(57)【要約】【課題】セメント硬化阻害性の高い樹種を使用することが出来、また、硬化養生時間の短縮、性能の安定化を図る。【解決手段】セメント系無機材料と木質補強材を主原料とした木質セメント板の乾式製造方法において、前記原料を混合し型板上に散布してマットを成形し、該マットを加圧圧締したままの状態で耐圧力釜内で炭酸雰囲気下での硬化養生を行うことを特徴としている。さらに耐圧力釜内での炭酸雰囲気下での硬化養生は炭酸ガス濃度２０％以上で圧力０．５ＭＰａ以上であることが好ましく、硬化養生時間は４時間以下であることが好ましい。【選択図】　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント系無機材料と木質補強材を主原料として、前記原料を混合し型板上に散布してマットを成形し、該マットを加圧圧締したままの状態で炭酸雰囲気下で硬化養生を行うことによって得られる木質セメント板
【請求項２】
セメント系無機材料と木質補強材を主原料とした木質セメント板の乾式製造方法において、前記原料を混合し型板上に散布してマットを成形し、該マットを加圧圧締したままの状態で炭酸雰囲気下で硬化養生を行うことを特徴とする木質セメント板の製造方法
【請求項３】
前記炭酸雰囲気下での硬化養生を耐圧力釜内にて行うことを特徴とする請求項２に記載の木質セメント板の製造方法
【請求項４】
前記木質補強材としてセメント硬化阻害性の高い樹種を使用することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の木質セメント板の製造方法
【請求項５】
前記炭酸雰囲気下での硬化養生が炭酸ガス濃度２０％以上で圧力０．５ＭＰａ以上で行うことを特徴とする請求項２または請求項３または請求項４に記載の木質セメント板の製造方法
【請求項６】
前記炭酸雰囲気下での硬化養生時間が４時間以下である請求項２または請求項３または請求項４または請求項５に記載の木質セメント板の製造方法
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は主として建築物の壁、床等に使用される木質セメント板およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、木片、木毛、木質パルプ等の木質補強材をセメント等のセメント系無機材料に混合した木質セメント板が外壁材や内壁材等の建築板として提供されている。
これらの木質セメント板の製造方法として、木質補強材をセメント等のセメント系無機材料を主原料とした粉体に添加水を混合した原料混合物を型板に散布してマットを成形し、このマットを圧締し硬化させて一次硬化物を成形し、その後、一次硬化物を型板から脱型して養生することによって最終硬化物の木質セメント板とせしめる乾式法がよく用いられる。
従来のこの硬化養生方法においては、一次硬化がおおよそ４０〜８０℃で４〜１２時間を掛けて行われるので、セメント系無機材料の水和反応が起こり、脱型時に必要な初期強度が得られ、脱型し、積み替えを行い、その後自然養生やオ−トクレ−ブ養生を行って最終硬化物の木質セメント板とされるものである。
しかしながら、この硬化養生方法において硬化後の脱型、積み替えは常温下で行われるのが一般的であり、そのため水和反応により水和熱が発生している一次硬化物を一次硬化物の蓄熱温度よりも低い常温下で脱型、積み替えることになるので、一次硬化物が急激に冷やされ、その結果、一次硬化物の中心部分に結露が発生し白化の原因になったり、そのまま養生すると木質セメント板内で、反応状態のばらつきが生じてしまい、製品としての諸物性に悪影響を及ぼす。
このことはオ−トクレ−ブ養生する際に更に助長される。
オ−トクレ−ブ養生の際は、一次硬化物を積層した台車を数台仮置きしておき、その後まとめてオ−トクレ−ブ釜に挿入するのが一般的で、例えば１０台車をまとめてオ−トクレ−ブ養生する場合、１台車目と１０台車目とでは常温で待機する時間がかなり違ってくるので、１台車目の木質セメント板と１０台車目の木質セメント板では物性が非常にばらつくことになる。
【０００３】
また、一次硬化に４〜１２時間かかり、さらに脱型、積み替え時間、さらにそれから養生する時間がかかるので、切削、塗装などの二次加工まで、まる一日以上かかることもあり、非常に生産性の悪いものであった。
【０００４】
また、木質補強材として使用する樹種によってはセメントの硬化阻害を引き起こす原因となるセルロ−スやヘミセルロ−スなどの多糖類やリグニンなどに由来する成分が非常に多く溶出する。
これらのセメント硬化阻害物質は水溶性である場合が多く、さらに加水加熱、腐れ、光（紫外線）の作用で分子が小さくなることによりアルカリ水に溶けやすくなり、非常に多くのセメント硬化阻害物質が樹種から溶出する。
この様な状態になると、セメントの硬化阻害が起こり、木質セメント板として成形出来ないほどに諸物性に悪影響を及ぼす。
