JP4934273B2 - 石膏ボードの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、石膏ボードを連続的に製造する工程で、石膏ボード原紙にシワや紙むけの発生がない石膏ボードの製造方法に関する。より詳しくは、本発明は、石膏ボード原紙（下紙）上に石膏スラリーを連続的に流し込んで堆積させながら、更に石膏ボード原紙（上紙）で被覆してローラーや押し出し成型機等を通して搬送用成型ベルト上に連続した板状の積層体を形成し、続いてこれを粗切断、強制乾燥及び製品寸法に仕上げ切断することからなる石膏ボードの製造方法において、石膏ボードの生産性を高めるためにこれを従来に比較して高速で行う場合にも、あるいは改良された石膏ボード用原紙の軽量紙を使用する場合にも、石膏ボード原紙にシワや紙むけの発生がなく、製品歩留まりを向上させることができる石膏ボードの製造方法に関する。

石膏ボードは、石膏を芯材として両面を石膏ボード用原紙で被覆し、板状に成型した内装材で、建築材料としては非常に優れた特性を有しており、戦後、急速に普及し、現在は広範に用いられている。

石膏ボードは、焼石膏と水で混練された石膏スラリーを、連続的に繰り出される表紙と裏紙との間に流し込み、板状に成型され、成型ベルト上を搬送される間に石膏を硬化させ、その後、所定の寸法に粗切断し、乾燥工程に移して余剰の水分を乾燥させ、乾燥後、所定の製品寸法に裁断される。一般に、9.5mm厚は160枚を一山、12.5mm厚は120枚を一山として積重ねられ、製品として出荷される。

建築現場では、石膏ボードを壁、天井等に施工する際に、納入された石膏ボードの山から、石膏ボードを一枚ずつ引きずり出して用いられることが多く、石膏ボード原紙同士のすべり性が悪いと、その紙表面同士の接触摩擦によって、しばしば、石膏ボード原紙表面にコヨリ状または燐片状の紙むけが発生し、製品品質として及び内装仕上げの外観上好ましくない現象が発生していた。

このような紙むけ現象の防止策として、乾燥工程後の石膏ボード製品を積み重ねる直前に石膏ボード用原紙表面に石鹸を塗布することやタルク粉末を散布塗布すると効果のあることが知られている。

また、成型ベルト上を搬送される板状積層体に関しては、その成型体は乾燥されておらず石膏スラリーに由来する過剰の水分を保持しているが、石膏ボード用原紙はこの水分により湿潤されたまま成型ベルト上を搬送される。このとき、ボード用原紙が不均一な応力を受ける等すると、ときにボード原紙表面にチリメン状あるいはスジ状のしわが発生することがあった。

このようなしわ不良現象に対応するためにボード用原紙を改良するというアプローチによる従来技術が再表WO００／０３２８７２号に開示されている（特許文献１）。

前記開示された発明は、石膏ボードを製造する工程で、しわの発生がなく、石膏との接着性が良好であり、さらに乾燥性が良好である石膏ボード用原紙、その製造方法、石膏ボード用原紙を用いた石膏ボード及びその製造方法を提供することを目的とする。当該発明は、疎水性モノマー並びに三級アミノ基を有するモノマー及び／又は四級アンモンニウム塩からなるモノマーを構成モノマーとして含有するカチオン性高分子化合物を板紙の裏層に塗工することを特徴とする石膏ボード用原紙、その製造方法、石膏ボード用原紙を用いた石膏ボード及びその製造方法である。

しかしながら、最近、石膏ボードの生産性をあげるために、製造速度の高速化が図られてきており、これに伴い、前記石膏ボード製造時の成型ベルトの機械的振動や、成型ベルト上での石膏ボード用原紙とベルト表面間の摩擦が増大することなどに起因して、成型ベルトと接する石膏ボード用原紙表面に、チリメン状あるいはスジ状の微細なしわが発生する。さらにそのようなしわの発生に加えて、原紙表面にコヨリ状の紙むけも同時に発生するという現象も起こり易くなってきた。そのため、製造速度をそれらの現象が起こらないような低速に制限しなければならず、石膏ボードの生産効率を上げられないという問題があった。

