JP6084383B2 - 無機質板、及び無機質板の製造方法 - Google Patents

無機質板、及び無機質板の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、耐クラック性、耐火性に優れ、建築板に好適な無機質板、及び無機質板の製造方法に関するものである。
従来より、水硬性材料を水に分散させたスラリーを、ハチェック抄造機やフローオン抄造機等を用いて抄造、脱水し、次いで養生して、強度等の物性に優れるとともに、生産性の良い無機質板を製造することが行われている。そして、無機質板の耐クラック性、耐火性、寸法安定性等を向上させるために、該スラリーにウォラストナイトを添加、混合することも行われている。
例えば、特許文献１には、セメントスラリーを抄造して繊維補強セメント板を製造する際に、セメントスラリーの全固形分重量に対して０．５〜５重量％のウォラストナイトを、濾布上に供給した直後のグリーンシートに散布し、次いでグリーンシートに振動を与える製造方法が開示されている。しかし、ウォラストナイトは、その粉砕、分級方法により発揮される性能に差が生じる。そのため、無機質板に、耐クラック性、耐火性、寸法安定性等を保持させるためには、適切なグレードのウォラストナイトを使用する必要がある。また、適切なグレードのウォラストナイトを使用しないと、曲げ強度が低下する、濾水性等の面から生産性が悪くなる等の懸念がある。
特許文献２には、セメント及びパルプ繊維材及び骨材を含み、更に、アスペクト比が１０以上の無機添加剤を配合してある繊維セメント板が開示されており、該無機添加剤がウォラストナイトであることが開示されている。しかし、ウォラストナイトには大小様々な針状の結晶が存在するので、ウォラストナイトのアスペクト比が１０以上であっても、ウォラストナイトの大きさの分布により、無機質板に耐クラック性、耐火性、寸法安定性等を保持させることができない懸念がある。また、ウォラストナイトの微細物が多いと、曲げ強度が低下する、濾水性等の面から生産性が悪くなる懸念もある。よって、ウォラストナイトの選定の判断として、アスペクト比は信頼性に欠ける。
特開２０００−３０１５１１号公報 特開平７−１６６６４４号公報
したがって、本発明の課題は、耐クラック性、耐火性、寸法安定性、生産性に優れる無機質板、及び、無機質板の製造方法を提供するものである。
本発明は、建築板に好適な無機質板を提供する。本発明の無機質板は、固形分対比で、水硬性材料を３０〜７０質量％、補強繊維を５〜１５質量％、ウェットボリューム値（３０分静置）が１５〜４５mlのウォラストナイトを１〜３０質量％、無機混和材を１８〜６４質量％含有し、無機混和材として、パーライト、石炭灰、製紙スラッジ焼却灰を含むことを特徴とする。
本発明において、ウォラストナイトは、ウェットボリューム値（１５分静置）とウェットボリューム値（３０分静置）の差が１０％未満であることが好ましい。
更に、無機混和材として、マイカ、水酸化マグネシウムのすくなくとも１種を含み、補強繊維として故紙、パルプのすくなくとも１種を含むことが更に好ましい。
更に、本発明は、無機質板の製造方法も提供する。本発明の製造方法は、水硬性材料と、補強繊維と、ウォラストナイトと、無機混和材とを含有するスラリーを生成する工程と、得られたスラリーを脱水してシートを生成する工程と、得られたシートをプレス、養生する工程とを含む。スラリーを生成する工程において、該スラリーの組成を、固形分対比で、水硬性材料３０〜７０質量％、補強繊維５〜１５質量％、ウェットボリューム値（３０分静置）が１５〜４５mlであるウォラストナイト１〜３０質量％無機混和材１８〜６４質量％とし、無機混和材として、パーライト、石炭灰、製紙スラッジ焼却灰を使用することを特徴とする。
本発明では、スラリーを生成する工程において、ウェットボリューム値（１５分静置）とウェットボリューム値（３０分静置）の差が１０％未満であるウォラストナイトを使用することが好ましい。
スラリーを生成する工程において、スラリーは、無機混和材として、マイカ、水酸化マグネシウムのすくなくとも１種を使用し、補強繊維として故紙、パルプのすくなくとも１種を使用することが更に好ましい。
