JPH0826810A - アセチル化繊維素を使用する複合ボードの製造方法 - Google Patents

アセチル化繊維素を使用する複合ボードの製造方法

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JPH0826810A
JPH0826810A JP15994094A JP15994094A JPH0826810A JP H0826810 A JPH0826810 A JP H0826810A JP 15994094 A JP15994094 A JP 15994094A JP 15994094 A JP15994094 A JP 15994094A JP H0826810 A JPH0826810 A JP H0826810A
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JP15994094A
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Nobuaki Higuchi
暢昭 樋口
Youko Toramaru
洋子 寅丸
Masahiko Matsumoto
雅彦 松本
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Tosco Corp Japan
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TOSUKO KK
Tosco Corp Japan
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/18—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing mixtures of the silica-lime type

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 石綿繊維を用いず、しかも石綿繊維を用いる
場合と同等以上の物性を有する複合ボードの製造方法を
提供する。 【構成】 珪酸質原料と、石灰質原料と、実質的に溶解
しない程度にアセチル化されたアセチル化繊維素と、水
との混合物を成形した後、水蒸気養生を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、石綿繊維を用いず、し
かも石綿繊維を用いる場合と同等以上の物性を有する複
合ボードの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、水蒸気養生により複合ボード
を製造する場合には、例えば、珪砂、珪藻土、珪石等の
珪酸質原料と、石灰、石膏等の石灰質原料とを粉砕し、
混合した後、これに石綿繊維を混合させ、次いで、得ら
れた混合物に水を適当な割合で混合し、成形した後、オ
ートクレーブに移して、水蒸気養生が行われる。この場
合、使用する石綿繊維は、無機質原料に対する親和性、
耐熱性、耐アルカリ性に優れ、かつ低価格のため無機質
ボード原料として大量に使用されてきた。しかしなが
ら、近年、石綿繊維は発ガン性物質であることが明らか
になり、労働衛生、環境保全の見地から欧米等において
は法律で使用禁止されようとしており、石綿繊維代替繊
維の開発が強く要望されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】石綿繊維に代替しうる
繊維としてはすでに多数の提案がなされており、例えば
ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステ
ル、ポリビニルアルコール等の各種合成繊維やパルプ、
及びガラス繊維、炭素繊維、スチール繊維等の無機質繊
維等が挙げられる。石綿繊維代替のためには、水蒸気養
生において、繊維形態を保持でき、かつ無機質原料との
親和性が高く、かつ繊維の素抜けが起こり難く、しかも
耐アルカリ性等を備えていることが必要である。これら
の繊維の中でパルプは耐熱性に優れ、耐アルカリ性であ
り、かつ軽量であることなどの点から注目されている
が、一方で吸水性が高く、これが原因で分散性、補強性
