JP5054406B2

JP5054406B2 - 無機質板の製造方法

Info

Publication number: JP5054406B2
Application number: JP2007089323A
Authority: JP
Inventors: 和正福冨; 剛志津田; 雅博椿; 正樹柳郷; 義昭迎田
Original assignee: Kubota Matsushitadenko Exterior Works Ltd; KMEW Co Ltd
Current assignee: KMEW Co Ltd
Priority date: 2007-03-29
Filing date: 2007-03-29
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2027-03-29
Also published as: JP2008246773A

Description

本発明は、外壁材（外装材）等の建材として用いられる無機質板の製造方法に関するものである。

従来より、セメントを主成分とする無機質板を建材として用いることが行われている。このような無機質板としては、抄造法などの湿式法で形成されるセメント基板と乾式法で形成された表層とが積層成形されたものがある。すなわち、水硬性のセメントと水とを主成分とするスラリーを抄造法により抄き上げてセメント基板（グリーンシート）を作製し、抄造直後の未硬化のセメント基材の表面に含水率が小さくて（約５０％以下）セメントを主成分とする表層材料を散布して表層を形成し、この後、凹凸面を有するプレス型を表層側から押し付けて加圧成形することにより模様凸部と模様凹部とを形成し、この後、養生硬化することにより無機質板を製造することが行われている（例えば、特許文献１参照）。

上記のような無機質板の製造方法において、セメント基板と表層との密着性を高めるために、表層材料を散布する前の未硬化のセメント基板の表面に粗面化処理を施すことが行われている。従来、この粗面化処理を行うにあたっては、図５に示すような粗面化ロール５０が用いられている。この粗面化ロール５０は、帯状に連ねた多数の鋸刃５１、５１…をロール本体５２の外周面に螺旋状に巻き付けて形成されるものである。そして、この粗面化ロール５０を抄造直後で含水率８０〜１００％の状態のセメント基板の表面に押し当てると共に抄造速度（すなわちセメント基板の搬送速度）よりも幾分速い周速で回転させることにより、鋸刃５１でセメント基板の上面を掘り起こして粗面化するようにしている。この粗面化ロール５０で粗面化されたセメント基板１を図６に示す。セメント基板１の上面には切り起こし形状の突起部１ａが突出長さＨ＝１〜２ｍｍで形成される。この場合、突起部１ａの一個一個の大きさが小さく、また、セメント基材１は含水率が低くて固いため突起部１ａの突出長さ（切り起こし深さ）も小さい（浅い）。

上記のようにセメント基板１の上面を粗面化した後、図７（ａ）に示すように、その上面に表層材料６を散布して一定の厚みの表層１４を形成する。この後、表層１４の上側にプレス型１５を配置する。このプレス型１５の下面には複数の成形凸部１６、１６…が突設されており、成形凸部１６以外の部分は成形凹部２０として形成されている。そして、図７（ｂ）に示すように、プレス型１５の下面の凹凸面を表層１４の上面に押し付けながら、セメント基板１と表層１４とを厚み方向に圧縮して加圧成形する。このとき、表層１４には成形凸部１６が食い込んでその部分が無機質板の模様凹部１７となり、成形凹部２０で押圧される部分は無機質板の模様凸部１８となる。ここで、模様凸部１８における品質確保、例えば、セメント基板１と表層１４との層間密着強度や耐凍害性確保のため及び無機質板の比重を所定の値（例えば１．０５）に確保するために、加圧成形時のプレス型１５の成形凹部２０から模様凸部１８にかかる最低面圧を１８ｋｇｆ／ｃｍ^２（１．８ＭＰａ）に確保する必要がある。

