(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水の中で無機繊維を解繊して無機繊維懸濁液を調製する懸濁液調製工程と、この懸濁液調製工程で調整した懸濁液を貯蔵タンクに保存する工程と、その貯蔵タンクから取り出した前記懸濁液と水硬性物質とを混合して硬化させる硬化工程とを有する複合板の製造方法であって、
前記懸濁液調製工程の無機繊維懸濁液が下記式（１）で示される陽イオン界面活性剤および増粘剤としてメチルセルロース、ポリアクリルアミド、または多糖類を含有することを特徴とする複合板の製造方法。
【化１】
0004674058.tif 000006
（式中Ｒ１は、炭素数１〜１８の飽和又は不飽和のアルキル基を表し、Ｒ２はベンジル基又は炭素数１０〜１８の飽和若しくは不飽和のアルキル基を表す。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機繊維を含む複合板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無機繊維を含む複合板が新規建材として注目されている。この複合板は、例えば、以下の製造方法により製造されている（例えば、特許文献１参照）。まず、無機繊維を所定量の水に分散させ懸濁液を調製する。そして、懸濁液に水硬性物質を添加して混合攪拌し、スラリーを調製する。そして、スラリーを型に流し、乾燥させて複合板とする。
この複合板には無機繊維が含まれているから、曲げ強度が無機繊維を含有しないものと比較して強いという特徴がある。
【特許文献１】特開２００４−５１３９６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記複合板を製造する際に、無機繊維の懸濁液を貯蔵タンク中で所定期間、貯蔵する場合がある。この際に、懸濁液を静置しておくと無機繊維は沈降してしまう。このため、懸濁液を貯蔵タンク中で攪拌する必要がある。
【０００４】
ところが、貯蔵タンク中で、懸濁液を攪拌すると無機繊維は沈降しないものの、無機繊維同士が絡み合い再凝集して米粒状の凝集体になり、無機繊維の分散性が低下するという問題点があった。そして、この米粒状に凝集した無機繊維を含む懸濁液を貯蔵タンクから送液しようとしても、送液パイプ中に詰まりやすいという問題点があった。
また、米粒状に凝集した無機繊維の懸濁液を用いて複合板を製造したとしても、複合板中では、図１（Ａ）に示されるように無機繊維３が凝集した状態であるため、複合板の曲げ強度は必ずしも十分とはいえなかった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、無機繊維同士の再凝集を抑制することによって、無機繊維の分散性を向上させ、曲げ強度の改善された複合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】
【０００５】
本発明者らは、無機繊維同士の再凝集を抑制して、無機繊維の分散性を向上するため鋭意研究を重ねた。その結果、無機繊維を、第４級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤を添加した水の中で解繊すると、無機繊維同士の再凝集が抑制されて、無機繊維の分散性が向上することを見いだした。
【０００６】
ここで本発明によって、無機繊維同士の再凝集が抑制されて、無機繊維の分散性が向上する推察機構を説明する。水中で、無機繊維はマイナス電位を示し、第４級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤はプラス電位を示す。よって、無機繊維表面への陽イオン界面活性剤の吸着性は強いものと考えられる。そして、このように陽イオン界面活性剤が吸着した無機繊維同士は、その表面に吸着した陽イオン界面活性剤のプラス電荷により反発し合うことなり、無機繊維同士の再凝集が抑制されて、無機繊維の分散性が向上するものと推察される。本発明はこの知見に基づいてなされたものである。
【００１２】
