JP4960654B2 - ケナフ芯粉砕片配合無機質板 - Google Patents

Description

本願発明は、ケナフ芯粉砕片配合無機質板に関するものである。

従来より、建物の外壁材、屋根材等の外装材として、セメント板をはじめとする各種の無機質板が用いられている。この無機質板は、一般的には、セメント、骨材および強化繊維等から構成される水硬性原料スラリーを抄造等の手法によってグリーンシートとし、このグリーンシートを成形して養生硬化させて製造するようにしている。このような無機質板においては、軽量化および耐凍害性等を付与する目的で、従来より、塩化ビニリデン発泡材やポリスチレンビーズ等の有機系軽量化材等を配合することも提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−１０９３８０号公報

しかしながら、上記の有機系軽量化材は高価な材料であり、より安価な軽量化材で代替することが望まれている。そこで、より安価な木材チップ等の木質軽量化材を用いることが考えられるが、このような木質軽量化材を使用する場合には、安価ではあるものの、セメントの硬化が阻害されてしまい、あらたに硬化促進剤等の添加が必要となるという問題があった。

本願発明は、以上のとおりの背景から、従来技術の問題点を解消し、より安価で、軽量化され、硬化不良を起こすことなく、ろ水性および耐凍害性に優れた、軽量化材配合の無機質板を提供することを課題としている。

本願発明は、第１には、セメント、骨材、強化繊維およびケナフ芯粉砕片を含む原料の水硬性スラリーが成形硬化された無機質板であって、ケナフ芯粉砕片は、ケナフ芯材が粉砕され、目開き１．５ｍｍ以下のふるいを通過したものであり、原料固形分全体の１重量％以上３重量％未満の量で配合されていることを特徴としている。

また本願発明は、第２には、セメント、骨材、強化繊維およびケナフ芯粉砕片を含む原料の水硬性スラリーが成形硬化された無機質板であって、ケナフ芯粉砕片は、あらかじめ水に浸漬されて水可溶分が抽出されたケナフ芯材が粉砕され、目開き１．５ｍｍ以下のふるいを通過したものであり、原料固形分全体の３重量％以上１０重量％以下の量で配合されていることを特徴としている。

さらに第３には、上記第２の発明において、ケナフ芯材は、あらかじめアルカリ成分を含む水に浸漬されてアルカリ水可溶分が抽出されたものであることを特徴としている。

加えて第４には、上記いずれかの発明において、ケナフ芯粉砕片のかさ密度が、０．３以下０．１以上であることを特徴とし、第５には、ケナフ芯粉砕片が、目開き１．０ｍｍ以下のふるいを通過したものであることを特徴としている。

第１の発明によると、軽量化材として低比重のケナフ芯粉砕片を無機質板中に均一に配合することができるため、外観を損ねることなく無機質板を安価に軽量化することができる。

第２の発明によると、ケナフ芯粉砕片の可溶成分を調整することで、無機質板の硬化を阻害することなく、多量のケナフ芯粉砕片を配合することが可能となる。

第３の発明によると、ケナフ芯粉砕片の可溶成分をさらに調整することで、多量のケナフ芯粉砕片を配合した場合であっても、無機質板の強度、ろ水性および耐凍害性を向上させることが可能となる。

第４の発明によると、軽量化材として適したケナフ芯粉砕片を調整することができ、効果的に軽量化を図ることができる。

第５の発明によると、無機質板の均一性をさらに向上させ、無機質板内に形成されるポーラス部を減少させることができる。

本願発明は上記のとおりの特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態について説明する。

本願発明が提供するケナフ芯粉砕片配合無機質板は、セメント、骨材、強化繊維およびケナフ芯粉砕片を含む原料の水硬性スラリーが成形硬化された無機質板であって、ケナフ芯粉砕片は、ケナフ芯材が粉砕され、目開き１．５ｍｍ以下のふるいを通過したものが、原料固形分全体の１重量％以上３重量％未満の量で配合されているか、または、あらかじめ水に浸漬されて水可溶分が抽出されたケナフ芯材が粉砕され、目開き１．５ｍｍ以下のふるいを通過したものが、原料固形分全体の３重量％以上１０重量％以下の量で配合されていることを特徴としている。

