JP4494151B2 - リサイクル石膏使用石膏ボード - Google Patents

Description

本発明は、石膏ボード廃材から分離回収された石膏（以下、「リサイクル石膏」という）を原料石膏に配合して製造される石膏ボードに関する。

同時に、本発明は、石膏ボード用原紙としてその単位面積あたりの重量（以下、「坪量」という用語を用いる。）を減らした軽量石膏ボード用原紙を用いて製造される石膏ボードに関する。

石膏ボードは防耐火性、遮音性等を有し経済的であることから建築用資材として多用されている。このような石膏ボードは石膏を主体とする芯材（以下、「コア」という。）を石膏ボード用原紙で被覆した板状の構造となっており、焼石膏と水で混練された石膏スラリーを、連続的に繰り出される石膏ボード用原紙である表紙と裏紙との間に流し込み、板状に成型され、成型ベルト上を搬送される間に石膏を硬化させ、その後、所定の寸法に粗切断し、乾燥工程に移して余剰の水分を乾燥させ、乾燥後、所定の寸法に裁断され、製品として出荷される。

この石膏ボードは建築物の主に内装用建材として使用されており、建築現場においては、使用部位の寸法に合せて切断された残りの端材等がまた既存建築物の解体現場においては壁や天井の取り壊し等により建築廃棄物が発生している。これらは「廃材」と言われ、新築現場で発生するものを「新築廃材」、解体現場で発生するものを「解体廃材」という。

新築廃材の発生量は建築時の使用量の約１０％といわれ、石膏ボードの年間使用量が約５００万トンであることを考えると約５０万トンの新築廃材が産業廃棄物として発生していることになる。また、既存建築物の解体により発生する解体廃材の発生量は社団法人石膏ボード工業会の推計によれば２００２年度で約９０万トンであり、今後その量は増加すると見られている。

これらのうち、新築廃材については、環境省認可の広域再生利用業ルートならびに各都道府県知事認可の中間処理業ルートによって、リサイクルルートが確立された状況にあり、発生量の過半は既に新たな石膏ボード製造用原料に利用されている。解体廃材については、依然多くは埋立て等により処分されているが、他方石膏と紙分を分離して回収する技術の改良と推進がなされ、分別回収された石膏と紙分はそれぞれ新たな材料として再使用されるようになってきている。回収された石膏分については石膏ボード製造用もしくはセメント用の原料として、又は農業用肥料、土壌改良材や土壌固化材等の用途に使用されてきている。なお、石膏ボード廃材のリサイクルにおいては、新築廃材と解体廃材とが選別された状態であるいはそれらが混在したまま搬入されてくる場合があり、廃材から分別回収された石膏（以下、「リサイクル石膏」という）は新築廃材及び解体廃材の一方又は両者に由来する石膏を含んでいることがある。

近年の産業廃棄物の減容化の社会的要請から、このような新築及び解体廃材の石膏ボードメーカーへの回収率とリサイクル石膏の使用量は増してきている。それに伴い、リサイクル石膏の石膏ボード原料石膏への配合比率も増加させることが必要になってきている。しかしながら、リサイクル石膏を石膏ボード用原料として使用する場合、原料石膏にリサイクル石膏を配合した石膏ボードは原料石膏のみを使用して製造したものと比較するとその曲げ破壊荷重や釘引き抜き抵抗等の物性が劣るという問題があった。これは、主に、リサイクル石膏の石膏結晶が微細であることに起因して起こると考えられている。一般にリサイクル石膏の原料石膏への配合比率を増やすにつれ、それによって得られる石膏ボードの物性も低下する傾向となるため、リサイクル石膏の使用量を増やすことができないという問題がある。

一方、リサイクル石膏を使用した石膏ボードの機械的特性に関しては、石膏ボード用原紙との複合体であることから、使用する原紙との組合せの面からも検討する必要がある。

例えば特開平１０−３３７８０３号（特許文献１）に記載されているように、従来石膏ボード用原紙は通常は坪量２７０〜３６０ｇ／ｍ^２ 程度の板紙であって、表面側は強度や平滑性、耐水性を有する一方、裏面側は流し込まれた石膏層とよく密着する様に吸水性に富む多孔性の紙質であることが好ましく、また石膏層の硬化時に余剰の水分を逃がす様に、ある程度の通気性が要求されるものである。このような石膏ボード用原紙の坪量はこれまで１８０ｇ／ｍ²付近が下限であったが、最近のボード用原紙の製紙技術の進歩や原価低減の要請から坪量が約８０〜１８０ｇ／ｍ^２の範囲の原紙（以下、「軽量紙」という。）が製品化されている。しかし、リサイクル石膏と軽量紙を組み合わせて使用した石膏ボードは、その曲げ破壊荷重や釘引き抜き抵抗の物性に劣るという問題がある。

