JPH04254461A - 石膏ボードの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特殊α型半水石膏を使
用した石膏ボードの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術・課題】従来、石膏ボードは、主原料のβ
型半水石膏と起泡剤、デンプン等の副原料及び水とを混
練して混水量（混練水重量×１００／半水石膏重量）が
６０〜７５％のスラリーを板紙の間に流し込み、成形し
、ベルトコンベアー上で移送しながら凝結硬化（物理的
硬化）せしめる。これを所定寸法に切断して生ボードを
得、水和の終結（化学的反応）がほぼ終了した時点で乾
燥機に入れ、乾燥して製品となる。

【０００３】石膏ボード製造装置の能力は一義的に乾燥
機における余剰水の蒸発能力で決まり、従って、それに
即した成形速度（ベルトコンベアー速度）で運転される
。 また、この運転においては、成形速度と主原料であるβ
型半水石膏の凝結水和速度が調和するように通常は硬化
促進剤を使用している。

【０００４】石膏ボード製造に用いられる半水石膏は、
天然石膏や排煙脱硫石膏等の二水石膏を、ケトル窯やロ
ータリーキルン等の乾式仮焼装置によって１４０〜１５
０℃の雰囲気温度で仮焼して転移させたいわゆるβ型半
水石膏である。

【０００５】β型半水石膏は、二水石膏の乾式脱水によ
り生成したものであるため、多孔質構造を有しており、
凝結水和速度が速く、石膏ボード製造に適したものとな
っている。即ち、β型半水石膏の見掛終結時間は５〜８
分であり、１５分後の水和率は８５％以上に達している
。しかし、生産速度を上げるためには、凝結水和速度が
更に速いことが望まれ、通常は硬化促進剤としてカリウ
ム、ナトリウム等の硫酸塩を０．１〜０．５％添加して
見掛終結時間を２〜５分に調節している。しかし、これ
らの硬化促進剤を使用すると添加量に比例して製品の強
度が低下し、吸湿性が高くなる欠点がある。

【０００６】更にβ型半水石膏はＪＩＳ　Ｒ９１１２に
よる標準混水量が６５〜７５％であることからも明らか
なように、本来水和に必要な理論水量（半水石膏１００
重量部に対して１８．６重量部）をはるかに超えた水を
使用して流し込み可能なスラリーとしなければならない
。従って、成形した石膏ボードの乾燥工程でこの余剰水
（適当なスラリーを得るために必要な水量−水和に必要
な理論水量）を蒸発する必要があり、そのため多量の乾
燥熱量を消費する欠点がある。

【０００７】なお、周知の通り半水石膏にはα型半水石
膏もある。このα型半水石膏は、湿式法による二水石膏
の溶解・晶出により生成したものであるため、緻密な結
晶構造を有しており、前述の標準混水量が３５〜５０％
と低い。従って、成形する際に必要な水量はβ型半水石
膏に比べて約半量ですむので余剰水を乾燥するに必要な
乾燥熱量は大幅に節約できる。しかし、従来のα型半水
石膏はβ型半水石膏に比べて、凝結水和速度が遅いため
、既存のβ型半水石膏を使用して石膏ボードを製造する
装置（以下、現有製造装置という）を転用すると、生ボ
ードの粗切断が困難であり、かつ水和が不完全のまま乾
燥機に入り、その結果製品ボードの強度が低下したり、
石膏コアーとボード用板紙との接着不良を起こすから生
産速度を落として運転することとなり、燃料多消費型の
連続大量生産方式の石膏ボード製造工業には不向きであ
る。従って、α型半水石膏は優れた特性をもっているに
も拘わらず、石膏ボード用半水石膏としては使用されて
いない。

【０００８】また、α型半水石膏の製造コストが高いこ
とも使用されない一因となっていたが、近年、特開昭６
３−２９０７０６号公報、特開昭６４−６１３１５号公
報、特開昭６４−６１３１６号公報等多くの提案のごと
く、α型半水石膏の製造コストも安価になってきた。