本願発明のケナフ芯粉砕片配合無機質板において特徴的なケナフ芯粉砕片は、上記のとおり、
（１）ケナフ芯材が粉砕され、目開き１．５ｍｍ以下のふるいを通過したもの、又は、
（２）あらかじめ水に浸漬されて水可溶分が抽出されたケナフ芯材が粉砕され、目開き１．５ｍｍ以下のふるいを通過したもの、
として定義される。ケナフはアオイ科の一年生草本であって、主に中国、東南アジア等で栽培されており、従来はロープおよび穀物袋等に利用されていた。そして近年、非木材紙のパルプ原料としても利用されるようになってきたが、無機質板等の原料としてはあまり使用されていない。

しかし、ケナフの靱皮部からは比較的簡単に６ｍｍ以上のリグノセルロース長繊維（かさ密度０．４〜０．７）が得られ、またケナフの茎幹から表皮（靭皮）繊維を除去したケナフ芯材はかさ密度０．１程度と比較的低比重となる。しかしながら、ケナフ芯材をそのまま用いると無機質板中に均一に配合するのが難しいという問題があった。そこで本願発明においては、ケナフ芯材を粉砕しふるいかけをして、目開き１．５ｍｍ以下のふるいを通過したものを、軽量化材として用いるようにしている。

ふるいの目開き径は、１．５ｍｍを超えると荒い粉砕片が混ざり、材料の均一性が損なわれ、無機質板の強度が低減し、更に外観も損なわれるため好ましくない。無機質板の基材の均一性をさらに向上させ、無機質板内に形成されるポーラス部を減少させるためには、目開き径を１．０ｍｍ以下とすることがより好ましい。また、ケナフ芯粉砕片が０．５ｍｍ未満では粉砕片が細かすぎて軽量化効果が低減してしまうため、目開き径０．５ｍｍのふるい上に留まるケナフ芯粉砕片を用いることも好適な例として示される。なお、目開き径を０．５ｍｍ未満とすることは、ふるいに要する時間が膨大となるため実用的でない。

また、ケナフ芯粉砕片は、かさ密度を０．３以下０．１以上とするのが好ましい。というのは、ケナフ芯材の粉砕方法によってはケナフ芯粉砕片に微粉が多くなってしまい、軽量化効果が低減する。そこで、かさ密度を規定することでより軽量化材として適したケナフ芯粉砕片を調整することができる。このようなかさ密度としては、０．３以下０．１以上とするのが好適である。かさ密度が０．３を超えると無機質板の密度が高くなってしまい、十分な軽量化効果が得られないために好ましくない。より好ましくはかさ密度を０．２５以下とすることである。また、上記のとおり、粉砕前の茎の状態のケナフ芯材のかさ密度は０．１程度であり、粉砕片についてもこの値未満の材料は得られないため、下限値は０．１としている。

ケナフ芯粉砕片以外の、セメント、骨材、強化繊維等の原料については特に制限はなく、適宜選択および調整することができる。参考として、ポルトランドセメント等のセメント、珪石粉、フライアッシュ、高炉水砕スラグ、セメント基材廃材等の骨材、古紙、バージン針葉樹、広葉樹パルプ等のセルロース系強化繊維、ポリプロピレン、ビニロン等の有機系強化繊維、ワラスナイト、ガラス繊維等の無機系強化繊維、メチルセルロース等の増粘材等を用いることが例示される。もちろん、必要に応じて各種の分散剤、撥水剤等の添加剤や、硫酸カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カリウム、硫酸アルミニウム、ミョウバン、蟻酸カルシウム、硝酸カルシム、亜硝酸カルシウム等の硬化促進剤を使用することができる。

また、本願発明のケナフ芯粉砕片配合無機質板においては、ケナフ芯粉砕片以外の軽量化材を併用することも可能である。このような軽量化材としては、たとえば、塩化ビニリデン発泡材、ポリスチレンビーズ等の有機系軽量化材、パーライト、シラスバルーン等の無機系軽量化材等が例示される。

