KR100601787B1 - The composition of the sodium alumina silicate solution - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소듐 알루미노 실리케이트 용액의 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 골판지 및 종이류에 적용시 보관 중 공기 중의 수분 흡착으로 인하여 접착 성능이 저하되는 것을 막을 수 있고, 장기간 보관시 나트륨의 석출로 인하여 종이가 변색되는 현상을 억제할 수 있으며, 또한 그라우팅에 사용시 침투효과를 증진시키고, 시공 후 알칼리의 용출을 최소화하여 토양의 오염을 방지할 수 있으며, 겔의 수축이 거의 일어나지 않을 뿐만 아니라 압축강도도 높고 시간이 경과함에 따라 압축 강도가 유지될 수 있는 소듐 알루미노 실리케이트 용액의 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a composition of sodium aluminosilicate solution, and more particularly, when applied to cardboard and paper, it can prevent the adhesion performance deterioration due to moisture adsorption in the air during storage, and due to precipitation of sodium during long-term storage It can suppress the discoloration of paper, and also enhance the penetration effect when used for grouting, minimize the elution of alkali after construction, prevent soil contamination, hardly shrink the gel, and compressive strength It relates to a composition of sodium aluminosilicate solution that is high and can maintain its compressive strength over time.
상기 소듐 알루미노 실리케이트 용액의 조성물은 중량비로 30% 함량의 이산화규소(SiO2)와, 7.5% 함량의 산화나트륨(Na2O)을 포함하는 규산소다 화합물과; 중량비로 2.5% 함량의 산화알루미늄(Al2O3) 및 수분 함량이 60%로 구성된 무색투명한 액상화합물인 소듐 알루미노 실리케이트 용액의 조성물을 특징으로 한다.The sodium aluminosilicate solution composition comprises a sodium silicate compound comprising 30% silicon dioxide (SiO 2 ) and 7.5% sodium oxide (Na 2 O) by weight; It is characterized by a composition of sodium aluminosilicate solution, a colorless and transparent liquid compound composed of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and a water content of 60% by weight of 2.5% by weight.
또한 상기 소듐 알루미노 실리케이트 용액의 조성물에 함량이 0.2% 이하인 물불용분을 중량비로 0.05% 함량의 산화철(Fe2O3)로 대체시켜 구성된 소듐 알루미노 실리케이트 용액의 조성물을 특징으로 한다.In addition, the composition of the sodium aluminosilicate solution is configured by replacing the water insoluble content of 0.2% or less in the composition of the sodium alumino silicate solution by 0.05% content of iron oxide (Fe 2 O 3 ) by weight ratio.
또한 상기 소듐 알루미노 실리케이트 용액의 조성물은 물에 완전 용해된 알칼리성을 띠는 무색투명한 액상화합물임을 특징으로 한다.In addition, the composition of the sodium aluminosilicate solution is characterized in that the colorless transparent liquid compound having an alkali completely dissolved in water.
따라서 본 발명인 소듐 알루미노 실리케이트 용액의 조성물은 골판지 및 종이류의 접착제로 적용할 경우 보관 중 공기 중의 수분이 거의 흡착되지 않아 접착 성능이 우수하고, 나트륨 성분의 전이가 일어나지 않아 색상의 변화가 없으며, 그라우팅의 용도로 지반에 주입하여 토질강화제로 사용할 경우 알칼리 용출이 일어나지 않아 토질의 오염을 방지할 수 있다. 또한 그라우팅에 적용시 고강도의 압축 강도를 얻을 수 있고, 압축강도가 시간이 지나감에 따라 더욱 강해져 영구 그라우팅의 목적으로도 사용할 수 있다.Therefore, the composition of the sodium aluminosilicate solution of the present invention is excellent in adhesion performance because the moisture in the air is hardly adsorbed during storage when applied as an adhesive of cardboard and paper, there is no change in color because no transition of sodium component occurs, grouting When it is injected into the ground and used as a soil reinforcing agent, alkali elution does not occur and soil contamination can be prevented. In addition, when applied to the grouting can be obtained a high compressive strength, the compressive strength becomes stronger as time goes by can also be used for the purpose of permanent grouting.
산화나트륨, 이산화규소, 산화알루미늄, 산화철, 그라우팅, 알칼리 용출, 변색, 압축강도. Sodium oxide, silicon dioxide, aluminum oxide, iron oxide, grouting, alkali dissolution, discoloration, compressive strength.
Description
본 발명은 소듐 알루미노 실리케이트 용액의 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 골판지 및 종이류의 접착제로 적용할 경우 보관 중 공기 중의 수분이 거의 흡착되지 않아 접착 성능이 우수하고, 나트륨 성분의 전이가 일어나지 않아 색상의 변화가 없으며, 그라우팅의 용도로 지반에 주입하여 토질강화제로 사용할 경우 알칼리 용출이 일어나지 않아 토질의 오염을 방지할 수 있다. 또한 그라우팅에 적용시 고강도의 압축 강도를 얻을 수 있고, 압축강도가 시간이 지나감에 따라 더욱 강해져 영구 그라우팅의 목적으로도 사용할 수 있는 소듐 알루미노 실리케이트 용액의 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to a composition of sodium aluminosilicate solution, and more particularly, when applied as an adhesive of corrugated cardboard and paper, the moisture in the air is hardly adsorbed during storage, so the adhesion performance is excellent, and no transition of sodium component occurs. There is no change in color, and when used as a soil reinforcing agent by injecting into the ground for grouting, alkali elution does not occur, thus preventing soil contamination. The present invention also relates to a composition of sodium aluminosilicate solution which can obtain a high compressive strength when applied to grouting, and the compressive strength becomes stronger with time, and can also be used for the purpose of permanent grouting.
