特許 7446637 吸水性ボードの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-01

(45)【発行日】2024-03-11

(54)【発明の名称】吸水性ボードの製造方法

(51)【国際特許分類】

   C04B 28/12 20060101AFI20240304BHJP

   A47K 3/00 20060101ALI20240304BHJP

   B28B 3/00 20060101ALI20240304BHJP

   C04B 14/02 20060101ALI20240304BHJP

   C04B 14/06 20060101ALI20240304BHJP

   C04B 16/02 20060101ALI20240304BHJP

   C04B 22/06 20060101ALI20240304BHJP

【ＦＩ】

C04B28/12

A47K3/00 A

B28B3/00 C

C04B14/02 B

C04B14/06

C04B16/02

C04B22/06 Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2022179872

(22)【出願日】2022-11-09

(65)【公開番号】P2023081841

(43)【公開日】2023-06-13

【審査請求日】2022-11-10

(31)【優先権主張番号】P 2021195677

(32)【優先日】2021-12-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】521526258

【氏名又は名称】日本欧思睦環保科技株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110766

【弁理士】

【氏名又は名称】佐川 慎悟

(74)【代理人】

【識別番号】100165515

【弁理士】

【氏名又は名称】太田 清子

(74)【代理人】

【識別番号】100169340

【弁理士】

【氏名又は名称】川野 陽輔

(74)【代理人】

【識別番号】100195682

【弁理士】

【氏名又は名称】江部 陽子

(74)【代理人】

【識別番号】100206623

【弁理士】

【氏名又は名称】大窪 智行

(72)【発明者】

【氏名】武 智遠

【審査官】小川 武

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－０２３８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０３７６７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２１１９２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０４４９８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３３４５２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０４Ｂ２／００－３２／０２，

Ｃ０４Ｂ４０／００－４０／０６

Ｃ０４Ｂ１０３／００－１１１／９４

Ｃ０４Ｂ３８／００－３８／１０

Ｂ２８Ｂ ３／００－５／１２

Ａ４７Ｋ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガラス質廃材を粉砕して得られるガラス質配合粉に炭化珪素を添加した混合粉をガラスの軟化点以上に加熱焼成して得られた吸水性を有するガラス発泡材を含有する吸水性ボードの製造方法であって、前記ガラス発泡材とともに、珪砂、消石灰およびパルプを含み、製造過程における原材料の成分の配合割合として、前記ガラス発泡材３０ｗｔ％～５０ｗｔ％と、前記珪砂５ｗｔ％～１５ｗｔと、前記消石灰１５ｗｔ％～３５ｗｔ％と、前記パルプ２０ｗｔ％～３５ｗｔ％とする工程を含む前記吸水性ボードの製造方法。

【請求項2】

ガラス質廃材を粉砕して得られるガラス質配合粉に炭化珪素を添加した混合粉をガラスの軟化点以上に加熱焼成して得られた吸水性を有するガラス発泡材を含有する吸水性ボードを製造する方法であって、
粉末状にした前記ガラス発泡材、珪砂、消石灰およびパルプの配合割合を前記ガラス発泡材３０ｗｔ％～５０ｗｔ％と、前記珪砂５ｗｔ％～１５ｗｔと、前記消石灰１５ｗｔ％～３５ｗｔ％と、前記パルプ２０ｗｔ％～３５ｗｔ％として、水に混ぜてスラリー状の生地を作成する生地作成工程と、
スラリー状の前記生地を所定の厚さの板状に形成する板状生地形成工程と、
板状に形成された前記生地を加熱しながら含水量が４０％以下になるまで乾燥させる第１乾燥工程と、
含水量を４０％以下まで乾燥させた前記生地を大気圧以上でかつ最大圧力１Ｍｐａ以下の環境下において温度１８０℃で２４時間～４８時間加熱して固化させる固化工程と、
固化させた板状の前記生地を第１乾燥工程より高温で加熱しながら含水量を１５％以下に乾燥させる第２乾燥工程と
を有する、吸水性ボードの製造方法。

