(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の二水石膏を原料として製造される石膏硬化体の吸湿性を予測する予測方法であって、
前記二水石膏の酸溶解性マグネシウム成分含有量を測定する工程を含む予測方法。
【請求項２】
所定の二水石膏を原料として製造される石膏硬化体の吸湿性を予測する予測方法であって、
複数の種類の二水石膏の酸溶解性マグネシウム成分含有量を測定する工程と、
前記複数の種類の二水石膏のそれぞれを用いて石膏硬化体を製造し、製造した石膏硬化体の吸湿性を測定する工程と、
前記酸溶解性マグネシウム成分含有量と前記吸湿性との相関を算定する工程と、
原料とする前記所定の二水石膏の酸溶解性マグネシウム成分含有量を測定する工程と、
算定した相関を用いて、測定した所定の二水石膏の酸溶解性マグネシウム成分含有量に対応する吸湿性を決定する工程とを含む予測方法。
【請求項３】
前記酸溶解性マグネシウム成分含有量を測定する工程は、前記二水石膏中の酸溶解性マグネシウム成分を飽和塩酸〜塩酸（1＋50）で溶解する工程を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の予測方法。
【請求項４】
前記酸溶解性マグネシウム成分含有量を測定する工程はJIS R 5202の規定に従って測定することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の予測方法。
【請求項５】
二水石膏を原料として、所定値以下の吸湿性を有する石膏硬化体を製造するための、前記二水石膏の選択方法であって、
前記二水石膏の酸溶解性マグネシウム成分含有量を測定する工程を含む選択方法。
【請求項６】
二水石膏を原料として、所定値以下の吸湿性を有する石膏硬化体を製造するための、前記二水石膏の選択方法であって、
複数の種類の二水石膏の酸溶解性マグネシウム成分含有量を測定する工程と、
前記複数の種類の二水石膏のそれぞれを用いて石膏硬化体を製造し、製造した石膏硬化体の吸湿性を測定する工程と、
前記酸溶解性マグネシウム成分含有量と前記吸湿性との相関を算定する工程と、
算定した相関を用いて、前記所定値に対応する酸溶解性マグネシウム成分含有量を決定する工程と、
決定された酸溶解性マグネシウム成分含有量以下の酸溶解性マグネシウム成分含有量を有する二水石膏を、前記複数の種類の二水石膏の内から同定する工程とを含む選択方法。
【請求項７】
前記酸溶解性マグネシウム成分含有量を測定する工程は、前記二水石膏中の酸溶解性マグネシウム成分を飽和塩酸〜塩酸（1＋50）で溶解する工程を含むことを特徴とする、請求項５または６に記載の選択方法。
【請求項８】
炭酸カルシウムを原料として、所定値以下の吸湿性を有する石膏硬化体を製造するための、前記炭酸カルシウムの選択方法であって、
前記製造において、二水石膏スラリーを酸洗浄する方法が一定である場合に、前記炭酸カルシウムの酸溶解性マグネシウム成分含有量を測定する工程を含む選択方法。
【請求項９】
炭酸カルシウムを原料として、所定値以下の吸湿性を有する石膏硬化体を製造するための、前記炭酸カルシウムの選択方法であって、
複数の種類の炭酸カルシウムの酸溶解性マグネシウム成分含有量を測定する工程と、
前記複数の種類の炭酸カルシウムのそれぞれを用いて石膏硬化体を製造する工程と、
前記製造した石膏硬化体の吸湿性を測定する工程と、
前記酸溶解性マグネシウム成分含有量と前記吸湿性との相関を算定する工程と、
前記算定した相関を用いて、前記所定値に対応する酸溶解性マグネシウム成分含有量を決定する工程と、
決定された酸溶解性マグネシウム成分含有量以下の酸溶解性マグネシウム成分含有量を有する炭酸カルシウムを、前記複数の種類の炭酸カルシウムの内から同定する工程とを含む、請求項８に記載の選択方法。
【請求項１０】
前記酸溶解性マグネシウム成分含有量を測定する工程は、前記炭酸カルシウム中の酸溶解性マグネシウム成分を飽和塩酸〜塩酸（1＋50）で溶解する工程を含むことを特徴とする、請求項８または９に記載の選択方法。
【請求項１１】
前記酸溶解性マグネシウム成分含有量を測定する工程はJIS R 5202の規定に従って測定することを特徴とする、請求項５〜１０のいずれかに記載の選択方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石膏硬化体の吸湿性予測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、火力発電所では、重油や石炭などの燃料を燃焼することによって、電気エネルギーを得ている。この際、燃料に含まれる「硫黄分（Ｓ分）」に起因してＳＯＸが発生してしまうため、脱硫のために炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）を利用した下記化学反応式で示される排煙脱硫を行っている。
ＳＯ２ ＋ ＣａＣＯ３ → ＣａＳＯ３ ＋ ＣＯ２    （１）
ＣａＳＯ３ ＋ １／２Ｏ２ → ＣａＳＯ４         （２）
ＳＯ３ ＋ ＣａＣＯ３ → ＣａＳＯ４ ＋ ＣＯ２    （３）
ＣａＳＯ４ ＋ ２Ｈ２Ｏ → ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ  （４）
【０００３】
