(57)【要約】【課題】  石膏成形体を作成する場合、半水石膏と水を混合したスラリーを、所定の型に流し込み、二水石膏として硬化させる。この際、混合する水の量が少ないほど、成形体の強度が向上する。一方で、水の量が少なすぎると、スラリーに十分な流動性が無いため、成形体を作成することが困難となる。よって、半水石膏を原料として成形体を作成する場合、成形体の強度には限界があった。【解決手段】  原料の半水石膏に対して、１〜１０ｍ２／ｇの比表面積を有するＩＩ型無水石膏を混合して、このＩＩ型無水石膏の割合が５〜４０質量％の混合粉末を得る。これと水を混合してスラリーを作成することによって、製造時のスラリーの流動性が良好で、高強度な石膏成形体を製造することが可能である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
半水石膏粉末と比表面積が１〜１０ｍ２／ｇのII型無水石膏粉末との混合粉末であって、該II型無水石膏の割合が、全石膏量に対して５〜４０質量％である粉末からなる石膏成形体製造用の石膏粉末。
【請求項２】
請求項１記載の石膏粉末と水とを混合してスラリーを得、ついで該スラリーを所定の形状に硬化させる石膏成形体の製造方法。
【請求項３】
石膏ボード廃材を焼成して比表面積が１〜１０ｍ２／ｇのII型無水石膏粉末を得る工程、該II型無水石膏粉末５〜４０質量部と半水石膏粉末９５〜６０質量部とを混合して混合粉末を得る工程（但し、両石膏粉末の合計量を１００質量部とする）を含んでなる、請求項１記載の石膏粉末の製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法で石膏粉末を得る工程、該石膏粉末と水とを混合してスラリーを得る工程、及び該スラリーを所定の形状に硬化させる工程を含んでなる石膏成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形時におけるスラリーの流動性が良好で、高強度な石膏成形体を製造することが可能な石膏粉末とその製造方法、およびその石膏粉末を用いた石膏成形体の製造方法に係わる。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、石膏成形体を作成する場合、半水石膏と水を混合したスラリーを、所定の型に流し込み、二水石膏として硬化させる。この際、混合する水の量が少ないほど、成形体の強度が向上する。一方で、水の量が少なすぎると、スラリーに十分な流動性が無いため、成形体を作成することが困難となる。よって、半水石膏を原料として成形体を作成する場合、成形体の強度には限界があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１４３２４０号公報  第０００２段落
【特許文献２】特開平９−１０９１２０号公報  第０００２段落
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、半水石膏のみと水を混合して作成する場合より、成形時のスラリーの流動性が良好で、高強度な石膏成形体を製造することが可能な方法およびその石膏成形体を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者等は、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた。その結果、原料の半水石膏に対して、適度な比表面積のII型無水石膏を混合し、これと水を混合してスラリーを作成することによって、該スラリーの流動性が良好であり、高強度な石膏成形体を製造することが可能であることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００６】
即ち本発明は、半水石膏粉末とＢＥＴ比表面積が１〜１０ｍ２／ｇのII型無水石膏粉末との混合粉末であって、該II型無水石膏の割合が、全石膏量に対して５〜４０質量％である粉体からなる石膏成形体製造用の石膏粉末である。
【０００７】
また他の発明は、上記石膏粉末と水とを混合してスラリーを得、ついで該スラリーを所定の形状に硬化させる石膏成形体の製造方法である。
【０００８】
また他の発明は、上記II型無水石膏を、石膏ボード廃材を焼成して得る点に特徴を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、従来と比較して少ない水の量で良好なスラリーの流動性を保持できるため、成形性が容易であり、かつ高強度の石膏成形体を製造することができる。結果として、石膏ボードのような強度が規格化された用途にも使用することが可能となる。また、従来では半水石膏に焼成して、原料として使用するのが困難であった石膏ボード廃材の石膏も、II型無水石膏とすることによって、大量にリサイクルすることが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明において用いる半水石膏は特に限定されるものではなく、従来公知の石膏成形体製造用の半水石膏と同等のものを使用できる。具体的には、市販の半水石膏および天然の二水石膏、排煙脱硫石膏、リン酸石膏などの副産二水石膏を焼成して作成したものが挙げられる。なお半水石膏にはα型とβ型が存在するが、本発明においては、特に限定されることなく使用することができる。
