人造石壁板的制作方法

专利名称：人造石壁板的制作方法
技术领域：
本发明申请涉及人造石壁板及其制造方法。更具体说，本发明申请涉及作为建筑、土木用壁装饰材料有用的，具有高设计性，可以简便安装的人造石壁板及其制造方法。
背景技术：
以往，在大楼等大型建筑物的外壁装饰中，在施工现场对混凝土躯体表面进行直接涂装或贴马赛克，或者如幕墙那样在工场预先将躯体和装饰材料预铸成型或接合，在现场通过组装等的工序进行施工。
另一方面，在住宅这样的建筑物的外壁中，一般普及的方法是将如壁板这样进行了预成型、预涂装而在外装面具有凹凸的大板固定到木制或钢制的小柱或地基板上。
例如，在作为住宅用外壁材料最为普及的窑业系壁板的情况下，一般是将通过木制或钢制的小柱或地基板用于固定到住宅的壁上的系留用金属部件在后加工中连接或接合到板或地基上，进行安装。
但是，尽管通过使用壁板使外壁的外观设计性提高，而且设计选择的自由度增大，但是以往系留金属部件通过后加工进行的连接或接合以及安装到外壁面上，负担非常大，在施工以及成本方面成为很大的制约要素。
因此，研究了在壁板的成型工序中将系留金属部件一体成型，但对于以往的水泥系、窑业系的壁板，采用该一体成型存在着不能避免制品固化收缩时产生翘曲和开裂的问题。
对此，还已知以下实例在具有50mm以上厚度的一部分ALC板或预制混凝土板的情况下，通过焊接等预先将系留金属部件固定到内藏钢筋上，流入生混凝土进行一体埋入成型。此时埋设的钢筋或金属部件正反配置在固化体的大致中心位置或由中心大致对称的位置，以防止固化体由于固化收缩产生的翘曲和破裂。但是，在该ALC板或预制混凝土板的情况下，无论如何其外观性是人工性的，缺乏自然感，并且其重量增大，而且对于金属部件的形状和配置也有特别的限制。
在这种状况下，为了能够实现更具自然感的外观设计性，人造石作为树脂和天然石材或矿物的混合物的成型品，受到注目，尝试了将系留金属部件与该人造石一体化。例如，在特开平6-106549中，提出了从表面和背面两侧用将热固性树脂和石粉末混炼的熔融材料夹入用于系留的金属部件，层压成型的方法。想要获得表面和背面部分的固化收缩的平衡，抑制弯曲的产生。但是，在这种情况下，只尝试了单纯的层压成型，成型方法存在局限，而且对于成型体的组织构成和金属部件的一体化的关系完全没有考虑，因此一体成型后翘曲和开裂产生的抑制不充分。此外，实际情况还在于对于将人造石用作外壁材的外观设计性和强度等的物理特性也没有考虑。
因此，本发明申请的课题在于提供新型的人造石壁板及其制造方法，其消除了以往技术的问题，用人造石实现了对比明显、具有自然感、外观设计性优异的外壁板，并且使用于安装到外壁面的准备和施工变得简便，通过将人造石和用于安装到其外壁面的部件一体成型，在生产性、施工性以及成本方面有利。

发明内容
作为解决上述课题的发明，本发明第1提供人造石壁板，其中，人造石是将大小为9.5mm～180μm范围的无机质细粒成分和大小不足180μm的无机质微粒成分以及全体量的7～30重量％范围的树脂成分配合，具有上述无机质细粒成分∶无机质微粒成分的重量比为1∶1～5∶1的范围的组成，其特征在于在其背面侧和端面侧(end surfaceside)的至少一侧埋设其一部分露出的壁面安装用的支持体。
第2提供人造石壁板，其特征在于人造石的组成为固化收缩率为0.3％以下；第3提供人造石壁板，其特征在于人造石的组成为固化后的密度为2.0～2.8g/cm3范围；第4提供人造石壁板，其特征在于支持体的埋设以体积百分率表示为80％以下，其深度为总厚的80％以下；第5提供人造石壁板，其特征在于支持体为金属制金属部件。
此外，本发明申请第6提供上述任一项的人造石壁板，其特征在于无机质细粒成分中至少5重量％为透明性的无机质成分；第7提供上述的人造石壁板，其特征在于表面具有1～100mm范围深度(高度)的凹凸。
