JPH08301643A

JPH08301643A - 石膏改質剤、耐水性石膏組成物およびその製造方法

Info

Publication number: JPH08301643A
Application number: JP7110910A
Authority: JP
Inventors: Maie Jieroomu; マイエジェローム; Komoruniki Jiyatsuku; コモルニキジャック; Yoshiyuki Miyaki; 義行宮木
Original assignee: Elf Atochem Japan KK
Current assignee: Arkema KK
Priority date: 1995-05-09
Filing date: 1995-05-09
Publication date: 1996-11-19

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、従来の石膏改質剤の欠点を
解決し、施工時の作業が容易で耐水性と機械的性質に優
れた石膏組成物およびその製造方法を提供することにあ
る。【構成】ビニル化合物と不飽和ジカルボン酸無水物と
の共重合体で酸価が２００〜４００のものを、水溶性の
アルカリ性化合物の存在下、水中に溶解してなる石膏改
質剤、該共重合体を０．３〜３重量％含有する石膏組成
物、および該石膏改質剤と焼石膏とを混合することを特
徴とする耐水性石膏組成物の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は石膏の耐水性と機械的性
質および施工時の作業性を改善するための石膏改質剤に
関する。本発明により得られる石膏は、石膏ボードや石
膏プラスター等の石膏を用いた製品に応用される。

【０００２】

【従来の技術】従来から、石膏は安価であり、優れた防
火性や防音性を有するため、石膏ボードや石膏プラスタ
ーとして建築物等に多く用いられてきた。しかしなが
ら、これらの特長にも関わらず、耐水性が乏しいため用
途が限られていた。

【０００３】このような石膏の欠点を補うために種々の
提案が行われた。例えば、撥水性付与剤として、パラフ
ィンと酸化パラフィンを使用するもの（特公昭５５−５
０９０６）、ワックスとカルボキシル基含有ワックスを
使用するもの（特開昭５５−３７４２３）、低分子量ポ
リオレフィンとパラフィンに、スチレン−マレイン酸共
重合体のモノメチルエステルを用いて作製された保護コ
ロイド水溶液を添加して使用するもの（特公昭５８−５
８３０４および特開昭５５−９４９８３）、低分子量ポ
リオレフィンとパラフィンに、α−オレフィン−無水マ
レイン酸共重合体を用いて作製された保護コロイド水溶
液を添加して使用するもの（特開昭６０−２２０９１
０）、ワックスと石油樹脂とエチレン−酢酸ビニル共重
合体とビニル化合物−無水マレイン酸誘導体を混合して
使用するもの（特開平４−３０４２６８）がある。

【０００４】しかしながら、こららの方法では、石膏製
品を長時間水中に浸漬した場合、十分な耐水性が得られ
なかったり、得られた乳化液の安定性にも問題があっ
た。また、ワックスやパラフィンを乳化安定させるため
にスチレン−無水マレイン酸共重合体が用いられたが、
石膏の改質剤中のスチレン−無水マレイン酸共重合体の
比率は低く、高せん断力の強力攪拌機やピストン型高圧
乳化機やコロイドミルなどを用いて高圧化で長時間の強
制乳化が必要とされるなどその乳化が著しく困難であっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の従来
の石膏改質剤の欠点を解決し、施工時の作業が容易で耐
水性と機械的性質に優れた石膏組成物をを提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
の結果、ビニル化合物と不飽和ジカルボン酸あるいはそ
の無水物からなる特定の共重合体を特定の水溶性アルカ
リ性化合物と組み合わせて石膏改質剤として使用するこ
とにより、驚くべきことにワックス等の他の改質剤を用
いることなく、耐水性と機械的性質に優れた石膏が得ら
れることを見いだし本発明に到達した。

【０００７】

【作用】すなわち、本発明は、ビニル化合物と不飽和ジ
カルボン酸あるいはその無水物との共重合体で酸価が２
００〜４００のものを、水溶性のアルカリ性化合物の存
在下、水中に溶解してなる石膏改質剤、これを用いて得
られた耐水性石膏組成物、およびその製造方法に関す
る。

【０００８】本発明に用いられる共重合体の一成分であ
るビニル化合物とは、エチレン、プロピレン、ブテン、
イソブチレン、イソアミレン、ｎ−ヘキセン等の炭素数
２〜８のα−オレフィン、好ましくは炭素数４〜６のα
−オレフィン、あるいはスチレン、α−メチルスチレ
ン、ビニルトルエン、ｔ−ブチルスチレン、クロロスチ
レン等のスチレン単量体およびその誘導体である。ま
た、不飽和ジカルボン酸あるいはその無水物とは、マレ
イン酸、無水マレイン酸、フマル酸等である。これらの
モノマーは、通常のラジカル重合条件下で重合される。

