JPH0459235A - 複合パネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は建築の内壁材、外壁材等に使用されるパネルに
関するものである。

〔従来の技術〕

建築の内壁材としては、石コウボード等が広く利用され
ており、最近では強度があり調湿性を有するゾノトライ
ト系の軽量成形体も利用されるようになってきている。

ゾノトライト系軽量成形体の製造方法としてはまずシリ
カ質原料と石灰質原料に水を加えて混合スラリー状にし
、まず９０℃程度で反応させてゲル化させる。これをオ
ートクレーブに入れて１９０〜２５０°Ｃで数時間反応
させてゾノトライトを合成する。このゾノトライトスラ
リーに必要により、強度、靭性を向上させるためにガラ
ス繊維、界面活性剤、ポリマー混和剤等を適宜加えて撹
拌混合し、型枠に入れて加圧脱水成形を行い、１２０℃
程度で乾燥して成形体を得る方法がある（セメント・コ
ンクリート、ＮＱ４６９．　Ｍａｒ、　１９８６゜Ｐ３
７〜４３）。

一方、鋼スラグに結合剤として次亜リン酸等のリン酸又
はリン酸アルミニウム等のリン酸塩を加えて型枠内に流
し込み、常温で凝結硬化させて成形体を形成する方法が
知られている（特開昭６２−２３５８４５号公報）。

ガラス質高炉水砕スラグ粉末をアルカリ水溶液で改質す
る方法は既に知られており（特開平１−２５２５５９号
公報）、本発明者らはこの改質スラグ粉末を用いた成形
体を既に完成している（特願平１−３３７８１８号明細
書）。この成形体にはポリマー混和剤が通常添加されて
いる。ポリマー混和剤は表面改質スラグ粒子間の結合剤
として機能するとともに成形体の加工性、曲げ強度、表
面性状を向上させる等の機能も果している。

これらにハニカム構造体を組み合わせた例は知られてい
ない。

〔発明が解決しようとする課題〕

内壁材として使用されている石コウボードは曲げ強度が
極めて弱く、鉄骨又は木材等の下地材を必要としており
、しかも衝撃にも弱いという強度的な問題があった。さ
らに重量が重いことも問題であった。ゾノトライト系や
スラグ系の軽量成形体も強度を向上させるためには、厚
みを増すかあるいはガラス繊維等の補強材を配合しなけ
ればならなかった。

本発明はこのような課題を解決して、軽量でありながら
強度にすぐれ、調湿性にもすぐれた内壁材あるいは外壁
材として使用しうる複合パネルを提供することを目的と
している。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、かかる目的を達成するべく鋭意検討の結
果、本発明者らが先に開発した改質高炉スラグ粉末を用
いて作製した軽量成形体にハニカム構造体を組み合わせ
ることによって軽量でありながら強度及び調湿性にすぐ
れた複合パネルが得られることを見出し、この知見に基
づいて本発明を完成するに到った。

すなわち、本発明は少なくとも１層がガラス質高炉スラ
グ粉末をアルカリ水溶液でガラスの溶解反応と水和反応
により改質して得られる粉末を主材とする成形体からな
り、１層がハニカム構造体からなっている複合パネルに
関するものである。

