KR100447274B1 - 규산칼슘보드 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 경화 지연제나 양생 (養生) 촉진제의 첨가를 필요로 하지 않는, 소정의 비표면적을 갖는 명반석, 명반, 및 황산 알루미늄을 양생제와 함께 사용하여, 수열 (水熱) 반응 이전에 성형체 (그린 보드) 의 전체 강도와 층간 강도를 향상시킴으로써, 수열 반응하는 동안 층간 박리 또는 파열이 일어나지 않는 경량 규산칼슘 보드를 제조하는 방법과, 그러한 칼슘 보드를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에 따른 규산칼슘 보드 제조 방법은, 4000 cm2/g 이상의 블레인 (Blaine) 비표면적을 갖는 명반석 및 명반, 또는 2000 cm2/g 이상의 블레인 (Blaine) 비표면적을 갖는 황산 알루미늄으로부터 선택된 1종 이상을 사용하는 것을 특징으로 한다.

Description

규산칼슘 보드 및 그 제조 방법 {CALCIUM SILICATE BOARD AND METHOD OF MANUFACTURE THEREFOR}
본 발명은, 규산칼슘 보드 및 그의 제조 방법, 특히 경량 (즉, 체적 비중 1.0 이하) 규산칼슘 보드와 그 제조 방법에 관한 것이다.
규산칼슘 보드는, 가볍고 가공이 용이하며, 치수 안정성과 불연성을 지니므로, 일반적으로 건축용 자재, 주로 내장재로 널리 사용되어 왔다. 규산칼슘 보드의 성형 방법에는 하첵 박판기법 (Hatschek sheet machine process), 프레스 성형,및 단일층 성형이 포함되는데, 석회질 원료, 규산질 원료, 및 무기질 충진재를 함유하는 원료 슬러리로부터 형성된 성형체를, 일반적으로 압력 용기내에 있는 포화 수증기로 반응 및 양생 (養生)시킴으로써, 규산칼슘 보드가 제조된다.
그러나, 경량 규산칼슘 보드의 제조시에, 특히 하첵 박판기법을 사용한 제조시에는, 수열 (水熱) 반응 이전의 성형체내에서의 층간 결합이 약하며 물 함량이 높은데, 이로 인하여, 수열 반응이 진행되는 동안, 과잉 물의 열팽창이 유발되고 증기압이 높아져서, 결국에는 층간 박리 및 파열 문제로 이어지게 된다.
그러한 문제점을 극복하기 위하여, 성형후에 성형체를 가압한 다음, 이를 수열 반응시키거나, 또는 수열 반응이 진행되는 동안 턴버클 (turnbuckle) 을 사용하여 성형체를 압착하는 방법이 사용되어 왔지만, 그러한 방법을 사용하면, 체적 비중이 증가되고 노동 생산성이 감소한다.
일본 특개평 1-287083 호는, 과잉의 물을 제거하는 방법을 개시하는데, 이 방법은 특수 용기 또는 증기 가열기를 필요로 하므로 일반적인 용도에는 사용될 수없다.
또한, 본 발명의 발명자들은, 일본 특허 출원 6-323225 호 및 7-5013 호에, 석회질 원료와의 반응성이 큰 비정질의 규산질 원료 또는 규산염 원료를 규산질 원료의 일부로 사용하거나, 포틀랜드 시멘트 또는 입상화된 용광로 슬래그 같은 양생제를 첨가하는 방법을 제시한 바 있으나, 이 방법은, 고가의 원료를 사용해야 하며, 체적 비중도 높이게 된다.
또한, 본 발명의 발명자들은, 규산질 원료 또는 규산염 원료, 또는 포틀렌드시멘트나 입상화된 용광로 슬래그 같은 양생제를 첨가하지 않고, 반(半)수산화물 석고(gypsum)(일본 특허 출원 7-138040 호) 또는 무수 석고 (일본 특허 출원 7-169951 호) 를 사용함으로써, 수열 반응 이전에 성형체 (그린 보드) 의 강도와 층간 강도가 향상되고, 수열 반응이 진행되는 동안 층간 박리 또는 파열이 일어나지 않는, 경량 규산칼슘 보드의 제조 방법을 제시한 바 있다.
그러나, 반수산화물 석고를 양생제로 사용하는 경우, 그 반수산화물 석고가 슬러리 형태로 사용되면 수화 (水化) 가 매우 빨리 진행되고, 그 슬러리에 경화 지연제를 첨가해야 하며, 무수 석고를 양생제로 사용하는 경우에는, 그 슬러리에 양생 촉진제를 첨가해야 하는데, 그러한 경화 지연제와 양생 촉진제를 첨가하고 그 첨가량을 제어하려면, 규산칼슘 보드의 제조 과정이 복잡해진다.
