石膏系成形体及びその製造方法
【課題】遮音性能のさらなる向上を図りながらも、ひび割れ等を生じさせることなく押出成形で製造できる石膏系成形体及びその製造方法を提供する。
【解決手段】石膏をマトリックスとして、繊維を０．８〜９．９質量％、硫酸バリウムを３５．６〜８３．８質量％含有すると共に、１．９ｇ／ｃｍ3以上の見掛け密度を有する石膏系成形体とした。
【解決手段】石膏をマトリックスとして、繊維を０．８〜９．９質量％、硫酸バリウムを３５．６〜８３．８質量％含有すると共に、１．９ｇ／ｃｍ3以上の見掛け密度を有する石膏系成形体とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石膏系成形体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石膏系成形体は、耐火性能に優れることから、間仕切壁等の内装建材として広く使用されている。なお、石膏系成形体を自立壁材として使用する場合には、リブが設けられていると好適である（例えば、下記特許文献１等参照）ことから、押出成形法（例えば、下記特許文献２等参照）により製造されることが多い。押出成形法によって製造される石膏系成形体は、代表的な石膏系成形体である石膏プラスタボードよりも見掛け密度が高く（約１．６〜１．７ｇ／ｃｍ3）、遮音性能に優れていることから、遮音耐火間仕切壁（例えば、下記特許文献１，非特許文献１等参照）として利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２０５０２２号公報
【特許文献２】特開平１−０５１３５９号公報
【特許文献３】特開平１−２２４２５２号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】株式会社エーアンドエーマテリアル，「２００７−２００８ 建材総合カタログ」，第１４版，２００７年８月，ｐ．５２−５３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述したような石膏系成形体においては、遮音性能のさらなる向上が求められている。材料の遮音性能は、質量則から、材料の面密度（単位面積当たりの質量）が大きいほど、すなわち、材料の厚さが厚いほど、又は、材料の密度が高いほど、向上するようになる。ここで、内装建材の遮音性能の向上を図る方策としては、厚さを厚くしてしまうと、室内空間（床面積）が狭くなってしまうことから、内装建材として使用する材料（面材）の密度を高めることが好適でありかつ一般的である。
【０００６】
しかしながら、見掛け密度の高い石膏系成形体を押出成形法により製造しようとすると、原料を混練するために加える水分（混練水）の量を少なくする必要がある。その結果、混練物の可塑性が低下して、押出成形時にひび割れ等を生じてしまうという問題があった。
【０００７】
このようなことから、本発明は、遮音性能のさらなる向上を図りながらも、ひび割れ等を生じさせることなく製造することができる、特に押出成形法で製造することができる石膏系成形体及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した課題を解決するための、本発明に係る石膏系成形体は、石膏をマトリックスとして、繊維を０．８〜９．９質量％、硫酸バリウムを３５．６〜８３．８質量％含有すると共に、１．９ｇ／ｃｍ3以上の見掛け密度を有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る石膏系成形体は、上述した石膏系成形体において、前記硫酸バリウムとの合計量が８３．８質量％以下となるように、充填材を含有していることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る石膏系成形体は、上述した石膏系成形体において、下記の式（１）で表される指数Ｉが１９００以上であることを特徴とする。
Ｉ＝Ｔ×Ｄ×ＣBa （１）
ただし、Ｔは石膏系成形体の厚さをｍｍ単位で表したときの数値、Ｄは石膏系成形体の見掛け密度をｇ／ｃｍ3単位で表したときの数値、ＣBaは固形原料中における硫酸バリウムの混合割合を質量％単位で表したときの数値である。
【００１１】
また、本発明に係る石膏系成形体は、上述した石膏系成形体において、リブ部を有していることを特徴とする。
【００１２】
他方、前述した課題を解決するための、本発明に係る石膏系成形体の製造方法は、水和性石膏１０〜５５質量％と、繊維１〜１０質量％と、硫酸バリウム４０〜８５質量％とを含む固形原料に対して、水を加えて混合して、押出成形法により成形した後、養生して硬化させることにより、１．９ｇ／ｃｍ3以上の見掛け密度を有する石膏系成形体を製造することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る石膏系成形体の製造方法は、上述した石膏系成形体の製造方法において、前記硫酸バリウムとの合計量が８５質量％以下となるように、前記固形原料が充填材を含んでいることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る石膏系成形体及びその製造方法によれば、見掛け密度が１．９ｇ／ｃｍ3以上と非常に高いので、質量則により、遮音性能のさらなる向上を図ることができると共に、ひび割れ等を生じさせることなく押出成形で製造することができる。また、硫酸バリウムを３５．６〜８３．８質量％含有するので、Ｘ線（エックス線）やγ線（ガンマ線）を遮蔽することができ、病院等の医療施設における放射線やＸ線の診察室等の内装建材として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る石膏系成形体及びその製造方法の効果を確認するために行った確認試験Ｂの試験結果を表すグラフである。
【図２】本発明に係る石膏系成形体及びその製造方法の効果を確認するために行った確認試験Ｃの試験結果を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る石膏系成形体及びその製造方法の実施形態を以下に説明するが、本発明は以下に説明する実施形態のみに限定されるものではない。
【００１７】
本実施形態に係る石膏系成形体は、石膏をマトリックスとして、繊維を０．８〜９．９質量％、硫酸バリウムを３５．６〜８３．８質量％含有すると共に、１．９ｇ／ｃｍ3以上の見掛け密度を有するものである。
【００１８】
上記石膏としては、II型無水石膏やα−半水石膏やβ−半水石膏等のような水和性石膏が挙げられ、当該水和性石膏を水和反応させて硬化させることにより二水石膏としてマトリックスを形成している。
【００１９】
上記繊維は、成形する際の成形助材であると共に、成形直後の成形体（未硬化成形体）に「コシ」を与えて保形の役割を担い、さらに、硬化した成形体を補強する役割を担うものであり、セルロースパルプを必須とし、ガラス繊維，炭素繊維，ガラスウール，ロックウール，セラミックスウール等のような無機質繊維や、ポリアミド，ポリプロピレン，ポリビニルアルコール（ビニロン），ポリエステル，ポリエチレン，アクリル等の合成繊維等のような補強繊維を上記セルロースパルプの一部と置き換えて利用することができる。
【００２０】
上記繊維は、その含有量を０．８〜９．９質量％にする必要がある。なぜなら、上記繊維の含有量が０．８質量％未満であると、成形直後の成形体（未硬化成形体）に「コシ」がなくなってしまい、保形性が低下してしまう一方、上記繊維の含有量が９．９質量％を越えると、前記マトリックス中への当該繊維の分散にムラを生じやすいと共に、成形を行う際に混練物の硬度が増して粘度が高くなってしまい、成形性に難点を生じるようになってしまうだけでなく、不燃性能の低下を引き起こしやすくなってしまうからである。
【００２１】
このとき、上記セルロースパルプの含有量が０．８質量％未満にならないようにすると共に、上記セルロースパルプと上記補強繊維との合計含有量が９．９質量％を超えないようにする必要がある。なお、上記補強繊維は、その長さが１０ｍｍ以下（好適には６ｍｍ以下）であると好ましく、その含有量が、２．８質量％以下であると好ましい。
【００２２】
また、上記セルロースパルプは、必要に応じて、パルパー、ディスクリファイナー、コーン型リファイナー、ディスインテグレータ、ハンマーミル等のような湿式や乾式の汎用の粉砕機や解繊機等によって、叩解を予め施しておくと好ましい。叩解度としては、カナダ標準フリーネス（ＣＳＦ）で７００〜５０ｍｌの範囲であると好ましい。
