JP4008169B2 - Manufacturing method of inorganic board - Google Patents

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    • C04B2111/20Resistance against chemical, physical or biological attack
    • C04B2111/29Frost-thaw resistance

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は建築材料等に使用される無機質板の製造方法に関するものである。
【0002】
【発明の背景】
例えば外壁材や屋根材等に使用される無機質板はセメントと補強繊維とを含有する原料混合物を水に分散せしめたスラリーを抄造してマットをフォーミングし、該マットをプレスした後養生して硬化せしめる方法(湿式法)によって製造される。
上記湿式法の場合には通常マットは複数層(5〜15層)積層される。
【0003】
【従来の技術】
上記湿式法にあっては製品の曲げ強度、収縮値、耐凍害値を改良するためにポリビニルアルコール粉末を添加することが提案されている(特開平8−245257号)。
上記提案ではポリビニルアルコール粉末をスリラー中で実質的に溶解させないようにして抄造し、マット養生時には該ポリビニルアルコール粉末を溶解させ、乾燥工程において耐水性層を形成する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記提案にあってはマット養生時にポリビニルアルコール粉末をマット中に溶け出させるのであるが、均一な耐水性層が形成されにくく、特に積層マットの場合には該ポリビニルアルコールが層間にまたがって溶出しにくく、ポリビニルアルコールの添加効果が充分発揮されないという問題点がある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明はセメントと補強繊維とを含有する原料混合物と更に鹸化度95%以上でかつ重合度1500以上のポリビニルアルコール粉末とを水に分散せしめてスラリーとし、該スラリーを抄造してマットをフォーミングし、該マットを10〜300kgf/cm2の圧力でプレスした後養生し、該養生中に80℃以上の温度を及ぼす無機質板の製造方法を提供するものである。上記ポリビニルアルコール粉末の粒径は65〜95メッシュであることが望ましく、また該ポリビニルアルコール粉末は原料混合物中に0.5〜5重量%配合されていることが望ましい。また本発明は抄造されたマットを複数層積層して積層マットとする場合に有用である。該養生は温度65〜95℃の蒸気養生と温度100〜200℃のオートクレーブ養生との二段階で行われることが望ましく、プレス時間は5〜30秒であることが望ましい。
【0006】
【作用】
鹸化度95%以上でかつ重合度が1500以上のポリビニルアルコールは常温ではスラリー中で殆ど溶解せず、抄造されたマット中に粉末として分散している。このマットを150〜300 kgf/cm2 の高圧でプレスすると、該マット中の水分は搾出され、それに伴なって該マット中のポリビニルアルコール粉末も移動してマット全体に均一に分散する。積層マットの場合でも該高圧プレスによれば上記ポリビニルアルコール粉末の移動は層間にまたがって行われる。
このようにマットを養生するが、該養生中に80℃以上の温度を及ぼすと該ポリビニルアルコール粉末は溶解する。上記したように該ポリビニルアルコール粉末は高圧プレスによってマット全体に均一に分散しているので、マット内には均一なポリビニルアルコール溶解層が形成され、該マットは該ポリビニルアルコール溶解層によって優れた耐水性、耐凍害性、機械的強度が付与される。特に積層マットでは該ポリビニルアルコール溶解層が層間にまたがって形成されるので、層間密度性が向上し、層間からの水分の侵入が抑制され、耐凍結性が格段に向上する。
【0007】
【発明の実施形態】
本発明を以下に詳細に説明する。
〔セメント〕
本発明に使用されるセメントとは、ケイ酸カルシウムを主成分とした水硬性の無機粉体であり、このような無機粉体としては、例えばポルトランドセメント、あるいはポルトランドセメントに高炉スラグを混合した高炉セメント、フライアッシュを混合したフライアッシュセメント、火山灰や白土等のシリカ物質を混合したシリカセメント、アルミナセメント、高炉スラグ等がある。