【請求項3】

前記第１乾燥工程では、前記生地を３０℃～５０℃の温度範囲内で加熱し、前記第２乾燥工程では、前記生地を９０℃～１００℃の温度範囲内で加熱する、請求項２に記載の吸水性ボードの製造方法。

【請求項4】

前記第１乾燥工程と前記固化工程との間に、前記第１乾燥工程により乾燥した複数枚の前記生地を上下方向に重ね合わせるとともに、所定枚数毎に、上下方向に貫通した通気孔を有する金属製パットを配置するスタッキング工程を有する、請求項２または請求項３に記載の吸水性ボードの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガラス発泡材を含有する、吸水性ボードおよびその製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

家庭用のお風呂の出入口前の床には、湯上がり時に体から足下に滴下する水分を吸い取るためのバスマット（足拭きマット）が置かれている。従来、バスマットとして、綿繊維のような天然繊維の吸水性に富んだ素材でマット全体を形成したものがある。しかしながら、繊維に吸い込まれた水は乾き難く、菌やカビが繁殖して不衛生になるという問題があった。

【0003】

一方、近年では高い吸水性と速乾性を備えた珪藻土を主原料とするバスマットが市販されている。ただし、珪藻土は天然資源であって、将来的には枯渇する可能性がある。持続可能な社会実現のために新たな素材が必要となっている。

【0004】

ところで、吸水性を有する新たな素材として、土壌の通気性、排水性の改善を用途とした土壌改良資材として使用されるガラス発泡材が開発されている。例えば、特開平１１－２３６２３２号公報では、ガラス質廃材を粉砕して得られる０．２１ｍｍ以上２．３８ｍｍ以下の粒度分布を有する粗粉砕ガラス粉９６重量％以下と、０．２１ｍｍ未満の粒度分布を有する微粉砕ガラス粉４重量％以上とを配合して成るガラス質配合粉に、前記ガラス質配合粉に対して０．１～３重量％の炭化珪素を添加、混合して成る混合粉をガラスの軟化点以上に加熱焼成し、次で冷却する製造方法が開示されている（特許文献１）。この特許文献１によれば、かさ密度１．２ｇ／ｃｍ^３以下、吸水率２０％以下の軽量で且つ作業性の良い土木、建築用資材として用いることができるガラス質発泡体を安価に且つ確実に得られるとされている。

【0005】

また、これまでにコースター等の吸水性を要する小物の製造に、ガラス発泡材を粉状にし、それを型枠に入れて圧縮した後に焼き固める（焼成）方法を用いたものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開平１１－２３６２３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、粉末状にしたガラス発泡材を焼成して製造されるものは、表面に不揃いな凹凸ができて不良品が発生しやすく、歩留まりが悪いという問題がある。特に、バスマットのように、コースター等に比べて表面積の大きいものはより凹凸ができやすく、製造するのが困難である。また、強度が低く脆いため、切削加工などが難しいという問題もある。

【0008】

本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたものであって、強度の向上や脆性の改善を図ることで切削などの加工を行うことができ、かつ歩留まりを良くすることのできる、吸水性ボードおよびその製造方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る吸水性ボードは、ガラス発泡材を含有する吸水性ボードの強度を高めるという課題を解決するために、前記ガラス発泡材とともに、珪砂、消石灰およびパルプを含むことを特徴としている。

【0010】

また、本発明の一態様として、製造過程における原材料の成分として、前記ガラス発泡材３０ｗｔ％～５０ｗｔ％と、珪砂５ｗｔ％～１５ｗｔと、消石灰１５ｗｔ％～３５ｗｔ％と、パルプ２０ｗｔ％～３５ｗｔ％とを含むように構成してもよい。

【0011】

さらに、本発明の一態様として、前記吸水性ボードは、バスマット、コースター、石けん受け、鉢皿および洗浄後の食器を載せる水切りマットのいずれかの用途に用いられることが好ましい。

