JP2008025183A - 建築・土木用パネル - Google Patents

Abstract

【課題】軽量、高強度で耐久性にも優れ、吸水や気温変動での強度低下、変形がなく、釘打ち等の加工性も良好で、コンクリート型枠用、建築物の床、壁、天井などに使用可能な建築・土木用パネルを提供する。
【解決手段】ガラスチョップ４を含有し、多数の独立気泡を有する多孔質の発泡セメント成形体３によりパネル本体２が構成されたパネル１は、合板の代替品として、建築物の壁材、床材、天井材、更にはパーテーションの断熱材等の建材用途に好適に使用でき、更にパネル本体２の両面に、耐水塗料を塗布したり、表面に合成樹脂フィルム７が接着された耐水紙６を接着剤８にて積層接着して耐水層５が形成された建築・土木用パネル１は、特にコンクリート型枠用として好適に使用できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、建築・土木用パネルに関し、更に詳しくは、コンクリート型枠用パネルとしては、建築物の壁材、床材、天井材として、更にはパーテーションに組み込まれる断熱材などとして、建築分野や土木分野で広く使用される建築・土木用パネルに関する。

従来からコンクリート型枠用パネルとしては、木質合板（以下、単に「合板」という。）が多用されてきた。しかし、合板は、耐久性、耐水性が低く、コンクリート打設時の余剰水や保管時の降雨により吸水して重量が増大し、かつ強度が低下するという問題があり、繰り返し使用できる回数が３〜７回程度と少ない。このため、建築廃材が多量に発生し、その焼却等の処理に手間がかかるうえ、熱帯林から得られる木材資源を多量に消費することから、合板の使用削減が求められている。更に、合板は、通常、６枚程度の単板を積層して酢酸ビニル系接着剤で接着している。このため、焼却処理時に接着剤の酢酸ビニルから有害ガスが発生し、環境汚染の原因となる。また、酢酸ビニル系接着剤が使用されている合板は、住宅建築用等として使用するとシックハウスの問題があり、特にクリーンルーム等には使用することができない。

前記合板からなるコンクリート型枠用パネルの問題点に鑑み、合成樹脂製の型枠用パネルが種々提案されている（例えば、特許文献１〜４等参照。）。これらの合成樹脂製パネルは、木材資源を消費せず、また２０〜３０回も繰り返し使用できるものもあり、しかも吸水による重量増加や強度の低下といった問題もない。しかし、合成樹脂製パネルは、気温の変化により、強度、特に曲げ剛性が変動しやすく、夏場のコンクリート打設時には、パネルの曲げ剛性が低下し、打設コンクリート圧により変形するおそれがある。また、合成樹脂製パネルは、その構造によっては、釘打ち可能な範囲が限られるものもあり、合板と比べて加工性も必ずしも充分とは言い難い。

また、コンクリート打ち込み時に使用されるパネルとして、セメント系、コンクリート系等の無機質材料からなるものも知られている。例えば、ガラス繊維、ガラス繊維からなる不織布等を補強材とするセメント系複合材からなる捨型枠（特許文献５参照。）、強化ガラス繊維混入コンクリート板（ＧＲＣ）からなる捨型枠（特許文献６参照。）、ガラス繊維等の繊維強化セメントにより形成された永久型枠板を用いたコンクリート構造体（特許文献７参照。）、セメント系硬化体、（発泡）コンクリート系硬化体の間にガラス繊維等の無機繊維メッシュ、ステンレス、鉄等からなる金属メッシュ等を挟み込み、接着した複合材からなる打ち込み型枠材（特許文献８参照。）、軽量骨材、気泡剤が混入された生コンクリートボード本体の両面に、網目状補強繊維シートを埋設一体化したセメントペーストを被覆した軽量コンクリートボードからなるコンクリート打設用捨て型枠材（特許文献９参照。）等が知られている。しかし、これら従来の、無機質材料からなるコンクリート打設用のパネルは、いずれも捨型枠（永久型枠）であり、コンクリート打設後は、打設したコンクリート構造体と一体になって該構造体の一部を構成するものであり、合板からなるコンクリート型枠用パネルのように繰り返し使用されるものではない。これら従来からある無機質材料からなるパネルが、合板のように繰り返し使用されるコンクリート型枠用パネル用途に使用されていない理由は、繰り返し使用可能な耐久性、加工性、軽量性、施工性、取り扱い性などを備えたものがなかったからであると考えられる。
特開平６−６６０２１号公報 特開平８−２０７１９０号公報 特開平１１−１８２０２９号公報 特開２００３−１６１０３７号公報 特開昭５５−９５７２８号公報 特公昭６１−２８５１１号公報 特開平９−１３４８６号公報 特開平９−７６４０４号公報 特開平９−２８７２３９号公報

