(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表層と、芯層と、裏層とからなる三層構造を有し、
該表裏層は、水硬性無機材料として、セメント類３０〜６０重量％とケイ酸含有物質１０〜６０重量％とを含有し、かつ、木質材料として、長さ５０〜８０mm、巾１０〜２０mm、厚さ０．３mm以下で、木目が長手方向に沿って形成されている短冊形のストランドと、厚さ１mm以下、長さ２〜１０mmのフレークとを１０：０〜８：２の重量比で含有し、該水硬性無機材料／該木質材料の重量比率が２．５〜３．５の硬化層であり、
該芯層は、水硬性無機材料として、セメント類３０〜６０重量％とケイ酸含有物質１０〜６０重量％とを含有し、かつ、木質材料として、長さ３０〜５０mm、巾１０mm程度、厚さ０．３〜０．５mmで、木目が長手方向に沿って形成されており、該表裏層のストランドよりも長さは小型で厚さは大きい短冊形のストランドと、厚さ１mm以下、長さ２〜１０mmのフレークとを０：１０〜４：６の重量比で含有し、該表裏層の硬化層よりもフレークリッチであり、該水硬性無機材料／該木質材料の重量比率が１．５〜３．０の硬化層である
ことを特徴とする木質セメント板。
【請求項２】
上記表裏層のストランドと上記芯層のストランドは、実質的に直交するように配向されていることを特徴とする請求項１に記載の木質セメント板。
【請求項３】
板上に、水硬性無機材料として、セメント類３０〜６０重量％とケイ酸含有物質１０〜６０重量％とを含有し、かつ、木質材料として、長さ５０〜８０mm、巾１０〜２０mm、厚さ０．３mm以下で、木目が長手方向に沿って形成されている短冊形のストランドと、厚さ１mm以下、長さ２〜１０mmのフレークとを１０：０〜８：２の重量比で含有し、該水硬性無機材料／該木質材料の重量比率が２．５〜３．５である表層用の原料混合物を散布し、
散布された該表層用の原料混合物の上に、水硬性無機材料として、セメント類３０〜６０重量％とケイ酸含有物質１０〜６０重量％とを含有し、かつ、木質材料として、長さ３０〜５０mm、巾１０mm程度、厚さ０．３〜０．５mmで、木目が長手方向に沿って形成されており、該表層用のストランドよりも長さは小型で厚さは大きい短冊形のストランドと、厚さ１mm以下、長さ２〜１０mmのフレークとを０：１０〜４：６の重量比で含有し、該表層用の原料混合物よりもフレークリッチであり、該水硬性無機材料／該木質材料の重量比率が１．５〜３．０である芯層用の原料混合物を散布し、
更に、該表層用の原料混合物と同様な裏層用の原料混合物を、散布された該芯層用の原料混合物の上に散布して三層構造のマットをフォーミングし、
該マットを水分存在下で圧締して一次硬化せしめ、
該一次硬化体を、常温で２〜５日間常温養生する、又は、８５％ＲＨ以上の湿度、１５０〜１８０℃の温度で１０〜１８時間オートクレーブ養生する
ことを特徴とする木質セメント板の製造方法。
【請求項４】
上記表裏層のストランドと上記芯層のストランドは、実質的に直交するように散布することを特徴とする請求項３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、外壁材等の建築板に好適な木質セメント板及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、建築用材料として、特に建築用面材としては構造用合板が用いられているが、木材資源枯渇の折その代替品が求められている。現在その代替品としては廃材が利用出来るオリエンテッドストランドボード（ＯＳＢ）や中密度繊維板（ＭＤＦ）が提供されている。更に建築用材料としてセメント系無機材料と木質材料とを原料とし乾式法又は半乾式法によって製造される木質セメント板が提供されている。このような木質セメント板は、成形性、加工性、耐久性、耐火性等の点で優れており、建築物の外壁材等として極めて有用である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＯＳＢやＭＤＦは耐水性、耐久性、耐火性等の性能面で必ずしも十分とは云えず、一方木質セメント板は強度の点において合板、ＯＳＢ、ＭＤＦ等の木質系建築板よりも劣ると云う問題点がある。
【０００４】
したがって、本発明の課題は、木質系建築板と同等な強度を有する木質セメント板を提供することである。
