JP4190467B2 - 無機質板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、住宅等建築物の内装材、造作材、開口部材、家具等の化粧板の基板として用いるに好適な化粧層との密着性の良い無機質板を生産性良く製造することのできる無機質板の製造方法に関する。

従来から、住宅等建築物の内装化粧材等の基板や下地材として石膏ボードや合板が使用されている。しかしながら、石膏ボードは重くて施工し難く、また水を吸収すると曲げ強度等の強度的性質が顕著に低下するため、キッチン等水回りに使用するには問題があった。一方、合板は軽くて施工し易い反面、燃え易く、腐り易いという欠点を有していた。

このため、本出願人は、特許文献１に記載のあるように、表裏層の間に軽量な中層をサンドイッチ状に積層した積層体を、プレスで圧縮して成形した後、乾燥により結合剤を硬化させる、軽量高強度な３層構成の無機質板の製造方法を提案した。

しかしながら、上記方法ではプレスで圧縮した後の乾燥工程において、表裏層の圧縮された鉱物質繊維が元の形状に戻ろうとして反発する所謂スプリングバック現象を生じ、得られた無機質板の表面が凸凹となって平滑性が悪くなることがあった。

このため、このような無機質板を化粧板の基板として用いる場合、その表面に化粧シートや化粧紙の貼着、或いは塗装、印刷等により化粧層を直接設けると、表面の凹凸が化粧層表面に凹凸となって現出してその装飾外観を悪くすることがあった。従って、その表面をサンディングして平滑にしてから化粧層を設ける必要があるが、サンディング工程を必要とするとともに表面に凹凸があるので研削量が増えて歩留まりが低下する等生産性が悪くなり、また緻密で硬質の表面層を多く削り取るために曲げ強度や硬度等の強度的性質が低下するという問題点を有していた。

そこで、本出願人は、特許文献２に記載があるようにウェットマットを一旦乾燥させた後熱圧して結合剤を完全に硬化させる無機質板の製造方法を提案した。
特開平５−５０４１７ 特開２００３−２５１６１７

しかしながらこの方法においては、特に３層構造の場合、乾燥により形成されるドライボードの軽量な中間層の強度が低いため、得られるドライボードの含水率が高いと、このドライボードをホットプレス等の加熱圧縮装置に搬送しセットするまでの取り扱い時において、取り扱い強度不足からドライボードに破損を生じ易いという問題があった。更には加熱圧縮時においてドライボード中に多く含まれる水分の急激な蒸発によりパンク現象を生じたり、得られた無機質板の側端面が湾曲状に変形したりすることがあり、生産性ならびに生産歩留まりを低下させるという問題があった。

一方このような取り扱い強度不足やパンク現象等の発生を防止するためには、強目に乾燥してドライボード中の含水率を低下させればよいことが考えられるが、このように強目に乾燥した無機質板の表面に化粧シートの貼着等により化粧層を設けた場合、上記化粧層が無機質板から剥がれ易くなるという問題を生じることがあった。

係る問題点について鋭意検討した結果、乾燥によりドライボード表層の熱硬化性樹脂結合剤が、完全な硬化状態に至らないまでもプレキュアー状態（大部分が溶剤に不溶となる状態）或いはそれに近い状態に硬化が進んで鉱物質繊維や無機質粉状体が半結合状態になった後加熱圧縮すると、この圧縮力により上記半結合状態が破損して表面が脆弱な無機質板が得られ、このような無機質板表面に設けた化粧層は、無機質板との密着性が悪くなって剥がれ易くなるという知見を得た。

