(57)【要約】【課題】一次養生の際に成形体の表面に膨れが生じるのを防ぐことができる無機質板の製造方法を提供する。【解決手段】水硬性無機質材料を含むコア材料と、水硬性無機質材料を含み、且つ前記コア材料を覆うスキン材料とによって構成された成形体を得る成形工程と、前記成形体を一次養生する一次養生工程とを備える。前記一次養生工程において、一次養生開始温度を、飽和水蒸気圧が前記成形工程で得られた成形体における前記コア材料と前記スキン材料との密着強度よりも小さい温度に設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水硬性無機質材料を含むコア材料と、水硬性無機質材料を含み、且つ前記コア材料を覆うスキン材料とによって構成された成形体を得る成形工程と、
前記成形体を一次養生する一次養生工程とを備え、
前記一次養生工程において、一次養生開始温度を、飽和水蒸気圧が前記成形工程で得られた成形体における前記コア材料と前記スキン材料との密着強度よりも小さい温度に設定する無機質板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窯業系建材などとして使用される無機質板の製造方法に関する。より詳しくは、スキン部と、該スキン部に覆われたコア部とを備える無機質板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セメント系無機質板の製造において、成形された未硬化の無機質板を搬送可能とするために、搬送前に一次養生を行って、無機質板に保形性を付与している。
【０００３】
一方、軽量化を目的として、低比重のコア材料と、それよりも高比重のスキン材料とを一体化したセメント系無機質板が提案されている（特許文献１参照）。この無機質板も、低比重のコア材料と高比重のスキン材料とを連続的に押し出して成形した未硬化の無機質板を搬送する前に一次養生している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１５０７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１のようにコア材料とスキン材料からなる無機質板を一次養生すると、無機質板の表面に微小な膨れが生じる場合があった。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、一次養生の際に成形体の表面に膨れが生じるのを防ぐことができる無機質板の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る無機質板の製造方法は、水硬性無機質材料を含むコア材料と、水硬性無機質材料を含み、且つ前記コア材料を覆うスキン材料とによって構成された成形体を得る成形工程と、前記成形体を一次養生する一次養生工程と、前記一次養生後の成形体をオートクレーブ養生するオートクレーブ養生工程とを含み、前記一次養生工程において、一次養生開始温度を、飽和水蒸気圧が前記成形工程で得られた成形体における前記コア材料と前記スキン材料との密着強度よりも小さい温度に設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、成形体（未硬化の無機質板）の一次養生の際に成形体の表面に膨れが生じるのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る成形体の概略断面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る製造方法に用いることができる押出成形機の概略平面図である。
【図３】図３は、図２の押出成形機に用いることができる金型の概略断面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係るスキン材料とコア材料との密着強度を測定する態様の一例を示す概略側面図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態に係る製造方法において成形体を一次養生させる際の養生温度の一例を示す折れ線グラフである。
【図６】図６Ａは、本発明の一実施形態に係る無機質板の概略断面図であり、図６Ｂは、他の実施形態に係る無機質板の概略断面図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態に係る飽和水蒸気圧と温度との関係の一例を示すプロットグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１１】
本実施形態に係る無機質板の製造方法は、コア材料及びスキン材料とを成形する成形工程と、該成形工程により得られる成形体を一次養生する一次養生工程と、一次養生後の成形体をオートクレーブ養生するオートクレーブ養生工程とを備える。
