JP5758917B2 - 石膏ボードおよび石膏ボードの作製方法 - Google Patents
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Description
本発明は、石膏ボードおよび石膏ボードの作製方法に関する。
石膏ボードの作製は、長く知られている。例えば、石膏ボードの作製は、米国特許第４，００９,０６２号に記載されている。通常の方法では、凝結性（ｓｅｔｔａｂｌｅ）硫酸カルシウム相を含む石膏スラリーを水と混合し、連続的に板紙（ｃａｒｄｂｏａｒｄ ｓｈｅｅｔ）シートに塗布して第２の板紙で覆う。２枚の板紙は、それぞれ、表ライナーおよび裏ライナーと呼ばれる。
次に、この複合ストランドは、いわゆる凝結ベルト上を移動し、凝結ベルトの終端部では、凝結性硫酸カルシウム相の硫酸カルシウム二水和物へのほぼ完全な変換が起こるはずである。この硬化後、シートは、個々のボードに切断され、ボード中に未だ含まれる水分が加熱多段式乾燥機中で除去される。
使用する凝結性石膏スラリーは、通常、高回転数の連続ミキサで製造される。
ボードを安定化するためには、ボードを囲う板紙を石膏芯材にしっかりと接着する必要があり、且つ石膏芯材が高い強度を有する必要がある。
対応する石膏ボードは、天井および壁用の内装に広範囲に使用される。
いわゆる孔あきボードもまた当業者に知られている。孔あきボードでは、例えば円形、溝状、矩形などの開口が、穴開け機を用いて打ち出される。得られる天井が高い音吸収性を示すため、このような孔あきボードは、通常、天井構造に使用される。この目的のため、孔あきボードは、通常、一般に亜鉛メッキスチール枠からなる、適切な基板構造物上に取り付けられる。
孔を開けるために、ボード芯材は、高い内部強度を有し、実質的に空気を含んでいないことが必要とされる。さらに、表ライナーおよび裏ライナーの石膏芯材への良好な接着が保証されなければならない。
原則として、石膏ボードは、可能な限り簡単にネジ留めされる必要があるが、特に天井に取り付けられる場合には、形状にたわみが見られないか、またはたわみがわずかでなければならない。これは、特に、ボードが大気中水分の多い部屋で使用される場合に問題がある。
石膏ボードの種々の変形形態が知られている。例えば、国際出願第２００６／０１６２００号は、１〜５％の非晶質炭素および１５〜２５％の黒鉛を石膏マトリクス中に含む石膏マトリクスを開示する。特にナノ粒子状の、非晶質炭素の破片により、板紙が導電性を有する。
本発明の目的は、特性が改善された石膏ボード、特に、たわみの問題が低減または回避されることにより、石膏芯材の強度が高く板紙の接着性が良好なボードを提供することである。
驚くべきことに、この目的は、石膏マトリクスおよび０．１〜１０重量％の炭素粒子を含み、該炭素粒子の粒径（ｄ５０）が０．５〜４ｍｍの範囲内である石膏ボードにより達成することができる。
「石膏マトリクス」は、別の成分を含んでいてもよい、実質的に硫酸カルシウム二水和物からなる石膏芯材を指す。石膏ボードとして、ボードはまた、主要な表面上に２層の板紙層を有する。
ｄ５０は、マトリクス中に含まれる全炭素粒子の５０重量％が対応する径のふるいを通過することができ、５０重量％が残留する粒径である。
驚くべきことに、炭素粒子は、石膏芯材中で均一に分布し、炭素粒子密度（ｄｅｎｓｉｔｙ）が低くても、石膏スラリー中で軽粒子が最上部に浮遊することがないかほとんどないことが分かった。含有される炭素粒子により、石膏芯材の安定性が改善される。炭素粒子が最上部に浮遊しないため、驚くべきことに板紙への接着性に対する負の影響が認められない。
好ましい実施形態では、炭素粒子の含有量は、乾燥石膏芯材を基準として、５〜８重量％の範囲内である。
具体的には、炭素粒子として黒鉛が適している。例えば、黒鉛箔断片、膨張性黒鉛、またはこれらの混合物が適している。
黒鉛箔断片は、例えば、Graphit Kropfmuhl AG社からO-SM/Fの商品名で入手可能である。これらは、黒鉛からプレスされ、続いて切断された箔である。適切なｄ５０値は、２〜４ｍｍである。
例えば、膨張性黒鉛としては、Graphit Kropfmuhl AG社の商品EGPMを使用することができる。膨張性黒鉛は、熱の作用により膨張することができる材料であり、最終体積が開始時体積の数倍となることがある。
本発明によれば、膨張性黒鉛は、好ましくは膨張した形で使用される。
