JPS6012297B2 - 石膏製品の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は建築材料、より詳しくは石膏製品の製造法に関
する。

本発明はビルディングの外面および内面仕上げ用上張り
タイルならびに構築物の建築および仕上げ素材の製造に
利用されるであろう。

最近の石膏製品の製造において基本原料として用いられ
ているのは、特殊なプラントで製造された建築グレード
の半水石膏ＣａＳ０４１０．母２０である。

この種の石膏を得るためには、天然石膏石（ＣａＳ０４
０が２０）をボールミルで粉砕ならびに磨砕する。そし
て粉砕ならびに磨砕した石膏石は、特殊なボイラーにお
いて混合しながら１８０℃までの温度で４〜８時間熱処
理する。冷却後、この石膏を充填し、防水して、石膏製
品製造設備に送る。半水石膏ＣａＳ０４１０．８ＬＯを
建築製品の製造に使用する場合、注型前にこれを給水す
る（水／石膏重量比は０．４〜０．６）。

石膏が型中で硬化するには５〜１８分間を要する。型か
ら分離後、成形物をその大きさに応じて、５０〜６０ｏ
０の温度で８〜細時間乾燥する。このようにして製造さ
れる既ての製品は、高い空孔率と吸湿性を特徴とするも
のであり、したがって内装部材（間仕切り、床タイル、
で日弊および吸音タイル）としてのみ用いられる。さら
に、きの公知技術は、予め特殊に調製された出発物質の
使用を要求するので複雑である。また、石膏石一天然二
水石膏ＣａＳ０４・が２０‐を比表面積２５００〜２８
００の／夕の粒子に粉砕ならびに磨砕し、次いでこの磨
砕石唇石を水／石膏重量比０．１〜０．２の水と混合す
る方法も知られている。混合物は、次いで注型し「成形
物を形成する。混合物を緊密充填するため、振動を用い
る。成形物を圧力７〜７．稗ｔｍの水蒸気中での水熱処
理に付す。この水熱処理は、オートクレープ中で行い、
ここで二水石膏を半水石膏に脱水する。次いで成形物を
水和により強化するために、成形物を飽和するまで水中
に浸澄する。（ソ連国発明考証第５０２８５３号参照）
この方法は、成形される混合物が非常に湿潤であり、こ
れと引続く水熱処理と相僕って、１８〜２０％の吸水率
の多孔質構造および１０〜１５サイクル（１サイクルは
−１５〜一２０ｑ０の温度での４時間の凍結と、次いで
水中での４時間の解凍を意味する）という低い耐霜性を
有する製品を与える点で不利である。

更に、バッチ型装置であるオーレクレーブ中での熱処理
によるため、石膏製品の製造を流れ作業的に行うことが
できず、またプロセス全体を自動化することもできない
。更にソ連国発明者証第６２７８５号に開示される他の
石膏製品の製造法も知られている。

この方法によれば、粉砕および磨砕した天然二水石膏製
品を、圧縮ないいま緊密充填により製造するのであれば
任意成分である充填剤とともに、６〜１０％に湿潤する
一成形物を注型ないいま振動により製造する場合には、
バッチに大量の水を加えて湿潤して可滋化鋼度を与える
。一なし、し他の方法により成形した成形物を、次いで
オートクレープ中に装入し、中に少くともｌａｔｍの圧
力の水蒸気を供給して、水熱処理する。加圧下で処理は
３〜６時間継続する。上記発明考証によれば、二水石膏
は低圧（１〜１．母ｔｍ）でも半水和物に変成されるの
で、半水和物結晶間に現われる凝集力のため再結晶し、
これにより成形物は水熱処理中に直接に著しく強化され
る。次いで水蒸気を徐々に放出する。水熱処理および冷
却後、成形物中の半水石膏は、紬孔中に残留する水のた
めに脱水され、これにより製品は更に強化される。この
方法は、その前に述べた方法に固有なものと同じ不利を
受ける。

