JP2017013360A

JP2017013360A - 建築板

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Publication number: JP2017013360A
Application number: JP2015132329A
Authority: JP
Inventors: 山本　智久; Tomohisa Yamamoto; 智久山本; 隆史古宮; Takashi Furumiya; 城本　浩之; Hiroyuki Shiromoto; 浩之城本; 優作岡嶋; Yusaku Okajima; 拓朗北村; Takuro Kitamura
Original assignee: KMEW Co Ltd
Current assignee: KMEW Co Ltd
Priority date: 2015-07-01
Filing date: 2015-07-01
Publication date: 2017-01-19
Anticipated expiration: 2035-07-01
Also published as: JP6687338B2

Abstract

【課題】コア層及びスキン層を有する無機質系の建築板が高温にさらされても、隣合う建築板の間に隙間が生じにくく、構造材に固定された建築板が脱落しにくい建築板を提供する。
【解決手段】本発明に係る建築板１は、水硬性無機質材料を含む成形材料から形成されるコア層２と、水硬性無機質材料を含む成形材料から形成され、コア層２を覆うスキン層３とを備え、スキン層３の絶乾比重がコア層２の絶乾比重よりも大きく、スキン層３の強熱収縮率が１０％以下であり、コア層２の強熱収縮率が１３％以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般には、建築板に関し、詳細には、水硬性無機質材料を主成分とする成形材料から形成され、コア層と、このコア層を覆うスキン層とを有する建築板に関する。

従来、セメントや石膏等の材料製の建築板は、建築物の外壁等、種々の建材用途として利用されている。このような建築板は、種々の材料から、種々の構造に形成される。例えば、特許文献１には、セメント系無機材料とケイ酸含有物質とを主成分とする基材層と、セメント系無機材料とケイ酸含有物質を主成分とし基材層の上に形成される表面層とからなる無機質板が記載されている。

このような建築板は、例えば複数並んで設置される。また建築板は、例えば建築物の構造材に金具によって固定される。

特開２００４−１２３３９９号公報

無機質系の建築板が、火事等の炎によって高温にさらされると、建築板に収縮が生じてしまう。特に、特許文献１に記載されているような複数の層を有する無機質板では、最も外側の層が高温にさらされやすいため、最も外側の層が収縮しやすい。

建築板に収縮が生じると、複数並んだ建築板の間に隙間が生じて、この隙間から建築物の内部に炎や高温の空気が侵入したり、構造材に固定された建築板が脱落したりすることがある。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、コア層及びスキン層を有する無機質系の建築板が高温にさらされても、隣合う建築板の間に隙間が生じにくく、構造材に固定された建築板が脱落しにくい建築板を提供することを目的とする。

本発明に係る建築板は、水硬性無機質材料を含む成形材料から形成されるコア層と、
水硬性無機質材料を含む成形材料から形成され、前記コア層を覆うスキン層とを備え、
前記スキン層の絶乾比重が前記コア層の絶乾比重よりも大きく、
前記スキン層の強熱収縮率が１０％以下であり、
前記コア層の強熱収縮率が１３％以下である。

本発明では、コア層及びスキン層を有する無機質系の建築板が高温にさらされても、隣合う建築板の間に隙間が生じにくく、構造材に固定された建築板が脱落しにくい建築板を提供することができる。

本発明に係る建築板の一例を示す断面図である。図２Ａは本発明に係る建築板の変形例を示す断面図である。図２Ｂは本発明に係る建築板の変形例を示す断面図である。本発明に係る建築板の製造に用いる押出成形機、及び押出成形機に備えられた金型の概略の平面図である。図３に示す押出成形機が備える金型の概略の断面図である。図５Ａは本発明で用いる中空成形体の概略の平面図である。図５Ｂは図５Ａで示す中空成形体の概略の側面図である。図６Ａは耐火加熱試験における試験体を示す断面図である。図６Ｂは耐火加熱試験における試験体の加熱を示す概略の断面図である。図６Ｃは耐火加熱試験における試験体の加熱温度を示す標準加熱温度曲線である。

以下、本発明を実施するための形態を説明する。

まず、本実施形態に係る建築板１の構成について説明する。

建築板１の形状は特に限定されないが、例えば、平面視矩形状である。

建築板１は、図１に示すように、水硬性無機質材料を含む成形材料から形成されるコア層２と、コア層２を覆う水硬性無機質材料を含む成形材料から形成されるスキン層３とを備える。

