JPH10231163A - 新規な複合ボード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い曲げ強度と耐衝撃性を有し且つ優れた耐
水性能と難燃性を備え更に、合板、他の木質ボ−ド類、
発泡プラスチック板や金属板などと組み合わせて複合使
用するために適する低コストの複合ボ−ドとその製造方
法を提供する。 【解決手段】 木質材料より得たリグノセルロ−スファ
イバ−または／および削片と半水石膏とを主要成分と
し、イソシアネート基を有する化合物またはその化合物
を含む混合物を加えて複合ボ−ドに加圧成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は新規な複合ボ−ドに
関するもので、耐水性と難燃性に優れて高い強度を有す
る石膏を主体とする複合ボ−ドおよびその製造方法を提
供するものである。特に廃棄物として利用されていない
樹皮や端材より得た木質リグノセルロ−スファイバ−ま
たは／および削片を補強材として使用することによって
木材資源を節約し、森林資源の保護と環境保全に役立つ
高強度の複合ボ−ドを提供することを目的にする。

【０００２】

【従来の技術】従来より使用されている石膏ボ−ドは半
水石膏に木材や故紙より得た繊維を補強材にして、それ
にデンプンを主体とする糊液を加えて２枚の厚紙に挟ん
で板状に成形したものであり、安価であるがゆえに建築
内装材として多量に使用されている。しかし、この石膏
ボ−ドは水に弱く、また僅かな衝撃により破壊されると
いう極めて脆弱な建築材料である。

【０００３】したがって、この脆弱性を補うために厚い
ボ−ドとして強度を保持しているが、なお十分な効果が
得られていない。またボ−ドの耐水性を改善するために
表面紙や石膏にアスファルトやパラフィンなどの防水剤
や撥水剤を染み込ませているが、このような改善方法を
施してもボ−ドの脆さまで改善することはできない。

【０００４】このような石膏ボ−ドの欠点を改善するた
めにユリア樹脂、メラミン樹脂、酢酸ビニル樹脂エマル
ジョンやスチレン・ブタジエンゴムラテックスなどの合
成樹脂の水溶液やラテックスを添加することも検討され
ていた。しかし、このような方法はボ−ドの強度や耐水
性などの性質を改善することは可能であったが、コスト
も大幅に上昇して実用に耐えるものにはならなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明において
は、高い曲げ強度と耐衝撃性を有して優れた耐水性能と
難燃性を備えた石膏複合ボ−ドを提供することを課題と
し、合板、他の木質ボ−ド類、発泡プラスチック板や金
属板などと組み合わせて複合使用するために適する低コ
ストの複合ボ−ドとその製造方法を提供することを検討
した。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような課題に対して
本発明者らは種々検討した結果、長繊維状のリグノセル
ロ−ス材料が石膏ボ−ドの補強材として有効であること
から、現在利用されずに捨てられている樹皮のじん皮繊
維および繊維方向に長いストランド状の木質削片に着目
し、半水石膏にそれらの木質リグノセルロ−スファイバ
−または／および削片を混入するによってコストを抑え
て補強効果を高めることに成功した。

【０００７】さらにこれらの長繊維と石膏との接着を強
固にすることを考えて、樹皮繊維あるいは樹皮や木質の
削片と石膏との混合物にイソシアネ−ト基を有する化合
物を添加した結果、イソシアネ−ト化合物が樹皮繊維あ
るいは樹皮や木質の削片の内部へ浸透して補強効果を発
揮すると同時に、石膏と樹皮繊維や木質削片の界面に介
在して接着効果を示すために、得られたボ−ドの強度は
いっそう向上すると共にボ−ドの耐水性能を著しく改善
することに成功した。

【０００８】また、このような方法によって得たボ−ド
は、従来より使用されている石膏ボ−ドに比べて高強度
であるために、厚さが２〜１０mmという薄い複合ボ−ド
を得ることが可能であることも見出した。このことは、
ボ−ドの取り扱いに際して軽くて扱いやすいものとな
り、また１枚当たりのボ−ドのコストを安価なものとす
る。これにより合板、他の木質ボ−ド類、発泡プラスチ
ック板や金属板などと組み合わせて耐水性や難燃性にも
優れた複合ボ−ド使用に道を開いた。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の複合ボ−ドならびにその
製造方法について、さらに詳細に説明すると、半水石膏
粉末１００重量部に木材あるいは樹皮から得たリグノセ
ルロ−スファイバ−または／および削片を３〜１００重
量部、好ましくは５〜５０重量部と水２０〜１００重量
部を加えて混合してスラリ−状にしたのち、イソシアネ
−ト化合物を１〜１００重量部、好ましくは２〜５０重
量部を均一になるよう混合する。この際に各成分の混合
順序は本発明の効果に影響はなく、したがってそれらの
混合順序は作業しすい任意の順序で混合すればよい。こ
のようにして得たスラリ−を一定の厚さのマットにして
所定の型もしくはスペ−サ−を備えたプレスによって１
０〜３０kgf/c ｍ2 の圧力を加えて成形し、石膏やイソ
シアネ−ト化合物が硬化するまで放置する。

