CN111108076B - 无机质板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于，提供高比强度和高耐冻结融解性且适于实现轻量化的无机质板及其制造方法。并且，本发明的无机质板X1具备固化层11，所述固化层11包含无机质固化基质、分散于其中的有机系增强材料、以及附着于有机系增强材料且比该有机系增强材料的最大长度更小的中空体。本发明的无机质板制造方法包括如下工序：历经有机系增强材料与比有机系增强材料的最大长度更小的中空体的混合而得到第一混合物的第一工序；历经第一混合物、水硬性材料和硅酸质材料的混合而得到第二混合物的第二工序；使第二混合物堆积而形成第二混合物垫块的第三工序。

Description

无机质板及其制造方法
技术领域
本发明涉及可用作建筑用板材等的无机质板及其制造方法。
背景技术
作为用于构成建筑物的外墙或内墙的壁材，有时使用窑业系护墙板或陶瓷板等无机质板。无机质板由以水泥系无机材料作为主材的原料成形。针对与这种无机质板相关的技术，例如记载于下述专利文献1、2。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平8-67547号公报
专利文献2：日本特开2002-187759号公报
发明内容
发明要解决的课题
作为无机质板的增强材料，大多使用木质纤维、木质纸浆等木质增强材料。向无机质板中配合木质增强材料时，会对增强所制造的无机质板作出贡献且有助于轻量化(即降低比重)，因此，会对提高用无机质板的弯曲强度除以该无机质板的比重而得到的值的形式表示的强度(比强度)作出贡献。比强度优异的无机质板在其搬运时或施工时不易破损。
另一方面，经施工的无机质板有时被暴露在自然环境下，因环境的冷暖差异而承受由反复冻结和融解造成的劣化的作用、即冻结融解作用。并且，木质增强材料其自身容易承受冻结融解作用。因此，对于配合有木质增强材料的无机质板而言，出于抵抗冻结融解作用的性质、即提高耐冻结融解性等的目的，有时将云母等骨料与木质增强材料一同配合至无机质板中。
针对这种无机质板，存在进一步轻量化的要求。在应用无机质板的工匠的老龄化、减少逐渐加剧的现今，该要求较强。本发明是基于这种情况而想出的，其目的在于，提供高比强度和高耐冻结融解性且适于实现轻量化的无机质板及其制造方法。
用于解决课题的手段
根据本发明的第一侧面，提供一种无机质板。该无机质板具备至少一个固化层。该固化层包含无机质固化基质、分散在无机质固化基质中的有机系增强材料、以及附着于有机系增强材料且比该有机系增强材料的最大长度更小的中空体。
在本发明无机质板或其固化层中，在无机质固化基质中分散有有机系增强材料。这种构成在采用比重比无机质固化基质更小的有机系增强材料的情况下适合于加强本发明无机质板且实现低比重化和轻量化，因此，在无机质板中适合实现高比强度。与此同时，在无机质固化基质中可作为骨料而发挥功能的中空体具有中空结构，固化层中的这种中空体的存在有助于实现本发明无机质板中的轻量化和高比强度。
此外，在本发明无机质板或其固化层中，比该有机系增强材料的最大长度更小的中空体附着于分散在无机质固化基质中的有机系增强材料。这种构成适合于抑制该有机系增强材料的吸湿而不易承受冻结融解作用，因此，在无机质板的固化层中适合于实现高的耐冻结融解性。
并且，以附着于有机系增强材料的状态存在于无机质固化基质中的上述中空体与以单体的形式分散在无机质固化基质中时的中空体相比更不易破损。这是因为存在如下倾向：附着有中空体的有机系增强材料(如上所述，与附着中空体相比更大)基于其弹性而发挥出冲击吸收性，保护该中空体。
因此，比有机系增强材料的最大长度更小的中空体附着于分散在无机质固化基质中的有机系增强材料这一上述构成适合于避免或降低本发明无机质板的固化层内的中空体的破损，高效地发挥出上述轻量化作用、提高耐冻结融解性的作用等对于该中空体期待的作用。
如上所述，本发明的第一侧面所述的无机质板适合于实现高比强度和高耐冻结融解性且适合于实现轻量化。
在本发明无机质板的优选形态中，有机系增强材料被防水剂覆盖，且中空体借助该防水剂而附着于有机系增强材料。这种构成在避免或抑制有机系增强材料的吸湿而实现无机质板中的高耐冻结融解性方面是优选的。与此同时，该构成适合于实现中空体对于有机系增强材料的良好附着状态。
在本发明无机质板的其它优选形态中，有机系增强材料和附着于该有机系增强材料的中空体被防水剂覆盖。这种构成在避免或抑制有机系增强材料的吸湿而实现无机质板中的高耐冻结融解性方面是优选的。与此同时，该构成适合于实现中空体对于有机系增强材料的良好附着状态。
上述防水剂优选包含合成树脂。合成树脂具有覆膜性，因此，该构成在实现无机质板中的高耐冻结融解性方面是优选的，此外，在实现中空体对于有机系增强材料的良好附着状态方面是优选的。