これら一連の反応によって生じる二水石膏（排脱石膏、ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）は、石膏ボードなどの石膏硬化体の原料に用いられる。しかし、二水石膏には不純物として最も代表的にはマグネシウム成分が含まれており、このマグネシウム成分に起因して石膏硬化体が吸湿し、石膏ボード施工後の「垂れ下がり」や「たわみ」の原因となってしまうことが知られている。
【０００４】
従って、石膏ボード用原料として供給される二水石膏に対して、石膏ボード製造会社は以下の制限を設けている場合が多い。
即ち、製造した二水石膏に含まれるマグネシウム（Ｍｇ）成分の量が、例えば300 mg/kg以下でなければならない等と規定している場合があり、これを満たすため、二水石膏の原料である炭酸カルシウムに含まれるマグネシウム成分の量を一定値（たとえば2400 mg/kg）以下に規定することもある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、原料である炭酸カルシウムに含まれるマグネシウム成分量が、2400 mg/kg以下であっても、製造した二水石膏に含まれるマグネシウム成分の量が、必ずしも300 mg/kg以下にはならず、実際に二水石膏を製造してマグネシウムの量を測定しないと、その原料が使用可能かどうか、わからなかった。
また、二水石膏に含まれるマグネシウム成分の量が300 mg/kg以下であっても、マグネシウム成分量と製造した石膏硬化体の吸湿性との間には必ずしも相関関係はなく、二水石膏に含まれるマグネシウム成分量から製造物である石膏硬化体の吸湿性を予測することができないため、実際に石膏硬化体を製造して所定以下の吸湿性であるかを測定する必要があった。
【０００６】
そこで、本発明は、石膏硬化体の吸湿性予測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、二水石膏の原料として用いられる炭酸カルシウム中に酸溶解性マグネシウム成分と酸不溶解性マグネシウム成分とが存在し、二水石膏中に含まれる酸溶解性マグネシウムと製造物である石膏硬化体との間に相関関係があることを見出した。本発明者は、この知見に基づき、炭酸カルシウムまたは二水石膏に含まれる酸可能性マグネシウム成分から、石膏硬化体の吸湿性が予測できると考え、本発明の完成に至った。
【０００８】
即ち、本発明は下記の通りである。
（ｉ）所定の二水石膏を原料として製造された石膏硬化体の吸湿性を予測する予測方法であって、前記二水石膏の一部または全部を用いて酸溶解性マグネシウム成分含有量を測定する工程を含む予測方法。
【０００９】
（ｉｉ）所定の二水石膏を原料として製造された石膏硬化体の吸湿性を予測する予測方法であって、複数の二水石膏のそれぞれから一部または全部を採取する工程と、それぞれの採取した二水石膏のさらに一部または全部を用いて酸溶解性マグネシウム成分含有量を測定する工程と、それぞれの採取した二水石膏のさらに一部または全部を用いて石膏硬化体を製造し、製造した石膏硬化体の吸湿性を測定する工程と、前記酸溶解性マグネシウム成分含有量と前記吸湿性との相関を算定する工程と、所定の二水石膏から一部または全部を採取する工程と、採取した二水石膏のさらに一部または全部を用いて酸溶解性マグネシウム成分含有量を測定する工程と、算定した相関を用いて、測定した所定の二水石膏の酸溶解性マグネシウム成分含有量に対応する吸湿性を決定する工程とを含む予測方法。
【００１０】
（ｉｉｉ）前記酸溶解性マグネシウム成分含有量を測定する工程は、前記採取した二水石膏中の酸溶解性マグネシウム成分を飽和塩酸〜塩酸（1＋50）で溶解する工程を含むことを特徴とする、（ｉ）または（ｉｉ）に記載の予測方法。
【００１１】
（ｉｖ）前記酸溶解性マグネシウム成分含有量を測定する工程はJIS R 5202の規定に従って測定することを特徴とする、（ｉ）〜（ｉｉｉ）のいずれかに記載の予測方法。
【００１２】
（ｖ）二水石膏を原料として、所定以下の吸湿性を有する石膏硬化体を製造するための、前記二水石膏の選択方法であって、前記二水石膏の一部または全部を用いて酸溶解性マグネシウム成分含有量を測定する工程を含む選択方法。
【００１３】
（ｖｉ）二水石膏を原料として、所定以下の吸湿性を有する石膏硬化体を製造するための、前記二水石膏の選択方法であって、複数の二水石膏のそれぞれから一部または全部を採取する工程と、それぞれの採取した二水石膏のさらに一部または全部を用いて酸溶解性マグネシウム成分含有量を測定する工程と、それぞれの採取した二水石膏のさらに一部または全部を用いて石膏硬化体を製造し、製造した石膏硬化体の吸湿性を測定する工程と、前記酸溶解性マグネシウム成分含有量と前記吸湿性との相関を算定する工程と、算定した相関を用いて、所定の吸湿性に対応する酸溶解性マグネシウム成分含有量を決定する工程と、決定された含有量以下の酸溶解性マグネシウム成分含有量を有する二水石膏を、前記複数種類の二水石膏の内から同定する工程とを含む、（ｖ）に記載の選択方法。
【００１４】
（ｖｉｉ）前記酸溶解性マグネシウム成分含有量を測定する工程は、前記採取した二水石膏中の酸溶解性マグネシウム成分を飽和塩酸〜塩酸（1＋50）で溶解する工程を含むことを特徴とする、（ｖ）または（ｖｉ）に記載の選択方法。
【００１５】
（ｖｉｉｉ）炭酸カルシウムを原料として、所定の吸湿性を有する石膏硬化体を製造するための、前記炭酸カルシウムの選択方法であって、前記炭酸カルシウムの一部または全部を用いて酸溶解性マグネシウム成分含有量を測定する工程を含む選択方法。
【００１６】
