(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、混和材、補強繊維を含む原料スラリーを抄造成形してグリーンシートを得る工程であって、前記セメントの２０〜１００ｗｔ％を低熱セメントで置換配合する工程と、前記グリーンシートを面プレスして生板を得る工程と、前記生板同士を重ね合わせて積み上げて養生する工程とを含む低熱セメントを用いた繊維セメント板の製造方法。
【請求項２】
セメント、粉末珪石を含む混和材、補強繊維を含む原料スラリーを抄造成形してグリーンシートを得る工程であって、前記セメントの２０〜１００ｗｔ％を低熱セメントで置換配合する工程と、前記グリーンシートを面プレスして生板を得る工程と、前記生板同士を重ね合わせて積み上げてオートクレーブ養生する工程とを含む低熱セメントを用いた繊維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、セメント、混和材、補強繊維などからなる原料スラリーを慣用の抄造成形法で成形してなる繊維セメント板、特にノンアスベストの繊維セメント板に関するものである。
繊維セメント板は、板厚が薄く軽量であり、耐水性があり、不燃性であることから、水や火を使う台所、厨房、浴室等の内装壁材の用途から雨がかりの外壁、軒天井等の外装壁材の用途に広く用いられる。
素地のまま使用される場合や、直接ペイントあるいはクロス仕上げされる場合がある。したがって、表面の平滑性が要求される。
【０００２】
【従来の技術】
繊維セメント板は、セメントに、混和材、補強繊維などを配合した原料スラリーを抄造成形して製造される。近年は、ノンアスベスト化されつつある。製品の必要性状に応じて、原料の配合と養生方法を選択している。養生方法には、常圧下で養生する自然養生や蒸気養生（以下、常圧養生という）、高圧高温下で養生する高圧高温養生（以下、オートクレーブ養生という）がある。
高強度で長さ変化率の小さい特性が要求される繊維セメント板は、珪石粉末を配合した原料スラリーを抄造成形した後に、オートクレーブ養生して製造する。
【０００３】
繊維セメント板をノンアスベスト化する技術について、例えば、特開昭６１−１８３１８４がある。その公報には、原料として雲母を利用することを特徴とし、水硬性無機質として使用できるセメント類について記載されているが、本発明の特徴である低熱セメントの使用に関する記載はない。
オートクレーブ養生する繊維セメント板として、例えば、特開昭６４−２２５０２があり、その内容は、微粉末シリカを使用することが特徴となっている。さらに特開平１−２７０５５４は、シリカ源として粉末珪石とシリカフュームを併用することを特徴としている。しかし、両者共にセメントの種類については特段の記載がなく、低熱セメントの使用に関する目的、効果の記載およびそれらを示唆する記載もない。
【０００４】
繊維セメント板は、抄造成形によって多量生産される。製造工程において、まず抄造してグリーンシートを得、そのグリーンシートをプレス成形して生板を作り、この生板は各々の板同士を重ね合わせて積み上げて養生する。養生前の生板はセメントが未硬化な状態にある。この生板を養生すると表面の未硬化セメント分が硬化して、積み上げた生板の相接する面同士（以下単に、板の面同士という）がくっついて剥がれにくくなる、いわゆるブロッキングを生じることがある。ノンアスベストの繊維セメント板では、このブロッキング現象がしばしば生じ、養生後に、人手によって一枚づつ剥がすことが必要になり、自動化された工程で製造しにくくなるといった問題がある。
特に、オートクレーブ養生した場合に、このブロッキングが強く生じ、より剥がれにくくなる。この現象を防ぐために、製造工程中で離型油を塗布することが行われるが完全でなく、養生中、離型油の蒸発等で離型効果が発揮されないこともあり、また、離型油の一部が変色あるいは変質して繊維セメント板の汚れとなる等の問題が生じることが多々ある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