が必ずしも充分とは言えないなど問題となっていた。従
って、本発明は、石綿繊維を用いず、しかも石綿繊維を
用いる場合と同等以上の物性、例えば、曲げ強度を有す
る複合ボードの製造方法を提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために、鋭意検討を行った結果、珪酸質原料
と、石灰質原料と、実質的に溶解しない程度にアセチル
化されたアセチル化繊維素と、水との混合物を成形した
後、水蒸気養生を行うことにより、石綿繊維を使用しな
いにもかかわらず、石綿繊維を使用して製造した複合ボ
ードと同等以上の物性を有する複合ボードを製造できる
ことを見出し、本発明に至ったものである。即ち、本発
明は、珪酸質原料と、石灰質と、実質的に溶解しない程
度にアセチル化されたアセチル化繊維素と、水との混合
物を成形した後、水蒸気養生を行うことを特徴とする複
合ボードの製造方法に関するものである。
【０００５】以下、本発明について、詳細に説明する。
本発明で使用する珪酸質原料は、従来より、水蒸気養生
によって複合ボードを製造する場合に使用されるもので
あれば、特に制限なく使用することができる。このよう
な珪酸質原料としては、例えば、珪砂、珪藻土、珪石、
高炉スラグ、フライアッシュ等を挙げることができる。
珪酸質原料は、他の成分との混和性を改良するために、
粉砕された状態のものであることが好ましい。例えば、
粉砕状態としては、粉末状態が好ましい。粉末状態にあ
る珪酸質原料の粒径は、一般に０．１〜１０００μm 、
好ましくは１〜２００μm である。石灰質原料は、従来
より水蒸気養生によって複合ボードを製造する場合に使
用されるものであれば、特に制限なく使用することがで
きる。このような石灰質原料としては、例えば、石灰
（例えば、生石灰や消石灰）、石膏等を挙げることがで
きる。本発明で使用する石灰質原料は、他の成分との混
和性を改良するために、粉砕された状態のものであるこ
とが好ましい。例えば、粉砕状態としては、粉末状態が
好ましい。粉末状態にある石灰質原料の粒径は、一般に
０．１〜１０００μm 、好ましくは１〜２００μm であ
る。なお、珪酸質原料及び石灰質原料は、それらの原料
が予め配合されている原料を使用してもよい。そのよう
な原料としては、例えば、セメントが挙げられる。この
ようなセメントとしては、例えば、水硬性セメント等の
セメントが挙げられる。また、好ましいセメントとして
は、例えばポルトランドセメントが挙げられる。なお、
例えば、ポルトランドセンメントの場合には、珪酸質原
料は２２％程度配合され、一方、石灰質原料は６４％程
度配合されている。このような原料の粒径は、上記珪酸
質原料及び石灰質原料の場合と同様である。
【０００６】本発明で使用するアセチル化繊維素は、実
質的に溶解しない程度までアセチル化された繊維素（セ
ルロース）である。即ち、アセチル化繊維素が実際上溶
解しない程度のアセチル価は、８．４以下、好ましくは
８．０以下である。アセチル価が８．４超では、部分的
に溶解するアセチル化繊維素の部分が増大し、繊維状態
で存在する部分が相対的に減少する。その結果、アセチ
ル化繊維素が、複合ボードの補強材としての効果を実際
的に発揮することができない。一方、アセチル価が、
０．５未満、好ましくは１．０未満になると、押出し方
式の場合には、アセチル化繊維素の吸水性が大き過ぎる
ため、撹拌操作により綿塊状部分が発生する。また、抄
造方式の場合には、水の濾過性が低いので、複合ボード
の品質斑を起こす原因となり好ましくない。また、アセ
チル価が６．０未満では、複合ボードの強度がやや低く
なる。従って、通常、アセチル価としては、０．５〜
８．４、好ましくは１．０〜８．０、更に好ましくは
１．０〜６．０である。ここで、アセチル化繊維素のア
セチル価は、アセチル化繊維素１グラムを鹸化して生じ
る酢酸を中和するのに必要な水酸化カリウムのミリグラ
ム数で表される。アセチル化は、一般に室温〜２００
℃、好ましくは５０〜１４０℃において、繊維素を、例
えば無水酢酸と反応させることによって行われる。温度
が、余りにも低い場合には、アセチル化の効率が悪く、
好ましくない。一方、温度が、高過ぎる場合には、アセ
チル化反応が早過ぎるため、所望のアセチル価を得るこ