以上のように、リサイクル石膏を原料石膏に配合して、ボード用原紙に軽量紙を用いた石膏ボードにおいて、通常の石膏ボードと同等の曲げ破壊荷重及び釘引抜抵抗の物性を同時に発揮し得る技術は、未だ開示されていない。
特開平１０−３３７８０３号公報

したがって、本発明は、リサイクル石膏の再利用を一層促進するために、リサイクル石膏を配合した原料石膏と軽量紙とを用いて、通常の石膏ボードと同等の物性を有する石膏ボード製品を提供することを課題とする。

本発明者等は、鋭意検討した結果、リサイクル石膏を配合した原料石膏と軽量紙を使用するときに、石膏コア部分に所定量の無機繊維を配合すると、石膏ボードの曲げ破壊荷重や釘引抜抵抗等の機械的物性を同時に向上させることができることを見出し本発明に至った。

すなわち、本発明の一つの態様は、石膏ボード廃材から回収されたリサイクル石膏及び無機繊維を含む石膏コアと、当該コアを被覆する軽量石膏ボード用原紙からなることを特徴とする石膏ボードである。

また、本発明の他の態様は、上記石膏ボードにおいて、石膏コア中の石膏分におけるリサイクル石膏の配合比率が５〜５０ｗｔ％、石膏コア中の無機繊維の含有量が０．０１〜０．５ｗｔ％及び軽量石膏ボード用原紙の坪量が８０〜１８０ｇ/ｍ^２であることを特徴とする石膏ボードである。

更に、本発明の他の態様は、上記石膏ボードにおいて、石膏コア中の石膏分におけるリサイクル石膏の配合比率が１０〜３０ｗｔ％、石膏コア中の無機繊維の含有量が０．１〜０．３ｗｔ％及び軽量石膏ボード用原紙の坪量が１２０〜１４０ｇ/ｍ²であることを特徴とする石膏ボードである。

本発明による石膏ボードによれば、原料石膏にリサイクル石膏を２０ｗｔ％と大量に配合し、なおかつ、ボード用原紙に軽量紙を用いても、石膏コアにガラス繊維を添加することにより、通常の石膏ボードと同等の物性を発揮する石膏ボード製品を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

本発明に用いる原料石膏としては、天然石膏または中和石膏もしくは副産石膏などの化学石膏を単独で、あるいはそれらの二種以上を混合したものが使用できる。主な化学石膏としてはリン酸石膏、フッ酸石膏、チタン石膏または排煙脱硫石膏などが例示される。

本発明に用いるリサイクル石膏は、石膏ボードメーカーで自家発生する廃石膏ボード、新築時及び解体時に発生する廃石膏ボード等から回収されるリサイクル石膏であればいずれでも良い。

リサイクル石膏中に含まれる紙分は、防火性能上の観点から少ない方が好ましく、できれば１．０ｗｔ％以下が好ましい。また、リサイクル石膏の通常の原料石膏への配合比率は５〜５０ｗｔ％の範囲、より好ましくは１０〜３０ｗｔ％の範囲である。リサイクル率が少なければリサイクルによる原価低減効果がほとんどなく、リサイクル率が多すぎるとリサイクル石膏の石膏結晶が微細であることに起因して、石膏ボード物性が低下する傾向となりまた石膏ボード製造時の石膏スラリー混練水量の増大に伴い、その後の乾燥時間やエネルギーの増大等に拠り生産性が大幅に低下するからである。

本発明では、原料石膏とリサイクル石膏を混合して石膏ボードを製造するが、この場合の石膏純度の下限は約８０％である。石膏純度がこれ以上低下すると、石膏ボードにしたときに曲げ破壊荷重等の大幅な低下を伴うので好ましくない。好ましくは石膏純度が９０％を越える範囲で使用する。それらを大気中または水中（蒸気中を含む）で焼成して得られるβ型半水石膏またはα型半水石膏の単独もしくはその混合品として石膏ボード製造に使用する。

本発明に用いる石膏ボード用原紙の坪量は８０〜１８０ｇ／ｍ^２、より好ましくは１２０〜１４０ｇ／ｍ^２である。坪量が１８０ｇ／ｍ^２より大きければ従来の原紙使用の場合と比較して原価低減効果がなく、また坪量が８０ｇ／ｍ²より小さければ原紙自体の強度低下に伴ってそれを使用した石膏ボードの曲げ破壊荷重や釘引き抜き抵抗が低下するからである。

