JP6427606B2 - 無機質板の製造方法 - Google Patents
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Description
図1及び図2は、本発明の実施形態1に係る無機質板の製造方法によって製造された無機質板10を示している。無機質板10は、化粧面となる表面1にエンボス加工によって凹凸模様が形成され、例えば、住宅等の建物の内装材、造作材、開口部材、家具等の化粧材として用いられる。
無機質板10は、本実施形態では、表面1側(図2の上側)に位置する表層11と、裏面2側(図2の下側)に位置する裏層12と、表層11と裏層12との間に位置する芯層13とを有し、三層構造に構成されている。表層11と裏層12とは、互いに同じものであり、鉱物質繊維と無機質紛状体と結合剤とを主成分とする層である。一方、芯層13は、軽量骨材と結合剤と繊維を主成分とする層である。表層11と裏層12と芯層13とは、結合剤の硬化によって複合一体化されている。
[鉱物質繊維]
表層11と裏層12の鉱物質繊維として、ロックウール、スラグウール、ミネラルウール、グラスウール等を用いることができる。これらは、単独で用いることも可能であり、複数を組み合わせて用いてもよい。鉱物質繊維は、粘りと強度とを持たせつつ、高い表面性を得るために添加されるものであり、固形成分全体の40重量%以上80重量%以下だけ添加される。鉱物質繊維は、添加量が40重量%未満になると、鉱物質繊維どうしの絡み合いが少なくなって曲げ強度が弱くなり、また、80重量%を超えると、無機質紛状体の添加割合が少なくなるため、表面の緻密性が低くなり、化粧性が損なわれるためである。
表層11と裏層12の無機質紛状体として、炭酸カルシウム、マイクロシリカ、水酸化アルミニウム、スラグ紛等を用いることができる。これらは、単独で用いることも可能であり、複数を組み合わせて用いてもよい。無機質紛状体は、防火性及び硬度を確保するために添加されるものであり、固形成分全体の20重量%以上60重量%以下だけ添加される。無機質紛状体は、添加量が20重量%未満になると、形成される無機質板10の表面の緻密性が低くなって化粧性が損なわれ、また、60重量%を超えると、鉱物質繊維の添加割合が少なくなるため、曲げ強度が弱くなるためである。
表層11と裏層12の結合剤は、熱硬化性樹脂結合剤であり、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。また、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高分子結合剤を、熱硬化性樹脂と併用することも可能である。結合剤は、鉱物質繊維及び無機質紛状体を含む成分を結合するために添加されるものであり、固形成分全体の5重量%以上20重量%以下、好ましくは、7重量%以上15重量%以下だけ添加される。結合剤は、添加量が5重量%未満になると、強度が不足する一方、20重量%を超えると、不燃性が損なわれるためである。
[軽量骨材]
芯層13の軽量骨材として、パーライト、シラス発泡体、シリカフラワー、ガラス発泡体等を用いることができる。軽量骨材は、圧縮強度を確保しつつ、軽量化するために添加されるものであり、固形成分全体の40重量%以上90重量%以下だけ添加される。軽量骨材は、添加量が40重量%未満になると、軽量化が不十分になり、また、散布時に均一に撒くことが難しくなる一方、90重量%を超えると、強度が弱くなり、また、圧縮時の圧力が高くなりすぎて生産性が低下するためである。
芯層13の結合剤は、熱硬化性樹脂結合剤であり、表層11及び裏層12に用いることができるもの、即ち、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。また、表層11及び裏層12の結合剤と同様に、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高分子結合剤を、熱硬化性樹脂と併用することも可能である。結合剤は、軽量骨材を含む成分を結合するために添加されるものであり、固形成分全体の5重量%以上20重量%以下、好ましくは、7重量%以上15重量%以下だけ添加される。結合剤は、添加量が5重量%未満になると、強度が不足する一方、20重量%を超えると、不燃性が損なわれる。
