JP2005281062A - 石膏組成物およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】減水剤や高硬化のための添加剤を必要としなくても、粒度分布を最適に調整することにより、低混水量で、高強度の石膏硬化体を得ることができる石膏組成物およびその製造方法を提供する。
【解決の手段】α型半水石膏を含有する石膏組成物において、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置で乾式にて乾燥粒子の粒度分布を測定した石膏組成物のメジアン径が１５〜３７μｍ、粒子径６μｍ以上の割合が７５〜９５％、粒子径７５μｍ以上の割合が２〜１８％、粒子径１６〜２４μｍの割合が９〜１５％であることを特徴とする石膏組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、α型半水石膏を含有する石膏組成物およびその製造方法に関する。具体的には、石膏組成物の混水量を低減し、さらに高強度の二水石膏硬化体を得ることができるα型半水石膏の組成物およびその製造方法に関する。

従来から石膏は、半水石膏から二水石膏への水和硬化性を利用して、陶磁器用途、建材用途、歯科用途等に使用されてきた。その中で、石膏の特性としては、機械的強度、表面平滑性、寸法精度、作業性、混練性、白度、後加工性等が要求されてきた。特に、焼石膏と呼ばれるβ型半水石膏よりもα型半水石膏は、混水量が低く、水和硬化体の強度が高い特性から利用範囲は幅広いものである。更に、低い混水量で混和でき、高強度の水和硬化体を得ることができる石膏組成物が要望されている。

石膏は、半水石膏と水を混合して混練すると二水石膏へ水和反応を生じて凝結硬化現象を示す。その半水石膏の特性は、混水量、混錬性、流し込み開始時間、凝結開始／終了時間、硬化体の強度や膨張率等で評価されている。特に、この水和硬化体の性質には、混練される水量の影響が最も大きく、一般的には低混水量ほど、高強度の硬化体が得られる。その他、粒度分布、スラリーの温度、攪拌混合条件等の物理的な条件でも硬化体の性質に影響を与える。

また、石膏の性質を制御するために、凝結硬化速度を促進する凝結促進剤や遅延する凝結遅延剤等の凝結調整剤、また凝結時の硬化体の膨張を制御するための添加剤が石膏に添加させたり、α型半水石膏とβ型半水石膏を組み合わせたり、熟成処理を行っている。

特に、高強度の硬化体を得るために、混水量を減少させるものと自硬高強性の複合効果を有する添加剤を添加しているものが多い。混水量を低減するためには、クエン酸とリン酸またはリン酸塩、アルキルアリル硫酸塩、クエン酸塩等の物質が挙げられる。複合効果により硬化体の強度をアップさせる物質として、尿素とホルムアルデヒド樹脂、フェノールホルムアルデヒド樹脂、アクリル樹脂、ボリステリン樹脂、ポリビニルアルコール等の合成樹脂を主体とする物質がほとんどである。

β型半水石膏とα型半水石膏の混合物に、コハク酸や可溶性コハク酸塩を添加させて、歯科用の埋没用石膏として硬化体の耐圧強度を維持させて、レンジ義歯の割り出しを容易にする歯科用焼石膏組成物を提案している(例えば、特許文献１)。この石膏組成物は、混水量が高く、高強度の硬化体が得ることができない。特に、α型半水石膏よりも強度の低いβ型半水石膏が混合されている点、コハク酸やコハク酸塩を添加する点において、必要最低限の耐圧強度を得て、割り出しを容易にする反面、高強度の石膏硬化体は得ることができないという問題を有する。さらに、これら添加量を多くすると、さらに強度が悪化することになる。

また、石膏の平均粒径を低下させて、硬化膨張の終了時間を短時間にして、早期に硬化体を安定化させる歯科鋳造用石膏系埋没材が提案されている(例えば、特許文献２)。この石膏系埋没材で提案される石膏は、平均粒径３〜１５μｍと小さくすることで、石膏硬化体の膨張率を早期に終了させている。しかし、平均粒径が低いと粒子の比表面積が増大し、水との接触が増加しすぎて、迅速に水和反応が進行してしまい混練が困難となる。その結果、混水量を増加させねばらならないので、減水剤の添加が必ず必要となり、さらには硬化時間調整剤が必要となるという問題を有している。ここでは、使用される減水剤はメチロールメラミン縮合物塩系、ポリアルキルアリルスルホンサン酸塩系、ナフタリンスルホン酸塩系、ナフタリンスルホン酸ホルマリン縮合物塩系等から選択された１種類以上の減水剤が使用されている。

