JPH081641A - 半水石膏の凝結時間測定方法及びその装置と石膏建材の製造工程管理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半水石膏を用いた石膏建材または石膏の硬化
体を製造するさい、使用する石膏の品質変動に基づく凝
結時間の変化を、石膏の表面を傷つけることなく測定す
る方法とその装置に関するもので、本発明の装置を使用
すれば石膏建材の製造工程管理に使用でき、生産性の向
上及び品質の安定化を図ることができる。 【構成】 半水石膏又は半水石膏とガラス繊維等とを混
練したペーストまたはスラリーの表面を均し、該スラリ
ーの表面に存在する未反応の水分の経時変化を照射した
光の反射率の変化により凝結状況を計測するものであ
る。その装置は、光源と集光レンズとよりなる光源部
と、該光源部から照射され該スラリーの表面で反射され
る反射光を検知するセンサーと該センサーの出力を表示
する指示計とよりなる計測部からなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 半水石膏を用いた石膏建材また
は石膏硬化体を製造するさいの型枠の脱型時期または石
膏建材の製造工程管理に用いられる凝結時間の測定方
法、その装置及び該装置を用いた石膏建材の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】 半水石膏と凝結調整剤と水とを所定量
計量し混練したペーストを型枠に流し込み、硬化後型枠
を脱型し石膏硬化体を製造する方法。または、半水石
膏、ガラス繊維、凝結調整剤または発泡剤等を表層用、
中間層用と用途により適宜配合し、該配合物を所定の水
量と混練し、該混練部をコンベアベルト上に表層用、中
間層用と順次供給し所定の厚さに調整し、最後に表層用
の配合物を供給し表面を平坦にした後、凝結硬化させた
後所定の寸法に切断し、乾燥工程を経て所定の形状に加
工していた。

【０００３】この際工程管理に使用する半水石膏の物性
を測定する方法は、ＪＩＳ Ｒ９１１２ 陶磁器型材用
石膏の物理試験方法に従い、別途採取した試料を用いて
混水量（最適混合水割合）を求め、半水石膏８００ｇに
前記混水量を注入し、混練後規定された金属製の型枠に
流し込み、ビカー凝結時間測定器を利用し凝結用の標準
針が底より１ｍｍの高さに止まるまでの時間を始発時間
とし、該標準針が表面より１ｍｍの深さに止まった時間
を見掛けの終結時間とし、前記型枠の混練試料に差し込
んでいた温度計が最高温度となった時間を終結時間とし
ていた。この結果を前記石膏硬化体と石膏建材を製造す
る際の、工程管理の目安として使用していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記品
質管理用の試料の採取は、前以て決められた時間内に採
取した半水石膏の平均値であり、時々刻々と品質が変化
する製造工程で使用されている石膏の品質とは一致せ
ず、工程においては作業員の目視あるいは触手により管
理されている。また凝結時間の測定は、ビカー凝結針の
侵入度或は製品に直接温度計を差し込み反応温度を測定
することにより行われているため、製品を傷つける問題
があり、更に、コンベアベルトを使用して連続的に製品
を製造している方法においては、上記試験方法は静止し
ているものを測定する方法であり連続して移動している
ものには直接適用できないといった問題があった。

【０００５】また、石膏に補強用の繊維、骨材、または
気泡等を混入した場合には、凝結測定針の侵入がこれら
の混入物に邪魔され測定できず、これらの混入の凝結に
及ぼす影響を測定できず、石膏自体の測定結果を使用し
て間接的に工程管理を行っているといった問題点もあっ
た。

【０００６】

【課題を解決するための手段】発明者等は、製品を傷付
けず、混入物が凝結硬化に及ぼす影響を計測し、かつ連
続して測定可能であり、更に工程管理が可能な方法を鋭
意研究した結果、半水石膏が凝結するさい余剰の水分に
より表面の光沢が変化することを見いだし、次の発明を
なすに至った。

【０００７】本発明において、試料である半水石膏と水
とをミキサーに投入し、混練したペーストを型枠に投入
し表面を均一に均し、該表面に光を照射し反射してくる
反射光の強さを測定することを特徴とするもので、凝結
の進行程度により表面の反射率が相違するため、この反
射光の強さを測定することにより始発時間を測定するも
のである。

