JP4589782B2 - 木質セメント板 - Google Patents

Description

本発明は主として外壁材等の建築板に使用される木質セメント板に関するものである。

従来からポルトランドセメント等の水硬性無機材料、ケイ砂等のケイ酸質含有材料および木片、木粉、パルプ等の木質補強材とを主体とする原料混合物を基板に散布することによってフォーミングされたマットを圧締、養生硬化せしめる乾式法あるいは半乾式法によって製造された木質セメント板が提供されている。上記木質セメント板は主に外壁材等の建築板に使用されるが、このような建築板の表面には通常例えばブロック調模様のような凹凸模様が付されている。
上記凹凸模様は、例えば型面に凹凸陰模様を付したエンボス型を建築板表面に押圧するエンボス加工によって行われる（例えば特許文献１〜５参照）。

特許第２６３２９５１号公報 特開２００４−２０３７１６号公報 特開２００２−１５４１１１公報 特開２００１−１２９８１４号公報 特開２００１−２０７５８４号公報

上記木質セメント板にあっては、木質補強材が水硬性無機材料やケイ酸質含有材料粉末よりも粗大なため、エンボス加工の際に原料の移動が上記木質補強材によって干渉され、エンボス型型面全体に行きわたりにくゝ、凹凸模様の凸部、ブロック調模様の場合には模様の四周部等に欠けが生じたり、エッジ部等のエンボス圧の及ぼされにくい部分には素穴が発生するおそれがある、と云う問題点がある。

本発明は上記従来の課題を解決するための手段として、水硬性無機材料とケイ酸質含有材料と木質補強材とを主体とする原料混合物を基板に散布することによってフォーミングされたマットをオートクレーブ中で養生硬化せしめることによって製造される木質セメント板であって、該木質セメント板の表面部および／または裏面部には熱可塑性樹脂および／または熱硬化性樹脂が混合または含浸されている木質セメント板を提供するものである。
上記木質セメント板は緻密構造を有する表層および／または裏層と、粗構造を有する芯層とからなる複層構造を有しており、上記熱可塑性樹脂および／または熱硬化性樹脂は、上記表層および／または裏層に混合または含浸されていることが望ましい。一般に上記木質セメント板の表面には凹凸模様が付されている。また通常上記熱可塑性樹脂および／または熱硬化性樹脂は、水性エマルジョンまたは水溶液として上記木質セメント板の表面部および／または裏面部に添加混合されている。この場合上記原料混合物はシラノール処理が施されていることが望ましい。

〔作用〕
本発明の木質セメント板の表面部および／または裏面部には、熱可塑性樹脂および／または熱硬化性樹脂が混合または含浸されているので、得られる木質セメント板の表面部および／または裏面部が上記熱可塑性樹脂および／または熱硬化性樹脂によって強化され、深い凹凸模様を表面に形成しても欠けや素穴が発生しにくい。

〔効果〕
したがって本発明においては、木質セメント板の表面部および／または裏面部が強化されるので、原料混合物に粗大な木質補強材が混合されていても、凹凸模様や凸部やブロック調模様の四周部等に欠けが発生することを効果的に防止出来、またエッジ部等の素穴の発生も効果的に防止出来るから、深い立体感のある凹凸模様を表面に付した板でも容易に製造することが出来る。

以下に本発明を詳細に説明する。
〔水硬性無機材料〕
本発明において使用される水硬性無機材料としては、例えば普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、アルミナセメント、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等のセメント類、高炉スラグ、生石灰、消石灰、石膏等が例示される。上記水硬性無機材料は水存在下において水和反応によって硬化する。

〔木質補強材〕
本発明に使用す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、木質繊維束等があるが、該木質補強材には竹繊維、麻繊維、バカス、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。特に望ましい木質補強材としては木粉、木片、および木質繊維束がある。
複層構造を有する木質セメント板の場合には、表層および／または裏層には、長さ１２ｍｍ以下、平均長約４ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ以下、平均厚さ０．６ｍｍの木片および／または１６メッシュ以下の粒径の木粉等の微小木質補強材を使用することが望ましく、また芯層には長さ２０ｍｍ以下、平均長約８ｍｍ、厚さ２．５ｍｍ以下、平均厚さ１．０ｍｍの木片、あるいは直径０．１〜０．２ｍｍ、長さ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、解繊パルプ等の粗大木質補強材を使用することが望ましい。

