(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石膏ウィスカーの製造方法であって、
純度が75％〜90％である脱硫石膏を水と均一に混合し、固形分が２％〜15％であるスラリーを製造するステップ１、
ステップ１で製造されたスラリーに希硫酸を加え、濾過、洗浄し、また希硫酸を加え、前記スラリーをｐＨ値１〜５に、固形分２％〜15％に調整し、その後、前記スラリーを高圧反応釜の中に置き、温度が50〜90℃で、攪拌速度が50回転/分〜300回転/分の条件で、酸素を入れ、５〜30分反応させた後に、酸素を入れることを停止させるステップ２、
前記高圧反応釜に結晶化安定剤を加えた後、前記高圧反応釜を密閉させ、温度が110〜160℃で、攪拌速度が50回転/分〜300回転/分の条件で、30〜600分保温し、水熱合成反応を行い、その後、反応生成物を濾過し洗浄するステップ３、
洗浄された生成物を110〜600℃の条件で２〜５時間乾燥させ、前記石膏ウィスカーを取得するステップ４
を含む石膏ウィスカーの製造方法。
【請求項２】
製造された石膏ウィスカーの直径は0.1〜４μmであり、長さと直径の比は30〜150である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップ２に記載のスラリーのｐＨ値は２〜３である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ステップ３に記載の結晶化安定剤は、塩化マグネシウム、トリポリリン酸ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸、塩化ナトリウム、硫酸アルミニウム、オレイン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、シュウ酸、尿素、ラウリン酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム及びその組み合わせから選択される請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ステップ３に記載の結晶化安定剤は重量パーセントが0.01％〜２％である請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ミネラルウール：    100重量部
アタパルジャイトクレー：  10〜16重量部
変性澱粉：          ５〜９重量部
ポリアクリルアミド:  0.6〜1.0重量部
乳化パラフィン：    0.5〜0.7重量部
硫酸アルミニウム：  0.4〜0.7重量部
請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法によって製造された石膏ウィスカー：２〜30重量部
という重量配分比の各成分を含む強化ミネラルウール吸音板。
【請求項７】
前記ミネラルウールは、高炉スラグを原料として製造された粒状綿である請求項６に記載の強化ミネラルウール吸音板。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法によって石膏ウィスカーを製造するステップ１、
100重量部のミネラルウール、10〜16重量部のアタパルジャイトクレー、５〜９重量部の変性澱粉、0.6〜1.0重量部のポリアクリルアミド、0.5〜0.7重量部の乳化パラフィン、0.4〜0.7重量部の硫酸アルミニウム、及び２〜30重量部の、ステップ１によって製造された石膏ウィスカーを量り、前記原料を攪拌し混合して混合料に製造するステップ２、
前記混合料をウェットハチェクプロセスによってモールディングさせ、かつ切断機によって板に切断するステップ３、
前記板を乾燥させ、乾燥温度は230〜285℃であり、乾燥時間は２時間であるステップ４、
乾燥された後の前記板を規格によって切断し、かつ表面仕上げ加工を行った後、前記強化ミネラルウール吸音板を取得するステップ５
を含む強化ミネラルウール吸音板の製造方法。
【請求項９】
前記ミネラルウールは高炉スラグを原料として製造された粒状綿である請求項８に記載の強化ミネラルウール吸音板の製造方法。
【請求項１０】
ステップ３に記載の乾燥温度は260℃である請求項８に記載の強化ミネラルウール吸音板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築や装飾材料及びその製造方法に関し、具体的には、石膏ウィスカー、前記石膏ウィスカーを含む強化ミネラルウール吸音板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ミネラルウールボードは、新型の建築材料であり、耐火、防水、防湿、防音、断熱、深い処理をしやすいなどの性能を備えるため、国内外に公共建築の装飾の吊り天井に幅広くに用いられ、産業工場、高級住宅及び高層建築にも用いられる。
