JP2554534B2 - 珪酸カルシウム成形板及びその製造方法 - Google Patents
珪酸カルシウム成形板及びその製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は珪酸カルシウム成形板及びその製造方法、更
に詳しくは重合体を含有する珪酸カルシウム成形板及び
その製造方法に関する。
に詳しくは重合体を含有する珪酸カルシウム成形板及び
その製造方法に関する。
背景技術 珪酸カルシウム成形板は軽量で不燃性、耐熱性等に優
れ、各種建材、構造材料等の用途に広く使用されてい
る。しかし木材と比較して機械的強度が充分でなく、耐
水性にも乏しく、またたとえば切断、切削、釘打ち、保
釘性や、溝切等の彫塑性等の加工性に於て劣る欠点があ
り、その用途は自ら制約されていた。
れ、各種建材、構造材料等の用途に広く使用されてい
る。しかし木材と比較して機械的強度が充分でなく、耐
水性にも乏しく、またたとえば切断、切削、釘打ち、保
釘性や、溝切等の彫塑性等の加工性に於て劣る欠点があ
り、その用途は自ら制約されていた。
近時珪酸カルシウム成形板の上記欠点を改善する為
に、ビニル系重合体や天然又は合成ゴム等の重合体を珪
酸カルシウム成形板に含有せしめることが提案されてい
る(たとえば特開昭52−15516号、特開昭54−160428
号、特開昭60−264355号、特開昭60−123053号)。上記
公報に具体的に記載されている成形板は、珪酸カルシウ
ムの2次粒子が直接及び重合体を介して相互に連結して
構成される単層構造の成形板である。
に、ビニル系重合体や天然又は合成ゴム等の重合体を珪
酸カルシウム成形板に含有せしめることが提案されてい
る(たとえば特開昭52−15516号、特開昭54−160428
号、特開昭60−264355号、特開昭60−123053号)。上記
公報に具体的に記載されている成形板は、珪酸カルシウ
ムの2次粒子が直接及び重合体を介して相互に連結して
構成される単層構造の成形板である。
斯かる成形板は、樹脂の配合に基づき機械的強度が向
上し、また耐水性及び加工性も改善される。然し乍らそ
の機械的高度は尚不充分である。成形体の比重を大とす
れば強度はこれに比例して大となるが、珪酸カルシウム
成形体の特徴である軽量性が失われてしまう。樹脂の配
合量を大として強度を増大させることは可能であるが、
樹脂量の増大と共に不燃性、耐熱性が低下し、珪酸カル
シウム成形体の特性が失われてしまう。また上記成形体
は単層構造である為に表面部の密度が大きく内部が小さ
いという密度のばらつきがあり、火災時等に高温に曝さ
れると収縮変形したり、そりや亀裂が生じたりする欠点
がある。更に加工性が改善されているとはいえ、尚切断
や切削加工時に切り口に欠けを生じたり、保釘性や、溝
切り等の彫塑性が不充分であったりすることがある。
上し、また耐水性及び加工性も改善される。然し乍らそ
の機械的高度は尚不充分である。成形体の比重を大とす
れば強度はこれに比例して大となるが、珪酸カルシウム
成形体の特徴である軽量性が失われてしまう。樹脂の配
合量を大として強度を増大させることは可能であるが、
樹脂量の増大と共に不燃性、耐熱性が低下し、珪酸カル
シウム成形体の特性が失われてしまう。また上記成形体
は単層構造である為に表面部の密度が大きく内部が小さ
いという密度のばらつきがあり、火災時等に高温に曝さ
れると収縮変形したり、そりや亀裂が生じたりする欠点
がある。更に加工性が改善されているとはいえ、尚切断
や切削加工時に切り口に欠けを生じたり、保釘性や、溝
切り等の彫塑性が不充分であったりすることがある。
発明の開示 本発明は、軽量で不燃性、耐熱性であるという珪酸カ
ルシウム成形板の特徴を保持し、且つその欠点であった
機械的強度、耐水性、加工性に於て大巾に改善された珪
酸カルシウム成形板及びその製造法を提供しようとする
ものである。
ルシウム成形板の特徴を保持し、且つその欠点であった
機械的強度、耐水性、加工性に於て大巾に改善された珪
酸カルシウム成形板及びその製造法を提供しようとする
ものである。
本発明は、従来の単層構造の珪酸カルシウム成形板に
比して遥かに大きな機械的強度を有する珪酸カルシウム
成形板及びその製造方法を提供しようとするものであ
る。
比して遥かに大きな機械的強度を有する珪酸カルシウム
成形板及びその製造方法を提供しようとするものであ
る。
また本発明は、切断、切削、保釘性、彫塑性等の加工
性の優れた珪酸カルシウム成形板及びその製造方法を提
供しようとするものである。
性の優れた珪酸カルシウム成形板及びその製造方法を提
供しようとするものである。
また本発明は、火災時等に高温に曝された時でも、変
形したり、そりや亀裂等の発生が少い珪酸カルシウム成
形体及びその製造法を提供しようとするものである。
形したり、そりや亀裂等の発生が少い珪酸カルシウム成
形体及びその製造法を提供しようとするものである。
本発明成形板は、珪酸カルシウム結晶の二次粒子、繊
維質物質、並びに該二次粒子表面に吸着された重合体及
び凝集剤を含有し、且つ上記二次粒子が直接及び該二次
粒子に吸着された重合体を介して相互に連結して形成さ
れる厚さ2mm以下の薄葉体が複数枚積層されて形成さ
れ、上記積層された薄葉体相互がその表面部の珪酸カル
シウム結晶二次粒子及び重合体により強固に連結され一