また、減水性に優れた石膏スラリーを製造する方法が提案されている(例えば、特許文献３)。この方法は、石膏と混練する水の表面張力を４０〜６０ｍＮ／ｍに調整することにより、石膏との濡れ性を高めて、短時間で石膏粒子を解して流動性を向上して混水量を低減している。この場合、混練水に分散剤と界面活性剤を添加して表面張力を調整するので、コストが増大する問題を有している。また、石膏と水と界面活性剤や分散剤を常に準備しなければならず、使用の度に混練水の表面張力を調整するのは手間がかかる上、調整が難しい。界面活性剤は、アニオン系界面活性剤で、アルキル硫酸エステル塩、脂肪酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩等が挙げられ、分散剤は、ナフタレンスルホン酸塩ホルムアルデヒド縮合塩、メラミンスルホン酸塩ホルムアルデヒド縮合物、リグニンスルホン酸塩等が挙げられる。これら添加剤は、石膏硬化体に取り込まれるので、石膏ボード等の建材用途や歯科用途で使用する場合、添加剤が分解したり、揮発することで、シックハウスの問題となっているホルムアルデヒドを発生したり、芳香族系の有機揮発性ガスを発生したり、微量有機有害物質が溶出されるような環境問題への恐れも考えられる。

このように、石膏の混水量を低減させたり、高強度の石膏硬化体を得るためには、コストのかかる添加剤の添加が主流であり、石膏自身で低混水量および高強度の石膏硬化体を得る石膏組成物の提案はほとんどない。また、通称焼石膏と呼ばれるβ型半水石膏よりもα型半水石膏の方が混水量が低く、高強度の硬化体を得ることができるので、α型半水石膏を主体にして、添加剤で低混水化および高強度を図る場合が多い。

また、従来より半水石膏と水との混和性を改善するために、機械的粉砕後、分級により粗粒と微粒とに分級し、それらを適切な割合で混合する方法や粉砕のみで粒度を調整する方法が採られている。粉砕による粒度の調整により、流動性を改善して成形原料用半水石膏が提案されている（例えば、特許文献４）。これは、粒子の長さと直径の比を１〜３、１０μｍ未満が１０〜３０％、１０μｍ以上５０μｍ未満が５５〜７５％、５０μｍ以上が１〜２５％としている。しかし、粉砕の調整だけでは流動性が改善できても、硬化体の強度が改善されない場合がある。また、粉砕形式によっては、粒度を調整しても、逆に流動性を悪化させ、混水量が増大したり、二水硬化体の強度が非常に低下する問題を有している。提案される粒度範囲も非常に広く、その場合、混水量や硬化体の強度が大きく変動するので、安定した品質の石膏が得られない可能性がある。

また、粗粒と微粒を割合を決めて混合させる場合においても、粗粒と微粒の粒度分布、さらには混合物の粒度分布を最適にしないと、大きな流動性の改善や高強度の硬化体を得ることは非常に困難である。

一般的には、そのα型半水石膏を使用して、流動性を向上するために平均粒径２０〜４０μｍ程度に粉砕や分級により粒度調整しているが、その粒度をさらに微粒および粗粒の分布まで調整したり、配合比率を調整し幅広い粒度分布とし、添加剤を含まない状態で、石膏自身が高強度の硬化体を得ることができる石膏組成物の提案はほとんどされていない。
特開平１０−２２６５５８号公報 特開２００１−３５３１６６号公報 特開２００２−６８８２０号公報 特開昭５５-１６２４５９号公報

