JP3793410B2

JP3793410B2 - 木片セメント板

Info

Publication number: JP3793410B2
Application number: JP2000336262A
Authority: JP
Inventors: 陽一池本; 敬佐原; 喜浩中尾
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2000-11-02
Filing date: 2000-11-02
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2020-11-02
Also published as: JP2002145653A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外壁などの建築材料として用いられる木片セメント板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、木片セメント板や木片セメント積層板は、セメント硬化体の防火性や耐水性と、木片の加工性や釘打ち性を合わせ持つことから、主に建物の外壁などに用いられており、例えば、ポルトランドセメントを主成分とするセメント組成物と木片と水とを混合した後、これらの混合物を成形型に供給し、加圧加熱することにより所定の形状に賦形し、硬化させて製造されている。
【０００３】
このような木片セメント板や木片セメント積層板を建物の外壁などに用いた場合、ある程度の防火性能は発現するものの、長時間の耐火性能は、木片の燃焼時の収縮によるクラックの発生により劣るといった点が指摘されている。このため、特開平６−３２２８５９号公報に記載されるように、木片を防炎剤で処理し、木片の燃焼を抑制したり、特開平７−３１７２０１号公報に記載されるように、加熱時に結晶水を放出する水和物結晶などを混入して温度上昇を抑制することが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者のように、木片を防炎処理した場合、木片の燃焼速度が遅くなり、耐火時間は延びるものの、木片燃焼時の収縮量を抑えることはできず、長時間の耐火性能を付与することはできないという問題がある。
【０００５】
また、後者のように、水和物結晶などを混入した場合、水和物結晶の結晶水がなくなるまで耐火時間は延びるものの、木片燃焼時の収縮によるクラックの発生を抑えることが困難であるという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、長時間の加炎状態においても、収縮を抑制して耐火性能に優れた木片セメント板を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、セメント、木片および平均粒径０．５〜５．０ｍｍ、ＳｉＯ₂含有率３２〜４０％、強熱減量９〜１６重量％であるバーミキュライトからなる木片セメント板であって、前記バーミキュライトの含有量が得られた木片セメント板の０．５〜１０重量％であることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項１記載の発明において、木片セメント板に使用されるセメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメントなどのポルトランドセメントを主成分とするものが使用できる。
【００１１】
成形工程にホットプレスなどの加熱工程を使用する場合には、硬化時間を短縮できるので、ポルトランドセメントに熱硬化成分を添加することもできる。
【００１２】
前記熱硬化成分としては、例えば、アルミナセメント、無水石膏および半水石膏から選ばれる成分が単独または２種以上混合状態にて主成分として使用することができる。つまり、ポルトランドセメントとこれら成分から、エトリンガイト（３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・３ＣａＳＯ₄・３２Ｈ₂Ｏ）が生成してセメントを硬化させる。
【００１３】
前記セメントには、セメントの一部に代えて、珪砂、フライアッシュ、マイカ、珪ソウ士、シリカヒューム、高炉スラグなどの充填材や、必要に応じてパーライト、シラスバルーン、フライアッシュバルーン、太平洋セメント社製の商品名「Ｅ−スフィアーズ」、ガラスバルーンなどの無機軽量骨材や、スチレンビーズやポリエチレンビーズなどの有機軽量骨材に置換してもよい。
【００１４】
請求項１記載の発明において、木片セメント板に使用される木片としては特に限定されるものではないが、新木材および建築廃木材などから作製された木チップを細分化した木片が好適に使用でき、樹種としては、例えば、杉、檜、松、栂、さわら、樫、なら、かば、ブナ、オーク、ラワン、ひば、栗、けやき、椎、柳、竹などが挙げられる。