【０００９】従って、本発明の目的は、硬化速度が速く
、標準混水量の低い半水石膏を使用して、現有製造装置
によりボードの乾燥熱量を低減し、生産速度を増大する
石膏ボードの製造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは現有製造装
置で、ボード乾燥熱量を低減し、かつ生産性の向上が図
れる製造方法について、種々の条件で製造したα型半水
石膏と通常石膏ボード用半水石膏として使用されている
β型半水石膏（以下、ボード用焼石膏という）を用いて
検討を重ねた。その結果、ある条件で生成するα型半水
石膏の化合水値が従来のα型半水石膏のその値（６．２
±０．２％）と違う領域の特殊α型半水石膏とボード用
焼石膏を混合した半水石膏は、凝結水和速度が混合前の
各々単味のそれよりも速くなり、標準混水量は両石膏の
加重平均的な値を示し、従って、特殊α型半水石膏の混
合比率（重量内割）を増やすほど混練水量が減少するこ
とを知見し、本発明を完成するに至った。

【００１１】即ち、本発明は石膏ボードの製造方法にお
いて、ボード用焼石膏と、加圧水溶液法あるいは加圧水
蒸気法により得られるα型半水石膏であって化合水値が
７．０〜８．５％である特殊α型半水石膏を混合して使
用することを特徴とする石膏ボードの製造方法である。

【００１２】

【作用】本発明方法に使用する特殊α型半水石膏は、例
えば天然石膏や排煙脱硫石膏等の二水石膏をオートクレ
ーブを用いて加圧水溶液法あるいは加圧水蒸気法で比較
的低い反応温度で、比較的短い反応時間（滞留時間）で
、脱水処理して製造される半水石膏である。従って、生
成物はα型半水石膏であり、β型半水石膏と比較して混
水量が低い。また、従来の製造条件のように１．５〜５
時間の反応時間でゆっくりと脱水する条件下では、原料
二水石膏→半水石膏の転移及び結晶度が十分進行し、前
述のように凝結水和の遅いα型半水石膏が生成するが、
本発明に使用する特殊α型半水石膏の製造条件のように
反応温度が低く、反応時間が短い条件下では、転移及び
結晶度の進行を不十分の状態で停止することとなり、活
性度の高いα型半水石膏が得られるものと考えられる。

【００１３】また、本発明方法に使用する特殊α型半水
石膏は、化合水値の平均値が７．０〜８．５％であり、
従来のα型半水石膏と比較して高い。このことは、従来
のα型半水石膏がその中に残存する二水石膏（以下、残
存二水石膏という）をほとんど有さないのに対し、本発
明方法に使用する特殊α型半水石膏は約５〜１７％の残
存二水石膏を有することを示している。

【００１４】微粉末二水石膏が、半水石膏の硬化促進の
作用を有することは周知のことであるが、本発明のα型
半水石膏が含有する微粉部分の残存二水石膏がこの作用
を有することは容易に類推できる。

【００１５】従って、特殊α型半水石膏は、前述のよう
に活性度の高いα型半水石膏の中に硬化促進作用を有す
る二水石膏が共存する状態となり、硬化速度の速い半水
石膏になるものと考えられる。

【００１６】次に、ボード用焼石膏とα型半水石膏の混
合半水石膏の物性について説明する。連続加圧水溶液法
により反応時間を１８分とし、反応温度を１２０〜１４
２℃の範囲で種々変えて化合水値の異なるα型半水石膏
を得、これを乾燥し、バンタムミルにてブレーン比表面
積が３１００〜３３００ｃｍ２／ｇの粉末を調整した。 次いで、ボード用焼石膏にこれらのα型半水石膏を混合
して種々の混合比率の混合半水石膏を得た。この混合半
水石膏をＪＩＳ　Ｒ　９１１２に準じて、見掛終結時間
、ヌレ引張強度及び標準混水量の試験をした（ただし、
見掛終結時間及びヌレ引張強度の試験は、混水量＝７５
％一定とした）。実験結果を表１ないし表３に示す。