【0012】

本発明に係る吸水性ボードの製造方法は、ガラス発泡材を含有する吸水性ボードの強度を高めるとともに、表面の凹凸の発生を防ぐという課題を解決するために、粉末状にしたガラス発泡材、珪砂、消石灰およびパルプを水に混ぜてスラリー状の生地を作成する生地作成工程と、スラリー状の前記生地を所定の厚さの板状に形成する板状生地形成工程と、板状に形成された前記生地を加熱しながら含水量が４０％以下になるまで乾燥させる第１乾燥工程と、含水量を４０％以下まで乾燥させた前記生地を大気圧以上に加圧しながら加熱して固化させる固化工程と、固化させた板状の前記生地を第１乾燥工程より高温で加熱しながら含水量を１５％以下に乾燥させる第２乾燥工程とを有する。

【0013】

また、本発明の一態様として、前記第１乾燥工程では、前記生地を３０℃～５０℃の温度範囲内で加熱し、前記第２乾燥工程では、前記生地を９０℃～１００℃の温度範囲内で加熱するようにしてもよい。

【0014】

さらに、本発明の一態様として、前記固化工程では、最大圧力１Ｍｐａ以下の環境下において温度１８０℃で２４時間～４８時間加熱するようにしてもよい。

【0015】

また、本発明の一態様として、生地の固化を効率よく行うという課題を解決するために、前記第１乾燥工程と前記固化工程との間に、前記第１乾燥工程により乾燥した複数枚の前記生地を上下方向に重ね合わせるとともに、所定枚数毎に、上下方向に貫通した通気孔を有する金属製パットを配置するスタッキング工程を有するようにしてもよい。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、強度の向上や脆性の改善を図ることで切削などの加工を行うことができ、かつ歩留まりを良くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明に係る吸水性ボードの製造方法の実施形態を示す模式図である。

【図2】本実施形態の各製造工程の流れを示すフロー図である。

【図3】本実施形態におけるスタッキング工程で用いる金属製パットを示す斜視図である。

【図4】本発明に係る吸水性ボードをバスマットに加工した状態を示す写真画像である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明に係る吸水性ボードおよびその製造方法の一実施形態について図面を用いて説明する。

【0019】

本実施形態の吸水性ボードの製造方法は、図１および図２に示すように、原材料Ｐを水Ｗに混ぜてスラリー状の生地Ｍを作成する生地作成工程と、スラリー状の生地Ｍを所定の厚さの板状に形成する板状生地形成工程Ｓ２と、板状に形成された生地Ｍを乾燥させる第１乾燥工程Ｓ３と、乾燥させた生地Ｍを金属製パット８とともに重ね合わせるスタッキング工程Ｓ４と、スタッキングした生地Ｍを加圧しながら加熱して固化させる固化工程Ｓ５と、固化させた板状の生地Ｍを乾燥させる第２乾燥工程Ｓ６と、第２乾燥工程Ｓ６により形成された吸水性ボード１を、切削加工や研磨加工などにより所定の製品に加工する製品加工工程Ｓ７とを有する。以下、各工程について詳細に説明する。

【0020】

生地作成工程Ｓ１は、原材料Ｐと水Ｗとを混ぜて、吸水性ボード１の素となる生地Ｍを作成する工程である。本実施形態では、原材料Ｐの成分として、吸水性を有するガラス発泡材とともに、珪砂、消石灰およびパルプを含ませている。珪砂は吸水性ボード１の強度や硬度を高めるため、消石灰は生地Ｍの固形化のため、パルプは吸水性ボード１の靱性を高めてひび割れなどを防止するためにそれぞれ含有される。

【0021】

また、ガラス発泡材は粉末状にして、予め珪砂と混ぜ合わせている。本実施形態では、ガラス発泡材の平均粒径を約６０～３２０メッシュ、珪砂の平均粒径を６０～２６０メッシュ、消石灰の平均粒径を２００～３２０メッシュにしている。パルプは均等に溶かすために予め水Ｗに浸しておく。また、吸水性ボード１に着色する場合には、色粉を消石灰に混ぜ合わせるとよい。そして、各成分を水に混ぜ、ミキサー２によって攪拌することによりスラリー状の生地Ｍを作成する。