本発明は、前記のような従来のコンクリート型枠用パネル等の建築・土木用パネルの問題点に鑑み、無機質材料からなり、軽量、高強度で、耐久性にも優れ、吸水や気温変動などによる強度の低下や変形がなく、また釘打ち等の加工性も良好で、しかも軽量で取り扱い性にも優れ、コンクリート型枠用パネルとして繰り返し使用でき、また建築物の床材、壁材、天井材などの建材用としても使用可能で、従来の合板に代替可能な建築・土木用パネルを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る建築・土木用パネルは、セメント、水、起泡剤及びガラスチョップ、更に必要に応じて、その他の添加剤を適宜練り合わせた混練物を、板状に成形して養生固化した多孔質成形体からなり、該成形体中に前記ガラスチョップを分散状態で含有し、比重が０．５〜１．０ｇ／ｃｍ³の範囲内であることを特徴とする。

本発明の建築・土木用パネルでは、前記混練物中に、ガラスチョップを、セメントと水との混練物に対して１〜１５容量％配合することが好ましい。またガラスチョップの繊維長は５〜３５ｍｍの範囲であることが好ましい。

本発明の建築・土木用パネルの成形体には、砂、砂利またはその他の骨材を適宜含有してもよい。

本発明の建築・土木用パネルでは、前記多孔質成形体の表面に、耐水層を設けることもできる。この耐水層を設ける方法としては、パネル表面に耐水塗料を塗布する方法や、合成樹脂をコートした耐水紙をパネル表面に積層する方法がある。

前記本発明の建築・土木用パネルは、コンクリート型枠用パネルとして、従来から使用されてきた合板と同様に繰り返し使用することができる。

本発明に係る建築・土木用パネルは、合板の代替品として使用でき、セメントを主材料とし、木質合板のように木材資源を使用しないことから、熱帯林からの木材資源の使用を削減でき、環境保全に寄与しうる。また、合板に比べて耐久性が高く、繰り返し使用できる回数が多いため、コンクリート型枠用パネル等として合板の代わりに使用することで、建築廃材の排出量を削減できるうえ、施工費用も低減できる。また、合板のように酢酸ビニル系接着剤は使用しなから、廃材処理時にも、合板の焼却時のように有毒ガスが発生することがなく、更にシックハウスの問題もなく、クリーンルームにも使用できる。また、起泡剤により形成された多数の独立気泡を有する多孔質成形体からなるので、比重が１．０ｇ／ｃｍ³以下であり、合板と同程度に軽いため、取り扱い性、施工性に優れるとともに、合板に比べて吸水による重量の増大も少なく、強度低下の問題もない。更には、前記多孔質成形体が、分散状態で含有するガラスチョップの絡み合いにより補強された構造を有することから、少なくとも曲げ弾性係数が２０００ＭＰａ以上という高い強度を有しながら、多孔質であることから釘打ち等の加工性にも優れ、且つ成形体内に含有されるガラスチョップにより、打ち込まれた釘等がしっかりと保持される。このため、コンクリート型枠用のみでなく、建築物の壁材、床材、天井材、更にはパーテーションの断熱材等の建材用途にも好適に使用できる。

本発明の建築・土木用パネルにおいては、繊維長が５〜３５ｍｍの範囲であるガラスチョップをセメントと水との混練物に対して１〜１５容量％配合することで、成形体中に分散状態で含有されているガラスチョップの絡み合いによる補強構造が形成され、コンクリート型枠用として使用した場合に、打設コンクリート圧に対する十分な強度を確保することができる。ガラスチョップとしては、耐アルカリ性のものを用いることが好ましい。

本発明の建築・土木用パネルは、砂を含有したモルタルとしたり、更に砂利を含有したコンクリートとして高強度化したり、また、その他の骨材、例えば軽量骨材等を適宜配合することで軽量化したりすることもできる。

