TWI469947B - Manufacture of gypsum and gypsum board - Google Patents
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Description
本發明係有關於將燒成原料石膏加以而製造燒石膏的方法，以及使用該燒石膏的石膏板之製造方法。
燒石膏是將化學石膏、天然石膏等的原料石膏分別單獨燒成或混合再燒成，使主要為二水石膏的原料石膏轉移成主要為半水石膏而製成者。
在上述所獲得的燒石膏如果加入適量的水做成泥狀，就會形成二水和物並且迅速地固化，故適合於使用作為各種石膏製品的原料，例如使用作為石膏板製造用原料。
石膏板是以石膏板用蠟紙被覆以二水石膏為主體的芯而形成之板狀體，製造時是將燒石膏、黏著助劑、硬化促進劑、為達輕量化而使用之泡沫材料、其他的添加劑等，此外，還有混合材及水加以混練，將該結果所得到的燒石膏泥漿倒進上下的石膏板用蠟紙之間，形成板狀，然後，在硬化後將之粗切，強制乾燥後再切成製品尺寸。
如上所述地製成之石膏板，因其防耐火性、遮音性、施工性及經濟性等各點，廣泛地被使用作為建築用內裝材。近年來，在產業廢棄物減量化的社會性要求下，隨著新建時以及解體時所產生的廢石膏板流向石膏板製造廠的回收率增加，再生石膏被混合到石膏板用原料石膏的比率也提昇了。但是，隨著回收率的提昇，因為主要是再生石膏的石膏結晶很微細，所以為了使燒石膏泥漿有適度的流動性，燒石膏的混水量要增加，在石膏板的乾燥步驟中，必須要使之乾燥的剩餘水量也增加，所需要的乾燥能量因而增加，故有石膏板生產性大幅降低的問題。
在製造石膏板時為了降低所使用之燒石膏的混水量而採行之先前技術有如下方式。
例如，在特公平3－516665號公報(專利文獻1)中，揭示一種特徵在於其中包含，將燒石膏原料運送到混合機的步驟、在燒石膏原料中混入以重量比計在該原料之約1%至約10%範圍的水，藉少量的自由水短時間地對燒石膏粒子表面，進行防止粒子受到所需以上的微細化而水溶之例如癒合(heal)處理步驟、以高溫乾燥前述施行過癒合處理的燒石膏之步驟、粉碎經過乾燥和癒合處理的燒石膏以增加石膏粒子的表面積，藉以提高其表面與石膏板內之強度增加的比例，並且使其與水反應以提高最終強度的步驟；和未加水處理的燒石膏相比，可以減少約20%之混水量的燒石膏製造方法。但是利用該方法，雖然可以減少燒石膏的混水量從而可以削減必要的乾燥能量，但是因為凝結時間會延遲，所以石膏板的製造速度必然降低，或者，為了不讓石膏板的製造速度降低，而必須使用多量的凝結促進劑，而有石膏板之各種物性下降的問題。此外，利用該方法時，因為需要有新的加水處理裝置和使加水處理後之燒石膏的殘存自由水乾燥的乾燥機，而有設備繁雜和，導致設備費用增加，製造燒石膏時的成本變高的問題。
專利文獻1：特公平3－51665號公報
本發明係關於將原料石膏予以燒成而得到之燒石膏之製造方法，目的在於提供一種即令使用再生石膏做為石膏原料也不會導致混水量的增加，而且凝結時間不會延遲之燒石膏。
本發明之另一目的係為提供一種利用以上述製法所製得之燒石膏的石膏板之製造方法。
本發明人等經過銳意檢討的結果，發現在原料石膏中混合羧酸類再燒成的作法，可以獲得混水量少而且凝結時間不會延遲的燒石膏，終而完成本發明。
亦即，根據申請專利範圍第1項記載之發明的燒石膏製造方法，特徵在於其係將羧酸類混合到原料石膏中再燒成。
根據申請專利範圍第2項記載之發明的燒石膏製造方法，特徵在於上述申請專利範圍第1項記載之燒石膏之製造方法中，原料石膏中所混合的羧酸類是，琥珀酸或其鹽類、蘋果酸或其鹽類、檸檬酸或其鹽類、酒石酸或其鹽類、馬來酸或其鹽類，以及葡糖酸及其鹽類之至少1種。
