WO2015170421A1 - 石膏硬化体、石膏板、石膏硬化体の製造方法、石膏ボードの製造方法 - Google Patents

石膏硬化体、石膏板、石膏硬化体の製造方法、石膏ボードの製造方法 Download PDF

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acid
hydrogen phosphate
board
calcium hydrogen
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潮 須藤
博晃 板野
佐藤　洋介
智晶 澤田
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Definitions

  • the present invention relates to a gypsum hardened body, a gypsum plate, a method for manufacturing a gypsum hardened body, and a method for manufacturing a gypsum board.
  • gypsum hardened bodies have been used for various applications such as building materials. Particularly in recent years, there has been an increasing need for a gypsum hardened body having a smaller specific gravity and lighter than conventional ones in order to improve workability, handleability, etc. in addition to heat insulation, sound insulation, and fire resistance.
  • the physical strength of the hardened gypsum body decreases as the specific gravity decreases.
  • a gypsum board with a gypsum hardened body as the core material a gypsum board with a gypsum board base paper on the surface, a gypsum board using a glass mat as the surface material, and a glass tissue embedded in the surface Gypsum plates and the like are used, but it is known that the strength of the gypsum plate is weakened also in these gypsum plates if the specific gravity of the gypsum hardened body as the core material is reduced.
  • Patent Document 1 discloses that a specific substituted starch increases the strength of a gypsum wallboard core. And the hydroxyethylated starch is mentioned as an example of a specific substituted starch.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and an object thereof is to provide a gypsum hardened body having a small specific gravity and containing an inorganic material strength improver.
  • the present invention has a specific gravity of 0.3 or more and 0 obtained by curing a gypsum slurry obtained by kneading calcined gypsum, calcium hydrogen phosphate dihydrate, water, and foam.
  • a gypsum hardened body that is .8 or less is provided.
  • Gypsum board in an embodiment of the present invention Explanatory drawing of the manufacturing method of the gypsum board in embodiment of this invention.
  • the hardened gypsum body of the present embodiment is obtained by curing a gypsum slurry in which calcined gypsum, calcium hydrogen phosphate dihydrate, water, and foam are kneaded, and has a specific gravity of 0.3 or more and 0.8. It can be as follows.
  • each component used as a raw material of the gypsum hardened body and the gypsum slurry will be described below.
  • Calcined gypsum is also called calcium sulfate 1/2 hydrate and is an inorganic composition having hydraulic properties.
  • calcined gypsum either ⁇ -type or ⁇ -type calcined gypsum obtained by calcining natural gypsum, by-product gypsum, flue gas desulfurized gypsum, etc., alone or mixed in the air or in water (including steam) A single product or a mixture of both can be used.
  • there is no problem even if it contains type III anhydrous gypsum produced in a trace amount when obtaining calcined gypsum.
  • the calcined gypsum used as a raw material preferably contains ⁇ -type calcined gypsum, and the main component of the calcined gypsum used as the raw material of the gypsum hardened body is ⁇ -type calcined gypsum. More preferred.
  • the main component of calcined gypsum used for the raw material of the gypsum hardened body is ⁇ -type calcined gypsum.
  • ⁇ -type calcined gypsum accounts for more than 50% by mass ratio. It means that.
  • the calcined gypsum used as a raw material may be composed only of ⁇ -type calcined gypsum.
  • ⁇ -type calcined gypsum When ⁇ -type calcined gypsum is produced, it is necessary to pressurize and sinter dihydrate gypsum such as natural gypsum in water or steam using an autoclave.
  • ⁇ -type calcined gypsum can be produced by subjecting dihydrate gypsum such as natural gypsum to normal pressure firing in the atmosphere, and ⁇ -type calcined gypsum can be produced with higher productivity than ⁇ -type calcined gypsum.
  • the calcined gypsum used as a raw material contains ⁇ -type calcined gypsum as described above, and it is more preferable that the ratio of ⁇ -type calcined gypsum is particularly high. .
  • the inventors of the present invention have studied an inorganic material strength improver that can improve strength (for example, compressive strength) in a cured gypsum having a small specific gravity.
  • calcium hydrogen phosphate dihydrate improves the strength of the gypsum hardened body, but does not reduce the flame retardancy of the gypsum hardened body because it is an inorganic material. For this reason, it can be set as the gypsum hardened
  • dihydrate functions to increase the strength of the gypsum hardened body. Have.
  • the amount of calcium hydrogen phosphate dihydrate added is not particularly limited, but the gypsum slurry contains 0.01 parts by mass or more of calcium hydrogen phosphate dihydrate with respect to 100 parts by mass of calcined gypsum. It is preferable to contain in the ratio below a mass part. That is, when preparing a gypsum slurry, it is preferable to add calcium hydrogenphosphate dihydrate at a ratio of 0.01 parts by mass or more and 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of calcined gypsum.
  • the gypsum slurry preferably contains calcium hydrogen phosphate dihydrate at a ratio of 0.05 parts by mass or more and 1 part by mass or less with respect to 100 parts by mass of calcined gypsum.
  • the method for adding calcium hydrogen phosphate dihydrate is not particularly limited.
  • calcium hydrogen phosphate dihydrate can be mixed in advance with calcined gypsum to form a gypsum composition, and the gypsum composition, water and foam can be kneaded to form a gypsum slurry.
  • calcium hydrogen phosphate dihydrate is suspended in water, and the gypsum slurry is prepared by kneading calcined gypsum, a suspension of calcium hydrogen phosphate dihydrate and water, and foam. It can also be formed.
  • plaster hardened bodies that can be used for applications such as ceiling boards, specifically, gypsum hardened with a small specific gravity in gypsum boards (for example, gypsum boards) that use gypsum hardened bodies as core materials.
  • the body is particularly sought after.
  • the ceiling board is generally fixed to the ceiling fastener with screws by hitting a plurality of screws at intervals along the periphery of the ceiling board.
  • a gypsum board including a conventional gypsum hardened body having a small specific gravity and a light weight is used as the ceiling board, the ceiling board is bent between screws, which causes a problem in appearance.
  • the gypsum hardened body to which the calcium hydrogen phosphate dihydrate of this embodiment is added it is more flexible than the conventional gypsum hardened body to which the calcium hydrogen phosphate dihydrate is not added. Occurrence can be suppressed and appearance problems do not occur. The reason why the occurrence of deflection can be suppressed is not clear, but it is related to the function of increasing the strength of the gypsum hardened body of calcium hydrogen phosphate dihydrate and the function of increasing the dimensional stability described later. It is inferred.
  • the gypsum plate when used as described above, the occurrence of deflection is particularly problematic, but the occurrence of deflection can be suppressed in the cured gypsum body of this embodiment. For this reason, the gypsum hardened body of this embodiment can exhibit an effect especially when it applies to the gypsum board which uses this gypsum hardened body as a core material.
  • the form of the gypsum board which uses a gypsum hardened body as a core material is not specifically limited, For example, it is preferable that this gypsum board is a gypsum board.
  • the gypsum hardened body of this embodiment can also improve dimensional stability by adding calcium hydrogen phosphate dihydrate.
  • the hardened gypsum body absorbs moisture and expands to change its dimensions.
  • the dimensions change in this way, force is applied to the gypsum hardened body and its peripheral members, which may cause problems such as cracks and swelling in the gypsum hardened body and its peripheral members.
  • the hardened gypsum of this embodiment can suppress that the dimension changes even if it puts in a humid environment by adding calcium hydrogen phosphate dihydrate. That is, the water absorption expansion coefficient can be suppressed. For this reason, the gypsum hardened body of the present embodiment can be used even in an environment with high humidity, for example.
  • the gypsum hardened body of the present embodiment can be obtained by curing the gypsum slurry as described above, but water is added to knead calcined gypsum and calcium hydrogen phosphate dihydrate to obtain a gypsum slurry. Can do.
  • the amount of water added when forming the gypsum slurry is not particularly limited, and can be set to any amount depending on the required fluidity.
  • foam can be added when forming the gypsum slurry.
  • the specific gravity of the gypsum hardened body obtained by adjusting the amount of foam added can be within a desired range.
  • the method of adding foam when forming the gypsum slurry is not particularly limited, and can be added by any method.
  • a foaming agent foaming agent
  • water froam forming water
  • bubbles are formed by stirring while taking in air.
  • the foam thus formed is calcined gypsum and calcium hydrogen phosphate dihydrate.
  • a gypsum slurry to which bubbles are added can be formed by mixing together with water and water (mixed water of gypsum slurry). Or it can also be set as the gypsum slurry which added the foam to the gypsum slurry formed by mixing calcined gypsum, calcium hydrogen phosphate dihydrate, water, etc. beforehand.
  • the foaming agent used when forming the foam is not particularly limited, and examples thereof include sodium alkyl sulfate, alkyl ether sulfate, sodium alkylbenzene sulfonate, and polyoxyethylene alkyl sulfate.
  • the amount of foam added is not particularly limited, and can be arbitrarily selected according to the specific gravity required for the hardened gypsum body to be produced.
  • the specific gravity of the cured gypsum body of the present embodiment is not particularly limited, but is preferably 0.3 or more and 0.8 or less, for example. For this reason, it is preferable to select the amount of foam added so that the specific gravity falls within the range. Moreover, since the gypsum hardened body of the present embodiment can increase the strength by adding calcium hydrogen phosphate dihydrate as described above, the gypsum board having a low strength can be particularly effective. . For this reason, the specific gravity of the gypsum hardened body of the present embodiment is more preferably 0.3 or more and 0.7 or less, and further preferably 0.3 or more and 0.5 or less. When the specific gravity of the gypsum hardened body is in the above range, it is preferable to adjust the amount of foam added so that the specific gravity falls within the range.
  • the gypsum slurry can further contain an organic carboxylic acid and / or an organic carboxylate.
  • Organic carboxylic acid and / or organic carboxylate has a function of improving the dimensional stability of the gypsum hardened body.
  • calcium hydrogen phosphate dihydrate is also added to the gypsum slurry, thereby increasing the dimensional stability of the resulting gypsum hardened body.
  • the dimensional stability is particularly improved compared to the case where either one is added alone due to its synergistic effect. Since it can raise, it is preferable.
  • organic carboxylic acid and / or organic carboxylate is not particularly limited and can be arbitrarily selected.
  • organic carboxylic acids are formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, acrylic acid, methacrylic acid, propiolic acid, oleic acid, maleic acid, fumaric acid, succinic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid
  • organic carboxylic acids selected from tartaric acid, citric acid, malic acid, gluconic acid and lactic acid are preferred.
  • Organic carboxylates are formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, acrylic acid, methacrylic acid, propiolic acid, oleic acid, maleic acid, fumaric acid, succinic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid It is preferably a salt of one or more organic carboxylic acids selected from tartaric acid, citric acid, malic acid, gluconic acid, and lactic acid.
  • the addition amount of the organic carboxylic acid and / or organic carboxylate is not particularly limited, but the gypsum slurry is 0.005% of the organic carboxylic acid and / or organic carboxylate with respect to 100 parts by mass of calcined gypsum. It is preferable to add so that it may contain not less than 0.2 parts by mass. In particular, it is more preferable that the gypsum slurry is added so that the organic carboxylic acid and / or the organic carboxylate is contained in an amount of 0.01 parts by mass or more and 0.1 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the calcined gypsum.
  • the gypsum slurry has an adhesion improver that improves the adhesion between the coating material and the cured gypsum, such as starch and polyvinyl alcohol, inorganic fibers such as glass fibers, and lightweight aggregates, Conventionally added to raw materials for gypsum hardened materials such as refractory materials such as vermiculite, setting modifiers, setting accelerators, water reducing agents, foam size adjusting agents such as sulfosuccinate type surfactants, water repellents such as silicone and paraffin Various additives to be added can also be added. In addition to the calcium hydrogen phosphate dihydrate, a known strength improver can be added.