【００１２】
（成形工程）
成形工程で成形されるスキン材料は水硬性無機質材料であって、例えば、無機質系主材、無機質系混和材、有機質系混和材、補強繊維、添加剤など及び水を含有することができる。
【００１３】
無機質系主材としては、ケイ素とカルシウムのうち少なくとも一方を含む化合物が使用可能であって、セメントなどを使用することができる。無機質系主材には、更に、フライアッシュ、シリカヒューム、珪石粉などが含有されていてもよい。無機質系混和材は、マイカ、岩粉、砕石などを例示することができる。有機質系混和材は、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の増粘剤を例示することができる。補強繊維は、パルプ、ポリプロピレン繊維、ビニロン繊維等の有機繊維や、ガラス繊維等の無機繊維などを例示することができる。添加剤は、例えば、鉄黒、カーボンブラック、酸化クロム等の着色剤や、セメント分散剤を含むことができる。
【００１４】
スキン材料に含まれる各物質の割合は特に限定されないが、例えば、無機質系主材を６９．５〜９７．５質量％の範囲内、無機質系混和材を１〜２０質量％の範囲内、有機質系混和材を１〜３．５質量％の範囲内、補強繊維を１〜７質量％の範囲内で含むことができる。また、水の含有量は、製造時の用途に合わせて調節することができる。添加剤の含有量は、例えば、硬化物の外観色等の製造時における目的に合わせて調節することができる。
【００１５】
コア材料はスキン材料と同様に水硬性無機質材料であって、無機質系主材、無機質系混和材、有機質系混和材、補強繊維、添加剤など及び水を含有することができる。コア材料に含まれる各物質の割合は特に限定されないが、無機質系主材を７３〜９７質量％の範囲内、無機質系混和材を１〜２０質量％の範囲内、有機質系混和材を１〜３．５質量％の範囲内、補強繊維を１〜３．５質量％の範囲内で含むことができる。また、コア材料における水の含有量は、製造時の用途に合わせて変更することができる。添加剤の含有量は、例えば、硬化物の外観色等の製造時における目的に合わせて調節することができる。コア材料に含有させることができる無機質系主材、無機質系混和材、有機質系混和材、及び補強繊維としては、スキン材料の場合と同じ無機質系主材、無機質系混和材、有機質系混和材、及び補強繊維を用いることができる。
【００１６】
コア材料には、上記の物質以外に、発泡体を含むことができる。発泡体としては、例えば、パーライト、フライアッシュバルーン、バーミキュライト等の無機質系発泡体；発泡ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン発泡体、アクリロニトリル系発泡体等の有機系発泡体が挙げられる。このような発泡体は軽量化骨材として使用されており、これにより、コア材料はスキン材料よりも低比重にすることができる。
【００１７】
成形工程で成形体（未硬化の無機質板）１を作製するにあたって、図２のような押出成形機１０を採用することができる。この押出成形機１０は、スキン材料３を押し出すための第一押出機１１、及びコア材料２を押出すための第二押出機１２を備える。第一押出機１１及び第二押出機１２は、押出成形機１０の前方に位置する金型１００に接続されている。
【００１８】
金型１００は、その後端に位置する流入口１０３と、先端に位置する押出口１０４とを備える。流入口１０３は第一押出機１１と接続されている。このため、第一押出機１１から押出されたスキン材料３が流入口１０３に流れ込む。
【００１９】
図３は、金型１００の概略縦断面図を示している。金型１００は上型１０１、下型１０２、中子１０５、流路１０６、流路１０７、及び流路１０８を備えている。上型１０１と下型１０２とは、上下に対向して重ねられている。
【００２０】
金型１００の内部には空洞が形成されている。この空洞内に中子１０５が設けられている。また金型１００は、上型１０１の下面と、中子１０５の上面との間に位置する流路１０６、及び下型１０２の上面と、中子１０５の下面との間に位置する流路１０７を備える。流路１０６及び流路１０７は、流入口１０３と繋がっている。このため、第一押出機１１から流入口１０３を介して押出されたスキン材料３が中子１０５の後端で分岐して流路１０６及び流路１０７に流れ込む。
【００２１】
中子１０５は、その一部の厚みが流入口１０３に向かって徐々に小さくなると共に押出口１０４に向かって徐々に小さくなる構造を有する。押出口１０４側における中子１０５の先端部は、押出口１０４に向かって配置されている。この場合、中子１０５の先端部は、その上部から押出口１０４に向かって傾斜する平坦面１１１と、下部から押出口１０４に向かって傾斜する平坦面１１２とを有する。
【００２２】