（ｉｘ）炭酸カルシウムを原料として、所定以下の吸湿性を有する石膏硬化体を製造するための、前記炭酸カルシウムの選択方法であって、複数の炭酸カルシウムのそれぞれから一部を採取する工程と、前記採取した炭酸カルシウムの一部を用いて酸溶解性マグネシウム成分含有量を測定する工程と、前記採取した炭酸カルシウムの一部を用いて石膏硬化体を製造する工程と、前記製造した石膏硬化体の吸湿性を測定する工程と、前記酸溶解性マグネシウム成分含有量と前記吸湿性との相関を算定する工程と、前記算定した相関を用いて、前記所定の吸湿性に対応する酸溶解性マグネシウム成分含有量を決定する工程と、前記決定した所定の吸湿性に対応する酸溶解性マグネシウム成分含有量以下の、酸溶解性マグネシウム成分含有量を有する炭酸カルシウムを、前記複数の炭酸カルシウムの内から同定する工程とを含む、（ｖｉｉｉ）に記載の選択方法。
【００１７】
（ｘ）前記酸溶解性マグネシウム成分含有量を測定する工程は、前記採取した炭酸カルシウム中の酸溶解性マグネシウム成分を飽和塩酸〜塩酸（1＋50）で溶解する工程を含むことを特徴とする、（ｖｉｉｉ）または（ｉｘ）に記載の選択方法。
【００１８】
（ｘｉ）前記酸溶解性マグネシウム成分含有量を測定する工程はJIS R 5202の規定に従って測定することを特徴とする、（ｖ）〜（ｘ）のいずれかに記載の選択方法。
【００１９】
なお、本明細書中で「含有量」とは、対象物に含まれる単位重量当たりの元素の重量をいい、例えば、「炭酸カルシウムのマグネシウム成分含有量が300 mg/kgである」場合、炭酸カルシウム1 kgが含むマグネシウム元素の重量は300 mgであることを意味する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によって、石膏硬化体の吸湿性予測方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、上記知見に基づき完成した本発明の実施の形態を、実施例を挙げながら詳細に説明する。なお、本発明の目的、特徴、利点、および、そのアイデアは、本明細書の記載により、当業者には明らかであり、本明細書の記載から、当業者であれば容易に本発明を再現できる。以下に記載された発明の実施の形態及び具体的な実施例などは、本発明の好ましい実施態様を示すものであり、例示又は説明のために示されているのであって、本発明をそれらに限定するものではない。本明細書で開示されている本発明の意図並びに範囲内で、本明細書の記載に基づき、様々な改変並びに修飾ができることは、当業者にとって明らかである。
【００２２】
＝＝二水石膏から石膏硬化体を製造する際の、石膏硬化体の吸湿性予測方法＝＝
二水石膏から石膏硬化体を製造する際、以下のようにして、製造した石膏硬化体の吸湿性を予測することができる。
【００２３】
まず、産地や製造方法、組成などが異なる複数の二水石膏のそれぞれから一部を採取する。
【００２４】
採取した二水石膏の一部を用いて、それぞれの種類の二水石膏について酸溶解性マグネシウム成分含有量を測定する。
ここで、酸溶解性マグネシウム成分含有量とは、マグネシウム単体、および、マグネシウム含有化合物のうち、希釈塩酸や希釈硫酸程度の酸に対して溶解する化合物中のマグネシウム元素の重量の合計である。
【００２５】
酸溶解性マグネシウム成分含有量は、どのような方法で測定しても良いが、例えば、対象物を塩酸で溶解し、ろ過したろ液を、原子吸光法を用いて測定することが好ましい。ここで用いる塩酸の濃度は、特に限定されないが、飽和塩酸〜塩酸（1＋50）が好ましく、飽和塩酸〜塩酸（1＋20）がより好ましく、塩酸（1＋9）が最も好ましい。特に、JIS R 5202に従って測定することが最も好ましい。即ち、過塩素酸で処理した対象物を、塩酸（1＋1）で溶解した後、用いた塩酸（1＋1）の4倍の体積の温水を加えてかき混ぜた溶解液をろ過したろ液を、原子吸光光度計を用いて測定することが最も好ましい。
【００２６】
また、それぞれの種類について採取した二水石膏の一部を用いて、石膏硬化体を製造する。石膏硬化体の製造方法は特に限定されず、例えば、二水石膏、半水石膏、または、これらの混合物と、水とを、接触、混練、攪拌などの常法によって混ぜ合わせた後に、枠型に流し込むなどして成形し、乾燥することによって製造できる。ここで、ボード型の枠型を用いて成形すれば、石膏ボードを製造することができる。
用いる水の分量は、特に限定されないが、二水石膏に対して40〜80重量％が好ましく、50〜70％が特に好ましい。また、それぞれの種類の二水石膏に対して、同じ重量％となるように水の分量を設定することが、石膏硬化体の密度を揃える観点から好ましい。
【００２７】
次に、製造した石膏硬化体の吸湿性を測定する。ここで吸湿性とは、例えば石膏硬化体の経時的な、重量変化、寸法変化または強度変化などによって定めることができる。また、石膏硬化体が含有する水分量の経時的な変化をカールフィッシャー法などによって定めても良く、これらに限定されない。
【００２８】
このように測定した二水石膏の酸溶解性マグネシウム成分含有量と石膏硬化体の吸湿性との相関を算定し、この相関関係を基準として、検量線を作成する。
【００２９】
同様にして、石膏硬化体を製造したときの吸湿性を予測したい二水石膏を用い、その酸溶解性マグネシウム成分含有量を測定する。そして、作成した検量線を用いて、得られた酸溶解性マグネシウム成分含有量に対応する石膏硬化体の吸湿性が得られれば、その値が、その二水石膏を用いて製造した石膏硬化体の吸湿性の予測値となる。
