JP2006233750A - 建築用軽量ボード - Google Patents

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Abstract

【課題】建築用軽量ボードのコア層と被覆層との結合の剥落を減少させること。
【解決手段】実質的に水和化された硬化したセメントペースト5,8および少なくとも1種類の軽量骨材を有するコア層2を有し、そして該コア層2の少なくとも一つの主表面の上に配置され且つ大体において、水和化された硬化したセメントペースト8および独立気泡のおよび/または独立孔の、特に破砕されていない少なくとも1種類の軽量骨材よりなる固形モルタルマトリックスを実質的に有し、該被覆層3a,3b中には少なくとも1種類の補強剤、特に好ましくは水不透過性の繊維および/または繊維組織よりなる補強織物7を埋め込むことにより達成される。
【選択図】図1

Description

本発明は、特に湿った環境で使用するための、コア層および少なくとも1つの被覆層よりなるセメントベースの建築用多層軽量ボードに関する。
湿った環境条件の下でセメント含有建築用軽量ボードを用いる場合の一般的な問題は、水理的硬化法の間に生じる毛細管状溝および硬化したセメントペーストマトリックス中の毛細管開口に基づく高い毛管吸水性である。この水吸収はボードの膨張およびセメント含有材料の膨張ひび割れをもたらし、それ故に強度喪失、および建築用軽量ボードの上に塗布された被覆物、例えば適用されたタイル被覆物の崩壊に至るまでの剥落も同時に生じる。更にかゝるセメント含有建築用軽量ボードは耐凍結性も非常に小さい。
更にセメント含有建築用軽量ボードを製造する場合の問題は硬化したセメントペーストマトリックス中に収縮ひび割れが生じることである。これは取り込まれる水の一部がマトリックス中に吸収されるが化学的に結合されていないことに起因する。既に硬化した製品からこの未結合の毛細管水が蒸発した場合に、その結果として生じる応力が、収縮応力がセメントマトリックスの抗張力より大きい時に、ひび割れ(収縮ひび割れ)を生じさせ得る。この収縮ひび割れによって硬化したセメントペーストマトリックスの毛細管水吸収量が更に増加され得る。
それでもなおセメント含有建築用軽量ボードを湿った環境で使用できるための沢山の解決法が知られている。
ドイツ特許第19704961−C2明細書から公知の建築用軽量ボードは色々の長さで耐アルカリ性のガラス繊維織物が埋め込まれている被覆層で両側を被覆されている軽量コンクリート製のコア層よりなる。このコア層中に軽量骨材として焼成された膨張粘土粒状物よりなる膨張した粘土パール状物が使用されそして補強剤として耐アルカリ性繊維、例えばガラス繊維および/または合成繊維が使用されており、それによって被覆層とコア層との間の結合が改善されている。コア層中の粘土パール状物はそれの独立孔構造のために建築用軽量ボードの水吸収性を低減する。
米国特許第3,284,980号明細書からは、特に湿った環境において使用するための建築用多層軽量ボードが公知である。このボードは、水和化セメントおよび骨材よりなるコンクリート、好ましくは軽量コンクリートよりなるコア層、および該コア層の両側の主要面に、該コア層に比較して実質的に薄い2つの被覆層よりなり、該被覆層はコア層と同様にセメントベースであり且つ組み入れたそしてコア層の水吸収性を低減する補強用織物、例えば耐アルカリ性被覆がなされたガラス繊維織物を有している。比較的に軽量で且つ多孔質のコア層のための骨材としては例えばパーライト、バーミキュライト、膨張スラグ(Blaehschlacke)または膨張スレート(Blaehschiefer)が使用され、特にセメント成分の容積に対して2:1の比で使用される。被覆層は微細添加物、例えば砂または微細膨張スラグを僅かな程度で含有していてもよい。それの耐候性のために米国特許3,284,980号明細書に従う建築用軽量ボードは壁および水泳用プールの建設の際に使用される。この種の建築用軽量ボードの約10重量%の水吸収性は依然として比較的にまだ高い。
