JPH021106B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、新規な木質系複合板に関するもので
ある。 従来、木質系複合板としては木片と接着剤を用
いたパーテイクルボード、木材その他の植物繊維
と接着剤を用いたフアイバーボード及び木毛とセ
メントを用いた木毛セメント板、木片とセメント
を用いた木片セメント板、パルプとセメントを用
いたパルプセメント板、木繊とセメントを用いた
木繊セメント板等が製造されている。 これらの木質系複合板のうち、パーテイクルボ
ードやフアイバーボードは接着剤として少量の有
機質バインダーを用い加圧成形させるため、強度
特性、軽量性、加工性等の物性は木材に近い物性
を有する反面、難燃性の面で劣ることから、内
装、外装建材として使用するには防火性能の点で
問題がある。 一方、木毛セメント板、木片セメント板、パル
プセメント板、木繊セメント板等は、接着剤とし
て多量の無機質のポルトランドセメントを用い成
形されるため、強度特性、軽量性、加工性等の物
性はパーテイクルボード、フアイバーボードに比
して劣るものが多いが、難燃性、耐候性等の性能
において優れているため、内装、外装建材として
の用途は広い。 しかるに、木毛セメント板、木片セメント板、
パルプセメント板、木繊セメント板等の木質セメ
ント複合材料は、バインダーにポルトランドセメ
ントを使用するため、樹種によつて木材中にある
種の水溶性成分によるセメントの硬化阻害が生じ
る。木質セメント板を内、外装材として用いる場
合に要求される基本的性能は、基材としての高い
強度であり、この木質セメント板の結合強度は、
木材の形状、表面性状、木材の化学成分等、主に
木材側に起因する問題とセメントの種類、添加薬
剤、養生条件等、主にセメント側に起因する問題
の二つに大別することができる。 木材の主要成分はセルロース、リグニン、ヘミ
セルロースであり、その他、従属的成分を５〜10
％含んでいる。従来、木質セメント複合材料の製
造に際して、針葉樹ではカラマツ、赤味スギ、ベ
ニマツが、また広葉樹ではかえで、しろらわん、
はんのきが、そして全般的に樹皮などもセメント
の硬化不良をひき起すことが知られている。その
ため、ひどい場合には、セメントの硬化をはなは
だしく阻害して型枠や養生室の使用回数を低下さ
せたり製品にならない場合もある。樹種によつて
セメントが硬化不良を起す理由は、木材中の水ま
たはアルカリによつて抽出される成分の中、セメ
ントに悪影響を及ぼすフミン酸、糖分質、リグニ
ン等の有害成分がセメント粒子の周囲に被膜を形
成し、セメントの水和を阻害するためとされてい
る。 このため木質セメント複合材料の製造にあたつ
て、使用樹種が限定され、その対策として、木質
原料に水、アルカリ浸漬処理を施したり、加熱処
理やパラホルムアルデヒド処理を施すか、塩化カ
ルシウムあるいは塩化マグネシウム等の硬化促進
剤を添加することが行なわれているが、効果及び
コストの面に問題があり、使用樹種を選定せねば
ならないため近年の木材、廃材の価格高騰と相ま
つて製造原価をおし上げる要因となつている。 さらに、ポルトランドセメントをバインダーと
する木質セメント複合板は、製造に際して、硬化
が遅いため木質原料のスプリングバツグ現象（圧
締め後解圧した際に成形体がゆるみ、強度特性そ
の他に悪影響を及ぼす現象）が起る。このため、
従来から木質セメント複合板の製造に際しては、
加圧圧締めしたまま２昼夜以上の期間養生せねば
ならないとされているが、木質セメント板業界で
はボードの製造時間を短縮するために成形、圧締
終了後直ちに人工乾燥して製品としてしまうこと
が多く、その場合には、その時点からセメントの
強度増進がほぼ停止してしまうことは避けられな
い。また、木質セメント複合板は加圧養生終了後
に乾燥する必要があり、加圧養生と加熱乾燥を同
時に行なうことは不可能であつた。これはバイン
ダーがポルトランドセメントであるため、養生工
程で乾燥するとポルトランドセメントの水和が進
行せず、硬化現象が停止してしまうためである。 今一つ木質セメント複合板の欠点としては、バ
インダーがポルトランドセメントであるため成形
体がアルカリ性を示し、このために木質の腐蝕に
心配があり、耐朽性を向上させるべく木質原料に
薬剤処理を施すのが普通である。このように成形
体がアルカリ性であることにより、木質セメント
複合板の表面を塗装する場合は塗料に耐アルカリ
