JP6889518B2

JP6889518B2 - 建築板

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Publication number: JP6889518B2
Application number: JP2015019627A
Authority: JP
Inventors: 優作岡嶋; 隆史古宮; 城本　浩之; 浩之城本; 山本　智久; 智久山本; 拓朗北村
Original assignee: Kubota Matsushitadenko Exterior Works Ltd; KMEW Co Ltd
Current assignee: KMEW Co Ltd
Priority date: 2015-02-03
Filing date: 2015-02-03
Publication date: 2021-06-18
Anticipated expiration: 2035-02-03
Also published as: JP2016142067A

Description

本発明は、一般には、建築板に関し、詳細には、水硬性無機質材料を主成分とする成形材料から形成され、コア層と、このコア層を覆うスキン層とを有する建築板に関する。

従来、セメントや石膏等の材料製の無機質系の建築板は、建築物の外壁等、種々の建材用途として利用されている。このような建築板は、種々の材料から、種々の構造に形成される。例えば、特許文献１には、セメント系無機材料とケイ酸含有物質とを主成分とする基材層と、セメント系無機材料とケイ酸含有物質を主成分とし基材層の上に形成される表面層とからなる無機質板が記載されている。更に、特許文献１に記載されているような建築板が建物に設置される場合、例えば、釘、ビス、ボルト等の固定具が建築板から建物の胴縁等に打ち込まれる。

特開２００４−１２３３９９号公報

建物に設置された建築板に強風等によって負圧が掛かった場合、特許文献１に記載されているように建築板が複数の層を備えると、建築板の最も外側の層が固定具から強い力が掛かることで破損することがあった。また、建築板に釘、ビス、ボルト等の固定具を打ち込む際にも建築板の最も外側の層が破損することがあった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、コア層及びスキン層を有する無機質系の建築板に、この建築板を固定する固定具から強い力が掛かっても、スキン層が破損しにくい建築板を提供することを目的とする。

本発明に係る建築板は、水硬性無機質材料を含む成形材料から形成されるコア層と、
水硬性無機質材料を含む成形材料から形成されると共に、前記コア層を包むスキン層と
を備え、
前記水硬性無機質材料の養生硬化物であり、焼成物でない建築板であって、
前記スキン層を形成する前記成形材料の水含有率は６０重量％以下であり、
前記コア層の絶乾比重は、０．７以上１．９以下であり、
前記スキン層の絶乾比重が０．８以上２．０以下であり、
前記スキン層の絶乾比重が前記コア層の絶乾比重よりも大きく、
前記スキン層が、前記コア層の厚み方向を向く一面上にある最外部を備え、
前記最外部の厚みが１．５ｍｍ以上であり、
以下の強度を有する。
（強度）
胴部の直径が２．４ｍｍ、頭部の直径が５．０ｍｍ、長さが４５ｍｍの釘を、前記最外部から打ち込んで貫通させ、建築板を固定した状態で、前記釘の先端をチャックで挟み込んで固定して、前記チャックを前記釘の先端の方向に引っ張ることにより、前記釘の前記頭部から前記最外部に荷重をかけ、前記最外部における前記釘が打ち込まれた部分の周辺が陥没するといった破損が生じるまでの間に、前記最外部に掛かった最大荷重を測定し、前記最大荷重が１４０Ｎ以上２９０Ｎ以下であること。

本発明では、コア層及びスキン層を有する無機質系の建築板を固定する固定具から強い力が掛かっても、このスキン層が破損しにくい建築板を提供することができる。

本発明に係る建築板の一例を示す断面図である。図２Ａは建築板を建物に設置した状態の一例を示す断面図である。図２Ｂは建物に設置された建築板の最外部に破損が生じている状態の一例を示す断面図である。本発明に係る建築板の変形例を示す断面図である。本発明に係る建築板の製造に用いる押出成形機、及び押出成形機に備えられた金型の概略の平面図である。図５に示す押出成形機が備える金型の概略の断面図である。図６Ａは本発明で用いる中空成形体の概略の平面図である。図６Ｂは図６Ａで示す中空成形体の概略の側面図である。

以下、本発明を実施するための形態を説明する。

まず、本実施形態に係る建築板１の構成について説明する。

建築板１の形状は特に限定されないが、例えば、平面視矩形状である。建築板１には、必要に応じて他の建築板１と嵌合するための嵌合部が設けられていてもよい。

建築板１は、図１に示すように、水硬性無機質材料を含む成形材料から形成されるコア層２と、コア層２を覆う水硬性無機質材料を含む成形材料から形成されるスキン層３とを備える。