本発明の課題は、これら従来の問題点を解決しようとするものであり、減水剤や高硬化のための添加剤を必要としなくても、粒度分布を最適に調整することにより、低混水量で、高強度の石膏硬化体を得ることができる石膏組成物およびその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用する。すなわち、
（１）α型半水石膏を含有する石膏組成物において、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置で乾式にて乾燥粒子の粒度分布を測定した該石膏組成物のメジアン径が１５〜３７μｍ、粒子径６μｍ以上の割合が７５〜９５％、粒子径７５μｍ以上の割合が２〜１８％、粒子径１６〜２４μｍの割合が９〜１５％であることを特徴とする石膏組成物。
（２）前記石膏組成物において、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置で乾式にて乾燥粒子の粒度分布を測定した該石膏組成物のメジアン径が１８〜３０μｍ、モード径が３５〜４２μｍ、粒子径６μｍ以上の割合が８０〜９０％、粒子径７５μｍ以上の割合が５〜１４％、粒子径１６〜２４μｍの割合が１０〜１３％であることを特徴とする（１）に記載の石膏組成物。
（３）α型半水石膏を含有する石膏組成物において、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置で乾式にて乾燥粒子の粒度分布を測定したメジアン径が１〜１５μｍ、粒子径６μｍ以上の粒子の割合が８０％以下、粒子径７５μｍ以上の粒子の割合が１％以下のα型半水石膏が２０〜７０重量部と、メジアン径が３０〜５０μｍ、粒子径７５μｍ以上の粒子径の割合が５〜３０％のα型半水石膏が３０〜８０重量部とのα型半水石膏の混合物１００重量部を混合することを特徴とする該石膏組成物のメジアン径が１５〜３７μｍ、粒子径６μｍ以上の割合が７５〜９５％、粒子径７５μｍ以上の割合が２〜１８％、粒子径１６〜２４μｍの割合が９〜１５％である石膏組成物の製造方法。
（４）前記α型半水石膏の混合物１００部に対して、メジアン径１５〜３０μｍのα型半水石膏を２５〜４００重量部を混合することを特徴とする（３）に記載の石膏組成物の製造方法。
（５）前記α型半水石膏が加圧水溶液法にて得られたα型半水石膏を主体とする石膏で、該石膏の乾燥品を解砕および／または粉砕してメジアン径が５０μｍ以下の石膏を得て、サイクロンにて分級して、サイクロン下部からメジアン径３０〜５０μｍを分離し、一方のサイクロンから排出されるガス流に含有する石膏をバグフィルタで捕集してメジアン径１〜１５μｍの石膏を得ること特徴とする（３）または（４）のいずれか一項に記載の石膏組成物の製造方法。

本発明によれば、以下に示すとおり、石膏組成物の粒度を調整することにより、混和性を改善して混水量を低下させるとともに、高強度の石膏硬化体を得ることができる。特に、微粒と粗粒に粒度を調整したα型半水石膏を混合し、さらに石膏組成物全体の粒度を調整することにより、調整前の石膏組成物よりも低混水量で、高強度の石膏硬化体を得ることができる。

本発明では、低混水量で、高強度の石膏硬化体を得る石膏組成物およびその製造方法を提供している。石膏は半水石膏と水とを混和させて二水化することで、針状の結晶を成長させ、二水石膏の結晶が密に絡み合った集合体として高強度を発現する硬化体を形成する。石膏組成物の混水量は半水石膏を二水化させるための化学量論的な水量と混練させるための水量の総量となる。混練に必要な水が多いと、硬化体中に水が存在し、十分に結晶が成長しない状況や乾燥時に空隙ができ強度が弱くなる、また乾燥時間も長くなる。そのため、本発明では、石膏の粒度分布を広げて、最密充填のように石膏粒子間の空隙を少なくすることにより、硬化の際に緻密な二水結晶となるように考えた。その場合、通常粒子の充填が密になると粉体流動性や混和性が低下するが、さらに平均粒子径だけでなく粒度分布を詳細に調整することにより、流動性を改善し、より少ない水量で石膏を混練できるので混水量を下げることができ、さらに水和反応において十分に二水結晶を成長させて、高強度の石膏硬化体を得ている。

