JP2013159920A - 不燃化粧板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マグネシアセメントを主成分とする無機基材と、気密性を有する表面化粧層とを具備する不燃化粧板において、無機基材の強度の向上を図り、無機基材中の含水分の蒸発による爆裂の発生を抑制した不燃化粧板を得ることができる不燃化粧板の製造方法を提供する。
【解決手段】マグネシアセメントを主成分とする無機基材の一方の面側に気密性を有する表面化粧層を具備する不燃化粧板の製造方法であって、少なくとも酸化マグネシウムを含むスラリーを調製する工程と、スラリーを成形し、その後硬化させて無機基材を作製する工程と、無機基材の表面上に、直接又は他の層を介して表面化粧層を形成する工程と、を含み、スラリーを調製する工程において、酸化マグネシウムと反応してマグネシアセメントの硬化を抑制する化合物を前記スラリーに添加せず、スラリーを調製してから成形するまでの間に該スラリーを１０〜２５℃に保持する不燃化粧板の製造方法である。
【選択図】なし

Description

本発明は、室内の壁や天井などに使用される不燃化粧板の製造方法に関する。

模様や凹凸加工などの化粧処理を施した化粧層を無機基材に積層してなる化粧板は、室内の壁や天井などの建材として広く用いられている。そのような化粧板において、キッチンのガスコンロ周辺などの火を使用する場所には、建築基準法の要請もあり、不燃性の高いもの（不燃化粧板）が使用される。そのような不燃化粧板に用いる無機基材としては、珪酸カルシウム板、マグネシアセメント板等、セメントを主成分とするセメント系無機基材が不燃性能に優れていることから有用であり、当該セメント系無機基材の成分やその配合比を変更して様々の問題点を解決した無機基材が種々提案されている（例えば、特許文献１〜５参照。）。
また、不燃化粧板は、表面側に位置する化粧層（表面化粧層）にも不燃性が要求されることから、壁紙のような易燃性材料は使用できず、不燃性が高い熱硬化性樹脂などが好適に使用される。

一方、熱硬化性樹脂を用いた表面化粧層は気密性が高く、無機基材表面にそのまま形成すると無機基材が密封された状態となる。他方、上記のような無機基材は一般に水分を含むことから、無機基材が加熱されると内部の水分が水蒸気となり、無機基材が密封された状態ではその水蒸気が逃げ場を失い、上昇した水蒸気による圧力が基材の強度に勝ると爆裂が起こるという問題があった。従って、このような爆裂の防止には、無機基材が一定以上の強度を有する必要がある。

上記無機基材は、マグネシアセメントの場合、酸化マグネシウムや塩化マグネシウムなどの原料を含むスラリーを硬化させて得られるが、夏場などの高気温下においては、無機基材を作製する前にスラリーが硬化してしまうことがあるため、上記スラリーの硬化を遅延させる化合物としてリン酸などがスラリー中に添加される。

特開平９−１４２９１４号公報 特開平１０−２７９３４４号公報 特開２００４−１７４７８号公報 特開２００６−１８２６０７号公報 特開２００９−２５６１１２号公報

マグネシアセメントは、酸化マグネシウムと塩化マグネシウムの硬化反応（水和反応）が進行して生成する。ところが、高温時における硬化の防止を目的としてスラリー中にリン酸を添加すると、リン酸と酸化マグネシウムとが反応してＭｇ錯体［ＭｇＰＯ_４］⁻となり、水和反応が阻害されることとなる。すなわち、リン酸を添加すると無機基材の強度低下を招くことがあり、これは爆裂を引き起こす原因となる。

