JP5038696B2

JP5038696B2 - 中空パネルの製造方法

Info

Publication number: JP5038696B2
Application number: JP2006324965A
Authority: JP
Inventors: 光比古橋本; 浩之城本
Original assignee: Kubota Matsushitadenko Exterior Works Ltd; KMEW Co Ltd
Current assignee: KMEW Co Ltd
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2026-11-30
Also published as: JP2008137245A

Description

本発明は、屋根材、外壁材等の外装材、間仕切り、床、天井材等の内装材として用いられる、複数の中空孔を有する中空パネルをセメント系成形材料等の成形材料を押出成形することによって製造する方法に関するものである。

屋根材、外壁材等の外装材、間仕切り、床、天井材等の内装材として用いられるパネルＤは、セメント、補強繊維、増粘剤を混合して粘土状にした成形材料を押出成形することによって製造されている。このようなパネルＤは建築物に多く使用されるので、建築物にかかる重量負荷を少しでも軽減する目的で図７のようにパネルＤの内部に複数の中空孔２を設けることが行われている（例えば、特許文献１参照。）。すなわち、中空孔２を複数設けることによって、中実のものよりも軽量化を図ることができるものである。
特開平５−４３２９２号公報

しかしながら、従来用いられている成形材料は粘性が高いものであるので、押出成形金型の狭い隙間に行き渡らせるには高い押出圧力が必要とされ、中空孔同士の間隔は３ｍｍ程度にするのが限界であり、中空率は２５％程度であった。このように中空孔同士の間隔には限界があるので、中空孔を大きくして中空率を上げることが考えられるが、この場合には保形性を確保する必要があるので、成形材料の比重や硬さを高めなければならないが、結局このことにより更なる軽量化は望めないものであった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、従来よりも中空孔同士の間隔が狭く、中空率が高くて軽量化された中空パネルを容易に得ることができる中空パネルの製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明の請求項１に係る中空パネルの製造方法は、成形材料１を押出成形することによって製造された複数の中空孔２を有する中空パネルＡであって、成形材料１として、下記のように定義されるプランジャー値が０．１８ＭＰａ以下のものを用いることを特徴とするものである。

プランジャー値とは、内径１６ｍｍのシリンダー３と、シリンダー３内を摺動するプランジャー４と、シリンダー３の先端に設けられる内径３ｍｍのノズル５とを備えて形成される容量２．６×１０^４ｍｍ^３のプランジャー試験機Ｂを用いる場合において、シリンダー３内に充填された成形材料１がノズル５から出始めるときにプランジャー４に加えられている圧力をいう。
また、本発明の請求項１に係る中空パネルの製造方法は、押出成形金型Ｃとして、内部に前記成形材料１が流通する流路８が形成された本体型６と、この本体型６の流路８内で支持される支持体９を有する中子型７とを備え、前記支持体９は、前記成形材料１の流通方向に突出し、平行に並んで設けられた列がこの列の方向と直交する方向に千鳥状に配列されるように段重ねされて設けられた複数の突部１０と、この突部１０とは反対側の端部に、この突部１０の列の間に相当する位置に突部１０の列方向の全体に亘って形成され、前記成形材料１の流通を分岐させる分岐部１１と、この分岐部１１から前記突部１０と列を合致させて設けられ前記突部１０を支持する複数の支持部１７とを備え、列方向に並ぶ前記支持部１７間、及び、段重ね方向に並ぶ前記支持部１７間に、成形材料１が分岐して流通する分岐路１２が設けられている押出成形金型Ｃを用いることを特徴とするものであり、前記成形材料１を、前記本体型６の流路８へ供給し、前記中子型７における前記分岐部１１側から前記突部１０の突出方向に沿って流通させて通過させることを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、請求項１において、乳化剤、スチレンモノマー、水、架橋剤、重合開始剤を混合して逆エマルジョンを調製し、この逆エマルジョンにセメント、軽量化材、補強繊維を加えて混合して得られたものを成形材料１として用いることを特徴とするものである。

本発明の請求項１に係る中空パネルの製造方法によれば、成形材料のプランジャー値が０．１８ＭＰａ以下であることによって、高い押出圧力を必要とせず、低い押出圧力であっても、押出成形金型の狭い隙間に成形材料を行き渡らせることができ、従来よりも中空孔同士の間隔が狭く、中空率が高くて軽量化された中空パネルを容易に得ることができるものである。