ガラス質高炉スラグ粉末をガラスの溶解反応と水和反応
により改質して得られるスラグ（表面改質スラグ）粉末
は、ガラス質高炉スラグ粉末をアルカリ水溶液で処理す
ることによってガラスの溶解反応及び水和反応を生じさ
せ、それによって表面を改質したものである。形状はゾ
ノトライトと異なり、球状あるいは球が重なり合ったぶ
どうの房状である。主な水和生成物はトバモライトまた
はその類似鉱物である。原料のガラス賞高炉スラグは水
砕スラグ、風砕スラグ等のいずれであってもよい０粒度
は細かいものがよく、例えばブレーン比表面積で４００
０ｄ／ｇ以上、特に８０００〜１４０００ｃｄ／ｇ程度
のものが適当である。このような粒度のものを得るため
に必要により粉砕機および分級機等で微粉化することが
できる。原料スラグの比表面積は、本発明の軽量成形体
の物性、特にかさ比重に影響を与える。アルカリ水溶液
は苛性ソーダ、苛性カリ等の苛性アルカリ液がよく、濃
度は０．５Ｎ以上、特にＩＮ以上が好ましい。実用上は
苛性ソーダが使いやすい。また、複数のアルカリの組合
せも有効である。炭酸ナトリウムを苛性ソーダに適当量
組合せることも有効である。処理時間は処理温度等によ
って異なるが３０分間以上であり、通常１時間〜１０時
間程度である。反応を促進するために処理温度は高い方
がよく、実用上９０’Ｃ程度である。また、１００℃を
越える水熱反応によることもよい。このアルカリ処理に
よってガラス質高炉スラグ粒子の表面でガラスの溶解反
応と水和物の形成反応が起こる。その結果、スラグ表面
が多孔質化してＢＥＴ比表面積は２０〜１４０ｒｒｆ／
ｇ程度、好ましくは４０ｒｒｆ／ｇ以上、さらに好まし
くは９０ｎ？／ｇ以上になる。アルカリ処理後は水洗し
てアルカリを除去して使用する。このような表面改質ス
ラグの製造方法は特公昭５７−７０９３号公報および特
開平１−２５２５５９号公報に開示されている。この表
面改質スラグは２５０〜８００°Ｃ程度、好ましくは４
５０°Ｃ程度で加熱して脱水することにより、初期の状
態により異なるが、例えば、ＢＥＴ比面積１００ｒｒｆ
／ｇのものを１２０〜１４０％／ｇ程度に高めることが
できる。

なお、この際、加熱脱水によるシンター現象を起こさな
いような温度と時間条件を選択することが肝要である。

この加熱脱水処理スラグの使用によって比強度及び吸放
湿特性を向上できるので好ましい。

成形体の製造にあたっては、まず上記の表面改質スラグ
を単味で加圧成形し、あるいは少なくともポリマー混和
剤及び水を加えて混練し加圧成形する。

ポリマー混和剤は、表面改質スラグ粒子に均一に付着す
るものがよく、各種のゴムラテックス、合成樹脂エマル
ジョン等を使用できる。ゴムラテックスは、例えば、天
然ゴムラテックス及びスチレン−ブタジェン共重合体、
アクリロニトリル−ブタジェン共重合体、クロロブレン
重合体等のラテックスであり、合成樹脂エマルジョンは
例えばエチレン−酢酸ビニル共重合体、酢酸ビニル重合
体、アクリル酸エステル重合体、塩化ビニリデン重合体
、塩化ビニル重合体、エポキシ樹脂等のエマルジョンで
ある。ポリマー混和剤の添加量は、表面改質スラグに対
する固形物重量比で３〜２０％程度、特に５〜１０％程
度が適当である。３％未満では強度及び機械加工性の向
上が不充分になり、一方、２０％を越えると耐火性の低
下が実用上問題となる。耐火性の点からは特に１０％以
下とすることが好ましい。

成形体の強度、機械加工性、表面性状等に向上を図るた
めに他の添加物を添加することができる。

この添加物として合成バルブ及び補強繊維が特に好まし
い。

合成バルブは、合成樹脂、主としてポリオレフィンに親
水性を与えてバルブ状にしたものであり、ポリエチレン
パルプ、ポリプロピレンバルブ等がある。表面改質スラ
グに対する重量比で１〜２０％程度、特に３〜１０％程
度が適当である。１％未満では機械加工性、表面光沢の
向上が不充分であり、一方、２０％を越えると耐火性が
低下する。

