JPH07504856A - 繊維強化石膏ボードを製作するための方法と装置 - 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】 繊維強化石膏ボードを製作するための方法と装置繊維（すさ）入り石膏ボード（ Ｇｉｐｓｆａｓｅｒ　−Ｐｌａｔｔｅ’Ｉ　（ＧＦ−ボード）の概念にはどの方 法によって製造されたかに応じて異なる生成物が含まれる。これらは、強化が石 膏中に埋込まれた繊維によって行われている点でのみ共通しており、他方厚紙石 膏ボード（Ｇｉｐｓｋａｒｔｏｎ　−Ｐｌａｔｔｅ）　（Ｇ　Ｋ−ボード）では 表面の厚紙が強度を形成している。

繊維入り石膏ボードの製法には特に以下の区別がある： １）乾式−または半乾式−法 この方法は、ボード成形時に散布可能な混合物が使用される（混合物は０３２１ ０３９３１におけるように完全に乾燥状態であってもよいし、またはＥＰＯ１５ ３５８８に記載されているように制御された仕方で前湿潤されていてもよい）と いう事実からこの名前がある。

乾式法の利点は以下の通りである： この技術はパーティクルボード製作から導かれたものである。したがって定評の ある技術を十分に当てにすることができる。

パーティクルボード技術は、これでもって大きな処理能力が達成され得ることを 示した。このことはＧＫ−ボードと張合うためには重要であると見なされている 。

乾燥後のボード中の残留含水量は湿式法に比べて僅かであり、これはエネルギー コストを節約する。

石膏を含有した水の問題が回避される。

乾式法の欠点は以下の通りである： 乾式紙離解（Ｐａｐｉｅｒａｕｆｓｃｈｌｕｓｓ）がいずれの点でも不十分であ る。これは大量の電気（機械）エネルギーを消費し、そのために強化には余り好 適ではない生成物を与える。したがってボードはその密度および構成であり得る ほど強固ではない。

乾燥ＧＦ−混合物の混合および湿潤に関して未だに決定的な解決手段が実現され ていない。

重量のあるプレスを必要とするために乾式法のための機械設備は湿式法よりも著 しく繁雑で高価である。

２）湿式法 これの重要な特徴は、ボードが石膏と繊維の水性懸濁液から成形され、かつ過剰 の水が機械的に除去されることである。処理形式ではたくさんの特有の問題が生 じ、その最大のものは石膏繊維懸濁液の劣悪な脱水性であり、これは生産効率を 損なう。したがって湿式法は投資コストが小さいにもかかわらずこれまでのとこ ろ不経済である。

しかし湿式法はきわめて決定的な利点も有している紙繊維は水中できわめて穏や かにかつ微細に離解されるので、強化に必要な量は乾式紙離解の場合よりも明ら かにわずかである。

懸濁液中での混合はど均一に繊維と石膏とを混合する乾式混合法は知られていな い。

湿潤繊維は成形および脱水の際にボード平面内で延伸し、かつ配向する。

これら３つの事実は、湿式法で製造されたＧＦ−ボードが常に乾式紙離解で生成 されるものよりも明らかにより高い強度を有するかないしは同一の強度でより軽 量であり得るということをもたらす。

湿式紙処理は完全に制御された技術であり、このことは乾式処理には該当しない 。湿式紙離解は乾式よりも電気エネルギーの消費はきわめて少ない。これにより ボード乾燥時のより高い熱エネルギー消費という欠点は十分に補償される。

湿式法は乾式法で投資コストの大きな部分を食う高性能プレスを必要としない。

したがって小さな設備能力での湿式法では固有の投資コストはより僅かであるし かし湿式法の明白な利点には重大な欠点も存在している： 大量の石膏含有水の制御が簡単ではない。

循環のために凝結が遅延せしめられなければならず、これは連続工程を困難にす る。

乾燥後の水量が比較的高い（乾式ボード重量の８０％まで）。

湿式法では石綿セメントボードの技術で一般的な古くから知られたハチニック法 （Ｈａｔｓｃｅｋ　−Ｖｅｒｆａｈｒｅｎ）ないしは類似の方法がしばしば利用 される。この形式の最初の特許はＤＥ１１０４４１９である。ここでは石膏およ び繊維の懸濁液が篩または繊維フェルト上に堆積せしめられ、かつフェルトとし て大きな直径を持つローラ上へ移され、ここで所望のボード厚に達するまで巻付 けられる。次いで層がローラの母線に沿って分離され、かつその展開物が素ボー ドを形成し、これは薄板間で凝結され、かつ最後に乾燥される。

１９７３９７３年フナラフｎａｕｆ）は開発を再開した（ＤＥ２３３６２２０） 、これは人工熟成された（　ａｒｉｄｉｓｉｅｒｔ）石膏の使用によってハチニ ック機械の能力を数倍にすることに成功した。

もう１つの方法はいわゆる長網法であり、これは製紙から派生した。１つの例が ポートランドーセメントヴエルケ　ハイデルベルク（Ｐｏｒｔｌａｎｄ　−Ｚｅ ＋ａｅｎｔｖｅｒｋｅＢｅｉｄｅｌ　ｂｅｒｇ）の０８２３６５１６１に記載さ れている。ここでは石膏および（セルロース製造からの）廃繊維の懸濁液が唯一 の層でボードに成形され、凝結され、かつ乾燥される。

バブコック（Ｂａｂｃｏｃｋ）は湿った、凝結可能な石膏の処理で生じる難点を 、先ず長網成形機上で紙繊維懸濁液および微細に粉砕された生石前（Ｒｏｈｇｉ ｐｓ）から素ボードを製造することによって回避しようとしている。次いでボー ドはオートクレーブ内で処理され、これによって二水和物は凝結可能なα−半水 和物に変換される。引続きボードは冷却され、かつ自己の湿度で再び凝結され、 かつ乾燥される（ＤＥ３４１．９５５８）。