本発明の建築・土木用パネル表面に耐水層を設けると、例えばコンクリート型枠用として使用した場合に、コンクリート打設時の余剰水や降雨による吸水が更に低減され、吸水による重量の増加を防止でき、またコンクリート打設面の仕上がりが綺麗になり、更に打設したコンクリートからの離型性も向上する。

前記耐水層を、パネル表面に耐水塗料を塗布したり、表面に合成樹脂フィルムを接着したり表面に合成樹脂でコートした耐水紙をパネル表面に積層して設けることで、パネルの吸水を確実に防止でき、また平滑で綺麗なコンクリート打設面が得られ、かつ打設したコンクリートからの離型性も良好となる。しかも、パネル表面に耐水紙を積層することでパネルの曲げ剛性も増大する。

図１は、本発明に係る建築・土木用パネル１の１実施形態を示す断面図である。建築・土木用パネル１は、ガラスチョップ４を含有し、多数の独立気泡を有する多孔質の発泡セメント成形体３によりパネル本体２が構成され、パネル本体２の両面に、接着剤８により、表面に合成樹脂フィルム７が接着された耐水紙６が積層されて耐水層５が形成されている。

本発明に使用するセメントは特に限定されず、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント等、各種セメントを使用できる。生産性、強度の点からは早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメントが好ましい。また、セメントにセッコウ（硫酸カルシウム）を混合して使用すると、硬化時間を短縮でき、またセメント発泡体３と耐水紙６との接着性も向上する。セメントとセッコウとの比率は、９：１〜１：９の範囲、好ましくは８：２〜２：８、更には７：３〜３：７である。本発明で使用する起泡剤も特に限定されず、タンパク質系、界面活性剤系、樹脂系等の公知の各種起泡剤を使用できる。更に、前記起泡剤の代わりに、または前記起泡剤とともに、アルミニウム粉等の金属系発泡剤を使用することもできる。

セメントと水との配合割合は、重量比で、セメント：水＝１：１〜１：０．２の範囲が好ましい。水が多すぎると強度が低下する傾向にあり、水が少なすぎると成形時にセメントミルクの流動性が低下して成形性を阻害する傾向にある。また、起泡剤の添加量は特に限定されないが、通常はセメントに対して０．１〜１重量％の範囲で、得られるパネルの比重が、１．０ｇ／ｃｍ³以下の、目的とする値となるように適宜調整すればよい。パネルの比重は、好ましくは０．５〜１．０ｇ／ｃｍ³とし、更に好ましくは０．６〜０．９ｇ／ｃｍ³の範囲、特に好ましくは木質合板と同じ０．７〜０．８ｇ／ｃｍ³程度である。比重が小さいほどパネルの取り扱い性の面では有利である。しかし、比重が小さくなるほど気孔率が大きくなり、パネル強度が低下する。また、比重が大きくなるほどパネルの取り扱い性が低下する。

本発明で使用する、ガラス短繊維であるガラスチョップとしては、耐アルカリ性ガラスを使用することが好ましい。また、ガラスチョップとセメント固化物との接着性を向上させ、より高強度のパネルとするために、ガラスチョップに、エポキシ系、スチレン系等のバインダーを吹き付け、または含浸したものを用いることも好ましい。ガラスチョップの繊維長も特に限定されないが、５〜３５ｍｍの範囲が好ましく、より好ましくは１５〜３５ｍｍであり、特に好ましくは２０〜３５ｍｍである。繊維長が５ｍｍ未満のガラスチョップでは補強効果が不足する傾向がみられる。ガラスチョップの繊維長が長い方が補強効果の点では有利であるが、繊維長が長くなるほど分散性が低下し、パネル強度を低下させる場合がある。繊維長が２０ｍｍ以上のガラスチョップを混練により均一分散することで、ガラスネット、ガラスチョップドストランドマット、メタルラス等の網状補強材を埋設したと同様の補強効果が得られる。しかも、セメント混練時にガラスチョップを均一に分散させるだけで補強構造が得られることから、パネル製造に際して、前記網状補強材を埋設するときのような位置決め操作といった煩雑な操作も不要で、強度にバラツキのないパネルを容易に製造できる。