【００１７】

【表１】 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　見掛終結時間（分−秒）α型半水石膏の　　　　
　　α型半水石膏の化合水値（％）混合比率（％）　　
　　６．２１　　　６．４４　　　６．６２　　　７．
０１　　　７．５８　　　８．００　　　８．６７　　
　９．２３　　　　　０　　　　　　　　　５−４５　
　　５−４５　　　５−４５　　　５−４５　　　５−
４５　　　５−４５　　　５−４５　　　５−４５　　
　２５　　　　　　　　　６−２５　　　５−４８　　
　５−００　　　３−２５　　　３−０４　　　２−５
５　　　２−３０　　　３−００　　　５０　　　　　
　　　　８−１８　　　６−４６　　　５−５７　　　
４−１２　　　３−３０　　　３−１０　　　２−３６
　　　３−０５　　　７５　　　　　　　　１０−２０
　　　８−３４　　　７−２４　　　５−００　　　４
−３０　　　３−４８　　　３−５０　　　３−１０　
１００　　　　　　　　１２−４５　　１０−３０　　
　８−３４　　　６−００　　　５−３８　　　５−２
５　　　５−４０　　　５−１２

【００１８】

【表２】 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ヌレ
引張強度（ｋｇ／ｃｍ２）α型半水石膏の　　　　　　
α型半水石膏の化合水値（％）混合比率（％）　　　　
６．２１　　　６．４４　　　６．６２　　　７．０１
　　　７．５８　　　８．００　　　８．６７　　　９
．２３　　　　　０　　　　　　　　　９．５　　　　
９．５　　　　９．５　　　　９．５　　　　９．５　
　　　９．５　　　　９．５　　　　９．５　　　２５
　　　　　　　　１２．３　　　１１．８　　　１２．
６　　　１２．５　　　１１．９　　　１２．０　　　
　９．５　　　　８．３　　　５０　　　　　　　　１
１．５　　　１２．２　　　１１．４　　　１１．３　
　　１１．８　　　１１．８　　　　８．８　　　　８
．３　　　７５　　　　　　　　１１．０　　　１０．
８　　　１０．５　　　１１．８　　　１１．８　　　
１０．９　　　　８．０　　　　７．４　１００　　　
　　　　　１１．３　　　１１．６　　　１０．７　　
　１１．３　　　１１．０　　　１０．３　　　　８．
２　　　　７．１

【００１９】

【表３】 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　標準混水量（％）α型半水石膏の　　　　　　
α型半水石膏の化合水値（％）混合比率（％）　　　　
６．２１　　　６．４４　　　６．６２　　　７．０１
　　　７．５８　　　８．００　　　８．６７　　　９
．２３　　　　　０　　　　　　　　　　７１　　　　
　７１　　　　　７１　　　　　７１　　　　　７１　
　　　　７１　　　　　７１　　　　　７１　　　２５
　　　　　　　　　　６３　　　　　６４　　　　　６
３　　　　　６３　　　　　６４　　　　　６４　　　
　　６５　　　　　６５　　　５０　　　　　　　　　
　５６　　　　　５７　　　　　５６　　　　　５７　
　　　　５７　　　　　５７　　　　　５９　　　　　
６０　　　７５　　　　　　　　　　４９　　　　　４
９　　　　　５０　　　　　４９　　　　　５１　　　
　　５１　　　　　５３　　　　　５５　１００　　　
　　　　　　　４２　　　　　４３　　　　　４４　　
　　　４４　　　　　４４　　　　　４５　　　　　４
７　　　　　４９