中子１０５は、その内部に流路１０８を備える。この流路１０８は第二押出機１２と接続されている。詳細には、流路１０８は、パイプ１７を介して第二押出機１２と連結されている。このため、第二押出機１２で混練されて押出されたコア材料２は、流路１０８に流れ込む。中子１０５は、その先端に流路１０８と通じる矩形の開口部１１０を備える。
【００２３】
このようにして流路１０６、及び流路１０７に流れ込んだスキン材料３と、流路１０８に流れ込んだコア材料２とが、金型１００の押出口１０４側に位置する合流部１０９で合流する。このため、流路１０８は、金型１００の押出口１０４側で流路１０６、及び流路１０７と接続している。
【００２４】
成形工程で、図２のような押出成形機１０を採用する場合、第一押出機１１の投入口１３にスキン材料３を投入すると共に、第二押出機１２の投入口１５にコア材料２となるコア材料２を投入するとよい。この場合、スキン材料３は、第一押出機１１のスクリュー１４で混練されながら流入口１０３に搬送される。また、コア材料２は、第二押出機１２のスクリュー１６で混練されながら流路１０８に搬送される。
【００２５】
スキン材料３、及びコア材料２を金型１００に搬送させる際、第二押出機１２から押出されたコア材料２をパイプ１７を介して流路１０８に流入させるとよい。また、第一押出機１１から流入口１０３を通じて押出されたスキン材料３を中子１０５の後端で分岐させて流路１０６及び流路１０７に流入させるとよい。
【００２６】
流路１０８に流入したコア材料２は開口部１１０に供給される。開口部１１０から吐出されるコア材料２は、開口部１１０の形状に合わせて板状に成形される。また、流路１０６及び流路１０７の各々を通ったスキン材料３は合流部１０９において合流する。このようにして合流部１０９で合流してスキン材料３は、開口部１１０の押出口１０４側で板状のコア材料２を覆って押し出される。
【００２７】
このようにして押出成形機１０からスキン材料３及びコア材料２を押し出して形成された成形体１を所定の長さに切断する。このようにして図１のようなコア材料２と、このコア材料２を覆うスキン材料３とによって構成された成形体１を得ることができる。
【００２８】
（一次養生工程）
一次養生工程は、上記成形工程後に成形体１の一次養生を行う工程である。この工程により、成形体１は完全に硬化しなくてもよく、柔らかくて変形しやすい未硬化の成形体１をある程度硬化させて保形性を有するようにする。
【００２９】
一次養生工程は温度変化させて行われる。すなわち、図５に示すように、一次養生工程は、一次養生開始から一定の温度で養生を行う低温度領域工程Ｌと、低温度領域工程Ｌの後に温度を上昇させる昇温領域工程Ｓと、昇温領域工程Ｓの後にその昇温させた温度で一定時間養生を行う高温度領域工程Ｈとを順に行う。図５に例示される温度プロフィールでは、低温度領域工程Ｌが一次養生工程の開始から４０℃で５時間行われている。昇温領域工程Ｓでは、１時間で４０℃から８０℃までに昇温している。高温度領域工程Ｈは８０℃の温度で２時間（一次養生の最終まで）行われている。
【００３０】
ここで、一次養生開始温度は、一次養生開始時に生じる飽和水蒸気圧が、成形体１のコア材料２とスキン材料３との密着強度よりも小さくなるように設定される。この場合、一次養生開始時に生じる飽和水蒸気圧が、成形体１のスキン材料３に作用しても、スキン材料３がコア材料２から引き剥がされにくくなり、成形体１の表面にスキン材料３の膨れが生じにくくなる。すなわち、一次養生開始時の温度を高温度領域工程Ｈの温度にまで急激に上昇させず、一次養生開始時には低温度で養生を行うため、コア材料２とスキン材料３との硬化が進んでおらず密着強度が低い状態でも成形体１の表面にスキン材料３の膨れが生じにくくなる。そして、成形体１を低温度領域工程Ｌで所定の時間保持してコア材料２とスキン材料３との硬化をある程度進めた後、高温度領域工程Ｈの温度にまで昇温してコア材料２とスキン材料３との硬化を更に進めて、コア材料２とスキン材料３との密着強度を向上させるようにする。一次養生時にコア材料に含まれる水分が蒸発して未硬化状態のコア材料とスキン材料との界面を押し開くように作用するが、コア材料とスキン材料との密着強度よりも飽和水蒸気圧を小さくすることで、水蒸気の押し開く力よりもコア材料とスキン材料との密着強度が上回り、一次養生後の成形体１の表面に膨れが生じるのを防ぐものである。
【００３１】
一次養生開始温度を設定するにあたっては、一次養生開始する前に予め、試験用の成形体１を作成し、これのコア材料２とスキン材料３との密着強度を測定する。コア材料２とスキン材料３との密着強度を測定するにあたって、例えば、次のようにして行う。まず図４のようにコア材料２とスキン材料３との間に縦断面Ｌ字状の治具５の一端を挟持させ、且つ治具５の他端を荷重計６と連結させる。この状態から荷重計６と治具５とを上方へ移動させる。そして、コア材料２とスキン材料３との間で剥離が生じる際の荷重を荷重計６で計測する。このようにして計測された荷重に基いて密着強度を測定することができる。複数の密着強度を測定する場合、その平均値を密着強度にすることができる。