例えば、未硬化のセメント基板１として厚みＲ＝１７ｍｍを形成し、粗面化処理を施した後、表層材料６を散布して厚みＹ＝５ｍｍの表層１４を形成し、これに成形凹部２０からの成形凸部１６の突出寸法Ｘ＝４ｍｍのプレス型１５を用いて加圧成形し、この後、養生硬化することにより、厚みＺ＝１５ｍｍの無機質板（硬化後のセメント基板１の最大厚みＰ＝１２ｍｍ、硬化後の表層１４の最大厚みＮ＝３ｍｍ、模様凹部１７における表層１４の厚みＭ＝１ｍｍ）を製造する場合、セメント基板１の圧縮率は最大箇所（模様凹部１７となる部分であって、図７（ｂ）に実線で囲まれる部分ハ）で約４１％になり、非常に高い成形圧力が必要となる。尚、模様凹部１７の部分におけるセメント基板１と表層１４を合わせた圧縮率は、（Ｐ−Ｍ）／（Ｒ＋Ｙ）×１００＝１１ｍｍ／２２ｍｍ×１００＝５０％となる。また、上記の「４１％」という数値は、模様凹部１７の部分におけるセメント基板１の厚み寸法ＳがＳ＝（Ｐ−２×Ｍ）で算出されるので、（Ｒ−Ｓ）／Ｒ×１００＝７ｍｍ／１７ｍｍ×１００≒４１％から求められる。また、模様凸部１８の部分におけるセメント基板１の圧縮率は、（Ｒ−Ｐ）／Ｒ×１００＝５ｍｍ／１７ｍｍ×１００≒２９％になる。そして、上記の最低面圧を確保しようとすると、模様凹部１７の深さが深くなるほど、その模様凹部１７の深い部分に圧力が集中するために、大きな加圧成形圧力（トータルのプレス圧）が必要となり（図８のグラフ参照）、能力の非常に高いプレス機を用いなければならないという問題があった。
特開平１０−２３５６３３号公報

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、層間密着強度や耐凍害性確保のための最低面圧を確保してプレス成形を行うために、能力の非常に高いプレス機を不要とすることが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ものである。

本発明の無機質板の製造方法は、未硬化のセメント基板１の表面に、セメントを主成分とする表層材料６を散布して表層１４を形成し、この後、凹凸面を有するプレス型１５を前記表層１４側から押し付けて加圧成形することにより模様凸部１８と模様凹部１７とを形成する無機質板の製造方法において、前記表層材料６を散布する前に、未硬化の前記セメント基板１の表面に粗面化処理を施すことにより、突起部１ａと窪み部１ｂとが交互に並んだ波状の粗面を未硬化の前記セメント基板１の表面に形成し、その後、未硬化の前記セメント基板１の表面に前記表層１４を形成するにあたって、前記突起部１ａの先端が前記表層１４で覆われるように前記表層材料６を散布し、その後、前記模様凸部１８の部分における未硬化の前記セメント基板１の圧縮率と前記模様凹部１７の部分における未硬化の前記セメント基板１の圧縮率との差が２０％以下となるように加圧成形することを特徴とするものである。

本発明において、前記粗面化処理は、掘り起こし部材２を未硬化の前記セメント基板１の表面に突き刺し、この状態で未硬化の前記セメント基板１を一方向に所定量搬送し、この後、前記掘り起こし部材２を未硬化の前記セメント基板１の表面から引き抜くことによって、前記突起部１ａと前記窪み部１ｂとを形成することが好ましい。

本発明では、模様凸部１８の部分における未硬化セメント基板１の圧縮率と模様凹部１７の部分における未硬化のセメント基板１の圧縮率との差が２０％以下と小さくするために、窪み部１ｂの部分で模様凹部１７を形成することによって、模様凹部１７を形成するための加圧力を小さくすることができ、模様凸部１８の部分に比べて模様凹部１７の部分に特に大きな加圧力を集中させなくても層間密着強度や耐凍害性確保のための最低面圧を確保することができ、能力の非常に高いプレス機を不要とすることができるものである。しかも、セメント基板１の表面の粗面化処理により、セメント基板１と表層１４の結合が強くなって密着性を向上させることができ、無機質板の層間密着品質を高くすることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

