(57)【要約】気泡を含有する石膏スラリーを取り扱う建築材料の製造に関する。特に内装材料として普及している石膏ボードの製造に関する。気泡を含有する石膏スラリーの石膏粕の付着防止方法、その防止装置を有する供給安定化装置、及びその装置を用いた石膏ボードの製造方法を提供する。気泡を含有する石膏スラリーに接触する部材に超音波振動を与える石膏粕の付着防止方法、気泡を含有する石膏スラリーに接触する部材に超音波振動が与えられた石膏スラリー供給安定化装置、及び気泡を含有する石膏スラリーに接触する部材に超音波振動が与えられた石膏スラリー供給安定化装置を用いることを特徴とする石膏ボードの製造方法である。
2003068469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気泡を含有する石膏スラリーに接触する部材に超音波振動を与える石膏粕の付着防止方法。
【請求項２】
前記超音波振動が周波数１０〜１００ｋＨｚの超音波である請求項１に記載の石膏粕の付着防止方法。
【請求項３】
前記部材の材質が金属である請求項１又は２に記載の石膏粕の付着防止方法。
【請求項４】
前記部材が石膏スラリー供給装置である請求項１、２又は３に記載の石膏粕の付着防止方法。
【請求項５】
前記部材が石膏スラリー流れ調整装置である請求項１、２又は３に記載の石膏粕の付着防止方法。
【請求項６】
前記部材が石膏粕止め装置である請求項１、２又は３に記載の石膏粕の付着防止方法。
【請求項７】
前記部材が縁折装置である請求項１、２又は３に記載の石膏粕の付着防止方法。
【請求項８】
気泡を含有する石膏スラリーに接触する部材に超音波振動が与えられた石膏スラリー供給安定化装置。
【請求項９】
前記超音波振動が周波数１０〜１００ｋＨｚの超音波である請求項８に記載の石膏スラリー供給安定化装置。
【請求項１０】
前記部材の材質が金属である請求項８又は９に記載の石膏スラリー供給安定化装置。
【請求項１１】
前記部材が石膏スラリー供給装置である請求項８、９又は１０に記載の石膏スラリー供給安定化装置。
【請求項１２】
前記部材が石膏スラリー流れ調整装置である請求項８、９又は１０に記載の石膏スラリー供給安定化装置。
【請求項１３】
前記部材が石膏粕止め装置である請求項８、９又は１０に記載の石膏スラリー供給安定化装置。
【請求項１４】
前記部材が縁折装置である請求項８、９又は１０に記載の石膏スラリー供給安定化装置。
【請求項１５】
請求項８に記載の石膏スラリー供給安定化装置を用いることを特徴とする石膏ボードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、気泡を含有する石膏スラリーを取り扱う建築材料の製造に関する。特に内装材料として普及している石膏ボードの製造に関する。
本発明における石膏スラリーとは、原料の焼石膏（半水石膏）及び／又は二水石膏を主剤とする水系スラリーである。
背景技術
石膏ボードは防火、耐火、遮音性を有する建築用内装材料として広く用いられている。
石膏ボードは石膏を主成分とする芯材料を石膏ボード用原紙で被覆した構造の板状製品である。その製造法としては、ミキサーにて焼石膏と水と各種添加剤とを混錬して得られる気泡を含有した石膏スラリーを上下の原紙間に流し込み成型ロールまたはプレート間を通して所定の板厚に成型し、搬送ベルト上で徐々に硬化させカッターで予備裁断後ボード乾燥工程を経て、所定長さに仕上げ裁断され製品を得る。
石膏スラリーは、通常、薄型の円形ミキサーを用いて混錬される。
該ミキサーで調製される石膏スラリーは、焼石膏と水と各種添加剤とを混錬して得られるが、下記式（１）
ＣａＳＯ４・１／２Ｈ２Ｏ＋３／２Ｈ２Ｏ→ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ  （１）
焼石膏（半水石膏）                        二水石膏