ドイツ特許第19804325−C2明細書にはセメントをベースとする多層の建築用軽量ボードが開示されており、このボードも同様に水和化セメントおよび軽量骨材よりなるコア層と該コア層の両側の主要面に配置された、組み入れ補強織物含有の比較に薄いセメントベースの2つの被覆層で構成されており、その際にコア層の少なくともセメント成分は適当な疎水性化剤の添加によって疎水性化されており、その結果建築用軽量ボードの毛細管水吸収性は24時間で1kg/m以下にある。疎水性化剤としてはドイツ特許第19804325−C2明細書によればステアリン酸金属塩、特にステアリン酸亜鉛、−カルシウムおよび/または−アルミニウム、およびオレイン酸塩、特にオレイン酸ナトリウムが特に適していることが判っている。何故ならばこれらはセメント成分と化学的相互作用を生じそして例えば金属セッケンを形成するからである。この場合、コア層の疎水性化すべき固体成分を基準とする疎水性化剤の割合は1重量%より少ない。更にセメントマトリックス中の疎水性化剤の特に有利な分布は、ドイツ特許第19804325−C2明細書に基づいてコア層中の水分割合が比較的に僅かな場合に達成される。骨材としては、建築用軽量ボードの水吸収性を更に低減するために、軽量骨材、例えばパーライト、バーミキュライト、特に膨張スレートの様な膨張した状態のもの、泡ガラスまたは同様に水和化されていてもよい破砕された膨張粘土が使用される。更に、建築用軽量ボードのコア層の両側の主要面に配置された被覆層のセメント成分も同様に水和化されていてもよい。被覆層の補強織物は例えば、アルカリ安定性の被覆物、例えば合成樹脂で処理されているガラス繊維織物である。
更にAestuver社の説明書“AESTUVER Die universelle Brandschtzplatte”、1994年11月によると、骨材として微小ガラス中空球状物の状態の膨張ガラスおよびガラス繊維をマトリックス組織中に有する軽量コンクリート製の耐燃性多層ボードが公知である。このボードは水吸収性が僅かであるそうである。
上記の建築用多層軽量ボードの場合には確かに、セメントベースの通例の建築用軽量ボードに比較して水吸収量が少ないが、毛管水吸収性は特に被覆層において依然として比較的に高くて、水が被覆層を通ってコア層に侵入し得る。
ドイツ特許第19804325−C2明細書で提案された、コア層の少なくともセメント含有成分の疎水性化によって確かにコア層の水吸収性は著しく低減され得るが、この方法は、比較的に多量の疎水性化剤を必要とするために、比較的に多大な費用を必要とする。
更に被覆層中のセメントペーストの割合が多いために、被覆層において収縮ひび割れが発生し、これが水の吸収量を増加させそして更に硬化したセメントペーストと補強織物との結合に悪い影響を及ぼし、補強織物と硬化したセメントペーストマトリックスとの結合に害を及ぼしそして建築用軽量ボードの強度を低下させ得る。被覆層に適用される被覆物も収縮ひび割れのために剥落し得る。
特にコア層と被覆層との異なるマトリックス構成が異なる物理的および化学的性質、特に異なるヤング率(E−Moduli) および強度特性のために、両方の層の結合が中でも負荷、特に温度変動があった際に、および湿分の影響があった際に両層の間で生じる応力によって悪化され得る。
本発明の課題は、セメントベースの建築用多層軽量ボードを、該ボードの吸水性が該ボードのセメント成分を疎水性化することなしでも明らかに低減される様に更に開発することにある。更に、建築用軽量ボードの重量をできるだけ少なくするのと同時に被覆層中の補強織物の繋留およびコア層と被覆層との結合を改善しそして剥落を減少させるべきである。
これらの課題は請求項1の特徴部分によって解決される。本発明の有利な別の態様は従属形式の各請求項に示してある。
本発明の建築用多層軽量ボードはコア層および少なくとも1つの、好ましくは2つの被覆層を有し、該被覆層はコア層の一つあるいは両方の主要面に配置されておりそしてコア層を覆っている。更にコア層に比較して被覆層は著しく薄く形成されている。
本発明の核心的技術思想は、コア層を機械的/物理的手段によって、水吸収性に対して耐久性を持つ様に変更することに本質がある。これは、本発明によれば、被覆層が硬化したセメントペーストと独立気泡状態におよび/または独立孔状態に形成された少なくとも1種類の軽量骨材とよりなる固形モルタル−マトリックスで実質的に構成されており、該被覆層中には水不透過性の繊維よりなる少なくとも1種類の補強織物が埋め込まれていることによって達成される。
