KR100544851B1 - 고강도 규산칼슘 경화체 - Google Patents

Abstract

주로 토버모라이트를 포함하고, 토버모라이트의 (220) 면에 기인한 회절 피크 강도 Ib 및 토버모라이트의 (220) 면 및 (222) 면에 각각 기인한 2 개의 회절 피크 간의 회절각 범위에서 관찰되는 최소 회절 강도 Ia 가 Ib/Ia ≥3.0 의 상관관계를 만족시키는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내며; 미분 세공 분포 곡선의 최대 피크 높이의 1/4 높이에서 측정되는 세공 직경 분포의 대수 폭이 0.40 내지 1.20 인, 수은주입법에 의해 수득되는 미분 세공 분포 곡선을 갖는 규산칼슘 경화체가 개시되며, 또한 강화 규산칼슘 복합체 및 이의 제조 방법이 개시된다. 0.14 내지 1.0 의 겉보기 비중을 나타내는 (따라서 경량인) 본 발명의 규산칼슘 경화체 및 강화 규산칼슘 복합체는 건축 재료로서 뛰어난 성질, 예컨대 고강도, 고탄성율, 중화 반응에 대한 높은 내성, 높은 치수 안정성 및 칩핑에 대한 높은 내성을 나타낸다.

토버모라이트

Description

고강도 규산칼슘 경화체 {HARDENED CALCIUM SILICATE HAVING HIGH STRENGTH}

본 발명은 규산칼슘 경화체 및 강화 규산칼슘 복합체에 관한 것이며, 또한 이의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 주로 토버모라이트 (tobermorite) 를 포함하고, 토버모라이트의 (220) 면에 기인한 회절 피크 강도 Ib 및 토버모라이트의 (220) 면 및 (222) 면에 각각 기인한 2 개의 회절 피크 간의 회절각 범위에서 관찰되는 최소 회절 강도 Ia 가 Ib/Ia ≥3.0 의 상관관계를 만족시키는 분말 X-선 회절 패턴; 0.14 내지 1.0 의 겉보기 비중; 및 미분 세공 분포 곡선의 최대 피크 높이의 1/4 높이에서 측정되는 세공 직경 분포의 대수 (logarithmic) 폭이 0.40 내지 1.20 인, 수은주입법 (mercury porosimetry) 에 의해 수득되는 미분 세공 분포 곡선을 나타내는 규산칼슘 경화체에 관한 것이다. 본 발명은 또한 규산칼슘 경화체 및 강화 철봉 또는 강화 철망을 포함하는 강화 규산칼슘 복합체에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 규산칼슘 경화체 및 강화 규산칼슘 복합체의 제조 방법에 관한 것이다.

최근 건축물의 경량화 관점에서, 불연성이고 경량인 건축 재료에 대한 요구가 존재해 왔다.

상기 목적에 부합하는 건축 재료로서, 오토클레이브된 경량 콘크리트 (이후, 종종 간단히 "ALC" 로 부른다) 및 섬유 강화 규산칼슘 보드 (이후, 종종 간단히 "규산칼슘 보드" 로 부른다) 가 현재까지 사용되어 왔다. ALC 는 하기를 포함하는 방법에 의해 제조된다: 주요 원료로서 시멘트 재료 및 실리카 분말, 그리고 임의로 생석회 분말, 석고 등으로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 재료를 제공; 이들 재료를 함께 혼합하여 혼합물을 수득; 혼합물에 물을 첨가하여 슬러리를 수득; 슬러리와 발포제를 혼합하여 발포성 슬러리를 수득; 및 발포성 슬러리를 주형 내로 부은 뒤 오토클레이브. ALC 는 대략 0.5 내지 0.6 의 겉보기 비중을 나타내므로, 경량이다. 또한, ALC 는 다량의 고결정성 토버모라이트 (5CaOㆍ6SiO₂ㆍ5H₂O) 를 포함하므로, 뛰어난 장기 내후성, 뛰어난 내화성 및 뛰어난 내구성을 나타낸다. 따라서, ALC 는 건축물의 외벽, 바닥 재료 및 내벽용 재료로서 널리 사용되어 왔다.

ALC 의 탄성율은 1,700 내지 2,500 N/mm² 범위이다. 또한, ALC 의 압축 강도는 4 내지 5 N/mm² 범위이다. 한편, 굴곡 강도 (판 형성 재료로서 사용되는 물질의 중요한 성질임) 에 있어서, ALC 자체는 약 1 N/mm² 만큼 낮은 굴곡 강도를 갖는다. 따라서, ALC 는 내부에 배열된 강화 철봉을 갖는 복합체의 형태로, 건축물 일부, 예컨대 벽, 바닥 및 천장 베드를 위한 재료로서 사용되어 왔다. 그러나, ALC 에서 탄성율 대 비중의 비 (이후, 상기 비를 종종 간단히 "비탄성율" 로 부른다) 는 만족스럽게 높지 않고, 따라서 ALC 가 패널로서 상기 언급된 복합체 형 태로 사용되는 경우에도, ALC 는 큰 굴곡을 나타낼 수 있다. 따라서, ALC 는, 긴 간격으로 배열된 지지원에 의해 수반되는 건축물의 일부에 ALC 를 사용할 수 없다는 문제점을 갖는다. 또한, ALC 는, 주택을 위한 바닥 패널로서 사용되는 경우, ALC 의 비탄성율이 만족스럽지 못하므로 중량 충격으로 인해 발생하는 소음에 대해 ALC 가 열등한 절연을 나타낸다는 점에서 열등하다. 따라서, 이런 경우, ALC 의 결함을 완화시키기 위해 ALC 패널 상으로의 모르타르 적용과 같은 복잡한 공정을 수행해야 한다.

한편, 콘크리트 재료가 내부에 배열된 강화 철봉을 갖는 강화체 형태로 사용되는 경우, 강화체의 고안 강도는 콘크리트 재료의 압축 강도를 고려하여 결정된다. ALC 는 낮은 압축 강도를 가져서, ALC 의 사용이 필연적으로 제한된다는 문제점을 갖는다. 특히, ALC 는 고층 건축물에 사용될 수 없다. 또한, 종래 ALC 는 목재 등의 보정력 (保釘力) 과 비교하여 보정력이 매우 낮아서, 건축물, 특히 건축물의 천장 또는 천장 보드용 기재의 못 수용 부위와 같은 부위에서의 사용이 제한된다. 보정력은 탄성율 및 압축 강도 간의 상관관계, 예컨대 압축 강도 대 탄성율의 비에 따라 달라진다. ALC 의 경우, 상기 비가 낮아서, 못을 ALC 내로 박는 경우, ALC 는 못 박음으로 인해 생기는 국소적 변형을 견딜 수 없어서 ALC 내로 박힌 못 주위로 미세한 파손을 일으킨다. 따라서, ALC 는 만족스러운 보정력을 나타내지 않는다.

ALC 의 성질을 개선시키기 위해, 다양한 방법이 시도되어 왔다. 상기 방법의 예에는 ALC 의 셀 크기 분포가 조절되는 방법, ALC 중 폐쇄 셀의 비가 증가되 는 방법, 및 ALC 에 포함되는 토버모라이트의 결정성이 증강되는 방법이 포함된다.

ALC 의 표면 및 내부에 존재하는 셀이 균열로서 작용하여 ALC 의 강도가 현저히 저하된다고 추정되어 왔다. 상기 추정에 근거하여, 연구가 수행되어 왔다. 예를 들어, 일본 공개 공보 제 평8-67577 호에는 ALC 중 셀의 수를 감소시켜 고비중의 ALC 를 수득하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 상기 방법은, 이 방법에서 ALC 의 높은 압축 강도를 유지하고자 하는 경우, ALC 의 겉보기 비중이 약 1.1 이상이어야 한다는 문제점을 갖는다. 즉, ALC 의 겉보기 비중이 1.0 이하인 경우, ALC 의 압축 강도가 현저히 저하된다. 또한, 상기 언급된 특허 문헌의 방법에 의해 제조되는 상기 언급된 ALC 는 토버모라이트의 (220) 면에 기인한 회절 피크 강도 Ib 및 토버모라이트의 (220) 면 및 (222) 면에 각각 기인한 2 개의 회절 피크 간의 회절각 범위에서 관찰되는 최소 회절 강도 Ia 에 있어서, Ib/Ia 의 값이 3.0 미만인 분말 X-선 회절 패턴을 나타낸다. 이는, 상기 언급된 ALC 에 포함되는 토버모라이트가 종래 ALC 에 일반적으로 포함되는 토버모라이트에 비해 낮은 결정성을 가져서, 상기 언급된 특허 문헌의 방법에 의해 제조된 ALC 가 만족스럽지 못한 내후성을 갖는다는 것을 의미한다. 특히, 상기 유형의 ALC 는 탄화 반응 (즉, 중화 반응) 을 거치기 쉬우며, 여기서 ALC 는 공기 중의 이산화탄소와 반응하여 탄산칼슘 및 비결정성 실리케이트로 분해된다. 즉, 상기 유형의 ALC 는 중화 반응에 대해 만족스럽지 못한 내성을 갖는다. 따라서, 상기 언급된 ALC 는, 외부 건축 재료로서의 ALC 의 사용이 필수적으로 제한된다는 문제점을 지닌다.

또한, 일본 공개 공보 제 평7-101787 호에는 발포제를 사용하지 않는 경화된 경량 콘크리트 재료의 제조 방법이 개시되어 있으며, 여기서 경화 재료의 겉보기 비중은 0.7 이상이고 압축 강도는 20 N/mm² 초과이다. 그러나, 상기 특허 문헌에서 경화 재료의 겉보기 비중이 1.0 이하인 경우, 경화 재료는 매우 낮은 결정성을 갖는 규산칼슘의 수화물로 주로 구성되어, 만족스럽지 못한 내후성, 특히 공기 중 이산화탄소와의 상기 언급된 중화 반응에 대한 매우 열등한 내성을 갖는다. 따라서, 경화 재료는 외부 건축 재료로서의 경화 재료의 사용이 필수적으로 제한된다는 문제점을 갖는다.

최근에, 강화 철봉이 배열된 구조적 재료 (예컨대 외부 건축 재료 바닥 재료) 에 있어서, 구조적 재료의 길이 연장 및 구조적 재료가 지지원에 의해 수반되는 간격의 연장에 대한 요구가 있어왔다. 상기 관점에서, 종래 ALC 강도의 3 배를 갖는 구조적 재료가 요구된다. 예를 들어, WO99-42418 에는 발포제를 사용하지 않는 경량 콘크리트 재료의 제조 방법이 개시되어 있다. 상기 경량 콘크리트 재료의 예에는 겉보기 비중 0.52 및 압축 강도 10 N/mm² 를 나타내는 재료, 및 겉보기 비중 0.69 및 압축 강도 19 N/mm² 초과를 나타내는 재료가 포함된다. 그러나, 상기 특허 문헌에 개시된 경량 콘크리트 재료는 미분 세공 분포 곡선의 최대 피크 높이의 1/4 높이에서 측정되는 세공 직경 분포의 대수 폭 (이후, 상기 대수 폭을 종종 간단히 "1/4 높이에서의 대수 폭" 으로 부른다) 이 1.20 초과인, 수은주입법에 의해 수득되는 미분 세공 분포 곡선을 나타낸다. 상기 유형의 경량 콘크리트 재료를 경량 콘크리트 재료와 동일한 겉보기 비중을 갖는 종래 ALC 와 비교할 경우, 상기 유형의 경량 콘크리트 재료의 압축 강도는 종래 ALC 에서의 압축 강도의 최대 2 배이다. 또한, 상기 유형의 경량 콘크리트 재료에 있어서, 압축 강도 대 탄성율의 비가 만족스럽지 못하다는 문제점이 존재한다. 또한, 상기 유형의 경량 콘크리트 재료를 생성하기 위해 상기 유형의 경량 콘크리트 재료가 발포제를 이용하지 않고 제조되는 경우, 종래 ALC 의 제조에 사용되는 종래 장치를 사용할 수 없어서 경량 콘크리트 재료의 생산성이 필수적으로 저하된다는 또다른 문제점이 여전히 존재한다. 또한, 생산성의 저하를 보상할만큼 충분히 개선된 성질을 갖는 경량 콘크리트 재료를 수득할 수 없다.

한편, 섬유 강화 규산칼슘 보드 (규산칼슘 보드) 는 결정성 규토질 재료 및/또는 비결정성 규토질 재료와 석회질 재료를 반응시키고, 생성 반응 혼합물을 강화 섬유와 함께 오토클레이브에 의해 경화시키는 것을 포함하는 방법에 의해 제조된다. 규산칼슘 보드는 주로 섬유, 토버모라이트, 조노틀라이트 (xonotlite), 및 매우 낮은 결정성을 갖는 규산칼슘 수화물 (이후, 규산칼슘 수화물을 종종 간단히 "CSH" 로 부른다) 로 구성된다. 규산칼슘 보드의 용도는 크게 겉보기 비중 0.3 이하의 열 절연 재료, 겉보기 비중 0.3 내지 0.4 의 내화 코팅 재료, 및 겉보기 비중 0.6 내지 1.2 의 내화 건축 재료로 구분된다. 겉보기 비중 0.4 이하의 규산칼슘 보드는 필터 프레스법에 의해 제조된다. 한편, 겉보기 비중 0.6 이상의 규산칼슘 보드는 종이 시이트 제조법에 의해 제조된다.

규산칼슘 보드는 규산칼슘 보드의 중량을 기준으로 5 내지 20 중량% 만큼 많 은 양의 섬유를 포함하므로, 규산칼슘 보드는 뛰어난 굴곡 강도, 뛰어난 인성 및 높은 가공성을 갖는다. 그러나 한편으로, 규산칼슘 보드는 높은 물 흡수 및 건조 시 높은 수축을 나타내므로, 규산칼슘 보드는 열등한 치수 정확도를 나타낸다. 또한, 규산칼슘 보드는 규산칼슘 보드로부터 다량의 먼지가 생성되는 것 이외에도, 규산칼슘 보드가 낮은 표면 경도를 가져서 갈라지기 쉽다는 단점이 있다. 또한, 주로 CSH 를 포함하는 규산칼슘 보드는 열등한 내후성 및 내구성을 갖는다. 따라서, 외부 건축 재료로서의 상기 유형의 규산칼슘 보드의 사용은 필수적으로 제한되며, 상기 유형의 규산칼슘 보드는 주로 내부 건축 재료로서 사용된다. 또한, 상기 유형의 규산칼슘 보드는 규산칼슘 보드가 이의 굴곡 강도에 비해 낮은 압축 강도를 가지며 매우 낮은 탄성율을 가져서, 구조적 재료로서 내부에 배열된 강화 철봉을 갖는 구조물의 형태인 상기 유형의 규산칼슘 보드를 사용할 수 없다는 단점을 갖는다.

예를 들어, 일본 공개 공보 제 평3-237051 호 (US 특허 제 5,330,573 호에 대응) 에는 규산칼슘의 성형체 및 이의 제조 방법이 개시되어 있고, 여기서 규산칼슘의 성형체에는 토버모라이트, CSH, 석영 및 강화 섬유가 포함되며, 겉보기 비중 0.55 및 굴곡 강도 10 N/mm² 이상을 나타낸다. 상기 특허 문헌의 방법에서, 규산칼슘의 성형체 중 토버모라이트의 함량을 증가시키기 위해 규토질 재료 및 석회질 재료를 물과 함께 50℃ 이하의 온도에서 혼합한다. 그러나, 규산칼슘의 성형체는 토버모라이트의 (220) 면에 기인한 회절 피크 강도 Ib 및 토버모라이트의 (220) 면 및 (222) 면에 각각 기인한 2 개의 회절 피크 간의 회절각 범위에서 관찰되는 최소 회절 강도 Ia 에 있어서, Ib/Ia 값이 3.0 미만인 분말 X-선 회절 패턴을 나타낸다. 즉, 규산칼슘의 성형체에 포함되는 토버모라이트의 결정성은 종래 ALC 에 일반적으로 포함되는 토버모라이트의 결정성에 비해 매우 낮아서, 규산칼슘의 성형체는 만족스럽지 못한 내후성, 특히 공기 중 이산화탄소와의 상기 언급된 중화 반응에 대한 만족스럽지 못한 내성을 나타낸다. 따라서, 상기 특허 문헌의 규산칼슘의 성형체는 외부 건축 재료로서 사용될 수 없다. 또한, 규산칼슘의 성형체에 포함되는 토버모라이트의 낮은 결정성으로 인해, 규산칼슘의 성형체의 탄성율이 매우 낮아서, 구조적 재료로서 상기 특허 문헌의 규산칼슘의 성형체를 또한 사용할 수 없다.

발명의 개요

이러한 상황 하에, 본 발명자들은 고강도 규산칼슘 경화체 및 고강도 강화 규산칼슘 복합체 뿐만 아니라 규산칼슘 경화체 및 강화 규산칼슘 복합체의 제조 방법을 개발하기 위해 광범위하고 집중적인 연구를 수행하였다. 이들의 연구에서, 본 발명자들은 규산칼슘 경화체를 형성하기 위해 사용되는 물질의 결정성 및 규산칼슘 경화체의 마이크로구조에 주의를 기울였다.

그 결과, 다량의 고결정성 토버모라이트를 포함하고, 신규한 마이크로구조를 갖는 (여기서, 마이크로셀은 균일하게 분포된다) 규산칼슘 경화체를 하기를 포함하는 방법에 의해 제조할 수 있음을 예상치 못하게 발현하였다:

규토질 재료, 시멘트성 재료, 석회질 재료, 황산알루미늄 및 이의 수화물로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질 및 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물을 포함하는 고체물질질 및 물을 포함하는 수성 슬러리를 제공 (여기서, 규토질 재료의 50 중량% 이상은 결정성 규토질 재료이다);

상기 수성 슬러리를 주형 내로 부음; 및

상기 슬러리를 예비경화 후 오토클레이브. 본 발명자들은 또한 황산알루미늄 및/또는 이의 수화물을 사용하여, 물의 중량 대 고체물질질의 총 중량의 비가 높은 경우에도 고체-액체 분리를 일으키지 않고 규산칼슘 경화체를 제조할 수 있어서, 낮은 겉보기 비중을 갖는 규산칼슘 경화체를 제조할 수 있음을 발견하였다 (여기서 경화체 중 조악한 셀의 양은 바람직하고 적절한 수준으로 조절된다). 또한, 낮은 겉보기 비중을 갖는 상기 규산칼슘 경화체를 발포제를 이용하여 경화체 중 조악한 셀을 도입하지 않고 제조할 수 있음을 발견하였다.

또한, 상기 언급된 신규 마이크로구조에 의해, 규산칼슘 경화체가 발포제의 사용에 의해 형성되는 조악한 셀을 포함하는 경우에도, 규산칼슘 경화체의 강도, 탄성율, 및 비 (압축 강도 대 탄성율의 비) 는 각각 종래의 오토클레이브된 경량 콘크리트에서보다 여러 배 높음을 발견하였다. 또한, 규산칼슘 경화체가 발포제를 사용하지 않고 제조되어 제조된 규산칼슘 경화체가 조악한 셀을 포함하지 않는 경우, 규산칼슘 경화체의 상기 언급된 성질은 각각 조악한 셀을 포함하는 경화체에서보다 1.5 내지 2 배가 됨을 또한 발견하였다. 또한, 규산칼슘 경화체가 칩핑에 대한 매우 개선된 내성 (종래 ALC 가 칩핑을 겪기 쉬운 단점이 있음을 주지 해야 한다) 및 뛰어난 못박음 성질 (예컨대 높은 보정력) 뿐만 아니라, 높은 가공성을 나타냄을 발견하였다. 또한, 규산칼슘 경화체가 종래 섬유 강화 규산칼슘 보드에서보다 높은 탄성율, 높은 압축 강도, 및 높은 내구성을 나타냄도 발견하였다. 상기 발견에 근거하여, 본 발명이 완성되었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 0.14 내지 1.0 의 겉보기 비중을 나타내며 (따라서 경량임), 건축 재료로서 뛰어난 성질, 예컨대 높은 압축 강도, 높은 탄성율, 높은 압축 강도 대 탄성율의 비, 및 상기 언급된 중화 반응에 대한 높은 내성을 나타내는 규산칼슘 경화체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 상기 언급된 뛰어난 성질 뿐만 아니라, 뛰어난 치수 안정성, 칩핑에 대한 뛰어난 내성, 및 못박음 성질을 나타내는 규산칼슘 경화체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 상기 언급된 뛰어난 성질에 부가하여, 구조적 재료로서 사용하기 위해 고안된 뛰어난 강도를 나타내는 강화 규산칼슘 복합체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 상기 언급된 규산칼슘 경화체 및 강화 규산칼슘 복합체의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 및 기타 목적, 특징 및 이점은 첨부되는 도면과 함께 고려되는 하기의 상세한 설명 및 첨부 청구범위로부터 자명할 것이다.

도면의 간단한 설명

도면에서:

도 1(A) 및 1(B) 는 각각 규산칼슘 경화체에 대해 수득되는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 도식이며, 여기서 Ia 및 Ib 값의 수득 방법이 또한 나타나있고, 여기서 "CPS" 는 "초 당 카운트" 의 약어이다;

도 1(A) 는 실시예 1 에서 제조된 규산칼슘 경화체에 대해 수득되는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 도식이며, 여기서 Ia 및 Ib 값이 또한 나타나있다;

도 1(B) 는 비교예 32 에서 제조된 규산칼슘 경화체에 대해 수득되는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 도식이며, 여기서 Ia 및 Ib 값이 또한 나타나있다;

도 2(A) 내지 2(C) 는 각각 수은주입법에 의한 규산칼슘 경화체에 대해 수득되는 미분 세공 분포 곡선을 나타내는 도식이며, 여기서 1/4 높이에서의 대수 폭의 결정 방법이 또한 나타나있다;

도 2(A) 는 실시예 1 에서 제조된 규산칼슘 경화체에 대해 수득되는 미분 세공 분포 곡선의 한 형태를 나타내는 도식이며, 여기서 1/4 높이에서의 대수 폭의 결정 방법이 나타나있다;

도 2(B) 는 비교예 21 에서 제조된 규산칼슘 경화체에 대해 수득되는 미분 세공 분포 곡선의 또다른 형태를 나타내는 도식이며, 여기서 1/4 높이에서의 대수 폭의 결정 방법이 나타나있다;

도 2(C) 는 미분 세공 분포 곡선의 또다른 형태를 나타내는 도식이며, 여기서 1/4 높이에서의 대수 폭의 결정 방법이 나타나있다;

도 3 은 실시예 1 에서 제조된 규산칼슘 경화체에 대해 수득되는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 도식이며, 여기서 I(002) 및 I(220) 값의 결정 방법이 나타 나있고, 여기서 "CPS" 는 "초 당 카운트" 의 약어이다;

도 4 는 수은주입법에 의한 규산칼슘 경화체에 대해 수득한 미분 세공 분포 곡선을 나타내는 도식이며, 여기서 실선 (A) 는 실시예 2 에서 제조된 규산칼슘 경화체에 대해 수득한 미분 세공 분포 곡선을 나타내고, 점선 (B) 는 비교예 2 에서 제조된 규산칼슘 경화체에 대해 수득한 미분 세공 분포 곡선을 나타낸다;

도 5(A) 내지 5(D) 는 각각 규산칼슘 경화체의 주사 전자 현미경사진이다;

도 5(A) 는 실시예 1 에서 제조된 규산칼슘 경화체의 주사 전자 현미경사진 (×2,500 확대) 의 대표예이며, 여기서 경화체는 토버모라이트가 관찰되는 횡단면에서 토버모라이트가 차지하는 면적비를 평가하기 위해 사용된다;

도 5(B) 는 실시예 1 에서 제조된 규산칼슘 경화체의 주사 전자 현미경사진 (×5,000 확대) 이다;

도 5(C) 는 비교예 27 에서 제조된 규산칼슘 경화체의 주사 전자 현미경사진 (×5,000 확대) 이다;

도 5(D) 는 비교예 32 에서 제조된 규산칼슘 경화체의 주사 전자 현미경사진 (×5,000 확대) 이다;

도 6 은 수은주입법에 의한 규산칼슘 경화체에 대해 수득한 미분 세공 분포 곡선을 나타내는 도식이며, 여기서 실선 (A) 는 실시예 20 에서 제조된 규산칼슘 경화체에 대해 수득한 미분 세공 분포 곡선을 나타내고, 점선 (B) 는 비교예 15 에서 제조된 규산칼슘 경화체에 대해 수득한 미분 세공 분포 곡선을 나타낸다;

도 7 은 수은주입법에 의한 규산칼슘 경화체에 대해 수득한 미분 세공 분포 곡선을 나타내는 도식이며, 여기서 실선 (A) 는 실시예 18 에서 제조된 규산칼슘 경화체에 대해 수득한 미분 세공 분포 곡선을 나타내고, 점선 (B) 는 비교예 27 에서 제조된 규산칼슘 경화체에 대해 수득한 미분 세공 분포 곡선을 나타낸다;

도 8(A) 내지 8(C) 는 각각 규산칼슘 경화체에 대해 수득되는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 도식이며, 여기서 "CPS" 는 "초 당 카운트" 의 약어이다;

도 8(A) 는 실시예 1 에서 제조된 규산칼슘 경화체에 대해 수득되는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 도식이다;

도 8(B) 는 비교예 15 에서 제조된 규산칼슘 경화체에 대해 수득되는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 도식이다;

도 8(C) 는 비교예 27 에서 제조된 규산칼슘 경화체에 대해 수득되는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 도식이다; 및

도 9 는 실시예 39 및 비교예 42 에서 제조된 각각의 강화 규산칼슘 복합체 중 강화 철봉의 배열을 나타내는 예시적 개략도를 나타낸다.

본 발명의 상세한 설명

본 발명에 따라, 주로 토버모라이트 (토버모라이트) 를 포함하고, 토버모라이트의 (220) 면에 기인한 회절 피크 강도 Ib 및 토버모라이트의 (220) 면 및 (222) 면에 각각 기인한 2 개의 회절 피크 간의 회절각 범위에서 관찰되는 최소 회절 강도 Ia 가 Ib/Ia ≥3.0 의 상관관계를 만족시키는 분말 X-선 회절 패턴; 0.14 내지 1.0 의 겉보기 비중; 및 미분 세공 분포 곡선의 최대 피크 높이의 1/4 높이에서 측정되는 세공 직경 분포의 대수 폭이 0.40 내지 1.20 인, 수은주입법에 의해 수득되는 미분 세공 분포 곡선을 나타내는 규산칼슘 경화체가 제공된다.

본 발명의 이해를 쉽게 하기 위해, 본 발명의 본질적 특징 및 다양한 바람직한 구현예를 하기에 나타낸다.

1. 주로 토버모라이트를 포함하고 하기를 나타내는 규산칼슘 경화체: 토버모라이트의 (220) 면에 기인한 회절 피크 강도 Ib 및 토버모라이트의 (220) 면 및 (222) 면에 각각 기인한 2 개의 회절 피크 간의 회절각 범위에서 관찰되는 최소 회절 강도 Ia 가 Ib/Ia ≥3.0 의 상관관계를 만족시키는 분말 X-선 회절 패턴; 0.14 내지 1.0 의 겉보기 비중; 및 미분 세공 분포 곡선의 최대 피크 높이의 1/4 높이에서 측정되는 세공 직경 분포의 대수 폭이 0.40 내지 1.20 인, 수은주입법에 의해 수득되는 미분 세공 분포 곡선.

2. 상기 1 에 있어서, 0.14 내지 0.9 의 겉보기 비중을 나타내는 규산칼슘 경화체.

3. 상기 1 있어서, 0.2 내지 0.7 미만의 겉보기 비중을 나타내는 규산칼슘 경화체.

4. 상기 1 내지 3 중 어느 하나에 있어서, Ib/Ia ≥4.0 의 상관관계를 상기 분말 X-선 회절 패턴에서 만족시키는 규산칼슘 경화체.

5. 상기 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 하기 수학식 1 로 정의되는 파라미터 a 의 값이 7 이상이고, 하기 수학식 2 로 정의되는 파라미터 b 의 값이 1.20 이상인 규산칼슘 경화체:

[수학식 1]

a = (Y ×10^-3)/(D^1.5)

(식 중, Y 및 D 는 각각 규산칼슘 경화체의 탄성율 (N/㎟) 및 겉보기 비중을 나타낸다),

[수학식 2]

b = S/(Y ×10^-3)^1.5

(식 중, S 는 규산칼슘 경화체의 압축 강도 (N/㎟) 를 나타내며, Y 는 상기에 정의된 바와 같다).