【0022】

このとき、各原材料Ｐの配合割合（成分比率）は、ガラス発泡材を３０ｗｔ％～５０ｗｔ％とするのが好ましく、４５ｗｔ％とするのがより好ましい。一方、ガラス発泡材の配合割合が当該範囲より多い場合には、板状生地形成工程Ｓ２において生地を板状に形成する際に生地がまとまらず、板状に形成できなくなる。また、ガラス発泡材の配合割合が当該範囲より少ない場合には、後述する実施例２に示すように、製造した吸水性ボードの吸水率が低くなるとともに、吸水速度が遅くなり、吸水性能が低下してしまい好ましくない。

【0023】

また、珪砂の配合割合は５ｗｔ％～１５ｗｔが好ましく、１０ｗｔ％とするのがより好ましい。一方、珪砂は、後述する実施例２に示すように、配合割合にほぼ比例して密度が高くなり、当該範囲より少ない場合には強度が低くなって一般的な珪藻土のバスマットに比べて壊れやすくなり好ましくない。

【0024】

さらに、消石灰の配合割合は１５ｗｔ％～３５ｗｔ％が好ましく、２５ｗｔ％とするのがより好ましい。一方、消石灰は、後述する実施例２に示すように、配合割合にほぼ反比例して吸水率が低くなることから、消石灰の配合割合が当該範囲より多い場合には、吸水率および吸水速度が大きく低下してしまう。また、消石灰の配合割合が当該範囲より少ない場合には、生地のまとまりが悪くなり、ガラス発泡材の配合割合が多い場合と同様に、板状生地形成工程Ｓ２において生地を板状に形成する際に生地がまとまらず、板状に形成できなくなり好ましくない。

【0025】

また、パルプの配合割合は２０ｗｔ％～３５ｗｔ％が好ましく、２０ｗｔ％とするのがより好ましい。一方、パルプの配合割合が当該範囲より多い場合には、固化工程Ｓ５においてオートクレープ養生がしきれなくなる。また、パルプは、後述する実施例２に示すように、配合割合にほぼ比例して吸水率および吸水速度が低くなることから、配合割合が当該範囲より多い場合には、吸水率および吸水速度が大きく低下してしまい好ましくない。

【0026】

よって、本実施形態では、各原材料Ｐおよび水は、吸水性能や強度とともに、製造工程における生地の状態やオートクレープ養生の状態を考慮して、各配合割合がこれらの規定値になるように計量した上でミキサー２に投入される。

【0027】

板状生地形成工程Ｓ２は、前記生地作成工程Ｓ１において作成したスラリー状の生地Ｍを板状にする工程である。本実施形態では、所定の厚さを有する板状の生地Ｍを連続的に形成するため、ベルトコンベア３と、このベルトコンベア３で運ばれた生地Ｍを巻き取るローラー４とを有している。

【0028】

具体的には、稼働するベルトコンベア３の上に、スラリー状の生地Ｍを流し置く。ベルトコンベア３のベルトは透水性を有するフェルトなどの不織布からできており、スラリー状の生地Ｍは運ばれる間に水分が抜けた粘土状になる。

【0029】

ローラー４はベルトコンベア３の終端部に設置されており、生地Ｍを巻き取る回数が所定の回数となったところで生地Ｍをローラー４から剥がし取ることができるようになっている。つまり剥がし取るまでの巻き取り回数によって板状の生地Ｍの厚さを調整することができる。本実施形態では、巻き取る前の生地Ｍの厚さは約１．１ｍｍ～１．７ｍｍ程度であるところ、ローラー４が４回～１２回転した後に巻き取った生地Ｍを剥がし取ることで、生地Ｍの厚さを約４．４ｍｍ～２０．４ｍｍに調整することができる。この板状生地形成工程Ｓ２により形成する板状の生地Ｍの厚さは、その後の乾燥工程などによって水分が抜けることによる縮みなどを考慮して、製品となる吸水性ボード１の設計上の厚さよりも若干（０．５ｍｍ～２．０ｍｍ程度）厚くしている。