体化されていることにより特徴付けられる。
維質物質、並びに該二次粒子表面に吸着された重合体及
び凝集剤を含有し、且つ上記二次粒子が直接及び該二次
粒子に吸着された重合体を介して相互に連結して形成さ
れる厚さ2mm以下の薄葉体が複数枚積層されて形成さ
れ、上記積層された薄葉体相互がその表面部の珪酸カル
シウム結晶二次粒子及び重合体により強固に連結され一
体化されていることにより特徴付けられる。
本発明者の研究によれば、本発明成形板は、珪酸カル
シウム結晶の二次粒子の表面部に重合体及び凝集剤が吸
着保持され、且つ該二次粒子が直接及び該重合体を介し
て相互に連結して薄葉体を形成すると共に積層された薄
葉体が各薄葉体表面部の二次粒子及び重合体により相互
に強固に連結され一体化されることにより、珪酸カルシ
ウム成形板の特徴である軽量性、不燃性及び耐熱性を保
持し乍ら従来の重合体含有珪酸カルシウム成形板に比し
て遥かに大きな機械的強度を有し、しかも耐熱性及び耐
水性にも優れまた切断、切削、保釘性、彫塑性等の加工
性にも優れることが見出された。従って本発明成形板は
不燃性の合成木材として従来使用されてきた珪酸カルシ
ウム成形板としてはもとより木材が用いられてきた用途
に迄広く使用してこの特性を活用でき、極めて有用性の
高いものである。また本発明成形板は厚さ2mm以下の薄
葉体が積層一体化されて形成されている為に表面から内
部迄均質性が高く、その密度は表面部と内部とで同等で
あるか寧ろ内部の方が高く、火災時等に高温に曝されて
も収縮変形したりゆがみや割れを生じたりすることはな
い。また本発明成形板は低比重であっても機械的強度に
優れ、0.3g/cm3の低比重でも実用的強度を備えている。
また本発明成形板は平面方向にも均質性に富むので20mm
以上の厚板はもとより20m以下の薄板であっても形状保
持性に優れ、乾燥時や保存時にそりや収縮を生ずること
もない。
シウム結晶の二次粒子の表面部に重合体及び凝集剤が吸
着保持され、且つ該二次粒子が直接及び該重合体を介し
て相互に連結して薄葉体を形成すると共に積層された薄
葉体が各薄葉体表面部の二次粒子及び重合体により相互
に強固に連結され一体化されることにより、珪酸カルシ
ウム成形板の特徴である軽量性、不燃性及び耐熱性を保
持し乍ら従来の重合体含有珪酸カルシウム成形板に比し
て遥かに大きな機械的強度を有し、しかも耐熱性及び耐
水性にも優れまた切断、切削、保釘性、彫塑性等の加工
性にも優れることが見出された。従って本発明成形板は
不燃性の合成木材として従来使用されてきた珪酸カルシ
ウム成形板としてはもとより木材が用いられてきた用途
に迄広く使用してこの特性を活用でき、極めて有用性の
高いものである。また本発明成形板は厚さ2mm以下の薄
葉体が積層一体化されて形成されている為に表面から内
部迄均質性が高く、その密度は表面部と内部とで同等で
あるか寧ろ内部の方が高く、火災時等に高温に曝されて
も収縮変形したりゆがみや割れを生じたりすることはな
い。また本発明成形板は低比重であっても機械的強度に
優れ、0.3g/cm3の低比重でも実用的強度を備えている。
また本発明成形板は平面方向にも均質性に富むので20mm
以上の厚板はもとより20m以下の薄板であっても形状保
持性に優れ、乾燥時や保存時にそりや収縮を生ずること
もない。
本発明の珪酸カルシウム成形板は、珪酸カルシウム結
晶二次粒子、繊維質物質、重合体及び凝集剤を含有する
水性スラリーを抄造して薄葉体を得、得られる薄葉体の
複数枚を積層し、ついで加圧成形及び乾燥することによ
り製造される。
晶二次粒子、繊維質物質、重合体及び凝集剤を含有する
水性スラリーを抄造して薄葉体を得、得られる薄葉体の
複数枚を積層し、ついで加圧成形及び乾燥することによ
り製造される。
本発明で使用する珪酸カルシウム結晶の二次粒子は、
例えば特公昭53−12526号公報や特開昭53−146997号公
報記載の方法に従い製造できる。即ち、珪酸原料と石灰
原料とを含む水性スラリーをオートクレーブ中で攪拌し
ながら加圧加熱して水熱合成反応させることにより製造
できる。上記二次粒子を構成する珪酸カルシウム結晶と
してはゾノトライト結晶、ワラストナイト結晶及びトベ
ルモライト結晶が包含され、本発明成形板を構成する珪
酸カルシウム結晶はこれら結晶の1種又は2種以上の混
合系であり得る。特に上記珪酸カルシウム結晶は、ゾノ
トライトを主体とするのが、得られる成形板の強度及び
耐熱性の点から好ましい。
例えば特公昭53−12526号公報や特開昭53−146997号公
報記載の方法に従い製造できる。即ち、珪酸原料と石灰
原料とを含む水性スラリーをオートクレーブ中で攪拌し
ながら加圧加熱して水熱合成反応させることにより製造
できる。上記二次粒子を構成する珪酸カルシウム結晶と
してはゾノトライト結晶、ワラストナイト結晶及びトベ
ルモライト結晶が包含され、本発明成形板を構成する珪
酸カルシウム結晶はこれら結晶の1種又は2種以上の混
合系であり得る。特に上記珪酸カルシウム結晶は、ゾノ
トライトを主体とするのが、得られる成形板の強度及び
耐熱性の点から好ましい。
上記珪酸カルシウム結晶を製造するための各原料とし
ては、従来公知のものをいずれも使用できる。例えば珪
酸原料としては天然無定形珪酸、珪砂、シリカゲル、シ
リカフラワー(フェロシリコンダスト等)、禾本科植物
の殻や茎等の灰(たとえば稲、麦等の籾殻灰)、ホワイ