上記方法により、可塑化稲度のバッチ（水／石膏重量比
０．１以上）を注型することにより得られる製品は、容
易に改善された耐霧性および耐水性を持つものではない
、ということに注意すべきである。圧縮成形した成形物
をオートクレープ中で水蒸気により水熱処理するときは
、１４〜１５％未満の気孔率および必要な耐霜Ｉ性（３
５サイクル以上）を得ることは不可能である。本発明の
目的は、上記不利を解消することである。本発明の主た
る目的は、最終製品の耐水性および耐霜性を改良するこ
との可能な、石膏製品の製造法を提供することである。
これらの目的は、粉砕および磨砕した天然二水石膏Ｃａ
Ｓ０４・２ＬＯを成形し、次いで熱処理および強化処理
することを含む本発明の石膏製品の製造法により達成さ
れる。

上記成形物の熱処理は、空気中１００〜２００００の温
度で行い、温度は所望の水準まで２〜３℃／分の割合で
昇温する。その後、熱処理成形物を５０ｑｏ以下の温度
に冷却し、給水して強化する。提案された方法によれば
、吸水率７〜１５％、耐霜性４０〜５０サイクル、圧縮
強度１７０〜３００ｋ９／嫌のように、一般の石膏製品
には見られない特性を有する石膏製品の製造が可能にな
った。

その強化過程で石膏製品を一体且つ充分に強固なものと
するために、熱処理は成形物中の二水石膏の少くとも９
０〜９既容量％を脱水するに必要な時間行う。

最終製品の吸水率として７〜１０％を確実に与えるため
に、本発明によれば、成形に供する粉砕二水石膏を、水
／石膏重量比０．０４〜０．１５より好ましくは０．０
５〜０．１０の水と混合する。本発明において、大理石
、花穂岩その他の建築用石様の石膏製品を得るためには
、１〜１仇妙こ分級される破砕部分４凪重量％と比粒子
表面積が１７００〜１８００の／夕である磨砕部分６の
重量％とからなる二水石膏を成形するのが便宜である。
より密な構造、改善された機械的性質および耐霜性を与
えるためには、石膏を好ましくは少くとも６０ｋ９／地
の圧力で成形する。

本発明のこれらの、および他の目的は、以下の特定の実
施の態様に関する詳細な記載ならびに実施例による説明
により、より明瞭となろう。

提案されている方法において、原料は天然の石膏石一二
水石膏℃ａＳ０４・２日２０を用いる。廃棄物から人工
的に得た天然石膏を用いて本発明法を実施すると、その
粒度の均一性ならびに分布（０．１〜０．３肋）のゆえ
に機械的強度および耐霜性が低く、吸水性の高い製品し
か得られない。また後述の成形のための圧力が高くなる
欠点もある。天然石膏は使用前にジョ−破砕器（ｊａｗ
ｂｒｅａｋｅｒ）あるいはハンマー粉砕器（ｈａｍｍｅ
ｒｃｍｓｈｅｒ）により粉砕して、比粒子表面積１００
〜２００の／夕とする。比表面積の特定の値は、最終製
品の厚みに依存する。たとえば、厚み１５〜３物岬のパ
ネルないしタイルを製造するためには、石膏石を比表面
積６００〜９００地／夕まで磨砕することが好ましい。
また製品が薄くなればなる程、磨砕石管の比表面積は大
きくするのが好ましい。なお、大理石、花嵐岩、その他
の建築用石様の石膏製品の製造においては、出発物質と
して、１〜１仇帆の粉砕部分と比表面積が２０００の／
夕までの粉砕部分の混合ないし混和物を用いることが推
奨される。このような粗粒部分と微細粒子部分の混合物
を用いると、微細粒子のみを用いる場合に比べて、製品
強度、耐霜性の点で優れた製品を与える。また製造サイ
クルの短縮の点でも好ましい（後述の例７参照）。もち
ろん、粗粒子のみでは、密な充填が得られない。特に好
ましくは４の重量％の１〜１０肋の部分を、６の重量％
の比表面積１７００〜１８００地／夕の部分と混合する
。所望の粒径まで粉砕ないし磨砕した天然二水石膏Ｃａ
Ｓ０４・幻２０に混合しながら水を加え、水／二水石膏
重量比０．０４〜０．１５の混合物を得る。

