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JP7722739B2 - Method for producing gypsum composition, gypsum composition, mineral raw material for gypsum composition, and method for producing hardened body - Google Patents
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Method for producing gypsum composition, gypsum composition, mineral raw material for gypsum composition, and method for producing hardened body

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Description

本発明は、水を加えて、鉱物と焼石膏とポリカルボン酸塩系の減水剤を混合して焼石膏スラリーにして硬化体の形成に使用される石膏組成物に関し、前記焼石膏スラリーが良好な流動性(成型性)を示す低粘度のものであり、該スラリーによって、耐火性や強度や遮音性などの機能性を向上させた石膏系建材等の硬化体の形成の実現を可能にできる有用な技術に関する。 The present invention relates to a gypsum composition that is used to form a hardened body by adding water and mixing minerals, calcined gypsum, and a polycarboxylate-based water-reducing agent to form a calcined gypsum slurry.The calcined gypsum slurry has a low viscosity and exhibits good fluidity (moldability).The present invention relates to a useful technology that enables the formation of hardened bodies such as gypsum-based building materials with improved functionality, such as fire resistance, strength, and sound insulation, using this slurry.

近年、産業廃棄物の減容化の社会的要請から、石膏ボードをはじめとする石膏系建材の形成材料に占めるリサイクル石膏の配合比率が増している。石膏系建材の形成材料中におけるリサイクル石膏の比率が増大すると、形成する際に用いる焼石膏スラリーに流動性を持たせるための混水量が増大する。そして、混水量が増大すると乾燥エネルギーも増大してしまうという問題が生じる。混水量の増大の問題に対しては、焼石膏スラリーを構成する石膏組成物に減水効果のある薬剤(減水剤と呼ぶ)を添加することで、混水量を低減させることが提案されている。例えば、特許文献1では、歯科用石膏スラリーに用いる減水剤として、ジカルボン酸系の石膏用減水剤が提案されている。また、特許文献2の従来技術には、石膏ボードに用いられる石膏・水スラリーにおいて、近年、ホルムアルデヒドの発生のおそれのない、ポリカルボン酸系減水剤への切り替え使用も進められていることが記載されている。In recent years, the proportion of recycled gypsum in the materials used to form gypsum-based building materials, such as gypsum boards, has increased due to societal demands for reducing the volume of industrial waste. As the proportion of recycled gypsum in the materials used to form gypsum-based building materials increases, the amount of water mixed in to impart fluidity to the calcined gypsum slurry used in the formation of the building materials increases. This increases the amount of water mixed in, which in turn increases the drying energy required. To address this issue, it has been proposed to reduce the amount of water mixed in by adding a water-reducing agent (called a water-reducing agent) to the gypsum composition that makes up the calcined gypsum slurry. For example, Patent Document 1 proposes a dicarboxylic acid-based gypsum water-reducing agent for use in dental gypsum slurries. Furthermore, Patent Document 2, a prior art document, describes the recent trend toward switching to polycarboxylic acid-based water-reducing agents, which do not generate formaldehyde, in gypsum-water slurries used in gypsum boards.

一方、形成した石膏系建材の耐火性の向上のために、焼石膏スラリーを構成する石膏組成物に鉱物(コレマナイト)を添加することについての提案がされている(特許文献3参照)。特許文献4には、石膏系成形体の構成を、コレマナイトが添加されたものにすることで、耐火性能の向上に加えて、中性子遮蔽性能を向上させることができるとしたことの開示がされている。このように、石膏組成物に鉱物を添加すると、形成した石膏系建材の機能性を高めることが可能になる。このため、様々な鉱物を添加することで、所望する機能を向上させてなる建材の形成を実現できる石膏組成物の開発が望まれる。 Meanwhile, it has been proposed to add a mineral (colemanite) to the gypsum composition that constitutes the calcined gypsum slurry in order to improve the fire resistance of the resulting gypsum-based building material (see Patent Document 3). Patent Document 4 discloses that by adding colemanite to the gypsum-based molded body, it is possible to improve not only the fire resistance but also the neutron shielding performance. In this way, adding a mineral to the gypsum composition makes it possible to enhance the functionality of the resulting gypsum-based building material. For this reason, there is a need for the development of a gypsum composition that can be used to form building materials with desired improved functions by adding various minerals.

国際公開第2018/230028号International Publication No. 2018/230028 特許第6293584号公報Patent No. 6293584 特公昭57-11864号公報Special Publication No. 57-11864 特許第5596933号公報Patent No. 5596933

しかしながら、本発明者らは、鉱物を含む焼石膏スラリーを調製する際に、混水量の低減のために減水剤を用いると、思うような減水性能が得られない場合があることを見出した。具体的には、本発明者らは、鉱物と焼石膏とポリカルボン酸塩系の減水剤とを含む石膏組成物に水を加えて焼石膏スラリーとした場合に、粘度が高くなって焼石膏スラリーが流動性に劣るものになり、成型性に影響を与えるという問題が生じるため、改善する必要があることを見出した。However, the inventors have discovered that when preparing a calcined gypsum slurry containing a mineral, using a water-reducing agent to reduce the amount of mixed water may result in the desired water-reducing performance not being achieved. Specifically, the inventors have discovered that when water is added to a gypsum composition containing a mineral, calcined gypsum, and a polycarboxylate-based water-reducing agent to form a calcined gypsum slurry, the viscosity increases, resulting in poor fluidity of the calcined gypsum slurry and affecting moldability, and this needs to be improved.

したがって、本発明の目的は、本発明者らが見出した、鉱物と焼石膏とポリカルボン酸塩系の減水剤とを含む石膏組成物に、水を加えて焼石膏スラリーとした場合において生じるスラリーの粘度が高くなるという技術課題を、簡便な手段で解決することにある。一般的に、石膏系建材等の硬化体を形成するための焼石膏スラリーを、鉱物が添加された構成とすることで、該スラリーを用いて形成した建材等の硬化体は、耐火性や、強度や、遮音性などの機能性が向上したものになる。このため、上記した技術課題を簡易な方法で解決して、低粘度の流動性(成型性)に優れる鉱物含有の焼石膏スラリーを実現できる石膏組成物が提供されれば、工業上、極めて有用である。Therefore, the object of the present invention is to solve, by a simple means, the technical problem discovered by the inventors that increases the viscosity of a calcined gypsum slurry when water is added to a gypsum composition containing a mineral, calcined gypsum, and a polycarboxylate-based water-reducing agent to form the slurry. Generally, by adding a mineral to a calcined gypsum slurry for forming a hardened body of a gypsum-based building material or the like, the hardened body of the building material or the like formed using the slurry has improved functionality, such as fire resistance, strength, and sound insulation. Therefore, if a gypsum composition that solves the above-mentioned technical problem in a simple manner and can produce a mineral-containing calcined gypsum slurry with low viscosity and excellent fluidity (moldability) is provided, it would be extremely useful industrially.

上記の目的は、下記の本発明の石膏組成物の製造方法によって達成される。
[1]鉱物と焼石膏とポリカルボン酸塩系の減水剤とを含む石膏組成物の製造方法であって、前記鉱物への前処理工程を有し、該前処理工程で、前記鉱物に、予め、液状のポリアマイドポリアミン及び/又はポリアマイドポリアミンのアルキレンオキサイド付加物を、固形分換算で、前記焼石膏との比が、質量基準で0.1~10wt%の範囲内になるように付与することを特徴とする石膏組成物の製造方法。
The above object can be achieved by the following method for producing a gypsum composition of the present invention.
[1] A method for producing a gypsum composition containing a mineral, calcined gypsum, and a polycarboxylate-based water-reducing agent, the method comprising a pretreatment step of the mineral, in which a liquid polyamide polyamine and/or an alkylene oxide adduct of a polyamide polyamine is applied to the mineral in advance in the pretreatment step so that the ratio of the liquid polyamide polyamine and/or the alkylene oxide adduct to the calcined gypsum is within a range of 0.1 to 10 wt % on a mass basis, calculated as a solid content.

上記の本発明の石膏組成物の製造方法の好ましい形態としては、下記が挙げられる。
[2]前記前処理工程で、前記鉱物に、前記液状のポリアマイドポリアミン及び/又はポリアマイドポリアミンのアルキレンオキサイド付加物を噴霧し、その後に鉱物を乾燥させる上記[1]に記載の石膏組成物の製造方法。
Preferred embodiments of the method for producing the gypsum composition of the present invention are as follows.
[2] The method for producing a gypsum composition according to the above [1], wherein in the pretreatment step, the liquid polyamide polyamine and/or alkylene oxide adduct of polyamide polyamine is sprayed onto the mineral, and then the mineral is dried.

