JP2005194704A

JP2005194704A - 両面型構造パネル

Info

Publication number: JP2005194704A
Application number: JP2003435656A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Fukuda; 恭彬福田; Hirobumi Shioji; 博文塩地; Morikazu Yoshikawa; 盛一吉川
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp; Mitsubishi Shoji Construction Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp; Mitsubishi Shoji Construction Materials Corp
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2005-07-21

Abstract

【課題】断熱性、防音性（遮音・吸音）、防火・耐火性、軽量性、優れた可塑変形性、通湿性、吸水性を有し得る両面型構造パネルを提供する。
【解決手段】枠組１とこの枠組の両面に取り付けられた面材２からなる構造パネルであって、その面材２は、３点曲げ試験においてクロスヘッド速度が５ｍｍ/分から５０ｍｍ/分に増加しても、ひずみ可塑変形量が増加する特性を有する無機系材料からなることを特徴とする両面型構造パネル。このような無機系材料としては、未膨張バーミキュライトを基材に配合してなり、かつその配合量が全組成物（固形分）の３〜７０質量％である組成物を成形して得られるものが好適である。
【選択図】図１

Description

本発明は構造パネルに関し、さらに詳しくは可塑変形性、通湿性等に優れた両面型構造パネルに関する。

従来、強度、断熱性、防音性、防火・耐火性もしくは軽量性等の改良を目的として種々の構造パネルが提案されている（たとえば、断熱構造パネルに関して、特許文献１）。しかしながら、これらの構造パネルは上記のように強度、断熱性、防音性、軽量性等を改良しようとするものであり、さらに通湿性を有するとはいい難いものである。

特開平１１−２８０１７０号公報

本発明は、断熱性、防音性（遮音・吸音）、防火・耐火性、軽量性に加えて、さらに優れた可塑変形性、通湿性等を有しうる両面型構造パネルを提供するものである。

本発明は、枠組とこの枠組の両面に取り付けられた面材からなる構造パネルであって、その面材は、３点曲げ試験においてクロスヘッド速度が５ｍｍ/分から５０ｍｍ/分に増加しても、ひずみ可塑変形量が増加する特性を有する無機系材料からなることを特徴とする両面型構造パネルを要旨とする。

本発明によれば、断熱性、防音性（遮音・吸音）、防火・耐火性、軽量性に加えて、さらに優れた可塑変形性、通湿性等を有する両面型構造パネルを得ることができる。

本発明の両面型構造パネルは、枠組とこの枠組の両面に取り付けられた面材からなる構造パネルであって、その枠組として形状、材質は特に制限されない。枠組の形状は目的により適宜選択されるが、４辺形、その中に１〜２本程度の横および/または縦枠を付加したもの等が一般的である。また、枠組の材質は木材、金属、セラミック系等のいずれであってもよいが、好適には木材もしくは下記の面材と同一のものを用いうる。面材の枠組への取り付け手段は特に制限されない。

本発明において面材として使用される無機系材料は、３点曲げ試験においてクロスヘッド速度が５ｍｍ/分から５０ｍｍ/分に増加しても、ひずみ可塑変形量が増加する特性を有する。さらに好適には、その面材はクロスヘッド速度が５ｍｍ/分から５０ｍｍ/分に増加してもひずみ可塑変形量が増加し、かつ曲げ強度は実質的に変わらないか、もしくはやや増加する特性を有する無機系材料からなる。この３点曲げ試験による測定はJIS A5430によることができる。

上記のように、本発明において使用される面材は木材と同様な上記の特性を有するが、無機系である点で木材と異なる。このような無機系材料としては、ケイ酸カルシウム、スラグ石膏等を主体とするものが挙げられるが、特に好適には、未膨張バーミキュライトを基材に配合してなり、かつその配合量が全組成物（固形分）の３〜７０質量％である組成物を成形して得られるものが挙げられる。

この基材は、後述するバーミキュライトの特性を実質的に劣化させないものであれば特に制限されないが、親水性であるのが好適である。このような親水性基材としては、たとえば、石膏、セメント、ケイ酸カルシウム、スラグ石膏またはこれらの類似物が挙げられる。これらは適宜併用することもできる。石膏は無水もしくは含水塩のいずれであってもよく、セメントもポルトランドセメントをはじめとする各種セメントを使用し得る。この場合、骨材および混和材が使用される。また、ケイ酸カルシウムとしては、とくに制限されないが、ケイ酸質原料と石灰をオートクレーブ中で水熱反応させて得られるもの（トバモライトもしくはゾノトライト）が一般的である。スラグ石膏は、高炉水砕スラグ粉末を２０〜４０％含み、２水石膏（排脱石膏）を６０〜８０％、ポルトランドセメント１〜５％混合されたものが一般的である。