本发明的第一侧面所述的无机质板可以具有包含上述固化层和追加固化层的层叠结构。或者，本发明无机质板可以具有包含两个追加固化层和位于它们之间的上述固化层的层叠结构。这些情况下，追加固化层优选包含无机质固化基质和分散在该基质中的有机系增强材料，且追加固化层中的有机系增强材料小于固化层中的有机系增强材料(即，追加固化层中的有机系增强材料的最大长度小于上述固化层中的有机系增强材料的最大长度)。更优选追加固化层不含中空体。
这种追加固化层与上述固化层相比更适合实现层组织的致密化。存在层组织越致密，则该层的耐水性和表面造型性越高的倾向。
因此，本发明无机质板具有这种追加固化层与上述固化层的层叠结构这一构成对于本发明无机质板而言适合于实现高耐水性、高造型性。此外，本发明无机质板具有两个追加固化层与位于它们之间的上述固化层的层叠结构这一构成对于本发明无机质板而言也适合于实现高耐水性、高造型性。
追加固化层中的有机系增强材料优选被防水剂覆盖。该防水剂优选包含脂肪酸(脂肪酸的耐水性优异)。这些构成对于上述追加固化层中的有机系增强材料而言在避免或抑制吸湿的方面是优选的，因此，在实现无机质板中的高耐水性、高耐冻结融解性方面是优选的。
根据本发明的第二侧面，提供一种无机质板的制造方法。该无机质板制造方法至少包括以下的第一工序、第二工序和第三工序。
在第一工序中，历经有机系增强材料与比该有机系增强材料的最大长度更小的中空体的混合而得到第一混合物。在第二工序中，历经第一混合物与水硬性材料与硅酸质材料的混合而得到第二混合物。在第三工序中，例如，使第二混合物堆积在接受件上而形成第二混合物垫块。在第三工序之后，可以在特定的温度条件和压力条件下，由第二混合物垫块中的水硬性材料和硅酸质材料在包含附着有中空体的有机系增强材料的同时形成无机质固化基质，由此，能够由第二混合物垫块形成无机质板的固化层。
在本发明的第二侧面所述的无机质板制造方法中，在上述第二工序之前进行上述第一工序这一构成在实现中空体对于有机系增强材料的良好附着状态方面是优选的。因此，本发明无机质板制造方法适合于制造本发明的第一侧面所述的上述无机质板。
在本方法的优选形态中，在第一工序中，中空体与历经了与防水剂的混合后的有机系增强材料进行混合而得到第一混合物。防水剂优选包含合成树脂。
这些构成适合于实现有机系增强材料被防水剂覆盖且借助该防水剂使中空体附着于有机系增强材料这样的、针对本发明的第一侧面而如上所述的一个构成。因此，该构成在适合于实现中空体对于有机系增强材料的良好附着状态、且对于所制造的无机质板而言实现高耐冻结融解性方面是优选的。
在本方法的其它优选形态中，在第一工序中，在有机系增强材料与中空体的混合之后，该有机系增强材料和中空体与防水剂混合而得到第一混合物。防水剂优选包含合成树脂。
这些构成适合于实现有机系增强材料和附着于该有机系增强材料的中空体被防水剂覆盖这样的、针对本发明的第一侧面而如上所述的一个构成。因此，该构成在适合于实现中空体对于有机系增强材料的良好附着状态、且对于所制造的无机质板而言实现高耐冻结融解性的方面是优选的。
本发明的第二侧面所述的无机质板制造方法可以进一步包括如下工序：历经水硬性材料与硅酸质材料与有机系增强材料的混合而得到追加固化层形成用的第三混合物的第四工序；以及使第三混合物堆积而形成第三混合物垫块的至少一个第五工序。
此时，优选的是：第三混合物中的有机系增强材料小于上述第二混合物中的有机系增强材料(即，第三混合物中的有机系增强材料的最大长度小于第二混合物中的有机系增强材料的最大长度)，且在第三工序之后进行第五工序，在第二混合物垫块上形成第三混合物垫块，或者，在第五工序之后进行第三工序，在第三混合物垫块上形成第二混合物垫块，或者，在第五工序之后进行第三工序，在第三混合物垫块上形成第二混合物垫块，进而进行第五工序，在该第二混合物垫块上形成第三混合物垫块。
在混合物垫块的这种层叠后，可以在特定的温度条件和压力条件下，由各混合物垫块中的水硬性材料和硅酸质材料形成无机质固化基质，由此，由第二混合物垫块形成上述固化层，且能够由第三混合物垫块形成上述追加固化层。
根据包括第四工序和第五工序的上述那样的构成，能够适当地制造具有包含固化层与追加固化层的层叠结构的上述无机质板、或者具有包含两个追加固化层和位于它们之间的固化层的层叠结构的上述无机质板。
优选的是：在第四工序中，水硬性材料和硅酸质材料与历经了与防水剂的混合后的有机系增强材料进行混合而得到第三混合物。该防水剂优选包含脂肪酸。这些构成在针对所形成的追加固化层中的有机系增强材料避免或抑制吸湿的方面是优选的，因此，对于所制造的无机质板而言在实现高耐水性、高耐冻结融解性的方面是优选的。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式所述的无机质板的部分截面图。
图2是本发明的第二实施方式所述的无机质板的部分截面图。
图3是本发明的第三实施方式所述的无机质板的部分截面图。
具体实施方式
图1是本发明的第一实施方式所述的无机质板X1的部分截面图。无机质板X1具有包含固化层11、固化层12和固化层13的层叠结构，可用作例如用于构成建筑物的外墙、内墙的壁材。
