JP5096147B2 - 耐水性石膏系物品の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、石膏系製品を作製するために使用する水性スラリーに少量のシロキサンを添加することにより、耐湿性石膏系製品、例えば石膏ボード、強化石膏複合体ボード、漆喰、被削性材料、接合処理材料および防音タイルなどを製造する方法に関する。より詳細には、本発明は、シロキサンの硬化を強化するために少量の硬焼酸化マグネシウム触媒を水性スラリーに添加することに関する。
石膏は、典型的には往時の塩湖床、火山堆積物および粘土床に見出される天然産鉱物である。化学名で、石膏は硫酸カルシウム二水和物(CaSO4・2H2O)である。この物質は種々の工業プロセスにおける副産物としても製造される。
(a)主として少なくとも1種類の水和し得る硫酸カルシウムと、上記の撥水剤を含む乾燥材料と、水とを均一に混合して、前記基材を含水状態で予備成形するステップ;
(b)予備成形した基材を固体のおよび乾燥した状態で得る目的で、前記基材を乾燥するステップ。
本発明は、石膏系製品を作製するために使用する水性スラリーに少量のシロキサンおよびシロキサンの硬化を強化する触媒を添加することにより、耐湿性石膏系製品、例えば石膏ボード、強化石膏複合体ボード、漆喰、被削性材料、接合処理材料および防音タイルなどを製造する方法に関する。前記の方法は、シロキサンエマルジョンを前記石膏系物品を作製するために使用する量水と混合するステップ、硬焼酸化マグネシウム触媒を焼き石膏と混合するステップ、シロキサンエマルジョン/水混合物を焼き石膏/酸化マグネシウム混合物と混合して、水性スラリーを形成させるステップ、およびスラリーを所望の形状に成形して、前記成形したスラリーを凝結させて、凝結石膏系耐水性物品を形成させるステップを含む。
壁板などの石膏系構造物を作製する従来のプロセスにおいては、計量した水(量水と呼ぶ)および任意の他の液体成分を連続的に「ピンミキサー」に供給する。壁板を作製するために使用される焼き石膏および他の乾燥成分は、通常、乾燥状態でブレンドし、次いでピンミキサーに連続的に供給し、その中で数秒間量水と混合して水性スラリーを生成させる。壁板密度を下げるために使用する発泡体をピンミキサーに加えることもできる。次にピンミキサー中で生成させたスラリーを壁板などの物品に成形してから、成形した物品を乾燥する。最高の耐水性を得るためには、シロキサンを石膏上に均一に分布させることが必要である。比較的少量のシロキサンが使用されるので、シロキサンをエマルジョンの形態で量水と混合したときに、石膏上に最も均一なシロキサン分布が提供されることが見出された。この方法は、石膏スラリーを生成させるために使用する量水全体にシロキサンを均一に分布させる。量水をシロキサンと予め混合して、ピンミキサー中で石膏および他の乾燥材料と混合し、スラリーを生成させる。
本発明は、石膏系物品を作製するために使用するスラリーに、重合可能なシロキサンを安定なエマルジョンの形態で加えることにより、石膏系物品の耐水性を改良することを広く企図している。次に、スラリーを成形し、シロキサンの重合を促進して高度に架橋したシリコーン樹脂を生成させる条件下に乾燥させる。好ましくは、シロキサンの重合を促進して高度に架橋したシリコーン樹脂を生成させる触媒を、石膏スラリーに添加する。
RHSiO2/2
を含み、式中、Rは飽和または不飽和の1価の炭化水素基である。好ましい実施形態において、Rはアルキル基を表わし、最も好ましくは、Rはメチルである。
本発明は、耐水性を改良するために、広範囲のシロキサンエマルジョンを使用することを企図している。好ましいプロセスにおいては、シロキサン流体を少量の水と強力ミキサーで数秒間混合することにより、シロキサン/水エマルジョンをその場で生成させる。化学的乳化剤は使用しない。このプロセスは、量水と混合してシロキサンが量水全体に均一に分布することができる十分安定なエマルジョンを生成させることが見出された。このシロキサン/水エマルジョンはピンミキサーに入り、焼き石膏および他の乾燥材料と混合されてスラリーを生成させる。
上記のシロキサン製品は水素ポリシロキサンである。これは反応性シラノール中間体(OH化合物)を生成してポリメチルケイ酸を生ずることにより硬化する。耐水性を発現するためにはシロキサンが壁板内で硬化することが必要であるとされている。シロキサンが石膏スラリーに加えられたとき、硬化反応は非常に緩慢に開始する。多くの場合、先行のプロセスによって作製された壁板の耐水性は1または2週間の間発現しない。他の場合、先行プロセスにより作製された壁板の耐水性は全く発現しない。シロキサンの硬化が緩慢で耐水性が直ちに発現しないとき、壁板を出荷できる前に、耐水性が発現するために十分な期間保存しなければならない。
