(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維補強スラグ石膏抄造板において、石膏ボード廃材を粒度８０メッシュ（目開き１７７μｍ）以上の粒子が占める割合が５０質量％以上となるように粉砕した石膏粗粒を含有し、曲げ強度が８ＭＰａ以上であり、曲げ試験の際の最大たわみ量が１８〜４５ｍｍであり、かつ空隙率が４０〜５０％であることを特徴とする繊維補強スラグ石膏抄造板。
【請求項２】
スラグ、石膏ボード廃材を粒度８０メッシュ（目開き１７７μｍ）以上の粒子が占める割合が５０質量％以上となるように粉砕した石膏粗粒、前記スラグと前記石膏粗粒との反応を開始させる刺激剤、補強繊維、および必要に応じて無機充填材を下記の配合割合で混合し、スラリーを形成させ、前記スラリーを湿式抄造法により板状に成形し、必要に応じて加圧成形し、続いて養生硬化することを特徴とする請求項１記載の繊維補強スラグ石膏抄造板の製造方法。
配合割合：
スラグ：石膏粗粒＝９５：５〜５：９５（質量比）；
スラグ：刺激剤＝１０：０．３〜１０：１０（質量比）
補強繊維＝スラリーに含まれる全固形分に対し０．５〜１０質量％；および
無機充填材＝スラリーに含まれる全固形分に対し０〜３０質量％。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維補強スラグ石膏抄造板およびその製造方法に関するものである。本発明の繊維補強スラグ石膏抄造板は、内装材あるいは軒天井等の建築用材料として好適に用いることができる。
【０００２】
【従来の技術】
繊維補強スラグ石膏抄造板は、内装材あるいは軒天井等の建築用材料として用いられている。一般的に繊維補強スラグ石膏抄造板は、スラグ、石膏、スラグと石膏との反応を開始させる刺激剤、補強繊維および無機充填剤を混合し、スラリーを形成させ、このスラリーを湿式抄造法により板状に成形し、必要に応じて加圧成形し、続いて養生硬化することによって得られる。
従来の繊維補強スラグ石膏抄造板は、強度確保のために微粒の石膏を用いていた。しかし、得られる抄造板はたわみ量が少なく曲面施工が困難であり、また、たわみ量を増大させるために充填材を増量すると、曲げ強度の低下を招き、実用上問題があった。
【０００３】
ここで、特開平５−８３８号公報には、水砕スラグ、二水石膏、石灰質原料、補強繊維、炭酸カルシウム、およびカルシウムアルミネートトリサルフェートハイドレートを出発原料とし、湿式抄造法により無機質板を得る製造方法が開示されている。しかし、この方法により得られる材料は、その実施例によれば、曲げ試験時のたわみ量が測定不能である程多いとされていることから、ハンドリングの際のたわみが大きく、施工時の際不具合が生じる可能性がある。
【０００４】
また、特開平７−６９７００号公報には、石膏ボード廃材を微粉砕機により粒度８０メッシュ以下に微粉砕して石膏質原料とし、この石膏質原料、水砕スラグ、石灰質原料、および補強繊維を出発原料とし、湿式抄造法、または押し出し成型法により耐火性建築材料を得る製造方法が開示されている。しかし、この方法により得られる材料は、たわみ量が小さく、曲率半径の小さい曲面への施工が困難であるという問題があった。
【０００５】