本発明は係る知見に基づきなされたもので、鉱物質繊維と無機質粉状体と熱硬化性樹脂結合剤とを必須成分とする表裏層と、該表裏層の中間に無機質発泡体と結合剤とを少なくとも必須成分する軽量な中間層が配された、その表面に化粧層を密着性良く形成することのできる３層構成の無機質板を、生産工程における取り扱い性良く、またパンク現象や変形を生じることなく製造することのできる無機質板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の目的を達成するために、請求項１の発明に係る無機質板の製造方法は、鉱物質繊維と無機質粉状体と熱硬化性樹脂結合剤とを必須成分として含む原料を水中に混合分散させて調整したスラリー組成物を湿式抄造して形成した表裏層用ウェットマットの中間に、無機質発泡体と結合剤とを少なくとも必須成分として含む原料からなる軽量な中間層組成物を配して３層構成のウェットマットに形成し、次いで該３層構成のウェットマットをその表裏層内の熱硬化性樹脂結合剤が溶剤に完全に溶解する状態ないし該熱硬化性樹脂結合剤の一部が溶剤に不溶となる状態で含水率が７重量％未満となるように乾燥して上記熱硬化性樹脂結合剤による結合力が生じていない状態のドライボードに形成し、該ドライボードを加熱圧縮して上記熱硬化性樹脂結合剤を硬化させることを特徴とする。

請求項２の発明に係る無機質板の製造方法は、請求項１の発明において、３層構成のウェットマットを予め加熱圧縮した後乾燥してドライボードに形成することを特徴とする。

請求項３の発明に係る無機質板の製造方法は、請求項１又は２の発明において、ドライボードの少なくとも表面に、水又は樹脂水溶液を塗布した後加熱圧縮することを特徴とする。

請求項１の発明に係る無機質板の製造方法によれば、３層構成のウェットマットを含水率が７重量％未満となるように乾燥してドライボードに形成しているので充分な取り扱い強度を有しており、このドライボードを乾燥装置からホットプレス等の加熱圧縮装置へ運搬し或いは加熱圧縮装置にセットする際に、取り扱い易く破損等を生じることはない。

また、３層構成のウェットマットをその表裏層内の熱硬化性樹脂結合剤が溶剤に完全に溶解する状態ないし該熱硬化性樹脂結合剤の一部が溶剤に不溶となる状態で乾燥して、その熱硬化性樹脂結合剤による結合力が生じていない状態のドライボードに形成しているので、得られるドライボードの表裏層には結合剤による結合力は生じていない状態となる。そして、次工程で加熱圧縮した際に圧縮状態で熱硬化性樹脂結合剤が硬化して初めて結合力を発現するため、表裏層を構成する組成物間の結合部に破損のない無機質板に形成することができ、この結果、その表面に化粧層を設けた場合にも化粧層が剥がれることのない無機質板を形成することができる。

請求項２の発明に係る無機質板の製造方法は、請求項１の発明において、３層構成のウェットマットを予め加熱圧縮した後乾燥してドライボードに形成しているので、上記請求項１の発明の効果に加えて、さらに取り扱い性の良い無機質板を製造することができる。

また、請求項３の発明に係る無機質板の製造方法は、請求項１又は２の発明において、加熱圧縮前のドライボードの少なくとも表面に、水又は樹脂水溶液を塗布しているので塗布面だけを軟化させることができ、上記請求項１又は２の発明の効果に加えて、加熱圧縮によってさらに表面平滑性の良い無機質板を製造することができる。

以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、例示であり、本発明がこの実施形態によって制限されることを意図するものでは全くない。

先ず、本実施形態にかかる無機質板の製造方法は、鉱物質繊維と無機質粉状体と熱硬化性樹脂結合剤とを必須成分として含む原料を大量の水に分散混合させて調整したスラリー組成物を丸網式湿式抄造装置等の湿式抄造装置を用いて湿式抄造して表裏層用ウェットマットを形成する。一方、無機質発泡体と結合剤とを少なくとも必須成分として含む原料からなる軽量な中間層組成物を上記表裏層用ウェットマットの間に散布堆積して中間層とする３層構成のウェットマットに形成する。表裏層用ウェットマットと中間層との界面には、両層の接着力を向上させるため、結合剤水溶液を塗布しておくこともできる。

以下、表裏層の構成材料を説明すると、鉱物質繊維としては、ロックウール、スラッグウール、グラスウール等を挙げることができ、これらの鉱物質繊維は、表裏層用のスラリー中の固形成分に対して２０〜７０重量％加えられる。添加量が２０重量％未満になると、鉱物質繊維同士の絡み合いが少なくなって曲げ強度が弱くなり、また７０重量％を超えると無機質粉状体の添加割合が少なくなって、表面の緻密性が低くなり化粧性が損なわれるので好ましくない。

