(57)【要約】      （修正有）【課題】繊維混入板の抄造製造時の濾水性を改善させる濾水向上剤、及び抄造された繊維混入板の養生・硬化時間を短縮でき、かつ、製造品の寸法精度が高く製品としての要求強度を維持できる簡便な濾水向上方法を提供する。【解決手段】建材ボードにおける繊維混入板の抄造製造に用いる濾水向上剤であって、分子量１００万〜５００万の直鎖型カチオンポリマーであるジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート・メチルクロライド４級塩及び／又はジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート・メチルクロライド４級塩とアクリルアミドの共重合体を含有する濾水向上剤。前記直鎖型カチオンポリマーの全単量体中におけるアクリルアミドの共重合比が０〜７０モル％であることが好ましい濾水向上剤。建材ボードにおける繊維混入板の抄造製造時において、該繊維混入板の抄造前原料スラリーに前記濾水向上剤を添加する繊維混入板の濾水向上方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
建材ボードにおける繊維混入板の抄造製造に用いる濾水向上剤であって、分子量１００〜５００万の直鎖型カチオンポリマーであるジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート・メチルクロライド４級塩及び／又はジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート・メチルクロライド４級塩とアクリルアミドの共重合体を含有することを特徴とする濾水向上剤。
【請求項２】
前記直鎖型カチオンポリマーの全単量体中におけるアクリルアミドの共重合比が０〜７０モル％であることを特徴とする請求項１に記載の濾水向上剤。
【請求項３】
建材ボードにおける繊維混入板の抄造製造時において、該繊維混入板の抄造前原料スラリーに請求項１又は２のいずれか１項に記載された濾水向上剤を添加することを特徴とする繊維混入板の濾水向上方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建材用ボードの抄造製造時の濾水速度を上げ濾水性を改善できる濾水向上剤及び濾水向上方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建材用ボードは、流し込み、押し出し又は抄造のいずれかの製造方法によって製造・成形され、抄造製造では大量の水に原料を分散させたスラリーを紙のように抄き取って板状の成形板を作製する。
【０００３】
また、建材用ボードには、石膏ボード、ＡＬＣパネル、チップボード、及び繊維混入板などの種類があり、繊維混入板は、セメントと珪酸カルシウム、石膏、炭酸カルシウムなどの無機粉末と晒パルプ、未晒パルプ、古紙などのパルプや合成繊維などの補強繊維などを原料としている。
【０００４】
繊維混入板を抄造製造法によって製造する場合、上記の原料を水中に加えて混合撹拌し、原料スラリーとせしめ、該原料スラリーを網上に流し出してろ過し脱水したケーキを乾燥、硬化させて製造する。この場合、過剰に存在する水を濾水あるいは脱水させるため、濾水性は成形材の生産速度に影響を与える。
【０００５】
また、脱水・生成するケーキが大量の水分を含有していると、乾燥あるいは養生硬化工程で水分を放出して大きな収縮を起こし、製造される抄造建材ボードの寸法形状が不正確になったり変形したり無理な残留応力が生じたりして、建材としての仕上がりや性能にも悪影響を与える。さらに、抄き取られたケーキに水和反応に必要な量以上の水が存在すると、乾燥および養生硬化に長い時間がかかる上、多くのエネルギーが必要となる。
【０００６】
この対策として、原料スラリーに濾過調整剤が添加されており、ベントナイト、アタパルジャイトなどの粘土鉱物を用いる方法（特許文献１及び特許文献２参照）、原料スラリーにコロイダルシリカやフュームドシリカを添加して、抄造時の抄き上げ効率を高める方法（特許文献３及び特許文献４参照）も知られている。
【０００７】
