(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石膏ボードの原料としての石膏スラリー中に添加する石膏ボード用澱粉系バインダーであって、
貯蔵澱粉と貯蔵澱粉の皮質成分との、前者／後者＝９８／２〜５／９５の重量比率の混合系であることを特徴とする石膏ボード用澱粉系バインダー。
【請求項２】
前記貯蔵澱粉と前記皮質成分との混合重量比率が、前者／後者＝９０／１０〜２０／８０であることを特徴とする請求項１記載の石膏ボード用澱粉系バインダー。
【請求項３】
前記皮質成分が、地下茎澱粉の澱粉製造工程から排出される外皮成分を主体とする澱粉粕であることを特徴とする請求項１記載の石膏ボード用澱粉系バインダー。
【請求項４】
前記皮質成分が、稲科澱粉の製造工程から排出される外皮成分を主体とするブランであることを特徴とする請求項１記載の石膏ボード用澱粉系バインダー。
【請求項５】
前記皮質成分が、コーンスターチ製造工程（ウェットミリング）において排出されるコーンスターチの内皮成分を主体とするコーン白粕であることを特徴とする請求項１記載の石膏ボード用澱粉系バインダー。
【請求項６】
前記貯蔵澱粉と前記皮質成分との混合物が酸処理されたものであることを特徴とする請求項１記載の石膏ボード用澱粉系バインダー。
【請求項７】
前記貯蔵澱粉と前記皮質成分との混合物が酸化処理されたものであることを特徴とする請求項１記載の石膏ボード用澱粉系バインダー。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一記載の石膏ボード用澱粉系バインダーを、石膏ボードの原料として石膏スラリー中に添加して製造することを特徴とする石膏ボードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石膏ボードのバインダーとして使用する澱粉系バインダーに関する。
【０００２】
本発明は、石膏を主体とする泥漿（スラリー）をボード原紙間で抄造成形（脱水成形）等して硬化させ、ボード原紙間に無機質コアを有する石膏ボードに係るものである。
【０００３】
【従来の技術】
石膏ボードのスラリー原料は、通常、ボード原紙と無機質コアとの接着性及び無機質コア自体の強度増大の見地から、補強性バインダーを添加する。
【０００４】
そして、補強性バインダーの一つとして、澱粉系バインダーを使用することが多い（特開昭５６−１２０５８０号・特公昭５７−３９９２５号・特開平５−１４８００１・６−３２１６５９号公報参照）。
【０００５】
昨今、石膏ボードの軽量化を目的として、上記スラリー原料にパーライト（真珠岩）等の軽量骨材や、発泡剤を添加することが多い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
こうした場合、石膏ボード自体の重量が減少して、軽量化を図ることができるが、無機質コアとボード原紙との接着性（特に吸水時）に問題が発生し易い。この為、ボード原紙と石膏ボードとの接着性を確保するため、無機質コアを実質的な三層構造にして対応させているが、三層構造とするために製造工数が嵩み望ましくない。
【０００７】
また、軽量骨材及び発泡率の増大は相対的な無機質コアの強度低下及びボード原紙との接着性の低下をもたらす。これを補完するために、澱粉系バインダー量を増量させる必要がある。
【０００８】
しかし、澱粉系バインダー量を増量することにより、やはり、下記のような問題点が発生する。
【０００９】
1)石膏スラリーの保水性も上昇し生産速度が低下する。即ち、製造工数が増大する。
【００１０】
2)出来上がった石膏ボードが湿度に対して敏感になり、ボード原紙が剥れ易くなる。
【００１１】
本発明は、上記にかんがみて、従来に比して、無機質コアの強度の増大が図れる石膏ボード用澱粉系バインダーを提供することを目的とする。
【００１２】
