(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿式燐酸を製造する過程で二水−半水法により副生するα半水石膏を、洗浄し乾燥させたのち無機アルカリを添加して得られた、燐酸副生α半水石膏に、粒径が４２５μ以下のβ半水石膏を加え、その混合比が石膏全体量を１００重量部とした場合にβ半水石膏が１〜５０重量部になるようにし、この燐酸副生α半水石膏とβ半水石膏を混合した石膏基材に硬化遅延剤を混入することを特徴とする燐酸副生α半水石膏の硬化時間調整方法。
【請求項２】
湿式燐酸を製造する過程で二水−半水法により副生するα半水石膏を、洗浄し乾燥させたのち無機アルカリを添加して得られた、燐酸副生α半水石膏に、粒径が４２５μ以下のβ半水石膏を加え、その混合比が石膏全体量を１００重量部とした場合にβ半水石膏が１〜５０重量部になるようにし、この燐酸副生α半水石膏とβ半水石膏を混合した石膏基材に硬化遅延剤を混入すると共に、充填材、軽量骨材、接着性付与剤、防カビ剤のうち、一種もしくはそれ以上を混入することを特徴とする燐酸副生α半水石膏を用いた石膏製品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、湿式燐酸を製造する過程で得られる副生燐酸α半水石膏の硬化時間の調整方法、および副生燐酸α半水石膏を用いたプラスターあるいは目地処理材などの石膏製品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、石膏製品原料として一般に使用されているα半水石膏は、主に天然石膏や化学石膏及び排煙脱硫石膏の二水和物を水熱処理することにより製造したものであり、これらの半水石膏は硬化時間や強度等に悪影響をおよぼすことのないような、不純物の少ないものが選別され使用されていた。
【０００３】
そして、前記のようなα半水石膏の硬化時間の基準としては、ＪＩＳ  Ｒ９１１１陶磁器型材用石膏（乾式法で製造されたβ半水石膏）の硬化時間規定にある「終結時間は３５分以内」が参考値とされており、実際に工業的に利用されているα半水石膏の終結時間は３０〜５０分位のものが殆どである。
さらに、このようなα半水石膏を使用して各種の石膏製品を製造する際には、前記数値を基にした製品及び品質管理が確立されていることから、従来のα半水石膏の場合は特に終結時間を考慮する必要性もなかった。
【０００４】
一方、近年では資源の有効利用、環境保全などの目的で湿式燐酸製造法において副生されるα半水石膏が各種石膏製品に利用されるようになってきている。この湿式燐酸副生α半水石膏は火成岩性燐鉱石から燐酸を製造する際に多量に副生される石膏であって、不純物が多く含まれているために水和性が悪く、そのまま工業的に多量に使用することが困難なことから殆ど廃棄されていたが、この燐酸副生α半水石膏を工業的に利用できれば、資源の有効利用及び環境保全などで極めて有益である。
【０００５】
そして、前記燐酸副生α半水石膏を工業的に利用可能とするためには、この副生α半水石膏をいったん二水石膏に水和して、水洗いし不純物を取り除き濾過したのち、アルカリ物質を添加して石膏の中和を行い、さらに焼成してβ半水石膏にする方法があるが、この場合、製造工程が煩雑でしかも大量のエネルギーを必要とするため、経済性が極めて悪く資源の有効利用には結びつかなかった。
【０００６】
これに対し、例えば、経済性が良く資源の有効利用を可能にする燐酸副生α半水石膏の改質方法が提案されている（特開平８−２２５３２０号）。この改質方法によれば、湿式燐酸副生α半水石膏を洗浄して不純物を取り除き、乾燥させたのち、無機アルカリを添加して中和させ、水和性を増すようにしたものであって、α半水石膏のまま洗浄、乾燥、中和を行うことから、前述の二水石膏に水和したのちβ半水石膏にする方法より製造工程が省略でき、しかもエネルギーを大量に消費することもないので、製造効率と経済性の点で優れているとされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のα半水石膏のまま洗浄、乾燥、中和を行って得られた燐酸副生α半水石膏は、従来のα半水石膏などに較べて硬化終結するまでに長時間かかることから、プラスターや目地処理材のような作業時間及び乾燥時間が限られている石膏製品の場合、充填剤、軽量骨材、接着性付与剤、粘度調整剤、硬化遅延剤、防カビ剤などの混入する添加剤の種類及び量により硬化時間にバラツキがでやすいことがわかった。
【０００８】