【０００３】
ミネラルウールボードは一般には物理的な性能を向上させるための複数の充填剤を含む。石膏ウィスカーは無毒、無害であり、高強度、良好な靭性、耐高温、耐化学的腐食、表面処理しやすいなどの利点を備え、従って、中等強度の充填剤として用いられる。
【０００４】
石膏ウィスカーは、脱硫石膏によって製造されることができる。脱硫石膏は、硫を含む燃料 (石炭、油など)が燃焼された後に、発生した煙に対して脱硫浄化処理をして得た工業副産物石膏であり、煙におけるＳＯ2と石灰岩ＣａＣＯ3が反応して得たものである。その主な成分はＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏであり、また少量のＣａＣＯ3、ＣａＳＯ3及びフライアッシュ、有機炭素、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化鉄などの不純物がある。脱硫プロセスと石灰岩原料の純度の異なりにより、脱硫石膏の純度も大きな差別がある。また、脱硫石膏の純度は、石膏ウィスカーが合成できるかどうかに影響を与える主な要因である。石膏に多くの不純物を含むと、石膏ウィスカーの配向成長不可能をもたらす。従って、現在の石膏ウィスカーの製造は通常に非常に高品質の石膏を用い、例えば、CN200810011193.5号特許「名称は（排煙脱硫石膏を利用して硫酸カルシウムウィスカーを製造する方法）である」において、石膏ウィスカーを製造する脱硫石膏における硫酸カルシウム二水和物の含有量が90％を超えることを要求する。しかしながら、わが国の脱硫プロセスは、比較的に遅れており、脱硫石膏の純度は、一般的には75％〜90％の間であり、このため、既存の石膏ウィスカーの製造プロセスは、わが国の現在の脱硫石膏純度に対して適用しない。
【０００５】
従って、新技術で製造した石膏ウィスカー、及び前記石膏ウィスカーを含む強化ミネラルウール吸音板、及びその製造方法を提供することが必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の第一目的は、利用可能な純度が75％〜90％の間にある脱硫石膏によって製造されてなる石膏ウィスカーを提供することである。
【０００７】
本発明の第二目的は、強化ミネラルウール吸音板を提供し、前記石膏ウィスカーが該強化ミネラルウール吸音板に加えられ、ミネラルウール吸音板の強度を向上させることである。
【０００８】
本発明の第三目的は、前記強化ミネラルウール吸音板の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、
純度が75％〜90％である脱硫石膏を水と均一に混合し、固形分が２％〜15％であるスラリーを製造するステップ１、
ステップ１で製造されたスラリーに希硫酸を加え、濾過、洗浄し、また希硫酸を加え、前記スラリーをｐＨ値１〜５に、固形分２％〜15％に調整し、その後、前記スラリーを高圧反応釜の中に置き、温度が50〜90℃で、攪拌速度が50回転/分〜300回転/分の条件で、酸素を入れ、５〜30分反応させた後に、酸素を入れることを停止させるステップ２、
前記高圧反応釜に結晶化安定剤を加えた後、前記高圧反応釜を密閉させ、温度が110〜160℃で、攪拌速度が50回転/分〜300回転/分の条件で、30〜600分保温し、水熱合成反応を行い、その後、反応生成物を濾過し洗浄するステップ３、
洗浄された生成物を110〜600℃の条件で２〜５時間乾燥させ、石膏ウィスカーを取得するステップ４によって製造された石膏ウィスカーに関する
【００１０】
好ましくは、製造された石膏ウィスカーの直径は0.1〜４μmであり、長さと直径の比は30〜150である。
【００１１】
好ましくは、ステップ２に記載のスラリーのｐＨ値は２〜３であり、この範囲内のｐＨ値条件によって製造された石膏ウィスカーの長さと直径の比は比較的により大きく、性能がより良い。ステップ３に記載の結晶化安定剤は、塩化マグネシウム、トリポリリン酸ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸、塩化ナトリウム、硫酸アルミニウム、オレイン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、シュウ酸、尿素、ラウリン酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム及びその組み合わせから選択され、前記結晶化安定剤は重量パーセントが0.01％〜２％である。
【００１２】
本発明はさらに、
