JP2012101375A - 板状構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】杉皮の繊維と珪藻土を原料に用いた、石膏ボードより優れた板状構造体を提供する。
【解決手段】板状構造体（ボード）１は、珪藻土２と、杉皮の繊維３と、接着剤４とを混練した混合物を、成型時に上下両面をシート５で被覆し、乾燥してなる。珪藻土２と杉皮の繊維３との混合割合が４０％：６０％〜６０％：４０％の範囲で混合され、接着剤４が珪藻土２に対して体積比で２０〜５０％の範囲で混合されることが好ましい。
【選択図】図２

Description

この発明は、杉皮の繊維と珪藻土を原料に用いた石膏ボードより優れた板状構造体、特に耐震構造安全耐火ボードとして用いることができる構造体に関する。

従来、石膏を芯材としてその表裏にボード用原紙を貼り合わせた石膏ボードが知られている。
しかし、石膏ボードは落とすなどの衝撃を加えると割れてしまい、ねばり（じん性）もないためねじ釘も利用できないという欠点がある。
また、特開２００７−５６６０８号には、珪藻土にフッ素樹脂を混練した壁材原料が開示されているが、フッ素樹脂は廃棄時には焼却できず埋設しなければならずコストアップが避けられない。また、珪藻土との接着性にも問題があり、ボードにした場合のねばりもない等の不具合がある。
一方、特開２００１−４９７５７号の断熱用建築資材では、 難燃性薬剤を塗布含浸した杉や檜の樹皮破砕片を、不織布製網状袋などの通気性収納容器に適量詰め込み、天井や壁面や床面などの建築用断熱資材とする構成が開示されている。
これは、杉や檜の樹皮破砕片が微視的に見ると空気を中に含む細かい多数の空間に分かれているという、その細胞組織構造ゆえに空気の対流を防ぎ、また熱伝導と熱輻射も防ぐため、高い断熱性を発揮するうえ、前述の組織構造ゆえに吸湿性の点でも優れた効果を発揮することによる。
しかし、樹皮破砕片を通気性収納容器に収納しているため、樹皮破砕片が容器中で移動したり嵩張ったり、凹凸形状となったりするため取付が困難で、十分な断熱効果が得られないという不具合があった。

特開２００７−５６６０８号公報 特開２００１−４９７５７号公報

この発明は、上記事情に鑑みて創案されたものであって、その主たる課題は、杉皮の繊維と珪藻土とを混合し接着剤で結合したものを原料に用いて、強度、剛性、耐火性能を有すると共に衝撃にも強い板状構造物を提供することにある。

この発明は、上記課題を解決するために、珪藻土と杉皮の繊維と接着剤とを混練した混合物を、成型時に上下両面をシートで被覆し、乾燥してなることを特徴とする。

この発明の板状構造体は、珪藻土に杉皮の繊維を混入しているので軽量化が図れ、施工作業の能率が向上する。
また、杉皮の繊維が含まれているので高いじん性を有するので耐震、加圧、曲げ、引っ張り強度に優れている。
杉皮の繊維は炎が上がらずに内部で燃焼するので、耐火性能、断熱効果に優れる。 また、防音効果も高く、石膏ボードに比して種々の面で優れている。

板状構造体の作成方法のフローチャートである。 型枠を用いて成型する手順を示す模式図であって（ａ）は型枠に下紙を敷設した状態、（ｂ）はボード材料を投入した状態、（ｃ）は上紙を敷設した状態、（ｄ）は蓋をセットする状態、（ｅ）は蓋で加圧した状態、（ｆ）は型枠から剥がした状態である。

以下に、この発明の板状構造体の好適実施例について図面を参照しながら説明する。

板状構造体（ボード）１は、珪藻土２と、杉皮の繊維３と、接着剤４とを混合したものの上下両面をシート５で被覆して、型枠１０と蓋１１を用いて一体に固化した構造からなっている（図２（ｆ）参照）。

[珪藻土]
珪藻土２として、本実施例では、融剤焼成品のラジオライトＦ（商標名：昭和化学工業株式会社製）（密度０．４ｇ／ｃｍ^３）を用いたが、この発明では上記製品に限定されず、公知の珪藻土を用いることができる。

[杉皮の繊維]
杉皮の繊維３として、本実施例では今市木材開発協同組合（栃木県）のクリプトモスサイズＬ（商標名）（密度０．１ｇ／ｃｍ^３）を用いた。
上記製品は、杉の樹皮（桧の樹皮を混加したものを含む）を、水洗い後に粉砕機にて羽毛状細片に粉砕したもので、通常は液肥を含浸させて窒素等の肥料分を補って植物植込み材料として用いられる。
上記繊維は上記市販製品に高温殺虫処理として１００℃で２４時間乾燥処理し、更に半日程度、天日干しして水分を乾燥させたものをふるいで選別して用いた。