【００２３】
上記硫酸バリウムは、その含有量を３５．６〜８３．８質量％にする必要がある。なぜなら、硫酸バリウムの含有量が３５．６質量％未満であると、ひび割れ等を生じさせずに見掛け密度を１．９ｇ／ｃｍ3以上にすることができず、硫酸バリウムの含有量が８３．８質量％を超えると、強度の低下を引き起こしやすくなってしまうからである。
【００２４】
また、上記石膏系成形体は、必要に応じて、石灰石（炭酸カルシウム），珪石，スラグ，フライアッシュ，二水石膏，マイカ，ウォラストナイト等のような粉末や粘土類、パーライト，バーミキュライト，シラスバルーン等のような軽量材、製品の廃材の粉砕品（スクラップ）等の充填材を上記硫酸バリウムの一部と置き換えて含有することも可能である。
【００２５】
このとき、上記硫酸バリウムの含有量が３５．６質量％未満にならないようにすると共に、上記硫酸バリウムと上記充填材との合計含有量が８３．８質量％を超えないようにする必要がある。なお、上記充填材の含有量は、１９．７質量％以下であると好ましい。
【００２６】
このような石膏系成形体を製造する本実施形態に係る石膏系成形体の製造方法は、水和性石膏１０〜５５質量％と、繊維１〜１０質量％と、硫酸バリウム４０〜８５質量％とを含む固形原料に対して、水を加えて混合した混練物を押出成形法により成形した後、養生して硬化させることにより、１．９ｇ／ｃｍ3以上の見掛け密度を有するように製造するものである。
【００２７】
ここで、上記水和性石膏として、上記II型無水石膏を使用する場合には、水和反応速度が遅いことから、水和反応を促進させる反応速度調整剤（硬化促進剤）を適用すると好ましい。他方、上記水和性石膏として、α−半水石膏やβ−半水石膏を使用する場合には、水和反応速度が速いことから、水和反応を遅延させる反応速度調整剤（硬化遅延剤）を適用すると好ましい。
【００２８】
上記硬化促進剤としては、Ｎａ2ＳＯ4，Ｋ2ＳＯ4等のような硫酸塩、ＫＡｌ（ＳＯ4）2・１２Ｈ2Ｏ等のようなミョウバン類、ＮａＣｌ，ＣａＣｌ2等の塩化物、Ｎａ2ＣＯ3等のような炭酸塩、ＮａＮＯ3，ＮＨ4ＮＯ3等のような硝酸塩等の公知のものを挙げることができ、これらを単独又は併用して利用することができる。
【００２９】
上記硬化遅延剤としては、カルボン酸（塩類含む），アミノ酸（塩類含む），蛋白質（変性体含む）等の公知のものを挙げることができ、これらを単独又は併用して利用することができる。
【００３０】
上記反応速度調整剤は、上記水和性石膏１００質量％に対して、０．００５〜３．０質量％（好ましくは０．０１〜２．０質量％）の割合（外割）で使用すると好ましい。
【００３１】
なお、押出成形を行うための助剤として、増粘剤を固形原料（反応速度調整剤を除く）に対して０．２〜２．０質量％の割合（外割）で加えておくと好ましい。
【００３２】
上記増粘剤としては、エチレンオキシド重合体、アクリルアミド重合体、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のような水溶性高分子剤等が挙げられる。
【００３３】
また、上記繊維の混合量は、１〜１０質量％にする必要がある。なぜなら、上記繊維の混合量が１質量％未満であると、押出直後の未硬化成形体に「コシ」がなくなってしまい、保形性が低下してしまう一方、上記繊維の混合量が１０質量％を越えると、成形時に前記マトリックス中に当該繊維が十分に分散しにくくなってしまうと共に、押出成形を行う際の混練物の硬度が増して粘度が高くなってしまい、押出成形性に難点を生じるようになってしまうだけでなく、不燃性能の低下を引き起こしやすくなってしまうからである。
【００３４】
ここで、上記繊維（セルロースパルプ）の一部を必要に応じて前記補強繊維に置き換えて混合することも可能である。このとき、上記セルロースパルプの混合量が１質量％未満にならないようにすると共に、上記セルロースパルプと上記補強繊維との合計混合量が１０質量％を超えないようにする必要がある。なお、上記補強繊維の混合量は、３．０質量％以下にすると好ましい。
【００３５】
また、上記硫酸バリウムの混合量は、４０〜８５質量％にする必要がある。なぜなら、硫酸バリウムの混合量が４０質量％未満であると、押出成形の際にひび割れ等を生じさせずに見掛け密度を１．９ｇ／ｃｍ3以上にすることができず、硫酸バリウムの混合量が８５質量％を超えると、成形体の強度の低下を引き起こしやすくなってしまうからである。
【００３６】
ここで、上記硫酸バリウムの一部を必要に応じて前記充填材に置き換えて混合することも可能である。このとき、上記硫酸バリウムの混合量が４０質量％未満にならないようにすると共に、上記硫酸バリウムと上記充填材との合計混合量が８５質量％を超えないようにする必要がある。なお、前記充填材の混合量は、２０質量％以下にすると好ましい。
【００３７】
上記固形原料（反応速度調整剤及び増粘剤を除く）に対して混合する水（混練水）の量は、増粘剤の混合量や当該固形原料の粒度分布等によって差異を生じるため、一概に言えないものの、１．９ｇ／ｃｍ3以上の見掛け密度を有する成形体を得るには、上記固形原料の乾燥状態の合計質量（１００質量%）に対して、水（混練水）を２３質量％以下にする必要がある一方、上記固形原料と当該水（混練水）とを均一に混合させるには、上記固形原料の乾燥状態の合計質量（１００質量%）に対して、水（混練水）を１６質量％以上にする必要があることから、上記固形原料の乾燥状態の合計質量（１００質量%）に対して、１６〜２３質量％とすると好ましく、特に、１８〜２０質量％とするとさらに好ましい。
【００３８】
このような各種原料を用いて製造するには、アイリッヒ型ミキサー等のような混合機に上記固形原料や上記増粘剤を投入して高速攪拌することにより均一に混合してから、水（混練水）を加えながらさらに均一に混合して混合物とした後、当該混合物を双腕式ニーダー等のような混合機に投入して均一に混練することにより、混練物を得る。なお、反応速度調整剤を添加する場合には、上記水（混練水）に予め混合しておいて当該水（混練水）と共に上記固形原料に加えることも可能である。
【００３９】
そして、上記混練物をスクリュー型真空押出成形機等のような押出成形機により押出成形して、未硬化成形体を得た後、当該未硬化成形体を養生して硬化させるのである。
【００４０】
なお、上記双腕式ニーダー等のような混合機での混練やスクリュー型真空押出成形機等のような押出成形機での押出成形を行う際には、混練や押し出しに伴う摩擦熱等によって、混練物や成形直後の成形体（未硬化成形体）の温度が経時的に変化して上昇してしまう場合がある。このような温度上昇を生じると、増粘剤の効果を十分に発現させることや、水和性石膏を均一な速度で水和反応させること等に不具合を生じてしまうおそれがある。このため、上述したような混練や押し出しを行う際には、温調水を循環させる等のような公知の手段により、混練物や成形直後の成形体（未硬化成形体）の温度を調整するようにすると好ましい。
【００４１】
上記養生は、水和性石膏として、II型無水石膏を使用した場合には、例えば、０〜２２℃の温度範囲で行われ（例えば、上記特許文献３等参照）、水和性石膏として、α−半水石膏やβ−半水石膏等の半水石膏を使用した場合には、例えば、室内での普通養生により行われる。このような養生により、水和性石膏が水（混練水）と反応して二水石膏を生成しマトリックスを形成して硬化する。
【００４２】
なお、養生が終了した時点における二水石膏への反応割合（二水化率）は、II型無水石膏の場合には、モル比で約５５〜８５％の範囲であり、半水石膏の場合には、ほぼ１００％に近く、大半が二水石膏に反応しており、未反応のまま残存する半水石膏がごくわずかとなっている。
【００４３】
このようにして養生して硬化した成形体を必要に応じて乾燥、加工（研磨、切断等）等することにより、見掛け密度が１．９ｇ／ｃｍ3以上（ただし、２．５ｇ／ｃｍ3以下）の石膏系成形体を製造することができる。
【００４４】