すなわち、プラスターや目地処理材のような石膏製品の場合、一般に作業可能時間が約１〜２．５時間、硬化終結時間が約４〜６時間程度であることが作業をする上で好適とされているが、前記の燐酸副生α半水石膏は硬化終結時間が長いことから、硬化遅延剤を添加して硬化終結時間を調整しようとすると、添加量が少量であっても遅延効果が大きく表れ、硬化遅延剤の微量の誤差が硬化終結時間を大きく左右するので、製品の安定化が難しいという課題を有していた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述のような燐酸副生α半水石膏の工業的利用の際の課題を解決するために、副生α半水石膏を洗浄し乾燥させたのち無機アルカリを添加して得られたα半水石膏に対し、粒径が４２５μ以下のβ半水石膏を加えて石膏全体量を１００重量部とした場合にβ半水石膏が１〜５０重量部であるようにした硬化時間調整方法を採用することにより、硬化終結時間を容易に調整できるようにして、製造効率と経済性に優れた石膏基材が得られるようにし、この石膏基材に充填材、軽量骨材、接着性付与剤、粘度調整剤、硬化遅延剤、防カビ剤のうち１もしくはそれ以上を混入することにより従来に劣らぬ安定した品質のプラスターや目地処理材等の石膏製品を提供できるようにするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る燐酸副生α半水石膏の硬化時間調整方法は、湿式燐酸製造法において副生される燐酸副生α半水石膏を洗浄し乾燥させたのち無機アルカリを添加して得られたα半水石膏に対し、粒径が４２５μ以下のβ半水石膏を加え、その混合比が石膏全体量を１００重量部とした場合にβ半水石膏が１〜５０重量部にすることにより、表１に示すようにβ半水石膏の混入量に応じ硬化終結時間を８５〜２０分の範囲で調整することができ、β半水石膏を５〜５０重量部にすることにより約５５〜２０分の範囲で硬化終結時間を調整することができるので、今まで利用されていた天然石膏や排脱石膏から得られるα型半水石膏と同じように取り扱うことができる。
【００１１】
このように、燐酸副生α半水石膏にβ半水石膏を添加することにより、硬化時間が短縮される要因としては、燐酸副生α半水石膏に比べてβ半水石膏のほうが水に対する溶解度が大きいことから、水中に分散したβ半水石膏粒子が先に溶解し、同時に非常に微細な二水石膏が析出することにより、この二水石膏が核となって燐酸副生α半水石膏の水和を促進するからであると考えられる。
【００１２】
【表１】
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【００１３】
なお、β半水石膏の混入比を５０重量部以上にしたとしても、硬化終結時間は２０分より短縮されることはなく、混水量が増加することになるので強度性が低下することになる。しかも、燐酸副生α半水石膏の混入量も減るので資源の有効利用という意味においても好ましくない。
【００１４】
【表２】
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【００１５】
また、表２及び図１に示すように、燐酸副生α半水石膏とβ半水石膏の比率において、硬化遅延剤を添加しない場合、燐酸副生α半水石膏のみ（試料１）だと硬化時間が１１５分かかるが、燐酸副生α半水石膏とβ半水石膏とを５０％づつ（試料１０）にすると２０分で硬化するので、硬化時間は約１／６に短縮される。
【００１６】
一方、硬化遅延剤であるクエン酸ナトリウムを０．１％混入したときの各試料は硬化遅延剤を添加しないものに較べ、硬化時間が約３〜６倍に増加し、０．２％以降は１．５倍〜２倍程度で安定的に増加していることから、硬化時間が２４時間以上の場合を除けば、試料１〜試料１０の硬化時間は硬化遅延剤の添加率に応じた所定の倍率で増加していることがわかる。
【００１７】
すなわち、燐酸副生α半水石膏に対しβ半水石膏の混合比が大きくなると硬化時間が短縮され、硬化遅延剤の添加量による硬化時間の増加率は試料１〜試料１０の何れも同じような傾向にあることから、β半水石膏の混合比が大きい方が所望の硬化時間を設定し易くなり、硬化遅延剤の添加量の微量な差による影響も少なくなる。
【００１８】
従って、燐酸副生α半水石膏のみに少量の硬化遅延剤を混入するよりも、燐酸副生α半水石膏にβ半水石膏を混合して、いままでの石膏と同様の硬化時間に近付けたのち従来と同じように硬化遅延剤を混入するほうが、硬化時間が安定するので充填剤、軽量骨材、接着性付与剤、粘度調整剤、防カビ剤などの添加による硬化時間への影響も少なく、従来のプラスター、目地処理剤などに使用している石膏基材と同様に取り扱うことができる。
【００１９】
【実施例】
以下、実施例として燐酸副生α半水石膏を石膏基材とする石膏プラスターを例に本発明をさらに具体的に説明する。
表３は石膏プラスターの配合例であって、比較例▲１▼のα半水石膏は従来品を使用、比較例▲２▼及び実施例▲１▼〜▲７▼のα半水石膏は燐酸副性α半水石膏を使用している。また硬化遅延剤としてクエン酸ナトリウムを０．１〜０．４％の割合で添加している。
【００２０】
【表３】
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【００２１】
試験項目は以下の通りである。
（１）硬化時間
石膏プラスターのペーストをポリ製容器（容量１００ml）に七分目まで充填したものを熱電対式温度記録計にセットし、石膏プラスターの混練開始からプラスターの温度が最高点に達するまでの時間を硬化時間とする。
【００２２】
（２）混水量
ポリ製容器に水１８０mlを入れ、その中に石膏プラスター５００ｇを投入し、耳たぶより少し柔らかく、しかも垂れない程度の状態になるまで水加減を調整しながら約２〜３分間攪拌混合し、その時に使用した水の量で石膏プラスターの量を除した値。
