JPH06157116A - 繊維補強石膏材の製造方法 - Google Patents

繊維補強石膏材の製造方法

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JPH06157116A
JPH06157116A JP33535192A JP33535192A JPH06157116A JP H06157116 A JPH06157116 A JP H06157116A JP 33535192 A JP33535192 A JP 33535192A JP 33535192 A JP33535192 A JP 33535192A JP H06157116 A JPH06157116 A JP H06157116A
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JP
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pulp
cotton
gypsum
water
ozone
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JP33535192A
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English (en)
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Kazuo Kurihara
和夫 栗原
Naohiro Nishiyama
直洋 西山
Takakiyo Wada
高清 和田
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Nishimatsu Construction Co Ltd
Original Assignee
Nishimatsu Construction Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04Waste materials; Refuse
    • C04B18/18Waste materials; Refuse organic
    • C04B18/24Vegetable refuse, e.g. rice husks, maize-ear refuse; Cellulosic materials, e.g. paper, cork
    • C04B18/241Paper, e.g. waste paper; Paper pulp
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 強度、耐湿性、耐水性、釘打ち性、接合抵
抗の改善を安価に実現できる繊維補強石膏材の製造方法
を提供する。 【構成】 第一工程として、新聞紙のごとき機械パルプ
で構成されている古紙を、無注水で解繊して綿状パルプ
となし、第二工程として、上記綿状パルプにその自重に
対して2倍以上の石膏粉を混入し、第三工程として、上
記綿状パルプと石膏粉との混合物に加水して泥状となし
た後、加圧成形する。また、第二の発明として、上記第
一工程と第二工程との間に綿状パルプをオゾンと接触さ
せ含有リグニンをオゾン酸化させる工程を加える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、繊維補強石膏材の製造
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】石膏は、約21%の結晶水を持ち、壁材
等に使用した場合、火災に対しても結晶水が蒸発するま
では温度上昇を防げる性質があるので、難燃・不燃材料
としての優れた特性を有している。
【0003】また、石膏は従来天然の石膏を使用してい
たが、昭和50年代からは、公害防止装置である排煙脱
硫法の副産物として化学石膏が大量に生成されるように
なり、価格も下がり、さらには輸送費のかさむ地方では
処理に困るところさえあるのが現状で、さらに、広範囲
に利用されることが要望されている。
【0004】しかし、石膏は機械的強度が非常に脆いの
で、その用途が制限されており、また、耐湿性、耐水
性、釘打ち性、接合抵抗が低い等の欠点が知られてい
る。
【0005】そこで、従来,石膏の強度を高めると共に
耐湿性、耐水性、釘打ち性、接合抵抗等を改善する試み
が種々行われており、以下のごときものが提案されてい
る。 先ず、最も一般的なものは、石膏板の表面に紙を貼
付して補強する。 石膏に25%程度のオガクズを骨材として混入して
補強する。 石膏にユリア・メラミン共重合樹脂接着剤を混入し