トカーボン、珪藻土、湿式リン酸製造プロセスで副生す
る珪フッ化水素酸と水酸化アルミニウムとを反応させて
得られるシリカ等を、石灰原料としては、生石灰、消石
灰、カーバイト滓、セメント等をそれぞれ例示できる。
これら原料物質は単独でも2種以上混合しても使用でき
る。上記珪酸原料と石灰原料との使用モル比は、得られ
る珪酸カルシウム結晶の種類に応じて適宜決定できる。
ゾーノライト結晶を得ようとする時はCaO/SiO2モル比を
0.8〜1.3とするのがよく、またトベルモライト結晶を得
ようとする時はCaO/SiO2モル比を0.7〜0.9程度とするの
がよい。上記各原料に更に水を加えて原料スラリーを調
製する際の水の量は、原料スラリー固形分に対して約5
重量倍以上、好ましくは約10〜50重量倍とするのがよ
い。かくして調製される原料スラリーを攪拌下に水熱合
成反応させることにより珪酸カルシウム結晶の二次粒子
が得られる。好ましい反応条件はたとえばゾノトライト
結晶を得ようとする場合には約8kg/cm2以上好ましくは1
0〜20kg/cm2、トベルモライト結晶を得ようとする場合
は、約4kg/cm2以上好ましくは5〜10kg/cm2の飽和水蒸
気圧下に反応させればよい。反応時間は通常1〜8時間
程度である。
ては、従来公知のものをいずれも使用できる。例えば珪
酸原料としては天然無定形珪酸、珪砂、シリカゲル、シ
リカフラワー(フェロシリコンダスト等)、禾本科植物
の殻や茎等の灰(たとえば稲、麦等の籾殻灰)、ホワイ
トカーボン、珪藻土、湿式リン酸製造プロセスで副生す
る珪フッ化水素酸と水酸化アルミニウムとを反応させて
得られるシリカ等を、石灰原料としては、生石灰、消石
灰、カーバイト滓、セメント等をそれぞれ例示できる。
これら原料物質は単独でも2種以上混合しても使用でき
る。上記珪酸原料と石灰原料との使用モル比は、得られ
る珪酸カルシウム結晶の種類に応じて適宜決定できる。
ゾーノライト結晶を得ようとする時はCaO/SiO2モル比を
0.8〜1.3とするのがよく、またトベルモライト結晶を得
ようとする時はCaO/SiO2モル比を0.7〜0.9程度とするの
がよい。上記各原料に更に水を加えて原料スラリーを調
製する際の水の量は、原料スラリー固形分に対して約5
重量倍以上、好ましくは約10〜50重量倍とするのがよ
い。かくして調製される原料スラリーを攪拌下に水熱合
成反応させることにより珪酸カルシウム結晶の二次粒子
が得られる。好ましい反応条件はたとえばゾノトライト
結晶を得ようとする場合には約8kg/cm2以上好ましくは1
0〜20kg/cm2、トベルモライト結晶を得ようとする場合
は、約4kg/cm2以上好ましくは5〜10kg/cm2の飽和水蒸
気圧下に反応させればよい。反応時間は通常1〜8時間
程度である。
上記の水熱合成反応で得られるゾノトライト結晶二次
粒子は、これを更に約1000℃程度で焼成することによ
り、その形状(二次粒子)を変化させることなく、これ
を構成する結晶をβ−ワラストナイトとすることがで
き、本発明ではかかるワラストナイト結晶の二次粒子も
使用できる。
粒子は、これを更に約1000℃程度で焼成することによ
り、その形状(二次粒子)を変化させることなく、これ
を構成する結晶をβ−ワラストナイトとすることがで
き、本発明ではかかるワラストナイト結晶の二次粒子も
使用できる。
本発明においては、上記珪酸カルシウム結晶二次粒子
の水性スラリーに繊維質物質、重合体及び凝集剤が添加
される。ここで繊維質物質としては、通常の各種の有機
繊維及び無機繊維をいずれも使用できる。該有機繊維に
は木綿等の目質繊維のみならず例えば木材パルプ、古紙
パルプ、ノットカス、麻、 レーヨン等のセルロース繊維、ポリアミド、ポリエステ
ル、ビニロン、レーヨン、アラミド、ポリオリフィン等
の合成繊維も包含される。また無機質繊維としては、石
綿、岩綿、スラグウール、ガラス繊維、シリカファイバ
ー、アルミナファイバー、セラミック繊維、炭素繊維、
無機ウィスカー等を使用できる。これらは1種単独でも
2種以上混合しても使用できる。上記繊維質物質の使用
量は、これを含む水性スラリー固形分に対して約2〜30
重量%という少ない量でよく、かかる珪酸カルシウム結
晶主体領域において本発明は優れた強度を備え、しかも
製造に当たっての抄造性にも優れ容易に目的とする成形
板を製造できる。特に好ましい繊維質物質の配合量は約
5〜15重量%の範囲である。
の水性スラリーに繊維質物質、重合体及び凝集剤が添加
される。ここで繊維質物質としては、通常の各種の有機
繊維及び無機繊維をいずれも使用できる。該有機繊維に
は木綿等の目質繊維のみならず例えば木材パルプ、古紙
パルプ、ノットカス、麻、 レーヨン等のセルロース繊維、ポリアミド、ポリエステ
ル、ビニロン、レーヨン、アラミド、ポリオリフィン等
の合成繊維も包含される。また無機質繊維としては、石
綿、岩綿、スラグウール、ガラス繊維、シリカファイバ
ー、アルミナファイバー、セラミック繊維、炭素繊維、
無機ウィスカー等を使用できる。これらは1種単独でも
2種以上混合しても使用できる。上記繊維質物質の使用
量は、これを含む水性スラリー固形分に対して約2〜30
重量%という少ない量でよく、かかる珪酸カルシウム結
晶主体領域において本発明は優れた強度を備え、しかも
製造に当たっての抄造性にも優れ容易に目的とする成形