  • the above-mentioned optional additives can be added at an arbitrary timing when preparing the gypsum slurry.
  • a gypsum slurry is formed by mixing the above-mentioned optional additives, calcined gypsum, and optionally calcium hydrogen phosphate dihydrate to form a gypsum composition, and then mixing with water or foam. You can also.
  • it when forming a gypsum slurry, it can also be mixed with calcined gypsum, calcium hydrogen phosphate dihydrate, water, foam and the like.
  • the hardened gypsum according to the present embodiment is obtained by calcining and solidifying the calcined gypsum (half-water gypsum) in the above-described gypsum slurry, resulting in the formation of acicular crystals of dihydrate gypsum by a hydration reaction.
  • the gypsum hardened body which has a desired shape can be obtained by shape
  • the shape of the cured gypsum body of the present embodiment is not particularly limited, and can be any shape.
  • the gypsum hardened body is used as a building material or the like, it can be formed into a plate shape or a block shape, for example.
  • the gypsum slurry is adjusted to have a putty shape by adjusting the viscosity of the gypsum slurry and used as a joint treatment material, the gap between the members can be filled and cured. That is, it can also be made into the shape corresponding to the space
  • the gypsum-based building material including the hardened gypsum body is not particularly limited, and can be a plaster-based building material having an arbitrary shape such as a plate-shaped gypsum-based building material or a block-shaped gypsum-based building material.
  • the hardened gypsum body of this embodiment can also suppress the generation of deflection by adding calcium hydrogen phosphate dihydrate as described above. And it is a gypsum board mainly used for a ceiling board etc. that generation
  • the specific form of the gypsum board is not particularly limited, and examples thereof include a gypsum board, a glass mat gypsum board, a glass fiber non-woven gypsum board, and a slag gypsum board.
  • the gypsum board is preferably a gypsum board because it is widely used for ceiling boards and the like.
  • the amount of deflection of the gypsum plate of the present embodiment is not particularly limited, but the amount of deflection is preferably 100 mm or less, and more preferably 75 mm or less, regardless of the thickness of the gypsum plate.
  • the lower limit value of the deflection amount is not particularly limited, but the smaller the deflection amount, the better. For example, it can be set to 0 mm or more.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a state when a deflection amount test is performed.
  • a gypsum board to be evaluated is cut into a length of 10 cm and a width of 50 cm to produce a gypsum board 1 for evaluation.
  • one end of the long side of the plasterboard 1 for evaluation that is, the end including one short side is fixed by the fixture 2.
  • the fixture 2 is fixed so that the surface 1a of the gypsum plate 1 for evaluation is horizontal, the surface 1a is downward, and the back surface 1b is upward.
  • the other end portion of the long side of the evaluation plaster board 1 is not fixed, but is displaced in the height direction by its own weight.
  • the fixing device 2 is not particularly limited as long as the fixing device 2 is configured to be able to hold the evaluation plaster board 1 horizontally.
  • the fixture 2 is configured so that one end of the evaluation plaster board 1 can be held from the upper and lower surfaces.
  • the range w in which the fixture 2 fixes the evaluation gypsum board 1 is fixed to a width of 50 mm from one end of the long side of the evaluation gypsum board 1 as shown in FIG. That is, w in FIG. 1 is 50 mm.
  • the fixture 2 can be provided on a support member 3 having a vertical surface such as a wall surface of a temperature-controlled room (temperature-controlled bath).
  • the fixed gypsum board 1 for evaluation is left in an environment of a temperature of 40 ° C. and a relative humidity of 95% for 24 hours.
  • the evaluation plaster board is deflected after 24 hours, the other plaster board 1 ′ for evaluation after 24 hours shown by a dotted line in FIG.
  • the end is displaced downward. Therefore, the position of the other end of the plasterboard 1 for evaluation before being left for 24 hours in an environment of a temperature of 40 ° C. and a relative humidity of 95% and the other position of the plasterboard 1 ′ for evaluation after being left for 24 hours.
  • the amount of displacement h in the height direction of the end portion is measured. Then, the displacement amount h in the height direction, that is, the downward displacement amount of the end portion on the side opposite to the fixed end portion (the other end portion) can be evaluated as the deflection amount of the plaster board.
  • cured material of this embodiment is smaller than the gypsum hardened body generally used.
  • the specific gravity of the gypsum hardened body of the present embodiment is not particularly limited, it is preferably 0.3 or more and 0.8 or less, for example, as described above, and 0.3 or more and 0.7 or less. It is more preferable that it is 0.3 or more and 0.5 or less.
  • the gypsum board using the hardened gypsum body of the present embodiment as a core can be a light gypsum board, and in particular, a light gypsum board.
  • the hardened gypsum and gypsum board of the present embodiment described above can be a hardened gypsum and gypsum board having a small specific gravity containing calcium hydrogenphosphate dihydrate, which is an inorganic material, as a strength improver.
  • calcium hydrogen phosphate dihydrate is an inorganic substance, it is possible to provide a gypsum hardened body and a gypsum board having a low specific gravity that achieves both flame retardancy and improved strength.
  • the manufacturing method of the hardened gypsum body of this embodiment can have the following processes.
  • a gypsum slurry production process for producing a gypsum slurry by kneading calcined gypsum, calcium hydrogen phosphate dihydrate, water, and foam.
  • a molding process for molding gypsum slurry.
  • a curing process for curing the molded body obtained in the molding process.
  • the specific gravity of the gypsum hardened body obtained after a hardening process can be 0.3 or more and 0.8 or less.
  • the manufacturing method of the gypsum board of this embodiment can have the following processes.
  • a gypsum slurry production process for producing a gypsum slurry by kneading calcined gypsum, calcium hydrogen phosphate dihydrate, water, and foam.
  • a molding process in which gypsum slurry is placed between board base papers and molded.
  • a curing process for curing the molded body obtained in the molding process.
  • the specific gravity of the gypsum hardened body obtained after a hardening process can be 0.3 or more and 0.8 or less.
  • the gypsum slurry manufacturing process is a process of manufacturing a gypsum slurry by kneading the above-mentioned calcined gypsum, calcium hydrogen phosphate dihydrate, water, and foam.
  • the gypsum slurry production process can be carried out in the same manner both in the method for producing a gypsum hardened body and the method for producing a gypsum board.
  • Calcium hydrogen phosphate dihydrate can be preliminarily mixed with calcined gypsum to form a gypsum composition, and the gypsum composition, water and foam can be kneaded to form a gypsum slurry.
  • calcium hydrogen phosphate dihydrate is suspended in water, and the gypsum slurry is prepared by kneading calcined gypsum, a suspension of calcium hydrogen phosphate dihydrate and water, and foam. It can also be formed.
  • an organic carboxylic acid and / or an organic carboxylate can also be added as described above.
  • an organic carboxylic acid and / or an organic carboxylate By adding an organic carboxylic acid and / or an organic carboxylate, the dimensional stability of the resulting gypsum hardened body can be particularly enhanced.
  • gypsum slurry manufacturing process in addition to the above-mentioned calcined gypsum, calcium hydrogen phosphate dihydrate, water, foam, adhesiveness that improves the adhesion between gypsum hardened bodies such as starch and polyvinyl alcohol and base paper for board Improvement agents, inorganic fibers such as glass fibers, lightweight aggregates, refractory materials such as vermiculite, setting modifiers, setting accelerators, water reducing agents, foam diameter adjusting agents such as sulfosuccinate surfactants, silicone, paraffin, etc.
  • Various additives conventionally added to the raw material of the gypsum hardened body, such as a water repellent, can also be added.
  • a known strength improver can be added.
  • optional additives can be added at an arbitrary timing when preparing the gypsum slurry.
  • optional additives can be mixed with calcined gypsum and optionally further calcium hydrogen phosphate dihydrate to form a gypsum composition and then mixed with water or foam to form a gypsum slurry.
  • arbitrary addition components can also be mixed with calcined gypsum, calcium hydrogen phosphate dihydrate, water, foam and the like.
  • the forming step is a step of forming the gypsum slurry obtained in the gypsum slurry manufacturing step into a desired shape.
  • the shape of the molded body formed in the molding process is not particularly limited and can be an arbitrary shape.
  • the gypsum slurry can be molded into a plate shape or a block shape.
  • the gap between the members can be filled and cured. That is, the gypsum slurry can be formed into a shape corresponding to the gap between the members.
  • molding process can be made into the process of arrange
  • FIG. 2 is a side view partially and schematically showing a configuration example of an apparatus for forming a gypsum board.
  • the front cover base paper (board base paper) 11 which is a surface material is conveyed along the production line from the right side to the left side in the figure.
  • the mixer 12 can be disposed at a predetermined position related to the transport line, for example, above or next to the transport line. And in the single mixer 12, calcined gypsum which is the raw material of the gypsum slurry, calcium hydrogen phosphate dihydrate, water, and in some cases, organic carboxylic acid and / or organic carboxylate, The additive is kneaded to produce a gypsum slurry.
  • Additives include, for example, adhesion improvers that improve adhesion between hardened gypsum such as starch and polyvinyl alcohol and base paper for board, inorganic fibers such as glass fibers and lightweight aggregates, refractory materials such as vermiculite, and condensation adjustment
  • Various additives conventionally added to a gypsum hardened body such as a foam diameter adjusting agent such as an agent, a setting accelerator, a water reducing agent, and a sulfosuccinate type surfactant, and a water repellent such as silicone and paraffin.
  • a known strength improver can be added.
  • solids such as calcined gypsum and calcium hydrogen phosphate dihydrate can be mixed and stirred in advance to obtain a gypsum composition that is a mixture, and then supplied to the mixer 12.
  • the high-density gypsum slurry 13 can be prepared by adding no foam from the sorting ports 121 and 122 or adding a small amount of foam. Then, more bubbles are added from the sorting port 125 than the high-density gypsum slurry, and the low-density gypsum slurry 14 can be prepared.
  • the obtained high-density gypsum slurry 13 is placed on the front cover base paper (board base paper) 11 and the back cover base paper (board base paper) 16 on the upstream side in the transport direction of the roll coater 15 through the delivery pipes 123 and 124. To supply.
  • 171, 172, and 173 denote an application roll, a receiving roll, and a scraping roll, respectively.
  • the high-density gypsum slurry 13 on the front cover base paper 11 and the back cover base paper 16 reaches the extension part of the roll coater 15 and is extended in the extension part.
  • Both a thin layer of dense gypsum slurry 13 and an edge region are formed on the front cover base paper 11.
  • a thin layer of high-density gypsum slurry 13 is formed on the back cover base paper 16.
  • the high-density gypsum slurry 13 is applied to the front cover base paper 11 and the back cover base paper 16 using the roll coater 15, it is not limited to such a form.
  • the high density gypsum slurry 13 may be applied only to either the front cover base paper 11 or the back cover base paper 16 using the roll coater 15.
  • the high-density gypsum slurry 13 can be disposed only on the side end portion of the front cover base paper 11.
  • the front cover base paper 11 is transported as it is, and the back cover base paper 16 is turned by the turning roller 18 in the transport line direction of the front cover base paper 11. Then, both the front cover base paper 11 and the back cover base paper 16 reach the molding machine 19.
  • the low-density gypsum slurry 14 is supplied from the mixer 12 through the pipe 126 between the thin layers formed on the front cover base paper 11 and the back cover base paper 16.
  • a continuous laminate having a three-layer structure consisting of the front cover base paper 11, the low density gypsum slurry 14 and the back cover base paper 16 is formed.
  • FIG. 2 shows an example in which a low-density gypsum slurry and a high-density gypsum slurry are produced by one mixer 12, but two mixers are provided, and each mixer has a high-density gypsum slurry and a low density. And a gypsum slurry.
