４５】
一方、膨張性材料を配合しない比較例１では、９００℃加熱後収縮が大きく、耐火性を得ることができないものであった。またマイカを配合することによって９００℃加熱後収縮は向上するが、比較例２のように配合量が少ないと不十分であり、比較例３のように配合量が多すぎると、塗膜密着性に問題が生じるものであった。さらに比較例４のように水酸化アルミニウムを多量に配合することによって、９００℃加熱後収縮を若干向上することができるが、曲げ強度に問題が生じるものであった。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】複数種の膨張性材料を基材に含有させたときの、温度と体積との関係の傾向を示すグラフである。
【図１】
2008247651.tif 000003