コア層２は、その厚み方向を向く面（以下、第一面２１という）と、第一面２１とは反対方向を向く第二面２２とを備える。スキン層３は、コア層２の全体を覆っている。スキン層３における第一面２１上にある部分を最外部３１という。

本実施形態では、コア層２の絶乾比重とスキン層３の絶乾比重とを比較すると、スキン層３の絶乾比重の方がコア層２の絶乾比重よりも大きい。これにより、コア層２を軽量化して建築板１全体を軽量化することができると共に、スキン層３をコア層２よりも高密度化してスキン層３の強度をコア層２よりも高くすることができる。スキン層３の絶乾比重が０．８以上であることが好ましい。スキン層３の絶乾比重の上限値は、特に限定されないが、例えば２．０である。コア層２の絶乾比重は特に限定されず、例えば０．７〜１．９の範囲内である。

スキン層３の最外部３１は、２０ｍｍ^２あたり１３５Ｎの力が掛かっても破損しない強度を有する。これにより、スキン層３の最外部３１の強度を十分に確保することができる。

建築板１が建物に設置される場合、例えば図２Ａに示すように、釘、ビス、ボルト等の固定具６が建築板１を貫通して建物の胴縁５に打ち込まれる。建物に設置された建築板１に強風等によって負圧が掛かると、スキン層３の最外部３１に固定具６から強い力が掛かる。このように最外部３１に固定具６から強い力が掛かると、図２Ｂに示すように、最外部３１における固定具６が打ち込まれた部分の周辺が陥没するといった破損が生じることがある。また、建築板１に固定具６を打ち込む際にスキン層３の最外部３１に固定具６から強い力が掛かる場合にも、図２Ｂに示されるように、最外部３１に破損が生じることがある。

しかし、本実施形態の建築板１は、スキン層３の最外部３１が２０ｍｍ^２あたり１３５Ｎの力が掛かっても破損しない強度を有するため、スキン層３の最外部３１の強度が十分に確保されている。このため、強風等によって建築板１に負圧が掛かり、固定具６から最外部３１に強い力が掛かっても、最外部３１に図２Ｂに示されるような破損が生じにくい。更に、建築板１に固定具６を打ち込む際に固定具６から最外部３１に強い力が掛かっても、最外部３１に図２Ｂに示されるような破損が生じにくい。特に、スキン層３の絶乾比重が０．８以上であり、且つ最外部３１の厚みが１．５ｍｍ以上である場合、最外部３１が特に破損しにくい。

次に、建築板１について更に詳しく説明する。

建築板１のコア層２は、上記の通り、水硬性無機質材料を含む成形材料から形成される。本明細書では、コア層２の形成に用いる成形材料をコア材料という。このコア材料は、例えば、無機質系主材、無機質系混和材、有機質系混和材、補強繊維、及び水を含有することができる。

無機質系主材は、ケイ素とカルシウムのうち少なくとも一方を含む化合物からなる。無機質系主材は、水硬性無機質材料であるセメントを主成分とする。無機質系主材は、更に、フライアッシュ、シリカヒューム、けい石粉からなる群から選択される一種以上の材料を含有することができる。

無機質系混和材は、例えば、マイカ、けい酸ソーダ等が含まれる。

有機質系混和材は、例えば、メチルセルロース、有機質系発泡粒子等が含まれる。有機系発泡粒子は、例えば、スチレン系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、及びアクリロニトリル系樹脂からなる群から選択される一種以上の材料を含有することができる。

補強繊維は、例えば、パルプ、ポリプロピレン繊維等が含まれている。

コア材料には、上記の原料以外に、更に無機質系発泡体が含まれていてもよい。無機質系発泡体は、例えば、パーライト、フライアッシュバルーン、及びバーミキュライトからなる群から選択される一種以上の材料を含有することができる。

コア材料に含まれる各物質の割合は特に限定されないが、例えば、コア材料に無機質系主材が７３〜９７重量％の範囲内、無機質系混和材が１〜２０重量％の範囲内、有機質系混和材が１〜３．５重量％の範囲内、補強繊維が１〜３．５重量％の範囲内で含まれていることが好ましい。

建築板１のスキン層３は、上記の通り、水硬性無機質材料を含む成形材料から形成される。本明細書では、スキン層３の形成に用いる成形材料をスキン材料という。このスキン材料は、例えば、無機質系主材、無機質系混和材、有機質系混和材、補強繊維、及び水を含有することができる。スキン材料は、更に添加剤を含んでもよい。

スキン材料に含まれる無機質系主材、無機質系混和材、有機質系混和材、及び補強繊維は、例えば、コア材料に含まれる無機質系主材、無機質系混和材、有機質系混和材、及び補強繊維と同じである。

