JP2019112300A - 石膏繊維板及び石膏繊維板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】厚さ19mmを超える石膏繊維板の製造方法及び製造するためのドライミックスの提供。【解決手段】Siempelkamp乾式法による石膏繊維板10の製造方法であって、ドライミックス全体に対して75重量%〜90重量%の硫酸カルシウム半水和物と、ドライミックス全体に対して10重量%〜25重量%の紙繊維とを含むドライミックスから、石膏包含材料の可圧縮性マット6を調製するステップであって、、前記硫酸カルシウム半水和物は、α型硫酸カルシウム半水和物とβ型硫酸カルシウム半水和物との混合物であって、前記混合物中のα型硫酸カルシウム半水和物の含有量が、硫酸カルシウム半水和物全体に対して少なくとも5重量%である、ステップと、を含む。【選択図】図1
Description
本発明は、各独立請求項の前提部に係る石膏繊維板及び石膏繊維板の製造方法に関する。
従来技術において、いわゆるSiempelkamp法によって石膏繊維板を製造する方法は、例えば、DE2257827により知られている。この方法によれば、繊維と無機バインダーである硫酸カルシウム半水和物との乾燥混合物を、動き続ける搬送ベルト上に均一に拡張させる。無端板を形成するため、作動し続ける油圧プレスに乾燥混合物を通す前に乾燥混合物に網入れすることにより、水和水を添加する。続いて、この無端板を切断して、複数の個別片とする。該水和水は、該無端板の後段が圧縮される前に乾燥混合物に添加され、繊維石膏混合物に加えられる真空によって吸収される。ここで、無端圧縮板に残っている水の大部分は、なお石膏と反応する。硬化処理の完了後、該板を乾燥して、例えば研削、さらなる切断、積層等のためのさらなる仕上げ段階へと該板を供給する。
今日のSiempelkamp法では、最大でも厚さ19mmの石膏繊維板を形成することしかできない。基本的に、板の厚さは、搬送ベルト上に塗布される繊維と硫酸カルシウム半水和物との混合物の質量及び注ぎ高さに依存する。しかしながら、繊維と硫酸カルシウム半水和物との乾燥混合物の所定の質量及び/又は注ぎ高さでは、該板の後段が圧縮の前に添加された水和水によって十分に濡れないことがあり、これは水の量をさらに増やしたとしても同様である。このことは、乾燥材料がプレス後に搬送ベルト上に残り、生産される石膏ボードに組み込まれないことを意味する。従来技術では、Siempelkamp製造工場で製造される板の厚さを限界の19mmより厚くするための解決手段は、未だ発見されていない。既に上述したように、添加される水を増やしても、また上述のSiempelkamp製造方法に使用される機械をどのように改変しても、19mmを超える板の厚さは得られていない。
したがって、本発明の目的は、石膏繊維板の製造方法を改良すること、及び、そのような方法にて製造された石膏繊維板、特に、19mmを超える石膏繊維板の製造を可能にするSiempelkamp製造方法にて製造された石膏繊維板を提供することにある。
上記目的は、各独立請求項の特徴を有する石膏繊維板及び石膏繊維板の製造方法によって解決される。本発明の好ましい実施形態は、各従属請求項によって規定される。
本発明によれば、Siempelkamp法において製造される石膏繊維板が提供され、該石膏繊維板は、(ドライミックス全体に対して)75重量%〜90重量%の硫酸カルシウム半水和物と(ドライミックス全体に対して)10重量%〜25重量%の紙繊維とを含み、前記硫酸カルシウム半水和物は、α型硫酸カルシウム半水和物とβ型硫酸カルシウム半水和物との混合物であって、前記混合物中のα型硫酸カルシウム半水和物の含有量が(硫酸カルシウム半水和物全体に対して)少なくとも5重量%である。α型硫酸カルシウム半水和物、β型硫酸カルシウム半水和物及び/又は繊維の割合の特定の選択により、水がα型硫酸カルシウム半水和物及びβ型硫酸カルシウム半水和物の混合物を隆起させる能力であると理解される濡れ性が増加し得る。具体的には、α型硫酸カルシウム半水和物を(硫酸カルシウム半水和物全体に対して)少なくとも5重量%の割合で添加することにより、最大23mmの厚さ(すなわち、研削前は25mmの厚さ)の石膏繊維板がSiempelkamp法で製造される程に濡れ性が高められる。
