JP2002536290A - 改善された耐火性を備えたプラスターベース組立式構造部材、特にプラスターベースボード - Google Patents

改善された耐火性を備えたプラスターベース組立式構造部材、特にプラスターベースボード

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JP2002536290A
JP2002536290A JP2000598458A JP2000598458A JP2002536290A JP 2002536290 A JP2002536290 A JP 2002536290A JP 2000598458 A JP2000598458 A JP 2000598458A JP 2000598458 A JP2000598458 A JP 2000598458A JP 2002536290 A JP2002536290 A JP 2002536290A
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Abstract

(57)【要約】 主として少なくとも1つの水和可能な硫酸カルシウムと、粘土質物質を含む分離形態の鉱物添加剤とを含む乾燥物の、例えば混合による、水和により得られる、硬化プラスターベース基材を含む、比較的小さい平均厚を有する耐火性組立式構造部材であって、前記鉱物添加剤が、粘土質物質、多くても前記鉱物添加剤の約15重量%に等しい量の結晶性シリカ、および、前記粘土質物質と適合し、かつ、前記硬化プラスター基材に分散可能である不活性鉱物補助剤を必須に含むことを特徴とする。これは、独国基準DIN18180および4102(パートIV)により定義された、いわゆるGKFボードと同等の耐火性を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、硬化および乾燥プラスターベース基材を含む耐火性組立式構造部材
に関する。特に、本発明は、好ましい方向または寸法の、例えば1から数センチ
メートルの、比較的小さい平均厚を備え、例えば約10kg/m2の制限された
面密度を備えた、組立式構造部材に関する。好ましいが、非限定的な例として、
各面が、例えば金属繊維(例えばガラス繊維)のマットまたは厚紙シート(cardb
oard sheet)のような強化シートでコートされたプラスターボードを含むタイプ
の部材、もしくは、プラスターが全体を通して均質に分散された繊維(例えばセ
ルロース繊維)を含む、繊維ボードを含むタイプの部材、一般には“GFB”(
石膏繊維ボード(Gypsum Fiber Board))を参照することができる。
【0002】
【従来の技術】
表現“耐火性”は、かかる組立式構造部材が耐火バリアを形成する能力を意味
すると解すべきであり、この能力は、以下の特性の少なくともいずれか一つから
評価する。 −所定の時間、高温に曝した後の前記部材の寸法安定性、 −高温における前記部材の機械的完全性、 −高温における前記部材により得られる断熱性。
【0003】 国によって、耐火性は、特定の基準によって体系化または規定される。かくし
て、ドイツ連邦共和国においては、いわゆるGKFボードの場合、すなわち、プ
ラスターベース基材の二つの表面が、絡んだ状態のセルロース繊維を含む強化シ
ート(例えば厚紙シート)でコートされたボードの場合、DIN18180基準
(1989年9月バージョン)、および、かかるボードを含むウォールライニン
グまたは仕切りシステムに関して、DIN4102(パートIV)基準(199
4年3月バージョン)を参照すべきである。
【0004】 これら二つの基準は、特に、約30分または1時間にわたり、約850℃の温
度で引っ張った状態で試験されるプラスター試料を必要とする。出願人は、最も
厳しい条件下で、すなわち約1時間にわたって970℃または1020℃の温度
でこれらの試験を用い、かかる条件下で試験片の結合および収縮を調べる。機械
的完全性については、1/2時間より長い間維持しなければならず、かつ、寸法
安定性については、収縮はできるだけ小さく、例えば冷却状態で測定して約4%
でなければならない。
【0005】 現在、出願人の知るところでは、いわゆるGKFボードの耐火性を有するGF
Bボードの製造方法は知られていない。
【0006】 US-C-3,616,173号公報は、上記タイプの組立式構造部材(制限さ
れた面密度を備えた小さい厚み)を記載および提案している。この場合、プラス
ターボードは、硬化プラスター基材の各表面が厚紙シートでコートされている。
後者は、水和により、例えば、重量に基づいて、少なくとも以下を含む乾燥物を
混合することによって得られる。 −主として、すなわち約71.5から99%の、水和可能な硫酸カルシウム(
