JPS62105941A - 焼石膏プラスタの硬化促進剤およびその製造法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は焼石膏スラリを硬化する構成、特に石・計壁板
製造時に水性の焼石骨スラリを硬化促進させる硬化促進
剤およびその製造法に関する。

新たに焼成された石膏（通常硫酸力ルシクム半水和物ま
たは焼石膏とけはれる）が水と混合されると、焼石・１
才は水と結合し硫酸カルシウム二ノ」（和物が生成され
、硬化添加剤を加えなくても硬化し約３０分内に硬い固
体となる。一方この硬化ＩＲ７間は硬化促進剤の添刀口
により変化させ得る。

（従来の技術） 概して石膏ボードが長年に亘って多鼠に使用されてきて
いる。石膏ボードの製造時には、焼石膏の水性スラリと
所望の添加剤とが、例えは米国特許第３，３５９，１４
６号に開示されるようにミキサ内で連続的に混合される
。混合したスラリはミキサの下部で移動中のカバー７−
ト上に連続的に移送され、その上に第２のカバーシート
が載置される。

一連のストリップとなるよう（二カバーシート間（＝挾
まれたスラリ層は焼石賞が硬化するまでベルトヒで移送
され、次に硬化したストリップは所望の長さのホードに
切〜ｆされ、ボードは乾燥キルンに通されて余分の湿気
が除去される。ボードを切断する時間、即ちコンベヤ速
度、従って石膏ボードの生産速度は一般に焼石膏スラリ
の硬化時間により制御されるので、ミキサの焼石膏に加
える従来の添加剤には一般に硬化時間を′：ＪＭ整する
ように作用する調整剤、特に促進剤が包有される。また
同時にボードの最終筐度を訪ｄ整する他の添加剤として
シート接着促進剤、繊維強化剤、調度減少剤等が仕上ボ
ードコアｆｉｔの５ｘ以下、通常２％以下含まれる。焼
石膏が配合された建材をなすプラスタは石膏の焼成の直
後、未だ高温であるが、この状態で貸詰めされることが
多い。このため硬化調整剤が劣化し充分な機能を発揮し
ない。また特に高湿度、高温の保管状態では促進剤の機
能にも悪影響が生ずることになる。

焼石膏の硬化時間を短縮するために最良の促進剤は非常
ｌ：細かく粉砕された硫酸カルシウム二本和物であろう
。たゾこの促進剤は硬化当初は良好に作用するが、特に
湿気あるいは熱的に悪条件下で保管されていたものはそ
の効用が大巾に低下する。これを防止するため、米国特
許第１，９８９，１３４１号には、焼石膏に、所定量の
石灰および硫酸アルミニウム、更に市販の遅延剤を加え
て硫酸カルシウム二水和物を沈澱させ石膏を硬化促進さ
せる構成が提案されている。また米国特許第２．０７８
．１９８号および第２，０７８，１９９号に硫酸カルシ
ウム二水和物と砂糖とを混ぜた促進剤が提案されている
。この促進剤は経時劣化の影響が少なくなっている。更
に米国特許第３，５７３，９４７号（二は、共に粉砕さ
れた砂糖と硫酸カルシウムニ水和混合物とを加熱して所
定量の焼成反応を生じさせ促進剤をより安定化する最終
仕上工程を刃口えた促進剤が開示されている。

上古己の各米国特許の構成においては、促進剤を小回、
即ち石膏１トン当り少なくとも１ボンド（約４５３？）
程度、工業上では好ましくは石膏１トン当り約２０ボン
ド（ｃ＋Ｋｙ）添加することが好ましい。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、一般に石膏の堆積量は個々の石膏の純度
に応じて異なり、従って促進剤の必要量もこれに応じて
異なることになりバラツキが多い問題があった。このた
め石膏ボードの生産速度を維持するため焼石膏に大振に
促進剤を用いて安定化を図ることもできようが、この場
合単位″Ｍ童当りの活性度が高く必要な砂糖量も少なく
てすみ、特に比較的湿度および温度が高い条件下でも保
管されるとき促進特性が大きく変化しない促進剤が必要
となる問題があった。