【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、三層構造を有し、表裏層は水硬性無機材料および木質材料としてウエハーとフレークとを１０：０〜８：２重量比で含有する硬化層であり、芯層は水硬性無機材料およびウエハーとフレークとを０：１０〜４：６重量比で含有する硬化層である木質セメント板および板上に水硬性無機材料及びウエハーとフレークとを１０：０〜８：２重量比で含有する表層用の原料混合物を散布し、該表層用の原料混合物の上に、水硬性無機材料及びウエハーとフレークとを０：１０〜４：６重量比で含有する芯層用の原料混合物を散布し、上記表層用の原料混合物と同様な裏層用の原料混合物を散布して三層構造のマットをフォーミングし、該マットを水分存在下で圧締して一次硬化せしめ、該一次硬化体を常温養生又はオートクレーブ養生する木質セメント板の製造方法を提供するものである。
【０００６】
上記木質セメント板において、木質材料としてウエハーとフレークとを０：１０〜４：６重量比の範囲で使用した芯層はフレークリッチであるから緻密なものとなり、圧縮応力に対して高い強度を示し、一方、木質材料としてウエハーとフレークとを１０：０〜８：２重量比の範囲で使用した表裏層ではウエハーリッチであるから該ウエハー相互の接着面積が大きく、該表裏層は引張応力に対して高い強度を示すため、該木質セメント板は高い曲げ強度を有するものとなる。そのため、本発明の木質セメント板は十分な強度を発現する。
【０００７】
上記水硬性無機材料／木質材料の重量比率は表裏層で２．５〜３．５、芯層で１．５〜３．０であることが好ましく、また上記木質セメント板に使用されるウエハーはストランドであり、該ストランドは該木質セメント板の表裏層と芯層とで実質的に直交するように配向せしめられているのが好ましい。また該フレークとしては、木片セメント板の廃材および／または端材から分別される廃フレークか、木片セメント板製造工程から生じる廃フレークを使用することが好ましい。
【０００８】
上記木質セメント板は、板上に水硬性無機材料及びウエハーとフレークとを１０：０〜８：２重量比で含有する表層用の原料混合物を散布し、該表層用の原料混合物の上に、水硬性無機材料及びウエハーとフレークとを０：１０〜４：６重量比で含有する芯層用の原料混合物を散布し、上記表層用の原料混合物と同様な裏層用の原料混合物を散布して三層構造のマットをフォーミングし、該マットを水分存在下で圧締して一次硬化せしめ、該一次硬化体を常温養生又はオートクレーブ養生することにより製造することができる。このとき、該ウエハーとしてストランドを使用し、該木質セメント板の表裏層と芯層とで実質的に直交するように配向して該ストランドを散布するのが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の木質セメント板は、主として水硬性無機材料と木質材料とを原料とするものである。
【００１０】
〔水硬性無機材料〕
本発明に使用す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、シリカ粉、ケイ砂、ケイ石粉、水ガラス、シリカヒューム、ＦＡバルーン、シラスバルーン、パーライト、マイカ、ケイ藻土、ドロマイト等のケイ酸含有物質と上記セメント類とを混合した混合物；二水石膏、半水石膏、無水石膏、消石灰、生石灰等の活性石灰含有物質と上記ケイ酸含有物質との混合物等が例示される。
上記セメント系無機材料の中でも、セメント類とケイ酸含有物質との混合物が好ましく、セメント類とケイ酸含有物質との混合比（重量比）は１：２〜６：１であるのが好ましい。
【００１１】
〔木質材料〕本発明の木質セメント板において使用されるフレークとしては、厚み１mm以下、長さ２〜１０mmのものである。また該フレークは木質セメント板の廃材や端材を粉砕分別することによって得られた廃フレークや木質セメント板製造時に生じる廃フレークを使用することが好ましい。
【００１２】
本発明の木質セメント板において使用されるウエハーとしては、好ましくはストランドを使用する。ウエハーとは、木材を切削することによって製造される比較的大型の削片であり、ストランドとは、該ウエハーの中でも方向性を有する短冊形のものをいい、木目が長手方向に沿って形成されている。
【００１３】
