(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非晶質の珪酸質原料を含有する水硬性材料、無機質発泡体および木質材料を混合した後、水を添加，混合して得た混合物を加圧成形し、オートクレーブ養生した木質セメント板において、
前記水硬性材料は、カルシウム／シリカのモル比が０．６〜１．８、ブレーン比表面積が３８００ｃｍ２／ｇ以上、アルカリ含有量が前記水硬性材料１００重量部に対して０．６〜１．０重量部であり、前記水硬性材料に添加剤として硫酸アルカリが添加されており、
前記無機質発泡体は、５Ｍｐａの水圧下での嵩密度が０．４のパーライト、黒曜石発泡体、シラス発泡体からなる群から選択された少なくとも１種であり、
前記混合物の固形成分は、前記水硬性材料を３５〜７０重量％、前記無機質発泡体を１０〜２５重量％含むことを特徴とする木質セメント板。
【請求項２】
水硬性材料がポルトランドセメントおよびフライアッシュからなり、前記ポルトランドセメント中の３ＣａＯ・ＳｉＯ２の含有量が６３％以上であ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】
非晶質の珪酸質原料を含有する水硬性材料、無機質発泡体および木質材料を混合した後、水を添加，混合して混合物を得、この混合物を加圧成形した後、オートクレーブ養生する木質セメント板の製造方法において、
前記水硬性材料は、カルシウム／シリカのモル比を０．６〜１．８、ブレーン比表面積を３８００ｃｍ２／ｇ以上、アルカリ含有量を前記水硬性材料１００重量部に対して０．６〜１．０重量部とし、前記水硬性材料に添加剤として硫酸アルカリが添加されており、
前記無機質発泡体は、５Ｍｐａの水圧下での嵩密度が０．４のパーライト、黒曜石発泡体、シラス発泡体からなる群から選択された少なくとも１種とし、
前記混合物の固形成分は、前記水硬性材料を３５〜７０重量％、前記無機質発泡体を１０〜２５重量％混合してなることを特徴とする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】
軽量で高強度の木質セメント板およびその製造方法を提供することにある。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
従来、無機質成形体としては防火性，耐久性に優れた窯業系サイディングが用いられている。例えば、硬質木片セメント板は木片をバインダーであるセメントで一体成形し、常温養生でサイディング板としての強度を発現しているが、多量のセメントを必要とするので、高比重である。このため、軽量化を図るために特開平３−２１８９５５号公報で開示するようにパーライトを添加したものもあるが、強度が低下するためにパーライトの添加量が制限され、軽量化に限界があった。そこで、特願平１１−７２０３６号（特開２０００−２６４７０１号公報）のように、多量の無機質発泡体を添加しつつ、軽量の無機質成形体を得る方法が提案されているが、より一層優れた曲げ強度を有する木質セメント板が望まれていた。
【０００３】
本発明は、前記問題点に鑑み、高強度で軽量の木質セメント板およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる木質セメント板は、前記目的を達成するため、非晶質の珪酸質原料を含有する水硬性材料、無機質発泡体および木質材料を混合した後、水を添加，混合して得た混合物を加圧成形し、オートクレーブ養生した木質セメント板において、前記水硬性材料は、カルシウム／シリカのモル比が０．６〜１．８、ブレーン比表面積が３８００ｃｍ２／ｇ以上、アルカリ含有量が前記水硬性材料１００重量部に対して０．６〜１．０重量部であり、前記水硬性材料に添加剤として硫酸アルカリが添加されており、前記無機質発泡体は、５Ｍｐａの水圧下での嵩密度が０．４のパーライト、黒曜石発泡体、シラス発泡体からなる群から選択された少なくとも１種であり、前記混合物の固形成分は、前記水硬性材料を３５〜７０重量％、前記無機質発泡体を１０〜２５重量％含む構成としてある。
【０００５】
また、前記水硬性材料としては、ポルトランドセメントおよびフライアッシュからなり、ポルトランドセメント中の３ＣａＯ・ＳｉＯ２の含有量が６３％以上であることがより好ましい。
【０００６】