さらに、特開２０００−１６８５７号公報には、石膏ボード廃材を乾式粉砕あるいは湿式粉砕により粒度８０メッシュ以下に微粉砕して石膏質原料とし、この石膏質原料、水砕スラグ、石灰質原料、補強繊維、および使用済み磁気切符砕解品を出発原料とし、湿式抄造法または押し出し成型法により耐火性電磁波シールドボードを得る製造方法が開示されている。しかし、この方法により得られる材料は、特開平７−６９７００号公報と同様にたわみ量が小さく、曲率半径の小さい曲面への施工が困難であるという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、繊維補強スラグ石膏抄造板において、曲げ強度を低下させることなく曲面施工性に優れる繊維補強スラグ石膏抄造板およびその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、繊維補強スラグ石膏抄造板において、石膏ボード廃材を粒度８０メッシュ（目開き１７７μｍ）以上の粒子が占める割合が５０質量％以上となるように粉砕した石膏粗粒を含有し、曲げ強度が８ＭＰａ以上であり、曲げ試験の際の最大たわみ量が１８〜４５ｍｍであり、かつ空隙率が４０〜５０％であることを特徴とする繊維補強スラグ石膏抄造板を提供するものである。
また本発明は、スラグ、石膏ボード廃材を粒度８０メッシュ（目開き１７７μｍ）以上の粒子が占める割合が５０質量％以上となるように粉砕した石膏粗粒、前記スラグと前記石膏粗粒との反応を開始させる刺激剤、補強繊維、および必要に応じて無機充填材を下記の配合割合で混合し、スラリーを形成させ、前記スラリーを湿式抄造法により板状に成形し、必要に応じて加圧成形し、続いて養生硬化することを特徴とする前記の繊維補強スラグ石膏抄造板の製造方法を提供するものである。
配合割合：
スラグ：石膏粗粒＝９５：５〜５：９５（質量比）；
スラグ：刺激剤＝１０：０．３〜１０：１０（質量比）
補強繊維＝スラリーに含まれる全固形分に対し０．５〜１０質量％；および
無機充填材＝スラリーに含まれる全固形分に対し０〜３０質量％。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をさらに説明する。
前記のように、本発明の繊維補強スラグ石膏抄造板は、石膏ボード廃材を粒度８０メッシュ（目開き１７７μｍ）以上の粒子が占める割合が５０質量％以上となるように粉砕した石膏粗粒を含有し、曲げ強度が８ＭＰａ以上であり、曲げ試験の際の最大たわみ量が１８〜４５ｍｍであり、かつ空隙率が４０〜５０％であることを特徴としている。
石膏粗粒を含有すること、曲げ強度が８ＭＰａ以上あること、最大たわみ量が１８〜４５ｍｍであること、空隙率が４０〜５０％であること、の因子をすべて満たすことにより、曲げ強度を低下させることなく曲面施工に優れる繊維補強スラグ石膏抄造板を得ることができる。
【０００９】
本発明の繊維補強スラグ石膏抄造板に含まれる石膏粗粒は、スラグと未反応の石膏が抄造板に残存し分散したものであり、これが曲面施工の改善に寄与する一つの要因である。繊維補強スラグ石膏抄造板に含まれる石膏粗粒は、８０メッシュ（目開き１７７μｍ）以上、好ましくは４８メッシュ（目開き２９７μｍ）〜６５メッシュ（目開き２１０μｍ）の粗粒である。
【００１０】
なお、本発明でいう「曲げ強度」および「最大たわみ量」とはＪＩＳ  Ａ  １４０８の「建築用ボード類の曲げ及び衝撃試験方法」に従い測定された値を意味する。なお、「最大たわみ量」は前記試験における試験体サイズ３号の試験体を抄造方向に直角に曲げ試験を行った際の、破壊時におけるたわみ量とする。
【００１１】
また、本発明でいう「空隙率」について、水中重量の測定方法はＪＩＳ  Ａ  ５４３０のかさ比重測定中の水中重量測定に基づき、試験片を針金等ではかり下部から水中につるして、そのときの質量を水中質量とし、さらに飽水質量、および乾燥質量から、次式により算出した値を空隙率とした。
【００１２】
【数１】
空隙率（％）＝
［（飽水質量−乾燥質量）／（飽水質量−水中質量）］×１００
【００１３】
式中、飽水質量：試験体を水中に24時間浸積した後の質量(g)
乾燥質量：試験体を60℃送風加熱により24時間乾燥した後の質量(g)
水中質量：試験体を水中に24時間浸積した後の水中での質量(g)
である。
試験体のサイズは、縦１０ｃｍ×横１０ｃｍ×厚さ６ｍｍの直方体とした。