【００１５】
請求項１記載の発明において、木片セメント板に使用されるバーミキュライトは、高温時に膨張し、木片セメント板の収縮挙動を抑制するものであり、このバーミキュライトとしては、平均粒径が０．５〜５．０ｍｍ、ＳｉＯ₂含有率が３２〜４０％、強熱減量が９〜１６重量％であるものに限定される。
【００１６】
前記バーミキュライトの平均粒径が０．５ｍｍより小さいと、バーミキュライト一粒の膨張力が小さく、セメント硬化体全体を膨張させることができなくなり、平均粒径が５．０ｍｍより大きいと、バーミキュライト周辺だけが局部的に膨張しすぎて爆裂となり、木片セメント板に損傷を与えるため逆効果である。また、バーミキュライトのＳｉＯ₂含有率が３２％より少ないと、バーミキュライト内に存在する水の水素結合率が少なくなりすぎて低温から膨張しすぎ、ＳｉＯ₂含有率が４０％を超えると、膨張開始温度が高温になりすぎる。このため、木片の燃焼やセメント結合水の脱離と並行してバーミキュライトの膨張を起こさせるには、ＳｉＯ₂含有率が３２〜４０％に限定される。さらに、バーミキュライトの強熱減量が９重量％より少ないと、膨張率が不足し、強熱減量が１６重量％を超えると、膨張しすぎてセメント硬化体を破壊してしまう。これらの条件を満たすバーミキュライトとしては、オーストラリア産バーミキュライトや南アフリカ産バーミキュライトなどが挙げられる。
【００１７】
請求項１記載の発明において、バーミキュライトの含有量は、得られた木片セメント板の０．５〜１０重量％に限定される。前記バーミキュライトが０．５重量％より少ないと、膨張率が不足し、バーミキュライトが１０重量％より大きいと、膨張しすぎ、セメント硬化体を破壊してしまう。
【００１８】
請求項１記載の発明において、木片セメント板のセメント組成物、木片および水の混合割合は、セメント組成物が１００重量部に対し、木片が５〜４０重量部および水が３０〜１００重量部であることが好ましい。
【００１９】
前記木片が５重量部未満の場合には、補強効果が得られず、強度不足となるとともに、比重が大きくなり、木片セメント板の重量が大きくなるおそれがある。また、木片が４０重量部を超えると、セメント硬化成分によるバインダーが少なくなりすぎ、逆に強度が低下するおそれがある。
【００２０】
前記水が３０重量部未満の場合には、セメントの水和反応が不十分となり、強度低下を引き起こす。また、水が１００重量部を超えると、水和反応に使われなかった水が空隙としてセメント硬化体内に残存し、成形された木片セメント板が不均質で強度がでなくなる。
【００２１】
請求項１記載の発明によれば、加炎時に木片の燃焼やセメント水和物の結合水の脱離による収縮挙動に対し、バーミキュライトの膨張が作用し、木片セメント板のクラックの発生を抑制するため、裏面に炎や熱を伝えにくく、耐火性に優れた木片セメント板を得ることができる。
【００２２】
請求項２記載の発明において、木片セメント板に使用されるセメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメントなどのポルトランドセメントを主成分とするものが使用できる。
【００２３】
成形工程にホットプレスなどの加熱工程を使用する場合には、硬化時間を短縮できるので、ポルトランドセメントに熱硬化成分を添加することもできる。
【００２４】
前記熱硬化成分としては、例えば、アルミナセメント、無水石膏および半水石膏から選ばれる成分が単独または２種以上混合状態にて主成分として使用することができる。つまり、ポルトランドセメントとこれら成分から、エトリンガイト（３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・３ＣａＳＯ₄・３２Ｈ₂Ｏ）が生成してセメントを硬化させる。
【００２５】
前記セメントには、セメントの一部に代えて、珪砂、フライアッシュ、マイカ、珪ソウ士、シリカヒューム、高炉スラグなどの充填材や、必要に応じてパーライト、シラスバルーンなどの無機軽量骨材や、スチレンビーズやポリエチレンビーズなどの有機軽量骨材に置換してもよい。
【００２６】
請求項２記載の発明において、木片セメント板に使用される木片としては特に限定されるものではないが、新木材および建築廃木材などから作製された木チップを細分化した木片が好適に使用でき、樹種としては、例えば、杉、檜、松、栂、さわら、樫、なら、かば、ブナ、オーク、ラワン、ひば、栗、けやき、椎、柳、竹などが挙げられる。
【００２７】