本発明における独立気泡状態のものとは封じられた外部表面を有する膨張した物体を意味する。独立孔状態のものとは、閉じられた膨張孔を有する物体である。
独立気泡状態に形成された軽量骨材とは、特に微小ガラス中空球状体または膨張ガラスパール状物の状態の破砕されていない膨張ガラス顆粒を意味する。独立孔状態の軽量骨材は、例えば膨張粘土パール状物または膨張粘土粒状物の状態の破砕されたまたは破砕されていない膨張粘土顆粒である。
この場合使用される軽量骨材は0〜2mm、特に0.5〜1mmの粒度を有するのが有利である。
固形モルタル−マトリックス中に組み入れられた補強織物は好ましくはガラス繊維織物、特にE−ガラスおよび/またはAR−ガラスよりなるもの、有利には耐アルカリ性化したコーティングを有するもの、または合成樹脂よりなる織物であり、好ましくは2〜8mm、特に好ましくは4〜6.5mmのメッシュ幅を有し、および好ましくは0.5〜1.5mm、特に好ましくは0.6〜0.7mmの幅および好ましくは0.1〜0.5mm、特に好ましくは0.15〜0.3mmの厚さを有するマルチフィラメントまたは好ましくは0.1〜0.5mm、特に好ましくは0.15〜0.3mmの直径を有するモノフィラメントよりなる織物である。この場合、本発明における補強織物は一般に格子様のおよび/または格子類似の開口を有するテキスタイルファブリック、例えばフリース、紡糸フリースおよび/または一般に例えばネット、組紐、ニットまたはニットファブリックである。
有利には被覆層は更に別の添加物、例えばポゾラン、例えばフライアッシュ、特に石炭フライアッシュおよび/または高炉アッシュおよび/または微細シリカ並びに気泡形成剤の使用によって生じる5〜20容量%、好ましくは8〜15容量%の気泡を含有している。セメントとしてはポルトランドセメントを用いるのが有利である。
特に有利な被覆層の有利な組成を以下に示す:
┌──────────┬───────────────┐
│原料 │[重量%] 特に │
├──────────┼───────┬───────┤
│ポルトランドセメント│30 〜60│40 〜50│
├──────────┼───────┼───────┤
│ポゾラン │ 0 〜50│30 〜40│
├──────────┼───────┼───────┤
│膨張ガラス顆粒 │ 5 〜30│10 〜20│
├──────────┼───────┼───────┤
│織物 │ 0.5〜 3│ 0.5〜 1│
└──────────┴───────┴───────┘
独立気泡のおよび/または独立孔の軽量骨材、特に膨張ガラス顆粒の割合と被覆層中の織物の割合との合計は好ましくは8〜20重量%、特に好ましくは10〜15重量%である。
本発明の建築用軽量ボードのコア層は、硬化したセメントペースト、好ましくは硬化したポルトランドセメントペーストおよび特に独立気泡のおよび/または独立孔の少なくとも1種類の軽量骨材より実質的に構成されており、その際にコア層のために、好ましくは0〜4mm、特に好ましくは0〜2mmの粒度および以下の粒度分布を有する破砕されていない膨張粘土パール状物および/または膨張粘土粒子を使用するのが特に有利である:
┌───────────┬─────────────────┐
│原料 │ 粒度分布[重量%] │
│ │ 特に │
├───────────┼─────────┬───────┤
│0.000〜0.125│ 0〜 0.5│ 0〜 0.4│
├───────────┼─────────┼───────┤
│0.125〜0.250│ 0〜 0.5│ 0〜 0.4│
├───────────┼─────────┼───────┤
│0.250〜0.500│ 0〜 2.5│ 0〜 2 │
├───────────┼─────────┼───────┤
│0.500〜1.000│ 5〜17 │ 7〜15 │
├───────────┼─────────┼───────┤
│1.000〜2.000│ 50〜70 │55〜66 │
├───────────┼─────────┼───────┤
│2.000〜2.500│ 10〜35 │15〜30 │
└───────────┴─────────┴───────┘
更にコア層は好ましくは通例の添加物、例えばポゾラン、例えばフライアッシュ、特に石炭フライアッシュおよび/または高炉アッシュおよび/または微細シリカおよび例えば気泡形成剤の使用によって生じる10〜30容量%、好ましくは15〜25容量%の範囲内の気泡を有する。
