JP4119094B2

JP4119094B2 - 木質セメント板

Info

Publication number: JP4119094B2
Application number: JP2001006506A
Authority: JP
Inventors: 秀憲河合
Original assignee: Nichiha Corp
Current assignee: Nichiha Corp
Priority date: 2001-01-15
Filing date: 2001-01-15
Publication date: 2008-07-16
Anticipated expiration: 2021-01-15
Also published as: JP2002211965A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は外壁材等の建築材料に使用される木質セメント板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
木質セメント板はセメント系無機材料と木質補強材とを含む原料混合物を型板上に散布してマットをフォーミングし、該マットを圧締し、水分存在下に養生硬化せしめる乾式法、あるいは上記原料を水に分散させたスラリーを抄造してシートをフォーミングし、該シートを複数層重ねて得られたマットをプレスし養生硬化する湿式法によって製造される。
最近では木質資源節約のため、上記木質セメント板の廃材を粉砕し、該粉砕物を無機成分と木質成分とに分級し、このようにして得られた木質成分を木質セメント板の木質補強材として利用しようとする試みがなされている。例えば特許第２５７８２５９号にかかる方法にあっては、木質セメント板の廃物をシュレッダーで一次粉砕し、得られた一次粉砕物をすりこぎ式粉砕機で二次粉砕し、該二次粉砕物を篩別して回収セメントと回収木質とに分級し、該回収セメントと回収木質とを木質セメント板の原料として再利用することが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記篩別による分別では、篩がつまると分級が出来なくなるので、大量の粉砕物を効率良く短時間に分級することが出来ず、また粉砕物のサイズいわゆる外形寸法の大小によってのみの分級であって、比重等による分級は出来ない、と言う問題点がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、セメント系無機材料と木質補強材とを含む木質セメント板の廃材を体積粉砕して得られた一次粉砕物を更に表面粉砕して二次粉砕物を得、該二次粉砕物を気流によって無機成分と木質成分とに分級して得られた無機成分と、木質成分とを原料として含む木質セメント板を提供するものである。
二次粉砕物は気流によって分級される際に更に回転する分級羽根(2) によって分級されることが望ましい。また木質セメント板は多層構造を有し、該二次粉砕物の分級によって得られた木質成分はその表層または表裏層に添加され、無機成分はその芯層に添加されることが望ましい。
【０００５】
【作用】
廃材から得られる二次粉砕物を気流によって無機成分と木質成分とに分級すると、該二次粉砕物はサイズの大小のみならず比重等によっても分級される。そして気流による分級では篩別のようにつまることが無い。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明を以下に詳細に説明する。
〔木質セメント板の廃材粉砕物〕
本発明において用いられる、木質セメント板の廃材粉砕物とは、木質セメント板を製造する際、切削工程において発生する切屑や切れ端や木質セメント板を外壁材や同質部材等に使用した建築物の取壊し、改修等の際に発生する廃材を粉砕することによって得られるものである。
【０００７】
