JPH05105544A - 石膏発泡体の製造方法及び石膏発泡体用組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】軽量で優れた防火性を有する新規な石膏発泡体
の製造方法を提供すること。 【構成】炭酸カルシウムに硫酸又はその金属塩類を添加
し、次いで無水石膏を加え、上記添加によって発生する
炭酸ガスにより発泡を行ないながら水と共に混練した
後、副生する二水石膏によって石膏を硬化させることを
特徴とする石膏発泡体の製造方法

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、石膏発泡体の製造方法
と石膏発泡体用組成物に関する。

【０００２】

【従来技術とその問題点】一般に建築材料として利用さ
れている発泡体にはポリスチレンフォーム、硬質ウレタ
ンフォーム等の有機質系のものがある。これに対し無機
質系のものとしては石膏、セメント等の無機質系結合材
に泡を導入して発泡体としたものが用いられており、こ
の場合の発泡体の製造技術としては金属アルミニウムと
アルカリとの反応により発生する水素ガスを利用するも
の、タンパク質系の泡をプレフォーム法で利用するも
の、界面活性剤を用いて混練時のエントラップドエアー
を利用するもの等がある。

【０００３】しかしながら、上記有機質系発泡体は発泡
倍率が大きく、断熱性に優れているという長所を有する
反面、著しく防火性に劣るという致命的な欠点をもつ。
一方、上記無機質系発泡体のうち、水素ガスを利用する
ものでは添加する金属アルミニウム自体が軽量であり、
且つ通常の添加量が僅かであるために均一に分散・混合
するのが困難であり、しかもセメントのアルカリ性で反
応するので配合条件によって発泡の分布、発泡量等にバ
ラツキが生じ、結果として一定品質の製品が得ることが
困難となる。また、タンパク質系の泡を利用するもので
は泡導入に手間がかかり、界面活性剤を用いるものでは
導入空気量に物理的限界があり、それ故に熱伝導率及び
軽量という点に劣り、いずれの方法においても好適な発
泡剤を得ることはできない。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、軽量で
優れた防火性を有する新規な石膏発泡体の製造方法を提
供すること、並びに斯かる発泡体を得るための石膏発泡
体用組成物を提供することにある。

【０００５】本発明者らは、上記の如き従来技術の問題
点に鑑み鋭意研究を重ねた結果、炭酸カルシウムに硫酸
又はその金属塩類を加え、更に無水石膏等を混練してな
る組成物から得られる発泡体が上記問題を解消できるこ
とを見出し、本発明を完成するに至った。

【０００６】即ち本発明は、（１）炭酸カルシウムに硫
酸又はその金属塩類を添加し、次いで無水石膏を加え、
上記添加によって発生する炭酸ガスにより発泡を行ない
ながら水と共に混練した後、副生する二水石膏によって
石膏を硬化させることを特徴とする石膏発泡体の製造方
法、並びに（２）炭酸カルシウムに対して硫酸又はその
金属塩類をＳＯ₄ ^2-当量換算で１〜１．２倍量を添加
し、次いで該炭酸カルシウムに対して無水石膏を重量比
で２０〜２００倍量を加え、上記添加によって発生する
炭酸ガスにより発泡を行ないながら水と共に混練されて
いることを特徴とする石膏発泡体用組成物に係るもので
ある。

【０００７】以下、本発明の石膏発泡体の製造方法につ
いて詳細に説明する。

【０００８】本発明の石膏発泡体は、炭酸カルシウムに
硫酸又はその金属塩類を添加し、次いで無水石膏を加
え、上記炭酸カルシウムと硫酸又はその金属塩類との反
応によって発生する炭酸ガスにより発泡を行ないながら
水と共に混練した後、上記反応で副生する二水石膏によ
って石膏を硬化させることにより得られる。この場合、
上記二水石膏は、無水石膏の水和反応にも関与し、無水
石膏が二水石膏に移る際の結晶核即ち硬化促進剤として
作用する。また、炭酸カルシウムに硫酸又はその金属塩
類を添加する前に無水石膏を混合すると、炭酸カルシウ
ムと硫酸又はその金属塩類との反応が充分に進まず、炭
酸ガスの発生が悪くなり、発泡量が低下するので好まし
くない。

【０００９】上記の製造方法で使用する炭酸カルシウム
としては、工業用に製造される炭酸カルシウムのほか、
天然の寒水石、石灰石微粉末等を用いることができる。

【００１０】硫酸又はその金属塩類は、上記炭酸カルシ
ウムと反応し、泡として導入するための炭酸ガスを発生
させる働きをもつ。また、他方の働きとしてはカルシウ
ムと硫酸イオンにより石膏を生成し、水和を促進させ、
強度発現を促す。上記金属塩類としては、例えば硫酸第
１鉄、硫酸アルミニウム、硫酸第１コバルト、硫酸ニッ
ケル等を挙げることができる。その配合量は炭酸カルシ
ウムに対してＳＯ₄ ^2-当量換算で１〜１．２倍量加える
のが好ましい。この量が１倍より少ない場合には未反応
の炭酸カルシウムが反応後にも残り、泡導入に充分に寄
与せず、単に骨材又はフィラー成分としての役割しか果
たさなくなる。また１．２倍を超える場合には過剰の硫
酸又はその金属塩類が無水石膏に直接作用することによ
り急結するおそれがあるので好ましくない。

