JP2001294472A - 木質セメント板及びその製造方法 - Google Patents

木質セメント板及びその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の課題は、構造用合板に匹敵する強度を
有する木質セメント板を提供することである。 【解決手段】三層構造を有し、表裏層は木質材料として
ウエハーとフレークとを10:0〜8:2重量比として
ウエハーリッチとし、芯層は木質材料としてウエハーと
フレークとを0:10〜4:6重量比としてフレークリ
ッチとすることによって曲げ強度を向上しつゝ耐水性、
耐久性を確保する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、外壁材等の建築板
に好適な木質セメント板及びその製造方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来より、建築用材料として、特に建築
用面材としては構造用合板が用いられているが、木材資
源枯渇の折その代替品が求められている。現在その代替
品としては廃材が利用出来るオリエンテッドストランド
ボード(OSB)や中密度繊維板(MDF)が提供され
ている。更に建築用材料としてセメント系無機材料と木
質材料とを原料とし乾式法又は半乾式法によって製造さ
れる木質セメント板が提供されている。このような木質
セメント板は、成形性、加工性、耐久性、耐火性等の点
で優れており、建築物の外壁材等として極めて有用であ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、OSB
やMDFは耐水性、耐久性、耐火性等の性能面で必ずし
も十分とは云えず、一方木質セメント板は強度の点にお
いて合板、OSB、MDF等の木質系建築板よりも劣る
と云う問題点がある。
【0004】したがって、本発明の課題は、木質系建築
板と同等な強度を有する木質セメント板を提供すること
である。
【0005】
【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、三層構造を有し、表裏層
は水硬性無機材料および木質材料としてウエハーとフレ
ークとを10:0〜8:2重量比で含有する硬化層であ
り、芯層は水硬性無機材料およびウエハーとフレークと
を0:10〜4:6重量比で含有する硬化層である木質
セメント板および板上に水硬性無機材料及びウエハーと
フレークとを10:0〜8:2重量比で含有する表層用
の原料混合物を散布し、該表層用の原料混合物の上に、
水硬性無機材料及びウエハーとフレークとを0:10〜
4:6重量比で含有する芯層用の原料混合物を散布し、
上記表層用の原料混合物と同様な裏層用の原料混合物を
散布して三層構造のマットをフォーミングし、該マット
を水分存在下で圧締して一次硬化せしめ、該一次硬化体
を常温養生又はオートクレーブ養生する木質セメント板
の製造方法を提供するものである。
【0006】上記木質セメント板において、木質材料と
してウエハーとフレークとを0:10〜4:6重量比の
範囲で使用した芯層はフレークリッチであるから緻密な
ものとなり、圧縮応力に対して高い強度を示し、一方、
木質材料としてウエハーとフレークとを10:0〜8:
2重量比の範囲で使用した表裏層ではウエハーリッチで
あるから該ウエハー相互の接着面積が大きく、該表裏層
は引張応力に対して高い強度を示すため、該木質セメン
ト板は高い曲げ強度を有するものとなる。そのため、本
発明の木質セメント板は十分な強度を発現する。
【0007】上記水硬性無機材料/木質材料の重量比率
は表裏層で2.5〜3.5、芯層で1.5〜3.0であ
ることが好ましく、また上記木質セメント板に使用され
るウエハーはストランドであり、該ストランドは該木質
セメント板の表裏層と芯層とで実質的に直交するように
配向せしめられているのが好ましい。また該フレークと
しては、木片セメント板の廃材および/または端材から
分別される廃フレークか、木片セメント板製造工程から
生じる廃フレークを使用することが好ましい。
【0008】上記木質セメント板は、板上に水硬性無機
材料及びウエハーとフレークとを10:0〜8:2重量
比で含有する表層用の原料混合物を散布し、該表層用の
原料混合物の上に、水硬性無機材料及びウエハーとフレ
ークとを0:10〜4:6重量比で含有する芯層用の原
料混合物を散布し、上記表層用の原料混合物と同様な裏
層用の原料混合物を散布して三層構造のマットをフォー
ミングし、該マットを水分存在下で圧締して一次硬化せ
しめ、該一次硬化体を常温養生又はオートクレーブ養生
することにより製造することができる。このとき、該ウ
エハーとしてストランドを使用し、該木質セメント板の