請求項２記載の発明において、木片セメント板に使用され無機中空粒子としては、平均粒径が２０〜６００μｍ、かさ比重が０．２〜０．５、中空率が５０〜９０％であるものに限定される。
【００２８】
前記無機中空粒子の平均粒径が２０μｍより小さいと、中空部空気層の断熱性と膨張力が小さく、十分な効果が発現できなくなり、平均粒径が６００μｍより大きいと、空気層が局在化し、木片セメント板全体の断熱性が不均一になり、逆効果である。また、無機中空粒子のかさ比重が０．２より小さいと、成形工程で中空粒子がつぶれやすく、かさ比重が０．５を超えると、断熱性が低下する。さらに、無機中空粒子の中空率が５０％より小さいと、断熱性が不足し、９０％を超えると、中空粒子が成形工程などでつぶれやすく、均一に空気層を分散させることが困難となる。このような条件を満たす無機中空粒子としては、フライアッシュバルーン、中空ガラスビーズ、太平洋セメント社製の商品名「Ｅ−スフィアーズ」などが挙げられる。
【００２９】
請求項２記載の発明において、無機中空粒子の含有量は、得られた木片セメント板の１０〜６０体積％に限定される。無機中空粒子が１０体積％より少ないと、断熱効果が低すぎ、無機中空粒子が６０体積％を超えると、木片セメント板の曲げ強度が十分に発現しなくなる。
【００３０】
請求項２記載の発明において、木片セメント板のセメント組成物、木片および水の混合割合は、セメント組成物が１００重量部に対し、木片が５〜４０重量部および水が３０〜１００重量部であることが好ましい。
【００３１】
前記木片が５重量部未満の場合には、補強効果が得られず、強度不足となるとともに、比重が大きくなり、木片セメント板の重量が大きくなるおそれがある。また、木片が４０重量部を超えると、セメント硬化成分によるバインダーが少なくなりすぎ、逆に強度が低下するおそれがある。
【００３２】
前記水が３０重量部未満の場合には、セメントの水和反応が不十分となり、強度低下を引き起こす。また、水が１００重量部を超えると、水和反応に使われなかった水が空隙としてセメント硬化体内に残存し、成形された木片セメント板が不均質で強度がでなくなる。
【００３３】
請求項２記載の発明によれば、無機中空粒子の空気層が木片セメント板内に分散されて存在するため、片面側からの加炎時に熱を反対側に伝える速度を大幅に遅らせることができるとともに、木片の燃焼やセメント水和物の結合水の脱離による収縮挙動に対し、無機中空粒子の空気層の膨張が抵抗し、木片セメント板のクラックの発生を抑制するため、裏面に炎や熱を伝えにくく、耐火性に優れた木片セメント板を得ることができる。
【００３４】
請求項３記載の発明において、木片セメント板１，２に使用されるセメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメントなどのポルトランドセメントを主成分とするものが使用できる。
【００３５】
成形工程にホットプレスなどの加熱工程を使用する場合には、硬化時間を短縮できるので、ポルトランドセメントに熱硬化成分を添加することもできる。
【００３６】
前記熱硬化成分としては、例えば、アルミナセメント、無水石膏および半水石膏から選ばれる成分が単独または２種以上混合状態にて主成分として使用することができる。つまり、ポルトランドセメントとこれら成分から、エトリンガイト（３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・３ＣａＳＯ₄・３２Ｈ₂Ｏ）が生成してセメントを硬化させる。
【００３７】
前記セメントには、セメントの一部に代えて、珪砂、フライアッシュ、マイカ、珪ソウ士、シリカヒューム、高炉スラグなどの充填材や、必要に応じてパーライト、シラスバルーン、フライアッシュバルーン、太平洋セメント社製の商品名「Ｅ−スフィアーズ」、ガラスバルーンなどの無機軽量骨材や、スチレンビーズやポリエチレンビーズなどの有機軽量骨材に置換してもよい。
【００３８】
請求項３記載の発明において、木片セメント板１，２に使用される木片としては特に限定されるものではないが、新木材および建築廃木材などから作製された木チップを細分化した木片が好適に使用でき、樹種としては、例えば、杉、檜、松、栂、さわら、樫、なら、かば、ブナ、オーク、ラワン、ひば、栗、けやき、椎、柳、竹などが挙げられる。
【００３９】
請求項３記載の発明において、木片セメント板１に使用されるバーミキュライトは、高温時に膨張し、木片セメント板１の収縮挙動を抑制するものであり、このバーミキュライトは、平均粒径が０．５〜３．０ｍｍ、ＳｉＯ₂含有率が４０〜５０％、強熱減量が１０〜１５重量％であることが好ましい。
【００４０】