つまり、従来は、水和性石膏及び繊維を含む固形原料に対して、水を約２５質量％程度加えて混合して、押出成形法により成形した後、養生して硬化させることにより、得られる石膏系成形体の見掛け密度が約１．６〜１．７ｇ／ｃｍ3であったため、水の添加量を２３質量％まで減らして、得られる石膏系成形体の見掛け密度を約１．９ｇ／ｃｍ3以上としようとすると、混練物の可塑性が低下して、押出成形時にひび割れ等を生じてしまっていたが、本発明者らが鋭意研究を行った結果、上述したように、水和性石膏及び繊維にさらに４０〜８５質量％の硫酸バリウムを加えると、この固形原料（増粘剤や反応速度調整剤は含まず）に対して、添加する水の量を１６〜２３質量％にしても、押出成形時にひび割れ等を生じさせることなく良好な押出成形性を確保しながら見掛け密度が約１．９ｇ／ｃｍ3以上の石膏系成形体を得られることを見出したのである。
【００４５】
このようにして製造された石膏系成形体は、見掛け密度が１．９ｇ／ｃｍ3以上（ただし、２．５ｇ／ｃｍ3以下）と非常に高いので、質量則により、遮音性能のさらなる向上を図ることができると共に、ひび割れ等を生じさせることなく押出成形で製造することができるので、遮音耐火間仕切壁等の内装建材として好適に利用することができ、特に、厚さを１２ｍｍ以上にすると、低周波数帯域（特に、オクターブバンド中心周波数１２５Ｈｚ帯域）における音響透過損失も大幅に増大（約２０ｄＢ以上）させることができ、非常に好ましい。このとき、遮音耐火間仕切壁としての厚さ（木枠や軽量鉄骨等の下地構成材と面材との合計厚さ）を１５０ｍｍ以下とすることにより、実質的な問題を生じさせるほど室内空間（床面積）を狭くさせることなく遮音耐火間仕切壁等の内装建材として利用することができる。
【００４６】
また、硫酸バリウムを３５．６〜８３．８質量％含有することから、Ｘ線やγ線を遮蔽することができるので、Ｘ線やγ線からの防護を目的とする内装建材として好適に利用することができ、特に、下記の式（１）で表される指数Ｉが１９００以上（さらに好ましくは２６４０以上）であると、病院等の医療施設における放射線やＸ線の診察室等の内装建材としても十分なＸ線やγ線の遮蔽性能（防護性能）を発現することができるので、より好ましい。
【００４７】
Ｉ＝Ｔ×Ｄ×ＣBa （１）
ただし、Ｔは石膏系成形体の厚さをｍｍ単位で表したときの数値、Ｄは石膏系成形体の見掛け密度をｇ／ｃｍ3単位で表したときの数値、ＣBaは固形原料中における硫酸バリウムの混合割合を質量％で表したときの数値である。
【００４８】
ところで、Ｘ線やγ線の遮蔽性能（防護性能）とは、例えば、病院や歯科医院等の医療施設のＸ線診察室等において、医療用に使用されるＸ線が、当該診察室等の外部（管理区域外）へ漏れ出すことを防止するために必要な性能のことである。
【００４９】
なお、石膏系成形体は、その形状が特に限定されることはなく、平坦な板型をなす形状はもちろんのこと、例えば、リブ部を有する形状等であっても、本発明を適用することができる。
【００５０】
ところで、上記繊維、上記硫酸バリウム、上記充填材は、石膏系成形体における含有割合範囲と、製造時における混合割合範囲とにおいて、その数値に差異があるが、これは、上記水和性石膏が水と反応して二水和物となり、当該石膏の１モル当たりの分子量が変化するからである。
【実施例】
【００５１】
本発明に係る石膏系成形体及びその製造方法の効果を確認するため、以下のような確認試験を行った。
【００５２】
［確認試験Ａ］
〈試験体の作製〉
下記の表１に示す原料を下記の表２，３に示す割合でアイリッヒ型ミキサーに投入して高速回転で乾式混合（１分間）してから、混練水を添加しながら低速回転で湿式混合（５分間）することにより混合物を得た後、当該混合物を双腕式ニーダーに投入して混練することにより（１０分間）、上記原料を均一に分散させた混練物を得た。次に、上記混練物をスクリュー型真空押出成形機に投入して、板状に押出成形し（厚さ１０ｍｍ，幅６００ｍｍ，長さ１８２０ｍｍ）、養生させて（無水石膏使用体：１０℃，ＲＨ７６％，７日間、半水石膏使用体：室内（２０℃），７日間）硬化させた後、ジェット乾燥機で乾燥させることにより（ノズル吹出温度１３０℃で２０分）、試験体Ａ１〜Ａ５を作製した。なお、比較のため、下記の表２，３に示す割合の比較体Ａ１〜Ａ３も併せて作製した。
【００５３】
【表１】
【００５４】
【表２】
【００５５】
【表３】
【００５６】
〈試験内容及び結果〉
作製した前記試験体Ａ１〜Ａ５及び前記比較体Ａ１〜Ａ３のひび割れの有無を目視確認すると共に、水和性石膏の水和率、見掛け密度、曲げ強さをそれぞれ求めた。その結果を下記の表４，５に示す。なお、水和性石膏の水和率は、試験体及び比較体を粉砕して恒温（４５℃）となるまで乾燥して質量測定した後、仮焼（２００℃）して質量測定し、その質量減少量に基づいて、水和性石膏の混合量から算出し、見掛け密度は、乾燥機（４０℃）内で恒量となった試験体及び比較体の質量及び体積を測定して、その質量及び体積から算出し、曲げ強さは、日本工業規格（ＪＩＳ）「Ａ １４０８」で規定されている３号試験片（寸法：４００ｍｍ×５００ｍｍ）を適用して測定した（スパン：４００ｍｍ）。
【００５７】
【表４】
【００５８】
【表５】
【００５９】
上記表５からわかるように、比較体Ａ１（硫酸バリウムを含有せずに混練水が２３質量％超）においては、見掛け密度が１．９ｇ／ｃｍ3未満となってしまい、比較体Ａ２（硫酸バリウムを含有せずに混練水が１８質量％未満）おいては、著しくひび割れを生じて成形することができず、比較体Ａ３（硫酸バリウムが８５質量％超）においては、曲げ強さが著しく低下してしまった。
【００６０】
これに対し、試験体Ａ１〜Ａ５においては、ひび割れを生じることなく十分な曲げ強さを有しながらも見掛け密度を１．９ｇ／ｃｍ3以上とすることができた。
【００６１】
［確認試験Ｂ］
〈試験体の作製〉
前記試験体Ａ１とサイズのみ異なる試験体Ｂ１ａ（厚さ２０ｍｍ，幅４５５ｍｍ，長さ１８２０ｍｍ）、試験体Ｂ１ｂ（厚さ１２ｍｍ，幅４５５ｍｍ，長さ１８２０ｍｍ）を作製すると共に、前記試験体Ａ２とサイズのみ異なる試験体Ｂ２（厚さ２０ｍｍ，幅４５５ｍｍ，長さ１８２０ｍｍ）を作製した。なお、比較のため、前記比較体Ａ１とサイズのみ異なる比較体Ｂ１（厚さ１２ｍｍ，幅４５５ｍｍ，長さ１８２０ｍｍ）を作製すると共に、さらに、当該比較体Ｂ１の表面に鉛シート（厚さ１ｍｍ，幅４５５ｍｍ，長さ１８２０ｍｍ）を貼り付けた比較体Ｂ２も併せて作製した。また、鉛シートからなる厚さの異なる比較体Ｂ３ａ（厚さ１ｍｍ，幅４５５ｍｍ，長さ１８２０ｍｍ）及び比較体Ｂ３ｂ（厚さ２ｍｍ，幅４５５ｍｍ，長さ１８２０ｍｍ）もそれぞれ用意した。
【００６２】
〈試験内容及び結果〉
作製した前記試験体Ｂ１ａ，Ｂ１ｂ，Ｂ２及び前記比較体Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３ａ，Ｂ３ｂに対して、日本工業規格（ＪＩＳ）「Ａ １４１６」で規定されている「実験室における建築部材の空気音遮断性能の測定方法」に準拠して、１／３オクターブバンドごとの音響透過損失をそれぞれ求め、日本工業規格（ＪＩＳ）「Ａ １４１９−１」で規定されている「建築物及び建築部材の遮音性能の評価方法−第１部：空気音遮断性能」に従って、オクターブバンドごとの値に合成した。なお、日本工業規格（ＪＩＳ）「Ａ １４１６」で規定されている「実験室における建築部材の空気音遮断性能の測定方法」においては、通常、１００〜５０００Ｈｚの周波数範囲で測定しているが、本試験においては、中心周波数５０Hz，６３Ｈｚ，８０Ｈｚの帯域に対してもさらに測定することにより、低周波数帯域における音響透過損失も追加して求めるようにした。
【００６３】
具体的には、音源側及び受音側の室容積がそれぞれ１２０ｍ3、２４３ｍ3の残響室を繋ぐ開口部に木製の枠材（１００×５０ｍｍ）を下地として取り付け、４５５ｍｍ間隔で間柱（１００×５０ｍｍ）を縦方向に配し、音源側の前記枠材に面材として前記試験体Ｂ１ａ，Ｂ１ｂ，Ｂ２及び前記比較体Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３ａ，Ｂ３ｂをコーススレッドスクリューねじ（３．８ｍｍ×５．０ｍｍ）で複数横貼り（横張り）して留め付けることにより、２０５０ｍｍ×２０５０ｍｍの面積で施工して、空気音遮断性能を測定した。その結果を下記の表６及び図１に示す。
【００６４】
【表６】
【００６５】
