JP6751963B2 - 不燃性化粧ボードの製造方法及び不燃性化粧ボード - Google Patents

Description

本発明は、不燃性化粧ボードの製造方法、及び、該製造方法により製造される不燃性化粧ボードに関するものである。

建築物の火災の際に、急激な燃焼を伴うフラッシュオーバーなど延焼を抑制し、避難時間を確保する目的で、内壁材、天井材等の内装材として、建築基準法に定める「不燃材料」が使用される。内装材には意匠性が求められる場合もあり、本出願人は過去に、意匠性が高い不燃性積層ボードの製造方法を提案している（特許文献１参照）。これは、草木材の小片に接着剤をコーティングし加圧成形することにより草木片ボードを製造した後、この草木片ボードを不燃性基板に貼着し、貼着された草木片ボードを厚さが０．２ｍｍ〜０．４ｍｍとなるまで研削するものである。

この特許文献１の製造方法により製造された積層ボードは、草木材の天然の美しさを活かしながら、草木材の小片の形状、大きさ、向きが一律ではなく外観に多様性を有するため、従来の不燃性ボードにはない高い意匠性を有している。そのため、需要者から高い評価を受け、学校、病院、公共の図書館を始め種々の建築物の内装材として、広く採用されている。

一方で、美容院、衣料品販売の店舗、喫茶店やレストラン等、個性を重視する商業施設などから、天然の木材を材料とする化粧ボードに対して、より斬新かつ大胆な意匠に対する要請があった。そのため、本出願人は、需要者の選択の幅をより広げるべく、新たな不燃性化粧ボードの開発を進めてきた。

特開２０１６−４９６７１号公報

そこで、本発明は、上記の実情に鑑み、天然の木材を材料とすると共に、斬新かつ大胆な意匠の不燃性化粧ボードの製造方法、及び、該製造方法により製造される不燃性化粧ボードの提供を、課題とするものである。

上記の課題を解決するため、本発明にかかる不燃性化粧ボードの製造方法（以下、単に「製造方法」と称することがある）は、
「幅及び長さがそれぞれ１０ｍｍ〜４０ｍｍで厚さが０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの木材のストランドに接着剤をコーティングし、
接着剤でコーティングされた前記ストランドを、不燃性基板の上方から撒くことにより、
前記不燃性基板の表面に１ｍ^２当たり１７５ｇ〜２５０ｇの前記ストランドが貼着されていると共に、前記表面が部分的に前記ストランドで被覆されることなく露出している化粧ボードとする」ものである。

「不燃性基板」における「不燃性」は、建築基準法第２条第９号及び同法施行令第１０８条の２第１号乃至第３号の規定する不燃性能、及びその技術的基準に適合し、それを国土交通大臣によって認定されていることを指している。「不燃性基板」としては、火山性ガラス質複層板、石膏板、ケイ酸カルシウム板、繊維強化セメント板、ロックウール板、ガラスウール板、鉄鋼板等を基材とする不燃性基板を、使用することができる。

本製造方法により、不燃性基板の表面にストランドがランダムに貼着された化粧ボードが得られる。ここで、化粧ボードにおけるストランドの量が多過ぎると、可燃性のストランドが焼失する際の発熱量が増え、或いは、焼失するまでの時間が長くなるなど、不燃性が損なわれる。検討の結果、詳細は後述するように、不燃性基板の表面に貼着させるストランドの量を、不燃性基板の表面１ｍ^２当たり２５０ｇ以下とすれば、不燃性の基準に適合することが分かった。そして、ストランドの量がこの範囲の場合、不燃性基板の表面は全面がストランドで被覆されることはなく、不燃性基板の表面（下地）が部分的に露出する。

