JP4072147B2

JP4072147B2 - 不燃性圧縮繊維パネル

Info

Publication number: JP4072147B2
Application number: JP2004276706A
Authority: JP
Inventors: 孝次土屋; 宏三林; 照彦山田
Original assignee: GRANDEX CO Ltd
Current assignee: GRANDEX CO Ltd
Priority date: 2004-08-20
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2008-04-09
Anticipated expiration: 2024-09-24
Also published as: JP2006083507A

Description

本発明は、含水原料繊維を脱水・圧縮して形成される圧縮繊維パネルであって、強度と不燃性とを併せ持ち、建材等の用途に広く用いることのできる不燃性圧縮繊維パネルに関するものである。

従来、特許文献１に示されるように、木材繊維・回収古紙等を原料として強力な攪拌力によってパルプ化し、脱水・加熱圧縮して形成される開口セル格子を有する繊維パネルが知られている。この繊維パネルは、多孔性キャリアとその上に規則的に配置された複数のエラストマーパッドを有する型枠を備えた圧縮装置を用いて製造され、複数のエラストマーパッドが六角柱形状をしているために、開口セル格子は六角柱形状の穴の周辺がフランジで縁取られたハニカム構造となる。このフランジ部分を合わせて、２枚の開口セル格子を有する繊維パネルを貼り合わせることによって、軽量かつ高強度の構造用繊維パネルが得られる。

しかし、従来の製造方法においては、上記型枠に打設される原料繊維の含水率が８５％〜９０％程度と高く、この含水率の高い原料繊維をプリプレス、加熱圧縮成形等の工程を経て、含水率８％程度の繊維パネルにまで電気エネルギーを使用して脱水していたために、製造に伴う電力消費量が多く、製造原価が高いという問題を有していた。

これに対して、特許文献２に示されるように、まず型枠の下部に充填される原料繊維として紙料濃度０．５〜３％の流動性の良い原料繊維を打設し、その後型枠の下部に充填される原料繊維としてそれより含水率の低い原料繊維を打設するという２段階の打設工程とすること、或いは含水率の低い流動性の悪い原料繊維を上型を用いてエラストマーパッド間に押し込むことと、加熱圧縮工程における加熱手段としてヒータでなく高周波誘導加熱を用いることによって、熱伝導性の悪いエラストマーパッドを有する型枠内の原料繊維を効率的に加熱することによって対処している。
特許第３０４８５２９号公報特開２０００−２５６９９８号公報

しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２に記載されたような従来の繊維パネルは、製品としては原料繊維として１００％回収古紙（即ち、セルロース繊維という有機物）を用いた製品であるため、可燃性でありまた耐水性がなく、建材として使用するための不燃性さらには耐水性という要求を満たすことができないという問題点があった。

そこで、本発明は、軽量かつ高強度という従来の構造用繊維パネルの特性を活かしながら建材として使用するための不燃性さらには耐水性という要求を満たすことができる不燃性圧縮繊維パネルを提供することを課題とするものである。

請求項１の発明にかかる不燃性圧縮繊維パネルは、多孔性キャリアと、該多孔性キャリアの板面に幾何学的に配置固定された複数のエラストマーパッドとから構成された型枠を使用し、複数のリブにより構成される開口セル格子と、該格子の一方の開口部を覆う連続的な平板と、他方の開口部の一部を覆うフランジとが、緻密な圧縮繊維材料により一体成形された構造の圧縮繊維パネルであって、不燃性無機材料として含水マグネシウム塩ケイ酸塩（セピオライト）及びロックウールを７０重量％〜９５重量％の範囲内で配合し、前記含水マグネシウム塩ケイ酸塩（セピオライト）を２０重量％〜６０重量％及び前記ロックウールを２０重量％〜６０重量％の範囲内で配合したものであって、前記含水マグネシウム塩ケイ酸塩（セピオライト）４８重量％、前記ロックウール４０重量％、古紙８重量％、アクリル系樹脂２重量％、エポキシ系樹脂１重量％、中性サイズ剤１重量％を配合したものである。

請求項１の発明にかかる不燃性圧縮繊維パネルは、多孔性キャリアと、多孔性キャリアの板面に幾何学的に配置固定された複数のエラストマーパッドとから構成された型枠を使用し、複数のリブにより構成される開口セル格子と、格子の一方の開口部を覆う連続的な平板と、他方の開口部の一部を覆うフランジとが、緻密な圧縮繊維材料により一体成形された構造の圧縮繊維パネルであって、不燃性無機材料として含水マグネシウム塩ケイ酸塩（セピオライト）及びロックウールを７０重量％〜９５重量％の範囲内で配合し、含水マグネシウム塩ケイ酸塩（セピオライト）を２０重量％〜６０重量％及びロックウールを２０重量％〜６０重量％の範囲内で配合したものであって、含水マグネシウム塩ケイ酸塩（セピオライト）４８重量％、ロックウール４０重量％、古紙８重量％、アクリル系樹脂２重量％、エポキシ系樹脂１重量％、中性サイズ剤１重量％を配合したものである。