好ましい実施形態では、異なった炭素粒子が組み合わされる。好ましくは少なくとも２種の異なった炭素粒子、より好ましくは少なくとも３種の異なった炭素粒子が使用される。具体的には、黒鉛箔断片と膨張性黒鉛との混合物、あるいは黒鉛箔断片と人工非晶質黒鉛もしくは天然黒鉛との組み合わせ、または黒鉛箔断片と膨張性黒鉛との混合物と人工非晶質黒鉛もしくは天然黒鉛との組み合わせが適していることが証明された。
例えば、非晶質黒鉛粉末としては、Graphit Kropfmuhl AG社の商品AM385を使用することができる。典型的な径は、例えば、９１．５重量％の粉末に対して、＞３２５μｍである。
例えば、天然黒鉛としては、Kropfmuhl社の商品FLP 90 C2-SCを使用することができる。
箔断片の典型的な量は、１〜４．５重量％の範囲内であり、他の各粒子についての典型的な量は、１〜３重量％の範囲内である。
（人工または天然の）非晶質黒鉛が含まれる場合、微粒子状の黒鉛がさらに含まれる。
本発明のある実施形態では、石膏マトリクスは、さらに１〜１０重量％の炭酸カルシウムを含む。炭酸カルシウムにより、ネジ留め特性が改善される。
本発明のある実施形態では、ボードは孔あきボードの形で使用される。すなわち、ボード作製後、打ち抜きにより溝、円状の孔、四角状の孔、または矩形状の孔が設けられる。
驚くべきことに、本発明のボードは、強固な石膏芯材を有し、さらに板紙が非常に良好な接着性を示すため、特に良好なネジ留め特性を有することが分かった。
大気中水分が多い室内においてさえ、本発明のボードは、ほとんどたわみを示さない。２０℃、相対湿度９０％において試験した場合、ボードは、縦目方向（ｍａｃｈｉｎｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に３ｍｍ未満、横目方向（ｃｒｏｓｓ−ｍａｃｈｉｎｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に５ｍｍ未満のたわみを示した。
本発明のボードは、良好な芯材強度を示す。強度は、好ましくは１５０Ｎ以上であり、より好ましくは１６５Ｎ以上である。ボードの熱伝導率は、好ましくは＞０．４Ｗ／ｍＫまたは＞０．４５Ｗ／ｍＫであり、すなわち通常のボードの熱伝導率より増大している。
炭素粒子、特に黒鉛が存在するにもかかわらず、ボードは非導電性である。すなわち、乾燥ボードの抵抗は、５００Ｖまたは１０００Ｖの線間電圧の印可で、＞５００ＭΩである。しかし、ボードは高い熱伝導率を有する。
本発明はまた、
・０．１〜１０重量％の炭素粒子を含み、該炭素粒子の粒子径（ｄ５０）が０．５〜４ｍｍの範囲内である凝結性石膏スラリーを作製するステップ、
・前記石膏スラリーを板紙シートに塗布するステップ、
・スラリーを第２の板紙シートで覆うステップ、
・石膏スラリーが少なくとも部分的に凝結した後、板紙シート切断してボードにするステップ、を含む本発明の石膏ボードの作製方法にも関する。
・０．１〜１０重量％の炭素粒子を含み、該炭素粒子の粒子径（ｄ５０）が０．５〜４ｍｍの範囲内である凝結性石膏スラリーを作製するステップ、
・前記石膏スラリーを板紙シートに塗布するステップ、
・スラリーを第２の板紙シートで覆うステップ、
・石膏スラリーが少なくとも部分的に凝結した後、板紙シート切断してボードにするステップ、を含む本発明の石膏ボードの作製方法にも関する。
ある実施形態では、凝結後にボードに孔が開けられて孔あきボードが得られる。
別の実施形態では、石膏スラリーに１〜１０重量％の炭酸カルシウムを添加してもよく、細かく粉砕された炭酸カルシウムの使用が特に有用であることが分かった。好ましくは、使用される炭酸カルシウムの粒径は、＜３００μｍである。
石膏スラリーの作製には、水および焼き石膏（ＣａＳＯ４×０．５Ｈ２Ｏ）が特に適している。石膏に対する水の割合を低く保つために、石膏スラリーを、他の助剤、特に可塑剤と混和してもよい。
本発明を、以下の実施例によってさらに説明する。
実施例１
芯材強度の決定
石膏ボードから、ボード幅にわたって、４０℃で３００ｍｍ幅のストリップを切り取り、穴を有する厚さ１０ｍｍのスチールプレート上に置く。長さ４０ｍｍ、厚さ２．１〜２．４ｍｍの先のとがったスチール製のクギを、表面から裏面へ毎分２００ｍｍの速度で、ボードの裏面からクギが見えるまでボードに突き刺す。最大抵抗を決定し、ボードの少なくとも６箇所の測定点についての平均値を決定する。
芯材強度の決定