  • gypsum slurry a form in which a gypsum slurry of one type of density is produced and supplied onto the base paper for board. There may be.
  • gypsum slurry having a predetermined density is supplied and deposited on the surface cover base paper (board base paper) that is continuously conveyed. Then, the lower paper is woven along the engraved lines formed on the both edge portions so as to enclose the gypsum slurry. At this time, a back cover base paper (board base paper) transported at the same speed is stacked on the layer of gypsum slurry.
  • the gypsum board is molded by passing through a molding machine that determines the thickness and width of the gypsum board.
  • a gypsum board can also be formed by the above procedure.
  • the base paper for boards which is a surface material is changed into a glass fiber nonwoven fabric (glass tissue), a glass mat, etc., so that this may be buried on the surface or near the surface.
  • Various gypsum boards can also be produced by arranging them in the above.
  • the curing step is a step of curing the molded body obtained in the molding step.
  • the curing step can be carried out when calcined gypsum (half-water gypsum) in the gypsum slurry is condensed and solidified by the formation of needle-shaped crystals of dihydrate gypsum by a hydration reaction. For this reason, in both the manufacturing method of gypsum hardened body and the manufacturing method of gypsum board, it reacts between calcined gypsum added to gypsum slurry and water in the molded body formed in the molding process, and the hydration reaction of calcined gypsum proceeds By doing so, the curing step can be carried out.
  • the manufacturing method of the hardened gypsum body of this embodiment and the manufacturing method of a gypsum board can further provide arbitrary processes, such as a rough cutting process, a drying process, a cutting process, and a loading process, as needed. .
  • a rough cutting step of roughly cutting the molded body molded in the molding step with a rough cutting cutter may be performed.
  • the continuous formed body formed in the forming step can be cut into a predetermined length by the rough cutting cutter.
  • a drying process can be performed in which excess moisture is dried on the molded body molded in the molding process or the molded body roughly cut in the rough cutting process.
  • finished can be supplied to a drying process.
  • the drying step can be performed by forcibly drying the molded body using a dryer.
  • the method of forcibly drying the molded body with a dryer is not particularly limited.
  • a dryer is provided on the conveyance path of the molded body, and the molded body is continuously dried by passing through the dryer. can do.
  • a molded object can also be carried in in dryer and a molded object can also be dried for every batch.
  • a cutting process for cutting into a product of a predetermined length and the obtained gypsum hardened body or gypsum board is stacked with a lifter and stored in a warehouse or shipped. In order to do so, it is possible to implement a loading process or the like for loading onto a truck or the like.
  • a board can be manufactured.
  • calcium hydrogen phosphate dihydrate added to the gypsum slurry is an inorganic substance, it is possible to provide a gypsum hardened body and a gypsum board having a low specific gravity that achieves both flame retardancy and improved strength.
  • the gypsum hardened body and gypsum board obtained by the method for manufacturing a hardened gypsum body and the method for manufacturing a gypsum board of the present embodiment it is possible to suppress the occurrence of deflection. Furthermore, in the gypsum hardened body and gypsum board obtained by the manufacturing method of the gypsum hardened body of this embodiment and the manufacturing method of gypsum board, dimensional stability can also be improved.
  • a gypsum composition was prepared by blending 2 parts by mass of a setting accelerator and 0.5 parts by mass of calcium hydrogen phosphate dihydrate with respect to 100 parts by mass of calcined gypsum ( ⁇ type). Then, 100 parts by mass of water with respect to 100 parts by mass of the calcined gypsum is added to the gypsum composition, kneaded, and further foamed with a foaming agent (main component: alkyl ether sulfate). Was added and kneaded to prepare a gypsum slurry.
  • a foaming agent main component: alkyl ether sulfate
  • Example 1-2-1 to Experimental example 1-2-6 A cured gypsum was produced in the same manner as in Experimental Examples 1-1-1 to 1-1-6, except that calcium hydrogen phosphate dihydrate was not added when preparing the gypsum composition. Also in this experimental example, the specific gravity shown in Table 1 is obtained for each sample of Experimental Example 1-2-1 to Experimental Example 1-2-6 by adjusting the amount of foam added when preparing the gypsum slurry.
  • the gypsum hardened bodies of Experimental Examples 1-2-1 to 1-2-6 in which calcium hydrogen phosphate dihydrate is not added the gypsum hardened bodies of Experimental Example 1-2-1 having a specific gravity of 0.3 was able to be removed from the mold, but could not maintain its shape due to severe shrinkage during drying. From this, it was confirmed that the test sample having the specific gravity of 0.3 in Experimental Example 1-2-1 has particularly low strength.
  • Experimental examples 2-1 to 2-3 are examples, and experimental examples 2-4 to 2-6 are comparative examples.
  • Experimental example 2-1 In this experiment example, only ⁇ type was used as calcined gypsum, and a gypsum hardened body to which calcium hydrogen phosphate dihydrate was added was produced.
  • a gypsum composition was prepared by blending 2 parts by mass of a setting accelerator and 0.5 parts by mass of calcium hydrogen phosphate dihydrate with 100 parts by mass of calcined gypsum ( ⁇ type). Then, with respect to the gypsum composition, 100 mass parts of calcined gypsum is added with 100 parts by mass of water, kneaded, and further foamed with a foaming agent (main component: alkyl ether sulfate). The gypsum slurry was prepared by adding and kneading. The foam was added so that the specific gravity of the gypsum hardened body was 0.5.
  • the prepared gypsum slurry was poured into a 2 cm ⁇ 2 cm ⁇ 2 cm mold, demolded after confirming that the gypsum slurry was cured, and dried to a constant weight in a dryer set at 40 ° C.
  • Example 2 The compression strength of the obtained specimen was measured in the same manner as in Experimental Example 1. The results are shown in Table 2.
  • Example 2-2 A test specimen was prepared and evaluated in the same manner as in Experimental Example 2-1, except that a calcined gypsum containing 90 parts by mass of ⁇ type and 10 parts by mass of ⁇ type was used. The results are shown in Table 2.
  • Example 2-3 A test specimen was prepared and evaluated in the same manner as in Experimental Example 2-1, except that only calcined gypsum containing 100 parts by mass of ⁇ -type, that is, only ⁇ -type calcined gypsum was used as calcined gypsum. The results are shown in Table 2.
  • Experimental Example 3-1-1-7 a method for producing a gypsum board of Experimental Example 3-1-1 to Experimental Example 3-1-7 and Experimental Example 3-2-1 to Experimental Example 3-2-7 will be described.
  • Experimental example 3-1-1-1 to Experimental example 3-1-7) Experimental examples 3-1-1 to 3-1-6 are examples, and experimental example 3-1-7 is a comparative example.
  • the board base paper (surface cover base paper) 11 is continuously conveyed from the right side to the left side in FIG. 2 along the production line.
  • the board base paper used was 200 g / m 2 for both the front cover base paper 11 and the back cover base paper 16 described later.
  • Gypsum slurry was prepared by the mixer 12 and supplied between the base papers for board. As shown in FIG. 2, the mixer 12 is disposed above or next to the conveyance line. In the mixer 12, the gypsum composition and water were kneaded to prepare a gypsum slurry (gypsum slurry).
  • the gypsum composition is composed of 0.5 parts by mass of calcium hydrogen phosphate dihydrate, 2 parts by mass of a setting accelerator, and 0.5% of an adhesion improver with respect to 100 parts by mass of calcined gypsum ( ⁇ type). What was mixed beforehand so as to include the mass part was used.
  • the high-density gypsum slurry 13 which has not added foam is routed in the conveyance direction of the roll coater 15 through the sorting ports 121 and 122 and through the delivery pipes 123 and 124.
  • the paper was supplied on the front cover base paper 11 and the back cover base paper 16 on the upstream side.
  • the high-density gypsum slurry 13 on the front cover base paper 11 and the back cover base paper 16 reaches the extension part of the roll coater 15 and is extended in the extension part. Both a thin layer of dense gypsum slurry 13 and an edge region are formed on the front cover base paper 11. Similarly, a thin layer of high-density gypsum slurry 13 is formed on the back cover base paper 16.
  • the front cover base paper 11 is transported as it is, and the back cover base paper 16 is turned by the turning roller 18 in the transport line direction of the front cover base paper 11.
  • the low-density gypsum slurry 14 prepared by adding foam from the mixer 12 at the sorting port 125 between the thin layers formed on the base papers 11 and 16 for the board is a pipe 126. Supplied through.
  • foam was added to the low-density gypsum slurry 14 so that the entire gypsum cured body had the specific gravity of the gypsum cured body shown in Table 3.
  • the foam was produced by foaming a foaming agent (main component: alkyl ether sulfate).
  • the molding machine 19 by passing through the molding machine 19, a continuous laminated body having a three-layer structure composed of the front cover base paper 11, the low density gypsum slurry 14 and the back cover base paper 16 is formed. At this time, the gypsum board was molded so as to have a thickness of 9.5 mm.
  • the molded laminate is cured and reaches a rough cutting cutter (not shown).
  • a rough cutting cutter cuts a continuous laminated body into a plate-like body of a predetermined length, and forms a plate-like body consisting mainly of gypsum coated with base paper, that is, a semi-finished product of gypsum board Is done.
  • Example 3-2-1 to Experimental Example 3-2-7 A cured gypsum was produced in the same manner as in Experimental Example 3-1-1 to Experimental Example 3-1-7, except that calcium hydrogen phosphate dihydrate was not added when preparing the gypsum composition. Also in this experimental example, when the low-density gypsum slurry 14 was prepared, the specific gravity of the entire cured gypsum body for each sample of Experimental Example 3-2-1 to Experimental Example 3-2-7 was the specific gravity shown in Table 3. The amount of foam added was adjusted so that
  • the center part of the produced gypsum board was cut into 4 cm ⁇ 4 cm, and a test piece was prepared by stacking four cut board pieces.
  • the conditions for the measurement were the same as in the test of Experimental Example 1. Specifically, using an autograph (model number: AG-10KNI, manufactured by Shimadzu Corporation), the load speed of the autograph was measured at 3 mm / min. The results are shown in Table 3. (Deflection test) The deflection amount test was performed according to the procedure described with reference to FIG. 1 in the form for carrying out the invention.
  • the produced gypsum board was cut into a length of 10 cm and a width of 50 cm to produce a gypsum board 1 for evaluation.
  • one end of the long side of the evaluation gypsum board 1 was fixed by the fixture 2 so that the surface 1a of the evaluation gypsum board 1 was horizontal and downward.
  • the range w in which the fixture 2 fixes one end of the long side of the gypsum board 1 for evaluation was set to 50 mm.
  • the evaluation gypsum board 1 is left for 24 hours in an environment of a temperature of 40 ° C. and a relative humidity of 95%, and the height direction of the position of the other end of the evaluation gypsum board 1 ′ after 24 hours has elapsed.
  • the displacement amount h (the amount of displacement in the downward direction of the end portion on the opposite side (the other end portion) of the fixed side end portion) was measured.
  • the amount of displacement h in the height direction was defined as the amount of deflection.
  • Table 3 (Exothermic test) The test was conducted according to the JIS A 6901: 2009 exothermic test, and the total calorific value and the maximum exothermic rate at a heating time of 20 minutes were measured. This test was conducted for Experimental Example 3-1-3 and Experimental Example 3-2-2-3. The results are shown in Table 3.
  • the gypsum board of Experimental Example 3-2-1 having a specific gravity of 0.3 could not maintain its shape due to severe shrinkage during drying. From this, it was confirmed that the gypsum hardened body, which is the core material of the gypsum board having a specific gravity of 0.3 in Experimental Example 3-2-1, has a particularly low strength.