따라서, 본 발명은, 양생제에 경화 지연제 또는 양생 촉진제를 첨가할 필요 없이, 소정의 비표면적을 갖는 명반석, 명반, 또는 황산 알루미늄을 사용하여, 수열 반응 이전에 성형체 (그린 보드) 의 강도를 증가시키고 그 성형체의 층간 강도를 증가시킴으로써, 수열 반응이 진행되는 동안 층간 박리 또는 파열이 일어나지 않게 하는, 경량 규산칼슘 보드의 제조 방법과 그러한 경량 규산칼슘 보드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1 은, 본 발명의 제 3 실시예에 사용 가능한 실린더 메쉬형 하첵 박판기 (Hatschek sheet machine; 초조기 (抄造機)) 의 일 예를 도시한다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
1. 메이킹 롤 (making roll) 2. 리턴 롤 (return roll)
3. 익스트랙터 펠트 4. 초조(抄造) 필름
5. 도포 장치 6. 슬러리 탱크
7. 슬러리 8. 원형 메쉬 실린더
본 발명은, 고형물 성분으로서, 17∼50 중량% 의 석회질 원료, 15∼45 중량% 의 규산질 원료, 2∼8 중량% 의 섬유질 원료, 및 5∼40 중량% 의 무기질 충진재를함유하는 원료 슬러리를 하첵 박판기법을 이용하여 적층함으로써 얻어진 성형체를, 압력 용기내에서 수열 반응시키는 것으로 이루어지는 경량 규산칼슘 보드의 제조 방법으로서, 상기 원료 슬러리가, 4000 cm2/g 이상의 블레인 (Blaine) 비표면적을 갖는 명반석 및 명반 또는 2000 cm2/g 이상의 블레인 비표면적을 갖는 황산 알루미늄으로부터 선택된 1 종 이상을 2∼20 중량% 함유하고, 상기 하첵 박판기법으로 얻어진 성형체가,
(양생 온도 - 15℃) ×양생 시간 ≥120℃·hr ------------ (1)
의 조건하에서 1차 양생된 다음, 수열 반응되는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 고형물 성분으로서, 17∼50 중량% 의 석회질 원료, 15∼45 중량% 의 규산질 원료, 2∼8 중량% 의 섬유질 원료, 및 5∼40 중량% 의 무기질 충진재를 함유하는 원료 슬러리를 하첵 박판기법을 이용하여 적층함으로써 얻어진 성형체를, 압력 용기내에서 수열 반응시키는 것으로 이루어지는 경량 규산칼슘 보드의 제조 방법으로서, 상기 실린더 메쉬형 하첵 박판기의 최초 슬러리 탱크와 최종 슬러리 탱크에 있는 슬러리중의 적어도 하나가, 4000 cm2/g 이상의 블레인 비표면적을 갖는 명반석 및 명반 또는 2000 cm2/g 이상의 블레인 비표면적을 갖는 황산 알루미늄으로부터 선택된 1 종 이상을 2∼20% 함유하는 상기의 원료 슬러리이고, 상기 하첵 박판기법에 의해 얻어진 성형체가,
(양생 온도 - 15℃) ×양생 시간 ≥120℃·hr ------------ (1)
의 조건하에서 1차 양생된 다음, 수열 반응되는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 고형물 성분으로서, 17∼50 중량% 의 석회질 원료, 15∼45 중량% 의 규산질 원료, 2∼8 중량% 의 섬유질 원료, 및 5∼40 중량% 의 무기질 충진재를 함유하는 원료 슬러리를 하첵 박판기법을 이용하여 적층함으로써 얻어진 성형체를, 압력 용기내에서 수열 반응시키는 것으로 이루어지는 경량 규산칼슘 보드의 제조 방법으로서, 적층 두께가 소정의 두께에 도달할 때까지, 상기 하첵 박판기의 메이킹 롤 (making roll) 과 리턴 롤 (return roll) 사이의 초조 필름상에, 4000 cm2/g 이상의 블레인 비표면적을 갖는 명반석 및 명반 또는 2000 cm2/g 이상의 블레인 비표면적을 갖는 황산 알루미늄으로부터 선택된 1 종 이상을, 분말 또는 슬러리 형태로, 건조한 고형물 성분으로 3∼50 g/m2의 속도로 도포한 다음, 상기 하첵 박판기법으로 얻어진 성형체를,
(양생 온도 - 15℃) ×양생 시간 ≥120℃·hr ------------ (1)
의 조건하에서 1차 양생시킨 다음, 수열 반응시키는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 고형물 성분으로서, 17∼50 중량% 의 석회질 원료, 15∼45 중량% 의 규산질 원료, 2∼8 중량% 의 섬유질 원료, 및 5∼40 중량% 의 무기질 충진재를 함유하는 원료 슬러리를 하첵 박판기법을 이용하여 적층함으로써 얻어진 성형체를, 압력 용기내에서 수열 반응시키는 것으로 이루어지는 경량 규산칼슘 보드의 제조 방법으로서, 상기 실린더 메쉬형 하첵 박판기의 최초 슬러리 탱크 또는 최종 슬러리 탱크에 있는 슬러리가, 4000 cm2/g 이상의 블레인 비표면적을 갖는 명반석 및 명반 또는 2000 cm2/g 이상의 블레인 비표면적을 갖는 황산 알루미늄으로부터 선택된 1 종 이상을, 20 중량% 를 초과하여 98 중량% 미만으로 함유하고, 섬유질 원료를 2∼8 중량% 로 함유하며, 석회질 원료와 무기질 충진재로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상을 78 중량% 미만으로 함유하고, 또한, 상기 슬러리의 초조 두께를 (a), 상기 실린더 메쉬형 하첵 박판기의 펠트의 1 회전에 의해 초조되는 총 초조 두께를 (b), 상기 슬러리내의 명반석, 명반, 및 황산 알루미늄의 중량% 의 비를 (c)라 할 때,
(a)/(b) ×100 = 1 내지 10 -------------------- (2)
(a)/(b) ×100 ×(c) = 50 내지 400 ------------ (3)
의 조건이 충족되는 범위내에서 초조되며, 상기 하첵 박판기법에 의해 얻어진 성형체가,
(양생 온도 - 15℃) ×양생 시간 ≥120℃·hr ---- (1)
의 조건하에서 1차 양생된 다음, 수열 반응되는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 전술한 방법 중의 하나에 따라 제조되며, 층간 박리 강도가 굴곡 강도의 3% 이상인 것을 특징으로 하는, 경량 규산칼슘 보드 (이하 "규산칼슘 보드" 로 칭함) 를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예
본 발명에 따른 규산칼슘 보드의 제조에 사용되는 원료 슬러리는, 통상적으로, 고형물 성분으로서, 17∼50 중량% 의 석회질 원료, 15∼45 중량% 의 규산질 원료, 2∼8 중량% 의 섬유질 원료, 및 5∼40 중량% 의 무기질 충진재를 함유하는 조성을 기본으로 한다.