【００３０】
＝＝二水石膏の選択方法と石膏硬化体の製造方法＝＝
二水石膏から石膏硬化体を製造する際、製造した石膏硬化体の吸湿性を所定値以下にするために、次のようにして材料の二水石膏を選択することができる。
「石膏硬化体の吸湿性予測方法」で記載したように、予め、酸溶解性マグネシウム成分含有量と製造された石膏硬化体の吸湿性とが既知の二水石膏を複数用い、検量線を作成する。この検量線を用い、製造した石膏硬化体の吸湿性が所定値以下になるような二水石膏の酸溶解性マグネシウム成分含有量を予測する。そして、選択する対象の二水石膏のなかで、この酸溶解性マグネシウム成分含有量を有する二水石膏を同定し、選択する。
【００３１】
選択した二水石膏を用いて、先の相関を算定するために石膏硬化体を製造した際と同一の方法で同一の石膏硬化体を作成すれば、所定以下の吸湿性を有する石膏硬化体を製造することができる。
【００３２】
上述の方法により製造した石膏硬化体の使用目的は、特に限定されないが、例えば、石膏硬化体として石膏ボードを製造し、建築用内外装材料として用いることが好ましい。
【００３３】
なお、吸湿性の所定値として、任意の値を定めることができるが、石膏硬化体のうち例えば石膏ボードが建築用材料として用いられることを踏まえれば、吸湿性は低い方が好ましい。
【００３４】
＝＝石膏硬化体の吸湿性予測方法  ＩＩ．＝＝
ここでは、炭酸カルシウムから石膏硬化体を製造する際の、製造した石膏硬化体の吸湿性予測方法を述べる。
【００３５】
実施例に示したように、炭酸カルシウムから石膏硬化体を製造する際の中間製造物である二水石膏の酸溶解性マグネシウム成分含有量と石膏硬化体の吸湿性には相関がある。一方、炭酸カルシウムから二水石膏を製造する際には、二水石膏スラリーを酸洗浄する方法が一定であれば、炭酸カルシウムに含まれる酸溶解性マグネシウム成分含有量に対する二水石膏に混入する酸溶解性マグネシウム成分含有量の割合は、ほぼ一定である。なぜなら、酸洗浄方法が一定であれば二水石膏スラリー中に含まれる酸溶解性マグネシウム成分量の二水石膏への持ち込みが一定であると考えられるからであり、実際にもそれは証明されている（実施例参照）。従って、炭酸カルシウムの酸溶解性マグネシウム成分含有量と石膏硬化体の吸湿性にも相関があると考えられる。
【００３６】
まず、材料の候補となる、産地や製造方法、組成などが異なる複数の炭酸カルシウムのそれぞれから一部を採取する。
【００３７】
採取した炭酸カルシウムの一部を用いて、それぞれの種類の炭酸カルシウムについて、酸溶解性マグネシウム成分含有量を測定する。
【００３８】
酸溶解性マグネシウム成分含有量は、どのような方法で測定しても良いが、例えば、対象物を塩酸で溶解し、ろ過したろ液を、原子吸光法を用いて測定することが好ましい。ここで用いる塩酸の濃度は、特に限定されないが、飽和塩酸〜塩酸（1＋50）が好ましく、飽和塩酸〜塩酸（1＋20）がより好ましく、塩酸（1＋9）が最も好ましい。特に、JIS R 5202に従って測定することが最も好ましい。即ち、過塩素酸で処理した対象物を、塩酸（1＋1）で溶解した後、用いた塩酸（1＋1）の4倍の体積の温水を加えてかき混ぜた溶解液をろ過したろ液を、原子吸光光度計を用いて測定することが最も好ましい。
【００３９】
また、それぞれの種類について採取した炭酸カルシウムの一部を用いて、石膏硬化体を製造する。石膏硬化体の製造方法は特に限定されない。
例えば、まず、炭酸カルシウムを、酸素および水存在下でＳＯＸと反応させ二水石膏スラリーとし、二水石膏スラリーを酸洗浄することによって二水石膏を製造する。ここでＳＯＸとは、硫黄酸化物の総称であり、一酸化硫黄（ＳＯ）、二酸化硫黄（亜硫酸ガス、ＳＯ２）、三酸化硫黄（ＳＯ３）、一酸化二硫黄（Ｓ２Ｏ）、三酸化二硫黄（Ｓ２Ｏ３）、七酸化二硫黄（Ｓ２Ｏ７）等、および、これらの混合物を含む。炭酸カルシウムとＳＯＸを、酸素および水存在下で反応させ二水石膏スラリーとする方法は特に限定されず、例えば、接触、混練、攪拌などの常法を用いることができる。製造した二水石膏スラリーを、酸洗浄する方法も特に限定されず、例えば、酸または酸水溶液の通水、噴霧などの常法で行うことができる。
次に、この二水石膏を、水と、接触、混練、攪拌などの常法によって混ぜ合わせた後に、枠型に流し込むなどして成形し、乾燥することによって石膏硬化体を製造できる。ここで、ボード型の枠型を用いて成形すれば、石膏ボードを製造することができる。
用いる水の分量は、特に限定されないが、二水石膏に対して40〜80重量％が好ましく、50〜70％が特に好ましい。また、それぞれの種類の二水石膏に対して、同じ重量％となるように水の分量を設定することが、石膏硬化体の密度を揃える観点から好ましい。
【００４０】
次に、製造した石膏硬化体の吸湿性を測定する。ここで吸湿性とは、例えば石膏硬化体の経時的な、重量変化、寸法変化または強度変化などによって定めることができる。また、石膏硬化体が含有する水分量の経時的な変化をカールフィッシャー法などによって定めても良く、これらに限定されない。
【００４１】
このように測定した炭酸カルシウムの酸溶解性マグネシウム成分含有量と、石膏硬化体の吸湿性との、相関を算定し、この相関関係を基準として、検量線を作成する。
【００４２】
同様にして、石膏硬化体を製造したときの吸湿性を予測したい炭酸カルシウムを用い、その酸溶解性マグネシウム成分含有量を測定する。そして、作成した検量線を用いて、得られた酸溶解性マグネシウム成分含有量に対応する石膏硬化体の吸湿性が得られれば、その値が、その炭酸カルシウムを用いて製造した石膏硬化体の吸湿性の予測値となる。
