JPH06183813A - 無機質複合成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】ロックウ−ル、ロックウ−ル若しくはロックウ
−ル製品製造時に発生するショット及び屑綿等のロック
ウ−ル系材料の破砕物を含む潜在性水硬性物質１００重
量部に対し、木片等の繊維、粒状物、チップ及び粉状物
等の充填材を２０〜１００重量部、アルカリ刺激剤を１
〜４０重量部を混合し、水の存在下、温度５０〜２５０
℃、圧力１〜１００kgｆ／ｃｍ² でホットプレス成形し
て無機質複合成形体を製造する。 【効果】強度の大きい、耐火性の優れた、また軽量の成
形体を短時間で製造することができる。更に、原料とな
るロックウ−ル系材料として、ロックウ−ルやロックウ
−ル製品製造の際に発生する屑綿等を使用すれば、その
廃棄物処理も不要となるばかりでなく、資源としての有
効利用が図られる。そして、この成形体は建設用材料等
として好適である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は建築材料等に用いられる
無機質複合成形体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の繊維補強セメント板等の補強セメ
ント成形体の製造方法としては、結合材と繊維等の補強
材を混合した材料を加圧成形、押出成形等の方法で成形
した後に、蒸気養生又はオートクレーブ養生等により製
造する方法が知られている。また、木質系の充填材を用
いる場合には、結合材としてスラグ系のセメントを用い
ると、木質系の充填材から分離する有機酸等の悪影響が
小さいことも知られている。特表昭６２−５００９３０
号公報には、水砕スラグ粉にアルカリ刺激剤を混合した
結合剤を使用した木材配合複合材料が記載されている。
この材料は軽量であり、しかも強度的に優れたものであ
るが、より高い強度が求められている。また、ロックウ
−ルについて見ると、ロックウ−ル製造時にはショット
と呼ばれる非繊維化物や屑綿やダスト等が多量に発生す
る。また、ロックウ−ルはボ−ド、フェルト、マット等
の各種の製品に加工されるが、その際にも切断屑、ダス
ト、不良品等が多量に発生する。これらは、ロックウ−
ルと同様な組成を有するものであるが、不燃であるた
め、その処理が困難であり、特に埋め立て等が困難とな
ってきた現在においては、重大な問題となっている。そ
こで、その有効利用が図られれば、資源的にも極めて望
ましいといえる。

【０００３】

【発明が解決する課題】本発明の目的は、高強度の無機
質複合成形体の製造方法を提供することにある。他の目
的は、ロックウ−ル系廃棄物又は低価値物の有効利用を
図ることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、ロックウ−
ル、ロックウ−ル若しくはロックウ−ル製品製造時に発
生するショット及び屑綿等のロックウ−ル系材料の破砕
物を含む潜在性水硬性物質１００重量部に対し、繊維、
粒状物、チップ及び粉状物等の充填材を１０〜２００重
量部、アルカリ刺激剤を１〜４０重量部を混合し、水の
存在下、温度５０〜２５０℃、圧力１〜１００ｋｇｆ／
ｃｍ² でホットプレス成形することを特徴とする木材配
合無機質成形体の製造方法である。

【０００５】以下に、本発明を詳細に説明する。本発明
で用いる潜在水硬性物質は、ロックウ−ル系材料の破砕
物を含むものである。ロックウ−ル系材料とは、ロック
ウ−ル自体であってもよいが、ロックウ−ル製造時やロ
ックウ−ル製品製造時に発生するショット、屑綿、ダス
ト、切断屑等の廃棄物又は低価値物であり、その他不良
品や梱包時に発生する屑などを含むものであり、ロック
ウ−ルとほぼ同様な組成を有するものであればよい。ロ
ックウ−ルはＪＩＳＡ９５０４等で規定されており、そ
の製造原料としては岩石、スラグ、燃焼滓などがある
が、いずれでもよい。

【０００６】ロックウ−ルは、通常７μm 以下の細い繊
維であるため、格別細かく粉砕しなくともアルカリ刺激
材と反応するが、得られる成形体が水で膨潤しやすくな
る傾向が認められるので、繊維の平均長さが数ｍｍ以下
となる程度に破砕してから、使用することが好ましい。
ブレ−ン値で２０００ｃｍ² ／ｇ以上、好ましくは５０
００〜１００００ｃｍ² ／ｇにまで粉砕することが、強
度発現性等の面からは優れるが、粉砕に多くのエネルギ
−を必要とする。

