JP2004107137A - 繊維補強スラグ石膏抄造板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】養生硬化物にすぐに乾燥工程を施さない場合でも、寸法変化率の増大が十分に抑制された繊維補強スラグ石膏抄造板およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】少なくとも二水石膏および高炉水砕スラグを原料として用いてなる繊維補強スラグ石膏抄造板において、前記二水石膏が、（ｉ）平均粒子径１５〜７５μｍ；および（ｉｉ）ブレーン比表面積２０００ｃｍ^２／ｇ以上の要件を満たすことを特徴としている。また本発明の抄造板は、前記の二水石膏、高炉水砕スラグ、補強繊維、および必要に応じて各種添加材（剤）を混合し、スラリーを形成させ、前記スラリーを湿式抄造法により板状に成形し、養生硬化し、乾燥することにより得られる。
【選択図】　　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維補強スラグ石膏抄造板およびその製造方法に関するものである。さらに詳しくは本発明は、製造工程の時間変動に起因した、製品の吸水による長さ変化率（以下、「寸法変化率」という）の増大が十分に抑制された繊維補強スラグ石膏抄造板およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
繊維補強スラグ石膏抄造板は、内装材あるいは軒天井等の建築用材料として用いられている。一般的に繊維補強スラグ石膏抄造板は、スラグ、石膏、スラグと石膏との反応を開始させる刺激剤、補強繊維および無機充填剤を混合し、スラリーを形成させ、このスラリーを湿式抄造法により板状に成形し、必要に応じて加圧成形し、養生硬化し、乾燥することによって得られ、石膏とスラグとが反応して生成するエトリンガイトがバインダーとなっている。
【０００３】
さらに具体的には、水砕スラグ、二水石膏、石灰質原料、補強繊維、炭酸カルシウムを出発原料とし、これを湿式抄造法により抄造し、繊維補強スラグ石膏抄造板を得ることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、石膏ボード廃材を微粉砕機により粒度８０メッシュ以下に微粉砕して石膏質原料とし、この石膏質原料、水砕スラグ、石灰質原料、および補強繊維を出発原料とし、湿式抄造法、または押し出し成型法により耐火性建築材料を得る製造方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
さらに、石膏ボード廃材を乾式粉砕あるいは湿式粉砕により粒度８０メッシュ以下に微粉砕して石膏質原料とし、この石膏質原料、水砕スラグ、石灰質原料、補強繊維、および使用済み磁気切符砕解品を出発原料とし、湿式抄造法または押し出し成型法により耐火性電磁波シールドボードを得る製造方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−８３８号公報
【特許文献２】
特開平７−６９７００号公報
【特許文献３】
特開２０００−１６８５７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の特許文献１〜３に例示されるような従来の繊維補強スラグ石膏抄造板は、養生硬化後の抄造板を未乾燥のまま放置すると、製品の寸法変化率が増大するという問題点がある。この問題点は、該養生硬化物にすぐに乾燥工程を施せば解決することができるが、作業工程の実際上、迅速な乾燥工程の実施が不可能である場合が多い。例えば１週間程度乾燥工程が遅れた場合の製品の寸法変化率と養生硬化後すぐに乾燥工程を施した場合の寸法変化率との差を取ると前者の方が０．１％以上大きくなってしまう。寸法変化率の増大は、施工時および施工後、製品の留めつけ部の亀裂、歪み等を生じさせ、大きな問題となる。
【０００８】