本発明の他の目的は、石膏ボードにおける無機質コアとボード原紙との湿潤時の接着性を向上させることができる澱粉系バインダーを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の石膏ボード用の澱粉系バインダーは、貯蔵澱粉の皮質成分との混合系であることにより、上記課題を解決するものである。
【００１４】
上記澱粉系バインダーにおいて、皮質成分が、コーンスターチ製造工程（ウェットミリング）において排出されるコーンスターチの内皮成分を主体とするコーン白粕であることが更に望ましい。
【００１５】
上記澱粉系バインダーにおいて、貯蔵澱粉と前記皮質成分との混合物が酸処理または酸化処理されたものであることが更に望ましい。
【００１６】
上記澱粉系バインダーを用いて石膏ボードを製造した場合、好適である。
【００１７】
なお、本発明を完成にするに至った経緯は、下記の通りである。
【００１８】
コーンスターチ製造工程（コーンウェットミリング）において排出される、コーンファイバー（外皮主体）及び白粕（内皮主体）は、コーンスティープリカーと称される抽出成分と混合され、乾燥されてコーングルテンフィードとして家畜の飼料として販売されるのみであり、新規な用途開発が望まれる成分であった（図１参照）。
【００１９】
本発明者らは、コースターチ澱粉の製造工程で発生するこれらコーンファイバーや白粕の用途を模索する過程で、皮質成分を構成するヘミセルロースは各種化学的変性を受けやすく、また、接着性も澱粉に比較して何ら劣るものではないことを新たに発見した。そして、本発明者等は、各種の貯蔵澱粉と各種の皮質成分を混合して化学的に変性させたときの反応生成物の特性を鋭意調査した。
【００２０】
その結果、驚くべきことに、これらの貯蔵澱粉と皮質成分の混合物を石膏ボードのバインダーとして応用した場合に、適度な保水力と期待以上の接着力が得られた。更に、何よりも驚いたのは、石膏ボードのバインダーとして応用したときの、ボードのコア強度が従来の酸化澱粉や酸処理澱粉に比較して格段に上昇したことである。この現象の理論的解明は現在のところはっきりとは判っていないが、発明者らが類推するに、皮質成分を構成するヘミセルロースが無機質に対して非常に高い接着力を有していること、あるいはヘミセルロース及び皮質内セルロースが化学的に変性されることにより、それらの接着力が更に向上されたことが一因として考えられる。
【００２１】
これらの研究開発努力により、本発明者等は本発明を完成するに至った。
【００２２】
【構成の詳細な説明】
本発明の手段
（構成）について、詳細に説明をする。以下の説明で、混合比、配合部数は、特に断らない限り重量単位とする。
【００２３】
Ａ．本発明は、石膏ボード用の澱粉系バインダーであることを前提的要件とする。
【００２４】
【００２５】
Ｂ．澱粉系バインダーは、貯蔵澱粉の皮質成分との混合系であることを基本的構成とする。
【００２６】
(1) 貯蔵澱粉には、貯蔵澱粉自体及びそれらの誘導体である化工澱粉が含まれる。貯蔵澱粉としては、馬鈴薯澱粉、タピオカ澱粉、甘藷澱粉に代表される各種地下茎澱粉；コーンスターチ、ハイアミロースコーンスターチ、小麦澱粉、米澱粉に代表される各種稲科澱粉を好適に使用できる。特にこれらの貯蔵澱粉のうち、価格及び扱いやすさ等から、コーンスターチあるいはタピオカ澱粉が好ましい。
【００２７】
更に、これらの各種澱粉にエーテル化、エステル化、酸処理・酸化処理、デキストリン化又はそれらの変性方法の組み合わされた化工処理が施された化工澱粉、あるいは、未変性澱粉とそれら化工澱粉とのブレンド澱粉を使用可能である。
【００２８】
(2) 皮質成分としては、地下茎澱粉の澱粉製造工程から排出される外皮成分を主体とする澱粉粕、または、稲科澱粉の製造工程から排出される外皮成分を主体とするブランを好適に使用できる。
【００２９】
澱粉粕には、馬鈴薯澱粉や甘藷澱粉の製造工程において排出される澱粉粕と称されるものの他、タピオカ澱粉の製造工程において排出されるタピオカパルプと称されるものも含む。
【００３０】
ブランには、トーモロコシ澱粉の製造工程（ウエットミリング）において排出されるコーンファイバー、コーン白粕と称されるもの、小麦澱粉の製造工程において排出されるフスマ（bran）、更には、赤粕、白粕と称されるもの、また、米澱粉製造工程において排出されるもみ殻、米ぬか(rice bran) と称されるものも含む。