【0008】
〔補強繊維〕
本発明に用いられる補強繊維としては、ポリエステル繊維、脂肪族または芳香族ポリアミド繊維、アクリル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維等のポリオレフィン繊維、ビニリデン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリウレタン繊維、ビニロン、レーヨン、キュプラ、アセテート等の化学繊維、パルプ、木片等の木質繊維、木綿、竹繊維、ヤシ繊維、羊毛、絹等の天然繊維、あるいは上記化学繊維や天然繊維の再生繊維等の有機繊維、ガラス繊維、岩綿、セラミック繊維、カーボン繊維等の無機繊維等の繊維を混合した混合繊維がある。上記例示は本発明を限定するものではない。
【0009】
〔無機粉体〕
本発明においては、セメント以外更にケイ砂、ケイ石粉、パーライト、シラスバルーン、高炉スラグ、膨張頁岩、膨張粘土、焼成ケイ藻土、石膏粉、フライアッシュ、石炭ガラ、汚泥焼却灰等の無機粉体が添加されてもよい。
【0010】
〔第三成分〕
上記混合物には、所望なれば更に硫酸アルミニウム、硫酸マグネシウム、アルミン酸塩類、水ガラス等の硬化促進剤やロウ、ワックス、パラフィン、界面活性剤、シリコン等の防水剤や撥水剤等が混合されてもよい。
【0011】
〔ポリビニルアルコール〕
本発明で使用されるポリビニルアルコール粉末は鹸化度95%以上、重合度1500以上のものである。このようなポリビニルアルコール粉末は40℃以下では殆ど水に溶解せず、しかし80℃以上の温度になると徐々に水に溶解するようになる。該ポリビニルアルコール粉末はスラリー粘度が余り上昇しないようにするため、かつ養生時の加熱により円滑に溶解させるためには、重合度は5000以下とすることが望ましい。
更に該ポリビニルアルコール粉末は溶解を円滑にするため95メッシュ以下の粒度にすることが望ましいが、65メッシュ以下になると微粉が散乱し易くなり、またスラリーに均一に分散させにくくなる。
【0012】
〔スラリーの調整〕
上記原料を混合して水に分散してスラリーを調製するが、原料混合物中にセメントは通常30〜40重量%、無機粉体は通常40〜60重量%、補強繊維は通常5〜15重量%が含まれる。
上記原料混合物には上記ポリビニルアルコール粉末が通常0.5〜5重量%添加される。ポリビニルアルコール粉末の添加量が上記範囲以下では、ポリビニルアルコールの物性改良効果が顕著に発揮されず、また上記範囲以上では上記物性改良効果が飽和し、試料コストが徒に上昇する。
上記原料混合物は水に分散されてスラリーが調製されるが、該スラリー中の固形分濃度は通常8〜12重量%とする。該スラリー調製は40℃以下の温度望ましくは常温とし、スラリー中に分散しているポリビニルアルコール粉末の溶解を防止する。
【0013】
〔無機質板の製造〕
上記スラリーを抄造脱水してマットをフォーミングする。抄造法として長網法、丸網法、ハチェック法等現行の抄造法のいづれもが使用される。このようにして抄造脱水されたマットは通常は5〜15層積層されて積層マットとする。上記積層は通常抄造機末端に配置されるメイキングロールにマットを巻き取ることによって行われる。
【0014】
上記抄造脱水工程中もスラリーおよびマットは40℃以下とし、ポリビニルアルコール粉末がマット中に溶出しないようにする。
【0015】
上記マットあるいは積層マットは150〜300kgf/cm2の圧力でプレスされる。該プレスには通常ロールプレスが適用されるが、平板プレス等も適用することが出来る。またプレス時間は5〜30秒とすることが望ましい。プレス圧が上記範囲以下の場合は搾水が不充分となってマット内でのポリビニルアルコール粉末の移動が充分行われない。またプレス時間が上記範囲を越えると搾水が過剰となってマット外にポリビニルアルコール粉末が漏洩するおそれがある。更にプレス圧が上記範囲にあってもプレス時間が上記範囲以下の場合には搾水が不充分となり、更にプレス時間が上記範囲を超えると搾水が過剰となるおそれがある。
【0016】
上記高圧プレスによってマット内のポリビニルアルコール粉末は搾水による水分の移動に伴なって移動し、特に積層マットでは層間にまたがって移動し、マット内に均一に分散される。また上記プレスにおいてエンボス型を使用してマット表面に凹凸模様を形成してもよい。
