JPH0459243A - 軽量板材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、圧縮強度１曲げ強度、耐火性等に優れ、床板
、天井板等の建築用資材、植物栽培用培地等として使用
される軽量板材及びその製造方法に関する。

［従来の技術］ 建築用資材としては、木材やコンクリート等に代えてチ
ップを圧縮成形した合成木材、繊維質原料を結合剤によ
って固化・成形したもの等、各種の素材が使用されるよ
うになってきている。なかでも、ロックウール、アスベ
スト、スラグウール等の無機質繊維は、軽量で且つ不燃
性であることから、有望な材料として期待されている。

たとえば、実公昭２７−６９６０号公報、実開昭５２−
１３１８３２号公報、特開昭５７−１９３６６４号公報
等では、無機質繊維を層状に組み込んだ畳床が紹介され
ている。また、特開昭６０−２４１８３１号公報では、
垂直方向の成分を持たせて無機質繊維を配向させたシー
トが紹介されている。

［発明が解決しようとする課題］ 無機質繊維は、比較的薄いフェルト状のマットに製造さ
れており、この薄層マットを所定枚数積層することによ
って、目的とする厚みをもつ板体を得ている。このとき
、各ｍ維はマットの表面と平行な方向に配列されており
、その繊維の配向性は得られた板体にも持ち込まれる。

そのため、板体の表面と直角な方向に力が加わった場合
、板体の厚みが容易に減少する。すなわち、圧縮強度が
十分でなく、踏圧が加わる床板等として使用するために
は、改良が必要である。この点、繊維の一部を直角方向
に配向させた特開昭６０−２４１８３１号公報のシート
にあっても、未だ十分な圧縮強度を備えたものとはいえ
ない。

圧縮強度の向上させる手段としては、無機質繊維を比較
的大きな密度で集合させ、多量の結合剤を使用して強固
に固化・成形することが考えられる。しかし、無機質繊
維の密度を大きく取ると、その長所である軽量性が低下
する。また、単位当りの原料使用量が増すため、得られ
た板体のコストも上昇する。しかも、繊維の固化に使用
される結合剤の増量によって、火災時等にあっては結合
剤の燃焼に起因して有害ガスが発生する危険性が増し、
不燃性の無機質繊維の長所が活かされなくなる。

そこで、本発明は、板体を構成する無機質繊維の配向性
を改善することにより、比較的低密度で無機質繊維を固
めた場合にあっても十分な圧縮強度及び曲げ強度をもち
、比較的少量の結合剤によって無機質繊維を所定の形状
に成形し、強度、軽量性、安全性等に優れた板体を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の軽量板材は、その目的を達成するために、長平
方向に対し直角方向にうねった無機質繊維の薄層マット
が、複数相互に各層の内部及び層間で互いに絡み合って
３次元的なランダム状に配向積層されていることを特徴
とする。

また、その製造方法は、無機質繊維の薄層マットを複数
層に積層し、積層された無機質繊維マットを上下方向か
ら圧縮しながら、積層面に平行な方向に押し縮めてなる
無機質繊維集合体を、押し縮め方向に対して直角方向が
長平方向となるように切断することを特徴とする。

積層方法としては、たとえば薄層のロックウールマット
をベルトコンベア上で積層するとき、薄層のロックウー
ルマットをベルトコンベアの走行方向と直角に連続的に
折り畳む方法、薄層のロックウールマットをベルトコン
ベアの走行方向に連続的に折り畳む方法、複数の薄層ロ
ックウールマットをベルトコンベアの走行方向に連続的
に積み重ねる方法、製品の出来上り寸法に切断した薄層
のロックウールシートを複数層積み重ねてベルトコンベ
ア上に載せ断続的に走行させる方法等が採用される。