【００１０】このような方法によって本発明の複合ボ−
ドが得られるが、成形するボ−ドの厚さは任意に選ぶこ
とができる。また先に述べたように、本発明の複合ボ−
ドを合板や他のボ−ド類と積層接着して使用することも
可能であり、その目的で使用する場合は厚さを２〜１０
mm程度に調製した複合ボ−ドとすることが望ましい。

【００１１】本発明のボ−ドにおいて半水石膏と混合使
用する木質リグノセルロ−スファイバ−または／および
削片は繊維方向の長さを可能な限り切断せずに利用する
のが好ましいが、その繊維方向の長さが少なくとも３mm
以上のファイバ−状もしくはストランド状を保持するの
が望ましい。

【００１２】また、半水石膏とリグノセルロ−スファイ
バ−または／および削片との混合比が、半水石膏１００
重量部に対してリグノセルロ−スファイバ−などが３重
量部より少ないと、すなわちリグノセルロ−スファイバ
−などの混合比率が３％より少なくなると、得られる複
合ボ−ドの曲げ強度や耐衝撃性が現行の石膏ボ−ドと大
差ないものとなり、極めて脆いボ−ドになる。

【００１３】逆にリグノセルロ−スファイバ−などの混
合比率が１００％を越えるようになると、複合ボ−ドの
難燃性が著しく損なわれるようになる。そのために、半
水石膏とリグノセルロ−スファイバ−または／および削
片との混合比率が５〜１００％、望ましくは５〜５０％
であるのが適当である。

【００１４】本発明の複合ボ−ドに使用されるリグノセ
ルロ−スの原料として、木材、木質廃材や未利用の樹皮
などで、特に樹種を問うことはない。また、故紙やぼろ
などの繊維状廃材を使用することも可能であるが、特に
樹皮を原料として使用したときに本発明の効果は顕著に
現れる。また、これらの未利用資源のうちの２種類以上
の材料を混合して使用することも差し支えない。

【００１５】また、半水石膏に対する水の配合量はリグ
ノセルロ−スファイバ−または／および削片の混合割合
によって異なるが、石膏の0.2 〜1.0 倍の水を加えてス
ラリ−状にする。このスラリ−に石膏の0.01〜0.5 倍の
イソシアネ−ト基を有する化合物を加えて均一に混合し
たのち、マット状に広げ、所定の厚さのスペ−サ−を備
えたプレスに挿入して所定時間圧締放置する。圧締放置
時間は石膏が硬化するまでで、通常は１５分から２時間
くらいを要する。このような本発明の方法によって得ら
れた複合ボ−ドは優れた強度と耐水性能を有する。

【００１６】本発明の複合ボ−ドの性能にはイソシアネ
−ト基を有する化合物の添加量が大きな影響を与えてお
り、その添加量が増えるにしたがってボ−ドの強度や耐
水性能が向上する。その結果に基づくイソシアネ−ト基
を有する化合物の添加量は石膏１００重量部に対して１
〜１００重量部、好ましくは２〜５０重量部が使用され
る。

【００１７】そしてイソシアネ−ト基を有する化合物の
添加量が石膏１００重量部に対して２重量部に満たない
ときは複合ボ−ドの性能改善は小さく、１重量部に満た
ないとその効果はほとんど認められない。またイソシア
ネ−ト基を有する化合物が５０重量部を越えると性能改
善効果は小さくなり、１００重量部を越えるようになる
と難燃性などの性能が損なわれてくる。

【００１８】本発明の複合ボ−ドや製造に使用されるイ
ソシアネ−ト基を有する化合物とは、１分子中にイソシ
アネ−ト基を２個以上有する化合物のことであり、例え
ばトリレンジイソシアネ−ト、ジフェニルメタン・ジイ
ソシアネ−ト、ナフタレン・ジイソシアネ−ト、ヘキサ
メチレン・ジイソシアネ−ト、イソホロン・ジイソシア
ネ−トやキシリレン・ジイソシアネ−トなどの単量体な
らびにそれらのプレポリマ−などであり、それらのイソ
シアネ−ト化合物のうちから選ばれた１種類あるいは２
種類以上の混合物が使用される。

