(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機硬化性組成物からなる硬化体内部にパネル面に沿う面状の補強繊維が埋設され、該補強繊維間には前記硬化体が充填された無機質壁パネルにおいて、
前記硬化体は、二酸化珪素及び酸化アルミニウムを含有する反応性粉体とアルカリ金属珪酸塩と水とを含む無機硬化性組成物から形成されていると共に、
前記補強繊維は、炭素繊維と有機繊維とを含む一つの網状体であるか又は炭素繊維からなる少なくとも１枚の網状体と有機繊維からなる少なくとも１枚の網状体とであることを特徴とする無機質壁パネル。
【請求項２】
前記網状体は、単位面積当たりの炭素繊維と有機繊維との使用比率が１：０．５〜１：１０の範囲内にあり、かつ、単位面積当たりの炭素繊維と有機繊維との使用重量の合計が１０ｇ／ｍ2〜５００ｇ／ｍ2の範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の無機質壁パネル。
【請求項３】
前記網状体は前記集束繊維の交差点が接着剤により固定されて網状体が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の無機質壁パネル。
【請求項４】
二酸化珪素及び酸化アルミニウムを含有する反応性粉体１００重量部に対して、アルカリ金属珪酸塩を０．２重量部〜４５０重量部の範囲内で、水を３５重量部〜１５００重量部の範囲内で配合させた無機硬化性組成物を用い、網状体が配設された型枠内に前記無機硬化性組成物を投入して該無機硬化性組成物に前記網状体を埋設させて前記無機硬化性組成物を硬化させるか、又は前記無機硬化性組成物を型枠内に投入後、該無機硬化性組成物が未硬化の状態で網状体を該未硬化状態の無機硬化性組成物に投入して該未硬化状態の無機硬化性組成物に前記網状体を埋設させて前記無機硬化性組成物を硬化させることを特徴とする請求項１に記載の無機質壁パネルの製法。
【請求項５】
未硬化の無機硬化性組成物の面上に補強繊維を散布して型締めすることによりパネル面に沿って面状の前記補強繊維の層を形成し、該補強繊維間には前記硬化体が充填された無機質壁パネルにおいて、
前記補強繊維は、繊維径が０．５μｍ〜８００μｍの範囲内で、繊維長が７ｍｍ〜５００ｍｍの範囲内であり、かつ、単位面積当たりの補強繊維の使用重量が５０ｇ／ｍ2〜２
ｋｇ／ｍ2の範囲内にあることを特徴とする無機質壁パネル。
【請求項６】
壁パネルの表面が水平下面となる構造の型枠に無機硬化性組成物を主体とする無機硬化性配合物を注型した後、その上から補強繊維を全面に散布し、固化させることを特徴とする請求項５に記載の無機質壁パネルの製法。
【請求項７】
前記無機硬化性組成物は、二酸化珪素及び酸化アルミニウムを含有する反応性粉体１００重量部に対して、アルカリ金属珪酸塩を０．２重量部〜４５０重量部の範囲内で、水を３５重量部〜１５００重量部の範囲内で配合させた無機硬化性組成物であることを特徴とする請求項６に記載の壁パネルの製法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、建築材料などに用いられる無機質壁パネル及びその製法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンクリートなどの無機質材料の力学的性能を向上させる目的で、各種の炭素繊維が用いられている。例えば、コンクリートのプレキャスト製品では、炭素繊維の短繊維が混合されたり、また、炭素繊維をロッド状に成形して鉄筋の代替として組み込まれている。これによりプレキャスト製品は、引張強度や曲げ強度などの力学的性能の向上が図られている。また、既設のコンクリート構造物やプレキャスト製品の表面にシート状の炭素繊維を接着剤により接着させて補強することも行われている。
【０００３】
ここで、炭素繊維は、セメントなどの無機材料には付着性が低い。このため、ロッド状の炭素繊維をコンクリートに組み込むには、炭素繊維ロッドとコンクリート材料との滑り止めのために、ロッドの表面に凹凸加工を施す必要がある。また、表面に炭素繊維を接着させて補強する場合には、接着剤としては接着力の強力な有機系の接着剤、例えばエポキシ樹脂やメチルメタクリレートなどを用いる必要がある。
【０００４】
しかしながら、炭素繊維自体は原料コストが高価な上、付着性の向上のための凹凸加工や、接着剤などの使用が加算されるので、全体のコスト高は避けられない。このため、炭素繊維で補強した無機質材料を汎用品として普及させるにはコスト的に課題がある。さらに、有機系樹脂による接着は、耐熱性を損なうため、建築材料としては利用が困難となる場合がある。
【０００５】
特公平４−４５４７１号公報によれば、外壁パネルとして、非常に優れた特性を有する無機硬化体の製造法が提案されている。ここでは、特定の無機硬化性組成物を用いて、ステンレス製の補強筋網を裏面付近に埋設させている。この素材を用いれば、衝撃強度や耐火性能が優れた無機質壁パネルが提供される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本出願人は、この無機硬化性組成物を用いた技術を基に、さらに種々の改良を行っている。例えば、先に出願した特願平９−１５８４９０号明細書によれば、無機硬化性組成物を主体としたパネル本体内に、パネル面に正対して面状に広がる補強部材が設けられた壁パネルが提案されている。
【０００７】
ここで、建物に利用される無機質壁パネルは、外部との連絡や、窓などの開口部を配置するなどの必要性から、開口部や異形部を形成させるための切断処理を行う必要が生じる。補強部材として金属材料を用いた壁パネルを切断処理する場合は、金属材料と無機材料との複合体を切断することになる。しかしながら、複合体では、ダイアモンドソー等の切断刃の破損を引き起こしやすくするという問題点がある。一方、炭素繊維を用いて無機質素材を補強すればこの切断の課題は解消されるが、炭素繊維の付着性の低さなどから、施工性、加工の手間などを含めると製品が高価格となり汎用的ではないという問題点がある。