CaSO4・1/2 H2O); −ガラス繊維、約0.1から1%; −粘土質物質、コロイドケイ酸および酸化アルミニウムを含む鉱物添加剤、ま
たは、これらの化合物の少なくとも2つの混合物;この鉱物添加剤は、約0.5
から20%の比率を占める。
【0007】 かかるボードは、炎において制限された機械的完全性を有する。
【0008】 本願出願人名義のEP0409914号公報は、耐火性のみでなく、炎を伝搬
しない能力をも備えた硬化プラスターボードを記述および提案する。この公報に
よれば、硬化プラスター基材は、その両面がガラスマットでコートされる。さら
に、結晶化シリカ、タルクおよびマイカをベースとする鉱物添加剤が硬化プラス
ター基材に取り込まれる。
【0009】 さらに、あらゆる結晶性シリカが、鉱物充填剤として、炎に曝されたあらゆる
硬化プラスター基材に関して有益な効果を有することが認識されている。特に、
結晶性シリカ、例えば石英は、約600℃に膨張プラトーを備え、これは、プラ
スターの実際の収縮を補う。
【0010】 特に小さい大きさの粒子、例えば5ミクロン未満を含んでもよい粉末形態の結
晶性シリカ(SiO2)の取り扱いは、あらゆる工業的製造の条件および環境に
おいて困難かつ精巧であるように見える。
【0011】
【発明が解決しようとする課題および課題を解決するための手段】
本発明の目的は、先に定められた基準DIN18180および4102(パー
トIV)に従って、現在知られている最も高いレベル、すなわちGKFにまで耐
火特性を上昇させるために、上記構造部材、特に、厚紙でコートされたいわゆる
GFB繊維質ボードまたはプラスターボードの耐火性を改善することであり、こ
れは、プラスター基材におけるシリカの比率を制限することによって達成される
【0012】 本発明によれば、粘土質物質を含む鉱物添加剤が耐火性を改善するために使用
された場合に、添加剤に、粘土質物質と適合し、かつ、硬化プラスター基材に分
散されうる不活性鉱物物質を補うことを条件として、前記添加剤が取り込まれ分
散される構造部材の耐火性に影響を与えることなく、前記添加剤における鉱物シ
リカの重量比を15%にまで低減し得ることが見出された。
【0013】 従って、本発明によれば、鉱物添加剤は、粘土質物質、多くても前記鉱物添加
剤の約15重量%である結晶性シリカ、および、前記粘土質物質と適合し、前記
硬化プラスター基材に分散可能である不活性鉱物補助剤を必須に含む。
【0014】 本発明により、例えばいわゆるGFB繊維ボードまたは厚紙でコートされたプ
ラスターボードに関して、前記鉱物添加剤の重量比は、独国基準DIN1818
0および4102(パートIV)により定義される、いわゆるGKFボードと同
等の耐火性を前記構造部材に与える値、特に収縮が4%を越えないような値とさ
れる。
【0015】 さらに、本発明にかかる解決手段は、これらの構造部材を製造することについ
て現在公知の以下の種々の方法を実質的に変更するものではない。 a)プラスターボードは、二つの厚紙シートまたは二つの繊維ガラスマットの
間のプラスターベーススラリーを鋳込成形することによって得られる; b)セルロース繊維をベースとするスラリーおよびプラスターは、いわゆるG
FBボードを得るために製紙タイプの方法を用いて濾過される; c)プラスター、セルロース繊維および水の混合物は、いわゆるGFBボード
を得るために、半湿または半乾燥方法において引き延ばしかつ圧縮される。
【0016】 さらに、本発明の解決手段は、これらの組立式構造部材の使用中の特性、例え
ばその「ネジ特性(screwability)」、すなわち、基材の結合が破壊されることな
く、結合ネジが取り付けられることに抵抗する能力を維持することを可能にする
【0017】 本発明は、以下の二次的な特徴も含む: −前記不活性鉱物補助剤が好ましくはドロマイトである; −粘土質物質がイライトおよび/またはカオリンを含む; −水和可能な硫酸カルシウムと適合する鉱物繊維、例えばガラス繊維が、硬化プ
ラスター基材に、1%未満の乾燥物の重量比で分散されている; −63μm以下の大きさを有する粒子が、鉱物添加剤の少なくとも85%の重量
比を占めるような粒径分布で、前記鉱物添加剤が、硬化プラスターベース基材に
分散される; −鉱物添加剤が、ほぼ同じ重量比で、不活性鉱物補助剤と、シリカを含めた粘土
質物質とを含む; −鉱物添加剤が、少なくとも5%、好ましくは少なくとも10%の導入される乾
燥物の重量比を示す; −構造部材が、製紙タイプのGFB繊維ボードを製造する方法、いわゆる半湿ま
たは半乾燥圧縮を備えたタイプの方法、および二つの厚紙シート(または鉱物繊
維、例えばガラス繊維のマット)の間のプラスタースラリーを鋳込成形すること
によるプラスターボードを製造する方法からなる群から選択された方法を用いて
得られる。
【0018】 以下の記載を通して、用語“硬化プラスター(cured plaster)”は、硫酸カル
