TWI439436B - Inorganic plate, and inorganic plate manufacturing method - Google Patents

Description

無機質板、及無機質板之製造方法

本發明係關於適合於建築板之無機質板，及無機質板之製造方法。

已往以來，即具有將水泥等水硬性無機粉體及木質紙漿纖維等木質補強材作為主成分之無機質板。例如，在專利文獻1中揭示著一種無機質板之製造方法，其特徵係由以下之步驟所構成：將水泥系材料、含有矽酸質微粉之材料、含有矽酸質粗粉之材料、木屑、紙漿及適量之水進行混練以製作成為原料混合物之步驟、將該原料混合物進行擠出成形之步驟、將以前述擠出成形之步驟所擠出之成形中間物進行硬化熟成之步驟。如此般之無機質板，由於彎曲強度等之物理特性優異，故被使用作為住宅之內壁材、外壁材等之建築板。

近年，無機質板之用途擴大，正檢討著將該無機質板施工於中層大樓等。但，中層大樓之高度亦有36 m，因該風壓高，必須使無機質板之耐風壓性提昇以適於施工。又，近年，由於更進一步要求住宅之長期耐久性之提昇，對於該無機質板亦要求長期耐久性之更進一步之提昇。尚，所謂的長期耐久性，指為即使經過10年以上之長期間，物理特性之劣化或尺寸之變化亦為小者。

[先行技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]特開2008-162833號公報

因此，本發明之課題係以提供一耐風壓性與長期耐久性優異之無機質板，及該製造方法。

本發明之無機質板，為將由水泥、矽酸含有物及有機纖維所構成的原料混合物經擠出成形所成的。無機質板，為含有水泥與矽酸含有物以質量比為45：55～55：45之範圍，相對於全固形分含有有機纖維3～8質量%。其中，無機質板為比重1.4～2.0，以80℃、10天後之放濕尺寸變化率為0.1%以下，7天後之吸水尺寸變化率為0.1%以下，在二氧化碳濃度5%之環境下7天後之尺寸變化率為0.1%以下，彎曲強度為20 N/mm² 以上。尚，彎曲強度為依據JIS A 1408所測定之值，只要為20 N/mm² 以上時，對於高度為36 m、風壓為46 m/分鐘之所謂的嚴苛條件下之耐風壓試驗，即為可及格般地耐風壓性優異。放濕尺寸變化率，為將試驗物在20℃、濕度60%之恆溫恆濕室使成為平衡狀態後，測定該試驗物之長度(作為11)，之後，將該試驗物置入80℃之乾燥機，經過10天後，將該試驗物自乾燥機中取出，再次，測定該試驗物之長度(作為12)，係藉由將(11-12)除以12之值再乘以100所求得之值。吸水尺寸變化率，為將試驗物在在20℃、濕度60%之恆溫恆濕室使成為平衡狀態後，測定該試驗物之長度(作為13)，之後，將該試驗物浸漬於水中，經過7天後，將該試驗物自水中取出，使用濕布將附著於表面之水擦去後，再次，測定該試驗物之長度(作為14)，係藉由將(14-13)除以13之值再乘以100所求得之值。在二氧化碳濃度5%之環境下7天後之尺寸變化率，為將試驗物在20℃、濕度60%之恆溫恆濕室使成為平衡狀態後，測定該試驗物之長度(作為15)，之後，將該試驗物曝露於二氧化碳濃度5%環境下7天後，再次，測定該試驗物之長度(作為16)，係藉由將(15-16)除以15之值再乘以100所求得之值。以80℃、10天後之放濕尺寸變化率，為藉由放濕來表示尺寸變化之程度；7天後之吸水尺寸變化率，為藉由吸水來表示尺寸變化之程度；在二氧化碳濃度5%環境下7天後之尺寸變化率，為藉由碳酸化來表示尺寸變化之程度，此等之值均為0.1%以下之無機質板，因經年之劣化小，尺寸安定性優異。因而，即使在施工後經過長期間，物理特性之劣化亦小，在作為長期耐久性建築板為有用。在本發明之無機質板中，相對於全固形分含有作為矽酸含有物之燻製二氧化矽3～15質量%，由於彎曲強度優異，故宜。矽酸含有物，可為燻製二氧化矽與矽砂。又，若有機纖維為紙漿與聚丙烯纖維時，可得到適度的撓曲，施工性優異，故宜。進一步，若相對於全固形分含有雲母3～5質量%、相對於全固形分含有以脂肪酸鈣所被覆的蒙特石0.5～1.5質量%時，由於尺寸安定性優異，故宜。更，板厚若為6～25 mm時，由於易於運搬且易於施工，故宜。

