JP4581040B2

JP4581040B2 - 二水石膏からなる成形体の接着方法

Info

Publication number: JP4581040B2
Application number: JP2000371869A
Authority: JP
Inventors: 任安江; 芳行小嶋; 康夫荒井; 修美雄根津
Original assignee: Chiyoda Ute Co Ltd
Current assignee: Chiyoda Ute Co Ltd
Priority date: 2000-12-06
Filing date: 2000-12-06
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2020-12-06
Also published as: JP2002172729A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二水石膏を芯材とする成形体を相互に接着させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石膏ボード廃材は、製造、輸送、新築および解体工事などにおいて年間２００万ｔ程度発生しており、その有効利用が求められている。このような状況の下、石膏ボード廃材を厚み方向に積層し、厚みを増し、所望の寸法に切断した石膏ブロックが、建築物の構造材として使用されつつある。この石膏ブロックを製造する際にウレタン樹脂系接着剤やエポキシ樹脂系接着剤等の有機系接着剤により、石膏ボード廃材を相互に接着することにより製造されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、有機系接着剤を使用した場合には接着剤の材質と石膏ボードの材質が異なり、石膏層と接着剤層で経時的に異なる収縮率、膨張率で変化するために、ひずみが生じやすく亀裂や強度低下する。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ボード廃材から石膏ブロックを作製する際に、石膏層と接着剤層で経時的にひずみが生じることなく、亀裂や強度低下することのない接着方法の提供を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、二水石膏を芯材とする成形体を相互に接着させる方法を開発するために鋭意研究を重ねた結果、二水石膏を芯材とする成形体の表面を半水石膏化し、接着させる面に水を塗布することにより、強固に接着されるという予想外の事実を見いだした。
【０００５】
すなわち請求項１記載の発明は、二水石膏を芯材とする第１成形体を二水石膏を芯材とする第２成形体と接着させる方法であって、前記第１成形体及び前記第２成形体を接着させる面の表面を加熱することにより、あらかじめ半水石膏とし、前記第１成形体及び前記第２成形体の前記表面に水を塗布し、その後前記第１成形体及び前記第２成形体の接着させる面を密着させ前記半水石膏を二水石膏に変化させることを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のものにおいて、前記水が石膏水であることを特徴とする。
【０００７】
【発明の作用及び効果】
本発明によれば、第１成形体及び第２成形体の接着させる面の表面をあらかじめ半水石膏とし、第１成形体及び第２成形体の接着させる面に水を塗布することとしている。従って、両成形体の接着面に形成された半水石膏を水により二水石膏の結晶に変化させつつ、相互に結晶を絡ませ接着させることができる。
また、接着後は、第１成形体、第２成形体、及び接着剤層は、いずれも石膏を主体とするものであることから、石膏層と接着剤層で経時的に同じ収縮率、膨張率での変化が生じ、層間でひずみが生ずることはなく、亀裂や強度低下は起きない。
さらに、水として、石膏水を使用した場合には、石膏水中の半水石膏又は二水石膏が接着面に付着し、相互に絡む結晶が増加するため２つの成形体をさらに強固に接着することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態に使用される石膏ボードは、二水石膏を芯材としているものであれば、特に限定されず、粉砕した珪質頁岩を含むものや、各種添加剤を加えたものも含まれる。また、ボード製造時に裁断不良として発生したものでも、建造物の廃材のものを使用してもよい。
【０００９】
本実施形態の接着方法は、まず、第１成形体及び第２成形体の表面を加熱により、二水石膏から半水石膏に変化させる。加熱する方法としては、特に限定されず、電熱ヒーター、電気炉等の公知の方法を使用することができる。加熱する場合には、１８０〜２５０℃において加熱することが好ましい。ここで、温度を１８０〜２５０℃としているのは、２５０℃よりも高い場合には、ボード用原紙が炭化して接着面に付着し、石膏ボードの接着面同士の密着性が阻害されるからである。また、６０℃以上であれば、二水石膏から半水石膏に変化させることができるが、１８０℃よりも低い場合には、石膏ボードの表面が半水石膏に変化するまでの時間がかかりすぎるために効率が悪いからである。
【００１０】