スキン層３の厚みは、１．０ｍｍ以上であることが好ましく、１．５ｍｍ以上であることがより好ましい。この場合、スキン層３の外観、強度といったスキン層３に求められる機能及び性能をより確保しやすい。スキン層３の厚みの上限は、特に限定されないが、例えば、建築板１全体の厚みの１／３以下であることが好ましい。

本実施形態では、コア層２の絶乾比重とスキン層３の絶乾比重とを比較すると、スキン層３の絶乾比重の方がコア層２の絶乾比重よりも大きい。これにより、コア層２を軽量化して建築板１全体を軽量化することができると共に、スキン層３をコア層２よりも高密度化してスキン層３の強度をコア層２よりも高くすることができる。スキン層３の絶乾比重が０．８以上であることが好ましい。スキン層３の絶乾比重の上限値は、特に限定されないが、例えば２．０である。コア層２の絶乾比重は特に限定されず、例えば０．７〜１．９の範囲内である。

本実施形態の建築板１は、スキン層３の強熱収縮率が１０％以下である。ここでいうスキン層３の強熱収縮率とは、スキン層３の形成に用いる成形材料から所定寸法の試験体を作製して、高温で加熱した後、この試験体の加熱前後の寸法の変化を測定することによって求められる寸法変化率のことをいう。スキン層３の強熱収縮率は、８％以下であることがより好ましい。

また本実施形態の建築板１は、コア層２の強熱収縮率が１３％以下である。ここでいうコア層２の強熱収縮率とは、コア層２の形成に用いる成形材料から所定寸法の試験体を作製して、高温で加熱した後、この試験体の加熱前後の寸法の変化を測定することによって求められる寸法変化率のことをいう。コア層２の強熱収縮率は、１０％以下であることがより好ましい。

建築板１が複数並んで設置されている場合に、スキン層３及びコア層２に収縮が生じると、隣合う建築板１の間に隙間が生じて、この隙間から炎、高温の空気等が侵入することがある。特にスキン層３には、建築板１を胴縁等の構造材に固定するための金具が打ち込まれるため、スキン層３に収縮が生じると、スキン層３から金具が取れて、建築板１が構造材から落下することがある。

しかしながら、本実施形態の建築板１では、スキン層３の強熱収縮率が１０％以下であり、コア層２の強熱収縮率が１３％以下であるため、建築板１が高温にさらされてもスキン層３及びコア層２が収縮しにくい。このため、スキン層３及びコア層２の収縮による、隣合う建築板１間の隙間の発生や、建築板１の落下を抑制することができる。特に本実施形態では、スキン層３の絶乾比重の方がコア層２の絶乾比重よりも大きく、スキン層３の強度が確保されているため、スキン層３から金具が取れにくく、建築板１の落下を特に抑制することができる。

次に、建築板１について更に詳しく説明する。

建築板１のコア層２は、上記の通り、水硬性無機質材料を含む成形材料から形成される。本明細書では、コア層２の形成に用いる成形材料をコア材料という。このコア材料は、例えば、無機質系主材、無機質系混和材、有機質系混和材、補強繊維、及び水を含有することができる。

無機質系主材は、ケイ素とカルシウムのうち少なくとも一方を含む化合物からなる。無機質系主材は、水硬性無機質材料であるセメントを主成分とする。無機質系主材は、更に、フライアッシュ、シリカヒューム、けい石粉からなる群から選択される一種以上の材料を含有することができる。

無機質系混和材は、例えば、マイカ、けい酸ソーダ等が含まれる。

有機質系混和材は、例えば、メチルセルロース、有機質系発泡粒子等が含まれる。有機系発泡粒子は、例えば、スチレン系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、及びアクリロニトリル系樹脂からなる群から選択される一種以上の材料を含有することができる。

補強繊維は、例えば、パルプ、ポリプロピレン繊維等が含まれている。

コア材料には、上記の原料以外に、更に無機質系発泡体が含まれていてもよい。無機質系発泡体は、例えば、パーライト、フライアッシュバルーン、及びバーミキュライトからなる群から選択される一種以上の材料を含有することができる。

コア材料に含まれる各物質の割合は特に限定されないが、例えば、コア材料に無機質系主材が７３〜９７重量％の範囲内、無機質系混和材が１〜２０重量％の範囲内、有機質系混和材が１〜３．５重量％の範囲内、補強繊維が１〜３．５重量％の範囲内で含まれていることが好ましい。