上記表６及び図１からわかるように、試験体Ｂ１ａ，Ｂ１ｂ，Ｂ２は、比較体Ｂ１（硫酸バリウムを含有せず）に対して、オクターブバンド中心周波数１０００Ｈｚ，２０００Ｈｚの周波数帯域における音響透過損失が同程度になるものの、オクターブバンド中心周波数１２５Ｈｚ，２５０Ｈｚ，５００Ｈｚ，４０００Ｈｚの周波数帯域における音響透過損失を大きくすることができ、比較体Ｂ２（１ｍｍ鉛貼り付け）に対して、オクターブバンド中心周波数１２５Ｈｚ，２５０Ｈｚ，５００Ｈｚ，１０００Ｈｚ，２０００Ｈｚの周波数帯域における音響透過損失を同程度にすることができると共に、オクターブバンド中心周波数４０００Ｈｚの周波数帯域における音響透過損失を大きくすることができ、比較体Ｂ３ａ（１ｍｍ鉛シート）に対して、オクターブバンド中心周波数１０００Ｈｚ，２０００Ｈｚ，４０００Ｈｚの周波数帯域における音響透過損失を同程度にすることができると共に、オクターブバンド中心周波数１２５Ｈｚ，２５０Ｈｚ，５００Ｈｚの周波数帯域における音響透過損失を大きくすることができ、比較体Ｂ３ｂ（２ｍｍ鉛シート）に対して、オクターブバンド中心周波数１２５Ｈｚ，２５０Ｈｚ，５００Ｈｚの周波数帯域における音響透過損失を同程度にすることができた。
【００６６】
よって、本発明に係る石膏系成形体においては、一般的な建材では遮音効果が期待できないオクターブバンド中心周波数５００Ｈｚ以下（特にオクターブバンド中心周波数１２５Ｈｚ以下）の低周波数帯域における音響透過損失を鉛シートレベルにまで大きくすることができ、鉛シートを使用することなく低周波数帯域の遮音効果を大きく向上できるといえる。
【００６７】
［確認試験Ｃ］
〈試験内容及び結果〉
前記確認試験Ｂで枠材に複数横貼り（横張り）した試験体Ｂ１ａ，Ｂ１ｂの施工面に対して、日本工業規格（ＪＩＳ）「Ａ ６９０１」で規定されているせっこうボード（ＧＢ−Ｒ：１２．５ｍｍ×９１０ｍｍ×１８２０ｍｍ）をそれぞれ複数上貼り（上張り）して、目地部を処理することにより、試験体Ｃ１ａ，Ｃ１ｂとし、空気音遮断性能を再び測定した。その結果を下記の表７及び図２に示す。また、比較の容易化を図るため、前記確認試験Ｂで測定した試験体Ｂ１ａ，Ｂ１ｂの測定結果も下記の表７及び図２に併せて示す。
【００６８】
なお、上貼り（上張り）は、日本工業規格（ＪＩＳ）「Ｋ ６８０４」に適合した酢酸ビニル樹脂エマルジョン木工接着剤であるコニシ株式会社製ボンド「ＣＨ１８（品番）」及びステープル（４×１６ｍｍ）を併用して行い、目地部処理は、日本工業規格（ＪＩＳ）「Ｋ ５６６９」に適合した耐水型厚付け用塗料であるインターナショナルペイント株式会社製「ＩＰパテ万能（品名）」を使用した。
【００６９】
【表７】
【００７０】
上記表７及び図２からわかるように、試験体Ｃ１ａ，Ｃ１ｂ（せっこうボード貼付（張付）あり）は、せっこうボードの貼り付け（張り付け）により、オクターブバンド中心周波数１０００Ｈｚの周波数帯域における音響透過損失を試験体Ｂ１ａ，Ｂ１ｂ（せっこうボード貼付（張付）なし）よりも大きくできると共に、オクターブバンド中心周波数５００Ｈｚ以下の周波数帯域における音響透過損失を試験体Ｂ１ａ（せっこうボード貼付（張付）なし）と同程度にすることができた。
【００７１】
よって、本発明に係る石膏系成形体においては、一般的な建材では遮音効果が期待できないオクターブバンド中心周波数５００Ｈｚ以下（特にオクターブバンド中心周波数１２５Ｈｚ以下）の低周波数帯域における音響透過損失をせっこうボードの上貼り（上張り）の有無に関係なく大きくすることができ、せっこうボードの上貼り（上張り）の有無に左右されることなく低周波数帯域の遮音効果を大きく向上できるといえる。
【００７２】
［確認試験Ｄ］
〈試験体の作製〉
前記試験体Ａ１〜Ａ３と同一の配合割合及び方法により各種の厚さ（１０ｍｍ，１５ｍｍ，２０ｍｍ，２５ｍｍ，３０ｍｍ）の試験体Ｄ１ａ〜Ｄ１ｅ，Ｄ２ａ〜Ｄ２ｅ，Ｄ３ａ〜Ｄ３ｅをそれぞれ作製した。
【００７３】
〈試験内容及び結果〉
前記試験体Ｄ１ａ〜Ｄ１ｅ，Ｄ２ａ〜Ｄ２ｅ，Ｄ３ａ〜Ｄ３ｅに対して、Ｘ線の遮蔽性能（防護性能）を以下の条件で測定した。その結果を下記の表８に示す。また、比較のため、前記比較体Ｂ１，Ｂ２に対しても、Ｘ線の遮蔽性能（防護性能）を測定した。なお、Ｘ線の遮蔽性能（防護性能）は、日本工業規格（ＪＩＳ）「Ｚ ４５０１」に規定されている「Ｘ線防護用品類の鉛当量試験方法」に準拠して、試験体及び比較体にＸ線を照射して透過したＸ線の量を測定して、鉛当量（何ｍｍの厚さの鉛板と同じ遮蔽性能（防護性能）を有しているか）に換算して求めた。
【００７４】
ところで、先に説明したようなＸ線診察室等において使用される隔壁用Ｘ線遮蔽材（防護材）としては、鉛シートが現在も主として適用されている。このような用途に利用される鉛シートの厚さは、Ｘ線発生装置の種類や、管電圧や一日当たりの患者数や撮影時間等の使用条件や、Ｘ線発生装置を格納している診察室の大きさ（Ｘ線発生装置から隔壁までの距離）等によって異なり、必ずしも一様ではないものの、例えば、歯科医院では１．５ｍｍ、一般病院では２．０ｍｍとなっている。このため、隔壁用Ｘ線遮蔽材（防護材）としては、Ｘ線発生装置の管電圧が１００ｋＶの場合において、厚さ１．５ｍｍの鉛シートと同程度の遮蔽性能（防護性能）を有していれば、Ｘ線を必要十分に遮蔽できると認められる。
【００７５】
〈測定条件〉
・Ｘ線装置：フィリップス社製「ＭＧ−１６１（型番）」（定格管電圧：１６０ｋＶ）
・測定器：東洋メディック株式会社製 電離箱照射線量率計
「ＲＡＭＴＥＣ−１０００Ｃ（型番） Ａ−４プローブ」
・Ｘ線管焦点−試験体間距離：１５００ｍｍ
・試験体−測定器間距離：７５ｍｍ
・付加濾過板：０．２５ｍｍＣｕ
・Ｘ線管電圧：１００ｋＶ
・Ｘ線管電流：１２．５ｍＡ
・Ｘ線ビーム：狭いビーム
・Ｘ線量測定単位：空気衝突カーマ
【００７６】
【表８】
【００７７】
上記表８からわかるように、前述した実施形態で説明した前記式（１）で表される指数Ｉが１９００以上となる試験体Ｄ１ｂ〜Ｄ１ｅ，Ｄ２ｄ，Ｄ２ｅ，Ｄ３ａ〜Ｄ３ｅにおいては、鉛当量が１．５ｍｍＰｂ以上を示し、特に、上記指数Ｉが２６４０以上となる試験体Ｄ１ｃ〜Ｄ１ｅ，Ｄ３ｂ〜Ｄ３ｅにおいては、鉛当量が２．０ｍｍＰｂ以上を示し、病院等の医療施設における放射線やＸ線の診察室等の内装建材として必要十分なＸ線の遮蔽性能（防護性能）を発現できることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明に係る石膏系成形体及びその製造方法は、遮音性能のさらなる向上を図ることができると共に、ひび割れ等を生じさせることなく押出成形で製造することができ、さらに、Ｘ線やγ線を遮蔽することができることから、音響施設用や医療施設用の内装建材として利用することができ、産業上、極めて有益に利用することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石膏系成形体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石膏系成形体は、耐火性能に優れることから、間仕切壁等の内装建材として広く使用されている。なお、石膏系成形体を自立壁材として使用する場合には、リブが設けられていると好適である（例えば、下記特許文献１等参照）ことから、押出成形法（例えば、下記特許文献２等参照）により製造されることが多い。押出成形法によって製造される石膏系成形体は、代表的な石膏系成形体である石膏プラスタボードよりも見掛け密度が高く（約１．６〜１．７ｇ／ｃｍ3）、遮音性能に優れていることから、遮音耐火間仕切壁（例えば、下記特許文献１，非特許文献１等参照）として利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２０５０２２号公報
【特許文献２】特開平１−０５１３５９号公報
【特許文献３】特開平１−２２４２５２号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】株式会社エーアンドエーマテリアル，「２００７−２００８ 建材総合カタログ」，第１４版，２００７年８月，ｐ．５２−５３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述したような石膏系成形体においては、遮音性能のさらなる向上が求められている。材料の遮音性能は、質量則から、材料の面密度（単位面積当たりの質量）が大きいほど、すなわち、材料の厚さが厚いほど、又は、材料の密度が高いほど、向上するようになる。ここで、内装建材の遮音性能の向上を図る方策としては、厚さを厚くしてしまうと、室内空間（床面積）が狭くなってしまうことから、内装建材として使用する材料（面材）の密度を高めることが好適でありかつ一般的である。