本発明の好ましい実施形態によれば、前記α型硫酸カルシウム半水和物の含有量は、(硫酸カルシウム半水和物全体に対して)少なくとも20重量%、特に(硫酸カルシウム半水和物全体に対して)約30重量%である。前記β型硫酸カルシウム半水和物の含有量を、好ましくは(硫酸カルシウム半水和物全体に対して)少なくとも50重量%、特に(硫酸カルシウム半水和物全体に対して)約60重量%とすることにより、19mmを超える厚さ、とりわけ23mmの厚さを有する繊維板が製造され得る。
さらに好ましい実施形態によれば、乾燥材料の前記混合物は、遅延剤、特にクエン酸をさらに含む。
さらに好ましい実施形態によれば、乾燥材料の前記混合物は、促進剤、特に鋸断又は研削により生じ得る無水和物をさらに含む。特定の添加剤、例えば遅延剤又は促進剤を用いることにより、意図された適用範囲の特定の要件を満たすように該石膏が改質され得る。
好ましくは、前記板は、19mmを超える厚さ、特に約23mmの厚さを有する。この増加した厚さにより、より高い強度及び安定性が該板に付与される。このような強度及び安定性は、様々な実装において有利となり得る。
前記石膏繊維混合物の濡れ性、及びそれによる石膏繊維板の厚さは、粒状体を適合させることによってさらに増加され得る。具体的には、石膏繊維組成物が1μm未満の粒状体を有さない場合には有利である。ここで、石膏繊維組成物が1μm未満の粒状体を有さないとは、1μm未満の大きさの粒状体の割合が10%未満であることを意味する。
さらに、濡れ性は、乾燥混合物中に存在する繊維の適切な選択によってさらに改善され得る。好ましくは、1μm未満の長さを有する繊維が存在するべきでない。繊維の有する形態が、長く太い形態ではなく、短く細い形態である場合には、特に有利である。90μmを超える長さを有する繊維の含有量が65重量%未満である場合もまた、好ましい。
さらに、濡れ性をさらに高めるため、水和水の表面張力に影響する湿潤剤が石膏繊維組成物中に存在していてもよい。
好ましくは、完成した厚さ23mmの板は、1000〜1500kg/m3、特に1220〜1390kg/m3のバルク密度と、23〜35kg/m2、特に28〜32kg/m2の単位面積当たりの重量とを有する。これにより、18mmの石膏繊維板に比べて改善された強度及び安定性を有する石膏繊維板が提供され得る。
本発明によれば、石膏繊維板を製造する方法もまた提供され、該方法は、(ドライミックス全体に対して)75重量%〜90重量%の硫酸カルシウムと(ドライミックス全体に対して)10重量%〜25重量%の紙繊維とを含む混合物から石膏包含材料の可圧縮性マットを調製するステップであって、前記硫酸カルシウム半水和物は、α型硫酸カルシウム半水和物とβ型硫酸カルシウム半水和物との混合物であって、前記混合物中のα型硫酸カルシウム半水和物の含有量が(硫酸カルシウム半水和物全体に対して)少なくとも5重量%である、ステップと、石膏包含材料の乾燥した前記可圧縮性マットを、搬送ベルト上にて水和水タンクへと移動させるステップと、19mmを超える厚さを有する無端石膏繊維板を形成するために前記石膏包含材料を連続プレスに通過させる前に、上方から前記マットの上面へと過剰に添加された水和水により前記石膏包含材料を水和させるステップとを含む。この特定の組成物を使用することにより、Siempelkamp法、特にSiempelkamp製造工場において、厚さの増加した石膏繊維板を製造することができる。