とが難しくなるので、やはり好ましくない。アセチル化
の時間は、アセチル化温度によって種々変動するが、一
般に、３０分〜８時間、好ましくは５０分〜６時間であ
る。
【０００７】アセチル化繊維素は、複合ボード中におい
て均一に分散する上で、短繊維状であることが好まし
い。アセチル化繊維素の繊維長は、一般に０．１〜１
０．０mmであり、好ましくは０．５〜５．０mmである。
繊維長が０．１mmよりも短い場合には、補強性に乏しく
なり、複合ボードの強度等の低下を来すので好ましくな
い。一方、繊維長が１０．０mmよりも長くなると、分散
性が低下する傾向にあり、やはり複合ボードの強度等を
十分に発揮させることができないので、好ましくない。
なお、アセチル化繊維素の繊度は、一般に０．１〜３
０．０デニール、好ましくは０．１〜１０．０デニール
である。繊度が、０．１デニールよりも小さい場合に
は、繊維の強力が不足し、複合ボードの強力が向上させ
にくくなり、好ましくない。一方、繊度が、１０．０デ
ニールよりも大きい場合には、無機質原料との界面接着
力が低下し易くなり、好ましくない。
【０００８】本発明の複合ボードは、珪酸質原料、石灰
質原料、アセチル化繊維素及び水からなる混合物を、所
定の形状に形成した後、水蒸気養生を行うことによって
製造することができる。珪酸質原料は、珪酸質原料、石
灰質原料及びアセチル化繊維素の重量に基づいて、一般
に５〜７０％、好ましくは１０〜６０％で使用する。珪
酸質原料の量が多過ぎる場合には、複合ボードの強力が
低下しやすくなり、好ましくない。一方、珪酸質原料が
少な過ぎる場合には、比重が大きくなり、軽量化しにく
くなり、好ましくない。石灰質原料は、珪酸質原料、石
灰質原料及びアセチル化繊維素の重量に基づいて、一般
に１５〜６０％、好ましくは２０〜５５％で使用する。
石灰質原料の量が多過ぎる場合には、複合ボードの収縮
が大きくなりやすく、好ましくない。一方、石灰質原料
が少な過ぎる場合には、硬化不良又は硬化遅延を生じや
すくなり、好ましくない。アセチル化繊維素は、珪酸質
原料、石灰質原料及びアセチル化繊維素の重量に基づい
て、一般に０．５〜３０％、好ましくは３〜２０％で使
用する。アセチル化繊維素の量が多過ぎる場合には、複
合ボードの強力が低下しやすくなり、好ましくない。一
方、アセチル化繊維素が少な過ぎる場合には、成形不良
が生じやすくなり、好ましくない。水の量は、成形後に
おける水の量が、珪酸質原料、石灰質原料及びアセチル
化繊維素の重量に対して、一般に５〜３００％、好まし
くは１０〜２００％となるような量である。予め、多量
の水を混合し、スラリーにした後、水分を漏出させて、
成形後に所望の水分量とすることもできる。成形前にお
いて、水の量が少な過ぎると、混合が難しくなり、均一
な品質の複合ボードが得られ難くなり、好ましくない。
一方、水の量が多過ぎると、成形体の形態保持性が悪化
し、好ましくない。なお、必要に応じて、上記配合原料
には、硬化促進剤や、硬化遅延剤、繊維分散剤等の添加
剤を配合してもよい。
【０００９】珪酸質原料、石灰質原料、アセチル化繊維
素及び水からなる原料配合物の撹拌は、特に限定される
ものではないが、例示的には、パドル状ミキサー、プロ
ペラミキサー、ポット状ミキサー等の撹拌機を使用して
行うことができる。成形時の配合物の形状は、一般に矩
形、例えば正方形又は長方形等の板状の形態であるが、
複合ボードを使用する場所に応じて、種々の形状とする
ことができる。例えば、楕円形又は円形の板状形状等が
挙げられる。成形体は、次いで、例えば、オートクレー
ブ内に搬送され、そこで、水蒸気養生に付される。この
養生過程において、アセチル化繊維素は鹸化される。こ
のため、成形体においては、鹸化アセチル化繊維素は、
石灰質原料中のカルシウムとイオン結合し、複合ボード
の曲げ強度を大きく向上させるものと考えられる。水蒸
気養生は、水蒸気によって成形体を加熱硬化させる方法
である。この時の圧力は、一般にゲージ圧として５〜２
００kg/cm2、好ましくは９〜１００kg/cm2である。圧力
が５kg/cm2よりも小さい場合には、骨材同志又は骨材と
繊維との密着が不足しやすくなり、好ましくない。一
方、圧力が２００kg/cm2よりも大きい場合には、複合ボ
ードの比重が大きくなりやすくなり、好ましくない。水
