輕質石膏板的製造方法
2023-09-19 23:50:45
專利名稱：輕質石膏板的製造方法
技術領域：
本發明涉及具有高強度的石膏芯以及該石膏芯與石膏板用底紙具有優異的粘合性的輕質發泡石膏板(以下，稱作輕質石膏板)的製造方法。更詳細地，本發明涉及即使在改變石膏原料的種類和混合比時，可以在所希望的範圍內短時間且廉價地調整輕質石膏板成品的石膏芯中的空隙大小的輕質石膏板的製造方法。
背景技術：
石膏板是有代表性的石膏類建築材料。通常，石膏板由以下次序製造。首先，為了使石膏板輕質化，而在發泡劑中吹入空氣，預先生成氣泡。接著，使用混合器將發泡劑生成的氣泡混入含有煅石膏、粘合劑、各種添加劑和水的混煉材料中，從而製備石膏芯用發泡石膏漿。接著，將製備的發泡石膏漿注入到上側和下側石膏板用底紙之間的空間中，由這些石膏板用底紙覆蓋。然後，使這些由石膏板用底紙覆蓋的石膏漿通過確定石膏板的厚度和寬度的成形機，成形為規定形狀的板體。之後，將賦形為板狀的帶狀石膏板原板粗切斷後，通過強制乾燥機。最後，將乾燥後的原板切斷為規定的石膏板成品的尺寸。也就是，石膏板是使用石膏板用底紙覆蓋通過上述注入成形法得到的石膏芯所形成的板狀結構，其具有優異的耐火性、隔音性、加工性和經濟性。
因此，近年來，石膏板不僅可以作為普通住宅和低層或中層建築物的內裝材料，還可以作為快速普及的高層或超高層的建築物的內裝材料而廣泛使用。另外，還知道石膏板在對建築工程的適用性、建築物的輕質化、對建築物振動的隨動性方面，具有優異的特性。此外，石膏板的輕質化主要依賴於作為石膏芯的材料的石膏和由氣泡形成的空隙的比例，石膏的量越少，也就是氣泡形成的空隙的量越多，就可以進一步地促進輕質化。但是，石膏量的減少會使石膏芯的強度降低，導致石膏芯與石膏板用底紙的接觸不良，從而降低石膏板成品的經濟價值。因此，石膏的量必須確定，所以限制了石膏板的輕質化。
因此，還進行了如下的石膏板的製造方法的研究通過改變石膏芯的空隙結構和分布狀態，可以在保持石膏板的強度的同時使石膏板輕質化。作為這種研究的例子，過去的主流是在石膏漿中混入通過在顯示出優異的穩定性的發泡劑吹入空氣得到的氣泡，而在石膏芯中生成大量的細小的空隙，從而實現石膏板的輕質化。但是，最近，還提出了通過使石膏芯中均勻地含有比較大的獨立的空隙，從而實現石膏板的輕質化的石膏芯用改進技術。
這種石膏芯用改進技術如日本專利第3028123號公報所公開，使用由特定的烷基醚硫酸鹽形成的發泡劑原液的水溶液，製備規定密度的氣泡，通過使該氣泡和石膏漿混合可以在石膏芯中均勻地分布獨立且較大的空隙。另外，在美國專利第5,643,510號說明書中公開了如下技術將作為在石膏漿中形成穩定氣泡的第一發泡劑的特定的烷基醚硫酸鹽、和作為在石膏漿中形成不穩定氣泡的第二發泡劑的特定的烷基硫酸鹽，以規定範圍的混合比進行混合，由所得的混合物生成氣泡，將該發泡劑的混合物與石膏漿攪拌和混合，由此可以在石膏芯中含有比較大且獨立的空隙。此外，在日本特開平10-330174號公報中公開了如下技術在形成石膏芯的石膏漿中既含有氣泡還含有整泡劑，從而可以極力抑制石膏芯中含有細微的空隙，由比較大的獨立的氣泡形成的空隙均勻地分散。
另外，在日本，過去石膏板是按照如下過程製造將磷酸石膏、排煙脫硫石膏、中和石膏、廢材回收石膏(將石膏建材和石膏模型等的廢材粉碎而得到的可以回收使用的石膏)等各種化學石膏以及天然石膏混合後，接著將含有這些石膏原料的石膏材料煅燒從而得到煅石膏，使用所得的煅石膏製造石膏板。但是，上述石膏原料的種類和混合比會顯著地影響分布在石膏芯中的空隙的尺寸及分布狀態。在石膏板的生產工廠中，不可能從這些各種各樣的石膏原料中自由地選擇適合該工廠使用的石膏原料，而必須根據各石膏原料的產地和供求平衡而使用。因此，對於這種石膏芯中的石膏原料的種類和混合比會直接影響石膏板成品的品質，是特別重要的問題。