しかし、濾過調整剤として粘土鉱物やシリカを用いる方法では、原料に対し０．１〜５％といった大量の配合を必要とするため作業性が悪く、一定の濾水速度を得ようとした場合、原料の性状変動に合わせて配合変更を行う必要があり、操作が煩雑になるといった問題があった。
【０００８】
また、脱水ケーキの含水率を下げる方法として、少量の高分子凝集剤を用いフロックを形成させることが一般的に知られているが（たとえば特許文献５など）、原料スラリーが高ｐＨ領域にあることから、アニオン性高分子化合物を使用する必要がある（たとえば特許文献６など）。こういった高ｐＨ領域でフロックを形成するアニオン性高分子化合物は、抄造建材の製造において濾水速度を高める目的で一般的に用いられているものの、アニオン性高分子化合物は水を保持しやすく、形成板中の水切れが悪くなるため、養生・硬化に時間がかかるといった問題があった。
【０００９】
従って、これらの問題を解決できる濾水向上剤及び濾水向上方法が強く求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−１５６８１３号公報
【特許文献２】特開平１１−０７７６５０号公報
【特許文献３】特開２００２−０２８９０５号公報
【特許文献４】特開２０１１−２１３５１０号公報
【特許文献５】特開２０１５−０５７２７６号公報
【特許文献６】特開２００５−２１９０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであり、繊維混入板の抄造製造時の濾水性を改善する濾水向上剤、及び抄造された繊維混入板の養生・硬化時間を短縮でき、かつ、製造品の寸法精度が高く製品としての要求強度を維持できる簡便な濾水向上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】
【００１２】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、繊維混入板の抄造前原料スラリーにカチオン性高分子化合物を添加することにより、繊維混入板の抄造製造時の濾水性が大きく向上することを見出し、また、前記抄造前原料スラリーにカチオン性高分子化合物を添加する濾水向上方法によって得られた繊維混入板では、養生・硬化時間が短縮でき、かつ、製造品の寸法精度が高く製品としての要求強度を維持できることを見出した。更に、本発明者は、該カチオン性高分子化合物として、直鎖型カチオンポリマーが好ましいことを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち、本発明は、建材ボードにおける繊維混入板の抄造製造に用いる濾水向上剤であって、直鎖型カチオンポリマーを含有することを特徴とする濾水向上剤、及び建材ボードにおける繊維混入板の抄造製造時において、該繊維混入板の抄造前原料スラリーに前記濾水向上剤を添加することを特徴とする繊維混入板の濾水向上方法である。
【００１４】
抄造法による建材ボードの製造としては、原料スラリーよりなる種膜をメーキングロール上に巻き取りつつ積層し、一定厚さとなれば切開して平らに延ばし成形して製品とする丸網抄造法と、吸引脱水装置を備えたベルト上に原料スラリーを層状に供給し、吸引脱水しながら製板していき、最後にプレス盤でプレスして板状体に成形するいわゆる一層フローオン成形法あるいは長網成形法等が知られており、原料スラリーは撹拌機付きタンクより成形機に連続的に供給される。
【００１５】
本発明は、原料スラリー供給に使用している撹拌機付き原料スラリータンクに、直鎖型カチオンポリマーを含有する濾水向上剤を添加することを特徴としており、本発明実施のために必要な設備は該濾水向上剤の添加装置だけである。従って、大掛かりな設備変更をすることなく容易に濾水性を向上させると共に、原料事情により変化する濾水性に対し、該濾水向上剤の添加量を調整することのみで迅速に対応できるといった利点を有している。
【発明の効果】
【００１６】