【０００８】本発明を実際に測定する装置として、測定
物の表面を照射する光源部を有し、表面により反射して
くる反射光を計測するセンサー部を有し、且つセンサー
部の入力を演算し出力する演算部及び／または該センサ
ー部の出力を利用してＯＮ・ＯＦＦ操作を行うスイッチ
ング機構を有する装置である。この装置に使用する光源
の種類としては、波長０．７７〜０．３８μｍの領域に
存在する白色光、又は単色光があげられる。白色光源と
しては、タングステンランプ、ハロゲンランプ等市販さ
れている電灯類すべて使用可能であり、単色光源として
レザー光、発光ダイオードが使用可能で有る。その照度
として、１００ルックスから１０００ルックス程度が好
適である。

【０００９】反射光を計測するセンサーとして、シリコ
ンフォトダイオード等があり、該センサー部で計測した
値を演算表示する演算部及び／またはスイッチング機構
を有するものでる。

【００１０】この計測装置を用いて、工程を制御する方
法として、半水石膏、または該半水石膏に補強用繊維、
骨材及び凝結調整剤等を配合した配合物を水で混練した
混練物を型枠或はコンベアベルト上に供給し、硬化後乾
燥させる石膏建材の製造方法において、本発明の凝結時
間測定装置を型枠或はコンベアベルト上の所定の位置に
セットすることにより、型枠或はコンベアベルト上の供
給物の始発時間を測定し、該測定時間の測定結果より配
合水量、凝結調整剤の配合量またはコンベアベルトの移
動速度の少なくとも一種類以上を調整する石膏建材の製
造工程管理方法を発明するに至った。

【００１１】

【作用】半水石膏を水で混練し、該混練物を型枠につめ
表面を均すと、直後は未反応の水分で表面は光沢を持っ
ているが、半水石膏と水との反応が進むと余剰の水分の
一部を結晶水として取り込むため、表面の水分が減少し
表面の光沢が徐々になくなってくる。この表面の光沢の
変化を光学測定器で連続的に測定し半水石膏と水との反
応の程度、即ち凝結の程度を計測するものである。凝結
の程度を計測する装置として、表面を照射する光源とし
ては特に限定されるものでなく可視領域の波長帯を有す
る発光体又はこれらの領域に存在する単色光で良く、こ
れら光源より発生する光をレンズ等を使用して測定物の
表面に集光し、表面より反射されてくる光の強さを照度
計等で計測し、その反射光の減衰の程度を計測するもの
である。

【００１２】この装置を使用し、型枠に流し込んだペー
ストの表面の変化を測定すれば、型枠の脱型時期及びそ
の後の乾燥工程等を管理することができる。また、コン
ベアベルト上に石膏ペースト及び石膏と補強材等の混練
物を連続的に供給し、石膏製の積層製品を製造する工程
で、コンベアベルト上の製品の光沢状況、即ち光の反射
率を測定することにより、該製品の凝結硬化の状態を連
続的に測定し、この計測結果に基づきコンベアベルトの
速度及び／または配合を調整することにより、配合の異
なった石膏層を積層するさい、原料の半水石膏の性状の
変化に対応した積層工程管理を行うことができる。この
場合補強材等を配合していても表面の反射率を測定する
ため、表面の水分により反射率も相対的に変化するの
で、予めこの変化の程度を計測しておけば、凝結硬化の
状況を測定することが可能である。

【００１３】

【実施例】当工場に入荷中の石膏建材用焼き石膏（半水
石膏）を２種類採取し、各々の試料毎に、ＪＩＳ Ｒ９
１１２に従い該試料を四分法により４等分し、比較例
用、実施例用の半水石膏試料１と試料２を作成した。

【００１４】次に、３００ｃｃのビーカに水１００ｃｃ
を入れ、次に作成した上記半水石膏試料をビーカ中に少
量ずつ散布しながら投入し水中に沈め、余剰の上澄み水
が全くなくなった時点で、投入した試料の重量を量り次
式に従って混水量を求めその結果を表１に示す。

【００１５】混水量（％）＝（１００／使用した試料の
重量）Ｘ１００ 比較例 ＪＩＳ Ｒ９１１２に従い、求めた混水量を用いて半水
石膏８００ｇを混練し凝結試験用のペーストを作成し、
凝結試験用の円錐形の型枠（８０ｍｍφＸ４０ｍｍ）に
投入し表面を均し、中心部に温度計を差し込むとともに
ビカ−凝結針を用いて半水石膏の始発及び終結時間、並
びに所定時間毎の凝結針の侵入度及び温度変化を測定
し、その結果を表１に示す。