建築板１のスキン層３は、上記の通り、水硬性無機質材料を含む成形材料から形成される。本明細書では、スキン層３の形成に用いる成形材料をスキン材料という。このスキン材料は、例えば、無機質系主材、無機質系混和材、有機質系混和材、補強繊維、及び水を含有することができる。スキン材料は、更に添加剤を含んでもよい。

スキン材料に含まれる無機質系主材、無機質系混和材、有機質系混和材、及び補強繊維は、例えば、コア材料に含まれる無機質系主材、無機質系混和材、有機質系混和材、及び補強繊維と同じである。

スキン材料に含まれる各物質の割合は特に限定されないが、例えば、スキン材料に無機質系主材が６９．５〜９７．５重量％の範囲内、無機質系混和材が１〜２０重量％の範囲内、有機質系混和材が１〜３．５重量％の範囲内、補強繊維が１〜７重量％の範囲内で含まれていることが好ましい。

上記のコア材料及びスキン材料を成形することにより未硬化の成形体（グリーンシート）が作製される。この未硬化の成形体を養生して硬化させることにより、コア層２及びスキン層３を備える建築板１が得られる。

この未硬化の成形体を養生する工程では、例えば、常温養生、蒸気養生、オートクレーブ養生からなる群から選択される一種以上の養生を行う。本実施形態では特に、オートクレーブ養生を行うことが好ましい。

このオートクレーブ養生では、例えば、温度が１５０〜１８０℃の範囲内、気圧が０．５〜１．０ＭＰａの範囲内の条件で、２〜１０時間の範囲内で、未硬化の成形体を養生することが好ましい。この場合、セメントの結晶が安定化して、品質も安定させることができる。

成形体を養生した後、成形体を乾燥させる。乾燥方法は、特に限定されないが、例えば、熱風乾燥、遠赤外線乾燥が挙げられる。成形体を乾燥させることにより、成形体に含まれる水の割合（含水率）を調節することができる。成形体の含水率は、３〜２０％の範囲内であることが好ましい。この場合、成形体を軽く、且つ折れにくくすることができると共に、成形体の乾燥収縮による反り、収縮等の変形を小さくすることができる。

本実施形態では、スキン材料に含まれる成分の選択、無機質系混和材、セメント原料等の成分の量の調節、スキン層３の含水率の調節等の適宜の手法により、スキン層３の強熱収縮率を１０％以下に調節することができる。

また本実施形態では、コア材料に含まれる成分の選択、無機質系混和材、セメント原料等の成分の量の調節、コア層２の含水率の調節等の適宜の手法により、コア層２の強熱収縮率を１３％以下に調節することができる。

尚、建築板１の構造は、図１に示すものに限られない。例えば、コア層２とスキン層３との界面が凹凸形状を有していてもよい。この凹凸形状は、例えば、断面が四角形の凹凸が複数並んだ凹凸であってもよく、断面が三角形の凹凸が複数並んだジグザグ形状であってもよく、断面が円弧状の凹凸が複数並んだ波形状であってもよい。この場合、凍害現象によって、コア層２とスキン層３との層間剥離が生じることを抑制することができる。

図２Ａに示す建築板１のように、コア層２に複数の中空孔４が形成されていてもよい。すなわち、建築板１が中空構造を有していてもよい。建築板１が中空構造を有する場合、建築板１の更なる軽量化が可能となる。

更に、図２Ｂに示す建築板１のように、建築板１の対向する長辺にそれぞれ実部３１及び実部３２が設けられていてもよい。建築板１を複数並べて設置する場合、一方の建築板１の実部３１と、他方の建築板１の実部３２とを嵌合することにより、隣合う二つの建築板１を連結することができる。

建築板１の表面、すなわちスキン層３の表面に、必要に応じて、表面仕上げのためのシーラー及び塗料が塗布されていてもよい。

以下、本実施形態の建築板１の製造方法について詳しく説明する。

図１に示す建築板１は、例えばコア材料及びスキン材料を、押出成形機１０で押出成形することで製造される。図３には、その押出成形機１０の概略を示している。

図３の押出成形機１０は、第一押出機１１及び第二押出機１２を備える。第一押出機１１はスキン材料を押出すものであり、第二押出機１２はコア材料を押出すものである。第一押出機１１及び第二押出機１２は金型１００に接続されている。