여기서, 석회질 원료의 가용한 예로는, 예컨대 소석회 또는 생석회가 포함된다. 석회질 원료의 비율이 17 중량% 미만이거나 50 중량% 를 초과하면, 물의 흡수로 인하여, 굴곡 강도가 낮고 치수 변동이 심하기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 규산질 원료의 가용한 예로는, 예컨대 규사, 규조토, 또는 비산회 (fly ash) 가 포함된다. 규산질 원료의 비율이 15 중량% 미만이거나 45 중량% 를 초과하면, 물의 흡수로 인하여, 굴곡 강도가 낮고 치수 변동이 심하기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 석회질 원료와 규산질 원료에 대한 전술한 비율내에서, 2∼20 중량% 의 석회질 원료와 2∼25 중량% 의 규산질 원료를 겔 형태로 사용할 수 있다. 겔화의 조건으로는, 75∼180℃ 의 온도와, 1.5 ∼ 4 시간을 예로 들 수 있다.
또한, 섬유질 원료의 가용한 예로는, 예컨대 셀룰로오스 섬유, 폴리프로필렌, 비닐론, 유리 섬유, 탄소 섬유 등이 있다. 섬유질 원료의 비율이, 2 중량% 미만이면 굴곡 강도가 낮아 바람직하지 않으며, 8 중량% 를 초과하면 연소 저항을상실하기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 폴리프로필렌, 비닐론, 유리 섬유, 탄소 섬유 등을 사용하는 경우에는, 이 들의 함량을 5 중량% 이하로 유지시킴이 바람직하다.
또한, 무기질 충진재의 가용한 예로는, 예컨대 펄라이트, 규회석 (wollastonite), 운모, 활석, 탄산 칼슘, 석고 등이 있다. 무기질 충진재의 비율이, 5 중량% 미만이면 물의 흡수로 인하여 바람직하지 않으며, 40 중량% 를 초과하면 굴곡 강도가 낮기 때문에 바람직하지 않다.
본 발명에 따른 규산칼슘 보드를 제조하는 방법은 하기의 4 개 과정을 특징으로 한다.
본 발명의 제 1 실시예에 관한 제조 방법에 따르면, 전술한 성분 비율을 갖는 원료 슬러리에, 4000 cm2/g 이상의 블레인 비표면적을 갖는 명반석 및 명반 또는 2000 cm2/g 이상의 블레인 비표면적을 갖는 황산 알루미늄으로부터 선택된 1 종 이상을 2∼20 중량% 로 첨가하고, 하첵 박판기법을 이용하여 그 원료 슬러리를 적층 및 성형한 후, 그렇게 얻어진 성형체를 1차 양생시킴으로써 석회질 원료에 원래 함유된 칼슘이 명반석, 명반 및/또는 황산 알루미늄과 반응하게 만든 다음, 그 성형체에 수열 반응을 일으킴으로써, 규산칼슘 보드의 제조가 가능하다.
즉, 상기 제 1 실시예에 사용된 원료 슬러리는, 고형물 성분으로서, 17∼50 중량% 의 석회질 원료, 15∼45 중량% 의 규산질 원료, 2∼8 중량% 의 섬유질 원료, 및 5∼40 중량% 의 무기질 충진재를 함유하며, 4000 cm2/g 이상의 블레인 비표면적을 갖는 명반석 및 명반 또는 2000 cm2/g 이상의 블레인 비표면적을 갖는 황산 알루미늄으로부터 선택된 1 종 이상을 2∼20 중량% 함유한다. 여기서, 명반석, 명반, 및/또는 황산 알루미늄의 함량이, 2 중량% 미만이면 그린 보드의 층간 강도가 낮아서 바람직하지 않으며, 20 중량% 를 초과하면 굴곡 강도가 낮아서 바람직하지 않은 바, 명반석, 명반, 및/또는 황산 알루미늄의 첨가량은 5∼15 중량% 가 바람직하다.
본 발명에 있어서, 4000 cm2/g 이상의 블레인 비표면적을 갖는 명반석은 칼륨 및/또는 나트륨을 함유하는 명반석을 의미한다. 4000 cm2/g 미만의 블레인 비표면적을 갖는 명반석은, 석회질 원료로부터의 칼슘과의 반응성이 작고, 그린 보드의 강도가 부족하며, 박리가 일어나므로 바람직하지 않다. 4000 cm2/g 이상의 블레인 비표면적을 갖는 명반은 칼륨 및/또는 나트륨을 함유하는 명반을 의미한다. 4000 cm2/g 미만의 블레인 비표면적을 갖는 명반은, 석회질 원료로부터의 칼슘과의 반응성이 작고, 그린 보드의 강도가 부족하며, 박리가 일어나므로 바람직하지 않다. 또한, 2000 cm2/g 미만의 블레인 비표면적을 갖는 황산 알루미늄은, 석회질 원료로부터의 칼슘과의 반응성이 작고, 하첵 박판기법으로 성형한 직후 성형체 (그린 보드) 의 강도가 부족하며, 박리가 일어나므로 바람직하지 않다.