日本では多数のＧＦ−ボード湿式法が開発された。

ＮｌＰＰ０Ｎ　ＨＡＲＤＢＯＡＲＤにッポン　ノ１−ドボード）　（Ｏ３２８２ ３５５０）　、０ＮＯＤＡ−ＡＳＡＮＯ（オノグーアサノ）（Ｏ８２５１７５５ ８）およびＮＩＨＯＮ　ＣＥＭＥＮＴ（二ホン　セメント＞（ＵＳ３９５１７３ ５）が挙げられる。日本の方法は高い強度を持つ薄手のボードを得るためにα− 石膏をセメントとして用いている。すべてハチニック法または長網法の変更形で ある。

湿式法で生じる特有の問題を分析すると、石膏−繊維−懸濁液の機械的脱水が突 出して最大であることが判明した。ハチニック法では濾過速度はフィルタケーキ の厚さの２乗で降下するが、しかし質量流量はこの厚さとともに直線形でしか降 下しないという事実を利用する。したがって所望のボード厚を得るためには多数 の薄い、脱水された層を上下に重ねる。

長網法ではもう１つの現象が現れる、すなわち一定のフィルタケーキ厚からケー キ内の圧力降下が隣接の誘因通風よりも大きくなり、そのためにフィルタケーキ の最上層は脱水されないという事実である。特にこれは、水と接触するときわめ て微細な粒子に分解し、したがってきわめて大きな濾過抵抗を形成する通常の焼 石膏（Ｓｔｕｃｋｇｙｐｓ）で起こる。

本発明は上記の問題を克服し、かつ繊維入り石膏ボードを製造するための長網法 をより高い生産力で実施する可能性を記載する。この方法は、セメントと繊維を 製造する際の手段と、方法を実施する際の手段と、手段を実現するための具体的 な装置とから成る。周知のように人工熟成されたβ−半水和物および（または） α−半水和物およびリグノセルロース含有強化繊維および場合により混和剤およ び骨材の薄い水性スラリか水を通過させるコンベアベルト上へ分配され、かつ水 の過剰分は負圧によりて除去される。このときにフィルタケーキが形成され、フ ィルタケーキは場合により機械的な圧力作用によってさらに脱水され、貯蔵によ って凝結させ、最後に熱乾燥される。

この最も重要な新規の特徴は次の通りである：ａ）α−半水和物の場合には９５ ０　ｇ／　Ｉよりも大きな、ないしはβ−半水和物の場合には７００ｇ／ｌより も大きな見かけ密度を持つ石膏が使用され、その粒度分布はＲ８粒度図（ＲＳ　 Ｋｏｒｎｕｎｇｓｎｅｔｚ）で４０６よりも大きな傾斜角（Ｓｔｅｉｇｕｎｇｓ ｖｉｎｋｅｌ）を有し、かつβ−半水和物の場合には石膏は爆焼の後に粉砕され ない。

ｄ）強化繊維が処理されて繊維物質にされ、これが石膏繊維懸濁液中に混入する 前に機械的に前脱水され、かつ石膏繊維懸濁液の脱水からの水で再度希釈される ｅ）真空濾過が機械的な手段によって支持される。

石膏の選択は方法の結果に非常に重要である。懸濁液を良好に濾過可能にするた めには粒度分布および懸濁された固体の形状が規定する条件を満足しなければな らない。先ずこれらのパラメータをより厳密に具体化せずにこれらが上記の石膏 形式に関して良好であることが認められる。

条件に理想的に一致する石膏形式はα−半水和物であり、これは水性懸濁液中で 微細に分散した生石前から得られた。（微細に分散したとはここでは石膏が適度 な撹拌によって懸濁液中に保持され得ていることを意味する。）このようなα− 半水和物は大抵は平均粒度３０〜８０μｍを有して生成される。これは液体サイ クロンを用いて懸濁液から分離される。微細部分は溢流で再び芽晶として工程中 に戻される。したがって基本的には最終生成物は余り微細部分を持たない篩分け された物質である。ＲＳ粒度図でこのような石膏は８０’までの角度を持つ。

迅速かつ十分な脱水の重要な要因は、粒子の形状ができる限り立方形であること 、すなわち軸長比が小さいことである。したがワて板状または針状結晶は望まし くない。粒子の形状は微細度とともに石膏の見かけ密度を規定するのに影響を持 つ。α−半水和物に関して９５０ｇ／Ｉを越える見かけ密度が本発明による使用 では下回ってはならない良好な下限を与えることが示された。

α−半水和物では最大粒度は２００μｍを下回っていなければならない、それと いうのも比較的大きい粒子は懸濁液中で沈降する傾向があり、かつ濾過層の底に 蓄積するからである。もう１つの理由は、大きなα−半水和物結晶は再水和化の 進行がきわめて緩慢であることである。これはβ−半水和物の場合とは異なり水 が粒子内へ侵入することができないからである；すなわちここでは時間のかかる 溶解−および分散過程が生じる。

工業的に生産されたα−石膏の大部分はオートクレーブ内で蒸発乾燥される。こ のときに針状結晶から成る集合体が生じ、これは粉砕時により立方形の粒子に分 解される。篩分けに典型的な粒度分布は得られないが、このようなα−半水和物 は常に粉砕天然石からの石膏よりも著しく急勾配の篩分は曲線を持つ。このよう な石膏は常に本方法の要求に適うが、しかし普通量産には高価過ぎる。

それとは異なり、高温下に短い処理時間で生産されたα−半水和物は利用可能で はない。これらは従来の焼石膏と殆ど変わらない。

多くの技術的な工程では廃物生成物として微品性の生石前（二水和物）が生じる 。これらの方法の最も重要なことは石灰石または焼石灰を有する煙道ガス洗浄液 および燐酸塩鉱と硫酸との反応である。（特定の燐酸法ではα−半水和物すら生 じる。）さらに廃硫酸の石灰石での中和、硫酸鉄と石灰との反応、塩酸取得下に おける廃塩化カルシウムと硫酸との反応、およびクエン酸の製造力、（挙げられ る。

これらの生石前も大抵は良好な濾過可能性に重要な性質を有している。石灰石を 吸着剤として使用する湿式洗浄工程からの煙道ガス石膏は今日の技術水準によれ ば常に本発明による要求に完全に一致する生石前を与える。その他の石膏では使 用可能かどうかはその都度試験されなければならない。すなわちこれらの石膏は しばしばまだ工業的に評価されておらず、したがってこれらを生成工程で良好な 脱水性に関して最適化する経済的な必要性が存在しないからである。しかし原則 的には使用可能な生石前が生じるように上記の工程を実施することが可能である 。