【００４３】
＝＝炭酸カルシウムの選択方法と石膏硬化体の製造方法＝＝
炭酸カルシウムから石膏硬化体を製造する際、製造した石膏硬化体の吸湿性を所定値以下にするために、次のようにして材料の炭酸カルシウムを選択することができる。
「石膏硬化体の吸湿性予測方法  ＩＩ．」で記載したように、予め、酸溶解性マグネシウム成分含有量と製造された石膏硬化体の吸湿性とが既知の炭酸カルシウムを複数用い、検量線を作成する。この検量線を用い、製造した石膏硬化体の吸湿性が所定値以下になるような炭酸カルシウムの酸溶解性マグネシウム成分含有量を予測する。そして、選択する対象の炭酸カルシウムのなかで、この酸溶解性マグネシウム成分含有量を有する炭酸カルシウムを同定し、選択する。
【００４４】
選択した炭酸カルシウムを用いて、先の相関を算定するために石膏硬化体を製造した際と同一の方法で同一の石膏硬化体を作成すれば、所定以下の吸湿性を有する石膏硬化体を製造することができる。
【００４５】
上述の方法により製造した石膏硬化体の使用目的は、特に限定されないが、例えば、石膏硬化体として石膏ボードを製造し、建築用内外装材料として用いることが好ましい。
【００４６】
なお、所定の吸湿性として任意の吸湿性を定めることができるが、石膏硬化体のうち例えば石膏ボードが建築用材料として用いられることを踏まえれば、吸湿性は低い方が好ましい。
【実施例】
【００４７】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲は下記の実施例に限定されることはない。
【００４８】
実施例１〜４では、二水石膏中に含まれる酸溶解性マグネシウム成分量と製造物である石膏硬化体との間に相関関係があることを示す。即ち、二水石膏が有する酸溶解性マグネシウム成分含有量が減少すると、吸湿性が小さいのみならず、吸湿に伴う強度劣化を起こしにくいことを実験的に示す。
【００４９】
[実施例１] 二水石膏中のマグネシウム成分量の測定
産地や製造方法が異なる４種類の二水石膏Ａ〜Ｄについて、一部を採取し、二水石膏Ａ〜Ｄが有する酸溶解性マグネシウム成分含有量を測定した。あわせて、二水石膏Ａ〜Ｄが含む全マグネシウム成分含有量、即ち、二水石膏が含むマグネシウム単体とマグネシウム含有化合物中のマグネシウムとの重量の合計も測定した。
【００５０】
なお、酸溶解性マグネシウム成分含有量の測定は、JIS R 5202ポルトランドセメントの化学分析方法を適用して行い、全マグネシウム成分含有量の測定は、JIS M 8850石灰石分析方法を適用し行った。具体的な測定方法は、下記の通りである。
【００５１】
（ｉ）酸溶解性マグネシウム成分含有量の測定
二水石膏約1.0 gを量りとり（実際に用いる量をｍ gとする）、乾燥したビーカーに入れた。60％過塩素酸10 mLを加え、ガラス棒でかき混ぜて溶解した。
【００５２】
砂浴上で加熱し、内容物がはね飛ばないように注意して水分を蒸発させ、過塩素酸の白煙が出始めたら時計皿でふたをして、ビーカーの底を少し砂にうずめるようにして、更に、5分加熱を続けた。砂浴の温度は、砂の中ほどに温度計を差し込んで、約180 ℃を示す程度に調節した。
【００５３】
ビーカーを砂浴から降ろして放冷した後、時計皿を少量の水で洗って付着した試料を回収し、時計皿は取り除いた。塩酸（1＋1）5 mL及び温水約20 mLを加えてかき混ぜ、ゼリー状の大きな塊をつぶしたうえで、ろ紙（5種B）を用いてろ過し、温水で10〜12回洗浄した。ろ液はビーカーに受け、室温まで冷却した後、全量フラスコ250 mLに洗い移し、標線まで水を加えて内容液が均一になるまで振り混ぜた。この溶液を試料溶液とし、酸溶解性マグネシウム成分含有量の定量に用いた（試料溶液Ｅとする）。
【００５４】
試料溶液Ｅから一定量（ｖ mL）を全量フラスコ100 mLに分取し、水を標線まで加えて振り混ぜ、希釈試料溶液とした。分取量は、酸溶解性マグネシウム成分含有率に応じて適宜変更した。
波長285.2 nmにおける希釈試料溶液の吸光度を、原子吸光分析装置のマグネシウム用光源ランプを用いて測定した。
【００５５】
別途検量線を作成し、希釈試料溶液の吸光度を、二水石膏が含む酸溶解性マグネシウム成分含有量へと変換した。
【００５６】
検量線を作成するために用いた標準酸化マグネシウム溶液は、マグネシウム（99.9％以上）0.603 gを正確に量りとり、塩酸（1＋1）約10 mLを加えて溶かした後、全量フラスコ1000 mLに移し標線まで水を加えて振り混ぜることによって調製した。
この標準酸化マグネシウム溶液を水で20倍に薄め、その0〜10.0 mL（酸化マグネシウムとして0〜0.5 mg）を100 mLの全量フラスコに段階的に取り、過塩素酸（1＋500）を標線まで加えて振り混ぜた。原子吸光分析装置のマグネシウム用光源ランプを用いて、波長285.2 nmにおける標準酸化マグネシウム溶液のそれぞれ濃度の吸光度を測定し、検量線を作成した。
【００５７】
この検量線から、最初に採取した二水石膏試料中の酸溶解性マグネシウム成分の量を求め、次の式によって算出した。
Ｆ＝（ｃ x 10-3/ｍ） x （250/ｖ） x 100
式中、Ｆは二水石膏が含む酸溶解性マグネシウム成分含有量（重量％）であり、ｃは希釈試料溶液中の酸溶解性マグネシウム成分含有量（mg/100 mL）である。
【００５８】
（ｉｉ）全マグネシウム成分含有量の測定
