JP4343617B2 - 軽量無機質板および該無機質板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば外壁材、内装材等の建築板に使用される軽量無機質板および該無機質板の製造方法に関するものである。

〔発明の背景〕
シリカ、アルミナ等のセラミック粉体を板状に成形し焼成した無機質板は耐久性に優れ、また美感や質感を有し高級感のある意匠を有する建築板として多用されている。
上記無機質板はセラミック粉体にバインダーと水とを添加して混練し、該混練物を押出成形あるいは鋳込み成形によって板状に成形し、該板状成形物を焼成することによって製造されるが、高硬度であり切削加工性が悪く、現場で簡単に所定寸法に切断することが困難である。また大板の場合は、重量が大きく運搬、構築作業に労力を要するし、壁躯体等に取付けた場合、壁躯体にかゝる重量負荷が大きくなる。

〔従来の技術〕
そこで上記無機質板の問題点を解決するための手段として、木質セメント板の廃材粉砕物等の可燃有機成分を含む材料を無機原料に添加し、水を加えて混練し、該混練物を押出成形等によって板状に成形し、該板状成形物を焼成することによって製造された無機質板が提供されている。
該無機質板にあっては、焼成時無機原料に混合されている木質セメント板廃材中に含まれる木質補強材等の有機成分が焼滅し、多孔質構造を形成する結果軽量になり、切削加工性も改良される（例えば特許文献１，２，３参照）。

特開２００２−３２１９６６号公報（〔００１４〕） 特開２００３−２０６１８６号公報（〔請求項１〕） 特開平６−１９１９６４号公報（〔請求項１〕）

しかしながら上記軽量無機質板にあっては、表面が多孔になり粗面を呈するために意匠的に劣ったものとなるし、表面の凹部にごみが入り込み汚れが付着し易い。更に表面にエンボス加工によって明確な凹凸模様を付すことが困難である。また吸水し易く吸水による内部構造の劣化、更には耐凍結融解性能の劣化の問題もある。

本発明は上記従来の課題を解決するための手段として、芯層に可燃有機成分を含む無機原料層を配し、表裏層に可燃有機成分を含まない無機原料層を配した３層構造の無機質板生板を焼成し、該芯層の可燃有機成分を焼滅させることによって該芯層を多孔質にした軽量無機質板を提供するものである。
上記可燃有機成分として、木質セメント板廃材に含まれる木質分を使用することが望ましく、また該無機原料は水硬性無機材料とガラス質材料と骨材とを含むことが望ましい。そして該芯層の有機成分含有量は５〜３５質量％であることが望ましい。
更に該表裏層の比重は１．５〜１．８、該芯層の比重は０．８〜１．３であることが望ましい。
本発明の軽量無機質板の望ましい製造方法は、型板上に表裏層用無機原料を撒布して表層または裏層マットをフォーミングし、該表層または裏層マット上に芯層用無機原料を撒布して芯層マットをフォーミングし、該芯層マット上に表裏層用無機原料を撒布して裏層または表層マットをフォーミングし、このようにして得られた３層構造のマットを水分存在下で圧締養生硬化せしめ、得られた無機質板生板を焼成する乾式法あるいは半乾式法である。

〔作用〕
本発明の軽量無機質板にあっては、芯層が多孔質であるから軽量になり、切削加工性および施工性に優れたものとなるが、表裏層は多孔質でなく緻密構造であるから表面平滑で好ましい外観となり、明確なエンボス加工が容易となる。また表裏層によって板内部に水分が侵入することが防止されるので、内部構造が劣化しにくゝ耐久性のある耐凍結融解性能に優れた板になる。更に芯層にあっては、可燃性有機成分含有材料と共に木質セメント板廃材を使用する場合には、該廃材の有効利用が出来る。
本発明の無機質板を乾式あるいは半乾式法で製造すれば、生産性が向上して大量生産が容易になり、廃材を微粉砕する必要もない。押出成形の場合には原料混練物をダイから押出すので、ダイが詰まらないよう廃材を微粉砕する必要がある。またフォーミングされるマットの水分含有率は押出成形よりも低く、更に圧締養生硬化後に焼成するので、焼成前の生板もある程度強度があり破損しにくいので、作業性や歩留り等が向上し、焼成効率は押出成形品よりもはるかに高くなる。更に表面に凹凸模様を設ける場合には型板面に凹凸陰模様を形成し、その上に原料を撒布するので、明確な凹凸模様を付することが出来る。