粉砕された天然石膏の篩分は曲線は常に著しくより扁平であり、かつＲ３−図で 約４０°にすぎない角度に達する。天然石膏を要求される値に篩分けすることは 経済的に有意義ではないが、理論的には使用可能な石膏にすることはできる。し かし生石前はセメントではなく、かつ燻焼して半水和物または無水石膏にされな ければならない。

乾式燻焼では、避けられない摩耗を度外視すれば生石前粒子の形状は維持される 。高度に焼成された無水石膏は通常は水と接触しても凝結するまで安定であるが 、凝結が緩慢であるために石膏ボード製造には余り好適ではない。これとは異な りβ−半水和物は水中に撹拌混入されるや直ちに多少強く溶解する。したがって 当初好適な粒度測定は破壊される。

しかし生石前を吸湿性の塩、普通塩化カルシウムの存在でバッチ法で操作される 煮沸器または同等の■填装置、例えばフランスで好まれる“ポウ−炉（Ｂｅａｕ −Ｏｆｅｎ）”内で焼成した場合に破壊は十分に回避することができる。この工 程は人工熟成の名で知られている塩化カルシウムの使用量は５００〜５０００ｐ ｐｍであり、かつ生石前の形式に左右される。ここで有利な形式の生石前の場合 には水性環境内で所望の良好な安定性を得るためには１０００〜３０００ｐｐｍ が必要である。

煙道ガス石膏の場合には常に著量のアルカリ土類−（主にカルシウム）塩化物が 煙道ガス洗浄循環中に存在しており、該塩化物が二水和物の分離後に一部残りの 付着水中に再び見出されることが特に有利である。

その量はそれぞれ煙道ガス洗浄液の操作状態および生石前の機械的な脱水の度合 に応じて１１００００ｐｐに達し得る。石膏産業からの顧客は１１００ｐｐを要 求し、これはかなりの生石前の後洗浄液の使用を必要とする。

したがって煙道ガス石膏を洗浄せずにまたは余り厳密に洗浄せずに焼石膏の原料 として使用することが提案される。しかし塩化物含量の制御可能性という観点か らは洗浄された石膏と洗浄されない石膏とを混合することが推奨される。

他の使用の場合に一般的であるように石膏を焼成後に粉砕しないことが決定的に 重要である、それというのもさもなければ濾過に好適な篩分は曲線が（特に人工 熟成が主に表面効果であるために）変えられるからである。

針状石膏結晶は煙道ガス洗浄液で酸化／水酸化カルシウムを吸着剤として用いて 生成される。しかしこれはまた大抵の燐酸石膏でも生じる。針状石膏の脱水は先 ずきわめて迅速に経過するが、それからきわめて高い残留水含量で止まってしま う。したがってこれは本発明による使用では余り好適ではない。

本発明によれば方法は、焼成された石膏に水で凝結する結合剤を添加することも 許す。これは自明ではない、それというのも例えば半乾式法では素ボード中に存 在する水量は大抵の場合水硬性結合剤の適切な凝結には十分ではないからである 。濾過法ではこの危険は存在しない。特に良好な結果でアルミナセメント、高炉 セメント（ＨＯＺ　）ないしは粉砕高炉セメントおよびボートランドセメントを 添加することができる。次に素ボードは乾燥前に比較的長い熟成期間を置かけれ ばならない。こうして良好な耐水性を持つボードが得られる。

アルミナセメント１０〜３０％およびＨＯＺ３０〜５０％の添加が特に有利であ ると証明された。このような水硬性の物質の添加は針状石膏の濾過特性を改善し てこれらをもまた使用可能とするこたができる。

図１のグラフは本発明による石膏および他の石膏を含む石膏繊維懸濁液の脱水挙 動を例で示したものである。すべての例は稠度２０％、固体中古紙含量９％の懸 濁液で測定されている。適用された誘因通風はそれぞれ３５０ミリバールである 。懸濁液の量および吸引面積は一定であり、そのためにそれぞれ約１０ｍｍのフ ィルタケーキ層が得られる。曲線はフィルタケーキの残存湿度の経時変化を表す 。

表１　図１の脱水試験のための種々の石膏の特性ｇ／１度 曲線１　α−半水和物にットウ　Ｎ１ｔｔｏ法）　＊　１．１００５５曲線１ａ 　α−半水和物にットウ　Ｎ１ｔｔｏ法）＊＊曲線２　煙道ガス石膏Ａ　人工熟 成　＊　９５０６０曲線３　煙道ガス石膏Ｂ　人工熟成　＊　８５０５５曲線４ 　煙道ガス石膏Ｃ人工熟成　＊８００４８曲線５　煙道ガス石膏Ｄ　人工熟成　 ６５０５５曲線６　天然石膏　粗大　人工熟成　１０５０３９曲線７　煙道ガス 石膏Ｂ　人工熟成せず　８３０５４曲線８　煙道ガス石膏Ｃ人工熟成せず　８０ ０４８曲線９　天然石膏　粗大　人工熟成せず　１０７０３８曲線１０　天然石 膏　微細　人工熟成せず　９５０３３本　本発明による ＊＊　β−半水和物では孔中へのより高い水吸収に応じて残存湿度を校正 最後の１つ前の欄内の数字は見かけ密度を表す。煙道ガス石膏りが系列から外れ ていることが認められる。これは著しく針状であり、したがって見かけ密度６５ ０ｇ／ＩＬか持たない。したがってこれは本発明の要求に適さない。

最後の欄内の数字はＲ３−図における傾斜角を表す。β−石膏（４００を上回る 傾斜角も７００　ｇ／　ｌを上回る見かけ密度も有する）のみが好適であること が認められる。さらにこれらは人工熟成によって安定化されていなければならな い。α−半水和物では見かけ密度は９５０ｇ／ｌを上回らなければならない。

