(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬化性無機材料と木質補強材とを主体とする混合物の硬化体であり、
緻密構造を有する表裏層と、粗構造を有する芯層とからなり、
該芯層よりも該表裏層の方が上記硬化性無機材料中のセメントに対する硬化促進剤の添加率を多くしたことを特徴とする木質セメント板
【請求項２】
表裏層においては硬化性無機材料中のセメントに対する硬化促進剤の添加率は１．５〜３．５重量％とし、
芯層においては硬化性無機材料中のセメントに対する硬化促進剤の添加率は１．０〜３．０重量％とし、かつ表裏層の硬化促進剤の添加率が芯層の硬化促進剤の添加率の１．２〜３．５倍である請求項１に記載の木質セメント板
【請求項３】
該硬化促進剤は蟻酸塩、酢酸塩、塩酸塩、硫酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、ケイ酸塩から選ばれた一種または二種以上の塩である請求項１または２に記載の木質セメント板
【請求項４】
型板上に硬化性無機材料と微細木質補強材とを主体とし硬化促進剤を添加した表裏層用原料混合物を散布して表層マットをフォーミングし、該表層マット上に硬化性無機材料と粗大木質補強材とを主体とし硬化促進剤を添加した芯層用原料混合物を散布して芯層マットをフォーミングし、更に該芯層マット上に表裏層用原料混合物を散布して裏層マットをフォーミングし、圧締加熱硬化する方法であって、
該芯層用原料混合物よりも該表裏層用原料混合物の方が硬化性無機材料中のセメントに対する硬化促進剤の添加率を多くしたことを特徴とする請求項１〜３に記載の木質セメント板の製造方法
【請求項５】
該型板は金属基板と、樹脂型板本体とからなる請求項４に記載の木質セメント板の製造方法
【請求項６】
該マットは圧締加熱硬化工程において型板と共に多段に積重ねられる請求項４または５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】
本発明は建築板として有用な木質セメント板およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の木質セメント板は緻密構造を有する表裏層と、粗構造を有する芯層とからなる三層構造を有することが望ましい。芯層は該木質セメント板に適度なクッション性を与え、表裏層は該木質セメント板表面に平滑性を与えかつ板内への水分の浸透を抑制して板に耐凍結性を与える。また板表面に凹凸模様が付される場合には、芯層のクッション性と表層の緻密性によって鮮明な模様が形成される。
【０００３】
このような三層構造の木質セメント板を製造するには、型板上に硬化性無機材料と微細木質補強材とを主体とする表裏層用原料混合物を散布して表層マットをフォーミングし、その上に硬化性無機材料と粗大木質補強材とを主体とする芯層用原料混合物を散布して芯層マットをフォーミングし、更にその上から該表裏層用原料混合物を散布して裏層マットをフォーミングし、多段に積み重ねた状態で圧締加熱硬化する方法が適用される。
【０００４】
この際に使用される型板は、鉄、ステンレススチール、アルミニウム等の金属からなる基板と、ＦＲＰや硬質ウレタン樹脂からなる樹脂型板本体とからなる。該金属基板は該樹脂型板本体の熱変形を抑制して型板表面の凹凸模様を正確に木質セメント板表面に転写する役目を果たす。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記木質セメント板の製造方法にあっては、圧締養生硬化工程において、表裏面が型板に接し、該型板には上記したように熱伝導率が大きい金属基板が使用されているので、表裏層マットが選択的に加熱され、表裏層マット中の木質補強材からセメント硬化阻害物質が早くかつ多量に滲出され易くなる。また表裏層マットの木質補強材は微細で表面積が大きいので、この傾向は一層顕著となる。