本発明は、別の実施形態として、下記の石膏組成物を提供する。
[3]水との混合物である、鉱物と、焼石膏と、ポリカルボン酸塩系の減水剤とを含んでなる焼石膏スラリーを調製するための石膏組成物であって、前記鉱物は、予め、ポリアマイドポリアミン及び/又はポリアマイドポリアミンのアルキレンオキサイド付加物が、固形分換算で、前記焼石膏との比が、質量基準で0.1~10wt%である範囲内の量で付与されてなるものであることを特徴とする石膏組成物。
As another embodiment, the present invention provides the following gypsum composition.
[3] A gypsum composition for preparing a calcined gypsum slurry, comprising a mixture of a mineral with water, calcined gypsum, and a polycarboxylate-based water-reducing agent, wherein the mineral has been previously provided with a polyamide polyamine and/or an alkylene oxide adduct of a polyamide polyamine in an amount, calculated as a solid content, that is within a range of 0.1 to 10 wt % by mass relative to the calcined gypsum.

上記の本発明の石膏組成物の好ましい形態としては、下記が挙げられる。
[4]前記鉱物が、ベントナイト、コレマナイト、珪藻頁岩、バーミキュライト、シラス及び天然石膏からなる群から選ばれる少なくとも1種である上記[3]に記載の石膏組成物。
[5]前記鉱物の割合が、前記焼石膏との比が、質量基準で、0.01~60wt%の範囲内にある上記[3]又は[4]に記載の石膏組成物。
Preferred embodiments of the gypsum composition of the present invention are as follows.
[4] The gypsum composition according to the above [3], wherein the mineral is at least one selected from the group consisting of bentonite, colemanite, diatomaceous shale, vermiculite, shirasu, and natural gypsum.
[5] The gypsum composition according to [3] or [4] above, wherein the ratio of the mineral to the calcined gypsum is within the range of 0.01 to 60 wt% on a mass basis.

本発明は、別の実施形態として、下記の石膏組成物用の鉱物原料を提供する。
[6]水を加えて混合してなる、鉱物と、焼石膏と、ポリカルボン酸塩系の減水剤とを含んでなる焼石膏スラリーに使用される石膏組成物を構成する鉱物原料であって、該原料は、ポリアマイドポリアミン及び/又はポリアマイドポリアミンのアルキレンオキサイド付加物を、固形分換算で、鉱物との比が、質量基準で、0.02~120wt%の範囲内で付与されてなるものであることを特徴とする石膏組成物用の鉱物原料。
In another embodiment, the present invention provides a mineral raw material for a gypsum composition as described below.
[6] A mineral raw material constituting a gypsum composition used in a calcined gypsum slurry containing a mineral, calcined gypsum, and a polycarboxylate-based water-reducing agent, which is obtained by adding and mixing with water, wherein the mineral raw material for a gypsum composition is characterized in that a polyamide polyamine and/or an alkylene oxide adduct of a polyamide polyamine is added to the raw material in a ratio to the mineral in the range of 0.02 to 120 wt % by mass, calculated as a solid content.

本発明は、別の実施形態として、下記の建材の製造方法を提供する。
[7]上記[3]~[5]のいずれかに記載の石膏組成物を用い、該石膏組成物と水とを混合して焼石膏スラリーにして、該スラリーを用いて硬化体を成型することを特徴とする硬化体の製造方法。
As another embodiment, the present invention provides the following method for producing a building material.
[7] A method for producing a hardened body, comprising using the gypsum composition according to any one of [3] to [5] above, mixing the gypsum composition with water to form a calcined gypsum slurry, and using the slurry to mold a hardened body.

上記の本発明の建材の製造方法の好ましい形態としては、下記が挙げられる。
[8]前記水の混合量が、前記石膏組成物に対して質量基準で15~60wt%である場合における、前記スラリーの粘度(25℃)が、150dPa・s以下である上記[7]に記載の硬化体の製造方法。
A preferred embodiment of the method for producing the building material of the present invention is as follows.
[8] The method for producing a hardened body according to the above [7], wherein the viscosity of the slurry (25 ° C.) is 150 dPa s or less when the amount of water mixed is 15 to 60 wt % on a mass basis with respect to the gypsum composition.

本発明者らが見出した、鉱物と焼石膏とポリカルボン酸塩系の減水剤とを含む石膏組成物に水を加えた焼石膏スラリーにおいて生じる、スラリーの粘度が高くなるという技術課題に対し、本発明では、単に、用いる鉱物に予めポリアマイドポリアミン及び/又はポリアマイドポリアミンのアルキレンオキサイド付加物(以下、ポリアマイドポリアミン等とも呼ぶ)を付与するという極めて簡便な手段で解決することを実現した。本発明によれば、上記した簡便な方法で、低粘度の、流動性(成型性)に優れる鉱物含有の焼石膏スラリーを提供することが可能になる。この結果、焼石膏スラリー中に鉱物を添加することで、耐火性や、強度や、遮音性などの機能性の向上を実現した有用な石膏系建材等の石膏製の硬化体の提供が、容易に安定してできるようになる。The inventors discovered a technical problem of high viscosity in calcined gypsum slurries prepared by adding water to a gypsum composition containing a mineral, calcined gypsum, and a polycarboxylate-based water-reducing agent. The present invention solves this problem with an extremely simple approach: simply adding polyamide polyamine and/or an alkylene oxide adduct of polyamide polyamine (hereinafter also referred to as polyamide polyamine, etc.) to the mineral used. According to the present invention, this simple method makes it possible to provide a mineral-containing calcined gypsum slurry with low viscosity and excellent fluidity (moldability). As a result, adding a mineral to the calcined gypsum slurry makes it easy and stable to provide gypsum hardened bodies, such as useful gypsum-based building materials, that offer improved functionality, such as fire resistance, strength, and sound insulation.

以下、好ましい実施形態を挙げて本発明を詳細に説明する。本発明者らは、建材の耐火性能をより向上させることができるとした、先に挙げた従来技術で提案されているコレマナイトを含有させた焼石膏スラリーについて検討を行った。コレマナイトは、ホウ酸を含む天然鉱物である、5分子の結晶水を含むホウ酸カルシウム化合物であり、化学式は2CaO・3B・5HOである。近年、コレマナイトのもつ中性子線の遮蔽効果が注目されている。 The present invention will be described in detail below with reference to preferred embodiments. The inventors have investigated calcined gypsum slurries containing colemanite, which has been proposed in the prior art cited above and is believed to be capable of further improving the fire resistance of building materials. Colemanite is a calcium borate compound containing five molecules of crystal water, a natural mineral containing boric acid, and has the chemical formula 2CaO.3B 2 O 3.5H 2 O. In recent years, the neutron shielding effect of colemanite has been attracting attention.

本発明者らは、上記検討の過程で、コレマナイトと、焼石膏と、ポリカルボン酸塩系の減水剤とを含む石膏組成物に水を加えて焼石膏スラリーとすると、スラリーの粘度が300dPa・s程度と高くなって硬くなってしまい、成型性に劣るという技術課題があることを見出した。これに対し、石膏組成物に水を加えて焼石膏スラリーとし、該スラリーを用いて石膏製の硬化体を形成する場合、その成型性とハンドリング性等を考慮すると、焼石膏スラリーの粘度は、150dPa・s以下であること、好ましくは、20~100dPa・s程度、より好ましくは、20~50dPa・s程度であることが望まれる。During the course of the above-mentioned investigations, the inventors discovered that when water is added to a gypsum composition containing colemanite, calcined gypsum, and a polycarboxylate-based water-reducing agent to form a calcined gypsum slurry, the viscosity of the slurry increases to approximately 300 dPa·s, making the slurry hard and resulting in poor moldability, a technical issue. In contrast, when water is added to a gypsum composition to form a calcined gypsum slurry and the slurry is used to form a hardened gypsum body, taking into account its moldability and handleability, the viscosity of the calcined gypsum slurry is desired to be 150 dPa·s or less, preferably approximately 20 to 100 dPa·s, and more preferably approximately 20 to 50 dPa·s.

本発明者らは、上記したように、コレマナイトと、焼石膏と、ポリカルボン酸塩系の減水剤とを含む石膏組成物に水を加えて焼石膏スラリーとした場合に粘度が高くなった理由について、定かではないが、下記のように推察している。先に挙げた特許文献にあるように、ポリカルボン酸塩系の減水剤は石膏組成物に用いられているものである。本発明者らは、これに対しスラリーの粘度が高くなった理由を、石膏組成物中にコレマナイトのような鉱物が併存すると、水を加えて混合して焼石膏スラリーを調製した場合、ポリカルボン酸塩系の減水剤が石膏よりも先に鉱物に吸着し、その結果、ホウ酸エステルが生成するなどのことが生じてスラリーの粘度が高くなったものと考えた。 The inventors are not certain as to why the viscosity increases when water is added to a gypsum composition containing colemanite, calcined gypsum, and a polycarboxylate-based water-reducing agent to form a calcined gypsum slurry, as described above, but speculate as follows. As described in the patent documents cited above, polycarboxylate-based water-reducing agents are used in gypsum compositions. The inventors believe that the reason for the increased viscosity of the slurry is that when a mineral such as colemanite is present in the gypsum composition, when water is added and mixed to prepare a calcined gypsum slurry, the polycarboxylate-based water-reducing agent is adsorbed to the mineral before the gypsum, resulting in the formation of borate esters and other factors that increase the viscosity of the slurry.