【0017】
養生は通常蒸気養生をオークレーブ養生の二段工程で行われる。蒸気養生は通常65〜95℃、8〜12時間の条件で行われ、それに続くオートクレーブ養生は通常100〜200℃、5〜10時間の条件で行われる。
【0018】
上記養生中に80℃以上の温度が及ぼされると、マット中のポリビニルアルコール粉末が溶解して生成したC−S−H結晶相互の結合を強固にし、また積層マットの場合には層間結合強度を向上せしめる。
【0019】
上記養生後は硬化したマットを乾燥し、所望なればトリミング、塗装等を施して無機質板の製品とする。
【0020】
〔実施例〕
下記の組成の原料混合物および鹸化度99.5%重合度1720、平均粒径83メッシュのポリビニルアルコール粉末を水に分散させ、固形分、12重量%のスラリーとする。
ポルトランドセメント 38重量%
無機粉体 40 〃
パーライト 10 〃
パルプ 10 〃
ポリビニルアルコール 2 〃
上記スラリーを長網法によって常温(40℃以下)で抄造脱水してマットをフォーミングし、該マットをメイキングロールに巻き取って7層積層する。
【0021】
上記積層マットの水分含有量は、80重量%であり、ポリビニルアルコール粉末は実質的に溶解することなく積層マット内に分散している。
【0022】
上記積層マットはロールプレスによって表1に示す条件で7秒間プレスされ、プレス後80℃、8時間の蒸気養生を行い、次いで165℃、7時間のオートクレーブ養生を行い硬化せしめる。
【0023】
養生後は乾燥して試料とする。該試料の耐凍害性(最大厚み膨潤率)および曲げ強度を測定した結果を表1に示す。
なお比較例1は100 kgf/cm2 以下の圧力(50 kgf/cm2 )でプレスを行った試料、比較例2はポリビニルアルコールを添加せず圧力50 kgf/cm2 のプレスを行った試料である。
【0024】
【表1】

Figure 0004008169
【0025】
表1によればプレス圧100 kgf/cm2 以上を及ぼした試料は良好な耐凍害性と高い曲げ強度を示し、表面の成形性も向上した。プレス圧50 kgf/cm2 を適用した比較例1では耐凍害性、曲げ強度共に充分な結果が得られず、ポリビニルアルコールを添加しない比較例2ではさらに耐凍害性、曲げ強度が劣ることが認められた。
【0026】
【発明の効果】
本発明では高圧プレスによってポリビニルアルコールによる無機質板の物性向上効果が有効に発揮され、耐凍害性、収縮性、曲げ強度、積層品の場合には更に層間剥離強度が大巾に向上する。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a method for producing an inorganic board used for building materials and the like.
[0002]
BACKGROUND OF THE INVENTION
For example, an inorganic board used for outer wall materials, roofing materials, etc., forms a mat by forming a slurry in which a raw material mixture containing cement and reinforcing fibers is dispersed in water, presses the mat, cures and hardens Manufactured by a caulking method (wet method).
In the case of the wet method, the mat is usually laminated in a plurality of layers (5 to 15 layers).
[0003]
[Prior art]
In the above wet method, it has been proposed to add polyvinyl alcohol powder in order to improve the bending strength, shrinkage value, and frost damage resistance value of the product (Japanese Patent Laid-Open No. 8-245257).