性が要求され、塗料にも自ずと制約を生じている
のが現状である。 以上に述べた従来の木質系複合板の諸欠陥を改
良し、木材と無機質バインダーの両方の特徴を生
かした複合材料をいかにして生み出すか種々研究
を重ねた結果、本発明者は遂に木質原料と新規組
成を有する新しい無機質バインダーから成る木質
複合板の製造方法を発明するに到つた。 すなわち本発明は、木削材料５〜50重量部に対
して、石炭火力発電所等より発生する石炭灰（フ
ライアツシユ、炉底灰を含む）と燐酸またはその
塩の水溶液の配合がP₂O₅／石炭灰の重量比で0.05
〜0.5の組成からなる無機質バインダーを95〜50
重量部加え、混合、成形することを特徴とする木
質系複合板の製造法である。 本発明による無機質バインダーは、ポルトラン
ドセメントとは全く異質なもので、石炭灰と燐酸
またはその塩の水溶液から成る。燐酸としてはオ
ルト燐酸のほかメタ燐酸、ピロ燐酸、次燐酸、亜
燐酸、次亜燐酸が用いられる。なお、必要に応じ
石炭灰の１〜20重量％を、マグネシウム、カルシ
ウム、アルミニウム、鉄及びけい素の酸化物又は
水酸化物、石綿から選ばれた少なくとも１種で置
き換えることができる。これらは燐酸と化合する
ことによつて、アモルフアスなゲル状の含水燐酸
化合物を生じ、それが極めて強固な接着性を発揮
すると共に、木質部に浸透し、建材として重要な
物性である難燃性を付与することになる。本発明
者らは木質複合板の製造に際して、この新規無機
バインダーを使用すれば、木材中の水溶性成分に
よる硬化不良現象が全く起らず、且つ硬化時間が
早いために加圧圧締及び養生期間を大幅に短縮す
ることができ、又必要とあれば本無機質バインダ
ーの熱硬化特性を活かして、圧締と加熱養生を同
時に行ない、硬化と乾燥を一度に行なうことがで
きる。 この理由は明確ではないが、本無機質バインダ
ーの硬化機構が、ポルトランドセメントの硬化機
構の如く、飽和石灰液性下におけるけい酸カルシ
ウム水和物の生成に基ずくものではなく、石炭灰
の主要成分である活性化されたAl₂O₃、SiO₂、
Fe₂O₃、CaO、MgO等の複数の成分が、各種の
燐酸や燐酸塩水溶液のような燐酸含有液性下にお
いて、粘着性成分を生成し硬化に到るためと考え
られる。 本発明において、木削材料と無機質バインダー
の原料配合比率を、木削材料５〜50重量部、無機
質バインダー95〜50重量部と限定した理由は、木
削材料が５重量部より少ない場合、木質系複合板
の軽量性、加工性が損なわれ、50重量部より多い
場合、強度特性及び破燃性が損なわれるためであ
る。また無機質バインダーの組成をP₂O₅／石炭
灰の重量比で0.05〜0.5と限定した理由は、0.05未
満では、P₂O₅不足で硬化体の強度が著しく低下
し、0.5を越えるとP₂O₅が過剰となつて耐水性な
どの物性が損われるためである。前述の石炭灰と
置き替える無機物質の量を石炭灰の重量に対して
１〜20重量部と限定した理由は、１重量部未満で
は、無機質バインダーの強度特性の改善や硬化速
度の短縮に効果が少なく、20重量部を越える量添
加しても、無機質バインダーの強度の増進や硬化
速度の短縮に対する効果が高まらないためであ
る。また、成形に際しプレス圧を１〜100Kg／cm²、
加熱温度を20〜200℃と限定した理由は、１Kg／
cm²未満では成形体の強度が著しく低く実用に堪え
ず、100Kg／cm²を越しても嵩比重が大きくなり軽
量性・加工性に問題を生じるためであり、加熱温
度については、20℃より低いと常温における硬化
時間と大差なく、養生期間を短縮する目的が果せ
なくなり、200℃を越えると木削材料が一部炭化
する危険性があるためである。 本発明によれば、硬化体のPHが弱酸性ないし中
性であること及び燐化合物が木材の防腐効果を有
するため、木質系複合板の耐朽性の向上と表面塗
装の際の塗料の制約排除に効果を発揮する。 また、本発明によれば、前述の各種の燐酸、燐
酸塩の水溶液の濃度または石炭灰に対する添加量
を加減することによつて、硬化速度ならびに強度
特性を調節することが可能であり、必要に応じて
各種添加剤を併用するか、加熱操作を採用するこ
とによつて硬化時間の短縮ならびに強度の増大を
図ることが可能であり、木質系複合板の生産性の
向上、軽量化、価格低減等が期待できる。 次に実施例によつて本発明を更に具体的に説明
する。以下の実施例において使用した石炭灰の化
学成分を第１表に示す。