6. 상기 5 에 있어서, 수학식 2 로 정의되는 파라미터 b 의 값이 1.30 이상인 규산칼슘 경화체.

7. 상기 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 규산칼슘 경화체의 횡단면 상의 10 mm 평방 내에서, 각 셀의 횡단면의 장축 길이를 기준으로 200 ㎛ 초과의 셀 크기를 갖는 셀의 수가 20 초과이고, 수은주입법에 의해 결정되는 0.1 ㎛ 이하의 세공 크기를 갖는 세공의 세공 부피량이 하기와 같은 규산칼슘 경화체:

규산칼슘 경화체의 겉보기 비중 D 가 0.5 내지 1.0 인 경우 V₁ (D) 내지 98 부피% 이거나,

규산칼슘 경화체의 겉보기 비중 D 가 0.3 내지 0.5 미만인 경우 V₂ (D) 내지 95 부피% 이거나,

규산칼슘 경화체의 겉보기 비중 D 가 0.14 내지 0.3 미만인 경우 V₃ (D) 내 지 90 부피% 이다,

(여기서, 각각의 부피% 는 규산칼슘 경화체의 총 세공 부피를 기준으로 하며, V₁ (D), V₂ (D) 및 V₃ (D) 는 각각 하기 수학식 3, 4 및 5 로 계산된다:

[수학식 3]

V₁ (D) = 50 ×D + 40,

[수학식 4]

V₂ (D) = 100 ×D + 15,

[수학식 5]

V₃ (D) = 200 ×D - 15).

8. 상기 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 규산칼슘 경화체의 횡단면 상의 10 mm 평방 내에서, 각 셀의 횡단면의 장축 길이를 기준으로 200 ㎛ 초과의 셀 크기를 갖는 셀의 수가 20 이하이고, 수은주입법에 의해 결정되는 0.1 ㎛ 이하의 세공 크기를 갖는 세공의 세공 부피량이 하기와 같은 규산칼슘 경화체:

규산칼슘 경화체의 겉보기 비중 D 가 0.8 내지 1.0 인 경우 90 내지 98 부피% 이거나,

규산칼슘 경화체의 겉보기 비중 D 가 0.5 내지 0.8 미만인 경우 V₄ (D) 내지 97 부피% 이거나,

규산칼슘 경화체의 겉보기 비중 D 가 0.14 내지 0.5 미만인 경우 V₅ (D) 내 지 92 부피% 이다,

(여기서, 각각의 부피% 는 규산칼슘 경화체의 총 세공 부피를 기준으로 하며, V₄ (D) 및 V₅ (D) 는 각각 하기 수학식 6 및 7 로 계산된다:

[수학식 6]

V₄ (D) = 100 ×D + 10,

[수학식 7]

V₅ (D) = 150 ×D - 15).

9. 상기 1 내지 8 중 어느 하나에 있어서, 공존하는 고결정성 물질을 추가로 포함하고, 토버모라이트의 (220) 면에 기인하는 회절 피크 강도 Ib 및 공존하는 고결정성 물질에 기인하는 최대 회절 강도 Ic 가 Ic/Ib ≤3.0 의 상관관계를 만족시키는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 규산칼슘 경화체.

10. 상기 1 내지 9 중 어느 하나의 규산칼슘 경화체 및 강화 철봉 또는 강화 철망을 포함하는 규산칼슘 복합체.

11. 하기를 포함하는, 토버모라이트를 주로 포함하는 규산칼슘 경화체의 제조 방법:

규토질 재료, 시멘트성 재료, 석회질 재료, 황산알루미늄 및 이의 수화물로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질 및 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물을 포함하는 고체물질질 및 물을 포함하는 수성 슬러리를 제공,

상기 수성 슬러리를 주형 내로 부음, 및

상기 수성 슬러리를 예비경화 후 오토클레이브,

(여기서, 상기 규토질 재료의 50 중량% 이상은 결정성 규토질 재료이며,

황산알루미늄 및 이의 수화물로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질은 상기 수성 슬러리 중에, 상기 고체물질질의 총 중량을 기준으로 Al₂O₃ 의 양에 대해 0.09 내지 10 중량% 의 양으로 포함되며, 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물은 상기 수성 슬러리 중에, 상기 고체물질질의 총 중량을 기준으로 SO₃ 의 양에 대해 0.15 내지 15 중량% 의 양으로 포함되고, 상기 SO₃ 의 양은 상기 황산알루미늄 및 이의 수화물로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 상기 물질에 해당하는 SO₃ 의 양 및 상기 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물에 해당하는 SO₃ 의 양의 합이다).

12. 상기 11 에 있어서, 상기 수성 슬러리의 상기 예비경화에 의해 수득되는 수성 슬러리의 예비경화체가 상기 주형으로부터 이형되어 오토클레이브되는 방법.

13. 상기 11 또는 12 에 있어서, 상기 수성 슬러리가 물의 중량 대 고체물질질의 총 중량비가 0.67 내지 3.5 인 양의 물을 포함하며, 상기 수성 슬러리가 발포제로서의 알루미늄 분말과 혼합되고, 여기서 상기 알루미늄 분말은 상기 고체물질질의 총 중량을 기준으로 고체 알루미늄의 중량에 대해 0.002 내지 0.8 중량% 의 양으로 사용되어, 발포성 수성 슬러리를 수득하는 방법 (상기 발포성 수성 슬러리는 주형 내로 부어진다).

14. 상기 11 또는 12 에 있어서, 상기 수성 슬러리가 물의 중량 대 고체물질질의 총 중량비가 0.67 내지 3.5 인 양의 물을 포함하며, 상기 수성 슬러리가 예비발포제 또는 이의 수용액 내로 공기를 도입하여 제조되는 발포제와 혼합되고, 여기서 발포제는 상기 수성 슬러리의 부피를 기준으로 5 내지 300 부피% 의 양으로 사용되어, 예비발포 수성 슬러리를 수득하는 방법 (상기 예비발포 수성 슬러리는 주형 내로 부어진다).

15. 상기 11 또는 12 에 있어서, 상기 수성 슬러리는 물의 중량 대 고체물질질의 총 중량비가 0.77 내지 5 인 양의 물을 포함하는 비발포성 수성 슬러리인 방법 (상기 비발포성 수성 슬러리는 주형 내로 부어진다).

16. 상기 11 내지 15 중 어느 하나에 있어서, 상기 물, 및 상기 규토질 재료, 상기 시멘트성 재료, 상기 석회질 재료, 황산알루미늄 및 이의 수화물로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 상기 물질 및 상기 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물을 포함하는 고체물질질을 포함하는 수성 슬러리가 하기 단계를 포함하는 공정에 의해 제조되는 방법:

(1) 물, 규토질 재료, 시멘트성 재료, 황산알루미늄 및 이의 수화물로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질, 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물, 및 석회질 재료의 일부를 함께 혼합하여 혼합물을 수득, 및

(2) 단계 (1) 에서 수득한 혼합물에 석회질 재료의 나머지를 첨가한 후 혼합.

17. 상기 11 내지 15 중 어느 하나에 있어서, 상기 물, 및 상기 규토질 재 료, 상기 시멘트성 재료, 상기 석회질 재료, 황산알루미늄 및 이의 수화물로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 상기 물질 및 상기 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물을 포함하는 고체물질질을 포함하는 수성 슬러리가 하기 단계를 포함하는 공정에 의해 제조되는 방법:

(1) 물, 규토질 재료, 시멘트성 재료, 황산알루미늄 및 이의 수화물로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질 및 및 석회질 재료의 일부를 함께 혼합하여 혼합물을 수득, 및

(2) 단계 (1) 에서 수득한 혼합물에 석회질 재료의 나머지 및 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물을 첨가한 후 혼합.

18. 상기 11 내지 17 중 어느 하나에 있어서, 상기 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물이 석고 이수화물인 방법.

19. 상기 11 내지 18 중 어느 하나에 있어서, 상기 결정성 규토질 재료가 짐괴성 규토질 재료의 미분형인 방법 (여기서, 상기 미분형은 Blaine 투과법에 의해 측정된 비표면적이 5,000 내지 300,000 ㎠/g 이다).

20. 상기 11 내지 19 중 어느 하나에 있어서, 상기 주형이 내부에 배열된 강화 철봉 또는 강화 철망을 가져서, 강화 규산칼슘 복합체를 제조할 수 있는 방법.

본 발명에서, "규산칼슘 경화체" 라는 표현은 규산칼슘 화합물을 포함하는 조성물을 경화시켜 제조되는, 건축 재료로서 사용가능한 경화체에 대한 일반 용어이다. 규산칼슘 경화체의 모양에 관해서는, 특별한 제한은 없다. 규산칼슘 경화체의 대표예에는 콘크리트, 경화 모르타르, 오토클레이브된 경량 콘크리트 (ALC), 섬유 강화 규산칼슘 보드 및 규산칼슘 보드가 포함된다. 본 발명의 강화 규산칼슘 복합체는, 본 발명의 규산칼슘 경화체, 및 강화 철봉 또는 강화 철망을 포함하는, 건축 재료로서 사용가능한 구조물을 의미한다.

본 발명의 규산칼슘 경화체의 특징의 하나는, 규산칼슘 경화체가 주로 토버모라이트 (5CaOㆍ6SiO₂ㆍ5H₂O) 를 포함한다는 것이다. 토버모라이트는 ALC 등의 조직에 일반적으로 포함되는 전형적인 결정성 규산칼슘 수화물이다. 토버모라이트는 보드형 또는 스트립형 입자의 형태로 존재한다.

본 발명에 있어서, 규산칼슘 경화체가 주로 토버모라이트를 포함하는지 여부는 규산칼슘 경화체의 횡단면의 주사 전자 현미경에 의한 관찰, 및 규산칼슘 경화체의 분말 X-선 회절측정법에 의한 분석에 의해 판단된다. 구체적으로, 판단은 하기와 같이 수행된다.

첫번째로, 규산칼슘 경화체의 분말 X-선 회절 패턴에 있어서, 토버모라이트의 (220) 면에 기인한 회절 피크의 강도보다 높은 (즉, 토버모라이트 면에 기인한 회절 피크의 강도 중에서의 최대 강도보다 높은) 강도를 갖는 회절 피크가 없는 경우, 규산칼슘 경화체는 주로 토버모라이트를 포함하는 것으로 판단된다. 그러나, 규산칼슘 경화체가 주로 토버모라이트를 포함하는 경우에도, 규산칼슘 경화체가 결정성 실리카, 탄산칼슘 및 석고로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 공존하는 고결정성 물질을 추가로 포함하는 경우 (여기서, 규산칼슘 경화체가 2 이상의 공존 물질을 포함하는 경우, 공존 물질에 기인하는 회절 피크의 강도는 공존 물질에 기인하는 회절 피크의 강도 중에서의 최대 강도를 의미한다), 공존하는 물질에 기인하는 회절 피크의 강도가 토버모라이트의 (220) 면에 기인한 회절 피크의 강도를 초과할 수 있음을 주지해야 한다. 따라서, 두번째로, 경화체의 횡단면을 하기와 같이 ×2,500 확대하여 주사 전자 현미경으로 관찰한다. 횡단면에서 20 개 부분 (각각 35.4 ㎛ x 18.9 ㎛ 의 크기임) 을 무작위로 선택하며, 여기서 각각의 20 개 부분은 경화체의 매트릭스 내에 있다 (즉, 발포제를 사용하여 형성되는 조악한 셀 부분 제외). 이어서, 20 개 부분을 ×2,500 확대하여 주사 전자 현미경으로 관찰하고, 각각의 20 개 부분에 대하여, 토버모라이트의 보드형 및 스트립형 입자가 차지하는 부분의 면적 대 35.4 ㎛ x 18.9 ㎛ 크기를 갖는 부분의 면적의 비를 수득한 후, 이렇게 수득된 20 개 면적비의 평균을 계산한다. 20 개 면적비의 평균이 50 % 이상인 경우, 경화체는 주로 토버모라이트를 포함하는 것으로 판단된다 (도 5(A) 참고). 20 개 면적비가 60 % 이상인 것이 바람직하며, 보다 유리하게는 80 % 이상이다. "조악한 셀 부분" 이라는 표현은 조악한 셀 자체에 덧붙여, 조악한 셀로부터 약 5 ㎛ 의 거리 내인 이의 근방 부분을 의미한다. 조악한 셀 부분은 공극을 가지므로, 토버모라이트는 조악한 셀 부분 중에 형성될 것이다. 규산칼슘 경화체가 토버모라이트 뿐만 아니라 상기 언급된 하나 이상의 공존하는 고결정성 물질을 포함하고, 상기 언급된 20 개 면적비의 평균이 50 % 이상인 경우에도, 규산칼슘 경화체가 토버모라이트의 (220) 면에 기인하는 회절 피크 강도 Ib 및 공존하는 고결정성 물질에 기인하는 회절 강도 Ic 가 Ic/Ib ≤3.0, 보다 유리하게는 Ic/Ib ≤2.0 의 상관관계를 만족시키는 분말 X-선 회절 패턴을 나 타내는 것이 바람직하며, 여기서 규산칼슘 경화체가 2 이상의 공존하는 물질을 포함하는 경우, 강도 Ic 는 공존하는 물질에 기인하는 회절 피크의 강도 중의 최대 강도를 의미한다. ×2,500 확대에서 주사 전자 현미경에 의한 상기 관찰에 있어서, 토버모라이트의 "보드형 또는 스트립형 입자" 라는 표현은 하기 특징을 갖는 입자를 의미한다. 토버모라이트 입자를 ×5000 확대에서 주사 전자 현미경으로 추가 관찰한다. 서로 실질적으로 평행인 입자의 두 표면의 거리는 입자의 최소 길이와 같다 (이후, 입자의 최소 길이를 종종 간단히 입자의 "두께" 로 부른다). 입자의 최대 길이가 입자의 최소 길이의 5 배 이상이면, 입자는 토버모라이트의 보드형 또는 스트립형 입자로 정의된다 (도 5(B) 참고). 당연히, 입자의 최대 길이 및 두께는 각각 2 차원적으로 돌출된 길이를 의미한다. 토버모라이트 입자의 크기에 대해서는, 특별한 제한은 없다. 그러나, 토버모라이트 입자의 최대 길이가 수 마이크로미터 내지 10 ㎛ 인 것이 바람직하다.

일반적으로, 토버모라이트는 저결정성 규산칼슘 수화물 (CSH) 과 공존한다. CSH 는 다양한 입자형을 취하는 것으로 알려져 있다. CSH 는 일반적으로 입자형, 예컨대 섬유, 과립 또는 짐괴로 존재하므로, CSH 는 전자 현미경 관찰에 의해 토버모라이트 입자와 구별될 수 있다 (도 5(C) 및 5(D) 참고). 본 발명의 규산칼슘 경화체는 토버모라이트의 골격이 파괴되지 않는 한 상기 CSH 를 포함할 수 있다. 그러나, 규산칼슘 경화체 중 CSH 의 존재가 건축 재료로서 요구되는 경화체의 성질 (예컨대 강도, 내후성 및 내구성) 을 열화시키므로, 규산칼슘 경화체 중 CSH 함량을 가능한 많이 낮추는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 규산칼슘 경화체는 또한 토버모라이트의 골격이 파괴되지 않는 한 소량의 경량 응집물, 강화 섬유, 수지 등을 포함할 수 있다.

본 발명의 규산칼슘 경화체는 토버모라이트의 (220) 면에 기인한 회절 피크 강도 Ib 및 토버모라이트의 (220) 면 및 (222) 면에 각각 기인한 2 개의 회절 피크 간의 회절각 범위에서 관찰되는 최소 회절 강도 Ia 가 Ib/Ia ≥3.0 의 상관관계를 만족시키는 분말 X-선 회절 패턴을 나타낸다. 상술한 바와 같이, CSH 가 규산칼슘 경화체 중에 다량 포함되는 경우, 건축 재료로서의 경화체의 다양한 성질이 저하된다. 본 발명에 있어서, "분말 X-선 회절 패턴" 이라는 표현은 X-선으로서 Cu Kα라인을 이용하여 수득되는 분말 X-선 회절 패턴을 의미한다. CSH 가 규산칼슘 경화체 중에 다량 포함되는 경우, 규산칼슘 경화체의 치수 안정성은 건조 및 보습이 반복된 후 저하된다. 또한, 규산칼슘 경화체가 공기 중에 오랜 기간 방치되는 경우, CSH 는 공기 중의 이산화탄소와 탄화 반응을 겪기 쉬워서, 탄산칼슘 및 무정형 실리케이트로 분해되기 쉽다. 탄화 반응에는 규산칼슘 경화체의 부피 수축이 동반되어, 규산칼슘 경화체는 균열 및 조직 열화를 겪게 된다. 규산칼슘 경화체의 겉보기 비중이 1.0 이하인 경우, 규산칼슘 경화체는 어느 정도 공기 투과성을 갖는다는 단점을 가져서, 규산칼슘 경화체의 몸체 내부에서도 탄화 반응이 일어날 수 있다. 상기 결점은 규산칼슘 경화체가 외부 건축 재료로서 사용되는 경우 치명적이다. CSH 가 토버모라이트와 공존하는 규산칼슘 경화체의 분말 X-선 회절 패턴에 있어서, CSH 에 기인하는 넓은 회절 피크가 각각 토버모라이트의 (220) 면 및 (222) 면에 기인하는 2 개의 회절 피크 사이의 회절각 범위에 서 관찰된다. CSH 에 기인하는 상기 회절 피크는 일반적으로 약 29.1°내지 약 29.4°(2θ) 범위의 각에서 나타난다. CSH 의 양이 토버모라이트의 양보다 작은 경우, CSH 에 기인하는 회절 피크는 토버모라이트에 기인하는 회절 피크와 합쳐져서, CSH 에 기인하는 회절 피크의 강도를 측정하는 것이 일반적으로 불가능하다.

그러나 한편으로, 다량의 CSH 가 규산칼슘 경화체에 포함되는 경우, 토버모라이트의 (220) 면 및 (222) 면에 각각 기인한 2 개의 회절 피크 간의 회절각 범위에서의 회절 강도는 배경 회절 강도보다 높아서, 규산칼슘 경화체에 CSH 가 포함되는지 여부를 판단할 수 있다. 규산칼슘 경화체가 CSH 를 포함하지 않고 주로 고결정성 토버모라이트로 구성된 경우, 상술된 각 범위에서의 최소 회절 강도는 배경 강도와 같다.

또한, CSH 가 규산칼슘 경화체에 포함되지 않는 경우에도, Ib/Ia 비는 토버모라이트의 결정성이 낮은 경우 작아진다. 그 이유는, 토버모라이트의 (220) 면 및 (222) 면에 각각 기인한 회절 피크가 서로 가까이 배치되어, 2 개의 피크가 이들의 저부에서 겹치기 때문이다. 토버모라이트의 결정성이 낮은 경우, 규산칼슘 경화체의 강도 및 내후성이 저하된다.

따라서, CSH 가 규산칼슘 경화체에 포함되지 않는 경우, Ib/Ia 비 (즉, 토버모라이트의 (220) 면에 기인한 회절 피크 강도 Ib 대 토버모라이트의 (220) 면 및 (222) 면에 각각 기인한 2 개의 회절 피크 간의 회절각 범위에서 관찰되는 최소 회절 강도 Ia 의 비) 가 클수록, 토버모라이트의 결정성이 높다. CSH 가 규산칼슘 경화체에 포함되는 경우, Ib/Ia 비가 클수록, 토버모라이트의 결정성이 높고 규 산칼슘 경화체 중 CSH 함량이 작다.

본 발명에 있어서, Ib/Ia 비는 항상 3 이상, 바람직하게는 4 이상, 보다 바람직하게는 5 이상일 것이 요구된다. 규산칼슘 경화체의 겉보기 비중이 0.5 이상인 경우, 경화체의 압축 강도 및 탄성율은 Ib/Ia 비가 5 이상인 경우 유리하게 높아진다. 많은 경우, 시판 오토클레이브된 경량 콘크리트는 고결정성 실리카 재료를 이용하여 제조되어, ALC 에 포함되는 토버모라이트의 결정성이 높고, 따라서 Ib/Ia 비가 높다. Ib/Ia 비가 높음에도 불구하고, 오토클레이브된 경량 콘크리트는 낮은 강도를 나타낸다. 그 이유는 하기와 같다. 다량의 실리카 재료가 ALC 에서 미반응으로 남아 있으므로, 토버모라이트는 ALC 의 주성분이 되지 못한다. 또한, 후술되는 바와 같이, ALC 의 매트릭스에 존재하는 세공은 넓은 세공 직경 분포를 나타낸다. 따라서, ALC 는 낮은 강도를 나타낸다. 강도 Ia 및 Ib 에는 각각 배경 강도가 포함되지만, 후술되는 I(220) 에는 배경 강도가 포함되지 않는다. Ia 및 Ib 값의 예를 도 1 에 나타낸다. Ia 는 각각 토버모라이트의 (220) 면 및 (222) 면에 기인하는 2 개의 회절 피크 사이의 회절각 범위에서 관찰되는 최소 회절 강도로 정의되며, 여기서 상기 강도에는 배경 강도가 포함된다. Ib 는 토버모라이트의 (220) 면에 기인하는 회절 피크 강도로 정의되며, 여기서 상기 강도에는 배경 강도가 포함된다.

본 발명의 규산칼슘 경화체의 겉보기 비중은 0.14 내지 1.0, 바람직하게는 0.14 내지 0.9, 보다 바람직하게는 0.2 이상 0.7 미만이다. 본 발명에서, "겉보기 비중" 이라는 표현은 경화체를 105℃ 에서 24 시간 동안 건조한 후 측정되는 겉보기 비중, 즉 절대 건조 비중을 의미한다. 겉보기 비중이 1.4 미만인 경우, 본 발명에서 목적하는 높은 강도가 수득될 수 없다. 반면, 겉보기 비중이 1.0 초과인 경우, 규산칼슘 경화체가 너무 무거워져서, 규산칼슘 경화체는 경량 건축 재료로서 사용하기에 적합하지 못하다.

본 발명의 규산칼슘 경화체는 미분 세공 분포 곡선의 최대 피크 높이의 1/4 높이에서 측정된 세공 직경 분포의 대수 폭이 0.40 내지 1.20, 바람직하게는 0.40 내지 1.10, 보다 바람직하게는 0.40 내지 1.00 인, 수은주입법으로 수득되는 미분 세공 분포 곡선을 나타낸다.

수은주입법은 외압을 적용하여 규산칼슘 경화체의 세공 내로 수은을 넣고, 세공 내에 넣어진 수은의 양을 적용압의 함수로 기록하고, 상기 기록에 근거하여 경화체의 세공 직경 분포를 수득하는 방법을 의미한다. 경화체의 세공 직경 분포를 수득하기 위한 계산에 있어서, 세공은 실린더형을 갖는다고 추정된다. 수은주입법에 있어서, 측정은 세공 직경 6 nm 내지 360 ㎛ 범위의 세공에 대해 수행될 수 있다. 상기 세공 직경값은 세공의 실제 세공 직경을 나타내는 것은 아니지만, 경화체에 존재하는 세공 직경에 대한 척도로서 사용될 수 있다. 수은주입법은 특히 본 발명의 규산칼슘 경화체의 세공 구조를 분석하기 위해 유용하다. 측정된 세공 직경에 대한 축적 세공 부피가 수은주입법으로 수득된다. 측정된 세공 직경에 대한 축적 세공 분포 곡선을 미분하여 미분 세공 분포 곡선을 수득한다. 일반적으로, 미분 세공 분포는 겉보기 비중 0.14 내지 1.4 의 규산칼슘 경화체의 경우, 세공 직경 범위 6 nm 내지 50 ㎛ 범위에 존재한다.

미분 세공 분포 곡선의 최대 피크 높이의 1/4 높이에서의 (규산칼슘 경화체의) 세공 직경 분포의 대수 폭 (상술한 바와 같이, 상기 대수 폭을 종종 간단히 "1/4 높이에서의 대수 폭" 로 부른다) 은 경화체의 세공 직경 분포의 척도이다. 1/4 높이에서의 대수 폭은 대수 폭의 관점에서, 미분 세공 분포 곡선의 최대 피크 높이의 1/4 높이에서의 세공 직경 분포의 폭을 의미한다. 1/4 높이에서의 대수 폭의 결정 방법을 도 2 에 나타낸다. 구체적으로, 1/4 높이에서의 대수 폭은 하기와 같이 정의된다. 축적 세공 분포 곡선을 미분하여 수득되는 미분 세공 분포 곡선에 있어서, 최대 피크 높이의 1/4 높이에 해당하는 2 개의 세공 직경이 있는 경우 (도 2(A) 및 2(B) 에 나타낸 것과 같은 경우), 더 큰 세공 직경이 A₂ 로 정의되며, 더 작은 세공 직경이 A₁ 로 정의된다. 1/4 높이에서의 대수 폭은 A₂ 의 일반 대수 및 A₁ 의 일반 대수 사이의 차이로 정의된다. 최대 피크 높이의 1/4 높이에 해당하는 2 개 초과의 세공 직경이 있는 경우 (도 2(C) 에 나타낸 것과 같은 경우), 가장 큰 세공 직경이 A₂ 로 정의되며, 가장 작은 세공 직경이 A₁ 로 정의된다. 1/4 높이에서의 대수 폭은 A₂ 의 일반 대수 및 A₁ 의 일반 대수 사이의 차이로 정의된다. 1/4 높이에서의 대수 폭이 1.20 초과인 경우, 세공 직경 범위 50 ㎛ 의 세공 직경 분포는 넓은 분포를 갖는다. 이는 규산칼슘 경화체가 응력을 지탱하는 부분인 경화체의 골격을 형성하는 부분 (이후, 골격 부분을 종종 경화체의 "매트릭스" 로 부른다) 에 존재하는 세공의 직경에 대해 불량한 균일성을 가짐을 의미한다. 상기 경우, 응력은 규산칼슘 경화체의 작은 부분 상에 집중되기 쉬워서, 규산칼슘 경화체는 탄성율, 압축 강도 및 압축 강도 대 탄성율의 비에 대해 저하된다. 1/4 높이에서의 대수 폭이 낮을수록, 경화체의 성질 (예컨대 강도) 이 우수하다. 그러나, 본 발명의 방법에서도, 1/4 높이에서의 대수 폭이 0.40 미만인 규산칼슘 경화체를 수득하는 것이 어렵다. 종래 건축 재료, 예컨대 오토클레이브된 경량 콘크리트에 있어서, 상기 언급된 조악한 셀 부분 이외의 부분에 존재하는 세공 (발포제를 이용하여 도입된 것), 즉 경화체의 골격을 형성하는 매트릭스에 존재하는 세공은 넓은 분포를 갖는다. 본 발명자들은 종래 건축 재료에 있어서, 조악한 셀 부분 뿐만 아니라 넓은 세공 직경 분포를 갖는 상기 언급된 세공의 존재가 종래 건축 재료의 성질 (예컨대, 강도 및 탄성율) 을 개선하기 어렵게 한다고 추정하였다.

일반적으로, CSH 는 입자형, 예컨대 섬유, 과립 또는 짐괴로 존재하며, CSH 입자는 결정성 토버모라이트에 비해 미세하다. 또한, CSH 는 세공 직경 0.1 ㎛ 이하인 다량의 세공 (상기 세공을 "겔 세공" 으로 부른다) 을 포함한다. 따라서, 규산칼슘 경화체가 다량의 CSH 를 포함하는 경우에도, 1/4 높이에서의 대수 폭은 매우 작을 수 있다. 그러나, 1/4 높이에서의 대수 폭이 작은 규산칼슘 경화체에서도, 다량의 CSH 가 규산칼슘 경화체에 포함되는 경우 또는 규산칼슘 경화체에서의 토버모라이트의 결정성이 낮은 경우, 규산칼슘 경화체는 높은 탄성율, 높은 압축 강도 또는 높은 압축 강도 대 탄성율의 비를 나타낼 수 없다.