無機質粉状体としては、炭酸カルシウム、マイクロシリカ、水酸化アルミニウム、スラグ粉などを用いることができ、表裏層用のスラリー中の固形成分として１０〜７０重量％加えられる。添加量が１０重量％未満になると、形成される無機質板表面の緻密性が低くなって化粧性が損なわれ、また７０重量％を超えると鉱物質繊維の添加割合が少なくなって曲げ強度が弱くなるので好ましくない。

また、熱硬化性樹脂結合剤としては、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素メラミン樹脂等の粉末状、或いは水性結合剤を用いることができる。この他に結合剤として、ポリビニルアルコール、スターチ類、ポリアクリルアミド、ＳＢＲラテックス、アクリル樹脂エマルジョン等の水溶性又は水分散性の結合剤を、熱硬化性樹脂と併用して用いることもできる。

このような結合剤は、その総量が表裏層用のスラリー中の固形成分に対して２〜２０重量％、好ましくは７〜１５重量％程度加えられる。結合剤の添加量が２重量％未満となると曲げ強度等の強度的性質が低くなり、２０重量％を超えると防火性が悪くなるので好ましくない。

この他に、必要に応じて、ポリプロピレン、ポリエステル、ビニロン等の合成樹脂繊維、麻や木質繊維等の植物質繊維、凝集剤、サイズ剤、消泡剤等をスラリー中に添加することができる。

次に、中間層用組成物の構成材料を説明すると、無機質発泡体としては、パーライト、シラス発泡体、シリカフラワー、ガラス発泡体等を挙げることができ、中間層の主原料として中間層全体の４０〜９０重量％添加することができる。４０重量％未満であると軽量化が不十分となり、９０重量％を超えると強度が弱くなるので好ましくない。

中間層用の結合剤としては、前記表裏層用スラリー組成物に用いることができるもの、即ち熱硬化性樹脂結合剤、ポリビニルアルコール、スターチ類、ポリアクリルアミド、ＳＢＲラテックス、アクリル樹脂エマルジョンなどを、中間層用組成物の固形成分に対して固形成分として２〜２０重量％添加することができる。

尚、その他の中間層用組成物として、前記表裏層用スラリー組成物と同じ鉱物質繊維や木質繊維を５０重量％未満の割合で添加することができる。また、このような中間層用組成物には、その細かなものが散布する際に空気中に散乱するのを防止して散布堆積効率を良くするために、５〜３０重量％程度の水分を含ませておくのが好ましい。

次いで、このようにして得られた３層構成のウェットマットを熱風循環式ドライヤーに搬入し、含水率が７重量％未満、好ましくは４重量％未満となるように、且つその表裏層に混入した熱硬化性樹脂結合剤がプレキュアー状態に至らないように（該熱硬化性樹脂結合剤が溶剤に完全に溶解する状態ないし熱硬化性樹脂結合剤の一部が溶剤に不溶となる状態となるように）乾燥してドライボードに形成する。

ここにおいて、ドライボードの含水率が７重量％以上となると、後述する加熱圧縮工程において加熱圧縮中にパンク現象が生じたり、得られる無機質板の側端面に湾曲状の変形が生じたりして歩留まりが悪くなるので好ましくなく、さらに、ドライボードを加熱圧縮装置へ運び、加熱圧縮装置内にセットするための取り扱い時の強度が不足して破損することがあるので好ましくない。

また、表裏層に混入した熱硬化性樹脂結合剤が完全に硬化しないまでもプレキュアー状態に硬化が進むと、ドライボード表裏面層の熱硬化性樹脂は不充分ながら結合力を発現する。このため、このようなドライボードを後述するように加熱圧縮すると、上記一旦結合された組織が潰れてしまい、得られる無機質板の表裏層が脆弱化する。この結果このような無機質板の表面に化粧層を設けた場合、化粧層が上記無機質板の脆弱化した表裏層から剥離し易くなり、無機質板と化粧層との密着性が悪くなるので好ましくない。

