JPH0520377B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は曲面加工性に優れた不燃性無機建材の
製造方法に関する。 一般に広く使用されている石膏板とは異なつて
表面が紙でカバーされていない石膏板からなる不
燃性無機建材の製造方法については、既に、焼石
膏と繊維等とを所定の割合で水と混合し抄造法に
より製造する方法が知られている（特公昭57−
49004号）。又、本発明者らは、先に、石膏板をよ
り経済的に製造する方法として、従来石膏製品の
原料としては欠点があつて使用できないとされて
いた二水石膏を積極的に利用してしかも優れた寸
法安定性を有する石膏板を円滑能率的に得られる
製造技術を確立し、二水石膏の有する安価で資源
として豊富な利点を活かした経済的に有利な石膏
板の製造方法を提案した（特願昭59−25587号）。 一方、日本国内に豊富に存在する石灰石を粉砕
する事により得られる炭酸カルシウム粉末は、安
価で化学的、熱的に安定な物質であるが、その建
材への利用は、ポルトランドセメントや珪酸カル
シウム板のように、熱的処理を加えて化学反応を
起こさせて製品化する方法によつてなされてお
り、炭酸カルシウム粉末そのもので利用されてい
る例は殆んどない。 本発明者らは、石膏板が水に濡れると比較的変
形し易くなる性質を更に高めた曲面加工性に優れ
た不燃性無機質建材を製造する方法を提供するこ
とを目的に検討した結果、少なくとも水和性石膏
を含んで二水石膏も混合されていても良い石膏粉
末と、炭酸カルシウム粉末と、セルローズ繊維を
含む繊維等とを、水と共に混合し、成形、硬化、
乾燥して得られる無機質板は、曲面加工性に著し
く優れている上、不燃性は元より、曲げ強度、耐
衝撃強度、寸法安定性に優れた無機建材である事
を見出して本発明を完成した。 本発明は下記の主要構成を有する。 水和性石膏を少なくとも50重量％含有する石膏
粉末55〜90重量部及び炭酸カルシウム粉末10〜45
重量部よりなる100重量部の無機粉末と、セルロ
ーズ繊維を含む繊維２〜30重量部と、上記水和性
石膏に対し外割で0.1〜2.0重量％の凝結遅延剤
と、水とよりなる混合物を、該水和性石膏が水和
する以前に所定形状に成形し、其の後硬化乾燥す
ることを特徴とする不燃性無機建材の製造方法。 本発明の構成と効果につき以下に詳述する。 本発明の方法に係る原料的特徴は、水和性石膏
を少なくとも50重量％含有する石膏粉末55〜90重
量部及び炭酸カルシウム粉末10〜45重量部よりな
る100重量部の無機粉末を使用することにある。
使用する水和性石膏としては、二水石膏を公知の
方法で加熱処理して得られるα型半水石膏、β型
半水石膏若しくは可溶性無水石膏のいずれか１種
若しくは２種以上の混合物である。使用する水和
性石膏の粉末度は、好ましくはブレーン比表面積
値で5000cm²／ｇ以下である。 この値を著しく超えるような細かい粉末度のも
のは、本発明に係る前述の混合物からの成形品の
硬化時間が不都合に短縮される傾向を生じこれを
是正するために凝結遅延剤の添加量が増大し好ま
しくない。 逆に該粉末度が粗すぎる場合は、得られる硬化
体すなわち石膏板の強度が低下する。従つて、該
粉末度は、最大粒径として500μ以下であり、か
つ、ブレーン比表面積値が1000cm²／ｇ以上である
ことが好ましい。なお、本発明に係る成形方法と
して抄造法を採用する場合は、該比表面積値は、
5000cm²／ｇ以下であることが好ましい。何故なら
使用された水和性石膏粉末の水中への逸失を最
小限に止めることが可能となるからである。 本発明において石膏粉末の一部に二水石膏を使
用することが好ましい。この二水石膏の使用は、