ミネラルウール：    100重量部
アタパルジャイトクレー：  10〜16重量部
変性澱粉：    ５〜９重量部
ポリアクリルアミド：0.6〜1.0重量部
乳化パラフィン：    0.5〜0.7重量部
硫酸アルミニウム：  0.4〜0.7重量部
前記石膏ウィスカー: ２〜30重量部
という重量配分比の各成分を含む強化ミネラルウール吸音板に関する。
【００１３】
好ましくは、前記ミネラルウールは、工業廃棄物である高炉スラグを原料として製造された粒状綿である。
【００１４】
本発明はさらに、
100重量部のミネラルウール、10〜16重量部のアタパルジャイトクレー、５〜９重量部の変性澱粉、0.6〜1.0重量部のポリアクリルアミド、0.5〜0.7重量部の乳化パラフィン、0.4〜0.7重量部の硫酸アルミニウム、及び２〜30重量部の前記石膏ウィスカーを量り、前記原料を攪拌し混合して混合料に製造するステップ１、
前記混合料をウェットハチェクプロセス（wet  hatschek   process ）によってモールディングさせ、かつ切断機によって板に切断するステップ２、
前記板を乾燥させ、乾燥温度は230〜285℃であり、乾燥時間は２時間であるステップ３、
乾燥された後の前記板を規格によって切断し、かつ表面仕上げ加工を行った後、強化ミネラルウール吸音板を取得するステップ４
を含む強化ミネラルウール吸音板の製造方法に関する。
【００１５】
好ましくは、前記ミネラルウールは工業廃棄物である高炉スラグを原料として製造された粒状綿である。
【００１６】
ステップ２に記載のウェットハチェクプロセスはラッパーにおいて行われ、モールディングされた後、好ましくは切断機において高圧水によって板に切断され、好ましくは、ステップ３に記載の乾燥温度は260℃であり、ステップ４に記載の板の表面仕上げ加工の方法は既存のミネラルウールの表面仕上げ加工の方法と同じである。
【００１７】
本発明による強化ミネラルウール吸音板の製造方法はさらに、パッケージステップを含み、即ち検査して合格した製品をパッケージして入庫する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は以下の利点を備える。
本発明は、純度がより低い脱硫石膏を採用して石膏ウィスカーを製造し、かつ石膏ウィスカーを加えることによってミネラルウール吸音板の強度を増強させる。本発明が製造した石膏ウィスカーは、高強度、良好な靭性、耐高温、耐化学的腐食などの利点を備え、微小の単結晶として、内部構造が非常に完全であり、高度に秩序化された原子配列であるため、それはいずれかの普通の材料の空洞、不純物、粒状境界などの欠陥が存在せず、強度が結晶理論値―原子間の共有結合の強度に近い。従って、本発明によるミネラルウール吸音板は、製造された石膏ウィスカーを加えた後、曲げ破壊荷重が10〜30％向上した。その上、本発明は十分に純度が75％〜90％である脱硫石膏を利用することができ、工業廃棄物の脱硫石膏を十分に利用し、廃棄物の再利用を実現させることだけではなく、生産コストを大幅に低下させる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
図面を参照して本発明の実施形態をさらに説明する。
【図１】本発明による石膏ウィスカーの製造方法のフローチャートである。
【図２】本発明による強化ミネラルウール吸音板の製造方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
石膏ウィスカーの製造：
図１に示すフローチャートによって石膏ウィスカーを製造し、下記実施例における各原料は、全て市販のものから取得することができる。
【００２１】
実施例１
ステップ１：純度が75％である脱硫石膏を水と均一に混合し、固形分が15％であるスラリーを製造する。
【００２２】
ステップ２：ステップで製造されたスラリーに希硫酸を加え、濾過、洗浄し、また希硫酸を加え、スラリーをｐＨ値１に、固形分15％に調整し、その後、スラリーを高圧反応釜の中に置き、温度が90℃で、攪拌速度が300回転/分の条件で酸素を入れ、30分反応した後に、酸素を入れることを停止させる。
【００２３】
ステップ３：高圧反応釜に結晶化安定剤（重量パーセントが1.5％であるEDTAと重量パーセントが0.5％であるトリポリリン酸ナトリウム）を加えた後、空気吸入口、空気排出口を閉じ、高圧反応釜を密閉させる。その後、温度が160℃で、攪拌速度が50回転/分の条件で600分保温し、水熱合成反応を行い、その後、反応生成物を濾過し洗浄する。
【００２４】
ステップ４：洗浄された生成物を110℃の条件で５時間乾燥させ、石膏ウィスカー製品を取得する。
【００２５】
実施例２
ステップ１：純度が90％である脱硫石膏を水と均一に混合し、固形分が２％であるスラリーを製造する。