另外，在石膏板的生產工廠中，在從上述各種石膏原料的接收至到石膏板的製造的一系列工序中，根據各種因素改變石膏板的混合比，存在會給石膏芯的空隙尺寸帶來惡劣影響的問題。
另外，在製備發泡石膏漿的工序和石膏芯的成形工序中，及時地檢測出所使用的石膏原料的種類和混合比的改變產生的影響是非常困難的。因此，通過石膏原料的種類和混合比的改變，在石膏板成品的石膏芯中常規而穩定地形成所希望尺寸的獨立的空隙也較困難。有時，也有在石膏芯的剖面形成無數的連通的微細空隙，石膏芯的強度降低的情況。相反，也有在石膏芯的剖面形成非常大且獨立的空隙，石膏板的外觀出現問題的情況，還可能會出現被稱作凝塊或起泡的、石膏板用底紙部分地從石膏芯剝離的情形。
另一方面，對於在美國專利第5,643,510號說明書和日本專利第3028123號公報中公開的石膏芯的改進技術，並沒有討論石膏原料的多樣性對空隙的形成的壞影響，而是以由單一的石膏原料形成石膏芯為前提。因此，可以知道即使將這些技術適用於改變各種石膏原料的混合的石膏板的製造方法，石膏芯中的空隙的形成也受到顯著的影響，其空隙的大小和分布狀態也會產生很大的變化。另外，特別是美國專利第5,643,510號說明書中公開的技術表明，即使是使用單一的石膏原料的情形，只不過是調整加成到烷基醚硫酸鹽的環氧乙烯的平均摩爾數，可控制的空隙大小的範圍較小。
在這方面，日本特開平10-330172號公報公開的石膏芯的改進技術是，即使對於石膏原料的種類和混合比改變，也可以在石膏芯中形成充分均勻地分布的較大的空隙，但是必須添加比較大量的整泡劑，從而增加石膏板的製造成本。
發明內容
本發明的目的之一是提供具有高強度的石膏芯以及該石膏芯與石膏板用底紙具有優異的粘合性的輕質石膏板的製造方法。
本發明的另一目的是提供即使在改變石膏原料的種類和混合比時，也可以在所希望的範圍內短時間且廉價地調整輕質石膏板成品的石膏芯中的空隙大小的輕質石膏板的製造方法。
本發明的上述目的是通過如下的將規定大小的空隙分布在石膏芯中的輕質石膏板的製造方法實現的在包括向發泡劑中吹入空氣生成氣泡的步驟、向含有煅石膏和水的混煉材料中混入前述氣泡而得到發泡石膏漿的步驟、將前述發泡石膏漿注入到上下石膏板用底紙之間的步驟、將前述底紙和前述發泡石膏成形為板狀的步驟、將前述板狀的成形體粗切斷後乾燥的步驟、和將前述乾燥後的成形體切斷為成品尺寸的步驟，且該製造方法進一步包括在前述發泡劑的原液或前述發泡劑原液與水的混合物中，預先添加用於調節分布在前述發泡石膏漿中的氣泡尺寸的空隙大小調節劑，而得到生成所希望大小的氣泡的前述發泡劑的步驟。
在前述輕質石膏板的製造方法中，優選的是前述空隙大小調節劑含有選自使前述發泡石膏漿中的前述氣泡的大小增大的試劑和使前述發泡石膏漿中的前述氣泡的大小縮小的試劑中的至少1種物質。
在前述輕質石膏板的製造方法中，優選的是使前述發泡石膏漿中的前述氣泡的尺寸增大的試劑含有選自水溶性酸性物質、強酸、水溶性強鹼性物質中的至少1種物質。
在前述輕質石膏板的製造方法中，優選的是使前述發泡石膏漿中的前述氣泡的尺寸增大的試劑含有選自硫酸鋁、硫酸鋁鉀、硫酸鋁銨、硫酸鐵，聚合硫酸鐵、硫酸、氨基磺酸、氫氧化鈉、和氫氧化鉀中的至少1種物質。
在前述輕質石膏板的製造方法中，優選的是使前述發泡石膏漿中的前述氣泡的大小縮小的試劑含有選自磺基琥珀酸鹽型表面活性劑、肌氨酸鹽型表面活性劑、烷基苯磺酸鹽型表面活性劑、烷基磺酸鹽型表面活性劑、和烷基甜萊鹼型表面活性劑中的至少1種物質。
在前述輕質石膏板的製造方法中，優選的是，前述發泡劑中的前述空隙大小調節劑的含量相對於每100重量份前述煅石膏為0.00001重量份以上、0.005重量份以下。