て補強する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の
の紙を貼付するものは、強度、耐湿性、耐水性、釘打ち
性、接合抵抗の改善は期待できるほどのものでは無く、
運搬中または二次加工中に僅かなな衝撃で割れることも
あり、釘打ちすると釘がきかないばかりか、その衝撃で
割れることもあるという課題を有し、また、木端部は補
強されないため、壁材ととして同一平面に並べて貼付る
といった利用法に置いて接合部の正確な接合が困難とな
る課題を有している。
【0007】また、上記従来のオガクズを使用するも
のは、強度、耐湿性、耐水性、釘打ち性、接合抵抗の改
善に多少の効果をを有するも、なお充分ではなく、さら
改善が要望されているという課題を有している。
【0008】さらに、上記従来ののユリア・メラミン
共重合樹脂接着剤を使用するものは、該合樹脂接着剤の
混入比率を増すことによって、強度等の改善が可能であ
るが、石膏中のユリア・メラミン共重合樹脂接着剤をそ
の硬化温度である150℃まで加熱することが困難で、
また、高価な合樹脂接着剤を使用しなくてはならないの
で製品コストが嵩み、さらには、耐火性を低減してしま
うという課題を有していた。
【0009】そこで本発明は、上記課題を解決すべくな
されたもので、強度、耐湿性、耐水性、釘打ち性、接合
抵抗の改善を安価に実現できる繊維補強石膏材の製造方
法を提供することを目的としたものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的に沿い、先述
特許請求の範囲を要旨とする本発明の構成は前述課題を
解決するために、第一の発明は、第一工程として、新聞
紙のごとき機械パルプで構成されている古紙を、無注水
で解繊して綿状パルプとなし、第二工程として、上記綿
状パルプにその自重に対して2倍以上の石膏粉を混入
し、第三工程として、上記綿状パルプと石膏粉との混合
物に加水して泥状となした後、加圧成形することを特徴
とした技術的手段を講じたものである。
【0011】また、第二の発明の構成は、第一工程とし
て、新聞紙のごとき機械パルプで構成されている古紙
を、無注水で解繊して綿状パルプとなし、第二工程とし
て、上記綿状パルプをオゾンと接触させ含有リグニンを
オゾン酸化し、第三工程として、上記綿状パルプにその
自重に対して2倍以上の石膏粉を混入し、第四工程と
し、上記綿状パルプと石膏粉との混合物に加水して泥状
となした後、加圧成形することを特徴とした技術的手段
を講じたものである。
【0012】
【作用】次ぎに、本発明の作用を説明する。機械パルプ
で構成されている古紙は、セルロースと、ヘミセルロー
スと、リグニンとの三物質が結合したもので、ヘミセル
ロースは繊維間結合に寄与するといわれ、特にペントサ
ン中のキラシンとヘキシザン中のマンナンが高い膠着性
を示すことが知られており、石膏との界面接着性が利用
できる。また、リグニンは繊維状のセルロースとヘミセ
ルロースの表面に付着して、該セルロース及びヘミセル
ロースに剛性、強靭性を付与している。
【0013】したがって、機械パルプで構成されている
古紙を解繊した綿状パルプを石膏中に均一に混入すれ
ば、上記セルロースと、ヘミセルロースと、リグニンと
の三物質の性状により該綿状パルプが補強用の骨材とし
ての作用を呈することになる。
【0014】なお、リグニンは疎水性を有し、石膏材の
耐水性を向上する作用を呈するも、親水性がなく、石膏
との接合面での脆弱性を有することも事実である。しか
し、本発明は、機械パルプ古紙を無注水で解繊して綿状
パルプとなしているため、ヘミセルロースが除去される
ことなく残存する。このヘミセルロースは、前記したご
とく膠着性を有するので石膏との界面接着性を確保で
き、さらに該ヘミセルロースはセルロースより分岐した
状態に突出しているので接触面積を増し石膏との接着性
を増強する作用を呈する。なお、古紙を従来の再生紙の
原料として利用する場合に汎用されているパルパーと称
する水中攪拌式の解繊機で解繊するとほとんどのヘミセ
ルロースは溶出して消失してしまうものである。
【0015】さらに、本発明においては、上記リグニン
の親水性を向上できないかと鋭意研究した結果、リグニ
ンとオゾンとを接触させるとリグニンはオゾン酸化して
反応性が高まる作用を呈することが判明した。リグニン
をオゾンで酸化すると、まず、リグニンの芳香核が解裂
し反応性、親水性が高まり、さらにオゾン酸化が進行す
ると芳香核は分断され低分子化される。そして、綿状パ
ルプとオゾンとを接触させると、オゾンは都合よくリグ
ンを選択的に酸化するが、この選択性は酸化反応当初に
おいてのみであり、リグニンの芳香核を解裂する程度の
