JPS5812220B2 - 耐水化された軽量石こう板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はメチロール化メラミン樹脂を石こうと混練し、
耐水化された石こう板を製造する際に発生する微量ある
いは少量のホルムアルデヒドを捕捉するため、適当なホ
ルムアルデヒド捕捉剤を共存させ混練する方法に関する
ものである。

従来から、半水石こうに水を加えて混練すると水利反応
が生じ凝結が起こることは知られており、混水量を増加
させあるいは発泡剤、起泡剤等を加えてスラリーを攪拌
することにより気泡を包含させ軽量石こう硬化体を製造
することができる。

前記方法は、石こうボードの製造に試みられている如く
既知の方法であるが、本体の比重を０．４〜０．７程度
の軽量石こう板とすると４々の物理的強度さらに耐火性
能等が減少する。

そのため適当な高分子化合物あるいは補強繊維等を含有
させ、さらに板厚を３０〜１００ｍｍと市販石こうボー
ド以上の厚みにすることにより所期の物性を維持又は向
上させることができる。

一方、石こうは水に弱いと言われている如く市販石こう
ボードあるいは３０〜１００ｍｍ厚さの板に関しては飽
水強度が極端に低下するため通常の石こう系製品は使用
上大きな制約をうけ，内装材等に限定される。

しかし、硅酸カルシウム板あるいはＡＬＣ（軽量コンク
リート）のように飽水強度が約５０係以上維持されれば
飛躍的な用途の拡大が望める。

さらに製品の保管、梱包、施工時の水濡れに関しても、
従来に比し大きな注意を払わなくて良いという利点があ
る。

石こうを耐水化するためには現在迄種々の方法が試みら
扛ており、耐水石こうボードにおいては、耐水付与剤と
してアスファルト系乳痢およびパラフィンワックスの乳
剤を混練する方法が通常の方法である。

その他、ウレタン樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、シリ
コーン系化合物あるいは無機系のセメント、石灰、硅酸
カルシウム等の耐水付与剤が添加され、石こうの耐水性
を改善しようとする多くの方法が試みられている。

アスファルト系乳剤およびパラフィンワツ多スの乳剤は
非常に安価であり経済的な面は優れているが、所期の耐
水物性に到達するためには通常石こう１００重量部に対
する添加量は１０〜２０重量部というように大量を要す
るため建築材料としては不燃および耐火性に問題が生ず
る。

これに対してメラミン樹脂は特に少量の添加で所期の効
果が現わｎ、経済的にもアスファルト系乳剤およびパラ
フィンワックスの乳剤と匹敵しうる耐水付与剤であり、
か＼る観点からメラミン樹脂による石こうの耐水化に関
しては多くの方法が提案されている。

たとえば、メラミン樹脂と金属化合物を併用し硬化体の
飽水強度を増加させる方法（特開昭４９−２１４２０号
公報、特開昭４９−７１０１７号公報、特公昭５１−３
０５８７号公報）、１０〜２０部のメラミン樹脂等の熱
硬化性樹脂を大量に使用したコート剤への応用（特開昭
４９−１３０４３２号公報）、メラミン樹脂添加下水添
加量を少なくして加熱加圧成形する方法（竹公昭４９−
９８８５１号公報）、逆に水添加量多く、石こう／水＝
１．００／１．３１〜５．００においてメラミン樹脂を
０〜１０重量部添加して軽量石こう硬化体を製造する方
法（特開昭５２−１０７０２３号公報）、メラミン樹脂
等の熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂を併用する方法（特公
昭４４−１４２３６号公報）メラミン樹脂とフラン樹脂
を併用する方法（特開昭４８−７３４２６号公報）、石
こう／水＝１００／５０〜４００の条件でポリビニルア
ルコール５〜１０重量部とポリビニルアルコールに対し
て３〜４０重量部のメラミン樹脂等の／ミノ系樹脂およ
び繊維状補強材を使用した建築用板（特公昭５０−２０
０９４号公報）等多くの例が試みられている。