本発明者らは、上記のような推論の下、上記構成の石膏組成物からなる焼石膏スラリーにおいて生じる、スラリーの粘度が高くなってしまうとした技術課題に対して、石膏組成物を構成する鉱物に、併存するポリカルボン酸塩系の減水剤が石膏よりも先に吸着しないようにする方法について鋭意検討した結果、本発明に至った。具体的には、本発明者らは、水との混合物である、鉱物と、焼石膏と、ポリカルボン酸塩系の減水剤とを含んでなる焼石膏スラリーを得る際に使用する鉱物を、予め鉱物に、特定の範囲の量で、ポリアマイドポリアミン等が付与された構成にすることで、焼石膏スラリーの粘度が高くなってしまうといった問題を生じることなく、低粘度化を実現できることを見出した。Based on the above reasoning, the inventors conducted extensive research into a method for preventing the polycarboxylate-based water-reducing agent present in the gypsum composition from adsorbing onto the minerals that make up the gypsum composition before the gypsum adsorbs, thereby addressing the technical issue of high viscosity of the calcined gypsum slurry made from the gypsum composition described above. As a result, they arrived at the present invention. Specifically, the inventors discovered that by pre-applying a specific amount of polyamide polyamine or the like to the mineral used to prepare a calcined gypsum slurry containing a mixture of mineral, calcined gypsum, and a polycarboxylate-based water-reducing agent with water, it is possible to achieve a low viscosity without the problem of high viscosity of the calcined gypsum slurry.

より具体的には、本発明者らは、鉱物と、焼石膏と、ポリカルボン酸塩系の減水剤とを含んでなる焼石膏スラリーを得る際に使用する鉱物を、ポリアマイドポリアミン等が、固形分換算で、焼石膏との比が0.1~10wt%である範囲内の量で付与されてなる構成のものにすることで、本願発明の優れた効果が得られることを見出した。また、低粘度の焼石膏スラリーを安定して得るためには、原材料に用いる鉱物が、ポリアマイドポリアミン等が、固形分換算で、鉱物との比が、質量基準で0.02~120wt%程度の範囲内で、予め付与されたものであることが好ましいことを見出した。 More specifically, the inventors have discovered that the excellent effects of the present invention can be achieved by configuring the mineral used to obtain a calcined gypsum slurry containing a mineral, calcined gypsum, and a polycarboxylate-based water-reducing agent so that the mineral is provided with a polyamide polyamine or the like in an amount, calculated as solids, relative to the calcined gypsum of 0.1 to 10 wt%. Furthermore, in order to consistently obtain a low-viscosity calcined gypsum slurry, it is preferable for the mineral used as a raw material to have a polyamide polyamine or the like pre-added in an amount, calculated as solids, relative to the mineral of approximately 0.02 to 120 wt% by mass.

[石膏組成物]
まず、本発明の石膏組成物を構成する各原料について説明する。
<鉱物>
本発明を構成する鉱物は、特に限定されない。鉱物を含有してなる焼石膏スラリーを用いて形成した建材について、所望する機能性を高めるため、或いは、所望する新たな機能性を付与する目的で、下記に挙げるようなものを適宜に選択して用いればよい。本発明では、例えば、体積平均粒子径(MV)が、10μm~3mm程度、より好ましくは、20μm~1mm程度の鉱物を用いるとよく、粉砕等して粒度を調整した鉱物を用いることもできる。また、鉱物の使用量は、鉱物の種類、鉱物を使用する目的によっても異なるが、本発明者らの検討によれば、例えば、各鉱物について、それぞれ下記に示す範囲内の量で使用することが好ましい。
[Gypsum composition]
First, each raw material constituting the gypsum composition of the present invention will be described.
<Minerals>
The minerals constituting the present invention are not particularly limited. For the purpose of enhancing the desired functionality of a building material formed using a calcined gypsum slurry containing a mineral, or for the purpose of imparting a desired new functionality, any of the minerals listed below may be appropriately selected and used. In the present invention, for example, a mineral having a mean particle size by volume (MV) of about 10 μm to 3 mm, more preferably about 20 μm to 1 mm, may be used, and minerals whose particle size has been adjusted by pulverization or the like may also be used. Furthermore, the amount of mineral used will vary depending on the type of mineral and the purpose for which the mineral is used, but according to the inventors' studies, it is preferable to use each mineral in an amount within the range shown below.

本発明を構成する鉱物としては、例えば、ベントナイト、コレマナイト、珪藻頁岩、バーミキュライト、シラス及び天然石膏等が挙げられる。用途や所望する機能に応じて、上記に列挙したようなものの中から適宜に選択して用いることができる。本発明の明細書ではコレマナイトを鉱物の代表例として説明したが、本発明を構成する「鉱物」はコレマナイトに限定されるものではなく、下記のような多様な特性を有する鉱物の中から目的に応じて適宜に選択できる。そして、これらの鉱物に予めポリアマイドポリアミン等を付与した特有の構成のものを利用したことで、いずれの鉱物を用いた場合も本発明の有用な効果を得ることができる。 Examples of minerals that constitute the present invention include bentonite, colemanite, diatomaceous shale, vermiculite, shirasu, and natural gypsum. They can be appropriately selected from the above list depending on the application and desired function. While colemanite has been described as a representative example of a mineral in the specification of the present invention, the "mineral" that constitutes the present invention is not limited to colemanite and can be appropriately selected from minerals with a variety of properties, as described below, depending on the purpose. Furthermore, by using these minerals with a unique composition in which polyamide polyamines and the like have been added in advance, the useful effects of the present invention can be obtained regardless of the mineral used.

ベントナイトは、モンモリロナイトを主成分とする粘土の総称であり、高い粘性や粘着性などを有し、保湿剤や増粘剤等の機能性材料としても広く用いられており、本発明で目的としている建材等の分野でも広く利用されている。ベントナイトの使用(配合)量は、焼石膏スラリーとした場合に、例えば、焼石膏との質量比が0.01~30wt%となる程度の量であることが好ましい。コレマナイトは、ホウ素を含む天然鉱物であり、防草剤や鉄鋼副資材等として用いられている。近年、例えば、透過性の高い中性子線を遮蔽する壁として、コンクリート壁の中にホウ素を混ぜることなどが提案されており、コレマナイトの利用が検討されている。コレマナイトの使用量は、焼石膏スラリーとした場合に、例えば、焼石膏との質量比が0.1~60wt%となる程度の量であることが好ましい。珪藻頁岩は、珪藻の殻の化石よりなる多孔を有する天然鉱物であり、特有の機能を有することから、調湿建材や健康建材、日用品等の材料などに広く用いられている。珪藻頁岩の使用量は、焼石膏スラリーとした場合に、例えば、焼石膏との質量比が0.1~50wt%となる程度の量であることが好ましい。バーミキュライトは、多孔質で非常に軽い鉱物であって、保水性や通気性があり、土壌改良剤や、耐火性の建築用資材の骨材として用いられている。バーミキュライトの使用量は、焼石膏スラリーとした場合に、例えば、焼石膏との質量比が0.01~30wt%となる程度の量であることが好ましい。シラスは、九州南部一帯に厚い地層として分布する細粒の軽石や火山灰であり、特有の機能を有することから、コンクリートの骨材や、健康建材などに用いられている。シラスの使用量は、焼石膏スラリーとした場合に、例えば、焼石膏との質量比が0.1~50wt%となる程度の量であることが好ましい。天然石膏は、天然に産出される二水石膏の天然原石であり、本発明を構成する鉱物として使用できる。天然石膏は、そのまま増量剤等に用いられるが、多くは、加熱して半水石膏(焼石膏)とすることで、建材や石膏型の材料にされている。二水石膏のまま増量剤として用いる場合には、本発明を構成する鉱物に適用することができ、天然石膏だけでなく、副産石膏やリサイクル石膏も適用できる。その場合、二水石膏の使用量は、焼石膏スラリーとした場合に、例えば、焼石膏との質量比が0.1~50wt%となる程度の量であることが好ましい。なお、二水石膏は、後述するように、本発明の石膏組成物において、必要に応じて添加される硬化促進材としても使用できる。硬化促進材として使用する場合にも、本発明を構成する鉱物に適用できるが、その場合の二水石膏も、天然石膏だけでなく副産石膏やリサイクル石膏も使用することが可能である。その場合の使用量は、焼石膏との質量比が0.1~5wt%程度であり、増量剤として使用される場合と比べて少量である。Bentonite is a general term for clays primarily composed of montmorillonite. It possesses high viscosity and adhesive properties, and is widely used as a functional material, such as a moisturizer or thickener. It is also widely used in the field of building materials, which is the subject of this invention. The amount of bentonite used (blended) is preferably such that, when a calcined gypsum slurry is prepared, the mass ratio to the calcined gypsum is, for example, 0.01 to 30 wt%. Colemanite is a natural mineral containing boron and is used as a weed control agent and secondary steel material, among other things. In recent years, for example, mixing boron into concrete walls to shield against highly penetrating neutron radiation has been proposed, and the use of colemanite is being investigated. The amount of colemanite used is preferably such that, when a calcined gypsum slurry is prepared, the mass ratio to the calcined gypsum is, for example, 0.1 to 60 wt%. Diatomaceous shale is a porous natural mineral composed of fossilized diatom shells. Due to its unique properties, it is widely used in humidity-regulating building materials, health building materials, and everyday items. The amount of diatomaceous shale used is preferably such that, when made into a calcined gypsum slurry, the mass ratio with the calcined gypsum is, for example, 0.1 to 50 wt%. Vermiculite is a porous and very light mineral with water-retentive properties and breathability, and is used as a soil conditioner and an aggregate for fire-resistant building materials. The amount of vermiculite used is preferably such that, when made into a calcined gypsum slurry, the mass ratio with the calcined gypsum is, for example, 0.01 to 30 wt%. Shirasu is a fine-grained pumice or volcanic ash distributed as a thick layer throughout southern Kyushu. Due to its unique properties, it is used as a concrete aggregate and health building material. The amount of shirasu used is preferably an amount such that, when a calcined gypsum slurry is prepared, the mass ratio to the calcined gypsum is, for example, 0.1 to 50 wt%. Natural gypsum is a naturally occurring raw material of gypsum dihydrate, and can be used as a mineral constituting the present invention. Natural gypsum is used as a bulking agent, etc., but it is often heated to become hemihydrate gypsum (calcined gypsum) and used as a material for building materials and gypsum molds. When gypsum dihydrate is used as a bulking agent, it can be applied to the minerals constituting the present invention, and not only natural gypsum but also by-product gypsum and recycled gypsum can be applied. In this case, the amount of gypsum dihydrate used is preferably an amount such that, when a calcined gypsum slurry is prepared, the mass ratio to the calcined gypsum is, for example, 0.1 to 50 wt%. Note that, as described below, gypsum dihydrate can also be used as a hardening accelerator added as needed to the gypsum composition of the present invention. The mineral constituting the present invention can also be used as a hardening accelerator, and in this case, not only natural gypsum but also by-product gypsum and recycled gypsum can be used. In this case, the amount used is about 0.1 to 5 wt % by mass relative to the calcined gypsum, which is a small amount compared to when used as an extender.