根據申請專利範圍第3項記載之發明的燒石膏製造方法，特徵在於上述申請專利範圍第1或2項記載之燒石膏之製造方法中，原料石膏中所混合的羧酸類之比例相當於燒成所得之燒石膏的0.01~10wt%。
根據申請專利範圍第4項記載之發明的燒石膏製造方法，特徵在於上述申請專利範圍第1~3項記載之燒石膏之製造方法中，原料石膏含有再生石膏。
根據申請專利範圍第5項記載之發明的燒石膏製造方法，特徵在於上述申請專利範圍第1~4項記載之燒石膏之製造方法中，再生石膏的比例為原料石膏的2~50wt%。
根據申請專利範圍第6項記載之發明的石膏板製造方法，特徵在於其係使用以上述申請專利範圍第1~5項記載之方法所製得的燒石膏。
依據本發明，如果在原料石膏中混合羧酸類再燒成，就可以製造混水量少而且凝結時間不會延遲的燒石膏。因為即使多量地使用會導致混水量增加之再生石膏，如上所述地製造成之燒石膏依然是混水量少而且凝結時間不會延遲，故可不使製造石膏板時之生產性降低地製造石膏板。
以下就說明本發明之實施態樣。
本發明之燒石膏是將羧酸類混合到原料石膏之後再予以燒成所製成者。
原料石膏中所混合之羧酸類為琥珀酸、琥珀酸鈉、琥珀酸鉀等之琥珀酸或其鹽類，蘋果酸、蘋果酸鈉、蘋果酸鉀等之蘋果酸或其鹽類，檸檬酸、檸檬酸鈉、檸檬酸鉀等之檸檬酸或其鹽類，酒石酸、酒石酸鈉、酒石酸鉀等之酒石酸或其鹽類，馬來酸或其鹽類，以及葡糖酸及其鹽類之至少1種。
羧酸類之混合量以原料石膏計為0.01~10wt%，較佳為0.02~2wt%。羧酸類的混合量如果超過10wt%，則因羧酸類的使用量多導致成本增加並不適當。而羧酸類之混合量如果不滿0.01wt%，則因幾乎無法獲得燒石膏之混水量減低效果，亦不合適。
本發明之原料石膏可以單獨使用天然石膏或中和石膏或副產石膏等之化學石膏，或者也可以將其等混合二種以上來使用。主要的化學石膏可以例示如，磷石膏、氟石膏、鈦石膏或排煙脫硫石膏等。
另外，本發明之原料石膏中亦可含有再生石膏。
再生石膏只要是由石膏板製造廠從自家產生的廢石膏板、新建築時及解體時所發生之廢石膏板等所回收的再生石膏即可，不管那一種都好。
再生石膏混合到一般的原料石膏的比率在2~50wt%的範圍，較佳為10~30wt%的範圍。再生率如果太少，就無法消化所回收之再生石膏，再生率如果太多，則因為再生石膏的石膏結晶很微細，故所得到之燒石膏也會形成比表面積大的微結晶，製造石膏板時混水量會變多而並不合適。
在燒成中，使用此技術的業者所使用之燒成爐、旋轉窯等之燒成裝置，以常法將混合有羧酸類的原料石膏加以燒成而製得燒石膏。所使用的燒成裝置並無特殊限制。
在本發明中，燒成後所得到的燒石膏也可以進一步用管磨機(tube mill)等的粉碎裝置進行粉碎。
如此所得到的燒石膏和黏著助劑、硬化促進劑及為達輕量化而添加之泡沫材料、其他的添加劑等，此外還有混合材及水一起混練，再將該結果所得到之燒石膏泥漿(以下，簡稱泥漿)倒入上下的蠟紙之間，使其通過配置成上下的成型滾輪之間或上下的成型板之間形成板狀，然後，在輸送帶上使之硬化，經過粗切、強制乾燥後，切成製品尺寸可以有效地利用作為一般的石膏板製造之原料等。
接著將藉實施例說明本發明。但是，這些實施例只是本發明之一實施態樣，本發明並不限於這些例子。
原料石膏使用，天然石膏40wt%、排煙脫硫石膏60wt%的混合物之90wt%通過100目的製品，天然石膏35wt%、排煙脫硫石膏55wt%及再生石膏10wt%的混合之90wt%通過100目的製品，以及天然石膏25wt%、排煙脫硫石膏45wt%及再生石膏30wt%的混合物之90wt%通過100目的製品等三種。
將琥珀酸以相當於原料石膏的0.5wt%混合到原料石膏3kg中獲得混合物。將前述混合物置入小型燒成爐，以完成的溫度為165℃進行燒成，製得燒石膏。將燒石膏放冷到室溫後，用小型瓷瓶球磨機(pot mill)加以粉碎，將燒石膏之布萊恩比表面積(Blaine specific surface area)調整成約8000cm2