従って、本発明の目的は、養生硬化物をすぐに乾燥工程に施さない場合でも、養生硬化後すぐに乾燥工程を実施した場合と比較して製品の寸法変化率の増大が十分に抑制された繊維補強スラグ石膏抄造板およびその製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも二水石膏および高炉水砕スラグを原料として用いてなる繊維補強スラグ石膏抄造板において、前記二水石膏が、下記の特性を共に満足することを特徴とする繊維補強スラグ石膏抄造板を提供するものである。
（特性）
（ｉ）平均粒子径が１５〜７５μｍである；および
（ｉｉ）ブレーン比表面積が２０００ｃｍ^２／ｇ以上である。
また本発明は、前記高炉水砕スラグのブレーン比表面積が、６０００〜１２０００ｃｍ^２／ｇであることを特徴とする前記の繊維補強スラグ石膏抄造板を提供するものである。
また本発明は、二水石膏、高炉水砕スラグ、補強繊維、および必要に応じて各種添加材（剤）を混合し、スラリーを形成させ、前記スラリーを湿式抄造法により板状に成形し、養生硬化し、乾燥することを特徴とする繊維補強スラグ石膏抄造板の製造方法において、前記二水石膏が、下記の特性を共に満足することを特徴とする繊維補強スラグ石膏抄造板の製造方法を提供するものである。
（特性）
（ｉ）平均粒子径が１５〜７５μｍである；および
（ｉｉ）ブレーン比表面積が２０００ｃｍ^２／ｇ以上である。
また本発明は、前記高炉水砕スラグのブレーン比表面積が、６０００〜１２０００ｃｍ^２／ｇであることを特徴とする前記の繊維補強スラグ石膏抄造板の製造方法を提供するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をさらに説明する。
前記のように、本発明の繊維補強スラグ石膏抄造板に用いられる二水石膏は、（ｉ）平均粒子径が１５〜７５μｍ；および（ｉｉ）ブレーン比表面積が２０００ｃｍ^２／ｇ以上である必要がある。
平均粒子径が１５μｍ未満であると、寸法変化率が増大し、逆に７５μｍを超えると寸法変化率が増大するとともに、抄造板の強度が低下してしまう。また平均粒子径が１５〜７５μｍであっても、ブレーン比表面積が２０００ｃｍ^２／ｇ未満であると、長期物性が不安定となり、養生硬化後の抄造板を未乾燥のまま放置した場合、養生硬化後すぐに乾燥工程を実施した場合と比較して製品の寸法変化率が０．１％以上増大し、本発明の効果を奏することができない。前記養生硬化後、乾燥工程を施すまでの経過時間に起因する寸法変化率の増大は０．１％未満であることが好ましく、さらに好ましくは０．０５％以下である。
前記各条件を満たす二水石膏は、例えば石膏ボード廃材を、公知の粉砕手段、例えばインパクトミルの運転条件を適宜調整することにより得ることができる。二水石膏として石膏ボード廃材を使用することができるので、廃材のリサイクルの面からも有効である。
【００１１】
また、本発明の繊維補強スラグ石膏抄造板に用いられる高炉水砕スラグは、
例えばＪＩＳ　Ａ　６２０６に規定されたものであることができ、ブレーン比表面積が、６０００〜１２０００ｃｍ^２／ｇであることが好ましい。すなわちこの範囲内のブレーン比表面積を有する高炉水砕スラグを用いると、得られる抄造板の強度も向上させることができるからである。
【００１２】
本発明の繊維補強スラグ石膏抄造板は、前記のような二水石膏、高炉水砕スラグ、補強繊維、および必要に応じて各種添加材（剤）を混合し、スラリーを形成させ、前記スラリーを湿式抄造法により板状に成形し、養生硬化し、乾燥することにより得ることができる。
【００１３】
本発明の繊維補強スラグ石膏抄造板を製造する際の二水石膏と高炉水砕スラグとの質量比は、二水石膏：高炉水砕スラグとして、９５：５〜１０：９０が好ましい。また、高炉水砕スラグと下記で説明する刺激剤との質量比は、高炉水砕スラグ：刺激剤として、１０：０．３〜１０：１０が好ましい。これらの範囲内であると、養生硬化後の抄造板を未乾燥のまま放置した場合でも、寸法変化率の増大が一層抑制され好ましい。
【００１４】
本発明で使用する刺激剤は、スラグと石膏粗粒との反応を開始させる薬剤であり、例えばセメント、消石灰、生石灰等のアルカリを挙げることができる。
【００１５】