【００１１】無水石膏としては、結晶学的にII型無水石
膏に属するものであれば特に限定されることなく、例え
ば天然無水石膏、フッ酸無水石膏、空気中３００〜８０
０℃で焼成される無水石膏等が例示できる。この配合量
は炭酸カルシウム１０重量部に対して重量比で２０〜２
００倍量とするのが好ましい。２０倍量を下回る場合に
は泡導入量が過剰となり、強度の低下を引き起こし、２
００倍量を上回る場合には発泡量が少なくなり、熱伝導
率や軽量化という点で好ましくない。

【００１２】水は、上記成分と下記に示す添加剤からな
る混合物１００重量部に対して通常１０〜４０重量部程
度を攪拌しながら添加・混合すれば良い。

【００１３】尚、通常用いられている硬化促進剤及び粘
度調整剤を上記無水石膏に予め配合しておくことが好ま
しい。一般に無水石膏はそれだけでは水和硬化性が弱い
ので、これを改善する目的で硬化促進剤を用いる。この
ような硬化促進剤として例えば硫酸カリウム、硫酸ナト
リウム等の公知の硫酸アルカリ塩を使用できる。この配
合量は無水石膏に対して通常０．５〜３．５重量％程度
とする。３．５重量％を上回ると塩類の析出に伴う劣化
現象が現れ、得られる硬化体の安定性を阻害する。一
方、０．５重量％未満では充分な効果が得られない。

【００１４】また、粘度調整剤を添加すると発生する空
気（炭酸ガス）の気泡内から外部への分散を好適に防
ぎ、気泡の安定化を図ることができる。このような粘度
調整剤としては例えばカゼイン、ゼラチン等の蛋白質系
増粘剤、メチルセルローズ、ヒドロキシメチルセルロー
ズ、ヒドロキシエチルセルローズ、ヒドロキシプロピル
メチルセルローズ等のセルローズ誘導体、ポリビニルア
ルコール、ポリアクリル酸塩、ポリエチレンオキサイド
等の水溶性ポリマー等の粘度調整剤として公知のものが
使用できる。この配合量は無水石膏に対して通常０．０
１〜０．３重量％程度とすることが好ましい。上記配合
量が０．３重量％を上回ると凝結が遅れ、強度が低下す
る。一方、０．０１重量％を下回ると充分な効果が得ら
れないので好ましくない。

【００１５】本発明の発泡体においては骨材を特に使用
する必要はないが、必要に応じて硬化促進剤及び粘度調
整剤を含む無水石膏１００重量部に対して５０重量部以
下で使用する。５０重量部を上回ると強度が低下するの
で好ましくない。上記骨材としては、例えば川砂、海
砂、珪砂等が使用でき、特に軽量化を図る場合には真珠
岩、黒曜岩、松脂石等の酸性火山石を焼成したパーライ
ト類、ひる石及びシラスを焼成した焼成ひる石及びシラ
スバルーン等を使用するのが良い。また増量材としてフ
ライアッシュ、シリカ質材（シリカフューム、シリカフ
ラワー等）、珪石粉等を硬化促進剤及び粘度調整剤を含
む無水石膏１００重量部に対して５０重量部以下で用い
ても良い。この配合量が５０重量部を超える場合には低
強度となるので好ましくない。

【００１６】また、本発明においては用途に応じて各種
作業性改良材を使用することができる。流動性を付与す
るための作業性改良材としてはメラミンスルホン酸塩
系、ナフタレンスルホン酸塩系、リグニンスルホン酸塩
系等のセメント分散剤を使用する。だれ防止の作業性改
良材としてはポリアクリル、ポリエチレン、ポリプロピ
ル、ポリ塩化ビニル、ポリアミド等からなる合成繊維類
の短繊維、或いはわらすさ、紙すさ、麻すさ、無機質繊
維すさ等の各種すさ類等が使用できる。その使用量は硬
化促進剤及び粘度調整剤を含む無水石膏１００重量部に
対して１０重量部以下とする。１０重量部を超える場合
には強度の低下が起こるので好ましくない。 本発明の
発泡体の曲げ強度及び引張り強度や耐水性の向上を目的
としてポリマーラテックスを配合しても良い。このポリ
マーラテックスとしては、ゴム系ラテックス、アクリル
系ラテックス、酢酸ビニル系ラテックス、塩素含有ビニ
ルポリマー系ラテックス系が挙げられる。その使用量は
硬化促進剤及び粘度調整剤を含む無水石膏１００重量部
に対して５重量部以下とする。５重量部を超える場合に
は発泡体の防火性能が損なわれるので好ましくない。