まず、二水石膏約1.0 gをはかりとり（実際に用いる量をＷ gとする）、ビーカーに入れた。少量の水を加えてスラリー状とし、時計皿で覆って塩酸（1＋1）5 mLをビーカーの縁から徐々に加えた。激しい反応が終わったら、時計皿を少量の水で洗って付着した試料を回収し、時計皿は取り除いた。
【００５９】
過塩素酸5 mLを加え、砂浴上で加熱し、過塩素酸の濃い白煙が出始めたら再び時計皿で覆い、引き続き10分間加熱した。砂浴の温度は、砂の中ほどに温度計を差し込んで、約180 ℃を示す程度に調節した。
少し放冷した後、塩酸（1＋1）5 mL及び温水約50 mLを加えて振り混ぜ、不溶解物がほぼ沈降したら、直ちにろ紙（5種B）でこし分け、熱塩酸（1＋100）で数回洗浄し、更に熱水で十分に洗浄した。ろ液及び洗液はビーカーに受け、保存した（ろ液Ａとする）。
【００６０】
不溶解物を、ろ紙と共に白金るつぼ（30番）に入れて乾燥し、徐々に加熱して炎の出ないようにろ紙を灰化した後、1050±50℃で1時間強熱し、デシケータ中で放冷後質量をはかり、恒量となるまで強熱を繰り返した。
【００６１】
不溶解物を2,3滴の過塩素酸で湿し、ふっ化水素酸5 mLを加え、砂浴上で加熱して蒸発乾固した。さらに、1050±50℃で10分間強熱した。残留物の付着している白金るつぼに、無水炭酸ナトリウム及びほう酸を3：1の重量比で混合した混合融剤2 gを加え、ふたをして初めは低温で加熱し、次第に温度を上げて融解した。
【００６２】
放冷後、白金るつぼをビーカーに入れ、熱水を加えて加熱し、融成物を溶解した後、時計皿で覆って塩酸（1＋1）5〜7 mLを徐々に加えた。白金るつぼ及びふたを水洗して取り出し、煮沸して二酸化炭素を追い出した。冷却した後、先で保存したろ液Ａに加え、両液を合わせた。
【００６３】
この溶液を250 mLの全量フラスコに移し入れ、水で標線まで薄め、試料溶液とし、全マグネシウム成分含有量の定量に用いた（試料溶液Ｂとする）。
【００６４】
次に、試料溶液Ｂから一定量（Ｖ mL）を分取して、100 mL全量フラスコに移し入れた。さらに、マトリックス溶液−IIの一定量を加え、塩酸（1＋100）で標線まで薄め、希釈試料溶液とした。なお、ここで用いる試料溶液Ｂ及びマトリックス溶液−IIの分量は、試料溶液が含む全マグネシウム成分含有量に応じて、JIS M 8850の規定に従い適宜変更した。
【００６５】
マトリックス溶液−IIの調製法は、次の様に調製した。まず、無水炭酸ナトリウム及びほう酸を3：1の重量比で混合した混合融剤10 g、及び、炭酸カルシウム5.00 gをビーカーに加えた。少量の水を加え、時計皿で覆って塩酸（1＋1）45 mLをビーカーの縁から徐々に加えて分解し、煮沸して二酸化炭素を追い出した。冷却した後、時計皿を水で洗って付着した試料を回収し、時計皿は取り除いた。250 mLの全量フラスコに移し、水で標線まで薄めた。本溶液 150 mLを分取して、さらに250 mLの全量フラスコに移し入れた。塩酸1＋2）5 mLを加えて、水で標線まで薄め、マトリックス溶液−IIとした。
【００６６】
このように調製した希釈試料溶液を、空気−アセチレンフレーム中に噴霧し、原子吸光光度計を用いて波長285.2 nmにおける吸光度を測定した。
【００６７】
別途検量線を作成し、希釈試料溶液の吸光度を、二水石膏が含む全マグネシウム成分含有量へと変換した。
【００６８】
検量線を作成するために用いた標準酸化マグネシウム溶液は、マグネシウム（99.9％以上）0.302 gをはかりとってビーカーに移し入れ、時計皿で覆い、塩酸（1＋1）10 mLを徐々に加えて分解した後、500 mLの全量フラスコに移して水で標線まで薄めることによって調製した。
この標準酸化マグネシウム溶液を水で20倍に薄め、その0〜10.0 mL（酸化マグネシウムとして0〜0.5 mg）を100 mLの全量フラスコに段階的に取り、マトリックス溶液−II 20 mLをそれぞれに加え、塩酸（1＋100）で標線まで薄めた。原子吸光光度計を用いて、空気−アセチレンフレーム中に噴霧し、波長285.2 nmにおける吸光度を測定し、得た吸光度と酸化マグネシウム濃度との関係線を作成して検量線とした。
【００６９】
この検量線から、二水石膏が含む全マグネシウム成分含有量を、次の式によって算出した。
Ｄ＝（Ｃ x 10-3/Ｗ） x （250/Ｖ）x 100
式中、Ｄは二水石膏が含む全マグネシウム成分含有量（重量％）であり、Ｃは希釈試料溶液中の全マグネシウム成分含有量（mg/100 mL）である。
【００７０】
（ｉ）及び（ｉｉ）の方法により測定して得た、二水石膏Ａ〜Ｄの酸溶解性マグネシウム成分含有量及び全マグネシウム成分含有量を、表１に示す。
【００７１】
【表１】
0004445990.tif 000002
【００７２】
[実施例２] 石膏ボードの製造
二水石膏Ａ〜Ｄの一部を用いて、次の方法によって石膏ボードを製造した。
【００７３】
まず、加熱乾燥機を用いて、二水石膏を120℃で48時間加熱乾燥し、半水石膏とした。粉末Ｘ線回折（5°≦２θ≦70°）により、二水石膏が残っていないことを確認した。生成した半水石膏を、バットに薄く広げて刻みを入れ、室内で３日間養生した。
このようにして得られた半水石膏1.00 kgに、0.65 kgの水（混水量65重量％）を加えた後、ホバートミキサ（回転速度：139 rpm）を用いて20秒間混練し、石膏スラリーを得た。なお、水を加える前に、二水石膏を一度完全に半水石膏にすることによって、二水石膏Ａ〜Ｄを用いた各スラリーにおける混水量を同一とした。
