(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも表面部分の含水率が均一になるように水を添加した木質補強材に鉱酸水溶液を付着させる工程１、鉱酸水溶液を付着させた該木質補強材にアルカリ金属ケイ酸塩を添加混合することによってセメント硬化阻害防止処理を施す工程２、セメント硬化阻害防止処理を施した該木質補強材をセメント系無機粉体に混合して成形原料を調製する工程３、該成形原料を型板上に散布してマットをフォーミングする工程４、該マットを型板と共に圧締してから養生硬化せしめる工程５、以上の工程からな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】
該木質補強材は木質スクラップから再生された再生木質補強材である請求項１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材料として用いられる木質セメント板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】
木質セメント板は木質補強材とセメント系無機材料とを主な原料として湿式法、乾式法あるいは半乾式法によって製造されている。該木質補強材としては木片、木毛、木質パルプ等が用いられるが、近年木質資源が不足の傾向にあり、また地球環境保護の観点からも木質資源の節約が求められている。
したがって最近木質資源の節約のために木造建築物を解体する際に発生する古材、製材工程から発生する鋸屑や端材、針葉樹の間伐材、木質セメント板のスクラップ等従来では埋立てや焼却して処分されている木質スクラップから再生した木質補強材の使用が検討されている。
しかしながら上記木質スクラップは多種多様の樹種からなり、したがって該木質スクラップにはセメントの硬化阻害物質となる糖類を多量に含む樹種も混入され、このような樹種を木質スクラップから除去することは非常に手間がかゝり困難な作業となる。
したがって木質スクラップから再生した木質補強材を木質セメント板の原料として実用的に使用するには、セメントの硬化阻害を惹起するような樹種が混入していても、セメントの硬化を円滑に進めることが出来るようにしなければならない。
【０００３】
【従来の技術】
従来、木質補強材に含有される糖類によるセメント硬化阻害を解消するためには、木質補強材中に塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化アルミニウム等の金属塩を含浸したり混合することによってセメントの硬化を促進する方法（特開昭５１−２６９３０号、特開昭５１−１５１７２２号、特開昭６０−１１８６５８号等）、木質補強材を硫酸根を有する塩および／または酢酸根を有する塩と、ケイ酸塩との混合溶液中に浸漬処理する方法（特開昭５５−２０２５１号、特開昭５５−１１３５１３号、特公昭６１−５４２１号等）等が提供されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術では使用される金属塩やケイ酸塩は主としてセメントの硬化促進剤であり、原料中に木質補強材から糖類が溶出しないうちにセメントの硬化を進めようとするものである。しかし糖類を多く含む樹種が混在している場合には、セメントが硬化する前に糖類が溶出して来てしまい、セメントの硬化が阻害され、特に木質スクラップから再生された再生木質補強材を利用する場合には、このような糖類を多く含む樹種が混在しない保証はなく、安定して高品質の製品を得ることが困難であった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来の課題を解決するための手段として、少なくとも表面部分の含水率が均一になるように水を添加した木質補強材に鉱酸水溶液を付着させる工程１、鉱酸水溶液を付着させた該木質補強材にアルカリ金属ケイ酸塩を添加混合することによってセメント硬化阻害防止処理を施す工程２、セメント硬化阻害防止処理を施した該木質補強材をセメント系無機粉体に混合して成形原料を調製する工程３、該成形原料を型板上に散布してマットをフォーミングする工程４、該マットを型板と共に圧締してから養生硬化せしめる工程５、以上の工程からなる木質セメント板の製造方法を提供するものであり、該木質補強材は木質スクラップから再生された再生木質補強材であることが望ましい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
〔セメント系無機粉体〕