更に、石膏ボード用原紙の技術改良等に基づき解決を要請される技術課題がある。すなわち、例えば特開平１０−３３７８０３号に記載されているように（特許文献２参照）、従来石膏ボード用原紙は通常は坪量２７０〜３６０ｇ／ｍ^２程度の板紙であって、表面側は強度や平滑性、耐水性を有する一方、裏面側は流し込まれた石膏層とよく密着する様に吸水性に富む多孔性の紙質であることが好ましく、また石膏層の硬化時に余剰の水分を逃がす様に、ある程度の通気性が要求されるものであるが、最近のボード用原紙製造技術開発等により、坪量２７０〜３６０ｇ／ｍ²と同等の強度や通気性を有した坪量が約８０〜２００ｇ／ｍ^２の範囲の原紙（以下、「軽量紙」という。）が抄造できるようになってきた。
しかしながら、このような軽量紙を使用すると、上記の特にしわの不良はますます発生しやすい傾向となり、したがって品質の良い石膏ボードを安定的に製造することを目的とする実際のプロセスには適用が極めて困難であるという問題があった。
再表WO００／０３２８７２号 特開平１０−３３７８０３号

以上のように、石膏ボードを高速で連続的に生産しようとする場合や、改良された石膏ボード用の軽量紙を使用する場合にしばしば発生するしわおよび紙むけの同時発生を防止できる有効な方法は見出されていない。

本発明者等は、石膏ボード生産速度の一層の向上並びに改良された石膏ボード原紙の軽量紙を使用可能とするため、各種方法について鋭意検討した結果、石膏ボード製造の際に、石膏ボード搬送用成型ベルト上の石膏ボード用原紙の外表面あるいはこれと接触する成型ベルトの表面に、ある種の滑剤を塗布し、石膏ボード原紙外表面に疎水性とすべり性をもたせることにより、しわと紙むけの発生を同時に防止できることを見出し本発明に至った。

上記課題は本発明の以下の手段により解決することができる。

本発明は、上下石膏ボード用原紙の間に石膏スラリーを連続的に流し込みながら、成型手段を通過させて、搬送成型ベルト上で板状積層体を形成する石膏ボードの製造方法において、前記石膏ボード用原紙と前記成型ベルトとが接触する面の一方又は両方に滑剤を塗布することを特徴とする石膏ボードの製造方法である。

本発明の他の態様は、上記石膏ボードの製造方法において、前記滑剤が粉末またはフレーク状を含む固体若しくは液体の金属石けん、ワックス又は有機若しくは無機の粉体であることを特徴とする。

また、本発明の他の態様は、上記石膏ボードの製造方法において、前記滑剤がステアリン酸カルシウム、オレイン酸カリ石けん、パラフィンワックス又はタルクである。

また、本発明の他の態様は、石膏ボードの製造方法において、前記前記滑剤の塗布量が0.1〜1.0ｇ/ｍ²の範囲である石膏ボードの製造方法である。

また、本発明の他の態様は、前記石膏ボードの製造方法において、前記滑剤の石膏ボード用原紙と成型ベルトの接触面への塗布方法が固体滑剤の直接接触、固体粉末塗布若しくは散布又は液体塗布若しくは噴霧である石膏ボードの製造方法である。

また、本発明の他の態様は、前記石膏ボードの製造方法において、前記石膏ボード用原紙の坪量が８０〜２００ｇ／ｍ^２である石膏ボードの製造方法である。

本発明の方法によれば、石膏ボード用原紙に軽量紙を使用し且つ製造速度を上げても、石膏ボードの紙むけとしわの発生を同時に防止して石膏ボード製品を得ることができ、石膏ボードの生産性の向上を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

本発明に用いる滑剤は、ボード用原紙及び最終の石膏ボード製品に滑り性及び／または疎水性を付与する物質及びそれらの組合せからなるものである。最終的な石膏ボード製品の品質や特性に悪影響を与えないものであれば特に以下に例示するものに限定されない。

具体的には、金属石けん、ワックス又は有機若しくは無機粉体等が例示される。

本発明に用いる金属石けんとしては、例えば固体状、フレーク状、粉末状及び液体状のものが挙げられ、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸マグネシウム、脂肪酸ナトリウム石けん、オレイン酸カリ石けん、ヒマシ油カリ石けん及びそれらの複合体等で疎水性と滑り性をもったものであればいずれでも良い。これらのうちでも、ステアリン酸カルシウム、オレイン酸カリ石けんが好ましい。

ワックス類としては、動・植物ワックス、鉱物ワックス及び石油ワックス等の天然ワックス、又はポリエチレンワックス等の合成ワックスが例示される。これらのうち石油ワックスに含まれるパラフィンワックスが好ましい。