板を製造できる。特に好ましい繊維質物質の配合量は約
5〜15重量%の範囲である。
本発明において用いられる重合体は、例えばアクリル
酸樹脂、アクリル酸エステル共重合体、スチレン−アク
リル酸エステル共重合体、酢酸ビニル樹脂、スチレン−
酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル樹脂等のビニル系重合
体、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合体(SB
R)、カルボキシル基を含むスチレン−ブタジエン共重
合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、クロロ
プレン重合体等の合成ゴム、フェノール樹脂、メラミン
樹脂等の熱硬化性樹脂等を例示できる。これらのうち望
ましい重合体は、アクリル酸エステル共重合体、スチレ
ン−アクリル酸エステル共重合体、エチレン−酢酸ビニ
ル共重合体、カルボキシ変性SBR、クロロプレン重合
体、フェノール樹脂である。殊にこの中でもフェノール
樹脂は高い不燃性を保持して高強度のしかも加工性、寸
法安定性及び耐摩耗性にも優れた成形板を与えるので好
ましいものである。これらの重合体は単独でまたは2種
以上混合して用いられる。
酸樹脂、アクリル酸エステル共重合体、スチレン−アク
リル酸エステル共重合体、酢酸ビニル樹脂、スチレン−
酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル樹脂等のビニル系重合
体、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合体(SB
R)、カルボキシル基を含むスチレン−ブタジエン共重
合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、クロロ
プレン重合体等の合成ゴム、フェノール樹脂、メラミン
樹脂等の熱硬化性樹脂等を例示できる。これらのうち望
ましい重合体は、アクリル酸エステル共重合体、スチレ
ン−アクリル酸エステル共重合体、エチレン−酢酸ビニ
ル共重合体、カルボキシ変性SBR、クロロプレン重合
体、フェノール樹脂である。殊にこの中でもフェノール
樹脂は高い不燃性を保持して高強度のしかも加工性、寸
法安定性及び耐摩耗性にも優れた成形板を与えるので好
ましいものである。これらの重合体は単独でまたは2種
以上混合して用いられる。
上記重合体の配合量は、得られる成形板の用途に応じ
て広い範囲から選択できる。重合体配合量が大となるほ
と成形板の強度は増大し加工性も良好となるが、逆に不
燃性、耐熱性等の珪酸カルシウム板の特性を低下させ
る。従って水性スラリー固形分に対して、通常約3〜20
重量%程度配合するのがよく、特に高い不燃性等が要求
される場合は約3〜8重量%の範囲で配合するのがよ
い。配合する重合体としてフェノール樹脂を用いる時は
固形分に対する配合量が大となっても不燃性を低下する
ことはない。従って大量のフェノール樹脂を配合して高
強度且つ不燃性の成形板を得ることができる。しかも加
工性に於ても優れた成形板が得られる。フェノール樹脂
の好適な配合量はスラリー中固形分に対し3〜30重量
%、好ましくは10〜20重量%の範囲である。重合体を珪
酸カルシウム結晶スラリーに配合するに当っては水性エ
マルジョン又は水性ラテックスの形態で用いられる。
て広い範囲から選択できる。重合体配合量が大となるほ
と成形板の強度は増大し加工性も良好となるが、逆に不
燃性、耐熱性等の珪酸カルシウム板の特性を低下させ
る。従って水性スラリー固形分に対して、通常約3〜20
重量%程度配合するのがよく、特に高い不燃性等が要求
される場合は約3〜8重量%の範囲で配合するのがよ
い。配合する重合体としてフェノール樹脂を用いる時は
固形分に対する配合量が大となっても不燃性を低下する
ことはない。従って大量のフェノール樹脂を配合して高
強度且つ不燃性の成形板を得ることができる。しかも加
工性に於ても優れた成形板が得られる。フェノール樹脂
の好適な配合量はスラリー中固形分に対し3〜30重量
%、好ましくは10〜20重量%の範囲である。重合体を珪
酸カルシウム結晶スラリーに配合するに当っては水性エ
マルジョン又は水性ラテックスの形態で用いられる。
本発明に於て重合体と併用して用いられる凝集剤はス
ラリー中のフロックを巨大化し、強固化し且つ安定化
し、水性スラリーの抄造時の濾水性を向上させる。ここ
で凝集剤としては、公知の各種凝集剤をいずれも使用で
きる。該凝集剤には、カチオン性凝集剤、アニオン性凝
集剤及びノニオン性凝集剤が包含される。
ラリー中のフロックを巨大化し、強固化し且つ安定化
し、水性スラリーの抄造時の濾水性を向上させる。ここ
で凝集剤としては、公知の各種凝集剤をいずれも使用で
きる。該凝集剤には、カチオン性凝集剤、アニオン性凝
集剤及びノニオン性凝集剤が包含される。
カチオン性凝集剤の具体例としては、ポリエチレンイ
ミン、ジアルキルアミン・エピクロルヒドリン重縮合
物、ポリアミドアミン・エピクロルヒドリン変性物、カ
チオン化ポリアクリルアミド等のカチオン性高分子凝集
剤及びポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、アル