シウム二水和物(CaSO4・2H2O)に指定される。
【0019】 用語“水和可能な(hydratable)硫酸カルシウム”は、いずれの結晶形態αまた
はβの、無水硫酸カルシウム(硬石膏IIまたはIII)または硫酸カルシウム半水
化物(CaSO4・1/2H2O)からなる、またはこれらを含む、鉱物化合物ま
たは組成物を意味すると解すべきである。かかる化合物は、天然石膏または再構
成石膏、例えばスルホ石膏(sulfogypsum)を硬化することによって一般的に得
られる。
【0020】 用語“セルロース繊維”は、天然、再生、リサイクルまたは変性セルロースを
ベースとする、例えば繊維、フィラメントおよびチップのような分離部材を意味
すると解するべきである。好ましくは、このセルロース繊維は、紙およびボード
の組成物に一般に使用されているものである。
【0021】 用語“鉱物繊維”は、無機繊維、例えばガラス繊維を意味すると解されるべき
である。また、熱オーブンの断熱材に使用されるもののようなアルミノシリカー
トセラミック無機繊維を用いることが可能である。
【0022】 表1には、本発明にかかる鉱物添加剤の、それぞれ(X)および(Y)と称す
る二つの組成物が記載されている。この添加剤(X)は、以下の実施例1.1お
よび1.2に従って使用されるものである。
【0023】
【表1】
【0024】 本発明によれば、鉱物添加剤は、さらに以下の化学組成の特徴を有する。 −そのシリカ含量は、30から50重量%、好ましくは35から40重量%であ
る; −そのCaO含量は、20から35重量%、好ましくは20から30重量%であ
る; −そのMgO含量は、10から25重量%、好ましくは10から20重量%であ
る。
【0025】
【実施例】
1/1 開始時に大量の水を導入する、製紙方法による、圧縮による濾過による
、GFB繊維ボードの製造(水和可能な硫酸カルシウムに対する水の重量比が3
00から800%の間である)。 このボードを、以下の連続する工程により製造した: ・8リットルの水(蛇口から、あるいは、ボードの濾過物をリサイクルすること
から生じる水)を、273gの新聞紙または再生セルロース繊維と混合し、次い
で、RAYNERI(登録商標)ミキサー、Turbotest 207370モデルを用いて、スピー
ド6で20分間、さらにスピード10で25分間かけてパルプ状とすることによ
りパルプを調製。 ・Hobart(登録商標)装置、N-50Gモデルのボウルにおいてパルプの量を計量。 ・このパルプに、一定量のVetrotex(登録商標)E518 22ガラス繊維を導入。 ・排煙脱硫により生じた石膏を硬化することにより得られた水和可能な硫酸カル
シウム(CaSO4・1/2H2O)の一定量を、別個の容器において計量。 ・前記別個の容器に、計量した水和可能な硫酸カルシウムを導入し、かつ、適切
な機械的手段によって、式(X)の一定量の鉱物添加剤を混合。 ・前記Hobart装置に、上記添加剤が加えられた水和可能な硫酸カルシウムを導入
。N5B NSFブレードを用いて15秒間スピード1で混合し、15秒間スクラッピ
ングし、さらにスピード1で90秒間混合する。 ・所望のボードのサイズにより、25.5x25.5cm2または60x40c
2の寸法を有する、透過性フィルタークロスを備えた型枠にスラリーの堆積物
が得られる。 ・厚みが約12.5mmのケークとなるまで、プレス機で加圧する。 ・フィルタークロスを通して水を除くために、少なくとも20秒間圧力を加える
。これは工業計器と同等とされる。 ・脱型。 ・硫酸カルシウムの水和が完了するまで室温に維持。 ・硬化プラスターをか焼することなく、適切な温度プロフィールで乾燥。
【0026】 以下の表2は、7つの試験について、かくして得られた、約12.5mmの厚
みを備えたボードの特徴をまとめたものである。これは、25.5x25.5c
2の寸法を有する型枠においてこの方法で製造されたものである。
【0027】 DIN18180およびDIN4102基準の条件下で、試験片の耐火性時間
(分)および試験片の収縮パーセントを測定した。
【0028】 同一物を、冷却した状態で、試験片の収縮(パーセント)に適用する。
【0029】
【表2】 他に言及しない限り、全てのパーセントは、導入された乾燥物の全重量に対す
る重量パーセントで表される。
【0030】 最後の試験7は、対照試験である。このボードは、鉱物添加剤およびガラス繊
維を含めずに製造された。本発明にかかる鉱物添加剤がないと、試験片の収縮が
非常に大きかった。
【0031】 第5の試験は、鉱物添加剤を含まないが、ガラス繊維を含むように製造された
ボードに対応する。後者は、試験片の収縮が低減されることを可能にしなかった
【0032】 鉱物添加剤を用いて実施されたその他の試験は、ガラス繊維を添加しなくても