本発明の石膏組成物の粒度は、α型半水石膏を含有する石膏組成物において、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置で乾式にて乾燥粒子の粒度分布を測定した該石膏組成物のメジアン径が１５〜３７μｍ、粒子径６μｍ以上の割合が７５〜９５％、粒子径７５μｍ以上の割合が２〜１８％、粒子径１６〜２４μｍの割合が９〜１５％である。メジアン径は、粒子径基準を体積とした残分積算分布の５０％の粒子径であり、モード径は頻度分布の最大頻度の粒子径である。粒子径６μｍおよび７５μｍ以上の割合は該残分積算値、粒子径１６〜２４μｍの割合は頻度分布値である。石膏組成物のメジアン径が１５μｍよりも小さい場合は、水和反応が迅速に進み混練が難しくなり必要混水量が増加してしまい、かつ硬化体の結晶が十分に成長せずに強度が低下する。また、メジアン径が３７μｍよりも大きい場合は、空隙が大きくなるために、必要混水量が増加してしまい、かつ硬化体の表面が粗くなりシャープな切削表面が得られない。また、該メジアン径が１５〜３７μｍの範囲でも、粒子径６μｍ以上の割合が７５〜９５％、粒子径７５μｍ以上の割合が２〜１８％でなければ、十分な流動性が得られない。かつ、粒子径１６〜２４μｍの割合が９〜１５％にすることにより、粒度分布におけてある粒子径での突出した粒子頻度を防ぐことができ、水と石膏の馴染みが良く、その硬化速度も緩やかになり、高強度の石膏硬化体が得られる。

さらに、低混水量および高強度の石膏を得るには、該石膏組成物のメジアン径が１８〜３０μｍ、モード径が３５〜４２μｍ、粒子径６μｍ以上の割合が８０〜９０％、粒子径７５μｍ以上の割合が５〜１４％、粒子径１６〜２４μｍの割合が１０〜１３％であることが望ましい。このように、メジアン径とモード径に偏差を持たせることで、より混和性、高強度に富んだものが得られる。

本発明の石膏組成物の製造方法は、最適粒度の石膏組成物を得るために、特定の粒度分布を有する微粒および粗粒のα型半水石膏を添加、混合している。α型半水石膏を粉砕しただけでは、粒度分布の範囲が狭く、頻度分布の最大頻度の割合が高くなり、粒子径が揃いすぎて、低混水量と高強度の石膏組成物を得ることが難しい。例え粉砕にて幅広い粒度分布のα型半水石膏を得て、粉体流動性を改善して、混水量を下げることができる可能性はあるが、二水石膏の結晶成長が不十分で高強度の石膏硬化体が得られない。

本発明の該石膏組成物を製造する方法は、特定の粒度分布を有する微粒のα型半水石膏と粗粒のα型半水石膏とを添加、混合して得られる石膏組成物の製造方法である。

本発明の微粒のα型半水石膏は、メジアン径が１〜１５μｍであり、メジアン径が１５μｍよりも大きくなると、添加後の石膏組成物全体の微粒サイドの粒子の割合が低下し混練性が悪くなる。また、メジアン径１μｍ以下のα型半水石膏を得ることは、機械的粉砕を用いても非常に困難であり、コストも高くなる。さらに、粒子径６μｍ以上の粒子の割合が８０％以下で、粒子径７５μｍ以上の粒子の割合が１％以下である。これにより、コストの高い微粒のα型半水石膏の添加量を低減でき、また、混水量を下げ、高強度が石膏硬化体が得ることができる。さらに、石膏組成物の流動性を向上して、混水量を下げるためには、メジアン径を２〜１２μｍとすることが好ましい。

本発明の粗粒のα型半水石膏は、メジアン径が３０〜５０μｍのα型半水石膏である。メジアン径が５０μｍを超える粒径では、石膏組成物全体の粗粒サイドの粒子の割合が大きくなり過ぎたり、混練性が悪くなる。逆に、メジアン径が３０μｍよりも低い粒径では、石膏組成物全体の粗粒サイドの粒子の割合が少なくなり、混練性を悪化させる。さらに、添加した際の石膏組成物の流動性を向上して、混水量を下げるためには、粒子径７５μｍ以上の粒子径の割合が５〜３０％であり、さらに好ましくは粒子径７５μｍ以上の粒子径の割合が７〜２０％が好ましい。

本発明の該微粒および粗粒のα型半水石膏混合物を配合した石膏組成物は、該微粒のα型半水石膏が２０〜７０重量部と該粗粒のα型半水石膏が３０〜８０重量部とのα型半水石膏混合物１００重量部を配合してなる。該微粒のα型半水石膏が２０重量部よりも少ないと、混錬性が悪く、混水量が高くなり、硬化体の表面は粗くなり、強度も低下する。該微粒のα型半水石膏が７０重量部を超えると、硬化速度が速くなり、大幅に混水量が増加し、硬化体の強度も非常に弱いものになる。さらに、低混水量で、高強度の石膏組成物を得るには、該微粒のα型半水石膏が３０〜５０重量部と該粗粒のα型半水石膏が５０〜７０重量部とのα型半水石膏混合物１００重量部で配合することが好ましい。また、石膏組成物の白度を向上させるには、微粒のα型半水石膏の比率を高めにするのが望ましい。