また、本発明にかかる木質セメント板の製造方法は、非晶質の珪酸質原料を含有する水硬性材料、無機質発泡体および木質材料を混合した後、水を添加，混合して混合物を得、この混合物を加圧成形した後、オートクレーブ養生する木質セメント板の製造方法において、前記水硬性材料は、カルシウム／シリカのモル比を０．６〜１．８、ブレーン比表面積を３８００ｃｍ２／ｇ以上、アルカリ含有量を前記水硬性材料１００重量部に対して０．６〜１．０重量部とし、前記水硬性材料に添加剤として硫酸アルカリが添加されており、前記無機質発泡体は、５Ｍｐａの水圧下での嵩密度が０．４のパーライト、黒曜石発泡体、シラス発泡体からなる群から選択された少なくとも１種とし、前記混合物の固形成分は、前記水硬性材料を３５〜７０重量％、前記無機質発泡体を１０〜２５重量％混合してなる工程である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る木質セメント板は、非晶質の珪酸質原料を含有する水硬性材料、無機質発泡体および木質材料を混合した後、水を添加，混合して得た混合物を加圧，成形し、オートクレーブ養生したものである。
【０００８】
水硬性材料は、後述する無機質発泡体および木質材料の結合剤として用いられ、セメントにフライアッシュ，高炉スラグ微粉末，珪藻土，シラス，シリカフューム等の非晶質の珪酸質原料からなるものである。
【０００９】
そして、前記水硬性材料はカルシウム／シリカのモル比が０．６〜１．８、ブレーン比表面積が３８００ｃｍ２／ｇ以上、および、水硬性材料中のアルカリ含有量が０．６〜１．０重量部であることを必要とする。
【００１０】
カルシウム／シリカのモル比が０．６〜１．８であれば、水和物の生成物が最も多くなり、特に、モル比が１．２付近で最も高い強度が得られる。そして、モル比が０．６未満であると、カルシウムが不足して水和が進まず、モル比が１．８を越えると、カルシウム分の高い水和物が生成してシリカの反応が進まないからである。
また、ブレーン比表面積が３８００ｃｍ２／ｇ以上であれば、反応が高まって強度が発現するが、３８００ｃｍ２／ｇ未満であると、所望の強度が得られないからである。
さらに、適量のアルカリは、非晶質の珪酸質原料の反応性を高め、得られる木質セメント板の強度を高めるため、その含有量は０．６〜１．０重量部が好ましい。含有量が０．６重量部未満であると、アルカリが非晶質の珪酸質原料の反応性を高めることができず、アルカリ含有量が１．０重量部を越えると、水和物の強度を低下させるからである。
【００１１】
前記水硬性材料に用いるセメントとしては普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント等のポルトランドセメントやアルミナセメントが挙げられ、水硬性材料としての添加量は３５〜７０重量％が好適である。添加量が３５重量％未満であると、成形体としての強度を保持できず、７０重量％を越えると、無機質発泡体や木質材料の添加量が相対的に低くなり、所望の木質セメント板が得られないからである。
【００１２】
特に、前記水硬性材料としてはポルトランドセメントおよびフライアッシュからなり、ポルトランドセメント中のＣ３Ｓ（３ＣａＯ・ＳｉＯ２の総称）の含有量が６３％以上であることが望ましい。また、フライアッシュは適量のアルカリを含み、反応性に富むために好ましい。ポルトランドセメント中のＣ３Ｓの含有量が６３％以上であれば、初期反応性が高く、最終強度を高めるからである。
【００１３】
水硬性材料中のアルカリ量を調整するために添加剤を利用できる。添加剤としては、例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム等の硫酸アルカリが挙げられる。
【００１４】
前記無機質発泡体は、木質セメント板を軽量化すると共に、表面性を良くするためのものであり、例えば、パーライト、黒曜石発泡体、シラス発泡体等が挙げられる。
【００１５】
前記無機質発泡体の添加量は１０〜２５重量％であることが好ましい。添加が１０重量％未満であると、十分に軽量化できないからである。一方、添加量が２５重量％を越えると、セメントや木質材料の添加量が相対的に低くなり、所望の強度が得られないからである。
【００１６】
また、前記無機質発泡体は、無機質発泡体の大きさが平均粒径５０〜３００μｍ、５Ｍｐａの水圧下での嵩密度が０．５以下のものを使用することが好ましい。
