JP2006169000A - 木質セメント板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、高強度かつ軽量な木質セメント板を提供することを課題とする。
【解決手段】水硬性無機物質と、木質材料と、ケイ酸質含有材料と、水分散型ウレタン樹脂とを含有する原料混合物をマットにフォーミングした後該マットを圧締予備硬化して該ウレタン樹脂によってマット内の原料混合物を結着することによってマットを補強するが、該ウレタン樹脂を添加しても水硬性無機物質の硬化はケイ酸質含有材料によって順調に進み、オートクレーブ養生をすることによって硬化は殆ど完全に行なわれる。

Description

本発明は主として建築板として用いられる木質セメント板およびその製造方法に関するものである。

〔発明の背景〕
この種の建築板の製造方法としては、従来から一般にセメント等の水硬性物質と、木片、パルプ等の木質材料との混合物を主体とする原料混合物を型板上に散布してマットをフォーミングし、該マットを水分存在下に圧締して予備硬化せしめ、その後該予備硬化マットを脱型して自然養生またはオートクレーブ養生して完全に硬化させる乾式法が適用される。

上記乾式法は湿式法と比べると大量生産し易く、特に板厚が厚い建築板を製造する場合に有利な方法であり、また圧縮条件を変えることによって低比重軽量な製品から高比重製品まで各種各様の製品が得られると言う利点がある。
しかしながら上記乾式法では予備硬化マットの強度が充分でなく、オートクレーブ養生による完全硬化前にはマットが崩れ易いと言う欠点がある。更に低比重、低密度の軽量な製品の場合には強度が充分でないと言う欠点もある。

〔従来の技術〕
上記予備硬化マットの強度を向上し、また製品の耐吸湿性を改良するために、従来上記原料混合物に高分子ラテックスを添加する手段が提供されている（例えば特許文献１参照）。
特開平１１−１２０１８号公報

しかしながら、上記原料混合物に高分子ラテックスを添加すると、水硬性無機物質の表面が該高分子ラテックスに被覆されて水硬性無機物質の硬化が阻害される、と云う問題点がある。
そのために該高分子ラテックスに代えて粉末状の合成樹脂を添加することも提案されているが、粉末状の合成樹脂では原料混合物に均一に混合しにくゝ、また該原料混合物に対する結着力が充分でなく、予備硬化マットの強度の向上が充分でないと云う問題点がある（例えば特許文献２参照）。
特開２００２−１２８５５８号公報

本発明は上記従来の課題を解決するための手段として、水硬性無機物質と、ケイ酸質含有材料と、木質材料と、水分散型ウレタン樹脂とを含有する原料混合物の成形硬化物である木質セメント板を提供する。
更に水硬性無機物質と、ケイ酸質含有材料と、木質材料と、水分散型ウレタン樹脂とを含有する原料混合物をマットにフォーミングした後該マットを圧締予備硬化して該水分散型ウレタン樹脂を硬化せしめ、次いでオートクレーブ養生を行なう木質セメント板の製造方法を提供するものである。

〔作用〕
本発明では原料混合物に水分散型ウレタン樹脂を添加するので、該水分散型ウレタン樹脂は該原料混合物に均一に混合し易く、そして該原料混合物は該水分散型ウレタン樹脂によって効果的に結着され、予備硬化マットの強度が向上し、製品の耐吸湿性が効果的に改良される。更に該水分散型ウレタン樹脂に含まれる水は、該水硬性無機物質の硬化水として関与する。更に本発明では、水硬性無機物質にケイ酸質含有材料を加えて該水硬性無機物質の硬化反応を促進し、更にオートクレーブ養生を行なうので、上記原料混合物に水分散型ウレタン樹脂を添加しても、水硬性無機物質の硬化は順調に行なわれる。

〔効果〕
したがって本発明によれば、予備硬化マットの強度がウレタン樹脂によって向上せしめられるので、マットの破損が防止されて歩留りが向上し、更にケイ酸質含有材料の添加によって該水分散型ウレタン樹脂を添加しても該水硬性無機物質の硬化が順調に行なわれるから強度の高いかつ耐クラック性も良好な軽量木質セメント板が得られる。

本発明を以下に詳細に説明する。
本発明において使用される水硬性無機物質としては、例えば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や石灰、石膏等がある。

本発明において使用されるケイ酸質含有材料としては、例えばシリカ粉、ケイ砂、ケイ石粉、シリカヒューム、アモルファスシリカ、フライアッシュ、シラスバルーン、パーライト、高炉スラグ、ベントナイト、ケイ藻土、ドロマイト等が例示される。