ポリマー混和剤と合成バルブは、その一方のみを加えて
もよく、また両方を併用してもよい。

補強繊維は、ガラス繊維、炭素繊維などの無機繊維、合
成繊維、天然繊維等である。合成繊維はポリエステル繊
維、ポリエチレン繊維等であり、天然繊維はパルプ、木
綿、鉱物繊維等である。これらの中で不燃性及びコスト
の点でガラス繊維が特に好ましい。補強繊維の添加量は
、繊維の比重にもよるが表面改質スラグに対する重量比
で２〜１５％程度が適当である。２％未満では補強効果
が実用上有効でなく、一方１５％を越えると均一分散性
の確保が難しくなる。

ポリマー混和剤の凝集剤を加えることによって表面改質
スラグへのポリマー混和剤の吸着性を高めることができ
、加圧成形過程での濾水（脱水）性が向上し、また、排
水中に漏出する有機物の量を少なくでき、排水処理を容
易に行なうことができる。凝集剤は、硫酸アルミニウム
等の無機系のものもあるが、本発明の成形体には有機系
のもの、特にカチオン型高分子凝集剤が好ましい。カチ
オン型高分子凝集剤の例としては、ポリジアルキルアミ
ノアルキルアクリレート、ポリアミノメチルアクリルア
ミド、ポリビニルピリジニウムハロゲン塩、ポリビニル
イミダシリン等の４級アミン化合物などがある。凝集剤
の添加量は、カチオン型高分子凝集剤の場合には、ポリ
マー混和剤１重量部（固形物重量）に対し０．０５〜０
．２重量部程度が好ましい。

軽量成形体には、そのほか軽量骨材、増粘剤、分散剤、
顔料、針状ないし繊維状のケイ酸カルシウム水和物、水
硬性石コウ等をさらに含むことができる。軽量骨材はパ
ーライト、シラスバルーン等であり、添加量は表面改質
スラグに対する重量比で６０％を越えると成形体の強度
、加工性等が低下するので好ましくない。増粘剤は補強
繊維の分散性向上や成形時の保形性などを確保するもの
であり、水溶性高分子、−船釣にはセルロースエーテル
類が用いられる。分散剤はポリマー混和剤、補強繊維な
どの分散、混練スラリーの流動性向上などのために添加
されるものであり、ナフタレンスルホン酸塩ホルマリン
高縮合物、メラミンスルホン酸系化合物などが用いられ
る。

ケイ酸カルシウム水和物は、シリカ質原料と石灰質原料
に水を加えて加熱反応させることによって得られ、ゾノ
トライト、トバモライト等の針状ないしは繊維状の結晶
質のものが好ましい。表面改質スラグと上記のケイ酸カ
ルシウム水和物の配合重量・比は、９：１〜１：９、好
ましくは７：３〜３ニアの範囲が適当である。水硬性石
コウは、α型及びβ型の半水石コウ、無水石コウ等のい
ずれのものであってもよいが価格の面からβ型半水石コ
ウを主要成分とする焼石コラが好ましい。石コウの添加
量は、表面改質スラグに対する重量比で１０〜１５０％
程度、好ましくは３０〜７０％程度が適当である。１０
％以下では曲げ強度の向上効果が少なく、一方、１５０
％を越えると機械加工性及び比強度が低下する。必要に
よりクエン酸ソーダなどの石コウの凝結調整剤をさらに
添加することができる。

表面改質スラグを主材とする成形体を成形する方法とし
ては、表面改質スラグ粉末（またはそれを含むスラリー
）、水硬性石コウ、ポリマー混和剤等および水を含む混
合物をまず混練する。補強繊維、凝集剤、合成パルプ、
ケイ酸カルシウム水和物、軽量骨材、増粘剤、分散剤、
顔料等を添加する場合には混練する前または混練中に添
加する。