【００１６】実施例１ 半水石膏試料１を用いて、同様前記混水量を用い試料８
００ｇを混練し、前記凝結試験用型枠に流し込み表面を
均し、図１に示すとおり発光ダイオード２と集光レンズ
３かなる光源部１と、シリコンフォトダイオード５と指
示計６よりなる検出部４とからなる測定装置を試料表面
７から２０ｍｍの高さにセットし、表面反射率の経時過
変化を比較例の計測時間に合わし計測した結果は、表１
に示すとおりであり、従来のＪＩＳ Ｒ９１１２による
始発時間の試験方法によるビカー凝結針の侵入状況と反
射率の減衰状況とを比較した結果、反射率の減衰状況が
ほぼ平行状態に達する時点を始発時間であると判断し良
いことが明らかとなり、充分凝結状況を計測可能である
ことが判明した。

【００１７】実施例２ 前記半水石膏試料１を用い、半水石膏１００重量部に対
し、ガラス繊維として旭ファイバーグラス株式会社製Ｅ
Ｒ３４６０を１重量部、凝結調整剤として市販の硫酸カ
リウム０．５重量部を配合し、試験用調合試料を作成し
た。

【００１８】該調合試料８００ｇと、混練水５６０ｇと
をホバートミキサーにて混練し、この混練物を前記凝結
試験用型枠に投入し表面を均した後、実施例１の測定器
を用いて、混練物の表面の光沢の変化を測定した結果、
表１に示す通り始発時間を測定可能であることが判明し
た。

【００１９】実施例３ 前記半水石膏試料２を用い、半水石膏１００重量部に対
し、ガラス繊維として旭ファイバーグラス株式会社製Ｅ
Ｒ３４６０を１重量部、凝結調整剤として市販の硫酸カ
リウム０．２重量部を配合し、試験用調合試料を作成し
た。

【００２０】該調合試料８００ｇと、混練水５６０ｇと
をホバートミキサーにて混練し、この混練物を前記凝結
試験用型枠に投入し表面を均した後、実施例１の測定器
を用いて、混練物の表面の光沢の変化を測定した結果、
表１に示す通り石膏の種類を変えても始発時間を測定可
能であることが判明した。

【００２１】実施例４ 前記半水石膏試料１を用い、半水石膏１００重量部に対
し、ガラス繊維２重量部、硫酸カリウム０．５重量部を
配合し、試験用調合試料を作成した。

【００２２】該調合試料８００ｇと、混練水６００ｇと
をホバートミキサーにて混練し、この混練物を前記凝結
試験用型枠に投入し表面を均した後、実施例１の測定器
を用いて、混練物の表面の光沢の変化を測定した結果、
表１に示す通りガラス繊維の配合量を増加しても凝結状
況を連続して測定可能であることが判明した。

【００２３】実施例５ 前記半水石膏試料１を用い、半水石膏１００重量部に対
し、ガラス繊維１重量部、硫酸カリウム０．５重量部か
らなる配合物に、半水石膏１００重量部に対し混練水６
５重量部を注入し混練し、これに別途半水石膏に対し発
泡剤０．０３重量％を水にとき、発泡させた発泡物を投
入し、発泡スラリーを作成した。

【００２４】このスラリーを前記凝結試験用の型枠に投
入し、表面を均した後、実施例１の測定器及び同一条件
で、表面の光沢の変化を測定した結果、表１に示す通り
発泡剤を配合しても凝結状況を測定することが可能であ
ることが判明した。

【００２５】実施例６ 前記半水石膏試料１を用い、半水石膏１００重量部に対
し、パーライト骨材２重量部、硫酸カリウム０．５重量
部を配合し、試験用調合試料を作成した。

【００２６】該調合試料８００ｇと、混練水６００ｇと
をホバートミキサーにて混練し、この混練物を前記凝結
試験用型枠に投入し表面を均した後、実施例１の測定器
を用いて、混練物の表面の光沢の変化を測定した結果、
表１に示す通り骨材を配合量しても凝結状況を連続して
測定可能であることが判明した。