スキン材料に含まれる各物質の割合は特に限定されないが、例えば、スキン材料に無機質系主材が６９．５〜９７．５重量％の範囲内、無機質系混和材が１〜２０重量％の範囲内、有機質系混和材が１〜３．５重量％の範囲内、補強繊維が１〜７重量％の範囲内で含まれていることが好ましい。

上記のコア材料及びスキン材料を成形することにより未硬化の成形体（グリーンシート）が作製される。この未硬化の成形体を養生して硬化させ、更に乾燥させることにより、コア層２及びスキン層３を備える建築板１が得られる。

この未硬化の成形体を養生する工程では、例えば、常温養生、蒸気養生、オートクレーブ養生からなる群から選択される一種以上の養生を行う。本実施形態では特に、蒸気養生を行うことが好ましい。

この蒸気養生の条件は、例えば、温度が４０〜９０℃の範囲内であり、養生時間が６〜４８時間の範囲内であることが好ましい。

成形体を養生した後、成形体を乾燥させる。乾燥方法は、特に限定されないが、例えば、熱風乾燥、遠赤外線乾燥が挙げられる。成形体を乾燥させることにより、成形体に含まれる水の割合（含水率）を調節することができる。成形体の含水率は、３〜２０％の範囲内であることが好ましい。この場合、成形体を軽く、且つ折れにくくすることができると共に、成形体の乾燥収縮による反り、収縮等の変形を小さくすることができる。

本実施形態では、スキン材料に含まれる成分の選択、成分の量の調節、養生条件の調節、スキン層３の含水率の調節等の適宜の手法により、スキン層３の最外部３１を２０ｍｍ^２あたり１３５Ｎの力が掛かっても破損しない強度に調節することができる。

特に、スキン層３の絶乾比重は０．８以上であることが好ましい。これにより、スキン層３の最外部３１に高い強度が付与され、最外部３１の２０ｍｍ^２あたり１３５Ｎの力が掛かっても破損しない、という強度が実現可能となる。スキン層３の絶乾比重は２．０以下であることが好ましい。この場合、建築板１を軽くすることができ、建築板１を扱いやすくすることができる。このスキン層３の絶乾比重は、例えば、スキン材料に含まれる水、有機質系発泡粒子、及び無機質系発泡体の割合を変えることによって調節することができる。

特に、スキン層３の最外部３１の厚みは１．５ｍｍ以上であることが好ましい。これにより、スキン層３の最外部３１に高い強度が付与され、最外部３１の２０ｍｍ^２あたり１３５Ｎの力が掛かっても破損しない、という強度が実現可能となる。最外部３１の厚みは建築板１の全厚の１／３以下であることが好ましい。この場合、最外部３１の強度の確保と、コア層２の軽量化による建築板１全体の軽量化とを、両立させることができる。

更に、コア材料及びスキン材料にふくまれる補強繊維の種類及び配合量の調製、未硬化の成形体の養生条件の調製、建築板１の比重の調製等、任意の方法によって、上記の最外部３１の強度を実現することができる。

尚、建築板１の構造は、図１に示すものに限られない。例えば、コア層２とスキン層３との界面が凹凸形状を有していてもよい。この凹凸形状は、例えば、断面が四角形の凹凸が複数並んだ凹凸であってもよく、断面が三角形の凹凸が複数並んだジグザグ形状であってもよく、断面が円弧状の凹凸が複数並んだ波形状であってもよい。この場合、凍害現象によって、コア層２とスキン層３との層間剥離が生じることを抑制することができる。

図３に示す建築板１のように、コア層２に複数の中空孔７が形成されていてもよい。すなわち、建築板１が中空構造を有していてもよい。建築板１が中空構造を有する場合、建築板１の更なる軽量化が可能となる。

建築板１の表面、すなわちスキン層３の表面に、必要に応じて、表面仕上げのためのシーラー及び塗料が塗布されていてもよい。

以下、本実施形態の建築板１の製造方法について詳しく説明する。

図１に示す建築板１は、例えばコア材料及びスキン材料を、押出成形機１０で押出成形することで製造される。図４には、その押出成形機１０の概略を示している。

図４の押出成形機１０は、第一押出機１１及び第二押出機１２を備える。第一押出機１１はスキン材料を押出すものであり、第二押出機１２はコア材料を押出すものである。第一押出機１１及び第二押出機１２は金型１００に接続されている。