請求項２に係る発明によれば、プランジャー値が０．１８ＭＰａ以下である成形材料を容易に調製することができるものである。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

本発明に係る中空パネルの製造方法は、成形材料１を押出成形することによって、図６に示すような複数の中空孔２を有する中空パネルＡを製造するものである。

本発明において成形材料１としては、次のように定義されるプランジャー値が０．１８ＭＰａ以下のものを用いる。すなわち、プランジャー値とは、成形材料１の流動性の指標となるものであり、図１に示すように、内径１６ｍｍのシリンダー３と、シリンダー３内を摺動するプランジャー４と、シリンダー３の先端に設けられる内径３ｍｍのノズル５とを備えて形成される容量２．６×１０^４ｍｍ^３のプランジャー試験機Ｂを用いる場合において、シリンダー３内に充填された成形材料１がノズル５から出始めるときにプランジャー４に加えられている圧力をいう。そして本発明によれば、このプランジャー値が０．１８ＭＰａ以下であることによって、押出成形の際に高い押出圧力を必要とせず、低い押出圧力であっても、押出成形金型Ｃの狭い隙間に成形材料１を行き渡らせることができ、従来よりも中空孔２同士の間隔が狭く、中空率が高くて軽量化された中空パネルＡを容易に得ることができるものである。具体的には中空孔２同士の間隔は１．５ｍｍにまで狭くすることが可能であり、これにより中空孔２を大きくして中空率を上げることもできる。しかし、成形材料１のプランジャー値が０．１８ＭＰａを超えるような場合には、従来のように押出成形金型Ｃの狭い隙間に行き渡らせるには高い押出圧力が必要とされ、中空孔２同士の間隔は３ｍｍ程度にするのが限界である。なお、成形材料１のプランジャー値の下限は０．０５ＭＰａである。

上記のような成形材料１としては、次のようなセメント系成形材料（セメントを主成分とする水硬性材料）を用いることができる。すなわち、このセメント系成形材料は、まず、乳化剤、スチレンモノマー、水、架橋剤、重合開始剤を混合して逆エマルジョン（Ｗ／Ｏエマルジョン）を調製し、次に、この逆エマルジョンにセメント、軽量化材、補強繊維を加えて強制攪拌機又は連続混合機で混合することによって得ることができる。

ここで、乳化剤としては、例えば、ヤシ油系乳化剤、オレイン酸系乳化剤、ソルビタンセスキオレート、グリセロールモノステアレート、ソルビタンモノオレート、ジエチレングリコールモノステアレート、ソルビタンモノステアレート、ジグリセロールモノオレート等の非イオン性界面活性剤、各種アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤等を用いることができる。

また、架橋剤としては、例えば、トリメチロールプロパントリメタクリレート等を用いることができる。

また、重合開始剤としては、有機過酸化物や過硫酸塩等の重合開始剤、例えば、ｔ−ヘキシルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート等を用いることができる。

そして、逆エマルジョン全量に対して、乳化剤の含有量は２．０〜５．０重量％、スチレンモノマーの含有量は８．０〜１７．０重量％、水の含有量は７７．０〜８９．０重量％、架橋剤の含有量は０．０４〜０．６重量％、重合開始剤の含有量は０．０４〜０．６重量％に設定することができる。

また、セメントとしては、例えば、普通ポルトランドセメント、フライアッシュセメント、高炉セメント、アルミナセメント、ハイアルミナセメント、スラグセメント、早強セメント、シリカヒューム等を用いることができる。

また、軽量化材としては、例えば、フライアッシュバルーン、パーライト、シラスバルーン等のほか、発泡ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン発泡体、アクリロニトリル系発泡体等の有機発泡体等を用いることができる。

また、補強繊維としては、例えば、ポリプロピレン繊維、アクリル繊維、ビニロン繊維等を用いることができる。

そして、セメント系成形材料全量に対して、セメントの含有量は７０〜９８重量％、軽量化材の含有量は０．３〜３０重量％、補強繊維の含有量は１．０〜２．０重量％に設定することができる。