固化层11在本实施方式中是芯层，包含无机质固化基质、分散在该无机质固化基质中的有机系增强材料、以及附着于该有机系增强材料且比该有机系增强材料的最大长度更小的中空体。
作为固化层11中的无机质固化基质，可列举出例如由水硬性材料形成的固化物、以及由水硬性材料和硅酸质材料形成的固化物。
作为水硬性材料，可列举出例如水泥、石膏和炉渣。作为水泥，可列举出例如普通硅酸盐水泥、早强型硅酸盐水泥、氧化铝水泥、高炉水泥和粉煤灰水泥。作为石膏，可列举出例如无水石膏、半水石膏和二水石膏。作为炉渣，可列举出例如高炉炉渣和转炉炉渣。
为了形成固化层11中的无机质固化基质，可以使用一种水硬性材料，也可以使用两种以上的水硬性材料。这种水硬性材料的布莱恩(blaine)比表面积为例如2000～10000cm2/g。
作为硅酸质材料，可列举出例如硅砂、硅石粉、二氧化硅粉、煤灰、粉煤灰和硅藻土。为了形成固化层11中的无机质固化基质，可以使用一种硅酸质材料，也可以使用两种以上的硅酸质材料。这种硅酸质材料的布莱恩比表面积为例如3000～30000cm2/g。
作为固化层11的无机质固化基质，采用由水硬性材料和硅酸质材料形成的固化物时，用于形成固化层11的原料混合物中的水硬性材料与硅酸质材料的质量比优选为6:4～3:7。
作为固化层11中的有机系增强材料，可列举出例如植物系增强材料和合成纤维。作为植物系增强材料，可列举出例如木粉、刨花、木片、木质纸浆、木质纤维、木质纤维束、旧纸、竹纤维、麻纤维、蔗渣、稻壳和稻杆。作为合成纤维，可列举出例如聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维和丙烯酸类纤维。固化层11中可以使用一种有机系增强材料，也可以使用两种以上的有机系增强材料。
作为有机系增强材料而使用木粉时，该木粉的尺寸为例如20～50目。作为有机系增强材料而使用木片时，针对该木片，宽度为例如0.5～2mm，长度为例如1～20mm，长宽比(长度/宽度)为例如20～30。
此外，作为有机系增强材料而使用木质纤维束时，针对该木质纤维束，直径为例如0.1～2mm，长度为例如2～35mm。该木质纤维束可以具有分枝形状，也可以具有弯曲形状，还可以具有折曲形状。
如上所述，固化层11中的中空体附着于有机系增强材料，且小于有机系增强材料的最大长度。有机系增强材料的最大长度是指：例如，在有机系增强材料为粉体、小片的情况下为其最长径，在有机系增强材料为有机系纤维的情况下为其纤维长度。与这种有机系增强材料的最大长度相比，附着于该有机系增强材料的中空体的长度更小。
固化层11中的中空体具有在内部伴有空洞的一个外壳或两个以上的连通外壳。中空体的外围优选密闭，也可以不密闭。中空体包含多孔体。此外，中空体的形状优选为球形、包含椭圆体等的大致球形。
作为中空体，可列举出例如发泡聚苯乙烯珠、微球体、珍珠岩、粉煤灰空心球、白砂空心球、膨胀页岩、膨胀粘土和烧成硅藻土。微球体优选为丙烯酸系发泡体。固化层11中可以使用一种中空体，也可以使用两种以上的中空体。
中空体的中值粒径(直径D50)优选为0.05～2mm。作为中空体而使用发泡聚苯乙烯珠时，该发泡聚苯乙烯珠的中值粒径优选为0.5～2mm、更优选为0.8～1.5mm。作为中空体而使用微球体时，该微球体的中值粒径优选为0.05～0.3mm、更优选为0.08～0.2mm。作为中空体而使用珍珠岩时，该珍珠岩的中值粒径优选为0.1～1mm、更优选为0.1～0.5mm。
在优选形态中，固化层11中的有机系增强材料被防水剂覆盖，且中空体借助该防水剂而附着于有机系增强材料。在其它优选形态中，固化层11中的有机系增强材料和附着于其的中空体被防水剂覆盖。
作为防水剂，可列举出例如蜡、蜡(wax)、石蜡、琥珀酸、脂肪酸、硅酮和合成树脂。作为合成树脂，可列举出例如丙烯酸系树脂、聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、氨基甲酸酯系树脂和环氧树脂。合成树脂的覆盖性高，优选作为固化层11的防水剂。
在本实施方式中，固化层12(追加固化层)是形成无机质板X1的外观设计面的表层。固化层12包含无机质固化基质和分散在该无机质固化基质中的有机系增强材料。
作为固化层12中的无机质固化基质，可列举出例如由水硬性材料形成的固化物、以及由水硬性材料和硅酸质材料形成的固化物。针对固化层12用的水硬性材料的种类和布莱恩比表面积，与上述固化层11用的水硬性材料的种类和布莱恩比表面积相同。针对固化层12用的硅酸质材料的种类和布莱恩比表面积，与上述固化层11用的硅酸质材料的种类和布莱恩比表面积相同。
作为固化层12的无机质固化基质，在采用由水硬性材料和硅酸质材料形成的固化物的情况下，用于形成固化层12的原料混合物中的水硬性材料与硅酸质材料的质量比优选为6:4～4:6。
作为固化层12中的有机系增强材料，可列举出例如植物系增强材料和合成纤维。在本实施方式中，固化层12中的有机系增强材料小于上述固化层11中的有机系增强材料(即，固化层12中的有机系增强材料的最大长度小于固化层11中的有机系增强材料的最大长度)。
