JPH05310456A - 製紙パルプスラッジを用いた高強度建材用石膏ボードの製造方法 - Google Patents

製紙パルプスラッジを用いた高強度建材用石膏ボードの製造方法

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JPH05310456A
JPH05310456A JP4637492A JP4637492A JPH05310456A JP H05310456 A JPH05310456 A JP H05310456A JP 4637492 A JP4637492 A JP 4637492A JP 4637492 A JP4637492 A JP 4637492A JP H05310456 A JPH05310456 A JP H05310456A
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    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製紙パルプスラッジの再活用の手段として高
強度建材用パルプスラッジ石膏ボードの製造方法の確
立。 【構成】 製紙パルプスラッジ(20〜150μmの繊
維質と抄紙の際に用いた0.5〜10μmのクレイ等の
集合体。40〜60%の付着水を含有)と石膏とを混合
しそして加圧成型して建材用石膏ボードを製造する際、
製紙パルプスラッジの含水微細繊維と石膏との混合をフ
ェニキュラーII(Funicular-II)領域からキャピラリー
(Capillary )領域において剪断力を適用して行う。発
生する瞬間的な剪断力で、パルプスラッジの含水微細繊
維の中の付着水分と石膏の飽和水とが入れ替わり、微細
繊維と半水石膏粒子相互間のメカノケミカル反応によ
り、製紙パルプスラッジ中の微細繊維の中から二水石膏
結晶化を完結せしめ、含水微細繊維の付着水と石膏とを
効率的に反応せしめ、その完全密着をもたらす。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、従来、産業廃棄物とし
て焼却あるいは埋立てにより廃棄処理されていた製紙パ
ルプスラッジの再活用方法に関するものであり、特には
製紙パルプスラッジと石膏とを混合しそして加圧成型す
ることにより、高強度であると共に、寸法安定性に優
れ、釘打ち接着能も優れ、吸音性が高く、熱伝導性が低
い高強度建材用パルプスラッジ石膏ボードの製造方法に
関する。
【0002】
【従来技術】従来、製紙パルプスラッジは埋立て処分さ
れていたが、埋立地の確保が困難となりつつある現在で
はその再活用が重要視されている。その再活用の方法の
一つとして、建材として、特に建材用石膏ボードとして
再生することが提唱されている。製紙パルプスラッジを
用いた建材用石膏ボードの製造方法としては、製紙パル
プスラッジに、グラスウールやセルロース繊維、合成繊
維等の1〜30mmの長繊維質を添加して、石膏と混合
し、加圧成型する建材用ボードの製造方法が提案されて
いた(特開昭50−95320、特開昭50−9532
2等参照)。例えば、特開昭50−95322号は、
紙、パルプ製造工程において派生する微細な有機繊維及
び鉱物質等よりなる排水スラッジに1〜30mmの長繊維
質物質及び石膏を混合し、加圧成型し乾燥することを特
徴とする建材用特殊ボードの製造法を開示している。こ
こでは、スラッジ、石膏及び長繊維物質の最も機能的な
絡合性を得るには、混練−圧搾操作が優れた特性を生み
だし、特に圧搾が絡合性に有用であることを記載してい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この方法は、製紙パル
プスラッジに強化材として長繊維質を添加しこれによっ
て石膏と繊維との絡合性をもたせることにより、成型す
る際の強度向上を画ることを基本とするものである。し
かし、この提唱方法においては、得られた製品におい
て、製紙パルプスラッジ中の微細繊維と復水石膏との結
合力が弱く、膨縮が生じ易く、建材として充分の機能を
発揮しないという致命的な欠点があった。
【0004】本発明の課題は、製紙パルプスラッジの再
活用手段として、従来より高強度であり、しかも寸法安
定性に優れ、釘打ち接着能も優れ、吸音性が高く、熱伝
導性が低い高強度建材用パルプスラッジ石膏ボードの製
造方法を確立することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の提案方法を検討し
た結果、パルプスラッジ石膏ボード製品の強度が弱い理
由は、混練の際の力が不足しており、製紙パルプスラッ
ジの含水微細繊維と半水石膏との接触が不十分でありし
かも復水石膏とパルプスラッジとの空隙が大きいため
に、加圧成型に際しても、製紙パルプスラッジ中の微細
繊維と復水石膏との結合力が弱く、膨縮が生じ易い点に
あることが見出された。本発明者は、長繊維等の補強材
を全く添加せずとも、その混合状態を制御して、瞬間的
剪断力を発生せしめることにより製紙パルプスラッジの