残存湿度５０％（水平の線）が達成されなければならないとすれば、本発明によ る石膏が他よりもはるかに良好であることか認められる。曲線６はＤＥ２３３６ ２２０で請求された石膏に相当する。これは長網法のための石膏に対する要求に 最も近い。ただしこれは依然として本発明による石膏（１）に比べて倍長い時間 （ＩＦ）を必要とする。５０％よりも高い残存湿度では相違はそう大きくないが 、もっと低い値で作業するのが望ましいので、その場合には相違はもっと大きく なる。

石膏繊維懸濁液の良好な濾過可能性は比較的厚い層の脱水を許す。懸濁液中に分 散した繊維および石膏自体がフィルタのように働（。したがってこの例では濾過 抵抗の高いフェルトを濾過ベルトとして使用する必要がなく、篩で十分である。

所要濾過面積、負圧、吸引時間は組合わされた濾過抵抗に依存する。したがって 濾過抵抗は最後に装置の処理量並びに濾過ベルトと真空ポンプに関する所要駆動 出力を規定する。

脱水された層の最小厚さ３ｍｍは下回ってはならない、さもなければ吸引される 水とともに固体の損失が著しく増大するからである。

また吸引損失を減少させ、しかしまた懸濁液の分離をも回避するためには総量の 少なくとも３％のセルロース繊維ないしは等量の古紙繊維の含量を使用すべきで あることが明らかになった。

セルロース繊維単独での作業の場合には有利な範囲は７〜１２％である。この繊 維含量では最終ＧＦ−ボードの密度は約１．１〜０．６ｔ／ｍ’に調節される。

同時にこの範囲内で強度は最大を通る。これは脱水された層がプレスで後圧縮さ れない場合である。後圧縮されるボードでは強度の最大はより高い繊維含量の方 へ移り、強度の絶対値は著しく上昇する。有利な条件下においてはプレスされな いボードは繊維含量的１０％でＩＯＮ／ｍｍ２まで達成することができ、他方プ レスされるボードは約１５％の含量で２ＯＮ／ｍｍ”まで達成することができる 。

セルロース繊維を短い鉱物繊維、例えば石綿で代えたい場合には、はぼ同一の容 量部を維持するためには最良には１．５〜３倍の重量と代える。長い、切断され た繊維、例えばガラス繊維ロービングまたは合成高分子繊維、例えばポリ酢酸ビ ニル−、ポリカーボネートまたはアクリロニトリル繊維では代えられるセルロー ス繊維分よりも少ない分でよい。

繊維含量とともに繊維離解の微細度が重要なパラメータである。紙原料の微細度 は普通ショッパー−リーグラ一度（Ｓｃｈｏｐｐｅｒ−Ｒｉｅｇｌｅｒ　Ｇｒａ ｄ）で測定される。

本発明の方法には３８〜５２°ＳＲの範囲が特に有利であると示された。

層の脱水は異なる負圧を持つ少な（とも２つのゾーン内で行われる。分割を多（ すればそれだけ誘因通風の配分を種々の基準（ポンプの最小エネルギ使用、でき るかぎり短い脱水ゾーン、できるかぎり小さな篩応力）に関してより良く最適化 することができる。しかし実地では原料の性質の自然の変動幅が大きいので、３ よりも多くのゾーンへの分割は有用ではないようである。

一般的に脱水は小さな負圧、すなわち６５ミリバールまでで開始すべきであり、 中間の負圧、すなわち１５０ミリバールまでで継続され、かつ高い負圧、すなわ ち５５０ミリバールで終結するのが普通である。

良好に脱水可能な懸濁液が存在する場合には個別のゾーンはそれぞれほぼ同じ長 さである。劣悪な濾過性の懸濁液では低い誘因通風のゾーンは少なくとも他の２ つを合わせたものと同じ長さであるべきである。２つの脱水ゾーンのみで作業す る場合には中間の段が省略される。脱水は最初のゾーン内で、層の表面につやが なくなるまで行うべきである。したがって脱水ゾーンの所定の長さにおいて場合 によりでは篩の速度および（または）負圧がこの所定の条件に適合せしめられな ければならない。

仕上げボードの残留湿度ひいては最終的には密度は種々のパラメータによって規 定され、そのうちのい（つかは使用される物質の性質によって設定される。これ らを一定とみるならば最も重要な作用変数は脱水された層の厚さ、懸濁液の稠度 および懸濁液中のセルロース繊維の含量である。層の厚さ並びに稠度は第１に必 要な吸引時間、すなわち篩の最大速度を決める。それに対して所与の誘因通風お よび脱水時間で得られる限界湿度は主にセルロース繊維の含量によって規定され る。その際適用される誘因通風の高さ並びに吸引時間は下位の意味を持つ。

これらの依存性から脱却したい場合には逃げ道は後からの水の絞り出し下でのプ レスである。これは本発明の方法の可能性には矛盾しないが、このために必要な プレスが高価であり、かつ複雑であるので望ましくない。石膏繊維層の圧縮に影 響を与えるより有利な方法は、最後の段（もちろんこれは最終状態を規定する） における脱水を振動および（または）剪断力によって支持することである。

篩の移動方向に対して横方向に振動する単数または複数の掻取り条板が特に有効 であると証明された。振幅は１〜５ｃｍのオーダであり、周波数は５〜２０Ｈ２ であり、かつ押圧線圧は３〜２０　Ｎ　／　ｃ　ｍであるべきである。このよう な圧縮支援によって限界湿度を約１０％まで低下させることができる。もう１つ の利点は表面が平らにされることである。

方法の実際の実施に当たっては、ボードの目標厚さができるかぎり厳密に維持さ れることが大きな経済的意義を持つ。これを下回る厚さでは部構造は十分に研磨 されず、上回る厚さでは研磨による損失が高い。

したがつて脱水後の層の厚さは時間単位当り与えられる物質量に関する制御変数 である。そのためには層厚をできるかぎり早く測定する必要がある。これは無接 触プロフィール測定によって行うことができる。その評価はまた横方向に篩の幅 にわたっての懸濁液の分配装置の調整も可能にする。