本發明的其它目的、特長和優點在與附加的附圖一塊閱讀時，可以由以下的詳細說明而進一步變得清楚。
圖1是參考例1的輕質石膏板中的空隙的示意圖。
圖2是實施例1的輕質石膏板中的空隙的示意圖。
圖3是實施例2的輕質石膏板中的空隙的示意圖。
圖4是實施例3的輕質石膏板中的空隙的示意圖。
圖5是比較例1的輕質石膏板中的空隙的示意圖。
圖6是參考例2的輕質石膏板中的空隙的示意圖。
圖7是實施例4的輕質石膏板中的空隙的示意圖。
圖8是比較例2的輕質石膏板中的空隙的示意圖。
具體實施例方式
對本發明的最佳的實施方式進行詳細的說明。
本發明的輕質石膏板的製造方法除了向發泡劑中添加空隙大小調節劑以外，與過去的石膏板的製造方法相同，更具體的是通過以下次序進行。首先，通過往發泡劑中吹入(壓入)空氣而生成氣泡。接著，將由發泡劑生成的氣泡，混入到以含有石膏原料的石膏材料煅燒得到煅石膏和水作為主要成分的混煉材料中，調製石膏芯用發泡石膏漿。然後，將調製後的發泡石膏漿注入到被連續輸送的下側(表側)石膏板用底紙上、展開，在該被展開的發泡石膏漿上重疊上側(裡側)石膏板用底紙，用這些石膏板用底紙覆蓋發泡石膏漿。接著，使該被石膏板用底紙覆蓋的發泡石膏漿通過確定石膏板厚度和寬度的成形機，成形為規定形狀。之後，將賦形為板狀的帶狀石膏板原板粗切斷。使粗切斷的石膏板原板通過強制乾燥機，得到被石膏板用底紙覆蓋的乾燥的石膏芯。最後，將被石膏板用底紙覆蓋的石膏芯裁斷為規定尺寸，得到輕質石膏板的成品。
在本發明的輕質石膏板的製造方法中，發泡劑是通過在發泡劑原液或發泡劑原液與水的混合物中預先添加調節分布在發泡石膏漿(或者石膏芯)中的獨立氣泡的大小的空隙大小調節劑而得到。對發泡劑原液或發泡劑原液與水的混合物添加空隙大小調節劑，是在用發泡劑生成氣泡之前進行。
根據本發明的輕質石膏板的製造方法，由於在含有煅石膏和水的混煉材料中混入由含有空隙大小調節劑的發泡劑生成的氣泡，所以即使在改變石膏原料的種類和混合比時，也可以在所希望的範圍內短時間且廉價地調整輕質石膏板成品的石膏芯中的空隙大小。也就是，可以得到具有較大尺寸的略球形的空隙均勻分散的芯結構(空隙結構)的石膏芯。因此，根據本發明的輕質石膏板的製造方法，可以提供具有高強度的石膏芯和石膏芯與石膏板用底紙有優異的粘合性的輕質石膏板的製造方法。
在本發明的輕質石膏板的製造方法中，由發泡劑生成氣泡的方法只要是在發泡劑中吹入空氣這樣的預發泡方式就可以，並沒有特別的限定。為了實施該預發泡方式，將氣泡混入混煉材料的混入裝置主要包括接收發泡劑原液的發泡劑接收槽；用於從發泡劑接收槽中汲出一定量的發泡劑原液的泵；在從發泡劑接收槽中汲出的發泡劑原液中吹入壓縮空氣，將發泡劑原液和空氣的混合物攪拌而從發泡劑原液產生氣泡的發泡裝置；以及將從發泡劑原液產生的氣泡輸出到含有煅石膏和水的混煉材料的至少1臺泵。
另外，混入裝置也可以具有貯藏水的水槽和從水槽汲出一定量水的泵。此時，在發泡劑中吹入壓縮空氣而由發泡劑生成氣泡之前，將上述一定量的水預先混合到發泡劑原液中。
此外，混入裝置還可以具有用於將發泡劑用水稀釋到規定的稀釋率以製備發泡劑原液水溶液的稀釋槽、和用於汲出一定量的發泡劑原液水溶液的泵。此時，不是在發泡劑原液中吹入壓縮空氣，而是一次性地，製備發泡劑原液的水溶液，且向發泡劑原液水溶液中吹入壓縮空氣，從發泡劑原液水溶液生成氣泡。
作為發泡裝置可以在以原液或水溶液的狀態供應的同時使用壓縮空氣生成氣泡的發泡劑中，進一步施加由高速攪拌產生的剪切力，也可以使發泡劑通過微細粒狀的熔珠中完全產生氣泡。另外，為了提高與發泡劑、水和空氣相關的定量精度以得到一定量的氣泡，還可以在輸送各物質的配管的中途設置公知的流量計以自動地控制各物質的流量。