木質セメント板から得られる廃材粉砕物には、セメント系無機材料と木質補強材を含んでおり、該セメント系無機材料としては、例えば、ポルトランドセメント、高炉スラグセメント、シリカセメント、フライアッシュセメント、アルミナセメント等があり、また該木質補強材としては、例えば、木片、木毛、木質パルプ等、従来の木質セメント板に用いられている木質補強材と同様なものがある。
【０００８】
廃材粉砕物とは、廃材が体積粉砕された一次粉砕物、および該一次粉砕物を表面粉砕した二次粉砕物のことを言う。ここで体積粉砕とは、通常ハンマーミル等の衝撃型粉砕機で行われる粉砕のことであり、また表面粉砕とは通常ローラミル等の摩砕式粉砕機によって行われる粉砕のことである。
【０００９】
廃材の体積粉砕を進めて行くと、木質成分の長さが小さくなって補強力が弱くなる。そこで体積粉砕においては、一次粉砕物の粒径が、通常０. ５〜２０. ０ｍｍとなり、平均粒子径は５. ０ｍｍになる程度に止める。
【００１０】
上記一次粉砕物の表面粉砕において、一次粉砕物は、互いに衝突及び摩擦を繰返すことで無機成分（セメント系無機材料由来）と木質成分（木質補強材由来）とに分離しながら二次粉砕物となる。この二次粉砕物中の木質成分はある程度の長さを維持されつつ、フィブリル化され、得られた木質繊維は表面粉砕中に絡まり合って、木質繊維集束体の形態をとる。一方無機成分は更に細かく粉砕される。したがって木質成分は木質繊維集束体形態となることで無機成分よりも大きな粒径を有し、良好な補強効果を示すようになる。
しかし始めから表面粉砕のみによって粉砕すれば最初の塊が大きすぎて、表面粉砕が困難になる。例えばローラミルによる表面粉砕ではローラとテーブルとの間に廃材塊が入り込まない。
【００１１】
〔分級〕
上記二次粉砕物を気流によって無機成分と木質成分とに分級するには例えば図１に示すようなエアセパレーター(1) を使用する。
上記二次粉砕物を気流と共に上記エアセパレーター(1) の供給口(4) から供給すると、該二次粉砕物は該気流に乗ってエアセパレーター(1) 内を上昇し、分散コーン(3) によってエアセパレーター(1) 内に略均一になるように分散される。該二次粉砕物は前記したように木質成分と無機成分とからなるが、木質成分は比重は小さいが、上記したように嵩高い木質繊維集束体の形態をとっており、一方無機成分は比重は大きいが粒径が小さいので、粒単位の重量は木質成分と無機成分とでは略等しく、したがって木質成分も無機成分も共に分級羽根(2) の手前までは気流に乗って共に上昇する。そして粒径の小さい無機成分は回転する該分級羽根(2) を通り抜け、エアセパレーター(1) 上端の排出口(5) から気流と共に排出され、サイクロン(7) に捕集され、気流のみがサイクロン(7) の上端から排出される。
【００１２】
一方嵩高い木質成分は分級羽根(2) によって遮られてエアセパレーター(1) 内に滞流する。該分級羽根(2) は図２に示すように平羽根(2A)を複数枚（１０〜４０枚）放射状に配置した構成を有し、分級する粉体物の粒径や比重によって回転数を調節することが出来る。
該木質成分はエアセパレーター(1) 内に滞流している間に、更に付着している無機成分粉が気流によって分離され、それから該木質成分は互いにからまり合い、エアセパレーター(1) 内を落下して下端の回収口(6) から回収される。
このようにエアセパレーター(1) によって二次粉砕物を分級すれば、大量の二次粉砕物を短時間に効率良く分級出来る。
【００１３】
上記のようにエアセパレーター(1) によって回収される木質成分の純度は通常、８０重量％、平均粒径は２００μｍであり、また無機成分の純度は９５重量％、平均粒径は３５μｍである。
なおエアセパレーター(1) の分級羽根(2) の羽根数および回転速度は、二次粉砕物の粒径（粒度分布）に応じて適宜調節され得る。
【００１４】
エアセパレーター(1) によって分級された木質成分と無機成分は、木質セメント板の原料として利用される。以下、本発明である木質セメント板を説明する。
【００１５】
〔木質セメント板〕
本発明の木質セメント板のセメントとしては、ポルトランドセメント、高炉スラグセメント、シリカセメント、フライアッシュセメント、アルミナセメント等が例示される。