好ましくは、前記可圧縮性マットを調製する前記ステップは、(硫酸カルシウム半水和物全体に対して)少なくとも20重量%、特に(硫酸カルシウム半水和物全体に対して)約30重量%のα型硫酸カルシウム半水和物と、(硫酸カルシウム半水和物全体に対して)少なくとも50重量%、特に(硫酸カルシウム半水和物全体に対して)約60重量%のβ型硫酸カルシウム半水和物とを混合することを含む。上述のように、この組成物は、19mmを超える厚さを有する石膏繊維板の製造を可能にする。
前記方法は、完成した前記板の特性を意図される適用分野に対して調整するために、遅延剤、特にクエン酸を加えるステップ、及び/又は促進剤、特に促進剤としての無水和物を加えるステップをさらに含んでもよい。
また、濡れ性をより向上させ、それによって厚さが19mmを超える石膏繊維板を製造可能にするために、石膏繊維組成物の粒状体を1μmを超えるように調節することも好ましい。
前記方法のまたさらなる実施形態によれば、水を加える前の石膏含有材料の前記乾燥した可圧縮性マットの前記厚さが、80mm〜100mm、特に85mm〜95mmの範囲にある。
本発明のさらなる詳細及び特徴は、以下の図面と併せての以下の説明より明らかになるであろう。
図1は、乾式Siempelkamp法において石膏繊維板を製造するための従来技術に係るSiempelkamp製造工場の概略図を示す。製造工場1は、古紙16を処理する紙処理装置2を備えている。さらに、製造工場1は、硫酸カルシウム半水和物を調製するための一連の処理ステーション3a〜3dを備えており、これらは、再生装置を備えたステーションを示す3aと、リサイクルされた材料を処理する(例えば、粉砕する)ステーションを示す3bと、貯蔵所3cから添加される石膏を焼成装置3dに貯蔵するための石膏貯蔵所を示す3cとを有し、焼成装置3dでは、再生及び処理された材料の混合物が、該材料を脱水するために、貯蔵器3cから添加された石膏と共に焼成手続へと供される。このようにして処理された紙処理装置2からの紙繊維及び焼成装置3dからの焼成された材料は、混合及び拡張装置4に供給される。その後、混合及び拡張装置4は、混合した石膏繊維組成物を、動き続ける搬送ベルト5上に均一に拡張する。従来技術より知られる方法によれば、石膏繊維組成物の単位面積当たりの重量は(乾燥材料混合物において)25〜28.5kg/m2の範囲内にあり、結果として厚さ18mmの石膏繊維板が得られる。ここで、拡張された石膏繊維組成物は、75〜87mmの範囲の高さを有する搬送ベルト5上にマット6を形成する。次に、マット6は、さらに搬送ベルト5上において搬送され、連続油圧プレス8を通過する前に、マット6の上面9に上方からタンク7からの水和水を供給することにより水和される。ここでは、水が過剰に付与される。その後、マット6は油圧プレス8を通って移動することにより、石膏繊維組成物が圧縮されて1220〜1390kg/m3の範囲の密度を備えた約25mmのバルク厚さを有する板となる。無端板となって油圧プレス8を離れた後、該無端板の後段は厚さ23mmまで研削されると共に、鋸断装置9により切断されて所定の長さを有する単一片となる。次に、該切断片又は板10は、乾燥炉11へと供給され、続いて研削装置12及び下塗り装置13へと供給される。その後、完成した石膏繊維板10はパレット14上に積み重ねられ、該パレット14は車両15に積載され得る。このようにして製造される板10のための搬送ベルト5の速度は、120mm/sである。既に上述したように、従来技術に従い製造された石膏繊維板10は、19mmの最大厚さを有する。