〔効果〕
本発明にあっては、軽量でかつ機械的強度が高く耐凍結融解性に優れ、加工性も良好でかつ表面平滑で意匠性にも優れた軽量無機質板が提供される。

以下に本発明を詳細に説明する。
〔木質セメント板廃材〕
本発明において、可燃性有機成分含有材料として使用される木質セメント板廃材とは、木片、木質繊維束、木質パルプ、木毛、木粉等の木質補強材と、普通ポルトランドセメント、早強セメント、アルミナセメント、高炉スラグセメント、フライアッシュセメント等のセメント類や生石灰、消石灰等の石灰類、あるいは石膏、炭酸マグネシウム等の水硬性無機材料とを主体とする原料混合物を使用し、乾式法、半乾式法、湿式法、押出成形法等で板状に成形した木質セメント板の廃材であるが、製造工程中の端材や、増改築時に発生するこれらの廃材を粉砕して再利用するものである。
上記木質セメント板には上記木質分が通常１０〜３０質量％含有される。

上記木質セメント板には更にポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、アクリル繊維等の有機繊維や発泡ポリスチレンビーズ、ポリエチレンビーズ、ポリプロピレンビーズ等の可燃性有機成分が含まれる場合があり、焼成時にはこれら可燃性有機成分も焼滅し、木質分と共に芯層の多孔質化に寄与する。

上記木質セメント板廃材は衝撃型粉砕機、磨砕型粉砕機等によって、通常粒径１０〜１００μｍ程度に粉砕され、本発明の原料として使用される。

〔無機原料〕
本発明にあっては、無機原料の主たるものとして、水硬性無機材料を使用することが望ましい。上記水硬性無機材料としては、例えば普通ポルトランドセメント、早強セメント、アルミナセメント、高炉スラグセメント、フライアッシュセメント等のセメント類や生石灰、消石灰等の石灰類あるいは石膏、炭酸マグネシウム等がある。
上記水硬性無機材料を使用すると、焼成前に生板を硬化せしめることが出来、ある程度強度があり破損しにくい硬化生板とすることが出来、作業性、歩留り等が向上する。
更に無機材料としては、焼成により溶融してバインダーとなるガラス質材料を添加することが望ましい。このようなガラス質材料としては、例えばシラス、フライアッシュ、坑火石、ガラス粉、板ガラスの粉砕品、ガラス発泡体、スラグ、シラスバルーン、パーライト等がある。

更に本発明では、焼成により溶融して板構造の主体的要素となる骨材が添加される。上記骨材としては、例えば陶石、長石、ろう石、カオリン、ハロサイト、木節粘土、蛙目粘土、セリサイト、シャモット、ドロマイト等の粘土質鉱物やケイ砂、ケイ石、珪藻土、キラ、坑火石、シリカフューム等のケイ酸質原料がある。

更に本発明では、マット強度、製品強度等を向上せしめるために無機繊維が添加されてもよい。上記無機繊維としては、例えばワラストナイト、セピオライト等の鉱物繊維、スチールファイバー、ステンレスファイバー等の金属繊維、ガラス繊維、ムライト質のアルミナファイバー等のセラミック繊維等がある。

〔可燃性有機成分〕
本発明にあっては、芯層の原料として木質セメント板廃材と共に、あるいは木質セメント板廃材に代えて可燃性有機成分が使用されてもよい。このような可燃性有機成分としては、例えば木片、木質繊維束、木質パルプ、木毛、木粉等の木質材、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、アクリル繊維等の有機繊維、発泡ポリスチレンビーズ、ポリエチレンビーズ、ポリプロピレンビーズ等の合成樹脂成分等がある。