【００１６】
本発明において用いられる木質補強材としては木片、木毛、木質パルプ等、従来の木質セメント板に用いられる木質補強材と同様なものがある。
望ましい木質補強材としては巾０. ５〜２. ０ｍｍ、長さ１. ０〜２０. ０ｍｍ、アスペクト比（長さ／厚み）２０〜３０の木片や、径が０. １〜２. ０ｍｍ、長さが２〜３５ｍｍ、望ましくは１０〜３０ｍｍの分枝および／または彎曲および／または折曲させることにより嵩高くされた木質繊維束がある。
【００１７】
本発明の木質セメント板の構造は多層構造を有するものであり、例えば粗構造を有する芯層の表裏面に緻密構造を有する表裏層を積層した三層構造、粗構造を有する芯層の片面に緻密構造を有する表層を積層した二層構造等を有する木質セメント板である。
【００１８】
本発明の木質セメント板の原料として、上記分級工程で二次粉砕物から分級されて得られる木質成分および無機成分が使用され、該木質成分は緻密構造を有する表（裏）層の原料として使用され、無機成分は粗構造を有する芯層の原料として使用される。
また上記一次粉砕物も所望により木質セメント板の原料として使用される。
【００１９】
例えば、三層構造の木質セメント板の場合、表裏層の原料混合物Ａおよび芯層の原料混合物Ｂの組成は通常セメント３０〜７０重量％、木質補強材１３〜３０重量％、表裏層の原料混合物Ａにおいては、木質成分５〜２５重量％とし、芯層の原料混合物Ｂにおいては無機成分５〜４０重量％と設定され、所望により一次粉砕物０〜３０重量％に設定される。
【００２０】
また該三層構造の木質セメント板にあっては、表裏層の原料混合物Ａには緻密構造を与えるために木質補強材として通常目開き１．５ｍｍ以下の粒径の木粉等の微細木質補強材を使用し、芯層の原料混合物Ｂには粗構造を与えるために木質補強材として通常目開き４．５〜１０．０ｍｍの粒径の木片や平均径１. ０ｍｍ、長さ２０ｍｍの木質繊維束等の粗大木質補強材を使用することが望ましい。
【００２１】
本発明の木質セメント板が二層構造の木質セメント板の場合においても、該木質セメント板の表層および芯層の原料混合物の組成は、上記三層構造の木質セメント板における表裏層および芯層の原料混合物Ａおよび原料混合物Ｂの組成と同様である。
【００２２】
なお上記原料混合物において、セメントの一部をケイ砂、ケイ石粉、シリカヒューム、高炉スラグ、フライアッシュ、シラスバルーン、パーライト、ベントナイト、ケイソウ土等のケイ酸含有物質および／またはポゾラン物質で置換してもよいし、あるいは塩化カルシウム、塩化マグネシウム等の塩化物の無水物あるいは結晶化物、硫酸アルミニウム、ミョウバン、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム等の硫酸塩の無水物あるいは結晶化物、硝酸カルシウム、亜硝酸カルシウム等の硝酸塩の無水物あるいは結晶化物、ギ酸カルシウム、酢酸カルシウム等のギ酸塩、酢酸塩の無水物あるいは結晶化物、アルミン酸ソーダ、水ガラス等のセメント硬化促進剤やワックス、パラフィン、シリコン等の撥水剤、発泡性ポリスチレンビーズ、発泡性ポリエチレンビーズ等の発泡性熱可塑性プラスチックビーズ、発泡ポリスチレンビーズ、発泡ポリエチレンビーズ等の発泡熱可塑性プラスチックビーズ、上記発泡プラスチックの破砕片等を添加してもよい。
【００２３】
木質成分は表裏層に添加されるが、従来から添加している木粉などと置換すると、木質セメント板の廃材中の木質補強材は、この木質セメント板を製造する際の加熱によって、セメント硬化阻害物質をある程度溶出してしまっているので、木質成分からのセメント硬化阻害物質の溶出量はほとんどなく、セメント硬化不良を防止出来る。
また、木質成分は木粉などよりも微細であり、木質セメント板の表面平滑性を阻害せずかえって向上せしめる。
木質セメント板は製造直後においてもセメント成分の６割近くは未反応物として残っており、未反応物はセメント硬化物マトリックスの細孔中に充填している。
このように未反応物がセメント硬化物マトリックス中に充填していると、木質セメント板の寸法安定性が悪くなる。
