JPH08109059A - セメント系人造木材組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ポルトランドセメント、リグニンスルホン酸
塩、塩化カルシウム、水酸化アルミニウム、珪酸ジルコ
ニウムからなる硬化剤組成物［Ａ］と木材チップ及びオ
ガクズからなる木質骨材［Ｂ］とアクリル系合成樹脂エ
マルジョン溶液［Ｃ］とからなるセメント系人造木材組
成物。 【効果】 自然木材と同等又はそれ以上の優れた特性を
有し、鋸切断、釘打ちが可能であり、また必要により施
工現場で成形、硬化することもできる。更に森林資源の
保護や資源の有効利用にも役立つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、木材チップ、おがく
ず、及びセメントを使用した人造木材組成物に関する。
特に本発明は、予めボード、柱状体その他自由な形状及
びサイズに成形した建材として利用できるほかに、生コ
ン車輛で施工現場に移送して、その場で型に流し込んで
所望形状及びサイズの建材に成形でき、成形硬化物は木
材と同様に鋸で切断したり釘を打ったりすることが可能
であり、自然木材以上の強度を有し、耐久性、耐火性、
保温性、耐水性、耐腐食性、耐白蟻性に優れた人造木材
組成物に関する。

【０００２】

【発明の目的】木造家屋は多湿の日本の気候、風土に適
合しているが、一方において地球環境を維持するために
森林資源を守ることも重要である。本発明は、森林保護
のために刈り取られた１年生の植物や雑木をチップ状に
粉砕して、本発明の人造木材の木質骨材として使用する
ことを意図している。

【０００３】また、最近は、国有林でさえ、木の成長を
促す間伐が遅れ、たとえ、間伐を実施しても、伐採した
木を運び出す事が出来ずに、現地で多くの木が朽ち果て
る有様である。これらを若しも、現地でチップ状に砕い
て、例えば、風管の様な、フレキシブルなコンベヤーに
よって風送すれば、僅かな手間で木質骨材を獲得出来る
事になり、森林は栄え地球環境を改善する上に、安い人
造木材の骨材はふんだんに得られることになる。

【０００４】本発明は、現在問題になっている森林資源
を養護しながら、十分な量の未利用の木材を活用して、
人類に快適な生活を与える事を可能にするものである。

【０００５】本件発明者は、先に特公平２−１０１１１
号（特開昭６３−８２５５号）に記載されている木質骨
材含有モルタル組成物を開発した。しかしながら、この
モルタル組成物即ち人造木材は、曲げ強さの点で十分と
は言い難いものであった。本発明はかかる従来の欠点を
解消した新規な人造木材組成物を提供することを目的と
する。

【０００６】

【発明の構成、作用】かくして、本発明は、下記
［Ａ］、［Ｂ］及び［Ｃ］ ［Ａ］合計１００重量部中、下記（１）〜（５） （１）ポルトランドセメント ８８〜６０重量部 （２）リグニンスルホン酸塩 １〜５ 〃 （３）塩化カルシウム ５〜１５ 〃 （４）水酸化アルミニウム ５〜１５ 〃 （５）珪酸ジルコニウム １〜５ 〃 からなる硬化剤を混合した組成物［Ａ］１〜３容量部、 ［Ｂ］下記（イ）及び（ロ） （イ）木材チップ ２〜４容量部 （ロ）オガクズ ０．５〜２容量部 からなる木質骨材［Ｂ］ ２．５〜６容量部 ［Ｃ］上記［Ａ］及び［Ｂ］の合計１００重量部に対し
て、 アクリル系合成樹脂エマルジョン２０〜４０重量部を水
８０〜６０重量部で希釈した溶液［Ｃ］ １
０〜３０重量部 を含有することを特徴とする人造木材組成物を提供す
る。上記（１）のポルトランドセメントの代わりにアル
ミナセメントを使用し、（２）のリグニンスルホン酸塩
及び（３）の塩化カルシウムを省略してもよい。またポ
ルトランドセメントの代わりに白色セメントを使用して
美しく着色することもできる。

【０００７】本発明により、新たに、アクリル系合成樹
脂エマルジョンを添加して、粉状固化物質の弱点である
曲げ強度を飛躍的に向上する事に成功した。

【０００８】又、従来は、透水性を減少させる為、ステ
アリン酸アルカリ又はアルカリ土類金属塩類を、固化剤
の一成分として添加していたが、これらは、強度低下の
原因となって、固化剤の多用を強いられる欠点があっ
た。本発明においては、新たに、珪酸ジルコニウムの添
加によって防水性を強化し、強度の低下を招く事無く、
固化体の含水性を減少する事に成功した。

【０００９】上記組成物Ａにおいて、（１）のポルトラ
ンドセメントが上記範囲を逸脱して少ない時は、強度低
下の不都合を生じ、組成物Ａをより多く使用しなければ
ならなくなり、多過ぎる時は、固化体に収縮亀裂発生の
恐れがあるので上記範囲で適宜選択されるべきである。
ポルトランドセメントの最適量のほぼ７４重量部であ
る。