〔表裏層用原料混合物〕
表裏層用原料としては、上記水硬性無機材料、ガラス質材料、骨材、および無機繊維が使用され、有機成分は使用されない。
表裏層用原料混合物にあっては、通常該水硬性無機材料１０〜３０質量％、ガラス質材料１０〜３０質量％、骨材３５〜４５質量％、無機繊維を使用する場合には１５〜２５質量％程度の比率とされる。骨材が４５質量％を上回る量で添加された場合には板の比重が高くなり、軽量化が実施されにくゝ、かつ加工性も劣化する。一方骨材が３５質量％を下回る量で添加された場合には、板の強度が低下しかつ耐凍性も劣化する。

〔芯層用原料混合物〕
芯層用原料としては、上記表裏層用原料に加えて木質セメント板廃材粉砕物および／または上記可燃性有機成分が使用される。
該芯層用原料混合物にあっては、木質セメント板廃材粉砕物および／または可燃性有機成分の添加量は５〜３５質量％程度にすることが望ましい。該可燃性有機成分の量が５質量％を下回ると芯層に多孔性が充分付与されず、軽量化が実施されない。また該可燃性有機成分の量が３５質量％を上回ると芯層が過度に多孔性になり、機械的強度や耐凍性に劣るようになる。

〔軽量無機質板の製造方法〕
本発明の軽量無機質板の製造方法としては、原料混合物に水を所定量（通常５〜２０質量％）添加したものを使用する半乾式法が一般に適用されるが、原料混合物に水を添加せず、圧締養生硬化直前あるいは圧締養生硬化時に水を添加する乾式法が適用されてもよい。
即ち本発明の製造方法にあっては、型板上に表裏層用無機原料を撒布して表層または裏層マットをフォーミングし、該表層または裏層マット上に芯層用無機原料を撒布して芯層マットをフォーミングし、該芯層マット上に表裏層用無機原料を撒布して裏層または表層マットをフォーミングし、このようにして得られた３層構造のマットを水分存在下で圧締養生硬化せしめ、得られた無機質板生板を焼成して本発明の軽量無機質板とする。

上記方法において上記型板面には所定の凹凸陰模様を形成してもよい。また圧締はフォーミングされた３層構造のマット上に更に型板を重ねた圧締装置において通常面圧５〜８ＭＰａの圧力で行うが、該マットの上側の面を表面として上側の型板の面に所定の凹凸陰模様を形成してもよい。
養生硬化は上記圧締状態で行われ、通常４５〜６５℃の温度で６〜１０時間の条件が採用される。
養生硬化後は解圧脱型し、望ましくは絶乾状態に乾燥させ、実加工等の所定の加工を施す。更に所望なれば該無機質板生板の少なくとも表面に釉薬を塗布する。本発明に使用される釉薬としては、鉛ユウ、フリットユウ、ブリストルユウ、磁器ユウ等の一般的な釉薬が使用される。その後該無機質板生板を焼成炉中に導入して焼成を行う。焼成条件としては、通常９００〜１１００℃、１０〜２０分の条件が採用される。
このようにして製造された軽量無機質板は、通常厚み１５〜２０mm、表裏層の比重は１．５〜１．８、芯層の比重は０．８〜１．３程度である。

〔実施例１〜５、比較例１〜５〕
表１に示す表裏層用原料混合物を型板上に撒布し、その上に芯層用原料混合物を撒布し、更にその上に表裏層用原料混合物を撒布した３層構造のマットを形成し、該３層構造のマットを水分存在下で面圧５ＭＰａ、温度５０℃の条件で８時間の圧締養生硬化を行い、得られた無機質板生板を温度１０５℃、２４時間の絶乾状態に乾燥させ、表面に釉薬を塗布した上焼成炉中に導入し、温度１０００℃、１０分の条件で焼成して、厚み１８mmとする３層構造の実施例１〜５および比較例１〜５の軽量無機質板試料を作成した。