蒸気養生における温度は、一般に６５〜３００℃、好ま
しくは１５０〜２５０℃である。温度が６５℃よりも低
い場合には、骨材の結合が遅延しやすくなり、好ましく
ない。一方、温度が３００℃よりも高い場合には、複合
ボードの変色や収縮が生じやすいので、やはり好ましく
ない。水蒸気養生の時間は、一般に３〜２５時間、好ま
しくは５〜１８時間である。３時間より短い場合には、
骨材の結合が不足し、複合ボードの強力が低下しやすく
なり、好ましくない。一方、２５時間よりも長時間処理
する場合には、複合ボードの収縮不良や生産性の低下が
生じやすくなり、やはり好ましくない。
【００１０】
【実施例】以下、本発明について、更に実施例により詳
細に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例によっ
て限定されるものではない。なお、実施例における複合
ボードの曲げ強度は次の方法で測定した。曲げ強度 JIS A 1408に従って５号試験体を用いて破壊荷重Ｐ(kg
f) を測定した。次いで、σ＝３ＰＬ／２ｂｈ2 に従
い、３点曲げ強度（kgf/cm2 ）を測定した。なお、以下
では、この３点曲げ強度を単に曲げ強度と呼ぶ。
【００１１】但し、Ｐ：破断荷重(kgf) Ｌ：スパン長 15cm ｂ：試験片の幅 15cm ｈ：試験片の厚さ（実施例に示す複合ボードの厚み（c
m))
【００１２】実施例１ ラミー繊維３３．３重量部を無水酢酸６６．７重量部に
加え、１３０℃で５時間処理した。次いで、このアセチ
ル化したラミー繊維を、１０５℃で１時間乾燥した後、
濃度５０g/リットルのNaOH水溶液で中和し、次に水洗
し、１０５℃で１時間乾燥することによって、アセチル
価４．５％のアセチル化繊維素を得た。同様にして、コ
ットン繊維及びパルプを処理して、アセチル価が各４．
８％及び５．２％のアセチル化繊維素を得た。次いで、
得られたアセチル化ラミー繊維及びコットン繊維をカッ
ターにより３mmに定長カットした。一方、アセチル化パ
ルプはそのままの状態で短繊維（２mm）として得られ
た。一方、珪酸質原料として粉末珪藻土（粒径８０μm
）及び粉末ポルトランドセメント（珪酸質原料２２
％）由来の粉末珪酸質原料（粒径１００μm ）、５３重
量部と、石灰質原料として粉末ポルトランドセメント
（石灰質原料６４％）由来の石灰質原料（粒径１００μ
m ）３８重量部と、更に上記アセチル化短繊維５重量部
と、水２０重量部とをミキサーを用いて均一に混合し
た。次いで、型枠に混合物を１．１５ｇ/cm2の量で入
れ、圧力９５kg/cm2を加えた結果、長方形平板状の半可
塑状成型体を得た。次いで、１８０℃にて、飽和水蒸気
中、１６時間水蒸気養生を行い、厚さ約０．５cmの複合
ボードを得た。比較例として、アセチル化繊維素の代わ
りに石綿繊維を使用した以外は、上記と同様の方法によ
り、石綿繊維含有複合ボードを得た。更に、アセチル化
しないラミー繊維、コットン繊維又はパルプを用いた以
外は、上記と同様にして複合ボードを得た。得られた複
合ボードの曲げ強度を測定したところ、以下の表１に示
す通りであった。
【００１３】
【表１】 表１ 試料 アセチル化繊維素 混合率 曲げ強度 （重量部) (kgf/cm2 ） 実施例 アセチル化ラミー繊維 5 282 〃 アセチル化コットン繊維 5 264 〃 アセチル化パルプ 5 259 比較例 石綿繊維 5 255 〃 ラミー繊維 5 219 〃 コットン繊維 5 203 〃 パルプ 5 197
【００１４】上記表１から、アセチル化繊維素を使用す
ることにより、石綿繊維を用いて製造した複合ボードと
同等以上の曲げ強度を有する複合ボードが得られた。ま
た、アセチル化繊維素を用いて製造した複合ボードは、
非アセチル化繊維素を用いて製造した複合ボードに比べ
て、曲げ強度が約３０％アップしたことが認められる。
【００１５】実施例２ 以下の表２に示す処理温度及び各処理時間で処理した以
外は、実施例１と同様にして、ラミー繊維からアセチル
化繊維素を製造した。なお、温度１５０℃で５時間アセ
チルした化ラミー繊維（No.5）は、アセチル化処理後、
部分的に繊維の溶解が認められた。次いで、アセチル化
ラミー繊維を実施例１と同様にカッターを用い３mmに定
