JP7355654B2 - 石膏製品を形成するための石膏スラリーを製造する方法および石膏製品を製作する方法 - Google Patents

Description

本発明は、石膏製品、とりわけ石膏ボードを形成するための石膏スラリーを製造する方法に、石膏製品、とりわけ石膏ボードを製作する方法に、石膏製品、とりわけ石膏ボードを形成するための石膏スラリーに、石膏製品、とりわけ石膏ボードに、および石膏製品、とりわけ石膏ボードを製作するためのシステムに関する。

石膏製品、とりわけ石膏ボードを製造するための方法は、周知である。さらにまた、石膏紙ボードなどの製作された石膏紙製品を、新しい石膏製品を形成することによって少なくとも部分的に再利用することも知られている。例えば、EP 2 641 886 A2は、半水石膏粉末およびＩＩ型無水石膏粉末を含有する石膏粉末を記載している。ＩＩ型無水石膏は、石膏ボード廃棄物から回収された二水石膏を焼成することによって得られる。EP 2 641 886 A2はさらに、ＩＩ型無水石膏の一部は、二水和物によって置き換えられてもよいことを記載している。また、この二水和物は、再利用材料から得られてもよい。石膏ボード廃棄物の粉末は、ボード廃棄物を細かく粉砕し、細かく粉砕された製品をふるいに通過させて、ボード紙を除去することによって得られる。EP 2 030 693 B1およびUS 2016/0124895 A1はまた、石膏製品廃棄物の残りから紙廃棄物を分離するための装置（ふるいなど）が提供される石膏製品の再利用を記載している。WO 2009/064602 A1は、二水和物を、特定の分散剤と一緒に湿式粉砕することを記載している。粉砕された石膏は、充填剤として化粧品、紙または塗料のために使用される。しかしながら、WO 2009/064602 A1は、石膏製品廃棄物を再利用することに関連していない。

石膏紙ボードなどの石膏製品を再利用する使用の既知の方法は、とりわけ紙部材の除去に起因してむしろ複雑である。しかしながら、紙繊維は先行技術において実施された焼成プロセスにおいて問題を引き起こすため（焼成骨材）、紙を除去するステップが単純に省略されることはできない。その上、紙繊維は、焼成炉において熱移動を減少させる可能性がある（紙が壁に粘着した場合）。

今や、石膏製品、とりわけ石膏ボード、好ましくは石膏紙ボードまたは石膏繊維ボードを形成するための石膏スラリーを製造する方法、石膏製品、とりわけ石膏ボード、好ましくは石膏紙ボードまたは石膏繊維ボードを製作する方法、石膏製品、とりわけ石膏ボード、好ましくは石膏紙ボードまたは石膏繊維ボードを形成するための石膏スラリー、および石膏製品、とりわけ石膏ボード、好ましくは石膏紙ボードまたは石膏繊維ボード、ならびに石膏製品、とりわけ石膏ボード、好ましくは石膏紙ボードまたは石膏繊維ボードを製作するためのシステム、ここで石膏紙製品（すなわち、石膏および紙部材を有する）またはそれらの部分（石膏部材の部分および紙部材の部分を包含する）の効率的かつ簡便な再利用が達成され得る前記システムを提案することが目的である。

この目的は、同封の特許請求の範囲の主題によって達成される。
本発明によると、石膏製品、とりわけ石膏ボード、好ましくは石膏紙ボードまたは石膏繊維ボードを形成するための石膏スラリーを製造する方法であって、以下のステップ：
ａ）石膏および紙部材を含む石膏紙製品、とりわけ石膏紙ボード、および／またはそれらの破断部分（石膏および紙部材の部分を含む）を提供すること；
ｂ）紙製品および／または紙部材の少なくとも部分を含むそれらの破断部分を湿式粉砕（破砕する）して、湿式粉砕された石膏紙部材を形成すること
を含む、前記方法が提案される。

本発明の核となるアイデアは、石膏紙製品を紙部材と一緒に分解する（粉砕する）ことである（すなわち、前述の紙部材の除去なしで）。この点に関して、紙繊維を包含する分解された石膏ボード廃棄物の焼成の問題が、（焼成されない）粉砕された材料を（新しい）石膏製品を形成するための石膏スラリー中へ（直接）供給することにより回避され得ることが認められた。驚くべきことに、それに対応して製作された新しい石膏製品（石膏紙ボード）は、信頼性のある、かつ、満足できる材料の特徴を示した。実質的に、石膏紙製品（またはそれらの残りもの）の効率的かつ簡便な再利用が達成され得る。