【０００９】これらビニル化合物と不飽和ジカルボン酸
あるいはその無水物との共重合体の酸価（樹脂１ｇを中
和するのに必要な水酸化カリウムのｍｇ数）は２００〜
４００であることが望ましい。共重合体の酸価は、モノ
マー比により調整できるが、共重合後、カルボン酸の部
分エステル化あるいは部分アミド化、あるいは部分イミ
ド化により調整してもよい。酸価が４００を越えると得
られる石膏の耐水性が不十分となり、酸価が２００以下
の場合は均一な水溶液を得ることが困難となる。

【００１０】また、上記モノマーと共重合可能なモノマ
ーとして、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等の
シアン化ビニル化合物、メチルアクリル酸エステル、エ
チルアクリル酸エステル、ブチルアクリル酸エステル等
のアクリル酸エステル、メチルメタクリル酸エステル、
エチルメタクリル酸エステル、ブチルメタクリル酸エス
テル等のメタクリル酸エステル、アクリル酸、メタクリ
ル酸等のビニルカルボン酸、アクリル酸アミド、メタク
リル酸アミド、アセナフチレン、Ｎ−ビニルカルバゾー
ル等がある。

【００１１】本発明においては、特に、スチレンあるい
はその誘導体と無水マレイン酸からなる共重合体が好ん
で用いられる。この場合、共重合体を構成するスチレン
あるいはその誘導体と無水マレイン酸とのモル比は２：
１〜４：１であることが望ましい。

【００１２】また、本発明で用いる水溶性のアルカリ性
化合物は、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化
カリウム等のアルカリ金属水酸化物、炭酸ナトリウム、
炭酸カリウム等のアルカリ金属炭酸塩、アンモニア、水
酸化アンモニウム、ジメチルアミン、トリメチルアミ
ン、トリエチルアミン等のアミン類、２−アミノエタノ
ール、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、
Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、Ｎ−メチルジエタ
ノールアミン、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノ
ール等のアルカノールアミン類から選択される。これら
は単独で用いてもよいが、２種類以上を混合して用いて
もよい。特に、本発明においては、アルカノールアミン
類が好んで用いられる。

【００１３】ビニル化合物と不飽和ジカルボン酸無水物
との共重合体は、予め、水溶性のアルカリ性化合物の存
在下、水中に溶解され、石膏改質剤として用いられる。
共重合体の濃度としては、通常、５〜１００ｇ／リット
ルである。ここで、この水溶液は、高せん断力の強力攪
拌機を用いて高温、高圧下で攪拌を行うことなく作製可
能である。得られた水溶液を焼石膏と混合し、捏練すれ
ば、耐水性石膏組成物（スラリー）が得られる。これ
を、硬化後必要に応じて乾燥すれば高耐水性の最終石膏
製品が得られる。先に焼石膏に水を添加した場合、改質
剤の効果は得られない。

【００１４】この時、改質に用いる共重合体の量は、最
終的に得られる石膏（二水石膏）に対し０．３〜３重量
％であることが望ましく、さらに望ましくは０．５〜２
重量％である。共重合体の量がこれより少ない場合、十
分な改質の効果が得られず、多い場合、石膏組成物の粘
性が高くなり、作業性が悪くなったり、防火性や経済性
が失われる恐れがある。

【００１５】また、石膏組成物には必要に応じて、ワッ
クス、パラフィン類、低分子量炭化水素樹脂等の耐水性
改良剤、パーライト、バーミキュライト等の骨材、凝集
速度調整剤、補強繊維、発砲剤、およびセメント、スラ
グ、フライアッシュ等の変性剤を併用することもでき
る。

【００１６】以下、実施例により本発明を説明するが、
本発明は実施例により何ら限定されるものではない。

【００１７】

【実施例】表１に本発明の実施例と比較例である石膏組
成物の組成、表２にそれら石膏組成物の特性を示した。
以下の実施例と比較例において、得られた石膏組成物
（スラリー）は、石膏ボード用原紙の間に流し込み石膏
ボードとし、７０℃で約２時間乾燥した。この石膏ボー
ドを室温、湿度５０％で２４時間放置した後、吸水率と
曲げ弾性率を測定した。吸水率は、２０℃の水中に２４
時間浸漬後の重量増加より算出した。一方、硬化時間
は、スラリーを室温で放置し、流動性がなくなるまでの
時間として求めた。