  • Experimental Example 3-1-3 Furthermore, an exothermic test was conducted on Experimental Example 3-1-3 to which calcium hydrogen phosphate dihydrate was added. As shown in Table 3, the experiment in which calcium hydrogen phosphate dihydrate was not added was performed. The total heat generation amount and the maximum heat generation rate in Example 3-2-3 and the heating time of 20 minutes were similar. Experimental Example 3-1-3 has a total heat generation amount of 8 MJ / m 2 or less at a heating time of 20 minutes and a maximum heat generation rate of less than 200 kW / m 2 , and within the heating time of the exothermic test. It was confirmed that no through holes were generated in the gypsum board.
  • Experimental Examples 4-2 to 4-8 are examples, and Experimental Example 4-1 is a comparative example.
  • FIG. 4 is a graph showing the change in deflection with respect to the amount of calcium hydrogen phosphate dihydrate added.
  • a gypsum board was produced in the same manner.
  • Experimental Examples 5-3 to 5-8 are examples, and Experimental Examples 5-1 and 5-2 are comparative examples.
  • the obtained gypsum board was subjected to a deflection amount test, a water absorption expansion rate test, and a compressive strength test. Since the evaluation methods of the deflection amount test and the compressive strength test were performed in the same manner as in Experimental Example 3, the description thereof will be omitted.
  • the produced gypsum board was cut into a length of 5 cm and a width of 30 cm, and an acrylic plate was attached to both ends of the long side of the cut gypsum board.
  • the tip of the dial gauge was lightly applied to both acrylic plates and fixed so that the length of the long side could be measured.
  • the length of the long side at this time that is, the length of the long side before the water absorption expansion coefficient test is hereinafter simply referred to as the length of the long side.
  • the gypsum board was placed in a container filled with 20 ° C. water so as to be immersed by about 5 mm from one end of the long side of the gypsum board, and left for 24 hours.
  • the length of the long side after 24 hours from the start of immersing a part of the gypsum board was measured (the length of the long side after being left for 24 hours), and the water absorption expansion coefficient was measured from the following formula.
  • the obtained gypsum board was subjected to a deflection amount test, a water absorption expansion rate test, and a compressive strength test. Since the deflection amount test and the compressive strength test were carried out in the same manner as in Experimental Example 3, description thereof will be omitted. In addition, the evaluation method of the water absorption expansion test was performed in the same manner as in Experimental Example 5, and thus the description thereof is omitted.

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Abstract

【解決手段】焼石膏と、リン酸水素カルシウム二水和物と、水と、泡と、を混練して得られた石膏スラリーを硬化させた比重が０．３以上０．８以下である石膏硬化体を提供する。

Description

石膏硬化体、石膏板、石膏硬化体の製造方法、石膏ボードの製造方法
　本発明は、石膏硬化体、石膏板、石膏硬化体の製造方法、石膏ボードの製造方法に関するものである。
　従来から石膏硬化体は建材等の各種用途に用いられている。特に近年では、断熱性、遮音性、耐火性に加えて施工性、取扱い性等の向上のため、従来よりも比重が小さく軽量な石膏硬化体に対するニーズが高まっている。
　しかし、石膏硬化体は比重が小さくなると物理的な強度が弱くなることが知られている。また、石膏硬化体を芯材とした石膏板として、表面に石膏ボード用原紙を配置した石膏板である石膏ボードや、表面材にガラスマットを使用した石膏板、表面にガラスティッシュを埋没させた石膏板等が用いられているが、これらの石膏板においても芯材である石膏硬化体の比重を小さくすると、石膏板の強度が弱くなることが知られている。
　そこで、石膏硬化体について強度を高める方法が検討されてきた。
　例えば特許文献１には、特定の置換澱粉が、石膏製の壁板の芯の強度を高めることが開示されている。そして、特定の置換澱粉の例としてヒドロキシエチル化された澱粉が挙げられている。
特表２００７－５３５５８３号公報
　しかしながら、特許文献１に開示された石膏製の壁板の石膏芯の強度を高める方法によれば、石膏製の壁板の材料として石膏芯に有機物である特定の置換澱粉を添加する必要がある。石膏製の壁板の材料として有機物を添加した場合、石膏製の壁板の難燃性が低下するため、石膏製の壁板の難燃性を維持するためには置換澱粉の添加量が制限され、十分に強度を向上することができなかった。このため、難燃性に影響を与えない無機材料の強度向上剤を含む石膏硬化体が求められていた。
　本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、無機材料の強度向上剤を含む比重の小さい石膏硬化体を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため本発明は、焼石膏と、リン酸水素カルシウム二水和物と、水と、泡と、を混練して得られた石膏スラリーを硬化させた比重が０．３以上０．８以下である石膏硬化体を提供する。
　本発明によれば、無機材料の強度向上剤を含む比重の小さい石膏硬化体を提供することができる。
本発明の実施形態における石膏ボード 本発明の実施形態における石膏ボードの製造方法の説明図。 実験例１における石膏硬化体の比重と圧縮強度との関係図。 実験例４におけるリン酸水素カルシウム二水和物の添加量とたわみ量との関係図。
　以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、本発明は、下記の実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、下記の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。
（石膏硬化体、石膏板）
　本実施形態の石膏硬化体、石膏板の一構成例について説明する。
　本実施形態の石膏硬化体は焼石膏と、リン酸水素カルシウム二水和物と、水と、泡と、を混練した石膏スラリーを硬化させることにより得られ、比重を０．３以上０．８以下とすることができる。
　ここで石膏硬化体、石膏スラリーの原料となる各成分について以下に説明する。
　焼石膏は硫酸カルシウム・１／２水和物ともいい、水硬性を有する無機組成物である。焼石膏としては、天然石膏、副産石膏及び排煙脱硫石膏等の単独若しくは混合した石膏を大気中又は水中（蒸気中を含む）で焼成して得られるβ型、α型焼石膏のいずれか単独、若しくは両者の混合品を使用することができる。また、焼石膏を得る際に微量に生成するＩＩＩ型無水石膏を含んでも問題ない。
　ただし、本実施形態の石膏硬化体においては、原料に用いる焼石膏がβ型焼石膏を含むことが好ましく、石膏硬化体の原料に用いる焼石膏の主成分が、β型焼石膏であることがより好ましい。なお、石膏硬化体の原料に用いる焼石膏の主成分がβ型焼石膏であるとは、石膏硬化体の原料に用いる焼石膏のうちβ型焼石膏が質量比率で５０％より多く占めていることを意味している。本実施形態の石膏硬化体においては原料に用いる焼石膏がβ型焼石膏のみから構成されていてもよい。
　α型焼石膏を製造する場合、天然石膏等の二水石膏をオートクレーブを用い、水中又は水蒸気中で加圧焼成する必要がある。これに対して、β型焼石膏は天然石膏等の二水石膏を大気中で常圧焼成することにより製造でき、β型焼石膏の方がα型焼石膏よりも生産性良く製造できる。
　また、本発明の発明者らの検討によると、石膏硬化体の原料に用いる焼石膏がβ型焼石膏を含む場合に、特にリン酸水素カルシウム二水和物を添加した際の強度向上効果が大きくなる。特に、β型焼石膏の比率が高い方がリン酸水素カルシウム二水和物を添加した際の強度向上効果が大きくなる。
　これらの理由から、本実施形態の石膏硬化体においては、原料に用いる焼石膏が上述のようにβ型焼石膏を含んでいることが好ましく、特にβ型焼石膏の比率が高いことがより好ましい。
　次に、リン酸水素カルシウム二水和物（ＣａＨＰＯ４・２Ｈ２Ｏ）について説明する。
　本発明の発明者らは、比重の小さい石膏硬化体において強度（例えば圧縮強度）を向上できる無機材料の強度向上剤について検討を行った。
　そして、石膏硬化体の原料に無機材料であるリン酸水素カルシウム二水和物を添加することにより、リン酸水素カルシウム二水和物を添加していない場合と比較して石膏硬化体の強度が高くなることを見出し、本発明を完成させた。