表裏層と芯層とで実質的に直交するように配向して該ス
トランドを散布するのが好ましい。
【0009】
【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、主として水硬性無機材料と
木質材料とを原料とするものである。
【0010】〔水硬性無機材料〕本発明に使用する水硬
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、シリカ粉、ケイ砂、ケイ
石粉、水ガラス、シリカヒューム、FAバルーン、シラ
スバルーン、パーライト、マイカ、ケイ藻土、ドロマイ
ト等のケイ酸含有物質と上記セメント類とを混合した混
合物;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上記ケイ酸含有物質との混合物
等が例示される。上記セメント系無機材料の中でも、セ
メント類とケイ酸含有物質との混合物が好ましく、セメ
ント類とケイ酸含有物質との混合比(重量比)は1:2
〜6:1であるのが好ましい。
【0011】〔木質材料〕本発明の木質セメント板にお
いて使用されるフレークとしては、厚み1mm以下、長さ
2〜10mmのものが好ましい。また該フレークは木質セ
メント板の廃材や端材を粉砕分別することによって得ら
れた廃フレークや木質セメント板製造時に生じる廃フレ
ークを使用することが好ましい。
【0012】本発明の木質セメント板において使用され
るウエハーとしては、好ましくはストランドを使用す
る。ウエハーとは、木材を切削することによって製造さ
れる比較的大型の削片であり、ストランドとは、該ウエ
ハーの中でも方向性を有する短冊形のものをいい、木目
が長手方向に沿って形成されている。
【0013】該ウエハーの寸法は、長さ30〜220m
m、幅10〜100mm、厚み0.1〜1.5mmの範囲内
であることがが好ましく、ストランドではないウエハー
としては、長さ40〜100mm、幅40〜90mmで比較
的長さと幅とが近接した形状のものを使用するのが好ま
しく、ストランドの場合には、長さ30〜220mm、幅
10〜70mmの範囲内であるのが好ましい。
【0014】また、該ウエハーは、熱圧密処理を施した
ものであるのが好ましい。この熱圧密処理を施すことに
より、該ウエハーは板になじみ易くなり、厚さが均一で
寸法安定性に優れた木質セメント板が得られるようにな
る。該熱圧密処理は、通常180℃程度で約5分間行わ
れる。
【0015】上記のように木質セメント板特に表裏層に
ウエハーを使用した場合、比較的大型の削片であるウエ
ハー同士は、相互に重なることによって接着面積が大き
くなるため引張応力に対して高い強度を有するものとな
り、また、セメント系無機材料の使用量を減らすことが
できる。特に該ウエハーとしてストランドを使用し、芯
層にもストランドを使用する場合には該ストランドを該
木質セメント板の表裏層と芯層とで実質的に直交するよ
うに配向させることが望ましい。この場合該ストランド
自体が有する木目方向の高い引張強度によって、該木質
セメント板の長手方向および短手方向の両方向の引張応
力に対する強度は、極めて高いものとなる。通常木質セ
メント板の表裏層では該ストランドは長手方向に配向
し、芯層では該ストランドは短手方向に配向する。
【0016】〔その他の成分〕本発明の木質セメント板
には、上記セメント系無機材料及び木質材料以外の成分
として、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、蟻酸
カルシウム等の硬化促進剤、バーミキュライト、ベント
ナイト等の鉱物粉末、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。なお、これらの例示は本発明を限定
するものではない。
【0017】〔木質セメント板の組成〕本発明の木質セ
メント板における表裏層用の原料混合物は、水硬性無機
材料としてセメント類30〜60重量%、ケイ酸含有物
質10〜60重量%並びに木質材料としてウエハーとフ
レークを10:0〜8:2重量比で使用し、上記水硬性
無機材料/木質材料の重量比率は2.5〜3.5とする
のが好ましく、芯層用の原料混合物は、水硬性無機材料
としてセメント類30〜60重量%、ケイ酸含有物質1
0〜60重量%及び木質材料としてウエハーとフレーク
とを0:10〜4:6重量比で使用し、上記水硬性無機
材料/木質材料の重量比率は1.5〜3.0とするのが
好ましい。また製造工程において原料混合物の硬化を促
進するためには、該ケイ酸含有物質の一部にパーライト
を使用するのが好ましい。この場合、該パーライトは、
原料混合物中15重量%以下の量で添加されるのが好ま
しい。更に芯層用のケイ酸含有物質としてパーライト、