【０００６】
しかしながら、見掛け密度の高い石膏系成形体を押出成形法により製造しようとすると、原料を混練するために加える水分（混練水）の量を少なくする必要がある。その結果、混練物の可塑性が低下して、押出成形時にひび割れ等を生じてしまうという問題があった。
【０００７】
このようなことから、本発明は、遮音性能のさらなる向上を図りながらも、ひび割れ等を生じさせることなく製造することができる、特に押出成形法で製造することができる石膏系成形体及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した課題を解決するための、本発明に係る石膏系成形体は、石膏をマトリックスとして、繊維を０．８〜９．９質量％、硫酸バリウムを３５．６〜８３．８質量％含有すると共に、１．９ｇ／ｃｍ3以上の見掛け密度を有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る石膏系成形体は、上述した石膏系成形体において、前記硫酸バリウムとの合計量が８３．８質量％以下となるように、充填材を含有していることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る石膏系成形体は、上述した石膏系成形体において、下記の式（１）で表される指数Ｉが１９００以上であることを特徴とする。
Ｉ＝Ｔ×Ｄ×ＣBa （１）
ただし、Ｔは石膏系成形体の厚さをｍｍ単位で表したときの数値、Ｄは石膏系成形体の見掛け密度をｇ／ｃｍ3単位で表したときの数値、ＣBaは固形原料中における硫酸バリウムの混合割合を質量％単位で表したときの数値である。
【００１１】
また、本発明に係る石膏系成形体は、上述した石膏系成形体において、リブ部を有していることを特徴とする。
【００１２】
他方、前述した課題を解決するための、本発明に係る石膏系成形体の製造方法は、水和性石膏１０〜５５質量％と、繊維１〜１０質量％と、硫酸バリウム４０〜８５質量％とを含む固形原料に対して、水を加えて混合して、押出成形法により成形した後、養生して硬化させることにより、１．９ｇ／ｃｍ3以上の見掛け密度を有する石膏系成形体を製造することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る石膏系成形体の製造方法は、上述した石膏系成形体の製造方法において、前記硫酸バリウムとの合計量が８５質量％以下となるように、前記固形原料が充填材を含んでいることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る石膏系成形体及びその製造方法によれば、見掛け密度が１．９ｇ／ｃｍ3以上と非常に高いので、質量則により、遮音性能のさらなる向上を図ることができると共に、ひび割れ等を生じさせることなく押出成形で製造することができる。また、硫酸バリウムを３５．６〜８３．８質量％含有するので、Ｘ線（エックス線）やγ線（ガンマ線）を遮蔽することができ、病院等の医療施設における放射線やＸ線の診察室等の内装建材として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る石膏系成形体及びその製造方法の効果を確認するために行った確認試験Ｂの試験結果を表すグラフである。
【図２】本発明に係る石膏系成形体及びその製造方法の効果を確認するために行った確認試験Ｃの試験結果を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る石膏系成形体及びその製造方法の実施形態を以下に説明するが、本発明は以下に説明する実施形態のみに限定されるものではない。
【００１７】
本実施形態に係る石膏系成形体は、石膏をマトリックスとして、繊維を０．８〜９．９質量％、硫酸バリウムを３５．６〜８３．８質量％含有すると共に、１．９ｇ／ｃｍ3以上の見掛け密度を有するものである。
【００１８】
上記石膏としては、II型無水石膏やα−半水石膏やβ−半水石膏等のような水和性石膏が挙げられ、当該水和性石膏を水和反応させて硬化させることにより二水石膏としてマトリックスを形成している。
【００１９】
上記繊維は、成形する際の成形助材であると共に、成形直後の成形体（未硬化成形体）に「コシ」を与えて保形の役割を担い、さらに、硬化した成形体を補強する役割を担うものであり、セルロースパルプを必須とし、ガラス繊維，炭素繊維，ガラスウール，ロックウール，セラミックスウール等のような無機質繊維や、ポリアミド，ポリプロピレン，ポリビニルアルコール（ビニロン），ポリエステル，ポリエチレン，アクリル等の合成繊維等のような補強繊維を上記セルロースパルプの一部と置き換えて利用することができる。
【００２０】
上記繊維は、その含有量を０．８〜９．９質量％にする必要がある。なぜなら、上記繊維の含有量が０．８質量％未満であると、成形直後の成形体（未硬化成形体）に「コシ」がなくなってしまい、保形性が低下してしまう一方、上記繊維の含有量が９．９質量％を越えると、前記マトリックス中への当該繊維の分散にムラを生じやすいと共に、成形を行う際に混練物の硬度が増して粘度が高くなってしまい、成形性に難点を生じるようになってしまうだけでなく、不燃性能の低下を引き起こしやすくなってしまうからである。
【００２１】
このとき、上記セルロースパルプの含有量が０．８質量％未満にならないようにすると共に、上記セルロースパルプと上記補強繊維との合計含有量が９．９質量％を超えないようにする必要がある。なお、上記補強繊維は、その長さが１０ｍｍ以下（好適には６ｍｍ以下）であると好ましく、その含有量が、２．８質量％以下であると好ましい。
【００２２】
また、上記セルロースパルプは、必要に応じて、パルパー、ディスクリファイナー、コーン型リファイナー、ディスインテグレータ、ハンマーミル等のような湿式や乾式の汎用の粉砕機や解繊機等によって、叩解を予め施しておくと好ましい。叩解度としては、カナダ標準フリーネス（ＣＳＦ）で７００〜５０ｍｌの範囲であると好ましい。
【００２３】
上記硫酸バリウムは、その含有量を３５．６〜８３．８質量％にする必要がある。なぜなら、硫酸バリウムの含有量が３５．６質量％未満であると、ひび割れ等を生じさせずに見掛け密度を１．９ｇ／ｃｍ3以上にすることができず、硫酸バリウムの含有量が８３．８質量％を超えると、強度の低下を引き起こしやすくなってしまうからである。
【００２４】
また、上記石膏系成形体は、必要に応じて、石灰石（炭酸カルシウム），珪石，スラグ，フライアッシュ，二水石膏，マイカ，ウォラストナイト等のような粉末や粘土類、パーライト，バーミキュライト，シラスバルーン等のような軽量材、製品の廃材の粉砕品（スクラップ）等の充填材を上記硫酸バリウムの一部と置き換えて含有することも可能である。
【００２５】
このとき、上記硫酸バリウムの含有量が３５．６質量％未満にならないようにすると共に、上記硫酸バリウムと上記充填材との合計含有量が８３．８質量％を超えないようにする必要がある。なお、上記充填材の含有量は、１９．７質量％以下であると好ましい。
【００２６】
このような石膏系成形体を製造する本実施形態に係る石膏系成形体の製造方法は、水和性石膏１０〜５５質量％と、繊維１〜１０質量％と、硫酸バリウム４０〜８５質量％とを含む固形原料に対して、水を加えて混合した混練物を押出成形法により成形した後、養生して硬化させることにより、１．９ｇ／ｃｍ3以上の見掛け密度を有するように製造するものである。
【００２７】
ここで、上記水和性石膏として、上記II型無水石膏を使用する場合には、水和反応速度が遅いことから、水和反応を促進させる反応速度調整剤（硬化促進剤）を適用すると好ましい。他方、上記水和性石膏として、α−半水石膏やβ−半水石膏を使用する場合には、水和反応速度が速いことから、水和反応を遅延させる反応速度調整剤（硬化遅延剤）を適用すると好ましい。
【００２８】
上記硬化促進剤としては、Ｎａ2ＳＯ4，Ｋ2ＳＯ4等のような硫酸塩、ＫＡｌ（ＳＯ4）2・１２Ｈ2Ｏ等のようなミョウバン類、ＮａＣｌ，ＣａＣｌ2等の塩化物、Ｎａ2ＣＯ3等のような炭酸塩、ＮａＮＯ3，ＮＨ4ＮＯ3等のような硝酸塩等の公知のものを挙げることができ、これらを単独又は併用して利用することができる。
【００２９】
上記硬化遅延剤としては、カルボン酸（塩類含む），アミノ酸（塩類含む），蛋白質（変性体含む）等の公知のものを挙げることができ、これらを単独又は併用して利用することができる。
【００３０】