石膏製品は、とりわけ（石膏製品の少なくとも５０ｗｔ％または少なくとも８０ｗｔ％を形成してもよい）石膏部材を有する製品である。石膏ボードは、ボード形状を有する石膏製品である（すなわち、とりわけ、少なくとも実質的に平坦である）。石膏ボードは、矩形形状ならびに１ｍｍおよび５ｃｍの間の厚さを有してもよい。石膏紙ボードは、とりわけ表面層としての紙部材を有する石膏ボードである。態様において、石膏紙ボードの一側面または両側面が紙層によって形成されてもよい。石膏紙製品は、石膏および紙部材を含む製品である。紙部材は、好ましくは石膏紙製品の外表面の少なくとも部分、例えばそれらの外表面の少なくとも２０％、または少なくとも５０％、または少なくとも８０％を形成する。紙部材は、石膏部材に関して、石膏紙製品の２０ｗｔ％未満、好ましくは１０ｗｔ％未満、さらに好ましくは２ｗｔ％未満を規定してもよい。さらに、紙部材は、石膏部材に関して、石膏紙製品の０．１ｗｔ％より多く、好ましくは１ｗｔ％より多く、さらに好ましくは３ｗｔ％より多いことを規定してもよい。

石膏紙製品、とりわけ石膏紙ボードの破断部分は、石膏紙製品の石膏および紙部材の少なくとも部分を含むとりわけ任意の部分である。破断部分は、残りもの、廃棄物または使用されない／使用不可の石膏紙製品、とりわけ石膏紙ボードであり得る。破断部分における石膏部材に関する紙部材の量は、石膏紙製品、とりわけ石膏紙ボードに対して説明されるとおりであり得る（重量パーセントにおいて）。破断部分は、偶然および／または意図的に、例として石膏紙製品、とりわけ石膏紙ボードまたは（より大きい）それらの破断部分を刻むことによって破断した部分であってもよい。湿式粉砕は、１以上の粉砕機の利用を含んでもよい。湿式粉砕された石膏紙部材の（平均的な）ふるい粒子サイズは、好ましくは３ｍｍを下回り、さらに好ましくは１ｍｍを下回る。破断部分（関連する全ての破断部分の重量に関して、関連する破断部分の少なくとも５０ｗｔ％または少なくとも９０ｗｔ％を考慮する）の直径は、２ｃｍおよび５０ｃｍの間、とりわけ１０ｃｍおよび４０ｃｍの間であってもよい。直径は、それぞれの破断部分の最大直径であってもよい（例として、立方体の対角線の空間）。

湿式粉砕は、とりわけ、石膏紙製品および／またはそれらの破断部分が湿り状態（例えば、粉砕される湿った石膏紙製品および／またはそれらの破断部分における水の量が、少なくとも１０ｗｔ％、好ましくは少なくとも２０ｗｔ％である）において破断されること、および／または、粉砕プロセス（の少なくとも所定の時間）の間に水を添加することを意味する。
湿式粉砕された石膏紙部材とスタッコとを混合することが好ましい（焼石膏）。
湿式粉砕された紙部材の石膏部分は、好ましくは二水和物である（少なくとも５０ｗｔ％、好ましくは少なくとも８０ｗｔ％、よりさらに好ましくは９５ｗｔ％）。

スタッコに加えてか、または、代替して、凝結抑制剤、発泡剤、促進剤および／またはさらなる石膏の種類などのさらなる部材が石膏スラリーに添加されてもよい。さらに、異なる供給源に由来するスタッコおよび／または二水和物が添加され得る。
湿式粉砕された石膏紙部材は、好ましくは水、紙（小片）、とりわけ紙繊維、および石膏（粉末）を含有する紙石膏スラリーである。

紙石膏スラリーは、少なくとも２ｗｔ％、好ましくは少なくとも５ｗｔ％、さらに好ましくは少なくとも１５ｗｔ％の、および／または５０ｗｔ％を超えない、好ましくは３０ｗｔ％を超えない、さらに好ましくは２０ｗｔ％を超えない固体部材を有してもよい。これは、石膏製品、とりわけ石膏（紙または繊維）ボードの信頼性のある、かつ、効率的な製作を許容する。とりわけ、材料の信頼性のある、かつ、効率的な汲み上げが可能である。

石膏紙スラリーは、容器（とりわけサイロ）中へ供給されてもよい。好ましくは、石膏紙スラリーは、容器（サイロ）中で貯蔵される。とりわけ、石膏紙スラリーは、石膏紙スラリーとスタッコとを混合する前に容器（サイロ）中へ供給される。石膏紙スラリーを容器（サイロ）中に集めると、石膏紙スラリーの所定の量を適切な時間に製作プロセスへ供給するために貯蔵することができる。撹拌は、沈殿を回避させる。

