(57)【要約】スルホン化メラミン重縮合物またはその塩とポリビニルアルコールを含む石膏スラリーの流動性と硬化性を上昇させるための水性処方は、石膏壁板に撥水性を付与するために使用する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
スルホン化メラミン重縮合物またはその塩とポリビニルアルコールを含む石膏スラリーの流動性と硬化性を上昇させるための水性処方。
【請求項２】
前記スルホン化メラミン重縮合物が陰イオン性である請求項１記載の処方。
【請求項３】
前記ポリビニルアルコールがある等級の部分または完全加水分解ポリ酢酸ビニルを含む請求項１記載の処方。
【請求項４】
前記ポリビニルアルコールが少なくとも８０％の加水分解ポリ酢酸ビニルを含む請求項３記載の処方。
【請求項５】
石膏スラリーの流動性と硬化性を上昇させるためおよびそれに対して撥水性を付与するためのワックスエマルジョン処方にして、
ａ）スルホン化メラミン重縮合物またはその塩；
ｂ）ポリビニルアルコール；および
ｃ）炭化水素ワックス
を含む処方。
【請求項６】
前記スルホン化メラミン重縮合物が陰イオン性である請求項６記載の処方。
【請求項８】
前記ポリビニルアルコールがある等級の部分または完全加水分解ポリ酢酸ビニルを含む請求項６記載の処方。
【請求項９】
前記ポリビニルアルコールが少なくとも８０％の加水分解ポリ酢酸ビニルを含む請求項８記載の処方。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石膏スラリー類特に石膏壁板の製造に使用する石膏スラリー類に所望の物理的性質を付与するための処方類に関する。
【背景技術】
【０００２】
石膏基剤材料類の製造では、最初に、水と半水硫酸カルシウムのスラリーを調製することを必要とする。この混合物を水和させ、すなわちより堅い硫酸カルシウム２水和物に硬化させ、次いで従来の方法により乾燥させることにより過剰の水を除去する。壁板パネルのような石膏製品は、壁板の外表面を形成する紙ライナーの間にはさんだ硬い石膏コアを含む。壁板パネルに関連する問題のひとつは、吸湿性石膏コアによる水分すなわち湿分の吸収に関連している。このような湿分吸収は、壁板の脆弱化につながる。この湿分吸収問題を解明するため、先行技術は石膏スラリーにワックスまたはアスファルト化合物類を添加し前記板の石膏コアに疎水性を付与することを教示している。しかし、ワックス化合物類は、水性の石膏スラリーに容易に分散しない。この問題を解明するため、米国特許第５，４３７，７２２号のような先行技術は、スラリー中で乳化剤として作用する添加物を含ませることを教示している。公知の添加物のひとつは、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）である。
【０００３】
ポリビニルアルコールは、壁板の機械的強度を増加させるために石膏スラリーに添加する。ポリビニルアルコールは、壁板が硬化する間に、被覆された石膏粒子が２水和物から半水状態に戻らないように石膏結晶類／粒子類を被覆する。しかし、石膏スラリーに及ぼすＰＶＡのこの同じ効果がまた、スラリーの粘度を上昇させる（すなわり、流動性を低下させる）という望ましくない副作用を有している。
ポリビニルアルコールを添加することが石膏スラリーの粘稠化を起こすことがわかる。このような場合、前記スラリーは余りに粘稠になりすぎ、容易に塗布できなくなる。壁板またはパネルの製造において、こうした石膏スラリーの流動性低下によりさまざまな問題が生じることがわかるであろう。第一に、紙表面にスラリーを塗布するのが難しいために、製造工程に必要な製造時間に深刻な影響が生じる。さらに、スラリーが粘稠になることで、下記で説明するように製造工程において壁板中にブリスター類が形成されてしまう。壁板中のさらに望ましくない欠陥として、前記板の硬化石膏コアから紙ライナーが分離することが挙げられる。これは、スラリーと紙の結合形成が可能となるだけの十分な時間に塗布したり乾燥させたりできなくなってしまうことから生じる。結合が脆弱であると、紙ライナーがコアから持ち上がり分離してしまい、製造の遅延と収入の損失を起こす。