上記反応速度調整剤は、上記水和性石膏１００質量％に対して、０．００５〜３．０質量％（好ましくは０．０１〜２．０質量％）の割合（外割）で使用すると好ましい。
【００３１】
なお、押出成形を行うための助剤として、増粘剤を固形原料（反応速度調整剤を除く）に対して０．２〜２．０質量％の割合（外割）で加えておくと好ましい。
【００３２】
上記増粘剤としては、エチレンオキシド重合体、アクリルアミド重合体、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のような水溶性高分子剤等が挙げられる。
【００３３】
また、上記繊維の混合量は、１〜１０質量％にする必要がある。なぜなら、上記繊維の混合量が１質量％未満であると、押出直後の未硬化成形体に「コシ」がなくなってしまい、保形性が低下してしまう一方、上記繊維の混合量が１０質量％を越えると、成形時に前記マトリックス中に当該繊維が十分に分散しにくくなってしまうと共に、押出成形を行う際の混練物の硬度が増して粘度が高くなってしまい、押出成形性に難点を生じるようになってしまうだけでなく、不燃性能の低下を引き起こしやすくなってしまうからである。
【００３４】
ここで、上記繊維（セルロースパルプ）の一部を必要に応じて前記補強繊維に置き換えて混合することも可能である。このとき、上記セルロースパルプの混合量が１質量％未満にならないようにすると共に、上記セルロースパルプと上記補強繊維との合計混合量が１０質量％を超えないようにする必要がある。なお、上記補強繊維の混合量は、３．０質量％以下にすると好ましい。
【００３５】
また、上記硫酸バリウムの混合量は、４０〜８５質量％にする必要がある。なぜなら、硫酸バリウムの混合量が４０質量％未満であると、押出成形の際にひび割れ等を生じさせずに見掛け密度を１．９ｇ／ｃｍ3以上にすることができず、硫酸バリウムの混合量が８５質量％を超えると、成形体の強度の低下を引き起こしやすくなってしまうからである。
【００３６】
ここで、上記硫酸バリウムの一部を必要に応じて前記充填材に置き換えて混合することも可能である。このとき、上記硫酸バリウムの混合量が４０質量％未満にならないようにすると共に、上記硫酸バリウムと上記充填材との合計混合量が８５質量％を超えないようにする必要がある。なお、前記充填材の混合量は、２０質量％以下にすると好ましい。
【００３７】
上記固形原料（反応速度調整剤及び増粘剤を除く）に対して混合する水（混練水）の量は、増粘剤の混合量や当該固形原料の粒度分布等によって差異を生じるため、一概に言えないものの、１．９ｇ／ｃｍ3以上の見掛け密度を有する成形体を得るには、上記固形原料の乾燥状態の合計質量（１００質量%）に対して、水（混練水）を２３質量％以下にする必要がある一方、上記固形原料と当該水（混練水）とを均一に混合させるには、上記固形原料の乾燥状態の合計質量（１００質量%）に対して、水（混練水）を１６質量％以上にする必要があることから、上記固形原料の乾燥状態の合計質量（１００質量%）に対して、１６〜２３質量％とすると好ましく、特に、１８〜２０質量％とするとさらに好ましい。
【００３８】
このような各種原料を用いて製造するには、アイリッヒ型ミキサー等のような混合機に上記固形原料や上記増粘剤を投入して高速攪拌することにより均一に混合してから、水（混練水）を加えながらさらに均一に混合して混合物とした後、当該混合物を双腕式ニーダー等のような混合機に投入して均一に混練することにより、混練物を得る。なお、反応速度調整剤を添加する場合には、上記水（混練水）に予め混合しておいて当該水（混練水）と共に上記固形原料に加えることも可能である。
【００３９】
そして、上記混練物をスクリュー型真空押出成形機等のような押出成形機により押出成形して、未硬化成形体を得た後、当該未硬化成形体を養生して硬化させるのである。
【００４０】
なお、上記双腕式ニーダー等のような混合機での混練やスクリュー型真空押出成形機等のような押出成形機での押出成形を行う際には、混練や押し出しに伴う摩擦熱等によって、混練物や成形直後の成形体（未硬化成形体）の温度が経時的に変化して上昇してしまう場合がある。このような温度上昇を生じると、増粘剤の効果を十分に発現させることや、水和性石膏を均一な速度で水和反応させること等に不具合を生じてしまうおそれがある。このため、上述したような混練や押し出しを行う際には、温調水を循環させる等のような公知の手段により、混練物や成形直後の成形体（未硬化成形体）の温度を調整するようにすると好ましい。
【００４１】
上記養生は、水和性石膏として、II型無水石膏を使用した場合には、例えば、０〜２２℃の温度範囲で行われ（例えば、上記特許文献３等参照）、水和性石膏として、α−半水石膏やβ−半水石膏等の半水石膏を使用した場合には、例えば、室内での普通養生により行われる。このような養生により、水和性石膏が水（混練水）と反応して二水石膏を生成しマトリックスを形成して硬化する。
【００４２】
なお、養生が終了した時点における二水石膏への反応割合（二水化率）は、II型無水石膏の場合には、モル比で約５５〜８５％の範囲であり、半水石膏の場合には、ほぼ１００％に近く、大半が二水石膏に反応しており、未反応のまま残存する半水石膏がごくわずかとなっている。
【００４３】
このようにして養生して硬化した成形体を必要に応じて乾燥、加工（研磨、切断等）等することにより、見掛け密度が１．９ｇ／ｃｍ3以上（ただし、２．５ｇ／ｃｍ3以下）の石膏系成形体を製造することができる。
【００４４】
つまり、従来は、水和性石膏及び繊維を含む固形原料に対して、水を約２５質量％程度加えて混合して、押出成形法により成形した後、養生して硬化させることにより、得られる石膏系成形体の見掛け密度が約１．６〜１．７ｇ／ｃｍ3であったため、水の添加量を２３質量％まで減らして、得られる石膏系成形体の見掛け密度を約１．９ｇ／ｃｍ3以上としようとすると、混練物の可塑性が低下して、押出成形時にひび割れ等を生じてしまっていたが、本発明者らが鋭意研究を行った結果、上述したように、水和性石膏及び繊維にさらに４０〜８５質量％の硫酸バリウムを加えると、この固形原料（増粘剤や反応速度調整剤は含まず）に対して、添加する水の量を１６〜２３質量％にしても、押出成形時にひび割れ等を生じさせることなく良好な押出成形性を確保しながら見掛け密度が約１．９ｇ／ｃｍ3以上の石膏系成形体を得られることを見出したのである。
【００４５】
このようにして製造された石膏系成形体は、見掛け密度が１．９ｇ／ｃｍ3以上（ただし、２．５ｇ／ｃｍ3以下）と非常に高いので、質量則により、遮音性能のさらなる向上を図ることができると共に、ひび割れ等を生じさせることなく押出成形で製造することができるので、遮音耐火間仕切壁等の内装建材として好適に利用することができ、特に、厚さを１２ｍｍ以上にすると、低周波数帯域（特に、オクターブバンド中心周波数１２５Ｈｚ帯域）における音響透過損失も大幅に増大（約２０ｄＢ以上）させることができ、非常に好ましい。このとき、遮音耐火間仕切壁としての厚さ（木枠や軽量鉄骨等の下地構成材と面材との合計厚さ）を１５０ｍｍ以下とすることにより、実質的な問題を生じさせるほど室内空間（床面積）を狭くさせることなく遮音耐火間仕切壁等の内装建材として利用することができる。
【００４６】
また、硫酸バリウムを３５．６〜８３．８質量％含有することから、Ｘ線やγ線を遮蔽することができるので、Ｘ線やγ線からの防護を目的とする内装建材として好適に利用することができ、特に、下記の式（１）で表される指数Ｉが１９００以上（さらに好ましくは２６４０以上）であると、病院等の医療施設における放射線やＸ線の診察室等の内装建材としても十分なＸ線やγ線の遮蔽性能（防護性能）を発現することができるので、より好ましい。
【００４７】
Ｉ＝Ｔ×Ｄ×ＣBa （１）
ただし、Ｔは石膏系成形体の厚さをｍｍ単位で表したときの数値、Ｄは石膏系成形体の見掛け密度をｇ／ｃｍ3単位で表したときの数値、ＣBaは固形原料中における硫酸バリウムの混合割合を質量％で表したときの数値である。
【００４８】
ところで、Ｘ線やγ線の遮蔽性能（防護性能）とは、例えば、病院や歯科医院等の医療施設のＸ線診察室等において、医療用に使用されるＸ線が、当該診察室等の外部（管理区域外）へ漏れ出すことを防止するために必要な性能のことである。
【００４９】
なお、石膏系成形体は、その形状が特に限定されることはなく、平坦な板型をなす形状はもちろんのこと、例えば、リブ部を有する形状等であっても、本発明を適用することができる。