焼石膏は水中に二水和物の３〜４倍可溶である。この事実は大量の水量（工程中 で循環される）ではいくつかの問題を惹起する。例えば石膏繊維懸濁液の脱水時 に得られた水を再び紙処理に使用する場合使用された焼石膏の２％までが紙懸濁 液中で二水和物として析出し得る。これはセメントの損失のみならず工程を不安 定にすることがある、それというのも二水和物は石膏の凝結を著しく加速する作 用を持つからである。したがって紙処理の水循環とボード成形を十分に分離する ことが方法の重要な特徴である。

ボード成形の系は、ボードによって取出され、かつ工程中に蒸発された量と同じ 量の水のみが紙繊維によって装入される場合には平衡にある。

繊維含量１０％および脱水後の層中の残留湿度５０％では装入された繊維物質の 稠度は約１５％にならなければならない。このような物質は圧送可能ではなく、 かつ十分厳密に配量可能ではない。したがって本発明によれば低稠度の懸濁液中 の繊維物質の配量が行われる。稠度が一定に保持されるかないしは紙工業で普通 であるように連続的に測定されるならば物質は容量配量することができる。

その場合物質は連続的に脱水されて所要の最小稠度またはこれよりも高い値にさ れ、次いで連続的にボード成形循環からの水で希釈されてより低い稠度にされ、 かつ石膏繊維物質のための混合器内へ供給される。

再希釈は水と石膏の混合を助ける。有利には稠度３〜７％、有利には４〜５％が 調節される。

ボード成形系における水循環は、石膏繊維懸濁液から除去された水が再度混合物 中へ戻されることによって起こる。脱水時には固体、主に石膏の約１〜３％が連 行される。石膏が中間に接続配置された緩衝容器内で析出するのを回避するため には石膏は沈降ロート内で除去されて短路を通って混合器内へ戻される。固体の 分離は公知のポリマーの凝集剤の添加によりて支持される。

凝集剤はまた懸濁液の脱水を助けることが知られている。固体の混合器内への戻 りとともに装入される凝集剤はこのようにして篩上の石膏繊維懸濁液の脱水時に 大いに助けになる。もっともこの作用の一部は混合時に生じる剪断力によって再 び破壊される。この効果は不所望ではない、それというのも凝集作用が強すぎる 場合には篩の横方向にわたっての懸濁液の均一な分配が早期の沈降によって困難 にされるからである。凝集剤の添加を所期通りに制御することによって工程内で のその作用を制御することができる。所定の条件下ではきわめて強い凝集作用が 望ましい場合があり、例えば少ないセルロース分および高い鉱物繊維分で行われ る場合である。

ボード成形系の水−および物質循環は、それ自体加速性の芽晶の生成のために石 膏の凝結時間が制御不能に陥り得ることを伴っている。したがって混和剤の添加 によって系を安定化するのが必要かつ一般的である。比較的高配量の、公知の遅 延物質と加速物質との組合せが特に効果的である。両者の作用は十分に外的な障 害変数の作用を覆い、かつ両者自体は互いに相殺される。

脱水によって形成されたボードの品質は高度に石膏繊維懸濁液の稠度によって規 定される。稠度は、物質の自由な流れが保証されるように調節されなければなら ない。稠度が低すぎると脱水時間およびセメントの損失が増大する。稠度が高す ぎると繊維がフェルト化することがある。これはボード平面内での繊維の配向を 妨げ、かつ比較的少ない繊維含量の網状ゾーン、したがってボードの全体的な強 度の弱化に導く。したがってできるだけ少なく、しかし流動性がなお保証される 懸濁液の水含量が選択されなければならない。

第１に流動性は繊維含量の関数である。セメント含量は下位の役割を持つ。配向 変数として懸濁液中の水量に対するセルロース繊維的３％の含量を採用すること ができ、これは上回ってはならない。実地では最適値はこの数値から容易に変動 し得る。

ボードは成形されるや直ちに側縁でトリミングされる。縁ストリップはできるか ぎり迅速に循環水と撹拌せしめられ、かつ再び混合器内へ供給される。混合器内 において全体的なコンパウンドに対する縁ストリップの割合の大きさはささいな ことではない。循環に通す毎にきわめて微細な粒子の割合をきわめて著しく高め 、この粒子は濾過を阻害する。したがってここにも凝結を促進する芽晶と同様の 不安定さの原因がある。

残念ながらこの場合には縁ストリップを捨てる以外にこれに対抗する簡単で確実 に働く手段はない。これは経済的には弁護できない。したがってこの割合をでき るかぎり低く維持し、かつ離解ができるかぎり穏やかに行われるように配慮され なければならない。割合を減少させる１つの方法　大きな作業幅の選択である。

また縁切片を同様に小さく保持し得るためにはフンパウンドの横方向の分配に際 して避けられない縁効果を小さく保持するように綿密な注意が払われなければな らない。

凝結開始前にＧＦ−ボードの連続的なストランドは分割され、かつこれらの部分 は互いに離して運ばれる、それというのもボードは凝結時に５　ｍ　ｍ　／　ｍ まで成長するからである。分割されないボードでは反りが生じよう。

個別ボードへの分割は、ボードを乾燥までどのようにして中間貯蔵するかの選択 の可能性を与える。速凝結性の石膏では相応して長いコンベアベルトが好適であ る。水硬性のセメントを一緒に使用する場合には薄板または他の適当なプレート 間に積層することが公知である。

図２は本発明による方法の系統図を示す。矢印の円に１とに２は別個の水循環を 示す。Ｋ３は第３の循環を示し、これは上記の記載では扱われていないが、第２ のものと結合されている二この循環は脱水に使われた篩とベルトのための洗浄水 循環である。

新鮮な水が循環中に導入されなければならない場合には複雑となろう。ＧＦ−循 環（Ｋ２９）中に新鮮な水を導入するための余地を得るために、繊維物質の前脱 水時にボードと一緒に導出される（乾燥時）水量よりも著しく下回らせるのは技 術的には可能ではない。

これはきわめて少ないセルロース繊維含量で行われる場合にのみ成功することが できる。通常水のやりくりはまさに平衡にされている。この場合には洗浄によっ て導入された水量がＧＦ−１１環（Ｋ２）から排出され、かつこれは、再び洗浄 循環中に戻すかないしは新鮮水と一緒に紙循環（Ｋ１）中に供給することができ る程度に処理されなければならない。

