JP4630448B2 - 木質セメント板用組成物、及び木質セメント板の製造方法 - Google Patents
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Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外壁等の建築材料として用いられる木質セメント板用の組成物、及びそれを用いた木質セメント板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建築材料、例えば、木質セメント板は、セメント硬貨体の持つ防火性や耐水性と木片の持つ加工性や釘打ち性の両方の特性を合わせ持つことから、主に建物の外壁等に用いられている。この木片セメントを建物の外壁等に用いる場合、より軽量化を図るため軽量骨材を混入する方法が取られている。しかしながら木片セメント板をプレス成形法で製造する場合、プレス工程により該軽量骨材が破壊してしまい、所望の軽量化が図れないといった問題があった。そこで特開平５−１９４００４号公報には軽量骨材として使用する木片の厚みよりも粒径の小さい無機質発泡体を混入することによりプレス中の圧力を木片が緩和し、無機質発泡体を破壊しにくくする方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平５−１９４００４号公報で開示されている方法を用いた場合、軽量骨材の残存率を向上させることは出来るものの、高圧でプレスした場合は破壊食い止めることは困難であり、木質セメント板の軽量化効果の低下は否めない。
【０００４】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、高圧プレス成形で製造される場合であっても、軽量化が図れる木質セメント板用組成物および、それを用いた木質セメント板の製造方法を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、セメント、木片、及び球形状無機質中空粒子からなる木質セメント板用組成物であって、前記球形状無機質中空粒子は以下の特性を有し、▲１▼中空率は５０〜９０％、▲２▼隔壁厚みは２〜１０μｍ、及び▲３▼粒子を構成する成分中のＳｉＯ2 含有率が、５０〜７０重量％であり且つ、上記木片セメント板用組成物中に占める前記球形状無機質中空粒子の割合が１０〜５０体積％である木質セメント板用組成物である。
【０００６】
上記セメントは、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント等のポルトランドセメントを主成分とするものが使用出来る。成形工程にホットプレス等の加熱工程を使用する場合には、硬化時間を短縮出来るので、ポルトランドセメントに熱硬化成分を添加して、熱硬化性セメントとすることも出来る。
【０００７】
上記熱硬化成分としては、例えば、アルミナセメント、無水石膏および半水石膏から選ばれる成分が、単独または２種以上混合状態にて主成分として使用することが出来る。つまりポルトランドセメントとこれら成分から、エトリンガイト（３ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・３ＣａＳＯ4 ・３２Ｈ2 Ｏ）が生成してセメントを急速に硬化させることが出来る。
【０００８】
上記木片の種類は特に限定されないが、新木材および建築廃木材等から作成された木チップを細分化した木片が好適に使用出来、樹種としては例えば、杉、檜、松、栂、さわら、樫、なら、かば、ブナ、オーク、ラワン、ひば、栗、けやき、椎、柳、竹等の材料が使用出来る。
【０００９】
上記木片の形状は、用途や強度等、必要に応じて選択されるが、長さ６０ｍｍ以下、幅２０ｍｍ以下、厚さ２ｍｍ以下のものが好ましく、目開き１．６８ｍｍ以下の篩で分球された通過分を７０重量％以上含有するものが特に好ましい。
【００１０】
上記木片を製造する方法としては公知の方法が使用出来、例えば、プレス、回転ロールによる圧搾、スリッターや切断機による切断等の方法が挙げられる。
【００１１】
上記木片の配合割合は、上記セメント１００重量部に対して、５〜２００重量部が好ましい。上記木片が５重量部未満の場合には、補強効果が得られず、強度不足となると共に比重が大きくなり、木質セメント板の軽量効果が低下する。また、木片が２００重量部を超えると、セメントによるバインダー効果が小さくなり、木質セメント板としての強度が低下する恐れがある。