ミン酸ソーダ、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄等
のカチオン性無機凝集剤を例示できる。また、アニオン
性凝集剤の具体例としては、ポリアクリル酸アンモニウ
ムやポリアクリル酸ソーダ等のポリアクリル酸塩及びア
クリルアミド・アクリル酸共重合体等の高分子凝集剤を
例示できる。更にノニオン性凝集剤の具体例としては、
ポリアクリルアミドやポリエチレンオキサイド等の高分
子凝集剤を例示できる。之等の中では分子量が300万〜5
00万程度のカチオン性高分子凝集剤、分子量が300万〜1
000万程度のアニオン性高分子凝集及び分子量が300万〜
1000万程度のノニオン性高分子凝集剤が好ましく、更に
上記アニオン性高分子凝集剤は、イオン強度が1.5meq/g
以下であるのが好ましい。ここでイオン強度とは、アニ
オン性高分子凝集剤の水溶液にメチルグルコールキト酸
(カチオン試薬)を一定量加えた後該水溶液のpHを10に
調製し、ついで指示薬としてトルイジンブルーを加え、
ポリビニル酸カリウム水溶液(アニオン試薬)により滴
定して中和当量を求め、次式で得られた値をいう。
ミン、ジアルキルアミン・エピクロルヒドリン重縮合
物、ポリアミドアミン・エピクロルヒドリン変性物、カ
チオン化ポリアクリルアミド等のカチオン性高分子凝集
剤及びポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、アル
ミン酸ソーダ、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄等
のカチオン性無機凝集剤を例示できる。また、アニオン
性凝集剤の具体例としては、ポリアクリル酸アンモニウ
ムやポリアクリル酸ソーダ等のポリアクリル酸塩及びア
クリルアミド・アクリル酸共重合体等の高分子凝集剤を
例示できる。更にノニオン性凝集剤の具体例としては、
ポリアクリルアミドやポリエチレンオキサイド等の高分
子凝集剤を例示できる。之等の中では分子量が300万〜5
00万程度のカチオン性高分子凝集剤、分子量が300万〜1
000万程度のアニオン性高分子凝集及び分子量が300万〜
1000万程度のノニオン性高分子凝集剤が好ましく、更に
上記アニオン性高分子凝集剤は、イオン強度が1.5meq/g
以下であるのが好ましい。ここでイオン強度とは、アニ
オン性高分子凝集剤の水溶液にメチルグルコールキト酸
(カチオン試薬)を一定量加えた後該水溶液のpHを10に
調製し、ついで指示薬としてトルイジンブルーを加え、
ポリビニル酸カリウム水溶液(アニオン試薬)により滴
定して中和当量を求め、次式で得られた値をいう。
これらの凝集剤の添加量は、前記水性スラリー中の固
形分に対してカチオン性高分子凝集剤では、通常約0.05
〜1.0重量%、アニオン性高分子凝集剤及びノニオン性
高分子凝集剤では、通常それぞれ約0.05〜1.0重量%と
するのがよく、上記両者を併用する場合はその合計量が
約1.5重量%を越えないようにするのがよい。この凝集
剤の添加により、スラリー中の固形分の濾水性が高めら
れ効率よく抄造することができると共に強度ある成形板
を得ることが可能となる。
形分に対してカチオン性高分子凝集剤では、通常約0.05
〜1.0重量%、アニオン性高分子凝集剤及びノニオン性
高分子凝集剤では、通常それぞれ約0.05〜1.0重量%と
するのがよく、上記両者を併用する場合はその合計量が
約1.5重量%を越えないようにするのがよい。この凝集
剤の添加により、スラリー中の固形分の濾水性が高めら
れ効率よく抄造することができると共に強度ある成形板
を得ることが可能となる。
更に成型に先立ってスラリーに各種の添加剤を配合し
て得られる成形体の種々の性質を改善できる。たとえば
機械的強度を更に向上させる為に石膏やセメント、耐熱
性を更に向上させる為に水酸化アルミニウム、天然ワラ
ストナイトや粘土、着色の為に着色剤、断熱性能向上の
為に炭素物質、炭化物、窒化物、珪化物又は金属酸化物
等を配合できる。炭素物質としてはたとえば活性炭、木
炭、石炭、カーボンブラック、黒鉛等、炭化物としては
たとえば炭化珪素、炭化硼素、炭化チタン等、窒化物と
しては窒化珪素、窒化チタン等、珪化物としては珪化カ
ルシウム等、酸化物としては酸化鉄、酸化チタン、酸化
錫、酸化マンガン、酸化ジルコニウム、イルメナイト、
ジルコン、クロマイト、酸化セリウム、酸化ランタン、
酸化イットリウム、酸化ネオジウム等が使用され得る。
て得られる成形体の種々の性質を改善できる。たとえば
機械的強度を更に向上させる為に石膏やセメント、耐熱
性を更に向上させる為に水酸化アルミニウム、天然ワラ
ストナイトや粘土、着色の為に着色剤、断熱性能向上の
為に炭素物質、炭化物、窒化物、珪化物又は金属酸化物
等を配合できる。炭素物質としてはたとえば活性炭、木
炭、石炭、カーボンブラック、黒鉛等、炭化物としては
たとえば炭化珪素、炭化硼素、炭化チタン等、窒化物と
しては窒化珪素、窒化チタン等、珪化物としては珪化カ
ルシウム等、酸化物としては酸化鉄、酸化チタン、酸化
錫、酸化マンガン、酸化ジルコニウム、イルメナイト、
ジルコン、クロマイト、酸化セリウム、酸化ランタン、
酸化イットリウム、酸化ネオジウム等が使用され得る。
本発明成形板を製造するに当っては、先ず珪酸カルシ
