JP2011051804A - 木質セメント成形体 - Google Patents
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Abstract
【課題】 寸法安定性及び難燃性に優れた木質セメント成形体を提供することを課題としている。
【解決手段】 セメントと木質材料と無機繊維と硫酸マグネシウムと水酸化マグネシウムと水とを含有する木質セメント組成物を成形し加圧蒸気養生させてなることを特徴とする木質セメント成形体を提供する。
【選択図】 図１
【解決手段】 セメントと木質材料と無機繊維と硫酸マグネシウムと水酸化マグネシウムと水とを含有する木質セメント組成物を成形し加圧蒸気養生させてなることを特徴とする木質セメント成形体を提供する。
【選択図】 図１
Description
本発明は、木質セメント成形体に関する。
従来、木質セメント成形体としては、例えば、木粉やパルプなどの木質材料とセメントとを含有するセメント混合物を成形し養生させてなるものが知られている。
斯かる木質セメント成形体は、木質材料を含有していることから、比較的軽量の割に曲げ強度等が大きく遮音性にも優れており、例えば各種建築物の内装材や外装材の用途で用いられている。
しかしながら、斯かる成形体は、セメント水和物と二酸化炭素とが経時的に反応することによりセメント水和物が炭酸化し、これに伴い成形体が収縮し得るという問題、即ち、寸法安定性に劣るという問題がある。
そこで、木質セメント成形体の寸法安定性を優れたものとすべく、酸化マグネシウムまたは水酸化マグネシウムを配合し、大気圧下で蒸気養生した成形体が提案されている（特許文献１）。また、酸化マグネシウムを含む鉱物粉体を配合し、オートクレーブ養生した成形体も提案されている（特許文献２）。
即ち、特許文献１または特許文献２のごとく水酸化マグネシウムや酸化マグネシウムを含有する木質セメント成形体においては、水酸化マグネシウム等と二酸化炭素との経時的な反応によって生じた炭酸マグネシウムが成形体を膨張させ得る一方で、上述のごとく炭酸化したセメント水和物が成形体を収縮させる。斯かる膨張と収縮との相殺により成形体の膨張又は収縮が抑制され、成形体の寸法安定性が比較的良好なものとなり得る。
ところが、この種の木質セメント成形体は、含有されている木質材料の可燃性に起因して難燃性が比較的低いものであり、上記のごとく水酸化マグネシウムや酸化マグネシウムを配合することによっても依然として比較的難燃性が低いという問題がある。
そこで、寸法安定性及び難燃性に優れた木質セメント成形体が要望されている。
本発明は、上記問題点、要望点等に鑑み、寸法安定性及び難燃性に優れた木質セメント成形体を提供することを課題とする。
上記課題を解決すべく、本発明に係る木質セメント成形体は、セメントと木質材料と無機繊維と硫酸マグネシウムと水酸化マグネシウムと水とを含有する木質セメント組成物を成形し加圧蒸気養生させてなることを特徴とする。
上記構成からなる木質セメント成形体によれば、セメントと木質材料と無機繊維と硫酸マグネシウムと水酸化マグネシウムと水とを含有する木質セメント組成物を成形し、加圧蒸気養生させることにより、セメントが水和反応し木質材料又は無機繊維の間隙に水和結晶が成長する。また、硫酸マグネシウムと水酸化マグネシウムとの反応により繊維状のマグネシウム化合物［ＭｇＳＯ4・５Ｍｇ（ＯＨ）2・３Ｈ2Ｏ］が木質材料又は無機繊維の間隙に生成する。そして、セメント水和物や前記マグネシウム化合物が木質材料及び無機繊維を固定し、比較的短期間における木質セメント成形体の寸法安定性が良好なものとなり得る。
さらには、繊維状のマグネシウム化合物が空気中の二酸化炭素と経時的に反応して膨張し得る一方で、セメント水和物が二酸化炭素と経時的に反応して収縮し得る。その結果、斯かる膨張と収縮との相殺によって成形体の膨張又は収縮が抑制され、前記木質セメント成形体は、比較的長期間における寸法安定性に優れたものとなる。
また、前記マグネシウム化合物［ＭｇＳＯ4・５Ｍｇ（ＯＨ）2・３Ｈ2Ｏ］は、不燃剤として優れたものであり、不燃性の前記無機繊維とともに木質セメント成形体の難燃性を優れたものとし得る。しかも、不燃性の前記マグネシウム化合物は、加圧蒸気養生により木質材料の周囲に繊維状となって生成することで、可燃性の木質材料を燃焼させにくくし、木質セメント成形体の難燃性を優れたものとし得る。
さらには、繊維状のマグネシウム化合物が空気中の二酸化炭素と経時的に反応して膨張し得る一方で、セメント水和物が二酸化炭素と経時的に反応して収縮し得る。その結果、斯かる膨張と収縮との相殺によって成形体の膨張又は収縮が抑制され、前記木質セメント成形体は、比較的長期間における寸法安定性に優れたものとなる。
また、前記マグネシウム化合物［ＭｇＳＯ4・５Ｍｇ（ＯＨ）2・３Ｈ2Ｏ］は、不燃剤として優れたものであり、不燃性の前記無機繊維とともに木質セメント成形体の難燃性を優れたものとし得る。しかも、不燃性の前記マグネシウム化合物は、加圧蒸気養生により木質材料の周囲に繊維状となって生成することで、可燃性の木質材料を燃焼させにくくし、木質セメント成形体の難燃性を優れたものとし得る。