製品のコストを低減するのみでなく、得られた製
品の寸法安定性（吸水寸法変化率）を大幅に改善
し、更に製品の曲面加工性をも改善する。例えば
石膏粉末の全量に水和性石膏を使用した場合に比
べ、水和性石膏の内割で20重量％に相当する部分
を二水石膏に置き換えた場合は、JIS Ａ 5418に
定められた吸水による長さ変化率は約1/2に減少
する。又、通常の抄造法によつて本発明を実施す
る場合、石膏粉末の一部に二水石膏を使用すると
スラリーの過性が向上し、より円滑且つ能率的
に製造出来る。二水石膏の使用量は石膏粉末の内
割で10重量％以上が上記諸効果を十分発揮させる
上で望ましい。又二水石膏の使用量が二水石膏と
炭酸カルシウムとの合計量の内割で45重量％を越
えると製品の曲げ強度が低下するため好ましくな
い。 二水石膏についてはその粒径が500μ以下であ
れば、その出所又は製法の如何を問わない。周知
のように工業原料としての二水石膏には、天然品
の外に多種類の化学石膏（副産石膏）が在る。そ
れらは例えば、排煙脱硫石膏、りん酸石膏、製塩
石膏、チタン石膏およびフツ酸石膏である。塊状
品例えば天然石膏は、上述の粒度まで粉砕する必
要があり、その点で他の化学石膏の方が利用し易
い。その反面、該二水石膏は、その粉末度が過度
に細かくなると共存する水和性石膏（半水石膏お
よび／または可溶性無水石膏）の凝結を著しく促
進する。これを防止するため石膏板製造用混合物
に添加すべき凝結遅延剤の量を増加しなくてはな
らないという不利が在る。したがつて、該二水石
膏の粉末度は、ブレーン比表面積値で5000cm²／ｇ
以下であることが好ましい。 本発明で使用する炭酸カルシウム粉末としては
重質炭酸カルシウムまたは沈降性炭酸カルシウム
いずれでも良く、特に種類は問わない。CaCO₃
純度は95重量％程度以上であれば十分で、若干の
MgCO₃，SiO₂，Al₂O₃，Fe₂O₃等が含まれていて
も支障はない。炭酸カルシウム粉末の好ましい粒
度範囲は149μふるい通過分が90重量％以上、平
均粒径で0.5〜15μの範囲である。粒子が余り粗い
と充填性が低下し、又余り微細であると抄造時に
水性が低下したり水への洩れが増加したりす
るため、いずれも好ましくない。炭酸カルシウム
粉末の曲面加工性改善寄与の作用機構は不明確で
あるが、結果としては炭酸カルシウム以外の無機
粉末ではこのような効果は得られず、石膏と炭酸
カルシウムとの間の固有の関係に起因すると思わ
れる。又、炭酸カルシウム粉末の使用は、得られ
る無機建材の中性化にも寄与し、釘、ビス等の金
属物の錆発生を緩和する効果もある。 炭酸カルシウムの使用量は、石膏粉末と炭酸カ
ルシウム粉末との合量に対する内割重量割合で10
〜45重量部である。10重量部未満では本発明の目
的とする曲面加工性の改善に明確な効果が認めら
れず、又45重量部を越えると本発明の製品の強度
が著しく低下する。製品の曲面加工性及び強度の
両面から、炭酸カルシウム粉末のより好ましい使
用量範囲は石膏粉末と炭酸カルシウム粉末との合
量に対する内割重量割合で20〜40重量部である。 本発明に使用する繊維には少なくともセルロー
ズ繊維が含まれていなければならない。本発明の
目的である曲面加工性に優れた不燃性無機建材を
得るためには少なくともセルローズ繊維を含む繊
維を使用することが不可欠であり、該繊維の使用
量は前記無機粉末1000重量部に対し２〜30重量部
である。この使用量が２重量部未満では本発明の
諸効果が不充分にしか得られず、30重量部を超え
て使用してもその割に効果は増大しないから経済
的でなく、却つて一部の物性については低下する
恐れがある。セルローズ繊維の使用量が少ないと
