JPS6112875B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は多量の気泡を含む石こう芯材を紙で被
覆してなる軽量石こうボードの製造方法に関する
ものである。 従来の技術においては石こうに気泡を導入する
だけでは、石こうボードの嵩比重を0.7〜0.8まで
にしかできなかつた。これよりも軽量化を図るた
めには気泡の他に発泡パーライト、シラスバルー
ン、中空ガラス球や発泡樹脂粒の様な軽量化材を
大量に添加せねばならなかつた。 従来は気泡を石こう硬化体中に導入する場合、
気泡の分散性を向上させるために気泡を微細にし
て石こうペーストと混合するように工夫がなされ
てきた。しかるに気泡の強度が弱いためであろう
か微細な気泡を用いた場合にも石こうペーストと
混合すると泡同志が会合して大きくなり、大きく
なつた泡は石こうペースト中を浮上して硬化体に
気泡の偏りが生じた。また気泡強化剤と称するも
のも市販されているが、これらも石こうペースト
の中においては泡の強度を保持するという効果が
発揮されなかつた。また気泡の偏りをおさえるた
めに石こうペーストの粘度を増加させることも試
みられたが、これも効果がなかつた。というのは
粘度が増加するにつれて気泡と石こうペーストを
均一に混合することが困難になり気泡を導入し難
くなつた。このため従来は石こうボードの嵩比重
の限界は0.7〜0.8であつた。また石こうボードに
おいては石こう芯材と紙との間の接着性は嵩比重
0.7を境にしてこれよりも低い場合、泡の偏りの
ために接着性が著しく不良となり紙と石こうが剥
離するようになつた。 このような理由から従来技術で比重0.7未満の
軽量石こうボードを製造しようとすれば軽量化材
及び接着性を補助すべき糊剤を多量に使用せねば
ならなくなつて、原料コストが著しく増加して採
算がとれず今日まで比重0.7未満の安価な軽量石
こうボードは市場に現われなかつた。 石こうボードは他の建築材料に比して安価であ
ることが最大の特徴であるから、高価なものでは
市場においてはほとんど無価値なものであつた。
本発明者らは石こうペースト中で気泡を固化させ
る方法に着目して検討を進めた。この結果、水硬
化性物質の効果的な軽量化法を開発すると同時に
この方法を利用することにより従来の石こうボー
ド製造ラインを変更することなく軽量石こうボー
ドを安価に得ることができた。ここにその技術を
開示する。 すなわち本発明の特徴は石こうに混合して軽量
比を図るために気泡液に多価イオン凝析性の物質
を添加することにある。多価イオン凝析性の物質
としてはポリアクリル酸、ポリアクリル酸の水溶
性塩、アルギン酸、アルギン酸の水溶性塩のうち
から選ばれる物質である。 さらに、石こうを用い、これに多価イオン凝析
性の物質を含有する気泡液とを混合した混合物を
２枚の紙の間にはさみ込んで板状になす方法であ
り、この方法によれば著しく軽量の石こうボード
が得られる。 石こうとしては天然石こうや化学石こうを原料
にして得られる半水石こうや無水石こうが好適で
ある。特に半水石こうは在来の石こうボード用の
原料として用いられている石こうであれば本発明
の水硬化性の物質として充分に使用され得る。 気泡液とは発泡性の液（気泡原液と称す）と空
気とを混合して発泡させて得られる。気泡原液と
は市販の空気連行剤を用いることができる。たと
えば合成物質としてはアルキルサルフエート、ア
ルキルスルホネート、アルキルアリルスルホネー
ト、アルキルナフタレンスルホネートのようなも
のであり、これらはナトリウム塩、アンモニウム
塩の形態で入手できる。また天然物質としては炭
素数17〜22の天然高級脂肪酸を水またはアルコー
ル類の水溶液に溶解したものがある。これら合
成、天然いずれの物質も効果的に用いられる。 本発明に言う多価イオン凝析性の物質とは２価
以上の多価イオンたとえばカルシウム、アルミニ
ウム、鉄、マンガン、クロム、銅などの多価陽イ