【０００８】
そこで、本発明者らは、無機硬化性組成物からなる硬化体内部に炭素繊維の網状体（網目状シート）がパネル面に正対して埋設され、該網状体の網目には前記硬化体が充填されている無機質壁パネルにより、切断処理による開口や異形処理が容易であり、また、コストの上昇も抑えられる無機質壁パネルが得られることも既に提案している。
【０００９】
しかしながら、炭素繊維補強は、耐熱性に優れるが、耐衝撃性能を十分に得るためには多量の炭素繊維を補強する必要があり、得られた無機質壁パネルの価格が高騰してしまうという課題がある。
【００１０】
ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、塩化ビニル繊維などの有機繊維の網目状シート（網状体）を無機硬化体の内部又は裏面に一体埋設する方法も提案されている。有機繊維は、炭素繊維に比較して安価であり、かつ、衝撃強度の向上に効果を発揮する。それゆえ、例えば、これらの有機繊維で耐衝撃性能を満足させるには、炭素繊維の約１／３〜１／４の単位コストにより補強することが可能である。しかしながら、有機繊維は、一般的に耐熱性に乏しく、無機硬化体を外壁パネルとして用い、防耐火性能を確保するためには、無機硬化体の厚みは１７ｍｍ以上とすることが必要となり、薄板軽量化には限界があった。
【００１１】
そこで、安価であり、耐衝撃性、防耐火性、施工性に優れた壁パネルに対するニーズは非常に高く、これら問題点をすべて解決した壁パネルが強く望まれていた。
【００１２】
この発明は、この発明は、安価であり、耐衝撃性、防耐火性、施工性に優れた無機質壁パネル及びその製法を提供することを目的とする。また、この発明の別の目的は、補強筋や補強金網等を用いない耐衝撃性の優れた壁パネル及びその製法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、無機硬化性組成物からなる硬化体内部にパネル面に沿う面状の補強繊維が埋設され、該補強繊維間には前記硬化体が充填された無機質壁パネルにおいて、
前記硬化体は、二酸化珪素及び酸化アルミニウムを含有する反応性粉体とアルカリ金属珪酸塩と水とを含む無機硬化性組成物から形成されていると共に、
前記補強繊維は、炭素繊維と有機繊維とを含む一つの網状体であるか又は炭素繊維からなる少なくとも１枚の網状体と有機繊維からなる少なくとも１枚の網状体とであることを特徴とする無機質壁パネルである。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、前記網状体は、単位面積当たりの炭素繊維と有機繊維との使用比率が１：０．５〜１：１０の範囲内にあり、かつ、単位面積当たりの炭素繊維と有機繊維との使用重量の合計が１０ｇ／ｍ2〜５００ｇ／ｍ2の範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の無機質壁パネルである。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、前記網状体は前記集束繊維の交差点が接着剤により固定されて網状体が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の無機質壁パネルである。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、二酸化珪素及び酸化アルミニウムを含有する反応性粉体１００重量部に対して、アルカリ金属珪酸塩を０．２重量部〜４５０重量部の範囲内で、水を３５重量部〜１５００重量部の範囲内で配合させた無機硬化性組成物を用い、網状体が配設された型枠内に前記無機硬化性組成物を投入して該無機硬化性組成物に前記網状体を埋設させて前記無機硬化性組成物を硬化させるか、又は前記無機硬化性組成物を型枠内に投入後、該無機硬化性組成物が未硬化の状態で網状体を該未硬化状態の無機硬化性組成物に投入して該未硬化状態の無機硬化性組成物に前記網状体を埋設させて前記無機硬化性組成物を硬化させることを特徴とする請求項１に記載の無機質壁パネルの製法である。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、未硬化の無機硬化性組成物の面上に補強繊維を散布して型締めすることによりパネル面に沿って面状の前記補強繊維の層を形成し、該補強繊維間には前記硬化体が充填された無機質壁パネルにおいて、前記補強繊維は、繊維径が０．５μｍ〜８００μｍの範囲内で、繊維長が７ｍｍ〜５００ｍｍの範囲内であり、かつ、単位面積当たりの補強繊維の使用重量が５０ｇ／ｍ2〜２ｋｇ／ｍ2の範囲内にあることを特徴とする無機質壁パネルである。この繊維の使用重量は、５０ｇ／ｍ2〜５００ｇ／ｍ2の範囲内、特には、５０ｇ／ｍ2〜３００ｇ／ｍ2の範囲内にあることが好ましい。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、壁パネルの表面が水平下面となる構造の型枠に無機硬化性組成物を主体とする無機硬化性配合物を注型した後、その上から補強繊維を全面に散布し、固化させることを特徴とする請求項５に記載の無機質壁パネルの製法である。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、前記無機硬化性組成物は、二酸化珪素及び酸化アルミニウムを含有する反応性粉体１００重量部に対して、アルカリ金属珪酸塩を０．２重量部〜４５０重量部の範囲内で、水を３５重量部〜１５００重量部の範囲内で配合させた無機硬化性組成物であることを特徴とする請求項６に記載の壁パネルの製法である。この補強繊維を散布後に型枠に振動を加え、補強繊維と無機硬化性配合物とをなじませた後に固化させるとよい。