従って本発明の目的は従来の促進剤と比べ硬化促進時間
を大巾に短縮でき、活性度が極めて高く、従来のものと
同じ効果を得る際の必要量が小量で済み、更に保管安定
度の良好な焼石膏の促進剤を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明においては粒子が機数の物質で被覆された、主成
分が硫酸カルシウムの促進剤を用いること（二より焼石
膏の硬化が大巾に促進されることに着目−「る。即ち本
発明による促進剤では、先ず新たに粉砕した硫酸力ルシ
クム粒子を、例えば高級硫酸カルシウム二水和物と砂糖
とを練成することによシ焼成糸止剤で被覆する。次に全
促進剤＋００ｉｍｘに対し約１０〜４０″ｉ量ｘの硫酸
アルミニウム水和物を、砂境で被覆した敬酸カルシウム
二水和物に加え粒子が共に結合せしめる。硫酸アルミニ
ウム水和物は、上記練成工程中に、砂糖で被覆した５に
酸カルシウム二水和物に加えることもできる。一方線成
工程中に硫酸アルミニウム水和物を加える時期は、硫酸
カルシウム二水和物が砂糖で実質的に完全に被覆された
後行なう。

（作用） 例えば硫酸カルシウム二水和物と、砂糖と、硫酸アルミ
ニウム水和物との三成分を単に同時に練成すること、あ
るいは細かな硫酸アルミニクム水和粉末を単に練成した
砂糖と硫酸カルシウム二水和物との混合物に加えて混合
するだけでは、促進剤は充分な機能を果たさないが、硫
酸カルシウム粒子を焼成禁止剤で被覆することによって
硬化時間を大巾に短縮できる。

（実施例） 主成分として硫酸カルシウム二水和物を粉砕作業により
好適なサイズになす。このとき石膏であれば高級、低級
および人造、天然石骨を問わず使用できる。例えば硫酸
カルシウム二水和物は８０重１ｘ以上の高級ランドプラ
スタが使用される。

また大半が無水物であり、他の含有成分として燐酸等の
焼石膏の硬化に有害作用を及ばす不純物が最小限にある
いは完全に除去され、不純物若しくは不活性物質が促進
効果に実質的に大きな悪影響を及ぼさない程度に低減さ
れた低級ランドプラスタも使用できる。且硫酸カルシウ
ム二水和物には促進作用にそれほど悪影響を及ぼさない
程度の鼠の無水物、砂、クレイ等を含ませることができ
よう。硫酸カルシウム二水和物は予め微粉砕され、、ブ
レイン（Ｂｌａｉｎｅ　）表面積が本発明において必要
とするように約７０００　（ＩＩし？となるような平均
粒子サイズにされる。

当初の被覆材料としては当業者に周知の従来の焼成禁止
材を使用できる。例えば硼酸の添加、無添加に関係なく
、各種の砂糖、グリセリン、グリコール、スターチ、ア
ニオン系若しくはノニオン系洗剤、リグニン、リグノス
ルホネートあるいはその混合物を使用できる。経済性、
有効性および入手の容易性の点から第１の被覆剤として
は砂糖が好ましい。砂糖にはスクロース、ブドウ糖、ア
ミツース等が有効であるが入手の容易性、経済性の点か
ら一般にスクロースを用いることが好ましい。このとき
砂糖のような焼成禁止剤を硫酸力ルシクム二水和物の約
５〜１５１鼠ｘに相当する鼠だけ使用する。硫酸力ルシ
クム二水和物に砂糖、硫酸カルシウム無水物等の比較的
不活性の延展剤が相当の量含まれている場合、そのとき
の硫酸カルシウム二水和物の１００重鼠重鼠対し焼成禁
止剤を相当大きな比率、即ち最大４５〜５０Ｘ使用され
得る。