すなわち、請求項１の発明は、水の中で無機繊維を解繊して無機繊維懸濁液を調製する懸濁液調製工程と、この懸濁液調製工程で調整した懸濁液を貯蔵タンクに保存する工程と、その貯蔵タンクから取り出した前記懸濁液と水硬性物質とを混合して硬化させる硬化工程とを有する複合板の製造方法であって、前記懸濁液調製工程の無機繊維懸濁液が下記式（１）で示される陽イオン界面活性剤および増粘剤としてメチルセルロース、ポリアクリルアミド、または多糖類を含有することを特徴とする。
【化１】
0004674058.tif 000002
（式中Ｒ１は、炭素数１〜１８の飽和又は不飽和のアルキル基を表し、Ｒ２はベンジル基又は炭素数１０〜１８の飽和若しくは不飽和のアルキル基を表す。）
【発明の効果】
【００１３】
本発明の複合板の製造方法を用いると、第４級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤により、無機繊維同士の再凝集が抑制されて、無機繊維の分散性が向上する。
よって、この方法で得られた無機繊維の懸濁液に、水硬性物質を混合して硬化させると、無機繊維の分散性が高く、曲げ強度に優れた複合板が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の複合板の製造方法では、無機繊維を、第４級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤および増粘剤としてメチルセルロース、ポリアクリルアミド、または多糖類を添加した水の中で解繊し、貯蔵タンクに保存する。
本発明に用いられる無機繊維は、無機物質を主成分とした繊維であり、例えば、岩綿等の鉱物繊維、グラスウール、炭素繊維等が挙げられ、岩綿、グラスウールが好適に使用される。これらの無機繊維は、一種類のみ使用しても良いし、２種以上を同時に使用しても良い。ここで、岩綿は、公知の岩綿、例えば、玄武岩、安山岩のような塩基性火成岩、高炉スラグ等を溶融し、溶融物を空気又は空気と水蒸気により吹き飛ばすことにより綿状としたものであれば、特に限定はされない。また、グラスウールはガラスを溶融し、噴射または遠心力を利用して繊維状にしたものであれば特に限定されない。
【００１５】
本発明において用いられる陽イオン界面活性剤は、上記式（１）で示される陽イオン界面活性剤である。ここで、式中Ｒ１は、炭素数１〜１８の飽和又は不飽和のアルキル基であり、例えば、メチル基、デシル基、ラウリル基、セチル基、オレイル基、ステアリル基等が挙げられる。
Ｒ２はベンジル基又は炭素数１０〜１８の飽和若しくは不飽和のアルキル基、例えば、デシル基、ラウリル基、セチル基、オレイル基、ステアリル基等が挙げられる。
【００１６】
さらに、上記一般式（１）は、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、セチルトリメチルアンモニウムクロライド、及びオレイルトリメチルアンモニムクロライドからなる群の中から選ばれた一種以上の陽イオン界面活性剤であることが望ましい。
【００１７】
なお、陽イオン界面活性剤の添加量は特に限定されないが、無機繊維１００重量部に対して、０．６〜２．５重量部が好ましく、特に０．６〜１．３重量部が好ましい。
０．６重量部未満であると、水中で無機繊維が十分に解繊されない傾向にあるからである。一方、１．３重量部より多くても無機繊維の解繊自体に影響しないが、後述する二次発泡を起こさずに、設定した密度の複合板を調製する為には、０．６〜１．３重量部が望ましいからである。
【００１８】
さらに本発明では、増粘剤として、メチルセルロース（ＭＣ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＭ）、グアーガム等の多糖類を使用する。これらの増粘剤を用いることで、後述するＳＶ値の経時変化が抑制される傾向にあるからである。すなわち、水の粘性を調整することで、無機繊維と水の比重差による沈降を防ぐことができる。
【００１９】
これらの増粘剤は、単独でも又は混合した状態でも使用することができる。増粘剤の添加量は特に限定されないが、無機繊維１００重量部に対して、０．３〜０．６重量部が好ましい。０．３重量部未満であると、後述するＳＶ値の経時変化が十分に抑制されない傾向にあるからである。一方、０．６重量部より多くても無機繊維の解繊自体には影響しないが、後述する二次発泡を起こさずに、設定した密度の複合板を調製する為には、０．３〜０．６重量部が望ましいからである。