　このようにリン酸水素カルシウム二水和物は、石膏硬化体の強度を向上させるが、無機材料であるため石膏硬化体の難燃性を低下させない。このため、リン酸水素カルシウム二水和物を添加することにより、難燃性と強度の向上とを両立した比重の小さい石膏硬化体とすることができる。
　リン酸水素カルシウムは、無水物、一水和物、二水和物が知られているが、本発明の発明者らの検討によると、二水和物が石膏硬化体の強度を高める働きを有している。
　リン酸水素カルシウム二水和物の添加量は特に限定されるものではないが、石膏スラリーは、焼石膏１００質量部に対して、リン酸水素カルシウム二水和物を０．０１質量部以上５質量部以下の割合で含むことが好ましい。すなわち、石膏スラリーを調製する際、焼石膏１００質量部に対して、リン酸水素カルシウム二水和物を０．０１質量部以上５質量部以下の割合で添加することが好ましい。これはリン酸水素カルシウム二水和物の含有量が焼石膏１００質量部に対して０．０１質量部未満の場合、リン酸水素カルシウム二水和物を添加したことによる石膏硬化体の強度向上効果が十分ではない場合があるためである。また、リン酸水素カルシウム二水和物の含有量が焼石膏１００質量部に対して５質量部より多く添加した場合、石膏硬化体中の石膏純度が低下し、またコストが高くなる恐れがあるためである。特に、石膏スラリーは、焼石膏１００質量部に対して、リン酸水素カルシウム二水和物を０．０５質量部以上１質量部以下の割合で含むことがより好ましい。
　リン酸水素カルシウム二水和物の添加方法は特に限定されるものではない。例えば、リン酸水素カルシウム二水和物を予め焼石膏と混合して石膏組成物とし、該石膏組成物と、水と泡とを混練して石膏スラリーを形成することもできる。また、水にリン酸水素カルシウム二水和物を懸濁させておき、焼石膏と、リン酸水素カルシウム二水和物と水との懸濁液と、泡とを混練することで石膏スラリーを形成することもできる。
　また、本発明の発明者らがさらに検討を進めたところ、リン酸水素カルシウム二水和物を添加することにより、石膏硬化体にたわみが生じることを抑制する効果や、寸法安定性を高める効果があることも見出した。以下に、リン酸水素カルシウム二水和物のたわみ抑制効果や、寸法安定性を高める効果について説明する。
　既述のように施工性、取扱い性等の向上のため、比重が小さく軽量な石膏硬化体に対するニーズが近年高まっている。そして、天井板等の用途に用いることができる板状の石膏硬化体、具体的には例えば石膏硬化体を芯材として用いる石膏板（例えば石膏ボード等）等において、比重が小さく軽量な石膏硬化体が特に求められている。
　ところで、天井板は一般的に天井板の周縁に沿って、間隔を空けて複数のビスを打ち、ビスにより天井の留め具に固定される。しかしながら、天井板として従来の比重が小さく軽量な石膏硬化体を含む石膏板を用いた場合、ビス間で天井板にたわみが生じ、外観上問題があった。
　これに対して、本実施形態のリン酸水素カルシウム二水和物を添加した石膏硬化体においては、リン酸水素カルシウム二水和物を添加していない従来の石膏硬化体と比較してたわみの発生を抑制でき、外観上の問題を生じない。たわみの発生を抑制できる理由については明らかではないが、上述のようにリン酸水素カルシウム二水和物の石膏硬化体の強度を高める働きや、後述する寸法安定性を高める働きに関連しているものと推認される。
　なお、上述のように石膏板とした場合にたわみの発生が特に問題となりやすいところ、本実施形態の石膏硬化体においてはたわみの発生を抑制できる。このため、本実施形態の石膏硬化体は、該石膏硬化体を芯材とする石膏板に適用する場合に特に効果を発揮することができる。なお、石膏硬化体を芯材とする石膏板の形態は特に限定されるものではないが、例えば該石膏板は石膏ボードであることが好ましい。
　そして、上述のように本実施形態の石膏硬化体はリン酸水素カルシウム二水和物を添加することにより寸法安定性も高めることができる。
　石膏硬化体を例えば水回り等の湿度の高い環境に置いた場合、石膏硬化体は水分を吸って膨張し、寸法が変化することが知られている。このように寸法が変化すると石膏硬化体や、その周辺の部材に力がかかるため、石膏硬化体やその周辺の部材に亀裂や膨らみ等を生じる場合があり問題があった。これに対して本実施形態の石膏硬化体はリン酸水素カルシウム二水和物を添加することにより、湿度の高い環境に置いていてもその寸法が変化することを抑制できる。すなわち、吸水膨張率を抑制できる。このため、本実施形態の石膏硬化体は例えば湿度の高い環境でも用いることが可能になる。
　次に、石膏スラリーとする際に添加する水について説明する。本実施形態の石膏硬化体は上述のように石膏スラリーを硬化することにより得られるが、焼石膏やリン酸水素カルシウム二水和物等を混練して石膏スラリーとするため、水を添加することができる。石膏スラリーを形成する際の水の添加量は特に限定されるものではなく、要求される流動性等に応じて任意の添加量とすることができる。
　また、石膏スラリーを形成する際には泡を添加することができる。泡の添加量を調整することにより得られる石膏硬化体の比重を所望の範囲とすることができる。
　石膏スラリーを形成する際に泡を添加する方法は特に限定されず、任意の方法により添加することができる。例えば予め発泡剤（起泡剤）を水（泡形成用の水）に添加し、空気を取り込みながら撹拌することで泡を形成し、形成した泡を、焼石膏、リン酸水素カルシウム二水和物や水（石膏スラリーの練水）と一緒に混合することにより、泡を添加した石膏スラリーを形成できる。または、焼石膏とリン酸水素カルシウム二水和物と水等とを予め混合して形成した石膏スラリーに、形成した泡を添加することにより、泡を添加した石膏スラリーとすることもできる。
　泡を形成する際に使用する発泡剤としては特に限定されるものではないが、例えば、アルキル硫酸ソーダ、アルキルエーテル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸ソーダ、ポリオキシエチレンアルキル硫酸塩などが挙げられる。
　泡の添加量は特に限定されるものではなく、作製する石膏硬化体に要求される比重に応じて任意に選択することができる。
　本実施形態の石膏硬化体の比重は特に限定されるものではないが、例えば０．３以上０．８以下であることが好ましい。このため、比重が係る範囲となるように泡の添加量を選択することが好ましい。また、本実施形態の石膏硬化体は、上述のようにリン酸水素カルシウム二水和物を添加することにより強度を高めることができるため、強度が弱い比重の小さい石膏ボードにおいて特に効果を発揮できる。このため、本実施形態の石膏硬化体の比重は０．３以上０．７以下であることがより好ましく、０．３以上０．５以下であることが更に好ましい。石膏硬化体の比重を上述の範囲とする場合には、比重が係る範囲となるように泡の添加量を調整することが好ましい。
　また、石膏スラリーには上述した焼石膏、リン酸水素カルシウム二水和物、水、泡等以外にも任意の成分を添加することができる。
　具体的には例えば石膏スラリーは有機カルボン酸および／または有機カルボン酸塩をさらに含むことができる。
　有機カルボン酸および／または有機カルボン酸塩は石膏硬化体の寸法安定性を高める働きを有している。上述のようにリン酸水素カルシウム二水和物も石膏スラリーに添加することにより、得られる石膏硬化体の寸法安定性を高める働きを有している。しかし、リン酸水素カルシウム二水和物と、有機カルボン酸および／または有機カルボン酸塩を同時に添加することで、その相乗効果により、どちらか一方を単独で添加した場合よりも寸法安定性を特に高めることができるため好ましい。
　有機カルボン酸および／または有機カルボン酸塩の種類は特に限定されるものではなく任意に選択することができる。例えば、有機カルボン酸は、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、アクリル酸、メタクリル酸、プロピオル酸、オレイン酸、マレイン酸、フマル酸、蓚酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、酒石酸、クエン酸、リンゴ酸、グルコン酸、乳酸から選択された１種類以上の有機カルボン酸であることが好ましい。また、有機カルボン酸塩は蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、アクリル酸、メタクリル酸、プロピオル酸、オレイン酸、マレイン酸、フマル酸、蓚酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、酒石酸、クエン酸、リンゴ酸、グルコン酸、乳酸から選択された１種類以上の有機カルボン酸の塩であることが好ましい。
　有機カルボン酸および／または有機カルボン酸塩の添加量は特に限定されるものではないが、石膏スラリーが、焼石膏１００質量部に対して、有機カルボン酸および／または有機カルボン酸塩を０．００５質量部以上０．２質量部以下含有するように添加することが好ましい。特に石膏スラリーが、焼石膏１００質量部に対して、有機カルボン酸および／または有機カルボン酸塩を０．０１質量部以上０．１質量部以下含有するように添加することがより好ましい。
　また、石膏スラリーには上述の成分以外にも、澱粉やポリビニルアルコール等の、被覆材と石膏硬化体との接着性を向上させる接着性向上剤や、ガラス繊維等の無機繊維及び軽量骨材、バーミキュライト等の耐火材、凝結調整剤、凝結促進剤、減水剤、スルホコハク酸塩型界面活性剤等の泡径調整剤、シリコーンやパラフィン等の撥水剤等の従来から石膏硬化体の原料に添加される各種添加剤を添加することもできる。なお、リン酸水素カルシウム二水和物以外にも公知の強度向上剤を添加することもできる。
　上述の任意の添加成分は石膏スラリーを調製する際、任意のタイミングで添加できる。例えば、上述の任意の添加成分と、焼石膏と、場合によってはさらにリン酸水素カルシウム二水和物とを混合して石膏組成物を形成してから水や泡と混合して石膏スラリーとすることもできる。また、石膏スラリーを形成する際に焼石膏や、リン酸水素カルシウム二水和物、水、泡等とあわせて混合することもできる。
　次に上述した各成分を混練して得られた石膏スラリーを硬化した石膏硬化体について説明する。
　本実施形態の石膏硬化体は、上述の石膏スラリー中の焼石膏（半水石膏）が、水和反応により二水石膏の針状結晶が生じて凝結、凝固することにより得られる。そして、凝固する前に所望の形状に成形しておくことにより、所望の形状を有する石膏硬化体を得ることができる。
　本実施形態の石膏硬化体は、その形状については特に限定されるものではなく、任意の形状とすることができる。石膏硬化体を建材等に用いる場合、例えば板状や、ブロック形状に成形することができる。また、石膏スラリーの粘度を調整して石膏スラリーをパテ状とし、目地処理材として用いた場合には、部材間の空隙に充填、硬化することもできる。すなわち、部材間の空隙に対応した形状とすることもできる。
　また、本実施形態の石膏硬化体を用いて、石膏硬化体を含む石膏系建材とすることができる。石膏硬化体を含む石膏系建材としては特に限定されるものではなく、板状の石膏系建材や、ブロック形状の石膏系建材等任意の形状の石膏系建材とすることができる。ただし、本実施形態の石膏硬化体は上述のようにリン酸水素カルシウム二水和物を添加することによりたわみの発生も抑制することができる。そして、たわみの発生が問題となるのは主に天井板等に用いられる石膏板である。このため、本実施形態の石膏硬化体は、該石膏硬化体を芯材とする石膏板とすることが好ましい。
　石膏板の具体的な形態は特に限定されるものではないが、例えば石膏ボード、ガラスマット石膏ボード、ガラス繊維不織布入石膏板、スラグ石膏板等が挙げられる。特に天井板等に広く用いられることから、石膏板は石膏ボードであることが好ましい。
　本実施形態の石膏板においては、リン酸水素カルシウム二水和物を添加しているため、上述のようにたわみ量を抑制することができる。本実施形態の石膏板のたわみ量は特に限定されるものではないが、たわみ量は石膏板の厚みに拘らず１００ｍｍ以下であることが好ましく、７５ｍｍ以下であることがより好ましい。たわみ量の下限値は特に限定されるものではないが、たわみ量は少ないほど好ましいことから例えば０ｍｍ以上とすることができる。
　なお、本特許請求の範囲及び本明細書で言うたわみ量とは、以下の手順により評価したたわみ量を言う。たわみ量の評価方法について図１を用いて説明する。図１はたわみ量試験を行っている際の様子を模式的に示した斜視図である。