本発明に係る木質セメント成形体は、前記木質セメント組成物が前記無機繊維を前記木質材料に対して１〜２倍質量含むことが好ましい。
以上のように、本発明に係る木質セメント成形体は、寸法安定性及び難燃性に優れているという効果を奏する。
以下、本発明に係る木質セメント成形体の一実施形態について説明する。
本実施形態の木質セメント成形体は、セメントと木質材料と無機繊維と硫酸マグネシウムと水酸化マグネシウムと水とを含有する木質セメント組成物を成形し加圧蒸気養生させてなるものである。
前記木質セメント組成物は、セメントと木質材料と無機繊維と硫酸マグネシウムと水酸化マグネシウムと水とを含有するものであり、他にもさらに珪酸質体、消石灰等を含み得る。
前記セメントは、特に限定されるものではなく、該セメントとしては、普通ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメントなどが挙げられる。また、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメントなどの混合セメント、アルミナセメントやジェットセメントなどの超速硬セメント、アーウィンセメントなどが挙げられる。なお、前記セメントとしては、これらのうちの１種単独物、又は２種以上を混合したものを採用することができる。
前記木質セメント組成物における前記セメントの割合は、特に限定されるものではないが、通常、１０〜１５質量％である。
前記木質セメント組成物における前記セメントの割合は、特に限定されるものではないが、通常、１０〜１５質量％である。
前記木質材料としては、例えば、木片、木毛、木粉、パルプなどが挙げられる。また、該木質材料としては、これらの１種単独物、又は２種以上を混合したものを採用することができる。
前記木質セメント組成物における前記木質材料の割合は、特に限定されるものではないが、１０５℃における乾燥質量換算で、通常、５〜２０質量％である。
前記木質セメント組成物における前記木質材料の割合は、特に限定されるものではないが、１０５℃における乾燥質量換算で、通常、５〜２０質量％である。
前記無機繊維は、無機物を含む繊維状のものであり、不燃性である。該無機繊維としては、組成、密度、繊維長、アスペクト比等が特に限定されるものではなく、好ましくは、人体に対する安全性に優れたものが採用され得る。該無機繊維としては、例えば、ガラスウール、ロックウール、スラグウール、セラミック繊維、チタン酸カリウム繊維、ワラストナイト繊維、アパタルジャイト、セピオライトなどが挙げられる。なかでも、木質セメント成形体の不燃性をより高め得るという点で、ロックウール、スラグウールが好ましい。なお、前記無機繊維としては、これらのうちの１種単独物、又は２種以上を混合したものを採用することができる。
前記木質セメント組成物における前記無機繊維の割合は、特に限定されるものではないが、木質セメント成形体の不燃性をより高め得るという点で、好ましくは５〜２０質量％である。
前記木質セメント組成物における前記無機繊維の割合は、特に限定されるものではないが、木質セメント成形体の不燃性をより高め得るという点で、好ましくは５〜２０質量％である。
前記木質材料（１０５℃での乾燥物）と前記無機繊維との質量比は、木質材料：無機繊維＝１：１〜１：２であることが好ましい。即ち、前記木質セメント組成物が前記無機繊維を前記木質材料に対して１〜２倍の質量分含むことが好ましい。木質材料に対する無機繊維の質量比が１以上であることにより、成形体の難燃性がより高まり得るという利点があり、２以下であることにより、成形体がより軽量化されやすくなり得るという利点がある。
前記硫酸マグネシウムは、無水物であっても水和物であってもよい。また、前記硫酸マグネシウムとしては、マグネシウム塩と硫酸とを混合することにより前記木質セメント組成物に生成させたものであってもよい。
前記硫酸マグネシウムは、その量が特に限定されるものではないが、無水物換算で前記木質セメント組成物に０．１〜５．０質量％含まれていることが好ましく、０．５〜３．０質量％含まれていることがより好ましい。硫酸マグネシウムが木質セメント組成物に０．１質量％以上含まれていることにより、後述するマグネシウム化合物がより生成しやすくなるという利点があり、５．０質量％以下含まれていることにより、より木質セメント組成物中に析出しにくくなるという利点がある。
前記硫酸マグネシウムは、その量が特に限定されるものではないが、無水物換算で前記木質セメント組成物に０．１〜５．０質量％含まれていることが好ましく、０．５〜３．０質量％含まれていることがより好ましい。硫酸マグネシウムが木質セメント組成物に０．１質量％以上含まれていることにより、後述するマグネシウム化合物がより生成しやすくなるという利点があり、５．０質量％以下含まれていることにより、より木質セメント組成物中に析出しにくくなるという利点がある。