此外，本发明申请第8提供人造石壁板的制造方法，其特征在于将大小为9.5mm～180μm范围的无机质细粒成分和大小不足180μm的无机质微粒成分以及全体量的7～30重量％范围的树脂成分配混，将具有上述无机质细粒成分∶无机质微粒成分的重量比为1∶1～5∶1范围的组成的混合物填充到成型下模中，将壁面安装用的支持体与成型上模一起挤压，进行埋设一体化成型，使支持体的一部分在人造石壁板的背面侧和端面侧的至少一侧露出；第9提供上述的人造石壁板的制造方法，其特征在于以1N/cm2～100N/cm2的加压力进行挤压成型；第10提供上述的人造石壁板的制造方法，其特征在于树脂成分作为单体、低聚物和聚合物中的2种以上的混合物填充。
如上所述的本发明申请，在将壁面安装用支持体与人造石的一体化成型中，为了抑制伴随树脂成分的固化收缩所产生的影响，适当控制树脂成分和与其混合的无机质成分的组织构成是不可欠缺的，此外，在该组织构成的控制中，通过作为无机质成分的骨架材料在细密填充的状态下相互支撑从而抑制收缩，而且作为粘合剂的树脂成分形成致密的固化组织是重要的，基于这些见识通过引入为此而特有的要件构成，从而完成了本发明。即，在本发明中所必须的是大小为9.5mm～180μm的无机质细粒成分和大小不足180μm的无机质微粒成分的组合，其重量比为1∶1～5∶1的范围，并且树脂成分的比例在不包括支持体重量的人造石主体的全体重量的7～30重量％的范围内。
此外，作为制造方法，所必须的是将以上的树脂成分和无机质成分的混合物填充到成型下模中，将壁面安装用的支持体与成型上模一起挤压，进行支撑体埋设一体化成型，使支持体的一部分在人造石壁板的背面侧和端面侧的至少一侧露出。
在本发明申请中，消除了以往技术的问题，用人造石实现了具有自然感、设计性优异的外壁板，并且能保持用于安装的规定的强度，使用于安装到外壁面的准备和施工变得简便。


图1和图2为表示钢制框架一体成型和其安装情况实例的截面图和背面图。
图3和图4为表示钢制框架和凹凸加工钢板的组合的一体成型和其安装情况实例的截面图和背面图。
图5和图6为表示钢制金属部件(部分使用)一体成型和其安装情况实例的截面图和背面图。
图7和图8为表示凹凸加工钢板一体成型和其安装情况实例的截面图和背面图。
图9～图12为例示说明安装金属部件和尺寸的截面图和正面图。
具体实施例方式
本发明申请具有如上所述的特征，以下对其实施方式进行说明。
在本发明申请的人造石壁板中，如上所述，必须地，作为除去支持体的人造石主体的组织构成，配混<I-1>大小为180μm～9.5mm范围的无机质细粒成分、<I-2>大小不足180μm的无机质微粒成分、以及<II>树脂成分，并且，<II>树脂成分的比例为全体量的7～30重量％的范围，无机质成分的重量比为<I-1>∶<I-2>＝1∶1～5∶1的范围。
<I-1>无机质细粒成分和<I-2>无机质微粒成分，作为构成人造石壁材的无机质骨架材料，通过与<II>树脂成分的复合化，在与支持体的一体化成型中有效地抑制翘曲和开裂的产生，并且实现所需的强度、硬度等物理特性。在此时的物理特性的实现中，将粒径不同的2组无机质成分<I-1><I-2>配合是重要的。通过使用不同粒径的无机质成分<I-1><I-2>，可以实现分级填充性最为致密，高密度的人造石壁板主体。此外，这样按照<II>树脂成分的配合比例，得到天然石样的，即一看到便完全无法判别是树脂成型品，具有自然的外观性的人造石壁板。
作为配合比例，无机质成分<I-1><I-2>的合计量优选为不足93重量％，树脂成分<II>优选7重量％以上、30重量％以下，例如7～20重量％左右的比例。当树脂成分的比例超过30重量％时，即使为具有例如超过50N/cm2的大压力的成型，将固化收缩控制在不足0.3％是困难的，可能产生弯曲和开裂。