FAバルーン、シラスバルーン等の中空軽量体を使用す
ると後記する木質セメント板の製造において圧締圧を高
くして表裏層を緻密にしても、木質セメント板の重量が
大きくならない。
【0018】〔木質セメント板の製造〕本発明の木質セ
メント板は、いわゆる乾式法又は半乾式法によって製造
するのが好ましい。本発明における製造方法の好ましい
一例としては、まず最初に板(搬送板、基板等)上に表
層用の原料混合物を散布し、次いでその上に芯層用の原
料混合物を散布し、更にその上から表層用原料混合物と
同様な裏層用原料混合物を散布して三層のマットをフォ
ーミングする。
【0019】該表裏層用原料混合物中のウエハーとして
ストランドを使用する場合には、該ストランドは長さ5
0〜80mm、巾10〜20mm、厚さ0.3mm以下のもの
が望ましく、該ストランドは製造する木質セメント板の
所定方向(例えば長手方向)に配向させることが好まし
い。更に該芯層用原料混合物にもストランドを使用する
場合には、該ストランドは表裏層用のストランドよりも
小型で、長さ30〜50mm、巾10mm程度、厚さは表裏
層用のものより厚く0.3〜0.5mmとすることが望ま
しく、該ストランドは該表裏層のストランドと実質的に
直交するように(例えば短手方向)配向させることが好
ましい。該ストランドの配向は常法によって行えばよ
く、例えば、ディスクタイプの散布頭部が回転している
フォーミングマシンや、複数個のスリットを並列した篩
を使用して行うことができる。
【0020】半乾式法の場合には、これら原料混合物に
水分含有率が15〜50重量%となるように水を添加混
合してから該原料混合物を散布し、乾式法の場合には、
フォーミングした該マットに水分含有率が15〜50重
量%となるように水を添加する。
【0021】このようにして表裏層用の原料混合物の間
に散布された芯層用の原料混合物中のフレークはリッチ
であり、ウエハーリッチの該表裏層用原料混合物中のウ
エハー相互の間隙に入り込む。このように表裏層のウエ
ハー相互の間隙に入り込んだ芯層のフレークは、いわゆ
る投錨効果を発現し該表裏層の強度を向上させる。
【0022】上記のようにして三層構造のマットがフォ
ーミングされたら、型面が平滑な型板又は型面に凹凸模
様を有する型板を該マットの表面上に載置し、該マット
と共に圧締して加熱状態下で一次硬化せしめる。該一次
硬化において適用される温度は通常50〜100℃であ
り、圧締圧は通常2〜5MPa である。前記したように芯
層に中空軽量体を使用すると、圧締圧を高くして表裏層
を緻密化出来る。上記一次硬化後、得られた一次硬化体
は脱型した上で常温養生又はオートクレーブ養生する。
常温養生は、通常常温で2〜5日間行われ、オートクレ
ーブ養生は、通常85%RH以上の湿度、150〜18
0℃の温度で10〜18時間行われる。常温養生又はオ
ートクレーブ養生後は、乾燥工程を経て表面処理を行
い、製品とする。
【0023】上記木質セメント板において表層と芯層と
裏層との重量の構成比率は、1:2:1〜1:5:1で
あるのが好ましく、特に約1:3:1であるのが好まし
い。また上記木質セメント板の厚みは通常12〜18m
m、比重は1前後である。
【0024】以上のようにして製造される木質セメント
板の芯層は、フレークリッチであり、またストランドを
使用する場合でも表裏層のストランドよりも小型で厚み
が大きなものを使用するから、芯層構造が緻密なものと
なるため、吸水、吸湿による厚み変化が抑えられかつ圧
縮応力に対して高い強度を示す。一方該木質セメント板
の表裏層は、木質材料として比較的大型の木材削片であ
るウエハーを使用しており、該ウエハー相互の重なり接
着面積が大きいため、引張応力に対して高い強度を示
す。その結果、該木質セメント板は表面からの外力に対
して高い曲げ強度を有するものとなる。
【0025】〔実施例1〜11,比較例1〜3〕以下、
実施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。
【0026】
【表1】
【0027】上記表1に示す各原料混合物に水分含有率
が45重量%となるように水を添加した後、表層用の原
料混合物を搬送板上に散布し、その上に芯層用の原料混
合物を散布し、更にその上に裏層用原料混合物(表層用
原料混合物と同じ)を散布して三層構造のマットをフォ
ーミングした。なお、該表裏層用の原料混合物は、該原
料混合物中のストランドが木質セメント板の長手方向に
沿うように配向して散布した。また芯層にもストランド
を使用した場合には、該ストランドが木質セメント板の
短手方向に沿うように配向して散布した。
【0028】以上のようにして得られた各三層マットを
面圧2MPa の圧力でプレス圧締し、70℃で10時間