硫酸力ルシクム二水和物の焼成禁止剤による液粒はボー
ルミル粉砕により自効に行なうことができ、この粉砕作
用によｐ　ＡＳＴＭ　ｃ　−２０４の規定による、ブレ
イン（Ｂｌａｌｎｅ）通気度装置を用いて測定される表
面積が比較的大きくされる、即ちプレイｙ　（Ｂｌａｌ
ｎｅ　）表面積が６０００　ｃＷｈンｉ以上、好ましく
は７０００（至）”／Ｐ以上にされる。この粉砕工程に
おいてはミルによるだけではなく、他にハンマ、ボール
、ロンド等の好適な衝撃装置を用いて所望の粒子サイズ
になるよう微粉砕し、焼成禁止剤と硫酸力ルシクム二水
和物とを密に接触させて、硫酸カルシウム二水和物の粒
子面を焼成禁止剤によって被覆する。

第２の添加剤には硫酸アルミニウム水利物Ａ！２（８０
４）３　・ｎＨ２ｏ　（ｎは６〜１８の整数）、例えば
紙メーカ製造のみょうばん（一般に濃縮みょうばんと呼
ばれる）が用いられる。アルミニウムーカリウム複塩す
なわち通常のみょうばんも使用できる。

第２の添加材の量は一般に１００重量Ｘの複合促進剤の
約５〜５５ｉ挺Ｘ　ｏＤ間ｌ二され、特に約１０〜４０
重ｔａ　Ｘにすることが好ましい。

第１の粉砕工程と同様に第２の粉砕工程では、衝撃作用
により硫酸アルミニウム水和物と焼成禁止剤で被接され
た硫酸カルシウム二水和物との接触を密に図り、焼成禁
止剤で被覆された硫酸力ルシクム二水和物が硫酸アルミ
ニウム永和物粒子と結合される。即ち第１の粉砕工程に
おいて硫酸力ルシクム二水和物は焼成禁止剤により被覆
され、その抜駆２の粉砕工程において更に硫酸アルミニ
ウム水和物と結合される。

この結果硫酸カルシウム二水和物と焼成禁止剤と硫酸ア
ルミニウム水和物とからなる複合粒子促進剤が得られる
。この複合促進剤の通常の結晶では、硫酸アルミニウム
水和物１個の粒子の周囲に細かな硫酸カルシウム二水和
物の粒子が複数個位置し、硫酸アルミニウム二水和物の
各粒子が砂糖のような焼成禁止剤が層状に液種される。

この場合砂糖で被覆された複数の硫酸カルシウム二水和
物粒子が第２の単一の硫酸アルミニウム水和物層で被覆
さＡて′いるかあるいは砂糖で被覆された複数の小さな
硫酸カルシウム二水和物粒子により複数の大きな硫酸ア
ルミニウム永和物粒子の面が被覆されているかよりも、
焼成禁止剤で被覆された硫酸カルシウム二水和物粒子が
再び硫酸アルミニウム水和物と共に粉砕されても、、ブ
レイン法による平均外部比表面積は大巾に変化しないが
、Ｂ、　Ｅ。

Ｔ、法による平均全（外部中内部）比表面積は大きく変
化することに留意する要がある。砂糖等の焼成禁止剤と
共に粉砕された石膏粒子のＢ、　Ｅ、Ｔ、表面積は通常
４ｒｒＬ２／ｙ−前後になる。一方複合促進剤サンプル
のＢ、に、Ｔ８表面積は常に少なくとも６　ｒｌＬ２／
ｙ−１通常７〜８　ｍ２／７であることが判明している
。

極めて効力の高い促進剤は約１８重社ｘの二水和物を含
む低級ランドプラスタあるいは天然無水物、ないしは純
度の高い二水和物から作成し得る。

更に本発明を以下実験例に沿って説明するが、本発明は
この特定の実験例に限定されるものではない。

以下の実験例において、すべてのパーセントは特に指定
がなければ重量％である。またビカー硬化時間とはＡＳ
ＴＭ　ｃ　−４７２による３００７のどカー針が容量約
６オンス（約２７））のカップｌ二人れられた標準焼石
膏と水との厚さ約１インチ（約２．５４（至））の混合
物内に自重で半分まで侵入するに要する時間である。且
温度上昇とは焼石膏と水との混合開始から発熱水和反応
（二より最大温度まで上昇した際の、温度上昇を華氏度
（°Ｆ）で表わしたものである。更に温度上昇硬化（Ｔ
Ｒ８）時間とは上記混合から最大温度に達する時までに
経過した時間（分）であり、また記号＃／ＭＳ’は１／
２インチ（約１．３ｍ）ボード１０００　フィート２（
９Ｘ　１０’ｃＩＩ　）当りのボンドで表わすことを示
している。