製品の曲面加工性が低下するし、多過ぎると不燃
性でなくなるため、使用量の好ましい範囲は無機
粉末100重量部に対して２〜７重量部である。セ
ルローズ繊維としては故紙パルプ等通常のパルプ
繊維であればその種類の如何を問わないが、繊維
長の長いパルプ（例えばマツクネツト試験機によ
る14メツシユ残分が20％以上あるようなもの）を
用いる事が好ましい。セルロース繊維以外の繊維
としては、石綿、ガラス繊維のような無機質繊
維、またビニロン、ポリプロピレン繊維、ポリア
ミド繊維のような有機質繊維のいずれも使用出来
るが、有機質繊維の使用量は、製品の不燃性を一
層確実にするためには無機粉末100重量部に対し
てセルローズ繊維をも含んだ重量として７重量部
以下であることが好ましい。 本発明に係る前述の混合物に使用する水量は、
限定されず、また、成形方法によつて異なる。し
かしながら、水以外の該混合物量に対して15〜
2500重量％混合することにより成形し易い該混合
物が得られる。必要な最小限の水量は、水和性石
膏が完全に水和するのに必要な水量である。 本発明に使用する石膏の凝結遅延剤は、グリセ
リン、アルコール、リン酸塩、カルボン酸、オキ
シカルボン酸若しくはそれらの塩類およびアミノ
酸誘導体等公知の物質のいずれも使用できる。ま
た、石膏粉末中の一部に二水石膏を積極的に配合
する場合にあつては、少量の添加で凝結遅延効
果が大であり、得られる硬化体の強度を低下さ
せないという条件を満足させる必要がある。以上
の見地から、本発明者等が見出した最善の遅延剤
は、酒石酸、その金属塩、またはより好ましくは
それらの一以上と特定のアミノ酸誘導体（アミノ
酸のホルマリン縮合物）との組合せである。上記
アミノ酸金属塩用の金属としてはアルカリ金属が
好ましい。 凝結遅延財の使用量は、本発明の方法の目的と
する無機建材の成形方法によつて異なるが標準的
には、使用する水和性石膏に対し外割で0.1〜2.0
重量％、すなわち水和性石膏100重量部に対して
0.1〜２重量部を必要とする。0.1重量部未満で
は、凝結遅延効果を発現できず２重量部を超える
と硬化体の強度を低下させる。 上述のように製造された混合物を用いて無機建
材を製造する成形方法としては、流し込み、脱
水、加圧圧縮若しくは抄造等公知のいずれの成形
方法も利用できる。しかしながら、いずれの成形
方法を採用する場合も、前記混合物中の水和性石
膏が水和する以前に成形しなければならない。若
しも該混合物中の水和性石膏が水和した後に成形
を行うと得られる硬化体の強度は激減し、実用的
強度を保持する製品を得ることができない。同様
の理由で若し該成形工程の一部に加圧圧縮工程が
含まれる場合は、原料混合物中の水和性石膏が水
和する以前に該工程を終了しなければならない。
該加圧時の圧力は、10〜500Kg／cm²で実施する必
要がある。特に前述の混合物について50Kg／cm²以
上の圧力で圧縮成型した不燃性無機建材は、炭酸
カルシウムを配合しているにも拘わらず、石膏粉
末として水和性石膏のみを使用して得られた物に
比較して殆ど強度的に劣らないものを得ることが
できる。 本発明の方法においては、製造工程中で発生す
る流出混合物はそのままの状態で循環して、ま
た、本発明の方法にかかる製品の形態的な不良製
品や整形時の切断端部等の回収品は再度粉砕し
て、それぞれ原料の一部として再使用できる。こ
れらの循環使用や回収使用が可能な理由は、これ
らの再使用原料中の水和性石膏が、水和して二水
石膏に変化しても、これらを原料二水石膏として
扱い本発明に係る原料の配合割合を調整できるた
めであつて、粉末石膏として水和性石膏のみ使用
する従来法からは予測し得ない効果といえる。 本発明の方法においては、目的とする石膏板の