無機質繊維としては、天然のロックウールやアスベスト
等を使用することができる。また、製鉄工場から副産物
として排出されるスラグを繊維状にしたスラグウールを
使用することも出来る。この無機質繊維は、強度や腰の
強さを与える上から平均径が３〜１０μｍで長さが２０
〜２００ｍｍ程度の長繊維を使用することが好ましい。

無機質繊維のうねりの程度は、フラットな無機質繊維マ
ットの元の長さに対して、押し縮めた後の長さが約４０
〜８０％となるようにすることが好ましい。うねりが小
さすぎると、垂直方向に配向する繊維の量が少なくなり
、所期の圧縮強度向上作用が期待できない。また、うね
りの上限は特に規定するものではない。しかし、押し縮
め前後のシートの長さの比率が４０％未満になると、圧
縮強度向上効果が飽和し、また押し縮めの作業自体に多
大の力が要求される。

また、無機質繊維結合用の結合剤としては、エポキシ樹
脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂等の
各種高分子有機接着剤が使用される。なかでも、比較的
耐熱性が良好なこと及び価格的にも安価であることから
、フェノール樹脂を主体とした組成物を使用することが
好ましい。

前述した配向性をもって無機質繊維を配列させた無機質
繊維集合体は、それ単体で製品として使用することがで
きる。或いは、必要に応じ合板。

木質層１発泡樹脂層、防水シート、吸水シート。

防虫シート或いはＡβ、Ｆｅ等の金属板又は箔等を貼り
合わせた積層体として使用することも可能である。更に
意匠性を付与する目的で、無機質及び有機質のクロス、
不織布、シート、化粧紙等を貼り合わせることによって
、内壁材、外壁材、床材、断熱材等に適した機能性を付
加することができる。

無機質繊維自体でもある程度の吸湿性をもっているが、
雰囲気の湿度に応じて水分を吸収し吐き出す呼吸作用の
ある合板、木質層等を貼り合わせると、表面感触の優れ
た建築用資材となる。

更に、この無機質繊維集合体は、圧縮強度１曲げ強度等
の強度を改善することができるので、ハンドリング性に
優れた植物栽培用培地としても利用できる。

［作用］ 板体を構成する無機質繊維の集合体は、無機質繊維薄層
マットを複数層に積層し、積層された無機質繊維マット
を上下方向から圧縮しながら積層面に平行方向に押し縮
めてなる無機質繊維積層体を押し縮め方向に対して直角
方向が長手方向となるように切断することによって製造
される。そのため、たとえば無機質繊維シートを１０層
に積層し、積層面に平行に押し縮めることにより得られ
た無機質繊維集合体は、第１図（ａ）及び（ｂ）に模式
的に示した配向性で無機質繊維が配列されている。なお
、第１図（ｂ）は、同図（ａ）の点線に沿って、すなわ
ち押し縮め方向に対し直角方向が長手方向になるように
切断した状態を示す。

すなわち、第１図（ａ）及び（ｂ）から明らかなように
、無機質繊維シートの各層Ｌ１〜ＬＩＯは、押し縮めに
よって多数の波状のうねりをもった形状になっている。

そして、押し縮め時に厚み方向の圧縮力が加えられるた
め、各層Ｌ１〜Ｌ１゜の無機質繊維薄層ｆ、−ｆ、。は
、３次元的にランダムな方向に指向し、各層り、−Ｌ、
。及び眉間でも相互に絡み合った状態になる。

この状態で無機質繊維薄層ｆ１〜ｆ１ｏが結合剤により
固定されるので、得られた繊維集合体において水平方向
、垂直方向、斜め方向等の三次元的に種々の方向に無機
質繊維薄層ｆ、〜ｆ＋ａが指向する。そのため、厚み方
向に加えられた力に対して十分な耐力が得られ、圧縮強
度の向上が図られる。また、無機質繊維薄層ｆ１〜ｆ１
゜が各層Ｌ１〜ＬＩＯの間で絡み合っていることがら、
各層Ｌ１〜Ｌ１゜に層間剥離が生じることもなくなる。