また、前記硫酸マグネシウムとしては、例えば、水酸化マグネシウム法により排煙脱硫装置から回収されたものを採用することができる。
より具体的には、斯かる硫酸マグネシウムは、火力発電所などから排出される排気ガスに含まれる硫黄酸化物を除去（脱硫）する際に、除去効率に優れた水酸化マグネシウム法によって生成されたものである。該方法によって生じた硫酸マグネシウムを含む廃液は、海洋投棄などによる廃棄処理がなされてきたが、海洋投棄することによる地球環境への負荷が大きいことから、日本においては廃棄物処理法の改正により、２００７年度以降は、斯かる硫酸マグネシウム廃液の海洋投棄が禁止され、該廃液の合法的で適切な廃棄方法等が要望されている。従って、水酸化マグネシウム法により排煙脱硫装置から回収された硫酸マグネシウムを用いることは、廃棄物を有効利用できるという点で好ましい。
より具体的には、斯かる硫酸マグネシウムは、火力発電所などから排出される排気ガスに含まれる硫黄酸化物を除去（脱硫）する際に、除去効率に優れた水酸化マグネシウム法によって生成されたものである。該方法によって生じた硫酸マグネシウムを含む廃液は、海洋投棄などによる廃棄処理がなされてきたが、海洋投棄することによる地球環境への負荷が大きいことから、日本においては廃棄物処理法の改正により、２００７年度以降は、斯かる硫酸マグネシウム廃液の海洋投棄が禁止され、該廃液の合法的で適切な廃棄方法等が要望されている。従って、水酸化マグネシウム法により排煙脱硫装置から回収された硫酸マグネシウムを用いることは、廃棄物を有効利用できるという点で好ましい。
前記硫酸マグネシウムを水溶液の態様で採用する場合には、斯かる水溶液の硫酸マグネシウムの濃度が無水物換算で３〜２５質量％であることが好ましい。
前記水酸化マグネシウムは、例えば、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）が水と反応することにより生じたものであってもよい。即ち、前記木質セメント組成物においては、酸化マグネシウムが配合されて水と反応することによって生じた水酸化マグネシウムが含まれていてもよい。
前記水酸化マグネシウムは、前記木質セメント組成物に１．５〜７．０質量％含まれていることが好ましい。水酸化マグネシウムが木質セメント組成物に１．５質量％以上含まれていることにより、後述するマグネシウム化合物がより生成しやすくなるという利点があり、７．０質量％以下含まれていることにより、より木質セメント組成物中に析出しにくくなるという利点がある。
前記硫酸マグネシウムと前記水酸化マグネシウムとは、反応して加圧蒸気養生によりマグネシウム化合物［ＭｇＳＯ4・５Ｍｇ（ＯＨ）2・３Ｈ2Ｏ］になる。該マグネシウム化合物は、経時的に二酸化炭素と反応して膨張し得るものであり、一方で、木質セメント組成物の硬化体に含まれているセメント水和物は、二酸化炭素と反応することにより収縮するものである。斯かる膨張と収縮とが相殺され、結果として木質セメント成形体の経時的な寸法安定性が優れたものとなり得る。
また、前記マグネシウム化合物［ＭｇＳＯ4・５Ｍｇ（ＯＨ）2・３Ｈ2Ｏ］は、不燃性であり、前記木質セメント成形体に含まれていることにより、該成形体の難燃性を優れたものとし得る。
前記硫酸マグネシウムと前記水酸化マグネシウムとの質量比は、無水物換算で硫酸マグネシウム：水酸化マグネシウム＝１：２〜１：３であることが好ましい。斯かる質量比であることにより、マグネシウム化合物［ＭｇＳＯ4・５Ｍｇ（ＯＨ）2・３Ｈ2Ｏ］がより生じやすくなり、木質セメント成形体の寸法安定性がより優れたものとなり得るという利点がある。
前記水は、特に限定されるものでなく、通常、上水道水が採用される。また、前記硫酸マグネシウム水溶液を硫酸マグネシウムの供給源として採用する場合には、該水溶液に含まれる水が木質セメント組成物に含まれる水となり得る。
前記水は、前記木質セメント組成物に対して２５〜７５質量％含まれていることが好ましく、３５〜４５質量％含まれていることがより好ましい。また、乾式成型又は半乾式成型によって木質セメント成形体を製造するという点においては、前記水は、前記木質セメント組成物に対して２５〜４５質量％含まれていることが好ましい。
前記水は、前記木質セメント組成物に対して２５〜７５質量％含まれていることが好ましく、３５〜４５質量％含まれていることがより好ましい。また、乾式成型又は半乾式成型によって木質セメント成形体を製造するという点においては、前記水は、前記木質セメント組成物に対して２５〜４５質量％含まれていることが好ましい。