<ポリアマイドポリアミン、ポリアマイドポリアミンのアルキレンオキサイド付加物>
本発明の技術的特徴は、水との混合物である、鉱物と、焼石膏と、ポリカルボン酸塩系の減水剤とを含んでなる焼石膏スラリーを調製する際に用いる石膏組成物を構成する鉱物として、予め特定の化合物で前処理をしたものを用いた点にある。具体的には、本発明では、本発明を構成する上記に挙げたような鉱物に、予め、液状のポリアマイドポリアミン等を、固形分換算で、前記焼石膏との比が、質量基準で0.1~10wt%の範囲内になるように付与してなるものを用いたことを特徴とする。
<Polyamide polyamines and alkylene oxide adducts of polyamide polyamines>
A technical feature of the present invention is that a mineral that has been pretreated with a specific compound is used as a constituent mineral of a gypsum composition used in preparing a calcined gypsum slurry containing a mixture of a mineral with water, calcined gypsum, and a polycarboxylate-based water-reducing agent. Specifically, the present invention is characterized in that a liquid polyamide polyamine or the like is added to the above-mentioned mineral that constitutes the present invention in advance so that the ratio of the calcined gypsum to the mineral in terms of solid content is within a range of 0.1 to 10 wt % by mass.

本発明を構成する鉱物の前処理に用いる「ポリアマイドポリアミンや、ポリアマイドポリアミンのアルキレンオキサイド付加物」は、例えば、特許第4844878号公報や、特許第6095644号公報に記載されているように、石膏用分散剤(減水剤)を得る際の形成成分として使用されている。例えば、上記特許第6095644号公報には、(A)ポリカルボン酸系重合体と、(B)ポリアルキレンポリアミンと二塩基酸類を必須成分として反応させることにより得られる、重量平均分子量が500~4800であるポリアマイドポリアミン及び/又はそのアルキレンオキサイド付加物とを含有し、(A)成分と(B)成分の割合が質量比で(A):(B)=1:1~30:1である石膏用分散剤(減水剤)が記載されている。そして、上記公報には、上記(A)成分と上記(B)成分を併用することにより、品質が異なる原料石膏を使用しても、その種類によらずに、石膏スラリーに充分な流動性を安定的に付与できるとした効果が記載されている。The "polyamide polyamines and alkylene oxide adducts of polyamide polyamines" used in the mineral pretreatment of this invention are used as forming components in obtaining gypsum dispersants (water-reducing agents), as described, for example, in Japanese Patent Nos. 4,844,878 and 6,095,644. For example, Japanese Patent No. 6,095,644 describes a gypsum dispersant (water-reducing agent) containing a polyamide polyamine and/or its alkylene oxide adduct having a weight-average molecular weight of 500 to 4,800, obtained by reacting (A) a polycarboxylic acid polymer with (B) a polyalkylene polyamine and a dibasic acid as essential components, and in which the mass ratio of component (A) to component (B) is (A):(B) = 1:1 to 30:1. The publication also describes an effect that by using the component (A) and the component (B) in combination, even when raw gypsum of different qualities is used, sufficient fluidity can be stably imparted to the gypsum slurry regardless of the type of raw gypsum.

先に述べたように、本発明者らは、鉱物と、焼石膏と、ポリカルボン酸塩系の減水剤とを含む石膏組成物に水を加えて焼石膏スラリーとすると、スラリーの粘度が300dPa・s程度と高くなって硬くなってしまうという技術的課題を見出した。この課題に対して本発明者らは、上記した従来技術を参照して、石膏組成物を構成する焼石膏に、ポリアマイドポリアミンを予混合して、カルボン酸塩系の減水剤とポリアマイドポリアミンとを併用することを試みた。しかし、このようにして調製した鉱物を含む焼石膏スラリーは粘度が高いものになってしまい、本発明が目的とする、充分な流動性を安定的に付与できる低粘度の焼石膏スラリーを得ることはできなかった。As previously mentioned, the inventors discovered a technical problem: when water is added to a gypsum composition containing a mineral, calcined gypsum, and a polycarboxylate-based water-reducing agent to prepare a calcined gypsum slurry, the viscosity of the slurry increases to approximately 300 dPa·s, making the slurry hard. To address this problem, the inventors, referring to the prior art described above, attempted to premix a polyamide polyamine with the calcined gypsum that constitutes the gypsum composition, thereby using a carboxylate-based water-reducing agent and a polyamide polyamine in combination. However, the calcined gypsum slurry containing the mineral prepared in this manner ended up being highly viscous, and they were unable to obtain the low-viscosity calcined gypsum slurry that consistently provides sufficient fluidity, as aimed at by the present invention.

上記に対し、本発明者らは、鉱物を含む焼石膏スラリーを、簡便な手段で、充分な流動性が安定的に付与された低粘度のものにすることについて、さらなる検討を行った。その結果、先述したように、鉱物を予め前処理してポリアマイドポリアミン等を特定の範囲内の量で付着(付与)させた鉱物を、焼石膏スラリーの材料に用いるという極めて簡便な手段によって、充分な流動性が安定的に付与される低粘度の焼石膏スラリーを得ることが実現できることを見出した。In response to the above, the inventors conducted further research into how to easily and stably impart sufficient fluidity to a calcined gypsum slurry containing minerals and achieve a low viscosity. As a result, as mentioned above, they discovered that it is possible to obtain a low-viscosity calcined gypsum slurry that is stably imparted sufficient fluidity by the extremely simple means of using a mineral that has been pre-treated in advance to have a specific amount of polyamide polyamine or the like attached (imparted) to it as a calcined gypsum slurry material.

詳細については後述するが、本発明を特徴づける鉱物への処理は、鉱物に、予め、液状のポリアマイドポリアミン等を、固形分換算で、焼石膏との比が、質量基準で0.1~10wt%の範囲内になるように付与(付着)させることで行う。より好ましくは、鉱物に、ポリアマイドポリアミン等を、固形分換算で、焼石膏との比が、質量基準で0.2~5wt%の範囲内、さらには、質量基準で0.5~1wt%の範囲内になるように付与(付着)させる。 As will be described in more detail below, the mineral treatment that characterizes this invention is carried out by first applying (adhering) a liquid polyamide polyamine or the like to the mineral so that the ratio of the polyamide polyamine or the like to the calcined gypsum is within the range of 0.1 to 10 wt% by mass, calculated as solids. More preferably, the polyamide polyamine or the like is applied (adhered) to the mineral so that the ratio of the polyamide polyamine or the like to the calcined gypsum is within the range of 0.2 to 5 wt% by mass, or even within the range of 0.5 to 1 wt% by mass, calculated as solids.

また、鉱物に対するポリアマイドポリアミン等の付与量としては、固形分換算で、鉱物との比が、質量基準で、0.02~120wt%の範囲内で予め付与されてなるものであることが好ましい。さらには、0.2~20wt%の範囲内で予め付与されてなるものであることがより好ましい。 The amount of polyamide polyamine or the like applied to the mineral is preferably in the range of 0.02 to 120 wt % by mass, calculated as solid content, relative to the mineral. It is even more preferable that the amount applied in advance be in the range of 0.2 to 20 wt %.