反応では極めて高い選択性を有するも、リグニンを低分
子化する程度の反応段階ではパルプをも酸化する傾向を
示し、特にヘミセルロースが先に損傷を受ける。そこ
で、本発明ではオゾンとの接触をリグニンの芳香核が解
裂する程度にとどめ、リグニンの親水性を向上させると
共に、ヘミセルロースを損傷させない程度のオゾン酸化
を利用している。
【0016】
【実施例】次に、本発明の実施例を説明する。先ず本発
明法は、第一工程として、新聞紙のごとき機械パルプで
構成されている古紙を、無注水で解繊して綿状パルプと
なす。
【0017】紙を製造するには、化学パルプ法と機械パ
ルプ法とがあり、化学パルプ法は木材チップをダイジェ
スターという高圧蒸解釜中で、薬品と混合し、高温下の
化学反応によりリグニンを水溶性となした後、水洗し、
含有するリグニンを化学的に除去し(この際、ヘミセル
ロースはほとんど溶出してしまう。)てパルプのみを取
り出し、抄紙したもので上質紙として主に事務用紙に使
用されている。また、機械パルプ法は、リファイナーと
いう装置で木材チップを擦り潰し、リグニンを除去せず
に抄紙し、主に新聞用紙として使用されている。
【0018】そして、本発明ではリグニンで補強された
パルプを再利用とするものであるから上記機械パルプ法
による古紙、すなわち、機械パルプの古紙を回収して利
用した。この種、古紙は回収して、再生紙として利用す
るのが常であるが、再生紙として使用するには機械パル
プ古紙は繊維が化学パルプ古紙より短いのであまり利用
されず、貴重な天然資源を有効に使用しきれないでい
る。
【0019】しかし、この機械パルプの古紙も解繊すれ
ば補強繊維素として充分利用可能であり、本発明では機
械パルプ古紙を乾式で解繊して使用した。この機械パル
プ古紙の乾式での解繊は特公昭42−27021号のご
とき従来公知な粉砕機を解繊機として利用して得る。こ
の粉砕機は図示はしていないが、ホッパーより供送され
る古紙を回転子を収納した解繊機の本体内に導き、該回
転子で古紙を高速回転させる。この回転子は多数の放射
状翼で構成され、本体の内壁に取付けたライナーに該古
紙を衝突させて解繊するようになっており、解繊された
古紙は綿状パルプとなる。
【0020】そして、本発明は、第二工程として、上記
綿状パルプにその自重に対して2倍以上の石膏粉を混入
しする。
【0021】上記綿状パルプと石膏粉との混合比を、重
量比で綿状パルプの自重の2倍以上の石膏粉としたの
は、主に耐火性低下を防ぐためで、これ以上の綿状パル
プの混入は強度向上に大きな影響力はなく、耐火性を極
端に低下させることになるためである。そこで、混合比
を種々変化させて試験したところ、両者の混合比は重量
比で綿状パルプ20に対して石膏粉80前後が最も実用
的であったが、吸音性を向上させる場合は、綿状パルプ
の混合比率を増すことが望ましく、特に耐火性が要求さ
れる場合は綿状パルプの混合率を下げる(実際には重量
比20%程度では、耐火性に何ら支障となることはな
い。)ことが望ましい。
【0022】そして、第三工程として、上記綿状パルプ
と石膏粉との混合物に加水して泥状となした後、加圧成
形する。
【0023】この第三工程は、従来法と異なるものでは
なく、具体例としては、重量比で石膏粉80%と綿状パ
ルプ20%とをバトルミキサーで混合し、注水して泥状
体とし、平面型枠に注入し厚み10mmのスペーサーを
使用して約10Kg/cm2の圧力で圧締したところ、
約20分で完全に固化して厚み10mmの平板状繊維補
強石膏材を得た。
【0024】そこで、本発明法による繊維補強石膏材を
従来品と比較試験したところ「表1」の結果を得た。な
お、対比する市販石膏板Aとしては、厚み10mmで補
強材として25%のオガクズを混入し両面に紙で補強し
たものを、市販石膏板Bとしては、同じく厚み10mm
で補強材として合成樹脂接着剤を重量比で20%混入し
たものを使用した。
【0025】
【表1】
【0026】上記「表1」の結果からも明らかなとお
り、本発明法によって得られるは繊維補強石膏板は、強
度を市販石膏板Aに比較し2割程度向上でき、従来最も
強力な石膏ボードとされている市販石膏板Bにも匹敵す
る強度有し、特に、釘打ち、釘引き抜き抵抗に大きな差
を示すものであった。
【0027】しかし、上記実施例においてもなお強度的
に充分とは言えず、そこで、本願第二の発明はリグニン
の補強材としての欠点である石膏との界面接合の脆弱性
を改善することを試みた。
【0028】第二の発明は、第一工程は上記第一の発明
と同じであるが、第二工程として、上記綿状パルプをオ
ゾンと接触させた。すなわち、本発明では、綿状パルプ
をオゾンと接触させ、綿状パルプに含有しているリグニ
ンを、その芳香核が解裂する程度にオゾン酸化した。