芯層13の繊維として、無機繊維又は有機繊維を用いることができる。具体的には、無機繊維として、ガラス繊維、ワラストナイト等を用いることができる。また、有機繊維として、ポリエステル、ポリプロピレン、ビニロン等の合成繊維、木質繊維、パルプ等を用いることができる。これらは、単独で用いることも可能であり、複数を組み合わせて用いてもよい。繊維は、粘りと強度とを持たせるために添加されるものであり、固形成分全体の1重量%以上10重量%以下だけ添加される。繊維は、添加量が1重量%未満になると、粘りが無くなり、補強効果が低くなり、10重量%を超えると、抄造時に凹凸が生じ、抄造時に凹凸が生じ、良好な湿潤マットを得ることができなくなるためである。
以下、本発明の実施形態1に係る無機質板10の製造方法について図3及び図4に基づいて説明する。
(1)湿潤基材形成工程
まず、湿潤基材形成工程S1を行う。本実施形態では、湿潤基材形成工程S1は、裏層マット形成工程と、芯層マット形成工程と、表層マット形成工程とで構成されている。
裏層マット形成工程では、裏層12を形成するための材料、即ち、鉱物質繊維と無機質紛状体と結合剤とを水中に添加して攪拌し、鉱物質繊維と無機質紛状体と結合剤とを主成分とするスラリーを生成する。そして、生成したスラリーを長網式湿式抄造装置又は丸網式湿式抄造機で湿式抄造して湿潤マット(裏層マット10c)を形成する。
芯層マット形成工程では、芯層13を形成するための材料、即ち、軽量骨材と結合剤と繊維とを、水を噴霧しながら混合して芯層用組成物を生成する。そして、生成した芯層用組成物を、先に生成した裏層マット10cの上に均一に散布して2層目の芯層マット10bを形成する。
表層マット形成工程では、裏層マット形成工程と同様に、表層11を形成するための材料、即ち、鉱物質繊維と無機質紛状体と結合剤とを水中に添加して攪拌し、鉱物質繊維と無機質紛状体と結合剤とを主成分とするスラリーを生成する。そして、生成したスラリーを長網式湿式抄造装置又は丸網式湿式抄造機で湿式抄造して湿潤マット(表層マット10a)を形成する。この表層マット10aを、芯層マット10bの上に積層して3層目の表層マット10aを形成する。
(2)乾燥工程
次に、乾燥工程S2を行う。乾燥工程S2では、湿潤基材形成工程S1によって形成された湿潤基材10Aを熱風循環式ドライヤーに搬入し、含水率が10重量%未満、好ましくは、4重量%未満となるように乾燥し、乾燥基材(ドライボード)10Bを形成する(図4(B)を参照)。このとき、湿潤基材10A中に含まれる結合剤(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、即ち、結合剤が硬化しない条件下で湿潤基材10Aを乾燥させる。これは、結合剤が完全に硬化しないまでもプレキュアー状態に至ると、プレキュアー状態の結合剤によって結合された組織が後の加熱圧縮工程S4で潰れることにより、得られる無機質板10が脆弱化するおそれがあるためである。
(3)塗布工程
次に、塗布工程S3を行う。塗布工程S3では、乾燥基材10Bの表面1B及び裏面2Bに、水又は樹脂水溶液からなる軟化剤を塗布する(図4(C)を参照)。これにより、乾燥基材10Bの表面1B及び裏面2Bが軟化し、後の加熱圧縮工程S4において乾燥基材10Bの表面1B及び裏面2Bにおいて亀裂や割れが生じ難くなる。
(4)加熱圧縮工程
次に、加熱圧縮工程S4を行う。加熱圧縮工程S4では、表面1B及び裏面2Bに軟化剤が塗布された乾燥基材10Bを多段式ホットプレス等の加熱圧縮装置の熱盤間に挿入し(図4(D)を参照)、表面1Bに所定の凹凸模様を形成するためのエンボス型20を用いて、結合剤(熱硬化性樹脂結合剤)の硬化温度以上の温度で加熱圧縮する(図4(E)を参照)。
以上のように、本実施形態1の製造方法によれば、エンボス型20で乾燥基材10Bを加熱圧縮する加熱圧縮工程S4の前に、乾燥基材10Bの表面1B及び裏面2Bに水又は樹脂水溶液からなる軟化剤を塗布する塗布工程S3において、乾燥基材10Bに塗布する軟化剤の塗布量を、凹凸模様が形成される表面1Bの方が裏面2Bより多くなるようにしている。このように乾燥基材10Bの表面1Bに裏面2Bに比べて多量の水又は樹脂水溶液を塗布することにより、加熱圧縮工程S4においてエンボス型20によって凹凸模様が形成されるために亀裂や割れが生じ易い乾燥基材10Bの表面1Bが、裏面2Bより軟化する。そのため、彫りが深くシャープな凹凸模様を形成する場合にも、亀裂や割れを生じさせることなく加工することができる。