この比の値は、次の成形の条件およびこの目的のための
機器特性に依存する。たとえば、石膏を７５〜２５０ｋ
９／地の圧力で二段プレス機で成形する場合、この水／
二水石膏重量比は０．０５〜０．０７でなければならな
い。更に、上述したように、吸水比が７〜１５％の石膏
製品を得るには、水／二水石膏比は０．０５〜０．１で
なければならない。生ずる混合物から、たとえば圧縮ま
たは振動により成形物を得る。

前者の場合、圧力は少くとも６０ｋ９／地とする。もし
この条件が満たされるなら、製品は密な構造と改善され
た機械的特性を示すことが、実験的に確認されている。
得られた石膏成形物を次いで、ベルト状またはトンネル
状キルンなどの熱処理装置に移送する。

本発明では、熱処理は空気中で行う。キルンの温度は、
（室温から）毎分２〜３℃の割合で１００〜２００℃の
範囲内で選択された温度まで上昇する。昇温速度が２℃
未満であると、不必要な程に昇温時間が長くなり経済的
に不利である。昇温速度が速すぎると製品の強度ならび
に耐霧性が著しく低下する（後述の例６参照）。最高熱
処理温度および滞留時間は成形物の厚みに依存する。た
とえば、厚み６〜７肋の成形物の場合、最高処理温度を
１５０〜１６０午０として成形物中の二水石膏の少くと
も９０〜９既容量％の脱水に必要かつ十分な時間保つ。
この程度の脱水率に到達するや否や、この工程は実際上
終了し、それ以上成形物をキルン中に保持することは経
済的に不合理である。熱処理中に、天然二水石膏ＣａＳ
０４・が２０は、物理的な給水および結晶水を放出して
半水石膏ＣａＳ０４・０．田２０に変化し、二水和物の
半水和物への再結晶により初期結晶構造は失われる。成
形中における混合物のある程度の圧縮により、熱処理工
程において二水石膏粒子はある程度崩壊し、これは水が
絶えず放出されることにより促進され、個々の粒子間の
接触面積は増加する。もう一つの成形物の強化は、給水
中に起るものであり、成形物の微細構造の変化を伴うも
のである。二水石膏の結晶化が製品のより高い強度およ
び低い空孔率に寄与するものである。２００ｑｏを超え
る熱処理温度は適当でないということに注意する必要が
ある。

なぜなら、２００ｑｏを超える温度では、無水物の生成
の可能性であり、これは製品の強度ならびに耐霜性に悪
影響を与えるからである。また１００００未満の温度で
は二水石膏より半水石膏への分解は起らない。熱処理後
に、たとえば空気の強制吹き付けあるいは自然冷却など
の適宜の方法により、４０〜５０ｑｏに冷却する。

次いで、成形物に飽和するまで給水することにより、す
なわち、乾燥成形物重量に対して約１８％に等しい半水
石膏の二水和物への結晶化に要求される水を用いること
により、製品の強化を行う。この工程は、成形物を水中
に浸漬することにより、水を製品に散布することにより
、あるいは成形物を水蒸気で飽和することにより行うこ
とができる。水による飽和の結果として、半水石膏Ｃａ
Ｓ０４・０．胡２０は、再結晶として二水石骨ＣａＳ０
４・２ＬＯに復帰するとともに、強い構造が生成する。