本発明によれば、濡れ性を向上させることができるため、石膏及び/又は繊維の特定の選択によって、製造される石膏繊維板10の厚さが19mmを超えて増加し得る。濡れ性は、既に上述したように、水が硫酸カルシウム半水和物とβ型硫酸カルシウム半水和物の混合物を隆起させる、材料の能力である。どの液体が使用されるか、及び、固体材料における対応する表面の材料及び該表面の構造(例えば、該表面の粗さ)に依存して、液体は多かれ少なかれ該表面を濡らし得る。したがって、厚さ19mmを超える本発明の実施形態に係る石膏繊維板10を得るために、最初の石膏繊維組成物は、ドライミックス全体に対して10〜25重量%の古紙からの紙繊維と、ドライミックス全体に対して75〜90重量%とを含んでいる。硫酸カルシウム半水和物は、α型硫酸カルシウム半水和物とβ型硫酸カルシウム半水和物との混合物である。具体的には、混合物中のα型硫酸カルシウム半水和物の含量は、(硫酸カルシウム半水和物に対して)少なくとも5重量%である。さらに、石膏繊維組成物は、遅延剤としてのクエン酸及び促進剤としての二水和物(粉砕屑又は鋸断屑)を含む(すなわち、0.5%〜5%)。
本発明の好ましい実施形態によれば、30重量%のα型硫酸カルシウム半水和物と60重量%のβ型硫酸カルシウム半水和物とが、最初の組成物中にて混合される。さらに、粒状体は、1μm未満の粒径を含有しているべきではない。加えて、繊維粒子が1μmよりも大きい場合には、濡れ性のさらなる改善が達成される。特に、短く太い繊維又は長く細い繊維によれば、濡れ性に関する結果が改善される。また、90μmを超える繊維は、65%以下の割合でしか存在しているべきではない。石膏繊維組成物における最適な繊維構成を得るために、繊維は、混合及び拡張装置4に添加される前に濾過される。
石膏繊維板の濡れ性に関するさらなる正の効果、及びその結果としての石膏繊維板の厚さに関するさらなる正の効果は、古紙の種類の特定の選択によって達成され得る。例えば、新聞は、含まれる微粒子が少なく、機関誌、雑誌及びカタログは、より多くの微粒子を含んでいる。最良の結果を得るには、含まれる微粒子の少ない古紙を選択するべきである。
タンク7から乾燥した石膏繊維組成物に添加される水和水の表面張力に影響を及ぼすために湿潤剤を添加する場合には、さらなる改善がなお達成され得る。上述したような本発明の実施形態による石膏繊維組成物は、続いて、工場1において上述したようにして処理され得る。しかしながら、厚さ23mm(研削前は25mm)の石膏繊維板10を製造する場合には、タンク7から水和水を添加する前のマット6の高さは、80mm〜100mm、特に85mm〜95mmの範囲内にある。さらに、このような石膏繊維組成物10の単位面積当たりの重量は28〜32kg/m2の範囲にあり、本実施形態に係る完成石膏繊維板10の嵩密度は、1000〜1500kg/m3の範囲にある。
図2は、α型硫酸カルシウム半水和物とβ型硫酸カルシウム半水和物との種々の混合比に係る排水曲線を示す。図2は、増加したα型硫酸カルシウム半水和物分が、濡れ性について、特に排水に対して正の効果を有するという効果を証明している。該曲線は、以下の実験設定によって得られたものである。上部開口端に漏斗及び篩(及び紙フィルター)が設けられたガラス容器内に、真空ポンプを配置する。組成物、すなわち異なる比率のα型硫酸カルシウム半水和物及びβ型硫酸カルシウム半水和物を含有する種々の混合物を、該漏斗内へと導入する。ポンプによって均一な真空(すなわち、0.5bar)を作り出して、組成物から水を吸引し、ここでの時間を測定する。組成物から吸引された水の重量を、該ガラス容器内にて測定する。
この図2は、経時的な排水、換言すれば、該材料を通じて吸引された経時的な水量に係る図解を示している。それぞれの曲線に関し、曲線1は、α型硫酸カルシウム半水和物:β型硫酸カルシウム半水和物の比が60:40(α型硫酸カルシウム半水和物60%/β型硫酸カルシウム半水和物40%)である場合を示し、曲線2は、α型硫酸カルシウム半水和物:β型硫酸カルシウム半水和物の比が40:60(α型硫酸カルシウム半水和物40%/β型硫酸カルシウム半水和物60%)である場合を示し、曲線3は、α型硫酸カルシウム半水和物:β型硫酸カルシウム半水和物の比が20:80(α型硫酸カルシウム半水和物20%/β型硫酸カルシウム半水化物80%)である場合を示し、曲線4はβ型硫酸カルシウム半水和物が100%である場合を示す。