前記バーミキュライトの平均粒径が０．５ｍｍより小さいと、バーミキュライト一粒の膨張力が小さく、セメント硬化体全体を膨張させることができなくなるおそれがあり、平均粒径が３．０ｍｍより大きいと、バーミキュライト周辺だけが局部的に膨張しすぎて爆裂となり、木片セメント板に損傷を与えるため逆効果となる可能性がある。また、バーミキュライトのＳｉＯ₂含有率が４０％より少ないと、バーミキュライト内に存在する水の水素結合率が少なくなりすぎて低温から膨張しすぎ、ＳｉＯ₂含有率が５０％を超えると、膨張開始温度が高温になりすぎるため、木片の燃焼やセメント結合水の脱離と並行してバーミキュライトの膨張を起こさせるには、ＳｉＯ₂含有率が４０〜５０％が好ましい。さらに、バーミキュライトの強熱減量が１０重量％より少ないと、膨張率が不足し、強熱減量が１５重量％を超えると、膨張しすぎてセメント硬化体を破壊してしまうことが懸念される。これらの条件を満たすバーミキュライトとしては、オーストラリア産バーミキュライトや南アフリカ産バーミキュライトなどが挙げられる。
【００４１】
請求項３記載の発明において、バーミキュライトの含有量は、得られた木片セメント板１の０．５〜１０重量％に限定される。前記バーミキュライトが０．５重量％より少ないと、膨張率が不足し、バーミキュライトが１０重量％より大きいと、膨張しすぎ、セメント硬化体を破壊してしまう。
【００４２】
請求項３記載の発明において、木片セメント板１のセメント組成物、木片および水の混合割合は、セメント組成物が１００重量部に対し、木片が５〜４０重量部および水が３０〜１００重量部であることが好ましい。
【００４３】
前記木片が５重量部未満の場合には、補強効果が得られず、強度不足となるとともに、比重が大きくなり、木片セメント板の重量が大きくなるおそれがある。また、木片が４０重量部を超えると、セメント硬化成分によるバインダーが少なくなりすぎ、逆に強度が低下するおそれがある。
【００４４】
前記水が３０重量部未満の場合には、セメントの水和反応が不十分となり、強度低下を引き起こす。また、水が１００重量部を超えると、水和反応に使われなかった水が空隙としてセメント硬化体内に残存し、成形された木片セメント板が不均質で強度がでなくなる。
【００４５】
請求項３記載の発明において、木片セメント板２の木片量は、得られた木片セメント板２の３〜１５重量％に限定される。木片セメント板２は、加炎時に木片燃焼とバーミキュライト膨張により脆弱になる木片セメント板１を補強するため、緻密かつ高強度であるある必要があり、そのため、木片量が３重量％未満であると、木片の補強効果が不足し、強度が低下する。また、１５重量％を超えると、通常時の強度は発現しても、加炎時の木片燃焼により急激に強度が低下してしまう。
【００４６】
請求項３記載の発明において、木片セメント板２のかさ比重は、１．０〜１．８に限定される。木片セメント板２のかさ比重が１．０未満であると、たとえ木片量が適正であっても強度は低くなってしまい、かさ比重が１．８を超える木片セメント板を得ることは上記木片量の範囲内では困難である。
【００４７】
請求項３記載の発明において、木片セメント板２の厚みは、０．５〜１０ｍｍに限定される。木片セメント板２の厚みが０．５ｍｍより薄いと、補強効果が期待できず、厚みが１０ｍｍを超えると、木片セメント積層板が重くなりすぎる。
【００４８】
請求項３記載の発明において、木片セメント板２のセメント組成物と水の混合割合は、セメント組成物が１００重量部に対し、水が３０〜１００重量部であることが好ましい。
【００４９】
前記水が３０重量部未満の場合には、セメントの水和反応が不十分となり、強度低下を引き起こす。また、水が１００重量部を超えると、水和反応に使われなかった水が空隙としてセメント硬化体内に残存し、成形された木片セメント板２が不均質で強度がでなくなる。
【００５０】
請求項３記載の発明によれば、木片セメント積層板を形成する木片セメント板１には、バーミキュライトが添加されていることにより、加炎時に木片の燃焼やセメント水和物結合水の脱離による収縮挙動に対し、バーミキュライトが作用し、クラックの発生を抑制する。このため、木片セメント板２側に炎や熱を伝えにくく、耐火性に優れたものとなる。そして、バーミキュライトが内部で膨張した木片セメント板１は脆弱となり、強度が徐々に低下してくるが、この際、比較的緻密な木片セメント板２が木片セメント板１を補強することから、加炎中も積層板としての強度を維持することができ、より長時間の耐火性能を発現させることができる。
【００５１】
【実施例】
（実施例１−１〜１−３および比較例１−１〜１−５）
以下、本発明の木片セメント板の実施例１−１〜１−３および比較例１−１〜１−５について説明する。
【００５２】
これらの木片セメント板の実施例および比較例は、下記の表１に示す組成を表１に示す配合で作製したものである。
【００５３】
【表１】