본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 상기 조성을 갖는 원료 슬러리를 사용하여, 하첵 박판기법으로 성형체 (그린 보드) 를 만든다. 상기 하첵 박판기법 대신에 종래의 방법이 사용될 수도 있는 바, 본 발명이 그 것만으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 제 1 실시에에 있어서, 상기 방식으로 얻어진 성형체는, 수열 반응되기에 앞서서 양생 되는데, 1차 양생은 하기의 조건하에서 실시된다.
(양생 온도 - 15℃) ×양생 시간 ≥ 120℃·hr ------ (1)
여기서, 상기 1차 양생의 조건이 충족되지 않는 다면, 즉 식 (1)의 좌변 값이 "120℃·hr" 미만이면, 양생이 부적절하여 성형체가 충분한 강도를 나타낼 수 없으므로 바람직하지 않다. 1차 양생시에, 양생 온도로는 15℃ 이상이 요구되는데, 30∼80℃ 의 양생 온도에서 "180℃·hr "의 조건으로 1차 양생을 실시하는 것이 바람직하다.
상기 조건에서 성형체를 1차 양생 시킨 후, 종래의 수열 반응 조건하에서 수화시킨 다음, 종래 기술의 후속 처리를 실시하면, 규산칼슘 보드가 만들어질 수 있다. 수열 반응은, 150∼200℃, 바람직하게는 170∼190℃ 의 포화수증기압하의 압력 용기내에서, 5∼20 시간 동안, 바람직하게는 8∼12 시간 동안 실시될 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 실시예에 관한 제조 방법에 따르면, 전술한 원료 슬러리에, 4000 cm2/g 이상의 블레인 비표면적을 갖는 명반석 및 명반 또는 2000 cm2/g 이상의 블레인 비표면적을 갖는 황산 알루미늄으로부터 선택된 1 종 이상을 2∼20 중량% 첨가하여, 이를, 실린더 메쉬형 하첵 박판기의 최초 슬러리 탱크와 최종 슬러리 탱크 중의 적어도 하나에 넣고, 하첵 박판기법을 이용하여, 상기 기본 조성을갖는 원료 슬러리를 적층 및 성형한 후, 하첵 박판기법으로 얻어진 그 성형체를 1차 양생시켜서, 명반석, 명반, 및/또는 황산 알루미늄을 수화시킨 다음, 그 성형체에 수열 반응을 일으킴으로써, 규산칼슘 보드의 제조가 가능하다.
즉, 본 발명의 제 2 실시예에 있어서, 실린더 메쉬형 하첵 박판기의 최초 및/또는 최종 슬러리 탱크내의 슬러리로는, 전술한 제 1 실시예에 사용된 원료 슬러리와 유사한 조성을 갖는 슬러리가 사용된다. 여기서, 상기 최초 및/또는 최종 슬러리 탱크에 사용되는 슬러리에 있어서, 명반석, 명반, 및/또는 황산 알루미늄의 비율이, 2 중량% 미만이면 그린 보드의 층간 강도가 낮아서 바람직하지 않고, 20 중량% 를 초과하면 굴곡 강도가 낮아서 바람직하지 않다.
본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 기본 조성을 갖는 원료 슬러리에 명반석, 명반, 및/또는 황산 알루미늄을 첨가하여 만들어진 슬러리를, 실린더 메쉬형 하첵 박판기의 최초 및/또는 최종 슬러리 탱크에 넣고, 하첵 박판기법으로 이를 적층 및 성형한다. 상기 슬러리를 하첵 박판기의 최초 및/또는 최종 슬러리 탱크에 주입하는 방식에는 아무런 제한이 없으며, 상이한 혼합비를 갖는 슬러리를 다른 상자 (box) 에서 만들고, 전용 용기를 이용하여 이송하거나, 그 상자와 슬러리 탱크 사이의 연결관에 있는 또다른 슬러리에, 명반석, 명반, 및/또는 황산 알루미늄을 첨가할수도 있다.
또한, 본 발명의 제 3 실시예에 관한 제조 방법에 따르면, 하첵 박판기의 메이킹 롤 (making roll) 과 리턴 롤 (return roll) 사이의 건조한 고형물 성분에 의해서, 명반석, 명반, 및 황산 알루미늄을, 분말 또는 슬러리 형태로, 적층 두께가소정의 두께에 도달할 때까지 3∼50 g/m2의 속도로 초조 필름에다 가하면서, 전술한 기본 조성을 갖는 원료 슬러리를 하첵 박판기법으로 적층 및 성형하고, 상기 하첵 박판기법으로 얻어진 성형체를 1차 양생시켜서, 명반석, 명반, 및/또는 황산 알루미늄을 수화시킨 다음, 그 성형체에 수열 반응을 일으킴으로써, 규산칼슘 보드의 제조가 가능하다.
건조한 고형물 성분에 의해서 명반석, 명반, 및/또는 황산 알루미늄이 3 g/m2미만으로 도포되면, 그린 보드의 층간 강도가 낮기 때문에 바람직하지 않으며, 50 g/m2을 초과하여 도포되면, 명반석, 명반, 및/또는 황산 알루미늄의 층이 형성되고, 건조시에 크랙이 생성되며, 굴곡 강도가 낮기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 분배되는 슬러리내의 건조한 고형물 성분의 농도는, 어떠한 제약도 받지 않지만, 하첵 박판기법에 일반적으로 사용되는 슬러리의 건조한 고형물 성분의 농도보다 약간 농후한 것이 바람직하며, 보통은 5∼20 중량%, 바람직하게는 8∼15 중량% 이다.