〔ケイ酸質含有材料〕
本発明において使用されるケイ酸質含有材料としては、例えばケイ砂、ケイ石粉、ケイソウ土、シラス、キラ、シリカフューム、フライアッシュ、ベントナイト、パーライト、シラスバルーン、スラグ等が例示される。

〔粉体処理〕
上記水硬性無機材料および／またはケイ酸質含有材料には、その表面にシラノール基を付着させるシラノール処理を施してもよい。上記粉体にシラノール処理を施すには、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリス（βメトキシエトキシ）シラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−（メタクリロイルオキシプロピル）トリメトキシシラン、γ−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、β−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤を上記粉体に付着せしめるか、あるいは有機溶剤や水にコロイダルシリカを分散させた分散液を上記粉体に付着せしめる。上記シラノール処理を施すことによって、粉体のぬれ性が向上し、上記樹脂のエマルジョン、溶液、あるいは溶融物の粉体への付着が向上する。

〔第三成分〕
上記成分以外、例えば膨張頁岩、膨張粘土、焼成ケイ藻土、石炭ガラ等の軽量骨材、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化鉄、塩化アルミニウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチ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、硫酸ナトリウム、硫酸鉄、硫酸カリウム、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、亜硝酸塩の無水物あるいは結晶化物、蟻酸カルシウム、酢酸カルシウム等の蟻酸塩、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等の発泡性熱可塑性プラスチックビーズ、木質セメント板廃材粉砕物等を添加してもよい。
木質セメント板廃材粉砕物とは、木片、木質繊維束、木質パルプ、木毛、木粉等の木質補強材と、普通ポルトランドセメント、早強セメント、アルミナセメント、高炉スラグセメント、フライアッシュセメント等のセメント類や生石灰、消石灰等の石灰類、あるいは石膏、炭酸マグネシウム等の水硬性無機質材料とを主体とする原料混合物を使用し、乾式法、半乾式法、湿式法、押出成形法等で板状に成形した木質セメント板の廃材であるが、製造工程中の端材や、増改築時に発生するこれらの廃材を粉砕して再利用するものである。

〔樹脂〕
本発明に使用される樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレンターポリマー、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、フッ素樹脂、熱可塑性アクリル樹脂、熱可塑性ポリエステル、熱可塑性ポリアミド、熱可塑性ウレタン樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体等の熱可塑性樹脂、例えばウレタン樹脂、メラミン樹脂、熱硬化型アクリル樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化型ポリエステル樹脂、熱硬化型ポリアミド樹脂等熱硬化性樹脂がある。
上記熱可塑性樹脂は、通常エマルジョン、水溶液、有機溶剤溶液、粉体等の形態で使用され、上記熱硬化性樹脂は、通常初期縮合物、プレポリマー、モノマーとして、エマルジョン、水溶液、有機溶剤溶液、粉体等の形態で使用される。

〔原料調合〕
本発明にあっては、上記水硬性無機材料と上記ケイ酸質含有材料と、上記木質補強材とを主体とする原料混合物中に水硬性無機材料とケイ酸質含有材料とは合計で３０〜８０質量％、該水硬性無機材料と該ケイ酸質含有材料との質量比は３：７〜４：６とし、木質補強材は２．０〜２０質量％、好ましくは１０〜１８質量％添加される。上記原料混合物には所望なれば上記第三成分を若干量添加され、それから上記原料混合物は水分含有量３０〜５０質量％になるように加水される。上記樹脂は固形分として上記原料混合物に対して１．０〜５．０質量％、好ましくは１．５〜３．０質量％の範囲で適用されるが、上記樹脂は板が三層構造の場合には表層および／または裏層用の原料混合物に混合されるか、あるいは基板表面にあらかじめ散布または塗布しておいてもよい。