본 발명의 규산칼슘 경화체는, 규산칼슘 경화체가 주로 토버모라이트를 포함 하며; 규산칼슘 경화체 중의 토버모라이트가 높은 결정성을 갖고, 즉 상술된 Ib/Ia 비가 3.0 이상이며; 규산칼슘 경화체가 보드형 또는 스트립형 토버모라이트 입자로 구성된 매트릭스를 갖는다는 특징을 갖는다 (여기서 토버모라이트 입자 사이에 존재하는 세공의 직경은 균일한 분포를 갖는다, 즉 매트릭스 중의 세공은 균일한 분포를 갖는다). 상기 특징에 의해, 규산칼슘 경화체의 압축 강도, 탄성율, 비 (압축 강도 대 탄성율의 비) 는 각각 규산칼슘 경화체가 발포제의 사용에 의해 형성된 조악한 셀을 포함하는 경우에도, 종래 오토클레이브된 경량 콘크리트에서보다 1.7 내지 2.2 배 높다. 또한, 규산칼슘 경화체가 조악한 셀을 포함하지 않는 경우, 규산칼슘 경화체의 상기 언급된 성질은 각각 조악한 셀을 포함하는 경화체에서보다 1.5 내지 2 배 높다.

본 발명의 규산칼슘 경화체의 신규 마이크로구조는 주로 토버모라이트를 포함하는 매트릭스에 의해 구현된다. 상기 매트릭스에 의해, 규산칼슘 경화체의 압축 강도, 탄성율, 및 비 (압축 강도 대 탄성율의 비) 는 각각 종래 오토클레이브된 경량 콘크리트에서 만큼 높다. 규산칼슘 경화체의 상기 언급된 성질이 각각 규산칼슘 경화체가 발포제의 사용에 의해 형성된 조악한 셀을 포함하는 경우에도, 종래 오토클레이브된 경량 콘크리트에서보다 1.7 내지 2.2 배 높으며; 규산칼슘 경화체가 조악한 셀을 포함하지 않는 경우, 규산칼슘 경화체의 각각의 상기 언급된 성질이 조악한 셀을 포함하는 경화체에서보다 1.5 내지 2 배 높다는 상기 언급된 사실은 후술되는 바와 같은 중요한 의미를 갖는다.

종래 ALC 에 있어서, 고생산성은 ALC 중 조악한 셀의 존재에 의해 얻어진다. 본 발명의 방법에 의해, 상기 언급된 성질이 각각 종래 건축 재료 (예컨대 ALC) 에서의 여러배인 신규 건축 재료 (즉, 규산칼슘 경화체) 는 규산칼슘 경화체가 당분야에 일반적으로 사용되는 종래 장치 또는 상기 장치와 최소의 부가 장치의 조합의 사용에 의해 고생산성으로 제조된다는 점에서 유리하게 제조될 수 있다. 또한, 규산칼슘 경화체가 발포제의 사용에 의해 형성된 조악한 셀을 포함하지 않는 경우, 규산칼슘 경화체는 규산칼슘 경화체의 성질이 또한 크개 개선되어, 규산칼슘 경화체가 내부에 배열된 강화 철봉을 갖는 복합체의 형태로 사용되는 경우에도 규산칼슘 경화체의 용도가 제한되지 않고, 선행 기술에서 수반되는 문제점이 개선된다는 점에서 유리하다. 구체적으로, 규산칼슘 경화체는 긴 간격으로 배열된 지지원에 의해 수반되는 건축물의 일부에서 뿐만 아니라 고층 건축물에서도 사용될 수 있다. 상기 용도는 매우 예상치 못한 것이며, 상기 용도의 효과는 생산성의 저하를 보상하기에 충분하다.

본 발명의 규산칼슘 경화체가 셀 크기 200 ㎛ 초과인 실질적 양의 셀을 포함하는 경우, 수은주입법에 의해 결정된 세공 직경 0.1 ㎛ 이하인 세공의 세공 부피의 양은 하기와 같다:

규산칼슘 경화체의 겉보기 비중 D 가 0.5 내지 1.0 인 경우, 바람직하게는 V₁ (D) 내지 98 부피%, 보다 바람직하게는 V₁₂ (D) 내지 98 부피% 이거나;

규산칼슘 경화체의 겉보기 비중 D 가 0.3 내지 0.5 미만인 경우, 바람직하게는 V₂ (D) 내지 95 부피%, 보다 바람직하게는 V₂₂ (D) 내지 95 부피% 이거나,

규산칼슘 경화체의 겉보기 비중 D 가 0.14 내지 0.3 미만인 경우, 바람직하게는 V₃ (D) 내지 95 부피%, 보다 바람직하게는 V₃₂ (D) 내지 95 부피% 이다;

(여기서, 각각의 부피% 는 규산칼슘 경화체의 총 세공 부피를 기준으로 하며, V₁ (D), V₂ (D), V₃ (D), V₁₂ (D), V₂₂ (D) 및 V₃₂ (D) 는 각각 하기 수학식 3, 4, 5, 3', 4' 및 5' 로 계산된다:

[수학식 3]

V₁ (D) = 50 ×D + 40,

[수학식 4]

V₂ (D) = 100 ×D + 15,

[수학식 5]

V₃ (D) = 200 ×D - 15,

[수학식 3']

V₁₂ (D) = 50 × D + 45,

[수학식 4']

V₂₂ (D) = 100 × D + 20

[수학식 5']

V₃₂ (D) = 200 × D - 10).

한편, 본 발명의 규산칼슘 경화체가 셀 크기 200 ㎛ 초과인 실질적 양의 셀 을 포함하지 않는 경우, 수은주입법에 의해 결정된 세공 직경 0.1 ㎛ 이하인 세공의 세공 부피의 양은 하기와 같다:

규산칼슘 경화체의 겉보기 비중 D 가 0.8 내지 1.0 인 경우, 바람직하게는 90 내지 98 부피%, 보다 바람직하게는 95 내지 98 부피% 이거나,

규산칼슘 경화체의 겉보기 비중 D 가 0.5 내지 0.8 미만인 경우, 바람직하게는 V₄ (D) 내지 97 부피%, 보다 바람직하게는 V₄₂ (D) 내지 97 부피% 이거나,

규산칼슘 경화체의 겉보기 비중 D 가 0.14 내지 0.5 미만인 경우, V₅ (D) 내지 92 부피%, 보다 바람직하게는 V₅₂ (D) 내지 92 부피% 이다,

(여기서, 각각의 부피% 는 규산칼슘 경화체의 총 세공 부피를 기준으로 하며, V₄ (D), V₅ (D), V₄₂ (D), V₅₂ (D) 는 각각 하기 수학식 6, 7, 6' 및 7' 으로 계산된다:

[수학식 6]

V₄ (D) = 100 × D + 10

[수학식 7]

V₅ (D) = 150 × D - 15

[수학식 6']

V₄₂ (D) = 100 × D + 15

[수학식 7']

V₅₂ (D) = 150 × D - 10).

세공 직경 0.1 ㎛ 이하의 세공을 갖는 세공 부피의 양이 규산칼슘 경화체의 겉보기 비중의 범위에 따라 상술된 범위 내인 경우, 규산칼슘 경화체는 더 높은 탄성율, 더 높은 압축 강도, 및 더 높은 압축 강도 대 탄성율의 비를 나타낸다. 또한, 규산칼슘 경화체의 겉보기 비중의 각각의 상기 언급된 범위에 있어서, 세공 직경 0.1 ㎛ 이하의 세공을 갖는 세공의 세공 부피비의 바람직한 범위의 상한은 규산칼슘 경화체를 제조하기 위해 현재 사용되는 방법에 의해 얻어질 수 있는 상한이다.

본 발명에 있어서, "규산칼슘 경화체가 셀 크기 200 ㎛ 초과인 실질적 양의 셀을 포함한다" 는 표현은, 종래 ALC 의 경우에서와 같이 발포제의 사용에 의해 형성된 셀 크기 100 ㎛ 내지 1 mm 인 셀을 포함하는 규산칼슘 경화체에 있어서, 규산칼슘 경화체가 후술하는 특정 성질을 갖는다는 것을 의미한다. 즉, 상기 표현은, 규산칼슘 경화체의 횡단면 상의 10 mm 평방에서, 각각의 셀의 횡단면의 장축 길이에 대해 셀 크기가 200 ㎛ 초과인 셀의 수가 20 개 초과임을 의미한다. "셀" 이라는 표현은 하기와 같이 규산칼슘 경화체의 제조 도중 형성되는 공극을 의미한다 (여기서, 발포제는 사용될 수도 안될 수도 있다). 원료를 함께 혼합하여 수성 슬러리를 수득하는 경우, 또는 수성 슬러리를 예비경화하여 수성 슬러리의 예비경화체를 수득하는 경우, 수성 슬러리 또는 이의 예비경화체 중에 기체가 포획되어 공극을 형성하고, 형성된 공극이 규산칼슘 경화체 중에 잔류할 수 있다. 규산칼슘 경화체 중의 상기 공극을 셀로 정의한다. 셀은 일반적으로 구형, 타원형, 물방울형 또는 이들 모양의 조합을 갖는다. 따라서, 셀은 균열, 칩핑 등에 의해 형성되는 공극으로부터 쉽게 구별될 수 있다.

한편, "규산칼슘 경화체가 셀 크기 200 ㎛ 초과인 실질적 양의 셀을 포함하지 않는다" 라는 표현은 규산칼슘 경화체가 발포제의 사용에 의해 형성되는 셀 크기 100 ㎛ 내지 1 mm 인 셀을 포함하지 않는다는 것을 의미한다. 보다 구체적으로, 상기 표현은, 규산칼슘 경화체의 횡단면 상의 10 mm 평방 내에, 각각의 셀의 횡단면의 장축 길이를 기준으로 셀 크기 200 ㎛ 초과인 셀의 수가 20 이하임을 의미한다.

셀의 횡단면의 장축 길이는 셀의 횡단면의 최장 길이를 의미한다. 셀의 횡단면은 원형, 타원형, 물방울형, 이들 모양의 조합 등을 갖는다. 셀은 입체 현미경 등에 의해 쉽게 관찰될 수 있다.

규산칼슘 경화체의 겉보기 비중의 각각의 상기 언급된 범위에 있어서, 세공 직경 0.1 ㎛ 이하인 세공의 세공 부피의 상기 언급된 양은 경화체의 매트릭스에 존재하는 세공의 미세함 (또는 조밀도) 의 척도이다. 세공 분포 (상기 언급된 1/4 높이에서의 대수 폭으로 평가됨) 와 세공 직경 0.1 ㎛ 이하인 세공의 세공 부피의 양을 조합하여, 규산칼슘 경화체의 매트릭스 (여기서, 매트릭스는 응력을 지탱하는 골격이다) 중 세공 직경의 미세함 및 균일성의 정도에 대한 척도를 수득할 수 있다. 규산칼슘 경화체가 겉보기 비중의 범위에 따라 결정되는 양인, 세공 직경 0.1 ㎛ 이하인 세공의 세공 부피의 상기 언급된 양을 갖는 경우, 이는 규산칼 슘 경화체의 겉보기 비중의 각각의 상기 언급된 범위에 있어서, 매트릭스 중 세공의 세공 직경이 최소화되고, 세공 직경 분포가 균일함을 의미한다. 이와같은 규산칼슘 경화체의 뛰어난 마이크로구조는 주로 토버모라이트를 포함하는 매트릭스에 의해 구현된다. 뛰어난 마이크로구조로 인해, 경화체의 성질이 크개 개선되었다.

본 발명에 있어서, 하기 수학식 1 로 정의되는 파라미터 a 의 값은 바람직하게는 7 이상, 보다 바람직하게는 8.5 이상, 더욱 바람직하게는 9 이상이며, 하기 수학식 2 로 정의되는 파라미터 b 의 값은 바람직하게는 1.20 이상, 보다 바람직하게는 1.30 이상, 더욱 바람직하게는 1.40 이상, 가장 바람직하게는 1.50 이상이다,

[수학식 1]

a = (Y × 10^-3) / (D^1.5)

(식 중, Y 및 D 는 각각 규산칼슘 경화체의 탄성율 (N/mm²) 및 겉보기 비중을 나타낸다),

[수학식 2]

b = S / (Y × 10^-3)^1.5

(식 중, S 는 규산칼슘 경화체의 압축 강도 (N/mm²) 를 나타내며, Y 는 상기에 정의된 바와 같다).

본 발명의 규산칼슘 경화체의 뛰어난 마이크로구조는 주로 토버모라이트를 포함하는 매트릭스에 의해 구현된다. 뛰어난 마이크로구조로 인해, 규산칼슘 경화체는, 규산칼슘 경화체가 종래 ALC 의 경우와 비교하여 높은 탄성율 및 높은 압축 강도를 가질 뿐만 아니라, 종래 건축 재료, 예컨대 ALC 의 경우에서는 개선이 불가능했지만 규산칼슘 경화체에서는 압축 강도 대 탄성율의 비가 크게 개선된다는 이점을 갖는다. 수학식 1 로 정의되는 파라미터 a 의 값이 7 미만인 경우, 강화 철봉이 규산칼슘 경화체 중에 배열되어 강화 재료가 수득되는 경우라도, 수득되는 강화 재료가 큰 굴곡을 나타내기 쉬워, 구조적 재료 (특히 긴 간격으로 배열된 지지원에 의해 수반되는 건축물의 일부) 에서의 강화 재료의 사용이 필수적으로 제한된다는 단점을 갖기 쉽다.

ALC 제조 방법과 실질적으로 동일하거나 유사한 종래 방법에 의해 제조된 재료 및 종래 오토클레이브된 경량 콘크리트는 대략 1 의 파라미터 b 의 값 (수학식 2 에서 정의됨) 을 가지므로, 재료의 압축 강도가 전적으로, 단순하게 이의 탄성율에 근거하여 결정된다는 바람직하지 않은 한계를 갖는다. 본 발명자들은 최초로 증가된 압축 강도 대 탄성율의 비를 갖는 재료의 개발에 성공하여, 바람직하지 못한 한계를 갖는 상기 언급된 문제점을 해결하였다.

일반적으로, 파손시 재료의 변형, 즉 임계 변형은 하기 식으로 나타낸다: 임계 변형 = (파손 강도)/(탄성율). 임계 변형값은 상기 수학식 2 에서 정의된 파라미터 b 의 값과 같다. 따라서, 본 발명의 규산칼슘 경화체는 선행 기술에서 수득되지 못한 임계 변형값을 나타낸다고 말할 수 있다. 따라서, 규산칼슘 경화체는 큰 국소 변형이 일어나는 방식으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 규산칼슘 경화체가 못 또는 나사를 이용하여 고정되는 경우, 또는 건축 재료가 못 또는 나사를 이용하여 규산칼슘 경화체 상에 고정되는 경우, 규산칼슘 경화체는 높은 보유 강도를 나타낸다. 또한, 규산칼슘 경화체는 높은 보유 강도를 요구하는 천장 베드에도 사용될 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 본 발명의 규산칼슘 경화체는 수학식 1 및 2 에 정의된 요건을 만족시킨다. 상기 규산칼슘 경화체는 건축 재료로서 우수한 성질을 나타낸다.

본 발명에 있어서, 재료의 탄성율은 재료의 동적 탄성율, 즉 재료의 공명 주파수로부터 계산되는 탄성율을 의미한다. 동적 탄성율은 재료에 적용되는 응력에 반응하는 변위로부터 계산되는 정적 탄성율과는 다르다. 동적 탄성율에 의한 재료의 평가는, 모든 방향에서의 평균 성능, 즉 재료의 내재적 성질을 평가할 수 있다는 점에서 유리하다.

질소 흡착법 (BET 흡착법, 즉 Brunauer-Emmett Teller 공식 흡착법) 으로 측정되는 본 발명의 규산칼슘 경화체의 비표면적에 있어서, 비표면적은 바람직하게는 20 내지 85 m²/g, 보다 바람직하게는 60 m²/g 이하, 더욱 바람직하게는 50 m² /g 이하이다. 토버모라이트의 결정성이 높을수록, 토버모라이트의 비표면적은 적고, 고결정성을 갖는 토버모라이트의 비표면적은 약 40 내지 50 m²/g 임이 논문에 보고되어 있다 ("Sekkou to Sekkai (석고 및 석회)" (The Society of Gypsum & Lime Japan 출판), No. 214 (1988), 페이지 129 참고). 상기 논문에서, CSH 의 비표 면적은 매우 높은 200 내지 250 m²/g 수준임이 언급된다. 비표면적은 규산칼슘 경화체 중 토버모라이트의 결정성 및 CSH 함량, 즉 토버모라이트를 포함하는 건축 재료에 특징을 부여하는 하나의 성질의 척도로서 간주된다. 비표면적이 85 m²/g 초과인 경우, 규산칼슘 경화체 중 토버모라이트의 결정성 및 CSH 함량이 낮아져서, 경화체의 강도 및 탄성율이 저하될 뿐만 아니라, 건축 재료로서의 경화체의 성질 (예컨대, 내후성 및 치수 안정성) 이 저하된다. 한편, 비표면적이 현저히 저하되는 경우, 이는 규산칼슘 경화체가 낮은 비표면적을 낮는 다량의 물질 (토버모라이트 이외) 을 포함한다는 것을 의미한다. 따라서, 비표면적은 바람직하게는 20 m²/g 이상이다.

수은주입법으로 측정되는 세공 부피의 경우에서와 같이, 규산칼슘 경화체의 비표면적은 이의 겉보기 비중에 크게 의존하여 달라진다. 규산칼슘 경화체의 비표면적의 바람직한 범위는 하기와 같이, 규산칼슘 경화체의 겉보기 비중의 범위에 따라 결정된다. 겉보기 비중이 0.5 내지 1.0 인 경우, 비표면적은 바람직하게는 20 내지 60 m²/g, 보다 바람직하게는 50 m²/g 이하이고; 겉보기 비중이 0.35 내지 0.5 미만인 경우, 비표면적은 바람직하게는 20 내지 70 m²/g, 보다 바람직하게는 60 m²/g 이하이고; 겉보기 비중이 0.14 내지 0.35 미만인 경우, 비표면적은 바람직하게는 20 내지 85 m²/g, 보다 바람직하게는 70 m²/g 이하이다. 규산칼슘 경 화체의 비표면적이 현저히 저하되는 경우, 이는 규산칼슘 경화체가 낮은 비표면적을 갖는 다량의 물질 (토버모라이트 이외) 을 포함한다는 것을 의미한다. 따라서, 비표면적은 바람직하게는 20 m²/g 이상이다.

본 발명의 규산칼슘 경화체가 토버모라이트의 (002) 면에 기인한 회절 피크 강도 I(002) 대 토버모라이트의 (220) 면에 기인한 회절 피크 강도 I(220) 의 비가 I(002)/I(220) ≥0.25, 보다 유리하게는 I(002)/I(220) ≥0.35 의 상관관계를 만족시키는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 것이 바람직하다. 토버모라이트의 보드형 또는 스트립형 입자에 있어서, 입자의 두께쪽 방향 (즉 면에 수직인 방향) 은 결정의 C 축으로 간주된다. 따라서, I(002) 대 I(220) 의 상대 강도가 증가하는 경우, 결정의 C 축에 대한 상대 규칙성이 개선되어, 보드형 또는 스트립형 결정의 두께가 증가한다. JCPDS 카드 번호 19-1364 에 있어서, I(002)/I(220) 비는 이상적 토버모라이트 결정에서 0.8 로 기재되어 있다. I(002)/I(220) 비가 0.8 에 가까와질수록 토버모라이트의 두께는 증가하여, 결정의 강도가 증가한다. 그 결과, 토버모라이트 결정을 포함하는 규산칼슘 경화체의 강도도 또한 증가한다. 또한, 결정의 규칙성이 증가할수록, 규산칼슘 경화체의 탄성율이 증가할 뿐만 아니라, 건축 재료로서의 경화체의 성질 (예컨대, 내후성, 예로 내탄화성) 이 개선된다. I(002) 및 I(220) 의 계산 방법을 도 3 에 나타낸다. I(002) 는 6 내지 9°(2θ) 의 회절각 주위 배경의 선형 근사에 의해 수득되는 실제 회절 강도이다 (도 3 참고). 유사하게, I (220) 는 20 내지 40°(2θ) 의 회절각 주위 배 경의 선형 근사에 의해 수득되는 실제 회절 강도이다.

본 발명의 규산칼슘 경화체가 발수성 물질을 0.1 내지 3.0 중량% 의 양으로 포함하는 것이 바람직하다. 발수성 물질의 예에는 실록산 화합물, 알콕시실란 화합물, 지방산, 지방산의 염, 및 물과 에폭시 수지, 우레탄 수지, 실리콘 수지, 비닐 아세테이트 수지, 아크릴계 수지 및 스티렌/부타디엔 수지로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 수지를 포함하는 수지 에멀젼이 포함된다. 이들 발수성 물질은 단독으로 또는 조합되어 사용될 수 있다. 이들 발수성 물질 중에서, 실록산 화합물, 예컨대 실리콘 오일 (예로, 메틸기가 비치환되거나 수소 원자, 페닐기, 트리플루오로프로필기 등으로 치환된 폴리디메틸실록산); 및 알콕시실란 화합물, 예컨대 알킬 알콕시실란 (예로, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 프로필트리에톡시실란 또는 이소부틸트리에톡시실란) 이 특히 바람직하다.

본 발명의 규산칼슘 경화체는 신규 마이크로구조를 갖는다. 규산칼슘 경화체의 신규 마이크로구조와 발수성 물질의 소수성 기의 작용의 조합으로 인해, 규산칼슘 경화체는 뛰어난 발수성을 나타낸다. 그 이유는 하기와 같이 추정된다. 규산칼슘 경화체의 각각의 상기 언급된 범위의 겉보기 비중에서, 매트릭스 중 세공의 세공 직경이 최소화되고, 세공 직경 분포가 균일하다. 상기 신규한 마이크로구조와 발수성 물질의 상승 작용으로 인해, 뛰어난 발수성이 수득된다. 보다 구체적으로, 접촉각이 동일하더라도 규산칼슘 경화체는 더 작은 세공 직경을 가져서, 경화체에 대한 물의 접촉각이 90°를 초과하는 경우, 경화체의 세공 내로의 물의 침입에 더 큰 물의 삼투압이 필요하다. 규산칼슘 경화체 중 발수성 물질의 함량은 바람직하게는 0.1 내지 3.0 중량%, 보다 바람직하게는 0.5 내지 2 중량% 이다. 발수성 물질의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우, 목적하는 발수성이 달성될 수 없다. 한편, 발수성 물질의 함량이 3.0 중량% 초과인 경우, 본 발명에 특징적인 뛰어난 마이크로구조 및 뛰어난 강도를 갖는 규산칼슘 경화체가 수득될 수 없다.

본 발명의 규산칼슘 경화체가 0.05 내지 3 부피% 의 강화 섬유를 포함하는 것이 바람직하다. 강화 섬유의 예에는 무기 섬유, 예컨대 내알칼리성 유리 섬유, 탄소 섬유, 스테인레스 스틸 섬유 및 세라믹 섬유; 및 유기 섬유, 예컨대 아라미드 섬유, 비닐론 섬유 및 폴리프로필렌 섬유가 포함된다. 이들 강화 섬유는 단독으로 또는 조합되어 사용될 수 있다. 이들 강화 섬유 중에서, 아라미드 섬유, 내알칼리성 유리 섬유 및 탄소 섬유가 바람직하다. 아라미드 섬유가 가장 바람직하다.

종래 오토클레이브된 경량 콘크리트는 조악한 셀을 포함하여, 강화 섬유가 ALC 중에 도입되는 경우에도, 생성되는 강화 ALC 가 건축 재료로서 중요한 성질인 칩핑에 대한 개선된 내성 및 개선된 충격 강도를 나타내지 않을 것이라는 점에서 불리하다. 한편, 미세 세공은 본 발명의 규산칼슘 경화체 중 규산칼슘 경화체가 조악한 셀을 포함하는 경우에도 균일하게 분포하여, 본 발명의 규산칼슘 경화체가 크게 개선된 충격 강도를 나타낼 수 있다. 본 발명에 사용되는 강화 섬유의 섬유 길이는 일반적으로 1 내지 20 mm, 바람직하게는 3 내지 10 mm, 보다 바람직하게는 5 내지 8 mm 이다. 경화체 중 강화 섬유의 양은 규산칼슘 경화체의 부피 를 기준으로 바람직하게는 0.05 내지 3 부피%, 보다 바람직하게는 0.1 내지 2 부피% 이고, 여기서 경화체의 부피에는 내부에 포함된 세공의 부피가 포함된다. 강화 섬유의 양이 0.05 부피% 미만인 경우, 강화 섬유의 사용에 의한 규산칼슘 경화체의 강도 개선이 만족스럽지 못하다. 한편, 강화 섬유의 양이 3 부피% 초과인 경우, 규산칼슘 경화체의 제조를 위한 원료 (강화 섬유 포함) 의 혼합 도중 섬유 구멍이 생기기 쉬워, 강화 섬유가 경화체 중에 균일하게 분포하기 어렵게 만든다.

본 발명의 강화 규산칼슘 복합체에는 본 발명의 규산칼슘 경화체, 및 내부에 배열된 강화 철봉 또는 강화 철망이 포함된다. 일반적으로, 강화 철봉 또는 강화 철망은 규산칼슘 경화체 중에 함입된다. "강화 철봉" 이라는 표현은 일반적으로 강화 철봉에 교차하도록 배열된 다수의 강화 철봉을 포함하는 구조물을 의미하며, 여기서 강화 철봉은 교차점에서 접합된다. "강화 철망" 이라는 표현은 망의 형태로 가공된 철 구조물을 의미한다. 강화 철망의 대표예에는 외망 (lath wire) 이 포함된다. 강화 철봉 및 강화 철망 각각의 모양 및 크기, 강화 철봉의 두께, 강화 철망의 그물의 메쉬 크기, 및 규산칼슘 복합물 내에 함입된 강화 철봉 또는 강화 철망의 배열 (예컨대 위치) 은 강화 규산칼슘 복합체의 크기, 용도 등에 따라 결정된다. 강화 철봉 및 강화 철망은 사용 전에 이의 내구성 개선을 위해 항부식제로 처리되는 것이 바람직하다.

항부식제로서, 종래 항부식제, 예컨대 합성 수지를 사용할 수 있다.

규산칼슘 경화체 중 강화 철봉 또는 강화 철망의 함입에 의해, 생성되는 강 화 규산칼슘 복합체는 파손에 대해 크게 개선된 내성을 나타낸다. 특히, 본 발명의 규산칼슘 경화체는 고결정성으로 인해, 종래 건축 재료와 비교하여 매우 높은 압축 탄성율을 나타내어, 강화 철봉 또는 강화 철망에 의한 규산칼슘 경화체의 강화가 매우 효과적이다. 또한, 규산칼슘 경화체는 상술한 균일하고 미세한 세공을 가져서, 규산칼슘 경화체는 종래 오토클레이브된 경량 콘크리트와 비교하여 강화 철봉에 대해 매우 개선된 부착성을 나타낸다.

본 발명의 규산칼슘 경화체의 제조 방법에 대하여 하기에 설명한다.

본 발명의 규산칼슘 경화체의 제조 방법에는 하기가 포함된다:

규토질 재료, 시멘트성 재료, 석회질 재료, 황산알루미늄 및 이의 수화물로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질 및 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물을 포함하는 고체물질질 및 물을 포함하는 수성 슬러리를 제공,

상기 수성 슬러리를 주형 내로 부음, 및

상기 수성 슬러리를 예비경화 후 오토클레이브,

(여기서, 상기 규토질 재료의 50 중량% 이상은 결정성 규토질 재료이며,

황산알루미늄 및 이의 수화물로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질은 상기 수성 슬러리 중에, 상기 고체물질질의 총 중량을 기준으로 Al₂O₃ 의 양에 대해 0.09 내지 10 중량% 의 양으로 포함되며, 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물은 상기 수성 슬러리 중에, 상기 고체물질질의 총 중량을 기준으 로 SO₃ 의 양에 대해 0.15 내지 15 중량% 의 양으로 포함되며, 상기 SO₃ 의 양은 상기 황산알루미늄 및 이의 수화물로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 상기 물질에 해당하는 SO₃ 의 양 및 상기 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물에 해당하는 SO₃ 의 양의 합이다).

본 발명에 있어서, "예비경화체" 라는 표현은 주형 내에서 수성 슬러리를 오토클레이브하지 않고 예비경화하여 수득되는 물질을 의미한다.