【００７４】
得られたスラリーを、40 mm（厚） x 40 mm（幅） x 160 mm（長さ）の型枠に流し込み、半硬化後に上削りし、さらに４時間後に脱型した。脱型後、40℃で恒量となるまで通風乾燥した。
このようにして、二水石膏Ａ〜Ｄのそれぞれについて、石膏ボード供試体を９本ずつ作成した。
【００７５】
[実施例３] 石膏ボードの加湿養生における重量変化測定
実施例２において作成した石膏ボード供試体を、20℃、湿度90％の条件下で加湿養生し、養生時間の経過に伴う供試体の重量の変化を測定した。使用した二水石膏Ａ〜Ｄの種類毎に３本の供試体を加湿養生に付し（合計１２本を加湿養生し）、３本の測定値の平均を用いて、加湿養生前の供試体に対する重量変化率を求めた。結果を表２及び図１に示す。
【００７６】
【表２】
0004445990.tif 000003
【００７７】
特に図１から明白なように、原料である二水石膏が有する酸溶解性マグネシウム成分含有量と、石膏ボード供試体の重量変化率、即ち、吸湿性との間には、二水石膏が有する酸溶解性マグネシウム成分含有量が減少すると、石膏ボード供試体の重量変化率も減少するというように、相関関係がみられた。
従って、これらの結果から、二水石膏が有する酸溶解性マグネシウム成分含有量と、石膏ボード供試体の吸湿性との相関を求めることができる。
【００７８】
この求めた相関関係を用い、所定以下の吸湿性を有する石膏ボードを製造することが可能である。
例えば、所定以下の吸湿性として、20℃、湿度90％の条件下で加湿養生した際に、養生時間が120時間にて重量変化率が0.14％以下となる石膏ボードを作成したい場合には、酸溶解性マグネシウム成分含有量が109 mg/kg以下の二水石膏である、二水石膏Ａ、Ｂ、Ｃ、または、これらの混合物を原料として用い、混水量65％の水を加えて、混練し養生することによって、必ず目的とする吸湿性を有する石膏ボードを作成することができる。
【００７９】
このように、二水石膏中の酸溶解性マグネシウム成分含有量に着目した本方法は、原料である二水石膏が含むマグネシウム成分含有量を測定するのみで、製造した石膏ボードの吸湿性を測定することなく、石膏ボードの吸湿性を予測できる非常に簡便な方法である。
【００８０】
なお、二水石膏が有する全マグネシウム成分含有量と、石膏ボード供試体の重量変化率との間には、例えば、全マグネシウム成分含有量が181 mg/kgである二水石膏Ｂ由来の石膏ボードよりも、約2.4倍もの全マグネシウム成分含有量が428 mg/kgを有する二水石膏Ｃ由来の石膏ボードの方が、低い吸湿性を有するなど、絶対的な相関関係は成り立たなかった。
【００８１】
[実施例４] 石膏ボードの圧縮強度測定
実施例２で作成した、二水石膏Ａ〜Ｄの種類毎に６本の石膏ボード供試体を用い、圧縮強度を測定した。
二水石膏Ａ〜Ｄの種類毎に３本の供試体を使用して、供試体作成直後の圧縮強度（乾燥時圧縮強度、p0）を測定し、さらに、残りの３本を用いて、実施例３の加湿養生を7日間行った後の圧縮強度（湿時圧縮強度、p）を測定した。測定方法は、JIS R 5201セメントの物理試験方法に従った。各３本の測定値について平均を求め、乾燥時圧縮強度に対する湿時圧縮強度（p／p0）を算出した。結果を表３に示す。
【００８２】
【表３】
0004445990.tif 000004
【００８３】
表３のp／p0値から、経時変化時の強度劣化と関連があるのは、全マグネシウム成分含有量ではなく、酸溶解性マグネシウムの成分含有量であることが確認された。
従って、原料である二水石膏の酸溶解性マグネシウム含有量が少ないほど、吸湿性が小さいのみならず、吸湿に伴う強度劣化を起こしにくい石膏ボードを製造できる、極めて優れた原料であることが明らかになった。
【００８４】
[実施例５] 二水石膏の製造
実施例５では、炭酸カルシウムから二水石膏を製造する際に、二水石膏スラリーを酸洗浄する方法が一定であれば、炭酸カルシウムに含まれる酸溶解性マグネシウム成分含有量に対する二水石膏に混入する酸溶解性マグネシウム成分含有量の割合は、ほぼ一定であること、つまり、二水石膏スラリー中に含まれる酸溶解性マグネシウム成分量が二水石膏へと移行する割合はほぼ一定であることを実験的に示す。
【００８５】
３箇所の火力発電所Ｅ〜Ｇ施設にて、酸溶解性マグネシウム成分含有量及び全マグネシウム成分含有量がそれぞれ異なる炭酸カルシウムを原料として、二水石膏を製造した。この製造方法を、図２を用いて概略的に説明する。
【００８６】
炭酸カルシウムサイロ１に貯蔵された炭酸カルシウムを、バルブ２で供給量を調節しながら炭酸カルシウムスラリータンク３に供給し、水を加え攪拌することによって、炭酸カルシウムスラリーを調製した。調製した炭酸カルシウムスラリーを、炭酸カルシウムスラリーポンプ４によって、排煙脱硫装置５内に複数設けられたスプレヘッダ６へと導き、シャワーリングした。
【００８７】
一方、火力発電所の燃焼装置から発生したＳＯＸを含む排ガスを、排ガス導入口７から排煙脱硫装置５に導いた。ここで、排ガスに含まれるＳＯＸと、スプレヘッダ６からシャワーリングされた炭酸カルシウムとを接触させ、気液反応によって、ＳＯＸを亜硫酸カルシウム（ＣａＳＯ３）と硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４）とを含む二水石膏スラリーへと変換した。生成した二水石膏スラリーは排煙脱硫装置５の下部に自然落下させ、ＳＯＸが除去された排ガスは煙突８から排出させた。