【００５０】
ところで、上記繊維、上記硫酸バリウム、上記充填材は、石膏系成形体における含有割合範囲と、製造時における混合割合範囲とにおいて、その数値に差異があるが、これは、上記水和性石膏が水と反応して二水和物となり、当該石膏の１モル当たりの分子量が変化するからである。
【実施例】
【００５１】
本発明に係る石膏系成形体及びその製造方法の効果を確認するため、以下のような確認試験を行った。
【００５２】
［確認試験Ａ］
〈試験体の作製〉
下記の表１に示す原料を下記の表２，３に示す割合でアイリッヒ型ミキサーに投入して高速回転で乾式混合（１分間）してから、混練水を添加しながら低速回転で湿式混合（５分間）することにより混合物を得た後、当該混合物を双腕式ニーダーに投入して混練することにより（１０分間）、上記原料を均一に分散させた混練物を得た。次に、上記混練物をスクリュー型真空押出成形機に投入して、板状に押出成形し（厚さ１０ｍｍ，幅６００ｍｍ，長さ１８２０ｍｍ）、養生させて（無水石膏使用体：１０℃，ＲＨ７６％，７日間、半水石膏使用体：室内（２０℃），７日間）硬化させた後、ジェット乾燥機で乾燥させることにより（ノズル吹出温度１３０℃で２０分）、試験体Ａ１〜Ａ５を作製した。なお、比較のため、下記の表２，３に示す割合の比較体Ａ１〜Ａ３も併せて作製した。
【００５３】
【表１】
【００５４】
【表２】
【００５５】
【表３】
【００５６】
〈試験内容及び結果〉
作製した前記試験体Ａ１〜Ａ５及び前記比較体Ａ１〜Ａ３のひび割れの有無を目視確認すると共に、水和性石膏の水和率、見掛け密度、曲げ強さをそれぞれ求めた。その結果を下記の表４，５に示す。なお、水和性石膏の水和率は、試験体及び比較体を粉砕して恒温（４５℃）となるまで乾燥して質量測定した後、仮焼（２００℃）して質量測定し、その質量減少量に基づいて、水和性石膏の混合量から算出し、見掛け密度は、乾燥機（４０℃）内で恒量となった試験体及び比較体の質量及び体積を測定して、その質量及び体積から算出し、曲げ強さは、日本工業規格（ＪＩＳ）「Ａ １４０８」で規定されている３号試験片（寸法：４００ｍｍ×５００ｍｍ）を適用して測定した（スパン：４００ｍｍ）。
【００５７】
【表４】
【００５８】
【表５】
【００５９】
上記表５からわかるように、比較体Ａ１（硫酸バリウムを含有せずに混練水が２３質量％超）においては、見掛け密度が１．９ｇ／ｃｍ3未満となってしまい、比較体Ａ２（硫酸バリウムを含有せずに混練水が１８質量％未満）おいては、著しくひび割れを生じて成形することができず、比較体Ａ３（硫酸バリウムが８５質量％超）においては、曲げ強さが著しく低下してしまった。
【００６０】
これに対し、試験体Ａ１〜Ａ５においては、ひび割れを生じることなく十分な曲げ強さを有しながらも見掛け密度を１．９ｇ／ｃｍ3以上とすることができた。
【００６１】
［確認試験Ｂ］
〈試験体の作製〉
前記試験体Ａ１とサイズのみ異なる試験体Ｂ１ａ（厚さ２０ｍｍ，幅４５５ｍｍ，長さ１８２０ｍｍ）、試験体Ｂ１ｂ（厚さ１２ｍｍ，幅４５５ｍｍ，長さ１８２０ｍｍ）を作製すると共に、前記試験体Ａ２とサイズのみ異なる試験体Ｂ２（厚さ２０ｍｍ，幅４５５ｍｍ，長さ１８２０ｍｍ）を作製した。なお、比較のため、前記比較体Ａ１とサイズのみ異なる比較体Ｂ１（厚さ１２ｍｍ，幅４５５ｍｍ，長さ１８２０ｍｍ）を作製すると共に、さらに、当該比較体Ｂ１の表面に鉛シート（厚さ１ｍｍ，幅４５５ｍｍ，長さ１８２０ｍｍ）を貼り付けた比較体Ｂ２も併せて作製した。また、鉛シートからなる厚さの異なる比較体Ｂ３ａ（厚さ１ｍｍ，幅４５５ｍｍ，長さ１８２０ｍｍ）及び比較体Ｂ３ｂ（厚さ２ｍｍ，幅４５５ｍｍ，長さ１８２０ｍｍ）もそれぞれ用意した。
【００６２】
〈試験内容及び結果〉
作製した前記試験体Ｂ１ａ，Ｂ１ｂ，Ｂ２及び前記比較体Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３ａ，Ｂ３ｂに対して、日本工業規格（ＪＩＳ）「Ａ １４１６」で規定されている「実験室における建築部材の空気音遮断性能の測定方法」に準拠して、１／３オクターブバンドごとの音響透過損失をそれぞれ求め、日本工業規格（ＪＩＳ）「Ａ １４１９−１」で規定されている「建築物及び建築部材の遮音性能の評価方法−第１部：空気音遮断性能」に従って、オクターブバンドごとの値に合成した。なお、日本工業規格（ＪＩＳ）「Ａ １４１６」で規定されている「実験室における建築部材の空気音遮断性能の測定方法」においては、通常、１００〜５０００Ｈｚの周波数範囲で測定しているが、本試験においては、中心周波数５０Hz，６３Ｈｚ，８０Ｈｚの帯域に対してもさらに測定することにより、低周波数帯域における音響透過損失も追加して求めるようにした。
【００６３】
具体的には、音源側及び受音側の室容積がそれぞれ１２０ｍ3、２４３ｍ3の残響室を繋ぐ開口部に木製の枠材（１００×５０ｍｍ）を下地として取り付け、４５５ｍｍ間隔で間柱（１００×５０ｍｍ）を縦方向に配し、音源側の前記枠材に面材として前記試験体Ｂ１ａ，Ｂ１ｂ，Ｂ２及び前記比較体Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３ａ，Ｂ３ｂをコーススレッドスクリューねじ（３．８ｍｍ×５．０ｍｍ）で複数横貼り（横張り）して留め付けることにより、２０５０ｍｍ×２０５０ｍｍの面積で施工して、空気音遮断性能を測定した。その結果を下記の表６及び図１に示す。
【００６４】
【表６】
【００６５】
上記表６及び図１からわかるように、試験体Ｂ１ａ，Ｂ１ｂ，Ｂ２は、比較体Ｂ１（硫酸バリウムを含有せず）に対して、オクターブバンド中心周波数１０００Ｈｚ，２０００Ｈｚの周波数帯域における音響透過損失が同程度になるものの、オクターブバンド中心周波数１２５Ｈｚ，２５０Ｈｚ，５００Ｈｚ，４０００Ｈｚの周波数帯域における音響透過損失を大きくすることができ、比較体Ｂ２（１ｍｍ鉛貼り付け）に対して、オクターブバンド中心周波数１２５Ｈｚ，２５０Ｈｚ，５００Ｈｚ，１０００Ｈｚ，２０００Ｈｚの周波数帯域における音響透過損失を同程度にすることができると共に、オクターブバンド中心周波数４０００Ｈｚの周波数帯域における音響透過損失を大きくすることができ、比較体Ｂ３ａ（１ｍｍ鉛シート）に対して、オクターブバンド中心周波数１０００Ｈｚ，２０００Ｈｚ，４０００Ｈｚの周波数帯域における音響透過損失を同程度にすることができると共に、オクターブバンド中心周波数１２５Ｈｚ，２５０Ｈｚ，５００Ｈｚの周波数帯域における音響透過損失を大きくすることができ、比較体Ｂ３ｂ（２ｍｍ鉛シート）に対して、オクターブバンド中心周波数１２５Ｈｚ，２５０Ｈｚ，５００Ｈｚの周波数帯域における音響透過損失を同程度にすることができた。
【００６６】
よって、本発明に係る石膏系成形体においては、一般的な建材では遮音効果が期待できないオクターブバンド中心周波数５００Ｈｚ以下（特にオクターブバンド中心周波数１２５Ｈｚ以下）の低周波数帯域における音響透過損失を鉛シートレベルにまで大きくすることができ、鉛シートを使用することなく低周波数帯域の遮音効果を大きく向上できるといえる。
【００６７】
［確認試験Ｃ］
〈試験内容及び結果〉
前記確認試験Ｂで枠材に複数横貼り（横張り）した試験体Ｂ１ａ，Ｂ１ｂの施工面に対して、日本工業規格（ＪＩＳ）「Ａ ６９０１」で規定されているせっこうボード（ＧＢ−Ｒ：１２．５ｍｍ×９１０ｍｍ×１８２０ｍｍ）をそれぞれ複数上貼り（上張り）して、目地部を処理することにより、試験体Ｃ１ａ，Ｃ１ｂとし、空気音遮断性能を再び測定した。その結果を下記の表７及び図２に示す。また、比較の容易化を図るため、前記確認試験Ｂで測定した試験体Ｂ１ａ，Ｂ１ｂの測定結果も下記の表７及び図２に併せて示す。
【００６８】
なお、上貼り（上張り）は、日本工業規格（ＪＩＳ）「Ｋ ６８０４」に適合した酢酸ビニル樹脂エマルジョン木工接着剤であるコニシ株式会社製ボンド「ＣＨ１８（品番）」及びステープル（４×１６ｍｍ）を併用して行い、目地部処理は、日本工業規格（ＪＩＳ）「Ｋ ５６６９」に適合した耐水型厚付け用塗料であるインターナショナルペイント株式会社製「ＩＰパテ万能（品名）」を使用した。
【００６９】
【表７】
【００７０】