湿式粉砕された石膏紙部材、とりわけ石膏紙スラリーの固体含量は、スタッコに対して、少なくとも０．５ｗｔ％、好ましくは少なくとも１ｗｔ％、さらに好ましくは少なくとも２ｗｔ％および／または１０ｗｔ％を超えない、好ましくは５ｗｔ％を超えない、さらに好ましくは４ｗｔ％を超えないものであってもよい。それによって、プロセスの信頼性は改善され得、とりわけ信頼性のある紙接着が達成され得る。破断部分は、石膏紙製品を刻むことによって得られてもよい。さらに、（より小さい）破断部分は、石膏紙製品の（より大きい）破断部分を刻むことによって得られてもよい。これは、方法の効率を改善する。

湿式粉砕された石膏紙製品は、好ましくは焼成されない。粉砕された石膏紙製品の石膏部材は、好ましくは二水和物である。

本発明のさらなる側面によると、石膏スラリーを製造する上記の方法、ならびに、石膏からの水を除去すること、および、石膏製品を形成すること（成形すること、またはさもなければ、構成することまたは整えること）を含む、石膏製品、とりわけ石膏ボード、好ましくは石膏紙ボードまたは石膏繊維ボードを製作する方法が提案される。石膏製品が石膏紙ボードである場合、方法は（外）表面層を紙ボードの一側面または両側面に好ましくは追加することを含む。

石膏製品を製作する方法において、湿式粉砕された石膏紙製品は、とりわけ紙部品に関する問題を回避するために好ましくは焼成されず、およびこの時点または段階での焼成は、とくに粉砕された石膏紙部品が充填剤として（基本的に）使用される場合、のちの製品の品質に不要である。

本発明の別の側面によると、石膏製品、とりわけ石膏ボード、好ましくは石膏紙ボードまたは石膏繊維ボードを形成するための、石膏スラリーの原料としての湿式粉砕された石膏紙部材の使用が提案される。
本発明のさらなる側面によると、上記の方法によって製造される石膏製品、とりわけ石膏ボードを形成するための石膏スラリーが提案される。
本発明の別の側面によると、上記の方法によって製造される石膏製品、とりわけ石膏ボード、好ましくは石膏ボードまたは石膏繊維ボードが提案される。

再利用される石膏紙製品またはそれらの破断部分を刻むとき、これらは湿りまたは乾燥状態において、または、部分的に湿り状態において、および、部分的に乾燥状態においてなされてもよい。シュレッダーにおいて、材料は（約）２０×２０ｃｍの部分へ刻まれてもよい。刻まれた部分は、粉砕機中へ送られてもよい。ここで、材料は（水の添加を伴って）破砕されてもよい。

水、紙繊維および（細かい）石膏を包含するスラリーは、かかる破砕ステップの生産物であってもよい。スラリーの固体含量は、１５～２０ｗｔ％の間であってもよい。さらに、スラリーは、１以上の容器（１以上のサイロ）中へ汲み上げられてもよい。これらの容器（サイロ）において、スラリーは撹拌されて沈殿を回避してもよい。

容器（サイロ）の外で、スラリーは主混合機中へ汲み上げられてもよい。混合機において、スラリーはスタッコおよび石膏ボードの製造のための任意の他の原材料と混合されてもよい。混合機中へ供給されるスタッコに関するスラリーの固体含量は、２ｗｔ％～４ｗｔ％であってもよい。これによって、紙接着は改善されてもよい。

本発明の別の側面によると、石膏製品、とりわけ石膏ボード、好ましくは石膏紙ボードを形成するための上記の方法にとりわけ従って石膏スラリーを製造するためのシステムであって、以下：
石膏および紙部材を含む石膏紙製品、とりわけ石膏紙ボード、および／またはそれらの破断部分を湿式粉砕して、湿式粉砕された石膏紙部材にするための粉砕機；湿式粉砕された石膏紙部材を混合器に供給するための第一供給装置；ならびにさらなる部材、とりわけスタッコを石膏製品を形成するためのスラリーを混合するための混合機に供給するための第二供給装置、
を含む、前記システムが提案される。

石膏製品を形成するための石膏スラリーを製造するためのシステムは、（廃棄物）石膏紙ボードまたはそれらの破断部分を破断するためのシュレッダーを含んでもよい。その上、システムは、粉砕機において湿式粉砕するための水を供給するための手段を含んでもよい（例えば、シュレッダーの前、または、シュレッダー中、または、シュレッダーおよび粉砕機の間、または、粉砕機中）。その上、粉砕機の生産物を貯蔵するための容器（とりわけサイロ）を含んでもよい。