、収縮が顕著に低減したことを示す(第6の試験参照)。
【0033】 1/2 半湿または半乾燥方法を用いた圧縮によるGFBタイプの繊維ボードの
製造 このボードを以下のように製造した。 ・PMKS460/8タイプの、2mmのふるいを備えたPALLMAN(登録商標)装置におい
て、新聞紙を破砕することにより紙の綿毛(fluff)を調製。 ・一定量の綿毛を計量し、M20G.REタイプのLODIGE(登録商標)ミキサーに導入
。 ・排煙脱硫により生じた二水和物を硬化することにより得られた水和可能な硫酸
カルシウム(CaSO4・1/2H2O)の一定量を、別個の容器において計量。 ・この水和可能な硫酸カルシウムに式(X)の一定量の鉱物添加剤を導入し、か
つ、適切な機械的手段によって混合。 ・添加剤を加えて得られたこの水和可能な硫酸カルシウムに、一定量のVetrotex
(登録商標)E518 22ガラス繊維を導入。 ・前記M20G.REタイプのLODIGE(登録商標)ミキサーに、前記繊維(綿毛)を含
む上記混合物を導入し、30分間混合。 ・所望のボードのサイズに合わせて、25.5x25.5cm2または60x4
0cm2の寸法を有する型枠に最終的な混合物を堆積させ、ほぼ同量の水を加え
る(水/固体比が約0.5)。 ・厚みが12.5mmのケークとなるまで加圧する。 ・フィルターの底に位置するドレイニングクロスを通して過剰の水および空気を
除くために、少なくとも20秒間圧力を加える。これは工業計器と同等とされる
。 ・脱型。 ・硫酸カルシウムの水和が完了するまで室温に維持。 ・硬化プラスターをか焼することなく水を除くために、適切な温度プロフィール
で乾燥。
【0034】 以下の表3は、2つの試験について、約12.5mmの厚みを備えたボードの
特徴をまとめたものである。これは、25.5x25.5cm2の寸法を有する
型枠においてこの方法で製造されたものであり、DIN18180およびDIN
4102基準に記載されたものと同じ試験条件下である。
【0035】
【表3】
【0036】 上記表3は、本発明にかかる鉱物添加剤を用いて試験片が製造された場合に、
それが30分後に破壊されることを示す。この時に測定された収縮は、9%に達
する。
【0037】 2/1 プラスタースラリーが二つの厚紙シートの間に鋳込成形される方法によ
り得られた厚紙被覆プラスターボードについて、実験室および工業的製造ライン
で得られた試験片に対する比較試験 表4は、従来の鉱物フィラーと、本発明にかかる鉱物添加剤とを比較するため
に行われた種々の試験を記載する。この表では、 −“石英C400”は、SIFRACO社から市販されている微細な結晶性シリカを
意味する; −“カオリンK13”は、SIKA社から市販されている完成したケイ酸カオリン
(kaolinic silicate)を意味する; −LHOIST社のドロマイトは、200ミクロンより大きい粒径を有する。
【0038】 用語“プラスターボード”とは、硬化プラスター基材が12.5mmの厚みを
備え、かつ、両面が、プラスターに結合した厚紙シートで被覆された、以下の特
徴:すなわち、 −厚紙シートの厚み:約0.3mm; −ボードの面密度:約10.5kg/mm2 を有するボードを意味すると解するべきである。
【0039】 使用したプラスターはスルホ石膏(sulfogypsum)を硬化することによって得ら
れた。
【0040】
【表4】 試験1および2は対照試験である。
【0041】 本発明にかかる鉱物添加剤以外の種々の鉱物添加剤が、炎による収縮を改善す
ることが見出された。しかしながら、最良の結果は、本発明の鉱物添加剤を用い
て得られ、いわゆる“GKF”ボードの耐火性を得ることが可能である。
【0042】 ドロマイト自身(特に試験番号6参照)は、収縮に対してあまり有利な効果を
有しない。
【0043】 2/2 工業的ラインで製造された、本発明にかかる鉱物添加剤およびガラス繊
維を含む厚紙被覆プラスターボードの試験片に対する、いわゆるGKFボード基
準による耐火性比較試験
【0044】
【表5】 (1):0.16kg/cm2の引っ張り応力を加えた970℃の耐火試験の6
0分後の縦方向における収縮; (2):0.16kg/cm2の引っ張り応力を加えた970℃の耐火試験の3
0分後の横方向における収縮; (3):0.16kg/cm2の引っ張り応力を加えた1020℃の耐火試験の
60分後の縦方向における収縮; (4):0.16kg/cm2の引っ張り応力を加えた1020℃の耐火試験の
30分後の横方向における収縮;
【0045】 本発明にかかる鉱物添加剤を用いて製造された試験片の収縮は小さいこと、す