【００２３】
請求項１に記載の発明のように構成すれば、埋設された網状体の網目に硬化体が充填されているので、この網状体は別途に接着剤を用いて接着させたり、凹凸加工を施して固定性を高めなくても硬化体内部で強固に固定される。この補強部分は炭素繊維と有機繊維とを含むので、切断処理による開口や異形処理が容易であり、また、コストの上昇も抑えながら、耐衝撃性、防耐火性を向上させることができる。
また、請求項１に記載の発明のように構成すれば、機械的強度でも良好な壁パネルを得ることができる。
【００２４】
請求項２に記載の発明のように構成すれば、炭素繊維の使用量が少なくて補強効果を向上させることができるので、コストをあげずに、耐衝撃性や防耐火性能に優れた壁パネルを得ることができる。
【００２５】
請求項３に記載の発明のように構成すれば、請求項１の効果を与える網状体の形成が容易となる。また、このときの接着剤は交点のみの使用でありその使用量は少なくてよいので、防耐火性能を実質的に損なうことはない。
【００２７】
請求項４に記載の発明のように構成すれば、網状体が硬化体内に強固に埋設された請求項１に記載の無機質壁パネルが製造される。
【００２８】
請求項５に記載の発明のように構成すれば、補強繊維が層となって平面方向に配向するため補強効果が大きく、補強筋や補強金網等を用いなくても、耐衝撃性の優れた壁パネルが得られる。
【００２９】
請求項６に記載の発明のように構成すれば、型枠に無機硬化性配合物を注型した後、その上から補強繊維を全面に散布して一体成形することにより、補強繊維が層となって平面方向に配向するため補強効果が大きい請求項５に記載の無機質壁パネルが容易に得られる。
【００３０】
請求項７に記載の発明のように構成すれば、補強繊維の間に硬化体が強固に付着された無機質壁パネルが製造される。
【００３１】
【発明の実施の形態１】
以下、この発明の実施の形態１を図面に基づいて説明する。
【００３２】
図１〜図３はこの発明の実施の形態１の一例である。この図１、図２において、符号１は壁パネルであり、この壁パネル１は、後述される無機硬化性組成物から形成された硬化体２と、壁パネル１の裏面１ａに正対して埋設された補強繊維を構成する網状体３とから大略構成されている。
【００３３】
この網状体３は、硬化体２の中に２枚以上の複数枚が埋設されていてもよく、例えば、図３に示すように、壁パネル１の裏面１ａ側に埋設された網状体３ａのほかに加飾された表面１ｂ側にも網状体３ｂを埋設するなど、表裏面２枚埋設されていてもよい。また、これらの図において網状体３は、硬化体２に完全に埋設されているが、その一部が表面に露出されていてもよい。
【００３４】
また、この網状体３は、例えば、図４に示すように、壁パネル１の取付部材としての固定部材４などの任意の部材に固定されて埋設されていてもよい。この図において、網状体３は、固定部材４の脚部４ａに接着剤により仮固定された状態で硬化体２内に埋設されている。この網状体３は、接着剤を用いずに繊維を織編成したものでもよい。このように構成すれば、固定部材４の脚部４ａは網状体３とともに硬化体２に埋設され、固定部材４の平面部４ｂが壁パネル１の裏面１ａ側に露出して固定部が形成される。
【００３５】
本発明に用いられる硬化体（発泡硬化体を含む）の主体である無機硬化性組成物としては、一般的な壁パネルに利用される無機硬化性組成物が適用可能である。それらは、例えば、実公昭５９−２２８１７号公報などに記載されている高温高圧養生された軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）であってもよい。また、特公平４−４５４７１号公報に記載される成型用含水成型材料の硬化体であってもよい。
【００３６】
本発明において、二酸化珪素及び酸化アルミニウムを含有するＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系反応性無機質粉体（以下反応性粉体と略す）とアルカリ金属珪酸塩と水とからなり、場合によっては発泡剤を含む無機硬化性組成物から形成された硬化体であることがよい。これらの無機硬化性組成物は、アルカリ金属珪酸塩と反応性無機質粉体中の成分がいったん溶解してから結合するため、微細な溝や空隙に入り込み固化するため、硬化体の内部又は裏面に埋設される網状体３と大きな付着強度を得ることができる。これにより、従来のセメント系硬化体では成し得なかった炭素繊維との強い付着強力を得ることが可能となる。
【００３７】
特に、反応性粉体１００重量部に対してアルカリ金属珪酸塩を０．２重量部〜４５０重量部の範囲内で、水を３５重量部〜１５００重量部の範囲内で配合した無機硬化性組成物からパネル本体を形成する場合、衝撃に対しても強く、また、防耐火性能にも優れた壁パネルを得ることができる。
【００３８】
このような反応性粉体としては、二酸化珪素を５重量％〜８５重量％の範囲内で、酸化アルミニウムを９０重量％〜１０重量％の範囲内で含有し、その他の成分５重量％〜１０重量％の範囲内で含有するものが好適に使用される。このような反応性粉体としては、フライアッシュ、メタカオリン、カオリン、ムライト、コランダム、アルミナ系研磨材を製造する際のダスト、粉砕焼成ボーキサイト等が例示できるが、組成が適当であればこれらに限定されるものではない。
【００３９】
これらの反応性粉体は、そのまま用いてもよいが、反応活性（以下単に活性という）の高いものを分級して用いたり、溶射処理や機械的エネルギーを加えた粉砕処理などを行うことにより活性化処理を行ったものが好適に用いられる。これらの活性化手段は併用されて用いることもできる。
【００４０】