本発明の別の側面によると、石膏スラリーを製造するための上記システムと石膏製品、とりわけ石膏ボード、好ましくは石膏紙ボードを形成するための形成装置とを含む、石膏製品、とりわけ石膏ボード、好ましくは石膏紙ボードを製作するシステムが提案される。
形成装置は、（最終的な）石膏製品、とりわけ石膏ボード、好ましくは石膏ボードが完成し、かつ、形成されてもよい形成テーブルおよび／または形成バンドを含んでもよい。

以下において、本発明の好ましい態様が以下の図面を参照して記載される。

図１：石膏紙ボードを製造する方法の概略図

図１は、石膏紙ボードを製造する方法の概略図を示す。参照符号１０で、廃棄物石膏紙ボード１０が提供される。廃棄物石膏紙ボード１０は、廃棄物石膏紙ボードが刻まれるシュレッダー１１へ供給される（例として、おおよそ２０×２０ｃｍの片々へ）。シュレッダー１１から、廃棄物石膏紙ボードの破断部分は、破断部分を湿式粉砕する粉砕機１２へ供給される。湿式粉砕のための水１３は、シュレッダー１１の前に、シュレッダー１１中に、シュレッダー１１および／または粉砕機１２の間に、粉砕機１２中に、破線の矢印で指し示されるように提供され得る。粉砕機１２から、水、紙小片（繊維）および石膏粒子（粉末）が（主）混合機１４へ供給される。さらにまた、スタッコ１５および（任意に）さらなる添加剤（所定のおよび／または異なる水和の状態での硫酸カルシウムなどの、他の石膏種など、および／または凝結抑制剤および／または発泡剤および／または促進剤）が混合機１４へ供給される。混合機１４において、石膏スラリーが混合され、形成装置１７（形成テーブルまたは形成バンドなど）上へ供給される。ここに、紙層１８および１９がスラリーへ添加される。スラリーと紙層１８および１９とが一緒に形成装置１７上に静置される。次に、静置された層が、（新しい）石膏紙ボード２１が製造されるように対応する切断装置によって適切な形状のボード２１へ切断され得る。サイロ２０が、粉砕機１２から来るスラリーを貯蔵するために、および、貯蔵されたスラリーを混合機１４へ供給するために、粉砕機１２および混合機１４の間に（任意に）提供されてもよい。

参照符号
１０ 廃棄物石膏紙ボード
１１ シュレッダー
１２ 粉砕機
１３ 水
１４ 混合機
１５ スタッコ
１６ 他の材料
１７ 形成装置
１８ 紙層
１９ 紙層
２０ サイロ
２１ （新しい）石膏紙ボード

Claims (9)

1. 石膏製品を形成するための石膏スラリーを製造する方法であって、以下のステップ：
   ａ）石膏および紙部材を含む石膏紙製品および／またはその破断部分を提供すること；
   ｂ）石膏紙製品および／またはその破断部分を湿式粉砕して、石膏紙スラリーを形成すること；ならびに
   ｃ）石膏紙スラリーとスタッコとを混合して石膏スラリーとすること
   を含み、
   ステップｂ）において、石膏紙スラリーが、２ｗｔ％および２０ｗｔ％の間の固体含量を有し、
   ステップｃ）において、石膏紙スラリーの固体含量が、スタッコに対して、０．５ｗｔ％および５ｗｔ％の間である、前記方法。
2. ステップｂ）が、水、紙小片および石膏を含有する石膏紙スラリーを形成することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 石膏紙スラリーが、容器へ供給されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 破断部分が、石膏紙製品を刻むことによって得られることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
5. 石膏紙スラリーが、焼成されないことを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
6. 請求項１～５のいずれか一項に記載の石膏スラリーを製造する方法を含み、ならびに、石膏スラリーから水を除去すること、および、石膏製品を形成することを含む、石膏製品を製作する方法。
7. 石膏紙スラリーが、焼成されないことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 請求項１～５のいずれか一項に記載の石膏製品を形成するための石膏スラリーを製造する方法に用いるためのシステムであって、以下：
   － 石膏および紙部材を含む石膏紙製品および／またはその破断部分を湿式粉砕して、石膏紙スラリーにするための粉砕機（１２）；
   － 石膏紙スラリーとスタッコを混合する混合器（１４）；
   － 石膏紙スラリーを混合機（１４）に供給するための第一供給装置；ならびに
   － スタッコを混合機（１４）に供給するための第二供給装置、
   を含む、前記システム。
9. 石膏製品を製作するためのシステムであって、請求項８に記載のシステムと、石膏製品を形成するための形成装置（１７）とを含む、前記システム。