したがって表裏層は芯層に比して硬化不充分となり、木質セメント板の品質低下の原因となる。
【０００６】
【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、硬化性無機材料と木質補強材とを主体とする混合物の硬化体であり、緻密構造を有する表裏層と、粗構造を有する芯層とからなり、該芯層よりも該表裏層の方が硬化性無機材料中のセメントに対する硬化促進剤の添加率を多くした木質セメント板を提供するものである。該表裏層においては硬化性無機材料中のセメントに対する硬化促進剤の添加率は１．５〜３．５重量％とし、該芯層においては硬化性無機材料中のセメントに対する硬化促進剤の添加率は１．０〜３．０重量％とし、かつ表裏層の硬化促進剤の添加率が芯層の硬化促進剤の添加率の１．２〜３．５倍であるのが望ましく、通常使用される該硬化促進剤は蟻酸塩、酢酸塩、塩酸塩、硫酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、ケイ酸塩から選ばれた一種または二種以上の塩であることが望ましい。また更に型板上に硬化性無機材料と微細木質補強材とを主体とし硬化促進剤を添加した表裏層用原料混合物を散布して表層マットをフォーミングし、該表層マット上に硬化性無機材料と粗大木質補強材とを主体とし硬化促進剤を添加した芯層用原料混合物を散布して芯層マットをフォーミングし、更に該芯層マット上に表裏層用原料混合物を散布して裏層マットをフォーミングし、圧締加熱硬化する方法であって、該芯層用原料混合物よりも該表裏層用原料混合物の方が硬化性無機材料中のセメントに対する硬化促進剤の添加率を多くした木質セメント板の製造方法を提供するものである。該型板は金属基板と、樹脂型板本体とからなることが望ましく、該マットは圧締加熱硬化工程において型板と共に多段に積重ねられる。
【０００７】
【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、主として硬化性無機材料と木質補強材とを原料とし、それに硬化促進剤を添加するものである。
〔硬化性無機材料〕
本発明に使用する硬化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と二水石膏、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ケイ砂、ケイ石の粉末、シリカヒューム、高炉スラグ、フライアッシュ、シラスバルーン、パーライト等のケイ酸含有物質とを混合した混合物、上記セメント類と上記ケイ酸含有物質との混合物等が例示され、上記セメント類は水存在下において水和反応によって硬化し、上記活性石灰含有物質と上記ケイ酸含有物質との混合物は水熱反応によってケイ酸カルシウムの硬化体となる。セメント類−ケイ酸含有物質混合物の場合は、通常セメント類とケイ酸含有物質との重量比が４０：６０〜７０：３０程度になるように混合する。
【０００８】
〔木質補強材〕
本発明に使用する木質補強材としては、木片、木粉、木質繊維、パルプ、木質繊維束、木毛、竹繊維、麻繊維等が例示される。
木質補強材として望ましいものは木質繊維および木質繊維束であり、特に望ましいものは分枝および／または弯曲および／または折曲させることによって嵩高くされた木質繊維束である。該嵩高木質繊維束は望ましくは主幹の径が約０．１〜２．０mm、主幹の実長が約２〜３５mm、更に望ましくは１０〜３０mmの範囲にあり、嵩比重は約０．０３〜０．０５ g/cm3の範囲にある。このような嵩高木質繊維束は、芯層に使用する木質補強材として特に有用である。
【０００９】