본 발명의 제 3 실시예에 가용한 실린더 메쉬형 하첵 박판기의 예를 도 1 에 도시하였다. 상기 실린더 메쉬형 하첵 박판기에 따르면, 슬러리 탱크 (6) 내에 배치된 원형의 메쉬 실린더 (8) 에 의해 익스트랙터 펠트 (3) 에 슬러리 (7) 를 전달하는 과정을 슬러리 탱크 (또는 원형의 메쉬 실린더) 의 수 만큼 반복시켜서 초조 필름 (4) 을 형성시킨 다음, 이 초조 필름 (4) 을 메이킹 롤 (1) 주위로 특정 회수만큼 권취하여 소정의 두께에 도달하게 한 후, 이를 절단함으로써 그린 보드가만들어진다. 박리와 파열은, 일반적으로, 상기 메이킹 롤 (1) 상에서 연속하여 서로 포개지는 층 사이에서 발생되기 때문에, 상기 리턴 롤 (2) 과 메이킹 롤 (1) 사이에 도포 장치를 배치하여, 명반석, 명반, 및/또는 황산 알루미늄을 분말 또는 슬러리 형태로 도포함으로써, 상기 필름의 층간 점착 (층간 강도)을 향상시켜서, 박리와 파열을 방지할 수 있다.
본 발명의 제 4 실시예에 관한 제조 방법에 따르면, 실린더 메쉬형 하첵 박판기의 최초 또는 최종 슬러리 탱크에 있는 슬러리가, 명반석, 명반, 및/또는 황산 알루미늄을, 20 중량% 를 초과하고 98 중량% 미만으로 함유하고, 섬유질 원료를 2∼8 중량% 로 함유하며, 석회질 원료 및 무기질 충진재의 군으로부터 선택된 1 종 이상을 78 중량% 미만으로 함유하게 하여, 상기 슬러리의 초조 두께를 (a), 상기 실린더 메쉬형 하첵 박판기의 펠트의 1 회전에 의해 초조되는 총 초조 두께를 (b), 상기 슬러리내의 명반석, 명반, 및 황산 알루미늄의 비 (중량%) 를 (c)라 할 때,
(a)/(b) ×100 = 1 내지 10 -------------------- (2)
(a)/(b) ×100 ×(c) = 50 내지 400 ------------ (3)
의 조건이 충족되는 범위내에서 초조되게 하면서, 전술한 기본 조성을 갖는 원료 슬러리를 하첵 박판기법으로 적층 및 성형하고, 상기 하첵 박판기법으로 얻어진 성형체를 1차 양생시켜서, 명반석, 명반, 및/또는 황산 알루미늄을 수화시킨 다음, 그 성형체에 수열 반응을 일으킴으로써, 규산칼슘 보드의 제조가 가능하다. 상기 식 (2) 의 값이 1 미만이면, 필름의 층간 점착이 약하기 때문에 바람직하지 않으며, 상기 식 (2) 의 값이 10 을 초과하면, 강도가 저하되는 경향을 나타내므로 바람직하지 않다. 또한, 상기 식 (3) 의 값이 50 미만이면, 필름의 층간 점착이 약하고, 상기 식 (3) 의 값이 400을 초과하면, 강도가 저하되는 경향을 나타내므로 바람직하지 않다.
본 발명의 제 1 내지 제 4 실시예에 관한 제조 방법에 따라 제조된 규산칼슘 보드는, 적어도 굴곡 강도의 3% 에 해당할 정도의 우수한 층간 박리 강도를 나타낸다. 굴곡 강도는, 3 번 시편을 사용하여 JIS A 5418 에 따라 측정하였으며, 층간 박리 강도 시험은 30 ×30 mm 의 시험편에 대하여 실시하였다.
실시예 1
표 1 에 나타낸 비율로 원료를 배합하고, 이를, 그 배합된 양의 12 배에 해당하는 물과 혼합하여 교반하였다. 10 중량% 의 소석회와 10 중량% 의 규조토 (중량비 1:1) 로부터, 90℃ 에서 2 시간 동안 합성하여 겔을 만들었다. 그렇게 얻어진 혼합물에 물을 더 첨가하여, 3 중량% 의 고형물 성분을 갖는 원료 슬러리로 만들었고, 성형체는 6 mm 의 두께로 초조되었다.
그런 다음, 얻어진 성형체 (그린 보드) 를 표 1 의 조건하의 습한 분위기에서 1차 양생시킨 후, 180℃ 의 용기내에 있는 포화 수증기에서 10 시간 동안 수열 반응 시켰다.
표 1 은, 수열 반응 이후에 있어서, 체적 비중, 굴곡 강도, 및 층간 박리 강도 (이상 절대 건조 상태의 특성임) 를 보여준다.
본 실시예에 있어서, 명반석 #1 의 블레인 비표면적은 10200 cm2/g 이었고, 명반석 #2 의 블레인 비표면적은 3720 cm2/g 이었으며, 명반 #1 의 블레인 비표면적은 4260 cm2/g 이었고, 명반 #2 의 블레인 비표면적은 3150 cm2/g 이었으며, 황산
알루미늄 #1 의 블레인 비표면적은 2630 cm2/g 이었고, 황산 알루미늄 #2 의 블레인 비표면적은 1840 cm2/g 이었다.