かといって、セメント硬化阻害物質の少ない樹種を限定することは手間がかかり、おのずとコストアップにつながる。
その為に、従来は、セメント硬化阻害物質が木質補強材から溶出しないうちに硬化させてしまうか、セメント硬化阻害物質が木質補強材から溶出しないように木質補強材自体を処理するか、木質補強材から溶出してきたセメント硬化阻害物質を除去するか、木質補強材から溶出してきたセメント硬化阻害物質をセメントの硬化を阻害しないように処理するかの４つの方法が取られてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
たとえば、特開平９−１５６９８７のように、ケイ酸アルカリ金属塩を添加して、一次硬化において水蒸気を噴霧して急速に内部まで加熱し、ケイ酸アルカリ金属塩で木質補強材をコ−ティングしつつ急速に硬化を起こさせてセメント硬化阻害物質の溶出を阻止する方法がある。しかしながら、上記の方法ではコ−ティング材としての添加物が必要となりコストアップにつながる。
他の３つの方法においてもすべて手間とコストが掛かり実用的とは言えなかった。
【０００６】
また従来から、例えば特開２０００−３０２５６９のように、一次硬化短縮の為に、炭酸化処理が行われている。
しかしながら、特開２０００−３０２５６９のように木質補強材がパルプの場合は一次硬化のあと、スプリングバックは起こりにくいが、木質補強材が木片などの塊状である場合には、加圧の後に木片の復元力によってスプリングバックが起きやすく、その為に木質セメント板が設定寸法よりも厚くなってしまうことがあった。
【０００７】
そこで本発明はセメントの硬化阻害物質の溶出を阻止する必要がなくスプリングバックの発生のない木質セメント板を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本請求項１に記載の発明は、セメント系無機材料と木質補強材を主原料として、前記原料を混合し型板上に散布してマットを成形し、該マットを加圧圧締したままの状態で炭酸雰囲気下で硬化養生を行うことによって得られる木質セメント板であることを特徴としている。
上記の構成によれば、諸物性が安定した木質セメント板を得ることが出来る。
【０００９】
また、本請求項２に記載の発明は、セメント系無機材料と木質補強材を主原料とした木質セメント板の乾式製造方法において、前記原料を混合し型板上に散布してマットを成形し、該マットを加圧圧締したままの状態で炭酸雰囲気下で硬化養生を行うことを特徴としている。
上記の構成によれば、セメント硬化阻害物質の溶出が多い樹種を使用することが出来、また、硬化養生時間の短縮、性能の安定化が図れる。
【００１０】
また、本請求項３に記載の発明は、前記炭酸雰囲気下での硬化養生を耐圧力釜内にて行うことを特徴としている。
上記の構成によれば、安定した硬化養生条件が得られ、性能の安定化が図れる。
【００１１】
また、本請求項４に記載の発明は、前記木質補強材としてセメント硬化阻害物質の溶出の多い樹種を使用することを特徴としている。
上記の構成によれば、樹種を選択する手間、コストがかからず、しかも、間伐材のような廃木を使用することもできるので、環境に優しい木質セメント板の製造方法とすることができる。
【００１２】
また、本請求項５に記載の発明は、前記炭酸雰囲気下での硬化養生が炭酸ガス濃度２０％以上で圧力０．５ＭＰａ以上で行うことを特徴としている。
上記の構成によれば、セメントの水和反応が速やかに進むので、硬化養生時間の短縮化が図れる
【００１３】
また、本請求項６に記載の発明は、前記炭酸雰囲気下での硬化養生時間が４時間以下であることを特徴としている。
上記の構成によれば、硬化養生時間の短縮化が図られ、生産効率がアップする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を具体的に説明する。
〔セメント系無機材料〕
本発明に用いられるセメント系無機材料としては、ポルトランドセメント、高炉スラグセメント、シリカセメント、フライアッシュセメント、アルミナセメント、白色セメント等のセメント類がある。上記セメント類は二種以上混合使用されてもよい。
【００１５】
〔木質補強材〕
本発明に用いられる木質補強材としては、木粉、木毛、木片、木質繊維、木質パルプ、木質繊維束、ドライパルプ等の形状のものが使用される。好ましい木質補強材の形状としては、巾０．５〜２．０ｍｍ、長さ１〜２０ｍｍ、長さと厚みの比率が２０〜３０の木片や、直径０．１〜２．０ｍｍ、長さ２〜３５ｍｍの分枝および／または彎曲および／または折曲した木質繊維束がある。また、本発明に用いられる木質補強材の樹種としては、ひのき、杉辺材、ひば、松、あかまつ、いたや楓、白樺辺材、もみ、みずなら、米ひば、米ひのき、米もみ、スプル−ス、アガチス、タ−ミナリア、レッドラワン、レッドメランチ、メダジュゴン等のセメント硬化阻害物質の少ない樹種はもちろん、杉芯材、からまつ、さわら、こみね楓、桐、白樺芯材、ぶな、なら、けやき、米杉、米松、米つが、イエロ−ラワン、イエロ−セラヤ、イエロ−メランチ、マンガシノロ、メルサワ、ジェルトン、メラピ、アカシアマンギュ−ム、ダグラスファ、ケナフ、竹、麻、バカス、もみがら、稲わら等のセメント硬化阻害物質を多く含む樹種についても使用出来る。また、製木するときに除去される樹皮についても使用出来る。上記木質補強材は二種以上混合されてもよい。また、木質補強材として木質スクラップから再生したものを使用することも出来る。