此外，在该发明申请中，如上所述，对于无机质成分<I-1><I-2>，使粒径更大的无机质细粒成分<I-1>的比例大，其重量比为无机质微粒成分<I-2>的1～5倍量是重要的。当不足1倍量时，无机质细粒成分<I-1>的支撑产生的固化收缩的抑制效果不充分，当超过5倍量时，高密度化变得困难，作为人造石材的弯曲强度等特性降低，因此不优选。
此外，在本发明申请的人造石壁板中，除去支持体的人造石主体的固化收缩率考虑为0.3％以下，更优选为0.1％以下。本发明申请中“固化收缩率”的规定为以成型模板的水平方向的内尺寸(脱模时的尺寸)记为A，以用该模板成型时的固化物的水平方向的尺寸(常温(20℃)下测定的尺寸)记为B时，固化收缩率S为下式所示。
S(％)＝(A-B)/A×100此时，当然地，固化物的尺寸B表示支持体没有通过成型被埋设时的人造石主体的尺寸。
此外，在本发明申请中，对于人造石主体的密度(固化后)，优选为2.0～2.8g/cm3的范围。
对于处于上述配合比例的<I-1>无机质细粒成分，如上所述其5重量％以上也可以为透明性物质。通过这样的配合，可以实现放出以自然光和人工光及其作用，即放出随照射的角度和强度的变化而变化的分散光辉的人造石壁板。此外，通过使表面具有1～100mm深度(高度)的凹凸，该效果实际上更为有效。
在上述的情况下，全部量可以为透明性物质，一般地，透明性物质占<I-1>无机质细粒成分的全部量的比例为5～95重量％，进一步优选为10～70重量％。
无机质成分<I-1><I-2>的种类可以为各种物质，可以使用天然石粉粒、矿物粉粒、陶瓷粒、玻璃粉粒、金属合金粉等各种物质的1种或2种以上。在<I-1>无机质细粒成分中可以含有透明性无机质细粒成分，但作为该透明性无机质细粒成分，优选使用例如石英石或玻璃、石榴石、紫水晶等无色透明性和有色透明性的1种以上的物质。作为除去这些透明性无机质细粒成分以外的其他无机质细粒成分，可以列举例如将花岗岩或大理石等天然石、瓷砖等成型品粉碎、分级的物质，或将河砂、海砂等砂分级的物质等。作为将河砂或海砂、或水坝堆积砂等配合利用的优点，考虑到其为不需要粉碎的省能量材料，由于粒的角圆，因此固化前的混合物的流动性良好，带出自然的风格。
此外，作为其他的无机质细粒成分，可以是通过将蓄光发光性或荧光发光性的颜料烧结到表面上，或作为与树脂的被覆层所涂布的物质。这些被涂布的物质通过配合其全体量的5重量％以上，更有效地实现具有特征的夜光性或荧光性。
此外，这样的蓄光发光性或荧光发光性的颜料可以作为无机质微粒成分<I-2>的至少一部分含有。
此外，对于作为本发明申请的人造石壁板主体的组成成分的<II>树脂成分，可以由加成聚合性或缩聚聚合性等的各种聚合物或共聚物等构成，可以通过考虑与作为该壁材的用途相关联的壁材的强度、耐候性、耐水性、耐油性等，进行选择。一般地，作为优选的物质，可以列举含有甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯等聚合物或作为以它们为主成分的共聚物的甲基丙烯酸树脂，丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸等聚合物或作为以它们为主成分的共聚物的丙烯酸树脂，不饱和聚酯树脂、环氧树脂、苯乙烯树脂或它们1种以上的复合树脂。