図３に示すように、金型１００は、その先端に流入口１０３を、後端に押出口１０４を備える。流入口１０３は第一押出機１１と接続されている。このため、流入口１０３には第一押出機１１からスキン材料が流れ込む。

図４には、この金型１００の概略の断面図が示されている。この金型１００は上型１０１、下型１０２、中子１０５、流路１０６、流路１０７、及び流路１０８を備えている。上型１０１と下型１０２とは、上下に対向して重ねられている。

金型１００の内部には空洞が形成されている。この空洞内に中子１０５が設けられている。図４の断面図に現れる上型１０１の下面と、中子１０５の上面との間が、流路１０６であり、下型１０２の上面と、中子１０５の下面との間が、流路１０７である。流路１０６及び流路１０７は、流入口１０３と繋がっている。このため、流路１０６及び流路１０７には、スキン材料が流れる。

また図４の断面図に現れるように、中子１０５は、その流入口１０３付近から流入口１０３に向かって厚みが徐々に小さくなっている。また、中子１０５の押出口１０４側の端部は、押出口１０４に向かって厚みが徐々に小さくなっている。中子１０５の押出口１０４側の先端は、押出口１０４と対向するように配置されている。中子１０５の先端部の上面は、先端に向かう平坦な傾斜面１１１として形成され、中子１０５の先端部の下面は先端に向かう平坦な傾斜面１１２として形成されている。

図４の断面図に現れるように、中子１０５の内部に流路１０８が形成されている。この流路１０８は第二押出機１２と接続されている。詳細には、中子１０５内の流路１０８は、第二押出機１２とパイプ１７を介して連結している。このため、流路１０８には、第二押出機１２で混練されたコア材料が流れ込む。また、中子１０５の先端には、流路１０８に通じる矩形の開口部１１０が形成されている。

これらの流路１０６、流路１０７、及び流路１０８は、図４の断面図に現れるように、金型１００内における流路１０６及び流路１０７に対して押出口１０４側に設けられた合流部１０９で合流している。このため、押出口１０４は、流路１０６、流路１０７、及び流路１０８と接続している。

以下、上記の押出成形機１０によって建築板１が製造される手順を説明する。

まず、図３に示す第一押出機１１の投入口１３にスキン材料を投入すると共に、図３に示す第二押出機１２の投入口１５にコア材料を投入する。スキン材料及びコア材料は、それぞれ、第一押出機１１内に設けられたスクリュー１４、及び第二押出機１２内に設けられたスクリュー１６によって混練されながら搬送される。

次に、コア材料は第二押出機１２からパイプ１７を介して流路１０８に流入する。また、スキン材料は第一押出機１１から流入口１０３を通って流路１０６及び流路１０７に流入する。

次に、流路１０８を通ったコア材料が開口部１１０に達する。開口部１１０から吐出されるコア材料は、開口部１１０の形状に合わせて板状に成形される。また、流路１０６を通ったスキン材料と流路１０７を通ったスキン材料とが合流部１０９において合流する。これにより、板状に成形されたコア材料の外側が、スキン材料によって包まれる。

次に、コア材料がスキン材料によって包まれたまま、コア材料及びスキン材料が押出口１０４から押し出される。このコア材料及びスキン材料を任意の長さで切断することにより、未硬化の成形体（グリーンシート）が形成される。この未硬化の成形体を養生して硬化させることにより、コア層２とスキン層３とを備える建築板１が製造される。

また、図２に示されるような中空構造を有する建築板１を製造する場合には、例えば図５Ａ及び図５Ｂに示す中空形成体２００が使用される。中空形成体２００は、本体部２０１と、複数の突出棒２０２とを備える。この複数の突出棒２０２は、所定の間隔をあけて一列に並ぶと共に、互いに平行に設けられている。複数の突出棒２０２の寸法はいずれも同じである。この中空形成体２００は、流路１０８の内部に配置可能な寸法を有する。

中空形成体２００は、例えば、図４に示す中子１０５の流路１０８内に設けられる。この場合、複数の突出棒２０２の一部が開口部１１０から突出する。中空形成体２００を流路１０８内に設けた中子１０５を金型１００内に設け、この金型１００を使用して押出成形することで、図２Ａに示すような中空構造を有する建築板１が製造される。また、図２Ａに示す建築板１の対向する長辺に切削等の加工を施すことにより、図２Ｂに示すように対向する長辺に沿ってそれぞれ実部３１及び実部３２が形成された建築板１が得られる。