該嵩高木質繊維束を製造するには、水酸化ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カルシウム等の薬液に木材を浸漬したり、木材を蒸気で加熱したり、あるいは上記薬液浸漬と蒸気加熱とを併用したりすることによって、木材中に含まれる木質単繊維のバインダーの役割をしているリグニン、ヘミセルロース、樹脂等を完全に溶解させることなく膨潤させるにとどめた上で、上記バインダーを残存させつゝ解繊すればよい。このように解繊したものは、上記バインダーのうち特にリグニンを略完全に除去して解繊したパルプ繊維に比して径が大きい。解繊は、例えばグラインディングディスクにより行われ、解繊の程度の調節は該グラインディングディスク間隔を調節することによって行われる。
【００１０】
上記嵩高木質繊維束は分枝および／または弯曲および／または折曲しているため排除体積が大きく、したがって嵩高く密度の小さい無機質成形板（芯層）を与えるが、相互の絡み合いは強固であるから、密度は小さいが強度の大きい構造が得られる。
【００１１】
更に木質補強材として望ましい他のものは、木片、竹繊維、麻繊維等の剛性のある繊維である。このような剛性繊維は、上記嵩高木質繊維束と同様に、その剛性により密度は小さいが強度の大きい構造を与えるため、芯層の木質補強材として特に有用である。
【００１２】
〔硬化促進剤〕
本発明で用いられる硬化促進剤としては、例えば蟻酸塩、酢酸塩、塩酸塩、硫酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、アルミン酸塩、ケイ酸塩等から選ばれた一種または二種以上の塩であり、このような硬化促進剤を例示すれば、蟻酸カルシウム、酢酸カルシウム、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、水ガラス等である。
【００１３】
〔その他の成分〕
本発明の木質セメント板には、上記硬化性無機質材料、木質補強材、硬化促進剤以外の成分として、バーミキュライト、ベントナイト等の鉱物粉末、木質セメント板廃材の粉砕物（リジェクト）、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。
上記例示は本発明を限定するものではない。
【００１４】
〔木質セメント板の組成〕
本発明の木質セメント板においては、上記硬化性無機材料と木質補強材との重量比は通常９０：１０〜７０：３０とする。木質補強材の比率が上記範囲未満の場合は該木質補強材による補強効果が十分でなく、また上記範囲を超える場合には耐火性が十分でなくなる。表裏層部分は意匠性を高くするために、密度を大きくして緻密構造にする。芯層部分は強度を高くするとともに、密度を小さくして粗構造にし、クッション性を付与する。このためには、少なくとも表裏層の木質補強材として、篩目２mm以下の木粉等の微細木質補強材を使用する。一方、芯層として上記嵩高木質繊維束や竹繊維、麻繊維等の剛性繊維を使用する。
【００１５】
芯層には、更に密度を小さくするためにフライアッシュ、シラスバルーン、パーライト、ガラスバルーン等の無機質微細中空体、軽石粒状体、ＡＬＣ粗砕品等の無機発泡体や、プラスチック発泡体等の有機質中空体、あるいは発泡性熱可塑性プラスチックビーズなどを使用してもよい。
【００１６】
硬化促進剤の添加率は芯層よりも表裏層の方を多くして表裏層の硬化の円滑化を図る。通常表裏層においては硬化性無機材料中のセメントに対する硬化促進剤の添加率は１．５〜３．５重量％とし、芯層においては硬化性無機材料中のセメントに対する硬化促進剤の添加率は１．０〜３．０重量％とし、かつ表裏層の硬化促進剤の添加率が芯層の硬化促進剤の添加率の１．２〜３．５倍とする。
【００１７】
〔木質セメント板の製造〕
本発明の木質セメント板の製造方法としては、工程の連続化が容易で装置も簡単な乾式ないし半乾式法を採用することが望ましい。
上記乾式法は、原料混合物を型板上に散布してマットをフォーミングし、該マットに加水すると共に圧締養生硬化する方法であり、上記半乾式法は含水率２５〜４５重量％に調節した原料混合物を型板上に散布してマットをフォーミングし、圧締養生硬化する方法である。
