JP4226805B2 - 木質セメント板およびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は主として外壁材等の建築板として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】
木質セメント板とは、木片、木粉、木質繊維、パルプ等の木質補強材とセメント類とを主原料とした原料混合物を基板上に散布してマットをフォーミングし、該マットを圧締して予備養生後オートクレーブ養生を行なうことによって製造される。
このような木質セメント板の寸法安定性を向上せしめるには、従来は板の比重を上げること、上記木質補強材の添加量を減らすことが一般的な有効手段とされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこのような手段では板の靱性が低下して経年によって板表面が硬質脆化し、マイクロクラックが発生し易いと云う問題点がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来の課題を解決するための手段として、木質補強材とセメント類とケイ酸含有物質とを主原料とし、緻密構造を有する表裏層と、木質補強材とセメント類とを主原料とし、粗構造を有する芯層との三層構造を有し、表裏層には繊維長が４〜８ mm で、繊維径が５〜２０μｍである芳香族ポリエーテルアミド繊維を混合し、芯層には熱可塑性繊維を混合し、該熱可塑性繊維が溶融して、該芯層には繊維痕跡である微細長孔が多数形成されている木質セメント板を提供するものである。上記表裏層の上記芳香族ポリエーテルアミド繊維の添加量は３重量％以下とされることが好ましい。更に該熱可塑性繊維は繊維長が４〜８mm、繊維径が１２〜１８μｍであることが好ましく、上記木質セメント板の比重は１．０〜１．６であることが好ましい。上記木質セメント板を製造するには、基板上に木質補強材とセメント類とケイ酸含有物質とを主原料とし、更に繊維長が４〜８ mm で、繊維径が５〜２０μｍである芳香族ポリエーテルアミド繊維を混合した表裏層用原料混合物を散布して表層または裏層マットをフォーミングし、該表層または裏層マット上に木質補強材とセメント類とを主原料とする芯層用原料混合物を散布して芯層マットをフォーミングし、該芯層マット上に上記表裏層用原料混合物を散布して裏層または表層マットをフォーミングし、上記三層マットを圧締して予備養生後オートクレーブ養生を行ない、オートクレーブ養生の加熱により該熱可塑性繊維を溶融して、該芯層中に熱可塑性繊維の繊維痕跡である微細長孔を多数形成する方法が適用される。通常上記オートクレーブ養生は、圧力０．５〜２ＭＰ a 、温度１６０〜１８０℃で、５〜１２時間行うことが好ましい。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明を以下に詳細に説明する。
〔セメント類〕
本発明に用いられるセメント系無機材料としては、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のセメント類がある。上記セメント類にはシリカ粉、ケイ砂、ケイ石粉、水ガラス、シリカヒューム、シラスバルーン、パーライト、ケイ藻土、ドロマイト等のケイ酸含有物質が混合されてもよい。該セメント類とケイ酸含有物質とを混合物する場合は、セメント類とケイ酸含有物質との混合比（重量比）は１：２．５〜６：１程度とされる。
【０００６】
〔木質補強材〕
本発明に用いられる木質補強材としては、木粉、木毛、木片、木質繊維、木質パルプ、木質繊維束、ストランド等があり、該木質補強材には竹繊維、麻繊維、バガス、モミガラ、稲わら等のリグノセルロースを主成分とする材料を混合してもよい。好ましい木質補強材としては、幅０．５〜２mm、長さ１〜２０mm、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の分枝および／または彎曲および／または折曲した木質繊維束がある。
【０００７】
本発明では上記木質補強材として木質スクラップから再生したものを使用することが出来る。上記木質スクラップとしては、例えば木造建築物を解体する際に発生する古材、製材工程から発生する鋸屑や端材、合板製造工程から発生するベニヤレースの端材、針葉樹の間伐材、木質セメント板の端材やスクラップ等がある。更に本発明では竹繊維、竹チップ、麻繊維、ヤシ繊維、サトウキビの搾り滓等の木材以外の木質補強材を使用することも出来る。
【０００８】
〔芳香族ポリエーテルアミド繊維〕
芳香族ポリエーテルアミド繊維とは、パラフェニレンジアミン、３・４’−ジアミノジフェニルエーテル、クロルパラフェニレンジアミン等の芳香族ジアミンとテレフタル酸クロライドとを重合して製造される繊維であり、通称アラミド繊維と呼ばれるものであって、耐アルカリ性、耐熱性に優れ、高ヤング率である。また上記芳香族ポリエーテルアミド繊維は表面が粗であり、表裏層のセメント硬化物マトリクス中にしっかりと固定され、セメント硬化物のつなぎの役割をして、強度、寸法安定性、耐クラック性に貢献する。
本発明に使用する芳香族ポリエーテルアミド繊維は繊維長が４〜８mm、繊維径が５〜２０μｍであることが望ましい。
【０００９】
〔熱可塑性繊維〕
本発明で使用する熱可塑性繊維としてはオートクレーブ養生の際の加熱によって溶融するものが好ましく、このような熱可塑性繊維としては、例えばポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、低融点ポリエステル繊維、低融点ポリアミド繊維、ビニロン繊維等が例示される。