【0030】

そして、所定の厚さに形成された生地Ｍは、幅１２２０ｍｍ、長さ２４４０ｍｍの大きさに裁断され、スタッキングマシン（図示しない）によって台車６に１０枚程度重ねて載せられる。

【0031】

なお、板状生地形成工程Ｓ２は、上述したようなベルトコンベア３とローラー４によって形成する工程に限定されるものではなく、型枠などにスラリー状の生地Ｍを流し入れて作成してもよい。

【0032】

第１乾燥工程Ｓ３は、生地Ｍの含水量を低下させることが主な目的であり、具体的には、板状に形成された生地Ｍを加熱しながら、生地Ｍの含水量が４０％以下になるまで乾燥させる工程である。本実施形態における第１乾燥工程Ｓ３では、トンネル式の乾燥機５を用いている。

【0033】

第１乾燥工程Ｓ３のトンネル式の乾燥機５は、長さが約４８ｍ、高さおよび幅が約２．５ｍのトンネル状に形成された乾燥用搬送路５１と、この乾燥用搬送路５１の内部に配置された熱交換器（図示しない）とを有しており、床面には前記生地Ｍを載せた台車６が走行可能なレールが敷設されている。また前記乾燥用搬送路５１には、水蒸気を外部に排気するための排気口５３が２ｍ間隔で設けられている。また、前記乾燥用搬送路の入口と出口には、上部および下部に熱風を吹き出す熱風吹出部（図示しない）が設けられており、上下方向から熱風をカーテンのように吹き出すことで、前記入口および前記出口から内部に温度の低い空気が流れ込まないように構成されている。

【0034】

板状に形成された生地Ｍは、台車６に載せられた状態でトンネル内に搬入される。本実施形態では、複数台の台車６を乾燥用搬送路５１の内部に並べて乾燥させる。

【0035】

生地Ｍは、乾燥用搬送路５１の内部で熱交換器による熱で加熱され、水分が徐々に蒸発する。蒸発して出た水蒸気は排気口５３を介してトンネルの外部に排出される。よって、トンネル内部の空気は飽和水蒸気量に達することなく、生地Ｍは乾燥が進み含水量を４０％以下にすることができる。本実施形態における含水量とは、水分率とも呼ばれるものであり、生地Ｍが含有している水分の割合を質量の百分率で表示したものである。測定方法は、乾燥減量法による方法のほか、市販の水分計等を用いて計測してもよい。本実施形態では、トンネル内部の温度を３０℃～５０℃の温度範囲に保ち、内部で約１０時間～２４時間加熱することで、含水量を４０％以下にしている。このように第１乾燥工程Ｓ３において生地Ｍの含水量が４０％以下にすることで、後述する固化工程Ｓ５における固化時間や第２乾燥工程Ｓ６による乾燥時間を短縮できる。一方、乾燥温度が当該範囲より高い場合には乾燥時間は短縮されるがひび割れが生じてしまう。また、乾燥温度が当該範囲より低い場合には含水量を４０％以下にするまでに多くの時間を要してしまう。

【0036】

スタッキング工程Ｓ４は、生地Ｍの固化を効率よく行うために、第１乾燥工程Ｓ３と固化工程Ｓ５との間に行う工程である。つまり、本実施形態における固化工程Ｓ５は、生地Ｍを加圧しながら加熱することのできるオートクレープ８を用いるが、このオートクレープ８に一度に入れられるボード枚数を増やすことで固化に関わる生産効率を上げるために行う工程である。

【0037】

具体的には、第１乾燥工程Ｓ３により乾燥した複数枚の生地Ｍをスタッキングマシン（図示しない）によって上下方向に重ね合わせる。また、生地Ｍを重ね合わせると、上下端の生地Ｍと中央の生地Ｍとで加熱むらが生じるため、熱が内部まで伝わるように、所定枚数毎に金属製パット７を配置する。金属製パット７は、図３に示すように、上下方向に貫通した通気口７１が形成されており、本実施形態では、伝熱性と耐腐食性を考慮してステンレスによって形成されている。本実施形態では、台車６の上に板状の生地Ｍを１０枚重ねる毎に金属製パット７を１枚配置する。