の反応式で示される様に、原料の焼石膏（半水石膏）が水和して、二水石膏になる過程で発熱を伴い石膏の硬化が起こるが、この際に石膏スラリーと接触するミキサー内部や石膏スラリー供給安定化装置の各部材の接触部分に石膏粕（スケール）として硬化物が付着・成長し、この硬化物が脱落（石膏粕落ち）すると、成型ロール部分で原紙切れが発生し、生産ラインの停止に至る。
特開２０００−２６２８８２号公報には、泥漿固化物が付着し難い特殊形状のピン型混合攪拌機が開示されている。
そして、特開２０００−６１３７号公報には、石膏ボード製造時に使用する混合攪拌機において、泥漿排出口に、選別通し開口部を有するアタッチメント（グリッド若しくはスリット状）を設けることが提案されている。
これらの方法は、混合攪拌機内で形成された石膏粕に対しては有効であるが、石膏スラリー供給装置内部で付着・成長する石膏粕に対しては別の解決方法が必要となる。
従来の石膏ボード製造においては、石膏スラリー供給装置として軟質プラスチックやゴム材質の石膏スラリー供給管（シュート）を用い、運転員がその石膏スラリー供給管内部に付着・成長した石膏粕を手で揉みほぐす作業を行っているのが実状である。
また、超音波利用技術として、特開昭５４−６１０７０号公報には、湿式石灰石膏法排煙脱硫プロセスにおいて、各工程で循環使用される過飽和状態の硫酸カルシウムを含有する洗浄吸収液の少なくとも一部に超音波を照射して硫酸カルシウムを強制的に析出させることを特徴とするスケール防止方法が提案されている。
この気泡を含有しない洗浄吸収液では、液中への超音波照射は効果がある。しかし、気泡を含有する石膏スラリーでは超音波の伝播にはなはだしい影響を与えて、このような強制的析出効果は期待できなくなる。
石膏スラリー供給装置に石膏粕の付着・成長を放置すると石膏スラリー供給管は閉塞に至る。また、成型ロール又はプレートに設定厚み（製品厚さ）より大きなサイズの石膏硬化粕が入ると原紙切れによる生産ライン停止となり、石膏硬化体の除去・清掃、搬送ベルトや成型機等の清掃・復旧作業に多大の労力を費やすと共に、生産性低下とコスト増加となる。
また製品厚さ以下の石膏粕であっても製品中への混入は、製品特性に影響を及ぼす。この為、従来の石膏ボード製造においては、石膏スラリー供給装置として軟質プラスチックやゴム材質の石膏スラリー供給管を用い、運転員がその石膏スラリー供給管内部に付着・成長した石膏粕を手で揉みほぐす作業を行っているのが実状である。
本発明の目的は、気泡を含有する石膏スラリーの石膏粕の付着防止方法、その防止装置を有する供給安定化装置、及びその装置を用いた石膏ボードの製造方法を提供する。
発明の開示
本発明の第１発明は、気泡を含有する石膏スラリーに接触する部材に超音波振動を与える石膏粕の付着防止方法である。
また、第１発明においては、以下の態様で実施されるのが好適である。
前記超音波振動が周波数１０〜１００ｋＨｚの超音波である。
前記部材の材質が金属である。
前記部材が石膏スラリー供給装置である。
前記部材が石膏スラリー流れ調整装置である。
前記部材が石膏粕止め装置である。
前記部材が縁折装置である。
本発明の第２発明は、気泡を含有する石膏スラリーに接触する部材に超音波振動が与えられた石膏スラリー供給安定化装置である。
また、第２発明においては、以下の態様で実施されるのが好適である。
前記超音波振動は周波数が周波数１０〜１００ｋＨｚである。
前記部材の材質が金属である。
前記部材が石膏スラリー供給装置である。
前記部材が石膏スラリー流れ調整装置である。
前記部材が石膏粕止め装置である。
前記部材が縁折装置である。
本発明の第３発明は、前記第２発明の石膏スラリー供給安定化装置を用いることを特徴とする石膏ボードの製造方法である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施形態につき図面を用いて具体的に説明する。