コア層の特に有利な組成を以下に示す:
┌──────────┬───────────┐
│原料 │[重量%] 特に │
├──────────┼─────┬─────┤
│ポルトランドセメント│20〜40│25〜35│
├──────────┼─────┼─────┤
│ポゾラン │ 0〜40│20〜30│
├──────────┼─────┼─────┤
│膨張ガラス顆粒 │30〜60│40〜50│
└──────────┴─────┴─────┘
コア層中の独立気泡のおよび/または独立孔の軽量骨材、特に膨張粘土顆粒の割合は好ましくは40〜60重量%、特に好ましくは45〜55重量%である。
更にコア層並びに被覆層は追加的に好ましくはシリコーン油をベースとするおよび/またはシラン−/シロキサンをベースとする疎水性化剤で疎水性化されていてもよい。この場合、それぞれの層の骨材は中でも独立気泡のおよび/または独立孔の軽量骨材、例えば膨張ガラス顆粒および/または膨張粘土顆粒をセメント成分および場合によっては添加剤および添加物と混合する前に疎水性化するのが好ましい。被覆層中の疎水性化剤の割合は0.1〜0.7重量%、好ましくは0.3〜0.5重量%でありそしてコア層中のそれは0.1〜0.6重量%、好ましくは0.3〜0.4重量%であるのが有利である。
以下に本発明を図面によって例示的に詳細に説明する。
図1は本発明の建築用軽量ボードの一部の断面図である。
図1に従う本発明の建築用軽量ボード1は実質的に、両側をそれぞれ被覆層3a;3bで被覆されているコア層2で構成されている。被覆層3a;3bはそれぞれ硬化したセメントペースト5と破砕されていない膨張ガラス顆粒6およびマトリックス中に組み入れられた、縦糸4と図示していない緯糸を有する補強織物を有している。コア層2は実質的に、硬化したセメントペースト8と該セメントペースト8中に埋め込まれた破砕されていない膨張粘土顆粒9とで構成されているマトリックスよりなる。更に被覆層3a;3b並びにコア層2は空隙10;11を有している。
被覆層3a;3bは1〜3mm、好ましくは1.3〜2mmの厚みを有しそしてコア層は6〜12mm、好ましくは8〜10mmの厚みを有しているのが有利である。
本発明の建築用軽量ボードの嵩密度は好ましくは850〜1200kg/m、特に好ましくは950〜1050kg/mである。
被覆層に、水不透過性の繊維よりなる高い割合の織物、特に高い割合のガラス繊維織物、および独立気泡の膨張ガラス顆粒を有する本発明の建築用軽量ボードを形成することによって、特に該織物並びに独立気泡の該膨張ガラス顆粒が水を吸収しないので、水吸収性あるいは水吸収能力が、疎水性化剤を添加せずとも十分に低い建築用軽量ボードが得られる。
従って、水が被覆層を通ってコア層に浸透することが物理的に十分に阻止され、その結果建築用軽量ボードの膨潤および該膨潤に伴う膨張ひび割れおよび被覆物の剥落が阻止できる。
更に、被覆層中のガラス繊維織物および膨張ガラス顆粒の割合が多いことが、製造の際に低い水/固体−値(w/f)を許容し、このことから特に被覆層における収縮ひび割れが殆ど完全に防止し得るという結果が得られる。
被覆層中のセメントおよび膨張ガラス顆粒は、補強織物を確り且つ良好に埋め込みそして係留する固形モルタル−マトリックスを形成し、その結果、負荷および湿気の影響のもとにあっても確りした結合が形成される。
本発明の建築用軽量ボードは、比較的に均一で殆どモノリスであり且つそれ故に均一で小さいヤング率のマトリックス構造を有し、それによって負荷および湿気の影響のもとにコア層と被覆層との間に生じる組織中の応力が、ひび割れを生じさせることなく排除される。
更に建築用軽量ボードの水吸収性は、特に通例の開放孔の軽量骨材に比較して殆ど水を吸収しないコア層に追加的に独立気泡および/または独立孔の膨張粘土顆粒を使用することによって、低減され得る。
更に被覆層の両方の表面は特に独立気泡の軽量骨材のために視認できる孔を有しておらず、比較的に平面である。
これらの表面はそれによって更に比較的に耐摩耗性である。薄い漆喰もこれらの表面に問題なく且つ起伏なしに塗布することができる。
は、本発明の建築用軽量ボードの一部の切断面図である。