図４に示すように、金型１００は、その先端に流入口１０３を、後端に押出口１０４を備える。流入口１０３は第一押出機１１と接続されている。このため、流入口１０３には第一押出機１１からスキン材料が流れ込む。

図５には、この金型１００の概略の断面図が示されている。この金型１００は上型１０１、下型１０２、中子１０５、流路１０６、流路１０７、及び流路１０８を備えている。上型１０１と下型１０２とは、上下に対向して重ねられている。

金型１００の内部には空洞が形成されている。この空洞内に中子１０５が設けられている。図５の断面図に現れる上型１０１の下面と、中子１０５の上面との間が、流路１０６であり、下型１０２の上面と、中子１０５の下面との間が、流路１０７である。流路１０６及び流路１０７は、流入口１０３と繋がっている。このため、流路１０６及び流路１０７には、スキン材料が流れる。

また図５の断面図に現れるように、中子１０５は、その流入口１０３付近から流入口１０３に向かって厚みが徐々に小さくなっている。また、中子１０５の押出口１０４側の端部は、押出口１０４に向かって厚みが徐々に小さくなっている。中子１０５の押出口１０４側の先端は、押出口１０４と対向するように配置されている。中子１０５の先端部の上面は、先端に向かう平坦な傾斜面１１１として形成され、中子１０５の先端部の下面は先端に向かう平坦な傾斜面１１２として形成されている。

図５の断面図に現れるように、中子１０５の内部に流路１０８が形成されている。この流路１０８は第二押出機１２と接続されている。詳細には、中子１０５内の流路１０８は、第二押出機１２とパイプ１７を介して連結している。このため、流路１０８には、第二押出機１２で混練されたコア材料が流れ込む。また、中子１０５の先端には、流路１０８に通じる矩形の開口部１１０が形成されている。

これらの流路１０６、流路１０７、及び流路１０８は、図５の断面図に現れるように、金型１００内における流路１０６及び流路１０７に対して押出口１０４側に設けられた合流部１０９で合流している。このため、押出口１０４は、流路１０６、流路１０７、及び流路１０８と接続している。

以下、上記の押出成形機１０によって建築板１が製造される手順を説明する。

まず、図４に示す第一押出機１１の投入口１３にスキン材料を投入すると共に、図４に示す第二押出機１２の投入口１５にコア材料を投入する。スキン材料及びコア材料は、それぞれ、第一押出機１１内に設けられたスクリュー１４、及び第二押出機１２内に設けられたスクリュー１６によって混練されながら搬送される。

次に、コア材料は第二押出機１２からパイプ１７を介して流路１０８に流入する。また、スキン材料は第一押出機１１から流入口１０３を通って流路１０６及び流路１０７に流入する。

次に、流路１０８を通ったコア材料が開口部１１０に達する。開口部１１０から吐出されるコア材料は、開口部１１０の形状に合わせて板状に成形される。また、流路１０６を通ったスキン材料と流路１０７を通ったスキン材料とが合流部１０９において合流する。これにより、板状に成形されたコア材料の外側が、スキン材料によって包まれる。

次に、コア材料がスキン材料によって包まれたまま、コア材料及びスキン材料が押出口１０４から押し出される。このコア材料及びスキン材料を任意の長さで切断することにより、未硬化の成形体（グリーンシート）が形成される。この未硬化の成形体を養生して硬化させることにより、コア層２とスキン層３とを備える建築板１が製造される。

また、図３に示されるような中空構造を有する建築板１を製造する場合には、例えば図６Ａ及び図６Ｂに示す中空形成体２００が使用される。中空形成体２００は、本体部２０１と、複数の突出棒２０２とを備える。この複数の突出棒２０２は、所定の間隔をあけて一列に並ぶと共に、互いに平行に設けられている。複数の突出棒２０２の寸法はいずれも同じである。この中空形成体２００は、流路１０８の内部に配置可能な寸法を有する。

中空形成体２００は、例えば、図５に示す中子１０５の流路１０８内に設けられる。この場合、複数の突出棒２０２の一部が開口部１１０から突出する。中空形成体２００を流路１０８内に設けた中子１０５を金型１００内に設け、この金型１００を使用して押出成形することで、図３に示すような中空構造を有する建築板１が製造される。

以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。

（実施例１〜４、比較例１、２）
無機質系主材、無機質系混和材、有機質系混和材、補強繊維、及び水を、下記の表１に示す割合で配合することで、コア材料及びスキン材料を調製した。尚、表１中の水含有量は、コア材料及びスキン材料の各々における全固形分に対する水の比率である。