図2に示される図解からわかるように、より多くのα型硫酸カルシウム半水和物を含む組成物からより多くの水を吸引可能であるため、α型硫酸カルシウム半水和物は、濡れ性に関してより良好な特性を有すると考えられる。より多くのα型硫酸カルシウム半水和物を含む組成物からより多くの水を吸引可能であるため、α型硫酸カルシウム半水和物は、吸水に関してより良好な特性を有する。このことは、α型硫酸カルシウム半水和物の結晶特性、特にそのコンパクトな幾何形状による。
図3は、α型硫酸カルシウム半水和物の種々の粒状体に係る排水曲線を示す。図2に関連して上述したものと同じ実験設定が用いられている。曲線1及び2は、それぞれ、異なる粒状体のα型硫酸カルシウム半水和物についての排水曲線を示す。曲線1は、曲線2に表されるα型硫酸カルシウム半水和物に比べて粗い粒状体である。曲線3及び4は、異なる植物に由来する異なるβ型硫酸カルシウム半水和物材料の排水特性を示す。
さらに好ましい実施形態によれば、乾燥材料の前記混合物は、促進剤、特に鋸断又は研削により生じ得る二水和物をさらに含む。特定の添加剤、例えば遅延剤又は促進剤を用いることにより、意図された適用範囲の特定の要件を満たすように該石膏が改質され得る。
前記方法は、完成した前記板の特性を意図される適用分野に対して調整するために、遅延剤、特にクエン酸を加えるステップ、及び/又は促進剤、特に促進剤としての二水和物を加えるステップをさらに含んでもよい。
本発明によれば、濡れ性を向上させることができるため、石膏及び/又は繊維の特定の選択によって、製造される石膏繊維板10の厚さが19mmを超えて増加し得る。濡れ性は、既に上述したように、水が硫酸カルシウム半水和物とβ型硫酸カルシウム半水和物の混合物を隆起させる、材料の能力である。どの液体が使用されるか、及び、固体材料における対応する表面の材料及び該表面の構造(例えば、該表面の粗さ)に依存して、液体は多かれ少なかれ該表面を濡らし得る。したがって、厚さ19mmを超える本発明の実施形態に係る石膏繊維板10を得るために、最初の石膏繊維組成物は、ドライミックス全体に対して10〜25重量%の古紙からの紙繊維と、ドライミックス全体に対して75〜90重量%の硫酸カルシウム半水和物とを含んでいる。硫酸カルシウム半水和物は、α型硫酸カルシウム半水和物とβ型硫酸カルシウム半水和物との混合物である。具体的には、混合物中のα型硫酸カルシウム半水和物の含量は、(硫酸カルシウム半水和物に対して)少なくとも5重量%である。さらに、石膏繊維組成物は、遅延剤としてのクエン酸及び促進剤としての二水和物(粉砕屑又は鋸断屑)を含む(すなわち、0.5%〜5%)。
図3は、α型硫酸カルシウム半水和物及びβ型硫酸カルシウム半水和物の種々の粒状体に係る排水曲線を示す。図2に関連して上述したものと同じ実験設定が用いられている。曲線1及び2は、それぞれ、異なる粒状体のα型硫酸カルシウム半水和物についての排水曲線を示す。曲線1は、曲線2に表されるα型硫酸カルシウム半水和物に比べて粗い粒状体である。曲線3及び4は、異なる植物に由来する異なるβ型硫酸カルシウム半水和物材料の排水特性を示す。
Claims (15)
- Siempelkamp法において製造される石膏繊維板(10)であって、前記石膏繊維板(10)は、(ドライミックス全体に対して)75重量%〜90重量%の硫酸カルシウム半水和物と(ドライミックス全体に対して)10重量%〜25重量%の紙繊維とを含み、前記硫酸カルシウム半水和物は、α型硫酸カルシウム半水和物とβ型硫酸カルシウム半水和物との混合物であって、α型硫酸カルシウム半水和物の含有量が(硫酸カルシウム半水和物全体に対して)少なくとも5重量%である、石膏繊維板(10)。
- 前記α型硫酸カルシウム半水和物の含有量が(硫酸カルシウム半水和物全体に対して)少なくとも20重量%、特に(硫酸カルシウム半水和物全体に対して)約30重量%である、請求項1に記載の石膏繊維板(10)。