混練したスラリーに気泡が混入し、成形体に欠陥が生ず
る恐れがあれば、消泡剤を添加したり、混練中や混練後
減圧脱泡することもできる。スラリー成形方法は、加圧
、抄造、押出、減圧など最終製品の目的、用途に応じて
選択すればよいが、混練して得られたスラリーを加圧し
て脱水成形する方法がよく用いられる。この場合、スラ
リーは通常は型枠等の型に流し込んで加圧するが、均−
脱水や成形効率を上げるために、加圧面に金網、ろ紙、
ろ布、多孔板などを用いたり、減圧脱水・脱泡が可能な
ユニットを組み込んだり、また表面の意匠性を上げるた
めエンボス板を組み込んだりすることができる。また加
圧脱水後成形体を所定の形状に切出すこともできる。加
圧は所定の程度まで脱水できる圧力で行えばよく、例え
ば成形体のかさ比重が所定の値になるように調整すれば
良く、通常１０〜１００ｋｇｆ／ｃ＋ｗ”、好ましくは
２０〜６０ｋｇｆ／ｃ１１Ｎである。また、押出成形で
は加圧成形とは最適水分量が異なる。抄造方式による成
形では、ポリマー混和剤など添加剤の成形体中への安定
なとり込み（定着）に工夫が要るなど、選択する成形方
法により技術のポイントが変わるので注意すべきである
。

乾燥は成形体の内部の水分を除去でき、かつ表面改質ス
ラグの結晶水が残る程度がよく、例えば１００〜１８０
℃程度、好ましくは１１０〜１５０°Ｃ程度で加熱乾燥
すればよい。成形体の乾燥によるひび割れを防止するた
めに、まず６０〜８０°Ｃ程度で予備乾燥する二々も好
ましい。こうして得られる軽量成形体は、混練物から水
分を除いた組成になり、かさ比重は０．２〜Ｉｇ／ｃｊ
程度、好ましくは０．４〜０．６ｇｏｄ程度の多孔質体
である。

そのほか、表面改質スラグ粉末を単味で加圧成形するこ
とにより成形体とすることもできる。

ハニカム構造体は要は軽量で比強度の大きなものであれ
ばよく、材質は問わない。例として、アルミニウム、鉄
等の金属製のもの、紙製のもの、多種多様のプラスチッ
ク製のもの、アラミド繊維、ガラス繊維、炭素繊維等を
樹脂で固めたもの等を好ましく利用できる。ハニカムの
大きさ、厚さ、高さ等はハニカム構造体の材質、複合パ
ネルの用途等に応じて適宜設定される。

ハニカム構造体の中空部に無機充填材を充填することに
よって耐火性等を向上させることができる。無機充填材
の例としては前述のパーライト、シラスバルーン等の軽
量骨材等を挙げることができる。

本発明の複合パネルの表層は両面とも表面改質スラグを
主材とする成形体であってもよく、片面は他の材料であ
ってもよい。例えば、片面を金属板、コンクリート板、
ゾノトライト系成形体等の外壁材とすることができる。

さらに、改質スラグを主材とする成形体とハニカム構造
体との２層構成であってもよい。また、化粧材等の層も
さらに含むことができる。

かかる複合パネルの製造方法としては、接着部に接着剤
を塗布して各層を接合せしめればよい。

接着剤は要は接合する両層を強固に接着しうるちのであ
ればよく、エポキシ樹脂系、アクリル系、ニトロセルロ
ース系、ポリエステル樹脂系、フェノール樹脂系、シア
ノアクリレート系等を利用できる。

〔作用〕

本発明の複合パネルにおいては、表面改質スラグを主材
とする成形体が軽量ながら調湿性、耐火性、断熱性、強
度等にすぐれ、ハニカム構造体がパネルをさらに軽量化
しつつ、曲げ強度等の強度を高めている。ハニカム構造
体の中空部に充填される無機充填材によって耐火機能を
さらに高めている。