【００８８】
二水石膏スラリーは未反応の炭酸カルシウムも含むため、一部は循環ポンプ９を用いてスプレヘッダ６へ循環させ、再び排ガスと気液反応させた。
【００８９】
残りの二水石膏スラリーは、第１のスラリーポンプ１０を用いて、酸洗浄タンク１１へと導入した。導入された二水石膏スラリーを攪拌しながら、酸洗浄タンク１１にエアーを供給して、亜硫酸カルシウムを硫酸カルシウムへと酸化した。なお、生成した硫酸カルシウムは、二水石膏スラリー中の水との反応を経て、二水石膏へと変換した。さらに、酸洗浄タンク１１に硫酸タンク１２から硫酸を供給して、二水石膏スラリーに残留する炭酸カルシウムも、二水石膏へと変換した。
【００９０】
このようにして製造した二水石膏を、第２のスラリーポンプ１３を用いてpH調整タンク１４へと導入し、水酸化ナトリウムタンク１５から供給される水酸化ナトリウム水溶液を加えて、pHを中性にした。
【００９１】
中性化した二水石膏を、ベルトコンベア１６を用いて脱水機１７に運んだ。この脱水機１７に運ぶベルトコンベア１６上で、二水石膏に通水し、硫酸ナトリウムや硫酸マグネシウムが溶解している付着水を洗浄除去した。
通水洗浄された二水石膏を、脱水機１７で脱水し、目的とする二水石膏を製造した。
【００９２】
このようにして製造した二水石膏中が有する全マグネシウム成分含有量（残存量）と、原料として用いた炭酸カルシウムが有する酸溶解性マグネシウム成分含有量及び全マグネシウム成分含有量とを測定した。測定方法は、実施例１ 二水石膏中のマグネシウム成分量の測定に記載した、（ｉ）及び（ｉｉ）の方法に従った。結果を表４に示す。
【００９３】
【表４】
0004445990.tif 000005
【００９４】
炭酸カルシウム中の、全マグネシウム成分含有量の測定値と酸溶解性マグネシウム成分含有量の測定値との差は、炭酸カルシウムに存在する酸不溶解性マグネシウム成分に由来すると考えられる（表では「酸不溶解性」と記した）。この炭酸カルシウムに含まれる酸不溶解性マグネシウム成分は、本実施例に記した二水石膏の製造方法において製造経路から除去される段階はないことから、全量が二水石膏に移行すると考えられる。
【００９５】
この場合、原料である炭酸カルシウムが含む酸不溶解性マグネシウム成分を由来とする、二水石膏中のマグネシウム成分含有量は、次式（５）で計算できる。
炭酸カルシウムが含む酸不溶解性マグネシウム成分由来の二水石膏中のマグネシウム成分含有量（mg/kg）
＝ 炭酸カルシウム中の酸不溶解性マグネシウム成分含有量（mg/kg） x 炭酸カルシウムの分子量 / 二水石膏の分子量
＝ 炭酸カルシウム中の酸不溶解性マグネシウム成分含有量（mg/kg） x 0.58  （５）
【００９６】
この（５）式を用いて、炭酸カルシウムが含む酸不溶解性マグネシウム成分を由来とする二水石膏中のマグネシウム成分含有量を求めた。この値を表４の、二水石膏の酸不溶解性マグネシウム含有量として記載した。
【００９７】
よって、二水石膏の全マグネシウム成分含有量から上記二水石膏の酸不溶解性マグネシウム含有量を引いた値が、炭酸カルシウムが含む酸溶解性マグネシウム成分を由来とする二水石膏中のマグネシウム成分含有量を表す。
この結果、いずれの火力発電所における、酸溶解性マグネシウム成分含有量及び全マグネシウム成分含有量がそれぞれ異なるいずれの炭酸カルシウムを原料した場合においても、炭酸カルシウムに含まれる酸溶解性マグネシウム成分含有量に対する二水石膏に混入する酸溶解性マグネシウム成分含有量の割合（表では「移行割合」と記した）は、10〜11％とほぼ一定となり、炭酸カルシウムから二水石膏を製造する際に、二水石膏スラリーを酸洗浄する方法が一定であれば、炭酸カルシウムに含まれる酸溶解性マグネシウム成分含有量に対する二水石膏に混入する酸溶解性マグネシウム成分含有量の割合は、ほぼ一定となることが示された。
【００９８】
従って、炭酸カルシウムの酸溶解性マグネシウム成分含有量と二水石膏に移行する酸溶解性マグネシウム成分含有量との間に相関関係が存在し、かつ、実施例１〜４で実証したように二水石膏中の酸溶解性マグネシウム成分含有量と製造物である石膏硬化体の吸湿性との間にも相関関係があることから、炭酸カルシウム中の酸溶解性マグネシウム成分含有量を測定するのみで、最終製造物である石膏ボードの吸湿性を測定することなく、石膏ボードの吸湿性を予測し、目的とする吸湿性を有する石膏ボードを作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の一実施における石膏ボードの重量変化率を示す図である。
【図２】本発明の一実施における二水石膏製造形態の全体像を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１００】
１  炭酸カルシウムサイロ
２  バルブ
３  炭酸カルシウムスラリータンク
４  炭酸カルシウムスラリーポンプ
５  排煙脱硫装置
６  スプレヘッダ
７  排ガス導入口
８  煙突
９  循環ポンプ
１０  第１のスラリーポンプ
１１  酸洗浄タンク
１２  硫酸タンク
１３  第２のスラリーポンプ
１４  pH調整タンク
１５  水酸化ナトリウムタンク
１６  ベルトコンベア
１７  脱水機
【図１】
0004445990.tif 000006
【図２】
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