紙被覆発泡石膏ボードを、工業用石膏ボード製造施設における典型的なフルスケール生産ライン上で作製した。成分およびそれらの概略の重量百分率(使用した焼き石膏の重量を基準にして比較的狭い範囲で表わした)を表2に掲載する。量水の一部は量水配管から連続的に取り出して強力ミキサー中に供給する。ミキサーはVertifloPump Co.のモデルNo1420−2x−2x8であった。必要量のシロキサン液を連続的に計量しながら強力ミキサーへ入れ、そこで量水と1〜2秒間混合して、その場で水中油エマルジョンを生成させる。シロキサン各1部に対して約25部の比で水を混合する。次に、シロキサン/水エマルジョンを量水配管に戻して量水の残分と混合した。酸化マグネシウムを焼き石膏および他の乾燥成分とドライブレンドしてからピンミキサーにかけた。製作中にシロキサンおよび酸化マグネシウムを含むことを除き、先行技術の石膏ボード製造方法および成分に典型的な方法および成分を使用してボードを作製した。ボードは種々の濃度のシロキサンおよび種々の量の酸化マグネシウムで作製し、ASTM試験1396に従って、対照ボードと比較し耐水性を試験した。
石膏系物品におけるシロキサンにより発現する耐水性に対する硬焼酸化マグネシウムの効果を示すために実験室試験を実施した。0.7%のBS−94シロキサンおよび550グラムの水を高せん断ミキサー中7500rpmで2.5分間混合することにより、エマルジョンを生成させた。試験1〜3においては、それに続いてエマルジョンを500グラムの焼成した天然石膏、0.1グラムのCSAおよび選択した量のBaymag 96酸化マグネシウムとWaring Blender中で10秒間混合して、立方体に成形し、それを1夜加熱した。試験4は、焼成した合成石膏を使用した以外は同様にして実施した。全ての試験において、0.7重量%のシロキサンを使用した。試験1〜4で使用したBaymag 96の選択した量を下記表4に示す。ASTM試験1396に従って、製造24時間以内に、立方体を水中に2時間吸収のため浸漬した。各水準で3つの試験を実施した。3つの試験に対する平均水分レベルを表3に示す。
Claims (14)
- 耐水性石膏系物品の製造方法であって、
a)シロキサンエマルジョンを、前記石膏系物品を製作するために使用する量水と混合するステップと、
b)硬焼酸化マグネシウムを焼き石膏と混合するステップと、
c)前記シロキサンエマルジョン/量水混合物を前記焼き石膏/酸化マグネシウム混合物と混合して、水性スラリーを形成させるステップと、
d)前記スラリーを成形して、前記成形したスラリーを凝結させて、凝結石膏系耐水性物品を形成させるステップと
を含む方法。 - 前記酸化マグネシウムが、Temperature Rise Systemにおいて華氏1度以内の温度上昇を生ずる請求項1に記載の方法。
- 前記酸化マグネシウムが、BETにより測定して1グラム当り少なくとも0.3平方メートルの表面積を有する請求項1に記載の方法。
- 前記酸化マグネシウムが、0.1重量%未満の強熱減量を有する請求項1に記載の方法。
- 酸化マグネシウムの量が石膏の0.1から0.5重量%である請求項1に記載の方法。
- 前記シロキサンがポリ(メチル水素シロキサン)である請求項1に記載の方法。
- 前記ポリ(メチル水素シロキサン)が凝結石膏物品の乾燥成分の0.3から1.0重量%を構成する請求項6に記載の方法。
- 前記ポリ(メチル水素シロキサン)の量が凝結石膏物品の乾燥成分の0.4から0.8重量%である請求項6に記載の方法。
- 前記物品が耐水性凝結石膏ボードである請求項1に記載の方法。
- 耐水性石膏系物品の製造方法であって、
a)シロキサン流体を、前記石膏系物品を作製するために使用する量水の一部とミキサー中で混合して、シロキサン/水エマルジョンをその場で形成させるステップと、
b)硬焼酸化マグネシウムを焼き石膏と混合するステップと、
c)前記シロキサン/水エマルジョンを量水の残分と混合するステップと、
d)前記石膏/酸化マグネシウム混合物をステップc)のシロキサン/水混合物と混合して水性スラリーを生成させるステップと、
e)前記スラリーを成形し、前記成形したスラリーを凝結させて、凝結石膏系耐水性物品を形成させるステップと
を含む方法。 - 前記シロキサン/水エマルジョンを乳化剤の非存在下に生成させる請求項10に記載の方法。
- 酸化マグネシウムの量が、石膏の0.1から0.5重量%である請求項10に記載の方法。
- 前記物品が耐水性凝結石膏ボードである請求項10に記載の方法。
- 耐水性石膏系物品を形成させる間にシロキサンを導入する方法であって、
a)シロキサン流体を、前記石膏系物品を作製するために使用する量水の一部とミキサー中で混合して、シロキサンエマルジョンを生成させるステップと、
b)前記シロキサンエマルジョンを、量水の残分、焼き石膏および硬焼酸化マグネシウムと混合して水性スラリーを生成させるステップと
c)前記スラリーを成形して凝結させ、ASTM規格1396に従って24時間以内に70°Fで2時間浸漬したときに、水中で自重の10%未満を吸収する凝結石膏系耐水性物品を形成させるステップと
を含む方法。
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