<ポリカルボン酸塩系の減水剤>
次に、本発明を構成するポリカルボン酸塩系の減水剤について説明する。減水剤は、鉱物と焼石膏とを含む石膏組成物に水を加えて焼石膏スラリーとして使用する場合に、石膏組成物と水を練和し易くする効果をもたらすことで、練和時の水の量を減らし、硬化後の成形体の強度を向上させる物質である。そして、減水剤を配合すると、混水量を増加させることなくスラリーの粘度が低下するので流動性が向上し、練和性や作業性を高めることが可能であるとされている。また、混水量の増大の抑制は、乾燥エネルギーを低減できることを意味し、この点は、工業上の利用性から強く要望される。
<Polycarboxylate-based water-reducing agent>
Next, the polycarboxylate-based water-reducing agent constituting the present invention will be described. A water-reducing agent is a substance that, when water is added to a gypsum composition containing a mineral and calcined gypsum to form a calcined gypsum slurry, facilitates mixing of the gypsum composition with water, thereby reducing the amount of water used during mixing and improving the strength of the formed body after hardening. Adding a water-reducing agent reduces the viscosity of the slurry without increasing the amount of mixed water, improving fluidity and enhancing mixability and workability. Furthermore, suppressing an increase in the amount of mixed water means that the drying energy can be reduced, which is highly desirable from the perspective of industrial applicability.

減水剤としては、例えば、リグニンスルホン酸塩、オキシカルボン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、メラミンスルホン酸塩、ポリスチレンスルホン酸塩、ポリカルボン酸塩等の界面活性効果を持ったものが知られている。本発明では、ポリカルボン酸塩系の減水剤を用いた場合における技術課題を解決することを目的とするため、ポリカルボン酸塩系の減水剤を用いることを要する。ポリカルボン酸塩系減水剤は、pHなどの使用条件を適宜選択することにより、石膏スラリーに対して優れた減水性能を発現することができる。また、ポリカルボン酸塩系減水剤は、標準状態で固体であり、この点でも本発明に有効である。ポリカルボン酸塩系減水剤を含む石膏組成物を得る場合には、粉末状のポリカルボン酸塩系減水剤を使用すると、工程が少なくて済むので好ましい。Known water-reducing agents with surfactant properties include, for example, lignin sulfonates, hydroxycarboxylates, naphthalene sulfonates, melamine sulfonates, polystyrene sulfonates, and polycarboxylates. The present invention aims to resolve the technical issues associated with the use of polycarboxylate-based water-reducing agents, and therefore requires the use of a polycarboxylate-based water-reducing agent. By appropriately selecting usage conditions such as pH, polycarboxylate-based water-reducing agents can exhibit excellent water-reducing performance for gypsum slurries. Furthermore, polycarboxylate-based water-reducing agents are solid under standard conditions, which also makes them effective in the present invention. When obtaining a gypsum composition containing a polycarboxylate-based water-reducing agent, it is preferable to use a powdered polycarboxylate-based water-reducing agent, as this reduces the number of steps required.

ポリカルボン酸塩系の減水剤としては、例えば、下記のものが例示でき、本発明においては下記のいずれのものも使用できる。具体的には、炭素原子数が5又は6の鎖状オレフィンとエチレン性不飽和ジカルボン酸無水物との共重合体の水溶性塩、ポリエチレングリコールモノアリルエーテルと不飽和ジカルボン酸との共重合体、ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリル酸エステルと(メタ)アクリル酸との共重合体、末端にスルホン基を有する(メタ)アクリル酸アミドとアクリル酸エステルと(メタ)アクリル酸との共重合体、ビニルスルホネートやアリールスルホネートやメタクリルスルホネートのようなスルホン基を有する単量体と、(メタ)アクリル酸とその他の単量体の共重合体、スルホン基で置換された芳香族環を有する単量体とマレイン酸との共重合体、末端にスルホン基を有する単量体とポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリル酸エステルとポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリル酸エーテルと(メタ)アクリル酸との4者共重合体等を使用することができる。Examples of polycarboxylate-based water reducers include the following, any of which can be used in the present invention. Specifically, water-soluble salts of copolymers of chain olefins having 5 or 6 carbon atoms and ethylenically unsaturated dicarboxylic anhydrides, copolymers of polyethylene glycol monoallyl ether and unsaturated dicarboxylic acids, copolymers of polyalkylene glycol mono(meth)acrylate and (meth)acrylic acid, copolymers of sulfonic-terminated (meth)acrylic acid amides, acrylic acid esters, and (meth)acrylic acid, copolymers of sulfonic-terminated monomers such as vinyl sulfonates, aryl sulfonates, and methacrylic sulfonates with (meth)acrylic acid and other monomers, copolymers of maleic acid and monomers with sulfonic-terminated aromatic rings, and quaternary copolymers of sulfonic-terminated monomers with polyalkylene glycol mono(meth)acrylate, polyalkylene glycol mono(meth)acrylate ether, and (meth)acrylic acid can be used.

上記減水剤の使用量(配合量)としては、例えば、焼石膏100質量部に対して、0.01~10質量部の範囲内の程度にすることが好ましい。さらに、減水剤は、焼石膏100質量部に対して、0.3~3.0質量部程度の範囲内で使用することがより好ましい。減水剤の使用量が少なすぎると粘度が高くなり、望んでいる流動性が得られない。多すぎると、望んでいる粘度、流動性が得られるが、ある添加量で頭打ちとなるため経済性の点で好ましくない。 The amount (mixing amount) of the water-reducing agent used is preferably, for example, in the range of 0.01 to 10 parts by mass per 100 parts by mass of calcined gypsum. Furthermore, it is even more preferable to use the water-reducing agent in the range of approximately 0.3 to 3.0 parts by mass per 100 parts by mass of calcined gypsum. If too little water-reducing agent is used, the viscosity will be too high and the desired fluidity will not be achieved. If too much is used, the desired viscosity and fluidity will be achieved, but the amount will plateau at a certain level, which is undesirable from an economic standpoint.

<焼石膏>
本発明の石膏組成物を構成する焼石膏は、半水石膏と呼ばれており、焼成方法の違いによってα型半水石膏とβ型半水石膏がある。α型半水石膏は湿式法で製造され、二水石膏を水中(蒸気中を含む)で焼成して得られる。β型半水石膏は乾式法で製造され、二水石膏を大気中で焼成して得られる。本発明を構成する焼石膏は、α型半水石膏及びβ型半水石膏のいずれも用いることができ、適宜に配合して用いてもよい。なお、α型半水石膏は、硬化させるために必要となる水の量がβ型半水石膏よりも少なくてすみ、硬化させた場合に強度が高くなる等といった利点がある。
<Cast plaster>
The calcined gypsum constituting the gypsum composition of the present invention is called gypsum hemihydrate, and there are α-type hemihydrate and β-type hemihydrate depending on the calcination method. α-type hemihydrate is produced by a wet method and is obtained by calcining gypsum dihydrate in water (including in steam). β-type hemihydrate is produced by a dry method and is obtained by calcining gypsum dihydrate in the atmosphere. Either α-type hemihydrate or β-type hemihydrate can be used as the calcined gypsum constituting the present invention, and they may be appropriately mixed and used. Note that α-type hemihydrate has the advantage that less water is required for hardening than β-type hemihydrate, and that the strength increases when hardened.

<その他の添加剤>
本発明の石膏組成物は、必要に応じて、上記した成分に加えて、凝結時間調整剤やpH調整剤や消泡剤等の、従来公知の他の添加物を含有させたものであってもよい。例えば、凝結遅延剤としては、クエン酸ソーダ等のクエン酸塩、コハク酸塩、酢酸塩、リンゴ酸塩、ホウ砂等のホウ酸塩、ショ糖、ヘキサメタリン酸塩、エチレンジアミン四酢酸塩、ジエチレントリアミン5酢酸、澱粉及び蛋白質分解物等が使用できる。消泡剤としては、例えば、ポリエーテル系、シリコーン系、アルコール系、鉱油系、植物油系及び非イオン性界面活性剤など、汎用されているものを適宜に使用できる。
<Other additives>
The gypsum composition of the present invention may contain, as needed, other conventionally known additives such as setting time adjusters, pH adjusters, and antifoaming agents in addition to the above-mentioned components. For example, as the setting retarder, citrates such as sodium citrate, succinates, acetates, malates, borates such as borax, sucrose, hexametaphosphates, ethylenediaminetetraacetate, diethylenetriaminepentaacetic acid, starch, and protein hydrolysates can be used. As the antifoaming agent, for example, commonly used agents such as polyethers, silicones, alcohols, mineral oils, vegetable oils, and nonionic surfactants can be used as appropriate.