针对固化层12用的有机系增强材料的种类，与上述固化层11用的有机系增强材料的种类相同。针对固化层12用的有机系增强材料的尺寸，只要小于固化层11用的有机系增强材料就与上述固化层11用的有机系增强材料的尺寸相同。
固化层12中的有机系增强材料优选被防水剂覆盖。作为防水剂，可列举出例如蜡、蜡(wax)、石蜡、琥珀酸、脂肪酸、硅酮和合成树脂。固化层12中的防水剂优选为脂肪酸。脂肪酸的耐水性优异，优选作为防水剂。作为脂肪酸，可列举出例如亚油酸、油酸等高级脂肪酸。
此外，在本实施方式中，固化层12中不含作为固化层11的构成材料之一的如上所述的中空体。
在本实施方式中，固化层13(追加固化层)是无机质板X1的与外观设计面相反一侧的背层。固化层13包含无机质固化基质和分散在该无机质固化基质中的有机系增强材料。
作为固化层13中的无机质固化基质，可列举出例如由水硬性材料形成的固化物、以及由水硬性材料和硅酸质材料形成的固化物。针对固化层13用的水硬性材料的种类和布莱恩比表面积，与上述固化层11用的水硬性材料的种类和布莱恩比表面积相同。针对固化层13用的硅酸质材料的种类和布莱恩比表面积，与上述固化层11用的硅酸质材料的种类和布莱恩比表面积相同。
作为固化层13的无机质固化基质，在采用由水硬性材料和硅酸质材料形成的固化物的情况下，用于形成固化层13的原料混合物中的水硬性材料与硅酸质材料的质量比优选为6:4～4:6。
作为固化层13中的有机系增强材料，可列举出例如植物系增强材料和合成纤维。在本实施方式中，固化层13中的有机系增强材料小于上述固化层11中的有机系增强材料(即，固化层13中的有机系增强材料的最大长度小于固化层11中的有机系增强材料的最大长度)。
针对固化层13用的有机系增强材料的种类，与上述固化层11用的有机系增强材料的种类相同。针对固化层13用的有机系增强材料的尺寸，只要小于固化层11用的有机系增强材料就与上述固化层11用的有机系增强材料的尺寸相同。
固化层13中的有机系增强材料优选被防水剂覆盖。作为防水剂，可列举出例如蜡、蜡(wax)、石蜡、琥珀酸、脂肪酸、硅酮和合成树脂。固化层13中的防水剂优选为脂肪酸。脂肪酸的耐水性优异，优选作为防水剂。作为脂肪酸，可列举出例如亚油酸、油酸等高级脂肪酸。
此外，在本实施方式中，固化层13中不含作为固化层11的构成材料之一的如上所述的中空体。
固化层11、12、13可分别在上述构成材料的基础上含有其它材料。作为其它材料，可列举出例如混合材料。作为混合材料，可列举出例如云母、制纸淤渣焚烧灰、二氧化硅泡沫、硅灰石、碳酸钙、氢氧化镁、氢氧化铝、珍珠岩、海泡石、硬硅钙石、高岭石、沸石和无机质板的粉碎物。
作为云母，优选平均粒径为200～700μm且长宽比为60～100的薄片状云母。
作为无机质板的粉碎物，可列举出在无机质板的制造过程中产生的固化前无机质板的不良板的粉碎物和固化后无机质板的不良板的粉碎物、以及在建筑工地等中产生的无机质板的端材、废料的粉碎物。这些粉碎物的平均粒径为例如50～150μm。
如上那样的构成的无机质板X1的各层可利用干式法或湿式法来形成。
在干式法中，包含作为形成目标的固化层的构成材料的原料混合物被散布在接受件上，混合物垫块成形。原料混合物可以含有水。原料混合物含有水时，该原料混合物中的水含量相对于固化层构成材料的固体成分100质量份为30～45质量份左右。所形成的混合物垫块历经特定的压力条件和温度条件的固化工序、根据需要而进行的高压釜养护而形成固化层。
在湿式法中，作为形成目标的固化层的构成材料与水经混炼而制备的浆料流落至毛毡等多孔体上，并进行抄造脱水，由此形成混合物垫块。该混合物垫块历经特定的压力条件和温度条件的固化工序、根据需要而进行的高压釜养护而形成固化层。
具体而言，上述无机质板X1可历经例如下述那样的过程来制造。
首先，分别制造用于形成固化层11的混合物、用于形成固化层12的混合物和用于形成固化层13的混合物。
在用于形成固化层11的混合物的制造中，首先，历经固化层11用的上述有机系增强材料与固化层11用的上述中空体的混合而得到第一混合物。随后，历经该混合物、固化层11用的上述水硬性材料与固化层11用的上述硅酸质材料的混合而得到第二混合物。在有机系增强材料与水硬性材料和硅酸质材料进行混合的工序之前，进行有机系增强材料与中空体混合的工序这一构成在实现中空体对于有机系增强材料的良好附着状态方面是优选的。
在用于形成固化层11的混合物的制造中，优选将历经与固化层11用的上述防水剂的混合后的有机系增强材料与中空体混合而得到第一混合物。这种构成适合于实现有机系增强材料被防水剂覆盖且借助该防水剂使中空体附着于有机系增强材料这样的、针对无机质板X1的如上所述的一个优选形态。
或者，在用于形成固化层11的混合物的制造中，可以在有机系增强材料与中空体的混合之后，将该有机系增强材料和中空体与固化层11用的上述防水剂进行混合而得到第一混合物。这种构成适合于实现有机系增强材料和附着于该有机系增强材料的中空体被防水剂覆盖这样的、针对无机质板X1的如上所述的一个优选形态。