無機質発泡体の平均粒径が５０μｍ未満であると、発泡体の殻の膜厚が粒径に対して厚くなるので、嵩密度が高くなり、重くなるからである。また、平均粒径が３００μｍを超えると、発泡体の殻の膜厚が薄くなって破壊しやすくなるからである。
【００１７】
さらに、５Ｍｐａの水圧をかけて圧縮した際の嵩密度を０．５以下としたのは、嵩密度が０．５を越えるものでは添加しても軽量化に寄与しないからである。なお、５Ｍｐａを基準圧力とするのは、これが木質セメント板をプレス成形する際の圧力にほぼ等しく、プレス成形時の圧力で無機質発泡体が破壊されないようにするためである。したがって、本発明によれば、プレス成形時にも無機質発泡体は破壊されず、軽量化を維持しつつ、平滑でシャープなエンボス面を持つ木質セメント板が得られる。
【００１８】
これら無機質発泡体の嵩密度および体積圧縮率の測定方法は、以下のように行われる。
無機質発泡体の嵩密度を測定する場合には、無機質発泡体を１００ｃｃのステンレス製容器に入れ、上下に１８０回タッピングした後、専用の測定装置であるパウダーテスター（ホソカワミクロン社製）で嵩密度を測定する。
次に、嵩密度を測定した発泡体をビニール袋等に入れて真空ポンプで袋内の空気を抜いた後、シールして密封状態とする。そして、この袋を３リットルの水を満たした加圧タンクに入れ、水圧ポンプにて静水圧５Ｍｐａで６０秒間加圧する。ついで、袋から無機質発泡体を取り出し、前述と同様にタッピングして嵩密度を測定する。
【００１９】
なお、木質セメント板には、必要に応じ、塩化アルミニウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウムなどの硬化促進剤１〜５重量％を添加してもよい。
【００２０】
前記木質材料は、脆い無機質成形体の強度を高めるために添加するものであり、木質繊維、木片等が挙げられるが、その樹種は問わない。そして、木質材料の添加量は１０〜２５重量％であることが好ましい。添加量が１０重量％未満であると、補強効果が不十分であり、２５重量％を越えると、防火性の点で問題となるからである。
【００２１】
本願発明にかかる木質セメント板の製造方法について説明する。
まず、水硬性材料、無機質発泡体および木質材料を乾式で混合し、前記木質材料間に無機質発泡体および水硬性材料を均一に混合した混合物を得る。そして、この混合物に水３０〜５０重量％を添加して更に混合する。ついで、加圧成形する方法としては、得られた混合物をプレート上に散布してマット状に堆積させ、これをプレス成型した後、１次養生して硬化させる。さらに、オートクレーブで２次養生し、カルシウムとシリカとを反応させることにより、珪酸カルシウム水和物を生成し、強度を発現させた木質セメント板が得られる。
【００２２】
本実施形態によれば、水硬性材料、無機質発泡体、および、木質材料をミキサーに投入して乾式で混合するので、木質材料間に無機質発泡体および水硬性材料を均一に混合した混合物が得られる。
また、均一に混合された前記混合物に水３０〜５０重量％を添加し、混合するので、水は木質材料だけに過剰に吸着されることなく、無機質発泡体やその隙間にも均一に吸着される。このため、木質材料がダマにならず、木質材料,無機質発泡体および水硬性材料が均一に混合された混合物が得られる。
【００２３】
前記混合物に添加する水の添加量を３０〜５０重量％とするのは、添加量が３０重量％未満であると、水硬性材料に対する水分量が少なくなりすぎ、所定の強度が得られないからである。一方、５０重量％を越えると、水分が過剰になって木質材料がダマになりやすいと共に、水硬性材料が硬化した後の成形体の吸水率が高くなるからである。
【００２４】
前記混合物をプレート上に散布して厚さ３０〜１００ｍｍのマット状に堆積させた後、上面にエンボスプレートを載せてプレス機で成型し、そのままの状態で１次養生し、取り扱える程度の強度まで硬化させる。１次養生は温度５０〜８０℃で８時間以上で行うことが好ましい。
また、１次養生は蒸気養生で行ってもよく、蒸気養生時間は蒸気養生温度を高くすれば短くなるが、温度を高くしすぎると、ボードが乾燥して所定の強度が得られなくなる。このため、蒸気養生温度としては５０〜８０℃が好ましいが、生産性の見地より、蒸気養生時間は通常２４時間以内であることが好ましい。
【００２５】