本発明の無機質板の製造方法では、まず、未硬化のセメント基板１を形成する。この未硬化のセメント基板１は抄造法で形成することができる。この場合、セメント、珪石粉、フライアッシュ、パルプ繊維などの固形分を水に分散させてスラリーを調製し、このスラリーを長網や丸網で抄き上げることにより、グリーンシートとして未硬化のセメント基板１を形成することができる。また、未硬化のセメント基板１は高含水率にするのが好ましく、例えば、２００％程度にすることができる。このように含水率を高くすると、未硬化のセメント基板１が軟らかくなり、後述の粗面化処理により容易に粗面化の度合いを大きく（突起部１ａと窪み部１ｂの凹凸差を大きく）することができる。湿式の抄造法によって、高含水率のセメント基板１を製造するにあたっては、スラリーとして水硬性セメントを主成分として、高炉水砕スラグ、フライアッシュ、珪石粉、パルプ、ビニロン繊維、ロックウール等の補強繊維等を含有する組成とし、これを例えば固形分が３０％程度の濃度としたものを用いることができる。具体的には、例えば、セメント１００重量部に対してフライアッシュ２０〜６０重量部、補強繊維５〜２０重量部程度の割合のものを例示することができる。

次に、上記の未硬化のセメント基板１の上面に粗面化処理を施して突起部１ａと窪み部１ｂを形成する。この粗面化処理を行うにあたっては表面粗面化装置Ａを用いる。表面粗面化装置Ａは、図２（ａ）（ｂ）に示すように、下面が開口する箱状の装置本体１０と、装置本体１０の下面の開口に取り付けられるプレート部材４と、プレート部材４の上側において装置本体１０内に配置される駆動装置３及び移動プレート１１、及び複数の掘り起し部材２、２…を備えて形成されている。

プレート部材４には複数（掘り起し部材２の個数と同じ）の貫通孔５、５…が上下に貫通して形成されている。このようなプレート部材４は樹脂板、ゴムプレート、パンチングメタルなどを用いて形成することができる。貫通孔５は水平断面形状（開口形状）が掘り起し部材２の水平断面形状と同じである。

掘り起し部材２は丸棒状のピンや板状に形成されるものであって、各貫通孔５に上下移動自在に挿着されている。上記のように貫通孔５の水平断面形状と掘り起し部材２の水平断面形状とは同じであり、貫通孔５の開口径は掘り起し部材２の外径よりもやや大きく形成されているが、掘り起し部材２の外周が貫通孔５の開口縁部に摺接した状態で掘り起し部材２が貫通孔５に上下移動自在に挿着されている。

移動プレート１１は装置本体１０内に上下移動自在に配設されるものであり、その下面には上記掘り起し部材２、２…の上端が連結されている。

駆動装置３は移動プレート１１の上側で装置本体１０の上部内面に取り付けられている。駆動装置３は油圧シリンダー等で形成されるものであって、そのロッド３ａの下端が移動プレート１１の上面に連結されている。

このように形成される表面粗面化装置Ａを用いて未硬化のセメント基板の表面（上面）を粗面化するにあたって、次のようにして行う。まず、図２（ａ）に示すように、表面粗面化装置Ａの下方において未硬化のセメント基板１を一方向に搬送する。ここで、未硬化のセメント基板１はその上面と平行な方向（水平方向）に搬送されるものであり、また、未硬化のセメント基板１の搬送速度は一定にすることができる。尚、未硬化のセメント基板１は抄造法で形成することができる。この場合、セメント、珪石粉、フライアッシュ、パルプ繊維などの固形分を水に分散させてスラリーを調製し、このスラリーを長網や丸網で抄き上げることにより、未硬化のセメント基板１を形成することができる。また、未硬化のセメント基板１は抄造直後のものが好ましい。また、未硬化のセメント基板１の搬送速度は抄造速度と同じにすることができる。