"규토질 재료" 라는 표현은 70 중량% 이상의 SiO₂ 를 포함하는 재료를 의미한다. 규토질 재료의 예에는 짐괴성 규토질 재료, 규토질 모래, 석영 (짐괴성 규토질 재료, 규토질 모래 및 석영은 각각 결정성임), 고함량의 짐괴성 규토질 재료, 규토질 모래 또는 석영을 갖는 바위, 규조토, 실리카 연기, 비산회, 천연 점토 미네랄, 및 규조토, 실리카 연기, 비산회 또는 천연 점토 미네랄의 소성 산물이 포함된다. 결정성 규토질 재료의 예에는 짐괴성 규토질 재료, 규토질 모래, 석영, 및 고함량의 짐괴성 규토질 재료, 규토질 모래 또는 석영을 갖는 바위가 포함된다. "결정성 규토질 재료" 라는 표현은 α-석영, 크리스토발라이트 (cristobalite) 등의 예리한 회절 피크가 관찰되는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 규토질 재료를 의미한다. 비결정성 규토질 재료의 예에는 규조토, 실리카 연기 및 비산회가 포함된다. "비결정성 규토질 재료" 라는 표현은 예리한 회절 피크가 관찰되지 않는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 규토질 재료를 의미한다.

본 발명에 있어서, "시멘트성 재료" 라는 표현은 주로 실리케이트 성분 및 칼슘 성분으로 구성된 시멘트를 의미한다. 시멘트성 재료의 예에는 일반 포틀랜드 시멘트, 조강 (high-early) 포틀랜드 시멘트 및 벨라이트 시멘트가 포함된다. "석회질 재료" 라는 표현은 재료의 중량을 기준으로, CaO 에 있어서 50 중량% 이상의 칼슘 함량을 갖는 칼슘 함유 재료를 의미한다. 석회질 재료의 예에는 생석회 및 소석회가 포함된다.

본 발명의 규산칼슘 경화체의 제조 방법에 있어서, 50 중량% 이상의 규토질 재료가 결정성 규토질 재료일 것이 요구된다. 그 이유는 하기와 같다. 규토질 재료 중에서, 비결정성 규토질 재료 (예컨대 실리카 연기) 는 결정성 규토질 재료에 비해 매우 높은 반응성을 갖는다. 비결정성 규토질 재료의 이러한 매우 높은 반응성으로 인해, 비결정성 규토질 재료를 시멘트성 재료 및 석회질 재료와 함께 예비경화하여 예비경화체를 수득하는 경우, CaO/SiO₂ 몰 비 약 1 을 갖는 CSH 가 실온에서도 매우 쉽게 생성된다. CSH 는 매우 안정한 물질이다. 따라서, 예비경화체를 고압 하에 고온에서 오토클레이브하는 경우에도 CSH 에서 토버모라이트로의 전환이 매우 느려서, 생성되는 규산칼슘 경화체는 필수적으로 다량의 CSH 를 포함하며, 이는 규산칼슘 경화체의 치수 안정성 및 내후성을 저하시킨다. 또한, 규산칼슘 경화체 중 토버모라이트의 결정성이 다량의 CSH 의 존재로 인해 현저히 저하된다. 또한, 규산칼슘 경화체 중의 세공은 작은 세공 직경 및 균일한 세공 분포를 갖지 않아서, 규산칼슘 경화체는 만족스러운 고탄성 또는 만족스러운 고 압축 강도를 나타내지 않는다. 따라서, 규토질 재료 중 결정성 규토질 재료 의 함량은 50 중량% 이상이 될 필요가 있다. 규토질 재료 중 결정성 규토질 재료의 함량이 60 중량% 이상인 것이 바람직하다.

결정성 규토질 재료 중에서, 가격의 측면에서, 결정성 짐괴성 규토질 재료가 바람직하다. 결정성 짐괴성 규토질 재료 중에서, Blaine 투과법으로 측정되는 비표면적 5,000 cm²/g 이상, 보다 유리하게는 7,000 cm²/g 이상인 짐괴성 규토질 재료의 미분형을 사용하는 것이 바람직하다. 짐괴성 규토질 재료의 극미분형은 상기 형태의 짐괴성 규토질 재료를 취급하기가 어려워서 불리하다. 따라서, 짐괴성 규토질 재료의 미분형의 비표면적이 300,000 cm²/g 이하인 것이 바람직하다. 짐괴성 규토질 재료의 미분형이 결정성이므로, 짐괴성 규토질 재료의 미분형은 수성 슬러리의 예비경화 도중 거의 반응성을 나타내지 않는다. 그러나, 짐괴성 규토질 재료의 미분형은 예비경화체의 오토클레이브 도중 높은 반응성을 가지므로, 고결정성을 갖는 다량의 토버모라이트를 제조할 수 있다. 비표면적 5,000 cm²/g 이상의 짐괴성 규토질 재료의 미분형의 사용은, 짐괴성 규토질 재료가 오토클레이브 후에 미반응인 채로 남아 있는 경우에도, 경화체의 매트릭스 중에 남아있는 짐괴성 규토질 재료의 인터페이스에 형성되는 공극의 크기가 작은 수준으로 억제될 수 있다는 점에서 유리하다.

200 ㎛ 초과의 셀 크기를 갖는 실질적 양의 셀을 포함하는 규산칼슘 경화체를 수득하고자 하는 경우 (즉, 발포제를 사용하지 않고 겉보기 비중 0.5 이하인 규산칼슘 경화체를 수득하고자 하는 경우) 또는 발포제를 사용하여 겉보기 비중 0.3 이하의 규산칼슘 경화체를 수득하고자 하는 경우, 물/고체물질질 비를 증가시키는 것이 필요하다. 상기 경우, 경화체의 제조 도중 고체의 침전 방지 및 예비경화 도중 경화 속도의 개선을 위해, 규토질 재료의 일부로서 비결정성 규토질 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 그러나 상기 경우, 다량의 비결정성 규토질 재료의 사용은 형성되는 토버모라이트의 양이 저하되고 토버모라이트의 결정성이 저하된다는 점에서 불리하다. 상기 관점에서, 규토질 재료 중 비결정성 규토질 재료의 양은 규토질 재료의 중량을 기준으로, 바람직하게는 5 내지 50 중량% 미만, 보다 바람직하게는 5 내지 40 중량% 이다. "물/고체물질질 비" 는 물의 중량 대 고체물질질의 총 중량의 비를 의미하며, 여기서 하나 이상의 고체물질질이 결정화수를 포함하는 경우, 결정화수의 중량은 고체물질질의 총 중량에는 포함되지 않지만 물의 중량에는 포함된다. 수성 슬러리 중 황산알루미늄 및 이의 수화물로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질의 양은 고체물질질의 총 중량을 기준으로, Al₂O₃ 의 양에 대해 0.09 내지 10 중량% 이다. 물/고체물질질 비가 0.95 미만인 경우, 수성 슬러리 중 황산알루미늄 및 이의 수화물로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질의 양은 바람직하게는 0.09 내지 3 중량%, 보다 바람직하게는 0.12 내지 2 중량% 이다. 한편, 물/고체물질질 비가 0.95 내지 1.9 미만인 경우, 수성 슬러리 중 황산알루미늄 및 이의 수화물로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질의 양은 바람직하게는 0.15 내지 6 중량%, 보다 바람직하게는 0.2 내지 4 중량% 이다. 또한, 물/고체물질질 비가 1.9 이상인 경우, 수성 슬러리 중 황산알루미늄 및 이의 수화물로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질의 양은 바람직하게는 0.2 내지 10 중량%, 보다 바람직하게는 0.25 내지 6 중량% 이다. 수성 슬러리 중 황산알루미늄 및 이의 수화물로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질의 양이 0.09 중량% 미만인 경우, 본 발명의 효과가 달성될 수 없다. 한편, 수성 슬러리 중 황산알루미늄 및 이의 수화물로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질의 양이 10 중량% 초과인 경우, 수성 슬러리의 점도가 너무 높아져서, 슬러리의 성형성이 만족스럽지 못하게 된다.

"황산알루미늄" 이라는 표현은 화학식 Al₂(SO₄)₃ 로 나타내는 화합물을 포함하는 물질을 의미한다. "황산알루미늄의 수화물" 이라는 표현은 황산알루미늄의 수화 산물을 의미한다. 황산알루미늄의 수화물의 예에는 황산알루미늄 및 결정화수를 포함하는 물질, 예컨대 화학식 Al₂(SO₄)₃ㆍ17H₂O 로 나타내는 물질이 포함된다. 본 발명에 있어서, 황산알루미늄의 수화물 중 Al₂(SO₄)₃ 의 양은 수화물의 중량을 기준으로 80 중량% 이상일 것이 요구되며, 여기서 결정화수의 양은 수화물의 중량에서 배제된다. 황산알루미늄 및 이의 수화물은 각각 분말, 용액 또는 슬러리의 형태로 사용될 수 있다.

수성 슬러리 중 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물의 양은 고체물질질의 총 중량을 기준으로 SO₃ 의 양에 대해 0.15 내지 15 중량%, 바람직하게는 0.2 내지 10 중량% 이며, 여기서 SO₃ 의 양은 황산알루미늄 및 이의 수화물 로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질에 해당하는 SO₃ 의 양 및 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물에 해당하는 SO₃ 의 양의 합이다. 수성 슬러리 중 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물의 양이 0.15 중량% 미만인 경우, 예비경화체의 경화 속도가 저하된다. 반면에, 수성 슬러리 중 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물의 양이 15 중량% 초과인 경우, 황산알루미늄 및 이의 수화물로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질, 및 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물의 총량이 너무 커져서, 규산칼슘 경화체 중 토버모라이트의 함량이 저하된다.

본 발명에 있어서, 황산 화합물이 SO₃ 또는 SO₄ 를 포함하는 한, 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물에 대해서는 특별히 제한되지 않는다. 상기 술페이트 화합물의 예에는 하기가 포함된다: 아황산; 황산; 석고 무수물 (CaSO₄), 석고의 수화물, 예컨대 석고 이수화물 (CaSO_4ㆍ2H₂O) 및 석고 반수화물 (CaSO_4ㆍ1/2H₂O); 및 금속 술페이트. 금속 술페이트의 예에는 알칼리 토금속 술페이트, 예컨대 황산마그네슘; 알칼리 금속 술페이트, 예컨대 아황산나트륨, 아황산칼륨, 황산나트륨 및 황산칼륨; 황산구리; 및 황산은이 포함된다. 상기 언급된 술페이트 화합물은 단독 또는 조합하여 사용될 수 있다. 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물은 다량의 고결정성 토버모라이트를 형성하는데 사용되어, 미세 세공 및 균일한 세공 직경 분포를 갖는 경화체가 수득된다. 상 기 언급된 술페이트 화합물 중에서, 석고 이수화물은 본 발명의 규산칼슘 경화체의 제조를 위한 주요 원료의 하나로 사용되는 시멘트성 재료 중에 포함되므로, 석고 이수화물이 특히 바람직하다.

본 발명의 방법에 있어서, 황산알루미늄 및 이의 수화물로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질과 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물의 병용은, 고체물질질의 침전이 예방될 수 있고, 물/고체물질질의 비가 높은 경우에도 수성 슬러리의 예비경화가 촉진될 수 있어서, 수득되는 규산칼슘 경화체가 개선된 강도 및 개선된 탄성율을 나타낸다는 점에서 유리하다. 그러므로, 황산알루미늄 및 이의 수화물로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질과 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물의 병용은 본 발명의 규산칼슘 경화체의 제조에 결정적이다.

본 발명의 규산칼슘 경화체의 제조 방법에 있어서, 황산알루미늄 및 이의 수화물로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질, 기타 고체물질질 및 물을 함께 40 내지 100℃ 에서 10 분 이상, 보다 유리하게는 30 분 이상 혼합하여, 수성 슬러리를 수득하는 것이 바람직하다. 상기 언급된 조건 하에서 원료 (물 및 고체물질질 포함) 를 혼합함으로써, 물/고체물질질 비가 5 만큼 높은 경우에도 고체-액체 분리를 예방할 수 있을 뿐만 아니라, 단시간 내에 주형 중 수성 슬러리를 예비경화시킬 수 있어서 수득한 예비경화체가 주형에서 이형가능할 정도의 고체가 된다.

수성 슬러리가 0.67 내지 5 범위의 물/고체물질질 비를 갖는 것이 바람직하 다. 수성 슬러리 (0.67 내지 5 범위의 물/고체물질질 비를 가짐) 를 그대로 또는 이들과 적당량의 발포제 (예컨대 알루미늄 분말) 와의 혼합물 형태로 경화시킴으로써, 바람직하게 낮은 겉보기 비중 및 적절히 조절된 조악한 셀의 품질을 갖는 규산칼슘 경화체를 제조할 수 있다.

또한, 황산알루미늄 및/또는 이의 수화물과 상기 언급된 결정성 짐괴성 규토질 재료의 미분형을 병용함으로써, 규산칼슘 경화체의 매트릭스 중 세공의 세공 직경이 최소화되고 세공 직경 분포가 균일한 규산칼슘 경화체를 수득할 수 있다. 상기 경화체에 있어서, 탄성율, 압축 강도 및 압축 강도 대 탄성율의 비가 크게 개선된다. 황산알루미늄 및/또는 이의 수화물과 결정성 짐괴성 규토질 재료의 미분형의 병용으로 상기의 뛰어난 규산칼슘 경화체를 제조할 수 있는 이유는 밝혀지지 않았지만, 황산알루미늄 및/또는 이의 수화물과 짐괴성 규토질 재료의 미분형의 병용으로 인해, 수성 슬러리의 분산 상태 및 균일성이 개선되고 다량의 고결정성 토버모라이트를 제조할 수 있고, 매트릭스 및 잔류 짐괴성 규토질 재료 사이에 형성되는 공극의 직경이 작아질 수 있기 때문인 것으로 추정된다.

본 발명에 있어서, 200 ㎛ 초과의 셀 크기를 갖는 실질적 양의 셀을 포함하지 않는 규산칼슘 경화체를 수득하고자 하는 경우, 고체물질질 (규토질 재료, 시멘트성 재료, 술페이트 화합물 및 석회질 재료 포함) 를 0.77 내지 5 의 물/고체물질질 비로 물과 혼합하여 수성 슬러리를 수득한다. 200 ㎛ 초과의 셀 크기를 갖는 실질적 양의 셀을 포함하지 않고, 따라서 고강도, 고 탄성율 및 낮은 겉보기 비중을 나타내는 상기 언급된 규산칼슘 경화체를 수득하고자 하는 경우, 물/고체물질 질 비는 0.77 내지 5, 바람직하게는 0.9 내지 4, 보다 바람직하게는 1.2 내지 3 범위이다.

한편, 200 ㎛ 초과의 셀 크기를 갖는 실질적 양의 셀을 포함하는 규산칼슘 경화체를 수득하고자 하는 경우, 0.67 내지 3.5, 보다 유리하게는 0.85 내지 3.3, 더욱 유리하게는 0.96 내지 2.7 의 물/고체물질질 비로 고체물질질과 물을 혼합하여 수성 슬러리를 수득한 후, 여기에 발포제로서 알루미늄 분말을 첨가하여 발포성 수성 슬러리를 수득하고, 수득한 발포성 수성 슬러리를 주형 내로 붓는 것이 바람직하다. 알루미늄 분말은 고체물질질의 총 중량을 기준으로, 고체 알루미늄 중량에 대해 0.002 내지 0.8 중량% 의 양으로 사용된다. 물/고체물질질 비가 1.1 미만인 경우, 알루미늄 분말의 양은 바람직하게는 0.002 내지 0.15 중량%, 보다 바람직하게는 0.003 내지 0.1 중량% 이다. 한편, 물/고체물질질 비가 1.1 내지 1.5 미만인 경우, 알루미늄 분말의 양은 바람직하게는 0.005 내지 0.2 중량%, 보다 바람직하게는 0.008 내지 0.15 중량% 이다. 또한, 물/고체물질질 비가 1.5 내지 2.2 미만인 경우, 알루미늄 분말의 양은 바람직하게는 0.008 내지 0.3 중량%, 보다 바람직하게는 0.015 내지 0.2 중량% 이다. 또한, 물/고체물질질 비가 2.2 이상인 경우, 알루미늄 분말의 양은 바람직하게는 0.02 내지 0.6 중량%, 보다 바람직하게는 0.03 내지 0.4 중량% 이다. 알루미늄 분말을 수성 슬러리에 첨가하는 경우, 알루미늄 분말의 형태에 대해서는 특별한 제한은 없다. ALC 의 제조에 일반적으로 사용되는 알루미늄 분말의 형태로 알루미늄 분말을 첨가할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 분말 그대로를 수성 슬러리에 첨가할 수 있다. 이와는 달 리, 원료로서 사용되는 물의 일부와 알루미늄 분말을 혼합하여 수득되는 알루미늄 슬러리의 형태로 알루미늄 분말을 수성 슬러리에 첨가할 수 있다. 또한, 오토클레이브된 경량 콘크리트의 제조에 사용되는 알루미늄 페이스트의 형태로, 알루미늄 분말을 수성 슬러리에 첨가할 수 있다 (U.S. 특허 제 4,318,270 호 참고). 발포제로서의 알루미늄 분말의 양은 수성 슬러리의 물/고체물질질 비 및 경화체의 목적하는 겉보기 비중을 고려하여 결정된다. 수성 슬러리 중 발포체의 형성은 알루미늄 분말이 사용되지 않는 방법에 의해 수행될 수 있다. 상기 방법의 바람직한 예에는 공기를 예비발포제 또는 이의 수용액 중에 도입한 후 발포체를 형성하고, 이어서 발포체와 수성 슬러리를 혼합하는 종래 예비 발포법 (일본 공개 공보 제 소 63-295487 호 참고), 및 예비발포제를 수성 슬러리와 혼합하고, 생성 슬러리가 예비 발포기에 의해 발포체를 갖도록 하는 방법이 포함된다. 예비발포제의 유형은 구체적으로 제한되지 않으며, 당분야에 사용되는 종래 예비발포제가 사용될 수 있다. 예비발포제의 예에는 합성 계면활성제형 예비발포제, 수지 비누형 예비발포제 및 가수분해 단백질형 예비발포제가 포함된다.

본 발명의 방법에서 최초로 제공되는 수성 슬러리에 있어서, CaO/SiO₂ 몰 비는 0.5 내지 1.5, 바람직하게는 0.6 내지 1.3, 보다 바람직하게는 0.65 내지 1.1 이다. CaO/SiO₂ 몰 비가 1.5 초과인 경우, 규토질 재료의 양이 토버모라이트를 형성하기에 부족해져서, 제조되는 토버모라이트의 양이 현저히 저하될 뿐만 아니라 고결정성 토버모라이트가 형성될 수 없다는 단점이 있을 수 있다. 한편, CaO/SiO₂ 몰 비가 0.5 미만인 경우, 규토질 재료의 양은 만족스럽지만 다량의 규토질 재료가 미반응인 채로 남아서, 제조되는 토버모라이트의 양이 저하된다.

수성 슬러리를 수득하기 위해 고체물질질 및 물을 함께 혼합하는 온도에 있어서는 특별한 제한은 없다. 그러나, 혼합에 의해 시멘트성 재료의 초기 수화 및 규토질 재료와 석회질의 반응이 수성 슬러리를 주형 내로 붓기 전에 진행되는 경우, 수성 슬러리를 주형 내로 부은 후 예비경화를 효과적으로 수행할 수 있음을 주지해야 한다. 혼합 온도가 너무 낮은 경우, 시멘트성 재료의 초기 수화 및 규토질 재료와 석회질의 반응이 만족스럽게 진행되지 않아서, 슬러리를 주형 내로 부은 후 수성 슬러리의 예비경화 속도가 불리하게 낮다. 상기 측면에서, 고체물질질과 물의 혼합 직후 온도가 40 내지 100℃, 보다 유리하게는 50 내지 100℃ 인 것이 바람직하다. 수성 슬러리를 수득하기 위한 혼합 시간에 있어서는 특별한 제한은 없다. 그러나, 혼합 시간이 너무 짧은 경우, 각각의 고체물질질이 만족스럽게 분산된 균일한 수성 슬러리를 수득할 수 없고, 시멘트성 재료의 초기 수화 및 규토질 재료와 석회질 재료의 반응이 만족스럽게 진행되지 않는다. 한편, 혼합 시간이 너무 긴 경우, 시멘트성 재료의 초기 수화 및 규토질 재료와 석회질 재료의 반응이 과다 진행되어, 수성 슬러리의 예비경화가 불리하게 저하된다. 상기 측면에서, 혼합 시간은 바람직하게는 10 분 내지 5 시간 미만, 보다 바람직하게는 30 분 내지 3 시간 미만이다.

또한, 석회질 재료의 전량을 규토질 재료 및 시멘트성 재료와 한번에 혼합하 는 경우, 석회질 재료가 시멘트성 재료의 초기 수화 속도를 저하시킬 수 있다. 따라서, 수성 슬러리를 주형 내로 부은 후 이의 예비경화를 가속화시키기 위해, 본 발명의 방법에 제공될 수성 슬러리를 하기 단계를 포함하는 방법으로 제조하는 것이 바람직하다: (1) 물과 석회질 재료 이외의 고체물질질을 혼합하여 혼합물을 수득 (여기서, 혼합은 40 내지 100℃ 의 온도에서 10 분 내지 5 시간 미만 동안 수행된다); (2) 석회질 재료를 단계 (1) 에서 수득한 혼합물에 첨가한 후, 40 내지 100℃ 의 온도에서 30 초 내지 1 시간 미만 동안 혼합. 생성된 수성 슬러리를 주형 내로 붓는다. 상기 언급된 방법의 단계 (1) 에 있어서, 석회질 재료의 전량을 사용하는 대신, 석회질 재료의 일부를 사용할 수 있다. 상기 경우, 석회질 재료의 나머지를 단계 (2) 에서 사용한다. 이후, 단계 (1) 에서의 원료 충전을 "1 차 충전" 으로, 단계 (2) 에서의 원료 충전을 "2 차 충전" 으로 부른다.

황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물의 사용은 고체물질질의 침전이 예방될 수 있을 뿐만 아니라, 수성 슬러리의 예비경화가 가속화될 수 있다는 점에서 효과적이다. 고체물질질의 침전 예방 효과는, 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물을 기타 고체물질질 및 물과 상기 언급된 단계 (1) 에서 40℃ 이상에서 10 분 이상 혼합하는 경우 현저하다. 한편, 수성 슬러리의 예비경화 (예비경화는 단계 (2) 후에 수행된다) 의 가속화는, 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물의 전량 또는 일부를 첨가한 후, 상기 언급된 단계 (2) 에서 40℃ 이상에서 30 초 이상 혼합하는 경우 현저하다.

물/고체물질질 비가 높은 경우 (특히 물/고체물질질 비가 2 이상인 경우), 고체물질질의 침전을 예방하기 위한 측면에서, 상기 언급된 단계 (1) 에서 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물을 기타 고체물질질 및 물에 첨가하는 것이 바람직하다. 한편, 물/고체물질질 비가 낮은 경우, 상기 언급된 단계 (2) 에서 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물을 첨가하는 것이 바람직하다.

황산알루미늄 및 이의 수화물로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질의 사용은 또한 고체물질질의 침전 예방 및 수성 슬러리의 예비경화 가속화를 위해 효과적이다. 상기 효과를 달성하기 위해, 상기 언급된 단계 (1) 에서 황산알루미늄 및 이의 수화물로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 기타 고체물질질 및 물과 40 내지 100℃ 의 온도에서 10 분 내지 5 시간 미만 동안 혼합하는 것이 바람직하다.

상기로부터 자명하듯이, 각각의 석회질 재료, 황산알루미늄 및 이의 수화물로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질 및 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 그 수화물에 있어서, 이들의 사용에 의해 얻어지는 효과는 그 재료가 단계 (1) (즉, 1 차 충전) 또는 단계 (2) (즉, 2 차 충전) 에서 사용되는지 여부에 따라 다르다. 재료가 한번에 전량 충전되거나, 여러번 일부씩 충전되는지의 여부는 물/고체물질질 비, 혼합 조건 (혼합 온도, 혼합 시간 등), 사용 방법 등을 고려하여 결정된다.

황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물, 및 석회질 재료는 2 차 충전에서 사용되며, 이들 재료가 상기 언급된 단계 (1) 에서 수득되는 혼합물과 혼합되는 온도에 대해서는 특별한 제한은 없다. 그러나, 혼합 온도가 너무 낮은 경우, 단계 (2) 후의 수성 슬러리의 예비경화 속도가 저하된다. 따라서, 상기 언급된 두 재료를 단계 (1) 에서 수득되는 혼합물에 첨가 직후의 온도는 40 내지 100℃ 인 것이 바람직하다. 유사하게, 상기 언급된 두 재료를 단계 (1) 에서 수득되는 혼합물과 혼합하는 시간 (혼합 시간) 에 대해서는 특별한 제한은 없다. 그러나, 혼합 시간이 너무 짧은 경우, 고체물질질이 균일하게 분산된 수성 슬러리를 수득하기 불가능해진다. 한편, 혼합 시간이 너무 긴 경우, 수성 슬러리의 예비경화 속도가 저하된다. 따라서, 혼합 시간은 바람직하게는 30 초 내지 1 시간 미만, 보다 바람직하게는 1 분 내지 10 분 미만이다.

고체물질질 및 물은 시판되는 혼합기로 함께 혼합될 수 있다. 상기 혼합기 중에서, 저비점 모르타르에 대해 사용가능한 고속 회전 블레이드가 장착된 혼합기, 예컨대 차단 보드가 장착된 패들 혼합기를 사용하는 것이 바람직하다. 고체물질질과 물의 혼합은, 예를 들어 저비점 모르타르에 대해 사용가능한 고속 회전 블레이드를 갖는 상기 언급된 혼합기를 사용하는 방법으로 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 방법에서 고체물질질을 60℃ 로 가열된 물에 첨가하여 혼합물을 수득하고, 혼합물을 대기압 하 60℃ 에서 2 시간 동안 상기 언급된 혼합기를 이용하여 용기 중에서 혼합한다. 혼합기의 회전 속도에 대해서는 특별한 제한은 없다. 그러나, 혼합기의 회전 속도가 너무 낮은 경우, 고체물질질 침전이 일어나기 쉽다. 따라서, 혼합기의 회전 속도는 일반적으로 100 내지 2,500 rpm 이다. 고체물질질과 물의 혼합은 공기, 또는 불활성 기체 대기, 예컨대 질소 중에서 수행 될 수 있다. 그러나, 용이한 공정의 측면에서, 혼합이 공기 중에서 수행되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 언급된 단계 (2) 후, 단시간 동안 (예로, 대략 1 내지 5 분 동안) 감압 하에 추가 혼합을 수행하여, 혼합물의 교반 도중 형성되는 발포체의 수를 감소시키는 것이 바람직하다. 상기 경우, 단계 (2) 에서의 총 혼합 시간 및 감압 하의 단계 (2) 이후의 혼합 시간이 1 시간 미만, 보다 유리하게는 10 분 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 방법에 있어서, 규산칼슘 경화체의 성질이 손상되지 않는 한, 임의의 첨가제를 사용할 수 있다. 첨가제의 예에는 하기가 포함된다: 유기 경량 응집물, 예컨대 펄프, 발포 스티렌 비드 및 유기 마이크로벌룬; 무기 경량 응집물, 예컨대 펄라이트 및 실라스틱 (silastic) 벌룬; 증점제, 예컨대 메틸 셀룰로오스 및 폴리아크릴산; 시멘트성 재료 중에 일반적으로 사용되는 분산제, 예컨대 감수제 (water reducing agent) 및 고성능 감수제; 카르보네이트 화합물, 예컨대 탄산칼슘 및 백운석; 경화 가속화제, 예컨대 규산나트륨; 시멘트성 재료 중에 일반적으로 사용되는 경화 지연제, 예컨대 리그닌 황산 및 글루코네이트; 및 발포 지연제, 예컨대 인산. 첨가제는 당분야에서 종래 사용되는 양으로 사용될 수 있다. 첨가제는 원료 첨가와 동시에 첨가될 수 있다. 이와는 달리, 첨가제는 상기 언급된 단계 (2) 후에, 즉 모든 원료의 혼합이 완료된 후에 첨가될 수 있다. 첨가제에 대한 혼합 시간이 너무 짧은 경우, 첨가제가 균일하게 분산된 수성 슬러리를 수득할 수 없다. 한편, 혼합 시간이 너무 긴 경우, 모든 단계에서의 총 혼합 시간이 불리하게 길어진다. 상기 측면에서, 혼합 시간은 1 내지 5 분이 바람직 하다.