【００１９】さらにはそれらのイソシアネ−ト化合物と
エチレングリコ−ル、プロピレングリコ−ル、ポリエチ
レングリコ−ル、グリセリン、ポリプロピレングリコ−
ル、メチルグルコシド、ソルビト−ルや蔗糖などのごと
きポリオ−ル化合物とを反応させて親水性を付与した化
合物やプレポリマ−であって、水に容易に乳化もしくは
懸濁するイソシアネ−ト化合物が本発明の複合ボ−ド
や、あるいはその製造に使用するのに最適である。

【００２０】またこれらのイソシアネ−ト化合物をポリ
ビニ−ルアルコ−ル、ポリビニルピロリドン、ポリアク
リル酸ソ−ドやポリカプロラクタムなどの水溶性高分子
の水溶液、カルボキシメチルセルロ−ス、ヒドロキシメ
チルセルロ−ス、ヒドロキシエチルセルロ−スやヒドロ
キシプロピルセルロ−スなどのセルロ−ス誘導体の水溶
液、デンプン、ジアルデヒドデンプン、酸化デンプン、
ヒドロキシメチルデンプン、デキストリンなどのデンプ
ンまたはデンプンの誘導体、アルギン酸ソ−ダ、ペクチ
ン、アルブミン、小麦粉または小麦グルテン、大豆タン
パクなどの水溶液または水懸濁液、およびキトサンの水
溶液などに乳化あるいは懸濁させたものを使用してもよ
い。

【００２１】本発明の複合ボ−ドおよびその製造方法に
おいて半水石膏、リグノセルロ−スファイバ−または／
および削片とイソシアネ−ト化合物のほかに、石膏の硬
化促進剤として塩化ナトリウムや硫酸カリウムなどのご
とき無機の塩酸塩や硫酸塩を加えたり、またゼラチン、
ペプトン、デンプン、ホウ砂や燐酸ナトリウムなどのよ
うな硬化遅延剤を加えたり、さらにはクレ−、カオリ
ン、ベントナイト、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウ
ムや酸化マグネシウムなどのごとき充填剤や難燃剤など
を加えても本発明の効果には影響がない。

【００２２】以上のような種々の特徴を有する本発明の
複合ボ−ドの性能と製造方法について、さらに実施例を
示して詳しく述べる。

【００２３】［実施例１〜４および比較例１］水３０ｇ
にポリメリックＭＤＩ（日本ウレタン工業製 ＷＣ−３
００）を2.5ｇ、５ｇ、7.5 ｇならびに１０ｇをそれぞ
れ加えた懸濁液を調製し、それらを繊維方向に５cmの長
さに切断してパルマン・リングフレ−カ−によって粉砕
したスギ樹皮の繊維３３ｇに均一に散布した。このよう
に処理したスギ樹皮繊維を半水石膏の粉末１００ｇと混
合したのち、離形剤を塗布したコ−ルプレ−ト上に一定
の厚さのマットになるようフォ−ミングしたものを、厚
さ１０mmのスペ−サ−を設置したコ−ルドプレスに挿入
し、30kgf/c ｍ2 の圧力を加えて２時間保持して、ポリ
メリックＭＤＩの添加量がそれぞれ異なる厚さ１０mm、
比重1.2 の石膏複合ボ−ドを作製した。これらの複合ボ
−ドを室温下に１週間養生させたのち、各ボ−ドの曲げ
強度を、常態のままならびに２４時間冷水浸せきしたの
ちの湿潤状態について測定した。その結果を表１にまと
めて示した。なお、比較例としてポリメリックＭＤＩを
加えずに上記と同様な方法により複合ボ−ドを調製し
て、その強度性能を比較した。

【００２４】 （表１） 石膏複合ボ−ドの曲げ強度（単位；kgf/c ｍ2 ） 常態曲げ強度 湿潤曲げ強度 ---------------------------------------------------------------- 実施例１ ９７ ６１ 実施例２ １２６ ８０ 実施例３ １３５ ９６ 実施例４ １４２ ９５ 比較例１ ８３ ３６ ----------------------------------------------------------------

【００２５】［実施例５］パルマン・リングフレ−カ−
によって厚さ０．５〜１mm、繊維方向に５〜２０cmの長
さにカットされたをスギのストランド状削片３３ｇと半
水石膏の粉末１００ｇとを均一に混合した。それに水３
０ｇとポリメリックＭＤＩ（日本ポリウレタン工業製
ＷＣ−３００）３０ｇとの懸濁液を散布して均一に混合
する。このようにして得たスラリ−を離形剤を塗布した
コ−ルドプレス上に一定の厚さでマット状にフォ−ミン
グして、厚さ５mmのスペ−サ−を設置したコ−ルドプレ
スに挿入し、30kgf/c ｍ2 の圧力で２時間圧締して厚さ
５mm、比重1.2 の石膏複合ボ−ドを得た。この複合ボ−
ドを４０℃の高温器内にて１週間養生したのち、曲げ強
度と曲げヤング率を測定した。その結果、曲げ強度は１
９８kgf/cｍ2 、曲げヤング率は８５tonf／c ｍ2 の値
を得た。また試験片を冷水中に24時間浸せきしたとこ
ろ、湿潤曲げ強さは１３５kgf/c ｍ2 、曲げヤング率は
３６tonf／c ｍ2 、厚さ膨潤率は1.3 ％となり、脆弱化
することもなく優れた耐水性能を示した。