なお、不燃性基板の表面１ｍ^２当たりのストランドの質量１７５ｇ〜２５０ｇは、詳細は後述するように、含水率１％〜２％に乾燥した状態における質量である。

従って、本製造方法によれば、不燃性基板の表面にストランドがランダムに貼着されており、不燃性基板の下地が部分的に露出している化粧ボードが製造される。従来、不燃性基板の表面に化粧層を積層して化粧ボードとする場合、不燃性基板の下地が露出しないようにするのが当業者の常識であった。上記の特許文献１の技術でも、草木片ボードを研削する度合いが進んで不燃性基板の下地が部分的に露出したものは、不良品として扱っていた。本製造方法では、そのような当業者の常識に反し、“敢えて不燃性基板の下地を見せて意匠の要素とする”という手段を採用したことにより、斬新かつ大胆な意匠の化粧ボードを提供することに成功したものである。なお、ストランドの量が少ない場合、化粧ボードの不燃性には問題がないが、不燃性基板の表面１ｍ^２当たり１７５ｇに満たない場合は、露出する下地の面積が大きくなり、化粧ボードの意匠として適していないと考えられる。

本発明にかかる不燃性化粧ボードの製造方法は、上記構成に加え、
「前記ストランドを貼着させる前の前記不燃性基板の前記表面を着色塗装する」ものとすることができる。

着色工程では、ストランドと同系の色を施すことも、ストランドの色とは異なる色を施すこともできる。

上記のように、本発明の製造方法は、“敢えて不燃性基板の下地を見せて意匠の要素とする”ところが特徴の一つである。そのため、敢えて見せる下地に着色を施すことにより、不燃性化粧ボードの意匠の多様性が増し、応用範囲をより拡大することができる。例えば、ストランドの色とは異なる色で不燃性基板を着色塗装することにより、ストランドと下地とのコントラストが明確となると共に、より斬新で大胆な意匠の不燃性化粧ボードとすることができる。

次に、本発明にかかる不燃性化粧ボードは、
「幅及び長さがそれぞれ１０ｍｍ〜４０ｍｍで厚さが０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの木材のストランドが、不燃性基板の表面に１ｍ^２当たり１７５ｇ〜２５０ｇ貼着されており、
前記表面が部分的に前記ストランドで被覆されることなく露出している」ものである。

これは、上述の製造方法により、製造される不燃性化粧ボードの構成である。不燃性基板の表面において、ストランドが重なり合っている部分、ストランドが単層となっている部分、ストランドで被覆されておらず下地が露出している部分があり、全体として凹凸が大きいことに加え、従来は隠していた下地を敢えて見せているため、見る者に強い印象を与える斬新で大胆な意匠となる。

本発明にかかる不燃性化粧ボードは、上記構成に替えて、
「幅及び長さがそれぞれ１０ｍｍ〜４０ｍｍで厚さが０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの木材のストランドが、不燃性基板の表面に貼着されており、
前記表面が面積の２％〜２０％の割合で、前記ストランドで被覆されることなく露出している」ものとすることができる。

詳細は後述するように、ストランドの量を化粧ボードの不燃性が損なわれない上限値とすると、面積の２％の割合で不燃性基板の表面が露出する。一方、ストランドの量が少ない場合、化粧ボードの不燃性には問題がないが、下地の露出面積が不燃性基板の表面の面積の２０％を超える場合は、露出する下地の面積が大きくなり、化粧ボードの意匠として適していないと考えられる。

本発明にかかる不燃性化粧ボードは、上記構成に加えて、
「前記不燃性基板は、前記表面に塗料による着色層を備えており、該着色層に前記ストランドが貼着されている」ものとすることができる。

これは、上記の製造方法のうち、不燃性基板の表面を着色塗装する工程を具備する製造方法により製造される不燃性化粧ボードの構成である。

以上のように、本発明の効果として、天然の木材を材料とすると共に、斬新かつ大胆な意匠の不燃性化粧ボードの製造方法、及び、該製造方法により製造される不燃性化粧ボードを、提供することができる。

本発明の第一実施形態である不燃性化粧ボードの製造方法の工程図である。 図１の製造方法により製造された不燃性化粧ボードの模式図である。 図２の不燃性化粧ボードについて、ストランドの量と不燃性基板の表面の露出割合との関係を示すグラフである。 本発明の第二実施形態である不燃性化粧ボードの製造方法の工程図である。 （ａ）不燃性基板の断面図、及び、（ｂ）着色工程を経た不燃性基板の断面図である。