【００１６】
〔第三成分〕
上記以外の成分として、パ−ライト、シラスバル−ン、膨張粘土、バ−ミキュライト、焼成珪藻土等の無機軽量体や、マイカ、粘土、キラ、ベントナイト等の無機成分が使用されてもよい。
また、ケイ砂、ケイ石粉、シリカ粉、シリカフュ−ム、フライアッシュ、高炉スラグ、シラスバル−ン、パ−ライト、珪藻土、ドロマイト等のケイ酸含有物質が使用されてもよい。
その他の添加剤として、公知の界面活性剤、撥水剤、分散剤、減水剤、セメント硬化促進剤等が使用されてもよい。
【００１７】
〔木質セメント板の製造方法〕
本発明の製造方法としては、乾式製造方法が用いられる。
ここでいう乾式製造方法には、原料混合物を水分の添加することなく型板上に散布し積層物マットを形成しこのマットに所定量の水を添加する製造方法の他に、原料混合物に所定量の水を添加混合したのち型板上に散布し積層物マットを形成する、いわゆる半乾式製造方法も含まれる。
本発明の木質セメント板の製造方法は、セメント系無機材料を７０〜９０質量％、木質補強材１０〜３０質量％を主原料として混合する。
他の原料はセメントや木質補強材と置換される。
これらの原料の全固形分に対し添加水を２５〜４５質量％で添加し、混合し原料混合物を得る。
この原料混合物を、型板上に散布してマットを成形する。
ここで型板とはエンボス柄模様を形成したもの、搬送板的なもの等、散布する原料を受け取りマットが形成される支持板であれば特に限定されない。
このマットを積載した型板を図１のように硬化養生用の台車の上に数段から数十段重ねて、図２のように上盤により加圧し、図３のように連結具等により圧締する。加圧圧締圧力は０．６〜２．０ＭＰａがよい。
この加圧圧締したままの状態で台車を４０〜８０℃の低温での硬化（いわゆる一次硬化）を行わずに、そのまま耐圧力釜内で炭酸雰囲気下で硬化養生を行う。耐圧力釜としてはオ−トクレ−ブ釜を使用し、オ−トクレ−ブ釜には数台車まとめて挿入する。
そのために例えば、１０台車をまとめて挿入する場合、１０台車目が出来上がるまで、１〜９台車目はオ−トクレ−ブ釜の前で待機する必要がある。
しかしながら、これらのマットおよび台車は加熱されていないので、セメントの水和反応はほとんど開始されておらず、そのために１台車目と１０台車目の硬化状態はほとんど同じである。そのために最終段階での木質セメント板の諸物性はばらつきがない。
また、セメント水和反応途中である硬化後の型板からの脱型や積み替えがないので、結露が起きず、そのために木質セメント板内の物性のばらつきも少ない。オ−トクレ−ブ釜内での炭酸雰囲気下での硬化養生は炭酸ガス濃度２０％〜１００％で、圧力０．５〜７．５ＭＰａ、時間は４時間以下で行われる。
この際、炭酸ガスが均一に伝わるように、型板に表面まで到達しない穴を型板の裏面から施しても良い。
オ−トクレ−ブ釜内での炭酸雰囲気下での硬化養生では、セメントの水和反応が進み、また、セメントの水和反応により生成した水酸化カルシウムを炭酸ガスにより、炭酸カルシウムに変化させ、セメント硬化体の細孔を埋設し、強度を増進させる。
また、オ−トクレ−ブ釜内での炭酸雰囲気下での硬化養生はセメントの水和反応を通じて圧締した状態で行っているので、オ−トクレ−ブ釜内での炭酸雰囲気下での硬化養生を終えた木質セメント板はスプリングバックを起こすことがない。
以上の説明では例として単層の木質セメント板について説明したが、本発明の木質セメント板は二層、三層構造とされても良い。
二層構造の場合には、まず粒子径の細かい木質補強材が混合されている原料混合物を型板上に散布し表層とし、次にその上に粒子径の大きい木質補強材が混合されている原料混合物を散布して芯層として二層構造のマットを成形し、該マットを上記のとおり加圧圧締、硬化養生させる。
三層構造の場合には、更に芯層の上に粒子径の細かい木質補強材が混合されている原料混合物を散布して裏層として三層構造のマットを成形し、該マットを上記のとおり加圧圧締、硬化養生させる。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を挙げる。
【００１９】
〔実施例〕
表１に示す原料混合物を調製し、表１の条件で実施例１〜５の木質セメント板を得た。
また、表３に示す原料混合物を調製し、表３の条件で実施例６〜９の木質セメント板を得た。
