JPH0159991B2

JPH0159991B2 -

Info

Publication number: JPH0159991B2
Application number: JP59268836A
Authority: JP
Inventors: Takao Take; Tetsuo Sasano; Katsuaki Kaneko; Takeshi Fujama
Original assignee: Onoda Cement Co Ltd
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1984-12-20
Filing date: 1984-12-20
Publication date: 1989-12-20
Also published as: JPS61146750A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）この発明は石膏ボードの製造方法に関し、特に
その使用原料としてリン酸を多量に含む劣質なリ
ン酸石膏を出発原料としても、尚良好な石膏ボー
ドの製造を可能にしたその製造方法である。（従来の技術）石膏ボードの原料として、湿式リン酸製造法で
得られた副生リン酸石膏を用いることは従来から
公知であつた。しかしながら、かかる副生リン酸
石膏で石膏ボードを製造しようとすると、石膏コ
アとボード原紙との接着が困難で良好な石膏ボー
ドは得られなかつた。特に、リン酸分を多量に含
有している場合は製造が不可能なこともあつた。
また、仮焼して得た焼石膏の凝結が著しく遅く、
工業的に大量生産することが困難であつた、とい
つた問題点も存在していた。この主な原因は、石
膏結晶の内外部に付着したり内包したり、あるい
は固溶されているリン酸分およびリン酸塩がボー
ド成形工程で混練水の中に溶出し、これがボード
原紙／石膏コア間の接着性を著しく劣化させてい
るものと考えられている。従つて、副生リン酸石
膏を石膏ボードの原料として用いるには、出来る
だけ良質のリン酸石膏を選択したうえで、更にこ
れに何らかの改質を施す必要があつた。以前から
最も普通に行われている改質策としては、水洗、
漉過して出来るだけリン酸分を取除き、更に残留
しているリン酸分をアルカリ物質を用いて中和し
てこれを仮焼して得られた焼石膏を用いる方法で
ある。しかし、このような方法は水洗、漉過脱水に過
大な設備を必要とするばかりか、これによつても
リン酸又はリン酸塩は石膏粒子の表面に付着して
いるものしか除去または中和されず、石膏の結晶
中に内包されているリン酸塩の除去、中和には全
く効果がなつた。さらに、多量のリン酸分を含む
石膏を中和するには当然に多量の石灰を添加しな
ければならないが、そうするとリン酸分との中和
反応が完結しないことも生じ、ここに残留石灰が
包含されることになり、石膏ボード原料としては
著しく劣悪のものとなつてしまうおそれがあつ
た。尤も、リン酸石膏そのものの改質方法につい
ては以前からいくつかの提案がなされている。こ
れを示せば、特公昭33−5544号、特公昭38−3918
号、特公昭51−44518号がある。しかしながら、
これらの技術はセメント凝結抑制剤としてのリン
酸石膏を、アルカリ物質を添加して改質する技術
であり、石膏ボード製造のための石膏改質には全
く役に立つものではなかつた。即ち、リン酸石膏
を改質してそのPHを７以上としたのみでは、石膏
とボード原紙との接着性は極端に悪く、これによ
つては到底良好な石膏ボードを得ることは出来な
かつた。また、この石膏は一般に水和が著しく遅
延するため、通常５分以内といつた石膏ボード用
の焼石膏としては使用出来なかつた。以上のように、石膏結晶の内外部に付着内包、
あるいは固溶した多量のリン酸またはリン酸塩を
ボード成形前に充分に不活性化することの技術は
いまだ確立されておらず、従つてこれを石膏ボー
ド用原料として改良する方法は知られていなかつ
た。（発明が解決しようとする問題点）この発明は、従来かかる点に鑑みてリン酸分を
比較的多く含むリン酸石膏、あるいはリン酸分を
多量に含む故に石膏ボード用原料としては不適な
劣質なリン酸石膏を、特別な設備を用ることなく
少量の添加剤を加えるだけで改質し、かつ硬化時
間を短時間とするとともに、ボード原紙／石膏コ
ア間の接着強度を大巾に上昇しようとするもので
ある。（問題点を解決するための手段）この発明は、石膏ボードの製造に当り、使用原
料のリン酸石膏にアルカリ性カルシウム塩を添
加、混合してから乾燥、仮焼しそのPH6.5〜11.0
の範囲の焼石膏とし、次にこの焼石膏を水及び各
種添加剤とともに混練してスラリーを調整する際
にこれに硫酸アルミニウム、硫酸アンモニウム、