상기 언급된 첨가제 중에서, 펄프가 저렴하고, 오토클레이브에 의해 매우 많이 열화되지 않으므로 바람직하다. 펄프의 예에는 각각 활엽수 또는 침엽수에서 제조될 수 있는 버진 (virgin) 펄프 및 재생지 펄프가 포함된다. 펄프는 증점제, 분산 안정화제 또는 경화 수축 감소제 (수성 슬러리의 예비경화 도중 사용된다) 로서 효과적으로 사용될 수 있다. 분쇄 펄프는 하기 이유로 인해 바람직하다. 분쇄 펄프는 물/고체물질질 비가 높은 경우 고체물질질의 침전을 예방할 수 있으며; 분쇄 펄프는 수성 슬러리에 적절한 점도를 부여할 수 있고; 분쇄 펄프는 예비경화 및 수성 슬러리의 후속 오토클레이브 도중 균열의 발생을 억제할 수 있고; 분쇄 펄프는 수성 슬러리의 성형성 뿐만 아니라 규산칼슘 경화체의 강도도 개선시킬 수 있다. 분쇄 펄프의 예에는 시판 분쇄 펄프, 건조 분쇄 산물 및 고압 균질화기에 의해 펄프 슬러리를 균질화시켜 수득되는 분쇄 펄프가 포함된다. 규산칼슘 경화체 중 펄프의 함량은 바람직하게는 0.1 내지 3.0 중량%, 보다 바람직하게는 0.2 내지 2.0 중량% 이다. 펄프의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우, 상기 언급된 효과가 달성될 수 없다. 한편, 펄프의 함량이 3.0 중량% 초과인 경우, 펄프를 수성 슬러리에 첨가할 때 수성 슬러리의 점도가 현저히 증가하여, 수성 슬러리를 주형 내로 부을 때 열등해질 뿐만 아니라 발포된다.

원료의 혼합에 의해 수득되는 수성 슬러리를 주형 내로 붓고 예비경화한 후 오토클레이브한다. 필요하다면, 수성 슬러리를 주형 내로 붓기 전에, 발수성 물질 또는 강화 섬유를 수성 슬러리 내로 도입할 수 있다. 필요하다면, 주형은 내부에 배열된 강화 철봉 또는 강화 철망을 갖는다. 상기 경우, 상기 언급된 강화 철봉 또는 강화 철망을 방녹 처리하는 것이 바람직하다. 주형 중의 수성 슬러리는 수성 슬러리의 자가 생성 가열에 의해 또는 외부로부터 수성 슬러리의 가열에 의해 예비경화된다. 수성 슬러리의 예비경화를 40 내지 100℃ 에서 1 내지 48 시간 동안 수행하는 것이 바람직하다. 주형으로서, 오토클레이브 챔버 또는 오토클레이브 용기를 사용할 수 있다. 수성 슬러리 중 물의 증발을 억제하면서, 수성 슬러리의 예비경화를 수행하는 것이 바람직하다. 또한, 주형의 상부 표면으로부터의 물의 증발을 예방하면서 주형을 가열하여 예비경화를 수행할 수 있다. 수성 슬러리의 예비경화에 의해, 예비경화체가 수득된다. 수득되는 예비경화체를 오토클레이브에 의해 고온 및 고압 오토클레이브를 수행한다. 필요하다면, 예비경화체의 오토클레이브 전에, 예비경화체를 목적하는 모양으로 절단한다. 예비경화체의 절단은 오토클레이브된 경량 콘크리트의 제조에 일반적으로 사용되어온 임의의 종래 방법에 의해 수행될 수 있다. 상기 종래 방법의 예에는 와이어를 이용하는 방법이 포함된다. 오토클레이브 효율을 개선시키기 위해, 예비경화체가 주형으로부터 이형된 후 오토클레이브를 수행하는 것이 바람직하다. 예비경화체의 오토클레이브를 160℃ (게이지압: 대략 5.3 kgf/cm²) 내지 220℃ (게이지압: 대략 22.6 kgf/cm²) 의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다. 예비경화체의 오토클레이브에 의해 수득되는 경화체를 건조하여, 건조 형태의 본 발명의 규산칼슘 경화체를 수득한다.

본 발명에 있어서, 수성 슬러리를 주형 내로 붓기 전에 수성 슬러리에, 예비경화체에, 또는 오토클레이브된 규산칼슘 경화체에 발수성 물질을 첨가할 수 있다. 경화체 중 발수성 물질의 함량은 바람직하게는 0.1 내지 3 중량%, 보다 바람직하게는 0.5 내지 2 중량% 이다. 발수성 물질이 수성 슬러리에 첨가되는 경우, 발수성 물질을 그대로 첨가하는 것이 바람직하다. 한편, 발수성 물질을 예비경화체에 또는 오토클레이브된 경화체에 첨가하는 경우, 발수성 물질의 첨가를 분무 등에 의해 수행한 후 열 처리, 예컨대 건조하는 것이 바람직하다. 경화체가 경화체 전반에 걸쳐 발수성을 나타내도록 의도하는 경우, 발수성 물질을 수성 슬러리에 첨가하는 것이 바람직하다.

본 발명의 수행을 위한 최적 양태

이하, 본 발명을 하기 실시예 및 비교예를 참조하여 보다 자세히 설명할 것이지만, 여기에 본 발명의 범위를 제한하려는 것으로 간주되어서는 안된다.

하기 실시예 및 비교예에서, 다양한 측정 및 분석은 하기 방법으로 수행하였다.

[굴곡 강도 및 압축 강도]

오토클레이브된 규산칼슘 경화체를 온도 및 상대 습도 (RH) 가 각각 20℃ 및 60 % 로 유지되는 항온, 항습 용기 내에 놓았다. 규산칼슘 경화체의 조건을 절대 건조 상태의 경화체의 중량을 기준으로, 경화체 중 물의 함량이 10 ±2% 가 되도록 조절하였다. 물 함량 10 ±2% 를 갖는 경화체를 굴곡 강도 및 압축 강도를 측정하기 위한 샘플로서 사용하였다. 규산칼슘 경화체의 굴곡 강도 및 압축 강도를 측정하기 위한 시험을 JIS R 5201 에 따라 수행하였다. 구체적으로, 40 mm ×40 mm ×160 mm 크기의 샘플에 굴곡 강도 시험을 수행하였다 (여기서 전폭 (span) 은 100 mm 였다). 굴곡 강도 시험을 수행하여, 샘플을 두 조각으로 분할하고, 각각 굴곡 강도 시험 전 샘플의 절반 크기를 갖는 2 개의 샘플을 수득하였다. 수득한 2 개의 샘플 중 하나를 이용하여, 압축 강도를 하기와 같이 측정하였다. 샘플이 수용할 수 있는 최대 하중을 측정하였다 (여기서, 하중은 수득한 샘플의 40 mm ×40 mm 표면 상에 놓았다). 최대 하중의 실측치를 경화체의 압축 강도로 정의한다. 보드 형태의 샘플 (즉, 탈수 성형 또는 종이 시이트 제조법에 의해 수득되는 규산칼슘 경화체의 성형체) 이 40 mm 미만의 두께를 갖는 경우, 40 mm 미만의 두께를 갖는 다수의 상기 샘플을 접착제를 사용하여 함께 부착시켜 경화체의 짐괴를 수득한 후, 짐괴를 40 mm ×40 mm ×40 mm 크기를 갖는 입방체로 절단하고, 이 입방체를 압축 강도의 측정을 위한 샘플로서 사용하였다. 상기 경우, 서로 수직인 3 개 이상의 상이한 방향에서 압축 강도를 측정하고, 압축 강도의 3 개 이상의 실측치의 평균을 규산칼슘 경화체의 압축 강도로 정의한다.

[동적 탄성율]

동적 탄성율을 공명 진동을 이용한 콘크리트의 동적 탄성율 측정법을 기술하는 JIS A-1127 에 따라 측정하였다. 동적 탄성율의 측정을 위해, 규산칼슘 경화체의 샘플을 사용하였다 (여기서, 샘플은 굴곡 강도 시험에서 사용된 샘플과 동일한 모양 및 물 함량을 가졌다). 샘플의 세로 진동을 PC 자동 주사형 동적 Young's 모듈러스 시험기 (MODEL MIN-011-0-08; Marui & Co., Ltd., Japan 제조 및 판매) 로 측정하였다. 세로 진동의 1 차 공명 주파수로부터, 샘플의 동적 계수를 계산하였다. 동적 계수의 계산치를 규산칼슘 경화체의 동적 탄성율로 정의하였다.

[충격 강도]

오토클레이브된 규산칼슘 경화체를 온도 및 상대 습도 (RH) 가 각각 20℃ 및 60 % 로 유지되는 항온, 항습 용기에 놓았다. 규산칼슘 경화체를 절대 건조 상태의 경화체의 중량을 기준으로, 경화체 중 물의 함량이 10 ±2% 가 되도록 조절하였다. 물 함량 10 ±2% 를 갖는 상기 경화체를 충격 강도를 측정하기 위해 사용하였다. 충격 강도를 디지탈 충격 시험기 (상표명: DG-UG; Toyo Seiki Seisaku-sho, Ltd., Japan 제조 및 판매) 에 의한 Charpy 충격 시험에 따라 측정하였다. 10 mm ×10 mm ×100 mm 의 크기를 갖는 비노치화 (unnotched) 샘플을 60 mm 전폭으로 이의 양끝에서 고정하였다. 충격 강도를, 망치가 1 J 의 중량 및 0.357 Nm 의 적률을 가지며; 망치 회전축의 중심 및 타격점 사이의 거리는 23.0 cm 이고; 망치의 출발각은 150°이고; 진동 기간은 0.969 초인 조건 하에 측정하였다. 망치의 중량은 망치가 샘플을 향해 떨어지도록 높이 매달렸을때 망치가 보유하는 위치 에너지를 의미한다.

[규산칼슘 예비경화체의 경도]

주형 중에서 5 시간 동안 예비경화된 규산칼슘 예비경화체에 있어서, 이의 경도를 일본에서 제조된 Yamanaka 토양 경도 시험기 (No. 351: 표준형) 로 측정하였다. 주형과 접촉하지 않는 규산칼슘 경화체의 표면에서의 3 개의 상이한 지 점에서 경도를 측정하였다 (여기서, 3 개 지점은 서로 3 cm 이상 떨어져있다). 3 개 경도의 실측치 평균을 규산칼슘 예비경화체의 경도로서 정의한다.

[겉보기 비중]

오토클레이브된 규산칼슘 경화체로부터, 상기 언급된 굴곡 강도 시험에 사용된 규산칼슘 경화체의 샘플과 동일한 크기의 샘플을 수득하였다. 상기 샘플을 105℃ 에서 24 시간 동안 건조한 후, 샘플의 중량 및 치수 (부피) 를 측정하였다. 샘플의 중량 및 부피의 실측치로부터, 샘플의 겉보기 비중을 계산하였다.

[셀의 직경 관찰]

상기 언급된 굴곡 강도 시험에 사용된 샘플의 횡단면 (여기서, 횡단면은 굴곡 강도 시험에서의 샘플을 2 로 절단하여 수득되었다) 을 입체 현미경 (상표명: SZ; Olympus Optical Co., Ltd., Japan 제조 및 판매) 에 의해 ×40 확대에서 관찰하고, 횡단면 상의 10 mm 평방 내 200 ㎛ 초과 (각 셀의 횡단면의 장축의 길이에 대해) 의 셀 크기를 갖는 셀의 수를 계수하였다. 횡단면 상의 5 개의 상이한 10 mm 평방에 대하여, 관찰 및 계수를 수행하였다. 셀의 수의 5 개 실측치의 평균을 셀의 수로 정의한다.

[수은주입법: 1/4 높이에서의 대수 폭, 및 세공 부피 비]

규산칼슘 경화체의 다공성 및 세공 직경 분포 성질을 수은주입법으로 측정할 수 있다. 규산칼슘 경화체의 표면적 또한 수은주입법으로 측정할 수 있다. 상기 방법에 있어서, 샘플을 수은 함유 진공 챔버 중에 놓고, 진공 챔버의 외부로부터 압력을 적용하여 수은이 샘플의 세공 내로 들어가게 한다. 세공 내에 들 어간 수은의 양을 적용된 압력의 함수로 기록한다. 상기 기록을 기준으로, 샘플의 총 세공 부피를 계산할 수 있고, 샘플의 세공 직경 분포 성질을 수득할 수 있다.

오토클레이브된 규산칼슘 경화체를 분쇄하였다. 분쇄 규산칼슘 경화체를 분류하여 2 내지 4 mm 의 크기를 갖는 입자를 수집하였다. 입자를 105℃ 에서 24 시간 동안 건조하여, 수은주입법에 사용되는 규산칼슘 경화체의 샘플을 수득하였다. 샘플의 세공 직경 분포를 세공 직경 분포 측정용 장치 (상표명: Pore Sizer 9320; Micromeritics Instrument Corporation, U.S.A. 제조 및 판매) 로 측정하였다. 적용되는 압력 값을 수은 및 샘플 간의 접촉각이 130°였으며, 수은의 표면 장력이 484 dyn/cm 였다는 가정 하에 세공 직경으로 전환시켰다.

축적 세공 부피를 세공 직경에 대해 도시하여, 축적 세공 분포 곡선을 수득하였다. 축적 세공 분포 곡선을 미분하여, 미분 세공 분포 곡선을 수득하였다. 미분 세공 분포 곡선의 최대 피크 높이의 1/4 높이에서의 세공 직경 분포의 대수 폭 (이후, 상기 대수 폭을 종종 "1/4 높이에서의 대수 폭" 으로 간단히 부른다) 을 하기와 같이 정의한다: 최대 피크 높이의 1/4 높이에 해당하는 2 개의 세공 직경이 있는 경우, 더 큰 세공 직경이 A₂ 로 정의되며, 더 작은 세공 직경이 A₁ 로 정의된다. 1/4 높이에서의 대수 폭은 A₂ 의 일반 대수 및 A₁ 의 일반 대수 사이의 차이로 정의된다 (도 2 (A) 및 2 (B) 에 나타낸 것과 같은 경우). 최대 피크 높이의 1/4 높이에 해당하는 2 개 초과의 세공 직경이 있는 경우. 가장 큰 세공 직경 이 A₂ 로 정의되며, 가장 작은 세공 직경이 A₁ 로 정의된다. 1/4 높이에서의 대수 폭은 A₂ 의 일반 대수 및 A₁ 의 일반 대수 사이의 차이로 정의된다 (도 2(C) 에 나타낸 것과 같은 경우). .

0.1 ㎛ 이하인 범위의 세공 직경을 갖는 세공에 대하여, 상기 세공의 양은 6 nm 내지 360 ㎛ 범위의 세공 직경을 갖는 세공의 총 부피를 기준으로, 0.1 ㎛ 이하인 범위의 세공 직경을 갖는 세공의 총 부피의 백분율로 표현된다.

[질소 흡착으로 측정되는 비표면적]

상기 언급된 수은주입법의 경우에서와 실질적으로 동일한 방식으로 수득한 건조 샘플을 70℃ 에서 3 시간 동안 진공 조건 하에 추가 건조하여, 측정용 샘플을 수득하였다. 수득한 샘플의 비표면적을 비표면적 측정용 장치 (상표명: Autosorb 1-MP; Quantachrome Instruments, U.S.A. 제조 및 판매) 에 의해 BET 흡착법 (Brunauer-Emmett-Teller 공식 흡착법) 으로 측정하였다. 샘플의 상이한 6 개 부분에 대해, 측정을 수행하였다.

[Blaine 투과법으로 측정되는 비표면적]

시멘트의 다양한 성질을 측정하기 위한 시험을 기술하는 JIS R 5201 에 기술된 시험 (비표면적 측정용) 에 따라 비표면적을 측정하였다.

[분말 X-선 회절측정: Ia 및 Ib 의 측정]

상기 언급된 굴곡 강도 시험에서 사용된 것과 실질적으로 동일한 샘플을 모르타르에 의해 분쇄하여, 분말 X-선 회절측정을 위한 샘플을 수득하였다. 상기 언급된 회절 피크 강도 Ib 및 최소 회절 강도 Ia 를 Cu 의 Kα선에 대해 X-선 회절 장치 (상표명: RINT 2000; Rigaku Corporation, Japan 제조 및 판매) 로 측정하였다. 가속 전압은 40 kV 였으며, 가속 전류는 200 mA 였고, 광 수용 슬릿의 슬릿 폭은 0.15 mm 였고, 주사 속도는 4°/분이었고, 샘플링은 0.02°인 조건 하에서 측정을 수행하였다. 회절 X-선을 흑연 단색화기에 의한 이의 단색화 후 계수하였다.

Ia 는 토버모라이트의 (220) 면 및 (222) 면에 각각 기인하는 2 개의 회절 피크 사이의 회절각 범위에서 관찰되는 최소 회절 강도로 정의되며, 여기서 강도에는 배경 강도도 포함된다. Ib 는 토버모라이트의 (220) 면에 기인하는 회절 피크 강도로 정의되며, 강도에는 배경 강도도 포함된다. 도 1 (A) 및 (B) 에 나타낸 바와 같이, 토버모라이트의 (220) 면 및 (222) 면에 각각 기인하는 회절선은 각각 약 29.5°및 약 28.9°(2θ) 의 회절각을 갖는 회절선이다.

[분말 X-선 회절측정: I(002) 및 I(220) 의 측정]

사용된 샘플 및 측정 조건은 상기 언급된 Ia 및 Ib 의 측정과 실질적으로 동일하였다. I(002) 는 6 내지 9°(2θ) 의 회절각 주위의 배경의 선형 근사로 수득되는 실제 회절 강도이다 (도 3 참고). 유사하게, I (220) 은 20 내지 40°(2θ) 의 회절각 주위의 배경의 선형 근사로 수득되는 실제 회절 강도이다. 도 3 에 나타낸 바와 같이, 토버모라이트의 (002) 면에 기인한 회절선은 약 7.7 °(2θ) 의 회절각을 갖는 회절선이다.

[패널의 굴곡 강도]

L = 1,900 mm 인 조건 하에 JIS A 5416 에 기술된 "오토클레이브된 경량 콘크리트 패널 (9.5 패널) 용 굴곡 강도 시험" 에 따라 굴곡 강도 시험을 수행하였다. 패널 굴곡 강도 시험으로부터, 하중/중심 부분 변위 곡선을 수득하였다. 하중/중심 부분 변위 곡선에 있어서, 제 1 굴절점에 해당하는 하중 (W) 을 초기 균열 하중으로 정의하고, 제 1 굴절점에 해당하는 중심 부분의 변위 (δ) 를 초기 균열 굴곡으로 정의한다. 패널의 단단함을 하기 식으로 나타낸다: (11 ×W ×L³)/(768 ×δ). 패널이 파손될 때까지 굴곡 강도 시험을 계속하였다. 파손 하중을 하중/중심 부분 변위 곡선의 최대 하중으로 정의한다.

[패널에 대한 충격 반응 시험]

패널 한 조각을 1,800 mm 전폭으로 간단히 지지하였다. 패널의 중심 근처의 지점에서 JIS A 1418-2 (건축물 바닥용 충격음 절연 성능을 측정하기 위한 방법; 제 2 부: 표준 강충격원을 이용하는 방법) 의 부록 2 에 기술된 충격력 성질에 대해 (1) 항에서 정의된 표준 강충격 1 회 타격을 실시하였다. 충격점 아래의 수직 변위를 변위가 측정되지 않을 때까지 비접촉형 변위 측정기를 이용하여 측정하였다. 측정 결과로부터, 충격 반응 곡선을 수득하였다. 가한 반응 변위, 진폭의 반감기 (즉, 변위가 최대치에 도달하는 시점으로부터 변위가 최대치의 절반으로 감소되는 시점의 기간), 및 공명 주파수를 충격 반응 곡선으로부터 수득하였다.

[일면 물 흡수]

오토클레이브되고, 40 mm ×40 mm ×160 mm 의 크기를 갖는 규산칼슘 경화체의 샘플을 제공하였다 (여기서, 샘플 중량이 평형 중량에 도달할 때까지, 온도 및 상대 습도 (RH) 가 각각 20℃ 및 60 % 로 유지되는 항온, 항습 용기 중에서 샘플을 건조하였다). 상기 샘플을 일면 물 흡수 측정을 위해 사용하였다. 물 표면이 샘플 하면의 1 cm 위에 있도록 샘플 표면의 40 mm ×40 mm 를 위로 유지하면서, 샘플을 온도 20℃ 의 수중에 침지시켰다. 샘플의 수중 침지 1 일 및 1 주 후, 샘플 중량을 측정하였다. 일면 물 흡수를 샘플의 수중 침지 전 이의 중량을 기준으로 경화체 샘플에 의해 흡수된 물의 중량 백분율로서 정의한다.

[치수 안정성]

오토클레이브되고, 40 mm ×40 mm ×160 mm 의 크기를 갖는 규산칼슘 경화체의 샘플을 제공하였다 (여기서, 샘플 중량이 평형 중량에 도달할 때까지, 온도 및 상대 습도 (RH) 가 각각 20℃ 및 60 % 로 유지되는 항온, 항습 용기 중에서 샘플을 건조하였다). 샘플을 변형 측정을 위해 사용하였다. 변형 게이지 (상표명: KFW-5-120-C1-11 L5M3R; Kyowa Electronic Instruments Co., Ltd., Japan 제조 및 판매) 를 샘플에 부착하였다. 물 표면이 샘플 상면의 3 cm 위에 있도록 샘플 표면의 40 mm ×160 mm 를 위로 유지하면서 샘플을 수중에 침지시켜, 샘플의 각 표면에서 샘플에 물을 흡수시켰다. 시험 개시 (즉 샘플의 수중 침지로부터) 1 일 및 1 주 후, 변형 게이지의 변형 양을 측정하였다. 변형 게이지의 변형 양의 실측치로부터, 1 m 당 경화체 샘플의 변형 양을 계산하였다.

[탄화 수축]

규산칼슘 경화체의 장기 내구성의 척도로서, 가속 탄화 반응에서의 경화체의 수축을 측정하였다. 오토클레이브되고, 20 mm ×40 mm ×160 mm 의 크기를 갖는 규산칼슘 경화체를 경화체 중량이 평형 중량에 도달할 때까지, 온도 및 상대 습도 (RH) 가 각각 20℃ 및 60 % 로 유지되는 항온, 항습 용기 중에서 건조하였다. 생성된 규산칼슘 경화체를 온도, 상대 습도 및 이산화탄소 기체 농도가 각각 20℃, 60% 및 10 부피% 로 유지되는 가속 중화 시험 챔버 (즉, 가속 탄화 시험 챔버) (상표명: ASAHI-LUNAIRE; ASAHI KAGAKU CO., LTD., Japan 제조 및 판매) 내에 도입하였다. 탄화 시험 챔버 중에 경화체를 놓은 3 일, 7 일 및 14 일 후, 게이지 길이 (원래 150 mm) 의 변화를 현미경으로 측정하고, 하기 식으로 탄화 수축을 계산하였다:

수축 (%) = 100 ×(L₀-L₁) / L₀

(식 중:

L₀: 중화 시험 개시 시 (즉, 탄화 시험 챔버 중에 경화체를 놓을 때) 의 게이지 길이; 및

L₁: 중화 시험 개시 3, 7 또는 14 일 후 (즉, 탄화 시험 챔버 중에 경화체를 놓은 후) 의 게이지 길이).

[보정력 시험]

오토클레이브된 규산칼슘 경화체를 온도 및 상대 습도 (RH) 가 각각 20℃ 및 60% 로 유지되는 항온 항습 용기에 넣었다. 규산칼슘 경화체를 절대 건조 상태 의 경화체의 중량을 기준으로, 경화체 중 물의 함량이 물의 중량 백분율에 대해 10 ±2% 가 되도록 건조하였다. 물 함량 10 ±2% 를 갖는 상기 경화체로부터 180 mm ×180 mm ×50 mm 크기의 샘플을 수득하였다. 샘플의 중심부에, 3.0 mmφ의 크기 및 25 mm 의 깊이를 갖는 표시 (pilot) 구멍을 드릴로 뚫었다. 이어서, 평평한 헤드의 나무 나사 (상표명: 4-020-04145; Yahata Neji Corporation, Japan 제조 및 판매) 를 구멍 내로 30 mm 깊이로 손으로 박았다. 건설부 건축 연구소 (Architectural Research Institute, Ministry of Construction) 의 가이드라인에 따라, 인발 강도를 인발 강도 시험기 (YAMAMOTO KOJYUKI CO., LTD., Japan 제조 및 판매; 능력: 1.5 t; 리프트: 10 mm) 로 측정하였다. 인발 강도 시험의 결과를 2 개 군으로 분류하였다. 즉, 샘플의 보정력이 낮은 경우, 나사는 샘플로부터 바로 인발되었으며; 보정력이 높은 경우, 샘플이 나사 근처에서 파손되어 샘플에 콘 모양의 구멍이 형성되었다 (콘 파손).

실시예 1 내지 19

(규산칼슘 경화체의 횡단면 상의 10 mm 평방에서, 각각의 셀의 횡단면의 장축 길이에 대해 200 ㎛ 초과의 셀 크기를 갖는 셀의 수가 20 개 이하인 규산칼슘 경화체의 제조)

실시예 1 내지 19 에 있어서, 규산칼슘 경화체를 고체물질질 및 물을 이용하여 제조하였다 (여기서, 각각의 고체물질질의 유형과 양 및 물의 양은 표 1 및 2 에 나타낸다). 구체적으로, 짐괴성 규토질 재료의 미분형, 또는 짐괴성 규토질 재료의 미분형 및 실리카 연기 (EFACO, Egypt 제조 및 판매) 의 조합을 규토질 재료로서 사용하였으며; 생석회를 석회질 재료로서 사용하였고; 일반 포틀랜드 시멘트 (표 1 내지 7 에서, 상기 물질을 "OPC" 로 부른다) 를 시멘트성 재료로서 사용하였고; 황산알루미늄 옥타데카수화물을 황산알루미늄으로서 사용하였고; 석고 이수화물을 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물로서 사용하였고; 펄프의 미분형을를 유기 섬유로서 사용하였다. 각각의 황산알루미늄 옥타데카수화물 및 석고 이수화물에 대하여, 이들의 양을 표 1 및 2 에 이들의 무수형의 중량부에 대하여 나타낸다.

각각의 실시예 1 내지 19 에 있어서, 하기 공정을 수행하였다. 원료의 1 차 충전에 있어서, 짐괴성 규토질 재료의 미분형, 실리카 연기 (실시예 8 내지 11 에서만 충전), 생석회, 일반 포틀랜드 시멘트, 황산알루미늄 옥타데카수화물 및 석고 이수화물 (실시예 8 내지 11 에서만 충전) 을 60℃ 로 가열된 물을 포함하는, 부피 10 리터의 스테인레스 스틸조 내로 충전하였다. 스테인레스 스틸조를 60℃ 에서 가열하고 스테인레스 스틸조 중의 물의 증발을 억제하면서, 스테인레스 스틸조의 내용물을 교반기 (울트라 교반기 DC-CHRM25; Iuchi Seieido Co., Ltd., Japan 제조 및 판매) 로 1,200 rpm 의 회전 속도로 대기압 하에 2 시간 동안 교반하였다. 이어서, 원료의 2 차 충전에 있어서, 생석회 및 석고 이수화물 (실시예 8 내지 11 이외의 실시예에서만 충전) 을 스테인레스 스틸조 내로 충전하였다. 스테인레스 스틸조의 내용물을 원료의 1 차 충전에서와 실질적으로 동일한 조건 하에서 1 분 동안 교반하였다. 또한, 실시예 2, 7, 10, 13 및 16 에 있어서, 펄 프의 미분형을 스테인레스 스틸조 내에 충전하고, 상술한 바와 실질적으로 동일한 조건 하에서 1 분 동안 교반하였다.

