JP5074870B2

JP5074870B2 - 繊維補強セメント板及びその製造方法

Info

Publication number: JP5074870B2
Application number: JP2007245779A
Authority: JP
Inventors: 新次藤田
Original assignee: Kubota Matsushitadenko Exterior Works Ltd; KMEW Co Ltd
Current assignee: KMEW Co Ltd
Priority date: 2007-09-21
Filing date: 2007-09-21
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2027-09-21
Also published as: JP2009073113A

Description

本発明は、屋根材や外壁材など建築用のパネルとして用いられる繊維補強セメント板及びその製造方法に関するものである。

セメントに補強繊維を配合して作製される繊維補強セメント板として、セメントと補強繊維を主成分として含有するセメントスラリーを抄造してグリーンシートを作製し、セメントと補強繊維を主成分として含有する粉状のセメント成形材料に若干の水を混ぜて半乾式にしたものをグリーンシートの上に散布し、これをプレス成形することによって製造したものがある。このものは、図２（ａ）のように、セメントスラリーを湿式抄造した基材層１と、基材層１の上に堆積されたセメント成形材料からなる表面層２から形成されるものであり、これを養生・硬化させることによって、繊維補強セメント板を得ることができるものである（特許文献１等参照）。

このものにあって、基材層１は抄造して形成された緻密なマトリックス組織であり、しかも基材層１に含有される補強繊維は繊維長が長いものが用いられるので、基材層１は曲げ強度や衝撃強度が高く、またたわみ性も十分に得られ、基材層１によって繊維補強セメント板の強度を高く得ることができる。また表面層２は半乾式の粉状のセメント成形材料からなり、また含有される補強繊維は繊維が短いものが用いられ、マトリックス組織はかさ高で疎であるので、プレス成形する際に大きく変形することができ、表面層２によって深い凹凸模様をシャープに形成することができるのである。
特開２０００−３０１５２５号公報

しかし図２（ｂ）に示すように、目地などの凹凸柄を形成するための成形用凸部６を有するプレス盤３でプレス成形する場合、かさ高で疎な表面層２は形成用凸部６による加圧で凹変形して凹部７が形成されるが、緻密でしかも長繊維を含有する基材層１は変形が小さいので、成形用凸部６が十分に圧入されず、柄深さに制約があり、凹部７の柄の側面角度にも制約があるという問題があった。さらにこのように成形用凸部６が十分に圧入されないと、プレス盤３の成形用凸部６以外の部分では表面層２を十分に加圧することができず、プレス圧力が高く加わる部分と低い部分との差が大きくなって、例えばプレス圧力が低い部分では表面層２と基材層１との間で層間剥離が生じるおそれがあるなどの問題が生じるものであった。

そこで、表面層２を厚くして、プレス盤３の成形用凸部６が表面層２に十分に圧入されるようにして、凹凸模様の成形性を向上することが検討されたが、表面層２を厚くすると、相対的に基材層１の厚みが薄くなるので、強度が低下するという問題が生じるものであった。さらに、このように表面層２を厚く形成すると同時に、表面層２に含有される補強繊維として、基材層１の補強繊維と同様に繊維長の長いものを用い、強度の低下を防ぐようにしたものも検討されたが、表面層２に長い繊維を含有させる結果、表面層２の変形性が小さくなって、凹凸模様の成形性が低下することになり、しかも凹部７の角部にクラックが発生するものであった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、強度を低下させることなく、凹凸模様の成形性を高めることができる繊維補強セメント板及びその製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明の繊維補強セメント板は、セメントと補強繊維を含有するセメントスラリーを抄造して得られる基材層１の上に、セメントと補強繊維を含有する粉状のセメント成形材料を散布し、プレス成形することによって、基材層１の上にセメント成形材料からなる表面層２を積層して形成される繊維補強セメント板において、基材層１に含有される補強繊維として長い繊維を用い、表面層２を、補強繊維として短い繊維を含有する表面側の上層２ａと、上層２ａに含有される繊維よりも長い繊維を補強繊維として含有する下層２ｂとの二層構造に形成して成ることを特徴とするものである。

この発明によれば、表面層２は繊維長の短い補強繊維を含有する上層２ａと、繊維長が長い補強繊維を含有する下層２ｂの二層に形成してあるため、セメントと補強繊維を含有する粉状のセメント成形材料からなる表面層２の厚みを厚く形成すると共に抄造で形成される基材層１の厚みを薄くして、プレス成形の際の凹凸模様の成形性を高めるにあたって、表面層２の下層２ｂに含有される繊維長の長い補強繊維で強度を確保することができるものであり、強度を低下させることなく、凹凸模様の成形性を高めることができるものである。