また、有機粉末としては、各種デンプン粉、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリル、テフロン（登録商標）若しくはシリコーン等の各種有機樹脂粉末、又は酢酸ビニル樹脂等の各種合成高分子の粉末エマルジョン等が例示される。また、無機粉末としては、タルク、シリカ、酸化チタン、ゼオライト、セメント、石膏、ガラスビーズ等が例示される。これら有機・無機粉体の形状は特に限定されないが、アスペクト比が１〜１０のものが好ましく、球状に近いものがより好ましい。サイズとしては０．０１〜５００μｍ程度が好ましく０．１〜２００μm程度がより好ましい。これらのうちでもタルクがその効果と安価に入手できる点で好ましい。

滑剤を塗布または噴霧する位置は、石膏ボード製造のできるだけ初期段階が好ましい。

石膏ボードは、通常、石膏スラリーを連続的に繰出される石膏ボード用原紙の下紙（表紙）と上紙（裏紙）との間に流し、成型機を通過させて石膏スラリーをボード用原紙で包み込みながら均一な厚さと所定の縁形状を有する板状積層体に成形され、そのまま単一又は複数のベルトコンベア（搬送成型ベルト）によって運ばれる過程で硬化されカッターにより所定の長さに切断され、その後、別の搬送用ベルトコンベアにより乾燥機に送り込まれて乾燥工程に移される。乾燥工程が終了すると、製品寸法への裁断工程と最終検査工程等を経て保管施設へと移送される。なお、乾燥工程以降においても搬送用ベルトコンベアが使用される。

滑剤の塗布または噴霧は、石膏ボード成型前の原紙に直接実施しても良く、石膏ボード成型後の最初の搬送成型ベルトに乗り移る間で、原紙に直接実施しても良く、又は搬送成型ベルト表面に実施しても良い。搬送成型ベルトが複数のベルトの組合せからなる場合、第１ベルト、第２ベルトや第３ベルト間等で原紙に直接又はベルト表面に実施しても良く、また、これらを併用実施しても構わないが、できるだけ初期段階で実施した方が効果的である。また、紙むけやしわの防止効果の程度を観察しながら、必要に応じてそのような成型工程の後の工程においてボード用原紙や搬送ベルトの表面に実施しても良い。

滑剤の塗布又は噴霧する方法としては、固形のもので直接、石膏ボード原紙や成型ベルトに塗布しても良く、粉末のものであれば布袋、ロールやブラシ、あるいは、粉末噴霧機等を介して塗布又は噴霧しても良い。石膏ボード用原紙にではなく、成型ベルトに塗布又は噴霧しても、結果的には石膏ボード用原紙の外表面に転写されるので、石膏ボード原紙に直接実施した場合と同じ効果が得られる。

滑剤の石膏ボード用原紙の外表面への塗布量は0.1〜1.0ｇ/ｍ^２より好ましくは0.3〜0.7ｇ/ｍ^２の範囲が好ましい。0.1ｇ/ｍ^２以下では紙むけとしわの発生の防止効果がほとんど見られず、1.0ｇ/ｍ^２以上では、すべり過ぎて製造上好ましくないばかりでなく、過剰品質となりコスト的にも無駄となるからである。

本発明では、従来の坪量２７０〜３６０ｇ／ｍ^２の石膏ボード用原紙に加え、坪量をより小さくした軽量紙も使用可能である。その軽量紙の坪量は目安としては従来の下限値である２７０ｇ／ｍ^２より小さい範囲となるが、実際の石膏ボードの品質やその製造装置やプロセス制御等における各種の制約から８０〜２００ｇ／ｍ^２のものが好適に使用できる。８０ｇ／ｍ^２より小さい坪量では原紙そのものの引っ張り強度等が低下するため、それを用いて製造した石膏ボードの曲げ破壊強度等の物性が不十分になることがある。また石膏ボードの連続製造において石膏ボード用原紙の破断による中断が起こり易くなる等の問題がある。従来の原紙に比較してより一層の軽量化と共に石膏ボードの品質やその製造の安定操業を確保する場合には坪量１００〜１７０ｇ／ｍ^２のものが使用できる。

以下に実施例、比較例及び試験例を挙げ、本発明を更に詳細に説明する。当然のことながら、本発明は実施例に限定されるものではなく、本発明の効果を損なわない範囲で種々条件を変更することができる。

（試験方法）
まず、紙むけの評価方法と評価基準について説明する。

石膏ボード用原紙として下紙（ボード表側）用に坪量１５０ｇ／ｍ^２、上紙（ボード裏側）用に１４０ｇ／ｍ^２の軽量紙を使用し、通常の石膏ボード製造ラインにより、連続的に製造された12.5mm厚、サイズ910ｍｍ×1820ｍｍの石膏ボード１２０枚一山をサンプリングし、石膏ボードの表面側原紙を一枚一枚全数目視で検査し、１２０枚あたりのコヨリ状の紙むけの個数を数えて、下記のような評価基準で評価を行った。