ガラスチョップの配合量は、前記セメントと水との混練物（セメントミルク）に対して１〜１５容量％とすることが好ましい。ガラスチョップの配合量が少ないと、補強効果も低く、パネル強度も低くなる。ガラスチョップの配合量が多いほどパネル補強効果においては有利であるものの、配合量が多くなるほどセメントミルクに対する分散性が悪くなり、パネルの強度が不均一になり、かえってパネル強度が低下するおそれがある。このような観点から、ガラスチョップの配合量のより好ましい範囲は、前記セメントミルクに対して２〜１０容量％である。

前記セメント、起泡剤、ガラスチョップ及び水、その他の添加剤などからなるセメントミルクの混練に際しては、通常のセメントミキサーやコンクリートミキサーなども使用することもできるが、混練物中のガラスチップや起泡剤にダメージを与えることなく、かつ全体を均一に混練することが必要である。混練時にガラスチップや起泡剤がダメージを受けると、ガラスチップが折損して所期の補強効果が得られなかったり、気泡の大きさが不均一となりパネル強度にバラツキが生じることがある。このような観点から、セメントミルクの混練には、混練物にダメージを与えることなく効率よく均一混合が容易な、オムニミキサーなどを用いることが好ましい。

建築・土木用パネル１は、上記のようなセメント、起泡剤、ガラスチョップ及び水を混練し、成形型に入れて板状に成形し、養生することで、起泡剤を含んだセメントミルクが、セメントと水との水和反応により硬化して、多数の独立気泡を有する軽量な多孔質成形体３からなるパネル本体２が得られる。パネルの厚さは、通常、９．５〜１２ｍｍ程度である。具体的な製造法の一例を挙げると、セメント、起泡剤、ガラスチップ及び水、更に必要に応じてその他の添加剤を適宜混練したセメントミルクを型に流し込み、例えば６００ｍｍ×１８００ｍｍ×１１ｍｍ（厚）の板状に成形し、これを養生、固化させる。これにより、図１に示すような、セメントが固化した多孔質成形体３からなり、ガラスチョップ４により補強された本発明の建築・土木用パネル１のパネル本体２が得られる。なお、養生は、通常の養生でもよいし、蒸気養生でもよいし、両者を組み合わせてもよい。また、パネルの製造法は上記した方法に限定されるものではない。

本発明の建築・土木用パネルは、セメントミルクに骨材として砂を入れてモルタルとしたり、更に砂利を入れてコンクリートとすることができ、また、その他の骨材や公知のセメント添加剤等を必要に応じて適宜添加できる。前記砂や砂利等の骨材の配合量は特に限定されないが、前記骨材の配合量が多すぎると釘打ち性が低下したり、ノコギリでの切断が困難になり成形加工性等が低下する傾向にあるので、本発明の目的を阻害しない範囲に留めることが好ましい。

本発明の建築パネルには、図１に示すように、パネル本体２の表面に耐水層５を設けておくことが好ましく、コンクリート型枠用では特に好ましい。耐水層５は、パネル本体２の表面に耐水塗料を塗布したり、合成樹脂フィルムを積層接着してもよい。また、図例の如く、表面に合成樹脂フィルム７を接着した耐水紙６を積層接着して耐水層５としてもよい。前記耐水層５や耐水紙６の厚さには特に限定はなく、例えば、ポリエチレンまたはポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ＰＥＴ等のポリエステル系樹脂等の合成樹脂フィルム７を表面に接着した厚さ０．１〜１．０ｍｍ程度の耐水紙６を、ゴム系、エポキシ系等の接着剤８により接着して耐水層５とする。耐水層５は、パネル本体２の表裏両面に設けてもよいし、用途によっては片面のみでもよいし、表裏いずれの面にも耐水層を設けなくてもよい。耐水紙６を積層接着することで、耐水性が向上するだけでなく、パネルの曲げ剛性が増大し、より高強度のパネルとなる。また、コンクリート型枠用として使用する場合には、パネル本体２の側端面（木口面）に、耐水塗料を塗布したり、耐水シールを貼るなどして、側端面からの吸水を防止することが好ましい。また、パネル本体２の側端面からの吸水を防止するために、例えば、図２に示すように、パネル本体２の表裏に積層接着する耐水紙６Ａ、６Ｂの端部に、それぞれ折返し辺６ａ、６ｂを延設しておき、パネル本体２の側端面２１、２２を折返し辺６ａ、６ｂで被覆して接着してもよい。この場合、図３に示すように、パネル本体２の表裏に積層接着する耐水紙６Ａ、６Ｂのうちの一方の耐水紙６Ａの４辺に、折返し辺６ａ、６ｂを設け、パネル本体２の側端縁２１、２２を被覆してもよい。なお、図２、３に示す場合にあっても、各耐水紙６Ａ、６Ｂの接合部（辺縁部）６１に耐水塗料を塗布する等の耐水処理を施すことが好ましい。