【００２３】
（３）クラック
JIS A 6904石膏プラスターの５・７ひび割れ試験方法に準拠。
（但し、石膏プラスターの塗り付け厚みは３mm±０．２５）
【００２４】
（４）ドライアウト
石膏プラスターペーストを石膏ボード上に、長さ４５０mm、幅８０mm、厚さ３mm±０．２５になるように塗り付けた後養生室（温度２０℃±２℃、湿度６５％±１０％）で硬化終了まで養生した後、プラスター表面のドライアウトを目視観察する。
【００２５】
（５）表面硬度
JIS A 6904石膏プラスターの５・６硬度試験方法に準拠。
（但し、石膏プラスターの塗り付け厚みは３mm±０．２５）
（６）曲げ強度
JIS A 6904石膏プラスターの５・５曲げ試験方法に準拠。
【００２６】
【表４】
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【００２７】
【表５】
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【００２８】
【表６】
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【００２９】
【表７】
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【００３０】
【表８】
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【００３１】
【表９】
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【００３２】
比較例▲１▼
比較例▲１▼は従来のα半水石膏を石膏基材とした石膏プラスターであり、硬化遅延剤０．２％添加で硬化時間が２７０分と好ましい値を示しており、図１に示されるように好適な硬化時間（４〜６時間）が得られる硬化遅延剤添加量の幅が広い。
比較例▲２▼
比較例▲２▼は石膏基材として燐酸副生α半水石膏を１００％使用したものであり、硬化遅延剤０．１％添加で硬化時間が２４時間以上と非常に長い値となり、そのためドライアウトが発生し、表面硬度も低い値になった。
【００３３】
実施例▲１▼
実施例▲１▼の硬化時間は硬化遅延剤０．１％添加で５６５分であったが０．２％添加すると２４時間以上となり、いずれの場合もドライアウトが発生し、表面硬度も低い値であった。
【００３４】
実施例▲２▼
実施例▲２▼の硬化時間は硬化遅延剤０．１％添加で２７５分と使用可能な時間であったが、０．２％以上添加すると次第に長くなり、０．４％添加では２４時間以上となり、そして０．２％以上添加したものは全てドライアウトが発生し、表面硬度も低い値であった。
【００３５】
実施例▲３▼
実施例▲３▼の硬化時間は硬化遅延剤０．１％、０．２％添加したものは１９５分、３７０分と使用可能な時間であったが、０．３％以上添加すると次第に長くなり、そのためドライアウトが発生し、表面硬度も低い値であった。
【００３６】
実施例▲４▼
実施例▲４▼の硬化時間は硬化遅延剤０．１％、０．２％添加したものは１３５分、２８０分と十分使用可能な時間であったが、０．３％以上添加すると次第に長くなり、そのためにドライアウトが発生し、表面硬度も低い値であった。
【００３７】
実施例▲５▼
実施例▲５▼の硬化時間は硬化遅延剤０．３％添加までは十分使用可能な時間であったが、０．４％になると若干長くなり、そのため一部ドライアウトが発生し、表面硬度も若干低い値であった。
【００３８】
実施例▲６▼、実施例▲７▼
実施例▲６▼及び実施例▲７▼の硬化時間はいずれも硬化遅延剤０．４％添加品でも十分使用可能な時間であり、しかもドライアウトの発生もなく、表面硬度も高い値であった。
また、好適な硬化時間（４〜６時間）が得られる硬化遅延剤添加量の幅が比較例▲１▼の従来品よりも広いことがわかる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のことから、燐酸副生α半水石膏にβ半水石膏を適量加えるようにした硬化時間調整方法を採用することにより、硬化終結時間を容易に調整できるので、製造効率と経済性に優れた石膏基材が得られることから、十分に工業利用か可能であり、資源の有効利用、環境保全などの面でも大いに役立つものである。
【００４０】
また、燐酸副生α半水石膏を使用して石膏プラスターや石膏目地処理材等の石膏製品を製造する際には、燐酸副生α半水石膏にβ半水石膏を適量加えた石膏基材に充填剤、軽量骨材、接着性付与剤、粘度調整剤、硬化遅延剤、防カビ剤などの添加物を混入することにより従来に劣らぬ安定した品質のプラスターや目地処理材等の石膏製品が経済的に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  石膏プラスターの硬化遅延剤添加量の比率に対する硬化時間の変化を示す図である。
【図１】
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