発明者等は、繊維セメント板の養生時に板同士が付着して剥がれにくくなるブロッキング現象を防止するために、セメントの硬化性の向上と付着性（ブロッキング性）の改善という相反する問題について鋭意研究を行った。その結果、セメントの一部ないし全部を低熱セメントに置換することで、この課題を解決するに至った。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の低熱セメントを用いた繊維セメント板の製造方法は、セメント、混和材、補強繊維を含む原料スラリーを抄造成形してグリーンシートを得る工程であって、前記セメントの２０〜１００ｗｔ％を低熱セメントで置換配合する工程と、前記グリーンシートを面プレスして生板を得る工程と、前記生板同士を重ね合わせて積み上げて養生する工程とを含むことを特徴とする。
【０００７】
また別の形態として、本発明の低熱セメントを用いた繊維セメント板の製造方法は、セメント、粉末珪石を含む混和材、補強繊維を含む原料スラリーを抄造成形してグリーンシートを得る工程であって、前記セメントの２０〜１００ｗｔ％を低熱セメントで置換配合して抄造成形する工程と、前記グリーンシートを面プレスして生板を得る工程と、前記生板同士を重ね合わせて積み上げてオートクレーブ養生する工程とを含むことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明で用いられる原料スラリーの原料構成は、養生方法によって異なる。また、繊維セメント板はその用途や必要性状に応じて、常圧養生、オートクレーブ養生のいずれかを選ぶ。
本発明において、ｗｔ％はすべて内割りの重量％を示す。
ここで普通のセメントは、ポルトランドセメント類として、普通、早強、超早強、中庸熱、耐硫酸塩、白色セメントおよび混合セメントなど、一般に用いられるものを使用する。
常圧養生を行う場合の繊維セメント板のセメント配合量は３０〜７０ｗｔ％である。このセメントの２０〜１００ｗｔ％を低熱セメントで置換する。
本発明の低熱セメントは、ＪＩＳ  Ｒ５２１０に規定された低熱ポルトランドセメントである。同規定にある低熱ポルトランドセメント以外のポルトランドセメントと、ＪＩＳ  Ｒ５２１１〜５２１３に規定された混合セメント類（高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント）は、セメントと称し、本発明では区別する。低熱セメントは、エーライト（珪酸三石灰）を減じ、ビーライト（珪酸二石灰）を多くしたことで、他のセメントと区別されている。
セメントの低熱セメントへの置換量は、２０〜１００ｗｔ％であり、置換量が２０ｗｔ％未満では、目的としたブロッキングの改善効果が得られない。
【０００９】
混和材は、珪石、珪藻土、シリカフューム、石灰石、スラグ、フライアッシュ、ワラストナイト、マイカ、タルク、セピオライト、カオリン、ゼオライト、他粘土類、二水石膏、無水石膏、製品スクラップ等の汎用の鉱物質粉末が用いられる。鉱物質粉末の粉末度は、２０００〜７０００ｃｍ2／ｇ程度である。これらの混和材は単独または数種類の組合せで使用する。混和材の配合量は、合計で、３０〜７０ｗｔ％である。
補強繊維として、パルプ、ビニロン、ポリプロピレン、レーヨン、各種麻類、ガラス繊維、耐アルカリガラス繊維などの有機および無機繊維が用いられる。上記パルプには、晒、未晒、あるいはリグニン量を３〜１０ｗｔ％にコントロールした未晒も含まれる。パルプのフリーネスはＣＳＦで２００〜６００ｍｌである。補強繊維の配合量は、２〜１５ｗｔ％である。
【００１０】
オートクレーブ養生を行う場合の繊維セメント板のセメント配合量は２０〜５０ｗｔ％である。このセメントの２０〜１００ｗｔ％を低熱セメントに置換する。