含水微細繊維と石膏とを最接近せしめ、含水微細繊維付
着水と石膏とを効率的に結合させることができ、優れた
特性を有する石膏ボードの製造が可能であることを見出
すに至った。
【0006】この知見に基づいて、本発明は、製紙パル
プスラッジと石膏とを混合しそして加圧成型することに
より建材用石膏ボードを製造する方法において、製紙パ
ルプスラッジの含水微細繊維と石膏との混合をフェニキ
ュラーII(Funicular-II)領域からキャピラリー(Capi
llary )領域において剪断力を適用しつつ実施すること
により、含水微細繊維の付着水と石膏とを効率的に反応
せしめることを特徴とする高強度建材用パルプスラッジ
石膏ボードの製造方法を提供するものである。樹脂及び
(或いは)補強剤を更に添加することもできる。
【0007】
【作用】製紙パルプスラッジの含水微細繊維と半水石膏
との混合物にフェニキュラーII(Funicullav-II )領域
からキャピラリー(Capillary )領域において剪断力を
加えることにより、瞬間的にパルプスラッジの含水微細
繊維の中の付着水分と石膏の飽和水(石膏が溶解し飽和
した溶液、以下同じ)とが入れかわり、しかも、製紙パ
ルプスラッジの微細繊維と半水石膏粒子相互間のメカノ
ケミカル反応により、製紙パルプスラッジ中の微細繊維
の中から二水石膏結晶化を完結せしめ、製紙パルプスラ
ッジ中の微細繊維と復水石膏とが完全に密着し合う。
【0008】
【実施例】製紙パルプスラッジは、微細な20〜150
μm程度の繊維質と抄紙の際に用いた0.5〜10μm
程度のクレイ(タルク)等の集合体である。一般に、4
0〜60%、通常50%程度の付着水を含有している。
固形分組成は、有機質約60%と、無機質としてのクレ
イ、炭酸カルシウム、アルミナ、マグネシヤ、酸化チタ
ン等40%程度とから成っている。参考までに、その一
例の分析例を示すと以下の通りである(サンプルは、灰
色で高分子凝結剤(1〜10ppm)で粒状化、繊維
径:100〜200μm,1000℃灰化): Na:0.12重量%,Ti:0.59重量%,Ca:
11.5重量%,Cu:0.02重量%,Al:12.
5重量%,Fe:0.54重量%,Mg:7.92重量
%,Mn:<0.01重量%,Si:15.1重量%:
水分52.2重量%。
【0009】付着水の大部分は有機質の微細繊維の中に
存在している。そのために、製紙パルプスラッジと石膏
とを混合するとき、通常の混合では、パルプスラッジの
含水微細繊維のすぐ近くまで石膏を近づけることは不可
能である。また、このようにして出来た混合物を圧縮成
型して乾燥固化しても、微細繊維と復水石膏との空隙が
大きく、強い結合力は得難い。
【0010】ところで、固体及び液体の混合操作につい
ては、固体−液体系の充填状態及び流動状態の程度を次
のように5段階に分類して表示する表示方法が学問的に
既に確立されている(例えば、橋本健次「混練技術」産
業技術センター(1978)参照): 固相 液相 気相 状態 (1)ベンデュラー域 連続 不連続 連続 バサバサ (2)フェニキュラー域(I) 連続 連続 連続 バサバサ (3)フェニキュラー域(II) 連続 連続 不連続 バサバサ (4)キャピラリー域 不連続 連続 零 ネバネバ (5)スラリー域 不連続 連続 零 ドロドロ
【0011】混合操作方法からは、各領域に対して次の
ように定義付けされている: (A)混合(狭義での):ベンデュラー域 (B)混練:ベンデュラー域 フェニキュラー域(I) フェニキュラー域(II) (C)捏和:フェニキュラー域(II) キャピラリー域 (D)分散:キャピラリー域 スラリー域
【0012】本発明においては、製紙パルプスラッジと
石膏とを混合する際、製紙パルプスラッジの含水微細繊
維と石膏との混合状態を上に定義されたものとしてのフ
ェニキュラーII(Funicular-II)領域からキャピラリー
(Capillary )領域において剪断力を加えるよう制御す
ることを特徴とする。これにより、発生する瞬間的な剪
断力で、パルプスラッジの含水微細繊維の中の付着水分
と石膏の飽和水とが入れ替わり、かつ、製紙パルプスラ
ッジの微細繊維と半水石膏粒子相互間のメカノケミカル
反応により、製紙パルプスラッジ中の微細繊維の中から
二水石膏結晶化を完結せしめ、製紙パルプスラッジ中の
微細繊維と復水石膏とを完全に密着せしめることがで
き、高強度建材用パルプスラッジ石膏ボードにおいて高
い強度を達成することができる。
【0013】上記の混合作用をもたらす混合機として
は、捏和(ねっか、Kneading)作用を持つ、例えばタン
デンシャル方式、オーバーラップ方式等のニーディング
マシンの使用が好ましい。ニーディングマシンは、2本
の強靭なブレードによるブレード相互間及びブレードと
捏和槽との間に起こる強力な剪断力によって混練・捏和
作用を創出するものであり、ブレードの配列及び形状に
より様々の型式のものが製作されている。特に、タンデ
ンシャル・ニーディングマシンの使用が効果的である。