尚、前記３層構成のウェットマットは、予め加熱ロール、連続プレス、平板プレス等で加熱圧縮してから前記熱風循環式ドライヤーで乾燥し、ドライボードに形成しておくこともできる。このように、乾燥前に予備的な加熱圧縮を行うことにより、さらに取り扱い強度に優れたドライボードに形成することができる。

前記乾燥条件や予備的な加熱圧縮条件は、得られるドライボードの表裏層の熱硬化性樹脂がプレキュアー状態に至らないものであれば良く、特に限定されるものではないが、例えば、熱硬化性樹脂として粉末フェノール樹脂を用いた場合には、乾燥温度６０℃〜１４０℃、予備的な加熱圧縮温度８０℃〜１８０℃程度の温度条件で時間を加減して行うことができる。

次に、このようにして得られたドライボードを、多段式ホットプレス等の加熱圧縮装置の加熱板間に挿入し、熱硬化性樹脂結合剤の硬化温度以上の温度で加熱圧縮し、熱硬化性樹脂を充分に硬化させて所定の厚みの無機質板に形成する。

ここにおいて、ドライボードの含水率が７重量％未満、好ましくは４重量％未満に調整されているので、上記加熱圧縮装置への運搬や加熱板間へのセットなどを破損等を生じることなく取り扱い性良く行うことができ、また、パンク現象や無機質板側端面の湾曲状の変形を生じることもなく、加熱圧縮を生産性良く行うことができる。

また、ドライボードの表裏面層の熱硬化性樹脂は、プレキュアー状態にも至っておらず、その結合効果は発現されていないので、ドライボードの表裏層の熱硬化性樹脂は、加熱圧縮によって圧縮された状態で初めて結合剤としての機能を効率良く発現して硬化し、得られる無機質板の表層に潰れ等が生じて該表層が脆弱化することはない。このため、このような無機質板の表面に、突板や化粧シートの貼着、塗装、印刷等により表面化粧層を設けた場合、無機質板と化粧層が剥離することのない無機質化粧板に形成することができる。

尚、前記多段式ホットプレス等による加熱圧縮の前に、ドライボードの表面又は表裏面に、水又は樹脂水溶液を塗布しておくことができる。このような水分の塗布により、水分が塗布された表裏層は柔軟化し、加熱圧縮による成形性を向上させることができる。特に表裏層に熱硬化性樹脂とともにスターチ類やポリビニルアルコール等の水溶性結合剤を併用した場合には、乾燥により一旦発現した上記スターチ類やポリビニルアルコール等の水溶性結合剤の結合力を塗布された水分により軟弱化させることができ、その後の加熱圧縮によって成形性よく、表面性の良い無機質板を形成することができる。

また、加熱圧縮に際して、エンボスプレートを用いてドライボード表面を加熱圧縮することもできる、この場合には、表面に任意の凹凸模様が刻設された無機質板を得ることができる。

（実施例）
スラグウール５０重量％、水酸化アルミニウム３９重量％、粉末フェノール樹脂６重量％、スターチ４重量％、熱融着繊維であるポリエステル繊維１重量％、これに少量の凝集剤を添加した原料を大量の水中に添加して攪拌し、固形分濃度が約３重量％の表裏層用スラリーを得た。次いでこのスラリーを丸網式湿式抄造装置により湿式抄造し、含水率８０重量％の表裏層用ウェットマットを得た。

一方、パーライト５５重量％、水酸化アルミニウム３４重量％、粉末フェノール樹脂６重量％、スターチ４重量％、熱融着繊維であるポリエステル繊維１重量％、これにこれらの固形成分に対して２０重量％の水を噴霧しながら均一に混合して中間層用組成物を調整し、この中間層用組成物を、上記裏層用ウェットマット上に均一に散布堆積させるとともに、その散布面に表層用ウェットマットを積層して３層構成のウェットマットを形成した。