本發明的輕質石膏板的製造方法中使用的發泡劑沒有特別的限定，可以使用過去在石膏板的製造中使用的、作為混凝土的加氣劑使用的公知的陰離子性、陽離子性、非離子性和兩性表面活性劑。發泡劑優選陰離子性表面活性劑，特別優選烷基、烷基芳基、烷基醚、烷基芳基醚、聚氧乙烯烷基醚(聚環氧乙烷烷基醚)、聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醚(聚環氧乙烷聚環氧丙烷烷基醚)等的硫酸鹽。
在本發明的輕質石膏板的製造方法中，如上所述，可以將發泡劑原液直接使用，也可以使用預先或者在發泡之前用水稀釋發泡劑原液而調製的發泡劑原液水溶液。在用水稀釋發泡劑原液時，相對於發泡劑原液的稀釋率可以任意的設定，但優選的是在發泡劑原液∶水＝1∶1～1∶1000的範圍內。如果稀釋率大於上述範圍，則氣泡的穩定性顯著降低，在混煉材料中混入氣泡時，產生消泡和破泡。其結果是空隙難以均勻地分布到所得的石膏芯中。另一方面，如果稀釋率小於上述範圍，則發泡劑原液的添加量過剩，輸送發泡劑的壓力不足，難以控制發泡劑的流量。另外，在混煉材料中混入氣泡時，消泡和破泡的氣泡的一部分可能再度發泡。其結果是即使在發泡劑中添加空隙大小調節劑，也變得不能調節石膏芯中的空隙大小。
接著，對本發明的輕質石膏板的製造方法中使用的空隙調節劑進行說明。這種空隙大小調節劑大致分為在發泡石膏漿中的氣泡的大小比所希望的大小的範圍小時，使發泡石膏漿中的氣泡的大小增大的試劑，以及在發泡石膏漿中的氣泡大小比所希望的大小的範圍更大時，使發泡石膏漿中的氣泡大小縮小的試劑。
這裡，使發泡石膏漿中的氣泡的大小增大的試劑包括選自水溶性酸性物質、強酸和水溶性強鹼性物質的至少1種物質。另外，使發泡石膏漿中的氣泡的大小增大的試劑優選為硫酸鋁、硫酸鋁鉀(鉀明礬)、硫酸鋁銨(銨明礬)、硫酸鐵、聚合硫酸鐵這樣的多價金屬硫酸鹽，硫酸和氨基磺酸這樣的強酸，以及氫氧化鈉和氫氧化鉀這樣的強鹼，特別優選含有多價金屬的硫酸鹽。
另外，使發泡石膏漿中的氣泡的大小縮小的試劑包括選自磺基琥珀酸鹽型表面活性劑、肌氨酸鹽型表面活性劑、烷基苯磺酸鹽型表面活性劑、烷基磺酸鹽型表面活性劑、和烷基甜萊鹼型表面活性劑中的至少1種表面活性劑。
這些空隙大小調節劑優選為液體或水溶性固體。更優選的是這些空隙調節劑通過將上述試劑預先與水混合和稀釋而得到。空隙大小調節劑水溶液的濃度過高時，例如，即使向發泡劑添加少量的水溶液，由發泡裝置得到的氣泡的大小的變化過大。其結果是最後得到的石膏芯中的空隙的大小變得過大或者過小。而且，還非常難以控制空隙大小調節劑水溶液的流量。另一方面，空隙大小調節劑水溶液的濃度過低時，雖然可以在一定程度上調節預先或發泡前添加到發泡劑中的水的量，但是和煅石膏直接混煉的水的量減少。因此，在調製空隙大小調節劑水溶液時，空隙大小調節劑水溶液的濃度為10重量％以上、80重量％以下，優選為20重量％以上、70重量％以下。
在本發明的輕質石膏板的製造方法中，在由發泡劑生成氣泡之前，在輸送發泡劑原液或發泡劑原液水溶液的配管中注入空隙大小調節劑。與該空隙調節劑的注入相關地設置接收空隙大小調節劑的空隙調節劑接收槽，必要時，設置用水稀釋空隙大小調節劑的空隙大小調節劑稀釋溶解槽，從空隙大小調節劑稀釋溶解槽汲出空隙大小調節劑的泵等設備。使用這樣的設備將空隙大小調節劑的水溶液注入到通過配管輸送的發泡劑原液或發泡劑原液水溶液中。另外，在將空隙大小調節劑注入到發泡劑原液或發泡劑原液水溶液中的位置與發泡裝置之間的配管部分，可以設置靜態混合器這樣的管型混合裝置。此外，為了將空隙大小調節劑的添加量維持為一定值，可以使用與發泡劑用流量計同樣的公知的流量計，自動地控制空隙大小調節劑的流量。