又，本發明亦提供無機質板之製造方法。本發明之無機質板之製造方法，係由以下之步驟所構成：製造由水泥、矽酸含有物及有機纖維所構成的原料混合物之步驟、將所得到的原料混合物進行擠出成形予以製造墊子(mat)之步驟、將墊子熟成之步驟。在製造原料混合物之步驟中，將原料混合物中之水泥與矽酸含有物之質量比以成為45：55～55：45之同時，相對於全固形分有機纖維之含有量以成為3～8質量%；予以熟成之步驟，為藉由以140～200℃之高壓釜熟成予以進行。藉此，可製造耐風壓性與長期耐久性優異之無機質板。在製造原料混合物之步驟中，相對於原料混合物中之全固形分，若含有作為矽酸含有物之燻製二氧化矽3～15質量%時，由於所得到的無機質板彎曲強度優異，故宜。亦可將燻製二氧化矽與矽砂作為原料混合物中之矽酸含有物。在製造原料混合物之步驟中，若將紙漿與聚丙烯纖維作為有機纖維時，所得到的無機質板可得到適度的撓曲，由於施工性優異，故宜。進一步，在製造原料混合物之步驟中，若相對於全固形分含有雲母3～5質量%、相對於全固形分含有以脂肪酸鈣所被覆的蒙特石0.5～1.5質量%時，由於所得到的無機質板尺寸安定性優異，故宜。更，板厚若為6～25 mm時，製造成本便宜，且，生產性優異，故宜。

藉由本發明，可提供耐風壓性與長期耐久性優異之無機質板，及該製造方法。

[實施發明的最佳形態]

以下具體地說明本發明之實施形態。

本發明之無機質板，為將由水泥、矽酸含有物及有機纖維所構成的原料混合物經擠出成形所成的。

作為水泥，有波特蘭水泥、早強水泥、礬土水泥、飛灰水泥、高爐渣水泥、矽石水泥、白色水泥等。在本發明，為可僅含有此等物質中之任何1種，或含有2種類以上。

作為矽酸含有物，有矽砂、矽石粉、二氧化矽粉、燻製二氧化矽、飛灰、高爐渣、shirasu ballon、珍珠岩、矽藻土等。在本發明，為可僅含有此等物質中之任何1種，或含有2種類以上。

作為有機纖維，有天然纖維及合成纖維。作為天然纖維，有絹、羊毛、獸毛等之動物纖維、木屑、木片、木毛、木質纖維等之植物纖維，較佳為廢紙、針葉材未漂白牛皮漿(NUKP)、針葉材漂白牛皮漿(NBKP)、廣葉材未漂白牛皮漿(LUKP)、廣葉材漂白牛皮漿(LBKP)等之木質纖維，進一步，若使用平均纖維長為0.3～1.5 mm之木質纖維時，由於強度等之物理特性優異，更佳。又，作為合成纖維，可舉例如聚醯胺纖維、聚乙烯醇纖維、聚酯纖維、聚丙烯纖維、丙烯酸纖維、聚胺甲酸乙酯纖維、聚烯烴纖維、玻璃纖維、陶瓷纖維等。在本發明，可為只含有此等有機纖維中之任何1種，或含有2種類以上。若將木質纖維與合成纖維併用時，由於強度、撓曲等之物理特性優異，故宜。

作為上述以外之原料，亦可使用雲母。雲母以平均粒徑為200～700 μm、長寬比為60～100之片狀者為所希望。雲母，通常為具有層狀構造，不具吸濕性，為具有剛性之高彈性體，由於可使無機質板之尺寸安定性提昇，故宜。

又，亦可使用以脂肪酸鈣所被覆的蒙特石。藉由使用以脂肪酸鈣所被覆的蒙特石，在使無機質板之吸水性降低之同時，由於可使彎曲強度與尺寸安定性提昇，故宜。

更，亦可使用水泥組成物。作為水泥組成物，有在製造步驟中所產生之硬化前之無機質板之不良板、硬化後之無機質板之不良板、在建築現場所產生之無機質板之剩餘材料、廢材等。均以使用衝擊式粉碎機及/或磨擦式粉碎機粉碎至平均粒徑50～150 μm，予以使用。藉由使用該水泥組成物，可降低製造成本之同時，可減少產業廢棄物。

更，為了降低擠出壓力、改善造形性，作為擠出助劑，亦可使用甲基纖維素、乙基纖維素、羧甲基纖維素、羥基甲基纖維素等之纖維素衍生物、聚乙烯醇、水溶性高分子、吸水性聚合物等。