【００１８】
上記乾式法あるいは半乾式法によって三層構造の木質セメント板を製造する場合には、型板上に上記表裏層の木粉等の微細木質補強材を含んだ原料混合物（以下混合物Ａとする）をマット状に散布し、次いでその上に上記芯層の木質繊維束等の粗大木質補強材を含んだ原料混合物（以下混合物Ｂとする）をマット状に散布し、更にその上に上記混合物Ａをマット状に散布する。前記したように混合物Ａにおける硬化促進剤の添加率は混合物Ｂよりも多く設定する。半乾式法にあっては上記したように混合物Ａ及び混合物Ｂには、硬化反応のためにそれぞれ水を２５〜４５重量％添加しておく。なお、混合物Ｂの木質補強材として分枝および／または弯曲および／または折曲された上記嵩高木質繊維束を用いると、混合物Ｂがほぐれ易くなり、型板上に均一に散布し易くなる。
【００１９】
連続製造法においては、上記型板は多数個ベルトコンベアー上に載置される。型板上に散布した原料混合物のマットは所望によりロール等によって若干押圧する。
【００２０】
該型板は金属基板と樹脂型板本体とからなり、該金属基板は鉄、ステンレススチール、アルミニウム等の板からなり、該樹脂型板本体はＦＲＰ、硬質ポリウレタン樹脂等からなる。該金属基板は加熱養生工程において樹脂型板本体の熱変形を抑制して型面表面の凹凸模様を精度良く木質セメント板表面に転写する役目を果たす。
【００２１】
次いで、該マットを水分存在下で圧締加熱硬化する。圧締加熱硬化は、通常圧締圧１〜４ＭＰa 、温度４０〜８０℃、時間７〜３０時間程度で行い、加熱は通常蒸気で行う。圧締は生産効率の点からみて、該マットを型板と共に多数段積重ねた状態で行なう。そうすると該マット上面には熱伝導率の高い金属基板が接触し、該マットの上面は選択的に加熱され、この部分の木質補強材からは芯層よりも早くかつ多量にセメント硬化阻害物質が滲出して来る。しかし該マットの表裏層には硬化促進剤が芯層よりも多く含まれているので、木質補強材から硬化阻害物質が滲出して来る前に硬化性無機材料の硬化が始まり、その結果該硬化阻害物質の滲出が抑制され、表裏層と芯層との硬化状況は略均一化される。
【００２２】
上記圧締加熱硬化によって得られたマット硬化物をオートクレーブ中で養生する。養生条件は、通常温度１６０〜２００℃、時間５〜１８時間である。このオートクレーブ養生により、マットの硬化は完全に行われる。
以上のようにして本発明の木質セメント板が製造される。
【００２３】
以下、実施例ならびに参考例と比較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。
〔実施例１，２、比較例１，２〕
（１）混合物Ａ（表裏層）の組成は実施例１，２、比較例１，２共に下記の通りであった。
ポルトランドセメント    ４７．５重量％
ケイ砂
３１．７重量％
木片
＊１   １４．８重量％
木粉
＊２
５．０重量％
木質セメント板廃材粉砕品
１．０重量％
＊1 : 平均篩目４．５mm, 平均厚み０．６mm
＊2 : 篩目２mm以下
なお、実施例１，２の混合物Ａの硬化促進剤として蟻酸カルシウムあるいは塩化マグネシウムをセメントに対して３．４および１．５重量％とし、かつ混合物Ｂ（芯層）の硬化促進剤の添加量の３．４および１．５倍の添加量とした。比較例１，２における硬化促進剤は混合物Ａと混合物Ｂとはセメント対比同重量％（１重量％）を添加した。また、防水剤として実施例１，２、比較例１，２共にパラフィンエマルジョンを固形分対比０．５重量％使用した。
【００２４】
(2) 混合物Ｂ（芯層）の組成は実施例１，２、比較例１，２共に下記の通りであった。
ポルトランドセメント                  ３５．０重量％
フライアッシュ                        ２１．８重量％
木片        *3                          ６．０重量％