また、本発明は、基材層１に含有される補強繊維の平均繊維長は２ｍｍ以上であり、表面層２の上層２ａに含有される補強繊維の平均繊維長は１．２ｍｍ以下であり、表面層２の下層２ｂに含有される補強繊維の平均繊維長は２ｍｍ以上であることを特徴とするものである。

この発明によれば、下層２ｂに含有される平均繊維長が２ｍｍ以上の補強繊維で強度を確保することができ、強度を低下させることなく、凹凸模様の成形性を高めることができるものである。

本発明の繊維補強セメント板の製造方法は、セメントと補強繊維として平均繊維長が２ｍｍ以上の長い繊維とを含有するセメントスラリーを抄造してグリーンシートを作製し、セメントと補強繊維として平均繊維長が２ｍｍ以上の長い繊維とを含有する粉状のセメント成形材料をグリーンシートの上に散布し、さらにこの上に、セメントと補強繊維として平均繊維長が１．２ｍｍ以下の短い繊維を含有する粉状のセメント成形材料を散布した後、プレス成形することを特徴とするものである。

この発明によれば、強度を低下させることなく、凹凸模様の成形性を高めた繊維補強セメント板を製造することができるものである。

本発明によれば、表面層２は繊維長の短い補強繊維を含有する上層２ａと、繊維長が長い補強繊維を含有する下層２ｂの二層に形成してあるため、セメントと補強繊維を含有する粉状のセメント成形材料からなる表面層２の厚みを厚く形成すると共に抄造で形成される基材層１の厚みを薄くして、プレス成形の際の凹凸模様の成形性を高めるにあたって、表面層２の下層２ｂに含有される繊維長の長い補強繊維で強度を確保することができるものであり、強度を低下させることなく、凹凸模様の成形性を高めることができるものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

セメントスラリーは、セメントと補強繊維を主成分とし、さらにフライアッシュや充填材などを水に分散させることよって調製されるものである。セメントスラリーに含有されるこの補強繊維としては、平均繊維長が２ｍｍ以上と長い繊維を用いるものである。繊維長の上限は特に限定されるものではないが、補強繊維としてパルプを用いた場合、通常は平均繊維長３ｍｍ程度が上限である。このような繊維長が長い補強繊維としては、例えば針葉樹系パルプ、木質繊維、無機繊維、合成樹脂繊維、金属繊維、古布繊維などを用いることができる。

またセメント成形材料は、セメントと補強繊維を主成分とし、さらにフライアッシュや充填材などを混合し、さらに含水率が５〜６０質量％となるように水を加えた粉状のものである。本発明では、このセメント成形材料として、補強繊維として繊維長が短い繊維を配合したものと、補強繊維として繊維長が長い繊維を配合したものを、それぞれ調製するものである。

セメント成形材料に配合される短い繊維長の繊維としては、平均繊維長が１．２ｍｍ以下のものを用いるものである。このような繊維長が短い補強繊維としては、例えば広葉樹系パルプやその粉砕品、木粉、セルロースパウダーなどを用いることができる。

セメント成形材料に配合される長い繊維長の繊維としては、平均繊維長が２ｍｍ以上のものを用いるものである。繊維長の上限は特に限定されるものではないが、パルプの場合、通常は平均繊維長３ｍｍ程度が上限である。このような繊維長が長い補強繊維としては、セメントスラリーに含有されるものと同じものを使用することができ、例えば針葉樹系パルプなどを用いることができる。

そして先ず、長網式や丸網式などの抄造機でセメントスラリーを抄造し、水分を含有するグリーンシートを作製する。次に、このグリーンシートを長尺のままベルトコンベアなどで送りながら、グリーンシートの上に繊維長の長い補強繊維を配合した粉状のセメント成形材料を散布し、さらにこの上に繊維長の短い補強繊維を配合した粉状のセメント成形材料を散布する。

このようにして、セメントスラリーを抄造して得られるグリーンシートからなる基材層１と、粉状のセメント成形材料の堆積層からなる表面層２とを積層した未成形板Ａを図１（ａ）のように得ることができる。またこの表面層２は、繊維長の長い補強繊維を配合したセメント成形材料からなる下側の下層２ｂと、繊維長の短い補強繊維を配合したセメント成形材料からなる上側の上層２ａの二層構造になっている。