本発明を実施することにより、抄造法による建材ボードの製造における濾水性を容易に高めることができ、生産性が向上すると共に、水和反応に必要な量以上の水を容易に成形板から排出できるため、乾燥に必要なエネルギーの削減も可能となる。また、成形板の乾燥あるいは養生硬化工程で水分を放出する際発生する大きな収縮も防止できるため、製造される抄造建材の品質に対する悪影響がなくなる。尚、本発明は、建材ボードに限らず、同様な原料を用いて抄造法による製造を行う繊維混入板一般にも適用できることは容易に想到できる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を説明するが、これらが本発明を限定するものではない。
本発明の濾水向上剤は、カチオン性高分子化合物である直鎖型カチオンポリマーをその有効成分として含有する。カチオン性高分子化合物とは、アミノ基等のカチオン性の官能基を有する高分子を指す。
【００１８】
ここで、直鎖型カチオンポリマーとは、一種類以上のモノマーの反応によって得られる分子内にカチオン性官能基を有する高分子化合物であって、鎖状に広がった構造を有するものをいう。具体的には、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート・メチルクロライド４級塩と、アクリルアミドをポリマー構成単位として含有するポリマーが挙げられる。これらのモノマーを用いたポリマーの合成方法は広く知られており、ラジカル反応（例えば特開昭６２−２６２７９９号公報参照））により得ることができる。
尚、（メタ）アクリレートという表記は、アクリレート又はメタクリレートを示す。
【００１９】
本発明の濾水向上剤に含有される直鎖型カチオンポリマーの分子量について制限はないが、濾水向上性能の面から、高濃度水溶液となり得る１００万〜５００万の分子量が好ましく、１００万〜４００万の分子量がより好ましい。
【００２０】
本発明の濾水向上剤に含有される直鎖型カチオンポリマーの共重合比について制限はないが、濾水向上性能の面から、全単量体中のアクリルアミドの好ましい共重合比は０〜７０モル％であり、より好ましい共重合比は０〜５０モル％である。
【００２１】
本発明の濾水向上剤には、本発明の効果を減じない範囲で、必要に応じて、消泡剤、炭化水素、防腐剤、防カビ剤、殺菌剤、防錆剤、皮張り防止剤等を含むこと、および、併用することができる。
【００２２】
本発明の濾水向上剤の調製方法には特に制限はなく、使用するカチオン性高分子化合物が液状であればそのまま濾水向上剤とすることもでき、また、取扱い性等を考慮して水で希釈して調製することもできる。用いるカチオン性高分子化合物が常温で固体の場合は、通常、常温の水に撹拌溶解して調製する。この場合、水の配合比率に特に制限はなく、取扱い性や添加量を考慮して適宜選択すればよい。
【００２３】
本発明の濾水向上方法は、建材ボードにおける繊維混入板の抄造製造時において、該繊維混入板の抄造前原料スラリーに本発明の濾水向上剤を添加することを特徴とする。
【００２４】
本発明の濾水向上方法では、本発明の濾水向上剤を抄造前の原料スラリーに添加することにより特異な効果が発現するが、その添加場所は濾水向上剤が原料スラリー中に良く分散される場所であれば特に制限されない。添加場所として、例えば、成形機への原料スラリー供給に使用している撹拌機付き原料スラリータンクや、成形時に排出される濾水の戻りライン、原料希釈水などが挙げられるが、添加が容易で原料変動に伴う濾水変化に直ぐに対応できることから、成形機への原料スラリー供給に使用している撹拌機付き原料スラリータンクが好ましい。
【００２５】
本発明の濾水向上剤の添加量は、対象とする原料スラリーの性状によって異なるため、事前に選定することが好ましいが、一般的には、原料スラリーに対する添加量として、カチオン性高分子化合物の乾燥重量で０．５〜５００ｍｇ／ｋｇ、さらに好ましくは１〜１００ｍｇ／ｋｇである。濾水向上剤の添加量が増すと濾水性は向上するが、高い添加量領域では添加量の増加に見合うだけの濾水向上効果が得られないので、経済的なメリットが得られる添加量範囲内で添加することが好ましい。
【実施例】
【００２６】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。また、特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【００２７】
１．試験に用いた直鎖型カチオンポリマーを含有する濾水向上剤の調製