【００５４】
これらの配合で調整した組成物をヘンシェルミキサーで混合し、得られた混合物を金属製の型上に散布堆積させ、圧縮した後、養生硬化させて厚み１２ｍｍの木片セメント板を得た。
【００５５】
これらの木片セメント板の実施例１−１〜１−３および比較例１−１〜１−５について、得られた木片セメント板を９００ｍｍ×９００ｍｍに切断し、それぞれＪＩＳＡ１３０４に準拠した耐火試験方法により加熱した。加熱時間３０分経過時点での木片セメント板の裏面温度と、木片セメント板に発生した亀裂の状態を目視で観察し、以下の判定基準で評価した。
【００５６】
○：貫通亀裂のないもの ×：亀裂が貫通しているもの
これらの結果を表２に示す。
【００５７】
【表２】

【００５８】
表２から木片セメント板の実施例１−１〜１−３は、裏面の温度が低く、亀裂の発生も認められず、耐火性に優れているが、比較例１−１〜１−５は、裏面の温度が高く、亀裂が発生し、耐火性に劣る。
（実施例２−１〜２−２および比較例２−１〜２−３）（参考例）
以下、本発明の木片セメント板の実施例２−１〜２−２および比較例２−１〜２−３について説明する。
【００５９】
これらの木片セメント板の実施例および比較例は、下記の表３に示す組成を表３に示す配合で作製したものである。
【００６０】
【表３】