本発明において使用される木質材料としては、例えば木粉、木質繊維、パルプ、木質繊維束、木毛、木片、竹繊維、麻繊維、ヤシ繊維あるいは稲わら、葦等の草本類繊維等がある。好ましい木質材料としては巾０．５〜２ｍｍ、長さ１〜２０ｍｍ、アスペクト比（長さ／厚み）２０〜３０の木片がある。

本発明において使用される水分散型ウレタン樹脂としては、例えばトリレンジイソシアナート、パラフェニレンジイソシアナート、２，４−トルエンジイソシアナート、２，６−トルエンジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナート、１，４−ナフタレンジイソシアナート、４，４’−ジフェニルジイソシアナート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアナート、３，３’−ジメチル−４，４’−ジフェニルジイソシアナート、３，３’−ジメチル−４，４’−ジフェニルメタンジイソシアナート、３，３’−ジメトキシ−４，４’−ジフェニルジイソシアナート、２−クロロ−１，４−フェニルジイソシアナート、１−クロロ−２，４−フェニレンジイソシアナート、ｍ−フェニレンジイソシアナート、ｐ−フェニレンジイソシアナート、２，２’，５，５’−テトラメチル−４，４’−ビフェニレンジイソシアナート、ｍ−キシリレンジイソシアナート、ω−キシリレンジイソシアナート、ω’−キシリレンジイソシアナート等のジイソシアナートと、例えばポリエチレンアジペート、ポリテトラヒドロフラン、１，４−ブタンジオール、１，４−シスブテンジオール、１，５−ジヒドロキシエトキシナフタリン、１，４−ブチンジオール、ポリエステル、ポリ（オキシプロピレン）ポリオール、ポリ（オキシエチレン−プロピレン）ポリオール、アクリルポリオール、ヒマシ油ダイマー、トール油ダイマー等の多価アルコールのアダクト等のポリオール化合物との反応によって得られるウレタンポリマーを界面活性剤や分散剤によって水に分散する方法、あるいは界面活性剤や分散剤を使用せず該ウレタンプレポリマーの骨格にイオン性基を導入して水分散性を付与する方法、ポリエチレンオキシド鎖を側鎖または鎖末端につけて水分散性を付与する方法、上記ジイソシアナートと上記ポリオール化合物との反応によって得られるウレタンプレポリマーをＮＣＯ不活性親水溶剤に溶解し、該ウレタンプレポリマーを高分子化した後水に分散させ、その後該溶剤を蒸留除去する方法、親水性基を有するＮＣＯ末端プレポリマーに水を加えて高速攪拌し、ジアミンを添加して該ウレタンプレポリマーを高分子化する方法、ジアミンをケトンでブロックしたケチミンを該プレポリマーに添加し、これに水を加えてケチミンを解離させ、該プレポリマーを高分子化する方法、ケチミンに代えて加水分解するとヒドラジンになるケタジンを使用する方法がある。

上記水分散型ウレタン樹脂には、硬化剤としてメチル化メラミン樹脂、ポリアジン、水分散性ブロックイソシアナート等を添加してもよい。

上記成分以外本発明においては、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化カルシウム、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、水ガラス等の硬化促進剤、ワックス、パラフィン、シリコン等の撥水剤等が添加されてもよい。

上記水硬性物質とケイ酸質含有材料との混合重量比率は、通常０．５：１〜５：１の範囲とされ、上記水硬性無機物質とケイ酸質含有材料との混合物と木質材料との混合重量比率は、通常１：１〜８：１の範囲とされる。また上記水分散型ウレタン樹脂は、原料混合物中に通常０．５〜１５重量％の範囲で添加される。また水硬性無機物質の硬化促進剤を添加する場合には、通常原料混合物中に１〜１０重量％の範囲で添加される。

上記原料は所望なれば更に所定量の水（添加水）を添加して混合されて原料混合物が調製される。この際該水分散型ウレタン樹脂に上記添加水を加えて希釈してからそれ以外の原料混合物に添加すると、混合が均一に行なわれ易くなる。該原料混合物は型板上に散布されてマットとしてフォーミングされる。該マットはそれから通常型板と共に圧締され、予備硬化せしめられる。

該予備硬化条件は通常圧締圧１５〜３０ｋｇ／ｃｍ² 、予備硬化温度５０〜１００℃、圧締時間１〜１０時間とされる。
上記圧締工程において、該マット内のウレタン樹脂は加熱によって軟化あるいは硬化してマット内の原料混合物を結着してマットの強度を補強する。