本発明に使用されるセメント系無機粉体とは、ケイ酸カルシウムを主成分とした水硬性の無機粉体であり、このような無機粉体としては、例えばポルトランドセメント、あるいはポルトランドセメントに高炉スラグを混合した高炉セメント、フライアッシュを混合したフライアッシュセメント、火山灰、シリカフューム、白土等のシリカ物質を混合したシリカセメント、アルミナセメント、高炉スラグ等がある。
【０００７】
〔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、木質繊維束等があるが、該木質補強材は竹繊維、麻繊維、バカス、モミガラ、稲わら等のリグノセルロースを主成分とする材料を混合してもよい。好ましい木質補強材としては巾０．５〜２．０mm、長さ１〜２０mm、アスペクト比（長さ／厚み）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。
本発明では上記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が出来る。上記木質スクラップとしては、例えば木造建築物を解体する際に発生する古材、製材工程から発生する鋸屑や端材、合板製造工程から発生するベニヤレースの端材、針葉樹の間伐材、木質セメント板の端材やスクラップ等がある。更に本発明では竹繊維、竹チップ、麻繊維、ヤシ繊維、サトウキビの搾り滓等の木材以外の木質補強材を使用することも出来る。
【０００８】
〔セメント硬化阻害防止処理〕
上記木質補強材にはまず水が添加混合される。該水の添加量は該木質補強材の少なくとも表面部分の含水率が略均一になるような量に調節する。このようにして少なくとも表面部分の含水率を略均一にされた木質補強材には次いで鉱酸水溶液が付着せしめられる（工程１）。上記鉱酸を例示すれば、例えば塩酸、硫酸、硝酸、リン酸等であり、水溶液中の鉱酸濃度は通常１〜５重量％程度にされる。上記木質補強材に上記鉱酸水溶液を付着せしめるには、例えば該木質補強材に鉱酸水溶液をスプレーし攪拌混合する方法が適用される。上記したように該木質補強材の表面部分の含水率は略均一にされているので、該木質補強材に鉱酸水溶液を付着させた時、該鉱酸水溶液は該木質補強材の芯部にまで含浸されず、大部分は該木質補強材の表面に略均一にとどまる。
上記水添加処理が施されない木質補強材の場合は、表面部分の含水率にばらつきがあり、該木質補強材に鉱酸水溶液を付着させた場合には、木質補強材の表面にとどまる鉱酸水溶液の量に大きなばらつきを生じることになる。
木質補強材に対する該鉱酸水溶液の付着量は、該木質補強材表面部分のｐＨが２〜５になるようにすることが好ましい。
上記鉱酸付着処理が施された木質補強材には次いでアルカリ金属ケイ酸塩が添加混合せしめられる（工程２）。該アルカリ金属ケイ酸塩とは例えばケイ酸リチウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸ナトリウム等であり、上記ケイ酸アルカリ金属塩は二種以上混合使用されてもよく、望ましいケイ酸アルカリ金属塩としては、安価で入手し易いケイ酸カリウム、ケイ酸ナトリウムがある。また該ケイ酸アルカリ金属塩において望ましいケイ酸とアルカリ金属のモル比はＳi Ｏ2 ／Ｎa2Ｏ＝２〜４，Ｓi Ｏ2 ／Ｋ2 Ｏ＝３〜４である。
上記アルカリ金属ケイ酸塩の添加量は通常木質補強材に対して２〜１０重量％とされる。
【０００９】
〔骨材〕
上記セメント系無機材料粉体と木質補強材以外に本発明においては骨材、特に軽量骨材を添加してもよい。上記軽量骨材としてはパーライト、シラスバルーン、膨張頁岩、膨張粘土、焼成ケイ藻土、フライアッシュ、石炭ガラ、発泡コンクリートの粉砕物等の無機発泡体等が使用される。
上記軽量骨材は通常成形原料の固形分１００重量部に対して３０重量部以下で添加される。
【００１０】
〔第三成分〕
上記組成には所望なれば更に硫酸カルシウム、アルミン酸塩類等の硬化促進剤やロウ、ワックス、パラフィン、界面活性剤、シリコン等の防水剤や撥水剤等が添加されてもよい。
【００１１】
〔木質セメント板の製造〕
本発明の木質セメント板を製造するには下記の半乾式法が有利に適用される。半乾式法においては、通常上記組成を所定量混合して成形原料を調製する（工程３）。この成形原料中上記セメント系無機材料粉体４０〜７０重量％、上記セメント硬化阻害防止処理を行なった木質補強材２０〜３５重量％程度の含有量とするのが一般的である。上記したように該木質補強材には所定量の水が添加混合されることによって表面部分の含水率は略均一にされている。
このようにして調製された成形原料を型板に散布してマットをフォーミングする（工程４）。