另一方面，历经用于形成固化层12的上述水硬性材料、上述硅酸质材料和上述有机系增强材料的混合，得到用于形成固化层12的混合物。在用于形成固化层12的混合物的制造中，优选将历经固化层12用的上述防水剂的混合后的有机系增强材料与水硬性材料和硅酸质材料进行混合。这种构成针对所形成的固化层12中的有机系增强材料在避免或抑制吸湿的方面是优选的。
此外，历经用于形成固化层13的上述水硬性材料、上述硅酸质材料和上述有机系增强材料的混合，得到用于形成固化层13的混合物。在用于形成固化层13的混合物的制造中，优选将历经固化层13用的上述防水剂的混合后的有机系增强材料与水硬性材料和硅酸质材料进行混合。这种构成针对所形成的固化层13中的有机系增强材料在避免或抑制吸湿的方面是优选的。
在无机质板X1的制造中，接着，将用于形成固化层12的混合物散布至接受件上并使其堆积，使用于形成固化层12的混合物垫块成形。本实施方式中，接受件是在内表面(接受用于形成固化层12的混合物一侧的表面)具有与作为制造目的的无机质板X1的外观设计面相对应的凹凸形状的模板。
接着，在用于形成固化层12的混合物垫块上散布用于形成固化层11的混合物并使其堆积，使用于形成固化层11的混合物垫块成形。
接着，在用于形成固化层11的混合物垫块上散布用于形成固化层13的混合物并使其堆积，使用于形成固化层13的混合物垫块成形。
接着，针对如上操作而层叠的混合物垫块，在进行了加压的状态下加热而使其固化。具体而言，由各混合物垫块中的水硬性材料和硅酸质材料形成无机质固化基质。在本工序中，加压压力为例如2～8MPa，加热温度为例如50～80℃，加压时间为6～12小时。
随后，根据需要进行高压釜养护。在该高压釜养护中，温度条件为例如150℃以上，压力条件为例如0.5MPa以上。
例如，可如上操作来适当地制造无机质板X1。
在无机质板X1或作为其芯层的固化层11中，如上所述，在无机质固化基质中分散有有机系增强材料。这种构成在采用比重比无机质固化基质小的有机系增强材料的情况下，适合于增强无机质板X1且实现低比重化或轻量化，因此，对于无机质板X1而言适合实现高比强度(弯曲强度除以比重而得的值)。
与此同时，在无机质固化基质中作为骨料而能够发挥功能的中空体具有中空结构时，固化层11中的这种中空体的存在有助于实现无机质板X1中的轻量化和高比强度。
此外，在无机质板X1或其固化层11中，如上所述，中空体附着于分散在无机质固化基质中的有机系增强材料。这种构成针对该有机系增强材料适合于抑制其吸湿而难以承受冻结融解作用，因此，对于无机质板X1或其固化层11而言适合于实现高耐冻结融解性。
并且，在附着于有机系增强材料的状态下存在于无机质固化基质中的上述中空体与在无机质固化基质中以单体形式分散时的中空体相比更不易破损。这是因为存在如下倾向：附着有中空体的有机系增强材料(如上所述与附着中空体相比更大)基于其弹性而发挥出冲击吸收性，保护该中空体。
因此，与有机系增强材料的最大长度相比更小的中空体附着于分散于无机质固化基质中的有机系增强材料这一上述构成适合于避免或降低无机质板X1的固化层11中的中空体的破损，高效地发挥出轻量化作用、提高耐冻结融解性的作用等对于该中空体期待的作用。
如上那样，无机质板X1适合于实现高比强度和高耐冻结融解性，且适合于实现轻量化。
如上所述，在无机质板X1的一个优选形态中，固化层11中的有机系增强材料被防水剂覆盖，且中空体借助该防水剂而附着于有机系增强材料。这种构成在避免或抑制固化层11中的有机系增强材料的吸湿而实现无机质板X1中的高耐冻结融解性的方面是优选的。与此同时，该构成适合于实现固化层11中的中空体对于有机系增强材料的良好附着状态。
如上所述，在无机质板X1的其它优选形态中，固化层11中的有机系增强材料和附着于其的中空体被防水剂覆盖。这种构成在避免或抑制固化层11中的有机系增强材料的吸湿而实现无机质板X1中的高耐冻结融解性的方面是优选的。与此同时，该构成适合于实现固化层11中的中空体对于有机系增强材料的良好附着状态。
在固化层11中使用防水剂的情况下，该防水剂如上所述地优选包含合成树脂。合成树脂具有覆膜性，因此，该构成在实现无机质板X1中的高耐冻结融解性的方面是优选的，此外，在实现固化层11中的中空体对于有机系增强材料的良好附着状态方面是优选的。
在无机质板X1中，如上所述，固化层12中的有机系增强材料小于固化层11中的有机系增强材料，固化层12在本实施方式中不含中空体。该构成适合于使固化层12的层组织比固化层11的层组织更致密化。存在层组织越致密则该层的耐水性和表面造型性越高的倾向。因此，无机质板X1在固化层11(芯层)的基础上还具有这种固化层12(表层)这一构成适合于在无机质板X1的固化层12侧实现高耐水性、高造型性。
在无机质板X1中，如上所述，固化层12中的有机系增强材料被防水剂覆盖，该防水剂优选为脂肪酸。这种构成针对固化层12中的有机系增强材料在避免或抑制吸湿的方面是优选的，因此，在实现无机质板X1中的高耐水性、高耐冻结融解性的方面是优选的。