ブレードの形状には、シグマブレード、マルチケーター
ブレード、Zブレード(シンプレックスブレード)、ダ
ブルナーベンブレード(フィッシュテールブレード)等
がある。いずれにせよ、本発明においては、強力な剪断
作用を発生することのできる混練・捏和機であるならい
ずれも使用することができ、例えば回分式としては、双
腕形(ワーナー式)ニーダ、インターナルミキサ、ポニ
ーミキサ、マラー等を使用でき、また連続式としてはコ
ニーダ、パグミル、ボテータ式ニーダ等を使用できる。
【0014】また、本発明では、石膏は半水石膏が好ま
しいが、二水石膏を用いても、特殊混練する際に、メカ
ノケミカル反応により高圧、高温状態となり、二水石膏
が脱水し、半水石膏化を経るので、半水石膏を混合した
場合と同様となり、差しつかえない。無水石膏の使用も
可能である。
【0015】つぎに、製紙パルプスラッジ(含水率50
%)と半水石膏との混合比は1.0:0.5〜1.0:
1.25が好ましく、1.0:0.75が好適である。
製紙パルプスラッジ石膏ボード中の石膏が多すぎても、
逆にパルプスラッジが多すぎても、強度は低下し、成型
性は悪くなる。
【0016】更に、製紙パルプスラッジ石膏ボードの製
造上の取り扱い、成型性等を考慮すると、メラミン樹
脂、尿素樹脂、酢酸ビニル樹脂、繊維素系樹脂等を含め
て天然樹脂や合成樹脂等を0.5〜5%程度添加するこ
とも有効である。これはまた、耐水性を向上させるのに
有効である。本発明においては、長繊維等の補強材を全
く添加せずとも十分の強度が得られるが、更に一層の強
度を所望する場合には、その添加を妨げるものではな
い。
【0017】加圧成型は、金型その他の型に混練物を充
填し、5〜20kg/cm2の適当な圧力を加えることにより
従来態様で実施される。その後、常温或いは60℃程度
までの昇温下で乾燥することにより製紙パルプスラッジ
石膏ボードが製造される。
【0018】こうして製造された本発明製紙パルプスラ
ッジ石膏ボードは、パルプ、製紙工場よりの産業廃棄物
の有効利用と併せ、従来の建材用石膏ボードに代替する
製紙パルプスラッジ石膏ボードとして、曲げ強度は市販
品の3倍以上、圧縮強度は5倍以上と高く、釘打ち接着
能も優れ、壁材、天井材、屋根下地材等への活用が有望
である。
【0019】(実施例及び比較例)紙製パルプスラッジ
(水分52%、固形分48%:うち有機質55%、無機
質45%)900部、焼石膏(半水石膏)675部をタ
ンデンシャルニーダー(容量3リットル:井上製作所
製)に投入し、混練・捏和を15分間おこない、混練物
を金型に入れ、圧力10kg/cm2 にて加圧成型した。こ
れを取り出し、45℃で24時間乾燥した。厚さ12m
/m、300m/m×300m/mの圧縮成型板を得
た。そのカサ比重、曲げ強度及び圧縮強度特性を市販品
と比較して以下に示す。曲げ試験は、JIS・A140
8に従い、試験体を治具の上に両端部近く2箇所で支持
し、破壊までの最大強度を測定しそして既知の式に従い
曲げ強度を算出した。試験は、試験体作製後3時間常温
中に放置し、45℃の乾燥機に24時間放置し、更に2
日間放置後行なった。圧縮強度も同じ条件後破壊までの
最大強度を横断面積で割ることにより算出した:
【0020】市販品より大幅に改善された強度が得られ
た。また、寸法安定性に優れ、釘打ち接着能も優れてい
た。吸音性及び熱伝導性も建材用途に十分のものであっ
た。
【0021】
【発明の効果】パルプ、製紙工場よりの産業廃棄物の有
効利用と併せ、建材用石膏ボードに代替する高強度の製
紙パルプスラッジ石膏ボードの製造を可能とした。従来
品に比較して、本発明の製紙パルプスラッジ石膏ボード
の曲げ強度は3倍以上そして圧縮強度は5倍以上と高
く、また釘打ち接着能も優れ、寸法安定性に優れ、吸音
性が高く、熱伝導性が低いので、壁材、天井材、屋根下
地材等の様々の建材に使用することが出来る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 製紙パルプスラッジと石膏とを混合しそ
    して加圧成型することにより建材用石膏ボードを製造す
    る方法において、製紙パルプスラッジの含水微細繊維と
    石膏との混合をフェニキュラーII(Funicular-II)領域
    からキャピラリー(Capillary )領域において剪断力を
    適用しつつ実施することにより、含水微細繊維の付着水
    と石膏とを効率的に反応せしめることを特徴とする高強
    度建材用パルプスラッジ石膏ボードの製造方法。
  2. 【請求項2】 樹脂及び(或いは)補強剤を更に添加す
    ることを特徴とする請求項1の高強度建材用パルプスラ
    ッジ石膏ボードの製造方法。
JP4637492A 1992-02-03 1992-02-03 製紙パルプスラッジを用いた高強度建材用石膏ボードの製造方法 Expired - Lifetime JP2920016B2 (ja)

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