ウム結晶の二次粒子の水性スラリーを調製する。この水
性スラリーは石灰原料と珪酸原料とを前述した如く水熱
合成反応させることにより製造できるし、また予め調製
した珪酸カルシウム結晶の二次粒子を水に分散させるこ
とによっても製造できる。この水性スラリーに繊維質物
質、重合体及び凝集剤が配合される。夫々の配合量は固
形分として目的とするボード中での各成分の所望含量に
一致させればよい。
ウム結晶の二次粒子の水性スラリーを調製する。この水
性スラリーは石灰原料と珪酸原料とを前述した如く水熱
合成反応させることにより製造できるし、また予め調製
した珪酸カルシウム結晶の二次粒子を水に分散させるこ
とによっても製造できる。この水性スラリーに繊維質物
質、重合体及び凝集剤が配合される。夫々の配合量は固
形分として目的とするボード中での各成分の所望含量に
一致させればよい。
次いで珪酸カルシウム結晶の二次粒子、繊維質物質、
重合体及び凝集剤を含有する水性スラリーを抄造する。
抄造に当ってスラリー中の固形分濃度を0.2〜3重量%
程度に調製するのが望ましい。
重合体及び凝集剤を含有する水性スラリーを抄造する。
抄造に当ってスラリー中の固形分濃度を0.2〜3重量%
程度に調製するのが望ましい。
抄造に当たっては連続式抄造(丸網式、長網式、短網
式等)やバッチ式抄造(CTC方、チャツプマン法等)の
何れでも使用できる。抄造した薄葉体を複数葉積層す
る。積層した抄造シートを次いで必要に応じカッターで
切断した後、所定厚さとなるよう加圧成形及び乾燥す
る。成形と乾燥とは経時的工程として行ってもよいが、
ホットプレス等により加熱下に加圧成形すると同時に乾
燥するのが好ましい。加熱温度は120〜200℃程度が適当
であり、成形圧は10〜100kg/cm2程度が適当である。
式等)やバッチ式抄造(CTC方、チャツプマン法等)の
何れでも使用できる。抄造した薄葉体を複数葉積層す
る。積層した抄造シートを次いで必要に応じカッターで
切断した後、所定厚さとなるよう加圧成形及び乾燥す
る。成形と乾燥とは経時的工程として行ってもよいが、
ホットプレス等により加熱下に加圧成形すると同時に乾
燥するのが好ましい。加熱温度は120〜200℃程度が適当
であり、成形圧は10〜100kg/cm2程度が適当である。
特に重合体としてフェノール樹脂を用いた場合はホッ
トプレスを加熱温度160〜200℃程度、成形圧10〜100kg/
cm2程度の条件で行うのが好ましい。このホットプレス
中にフェノール樹脂は硬化する。
トプレスを加熱温度160〜200℃程度、成形圧10〜100kg/
cm2程度の条件で行うのが好ましい。このホットプレス
中にフェノール樹脂は硬化する。
このように積層された薄葉体シートを加圧成形するこ
とにより抄造された各薄葉体内に於て珪酸カルシウム結
晶二次粒子が直接及び該二次粒子に吸着された重合体を
介して相互に連結しその結果各薄葉体自体が強度あるも
のとなりしかも積層された各薄葉体はその表面部の珪酸
カルシウム結晶二次粒子及び重合体により相互に連結
し、その結果薄葉体が相互に強固に一体化された強度大
なる成形板が得られる。本発明成形板を構成する各層は
珪酸カルシウム結晶二次粒子及び該二次粒子に吸着され
た重合体により一体的に強く結合している。たとえば本
発明成形体の好ましいものは20℃の水に24時間浸漬して
も剥離はおこらず、曲げ強度の低下も小さく、また寸法
安定性にも優れている。
とにより抄造された各薄葉体内に於て珪酸カルシウム結
晶二次粒子が直接及び該二次粒子に吸着された重合体を
介して相互に連結しその結果各薄葉体自体が強度あるも
のとなりしかも積層された各薄葉体はその表面部の珪酸
カルシウム結晶二次粒子及び重合体により相互に連結
し、その結果薄葉体が相互に強固に一体化された強度大
なる成形板が得られる。本発明成形板を構成する各層は
珪酸カルシウム結晶二次粒子及び該二次粒子に吸着され
た重合体により一体的に強く結合している。たとえば本
発明成形体の好ましいものは20℃の水に24時間浸漬して
も剥離はおこらず、曲げ強度の低下も小さく、また寸法
安定性にも優れている。
本発明ボードを形成する各薄葉体は圧さ2mm以下殊に
好ましくは0.2〜1.0mm程度であり、本発明ボードは上記
薄葉体の複数枚殊に3〜200枚が積層して一体化されて
形成される。本発明ボードは肉厚となっても内部迄均質
で大きな曲げ強度を有し、従って厚さ20mm以上の強度大
きな肉厚ボードを得ることが可能となり、また平面方向
への均質性にも優れる為、これ迄の技術では製造困難と
されていた20mm以下殊に1〜15mm度の薄い板でさえも、
そりや乾燥収縮を実質的に伴うことなく製造できる。
好ましくは0.2〜1.0mm程度であり、本発明ボードは上記
薄葉体の複数枚殊に3〜200枚が積層して一体化されて
形成される。本発明ボードは肉厚となっても内部迄均質
で大きな曲げ強度を有し、従って厚さ20mm以上の強度大
きな肉厚ボードを得ることが可能となり、また平面方向
への均質性にも優れる為、これ迄の技術では製造困難と
されていた20mm以下殊に1〜15mm度の薄い板でさえも、
そりや乾燥収縮を実質的に伴うことなく製造できる。
実施例 以下、製造例及び実施例を挙げて、更に本発明を具体
的に説明する。各例中「部」及び「%」とあるのは、特
記がなり限り、それぞれ「重量部」及び「重量%」を示
す。