前記珪酸質体は、珪酸（ＳｉＯ2）を主成分とするものである。該珪酸質体としては、例えば、珪石粉、フライアッシュ、シリカフューム、パーライト、バーミキュライト、シラス、シラスバルーン、珪藻土、坑火石、珪酸質白土（酸性白土）、膨張頁石、マイカ（雲母）、凝灰岩、流紋岩質凝灰岩、酸性火山岩、もみ殻または稲わらを燃焼させた後に生じる非晶質シリカに富んだ灰、メタカオリンに代表される仮焼（焼成）粘土、窯業から発生する廃材（廃瓦、廃煉瓦、廃陶器、廃陶磁器等）、製鋼時に発生する高炉フュームなどが挙げられる。なお、該珪酸質体としては、これらの１種単独物、又は２種以上を混合したものを採用することができる。
該珪酸質体は、その大きさが特に限定されるものではないが、目開き１００〜５００μｍのふるいを通過する大きさのものが好ましい。
また、前記珪酸質体は、前記木質セメント組成物に１５〜２５質量％含まれていることが好ましい。
該珪酸質体は、その大きさが特に限定されるものではないが、目開き１００〜５００μｍのふるいを通過する大きさのものが好ましい。
また、前記珪酸質体は、前記木質セメント組成物に１５〜２５質量％含まれていることが好ましい。
前記消石灰（水酸化カルシウム）としては、例えば、特号消石灰などの工業用グレードのものが採用される。
前記消石灰（水酸化カルシウム）は、前記硫酸マグネシウムと反応し得るものであり、反応後には石膏（硫酸カルシウム）を生成させ得る。生成した石膏（硫酸カルシウム）がセメントの水和反応の過度の進行を抑制するという点で、前記木質セメント組成物が該消石灰を含んでいることが好ましい。
また、前記消石灰は、前記木質セメント組成物に１〜３質量％含まれていることが好ましい。
前記消石灰（水酸化カルシウム）は、前記硫酸マグネシウムと反応し得るものであり、反応後には石膏（硫酸カルシウム）を生成させ得る。生成した石膏（硫酸カルシウム）がセメントの水和反応の過度の進行を抑制するという点で、前記木質セメント組成物が該消石灰を含んでいることが好ましい。
また、前記消石灰は、前記木質セメント組成物に１〜３質量％含まれていることが好ましい。
前記セメント、前記木質材料、前記無機繊維、前記珪酸質体、及び前記消石灰からなる混合物Ａと、前記硫酸マグネシウム（無水物換算）、前記水酸化マグネシウム（無水物換算）、及び水からなる混合物Ｂとの質量比は、混合物Ａの１００質量部に対して混合物Ｂが２５〜１００質量部であることが好ましく、７５〜９５質量部であることがより好ましい。斯かる質量比であることにより、マグネシウム化合物［ＭｇＳＯ4・５Ｍｇ（ＯＨ）2・３Ｈ2Ｏ］がより生じやすくなるという利点がある。
次に、本実施形態の木質セメント成形体の製造方法について詳しく説明する。
本実施形態の木質セメント成形体の製造方法は、セメントと木質材料と無機繊維と硫酸マグネシウムと水酸化マグネシウムと水とを含有する木質セメント組成物を成形し加圧蒸気養生させるものである。
詳しくは、本実施形態の木質セメント成形体の製造方法においては、セメントと木質材料と無機繊維と硫酸マグネシウムと水酸化マグネシウムと水とを含有する木質セメント組成物を練混ぜる練混ぜ工程と、練混ぜた木質セメント組成物を成形する成形工程と、成形した成形中間体を加圧蒸気養生する養生工程とを実施する。
詳しくは、本実施形態の木質セメント成形体の製造方法においては、セメントと木質材料と無機繊維と硫酸マグネシウムと水酸化マグネシウムと水とを含有する木質セメント組成物を練混ぜる練混ぜ工程と、練混ぜた木質セメント組成物を成形する成形工程と、成形した成形中間体を加圧蒸気養生する養生工程とを実施する。
前記練混ぜ工程では、原料として前記セメントと前記木質材料と前記無機繊維と前記硫酸マグネシウムと前記水酸化マグネシウムと水とを含有し、さらに前記珪酸質体、及び前記消石灰を含有し得る木質セメント組成物を練混ぜる。
具体的には、例えば、水以外の前記原料の一部を混ぜることにより、まず空練りをおこない、次に、水及び原料の残部を加えて混ぜて本練りをおこなうことにより前記練混ぜ工程を実施することができる。
具体的には、例えば、水以外の前記原料の一部を混ぜることにより、まず空練りをおこない、次に、水及び原料の残部を加えて混ぜて本練りをおこなうことにより前記練混ぜ工程を実施することができる。
前記練混ぜ工程では、所定量の硫酸マグネシウムと所定量の水酸化マグネシウムを用いることができる。また、上述したように、所定量のマグネシウム塩と所定量の硫酸とを混合することにより生成させた所定量の硫酸マグネシウムを用いてもよく、所定量の酸化マグネシウムを水と反応させることにより生成させた所定量の水酸化マグネシウムを用いてもよい。
前記練混ぜ工程では、従来公知の一般的な練混ぜ用装置を用いて練混ぜをおこなうことができる。即ち、例えば、パドルミキサ、リボンミキサ、スクリューミキサ、ヘンシェルミキサ、アイリッヒミキサ、オムニミキサなどのブレード型ミキサに代表される装置を用いて練混ぜをおこなうことができる。
前記成形工程では、前記練混ぜ工程で練混ぜた木質セメント組成物を所定の形状に成形し成形中間体を作製する。
前記木質セメント組成物を成形する方法としては、従来公知の一般的な方法、即ち、抄造法、注型法、プレス成形法、射出成形法、押出成形法等を採用することができる。