【０００７】潜在性水硬性物質はアルカリ刺激材と反応
して硬化するものであり、上記ロックウ−ル系材料の破
砕物のみであってもよいが、他の潜在性水硬性物質と混
合して使用してもよい。特に、水砕スラグ粉末と混合使
用すると、水砕スラグ粉末単独の場合に比べて強度発現
性がより優れる。この場合の配合割合は、ロックウ−ル
系材料の破砕物１００重量部当たり、水砕スラグ粉末２
０〜５００重量部、好ましくは５０〜２００重量部の範
囲がよい。水砕スラグ粉末は、高炉スラグを水で急冷し
た水砕スラグを粉砕することにより得られるものであ
り、この粉末度もブレ−ン値で２０００ｃｍ² ／ｇ以
上、好ましくは５０００〜１００００ｃｍ² ／ｇのもの
が前記の理由で有利である。

【０００８】本発明で用いるアルカリ刺激剤は、潜在性
水硬性物質と反応してこれを硬化させるものであればよ
いが、高い強度を短時間に発現させる目的からは、アル
カリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩又はアルカリ金
属メタケイ酸塩が好適である。アルカリ金属水酸化物と
しては、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＬｉＯＨ等があるが、入手
が容易なＮａＯＨが一般的である。同様にアルカリ金属
炭酸塩としてはＮａ₂ＣＯ₃ が一般的である。アルカリ
金属メタケイ酸塩としてはＮａ₂ Ｏ・ＳｉＯ₃が一般的
である。そして、アルカリ金属水酸化物とアルカリ金属
炭酸塩とを併用すると、強度発現性がより優れる。アル
カリ刺激剤の使用量は、合計で潜在水硬性物質１００重
量部に対して１〜４０重量部、好ましくは５〜２５重量
部である。また、アルカリ金属水酸化物等のアルカリ刺
激剤は水溶液として潜在水硬性物質に混合するのがよ
い。

【０００９】潜在性水硬性物質とアルカリ刺激剤は、反
応し、硬化し、結合剤として作用する。本発明では、こ
れに各種充填材を配合する。また、必要により減水剤等
を添加することができる。減水剤としては、一般にセメ
ントコンクリート用に市販されているものを使用でき
る。また、潜在性水硬性物質として、他の潜在性水硬性
物質、例えばフライアッシュ、シリカ粉末、白土類等を
併用することもできる。特に、シリカや白土類等の高シ
リカ物質の粉末を潜在性水硬性物質の一部として配合す
ることは、強度をより向上させる。

【００１０】本発明では充填材として、繊維、粒状物、
チップ及び粉状物等の各種充填材を配合することができ
る。これらの材質としては、軽量なものが有利である
が、強度、軽量性の両者を満足させる点から考えると、
有機質系の繊維、チップ等が好ましい。例えば、木片、
パルプ、石綿、カーボンファイバー、スチールファイバ
ー、アクリル繊維、アラミド繊維、軽石、樹脂、砂、砂
利、灰等の一つ又は二つ以上を使用できる。ただし、建
築材料等に用いられている板等の成形板のニーズとして
は、軽量で曲げ強度が優れたものが要求されており、こ
れらの条件を満たす点から、木片、木毛、パルプ等の木
材が好ましい。このような充填材の配合割合は、潜在性
水硬性物質１００重量部に対し、１０〜２００重量部の
範囲であり、好ましくは２０〜１００重量部である。

【００１１】これらを混合し、所要量の水を配合し、更
に必要により他の添加材を配合し、これを成形、硬化さ
せて成形体とする。本発明においては、成形をホットプ
レス成形により行う。この際の結合材の量に対する水の
量は５０重量％以下、好ましくは３０〜４５重量％に調
節することがよい。

【００１２】本発明のホットプレス成形は温度５０〜２
５０℃、好ましくは９０〜２００℃、圧力１〜１００ｋ
ｇｆ／ｃｍ² 、好ましくは１０〜５０ｋｇｆ／ｃｍ² の
条件で行う。温度が５０℃未満では、所定の製品強度を
得るのに長時間を要する。また、木材を用いる場合は、
ホットプレス成形温度９０〜２００℃とすることがよ
く、温度が高すぎると木材が変質したり、爆裂が生じた
りする。また、圧力が１ｋｇｆ／ｃｍ² 以下では成形密
度が上がらず、短時間では所定の製品強度を得られな
い。また、１００ｋｇｆ／ｃｍ² を超えても強度向上効
果は少なく、逆に高価な製造設備が必要となる。ホット
プレス成形に要する時間は、得ようとする成形体の大き
さ、例えば板状の成形体を製造する場合には板厚による
が、板厚１２ｍｍ以下のものを得ようとするときは、２
〜６０分程度で通常必要とする強度を発現させることが
できる。なお、ホットプレス成形した後に更に加熱養生
することも可能であり、特にホットプレス成形を比較的
低温、例えば１００℃以下で行う場合、脱型が容易であ
るという利点がある反面、強度発現性が相対的に低下す
る傾向があるが、脱型した後に加熱養生することによ
り、強度発現性を向上させることができる。