本発明で使用する補強繊維は、従来公知のものを採用することができ、例えば木質パルプ、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維、アクリル繊維、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）繊維、レーヨン繊維あるいは耐アルカリガラス繊維などが挙げられ、これらから選択された一種あるいは二種以上のものを組み合わせて用いることができる。補強繊維の配合割合は、スラリーに含まれる全固形分に対し０．５〜１０質量％、好ましくは１〜８質量％がよい。配合割合が０．５質量％未満であると、製品の強度が損なわれるために好ましくなく、１０質量％を超えると混合時の繊維の分散性が悪化し、製品の強度にばらつきが生ずるために好ましくない。
【００１６】
なお、本発明では必要に応じて各種添加材（剤）、例えば無機充填材を用いることができる。無機充填材は従来公知のものを採用することができ、例えば炭酸カルシウム、珪石、ワラストナイト、マイカ、パーライト、フライアッシュ、シリカヒュ−ム、珪藻土、あるいは焼成珪藻土等の粉末を挙げることができる。これらは併用することもできる。無機充填材の配合割合は、スラリーに含まれる全固形分に対し０〜４０質量％、好ましくは５〜２５質量％がよい。配合割合が４０質量％を超えると製品の強度が損なわれるために好ましくない。
【００１７】
本発明の繊維補強スラグ石膏抄造板の製造時は、上記の各種原料を水と混合し、スラリーを形成させる。スラリーの固形分濃度は、例えば３〜１２質量％に調整される。次にスラリーを湿式抄造法により板状に成形する。湿式抄造は公知の方法、例えば丸網抄造法、長網抄造法、フローオン式抄造法等を採用して行うことができる。得られた成形体を、必要に応じてさらに加圧成形し、続いて養生を行うことにより二水石膏と高炉水砕スラグとを反応させてエトリンガイトを形成し、これがバインダーとなって硬化する。好適な養生としては、５０〜９５℃、さらに好ましくは５０〜８０℃のスチーム養生を５〜２４時間行う方法を挙げることができる。ここで、水熱反応温度が９５℃を超えると、バインダーであるエトリンガイトが分解し、強度低下を招くために好ましくない。これとは別な養生方法としては、２０℃程度の常温養生を３〜１０日間、好ましくは３〜７日間行ってもよい。
【００１８】
前記のように本発明の抄造板は、養生硬化物をすぐに乾燥工程に施さない場合でも（例えば養生硬化物を乾燥工程に施さず、そのまま１〜３週間程度積み置きした後に乾燥工程を実施したとしても）、寸法変化率が十分に抑制されることに特徴がある。なお、続く乾燥工程は、抄造板の含水量が１５質量％以下になるまで、例えば５０〜２００℃の熱風炉中に１０分〜２４時間放置することにより行うことができる。得られた抄造板は、養生硬化後すぐに乾燥した場合であっても、養生硬化後１週間以上経過（極端な例として３週間経過）してから乾燥工程を施した場合であっても、前記経過時間の差に起因した製品の寸法変化率の差は０．１％未満、より好ましくは０．０５％以下である。ここで、本発明でいう寸法変化率とは、ＪＩＳ　Ａ５４３０：２００１（６．７　吸水による長さ変化率試験）の規定により測定された吸水による長さ変化率である。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明を実施例により説明する。
実施例１〜１０および比較例１〜９
表１〜５に示す割合で各種原料を計量後、水を加えて混合し、固形分濃度１０質量％のスラリーとした後、丸網抄造機で抄き取り、約６ｍｍの厚さの成形体とし、得られた成形体を６０℃のスチーム養生で８時間養生した後、表１〜５に示す時間、常温に放置し、続いて６０℃で乾燥することにより繊維補強スラグ石膏抄造板を得た。得られた繊維補強スラグ石膏抄造板のかさ密度（ＪＩＳ　Ａ　５４３０）、曲げ強度（ＪＩＳ　Ａ　１４０８（試験体サイズおよび乾燥方法はＪＩＳ　Ａ　５４３０に準ずる））、および寸法変化率を表１〜５に併記する。なお、表１〜４に示す二水石膏は、インパクトミルの稼動条件を適宜変更して、排煙脱硫石膏（Ａ）、石膏ボード廃材（Ｂ）〜（Ｆ）を粉砕することにより、所望の平均粒子径およびブレーン比表面積値を得た。また表１〜５に示す各種高炉水砕スラグは、日立セメント（株）製のものである。
【００２０】
【表１】