【0029】具体的には、綿状パルプと濃度約5%の高
濃度オゾンガスとを接触させ、含有リグニンをオゾン酸
化処理した。このとき、リグニン量は綿状パルプの全量
の30%(重量比)であり、オゾンはリグニンに対して
約1/2モルが消費された。このオゾン消費量からし
て、前記「作用」の項で説明した「オゾンとの接触をリ
グニンの芳香核が解裂する程度にとどめる」との記述に
準拠して行われ、オゾンの消費がリグニンの分子結合を
分断する反応は確認されず、オゾンの消費はリグニンの
芳香核の解裂とセルロース及びヘミセルロースをわずか
に酸化するに程度であった。すなわち、実際的には、セ
ルロース及びヘミセルロースにまったく影響を与えず
に、リグニンをオゾン酸化することは困難で、多少オゾ
ン酸化反応を必要以上に進行するよう設定したところ、
セルロース及びヘミセルロースは僅かに酸化されたが、
それは綿毛状パルプと石膏との親和性を増す方向に作用
する傾向が認められた。
【0030】そして、第二の発明においては、第三工程
として、上記綿状パルプにその自重に対して2倍以上の
石膏粉を混入し、第四工程として、上記綿状パルプと石
膏粉との混合物に加水して泥状となした後、加圧成形す
るが、この第三工程は第一の発明の第二工程に、第四工
程は第一発明の第三工程に同じであるので説明を省略す
る。
【0031】そこで、本第二の発明法による繊維補強石
膏材を、オゾン接触以外は前記第一の発明とまったく同
じにして製造し、オゾンとの接触を行わなかったものと
比較試験したところ「表2」の結果を得た。
【0032】
【表2】
【0033】上記「表2」の結果からも明らかなとお
り、本第二発明法によって得られる繊維補強石膏材は、
前記「表1」の市販石膏板Aに比較し2倍以上、従来最
も強力な石膏ボードとされている市販石膏板Bより勝る
強度を得た。
【0034】上記のごとき強度向上によって、成形は従
来の平板のみから種々の立体形状にまで変化させること
ができ、断面L字状の壁面コーナー板、表面に凹凸を設
けた音乱射壁板等の成形も可能となるものである。
【0035】
【発明の効果】本発明は上記のごときであるので、主た
る原料は排煙脱硫で得られた石膏と、古紙であり、非常
に安価に製造できる繊維補強石膏材の製造方法を提供で
きるものである。
【0036】そして、本発明は上記の原料が廃棄物の利
用で済む上、古紙を解繊するには乾式であるので極めて
小馬力のエネルギー使用で済み、例え、第二の発明でオ
ゾンを使用するとしても、そのオゾン消費量は全体に比
べてわずかであるため、極めて小さいエネルギー消費に
よって有用な資源のリサイクルが可能な繊維補強石膏材
の製造方法を提供できるものである。
【0037】さらに、本発明は製造工程において有害ガ
スを発生せず、排水処理も不要であるので、大都市内に
おいても製造することができ、この繊維補強石膏材を多
量に使用する大型ビル建築現場の近傍に製造プラントを
設置して、原料を近くの火力発電所や古紙集積場から搬
入することもできる等、地球環境に優しい、流通、製
造、使用のフローを構築することもできるものである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第一工程として、新聞紙のごとき機械パ
    ルプで構成されている古紙を、無注水で解繊して綿状パ
    ルプとなし、 第二工程として、上記綿状パルプにその自重に対して2
    倍以上の石膏粉を混入し、 第三工程として、上記綿状パルプと石膏粉との混合物に
    加水して泥状となした後、加圧成形することを特徴とし
    た繊維補強石膏材の製造方法。
  2. 【請求項2】 第一工程として、新聞紙のごとき機械パ
    ルプで構成されている古紙を、無注水で解繊して綿状パ
    ルプとなし、 第二工程として、上記綿状パルプをオゾンと接触させ含
    有リグニンをオゾン酸化し、 第三工程として、上記綿状パルプにその自重に対して2
    倍以上の石膏粉を混入し、 第四工程とし、上記綿状パルプと石膏粉との混合物に加
    水して泥状となした後、加圧成形することを特徴とした
    繊維補強石膏材の製造方法。
JP33535192A 1992-11-20 1992-11-20 繊維補強石膏材の製造方法 Pending JPH06157116A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104496379A (zh) * 2013-12-06 2015-04-08 广西鹿寨凯浩鹿宝新型建材有限公司 利用磷石膏制备石膏砌块的方法

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