【００１１】
また、本発明において用いる半水石膏の粒度は、特に限定されるものではないが体積平均粒径で、５〜５０μｍであることが好ましい。ＢＥＴ比表面積も同様に特に限定されるものではないが、０．１〜１ｍ２／ｇの範囲にあることが好ましい。
【００１２】
本発明においては上記半水石膏粉末とII型無水石膏粉末とを併用する。これにより、半水石膏粉末を単独で用いる場合に比べて少ない水の量で良好なスラリーの流動性を保持できる。なお無水石膏はII型無水石膏でなくてはならない。III型無水石膏では、水和活性が半水石膏と同様であるため、スラリーの流動性を向上させる効果が発現しない。
【００１３】
本発明において用いる上記II型無水石膏は、天然のII型無水石膏および、天然の二水石膏、排煙脱硫石膏、リン酸石膏などの副産二水石膏、石膏ボード廃材の二水石膏等の二水石膏を焼成して作成したものが挙げられる。特に石膏ボード廃材の二水石膏は、天然二水石膏や副産二水石膏とその微細構造が著しく異なり、それに由来して二水石膏としての再利用が著しく困難であるため、本発明の如く焼成しII型無水石膏として再利用する価値は大きい。
【００１４】
焼成によって、II型無水石膏を製造する場合の温度は、５００〜９００℃が適当である。５００℃未満では半水石膏またはIII型無水石膏が残留する可能性があるので好ましくない。９００℃を超えると石膏の分解が始まる可能性があるので好ましくない。焼成時間は０．５〜８時間程度で十分である。
【００１５】
焼成方法は上記温度を得られるのであれば特に限定されるものではなく、例えば、ロータリーキルン、流動層焼成装置等を使用して焼成することができる。
【００１６】
本発明において上記ＩＩ型無水石膏のＢＥＴ比表面積（以下、単に「比表面積」）は、１〜１０ｍ２／ｇでなくてはならない。１．０ｍ２／ｇ以下では、水和活性が低すぎるため、成形体の強度が向上しない、または低下する。また、１０ｍ２／ｇ以上では、水和活性が高すぎるため、スラリーの流動性を低下させる。好ましくは２〜８ｍ２／ｇである。
【００１７】
通常、粉末の比表面積は粒径が小さいほど大きくなる。従って、II型無水石膏の比表面積はその粒度を調整することにより容易に調整できる。最も容易な比表面積(粒度)の調整方法は、II型無水石膏または前記II型無水石膏の原料となる二水石膏の塊を粉砕により粉末とする際に上記比表面積の範囲に入るよう調整して粉砕を行う方法である。
【００１８】
当該粉砕に際しては公知の粉砕機を特に限定無く使用でき、例えば、ボールミル、ピンミル、ジェットミル等を使用することができる。
【００１９】
なおここで、二水石膏粉末を焼成した後のII型無水石膏の比表面積であるが、５００〜９００℃で焼成したＩＩ型無水石膏の比表面積は、もとの二水石膏の比表面積より減少する。よって、これを考慮して、事前に原料の二水石膏の比表面積を調整するか、焼成後に粉砕することによって比表面積を調整する必要がある。
【００２０】
また比表面積を調整する他の方法としては、分級により微粉及び／又は粗粉を分離する方法なども挙げられる。
【００２１】
本発明におけるII型無水石膏は比表面積が上記範囲にあれば、他の物性は特に限定されるものではないが、目開き５００μｍのふるいを全通する程度の粉末度を有することが好ましく、目開き１００μｍのふるいを全通する程度の粉末度を有することがより好ましい。なお当該粉末度は半水石膏についても同様である。
【００２２】
本発明の石膏粉末は、半水石膏粉末とＩＩ型無水石膏粉末の割合は、両粉末が混合された全石膏量１００質量％に対して、II型無水石膏粉末の割合が５〜４０質量％である。II型無水石膏粉末の割合が５質量％以下では、スラリーの流動性向上効果が小さく、４０質量％以上では成形体の強度が低下する。好ましくは、II型無水石膏粉末の割合が１０〜３５質量％である。
【００２３】
該石膏の混合粉末を得る方法は特に限定されるものではなく、公知の方法を適宜採用すればよい。具体的には、例えば１００質量部の石膏粉末を得る場合には、半水石膏粉末と、II型無水石膏粉末を各々用意し、該半水石膏粉末を９５〜６０質量部、II型無水石膏粉末を５〜４０質量部採取し、均一になるように混合すればよい（以下、特に断らない限り、このような所定比で混合された石膏粉末を単に「石膏粉末」という）。
【００２４】
本発明において、上記石膏粉末は水と混合してスラリーを調製し、該スラリーを所定の形状に硬化させて石膏成形体を得る。該スラリーの調製に際して用いる水は石膏成形体の製造用として公知の水を採用することができ、例えば水道水、工水などが挙げられる。
【００２５】