的に説明する。各例中「部」及び「%」とあるのは、特
記がなり限り、それぞれ「重量部」及び「重量%」を示
す。
参考例1 約85℃の温水で消和した生石灰49部と珪酸粉末51部
(CaO/SiO2モル比1.0)を固形分の12倍の水となるよう
に水の量を調製して原料スラリーとし、15kg/cm2の圧力
で4時間攪拌下水熱合成反応させてゾノトライト結晶二
次粒子の水性スラリーを得た。
(CaO/SiO2モル比1.0)を固形分の12倍の水となるよう
に水の量を調製して原料スラリーとし、15kg/cm2の圧力
で4時間攪拌下水熱合成反応させてゾノトライト結晶二
次粒子の水性スラリーを得た。
実施例1〜5 参考例1で得たゾノトライト結晶二次粒子の水性スラ
リー90部(固形分)に、ガラス繊維、パルプ及びセラミ
ック繊維から選択される繊維質物質の所定量並びにアク
リル樹脂エマルジョンの所定量(固形分)を添加後、更
に水を加えて得られるスラリーの濃度を2.0%に調製し
た。次いで、これにカチオン性高分子凝集剤の0.2部を
添加し、更にアニオン性高分子凝集剤の0.1部を添加し
た後、水を加えて濃度を1.0%に調製した。
リー90部(固形分)に、ガラス繊維、パルプ及びセラミ
ック繊維から選択される繊維質物質の所定量並びにアク
リル樹脂エマルジョンの所定量(固形分)を添加後、更
に水を加えて得られるスラリーの濃度を2.0%に調製し
た。次いで、これにカチオン性高分子凝集剤の0.2部を
添加し、更にアニオン性高分子凝集剤の0.1部を添加し
た後、水を加えて濃度を1.0%に調製した。
上記スラリーを、タッピングテトスマシンを用いて抄
造して薄層シート(坪量180g/m2)を製造し、得られた
シートを積層後、ホットプレスにて120〜150℃で加圧成
形及び乾燥を同時に行なって、厚さ12mmの本発明珪酸カ
ルシウム板を得た。
造して薄層シート(坪量180g/m2)を製造し、得られた
シートを積層後、ホットプレスにて120〜150℃で加圧成
形及び乾燥を同時に行なって、厚さ12mmの本発明珪酸カ
ルシウム板を得た。
下記第1表に各原料の配合割合、抄造性、薄層シート
の積層枚数及び成形板の各種物性を示す。
の積層枚数及び成形板の各種物性を示す。
尚、第1表中、各原料としては、それぞれ以下のもの
を用いた。
を用いた。
セラミック繊維:「エスファイバー」(商標)、新日鉄
化学社製 アクリル樹脂:「ボンコートSFC−300」(商標)、大日
本インキ化学工業社製 カチオン性凝集剤:「サンフロックC−009P」(商
標)、三洋化成社製 アニオン性凝集剤:「サンフロックAH−210P」(商
標)、三洋化成社製 また表中の各成形体物性は下記方法により測定した。
化学社製 アクリル樹脂:「ボンコートSFC−300」(商標)、大日
本インキ化学工業社製 カチオン性凝集剤:「サンフロックC−009P」(商
標)、三洋化成社製 アニオン性凝集剤:「サンフロックAH−210P」(商
標)、三洋化成社製 また表中の各成形体物性は下記方法により測定した。
1 密度、曲げ強さ及び加熱線収縮率 JIS A9510に準拠した。但し、加熱線収縮率は1000
℃、3時間加熱後の値である。
℃、3時間加熱後の値である。
2 不燃性 建設省告示1828号に準拠し、下記基準により評価し
た。
た。
○:不燃に合格 △:準不燃に合格 ×:不合格 3 加工性 釘打ち及びノコ引き、かんながけ、彫塑(溝切)等を
行ない、木材の同加工操作と比較して下記基準により評
価、判定した。
行ない、木材の同加工操作と比較して下記基準により評
価、判定した。
○:良 △:可 ×:不可 4 耐水性 成形体を24時間水中浸漬(20℃)した後の曲げ強度及
び寸法安定性を尺度として、下記基準により評価した。
び寸法安定性を尺度として、下記基準により評価した。
○:良 △:可 ×:不可 5 耐凍結融解性 JIS A5108に準拠(10サイクル)し、下記基準に従い
判定した。
判定した。
○:良 △:可 ×:不可 6 抄造性 濾水性、板の強度等により下記の通り評価した。
○:濾水性、強度とも良好でスムーズに抄造できる。
△:濾水性がやや困難で、抄造時間が長い。
×:強度が弱く抄造できない。
7 保釘力 JIS Z2121による。
○:良 △:可 ×:不可 8 ネジ保持力 JIS A5908による。
○:良 △:可 ×:不可 実施例6 上記実施例2に於てアクリル樹脂に代えてカルボキシ
変性スチレン−ブタジエン共重合体(商標「ニポールLX
430」、日本ゼオン社製」を用いる以外実施例2と同様
にして本発明成形板を得た。成形板の物性は以下の通り
であった。
変性スチレン−ブタジエン共重合体(商標「ニポールLX
430」、日本ゼオン社製」を用いる以外実施例2と同様
にして本発明成形板を得た。成形板の物性は以下の通り
であった。
実施例7 上記実施例1に於てアクリル樹脂に代えてクロロプレ
ン重合体ラテックス(商標「ネオプレン115」、昭和ネ
オプレン社製)及びスチレン−アクリル酸エステル共重
合体エマルジョン(商標「OLX−2153」、昭和高分子社
製)を夫々固形分として3重量部及び1.5重量部使用し
且つ薄葉体の積層枚数を37枚とする以外実施例1と同様
にして本発明成形板を得た。得られた成形板の物性は以
下の通りであった。
ン重合体ラテックス(商標「ネオプレン115」、昭和ネ
オプレン社製)及びスチレン−アクリル酸エステル共重