オンや硫酸、燐酸、硼酸などの多価陰イオンと反
応し、ゲルを生成するかもしくは高分子物質を析
出するものである。本発明において効果的に用い
られる多価イオン凝析性物質は前述のポリアクリ
ル酸、ポリアクリル酸の水溶性塩、アルギン酸、
及びアルギン酸の水溶性塩のうちから選ばれる物
質であり、その使用量は半水石こうに対し40ない
し600ppm（重量）の少量でよい。この範囲より
多い場合には石こうスラリーは徐々に増粘するの
で、適正値にするために余分の水を添加せねばな
らない。この余分の水は乾燥するときに、余分の
エネルギーを必要としてエネルギーコストが上昇
するばかりでなく、多価イオン凝析性物質は高価
であるため、多量の該物質の使用は石こうボード
の直接コスト増となり、本発明の目的に反する。
また40ppm以下ではその効果が明確に発揮でき
ない。ポリアクリル酸の水溶性塩としては、ナト
リウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩等があ
る。アルギン酸の水溶性塩としてはナトリウム
塩、カリウム塩、アンモニウム塩、マグネシウム
塩がある。本発明においてはこれらを単独または
混合して用いる。これら多価イオン凝析性物質の
適用方法としてはこれらを気泡原液に直接混合、
溶解して用いるかまたは水溶液にした後気泡原液
に添加するかのいずれか便利な方法が採用され
る。 多価イオン凝析性物質は発泡過程以前に気泡原
液に加えることが便利である。というのは、これ
ら多価イオン凝析性物質は気泡の消滅を遅くし
て、気泡を安定にする効果を有しているからであ
る。多価イオン凝析性物質の使用量は石こうペー
スト中で気泡を固定化するに必要な量である。多
価イオン凝析性物質は極く少量でも充分効果を発
揮するが、少なすぎると気泡の固定が不十分とな
りまた多すぎるといろいろな弊害すなわち石こう
硬化物強度の低下、石こうの硬化の遅延という新
たな弊害が発生する。そして当然のことながら原
料コストの増加も生じた。気泡原液中の界面活性
剤濃度は特に規制されないが0.05ないし2.0重量
％であればよい。気泡液は多価イオン凝析性物質
を含む気泡原液と空気とを密閉発泡機中で激しく
かきまぜて製造する。先にも述べたごとく該多価
イオン凝析性物質は石こうペースト中で気泡を固
定化するのみならず気泡液の消泡率（発泡后一定
時間内に消滅する気泡の最初の気泡に対する割
合）も低下させた。 空気と気泡液との容量の関係は気泡原液の容量
を１とすると空気の容量は３ないし20であり、気
泡液の嵩比重は0.05ないし0.3であることが好ま
しい。嵩比重0.05未満では気泡の固定が困難とな
り、0.3を越える場合は経済上の理由から好まし
くない。というのは嵩比重が大きくなればなるだ
け、気泡液中の空気の割合が滅少し、軽量化のた
めに多量の気泡液を必要とするからである。 気泡液の使用量は目的とする石こうの嵩比重に
より変化する。嵩比重0.4ないし0.7の石こうボー
ドを得るためには石こうペーストの容量を100と
したとき10ないし150必要であつた。石こうスラ
リーに気泡液を混合するとペースト中のカルシウ
ムイオンによつて気泡液中の多価イオン凝析性物
質と石こうが結びつきゲル物質又は難溶性の高分
子物質となつて気泡を取り囲み気泡を固定化す
る。このため気泡は極めて安定化され気泡同志が
会合を起こすことなく石こう中に微細気泡のまま
一様に分散させることができる。この気泡を一様
に含有した石こうペーストをエンドレスの二枚の
紙の間に流展押圧し成型し、硬化後適当長さに切
断し、のちトンネル型式の乾燥炉で連続的に乾燥
して軽量石こうボードを得ることができる。軽量
石こうボードの製造のためには、面積当り重量が
200〜400ｇ／m²である在来の石こうボード用紙を
用いることができる。さらに好ましくは200〜300
ｇ／m²の石こうボード用紙が用いられる。これら