【００１０】
上記熱可塑性繊維は芯層のセメント硬化物マトリクス中でオートクレーブ養生時の加熱によって溶融し、溶融した後に繊維痕跡である微細長孔を多数形成する。このような芯層の微細長孔により、表裏層と芯層との吸放水の度合が略一定化される。上記熱可塑性繊維の繊維長は４〜８mm、繊維径は１２〜１８μｍであることが好ましい。上記熱可塑性繊維の中ではオートクレーブ養生中の加熱によって容易に溶け易いビニロン繊維が好ましい。
【００１１】
〔第三成分〕
本発明の木質セメント板の成形材料には、上記以外の成分として、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、硫酸カリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、ギ酸カルシウム、酢酸カルシウム、アクリル酸カルシウム、水ガラス等のセメント硬化促進剤、バーミキュライト、ベントナイト等の鉱物粉末、ロウ、ワックス、パラフィン、シリコン、界面活性剤等の防水剤や撥水剤、発泡性熱可塑性プラスチックビーズ、プラスチック発泡体等が添加されてもよい。また本発明では木質セメント板の廃材粉砕物であるリジェクトを使用してもよい。該リジェクトは衝撃式粉砕機および／または擦過式粉砕機で該木質セメント板廃材を平均粒径５０〜１５０μｍ程度に粉砕することによって製造される。なお、これらの例示は本発明を限定するものではない。
【００１２】
〔表裏層用原料混合物Ａの配合〕
本発明の木質セメント板の表裏層用原料混合物Ａはセメント３０〜６０重量％、ケイ酸含有物質３０〜６０重量％、木質補強材５〜２０重量％の混合物である。
本発明では、上記原料混合物Ａに更に上記芳香族ポリエーテルアミド繊維を混合する。この場合、上記芳香族ポリエーテルアミド繊維の添加量は、原料混合物Ａ中３重量％以下とする。
【００１３】
〔芯層用原料混合物Ｂの配合〕
本発明の木質セメント板の芯層用原料混合物Ｂはセメント類３０〜６５重量％、木片および／または木質繊維束等の木質補強材の添加量は、原料混合物Ａよりも少なく設定することが好ましく、通常５〜２０重量％とされる。
本発明にあっては、更に原料混合物Ｂ中に上記熱可塑性繊維を添加することが望ましいが、該熱可塑性繊維の添加量は、３重量％以下とすることが好ましい。
【００１４】
〔木質セメント板の製造方法〕
本発明の木質セメント板の製造方法としては、工程の連続化が容易で装置も簡単な乾式製造方法を採用することが望ましい。乾式製造方法の工程１においては、基板上に上記混合物Ａをマット状に散布し、次いでその上に上記混合物Ｂをマット状に散布し、更にその上に上記混合物Ａをマット状に散布するのであるが、この際混合物Ａおよび混合物Ｂには硬化反応のために夫々水を３０〜４５重量％添加しておく。混合物Ｂの木質繊維束としては分枝および／または弯曲および／または折曲させることにより嵩高くされたものを用いると、混合物Ｂがほぐれ易くなり、基板上に均一に散布し易くなる。連続製造法においては上記基板は多数個ベルトコンベア上に載置せしめられる。基板上に散布された原料混合物は所望なればロール等によって若干押圧される。
【００１５】
該マットはそれから工程２において圧締予備硬化され所望の形状に成形される。圧締条件は通常圧締圧１〜３０ＭＰa 、温度６０〜８０℃、時間２０〜３０時間程度で行われ、加熱は通常蒸気にて行われる。圧締は基板間に該マットを挟圧することによって行われるが該基板には所定の形状、凹凸模様等が施されてもよい。工程２の圧締予備硬化により得られた予備硬化物は工程３において、オートクレーブ中にて養生される。養生条件は通常圧力０．５〜２ＭＰa 、温度１６０〜１８０℃、時間５〜１２時間である。
【００１６】
上記オートクレーブ養生によりセメントとケイ酸含有物質とのケイ酸カルシウム反応は完全に行われ、該木質セメント板は表裏層に混合されている芳香族ポリエーテルアミド繊維（アラミド繊維）により良好な耐クラック性が得られる。
【００１７】
また上記したように本発明では、芯層に添加されている熱可塑性繊維がオートクレーブ養生中の高温により溶融し、その痕に微細長孔が多数形成される。この微細長孔は水分の通り道として機能し、表裏層と芯層との吸放水による伸縮の度合を略一定化し、板の耐クラック性を向上せしめる。
【００１８】
上記したように芳香族ポリエーテルアミド繊維は耐アルカリ性、耐熱性に優れており、したがってセメント硬化物マトリクス中で１６０℃以上の高温が及ぼされても溶融せずかつ変形しにくゝ、強度が変化しない。
【００１９】
更に寸法安定性向上のため、本発明の木質セメント板は高比重、即ち比重１．０〜１．６にされることが望ましく、更に１．２〜１．４にされることが望ましい。
【００２０】
〔実施例Ａ〕
表１に掲げた表裏層および芯層用の原料混合物を調製し、まず表裏層用の原料混合物を下型板上に散布して７mm厚のマットとし、その上に芯層用の原料混合物を散布して３９mm厚のマットとし、更にその上に表裏層用の原料混合物を散布して４６mm厚のマットとし、その上から上型板を当接してプレス成形後に圧力２０ＭＰa 、温度７０℃にて１０時間圧締予備硬化を行なう。得られた三層構造の成形体は１８mmの板状体であり、該成形体はその後硬化工程（７０℃、１０時間）を経てオートクレーブ中にて圧力０．６ＭＰa 、温度１６５℃にて７時間二次養生され、得られた成形体の物性測定結果を表２に示す。
【００２１】
【表１】

