(57)【要約】【課題】  本発明は木質セメント板の木質補強材の使用量を減らしても、強度が充分確保されるようにすることを課題とする。【解決手段】  水硬性無機材料と、微小繊維状セルロースを含む木質補強材とを主体とする原料混合物を加水した上で基板上に撒布してマットをフォーミングし、該マットを圧締、養生、硬化せしめる木質セメント板の製造方法を提供する。  微小繊維状セルロースは補強効果が大きく、木質補強材の添加量を減らすことが出来る。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水硬性無機材料と、微小繊維状セルロースを含む木質補強材とを主体とする原料混合物を加水した上で基板上に撒布してマットをフォーミングし、該マットを圧締、養生、硬化せしめることを特徴とする木質セメント板の製造方法。
【請求項２】
該微小繊維状セルロースは平均径０．０１〜１μｍ、平均長さ１００〜１０００μｍである請求項１に記載の木質セメント板の製造方法。
【請求項３】
上記木質補強材は原料混合物中に１０〜４０質量％含有され、該原料混合物中に上記微小繊維状セルロースが５質量％以下の量で含有されている請求項１または２に記載の木質セメント板の製造方法。
【請求項４】
上記木質補強材には木片および／または木質繊維束が含まれている請求項１〜３に記載の木質セメント板の製造方法。
【請求項５】
上記原料混合物中の水分含有量が３０〜５０質量％になるように加水されている請求項１〜４に記載の木質セメント板の製造方法。
【請求項６】
上記微小繊維状セルロースは上記原料混合物に加水する時、水に分散して原料混合物に添加される請求項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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば外壁材、屋根材等に使用される木質セメント板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から木片、木質繊維束、木毛、木粉、木質パルプ等の木質補強材によって補強したセメント板である木質セメント板は、外壁材や屋根材のような建築板として多用されている。
該建築板を押出成形や抄造によって製造する場合、押出成形性や抄造性を考慮して最近では上記木質補強材として微小繊維状セルロースを含む木質セメント成形体が提供されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。
木質セメント板の製造方法としては、上記したように押出成形法、抄造法（湿式法）の他に型枠や搬送板上に原料混合物を撒布してマットをフォーミングし、該マットを圧締、養生、硬化せしめる乾式法あるいは半乾式法がある。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２９８４４号公報（〔請求項１〕）
【特許文献２】特公平６−９９１７３号公報（〔請求項１〕）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記乾式法や半乾式法は押出成形法や抄造法に比べて生産性が非常に良く、木質セメント板の製造方法として望ましい方法であるが、木質補強材として上記微小繊維状セルロースを使用した木質セメント板の製造には、上記乾式法あるいは半乾式法は適用されていない。
本発明は、木質セメント板の木質補強材の使用量を減らしても、生産性が良く、強度が充分確保されるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記従来の課題を解決するための手段として、水硬性無機材料と、微小繊維状セルロースを含む木質補強材とを主体とする原料混合物を加水した上で基板上に撒布してマットをフォーミングし、該マットを圧締、養生、硬化せしめる木質セメント板の製造方法を提供するものである。
該微小繊維状セルロースは平均径０．０１〜１μｍ、平均長さ１００〜１０００μｍであることが好ましく、また上記木質補強材は原料混合物中に１０〜４０質量％含有され、該原料混合物中に上記微小繊維状セルロースが５質量％以下の量で含有されていることが好ましい。
また上記木質補強材には木片および／または木質繊維束が含まれていることが好ましく、上記原料混合物中の水分含有量が３０〜５０質量％になるように加水されていることが好ましい。
