JPH10231164A - 新規な複合ボード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 石膏の欠点である脆弱性と耐水性を改善して
高い曲げ強度、耐衝撃性、優れた耐水性能と難燃性を備
え更に、合板、他の木質ボード類、発泡プラスチック板
や金属板などと組み合わせて複合使用するために適する
低コストの複合ボードとその製造方法を提供する。 【解決手段】 非木材植物茎より得たリグノセルロース
ファイバーまたは／および削片と半水石膏とを主要成分
とし、イソシアネート基を有する化合物またはその化合
物を含む混合物を加えて複合ボードに加圧成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は新規な複合ボ−ドに
関するもので、耐水性と難燃性に優れて高い強度を有す
る石膏を主体とする複合ボ−ドを提供するものである。
特に農産廃棄物として利用されていない草本植物の茎や
タケなどより得たリグノセルロ−スファイバ−または／
および削片を補強材として使用することによって木材資
源を節約し、森林資源の保護と環境保全に役立つ高強度
の複合ボ−ドを提供することを目的にする。

【０００２】

【従来の技術】従来より使用されている石膏ボ−ドは半
水石膏に木材や故紙より得た繊維を補強材にして、それ
にデンプンを主体とする糊液を加えて２枚の厚紙に挟ん
で板状に成形したものであり、安価であるがゆえに建築
内装材として多量に使用されている。しかし、この石膏
ボ−ドは水に弱く、また僅かな衝撃により破壊されると
いう極めて脆弱な建築材料である。

【０００３】したがってこの脆弱性を補うために厚いボ
−ドとして強度を保持しているが、なお十分な効果が得
られていない。またボ−ドの耐水性を改善するために表
面紙や石膏にアスファルトやパラフィンなどの防水剤や
撥水剤を染み込ませているが、このような改善方法を施
してもボ−ドの脆さまで改善することはできない。

【０００４】このような石膏ボ−ドの欠点を改善するた
めにユリア樹脂、メラミン樹脂、酢酸ビニル樹脂エマル
ジョンやスチレン・ブタジエンゴムラテックスなどの合
成樹脂の水溶液やラテックスを添加することも検討され
ていた。しかし、このような方法はボ−ドの強度や耐水
性などの性質を改善することは可能であったが、コスト
も大幅に上昇して実用に耐えるものにはならなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明において
は、高い曲げ強度と耐衝撃性を有して優れた耐水性能と
難燃性を備えた石膏複合ボ−ドを提供することを課題と
し、合板、他の木質ボ−ド類、発泡プラスチック板や金
属板などと組み合わせて複合使用するために適する低コ
ストの複合ボ−ドとその製造方法を提供することを検討
した。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような課題に対して
本発明者らは種々検討した結果、長繊維状のリグノセル
ロ−ス材料が石膏ボ−ドの補強材として有効であること
から、現在、利用されずに捨てられている農産廃棄物の
茎やタケなどに存在する維管束繊維に着目し、半水石膏
にそれらのリグノセルロ−スファイバ−または／および
削片を混入することによってコストを抑えて補強効果を
高めることに成功した。

【０００７】さらにこれらの長繊維と石膏との接着を強
固にすることを考えて、茎繊維あるいは茎削片と石膏と
の混合物にイソシアネ−ト基を有する化合物を添加した
結果、イソシアネート化合物が茎繊維あるいは茎削片の
内部へ浸透して補強効果を発揮すると同時に、石膏と茎
繊維や茎削片との界面に介在して接着効果を示すため
に、得られたボ−ドの強度はいっそう向上すると共にボ
−ドの耐水性能を著しく改善することにも成功した。

【０００８】また、このような方法によって得たボ−ド
は、従来より使用されている石膏ボ−ドに比べて高強度
であるために、厚さが２〜１０mmという薄い複合ボ−ド
を得ることが可能であることも見出した。このことは、
ボードの取扱いに際して軽くて扱いやすいものとなり、
また１枚当たりのボードのコストを安価なものとする。
これにより合板、他の木質ボード類、発泡プラスチック
板や金属板などと組み合わせて耐水性や難燃性にも優れ
た複合ボード使用に道を開いた。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の複合ボ−ドならびにその
製造方法について、さらに詳細に説明すると、半水石膏
粉末１００重量部に非木材植物茎から得たリグノセルロ
−スファイバ−または／および削片を３〜１００重量
部、好ましくは５〜５０重量部と水２０〜１００重量部
を加えて混合してスラリ−状にしたのち、イソシアネ−
ト化合物を１〜１００重量部、好ましくは２〜５０重量
部を均一になるよう混合する。この際に各成分の混合順
序を任意に変えても本発明の効果に影響はなく、したが
って作業しやすい方法で混合すればよい。このようにし
て得たスラリ−を一定の厚さのマットにして所定の型も
しくはスペ−サ−を備えたプレスによって１０〜３０kg
f/cm2 の圧力を加えて成形し、石膏やイソシアネ−ト化
合物が硬化するまで放置する。