本発明によれば、耐クラック性、耐火性、寸法安定性、生産性に優れる無機質板、及び、無機質板の製造方法を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態を具体的に説明する。
本発明の無機質板は、水硬性材料と、補強繊維と、ウォラストナイトとを含有する。
水硬性材料としては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、アルミナセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント等のセメントや、無水石膏、半水石膏、二水石膏等の石膏や、高炉スラグ、転炉スラグ等のスラグがあり、これらの物質のうち、いずれか１種のみを含有しても良いし、２種類以上を含有してもよい。
補強繊維としては、木片、竹片、木粉、故紙、針葉樹未晒しクラフトパルプ（ＮＵＫＰ）、針葉樹晒しクラフトパルプ（ＮＢＫＰ）、広葉樹未晒しクラフトパルプ（ＬＵＫＰ）、広葉樹晒しクラフトパルプ（ＬＢＫＰ）等の木質補強材や、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アクリル繊維、ポリ塩化ビニリデン繊維、アセテート繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ビニロン繊維等の合成繊維や、ガラス繊維、カーボン繊維、セラミック繊維、ロックウール等があり、これらの物質のうち、いずれか１種のみを含有しても良いし、２種類以上を含有してもよい。
ウォラストナイトは、ウェットボリューム値（３０分静置）が１５〜４５mlである物である。ウェットボリューム値（３０分静置）とは、ウォラストナイト１５ｇを１００mlメスシリンダー（ＪＩＳ Ｒ３５０５規格品、内径２８mm、全高２５０mm）に入れ、水で満たした後、密閉し、上下反転を十回以上行い、ウォラストナイトが水中に分散したことを確認し、その後、３０分静置したときの水中でのウォラストナイトの嵩の高さである。ウェットボリューム値（１５分静置）は、同様の方法で水を満たし、密閉、上下反転させた後、１５分静置したときの水中でのウォラストナイトの嵩の高さである。
なお、ウォラストナイトは、ウェットボリューム値（１５分静置）とウェットボリューム値（３０分静置）の差が１０％未満であると、ウォラストナイト結晶の微細物が少ないので、スラリー脱水時に濾水を阻害しにくく、生産性に優れるとともに、得られる無機質板が耐クラック性、耐火性等を発現しやすくなるので好ましい。
また、本発明の無機質板は、無機混和材を含有しても良い。無機混和材としては、石炭灰、製紙スラッジ焼却灰、パーライト、シリカフューム、マイカ、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、バーミキュライト、セピオライト、ゾノトライト、珪砂、ケイ石粉、シリカ粉、珪藻土、カオリナイト、ゼオライト等があり、これらの物質のうち、いずれか１種のみを含有しても良いし、２種類以上を含有してもよい。その中でも、マイカ、パーライト、石炭灰、製紙スラッジ焼却灰、水酸化マグネシウムのすくなくとも１種を含有することが好ましい。
更に、本発明の無機質板は、無機組成物も含有することができる。無機組成物としては、製造工程で発生した硬化前の無機質板の不良板、硬化後の無機質板の不良板、建築現場で発生した無機質板の端材、廃材などがある。いずれも衝撃式粉砕機及び／又は擦過式粉砕機で粉砕した物である。該無機組成物を含有することで、産業廃棄物を減らすことができる。
更に、本発明の無機質板は、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、硫酸カリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、蟻酸カルシウム、酢酸カルシウム、アクリル酸カルシウム等の硬化促進剤や、ベントナイト等の鉱物粉末や、ロウ、ワックス、パラフィン、シリコン、コハク酸、高級脂肪酸の金属塩等の防水剤、撥水剤や、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や、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロースなどの水性糊料、スチレン−ブタジエンラテックス、アクリル樹脂エマルジョンなどの合成樹脂エマルジョンの強化剤も含有することができる。