〔木質セメント板の製造〕
本発明では木質セメント板の製造は一層あるいは三層構造の乾式法（半乾式法）が適用される。
本発明の一層構造の木質セメント板は上記原料混合物を型板、搬送板、平板等の基板上に散布してマットをフォーミングし、該マットを圧締養生硬化せしめることによって製造される。

連続製造法においては、上記基板は搬送板として多数個ベルトコンベア上に載置並列せしめられる。
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ことによって厚みを調節され、かつ表面を平滑にされてマットとされ、該マットはそれから水分存在下で圧締養生硬化され、所望の形状に成形される。

圧締条件は通常圧締圧２〜４ＭＰａ、温度は通常６０〜８０℃、圧締時間は６〜２０時間程度で行われ、加熱は通常蒸気にて行われる。圧締は二つの基板間に上記マットを挟圧することによって行われるが、該基板面には所定の形状、凹凸模様が施されてもよい。上記圧締予備硬化によって得られた予備硬化物は、基板から取りはずした後、オートクレーブ中にて養生される。

養生条件は通常圧力０．６〜１ＭＰａ、温度１６０〜１８０℃、時間５〜１０時間程度である。上記オートクレーブ養生により水硬性無機材料とケイ酸質含有材料とのケイ酸カルシウム反応が行われる。

三層構造の木質セメント板を製造するには、上記原料混合物において、木質補強材として例えば長さ１２ｍｍ以下で平均長約４ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ以下で平均厚さ０．６ｍｍの比較的小サイズの木片および／または１６メッシュアンダーの木粉を使用して表裏層用原料混合物Ａとする。上記表裏層用原料混合物Ａに特に望ましい木質補強材は木粉である。更に上記原料混合物において、木質補強材として例えば長さ２０ｍｍ以下で平均長約８ｍｍ、厚さ２．５ｍｍ以下で平均厚さ０．６ｍｍの比較的大サイズの木片および／または直径０．１〜２．０ｍｍ、長さ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や解繊されたパルプを使用して芯層用原料混合物Ｂとする。

三層構造の木質セメント板を製造するには、基板上に上記表裏層用原料混合物Ａをマット状に散布し、次いでその上に上記芯層用原料混合物Ｂを撒布し、更にその上に上記原料混合物Ａをマット状に散布する。木質補強材として木片と木質繊維束、特に上記分枝および／または彎曲および／または折曲させることによって嵩高くされた木質繊維束を用いると、原料混合物がほぐれ易くなり、基板上に均一に散布し易くなる。

上記三層構造のマットは前記一層のマットと同様に圧締養生硬化される。オートクレーブ養生にあっては、一層構造のマットと同様、水硬性無機材料とケイ酸質含有材料とのケイ酸カルシウム反応が完全に行われるが、更に芯層に発泡性熱可塑性プラスチックビーズを添加した場合には該発泡性熱可塑性プラスチックビーズは完全に発泡し、発泡体粒は溶融してその後急速に収縮して芯層内部に多数の空孔が形成される。そして該空孔内壁面には熱可塑性プラスチックコーティング層が形成される。

このようにして製造された三層構造の木質セメント板の表裏層の厚みは通常全体の厚みの１０〜３０％、比重は０．８〜１．２である。

本発明において、板の表面部および／または裏面部に樹脂を混合または含浸するには、一層構造の板の場合には基板表面に該樹脂のエマルジョンあるいは水溶液または有機溶剤溶液を塗布し、あるいは該樹脂の粉末を散布してその上から原料混合物を散布する。
また三層構造の板の場合には、樹脂を基板表面に塗布または散布する他、表裏層用原料混合物Ａに前記した添加量で該樹脂を混合してもよい。
更に該板の表面部および／または裏面部に樹脂を含浸するには、フォーミングされたマットの表面および／または裏面に樹脂を塗布または散布してもよい。

上記製造方法において、型板表面には陰凹凸模様を付し、製造される板表面に凹凸模様を付してもよい。本発明の場合は、板表面は樹脂によって補強されているから、例えば深さ８ｍｍ〜２０ｍｍ、凸部の上周縁の角度θ（図１参照）７０〜８５°と云う深い凹凸模様を付することが出来る。