【００３２】
このようにして得られたコア材料２とスキン材料３の密着強度の測定結果と公知の飽和水蒸気圧に基づいて、一次養生開始温度を設定する。すなわち、上記のようにして測定された密着強度を飽和水蒸気圧に換算し、この飽和水蒸気圧に対する温度（露点温度）よりも低くなるようにして一次養生開始温度を設定することができる。この場合、例えば、図７に示すような温度と飽和水蒸気圧の関係を示すグラフを用いることができる。具体的には、コア材料２とスキン材料３の密着強度の測定結果が０．８Ｎ／ｃｍ２の場合、この密着強度よりも小さな飽和水蒸気圧をグラフから読み取り、例えば、飽和水蒸気圧が０．７３Ｎ／ｃｍ２である４０℃以下の温度を一次養生開始温度に設定することができる。同様にして、コア材料２とスキン材料３の密着強度の測定結果が１．３Ｎ／ｃｍ２の場合、この密着強度よりも小さな飽和水蒸気圧をグラフから読み取り、例えば、飽和水蒸気圧が１．２３Ｎ／ｃｍ２である５０℃以下の温度を一次養生開始温度に設定することができる。
【００３３】
飽和水蒸気圧がコア材料２とスキン材料３との密着強度よりも小さくなるように一次養生開始温度が設定されていればよいが、コア材料２とスキン材料３との硬化をゆるやかに進める必要がある。このため、一次養生開始温度の下限値は、例えば、３０℃以上にすることができる。
【００３４】
一次養生開始温度で成形体１を養生させる際、その養生時間と一次養生開始温度との積が２００℃・ｈｒ以上になっていることが好ましい。このような条件下で成形体１が養生された場合、一次養生工程でコア材料２とスキン材料３との密着強度が向上する傾向がある。このため、一次養生後の成形体１を後工程のオートクレーブ養生工程で養生硬化しても、コア材料２の硬化物とスキン材料３の硬化物との間で膨れを生じさせにくくすることができる。さらに、スキン材料３の硬化物では、剥離を生じさせにくくすることができる。また、一次養生工程を行う際、水蒸気雰囲気にした炉内で成形体１を養生させるようにして一次養生工程を行うとよい。この場合、炉内湿度を、例えば、９５％ＲＨにすることができる。
【００３５】
一次養生後の成形体１では、そのスキン材料３における硬度が、タイプＤデュロメータ（例えば、アスカーゴム硬度計Ｄ型）を用いて計測した値で１０以上になっていることが好ましい。一次養生後のスキン材料３が１０以上の硬度になっている場合、一次養生の後工程で膨れを生じさせにくくすることができる。さらに、一次養生後のスキン材料３における硬度を計測することで、一次養生工程による密着強度の変化を、オートクレーブ養生工程の前に評価することができる。タイプＤデュロメータで、一次養生後のスキン材料３における硬度を計測する際、スキン材料３の外表面における任意の箇所で硬度を計測するとよい。スキン材料３の硬度を複数個所で計測する場合、その平均値を硬度にするとよい。このような硬度の上限値は、特に限定されないが、例えば、５０以下にすることができる。
【００３６】
一次養生工程後に二次養生としてオートクレーブ養生工程が行われる。オートクレーブ養生工程の処理条件は、コア材料２及びスキン材料３に含まれる水硬性無機質材料においてポゾラン反応を更に促進させて成形体１を養生硬化できる条件に設定される。オートクレーブ養生工程における養生温度（オートクレーブ温度）は、例えば、温度が１５０〜１８０℃の範囲内、気圧が０．５〜１．０ＭＰａの範囲内の条件で、２〜１０時間の範囲内で、一次養生後の成形体１を養生硬化させることができる。この場合、セメントの結晶が安定化して、品質を安定させることができる。
【００３７】
オートクレーブ養生工程の後、硬化させた硬化物を乾燥する乾燥工程を行っても良い。この乾燥工程を行う際、硬化物における水の含有量を、質量割合で、１０質量％程度まで乾燥させることができる。
【００３８】
乾燥した後の無機質板１ａは、図６Ａのように、コア材料が硬化して形成されるコア部２ａと、コア部２ａを覆うスキン材料が硬化して形成されるスキン部３ａとを備えている。スキン部３ａの厚みは、例えば、１ｍｍ〜無機質板１ａ全体の厚みの１／３の範囲内であることが好ましい。無機質板１ａは図６Ｂのような複数の中空孔４を備えていてもよい。このような中空孔４を成形するにあたって、図２のような押出成形機１０に公知の中空成形型を採用させて成形工程を行うとよい。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００４０】
下記成分を用いて、スキン材料と、コア材料とを調製した。
【００４１】
＜成形例１＞