上記加熱圧締工程によって予備硬化されたマットＭにおいては、該マットＭ中に含まれる水分散型ウレタン樹脂は、加熱によって速やかに軟化あるいは硬化して該マットＭ内の原料混合物を結着し、該マットＭに短時間で充分な強度を与える。したがって上記圧締工程は従来に比して大巾に短縮される。そして上記予備硬化マットＭは上記水分散型ウレタン樹脂によって補強されて崩れることがなく、圧締を解かれた上でオートクレーブ養生工程に導入される。オートクレーブ養生工程では該予備硬化マットは型板から外されるかあるいは型板と共に養生される。養生条件は温度１５０〜１８０℃、相対湿度７０〜９５％、圧力４〜１０kg／cm² 、養生時間６〜１５時間の範囲に設定される。
上記オートクレーブ養生によってマット中の水硬性無機物質とケイ酸質含有材料とは水存在下でケイ酸カルシウム反応して、ウレタン樹脂存在下でも略完全に硬化する。

本発明にあっては、表裏層と芯層とからなる三層構造を有する木質セメント板が提供されてもよい。この場合には、型板上にまず表層または裏層用の原料混合物を散布して表層または裏層マットをフォーミングし、その上に芯層用原料混合物を散布して芯層マットをフォーミングし、更にその上に裏層または表層用の原料混合物を散布して裏層または表層マットをフォーミングし、得られた三層マットを前述したように圧締予備硬化、そしてオートクレーブ養生される。
上記三層構造の木質セメント板において、裏層用原料混合物と芯層用原料混合物とは前述した組成に配合されるが、芯層用原料混合物には水分散型ウレタン樹脂の添加を省略してもよい。

このようにして建築板等に有用な木質セメント板が製造されるが、該木質セメント板は少なくとも表裏層が上記ウレタン樹脂の結着力によって補強されているので、低密度軽量であっても充分な強度を有する。

〔実施例〕
表１に示す比率で原料を混合して原料混合物を調製する。本実施例において使用された水分散型ウレタン樹脂は４，４’−ジフェニルメタンジイソシアナート（ＭＤＩ）１モルとポリテトラメチレンエーテルグリコール１モルとの重付加反応物である熱可塑性ウレタンプレポリマーを界面活性剤を使用して水に分散したものである。
上記原料混合物は表裏層用、芯層用共に水分含有量２０〜５０質量％に調節された上で、型板上に３０ｍｍの厚みに散布され、マットにフォーミングされる。
該マットは型板と共に２０ｋｇ／ｃｍ² の圧力で圧締され、７０℃で６時間スチーム加熱される。このような加熱圧締で該マットは予備硬化する。
上記予備硬化マットは次いでオートクレーブ養生される。養生条件は温度１６５℃、相対湿度９０％、養生時間７時間である。
このようにして得られた木質セメント板試料の物性を表１に示す。

〔比較例〕
実施例において、原料混合物の水分散型ウレタン樹脂を省略した木質セメント板試料を比較例として製造した。得られた木質セメント板試料の物性を表１に示す。

実施例１〜６では水分散型ウレタン樹脂の添加量が変えられており、また実施例１〜３では表裏層、芯層共にウレタン樹脂が添加され、実施例４〜６では表裏層のみにウレタン樹脂が添加されている。表１をみれば樹脂の添加されていない比較例は耐クラック性に劣る。また実施例１〜３をみると樹脂の添加量が増えるにつれて予備硬化後の曲げ強度が増大していることが認められ、また耐クラック性も向上していることが認められる。芯層に樹脂を添加していない実施例４〜６の場合でも表裏層の樹脂添加量が増えるにつれて耐クラック性が向上していることが認められる。

本発明の木質セメント板は高強度でかつ軽量なものであり、建築材料として有用である。

Claims (2)

1. 水硬性無機物質と、ケイ酸質含有材料と、木質材料と、水分散型ウレタン樹脂とを含有する原料混合物の成形硬化物であることを特徴とする木質セメント板。
2. 水硬性無機物質と、ケイ酸質含有材料と、木質材料と、水分散型ウレタン樹脂とを含有する原料混合物をマットにフォーミングした後、該マットを圧締予備硬化して該水分散型ウレタン樹脂を硬化せしめ、次いでオートクレーブ養生を行なうことを特徴とする木質セメント板の製造方法。