次に、しわの評価方法と評価基準について説明する。紙むけ評価用サンプルと同様に、石膏ボード用原紙として下紙（ボード表側）用に坪量１５０ｇ／ｍ^２、上紙（ボード裏側）用に１４０ｇ／ｍ^２及び下紙（ボード表側）用に坪量１３０ｇ／ｍ^２、上紙（ボード裏側）用に１２０ｇ／ｍ^２の軽量紙を使用し、通常の石膏ボード製造ラインで連続的に製造された12.5ｍｍ厚、サイズ910ｍｍ×1820ｍｍの石膏ボードから代表的な１枚をサンプリングし、その半分のサイズの910ｍｍ×910ｍｍをしわ評価用サンプルとした。

しわ評価方法としては、まず、特開昭５９−１７８３０６号公報に記載の表面状態評価器を用いる方法によった。これは被検物に超音波を照射し、その反射波を受信し、しわが多ければ反射波が分散するため少なく、しわが少なければ反射波が分散せず多いという原理を用いて、しわの程度を相対的に評価する方法である。鏡面のような状態のサンプルの反射波の信号レベル（相対値）を100として、しわの程度を表した。それと同時に、本発明者等が経験的に得ている知見の、斜光線によるしわの目視評価によるしわの程度も表し、下記の表２のような評価基準で評価を行った。

次に実際の実施例と比較例について説明する。通常の石膏ボード製造ラインにおいて、同一の製造設備、同一の原材料を用いて12.5mm厚、サイズ910mm×1820mmの石膏ボードを製造する際に、製造速度を変えたり、滑剤の塗布の有無等により得た石膏ボード製品をサンプリングすることにより、上記の紙むけとしわの評価を行った。

製造速度は50ｍ/分、75ｍ/分、100ｍ/分の3段階とし、滑剤の塗布量は0.3ｇ/ｍ^２、0.5ｇ/ｍ^２、0.7ｇ/ｍ^２の3段階とした。

ステアリン酸カルシウム粉末の塗布は、石膏ボード成型後の最初の成型第1ベルトにおいて、フェルト製の布ロールを介して成型ベルトへの塗布を行った。例えばステアリン酸カルシウムの塗布量は、ステアリン酸カルシウム粉末の布ロールへの供給量と布ロールの回転数で制御した。

その他の滑剤の塗布方法について、タルクはステアリン酸カルシウムの場合と同様にして、パラフィンワックスは固形物を直接成型ベルトに押し付けることによりまたオレイン酸カリはその溶液を噴霧することにより、所定の塗布量となるように調整して、それぞれ成型ベルトに塗布した。

一連の評価結果を表３に示した。

比較例は裏／表の原紙秤量（ｇ／ｍ^２）が１４０／１５０である軽量紙を使用し、滑剤を使用しないで実施したものであるが、表３に示されるように、製造速度５０ｍ／分にあっては、紙むけ及びしわに関しては問題がなかったが、製造速度を７５ｍ／分、１００ｍ／分に上げると、紙むけ評価及びしわ評価は許容できなくなるものであり、製造速度に限界があることがわかる。

これに対して、本発明の実施例（実施例１〜１２）は、軽量紙を採用し、かつ製造速度を７５ｍ／分、１００ｍ／分まで上げても、紙むけ及びしわなどの発生がなかった。

Claims (3)

1. 上下石膏ボード用原紙の間に石膏スラリーを連続的に流し込みながら、成型手段を通過させて、搬送成型ベルト上で板状積層体を形成する石膏ボードの製造方法において、
   前記石膏ボード用原紙と前記成型ベルトとが接触する面の一方又は両方に滑剤を０．１〜１．０ｇ/ｍ^２の範囲の塗布量で塗布若しくは噴霧し、
   前記滑剤が粉末またはフレーク状を含む固体若しくは液体の金属石けん、ワックス又は無機の粉体であり、
   前記塗布若しくは噴霧方法が固体滑剤の直接接触、固体粉末塗布若しくは散布又は液体塗布若しくは噴霧であることを特徴とする石膏ボードの製造方法。
2. 前記滑剤がステアリン酸カルシウム、オレイン酸カリ石けん、パラフィンワックス又はタルクである請求項１記載の石膏ボードの製造方法。
3. 前記石膏ボード用原紙の坪量が８０〜２００ｇ／ｍ^２である請求項１記載の石膏ボードの製造方法。