〔実施例〕

実施例１ ガラス質高炉スラグ（日本鋼管京浜製鉄断裂、高炉水砕
スラグ）をボールミルでブレーン比表面積４５００ｄ／
ｇまで粉砕し、これを分級原料とし気流分級機にて分級
し、ブレーン比表面積１４０００ｃｔｉ／　ｇの微粉ス
ラグを得た。

この微粉スラグを温度が９０℃でかつ濃度が３規定のＮ
ａＯＨ溶液１００ｄに対し５ｇの割合で添加し、３時間
撹拌処理することによりＢＥＴ比表面積１００ｒｒｒ／
ｇの表面改質スラグを得た。この表面改質スラグを充分
に水洗してアルカリ分を除去し、乾燥して成形体製造用
原料として用いた。

表面改質スラグ粉末に、１００重量部に対して、カルボ
キシ変性ＳＢＲを固形分にして１０重量部、ガラス繊維
Ｅガラス（長さ１３■）５重量部、カチオン系凝集剤１
重量部（固形分として）、水３５０重量部を加え混練し
成形圧３０ｋｇｆ／ｃｄに加圧脱水成形を施し、縦１８
００閣×横９００閣×厚み１０Ｉｌｌの成形体を作製し
た。この成形体の上に厚さ０．３閣のアルミニウム板に
より形成された一辺が２０１で高さ４０１ｍの正六角形
体が集合したハニカム構造体をエポキシ樹脂で接着し、
その上から上記と同し成形体をやはりエポキシ樹脂で接
着してハニカム構造体を内層とするサンドイッチ構造の
複合パネルを製造した。

比較例として厚さを４０１ＸＩ＋１としたほかは前記と
同様にして成形体（比較例１）を作製した。

また、上記と同じハニカム構造体の両側に市販の縦１８
００閣×横９００■×厚み１０■の石コウボードを貼り
付けてパネル（比較例２）を製造した。

これらの各パネルの曲げ荷重及び調湿性を測定した結果
を表１に示す。尚、曲げ荷重は、スパン１６０１の３点
曲げ試験により測定した。

また、調湿性は２０℃・５０％ｐＨで平衡状態にしたの
ち２０℃・９０％Ｒ１１に湿度を高めて２４時間後の吸
湿量を測定して求めた。

表１ 重　　量（ｋｇ） 曲げ荷重（ｋｇ） １９．５ ？２０ あ、９ ３０．３ よ℃ 実施例２ ハニカム構造体の中空部にパーライト（１３０ｋｇ／ボ
）を充填したほかは実施例１と同様にして複合パネルを
製造した。

この複合パネル及び実施例１と比較例２のものについて
１時間耐火度を測定した結果を表２に示す。１時間耐火
度はＪＩＳ　Ａ　１３０４によって求めた。

表２ 実施例２　実施例１　比較例２ 重量（ｋｇ）　　　２７．９　　１９．５　　３０．３
〔発明の効果〕 以上詳述したように、本発明による複合パネルは、強度
と調湿性、耐火性、断熱性に優れており、しかも従来の
ゾノトライト系の軽量成形体を利用するよりも遥かに安
価に建築の内壁材、外壁材用として提供することができ
る。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも１層がガラス質高炉スラグ粉末をアル
   カリ水溶液でガラスの溶解反応と水和反応により改質し
   て得られる粉末を主材とする成形体からなり、１層がハ
   ニカム構造体からなっている複合パネル
2. （２）ハニカム構造体が内層であって、その中空部に無
   機充填材が充填されている請求項（１）に記載の複合パ
   ネル
3. （３）ハニカム構造体の両側にガラス質高炉スラグ粉末
   をアルカリ水溶液でガラスの溶解反応と水和反応により
   改質して得られる粉末を主材とする成形体が積層されて
   いる請求項（１）又は（２）に記載の複合パネル
4. （４）ハニカム構造体の前記成形体と反対側には外壁材
   が積層されている請求項（１）又は（２）に記載の複合
   パネル