以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。

（実施例１〜４、比較例１、２）
無機質系主材、無機質系混和材、有機質系混和材、補強繊維、及び水を、下記の表１に示す割合で配合することで、コア材料及びスキン材料を調製した。尚、表１中の水含有量は、コア材料及びスキン材料の各々における全固形分に対する水の比率である。併せて、無機質系主材に含まれるセメント原料の割合を表１に示す。このコア材料及びスキン材料を、第一押出機１１、第二押出機１２、及び図４に示す金型１００を備える押出成形機１０を使用して成形し、成形体を作製した。この成形体をオートクレーブ内で１７０℃、０．８ＭＰａ、７時間の条件で養生して硬化させた後、更に乾燥機によって含水率を１０％に調節することにより、幅４８０ｍｍ、長さ３１００ｍｍ、厚み１６ｍｍの寸法を有し、且つ図１に示すようにコア層２とスキン層３とを備えた建築板１を製造した。この建築板１におけるスキン層３の厚みは２ｍｍである。

（評価）
＜絶乾比重＞
建築板１のコア層２及びスキン層３の絶乾比重を、アルキメデス法によって測定した。その結果を下記の表１に示す。

＜強熱収縮率＞
実施例１〜４、比較例１、２のスキン材料から、幅５０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚み１６ｍｍの試験体を作製し、これを１０５℃、２４時間の条件で乾燥した。この試験体を９００℃で２０分間加熱した後、各試験体の幅と長さを測定した。そして、加熱前の試験体の寸法に対する、加熱後の試験体の寸法の変化率から、スキン層の強熱収縮率を求めた。

同様にして、実施例１〜４、比較例１、２のコア材料から試験体を作製した。この試験体を９００℃で２０分間加熱した後、各試験体の幅と長さを測定した。そして、加熱前の試験体の寸法に対する、加熱後の試験体の寸法の変化率から、コア層の強熱収縮率を求めた。

コア層の強熱収縮率、及びスキン層の強熱収縮率を下記の表１に示す。
＜防耐火試験＞
図６Ａに示すように、間柱５に、厚さ９．５ｍｍ及び１２．５ｍｍの２枚のせっこうボードを重ねた内壁６を設置すると共に、内壁６と対向するように建築板１を複数並べて設置することにより、試験体７を作製した。ここで建築板１に対して、内壁６が配置されている側を屋内側、反対側を屋外側とする。

図６Ｂに示すように、試験体７の上下を反力フレーム８１及びジャッキ８２で固定することで加熱炉８に固定した後、加熱炉８の炎８３によって試験体７を屋外側から加熱した。試験体７の加熱温度は、図６Ｃに示す標準加熱温度曲線に沿うように調節した。そして、非加熱側へ１０秒を超えて火炎の噴出がないものを合格、この条件を満たさないものを不合格と判定した。その結果を下記の表１に示す。

表１に示すように、スキン層３の絶乾比重がコア層２の絶乾比重よりも大きく、且つスキン層３の強熱収縮率が１０％以下であり、コア層２の強熱収縮率が１３％以下である実施例１〜４は、防耐火試験において合格と判定されている。

これに対して、スキン層３の強熱収縮率が１０％より大きい比較例１の試験体は、防耐火試験において不合格と判定されている。また、コア層２の強熱収縮率が１３％より大きい比較例２の試験体は、防耐火試験において不合格と判定されている。

すなわち「スキン層３の絶乾比重がコア層２の絶乾比重よりも大きく、且つスキン層３の強熱収縮率が１０％以下であり、コア層２の強熱収縮率が１３％以下である」という条件を満たす建築板１は、高温にさらされてもスキン層３及びコア層２が収縮しにくい。このため、スキン層３及びコア層２の収縮による、隣合う建築板１間の隙間の発生を抑制することができ、この隙間から炎が侵入することを抑制することができる。一方、上記の条件を満たさない建築板１は、高温にさらされるとスキン層３及びコア層２が収縮して、隣合う建築板１間に隙間が生じてしまい、この隙間から炎が侵入してしまう。

１建築板
２コア層
３スキン層

Claims

水硬性無機質材料を含む成形材料から形成されるコア層と、
水硬性無機質材料を含む成形材料から形成され、前記コア層を覆うスキン層とを備え、
前記スキン層の絶乾比重が前記コア層の絶乾比重よりも大きく、
前記スキン層の強熱収縮率が１０％以下であり、
前記コア層の強熱収縮率が１３％以下であることを特徴とする建築板。