【００１２】
本発明の木質セメント板用組成物には、以下の特定された性質を有する球形状無機質中空粒子を使用する。
【００１３】
上記球形状無機質中空粒子は、中空率が５０〜９０％である。中空率が５０％未満になると木質セメント板としての軽量化効果が低下し、９０％を超えると中空粒子がプレス成形工程で潰れ易くなる。
尚、上記中空率とは、中心部に空洞部を形成している粒子において粒子体積に占める前記空洞部の体積比率と定義される。
【００１４】
又、上記球形状無機質中空粒子を構成する成分中のＳｉＯ2 含有率は、５０〜７０重量％の範囲に限定される。ＳｉＯ2 含有率が５０重量％未満の場合には、圧縮強度が低下しプレス成型時に破壊し易くなり、７０重量％を超えると、木質セメント板としての軽量化効果が低下する。
【００１５】
又、上記球形状無機質中空粒子は、隔壁厚みが２〜１０μｍの範囲である。上記理由と同様に隔壁厚みが２μｍ未満になるとプレス成形工程で潰れ易くなり、１０μｍを超えると軽量化効果が不足するからである。
【００１６】
上記球形状無機質中空粒子の上記木片セメント板用組成物中に占める割合は、１０〜５０体積％である。１０体積％未満になるとプレス成形時にセメント混合物に対してのベアリング効果が発現しにくくなり中空粒子の分散性が低下する。又、５０体積％を超えると比重が大きくなり軽量化効果が低下する。
ここで、体積％とは、セメント、木片、及び球形状無機質中空粒子の合計体積中に占める球形状無機質中空粒子の体積％と定義する。
【００１７】
上記の条件を満たす球形状無機質中空粒子としては、フライアッシュバルーンが挙げられるが、具体的には、ブルーサークルアッシュ社製の「ポゾスフィアーズ」等が市販されている。
【００１８】
本発明のセメント板用組成物には、上記セメント成分以外にも、珪砂、フライアッシュ、マイカ、珪ソウ土、シリカヒューム、高炉スラグ等の充填材が添加しても良い。
【００１９】
上記セメント板用組成物は、水と混合してセメント混合物とするが、水の配合割合はセメント１００重量部に対して、水３０〜１００重量部が好ましい。水が３０重量部未満の場合には、セメントの水和反応が不十分となり強度低下を引き起こす。又、１００重量部を超えると水和反応に使われなかった水が空隙として硬化体内に残存し、得られる木質セメント板が不均質となり強度が低下する。
【００２０】
請求項２記載の発明は、上記木質セメント板用組成物と水からなるセメント混合物を、型枠上に展開し、５〜２０ＭＰａの圧力でプレス成形することを特徴とする木質セメント板の製造方法である。
【００２１】
上記セメント混合物へのプレス圧力が５ＭＰａ未満の場合は、緻密な木質セメント板が得られない。又、２０ＭＰａを超えてもそれ以上の緻密化は得られない。
【００２２】
又、セメントに熱硬化性セメントを使用した場合、加熱温度は、７０〜１００℃が好ましい。
【００２３】
（作 用）
本発明のセメント組成物中には、上記のような特定の性質を有する球形状無機質中空粒子が分散されて存在するので、水と混合してセメント混合物とした場合、プレス成型時にベアリング効果を発現し、流動性を高めると共にプレス圧力の偏在化をなくし、中空粒子が破壊に至る圧力を受けにくくし、木質セメント板の軽量化が効率的に図れる。
【００２４】
又、高圧プレスをかけた場合であっても上記のような特定の性質を有する球形状無機質中空粒子を用いることにより圧縮強度に対して強く、プレス圧力により中空粒子が破壊することはなく、軽量且つ高強度の木質セメント板を提供することが出来る。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を実施例、及び比較例で説明する。
表１に示したセメント組成物の各材料を、水と共にヘンシェルミキサーで混合してセメント混合物とし、このセメント混合物を金属型上に散布堆積させ、表２に示した圧力で９０℃加熱プレスした後、９０℃、１時間、乾燥させて厚み１２ｍｍの木質セメント板を得た。
【００２６】
セメントとしては、早強ポルトランドセメント（秩父小野田社製）７１．２重量部、アルミナセメント（商品名「デンカ２号」、電気化学社製）１４．４重量部、焼石膏（アラド工業社製）８．６重量部、消石灰（駒形石灰工業社製）５．８重量部を混合して得られた、熱硬化性セメントを使用した。