更，亦可使用羧酸系、磺酸系、聚乙二醇系之減水劑、塑膠發泡體、塑膠發泡體之粉碎物等之輕量化材、氯化鈣、氯化鎂、硫酸鉀、硫酸鈣、硫酸鎂、硫酸鋁、鋁酸鈉、鋁酸鉀、蟻酸鈣、醋酸鈣、丙烯酸鈣、水玻璃等之硬化促進劑、膨潤土、蛭石等之礦物粉末、蠟、石蠟、鏈烷烴、矽、琥珀酸、高級脂肪酸之金屬鹽等之防水劑、撥水劑、羧甲基纖維素等之水性糊料、苯乙烯-丁二烯乳膠、丙烯酸樹脂乳劑等之合成樹脂乳劑之強化劑。

其中，本發明之無機質板，為將由水泥、矽酸含有物及有機纖維所構成的原料混合物經擠出成形所成，含有水泥與矽酸含有物以質量比為45：55～55：45之範圍，相對於全固形分含有有機纖維3～8質量%。其中，比重為1.4～2.0，以80℃、10天後之放濕尺寸變化率為0.1%以下，7天後之吸水尺寸變化率為0.1%以下，在二氧化碳濃度5%之環境下7天後之尺寸變化率為0.1%以下，彎曲強度為20 N/mm² 以上。關於該製造方法將於後述說明，惟，藉由具有如此般之物理特性，在作為耐風壓性與長期耐久性優異之建築板，可使用於構成外壁、內壁。尚，板厚雖無限制，以6～25 mm時，製造成本便宜、生產性優異，且，由於易於運搬、易於施工，故宜。

以含有水泥與矽酸含有物以質量比為45：55～55：45之範圍時，藉由高壓釜熟成之水熱反應可良好地進行，雪矽鈣石生成量會變多，基質會緻密化，所得到的無機質板在可展現出足夠強度之同時，尺寸變化率會變小。相對於全固形分含有有機纖維3～8質量%是因為，若較8質量%為多時，會妨礙水泥之硬化，所得到的無機質板之強度恐有降低之虞；若較3質量%為少時，無機質板恐有無法得到足夠撓曲之虞。更，若相對於全固形分含有雲母3～5質量%、相對於全固形分含有以脂肪酸鈣所被覆的蒙特石0.5～1.5質量%時，由於尺寸安定性更優異，故宜。

其中，本發明之無機質板，可藉由將原料混合物以進行擠出成形而予以製造。

本發明之製造方法，係由以下之步驟所構成：製造由水泥、矽酸含有物及有機纖維所構成的原料混合物之步驟、將所得到的原料混合物進行擠出成形予以製造墊子之步驟、及將墊子熟成之步驟。

製造原料混合物之步驟，為將水泥、矽酸含有物、有機纖維及適量的水藉由混合、混練來予以進行。混練較佳為以粗揉合機等予以進行。尚，原料混合物為使固形分濃度以成為67～83質量%般地進行調整。將原料混合物之固形分濃度以成為83質量%以下，其原因為若較83質量%為多時，由於難以進行擠出成形，故生產性不佳；以成為67質量%以上，其原因為若較67質量%少時，擠出成形所得到的墊子之比重會變低，同時脫水會花費時間，故生產性不佳。

在將所得到的原料混合物進行擠出成形予以製造墊子之步驟中，將已調整如前述固形分濃度之原料混合物填充於擠出機中，藉由從該擠出機之模嘴之擠出，製造出板狀之墊子。擠出壓力通常以0.5～3 MPa予以進行。尚，所得到的墊子，亦可將模板押壓於表面上，使形成凹凸模樣。

將墊子熟成之步驟，係藉由以140～200℃之高壓釜熟成予以進行。尚，高壓釜熟成為以0.5 MPa以上之壓力進行7～15小時。藉由此高壓釜熟成，水熱反應可良好地進行，雪矽鈣石生成量會變多，基質會緻密化，所得到的無機質板可展現出足夠強度之同時，尺寸變化率會變小。更，若以100℃以下進行蒸氣熟成後再進行高壓釜熟成時，生產性優異之同時，所得到的無機質板之物理特性亦優異，故宜。

以下舉例本發明之實施例。

將波特蘭水泥、矽砂、紙漿等與水進行混合、混練製造成原料混合物，將該原料混合物從擠出機之模嘴進行擠出製造成板狀之墊子，將該墊子進行高壓釜熟成，製造出實施例1～7、比較例1～4之無機質板。相對於原料混合物之全固形分之各原料之比例、固形分濃度、高壓釜熟成溫度，如同表1所示。