根據本發明的輕質石膏板的製造方法，在由發泡劑生成氣泡之前，將使上述氣泡的大小增大的試劑和使上述氣泡的大小縮小的試劑相對於發泡劑的添加量，獨立地或者組合地調節，從而可以容易地控制發泡石膏漿中的氣泡的大小。配合所得的發泡石膏漿中的氣泡的所希望的狀態，特別是氣泡所希望的大小，也可以在發泡劑中單獨地添加各種空隙大小調節劑。另外，也可以將多種的這些空隙大小調節劑同時使用，同時調節空隙大小調節劑各自的添加量。這些空隙大小調節劑的添加量沒有特別的限定，無論是單獨添加空隙大小調節劑的情形還是同時使用多種空隙大小調節劑的情形，大致上，相對於每100重量份煅石膏設定在0.00001重量份以上、0.005重量份以下的範圍內，優選為0.0005重量份以上、0.003重量份以下的範圍內。
作為在發泡劑中添加空隙大小調節劑的方法，如果這些空隙大小調節劑是液體，則空隙大小調節劑可以直接使用或者用水稀釋後使用。另外，空隙大小調節劑如果為粉末狀的固體，則最好先將空隙大小調節劑溶於水調製空隙大小調節劑水溶液或懸濁液，再將該水溶液或懸濁液添加到發泡劑中。然後，在接近發泡裝置的輸送發泡劑的配管部分，設置這些空隙大小調節劑的注入口，通過該注入口將空隙大小調節劑注入到發泡劑中。另外，關於發泡劑的流體，可以在該注入口的下流側設置管狀的混合裝置。另外，作為空隙大小調節劑，將使上述的氣泡的大小增大的試劑和使上述的氣泡的大小縮小的試劑兩者或者多種的這些空隙大小調節劑注入到在配管中輸送的發泡劑中時，各試劑可以通過各個注入口或一個共同的注入口注入。
如此，通過將空隙大小調節劑和發泡劑原液或發泡劑原液水溶液的混合物(發泡劑)輸送到發泡裝置內，再將空氣壓入該發泡劑的流體中，可以由發泡劑生成氣泡。
該氣泡在混合攪拌機內或混合攪拌機的漿料排出部通過攪拌混合到含有煅石膏和水的混煉材料中，從而可以得到在內部均勻地分布所希望大小的獨立的氣泡的發泡石膏漿。
在實施本發明的輕質石膏板的製造方法時，在用成形機將如上得到的發泡石膏漿成形為板狀之前，最好定期對發泡石膏漿取樣的同時使其硬化，得到硬化的發泡石膏，確認該硬化的發泡石膏的斷裂面的空隙狀態，特別是空隙的大小。為了確認該硬化的發泡石膏的空隙狀態，可以目視或使用放大鏡觀察硬化的發泡石膏的斷裂面，判斷是否形成所希望大小的空隙。另外，也可以向硬化發泡石膏的斷裂面照射斜光線，使用CCD相機等攝像裝置識別視野內的任意直線上或所定區域圖像內的圖像的明暗，使用這種公知的方法也可以判斷是否形成所希望大小的空隙。其結果，在發泡石膏漿中的氣泡的大小過小，也就是比所希望的大小範圍小時，將使上述氣泡大小增大的試劑的添加量在上述添加量的範圍內增加。反之，在發泡石膏漿中的氣泡大小過大時，也就是比所希望的大小的範圍大時，將上述縮小氣泡的大小的試劑同樣地增加。由此，可以及時且短時間地調節發泡石膏漿中的氣泡的大小。
如此，根據本發明的輕質石膏板的製造方法，即使在混合多種石膏原料時，或者在單獨使用天然石膏時，在含有煅燒包含這些石膏原料的石膏材料而得到的煅石膏和水的石膏漿中，混合由含有空隙調節劑的發泡劑生成的氣泡，從而可以及時且自由地調節石膏芯中的空隙結構、即石膏芯中的空隙大小。
另外，在使用硫酸鋁作為空隙大小調節劑時，是在由發泡劑生成氣泡之前，將硫酸鋁添加和混合到發泡劑中的，與將硫酸鋁直接添加和混合到石膏漿中的現有的做法中作為整泡劑的硫酸鋁的添加量相比，能夠顯著降低硫酸鋁的添加量，其結果是還可以降低輕質石膏板成品的製造成本。
實施例接著，通過列舉實施例和比較例，對本發明進行更具體的說明。
石膏材料在後述的參考例1、實施例1～3和比較例1中，使用均勻混合以下種類和混合比的多種石膏原料的石膏材料。另外，在參考例2、實施例4和比較例2中，單獨使用下述天然石膏作為石膏材料。
天然石膏 50重量份磷酸石膏 15重量份氟酸石膏 10重量份排煙脫硫石膏 20重量份廢材回收石膏 5重量份另外，這些石膏原料的代表性的化學分析值如下所示。