次いで有意義なことにＧＦ−循環（Ｋ２）の水全量は既に懸濁された固体を除去 するために沈降を経る。

この場合残留水の処理については溶解された石膏のみが関係するにすぎない。二 水和物に対する水の過飽和（はぼ３倍）は有利には十分に大きな中間緩衝器（こ の中で二水和物が析出し得る）内で１，５〜２倍の過飽和に減じられる。さらに 新鮮水で希釈すれば二水和物はもはや析出しない。

図２において研磨ダストが■焼装置内へ供給され、かつ再び凝結性の材料に変換 される。実地においてはここから問題が生じることがある、それというのも研磨 ダストはきわめて微細であり、したがって石膏の濾過特性を損なうことがあるか らである。どの場合でもとのぐらいの研磨ダスト分を石膏中へ戻すことができる か試験されなければならず、場合によっては研磨ダストの一部は捨てるかまたは 他の生産部門、例えば化粧モルタル用の石膏に供給されなければならない。

方法の経過が数例で説明される。方法の工程はこれ以上の説明は不要であり、個 々には扱わない。表２に重要な方法パラメータが挙げられている。

−石膏は人工熟成された煙道ガス石膏であり、これは石炭火力発電所の煙道ガス 洗浄液から石灰を吸着剤として用いて得られる。

一使用繊維はクラフト紙分１５％を含む湿式処理された古紙である。

一混和剤の必要な形式および使用量は記載されていない。これは当業者が容易に めることができ、かつ石膏によって異なることがある。

一使用量は研磨されていないボードに関する。研磨時には約Ｑ、５ｍｍ研磨され る。

−３つの吸引ゾーンの長さはそれぞれ４ｍである。

−すべでの例においてプレスによる後圧縮は省略されている。

例１から３は繊維含量を変えてあり、例４は比較的大きな厚さの効果を示す。例 ５はＤＥ２３３６２２０による天然石膏ベースの人工熟成された焼石膏を用いた 反対例である。装置の性能と曲げ強度に関して劇的な効果が認められる。常用の 石膏使用では装置の性能は実際にゼロに低下する。

表２ ■　調節データ　例１　例２　例３　例４　例５ベルト速度　ｍ７分　９．２　 ７．３６．１　４．８　２．０処理能力　ｍ２／時間１４００　１．１００　９ ００　７００　３００希釈後の繊維物質の稠度　％　５．０　５．０　５．０　 ５．０　５．０希釈後の繊維中の水　＆９／分　２６７　２５２　２３４　１６ ０　７５ＧＦ−原料混合物中の繊維分　％　８．０　１Ｑ、０　１２．０　１０ ．０　１０．０ＧＦ−原料混合物中の石膏分　％　９２．０　９０．０　８８． ０　９（１，０９０，０懸濁液の稠度　％　２５．０　２５．０　２５．０　２ ５．０　２５．０懸濁液中の繊維量　ｋｇ／分　１４．０　１３．３　１２．３ 　８．４　４．０懸濁後中の石膏　ｋｑ／分　１６１　１１９　９０　７６　３ ６懸濁後中の水　ｋｑ／分　７０２　５３１　４１１　３３８　１５９循環中の 水　ｋｇ／分　５９７　４３８　３２９　２８７　１３３そのうちの繊維中の水 　ｋｙ／分　１７７　１６７　１５５　１０６　５０そのうちの縁ストリップの 水ｋｑ／分　２０　１５　１１　１２　４そのうちの混合器中の水　＆９／分　 ４００　２５６　１６３　１６９　７９■　ボードの特性 総厚さ　ｍｍ　１．０．５　１０．５　１０．５　１３．０　１０．５総置度　 ｋｇ／ｍ３８７０　ｇ２０　７６０　８００　９２０仕上げボード中の繊維分　 ％　７．０　８．８　１０．６　８．８　８．８乾燥すべき水　％　３９．６　 ４８．５　５７．５　４１．（１４４，３ボードの曲げ強度　Ｎ／ｍｍ”　６． ０　？、５　５．７　７．３　６．０ボードの密度がきわめて僅かであることが 認められる。密度は例外なしにＧＫ−ボードの範囲内にある。

乾式−または半乾式法によって製作されたＧＦ−ボードはバーライト不含のもの で１１００〜１２００ｋｇ／　ｍ　３およびパーライトを含んだもので８６０〜 １０００ｋｇ／ｍ３の密度を持つ。その際重量単位当りの繊維の使用量は明らか により高い。受容し得る密度を得るためにはパーライトを使用してはならないこ とにより、かつ繊維と石膏の使用量がより少ないために容量当りの製作コストが 著しく低減される。

方法を実施するための装置は主に以下のものを備えている； ａ１本発明による石膏を生成するための公知の装置す、古紙から繊維懸濁液を生 成するための公知の装置Ｃ１繊維物質のための容量配量部 ｄ、後接続された、繊維懸濁液を機械的に脱水するための装置 ｅ、脱水された繊維懸濁液を再希釈するための装置ｆ１石膏のための連続配量装 置 ｇ、水の連続配量装置 り、繊維懸濁液、水、石膏、および場合により骨材および添加物のための連続混 合装置 ｉ１石石膏繊維層９上分配装置 ｊ、異なる負圧で操作される脱水吸引装置が少なくとも２つ篩の下方に配置され た脱水篩ベルトに、最後の脱水吸引装置上に配置された圧縮補助手段１、に、の 代わりとして後接続された連続的なプレスｍ、ボードのトリミング、切断、凝結 、乾燥、研磨、場合により含浸、積層および包装のための公知の装置。

図３には本発明による装置の中心部分を成す脱水−および成形装置の代表的な構 成が示されている。これは上記でｇから１の項に挙げられた装置部分である。

残りはブロックとして示されているか、または全く示されていない。相当装置部 分は公知技術であると見なされる。

混合器２からの石膏繊維懸濁液が分配装置３を介して篩ベルト１上へ供給される 。これは上昇する圧力を持つ３段の脱水吸引装置４．５．６で脱水される。分配 ステーションを出た後依然として液状の懸濁液は撓み性の制限条板７によってベ ルト上に保持される。制限条板は同一直径の２つのガイド車８の回りを循環する 。