溶射処理する方法としては、セラミックコーティングに適用される溶射技術が応用される。その溶射技術では、通常、材料粉末が２０００℃〜１６０００℃の範囲内の温度で溶融され、３０ｍ／秒〜８００ｍ／秒の範囲内の速度で噴霧される。また、プラズマ溶射法、高エネルギーガス溶射法、アーク溶射法等により活性化処理されたものでもよい。このような処理により粉体の比表面積は向上されて活性化される。好適な比表面積は、０．１ｍ2／ｇ〜１００ｍ2／ｇ程度である。
【００４１】
粉砕して機械的エネルギーを与える方法としては従来公知の任意の方法が採用される。粉砕手段としては、ジェットミル、ロールミル、ボールミルがあげられる。ボール媒体ミル、媒体撹拌型ミル、ロールミル等を使用する場合、０．５ｋｗｈ／ｋｇ〜３０ｋｗｈ／ｋｇ程度の機械的エネルギーを作用させると活性化が好適に進行する。機械的エネルギーが小さいと粉体は活性化されにくく、一方、機械的エネルギーが大きいとこれらの粉砕装置への負荷が大きい。また、粉砕された粉末は、必要に応じて上述の分級手段により分級される。ここで、作用される機械的エネルギーはボールミルに供給した電力を処理粉体単位重量あたりで表した数値である。
【００４２】
原料粉末としてのフライアッシュは、必要に応じて、焼成されたものでもよい。焼成温度は、低いとフライアッシュの黒色が残り、成形品への着色が困難となり、高いと、アルカリ金属珪酸塩との反応性が低くなるので、４００℃〜１０００℃の範囲内の温度であることが好ましい。
【００４３】
本発明に使用されるアルカリ金属珪酸塩とは、一般式Ｍ2 Ｏ・ｎＳｉＯ2 （ここでＭはＫ，Ｎａ，Ｌｉから選択される１種又は２種以上の金属であり、ｎは正数を示す。）で表される塩である。ｎの値が小さいと緻密な発泡体が得られず、大きくなると水溶液の粘度が上昇し混合が困難になるので、ｎは０．０５〜８の範囲内が好ましく、さらに好ましくは０．５〜２．５の範囲内である。
【００４４】
アルカリ金属珪酸塩はそのまま配合されてもよいが、水に溶解された水溶液で添加されるのが好ましい。ここで、この水溶液濃度は薄くなるとフライアッシュ粉末との反応性が低下し、一方、濃くなると固形分が生じやすくなるので、通常１０重量％〜６０重量％の範囲内が用いられる。
【００４５】
ここで、アルカリ金属珪酸塩の水溶液を得る方法は、通常の方法がそのまま採用される。例えば、アルカリ金属珪酸塩をそのまま加圧、加熱下で水に溶解してもよい。また、アルカリ金属水酸化物水溶液を別途に調製し、この水溶液に珪砂、珪石粉などのＳｉＯ2 成分をｎが所定値となるように加圧、加熱下で溶解してもよい。
【００４６】
このようなアルカリ金属珪酸塩は、通常、反応性粉体１００重量部に対して０．２重量部〜４５０重量部の範囲内で配合される。アルカリ金属珪酸塩の配合量が少ないと硬化が十分に進行されず、一方、この配合量が多くなると得られる発泡体の耐水性が低下する。好ましい配合量は反応性粉体１００重量部に対して、１０重量部〜３５０重量部の範囲内、さらに好ましくは２０重量部〜２５０重量部の範囲内である。
【００４７】
この無機硬化性組成物には水が必須成分として配合される。水の配合量は特には制限されないが、通常は、反応性粉体１００重量部に対して３５重量部〜１５００重量部の範囲内である。配合される水の量が少ないと十分に硬化が進行されないばかりか、混合も困難となる。一方、水の配合量が必要以上に多くなると硬化体の強度が低下しやすくなる。好ましい水の配合量は、反応性粉体１００重量部に対して４５重量部〜１０００重量部の範囲内、さらに好ましくは５０重量部〜５００重量部の範囲内である。この水は、上述したアルカリ金属珪酸塩水溶液の形で添加されてもよいし、また独立して添加されてもよい。
【００４８】
本発明において硬化体は、発泡剤を含んで形成された発泡硬化体であってもよい。このような発泡硬化体は壁パネルに断熱性などを持たせて高付加価値化させたものである。このために、上述の無機硬化性組成物には、発泡剤が必要に応じ発泡助剤とともに添加される。
【００４９】
発泡剤としては、過酸化水素、過酸化ソーダ、過酸化カリ、過ほう酸ソーダ等の過酸化物やＭｇ，Ｃａ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｓｉ、フェロシリコン等の金属粉末が例示される。これらの発泡剤は、単独でも２種以上混合しても用いられる。過酸化水素を発泡剤として用いるときは、安全性、安定した発泡を考慮すると水溶液として用いるのが好ましい。金属粉末を用いる場合は、安定した発泡を得るために、粒子径が２００μｍ以下の微粉末を用いることが好ましい。
【００５０】
十分な発泡硬化体を得るためには、この発泡剤は反応性粉体１００重量部に対して０．０１重量部〜１０重量部の範囲内で用いることが好ましい。発泡剤の配合量が少なすぎると発泡倍率が低すぎて十分な発泡硬化体を得ることができず、一方、発泡剤の配合量が多すぎると発泡ガスが過剰となり破泡する場合が多くなる。
【００５１】
この発明で使用する組成物には、発泡を均一に生じさせるために、必要に応じて発泡助剤が添加されるのが好ましい。このような発泡助剤としては、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、パルミチン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩、シリカゲル、ゼオライト、活性炭、アルミナ粉末等の多孔質粉体などが例示される。この発泡助剤は、単独で使用されてもよいし、２種類以上併用されてもよい。
【００５２】
発泡助剤の量は多くなると無機硬化性組成物の粘度を上昇させて破泡を発生しやすくする場合がある。通常この発泡助剤は、反応性粉体１００重量部に対して１０重量部以下である。
【００５３】