これらの原料の配合については、ケナフ芯粉砕片を、原料固形分全体の１〜１０重量％の割合で配合することができる。より具体的には、上記（１）のとおりのケナフ芯粉砕片であれば、原料固形分全体の１重量％以上３重量％未満の割合で配合することができる。ケナフ芯粉砕片量を１重量％以上とすることで、ろ水性および耐凍害性を損ねることなく、無機質板を十分に軽量化することができる。しかし、ケナフ芯粉砕片を、原料固形分全体の３重量％以上１０重量％以下の割合で配合する場合には、上記（２）のとおり、あらかじめ水に浸漬されて水可溶分が抽出されたケナフ芯粉砕片を用いることが肝要である。というのは、ケナフ芯粉砕片の添加が多量となり無機質板の硬化阻害を招く恐れがあるため、ケナフ芯粉砕片の調整に際しては、ケナフ芯材をあらかじめ水に浸漬して水可溶分を抽出しておくことが必要となるからである。より好ましくは、アルカリ成分を含む水に浸漬してアルカリ水可溶分を抽出するようにする。これにより、ケナフ芯粉砕片をたとえば５〜１０重量％以上と多量に含んだ場合でも無機質板が硬化不良を起こすことがなくなる。また、アルカリ水可溶分の抽出によると、無機質板の各種特性を向上させることもできる。一方で、水可溶分が抽出されたケナフ芯粉砕片であっても、１０重量％を超える添加は、無機質板の強度が低下するとともに、ろ水性および耐凍害性が低下する可能性があるため好ましくない。

ケナフ芯粉砕片以外の、セメント、骨材、強化繊維等の原料の配合については特に制限はなく、適宜選択および調整することができる。たとえば、一例として、セメント２５〜５０重量％、骨材４０〜６５重量％、強化繊維１〜１０重量％、分散剤、撥水剤、硬化促進剤等を１〜５重量％添加することが例示される。また、ケナフ芯粉砕片以外の軽量化材を併用する場合には、たとえば、具体的には、有機系軽量化材を０．０５〜３．０重量％用いることや、無機系軽量化材を３〜２０重量％用いることが例示される。

以上の原料を混合混練してなる水硬性スラリーが成形硬化されることで、本願発明のケナフ芯粉砕片配合無機質板を得ることができる。

本願発明のケナフ芯粉砕片配合無機質板の製造方法に関しては、グリーンシートの作製および成形の手法等については特に制限はなく、たとえば、押出しまたは抄造で成形後、プレス成形する等、各種の公知の方法を採用することができる。また、養生および硬化の方法も限定されることはなく、適宜調整することができる。たとえば、一時養生後、１５０〜１８０℃で４時間のオートクレーブ処理を施すことなどが例示される。

なお、ケナフ芯粉砕片の調整に際し、ケナフ芯材の粉砕方法は限定されるものではないが、カッター式の粉砕機を用いるのが好ましい例として示される。というのは、たとえばハンマーミル等の打撃式の粉砕方法に比べて微粉の割合が少なく、粒径にばらつきの少ない材料を得ることができるからである。

以下に実施例を示し、本願発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。もちろん、本願発明は以下の例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることは言うまでもない。

以下のとおりの配合（固形分）の原料を混合したのち水と混練し、押出し成形法によりグリーンシートを形成し、５０℃で５時間の養生後、さらに８０℃で８時間の処理を行い、ケナフ芯粉砕片が配合された無機質板を製造した。

（実施例１）
ケナフ芯粉砕片２重量％、古紙パルプ繊維５重量％、ポルトランドセメント３５重量％、フライアッシュ２７重量％、珪石粉１０重量％、セメント廃材２０重量％、メチルセルロース１重量％
なお、ケナフ芯粉砕片は、ケナフ芯材をカッター式粉砕機で粉砕し、ふるい径１．０ｍｍを通過したもので、かさ密度が０．２のものを使用した。

（実施例２）
ケナフ芯粉砕片５重量％、古紙パルプ繊維５重量％、ポルトランドセメント３５重量％、フライアッシュ２４重量％、珪石粉１０重量％、セメント廃材２０重量％、メチルセルロース１重量％
なお、ケナフ芯粉砕片は、ケナフ芯材を水槽に入れて３０分攪拌し、水に可溶な成分の抽出処理を行ったのち、カッター式粉砕機で粉砕し、ふるい径１．０ｍｍを通過したもので、かさ密度が０．２のものを使用した。

（実施例３）
ケナフ芯粉砕片５重量％、古紙パルプ繊維５重量％、ポルトランドセメント３５重量％、フライアッシュ２４重量％、珪石粉１０重量％、セメント廃材２０重量％、メチルセルロース１重量％
なお、ケナフ芯粉砕片は、ケナフ芯材を１Ｎ，ＮａＯＨのアルカリ水槽に入れて３０分攪拌し、アルカリ水に可溶な成分の抽出処理を行ったのち、カッター式粉砕機で粉砕し、ふるい径１．０ｍｍを通過したもので、かさ密度が０．２のものを使用した。