硫酸鉄、R〓R〓（SO₄）₂・12H₂Oなる一般式で示さ
れる明ばん（但し、R〓がNaであるものを除く）
から選ばれる１種または２種以上の酸性硫酸塩を
加えてそのPHを3.0〜6.0に調整し、しかるのちこ
れを常法によつて混練、排出してその両面に石膏
ボード原紙を圧着することを特徴とする石膏ボー
ドの製造方法である。以下に、この発明を更に説
明する。この発明に使用されるリン酸石膏は、二水石膏
であればその種類を問わない。無水石膏または半
水石膏は、いつたんこれを水和して二水石膏に転
化させて使用出来る。その原料形状が塊状または
粒状の場合は、これを粉砕して適度の粉末度、例
えば50メツシユふるい通過程度まで粉砕する必要
がある。二水石膏の中には、通常リン酸分の外に
フツ素、ナトリウム、ケイ酸、有機物などの不純
物が含まれており、これらを除去するために水洗
またはスイヒを行なつてもよいが、この発明では
必ずしも必要としない。次に、このリン酸石膏に
アルカリ性カルシウム塩を添加、混合して乾燥、
仮焼するが、この場合最終的に得られる焼石膏の
PHが6.5以上11.0以下となるようにする。PHが6.5
未満の場合は、焼石膏を得るまでの工程で含まれ
ているリン酸分とアルカリ性カルシウム塩との反
応が不充分となり、またPHが11.0を超えるとアル
カリ性カルシウム塩および再中和剤の所要量が多
くなつてコスト高となる。さらに、石膏の凝結も
遅くなつて石膏のボードの生産性も悪くなる。こ
の発明に用いられるアルカリ性カルシウム塩とし
ては、通常CaO、Ca（OH）₂、CaCO₃である。ア
ルカリ物質の添加は、リン酸石膏中のリン酸分の
固定化（水に対する固定化）が主な目的であり、
この点からするとアルカリ金属は適当でない。石
膏ボードはNa⁺、Mg⁺⁺、Cl^-の塩類が存在する
と、石膏ボードの吸湿劣化が著しくなり、石膏ボ
ード原紙／石膏コア間の接着不良の原因となるこ
とが明らかとなつている。こうしたことからアル
カリ性物質はカルシウム塩であることが必要であ
る。アルカリ性カルシウム塩の添加は、リン酸二
水石膏の仮焼が完結する前であればどの時点でも
よいが、乾燥および仮焼装置に入る前で、リン酸
石膏に付着水分が存在している状態の段階がのぞ
ましい。この石膏は、その後通常の方法で仮焼さ
れて焼石膏を得る。得られた焼石膏は、必要に応
じ粉砕して使用されるが、通常はブレーン比表面
積値で3000〜8000cm²／ｇに粒度調整される。この
焼石膏は、次に水その他の添加剤例えばスター
チ、気泡などとともにミキサーに入れて混練され
るが、その際り酸性硫酸塩類を添加してこのスラ
リーのPHを3.0〜6.0の範囲、好ましくは4.0〜5.5
の間に調整する。しかしながら、硫酸ナトリウ
ム、硫酸マグネシウムは、吸湿性物質のため、例
えば0.01％程度の少量添加でも接着性を著しく悪
くするので使用出来ない。なお硫酸カリウムは、
後にのべるように凝結促進剤として効果大である
が、単独添加では石膏改質に対して有効ではな
い。この酸性硫酸塩の添加は、通常水溶液の形で
添加し、添加の時期は石膏が水およびその他の添
加剤と混合される際またはそれ以前に行なう。酸
性硫酸塩を添加した後の石膏を主成分としたスラ
リーがPH6.0を越すと、ボード原紙／石膏コア間
の接着が劣化し、また石膏の凝結が遅延する。ま
たPHが3.0未満ではボード原紙が酸性となつて劣
化し、これまたボード原紙／石膏コアの接着性が
劣化する。PHの更に好ましい範囲は、4.0〜5.5で
ある。ここに用いられる酸性硫酸塩類としては、
硫酸アルミニウム、硫酸アンモニウム、硫酸鉄、
一般式R〓R〓（SO₄）₂・12H₂Oで示される明ばん
（R〓がNaであるものを除く）である。本発明に
おいて酸性硫酸塩の作用効果は必ずしも解明され
ていないが、推測するにPHを3.0〜6.0とすること
によつて酸性硫酸塩の中に含まれているAl⁺⁺⁺な
どの金属イオンが二水石膏の媒晶効果を示し、そ
の結果良好な結晶をもつた二水石膏の晶出となる
ものと考えられる。酸性硫酸塩を添加してそのPHを3.0〜6.0に調整
された混合スラリーは、次の通常の方法で成形さ
れ、その両面にボード原紙が接着され石膏ボード
製品が得られる。なお、リン酸石膏は凝結が遅い
ため硬化促進剤を用いるのが通常であるが、本発
明の場合は特にK₂SO₄を用いるとよい。即ち、石
膏ボードとしては見掛終結５分以内、水和発熱ピ
ーク時間（終結）15分以内を目標としているの
で、この点からするとK₂SO₄が好適である。以下
に実施例をあげて更に説明する。実施例１（りん酸石膏原料１） PH 3.5 粉末度 300μフルイ全通付着水分 14％化学分析結果