該ウエハーの寸法は、長さ３０〜２２０mm、幅１０〜１００mm、厚み０．１〜１．５mmの範囲内であり、ストランドではないウエハーとしては、長さ４０〜１００mm、幅４０〜９０mmで比較的長さと幅とが近接した形状のものを使用し、ストランドの場合には、長さ３０〜２２０mm、幅１０〜７０mmの範囲内である。
【００１４】
また、該ウエハーは、熱圧密処理を施したものであるのが好ましい。この熱圧密処理を施すことにより、該ウエハーは板になじみ易くなり、厚さが均一で寸法安定性に優れた木質セメント板が得られるようになる。該熱圧密処理は、通常１８０℃程度で約５分間行われる。
【００１５】
上記のように木質セメント板特に表裏層にウエハーを使用した場合、比較的大型の削片であるウエハー同士は、相互に重なることによって接着面積が大きくなるため引張応力に対して高い強度を有するものとなり、また、セメント系無機材料の使用量を減らすことができる。特に該ウエハーとしてストランドを使用し、芯層にもストランドを使用する場合には該ストランドを該木質セメント板の表裏層と芯層とで実質的に直交するように配向させることが望ましい。この場合該ストランド自体が有する木目方向の高い引張強度によって、該木質セメント板の長手方向および短手方向の両方向の引張応力に対する強度は、極めて高いものとなる。通常木質セメント板の表裏層では該ストランドは長手方向に配向し、芯層では該ストランドは短手方向に配向する。
【００１６】
〔その他の成分〕
本発明の木質セメント板には、上記セメント系無機材料及び木質材料以外の成分として、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化カルシウム、硫酸カルシウム、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、硫酸アルミニウム、水ガラス、蟻酸カルシウム等の硬化促進剤、バーミキュライト、ベントナイト等の鉱物粉末、ワックス、パラフィン、シリコン等の撥水剤、合成樹脂エマルジョン等の補強材、発泡性熱可塑性プラスチックビーズ、プラスチック発泡体等が添加されてもよい。なお、これらの例示は本発明を限定するものではない。
【００１７】
〔木質セメント板の組成〕本発明の木質セメント板における表裏層用の原料混合物は、水硬性無機材料としてセメント類３０〜６０重量％、ケイ酸含有物質１０〜６０重量％並びに木質材料としてウエハーとフレークを１０：０〜８：２重量比で使用し、上記水硬性無機材料／木質材料の重量比率は２．５〜３．５とし、芯層用の原料混合物は、水硬性無機材料としてセメント類３０〜６０重量％、ケイ酸含有物質１０〜６０重量％及び木質材料としてウエハーとフレークとを０：１０〜４：６重量比で使用し、上記水硬性無機材料／木質材料の重量比率は１．５〜３．０とする。また製造工程において原料混合物の硬化を促進するためには、該ケイ酸含有物質の一部にパーライトを使用するのが好ましい。この場合、該パーライトは、原料混合物中１５重量％以下の量で添加されるのが好ましい。更に芯層用のケイ酸含有物質としてパーライト、ＦＡバルーン、シラスバルーン等の中空軽量体を使用すると後記する木質セメント板の製造において圧締圧を高くして表裏層を緻密にしても、木質セメント板の重量が大きくならない。
【００１８】
〔木質セメント板の製造〕
本発明の木質セメント板は、いわゆる乾式法又は半乾式法によって製造するのが好ましい。
本発明における製造方法の好ましい一例としては、まず最初に板（搬送板、基板等）上に表層用の原料混合物を散布し、次いでその上に芯層用の原料混合物を散布し、更にその上から表層用原料混合物と同様な裏層用原料混合物を散布して三層のマットをフォーミングする。
【００１９】
該表裏層用原料混合物中のウエハーとしてストランドを使用する場合には、該ストランドは長さ５０〜８０mm、巾１０〜２０mm、厚さ０．３mm以下のものであり、該ストランドは製造する木質セメント板の所定方向（例えば長手方向）に配向させることが好ましい。更に該芯層用原料混合物にもストランドを使用する場合には、該ストランドは表裏層用のストランドよりも小型で、長さ３０〜５０mm、巾１０mm程度、厚さは表裏層用のものより厚く０．３〜０．５mmとし、該ストランドは該表裏層のストランドと実質的に直交するように（例えば短手方向）配向させることが好ましい。該ストランドの配向は常法によって行えばよく、例えば、ディスクタイプの散布頭部が回転しているフォーミングマシンや、複数個のスリットを並列した篩を使用して行うことができる。