【００１８】

【実施例１】スチレンと無水マレイン酸とのモル比が
３：１であり、酸価が２７５、融点が１２０℃、Ｔｇが
１２５℃のスチレン−無水マレイン酸共重合体４０ｇに
水を９００ｍｌを加え、攪拌下、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタ
ノールアミン（ＤＭＥＡ）１７．８ｇ（１．０２倍等
量）をゆっくりと滴下し、７０℃に保ち均一な水溶液と
なるまで攪拌を続け、溶解後、水溶液を室温まで冷却
し、水を加えて全体の体積を１０００ｍｌとした（スチ
レン−無水マレイン酸共重合体濃度、４０ｇ／リット
ル）。

【００１９】この水溶液１５０ｇと焼石膏（純度９７％
以上のβ半水石膏）２５０ｇを混合、石膏組成物（スラ
リー）を得た。表２より、得られた石膏は、吸水率が低
く、曲げ弾性率が向上し、スラリーの流動性も良好であ
ることが分かる。

【００２０】

【実施例２〜４】実施例１と同じスチレン−無水マレイ
ン酸共重合体とＮ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン（Ｄ
ＭＥＡ）を用い、同様の方法で、スチレン−無水マレイ
ン酸共重合体濃度が、２０ｇ／リットル、および１０ｇ
／リットル、６０ｇ／リットルの水溶液を得た。この
時、ＤＭＥＡの量は、スチレン−無水マレイン酸共重合
体の１．０２倍等量とした。これらの水溶液１５０ｇと
焼石膏（純度９７％以上のβ半水石膏）２５０ｇを混合
し、二水石膏に対する改質剤濃度が１．０重量％、０．
５重量％、および３．０重量％の石膏組成物（スラリ
ー）を得た。これらいずれにおいても、吸水率と曲げ弾
性率の改善効果が認められた。

【００２１】

【実施例５】スチレンと無水マレイン酸とのモル比が
２：１であり、酸価が３５０、融点が１５０℃、Ｔｇが
１２４℃のスチレン−無水マレイン酸共重合体を用いた
他は、実施例２と同様に、改質剤濃度が１．０重量％の
石膏組成物を得た。この場合も、吸水率と曲げ弾性率の
改善効果が認められた。

【００２２】

【実施例６】スチレンと無水マレイン酸とのモル比が
４：１であり、酸価が２１５、Ｔｇが１２５℃のスチレ
ン−無水マレイン酸共重合体を用いた他は、実施例２と
同様に、改質剤濃度が１．０重量％の石膏組成物を得
た。この場合も、吸水率と曲げ弾性率の改善効果が認め
られた。

【００２３】

【実施例７】アルカリ性化合物として水酸化カリウムを
用いた他は、実施例２と同様に、改質剤濃度が１．０重
量％の石膏組成物を得た。この場合も、吸水率と曲げ弾
性率の改善効果が認められた。

【００２４】

【実施例８】アルカリ性化合物として水酸化ナトリウム
を用いた他は、実施例２と同様に、改質剤濃度が１．０
重量％の石膏組成物を得た。この場合も、吸水率と曲げ
弾性率の改善効果が認められた。

【００２５】

【実施例９】アルカリ性化合物として水酸化アンモニウ
ムを用いた他は、実施例１と同様に、改質剤濃度が２．
０重量％の石膏組成物を得た。この場合も、吸水率と曲
げ弾性率の改善効果が認められたが、吸水率がやや実施
例１に比べて大きかった。

【００２６】

【比較例１】開始剤を用いないで、石膏のみの特性を測
定した。

【００２７】

【比較例２】スチレンと無水マレイン酸とのモル比が
１：１であり、酸価が４８０、融点が１６０℃、Ｔｇが
１５４℃のスチレン−無水マレイン酸共重合体を用いた
他は、実施例１と同様に、最終的に得られる二水石膏組
成物に対する改質剤濃度が２．０重量％の石膏組成物を
得た。この石膏組成物は、放置しても硬化することがな
く、石膏ボードの作製が不可能であった。

【００２８】

【比較例３】スチレンと無水マレイン酸とのモル比が
５：１であり、酸価が１８０、Ｔｇが１２５℃のスチレ
ン−無水マレイン酸共重合体を用いた他は、実施例１と
同様に、改質剤濃度が２．０重量％の石膏組成物を得
た。この石膏組成物には、吸水率の改善効果は見られな
かった。