【００２４】
本発明では、無機成分を芯層に添加するので、芯層においてセメント硬化物マトリックスの細孔中に無機成分が充填され、無機成分には未反応セメント分以外に反応が終了したセメント硬化物も含んでいるので骨材的な充填効果があり、細孔に水等が入り難くなり収縮、膨張が抑えられる。
更に細孔中で木質セメント板に残っている未反応物とある程度反応するので、木質セメント板の寸法安定性が大幅に改良される。
【００２５】
本発明の木質セメント板を製造するには、上記原料混合物に水を添加して混練したスラリーを濾布上に抄造脱水してシートとし、該シートを加圧硬化させ更に所望ならばオートクレーブ養生する湿式法も適用されるが、主として上記原料混合物に３０〜４５重量％程度の水を添加混合して加水混合物とし、上記混合物を型板上に散布してマットをフォーミングし、このようにしてフォーミングされたマットを圧締硬化させ養生する半乾式法が適用される。
また三層構造を有する木質セメント板を半乾式法で製造する場合には、上記原料混合物Ａを加水して型板上に散布してマットＡをフォーミングし、その上に上記原料混合物Ｂを加水してマットＡに散布し、さらに原料混合物Ａを該マットＢ上に散布してマットＡをフォーミングし、このようにしてフォーミングされた積層マットを圧締硬化させ、更に所望ならばオートクレーブ養生する。
上記原料混合物を型板上に散布してマットをフォーミングする工程を連続的に行うには、型板を多数個整列させて前方へ搬送しつつその上から原料混合物を散布してマットをフォーミングする。表層のマットＡをフォーミングする場合には前方から、また裏層のマットＡをフォーミングする場合には後方から散布される原料混合物に風を吹付けると、原料混合物中の木質補強材が風選され、表層のマットＡにあっては下部（表面側）に微細な木質補強材が堆積し、上部（内側）に粗大な木質補強材が堆積し、裏上部（表面側）に微細な木質補強材が堆積したマットが得られる。
このようにして三層構造の木質セメント板が製造されるが、表裏層と芯層の比率は通常、重量比で３：７程度とされる。
【００２６】
なお本発明の木質セメント板は多層構造を有するものであるが、本発明は、上記三層構造および二層構造の木質セメント板に限られるものではない。
【００２７】
【実施例】
〔二次粉砕物の分級〕
表裏層部^*1と芯層部^*2とを有する三層構造の木質セメント板の製造工程において排出される廃材をハンマーミルで粉砕して一次粉砕物とし、該一次粉砕物を竪型ローラーミルで粉砕して二次粉砕物を得、更に該二次粉砕物をエアセパレーターによって木質成分と、無機成分とに分級した。なお該エアセパレーターの回転セパレーターの回転速度は５０ｒｐｍ、二次粉砕物のエアセパレーター内への供給量は５ｔ／ｈｒ．であり、回収された無機成分は３. ２５ｔ／ｈｒ．および回収された木質成分は１. ７５ｔ／ｈｒ．であった。
^*1表裏層部の原料混合物の組成：セメント４７．５重量％、ケイ砂３２．５重量％、木片１４．０重量％、木粉６．０重量％、硬化剤２．０重量％（対セメント比）、防水剤０. ５重量％（対固形分比）
^*2芯層部の原料混合物の組成：セメント４９．０重量％、フライアッシュ３３．０重量％、木片６．０重量％、木質繊維束１０．０重量％、発泡ポリスチレンビーズ２．０重量％、硬化剤２．０重量％（対セメント比）、防水剤０．５重量％（対固形分比）
【００２８】
なお一次粉砕物の粒径は０. ５〜２０．０ｍｍ、平均粒径５．０ｍｍであった。また二次粉砕物ついて、その粒度分布は、１６〜５０メッシュ（約１０重量％）、５０〜２００メッシュ（約４０重量％）、２００〜３３０メッシュ（約２５重量％）、３３０（アンダー）メッシュ（約２５重量％）であり、またその平均粒径は１１０μｍであった。
二次粉砕物分級後の木質成分の粒度分布は、１６〜５０メッシュ（約３０重量％）、５０〜２００メッシュ（約６０重量％）、２００〜３３０メッシュ（約１０重量％）であり、その平均粒径は２００μｍ、無機成分の粒度分布は、５０〜２００メッシュ（約１０重量％）、２００〜３３０メッシュ（約３０重量％）、３３０（アンダー）メッシュ（約６０重量％）で、平均粒径は３５μｍであった。