しかも、無機質繊維薄層ｆ＋−ｆ＋ｏは、元の無機質繊
維マットに由来する多層構造となっていることから、繊
維集合体の表面に加えられた力Ｐ０゜は、最上層Ｌ　１
０でＰ　Ｉ＋”−Ｐ　＋　ｓに分散されて、下層り、、
Ｌ、に行くに従って更に細かく分散される。

すなわち、繊維集合体表面の一点に加えられた力Ｐ０゜
は、下層に行くに従ってより広い面積で受は止められる
ため、最下層Ｌ１では単位面積当りに加わる力は僅かな
ものとなる。このことからしても、無機質繊維集合体全
体としての圧縮強度や曲げ強度が優れたものとなる。

また、層り、−Ｌ、。を構成する各マットに無機質繊維
の分布密度に多少のバラツキがあっても、複数の無機質
繊維の薄層マットを重ね合わせる、ことにより、バラツ
キは緩和される。その結果、得られた無機質繊維集合体
は、性質が部分的に変動することがない安定した品質を
持つものとなる。

このようにして、圧縮強度や曲げ強度等の性質改善が図
られるため、比較的少量の無機質繊維で板体を作製する
ことができる。たとえば、１０％圧縮するのに要する加
重で比較すると、従来の単純に無機質繊維を成形して得
た１　５０　ｋ　ｇ　／　ｍ　’の板体と同程度の強度
を発現させるために、第１図に示したような配向性をも
って無機質繊維を配列させると、９０〜ｌｏｏｋｇ／ｍ
”程度の無機質繊維の使用によって達成される。また、
長平方向の曲げ強度に対しても同程度の効果が発現する
ため、同等のハンドリング性が確保される。したがって
、板体に使用される無機質繊維の量を節減できることは
勿論、強度、軽量性、断熱性、吸音性等に優れた不燃性
の板体が得られる。

［実施例］ 高炉スラグから製造されたスラグウールを、面密度２５
０　ｇ／ｍ”の薄層マットに成形した。このスラグウー
ルマットにフェノール樹脂を含浸させた後、連続的にコ
ンベア上に送りながら、コンベアの移送方向に対して直
角な方向に３０層（厚み１００ｍｍ）に折り畳んだ。

この積層体を上下方向から加圧しながら、前段と後段の
上下２組のコンベアを使用し、コンベアの走行速度比を
後段側はど遅くすることにより、先行する繊維が後続す
る繊維によってコンベア走行方向に種々の圧縮比で圧縮
させて押し縮め、厚み５０ｍｍの繊維集合体とした。こ
のとき、厚み方向に繊維が膨らむことを、繊維集合体の
上下表面から力を加えることによって防止した。

次いで、繊維集合体を２５０℃の雰囲気に５分間保持し
、フェノール樹脂の接着性を発現させ、繊維集合体を成
形した。

得られた繊維集合体は、第１図に模式的に示すように３
次元的にランダム方向にロックウールが配列した状態と
なっていた。その嵩比重は、１５０ｋｇ／ｍ”であり、
発泡スチロール製の板体に比較し遜色がない軽量性をも
つものであった。

この繊維集合体に対し、次の強度試験をした。

繊維集合体から５０ｍｍＸ５０ｍｍＸ５０ｍｍの直方体
を試験片として切り出し、表面に垂直な方向に沿って厚
みが２５ｍｍとなるまで荷重を加えた。第２図は、この
ときの厚み減少と荷重の関係を表したグラフである。

なお、第２図における数値１．５，２．０及び３．０は
、コンベアの前段と後段の速度比、すなわち圧縮比を表
す。また、第２図には、同じ厚みで同じ嵩比重を有する
単層のロックウールシートを押し縮めることなく同じ厚
さに成形したものを比較例１．３０層のロックウールシ
ートを押し縮めることな（同じ厚さに成形したものを比
較例２として併せ示している。