[石膏組成物の製造方法]
本発明の石膏組成物の製造方法は、水との混合物として、鉱物と、焼石膏と、ポリカルボン酸塩系の減水剤とを含んでなる焼石膏スラリーを調製した場合、該スラリーの粘度が高くなってしまうことなく、安定して低い粘度の焼石膏スラリーになる石膏組成物の製造を実現できる技術に関する。本発明の石膏組成物の製造方法の主たる特徴は、石膏組成物を構成する鉱物に、予め、液状のポリアマイドポリアミン等を、固形分換算で、焼石膏との比が、質量基準で0.1~10wt%の範囲内になるように付与する前処理を施し、該前処理が施された鉱物を用いた点にある。例えば、前処理工程で、鉱物に、液状のポリアマイドポリアミン等を噴霧、滴下或いは注ぐ等し、その後に鉱物を乾燥させるといった簡便な方法で、本発明を特徴づける、特定量のポリアマイドポリアミン等が付着(付与)されてなる鉱物原料を容易に得ることができる。
[Method of producing gypsum composition]
The method for producing a gypsum composition of the present invention relates to a technology that can produce a gypsum composition that, when prepared as a mixture with water, contains a mineral, calcined gypsum, and a polycarboxylate-based water-reducing agent, can stably produce a low-viscosity calcined gypsum slurry without increasing the viscosity of the slurry. A key feature of the method for producing a gypsum composition of the present invention is that the mineral constituting the gypsum composition is pretreated by adding a liquid polyamide polyamine or the like to the mineral so that the ratio of the liquid polyamide polyamine to the calcined gypsum falls within a range of 0.1 to 10 wt % by mass, calculated as solids content, and the pretreated mineral is used. For example, by a simple method such as spraying, dripping, or pouring a liquid polyamide polyamine or the like onto the mineral in the pretreatment step, followed by drying the mineral, a mineral raw material having a specific amount of polyamide polyamine or the like attached thereto, which characterizes the present invention, can be easily obtained.

本発明の技術的特徴及び効果は、上記の通りであるので、本発明の石膏組成物の製造方法で得られる石膏組成物は、勿論、鉱物と、焼石膏と、ポリカルボン酸塩系の減水剤とを含有する混合物として提供されるものでもよい。しかし、これに限定されず、現場での使用時に、これらの個々の材料を混合する形態の製品であってもよい。具体的には、例えば、上記前処理を施した鉱物と、該鉱物以外の材料を混合した混合物とを組み合わせてなる製品などが挙げられる。 The technical features and effects of the present invention are as described above, and the gypsum composition obtained by the gypsum composition manufacturing method of the present invention may, of course, be provided as a mixture containing a mineral, calcined gypsum, and a polycarboxylate-based water-reducing agent. However, this is not limited to this, and the gypsum composition may also be a product in which these individual materials are mixed together when used on-site. Specific examples include products that combine a mineral that has been pretreated as described above with a mixture of materials other than the mineral.

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例、比較例中の「%」は、特に断らない限り質量基準である。 The present invention will be described in detail below based on examples, but the present invention is not limited to these examples. Note that "%" in the examples and comparative examples is by weight unless otherwise specified.

それぞれ、配合が表1に示したように異なる石膏組成物を調製し、得られた各石膏組成物に水を加えて混合して焼石膏スラリーを得た。そして、得られた各焼石膏スラリーの特性について検討した。まず、検討にあたって使用した、焼石膏スラリーを得るための石膏組成物の基本となる構成と、焼石膏スラリーを得る方法は、以下の通りである。 Different gypsum compositions were prepared, each with a different formulation as shown in Table 1, and water was added to each resulting gypsum composition and mixed to obtain a calcined gypsum slurry. The properties of each resulting calcined gypsum slurry were then examined. First, the basic structure of the gypsum composition used in the examination to obtain the calcined gypsum slurry and the method for obtaining the calcined gypsum slurry are as follows:

<各実験例の条件>
調製にあたり、焼石膏スラリーを硬化させて得られる石膏硬化体の目標比重が1.9となるように石膏組成物の配合を設計し、下記のようにして焼石膏スラリーを得た。まず、実施例及び比較例に用いた材料と、基本的な配合について説明する。
<Conditions for each experiment>
In preparation, the blending of the gypsum composition was designed so that the target specific gravity of the gypsum hardened body obtained by hardening the calcined gypsum slurry would be 1.9, and the calcined gypsum slurry was obtained as follows. First, the materials used in the examples and comparative examples and the basic blending will be described.

焼石膏には、α型半水石膏(「α-St」と略記する)を500.0g用いた。鉱物として粉状のコレマナイトを254.1g用いた。α-Stに対しての鉱物の配合量は、50.8%/α-Stである。コレマナイトには、「カルボロン40M」(商品名、共立マテリアル社製)を用いた。該コレマナイト(2CaO・3B・5HO)は、体積平均粒子径(MV値)が30μmのものである。実施例で用いる鉱物は、前処理して、ポリアマイドポリアミンを付着させた。具体的には、液状のポリアマイドポリアミンを、上記鉱物に噴霧した後、乾燥機により40℃で恒量になるまで乾燥したものを用いた。ポリアマイドポリアミンの液には、「PCA-0302」(商品名、東邦化学工業社製、固形分30%)を用いた。また、ポリカルボン酸塩系の減水剤には、粉末状の「マイティ21PN」(商品名、花王社製)を用いた。その他に、二水石膏を硬化促進剤に用いた。 For the calcined gypsum, 500.0 g of α-type hemihydrate gypsum (abbreviated as "α-St") was used. 254.1 g of powdered colemanite was used as the mineral. The mineral content relative to α-St was 50.8%/α-St. For the colemanite, "Carboron 40M" (trade name, manufactured by Kyoritsu Material Co., Ltd.) was used. The colemanite (2CaO·3B 2 O 3 ·5H 2 O) had a volume average particle size (MV value) of 30 μm. The mineral used in the examples was pretreated to have polyamide polyamine attached. Specifically, liquid polyamide polyamine was sprayed onto the mineral, and then dried in a dryer at 40°C until it reached a constant weight. For the polyamide polyamine liquid, "PCA-0302" (trade name, manufactured by Toho Chemical Industry Co., Ltd., solids content 30%) was used. The polycarboxylate-based water-reducing agent used was powdered "Mighty 21PN" (trade name, manufactured by Kao Corporation). Additionally, gypsum dihydrate was used as a hardening accelerator.

焼石膏スラリーは、上記した材料を適宜に配合した配合物に、上記材料中のα型半水石膏500.0gに対して、水を154.0g(30.8%/α-Stとなる量)加えて、ハンドミキサー(1100rpm)を用いて5分間撹拌して調製した。調製後、得られた石膏スラリーの粘度を測定して、それぞれの測定値を表1に示した。用途にもよるが、先に述べたように、焼石膏スラリーを用いて石膏製の硬化体を形成する場合、その成型性とハンドリング性等を考慮すると、焼石膏スラリーの粘度は、150dPa・s以下、好ましくは、20~100dPa・s程度、より好ましくは、20~50dPa・s程度であることが望まれる。The calcined gypsum slurry was prepared by adding 154.0 g of water (amount to give a 30.8%/α-St ratio) to 500.0 g of alpha-hemihydrate gypsum in the above materials to a mixture appropriately blended with the above materials, and stirring for 5 minutes using a hand mixer (1100 rpm). After preparation, the viscosity of the resulting gypsum slurry was measured, and the measured values are shown in Table 1. As mentioned above, when using the calcined gypsum slurry to form a gypsum hardened body, taking into consideration its formability and handleability, the viscosity of the calcined gypsum slurry should be 150 dPa·s or less, preferably approximately 20 to 100 dPa·s, and more preferably approximately 20 to 50 dPa·s, depending on the application.

[実施例1]
予め、コレマナイト(鉱物)に、ポリアマイドポリアミンの液を混合し、その後に乾燥させて、コレマナイトにポリアマイドポリアミンを付着させ、本実施例で使用する鉱物とした。鉱物に付着させたポリアマイドポリアミンの量は、焼石膏に対して乾燥後に下記の量になるように設計した。そして、このように前処理したコレマナイトを他の粉体試料に配合して、本実施例の石膏組成物を得た。さらに、得られた石膏組成物を用い、先に述べたようにして焼石膏スラリーを調製した。本実施例の石膏組成物では、ポリカルボン酸塩系の減水剤を11.8g用いた。この量は焼石膏に対して2.3%/α-Stである。また、コレマナイトに付着させた液状のポリアマイドポリアミンの使用量は、焼石膏に対して1.2%/α-Stであり、乾燥後にコレマナイトに付着した量が、固形分換算で0.4%/α-Stとなるようにした。なお、液状のポリアマイドポリアミンの使用量は、コレマナイトに対して2.3%(5.9g)とした。その他の添加剤として、硬化促進剤を焼石膏に対して2.0%/α-St(10.0g)配合した。
[Example 1]
A polyamide polyamine liquid was mixed with colemanite (mineral) in advance, followed by drying to adhere the polyamide polyamine to the colemanite, thereby preparing the mineral used in this example. The amount of polyamide polyamine adhered to the mineral was designed to be the following amount relative to the calcined gypsum after drying. The pretreated colemanite was then blended with other powder samples to obtain the gypsum composition of this example. Furthermore, the obtained gypsum composition was used to prepare a calcined gypsum slurry as described above. In the gypsum composition of this example, 11.8 g of a polycarboxylate-based water-reducing agent was used. This amount was 2.3%/α-St relative to the calcined gypsum. The amount of liquid polyamide polyamine adhered to the colemanite was 1.2%/α-St relative to the calcined gypsum, and the amount adhered to the colemanite after drying was 0.4%/α-St in terms of solid content. The amount of liquid polyamide polyamine used was 2.3% (5.9 g) relative to the colemanite. As another additive, a hardening accelerator was blended in an amount of 2.0%/α-St (10.0 g) relative to the calcined gypsum.