【0038】

固化工程Ｓ５は、第１乾燥工程Ｓ３によって含水量が４０％以下まで乾燥させた生地Ｍを大気圧以上に加圧しながら加熱して固化させる工程である。本実施形態では、スタッキング工程Ｓ４において台車６に載せられた生地Ｍをオートクレープ８内に入れ、最大圧力１Ｍｐａ以下で、一般的なガラスが軟化する温度（約７３０℃前後）よりも低い温度１８０℃で約２４時間～４８時間加熱する。これにより、ガラス発泡材が備える多数の孔の形状を維持しながら生地Ｍを固化させることができる。また、温度１８０℃で加熱することにより生地Ｍを殺菌することもできる。

【0039】

このとき金属製パット７が熱を生地Ｍの中心側に伝えるため、加熱むらを少なくすることができる。また、金属製パット７の通気口７１を介して蒸発した水蒸気を生地の外側に逃がすことができる。

【0040】

なお、最大圧力が１Ｍｐａより高い場合または加熱温度が１８０℃を超える場合には、水和反応によって製品が硬くなり切削などの加工が難しくなる。特に、最大圧力が３Ｍｐａまたは加熱温度が３００℃を超えると成分変化も起こり好ましくない。

【0041】

また、加熱時間が当該範囲より短い場合には水和反応が不十分になり固化しない。また、加熱時間が当該範囲より長い場合には、十分な水和反応を得られるものの、加熱に要する燃料コストが高額になり好ましくない。

【0042】

第２乾燥工程Ｓ６では、固化させた板状の生地Ｍを第１乾燥工程Ｓ３より高温で加熱して、生地Ｍの含水量を１５％以下になるように乾燥させる工程である。本実施形態における第２乾燥工程Ｓ６では、第１乾燥工程Ｓ３と同様にトンネル式の乾燥機５を用い、生地Ｍを立てた状態でコンベア５２に載せて搬入し、乾燥させる。ここで第２乾燥工程Ｓ６における乾燥温度は、十分に乾燥させるため、第１乾燥工程Ｓ３の乾燥温度より高温の９０℃～１００℃の温度範囲内で加熱する。本実施形態では、ひび割れを防止するため、トンネル式乾燥機５内で４時間～７２時間加熱し、含水量を１５％以下にしている。これにより、表面に凹凸の少ない吸水性ボード１が完成する。

【0043】

製品加工工程Ｓ７は、吸水性ボード１を必要に応じて加工する工程である。本実施形態では、吸水性ボード１をフライス盤等の切削加工機９やサンドマシーン等の研磨加工機（図示しない）などにより、バスマット、コースター、石けん受け、鉢皿および洗浄後の食器を載せる水切りマットなどに加工する。

【0044】

以上のような本実施形態の吸水性ボードおよびその製造方法によれば、以下の効果を奏することができる。
１．乾燥や固化を低温で時間をかけて行うことで表面に凹凸の少ない吸水性ボード１を製造することができ、不良品の発生を低減させることによりに歩留まりを抑制することができる。
２．吸水性ボード１は、含まれるパルプなどによって強度が増しているため、切削加工などで様々な製品を作り出すことができる。
３．吸水性ボード１は、ガラスの軟化温度より低い温度で製造されるためガラス発泡材の備えている多孔を残したまま固化できるため、高い吸水性を発揮することができる。
４．複数枚重ねた生地Ｍの途中に金属製パット７を配置することにより、加熱むらを抑制しながら多数のボードを固化させることができる。
５．主原料であるガラス発泡材は空き瓶などのガラス製品をリサイクルして製造されるため、持続可能な社会の実現に寄与することができる。

【実施例1】

【0045】

次に、本発明に係る吸水性ボードの製造方法により製造した吸水性ボードの実施例について説明する。

【0046】

本実施例１では、本発明に係る吸水性ボードの製造方法により、ガラス発泡材４５ｗｔ％、珪砂１０ｗｔ％、消石灰２５ｗｔ％およびパルプ２０ｗｔ％の吸水性ボードを製造し、その衝撃試験、曲げ強度試験および吸水性能試験を行った。