次に、図２（ｂ）に示すように、搬送されている未硬化のセメント基板１の上面に掘り起し部材２、２…を突き刺す。このとき、掘り起し部材２、２…はその下方の未硬化のセメント基板１の上面に向かって下動するように駆動される。すなわち、駆動装置３を駆動させることによりロッド３ａを下方に突き出して移動プレート１１を下動し、この移動プレート１１の下動により全部の掘り起し部材２、２…を同時に下動して掘り起し部材２、２…の下端部を未硬化のセメント基板１の上面に突き刺すものである。

この後、掘り起し部材２、２…を突き刺した状態で未硬化のセメント基板１の搬送を続ける。そして、未硬化のセメント基板１が所定量だけ搬送されると、図２（ａ）に示すように、掘り起し部材２、２…を未硬化のセメント基板１の上面から引き抜く。このとき、掘り起し部材２、２…は上動するように駆動される。すなわち、駆動装置３を駆動させることによりロッド３ａを上方に移動して移動プレート１１を上動し、この移動プレート１１の上動により全部の掘り起し部材２、２…を同時に上動して掘り起し部材２、２…の下端部を未硬化のセメント基板１の上面から引き抜くものである。

この後、掘り起し部材２、２…が未硬化のセメント基板１の上面に突き刺さっていない状態で未硬化のセメント基板１の搬送を続ける。そして、未硬化のセメント基板１が所定量だけ搬送されると、再び、掘り起し部材２、２…を下動して未硬化のセメント基板１の表面に突き刺す。このようにして図３に示すような突起部１ａと窪み部１ｂとが交互に並んだ波状の粗面を未硬化のセメント基板１の上面に形成することができる。ここで、図中の寸法Ｌは掘り起し部材２が未硬化のセメント基板１の上面に突き刺さった状態で移動した距離を示す。また、掘り起し部材２、２…が未硬化のセメント基板１の上面に突き刺さっていない状態で未硬化のセメント基板１を搬送する距離は、未硬化のセメント基板１の搬送方向において並設された掘り起し部材２、２…のうちの両端の掘り起し部材２、２の間の寸法Ｗとすることができ、これにより、未硬化のセメント基板１に掘り起し部材２が二回以上突き刺さる部分が無くなるものである。そして、上記のような掘り起し部材２、２…の上下動を周期的に繰り返し行うことによって、長尺の未硬化のセメント基板１の上面を連続的に粗面化することができるものである。

上記のようにして未硬化のセメント基板１の上面を粗面化した後、図１（ａ）に示すように、未硬化のセメント基板１の上面に表層材料６を散布して表層１４を形成する。ここで、表層材料６は未硬化のセメント基板１の固形分と同様の材料（スラリーの水以外の成分）であって、セメント、珪石粉、フライアッシュ、パルプ繊維などの混合材料である。また、表層材料６は乾式材料あるいは半乾式材料であって、その含水率は５０％以下にすることができる。また、本発明において乾式ないしは半乾式で散布される表層材料６は、水硬性セメントを主成分とし、高炉水砕スラグ、フライアッシュ、珪石粉、パルプ、ビニロン繊維、ロックウール、パーミュキュライト等の補強繊維や軽量骨材等を適宜に配合した組成とし、これを例えば含水率が０〜５０％程度としたものを用いることができる。具体的には、例えば、セメント１００重量部に対して、フライアッシュ１０〜４０重量部、補強繊維２〜１０重量部、軽量骨材５〜１５重量部程度の割合のものを例示することができる。また、表層材料６は窪み部１ｂに充填しながら未硬化のセメント基板１の上面に散布するが、突起部１ａの先端が表層１４でほぼ覆われるまで表層材料６の散布を行うのが好ましい。これにより、表層１４の上面よりも突起部１ａの上端がやや下側に位置することになる。