実験例１ 当初の一連の試朕で以下の方法に従い多くのサンプルを
作成された。即ち４６５ボンド（約２１ＫＦ）のランド
プラスタ（約７５．８：Ｘの硫酸カルシウム二水和物と
１６．５％の硫酸力ルシクム無水物とを含み約２０００
〜３０００　（Ｉｌｋ２／ｉＩ−の、ブレイン表面積を
有する天然の石膏岩）と３．５ボンド（約ｘ６ＫＦ）の
粉末糖（スクロース）を直径４フイートのボールミル内
に入れ２時間粉砕混合した。粉砕混合後砂糖で被覆され
た各ランドプラスタパッチの比表面積は平均して約１１
，５００Ｍ”／７であった。このときスルフェート分子
当り１４〜１７分子の水利水を有する８、９ポンド（約
４に２）の硫酸アルミニウム水和物を各パッチに加えて
更に１時間ボールミルで粉砕混合した。この結果平均比
表面積が１０　、８００　’Ｊｌｋ２／ｇの複合促進剤
を得た。ボールミルから取り出した既知小量（アリコー
ト）のサンプルを組み合せ、−５０メツシュＵ、Ｊ基準
（５ｔａｎｄａｒｄ　）に従い選別（スクリーニング）
し、米国特許第２，０７８，１９９号により作成したサ
ンプルと比較した。

第１図には、上述のようにして作成した本発明の複合促
進剤と砂糖で被覆した標準の三水和物促進剤に対する添
加量と硬化時間との関係を示している。各レベルの添加
量のいずれでも本発明の複合促進剤によれば優れた硬化
促進作用を示すことが理解されよう。従って従来の三水
和物促進剤より小量の本複合促進剤を酪加しても同等の
硬化促進効力が得られよう。例えば温度上昇硬化時間を
１１分にする（二は、従来の三水和物促進剤ではスタッ
コ１トン当り約６５ボンド（約２．９ＫＦ）添加する必
要があるが、本発明による複合促進剤ではスタッコ１ト
ン当り約３．４ボンド（約１．５Ｋｙ）で充分であった
。

第２図は従来の石膏促進剤と上記方法により作成された
本発明による複合促進剤に対し２５０°Ｆの熱を与えた
時間（単位時間）と最終硬化時間（分）との関係を示す
。本発明による促進剤は従来のものに比べ熱露呈の影響
を大きく受けないことが判明している。

更に約１８１振Ｘの硫酸カルシウム二水和物を含む天然
の硫酸カルシウム無水物と砂糖とをボールミルにより混
合粉砕して複数のサンプルを作成した。試験のためｌア
リコート分はそのまま第１のサンプルとして別途に採取
した。次に、１アリコ一ト分の上記サンプルの−を更に
充分の量の硫酸アルミニウム水和物とボールミルにより
混合粉砕して４０重１Ｘの硫酸アルミニウム水和物を含
む第２のサンプルとしての本発明による複合促進剤を作
った。一方１アリコート分の上記サンプルの他の−を同
量の硫酸アルミニウムと共に同一時間単に攪拌して物理
的添加剤を作成した。最後に無水物、砂糖、および硫酸
アルミニウム水和物の夫々を好適なｈボールミルに同時
に入れた。各サンプルに対する温度上昇硬化時間を調べ
たところ、サンプル１（予め粉砕した　　　　　１　　
　　　　　１４．８無水物と砂糖とを１〜１／２　　　
　　　２　　　　　　　１３．８時間の間ボールミルに
より　　　　　　４　　　　　　　１２．７混合したも
の）　　　　　　　　　　　　ｓ　　　　　　　　１２
．２１６　　　　　　　　　　１２、０ サンプル２（６０％のサンプ　　　　　　１．６　　　
　　　１３．２ル１と４０％の硫酸アルミニ　　　　　
　３．３　　　　　　１２．５ウム水和物とを１〜１／
／２時間　　　　　６．６　　　　　　１２．２の間再
びボールミルにより　　　　　ｌ　２．０　　　　　　
１１．２混合したもの）　　　　　　　　　　　　ｌ　
６．０　　　　　　１０．７サンプル３（６０，％’の
サブルｌ　　　　　　　　３．３　　　　　　　１３．
７と４０ｊ％の硫酸アルミニウム水６．６　　　　　　
１２．７和物とを攪拌したもの）　　　　　　　１３．
３　　　　　　１１．７サンプル４（５５％の無水物　
　　　　２　　　　　　１５．３と５ｘの楯と４０％の
硫酸７’　　　　　　　４　　　　　　　１３．フルミ
ニラム水和物とを同じに　　　　　　８　　　　　　　
１２．５ボールミルに入れ２時間混　　　　　１４　　
　　　　　１２．３合したもの） 本発明の複合促進剤であるサンプル２は砂糖被覆のみの
従来の促進剤（ｆンブル１）に比べいずれの添加量にお
いても優れていることが判明した。