【００２７】
球形状無機中空粒子としては、表２に示した各中空率、隔壁、及びＳｉＯ2 含有率を有するフライアッシュバルーン（商品名「ポゾスフィアーズ」、ブルーサークルアッシュ社製）、パーライト（商品名「Ｔ−２０」、日本パーライト社製）を使用した。
【００２８】
木片は、檜、杉が混合された木材チップを、パールマン社のリング型ハンマーミルで切削したものを使用した。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】
表２から明らかなように、本発明の木質セメント板（実施例１〜４）は、１０ＭＰａ以上の高圧プレス条件であっても軽量であると共に、曲げ強度も１０ＭＰａ以上を有する木質セメント板が得られることが分かった。尚、比較例１は、無機質中空粒子の含有率が低いので軽量効果が得られなかった。比較例２は、軽量化は図れたものの曲げ強度は７ＭＰａ程度しか発現されなかった。比較例３は、無機質中空粒子の隔壁が薄過ぎるため高圧プレスには耐えられず軽量効果、強度共に悪い値であった。
【発明の属する技術分野】
本発明は、外壁等の建築材料として用いられる木質セメント板用の組成物、及びそれを用いた木質セメント板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建築材料、例えば、木質セメント板は、セメント硬貨体の持つ防火性や耐水性と木片の持つ加工性や釘打ち性の両方の特性を合わせ持つことから、主に建物の外壁等に用いられている。この木片セメントを建物の外壁等に用いる場合、より軽量化を図るため軽量骨材を混入する方法が取られている。しかしながら木片セメント板をプレス成形法で製造する場合、プレス工程により該軽量骨材が破壊してしまい、所望の軽量化が図れないといった問題があった。そこで特開平５−１９４００４号公報には軽量骨材として使用する木片の厚みよりも粒径の小さい無機質発泡体を混入することによりプレス中の圧力を木片が緩和し、無機質発泡体を破壊しにくくする方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平５−１９４００４号公報で開示されている方法を用いた場合、軽量骨材の残存率を向上させることは出来るものの、高圧でプレスした場合は破壊食い止めることは困難であり、木質セメント板の軽量化効果の低下は否めない。
【０００４】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、高圧プレス成形で製造される場合であっても、軽量化が図れる木質セメント板用組成物および、それを用いた木質セメント板の製造方法を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、セメント、木片、及び球形状無機質中空粒子からなる木質セメント板用組成物であって、前記球形状無機質中空粒子は以下の特性を有し、▲１▼中空率は５０〜９０％、▲２▼隔壁厚みは２〜１０μｍ、及び▲３▼粒子を構成する成分中のＳｉＯ2 含有率が、５０〜７０重量％であり且つ、上記木片セメント板用組成物中に占める前記球形状無機質中空粒子の割合が１０〜５０体積％である木質セメント板用組成物である。
【０００６】
上記セメントは、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント等のポルトランドセメントを主成分とするものが使用出来る。成形工程にホットプレス等の加熱工程を使用する場合には、硬化時間を短縮出来るので、ポルトランドセメントに熱硬化成分を添加して、熱硬化性セメントとすることも出来る。
【０００７】
上記熱硬化成分としては、例えば、アルミナセメント、無水石膏および半水石膏から選ばれる成分が、単独または２種以上混合状態にて主成分として使用することが出来る。つまりポルトランドセメントとこれら成分から、エトリンガイト（３ＣａＯ・Ａｌ2 Ｏ3 ・３ＣａＳＯ4 ・３２Ｈ2 Ｏ）が生成してセメントを急速に硬化させることが出来る。
【０００８】
上記木片の種類は特に限定されないが、新木材および建築廃木材等から作成された木チップを細分化した木片が好適に使用出来、樹種としては例えば、杉、檜、松、栂、さわら、樫、なら、かば、ブナ、オーク、ラワン、ひば、栗、けやき、椎、柳、竹等の材料が使用出来る。