この発明では、杉皮の繊維は上記構成に限らず、公知の杉皮の繊維を適宜細片に裁断して用いてもよく、杉皮に檜の樹皮その他の木材の樹脂を混ぜたものであってもよい。
繊維の形状は粉状でも繊維状でも剛性に大きな影響は無いが、長すぎる繊維が多いと均一性・施工性が低下するため、長い繊維を取り除く方法が効率的といえる。

前記繊維は撹拌が難しいため、良く乾燥させ、且つ繊維が極端に長いものは取り除く必要がある。
施工時に水分を増やすと施工性は増すが、乾燥後、珪藻土が沈殿するため杉皮の繊維と珪藻土が分離した状態となり均一なボードが作成できないからである。
ここで、繊維は、長さ約３０ｍｍ、太さ約０．５〜２ｍｍのものが好ましい。

［接着剤］
接着剤４にはセメダイン株式会社の水溶性酢酸ビニル樹脂系エマルジョン木材用接着剤（密度１．１ｇ／ｃｍ^３）を用いた。
一般に木工用ボンドと呼ばれる接着剤であり、この発明では、その他公知の一般的な木工用ボンドを用いることができ、後述の性能においても大きな差異は生じない。
上記ボンドには、シックハウス症候群の原因とされる物質や薬品を使用せず、また厚生労働省指針策定のホルムアルデヒド等の１４物質を使用していないものが好ましい。

［シート］
シート５の種類は、石膏ボード用原紙を用いることができるが、その他の紙でもよく、市販のハトロン紙のような少なくとも１面が防水性を有するものであれば水分による伸縮が少なくなり好ましい。
また、用途に応じて紙以外のシート、例えば合成樹脂フィルムを用いたり、ガラス繊維不織布を挿入するなどしてもよい。

[作成方法]
作成方法を図１のフローチャートに示す。
まず、ステップ１（Ｓ１）で容器内に水６を入れ、ステップ２（Ｓ２）で接着剤４を入れて撹拌する。
次いで、ステップ３（Ｓ３）で上記容器内に珪藻土２を投入し、撹拌する。
上記容器を攪拌機にセットしてから、ステップ４（Ｓ４）で杉皮の繊維３を投入し、攪拌機を作動させ、全部の材料が均等に混合されるまで撹拌して、混合されたボード材料が完成する（ステップ５（Ｓ５））。

次いで、ステップ６（Ｓ６）で、鉄板の型枠の底面に沿って前記シート５を敷き詰めて下紙とする（図２（ａ）参照）。
ステップ７（Ｓ７）で前記混同されたボード材料を投入して均一の高さ（本実施例では２０ｍｍ）に均す（図２（ｂ）参照）。
ステップ８（Ｓ８）で均一に均したボード材料の上面に沿って別のシート５’を敷いて上紙とする（図２（ｃ）参照）。
ステップ９（Ｓ９）で型枠１０の上面を１０ｍｍの板厚の蓋１１を隙間無く嵌め込んで蓋１１の自重で加圧し成型を行う（図２（ｄ）〜（ｅ）参照）。
上記蓋の自重による圧力は７．８５ｇ／ｃｍ^２であった。
ここで、型枠１０及び蓋１１には電気ヒータを組み込んで加圧と共に加熱してもよい。
ステップ１０（Ｓ１０）で、約半日後、蓋を開き、成形されたボードを型枠から剥がす（図２（ｆ）参照）。
剥がしたボードはステップ１１（Ｓ１１）で乾燥機へ搬入し、高温（本実施例では５０℃）で２４時間乾燥を行い、ボード１が完成する（ステップ１２（Ｓ１２））。

［混合比率］
杉皮の繊維３と珪藻土２の混合比率は、用途に応じて変更することが好ましい。
一例を挙げると以下の通りである。
（１）耐火性能と防音・防水対応のボードとする場合には、杉皮の繊維３と珪藻土２との混合割合を４０％：６０％とする。
（２）耐震性能と断熱（保温）・防水対応のボードとする場合には、杉皮の繊維３と珪藻土２との混合割合を６０％：４０％の割合とする。
（３）耐火・断熱（保温）・耐震・防音・防水対応の汎用ボードとして用いる場合には、杉皮の繊維３と珪藻土２との混合割合を５０％：５０％の割合とする。
ここで、上記各比率の全てにおいて防水対応となっているが、これは、前記上紙５’、下紙５が防水性を有するものを用いて一体化することで、水がボードに浸透することがない。
従って、杉皮の繊維３と珪藻土２の混合比率は、杉皮の繊維３を４〜６とするのに対して珪藻土２を６〜４の範囲で混合することが好ましい。