表１を参照すると、表裏層の原料混合物に骨材（シャモット）が４５質量％を越える量で含まれている比較例１の試料の場合には、表裏層の比重が高くなり（１．８５）、加工性が劣化する。また芯層の原料混合物に可燃性有機成分（ポリスチレン発泡ビーズ＋木片）が１０質量％に満たない量（８質量％）で含まれている比較例２の試料の場合には、芯層の比重が高くなり（１．３５）、比較例１と同様加工性が劣化する。また表裏層用原料混合物においてワラストナイトに代えてセラミック繊維２０質量％添加した比較例３の試料の場合は、表裏層の比重が低く、曲げ強度が低下し耐凍性が劣化している。更に芯層の原料混合物に可燃性有機成分（ポリスチレン発泡ビーズ＋木片）が３５質量％を越える量（４０質量％）で含まれている比較例４の試料の場合には、曲げ強度が低下し耐凍性が劣化している。更に表裏層を多孔質にするために無機中空軽量体（パーライト）を使用した比較例５の試料の場合には、軽量化は実現されるが、曲げ強度が低下し、耐凍性が劣化し、その上表面が粗面になって外観も劣化する。

本発明の無機質板は軽量で運搬性、施工性、加工性が良好で、機械的性質や耐凍結融解性にも優れ、かつ意匠性にも優れているので外壁材や内装材に有用である。

Claims (3)

1. 芯層に水硬性無機材料とガラス質材料と骨材と可燃性有機成分を含む無機原料層を配し、表裏層に水硬性無機材料とガラス質材料と骨材と無機繊維を含み、可燃性有機成分を含まない無機原料層を配した３層構造の無機質板生板を焼成し、該芯層の可燃性有機成分を焼滅させることによって該芯層を多孔質にした軽量無機質板であって、
   芯層のガラス質材料は、シラス、フライアッシュ、坑火石、ガラス粉、板ガラスの粉砕品、ガラス発泡体、スラグ、シラスバルーン、パーライトのいずれかであり、
   芯層の骨材は、陶石、長石、ろう石、カオリン、ハロサイト、木節粘土、蛙目粘土、セリサイト、シャモット、ドロマイトやケイ砂、ケイ石、珪藻土、キラ、坑火石、シリカフュームのいずれかであり、
   表裏層のガラス質材料は、シラス、フライアッシュ、ガラス粉、板ガラスの粉砕品、スラグのいずれかであり、
   表裏層の骨材は、陶石、長石、ろう石、カオリン、ハロサイト、木節粘土、蛙目粘土、セリサイト、シャモット、ドロマイトやケイ砂、ケイ石、珪藻土、キラ、シリカフュームのいずれかであり、
   芯層の無機原料層は、可燃性有機成分を５〜３５質量％含み、
   表裏層の無機原料層は、骨材を３５〜４５質量％、無機繊維を１５〜２５質量％含み、
   芯層は多孔質で、該芯層の比重は０．８〜１．３であり、
   表裏層は多孔質でなく緻密構造であり、該表裏層の比重は１．５〜１．８である
   ことを特徴とする軽量無機質板。
2. 上記芯層の無機原料層は、可燃性有機成分と共に、粒径１０〜１００μｍに粉砕された木質セメント板廃材の木質分を含み、該可燃性有機成分と粉砕された該木質セメント板廃材の含有量は５〜３５質量％であることを特徴とする請求項１に記載の軽量無機質板。
3. 型板上に表裏層用無機原料を撒布して表層または裏層マットをフォーミングし、該表層または裏層マット上に芯層用無機原料を撒布して芯層マットをフォーミングし、該芯層マット上に表裏層用無機原料を撒布して裏層または表層マットをフォーミングし、このようにして得られた３層構造のマットを水分存在下で圧締養生硬化せしめ、得られた無機質板生板を焼成する軽量無機質板の製造方法であって、
   圧締養生硬化は、面圧５〜８ＭＰａ、温度４５〜６５℃で６〜１０時間行い、
   焼成は、温度９００〜１１００℃で１０〜２０分行う
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の軽量無機質板の製造方法。