【００１４】
本発明の繊維補強スラグ石膏抄造板は、スラグ、石膏粗粒、スラグと石膏粗粒との反応を開始させる刺激剤、補強繊維、および必要に応じて無機充填剤を混合し、スラリーを形成させ、スラリーを湿式抄造法により板状に成形し、必要に応じて加圧成形し、続いて養生硬化することにより得ることができる。
【００１５】
スラグは、例えばＪＩＳ  Ａ  ６２０６に規定された高炉スラグを用いることができる。スラグは、ブレーン値で３０００〜１２０００ｃｍ2／ｇが好ましく、さらに６０００〜１２０００ｃｍ2／ｇが強度の点でより好ましい。
【００１６】
石膏粗粒は、石膏ボード廃材を常法により粉砕して分級することにより得られ、例えば乾式粉砕であればハンマーミル、ターボミルなどにより粉砕して、また湿式粉砕であれば水を必要に応じて添加してリファイナー、ビーターあるいはパルパーなどにより粉砕して得ることができる。このとき、粉砕した石膏粗粒には、粒度８０メッシュ（目開き１７７μｍ）以上の粒子（粗粒）の占める割合が５０質量％以上、好ましくは６０質量％以上であるのがよい。粗粒の占める割合が５０質量％未満であると、所定のたわみ量が得られない。通常、市販されている石膏原料は１００メッシュ（目開き１４９μｍ）以下であるので、本発明における石膏粗粒には適さない。しかし、石膏ボード廃材を用い、これを適当な粉砕機により粉砕すれば、所望の石膏粗粒を得ることができ好ましい。
【００１７】
本発明の繊維補強スラグ石膏抄造板を製造する際のスラグと石膏粗粒との質量比は、スラグ：石膏粗粒＝９５：５〜５：９５、好ましくは９０：１０〜１５：８５（質量比）である。スラグの質量比が９５を超えると、所定のたわみ量が得られず、５未満であると曲げ強度が低く、結果的に所定のたわみ量が得られない。なお、本発明の繊維補強スラグ石膏抄造板において、スラグは全固形分に対し３〜６０質量％が好ましい。５質量％未満であると所定の強度が得られないため好ましくなく、また６０質量％を超えると歪み量が小さくなるため好ましくない。
【００１８】
本発明で使用する刺激剤は、スラグと石膏粗粒との反応を開始させる薬剤であり、例えばセメント、消石灰、生石灰等のアルカリを挙げることができる。刺激剤の配合割合は、スラグ：刺激剤として１０：０．３〜１０：１０、好ましくは１０：１〜１０：８（質量比）がよい。
刺激剤の質量比が０．３未満であると、バインダーであるエトリンガイトが生成しないことから、反応不良、あるいは強度発現性に欠け、たわみ量が小さくなるため好ましくない。逆に１０を超えると強度発現性に問題はないがたわみ量が小さくなるため好ましくない。
【００１９】
本発明で使用する補強繊維は、従来公知のものを採用することができ、例えば木質パルプ、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ＰＥＴ繊維、アクリル繊維、ＰＶＡ繊維、レーヨン繊維あるいは耐アルカリガラス繊維などが挙げられ、これらから選択された一種あるいは二種以上のものを組み合わせてもちいることができる。補強繊維の配合割合は、スラリーに含まれる全固形分に対し０．５〜１０質量％、好ましくは１〜８質量％がよい。配合割合が０．５質量％未満であると、製品の強度が損なわれるために好ましくなく、１０質量％を超えると混合時の繊維の分散性が悪化し、強度にばらつきが生ずるために好ましくない。
【００２０】
なお、本発明では無機充填材を必要に応じて用いることができる。無機充填材は従来公知のものを採用することができ、例えば炭酸カルシウム、珪石、ワラストナイト、マイカ、パーライト、フライアッシュ、シリカヒュ−ム、珪藻土、あるいは焼成珪藻土等の粉末を挙げることができる。無機充填材の配合割合は、スラリーに含まれる全固形分に対し０〜３０質量％、好ましくは５〜２５質量％がよい。配合割合が３０質量％を超えると製品の強度が損なわれるために好ましくない。