【００２２】
【表２】

【００２３】
表２に示されるように、本発明の実施例１〜７の試料は良好な耐クラック性を有するが、アラミド繊維を含まない表裏層を有する比較例１およびアラミド繊維に代えて表裏層にポリプロピレン繊維を混合した比較例２の試料は、上記実施例１〜７の試料に比して耐クラック性に劣る。
【００２４】
〔実施例Ｂ〕
実施例Ａと同様に表３に掲げた表裏層および芯層用の原料混合物を調製したが、該実施例Ｂにおいては芯層用の原料混合物に上記した熱可塑性繊維（ビニロン繊維あるいはポリプロピレン繊維）を添加し、実施例と同条件で厚み１８mmの三層構造の成形体を作製した。得られた成形体の物性測定結果を表４に示す。
【００２５】
【表３】

【００２６】
【表４】

【００２７】
表４に示されるように、本発明の実施例８〜１４の試料は良好な耐クラック性を示す。
【００２８】
【発明の効果】
本発明では表裏層のみに芳香族ポリエーテルアミド繊維を混合するので、該芳香族ポリエーテルアミド繊維の添加量を最小限にとどめて、耐クラック性を効果的に改良することが出来る。

Claims (5)

1. 木質補強材とセメント類とケイ酸含有物質とを主原料とし、緻密構造を有する表裏層と、木質補強材とセメント類とを主原料とし、粗構造を有する芯層との三層構造を有し、表裏層には繊維長が４〜８ mm で、繊維径が５〜２０μｍである芳香族ポリエーテルアミド繊維を混合し、芯層には熱可塑性繊維を混合し、該熱可塑性繊維が溶融して、該芯層には繊維痕跡である微細長孔が多数形成されていることを特徴とする木質セメント板。
2. 上記表裏層の上記芳香族ポリエーテルアミド繊維の添加量は３重量％以下とされ、上記熱可塑性繊維の添加量は３重量％以下とされ、上記木質セメント板の比重は１．０〜１．６であることを特徴とする請求項１に記載の木質セメント板。
3. 熱可塑性繊維は繊維長が４〜８mm、繊維径が１２〜１８μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の木質セメント板。
4. 基板上に木質補強材とセメント類とケイ酸含有物質とを主原料とし、更に繊維長が４〜８ mm で、繊維径が５〜２０μｍである芳香族ポリエーテルアミド繊維を混合した表裏層用原料混合物を散布して表層または裏層マットをフォーミングし、該表層または裏層マット上に木質補強材とセメント類とを主原料とする芯層用原料混合物を散布して芯層マットをフォーミングし、該芯層マット上に上記表裏層用原料混合物を散布して裏層または表層マットをフォーミングし、上記三層マットを圧締して予備養生後オートクレーブ養生を行ない、オートクレーブ養生の加熱により該熱可塑性繊維を溶融して、該芯層中に熱可塑性繊維の繊維痕跡である微細長孔を多数形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の木質セメント板の製造方法。
5. 上記オートクレーブ養生は、圧力０．５〜２ＭＰ a 、温度１６０〜１８０℃で、５〜１２時間行うことを特徴とする請求項４に記載の木質セメント板の製造方法。