【００１７】さらに本発明においては必要に応じ表面を
着色するために顔料を配合することができる。この場合
に使用できる顔料としては通常使用されている無機顔料
がそのまま使用でき、具体的にはベンガラ（赤色）、各
種合成酸化鉄（赤色、橙色、黄色、黒色等）、酸化クロ
ム（緑色）、セメントグリーン（緑）、群青（青色）、
フタロシアニンブルー（青）、マルーンベンガラ（紫
色）、カーボンブラック等が挙げられる。その使用量は
硬化促進剤及び粘度調整剤を含む無水石膏１００重量部
に対して１０重量部以下とする。１０重量部を超える場
合には強度が低下し、硬化体表面にエフロレッセンスが
発生し易くなり、ひび割れや風化が惹き起こされるので
好ましくない。

【００１８】本発明の石膏発泡体用組成物は、上記の各
成分を配合して得られる混練物である。即ち、炭酸カル
シウムに対して硫酸又はその金属塩類をＳＯ₄ ^2-当量換
算で１〜１．２倍量を添加し、次いで該炭酸カルシウム
に対して無水石膏を重量比で２〜２０倍量と必要に応じ
て上記各種添加剤を混合し、炭酸カルシウムと硫酸又は
その金属塩類との反応によって発生する炭酸ガスにより
発泡を行ないながら水と共に混練すれば得られる。混練
物として得られた上記石膏発泡体用組成物は、常温で放
置すれば硬化がはじまり、本発明の石膏発泡体となる。
また、この場合に添加する水は、上記各種添加剤を含む
上記混合物１００重量部に対して通常１０〜４０重量部
程度とする。

【００１９】上記石膏発泡体用組成物の使用に際して
は、コンクリート等の建築構造物の内壁に吹き付けて、
適宜に作業現場で発泡させ、内断熱材として利用した
り、或いは型枠に流し込み、硬化させて成形体とするこ
とにより石膏発泡体パネル等の二次製品として利用する
こともできる。

【００２０】

【発明の効果】本発明の製造方法で得られる石膏発泡体
は、無水石膏を主成分とし、水和反応で生成する二水石
膏により優れた防火性を有する。しかも、炭酸カルシウ
ムを原料に用いているので従来の界面活性剤を利用する
発泡技術等に比して高い泡導入性能（発泡量）を実現で
き、結果として得られる発泡体の軽量化及び熱伝導率の
低減を図ることができ、断熱材等の各種建材に最適なも
のである。

【００２１】また、その製造方法において製造工程中に
生成する炭酸ガスをそのまま発泡に利用するので、別途
に泡を導入する手間が省け、作業現場等で容易に調製で
き、操作性に優れ効率良く製造することができる。ま
た、炭酸カルシウム自体の比重が無水石膏とほぼ同じで
あるのでこれらを均一に混合することが可能であり、製
品として一定品質の優れた石膏発泡体を得ることができ
る。

【００２２】

【実施例】以下、実施例及び比較例を示し、本発明を更
に詳しく説明する。

【００２３】実施例１〜５ 下記第１表に示す配合量の成分を用い、本発明の石膏発
泡体用組成物をそれぞれ調製し、硬化させて得られた石
膏発泡体の物性（比重、熱伝導率、曲げ強度及び圧縮強
度）について調べた。その結果を第１表に示す。

【００２４】尚、実施例１〜５では、無水石膏１００重
量部に対して硬化促進剤２．５重量部及び粘度調整剤
０．０５重量部を配合したものを用いた。

【００２５】

【表１】

【００２６】比較例１〜４ 比較例として下記第２表に示す配合により石膏発泡体組
成物を調製し、硬化させて得られた石膏発泡体の物性
（比重、熱伝導率、曲げ強度及び圧縮強度）を調べた。
その結果を第２表に示す。

【００２７】

【表２】

【００２８】以上の結果より、本発明の製造方法による
石膏発泡体は、比重、熱伝導率、曲げ強度及び圧縮強度
がバランス良く備えられており、優れた効果を発揮して
いることがわかる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炭酸カルシウムに硫酸又はその金属塩類を
   添加し、次いで無水石膏を加え、上記添加によって発生
   する炭酸ガスにより発泡を行ないながら水と共に混練し
   た後、副生する二水石膏によって石膏を硬化させること
   を特徴とする石膏発泡体の製造方法。
2. 【請求項２】炭酸カルシウムに対して硫酸又はその金属
   塩類をＳＯ₄ ^2-当量換算で１〜１．２倍量を添加し、次
   いで該炭酸カルシウムに対して無水石膏を重量比で２０
   〜２００倍量を加え、上記添加によって発生する炭酸ガ
   スにより発泡を行ないながら水と共に混練されているこ
   とを特徴とする石膏発泡体用組成物。