JP2000336834A - 無機板状体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】構造耐力上問題がない下地材料と化粧材料の両
方の機能を併せ持った材料を提供すること。 【解決手段】潜在水硬性物質、硬化刺激剤、混練調整材
及び水を混練して得られた混練物を押出成形した後これ
を養生硬化して得られる無機板状体であって、下記条件
を満足することを特徴とする無機板状体。 （ａ）該無機板状体の吸水率が２０％以下であること （ｂ）該無機板状体の単独又は複数の組合せで壁構造の
下地材料兼化粧材料となりうること （ｃ）該下地材料兼化粧材料を壁構造と一体化すること
で下地材料兼化粧材料の厚み１５ｍｍ当たりの壁倍率が
０．５以上確保できること

Description

【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、建設材料と
して有用な無機板状体に関する。

【０００２】

【従来の技術】構造用合板、ＯＳＢ、石綿パーライト板
等に代表される下地材料は、安価であり、比較的容易に
加工でき、且つ強度発現できる等の理由から、建設、建
築分野を主体として多方面の分野で利用されている。そ
の中でも特に枠組壁工法や他の工法において主に耐力保
持の目的で各種構造物に下地材として幅広く適用されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の構造用合板、Ｏ
ＳＢ等に代表される下地材料は可燃物であり、火災時の
延焼の原因となり、また、それに用いられている接着剤
等の有害物質が排出される。一方、石綿パーライト板の
ような不燃性である公知の窯業系材料は石綿を含有する
ためその安全性に大きな問題がある。また、これらの材
料は耐水性に乏しいため壁構造の最表面としての使用に
は適さず、下地材料にしか使用できない。そこで構造耐
力上問題がない下地材料と化粧材料の両方の機能を併せ
持った材料の出現が望まれている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは特定の高強
度な材料が極めて高い耐力強度と低吸水率を示す事を見
出し本明を完成させた。即ち本発明は、

【０００５】（１）潜在水硬性物質、硬化刺激剤、混練
調整材及び水を混練して得られた混練物を押出成形した
後これを養生硬化して得られる無機板状体であって、下
記条件を満足することを特徴とする無機板状体、 （ａ）該無機板状体の吸水率が２０％以下であること （ｂ）該無機板状体の単独又は複数の組合せで壁構造の
下地材料兼化粧材料となりうること （ｃ）該下地材料兼化粧材料を壁構造と一体化すること
で下地材料兼化粧材料の厚み１５ｍｍ当たりの壁倍率が
０．５以上確保できること （２）吸水寸法変化率が１．０％以下である上記（１）
記載の無機板状体、 （３）少なくとも片側の表面に凹凸模様を付与した上記
（１）又は（２）記載の無機板状体を提供する

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の無機板状体は、潜在水硬性物質、混練調整材、
潜在水硬性物質の硬化刺激剤となり得る塩基性化合物、
及び水等を含有して成る組成物を良く混練、成形した成
形物を養生硬化させる事により得られる。

【０００７】本発明で用いる潜在水硬性物質としては高
炉水砕スラグ、徐冷スラグ、フライアッシュ、もみがら
灰等が挙げられ、高炉水砕スラグが好ましい。

【０００８】本発明で用いる潜在水硬性物質は、ブレー
ン比表面積２０００cm^２／ｇ以上のものが好ましく、２
５００cm^２／ｇ以上のものが更に好ましく、特に３００
０cm ^２／ｇ以上のものが好ましい。

【０００９】本発明における組成物には、押出成形時の
成形性等が向上する他、得られる成形体の機械的強度が
向上するなどの効果が顕著なことからシリカヒュームを
使用することは特に好ましい。シリカヒュームの使用量
は、潜在水硬性物質の大きさ（粒径）や種類、必要に応
じて添加する他の種々の混和材の種類や量によっても異
なるが、潜在水硬性物質１００重量部に対して通常２〜
５０重量部、好ましくは５〜２５重量部である。