合体エマルジョン(商標「OLX−2153」、昭和高分子社
製)を夫々固形分として3重量部及び1.5重量部使用し
且つ薄葉体の積層枚数を37枚とする以外実施例1と同様
にして本発明成形板を得た。得られた成形板の物性は以
下の通りであった。
実施例8〜11 参考例1で得たゾノトライト結晶二次粒子の水性スラ
リーに、ガラス繊維及びパルプならびに所定の樹脂を添
加後アニオン凝集剤を加えた後、水を加えて濃度を1.0
%に調製した。
リーに、ガラス繊維及びパルプならびに所定の樹脂を添
加後アニオン凝集剤を加えた後、水を加えて濃度を1.0
%に調製した。
上記スラリーを、長網式抄造機を用いて抄造して、薄
層シート(秤量180g/m2)を得、該シートを積層後、ホ
ットプレスにて120〜170℃で加圧成形及び乾燥を同時に
行なって、厚さ12mmの本発明の珪酸カルシウム板を得
た。得られた結果を第4表に示す。
層シート(秤量180g/m2)を得、該シートを積層後、ホ
ットプレスにて120〜170℃で加圧成形及び乾燥を同時に
行なって、厚さ12mmの本発明の珪酸カルシウム板を得
た。得られた結果を第4表に示す。
実施例12〜18 参考例1で得たゾノトライト結晶二次粒子の水性スラ
リーに、所定の繊維ならびにスチレン−アクリル酸エス
ル共重合体を添加後所定の凝集剤を加えた後、水を加え
て濃度を1.0%に調製した。
リーに、所定の繊維ならびにスチレン−アクリル酸エス
ル共重合体を添加後所定の凝集剤を加えた後、水を加え
て濃度を1.0%に調製した。
上記スラリーを、長網式抄造機を用いて抄造して、薄
層シート(坪量180g/m2)を得、該シートを積層後、ホ
ットプレスにて160〜170℃で加圧成形及び乾燥を同時に
行なって、厚さ12mmの本発明の珪酸カルシウム板を得
た。得られた結果を第5表に示す。
層シート(坪量180g/m2)を得、該シートを積層後、ホ
ットプレスにて160〜170℃で加圧成形及び乾燥を同時に
行なって、厚さ12mmの本発明の珪酸カルシウム板を得
た。得られた結果を第5表に示す。
実施例19 実施例8と同様にして、薄層シートを得、該シートを
積層後、ホットプレスにて160〜170℃で、加圧成形及び
乾燥を同時に行なって、厚さ40mmの本発明の珪酸カルシ
ウム板(薄層積層枚数135枚)を得た。得られた結果を
第6表に示す。
積層後、ホットプレスにて160〜170℃で、加圧成形及び
乾燥を同時に行なって、厚さ40mmの本発明の珪酸カルシ
ウム板(薄層積層枚数135枚)を得た。得られた結果を
第6表に示す。
得られた成形体について、密度の均質性を測定するた
め厚さ方向にて5分割して密度をそれぞれ測定したとこ
ろ、上面、下面側の密度はいずれも0.592g/cm3、そして
上面、下面側を除いた部分の3分割部分は0.611〜0.612
g/cm3の密度であった。
め厚さ方向にて5分割して密度をそれぞれ測定したとこ
ろ、上面、下面側の密度はいずれも0.592g/cm3、そして
上面、下面側を除いた部分の3分割部分は0.611〜0.612
g/cm3の密度であった。
Claims (9)
- 【請求項1】珪酸カルシウム結晶の二次粒子、繊維質物
質、並びに該二次粒子表面部に吸着された重合体及び凝
集剤を含有し、且つ上記二次粒子が直接及び該二次粒子
に吸着された重合体を介して相互に連結して形成される
厚さ2mm以下の薄葉体が複数枚積層されて形成され、上
記積層された薄葉体相互がその表面部の珪酸カルシウム
結晶二次粒子及び重合体により強固に連結され一体化さ
れていることを特徴とする珪酸カルシウム成形板。 - 【請求項2】重合体がアクリル酸エステル共重合体、ス
チレン−アクリル酸エステル共重合体、エチレン−酢酸
ビニル共重合体、カルボキシ変性スチレン−ブタジエン
共重合体、クロロプレン重合体及びフェノール樹脂から
選ばれた少なくとも1種である請求の範囲第1項記載の
珪酸カルシウム成形板。 - 【請求項3】重合体がフェノール樹脂である請求の範囲
第2項記載の珪酸カルシウム成形板。 - 【請求項4】珪酸カルシウム結晶がトベルモライト結
晶、ゾノトライト結晶及び(又は)ワラストナイト結晶
である請求の範囲第1項記載の珪酸カルシウム成形板。 - 【請求項5】凝集剤が高分子凝集剤であることを特徴と
する請求の範囲第1項記載の珪酸カルシウム成形板。 - 【請求項6】高分子凝集剤がカチオン性高分子凝集剤と
アニオン性又はノニオン性高分子凝集剤であることを特
徴とする請求の範囲第5項に記載の珪酸カルシウム成形
板。 - 【請求項7】珪酸カルシウム結晶の二次粒子、繊維質物
質、重合体及び凝集剤を含有する水性スラリーを抄造し
て薄葉体を得、得られる薄葉体の複数枚を積層し、次い
で加圧成形及び乾燥することを特徴とする珪酸カルシウ
ム成形板の製造方法。 - 【請求項8】重合体がアクリル酸エステル共重合体、ス
チレン−アクリル酸エステル共重合体、エチレン−酢酸
ビニル共重合体、カルボキシ変性スチレン−ブタジエン
共重合体、クロロプレン重合体及びフェノール樹脂から
選ばれた少くとも1種である請求の範囲第7項記載の珪
酸カルシウム成形板の製造方法。 - 【請求項9】重合体がフェノール樹脂である請求の範囲
第8項記載の珪酸カルシウム成形板の製造方法。
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