混和材は、珪石、石灰石、スラグ、フライアッシュ、ワラストナイト、マイカ、タルク、セピオライト、カオリン、ゼオライト、他粘土類、二水石膏、無水石膏、製品スクラップ等の汎用の鉱物質粉末が用いられる。鉱物質粉末の粉末度は、２０００〜７０００ｃｍ2／ｇ程度である。これらの混和材は必要に応じて単独または数種類の組合せで使用する。混和材の配合量は、合計で、２０〜６０ｗｔ％である。
オートクレーブ養生を行う場合には、珪石粉末を必ず配合しなければならない。上記珪石として結晶質珪石および非晶質の珪藻土、シリカフュームも用いられるが、好ましくは結晶質珪石が用いられる。結晶質珪石の粉末度は、３０００〜７０００ｃｍ2／ｇ程度が用いられる。珪石の配合量は、上記混和材の配合量とは別に、２０〜５０ｗｔ％である。
補強繊維として、常圧養生を行う場合と同様に、パルプ、ポリプロピレン、レーヨン、各種麻類、ガラス繊維、耐アルカリガラス繊維などの有機および無機繊維が用いられる。上記パルプには、晒、未晒、あるいはリグニン量を３〜１０ｗｔ％にコントロールした未晒も含まれる。パルプのフリーネスはＣＳＦで２００〜６００ｍｌである。補強繊維の配合量は２〜１５ｗｔ％である。
【００１１】
これらの原料配合物に水を加えてスラリーとする。このスラリーを丸網抄造機、長網抄造機、フローオン等の抄造機によって抄造し、得られた薄いフイルムをメーキンクロールに巻き取り、グリーンシートを製造する。抄造時に凝集剤が必要に応じて用いられる。グリーンシートの厚さは、３〜２０ｍｍ程度に調整する。メーキンクロールを使用しないで、所定の厚さに抄き上げる場合もある。抄造時のスラリーの温度は２５℃以上で、特に２８〜４０℃が好ましい。
抄造したグリーンシートを面プレスする。面プレスはグリーンシートの両面を平滑な磨き鉄板で挟み込んで、加圧し、加圧保持する。生板（ここでは、グリーンシートのプレス後の状態を「生板」と称する）の表面は、磨き鉄板の表面を写して鏡面状態で密実となる。上記保持圧力は１０〜５０Ｎ／ｍｍ2であり、好ましくは１２〜４０Ｎ／ｍｍ2ある。保持圧力が１０Ｎ／ｍｍ2未満では強度、耐水性等の所定の性状が得られない。逆に保持圧力が５０Ｎ／ｍｍ2を超えると、板の比重が不必要に高くなり過ぎて硬くなり、切断、穴開け等の加工性、施工性を害する。
【００１２】
加圧速度（加圧スピード）は、含水率の高いグリーンシートをプレスするために製造上の重要なポイントとなる。加圧速度としては、保持圧力までの到達時間を５〜３０分程度に調整する。加圧速度が早く、保持圧力までの到着時間が５分未満では、水割れが発生する危険性がある。
面プレスの後に、生板は鉄板から剥がされ、生板同士を重ね合わせて２０〜２００ｃｍ程度に積み上げられて養生（常圧養生またはオートクレーブ養生）される。
常圧養生は、５０〜８０℃の温度において、３〜１０時間蒸気養生を行い、その後１〜４週間程度自然養生（保管または後養生ということもある）される。また、蒸気養生を行わないで、そのまま１〜４週間程度自然養生される場合もある。
オートクレーブ養生は、１４０〜１７０℃程度の温度で、５〜１０時間あるいはそれ以上の時間行われる。
養生後の板は、一枚一枚脱板し、必要に応じ乾燥され、所定の大きさに切断、研磨等の加工が行われ、製品となる。
【００１３】
本発明によれば、板同士のブロッキングが改善され、上記一枚一枚の脱板に人手を要することなく、機械による脱板で処理することが可能となる。これにより、自動化された工程がスムーズに作動するようになる。
本発明のノンアスベスト繊維セメント板は、比重が１．５〜２．０ｇ／ｃｍ3程度、曲げ強度が２５〜７０Ｎ／ｍｍ2程度であり、表面を鏡面に近い平滑状とした建築材料である。