【００２１】
本発明の繊維補強スラグ石膏抄造板の製造時は、上記の各種原料を水と混合し、スラリーを形成させる。スラリーの固形分濃度は、例えば３〜１２質量％に調整される。次にスラリーを湿式抄造法により板状に成形する。湿式抄造は公知の方法、例えば丸網が単数の単層式丸網抄造機や丸網が複数の丸網式抄造機等を用いて行うことができる。得られた成形体を、必要に応じてさらに加圧成形し、続いて養生を行うことによりスラグと石膏とが反応してエトリンガイトを形成し、これにより硬化することによって得られる。養生硬化は、例えば飽和蒸気下、常温〜９５℃、好ましくは飽和蒸気下、常温〜８０℃、２〜２４時間における水熱反応により達成される。ここで、水熱反応温度が９５℃を超えると、バインダーであるエトリンガイトが分解し、強度低下を招くために好ましくない。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明を実施例により説明する。
実施例１〜６および比較例１〜４
表１に示す割合で各種原料を計量後、加水混合し、固形分濃度１０質量％のスラリーとした後、単層式丸網抄造機で抄き取り（実施例３および比較例４については抄き取った後実圧２ＭＰａによりプレスした）、約６ｍｍの厚さの成形体とし、得られた成形体を６０℃の飽和蒸気下で８時間養生した後、６０℃で乾燥することにより繊維補強スラグ石膏抄造板を得た。得られた繊維補強スラグ石膏抄造板のかさ密度（ＪＩＳ  Ａ  ５４３０）、曲げ強度（ＪＩＳ  Ａ  １４０８（試験体サイズおよび乾燥方法はＪＩＳ  Ａ  ５４３０に準ずる））、最大たわみ量、空隙率、および曲面施工性を表１に併記する。なお、石膏廃材は補強紙を除いた石膏ボード廃材の乾式粉砕品、フライアッシュ、炭酸カルシウムおよび珪石の平均粒径はそれぞれ１２μｍ、１１μｍおよび９μｍ、ポリプロピレンは繊維径２０μｍ、繊維長６ｍｍ、木質パルプはＣＳＦ（スタンダードフリーネス）が２００ｍｌとなるように叩解したものを用いた。また、曲面施工性は、縦１８１８ｍｍ×横９０９ｍｍ×厚さ６ｍｍの製品を曲率半径８００ｍｍの型に釘打ち施工した際、亀裂が発生しなかったものを◯、発生したものを×として評価した。
【００２３】
【表１】
0004754709.tif 000002
【００２４】
表１に示す結果からも明らかなように、本発明により得られた実施例１〜６の繊維補強スラグ石膏抄造板は曲げ強度８ＭＰａ以上であり、最大荷重時の最大たわみ量が１８〜４５ｍｍで、空隙率が４０〜５０％であり、かつ良好な曲面施工性が得られた。
【００２５】
これに対し、比較例１に示す繊維補強スラグ石膏抄造板は、スラグと刺激剤であるセメントとの質量比がスラグ：セメント＝１０：１５でセメントの量が多く、最大たわみ量が１８ｍｍを下回り、曲面施工性に劣る結果となった。
比較例２では出発物質である石膏ボード廃材粉砕品の粒度において８０メッシュ（目開き１７７μｍ）以上の粒子の占める割合が５０質量％未満であり、最大たわみ量が１８ｍｍを下回り、空隙率も４０％未満であり、曲面施工性に劣る結果となった。
比較例３ではスラグと石膏との質量比がスラグ：石膏＝９７：３で石膏の量が少なく、最大たわみ量が１８ｍｍを下回り、空隙率も４０％未満であり、曲面施工性に劣る結果となった。
比較例４ではスラグ：石膏＝３：９７で石膏の量が多く、最大たわみ量が１８ｍｍを下回り、曲げ強度が８ＭＰａ未満であり、空隙率も４０％以上であり、曲面施工性に劣る結果となった。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、曲げ強度が低下せずに実用上十分な強度を有し、曲面施工性にも優れる繊維補強スラグ石膏抄造板およびその製造方法が提供される。