以下、本発明の第一施形態である不燃性化粧ボード１の製造方法、及び、該製造方法により製造される不燃性化粧ボード１について、図１乃至及び図３を用いて説明する。

本実施形態の製造方法は、木材９０からストランド１０を製造するストランド製造工程Ｐ１と、ストランド１０に接着剤をコーティングする接着剤塗布工程Ｐ２と、不燃性基板２０の上方からストランド１０を撒くストランド投下工程Ｐ４と、ストランド１０が付着した不燃性基板２０を加熱しつつ加圧して不燃性化粧ボードとする熱圧着工程Ｐ５と、を具備している。

より詳細に説明すると、ストランド製造工程Ｐ１では、木材９０を切削することにより、幅及び長さがそれぞれ１０ｍｍ〜４０ｍｍで厚さが０．２ｍｍ〜０．４ｍｍのストランド１０を製造する。ストランド１０の原料とする木材９０としては、ヒノキ、スギ、マツ、ヒバ等の針葉樹、ナラ、カンバ、ブナ、ケヤキ等の広葉樹を使用することができる。間伐材や小径木など、建材等として利用されにくい木材９０を使用することにより、資源を有効に活用することができる。

ストランド製造工程Ｐ１の後に、ストランド１０を所定の含水率まで乾燥する乾燥工程を設けることができる。

接着剤塗布工程Ｐ２では、ストランド１０に均質に接着剤をコーティングする。コーティングする接着剤としては、熱硬化性樹脂の接着剤を使用することができる。

ストランド投下工程Ｐ４では、接着剤がコーティングされたストランド１０を、不燃性基板２０の上方から投下する。その際、ストランド１０が可及的に均質に分散するように、ストランド１０を保持し投下する手段を、不燃性基板２０の上方で走査するように移動させつつ、ストランド１０を少量ずつ撒き散らすように投下し、この作業を複数回繰り返す。これにより、不燃性基板２０の片面にストランド１０が付着する。なお、ストランド１０に接着剤をコーティングすることに加えて、不燃性基板２０の表面に接着剤をコーティングしておいても良い。

熱圧着工程Ｐ５では、ストランド１０が付着した状態の不燃性基板２０の表面を、熱盤で押圧する。これにより、熱硬化性の樹脂が硬化し、不燃性基板２０の片面にストランド１０が強固に貼着された状態の不燃性化粧ボード１となる。この熱圧着工程Ｐ５を、水蒸気が発生しなくなるまで行うことにより、不燃性化粧ボード１におけるストランド１０は、含水率１％〜２％の乾燥状態となる。

ここで、熱圧着の際、ストランド１０が付着した状態の不燃性基板２０の表面と熱盤との間に、メッシュシートを介在させると好適である。メッシュシートとしては、樹脂や金属でメッシュが形成されたシート材を使用することができる。このメッシュシートにより、加熱によってストランド１０や接着剤から蒸発する水分や揮発性有機成分の逃げ道が、不燃性基板２０の表面と熱盤との間に確保されるため、水蒸気や揮発性有機成分がスムーズに除去される。また、ストランド１０や接着剤が付着することによる熱盤の汚れが、メッシュシートによって抑制される。

加えて、ストランド１０が付着した状態の不燃性基板２０の表面を、メッシュシートを介在させた状態で押圧することにより、ストランド１０の表面に微細な格子状の凹凸が形成される。この微細な格子状の凹凸も、不燃性化粧ボードの意匠の要素となる。

次に、不燃性の基準に適合するための条件を検討した結果を示す。木材９０としてヒノキを使用し、切削することにより、幅及び長さがそれぞれ１０ｍｍ〜４０ｍｍで、厚さが０．２ｍｍ〜０．４ｍｍのストランド１０を製造した。

不燃性基板２０としては、図５（ａ）に示すように、火山性ガラス質板２１の表裏面に繊維層２２が積層された厚さ６ｍｍの基材と、基材の片面に貼着されたアルミニウム箔層２３とを備える積層構造の基板（大建工業株式会社製、ダイライトＦＡＬ）を使用した。ここで、火山性ガラス質板はシラス、白土等の火山性ガラス質堆積物と水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の無機質系充填材が結合剤で結合された層であり、繊維層はロックウール、ガラスウール等の繊維が無機質系充填材と結合剤で結合された層であり、アルミニウム箔層はアルミニウム箔の両面に薄葉紙が貼着された層である。なお、図５（ａ）は不燃性基板２０の積層構造を示すものであり、各層の厚さの比を正確に図示したものではない。