ボード用紙に表面化粧や防水処理加工を施したも
のアスベストを抄き合わせたアスベスト紙、ガラ
ス繊維を抄き合わせたガラス繊維紙等も先のボー
ド用紙のかわりに用いることもできる。 石こうボードの製造時には木質の繊維物質や骨
材、糊剤、流動化剤、硬化調節剤などが補助原料
として添加される。さらに特殊な場合には防水薬
剤、防腐剤、抗カビ剤、樹脂エマルジヨン、ガラ
ス繊維なども添加される。これらはすでに公知の
技術であるが、本発明においてもこれら公知技術
を併用することは全く支障はない。このように在
来の石こうボード製造ラインをそのまま適用して
本発明の軽量石膏ボードを製造することができる
点は本発明の重要な利用面の１つである。 さらに本発明においては軽量化材を従来技術に
おけるように大量に使用しないので、軽量化材を
石こうペースト中に分散するに必要な用水が著し
く滅少した。この結果、たとえば嵩比重0.5の軽
量石こうボードを製造する時には従来技術では軽
量化材を大量に使用せねばならなかつたので水／
石こう比を1.2より小さくできなかつたが本発明
では水／石こう比を1.2以下にすることができ
た。必要水量の滅少とともに乾燥費用も従来技術
より滅少した。 このように本発明は、軽量石こうボードを製造
する上で従来技術では必要であつた軽量化材の添
加を不要にし、熱効率のよい製造法を提供すると
共に、こうした材料に求められている難燃性を維
持する点で、産業上極めて有用な発明である。 次に本発明の実施例を示して実施態様並びに内
容をさらに詳しく説明する。 実施例 １ （気泡液の調製） アルキルナフタレンスルホン酸ソーダ（Ａ）を
主成分とする市販の発泡剤（25％水溶液）８ｇ、
ポリアクリル酸ソーダ１ｇ及び水1000ｇを混合し
て気泡原液を調製した。この気泡原液及び空気を
それぞれ100c.c.／分及び500c.c.／分の流量で高速回
転羽根を有す密閉式連続気泡発生機に連続的に導
入した。気泡発生機より流出してくる気泡液
（Ｂ）はクリーム状の微細気泡より成りたち、流
動性のよいものであつた。 気泡液の嵩比重は0.20であつた。 （軽量石こう硬化物の製造） 石こうを原料にしてこれをか焼して得た半水石
こう（以下半水石こうと略称する）を用いた。半
水石こうの化合水分は6.15％であつた。内容積１
の容器に添加水、気泡液、半水石こうの順に入
れて、これを混合機にとりつけ1000rpmの回転数
で30秒間かきまぜて、気泡を均一に含有する軽量
石こうペーストを得た。

【表】 上記組成の水／石こう比は（180＋90）／300＝
0.9であつた。この石こうペーストの嵩比重は
0.83であつた。この石こうペーストを30×30×
200mmの型枠に流しこみ硬化させた。硬化時間は
約14分であつた。硬化後、型枠よりとりだして50
℃に調節した熱風循環式乾燥機に挿入し20時間後
にとりだした。乾燥した硬化物の嵩比重は0.48で
あつた。これを30mm間隔で切断してインストロン
万能引張試験機で圧縮強度を測定した。圧縮強度
は16.5〜20.1Kg／cm²であつた。 （軽量石こうボードの製造） 上記軽量石こうペーストの配合割合で半水石こ
うを時間あたり6000Kgの使用するため各原料を同
じ割合（20000倍）で増加した。 気泡液を大型の連続気泡発生機で製造し、各種
原料とともにピンタイプミキサーで混合し連続に
得られる軽量石こうペーストを910m／ｍ巾に調
節したエンドレスの二枚のボード用原紙（面積当
り重量250ｇ／m²）の間に流展した。この後押圧
し厚みを7m／ｍに調節し、長尺の成型ベルト上
で硬化させた。硬化后1860m／ｍの長さ毎に切断
し100〜150℃に調節されたトンネル型乾燥機に送
り込み乾燥させた。乾燥して得られた軽量石こう
ボードを1820m／ｍのサイズに再切断して910×
1820m／ｍとした。 この軽量石こうボードの重量は１枚当り約5.7
Kgでありこれをボード厚みで除して嵩比重を求め