上記マットをフォーミングした型板は、搬送板上に一体的または別体として載置され、通常複数段積重ねられてプレス機にセットされ圧締される（工程５）。圧締圧力は通常２〜５ＭＰa である。該マットは圧締された状態で通常５０〜１００℃で７〜１５時間加熱硬化され、硬化後得られた木質セメント板は型板から離型されて通常常温で２〜４日間養生されるか、あるいはオートクレーブ養生されて製品となる。
木質セメント板表面に凹凸模様を付する場合には、該型板の型面には該凹凸模様に対応した凹凸模様を形成しておく。また表面が凹凸模様のない平滑な木質セメント板を製造する場合には、型板として直接搬送板を使用してもよい。
本発明の木質セメント板は二層構造あるいは三層構造とされてもよい。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成形原料を型板上に散布し、次いでその上に粒子径の大きい木質補強材が混合されている成形原料を型板上に散布して二層構造のマットを形成し、該マットを加熱圧締して上記粒子径の細かい木質補強材を混合している成形原料によって緻密構造の表層部を形成し、上記粒子径の大きい木質補強材を混合している成形原料によって粗構造の裏層部を形成する。更に三層構造の場合には更にその上に粒子径の細かい木質補強材が混合されている成形原料を散布して三層構造のマットを形成し、該マットを加熱圧締して上記粒子径の大きい木質補強材が混合されている成形原料からなる層を芯層部とし、その上の粒子径の細かい木質補強材が混合されている成形原料からなる層を裏層部とする。また三層構造を形成する場合には、上記二層構造のマットを二枚積層して加熱圧締してもよい。この場合は該マットは粒子径の大きい木質繊強材が混合されている成形原料からなる層相互が接触するように積層される。
【００１２】
〔作用〕
表面部分の含水率が略均一な木質補強材に鉱酸水溶液を付着させると、該鉱酸水溶液の大半は該木質補強材の表面付近に略均一にとどまり、この部分において該木質補強材中に含まれる糖類は該鉱酸によって加水分解される。そして更にアルカリ金属ケイ酸塩を添加混合すると、該木質補強材の表面付近に略均一に存在している該鉱酸と該アルカリ金属ケイ酸塩との下記のような反応によって木質補強材表面にケイ酸ゲル（Ｓi Ｏ2 ）の皮膜が均一に形成される。
塩酸と３号ケイ酸ソーダの場合
Ｎa2Ｏ・３Ｓi Ｏ2 ＋２ＨＣl ＝２Ｎa Ｃl ＋３Ｓi Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏ
硫酸と３号ケイ酸ソーダの場合
Ｎa2Ｏ・３Ｓi Ｏ2 ＋Ｈ2 ＳＯ4 ＝Ｎa2ＳＯ4 ＋３Ｓi Ｏ2 ＋Ｈ2 Ｏ
リン酸と３号ケイ酸ソーダの場合
３（Ｎa2Ｏ・３Ｓi Ｏ2 ）＋２Ｈ3 ＰＯ4 ＝２Ｎa3ＰＯ4 ＋９Ｓi Ｏ2 ＋３Ｈ2 Ｏ
このようにして形成されたケイ酸ゲル皮膜は木質補強材中の糖類が成形原料中に溶出して来ることを確実に防止する。また該ケイ酸ゲル皮膜はセメントの水和によって発生するカルシウムイオンと反応してケイ酸カルシウムゲル皮膜となり、マットの圧締養生中に該ケイ酸カルシウムゲル皮膜は硬化して木質補強材と該セメント系無機材料硬化物との接着剤的な働きをする。
【００１３】
〔実施例１〜５，比較例１〜２〕
表１に示す組成を混合して成形原料を調製した。使用した木質補強材の種類は表１に示され、そして表１に示される量の水が添加され、次いで鉱酸およびアルカリ金属ケイ酸塩でセメント硬化阻害防止処理が施されている。
上記成形原料は搬送板上に一体的に設けた型板上に散布され搬送板および型板と共にプレス機にセットして表１に示す条件で圧締加熱硬化養生を行なう。
このようにして得られた木質セメント板の物性は表１に示される。
【００１４】
【表１】
0003919892.tif 000002
【００１５】
表１によれば本発明の木質セメント板（実施例１〜５）は糖類を多量に含む樹種の木片を使用してもセメントの硬化が円滑に行なわれ、良好な強度、寸法安定性（吸水伸び率）を示すが、水添加処理が施されていない木片を使用した比較例１および２では表面のケイ酸ゲル皮膜の形成が円滑に行なわれず不均一となり、そのためにセメントの硬化が起りにくい場合があり、曲げ強度、ヤング係数、寸法安定性において不十分な結果をみた。
【００１６】
【発明の効果】
本発明では、木質補強材の少なくとも表面部分の含水率が略均一とされているので、該木質補強材に付着された鉱酸の大部分は該木質補強材の表面付近に均一にとどまり、該木質補強材表面にはケイ酸ゲル皮膜が均一に形成される。したがってセメント硬化阻害物質である糖類を多く含む樹種から得られる木質補強材を用いて木質セメント板を製造しても、該糖類によるセメント硬化阻害の防止が確実に行なわれるから、木質スクラップから再生した木質補強材であっても安定して高強度の木質セメント板を製造することが出来る。