その後、成形物を、自然または強制乾燥することにより
、製品は１００〜３００ｋ９／地の最終圧縮強度を得る
。必要なら、最終製品に、研磨、つや出しあるいはその
他の慣用の表面仕上げ処理を施すことがでさる。

本発明では、二水石膏と水との出発混合物中に、鉱物染
料等の染料を導入することが可能でありＬ これにより
その製造方法に影響することなく任意の色の製品を得る
ことができる。

石膏製品の製造方法の詳細はその構造的鱗折により確認
される。

上記から推論されるように、提案された方法によれば、
改善された物理化学的性質を有し、種々の分野の構造物
に適用可能な広い範囲の石膏製品の製造が可能になる。

たとえば、こうして得られた石膏製品の耐霜性は従来の
石膏製品のそれの約６塔と高いため、それらは建造物な
し、し構築物の外装材として用いることができる。更に
、圧縮成形により様々の形態の製品を得、また装飾的に
デザインされた表面を得ることができる。更に提案され
た方法によれば、廃棄物がなく、環境を汚染することが
ない。

例１ 天然石膏石をジョー破砕器で粉砕し、次いでボールミル
で磨砕して比粒子表面積１０００のノタとする。

粉体中の水分は３％である。この粉体を水と混合して水
／石膏比重量比を０．０７とし、得られた混合物を水力
プレスで圧力１５０ｋ９／めで成形する。成形物を熱処
理のため、キルンに装入し、キルン温度を２℃／分の割
合で１６０ｑ０まで上昇する。この温度で成形物を１．
５時間保持し、空気中で２０分間冷却して４７０まで下
げる。その後、成形物を水浴中に浸潰して飽和まで給水
し、次いで空気中で乾燥する。最終製品の圧縮強度は１
１５ｋｇ／の、耐霜性は５０サイクル、吸水率は９％で
ある。

例２ 天然石膏石をジョー破砕器で粉砕し、次いで一部をボー
ルミルで磨砕して比表面積１７００の／夕とし、残りは
更にハンマー粉砕器で１〜１仇肌こ粉砕する。

その後、４の重量％の１〜１仇廠の分級石膏部分を６の
重量％の比表面積１７００嫌／夕の石膏粉体と混合し、
生ずる混合物に給水して、水／石膏重量比０．０６とす
る。

この混合物を圧力１７０ｋ９／めでプレス成形する。成
形物をキルン中に装入し、温度を２℃／分の割合で１８
０ｏｏに上昇する。成形物をこの温度で２時間保持し、
次いで３粉｝間自然冷却して４３ｑｏまで下げる。次い
で、成形物の散水により飽和まで給水し、乾燥器中、５
０ｑｏで３時間乾燥する。最終成形物の表面を研磨論で
研磨する。

最終製品の圧縮強度は２８０ｋ９／め、耐霜性は５０サ
イクル、吸水率は１０％である。

例３ 天然石膏石をジョー破砕器で粉砕し、次いで一部をポー
ルミル中で磨砕して比表面積２０００のノタとし、残り
はハンマー粉砕器で粉砕して１〜７肌の分級部分とする
。

次に、４０重量％の１〜７帆の分級石膏部分と、６の重
量％の比表面積２０００地／夕の磨砕石管を混合する。

得られる混合物を圧力２００ｋｇ／めでプレス成形する
。成形物をキルン中に装入し、ここで温度を（室温から
）１８０℃まで３℃／分の割合で上昇する。製品をこの
温度で１時間保持し、成形物中の二水石膏の９破き量％
を脱水する。その後この製品を室温で３０分間冷却して
４ぴ０に降溢する。冷却製品に散水により給水し、５０
℃の乾燥器中で３時間乾燥する。最終製品の表面を研磨
論で研磨する。

最終製品の圧縮強度は２４０Ｘ９／地、耐霜性は４５サ
イクルである。

例４ 天然石膏石をジョー破砕器で粉砕し、次いでボールミル
中で１００地／夕まで磨砕し、給水して水／石膏重量比
を０．０５とし、その後、これを圧力２８０ｋｇ／ので
プレス成形する。