【００１０】このような方法によって本発明の複合ボ−
ドが得られるが、成形するボ−ドの厚さは任意に選ぶこ
とができる。また先に述べたように、本発明の複合ボ−
ドを合板や他のボ−ド類と積層接着して使用することも
可能であり、その目的で使用する場合は、厚さを２〜１
０mm程度に調製した複合ボ−ドとすることが望ましい。

【００１１】本発明のボ−ドにおいて半水石膏と混合使
用するリグノセルロ−ス・ファイバ−または／および削
片は、繊維方向の長さを可能な限り切断せずに利用する
のが好ましいが、その繊維方向の長さが少なくとも１０
mm以上のファイバ−状もしくはストランド状を保持する
のが望ましい。

【００１２】また、半水石膏とリグノセルロ−スファイ
バ−または／および削片との混合比が、半水石膏１００
重量部に対してリグノセルロ−スファイバ−などが３重
量部より少ないと、すなわちリグノセルロ−スファイバ
−などの混合比率が３％より少なくなると、得られる複
合ボ−ドの曲げ強度や耐衝撃性が現行の石膏ボ−ドと大
差ないものとなり、極めて脆いボ−ドになる。

【００１３】逆にリグノセルロ−スファイバ−などの混
合比率が１００％を越えるようになると、複合ボ−ドの
難燃性が著しく損なわれるようになる。そのために、半
水石膏とリグノセルロ−スファイバ−または／および削
片との混合比率が３〜１００％、望ましくは５〜５０％
であるのが適当である。

【００１４】本発明の複合ボ−ドに使用されるリグノセ
ルロ−スの原料として、イネ、ムギ、ヒエ、トウモロコ
シ、コ−リャンやサトウキビなどのごときイネ科の植物
の茎、タケやアシなどの茎などが主に使用される。また
ヒマワリ、豆類、ワタの茎などの農産廃棄物として利用
されていない植物茎も使用することが可能である。これ
らの未利用資源のうちの２種類以上の材料を混合して使
用することも可能であり、さらにこれらのファイバ−ま
たは／および削片と木質繊維または／および木質削片を
混合して使用しても本発明の効果に差し支えるものでは
ない。

【００１５】また、半水石膏に対する水の配合量はリグ
ノセルロ−スファイバ−または／および削片の混合割合
によって異なるが、石膏の0.2 〜1.0 倍の水を加えてス
ラリ−状にする。このスラリ−に石膏の0.01〜0.5 倍の
イソシアネ−ト基を有する化合物を加えて均一に混合し
たのち、マット状に広げ、所定の厚さのスペ−サ−を備
えたプレスに挿入して所定時間圧締放置する。圧締放置
時間は石膏が硬化するまでで、通常は１５分から２時間
くらいを要する。このような本発明の方法によって得ら
れた複合ボ−ドは優れた強度と耐水性能を有する。

【００１６】本発明の複合ボ−ドの性能にはイソシアネ
−ト基を有する化合物の添加量が大きな影響を与えてお
り、その添加量が増えるにしたがってボ−ドの強度や耐
水性能が向上する。その結果に基づくイソシアネ−ト基
を有する化合物の添加量は石膏１００重量部に対して１
〜１００重量部、好ましくは２〜５０重量部が使用され
る。

【００１７】そしてイソシアネ−ト基を有する化合物の
添加量が石膏１００重量部に対して２重量部に満たない
ときは複合ボ−ドの性能改善は小さく、１重量部に満た
ないとその効果はほとんど認められない。またイソシア
ネ−ト基を有する化合物が５０重量部を越えると性能改
善効果は小さくなり、１００重量部を越えるようになる
と難燃性などの性能が損なわれてくる。

【００１８】本発明の複合ボ−ドや製造に使用されるイ
ソシアネ−ト基を有する化合物とは、１分子中にイソシ
アネ−ト基を２個以上有する化合物のことであり、例え
ばトリレンジイソシアネ−ト、ジフェニルメタン・ジイ
ソシアネ−ト、ナフタレン・ジイソシアネ−ト、ヘキサ
メチレン・ジイソシアネ−ト、イソホロン・ジイソシア
ネ−トやキシリレン・ジイソシアネ−トなどの単量体な
らびにそれらのプレポリマ−などであり、それらのイソ
シアネ−ト化合物のうちから選ばれた１種類あるいは２
種類以上の混合物が使用される。