上記のような成形材料１であれば、プランジャー値を容易に０．１８ＭＰａ以下に調整することができる。すなわち、まず少量の成形材料１を試験的に調製し、図１に示すようなプランジャー試験機Ｂを用いてこの成形材料１のプランジャー値を測定する。そしてプランジャー値が０．１８ＭＰａ以下であれば、試験的に調製した成形材料１と同一の条件で調製した成形材料１を中空パネルＡの製造に用いることができる。一方、プランジャー値が０．１８ＭＰａを超えていれば、成形材料１を調製し直し、再度プランジャー値を測定し、プランジャー値が０．１８ＭＰａ以下になるまでこの操作を繰り返す。ここで、成形材料１の調製に使用される成分は、逆エマルジョン（乳化剤、スチレンモノマー、水、架橋剤、重合開始剤）、セメント、軽量化材、補強繊維と明確にされているので、各成分の含有量を適宜調節すればよく、このような作業には手間がかからないものである。

次に、成形材料１を押出成形する際に用いられる押出成形金型Ｃについて説明する。図２に示す押出成形金型Ｃは、一対の分割型１５にて構成される本体型６と、支持体９及び突部１０を有する中子型７とで、形成される。

まず、中子型７について、図３，４を示して説明する。この中子型７は、支持体９の一端から複数の突部１０を平行並列に突設して構成されている。図示の突部１０は円柱状であるが、この突部１０は中空パネルＡに形成される中空孔２の形状に応じて六角柱状等の他の適宜の形状に形成される。支持体９に対する突部１０の突出方向は、成形材料１の流通方向と一致する。複数の突部１０は間隔をあけて平行並列に一列に設けられ、かつこの突部１０の列がその並び方向と直交する方向に並んで設けられている。隣り合う突部１０の列間では、一方の列における突部１０の間に他方の列における突部１０が配置されるようにして、複数の突部１０が千鳥状に配列している。各突部１０は円柱状に形成されており、その端部には直径が基部側よりも大きくなった大径部２２が形成されている。各突部１０の基部側と大径部２２との間には、直径が徐々に大きくなる拡径部２３が形成されている。また、全ての突部１０の端面は面一に形成されている。

支持体９の突部１０とは反対側の端部には、分岐部１１が形成されている。分岐部１１は、段重ね方向に隣り合う一対の突部１０の列ごとに設けられている。以下、「列方向」とは前記突部１０の列方向をいい、「段重ね方向」とは前記突部１０の段重ね方向をいうものとする。この分岐部１１は、支持体９における前記突部１０の列の間に相当する位置に形成され、かつ突部１０の列方向の全体に亘って設けられている。分岐部１１は突部１０とは反対側に突出するように形成されており、その突出方向側ほど厚みが薄くなるように形成されている。またこの分岐部１１の突出方向の端部は凸曲面に形成されている。

上記分岐部１１からは、各突部１０を支持する複数の支持部１７が突設されている。支持部１７は各分岐部１１につき二列設けられている。各列の支持部１７は突部１０の列に合致するように間隔をあけて設けられており、かつ一方の列における支持部１７の間に他方の列の支持部１７が配置され、突部１０と同様の千鳥状に配列している。各支持部１７の分岐部１１に対する段重ね方向の外方の面は各突部１０の突出方向と平行な面に形成されている。また、各支持部１７の分岐部１１に対する段重ね方向の内方には、先端部分を除き、基部側ほど厚みが厚くなるテーパ部１８が一体に設けられている。このテーパ部１８はその両側の二つの支持部１７とも一体となっている。これら各支持部１７の端面にそれぞれ突部１０が突設されている。

各列における隣り合う支持部１７間には分岐路１２が形成されている。この分岐路１２は突部１０側と分岐部１１側とにそれぞれ連通し、かつその内面が支持部１７及びテーパ部１８の外面にて形成されている。各分岐路１２の分岐部１１側の開口は、分岐部１１の段重ね方向の両側部にそれぞれ開口し、分岐部１１の先端よりも突部１０側に入り込んだ位置に形成される。このとき複数の支持部１７は千鳥状に配列しているため、列方向に並ぶ各支持部１７間に分岐路１２が設けられると共に、段重ね方向に並ぶ各支持部１７間にも分岐路１２が設けられる。このとき、支持体９の段重ね方向の両端面においては、複数の支持部１７が一列に並んで設けられると共に、各支持部１７の間に分岐路１２が、支持体９の前記端面で開口する凹部１４として形成されている。