本発明において上記スラリーを調製する際の石膏粉末と水との混合比は特に限定されるものではないが、高い流動性と成形体の強度を両立できる観点から石膏粉末１００質量部に対して、水３０〜１００質量部とすることが好ましい。前述したように本発明の石膏粉末を用いることにより、従来公知の二水石膏粉末のみを用いる場合に比して、同じ流動性となるように水量を調整すれば成形体の強度を高くでき、一方、同じ強度となるように水量を調整すればスラリーの流動性を高くできるため成型性に優れる。
【００２６】
スラリーを調製した後は、従来公知の石膏成形体の製造方法と同様に成型すればよく、これにより例えば石膏ボード等を得ることができる。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明を更に具体的に説明するため実施例を示すが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００２８】
II型無水石膏の比表面積は、ＢＥＴ法に従い、液体窒素温度での窒素の吸着量より求めた。
【００２９】
スラリーの流動性は、以下の方法で評価した。すなわち、所定配合のスラリーを１分間撹拌した後、板ガラス上に置いた内径５０ｍｍ、高さ５１ｍｍの塩化ビニル製パイプ（内容積１００ｍｌ）に充填した後、パイプを引き上げ広がり静止した後、直角２方向の直径を測定しその平均値をフロー値とし、この数値が大きいほど流動性が良好なスラリーとした。
【００３０】
曲げ強度は、ＪＩＳ  Ａ９６０４に従って測定した。試験体の作成は、以下の要領で行った。所定量の石膏と水を混合撹拌してスラリーを作成した後、４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍの型枠に流し込み、室温雰囲気で２４時間静置した。その後、４０℃の乾燥機中で乾燥を行い、重量の変化が６時間で０．２ｇ以下になった試験体で曲げ試験を行った。曲げ試験は、１００ｍｍの間隔で並んだ２本の直径１０ｍｍの支持ローラーに試験体を設置し、直径１０ｍｍの載荷ローラーで、試験体が破壊するまでの最大荷重を求めた。
【００３１】
参考値として、曲げ強度試験体中に残存するII型無水石膏の量を測定した。残存量は、曲げ試験終了後、試験体の切断部分を削り取り、粉末Ｘ線回折の結果より求めた。
【００３２】
原料の半水石膏粉末は、和光純薬工業（株）の焼きセッコウを使用した。廃石膏粉は石膏ボード廃材を破砕し、目開き３ｍｍのふるいで紙と分離したふるい下の粉を用いた。
【００３３】
実施例および比較例を表１に示す。混合水量（ｍｌ）は、使用した石膏粉末量１００ｇに対する水量（ｍｌ）を示す。スラリーのフロー値が２８０〜２９０ｍｍの範囲になるように混合水量を調整し、曲げ試験片を作成した。
【００３４】
全ての試験結果は表1に纏めて示した。
【００３５】
実施例１〜３
II型無水石膏粉末は、排煙脱硫石膏粉末を５００℃で６時間焼成した後、ボールミルで粉砕し、比表面積を２．１ｍ２／ｇとした。これを表１に示す割合で半水石膏粉末と混合、その混合粉末を水と混合して試験を行った。
【００３６】
実施例４〜６
II型無水石膏粉末は、廃石膏粉を５００℃で６時間焼成して作成した。比表面積は６．８ｍ２／ｇであった。これを表１に示す割合で半水石膏粉末と混合、その混合粉末を水と混合して試験を行った。
【００３７】
実施例７〜９
II型無水石膏粉末は、廃石膏粉を７００℃で６時間焼成して作成した。比表面積は４．１ｍ２／ｇであった。これを表１に示す割合で半水石膏粉末と混合、その混合粉末を水と混合して試験を行った。
【００３８】
実施例１０〜１２
II型無水石膏粉末は、廃石膏粉を９００℃で６時間焼成して作成した。比表面積は１．２ｍ２／ｇであった。これを表１に示す割合で半水石膏粉末と混合、その混合粉末を水と混合して試験を行った。
【００３９】
比較例１
半水石膏粉末単独の条件で試験を行った。
【００４０】
比較例２
排煙脱硫石膏粉末を９００℃で６時間焼成して、II型無水石膏を作成した。比表面積は０．５５ｍ２／ｇであった。これを表１に示す割合で半水石膏粉末と混合、その混合粉末を水と混合して試験を行った。
【００４１】
比較例３〜４
廃石膏粉を１３０℃で６時間焼成し、半水石膏としたものをII型無水石膏の代わりに用いた。これを表１に示す割合で半水石膏粉末と混合、その混合粉末を水と混合して試験を行った。
【００４２】
比較例５
実施例４〜６で使用したII型無水石膏を使用した。これを表１に示す割合で二水石膏粉末と混合、その混合粉末を水と混合して試験を行った。
【００４３】
比較例６
実施例１０〜１２で使用したII型無水石膏を使用した。これを表１に示す割合で半水石膏粉末と混合、その混合粉末を水と混合して試験を行った。
【００４４】
比較例７〜８
ジェットミルで微粉際した廃石膏粉を、５００℃で６時間焼成してII型無水石膏を作成した。比表面積は１１ｍ２／ｇであった。これを表１に示す割合で半水石膏粉末と混合、その混合粉末を水と混合して試験を行った。
【００４５】
【表１】
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