　まず、評価を行う石膏板を縦１０ｃｍ、横５０ｃｍにカットし、評価用の石膏板１を作製する。
　次に、図１に示すように評価用の石膏板１の長辺の一方の端部、すなわち一方の短辺を含む端部を固定具２により固定する。この際、固定具２は、評価用の石膏板１の表面１ａが水平であり、かつ表面１ａが下方に、裏面１ｂが上方になるように固定する。また、評価用の石膏板１の長辺の他方の端部は固定せず、石膏板１の自重により高さ方向に変位するようになっている。
　なお、固定具２は評価用の石膏板１を水平に保持できるように構成されていればよく具体的な構成は特に限定されない。固定具２は例えば図１に示したように、評価用の石膏板１の一方の端部について、上下面から保持できるように構成する。また、固定具２が評価用の石膏板１を固定する範囲ｗは図１に示すように評価用の石膏板１の長辺の一方の端部から５０ｍｍ幅を固定する。すなわち図１中ｗを５０ｍｍとする。固定具２は例えば恒温室（恒温槽）の壁面等、鉛直な面を有する支持部材３に設けることができる。
　そして、固定した評価用の石膏板１を温度４０℃、相対湿度９５％の環境下で２４時間放置する。２４時間経過後、評価用の石膏板にたわみが生じた場合、図１中点線で示した２４時間経過後の評価用の石膏板１´のように、固定具２により固定していない他方の端部が下方に変位する。そこで、温度４０℃、相対湿度９５％の環境下に２４時間放置する前の評価用の石膏板１の他方の端部の位置と、２４時間放置後の評価用の石膏板１´の他方の端部の位置の高さ方向の変位量ｈを測定する。そして、係る高さ方向の変位量ｈ、すなわち固定側端部の反対側の端部（他方の端部）の下方向への変位量を該石膏板のたわみ量と評価することができる。
　本実施形態の石膏硬化体によれば、比重の小さい石膏硬化体においても難燃性と強度の向上とを両立させることができる。このため、本実施形態の石膏硬化体の比重は一般的に用いられる石膏硬化体よりも小さいことが好ましい。本実施形態の石膏硬化体の具体的な比重は特に限定されるものではないが、既述のように例えば０．３以上０．８以下であることが好ましく、０．３以上０．７以下であることがより好ましく、０．３以上０．５以下であることが更に好ましい。
　このため、本実施形態の石膏硬化体を芯材とする石膏板は軽量な石膏板とすることができ、特に軽量石膏ボードとすることもできる。
　以上に説明した本実施形態の石膏硬化体、石膏板は、強度向上剤として無機材料であるリン酸水素カルシウム二水和物を含む比重の小さい石膏硬化体、石膏板とすることができる。特に、リン酸水素カルシウム二水和物は無機物であるため、難燃性と強度の向上とを両立した比重の小さい石膏硬化体、石膏板を提供できる。
　また、石膏硬化体、石膏板にたわみが発生することを抑制し、石膏硬化体、石膏板の寸法安定性を高めることもできる。
（石膏硬化体の製造方法、石膏ボードの製造方法）
　次に本実施形態の石膏硬化体の製造方法、及び石膏ボードの製造方法について説明する。なお、石膏硬化体、石膏板、石膏ボードに関して既に説明した点については同様の構成とすることができるため、説明を省略する。
　本実施形態の石膏硬化体の製造方法は以下の工程を有することができる。　
　焼石膏と、リン酸水素カルシウム二水和物と、水と、泡と、を混練して石膏スラリーを製造する石膏スラリー製造工程。　
　石膏スラリーを成形する成形工程。　
　成形工程で得られた成形体を硬化させる硬化工程。　
　そして、硬化工程後に得られる石膏硬化体の比重は０．３以上０．８以下とすることができる。
　また、本実施形態の石膏ボードの製造方法は以下の工程を有することができる。　
　焼石膏と、リン酸水素カルシウム二水和物と、水と、泡と、を混練して石膏スラリーを製造する石膏スラリー製造工程。　
　石膏スラリーをボード用原紙間に配置し、成形する成形工程。　
　成形工程で得られた成形体を硬化させる硬化工程。　
　そして、硬化工程後に得られる石膏硬化体の比重は０．３以上０．８以下とすることができる。
　石膏スラリー製造工程は、上述の焼石膏、リン酸水素カルシウム二水和物と、水と、泡と、を混練して石膏スラリーを製造する工程である。石膏スラリー製造工程は、石膏硬化体の製造方法、石膏ボードの製造方法いずれにおいても同様にして実施することができる。
　リン酸水素カルシウム二水和物は予め焼石膏と混合して石膏組成物とし、該石膏組成物と、水と泡とを混練して石膏スラリーを形成することもできる。また、水にリン酸水素カルシウム二水和物を懸濁させておき、焼石膏と、リン酸水素カルシウム二水和物と水との懸濁液と、泡とを混練することで石膏スラリーを形成することもできる。
　石膏スラリー製造工程においては、既述のように有機カルボン酸および／または有機カルボン酸塩を添加することもできる。有機カルボン酸および／または有機カルボン酸塩を添加することにより、得られる石膏硬化体の寸法安定性を特に高めることができる。
　さらに石膏スラリー製造工程においては、上述した焼石膏、リン酸水素カルシウム二水和物、水、泡以外にも澱粉やポリビニルアルコール等の石膏硬化体とボード用原紙との接着性を向上させる接着性向上剤や、ガラス繊維等の無機繊維及び軽量骨材、バーミキュライト等の耐火材、凝結調整剤、凝結促進剤、減水剤、スルホコハク酸塩型界面活性剤等の泡径調整剤、シリコーンやパラフィン等の撥水剤等の従来から石膏硬化体の原料に添加される各種添加剤を添加することもできる。なお、リン酸水素カルシウム二水和物以外にも公知の強度向上剤を添加することもできる。
　これらの任意の添加成分は石膏スラリーを調製する際、任意のタイミングで添加することができる。例えば、任意の添加成分を、焼石膏と、場合によってはさらにリン酸水素カルシウム二水和物と混合し、石膏組成物を形成してから水や泡と混合して石膏スラリーとすることもできる。また、石膏スラリーを形成する際に任意の添加成分を、焼石膏や、リン酸水素カルシウム二水和物、水、泡等とあわせて混合することもできる。
　石膏スラリー製造工程で用いる各成分や、各成分の好適な添加量等に関しては既に説明したため、ここでは説明を省略する。
　成形工程は石膏スラリー製造工程で得られた石膏スラリーを所望の形状に成形する工程である。
　例えば石膏硬化体を製造する場合、成形工程において形成する成形体の形状は特に限定されるものではなく、任意の形状とすることができる。例えば成形工程においては石膏スラリーを板状や、ブロック形状に成形することができる。また、石膏スラリーの粘度を調整して石膏スラリーをパテ状とし、目地処理材として用いた場合には、部材間の空隙に充填、硬化することもできる。すなわち、石膏スラリーを部材間の空隙に対応した形状に成形することもできる。
　また、石膏ボードを製造する場合、成形工程は石膏スラリーをボード用原紙間に配置し成形する工程とすることができる。
　ここで、石膏ボードを製造する際の成形工程の構成例について図２を用いて説明する。図２は、石膏ボードを成形する装置の構成例を部分的且つ概略的に示す側面図である。
　図中右側から左側へと表面材である表面カバー原紙（ボード用原紙）１１が、生産ラインに沿って搬送される。
　ミキサー１２は、搬送ラインと関連する所定の位置、例えば、搬送ラインの上方または横に配置することができる。そして、単一のミキサー１２において、石膏スラリーの原料である焼石膏と、リン酸水素カルシウム二水和物と、水と、場合によってはさらに、有機カルボン酸および／または有機カルボン酸塩や、各種添加剤とを混練し、石膏スラリーを製造する。添加剤としては例えば、澱粉やポリビニルアルコール等の石膏硬化体とボード用原紙との接着性を向上させる接着性向上剤、ガラス繊維等の無機繊維及び軽量骨材、バーミキュライト等の耐火材、凝結調整剤、凝結促進剤、減水剤、スルホコハク酸塩型界面活性剤等の泡径調整剤、シリコーンやパラフィン等の撥水剤等の従来から石膏硬化体に添加される各種添加剤が挙げられる。また、リン酸水素カルシウム二水和物以外に公知の強度向上剤を添加することもできる。
　なお、上述のように、焼石膏と、リン酸水素カルシウム二水和物等の固体は予め混合撹拌して混合物である石膏組成物としてからミキサー１２に供給することもできる。
　また、泡を石膏スラリーの分取口１２１、１２２、１２５より添加し、泡の添加量を調整することにより任意の密度の石膏スラリーとすることができる。例えば分取口１２１、１２２からは泡を添加しない、または泡を少量添加し、高密度の石膏スラリー１３を調製できる。そして、分取口１２５からは高密度の石膏スラリーよりも多く泡を添加し、低密度の石膏スラリー１４を調製できる。
　そして、得られた高密度の石膏スラリー１３を、送出管１２３、１２４を通じて、ロールコーター１５の搬送方向における上流側で表面カバー原紙（ボード用原紙）１１及び裏面カバー原紙（ボード用原紙）１６上に供給する。
　ここで、１７１、１７２及び１７３は、それぞれ、塗布ロール、受けロール、及び粕取りロールを示す。表面カバー原紙１１及び裏面カバー原紙１６上の高密度の石膏スラリー１３は、それぞれ、ロールコーター１５の延展部に至り、延展部で延展される。高密度の石膏スラリー１３の薄層と縁部領域との両方が、表面カバー原紙１１上に形成される。また、同様に高密度の石膏スラリー１３の薄層が、裏面カバー原紙１６上に形成される。なお、図２ではロールコーター１５を用いて高密度の石膏スラリー１３を表面カバー原紙１１及び裏面カバー原紙１６に塗布する例を示しているが、係る形態に限定されるものではない。例えば、ロールコーター１５を用いて高密度の石膏スラリー１３を表面カバー原紙１１、または裏面カバー原紙１６のいずれか一方のみに塗布してもよい。また、高密度の石膏スラリー１３を表面カバー原紙１１の側端部のみに配置することもできる。
　表面カバー原紙１１は、そのまま搬送され、裏面カバー原紙１６は、転向ローラ１８によって表面カバー原紙１１の搬送ライン方向に転向される。そして、表面カバー原紙１１及び裏面カバー原紙１６の両方は、成形機１９に達する。ここで、表面カバー原紙１１、裏面カバー原紙１６の上に形成された薄層の間に、ミキサー１２から管路１２６を通じて低密度の石膏スラリー１４が供給される。表面カバー原紙１１、低密度の石膏スラリー１４、裏面カバー原紙１６からなる三層構造を有する連続的な積層体が形成される。
　図２では１台のミキサー１２により低密度の石膏スラリーと、高密度の石膏スラリーと、を製造した例を示したが、ミキサーを２台設け、各ミキサーで高密度の石膏スラリーと、低密度の石膏スラリーと、を製造してもよい。
　また、高密度の石膏スラリーと、低密度の石膏スラリーと、を用いる形態に限定されるものではなく、例えば一種類の密度の石膏スラリーを製造し、これをボード用原紙上に供給する形態であっても良い。
　具体的には例えば、連続して搬送される表面カバー原紙（ボード用原紙）上に所定の密度とした石膏スラリーを供給、堆積する。そして、当該石膏スラリーを巻き込むように下紙をその両端縁部にそれぞれつけられた刻線に沿って織り込む。この際、石膏スラリーの層の上に同速で搬送される裏面カバー原紙（ボード用原紙）を重ねる。次いで、石膏ボードの厚みと幅とを決定する成形機を通過させて成形する。以上の手順により石膏ボードを成形することもできる。
　なお、ここでは、石膏ボードを例に説明したが、表面材であるボード用原紙をガラス繊維不織布（ガラスティッシュ）や、ガラスマット等に変更し、これを表面に、若しくは表面近くに埋没させるように配置するなどして、各種石膏板を製造することもできる。
　次に、硬化工程を実施できる。硬化工程は、成形工程で得られた成形体を硬化させる工程である。
　硬化工程は、石膏スラリー中の焼石膏（半水石膏）が、水和反応により二水石膏の針状結晶が生じて凝結、凝固することにより実施できる。このため、石膏硬化体の製造方法、石膏ボードの製造方法いずれにおいても成形工程で形成した成形体内で石膏スラリーに添加した焼石膏と水との間で反応し、焼石膏の水和反応が進行することにより硬化工程を実施することができる。
　また、本実施形態の石膏硬化体の製造方法、石膏ボードの製造方法は、さらに必要に応じて、粗切断工程や、乾燥工程、裁断工程、積込工程等の任意の工程を設けることができる。
　例えば上記成形工程の後、硬化工程の進行中または硬化工程が終了した後に、成形工程で成形した成形体を粗切断カッターにより粗切断する粗切断工程を実施してもよい。粗切断工程では粗切断カッターにより、成形工程で形成された連続的な成形体を所定の長さに切断することができる。
　また、成形工程で成形した成形体、または粗切断工程で粗切断された成形体について余剰な水分を乾燥させる乾燥工程を実施できる。なお、乾燥工程には、硬化工程が終了した成形体を供給することができる。乾燥工程では乾燥機を用いて成形体を強制乾燥することにより実施できる。