【００１０】ポルトランドセメントを使用する場合に、
（２）のリグニンスルホン酸塩例えばリグニンスルホン
酸ナトリウム塩の量が上記範囲を越えて少な過ぎると、
セメント粒子の分散性・セメントペーストの流動性更に
木質骨材とのなじみが悪くなり、多量過ぎると硬化速度
が低下したり、強度低下を生じる恐れが生じる。故に、
最適添加量は３重量部付近である。尚、本塩は保水性を
有して、固化体の長期強度増進に寄与する。

【００１１】ポルトランドセメントを使用する場合に
（３）の塩化カルシウムの量が、上記範囲を逸脱して、
少ない時は、（２）の添加による、セメントの水和反応
の遅延を回復する事が出来ず、多過ぎる時は、反応が早
く成り過ぎて作業性に不都合を生ずる。適量は１０重量
部程度である。

【００１２】（４）水酸化アルミニウムの量が上記範囲
を逸脱して、少ない時は、固化体の耐火性に悪影響を及
ぼし、過多の場合にはポルトランドセメントの含有量が
減少する事となって、固化体の強度低下となる。最適添
加量は１０重量部程度である。

【００１３】（５）珪酸ジルコニウムは、先にも触れた
通り、耐水性向上の為に添加しているもので、上記範囲
を逸脱して、少な過ぎると、耐水性の悪化を招き、過多
の場合は、価格の上昇並びに強度低下の原因になる。適
量は一般的に３重量部である。

【００１４】木質骨材（Ｂ）として使用する木材チップ
とは、木材屑たとえば製材屑、木工品製造屑、間伐材そ
の他廃材類の屑などを適宜破砕したものである。一般に
形状は不定形であるが、その最大寸法が１０ｍｍ〜２０
ｍｍの範囲のものが好ましい。おがくずとは勿論木材を
のこぎりひいた時にできる屑であり、その粒径は一般に
５ｍｍ以下である。

【００１５】木材チップ及びおがくずは、木質や保管状
態等によって、見掛け比重がまちまちであるので、上記
Ａ組成物とＢ組成物との混合比は、重量比を用いる事無
く、容量比を使用すべきである。

【００１６】（イ）及び（ロ）の混合割合は、コンクリ
ートの場合の砂利及び砂の関係に類似している。経験
上、木材チップ３容量部にたいしてオガクズ１容量部が
最大強度を得た。勿論、この割合は、チップ及びオガク
ズの状況によって変化するものであるから、その都度実
験によって最適混合比を定めることが望ましい。

【００１７】アクリル系合成樹脂２０〜４０重量部、好
ましくは３０重量部を８０〜６０重量部、好ましくは７
０重量部の水によって希釈した合計１００重量部の溶液
［Ｃ］を、上記［Ａ］＋［Ｂ］に添加して撹拌する。こ
の時、［Ａ］＋［Ｂ］の最適含水比付近にまで注水する
事が重要である。実験の結果では、［Ａ］＋［Ｂ］１０
０重量部に対して［Ｃ］液を１８重量部混練し、それら
を型枠に流し込み、軽く締め固めた時に、最適水量であ
った。勿論、締め固めの力が大であれば、［Ｃ］液は減
少させるべきであり、小であれば増加させる必要があ
る。目的に応じて、調節すべきものである。

【００１８】即ち、濃厚エマルジョン（固形分４０％）
を［Ａ］＋［Ｂ］の重量に対して３％〜８％程度添加し
て、而も、最適含水比が得られる様に希釈水を調節する
ことになる。

【００１９】濃厚エマルジョン（固形分４０％）の添加
量が、少なくなれば、吸水性は増加し、曲げ強度は減少
する。多ければ、硬化時間が延びて、型枠を外す時期が
遅くなり、現場的な作業が非能率になる恐れがある。

【００２０】

【実施例】以下の実施例により、本発明を更に詳しく説
明する。

【００２１】実施例１〜３、比較例１〜４ 組成物［Ａ］として、表１に示す組成割合を有する７種
の試験用固化剤を作成した。

【００２２】

【表１】

【００２３】 （イ）１０ｍｍ〜２０ｍｍの大きさの木材チップ ３容量部及び （ロ）粒径５ｍｍ以下のオガクズ １容量部 を混合して木質骨材組成物［Ｂ］を作り、またアクリル
樹脂エマルジョン３０重量部を水７０重量部で希釈して
濃度３０％のエマルジョン水溶液［Ｃ］を作った。

【００２４】組成物［Ａ］２容量部と組成物［Ｂ］４容
量部の合計１００重量部に対して１８重量部の溶液
［Ｃ］を添加し、これを１週間空気養生して組成物
［Ａ］の固化剤により、組成物［Ｂ］及び溶液［Ｃ］を
固化し、これらの固化生成物について圧縮強度、曲げ強
さ、かさ比重、吸水率を測定した。結果を表２に示す。