このような中子型７は、一又は複数列の突部１０を有する複数の分割体１３にて構成することができる。図５に示す例は、分割体１３は支持体９を分割した支持分体１９と、この支持分体１９に突設された二列の突部１０にて構成されている。支持分体１９は支持体９を隣り合う分岐部１１間で列方向と平行な面で分割した形状を有し、一つの分岐部１１を有すると共に二列の支持部１７を有している。各列内の支持部１７の間には、支持部１７側及び突部１０側に開口すると共に支持部１７の列の段重ね方向の外方に開口する凹部１４が設けられており、この凹部１４が分岐路１２を構成する。そして、複数の支持部１７の端面に突部１０が突設されている。

このような分割体１３を支持体９の段重ね方向に適宜の個数重ねることにより、図３，４に示すような中子型７を形成することができる。このとき、隣り合って重ねられる分割体１３の対向面では、一方の分割体１３の凹部１４の位置と他方の分割体１３の支持部１７の位置とが重なると共に各支持部１７の列方向の縁部同士が当接するように配置され、凹部１４の外面の開口が支持部１７にて閉塞されるようになっている。なお、この分割体１３のみで中子型７を形成してもよい。

次に、本体型６について説明する。本体型６は内部に成形材料１が流通する流路８が形成され、かつこの流路８内に上記中子型７が配設される。

本体型６は一対の分割型１５にて構成することができる。この分割型１５は、段重ね方向に分割可能なものであり、重ねられた分割型１５の間に成形材料１の流路８が形成される。

この本体型６の流路８の下流側端部は本体型６の端面で開口し、この開口が成形材料１の押出口２０となっている。この流路８内に上記中子型７が、押出口２０の開口と各突部１０の端面とが面一になるように配置される。

各分割型１５の内面、すなわち上記流路８の内面を構成する面には、支持体９の段重ね方向の各端面に当接することによりこの支持体９を流路８内で挟持して支持する凸部１６が設けられている。この凸部１６は流路８における成形材料１の流通方向に沿った複数の凸条として設けられており、支持体９の配置位置に合致する位置に設けられている。また、各凸部１６は、支持体９の段重ね方向の端面における分岐路１２を構成する各凹部１４の開口と合致する位置に設けられ、凸部１６の両側の縁部が前記凹部１４の外縁、すなわち凹部１４両側の支持部１７の縁部と当接することで、前記凹部１４の外面の開口を閉塞している。このため、凸部１６にて支持体９を支持すると共に、この凸部１６の間には成形材料１が流通可能な分岐路１２（１２ａ）が形成される。このため、支持体９の段重ね方向の端部に位置する支持部１７の更に段重ね方向の外方にも分岐路１２が形成される。ここで、図示の例では中子型７における突部１０の列が偶数列（四列）の場合の例を示し、この場合、図示のように一方の分割型１５における隣り合う凸部１６の間に形成される分岐路１２（１２ａ）が、他方の分割型１５における凸部１６が対向するように、これらの凸部１６が配置される。

また本体型６には流路８における支持体９の配置位置よりも下流側、すなわち突部１０が配置されている箇所では、各分割型１５の内面の上流側に下流側に向けて流路８を徐々に狭くするテーパ２１が設けられており、このテーパ２１よりも下流側では前記内面は突部１０の突出方向に沿った面となって、押出口２０までの流路８の広さが均一となっている。

次に、このように形成される押出成形金型Ｃを用いた中空パネルＡの製造方法の一例について説明する。

上記のような押出成形金型Ｃを適宜の押出成形装置に設け、成形材料１に押出圧力をかけて本体型６内の流路８へ供給し、押出口２０から押し出して中空パネルＡを形成する。事前に成形材料１のプランジャー値は０．１８ＭＰａ以下であることが確認されているので、押出成形の際には高い押出圧力を必要とせず、低い押出圧力であっても、押出成形金型Ｃの狭い隙間に成形材料１を行き渡らせることができるものである。