【００２６】
ステップ２：ステップ１で製造されたスラリーに希硫酸を加え、濾過、洗浄し、また希硫酸を加え、スラリーをｐＨ値５に、固形分２％に調整し、その後、スラリーを高圧反応釜に置き、温度が50℃で、攪拌速度が50回転/分の条件で酸素を入れ、５分反応した後に、酸素を入れることを停止させる。
【００２７】
ステップ３：高圧反応釜に結晶化安定剤（重量パーセントが0.01％である塩化マグネシウム）を加えた後、空気吸入口、空気排出口を閉じ、高圧反応釜を密閉させる。その後、温度が110℃で、攪拌速度が300回転/分の条件で240分保温し、水熱合成反応を行い、その後、反応生成物を濾過し洗浄する。
【００２８】
ステップ４：洗浄された生成物を300℃の条件で３時間乾燥させ、石膏ウィスカー製品を取得する。
【００２９】
実施例３
ステップ１：純度が85％である脱硫石膏を水と均一に混合し、固形分が８％であるスラリーを製造する。
【００３０】
ステップ２：ステップ１で製造されたスラリーに希硫酸を加え、濾過、洗浄し、また希硫酸を加え、スラリーをpH値4に、固形分８％に調整し、その後、スラリーを高圧反応釜に置き、温度が75℃で、攪拌速度が200回転/分の条件で酸素を入れ、15分反応した後に、酸素を入れることを停止させる。
【００３１】
ステップ３：高圧反応釜に結晶化安定剤（重量パーセントが0.3％である塩化ナトリウム）を加えた後、空気吸入口、空気排出口を閉じ、高圧反応釜を密閉させる。その後、温度が130℃で、攪拌速度が150回転/分の条件で30分保温し、水熱合成反応を行い、その後、反応生成物を濾過し洗浄する。
【００３２】
ステップ４：洗浄された生成物を600℃の条件で２時間乾燥させ、石膏ウィスカー製品を取得する。
【００３３】
テストにより、前記実施例で製造された石膏ウィスカーの直径は0.1〜４μmであり、長さと直径の比は30〜150である。
【００３４】
強化ミネラルウール吸音板の製造
図２に示すフローチャートによって強化ミネラルウール吸音板を製造し、下記実施例における各原料は、全て市販のものから取得することができる。
【００３５】
実施例１
ステップ１：100重量部のミネラルウール、10重量部のアタパルジャイトクレー、５重量部の変性澱粉、0.6重量部のポリアクリルアミド、0.5重量部の乳化パラフィン、0.4重量部の硫酸アルミニウム、及び12重量部の前記石膏ウィスカーの製造における実施例１で製造された石膏ウィスカーを量る。前記原料を水と混合し、かつ配合ミキサーにおいて十分に攪拌して混合料を製造し、かつ混合料をフィードバックマシーンに送り出す。
【００３６】
ステップ２：前記混合料をラッパーにウェットハチェクプロセスによってモールディングさせ、かつ高圧水によって板に切断する。
【００３７】
ステップ３：前記板を分配器を経て乾燥窯に輸送し、260℃ほどの温度で２時間ほど乾燥させる。
【００３８】
ステップ４：乾燥された板を規格によって600cm×600cmの大きさに切断し、かつ表面仕上げ加工を行い、表面仕上げ加工の方法は既存のミネラルウールボードの表面仕上げ加工方法と同じである。
【００３９】
ステップ５：仕上げ加工した後の板を12mmの厚さの強化ミネラルウール吸音板製品に製造し、検査して合格した製品をパッケージして入庫する。
【００４０】
実施例２
本実施例において、下記のような配分比により、100重量部のミネラルウール、14重量部のアタパルジャイトクレー、８重量部の変性澱粉、0.9重量部のポリアクリルアミド、0.6重量部の乳化パラフィン、0.6重量部の硫酸アルミニウム、及び30重量部の前記石膏ウィスカーの製造における実施例１で製造された石膏ウィスカーという各成分を量る。製造プロセスは実施例１と同じであり、12mmの厚さの強化ミネラルウール吸音板の製品を製造する。
【００４１】
実施例３
本実施例において、下記のような配分比により、100重量部のミネラルウール、16重量部のアタパルジャイトクレー、９重量部の変性澱粉、1.0重量部のポリアクリルアミド、0.7重量部の乳化パラフィン、0.7重量部の硫酸アルミニウム、及び２重量部の前記石膏ウィスカーの製造における実施例１で製造された石膏ウィスカーという各成分を量る。製造プロセスは実施例１と同じであり、12mmの厚さの強化ミネラルウール吸音板の製品を製造する。
【００４２】
前記実施例１〜実施例３で製造された強化ミネラルウール吸音板に対して、それぞれ物理的性能テストを行い、テスト結果は表１に示す。
【００４３】
【表１】
0005613830.tif 000002
【００４４】