【０００９】
上記木片の形状は、用途や強度等、必要に応じて選択されるが、長さ６０ｍｍ以下、幅２０ｍｍ以下、厚さ２ｍｍ以下のものが好ましく、目開き１．６８ｍｍ以下の篩で分球された通過分を７０重量％以上含有するものが特に好ましい。
【００１０】
上記木片を製造する方法としては公知の方法が使用出来、例えば、プレス、回転ロールによる圧搾、スリッターや切断機による切断等の方法が挙げられる。
【００１１】
上記木片の配合割合は、上記セメント１００重量部に対して、５〜２００重量部が好ましい。上記木片が５重量部未満の場合には、補強効果が得られず、強度不足となると共に比重が大きくなり、木質セメント板の軽量効果が低下する。また、木片が２００重量部を超えると、セメントによるバインダー効果が小さくなり、木質セメント板としての強度が低下する恐れがある。
【００１２】
本発明の木質セメント板用組成物には、以下の特定された性質を有する球形状無機質中空粒子を使用する。
【００１３】
上記球形状無機質中空粒子は、中空率が５０〜９０％である。中空率が５０％未満になると木質セメント板としての軽量化効果が低下し、９０％を超えると中空粒子がプレス成形工程で潰れ易くなる。
尚、上記中空率とは、中心部に空洞部を形成している粒子において粒子体積に占める前記空洞部の体積比率と定義される。
【００１４】
又、上記球形状無機質中空粒子を構成する成分中のＳｉＯ2 含有率は、５０〜７０重量％の範囲に限定される。ＳｉＯ2 含有率が５０重量％未満の場合には、圧縮強度が低下しプレス成型時に破壊し易くなり、７０重量％を超えると、木質セメント板としての軽量化効果が低下する。
【００１５】
又、上記球形状無機質中空粒子は、隔壁厚みが２〜１０μｍの範囲である。上記理由と同様に隔壁厚みが２μｍ未満になるとプレス成形工程で潰れ易くなり、１０μｍを超えると軽量化効果が不足するからである。
【００１６】
上記球形状無機質中空粒子の上記木片セメント板用組成物中に占める割合は、１０〜５０体積％である。１０体積％未満になるとプレス成形時にセメント混合物に対してのベアリング効果が発現しにくくなり中空粒子の分散性が低下する。又、５０体積％を超えると比重が大きくなり軽量化効果が低下する。
ここで、体積％とは、セメント、木片、及び球形状無機質中空粒子の合計体積中に占める球形状無機質中空粒子の体積％と定義する。
【００１７】
上記の条件を満たす球形状無機質中空粒子としては、フライアッシュバルーンが挙げられるが、具体的には、ブルーサークルアッシュ社製の「ポゾスフィアーズ」等が市販されている。
【００１８】
本発明のセメント板用組成物には、上記セメント成分以外にも、珪砂、フライアッシュ、マイカ、珪ソウ土、シリカヒューム、高炉スラグ等の充填材が添加しても良い。
【００１９】
上記セメント板用組成物は、水と混合してセメント混合物とするが、水の配合割合はセメント１００重量部に対して、水３０〜１００重量部が好ましい。水が３０重量部未満の場合には、セメントの水和反応が不十分となり強度低下を引き起こす。又、１００重量部を超えると水和反応に使われなかった水が空隙として硬化体内に残存し、得られる木質セメント板が不均質となり強度が低下する。
【００２０】
請求項２記載の発明は、上記木質セメント板用組成物と水からなるセメント混合物を、型枠上に展開し、５〜２０ＭＰａの圧力でプレス成形することを特徴とする木質セメント板の製造方法である。
【００２１】
上記セメント混合物へのプレス圧力が５ＭＰａ未満の場合は、緻密な木質セメント板が得られない。又、２０ＭＰａを超えてもそれ以上の緻密化は得られない。
【００２２】
又、セメントに熱硬化性セメントを使用した場合、加熱温度は、７０〜１００℃が好ましい。
【００２３】
（作 用）
本発明のセメント組成物中には、上記のような特定の性質を有する球形状無機質中空粒子が分散されて存在するので、水と混合してセメント混合物とした場合、プレス成型時にベアリング効果を発現し、流動性を高めると共にプレス圧力の偏在化をなくし、中空粒子が破壊に至る圧力を受けにくくし、木質セメント板の軽量化が効率的に図れる。
【００２４】