しかるに、メラミン樹脂といえども、成形材料から接着
剤に到る多くの種類があり、特に、市販のメラミン樹脂
となると各用途に應した配合，たとえば尿素樹脂の混入
等め変性が行なわれておシ現実に、耐水化され石こう系
製品の製造に適したメラミン樹脂を選択するのは難かし
い。

本発明では、軽量石こう板を製造するに際し、製品の飽
水強度発現効果、製造時の凝結時間等の石こうスラリ呵
吻性、メラミン樹脂の安定性，およびメラミン樹脂混線
による連続製造法等を総合的に勘案し、メラミン樹脂と
してはメチロール化メラミン樹脂を水溶液としだものが
最適であることがわかった。

しかるにメチロール化メラミン樹脂使用においては、軽
量石こう板製造時にホルムアルデヒドが発生するので本
発明はこのような問題点を解決することを目的としたも
ので前記の製造時の特徴を損うことなくホルムアルデヒ
ドの発生を抑制する適当な捕捉剤を見出し、しかもメチ
ロール化メラミン樹脂の耐水付与効果をさらに向上させ
たことをその骨子とする。

すなわち、本発明は半水石こうを基材とする粉体，１０
０重量部を水およびメチロール仕メラミンン樹脂０．１
〜１０重量部、ホルムアルデヒド捕捉剤としてメラミン
、チオ尿素およびエチレン尿素の内少なくとも一種以よ
から選ばれた化合物０．０１〜１０重量部と混合し撹拌
により気泡を包含させ軽量石こう板を成形することから
なる耐水化されだ軽量石こう板の製造方法を提供するも
のである。

以下不発明の実施の態様について説明する。

半水石こう、水、メチロール化メラミン樹脂，ホルムア
ルデヒド捕捉剤、さらに起泡剤等の添加物を加えたスラ
リーを高速攪拌機により混練後、型枠に流し込み空気中
で養生しついで含水率が２チ以下になる迄乾燥する。

工業的に製造する場合は、スラリ一流し込みから乾燥迄
を連続的に行なう。

すなわち前記原料をピンミキサー等の高速混練機に送入
し、移動成形ベルト上に流し込む。

石こうスラリーは成形ベルト上で硬化し、自動的に採断
さｎ台車に積み込まれる。

台車上の板は乾燥機内を移動し、乾燥機を出る時点にお
いて板の含水率は２％以下になるよう調整する。

以上の製造過程において、ホルムアルデヒド捕捉剤がな
い場合、主として乾燥機内でメチロール化メラミン樹脂
に対して０．１〜１０重量係のホルムアルデヒドが発生
するがホルムアルデヒド捕捉型の存在下においては、そ
の添加量に依存するが０〜３重量チに抑制することが出
来る。

連続的製造Ｋセいては成形ベルトのスピードあるいは不
織布、紙等の表面材と同様にスラリーの性状が重要で，
一般に、スラリーは見かけの凝結時間（ＡＳＴ）２〜２
０分、スラリーの流動性はＪＬＳＲ−５２０１に規定さ
れたフロー値で１００〜３００ｍｍ，スラリーｐＨは５
〜９に設定することが望ましい。

軽量石こう板の比重は０．５〜０．８が適当であり、耐
火性および不燃性を考慮して３０〜１００ｍｍの板厚で
成形される。

従って前記比重を得るに允分な気泡がスラリー中に混入
され、気泡を安定化させるための起泡剤、高分子物質が
添加される。

以下原料中の各成分について説明する。

本発明に使用する半水石こうは排煙脱硫石こうりん酸石
こう、チタン石こう、ぶつ酸石こう等がα型半水石こう
またはβ型半水石こう（焼石こうまだは両者の混合系で
使用される。

半水石こうを硬化するだめの水は通常半水石こう１００
重量部に対して３０〜１００重量部好ましくは５０〜９
０重量部が適当である。

メチロール化メラミン樹脂は石こうを含む粉体（固形分
）１００重量部に対して０．１〜１０重量部、好ましく
は０．５〜４重量部が適当であり、水溶液または水分散
体の形で使用される。