【００２０】
上記方法で得られ貯蔵タンク中に保存された懸濁液に、水硬性物質を混合し、硬化させて無機繊維を含む複合板を製造する。このようにして製造された複合板１は、図１（Ｂ）に示されるように、第４級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤により、無機繊維３の分散性が高い。よって、無機繊維が骨格のような役割をして複合板の曲げ強度が向上する。
水硬性物質としては、水によって硬化する性質を持つ物質であれば特に限定されず、例えば、焼石膏、無水石膏、及びセメントの中から選ばれた少なくとも１種を好適に用いることができる。
【００２１】
＜実施例＞
以下、実施例によって本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２２】
１．  ＳＶ値の測定
＜参考例１＞
参考例１として、以下の表１に示すように、水１４２５ｇに無機繊維（岩綿）１４２.５ｇ及びラウリルトリメチルアンモニウムクロライド（表中では、「ＱＭ」と表す）３.５６ｇを添加し、一定時間（表１に示すように０分間、５分間、１０分間、１５分間、２０分間、２５分間、３０分間、６０分間）パルパーにより分散させた。所定時間分散後、懸濁液１リットルをメスシリンダーに採り、３０分間静置し、沈殿した無機繊維が占める容量、すなわち沈殿無機繊維容量（ｍｌ）を読み、下式でＳＶ値を算出した。
ＳＶ＝｛沈殿無機繊維容量(ｍｌ)／１０００(ｍｌ)｝×１００(%)
【００２３】
【表１】
0004674058.tif 000003
【００２４】
算出の結果、分散６０分後のＳＶ値が、分散当初（０分）とほぼ同じで、無機繊維の凝集（米粒化）による固液分離が観察されなかった。従って、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライドの効果により、無機繊維の再凝集が抑制されることが分かった。
そこで、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライドの効果の限界点を見極めるため、参考例２〜３のように、無機繊維に対するラウリルトリメチルアンモニウムクロライドの添加量を減らしていき、ＳＶ値を測定することで、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライドの効果を確認した。
【００２５】
＜参考例２＞
ラウリルトリメチルアンモニウムクロライドの添加量を１．８５ｇとした以外は参考例１と同様にしてＳＶ値を求めた。
【００２６】
＜参考例３＞
ラウリルトリメチルアンモニウムクロライドの添加量を０．８６ｇとした以外は参考例１と同様にしてＳＶ値を求めた。
【００２７】
結果を表１に示すが、参考例３のように、無機繊維に対して０.６重量%の添加量でも、再凝集の抑制効果があることが分かった。
【００２８】
上記の再凝集の抑制効果をさらに長時間維持するためには無機繊維懸濁液が増粘剤を含有することが有効であり、増粘剤（分散助剤）として、ＭＣ（メチルセルロース、信越化学工業・ｈｉメトローズ・ｈｉ９０ＳＨ-１５０００）、ＰＡＭ（ポリアクリルアミド、花王・スキッシュＫＬ）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール、日本合成化学・ゴーセノールＧＭ-１４Ｓ）及び多糖類(伊那食品工業・イナゲルＧＲ-１５、主成分：グアーガム)の添加を試みた（実施例１〜３、参考例４）。
【００２９】
＜実施例１＞
ラウリルトリメチルアンモニウムクロライドの添加量を０．８６ｇとし、さらにＭＣ（メチルセルロース、信越化学工業・ｈｉメトローズ・ｈｉ９０ＳＨ-１５０００）を０．８６ｇ添加した以外は参考例１と同様にしてＳＶ値を求めた。
【００３０】
＜実施例２＞
ラウリルトリメチルアンモニウムクロライドの添加量を０．８６ｇとし、さらにＰＡＭ（ポリアクリルアミド、花王・スキッシュＫＬ）を０．８６ｇ添加した以外は参考例１と同様にしてＳＶ値を求めた。
【００３１】
＜参考例４＞
ラウリルトリメチルアンモニウムクロライドの添加量を０．８６ｇとし、さらにＰＶＡ（ポリビニルアルコール、日本合成化学・ゴーセノールＧＭ-１４Ｓ）を０．８６ｇ添加した以外は参考例１と同様にしてＳＶ値を求めた。