特に剛性に構成された吸引装置６上で振動する掻取り条板１０が石膏繊維層９上 へ押圧する。該条板は脱水を支持し、かつフィルタケーキ中の残留湿度の高さに 関して限られた影響可能性を与える。次いでＧＦ−ストランドはプレス１１内へ 入る。プレスは１２と１３で示されているように更に水が圧し出されるようにプ レスすることができるが、１４によって示されているように単に平らにするだけ でもよい。プレスは場合によっては全く省略することができ、その場合篩ベルト １５のみが残り、これはＧＦ一層を脱水篩からもう１つのコンベアベルト１７へ 引渡す働きをする。引渡しは篩上に隣接した吸引ボックス１６によって可能にさ れる。

懸濁液を横方向に篩の幅にわたって分配するための装置３としては種々の構造が 公知であり、これらはアスベストセメント技術で有利であると証明されている（ 多孔シリンダ、注入ボックス（Ａｎｓｃｔｒｖｅｍｍｋａｅｓｔｅｎ））。しか し石膏の場合には材料が比較的長時間デッドゾーン内に滞在することがないよう に保証する特別な分配装置の使用が推奨される。

このような装置は図４に斜視図で略示されている：変向ローラ１８の後方で篩１ の下方に平らで正確に水平なプレート１９が取付けられている。プレートは第１ に流動する懸濁液に正確な基準面を与え、かつ第２に早期の制御されない脱水を 阻止する作用をする。

篩の上方には箱があり、箱は後壁２０および円弧部で終わる側壁２１を持つ。円 弧部は軸２２までの距離によって設けられる曲率半径を持つ。湾曲薄板２３がこ の軸を中心にして回転可能に支承されており、薄板は側壁の切欠に適合している 。軸２２を中心にした回転（矢印２４）によって篩と薄板との間で流出ギャップ を調整することができる。薄板はまた水平方向（矢印２５）にも振動することが できる。これによツて懸濁液の均一な分配が支持される。

懸濁液はホース２６で供給され、ホースは水平方向（矢印２７）に供給箱の全幅 にわたって往復移動せしめられる。この移動はほぼ直線形であるが、しかし場合 により生じた不均一なコンパウンドプロフィールを補償するために速度によって 適合せしめることができる。

図５は振動する条板の形状の、脱水を支持するための可能な機械的な装置の構造 と作用形式を詳細に示す。強化された脱水吸引装置６上を篩１とＧＦ−ボード９ が走行する。その上に曲げ剛性の条板が存在しており、条板は鉛直の軸３２を用 いて安定なトラバース３１にバラレログラム式組立で固定されている。これによ り条板は図示されていない駆動装置によって矢印３３によって示される方向に往 復移動せしめられる。トラバースは軸３４を中心にして旋回可能であるので、条 板の位置はボードの厚さに適合することができる。

条板はまたその高さ位置を測定することによってボードの厚さの測定にも使用す ることができる。

条板が自重を越えて押圧すべき場合には矢印３６の方向の力が条板に作用しなけ ればならない。このような力の負荷の構造的な構成については多くの方法がある が、できるかぎり重力が利用されるべきである。

脱水補助手段の他の構成が図６に示されている。これは多数の互いに対向的に作 用する条板３７を使用しており、条板は作用縁においてセラミックプレート３８ で強化されている。条板は両側で作用していて、同方向に回転する２つの、カム ４１を備えた軸４０によって駆動される（１つの軸のみ図示）。クランク軸も可 能である。各条板は調節可能な力によって層に対して押圧せしめられる。条板は 上方にある重いトラバース４４に支持されており、トラバースは自重によって最 大力を確定しており、かつ場合により上方へ逃げられるようにガイド（図示せず ）内に支承されている。

この場合条板は圧縮空気４６によって形成されるスライドエアクランジン４５上 を、または反発力を発生すジョンおよび駆動装置としてのりニアモータがレール に一体化されている。