符号の説明
1・・・建築用軽量ボード
2・・・コア層
3a;3b・・・被覆層
4・・・縦糸
5・・・硬化したセメントペースト
6・・・膨張ガラス顆粒
7・・・補強織物
8・・・硬化したセメントペースト
9・・・膨張粘土顆粒
10;11・・・空隙

Claims (28)

  1. 特に湿った環境において使用するための、セメントをベースとする多層建築用軽量ボードにおいて、実質的に水和化された硬化したセメントペーストおよび少なくとも1種類の軽量骨材を有するコア層を有し、そして該コア層の少なくとも一つの主表面の上に配置され且つ大体において、水和化された硬化したセメントペーストおよび独立気泡のおよび/または独立孔の、特に破砕されていない少なくとも1種類の軽量骨材よりなる固形モルタルマトリックスを実質的に有し、該被覆層中には少なくとも1種類の補強剤、特に好ましくは水不透過性の繊維および/または繊維組織よりなる補強織物が埋め込まれていることを特徴とする、上記多層建築用軽量ボード。
  2. 被覆層が独立気泡状に形成された軽量骨材として破砕されていない膨張ガラス顆粒を特に微小ガラス中空球状物および/または膨張ガラスパール状物の状態で有している、請求項1に記載の建築用軽量ボード。
  3. 被覆層が独立気泡で形成された軽量骨材として破砕されていない膨張粘土顆粒、特に焼成した膨張粘土粒状物よりなる膨張粘土パール状物および/または膨張粘土粒状体を有する、請求項1または2に記載の建築用軽量ボード。
  4. 独立気泡状に形成された軽量骨材が0〜2mm、好ましくは0.5〜1mmの粒度を有する、請求項1〜3のいずれか一つに記載の建築用軽量ボード。
  5. 補強織物がガラス繊維織物、特にE−ガラスおよび/またはAR−ガラスよりなるもの、または合成樹脂よりなる織物である、請求項1〜4のいずれか一つに記載の建築用軽量ボード。
  6. 補強織物が耐アルカリ性化した被覆を有する、請求項1〜5のいずれか一つに記載の建築用軽量ボード。
  7. 補強織物が2〜8mm、好ましくは4〜6.5mmのメッシュ幅を有する、請求項1〜6のいずれか一つに記載の建築用軽量ボード。
  8. 補強織物が0.5〜1.5mm、好ましくは0.6〜0.7mmの幅および0.1〜0.5mm、好ましくは0.15〜0.3mmの厚さを有するマルチフィラメントを有する、請求項1〜7のいずれか一つに記載の建築用軽量ボード。
  9. 補強織物が0.1〜0.5mm、好ましくは0.15〜0.3mmの直径を有するモノフィラメントを有する請求項1〜7のいずれか一つに記載の建築用軽量ボード。
  10. 独立気泡のおよび/または独立孔の軽量骨材、特に膨張ガラス顆粒の割合と硬化した被覆層中の織物の割合との合計が8〜20重量%、特に好ましくは10〜15重量%である、請求項1〜9のいずれか一つに記載の建築用軽量ボード。
  11. コア層が独立気泡のおよび/または独立孔の、特に破砕されていない少なくとも1種類の軽量骨材を有する、請求項1〜10のいずれか一つに記載の建築用軽量ボード。
  12. コア層が独立孔で構成する軽量骨材として破砕されていない膨張粘土顆粒、特に焼成した膨張粘土粒状物よりなる膨張粘土パール状物および/または膨張粘土粒状体を有する、請求項11に記載の建築用軽量ボード。
  13. 膨張粘土顆粒が0〜4mm、好ましくは0〜2mmの粒度を有する、請求項12に記載の建築用軽量ボード。
  14. 膨張粘土顆粒が以下の粒度分布を有する請求項11または12記載の建築用軽量ボード。
    ┌───────────┬─────────────────┐
    │原料 │ 粒度分布[重量%] │
    │ │ 特に │
    ├───────────┼─────────┬───────┤
    │0.000〜0.125│ 0〜 0.5│ 0〜 0.4│
    ├───────────┼─────────┼───────┤
    │0.125〜0.250│ 0〜 0.5│ 0〜 0.4│
    ├───────────┼─────────┼───────┤
    │0.250〜0.500│ 0〜 2.5│ 0〜 2 │
    ├───────────┼─────────┼───────┤
    │0.500〜1.000│ 5〜17 │ 7〜15 │