此外，在本发明申请的人造石壁材中，作为满足上述<I-1><I-2><II>中至少任一个的材料，可以使用人造石回收材料。该回收材料为作为废材或家具材料等建材或道路等的土木材料、或防灾用材料等制造的，或在制造过程中排出的等各种来源的物质。此外，对于该回收材料，使用将180～9.5mm范围大小的无机质细粒成分和不足180μm大小的无机质微粒成分和树脂成分配混、成型并固化的人造石粉碎，得到的180μm～9.5mm范围大小的材料。这些回收材料至少为上述<I-1>无机质细粒成分的一部分。
这样，可以实现省资源化和低成本化。
此外，当为在此粉碎为180μm～9.5mm范围的人造石中配混了透明性细粒成分或蓄光发光材料、荧光发光材料时，可以期待良好的发光性能。
使以上说明的无机质成分的大小，对于细粒为180μm～9.5mm范围，对于微粒为不足180μm，这在实际上可以通过使用例如ISO对应的JIS Z 8801-1∶2000中规定的公称网眼的筛网而容易地办到。180μm～9.5mm范围大小的细粒成分为通过了9.5mm网眼的筛网的成分，作为残留在180μm网眼的筛网上的成分可以区分，不足180μm大小的微粒成分作为通过180μm网眼的筛网的成分可以区分。
与配混的特征一起，在本发明申请的人造石壁板中，可以具有1～100mm的表面凹凸，而且在表面上至少一部分的上述透明性无机质细粒成分露出。表面凹凸的大小在1～100mm的范围内，对于为了放出由于自然光和人工光的照射及其作用而变化的分散的光辉是有效的。如果不足1mm，对于为了放出变化分散的光辉未必充分，此外，如果超过100mm，壁装饰材料的厚度过厚，成本高而且对建筑物的制约增大，反而阻碍其光辉。另一方面，透明性无机质细粒成分的露出也不可欠缺。对于该露出，如上所述，通过使透明性成分占<I-1>无机质细粒成分全部量的比例为5重量％以上，可以更有效地实现。当不足5重量％时，透明性无机质细粒成分在表面的露出不充分，难于期待放出变化分散的光辉。
上述那样的表面凹凸、以及用于透明性无机质细粒成分露出的手段可以为各种。例如作为优选的手段，通过使用反转加饰模具的铸入(注模)进行加压、加热成型后，使用可以将表面部的树脂成分溶解的溶剂，将表面部的树脂成分除去，或通过向表面部喷射喷水的压力水将表面部的树脂成分除去等是有效的。
通过这些手段，利用自然光和人工光的照射及其作用，人造石壁板放出变化分散的光辉。这样的人造石壁板目前为止完全未知，通过配置这些人造石壁板，具有所要的光泽的壁面部光泽少，或作为与无光泽的壁面部的组合而容易实现自由的外观设计。
此外，在本发明申请中，在作为人造石主体的成型体的背面和端面的至少一个上一体地埋入成型用于壁面安装的支持体。
作为人造石壁板，支持体的至少一部分在板的背面和端面的任一面或两面上露出，这样可以安装到壁面上。
对于支持体，其原材料可以为金属(包括合金)、树脂、木质材料、陶瓷和这些的2种以上的复合材料中的各种材料，优选与上述的人造石主体组织的亲和性、密着性良好，耐候性、耐水性、以及强度、耐久性等优异的材料。其形状和结构也可以为各种，例如可以有固定小螺钉、固定螺栓、打钉、固定铆钉等，考虑不对板表面穿孔或切削，使其成为形成了从背面可以固定的系留部，或使其成为具有从端面向外侧伸出的固定部的结构。
支持体可以通过与人造石壁板的主体一起成型而制造。此时，将板主体的上述组成的混合物填充到成型下模中，然后挤压支持体和成型上模进行一体成型。
成型时，例如以100N/cm2以下的压力是充分的，更实际地，可以为10N/cm2～30N/cm2左右的加压。此外，如果考虑在成型下模的填充性和成型性，在上述混合物中，树脂成分优选使用单体、低聚物和聚合物中2种以上的物质。
在支持体通过成型的埋设中，以不包括露出到人造石壁板外部的部分的体积率表示，一般优选为80％以下，深度为全厚的80％以下。当体积率超过80％时，而且深度超过80％时，壁板的强度等特性容易损坏，或在表面外观上产生斑。