本発明のα型半水石膏を含有する石膏組成物は、該α型半水石膏の混合物１００重量部のみで構成されても良く、該α型半水石膏の混合物に対してβ型半水石膏、II型/III型無
水石膏、二水石膏、その他粒度のα型半水石膏等を含有していて良いが、最も低混水量で、高強度の硬化体を得るためには、石膏組成物はα型半水石膏の組成物とすることが望ましい。該α型半水石膏混合物が配合される前の石膏組成物が粒度分布は、いずれでも良いが、低混水性、高強度、表面平滑性を得るためには、メジアン径１〜１００μｍが良く、さらには１０〜５０μｍが好ましい。さらに、粉体流動性を向上し、安定した低混水量と高強度の硬化体を得るためには、該α型半水石膏混合物１００重量部に対して、メジアン径１５〜３０μｍのα型半水石膏を２５〜４００重量部を混合してなる石膏組成物が好ましい。

本発明のα型半水石膏は、例えば、二水石膏をオートクレーブにて温度１２５〜１５０℃の飽和水蒸気圧下に１時間以上保持して製造する加圧水蒸気法や二水石膏のスラリー水溶液状態で、１２０℃以上の加圧下で反応時間３０分以上で製造する加圧水溶液法で得られるα型半水石膏なら、加圧水蒸気法や加圧水溶液法のいずれでも良い。ここで、原料として用いられる二水石膏は、天然石膏でも、化学石膏、副生石膏等の二水石膏であればいずれでも良い。低混水量のα型半水石膏を得るためには、コハク酸ソーダのような媒晶剤を用いたα型半水石膏の製造方法が望ましい。さらに、低混水量で、高強度のα型半水石膏を得るには、加圧水溶液法での製造方法が望ましい。

本発明の微粒および粗粒のα型半水石膏を得る方法は、加圧水溶液法や加圧水蒸気法で製造されるα型半水石膏をそのまま使用すると、メジアン径が５０〜１５０μｍと大きく、また凝集している場合も多いので、解砕および／または粉砕することが望ましい。例えば、ボールミル、ロールミル、ジェットミル、ハンマーミル、ピンミル、ターボミル等の擦り潰し式や衝撃粉砕式で目的粒度に調整して良い。粒子の流動性を向上するならボールミルのような擦り潰し式が良く、微粉末を得るにはジェットミルやハンマーミルのような衝撃粉砕式が良く、インバータ制御にて粒度調整できるものが良い。また、α型半水石膏を直接あるいは粉砕後に篩や重力式、慣性力式、遠心力式の分級操作によって、粒度を調整しても良い。

特に、効率良くα型半水石膏を得るには、解砕および／または粉砕してメジアン径５０μｍ以下の石膏を得て、サイクロンにて分級して、サイクロン下部からメジアン径３０〜５０μｍを分離し、一方のサイクロンから排出されるガス流に含有する微粒子の石膏をバグフィルタで捕集してメジアン径１〜１５μｍの石膏を得ることが望ましい。

本発明のα型半水石膏の品質は、例えば化合水が５．４〜６．２％が良い。５．４％よりも低ければ、無水石膏の含有量が増大し、また６．２％よりも高ければ二水石膏の含有量が増大し、混水量を上げたり、流し込み開始時間や凝結硬化時間が急激に促進したり、硬化体の強度を低下させる要因ともなり得る。

本発明のα型半水石膏を配合して石膏組成物を得る方法は、石膏組成物が均一組成、均一粒度に混合できれば良い。混合機を使用する場合、例えば、高速流動型混合機、回転円筒形、二重円錐形、Ｖ形、リボン形、スクリュー形等いずれの混合機でも良い。

本発明のα型半水石膏および石膏組成物には、凝結調整剤、減水剤、膨張率調整剤、自高強性の添加剤を加えても良い。該添加剤の粒度は、均一に混合できればいずれであっても良いが、粉体の流動性や混和性、反応性、均一強度の硬化性等を考慮すれば、石膏組成物もしくは配合されるα型半水石膏の粒度分布に併せるのが望ましい。さらに好ましくは、α型半水石膏やその他石膏や添加剤等を加えた後の石膏組成物の粒度が、石膏組成物のメジアン径を１５〜３７μｍとして、該石膏組成物の粒子径７５μｍ以上の粒子の割合が２〜１５％で、粒子径６μｍ以上の粒子の割合が７５〜９０％であることが望ましい。