天然石膏二水合石膏的純度93％、CaCO33.5％、SiO23％、R2O3等0.5％、pH6.2(R表示Al、Fe等。下同。)磷酸石膏二水合石膏的純度98％、全部的P2O30.3％、氟0.4％、SiO20.5％、R2O3等0.4％、pH4.1氟酸石膏二水合石膏的純度91％、SiO21％、R2O3等(主要是無水石膏)8％、pH6.0排煙脫硫石膏二水合石膏的純度98％、SiO20.6％、R2O3等1.4％、pH6.1廢材回收石膏二水合石膏的純度90％、紙成分6％、R2O3等4％、pH6.3發泡劑烷基醚硫酸鹽(東邦化學工業株式會社)
硬化促進劑2.8重量份二水合石膏和0.2重量份硫酸鉀空隙大小調節劑使氣泡的大小增大的試劑硫酸鋁(1級試劑，大明化學製造)使氣泡的大小縮小的試劑磺基琥珀酸鹽型表面活性劑(東邦化學工業株式會社，コハク一ルL-300)參考例1使用常用的銷式攪拌器(pin mixer)對100重量份煅燒由上述石膏原料形成的石膏材料得到的煅石膏、85重量份水和3.0重量份硬化促進劑進行混煉，得到石膏漿。另一方面，使用作為發泡裝置的渦輪泵將空氣壓入前述發泡劑原液的水溶液中，得到氣泡。另外，在銷式攪拌器的漿料排出部設置氣泡添加口，在從漿料排出部流出的石膏漿上添加和混合上述氣泡，得到發泡石膏漿。另外，分取出一部分前述得到的石膏漿，使用輥塗機預先塗布到表側石膏板用底紙的表面上，同時將上述發泡石膏漿注入到表側和裡側石膏板用底紙之間的空間中，製造厚度12.5mm的板狀輕質石膏板(寬度910mm，長度1820mm，密度0.65g/cm3)。另外，控制滯留在石膏板成形機中的漿料的量，保持其大致固定。
接著，隨機抽取一塊製造的輕質石膏板，從該輕質石膏板採集粘合性實驗、彎曲實驗和芯強度實驗用樣品。另外，從輕質石膏板的殘留的破片的中心部沿著寬度方向採集SEM(掃描電子顯微鏡)觀測用的樣品。在這些實驗中，粘合性實驗和SEM觀察是在採集各樣品之後就進行，剩餘的實驗是在溫度40℃的乾燥機內乾燥24小時後進行。各實驗的方法如下所示。
粘合性實驗從隨機抽取的輕質石膏板的一側面採集全寬度910mm和長度300mm的樣品。接著，使用切割機將該樣品全寬度的寬度方向的切口放入樣品的內面紙中。然後，將該樣品向有切口的相反方向折彎，就這樣地向該方向拉伸樣品，使力均勻地施加到寬度方向上，與表面紙完全剝離。之後，測定樣品的石膏板用底紙(表面紙)與石膏芯的粘合部分的面積，求得其比例(面積比)(％表示)。另外，同樣地進行同一樣品與內面的粘合實驗，求得粘合部分的面積比(％表示)。這些以百分比表示的石膏板用底紙與石膏芯的粘合部分相對於樣品的一面的面積比，作為粘合性實驗的結果。
彎曲實驗根據JIS A6901規格，對採集的輕質石膏板的樣品進行彎曲實驗。
芯強度實驗根據ASTM C473-00的「釘子拔出阻力試驗」，對採集的輕質石膏板樣品進行芯強度實驗。
SEM觀察使用放大鏡觀察上述彎曲實驗後樣品的石膏芯的斷裂面。此外，在具有代表性的空隙結構的部分，用普通的方法蒸鍍金使用SEM對該部分進行觀察。
這些實驗的結果如附圖1和表1所示。
表1實驗結果
實施例1除了在發泡劑原液水溶液中，相對於每100重量份煅石膏添加0.0005重量份的硫酸鋁作為使發泡石膏漿中的氣泡大小增大的空隙大小調節劑，在含有硫酸鋁的發泡劑原液水溶液中吹入空氣生成氣泡以外，與參考例1同樣地製造厚度12.5mm的輕質石膏板(寬910mm，長1820mm，密度0.65g/cm3)。另外，隨機抽取一塊製造的輕質石膏板，進行與參考例1同樣的實驗。結果如圖2和表1所示。
根據圖2所示的SEM觀察結果，可以知道本實施例1的輕質石膏板具有比參考例1的輕質石膏板的空隙更大的空隙。