メラミンは３個のアミノ基を有し、通常のメラミン樹脂
はそのメチロール化体である。

本発明で適用されるメチロール化メラミンはモノメチロ
ール化メラミンからヘキサメチロール化メラミンであり
、それらの混合物まだはそれらのプレポリマーを含む。

さらにそれらの水溶解性および保存安定性を改良するた
めに、メタノール、ブタノール等のアルコール類を添加
したり、あるいは部分的にエーテル化したものでもよい
。

ホルムアルデヒド捕捉剤は石こうを含む粉体（固形物）
１００重量部に対して０．０１〜１０重量部、好ましく
は０．３〜２重量部が適当である。

捕捉剤としてはスラリ一の性状および製品の物性を大き
く損うこと々くホルムアルデヒドの発生量を減少させる
化合物、たとえば尿素系化合物（尿素、チオ尿素、エチ
レン尿素等）、亜硫酸塩、（亜硫酸ナトリウム、亜硫酸
カルシウム、亜硫酸カリウム、等）、アンモニウム塩（
塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、チオシアン酸ア
ンモニウム等）、アミン系化合物（塩酸ヒドロキシルア
ミン、ヘキサメチレンジアミン，ｍ−フエニレンジアミ
ン、メラミン、ジシアンアミド等）および金属の硫酸塩
（硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、硫酸第二銅、硫酸アルミニ
ウム等）であるが最も著しい効果を与えるものはメラミ
ン、チオ尿素、エチレン尿素であり、それらの学独使用
又は併用において顕著な効央が現れる。

添加物である石こう硬化捉進剤としては、硫酸カリウム
、カリみょうばん、ケイフツ酸塩、塩化アンモニウム、
塩酸、硫酸、生石灰等があり、石こうスラリーをＡＳＴ
３〜２０分好ましくはＡＳＴ３〜１２分に調節するため
に、添加量は石こう１００重量部に対して０〜２重量部
、特に０．５〜１．５重量部が好ましい。

補強繊維としてはガラス繊維、炭素繊維、石綿繊維等の
無機繊維、あるいはパルプ、木綿、麻、合成繊維等の有
機繊維が適当であり、その添加量は石こう１００重量部
に対してＯ〜１０重量部、特に０．５〜３重量部が好ま
しい。

高分子化合物としてはポリビニルアルコール、メチルセ
ルロース、エチルセルロース、カルボキシルメチルセル
ロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレンオ
キシド等の水溶性高分子物質又はそれらの混合物等があ
り、添加量は石こう１００重量部に対して０〜１０重量
部、特に０．５〜３重量部が好ましい。

これらはスラリー粘度を増加させ起泡の安定性を良好に
すると共に硬化体の強度向上に効果的である。

次に、起泡剤としては通常の界面活性剤が使用されるが
添加量としては石こう１００重量部に対して０〜２重量
部特に０．０５〜０、５重量部が好ましい。

また、硬化速度の速い半水石こうに対してはアミノ酸系
等の石こう硬化遅延剤を０〜２重量部、起泡効果が非常
に良好な場合はシリコーン系，アルコール類等の消泡剤
Ｏ〜２重量部の添加も可能である。

上記の添加剤は勿論単独もしくは併用して用いることが
できる。

以上の組成において加熱収縮率等の耐火性、曲げ強度、
圧縮強度等の物畑的性質を改善するために、あるいは軽
量化のために、石こう１００重量に対して允てん剤０〜
３０重量部、特に５〜２５重量部を添加することも効果
的である。

允てん剤としてハ種々の粒径のシラス、シラスバルーン
、スラグ、パーライト、ヒル石、ケイ酸カルシウム粉、
水ガラス発泡体、発泡スチロール等の無機あるいは有機
軽量骨材、あるいは廃砂等があげられる。

ところで、メチロール化メラミンは主として乾燥機中に
おける加熱により硬化し、石こうに対して所期の耐水性
を及ぼすが、石こう板乾燥前にメチロール化メラミン硬
化を促進させた方が耐水性に及ぼす効果が大きい場合が
ある。