本発明において必要に応じて無機質充填材が添加されてもよい。無機質充填材は、水に溶解せず、無機硬化性組成物の硬化反応を阻害せず、アルカリ金属珪酸塩と反応しないものであれば特に限定されない。例えば、珪砂、川砂、ジルコンサンド、結晶質アルミナ、岩石粉末、火山灰、シリカフラワー、シリカヒューム、ベントナイト、高炉スラグ等の混合セメント用混合材、セピオライト、ワラストナイト、マイカ等の天然鉱物、炭酸カルシウム、珪藻土などがあげられる。これらは単独で添加されてもよいし、２種類以上併用されてもよい。
【００５４】
発泡硬化体を得る場合、この無機質充填材の大きさ（平均径）は、０．０１μｍ〜１０００μｍの範囲内が好ましい。平均径が小さいと無機硬化性組成物の粘度が上昇し、高倍率の発泡体が得られにくくなる。一方、平均径が大きくなると発泡が不安定になる場合がある。また、この無機質充填材の量が多くなると得られる発泡体の強度が低下するので、この無機質充填材の配合量は、反応性粉体１００重量部に対して７００重量部以下であることが好ましい。
【００５５】
本発明において、必要に応じて更に小割合の補強繊維が添加されてもよい。補強繊維は、硬化体に付与したい性能に応じ任意のものが使用できる。例えば、ビニロン繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、チタン酸カリウム繊維、鋼繊維などが例示される。
【００５６】
この補強繊維の繊維径は、細くなると混合時に再凝集し、交絡によりファイバーボールが形成されやすくなり、最終的に得られる発泡体の強度はそれ以上改善されない。一方、繊維径が太くなるか又は繊維長が短くなると引張強度向上などの補強効果が小さくなる。また、繊維長が長くなると繊維の分散性及び配向性が低下する。以上の観点から、繊維径は１μｍ〜５００μｍの範囲内、繊維長は１ｍｍ〜１５ｍｍの範囲内が好ましい。補強繊維の添加量は多くなると繊維の分散性が低下するので、反応性粉体１００重量部に対して、１０重量部以下で配合されるのが好ましい。
【００５７】
さらに硬化体の軽量化を図る目的でシリカバルーン、パーライト、フライアッシュバルーン、シラスバルーン、ガラスバルーン、発泡焼成粘土等の無機質発泡体、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、ポリエチレン等の合成樹脂の発泡体、塩化ビニリデンバルーンなどが添加されてもよい。これらは単独で添加されてもよいし、２種類以上併用されてもよい。さらに必要に応じて、アルミナセメント、γ−アルミナ、溶射されたアルミナ、アルミン酸アルカリ金属塩又は水酸化アルミニウムを加えてもよい。
【００５８】
以上の各配合成分は、無機硬化性組成物の全体が均一となり、反応が均一となるように適宜の組合せで配合することにより、ペースト状の無機硬化性組成物とすることができる。このようにして得られた無機硬化性組成物は、常温でも硬化するが、加温させることにより硬化反応が促進される。例えば、５０℃〜１１０℃の範囲内の温度では、３０分〜８時間程度で硬化され、成形体の圧縮強度などの機械的物性の向上が図れる。
【００５９】
本発明において網状体を構成する炭素繊維は、従来用いられている非腐食性の補強材（代表的な例としてステンレス鋼製金網が挙げられる）と同等以上の補強効果が得られるものであり、単位面積当たりのコストが同等以下であることが重要である。
【００６０】
この炭素繊維は、ポリアクリロニトリル系、レーヨン系、ピッチ系などのいずれでもよいが、特にポリアクリロニトリル系炭素繊維が好ましい。その理由は、炭素繊維としてポリアクリロニトリル系炭素繊維を用いた場合、他のレーヨン系、ピッチ系を用いた場合よりも繊維自身の引張強度が高いので得られた無機質壁パネルの衝撃強度も高くなる。また、ポリアクリロニトリル系炭素繊維は強度が高い分、レーヨン系、ピッチ系炭素繊維の場合より繊維の添加量を少なくできるので壁パネルのコストを安くできるという利点がある。また、ポリアクリロニトリル系の炭素繊維が網状に加工されたものを使用するのが、加工性、埋設施工性、無機質硬化体との付着性及びコストを考慮すると最も有効である。
【００６１】
この網目を構成する集束線一本当たりに使用する単繊維本数は、１，０００本〜２０，０００本程度の範囲内が好ましい。また、この集束繊維間の目開きが１０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲内が適当であり、無機質壁パネル全体の要求性能に応じて単位面積当たりの炭素繊維の使用重量が選定される。この使用量が５ｇ／ｍ2以下では、無機質壁パネルに有効な耐衝撃性や防耐火性能を付与することが困難となる。また、１００ｇ／ｍ2以上になるとコスト高になる。
【００６２】
この網目の形状は、方形格子のほか、無機質壁パネルの応力付加状況により長方形格子、３方格子（３角形状）など任意の網目形状が選択できる。
【００６３】
この炭素繊維の集束及び集束繊維同士の接着は、エポキシ樹脂、メチルメタクリレート樹脂、フェノール樹脂などの樹脂系接着剤が適宜選択されて用いることができる。これにより、その交点が位置ズレしないように固定されて埋設施工性が向上される。ここで、炭素繊維の集束や交点６には、有機の接着剤が用いられているが、その量は壁パネル全体からみてわずかであるので、コストの大幅な向上や壁パネルの耐熱性を実質的に損なうことはない。
【００６４】
本発明において網状体を構成する有機繊維は、補強することにより耐衝撃性が増大される有機繊維であり、ビニロン繊維（ポリビニルアルコール系繊維）、ポリプロピレン系繊維、塩化ビニル系繊維、アラミド繊維などの合成繊維を例示することができ、これらの有機繊維は、適宜併用して用いることもできる。これらの繊維は、一般に炭素繊維の約１／３〜１／４の単位コストにより耐衝撃性を向上させることができる。
【００６５】
これらの有機繊維は、繊維の直径を太くしたモノフィラメントタイプの繊維も入手でき、それを網状体として加工することもできるが、入手の容易なマルチフィラメントタイプ（集束線又は集束繊維）として用いられるのがよい。例えば、単繊維の太さが直径十数μｍ程度の繊維を１０００〜３０００デニール程度になるように数百本から千数百本程度集束し、この集束した繊維束に集束剤を施して集束繊維（集束線）としたものが用いられる。