そして、本発明の無機質板は、固形分対比で、水硬性材料を３０〜７０質量％、補強繊維を５〜１５質量％、ウェットボリューム値（３０分静置）が１５〜４５mlのウォラストナイトを１〜３０質量％含有する。水硬性材料を３０〜７０質量％含有するのは、３０質量％未満であると、得られる無機質板の強度は不足し、７０質量％より多いと、耐クラック性等の物性や、生産性が悪化するためである。蒸気養生、自然養生の場合には、４０〜７０質量％とすることが好ましい。繊維補強材を５〜１５質量％含有するのは、５質量％未満では得られる無機質板の強度は不足し、１５質量％より多いと、硬化が不十分となるためである。ウェットボリューム値（３０分静置）が１５〜４５mlのウォラストナイトを含有するのは、１５ml未満では、得られる無機質板に十分な耐クラック性や耐火性が得られないためであり、４５mlより嵩高いと、生産性が悪くなるためである。また、該ウォラストナイトを１〜３０質量％含有するのは、１質量％未満では、得られる無機質板にウォラストナイトの効果が得られないためであり、３０質量％より多いと、得られる無機質板の強度が不足するためである。
なお、本発明の無機質板は、無機混和材を１８〜６４質量％含有することが好ましい。無機混和材を１８〜６４質量％とするのは、１８質量％未満では、無機質板に、軽量効果、耐クラック性等の無機混和材の効果が得られないためであり、６４質量％より大きいと、無機質板の強度が不足する懸念があるためである。
そして、本発明の無機質板の製造方法は、水硬性材料と、補強繊維と、ウォラストナイトとを含有するスラリーを生成する工程と、得られたスラリーを脱水してシートを生成する工程と、得られたシートをプレス、養生する工程とを含む。
スラリーを生成する工程において、該スラリーには、水硬性材料と、補強繊維と、ウォラストナイトとを含有させる。水硬性材料と、補強繊維と、ウォラストナイトは、粉体（乾燥）状態で混合してから水に分散させてスラリーとしても良いし、予め各原料を別の水に分散しておいてから混合してスラリーとしても良い。
なお、本発明では、ウォラストナイトは、ウェットボリューム値（３０分静置）が１５〜４５mlである物を使用する。そして、本発明では、スラリーの組成を、固形分対比で、水硬性材料３０〜７０質量％、補強繊維５〜１５質量％、ウェットボリューム値（３０分静置）が１５〜４５mlであるウォラストナイト１〜３０質量％とする。それにより、得られる無機質板は、強度、耐クラック性、耐火性に優れるとともに、生産性に優れる。ウェットボリューム値（１５分静置）とウェットボリューム値（３０分静置）の差が１０％未満であるウォラストナイトを使用すると、スラリー脱水時に濾水を阻害しにくく、より生産性に優れるとともに、得られる無機質板が耐クラック性、耐火性等を発現しやすくなるので好ましい。
更に、スラリーは、固形分対比で無機混和材を１８〜６４質量％含有しても良い。それにより、得られる無機質板は強度が低下せず、軽量効果、耐クラック性等の無機混和材の効果を得ることができる。
次に、得られたスラリーを脱水して、シートを生成する工程において、該スラリーは、抄造方式、型枠方式により、脱水され、シートが形成される。
抄造方式では、フェルト、金網等を用いて、スラリーを水と固形物に分離することによりシートが形成される。具体的には、フェルトの上にスラリーを流下させ、スラリーを脱水する方法や、スラリーを円形の金網ですきあげて脱水する方法などにより行うことができる。なお、得られた抄造シートは、上に別の抄造シートを積層して、積層シートとすることもできる。積層方法としては、抄造シートの搬送方向に、抄造シートを製造する装置を複数用意し、各装置で製造された抄造シートを積層する方法や、抄造シートをロールに巻き付けて積層し、所定の厚みが得られたら該ロールより外す方法等がある。なお、抄造方式において、脱水前のスラリーの固形分濃度は、２０質量％以下となるように調整する。スラリーの固形分濃度を２０質量％以下とするのは、２０質量％より多いとスラリーを脱水する際に時間がかかり、脱水された抄造シートに亀裂が入りやすく、抄造しにくいなどの問題が発生するためである。