前記エンボスプレートを外した後にオートクレーブで行う２次養生は、主として水硬性材料のカルシウムとシリカとを反応させ、珪酸カルシウム水和物を生成し、実用強度を発現する最終の木質セメント板を得るための工程である。１次養生でセメントを水和硬化させた後、オートクレーブで２次養生するので、水硬性材料中のセメントのカルシウムと、水硬性材料中のフライアッシュ等の非晶質珪酸原料や、さらには無機質発泡体の非晶質成分とが反応し、珪酸カルシウム水和物が生成され、所望の強度を有する木質セメント板が得られる。オートクレーブによる２次養生は温度１５０〜２２０℃が好ましい。オートクレーブ養生温度を高くすれば、短い時間で高強度の木質セメント板を製造できるが、２２０℃を越えると、木片や木質繊維等の木質材料が劣化し、強度が低下するので好ましくない。また、１５０℃未満では十分な強度を得るために養生時間が著しく長くなって好ましくない。オートクレーブ養生時間は温度によって異なるが、１〜２４時間の条件、好ましくは３〜８時間が好適である。
【００２６】
本発明によれば、軽量で繊維が均一に分布した高強度の成形体が得られる。このため、従来のように密度の低い芯層を密度が高く高強度の表裏層で挟んだ複数層の無機質成形体とする必要がなく、単層構成でよいので、生産性を高めることができる。しかし、本発明においても表裏層と芯層との組成の配合割合を変え、三層構造としても良いことは勿論である。
【００２７】
【実施例】
（実施例1から実施例１０）
図１に示した組成比で原料、特に、水硬性材料のセメントとしてＣ３Ｓ量の異なるポルトランドセメント、水硬性材料の非晶質の珪酸質原料としてフライアッシュ、添加剤としては硫酸カリウム、無機質発泡体としてシラス発泡体あるいはパーライト、リターン材として木質セメント板の廃材からなる粉体物、木質材料として木片、および、硬化促進剤として塩化カルシウムを配合した。そして、前記原料をミキサーで２分間混合した後、固形成分１００重量部に対して水４５重量部を添加し、更に３０秒間混合して混合物を得た。
【００２８】
ついで、前記混合物をステンレスプレート上に散布して厚さ４０ｍｍのマット状に堆積した後、上面に樹脂製プレートを載せて挟み、この状態のマットを複数段積み重ねた。そして、約５Ｍｐａの圧力で加圧し、そのままの状態でクランプ固定した後、温度７０℃、１０時間の条件で１次養生し、取り扱える程度の強度を得られるまで前記マットを硬化させた。そして、プレートを外した後、オートクレーブにて温度１６５℃、６時間の条件で２次養生し、最終の木質セメント板を得た。得られた木質セメント板からサンプルを切り出し、比重、曲げ強度の測定を行った。測定結果を図１に示す。なお、曲げ強度の測定は、ＪＩＳ−Ａ−１４０８に準じて行った。
【００２９】
（比較例１〜７）
比較例１〜７についても図２に示す組成比で原料を配合する点、および、結晶質の珪酸質原料として珪石粉を一部使用する点を除き、実施例１と同様の方法で木質セメント板を得、その物性を測定した。測定結果を図２に示す。
【００３０】
図１および図２から、実施例および比較例の比重は全て同等であるが、比較例のいずれもが曲げ強度１０（Ｎ／ｍｍ２）を越えないことが明かとなった。
そして、実施例１〜１０と比較例１との比較から、珪酸質原料が結晶質のものであると、所望の曲げ強度が得られず、反応性が低下することが判った。
比較例２および３から、カルシウム／シリカのモル比が０．６よりも小さいと、セメントが不足するために所望の強度が得られず、１．８よりも大きいと、珪酸質が不足するために所望の強度が得られないことが判明した。
実施例７と比較例４との比較から、混合セメントのブレーン比が３５００ｃｍ２／ｇ以下であると、所定の強度が得られないことが判った。
比較例５，６から、アルカリ量が０．６以上、１．０以下でないと、所望の強度が得られず、比較例７から、無機質発泡体の圧縮強度が低いもの、すなわち、圧縮後の嵩密度が０．５以上であると、所望の強度を確保できないことが判明した。
【００３１】
【発明の効果】
本発明にかかる木質セメント板によれば、所望の強度を有する軽量な木質セメント板を得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本願発明に係る木質セメント板の実施例を示す図表である。
【図２】  本願発明に係る木質セメント板の比較例を示す図表である
【図１】
0004283484.tif 000002
【図２】
0004283484.tif 000003