以下の方法に従い調製した直鎖型カチオンポリマー水溶液を実施例に用いる濾水向上剤とした。
（１）直鎖型カチオンポリマー１の調製
４リットルのセパラブルフラスコに、８０重量％ジメチルアミノエチルアクリレート・メチルクロライド４級塩水溶液５００ｇ、５０重量％アクリルアミド４００ｇ、水１Ｋｇ、次亜リン酸ソーダ０．４ｇ、過硫酸アンモニウム１０ｇを仕込み、窒素気流下、７０℃で５時間反応後冷却し、水２Ｋｇを投入してジメチルアミノエチルアクリレート・メチルクロライド４級塩：アクリルアミド（５：５）コポリマー（直鎖型カチオンポリマー１）を得た。
液体クロマトグラフィーにより求めたこのポリマーの重量平均分子量は１００万であった。
また、同様の方法で、モノマーの種類、反応温度を変更することにより、表１に示す直鎖型カチオンポリマー２〜２３を得た。
【００２８】
【表１】
2017189910.tif 000002
Ｈｒ：「時間」を示す。
【００２９】
以上のように調製した直鎖型カチオンポリマーを含有する濾水向上剤及びその他の濾水向上剤について、以下に示す方法にて評価を行った。
２．評価試験方法
（１）濾水性評価
普通ポルトランドセメント９０重量部と石膏１０重量部をプレミックスしておき、これに木質パルプ１０重量部を混合した。更に、この混合物２５０重量部に対して、水７５０重量部を加え原料スラリーを調製した。次に、この原料スラリー５００ｍｌを５００ｍｌビーカーに入れジャーテスターにセットし、表２に示す実施例１〜１４および比較例１〜１４の濾水向上剤を乾燥固形分として対スラリーで１０ｍｇ／ｋｇ添加し、２５０ｒｐｍで３０秒間反応させた。
次に、このスラリーを、ろ紙（ＪＩＳ  Ｐ３８０１  定性分析用1種）をセットしたφ１１ｃｍのブフナロートに一気に流し込み、アスピレーターを用い吸引濾過して表面の水がなくなるまでの濾過時間を測定した。
【００３０】
（２）凝結性評価
上記の濾水性評価と同様の方法にて脱水を行った試料をプレス板を組んだ型に投入し、２０ｋｇ／ｃｍ２で圧縮成形した。得られた圧縮成形物を用い、ＪＩＳ  Ａ１１４７「コンクリートの凝結時間試験方法」に従い凝結時間の測定を行った。
【００３１】
（３）長さ変化率評価
上記の濾水性評価と同様の方法にて脱水を行った試料をプレス板を組んだ型に投入し、２０ｋｇ／ｃｍ２で圧縮成形した。得られた圧縮成形物をクランピングし６時間圧縮硬化させ、その後７日間自然養生を行い厚さ１２ｍｍのセメント板を得た。このセメント板を用い、ＪＩＳ  Ａ５４３０「繊維強化セメント板」規格に準じて、吸水による長さ変化率を測定した。
【００３２】
（４）曲げ強度評価
上記の長さ変化率評価の方法と同様にして得られたセメント板を用い、ＪＩＳ  Ａ１４０８「建築用ボード類の曲げ及び衝撃試験方法」に準じて曲げ強度の測定を行った。
【００３３】
実施例１〜１４および比較例１〜１４の濾水性評価結果、凝結性評価結果、長さ変化率評価結果、及び曲げ強度評価結果を表２に示す。尚、ブランクは濾水向上剤無添加の例である。
濾水性評価試験では濾過時間が短い程、濾水速度が速く濾水性が高い。凝結性評価試験では、凝結時間が短い程、養生・硬化時間が短い。長さ変化率評価試験では、長さ変化率の割合が小さい程、製造品の寸法精度が高い。曲げ強度評価試験では、曲げ強度の値が大きい程、強度が高い。
【００３４】
【表２】
2017189910.tif 000003
＊日産化学株式会社製 スノーテックス３０（固形分３０％）
＊＊伯東株式会社製 ハクトロンＡ−２２Ｓ（アクリル酸−アクリルアミド共重合物）
アクリル酸比率７％、分子量１，７００万
【００３５】
表２の結果より、本発明の濾水向上剤を抄造前原料スラリーに添加することにより、比較例に比べて、抄造時の濾水性は向上し、脱水試料の養生・硬化時間は短縮され、製造品（セメント板）の寸法精度は向上し、曲げ強度は高くなることが示され、本発明の特異な効果が証明された。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の濾水向上剤及び濾水向上方法は繊維混入板の抄造製造に用いることができる。特に、建材ボードにおける繊維混入板の抄造製造に適用することによって、濾水性の向上、養生・硬化時間の短縮、製造品の寸法精度の向上、曲げ強度の向上の効果が得られる。