この加熱処理は、石膏ボード表面を二水石膏から半水石膏にすると共に、石膏ボード表面に接着されているボード用原紙の剥離を容易とする。剥離が容易になるのは、加熱による二水石膏から半水石膏への変化により、より短径の針状結晶が出現し、ボード用原紙との接着力が低下するとともに、ボード用原紙の接着に使用しているデンプンが変性するからである。このように加熱されると、石膏ボードのボード用原紙が若干浮き上がるため、この部分から容易にボード用原紙を剥離することができる。ここで、剥離する方法は、ボード用原紙を剥離をすることが可能であれば、特に限定されず、例えば、剪断力を利用したローラーによる転圧や機械的分別等により剥離することも可能である。
【００１１】
次に石膏ボードのボード用原紙を剥離した表面又は側面に水又は石膏水、すなわち、二水石膏水、二水石膏飽和水、若しくは、二水石膏過飽和水、又は半水石膏水、半水石膏飽和水、若しくは、半水石膏過飽和水を表面に散布する。純水に対する二水石膏又は半水石膏の溶解度は、温度に依存する。例えば、二水石膏は、２０℃で、１ｋｇの純水に対して２．０４７ｇ溶解し、３０℃では、２．１０４ｇ溶解する。また、半水石膏は、α型とβ型が知られているが、２０℃で、α型が１ｋｇの水に対して６．８４１ｇ、β型が８．１９８ｇ溶解する。ここで、単なる水によっても接着することができるが、二水石膏水、二水石膏飽和水、若しくは、二水石膏過飽和水、又は半水石膏水、半水石膏飽和水、若しくは、半水石膏過飽和水を使用することが好ましい。単なる水では石膏水中の半水石膏又は二水石膏が接着面に付着しないため２つの成形体をより強固に接着することができないからである。
【００１２】
石膏水は、噴霧器によって、第１の成形体の表面に散布される。噴霧器としては、特に限定されず、二流体ノズル式の他、加圧ノズル式、回転円板式等各種の噴霧器が使用できる。噴霧される量は水和水量として表すが、ここで、水和水量とは、第１成形体及び第２成形体中の半水石膏（ＣａＳＯ_４・１／２Ｈ_２Ｏ）に対する第１成形体の片側の表面に散布する水（Ｈ_２Ｏ）の量を示し、例えば、水和水量１．５は、第１成形体及び第２成形体中の半水石膏を二水石膏（ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ）に完全に水和させるために必要な理論水量を意味する。本発明では、散布される水を、水和水量が０．５〜６．０、好ましくは、２．５〜５．０となるように調整して噴霧する。水和水量が０．５より小さい場合には、接着される２つの成形体の表面の半水石膏を二水石膏に変化させるために不十分であり、６．０より大きい場合には、乾燥に時間がかかるため適切ではない。
【００１３】
そして、噴霧した水が乾かない間に、第１成形体の接着面と第２成形体の接着面を密着させ、両者がより密着するように、外部から荷重を加える。このとき荷重としては、０．０４〜０．１８ｋｇ・ｃｍ^−２が好ましい。このように荷重をかけた状態を維持しつつ、数時間放置した後に乾燥させる。放置時間及び乾燥時間は、雰囲気の温湿度に影響を受けるため、一義的には定められないが、石膏ボード表面の半水石膏が二水石膏に変化するためには、５時間程度の放置時間を要する。また、その後の乾燥は、例えば４０℃の循環高温乾燥機中では３６時間程度必要である。乾燥機としては、特に限定されず、例えば平行トンネル、平行流箱型等各種の乾燥機が使用される。
【００１４】
【実施例】
次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。石膏ボード廃材としては、ボード製造時に裁断不良として発生した厚さ１２．５ｍｍの石膏ボード（ＪＩＳＡ６９０１，ＧＢ−Ｒ）を使用し、このボードを７０×４０×１２．５ｍｍに裁断して試験片とした。その後、電気炉内で試験片を２００℃の温度において１５分間加熱した。その後、ボード用原紙を試験片の隅の部分から剥離した。このとき、剥離に要する荷重を万能試験機により測定したところ３．３ｇ・ｃｍ^−２となっており、簡単に剥離可能な状態であった。
【００１５】
次に、このようにして準備したボード用原紙が剥離された状態の２枚の試験片を接着した。まず、２枚の試験片のうち１枚の片方の表面に水和水量３．０の二水石膏飽和水（実施例１）又は水（実施例２）を二流体ノズル（径０．３ｍｍ、水滴径１００μｍ）により噴霧した。その後、２枚の試験片を重ね合わせ０．００〜０．１８ｋｇ・ｃｍ^−２の荷重をかけた。このように荷重をかけた状態を維持しつつ、５時間放置した後に４０℃の循環高温乾燥機中で３６時間乾燥させたものを実施例１〜２とした。表１に、実施例１〜２のボード用原紙を剥離する前の加熱時間、半水石膏の生成率、及び水和水量を記載する。また、実施例１〜２と加熱時間、半水石膏の生成率、水和水量の一つ以上が異なるものを比較例１〜３として作製し、表１に記載した。ここで、半水石膏の生成率は、ＴＧ−ＤＴＡによる熱分析により、実施例１〜２及び比較例１〜３を所定の時間加熱後の重量減少及び吸熱ピークを求め、このデーターから別途測定した半水石膏及び二水石膏の標準試料のデーターを基に計算することにより決定した。
実施例１では、噴霧する水として二水石膏飽和水を使用し、実施例２では、石膏を溶解していない水を使用しており、比較例１〜３においては、石膏を溶解していない水を用いた。なお、比較例３は、ＴＧ−ＤＴＡの測定結果から半水石膏生成率が１００％であるため、試験片の表面のみならず内部までも完全に半水石膏となっているものである。
【００１６】
【表１】