【００６６】
これらの有機繊維は炭素繊維間に適宜の配列により混織することにより炭素繊維と複合一体化された網目状シートなどの網状体として用いられることができる。例えば、炭素繊維と有機繊維とはその集束線を交互に配し、一定又は不規則間隔で網目状シートとすることができる。また、一方（例えば有機繊維）の集束線を複数本（例えば２〜１０本程度）を他方（炭素繊維）の集束線間に配してもよい。
【００６７】
また、これらの有機繊維は、炭素繊維と同様にして有機繊維からなる網目状シートなどの網状体として、炭素繊維からなる網状体とともに無機質壁パネルの厚み方向に重ねて無機硬化体の内部又は裏面に一体埋設することができる。
【００６８】
これらの網状体は無機硬化体の内部又は裏面に一体埋設されるが、その埋設枚数、壁パネルの要求性能に応じてその配置は自由であり、例えば、表面、裏面、中央付近に一枚埋設されてもよく、表裏面に各１枚埋設されたり、複数枚が自由に埋設されてもよい。
【００６９】
これらの網状体の目付や集束線の太さ、配列ピッチは、壁パネルへの要求性能に応じて適宜決定される。例えば、無機質壁パネルとしての単位面積当たりの炭素繊維と有機繊維との使用重量の合計（目付量）が１０ｇ／ｍ2〜５００ｇ／ｍ2の範囲内にあり、かつ、単位面積当たりの炭素繊維と有機繊維との使用比率（目付比率）が１：０．５〜１：１０の範囲内で要求性能により使い分けることができる。炭素繊維の配合により、主に防耐火性能と耐衝撃性能の一部が向上され、有機繊維の配合により耐衝撃性能の大半が向上される。
【００７０】
次に、網状体３を硬化体２（発泡硬化体）に埋設させる方法について説明する。
【００７１】
上述の網状体３を予め型枠に固定し、そこへ上述の無機硬化性組成物を投入して無機硬化性組成物に網状体を埋設させて無機硬化性組成物を硬化させることにより製造することができる。
【００７２】
また、無機硬化性組成物が未硬化状態であれば、後から網状体をこの未硬化の無機硬化性組成物中に埋設させて、その後に硬化させることにより網状体３と硬化体とを一体成形することもできる。また、無機硬化性組成物の一部を型枠に投入後、未硬化状態、半硬化状態、硬化後に網状体を敷設し、残量の無機硬化性組成物を投入、硬化させて網状体を埋設させることもできる。
【００７３】
以上のように構成された壁パネルで１は、埋設された網状体３の網目５に硬化体２が充填されて網状体３と硬化体とが一体化されるので、この網状体３は別途に接着剤を用いて接着させたり、凹凸加工を施して固定性を高めなくても硬化体２内部で強固に固定される。また、この補強部分は有機繊維及び炭素繊維であるので、任意の位置を切断してもダイアモンドソーなどの切断刃を損傷することがなく、切断処理による開口や異形処理が容易である。
【００７４】
また、耐衝撃性は有機繊維で補うことができるので、炭素繊維の使用量を少なくしても十分な耐衝撃性を得ることができる。また、有機繊維と炭素繊維とを併用することにより壁パネルの厚みを薄くしても防耐火性能や耐衝撃性能に優れた軽量化薄板を得ることが可能となる。
【００７５】
【実施例】
以下に実施例により本発明の効果を具体的に説明する。なお、実施例中の部は断りにない限り重量に関する。
（実施例１）
［反応性粉体の活性化処理］
メタカオリン（エンゲルハード社製のＳＡＴＩＮＴＯＮＥ  ＳＰ  ３３、平均粒径３．３μｍ、比表面積１３．９ｍ2／ｇ）１００部にトリエタノールアミン２５重量％とエタノール７５重量％の混合溶液０．５部を加え、ウルトラファインミルＡＴ−２０（三菱重工業社製、ジルコニアボール直径１０ｍｍ使用、ボール充填率８５体積％）に供給し２５ｋｗｈ／ｋｇの機械的エネルギーを作用させ、粉砕メタカオリンを得た。
［無機硬化性組成物の調製］
得られた粉砕メタカオリンの１００部、アルカリ金属珪酸塩としての珪酸カリウム水溶液（モル比１．４、濃度５０重量％）の１６５部、無機質充填材としてのワラストナイトの１００部、珪砂の１００部、ビニロン繊維（クラレ社製、商品名；ＲＭ１８２×３）の３部、発泡剤としての粒子径が２００μｍ以下の金属シリコン微粉末の０．１部、発泡助剤としてのステアリン酸亜鉛の３部を配合してペースト状の無機硬化性組成物として用いた。
［網状体の調製］
炭素繊維網は、１２０００本のポリアクリロニトリル系炭素繊維を集束しエポキシ樹脂で固化させた集束線を用い、有機繊維としては、ビニロン単繊維を７５０本引き揃えて１８００デニールとしたビニロン繊維束（集束線）を用いた。
【００７６】
縦横約１５ｍｍのピッチで炭素繊維と有機繊維とを交互に方形になるように配置し、その交点をエポキシ樹脂で固化したものを用いた。この網状体の単位面積当たりの炭素繊維量は２５ｇ／ｍ2であり、ビニロン繊維量は１５０ｇ／ｍ2であった。
［壁パネルの製造］
ゴム製の加飾型を敷設した壁パネル用下枠に上記無機硬化性組成物を投入した。次いで、振動を加えてレベリング、脱泡を行った後、上記の炭素繊維−ビニロン繊維一体網目状シートを敷設し、上型をセットして加熱固化後、型枠から硬化物を取り出し、厚さ１５ｍｍ、幅８８８ｍｍ、長さ２７９９ｍｍの無機質発泡体壁パネルが得られた。この壁パネルの比重は１．０であり、単位面積当たりの重量は１５ｋｇ／ｍ2 であり、軽量で壁への取付施工性が向上されていた。
［性能評価］
得られた壁パネルを常法に従い壁に取り付け、JIS A 1414 6.15に従い１００ｃｍの高さから落差をもって３回砂袋を落下させて衝撃試験を行った。損傷は全く認められずに炭素繊維−ビニロン繊維一体網目状シートにより耐衝撃性が向上されていることが理解される。
【００７７】
また、得られた壁パネルは、平成５年建設省告示第１４５４号（準耐火構造の指定の方法）に基づいて防火試験を行ったところ、準耐火に相当する４５分をクリアすることができた。