ここで、プレス成形後の成形板Ｂの総板厚が１５ｍｍの場合、従来の図２のものでは、プレス成形後の厚みにおいて、基材層１の厚みは１２ｍｍ程度、表面層２の厚みは３ｍｍ程度が一般的であり、基材層１と表面層２の厚みの比は４：１程度である。これに対して本発明では、プレス成形後の厚みにおいて、基材層１の厚みを７〜１１ｍｍ程度、表面層２の厚みを４〜８ｍｍ程度に設定して、基材層１と表面層２の厚みの比を１１：４〜７：８程度の範囲にし、従来よりも基材層１の厚みが薄く、表面層２の厚みが厚くなるようにするのが好ましい。また表面層２において上層２ａと下層２ｂの厚みの比は、３：２〜１：３程度の範囲に設定するのが好ましい。

次に、上記の基材層１と表面層２とを積層した未成形板Ａに上からプレス盤３を加圧して、図１（ｂ）のようにプレス成形する。プレス盤３の下面には成形用凸部６が設けてあり、プレス盤３でプレス成形することによって、かさ高で疎な表面層２を形成用凸部６による加圧で凹変形させて凹部７を成形し、凹凸模様を成形することができるものである。またこのプレス成形で、グリーンシートからなる基材層１から水分が表面層２のセメント成形材料へと浸透することになる。

ここで、上記のように、基材層１の厚みを薄くして、表面層２は厚みが厚く形成してあるので、プレス盤３の成形用凸部６は表面層２に十分に圧入されるものであり、深い凹凸柄で凹凸模様を、シャープに成形することができるものであり、凹凸模様の成形性を向上することができるものである。またこのように成形用凸部６が表面層２に十分に圧入されるので、プレス盤３の成形用凸部６以外の部分でも表面層２を十分に加圧することができるものであり、プレス圧力が高く加わる部分と低い部分との差が小さくなり、プレス圧力が低い部分において表面層２と基材層１との間に層間剥離が生じるようなことがなくなるものである。

また、凹凸模様の成形性を高めるために、上記のように表面層２の厚みを厚くする結果、基材層１の厚みが薄くなって、基材層１で得られる強度が低下しても、表面層２には繊維長が長い補強繊維を含有する下層２ｂが設けられているので、下層２ｂに含有される繊維長が長い補強繊維で強度を確保して、基材層１で得られる強度の低下を補うことができるものであり、強度低下を防ぐことができるものである。

そして上記のようにプレス盤３でプレス成形して得られる成形板Ｂを、養生・硬化することによって、繊維補強セメント板を得ることができるものである。

次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。

（実施例１）
普通ポルトランドセメント４０質量部、フライアッシュ４０質量部、セメント製品の廃材粉砕物１４質量部、補強繊維として平均繊維長３ｍｍのＮＢＫＰ６質量部を、固形分が１０質量％濃度になるように水に分散してセメントスラリーを調製した。

また普通ポルトランドセメント４０質量部、フライアッシュ４０質量部、セメント製品の廃材粉砕物１４質量部、補強繊維として平均繊維長１ｍｍのＬＢＫＰ６質量部を混合し、これに水３０質量部を混合して第１のセメント成形材料を調製した。さらに、補強繊維としてＬＢＫＰの代わりに平均繊維長３ｍｍのＮＢＫＰを用いて第２のセメント成形材料を調製した。

そして、長網式抄造機を用いてセメントスラリーを抄造してグリーンシートを作製し、このグリーンシートの上に第２のセメント成形材料を散布し、さらにこの上に第１のセメント成形材料を散布して、図１（ａ）のようなグリーンシートからなる基材層１の上に第２のセメント成形材料からなる下層２ｂと第１のセメント成形材料からなる上層２ａの二層構成の表面層２を積層した未成形板Ａを作製した。

次に、突出高さが５．５ｍｍの成形用凸部６を設けたプレス盤３を用い、未成形板Ａを８ＭＰａの圧力でプレス成形することによって、図１（ｂ）のような成形板Ｂを得た。この成形板Ｂにおいて、基材層１の厚みは１０ｍｍ、下層２ｂの厚みは３ｍｍ、層２ａの厚みは２ｍｍであり、表面層２の厚みは５ｍｍであった。

そしてこの成形板Ｂを、自然養生４８時間を行なった後、１６０℃、５時間の条件でオートクレーブ養生して硬化させることによって、繊維補強セメント板を得た。

（実施例２）
実施例１において、基材層１の厚みが８ｍｍ、下層２ｂの厚みが５ｍｍ、層２ａの厚みが２ｍｍ（表面層２の厚みは７ｍｍ）となるように成形板Ｂを作製した。その他は実施例１と同様にして繊維補強セメント板を得た。