なわち4%未満であることが見出された。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C04B 14:30 C04B 14:42 Z 14:42) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C R,CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES,FI ,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID, IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,KR,K Z,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MA ,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ, PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,S K,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG ,UZ,VN,YU,ZA,ZW

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主として少なくとも1つの水和可能な硫酸カルシウムと、粘
    土質物質を含む分離形態の鉱物添加剤とを含む乾燥物の、例えば混合による、水
    和により得られる、硬化プラスターベース基材を含む、比較的小さい平均厚を有
    する耐火性組立式構造部材であって、 前記鉱物添加剤が、粘土質物質、多くても前記鉱物添加剤の約15重量%に等
    しい量の結晶性シリカ、および、前記粘土質物質と適合し、かつ、前記硬化プラ
    スター基材に分散可能である不活性鉱物補助剤を必須に含むことを特徴とする部
    材。
  2. 【請求項2】 前記鉱物添加剤の重量比が、独国基準DIN18180およ
    び4102(パートIV)により定義された、いわゆるGKFボードと同等の耐
    火性を前記構造部材に与えるような値、特に収縮が4%を越えない値とすること
    を特徴とする、請求項1記載の部材。
  3. 【請求項3】 前記不活性鉱物補助剤がドロマイトであることを特徴とする
    、請求項1記載の部材。
  4. 【請求項4】 粘土質物質が、イライトおよび/またはカオリンを含むこと
    を特徴とする、請求項1記載の部材。
  5. 【請求項5】 硬化プラスターボードの二つの面がそれぞれ、鉱物繊維、例
    えばガラス繊維のマットでコートされていることを特徴とする、請求項1記載の
    部材。
  6. 【請求項6】 水和可能な硫酸カルシウムと適合可能な鉱物繊維、例えばガ
    ラス繊維が、1%未満の乾燥物の重量比で、硬化プラスター基材に分散されてい
    ることを特徴とする、請求項1記載の部材。
  7. 【請求項7】 硬化プラスター基材の二つの表面がそれぞれ、当該基材に結
    合した厚紙シートでコートされていることを特徴とする、請求項1記載の部材。
  8. 【請求項8】 鉱物添加剤が、硬化プラスターベース基材に分散され、63
    μm以下の大きさを有する粒子が鉱物添加剤の少なくとも85%の重量比を占め
    るような粒径分布であることを特徴とする、請求項1記載の部材。
  9. 【請求項9】 鉱物添加剤が、ほぼ同じ重量比で、シリカを含めた粘土質物
    質と不活性鉱物補助剤とを含むことを特徴とする、請求項1記載の部材。
  10. 【請求項10】 鉱物添加剤が、導入される乾燥物の重量比の少なくとも5
    %、好ましくは少なくとも10%を示すことを特徴とする請求項1記載の部材。
  11. 【請求項11】 製紙タイプのGFB繊維ボードを製造する方法、いわゆる
    半湿または半乾燥圧縮を備えたタイプの方法、および、鉱物繊維のマットまたは
    二つの厚紙シートの間のプラスタースラリーを鋳込成形することによりプラスタ
    ーボードを製造する方法からなる群から選択された方法を用いて得られることを
    特徴とする、請求項1ないし10のいずれか一項に記載の構造部材。
  12. 【請求項12】 粘土質物質を含む、分離形態の鉱物添加剤であって、粉末
    状の鉱物添加剤が、粘土質物質、多くても鉱物添加剤の約15重量%である結晶
    性シリカ、および、粘土質物質と適合し、かつ、硬化プラスター基材に分散可能
    である不活性鉱物補助剤、例えばドロマイトをベースとする補助剤を必須に含む
    、ことを特徴とする鉱物添加剤。
  13. 【請求項13】 プラスターベース基材を含む構造部材の製造のための、請
    求項12記載の添加剤の使用。
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