【００２１】
【表２】

【００２２】
【表３】

【００２３】
【表４】

【００２４】
【表５】

【００２５】
表中、高炉水砕スラグ（１）は、４０００ｃｍ^２／ｇ、（２）は、６０００ｃｍ^２／ｇ、（３）は、８０００ｃｍ^２／ｇ、（４）は、１００００ｃｍ^２／ｇのブレーン比表面積を有する。
また表中、二水石膏Ａは、平均粒子径２５μｍおよびブレーン比表面積１０００ｃｍ^２／ｇ、二水石膏Ｂは、平均粒子径１０μｍおよびブレーン比表面積１２０００ｃｍ^２／ｇ、二水石膏Ｃは、平均粒子径８０μｍおよびブレーン比表面積１５００ｃｍ^２／ｇ、二水石膏Ｄは、平均粒子径２０μｍおよびブレーン比表面積８０００ｃｍ^２／ｇ、二水石膏Ｅは、平均粒子径４２μｍおよびブレーン比表面積４１００ｃｍ^２／ｇ、二水石膏Ｆは、平均粒子径７０μｍおよびブレーン比表面積２５００ｃｍ^２／ｇを有する。
なお表中、かさ密度の単位はｇ／ｃｍ^３、曲げ強度はＮ／ｍｍ^２、寸法変化率は％である。またΔＬとは、養生硬化完了後即乾燥した場合と、１週間後に乾燥した場合の製品の寸法変化率の差である。
【００２６】
表１の結果から、本発明により得られた実施例１〜５の繊維補強スラグ石膏抄造板は、養生硬化物をすぐに乾燥工程に施さない場合でも寸法変化率の増大が見られないことが分かる。また表２の結果から、本発明により得られた実施例６〜１０の繊維補強スラグ石膏抄造板は、高炉水砕スラグのブレーン比表面積が、６０００〜１２０００ｃｍ^２／ｇの範囲内であるので、養生硬化物をすぐに乾燥工程に施さない場合でも寸法変化率の増大が見られないとともに、曲げ強度が向上していることが分かる。また表３〜５の結果から、本発明の条件を満たさない二水石膏を使用した抄造板は、養生硬化物をすぐに乾燥工程に施さない場合、養生硬化後すぐに乾燥工程を実施した場合と比較して製品の寸法変化率が増大していることが分かる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、養生硬化物をすぐに乾燥工程に施さない場合でも、製品の寸法変化率の増大が十分に抑制された繊維補強スラグ石膏抄造板およびその製造方法が提供される。したがって、製造工程における養生工程終了後、乾燥工程を施すまでの時間管理が容易となり、製造コストが低減される。また、製品の寸法変化率が安定するので、製造日や製造ロットの違いによる製品の寸法変化率のバラツキが小さく、施工時や施工後に寸法変化率のバラツキに伴う諸問題が発生することを防ぐことができる。

Claims (4)

1. 少なくとも二水石膏および高炉水砕スラグを原料として用いてなる繊維補強スラグ石膏抄造板において、前記二水石膏が、下記の特性を共に満足することを特徴とする繊維補強スラグ石膏抄造板。
   （特性）
   （ｉ）平均粒子径が１５〜７５μｍである；および
   （ｉｉ）ブレーン比表面積が２０００ｃｍ^２／ｇ以上である。
2. 前記高炉水砕スラグのブレーン比表面積が、６０００〜１２０００ｃｍ^２／ｇであることを特徴とする請求項１に記載の繊維補強スラグ石膏抄造板。
3. 二水石膏、高炉水砕スラグ、補強繊維、および必要に応じて各種添加材（剤）を混合し、スラリーを形成させ、前記スラリーを湿式抄造法により板状に成形し、養生硬化し、乾燥することを特徴とする繊維補強スラグ石膏抄造板の製造方法において、前記二水石膏が、下記の特性を共に満足することを特徴とする繊維補強スラグ石膏抄造板の製造方法。
   （特性）
   （ｉ）平均粒子径が１５〜７５μｍである；および
   （ｉｉ）ブレーン比表面積が２０００ｃｍ^２／ｇ以上である。
4. 前記高炉水砕スラグのブレーン比表面積が、６０００〜１２０００ｃｍ^２／ｇであることを特徴とする請求項３に記載の繊維補強スラグ石膏抄造板の製造方法。