加熱して一次硬化せしめた。次に圧締状態を解いて、オ
ートクレーブ内で165℃7時間、蒸気圧6kgf /cm2
で養生し、乾燥工程を経て、三層構造の木質セメント板
を得た。
【0029】得られた各木質セメント板について曲げ強
度(JIS A1409に準拠)、比重、板厚および厚
み膨潤率を測定した。結果を表2に示す。
【0030】
【表2】
【0031】表2において、比較例1、2は表裏層およ
び芯層にストランドを使用しないもの、比較例3は芯層
にのみストランドを使用したものである。表2をみれば
表裏層にストランドを使用した実施例はすべて良好な曲
げ強度を有するが表裏層および芯層にストランドを使用
しない比較例1、2は実施例に比べると曲げ強度に劣
り、芯層のみにストランドを使用した比較例3でも対応
する実施例6〜11と比べると曲げ強度ははるかに低
い。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、強度は木質系建築板に
匹敵し、耐水性、耐久性、耐火性は一般の木質セメント
板と同等である木質セメント板が提供される。
【手続補正書】
【提出日】平成12年4月10日(2000.4.1
0)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項2
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項7
【補正方法】変更
【補正内容】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C04B 18:16 C04B 18:16 18:26) 18:26) 111:27 111:27 Fターム(参考) 4G012 PA04 PA27 PA28 PA30 PA34 PB05 PC01 PC12 PC13 PC14 PC15 PD03 PE05 PE06 4G052 DA01 DA08 DC04 DC06 4G054 AA01 AA14 AA20 AB01 AB03 AC04 BA02 DA01

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】三層構造を有し、表裏層は水硬性無機材料
    および木質材料としてウエハーとフレークとを10:0
    〜8:2重量比で含有する硬化層であり、芯層は水硬性
    無機材料およびウエハーとフレークとを0:10〜4:
    6重量比で含有する硬化層であることを特徴とする木質
    セメント板
  2. 【請求項2】上記水硬性無機材料/木質材料の重量比率
    は表裏層で2.5〜3.5、芯層で1.5〜2.5であ
    る請求項1に記載の木質セメント板
  3. 【請求項3】該ウエハーはストランドであり、該ストラ
    ンドは所定方向に配向せしめられている請求項1または
    2に記載の木質セメント板。
  4. 【請求項4】該ウエハーはストランドであり、該ストラ
    ンドは表裏層と芯層とで実質的に直交するように配向さ
    れている請求項1〜3に記載の木質セメント板
  5. 【請求項5】該フレークは木片セメント板の廃材および
    /または端材から分別される廃フレークか、木片セメン
    ト板製造工程から生じる廃フレークである請求項1〜4
    に記載の木質セメント板
  6. 【請求項6】板上に水硬性無機材料及びウエハーとフレ
    ークとを10:0〜8:2重量比で含有する表層用の原
    料混合物を散布し、該表層用の原料混合物の上に、水硬
    性無機材料及びウエハーとフレークとを0:10〜4:
    6重量比で含有する芯層用の原料混合物を散布し、上記
    表層用の原料混合物と同様な裏層用の原料混合物を散布
    して三層構造のマットをフォーミングし、該マットを水
    分存在下で圧締して一次硬化せしめ、該一次硬化体を常
    温養生又はオートクレーブ養生することを特徴とする木
    質セメント板の製造方法。
  7. 【請求項7】上記水硬性無機材料/木質材料の重量比率
    は表裏層で2.5〜3.5、芯層で1.5〜2.5であ
    る請求項6に記載の木質セメント板の製造方法。
  8. 【請求項8】該ウエハーはストランドであり、該ストラ
    ンドは所定方向に配向せしめられている請求項6または
    7に記載の木質セメント板の製造方法。
  9. 【請求項9】該ウエハーとしてストランドを使用し、該
    木質セメント板の表裏層と芯層とで実質的に直交するよ
    うに該ストランドを散布する請求項6〜8に記載の木質
    セメント板の製造方法。
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