上記のコア材料及びスキン材料を、第一押出機１１、第二押出機１２、及び図５に示す金型１００を備える押出成形機１を使用して、成形体を作製した。この成形体を６０℃、２４時間の条件で蒸気養生して硬化させた後、更に乾燥機によって含水率を１０％に調節することにより、幅４８０ｍｍ、厚み１６ｍｍ、長さ３１００ｍｍの寸法を有し、且つ図１に示すようにコア層２とスキン層３とを備えた建築板１を製造した。この建築板１の最外部３１は、下記の表１に示す厚みを有する。

（評価）
実施例１〜４、及び比較例１、２の建築板１について、コア層２及びスキン層３の絶乾比重をアルキメデス法によって測定した。その結果を下記の表１に示す。

実施例１〜４、及び比較例１、２の建築板１について、最外部３１の強度を評価した。この強度を評価するため、以下の釘引抜き試験を行った。

まず、胴部の直径が２．４ｍｍ、頭部の直径が５．０ｍｍ、長さが４５ｍｍの釘を、建築板１の最外部３１から打ち込んで貫通させた。次に、建築板１を固定した状態で、釘の先端をチャックで挟み込んで固定して、このチャックを釘の先端の方向に引っ張ることにより、釘の頭部から最外部３１に荷重をかけた。そして、図２Ｂに示すように、最外部３１における釘が打ち込まれた部分の周辺が陥没するといった破損が生じるまでの間に、最外部３１に掛かった最大荷重を測定した。この結果、最大荷重が１３５Ｎ以上であったものを○、最大荷重が１３５Ｎ未満であったものを×と判定した。この判定結果を、最大荷重の値と共に、下記の表１に示す。

表１に示すように、実施例１〜４の建築板１は、最大荷重が１３５Ｎ以上である。このため、実施例１〜４の建築板１は、最外部３１の強度を十分に確保することができる。一方、最大荷重が１３５Ｎ未満である比較例１、２の建築板１は、最外部３１の強度を確保することができていない。

特に、スキン層３の絶乾比重が０．８０である実施例３の建築板１と、スキン層３の絶乾比重が０．８０未満である比較例１の建築板１とを比較すると、実施例３の建築板１の方が最外部３１の強度が高くなっている。

特に、最外部３１の厚みが１．５ｍｍである実施例４の建築板１と、最外部３１の厚みが１．５ｍｍ未満である比較例２の建築板１とを比較すると、実施例４の建築板１の方が最外部３１の強度が高くなっている。

すなわち、「スキン層３の絶乾比重がコア層２の絶乾比重よりも大きく、最外部３１が２０ｍｍ^２あたり１３５Ｎの力が掛かっても破損が生じない強度を有する」という条件を満たす実施例１〜４の建築板１は、これらの条件を満たしていない比較例１、２の建築板１よりも、最外部３１の強度を十分に確保することができている。よって、実施例１〜４の建築板１は、強風等によって建築板１に負圧が掛かり、固定具６から最外部３１に強い力が掛かっても、最外部３１が破損しにくく、建築板１に固定具６を打ち込む際に最外部３１に強い力が掛かっても、最外部３１が破損しにくい。

１建築板
２コア層
２１面
３スキン層
３１最外部

Claims

水硬性無機質材料を含む成形材料から形成されるコア層と、
水硬性無機質材料を含む成形材料から形成されると共に、前記コア層を包むスキン層とを備え、
水硬性無機質材料の養生硬化物であり、かつ、焼成体でない建築板であって、
前記スキン層を形成する前記成形材料の水含有率は６０重量％以下であり、
前記コア層の絶乾比重は、０．７以上１．９以下であり、
前記スキン層の絶乾比重が０．８以上２．０以下であり、
前記スキン層の絶乾比重が前記コア層の絶乾比重よりも大きく、
前記スキン層が、前記コア層の厚み方向を向く一面上にある最外部を備え、
前記最外部の厚みが１．５ｍｍ以上であり、
以下の強度を有する、
建築板。
（強度）
胴部の直径が２．４ｍｍ、頭部の直径が５．０ｍｍ、長さが４５ｍｍの釘を、前記最外部から打ち込んで貫通させ、建築板を固定した状態で、前記釘の先端をチャックで挟み込んで固定して、前記チャックを前記釘の先端の方向に引っ張ることにより、前記釘の前記頭部から前記最外部に荷重をかけ、前記最外部における前記釘が打ち込まれた部分の周辺が陥没するといった破損が生じるまでの間に、前記最外部に掛かった最大荷重を測定し、前記最大荷重が１４０Ｎ以上２９０Ｎ以下であること。
前記コア層と前記スキン層との界面が凹凸形状を有している、
請求項１に記載の建築板。