【0047】

まず、衝撃試験について説明する。衝撃試験は、中国の国家標準（標準名： JC/T 564.1-2008 ケイ酸カルシウムボード加工業界標準）に規定された方法に基づき行った。試験結果を表１にまとめる。

【表1】

【0048】

ここで、表１における方向は、製造ライン動線方向（つまりベルトコンベアが流れる方向）を「縦方向」、この縦方向と直交する方向を「横方向」とし、横方向に沿って荷重を加えた場合を「横方向」、縦方向に沿って荷重を加えた場合を「縦方向」として定義したものである。

【0049】

表１に示すように、横方向における衝撃強度の平均値は３．２２（ＫＪ／ｍ^２）であり、縦方向の平均値１．９０（ＫＪ／ｍ^２）に比べて強かった。縦横の平均値は２．５６（ＫＪ／ｍ^２）であった。

【0050】

次に、曲げ強度試験は、試料の両端を支えて中央に荷重を加える３点曲げ法で行った。曲げ強度ＲはＲ＝３ＰＬ／２ｂｅ^２の式により算出した。ここで、Ｐは吸水性ボードが破壊されたときの最大荷重（Ｎ）、Ｌは支点間間隔（ｍｍ）、ｂは正方形試料の辺長（ｍｍ）、ｅは正方形試料の厚み（ｍｍ）である。

【0051】

試験結果を表２にまとめる。ここで横方向は試料において製造ライン動線方向に沿った方向の両端を支持して試験を行った結果であり、縦方向は試料において製造ライン動線方向に直交する方向の両端を支持して試験を行った結果である。

【表2】

【0052】

表２に示すように、横方向における曲げ強度の平均値は１３．４７（Ｎ／ｍｍ^２）であり、縦方向の平均値１０．５３（Ｎ／ｍｍ^２）に比べて強かった。縦横の平均値は１２．００（Ｎ／ｍｍ^２）であった。

【0053】

また、各原材料Ｐの成分の配合割合をガラス発泡材３０ｗｔ％～５０ｗｔ％、珪砂５ｗｔ％～１５ｗｔ、消石灰１５ｗｔ％～３５ｗｔ％およびパルプ２０ｗｔ％～３５ｗｔ％となるように組み合わせた吸水性ボードの曲げ強度も計測したところ、曲げ強度Ｒは９～１２（Ｎ／ｍｍ^２）の範囲であった。一般的な珪藻土を用いたバスマットの曲げ強度Ｒが８～１０（Ｎ／ｍｍ^２）程度であることを考慮すると、荷重として人間の体重をかけても耐えうる曲げ強度を有することが確認できた。また、ガラス発泡材と珪砂の合計が７０ｗｔ％以上になると強度が低下することもわかった。

【0054】

次に、吸水性ボードの吸水性能試験を行った。本試験では試料を水を溜めたタンクに入れて完全に沈むまで浸した状態で気泡が出なくなる（吸水しなくなる飽和状態）まで放置した後、浸す前の重量と浸した後の重量の差から吸水率を算出した。試験結果を表３に示す。

【表3】

【0055】

表３に示すように、本実施例１における吸水性ボードの吸水率は約５０％であり、原材料となるガラス発泡材の吸水率が２０％程度であることを考慮すると、そのままボードとして使用するよりも高い吸水性能を得ることができた。

【0056】

次に、本実施例１では、本発明に係る吸水性ボードをバスマットの大きさに電動ノコギリを用いて切断し、サンドマシーンによって表面を研磨してバスマットに加工した。図４は、バスマットに加工された吸水性ボードを撮影した写真画像である。この図４に示すように、切削加工によってボード角部が欠けることなく吸水ボードから所定の大きさに切断することができた。また、表面を研磨することで、ざらざら感を無くし、つるっとした表面に仕上げることができた。