本発明は、以上の従来の問題点に鑑みなされたものであり、その課題は、マグネシアセメントを主成分とする無機基材と、気密性を有する表面化粧層とを具備する不燃化粧板において、無機基材の強度の向上を図り、無機基材中の含水分の蒸発による爆裂の発生を抑制した不燃化粧板を得ることができる不燃化粧板の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決する本発明は以下の通りである。
（１）マグネシアセメントを主成分とする無機基材の一方の面側に気密性を有する表面化粧層を具備する不燃化粧板の製造方法であって、
少なくとも酸化マグネシウムを含むスラリーを調製する工程と、
前記スラリーを成形し、その後硬化させて無機基材を作製する工程と、
前記無機基材の表面上に、直接又は他の層を介して表面化粧層を形成する工程と、を含み、
前記スラリーを調製する工程において、酸化マグネシウムと反応してマグネシアセメントの硬化を抑制する化合物を前記スラリーに添加せず、スラリーを調製してから成形するまでの間において該スラリーを１０〜２０℃に保持することを特徴とする不燃化粧板の製造方法。

（２）前記酸化マグネシウムとの反応を阻害する化合物がリン酸であることを特徴とする前記（１）に記載の不燃化粧板の製造方法。

（３）前記表面化粧層が熱硬化性樹脂を含んでなることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の不燃化粧板の製造方法。

（４）前記不燃化粧板が、さらに前記無機基材の表面化粧層側の面とは反対の面側にバッカー層を有することを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載の不燃化粧板の製造方法。

本発明によれば、マグネシアセメントを主成分とする無機基材と、気密性を有する表面化粧層とを具備する不燃化粧板において、無機基材の強度の向上を図り、無機基材中の含水分の蒸発による爆裂の発生を抑制した不燃化粧板を得ることができる不燃化粧板の製造方法を提供することができる。

本発明の不燃化粧板は、マグネシアセメントを主成分とする無機基材の一方の面側に気密性を有する表面化粧層を具備する不燃化粧版の製造方法であって、少なくとも酸化マグネシウムを含むスラリーを調製する工程と、前記スラリーを成形し、その後硬化させて無機基材を作製する工程と、前記無機基材の表面上に、直接又は他の層を介して表面化粧層を形成する工程と、を含み、前記スラリーを調製する工程において、酸化マグネシウムと反応してマグネシアセメントの硬化を抑制する化合物を前記スラリーに添加せず、スラリーを調製してから成形するまでの間において該スラリーを１０〜２０℃に保持することを特徴としている。
ここで、「気密性を有する表面化粧層」とは、水蒸気が通過できない程度の緻密性を有する表面化粧層を意味する。つまり、当該気密性を有する表面化粧層を無機基材表面に積層した場合に無機基材が密封状態となり、内部の水分が逃げ場を失って爆裂を生じることとなる。
以下に先ず、本発明の不燃化粧板の製造方法により得られる不燃化粧板の各構成要素について説明する。

［無機基材］
本発明においては、無機基材はマグネシアセメントを主成分とし、さらに骨材などを含有させて形成される。骨材としては、ロックウール、グラスウール等の無機質繊維、木片、パルプ等の有機質繊維が用いられる。
無機基材の厚みとしては、２．０〜４．０ｍｍとすることが好ましく、２．６〜３．０ｍｍとすることがより好ましい。
以上の無機基材は、単層構造ではなく、複数の無機層と、各無機層間に位置する少なくとも１層の無機補強部材層とを含む積層構造としてもよい。例えば、マグネシアセメント板の強度を高めるため、中間層として、ガラス繊維、ロックウール、炭素繊維などを格子状に編んだ無機補強材層を設けることが好ましい。無機補強材層の坪量は、強度の向上及び作製を容易にする観点から、３０〜７０ｇ／ｍ^２が好ましい。

［表面化粧層］
本発明の不燃化粧板においては、無機基材の一方の面側に気密性を有する表面化粧層が設けられる。表面化粧層は、不燃化粧板の表面側に位置するものであり、その表面に化粧処理が施される。
表面化粧層の材料としては、例えば、熱硬化性樹脂を含んでなるものが挙げられ、熱硬化性樹脂としては、メラミン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリエステル樹脂が好ましい。あるいは、金属や天然石を箔状に形成したものでもよい。表面化粧層は、具体的には、パターン紙にメラミン樹脂等を含浸させたものを用いることが好ましい。