４５．０質量部のセメントと、５１．０質量部の珪酸質原料（珪石粉）と、３．０質量部のパルプ繊維と、１．０質量部の添加剤とを混練機内に投入し、さらに、これら成分の固形分量１００質量部に対して５５．０質量部の水を投入した。その後、混練機内の成分を混練してスキン材料を調製した。また、２５．０質量部のセメントと、７０．５質量部の珪酸質原料と、２．０質量部のパルプ繊維と、１．５質量部の有機系発泡体（発泡スチロール（ＥＰＳ））と、１．０質量部の添加剤（セメント分散剤）とを混練機内に投入し、さらに、これら成分の固形分量１００質量部に対して５５．０質量部の水を投入した。その後、混練機内の成分を混練してコア材料を調製した。このようにして調製されたスキン材料を押出成形機の第一押出機に投入し、コア材料を第二押出機に投入した。そして、スキン材料及びコア材料を押出成形機で押出して成形体を作製した。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
＜密着強度の測定＞
成形例１の成形体を切断して試験体を作製し、この試験体におけるコア材料とスキン材料の密着強度を次のようにして測定した。ここで、次の説明では、図４の符号を各構成に付して説明する。１０ｍｍ角の平板状に形成された一端を有する縦断面Ｌ字状の治具５を用い、この治具５の一端を、図４のようにコア材料２とスキン材料３との間に挟持させ、且つ治具５の他端を荷重計６と連結させた。この状態から荷重計６と治具５とを上方へ移動させ、コア材料２とスキン材料３とで剥離が生じる際の荷重を荷重計６で計測した。このようにして計測された荷重に基いて密着強度を測定した。そして、この密着強度を、後掲の表２のように複数測定し、密着強度の平均は、１．９Ｎ／ｃｍ２であった。
【００４４】
【表２】
2017213748.tif 000004
【００４５】
そして、図７のような飽和水蒸気圧と露点温度との関係から、成形例１で得られたコア材料３とスキン材料３との密着強度（１．９Ｎ／ｃｍ２）に対応した露点温度は６０℃付近となった。
【００４６】
＜実施例１−４及び比較例１−２＞
上記の結果に基いて一次養生開始温度を設定して一次養生工程を次のように行った。成形例１の成形体を後掲の表３で示される条件（実施例１−４及び比較例１−２）の下で成形体を養生させた。その後、炉内温度を１時間で高温度領域工程の温度（８０℃）に昇温させてから、その温度の下で２時間、成形体を更に養生させた。なお、一次養生工程は、炉内湿度９５％ＲＨの雰囲気下で行われた。後掲の表３は、実施例１−４及び比較例１−２の条件以外に、これらの評価結果を示す。さらに、表３中の積算時間は、一次養生開始温度とその養生時間との積を示す。
【００４７】
＜評価＞
炉内で成形体を一次養生させてから、この一次養生後の成形体を取り出して下記評価を行った。
【００４８】
｛一次養生後の硬度｝
実施例１−４及び比較例１−２の各々の条件で一次養生させたスキン材料の硬度を、成形体毎にアスカーゴム硬度計Ｄ型で複数回計測した。そして、その平均値を、実施例１−４及び比較例１−２の各々の硬度とした。
【００４９】
｛膨れの有無の確認｝
一次養生工程による膨れの有無を評価するにあたって、一次養生後の成形体における目視及び触診にて、一次養生の際に生じる膨れの有無を確認した。表３の判定では、一次養生後の成形体のうち、膨れが生じていた場合には×を、膨れが生じなかった場合を○とした。
【００５０】
【表３】
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【００５１】
表３の結果から、実施例１−４の場合、その一次養生開始温度に対する飽和水蒸気圧が密着強度よりも小さくなり、一次養生後のコア材料とスキン材料との間で膨れが生じにくくなる傾向があることが分かった。一方、比較例１−２の場合、その一次養生開始温度に対する飽和水蒸気圧が密着強度よりも大きくなり、一次養生後のコア材料とスキン材料との間で膨れが生じやすい傾向があることが分かった。
【００５２】
一次養生工程の後、温度１６０℃の雰囲気下でオートクレーブ養生工程を行って、一次養生後の成形体を養生硬化させた。その後、オートクレーブ養生工程で得られた硬化物を、その含水率が、質量割合で、１０質量％になるように乾燥機内で乾燥させた。オートクレーブ養生工程による硬化物と、その乾燥物とに関し、上記と同様にして膨れの有無を確認したが、どちらにも膨れは確認されなかった。
【符号の説明】
【００５３】
１    成形体（未硬化の無機質板）
１ａ  硬化した無機質板
２    コア材料
３    スキン材料
【図１】
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【図２】
2017213748.tif 000007
【図３】
2017213748.tif 000008
【図４】
2017213748.tif 000009
【図５】
2017213748.tif 000010
【図６】
2017213748.tif 000011
【図７】
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