またサンプル３は衝撃作用を与えることなく硫酸アルミ
ニウム水和物を単に混合したものであり、仮に硫酸アル
ミニウム水和物および硫酸カルシウム二水和物に対し接
触が不充分であっても、共に粘着し密に結合された複合
促進剤が得られよう。

実験例２ 上記試験結果と実際の石膏ボード製造とを関連付けるた
め、実験例１で作成した促進剤配合物を用いて石膏ボー
ドを工場の標準的な生産ラインにより製造した。

従来この生産ラインで石膏ボードを作成する場合米国特
許第２，０７８，１９９号に開示された砂糖被覆の三水
和物促進剤を１７．３＃／ＭＳ’加える必要があった。

これと同一の生産速度を維持するため使用量減少調整を
行ない従来の促進剤にかわり本発明の実験例１に従って
作成したスクロース６ｘ、硫酸アルミニウム水和物１５
Ｘ、残シを高品質のランドプラスタになした複合促進剤
を用いた。複合促進剤添加皺は正常なボード硬化パラメ
ータを満足するまで、即ち複合促進剤の使用量が６１Ｖ
ＭＳ’となるまで段階的に減少した（この場合約６５％
使用量が低下した）。この添７ｔＱｍにおける温度上昇
硬化時間は従来の促進剤の場合と同一であった。最大温
度上昇率が分当り約１５°Ｆ、改善され、又従来の促進
剤を用いたボードと比べ本発明により得られたボードの
切断装置（二よる切口はボロツキがなく、整っていた（
一連のシートは切断した後乾燥がまへ送ることになる）
。

上述の本発明の促進剤配合物を作成する際には細かに粉
砕されたランドプラスタを使用したが、必要ならはクエ
ン酸製造工程において副生物として生成される石膏等の
他の種類の石膏も使用できる。

本発明は上述の実施例の配合物に限定されるものではな
く特許請求の範囲に含まれるすべての均等物を包有する
ことは当業者には理解されよう。

例えば本発明の複合促進剤を焼石膏の硬化（二相いたが
、例えばポルトランドセメントのような水硬性セメント
を含む工業用石膏セメント等、他の無機セメント混合物
の硬化等にも使用できる。また被覆工程においてはボー
ルにより衝撃を与えるボールミル方式によって行なった
が、二本和物を所定のサイズに細かに減少させ且被飯材
と智に接触させて被覆せしめることができる他の微粉砕
機、例えば回転粉砕ミル、ロール粉砕機、振動／微粉砕
ミル、パーストン（Ｂｕｈｒｓｔｏｎｅ　）ミル、コー
ヒミル式のミル、ジェットミル、および瞬間微粉砕およ
び爆発微粉砕法等を用いることもできる。更に実験例１
では１台の小さなボールミルを数回使用して微粉砕した
が、長手のミルを用いて、硫酸アルミニウム水和物を一
方から導入し且他の材料をミル中間部から導入して接触
混合することもできる。