上記のような本発明の建築・土木用パネル１は、コンクリート型枠用、建築物の壁材、床材、天井材、あるいはパーテーションに組み込まれる断熱材等、建築分野や土木分野において広く使用できる。例えば、図４に示すものは、コンクリート型枠用パネルとして使用する例である。コンクリート型枠１０は、堰板となる建築・土木用パネル１の裏面の周囲および中間の所定の位置に、桟木９を釘ｎにより打ち付けてある。堰板となるパネル１は、少なくとも曲げ弾性係数２０００ＭＰａ以上の高強度を有し、打設コンクリート圧に耐えうる十分な強度を有する。

早強ポルトランドセメント、水及び起泡剤に、繊維長２５ｍｍの耐アルカリ性のガラスチョップを３．６容量％の割合で配合したセメントミルクをオムニミキサーにて混練し、混練物を成形型に入れて板状に成形し、室温で７日間養生して固化させ、厚さ１１ｍｍで、多数の独立気泡を有する多孔質成形体からなるパネル本体を製造した。次いで、該パネル本体の両面に、厚さ３０μｍの合成樹脂フィルムを表面に接着した厚さ約０．５ｍｍの耐水紙を接着剤を介して積層接着した。得られたパネルは、比重が０．７５ｇ／ｃｍ³、曲げ弾性係数が２４００ＭＰａであった。また、このパネルは釘打ち性に優れ、かつ打ち込まれた釘の保持性も良好であった。更に、ノコギリでの切断も容易であった。

本発明の建築・土木用パネルの１実施形態を示す拡大断面図である。 パネル本体側端面への耐水紙による耐水処理方法を示す模式図であり、（ａ）は耐水紙の貼着前、（ｂ）は耐水紙を貼着後のパネルの斜視図である。 パネル本体側端面への耐水紙による他の耐水処理方法を示す模式図であり、（ａ）は耐水紙の貼着前、（ｂ）は耐水紙を貼着後のパネルの斜視図である。 本発明の建築・土木用パネルを用いたコンクリート型枠の斜視図であり、（ａ）は表面側、（ｂ）は裏面側である。

符号の説明

１ 建築・土木用パネル
２ パネル本体
３ 成形体
４ ガラスチョップ
５ 耐水層
６ 耐水紙
７ 合成樹脂フィルム
８ 接着剤
９ 桟木
ｎ 釘

Claims (7)

1. セメント、水、起泡剤及びカラスチョップを練り合わせ、混練物を板状に成形して養生固化した多孔質成形体からなり、該成形体中に前記ガラスチョップを分散状態で含有し、比重が０．５〜１．０ｇ／ｃｍ³の範囲内であることを特徴とする建築・土木用パネル。
2. 前記混練物中に、セメントと水との合計量に対して、ガラスチョップを１〜１５容量％配合してなる請求項１記載の建築・土木用パネル。
3. 前記ガラスチョップの繊維長が、５〜３５ｍｍの範囲である請求項１または２に記載の建築・土木用パネル。
4. 前記多孔質成形体中に、砂、砂利またはその他の骨材を含有してなる請求項１〜３のいずれかに記載の建築・土木用パネル。
5. 前記多孔質成形体の表面に耐水層を設けてなる請求項１〜４のいずれかに記載の建築・土木用パネル。
6. 前記多孔質成形体の表面に、合成樹脂フィルムを接着した耐水紙を積層して耐水層を設けてなる請求項５記載の建築・土木用パネル。
7. コンクリート型枠用である請求項１〜６のいずれかに記載の建築・土木用パネル。
   

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