실 시 예 비 교 예
1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 7
배합(중량%) 소석회 31 25 27 29 32 20 27 29 31 30 31
규사 30 24 27 28 31 19 27 28 30 29 30
20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20
규회석(Wollastonite) 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
펄프 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
유리 섬유 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
명반석 #1 3 - - 1 1 - - 1 - - -
명반석 #2 - - - - - - - - 3 - -
명반 #1 - 15 - 6 - 25 - 6 - - -
명반 #2 - - - - - - - - - 5 -
황산 알루미늄#1 - - 10 - - - 10 - - - -
황산 알루미늄#2 - - - - - - - - - - 3
1차 양생 온도(℃) 50 30 80 50 50 30 30 50 50 30 80
시간(hrs) 6 8 6 6 6 8 6 3 6 8 6
식 (1)의 값 210 120 390 210 210 120 90 105 210 120 390
체적 비중 0.63 0.62 0.63 0.64 0.62 0.63 0.61 0.61 0.62 0.63 0.63
굴곡 강도(kg/cm2)*1 98 93 94 98 82 71 74 78 73 82 78
층간 박리 강도(kg/cm2)*2 7.1 8.5 9.3 9.1 1.4 8.8 1.1 0.9 1.0 2.2 1.8
*2/*1 ×100 7.2 9.1 9.9 9.3 1.7 12.4 1.5 1.2 1.4 2.7 2.3
수열 반응시박리 발생 유무
실시예 2
표 2 에 나타낸 비율로 원료를 배합하고, 이를, 그 배합된 양의 12 배에 해당하는 물과 혼합하여 교반하였다. 10 중량% 의 소석회와 10 중량% 의 규조토 (중량비 1:1) 로부터, 90℃ 에서 2 시간 동안 합성하여 겔을 만들었다. 그렇게 얻어진 혼합물에 물을 더 첨가하여, 3 중량% 의 고형물 성분을 갖는 원료 슬러리를 만들었다. 또한, 최초 슬러리 탱크 (표 2 에서 "1" 로 표시됨) 및/또는 최종 슬러리 탱크 (표 2 에서 "4" 로 표시됨) 에는, 표 2 에 표시된 바와 같이 10 중량% 의 고형물 성분을 갖는 다른 슬러리를 사용하였고, 성형체는 6 mm 두께로 초조되었다.
그런 다음, 얻어진 성형체 (그린 보드) 를 표 2 의 조건하의 습한 분위기에서 1차 양생시킨 후, 180℃ 의 용기내에 있는 포화 수증기에서 10 시간 동안 수열 반응 시켰다.
표 2 는, 수열 반응 이후에 있어서, 체적 비중, 굴곡 강도, 및 층간 박리 강도 (이상 절대 건조 상태의 특성임) 를 보여준다.
본 실시예에 있어서, 명반석의 블레인 비표면적은 10200 cm2/g 이었고, 명반의 블레인 비표면적은 4260 cm2/g 이었으며, 황산 알루미늄의 블레인 비표면적은 2630 cm2/g 이었다.
실 시 예 비 교 예
1 2 3 4 1 2 3
배합(중량%) 소석회 32 32 32 32 32 32 32
규사 31 31 31 31 31 31 32
20 20 20 20 20 20 20
규회석(Wollastonite) 10 10 10 10 10 10 10
펄프 6 6 6 6 6 6 6
유리 섬유 1 1 1 1 1 1 1
최초 및/또는 최종 슬러리 탱크내의배합(중량%) 슬러리 탱크 번호 1 & 4 1 4 4 1 & 4 1 4
명반석 3 - - 5 1 - -
명반 - 15 - 5 - 25 -
황산 알루미늄 - - 10 - - - 10
소석회 31 27 28.5 28.5 31.5 24 28.5
규사 30 26.5 28 28 30.5 23.5 28
19.5 17 18 18 20 15 18
규회석(Wollastonite) 9.5 8.5 9 9 10 7.5 9
펄프 6 5 5.5 5.5 6 4.5 5.5
유리 섬유 1 1 1 1 1 0.5 1
1차 양생 온도(℃) 50 30 80 30 50 30 30
시간(hrs) 6 8 6 8 6 8 6
식 (1)의 값 210 120 390 120 210 120 90
체적 비중 0.63 0.61 0.61 0.63 0.64 0.61 0.63
굴곡 강도(kg/cm2)*1 102 87 92 96 75 72 81
층간 박리 강도(kg/cm2)*2 7.2 6.9 6.6 7.1 1.2 9.0 11
*2/*1 ×100 7.1 7.9 7.2 7.4 1.6 12.5 1.4
수열 반응시 박리 발생 유무
실시예 3
표 3 에 나타낸 비율로 원료를 배합하고, 이를, 그 배합된 양의 12 배에 해당하는 물과 혼합하여 교반하였다. 10 중량% 의 소석회와 10 중량% 의 규조토 (중량비 1:1) 로부터, 90℃ 에서 2 시간 동안 합성하여 겔을 만들었다. 그렇게 얻어진 혼합물에 물을 더 첨가하여, 3 중량% 의 고형물 성분을 갖는 원료 슬러리를 만들었고, 성형체는 6 mm 의 두께로 초조되었다. 초조하는 동안, 리턴 롤과 메이킹 롤 사이의 초조 필름에, 명반, 명반석, 및/또는 황산 알루미늄을 표 3 에 표시된 양만큼 분말 또는 슬러리 형태로 도포하였다. 사용된 슬러리는 10 중량% 의 고형물 성분을 함유하였다.