- 前記β型硫酸カルシウム半水和物の含有量が(硫酸カルシウム半水和物全体に対して)少なくとも50重量%、特に(硫酸カルシウム半水和物全体に対して)約60重量%である、請求項1又は2に記載の石膏繊維板(10)。
- 遅延剤、特にクエン酸をさらに含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の石膏繊維板(10)。
- 促進剤、特に二水和物をさらに含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の石膏繊維板(10)。
- 前記板が19mmを超える厚さ、特に約23mmの厚さを有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の石膏繊維板(10)。
- 前記石膏繊維組成物の90%未満の部分、特に70%未満の部分が、1μmを超える粒状体を有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の石膏繊維板(10)。
- 前記繊維が1μmの最小長さを有し、90μmを超える長さを有する繊維の含有量が(紙繊維の総量に対して)45重量%未満である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の石膏繊維板(10)。
- 湿潤剤をさらに含む、請求項1〜8のいずれか1項に記載の石膏繊維板(10)。
- 完成した前記板(10)が、1000〜1500kg/m3、特に1220〜1390kg/m3の範囲のバルク密度と、25〜35kg/m2、特に28〜32kg/m2の範囲の単位面積当たりの重量とを有する、請求項1〜9のいずれか1項に記載の石膏繊維板(10)。
- 石膏繊維板(10)、特に請求項1〜10のいずれか1項に記載の石膏繊維板(10)の製造方法であって、
(ドライミックス全体に対して)75重量%〜90重量%の硫酸カルシウム半水和物と(ドライミックス全体に対して)10重量%〜25重量%の紙繊維とを含む混合物から、石膏包含材料の可圧縮性マット(6)を調製するステップであって、前記硫酸カルシウム半水和物は、α型硫酸カルシウム半水和物とβ型硫酸カルシウム半水和物との混合物であり、前記混合物中のα型硫酸カルシウム半水和物の含有量が(硫酸カルシウム半水和物全体に対して)少なくとも10重量%である、ステップと、
石膏包含材料の乾燥した前記可圧縮性マット(6)を、搬送ベルト(5)上にて水和水タンク(7)へと移動させるステップと、
19mmを超える厚さを有する無端石膏繊維板(10)を形成するために前記石膏包含材料を連続プレス(8)に通過させる前に、上方から前記マット(6)の上面(9)へと過剰に添加された水和水により前記石膏包含材料を水和させるステップと
を含む、石膏繊維板(10)の製造方法。 - 前記可圧縮性マット(6)を調製する前記ステップが、(硫酸カルシウム半水和物全体に対して)少なくとも20重量%、特に(硫酸カルシウム半水和物全体に対して)約30重量%のα型硫酸カルシウム半水和物と、(硫酸カルシウム半水和物全体に対して)少なくとも50重量%、特に(硫酸カルシウム半水和物全体に対して)約60重量%のβ型硫酸カルシウム半水和物とを混合することを含む、請求項11に記載の方法。
- 遅延剤、特にクエン酸を加えるステップ、及び/又は促進剤、特に被覆された二水和物を加えるステップをさらに含む、請求項11又は12に記載の方法。
- 前記石膏繊維組成物の90%未満の部分、特に70%未満の部分における粒状体が1μmを超える、請求項11〜13のいずれか1項に記載の方法。
- 水を加える前の石膏包含材料の前記乾燥した可圧縮性マット(6)の前記厚さが、80mm〜100mm、特に85mm〜95mmの範囲にある、請求項11〜14のいずれか1項に記載の方法。
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