在无机质板X1中，如上所述，固化层13中的有机系增强材料小于固化层11中的有机系增强材料，固化层13在本实施方式中不含中空体。这种构成适合于使固化层13的层组织比固化层11的层组织更致密化。存在层组织越致密则该层的耐水性和表面造型性越高的倾向。因此，无机质板X1在固化层11(芯层)的基础上具有这种固化层13(背层)这一构成适合于在无机质板X1的固化层13侧实现高耐水性等。
在无机质板X1中，如上所述，固化层13中的有机系增强材料被防水剂覆盖，该防水剂优选为脂肪酸。这种构成针对固化层13中的有机系增强材料在避免或抑制吸湿的方面是优选的，因此，在实现无机质板X1中的高耐水性、高耐冻结融解性的方面是优选的。
图2是本发明的第二实施方式所述的无机质板X2的部分截面图。无机质板X2除了具有包含作为芯层的固化层11和作为表层的固化层12的层叠结构，且层叠结构中不含固化层13之外，具备与无机质板X1相同的构成。
这种无机质板X2除了例如在混合物垫块的层叠形成过程中不进行在用于形成固化层11的混合物垫块上使用于形成固化层13的混合物垫块成形的工序之外，可以与无机质板X1的制造方法相同操作来制造。
在如上那样的无机质板X2中，作为基于具有固化层11的效果，发挥出针对无机质板X1而如上所述的效果，且作为基于具有固化层12的效果，发挥出针对无机质板X1而如上所述的效果。
无机质板X2可应用于例如以在背面(固化层11中的与固化层12相反一侧的面)涂布粘接剂而在该背面侧粘贴于其它部件的方式使用的板材。
图3是本发明的第三实施方式所述的无机质板X3的部分截面图。无机质板X3除了具有作为芯层的固化层11且层叠结构中不含固化层12、13之外，具备与无机质板X1相同的构成。
这种无机质板X3除了在例如混合物垫块的层叠形成过程中不进行在接受件上使用于形成固化层12的混合物垫块成形的工序、以及在用于形成固化层11的混合物垫块上使用于形成固化层13的混合物垫块成形的工序之外，可以与无机质板X1的制造方法相同操作来制造。
在如上那样的无机质板X3中，作为基于具有固化层11的效果，也起到针对无机质板X1而如上所述的效果。
无机质板X3可应用于例如耐火屋顶板或基底材料等。
实施例
制造试样1～10所述的无机质板，针对各无机质板调查比重、比强度、耐冻结融解性、尺寸稳定性和燃烧收缩率。用于形成试样1～10所述的无机质板的各层的原料的固体成分组成如表1、2所示，在表1、2中，表示组成的各数值的单位是各原料内的相对性的“质量份”。
〔试样1〕
首先，制造芯层用的第一原料混合物和表层用/背层用的第二原料混合物。
在第一原料混合物的制造中，首先，将作为有机系增强材料的木片(各木片的最大长度为20mm以下)与作为中空体的发泡聚苯乙烯珠(粒径D50为1.0mm)进行混合。接着，将由此得到的混合物与作为防水剂的丙烯酸系树脂进行混合。接着，将由此得到的混合物与水进行混合。接着，将由此得到的混合物、作为水硬性材料的早强型水泥、作为硅酸质材料的粉煤灰、以及作为混合材料的云母和无机质板端材的粉碎物进行混合。
如此操作，制造芯层用的第一原料混合物。在第一原料混合物中，水的配合量相对于固体成分100质量份为40质量份。
另一方面，在第二原料混合物的制造中，首先，将作为有机系增强材料的木片(各木片的最大长度为12mm以下)与作为防水剂的高级脂肪酸进行混合。接着，将由此得到的混合物与水进行混合。接着，将由此得到的混合物、作为水硬性材料的早强型水泥、作为硅酸质材料的粉煤灰、以及作为混合材料的云母和无机质板端材的粉碎物进行混合。这些早强型水泥、粉煤灰、云母和无机质板端材粉碎物与第一原料混合物相同。
如此操作，制造表层用/背层用的第二原料混合物。在第二原料混合物中，水的配合量相对于固体成分100质量份为40质量份。
在试样1的无机质板的制造中，接着，在模板上散布上述第二原料混合物而使其堆积，使表层形成用的混合物垫块成形。接着，在该混合物垫块上散布上述第一原料混合物而使其堆积，使芯层形成用的混合物垫块成形。接着，在该芯层用混合物垫块上散布上述第二原料混合物而使其堆积，使背层形成用的混合物垫块成形。
接着，针对这些混合物垫块的层叠体，在压力3MPa下进行堆叠加压，在该压紧状态下以60℃的温度进行6小时的蒸气养护。随后，针对该层叠体，在压力0.7MPa和温度160℃的条件下进行8小时的高压釜养护。
如此操作，制造试样1所述的厚度16mm的无机质板。在试样1的无机质板的总厚中，芯层的厚度为70％，表层的厚度为15％，背层的厚度为15％。
〔试样2〕
在表层形成用混合物垫块成形时，将用于形成表层的第二原料混合物的堆积量增加100％，且未在芯层形成用混合物垫块上形成背层形成用混合物垫块，除此之外，与试样1的无机质板同样操作，制造试样2的厚度16mm的无机质板。在试样2的无机质板的总厚中，芯层的厚度为70％，表层的厚度为30％。
〔试样3〕