【００２７】

【表１】 実施例７ 図２に示す３層構造の石膏建材を連続的に製造する工程
は、石膏とガラス繊維と凝結調整剤と混練水とを下層、
中間層及び上層用と各層に応じて定められた配合となる
ように各々計量してミキサー２１に供給し、ミキサー２
１にて混練したスラリーを、下層の緻密層スラリーより
コンベアベルト２４上に流し込み、所定の厚さに調整
し、ある程度硬化させた後、中間層の軽量スラリーを下
層上に流し込み所定厚さに調整しある程度硬化した時点
で、表層の緻密層スラリーを流し込み、所定厚さに調整
し表面を均した後、コンベアベルト２４上を移動させな
がら凝結硬化させる。硬化後カッタで所定の長さに切断
し、乾燥工程を経て研磨、溝取り、切断加工等の工程を
経て製品となる。この工程で下層スラリーをコンベアベ
ルト２４上に流し込み、所定の厚さに厚さ調整装置２３
を用いて調整し、所定の硬化状況が得られるように、本
発明の測定装置２２として光源と計測部が一体にセット
されている（有）キーエンス社製の測定装置（ＰＣー
１）を厚さ調整装置２３以降にセットし、次層のスラリ
ーを流し込むさいに所定の凝結状況が得られるようにコ
ンベアベルトの移動速度及び／又は配合量の調整を行
う。この結果次層の流し込み時期を微調整することが可
能となり、製造時間の短縮が可能となるばかりでなく、
層間剥離がなくなり製品の品質も安定することができ
た。本装置をミキサーよりコンベアベルトに流し込まれ
た直後にも設置すれば、凝結状況がより精密に計測可能
である。本装置は、代表的な層を決めて設置しても管理
可能であるが、各層毎の硬化状況が計測可能なように設
置すれば、コンベアベルトの移動速度調整と配合量の変
更の双方を同時に行うことがより容易になり、更に安定
した工程管理が可能であり、省力化等を図ることができ
る。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、半水石膏の凝結硬化の状況を
表面の光の反射率の変化により計測しとするもので、従
来半水石膏の品質試験用に用いられているＪＩＳ Ｒ９
１１２の凝結試験方法と比較した結果、十分整合性があ
る結果が得られることが確認された。

【００２９】また、半水石膏に補強用繊維、骨材等を配
合し表面の光の反射率が異なるようなものでも、表面の
余剰の水分による光沢の変化及び水分の吸収率の変化の
程度を計測すれば良いので、凝結硬化の状況を計測する
ことができる。

【００３０】従って、本発明の装置を用いれば、製品を
傷つけることがないので石膏製品又は石膏建材等を製造
するさいの工業用測定機器としても充分使用可能である
ことが確認されたばかりでなく、工程管理に使用した場
合、使用半水石膏の品質の変動に対応して工程を制御で
きるので、製品の品質が安定し、不良率の減少並びに省
力化を図ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 凝結硬化を計測する測定装置の概念図

【図２】 本発明の方法を用いた石膏建材の製造工程図

【符号の説明】

１．光源部 ２．光源 ３．集光レンズ ４．検出部 ５．検出用センサー ６．指示計 ２１．ミキサー ２２．測定装置 ２３．厚さ調節計

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半水石膏又は半水石膏に骨材、繊維補強
   材、混和材等の少なくとも１種類以上を配合した配合物
   を水で混練した混練物を型枠等に流し込み、該混練物を
   凝結硬化させるさい、該混練物面に光を照射し、該面よ
   り反射される光の強さを計測し、該計測値の変化により
   該半水石膏の凝結時間を測定することを特徴とする半水
   石膏の凝結時間の測定方法。
2. 【請求項２】 請求項１項記載の混練物を硬化させるさ
   い、該混練物面に照射さる光が反射される光の強さを計
   測する装置が、該混練物面を照射する光源部と、該面よ
   り反射される光の強度を検出する検出部を有する測定装
   置であることを特徴とする半水石膏の凝結時間の測定装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１項記載の混練物面に光を照射
   し、該面より反射されてくる光の強さを測定する装置
   が、該混練物面を照射する光源部と、該面より反射され
   てくる光の強さを計測する計測部と、該計測部で計測さ
   れる光の強さより半水石膏の凝結の程度を演算しその結
   果を表示する表示部とを有することを特徴とする該半水
   石膏の凝結時間の測定装置。
4. 【請求項４】 請求項第１項、請求項第２項および請求
   項第３項記載測定装置の光源が、単色光であることを特
   徴とする半水石膏の凝結時間の測定装置。
5. 【請求項５】 半水石膏、補強用繊維及び凝結調整剤等
   とを配合した配合物を水で混練した混練物を型枠或はコ
   ンベアベルト上に供給し、硬化後乾燥させる石膏建材の
   製造方法において、型枠或はコンベアベルト上に請求項
   第１項、請求項第２項、同第３項及び第４項記載の凝結
   時間の測定装置により凝結時間を測定し、該測定時間の
   測定結果より配合水量、凝結調整剤の配合量またはコン
   ベアベルトの移動速度の少なくとも一種類以上を調整す
   ることを特徴とする石膏建材の製造工程管理方法。