【００２０】この結果から、α型半水
石膏とボード用焼石膏を混合すると、標準混水量は両石
膏の加重平均的な値を示し、従って、α型半水石膏の混
合比率を増やすほど混水量は減少し、石膏ボード製造に
おける乾燥熱量原単位を低減できる。

【００２１】また、見掛終結時間は両石膏の加重平均値
より短縮されるが、混合するα型半水石膏の性状によっ
て短縮する度合が違い、化合水値が７％以上であるとき
全ての混合比率領域において両石膏単味の見掛終結時間
より短縮する。α型半水石膏の混合比率によっても違う
が、特に７５％以下の時に顕著である。

【００２２】更にまた、ヌレ引張強度は混合するα型半
水石膏の化合水値が８．６％以上では大幅に低下するが
、それ以下の場合はむしろ増大する。α型半水石膏の混
合比率は５０％以下のとき強度増大が認められる。

【００２３】これらの原因については定かでないが、前
述のように混合するα型半水石膏の性状が大きく寄与し
ていることは明らかである。

【００２４】このことから、本発明の目的を達成するた
めには、強度を低下することなく、混練水量を低減し、
かつ凝結速度を速くする必要があるから、ボード用焼石
膏に混合するα型半水石膏の性状は、その化合水値が７
．０〜８．５％であることが必要であり、これが本発明
における特殊α型半水石膏である。

【００２５】

【実施例】実施例Ｉ Ａ社製の排煙脱硫石膏を２５リットルのオートクレーブ
で連続式加圧水溶液法により半水化し、濾過・乾燥して
、バンタムミルで粉砕してブレーン比表面積が３３００
ｃｍ２／ｇ、化合水値が７．３３％の特殊α型半水石膏
を得た。

【００２６】ただし、半水化条件は、反応温度＝１２５
℃、反応時間（平均滞留時間）＝１６．７分、原料スラ
リー濃度＝２５重量％、媒晶剤＝コハク酸ナトリウム、
媒晶剤濃度＝２００ｐｐｍ、原料スラリー送入量＝９０
リットル／時間である。

【００２７】この特殊α型半水石膏と現業ボード用焼石
膏を混合比率が２５、５０及び７５％になるように混合
して次の試験を実施した。なお、比較のため単味石膏に
ついても同様の試験を実施した。

【００２８】これらの特殊半水石膏を２リットルのピン
ミキサーで、半水石膏送入量＝３．６ｋｇ／分の速度で
混練してスラリーを得、スラリーの流動性、硬化速度、
蒸発水量、強度、板紙との接着性について試験した。な
お、スラリーの配合条件は表４のとおりである。

【００２９】

【表４】 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　スラリーの配合条件　　　　　　　　α型半水石膏
　　混練水量　　泡液量　　硫酸カリ量　　デンプン量
　　減水剤量　　　　　　　　の混合比率 　　　　　　　　　　　　（％）　　　　　　（ｌ／分
）　　　（ｍｌ／分）　　　（ｇ／分）　　　（ｇ／分
）　　　（ｍｌ／分）比較例１　　　　　　０　　　　
　　　　２．３０　　　　　　２２１　　　　　　　３
．６　　　　　　　　　２９　　　　　　　　　２．０
実施例１　　　　２５　　　　　　　　２．０５　　　
　　　２４７　　　　　　　０　　　　　　　　　　　
２９　　　　　　　　　２．０実施例２　　　　５０　
　　　　　　　１．７３　　　　　　２９４　　　　　
　　０　　　　　　　　　　　２９　　　　　　　　　
２．０実施例３　　　　７５　　　　　　　　１．５２
　　　　　　３０８　　　　　　　１．５　　　　　　
　　　２９　　　　　　　　　２．０比較例２　　１０
０　　　　　　　　１．２８　　　　　　３３５　　　
　　　　３．６　　　　　　　　　２９　　　　　　　
　　２．０（註）：１．泡液＝エマールＤ−３−Ｄ［（
株）花王製］、混練時には泡液と空気を　　　　　　　
　　　発泡器にて泡密度が１１０ｇ／リットルの泡沫と
してピンミキサーに　　　　　　　　　　送入した。 　　　　　　２．硫酸カリ＝試薬１級 　　　　　　３．デンプン＝酸化デンプン［王子コーン
スターチ（株）製］　　　　　　４．減水剤＝マイティ
ーＧ１５０［（株）花王製］、減水剤量は、原液の２　
　　　　　　　　　倍希釈液量である。 　　　　　　５．ボード用焼石膏＝日本石膏ボード（株
）Ａ工場製