高圧プレスをかけて表面を鏡面に近い平滑状とした建築材料を得るため、比重が１．５ｇ／ｃｍ3未満では、曲げ強度および表面の平滑性が得られにくい。また、比重２．０ｇ／ｃｍ3程度、曲げ強さ７０Ｎ／ｍｍ2程度が、窯業系建築材料を施工する場合の限界である。これ以上の高比重および高強度とすると、硬くなり過ぎて、切断、穴加工といった加工が困難となる。
【００１４】
なお、繊維セメント板において、通常使用されるセメント（一般的には、普通ポルトランドセメントが使用される）の２０〜１００ｗｔ％を低熱セメントに置換配合し、あるいは全配合物に対して、セメント成分中のエーライト／ビーライトの比が１．０以下であるセメントを４〜７０ｗｔ％配合し、抄造成形し、面プレスし、養生することで、上記と同様に、養生中の繊維セメント板のブロッキングを防止することができる。これにより、自動化した製造工程をスムーズに作動させことができる。
【００１５】
ブロッキング現象の発生については、以下のように推察される。
生板（面プレス後のグリーンシート）は、セメントが未硬化な状態であること、また、加圧プレスすることにより余剰水分が脱水され、表面が微小の水膜に覆われていること、また、板面が鏡面状に近い平滑に仕上げられていることにより、生板同士にほとんど隙間がないことがあげられる。
そのため、この微小の水膜に、セメントの水和に伴うアルカリ分が溶出し、相互の板がより強くくっつき合うという現象が生じると考えられる。
【００１６】
本発明では、低熱セメントを使用することで、水膜の発生が抑制されるとともに、アルカリ分（特に、水酸化カルシウム）の溶出量が減少することにより、ブロッキング現象が防止されるるものと推定される。
その結果、養生後に人手によって一枚づつ剥がす手間が不要となり、自動化された製造工程をスムーズに作動させることができる。さらに、板同士の付着がなくなるため、割れ、端部の欠け、表面のキズ、小さな凹凸、カスのこびりつきといった不良品を減少させることもできる。
【００１７】
また、上記以外の効果として、養生後の板に白華現象がなくなり、板の表面研磨の必要がなくなり、製品の美観が向上した。また、オートクレーブ養生の場合に離型油が不要となり、離型油に起因する変色や変質汚れがなくなり、不良率が大幅に低減した。
さらに、低熱セメントの使用でアルカリ分の溶出が減じたことにより、耐アルカリガラス繊維を使用した場合、その補強効果が向上した。特に、オートクレーブ養生に耐える補強繊維の種類が少ないことから、耐アルカリガラス繊維の使用効果の向上はノンアスベスト繊維セメント板に対する補強効果が大きいと言える。
低熱セメントは、普通セメント（低熱セメントを除くポルトランドセメント類および混合セメント類）に比べて水和速度が遅いために、抄造時のスラリー温度を高くできるため、抄造速度（製造速度）をアップすることができる。また、板同士のブロッキングがなくなり、板のハンドリング性が向上した。さらに、水和後の強度増進が大きくなる等の付加的な利点も得られる。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
１．繊維セメント板の製造
繊維セメント板の材料として、以下の原料を用いた。
普通セメントは、普通ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）である。セメント成分は、エーライト５０％、ビーライト２５％、アルミネート相９％、フェライト相９％である。セメントの粉末度は３，２７０ｃｍ2／ｇである。
低熱セメントは、低熱ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）である。セメント成分は、エーライト２４％、ビーライト５６％、アルミネート相３％、フェライト相１０％である。セメントの粉末度は３，１８０ｃｍ2／ｇである。混和材である粉末珪石は、秩父鉱業社製で、ブレーン値３６００ｃｍ2／ｇである。また、シリカフュームは、日本重化学社製である。石灰石粉末は、奥多摩工業社製で、ブレーン値３５００ｃｍ2／ｇである。ワラスオナイトは、川鉄鉱業社製Ａである。マイカは、クラレ社製８０Ｃである。無水石膏は、フッ酸無水石膏であり、ブレーン値２８００ｃｍ2／ｇである。固形物粉末は、製品の粉砕物であり、その粒度は１．２ｍｍ通過が１００％である。