長カットし、アセチル化ラミー短繊維を得た。更に、実
施例１と同様にして、上記アセチル化ラミー短繊維を、
粉末珪藻土、粉末ポルトランドセメント及び水と混合し
て、次いで成形して、半可塑状成形物を得た。次いで、
実施例１と同様にして、水蒸気養生を行い、厚さ約０．
５cmの複合ボードを製造した。得られた複合ボードの曲
げ強度を測定したところ、以下の表２に示す結果を得
た。
【００１６】
【表２】 表２ 試料No. アセチル化処理温度 アセチル化処理時間 アセチル価 曲げ強度 （℃） (min) （kgf/cm2 ） １ 60 60 ０．5 222 ２ 80 60 １．１ 258 ３ 130 300 ４．５ 282 ４ 140 300 ６．０ 275 ５ 150 300 ８．４ 223
【００１７】曲げ強度から判断して、本発明に使用する
アセチル化繊維素のアセチル価は０．５〜８．４で好ま
しく使用できること、及びアセチル価が好ましくは１．
１〜６．０において石綿含有複合ボードの強度と同等以
上のものが得られることが分かる。
【００１８】実施例３ 実施例１と同様にラミー繊維からアセチル価４．５％の
アセチル化繊維素を得た。このアセチル化繊維素をカッ
ターにより以下の表３に示される各繊維長に定長カット
し、アセチル化ラミー短繊維を得た。一方、珪酸質原料
として粉末珪藻土（粒径８０μm ）及び粉末ポルトラン
ドセメント（珪酸質原料２２％）由来の粉末珪酸質原料
（粒径１００μm ）、１２重量部と、石灰質原料として
粉末ポルトランドセメント（石灰質原料６４％）由来の
石灰質原料（粒径１００μm ）４重量部と、粉末消石灰
（粒径６５μm ）６重量部と、上記アセチル化繊維素５
重量部と、水80重量部をミキサーにより均一に混合し
て、スラリー状とした。次いで、型枠に混合物を５．４
g/cm2の量で入れ、６０メッシュの金網を通して圧力
９．０kg/cm2を加え、濾水処理することによって、長方
形平板状の半可塑状成型物（水分量：７０％）を得た。
最後に、１８０℃の飽和水蒸気中で６時間水蒸気養生を
行うことによって、厚さ約１．３cmの複合ボードを製造
した。得られた複合ボードの曲げ強度を測定したとこ
ろ、以下の表３に示す結果を得た。比較例として、アセ
チル化繊維素の代わりに、石綿５重量部を配合すること
を除いては上記と同様にして、石綿配合複合ボードを製
造した。その複合ボードの曲げ強度のデータを合わせて
表３に示す。
【００１９】
【表３】 表３ 試料No. アセチル化ラミー繊維長 曲げ強度 (mm) （kgf/cm2) 1 ０．５ ７３ 2 ３．０ ７９ 3 ５．０ ８１ 4 １０．０ ７１ 石綿配合品 ７０
【００２０】曲げ強度から判断して、本発明に使用する
アセチル化繊維素の繊維長は０．１〜１０．０mmが好ま
しいことが分かる。また、本発明の複合ボードの曲げ強
度は、比較例の石綿配合複合ボードと同等以上であるこ
とが分かる。
【００２１】
【発明の効果】本発明のアセチル化繊維素を用い、水蒸
気養生で得られた複合ボードの強度は、従来の石綿繊維
を補強繊維とする複合ボードと同等以上であり、更に石
綿繊維の代替として使用されている繊維素短繊維を配合
した複合ボードに比べ、優れた強度を有する。従って、
本発明の複合ボードは、労働環境に悪影響を与えること
なく、壁材、床材、ボード等の建築資材、土木資材とし
て有用性を有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 16:02） Ｚ 111:12

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 珪酸質原料と、石灰質原料と、実質的に
    溶解しない程度にアセチル化されたアセチル化繊維素
    と、水との混合物を形成した後、水蒸気養生を行うこと
    を特徴とする複合ボードの製造方法。
  2. 【請求項２】 前記アセチル化繊維素のアセチル価が、
    ０．５〜８．４である、請求項１記載の製造方法。
  3. 【請求項３】 前記アセチル化繊維素の長さが、０．１
    〜１０．０mmである、請求項１記載の製造方法。
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