【００３０】

【表５】 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　試験結果　　　　　　　　流動性　　見
掛終結時間　　蒸発水量　　　　強度　　　　接着性　
　　　　　　　（ｃｍ）　　　　（分−秒）　　　　　
　（％）　　　　（ｋｇ／ｃｍ２）　　　　　　　　比
較例１　　１５　　　　　　　　３−４８　　　　　　
　４８．９　　　　　　　６．１　　　　　合格実施例
１　　１５　　　　　　　　３−５０　　　　　　　４
３．０　　　　　　　７．２　　　　　合格実施例２　
　１５　　　　　　　　３−４８　　　　　　　３５．
２　　　　　　　７．０　　　　　合格実施例３　　１
５　　　　　　　　３−３６　　　　　　　３０．１　
　　　　　　６．８　　　　　合格比較例２　　１５　
　　　　　　　３−３０　　　　　　　２４．５　　　
　　　　６．８　　　　　合格

【００３１】試験方法： （１）見掛終結時間、ヌレ強度：ＪＩＳ　Ｒ　９１１２
に準じる。 （２）流動性：ＪＩＳ　Ａ　１１０９に規定するフロー
コーンを平板ガラス上において、ミキサーから排出する
スラリーを受取り表面を均してから、フローコーンを真
上に引き抜きガラス板上のスラリーの広がり直径をセン
チメートル単位で読み取る。 （３）接着性：平板ガラス上に２５×３０ｃｍの石膏ボ
ード用板紙を置き、その上にミキサー排出スラリーを流
し込み、更にその上に同寸法のボード用板紙を置いてそ
れらの上から平板ガラスで静かに押さえ込み約９ｍｍ厚
さの生ボードを作った。この生ボードを約２０℃の大気
中で１時間養生し、気流循環式乾燥器で生ボードの表面
温度を９３℃で２５分間加熱した後、４５℃で恒量とな
るまで乾燥して乾燥ボードを得た。このボードをＪＩＳ
　Ａ　６９０１　の６．４セッコウと被覆材の接着性試
験に準じて試験する。 （４）蒸発水量：１６０ｃｃのポリ容器にミキサー排出
スラリーを採取し、４５℃で乾燥し、乾燥前後の重量か
ら次式にて計算する。 蒸発水量（％）＝｛（乾燥前重量）−（乾燥後重量）｝
×１００／（乾燥後重量）

【００３２】このように特殊
半水石膏は、特殊α型半水石膏の混合比率に応じて蒸発
量が減少し、かつ凝結速度が速いから硬化促進剤使用量
がゼロあるいは少なく強度の低下もない。

【００３３】実施例ＩＩ タイ産天然石膏をボールミルで粉砕して平均粒径＝６３
μｍの元原料二水石膏を得た。これを６８０リットルの
オートクレーブで連続式加圧水溶液法により、半水化し
、ボールミルで粉砕・乾燥して化合水が７．３１％、ブ
レーン比表面積が３５３０ｃｍ２の特殊α型半水石膏を
得た。

【００３４】ただし、半水化条件は反応温度＝１２５℃
、反応時間（平均滞留時間）＝１７．４分、原料スラリ
ー濃度＝２５重量％、媒晶剤＝コハク酸ナトリウム、媒
晶剤濃度＝２００ｐｐｍ、原料スラリー送入量＝２．３
５ｍ３／時間である。