この押出成形において、本体型６内の中子型７を成形材料１が通過する際には、成形材料１はまず分岐部１１に到達し、この分岐部１１によって成形材料１がかき分けられてその流通が分岐部１１から段重ね方向の両側に分岐する。このとき、分岐部１１の端部は上記のように凸曲面として形成されていることから、前記成形材料１の流通の分岐がスムーズに行われる。

次に、成形材料１は分岐路１２の上流側の開口に到達し、各分岐路１２に成形材料１が流入することによって、成形材料１の流通が各列内で隣り合う各突部１０間に向けて分岐する。

次に、上記分岐された成形材料１は支持部１７を通過し、各分岐路１２の下流側開口から導出される。この成形材料１は、流路８内の突部１０の間の隙間を、突部１０の突出方向に沿って流通する。このため、各突部１０の周囲には、突部１０の列方向の両側と突部１０の段重ね方向の両側の四ヶ所において、成形材料１が突部１０の突出方向に沿って並列に流れることとなる。このように突部１０の周囲を成形材料１が流通する間に、突部１０の間に成形材料１が十分に充填され、かつそれぞれ異なる分岐路１２から導出された成形材料１間の界面が馴染み、成形材料１が一体化する。

そして、この成形材料１が押出口２０から押し出されることにより、図６に示すような中空孔２を有する中空パネルＡが形成されるものである。図６（ａ）は本実施形態のように円柱状の突部１０を適用する場合に得られる中空パネルＡを示し、断面円形状の中空孔２を有する。また、突部１０として六角形状のものを適用する場合には、図６（ｂ）に示すような、断面六角形状の中空孔２を有する中空パネルＡを得ることができ、その他適宜の形状の突部１０を採用することで、所望の形状の中空孔２を有する中空パネルＡを得ることができる。いずれの中空パネルＡであっても、中空孔２同士の間隔は１．５ｍｍにまで狭くすることが可能であり、これにより中空孔２を大きくして中空率を上げることもできる。具体的には、中空率は４０〜５０％であることが好ましい。中空率がこの範囲であると、従来よりも断熱性及び遮音性が向上すると共に、更なる軽量化を図ることができるものである。しかし、中空率が４０％未満であると、このような効果を十分に得ることができないおそれがあり、逆に、中空率が５０％を超えると、中空パネルＡの強度が低下し、脆弱になるおそれがある。なお、中空率とは、中空孔２がないと仮定したときの中空パネルＡの全体積に対する中空孔２の全体積の割合をいう。

得られた中空パネルＡは、特にセメント系成形材料にて形成する場合には、必要に応じて養生硬化させた後、表面や端面の仕上げ加工を行い、所定の寸法に切断される。なお、押出成形の際に中空パネルＡの表面側や裏面側を厚めに形成し、後で模様を形成することができる層を設けておいてもよい。

以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。

（実施例１）
まず、乳化剤としてオレイン酸系乳化剤を３．０重量％、スチレンモノマーを１０．０重量％、水を８６．７重量％、架橋剤としてトリメチロールプロパントリメタクリレートを０．１重量％、重合開始剤としてｔ−ヘキシルパーオキシ−２−エチルヘキサノエートを０．２重量％混合して逆エマルジョンを調製した。

次に、この逆エマルジョン３８．３重量％に、セメントとして普通ポルトランドセメントを６０．０重量％、軽量化材としてアクリロニトリル系発泡体を０．４重量％、補強繊維としてポリプロピレン繊維を１．３重量％加えて強制攪拌機で混合することによって、セメント系成形材料（ポリマー複合セメント系Ａ）を得た。

そして、図１に示すようなプランジャー試験機Ｂを用いてこのセメント系成形材料のプランジャー値を測定した。その結果を下記［表１］に示す。

（実施例２）
まず、乳化剤としてオレイン酸系乳化剤を４．１重量％、スチレンモノマーを１３．６重量％、水を８２．１重量％、架橋剤としてトリメチロールプロパントリメタクリレートを０．１重量％、重合開始剤としてｔ−ヘキシルパーオキシ−２−エチルヘキサノエートを０．１重量％混合して逆エマルジョンを調製した。