그런 다음, 얻어진 성형체 (그린 보드) 를 표 3 의 조건하의 습한 분위기에서 1차 양생시킨 후, 180℃ 의 용기내에 있는 포화 수증기에서 10 시간 동안 수열 반응 시켰다.
표 3 은, 수열 반응 이후에 있어서, 체적 비중, 굴곡 강도, 및 층간 박리 강도 (이상 절대 건조 상태의 특성임) 를 보여준다.
본 실시예에 있어서, 명반석의 블레인 비표면적은 10200 cm2/g 이었고, 명반의 블레인 비표면적은 4260 cm2/g 이었으며, 황산 알루미늄의 블레인 비표면적은 2630 cm2/g 이었다.
실 시 예 비 교 예
1 2 3 4 1 2 3
배합(중량%) 소석회 32 32 32 32 32 32 32
규사 32 32 32 32 32 32 32
20 20 20 20 20 20 20
규회석(Wollastonite) 10 10 10 10 10 10 10
펄프 5 5 5 5 5 5 5
유리 섬유 1 1 1 1 1 1 1
도포 조건 P : 분말, S : 슬러리 P S P P P S P
명반석(g/cm2) 3 - - 10 3 - -
명반(g/cm2) - 10 - 10 - 1 -
황산 알루미늄 - - 40 - - - 60
1차 양생 온도(℃) 50 50 30 50 30 50 30
시간(hrs) 6 6 8 6 6 6 8
식 (1)의 값 210 210 120 210 90 210 120
체적 비중 0.63 0.62 0.64 0.63 0.61 0.62 0.65
굴곡 강도(kg/cm2)*1 97 90 82 86 74 75 70
층간 박리 강도(kg/cm2)*2 6.9 7.8 8.0 7.1 1.1 0.9 4.2
*2/*1 ×100 7.1 8.7 9.8 8.3 1.5 1.2 6.0
수열 반응시 박리 발생 유무
건조시 크랙 발생 유무
실시예 4
표 4 에 나타낸 비율로 원료를 배합하고, 이를, 그 배합된 양의 12 배에 해당하는 물과 혼합하여 교반하였다. 10 중량% 의 소석회와 10 중량% 의 규조토 (중량비 1:1) 로부터, 90℃ 에서 2 시간 동안 합성하여 겔을 만들었다. 그렇게 얻어진 혼합물에 물을 더 첨가하여, 3 중량% 의 고형물 성분을 갖는 원료 슬러리를 만들었다. 또한, 상기와 동일한 방식으로 배합 및 혼합하여, 약 2 중량% 의 고형물 성분을 갖는 원료 슬러리를 만들어, 이를, 최초 슬러리 탱크 또는 최종 슬러리 탱크에 넣었고, 성형체는 6 mm 의 두께로 초조되었다.
그런 다음, 얻어진 성형체 (그린 보드) 를 표 4 의 조건하의 습한 분위기에서 1차 양생시킨 후, 180℃ 의 용기내에 있는 포화 수증기에서 10 시간 동안 수열 반응 시켰다.
표 4 는, 수열 반응 이후에 있어서, 체적 비중, 굴곡 강도, 및 층간 박리 강도 (이상 절대 건조 상태의 특성임) 를 보여준다.
본 실시예에 있어서, 명반석의 블레인 비표면적은 10200 cm2/g 이었고, 명반의 블레인 비표면적은 4260 cm2/g 이었으며, 황산 알루미늄의 블레인 비표면적은 2630 cm2/g 이었다.
실 시 예 비 교 예
1 2 3 4 1 2 3 4
배합(중량%) 소석회 32 32 32 32 32 32 32 32
규사 32 32 32 32 32 32 32 32
20 20 20 20 20 20 20 20
규회석(Wollastonite) 10 10 10 10 10 10 10 10
펄프 5 5 5 5 5 5 5 5
유리 섬유 1 1 1 1 1 1 1 1
제 1 및/또는 제 4 슬러리 탱크내의배합(중량%) 슬러리 탱크 번호 4 4 1 4 4 4 1 4
명반석 - 40 - 35 - 40 - 35
명반 95 - - 35 95 - - 35
황산 알루미늄 - - 22 - - - 22 -
소석회 - 53 25 - - 53 25 -
탄산 칼슘 - - 50 25 - - 50 25
펄프 5 7 3 5 5 7 3 -
식 (2)의 값 3 1.5 8 5 3 0.5 12 6
양생제의 비율(%) 95 40 22 70 95 40 22 70
식 (3)의 값 285 60 176 350 285 20 264 420
1차 양생 온도(℃) 30 50 50 30 30 50 50 30
시간(hrs) 8 6 6 8 6 6 6 8
식 (1)의 값 120 210 120 120 90 210 210 120
체적 비중 0.63 0.63 0.65 0.64 0.62 0.63 0.63 0.64
굴곡 강도(kg/cm2)*1 93 98 87 89 81 72 67 73
층간 박리 강도(kg/cm2)*2 7.8 7.5 6.1 8.0 1.2 1.0 3.0 5.8
*2/*1 ×100 8.4 7.7 7.0 9.0 1.5 1.4 4.5 7.9
수열 반응시 박리 발생 유무
전술한 바로부터 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 규산칼슘 보드의 제조 방법을 이용할 경우, 하첵 박판기법을 통하여 원료 슬러리로부터 성형체가 형성되면, 수열 반응 이전에 그 성형체의 전체 강도와 층간 강도를 향상시킬 수 있으며, 따라서, 수열 반응하는 동안 그 성형체의 박리와 파열이 방지될 수 있고, 그렇게 얻어진 규산칼슘 보드의 층간 박리 강도가 향상될 수 있다.