接着剤４については、珪藻土２に対しての体積比率約２０％〜５０％の範囲であればよく、約３０％が好ましいが、粘着状態や用途に応じて適宜増減して用いることができる。

これにより、従来の石膏と珪藻土とからなる石膏ボードの比重の比較では、本実施例１で得られたボード（板状構造体）１は約１／２強も軽量であり、それ以外の以下の性能においても石膏ボードより優れていることが確認された。
（１）安全性
健康や環境に対して、石膏ボードよりも本実施例のボード１の方が杉皮の繊維と珪藻土とをボンドで固めているために粉末が飛び散る心配がなく、安全である。
即ち、地震による揺れで従来の石膏ボードはボンドで固めておらず地震などの外圧を受けると簡単に割れボードの中の粉末が飛び散り人体や環境に少なからず悪い影響を与えるが、本実施例のボード１では杉皮の繊維と珪藻土とを前記接着剤（ボンド）で固めており、地震等の強い衝撃でも粉末の飛び散りは見られず人体や環境に安全である。

前記石膏ボードの成型に強固なボンドの使用を避けている理由には、ボンドの比重が珪藻土の比重とほぼ等しいために、これを用いるとボードの重さが重くなって施工作業時の扱いが困難になり作業能率が下がるためと想定される。
これに対して、本実施例のボード１では、前記ボンドを使用しても杉皮の繊維を混入しているので軽量化が図れ、施工作業の能率が損なわれることがない。

（２）耐震構造
本実施例のボード１では、杉皮の繊維が混入しているので、その混入比にほぼ比例してじん性が強くなる。
従って、本実施例のボード１は強震度７程度の揺れでは割れないが、石膏ボードでは震度３で割れが入る。
なお、じん性に関しては、杉皮の形状は、粉状であっても繊維状であっても大きく影響されないが、施工性や均一性の点では繊維を短くしたものが好ましい。

（３）加圧
加圧に関しても、本実施例のボード１はじん性が高いため、石膏ボードの約８倍の加圧に耐えることができる。

（４）曲げ
曲げに関しても、本実施例のボード１はじん性が強いので、石膏ボードの約８倍の曲げに耐えることができる。
一方、石膏ボードは初期剛性は高いものの、たわみに対しては極端に低下することが分かった。

（５）引っ張り強度
引っ張り強度に関して、本実施例のボード１は、石膏ボードの約１０倍の強度を有している。

（６）耐火性能
耐火の限界に関して、本実施例のボード１は、石膏ボードと同様、紙が燃焼した後は炎が上がらず１０分経過時に不燃状態を保つことができた。これは本実施例のボード１では、杉皮の繊維は炎が上がらずに燃え尽きたものと思われる。
本実施例のボード１は、石膏ボードの約２倍の耐火性能を有している。

（７）断熱効果
断熱効果に関して、本実施例のボード１は、石膏ボードと同じ厚さで約２倍の断熱効果を有している。

（８）防音効果
防音効果に関して、本実施例のボード１は、石膏ボードと同じ厚さで約２．５倍の防音効果を有している。
人工発生音８０ｄｂに対して、遮断ボードに厚さ１２ｍｍの石膏ボードを用いた場合に、１ｍ後方で約５０ｄｂであったが、厚さ６ｍｍの本実施例のボードでは約５０ｄｂで石膏ボードと同等の防音性能が認められた。

（９）施工時には通常使われている厚さ（９mm・１２mm・２４mmの３種類）の石膏ボードの１／２（４．５mm・６mm・１２mm）にすることで、上記（１）から（９）までの効果を石膏ボードより維持することができ、重さも１／２軽くなるので施工作業が容易になり能率が向上する。

（10）前記厚さが石膏ボードの１／２の本実施例のボード１を二枚重ねて使用することにより、前記項目のそれぞれの強度と高効果を得ることができる。

１ 板状構造体（ボード）
２ 珪藻土
３ 杉皮の繊維
４ 接着剤
５ シート
１０ 型枠
１１ 蓋

Claims (4)

1. 珪藻土と、杉皮の繊維と、接着剤とを混練した混合物を、成型時に上下両面をシートで被覆し、乾燥してなることを特徴とする板状構造体。
2. 珪藻土と杉皮の繊維との混合割合が４０％：６０％〜６０％：４０％の範囲で混合され、接着剤が前記珪藻土に対して体積比で２０〜５０％の範囲で混合されてなることを特徴とする請求項１に記載の板状構造体。
3. シートが防水性を有する紙からなっていることを特徴とする請求項１に記載の板状構造体。
4. 板状構造体が、耐震構造安全耐火ボードとして用いられることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の板状構造体。

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