In the above proposal, the polyvinyl alcohol powder is made so as not to be substantially dissolved in the chiller, the polyvinyl alcohol powder is dissolved during mat curing, and a water-resistant layer is formed in the drying step.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the above proposal, the polyvinyl alcohol powder is dissolved in the mat during mat curing. However, it is difficult to form a uniform water-resistant layer, and in the case of a laminated mat, the polyvinyl alcohol elutes between the layers. There is a problem that the effect of adding polyvinyl alcohol is not sufficiently exhibited.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, a raw material mixture containing cement and reinforcing fibers and a polyvinyl alcohol powder having a saponification degree of 95% or more and a polymerization degree of 1500 or more are dispersed in water to form a slurry, and the slurry is made to form a mat. , the mat was cured after pressing at 1 5 pressure of 0~300kg f / cm 2, there is provided a method of manufacturing the inorganic board on a temperature above 80 ° C. during該養production. The particle diameter of the polyvinyl alcohol powder is desirably 65 to 95 mesh, and the polyvinyl alcohol powder is desirably blended in an amount of 0.5 to 5% by weight in the raw material mixture. The present invention is useful when a plurality of paper mats are laminated to form a laminated mat. The curing is preferably performed in two stages of steam curing at a temperature of 65 to 95 ° C and autoclave curing at a temperature of 100 to 200 ° C, and the pressing time is preferably 5 to 30 seconds.
[0006]
[Action]
Polyvinyl alcohol having a saponification degree of 95% or more and a polymerization degree of 1500 or more hardly dissolves in the slurry at room temperature, and is dispersed as a powder in the paper mat. When this mat is pressed at a high pressure of 150 to 300 kgf / cm 2 , the moisture in the mat is squeezed out, and the polyvinyl alcohol powder in the mat moves accordingly and is uniformly dispersed throughout the mat. Even in the case of a laminated mat, according to the high pressure press, the movement of the polyvinyl alcohol powder is carried out between layers.
The mat is cured as described above, and the polyvinyl alcohol powder dissolves when a temperature of 80 ° C. or higher is applied during the curing. As described above, since the polyvinyl alcohol powder is uniformly dispersed throughout the mat by a high-pressure press, a uniform polyvinyl alcohol-dissolved layer is formed in the mat, and the mat has excellent water resistance due to the polyvinyl alcohol-dissolved layer. Freezing damage resistance and mechanical strength are added. In particular, in the laminated mat, since the polyvinyl alcohol-dissolved layer is formed across the layers, the interlayer density is improved, the intrusion of moisture from the layers is suppressed, and the freeze resistance is remarkably improved.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention is described in detail below.
〔cement〕
The cement used in the present invention is a hydraulic inorganic powder mainly composed of calcium silicate. Examples of such an inorganic powder include Portland cement or a blast furnace in which blast furnace slag is mixed with Portland cement. Examples include cement, fly ash cement mixed with fly ash, silica cement mixed with silica materials such as volcanic ash and white clay, alumina cement, and blast furnace slag.
[0008]
[Reinforcing fiber]
The reinforcing fibers used in the present invention include polyester fibers, aliphatic or aromatic polyamide fibers, acrylic fibers, polyethylene fibers, polypropylene fibers and other polyolefin fibers, vinylidene fibers, polyvinyl chloride fibers, polyurethane fibers, vinylon, rayon, cupra. Chemical fibers such as acetate, wood fibers such as pulp and wood, cotton, bamboo fibers, palm fibers, wool, silk and other natural fibers, or organic fibers such as the above-mentioned chemical fibers and natural fibers, glass fibers, rocks There are mixed fibers in which fibers such as inorganic fibers such as cotton, ceramic fibers, and carbon fibers are mixed. The above examples are not intended to limit the present invention.
[0009]
[Inorganic powder]
In the present invention, in addition to cement, inorganic powders such as silica sand, silica stone powder, perlite, shirasu balloon, blast furnace slag, expanded shale, expanded clay, calcined diatomaceous earth, gypsum powder, fly ash, coal slag, sludge incinerated ash, etc. May be added.