次に、この逆エマルジョン２８．４重量％に、セメントとして普通ポルトランドセメントを６９．６重量％、軽量化材としてアクリロニトリル系発泡体を０．５重量％、補強繊維としてポリプロピレン繊維を１．５重量％加えて強制攪拌機で混合することによって、セメント系成形材料（ポリマー複合セメント系Ｂ）を得た。

（比較例）
無機フィラーを含むセメントを６３．２重量％、軽量化材としてアクリロニトリル系発泡体を０．２重量％、パルプを２．３重量％、増粘剤を１．０重量％、水を３３．３重量％加えて強制攪拌機で混合することによって、セメント系成形材料（繊維混入セメント系）を得た。

上記［表１］にみられるように、実施例１，２のセメント系成形材料のプランジャー値は、比較例のセメント系成形材料のプランジャー値に比べて、約１／２〜１／３と非常に小さく、流動性に優れていることが確認される。

次に、図２に示すような押出成形金型Ｃを用いて各セメント系成形材料を押出成形したところ、実施例１，２についてはいずれも、図６に示すような中空パネルＡを得ることができたが、比較例については、図６に示すような中空パネルＡを得ることはできなかった。実施例１の中空パネルＡの中空孔２同士の間隔は１．５ｍｍ、中空率は４５％であり、実施例２の中空パネルＡの中空孔２同士の間隔は２ｍｍ、中空率は３５％であった。

プランジャー試験機の一例を示す断面図である。押出成形金型の一例を示すものであり、（ａ）は側方から視た断面図、（ｂ）は（ａ）のイ−イ断面図である。同上の中子型を示すものであり、（ａ）は斜め前方からの斜視図、（ｂ）は斜め後方からの斜視図である。同上の中子型を示すものであり、（ａ）は一部省略した斜め前方からの斜視図、（ｂ）は正面図である。同上の中子型の分割体の一例を示すものであり、（ａ）は側面図、（ｂ）は一部省略した斜め前方からの斜視図、（ｃ）は斜め後方からの斜視図である。（ａ）（ｂ）は本発明の中空パネルの例を示す一部破断した斜視図である。従来の中空パネルの例を示す一部破断した斜視図である。

符号の説明

Ａ中空パネル
Ｂプランジャー試験機
１成形材料
２中空孔
３シリンダー
４プランジャー
５ノズル

Claims

成形材料を押出成形することによって複数の中空孔を有する中空パネルを製造する方法であって、成形材料として、下記のように定義されるプランジャー値が０．１８ＭＰａ以下のものを用い、
プランジャー値とは、内径１６ｍｍのシリンダーと、シリンダー内を摺動するプランジャーと、シリンダーの先端に設けられる内径３ｍｍのノズルとを備えて形成される容量２．６×１０^４ｍｍ^３のプランジャー試験機を用いる場合において、シリンダー内に充填された成形材料がノズルから出始めるときにプランジャーに加えられている圧力をいい、
押出成形金型として、内部に前記成形材料が流通する流路が形成された本体型と、この本体型の流路内で支持される支持体を有する中子型とを備え、
前記支持体は、前記成形材料の流通方向に突出し、平行に並んで設けられた列がこの列の方向と直交する方向に千鳥状に配列されるように段重ねされて設けられた複数の突部と、この突部とは反対側の端部に、この突部の列の間に相当する位置に突部の列方向の全体に亘って形成され、前記成形材料の流通を分岐させる分岐部と、この分岐部から前記突部と列を合致させて設けられ前記突部を支持する複数の支持部とを備え、
列方向に並ぶ前記支持部間、及び、段重ね方向に並ぶ前記支持部間に、成形材料が分岐して流通する分岐路が設けられている押出成形金型を用い、
前記成形材料を、前記本体型の流路へ供給し、前記中子型における前記分岐部側から前記突部の突出方向に沿って流通させて通過させることを特徴とする中空パネルの製造方法。
乳化剤、スチレンモノマー、水、架橋剤、重合開始剤を混合して逆エマルジョンを調製し、この逆エマルジョンにセメント、軽量化材、補強繊維を加えて混合して得られたものを成形材料として用いることを特徴とする請求項１に記載の中空パネルの製造方法。