【００１０】本発明で用いる混練調整材は、組成物の流
動性を調整する作用があり、通常水溶性高分子が用いら
れるが、混練時間内に混練系に均一に、且つ迅速に溶解
する必要があるので微粒子状、微粉状または水溶液にな
っていることが好ましい。

【００１１】用いうる混練調整材の具体例としてはヒド
ロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシメチルセ
ルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメ
チルセルロース等のセルロース誘導体、ポリアクリルア
マイド、ポリ（メタ）アクリル酸及びその塩、ポリ（メ
タ）アクリル酸及びその塩の、アクリルアマイドと（メ
タ）アクリル酸またはそのアルカリ金属塩との共重合体
または（Ａ）アクリルアマイド及び／または（メタ）ア
クリル酸のアルカリ金属塩と（Ｂ）（メタ）アクリル酸
メチル、（メタ）アクリル酸エチル等の（メタ）アクリ
ル酸エステル、もしくはスチレン、エチレン、プロピレ
ン等の疎水性モノマーとの共重合体で水溶性であるポリ
アクリル酸系誘導体、メラミンスルホン酸ホルムアルデ
ヒド縮合物の塩、ナフタリンスルホン酸ホルムアルデヒ
ド縮合物の塩、高分子量のリグニンスルホン酸塩等が挙
げられるが本発明はこれら混練調整材に限定されるもの
ではない。又、これら混練調整材は単独使用だけでな
く、２種以上を併用することも出来る。

【００１２】これらの内、分子内にカルボキシル基およ
び／またはスルホン基および／またはアミド基を有する
ものが好ましく、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリ（メ
タ）アクリル酸ナトリウム、ポリ（メタ）アクリル酸カ
リウム、ポリ（メタ）アクリル酸リチウム等のポリ（メ
タ）アクリル酸およびその塩やカルボキシメチルセルロ
ースが更に好ましく、ポリアクリル酸ナトリウムが特に
好ましい。

【００１３】また、これら混練調整材の分子量は組成物
の混練物の成形に適した分子量のものを選定する事が好
ましく、特に限定されるものではないが、ポリアクリル
酸ナトリウムを例にとると、その分子量は５０００以上
が好ましく、更に好ましくは５００００以上、特に好ま
しくは１０００００以上である。

【００１４】混練調整材の使用量は無機板状体がの要求
される特性等によって異なり、潜在水硬性物質と任意成
分として用いるシリカヒュームの合計量１００重量部に
対して、通常０．３〜１０重量部、好ましくは０．４〜
７重量部、最も好ましくは０．５〜５重量部である。混
練調整材の使用量が少なすぎると、添加する水量にもよ
るが、混練が困難になるか、又は困難でないとしても後
工程での成形加工性が悪くなる傾向がある。また、混練
調整材の量が多すぎると養生硬化しにくくなったり、硬
化したとしても硬化体の水に対する安定性が悪くなる傾
向がある。

【００１５】硬化刺激剤としては種々のアルカリ性物質
が使用できる。例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム、水酸化リチウム等のアルカリ金属水酸化物、炭酸ナ
トリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム等のアルカリ金
属炭酸塩、重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、重炭酸
リチウム等のアルカリ金属重炭酸塩、水酸化カルシウ
ム、水酸化マグネシウム等のアルカリ土類金属の水酸化
物、ピロ燐酸ナトリウム、ピロ燐酸カリウム、燐酸二カ
リウム、燐酸三カリウム、燐酸三ナトリウム、（メタ）
ケイ酸ナトリウム、（メタ）ケイ酸カリウム等が挙げら
れる。これらの硬化刺激剤のうち、（メタ）ケイ酸ナト
リウム、アルカリ金属水酸化物が好ましく、中でも水酸
化ナトリウムが好ましい。

【００１６】硬化刺激剤の使用量は、その塩基性度（ア
ルカリ性の強さ）、潜在水硬性物質の粒径、更に必要に
応じて添加する種々の混和材の種類や量、及び水の量に
よっても異なるが、概ね潜在水硬性物質と種々の混和材
の合計量１００重量部に対して０．１〜５重量部、好ま
しくは０．２〜３重量部である。