石膏ボードから、ボード幅にわたって、４０℃で３００ｍｍ幅のストリップを切り取り、穴を有する厚さ１０ｍｍのスチールプレート上に置く。長さ４０ｍｍ、厚さ２．１〜２．４ｍｍの先のとがったスチール製のクギを、表面から裏面へ毎分２００ｍｍの速度で、ボードの裏面からクギが見えるまでボードに突き刺す。最大抵抗を決定し、ボードの少なくとも６箇所の測定点についての平均値を決定する。
実施例２
たわみ試験
たわみ試験用に、厚さ１２．５ｍｍのボードを、高精度丸鋸を使用して、１００＊６７０サイズの、複数の長さ方向および幅方向のストリップに慎重に切り分ける。長さ方向の切り口を下にして置きながら、試料を恒量（ｃｏｎｓｔａｎｔ ｗｅｉｇｈｔ）まで４０℃で乾燥させる。６００ｍｍの間隔で試料を試料スタックに置き、０．０１ｍｍの精度でたわみを測定する（開始たわみ）。次に、２０℃±１℃および相対湿度９０％±１％の耐候試験キャビネット中で、軸受間に距離６０ｍｍの領域を有するステージ上に、表面を下にして７日間試料を保存する。たわみは、その後測定されるたわみから開始たわみを引くことで得られる。
たわみ試験
たわみ試験用に、厚さ１２．５ｍｍのボードを、高精度丸鋸を使用して、１００＊６７０サイズの、複数の長さ方向および幅方向のストリップに慎重に切り分ける。長さ方向の切り口を下にして置きながら、試料を恒量（ｃｏｎｓｔａｎｔ ｗｅｉｇｈｔ）まで４０℃で乾燥させる。６００ｍｍの間隔で試料を試料スタックに置き、０．０１ｍｍの精度でたわみを測定する（開始たわみ）。次に、２０℃±１℃および相対湿度９０％±１％の耐候試験キャビネット中で、軸受間に距離６０ｍｍの領域を有するステージ上に、表面を下にして７日間試料を保存する。たわみは、その後測定されるたわみから開始たわみを引くことで得られる。
実施例３
以下の組成を有する石膏スラリーを作製した。
１２７．５５ｇ 焼き石膏
９０．００ｇ 水
０．４５ｇ 可塑剤
１０．００ｇ ＣａＣＯ３
７．５０ｇ 黒鉛箔断片 O/SMF
１．５０ｇ 膨張性黒鉛 EGMP
３ｇ FLP黒鉛
以下の組成を有する石膏スラリーを作製した。
１２７．５５ｇ 焼き石膏
９０．００ｇ 水
０．４５ｇ 可塑剤
１０．００ｇ ＣａＣＯ３
７．５０ｇ 黒鉛箔断片 O/SMF
１．５０ｇ 膨張性黒鉛 EGMP
３ｇ FLP黒鉛
これらを通常の方法で板紙シートに塗布して、別の板紙シートで覆った。硬化後、以下の値を得た。
Claims (10)
- 石膏マトリクスおよび０．１〜１０重量％の炭素粒子を含み、前記炭素粒子の粒径（ｄ５０）が０．５〜４ｍｍの範囲内である石膏ボードであり、前記炭素粒子が、黒鉛箔断片、膨張した黒鉛、非晶質黒鉛および天然黒鉛からなる群から選択される少なくとも２種以上の異なる炭素粒子である、石膏ボード。
- 前記炭素粒子の含有量が５〜８重量％の範囲内である、請求項１に記載の石膏ボード。
- 前記炭素粒子の粒径（ｄ５０）が１〜３ｍｍの範囲内であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の石膏ボード。
- 前記石膏マトリクスがさらに１〜１０重量％の炭酸カルシウムを含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の石膏ボード。
- 前記石膏ボードが打ち抜き可能であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の石膏ボード。
- 請求項１〜５のいずれか１項に記載の石膏ボードの作製方法であって、
０．１〜１０重量％の炭素粒子を含み、前記炭素粒子の粒子径（ｄ５０）が０．５〜４ｍｍの範囲内であり、かつ、前記炭素粒子が、黒鉛箔断片、膨張した黒鉛、非晶質黒鉛および天然黒鉛からなる群から選択される少なくとも２種以上の異なる炭素粒子である凝結性石膏スラリーを作製するステップ、
前記石膏スラリーを板紙シートに塗布するステップ、
前記石膏スラリーを第２の板紙シートで覆うステップ、
前記石膏スラリーが少なくとも部分的に凝結した後、前記板紙シートを切断してボードにするステップ、
を含む方法。 - 凝結後に前記ボードに孔を開けて孔あきボードを得ることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
- 前記石膏スラリーに１〜１０重量％の炭酸カルシウムが添加される、請求項６に記載の方法。
- 前記石膏スラリーの作製に、水および焼き石膏が使用されることを特徴とする、請求項６〜請求項８のいずれか１項に記載の方法。
- 可塑剤が添加されることを特徴とする、請求項６〜請求項９のいずれか１項に記載の方法。
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