更に上記微小繊維状セルロースは上記原料混合物に加水する時、水に分散して原料混合物に添加されることが好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
〔作用〕
微小繊維状セルロースは非常に微小であり、かつ細いので原料混合物中に均一に分散し易く、また繊維間に粉体を取込みやすく、補強効果が大きいので、木質補強材全体の添加量を減らすことが出来る。
そして上記したように微小繊維状セルロースは非常に微小であり、かつ細いので該微小繊維状セルロースを混合した原料混合物はほぐれ易く、基板上に撒布し易く、均一な密度のマットをフォーミングすることが出来る。特に該微小繊維状セルロース以外の木質補強材として、木片や木質繊維束のような嵩高な絡みにくいものを使用すると、原料混合物の撒布作業性は一層良くなる。
更に該微小繊維状セルロースを使用すれば、板の表面が緻密になりかつ平滑になる。したがって吸湿吸水性が抑制され、耐クラック性、耐凍結安定性が向上する。
【０００７】
〔効果〕
本発明にあっては、木質補強材の添加量を減らしても強度の充分ある木質セメント板が提供される。そして本発明では木質セメント板を乾式法で製造するから非常に生産性が良好で安価に提供出来る。
以下に本発明を詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
〔水硬性無機材料〕
本発明において使用される水硬性無機材料としては、ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント、アルミナセメント等のセメント類を用いる。該セメント類は水存在下において水和反応によって硬化する。
【０００９】
〔木質補強材〕
本発明に使用する木質補強材としては、木片、木粉、木質繊維、パルプ、木質繊維束、木毛、竹繊維、麻繊維等が例示される。
特に望ましい木質補強材としては、木片および／または木質繊維束がある。該木片としては巾０．５〜２mm、長さ１〜２０mm、アスペクト比（長さ／厚み）２０〜３０の木片が使用され、木質繊維束としては、通常主幹の径が約０．１〜２．０mm、主幹の実長が約２〜３５mm、更に望ましくは１０〜３０mmの範囲にあり、該木質繊維束は分枝および／または弯曲および／または折曲させた形状のものが望ましい。上記木片や木質繊維束は原料混合物中でほぐれ易く、均一に混合することが出来、また撒布作業性を向上せしめる。
【００１０】
本発明では更に微小繊維状セルロースを添加する。該微小繊維状セルロースは、例えば繊維状セルロースの懸濁液を高圧下小径オリフィスに高速度で通過させることによって該繊維状セルロースを剪断力によって切断することによって製造される（特公昭６０−１９９２１号公報）。
該微小繊維状セルロースは、通常平均径０．０１〜１μｍ、平均長さ１００〜１０００μｍである。
上記微小繊維状セルロースも原料混合物中に均一に分散し易くかつほぐれ易いので、撒布作業性を向上せしめる。
【００１１】
〔第三成分〕
上記原料の他に更にセメントの一部をケイ砂、ケイ石粉、シリカヒューム、高炉スラグ、フライアッシュ、シラスバルーン、パーライト、ベントナイト、ケイソウ土等のケイ酸含有物質および／またはポゾラン物質で置換してもよいし、あるいは塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化鉄、塩化アルミニウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム等の塩化物の無水物あるいは結晶化物、硫酸アルミニウム、ミョウバン、硫酸鉄、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム等の硫酸塩の無水物あるいは結晶化物、硝酸カルシウム、亜硝酸カルシウム等の硝酸塩、亜硝酸塩の無水物あるいは結晶化物、蟻酸カルシウム、酢酸カルシウム等の蟻酸塩、酢酸塩の無水化物あるいは結晶化物、アルミン酸ソーダ、水ガラス等のセメント硬化促進剤やワックス、パラフィン、シリコン等の撥水剤、発泡性ポリスチレンビーズ等の発泡性熱可塑性プラスチックビーズ等を添加してもよい。
【００１２】
〔木質セメント板廃材粉砕物〕