【００１７】また、用いる硬化刺激剤の形状は固形でも
水溶液でも使用できるが固形であると混練物中に均一に
分散しない恐れがあるので、水溶液を用いることが好ま
しい。

【００１８】硬化刺激剤の量が少なすぎると、充分な強
度を発現しなかったり、養生硬化に長時間を要する等、
工業的に不利となる。また多すぎると硬化速度が速くな
りすぎ混練工程や成形工程でのハンドリングが著しく阻
害されることがある。

【００１９】水の使用量は、使用する混練調整材の種類
と量、硬化刺激剤の種類と量、任意成分として用いるシ
リカヒュームの種類と量及び必要により添加する繊維状
物質や微粒子骨材（後述）等の種類と量によって異な
り、混合物が良好な混練性を示す様に決めなければなら
ないが、概ね潜在水硬性物質と任意成分として用いるシ
リカヒュームの合計量１００重量部に対して８〜６０重
量部、好ましくは１０〜４５重量部、より好ましくは１
２〜３５重量部である。

【００２０】本発明において使用する組成物には、更に
必要に応じて種々の混和材を使用することが出来る。混
和材としては、例えば粉砕された徐冷スラグ、フェロク
ロムスラグ、ウォラストナイト、シリカ、アルミナ、フ
ライアッシュ、タルク、硅砂、硅石粉、クレー、カオリ
ン、炭酸カルシウム、陶磁器粉砕物、チタニア、ジルコ
ニア、砂利等の無機混和材、砂糖等の硬化遅延剤、シラ
ンカップリング剤のような表面処理剤、顔料等が挙げら
れる。

【００２１】これら種々の混和材を用いる場合、その使
用量は、無機混和材の場合には潜在水硬性物質１００重
量部に対して通常１０〜３００重量部が、又分散減水
剤、表面処理剤、顔料等の混和材の場合には潜在水硬性
物質１００重量部に対して通常０．１〜２０重量部がそ
れぞれ用いられる。

【００２２】また、本発明において押出成形物が硬化す
るまでの保形性を向上させる等の目的で、繊維状物質や
微粒子骨材を組成物に添加することが出来る。繊維状物
質の具体例としては、ビニロン、パルプ、ポリプロピレ
ン、ポリエチレン、カーボンファイバー、アラミドファ
イバー、等の長さ１〜２０ｍｍ程度の短繊維状物質を挙
げることが出来る。繊維状物質の使用量は潜在水硬性物
質と任意成分として用いるシリカヒュームの合計量１０
０重量部に対して０．１〜１０重量部が好ましい。ま
た、微粒子骨材としてはウォラストナイト、珪砂、珪石
粉、徐冷スラグ粉、フェロクロムスラグ粉、陶磁器粉砕
品、レンガ粉砕品、抗火石を挙げることが出来る。これ
ら微粒子骨材は、一般的に１０００μｍ以下、好ましく
は５００μｍ以下、より好ましくは３００μｍ以下で２
０μｍ以上の平均粒径を有するものを用いる。微粒子骨
材の使用量は、潜在水硬性物質と任意成分として用いる
シリカヒュームの合計量１００重量部に対して１０〜２
００重量部が好ましい。

【００２３】次に組成物を混練、成形する方法について
説明を行う。先ず、潜在水硬性物質、細かく粉砕された
及び／または水に溶解された混練調整材、必要により種
々の混和材をオムニミキサー（千代田技研工業製）の様
な揺動型ミキサー、アイリッヒミキサーやプラネタリー
ミキサーに入れて粉体混合する。