　乾燥機により成形体を強制乾燥する方法は特に限定されるものではないが、例えば成形体の搬送経路上に乾燥機を設け、成形体が乾燥機内を通過することにより連続的に成形体を乾燥することができる。また、乾燥機内に成形体を搬入しバッチごとに成形体を乾燥することもできる。
　またさらに、例えば成形体を乾燥した後に、所定の長さの製品に裁断する裁断工程や、得られた石膏硬化体、または石膏ボードをリフター等により積み重ね、倉庫内に保管したり、出荷したりするためにトラック等へ積み込む積込工程等を実施することができる。
　以上に説明した本実施形態の石膏硬化体の製造方法、石膏ボードの製造方法によれば、強度向上剤として無機材料であるリン酸水素カルシウム二水和物を含む比重の小さい石膏硬化体、石膏ボードを製造できる。特に、石膏スラリーに添加したリン酸水素カルシウム二水和物は無機物であるため、難燃性と強度の向上とを両立した比重の小さい石膏硬化体、石膏ボードを提供できる。
　また、本実施形態の石膏硬化体の製造方法、石膏ボードの製造方法により得られる石膏硬化体、石膏ボードでは、たわみが発生することを抑制することができる。さらに、本実施形態の石膏硬化体の製造方法、石膏ボードの製造方法により得られる石膏硬化体、石膏ボードでは、寸法安定性も高めることができる。
　以下に具体的な実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［実験例１］
　実験例１では、リン酸水素カルシウム二水和物の添加の有無と、石膏硬化体の比重の異なる石膏硬化体を以下に説明する条件で作製し、評価を行った。
　まず、実験例１－１－１～実験例１－１－６、実験例１－２－１～実験例１－２－６の石膏硬化体の作製方法について説明する。
（実験例１－１－１～実験例１－１－６）
　実験例１－１－１～実験例１－１－６では、以下の手順に従いリン酸水素カルシウム二水和物を添加した石膏硬化体を作製した。
　実験例１－１－１～実験例１－１－６はいずれも実施例となっている。
　まず、焼石膏（β型）１００質量部に対し、凝結促進剤２質量部と、リン酸水素カルシウム二水和物０．５質量部とを配合した石膏組成物を調製した。そして、該石膏組成物に対して、前記焼石膏１００質量部に対し１００質量部の割合の水を添加、混練し、更に発泡剤（主成分：アルキルエーテル硫酸塩）を発泡させて作製した泡を添加、混練して石膏スラリーを調製した。
　実験例１－１－１～実験例１－１－６では表１に示すように、比重が０．３～０．８の石膏硬化体の試験体を作製しており、石膏スラリーを調製する際に各実験例について表１に示した所定の比重となるように泡の添加量を調整した。つまり、例えば実験例１－１－１の石膏スラリーを調製する際には、得られる石膏硬化体の比重が０．３となるように泡の添加量を調整した。
　そして、調製した石膏スラリーを２ｃｍ×２ｃｍ×２ｃｍの型枠に流しこみ、石膏スラリーが硬化したことを確認後、脱型し、４０℃に設定した乾燥機内で恒量となるまで乾燥した。
（実験例１－２－１～実験例１－２－６）
　石膏組成物を作製する際にリン酸水素カルシウム二水和物を添加しなかった点以外は実験例１－１－１～実験例１－１－６と同様にして石膏硬化体を作製した。本実験例においても、石膏スラリーを調製する際に泡の添加量を調整することにより実験例１－２－１～実験例１－２－６の各試料について表１に示した比重としている。
　実験例１－２－１～実験例１－２－６はいずれも比較例となる。
　次に、実験例１－１－１～実験例１－１－６、実験例１－２－１～実験例１－２－６において得られた石膏硬化体の評価方法について説明する。
（圧縮強度）
　オートグラフ（島津製作所製　型式：ＡＧ－１０ＮＫＩ）を用いて、作製した２ｃｍ×２ｃｍ×２ｃｍの石膏硬化体の圧縮強度を測定した。石膏硬化体にかける荷重は３ｍｍ／ｍｉｎとした。圧縮強度試験の結果を表１に示す。また、表１の結果をグラフにしたものを図３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　リン酸水素カルシウム二水和物を添加しない実験例１－２－１～実験例１－２－６の石膏硬化体のうち、比重が０．３の実験例１－２－１の石膏硬化体は、型枠から脱型することができたものの、乾燥中に激しく収縮して形状を維持できなかった。このことから実験例１－２－１の比重が０．３の試験体は特に強度が低いことが確認できた。
　表１、図３に示したように、比重が同じで、リン酸水素カルシウム二水和物の添加の有無だけが異なる試験体について圧縮強度の測定結果を比較すると、リン酸水素カルシウム二水和物の添加により、圧縮強度が約１０～２０％上昇することを確認できた。すなわち、リン酸水素カルシウム二水和物を添加することによる、石膏硬化体の強度向上効果を確認することができた。
［実験例２］
　実験例２では、リン酸水素カルシウム二水和物の添加の有無と焼石膏の種類、比率の異なる石膏硬化体を以下に説明する条件で作製し、評価を行った。
　実験例２－１～実験例２－３が実施例、実験例２－４～実験例２－６が比較例となる。
（実験例２－１）
　本実験例では焼石膏としてβ型のみを用い、リン酸水素カルシウム二水和物を添加した石膏硬化体を作製した。
　具体的には、焼石膏（β型）１００質量部に対し、凝結促進剤２質量部と、リン酸水素カルシウム二水和物０．５質量部を配合した石膏組成物を作製した。そして、該石膏組成物に対して、焼石膏１００質量部に対し１００質量部の割合の水を添加、混練し、更に発泡剤（主成分：アルキルエーテル硫酸塩）を発泡させて作製した泡を添加、混練して石膏スラリーを調製した。なお、泡は石膏硬化体の比重が０．５となるように添加した。
　そして、作製した石膏スラリーを２ｃｍ×２ｃｍ×２ｃｍの型枠に流しこみ、石膏スラリーが硬化したことを確認後に脱型し、４０℃に設定した乾燥機内で恒量となるまで乾燥した。
　得られた試験体について実験例１の場合と同様にして圧縮強度の測定を行った。結果を表２に示す。
（実験例２－２）
　焼石膏として、β型を９０質量部、α型を１０質量部含む焼石膏を用いた点以外は実験例２－１と同様にして試験体を作製し、評価を行った。結果を表２に示す。
（実験例２－３）
　焼石膏として、α型を１００質量部含む焼石膏、すなわちα型の焼石膏のみを用いた点以外は実験例２－１と同様にして試験体を作製し、評価を行った。結果を表２に示す。
（実験例２－４～実験例２－６）
　表２に示すようにリン酸水素カルシウム二水和物を添加しなかった点以外は、実験例２－４～実験例２－６について、それぞれ実験例２－１～実験例２－３と同様にして試験体を作製し評価を行った。結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 　実験例２－３と実験例２－６との比較から、焼石膏がα型のみの場合のリン酸水素カルシウム二水和物の添加による圧縮強度の向上率は約５％であることを確認できた。
　これに対して、実験例２－１と実験例２－４とを比較すると焼石膏がβ型のみの場合のリン酸水素カルシウム二水和物の添加による圧縮強度の向上率は約１２％であることを確認できた。また、実験例２－２と実験例２－５とを比較すると焼石膏がβ型を９０質量部含む場合、リン酸水素カルシウム二水和物の添加による圧縮強度の向上率は約１１％であることを確認できた。
　これらの結果から、焼石膏中のβ型焼石膏の比率が高い方がリン酸水素カルシウム二水和物の添加による圧縮強度の向上率が高いことを確認できた。
［実験例３］
　実験例３では、芯材となる石膏硬化体についてリン酸水素カルシウム二水和物の添加の有無と、比重の異なる石膏ボードを以下に説明する条件、手順により作製し、評価を行った。
　まず、実験例３－１－１～実験例３－１－７、実験例３－２－１～実験例３－２－７の石膏ボードの作製方法について説明する。
（実験例３－１－１～実験例３－１－７）
　実験例３－１－１～実験例３－１－６が実施例であり、実験例３－１－７が比較例である。
　石膏ボードの作製手順について図２を用いて説明する。
　図２中右側から左側へとボード用原紙（表面カバー原紙）１１を、生産ラインに沿って連続的に搬送する。なお、本実験例においてボード用原紙は、表面カバー原紙１１、及び後述する裏面カバー原紙１６ともに２００ｇ／ｍ２のものを用いた。
　ミキサー１２により石膏スラリーを調製し、ボード用原紙間に供給した。ミキサー１２は、図２に示すように搬送ラインの上方または横に配置されている。ミキサー１２では、石膏組成物と、水と、を混練して石膏スラリー（石膏泥漿）を調製した。なお、石膏組成物は、焼石膏（β型）１００質量部に対して、リン酸水素カルシウム二水和物０．５質量部と、凝結促進剤２質量部と、接着性向上剤０．５質量部と、を含むように予め混合したものを用いた。そして、石膏スラリーとする際に、石膏組成物中の焼石膏１００質量部に対して、１００質量部の割合の水と、０．３質量部の減水剤（ナフタレンスルホン酸系）を添加した。
　そして、ミキサー１２において得られた石膏スラリーについて、泡を添加していない高密度の石膏スラリー１３を、分取口１２１、１２２を経由し、送出管１２３、１２４を通じて、ロールコーター１５の搬送方向における上流側で表面カバー原紙１１及び裏面カバー原紙１６上に供給した。
　表面カバー原紙１１及び裏面カバー原紙１６上の高密度の石膏スラリー１３は、それぞれ、ロールコーター１５の延展部に至り、延展部で延展される。高密度の石膏スラリー１３の薄層と縁部領域との両方が、表面カバー原紙１１上に形成される。また、同様に高密度の石膏スラリー１３の薄層が、裏面カバー原紙１６上に形成される。
　表面カバー原紙１１は、そのまま搬送され、裏面カバー原紙１６は、転向ローラ１８によって表面カバー原紙１１の搬送ライン方向に転向される。
　そして、表面カバー原紙１１及び裏面カバー原紙１６の両方は、成形機１９に達する。ここで、各ボード用原紙１１、１６の上に形成された薄層の間に、ミキサー１２から分取口１２５にて泡を添加して調製された低密度の石膏スラリー１４が、管路１２６を通じて供給される。なお、各実験例について石膏硬化体全体が、表３に示した石膏硬化体比重となるように、低密度の石膏スラリー１４には泡を添加した。また、泡は発泡剤（主成分：アルキルエーテル硫酸塩）を発泡して作製した。
　そして、成形機１９を通過することにより、表面カバー原紙１１、低密度の石膏スラリー１４、裏面カバー原紙１６からなる三層構造を有する連続的な積層体が形成される。この際、石膏ボードの厚みが９．５ｍｍとなるように成形した。
　成形した積層体は、硬化すると共に図示しない粗切断カッターに至る。粗切断カッターは、連続的な積層体を所定の長さの板状体に切断し、原紙で被覆された石膏を主体とする芯材からなる板状体、すなわち、石膏ボードの半製品が形成される。
　粗切断された積層体は、更に、乾燥機（図示せず）を通過し、強制乾燥されて余分な水分を除去した。その後、所定の長さの製品に裁断して石膏ボードを製造した。
（実験例３－２－１～実験例３－２－７）
　石膏組成物を作製する際にリン酸水素カルシウム二水和物を添加しなかった点以外は実験例３－１－１～実験例３－１－７と同様にして石膏硬化体を作製した。本実験例においても、低密度の石膏スラリー１４を調製する際、実験例３－２－１～実験例３－２－７の各試料について石膏硬化体全体の比重が表３に示した比重となるように泡の添加量を調整した。
　実験例３－２－１～実験例３－２－７はいずれも比較例となる。
　次に、得られた石膏ボードの評価方法について説明する。
（圧縮強度）
　作製した石膏ボードの中央部を４ｃｍ×４ｃｍにカットし、カットしたボード片を４枚重ねたものを試験体とした。
　測定の際の条件としては、実験例１の試験と同様にして行った。具体的にはオートグラフ（株式会社島津製作所製　型番：ＡＧ－１０ＫＮＩ）を用いて、オートグラフの荷重速度を３ｍｍ／ｍｉｎとして測定を行った。結果を表３に示す。
（たわみ量試験）
　たわみ量試験は発明を実施するための形態で図１を用いて説明した手順により実施した。
　具体的には作製した石膏ボードを縦１０ｃｍ、横５０ｃｍにカットし評価用の石膏ボード１を作製した。次に評価用の石膏ボード１の長辺の一方の端部を、評価用の石膏ボード１の表面１ａが水平かつ下方になるように、固定具２により固定した。なお、固定具２が、評価用の石膏ボード１の長辺の一方の端部を固定する範囲ｗは、５０ｍｍとなるようにした。