/g。
將琥珀酸以相當於原料石膏的2.0wt%混合到原料石膏3kg中獲得混合物。將前述混合物置入小型燒成爐，以完成的溫度為165℃進行燒成，製得燒石膏。將燒石膏放冷到室溫後，用小型瓷瓶球磨機加以粉碎，將燒石膏之布萊恩比表面積調整成約8000cm2
/g。
將琥珀酸以相當於原料石膏的8.0wt%混合到原料石膏3kg中獲得混合物。將前述混合物置入小型燒成爐，以完成的溫度為165℃進行燒成，製得燒石膏。將燒石膏放冷到室溫後，用小型瓷瓶球磨機加以粉碎，將燒石膏之布萊恩比表面積調整成約8000cm2
/g。
將琥珀酸鈉以相當於原料石膏的0.5wt%混合到原料石膏3kg中獲得混合物。將前述混合物置入小型燒成爐，以完成的溫度為165℃進行燒成，製得燒石膏。將燒石膏放冷到室溫後，用小型瓷瓶球磨機加以粉碎，將燒石膏之布萊恩比表面積調整成約8000cm2
/g。
將琥珀酸鉀以相當於原料石膏的0.5wt%混合到原料石膏3kg中獲得混合物。將前述混合物置入小型燒成爐，以完成的溫度為165℃進行燒成，製得燒石膏。將燒石膏放冷到室溫後，用小型瓷瓶球磨機加以粉碎，將燒石膏之布萊恩比表面積調整成約8000cm2
/g。
將蘋果酸以相當於原料石膏的0.5wt%混合到原料石膏3kg中獲得混合物。將前述混合物置入小型燒成爐，以完成的溫度為165℃進行燒成，製得燒石膏。將燒石膏放冷到室溫後，用小型瓷瓶球磨機加以粉碎，將燒石膏之布萊恩比表面積調整成約8000cm2
/g。
將蘋果酸鈉以相當於原料石膏的0.5wt%混合到原料石膏3kg中獲得混合物。將前述混合物置入小型燒成爐，以完成的溫度為165℃進行燒成，製得燒石膏。將燒石膏放冷到室溫後，用小型瓷瓶球磨機加以粉碎，將燒石膏之布萊恩比表面積調整成約8000cm2
/g。
將蘋果酸鉀以相當於原料石膏的0.5wt%混合到原料石膏3kg中獲得混合物。將前述混合物置入小型燒成爐，以完成的溫度為165℃進行燒成，製得燒石膏。將燒石膏放冷到室溫後，用小型瓷瓶球磨機加以粉碎，將燒石膏之布萊恩比表面積調整成約8000cm2
/g。
將檸檬酸以相當於原料石膏的0.5wt%混合到原料石膏3kg中獲得混合物。將前述混合物置入小型燒成爐，以完成的溫度為165℃進行燒成，製得燒石膏。將燒石膏放冷到室溫後，用小型瓷瓶球磨機加以粉碎，將燒石膏之布萊恩比表面積調整成約8000cm2
/g。
將檸檬酸鈉以相當於原料石膏的0.5wt%混合到原料石膏3kg中獲得混合物。將前述混合物置入小型燒成爐，以完成的溫度為165℃進行燒成，製得燒石膏。將燒石膏放冷到室溫後，用小型瓷瓶球磨機加以粉碎，將燒石膏之布萊恩比表面積調整成約8000cm2
/g。
將檸檬酸鉀以相當於原料石膏的0.5wt%混合到原料石膏3kg中獲得混合物。將前述混合物置入小型燒成爐，以完成的溫度為165℃進行燒成，製得燒石膏。將燒石膏放冷到室溫後，用小型瓷瓶球磨機加以粉碎，將燒石膏之布萊恩比表面積調整成約8000cm2
/g。
將酒石酸以相當於原料石膏的0.5wt%混合到原料石膏3kg中獲得混合物。將前述混合物置入小型燒成爐，以完成的溫度為165℃進行燒成，製得燒石膏。將燒石膏放冷到室溫後，用小型瓷瓶球磨機加以粉碎，將燒石膏之布萊恩比表面積調整成約8000cm2
/g。
將酒石酸鈉以相當於原料石膏的0.5wt%混合到原料石膏3kg中獲得混合物。將前述混合物置入小型燒成爐，以完成的溫度為165℃進行燒成，製得燒石膏。將燒石膏放冷到室溫後，用小型瓷瓶球磨機加以粉碎，將燒石膏之布萊恩比表面積調整成約8000cm2
/g。
將酒石酸鉀以相當於原料石膏的0.5wt%混合到原料石膏3kg中獲得混合物。將前述混合物置入小型燒成爐，以完成的溫度為165℃進行燒成，製得燒石膏。將燒石膏放冷到室溫後，用小型瓷瓶球磨機加以粉碎，將燒石膏之布萊恩比表面積調整成約8000cm2