例えば、添加剤は、凝結促進剤として塩化ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸アンモニウム等の硫酸塩や塩化物、二水石膏や無水石膏粉末、凝結遅延剤としてゼラチン、デンプン等の有機質、コハク酸、クエン酸、酒石酸等の有機酸やその塩、減水剤としてクエン酸とリン酸またはリン酸塩、アルキルアリル硫酸塩、クエン酸塩等の物質、自高強性の添加剤として尿素とホルムアルデヒド樹脂、フェノールホルムアルデヒド樹脂、アクリル樹脂、ボリステリン樹脂、ポリビニルアルコール等の合成樹脂等が挙げられる。

実施例１〜５
α型半水石膏は、二水石膏(東レ社製 Ｔ−１００)を温度１１０〜１２０℃、媒晶剤としてコハク酸ソーダ０．０４５ｗｔ％の条件での加圧水溶液法で得られたα型半水石膏スラリーを該温度に保持しながら濃縮し、１１０〜１２０℃の熱水にて十分に粒子を洗浄した後、１１０〜１３０℃で乾燥してα型半水石膏粉末を得た。このα型半水石膏のメジアン径は、８０〜１００μmであった。このα型半水石膏を粉砕機(奈良機械社製 Ｍ−５型)を用いて粉砕したものをサイクロンにて分級して、サイクロンの下部よりメジアン径３９．４〜４５．７μｍのα型半水石膏を得て、さらにサイクロンからガス流に同伴される微粒子をバグフィルタにて回収しメジアン径２．９〜１１．４μｍのα型半水石膏を得た、ここで粒子径の調整は、粉砕機の回転数インバータ制御やサイクロンへの石膏供給量や風量制御やバグフィルタの回収サイクルを変えて調整した。これら得られた種々の粒度のα型半水石膏を種々の比率で混ぜ合わせて実施例１〜４の石膏組成物を得た。実施例３では、サイクロンの分級を行わず、該粉砕機(奈良機械社製 Ｍ−５型)を用いて粉砕したメジアン径４２．３μｍのα型半水石膏を使用した。

ここで、得られたα型半水石膏の品質は、付着水が０．２９〜０．３７％、化合水が５．９〜６．１％、白度が９０．５〜９８．０％であった。付着水の測定は試料１０ｇを４５℃で２時間（ｈ）乾燥させて、その減量から求めた。化合水の測定は試料１０ｇを電気炉を用いて３８０℃で３０分乾燥させ、その減量から求めた。白度の測定は、反射率計(東京電色社製 ＴＣ−６０)を用いて測定した。

実施例５では、該粉砕機(奈良機械社製 Ｍ−５型)にて粉砕、サイクロンで分級して得られたメジアン径３９．８μｍのα型半水石膏をラボ用のボールミルにて１２ｈ粉砕したものに、実施例１〜４と同様にして、メジアン径６．７μｍのα型半水石膏とメジアン径３９．４μｍのα型半水石膏を添加、混合して石膏組成物を得た。

α型半水石膏および石膏組成物の粒度分布の測定には、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置(堀場製作所社製 ＬＡ−９２０型)で乾式にて乾燥粒子の粒度分布を測定した。メジアン径は、粒子径基準を体積とした残分積算分布の５０％の粒子径（μｍ）であり、モード径は頻度分布の最大頻度の粒子径（μｍ）である。粒子径６μｍおよび７５μｍ以上の割合は該残分積算値（％）、粒子径１６〜２４μｍの割合は頻度分布値（％）である。

混水量および圧縮強度はＪＩＳ Ｔ６６０５を準用して実施した。

練和方法は、以下の通りである。

歯科用ラバーボールに２３℃に計量した水を入れて、これに１００ｇの石膏組成物を１０秒かけて投入した後、２０秒間静置し、刃幅約２ｃｍ、刃長１０ｃｍのスパチュラを用いて約１２０ｒｐｍの回転数で１分間練和した。