【００２４】次いでこの混合物に硬化刺激剤と所定量の
水、または硬化刺激剤を水に溶解したアルカリ水溶液を
所定量添加し、更に混合（粗混練）を行う。次いで粗混
練物を更に強い剪断力を与える事の出来る機器例えばロ
ールニーダー、バンバリーミキサー、湿式バンバリーミ
キサー、ミキシングロール、バッグミル、加圧ニーダ
ー、スクリュー押出し機、ニーダールーダー型ミキサ
ー、等を用いて充分な混練を行い混練物を得る。

【００２５】こうして得られた混練物を押出成形機で所
望の大きさの板状に押出成形する。押出成形機は、特に
減圧下で成形できる方法、例えば真空押出成形機等を使
用すると、養生硬化後に、より高い強度を有し、更に強
度のバラツキの少ない無機板状体が得られることから好
ましい。また、化粧材料として使用する目的で無機板状
成形体の表面に凹凸模様を施すことができ、この場合養
生硬化後に例えば研削工程等を付加してもよいが、模様
の形状の自由度や工程の簡略化の等の点から押出成形時
に模様を付与するのが好ましく、例えば所望の模様のロ
ーラーを押出速度にあわせて回転させることで、容易に
表面意匠を施すことが出来る。

【００２６】成形物の養生硬化は、少なくとも成形物中
の水分が蒸発しない高湿度雰囲気下で行うことが必要で
ある。一般的には相対湿度８０％以上、好ましくは９０
％以上、更に好ましくは１００％の雰囲気下で湿潤養生
を行う。また、この様な高湿度雰囲気下において更に、
水分を通さない容器や袋、等に成形物を入れたり、プラ
スチック板やプラスチックフィルム、金属板に一体化物
を挟む方法等、成形物中の水分の蒸発が防止出来る様な
方法で湿潤養生を行っても良い。また、湿潤養生初期の
成形物を水に浸漬して水中で養生を行うことも出来る。
養生硬化温度としては一般的には、１０〜１００℃であ
る。また、水蒸気を用いて１００℃以上の温度でオート
クレーブ処理を行っても良い。

【００２７】養生硬化の時間は、使用する硬化刺激剤の
種類と量、及び温度、相対湿度等の養生硬化条件に依っ
て大きく左右されるが、概ね半日〜７日間である。

【００２８】 こうして得られた本発明の無機板状体の
厚みは６ｍｍ以上が好ましく、９ｍｍ〜３０ｍｍが特に
好ましい。またその絶乾嵩比重は０．８〜２．４が好ま
しく、１．０〜１．７が特に好ましい。尚、化粧目地や
表面意匠、軽量化の目的のブロック等に観られる中空形
状による断面部分の面積欠損率を断面欠損率というが本
発明の無機板状体の場合、断面欠損率が０〜６０％が好
ましく、０〜５０％が特に好ましい。また、その吸水寸
法変化率が１．０％以下、好ましくは０．５％以下のも
のが好ましい。

【００２９】本発明の無機板状体は、単独で又は複数枚
を組み合わせて壁構造用の下地材料とすることができ
る。本発明の無機板状体を用いた下地材料を例えばスチ
ール製の枠材に固定具を用いて一体化させると容易に耐
力壁を構成する耐力壁パネルを形成させることができ、
更に吸水率が小さく耐水性に優れるためその外側に化粧
材料を設ける必要はない。

【００３０】ここで、壁倍率について説明する。壁倍率
とは基準となる耐力壁の耐力に対する割合で壁倍率１と
は面内せん断試験において壁高さの１／３００の変形時
の許容剪断耐力が壁幅１ｍ当たり１３０ｋｇｆ発現する
ことを意味する。壁倍率の測定は、ＪＩＳ Ａ−１４１
４の面内せん断試験（Ｂ）に準じて行うことができる。
本発明の無機板状体を用いた耐力壁は、下地材料１５ｍ
ｍ当たりの壁倍率が通常０．５以上となる。

【００３１】耐力壁を得る工程において下地材料を留め
付ける固定具としては釘及びビス等が挙げられる。用い
るビスとしてはドリルビスやセルフタッピングビスが好
ましい。釘及びビス等の材質については特に制限がない
が一般的な金属材料からなるものが好ましい。