【００３１】
そして、これらの澱粉粕、ブランは、いずれも、セルロース・ヘミセルロースを主成分とし、若干の澱粉及び蛋白質、さらには、油脂を含むものである。
【００３２】
更に、これらの澱粉粕、ブランは、酸処理・酸化処理、あるいはエーテル化、エステル化、デキストリン化またはそれらの変性方法の組み合わされたものであっても良いことは勿論である。
【００３３】
(3) 本発明の貯蔵澱粉と皮質成分との混合系は、貯蔵澱粉が馬鈴薯澱粉の場合は馬鈴薯澱粉製造工程から排出される馬鈴薯の皮の部分が好ましいように、貯蔵澱粉と薄膜状皮質は同一澱粉製造工程内から生成されるものが、入手のし易さ・取扱性等の見地から好ましく、中でもウェットミリング工程から生成されるコーンスターチと白粕混合物の組み合わせが価格、物性等全体的に判断して好ましい。しかし、貯蔵澱粉と皮質成分は、同一製造工程ないし同系であるものに限られるものではなく、例えば、コーンスターチ酸化澱粉／タピオカパルプの組み合わせ等任意である。
【００３４】
また、本発明の貯蔵澱粉／皮質成分混合系を構成する貯蔵澱粉は未変性澱粉であってもよいが、好ましくは酸処理または酸化処理のような低粘度・低結晶化度を有するような変性処理を施すことが望ましい。当該変性処理は、澱粉の糊化温度を相対的に下げて、無機質との接着強度の増大、さらには、石膏ボードのバインダーとして利用した場合は、原紙との接着強度の増大等が期待できるためである。更に、これらの処理は混合物を構成する澱粉だけに行うのではなく、混合物そのものに行うことがより好ましい。
【００３５】
なお、酸処理・酸化処理が簡便で望ましいが、他の化工処理、エーテル化、エステル化、デキストリン化又はそれらの変性方法を施してもよいことは勿論である。また、上記酸処理・酸化処理は、通常、乾式法または湿式法等により行うが、特に限定されるものではない。
【００３６】
(4) 貯蔵澱粉と前記皮質成分との混合重量比率は、通常、前者／後者＝９８／２〜５／９５とする。望ましくは、９０／１０〜２０／８０、更に望ましくは９０／１０〜４０／６０である。
【００３７】
皮質成分が過少では、本発明の効果1)石膏ボードの強度の増大、2)湿潤時の接着性の向上、を達成することが困難である。逆に、皮質成分が過多では、接着強度面では問題を生じないが、過度に成形物の保水性が高くなるために、乾燥時間がかかり過ぎる。
【００３８】
(5) 本発明に係る澱粉系バインダーの添加量は、後記実施例に示されるごとく、厳密には使用する澱粉及び皮質成分の種類によって若干異なる。
【００３９】
前記先行公知刊行物に記載されている如く、繊維状補強剤（石綿・ロックウール等）を共用する場合、及びしない場合のいずれの場合においては、無機質材料（母材：マトリックス）１００重量部に対して０．０５〜１．０重量部、望ましくは０．１〜０．８部、更に望ましくは、０．１〜０．５部程度の添加量で所望のコア強度・原紙接着強度が得られる。なお、現在使用されている酸化澱粉・酸処理澱粉等の場合は０．７〜１．１重量部である。
【００４０】
【００４１】
石膏ボード用澱粉系バインダーの使用形態であるが、基本的には、1)石膏粉末・水・バインダーの混合物とをニーダー・ブレンダー・ミキサー等で混練して、又は、2)予め石膏粉末とバインダーを粉末状態でブレンドした後、所定量の水に分散させて、スラリー化する、等の方法が混合方法として挙げられる。
【００４２】
これらの混合スラリーあるいは混練物は、上下に配した石膏ボード原紙の間に流し込み、乾燥させて石膏ボードとする。
【００４３】
【実施例】
(1) 以下に、本発明の効果を確認するために、実施例と比較例を記載したが、本発明の範囲は実施例記載の範囲に限定されるものではない。なお、各実施例における澱粉と皮質成分との比率は、表１に示す通りである。
【００４４】
＜実施例１＞