混水量の測定方法は以下の通りである。

前記練和した石膏スラリーを、直径２ｃｍのガラス管を用いて、その１０ｍｌを計量し、ガラス板の上に静かに押出し、投入開始後２分後に、これにガラス板および合計質量１２０ｇのおもりを乗せる。次に、石膏スラリーが硬化した後にガラス板から剥離し、拡延した石膏の平行切線間の最大部および最小部の寸法を測定し、この平均が３９〜４１ｍｍになる時の石膏組成物に対する水の質量比を混水量とした。
混水量(％)＝水（ｇ）／石膏組成物もしくはα型半水石膏(１００ｇ)×１００

圧縮強度は、以下のように測定した。

縦１ｃｍ、横１ｃｍ、高さ２ｃｍの直方体の割り型に、前記混練した石膏スラリーを満たして平らにし、投入開始から４５分後に型から取り出して室温で放置する。石膏組成物の粉末を投入し始めた時から２時間経過した後に圧縮試験機(丸菱科学機械社製、ＭＫＳ改良型）によって、試験片が破過される最大荷重を測定した、これをヌレ強度とする。また、同様にして、試験片を４０℃、２０時間、通風乾燥させて、圧縮強度試験機(東洋ボールドウィン社製、テンシロン型）によって圧縮強度を測定した、これを乾燥強度とする。圧縮強度は、試験片１０本の平均値である。結果を表１に示す。

比較例１〜５
比較例１〜５で使用する石膏は、実施例１〜５と同様の加圧水溶液法で得られたα型半水石膏である。

比較例１は、実施例３での該粉砕機(奈良機械社製 Ｍ−５型)を用いて粉砕したメジアン径４２．３μｍのα型半水石膏である。

比較例２は、実施例３での該バグフィルタから得られたメジアン径６．７μｍのα型半水石膏である。

比較例３は、実施例５で用いたラボ用のボールミルで１２ｈ粉砕したα型半水石膏で、メジアン径は２１．６μｍである。

比較例４は、実施例３での該粉砕機(奈良機械社製 Ｍ−５型)を用いて粉砕したものを、さらにバンタムミル(ホソカワミクロン社製 ＡＰ−Ｂ型)を用いて粉砕したα型半水石膏を使用した。

比較例５は、実施例３での該粉砕機(奈良機械社製 Ｍ−５型)を用いて粉砕したものを、さらにターボミル(ターボ工業社製 Ｔ−４００型)を用いて、回転数３５００ｒｐｍで粉砕したα型半水石膏を使用した。

比較例１〜５の物性評価は、実施例と同様である。結果を表２に示す。

以上の結果より、
実施例１〜５の石膏組成物は、比較例１〜５よりもヌレ強度および乾燥強度共に高いものであった。混水量に関しても、実施例１〜５は比較例３を除く比較例よりも低混水量であった。実施例１〜５の石膏組成物は粒度を調整することで、混和性が向上して、低混水量で、高強度の硬化体を得ている。特に、実施例１〜５に示すように、微粒と粗粒のα型半水石膏を混合することで、容易に粒度分布を調整でき、高い石膏硬化体を得ることができる。

実施例４を除く実施例では、メジアン径が１５〜３５μｍで、かつ石膏組成物の粒子径６μｍ以上の粒子の割合が７５〜９０％および粒子径７５μｍ以上の粒子の割合が５〜１５％となる石膏組成物を呈しており、実施例４よりもさらに低混水量と高強度の硬化体を得ている。さらには、実施例１、３、５では、メジアン径１８〜３０μｍ、かつ石膏組成物の粒子径６μｍ以上の粒子の割合が８０〜９０％および粒子径７５μｍ以上の粒子の割合が５〜１４％となる石膏組成物であり、より混水量および強度を改善できる。

実施例４では、実施例３と同じ粒度のα型半水石膏を配合し、添加量を変えているが、粗粒の添加量を上げすぎると、混和性が悪くなり、混水量が高く、強度も弱い。また、石膏組成物の粒度が粗くなるので、硬化体の表面平滑性が低下した。

実施例５は、メジアン径６．７μｍのα型半水石膏４２．９重量部とメジアン径３９．５μｍのα型半水石膏５７．１重量部の混合物１００重量部に対してメジアン径２１．７μｍのα型半水石膏を４２．８重量部を配合された石膏組成物であり、実施例１〜４同様に低混水量で、高強度の硬化体を得ることができる。