【表】（リン酸石膏原料２） PH 3.0 粉末度 300μ全通付着水分 22％

【表】（石膏仮焼方法）上記リン酸石膏を第３表に示す条件で処理した
後、これをケトル釜で160〜170℃、75分バツチ方
式で仮焼した。これを取出して厚さ10mm以下の薄
に拡げ、衝撃式粉砕機にてブレーン値で4500〜
5000cm²／ｇまで粉砕した。これを再び１mm以下の
薄層に拡げ、25℃、相対湿度75％の室に24時間放
置しその後ポリ袋に詰め密封した。この石膏の形
態を粉末Ｘ線回析法により確認したところ、全量
半水石膏（CaSO₄・1/2H₂O）になつていること
が確認された。この焼石膏について、下記試験方
法でPH値、凝結時間（始発、見掛終結）、引張り
強さを求めた。（試験方法） (a) PH値、試料10ｇを蒸留水100mlの中に入れ、
１分間撹伴後PHメータを用いてPHを測定。 (b) 凝結時間（始発、見掛終結） JISR9112−
1956により測定、但し混水量は全て75％と一定
した。 (c) 引張り強さ、ヌレ引張り強さは、
JISR9112−1956により、また乾燥引張り強さ
は試料を金属型より脱型後、45℃の乾燥器中で
恒量になるまで乾燥して測定。上記焼石膏を用いて次のようにスラリーを配合
し、これによつて石膏ボードを成形した。焼石膏 100部コンスターチ 0.6部蒸留水 75部泡液 0.12部（発泡機にて発泡倍率５倍に発泡）硫酸カリウム 0.15部上記配合スラリーを連続式高速ミキサーで混練
後、スラリーを排出させその両面からボード用原
紙（十条板紙社製、CF−230）を圧着させ、厚さ
９mm、タテ600mm、ヨコ600mmの石膏ボードを得
た。その後、これを30分放置、さらに温度160℃
の乾燥機中で40分乾燥、さらに100℃の乾燥機中
で石膏ボードの含水率が0.2〜0.5％の範囲になる
まで乾燥し最終製品を得た。この石膏ボードを供試体として次の実験をし
た。まず、石膏ボードの恒温恒湿槽中で20℃、相
対湿度90℃で２時間保持し、その後ただちに石膏
ボードの接着性試験を行なつた。接着性の試験は
次の通りである。第１図に示す石膏ボード１の端
から10〓のところに幅方向にボードの片面からナ
イフの刃を深さ１ミリで入れ、これを第２図Ｂに
示すようにして折つた。次に、折れた側の石膏ボ
ード部材を同図Ｃに示すように矢印の方向に強く
引張つた。この際、石膏ボードの他端部からＣ〜
Ｄラインの部分（第１図参照）を固定して石膏ボ
ードが移動しないようにした。この実験を行なつ
たところ、ボード原紙は破壊されたり層間剥離を
生じた。この状態が生じたとき、供試体の石膏ボ
ードに紙が付着していない部分、即ち石膏コアの
露出面積（第３図のＳ）を測定し、その面積の値
を石膏ボード供試体の幅で割り、平均のはがれの
長さを接着度とした。この結果を第３表に示す。
なお、この表中のりん酸石膏処理欄に「水洗」と
あるのは、原料石膏を予め５倍水の蒸溜水で水洗
したのち、遠心分離機にて付着水分を15％以下に
脱水したものを示す。また、この表には比較例１ないし８を示した。
比較例は、実施例と同じく２種のりん酸石膏を使
用し、石膏ボードを得たものである。