このような場合、メチロール化メラミン硬化速度はｐＨ
によって決定されるので、石こうスラリーを酸性あるい
は中性領域ｐＨ４〜８に保つことが好ましい。

従って、メチロール化メラミン硬化促進剤としては原理
的に酸であれば何でもよく、硫酸、塩酸等の酸を前記ｐ
Ｈに保持できる程度に添加することは効果的である。

さらに潜在性硬化剤、すなわち熱等により酸を生成する
化合物．たとえば、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウ
ム、リン酸アンモニウム、酢酸アンモニウム等のアンモ
ニウム塩も使用可能である。

以上、石こうスラリー中へ添加可能な副資材の他に、軽
量石こう板の耐火性能、物理的又は機械的強度等に耐衝
撃性さらに表面仕上性のすぐれた材料とするだめに、天
然又は人造の織布又は不織布、又は紙を板表面に配置す
ることも効果的である。

織布又は不織布としては物理的（たとえば溶融）、化学
的（たとえば接着剤）又は機械的（たとえば編細）方法
により結合された天然又は人造の繊維、ステーブルある
いは連続フィラメントからなり、その材質としてはポリ
エステル、ボリアミド、ポリプロピレン、ポリエチレン
、セルロースアセデート、ポリ塩化ビニル、アクリル樹
脂，絹等の有機繊維、ガラス繊維、石綿繊維、炭素繊維
等の無機繊維がある。

また紙は通常の石こうボードに使用されるボード原紙あ
るいは耐水化されたボード原紙が適当である。

以上のような原料を使用して製造された軽量石こう板は
製造時ホルムアルデヒドの発生が極微量であり、飽水時
強度の改善された耐水性石こう材料である。

以下、比較例と共に実施例について述べる。

比較例 １ ５００ｍｌビーカーに水１５５ｇをと９，市販メチロー
ル化メラミン樹脂５Ｉ（２倍希釈水溶液として添加）、
α一半水石こう２０２ｇ、シラス５０ｇ、ポリビニルア
ルコール５ｇを加えながら１分間撹拌混合する。

このスラリーを２０Ｘ２０×７０ｍｍの金型に流レ込み
、１蒔間後に脱型した。

上記試験片を電気炉のガラス管内に入れ、１４０℃１６
０℃に加熱し、窒素を１〜２ｍｌ／ｓｅｅ流しながら、
水トラップ中に水蒸気等のガスを吸収させた。

トラップ内の水溶液中のホルムアルデヒドは亜硫酸ソー
ダ法により一定時間毎に定量し，ホルムアルデヒドが検
出出来なくなる迄加熱した（実験番号１）。

また上記石こうスラリー中にホルムアルデヒド捕捉剤と
して亜硫酸カルシウム、塩化アンモニウム、硫酸銅、尿
素、ジアセチル尿素、トリメチル尿素を添加して同様に
ホルムアルデヒドの発生量を測定した（実験番号２〜７
）。

実施例 １ 比較例１の石こうスラリー中にホルムアルデヒド捕捉剤
としてメラミン、チオ尿素又はエチレン尿素を添加し、
ホルムアルデヒド発生量を測定した。

結果を比較例１と共に表１および添付の図面に示した（
実験番号８〜１２）。

図中曲線１はチオ尿素を添加した場合、曲線２はエチレ
ン尿素、曲線３はメラミンの場合をそれぞれ示している
。

ホルムアルデヒド捕捉剤量はメチロール化メラミンに対
する重量係である。

但し、上表の加熱時間以上においてホルムアルデヒドの
発生は認められなかった。

ホルムアルデヒド発生率はブランク（捕捉剤なし）を１
ｏｏ％とした。

比較例 ２ ２．０１容器Ｋ−水６．４ｋｇ、ポリビニルアルコール
０．２ｋｇ、市販界面活性剤０．０１５ｋｇを入れ、攪
拌下所定量の発泡を行った。

次にα一半水石こう８ｋｇ、シラス２ｋ９、１／２イン
チに切断したガラス繊維０．２ｋ９、市販メチロール化
メラミン樹脂０．２５ｋｇを投入し、１分間攪拌後、７
５０Ｘ２５０Ｘ６５ｍｍの型枠に流し込み、１時間後に
脱型した。