比較例１〜５のように、α型半水石膏の混合物でない単一のα型半水石膏では、α型半水石膏の混合物である実施例１〜５に比べ、混水量が高い、あるいは石膏硬化体の強度が弱いものである。

比較例１および２では、実施例３および４で配合に使用したα型半水石膏であるが、単一では、混水量も高く、硬化体の強度も非常に弱い。実施例３および４で示すように、混合物では、添加される前のα型半水石膏よりも混水量が下がり、高強度を有している。比較例４と実施例５を比較しても同じである。

比較例１〜５では、石膏組成物の粒度がメジアン径が１５〜３７μｍ、粒子径６μｍ以上の割合が７５〜９５％、粒子径７５μｍ以上の割合が２〜１８％、粒子径１６〜２４μｍの割合が９〜１５％からはずれるので、混水量が高く、高強度の硬化体も得られていない。比較例３では、ボールミル粉砕により石膏を比較的丸く、擦り潰すして、粒度も調整しているので、混和性が改善でき混水量が下がっているが、１６〜２４μｍの割合が１７％と高いので、二水石膏の成長が十分でなく、強度が弱い結果となり、特に乾燥強度の劣化が見られる。

比較例４および５のように、衝撃粉砕でするだけは、混練性が悪化し、さらに混水量を増加させてしまい、高強度の石膏硬化体が得られない。

比較例３を除く比較例では、メジアン径とモード径との偏差が小さく、粒度分布が正規分布に近くなり、またその分布幅も狭くなるので、粉体流動性や混和性の改善できない結果となった。

本発明は、石膏組成物の粒度分布を最適に調整することで、流動性を向上させるだけでなく、硬化体の強度も向上させることができる。また、高混水量および低強度の石膏組成物を最適粒度調整にて、低混水量および高強度の石膏組成物に改善できる。これにより、更なる流動性および高強度を得るために必要とされる添加剤の量を低減できる。

Claims (5)

1. α型半水石膏を含有する石膏組成物において、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置で乾式にて乾燥粒子の粒度分布を測定した該石膏組成物のメジアン径が１５〜３７μｍ、粒子径６μｍ以上の割合が７５〜９５％、粒子径７５μｍ以上の割合が２〜１８％、粒子径１６〜２４μｍの割合が９〜１５％であることを特徴とする石膏組成物。
2. 前記石膏組成物において、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置で乾式にて乾燥粒子の粒度分布を測定した該石膏組成物のメジアン径が１８〜３０μｍ、モード径が３５〜４２μｍ、粒子径６μｍ以上の割合が８０〜９０％、粒子径７５μｍ以上の割合が５〜１４％、粒子径１６〜２４μｍの割合が１０〜１３％であることを特徴とする請求項１に記載の石膏組成物。
3. α型半水石膏を含有する石膏組成物において、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置で乾式にて乾燥粒子の粒度分布を測定したメジアン径が１〜１５μｍ、粒子径６μｍ以上の割合が８０％以下、粒子径７５μｍ以上の割合が１％以下のα型半水石膏が２０〜７０重量部と、メジアン径が３０〜５０μｍ、粒子径７５μｍ以上の粒子径の割合が５〜３０％のα型半水石膏が３０〜８０重量部とのα型半水石膏の混合物１００重量部を配合することを特徴とする該石膏組成物のメジアン径が１５〜３７μｍ、粒子径６μｍ以上の割合が７５〜９５％、粒子径７５μｍ以上の割合が２〜１８％、粒子径１６〜２４μｍの割合が９〜１５％である石膏組成物の製造方法。
4. 前記α型半水石膏の混合物１００部に対して、メジアン径１５〜３０μｍのα型半水石膏を２５〜４００重量部を混合することを特徴とする請求項３に記載の石膏組成物の製造方法。
5. 前記α型半水石膏が加圧水溶液法にて得られたα型半水石膏を主体とする石膏で、該石膏の乾燥品を解砕および／または粉砕してメジアン径が５０μｍ以下の石膏を得て、サイクロンにて分級して、サイクロン下部からメジアン径３０〜５０μｍを分離し、一方のサイクロンから排出されるガス流に含有する石膏をバグフィルタで捕集してメジアン径１〜１５μｍの石膏を得ること特徴とする請求項３または４のいずれか一項に記載の石膏組成物の製造方法。