［バッカー層］
また、本発明の不燃化粧板においては、無機基材の表面化粧層側の面とは反対の面側にバッカー層を設けることが好ましい。
バッカー層は、不燃化粧板の裏面側に位置するものであり、材料としては表面化粧層と同じものを用いることができるが、裏面側に位置するものであることから、表面化粧層のように化粧処理を施す必要はない。

以上の本発明の不燃化粧板の厚みは２．８〜３．２ｍｍとすることが好ましい。

以上の不燃化粧板は、以下に説明する本発明の不燃化粧板の製造方法により製造することができる。以下に、本発明の不燃化粧板の製造方法について説明する。

＜不燃化粧板の製造方法＞
本発明の不燃化粧板の製造方法においては、既述の通り、少なくとも、酸化マグネシウムを含むスラリーを硬化させてマグネシアセメントを主成分とする無機基材を作製する工程と、前記無機基材の表面上に、直接又は他の層を介して表面化粧層を形成する工程と、を含む。以下に先ず、無機基材を作製する工程について説明する。

［無機基材を作製する工程］
無機基材を作製する工程においては、酸化マグネシウムを含むスラリーを硬化させるのであるが、当該スラリーとしては、酸化マグネシウムの他、塩化マグネシウム、起泡剤や水、骨材などを含有させることができる。
より具体的には、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）と塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ_２）とを混合し、さらに起泡剤や水を加えて混練して得たスラリーを用い、板状に成形したものである。起泡剤としては、市販されている界面活性剤系のものを用いることができる。
以上の無機基材たるマグネシアセメント板は気硬性セメント板であり、下記に示すような酸化マグネシウムと塩化マグネシウムの硬化反応（水和反応）が進行する。
ＭｇＯ＋Ｈ_２Ｏ → Ｍｇ（ＯＨ）_２
５Ｍｇ（ＯＨ）_２ ＋ ＭｇＣｌ_２＋８Ｈ_２Ｏ → ５Ｍｇ（ＯＨ）_２・ＭｇＣｌ_２・８Ｈ_２Ｏ

既述の通り、上記硬化反応において、マグネシアセメントの硬化を抑制する化合物が存在すると、当該化合物とＭｇＯとが反応してＭｇ錯体が生成するため上記反応が阻害されるが、本発明においては、そのようなマグネシアセメントの硬化を抑制する化合物を添加していないため、上記水和反応が阻害されることはない。従って、水和反応の阻害による無機基材の強度低下を招くことがなく、含水分の蒸発による水蒸気による圧力が上昇しても、爆裂の発生を防止することができる。
なお、マグネシアセメントの硬化を抑制する化合物としては、リン酸、クエン酸、硫酸マグネシウム溶液などが挙げられる。
一方、本発明においてはマグネシアセメントの硬化を抑制する化合物を添加しないことから、夏場などの高気温下においてスラリーの硬化進行が懸念されるが、本発明においては、スラリーを１０〜２０℃（好ましくは、１５〜２０℃）に保持することにより硬化進行を防止している。

スラリーの温度を上記範囲に保持するには、一定温度に保持可能な公知の冷却装置を用いればよく、冬場であれば気温によっては冷却装置が不要な場合もある。

また、無機基材を、複数の無機層と、各無機層間に位置する少なくとも１層の無機補強部材層とを含む積層構造とする場合は、例えば、以下の方法が挙げられる。まず、リン酸を含有せずに上記のようなスラリーを調製し、当該スラリーを層状に塗工して無機層を形成し、その無機層上に無機補強部材層を少なくとも１層形成し、さらにその上に上記と同様に無機層を形成するという過程を、所望の積層構造となるまで繰り返すことで積層構造を得て、その積層構造を硬化することで無機基材が得られる。