【００２０】
半乾式法の場合には、これら原料混合物に水分含有率が１５〜５０重量％となるように水を添加混合してから該原料混合物を散布し、乾式法の場合には、フォーミングした該マットに水分含有率が１５〜５０重量％となるように水を添加する。
【００２１】
このようにして表裏層用の原料混合物の間に散布された芯層用の原料混合物中のフレークはリッチであり、ウエハーリッチの該表裏層用原料混合物中のウエハー相互の間隙に入り込む。このように表裏層のウエハー相互の間隙に入り込んだ芯層のフレークは、いわゆる投錨効果を発現し該表裏層の強度を向上させる。
【００２２】
上記のようにして三層構造のマットがフォーミングされたら、型面が平滑な型板又は型面に凹凸模様を有する型板を該マットの表面上に載置し、該マットと共に圧締して加熱状態下で一次硬化せしめる。該一次硬化において適用される温度は通常５０〜１００℃であり、圧締圧は通常２〜５MPa である。前記したように芯層に中空軽量体を使用すると、圧締圧を高くして表裏層を緻密化出来る。
上記一次硬化後、得られた一次硬化体は脱型した上で常温養生又はオートクレーブ養生する。常温養生は、通常常温で２〜５日間行われ、オートクレーブ養生は、通常８５％ＲＨ以上の湿度、１５０〜１８０℃の温度で１０〜１８時間行われる。常温養生又はオートクレーブ養生後は、乾燥工程を経て表面処理を行い、製品とする。
【００２３】
上記木質セメント板において表層と芯層と裏層との重量の構成比率は、１：２：１〜１：５：１であるのが好ましく、特に約１：３：１であるのが好ましい。また上記木質セメント板の厚みは通常１２〜１８mm、比重は１前後である。
【００２４】
以上のようにして製造される木質セメント板の芯層は、フレークリッチであり、またストランドを使用する場合でも表裏層のストランドよりも小型で厚みが大きなものを使用するから、芯層構造が緻密なものとなるため、吸水、吸湿による厚み変化が抑えられかつ圧縮応力に対して高い強度を示す。一方該木質セメント板の表裏層は、木質材料として比較的大型の木材削片であるウエハーを使用しており、該ウエハー相互の重なり接着面積が大きいため、引張応力に対して高い強度を示す。その結果、該木質セメント板は表面からの外力に対して高い曲げ強度を有するものとなる。
【００２５】
〔実施例１，２，６〜１１，参考例１〜３，比較例１〜３〕以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
上記表１に示す各原料混合物に水分含有率が４５重量％となるように水を添加した後、表層用の原料混合物を搬送板上に散布し、その上に芯層用の原料混合物を散布し、更にその上に裏層用原料混合物（表層用原料混合物と同じ）を散布して三層構造のマットをフォーミングした。なお、該表裏層用の原料混合物は、該原料混合物中のストランドが木質セメント板の長手方向に沿うように配向して散布した。また芯層にもストランドを使用した場合には、該ストランドが木質セメント板の短手方向に沿うように配向して散布した。
【００２８】
以上のようにして得られた各三層マットを面圧２ＭＰa の圧力でプレス圧締し、７０℃で１０時間加熱して一次硬化せしめた。次に圧締状態を解いて、オートクレーブ内で１６５℃７時間、蒸気圧６kgf ／cm2 で養生し、乾燥工程を経て、三層構造の木質セメント板を得た。
【００２９】
得られた各木質セメント板について曲げ強度（ＪＩＳ  Ａ１４０９に準拠）、比重、板厚および厚み膨潤率を測定した。結果を表２に示す。
【００３０】
【表２】
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【００３１】
表２において、比較例１、２は表裏層および芯層にストランドを使用しないもの、比較例３は芯層にのみストランドを使用したものである。
表２をみれば表裏層にストランドを使用した実施例はすべて良好な曲げ強度を有するが表裏層および芯層にストランドを使用しない比較例１、２は実施例に比べると曲げ強度に劣り、芯層のみにストランドを使用した比較例３でも対応する実施例６〜１１と比べると曲げ強度ははるかに低い。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、強度は木質系建築板に匹敵し、耐水性、耐久性、耐火性は一般の木質セメント板と同等である木質セメント板が提供される。