在模板上散布上述第一原料混合物而使其堆积，使芯层形成用的混合物垫块成形。接着，针对该混合物垫块，在压力3MPa下进行堆叠加压，在该压紧状态下以60℃的温度进行6小时的蒸气养护。随后，针对该层叠体，在压力0.7MPa和温度160℃的条件下进行8小时的高压釜养护。如此操作，制造试样3所述的厚度16mm的无机质板。
〔试样4〕
在用于形成芯层的第一原料混合物的制造时，作为防水剂使用高级脂肪酸来代替丙烯酸系树脂，除此之外，与试样1的无机质板同样操作，制造试样4的无机质板(厚度16mm)。
〔试样5〕
在用于形成芯层的第一原料混合物的制造时，作为中空体，使用特定量的微球体(粒径D50为0.1mm，以丙烯酸系树脂作为外壳)来代替发泡聚苯乙烯珠，且变更粉煤灰的配合量，除此之外，与试样1的无机质板同样操作，制造试样5的无机质板(厚度16mm)。
〔试样6〕
在用于形成芯层的第一原料混合物的制造时，作为中空体，使用特定量的珍珠岩(粒径D50为0.3mm)来代替发泡聚苯乙烯珠，且变更粉煤灰的配合量，除此之外，与试样1的无机质板同样操作，制造试样6的无机质板(厚度16mm)。
〔试样7〕
在第一原料混合物的制造中，首先，将作为有机系增强材料的木片与作为防水剂的丙烯酸系树脂进行混合。接着，将由此得到的混合物与作为中空体的发泡聚苯乙烯珠进行混合。接着，将由此得到的混合物与水进行混合。接着，将由此得到的混合物、作为水硬性材料的早强型水泥、作为硅酸质材料的粉煤灰、以及作为混合材料的云母和无机质板端材的粉碎物进行混合。
用于制造试样7的第一原料混合物的木片、丙烯酸系树脂、发泡聚苯乙烯珠、早强型水泥、粉煤灰、云母和无机质板端材粉碎物与试样1的第一原料混合物相同。
如此操作，制造试样7的第一原料混合物。使用该第一原料混合物来代替针对试样1的上述的第一原料混合物，除此之外，与试样1的无机质板同样操作，制造试样7的无机质板(厚度16mm)。
〔试样8〕
在第一原料混合物的制造中，首先，将作为有机系增强材料的木片与作为防水剂的丙烯酸系树脂进行混合。接着，将由此得到的混合物与水进行混合。接着，将由此得到的混合物、作为水硬性材料的早强型水泥、作为硅酸质材料的粉煤灰、以及作为混合材料的云母和无机质板端材的粉碎物进行混合。接着，将由此得到的混合物与作为中空体的发泡聚苯乙烯珠进行混合。
用于制造试样8的第一原料混合物的木片、丙烯酸系树脂、早强型水泥、粉煤灰、云母、无机质板端材粉碎物和发泡聚苯乙烯珠与用于制造试样1的第一原料混合物的物质相同。
如此操作，制造试样8的第一原料混合物。使用该第一原料混合物来代替针对试样1的上述的第一原料混合物，除此之外，与试样1的无机质板同样操作，制造试样8的无机质板(厚度16mm)。
〔试样9〕
作为用于形成芯层的第一原料混合物，使用试样9用的第一原料混合物来代替试样1用的上述第一原料混合物，除此之外，与试样1的无机质板同样操作，制造试样9的无机质板(厚度16mm)。试样9用的第一原料混合物不使用作为中空体的发泡聚苯乙烯珠，变更作为硅酸质材料的粉煤灰和作为有机系增强材料的木片的各配合量，且作为防水剂使用高级脂肪酸来代替丙烯酸系树脂，除此之外，与试样1用的第一原料混合物同样操作来制造。
用于制造试样9的第一原料混合物的高级脂肪酸与用于制造试样1的第二原料混合物的高级脂肪酸相同。
〔试样10〕
将用于形成表层的第二原料混合物的堆积量、用于形成芯层的第一原料混合物的堆积量和用于形成背层的第二原料混合物的堆积量分别减少7.4％，且将堆叠加压时的压力设为2MPa来代替3MPa，除此之外，与试样9的无机质板同样操作，制造试样10的无机质板(厚度16mm)。
〈比强度〉
从试样1～10的各无机质板切出试验片(7cm×20cm)，针对各试验片，按照JISA1408来测定弯曲强度(N/mm2)。针对各无机质板，作为该弯曲强度(N/mm2)的值除以另行测定的比重(绝对干燥体积比重)而得的值，求出比强度。将如此操作而求出的比强度与比重一同示于表1、2。
〈耐冻结融解性〉
针对试样1～10的各无机质板，利用JIS A1435所述的气中冻结水中融解法来调查耐冻结融解性。将供于该气中冻结水中融解法的各无机质板的100个循环后的厚度变化率(％)、200个循环后的厚度变化率(％)和300个循环后的厚度变化率(％)示于表1、2。
〈尺寸稳定性〉
针对从试样1～10的各无机质板切出的各试验片，首先，在60℃的恒温室内呈现平衡状态后，测定总长度(初始长度)。接着，针对各试验片，在水中静置8天。接着，针对从水中取出的试验片，使用湿布拭去表面附着水后，测定总长度(试验后长度)。并且，针对各试验片，求出试验后长度相对于初始长度的尺寸变化率(吸水8天后的尺寸变化率)。将其结果示于表1、2。
另一方面，针对从试样1～10的各无机质板切出的各试验片，首先，在温度20℃和湿度65％的恒温恒湿室内呈现平衡状态后，测定总长度(初始长度)。接着，针对各试验片，在器内温度80℃的干燥器内静置10天。接着，针对从干燥器取出的试验片，测定总长度(试验后长度)。并且，针对各试验片，求出试验后长度相对于初始长度的尺寸变化率(放湿10天后的尺寸变化率)。将其结果示于表1、2。