【００２９】

【比較例４】実施例１と同じスチレン−無水マレイン酸
共重合体とＮ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン（ＤＭＥ
Ａ）を用い、同様の方法で、改質剤濃度が４．０重量％
の石膏組成物を得た。この石膏組成物は非常に粘性が高
く、ボードの作製が不可能であった。

【００３０】

【比較例５】実施例１と同じスチレン−無水マレイン酸
共重合体を１０ｇおよび無水マレイン酸の１．０２倍等
量の水酸化アンモニウムと水を混合し、総体積を１００
ｍｌとして、７０℃で撹拌を行い、均一な水溶液を得
た。実施例１と同じ焼石膏２５０ｇと水９０ｇを混合
し、これに上記の乳化液を６０ｍｌ添加し、石膏組成物
（スラリー）を得た。この場合は、実施例と同じ濃度の
改質剤を用いたにもかかわらず、吸水率と曲げ弾性率の
改善効果は認められなかった。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】

【発明の効果】本発明により、従来の撥水性エマルジョ
ン組成物を使用する場合に比べて、特別な乳化装置を必
要とせず、簡単な作業で、石膏の耐水性と機械的性質を
向上させることが可能となった。本発明の石膏改質剤を
用いて得られた石膏ボードは、風呂場、洗面所、台所な
ど水を使用する場所にも利用されることが期待できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮木義行京都府京都市下京区中堂寺粟田町１番地エルフ・アトケム・ジャパン株式会社京都テクニカルセンター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ビニル化合物と不飽和ジカルボン酸ある
いはその無水物との共重合体で酸価が２００〜４００の
ものを、水溶性のアルカリ性化合物の存在下、水中に溶
解してなる石膏改質剤。
【請求項２】共重合体がスチレンあるいはその誘導体
と無水マレイン酸から構成され、スチレンあるいはその
誘導体と無水マレイン酸とのモル比が２：１〜４：１で
ある請求項１記載の石膏改質剤。
【請求項３】水溶性のアルカリ性化合物が、水酸化ナ
トリウム、水酸化カリウム、アンモニア、水酸化アンモ
ニウム、およびアルカノールアミン類から選択される１
種類以上の化合物である請求項１記載の石膏改質剤。
【請求項４】アルカノールアミン類が、２−アミノエ
タノール、トリエタノールアミン、ジエタノールアミ
ン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、Ｎ−メチルジ
エタノールアミン、２−アミノ−２−メチル−１−プロ
パノールから選択される１種類以上の化合物である請求
項３記載の石膏改質剤。
【請求項５】ビニル化合物と不飽和ジカルボン酸無水
物との共重合体で酸価が２００〜４００のものを、水溶
性のアルカリ性化合物の存在下、水中に溶解してなる石
膏改質剤と石膏とからなり、二水石膏に対する共重合体
の比が０．３〜３重量％である耐水性石膏組成物。
【請求項６】共重合体がスチレンあるいはその誘導体
と無水マレイン酸であり、スチレンあるいはその誘導体
と無水マレイン酸とのモル比が２：１〜４：１である請
求項５記載の耐水性石膏組成物。
【請求項７】水溶性のアルカリ性化合物が、水酸化ナ
トリウム、水酸化カリウム、アンモニア、水酸化アンモ
ニウム、およびアルカノールアミン類から選択される１
種類以上の化合物である請求項６記載の耐水性石膏組成
物。
【請求項８】アルカノールアミン類が、２−アミノエ
タノール、トリエタノールアミン、ジエタノールアミ
ン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、Ｎ−メチルジ
エタノールアミン、２−アミノ−２−メチル−１−プロ
パノールから選択される１種類以上の化合物である請求
項７記載の耐水性石膏組成物。
【請求項９】ビニル化合物と不飽和ジカルボン酸ある
いはその無水物との共重合体で酸価が２００〜４００の
ものを、予め、水溶性のアルカリ性化合物の存在下、水
中に溶解して得た水溶液と焼石膏を混合することを特徴
とする耐水性石膏組成物の製造方法。
【請求項１０】共重合体がスチレンあるいはその誘導
体と無水マレイン酸から構成され、スチレンあるいはそ
の誘導体と無水マレイン酸とのモル比が２：１〜４：１
である請求項９記載の耐水性石膏組成物の製造方法。