JPH08301644A

JPH08301644A - 石膏改質剤および耐水性石膏組成物

Info

Publication number: JPH08301644A
Application number: JP11091195A
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】（Ａ）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のものおよび
（Ｂ）ワックス類を、（Ａ）と（Ｂ）との重量比が２
０：１〜１：３となるように、（Ｃ）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およ
び該改質剤を０．４〜４重量％含有する石膏組成物。

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、（Ａ）ビニル化合物と不飽和ジカルボン酸無水
物からなる特定の共重合体、および（Ｂ）ワックス類、
パラフィン類、低分子量炭化水素樹脂から選ばれた少な
くとも１種類以上の原料を特定の割合で組み合わせて、
（Ｃ）水溶性アルカリ性化合物の存在下乳化させること
により得られた石膏改質剤を使用することにより、容易
に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、（Ａ）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、および（Ｂ）ワックス類、パラフィン
類、低分子量炭化水素樹脂から選ばれた少なくとも１種
類以上の原料を、（Ａ）と（Ｂ）との重量比が２０：１
〜１：３となるように、（Ｃ）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およびこれ
により得られた耐水性石膏組成物に関する。

【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
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】本発明に用いるワックス、パラフィン類と
しては、パラフィンワックス、モンタンワックス、酸化
パラフィン、ポリオレフィンワックス、カルナバワック
ス等がある。これらの融点は、２５〜１５０℃であるこ
とが好ましく、さらに好ましくは４０〜９０℃である。

【００１３】一方、低分子量炭化水素樹脂としては、ナ
フサ分解など石油化学工業の工程で得られる炭素数４〜
９の脂肪族あるいは芳香族炭化水素留分をフリーデルク
ラフト触媒により重合して得られる分子量５００〜３０
００の石油樹脂、、タール系ナフサから同様に重合して
得られる分子量５００〜３０００のクマロン−インデン
樹脂、アスファルト、ロジン、分子量５００〜３０００
のテルペン樹脂、分子量５００〜３０００の低分子量ポ
リエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィンなどが
ある。これらの融点も、２５〜１５０℃であることが好
ましく、さらに好ましくは４０〜９０℃である。

【００１４】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。

【００１５】（Ａ）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、および（Ｂ）ワックス類、パラフ
ィン類、低分子量炭化水素樹脂から選ばれた少なくとも
１種類以上の原料は、（Ｃ）水溶性のアルカリ性化合物
の存在下、水中に乳化され、石膏改質剤として用いられ
る。ここで、（Ａ）と（Ｂ）の重量比として、（Ａ）が
１００に対して（Ｂ）が５〜３００であることが望まし
い。このように（Ａ）の比率を高くすることにより、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
うことなく容易に乳化することが可能となり、得られた
乳化液の安定性も高くなる。また、この時、（Ｃ）は、
通常、（Ａ）のカルボン酸基に対して等量から１．１倍
等量用いられる。乳化液の固形分濃度は、０．１〜１５
重量％である。

【００１６】得られた乳化液を焼石膏あるいは焼石膏と
水との混合物と混合し、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。この
時、用いる石膏改質剤の量は、最終的に得られる石膏
（二水石膏）に対し（Ａ）と（Ｂ）の原料の合計が０．
４〜４重量％であることが望ましく、さらに望ましくは
０．５〜３重量％である。改質剤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。

【００１７】また、石膏組成物には必要に応じて、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。

【００１８】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。

【００１９】

【実施例】表１に本発明の実施例と比較例である石膏改
質剤（乳化液）と石膏組成物の組成、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。

【００２０】

【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３０ｇ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）１３．４ｇ（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。この
水溶液３００ｍｌに融点が５７℃のパラフィンを３ｇ添
加し、ホモミキサーを用いて、７０℃で、回転数４００
０ｒｐｍで３０分間撹拌を行い、乳化液を得た。この平
均粒子径は数μｍであり、安定性も良好であった。

【００２１】この乳化液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。

【００２２】

【実施例２】実施例１と同じスチレン−無水マレイン酸
共重合体を９．０ｇ、パラフィンを１．０ｇ、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１００ｍｌとして、ホモミキサー
を用いて、７０℃で、回転数４０００ｒｐｍで３０分間
撹拌を行い、乳化液を得た。この平均粒子径は約１０μ
ｍであり、安定性は良好であった。

【００２３】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３】実施例１と同じスチレン−無水マレイン酸
共重合体を２．５ｇ、パラフィンを７．５ｇ、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１００ｍｌとして、ホモミキサー
を用いて、７０℃で、回転数４０００ｒｐｍで３０分間
撹拌を行い、乳化液を得た。この平均粒子径は約１５μ
ｍであり、安定性は良好であった。

【００２５】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。この場合も、吸水率と曲げ
弾性率の改善効果が認められた。

【００２６】

【実施例４】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１０ｇ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）４．５ｇ（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。この水溶液
３００ｍｌに実施例１で用いたパラフィンを１．２ｇ添
加し、ホモミキサーを用いて、７０℃で、回転数４００
０ｒｐｍで３０分間撹拌を行い、乳化液を得た。この平
均粒子径は約１０μｍであり、安定性も良好であった。

【００２７】この乳化液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。

【００２８】

【実施例５】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１と
同様に、固形分濃度が４重量％の乳化液を作製し、二水
石膏に対する改質剤濃度が２．０重量％の石膏組成物を
得た。この場合も、安定な乳化液が得られ、石膏組成物
に吸水率と曲げ弾性率の改善効果が認められた。

【００２９】

【実施例６】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１と同様に、固形分濃度が８重量％
の乳化液を作製し、二水石膏に対する改質剤濃度が４．
０重量％の石膏組成物を得た。この場合も、安定な乳化
液が得られ、石膏スラリーの流動性は少し低下したが、
得られた石膏組成物の吸水率と曲げ弾性率においては改
善効果が認められた

【００３０】

【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。

【００３１】

【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、改質剤の乳化液を作製し、最
終的に得られる石膏組成物に対する改質剤濃度の合計が
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。

【００３２】

【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、無水マレイン酸基と等量のＤＭＥＡを使用し
て、固形分濃度が４重量％の乳化液の作製を試みたとこ
ろ、安定な乳化液は得られなかった。

【００３３】

【比較例４】実施例１と同じスチレン−無水マレイン酸
共重合体を１．０ｇ、パラフィンを９．０ｇとした他は
実施例２と同様にして、固形分濃度が１０重量％の乳化
液の作製を試みたところ、安定な乳化液は得られなかっ
た。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】

【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 (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０９Ｋ 3/18 １０１Ｃ０９Ｋ 3/18 １０１ //(Ｃ０４Ｂ 28/14 24:26 24:00） (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】（Ａ）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、
および（Ｂ）ワックス類、パラフィン類、低分子量炭化
水素樹脂から選ばれた少なくとも１種類以上の原料を、
（Ａ）と（Ｂ）との重量比が２０：１〜１：３となるよ
うに、（Ｃ）水溶性のアルカリ性化合物の存在下、水中
に乳化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、および
（Ｂ）ワックス類、パラフィン類、低分子量炭化水素樹
脂から選ばれた少なくとも１種類以上を、（Ａ）と
（Ｂ）との重量比が２０：１〜１：３となるように、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、石膏に対する（Ａ）と
（Ｂ）の総量の比が０．４〜４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。