表１に示す表裏層用原料混合物Ａと芯層用原料混合物Ｂとを調製した。
型面に陰凹凸模様を有する型板上に表裏層用原料混合物Ａを散布して表層マットをフォーミングし、その上に芯層用成形材料Ｂを散布して芯層マットをフォーミングし、更にその上に上記裏層用原料混合物Ａを散布して裏層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三層マットを基板と共にプレス圧３ＭＰａで圧締し７０℃、１５時間硬化させ、得られた一次硬化マットを型板から取りはずして０．８ＭＰａ、１７０℃、８時間のオートクレーブ養生を行い、その後乾燥して表面に凹凸模様を有する木質セメント板を作成した。該試料の板厚は１８ｍｍ、凹凸模様の凹部深さｄ＝１０ｍｍ、凸部上周縁角度θ＝８０°、柄欠損率１７％であった。
各試料の物性を表１に示す。

〔物性評価〕
(1) 比 重：絶乾比重
(2) 曲げ強度：ＪＩＳ Ａ １４０８に準じる（Ｎ／ｍｍ²）
(3) エンボス適性：板厚１８ｍｍ、柄深さ１０ｍｍ、柄エッジ部角度８０°柄欠損率１７ ％の柄で評価した。外観の(a) 柄欠け、(b) 素穴、(c) 意匠再現性の評価を行った。
◎：３項目ＯＫ ○：２項目ＯＫ △：１項目ＯＫ ×：すべて不可

表１を参照すると、実施例１はアクリル樹脂を設定下限値としたが、エンボス適正は若干悪いが現状よりも大きな改善がみられ、ポリマーセメントのはみ出しもなく、その他の物性は良好であった。実施例２および実施例３は樹脂添加量が適正範囲であり、いずれもエンボス適正、その他の物性もすべて良好であったが実施例３ではポリマーセメントのはみ出しが若干みられた。実施例４および実施例５は前記実施例１〜３のアクリル樹脂に代えてＳＢＲとウレタン樹脂を使用したがエンボス適正は良好であるがアクリル樹脂に比べ諸物性が設定範囲ではあるが若干劣り、実施例５ではオートクレーブ養生後に若干の強度低下があった。実施例６および７は木片および木粉を省いたものであるが、エンボス適正は良好であるが、いずれも樹脂を含有した表裏層用原料混合物の流動性が上り型板四周部に若干のはみ出しが認められた。

比較例１は樹脂の添加がなく、そのために限界（凸部上周縁角度θ＝８０°）を越えた凹凸模様で意匠の再現性、物性も悪くなり、比較例２の樹脂添加量が下限以下では樹脂の添加効果が得られず、無添加の場合同様その他の物性も改良効果がみられず、アクリル樹脂を設定の上限値を越えて添加した比較例３は物性、エンボス適正は良好であるが裏層用原料混合物Ａの粘性が上がりすぎチクソトロピー性が大きくなってプレス成形の最型板四周部から原料混合物が著しくはみ出し、コスト、型板の汚れから実施は不可能である。

本発明においては、深い凹凸模様があり立体的な意匠の木質セメント板が容易に得られ、該木質セメント板は建築板として極めて有用である。

凹凸模様の説明図

Claims (1)

1. 水硬性無機材料とケイ酸質含有材料と木質補強材とを主体とする原料混合物を基板に散布することによってフォーミングされたマットをオートクレーブ中で養生硬化せしめることによって製造された木質セメント板であって、
   該木質セメント板は、緻密構造を有する表層および／または裏層と、粗構造を有する芯層とからなる複層構造を有しており、
   該木質セメント板の表層および／または裏層にのみ、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂のいずれかのみが固形分として１．０〜５．０質量％混合または含浸されており、
   該木質セメント板の芯層には、内壁面に熱可塑性プラスチックコーティング層を有する空孔が形成されており、
   該木質セメント板の芯層には、木質補強材が１０〜１８質量％含有されており、
   該木質セメント板の表面には、凸部の上周縁の角度が７０〜８５°である凹凸模様が付されている
   ことを特徴とする木質セメント板。

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