Claims (5)

  1. 고형물 성분으로서, 17∼50 중량% 의 석회질 원료, 15∼45 중량% 의 규산질 원료, 2∼8 중량% 의 섬유질 원료, 및 5∼40 중량% 의 무기질 충진재를 함유하는 원료 슬러리를 하첵 박판기법을 이용하여 적층함으로써 얻어진 성형체를, 압력 용기내에서 수열 반응시키는 것으로 이루어지는 경량 규산칼슘 보드의 제조 방법으로서,
    상기 원료 슬러리가, 4000 cm2/g 이상의 블레인 비표면적을 갖는 명반석 및 명반 또는 2000 cm2/g 이상의 블레인 비표면적을 갖는 황산 알루미늄으로부터 선택된 1 종 이상을 2∼20 중량% 함유하고,
    상기 하첵 박판기법으로 얻어진 성형체가,
    (양생 온도 - 15℃) ×양생 시간 ≥120℃·hr ------------ (1)
    의 조건하에서 1차 양생된 다음, 수열 반응되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 고형물 성분으로서, 17∼50 중량% 의 석회질 원료, 15∼45 중량% 의 규산질 원료, 2∼8 중량% 의 섬유질 원료, 및 5∼40 중량% 의 무기질 충진재를 함유하는 원료 슬러리를 하첵 박판기법을 이용하여 적층함으로써 얻어진 성형체를, 압력 용기내에서 수열 반응시키는 것으로 이루어지는 경량 규산칼슘 보드의 제조 방법으로서,
    상기 실린더 메쉬형 하첵 박판기의 최초 및 최종 슬러리 탱크에 있는 슬러리중의 적어도 하나가, 4000 cm2/g 이상의 블레인 비표면적을 갖는 명반석 및 명반 또는 2000 cm2/g 이상의 블레인 비표면적을 갖는 황산 알루미늄으로부터 선택된 1 종 이상을 2∼20 중량% 함유하는 상기의 원료 슬러리이고,
    상기 하첵 박판기법으로 얻어진 성형체가,
    (양생 온도 - 15℃) ×양생 시간 ≥120℃·hr ------------ (1)
    의 조건하에서 1차 양생된 다음, 수열 반응되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 고형물 성분으로서, 17∼50 중량% 의 석회질 원료, 15∼45 중량% 의 규산질 원료, 2∼8 중량% 의 섬유질 원료, 및 5∼40 중량% 의 무기질 충진재를 함유하는 원료 슬러리를 하첵 박판기법을 이용하여 적층함으로써 얻어진 성형체를, 압력 용기내에서 수열 반응시키는 것으로 이루어지는 경량 규산칼슘 보드의 제조 방법으로서,
    적층 두께가 소정의 두께에 도달할 때까지, 하첵 박판기의 메이킹 롤과 리턴 롤 사이의 초조 필름상에, 4000 cm2/g 이상의 블레인 비표면적을 갖는 명반석 및 명반 또는 2000 cm2/g 이상의 블레인 비표면적을 갖는 황산 알루미늄으로부터 선택된 1 종 이상을, 분말 또는 슬러리 형태로, 건조한 고형물 성분으로 3∼50 g/m2의 속도로 도포한 다음,
    상기 하첵 박판기법으로 얻어진 성형체를,
    (양생 온도 - 15℃) ×양생 시간 ≥120℃·hr ------------ (1)
    의 조건하에서 1차 양생시킨 다음, 수열 반응시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 고형물 성분으로서, 17∼50 중량% 의 석회질 원료, 15∼45 중량% 의 규산질 원료, 2∼8 중량% 의 섬유질 원료, 및 5∼40 중량% 의 무기질 충진재를 함유하는 원료 슬러리를 하첵 박판기법을 이용하여 적층함으로써 얻어진 성형체를, 압력 용기내에서 수열 반응시키는 것으로 이루어지는 경량 규산칼슘 보드의 제조 방법으로서,
    상기 실린더 메쉬형 하첵 박판기의 최초 또는 최종 슬러리 탱크에 있는 슬러리가,
    4000 cm2/g 이상의 블레인 비표면적을 갖는 명반석 및 명반 또는 2000 cm2/g 이상의 블레인 비표면적을 갖는 황산 알루미늄으로부터 선택된 1 종 이상을, 20 중량% 를 초과하여 98 중량% 미만으로 함유하고, 섬유질 원료를 2∼8 중량% 로 함유하며, 석회질 원료 및 무기질 충진재로 이루어진 군 (群) 으로부터 선택된 1종 이상을 78 중량% 미만으로 함유하고, 또한,
    상기 슬러리의 초조 두께를 (a), 상기 실린더 메쉬형 하첵 박판기의 펠트의 1 회전에 의해 초조되는 총 초조 두께를 (b), 상기 슬러리내의 명반석, 명반, 및 황산 알루미늄의 중량% 의 비를 (c) 라 할 때,
    (a)/(b) ×100 = 1 내지 10 --------------- (2)
    (a)/(b) ×100 ×(c) = 50 내지 400 -------- (3)
    의 조건이 충족되는 범위내에서 초조되며,
    상기 하첵 박판기법으로 얻어진 성형체가,
    (양생 온도 - 15℃) ×양생 시간 ≥120℃·hr ------------ (1)
    의 조건하에서 1차 양생된 다음, 수열 반응되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항의 방법에 따라 제조되며, 층간 박리 강도가 굴곡 강도의 3% 이상인 것을 특징으로 하는 경량 규산칼슘 보드.
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