[実施例2]
実施例1と同様に、予め前処理してコレマナイトにポリアマイドポリアミンを付着させ、本実施例で使用する鉱物とした。また、下記に挙げた点以外は実施例1と同様にして、本実施例の石膏組成物を得、得られた石膏組成物を用いて焼石膏スラリーを調製した。本例では、ポリカルボン酸塩系の減水剤を1.5g用いた。この量は焼石膏に対して0.3%/α-Stである。コレマナイトに付着させた液状のポリアマイドポリアミンの使用量は、焼石膏に対して2.3%/α-Stであり、乾燥後にコレマナイトに付着した量が、固形分換算で0.7%/α-Stとなるようにした。なお、液状のポリアマイドポリアミンの使用量は、コレマナイトに対して、4.6%(11.7g)である。その他の添加剤として、硬化促進剤を焼石膏に対して1.0%/α-St(5.0g)を配合した。
[Example 2]
As in Example 1, colemanite was pretreated in advance to allow polyamide polyamine to adhere to it, and this was used as the mineral for this example. Furthermore, the gypsum composition of this example was obtained in the same manner as in Example 1, except for the points listed below, and a calcined gypsum slurry was prepared using the obtained gypsum composition. In this example, 1.5 g of a polycarboxylate-based water-reducing agent was used. This amount was 0.3%/α-St relative to the calcined gypsum. The amount of liquid polyamide polyamine adhered to the colemanite was 2.3%/α-St relative to the calcined gypsum, and the amount adhered to the colemanite after drying was 0.7%/α-St in terms of solid content. The amount of liquid polyamide polyamine used was 4.6% (11.7 g) relative to the colemanite. As another additive, a hardening accelerator was blended at 1.0%/α-St (5.0 g) relative to the calcined gypsum.

[実施例3]
実施例1と同様にして、予め前処理してコレマナイトにポリアマイドポリアミンを付着させ、本実施例で使用する鉱物とした。また、下記に挙げた点以外は実施例1と同様にして、本実施例の石膏組成物を得、得られた石膏組成物を用いて焼石膏スラリーを調製した。本例では、ポリカルボン酸塩系の減水剤を12.5g用いた。この量は焼石膏に対して2.5%/α-Stである。付着させた液状のポリアマイドポリアミンの使用量は、焼石膏に対して0.3%/α-Stであり、乾燥後にコレマナイトに付着した量が、固形分換算で0.1%/α-Stとなるようにした。なお、液状のポリアマイドポリアミンの使用量は、コレマナイトに対して0.7%(1.7g)である。その他の添加剤として、硬化促進剤を焼石膏に対して2.0%/α-St(10.0g)を配合した。
[Example 3]
In the same manner as in Example 1, colemanite was pretreated in advance to allow polyamide polyamine to adhere to it, and this was used as the mineral for this example. Furthermore, the gypsum composition of this example was obtained in the same manner as in Example 1, except for the points listed below, and a calcined gypsum slurry was prepared using the obtained gypsum composition. In this example, 12.5 g of a polycarboxylate-based water-reducing agent was used. This amount was 2.5%/α-St relative to the calcined gypsum. The amount of liquid polyamide polyamine adhered was 0.3%/α-St relative to the calcined gypsum, and the amount adhered to the colemanite after drying was 0.1%/α-St in terms of solid content. The amount of liquid polyamide polyamine used was 0.7% (1.7 g) relative to the colemanite. As another additive, a hardening accelerator was blended at 2.0%/α-St (10.0 g) relative to the calcined gypsum.

[実施例4]
実施例2と同様にして、予め前処理してコレマナイトにポリアマイドポリアミンを付着させ、本実施例で使用する鉱物とした。また、下記に挙げた点以外は実施例2と同様にして、本実施例の石膏組成物を得、得られた石膏組成物を用いて焼石膏スラリーを調製した。コレマナイトに付着させた液状のポリアマイドポリアミンの使用量は、焼石膏に対して3.3%/α-Stであり、乾燥後にコレマナイトに付着した量が、固形分換算で1.0%/α-Stとなるようにした。なお、液状のポリアマイドポリアミンの使用量は、鉱物に対して6.6%(16.7g)である。
[Example 4]
In the same manner as in Example 2, colemanite was pretreated in advance to allow polyamide polyamine to adhere to it, and this was used as the mineral used in this example. Furthermore, a gypsum composition of this example was obtained in the same manner as in Example 2, except for the points listed below, and a calcined gypsum slurry was prepared using the obtained gypsum composition. The amount of liquid polyamide polyamine adhered to the colemanite was 3.3%/α-St relative to the calcined gypsum, and the amount adhered to the colemanite after drying was 1.0%/α-St in terms of solid content. The amount of liquid polyamide polyamine used was 6.6% (16.7 g) relative to the mineral.

[実施例5]
実施例2と同様にして、予め前処理してコレマナイトにポリアマイドポリアミンを付着させ、本実施例で使用する鉱物とした。また、下記に挙げた点以外は実施例2と同様にして本実施例の石膏組成物を得、得られた石膏組成物を用いて焼石膏スラリーを調製した。コレマナイトに付着させた液状のポリアマイドポリアミンの使用量は、焼石膏に対して33%/α-Stであり、乾燥後にコレマナイトに付着した量が、固形分換算で10%/α-Stとなるようにした。なお、液状のポリアマイドポリアミンの使用量は、鉱物に対して66%(167g)である。
[Example 5]
In the same manner as in Example 2, colemanite was pretreated in advance to allow polyamide polyamine to adhere to it, and this was used as the mineral used in this example. Furthermore, a gypsum composition of this example was obtained in the same manner as in Example 2, except for the points listed below, and a calcined gypsum slurry was prepared using the obtained gypsum composition. The amount of liquid polyamide polyamine used to adhere to the colemanite was 33%/α-St relative to the calcined gypsum, and the amount adhered to the colemanite after drying was 10%/α-St in terms of solid content. The amount of liquid polyamide polyamine used was 66% (167 g) relative to the mineral.

表1に、実施例1~5の石膏組成物についての原料成分の配合をまとめて示した。また、表1中に、得られた石膏組成物に、焼石膏に対して水を30.8%/α-St加えて焼石膏スラリーを調製し、該焼石膏スラリーの粘度を測定した。粘度の測定は、リオンビスコテスタVT-06粘度計(商品名、リオン社製)を使用して、常温(25℃)にて測定した。粘度の測定結果を、表1にまとめて示した。Table 1 summarizes the blending of raw material components for the gypsum compositions of Examples 1 to 5. Also shown in Table 1 is the calcined gypsum slurry prepared by adding 30.8% water/α-St relative to the calcined gypsum to the resulting gypsum composition, and the viscosity of the calcined gypsum slurry was measured. Viscosity was measured at room temperature (25°C) using a Lion Visco Tester VT-06 viscometer (trade name, manufactured by Lion Corporation). The viscosity measurement results are summarized in Table 1.

[比較例1]
本比較例では、コレマナイト(鉱物)にポリアマイドポリアミンによる前処理をせずに用いた。すなわち、コレマナイト、焼石膏、ポリカルボン酸塩系の減水剤及び硬化促進剤を混合して、比較用の石膏組成物とした。本比較例では、ポリカルボン酸塩系の減水剤を焼石膏に対して2.7%/α-St(13.5g)、硬化促進剤を焼石膏に対して0.2%/α-St(1.0g)、それぞれ用いた。実施例と同様に、得られた比較用の石膏組成物に水を加えて焼石膏スラリーを調製し、その粘度を測定し、表2中に示した。
[Comparative Example 1]
In this comparative example, colemanite (mineral) was used without being pretreated with polyamide polyamine. That is, colemanite, calcined gypsum, a polycarboxylate-based water-reducing agent, and a hardening accelerator were mixed to prepare a comparative gypsum composition. In this comparative example, the polycarboxylate-based water-reducing agent was used in an amount of 2.7%/α-St (13.5 g) relative to the calcined gypsum, and the hardening accelerator was used in an amount of 0.2%/α-St (1.0 g) relative to the calcined gypsum. As in the examples, water was added to the obtained comparative gypsum composition to prepare a calcined gypsum slurry, and the viscosity thereof was measured and shown in Table 2.