前記木質セメント組成物を成形する方法としては、従来公知の一般的な方法、即ち、抄造法、注型法、プレス成形法、射出成形法、押出成形法等を採用することができる。
前記養生工程では、前記成形工程で作製した成形中間体を加圧蒸気養生する。詳しくは、大気圧を超える圧力下で前記成形中間体を水蒸気により養生する。
具体的には、前記養生工程では、前記成形中間体に対して例えば、１００〜３００℃、２〜２０気圧、１〜２０時間の加圧蒸気養生をおこなうことができる。加圧蒸気養生は、前記マグネシウム化合物［ＭｇＳＯ4・５Ｍｇ（ＯＨ）2・３Ｈ2Ｏ］をより確実に生成させ得る点で、１８０℃（１０気圧）で１８時間程度おこなうことが好ましい。
前記養生工程では、例えばオートクレーブ装置を用いて養生をおこなうことができる。
前記養生工程では、例えばオートクレーブ装置を用いて養生をおこなうことができる。
前記養生工程で加圧蒸気養生することにより、下記式（１）に示すように、水酸化マグネシウムが硫酸マグネシウムと水熱反応を起こし、比較的大きなアスペクト比を有する繊維状のマグネシウム化合物［ＭｇＳＯ4・５Ｍｇ（ＯＨ）2・３Ｈ2Ｏ］の結晶が生じる。
５Ｍｇ（ＯＨ）2＋ＭｇＳＯ4＋３Ｈ2Ｏ → ＭｇＳＯ4・５Ｍｇ（ＯＨ）2・３Ｈ2Ｏ
式（１）
５Ｍｇ（ＯＨ）2＋ＭｇＳＯ4＋３Ｈ2Ｏ → ＭｇＳＯ4・５Ｍｇ（ＯＨ）2・３Ｈ2Ｏ
式（１）
なお、前記養生工程では、前記マグネシウム化合物を生成させるために、理論上は５モルの水酸化マグネシウム（無水物）に対して１モルの硫酸マグネシウム（無水物）を要するが、実際には硫酸マグネシウムを過剰に用いる（５モルの水酸化マグネシウム（無水物）に対して１．０５〜１．１０モル程度の硫酸マグネシウム（無水物））ことにより、前記マグネシウム化合物を生成する反応がより進行しやすくなり、前記マグネシウム化合物をより確実に生成させることができる。なお、前記マグネシウム化合物を生成する反応で消費されなかった硫酸マグネシウムは、セメントや消石灰などと反応することにより消費され得る。
前記マグネシウム化合物［ＭｇＳＯ4・５Ｍｇ（ＯＨ）2・３Ｈ2Ｏ］は、木質材料と木質材料の間で繊維状の結晶となって成長する。該マグネシウム化合物は、木質材料間の比較的小さな間隙でも生成し得ることから、加圧蒸気養生後の木質材料を強固に固定し得る。しかも該マグネシウム化合物は、二酸化炭素との経時的な反応によって炭酸化され膨張する。一方で、セメント水和物は、二酸化炭素との経時的な反応によって収縮することから、斯かる膨張と収縮との相殺により、木質セメント成形体の寸法安定性が優れたものとなり得る。
また、マグネシウム化合物［ＭｇＳＯ4・５Ｍｇ（ＯＨ）2・３Ｈ2Ｏ］は、不燃性であり、木質セメント成形体に難燃性を付与することから、木質セメント成形体は、難燃性が優れたものとなり得る。
なお、前記養生工程では、加圧蒸気養生する前に、例えば、大気圧下で水蒸気による蒸気養生をおこなうことができる。即ち、例えば、前記成形中間体を３０〜８０℃、相対湿度８０％以上の条件下で２時間〜５日間程度の蒸気養生をおこなうことができる。
以上のようにして木質セメント成形体を製造することができる。
なお、得られた木質セメント成形体の形状としては、特に限定されるものではなく、例えば、板状、棒状、パイプ状が挙げられる。
また、木質セメント成形体は、例えば、住宅の外装材、天井、内装材、瓦などの用途で用いることができる。
なお、得られた木質セメント成形体の形状としては、特に限定されるものではなく、例えば、板状、棒状、パイプ状が挙げられる。
また、木質セメント成形体は、例えば、住宅の外装材、天井、内装材、瓦などの用途で用いることができる。
本実施形態の木質セメント成形体は、上記例示の通りであるが、本発明は、上記例示の木質セメント成形体に限定されるものではない。
また、一般の木質セメント成形体において用いられる種々の態様を、本発明の効果を損ねない範囲において、採用することができる。
また、一般の木質セメント成形体において用いられる種々の態様を、本発明の効果を損ねない範囲において、採用することができる。
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
以下に示すようにして、木質セメント組成物を調製し、それを用いて木質セメント成形体（板状の木質セメントモルタル成形体）を製造した。
（実施例１）
［原料］
セメント：早強ポルトランドセメント
（住友大阪セメント社製 密度３．１３ｇ／ｃｍ3、
ブレーン比表面積４３００ｇ／ｃｍ3）
木質材料：木粉
（市販南洋材数種のおがくず、１０５℃における乾燥質量による含水率５％、
粒度−目開き２．５ｍｍのふるいを通過したもの）
無機繊維：ロックウール（密度２．７１ｇ／ｃｍ3）、
繊維長約５ｍｍ、繊維径約４μｍ）
珪酸質体：珪石粉（愛知県産、オートクレーブ用、密度２．５４ｇ／ｃｍ3、
粒度−目開き２５０μｍのふるいを通過したもの）
消石灰：ＪＩＳ Ｒ ９００１適合工業用消石灰特号、水酸化カルシウム含有量９７％、