発泡スチレンビーズ  *4                  ２．０重量％
木質セメント板廃材粉砕品              ２５．２重量％
木質繊維束  *5                        １０．０重量％
*3 : 平均篩目８．０mm、平均厚み１．０mm
*4 : ブレーン値３２００cm2/g
*5 : 平均繊維径１．０mm, 繊維長８〜３５mmの分枝および／または弯曲した嵩高木質繊維束
実施例１，２、比較例１，２共に硬化促進剤として蟻酸カルシウムあるいは塩化マグネシウムをセメントに対して１．０重量％、防水剤としてパラフィンエマルジョンを夫々固形分対比０．５重量％使用した。
【００２５】
〔参考例１，２、比較例３，４〕
（１）混合物Ａ（表裏層）の組成は参考例１，２、比較例３，４共に下記の通りであった。
ポルトランドセメント
４１．５重量％
フライアッシュ
１８．０重量％
木片
＊１  ２２．０重量％
木質セメント板廃材粉砕品
１８．５重量％
＊１ : 平均篩目４．５mm, 平均厚み０．６mm
参考例１，２の混合物Ａの硬化促進剤として蟻酸カルシウムあるいは塩化マグネシウムをセメントに対して１．５および３．５重量％とし、かつ混合物Ｂの硬化促進剤の添加量の１．５および２．３倍の添加量とした。また、比較例３，４における硬化促進剤は混合物Ａと混合物Ｂとはセメント対比１および１．５重量％を添加した。防水剤として参考例１，２、比較例３，４共にパラフィンエマルジョンを固形分対比０．５重量％使用した。
（２）混合物Ｂ（芯層）の組成は参考例１，２、比較例３，４共に下記の通りであった。
ポルトランドセメント
３８．５重量％
フライアッシュ
２５．０重量％
木片
＊３  １８．０重量％
木質セメント板廃材粉砕品
１８．５重量％
＊３ : 平均篩目８．０mm、平均厚み１．０mm
参考例１，２、比較例３，４共に硬化促進剤として蟻酸カルシウムあるいは塩化マグネシウムをセメントに対して１．０および１．５重量％、防水剤としてパラフィンエマルジョンを夫々固形分対比０．５重量％使用した。
【００２６】
上記混合物Ａ，Ｂを用いて、表１に示すように各試料の表層、芯層、裏層で構成する三層構造のマットを形成した。混合物Ａ，Ｂにはそれぞれ水を２８〜３５重量％添加し、表層マットの厚みは試料厚みの１４％、芯層マットの厚みは試料厚みの７２％、裏層マットの厚みは試料厚みの１４％となるように、フォーミングを行った。
得られた三層構造のマットを型板と共に多段に積重ね、プレス圧力３ＭＰa で圧締し、圧締状態で硬化室において温度７０℃、相対湿度９５％以上で８時間加熱して硬化させた。脱型後、再び高温高圧下（１６５℃，０．６ＭＰa ）で１０時間のオートクレーブ養生を行った。
【００２７】
【表１】
0004348001.tif 000002
【００２８】
以上のようにして製造した試料について、絶乾比重、厚み、曲げ強度、放湿寸法変化率、吸水寸法変化率、凍結融解厚み膨潤率を測定、評価した。曲げ強度はＪＩＳＡ１４０８に準拠して測定し、放湿寸法変化率はＪＩＳＡ５４３０に準拠して８０℃１０日間放湿で測定し、吸水寸法変化率はＪＩＳＡ５４３０に準拠して８日間浸漬後に測定し、凍結融解厚み膨潤率はＪＩＳＡ１４３５に準拠して３０サイクル後の厚み膨潤率を測定した。測定した結果を表２に示す。
【００２９】
【表２】
0004348001.tif 000003
【００３０】
表２に示されるように、実施例１，２と参考例１，２の木質セメント板は吸水による寸法変化率が小さく、凍結融解性能に優れ、また曲げ強度にも優れている。これに対し、比較例１〜４の木質セメント板は吸水寸法安定性及び凍結融解性能にさほどの劣化はみられないが、曲げ強度がいずれも小さく、実施例１，２と参考例１，２の値におよばない。
【００３１】
【発明の効果】
本発明では三層構造の木質セメント板において、圧締加熱硬化工程における表裏層と芯層との硬化が略均一に進むので高強度の製品が得られる。