實施例2除了在發泡劑原液的水溶液中，相對於每100重量份煅石膏添加0.005重量份的硫酸鋁作為使發泡石膏漿中的氣泡大小增大的空隙大小調節劑，在含有硫酸鋁的發泡劑原液水溶液中吹入空氣生成氣泡以外，與參考例1同樣地製造厚度12.5mm的輕質石膏板(寬910mm，長1820mm，密度0.65g/cm3)。另外，隨機抽取一塊製造的輕質石膏板，進行與參考例1同樣的實驗。結果如圖3和表1所示。
根據圖3所示的SEM觀察結果，可以知道本實施例2的輕質石膏板具有比實施例1的輕質石膏板的空隙更大而且更穩定的空隙。
實施例3除了在發泡劑原液的水溶液中，相對於每100重量份煅石膏添加0.003重量份的磺基琥珀酸鹽型表面活性劑作為使發泡石膏漿中的氣泡大小縮小的空隙大小調節劑，在含有磺基琥珀酸鹽型表面活性劑的發泡劑原液水溶液中吹入空氣生成氣泡以外，與參考例1同樣地製造厚度12.5mm的輕質石膏板(寬910mm，長1820mm，密度0.65g/cm3)。另外，隨機抽取一塊製造的輕質石膏板，進行與參考例1同樣的實驗。結果如圖4和表1所示。
根據圖4所示的SEM觀察結果，可以知道本實施例3的輕質石膏板具有比參考例1的輕質石膏板的空隙更小而且穩定的空隙。
比較例1在特開平10-330174號公報中公開的輕質石膏板中，，相對於100重量份煅石膏，將85重量份水、3.0重量份硬化促進劑、0.3重量份作為整泡劑的硫酸鋁，使用常用的銷式混合器混煉得到石膏漿。使用與實施例1相同的方法，將所得石膏漿的一部分塗布到表側石膏板用底紙的表面上。另一方面，在銷式混合器的漿料排出部設置氣泡添加口，將從發泡劑原液水溶液生成的氣泡添加和混合到石膏漿中，得到發泡石膏漿。將該發泡石膏漿注入到表側和裡側石膏板用底紙間的空間中，製造厚度12.5mm的板狀輕質石膏板(寬910mm，長1820mm，密度0.65g/cm3)。又，隨機抽取一塊製造的輕質石膏板，進行與參考例1同樣的實驗。結果如圖5和表1所示。
比較例1的輕質石膏板在粘合性、彎曲強度和空隙大小等方面和實施例1的輕質石膏板大致相同。但是，相對於在比較例1中作為整泡劑使用的硫酸鋁的添加量為0.3重量份，實施例1中作為空隙大小調節劑使用的硫酸鋁的添加量為0.0005重量份，實施例2中作為空隙大小調節劑使用的硫酸鋁的添加量為0.005重量份。即、可以知道實施例1和實施例2中使用的空隙大小調節劑的添加量與比較例1中使用的整泡劑的添加量相比非常少。由此，根據本發明的輕質石膏板的製造方法，空隙大小調節劑的添加量與現有技術中的整泡劑的添加量相比，可以顯著降低，還可以降低輕質石膏板的製造成本。另外，在使用其它空隙大小調節劑的情況下，得到同樣的結果。
在以上的實施例中，本發明的輕質石膏板的製造方法應用於由混合幾種石膏原料得到的石膏材料製造的石膏板中。本發明的輕質石膏板的製造方法，如下所示，還可以應用於由只含有一種石膏原料的石膏材料製造的輕質石膏板。
參考例2使用作為發泡裝置的渦輪泵將空氣壓入發泡劑原液水溶液中得到氣泡。接著，在100重量份只煅燒上述天然石膏得到的煅石膏、85重量份水和3.0重量份硬化促進劑中，使用常用的銷式混合器混入氣泡，調製發泡石膏漿。接著，按照常用的方法，從發泡石膏漿製造厚度12.5mm的板狀輕質石膏板(寬910mm，長1820mm，密度0.65g/cm3)。又，隨機抽取一塊製造的輕質石膏板，進行與參考例1同樣的實驗。結果如圖6和表1所示。
實施例4除了在發泡劑原液水溶液中，相對於每100重量份煅石膏添加0.0005重量份的硫酸鋁作為使發泡石膏漿中的氣泡大小增大的空隙大小調節劑，在含有硫酸鋁的發泡劑原液水溶液中吹入空氣生成氣泡以外，與參考例2同樣地製造厚度12.5mm的輕質石膏板(寬910mm，長1820mm，密度0.65g/cm3)。又，隨機抽取一塊製造的輕質石膏板，進行與參考例1同樣的實驗。結果如圖7和表1所示。