　次に、評価用の石膏ボード１を温度４０℃、相対湿度９５％の環境下で２４時間放置し、２４時間経過後の評価用の石膏ボード１´の他方の端部の位置の高さ方向の変位量ｈ（固定側端部の反対側の端部（他方の端部）の下方向への変位量）を測定した。そして係る高さ方向の変位量ｈをたわみ量とした。結果を表３に示す。
（発熱性試験）
　ＪＩＳ　Ａ　６９０１：２００９発熱性試験に準拠して行い、加熱時間２０分における
総発熱量と最高発熱速度について測定した。この試験は実験例３－１－３及び実験例３－２－３について行った。結果を表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 　リン酸水素カルシウム二水和物を添加しなかった実験例３－２－１～実験例３－２－７の石膏ボードのうち、実験例３－２－１の比重が０．３の石膏ボードは、乾燥中に激しく収縮し形状を維持できなかった。このことから実験例３－２－１の比重が０．３の石膏ボードの芯材である石膏硬化体は特に強度が低いことが確認できた。
　表３に示したように、比重が同じで、リン酸水素カルシウム二水和物の添加の有無だけが異なる石膏ボードについて圧縮強度の測定結果を比較すると、リン酸水素カルシウム二水和物の添加により、圧縮強度が約１０～２０％上昇することを確認できた。
　また、リン酸水素カルシウム二水和物の添加によりたわみ量が小さくなることも確認できた。
　ただし、石膏硬化体の比重が高くなるにつれてリン酸水素カルシウム二水和物の添加によるたわみの抑制効果は小さくなり、比重が０．９程度で頭打ちになることが確認できる。このことから、リン酸水素カルシウム二水和物によるたわみ量の抑制効果は石膏硬化体の比重が小さいとき、例えば比重が０．９未満の時に特に効果を発揮することを確認できた。
　なお、リン酸水素カルシウム二水和物の添加によるたわみの抑制効果とは、比重が同じで、リン酸水素カルシウム二水和物の添加の有無だけが異なる試料（例えば実験例３－１－２と実験例３－２－２）のたわみ量の差により算出できる。
　更に、リン酸水素カルシウム二水和物を添加した実験例３－１－３について発熱性試験を実施したところ、表３に示したようにリン酸水素カルシウム二水和物を添加していない実験例３－２－３と加熱時間２０分における総発熱量、及び最高発熱速度は同程度であった。そして、実験例３－１－３は、加熱時間２０分における総発熱量が８ＭＪ／ｍ２以下であり、かつ、最高発熱速度が２００ｋＷ／ｍ２未満であり、発熱性試験の加熱時間内に石膏ボードに貫通孔が発生しないことを確認できた。すなわち、リン酸水素カルシウム二水和物を添加しても難燃性が維持され、ＪＩＳ　Ａ　６９０１：２００９に規定する発熱性１級の規格を満たすことを確認できた。
［実験例４］
（実験例４－１～実験例４－８）
　実験例４では、以下の手順により、芯材となる石膏硬化体についてリン酸水素カルシウム二水和物の添加量の異なる石膏ボードを製造し、評価を行った。
　実験例４－１～実験例４－８では、各実験例について石膏組成物を調製する際のリン酸水素カルシウム二水和物の添加量を表４に示した量とした点と、低密度の石膏スラリー１４を調製する際に石膏硬化体全体の比重が０．５となるように泡を添加した点以外は実験例３と同様にして石膏ボードを製造した。
　表４中、実験例４－２～実験例４－８が実施例であり、実験例４－１が比較例である。
　石膏ボードの具体的な製造方法については上述のように実験例３の場合と同様にして実施したため、ここでは説明を省略する。
　得られた石膏ボードについて圧縮強度、たわみ量試験を実施した。これらの評価についても実験例３と同様にして実施したため説明を省略する。
　結果を表４に、またリン酸水素カルシウム二水和物の添加量に対するたわみ量の変化をグラフ化したものを図４に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 　表４の結果から、リン酸水素カルシウム二水和物を添加量が０．０１重量部以上となるように添加することにより、圧縮強度の向上や、たわみ量を抑制する効果があることを確認できた。特に、リン酸水素カルシウム二水和物の添加量が増えるに従い圧縮強度は上昇し、たわみ量が小さくなることを確認できた。また、図４からたわみ量はリン酸水素カルシウム二水和物の添加量が多くなるに従って小さくなることを確認できた。ただし、リン酸水素カルシウム二水和物の添加量を５質量部より多くしても、すなわち焼石膏に対して５％より多く添加してもたわみ量には大きな変化が見られないことを確認できた。このことから、リン酸水素カルシウム二水和物の添加量は焼石膏１００質量部に対して５質量部以下が好ましいことを確認できた。
［実験例５］
　実験例５では、以下の手順により、芯材となる石膏硬化体についてリン酸水素カルシウム二水和物、及び酒石酸の添加量の異なる石膏ボードを製造し、評価を行った。
　焼石膏（β型）１００質量部と、各実験例について表５に示した量のリン酸水素カルシウム二水和物及び酒石酸と、凝結促進剤２質量部と、接着性向上剤０．５質量部と、を含む石膏組成物を用いた点と、低密度の石膏スラリー１４を調製する際に石膏硬化体全体の比重が０．５となるように泡を添加した点以外は実験例３と同様にして石膏ボードを製造した。
　表５中、実験例５－３～実験例５－８が実施例であり、実験例５－１、実験例５－２が比較例である。
　石膏ボードの製造方法については実験例３の場合と同様にして実施したため、ここでは説明を省略する。
　得られた石膏ボードについてたわみ量試験、及び吸水膨張率試験、圧縮強度試験を実施した。たわみ量試験、圧縮強度試験の評価方法については実験例３と同様にして実施したため説明を省略する。
　吸水膨張率試験は、まず、作製した石膏ボードを縦５ｃｍ、横３０ｃｍにカットし、カットした石膏ボードの長辺の両端部にアクリル板を貼付けた。両アクリル板にダイヤルゲージの先端を軽くあてて、長辺の長さを測定できるように固定した。この際の長辺の長さ、すなわち吸水膨張率試験前の長辺の長さを以下、単に長辺の長さとする。次いで、２０℃の水を注入した容器に、石膏ボードの長辺の一方の端部から約５ｍｍ浸漬するように石膏ボードを入れ２４時間放置した。そして、石膏ボードの一部を水に浸漬し始めてから２４時間後の長辺の長さを測定し（２４時間放置後の長辺の長さ）、下記計算式から吸水膨張率を測定した。
　吸水膨張率（％）＝（２４時間放置後の長辺の長さ－長辺の長さ）／長辺の長さ
　評価結果を表５に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 　表５の結果から、例えば、実験例５－３～実験例５－７を比較すると、リン酸水素カルシウム二水和物に加えて、酒石酸を併用して添加することにより石膏ボードのたわみ量や吸水膨張率を大幅に低減できることを確認できた。また、圧縮強度も高くなっていることを確認できた。特に酒石酸の添加量が０．００５重量部程度でも吸水膨張率を抑制できることが確認できた。なお、吸水膨張率が低減するとは、石膏硬化体の寸法安定性を高められていることを意味している。
　また、実験例５－３と実験例５－８を比較した場合、酒石酸を添加していない実験例５－３と、酒石酸を添加した実験例５－８の吸水膨張率は０．１８％と同じになったが、たわみ量は実験例５－８の方が大幅に低減できていることを確認できた。
［実験例６］
　実験例６では、以下の手順により、芯材となる石膏硬化体について有機カルボン酸又は有機カルボン酸塩を添加した石膏ボードを作製し、その評価を行った。
　焼石膏（β型）１００質量部と、リン酸水素カルシウム二水和物０．５質量部と、表６に示すように各実験例について酒石酸、クエン酸、コハク酸のいずれか１種を０．０５質量部と、凝結促進剤２質量部と、接着性向上剤０．５質量部と、を含む石膏組成物を用いた点。さらに、低密度の石膏スラリー１４を調製する際に石膏硬化体全体の比重が０．５となるように泡を添加した点。以上の２点以外は実験例３と同様にして石膏ボードを製造した。
　表６中、実験例６－１～実験例６－３のいずれもが実施例である。
　石膏ボードの製造方法については実験例３の場合と同様にして実施したため、ここでは説明を省略する。
　得られた石膏ボードについてたわみ量試験、吸水膨張率試験、圧縮強度試験を実施した。たわみ量試験、圧縮強度試験については実験例３と同様にして実施したため説明を省略する。また、吸水膨張率試験の評価方法については実験例５と同様にして実施したため説明を省略する。
　評価結果を表６に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 　表６に示した実験例６－１～実験例６－３の結果と、実験例５－１や実験例５－３の結果を比較すると明らかなように、酒石酸に限られず、クエン酸やコハク酸においても石膏ボードのたわみ量や、吸水膨張率を大幅に低減できることを確認できた。すなわち石膏硬化体の寸法安定性を高める効果、たわみ量を抑制する効果を確認できた。
　また、リン酸水素カルシウム二水和物に加えて、クエン酸やコハク酸を併用して添加した場合についても圧縮強度を向上させる効果を確認できた。
　以上に石膏硬化体、石膏板、石膏硬化体の製造方法、石膏ボードの製造方法を、実施形態等で説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されない。特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
　本出願は、２０１４年５月８日に日本国特許庁に出願された特願２０１４－０９７１６０号に基づく優先権を主張するものであり、特願２０１４－０９７１６０号の全内容を本国際出願に援用する。
１１、１６　ボード用原紙
１３　　　　（高密度の）石膏スラリー
１４　　　　（低密度の）石膏スラリー

Claims (13)

  1. 　焼石膏と、リン酸水素カルシウム二水和物と、水と、泡と、を混練して得られた石膏スラリーを硬化させた比重が０．３以上０．８以下である石膏硬化体。
  2. 　前記石膏スラリーは、前記焼石膏１００質量部に対して、前記リン酸水素カルシウム二水和物を０．０１質量部以上５質量部以下の割合で含む請求項１に記載の石膏硬化体。
  3. 　前記石膏スラリーは、前記焼石膏１００質量部に対して、前記リン酸水素カルシウム二水和物を０．０５質量部以上１質量部以下の割合で含む請求項１に記載の石膏硬化体。
  4. 　比重が０．３以上０．５以下である請求項１乃至３のいずれか一項に記載の石膏硬化体。
  5. 　前記石膏スラリーは有機カルボン酸および／または有機カルボン酸塩をさらに含む請求項１乃至４のいずれか一項に記載の石膏硬化体。
  6. 　前記有機カルボン酸および／または前記有機カルボン酸塩が、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、アクリル酸、メタクリル酸、プロピオル酸、オレイン酸、マレイン酸、フマル酸、蓚酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、酒石酸、クエン酸、リンゴ酸、グルコン酸、乳酸から選択された１種類以上の有機カルボン酸および／または選択された１種類以上の有機カルボン酸の塩である請求項５に記載の石膏硬化体。
  7. 　前記石膏スラリーは前記焼石膏１００質量部に対して、前記有機カルボン酸および／または前記有機カルボン酸塩を０．００５質量部以上０．２質量部以下含有する請求項５または６に記載の石膏硬化体。
  8. 　前記焼石膏がβ型焼石膏を含む請求項１乃至７のいずれか一項に記載の石膏硬化体。
  9. 　請求項１乃至８のいずれか一項に記載の石膏硬化体を芯材とする石膏板。
  10. 　前記石膏板が石膏ボードである請求項９に記載の石膏板。
  11. 　たわみ量が１００ｍｍ以下である請求項９または１０に記載の石膏板。
  12. 　焼石膏と、リン酸水素カルシウム二水和物と、水と、泡と、を混練して石膏スラリーを製造する石膏スラリー製造工程と、
    　前記石膏スラリーを成形する成形工程と、
    　前記成形工程で得られた成形体を硬化させる硬化工程と、を含み、
    　得られる石膏硬化体の比重が０．３以上０．８以下である石膏硬化体の製造方法。
  13. 　焼石膏と、リン酸水素カルシウム二水和物と、水と、泡と、を混練して石膏スラリーを製造する石膏スラリー製造工程と、
    　前記石膏スラリーをボード用原紙間に配置し、成形する成形工程と、
    　前記成形工程で得られた成形体を硬化させる硬化工程と、を含み、
    　得られる石膏硬化体の比重が０．３以上０．８以下である石膏ボードの製造方法。
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