このような構成の不燃性基板２０の片面に、上記の製造方法によってストランド１０を貼着させ、化粧ボードとした。不燃性基板２０の表面１ｍ^２当たりのストランド１０の質量が、１７５ｇ、２００ｇ、２２５ｇ、２５０ｇ、２７５ｇと相違する五種類の試料Ｈ−１〜Ｈ−５を製造した。ここで、不燃性基板２０の表面１ｍ^２当たりのストランド１０の質量は、熱圧着工程Ｐ５を経て乾燥した状態（含水率１％〜２％）の質量である。

何れの試料も、図２に模式的に示すように、不燃性基板２０の表面に、サイズにばらつきのあるストランド１０が、ランダムな方向を向いて部分的に重なるように分散して貼着されていると共に、不燃性基板２０の表面がストランド１０で覆われていない下地が、部分的に露出している構成であった。

各試料について不燃性を評価するために、ＩＳＯ５６６０に準拠した発熱性試験を行った。試験にはコーンカロリーメータを使用し、各試料においてストランドが貼着された面に輻射電気ヒータで５０ｋＷ／ｍ^２の輻射熱を照射し、点火プラグにより着火してから２０分間の発熱量及び発熱速度を測定することによって行った。

発熱性試験の結果から、不燃性は以下の三つの基準により判定される。試験における測定結果を、不燃性の判定結果とあわせて表１に示す。
（１）試験時間中の総発熱量が、８ＭＪ／ｍ^２以下であること
（２）試験時間内において、最大発熱速度が、１０秒以上継続して２００ｋＷ／ｍ^２を超えないこと
（３）試験後、防火上有害な裏面まで貫通する亀裂及び穴がないこと

表１に示すように、ストランドの量が多いほど、総発熱量も最大発熱速度も増加している。試料Ｈ−１〜Ｈ−４は、何れも総発熱量が基準値である８ＭＪ／ｍ^２以下であり、条件（１）を満たしていた。最大発熱速度については、試料Ｈ−１〜Ｈ−４の何れも２００ｋＷ／ｍ^２を超過していたが、超過継続時間は何れも１０秒を下回り、条件（２）を満たすものであった。また、試料Ｈ−１〜Ｈ−４の何れも、ストランドは試験時間内に全て焼失するが、下地である不燃性基板には裏面まで貫通する亀裂や穴は生じておらず、条件（３）を満たすものであった。以上の結果から、試料Ｈ−１〜Ｈ−４は、不燃性の判定基準に適合するものであった。

これに対して、試料Ｈ−５は、総発熱量が８ＭＪ／ｍ^２を超えており、条件（１）を満たさないため、不燃性の判定基準に不適合であった。

一方、試料Ｈ−１〜Ｈ−５について、不燃性基板においてストランドが貼着されている表面において、ストランドで被覆されておらず下地が露出している面積の割合を、画像解析によって求めた。ストランドの原料の木材がスギである場合についても、ストランドの量が同じく不燃性基板の表面１ｍ^２当たり１７５ｇ、２００ｇ、２２５ｇ、２５０ｇ、２７５ｇと相違する五種類の試料Ｓ−１〜Ｓ−５について、同様に、不燃性基板の下地が露出している面積の割合を、画像解析によって求めた。その結果を、図３に示す。

図３に示すように、下地部分の面積の割合は、ストランドの量の増加に伴い低下していた。ストランドの量に対して不燃性基板の下地が露出している面積の割合を対数で表示すると、ストランドの原料がヒノキの場合もスギの場合も、不燃性基準に適合する範囲である１７５ｇ／ｍ^２〜２５０ｇ／ｍ^２では線形の関係にあるが、不燃性基準に適合しない２７５ｇ／ｍ^２では、線形の関係から大きく外れていた。このことから、ストランドの量が１７５ｇ／ｍ^２〜２５０ｇ／ｍ^２の範囲では、ストランドの重なり具合がほぼ均質な状態でストランドの量が徐々に増加しており、ストランドの量が２５０ｇ／ｍ^２を超えると、ストランドの重なりの程度が多くなり、可燃性の層の厚さが不連続に増加することによって不燃性が損なわれていると考えられた。