【００３２】
＜実施例３＞
ラウリルトリメチルアンモニウムクロライドの添加量を０．８６ｇとし、さらに多糖類(伊那食品工業・イナゲルＧＲ-１５、主成分：グアーガム)を０．８６ｇ添加した以外は参考例１と同様にしてＳＶ値を求めた。
【００３３】
結果を表１に併記する。試験の結果、参考例４以外では、パルパーを用いた分散処理によるＳＶ値の経時変化が観られず、無機繊維の再凝集が効果的に抑制されていることが分かった。
【００３４】
また、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド以外の第４級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤についてもその効果の確認実験を行った。
【００３５】
＜参考例５＞
参考例１のラウリルトリメチルアンモニウムクロライドに代えて、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド（表中では「コータミン８６Ｗ（製品名）」と表す）を０．８６ｇ添加した以外は、参考例１と同様にしてＳＶ値を求めた。
【００３６】
＜参考例６＞
参考例１のラウリルトリメチルアンモニウムクロライドに代えて、セチルトリメチルアンモニウムクロライド（表中では「コータミン６０Ｗ（製品名）」と表す）を０．８６ｇ添加した以外は、参考例１と同様にしてＳＶ値を求めた。
【００３７】
結果を表１に併記する。試験の結果、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、セチルトリメチルアンモニウムクロライドでも、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライドと同様に、無機繊維の再凝集が抑制されることが分かった。
【００３８】
また、比較例１〜４として、第４級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤以外の界面活性剤である製品名α-フォ-マ（アニオン系界面活性剤、ＳＴＥＰＡＮ  ＣＡＮＡＤＡ社、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩）、製品名エマルゲン１０３（非イオン系界面活性剤、花王株式会社、ポリオキシエチレンラウリルエーテル（ＥＯ=１５モル付加物））、製品名アンヒトール２０ＢＳ（両イオン系界面活性剤、花王株式会社、ラウリルベタイン）をそれぞれ添加したもの、及び界面活性剤の無添加のものを評価した。
【００３９】
＜比較例１＞
参考例１のラウリルトリメチルアンモニウムクロライドに代えて、α-フォ-マを３．５６ｇ添加した以外は、参考例１と同様にしてＳＶ値を求めた。
【００４０】
＜比較例２＞
参考例１のラウリルトリメチルアンモニウムクロライドに代えて、エマルゲン１０３を３．５６ｇ添加した以外は、参考例１と同様にしてＳＶ値を求めた。
【００４１】
＜比較例３＞
参考例１のラウリルトリメチルアンモニウムクロライドに代えて、アンヒトール２０ＢＳを３．５６ｇ添加した以外は、参考例１と同様にしてＳＶ値を求めた。
【００４２】
＜比較例４＞
界面活性剤（ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド）を添加しないこと以外は、参考例１と同様にしてＳＶ値を求めた。
【００４３】
ＳＶ値を経時的に測定した結果を表１に併記するが、比較例１〜４では分散時間を長くすればするほど、ＳＶ値が小さくなり、無機繊維の凝集（米粒化）による固液分離が観察された。従って、比較例１〜３の界面活性剤は、無機繊維の分散剤として、効果が無いことが解った。
このような結果となったのは、電気化学的作用を有する第４級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤が無機繊維表面へ吸着することによって、無機繊維間に電気的斥力が作用して、無機繊維がほぐれ、分散されるが、他方、アニオン系、非イオン系、両性イオン系では、陽イオン界面活性剤のような作用を発揮しないため、分散効果が発現しなかったものと推測される。
【００４４】
２．複合板の作製、及びその曲げ強度の測定