/g。
將馬來酸以相當於原料石膏的0.5wt%混合到原料石膏3kg中獲得混合物。將前述混合物置入小型燒成爐，以完成的溫度為165℃進行燒成，製得燒石膏。將燒石膏放冷到室溫後，用小型瓷瓶球磨機加以粉碎，將燒石膏之布萊恩比表面積調整成約8000cm2
/g。
將葡糖酸以相當於原料石膏的0.5wt%混合到原料石膏3kg中獲得混合物。將前述混合物置入小型燒成爐，以完成的溫度為165℃進行燒成，製得燒石膏。將燒石膏放冷到室溫後，用小型瓷瓶球磨機加以粉碎，將燒石膏之布萊恩比表面積調整成約8000cm2
/g。
將原料石膏3kg置入小型燒成爐，以完成的溫度為165℃進行燒成，製得燒石膏。將燒石膏放冷到室溫後，用小型瓷瓶球磨機加以粉碎，將燒石膏之布萊恩比表面積調整成約8000cm2
/g。
將原料石膏3kg置入小型燒成爐，以完成的溫度為165℃進行1次燒成，製得燒石膏。將燒石膏放冷到室溫後，將其中的300g置入塑膠袋，將9g的水噴霧加入，密閉起來，立即激烈攪拌1分鐘後，置入乾燥機，將溫度設定成40℃放置24小時，使燒石膏的殘存自由水蒸發。所得到的燒石膏用小型瓷瓶球磨機加以粉碎，將燒石膏之布萊恩比表面積調整成約8000cm2
/g。
使用實施例1~16及比較例1~2所製得的燒石膏樣品，進行有關混水量和凝結時間的物性試驗。
燒石膏的混水量、凝結時間的試驗方法係準據JIS R 9112。各試驗結果和原料組合示於表1。
在實施例1~16及比較例1~2所製得的燒石膏雖然會隨著混合到原料石膏的再生石膏之混合比率增加，混水量增大，但是另一方卻看不到因再生石膏的混合比率不同所造成之凝結時間的變化。
以實施例1製得之燒石膏比起以比較例1所製得的燒石膏，混水量要減低10%，比起以比較例2所製得的燒石膏則是凝結時間比較快。
以實施例2所製得的燒石膏比起以實施例1所製得的燒石膏，混水量可以再減少10%，並且顯示同等的凝結時間。據此可以確認，琥珀酸的添加量從0.5wt%增加到2.0wt%，混水量的減低效果會提高。
以實施例3所製得之燒石膏顯示出和以實施例2所製得之燒石膏同等的混水量。據此可以確認，琥珀酸的混合量從2.0wt%增加到8.0wt%，並不能充分發揮混水量進一步減低的效果。
以實施例4~實施例16所製得之燒石膏，顯示出和以實施例1所製得之燒石膏同等的混水量及凝結時間。
如上所述，可以確認本發明透過在原料石膏中混合羧酸類再燒成的作法，可以製造混水量低，而且凝結時間短的燒石膏。
[其他]
另外，本申請案係依據2006年6月29日申請之日本專利申請案2006-179984號而主張優先權，本申請案參照援用同日本申請案的內容。
Claims (6)
- 一種燒石膏之製造方法，係石膏板用之混水量在61~87%之範圍內者，其特徵在於將羧酸類摻合於原料石膏中並進行混合，再使用燒成爐或旋轉窯將該混合物於燒成裝置中予以燒成。
- 如申請專利範圍第1項記載之燒石膏之製造方法，其中前述原料石膏中所混合的羧酸類是琥珀酸或其鹽類、蘋果酸或其鹽類、檸檬酸或其鹽類、酒石酸或其鹽類、馬來酸或其鹽類，以及葡糖酸及其鹽類之至少1種。
- 如申請專利範圍第1或2項記載之燒石膏之製造方法，其中前述原料石膏中所混合的羧酸類之比例相當於原料石膏之0.01~10wt%。
- 如申請專利範圍第1項記載之燒石膏之製造方法，其中前述原料石膏含有再生石膏。
- 如申請專利範圍第4項記載之燒石膏之製造方法，其中前述再生石膏的比例為前述原料石膏的2~50wt%。
- 一種石膏板之製造方法，特徵在於使用以申請專利範圍第1~5項中之任一項所記載的方法製得之燒石膏。
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