【００２６】［比較例２］ポリメリックＭＤＩを加えず
に実施例５と同様な製造方法によって複合ボ−ドを作製
し、曲げ強度と曲げヤング率を測定した。その結果、曲
げ強度は１０８kgf/c ｍ2 、曲げヤング率が40.6tonf／
c ｍ2 であり、冷水中浸せき24時間後の湿潤曲げ強さの
測定結果は38.3kgf/c ｍ2 、曲げヤング率は8.6 ％とな
り、厚さ膨潤率は11.2％であった。

【００２７】［実施例６］水１００ｇにコンスタ−チ５
ｇを加えて加熱糊化した糊液４０ｇにＭＤＩ（光洋産業
製 ＡＰ）を５ｇ加えて懸濁させ、それをパルマンリン
グフレ−カ−で粉砕したスギ樹皮の繊維３０ｇに均一に
散布したのち、半水石膏の粉末１００ｇを加えて均一に
混合して離形剤を塗布したコ−ルプレ−ト上に一定の厚
さのマットにフォ−ミングした。このマットを、厚さ１
０mmのスペ−サ−を設置したプレスによって、常温下で
30kgf/c ｍ2 の圧力で圧締した。このようにして得た石
膏複合ボ−ドの曲げ強度は８９kgf/c ｍ2 、曲げヤング
率は41tonf／c ｍ2 の値となった。また試験片を冷水中
に24時間浸せきしたところ、厚さ膨潤率が2.2 ％とな
り、脆弱化することもなく優れた耐水性能を示した。

【００２８】以上の実施例によって示されるように、本
発明の複合ボ−ドの製造方法によって優れた性能を有す
ることが明らかであった。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の複合ボ−ド
は排煙脱硫石膏などの石膏や、廃材として処理されてい
る木質材料、故紙、ぼろ、あるいは樹皮などから得られ
るリグノセルロ−スファイバ−や削片等を主成分として
有効利用し、それにイソシアネ−ト化合物を添加使用す
るので、資源の節約になると共に公害防止や環境保護に
も大きな貢献をなす。また石膏の脆弱性、耐水性を改善
しつつその特徴である耐火性や低コスト性を生かしたも
のである。したがってこれにより高性能の石膏ボ−ドや
他のボ−ドと組み合わせた新規の複合ボ−ドが安価に得
られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 靖夫 神奈川県横浜市本郷台１ー19ー３ (72)発明者 木村 光一 神奈川県座間市入谷５ー2095ー３ (72)発明者 河野 進一 東京都世田谷区梅ヶ丘２ー21ー12

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 木質リグノセルロ−スファイバ−または
   ／および削片と半水石膏とを主要成分とし、イソシアネ
   −ト基を有する化合物またはその化合物を含む混合物を
   加えて成形した複合ボ−ド。
2. 【請求項２】 木質リグノセルロ−スファイバ−または
   ／および削片が樹皮である請求項１に記載する複合ボ−
   ド。
3. 【請求項３】 イソシアネ−ト基を有する化合物が自己
   乳化型化合物である請求項１に記載する複合ボ−ド。
4. 【請求項４】 イソシアネ−ト基を有する化合物を含む
   混合物が、水溶性高分子の水溶液にイソシアネ−ト基を
   有する化合物を乳化もしくは懸濁させたものである請求
   項１に記載する複合ボ−ド。
5. 【請求項５】 木質リグノセルロ−スファイバ−または
   ／および削片と半水石膏とを主要成分とする混合スラリ
   −にイソシアネ−ト基を有する化合物を混合したのち、
   成形することを特徴とする複合ボ−ドの製造方法。
6. 【請求項６】 木質リグノセルロ−スファイバ−または
   ／および削片が樹皮である請求項５に記載する複合ボ−
   ドの製造方法。
7. 【請求項７】 イソシアネ−ト基を有する化合物が自己
   乳化型化合物である請求項５に記載する複合ボ−ドの製
   造方法。
8. 【請求項８】 イソシアネ−ト基を有する化合物を含む
   混合物が、水溶性高分子の水溶液にイソシアネ−ト基を
   有する化合物を、乳化もしくは懸濁させたものである請
   求項５に記載する複合ボ−ドの製造方法。