【００６１】
これらの配合で調整した組成物をヘンシェルミキサーで混合し、得られた混合物を金属製の型上に散布堆積させ、圧縮した後、養生硬化させて厚み１２ｍｍの木片セメント板を得た。
【００６２】
無機中空粒子としては、フライアッシュバルーン（ブルーサークルアッシュ社製）を用いた。
【００６３】
これらの木片セメント板の実施例２−１〜２−２および比較例２−１〜２−３について、それぞれ耐火性能、曲げ強度の各試験を行った。
【００６４】
耐火性能については、得られた木片セメント板を９００ｍｍ×９００ｍｍに切断し、ＪＩＳＡ１３０４に準拠した耐火試験方法により加熱し、加熱時間３０分経過時点での木片セメント板の裏面温度と、木片セメント板に発生した亀裂の状態を目視で観察し、以下の判定基準で評価した。
【００６５】
○：貫通亀裂のないもの ×：亀裂が貫通しているもの
曲げ強度については、得られた木片セメント板を５０ｍｍ×１５０ｍｍに切断し、ＪＩＳＡ１４０８に準拠して行った。
【００６６】
これらの結果を表４に示す。
【００６７】
【表４】

【００６８】
表４から木片セメント板の実施例２−１〜２−２は、裏面の温度が低く、亀裂の発生も認められず、耐火性に優れているが、比較例２−１、２−３は、裏面の温度が高く、亀裂が発生し、耐火性に劣る。また、比較例２−２は、曲げ強度に劣る。
（実施例３−１〜３−４および比較例３−１〜３−４）（参考例）
以下、本発明の木片セメント積層板の実施例３−１〜３−４および木片セメント積層板、木片セメント板の比較例３−１〜３−４について説明する。
【００６９】
これらの木片セメント積層板の実施例および木片セメント積層板、木片セメント板の比較例は、下記の表５に示す組成を表５に示す配合で作製したものである。
【００７０】
【表５】

【００７１】
これらの配合で調整した組成物をヘンシェルミキサーで混合し、まず、得られた木片セメント板１の混合物を金属製の型上に散布堆積させ、次いで、得られた木片セメント板２の混合物をその上に散布堆積させて圧縮した後、養生硬化させて厚み１２ｍｍの木片セメント積層板を得た。また、木片セメント板１の混合物を金属製の型上に散布堆積させ、圧縮した後、養生硬化させて厚み１２ｍｍの木片セメント板１を得た。
【００７２】
これらの木片セメント積層板の実施例３−１〜３−４および木片セメント積層板、木片セメント板の比較例３−１〜３−４について、９００ｍｍ×９００ｍｍに切断し、それぞれＪＩＳＡ１３０４に準拠した耐火試験方法により加熱した。加熱時間４５分経過時点での木片セメント積層板の裏面温度と、木片セメント積層板に発生した亀裂の状態を目視で観察し、以下の判定基準で評価した。
【００７３】
○：貫通亀裂のないもの △：貫通はしていないが、多数の微細亀裂があるもの ×：亀裂が貫通しているもの
これらの結果を表６に示す。
【００７４】
【表６】

【００７５】
表６から木片セメント積層板の実施例３−１〜３−４は、裏面の温度が低く、亀裂の発生も認められず、耐火性に優れているが、木片セメント積層板の比較例３−１〜３−３は、裏面の温度が高く、亀裂や微細亀裂が発生し、耐火性に劣る。また、木片セメント板の比較例３−４も、裏面の温度が高く、亀裂や微細亀裂が発生し、耐火性に劣る。
【００７６】
【発明の効果】
以上のように請求項１記載の発明によれば、加炎時に木片の燃焼やセメント水和物の結合水の脱離による収縮挙動に対し、バーミキュライトの膨張が作用し、木片セメント板のクラックの発生を抑制するため、裏面に炎や熱を伝えにくく、耐火性に優れた木片セメント板を得ることができる。

Claims

セメント、木片および平均粒径０．５〜５．０ｍｍ、ＳｉＯ_２含有率３２〜４０％、強熱減量９〜１６重量％であるバーミキュライトからなる木片セメント板であって、前記バーミキュライトの含有量が得られた木片セメント板の０．５〜１０重量％であることを特徴とする木片セメント板。