所附的图1～图8为对于本发明申请的人造石壁板的构成所例示的截面图和板背面侧的平面图。图1和图2(例1)表示铜制框架(1)与人造石(2)成型一体化，通过螺栓或铆钉固定孔(3)，例如采用铆钉(4)或小螺钉、或螺栓安装固定到钢制柱或小柱(5)等的例子。图3和图4(例2)表示钢制框架(1)和凹凸加工钢板(6)的组合与人造石(2)成型一体化，通过螺栓或铆钉固定孔(3)，例如采用螺栓(7)安装固定到ALC壁(8)等的例子。图5和图6(例3)表示钢制金属部件(9)与人造石(2)成型一体化，通过螺栓或铆钉固定孔(3)，例如采用铆钉(4)或螺栓等安装固定到钢制柱或小柱(5)的例子。
此外，图7和图8(例4)表示作为凹凸加工钢板(6)与人造石(2)的一体成型品的人造石壁板、和安装固定在其石膏板(10)等上。在图3和图4、图7和图8的例子中，通过用凹凸加工钢板(6)将全面一体化成型，使弯曲强度和防火性能提高，并且确保轻量化和系留部。
如图1～6(例1～3)所示，通过使系留部为中空，能够容易地进行小螺钉固定和铆钉固定。
当然，系留部的数目和位置、大小(例如小螺钉或螺栓的直径、长度)、组合并不限于这些例子。
在任何情况下，根据本发明申请，可以实现作为无翘曲和开裂的一体化成型品的埋设了支持体的人造石壁材。
实际上，例如，根据本发明申请，人造石壁板以上述例示的埋入金属部件部分的大拉拔破坏负荷特性和下述的物理特性为基础得以实现。
弯曲强度(JIS A 5209) 285N/cm以上维氏硬度 1050吸水率 0.1
促进耐候性 无异常S.W.O.M(2000小时)SUV(500小时)无异常耐酸碱性无异常(JIS A 5209)冻结熔解性试验B法 无异常200循环(JIS A 5422“窑业系壁板”)耐冲击性试验无异常500g......2000mm落锤后(板厚18，21，24mm)以下列举实施例对本发明申请进行更为具体的说明。当然本发明不受以下实施例的限制。
实施例<实施例1>
调制下表1的配合组合物。这里，MMA表示甲基丙烯酸甲酯树脂成分，作为添加剂，表示过氧化物类的固化催化剂，以及光稳定剂。
对于各个组成，在12N/cm2的加压条件下进行与图1和图2所示的支持体的一体成型。成型为总厚度23mm的人造石壁板，其中作为支持体的钢制框架的厚度为6mm，人造石的凹凸部高为13mm。其结果如表1所示，在作为该申请的发明品的组成1～5的情况下，固化收缩率被控制在0.2％以下，得到了完全没有翘曲和开裂发生的高品质的人造石壁板。强度等作为其他壁材的特性也良好。
另一方面，在比较组成1～3的情况下，发现有翘曲和微小开裂产生，作为壁板不适合。
此外，组成1、2和4的配合了透明性细粒的组合，可以确认具有变化分散的光辉，即具有以往所不具备的优异的外观。
表1

(注)在组成1～5以及比较组成1～2中，A、B、C的粒径180μm～3.35mm，D的粒径不足180μm(平均粒径70μm)在比较组成3中，A、B、C的粒径850μm～3.35mm，D的粒径180μm～不足850μm
<实施例2>
人造石主体的组成如下所述。
树脂成分20重量％(明细)甲基丙烯酸甲酯 40％甲基丙烯酸丁酯 30％丙烯酸树脂 30％固化剂等1重量％无机质细粒成分 58重量％(180μm～5mm)(明细)透明性天然硅 10％花岗岩 90％无机质微粒成分 21重量％氢氧化铝(不足180μm，平均粒径70μm)将上述组成的常温固化混合物投入成型下模内，边对将图3和图4的钢制框架(厚6mm)和凹凸加工板(高4mm)组合的支持体(总高10mm)和成型上模外加振动，边以10N/cm2加压。在常温下使其固化约30分钟。
通过脱模，得到在凹凸部高13mm的人造石中埋设了支持体的一体成型人造石壁板(总厚23mm)。在该人造石壁板上没有发现任何翘曲和开裂。