스테인레스 스틸조 내로의 원료 고체물질질 및 물의 상기 언급된 충전 및 스테인레스 스틸조의 내용물의 후속 교반에 의해, 슬러리를 수득하였다. 슬러리로부터 물의 증발을 억제하면서, 수득한 슬러리를 25 cm ×15 cm ×7 cm 크기의 주형 내로 붓고, 60℃ 에서 5 시간 동안 예비경화시켜, 예비경화체를 수득하였다. 예비경화체를 주형으로부터 이형하고, 180℃ 포화 증기 대기 중에서 4 시간 동안 고온 고압 오토클레이브한 후 건조하여, 규산칼슘 경화체를 제조하였다.

실시예 1 내지 19 에서 수득한 규산칼슘 경화체의 다양한 성질을 표 8 및 9 에 나타낸다. 실시예 1 에서 수득한 규산칼슘 경화체에 가속 탄화 시험 및 보정력 시험을 수행하였다. 가속 탄화 시험 및 보정력 시험의 결과를 각각 표 16 및 17 에 나타낸다. 또한, 실시예 1 에서 수득한 규산칼슘 경화체에 대하여, 이의 일면 물 흡수 및 치수 안정성을 측정하였다. 결과를 표 18 에 나타낸다.

실시예 1 에서 수득한 규산칼슘 경화체를 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 분석에 의해 수득한 분말 X-선 회절 패턴을 도 1(A), 3 및 8(A) 에 나타낸다. 실시예 1 에서 수득한 규산칼슘 경화체를 수은주입법으로 분석하였다. 분석에 의해 수득한 미분 세공 분포 곡선을 도 2(A) 에 나타낸다. 실시예 1 에서 수득한 규산칼슘 경화체를 주사 전자 현미경으로 ×2,500 및 ×5000 확대에서 관찰하였다. ×2,500 및 ×5000 확대에서 관찰에 의해 수득한 주사 전자 현미경 사진을 각각 5(A) 및 5(B) 에 나타낸다. 또한, 실시예 2 및 18 에서 수득한 규산칼슘 경화체를 수은주입법으로 분석하였다. 실시예 2 및 18 에서 수득한 규산칼슘 경화체의 분석에 의해 수득한 미분 세공 분포 곡선을 각각 도 4 및 7 에서 실선으로 나타낸다.

실시예 1 내지 19 에서 제조된 규산칼슘 경화체에 대하여, 이의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 관찰 결과, 실시예 1 내지 19 에서 제조된 각각의 규산칼슘 경화체는 토버모라이트의 보드형 입자 (상기 입자의 대표예는 실시예 1 에서 제조된 규산칼슘 경화체에 대해 수득된 주사 전자 현미경 사진을 나타내는 도 5(A) 및 5(B) 에 나타낸다) 및 매우 소량의 짐괴성 규토질 재료의 미분 입자로 구성된 것으로 나타났다. 또한, 각각의 경화체의 횡단면 중 20 개 부분 (여기서, 각 부분은 35.4 ㎛ ×18.9 ㎛ 크기이다) 을 무작위로 선택하여, 주사 전자 현미경으로 ×2,500 확대하여 관찰하였다. 각각의 20 개 부분에 대하여, 토버모라이트 입자가 차지하는 부분의 면적 대 상기 부분의 면적의 비를 수득한 후, 이렇게 수득한 20 개 면적비의 평균을 계산하였다. 그 결과, 각각의 경화체에 있어서, 평균 면적비는 80 % 이상으로 나타났다. 또한, 규산칼슘 경화체를 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 각각의 규산칼슘 경화체는 토버모라이트의 (220) 면에 기인하는 회절 피크가 최대 회절 강도를 나타내거나, 석영의 (101) 면에 기인하는 회절 피크만이 토버모라이트의 (220) 면에 기인하는 회절 피크의 최대 강도보다 조금 더 높은 회절 강도를 갖는 회절 피크로서 관찰되는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 것으로 나타났다.

실시예 20 내지 33

(규산칼슘 경화체의 횡단면 상의 10 mm 평방에서, 각각의 셀의 횡단면의 장축 길이에 대해 200 ㎛ 초과의 셀 크기를 갖는 셀의 수가 21 개 이상인 규산칼슘 경화체의 제조)

실시예 20 내지 33 에 있어서, 실시예 1 내지 19 에서 사용된 물 및 고체물질질에 첨가하여, 발포제로서 알루미늄 분말 및 증점제로서 메틸 셀룰로오스를 규산칼슘 경화체의 제조용 원료로서 사용하였다 (여기서, 각각의 원료의 유형과 양은 표 3 및 4 에 나타낸다). 석고 이수화물을 1 차 충전 (실시예 20, 21, 25 내지 28 및 31) 또는 2 차 충전 (실시예 20, 21, 25 내지 28 및 31 이외의 실시예) 에 사용하였다. 펄프의 미분형은 실시예 23 및 26 에만 사용하였다.

각각의 실시예 20 내지 33 에 있어서, 하기 공정을 수행하였다. 고체물질질 및 물의 충전과 생성 혼합물의 후속 교반을 실시예 1 내지 19 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 수행하였다. 생성된 교반 혼합물에 메틸 셀룰로오스를 첨가한 후 교반하여, 슬러리를 수득하였다. 수득한 슬러리에 알루미늄 분말을 첨가한 후 60℃ 에서 1 분 동안 교반하였다. 생성 슬러리를 25 cm ×15 cm ×7 cm 크기의 주형 내로 부어 발포성 슬러리를 수득하였다. 발포성 슬러리로부터, 실시예 1 내지 19 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 규산칼슘 경화체를 제조하였다.

실시예 20 내지 33 에서 수득한 규산칼슘 경화체의 다양한 성질을 표 10 및 11 에 나타낸다. 실시예 20 에서 수득한 규산칼슘 경화체에 가속 탄화 시험 및 보정력 시험을 수행하였다. 가속 탄화 시험 및 보정력 시험의 결과를 각각 표 16 및 17 에 나타낸다. 또한, 실시예 20 에서 수득한 규산칼슘 경화체를 수은주입법으로 분석하였다. 분석에 의해 수득한 미분 세공 분포 곡선을 도 6 에서 실선 (A) 로 나타낸다.

실시예 20 내지 33 에서 제조된 규산칼슘 경화체에 대하여, 이의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 관찰 결과, 실시예 20 내지 33 에서 제조된 각각의 규산칼슘 경화체는 조악한 셀 부분 (조악한 셀, 및 이의 근처에 배치된 토버모라이트의 보드형 입자로 구성됨), 및 토버모라이트의 보드형 입자 (상기 입자의 대표예는 실시예 1 에서 제조된 규산칼슘 경화체에 대해 수득된 주사 전자 현미경 사진을 나타내는 도 5(A) 및 5(B) 에 나타낸다) 및 매우 소량의 짐괴성 규토질 입자의 미분 입자로 구성된 매트릭스로 구성된 것으로 나타났다. 또한, 각각의 경화체의 횡단면 중 20 개 부분 (여기서, 각 부분은 35.4 ㎛ ×18.9 ㎛ 크기이다) 을 무작위로 선택하여, 주사 전자 현미경으로 ×2,500 확대하여 관찰하고, 각각의 20 개 부분에 대하여, 토버모라이트 입자가 차지하는 부분의 면적 대 상기 부분의 면적의 비를 수득한 후, 이렇게 수득한 20 개 면적비의 평균을 계산하였다. 그 결과, 각각의 경화체에 있어서, 평균 면적비는 80 % 이상으로 나타났다. 또한, 규산칼슘 경화체를 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 각각의 규산칼슘 경화체는 토버모라이트의 (220) 면에 기인하는 회절 피크가 최대 회절 강도를 나타내거나, 석영의 (101) 면에 기인하는 회절 피크만이 토버모라이트의 (220) 면에 기인하는 회절 피크의 최대 강도보다 조금 더 높은 회절 강도를 갖는 회절 피크로서 관찰되는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 것으로 나타났다.

실시예 34

시멘트성 재료용 셀 액체 2.5 중량% 를 포함하는 수용액 (Mearl P 액; Aso Foam Crete Co., Ltd., Japan 제조 및 판매) 를 발포 장치 (CELLUFOAM ENGINEERING LABORATORY CO., LTD., Japan 제조 및 판매) 내로 충전하여, 공기압이 0.25 kg/cm² 이며, 액체 공급압이 0.25 kg/cm² 인 조건 하에 발포체를 제조하였다. 생성된 발포체의 밀도는 0.093 g/cm³ 였다. 실시예 12 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 슬러리를 제조하였다 (즉, 고체물질질의 유형 및 양과 물의 양은 실시예 12 의 경우에서와 동일하였다). 상기 슬러리를 사용하여, 상기 제조된 발포체를 슬러리의 부피를 기준으로 27 부피% 의 양으로 슬러리에 첨가하고, 생성된 발포체 함유 슬러리를 1 분 동안 교반한 후 주형 내로 부은 것을 제외하고는, 규산칼슘 경화체를 실시예 12 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 제조하였다.

제조된 규산칼슘 경화체의 다양한 성질을 표 11 에 나타낸다. 규산칼슘 경화체에 대하여, 이의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 관찰에 의해, 규산칼슘 경화체는 조악한 셀 부분 (조악한 셀, 및 이의 근처에 배치된 토버모라이트의 보드형 입자로 구성됨), 및 토버모라이트의 보드형 입자 (상기 입자의 대표예는 실시예 1 에서 제조된 규산칼슘 경화체에 대해 수득된 주사 전자 현미경 사진을 나타내는 도 5(A) 및 5(B) 에 나타낸다) 및 매우 소량의 짐괴성 규토질 입자의 미분 입자로 구성된 매트릭스로 구성된 것으로 나타났다. 또한, 경화체의 매트릭스의 횡단면 중 20 개 부분 (여기서, 각 부분은 35.4 ㎛ ×18.9 ㎛ 크기이 다) 을 무작위로 선택하여, 주사 전자 현미경으로 ×2,500 확대하여 관찰하고, 각각의 20 개 부분에 대하여, 토버모라이트 입자가 차지하는 부분의 면적 대 상기 부분의 면적의 비를 수득한 후, 이렇게 수득한 20 개 면적비의 평균을 계산하였다. 그 결과, 경화체에 있어서, 평균 면적비는 80 % 이상으로 나타났다. 또한, 규산칼슘 경화체를 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 토버모라이트의 (220) 면에 기인하는 회절 피크가 최대 회절 강도를 갖는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 것으로 나타났다.

실시예 35 및 36

실시예 35 에 있어서, 실시예 12 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 슬러리를 제조하고 (즉, 고체물질질의 유형 및 양과 물의 양은 실시예 12 의 경우에서와 동일하였다), 실시예 34 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 발포체를 제조하였다. 이어서, 상기 슬러리 및 발포체를 사용하여, 발포체의 양이 슬러리의 부피를 기준으로 140 부피% 인 것을 제외하고는, 규산칼슘 경화체를 실시예 34 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 제조하였다.

한편, 실시예 36 에 있어서, 실시예 1 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 슬러리를 제조하고 (즉, 고체물질질의 유형 및 양과 물의 양은 실시예 1 의 경우에서와 동일하였다), 실시예 34 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 발포체를 제조하였다. 이어서, 상기 슬러리 및 발포체를 사용하여, 발포체의 양이 슬러리의 부피를 기준으로 58 부피% 인 것을 제외하고는, 규산칼슘 경화체를 실시예 34 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 제조하였다.

실시예 35 및 36 에서 수득한 규산칼슘 경화체의 다양한 성질을 표 11 에 나타낸다. 실시예 35 및 36 에서의 규산칼슘 경화체에 대하여, 이의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 관찰에 의해, 실시예 35 및 36 에서의 규산칼슘 경화체는 각각 조악한 셀 부분 (조악한 셀, 및 이의 근처에 배치된 토버모라이트의 보드형 입자로 구성됨), 및 토버모라이트의 보드형 입자 (상기 입자의 대표예는 실시예 1 에서 제조된 규산칼슘 경화체에 대해 수득된 주사 전자 현미경 사진을 나타내는 도 5(A) 및 5(B) 에 나타낸다) 및 매우 소량의 짐괴성 규토질 입자의 미분 입자로 구성된 매트릭스로 구성된 것으로 나타났다. 또한, 각각의 경화체의 매트릭스의 횡단면 중 20 개 부분 (여기서, 각 부분은 35.4 ㎛ ×18.9 ㎛ 크기이다) 을 무작위로 선택하여, 주사 전자 현미경으로 ×2,500 확대하여 관찰하고, 각각의 20 개 부분에 대하여, 토버모라이트 입자가 차지하는 부분의 면적 대 상기 부분의 면적의 비를 수득한 후, 이렇게 수득한 20 개 면적비의 평균을 계산하였다. 그 결과, 각각의 경화체에 있어서, 평균 면적비는 80 % 이상으로 나타났다. 또한, 규산칼슘 경화체를 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 각각의 규산칼슘 경화체는 토버모라이트의 (220) 면에 기인하는 회절 피크가 최대 회절 강도를 갖는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 것으로 나타났다.

실시예 37

2 차 충전에 있어서, 발수성 물질로서 실리콘 오일 (KF96-100CS; Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., Japan 제조 및 판매) 를 석고 이수화물과 함께 1.14 부의 양으로 충전하는 것을 제외하고는, 규산칼슘 경화체를 실시예 1 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 제조하였다 (여기서, 실리콘 오일은 주로 폴리디메틸실록산으로 구성된다). 규산칼슘 경화체의 다양한 성질을 실시예 1 에서 수득한 규산칼슘 경화체의 성질과 함께 표 18 에 나타낸다.

실시예 38

길이 6 mm 의 아라미드 단섬유 (Technora 320; Teijin Ltd., Japan 제조 및 판매) 를 슬러리에 첨가하고 (고체물질질 및 물의 혼합 종료 및 생성 혼합물의 후속 교반 직후), 아라미드 단섬유를 포함하는 생성 슬러리를 옴니혼합기로 3 분 동안 혼합한 후 주형 내로 붓는 것을 제외하고는, 규산칼슘 경화체를 실시예 1 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 제조하였다 (여기서, 아라미드 단섬유의 양은 오토클레이브 및 건조 후 최종적으로 수득되는 규산칼슘 경화체의 부피를 기준으로 0.5 부피% 였고, 경화체의 부피에는 내부에 존재하는 공극의 부피가 포함되었다).

실시예 38 에서 수득한 규산칼슘 경화체의 다양한 성질을 실시예 1 에서 수득한 규산칼슘 경화체의 성질과 함께 표 19 에 나타낸다. 또한, 실시예 38 에서 수득한 규산칼슘 경화체의의 압축 강도 및 충격 강도와 실시예 38 에 사용된 섬유의 양을, 실시예 1 에서 수득한 규산칼슘 경화체의의 압축 강도 및 충격 강도와 실시예 1 에 사용된 섬유의 양과 함께 표 20 에 나타낸다. 실시예 38 에서 수득한 규산칼슘 경화체에 대하여, 이의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 관찰에 의해, 규산칼슘 경화체는 토버모라이트의 보드형 입자 (상기 입자의 대표예는 실시예 1 에서 제조된 규산칼슘 경화체에 대해 수득된 주사 전자 현미경 사진을 나타내는 도 5(A) 및 5(B) 에 나타낸다), 아라미드 단섬유 및 매우 소량의 짐괴성 규토질 재료의 미분형으로 구성된 것으로 나타났다. 또한, 경화체의 횡단면 중 20 개 부분 (여기서, 상기 부분은 35.4 ㎛ ×18.9 ㎛ 크기이다) 을 무작위로 선택하여, 주사 전자 현미경으로 ×2,500 확대하여 관찰하고, 각각의 20 개 부분에 대하여, 토버모라이트 입자가 차지하는 부분의 면적 대 상기 부분의 면적의 비를 수득한 후, 이렇게 수득한 20 개 면적비의 평균을 계산하였다. 그 결과, 평균 면적비는 80 % 이상으로 나타났다. 또한, 규산칼슘 경화체를 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 석영의 (101) 면에 기인하는 회절 피크만이 토버모라이트의 (220) 면에 기인하는 회절 피크의 최대 강도보다 조금 더 높은 회절 강도를 갖는 회절 피크로서 관찰되는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 것으로 나타났다.

실시예 39

실시예 2 에서의 원료와 동일한 유형을 사용하여 슬러리를 수득하였다 (여기서, 각각의 원료는 실시예 2 의 재료량의 약 4,500 배였다). 수득한 슬러리를 내부 높이 600 mm, 내부 길이 2,000 mm 및 내부 폭 100 mm 이고, 내부에 배열된 직경 6 mm 의 강화 철봉을 갖는 주형 내로 붓고, 5 시간 동안 예비경화하여, 규산칼슘 예비경화체를 수득하였다. 수득한 규산칼슘 예비경화체를 주형으로부터 이형한 후 와이어로 절단하여, 두께 100 mm, 길이 2,000 mm 및 폭 600 mm 인 규산칼슘 패널을 수득하였다. 패널을 180℃ 에서 4 시간 동안 고온 고압 오토클레이브한 후 건조하여, 패널형 강화 규산칼슘 복합체를 수득하였다. 강화 규산칼슘 복합체는 물 함량이 20 중량% 였고, 균열이 없었다. 도 9 는 강화 규산칼슘 복 합체에 사용된 강화 철봉의 배열을 나타내는 예시적 모식도를 나타낸다.

패널형 강화 규산칼슘 복합체에 굴곡 강도 시험 및 충격 반응 시험을 수행하였다. 굴곡 강도 시험 및 충격 반응 시험의 결과를 각각 표 21 및 22 에 나타낸다. 충격 반응 시험에 대하여, 3 회 측정을 수행하고, 평균값을 계산하였다. 또한, 강화 규산칼슘 복합체 패널의 규산칼슘 부분 (즉, 강화 철봉을 제외한 패널 부분) 에 대하여, 이의 성질을 측정하였다. 그 결과, 실시예 39 에서 제조된 패널의 규산칼슘 부분의 성질은 실시예 2 에서 수득한 규산칼슘 경화체의 성질과 거의 동일한 것으로 나타났다.

비교예 1

황산알루미늄을 사용하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 1 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 슬러리를 제조하였다. 슬러리를 주형 내로 붓고, 60℃ 에서 5 시간 동안 예비경화하였다. 그러나, 고체물질질의 침전 (즉, 고체물질질로부터 물의 분리) 이 일어나서, 목적하는 겉보기 비중을 갖는 규산칼슘 경화체를 수득할 수 없었다. 고체물질질로부터 분리된 물의 양은 사용된 물의 중량을 기준으로 15 중량% 였다.

비교예 2

황산알루미늄을 사용하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 2 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 규산칼슘 경화체를 제조하였다. 규산칼슘 경화체의 다양한 성질을 표 12 에 나타낸다. 규산칼슘 경화체를 수은주입법으로 분석하였다. 규산칼슘 경화체의 미분 세공 분포 곡선을 도 4 에서 점선 (B) 로 나타낸다. 규산칼슘 경화체에 대하여, 이의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 관찰에 의해, 규산칼슘 경화체는 토버모라이트의 보드형 입자, 소량의 섬유형 입자 및 소량의 짐괴성 규토질 재료의 미분 입자로 구성된 것으로 나타났다. 또한, 규산칼슘 경화체를 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 석영의 (101) 면에 기인하는 회절 피크만이 토버모라이트의 (220) 면에 기인하는 회절 피크의 최대 강도보다 조금 더 높은 회절 강도를 갖는 회절 피크로서 관찰되는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 것으로 나타났다.

비교예 3

황산알루미늄을 사용하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 7 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 규산칼슘 경화체를 제조하였다. 수득한 규산칼슘 경화체의 다양한 성질을 표 12 에 나타낸다. 규산칼슘 경화체에 대하여, 이의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 관찰에 의해, 규산칼슘 경화체는 토버모라이트의 보드형 입자, 소량의 섬유형 입자 및 소량의 짐괴성 규토질 재료의 미분 입자로 구성된 것으로 나타났다. 또한, 규산칼슘 경화체를 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 석영의 (101) 면에 기인하는 회절 피크만이 토버모라이트의 (220) 면에 기인하는 회절 피크의 최대 강도보다 조금 더 높은 회절 강도를 갖는 회절 피크로서 관찰되는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 것으로 나타났다.

비교예 4

황산알루미늄을 사용하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 9 에서와 실질적으 로 동일한 방식으로 슬러리를 제조하였다. 슬러리를 주형 내로 붓고, 60℃ 에서 5 시간 동안 예비경화하였다. 그러나, 고체물질의 침전 (즉, 고체물질로부터 물의 분리) 이 일어나서, 목적하는 겉보기 비중을 갖는 규산칼슘 경화체를 수득할 수 없었다. 고체물질로부터 분리된 물의 양은 사용된 물의 중량을 기준으로 35 중량% 였다.

비교예 5

황산알루미늄을 사용하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 10 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 규산칼슘 경화체를 제조하였다. 수득한 규산칼슘 경화체의 다양한 성질을 표 12 에 나타낸다. 규산칼슘 경화체에 대하여, 이의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 관찰에 의해, 규산칼슘 경화체는 토버모라이트의 보드형 입자, 소량의 섬유형 입자 및 소량의 짐괴성 규토질 재료의 미분 입자로 구성된 것으로 나타났다. 또한, 규산칼슘 경화체를 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 토버모라이트의 (220) 면에 기인하는 회절 피크가 최대 강도를 갖는 것으로 나타났다.

비교예 6

황산알루미늄을 사용하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 16 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 규산칼슘 경화체를 제조하였다. 수득한 규산칼슘 경화체의 다양한 성질을 표 12 에 나타낸다. 규산칼슘 경화체에 대하여, 이의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 관찰에 의해, 규산칼슘 경화체는 토버모라이트의 보드형 입자, 소량의 섬유형 입자 및 소량의 짐괴성 규토질 재료의 미분 입 자로 구성된 것으로 나타났다. 또한, 규산칼슘 경화체를 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 토버모라이트의 (220) 면에 기인하는 회절 피크가 최대 강도를 갖는 것으로 나타났다.

비교예 7

황산알루미늄을 사용하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 20 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 규산칼슘 경화체를 제조하였다. 규산칼슘 경화체의 다양한 성질을 표 12 에 나타낸다. 규산칼슘 경화체에 대하여, 이의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 관찰에 의해, 규산칼슘 경화체는 조악한 셀 부분 (조악한 셀, 및 이의 근처에 배치된 토버모라이트의 보드형 입자로 구성됨), 및 토버모라이트의 보드형 입자, 소량의 섬유형 입자 및 소량의 짐괴성 규토질 재료의 미분 입자로 구성된 매트릭스로 구성된 것으로 나타났다. 또한, 규산칼슘 경화체를 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 토버모라이트의 (220) 면에 기인하는 회절 피크가 최대 강도를 갖는 것으로 나타났다.

비교예 8

황산알루미늄을 사용하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 22 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 규산칼슘 경화체를 제조하였다. 비교예 8 에 있어서, 슬러리를 주형 내로 붓고, 슬러리를 60℃ 에서 5 시간 동안 예비경화시켜 제조된 예비경화체에 대하여, 예비경화체의 경도는 0 mm 였지만, 실시예 22 에서 제조된 예비경화체의 경도는 10 mm 였다. 비교예에서의 규산칼슘 경화체의 다양한 성질을 표 12 에 나타낸다. 규산칼슘 경화체에 대하여, 이의 횡단면을 주사 전자 현미 경으로 관찰하였다. 관찰에 의해, 규산칼슘 경화체는 조악한 셀 부분 (조악한 셀, 및 이의 근처에 배치된 토버모라이트의 보드형 입자로 구성됨), 및 토버모라이트의 보드형 입자, 소량의 섬유형 입자 및 소량의 짐괴성 규토질 재료의 미분 입자로 구성된 매트릭스로 구성된 것으로 나타났다. 또한, 규산칼슘 경화체를 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 토버모라이트의 (220) 면에 기인하는 회절 피크가 최대 강도를 갖는 것으로 나타났다.

비교예 9

황산알루미늄을 사용하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 23 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 규산칼슘 경화체를 제조하였다. 비교예 9 에 있어서, 슬러리를 주형 내로 붓고, 슬러리를 60℃ 에서 5 시간 동안 예비경화시켜 제조된 예비경화체에 대하여, 예비경화체의 경도는 4 mm 였지만, 실시예 23 에서 제조된 예비경화체의 경도는 10 mm 였다. 비교예 9 에서 제조된 규산칼슘 경화체의 다양한 성질을 표 12 에 나타낸다. 규산칼슘 경화체에 대하여, 이의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 관찰에 의해, 규산칼슘 경화체는 조악한 셀 부분 (조악한 셀, 및 이의 근처에 배치된 토버모라이트의 보드형 입자로 구성됨), 및 토버모라이트의 보드형 입자, 소량의 섬유형 입자 및 소량의 짐괴성 규토질 재료의 미분 입자로 구성된 매트릭스로 구성된 것으로 나타났다. 또한, 규산칼슘 경화체를 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 토버모라이트의 (220) 면에 기인하는 회절 피크가 최대 강도를 갖는 것으로 나타났다.

비교예 10

황산알루미늄을 사용하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 25 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 슬러리를 제조하였다. 슬러리를 주형 내로 붓고 60℃ 에서 5 시간 동안 예비경화하여, 예비경화체를 수득하였다. 그러나, 고체물질로부터 물의 분리가 일어나서, 물이 예비경화체의 바닥에 축적되었다. 따라서, 목적하는 겉보기 비중을 갖는 규산칼슘 경화체가 수득되지 않았다. 고체물질로부터 분리된 물의 양은 사용된 물의 중량을 기준으로 25 중량% 였다.

비교예 11

황산알루미늄을 사용하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 26 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 규산칼슘 경화체를 제조하였다. 비교예 11 에 있어서, 슬러리를 주형 내로 붓고, 슬러리를 60℃ 에서 5 시간 동안 예비경화시켜 제조된 예비경화체에 대하여, 예비경화체의 경도는 2 mm 였지만, 실시예 26 에서 제조된 예비경화체의 경도는 10 mm 였다. 규산칼슘 경화체의 다양한 성질을 표 12 에 나타낸다. 규산칼슘 경화체에 대하여, 이의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 관찰에 의해, 규산칼슘 경화체는 조악한 셀 부분 (조악한 셀, 및 이의 근처에 배치된 토버모라이트의 보드형 입자로 구성됨), 및 토버모라이트의 보드형 입자, 소량의 섬유형 입자 및 소량의 짐괴성 규토질 재료의 미분 입자로 구성된 매트릭스로 구성된 것으로 나타났다. 또한, 규산칼슘 경화체를 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 토버모라이트의 (220) 면에 기인하는 회절 피크가 최대 강도를 갖는 것으로 나타났다.

비교예 12

황산알루미늄을 사용하지 않는 것을 제외하고는, 실시예 31 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 규산칼슘 경화체를 제조하였다. 규산칼슘 경화체의 다양한 성질을 표 12 에 나타낸다. 규산칼슘 경화체에 대하여, 이의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 관찰에 의해, 규산칼슘 경화체는 조악한 셀 부분 (조악한 셀, 및 이의 근처에 배치된 토버모라이트의 보드형 입자로 구성됨), 및 토버모라이트의 보드형 입자, 소량의 섬유형 입자 및 소량의 짐괴성 규토질 재료의 미분 입자로 구성된 매트릭스로 구성된 것으로 나타났다. 또한, 규산칼슘 경화체를 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 석영의 (101) 면에 기인하는 회절 피크만이 토버모라이트의 (220) 면에 기인하는 회절 피크의 최대 강도보다 조금 더 높은 회절 강도를 갖는 회절 피크로서 관찰되는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 것으로 나타났다.

비교예 13 내지 16

각각의 비교예 13 내지 16 에 있어서, 표 5 에 나타낸 원료를 함께 혼합하여 슬러리를 수득하였다 (여기서, 원료 혼합 직후의 슬러리 온도는 50℃ 였다). 규토질 재료로서, Blaine 투과법으로 측정된 비표면적 2,500 cm²/g 의 짐괴성 규토질 재료의 미분형을 사용하였다 (이후, "Blaine 투과법으로 측정된 비표면적" 이라는 표현을 종종 간단히 "Blaine 값" 으로 부른다). 발포제로서, 알루미늄 분말을 규토질 재료의 100 중량부를 기준으로, 중량부에 대해 표 5 에 나타낸 양으로 사용하였다. 발포 배율은 첨가되는 알루미늄 분말의 양으로 변화시켰다. 상기 수득한 슬러리에 알루미늄 분말을 첨가하였다. 생성 혼합물 (즉, 콘크리트용 원료) 을 주형 내로 즉시 붓고 60℃ 에서 3 시간 동안 예비경화하여, 예비경화체를 수득하였다. 예비경화체를 주형으로부터 이형하고, 180℃ 에서 4 시간 동안 고온 고압 오토클레이브한 후 건조하여, ALC (규산칼슘 경화체) 를 수득하였다. 비교예 13 내지 16 에서 수득한 ALC 는 상이한 겉보기 비중을 가졌다.