不燃性無機材料として含水マグネシウム塩ケイ酸塩（セピオライト）及びロックウールを７０重量％〜９５重量％の範囲内で配合して、多孔性キャリアと、多孔性キャリアの板面に幾何学的に配置固定された複数のエラストマーパッドとから構成された型枠を使用し、複数のリブにより構成される開口セル格子と格子の一方の開口部を覆う連続的な平板と他方の開口部の一部を覆うフランジとが緻密な圧縮繊維材料により一体成形された構造の繊維パネルとすることによって、軽量かつ高強度でしかも不燃性という特性を併せ持つパネルとなり、建材としての応用が可能になる。

ここで、不燃性無機材料として含水マグネシウム塩ケイ酸塩（セピオライト）及びロックウールを配合したのは、含水マグネシウム塩ケイ酸塩は融点約１５５０℃、ロックウールは融点１０００℃以上と極めて耐熱性に優れた不燃物である。したがって、これらを不燃性無機材料として配合して、従来の構造用繊維パネルの製造方法に準じて圧縮繊維パネルを製造すれば、軽量かつ高強度に加えて不燃性の圧縮繊維パネルが得られ、建材等としての応用が可能になる。

また、セピオライト及びロックウールの配合範囲を７０重量％〜９５重量％としたのは、７０重量％未満では充分な不燃性が得られず、また９５重量％を超えると他の配合成分が少なくなり過ぎて緻密な圧縮繊維材料が得られなくなるためである。更に、本発明者らは、鋭意実験研究の結果、不燃性無機材料として含水マグネシウム塩ケイ酸塩を２０重量％〜６０重量％及びロックウールを２０重量％〜６０重量％の範囲内で配合した場合に良好な結果が得られることを見出し、この知見に基いて本発明を完成したものである。

また、可燃物である古紙を配合するのは、第１には繊維パネルの構造を強化するためであり、第２には古紙のリサイクル利用に貢献するためであり、第３にはコストダウンのためである。したがって、純正パルプよりは古紙を使用する方がより望ましい。

このようにして、軽量かつ高強度という従来の構造用繊維パネルの特性を活かしながら、建材等として使用するための不燃性という要求を満たすことができる不燃性圧縮繊維パネルとなる。

以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図５を参照して説明する。図１（ａ）は本発明の実施の形態にかかる不燃性圧縮繊維パネルの完成状態の一部分を示す斜視図、（ｂ）は部分平面図である。図２（ａ）は本発明の実施の形態にかかる不燃性圧縮繊維パネルを製造するための型枠を示す斜視図、（ｂ）は部分拡大図である。図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の実施の形態にかかる不燃性圧縮繊維パネルの製造方法の手順を示す説明図である。図４（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態にかかる不燃性圧縮繊維パネルを２枚貼り合わせたものの不燃性を、不燃性圧縮繊維パネル１が１枚の場合と比較して示した図である。図５は本発明の実施の形態にかかる不燃性圧縮繊維パネルのフランジが形成される過程を示す説明図である。

図１（ａ），（ｂ）に示されるように、本実施の形態にかかる不燃性圧縮繊維パネル１は、複数のリブ２ａにより構成される開口セル格子２と、格子２の一方の開口部を覆う連続的な平板３と、他方の開口部の一部を覆うフランジ４とが、緻密な圧縮繊維材料により一体成形された構造を有しており、開口セル格子２の形状は略正六角柱状である。そして、不燃性圧縮繊維パネル１を構成する圧縮繊維材料の約９０重量％は不燃性無機材料からなるものである。これによって、不燃性圧縮繊維パネル１は、軽量かつ高強度という圧縮繊維パネルの持つ特性に加えて、不燃性をも具備するものとなり、従来の回収パルプ１００％からなる可燃性の圧縮繊維パネルを用いることができなかった建物の内壁・パーティションといった建材等の用途にも応用範囲が拡がることになる。

次に、本実施の形態にかかる不燃性圧縮繊維パネル１を製造するための型枠について、図２を参照して説明する。図２（ａ）に示されるように、本実施の形態にかかる不燃性圧縮繊維パネル１を製造するための型枠１１は、多数の小さな孔１２ａが全面に穿設された金属板からなる多孔性キャリア１２と、多孔性キャリア１２に所定の幾何学的配置及び相互間隔をとって固定される多数のエラストマーパッド１３と、多孔性キャリア１２の周囲を囲む止め板１４を中心として構成されている。