一方、上記基材に配合されるバーミキュライト（ヒル石）は、ＳｉＯ_２、ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３を主成分とする、黒雲母に類似した薄片状の鉱物であり、一般的な黒雲母系、緑泥石系のいずれでもよく、産地により組成等に差異があっても使用し得る。比表面積(窒素吸着法)は通常１０ｍ^２／ｇ以下である。粒径も特に制限されないが、通常、５ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以下,特に好ましくは０．５ｍｍ以下である。

本発明においては、このようなバーミキュライトを実質的に未膨張の状態で使用する。すなわち、バーミキュライトは、通常１０〜２０％程度の水を含んでおり、高温（層間水が脱離し始める約３２０℃から１０００℃）での急激な加熱により脱水され、層に垂直の方向に著しく膨張して、ヒルのように伸び多孔体となる（多くは１０００℃、１〜２秒で、もとの厚さの１０〜３０倍）。したがって、本発明においては実質的にこのような膨張を得ていないものが使用される。

さらに本発明においては、このバーミキュライトを基材に配合するに先立ち、活性化処理したものを用いるのが好適である。活性化処理は、バーミキュライトが吸着している有機物もしくは無機物を離脱させ、本来有する調湿、吸着性能等を再構成・回復させることを目的とする。たとえば、加圧水蒸気処理、煮沸処理等が挙げられるが、好ましくは１０５℃〜２００℃の飽和蒸気圧での水蒸気処理によることができる。

また、特に基材がケイ酸カルシウム系である場合には、活性化処理されていないバーミキュライトを水熱反応前に配合しても、その後にたとえば１５０℃〜２００℃程度の飽和蒸気圧でオートクレーブ処理を受けるので、結果的に活性化処理がなされることになる。

基材へのバーミキュライトの配合は、その配合量が全組成物（固形分）の３〜７０質量％、好ましくは１０％〜５０質量％になるように行われる。基材の種類、目的とする建材の性能、たとえば調湿度等、に応じて選ばれるが、好適な吸放湿の量および速度を得るためのバーミキュライトの十分なチャンネリング（ネットワーク）を形成させるには、一般的には１５質量％以上が特に好ましい。

上記の組成物には、上記の未膨張バーミキュライトのほかに、その他の目的のために建材にそれぞれの基材に固有に用いられる種々の配合材、さらには、その他を適宜配合し得る。その種類、配合量は、常法によることができる。たとえば、骨材、補強材、混和剤、軽量化材等、より具体的にはパルプ、セルロース繊維、ガラス繊維、ヒュームドシリカ、発泡ガラス、シラスバルーン、アルミナバルーン、パーライト、ワラストナイト、セピオライト、砂利、砂、有機バインダー等が適宜選択される。

得られる組成物は、抄造成形、押出し成形、プレス成形、鋳込み成形等の常法により、ボード等の所望の形状、大きさの面材とすることができる。一般的にはボードの場合、工業的には、いわゆる抄造機を用いた抄造成形が選ばれる。

このように未膨張バーミキュライトを用いて得られる面材は、通湿性を有し、適度な放湿特性を有するので、調湿機能に優れる。たとえば、吸湿および放湿のバランス、量および速度に優れる。したがって、結露、ソリ等を防止でき、さらにはカビ、ダニ等の繁殖を効果的に抑制できる。さらに、両面型構造パネルとして用いて両面材の内側で結露が発生しても（たとえば内側に装入した断熱材表面に）、面材は吸水性に優れているため、外側に水を吸水、放出しうる。さらに、消臭機能に優れる。たとえば、本発明の面材は、ホルムアルデヒド，トルエン，キシレン等の揮発性化学物質もしくは臭いのあるガス類を吸着・分解しうる。

さらに本発明の面材を用いた構造パネルは上述のような可塑変形性を有するので、特に風圧、地震等により急激な変形（歪み）を受けても、応力吸収性に優れ、クラック、破壊等の発生しにくいという利点を有する。また、枠組に木材を使用した場合には、木材と同様な可塑変形性を有するので、その枠組みが受ける歪み等に容易に追随しうる利点も有する。

本発明において、構造パネル同士は締結金具で締結して用いうる。締結具としては、くぎ、小ねじ、ボルト・ナット、びょう、ステープルもしくはピンが好適に使用される。

本発明の両面型構造パネルは、水平保有耐力１，０００ｋｇｆ/ｍ以上（壁倍率５以上）を容易に達成しうる。

このように、本発明の両面型構造パネルは、従来、内装材等として知られている材料を驚くべきことに構造パネルの面材として利用しうることを見出して達成されたものであり、断熱性、防音性（遮音・吸音）、防火・耐火性、軽量性に加えて、さらに優れた可塑変形性、通湿性、吸水性を有し得るので、各種の耐力壁、非耐力壁として極めて有用である。