本発明においては、図１に示すように、焼石膏、接着助剤、硬化促進剤等の原料粉体と、泡と、減水剤等を含む水である液体とがミキサー１へ投入され、混練される。次に、ミキサー１で混錬された気泡を含有する石膏スラリーは、ミキサー開口部（排出口）から、超音波振動が与えられた石膏スラリー供給装置（石膏スラリー供給管）２を通して生産ラインに供給され、下紙３上に流し込まれる。そしてその上から上紙４が重ねられ、さらには成型ロール５にて平坦な表面に成型される。
また、図２のように、複数のミキサー及び複数の石膏スラリー供給装置を組み合わせて使用しても構わない。すなわち、原料粉体、泡及び液体が主ミキサー１Ａにて混練された後、石膏スラリー供給装置（副１）２Ｂを経由して副ミキサー１Ｂにて再び混練され、石膏スラリー供給装置（副２）２Ｃを通して生産ラインに供給される態様であってもよいし、同時に主ミキサー１Ａから石膏スラリー供給装置（主）２Ａを通して直接に生産ラインに供給される態様を併用してももちろん差し支えない。
石膏粕の付着防止方法を施した石膏スラリー供給安定化装置について、以下説明する。
石膏スラリー供給装置２について説明する。
その機能は、ミキサー開口部（排出口、ミキサー側面または下部）から搬送ベルト上の下紙３に石膏スラリーを安定供給（ハネ防止）することと、原紙幅方向への広がりを与えることである。また、石膏粕付着やその成長に伴う閉塞等の工程トラブルの回避も必要である。
その装置構造としては、通常１〜５本程度の石膏スラリー供給管からなる。尚、ミキサーが複数個ある場合、例えば特開２００１−３００９３３号公報に開示された主・副ミキサーの両方の開口部（排出口）に付すことが出来る。
その石膏スラリー供給装置２の形状は、通常は管状で、断面は超音波振動子の装着上、平面部分を含むのが望ましい。またスラリーが管内で滞留しないように、鋭角部分や凹凸部分が無い方が望ましいが、特に限定するものではない。
その石膏スラリー供給管の材質としては、超音波振動の減衰が少ない金属材料が好ましい。超音波振動を伝えることのできる硬質プラスチックス、セラミックス、ガラス等も使用できる。
次に超音波振動の与える方法について説明する。
超音波振動の与え方としては、超音波振動子を装着する方法が一般的である。その装着方法は、石膏スラリー供給装置２の部材における任意の場所に直接装着しても良いし、例として石膏スラリー供給管そのものでなく外部の基材に装着し振動媒体を介してその部材に超音波振動を伝播させることも可能である。
部材への振動子の接合法は、エポキシ樹脂等の接着剤、溶接、ボルト締め等、特に限定されない。
ここで超音波振動を発生させるための超音波振動子（圧電材料）としては、圧電セラミックス、圧電高分子膜、圧電薄膜等が挙げられる。
圧電セラミックスは、電極間に振動体であるセラミックスを挿入し、電圧をかけることにより振動体が伸縮を繰り返して振動し超音波を発生させるもので、セラミックスとしては、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸鉛等が挙げられる。
圧電高分子膜は、ポリ弗化ビニリデン等のポリマー溶融体または溶液から作製した膜に分極処理することで得られる。
圧電薄膜は、酸化亜鉛等の材料を用いて、スパッタ法により得られる。
周波数は１０ｋＨｚ〜１０ＭＨｚが利用できる。１０〜１００ｋＨｚが市販され利用しやすく好適である。
石膏スラリー流れ調整装置について説明する。
従来、下紙３と共に流れる石膏スラリー中に、下紙３上の石膏スラリーの流れの方向・幅・厚みの調整を目的として金属板等を装入すると、石膏スラリー接触面に石膏粕の付着・成長が起こり、実用に供し得なかった。
本発明の超音波振動を付与した石膏スラリー流れ調整装置、例えば流れ調整板を使用することにより、流れる石膏スラリー中に装入しても石膏スラリー接触面に石膏粕の付着・成長が起こらず、石膏スラリーの流れの方向・幅・厚みの調整が可能となる。