」」口上ＳＩＳコＪ　ＪｎＶ　コｉＨ：ｌｎ：ＩＪ　Ｚ国際調査報告 １＋　ｍｌ＋＋＆　−ＰＣＴ／ＥＰ　９２１０１ｇ９８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．１層の濾過方法により石膏と強化繊維から石膏繊維ボードを連続的に製造す るための方法であって、人工熟成されたβ−半水和物および（または）α−半水 和物およびリグノセルロース含有強化繊維および場合により混和剤および骨材の 希液性懸濁液を水透過性のコンベアベルト上に分配し、かつ過剰の水を主に負圧 によって除去し、この際にフィルタケーキが形成され、フィルタケーキを場合に より機械的な圧力作用によってさらに脱水し、貯蔵して凝結させ、かつ最後に熱 乾燥することよりなる形式のものにおいて、 ａ）α−半水和物の場合には９５０ｇ／１よりも大きな、ないしはβ−半水和物 の場合には７００ｇ／１よりも大きな見かけ密度を持つ石膏を使用し、その粒度 分布がＲＳ粒度図で４０°よりも大きな傾斜角を有しており、かつβ−半水和物 の場合には石膏を■焼後粉砕せず、 ｄ）強化繊維を処理して繊維物質にし、これを石膏繊維懸濁液中に混入する前に 機械的に前脱水し、かつ石膏繊維懸濁液の脱水からの水で再度希釈し、ｅ）真空 濾過を機械的な手段によって支持することを特徴とする、繊維強化石膏ボードを 製造するための方法。 ２．水性懸濁液中で微細に分散した生石膏から製造されたα−半水和物が使用さ れる、請求項１記載の方法。 ３．α−半水和物が最大粒度２００μｍを有している、請求項２記載の方法。 ４．ａ）石膏として、大工業の化学反応で廃物生成物として生じる生石膏から生 成されるβ−半水和物が使用され、 ｂ）焼石膏が、煮沸器内でのバッチ式■焼により、または焼成装置内で、しかも 人工熟成効果を持つ塩の存在で同等の生石膏の熱処理で生成される、請求項１記 載の方法。 ５．β−半水和物の製造に、吸着剤として石灰石を用いた湿式吸着法により煙道 ガス脱硫から得られ、かつ洗浄してアルカリ金属塩化物含量５００〜５０００ｐ ｐｍ，有利には１０００〜３０００ｐｐｍにされた、または洗浄された二水和物 と洗浄されない二水和物との混合によってこのアルカリ金属塩化物含量に調節さ れた二水和物が使用される、請求項４記載の方法。 ６．半水和物にセメントが添加される、請求項４記載の方法。 ７．半水和物にアルミナセメント４０％まで、有利には１０〜４０％が添加され る、請求項６記載の方法８．半水和物に高炉セメント５０％まで、有利には３０ 〜５０％が添加される、請求項６記載の方法。 ９．懸濁液の固体中のリグノセルロース含有繊維の割合が石膏の重量の３〜１５ ％、有利には７〜１２％である、請求項１記載の方法。 １０．懸濁液中のリグノセルロース含有繊維のショッバー−リーグラー微細度が ３８〜５２°ＳＲである、請求項９記載の方法。 １１．リグノセルロース含有繊維が古紙から得られる、請求項１０記載の方法。 １２．繊維物質が処理で所定の稠度に調節され、連続的に脱水装置内へ容量配量 され、ここから中断せずに連続的に作業する希釈装置内へ供給され、かつ中間貯 蔵せずに直接石膏と水との混合物に供給される、請求項１１記載の方法。 １３．繊維物質が処理後前脱水されて８％よりも大きな、有利には１０％よりも 大きな稠度にされ、かつ前脱水時に取出された水が繊維処理に供給される、請求 項１２記載の方法。 １４．繊維物質の再希釈が石膏繊維懸濁液の脱水からの水で行われ、かつ稠度３ 〜７％、有利には４〜５％に調節される、請求項１２記載の方法。 １５．石膏、繊維、水から成る混合物中の全水量が、懸濁液中の繊維含量が水含 量に対して２〜５％に調節されるようにして制御される、請求項９記載の方法。 １６．石膏繊維−層の脱水時に除去された水が凝集剤を加えられ、かつ沈降ロー トを介して、懸濁された固体の主質量を取除かれ、かつこれが連続的に取出され 、かつ遅滞無く石膏繊維混合物のための混合器内へ戻される、請求項９記載の方 法。 １７．凝集剤の量が、凝集剤がなお石膏繊維懸濁液中で有効であるように調量さ れる、請求項１６記載の方法。 １８．篩の洗浄で生じた水が凝集と沈降によって固体を取除かれ、かつ清澄にさ れた水が、二水和物に対する過飽和が＜１．５、有利には＜０．５に低下せしめ られるまで中間貯蔵され、次いで再度固体を取除かれ、かつ洗浄液中および（ま たは）紙処理中へ戻される、請求項９記載の方法。 １９．層の脱水が少なくとも２つの、異なる負圧を持つ段で行われる、請求項９ 記載の方法。 ２０．層の脱水が３つの、異なる負圧を持つ段で行われ、第１のゾーンの負圧が １５〜６５ミリバール、第２のゾーンで６５〜２００ミリバール、かつ第３のゾ ーンで２００〜５５０ミリバールである、請求項１９記載の方法。 ２１．最後の段における脱水が振動によって支持されている、請求項１９記載の 方法。 ２２．最後の段における脱水が専断力によって支持されている、請求項１９記載 の方法。 ２３．専断力が篩の移動方向に対して横方向に振動する１つ以上の掻取り条板に よって導入されており、その振幅が１〜５ｃｍ、周波数が５〜２０Ｈ２、押圧線 圧が３〜２０Ｎ／ｃｍである、請求項２２記載の方法。 ２４．懸濁液の量が脱水単位に対して、所定の厚さの脱水後の層が得られるよう に制御されている、請求項９記載の方法。 ２５．脱水後の層が３〜２０ｍｍ、有利には８〜１５ｍｍである、請求項２４記 載の方法。 ２６．請求項１から２５までのいずれか１項による方法を実施するための装置に おいて、 ａ．本発明による石膏を生成するための公知の装置ｂ．古紙から繊維懸濁液を生 成するための公知の装置 ｃ．繊維物質のための容量配量部 ｄ．後接続された、繊維懸濁液を機械的に脱水するための装置 ｅ．脱水された繊維懸濁液を再希釈するための装置ｆ．石膏のための連続配置装 置 ｇ．水の連続配量装置 ｈ．繊維懸濁液、水、石膏、および場合により骨材および添加物のための連続混 合装置 ｉ．石膏繊維懸濁液の分配装置 ｊ．異なる負圧で操作される脱水吸引装置が少なくとも２つ篩の下方に配置され た脱木篩ベルトｋ．最後の脱水吸引装置上に配置された圧縮補助手段 １．ｋ．の代わりとして後接続された連続的なプレス ｍ．ボードのトリミング、切断、凝結、乾燥、研磨、場合により含浸、積層およ び包装のための公知の装置を備えていることを特徴とする、装置。 ２７．石膏繊維懸濁液の分配装置が主に、装置の幅にわたって旋回可能な、石膏 繊維懸濁液を供給するためのホース、篩の下方に存在する水平のプレート並びに 篩上のギャップを形成する、回転軸を中心にして調節可能な舌片を備えている、 請求項２６記載の装置。 ２８．分配装置の舌片が付加的に走行方向に対して横方向に水平に振動する、請 求項２７記載の装置。 ２９．圧縮補助手段が主に走行方向に対して横方向に水平に振動するプレートを 備えており、プレートがゆるい傾斜の、調節可能な角度で濾過層上に自重でもっ て当接していて、しかもこれが濾過層の厚さの変動に自動的に適合するように水 平の軸を中心にして旋回可能である、請求項２６記載の装置。 ３０．振動する条板がエアクッションによって上側で支持されている、請求項２ ９記載の装置。 ３１．振動する条板が磁場によって上側で支持されている、請求項２９記載の装 置。 ３２．振動する条板がリニアモータによって上側で支持されており、かつ駆動さ れる、請求項２９記載の装置。