補強繊維である未晒パルプは、ニュージーランド産ＮＵＫＰ（タスマンＫ−２５カッパーナンバー２２〜２９）であり、リグニン量は３．６〜４．４ｗｔ％の範囲である。また、耐アルカリガラス繊維は、日本電気硝子社製のものである。
【００１９】
上記に示した各原料を、表１に示す実施例１〜６及び比較例１，２の各配合量で、それぞれ水を加えて混合し、原料スラリーを得た。さらに、各原料配合のスラリーを通常の丸網抄造機によって抄造し、メーキングロールに４層巻き取り、厚さ６ｍｍ、大きさ９１０×１８２０ｍｍのグリーンシートを製造した。
このグリーンシートを磨き鉄板に挟み、所定の加圧速度（昇圧スピード）、保持圧力で面プレスを実施した。面プレスの条件は、表１に示すとおりである。なお、プレス圧力の単位はＮ／ｍｍ2である。昇圧時間は、プレスの圧力保持までの時間をいい、単位は分である。なお、保持は１０分間行った。
【００２０】
生板（面プレス後のグリーンシート）を磨き鉄板から剥がして積み重ねて、実施例１〜４及び比較例１についてはオートクレーブ養生を、実施例５，６及び比較例２については常圧養生をした。
常圧養生は、面プレス後に３時間程度の前養生（自然養生あるいは保管ともいう）した後、６０℃、１０時間の蒸気養生を行った。その後２６日間積層したまま湿潤状態で後養生（自然養生あるいは保管ともいう）した後に、脱板、乾燥することによって、繊維セメント板を製造した。
オートクレーブ養生は、面プレス後に３時間程度の前養生をした後、１６５℃、１５時間のオートクレーブ養生を行った。その後３日間の後養生をした後に、脱板、乾燥することによって、繊維セメント板を製造した。
【００２１】
２．評価
実施例１〜６及び比較例１，２の繊維セメント板について、以下の評価を行った。
比重および曲げ強度については、ＪＩＳ  Ａ５４３０に基づき測定した。
脱板性については、脱板作業において５０枚を観察した。評価基準として、
機械脱板が可能なものは○、機械脱板がほぼ可能なものは△、脱板に人手を要するものは×とした。
表面性は、脱板作業時の板５０枚について、表面の白華等の汚れの有無を観察した。白華等の汚れがないものは○、白華等の汚れが少し目立つものは△、白華等の汚れがかなり目立つものは×とした。
製品良品率は、脱板作業時の板５０枚について、割れ、欠け、表面キズ、小凹凸、カス等のない良品の割合を示す。
水酸化カルシウム量は、養生前においては、面プレス後３時間後に測定し、養生後においては、各々養生後の脱板時に測定した。測定方法は、Ｘ線回折（出力４０ｋｖ−４０ｍＡ、管球Ｃｕ、回折角度２θ１７．６〜１８．６°）における積分強度（ｃｐｓ）を測定した。
上記測定結果を表１にそれぞれ示す。
【００２２】
【表１】
0004454715.tif 000002
【００２３】
実施例１〜６では、ブロッキングは発生せず、機械脱板が可能であった。
一方、比較例１，２ではブロッキングが発生し、脱板に人手を要した。製品良品率も６０％以下で、脱板作業時の板５０枚について、割れ、欠け、表面キズ、小凹凸、カス等のある不良品の割合が多かった。また、養生前の水酸化カルシウム量も比較例１，２は、４００ｃｐｓを超えていることが確認できた。さらに、比較例１，２は、表面に白華等の汚れがかなり目立つものであった。
【００２４】
【発明の効果】
上記したところから明らかなように、本発明によれば、繊維セメント板の養生時に板同士が付着して剥れにくくなるブロッキング現象を防止することが可能な繊維セメント板を提供することができる。
また、本発明の繊維セメントは、板の表面性の向上や、離型油に起因する不良の大幅な低減、強度向上、生産効率のアップといった効果も有する。