型枠方式では、下側に吸引脱水装置を備えた枠内にスラリーを流し込み、下側側から吸引脱水して、スラリーを水と固形物に分離することによりシートが形成される。なお、型枠方式では、脱水前のスラリーの固形分濃度は２０〜４０質量％となるように調整する。スラリーの固形分濃度を２０質量％以上とするのは、２０質量％より少ないとスラリーを脱水する際に時間がかかり、脱水されたシートに亀裂が入りやすいなどの問題が発生するためである。スラリーの固形分濃度を４０質量％以下とするのは、４０質量％より多いとスラリーの流動性が悪くなり、脱水されたシートに亀裂が入りやすいなどの問題が発生するためである。
次に、得られたシートをプレス、養生する工程において、該シートは、通常１０kg／cm２以上の圧力でプレスし、その後、自然養生、蒸気養生、オートクレーブ養生等の養生方法により養生する。なお、プレスの際に、マットの上、又は下に型板を配置し、マットに凹凸模様を形成することもできる。また、通常、蒸気養生は、６０〜９０℃で５〜３６時間の条件で行い、オートクレーブ養生は、通常１５０〜２００℃、０．５ＭＰa以上の圧力で７〜１５時間行う。更に、蒸気養生、オートクレーブ養生の前に一次養生を行っても良い。
次に、本発明の実施例をあげる。
Figure 0006084383
表１に示す固形分組成のスラリーをフェルトの上に流下させて脱水し、得られたシートを積層し、８０℃で蒸気養生して、実施例１〜５、比較例１〜３の無機質板を製造した。なお、ウォラストナイトのウェットボリューム値は、ウォラストナイト１５ｇを入れ、水で満たした１００mlメスシリンダーを密閉し、上下反転を２０回行ってウォラストナイトを水中に分散させた後、所定時間静置して求めた。また、スラリーの固形分濃度は、全て１４質量％とし、４０kg／cm２でプレスして板厚は１４mmとした。
そして、得られた実施例１〜５、及び比較例１〜３の各無機質板について、生産性を確認するとともに、絶乾比重、曲げ強度、寸法安定性、塗膜密着性、耐クラック性、燃焼時収縮性を測定し、判定したので、その結果も表１に示す。
生産性は、濾過面にろ紙を敷いたブフナー漏斗に、各無機質板を製造する際に用いるスラリーを５００ml投入し、０．２ＭＰaの吸引力で吸引ビンを減圧することにより脱水させ、水が落ちなくなるまでの時間を測定し、５０秒より大きい場合は”×”とし、４０〜５０秒である場合は”△”とし、４０秒未満である場合は”○”とした。
曲げ強度は、各無機質板を７×２０cmの試験体とし、それを用いること以外はＪＩＳ Ａ １４０８に準じて測定した。また、曲げ強度測定後の各試験体を１２０℃の乾燥機に投入し、平衡状態となった時の各試験体の体積、質量を測定して求めた。
寸法安定性は、各無機質板を７×２０cmの試験体とし、２０℃、湿度６５％の恒温恒湿室で平衡状態とさせた後、該試験体の長さ（ｌ１とする）を測定し、その後、該試験体を水中に浸せきし、７日経過した後に、該試験体を水中から取り出し、布で表面に付着した水を拭き取った後、再度、該試験体の長さ（ｌ２とする）を測定し、（ｌ２−ｌ１）をｌ１で除算した値に１００を乗算することにより値を求め、比較例１の値を基準とし、得られた値が、比較例１の絶対値より大きい場合は”×”とし、比較例１の絶対値の半分以上から同じ場合は”○”とし、比較例１の絶対値の半分未満である場合は”◎”とした。
塗膜密着性は、塗装を施した試験体にカッターナイフで２mm間隔で２５マスの切り込みを入れた後、その上からセロハンテープを貼り、その後、セロハンテープを剥がし、セロハンテープに付着した塗膜の量を確認して、４マス以上塗膜が剥がれた場合は”×”とし、２〜３マス塗膜が剥がれた場合は”△”とし、０〜１マス塗膜が剥がれた場合は”○”とした。