それぞれ乾燥したコーンスターチにコーンファイバーの粉砕物を混合し、混合物１００部に対して２wt％希硫酸を硫酸添加量０．０５部となる様に添加・混合し、乾燥した後、１２０℃で２時間培焼して乾式法により酸処理を行う。その後、フラッシュミキサーを使用して、１．５wt％炭酸ソーダ水溶液を添加し、粉体pH ３−６、水分１２wt％に調整してバインダーを調製した。
【００４５】
＜実施例２＞
実施例１において、コーンスターチとコーン白粕との組み合わせで、同様に処理して、バインダーを調製した。
【００４６】
＜実施例３＞
コーンスターチにコーン白粕とを水に分散させることにより１５wt％のスラリーを調製し、固形分混合物１００部に対して次亜塩素酸ソーダ０．２５部を添加して湿式法により酸化処理を行う。その後、５wt％希硫酸により、 pH ３〜６に調整した後、脱水乾燥してバインダーを調製した。
【００４７】
＜実施例４＞
実施例１において、タピオカ澱粉と同澱粉製造工程から排出される澱粉粕（タピオカパルプ）との組み合わせで、同様の処理を行ってバインダーを調製した。
【００４８】
＜実施例５＞
実施例３において、小麦澱粉と小麦ブランとの組み合わせで、同様の処理を行ってバインダーを調製した。
【００４９】
＜実施例６＞
実施例３において、甘藷澱粉と同澱粉製造工程から排出される澱粉粕との組み合わせで、同様の処理を行ってバインダーを調製した。
【００５０】
＜実施例７＞
実施例１において、米澱粉と米ぬかとの組み合わせで、同様の処理を行ってバインダーを調製した。
【００５１】
＜実施例８＞
実施例２において酸処理をしない以外は、同様に処理してバインダーを調製した。
【００５２】
＜実施例９＞
実施例５において酸化処理をしない以外は、同様に処理してバインダーを調製した。
【００５３】
＜応用実施例＞
実施例１〜９の各バインダーを対石膏０．５部の割合で石膏粉末と良くブレンドして、その１００部を蒸留水７０部に分散させる。このスラリーを縦１０ｃｍ・横５ｃｍ・高さ１ｃｍの型枠に流し込み、上下を白板紙で挟んだ後にプレスして湿潤石膏ボードを製造する。その後、この湿潤石膏ボードを１１０℃の温風循環型乾燥機中で１時間乾燥して、乾燥石膏ボードを調製した。
【００５４】
＜応用比較例＞
酸化コーンスターチを対石膏０．５部及び０．６５部添加して、または、コーン白粕０．６５部を添加して、上記応用実施例と同様にして調製した乾燥石膏ボードをそれぞれ応用比較例１・２・３とした。
【００５５】
＜試験方法・評価＞
こうして調製した各応用実施例・比較例について、JIS A 6901に準じて原紙の吸水時耐剥離性試験（湿潤時の原紙の剥離強度を示す）及び曲げ強度（コア強度）試験を行った。これらの結果を以下の表１に記載する。
【００５６】
表の各データからも容易に判断できるように、実施例１〜９のバインダーを添加した石膏ボードの原紙剥離強度及びコア強度は、比較例２の酸化澱粉を０．２５部添加した場合に比較して、同等あるいはそれ以上の結果を示している。このことは、明確に本発明の有効性を実証しているといえる。
【００５７】
なお、応用比較例３の場合は、強度面及び剥離性の面では比較的良好であったが、石膏ボード製造時に石膏スラリーの保水性が高すぎて、乾燥不良となり易く問題であった。
【００５８】
【表１】
0004084865.tif 000002
【００５９】
注）原紙の吸水時耐剥離性の項において示される（％）は、石膏ボードから紙が剥れずに残った面積を表示している。従って、数値が大きいほど湿潤時の接着強度が高いことを表している。
【００６０】
【発明の効果】
本発明に係る石膏ボード用澱粉系バインダーは、貯蔵澱粉と、貯蔵澱粉の皮質成分との、前者／後者＝９８／２〜５／９５の重量比率である混合系である構成により、前述の応用実施例・比較例で示す如く、無機質コアの強度の増大が図れると共に、石膏ボードにおける無機質コアとボード原紙との湿潤時の接着性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】コーンスターチのウエットミリングによる概略製造工程図
【図１】
0004084865.tif 000003