    ├───────────┼─────────┼───────┤
    │1.000〜2.000│ 50〜70 │55〜66 │
    ├───────────┼─────────┼───────┤
    │2.000〜2.500│ 10〜35 │15〜30 │
    └───────────┴─────────┴───────┘
  15. 硬化したコア層中の独立気泡のおよび/または独立孔の軽量骨材の割合が40〜60重量%、好ましくは45〜55重量%である、請求項11〜14のいずれか一つに記載の建築用軽量ボード。
  16. コア層および/または被覆層が疎水性化されている、請求項1〜15のいずれか一つに記載の建築用軽量ボード。
  17. コア層および/または被覆層の骨材、特に独立気泡のおよび/または独立孔の軽量骨材が疎水性化されている、請求項16に記載の建築用軽量ボード。
  18. シリコーン油をベースとするおよび/またはシラン−/シロキサンをベースとする疎水性化剤で疎水性化されている、請求項16または17に記載の建築用軽量ボード。
  19. 被覆層中の疎水性化剤の割合が0.1〜0.7重量%、好ましくは0.3〜0.5重量%である、請求項16〜18のいずれか一つに記載の建築用軽量ボード。
  20. コア層中の疎水性化剤の割合が0.1〜0.5重量%、好ましくは0.3〜0.4重量%である、請求項16〜19のいずれか一つに記載の建築用軽量ボード。
  21. 被覆層が1〜3mm、好ましくは1.3〜2 mmの厚さを有しそしてコア層が6〜12mm、好ましくは8〜10mmの厚さを有する、請求項1〜20のいずれか一つに記載の建築用軽量ボード。
  22. 建築用軽量ボードの嵩密度が850〜1200kg/m、好ましくは950〜1050kg/mである、請求項1〜21のいずれか一つに記載の建築用軽量ボード。
  23. 被覆層が添加物、例えばポゾラン、例えばフライアッシュ、特に石炭フライアッシュおよび/または精錬アッシュおよび/または微細シリカを含有する、請求項1〜22のいずれか一つに記載の建築用軽量ボード。
  24. 被覆層の特に有利な組成が以下の通りである、請求項1〜23のいずれか一つに記載の建築用軽量ボード:
    ┌──────────┬───────────────┐
    │原料 │[重量%] 特に │
    ├──────────┼───────┬───────┤
    │ポルトランドセメント│30 〜60│40 〜50│
    ├──────────┼───────┼───────┤
    │ポゾラン │ 0 〜50│30 〜40│
    ├──────────┼───────┼───────┤
    │膨張ガラス顆粒 │ 5 〜30│10 〜20│
    ├──────────┼───────┼───────┤
    │織物 │ 0.5〜 3│ 0.5〜 1│
    └──────────┴───────┴───────┘
  25. コア層が通例の添加物、例えばポゾラン、例えばフライアッシュ、特に石炭フライアッシュおよび/または精錬アッシュおよび/または微細シリカを含有する、請求項1〜24のいずれか一つに記載の建築用軽量ボード。
  26. コア層の特に有利な組成が以下の通りである、請求項1〜25のいずれか一つに記載の建築用軽量ボード:
    ┌──────────┬───────────┐
    │原料 │[重量%] 特に │
    ├──────────┼─────┬─────┤
    │ポルトランドセメント│20〜40│25〜35│
    ├──────────┼─────┼─────┤
    │ポゾラン │ 0〜40│20〜30│
    ├──────────┼─────┼─────┤
    │膨張ガラス顆粒 │30〜60│40〜50│
    └──────────┴─────┴─────┘
  27. 被覆層が5〜20容量%、好ましくは8〜15容量%の空隙空気量を有する、請求項1〜26のいずれか一つに記載の建築用軽量ボード。
  28. コア層が10〜30容量%、好ましくは15〜25容量%の空隙空気量を有する、請求項1〜27のいずれか一つに記載の建築用軽量ボード。
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