耐クラック性は、各無機質板を３０cm角の試験体とし、該試験体の端部を水に４時間浸漬した後、二酸化炭素を充満させた密閉容器内に４時間置き、その後、１６時間８０℃で乾燥させることを１サイクルとし、１０サイクル行った後の試験体の状況を確認して、試験体の端部（水に浸漬側）に４本以上クラックがみられた場合には”×”とし、２〜３本のクラックが見られた場合には”△”とし、０〜１本のクラックが見られた場合には”○”とした。
燃焼時収縮性は、各無機質板を７×２０cmとし、該試験体を１２０℃の乾燥機で２４時間乾燥させ、その後、デシケーター内で試験体が室温程度になるまで冷まし、該試験体の長さ（ｌ３とする）を測定し、その後、９００℃の炉内に２０分間投入し、再度、デシケーター内で試験体が室温程度になるまで冷まし、再度、該試験体の長さ（ｌ４とする）を測定し、（ｌ３−ｌ４）をｌ３で除算した値に１００を乗算することにより求め、得られた値が５より大きい場合は”×”とし、４〜５である場合は”△”とし、４未満である場合は”○”とした。
ウォラストナイトを含有しない比較例１の無機質板は、曲げ強度が１１．２Ｎ／mm２と低く、かつ、寸法安定性、燃焼時収縮性に劣った。また、ウェットボリューム値（３０分静置）が１０mlであるウォラストナイトを含有する比較例２の無機質板も、曲げ強度が１１．５Ｎ／mm２と低く、寸法安定性、燃焼時収縮性に劣った。更に、ウェットボリューム値（３０分静置）が３０mlであるウォラストナイトを固形分対比で３５質量％含有する比較例３の無機質板は、曲げ強度が７．５Ｎ／mm２と非常に低く、寸法安定性に劣った。
一方、実施例１〜５の無機質板は、いずれも曲げ強度が１２Ｎ／mm２より大きいとともに、生産性、寸法安定性、塗膜密着性、耐クラック性、燃焼時収縮性に優れた。
以上に本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載の発明の範囲において種々の変形態を取り得る。
以上説明したように、本発明によれば、耐クラック性、耐火性、寸法安定性、生産性に優れる無機質板、及び、無機質板の製造方法を提供することができる。

Claims (6)

  1. 固形分対比で、水硬性材料を３０〜７０質量％、補強繊維を５〜１５質量％、ウェットボリューム値（３０分静置）が１５〜４５mlのウォラストナイトを１〜３０質量％、無機混和材を１８〜６４質量％含有し、
    前記無機混和材として、パーライト、石炭灰、製紙スラッジ焼却灰を含む
    ことを特徴とする無機質板。
  2. 前記ウォラストナイトは、ウェットボリューム値（１５分静置）とウェットボリューム値（３０分静置）の差が１０％未満である
    ことを特徴とする請求項１に記載の無機質板。
  3. 前記ウォラストナイトを１５〜３０質量％含有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の無機質板。
  4. 水硬性材料と、補強繊維と、ウォラストナイトと、無機混和材とを含有するスラリーを生成する工程と、
    得られたスラリーを脱水してシートを生成する工程と、
    得られたシートをプレス、養生する工程とを含み、
    前記スラリーを生成する工程において、前記スラリーの組成を、固形分対比で、水硬性材料３０〜７０質量％、補強繊維５〜１５質量％、ウェットボリューム値（３０分静置）が１５〜４５mlであるウォラストナイト１〜３０質量％、無機混和材１８〜６４質量％とし、
    前記無機混和材として、パーライト、石炭灰、製紙スラッジ焼却灰を使用する
    ことを特徴とする無機質板の製造方法。
  5. 前記スラリーを生成する工程において、前記ウォラストナイトとして、ウェットボリューム値（１５分静置）とウェットボリューム値（３０分静置）の差が１０％未満であるウォラストナイトを使用する
    ことを特徴とする請求項４に記載の無機質板の製造方法。
  6. 前記スラリーを生成する工程において、前記スラリーは前記ウォラストナイトを１５〜３０質量％含有する
    ことを特徴とする請求項４に記載の無機質板の製造方法。
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