【０００４】
ＰＶＡの使用を避けるかまたは水または分散剤を石膏スラリーに添加してスラリーの流動性を増加させることによって上記の問題を解決しようと試みられてきた。しかし、これらの代替案はいずれもある問題と関連している。第１に、ＰＶＡ成分の除去は、最終製品の強度を低下させる。水量を増加して添加することは、流動性はよくなるが壁板コアを形成する石膏スラリーを硬化させるために必要な（従来の公知のドライヤーによるような）乾燥時間を増加させる。このことは、当然、製造コストの上昇につながる。また、乾燥時間が長くなると機械的強度が低下した製品ができることがわかっている。乾燥時間が長くなると強度の高い硫酸カルシウム２水和物の形成が妨害されるという知見による。乾燥時間が短いと強度の高い化合物が形成され、従って、強度の高い壁板ができる。
【０００５】
別の代替案として、ＰＶＡ含有石膏スラリーに添加するためにさまざまな分散剤類が提案されている。最も頻繁に使用されている分散剤類のうちのふたつは、パルプおよび紙業界の副産物としてよく得られるリグノスルホネートとスルホン化ナフタレンホルムアルデヒド縮合物であるが、これらの分散剤類の添加に関連していくつか問題がある。第１に、ナフタレン化合物類は一般に、ポリビニルアルコール存在下において一般に架橋反応を起こし、したがって、スラリーの粘稠化と流動性の低下をもたらす。粘度の高いスラリーでは、硬化製品内部に空洞が形成される傾向がある。この空洞は、（スラリーを乾燥させるための）加熱によりスラリーから水をトラップし、これらの空洞内部からの水が蒸気に変化する。これらの蒸気ポケットは板表面上のブリスター類につながる。さらに、上記の空洞は、また、気泡の形状で空気をトラップすることもある。このような気泡は、壁板の機械的強度を低下させる。
リグノスルホネートの添加はスラリー混合物の流動性を改善する一方でしばしば、スラリーの硬化に必要な時間が延長する結果となる。この時間延長は製造コストを極めて押し上げる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、先行技術における上記の問題点を克服することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、第１に、スルホン化メラミン重縮合物またはその塩とポリビニルアルコールを含む石膏スラリーの流動性と硬化性を上昇させるための水性処方を提供する。
【０００８】
本発明は、さらに、石膏スラリーの流動性と硬化性を上昇させるためおよび撥水性を付与するためのワックスエマルジョン処方を提供し、これは、
ａ）スルホン化メラミン重縮合物またはその塩；
ｂ）ポリビニルアルコール；および
ｃ）炭化水素ワックス
を含む。
【０００９】
本発明は、さらに、石膏壁板に撥水性を付与するための水基剤エマルジョン処方を提供し、これは、
ａ）スルホン化メラミン重縮合物またはその塩；
ｂ）ポリビニルアルコール；および
ｃ）炭化水素ワックス
を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、広義において、石膏スラリーに対して所望の流動性と硬化性を付与するためポリビニルアルコール、スルホン化メラミン重縮合物（ＳＭＰ）および炭化水素ワックスの処方を含む石膏スラリーを提供する。ＳＭＰを添加すると、ＰＶＡ存在下において石膏スラリーに対して流動性を付与することがわかった。この所望の特性は、ＳＭＰのアルデヒド官能基類とポリビニルアルコールの水酸基類が架橋した結果であると考えられている。
前記ポリビニルアルコールには、あらゆる等級の部分および／または完全加水分解ポリ酢酸ビニルを含む。好適な態様において、前記ポリビニルアルコールは、エマルジョン系への添加時点において少なくとも８０％の加水分解ポリ酢酸ビニルを含む。前記酢酸の加水分解は、処方にアルコール組成物を混合後も継続することもできる。前記ポリビニルアルコールは、最終石膏製品に優れた撥水性を付与する一方、石膏スラリーにエマルジョン安定性ならびに上昇させた安定性を与える。ポリビニルアルコールとワックスとＳＭＰの配合物を併用することで、上記に述べたような撥水性と他の利点を付与し、それらは、いずれかひとつの成分を単独使用した時よりも有意に優れている。