又、高圧プレスをかけた場合であっても上記のような特定の性質を有する球形状無機質中空粒子を用いることにより圧縮強度に対して強く、プレス圧力により中空粒子が破壊することはなく、軽量且つ高強度の木質セメント板を提供することが出来る。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を実施例、及び比較例で説明する。
表１に示したセメント組成物の各材料を、水と共にヘンシェルミキサーで混合してセメント混合物とし、このセメント混合物を金属型上に散布堆積させ、表２に示した圧力で９０℃加熱プレスした後、９０℃、１時間、乾燥させて厚み１２ｍｍの木質セメント板を得た。
【００２６】
セメントとしては、早強ポルトランドセメント（秩父小野田社製）７１．２重量部、アルミナセメント（商品名「デンカ２号」、電気化学社製）１４．４重量部、焼石膏（アラド工業社製）８．６重量部、消石灰（駒形石灰工業社製）５．８重量部を混合して得られた、熱硬化性セメントを使用した。
【００２７】
球形状無機中空粒子としては、表２に示した各中空率、隔壁、及びＳｉＯ2 含有率を有するフライアッシュバルーン（商品名「ポゾスフィアーズ」、ブルーサークルアッシュ社製）、パーライト（商品名「Ｔ−２０」、日本パーライト社製）を使用した。
【００２８】
木片は、檜、杉が混合された木材チップを、パールマン社のリング型ハンマーミルで切削したものを使用した。
【００２９】
【表１】
【表２】
表２から明らかなように、本発明の木質セメント板（実施例１〜４）は、１０ＭＰａ以上の高圧プレス条件であっても軽量であると共に、曲げ強度も１０ＭＰａ以上を有する木質セメント板が得られることが分かった。尚、比較例１は、無機質中空粒子の含有率が低いので軽量効果が得られなかった。比較例２は、軽量化は図れたものの曲げ強度は７ＭＰａ程度しか発現されなかった。比較例３は、無機質中空粒子の隔壁が薄過ぎるため高圧プレスには耐えられず軽量効果、強度共に悪い値であった。
Claims (2)
- セメント、木片、及び球形状無機質中空粒子からなる木質セメント板用組成物であって、前記球形状無機質中空粒子は以下の特性を有し、
▲１▼中空率は、５０〜９０％、
▲２▼隔壁厚みは、２〜１０μｍ、
▲３▼粒子を構成する成分中のＳｉＯ2 含有率が、５０〜７０重量％、
且つ、上記木片セメント板用組成物中に占める前記球形状無機質中空粒子の割合が１０〜５０体積％である木質セメント板用組成物。 - 請求項１記載の木質セメント板用組成物、及び水からなるセメント混合物を、型枠上に展開し、５〜２０ＭＰａの圧力でプレス成形することを特徴とする木質セメント板の製造方法。
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002154857A JP2002154857A (ja) | 2002-05-28 |
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPH04280885A (ja) * | 1991-03-08 | 1992-10-06 | Tokyo Gas Co Ltd | 高断熱性高強度軽量コンクリート用組成物および高断熱性高強度軽量コンクリートの製造方法 |
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| JPH0687637A (ja) * | 1992-09-28 | 1994-03-29 | Noda Corp | 木質セメント成形品の製造法 |
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| WO2000028809A1 (en) * | 1998-11-18 | 2000-05-25 | Advanced Construction Materials Corporation | Strengthened, light weight wallboard and method and apparatus for making the same |
-
2000
- 2000-11-10 JP JP2000344286A patent/JP4630448B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002154857A (ja) | 2002-05-28 |
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