수득한 ALC 의 다양한 성질을 표 13 에 나타낸다. 비교예 15 에서 수득한 ALC 에 가속 탄화 시험 및 보정력 시험을 수행하였다. 가속 탄화 시험 및 보정력 시험의 결과를 각각 표 16 및 17 에 나타낸다. 또한, 비교예 15 에서 수득한 ALC 를 수은주입법으로 분석하였다. 분석에 의해 수득한 미분 세공 분포 곡선을 도 6 에서 점선 (B) 로 나타낸다. 비교예 15 에서 수득한 ALC 를 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 분석에 의해 수득한 분말 X-선 회절 패턴을 도 8(B) 에 나타낸다. 비교예 13 내지 16 에서 제조된 ALC 에 대하여, 이의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 관찰에 의해, 비교예 13 내지 16 에서 수득한 각각의 ALC 는 조악한 셀 부분 (조악한 셀, 및 이의 근처에 배치된 토버모라이트의 보드형 입자로 구성됨), 토버모라이트의 보드형 입자, 및 미반응으로 남아있는 짐괴성 규토질 재료의 미분 입자로 구성된 매트릭스, 및 짐괴성 규토질 재료의 미분 입자 주위에 존재하는 조악한 공극으로 구성된 것으로 나타났다. 또한, 비교예 13 내지 16 에서 수득된 ALC 를 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 도 8(B) 에 나타낸 바와 같이, 각각의 ALC 는 석영의 (101) 면에 기인하는 회절 피크만이 토버모라이트의 (220) 면에 기인하는 회절 피크의 최대 강도보다 훨씬 더 높은 회절 강도를 갖는 회절 피크로서 관찰되는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 것으로 나타났다.

비교예 17 내지 19

내부에 배열된 강화 철봉을 갖는 3 개 유형의 시판 ALC 각각으로부터, 강화 철봉을 포함하지 않는 부분을 제외하고, ALC 의 다양한 성질에 대해 측정하였다. 결과를 표 13 에 나타낸다. 3 개 ALC 에 대하여, 이의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 관찰에 의해, 각각의 ALC 는 조악한 셀 부분 (조악한 셀, 및 이의 근처에 배치된 토버모라이트의 보드형 입자로 구성됨), 토버모라이트의 보드형 입자, 및 미반응으로 남아있는 짐괴성 규토질 재료의 미분 입자로 구성된 매트릭스, 및 짐괴성 규토질 재료의 미분 입자 주위에 존재하는 조악한 공극으로 구성된 것으로 나타났다. 또한, 3 개 ALC 를 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 3 개 ALC 는 각각 석영의 (101) 면에 기인하는 회절 피크만이 토버모라이트의 (220) 면에 기인하는 회절 피크의 최대 강도보다 훨씬 더 높은 회절 강도를 갖는 회절 피크로서 관찰되는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 것으로 나타났다.

비교예 20

일반 포틀랜드 시멘트 31 중량부, 생석회 42 중량부, Blaine 값이 7,500 cm²/g 인 짐괴성 규토질 재료의 미분형 27 중량부 및 물 160 중량부를 교반기를 사용하여 교반하면서 60℃ 에서 함께 혼합하여 혼합물을 수득하였다. 이어서, 혼 합물의 교반을 중지하고, 혼합물을 60℃ 에서 4 시간 동안 방치하여 혼합물을 경화시켰다. 생성 경화체를 분쇄하였다. 생성 분쇄 경화체 50 중량부, 일반 포틀랜드 시멘트 8.4 중량부, 생석회 8.4 중량부, Blaine 값이 11,000 cm²/g 인 짐괴성 규토질 재료의 미분형 30.1 중량부, 석고 이수화물 3 중량부, 물 53.9 중량부 및 재생 종이 펄프를 마이크로가공하여 수득한 섬유 0.42 중량부를 함께 혼합하여 슬러리를 수득하였다. 수득한 슬러리를 주형 내로 붓고, 슬러리로부터 물의 증발을 억제하면서 60℃ 에서 12 시간 동안 예비경화하여 예비경화체를 수득하였다. 예비경화체를 주형으로부터 이형하고, 180℃ 에서 4 시간 동안 고온 고압 오토클레이브한 후 건조하여, 규산칼슘 경화체를 수득하였다. 원료의 양을 표 5 에 나타낸다 (여기서, 원료의 양은 규토질 재료 (즉, 짐괴성 규토질 재료의 미분형) 의 100 중량부를 기준으로, 중량부에 대해 나타낸다).

규산칼슘 경화체의 다양한 성질을 표 13 에 나타낸다. 규산칼슘 경화체의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 토버모라이트의 보드형 입자 및 소량의 섬유성 입자로 구성된 것으로 나타났다. 또한, 규산칼슘 경화체를 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 토버모라이트의 (220) 면에 기인하는 회절 피크가 최대 회절 강도를 갖는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 것으로 나타났다.

비교예 21

일반 포틀랜드 시멘트 31 중량부, 생석회 42 중량부, Blaine 값이 11,000 cm²/g 인 짐괴성 규토질 재료의 미분형 27 중량부 및 물 160 중량부를 교반기를 사용하여 교반하면서 60℃ 에서 함께 혼합하여 혼합물을 수득하였다. 이어서, 혼합물의 교반을 중지하고, 혼합물을 60℃ 에서 4 시간 동안 방치하여 혼합물을 경화시켰다. 생성 경화체를 분쇄하였다. 생성 분쇄 경화체 40 중량부, 일반 포틀랜드 시멘트 13.6 중량부, 생석회 13.6 중량부, Blaine 값이 11,000 cm²/g 인 짐괴성 규토질 재료의 미분형 29.8 중량부, 석고 이수화물 3 중량부, 물 118 중량부 및 재생 종이 펄프를 마이크로가공하여 수득한 섬유 1 중량부를 함께 혼합하여 슬러리를 수득하였다. 수득한 슬러리를 주형 내로 붓고, 규산칼슘 경화체를 비교예 20 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 수득하였다. 원료의 양을 표 5 에 나타낸다 (여기서, 원료의 양은 규토질 재료 (즉, 짐괴성 규토질 재료의 미분형) 의 100 중량부를 기준으로, 중량부에 대해 나타낸다).

수득한 규산칼슘 경화체의 다양한 성질을 표 13 에 나타낸다. 또한, 규산칼슘 경화체의 보정력 시험 결과를 표 17 에 나타내고, 수은주입법으로 측정한 규산칼슘 경화체의 미분 세공 분포를 도 2 (B) 에 나타낸다. 또한, 규산칼슘 경화체의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 토버모라이트의 보드형 입자 및 소량의 섬유성 입자로 구성된 것으로 나타났다. 또한, 규산칼슘 경화체를 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 토버모라이트의 (220) 면에 기인하는 회절 피크가 최대 회절 강도를 갖는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 것으로 나타났다.

비교예 22

일반 포틀랜드 시멘트 38.3 중량부, 생석회 43.2 중량부, Blaine 값이 11,000 cm²/g 인 짐괴성 규토질 재료의 미분형 4.3 중량부, 실리카 연기 14.2 중량부 및 물 416 중량부를 교반기를 사용하여 교반하면서 60℃ 에서 함께 혼합하여 슬러리를 수득하였다. 수득한 슬러리 89.65 중량부, Blaine 값이 11,000 cm²/g 인 짐괴성 규토질 재료의 미분형 9.15 중량부, 석고 이수화물 1.2 중량부, 물 5.8 중량부 및 재생 종이 펄프를 마이크로가공하여 수득한 섬유 0.8 중량부를 함께 혼합하여 슬러리를 수득하였다. 수득한 슬러리를 주형 내로 붓고, 규산칼슘 경화체를 비교예 20 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 수득하였다. 원료의 양을 표 5 에 나타낸다 (여기서, 원료의 양은 규토질 재료 (즉, 짐괴성 규토질 재료의 미분형) 의 100 중량부를 기준으로, 중량부에 대해 나타낸다).

수득한 규산칼슘 경화체의 다양한 성질을 표 14 에 나타낸다. 규산칼슘 경화체의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 토버모라이트의 보드형 입자 및 소량의 섬유성 입자로 구성된 것으로 나타났다. 또한, 규산칼슘 경화체를 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 토버모라이트의 (220) 면에 기인하는 회절 피크가 최대 회절 강도를 갖는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 것으로 나타났다.

비교예 23

슬러리 (재생 종이 펄프를 마이크로가공하여 수득되는 섬유 포함) 에 발포제 로서 알루미늄 분말 0.065 중량부를 첨가한 후 60℃ 에서 30 초 동안 혼합하고, 생성 슬러리를 주형 내로 부은 것을 제외하고는 규산칼슘 경화체를 비교예 20 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 수득하였다. 수득한 규산칼슘 경화체의 다양한 성질을 표 14 에 나타낸다. 또한, 규산칼슘 경화체의 보정력 시험 결과를 표 17 에 나타낸다. 또한, 규산칼슘 경화체의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 조악한 셀 부분 (조악한 셀, 및 이의 근처에 배치된 토버모라이트의 보드형 입자로 구성됨), 및 토버모라이트의 보드형 입자, 소량의 섬유성 입자 및 소량의 짐괴성 규토질 재료의 미분형으로 구성된 매트릭스로 구성된 것으로 나타났다. 또한, 규산칼슘 경화체를 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 토버모라이트의 (220) 면에 기인하는 회절 피크가 최대 회절 강도를 갖는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 것으로 나타났다.

비교예 24

슬러리 (재생 종이 펄프를 마이크로가공하여 수득되는 섬유 포함) 에 발포제로서 알루미늄 분말 0.107 중량부를 첨가한 후 60℃ 에서 30 초 동안 혼합하고, 생성 슬러리를 주형 내로 부은 것을 제외하고는 규산칼슘 경화체를 비교예 21 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 수득하였다. 규산칼슘 경화체의 다양한 성질을 표 14 에 나타낸다. 규산칼슘 경화체의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 조악한 셀 부분 (조악한 셀, 및 이의 근처에 배치된 토버모라이트의 보드형 입자로 구성됨), 및 토버모라이트의 보드형 입자, 소량의 섬유성 입자 및 소량의 짐괴성 규토질 재료의 미분형으로 구성된 매트릭스로 구성된 것으로 나타났다. 또한, 규산칼슘 경화체를 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 토버모라이트의 (220) 면에 기인하는 회절 피크가 최대 회절 강도를 갖는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 것으로 나타났다.

비교예 25

일반 포틀랜드 시멘트 6 중량부, 생석회 39.4 중량부, 소석회 13 중량부 및 평균 직경이 대략 20 ㎛ 인 실리카 분말 44.8 중량부를 혼합하여 혼합물을 수득하였다. 이어서, 석고 이수화물을 수득한 혼합물에 혼합물의 중량을 기준으로 3 중량% 의 양으로 첨가하였다. 혼합물에 물을 첨가하여, 물/고체물질 비가 0.62 인 슬러리를 수득하였다. 수득한 슬러리를 40℃ 로 가열하고, JIS R 5201 에 기술된 모르타르 강도 시험에 사용되는 10 cm ×10 cm ×40 cm 크기의 주형 내로 부었다 (여기서, 주형은 내부에 배열된 강화 철봉을 갖지 않았고, 주형 이형제로 코팅된 내부 표면을 가졌다). 주형을 습도 80% 및 온도 50℃ 의 대기 중에 10 시간 동안 방치하여 슬러리를 예비경화시키고, 예비경화체를 수득하였다. 예비경화체를 주형으로부터 이형하고 180℃ 에서 증기 하에 7 시간 동안 오토클레이브하여, 규산칼슘 경화체를 수득하였다. 원료의 양을 표 5 에 나타낸다 (여기서, 원료의 양은 규토질 재료 (즉, 짐괴성 규토질 재료의 미분형) 의 100 중량부를 기준으로, 중량부에 대해 나타낸다).

규산칼슘 경화체의 다양한 성질을 표 14 에 나타낸다. 규산칼슘 경화체 의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 주로 섬유성 입자와, 나머지 짐괴성 규토질 재료의 미분형 및 짐괴성 규토질 재료의 미분형 주위에 존재하는 조악한 셀로 구성되며, 보드형 결정은 포함하지 않는 것으로 나타났다. 또한, 규산칼슘 경화체를 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 석영의 (101) 면에 기인하는 회절 피크가 최대 회절 강도를 갖는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내지 않았으며, 토버모라이트에 기인하는 예리한 회절 피크는 관찰되지 않았다.

비교예 26

일반 포틀랜드 시멘트 14 중량부, 생석회 30.3 중량부, 소석회 17.2 중량부 및 평균 직경이 대략 20 ㎛ 인 실리카 분말 43.2 중량부를 함께 혼합하여 혼합물을 수득한 후, 석고 이수화물을 수득한 혼합물에 혼합물의 중량을 기준으로 3 중량% 의 양으로 첨가하고, 혼합물에 물을 첨가하여 물/고체물질 비가 0.66 인 슬러리를 수득하는 것을 제외하고는 규산칼슘 경화체를 비교예 25 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 수득하였다. 원료의 양을 표 5 에 나타낸다 (여기서, 원료의 양은 규토질 재료 (즉, 짐괴성 규토질 재료의 미분형) 의 100 중량부를 기준으로, 중량부에 대해 나타낸다).

규산칼슘 경화체의 다양한 성질을 표 14 에 나타낸다. 규산칼슘 경화체의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 주로 섬유성 입자와, 나머지 짐괴성 규토질 재료의 미분형 및 짐괴성 규토질 재료의 미분형 주위에 존재하는 조악한 공극으로 구성되며, 보드형 결정은 포함하지 않 는 것으로 나타났다. 또한, 규산칼슘 경화체를 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 석영의 (101) 면에 기인하는 회절 피크가 최대 회절 강도를 갖는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내지 않았으며, 토버모라이트에 기인하는 예리한 회절 피크는 관찰되지 않았다.

비교예 27

일반 포틀랜드 시멘트 18 중량부, 생석회 32.2 중량부, 소석회 10.7 중량부 및 평균 직경이 대략 20 ㎛ 인 실리카 분말 41.7 중량부를 함께 혼합하여 혼합물을 수득한 후, 석고 이수화물을 수득한 혼합물에 혼합물의 중량을 기준으로 3 중량% 의 양으로 첨가하고, 혼합물에 물을 첨가하여 물/고체물질 비가 0.79 인 슬러리를 수득하는 것을 제외하고는 규산칼슘 경화체를 비교예 25 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 수득하였다. 원료의 양을 표 6 에 나타낸다 (여기서, 원료의 양은 규토질 재료 (즉, 짐괴성 규토질 재료의 미분형) 의 100 중량부를 기준으로, 중량부에 대해 나타낸다).

규산칼슘 경화체의 다양한 성질을 표 14 에 나타낸다. 또한, 가속 탄화 시험에 의해 수득한 규산칼슘 경화체의 수축을 표 16 에 나타낸다. 수은주입법으로 수득한 규산칼슘 경화체의 미분 세공 분포 곡선을 도 7 의 점선 (B) 로, 수은주입법에 의해 수득한 규산칼슘 경화체의 미분 세공 분포 곡선인 도 7 의 실선 (A) (실시예 18 에서 수득한) 와 함께 나타낸다. 또한, 규산칼슘 경화체의 분말 X-선 회절 패턴을 도 8 (C) 에 나타낸다. 한편, 규산칼슘 경화체의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 주로 섬유성 입 자와, 나머지 짐괴성 규토질 재료의 미분형 및 남아있는 짐괴성 규토질 재료의 미분형 주위에 존재하는 조악한 공극으로 구성되며, 보드형 결정은 포함하지 않는 것으로 나타났다. 또한, 규산칼슘 경화체를 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 석영의 (101) 면에 기인하는 회절 피크가 최대 회절 강도를 갖는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내지 않았으며, 토버모라이트에 기인하는 예리한 회절 피크는 관찰되지 않았다.

비교예 28

생석회 0.74 kg 을 온도 70℃ 의 온수 2.60 kg 중에 수화시켜 소석회 슬러리를 수득하였다. 수득한 슬러리를 냉각하여 온도 32℃ 의 슬러리를 수득한 후, 규조토 0.20 kg (325 메쉬, SiO₂ 함량 79.0 중량%) 및 냉수 0.70 kg 을 첨가하여, 물/고체물질 비가 3.5 인 슬러리를 수득하였다. 수득한 슬러리를 88℃ 에서 2 시간 동안 겔화시킨 후, 즉시 60℃ 로 냉각하였다. 겔에 실시예 1 에서 사용된 짐괴성 규토질 재료의 미분형 0.81 kg, 내알칼리성 유리 섬유 0.11 kg 및 침엽수 버진 펄프 0.11 kg 을 첨가하였다. 생성 혼합물을 Omni 혼합기를 사용하여 2 분 동안 균일하게 혼합하였다. 생성 혼합물을 내부 크기 40 mm ×160 mm ×40 mm 의 주형 내로 붓고, 와이어 메쉬를 통해 물을 제거하면서 12 kgf/cm² 의 압력 하에 탈수 성형하여, 두께 약 20 mm 의 성형체를 수득하였다. 성형체를 포화 증기 대기 중 180℃ 에서 8 시간 동안 오토클레이브한 후, 105℃ 에서 24 시간 동안 건조하여, 성형체와 동일한 두께를 갖는 규산칼슘 경화체를 수득하였다. 각각 두 께 약 20 mm 인 규산칼슘 경화체의 2 개 시이트를 에폭시 접착제를 사용하여 서로 부착시켜, 규산칼슘 경화체의 짐괴를 수득하였다. 수득한 규산칼슘 경화체의 짐괴로부터, 규산칼슘 경화체의 압축 강도 측정용 샘플로서 사용되는 크기 40 mm ×40 mm ×40 mm 의 입방체를 제조하였다. 원료의 양을 표 6 에 나타낸다 (여기서, 원료의 양은 전체 규토질 재료 (즉, 짐괴성 규토질 재료의 미분형 및 규조토) 의 100 중량% 를 기준으로, 중량부에 대해 나타낸다).

규산칼슘 경화체의 다양한 성질을 표 14 에 나타낸다. 또한, 가속 탄화 시험에 의해 수득한 규산칼슘 경화체의 수축을 표 16 에 나타낸다. 압축 강도 측정에서 제조된 횡단면인 규산칼슘 경화체의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 주로 펄프 및 유리 섬유로 구성되며, 단지 매우 소량의 보드형 결정을 포함하는 것으로 나타났다. 규산칼슘 경화체를 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 경화체는 석영의 (101) 면에 기인하는 회절 피크가 최대 회절 강도를 갖는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 것으로 나타났다.

비교예 29

난연제 코팅을 위한 시판 규산칼슘 보드의 다양한 성질을 측정하였다. 측정 결과를 표 14 에 나타낸다. 규산칼슘 보드의 압축 강도 시험을 비교예 28 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 수행하였다. 규산칼슘 보드를 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 규산칼슘 보드는 주로 조노틀라이트로 구성되어 있는 것으로 나타났다.

비교예 30

물 2.16 kg 을 비교예 28 에서 사용된 규조토 0.4 kg 및 순도 99% 의 시판 소석회 0.32 kg 의 혼합물에 첨가한 후, 교반하면서 90℃ 에서 3 시간 동안 가열하여 겔화시켰다. 생성 겔유사 물질에 일반 포틀랜드 시멘트 0.2 kg, 짐괴성 규토질 재료의 미분형 0.2 kg 및 침엽수 펄프 0.016 kg 을 첨가한 후 혼합하였다. 생성 혼합물을 주형 내로 붓고 40℃ 에서 8 시간 동안 예비경화하여 예비경화체를 수득하였다. 예비경화체를 주형으로부터 이형하고 180℃ 에서 8 시간 동안 고온 고압 오토클레이브한 후 건조하여, 규산칼슘 경화체를 수득하였다. 원료의 양을 표 6 에 나타낸다 (여기서, 원료의 양은 전체 규토질 재료 (즉, 짐괴성 규토질 재료의 미분형 및 규조토) 의 100 중량% 를 기준으로, 중량부에 대해 나타낸다).

규산칼슘 경화체의 다양한 성질을 표 14 에 나타낸다. 또한, 가속 탄화 시험에 의해 수득한 규산칼슘 경화체의 수축을 표 16 에 나타낸다. 경화체의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 주로 무정형 입자 및 단섬유형 입자로 구성되는 것으로 나타났다. 또한, 규산칼슘 경화체는 단지 매우 소량의 보드형 결정을 포함하는 것으로 나타났다. 또한, 경화체를 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 토버모라이트의 (220) 면에 기인하는 회절 피크가 최대 회절 강도를 갖는 회절 패턴을 나타내는 것으로 나타났다.

비교예 31

CaO 를 기준으로 농도 10 중량% 인 수산화칼슘의 수성 현탁액을 교반하면서 5 중량% 의 황산알루미늄 수용액에 0.6 몰/분의 속도로 첨가하여, CaO/Al₂O₃ 몰 비 가 6 인 슬러리를 수득하였다. 슬러리의 온도를 60℃ 로 조정하였다. 슬러리를 60℃ 에서 1 시간 동안 교반하여, 합성 에트링자이트 (ettringite) 를 수득하였다. 수득한 합성 에트링자이트 30 중량%, 소석회 26.9 중량%, 규토질 모래 27.6 중량%, 규회석 10.0 중량%, 목재 펄프 5.0 중량% 및 내알칼리성 유리 섬유 0.5 중량% 를 포함하는 혼합물을 상기 성분들을 함께 혼합하여 수득하였다. 수득한 혼합물에 물을 첨가하여 고체 함량 10 중량% 의 슬러리를 수득하였다. 이렇게 수득한 슬러리를 단일 실린더 제지기를 이용하여 성형하여, 두께 약 6 mm 의 성형체를 수득하였다. 수득한 성형체를 포화 증기 대기 중에서 180℃ 에서 6 시간 동안 오토클레이브한 후 105℃ 에서 24 시간 동안 건조하여, 규산칼슘 경화체를 수득하였다. 원료의 양을 표 6 에 나타낸다 (여기서, 원료의 양은 규토질 재료 (즉, 규토질 모래) 의 100 중량부를 기준으로, 중량부에 대해 나타낸다).

규산칼슘 경화체의 다양한 성질을 표 15 에 나타낸다. 각각 두께 약 6 mm 인 규산칼슘 경화체의 7 개 시이트를 에폭시 접착제를 사용하여 서로 부착시켜, 규산칼슘 경화체의 짐괴를 수득하였다. 수득한 규산칼슘 경화체의 짐괴로부터 규산칼슘 경화체의 압축 강도 측정용 샘플로서 사용되는 크기 40 mm ×40 mm ×40 mm 의 입방체를 제조하였다. 규산칼슘 경화체의 샘플의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 주로 펄프, 유리 섬유 및 섬유성 입자로 구성되며, 소량의 짐괴성 규토질 재료의 입자를 포함하는 것으로 나타났다. 또한, 규산칼슘 경화체는 소량의 층상 결정을 포함하는 것으로 나타났다. 또한, 규산칼슘 경화체의 샘플을 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 석영의 (101) 면에 기인하는 회절 피크가 최대 회절 강도를 갖는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 것으로 나타났다.

비교예 32

소석회 10 중량부 및 규조토 10 중량부의 혼합물을 90℃ 에서 2 시간 동안 가열하여 겔화시켰다. 생성된 겔 20 중량부, 소석회 27 중량%, 규토질 모래 27 중량%, 규회석 10 중량%, 펄프 5 중량%, 유리 섬유 1 중량%, 및 제 II 형 무수 석고 10 중량% 를 함께 혼합하였다. 생성 혼합물에 석고의 중량을 기준으로 황산칼륨을 3 중량% 의 양으로 첨가한 후 교반하였다. 생성 혼합물에 혼합물 중량의 12 배 양의 물을 첨가하여, 고체 함량 약 3.1 중량% 의 원료 슬러리를 수득하였다. 이렇게 수득한 슬러리를 두께 약 6 mm 의 성형체로 성형하였다. 수득한 성형체를 습한 대기 (습도 95%) 중에서 30℃ 에서 8 시간 동안 경화시켰다. 이어서, 성형체를 포화 증기 대기 중에서 180℃ 에서 10 시간 동안 압력 용기를 사용하여 열수 반응시킨 후 건조하여, 규산칼슘 경화체를 수득하였다. 원료의 양을 표 6 에 나타낸다 (여기서, 원료의 양은 전체 규토질 재료 (즉, 규조토 및 규토질 모래) 의 100 중량부를 기준으로, 중량부에 대해 나타낸다).

규산칼슘 경화체의 다양한 성질을 표 15 에 나타낸다. 각각 두께 약 6 mm 인 규산칼슘 경화체의 7 개 시이트를 에폭시 접착제를 사용하여 서로 부착시켜, 규산칼슘 경화체의 짐괴를 수득하였다. 수득한 규산칼슘 경화체의 짐괴로부터 규산칼슘 경화체의 압축 강도 측정용 샘플로서 사용되는 크기 40 mm ×40 mm ×40 mm 의 입방체를 제조하였다. 수득한 규산칼슘 경화체의 분말 X-선 회절 패턴을 도 1(B) 에 나타낸다. 규산칼슘 경화체의 샘플의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 그 결과, 도 5(D) 의 현미경 사진에 나타낸 바와 같이 규산칼슘 경화체는 주로 펄프, 유리 섬유 및 섬유성 입자로 구성되며, 소량의 짐괴성 규토질 재료의 입자를 포함하는 것으로 나타났다. 또한, 규산칼슘 경화체는 소량의 층상 결정을 포함하는 것으로 나타났다. 또한, 규산칼슘 경화체의 샘플을 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 석영의 (101) 면에 기인하는 회절 피크가 최대 회절 강도를 갖는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 것으로 나타났다.

비교예 33

생석회를 온도 60℃ 의 온수 중에 수화시켜 생석회 밀크를 수득하였다. 이어서, Blaine 값 7,500 cm²/g 의 짐괴성 규토질 재료의 미분형을 수득한 생석회 밀크 중에 첨가하였다. 생성 혼합물에 물을 첨가하여, Ca/SiO₂ 몰 비 1 및 물/고체물질 비 1/30 인 원료 슬러리를 수득하였다. 이렇게 수득한 슬러리를 교반하면서, 온도 197℃ 및 압력 14 kg/cm² 의 포화 증기 대기 중에서 2.5 시간 동안 오토클레이브를 이용하여 열수 반응시켜, 반결정성 슬러리를 수득하였다. 반결정성 슬러리 100 중량부 (고체 함량을 기준으로) 에 유리 섬유 3 중량부를 첨가하여 수성 슬러리를 수득하였다. 수득한 수성 슬러리에 황산알루미늄 옥타데카수화물, 및 점도 30 cp 의 메틸수소 폴리실록산 및 이의 양 말단에 히드록실기를 갖는 디메틸 폴리실록산 (점도 90 cp) 의 혼합물 (메틸수소 폴리실록산/디메틸 폴리실록산 중량비 = 1/1) 인 실리콘 오일 (상표명: BY-16-805; Toray Silicone Co., Ltd., Japan 제조 및 판매) 을 첨가하였다 (여기서, 황산알루미늄 옥타데카수화물의 양은 수성 슬러리에 포함된 고체 100 중량부에 대해 1.5 중량부였고 (이의 무수물을 기준으로), 실리콘 오일의 양은 수성 슬러리에 포함된 고체 100 중량부에 대해 2.5 중량부였다). 생성 혼합물을 압력 4 kg/cm² 하에 가압탈수 성형하여, 두께 약 20 mm 의 성형체를 수득하였다. 이렇게 수득한 성형체를 15 kg/cm² 의 압력 하에 200℃ 에서 7 시간 동안 오토클레이브 중에 경화한 후 130℃ 에서 건조하여, 발수성 규산칼슘 경화체를 수득하였다. 원료의 양을 표 6 에 나타낸다 (여기서, 원료의 양은 규토질 재료 (즉, 짐괴성 규토질 재료의 미분형) 의 100 중량부를 기준으로, 중량부에 대해 나타낸다).