【００１１】
本発明の前記スルホン化メラミン重縮合物類（ＳＭＰ）は、重縮合化学反応によって製造された陰イオン性高分子性分散剤類である。本発明の好適なＳＭＰの一般式は、図１に示した。広範囲のさまざまなスルホン化メラミン重縮合物類が本処方に利用できることがわかる。適切なスルホン化メラミン重縮合物類の例には、全て米国ＳＫＷ化学社で製造されたブランド名Ｍｅｌｍｅｎｔ  Ｆ１０（登録商標）、Ｍｅｌｍｅｎｔ  Ｆ１５（登録商標），Ｍｅｌｍｅｎｔ  Ｆ１５Ｇ（登録商標）、Ｍｅｌｍｅｎｔ  Ｆ１７Ｇ（登録商標）、Ｍｅｌｍｅｎｔ  Ｆ２４５（登録商標）；およびカナダ、Ｈａｎｄｙ化学製造のＭｅｌａｄｙｎｅ（商標）があるが、他にも利用可能である。ＳＭＰ成分は、水と混合して溶液を形成させることが必要な粉末形状または前混合形状のいずれかで入手できる。当該技術で公知であるように、前記ＳＭＰ製品類は、Ｍｅｌａｄｙｎｅ（商標）のような塩類、またはポリスルホン酸メラミンのナトリウム塩であるメラミンスルホネートを含んでいてもよい。
【００１２】
炭化水素ワックス成分は、アスファルト、パラフィンワックス、モンタンワックス、カルナバワックス、ポリエチレンワックス、合成エステルワックス類、酸ワックス類およびマレイン酸化炭化水素類およびその組み合わせ類を含む公知の乳化炭化水素ワックスを含む。Ｎｏｒｊｏｈｎ  Ｅｍｕｌｓｉｏｎ社製造のＮｏｒｗａｘ（登録商標）４０８Ｘのような市販の製品類が好適である。一般に、ワックス成分は、４０−１１０℃範囲の融点を有する炭化水素ワックスから構成することができる。この温度以下では、前記板の撥水性が温または高温条件下に曝された時に影響を被る；この温度以上では、ワックスが、常圧で乳化困難となる。さらに詳細に述べると、前記炭化水素ワックスは、一般に、パラフィンまたはミクロクリスタリンのいずれかの石油分画ワックスであり、スラックまたはスケールワックスの形状であるかまたは種々の程度に精製したワックスであることができる。エチレン性ポリマー類またはＦｉｓｃｈｅｒ−Ｔｒｏｐｓｃｈ合成による炭化水素タイプのような合成ワックス類もまた使用することができる。
【００１３】
上記にも述べたように、本発明の１態様は、ＰＶＡおよびＳＭＰを含む処方から構成され、石膏スラリーに添加して所望の強度と粘性を付与することができる。上記にも述べたように、ＰＶＡ成分は石膏製品に所望の強度を付与する。ＳＭＰ添加物は、石膏スラリーの流動性を改善し、過剰の水を添加する必要性（およびこの過剰の水を除去することに伴う段階とコスト）を回避する。好適な態様において、炭化水素ワックスは、また、石膏壁板中においてのように石膏製品中で撥水性も望まれる処方に添加される。分散剤類および安定剤類のような他のさまざまな公知の成分類が本発明の処方に添加できることが当該技術者には明白であろう。
【００１４】
比較試験
本発明を、下記の比較実施例および試験結果によって説明し例示する。これらの実施例は、本発明の有益性を説明するために述べたものであり、いかなる意味でも本発明を限定するために述べたものではない。
【００１５】
水混合焼結石膏を、１４％ＰＶＡ溶液、および
＊  ナフタレンスルホネート
＊  リグノスルホネート
＊  スルホン化メラミン重縮合物（ＳＭＰ）および
＊  ホウ酸
と併用しスラリーを調製し、さまざまな比較試料類を調製した。
試料中において、上記添加物類とＰＶＡ成分との相互作用をより明確に観察するために、ワックスは全く添加しなかった。
【００１６】
これらの試料をスラリー流動性と硬化時間について下記の試験操作を用いて比較した。試験溶液は下記のようであった。
Ａ−Ｈ２Ｏ中４２ｗ／ｗ％ナフタレンスルホネート（Ｈａｎｄｙ化学提供）
Ｂ−Ｈ２Ｏ中３６ｗ／ｗ％リグノスルホネート（Ｇｅｏｒｇｉａ  Ｐａｃｉｆｉｃ提供）
Ｃ−Ｈ２Ｏ中３１ｗ／ｗ％スルホン化メラミン重縮合物（ＳＫＷ化学提供粉末形状ＳＭＰ）
Ｄ−混合前焼結石膏添加用ホウ酸０．４ｇ
【００１７】
【表１】
2004523463.tif 000002
【００１８】
実施試験
１．石膏スラリー流動性