ると0.49となつた。JISA−1408−1964建築用ボ
ード類の曲げ試験方法に記載されている３号試験
体に相当する500×400m／ｍの大きさの試験体を
ボード用原紙の長手方向を500m／ｍ，巾方向を
400m／ｍとして切りだした。これをインストロ
ン万能引張試験機にとりつけJISA−1408−1964
に従い、紙の長手方向の曲げ強さを測定した。曲
げ強さは30.3〜33.1Kg重であり３つの試験体の平
均は32.2Kg重であつた。曲げ強さを測定した後の
試験体について紙と石こうの剥離試験をJISA−
6901−1975に従つて試験したところ石こうと紙は
剥離せず接着性は良好であつた。 実施例 ２〜８ 実施例１において、ポリアクリル酸ソーダ１ｇ
を使用するかわりに第１表に示した多価イオン凝
析性物質を添加量を変更して気泡原液を調製し
た。この気泡原液を用いて実施例１に従つて軽量
石こう硬化物を製造し圧縮強度を測定した。同様
にして軽量石こうボードを製造して曲げ強さを測
定し、その残りの試験片を用いて剥離試験を実施
した。この結果を第１表に示した。

【表】 実施例 ９〜11 炭素数17より22の物質が主体である天然高級脂
肪酸をイソプロピルアルコール水溶液に溶解して
いる市販の発泡剤（55％濃度）２重量部、第２表
に示した多価イオン凝析性物質１重量部及び水
1000重量部を混合して気泡原液を調製した。この
気泡原液及び空気をそれぞれ第２表に示した流量
で高速回転羽根を有す密閉式の連続大型気泡発生
機に連続的に導入した。気泡発生機より流出して
くる気泡液（Ｂ）はクリーム状の微細気泡より成
り流動性のよいものであつた。気泡液の嵩比重を
第２表に示した。 この気泡液を実施例１の気泡液のかわりに用い
て軽量石こうボードを製造した。気泡液使用量は
第２表に示した。水道水の使用量は水／石こう比
を1.0とするために気泡液使用量に応じて変化さ
せた。いま半水石こう量は実施例１より6000Kg／
時間であるから水6000Kg／時間である。故に時間
当りの水道水使用量は（6000−気泡液使用量）Kg
である。 軽量石こうボード嵩比重、軽量石こうボード長
手方向曲げ強さ及び紙と石こうとの剥離試験の結
果を第２表に示した。

【表】 比較の為に凝析性物質を用いずに気泡原液を調
製した。 実施例９，10，11及び１の気泡原液のかわりに
この凝析性物質なしの気泡原液を用いた例をそれ
ぞれ比較例１，２，３及び４とした。 また比較例１〜４の気泡液の外観は実施例９，
10，11のそれとほとんど同様であつた。しかし気
泡の強さの尺度となる消泡率については、例とし
て本発明の実施例１と比較例４を第１図に示した
が、比較例４の方が大きく、凝析性物質なしでは
気泡自身が消えやすいことを示している。 第１図において消泡率とは発泡後ｔ分経過した
ときまでに消えた気泡を形成していた液の重量の
発泡直後（ｔ＝０）に気泡を形成していた液の重
量に対する百分比である。すなわち、消泡率
（％）＝
ｔ分までに消えた気泡を形成していた液の重量／発泡直
後に気泡を形成していた液の重量× 100の関係である。 軽量石こうボードの嵩比重についてみると気泡
液使用量が比較例と実施例と同じであるにもかか
わらず、実施例の方が嵩比重を小さくできた。こ
れは気泡液が嵩比重を小さくすることに有効に働
いていることを示している。また長手方向のまげ
強さについてみても本発明の方が約６Kg程高い値
を示している。そして更に著しい効果を示してい
るものとして紙と石こうの剥離試験結果がある。
本発明の実施例はいずれも剥離しなかつたが、比
較例１〜４ではいずれも石こうと紙とが剥離して
しまつた。。このように本発明は高価な軽量化材
なしで、紙と石こうが剥離しない軽量石こうボー
ドを製造する技術である。 実施例 12 実施例１の発泡剤１重量部及びアルギン酸ソー
ダの0.05％水溶液（20℃における粘度は３〜4cp
であつた）100重量部を混合し気泡原液を調製し