表１に示すように、本発明が製造した強化ミネラルウール吸音板は、質量が軽く、防音断熱の効果が良好であり、かつ従来のミネラルウール吸音板と比べ、その物理力学的性能が顕著に向上した。その中、実施例1で製造された強化ミネラルウール吸音板の曲げ破壊荷重は約30％向上し、実施例２で製造された強化ミネラルウール吸音板の曲げ破壊荷重は約18％向上し、実施例３で製造された強化ミネラルウール吸音板の曲げ破壊荷重は約10％向上した。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明で製造された石膏ウィスカーは、高強度、良好な靭性、耐高温、耐化学的腐食などの利点を備え、充填剤としてミネラルウール吸音板に加え、ミネラルウール吸音板の強度を向上させることができる。
【００４６】
本発明で製造された強化ミネラルウール吸音板は、従来のミネラルウール吸音板と比べ、その物理力学的性能、特に、曲げ破壊荷重が顕著に向上し、このため、さらに公共建築の装飾の吊り天井、及び産業工場、高級住宅及び高層建築の装飾建材に適用する。
【００４７】
本発明は十分に工業廃棄物を利用し、生産コストを大幅に低下させる。本発明の実施態様の一部を以下の項目［１］−［１０］に記載する。
［１］
石膏ウィスカーであって、
純度が75％〜90％である脱硫石膏を水と均一に混合し、固形分が２％〜15％であるスラリーを製造するステップ１、
ステップ１で製造されたスラリーに希硫酸を加え、濾過、洗浄し、また希硫酸を加え、前記スラリーをｐＨ値１〜５に、固形分２％〜15％に調整し、その後、前記スラリーを高圧反応釜の中に置き、温度が50〜90℃で、攪拌速度が50回転/分〜300回転/分の条件で、酸素を入れ、５〜30分反応させた後に、酸素を入れることを停止させるステップ２、
前記高圧反応釜に結晶化安定剤を加えた後、前記高圧反応釜を密閉させ、温度が110〜160℃で、攪拌速度が50回転/分〜300回転/分の条件で、30〜600分保温し、水熱合成反応を行い、その後、反応生成物を濾過し洗浄するステップ３、
洗浄された生成物を110〜600℃の条件で２〜５時間乾燥させ、前記石膏ウィスカーを取得するステップ４
によって製造された石膏ウィスカー。
［２］
前記石膏ウィスカーの直径は0.1〜４μmであり、長さと直径の比は30〜150である項目１に記載の石膏ウィスカー。
［３］
ステップ２に記載のスラリーのｐＨ値は２〜３である項目１に記載の石膏ウィスカー。
［４］
ステップ３に記載の結晶化安定剤は、塩化マグネシウム、トリポリリン酸ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸、塩化ナトリウム、硫酸アルミニウム、オレイン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、シュウ酸、尿素、ラウリン酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム及びその組み合わせから選択される項目１に記載の石膏ウィスカー。
［５］
ステップ３に記載の結晶化安定剤は重量パーセントが0.01％〜２％である項目１に記載の石膏ウィスカー。
［６］
ミネラルウール：    100重量部
アタパルジャイトクレー：  10〜16重量部
変性澱粉：          ５〜９重量部
ポリアクリルアミド:  0.6〜1.0重量部
乳化パラフィン：    0.5〜0.7重量部
硫酸アルミニウム：  0.4〜0.7重量部
項目１〜５のいずれかに記載の前記石膏ウィスカー：２〜30重量部
という重量配分比の各成分を含む強化ミネラルウール吸音板。
［７］
前記ミネラルウールは、高炉スラグを原料として製造された粒状綿である項目６に記載の強化ミネラルウール吸音板。
［８］
100重量部のミネラルウール、10〜16重量部のアタパルジャイトクレー、５〜９重量部の変性澱粉、0.6〜1.0重量部のポリアクリルアミド、0.5〜0.7重量部の乳化パラフィン、0.4〜0.7重量部の硫酸アルミニウム、及び２〜30重量部の項目１〜５のいずれかに記載の石膏ウィスカーを量り、前記原料を攪拌し混合して混合料に製造するステップ１、
前記混合料をウェットハチェクプロセスによってモールディングさせ、かつ切断機によって板に切断するステップ２、
前記板を乾燥させ、乾燥温度は230〜285℃であり、乾燥時間は２時間であるステップ３、
乾燥された後の前記板を規格によって切断し、かつ表面仕上げ加工を行った後、前記強化ミネラルウール吸音板を取得するステップ４
を含む強化ミネラルウール吸音板の製造方法。
［９］
前記ミネラルウールは高炉スラグを原料として製造された粒状綿である項目８に記載の強化ミネラルウール吸音板の製造方法。
［１０］
ステップ３に記載の乾燥温度は260℃である項目８に記載の強化ミネラルウール吸音板の製造方法。
【図１】
0005613830.tif 000003
【図２】
0005613830.tif 000004