【表】

【表】第３表に示した実施例の結果からもわかるよう
に、この発明によれば石膏ボードのボード原紙接
着性は良好である。また、凝結時間も短く、従つ
て石膏ボードの生産性も向上させることが出来
る。なお、実施例９は良質の石膏原料を使用して
さらに本発明を適用したので、その結果は格段に
良い。これに対して、比較例５、７のようにたと
えリン酸石膏に水洗処理を施して、さらにアルカ
リ性カルシウム塩、酸性硫酸塩を添加しても、そ
のPHが本願発明で規定した範囲から外れると結果
は悪く、本発明の目的は達成されない。特に、比
較例７の如く酸性硫酸塩の添加前のPHが12以上と
なるとコアに発泡が生じてくる。更に、比較例６
は硫酸を用いたので本発明の目的は達成されてい
ない。比較例１、２、３は不良品であるが、比較
例４に見るように単に水洗したのみでもこの結果
から見る限り不良品である。しかしながら、比較
例８はリン酸分の少ない良質の原料を使用したの
で、この場合は良好な結果を得ている。しかる
に、本発明ではかかる劣質な原料のリン酸石膏を
使用すれば、実施例９に示されるようになお一層
良好な石膏ボードの製造が可能となつたのであ
る。（効果）以上の通り、この発明によればリン酸分を多量
に含有する劣質なリン酸石膏が、小量の特殊PH調
整剤を添加するだけで改質され、これが高価な天
然石膏と略同様に石膏ボードとして利用出来るの
で、以前からその処理に因つていた産業廃棄物の
有効利用の面からも有用ということが出来る。更
に、石膏ボードに劣質な副生リン酸石膏の使用が
可能となつたということは、リン酸製造に当つて
副生リン酸石膏の品質に従来程に配慮しなくても
よいことになり、この面からリン酸製造に対して
も有益ということができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は石膏ボードのボード原紙剥離試験に供
される試験片の正面図、第２図は行われる試験の
説明図、第３図は試験実施後の試験片である。１……石膏ボード試験片、２０……ボード原
紙、１０……石膏コア、Ｓ……コア露出面。

Claims

【特許請求の範囲】

１石膏ボードの製造に当り、使用原料のリン酸
石膏にアルカリ性カルシウム塩を添加、混合して
から乾燥、仮焼しそのPHが6.5〜11.0の範囲の焼
石膏とし、次にこの焼石膏を水及び各種添加剤と
ともに混練してスラリーを調整する際にこれに硫
酸アルミニウム、硫酸アンモニウム、硫酸鉄、
R〓R〓（SO₄）₂・12H₂Oなる一般式で示される明ば
ん（但し、R〓がNaであるものを除く）から選ば
れる１種または２種以上の酸性硫酸塩を加えてそ
のPHを3.0〜6.0に調整し、しかるのちこれを常法
によつて混練、排出してその両面に石膏ボード原
紙を圧着することを特徴とする石膏ボードの製造
方法。