参考例１〜６、実施例１〜３及び比較例１〜４の各種懸濁液を用いて、複合板Ａ１〜Ａ９及びＢ１〜Ｂ４を作製した。なお、表２に示すように、複合板Ａ１〜Ａ９は参考例１〜６及び実施例１〜３の懸濁液をそれぞれ使用し、複合板Ｂ１〜Ｂ４は比較例１〜４の懸濁液をそれぞれ使用した。
具体的に複合板Ａ１を例にとると、表２に示すように、参考例１の無機繊維懸濁液１５７１．０６ｇ（水１４２５ｇと無機繊維１４２．５ｇと界面活性剤３．５６ｇの合計量）に焼石膏２１６．９ｇ、パルプ繊維水溶液１０５.６ｇ(パルプ繊維３.８ｇ含有)、酸化澱粉１１.３ｇ、ガラス繊維３.８ｇを加え、攪拌機として、ポータブルミキサーを使って、３６０ｒｐｍで１分間攪拌しスラリーを得た。このように調製したスラリーを下面に濾布を敷いた金型に流し込み軽く表面を均した後に、下部から吸引脱水しながら、厚さ１２ｍｍになるように平板より上部からプレスした。このときのプレス圧力は６ｋｇｆ/ｃｍ２であった。石膏の水和硬化終了後、金型から取り出して２００℃で２０分間乾燥して平板状の複合板を得た。このような複合板を、懸濁液の分散時間が異なるもの（分散時間＝５、１０，１５，２０、２５、３０、６０分）につき７種作製した。
なお、複合板Ａ２〜Ａ９、複合板Ｂ１〜Ｂ４は、それぞれ表２に示された所定の無機繊維の懸濁液（懸濁液量は、表１に示される水１４２５ｇと無機繊維１４２．５ｇと所定量の界面活性剤の合計量）に、表２に示される重量の焼石膏、パルプ繊維水溶液、酸化澱粉、ガラス繊維を混合して複合板Ａ１と同様にして７種ずつ調製した。
【００４５】
【表２】
0004674058.tif 000004
【００４６】
なお、複合板Ａ１は、いずれの分散時間の懸濁液を使用しても、二次発泡（無機繊維懸濁液に焼石膏等を入れて攪拌した際の発砲）により、設定密度（０.５ｇ／ｃｍ３）よりやや小さな複合板が調製できた。従って、二次発泡を起こさずに、設定した密度の複合板を調製する為には、陽イオン界面活性剤ＱＭの添加量は、無機繊維に対して０．６〜１．３重量％程度が望ましいことがわかった。
【００４７】
このように製造した各種複合板の密度、曲げ強度を測定した。曲げ強度は、ＪＩＳ Ａ １４０８ 建築用ボードの曲げ強度及び衝撃試験方法の準拠して５号試験体の大きさで測定した。測定結果の一覧表を以下に示す。
【００４８】
【表３】
0004674058.tif 000005
【００４９】
この表３の結果より以下の事柄が分かった。分散時間が１０分以上の懸濁液を使用した場合について、複合板Ａ２〜Ａ９と、複合板Ｂ１〜Ｂ４とを比較すると、複合板Ａ２〜Ａ９の曲げ強度は、複合板Ｂ１〜Ｂ４のそれに比べて高い値を示していることが分かった。また、分散時間が長い懸濁液を使用する程、複合板Ａ２〜Ａ９の曲げ強度と、複合板Ｂ１〜Ｂ４の曲げ強度との差が大きくなる傾向があることが分かった。つまり、複合板Ａ２〜Ａ９は、使用した懸濁液の分散時間の長短によって曲げ強度がそれ程変化しないが、これに対して複合板Ｂ１〜Ｂ４では、使用した懸濁液の分散時間が長くなるにつれて、曲げ強度が低下している。これは、複合板Ａ２〜Ａ９に使用した懸濁液では、ＳＶ値が分散時間に関わらずほぼ一定であるが、複合板Ｂ１〜Ｂ４に使用した懸濁液では、ＳＶ値が分散時間が長くなるほど低下していることと対応している。
なお、増粘剤を含有する複合板Ａ４、Ａ５、Ａ７は、分散時間が６０分の懸濁液を用いても、曲げ強度が２.２Ｎ/ｍｍ２以上であり、非常に強靱な複合板となった。  
【００５０】
上記実験例では、陽イオン界面活性剤として、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等を用いて実験を行ったが、オレイルトリメチルアンモニムクロライド、ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド等の第４級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤を用いても、無機繊維の分散性が向上して曲げ強度の高い複合板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】複合板の断面の模式図
【符号の説明】
【００５２】
１…複合板
３…無機繊維
【図１】
0004674058.tif 000007