【００１３】成形品は建築材料とする場合は、板材とす
ることが多いが、用途に応じた形状とすることができ
る。また、充填材として木材等の有機系材料を使用した
ときは、切断等の加工も容易である。

【００１４】

【実施例】

実施例１〜３、比較例１ 潜在性水硬性物質３００重量部、長さ５〜３０ｍｍ程
度、幅１〜３ｍｍ程度の大きさに切断した水分含有量約
８重量％の木片１５０重量部、水酸化ナトリウム２２．
５重量部、炭酸ナトリウム１３．５重量部、界面活性剤
３重量部及び水７０重量部を混合してなる組成物を、ホ
ットプレス成形機を用いて温度１１０℃及び圧力３０ｋ
ｇｆ／ｃｍ² の条件で１０分間かけてホットプレス成形
して、縦３００ｍｍ、横３００ｍｍ、厚さ１８ｍｍの無
機質複合成形体を得た。これについて、４０×１６０×
１８ｍｍの試験体を切りだし、密度及びＪＩＳ−Ｒ−５
２０１に準じた載荷方法により曲げ強度を測定した。他
の条件及び結果を表１に示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】注）ショットは、ロックウ−ル製造時に発
生する非繊維化物であり、成形綿はロックウ−ルを少量
のフェノ−ル樹脂系バインダ−で軽量に固めたものであ
り、屑綿はロックウ−ル製品製造時に製造ラインの下に
落ちたものである。また、これらのロックウ−ル系材料
は、ＣａＯ ３３〜４０重量％、ＳｉＯ ３９〜４３重
量％、Ａｌ₂ Ｏ₃ １２〜１５重量％、ＭｇＯ ４〜７
重量％、その他からなる組成を有していた。

【００１７】実施例４〜５、比較例２ ブレ−ン値６５８０の屑綿又は水砕スラグ粉末又は両者
の１：１混合物３００重量部、長さ５〜３０ｍｍ程度、
幅１〜３ｍｍ程度の大きさに切断した水分含有量約８重
量％の木片１５０重量部、水酸化ナトリウム２２．５重
量部、炭酸ナトリウム１３．５重量部、減水剤１１重量
部及び水７０重量部を混合してなる組成物を、ホットプ
レス成形機を用いて温度１１０℃及び圧力３０ｋｇｆ／
ｃｍ² の条件でホットプレス成形して、縦３００ｍｍ、
横３００ｍｍ、厚さ１８ｍｍの無機質複合成形体を得
た。プレス時間は、最高圧保持時間を１０分、１５分又
は２０分とし、その後圧力を下げ３分間保持したのち、
脱型した。これについて、実施例１と同様にして密度、
曲げ強度を測定した。表２に最高圧保持時間毎の曲げ強
度（ｋｇｆ／ｃｍ² ）及び密度（ｇ／ｃｍ³ ）の値を示
す。なお、左側の数字が前者であり、右側の数字が後者
の値である。

【００１８】

【表２】

【００１９】実施例６ ロックウ−ル屑綿を繊維の平均の長さが５ｍｍ程度とな
るように破砕したものを使用した他は、実施例１と同様
にして成形体を製造し、測定をした。得られた成形体
は、密度１．４（ｇ／ｃｍ³ ）、曲げ強度９０（ｋｇｆ
／ｃｍ² ）であった。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、強度の大きい、耐火性
の優れた、また軽量の成形体を短時間で製造することが
できる。更に、原料となるロックウ−ル系材料として、
ロックウ−ルやロックウ−ル製品製造の際に発生する屑
綿等を使用すれば、その廃棄物処理も不要となるばかり
でなく、資源としての有効利用が図られる。そして、こ
の成形体は建設用材料等として好適である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 22:10 2102−4Ｇ 24:00） 2102−4Ｇ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロックウ−ル、ロックウ−ル若しくはロ
   ックウ−ル製品製造時に発生するショット及び屑綿等の
   ロックウ−ル系材料の破砕物を含む潜在性水硬性物質１
   ００重量部に対し、繊維、粒状物、チップ及び粉状物等
   の充填材を１０〜２００重量部、アルカリ刺激剤を１〜
   ４０重量部を混合し、水の存在下、温度５０〜２５０
   ℃、圧力１〜１００ｋｇｆ／ｃｍ² でホットプレス成形
   することを特徴とする無機質複合成形体の製造方法。
2. 【請求項２】 潜在水硬性物質が、ロックウ−ル系材料
   の破砕物と水砕スラグ粉末の混合物である請求項１記載
   の無機質複合成形体の製造方法。
3. 【請求項３】 充填材が、木片及び木毛等の木材である
   請求項１又は２記載の無機質複合成形体の製造方法。