【００３５】この特殊α型半水石膏と現業のボード用焼
石膏を用いて現業ボードラインで下記の条件で９ｍｍ×
９１０ｍｍ×１８２０ｍｍの試作の石膏ボードを製造し
た。 成形ベルト速度；５０ｍ／分（生産速度＝１６５０枚／
時間） ボード乾燥機内送り速度；１．７１ｍ／分配合 α型半水石膏送入量；７．２トン／時間ボード用焼石膏
送入量；７．２トン／時間酸化デンプン送入量；１００
ｋｇ／時間混練水送入量；７．７９ｍ３／時間、泡液送
入量；０．８５ｍ３／時間、空気送入量；５．８Ｎｍ３
／時間、マイティー送入量；６ｋｇ／時間、硫酸カリ送
入量；７ｋｇ／時間 （註）１．泡液；エマールＤ−３−Ｄ［（株）花王製］
、混練時には泡液と空気を発泡器にて泡密度が１１０ｇ
／リットルの泡沫としてピンミキサーに送入した。 ２．硫酸カリ；農業用硫酸カリ（三井物産扱）３．デン
プン；酸化デンプン［王子コーンスターチ（株）製］ ４．減水剤；マイティーＧ１５０［（株）花王製］、減
水剤量は、原液の２倍希釈液量である。 ５．ボード用焼石膏；日本石膏ボード（株）Ｂ工場製

【
００３６】この試作石膏ボードは、ＪＩＳ　Ａ　６９０
１せっこうボードに適合した。なお、従来の焼石膏を用
いて本ボードラインにおいて同一生産速度で製造する場
合、石膏スラリーの適正な流動性を得るために、混練水
送入量＋泡液送入量を１０．１ｍ３／時間に増やす必要
があった。 従って、乾燥機内送り速度は１．３３ｍ／分となった。 また、硫酸カリ送入量は１４ｋｇ／時間であった。

【００３７】石膏ボード製造装置の能力は前述のように
乾燥機の蒸発能力で決められる。石膏ボードの現有製造
装置は焼石膏を使用しているので通常の混練水量は半水
石膏１００重量部当たり約７０重量部であり、乾燥工程
における蒸発水量（余剰水）は約５０重量部である。即
ち、乾燥機の蒸発能力が５０トン−Ｈ２０／時間とすれ
ば半水石膏処理量は１００トン／時間であり、石膏ボー
ド生産速度は１２ｍｍ×９１０ｍｍ×１８２０ｍｍの石
膏ボード換算で約８３００枚／時間である。

【００３８】これに対して本発明の半水石膏を使用する
と、混練水量及び蒸発水量は本発明のα型半水石膏の混
合比率に反比例するから例えば混合比率が５０％の本発
明の半水石膏を使用した場合、混練水量は半水石膏１０
０重量部当たり約５６重量部であり、蒸気水量は約３７
重量部である。従って、乾燥熱量原単位は約３０％の低
減になると同時に生産速度は蒸発水量にほぼ反比例する
から約１００００枚／時間となり、約１．３倍の増産が
可能である。なお、生産速度が向上すると、半水石膏の
凝結水和速度を速くする必要があるが、本発明の半水石
膏は通常に使用されている焼石膏より速いからいろいろ
な弊害を合わせもつ硬化促進剤を余分に使用することな
く、生産速度（成形ベルトコンベアー速度）を速くする
ことが可能となる。

【００３９】

【発明の効果】このように本発明によれば現有製造設備
によって燃料原単位を低減し、生産性を向上することが
できる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　石膏ボードの製造方法において、ボー
   ド用焼石膏と、加圧水溶液法あるいは加圧水蒸気法によ
   り得られるα型半水石膏であって化合水値が７．０〜８
   ．５％である特殊α型半水石膏を混合して使用すること
   を特徴とする石膏ボードの製造方法。