[0010]
[Third component]
If desired, the above mixture is further mixed with a hardening accelerator such as aluminum sulfate, magnesium sulfate, aluminates, water glass, or a waterproofing or water repellent such as wax, wax, paraffin, surfactant, or silicon. May be.
[0011]
[Polyvinyl alcohol]
The polyvinyl alcohol powder used in the present invention has a saponification degree of 95% or more and a polymerization degree of 1500 or more. Such polyvinyl alcohol powder hardly dissolves in water at 40 ° C. or lower, but gradually dissolves in water at a temperature of 80 ° C. or higher. In order to prevent the slurry viscosity from rising so much and to dissolve the polyvinyl alcohol powder smoothly by heating during curing, the degree of polymerization is desirably 5000 or less.
Furthermore, it is desirable that the polyvinyl alcohol powder has a particle size of 95 mesh or less in order to facilitate dissolution, but if it is 65 mesh or less, the fine powder is likely to be scattered and difficult to be uniformly dispersed in the slurry.
[0012]
[Slurry adjustment]
The raw materials are mixed and dispersed in water to prepare a slurry. In the raw material mixture, cement is usually 30 to 40% by weight, inorganic powder is usually 40 to 60% by weight, and reinforcing fibers are usually 5 to 15% by weight. Is included.
The polyvinyl alcohol powder is usually added in an amount of 0.5 to 5% by weight to the raw material mixture. When the addition amount of the polyvinyl alcohol powder is below the above range, the physical property improving effect of the polyvinyl alcohol is not exhibited remarkably, and when it is above the above range, the above physical property improving effect is saturated and the sample cost is increased.
The raw material mixture is dispersed in water to prepare a slurry, and the solid content concentration in the slurry is usually 8 to 12% by weight. The slurry is prepared at a temperature of 40 ° C. or lower, preferably at room temperature, to prevent dissolution of the polyvinyl alcohol powder dispersed in the slurry.
[0013]
[Manufacture of inorganic board]
The slurry is formed and dehydrated to form a mat. As the paper making method, any of the current paper making methods such as the long net method, the round net method, and the Hatschek method can be used. The mat subjected to paper making and dewatering in this manner is usually laminated with 5 to 15 layers to form a laminated mat. The lamination is usually performed by winding a mat around a making roll disposed at the end of the paper machine.
[0014]
The slurry and mat are kept at 40 ° C. or lower during the paper making dehydration step so that the polyvinyl alcohol powder does not elute into the mat.
[0015]
The mat or laminated mat is pressed at a pressure of 150~300kg f / cm 2. A roll press is usually applied to the press, but a flat plate press or the like can also be applied. The pressing time is preferably 5 to 30 seconds. When the press pressure is not more than the above range, the water is not sufficiently squeezed and the polyvinyl alcohol powder is not sufficiently moved in the mat. If the pressing time exceeds the above range, the squeezed water may be excessive and the polyvinyl alcohol powder may leak out of the mat. Furthermore, even if the press pressure is in the above range, if the pressing time is less than the above range, the squeezing is insufficient, and if the pressing time exceeds the above range, the squeezing may be excessive.
[0016]
The polyvinyl alcohol powder in the mat moves with the movement of moisture by squeezing by the high-pressure press, and in particular, in the laminated mat, it moves across the layers and is uniformly dispersed in the mat. Moreover, you may form an uneven | corrugated pattern in the mat surface using an emboss type | mold in the said press.
[0017]
Curing is usually performed in a two-stage process of steam curing and oclave curing. Steam curing is usually performed under conditions of 65 to 95 ° C. and 8 to 12 hours, and subsequent autoclave curing is normally performed under conditions of 100 to 200 ° C. and 5 to 10 hours.
[0018]
When a temperature of 80 ° C. or higher is applied during the curing, the C—S—H crystals produced by the dissolution of the polyvinyl alcohol powder in the mat are strengthened, and in the case of a laminated mat, the interlayer bond strength is increased. Improve.
[0019]
After the curing, the cured mat is dried, and if desired, trimmed, painted, etc., to obtain an inorganic board product.