本発明の両面型構造パネルは、次のような革新的な家屋を提供しうる：すなわち、設計の自由度、施工速度、快適性（適湿化；保温性で通気性；揮発性化学物質フリー）に優れ、低コストで、しかも再利用が容易である。

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお部は質量部を表わす。
参考例１
ケイ酸質原料としてケイ石粉末２７部、石灰質原料として消石灰２７部および補強繊維としてパルプ６部、さらに未膨張バーミキュライト（南ア産、粒径０．２５〜０．５ｍｍ）４０部を出発原料として、これらに水を添加して混合し固形分約１２％のスラリーとし、抄造機により生シートを形成させた後，オートクレーブ中（１６０〜１８０℃、約１０時間）で加圧養生させ、ついで８０℃未満で所定の含水率になるまで乾燥させ、ケイ酸カルシウムボード（９１０ｍｍ×１８２０ｍｍ×９.５ｍｍ）を得た。
参考例２
ケイ石粉末４２部、消石灰４２部、パルプ６部および未膨張バーミキュライト１０部を用いて参考例１と同様にして珪酸カルシウムボードを得た。
参考例３
スラグ粉末４４部、排煙脱硫石膏粉末４４部、パルプ７部および未膨張バーミキュライト５部に水を添加して混合し固形分約１２％のスラリーとした。ついで，抄造機で生シートを形成し、その後約８０℃で約１２時間、蒸気養生させ、さらに８０℃未満で乾燥させてスラグ石膏ボード（９１０ｍｍ×１８２０ｍｍ×９.５ｍｍ）を得た。
参考例４
半水石膏６０部、未膨張バーミキュライト４０部および水２４部を混合し、得られた混合物を所定の型に鋳込み成形して板状とし、ついで常温で養生し、さらに８０℃未満で乾燥して石膏ボード（９１０ｍｍ×１８２０ｍｍ×９.５ｍｍ）を得た。
参考例５
セメント５４部、フライアッシュ２５部、パルプ６部、未膨張バーミキュライト５部およびパーライト１０部に水を添加して混合し固形分約１２％のスラリーとした。ついで，抄造機で生シートを形成し、その後約４０〜７０℃で約１２時間、蒸気養生させ、ついで取り出して自然養生させてセメントボード（９１０ｍｍ×１８２０ｍｍ×９.５ｍｍ）を得た。

参考例１〜５で得られたボードは、いずれも３点曲げ試験においてクロスヘッド速度が５ｍｍ/分から５０ｍｍ/分に増加しても、ひずみ可塑変形量が増加する特性を有するものであった。
実施例１
参考例１〜５で得られたボードを面材として用いて、木製枠組の面面にビスで取り付け、図１に示す両面型構造パネルを得た（１は枠組、２は面材を示す）。得られた両面型構造パネルは壁倍率３以上を示し、優れた可塑変形性、通湿性、および吸水性を有するものであった。

本発明により得られる両面型構造パネルは、断熱性、防音性（遮音・吸音）、防火・耐火性、軽量性に加えて、さらに優れた可塑変形性、通湿性、吸水性を有し得る。

本発明の両面型構造パネルの一実施態様を示す概略図である。

符号の説明

１…枠組
２…面材

Claims

枠組とこの枠組の両面に取り付けられた面材からなる構造パネルであって、その面材は、３点曲げ試験においてクロスヘッド速度が５ｍｍ/分から５０ｍｍ/分に増加しても、ひずみ可塑変形量が増加する特性を有する無機系材料からなることを特徴とする両面型構造パネル。
面材が、クロスヘッド速度が５ｍｍ/分から５０ｍｍ/分に増加してもひずみ可塑変形量が増加し、かつ曲げ強度は実質的に変わらないか、もしくはやや増加する特性を有する無機系材料からなる請求項１記載の両面型構造パネル。
面材が未膨張バーミキュライトを基材に配合してなり、かつその配合量が全組成物（固形分）の３〜７０質量％である組成物を成形して得られる請求項１もしくは２記載の両面型構造パネル。
基材が、石膏、セメント、ケイ酸カルシウム、スラグ石膏の一種以上から選択される請求項３記載の両面型構造パネル。
成形が抄造成形、押出し成形、プレス成形もしくは鋳込み成形である請求項３記載の両面型構造パネル。
構造パネル同士が締結金具で締結される請求項１〜５のいずれか記載の両面型構造パネル。