（吸水性物質）
上記の通り、本発明の製造方法により無機基材の強度低下を防止することができ、爆裂の防止を図ることができるが、さらなる爆裂防止対策として、無機基材に吸水性物質を含入させることが好ましい。無機基材に吸水性物質が存在することで、加熱により無機基材内部で水蒸気が発生しても水蒸気は吸水性物質に吸収されるため爆裂の発生を防止することができる。あるいは、不燃化粧板の燃焼時に他の材料に先行して吸水性物質が燃焼することで無機基材内部に空隙が生じ、その空隙が水蒸気の逃げ場となって爆裂を防止することも考えられる。

吸水性物質のサイズとしては、無機基材の切断面の見栄えを良好にすること、及び十分な爆裂防止効果を得る観点から、目開き８５０〜１７００μｍのふるい（好ましくは、目開き１０００〜１４００μｍのふるい）を通過するサイズであることが好ましい
また、吸水性物質は、十分な爆裂防止効果を得る観点から、無機基材の全固形分に対して２〜１０質量％含有することが好ましく、５〜８質量％含有することがより好ましい。
以上のような吸水性物質としては、木片、木質繊維束、木質パルプ、木毛、木粉等の木質材が挙げられ、中でも、木片、木粉を用いることが好ましい。

［表面化粧層を形成する工程］
本工程においては、無機基材の表面上に、直接又は他の層を介して表面化粧層を形成するのであるが、先ずは、無機基材の表面に表面化粧層を直接形成する場合について説明する。

表面化粧層の材料としては、既に述べたものが使用できるが、それらのうちメラミン樹脂含浸紙は、パターン紙にメラミン樹脂を所定の含浸率で含浸させた後、加熱、乾燥させることにより作製される。パターン紙としては、例えばチタン紙が用いられる。パターン紙の坪量は、パターン紙の厚みや重さを考慮して８０〜１５０ｇ／ｍ^２であることが好ましい。メラミン樹脂の含浸率は、含浸されるメラミン樹脂の機能を十分に発現するために８０〜１２０質量％であることが好適である。加熱、乾燥の温度は、パターン紙にメラミン樹脂を強固に固着させるために１００〜１４０℃に設定することが望ましい。

一方、無機基材の表面上に他の層を介して表面化粧層を形成する場合における他の層としては、例えば、フェノール樹脂などを含浸させた樹脂含浸紙等が挙げられる。
ここで、セメント系の無機基材はアルカリ性を呈することから、無機基材の表面に上記のようなメラミン樹脂含浸の表面化粧層をそのまま形成しようとすると、アルカリによりメラミン樹脂の硬化が阻害され接着力が劣化する。そこで、樹脂含浸紙には、表面化粧層の接着力を向上させるため、酸を含浸させることが好ましい。すなわち、酸を含有させた樹脂含浸紙を介して表面化粧層を形成することで、メラミン樹脂硬化時のアルカリの影響を阻止し、表面化粧層の接着強度を向上させることができる。

フェノール樹脂及び酸をコア紙に含浸させたフェノール樹脂含浸紙は、コア紙にフェノール樹脂及び酸を所定の含浸率で含浸させた後、加熱、乾燥させることにより作製される。コア紙としては、例えば水酸化アルミニウム抄造紙が用いられる。コア紙の坪量は、コア紙の厚みや重さを考慮して１００〜１６０ｇ／ｍ^２であることが好ましい。フェノール樹脂の含浸率は、含浸されるフェノール樹脂の機能を十分に発現するために２０〜４０質量％であることが好適である。加熱、乾燥の温度は、コア紙にフェノール樹脂を強固に固着させるために１００〜１４０℃に設定することが好ましい。なお、フェノール樹脂含浸紙に用いるフェノール樹脂としては、熱硬化性であるレゾール型フェノール樹脂が好ましい。