本発明で添加する無機繊維は、天然品としては、ウオラストナイト（Ｗｏｌｌａｓｔｏｎｉｔｅ）、α−セピオライト（α−Ｓｅｐｉｏｌｉｔｅ）等、合成品としては、ガラス繊維、ロックウール、炭素繊維、チタン酸カリウム、セッコウウィスカー等が例示できる。より好ましいものはガラス繊維及び炭素繊維である。無機繊維として、たとえばガラス繊維では、市販の所定の長さにカットされた３．０〜１２．５ｍｍ等のものであればいずれでも良く、また、リール状に巻かれたものをカットして用いても良い。また、無機繊維の添加は、焼石膏等の紛体輸送系統で行っても良く、混練水等の液体輸送系統で行っても良い。無機繊維の添加量は、石膏コアにおいて０．０１〜０．５ｗｔ％、より好ましくは０．１〜０．３ｗｔ％である。添加量が０．０１ｗｔ％より少なすぎれば曲げ破壊荷重や釘引き抜き抵抗値の向上効果がほとんどなく、添加量が０．５ｗｔ％より多すぎると得られる石膏ボードの品質が過剰特性となりコスト的に無駄となるからである。

以上の他、石膏ボードの製造に一般的に用いられる、例えば、アルキル硫酸ソーダ、アルキルエーテル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸ソーダ、ポリオキシエチレンアルキル硫酸塩などの泡剤、澱粉、ポバール、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）などの接着剤、メラミンホルマリン縮合物スルホン酸塩、リグニンスルホン酸塩、β−ナフタレンホルマリン縮合物スルホン酸塩及びポリカルボン酸系などの各種減水剤、硫酸アルミニウム、硫酸カリウム、硫酸鉄、二水石膏などの石膏硬化調整剤、補強繊維および軽量骨材などが使用できる。

以下に実施例、比較例及び試験例を掲げ、本発明を更に詳細に説明する。当然のことながら、本発明は実施例に限定されるものではなく、本発明の効果を損なわない範囲で種々条件を変更することができる。

本発明の実施例においては、通常の連続流し込み成形法による石膏ボード製造ラインにて、天然石膏を原料石膏に使用し、これにリサイクル石膏を配合比率０及び２０ｗｔ％として配合して焼成して焼石膏を得た。さらにガラス繊維を０、０．１、０．２、０．３ｗｔ％の水準に分けて添加し、水を加えて石膏スラリーを調製した。

また、使用した石膏ボード用原紙の坪量を表裏ともに、通常の２００ｇ／ｍ^２の場合と、軽量紙の１３０ｇ／ｍ^２の場合とし、連続的に製造された１２．５mm厚、寸法９１０mm×１８２０mmの石膏ボードから、それぞれ代表的なサンプル５枚を採取し、比重、曲げ破壊荷重（長さ方向）、釘引き抜き抵抗を比較した。
（試験方法）
比重、曲げ破壊荷重の測定は、JIS A 6901の方法に従った。釘引き抜き抵抗の測定は、ASTM C 473（B法：進入速度一定）の方法に従った。測定値5個の平均値を、評価結果として表１に示した。

上記の試験結果からもわかるように、従来の方法で製造した軽量紙を使用する石膏ボードでは、曲げ破壊特性及び釘引き抜き特性が、通常の原紙を使用したものに比してかなり低下するが、本実施例による石膏ボードは、原料石膏にリサイクル石膏を２０ｗｔ％と大量に配合し、なおかつ、ボード用原紙に軽量紙を用いたものであるが、石膏コアにガラス繊維を添加することにより、通常の石膏ボードと同等の物性を発揮する石膏ボード製品を得ることができる。

Claims (2)

1. 石膏ボード廃材から回収されたリサイクル石膏及び無機繊維を含む石膏コアと、当該コアを被覆する軽量石膏ボード用原紙からなる石膏ボードであって、
   前記石膏コア中の石膏分におけるリサイクル石膏の配合比率が５〜５０ｗｔ％、石膏コア中の無機繊維の含有量が０．０１〜０．５ｗｔ％及び軽量石膏ボード用原紙の坪量が８０〜１８０ｇ/ｍ ² であることを特徴とする石膏ボード
2. 前記石膏コア中の石膏分におけるリサイクル石膏の配合比率が１０〜３０ｗｔ％、石膏コア中の無機繊維の含有量が０．１〜０．３ｗｔ％及び軽量石膏ボード用原紙の坪量が１２０〜１４０ｇ/ｍ^２であることを特徴とする請求項1記載の石膏ボード。