（比較例１）
ケナフ芯粉砕片２重量％、パルプ繊維５重量％、ポルトランドセメント３５重量％、フライアッシュ２４重量％、珪石粉１０重量％、セメント廃材２０重量％、メチルセルロース１重量％
なお、ケナフ芯粉砕片は、ケナフ芯材をカッター式粉砕機で粉砕し、ふるい径２．０ｍｍを通過したもので、かさ密度は０．２３である。

（比較例２）
ケナフ芯粉砕片５重量％、パルプ繊維５重量％、ポルトランドセメント３５重量％、フライアッシュ２４重量％、珪石粉１０重量％、セメント廃材２０重量％、メチルセルロース１重量％
なお、ケナフ芯粉砕片は、ケナフ芯材をカッター式粉砕機で粉砕し、ふるい径１．０ｍｍを通過したもので、かさ密度は０．２３である。

このように得られた無機質板について、比重を測定し、曲げ試験、吸水浸漬２４時間後の寸法変化率によるろ水性試験、ＪＩＳ−Ｂ法による凍害試験を行い、品質評価を行った。その結果を表１に示した。

実施例１〜３で得られた本願発明の無機質板は、比重０．９９以下と十分な軽量化がなされており、強度、ろ水性、耐凍害性等の物性および外観に優れたものであることが確認された。特に実施例３で得られた無機質板は、ケナフ芯粉砕片を５重量％も配合しているにもかかわらず、強度、ろ水性、耐凍害性等の物性および外観のいずれにおいても優れた品質を示すものであった。

一方、比較例１の配合の無機質板は、使用したケナフ芯粉砕片がふるい径２．０ｍｍを通過したものであり、すなわち、ふるい径１．５ｍｍを通過したケナフ芯粉砕片にふるい径２．０ｍｍパス、１．５ｍｍふるい上残留のやや粗いケナフ芯粉砕片が若干加えられた形態のものと考えることができる。しかしながら、この粗いケナフ芯粉砕片がわずかでも含まれると、ケナフ芯粉砕片の基材中での分散性が悪く、比較例１で得られた無機質板には細かいすが多数見られ、表面の平坦性が低下した外観の悪いものとなってしまっていた。このような無機質板は、強度、耐凍害性等の物性は良いものの、たとえ塗装を施しても塗装外観が悪く、製品として使用することができない判断されるものであった。

比較例２の配合の無機質板は、ケナフ芯粉砕片が多いにも関わらず抽出処理をしていなかったため、セメントの硬化が阻害され、強度が低く、かつ耐凍害性が著しく阻害されものとなってしまった。

Claims (5)

1. セメント、骨材、強化繊維およびケナフ芯粉砕片を含む原料の水硬性スラリーが成形硬化された無機質板であって、ケナフ芯粉砕片は、ケナフ芯材が粉砕され、目開き１．５ｍｍ以下のふるいを通過したものであり、原料固形分全体の１重量％以上３重量％未満の量で配合されていることを特徴とするケナフ芯粉砕片配合無機質板。
2. セメント、骨材、強化繊維およびケナフ芯粉砕片を含む原料の水硬性スラリーが成形硬化された無機質板であって、ケナフ芯粉砕片は、あらかじめ水に浸漬されて水可溶分が抽出されたケナフ芯材が粉砕され、目開き１．５ｍｍ以下のふるいを通過したものであり、原料固形分全体の３重量％以上１０重量％以下の量で配合されていることを特徴とするケナフ芯粉砕片配合無機質板。
3. ケナフ芯材は、あらかじめアルカリ成分を含む水に浸漬されてアルカリ水可溶分が抽出されたものであることを特徴とする請求項２記載のケナフ芯粉砕片配合無機質板。
4. ケナフ芯粉砕片のかさ密度が、０．３以下０．１以上であることを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載のケナフ芯粉砕片配合無機質板。
5. ケナフ芯粉砕片が、目開き１．０ｍｍ以下のふるいを通過したものであることを特徴とする請求項１ないし４いずれかに記載のケナフ芯粉砕片配合無機質板。