酸を含有させた樹脂含浸紙には、そのｐＨが７．０〜８．５となるように酸が配合されることが好ましく、同ｐＨが７．５〜８．０となるように酸が配合されることがより好ましい。上記樹脂含浸紙のｐＨが７．０〜８．５となるように酸が配合されることで、アルカリ性を呈する無機基材から漏出するアルカリ成分を中和し、表面化粧層形成時にアルカリ成分の悪影響を防止することができる。

酸を含有させた樹脂含浸紙に含有する酸としては強酸であること、すなわち２５℃におけるｐＫａが−８．０〜５．０の酸が好ましく、同ｐＫａが−３．０〜１．０の酸がより好ましい。上述の通り、酸を含有させた樹脂含浸紙はｐＨが７．０〜８．５となるように含有すればよいが、弱酸でそのｐＨを達成しようとするとその使用量が必然的に多くなるのに対し、強酸であれば含有量は少量で済む。
上記酸としては、具体的には、塩酸、パラトルエンスルホン酸、ギ酸、酢酸等が挙げられ、パラトルエンスルホン酸が好ましい。

また、セメント系の無機基材を用いた不燃化粧板は、従来であれば、無機基材がアルカリ性であるために製造時に樹脂が未硬化の状態で残り、強い臭気が発生するという問題があったが、本発明においては、上記酸を含有させた樹脂含浸紙を設けることで中和され、樹脂の硬化が進み未反応物が減少し臭気が軽減される。

［バッカー層を形成する工程］
無機基材の表面化粧層側の面とは反対の面側にバッカー層を設ける場合には、表面化粧層側の面と同様にして、酸を含有させた樹脂含浸紙を介して設けることで、表面化粧層と同様に強い接着力が得られる。

［熱圧成形工程］
熱圧成形工程では、上記の各工程を経て得られた積層物を熱圧プレス装置で加熱、加圧成形する。
加熱条件は不燃化粧板の温度が１２５〜１５０℃、加圧条件は１．９６〜９．８０ＭＰａ（２０〜１００ｋｇ／ｃｍ^２）であることが好ましい。温度が１２５℃未満又は圧力が１．９６ＭＰａ未満の場合には、無機基材に対する酸含有層や表面化粧層・バッカー層の密着性が不足し、剥離が発生し易くなる。一方、温度が１５０℃を超える場合又は圧力が９．８０ＭＰａを超える場合には、無機基材に大きな力が作用するため、亀裂が発生するおそれがある。

以下に、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例１〜２、比較例１］
（無機基材の作製）
常法に従い、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）と塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ_２）・６水和物、及びパーライトとを混合し、適量の水とを加えて混練したスラリーを板状に成形し、無機基材を得た。なお、酸化マグネシウム、塩化マグネシウム、及びパーライトは以下に示す量を配合した。また、各実施例・比較例において、スラリーを調製してから板状に成形するまでの間のスラリーの温度を表１に示す温度に保持した。また、塩化マグネシウム・６水和物については、水和物がない塩化マグネシウムを用いてもよく、その場合、塩化マグネシウム・６水和物を用いた場合と同じ塩化マグネシウムの配合率となるように換算して配合すればよい。
酸化マグネシウム １００質量部
塩化マグネシウム・６水和物 ２０質量部
パーライト ３質量部
起泡剤 １質量部
水 ７０質量部

（フェノール樹脂含浸紙の作製）
コア紙として坪量１５０ｇ／ｍ^２の水酸化アルミニウム抄造紙を用い、フェノール樹脂を含浸率が２５質量％となるように含浸し、１３０℃で乾燥させてフェノール樹脂含浸紙を作製した。

（メラミン樹脂含浸紙（表面化粧層、バッカー層）の作製）
パターン紙として坪量８０ｇ／ｍ^２のチタン紙を用い、メラミン樹脂を含浸率が１１０質量％となるように含浸し、１３０℃で乾燥させてメラミン樹脂含浸紙を作製した。