【００２５】なお、吸水率は、成形物の乾燥重量に対し
て、２４時間水浸した後の重量の増加率で示した。

【００２６】

【表２】

【００２７】更に４週間養生後の強度を表３に示す。

【００２８】

【表３】

【００２９】上記表から分るように、強度及び吸水率を
重視した場合、実施例１〜２近辺の配合が最良と思われ
る。比較例１〜２は、リグニンスルホン酸塩が不足して
いるために、１週強度では実施例１〜３と余り差はない
が、４週以上の長期強度では大きな差異が生じている。

【００３０】実施例４、比較例５〜６ 実施例における組成物Ａの配合量を一定にし、組成物Ｂ
及びＣの配合量を表４に示すように変化させ、同様に強
度等を測定した。結果を表４に示す。なお、表４におい
て、木材チップとオガクズの配合割合に変化によって木
質骨材Ｂの寸法が変化するのに対応して、夫々最適含水
比になるようにエマルジョン希釈液の配合割合を変化さ
せた。

【００３１】

【表４】

【００３２】表４から分るように、比較例６は圧縮強度
は比較的優れているが、粉体骨材が多くなったために曲
げ強さは弱くなり高価なエマルジョンを多く使用してい
る割りには、強度の向上効果が少ない。又、比重の増加
も欠点の一つである。

【００３３】更に、成形物の保温性及び耐火性を測定し
た。結果を表５に示す。

【００３４】保温性は、厚さ２ｃｍの平板資料の中心部
を一方の表面からバーナーの炎を接する様にして、加熱
し、他方の表面の温度が５０℃になる時間を測定したも
ので、数値の大きい程、熱伝導性が小さい事になり保温
性が大である事に成る。

【００３５】又、耐火性は、上記の保温性のテストにお
いて、他方の表面が５０℃に達した時点でバーナーを取
り除き、その加熱面が自燃する事無く消火すれば、耐火
性ありと定めた。

【００３６】

【表５】

【００３７】

【発明の効果】本発明のセメント系人造木材組成物は、
従来廃棄されていた間伐材、製材屑、土木製品屑等を使
用して作られた木材代替物であり、森林の保護に役立つ
ともに、資源の有効利用にも役立つものである。また木
材と同様に鋸切断、釘打ち等が可能であり、しかも自然
木材以上の強度を有し、耐久性、保温性、耐水性、耐腐
食性、耐白蟻性にも優れている。更に予め所望形状成形
して建材として利用できることは勿論であるが、施工現
場まで原材料を輸送し、その場で成形し、硬化すること
も可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 24/18 Ａ 24/26 Ｅ 28/06 // Ｃ０４Ｂ 111:30

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記［Ａ］、［Ｂ］及び［Ｃ］ ［Ａ］合計１００重量部中、下記（１）〜（５） （１）ポルトランドセメント ８８〜６０重量部 （２）リグニンスルホン酸塩 １〜５ 〃 （３）塩化カルシウム ５〜１５ 〃 （４）水酸化アルミニウム ５〜１５ 〃 （５）珪酸ジルコニウム １〜５ 〃 からなる硬化剤を混合した組成物［Ａ］１〜３容量部、 ［Ｂ］下記（イ）及び（ロ） （イ）木材チップ ２〜４容量部 （ロ）オガクズ ０．５〜２容量部 からなる木質骨材［Ｂ］ ２．５〜６容量部 ［Ｃ］上記［Ａ］及び［Ｂ］の合計１００重量部に対し
   て、 アクリル系合成樹脂エマルジョン２０〜４０重量部を水
   ８０〜６０重量部で希釈した溶液［Ｃ］ １
   ０〜３０重量部 を含有することを特徴とする人造木材組成物。
2. 【請求項２】 下記［Ａ′］、［Ｂ］及び［Ｃ］ ［Ａ］合計１００重量部中、下記（１′）（４）及び
   （５） （１′）アルミナセメント ９４〜８０重量部 （４）水酸化アルミニウム ５〜１５ 〃 （５）珪酸ジルコニウム １〜５ 〃 からなる硬化剤を混合した組成物［Ａ］１〜３容量部、 ［Ｂ］下記（イ）及び（ロ） （イ）木材チップ ２〜４容量部 （ロ）オガクズ ０．５〜２容量部 からなる木質骨材［Ｂ］ ２．５〜６容量部 ［Ｃ］上記［Ａ］及び［Ｂ］の合計１００重量部に対し
   て、 アクリル系合成樹脂エマルジョン２０〜４０重量部を水
   ８０〜６０重量部で希釈した溶液［Ｃ］ １
   ０〜３０重量部 を含有することを特徴とする人造木材組成物。