エラストマーパッド１３の多孔性キャリア１２への固定方法としては、本実施の形態においては、型にはいった未固化状態のエラストマーに、プライマーを塗布した金属製の多孔性キャリア１２を押し当てて、固化した後に多孔性キャリア１２とエラストマーパッド１３が一体となるようにした。エラストマーパッド１３は、通常、幾何学バターンにより多孔性キャリア１２の表面に均等に配置される。エラストマーパッド１３は十分なエラストマー弾性を有する物質であれば、どのような物質によっても形成することができ、例えばシリコンゴム、クロロブレンゴム等を含む各種の合成ゴムを用いることができるが、本実施の形態においては、耐久性及び弾性の点で特に優れた特性を有するシリコンゴムを用いている。

さらに、本実施の形態においては、図２（ｂ）の拡大図に示されるように、このエラストマーパッド１３の横断面を略正六角形にすることによって、不燃性圧縮繊維パネル１の開口セル格子２を略正六角柱形状としている。なお、エラストマーパッド１３が加圧されていない状態のとき、エラストマーパッド１３の頂部の径ｄと底部の径ｅとの比は、ｄ／ｅ≦１．２であることが好ましい。ｄ／ｅ＞１．２であると脱型時にフランジ部分が壊れる恐れがある。また、エラストマーパッド１３の硬さをより柔らく可撓性を有するものとすることにより、多孔性キャリア１２に垂直に圧力が加えられたとき、各エラストマーパッド１３の基部を囲む部分に圧密される堆積繊維の量を増加させることができ、開口セル格子２内に突出するフランジ４の面積を広くすることができる。

本実施の形態においては、エラストマーパッド１３が十分な高さ及び可撓性を有しており、多孔性キャリア１２に対し垂直に加圧されるとき、エラストマーパッド１３の基部の周囲の繊維材料は、それが多孔性キャリア１２に付着している場所において、多孔性キャリア１２に対し押しつけられ、圧縮される。これは、エラストマーパッド１３が多孔性キャリア１２に固定されているため、エラストマーパッド１３の基部における多孔性キャリア１２表面に平行な方向へのエラストマーバッド１３の拡張が局所的に不可能であるために起こる。結果として生ずる圧力によって、エラストマーパッド１３の基部の周りの堆積繊維の一部が取込まれ、圧縮され開口セル格子２の壁またはリブをなす部分２ｂと一体成形されたフランジ４を形成する。

このようなフランジ４は、開口セル格子２内の面積の約５％から約１５％を覆うようにすることによって、格子２を補強し、不燃性圧縮繊維パネル１の剛性を高めることができる。また、この不燃性圧縮繊維パネル１は単独でも使用可能であるが、２枚またはそれ以上の枚数の不燃性圧縮繊維パネル１を貼り合わせた多層不燃性圧縮繊維パネルを形成する場合には、接着のための接触面積を増大させることができる。建材等の用途としては、通常２枚の不燃性圧縮繊維パネル１のフランジ４側同士を合わせて接着して、開口部のないボードとして用いられる。

具体的な製造方法を、図３及び図５を参照して説明する。原料としては、含水マグネシウム塩ケイ酸塩（セピオライト）４８重量％、ロックウール４０重量％、古紙８重量％、アクリル系樹脂２重量％、エポキシ系樹脂１重量％、中性サイズ剤１重量％の配合とし、実験用パルパーで解繊混合してスラリーを得た。スラリー濃度は３．０％に調整し、さらに硫酸アルミニウムでｐＨ５に調整した。スラリーの濾水性を勘案し、凝集剤を加えて完全に固液分離した凝結紙料を得た。

こうして製造した凝結紙料を濃度１．２％のスラリーＳ１として、図３（ａ）に示されるように、型枠１１に流し込み、型枠１１の多孔性キャリア１２の下から真空吸引して成形した。この場合のドレンタイム４５秒〜５０秒、脱型後の含水量７５重量％であった。以後、図３（ｂ）に示されるプリプレスによる脱水工程５秒、図３（ｃ）に示されるホットプレス工程１３分を経て、モールド成形体として不燃性圧縮繊維パネル１を得た。

なお、本実施の形態においては、含水マグネシウム塩ケイ酸塩（セピオライト）４８重量％を用いたが、代わりにアタパルジャイト４８重量％を用いても良いし、セピオライトとアタパルジャイトを合わせて４８重量％を用いても良い。