（不燃化粧板の製造）
各実施例・比較例において、下から順に、メラミン樹脂含浸紙、フェノール樹脂含浸紙、無機基材、フェノール樹脂含浸紙、及びメラミン樹脂含浸紙を積層し、熱圧プレス装置で加熱、加圧成形を行い、厚さ３．０ｍｍの不燃化粧板を製造した。加熱条件は、不燃化粧板の温度が１３５℃となるように設定した。加圧条件は、６．８６ＭＰａ（７０ｋｇ／ｃｍ^２）とした。なお、表面にはステンレス鋼板をセットしてプレス成形を実施した。

得られた不燃化粧板に対して、以下の平面引張強度及び不燃試験を実施した。試験結果を表１に示す。
［はく離強さ］
ＪＩＳ Ａ ５９０８に準拠してはく離強さを測定した。
［不燃試験］
（１）爆裂の有無
以下のようにして、加熱時における爆裂の有無を確認した。
ＩＳＯ５６６０に準拠したコーンカロリーメーターを使用し、２０分の発熱性試験において爆裂した場合を×、爆裂しなかった場合を○とした。なお、５点測定して、１点でも爆裂したものは×とした。
（２）不燃性
不燃性は、総発熱量７．２ＭＪ／ｍ^２以下、最高発熱速度が１０秒以上継続して２００ｋｗ／ｍ^２を超えない場合を○、総発熱量７．２〜８．０ＭＪ／ｍ^２、最高発熱速度が１０秒以上継続して２００ｋｗ／ｍ^２を超えない場合を△、総発熱量８ＭＪ／ｍ^２を超えるか、あるいは最高発熱速度が１０秒以上継続して２００ｋｗ／ｍ^２を超えた場合を×とした。

［比較例２〜３］
リン酸を表１に示す濃度となるように添加したこと以外は実施例２と同様にしてスラリーを調製して、不燃化粧板を得た。そして、得られた不燃化粧板に対して上記不燃試験を行った。結果を表１に示す。

表１より、スラリーにリン酸を添加せず、かつスラリー温度を１０℃又は２０℃に保持した実施例１及び２においては、基材のはく離強さが高く、いずれも爆裂は生じなかった。これに対し、リン酸は添加しなかったが、スラリー温度を３５℃に保持した比較例１においては、スラリーが硬化したことから成型ができなかった。また、スラリー温度は２５℃としたが、リン酸を添加した比較例２及び３は爆裂が生じた。これらのことより、本発明の製造方法により、無機基材の強度が低下することなく、爆裂を防止させることが可能であることが示された。

Claims (4)

1. マグネシアセメントを主成分とする無機基材の一方の面側に気密性を有する表面化粧層を具備する不燃化粧板の製造方法であって、
   少なくとも酸化マグネシウムを含むスラリーを調製する工程と、
   前記スラリーを成形し、その後硬化させて無機基材を作製する工程と、
   前記無機基材の表面上に、直接又は他の層を介して表面化粧層を形成する工程と、を含み、
   前記スラリーを調製する工程において、酸化マグネシウムと反応してマグネシアセメントの硬化を抑制する化合物を前記スラリーに添加せず、スラリーを調製してから成形するまでの間において該スラリーを１０〜２０℃に保持することを特徴とする不燃化粧板の製造方法。
2. 前記酸化マグネシウムとの反応を阻害する化合物がリン酸であることを特徴とする請求項１に記載の不燃化粧板の製造方法。
3. 前記表面化粧層が熱硬化性樹脂を含んでなることを特徴とする請求項１又は２に記載の不燃化粧板の製造方法。
4. 前記不燃化粧板が、さらに前記無機基材の表面化粧層側の面とは反対の面側にバッカー層を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の不燃化粧板の製造方法。