た。この気泡原液1100／時間及び空気5.5m³／
時間の流量で高速回転羽根を有す密閉式の連続気
泡発生機に連続的に導入した。これより得られる
気泡液はクリーム状の微細気泡より成りたち流動
性のよいものであつた。気泡液の嵩比重は0.19で
あり、消泡率は５分後22％、10分後56％であつ
た。この値を第１図において比較すると実施例１
の値に近似しており、比較例４に比べ本実施例12
は充分効果があることが明白である。消泡率の値
を第３表にまとめた。

【表】 軽量石こうボードを連続的に製造するに当り上
記気泡液を使用した。軽量石こうボードの製造法
は実施例１に従つて実施した。原料配合を以下に
記した。

【表】 上記組成の水／石こう比は0.9であつた。ボー
ド用紙としては270ｇ／m²の重量のものを用いて
12m／ｍ厚の軽量石こうボードを製造した。軽量
石こうボードのサイズは12^t×910^w×2424
（ｍ／ｍ）であり、この重量は約15.8〜15.9Kgで
あり芯材中に泡の偏りは観察されなかつた。これ
をボード体積で除して嵩比重を求めると約0.6と
なつた。実施例１に従い曲げ強さを測定したとこ
ろ長手方向では52〜53Kg重、巾方向で22〜23Kg重
であつた。これらの値はJISA−6911−1975で規
定される強度と同等以上のものである。この軽量
石こうボード強度面においても優れていることが
わかる。曲げ強さを測定した後の試験体について
紙と石こうの剥離試験を実施した。この結果表紙
及び裏紙とも石こうと紙は剥離せず接着性は良好
であつた。本実施例においてアルギン酸ソーダの
量は半水石こうに対して約40ppmであり、比較
例１〜４と比べてみると極く少量のアルギン酸ソ
ーダが有効に働いていることが明白となる。 実施例 13 実施例12においてアルギン酸ソーダのかわりに
ポリアクリル酸ソーダを用いた。0.05％ポリアク
リル酸ソーダ水溶液の粘度は20℃で約４〜5cpで
あつた。気泡液の嵩比重は0.20であり、消泡率は
５分後で21％、10分後で59％であつた。ポリアク
リル酸ソーダは本実施例13のごとき低濃度におい
ても十分に効果があることがわかる。この気泡液
を用いて実施例12と同じ原料配合で軽量石こうボ
ードを製造した。ボードの１枚当りの重量は約
15.8〜15.9Kgであり、芯材中に泡の偏りは観察さ
れなかつた。この重量をボードの体積で除して嵩
比重を求めると約0.6となつた。曲げ強さは長手
方向で51〜53Kg重、巾方向で22〜23Kg重であつ
た。剥離試験を実施したところ表紙及び裏紙とも
石こうと紙は剥離せず接着性は良好であつた。 本実施例においてポリアクリル酸ソーダの量は
半水石こうに対し約40ppmであり、比較例１〜
４と比べてみるとさらに明白になるが、ポリアク
リル酸ソーダは極く少量で有効であつた。 以上、実施例12及び13は、本発明の多価イオン
凝析性物質のうちアルギン酸及びアルギン酸の水
溶性塩及びポリアクリル酸及びポリアクリル酸の
水溶性塩は極く少量の添加量で泡を固定化する効
果があらわれ、本発明にとつてもつとも好ましい
多価イオン凝析性物質であることを示すものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図において横軸には発泡後の経過時間
（分）、縦軸には気泡液の消泡率（％）をとつて実
施例１及び比較例４の気泡液の時間当りの消泡率
を点綴した。実線が実施例１を示し破線が比較例
４を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ポリアクリル酸、ポリアクリル酸の水溶性
   塩、アルギン酸及びアルギン酸の水溶性塩の群か
   らえらばれた多価イオン凝析性物質のいずれか１
   種を半水石こうに対して40ないし600ppm（重
   量）添加することを特徴とする嵩比重0.4〜0.7の
   軽量石こうボードの製造方法。