〈燃烧收缩率〉
从试样1～10的各无机质板中切出试验片(7cm×20cm)，针对各试验片，进行燃烧试验而调查试验后的收缩率。燃烧试验中，在电炉内以900℃将试验片加热1小时。将其结果示于表1、2。
[评价]
在芯层中未配合中空体的试样9的无机质板(其厚度与试样1～8同为16mm)的比重大且重。在制造过程中，除了各原料混合物的堆积量减少且堆叠加压时的压力下降、减小净重的比重之外，具有与试样9的无机质板相同构成的试样10的无机质板无法实现高比强度和高耐冻结融解性。与此相对，具备呈现附着有中空体的有机系增强材料分散在无机质固化基质中这一构成的芯层的试样1～8的无机质板实现了高比强度和高耐冻结融解性，且实现了轻量化。
[表1]
Figure GDA0003088825450000201
[表2]
Figure GDA0003088825450000211
附图标记说明
X1、X2、X3 无机质板
11、12、13 固化层

Claims (13)

1.一种无机质板，其具备固化层，
所述固化层包含无机质固化基质、分散在该无机质固化基质中的有机系增强材料、以及附着于该有机系增强材料且比该有机系增强材料的最大长度更小的中空体，
所述中空体为选自发泡聚苯乙烯珠、丙烯酸系发泡体的微球体、珍珠岩、粉煤灰空心球、白砂空心球、膨胀页岩、膨胀粘土和烧成硅藻土中的一种或两种以上，
所述固化层由用于形成固化层的混合物制造，
所述用于形成固化层的混合物是通过如下的制造方法得到的，即，在将所述有机系增强材料和比该有机系增强材料的最大长度更小的中空体混合后，将水硬性材料和硅酸质材料混合。
2.根据权利要求1所述的无机质板，其中，所述有机系增强材料被防水剂覆盖，且所述中空体借助该防水剂而附着于所述有机系增强材料。
3.根据权利要求1所述的无机质板，其中，所述有机系增强材料和附着于该有机系增强材料的中空体被防水剂覆盖。
4.根据权利要求2或3所述的无机质板，其中，所述防水剂包含合成树脂。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的无机质板，其具有包含所述固化层和追加固化层的层叠结构，所述追加固化层包含无机质固化基质和分散在该无机质固化基质中的有机系增强材料，
所述追加固化层不含中空体，且所述追加固化层中的所述有机系增强材料小于所述固化层中的所述有机系增强材料。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的无机质板，其中，其具有包含两个追加固化层和位于所述两个追加固化层之间的所述固化层的层叠结构，所述追加固化层包含无机质固化基质和分散在该无机质固化基质中的有机系增强材料，
所述追加固化层不含中空体，且所述追加固化层中的所述有机系增强材料小于所述固化层中的所述有机系增强材料。
7.根据权利要求5所述的无机质板，其中，所述追加固化层中的所述有机系增强材料被包含脂肪酸的防水剂覆盖。
8.一种无机质板制造方法，其包括如下工序：
历经有机系增强材料与比该有机系增强材料的最大长度更小的中空体的混合而得到第一混合物，由此使该中空体附着于该有机系增强材料的第一工序；
历经所述第一混合物、水硬性材料与硅酸质材料的混合而得到第二混合物的第二工序；以及
使所述第二混合物堆积而形成第二混合物垫块的第三工序，
所述中空体为选自发泡聚苯乙烯珠、丙烯酸系发泡体的微球体、珍珠岩、粉煤灰空心球、白砂空心球、膨胀页岩、膨胀粘土和烧成硅藻土中的一种或两种以上。
9.根据权利要求8所述的无机质板制造方法，其中，在所述第一工序中，将历经了与防水剂的混合后的有机系增强材料、与中空体混合而得到第一混合物。
10.根据权利要求8所述的无机质板制造方法，其中，在所述第一工序中，在有机系增强材料与中空体混合后，将该有机系增强材料和中空体与防水剂混合而得到第一混合物。
11.根据权利要求9或10所述的无机质板制造方法，其中，所述防水剂包含合成树脂。
12.根据权利要求8～10中任一项所述的无机质板制造方法，其还包括如下工序：
历经水硬性材料、硅酸质材料与有机系增强材料的混合而得到第三混合物的第四工序；以及
使所述第三混合物堆积而形成第三混合物垫块的至少一个第五工序，
其中，
所述第三混合物中的所述有机系增强材料小于所述第二混合物中的所述有机系增强材料，
在所述第三工序之后进行所述第五工序，在第二混合物垫块上形成第三混合物垫块；或者
在所述第五工序之后进行所述第三工序，在第三混合物垫块上形成第二混合物垫块；或者
在所述第五工序之后进行所述第三工序，在第三混合物垫块上形成第二混合物垫块，进一步进行所述第五工序而在该第二混合物垫块上形成第三混合物垫块。
13.根据权利要求12所述的无机质板制造方法，其中，在所述第四工序中，将历经了与包含脂肪酸的防水剂的混合后的有机系增强材料、与水硬性材料和硅酸质材料混合而得到第三混合物。
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