[比較例2]
本比較例では、予め、焼石膏にポリアマイドポリアミンを混合し、乾燥させて前処理をした。焼石膏に付着させたポリアマイドポリアミンの量は、実施例2でコレマナイトに付着させた量と同様に、乾燥後に焼石膏に付着する量が、固形分換算で0.7%/α-Stとなるようにした。そして、この前処理をした焼石膏を、他の粉体試料に配合して本比較例の石膏組成物とした。本比較例では、他の粉体試料として、実施例2と同様に、ポリカルボン酸塩系の減水剤を、焼石膏に対して0.3%/α-St(1.5g)、硬化促進剤を焼石膏に対して1.0%/α-St(5.0g)を配合した。実施例と同様に、得られた比較用の石膏組成物に水を加えて焼石膏スラリーを調製し、その粘度を測定し、表2中に示した。
[Comparative Example 2]
In this comparative example, a polyamide polyamine was mixed with calcined gypsum in advance and dried for pretreatment. The amount of polyamide polyamine attached to the calcined gypsum was the same as the amount attached to the colemanite in Example 2, so that the amount attached to the calcined gypsum after drying was 0.7%/α-St in terms of solid content. This pretreated calcined gypsum was then blended with another powder sample to prepare the gypsum composition of this comparative example. In this comparative example, as in Example 2, a polycarboxylate-based water-reducing agent was blended with the calcined gypsum at 0.3%/α-St (1.5 g) and a hardening accelerator was blended with the calcined gypsum at 1.0%/α-St (5.0 g). As in the examples, water was added to the obtained comparative gypsum composition to prepare a calcined gypsum slurry, and the viscosity was measured and shown in Table 2.

[比較例3]
予め、焼石膏とコレマナイト(鉱物)とポリカルボン酸塩系の減水剤の粉体に、液状のポリアマイドポリアミンを混合し、乾燥させた後、硬化促進剤を配合して、本比較例の石膏組成物とした。使用した各材料及び配合量は、実施例2の場合と同様にした。そして、実施例と同様に、得られた比較用の石膏組成物に水を加えて焼石膏スラリーを調製し、その粘度を測定し、表2中に示した。
[Comparative Example 3]
A liquid polyamide polyamine was mixed with powders of calcined gypsum, colemanite (mineral), and a polycarboxylate-based water-reducing agent in advance, and then dried. A hardening accelerator was then added to prepare a gypsum composition of this comparative example. The materials used and their amounts were the same as in Example 2. Then, as in the example, water was added to the obtained comparative gypsum composition to prepare a calcined gypsum slurry, and the viscosity was measured and shown in Table 2.

上記したように、実施例の石膏組成物で得た焼石膏スラリーの粘度は、比較例の石膏組成物で得た焼石膏スラリーの粘度に比べて低く、いずれも100dPa・s以下であった。このため、各実施例で得た焼石膏スラリーは、比較例に比べて流動性に優れ、成型加工が容易であること、適度な粘度の焼石膏スラリーによって良好な硬化体が得られることを確認した。また、実施例の石膏組成物は、比較例の石膏組成物と比べて減水剤の量が同一の場合に粘度を低減することができ、原料コストの点でも有効であることを確認した。As described above, the viscosity of the calcined gypsum slurries obtained with the gypsum compositions of the Examples was lower than that of the calcined gypsum slurries obtained with the gypsum compositions of the Comparative Examples, all of which were below 100 dPa·s. Therefore, it was confirmed that the calcined gypsum slurries obtained in each Example have superior fluidity and are easier to mold than the Comparative Examples, and that a good hardened body can be obtained with a calcined gypsum slurry of appropriate viscosity. Furthermore, it was confirmed that the gypsum compositions of the Examples can reduce viscosity compared to the gypsum compositions of the Comparative Examples when the amount of water-reducing agent is the same, and are also effective in terms of raw material costs.

Claims (6)

鉱物と焼石膏とポリカルボン酸塩系の減水剤とを含む石膏組成物の製造方法であって、
前記鉱物が、ベントナイト、コレマナイト、珪藻頁岩、バーミキュライト、シラス及び天然石膏からなる群から選ばれる少なくとも1種であり、該鉱物の割合が、前記焼石膏との比が、質量基準で、0.01~60wt%の範囲内になるようにして、
前記鉱物への前処理工程を有し、該前処理工程で、前記鉱物に、予め、液状のポリアマイドポリアミン及び/又はポリアマイドポリアミンのアルキレンオキサイド付加物を、固形分換算で、前記焼石膏との比が、質量基準で0.1~10wt%の範囲内になるように付与することを特徴とする石膏組成物の製造方法。
A method for producing a gypsum composition containing a mineral, calcined gypsum, and a polycarboxylate-based water-reducing agent,
The mineral is at least one selected from the group consisting of bentonite, colemanite, diatomaceous shale, vermiculite, shirasu, and natural gypsum, and the ratio of the mineral to the calcined gypsum is within the range of 0.01 to 60 wt% on a mass basis,
The method for producing a gypsum composition includes a pretreatment step for the mineral, wherein in the pretreatment step, a liquid polyamide polyamine and/or an alkylene oxide adduct of a polyamide polyamine is applied to the mineral in advance so that the ratio of the polyamide polyamine and/or the alkylene oxide adduct to the calcined gypsum is within a range of 0.1 to 10 wt % on a mass basis, calculated as a solid content.
前記前処理工程で、前記鉱物に、前記液状のポリアマイドポリアミン及び/又はポリアマイドポリアミンのアルキレンオキサイド付加物を噴霧し、その後に鉱物を乾燥させる請求項1に記載の石膏組成物の製造方法。 The method for producing a gypsum composition according to claim 1, wherein in the pretreatment step, the liquid polyamide polyamine and/or alkylene oxide adduct of polyamide polyamine is sprayed onto the mineral, and then the mineral is dried. 水との混合物である、鉱物と、焼石膏と、ポリカルボン酸塩系の減水剤とを含んでなる焼石膏スラリーを調製するための石膏組成物であって、
前記鉱物が、ベントナイト、コレマナイト、珪藻頁岩、バーミキュライト、シラス及び天然石膏からなる群から選ばれる少なくとも1種であり、該鉱物の割合が、前記焼石膏との比が、質量基準で、0.01~60wt%の範囲内になるように調整されており、さらに、前記鉱物は、予め、ポリアマイドポリアミン及び/又はポリアマイドポリアミンのアルキレンオキサイド付加物が、固形分換算で、前記焼石膏との比が、質量基準で0.1~10wt%である範囲内の量で付与されてなるものであることを特徴とする石膏組成物。
A gypsum composition for preparing a calcined gypsum slurry, comprising a mixture of a mineral, calcined gypsum, and a polycarboxylate-based water-reducing agent with water,
The gypsum composition is characterized in that the mineral is at least one selected from the group consisting of bentonite, colemanite, diatomaceous shale, vermiculite, shirasu, and natural gypsum, the proportion of the mineral is adjusted so that the ratio to the calcined gypsum is within a range of 0.01 to 60 wt % on a mass basis, and further, a polyamide polyamine and/or an alkylene oxide adduct of a polyamide polyamine is added to the mineral in advance in an amount, calculated as a solid content, such that the ratio to the calcined gypsum is within a range of 0.1 to 10 wt % on a mass basis.
水を加えて混合してなる、鉱物と、焼石膏と、ポリカルボン酸塩系の減水剤とを含んでなる焼石膏スラリーに使用される石膏組成物を構成する鉱物原料であって、該原料は、ポリアマイドポリアミン及び/又はポリアマイドポリアミンのアルキレンオキサイド付加物を、固形分換算で、鉱物との比が、質量基準で、0.02~120wt%の範囲内で付与されてなるものであり、前記鉱物が、ベントナイト、コレマナイト、珪藻頁岩、バーミキュライト、シラス及び天然石膏からなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする石膏組成物用の鉱物原料。 A mineral raw material for a gypsum composition used in a calcined gypsum slurry containing a mineral, calcined gypsum, and a polycarboxylate-based water-reducing agent, which is prepared by adding and mixing with water, wherein the raw material is provided with a polyamide polyamine and/or an alkylene oxide adduct of a polyamide polyamine in a ratio to the mineral, calculated as a solid content, within a range of 0.02 to 120 wt % by mass , and the mineral is at least one selected from the group consisting of bentonite, colemanite, diatomaceous shale, vermiculite, shirasu, and natural gypsum . 請求項3に記載の石膏組成物を用い、該石膏組成物と水とを混合して焼石膏スラリーにして、該スラリーを用いて硬化体を成型することを特徴とする硬化体の製造方法。 A method for producing a hardened body, comprising: using the gypsum composition according to claim 3 ; mixing the gypsum composition with water to form a calcined gypsum slurry; and molding the hardened body using the slurry. 前記水の混合量が、前記石膏組成物に対して質量基準で15~60wt%である場合における、前記スラリーの粘度(25℃)が、150dPa・s以下である請求項に記載の硬化体の製造方法。
6. The method for producing a hardened body according to claim 5 , wherein the viscosity (25 ° C.) of the slurry is 150 dPa s or less when the amount of water mixed is 15 to 60 wt % by mass with respect to the gypsum composition.
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