成形物をキルン中に袋入し、温度を２℃／分の割合で１
４０ｑｏまで上昇する。成形物をこの温度で１．虫時間
保持し、二水石膏の９受容量％を脱水する。次いで成形
物を自然条件下で２０分間冷却して５０℃まで降温する
。

成形物表面に散水する。次いで、５０℃の乾燥器中で３
時間乾燥する。最終製品の圧縮強度は１４０ｋ９／地で
あり、耐霜性は４０サイクルである。

例５ 自然水分５％の天然石膏を磨砕して比表面積８００の／
夕とし、圧力３００ｋ９／めでプレス成形する。

成形物を２℃／分の割合で１６０午 Ｃに加熱する。成
形物をこの温度で２時間保持し、二水石費の９２％を脱
水する。次いで成形物を３雌ご間自然冷却して、４０午
０に降溢する。成形物に浸漁により飽和まで給水する。

最終製品の圧縮強度は１５０ｋ９／めであり、耐霜性は
４５サイクルである。

例６ 粉子分布が１〜１仇奴４０％、１側以下の６０％の粉砕
二水石膏を３００ｋ９／地で加圧成形して２５０×１４
０×１５脚の成形物を得、キルン中で昇温速度２℃／分
、１び○／分および１５００／分と変えた以外は実施例
１と同様にして得られた石膏製品についての物性は下表
の通りであった。

上記比較から判るように、成形物の熱処理温度への昇溢
速度が本発明の範囲（２〜３℃ノ分）であれば、半乾燥
石膏成形物の構造を破壊することなく、給水ならびに水
和水分を均質に除去することができ、最終製品の機械的
あるいは物理的性質を高く保つことができることが理解
できよう。

これに対し、昇温速度が本発明の範囲外の１０〜１５℃
／分の場合には昇温過程で半乾燥成形物の構造を破壊す
るために、最終製品の物理的、機械的性質は著しく低下
する。例７ 原料としてボールミルで粉砕した微細二水石膏を用いた
以外は例６（昇温速度２℃／分）と同様にして、石膏製
品を得た。

この製品の物理的特性を例６のものと比較して下表に示
す。

上記比較にも示されるように、本発明の好ましい態様に
おいて用いる、二種類の粒度の石膏を原料として混合使
用すれば、大粒子が結晶化の中心になって製造サイクル
を４時間短縮でき、且つ、高密度、高強度、低吸水性且
つ高耐霜性で美観にも優れた石膏製品が得られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下記の工程を含む石膏製品の製造法。 天然二水石膏ＣａＳｏ＿４・２Ｈ＿２Ｏを粉砕する工程
   ； 粉砕した天然二水石膏を成形する工程； 成形物を
   所望温度まで毎分２〜３℃の割合で上昇して１００〜２
   ００℃の温度で空気中で熱処理する工程； 熱処理した
   成形物を５０℃以下の温度まで冷却する工程；および
   冷却した成形物に給水して強化する工程。 ２ 熱処理を、成形製品中の二水石膏の少なくとも９０
   〜９５％の脱水に必要な時間を行う上記第１項の石膏製
   品の製造法。 ３ 粉砕二水石膏を、水／石膏重量比０．０５〜０．１
   の水と混合して成形に供する上記第１項の石膏製品の製
   造法。 ４ １〜１０ｍｍに分級される粉砕部分の４０重量％と
   比粒子表面積が１７００〜１８００ｃｍ＾２／ｇである
   磨砕部分の６０重量％とからなる二水石膏を成形に供す
   る上記第１項の石膏製品の製造法。 ５ 少くとも６０ｋｇ／ｃｍ＾２の圧力で石膏を加圧成
   形する上記第１項の石膏製品の製造法。