[0020]
〔Example〕
A raw material mixture having the following composition and a polyvinyl alcohol powder having a saponification degree of 99.5%, a polymerization degree of 1720, and an average particle size of 83 mesh are dispersed in water to obtain a slurry having a solid content of 12% by weight.
Portland cement 38% by weight
Inorganic powder 40 〃
Perlite 10 〃
Pulp 10 〃
Polyvinyl alcohol 2 〃
The slurry is formed and dehydrated at room temperature (40 ° C. or lower) by the long net method to form a mat, and the mat is wound around a making roll to laminate seven layers.
[0021]
The moisture content of the laminated mat is 80% by weight, and the polyvinyl alcohol powder is dispersed in the laminated mat without substantially dissolving.
[0022]
The laminated mat is pressed by a roll press for 7 seconds under the conditions shown in Table 1. After the pressing, steam curing is performed at 80 ° C. for 8 hours, followed by curing at 165 ° C. for 7 hours for curing.
[0023]
After curing, dry the sample. Table 1 shows the results of measurement of frost damage resistance (maximum thickness swelling ratio) and bending strength of the sample.
Comparative Example 1 is a sample pressed at a pressure of 100 kgf / cm 2 or less (50 kgf / cm 2 ), and Comparative Example 2 is a sample pressed at a pressure of 50 kgf / cm 2 without adding polyvinyl alcohol. is there.
[0024]
[Table 1]
Figure 0004008169
[0025]
According to Table 1, the sample that exerted a press pressure of 100 kgf / cm 2 or more showed good frost resistance and high bending strength, and the surface moldability was also improved. In Comparative Example 1 in which a pressing pressure of 50 kgf / cm 2 was applied, sufficient results were not obtained in both frost resistance and bending strength, and in Comparative Example 2 in which polyvinyl alcohol was not added, it was confirmed that the frost resistance and bending strength were further inferior. It was.
[0026]
【The invention's effect】
In this invention, the physical property improvement effect of the inorganic board by polyvinyl alcohol is effectively exhibited by the high-pressure press, and in the case of a frost damage resistance, shrinkage, bending strength, and a laminate, the delamination strength is further greatly improved.

Claims (1)

セメントを30〜40重量%、補強繊維を5〜15重量%、無機粉体を40〜60重量%原料混合物に、鹸化度95%以上重合度1500以上でかつ65〜95メッシュの粒径のポリビニルアルコール粉末を0.5〜5重量%添加する原料調整工程と、
上記原料調整工程により調整された原料混合物を水に分散させてスラリーを形成する工程と
形成された上記スラリーを抄造してマットをフォーミングする工程と、
フォーミングされた上記マットを5〜15層積層して積層マットを形成する工程と、
形成された上記積層マットを10〜300kgf/cmの圧力で5〜30秒プレスする工程と、
プレスされた上記積層マットを65〜95℃で8〜12時間蒸気養生する工程と、
蒸気養生された上記積層マットを100〜200℃で5〜10時間オートクレーブ養生する工程と、
を有することを特徴とする無機質板の製造方法。
Cement 30-40% by weight, 5 to 15% by weight of reinforcing fibers, the inorganic powder 40 to 60 wt% including the raw material mixture, a degree of saponification of 95% or more, polymerization degree 1500 or more and 65 to 95 mesh particle A raw material adjusting step of adding 0.5 to 5% by weight of polyvinyl alcohol powder having a diameter ;
Forming a slurry raw material mixture prepared by the above material preparation step is dispersed in water,
Forming the slurry by forming the slurry, and forming a mat ;
Forming a laminated mat by laminating 5 to 15 layers of the formed mat;
A step of 5 to 30 seconds pressed at formation pressure of the laminated mat 1 5 0~300kg f / cm 2,
Steam-curing the pressed laminated mat at 65-95 ° C. for 8-12 hours;
Autoclaving the steam-cured laminated mat at 100-200 ° C. for 5-10 hours;
The manufacturing method of the inorganic board characterized by having .
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