【００２９】
分級後の木質成分（無機成分約２０重量％含有）および無機成分（木質成分約５重量％含有）を含む原料混合物を用いた木質セメント板を製造するため表１に示す組成の混合物を調製した。
さらに該混合物に水を４０〜５０重量％添加して調製した加水混合物を用いて、表裏層部と芯層部とを有する三層構造の木質セメント板（実施例１〜６）および比較例１〜３を表１および表２に示す組成の混合物を材料とし半乾式法によって作成した。
【００３０】
実施例および比較例の木質セメント板は、下型板上に表層部の混合物を所定量散布して表層部マットをフォーミングし、その上に芯層部の混合物を所定量散布して芯層部マットをフォーミングし、更にその上から表層部の混合物を所定量散布して裏層マットをフォーミングし、その上から上型板を当接し、プレス圧締（３. ０ＭＰａ）、硬化（７０℃、１０時間）、養生（オートクレーブ養生、養生温度１６５℃、養生時間７時間、０. ６ＭＰａ）および乾燥することにより三層構造で表裏層／芯層の重量比＝３／７の木質セメント板を作成した。
このようにして作成された各木質セメント板の各種物性を測定した。その結果は表３に示す。
【００３１】
【表１】

【００３２】
【表２】

【００３３】
【表３】

【００３４】
各実施例の木質セメント板の物性は、原料中に回収された木質成分および無機成分を含まない木質セメント板である比較例１と比較しても全く遜色がないことがわかる。
【００３５】
また、一次粉砕物のみを回収した粉砕物として原料中に含む木質セメント板である比較例２については、木質成分および無機成分よりも粒径の大きい一次粉砕物を多く含むので、各実施例の木質セメント板よりも空隙を有し、十分な強度、表面性、およびエンボス適性が得られない。
【００３６】
更に、ハンマーミルのみを使用して二次粉砕物の粒径程度に粉砕して得られた粉砕物を含む原料混合物からなる木質セメント板である比較例３と本実施例を比較すると、曲げ強度、吸水伸び率、放湿収縮率、耐凍性において本実施例は比較例３よりも優れているが、これは、比較例３の木質セメント板は分級されていない粉体が表裏層、芯層に使用されており、一方、本実施例の木質セメント板は緻密構造を有する表裏層に木質成分が使用され、粗構造を有する芯層に無機成分が使用されていることに因るものである。
【００３７】
なお本発明の木質セメント板は上記実施例に限られるものではない。
【００３８】
【発明の効果】
本発明では木質セメント板を体積粉砕して一次粉砕物とし、この一次粉砕物を表面粉砕して二次粉砕物とするから、該木質セメント板中の木質成分はある程度の長さを維持しつつ、フィブリル化されかつ絡み合って補強効果の大きい木質繊維集束体となる。そしてこのような二次粉砕物を気流によって分級するから分級は非常に効率良く行われ、木質成分と無機成分とを略完全に分けることが出来る。このような木質繊維集束体である二次粉砕物の木質成分は補強効果が大きいので木質セメント板の木質補強材の代替品として使用出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】エアセパレーターによる二次粉砕物の分級工程説明図
【図２】分級羽根の平面図
【符号の説明】
１エアセパレーター
２分級羽根
３分散コーン
４供給口
５排出口
６回収口
７サイクロン

Claims

セメント系無機材料と木質補強材とを含む木質セメント板の廃材を粉砕、分級して得られた平均粒径３５μｍ、純度９５重量％の無機成分と、平均粒径２００μｍ、純度８０重量％の木質成分とを含む木質セメント板であり、
該木質セメント板は、表層と、芯層と、裏層とからなる多層構造を有し、
該表裏層は、セメントを３０〜７０重量％、木質補強材を１３〜３０重量％、該木質成分を５〜２５重量％含有し、
該芯層は、セメントを３０〜７０重量％、木質補強材を１３〜３０重量％、該無機成分を５〜４０重量％含有する
ことを特徴とする木質セメント板。