【００１７】
このようにして接着した実施例１〜２及び比較例１〜３の試験片の圧縮強さ及び剥離強さを測定した。図１には、石膏ブロックを接着する際の荷重と圧縮強さとの関係を示す。実施例１においては、荷重が０．１８ｋｇ・ｃｍ^−２の時に３．８ＭＰａとなった。これは、２枚のボードが接着されたものとしては十分であった。
比較例１〜３のいずれの場合においても実施例１〜２と比較して、圧縮強さが、いずれの荷重においても低くなった。また、接着する際に二水石膏飽和水を使用した実施例１は、実施例２より圧縮強さが上昇していることが判明した。比較例３は、半水石膏生成率が１００％、すなわち試料片内部まで完全に半水石膏となったものであるが、圧縮強さが実施例１〜２と比較して非常に低いことが分かった。この事実から試験片の内部まで半水石膏化させると、水和水が内部までは浸透しないため、圧縮強さが極度に低下することが判明した。
また、表２には、実施例１〜２及び比較例１〜３の万能試験機による剥離強さを測定した結果を示す。
【００１８】
【表２】

【００１９】
実施例１〜２の場合において、剥離強さは、７０ｇ・ｃｍ^−２以上であり、強固に結合していた。特に実施例１においては、１５０ｇ・ｃｍ^−２であり、非常に強固に結合していた。これに比べて、比較例１〜３の場合には、３５〜４５ｇ・ｃｍ^−２であり低く、容易に剥がれてしまうものであった。
【００２０】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００２１】
上記実施形態では、第１成形体及び第２成形体は、第１成形体及び第２成形体の表面にボード用原紙を有する石膏ボードの表面を加熱し、加熱により表面を半水石膏とすると同時にボード用原紙の剥離も容易にすることとしているが、ボード用原紙を加熱によらずに機械的に除去し、その後、表面を加熱し半水石膏としても良いことは、勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】接着する際の荷重と圧縮強さの関係

Claims

二水石膏を芯材とする第１成形体を二水石膏を芯材とする第２成形体と接着させる方法であって、前記第１成形体及び前記第２成形体を接着させる面の表面を加熱することにより、あらかじめ半水石膏とし、前記第１成形体及び前記第２成形体の前記表面に水を塗布し、その後前記第１成形体及び前記第２成形体の接着させる面を密着させ前記半水石膏を二水石膏に変化させることを特徴とする接着方法。
前記水が石膏水であることを特徴とする請求項１記載の接着方法。