上記表７及び図２からわかるように、試験体Ｃ１ａ，Ｃ１ｂ（せっこうボード貼付（張付）あり）は、せっこうボードの貼り付け（張り付け）により、オクターブバンド中心周波数１０００Ｈｚの周波数帯域における音響透過損失を試験体Ｂ１ａ，Ｂ１ｂ（せっこうボード貼付（張付）なし）よりも大きくできると共に、オクターブバンド中心周波数５００Ｈｚ以下の周波数帯域における音響透過損失を試験体Ｂ１ａ（せっこうボード貼付（張付）なし）と同程度にすることができた。
【００７１】
よって、本発明に係る石膏系成形体においては、一般的な建材では遮音効果が期待できないオクターブバンド中心周波数５００Ｈｚ以下（特にオクターブバンド中心周波数１２５Ｈｚ以下）の低周波数帯域における音響透過損失をせっこうボードの上貼り（上張り）の有無に関係なく大きくすることができ、せっこうボードの上貼り（上張り）の有無に左右されることなく低周波数帯域の遮音効果を大きく向上できるといえる。
【００７２】
［確認試験Ｄ］
〈試験体の作製〉
前記試験体Ａ１〜Ａ３と同一の配合割合及び方法により各種の厚さ（１０ｍｍ，１５ｍｍ，２０ｍｍ，２５ｍｍ，３０ｍｍ）の試験体Ｄ１ａ〜Ｄ１ｅ，Ｄ２ａ〜Ｄ２ｅ，Ｄ３ａ〜Ｄ３ｅをそれぞれ作製した。
【００７３】
〈試験内容及び結果〉
前記試験体Ｄ１ａ〜Ｄ１ｅ，Ｄ２ａ〜Ｄ２ｅ，Ｄ３ａ〜Ｄ３ｅに対して、Ｘ線の遮蔽性能（防護性能）を以下の条件で測定した。その結果を下記の表８に示す。また、比較のため、前記比較体Ｂ１，Ｂ２に対しても、Ｘ線の遮蔽性能（防護性能）を測定した。なお、Ｘ線の遮蔽性能（防護性能）は、日本工業規格（ＪＩＳ）「Ｚ ４５０１」に規定されている「Ｘ線防護用品類の鉛当量試験方法」に準拠して、試験体及び比較体にＸ線を照射して透過したＸ線の量を測定して、鉛当量（何ｍｍの厚さの鉛板と同じ遮蔽性能（防護性能）を有しているか）に換算して求めた。
【００７４】
ところで、先に説明したようなＸ線診察室等において使用される隔壁用Ｘ線遮蔽材（防護材）としては、鉛シートが現在も主として適用されている。このような用途に利用される鉛シートの厚さは、Ｘ線発生装置の種類や、管電圧や一日当たりの患者数や撮影時間等の使用条件や、Ｘ線発生装置を格納している診察室の大きさ（Ｘ線発生装置から隔壁までの距離）等によって異なり、必ずしも一様ではないものの、例えば、歯科医院では１．５ｍｍ、一般病院では２．０ｍｍとなっている。このため、隔壁用Ｘ線遮蔽材（防護材）としては、Ｘ線発生装置の管電圧が１００ｋＶの場合において、厚さ１．５ｍｍの鉛シートと同程度の遮蔽性能（防護性能）を有していれば、Ｘ線を必要十分に遮蔽できると認められる。
【００７５】
〈測定条件〉
・Ｘ線装置：フィリップス社製「ＭＧ−１６１（型番）」（定格管電圧：１６０ｋＶ）
・測定器：東洋メディック株式会社製 電離箱照射線量率計
「ＲＡＭＴＥＣ−１０００Ｃ（型番） Ａ−４プローブ」
・Ｘ線管焦点−試験体間距離：１５００ｍｍ
・試験体−測定器間距離：７５ｍｍ
・付加濾過板：０．２５ｍｍＣｕ
・Ｘ線管電圧：１００ｋＶ
・Ｘ線管電流：１２．５ｍＡ
・Ｘ線ビーム：狭いビーム
・Ｘ線量測定単位：空気衝突カーマ
【００７６】
【表８】
【００７７】
上記表８からわかるように、前述した実施形態で説明した前記式（１）で表される指数Ｉが１９００以上となる試験体Ｄ１ｂ〜Ｄ１ｅ，Ｄ２ｄ，Ｄ２ｅ，Ｄ３ａ〜Ｄ３ｅにおいては、鉛当量が１．５ｍｍＰｂ以上を示し、特に、上記指数Ｉが２６４０以上となる試験体Ｄ１ｃ〜Ｄ１ｅ，Ｄ３ｂ〜Ｄ３ｅにおいては、鉛当量が２．０ｍｍＰｂ以上を示し、病院等の医療施設における放射線やＸ線の診察室等の内装建材として必要十分なＸ線の遮蔽性能（防護性能）を発現できることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明に係る石膏系成形体及びその製造方法は、遮音性能のさらなる向上を図ることができると共に、ひび割れ等を生じさせることなく押出成形で製造することができ、さらに、Ｘ線やγ線を遮蔽することができることから、音響施設用や医療施設用の内装建材として利用することができ、産業上、極めて有益に利用することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石膏をマトリックスとして、繊維を０．８〜９．９質量％、硫酸バリウムを３５．６〜８３．８質量％含有すると共に、１．９ｇ／ｃｍ3以上の見掛け密度を有する
ことを特徴とする石膏系成形体。
【請求項２】
請求項１に記載の石膏系成形体において、
前記硫酸バリウムとの合計量が８３．８質量％以下となるように、充填材を含有している
ことを特徴とする石膏系成形体。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の石膏系成形体において、
下記の式（１）で表される指数Ｉが１９００以上である
ことを特徴とする石膏系成形体。
Ｉ＝Ｔ×Ｄ×ＣBa （１）
ただし、Ｔは石膏系成形体の厚さをｍｍ単位で表したときの数値、Ｄは石膏系成形体の見掛け密度をｇ／ｃｍ3単位で表したときの数値、ＣBaは固形原料中における硫酸バリウムの混合割合を質量％単位で表したときの数値である。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の石膏系成形体において、
リブ部を有している
ことを特徴とする石膏系成形体。
【請求項５】
水和性石膏１０〜５５質量％と、繊維１〜１０質量％と、硫酸バリウム４０〜８５質量％とを含む固形原料に対して、水を加えて混合して、押出成形法により成形した後、養生して硬化させることにより、１．９ｇ／ｃｍ3以上の見掛け密度を有する石膏系成形体を製造する
ことを特徴とする石膏系成形体の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の石膏系成形体の製造方法において、
前記硫酸バリウムとの合計量が８５質量％以下となるように、前記固形原料が充填材を含んでいる
ことを特徴とする石膏系成形体の製造方法。
【請求項１】
石膏をマトリックスとして、繊維を０．８〜９．９質量％、硫酸バリウムを３５．６〜８３．８質量％含有すると共に、１．９ｇ／ｃｍ3以上の見掛け密度を有する
ことを特徴とする石膏系成形体。
【請求項２】
請求項１に記載の石膏系成形体において、
前記硫酸バリウムとの合計量が８３．８質量％以下となるように、充填材を含有している
ことを特徴とする石膏系成形体。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の石膏系成形体において、
下記の式（１）で表される指数Ｉが１９００以上である
ことを特徴とする石膏系成形体。
Ｉ＝Ｔ×Ｄ×ＣBa （１）
ただし、Ｔは石膏系成形体の厚さをｍｍ単位で表したときの数値、Ｄは石膏系成形体の見掛け密度をｇ／ｃｍ3単位で表したときの数値、ＣBaは固形原料中における硫酸バリウムの混合割合を質量％単位で表したときの数値である。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の石膏系成形体において、
リブ部を有している
ことを特徴とする石膏系成形体。
【請求項５】
水和性石膏１０〜５５質量％と、繊維１〜１０質量％と、硫酸バリウム４０〜８５質量％とを含む固形原料に対して、水を加えて混合して、押出成形法により成形した後、養生して硬化させることにより、１．９ｇ／ｃｍ3以上の見掛け密度を有する石膏系成形体を製造する
ことを特徴とする石膏系成形体の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の石膏系成形体の製造方法において、
前記硫酸バリウムとの合計量が８５質量％以下となるように、前記固形原料が充填材を含んでいる
ことを特徴とする石膏系成形体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−２６３２１７（Ｐ２００９−２６３２１７Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８４２０９（Ｐ２００９−８４２０９）
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（０００１２６６０９）株式会社エーアンドエーマテリアル (99)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（０００１２６６０９）株式会社エーアンドエーマテリアル (99)
【Ｆターム（参考）】
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