【００１９】さらにはそれらのイソシアネ−ト化合物と
エチレングリコ−ル、プロピレングリコ−ル、ポリエチ
レングリコ−ル、グリセリン、ポリプロピレングリコ−
ル、メチルグルコシド、ソルビト−ルや蔗糖などのごと
きポリオ−ル化合物とを反応させて親水性を付与した化
合物やプレポリマ−であって、水に容易に乳化もしくは
懸濁するイソシアネ−ト化合物が本発明の複合ボ−ド
や、あるいはその製造に使用するのに最適である。

【００２０】またこれらのイソシアネ−ト化合物をポリ
ビニ−ルアルコ−ル、ポリビニルピロリドン、ポリアク
リル酸ソ−ダやポリカプロラクタムなどの水溶性高分子
の水溶液、カルボキシメチルセルロ−ス、ヒドロキシメ
チルセルロ−ス、ヒドロキシエチルセルロ−スやヒドロ
キシプロピルセルロ−スなどのセルロ−ス誘導体の水溶
液、デンプン、ジアルデヒドデンプン、酸化デンプン、
ヒドロキシメチルデンプン、デキストリンなどのデンプ
ンまたはデンプンの誘導体、アルギン酸ソ−ダ、ペクチ
ン、アルブミン、小麦粉または小麦グルテン、大豆タン
パクなどの水溶液または水懸濁液、およびキトサンの水
溶液などに乳化あるいは懸濁させたものを使用してもよ
い。

【００２１】本発明の複合ボ−ドおよびその製造方法に
おいて半水石膏、リグノセルロ−スファイバ−または／
および削片とイソシアネ−ト化合物のほかに、石膏の硬
化促進剤として塩化ナトリウムや硫酸カリウムなどのご
とき無機の塩酸塩や硫酸塩を加えたり、またゼラチン、
ペプトン、デンプン、ホウ砂や燐酸ナトリウムなどのよ
うな硬化遅延剤を加えたり、さらにはクレ−、カオリ
ン、ベントナイト、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウ
ムや酸化マグネシウムなどのごとき充填剤や難燃剤など
を加えても本発明の効果には影響がない。

【００２２】以上のような種々の特徴を有する本発明の
ボ−ドの性能と製造方法について実施例によって詳しく
述べる。 ［実施例１〜４および比較例１］水３０ｇにポリメリッ
クＭＤＩ（日本ウレタン工業製 ＷＣ−３００）を2.5
ｇ、５ｇ、7.5 ｇならびに１０ｇをそれぞれ加えた懸濁
液を調製した。それらの懸濁液を繊維方向に１０cmの長
さに切断してパルマン・リングフレ−カ−によって粉砕
したコ−リャン茎の繊維３３ｇに均一に散布した。この
ように処理したコ−リャン茎の繊維を半水石膏の粉末１
００ｇと混合したのち、離形剤を塗布したコ−ルプレ−
ト上に一定の厚さのマットになるようフォ−ミングし、
厚さ１０mmのスペ−サ−を設置したコ−ルドプレスに挿
入した。30kgf/cm2 の圧力を加えて４時間保持して板状
に成形し、ポリメリックＭＤＩの添加量がそれぞれ異な
る厚さ１０mm、比重1.2 の石膏複合ボ−ドの試料を作製
した。これらの複合ボ−ドを室温下に１週間養生させた
のち、各ボ−ドの曲げ強度を、常態のままならびに２４
時間冷水浸せきしたのちの湿潤状態について測定した。
その結果を表１にまとめて示した。なお、比較例として
ポリメリックＭＤＩを加えずに上記と同様な方法により
複合ボ−ドを調製して、その強度性能を比較した。

【００２３】 （表１） 石膏複合ボードの曲げ強度（単位：ｋｇｆ／ｃｍ2 ） 常態曲げ強度 湿潤曲げ強度 ─────────────────────────── 実施例１ ８７ ４３ 実施例２ ９８ ７６ 実施例３ １０５ ８６ 実施例４ １１２ ８５ 比較例１ ８３ ３６ ───────────────────────────

【００２４】［実施例５］繊維方向におよそ５cmの長さ
にカットしたタケをパルマンリングフレ−カ−で楊枝状
のストランドとし、その４０ｇと半水石膏の粉末１００
ｇとを均一に混合した。それに水３０ｇとポリメリック
ＭＤＩ（日本ポリウレタン工業製 ＷＣ−３００）の５
０％水懸濁液２０ｇとを散布して均一に混合する。この
ようにして得たスラリ−を離形剤を塗布したコ−ルドプ
レス上に一定の厚さでマット状にフォ−ミングし、厚さ
５mmのスペ−サ−を設置したコ−ルドプレスに挿入し
て、30kgf/cm2 の圧力で５時間圧締して厚さ５mm、比重
1.2 の石膏複合ボ−ドを得た。この複合ボ−ドを４０℃
の恒温器内にて１週間養生したのち、曲げ強度と曲げヤ
ング率を測定した。その結果、曲げ強度は７６kgf/cm2
、曲げヤング率は32 tonｆ/cm2の値を得た。また試験
片を冷水中に24時間浸せきしたところ、厚さ膨潤率は1.
5 ％となり、脆弱化することもなく優れた耐水性能を示
した。