粒度−目開き２５０μｍのふるいを通過したもの
硫酸マグネシウム水溶液：小規模な石炭専焼式火力発電所の排煙脱硫装置から回収した
硫酸マグネシウム廃液を上水道水で希釈して、硫酸マグネシウム
含有量２０質量％（無水物換算）に調整した水溶液を使用
水：上水道水
水酸化マグネシウム：工業用水酸化マグネシウム（水酸化マグネシウム９８質量％含有、
粒度−目開き２５０μｍのふるいを通過したもの）
［原料］
セメント：早強ポルトランドセメント
（住友大阪セメント社製 密度３．１３ｇ／ｃｍ3、
ブレーン比表面積４３００ｇ／ｃｍ3）
木質材料：木粉
（市販南洋材数種のおがくず、１０５℃における乾燥質量による含水率５％、
粒度−目開き２．５ｍｍのふるいを通過したもの）
無機繊維：ロックウール（密度２．７１ｇ／ｃｍ3）、
繊維長約５ｍｍ、繊維径約４μｍ）
珪酸質体：珪石粉（愛知県産、オートクレーブ用、密度２．５４ｇ／ｃｍ3、
粒度−目開き２５０μｍのふるいを通過したもの）
消石灰：ＪＩＳ Ｒ ９００１適合工業用消石灰特号、水酸化カルシウム含有量９７％、
粒度−目開き２５０μｍのふるいを通過したもの
硫酸マグネシウム水溶液：小規模な石炭専焼式火力発電所の排煙脱硫装置から回収した
硫酸マグネシウム廃液を上水道水で希釈して、硫酸マグネシウム
含有量２０質量％（無水物換算）に調整した水溶液を使用
水：上水道水
水酸化マグネシウム：工業用水酸化マグネシウム（水酸化マグネシウム９８質量％含有、
粒度−目開き２５０μｍのふるいを通過したもの）
［練混ぜ工程］
表１に示す配合組成に従い、硫酸マグネシウム（無水物）に対する水酸化マグネシウム（無水物）の混合割合が、硫酸マグネシウム：水酸化マグネシウム＝１．０５：５（無水物のモル比）になるように２０℃の恒温室において容量１０Ｌのモルタルミキサで木質セメント組成物の練混ぜをおこなった。材料の投入方法及び練混ぜ方法の詳細は次の通りである。
まず、上記の水及び硫酸マグネシウム水溶液以外の全材料をモルタルミキサに投入してミキサの回転数を低速（公転数２４ｒｐｍ、自転数４３ｒｐｍ）として６０秒間空練りし、次に、水及び硫酸マグネシウム水溶液を投入してミキサの回転数を低速（公転数２４ｒｐｍ、自転数４３ｒｐｍ）として６０秒間練混ぜた後、木質セメント組成物の掻き落としをおこない、さらにミキサの回転数を高速（公転数３７ｒｐｍ、自転数６８ｒｐｍ）に切り替えて１２０秒間本練りをおこなった。
なお、木粉に含まれる水分は、５％とわずかであることから、木粉由来の水分に関する補正はおこなわなかった。
表１に示す配合組成に従い、硫酸マグネシウム（無水物）に対する水酸化マグネシウム（無水物）の混合割合が、硫酸マグネシウム：水酸化マグネシウム＝１．０５：５（無水物のモル比）になるように２０℃の恒温室において容量１０Ｌのモルタルミキサで木質セメント組成物の練混ぜをおこなった。材料の投入方法及び練混ぜ方法の詳細は次の通りである。
まず、上記の水及び硫酸マグネシウム水溶液以外の全材料をモルタルミキサに投入してミキサの回転数を低速（公転数２４ｒｐｍ、自転数４３ｒｐｍ）として６０秒間空練りし、次に、水及び硫酸マグネシウム水溶液を投入してミキサの回転数を低速（公転数２４ｒｐｍ、自転数４３ｒｐｍ）として６０秒間練混ぜた後、木質セメント組成物の掻き落としをおこない、さらにミキサの回転数を高速（公転数３７ｒｐｍ、自転数６８ｒｐｍ）に切り替えて１２０秒間本練りをおこなった。
なお、木粉に含まれる水分は、５％とわずかであることから、木粉由来の水分に関する補正はおこなわなかった。
［成形工程］
離型用の塩化ビニル薄板（幅４０ｍｍ×長さ１６０ｍｍ×厚さ０．３ｍｍ）を敷いた成形用鋼製型枠（内寸：幅４０ｍｍ×長さ１６０ｍｍ×深さ４０ｍｍ）内に、練り上がった木質セメント組成物２００ｇを分取して入れ、プラスチック製ヘラを用いて該組成物に含まれる繊維分を配向させないように、できるだけ均一になるように該木質セメント組成物を敷き均した。
敷き均した木質セメント組成物の上に離型用の塩化ビニル薄板（幅４０ｍｍ×長さ１６０ｍｍ×厚さ０．３ｍｍ）をさらに載せ、成型用ダイス（外寸：幅４０ｍｍ×長さ１６０ｍｍ×高さ４０ｍｍ）を成型用鋼製型枠に差し込んだ後、２０００ｋＮ加圧機を用いて２００ｋＮ（１ｍｍ2あたり３１．２５Ｎの荷重）まで積荷し、加圧状態を３０秒間維持した後、除荷した。
同様な操作を３回繰り返して、成形中間体を３体作製した。
離型用の塩化ビニル薄板（幅４０ｍｍ×長さ１６０ｍｍ×厚さ０．３ｍｍ）を敷いた成形用鋼製型枠（内寸：幅４０ｍｍ×長さ１６０ｍｍ×深さ４０ｍｍ）内に、練り上がった木質セメント組成物２００ｇを分取して入れ、プラスチック製ヘラを用いて該組成物に含まれる繊維分を配向させないように、できるだけ均一になるように該木質セメント組成物を敷き均した。