【実施例2】

【0057】

次に、実施例２では、ガラス発泡材、珪砂、消石灰およびパルプの配合割合を変えて、本発明に係る吸水性ボードの製造方法により吸水性ボードを製造し、各試料（吸水性ボード）の密度、吸水率、吸水速度および曲げ強度について追加試験を行った。密度は、試料の重さ（質量）を計測し、試料の容積で割ることで算出した。このときの試料は、一辺１０ｃｍの正方形でかつ厚さ０．９ｃｍの立方形状とした。また、吸水速度は、試料に水滴を滴下し完全に吸収されるまでの時間とした。吸水速度の計測は、目視とストップウォッチにより行った。吸水率および曲げ強度については、実施例１と同じ試験方法を用いた。

【0058】

各原材料の配合割合および試験結果について表４にまとめる。

【0059】

【表4】

【0060】

表４に示すように、本実施例２における吸水性ボードを製造する際の各原材料の配合割合（成分比率）は、配合割合１～配合割合５の５通りである。ガラス発泡材については、配合割合１～配合割合５の順に配合割合を増加させた。これに対し、珪砂、消石灰およびパルプについては、配合割合１～配合割合５の順に配合割合を減少させた。

【0061】

また、それぞれの配合割合毎に試料を５枚ずつ（Ｎ１～Ｎ５）製造し、各試料の密度、吸水率、吸水速度および曲げ強度を計測した。また、各計測値の平均値を算出した。

【0062】

その結果、密度および曲げ強度は、ガラス発泡材の配合割合が増加するに従い（または珪砂の配合割合が減少するに従い）各平均値が低下した。一般的な珪藻土を用いたバスマットの曲げ強度Ｒが８～１０（ＭＰａ（Ｎ／ｍｍ^２））程度であることを考慮すると、配合割合が５０ｗｔ％を超えたり、珪砂の配合割合が５ｗｔ％未満になると一般的な珪藻土のバスマットよりも強度が低下してしまい、好ましくないことがわかった。

【0063】

一方、ガラス発泡材の配合割合が減少させ、珪砂、消石灰およびパルプの割合を増加させると、曲げ強度は高くなるものの、吸水率および吸水速度が低下することがわかった。特に、ガラス発泡材の配合割合を３０ｗｔ％未満とした配合割合１および配合割合２では、吸水率が約３０％以下と大きく低下した。これに対し、ガラス発泡材の配合割合を３０ｗｔ％以上とした配合割合３～配合割合５については吸水率が４０％以上となった。つまり、消石灰およびパルプの配合割合を増加させると、曲り強度は高まるものの、配合割合１の３５ｗｔ％よりも増加させる場合には、吸水率が２６％以下となって好ましくないことがわかった。

【0064】

以上より、ガラス発泡材の配合割合は、吸水率や曲げ強度などを考慮すると、３０ｗｔ％～５０ｗｔ％の範囲にすることが好ましく、それに合わせて吸水率や曲げ強度および製造工程などの効率を考慮して珪砂、消石灰およびパルプの配合割合を規定するのが好ましいことがわかった。

【0065】

なお、本発明に係る吸水性ボードおよびその製造方法は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。例えば、製品加工工程Ｓ７において加工されてできる製品は、ボード状のものに限定されるものではなく、吸水性を要する様々な製品に用いてもよい。また、本発明に係る吸水性ボードの製造方法におけるスタッキング工程Ｓ４は、上述の通り、固化工程Ｓ５のオートクレープ８に一度に入れられるボード枚数を増やすことで固化に関わる生産効率を上げるために行う工程であって、当該工程を有していなくても、他の工程（Ｓ１～Ｓ３、Ｓ５）によって歩留の抑制や強度増、高い吸水性の確保や持続可能な社会の実現に寄与などの効果を得ることができる。

【符号の説明】

【0066】

１ 吸水性ボード
２ ミキサー
３ ベルトコンベア
４ ローラー
５ 乾燥機
５１ 乾燥用搬送路
５２ コンベア
５３ 排気口
６ 台車
７ 金属製パット
７１ 通気口
８ オートクレープ
９ 切削加工機
Ｐ 原材料
Ｗ 水
Ｍ 生地

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】