本発明では更に木質セメント板廃材粉砕物を添加してもよい。該木質セメント板廃材粉砕物とは、木片、木質繊維束、木粉、木質パルプ等の木質補強材を使用した木質セメント板の廃材粉砕物であって、例えば外壁材や屋根材等に使用した建築物の取壊し、改修等の際に発生する廃材、あるいは該木質セメント板を製造する際に発生する切屑、端切れ等である。これらの廃材を粉砕物として木質セメント板原料に混合して木質セメント板の製造に再利用するものである。
上記木質セメント板廃材はハンマーミルによって通常０．５〜２．０mmの粒径の一次粉砕物に粉砕され、該一次粉砕物は木質セメント板原料の一部として再利用することが出来るが、更に該一次粉砕物をローラミルによって二次粉砕した二次粉砕物を原料として使用してもよい。本発明に使用される木質セメント板廃材粉砕物は比表面積が４０００〜８０００ cm2／g の程度とされることが望ましい。
【００１３】
〔原料調合〕
本発明にあっては、上記水硬性無機材料と上記木質補強材とを主体とする原料混合物中に水硬性無機材料は３０〜８０質量％、木質補強材は通常１０〜４０質量％添加される。上記原料混合物には所望なれば、上記第三成分を若干量添加され、それから上記原料混合物は水分含有量が３０〜５０質量％になるように加水される。
上記微小繊維状セルロースは上記原料混合物中に通常５質量％以下の量、望ましくは０．０５質量％以上の量で添加されるが、該微小繊維状セルロースは他の木質補強材とは別に、加水時に水に分散して原料混合物に添加される。前記したように、該微小繊維状セルロースは水に均一に分散し易く、したがって水に分散させた状態で該微小繊維状セルロースを原料混合物に添加すれば、該微小繊維状セルロースを原料混合物に均一混合することが出来る。
【００１４】
〔木質セメント板の製造〕
本発明では木質セメント板の製造は一層あるいは三層構造の乾式法（半乾式法）が適用される。
本発明の一層構造の木質セメント板は原料混合物を基板上に散布してマットをフォーミングし、該マットを圧締養生硬化せしめることによって製造される。上記原料混合物は、通常上記水硬性無機材料３０〜８０質量％、木片および／または木質繊維束の木質補強材１０〜４０質量％、このようにして調製された原料混合物には更に、平均径０．０１〜１μｍ、平均繊維長１００〜１０００μｍの微小繊維状セルロース５質量％以下添加された水が３０〜５０質量％以下となるように添加され、セメント硬化促進剤が数質量％以下の量で添加調製される。このように調製された原料混合物は上記したように基板上に散布してマットをフォーミングし、該マットを圧締養生硬化せしめることによって製造される。
【００１５】
連続製造法においては、上記基板は搬送板として多数個ベルトコンベア上に載置並列せしめられる。
基板上に散布された原料混合物は所望なればロール等によって若干押圧されることによって厚みを調節され、かつ表面を平滑化されてマットとされ、該マットはそれから水分存在下で工程２の圧締予備硬化され、所望の形状に成形される。
【００１６】
圧締条件は通常圧締圧１〜３ＭＰa 、温度６０〜８０℃、圧締時間６〜２０時間程度で行われ、加熱は通常蒸気にて行われる。圧締は二つの基板間に上記マットを挟圧することによって行われるが、該基板面には所定の形状、凹凸模様等が施されてもよい。上記工程２の圧締予備硬化によって得られた予備硬化物は工程３においてオートクレーブ中にて養生される。
【００１７】
養生条件は通常圧力０．６〜１ＭＰa 、温度１６０〜１８０℃、時間５〜１０時間程度である。上記オートクレーブ養生によりセメントとケイ酸含有物質とのケイ酸カルシウム反応が行われる。
また工程３においては２５℃の常温で７日間養生してもよい。ただしこの場合はケイ酸含有物質の配合比を下げて、セメントを増やした配合とすることが望ましい。
このようにして本発明の一層構造の木質セメント板が製造されるが、該木質セメント板の比重は通常０．８〜１．２である。
【００１８】
三層構造の木質セメント板の場合、表裏層用の原料混合物Ａの組成は、通常セメント３０〜５５質量％、ケイ酸含有物質１５〜３５質量％、木片の木質補強材５〜２０質量％、木粉１〜８質量％、木質セメント板廃材粉砕物５〜３０質量％、平均径０．０１〜１μｍ、平均繊維長１００〜１０００μｍの微小繊維状セルロース５質量％以下添加された水が３０〜５０質量％添加されて調製される。