上記実施形態1では、湿潤基材10Aを三層構造としていたが、湿潤基材10Aは、これに限られない。表層11及び裏層12を構成する1つの湿潤マットからなる単層構造でもよく、また、芯層13のない二層構造であってもよい。その他、芯層13の他に中間層を設けて四層以上の構造としてもよい。
鉱物質繊維としてスラグウール50重量%と、無機質紛状体として水酸化アルミニウム39重量%と、熱硬化性樹脂結合剤として粉末フェノール樹脂6重量%と、水溶性又は水分散性結合剤としてスターチ4重量%と、熱融着繊維としてのポリエステル繊維1重量%と、凝集剤とからなる原料を大量の水中に添加して攪拌し、固形分濃度3重量%のスラリーを得た。そして、このスラリーを丸網式湿式抄造装置により湿式抄造し、ウェットプレスで厚み調整を行って、含水率80%の表裏層用の湿潤マット(表層マット、裏層マット)を得た。
上記実施例で得られたものと同じ含水率3%の乾燥基材(ドライボード)を、ホットプレス装置に搬入し、その表面及び裏面に400g/m2の水を塗布した。その後、乾燥基材をホットプレス装置の熱盤間に挿入し、エンボス型を介して200℃の温度条件下で加熱圧縮して、フェノール樹脂粉末を十分硬化させた。なお、乾燥基材内に浸透した大量の水分が抜けて乾燥基材が乾燥(2次乾燥)するまで7分程度かかった。そして、平均厚さ3.2mm(2.3〜5.5mm)、比重1.5程度の表面に凹凸模様が施された無機質板を得た。得られた無機質板の表面には、亀裂や割れや変形等が見られなかった。
上記実施例で得られたものと同じ含水率3%の乾燥基材(ドライボード)を、ホットプレス装置に搬入し、その表面及び裏面に100g/m2の水を塗布した。その後、乾燥基材をホットプレス装置の熱盤間に挿入し、エンボス型を介して200℃の温度条件下で加熱圧縮して、フェノール樹脂粉末を十分硬化させた。この加熱圧縮を3.5分間行うことにより、乾燥基材内に浸透した大量の水分が抜けて乾燥基材が乾燥した(2次乾燥)。そして、平均厚さ3.2mm(2.3〜5.5mm)、比重1.5程度の表面に凹凸模様が施された無機質板を得た。得られた無機質板の表面には、亀裂や割れや変形等が見られた。
上記実施例で得られたものと同じ含水率3%の乾燥基材(ドライボード)を、ホットプレス装置に搬入し、その表面のみに400g/m2の水を塗布し、裏面には水を塗布しなかった。その後、乾燥基材をホットプレス装置の熱盤間に挿入し、エンボス型を介して200℃の温度条件下で加熱圧縮して、フェノール樹脂粉末を十分硬化させた。この加熱圧縮を3.5分間行うことにより、乾燥基材内に浸透した大量の水分が抜けて乾燥基材が乾燥した(2次乾燥)。そして、平均厚さ3.2mm(2.3〜5.5mm)、比重1.5程度の表面に凹凸模様が施された無機質板を得た。得られた無機質板の表面には、亀裂や割れや変形は見られなかったが、裏面において結合剤が不均一に硬化しており、裏面の平滑性が低かった。
10a 表層マット(湿潤マット)
10b 芯層マット
10c 裏層マット(湿潤マット)
10A 湿潤基材
10B 乾燥基材
11 表層
12 裏層
13 芯層
20 エンボス型
Claims (1)
- 鉱物質繊維と無機質紛状体と結合剤とを主成分として含むスラリーから湿式抄造によって形成した湿潤マットで全体又は少なくとも表層及び裏層が構成された板状の湿潤基材を形成する湿潤基材形成工程と、
上記湿潤基材を乾燥させて乾燥基材とする乾燥工程と、
上記乾燥基材の表面及び裏面に水又は樹脂水溶液からなる軟化剤を塗布する塗布工程と、
上記塗布工程後、エンボス型で上記乾燥基材を加熱圧縮して上記結合剤を硬化させて上記乾燥基材の表面に凹凸模様を形成する加熱圧縮工程とを備え、
表面に上記凹凸模様が形成された無機質板を製造する無機質板の製造方法であって、
上記塗布工程において、上記乾燥基材の裏面に塗布する上記軟化剤の塗布量を、1平方メートル当たり50g以上100g以下にすると共に、上記乾燥基材の表面に塗布する上記軟化剤の塗布量を、該乾燥基材の裏面に塗布する上記軟化剤の塗布量よりも多い1平方メートル当たり200g以上400g以下にする
ことを特徴とする無機質板の製造方法。
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