【００３２】

【実施例】以下、本発明を実施例を挙げて更に具体的に
説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。

【００３３】実施例１ 撹拌装置の付いた混合機（アイリッヒ社製）にブレーン
比表面積４０００ｃｍ ^２ ／ｇの高炉水砕スラグ９００
重量部、シリカヒューム（日本重化学工業製）１００重
量部、珪砂４００重量部、混練調整材としてポリアクリ
ル酸ナトリウム（商品名パナカヤク−Ｂ（日本化薬
（株）製））３０重量部を入れて９０秒間撹拌混合し
た。続いて硬化刺激剤として水酸化ナトリウム１０重量
部と水１４０重量部とから成る水溶液を添加し、更に３
０秒間撹拌混合した。次いでこれらの撹拌混合によって
得られた組成物をロールニーダ型の混練機に入れ５分間
混練し粘土状の混練物を得た。更に、この混練物を真空
押出成形機で２０ｍｍＨｇの減圧下で押出成形を行い、
厚さ１５ｍｍ板状成形体を得た。続いて、この成形体を
９０℃の飽和蒸気圧の雰囲気下で２４時間養生硬化さ
せ、本発明の無機板状体（Ａ）を得た。また、得られた
無機板状体（Ａ）につきそれを厚さ１５ｍｍ、幅３０ｍ
ｍ、長さ１７０ｍｍに切り出し試験体として、テンシロ
ン（（株）オリエンテック製）を用い、載荷速度０．５
ｍｍ／分の条件で１５ｃｍのスパン長で曲げ強度（ｋｇ
ｆ／ｃｍ^２ ）及び剪断エネルギー（ｋｇｆ／ｃｍ）を
測定した結果、その曲げ強度は２６０ｋｇｆ／ｃｍ^２、
剪断エネルギーは３．４５ｋｇｆ／ｃｍであった。

【００３４】また、得られた無機板状体（Ａ）につきそ
の吸水率をＪＩＳ Ａ５４３０に、また吸水寸法変化率
をＪＩＳ Ａ５４３０に準じてそれぞれ測定した。その
結果、無機板状体（Ａ）の吸水率は、５．２％、吸水寸
法変化率は０．０３％であった。

【００３５】製造例１ 縦枠としてＣ−８９×１．２ｔのシングル及びダブル材
を用いて、面材に上記無機板状体（Ａ）を片面に縦張り
として、壁面の大きさとして幅１８２０×高さ２２７５
ｍｍの試験壁体を作製して試験を行った。その結果、許
容剪断耐力は６５７ｋｇ／ｍ、壁倍率は５．０となっ
た。

【００３６】

【発明の効果】本発明の無機板状体は、曲げ強度、剪断
エネルギーに優れていることから枠材と一体化した耐力
壁パネルは剪断耐力が大きく、建築、建設、景観材料等
の広範な分野で用いることが出来る。又、水分に対する
ムーブメントが小さいため耐水性に富み余分な木質系の
下地材料を使用する必要がないため工期とコスト面に著
しい効果をもたらすこれらの無機板状体を本発明の製造
法によれば容易に得ることが出来る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】潜在水硬性物質、硬化刺激剤、混練調整材
   及び水を混練して得られた混練物を押出成形した後これ
   を養生硬化して得られる無機板状体であって、下記条件
   を満足することを特徴とする無機板状体。 （ａ）該無機板状体の吸水率が２０％以下であること （ｂ）該無機板状体の単独又は複数の組合せで壁構造の
   下地材料兼化粧材料となりうること （ｃ）該下地材料兼化粧材料を壁構造と一体化すること
   で下地材料兼化粧材料の厚み１５ｍｍ当たりの壁倍率が
   ０．５以上確保できること
2. 【請求項２】吸水寸法変化率が１．０％以下である請求
   項１記載の無機板状体。
3. 【請求項３】少なくとも片側の表面に凹凸模様を付与し
   た請求項１又は２記載の無機板状体。