芯層用の原料混合物Ｂの組成は、通常セメント３０〜５５質量％、フライアッシュ０〜２５質量％、木片の木質補強材２〜１５質量％、木質繊維束の木質補強材５〜２０質量％、発泡ポリスチレンビーズ２〜３質量％、木質セメント板廃材粉砕物５〜４０質量％、このようにして調製された原料混合物には、更に平均径０．０１〜１μｍ、平均繊維長１００〜１０００μｍの微小繊維状セルロース５質量％以下添加された水が３０〜５０質量％以下となるように添加されて調製される。
上記原料混合物Ａ、Ｂには通常さらにセメント硬化促進剤が数質量％以下の量で添加される。
【００１９】
上記表裏層の原料混合物Ａの場合には、木質補強材として通常目開き４．５mm以下のフレーク状の木片や緻密構造を与えるために目開き０．５〜１．５mmの粒径の木粉等の微細木質補強材を使用し、また上記芯層の原料混合物Ｂの場合には粗構造を与えるために木質補強材として通常目開き４．５〜１０mmのフレーク状の木片や平均径１．０mm、長さ２０mm程度の木質繊維束等の粗大木質補強材を使用することが望ましい。
【００２０】
三層構造の木質セメント板の製造方法としては、基板上に上記原料混合物Ａをマット状に散布し、次いでその上に上記原料混合物Ｂをマット状に散布し、更にその上に上記原料混合物Ａをマット状に散布するものである。木質補強材として木片と木質繊維束、特に上記分枝および／または弯曲および／または折曲させることによって嵩高くされた木質繊維束を用いると、原料混合物がほぐれ易くなり、型板上に均一に散布し易くなる。
【００２１】
上記三層構造のマットは前記一層構造のマットと同様に圧締養生硬化される。オートクレーブ養生にあっては、一層構造のマットと同様、セメントとケイ酸含有物質とのケイ酸カルシウム反応が完全に行われるが、更に芯層に発泡性熱可塑性プラスチックビーズを添加した場合には該発泡性熱可塑性プラスチックビーズは完全に発泡し、発泡体粒は溶融してその後急速に収縮して芯層内部に多数の空孔が形成される。そして該空孔内壁面には熱可塑性プラスチックコーティング層が形成される。
【００２２】
このようにして製造された三層構造の木質セメント板の表裏層の厚みは通常全体の厚みの１０〜３０％、比重は０．８〜１．２である。
【００２３】
前記したように微小繊維状セルロースはほぐれ易く、更に木質補強材として木片および／または木質繊維束を用いた場合には、該木片および／または木質繊維束もほぐれ易いので、結果として原料混合物が非常にほぐれ易くなり、基板上への撒布が容易であり、均一なマットをフォーミングすることが出来る。
以下に本発明を更に具体的に説明する。
【実施例】
【００２４】
［実施例１〜５、比較例１、２］
表１に示すように、セメント７５質量％、木質補強材として木片２０〜２５質量％以下、微小繊維状セルロースを０．１〜５．０質量％添加した水４５質量％を添加調製した実施例１〜５、また該微小繊維状セルロース無添加、７．０質量％添加した比較例１、２の各組成によって、板厚１４．０mmの一層構造の木質セメント板試料を作成した。
【００２５】
【表１】
2005059513.tif 000002
【００２６】
表１に示すように、微小繊維状セルロースを原料混合物中に５質量％以下の量で添加した実施例１〜５の試料は、曲げ強度は充分あり、かつクラックも発生しないが、微小繊維状セルロースが５質量％以上の量（７質量％）で添加されている比較例２の試料は逆に分散性が悪くなる傾向にあり、クラックが発生する。また木質補強材として木片を含んでも微小繊維状セルロースを含まない比較例１は曲げ強度が低い。
【００２７】
[実施例６〜８、比較例３]
表２に示すように、セメント、ケイ砂、木質補強材として木片、木粉、微小繊維状セルロース、木質セメント板廃材粉砕物であるリジェクトを添加した表裏層用原料混合物、木片の一部と木粉に代えて木質繊維束、発泡ポリスチレンビーズを添加した芯層用原料混合物を用いた実施例６〜８、また表裏層、芯層共に微小繊維状セルロースを無添加とした比較例３の各組成によって、板厚１６．０mmの三層構造の木質セメント板試料を作成した。
【００２８】
【表２】
2005059513.tif 000003
【００２９】
実施例６〜８、比較例３の木質セメント板試料の物性を表３に示す。
【００３０】
【表３】
2005059513.tif 000004
【００３１】
表３に示すように微小繊維状セルロースを含まない比較例３は実施例６，７，８よりも曲げ強度に劣る。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の木質セメント板は木質補強材の添加量を減らすことが出来、外壁材や屋根材等の建築材料に有用である。