得られた不燃性圧縮繊維パネル１の不燃性について、不燃性圧縮繊維パネル１を２枚フランジ４側を内側にして貼り合わせたものと、不燃性圧縮繊維パネル１そのものとについて試験を行った。その結果を、図４（ａ），（ｂ）に示す。図４（ａ）に示されるように、不燃性圧縮繊維パネル１を２枚貼り合わせたものは、図４（ｂ）に示される不燃性圧縮繊維パネル１が１枚の場合に比べて総発熱量が若干大きいが、いずれも不燃性の目安とされる８ＭＪ／ｍ²と比較して遥かに小さく、不燃性であることが分かる。

ここで、上述した図３（ｂ）に示されるプリプレス及び図３（ｃ）に示されるホットプレス工程による圧縮脱水工程において、多孔性キャリア１２上に固定されたエラストマーパッド１３に、上部成形型１５Ａ，１７Ａにより、堆積した繊維Ｓ２，Ｓ３を介して、多孔性キャリア１２に対して垂直方向に圧力が加えられる。すると、エラストマーパッド１３は、もとの台形状の断面形状から図５（ａ）に示すような断面形状に変形する。エラストマーパッド１３の底部は、多孔性キャリア１２に固定されているので、その底部の大きさは殆ど変化しない。しかし、エラストマーパッド１３の中程の部分は、上方から加えられる圧力によって、水平方向に広がる。この拡張作用によって、堆積した繊維は、上下のみではなく、水平方向にも圧密化されることとなる。

そして、上部成形型１７Ａによる圧力が解除されると、図５（ｂ）に示されるように、エラストマーパッド１３の弾性力によってエラストマーパッド１３は元の形状に復帰する。そして、図５（ｂ），（ｃ）に示されるように、完成した不燃性圧縮繊維パネル１の開口部には、フランジ４が全周に亘って突出することになる。このようにして、２枚の不燃性圧縮繊維パネル１の開口部側を貼り合わせて１枚のボードとするときに、フランジ４の面積が広いために接着面積を広くとることができ、強固に接着された不燃性ボードが得られる。

図３（ｃ）に示されるホットプレス工程において加えられる圧縮力は、多孔性キャリア１２から不燃性圧縮繊維パネル１を外すために、さらには、必要であれば、次の処理のための新たな場所に移送するために十分な強度を不燃性圧縮繊維パネル１に与えるのに十分なものである。不燃性圧縮繊維パネル１の取外しを容易にするために、多孔性キャリア１２を介して空気圧を利用することも好ましい。

本実施の形態においては、エラストマーパッド１３の断面形状を略正六角形とした場合について説明したが、他の断面形状のエラストマーパッドとすることもできる。

本発明を実施するに際しては、不燃性圧縮繊維パネルのその他の部分の構成、形状、数量、材質、大きさ、接続関係等についても、不燃性圧縮繊維パネルの製造方法のその他の工程についても、本実施の形態に限定されるものではない。

図１（ａ）は本発明の実施の形態にかかる不燃性圧縮繊維パネルの完成状態の一部分を示す斜視図、（ｂ）は部分平面図である。図２（ａ）は本発明の実施の形態にかかる不燃性圧縮繊維パネルを製造するための型枠を示す斜視図、（ｂ）は部分拡大図である。図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の実施の形態にかかる不燃性圧縮繊維パネルの製造方法の手順を示す説明図である。図４（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態にかかる不燃性圧縮繊維パネルを２枚貼り合わせたものの不燃性を、不燃性圧縮繊維パネル１が１枚の場合と比較して示した図である。図５は本発明の実施の形態にかかる不燃性圧縮繊維パネルのフランジが形成される過程を示す説明図である。

符号の説明

１不燃性圧縮繊維パネル
２開口セル格子
３連続的平板
４フランジ
１１型枠
１２多孔性キャリア
１３エラストマーパッド
１５Ａ，１５Ｂ，１７Ａ，１７Ｂプレス板
１８Ａ，１８Ｂ加熱ヒータ

Claims

多孔性キャリアと、該多孔性キャリアの板面に幾何学的に配置固定された複数のエラストマーパッドとから構成された型枠を使用し、複数のリブにより構成される開口セル格子と、該格子の一方の開口部を覆う連続的な平板と、他方の開口部の一部を覆うフランジとが、緻密な圧縮繊維材料により一体成形された構造の圧縮繊維パネルであって、
不燃性無機材料として含水マグネシウム塩ケイ酸塩（セピオライト）及びロックウールを７０重量％〜９５重量％の範囲内で配合し、前記含水マグネシウム塩ケイ酸塩（セピオライト）を２０重量％〜６０重量％及び前記ロックウールを２０重量％〜６０重量％の範囲内で配合したものであって、
前記含水マグネシウム塩ケイ酸塩（セピオライト）４８重量％、前記ロックウール４０重量％、古紙８重量％、アクリル系樹脂２重量％、エポキシ系樹脂１重量％、中性サイズ剤１重量％を配合したことを特徴とする不燃性圧縮繊維パネル。