第２図から明らかなように、本実施例の繊維集合体は、
従来の繊維質板体に比較して格段に優れた圧縮強度をも
っていることが判かる。

また、押し縮め方向である繊維のうねり方向に対して直
角方向を長手方向とする７５ｍｍＸ５０ｍｍＸ３００ｍ
ｍの直方体を試験片として繊維集合体から切り出して、
曲げ試験を行った。このとき、試験片の長手方向両端か
ら５０ｍｍの箇所を支点として支持し、スパン２００ｍ
ｍの中央部に所定の力を加え、それにより試験片が伸び
た長さを測定した。第３図は、このようにして得られた
加圧力と伸びとの関係を表したグラフである。

第３図から明らかなように、本実施例の繊維集合体は、
曲げ強度が非常に優れていることが判かる。たとえば、
８ｍｍの変位を与えるためには、本実施例の繊維集合体
では、８〜１３ｋｇｆの荷重を加えることが必要であっ
た。これに対して、比較例１では４ｋｇｆ、比較例２で
は７ｋｇｆ程度の荷重で同じ変位が与えられている。

他方、繊維のうねり方向に沿って切り出したサイズ７５
ｍｍＸ５０ｍｍＸ３００ｍｍの試験片に付いて、同様に
曲げ試験を行った。第４図は、このようにして得られた
荷重と変位との関係を表したグラフである。第４図に見
られるように、変位が大きな領域で比較的小さな荷重に
よって変形するものの、本実施例の板体は、変位が小さ
な領域で比較例１及び２の板体と比較して遜色のない曲
げ強度を呈している。

すなわち、うねり方向（第１図で左右方向）の曲げ強度
は、変位が大きな領域では低下する。しかし、うねりと
直角な方向に延長した板材の曲げ強度は、変位の領域に
関係なく、大幅に改善されている。しかも、圧縮強度の
優れた板体が得られている。このように、本実施例の板
体は、曲がり難く、運搬、取扱い等が容易なものとなる
。

［発明の効果］ 以上に説明したように、本発明の板体は、複数の無機質
繊維層が多数の波状のうねりをもって積み重ねられ、無
機質繊維が種々の方向にランダムに配向して配列されて
いる。この特有な繊維の配向状態から、比較的低密度で
無機質繊維を成形した場合にあっても、十分な強度をも
つ板体が得られる。しかも、低密度のため、原料として
の無機質繊維の使用量を低減して原料コストを下げるこ
とができることは勿論、軽量性、断熱性、吸音性等が優
れたものとなる。このようにして、本発明によるとき、
建築用資材、植物栽培用培地等として要求される軽量、
不燃性、ハンドリング性等の性質を備えた板体が、たと
えば入手容易なロックウール等から安価に製造される。

【図面の簡単な説明】 第１図（ａ）及び（ｂ）は本発明の板体を構成する繊維
集合体の繊維分布を模式的に示し、第２〜４図は本発明
の効果を具体的に表したグラフである。 Ｌ１〜Ｌ、：無機質繊維シートの層 ｆ、〜ｆｊ：無機質繊維 Ｐｏ。：踏圧 Ｐ、、、Ｐ、□・・　Ｐ２ｎ：各層に分散した踏圧（ｂ
Ｊ 八−一 弔 図 厚 み 減 少（ｍｍ） ｈダヒ 尤 図 弔 図 変 位（ｍ　ｍ　）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）長手方向に対し直角方向にうねった無機質繊維の
   薄層マットが、複数相互に各層の内部及び層間で互いに
   絡み合って３次元的なランダム状に配向積層されている
   ことを特徴とする軽量板材。
2. （２）無機質繊維の薄層マットを複数層に積層し、積層
   された無機質繊維マットを上下方向から圧縮しながら、
   積層面に平行な方向に押し縮めてなる無機質繊維集合体
   を、押し縮め方向に対して直角方向が長手方向となるよ
   うに切断することを特徴とする軽量板材の製造方法。