（実施例２）
この実施例２では、実施例１で用いた無機硬化性組成物において、発泡剤としての金属シリコン微粉末を加えない以外は同一の無機硬化性組成物を用いた。また、網状体として、縦横１５ｍｍの方形ピッチにビニロン繊維を配したビニロン網目状シート（クラレ社製、商品名；ＶＫ−０７０７）と炭素繊維網とを用いた。
【００７８】
この炭素繊維網は、６０００本のポリアクリロニトリル系炭素繊維を集束し、エポキシ樹脂で固化させた集束線を用い、縦横約５０ｍｍのピッチで方形に配列し、その交差点をエポキシ樹脂で固化したものを用いた。この網状体の単位面積当たりの炭素繊維量（目付）は、２０ｇ／ｍ2であった。
【００７９】
ゴム製の加飾型を敷設した壁パネル用下枠にビニロン網目シートを敷設した後、上述の無機硬化性配合物を投入し、振動を加えてレベリング、脱泡を行った後、壁パネルの大きさに成形、炭素繊維網を敷設し、更に振動を加えて無機硬化性配合物と炭素繊維網とを定着させ、上型をセットし、加熱固化させた。
［性能評価］
得られた無機質発泡壁パネルを常法に従い壁に取り付け、JIS A 1414 6.15に従い１００ｃｍの高さから３回砂袋を落下させて衝撃試験を行った。損傷は全く認められずに炭素繊維網とビニロン繊維網目状シートとを重ねて埋設させても耐衝撃性が向上されていることが理解される。
【００８０】
また、得られた無機質発泡壁パネルは、平成５年建設省告示第１４５４号（準耐火構造の指定の方法）に基づいて防火試験を行ったところ、準耐火に相当する４５分をクリアすることができた。
【００８１】
以上、この発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。
【００８２】
【発明の実施の形態２】
以下、この発明を実施の形態２を図面に基づいて説明する。なお、実施の形態１と同一乃至均等な部分については、同一符号を付して説明する。
【００８３】
図５〜図８を参照して本発明の壁パネル１０の製法について述べる。
【００８４】
まず、図１に示す下型１１に上記無機硬化性組成物を含んだペースト状の無機硬化性配合物１２を注型する。発泡剤及び／又は発泡助剤を含んだものは発泡して増加する体積を見込んで少なめに注型する。
【００８５】
次いで、図６に示すように、未硬化の上記無機硬化性配合物１２の上から、例えばビニロン繊維などの短繊維からなる補強繊維１３を全面に散布した後、上型１４を図７に示すように下型１１に載せて型締めする。そして、硬化温度は常温でもよいが、５０〜１１０℃で３０分間〜８時間硬化させることにより、硬化反応を促進させ、硬化体を得る。硬化後、型開きし、パネル本体を下型１１から離型させることにより、図８に示すように、補強繊維１３がパネル面に沿って面状に拡がって層状となった壁パネル１０を得ることができる。この発明においては、この補強繊維１３を散布後に型枠に振動を加え、補強繊維１３と無機硬化性配合物１２とをなじませた後に固化させるとよい。
【００８６】
本発明の壁パネル１０の製法によると、補強筋や補強金網等を用いなくても、耐衝撃性の優れた壁パネルを容易かつ迅速に得ることが可能となり、切断時の刃物破損の問題も起こらない。
【００８７】
本発明に用いる補強繊維１３としては、成形体に付与したい性能に応じ任意のものが使用でき、例えば、ビニロン繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、チタン酸カリウム繊維などの短繊維が使用できる。
【００８８】
これらの補強繊維１３は、面状に均一に散布でき、かつ所望の補強効果が得られれば、繊維径、繊維長については特に限定されない。例えば、フィラメントなどの長繊維であっても、面状に均一に分散できれば繊維長の上限は不要である。
【００８９】
しかしながら、繊維長は長すぎると一般に分散して補強繊維を散布するのが困難となり、一方、繊維長は短すぎると衝撃強度の改善効果が小さくなるので、繊維長は７ｍｍ〜５００ｍｍの範囲内で通常好ましく使用され、更に好ましくは、１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度である。
【００９０】
また、繊維径が小さすぎると衝撃強度の改善効果が小さく、一方、繊維径が大きすぎると繊維の配合量に対する衝撃強度の改善効果が小さくなり、結果としてコスト高になるので、繊維径は一般に０．５μｍ〜８００μｍの範囲内から好ましく選択され、さらに好ましくは１μｍ〜５００μｍの範囲内から選択される。
【００９１】
また、補強繊維１３の散布量も限定されないが、少なすぎるとパネルの衝撃強度の改善効果が小さく、一方、多すぎると無機硬化性組成物との密着性が損なわれて衝撃強度の改善効果が十分に得られなくなる。そこで、その散布量は、５０ｇ〜２ｋｇ／ｍ2程度の範囲内が好ましく、より好ましくは、５０ｇ〜５００ｇ／ｍ2程度の範囲内、更に好ましくは、５０ｇ〜３００ｇ／ｍ2程度の範囲内である。
【００９２】
補強繊維１３を散布する方法としては、公知の手段を任意に用いることができるが、全面にわたってなるべく均一に散布されることが望ましい。
（実施例２１）
ゴム製の加飾型を敷設した下型（１ｍ×１ｍ、厚さ２０ｍｍ）に、下記表１に記載の配合１の無機硬化性配合物（ミキサーで混合し、均一なペースト状としたもの）を投入し、振動を加えてレベリング、脱泡を行った後、補強繊維１３としての短繊維からなるビニロン繊維（クラレ社製、商品名；ＲＭ１８２×６）を２ｋｇ／ｍ2の量で全面に均一に散布し、上型をセットし、８５℃で６時間硬化させた。脱型後、無機質壁パネルが得られた。
【００９３】
得られたパネルを壁に取り付け、JIS A 1414 6.15の衝撃試験により、２００ｃｍの高さから３回砂袋を落下させたが、パネルの損傷は全く見られなかった。
【００９４】
【表１】