（比較例１）
実施例１で得たセメントスラリーを抄造してグリーンシートを作製し、このグリーンシートの上に第１のセメント成形材料を散布して、図２（ａ）のようなグリーンシートからなる基材層１の上に第１のセメント成形材料からなる表面層２を積層した未成形板Ａを作製した。

そして実施例１と同様にして未成形板Ａをプレス成形することによって、基材層１の厚み１２ｍｍ、表面層２の厚み３ｍｍの成形板Ｂを得た。その他は実施例１と同様にして繊維補強セメント板を得た。

（比較例２）
比較例１において、基材層１の厚みが１０ｍｍ、表面層２の厚みが５ｍｍとなるように成形板Ｂを作製した。その他は実施例１と同様にして繊維補強セメント板を得た。

（比較例３）
実施例１で得たセメントスラリーを抄造してグリーンシートを作製し、このグリーンシートの上に第２のセメント成形材料を散布して、図２（ａ）のようなグリーンシートからなる基材層１の上に第２のセメント成形材料からなる表面層２を積層した未成形板Ａを作製した。

そして実施例１と同様にして未成形板Ａをプレス成形することによって、基材層１の厚み１０ｍｍ、表面層２の厚み５ｍｍの成形板Ｂを得た。その他は実施例１と同様にして繊維補強セメント板を得た。

上記のようにして得た実施例１〜２及び比較例１〜３で得た繊維補強セメント板について、凹凸模様成形性を評価した。この評価は目視で行ない、プレス盤３の成形用凸部６で凹凸模様を再現性高く成形されたものを「○」、特にシャープに成形されたものを「◎」と判定した。また凹凸模様の再現性が低いものを「△」、特にクラックが生じたものを「×」と判定した。

また実施例１〜２及び比較例１〜３で得た繊維補強セメント板について、曲げ強度をＪＩＳＡ１４０８に準拠して測定し、曲げ強度が１０ＭＰａ以上のものを「○」、それ未満のものを「×」と判定した。

これらの結果を表１に示す。

表１にみられるように、実施例１，２のものは、凹凸模様の再現性、強度共に優れるものであった。一方、比較例１は従来の繊維補強セメント板に相当するものであり、強度は良好であるが、凹凸模様成形性に問題を有するものであった。また比較例２では短い繊維を補強繊維として含有する表面層２の厚みを厚く形成することによって、凹凸模様成形性は良好になったが、基材層１の厚みが薄くなるために強度が低下するものであった。さらに比較例３では、表面層２を厚く形成すると共に表面層２に長い補強繊維を含有させることによって、強度の低下を防ぐことができたが、表面層２に長い補強繊維を含有しているために、凹凸模様にクラックが発生し、凹凸模様成形性が低下するものであった。

本発明の実施の形態の一例を示すものであり、（ａ）（ｂ）はそれぞれ一部の概略断面図である。従来例の一例を示すものであり、（ａ）（ｂ）はそれぞれ一部の概略断面図である。

符号の説明

１基材層
２表面層
３プレス盤

Claims

セメントと補強繊維を含有するセメントスラリーを抄造して得られる基材層の上に、セメントと補強繊維を含有する粉状のセメント成形材料を散布し、プレス成形することによって、基材層の上にセメント成形材料からなる表面層を積層して形成される繊維補強セメント板において、基材層に含有される補強繊維として長い繊維を用い、表面層を、補強繊維として短い繊維を含有する表面側の上層と、上層に含有される繊維よりも長い繊維を補強繊維として含有する下層との二層構造に形成し、基材層に含有される補強繊維の平均繊維長は２ｍｍ以上であり、表面層の上層に含有される補強繊維の平均繊維長は１．２ｍｍ以下であり、表面層の下層に含有される補強繊維の平均繊維長は２ｍｍ以上であることを特徴とする繊維補強セメント板。
セメントと補強繊維として平均繊維長が２ｍｍ以上の長い繊維とを含有するセメントスラリーを抄造してグリーンシートを作製し、セメントと補強繊維として平均繊維長が２ｍｍ以上の長い繊維とを含有する粉状のセメント成形材料をグリーンシートの上に散布し、さらにこの上に、セメントと補強繊維として平均繊維長が１．２ｍｍ以下の短い繊維を含有する粉状のセメント成形材料を散布した後、プレス成形することを特徴とする繊維補強セメント板の製造方法。