物性を種々改善するため公知の各種の添加材を使
用できる。それらは、例えばウオラストナイト、
マイカ、バーミキユライト、けいそう土若しくは
パーライト等であるが、勿論これ等に限定されな
い。これらの鉱物質の添加量は、本発明に係る原
料混合物中の繊維の使用量の枠内で決定されるこ
とが望ましい。すなわち、該繊維と該鉱物質との
合計量が石膏粉末及び炭酸カルシウム粉末よりな
る無機粉末100重量部に対して2.0〜30重量部の範
囲内で使用することが好結果をもたらす。 本発明の方法は、原料の無機粉末として高価な
水和性石膏のみを使用する必要がなく、その約半
量近くまで安価な炭酸カルシウムを、更に必要に
応じ二水石膏をも併用できるので経済的である。
また、本発明の方法は、特に抄造法に適用した場
合に有利に実施できる。 従来の石膏製品が、僅か数％の二水石膏又は炭
酸カルシウムが原料中に混在していても、製品の
物性が大幅に低下して使用に耐えられなかつたの
に対し、本発明の方法によつて得られた無機建材
は、原料無機粉末の約半量近くまで炭酸カルシウ
ムを使用し、更には二水石膏を併用しても、強度
は僅かに低下するが、その他の物性は殆んど低下
しないばかりでなく、得られる製品は曲面加工性
に著しく優れたものである。すなわち、製品を湿
潤させて曲面状に曲げた場合、厚さ６mmの板では
曲率半径が30cm以下迄板の表面にクラツクを全く
発生させることなく曲げることが出来、更に該板
をそのまま乾燥しても全く変形が起らないと言う
従来の他の無機建材には見られない特性が見出さ
れた。更に、製品中に炭酸カルシウムを存在させ
ることにより、従来の石膏製品の欠点であつた耐
水性及び防錆性に劣る点をも改善することが出来
た。 以上の如く、本発明の方法により、曲面加工性
に優れ、高強度で寸法安定性の良い不燃性無機建
材が低コストで得られるようになり、不燃性耐火
性の内壁材としては勿論、曲面加工を必要とする
各種建築材料として広く利用することが可能とな
つた。 以下、抄造法その他の製造法による実施例、比
較例を示す。得られた無機建材の物性に関する試
験法としては下記の方法を採用した。 曲げ強度及びたわみ：JIS Ａ 5418（石綿セメン
トけい酸カルシウム板） 衝撃強度：JIS Ｃ 2210（電気絶縁用石綿セメン
ト板） 寸法変化率：JIS Ａ 5418（吸水による長さ変化
率） 加熱収縮率：JIS Ａ 9510（けい酸カルシウム保
温材）に準ずる。但し、加熱条件は850℃２時
間加熱 不燃性：建設省告示1828号 曲げ加工限界：幅910m／ｍ×長さ1820m／ｍの
供試品を浸漬又は散水によつて十分湿らせた
後、抄造方向と直角方向に折り曲げる。その
際、曲げた外側部分にクラツク、しわ、折れが
発生しない所まで最大限に曲げたときの曲率半
径。 使用原料は下記の通りである。 二水石膏：排煙脱硫法で副生した排脱石膏（粒度
は、0.95m／ｍ目篩全通、ブレーン比表面積
1200cm²／ｇ） 水和性石膏：焼石膏市販品 石綿：石綿を解砕したもの 故紙パルプ：新聞故紙パルプ ガラス繊維：Ｅガラス切断品、長さ1/2インチ 酒石酸：市販品 アミノ酸誘導体：パフタードＳ−02〔商品名、味
の素(株)製〕 パルプ：NBKPパルプで、繊維のふるい分け試
験 （Bauer McNett 試験機使用）結果が
下記のもの 10メツシユふるい上……40重量％ 14 〃 〃 ……21 〃 28 〃 〃 ……21 〃 100 〃 〃 ……14 〃 炭酸カルシウム：重炭酸カルシウム粉末 CaCO₃純度 97重量％ 平均粒径3.5μ、pH8.7 実施例１〜５、比較例１〜２ 表−１に各実施例、比較例の原料の配合割合を