【００２５】［比較例２］ポリメリックＭＤＩを加えず
に実施例５と同様な製造方法によって複合ボ−ドを作製
し、曲げ強度と曲げヤング率を測定した。その結果、曲
げ強度は５２kgf/cm2 、曲げヤング率が18 tonｆ/cm2で
あり、冷水中浸せき24時間後の厚さ膨潤率は5.3 ％であ
った。

【００２６】［実施例６］水１００ｇにコンスタ−チ５
ｇを加えて加熱糊化した糊液４０ｇにＭＤＩ（光洋産業
製 ＡＰ）を５ｇ加えて懸濁させ、それをパルマンリン
グフレ−カ−で粉砕したコ−リャン茎の繊維３０ｇに均
一に散布したのち、半水石膏の粉末１００ｇを加えて均
一に混合した。それを離形剤を塗布したコ−ルプレ−ト
上に一定の厚さのマットにフォ−ミングし、厚さ１０mm
のスペ−サ−を設置したプレスによって、常温下で30kg
f/cm2 の圧力で５時間圧締した。このようにして得た石
膏複合ボ−ドを温度２０℃、関係湿度６５％の恒温室に
て１週間放置した。その後曲げ試験を行い、曲げ強度は
８９kgf/cm2 、曲げヤング率は41ton ｆ/cm2の値を得
た。また試験片を冷水中に24時間浸せきしたところ、厚
さ膨潤率が2.2 ％となり、脆弱化することもなく優れた
耐水性能を示した。

【００２７】以上の実施例によって示されるように、本
発明の複合ボ−ドの製造方法によって優れた性能を有す
ることが明らかであった。

【００２８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の複合ボ−ド
は排煙脱硫石膏などの石膏や農産廃棄物からのリグノセ
ルロースファイバーや削片等を主成分として有効利用
し、それにイソシアネート化合物を添加使用するので、
環境保護に大いに役立つ。また石膏の脆弱性、耐水性を
改善しつつその特徴である耐火性や低コスト性を生かし
たものである。したがってこれにより高性能の石膏ボー
ドや他のボードと組み合わせた新規の複合ボードが安価
に得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０４Ｂ 24:12） (72)発明者 田村 靖夫 神奈川県横浜市本郷台１ー19ー３ (72)発明者 木村 光一 神奈川県座間市入谷５ー2095ー３ (72)発明者 河野 進一 東京都世田谷区梅ヶ丘２ー21ー12

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非木材植物茎より得たリグノセルロ−ス
   ファイバ−または／および削片と半水石膏とを主要成分
   とし、イソシアネ−ト基を有する化合物またはその化合
   物を含む混合物を加えて成形した複合ボ−ド。
2. 【請求項２】 非木材植物茎がイネ、ムギ、トウモロコ
   シ、コ−リャン、サトウキビ、アシやタケなどのごとき
   維管束植物である請求項１に記載する複合ボ−ド。
3. 【請求項３】 イソシアネ−ト基を有する化合物が自己
   乳化型化合物である請求項１に記載する複合ボ−ド。
4. 【請求項４】 イソシアネ−ト基を有する化合物を含む
   混合物が、水溶性高分子の水溶液にイソシアネ−ト基を
   有する化合物を乳化もしくは懸濁させたものである請求
   項１に記載する複合ボ−ド。
5. 【請求項５】 非木材植物茎より得たリグノセルロ−ス
   ファイバ−または／および削片と半水石膏とを主要成分
   とする混合スラリ−にイソシアネ−ト基を有する化合物
   またはその化合物を含む混合物を混合したのち、成形す
   ることを特徴とする複合ボ−ドの製造方法。
6. 【請求項６】 非木材植物茎がイネ、ムギ、トウモロコ
   シ、コ−リャン、サトウキビ、アシやタケなどのごとき
   維管束植物である請求項５に記載する複合ボ−ドの製造
   方法。
7. 【請求項７】 イソシアネ−ト基を有する化合物が自己
   乳化型化合物である請求項５に記載する複合ボ−ドの製
   造方法。
8. 【請求項８】 イソシアネ−ト基を有する化合物を含む
   混合物が、水溶性高分子の水溶液にイソシアネ−ト基を
   有する化合物を、乳化もしくは懸濁させたものである請
   求項５に記載する複合ボ−ドの製造方法。