比較例2按照專利第3028123號說明書的權利要求12中公開的現有技術，用水稀釋具有該權利要求所示的化學式的烷基硫酸鹽，調製水溶液。接著，在調製的水溶液中吹入空氣，生成氣泡密度0.205g/cm3的氣泡。使用與實施例1同樣的方法，將該生成的氣泡添加和混合到從漿料排出部分取出的石膏漿中，得到發泡石膏漿。將該發泡石膏漿注入到表側和裡側石膏板用底紙間的空間中，製造厚度12.5mm的板狀輕質石膏板(寬910mm，長1820mm，密度0.65g/cm3)。另外，隨機抽取一塊製造的輕質石膏板，進行與參考例1同樣的實驗。結果如圖8和表1所示。
本發明的輕質石膏板的製造方法應用於由只含有一種石膏原料的石膏材料製造的輕質石膏板，由此得到的實施例4的輕質石膏板與參考例2和比較例2的輕質石膏板相比，具有更大的空隙，而且具有顯著改善的粘合性。
根據以上結果，在混合幾種石膏原料得到石膏材料時，或者在石膏材料只含有一種天然石膏時，在含有煅燒包含石膏原料的石膏材料而得到的煅石膏和水的石膏漿中，混入由含有空隙大小調節劑的發泡劑生成的氣泡，從而可以及時且自由地調節石膏芯中的空隙結構、即石膏芯中的空隙大小。
另外，本發明並不限於上述實施例，可以將上述實施例在本發明的範圍內進行改進和更改。
權利要求
1.一種將規定大小的空隙分布在石膏芯中的輕質石膏板的製造方法，該方法包括向發泡劑中吹入空氣生成氣泡的步驟、向含有煅石膏和水的混煉材料中混入前述氣泡，得到發泡石膏漿的步驟、將前述發泡石膏漿注入到上下的石膏板用底紙之間的步驟、將前述底紙和前述發泡石膏成形為板狀的步驟、將前述板狀的成形體粗切斷後乾燥的步驟、將前述乾燥後的成形體切斷為成品尺寸的步驟，該方法的步驟進一步包括在前述發泡劑的原液或前述發泡劑原液與水的混合物中，預先添加用於調節分布在前述發泡石膏漿中的氣泡的尺寸的空隙大小調節劑，而得到生成所希望大小的氣泡的前述發泡劑的步驟。
2.根據權利要求1所記載的輕質石膏板的製造方法，前述空隙大小調節劑含有選自使前述發泡石膏漿中的前述氣泡的大小增大的試劑和使前述發泡石膏漿中的前述氣泡的大小縮小的試劑中的至少1種物質。
3.根據權利要求2所記載的輕質石膏板的製造方法，其中使前述發泡石膏漿中的前述氣泡的大小增大的試劑含有選自水溶性酸性物質、強酸、水溶性強鹼性物質中的至少1種物質。
4.根據權利要求2所記載的輕質石膏板的製造方法，使前述發泡石膏漿中的前述氣泡的尺寸增大的試劑含有選自硫酸鋁、硫酸鋁鉀、硫酸鋁銨、硫酸鐵，聚合硫酸鐵、硫酸、氨基磺酸、氫氧化鈉和氫氧化鉀中的至少1種物質。
5.根據權利要求2所記載的輕質石膏板的製造方法，使前述發泡石膏漿中的前述氣泡的大小縮小的試劑含有選自磺基琥珀酸鹽型表面活性劑、肌氨酸鹽型表面活性劑、烷基苯磺酸鹽型表面活性劑、烷基磺酸鹽型表面活性劑和烷基甜萊鹼型表面活性劑中的至少1種物質。
6.根據權利要求1所記載的輕質石膏板的製造方法，前述發泡劑中的前述空隙大小調節劑的含量相對於每100重量份前述煅石膏為大於等於0.00001重量份、小於等於0.005重量份。
全文摘要
本發明提供一種具有高強度的石膏芯和該石膏芯與石膏板用底紙具有優異的粘合性的，即使在改變石膏原料的種類和混合比時，也可以在所希望的範圍內短時間且廉價地調整輕質石膏板成品的石膏芯中的空隙大小的輕質石膏板的製造方法。前述輕質石膏板的製造方法，其特徵在於包括如下步驟，在發泡劑原液或發泡劑原液和水的混合物中，預先添加調節分布在發泡石膏漿中的氣泡的大小的空隙調節劑，從而得到生成所希望大小的氣泡的發泡劑。
文檔編號E04C2/04GK1708463SQ20038010241
公開日2005年12月14日 申請日期2003年10月15日 優先權日2002年10月29日
發明者關正伸, 中村嘉嗣 申請人:吉野石膏株式會社