0003802704.tif 000002
【００９５】
ここで、粉砕メタカオリンは以下のようにして調製した。
【００９６】
メタカオリン（エンゲルハード社製のＳＡＴＩＮＴＯＮＥ  ＳＰ  ３３、平均粒径３．３μｍ、比表面積１３．９ｍ２／ｇ）１００重量部及びトリエタノールアミン２５重量％とエタノール７５重量％の混合溶液０．５重量部をウルトラファインミルＡＴ−２０（三菱重工業社製、ジルコニアボール直径１０ｍｍ使用、ボール充填率８５体積％）に供給し２５ｋｗｈ／ｋｇの機械的エネルギーを作用させ、粉砕メタカオリンを得た。なお、作用させた機械的エネルギーはボールミルに供給した電力を処理粉体単位重量あたりで表した。
（実施例２２）
ゴム製の加飾型を敷設した下型（１ｍ×１ｍ、厚さ２０ｍｍ）に、下記表２に示す配合２の無機硬化性配合物（ミキサーで混合し、均一なペースト状としたもの）を投入し、振動を加えてレベリング、脱泡を行った後、補強繊維１３としての短繊維からなるビニロン繊維（クラレ社製、商品名；ＲＫ−Ｗ１８２×６）を２ｋｇ／ｍ2の量で全面に均一に散布し、上型をセットし、８５℃で６時間硬化させた。脱型後、無機質壁パネルが得られた。
【００９７】
【表２】
0003802704.tif 000003
【００９８】
（実施例２３〜２８）
実施例２１において、補強繊維１３としてのビニロン繊維（クラレ社製、商品名；ＲＭ１８２×６）に代えて、繊維の種類及び散布量を表３に示す繊維を用いた以外は同様にして無機質壁パネルを得た。
【００９９】
【表３】
0003802704.tif 000004
【０１００】
以上の実施例により得られたパネルを壁に取り付け、JIS A 1414 6.15の衝撃試験により、２００ｃｍの高さから３回砂袋を落下させたが、パネルの損傷は全く見られなかった。
（比較例２１）
ゴム製の加飾型を敷設した下型（１ｍ×１ｍ、厚さ２０ｍｍ）に、上記実施例２における配合２の無機硬化性配合物（ミキサーで混合し、均一なペースト状としたもの）を投入し、振動を加えてレベリング、脱泡を行った後、上型をセットし、８５℃で６時間硬化させた。脱型後、無機質壁パネルが得られた。
【０１０１】
得られたパネルを壁に取り付け、JIS A 1414 6.15の衝撃試験により、２００ｃｍの高さから３回砂袋を落下させたところ、このパネルはクラックで貫通した。
【０１０２】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、具体的な構成はこの実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【０１０３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、埋設された網状体の網目に硬化体が充填されているので、この網状体は別途に接着剤を用いて接着させたり、凹凸加工を施して固定性を高めなくても硬化体内部で強固に固定される。この補強部分は炭素繊維と有機繊維とを含むので、切断処理による開口や異形処理が容易であり、また、コストの上昇も抑えながら、耐衝撃性、防耐火性を向上させることができる。
また、請求項１に記載の発明のように構成すれば、機械的強度でも良好な壁パネルを得ることができる。
【０１０４】
請求項２に記載の発明のように構成すれば、炭素繊維の使用量が少なくて補強効果を向上させることができるので、コストをあげずに、耐衝撃性や防耐火性能に優れた壁パネルを得ることができる。
【０１０５】
請求項３に記載の発明のように構成すれば、請求項１の効果を与える網状体の形成が容易となる。また、このときの接着剤は交点のみの使用でありその使用量は少なくてよいので、防耐火性能を実質的に損なうことはない。
【０１０７】
請求項４に記載の発明のように構成すれば、網状体が硬化体内に強固に埋設された請求項１に記載の無機質壁パネルが製造される。
【０１０８】
請求項５に記載の発明のように構成すれば、補強繊維が層となって平面方向に配向するため補強効果が大きく、補強筋や補強金網等を用いなくても、耐衝撃性の優れた壁パネルが得られる。
【０１０９】
請求項６に記載の発明のように構成すれば、型枠に無機硬化性配合物を注型した後、その上から補強繊維を全面に散布して一体成形することにより、補強繊維が層となって平面方向に配向するため補強効果が大きい請求項５に記載の無機質壁パネルが容易に得られる。
【０１１０】
請求項７に記載の発明のように構成すれば、補強繊維の間に硬化体が強固に付着された無機質壁パネルが製造される。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態１に係る壁パネルの断面図である。
【図２】図１に示した壁パネルの裏面側から見た斜視図である。
【図３】変形例の壁パネルの断面図である。
【図４】変形例の壁パネルを説明する一部省略断面図である。
【図５】発明の実施の形態２の壁パネルの製法の一工程を説明するための断面図である。
【図６】発明の実施の形態２の壁パネルの製法の一工程を説明するための断面図である。
【図７】発明の実施の形態２の壁パネルの製法の一工程を説明するための断面図である。
【図８】発明の実施の形態２の壁パネルの断面図である。
【符号の説明】
１…壁パネル
１ａ…パネル裏面
２…硬化体
３…網状体
１０…壁パネル
１１…下型
１２…無機硬化性配合物
１３…補強繊維
１４…上型
【図１】
0003802704.tif 000005
【図２】
0003802704.tif 000006
【図３】
0003802704.tif 000007
【図４】
0003802704.tif 000008
【図５】
0003802704.tif 000009
【図６】
0003802704.tif 000010
【図７】
0003802704.tif 000011
【図８】
0003802704.tif 000012