次に、この３層構成のウェットマットを、厚さ７ｍｍのディスタンスバーを介して１３０℃の温度下で９０秒間仮圧締し、さらに熱風循環式ドライヤーに搬入してその表面層の温度が１４０℃を超えない乾燥条件で２０分間乾燥し、含水率３重量％のドライボードを得た。このドライボードは、その表面層の粉末フェノール樹脂がプレキュアーにも至っていない状態（溶剤に完全に溶解する状態ないし該熱硬化性樹脂結合剤の一部が溶剤に不溶となる状態）で、上記含水率にまで乾燥されていた。

次に、得られたドライボードをホットプレス装置に搬入し、その表裏面にそれぞれ片面１００ｇ／ｍ^２の水を塗布した後、ホットプレス装置の熱盤間にセットし、厚さ６．６ｍｍのディスタンスバーを介して、２００℃の温度条件下で５分間加熱圧縮し、厚さ６．６ｍｍ、比重０．７１の無機質板を得た。上記ドライボードは、ホットプレスへの搬入や熱盤間へのセットを、破損等を生じることなく良好に行えた。また、加熱圧縮時にパンク現象は生じず、加熱圧縮後の無機質板には変形を生じていなかった。

このようにして得られた無機質板は、その表裏面を軽くサンディングして厚さ６ｍｍに形成してその曲げ強度と平面剥離強度を測定したところ、曲げ強度１４Ｎ／ｍｍ^２、平面剥離強度０．９Ｎ／ｍｍ^２であった。また、その表面にポリオレフィン化粧シートを貼着して無機質化粧板に形成し、ＪＩＳ Ｋ ５６００（塗料一般試験方法）に準じて碁盤目テスト（剥離試験テスト）を行ったところ、無機質板表層部の基材剥離を生じることもなく、無機質板と化粧層の密着性は良好であった。

（比較例）
上記実施例で得た３層構成のウェットマットを、２００℃のドライヤーで２０分間乾燥して含水率３重量％のドライボードを得た。次いで、このドライボードを上記実施例と同様にしてホットプレスにより加熱圧縮して、厚さ６．６ｍｍ、比重０．７１の比較例に係る無機質板を得た。

この無機質板を実施例と同様にサンディングして厚さ６ｍｍに形成してその曲げ強度と平面剥離強度を測定したところ、曲げ強度９Ｎ／ｍｍ^２、平面剥離強度０．５Ｎ／ｍｍ^２であり、実施例に較べて強度的性質は劣っていた。また、その表面にポリオレフィン化粧シートを貼着して無機質化粧板に形成し、ＪＩＳ Ｋ ５６００（塗料一般試験方法）に準じて碁盤目テスト（剥離試験テスト）を行ったところ、無機質板表層部に基材剥離を生じており、無機質板と化粧層との密着性は悪かった。

Claims (3)

1. 鉱物質繊維と無機質粉状体と熱硬化性樹脂結合剤とを必須成分として含む原料を水中に混合分散させて調整したスラリー組成物を湿式抄造して形成した表裏層用ウェットマットの中間に、無機質発泡体と結合剤とを少なくとも必須成分として含む原料からなる軽量な中間層組成物を配して３層構成のウェットマットに形成し、
   次いで該３層構成のウェットマットをその表裏層内の熱硬化性樹脂結合剤が溶剤に完全に溶解する状態ないし該熱硬化性樹脂結合剤の一部が溶剤に不溶となる状態で含水率が７重量％未満となるように乾燥して上記熱硬化性樹脂結合剤による結合力が生じていない状態のドライボードに形成し、
   該ドライボードを加熱圧縮して上記熱硬化性樹脂結合剤を硬化させることを特徴とする無機質板の製造方法。
2. ３層構成のウェットマットを予め加熱圧縮した後乾燥してドライボードに形成することを特徴とする請求項１に記載の無機質板の製造方法。
3. ドライボードの少なくとも表面に、水又は樹脂水溶液を塗布した後加熱圧縮することを特徴とする請求項１又は２に記載の無機質板の製造方法。