<实施例3>
在实施例2中，使用图5和图6(例3)所示的支持体。此时的钢制金属部件(图9)是在钢种SS41上实施了镀ペンタイト(镀Zn)，其尺寸(单位mm)的概略情况如图9所示。埋入凹凸部高10mm的人造石中、一体成型的人造石壁板的总厚度为20mm。此时每1个钢制金属部件(图9)的拉拔破坏负荷为420kgf/个。
此外，将该钢制金属部件变更为另一金属部件(图10～12尺寸mm)时，每1个金属部件的拉拔破坏负荷如下所示。
图10的金属部件(SUS304)864kgf/个图11的金属部件(SUS304)1052kgf/个图12的金属部件(SUS304)733kgf/个如以上详细说明的那样，根据本发明申请，消除了以往技术的问题，用人造石实现了对比明显、具有自然感、外观性优异的外壁板，并且用于安装到外壁面的准备和施工变得简便，通过将人造石和用于安装到其外壁面的部件一体成型，提供在生产性、施工性以及成本方面有利的新型的人造石壁板。
权利要求
1.人造石壁板，其中，人造石是将大小为9.5mm～180μm范围的无机质细粒成分和大小不足180μm的无机质微粒成分以及全体量的7～30重量％范围的树脂成分配混，具有上述无机质细粒成分∶无机质微粒成分的重量比为1∶1～5∶1的范围的组成，其特征在于在其背面侧和端面侧的至少一侧埋设其一部分露出的壁面安装用的支持体。
2.权利要求1所述的人造石壁板，其特征在于人造石的组成为固化收缩率为0.3％以下。
3.权利要求1或2所述的人造石壁板，其特征在于人造石的组成为固化后的密度为2.0～2.8g/cm3范围。
4.权利要求1～3任一项所述的人造石壁板，其特征在于支持体的埋设以体积百分率表示为80％以下，其深度为总厚的80％以下。
5.权利要求1～4任一项所述的人造石壁板，其特征在于支持体为金属制金属部件。
6.权利要求1～5任一项所述的人造石壁板，其特征在于无机质细粒成分中至少5重量％为透明性的无机质成分。
7.人造石壁板，其为权利要求1～6任一项所述的人造石壁板，其特征在于表面具有1～100mm范围深度(高度)的凹凸。
8.人造石壁板的制造方法，其特征在于将大小为9.5mm～180μm范围的无机质细粒成分和大小不足180μm的无机质微粒成分以及全体量的7～30重量％范围的树脂成分配混，将具有上述无机质细粒成分∶无机质微粒成分的重量比为1∶1～5∶1范围的组成的混合物填充到成型下模中，将壁面安装用的支持体与成型上模一起挤压，进行埋设一体化成型，使支持体的一部分在人造石壁板的背面侧和端面侧的至少一侧露出。
9.权利要求8所述的人造石壁板的制造方法，其特征在于以1N/cm2～100N/cm2的加压力进行挤压成型。
10.权利要求8或9所述的人造石壁板的制造方法，其特征在于树脂成分作为单体、低聚物和聚合物中的2种以上的混合物填充。
全文摘要
新型人造石壁板及其制造方法，其中人造石将大小为9.5mm～180μm范围的无机质细粒成分和大小不足180μm的无机质微粒成分以及全体量的7～30重量％范围的树脂成分配合，具有上述无机质细粒成分无机质微粒成分的重量比为1∶1～5∶1的范围的组成；其在人造石的背面侧和端面侧的至少一侧埋设其一部分露出的壁面安装用的支持体，用人造石实现了对比明显、具有自然感、外观性优异的外壁材料，并且使用于安装到外壁面的准备和施工变得简便，通过将人造石和用于安装到其外壁面的部件一体成型，提供在生产性、施工性以及成本方面有利的新型的人造石壁板。
文档编号B29C39/10GK1668548SQ03816818
公开日2005年9月14日 申请日期2003年7月15日 优先权日2002年7月15日
发明者酒井三枝子, 斋藤研一郎 申请人:亚米良寿公司