규산칼슘 경화체의 다양한 성질을 표 15 에 나타낸다. 각각 두께 약 20 mm 인 규산칼슘 경화체의 2 개 시이트를 에폭시 접착제를 사용하여 서로 부착시켜, 규산칼슘 경화체의 짐괴를 수득하였다. 수득한 규산칼슘 경화체의 짐괴로부터 규산칼슘 경화체의 압축 강도 측정용 샘플로서 사용되는 크기 40 mm ×40 mm ×40 mm 의 입방체를 제조하였다. 규산칼슘 경화체의 샘플의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 유리 섬유, 토버모라이트로 추정되는 층상 입자 및 섬유성 입자로 구성되는 것으로 나타났다. 또한, 규산칼슘 경화체의 샘플을 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 토버모라이트의 (220) 면에 기인하는 회절 피크가 최대 회절 강도를 갖는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 것으로 나타났다. 분말 X-선 회절 패턴에 있어서, 조노틀라이트에 기인하는 회절 피크도 또한 관찰되었다.

비교예 34

규조토 및 생석회를 Ca/(SiO₂ + Al) 몰 비 0.95 로 혼합하여, 고체 혼합물을 수득하였다. 고체 혼합물에 고체 혼합물의 중량의 12 배 양으로 물을 첨가하여 슬러리를 수득하였다. 이렇게 수득한 슬러리를 대기압 하에서 90℃ 에서 3 시간 동안 가열하여 규산칼슘 겔을 제조하였다. 이렇게 수득한 겔에, 겔에 포함된 고체의 총 중량을 기준으로 10 중량% 의 양으로 황산알루미늄을 첨가한 후 4 kg/cm² 의 압력 하에 가압 탈수 성형하여, 두께 약 20 mm 의 성형체를 수득하였다. 이렇게 수득한 성형체를 10 kg/cm² 의 압력 하에 포화 증기 대기 중에 오토클레이브한 후 120℃ 에서 건조하여, 규산칼슘 경화체를 수득하였다. 원료의 양을 표 6 에 나타낸다 (여기서, 원료의 양은 규토질 재료 (즉, 규조토) 의 100 중량부를 기준으로, 중량부에 대해 나타낸다).

규산칼슘 경화체의 다양한 성질을 표 15 에 나타낸다. 각각 두께 약 20 mm 인 규산칼슘 경화체의 2 개 시이트를 에폭시 접착제를 사용하여 서로 부착시켜, 규산칼슘 경화체의 짐괴를 수득하였다. 수득한 규산칼슘 경화체의 짐괴로부터 규산칼슘 경화체의 압축 강도 측정용 샘플로서 사용되는 크기 40 mm ×40 mm ×40 mm 의 입방체를 제조하였다. 규산칼슘 경화체의 샘플의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 층상 입자 및 섬유성 입자로 구성되는 것으로 나타났다. 또한, 규산칼슘 경화체의 샘플을 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 토버모라이트의 (220) 면에 기인하는 회절 피크가 최대 회절 강도를 갖는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 것으로 나타났다.

비교예 35

Blaine 값 11,000 cm²/g 의 짐괴성 규토질 재료의 미분형 및 74% 농도의 CaO 를 갖는 소석회의 혼합물을 제공하였다 (여기서, 혼합물은 Ca/SiO₂ 몰비 0.65 이다). 혼합물에 물을 첨가하여, 30 중량% 의 고체 함량을 갖는 슬러리를 수득하였다. 슬러리를 10 kg/cm² 의 압력 하에 1 시간 동안 열수 오토클레이브한 후 6 시간에 걸쳐 천천히 냉각하여, 결정성 규산칼슘의 겔을 수득하였다. 이어서, 상기 수득한 결정성 규산칼슘의 겔 54.5 중량%, 시판 β형 반수화물 11.5 중량%, Blaine 값 6,000 cm²/g 의 과립화 고로 슬래그 11.5 중량%, 펄프 5 중량%, 유리 섬유 1.3 중량%, 비닐론 섬유 0.2 중량%, 펄라이트 2 중량%, 규회석 10.5 중량%, 소석회 1.5 중량%, 황산알루미늄 1.5 중량% 및 단백질성 난연제 1.0 중량% 를 포함하는 혼합물을 제공하였다. 혼합물에 물을 첨가한 후 혼합기를 이용하여 혼합하 여, 고체 함량 10 중량% 의 균일한 원료 슬러리를 수득하였다. 이렇게 수득한 원료 슬러리를 4 kg/cm² 의 압력 하에 필터 프레스를 이용하여 가압 탈수 성형하여, 두께 약 20 mm 의 부분 가공 산물을 수득하였다. 이렇게 수득한 부분 가공 산물을 60℃ 에서 10 시간 동안 경화한 후 건조하여, 규산칼슘 경화체를 수득하였다. 원료의 양을 표 6 에 나타낸다 (여기서, 원료의 양은 규토질 재료 (즉, 짐괴성 규토질 재료의 미분형) 의 100 중량부를 기준으로, 중량부에 대해 나타낸다).

규산칼슘 경화체의 다양한 성질을 표 15 에 나타낸다. 각각 두께 약 20 mm 인 규산칼슘 경화체의 2 개 시이트를 에폭시 접착제를 사용하여 서로 부착시켜, 규산칼슘 경화체의 짐괴를 수득하였다. 수득한 규산칼슘 경화체의 짐괴로부터 규산칼슘 경화체의 압축 강도 측정용 샘플로서 사용되는 크기 40 mm ×40 mm ×40 mm 의 입방체를 제조하였다. 규산칼슘 경화체의 샘플의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 주로 섬유성 입자로 구성되는 것으로 나타났다. 또한, 규산칼슘 경화체는 소량의 층상 결정을 포함하는 것으로 나타났다. 또한, 규산칼슘 경화체의 샘플을 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 석영의 (101) 면에 기인하는 회절 피크가 토버모라이트의 (220) 면에 기인하는 회절 피크의 최대 강도보다 훨씬 더 높은 회절 강도를 갖는 회절 피크로서 관찰되는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 것으로 나타났다.

비교예 36

포틀랜드 시멘트 15.0 중량부, 짐괴성 규토질 재료 60.0 중량부, 소석회 22.0 중량부 (여기서, 소석회의 양은 CaO 의 중량을 기준으로 나타내며, 소석회는 약 2 의 소석회/시멘트 중량비를 갖는다), 석고 3.0 중량부 및 알루미늄 분말 0.01 중량부를 포함하는 혼합물을 제공하였다. 혼합물에 물을 첨가하여, 물/고체물질 비가 0.66 이고, CaO/SiO₂ 몰 비가 0.6 인 수성 슬러리를 수득하였다. 수성 슬러리를 40℃ 로 가열하였다. 수성 슬러리를 JIS R 5201 에 기술된 모르타르 강도 시험에 사용되는 10 cm ×10 cm ×16 cm 크기의 주형 내로 부었다 (여기서, 주형은 내부에 배열된 강화 철봉을 갖지 않았고, 주형 이형제로 코팅된 내부 표면을 가졌다). 주형을 습도 95% 및 온도 45℃ 의 대기 중에 10 시간 동안 방치하여 슬러리를 예비경화시키고, 예비경화체를 수득하였다. 수득한 예비경화체를 주형으로부터 이형하고 180℃ 에서 10 atm 하에 8 시간 동안 고온 고압 오토클레이브하여, 규산칼슘 경화체를 수득하였다. 원료의 양을 표 6 에 나타낸다 (여기서, 원료의 양은 규토질 재료 (즉, 짐괴성 규토질 재료) 의 100 중량부를 기준으로, 중량부에 대해 나타낸다).

규산칼슘 경화체의 다양한 성질을 표 15 에 나타낸다. 규산칼슘 경화체의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 조악한 셀 부분 (조악한 셀, 및 이의 근처에 배치된 토버모라이트의 보드형 입자로 구성됨), 및 무정형 입자, 단섬유 입자 및 매우 소량의 토버모라이트의 보드형 입자로 구성된 매트릭스로 구성된 것으로 나타났다. 경화체의 횡단면 중 20 개 부분 (각 부분은 35.4 ㎛ ×18.9 ㎛ 크기임) 을 무작위로 선택하여 (여기서, 20 개 부분은 각각 경화체의 매트릭스 중에 있다), 20 개 부분을 주사 전자 현미경으로 ×2,500 확대하여 관찰하고, 각각의 20 개 부분에 대하여, 토버모라이트의 보드형 입자가 차지하는 부분의 면적 대 크기 35.4 ㎛ x 18.9 ㎛ 인 부분의 면적의 비를 수득한 후, 이렇게 수득한 20 개 면적비의 평균을 계산하였다. 20 개 면적비의 평균은 10 % 였다. 또한, 규산칼슘 경화체를 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 석영의 (101) 면에 기인하는 회절 피크만이 토버모라이트의 (220) 면에 기인하는 회절 피크의 최대 강도보다 훨씬 더 높은 회절 강도를 갖는 회절 피크로서 관찰되는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 것으로 나타났다.

비교예 37 및 38

비교예 37 에 있어서, 알루미늄 분말의 양을 0.020 중량부로 변화시킨 것을 제외하고는, 비교예 36 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 규산칼슘 경화체를 제조하였다. 비교예 38 에 있어서, 알루미늄 분말의 양을 0.050 중량부로 변화시킨 것을 제외하고는, 비교예 36 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 규산칼슘 경화체를 제조하였다. 각각의 비교예 37 및 38 에서, 원료의 양을 표 7 에 나타낸다 (여기서, 원료의 양은 규토질 재료 (즉, 짐괴성 규토질 재료) 의 100 중량부를 기준으로, 중량부에 대해 나타낸다).

비교예 37 및 38 에서 제조된 규산칼슘 경화체의 다양한 성질을 표 15 에 나타낸다. 가속 탄화 시험에서 수득한 규산칼슘 경화체의 수축을 표 16 에 나타 낸다. 비교예 37 및 38 에서 제조된 각각의 규산칼슘 경화체의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 그 결과, 각각의 규산칼슘 경화체는 조악한 셀 부분 및 이의 근처에 배치된 토버모라이트의 보드형 입자, 및 무정형 입자, 단섬유 입자 및 매우 소량의 토버모라이트의 보드형 입자로 구성된 매트릭스로 구성된 것으로 나타났다. 경화체의 횡단면 중 20 개 부분 (각각은 35.4 ㎛ ×18.9 ㎛ 크기임) 을 무작위로 선택하여 (여기서, 20 개 부분은 각각 경화체의 매트릭스 중에 있다), 20 개 부분을 주사 전자 현미경으로 ×2,500 확대하여 관찰하고, 각각의 20 개 부분에 대하여, 토버모라이트의 보드형 입자가 차지하는 부분의 면적 대 크기 35.4 ㎛ x 18.9 ㎛ 인 부분의 면적의 비를 수득한 후, 이렇게 수득한 20 개 면적비의 평균을 계산하였다. 20 개 면적비의 평균은 10 % 였다. 또한, 비교예 37 및 38 에서 제조된 규산칼슘 경화체를 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 각각의 규산칼슘 경화체는 석영의 (101) 면에 기인하는 회절 피크만이 토버모라이트의 (220) 면에 기인하는 회절 피크의 최대 강도보다 훨씬 더 높은 회절 강도를 갖는 회절 피크로서 관찰되는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 것으로 나타났다.

비교예 39

발포제로서 알루미늄 분말을 수성 슬러리에 첨가한 후 40℃ 에서 30 초 동안 혼합하고, 생성 슬러리를 주형 내로 부은 것을 제외하고는, 비교예 27 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 규산칼슘 경화체를 제조하였다. 원료의 양을 표 7 에 나타낸다 (여기서, 원료의 양은 규토질 재료 (즉, 짐괴성 규토질 재료의 미분형) 의 100 중량부를 기준으로, 중량부에 대해 나타낸다).

규산칼슘 경화체의 다양한 성질을 표 15 에 나타낸다. 규산칼슘 경화체의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 주로 섬유성 입자, 미반응으로 남아있는 짐괴성 규토질 재료의 미분 입자 및 짐괴성 규토질 재료의 미분형 주위에 존재하는 조악한 공극으로 구성되며, 보드형 결정은 포함하지 않는 것으로 나타났다. 또한, 규산칼슘 경화체를 분말 X-선 회절측정으로 분석하였다. 그 결과, 규산칼슘 경화체는 석영의 (101) 면에 기인하는 회절 피크가 최대 회절 강도를 갖는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 것으로 나타났으며, 토버모라이트에 기인하는 예리한 회절 피크는 관찰되지 않았다.

비교예 40

온도 50℃ 이고, 고체물질 및 물을 포함하는 수성 슬러리에 고체물질의 총 중량을 기준으로 0.5 중량% 양의 실리콘 오일 "KF96-100CS" (상표명; Shin-Etsu Silicones, Japan 제조 및 판매) 을 첨가하고, 생성 슬러리에 알루미늄 분말을 첨가한 것을 제외하고는 비교예 15 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 오토클레이브된 경량 콘크리트 (즉, 규산칼슘 경화체) 를 제조하였다. 생성된 오토클레이브된 경량 콘크리트의 일면 물 흡수 및 치수 안정성을 측정하고, 결과를 표 18 에 나타낸다. 일면 물 흡수 및 치수 안정성 이외의 각각의 성질에 대하여, ALC 는 비교예 15 에서 제조된 오토클레이브된 경량 콘크리트의 경우와 실질적으로 동일한 성질을 나타내었다.

비교예 41

슬러리에 알루미늄 분말을 첨가하기 직전에, 오토클레이브 및 건조 후 최종 수득한 오토클레이브된 경량 콘크리트의 부피를 기준으로 0.5 부피% 의 양으로 아라미드 단섬유 (실시예 38 에서 사용된 것) 를 첨가한 것을 제외하고는 비교예 15 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 오토클레이브된 경량 콘크리트 (즉, 규산칼슘 경화체) 를 제조하였다. 오토클레이브된 경량 콘크리트의 다양한 성질을 비교예 15 에서 수득한 오토클레이브된 경량 콘크리트의 성질과 함께 표 18 에 나타낸다. 또한, 비교예 41 에서 제조한 오토클레이브된 경량 콘크리트의 압축 강도 및 충격 강도와 사용된 섬유의 양을, 비교예 15 에서 제조한 오토클레이브된 경량 콘크리트의 압축 강도 및 충격 강도와 함께 표 20 에 나타낸다. 비교예 41 에서 제조한 오토클레이브된 경량 콘크리트의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 그 결과, 아라미드 섬유가 없는 ALC 부분은 비교예 15 에서 제조된 ALC 에서와 실질적으로 동일한 마이크로구조를 가지는 것으로 나타났다.

비교예 42

폭 600 mm, 길이 2,000 mm 및 두께 100 mm 이고, 도 9 에 나타낸 바와 동일한 크기 및 디자인을 갖는 철봉으로 강화된 시판 경량 콘크리트 패널 (Asahi Kasei Kabushiki Kaisha, Japan 제조 및 판매) 에 대하여, 이의 굴곡 강도 및 충격 반응을 패널의 물 함량이 20 중량% 인 조건 하에 측정하였다. 경량 콘크리트 패널의 굴곡 강도 및 충격 반응의 측정 결과를 각각 표 21 및 22 에 나타낸다. 한편, 동일한 크기 및 디자인의 또다른 패널을 따로 제공하였다. (패널의) 철봉을 제외한 부분에 대하여, 상기 부분의 다양한 성질을 측정하였다. 그 결과, 이들의 각각의 성질에 대하여, 패널은 비교예 15 에서 제조된 ALC 에서와 실질적으로 동일한 성질을 나타내는 것으로 나타났다. 충격 반응에 대하여, 3 회 측정을 수행하고, 평균값을 계산하였다.

비교예 43

강화 규산칼슘 복합체를 제조하기 위해, 비교예 21 에서 사용된 슬러리를 주형 내로 부은 것을 제외하고, 실시예 39 에서와 실질적으로 동일한 방식으로 공정을 수행하였다. 60℃ 에서 5 시간 동안의 예비경화에 의해 수득한 예비경화체를 주형으로부터 이형하였으나, 세로 방향에서의 예비경화체의 부피가 감소된 것으로 (즉, 침전이 일어난 것으로) 나타났다. 그 결과, 내부에 배열된 철봉을 갖는 제조된 규산칼슘 경화체는 철봉 주위에 현저한 균열이 발생하였다. 따라서, 규산칼슘 경화체에 대하여, 강화 규산칼슘 복합체로서 필요한 성질을 측정할 수 없었다.

내화성 및 경량과 같은 우수한 성질을 나타내는 본 발명의 규산칼슘 경화체는 우수한 성질, 예컨대 높은 탄성율, 높은 압축 강도, 높은 압축 강도 대 탄성율의 비, 중화 반응에 대한 높은 내성 및 높은 가공성을 나타낸다. 따라서, 본 발명의 규산칼슘 경화체는 외벽, 내벽 등을 위한 재료로서 사용될 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 규산칼슘 경화체는 내화성 파티션 벽, 천 마감 벽, 차양용 내화성 천장 보드, 내화성 코팅 보드, 건축물용 외장 보드, 주택용 바닥 패널, 내화성 덮개 보드 등을 위한 재료로서 사용될 수 있다.

보다 구체적으로, 본 발명의 규산칼슘 경화체는 중량 충격으로 인해 생기는 소음에 대해 만족스러운 절연을 나타낸다. 또한, 본 발명의 규산칼슘 경화체는 종래 조성물에서의 사용이 필연적으로 제한되는 매우 다양한 건축 재료, 예컨대 긴 간격으로 배열된 지지원에 의해 수반되는 건축물의 일부, 높은 보유 강도가 요구되는 천장 베드, 고층 건축물 등에서 사용될 수 있다. 또한, 종래 ALC 생산을 위해 사용된 종래 장치를 사용할 수 있어서, 본 발명의 규산칼슘 경화체의 생산성이 효육적으로 개선된다.

또한, 규산칼슘 경화체는 규산칼슘 경화체가 조악한 셀을 포함하는 경우에도 높은 탄성율, 높은 압축 강도 및 높은 압축 강도 대 탄성율의 비를 갖는다. 따라서, 규산칼슘 경화체로 종래 건축 재료에서보다 몇 배 높은 우수한 성질을 갖는 건축 재료를 제공할 수 있다.

Claims (20)

1. 주로 토버모라이트 (tobermorite) 를 포함하고 하기를 나타내는, 규산칼슘 경화체:

   토버모라이트의 (220) 면에 기인한 회절 피크 강도 Ib 및 토버모라이트의 (220) 면 및 (222) 면에 각각 기인한 2 개의 회절 피크 간의 회절각 범위에서 관찰되는 최소 회절 강도 Ia 가 Ib/Ia ≥3.0 의 상관관계를 만족시키는 분말 X-선 회절 패턴;

   0.14 내지 1.0 의 겉보기 비중; 및

   미분 세공 분포 곡선의 최대 피크 높이의 1/4 높이에서 측정되는 세공 직경 분포의 대수 (logarithmic) 폭이 0.40 내지 1.20 인, 수은주입법 (mercury porosimetry) 에 의해 수득되는 미분 세공 분포 곡선.
2. 제 1 항에 있어서, 0.14 내지 0.9 의 겉보기 비중을 나타내는 규산칼슘 경화체.
3. 제 1 항에 있어서, 0.2 내지 0.7 미만의 겉보기 비중을 나타내는 규산칼슘 경화체.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분말 X-선 회절 패턴에 서 Ib/Ia ≥4.0 의 상관관계를 만족시키는 규산칼슘 경화체.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 하기 수학식 1 로 정의되는 파라미터 a 의 값이 7 이상이고, 하기 수학식 2 로 정의되는 파라미터 b 의 값이 1.20 이상인 규산칼슘 경화체:

   [수학식 1]

   a = (Y ×10^-3)/(D^1.5)

   (식 중, Y 및 D 는 각각 규산칼슘 경화체의 탄성율 (N/㎟) 및 겉보기 비중을 나타낸다),

   [수학식 2]

   b = S/(Y ×10^-3)^1.5

   (식 중, S 는 규산칼슘 경화체의 압축 강도 (N/㎟) 를 나타내며, Y 는 상기에 정의된 바와 같다).
6. 제 5 항에 있어서, 수학식 2 로 정의되는 파라미터 b 의 값이 1.30 이상인 규산칼슘 경화체.
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 규산칼슘 경화체의 횡단면 상의 10 mm 평방 내에서, 각 셀의 횡단면의 장축 길이를 기준으로 200 ㎛ 초과의 셀 크기를 갖는 셀의 수가 20 초과이고, 수은주입법에 의해 결정되는, 세공 직경이 0.1 ㎛ 이하인 세공의 세공 부피량이 하기와 같은 규산칼슘 경화체:

   - 규산칼슘 경화체의 겉보기 비중 D 가 0.5 내지 1.0 인 경우에는 V₁ (D) 내지 98 부피%,

   - 규산칼슘 경화체의 겉보기 비중 D 가 0.3 내지 0.5 미만인 경우에는 V₂ (D) 내지 95 부피%, 또는

   - 규산칼슘 경화체의 겉보기 비중 D 가 0.14 내지 0.3 미만인 경우에는 V₃ (D) 내지 90 부피%,

   (여기서, 각각의 부피% 는 규산칼슘 경화체의 총 세공 부피를 기준으로 하며, V₁ (D), V₂ (D) 및 V₃ (D) 는 각각 하기 수학식 3, 4 및 5 로 계산된다:

   [수학식 3]

   V₁ (D) = 50 ×D + 40

   [수학식 4]

   V₂ (D) = 100 ×D + 15

   [수학식 5]

   V₃ (D) = 200 ×D - 15).
8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 규산칼슘 경화체의 횡단면 상의 10 mm 평방 내에서, 각 셀의 횡단면의 장축 길이를 기준으로 200 ㎛ 초과의 셀 크기를 갖는 셀의 수가 20 이하이고, 수은주입법에 의해 결정되는, 세공 직경이 0.1 ㎛ 이하인 세공의 세공 부피량이 하기와 같은 규산칼슘 경화체:

   - 규산칼슘 경화체의 겉보기 비중 D 가 0.8 내지 1.0 인 경우에는 90 내지 98 부피%,

   - 규산칼슘 경화체의 겉보기 비중 D 가 0.5 내지 0.8 미만인 경우에는 V₄ (D) 내지 97 부피%, 또는

   - 규산칼슘 경화체의 겉보기 비중 D 가 0.14 내지 0.5 미만인 경우에는 V₅ (D) 내지 92 부피%,

   (여기서, 각각의 부피% 는 규산칼슘 경화체의 총 세공 부피를 기준으로 하며, V₄ (D) 및 V₅ (D) 는 각각 하기 수학식 6 및 7 로 계산된다:

   [수학식 6]

   V₄ (D) = 100 ×D + 10

   [수학식 7]

   V₅ (D) = 150 ×D - 15).
9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 공존하는 고결정성 물질을 추가로 포함하고, 토버모라이트의 (220) 면에 기인하는 회절 피크 강도 Ib, 및 공존하는 고결정성 물질에 기인하는 최대 회절 강도 Ic 가 Ic/Ib ≤3.0 의 상관관계를 만족시키는 분말 X-선 회절 패턴을 나타내는 규산칼슘 경화체.
10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 규산칼슘 경화체 및 강화 철봉 또는 강화 철망을 포함하는 규산칼슘 복합체.
11. 하기를 포함하는, 토버모라이트를 주로 포함하는 규산칼슘 경화체의 제조 방법:

    규토질 재료, 시멘트성 재료, 석회질 재료, 황산알루미늄 및 이의 수화물로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질 및 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물을 포함하는 고체물질, 및 물을 포함하는 수성 슬러리를 제공하고,

    상기 수성 슬러리를 주형 내로 붓고,

    상기 수성 슬러리를 예비경화한 후 오토클레이브함

    (여기서, 상기 규토질 재료의 50 중량% 이상은 결정성 규토질 재료이며,

    상기 황산알루미늄 및 이의 수화물로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질은 상기 수성 슬러리 중에, 상기 고체물질의 총 중량을 기준으로, Al₂O₃ 의 양으로 환산하여 0.09 내지 10 중량% 의 양으로 포함되며, 상기 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물은 상기 수성 슬러리 중에, 상기 고체물질의 총 중량을 기준으로, SO₃ 의 양으로 환산하여 0.15 내지 15 중량% 의 양으로 포함되고,

    상기 SO₃ 의 양은, 상기 황산알루미늄 및 이의 수화물로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 상기 물질에 해당하는 SO₃ 의 양 및 상기 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물에 해당하는 SO₃ 의 양의 합이다).
12. 제 11 항에 있어서, 상기 수성 슬러리의 상기 예비경화에 의해 수득되는 수성 슬러리의 예비경화체가 상기 주형으로부터 이형되어 오토클레이브되는 방법.
13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 수성 슬러리가 물의 중량 대 상기 고체물질의 총 중량의 비로 환산하여 0.67 내지 3.5 인 양의 물을 포함하며, 상기 수성 슬러리가 발포제로서의 알루미늄 분말과 혼합되고, 상기 알루미늄 분말이 상기 고체물질의 총 중량을 기준으로, 고체 알루미늄의 중량으로 환산하여 0.002 내지 0.8 중량% 의 양으로 사용되어, 발포성 수성 슬러리를 수득하는 방법 (상기 발포성 수성 슬러리가 주형 내로 부어진다).
14. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 수성 슬러리가 물의 중량 대 상기 고체물질의 총 중량의 비로 환산하여 0.67 내지 3.5 인 양의 물을 포함하며, 상기 수성 슬러리가 예비발포제 또는 이의 수용액 내로 공기를 도입하여 제조되는 발포제와 혼합되고, 상기 발포제는 상기 수성 슬러리의 부피를 기준으로 5 내지 300 부 피% 의 양으로 사용되어, 예비발포된 수성 슬러리를 수득하는 방법 (상기 예비발포된 수성 슬러리가 주형 내로 부어진다).
15. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 수성 슬러리는, 물의 중량 대 상기 고체물질의 총 중량의 비로 환산하여 0.77 내지 5 인 양의 물을 포함하는 비발포성 수성 슬러리인 방법 (상기 비발포성 수성 슬러리가 주형 내로 부어진다).
16. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 물, 및 상기 규토질 재료, 상기 시멘트성 재료, 상기 석회질 재료, 상기 황산알루미늄 및 이의 수화물로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질 및 상기 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물을 포함하는 상기 고체물질을 포함하는 상기 수성 슬러리가 하기 단계를 포함하는 공정에 의해 제조되는 방법:

    (1) 물, 규토질 재료, 시멘트성 재료, 황산알루미늄 및 이의 수화물로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질, 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물, 및 석회질 재료의 일부를 함께 혼합하여 혼합물을 수득, 및

    (2) 단계 (1) 에서 수득한 혼합물에 석회질 재료의 나머지를 첨가한 후 혼합.
17. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 물, 및 상기 규토질 재료, 상기 시멘트성 재료, 상기 석회질 재료, 상기 황산알루미늄 및 이의 수화물로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질 및 상기 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물을 포함하는 고체물질을 포함하는 상기 수성 슬러리가 하기 단계를 포함하는 공정에 의해 제조되는 방법:

    (1) 물, 규토질 재료, 시멘트성 재료, 황산알루미늄 및 이의 수화물로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질 및 석회질 재료의 일부를 함께 혼합하여 혼합물을 수득, 및

    (2) 단계 (1) 에서 수득한 혼합물에 석회질 재료의 나머지 및 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물을 첨가한 후 혼합.
18. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 황산알루미늄 이외의 술페이트 화합물 및 이의 수화물이 석고 이수화물인 방법.
19. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 결정성 규토질 재료가 짐괴성 규토질 재료의 미분형인 방법 (여기서, 상기 미분형은 Blaine 투과법에 의해 측정된 비표면적이 5,000 내지 300,000 ㎠/g 이다).
20. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 주형이 내부에 배열된 강화 철봉 또는 강화 철망을 가져서, 강화 규산칼슘 복합체를 제조할 수 있는 방법.

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