上記のようにして表層材料６を散布して表層１４を形成した後、表層の上方からプレス型１５を押しつけながら加圧成形（プレス成形）する。プレス型１５の下面は凹凸面に形成されており、複数の成形凸部１６、１６…が突設されていると共に成形凸部１６以外の部分は成形凹部２０として形成されている。そして、図３（ｂ）に示すように、成形凸部１６を窪み部１ｂに形成される表層１４に食い込ませながらプレス型１５の下面全体で表層１４及び未硬化のセメント基板１に押し付けて成形する。これにより、未硬化のセメント基板１が厚み方向で圧縮されると共に表層１４が未硬化のセメント基板１の上面を覆うように成形される。次に、表層１４を成形した未硬化のセメント基板１をプレス型１５から脱型し、この後、養生硬化することにより、図４に示すように、凹凸模様を有する硬化した表層１４と硬化したセメント基板１とが積層した二層の無機質板Ｂを形成することができる。模様凹部（例えば、目地）１７は成形凸部１６により押圧されて加圧成形された部分であり、模様凸部１８は成形凹部２０により加圧成形された部分である。尚、養生硬化は、蒸気養生、オートクレーブ養生等が適宜に行われる。例えば、温度４０〜８０℃、湿度９０〜１００％の雰囲気で１０〜３０時間程度蒸気養生し、さらに１４０〜２００℃で２〜１０時間程度オートクレーブ養生して硬化させる等の操作が採用される。また、無機質板Ｂの表面仕上げのためのシーラーや塗料の塗布についても、従来から外装材として用いられる無機質板と同様にして行うことができる。

そして、本発明では、プレス型１５を用いた加圧成形において、模様凸部１８の部分における未硬化のセメント基板１の圧縮率と模様凹部１７の部分における未硬化のセメント基板１の圧縮率との差が２０％以下で０よりも大きくなるように加圧成形する。すなわち、プレス型１５の成形凹部２０で圧縮成形される部分における未硬化のセメント基板１の圧縮率と、成形凸部１６で圧縮成形される部分における未硬化のセメント基板１の圧縮率との差を２０％以下で０よりも大きくなるようにする。このような圧縮率の差を２０％以下とするためには、成形凸部１６からの成形凹部２０の突出寸法を小さくしたり、窪み部１ｂの深さ寸法を大きくしたりすることができる。また、窪み部１ｂの部分に成形凸部１６を押し付けて模様凹部１７を形成するようにすることができる。この場合、窪み部１ｂの部分では未硬化のセメント基板１の厚み寸法が突起部１ａの部分に比べて薄くなっているために、成形凸部１６で成形しても未硬化のセメント基板１の圧縮率が小さくなって、成形凹部２０で成形される部分との圧縮率の差が小さくなるものである。

そして、セメント基板１と表層１４との層間密着強度や耐凍害性確保のために、加圧成形時のプレス型１５の成形凹部２０から模様凸部１８にかかる最低面圧を１８ｋｇｆ／ｃｍ^２（１．８ＭＰａ）に確保する必要があるが、本発明では、上記の圧縮率の差を２０％以下としているので、模様凹部１７が形成される部分において未硬化のセメント基板１に圧力が集中しなくなって、能力の非常に高いプレス機を不要とすることができるものである。また、セメント基板１の表面の粗面化処理により、セメント基板１と表層１４の結合が強くなって密着性を向上させることができ、無機質板の層間密着品質を高くすることができる。

以下、具体例を示して本発明を説明する。

この具体例は、厚み（製品厚み）Ｚが１５ｍｍの無機質板Ｂを製造する場合であり、無機質板Ｂの硬化したセメント基板１の最大厚みＰが１２ｍｍ、硬化した表層１４の最大厚みＮが３ｍｍ、模様凹部１７における表層１４の厚みＭが１ｍｍである場合である。