（発明の効果） 上述のように構成された本発明の硬化促進剤によれは、
硬化時間を顕著に短縮できる上、石膏を長期間保存する
場合も作用を安定に保ち得る等々の格別の効果を達成で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明と従来の促進剤の、添加量と硬化時間と
の関係を示すグラフ、第２図は本発明と従来の促進剤の
、熱露呈時間と最終硬化時間との関係を示すグラフであ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、細かに粉砕した硫酸カルシウム二水和物の粒子と、
   砂糖、グリセリン、グリコール、スターチ、アニオン系
   洗剤、ノニオン系洗剤、リグニン、リグノスルホネート
   およびその混合物からなる群から選択され、硫酸カルシ
   ウム二水和物の粒子上に塗布される焼成禁止剤と、塗布
   された焼成禁止剤と密に結合される硫酸アルミニウム水
   和物とを含む焼石膏プラスタの硬化促進剤。 ２、焼成禁止剤が実質的に砂糖である特許請求の範囲第
   １項記載の硬化促進剤。 ３、硫酸アルミニウム水和物が硫酸アルミニウム一分子
   当り、実質的に１４〜１８分子の水和水からなる特許請
   求の範囲第１項記載の硬化促進剤。 ４、硫酸アルミニウム水和物が濃縮みようばんである特
   許請求の範囲第１項記載の硬化促進剤。 ５、硫酸アルミニウム水和物が通常のみようばんである
   特許請求の範囲第１項記載の硬化促進剤。 ６、硫酸アルミニウム水和物が全促進剤の１００重量％
   に対し実質的に５〜５５重量％含まれてなる特許請求の
   範囲第１項記載の硬化促進剤。 ７、硫酸アルミニウム水和物が全促進剤の１００重量％
   に対し実質的に１０〜４０％含まれてなる特許請求の範
   囲第１項記載の硬化促進剤。 ８、Ｂ．Ｅ．Ｔ．表面積が少なくとも６ｍ＾２／ｇであ
   る特許請求の範囲第１項記載の硬化促進剤。 ９、Ｂ．Ｅ．Ｔ．表面積が少なくとも７〜８ｍ＾２／ｇ
   である特許請求の範囲第１項記載の硬化促進剤。 １０、硫酸カルシウム二水和物が高純度である特許請求
   の範囲第１項記載の硬化促進剤。 １１、硫酸カルシウム二水和物が低純度のランドプラス
   タである特許請求の範囲第１項記載の硬化促進剤。 １２、硫酸カルシウム二水和物の重量に対し実質的に５
   〜１５重量％のスクロースと、硫酸アルミニウム分子当
   り実質的に１４〜１８分子の水和水を有し全促進剤の重
   量に対し実質的に１５〜４０重量％の硫酸アルミニウム
   水和物とを含む特許請求の範囲第１項記載の硬化促進剤
   。 １３、ブレイン表面積が実質的に７０００ｃｍ＾２／ｇ
   である特許請求の範囲第１項記載の硬化促進剤。 １４、細かに粉砕した硫酸カルシウム二水和物と小量の
   砂糖を練成する工程と、砂糖で被覆された硫酸カルシウ
   ム二水和物を小量の硫酸アルミニウム水和物と練成させ
   て促進剤を作成する工程とを包有してなる焼石膏プラス
   タの硬化促進剤の製造法。 １５、硫酸カルシウム二水和物と砂糖とをボールミル粉
   砕する工程と、砂糖で被覆された硫酸カルシウム二水和
   物と硫酸アルミニウム水和物とをボールミル粉砕する工
   程とを包有してなる特許請求の範囲第１４項記載の促進
   剤製造法。 １６、細かに粉砕した硫酸カルシウム二水和物と硫酸カ
   ルシウム二水和物に塗布される砂糖と砂糖と結合される
   硫酸アルミニウム水和物とを含む乾燥促進剤を作成する
   工程と、小さな比率の促進剤および大きな比率の硫酸カ
   ルシウム半水和物を水と混合して水性スラリを作る工程
   と、スラリをある面上に付着し硬化させ且乾燥せしめて
   石膏壁板を作成する工程とを包有してなる、焼石膏プラ
   スタの促進剤を含ませて石膏壁板を製造する方法。