【００２０】
〔比較例〕
表２に示す原料混合物を調製し、表２の条件で比較例１〜５の木質セメント板を得た。
また、表４に示す原料混合物を調製し、表４の条件で比較例６〜９の木質セメント板を得た。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
【表２】
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【００２３】
【表３】
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【００２４】
【表４】
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【００２５】
表１、表２に示されるように、セメント硬化阻害物質を多く含んでいる杉芯材、からまつを使用した実施例１、２と比較例１、２を比べると、従来の硬化養生方法の比較例１、２は一次硬化後に硬化不良になり、木質セメント板として成形出来なっかったが、本発明の炭酸雰囲気下による硬化養生方法の実施例１、２は、セメント硬化阻害物質を多く含んでいる杉芯材やからまつの木質補強材を使用しても木質セメント板として問題のない優れた諸物性を得られた。
また、セメントの硬化阻害物質をあまり含んでいないあかまつやひのきを使用した実施例３、４と比較例３、４を比べると、両者共に木質セメント板として成形出来たが、諸物性は本発明の炭酸雰囲気下による硬化養生方法の実施例３、４のほうが優れた値を示した。
セメント硬化阻害物質をあまり含んでいないあかまつを少量添加した実施例５と比較例５とを比べても諸物性は実施例５のほうが多少良かった。
また、三層構造に成形した表３、表４に示される実施例６〜９と比較例６〜９とを比べても、同様に実施例６〜９はセメント硬化阻害物質を多く含んでいる樹種を木質補強材として使用しても、すべて木質セメント板として優れた諸物性を得られたが、従来の硬化養生方法の比較例６〜９は硬化不良で木質セメント板が成形出来なかったり、成形出来ても諸物性が実施例よりも劣った値となった。
【００２６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本請求項１に記載の発明によれば、セメント系無機材料と木質補強材を主原料として、前記原料を混合し型板上に散布してマットを成形し、該マットを加圧圧締したままの状態で炭酸雰囲気下で硬化養生を行うことによって得られる木質セメント板であるので、諸物性が安定した木質セメント板を得ることが出来る。
【００２７】
また、本請求項２に記載の発明によれば、セメント系無機材料と木質補強材を主原料とした木質セメント板の乾式製造方法において、前記原料を混合し型板上に散布してマットを成形し、該マットを加圧圧締したままの状態で炭酸雰囲気下で硬化養生を行うので、セメント硬化阻害性の高い樹種を使用することが出来、また、硬化養生時間の短縮、性能の安定化が図れる。
【００２８】
また、本請求項３に記載の発明によれば、前記炭酸雰囲気下での硬化養生をオ−トクレ−ブ釜内にて行うので、安定した硬化養生条件が得られ、性能の安定化が図れる。
【００２９】
また、本請求項４に記載の発明によれば、前記木質補強材としてセメント硬化阻害物質の溶出の多い樹種を使用するので、樹種を選択する手間、コストがかからず、しかも、間伐材のような廃木を使用することもできるので、環境に優しい木質セメント板の製造方法とすることができる。
【００３０】
また、本請求項５に記載の発明によれば、前記炭酸雰囲気下での硬化養生が炭酸ガス濃度２０％以上で圧力０．５ＭＰａ以上で行うので、セメントの水和反応が速やかに進み硬化養生時間の短縮化が図れる。
【００３１】
また、本請求項６に記載の発明によれば、前記炭酸雰囲気下での硬化養生時間が４時間以下であることで、硬化養生時間の短縮化が図られ、生産効率がアップする。
【図面の簡単な説明】
【図１】台車に成形マットが積載された状態を示すオ−トクレ−ブ釜内での炭酸雰囲気下での硬化養生の台車の概略側面図
【図２】台車に上盤を載せて加圧圧締する前の状態を示すオ−トクレ−ブ釜内での炭酸雰囲気下での硬化養生の台車の概略側面図
【図３】上盤の上から加圧し連結棒と連結片を連結ピンにて連結し圧締した状態を示すオ−トクレ−ブ釜内での炭酸雰囲気下での硬化養生の台車の概略側面図
【符号の説明】
１　　成形マット
２　　型板
３　　台車
４　　上盤
５　　連結棒
６　　連結ピン
７　　連結片
【図１】
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【図２】
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【図３】
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