なお、超音波振動の与える方法については、前記石膏スラリー供給装置２と同じである。
石膏粕止め装置について説明する。
本発明の超音波振動を付与した石膏粕止め装置、例えば櫛型粕止め板（櫛型の板）を成型ロール５又はプレート前に設置して、石膏スラリー中に装入することにより、ミキサー１や石膏スラリー供給装置２内で形成された石膏粕を捕集することができる。
なお、超音波振動の与える方法については、前記石膏スラリー供給装置２と同じである。
縁折装置について説明する。
成型ロール５又はプレート前にて、石膏スラリーを乗せた下紙３の両端の縁を折りこむ作業において、本発明の超音波振動を付与した縁折装置を下紙縁折部分に装着することにより、石膏粕の付着・成長を起こすことなく、良好な縁折機能を果たすことができる。
なお、超音波振動の与える方法については、前記石膏スラリー供給装置２と同じである。
実施例１
ミキサー出口開口部にボルト締めランジュバン型ＰＺＴ振動子３本（周波数２８ｋＨｚ、総出力１９０Ｗ）を装着した石膏スラリー供給管（ステンレス製）を取り付けた。
原料粉体と液体と泡とを混錬して得た、気泡を含有する石膏スラリーをミキサーから、超音波振動を与えた前記石膏スラリー供給管（ステンレス製）を経て、下紙の上に石膏スラリーを流し込み、次に上紙を取り込み、成型ロールを用いて上紙と下紙とで石膏スラリーを被覆して、石膏ボードの連続製造運転を行った。
その結果は、石膏スラリー供給管には石膏粕の付着・成長は認められず、２４時間の連続運転ができた。
比較例１
ミキサー出口開口部に軟質塩化ビニル製の石膏スラリー供給管を取り付けた。
焼石膏と水と発泡剤と各種添加剤とを混錬して得た、気泡を含有する石膏スラリーをミキサーから前記石膏スラリー供給管（軟質塩化ビニル製）を経て、下紙の上に石膏スラリーを流し込み、次に上紙を取り込み、成型ロールを用いて上紙と下紙とで石膏スラリーを被覆して、石膏ボードの連続製造運転を試みた。
その際、石膏スラリー供給管に石膏粕が付着・成長するので、一定時間（数分単位）毎に手で揉みほぐし、軟質塩化ビニル管の内側に付着・成長した石膏粕をほぐしながら連続運転を行わざるを得なかった。
比較例２
実施例１と同様に、原料粉体と液体と泡とを混錬して得た気泡を含有する石膏スラリーをミキサーから、超音波振動を与えた前記石膏スラリー供給管（ステンレス製）を経て、下紙の上に石膏スラリーを流し込み、続いて調整板（１００ｍｍ高さ、３００ｍｍ幅、１ｍｍ板厚、ステンレス製）を下紙上の石膏スラリーに装入して、石膏スラリーの流れの方向と幅を調節しながら、次に上紙を取り込み、成型ロールを用いて上紙と下紙とで石膏スラリーを被覆して、石膏ボードの連続製造運転を行った。
運転開始後数分で、調整板（ステンレス製）には石膏粕の付着・成長が起こり、目的を達成することができなかった。
実施例２
調整板（１００ｍｍ高さ、３００ｍｍ幅、１ｍｍ板厚、ステンレス製）の上端部へボルト締めランジュバン型ＰＺＴ振動子１本（周波数２８ｋＨｚ、総出力７０Ｗ）を装着して、本発明の調整板（ステンレス製）を作成した。
実施例１と同様に、原料粉体と液体と泡とを混錬して得た気泡を含有する石膏スラリーをミキサーから、超音波振動を与えた前記石膏スラリー供給管（ステンレス製）を経て、下紙の上に石膏スラリーを流し込み、続いて本発明の調整板（１００ｍｍ高さ、３００ｍｍ幅、１ｍｍ板厚、ステンレス製）を下紙上の石膏スラリーに装入して、石膏スラリーの流れの方向と幅を調節しながら、次に上紙を取り込み、成型ロールを用いて上紙と下紙とで石膏スラリーを被覆して、石膏ボードの連続製造運転を行った。
その結果は、本発明の調整板（ステンレス製）には石膏粕の付着・成長は認められず、２４時間の連続運転ができた。
実施例３