乾燥は１００〜１５０℃で６時間、８０℃以下で２４時
間行い、含水率１係以下であることを確認した。

実施例 ２ 比較例２の系にホルムアルデヒド捕捉剤としてチオ尿素
又はメラミンを添加し、比較例２と同様にして軽量石こ
う板を得た。

物性試験結果を比較例２と共に表２に示した。

実施例 ３ ５００ｍｌビーカーに水２００ｇをとり、市販メチロー
ル化メラミン５ｇ（２倍希釈水溶液として添加）、α一
半水石こう、β二半水石こう混合物（α／β＝２０／８
０）２００ｇ、シラス５０ｇ、ポリビニルアルコール５
ｇを加え橙から１分間攪拌混合する。

このスラリーを２０Ｘ２０ｘ７０ｍｍの金型に流し込み
、１時間後に脱型した。

上記試験片を比較例１に従って、電気炉中のガラス管内
に入れ、発生ホルムアルデヒド量を測定した（実験番号
１） 実施例 ３ 比較例３の石こうスラリー中にホルムアルデヒド捕捉剤
としてメラミンを添加し、ホルムアルデヒド発生量を測
定した（実験番号２〜３）。

実施例４および比較例４ 比較例３０石こうスラリー中にホルムアルデヒド捕捉剤
としてメラミンおよびメチロール化メラミンを、硬化促
進剤として１０チ塩酸水溶液を添加し、ホルムアルデヒ
ド発生量を測定した。

結果を比較例３および実施例３と共に表３に示した（実
験番号４〜６）。

但し、上表の加熱時間以上においてホルムアルデヒドの
発生は認められなかった。

ホルムアルデヒド発生率は比較例３を１００％とした。

比較例 ５ ２０／容器に水８ｋｇ、ポリビニルアルコール０．２ｋ
ｇ、市販界面活性剤０．０１５ｋｇを入れ、攪拌，下所
定量の発泡を行った。

次にα一半水石こう１．６ｋｇ、β一半水石こう６．４
ｋｌ９，シラス２ｋｇ、イインチに切断したガラス繊維
０．２ｋ９、市販メチロール化メラミン樹脂０．２５ｋ
ｇを投入し、１分間攪拌後７５０Ｘ２５０Ｘ６５ｍｍの
型枠に流し込み．１時間後に脱型した。

乾燥は１００〜１５０℃で６時間、８０℃以下で２４時
間行い、含水率１チ以命であることを確認した。

板の曲げ強度試験結果をメチロール化メラミン樹脂の存
在しない組成の板と共に表４に示しだ。

実施例５および比較例６ 比較例．５の石こうスラリー中にメチロール化メラミン
樹脂硬化剤として１０チ塩酸水溶液０．１２５ｋｇ、さ
らにホルムアルデヒド捕捉剤としてエチレン尿素０．１
ｋ９を添加し、比較例５と同様にして軽量石こう板を得
た。

板の曲げ強度試験結果を比較例５と共に表４に示しだ。

【図面の簡単な説明】

添付の図面は本発明の軽量石こう板製造におるホルムア
ルデヒド捕捉剤の添加量とホルムアルデヒドの発生率と
の関係を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 半水石こうを基材とする粉体１００重量部を水およ
   びメチロール化メラミン樹脂０．１〜１０重量部、ホル
   ムアルデヒド捕捉剤としてメラミン、チオ尿素およびエ
   チレン尿素の内少く狸も１ー以上から選ばれた化合物０
   ．０１〜１０重量部と混合し、適当な攪拌により気泡を
   包含させ、軽量石こう板を成形することを特徴とする軽
   量石こう板の製造方法。