図３に示した結果から、不燃性を示す化粧ボードでは、不燃性基板の表面において下地が露出している面積の割合は２％〜１１％であった。より詳細には、ストランドがヒノキの場合は３％〜１１％であり、ストランドがスギの場合は２％〜７％であった。なお、不燃性基板の下地が露出している面積の割合が大きい（ストランドの量が少ない）場合は、不燃性に問題はないが、意匠性を考慮すると２０％を超えないことが望ましい。

次に、第二実施形態の製造方法について、図４を用いて説明する。第二実施形態の製造方法が第一実施形態の製造方法と相違する点は、ストランド投下工程Ｐ４に供する前の不燃性基板２０に、塗料により着色を施す着色工程Ｐ３を具備している点である。着色工程Ｐ３を経ることにより、図５（ｂ）に模式的に示すように、不燃性基板２０のアルミニウム箔層２３に、塗料の着色層３０が形成される。ストランド投下工程Ｐ４では、不燃性基板２０の両面のうち着色層３０を有する側の面を上方に向け、その面にストランド１０を投下する。

着色工程Ｐ３で不燃性基板２０に施す色は、ストランド１０と同系色とすることができる。或いは、不燃性基板２０に施す色を、敢えてストランド１０の色とは異なる色とすることにより、ストランド１０とのコントラストが明確となる。ストランド１０で被覆されることなく部分的に露出する下地を着色層３０とすることにより、不燃性化粧ボード１の意匠の多様性が増し、応用範囲をより拡大することができる。なお、図５（ｂ）は、着色層３０の厚さを正確に図示したものではない。

以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。

例えば、熱圧着工程Ｐ５の後に、不燃性化粧ボードの表面に存在するバリをサンダーで除去し、或いは、汚れや湿気を防止するために、透明（無色透明、有色透明）な保護材で不燃性化粧ボードの表面をコーティングする仕上げ工程を設けることができる。また、仕上げ工程の前または後に、不燃性化粧ボードを所定のサイズに切断する切断工程を設けることができる。

１ 不燃性化粧ボード
１０ ストランド
２０ 不燃性基板
３０ 着色層
９０ 木材

Claims (5)

1. 幅及び長さがそれぞれ１０ｍｍ〜４０ｍｍで厚さが０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの木材のストランドに接着剤をコーティングし、
   接着剤でコーティングされた前記ストランドを、不燃性基板の上方から撒くことにより、
   前記不燃性基板の表面に１ｍ^２当たり１７５ｇ〜２５０ｇの前記ストランドが貼着されていると共に、前記表面が部分的に前記ストランドで被覆されることなく露出している化粧ボードとする
   ことを特徴とする不燃性化粧ボードの製造方法。
2. 前記ストランドを貼着させる前の前記不燃性基板の前記表面を着色塗装する
   ことを特徴とする請求項１に記載の不燃性化粧ボードの製造方法。
3. 幅及び長さがそれぞれ１０ｍｍ〜４０ｍｍで厚さが０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの木材のストランドが、不燃性基板の表面に１ｍ^２当たり１７５ｇ〜２５０ｇ貼着されており、
   前記表面が部分的に前記ストランドで被覆されることなく露出している
   ことを特徴とする不燃性化粧ボード。
4. 幅及び長さがそれぞれ１０ｍｍ〜４０ｍｍで厚さが０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの木材のストランドが、不燃性基板の表面に貼着されており、
   前記表面が面積の２％〜２０％の割合で、前記ストランドで被覆されることなく露出している
   ことを特徴とする不燃性化粧ボード。
5. 前記不燃性基板は、前記表面に塗料による着色層を備えており、該着色層に前記ストランドが貼着されている
   ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の不燃性化粧ボード。

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