其中，對於所得到的實施例1～7、及比較例1～4之各無機質板，測定該比重、厚度、彎曲強度、以80℃、10天後之放濕尺寸變化率、7天後吸水尺寸變化率、在二氧化碳濃度5%之環境下7天後之尺寸變化率，其結果亦如表1所示。

實施例1～7之無機質板，比重為1.4～1.6，彎曲強度為較20 N/mm² 為大，彎曲強度優異。又，在以80℃、10天後之放濕尺寸變化率、7天後吸水尺寸變化率、在二氧化碳濃度5%之環境下7天後之尺寸變化率，三者均未滿0.1%，尺寸安定性亦優異。

另一方面，含有水泥與矽酸含有物以質量比為70：30之比較例1之無機質板，在二氧化碳濃度5%之環境下7天後之尺寸變化率為大的0.15%，尺寸安定性差。

含有合計10質量%之紙漿與聚丙烯纖維之比較例2之無機質板，比重為低的1.21，彎曲強度亦較20 N/mm² 為低。又，在以80℃、10天後之放濕尺寸變化率、7天後吸水尺寸變化率、在二氧化碳濃度5%之環境下7天後之尺寸變化率，三者均較0.1%為大，尺寸安定性差。

高壓釜熟成溫度為以120℃所製造的比較例3之無機質板，彎曲強度亦較20 N/mm² 為低。又，在7天後吸水尺寸變化率、在二氧化碳濃度5%之環境下7天後之尺寸變化率，二者均較0.1%為大，尺寸安定性差。

將原料混合物以固形分濃度65質量%所製造的比較例4之無機質板，比重為低的1.12，彎曲強度亦較20 N/mm² 為小，在二氧化碳濃度5%之環境下7天後之尺寸變化率亦較0.1%為大。

以上雖已對於本發明之一實施形態予以說明，惟，本發明並不被限定於此，於專利申請範圍中所記載之發明之範圍內可得到各種之變化形態。

[產業上之利用可能性]

如同以上說明般地，藉由本發明，可提供耐風壓性與長期耐久性優異之無機質板，及該製造方法。

Claims (10)

1. 一種無機質板，其係將由水泥、矽酸含有物、有機纖維及以脂肪酸鈣所被覆的蒙特石所構成的原料混合物經擠出成形所成，其特徵為含有水泥與矽酸含有物以質量比為45：55~55：45之範圍，相對於全固形分含有有機纖維3~8質量%，比重為1.4~2.0，以80℃、10天後之放濕尺寸變化率為0.1%以下，7天後之吸水尺寸變化率為0.1%以下，在二氧化碳濃度5%之環境下7天後之尺寸變化率為0.1%以下，彎曲強度為20N/mm² 以上。
2. 如申請專利範圍第1項之無機質板，其中，相對於全固形分含有作為矽酸含有物之燻製二氧化矽3~15質量%。
3. 如申請專利範圍第2項之無機質板，其中，矽酸含有物係燻製二氧化矽與矽砂。
4. 如申請專利範圍第1項之無機質板，其中，有機纖維係紙漿與聚丙烯纖維。
5. 如申請專利範圍第1項之無機質板，其中，相對於全固形分含有雲母3~5質量%，相對於全固形分含有以脂肪酸鈣所被覆的蒙特石0.5~1.5質量%。
6. 一種無機質板之製造方法，其特徵係由以下之步驟 所構成：製造由水泥、矽酸含有物、有機纖維及以脂肪酸鈣所被覆的蒙特石所構成的原料混合物之步驟、將所得到的原料混合物進行擠出成形予以製造墊子(mat)之步驟、將墊子熟成之步驟；在製造原料混合物之步驟中，將原料混合物中之水泥與矽酸含有物之質量比以成為45：55~55：45之同時，相對於全固形分有機纖維之含有量以成為3~8質量%；進行熟成之步驟，為藉由以140~200℃之高壓釜熟成予以進行。
7. 如申請專利範圍第6項之無機質板之製造方法，其中，在製造原料混合物之步驟中，相對於原料混合物中之全固形分，含有作為矽酸含有物之燻製二氧化矽3~15質量%。
8. 如申請專利範圍第7項之無機質板之製造方法，其中，在製造原料混合物之步驟中，將燻製二氧化矽與矽砂作為原料混合物中之矽酸含有物。
9. 如申請專利範圍第6項之無機質板之製造方法，其中，在製造原料混合物之步驟中，將紙漿與聚丙烯纖維作為有機纖維。
10. 如申請專利範圍第6項之無機質板之製造方法，其中，在製造原料混合物之步驟中，相對於全固形分含有雲母3~5質量%、相對於全固形分含有以脂肪酸鈣所被覆的 蒙特石0.5~1.5質量%。