櫛型粕止め板（１００ｍｍ高さ、９００ｍｍ幅、１ｍｍ板厚、櫛歯５０ｍｍ高さ、スリット幅５ｍｍ間隔、ステンレス製）の上端部へボルト締めランジュバン型ＰＺＴ振動子２本（周波数２８ｋＨｚ、総出力１２０Ｗ）を装着して、本発明の櫛型粕止め板を作成した。
比較例１と同様に、原料粉体と液体と泡とを混錬して得た気泡を含有する石膏スラリーをミキサーから、軟質塩化ビニル製の石膏スラリー供給管を経て、下紙の上に石膏スラリーを流し込み、続いて本発明の櫛型粕止め板を下紙上の石膏スラリーに装入すると、軟質塩化ビニル製の石膏スラリー供給管内で形成された粕が石膏スラリーに混入したが、本発明の櫛型粕止め板により粕が捕捉された。そのため、成型ロール付近での下紙切れ等の工程トラブルがなく、次に上紙を取り込み、成型ロールを用いて上紙と下紙とで石膏スラリーを被覆して、石膏ボードの連続製造運転が行えた。
また、櫛型粕止め板（ステンレス製）には石膏粕の付着・成長は認められず、２４時間の連続運転ができた。
実施例４
石膏ボードの端部を形成する縁折装置（ガイド）（１００ｍｍ高さ、４００ｍｍ幅、６ｍｍ板厚、ステンレス製）の上端部へボルト締めランジュバン型ＰＺＴ振動子２本（周波数２８ｋＨｚ、総出力１３０Ｗ）を装着して、本発明の縁折装置（ガイド）を作成した。
実施例１と同様に、原料粉体と液体と泡とを混錬して得た気泡を含有する石膏スラリーをミキサーから、超音波振動を与えた前記石膏スラリー供給管（ステンレス製）を経て、下紙の上に石膏スラリーを流し込み、成型ロール前にて、石膏スラリーを乗せた下紙の両端の縁を折りこむ本発明の縁折装置（ガイド）を通過して、次に上紙を取り込み、成型ロールを用いて上紙と下紙とで石膏スラリーを被覆して、石膏ボードの連続製造運転を行った。
その結果は、石膏スラリーに接触するガイド面（ステンレス製）には石膏粕の付着・成長は認められなかった。
実施例５
実施例１において、その振動子をボルト締めランジュバン型ＰＺＴ振動子５本（周波数３３ＫＨｚ、総出力１２０Ｗ）に変えて実施したところ、石膏粕付着・成長は認められず実施例１と同様の結果が得られた。
実施例６
実施例１において、その振動子をボルト締めランジュバン型ＰＺＴ振動子５本（周波数１９ＫＨｚ、総出力１００Ｗ）に変えて実施したところ、石膏粕付着・成長は認められず実施例１と同様な結果が得られた。
実施例７
実施例２において、その振動子をボルト締めランジュバン型ＰＺＴ振動子１本（周波数４５ＫＨｚ、総出力６０Ｗ）に変えて実施したところ、石膏粕付着・成長は認められず実施例２と同様な結果が得られた。
産業上の利用可能性
本発明は、気泡を有する石膏スラリーと接触する部材に超音波振動を与え石膏粕の付着を防止するという技術思想に基づいて、気泡を含有する石膏スラリーの石膏粕の付着防止方法、その防止装置を有する供給装置、及びその装置を用いた石膏ボードの製造方法により、運転員の労力低減と石膏粕落ちに伴う原紙切れトラブル防止と石膏ボード生産性が向上した。
また、石膏ボードへの石膏粕の混入を防ぐことができ、良好な品質特性を有する石膏ボードを製造することができた。
【図面の簡単な説明】
図１は石膏ボード製造におけるミキサーが１機の場合における成型工程の模式図である。図２はミキサーが主・副２機の場合における成型工程の模式図である。図３はミキサーと石膏スラリー供給装置（単一石膏スラリー供給管）の模式図である。図４はミキサーと石膏スラリー供給装置（３本石膏スラリー供給管）の模式図である。
【図１】
2003068469.tif 000003
【図２】
2003068469.tif 000004
【図３】
2003068469.tif 000005
【図４】
2003068469.tif 000006
【国際調査報告】
2003068469.tif 000007
2003068469.tif 000008
2003068469.tif 000009
2003068469.tif 000010