敷き均した木質セメント組成物の上に離型用の塩化ビニル薄板（幅４０ｍｍ×長さ１６０ｍｍ×厚さ０．３ｍｍ）をさらに載せ、成型用ダイス（外寸：幅４０ｍｍ×長さ１６０ｍｍ×高さ４０ｍｍ）を成型用鋼製型枠に差し込んだ後、２０００ｋＮ加圧機を用いて２００ｋＮ（１ｍｍ2あたり３１．２５Ｎの荷重）まで積荷し、加圧状態を３０秒間維持した後、除荷した。
同様な操作を３回繰り返して、成形中間体を３体作製した。
［養生工程］
これら成形中間体を型枠ごとに７０℃飽和水蒸気下で６時間蒸気養生した後、脱型し、続いてオートクレーブに入れて１８０℃１０気圧の条件下で１８時間オートクレーブ養生をおこなった。
以上のようにして、木質セメント成形体（板状の木質セメントモルタル成形体）を製造した。
これら成形中間体を型枠ごとに７０℃飽和水蒸気下で６時間蒸気養生した後、脱型し、続いてオートクレーブに入れて１８０℃１０気圧の条件下で１８時間オートクレーブ養生をおこなった。
以上のようにして、木質セメント成形体（板状の木質セメントモルタル成形体）を製造した。
（実施例２〜８）
表１に示す配合組成に変更した点以外は、実施例１と同様にして木質セメント成形体を製造した。
表１に示す配合組成に変更した点以外は、実施例１と同様にして木質セメント成形体を製造した。
（比較例１〜４）
表１に示す配合組成に変更した点以外は、実施例１と同様にして木質セメント成形体を製造した。
表１に示す配合組成に変更した点以外は、実施例１と同様にして木質セメント成形体を製造した。
（比較例５）
表１に示す配合組成に変更し、養生工程において加圧蒸気養生（１８０℃１０気圧の条件下で１８時間オートクレーブ養生）をおこなわず蒸気養生のみおこなった点以外は、実施例１と同様にして木質セメント成形体を製造した。
表１に示す配合組成に変更し、養生工程において加圧蒸気養生（１８０℃１０気圧の条件下で１８時間オートクレーブ養生）をおこなわず蒸気養生のみおこなった点以外は、実施例１と同様にして木質セメント成形体を製造した。
（比較例６）
表１に示す配合組成に変更した点以外は、実施例１と同様にして木質セメント成形体を製造した。
表１に示す配合組成に変更した点以外は、実施例１と同様にして木質セメント成形体を製造した。
（比較例７）
表１に示す配合組成に変更し、硫酸マグネシウム水溶液と水酸化マグネシウムとを、硫酸マグネシウム（無水物）１．０５モルに対して水酸化マグネシウム（無水物）５モルの割合になるように混合して１８０℃で１０気圧下、６時間の水熱合成により繊維状のマグネシウム化合物［ＭｇＳＯ4・５Ｍｇ（ＯＨ）2・３Ｈ2Ｏ］を生成させ、該マグネシウム化合物１４３ｇ（約０．３モル）と水１２５８ｇとを表１の比較例７に示す混合物Ａに添加し、実施例１と同様にして練混ぜ工程、成形工程、及び養生工程を実施し、木質セメント成形体を製造した。
表１に示す配合組成に変更し、硫酸マグネシウム水溶液と水酸化マグネシウムとを、硫酸マグネシウム（無水物）１．０５モルに対して水酸化マグネシウム（無水物）５モルの割合になるように混合して１８０℃で１０気圧下、６時間の水熱合成により繊維状のマグネシウム化合物［ＭｇＳＯ4・５Ｍｇ（ＯＨ）2・３Ｈ2Ｏ］を生成させ、該マグネシウム化合物１４３ｇ（約０．３モル）と水１２５８ｇとを表１の比較例７に示す混合物Ａに添加し、実施例１と同様にして練混ぜ工程、成形工程、及び養生工程を実施し、木質セメント成形体を製造した。
＜木質セメント成形体の評価試験＞
各実施例及び比較例の３体それぞれの木質セメント成形体を試験に供し、それらの平均値によって評価した。各試験項目の詳細を以下に示し、結果を表２に示す。
［密度］
木質セメント成形体（板）の質量と寸法とを測定し、密度を算出した。
［曲げ強度］
木質セメント成形体（板）の曲げ強度を、スパン１００ｍｍ、積荷速度１０ｍｍ／分の条件で３点曲げ強度試験によって評価した。
［収縮（寸法安定性）］
木質セメント成形体（板）の収縮程度を、日本工業規格ＪＩＳ Ａ ５４２２「窯業系サイディング」に規定された方法に準じて測定した。即ち、温度２０℃、相対湿度６０％の条件（恒温室内）で７日間放置した後の収縮程度を測定した。
［難燃性］
木質セメント成形体（板）の難燃性を、日本工業規格ＪＩＳ Ａ １３２１「建築物の内装材料及び工法の難燃性試験方法」に規定された方法に準じて測定した。
各実施例及び比較例の３体それぞれの木質セメント成形体を試験に供し、それらの平均値によって評価した。各試験項目の詳細を以下に示し、結果を表２に示す。
［密度］
木質セメント成形体（板）の質量と寸法とを測定し、密度を算出した。
［曲げ強度］
木質セメント成形体（板）の曲げ強度を、スパン１００ｍｍ、積荷速度１０ｍｍ／分の条件で３点曲げ強度試験によって評価した。
［収縮（寸法安定性）］
木質セメント成形体（板）の収縮程度を、日本工業規格ＪＩＳ Ａ ５４２２「窯業系サイディング」に規定された方法に準じて測定した。即ち、温度２０℃、相対湿度６０％の条件（恒温室内）で７日間放置した後の収縮程度を測定した。
［難燃性］
木質セメント成形体（板）の難燃性を、日本工業規格ＪＩＳ Ａ １３２１「建築物の内装材料及び工法の難燃性試験方法」に規定された方法に準じて測定した。