まず、抄造後の未硬化のセメント基板１の上面に粗面化処理を施して、突起部１ａを突出長さ（窪み部１ｂの深さ寸法）Ｈ＝８ｍｍに形成する。このとき、窪み部１ｂよりも下側における未硬化のセメント基板１の厚み寸法はＴ＝１４ｍｍとする。次に、表層材料６を散布して表層１４を形成する。表層１４は表層材料６を窪み部１ｂに充填して形成し、表層１４の上面と突起部１ａの上端とは同じ高さにする。次に、プレス型１５を用いて加圧成形する。このプレス型１５としては成形凹部２０からの成形凸部１６の突出寸法Ｘが４ｍｍのものを用いた。そして、この加圧成形により、模様凹部１７の部分における未硬化のセメント基板１の厚みＳを１０ｍｍ、模様凹部１７の底面における表層１４の厚みＭを１ｍｍ、模様凸部１８の部分における未硬化のセメント基板１の厚みＰを１２ｍｍ、模様凸部１８の部分における表層１４の厚みＮを３ｍｍとした。次に、加圧成形後の未硬化のセメント基板１及びその表層１４を養生硬化して無機質板Ｂを形成した。尚、突起部１ａの上端よりも上側における表層１４の厚み（突起部１ａの上端と表層１４の上面との間の寸法）は０ｍｍよりも大きくて突起部１ａを突出長さＨの半分以下にするのが好ましい。

上記のような具体例において、模様凹部１７の部分における未硬化のセメント基板１の圧縮率は、（Ｔ−Ｓ）／Ｔ×１００＝４ｍｍ／１４ｍｍ×１００≒２９％となる。一方、模様凸部１８の部分における未硬化のセメント基板１の圧縮率は、（Ｔ−Ｐ）／Ｔ×１００＝２ｍｍ／１４ｍｍ×１００≒１４％となる。従って、模様凸部１８の部分における未硬化のセメント基板１の圧縮率と模様凹部１７の部分における未硬化のセメント基板１の圧縮率との差が約１５％となる。尚、図１において、実線で囲まれる部分イと部分ロにおける未硬化のセメント基板１の圧縮率は多少異なり、突起部１ａの一部を圧縮する部分ロの圧縮率が突起部１ａを圧縮しない部分イの圧縮率よりもやや高くなるが、部分ロにおいて圧縮される突起部１ａの厚みは小さいので、部分イの圧縮率と部分ロの圧縮率はほぼ同じで、部分ロの圧縮率は従来とほとんど変わらない。従って、部分イの圧縮率の低下により、従来のものに比べて、加圧成形に要するトータルの圧力（未硬化のセメント基板１および表層１４を圧縮するための圧力）を低くすることができる。

本発明の実施の形態の一例を示し、（ａ）（ｂ）は断面図である。同上の表面粗面化装置の一例を示し、（ａ）（ｂ）は断面図である。同上の粗面化された未硬化のセメント基板を示す一部の断面図である。同上の無機質板を示す一部の断面図である。従来の粗面化ロールを示す斜視図である。従来の未硬化のセメント基板の一例を示す断面図である。従来の加圧成形工程を示し、（ａ）（ｂ）は断面図である。従来の模様凹部の深さとプレス圧との関係を示すグラフである。

符号の説明

Ｂ無機質板
１未硬化のセメント基板
１ａ突起部
１ｂ窪み部
６表層材料
１４表層
１５プレス型
１７模様凹部
１８模様凸部

Claims

未硬化のセメント基板の表面に、セメントを主成分とする表層材料を散布して表層を形成し、この後、凹凸面を有するプレス型を前記表層側から押し付けて加圧成形することにより模様凸部と模様凹部とを形成する無機質板の製造方法において、前記表層材料を散布する前に、未硬化の前記セメント基板の表面に粗面化処理を施すことにより、突起部と窪み部とが交互に並んだ波状の粗面を未硬化の前記セメント基板の表面に形成し、その後、未硬化の前記セメント基板の表面に前記表層を形成するにあたって、前記突起部の先端が前記表層で覆われるように前記表層材料を散布し、その後、前記模様凸部における未硬化の前記セメント基板の圧縮率と前記模様凹部における未硬化の前記セメント基板の圧縮率との差が２０％以下となるように加圧成形することを特徴とする無機質板の製造方法。
前記粗面化処理は、掘り起こし部材を未硬化の前記セメント基板の表面に突き刺し、この状態で未硬化の前記セメント基板を一方向に所定量搬送し、この後、前記掘り起こし部材を未硬化の前記セメント基板の表面から引き抜くことによって、前記突起部と前記窪み部とを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。