添加物Ａ、Ｂ、ＣおよびＤをポリビニルアルコールと併用した場合の石膏スラリー流動性に及ぼす効果を明らかにするため、下記の操作を用いた。焼結石膏１００ｇを水と混合し、スラリーを形成させた。第１組の４種の試料は、ポリビニルアルコールを添加せずに調製した。各試験溶液１ｇをこのスラリーと混合した。１分間混合した後、スラリーをスランプ管に注ぎ、スランプ管をその後１２“×１２”のガラスプレート上に掲げ、スラリーがプレート表面に拡がるようにした。生成した石膏パティの直径をその後測定した。直径の大きなパティは、石膏スラリーの流動性と稠度が改善したことを示す。第２組の４種の試料は、水と混合してスラリーを形成させた焼結石膏１００ｇを用いて調製した。Ｈ２Ｏ中１４ｗ／ｗ％ポリビニルアルコール溶液４ｇを、各試験溶液１ｇに加えて各試料に添加した。試料を、上記試験工程に従って混合した。この試験の結果を下記に示した。
【００１９】
２．石膏スラリーの硬化時間
上記各試料について第２の試験を実施し、各パティの硬化時間を求めた。硬化時間は、パティ表面に加重針を置き求めた。パティは、表面１ｍｍの深さまで針が針入しない時十分な堅さに硬化しているとした。硬化時間は、この時点で記録した。これらの試験の結果を下記に示す。
【００２０】
【表２】
2004523463.tif 000003
【００２１】
比較試験−溶液Ａ
これらの結果は、ポリビニルアルコールがナフタレン試験溶液とともに存在すると石膏スラリーの流動性低下という結果になったことを示唆している。このことは、ポリビニルアルコールを存在させないスラリーに比較して、パティ直径が実質的に小さくなったことによって明らかであった。パティの硬化時間は、一般的に、ポリビニルアルコールとともにナフタレンが存在することによって影響を受けないようであった。
【００２２】
比較試験−溶液Ｂ
これらの結果は、ポリビニルアルコールがリグノスルホネート試験溶液とともに存在しても石膏スラリーの流動性にほとんど変化がなかったことを示唆している。しかし、ポリビニルアルコール存在下におけるパティの硬化時間は、溶液Ａによる比較試験のそれよりもはるかに長かった。
【００２３】
比較試験−溶液Ｃ
これらの結果は、ポリビニルアルコールがスルホン化メラミン重縮合物試験溶液とともに存在しても、石膏スラリーの流動性またはパティの硬化時間にほとんど影響を有していなかったことを示唆している。
【００２４】
比較試験−溶液Ｄ
これらの結果は、ポリビニルアルコールがホウ酸試験溶液とともに存在すると、材料をスランプ管に注ぐことができないほど石膏スラリーの粘稠化を引き起こしたことを示唆している。
【００２５】
スラリー流動性と最小硬化時間の両者の観点からして最適な処方は、スルホン化メラミン重縮合物試験溶液“Ｃ”をポリビニルアルコール含有石膏スラリーに添加することによって得られた。このことは、上記表中に要約した結果によって示されている。ポリビニルアルコールを導入しても流動性および硬化時間の両者に及ぼす影響が全くないことは、製造コストの低減および使用の簡便性とともに時間が経過しても性能が一定していることを示す。
【実施例】
【００２６】
下記に、本発明の処方の例を示した。
【表３】
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【００２７】
具合的態様を参考に本発明を説明してきたが、下記に示した請求の範囲に述べたような本発明の精神と範囲から逸脱することなくそのさまざまな改良が当業者に明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の好適なスルホン化メラミン重縮合物の式を示している。
【国際公開パンフレット】
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2004523463.tif 000007
2004523463.tif 000008
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【国際調査報告】
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