＜木質セメント成形体の粉末Ｘ線回折＞
実施例１の木質セメント成形体の粉末Ｘ線回折用のサンプルを作製した。
粉末Ｘ線回折装置（スペクトリス社製、機器名「Ｘ’Ｐｅｒｔ ＭＲＤ」）を用い、Ｘ線源ＣｕＫα線、管電圧４５ｋＶ、管電流４０ｍＡの条件で測定した。なお、回折角は、２θ＝５．０〜７０．０°の範囲とし、スキャンスピードは４.０００°/ｍｉｎ、スキャンステップは０．０２０°とした。得られたＸ線回折チャートを図１（上方側のチャート）に示す。
なお、図１において、下方側のチャートは、標準物質（［Ｍｇ6（ＯＨ）10・ＳＯ4・３Ｈ2Ｏ］＝［ＭｇＳＯ4・５Ｍｇ（ＯＨ）2・３Ｈ2Ｏ］）のチャートであり、中央部分のピークリストは、標準物質のチャートにおけるピークと比較しやすくすべく、粉末Ｘ線回折装置の解析ソフトによって、測定サンプルのチャートにおけるピークを簡略化して表示したものである。
図１から認識できるように、粉末Ｘ線回折によって［Ｍｇ6（ＯＨ）10・ＳＯ4・３Ｈ2Ｏ］＝［ＭｇＳＯ4・５Ｍｇ（ＯＨ）2・３Ｈ2Ｏ］の生成が確認できた。
実施例１の木質セメント成形体の粉末Ｘ線回折用のサンプルを作製した。
粉末Ｘ線回折装置（スペクトリス社製、機器名「Ｘ’Ｐｅｒｔ ＭＲＤ」）を用い、Ｘ線源ＣｕＫα線、管電圧４５ｋＶ、管電流４０ｍＡの条件で測定した。なお、回折角は、２θ＝５．０〜７０．０°の範囲とし、スキャンスピードは４.０００°/ｍｉｎ、スキャンステップは０．０２０°とした。得られたＸ線回折チャートを図１（上方側のチャート）に示す。
なお、図１において、下方側のチャートは、標準物質（［Ｍｇ6（ＯＨ）10・ＳＯ4・３Ｈ2Ｏ］＝［ＭｇＳＯ4・５Ｍｇ（ＯＨ）2・３Ｈ2Ｏ］）のチャートであり、中央部分のピークリストは、標準物質のチャートにおけるピークと比較しやすくすべく、粉末Ｘ線回折装置の解析ソフトによって、測定サンプルのチャートにおけるピークを簡略化して表示したものである。
図１から認識できるように、粉末Ｘ線回折によって［Ｍｇ6（ＯＨ）10・ＳＯ4・３Ｈ2Ｏ］＝［ＭｇＳＯ4・５Ｍｇ（ＯＨ）2・３Ｈ2Ｏ］の生成が確認できた。
Claims (2)
- セメントと木質材料と無機繊維と硫酸マグネシウムと水酸化マグネシウムと水とを含有する木質セメント組成物を成形し加圧蒸気養生させてなることを特徴とする木質セメント成形体。
- 前記木質セメント組成物が前記無機繊維を前記木質材料に対して１〜２倍質量含む請求項１記載の木質セメント成形体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009199723A JP2011051804A (ja) | 2009-08-31 | 2009-08-31 | 木質セメント成形体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009199723A JP2011051804A (ja) | 2009-08-31 | 2009-08-31 | 木質セメント成形体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011051804A true JP2011051804A (ja) | 2011-03-17 |
Family
ID=43941220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009199723A Withdrawn JP2011051804A (ja) | 2009-08-31 | 2009-08-31 | 木質セメント成形体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2011051804A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016222481A (ja) * | 2015-05-28 | 2016-12-28 | 太平洋セメント株式会社 | 地中埋設物用防護板及びその製造方法 |
| CN116751007A (zh) * | 2023-05-30 | 2023-09-15 | 祝增龙 | 一种无机装饰板及其制备方法 |
-
2009
- 2009-08-31 JP JP2009199723A patent/JP2011051804A/ja not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016222481A (ja) * | 2015-05-28 | 2016-12-28 | 太平洋セメント株式会社 | 地中埋設物用防護板及びその製造方法 |
| CN116751007A (zh) * | 2023-05-30 | 2023-09-15 | 祝增龙 | 一种无机装饰板及其制备方法 |
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