示す。この配合割合の数値は、凝結遅延剤である
酒石酸及びアミノ酸誘導体のみ水和性石膏に対す
る外割重量％であり、その他の原料については重
量部（その他の原料の重量部合計が100重量部で
あるから内割重量％と同じ）である。

【表】 上表の各配合割合の混合物に、その固形分重量
の10倍量の水を加えてスラリーとし、このスラリ
ーを紙上に流して均一の厚さに拡げ、吸引脱水
した後、100Kg／cm²の圧力で加圧成形し、引き続
き硬化乾燥させて板状の不燃性無機建材を得た。
この板の曲げ強度及び飽水時のたわみを測定した
結果を図１，図２に示す。尚、板の厚さはいずれ
の実施例、比較例とも6.0±0.2m／ｍに製作した。 図１及び図２から、原料混合物中の炭酸カルシ
ウムの配合割合が増加するに従つて飽水時のたわ
みも増大するが、一方曲げ強度は低下し、結局、
飽水時のたわみが充分に大きく且つ実用上充分な
曲げ強度を有するのは、炭酸カルシウムの配合割
合が10〜40重量％付近（石膏粉末との合計量100
重量部当りに換算してほぼ10〜45重量部に相当）
の場合であることが判る。 実施例６、比較例３ 表−２に実施例６、比較例３の各配合割合を示
す。配合割合の数値の意味は前記と同様である。

【表】 表−２に示す所定量の石綿、Ｅガラス繊維、故
紙パルプ、及び二水石膏を水中でパルパにより充
分解繊した後にミキサーに移し、次いで所定量の
アミノ酸誘導体、酒石酸、炭酸カルシウムを投入
した後、最後に水和性石膏を投入して２〜10分間
混合攪拌してスラリーを造つた。スラリー濃度は
固形分濃度として10重量％に調整した。このよう
にして得られたスラリーを回転式円網シリンダー
により抄き上げ、エンドレスのフエルト上に取り
上げて薄いフイルムを形成させた。このフイルム
を吸引脱水しメーキングロール上に仕上がりの目
標厚さ６mmになるまで積層したものを切断して生
シートを得た。この生シートを、その中に含有さ
れている水和性石膏が水和される以前に100Kg／
cm²の圧力で加圧脱水した後、硬化乾燥させて無機
建材を得た。 このようにして得られた製品について各種性能
試験を行なつた結果を表−３に示す。

【表】

【表】 表−３から、本発明の方法により得られた実施
例６の無機建材は、原料の一部に炭酸カルシウム
と更に二水石膏とを使用したことにより、それら
を全く使用しなかつた比較例３に比べ、曲げ強度
は僅かに劣るものの、たわみ性は良好で特に飽水
時に優れて曲げ加工限界が高く、更に吸水時の寸
法安定性に優れ、衝撃強度も大きいことが分る。

【図面の簡単な説明】

図１及び図２は、それぞれ実施例１〜５、比較
例１〜２で得られた各板状製品の曲げ強度（Kg／
cm²）及び飽水時のたわみ（ｍ／ｍ）の測定結果
を、原料混合物中の炭酸カルシウムの配合割合
（凝結遅延剤を除く部分における重量％）に対し
てプロツトしたグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水和性石膏を少なくとも50重量％含有する石
   膏粉末55〜90重量部及び炭酸カルシウム粉末10〜
   45重量部よりなる100重量部の無機粉末と、セル
   ローズ繊維を含む繊維２〜30重量部と、上記水和
   性石膏に対し外割で0.1〜2.0重量％の凝結遅延剤
   と、水よりなる混合物を、該水和性石膏が水和す
   る以前に所定形状に成形し、其の後硬化乾燥する
   ことを特徴とする不燃性無機建材の製造方法。 ２ 石膏粉末として水和性石膏と二水石膏とより
   なるものを使用する特許請求の範囲第１項に記載
   の方法。 ３ セルローズ繊維２〜７重量部を含む繊維２〜
   30重量部を使用する特許請求の範囲第１項に記載
   の方法。