【表】 また、これらの実施例において使用した木質材
料について説明する。 一般に木毛、木片セメント板などの製造におい
て、ポルトランドセメントの硬化不良をひき起す
代表的樹脂としてシベリア産カラマツ（全乾比重
0.57）を、硬化不良をひき起さない樹種としてシ
ベリア産エゾマツ（全乾比重0.40）を使用した。 一般にセメントの硬化不良をひき起す原因は、
主として木材中に含まれる水溶性成分であるとい
われ、JIS P8004−1959に準じて求めた冷水抽出
成分量を第２表に示す。

【表】 使用した木質材料の形状は、木片の場合、パー
ルマンフレーカーを用いて製造した削片を節分け
し、５〜20メツシユの寸法のものを十分に気乾状
態としたものであり、木毛の場合は、長さ６cm、
幅４mm、厚さ0.4mmで十分に気乾状態としたもの
である。 ボードの製造および試験の方法は、木質原料と
無機質バインダーを混合し、15cm×20cmのボード
成形用型枠の中にフオーミングした後、所定のプ
レス圧に加圧圧締めした。所定時間、加圧圧締め
したものを、解圧脱型し、所定の期間養生した
後、嵩比重の測定及び中央集中荷重の曲げ強度試
験を実施した。なお、曲げ強度試験はJIS A1408
「建築用ボード類の曲げ試験方法」に準じ、長さ
20cm、幅15cm、スパン15cmとし、荷重速度５mm／
minとして中央集中荷重にて測定した。 実施例 １ 水浸漬処理を施さないカラマツ木片30重量部に
石炭灰70重量部を加え、混合した後、湿式燐酸製
造で得られる粗燐酸液（P₂O₅換算30.5％濃度）40
重量部を加えて混練し、型枠の中にフオーミング
した。これをプレス圧20Kg／cm²で24時間圧締めし
た後、解圧脱型し７日間常温にて気乾養生したも
のについて、嵩比重、曲げ強度を測定した。また
比較のためカラマツ木片30重量部に普通ポルトラ
ンドセメント70重量部を加え混合した後、水を40
重量部加えて混練し、型枠の中にフオーミングし
プレス圧10Kg／cm²で72時間圧締めした後、解圧脱
型し14日間養生したものについても試験を行なつ
た。結果は第３表のようであつた。

【表】 実施例 ２ 水浸漬処理を24時間施し、木材中の水溶性成分
を除いたカラマツ木片を使用し、実施例１と全く
同様の比較試験を行なつた。結果は第４表のよう
であつた。

【表】 実施例 ３ 水浸漬処理を施さないカラマツ木片30重量部に
石炭灰67重量部と水酸化アルミニウム３重量部を
加え、混合した後、粗燐酸（P₂O₅換算30.5％濃
度）30重量部を加えて混練し、型枠の中にフオー
ミングした。これをプレス圧20Kg／cm²で、６時間
圧締めした後、解圧脱型し、７日間常温にて気乾
養生したものと、プレス圧20Kg／cm²、加熱温度80
℃で６時間圧締めし、加圧養生と加熱乾燥を同時
に行つたものにつき嵩比重、曲げ強度の測定をし
た。結果は第５表のようであつた。

【表】 実施例 ４ 水浸漬処理を施さないエゾマツ木片を使用して
実施例１と全く同様の比較試験を行なつた。結果
は第６表のようであつた。

【表】 実施例 ５ 水浸漬処理を施さないエゾマツ木片30重量部に
石炭灰67重量部と酸化マグネシウム３重量部を加
え混合したもの及びエゾマツ木片30重量部に石炭
灰67重量部と石綿３重量部を加え混合したものに
対して、それぞれ粗燐酸（P₂O₅換算30.5濃度）40
重量部を加えて混練し、型枠の中にフオーミング
した。これらをプレス圧20Kg／cm²で12時間圧締せ
しめた後、解圧脱型し、７日間常温にて気乾養生
したものについて、嵩比重、曲げ強度を測定し
た。結果は第７表のようであつた。

【表】 実施例 ６ 水浸漬処理を施さないカラマツ木毛とエゾマツ
木毛を用いて木毛40重量部に石炭灰60重量部を加
えて混合した後粗燐酸（P₂O₅換算30.5％濃度）40
重量部を加えて混練し、型枠の中にフオーミング
した。これをプレス圧６Kg／cm²で24時間圧締めし
た後解圧脱型し、７日間常温にて気乾養生した。
また比較のため、これらの木毛を用いて木毛40重
量部に普通ポルトランドセメント60重量部を加え
混合した後、水を60重量部加えて混練し、型枠の
中にフオーミングしプレス圧２Kg／cm²で72時間圧
締めした後、解圧脱型し14日間養生した。これら
の木毛板について嵩比重、曲げ強度試験を行つ
た。結果は第８表のようであつた。

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 木削材料５〜50重量部に対して、石炭火力発
   電所等より発生する石炭灰（フライアツシユ、炉
   底灰を含む）と燐酸またはその塩の水溶液の配合
   がP₂O₅／石炭灰の重量比で0.05〜0.5の組成から
   なる無機質バインダーを95〜50重量部加え、混
   合、成形することを特徴とする木質系複合板の製
   造法。 ２ 石炭灰がその１〜20重量％を、マグネシウ
   ム、カルシウム、アルミニウム、鉄及びけい素の
   酸化物又は水酸化物、石綿から選ばれた少なくと
   も１種で置き換えたものである特許請求の範囲第
   １項記載の方法。 ３ 成形条件が１〜100Kg／cm²に加圧又は／及び
   20〜200℃に加熱する特許請求の範囲第１項また
   は第２項記載の方法。