종래의 골판지, 종이류 등의 접착제와 그라우팅의 약제 및 콘크리트 혼화제의 약제로는 주로 디소듐트리실리케이트로 알려져 있는 고몰비 규산소다 용액(KS 3호 이상의 몰비를 말한다)을 사용하여 왔으나, 다음과 같은 문제점을 갖는 것으로 나타났다. Conventional adhesives, such as corrugated cardboard, paper, and grouting agents, and concrete admixtures have been mainly used as a high molar ratio sodium silicate solution known as disodium trisilicate (referring to molar ratio KS 3 or higher), but the following problems It was found to have.
우선 첫째로, 골판지와 지관 등의 종이류에 접착제로 사용하였을 경우 초기의 접착력과 강도는 만족할 만한 수준이나 접착 후 장기간 보관 할 경우 규산소다 용액에 포함되어 있는 나트륨이 공기 중의 수분을 흡수하여 종이 표면에 석출됨으로써, 접착력과 접착 강도가 극히 나빠지며, 접착되는 부분의 반대편으로 나트륨이 용출되어 검은색의 띠를 띠거나 오염된 상태로 종이가 변색된다. 또한 물속에 종이류가 잠기거나 다량의 수분이 접촉되면 건조된 후에도 접착력 및 접착강도가 현저하게 저하되는 문제점이 있다.First of all, when used as an adhesive for corrugated paper and paper, the initial adhesive strength and strength are satisfactory, but when stored for a long time after adhesion, sodium contained in sodium silicate solution absorbs moisture in the air By precipitation, the adhesive force and the adhesive strength are extremely poor, and sodium is eluted to the opposite side of the portion to be bonded, thereby discoloring the paper in a black band or contaminated state. In addition, when paper is immersed in water or a large amount of water is in contact, there is a problem that the adhesive strength and the adhesive strength are significantly lowered even after drying.
한편, 현재까지 녹말가루를 끓인 용액을 많이 사용하여 왔으나, 이 또한 수분침투 및 온도상승의 조건하에서 곰팡이가 발생되는 문제가 있어 상당 부분이 유기물로 바뀌고 있는 실정에 있으나, 상기 유기물의 경우도 사용하기에 가격이 너무 비싸고, 화재의 위험성 등을 안고 있는 실정이다.On the other hand, until now has been used a lot of the solution of boiled starch powder, this also has a problem that mold is generated under the conditions of moisture penetration and temperature rise, but a large part is being changed to organic matter, but also used in the case of the organic material The price is too expensive and the danger of fire.
둘째로, 토목건축분야에 급결재로 적용할 경우 터널 및 굴착공사 등에서 많이 사용되어 왔고, 시멘트와 혼합액을 하부에서 상부로 쏘아 붙이는 작업을 많이 하게 되는데, 상기 경우 겔화되는 속도가 너무 느려서 실제 부착되는 양이 적게 되어 재료의 소실이 많아지게 됨은 물론 규산소다 용액이 강알칼리성이기 때문에 작업장이 알칼리로 극심하게 오염될 수 있고, 이것으로 인하여 환경오염의 문제가 대두되어 토목건축분야에서만 제한적으로 사용되고 있으며, 현재 점차 사용이 줄어가고 있는 실정이다. 또한 작업이 완료된 후에도 규산소다 용액에 포함되어 있던 나트륨이 지속적으로 석출되어 백화현상 등이 일어나고, 그 결과 압축강도가 현저하게 나빠져서 영구적인 강도가 요구되는 곳에서는 사용이 기피되고 있는 실정이다.Secondly, when it is applied as a fastener in civil construction, it has been used in tunnels and excavation works a lot, and the cement and mixed solution is shot from the lower part to the upper part. In this case, the gelation rate is too slow to be actually attached. Due to the low amount of materials, the loss of materials is increased, and since the solution of sodium silicate is strongly alkaline, the workplace can be severely contaminated with alkali, which causes a problem of environmental pollution, which is used only in the civil construction field. The use is gradually decreasing. In addition, even after the work is completed, sodium contained in the sodium silicate solution is continuously precipitated and whitening occurs. As a result, the compressive strength is remarkably deteriorated, and thus the use is avoided where permanent strength is required.
셋째로 , 규산소다 용액은 그라우팅에 사용할 경우 겔화 고결물이 지중에서 시간이 경과됨에 따라 강도가 저하되는데, 상기 규산소다 용액은 강알칼리성이고, 산이나 금속염 수용액 등과 혼합하면 바로 겔화현상(또는 응결현상)이 나타난다. 이때 겔화에 관계된 규산소다 용액과 산, 금속염 수용액의 전체가 100% 겔화되는 것은 아니고 고결물 속에서 겔과 관계없이 내장되어 남아 있던 규산염 나트륨이 시간이 경과됨에 따라 지하수에 용출됨으로써, 겔화 고결물의 강도가 약해지는 문제점이 있다.Third, when the sodium silicate solution is used for grouting, the gelling solids decrease in strength as time passes in the ground. The sodium silicate solution is strongly alkaline, and when mixed with an acid or an aqueous metal salt solution, gelation (or condensation) occurs. ) Appears. At this time, not all of the sodium silicate solution, acid, and metal salt solution related to gelation were gelled, but sodium silicate, which remained embedded in the solid regardless of the gel, was eluted in groundwater with time, thereby increasing the strength of the gelled solid. There is a problem of weakening.
넷째로 , 규산소다 용액은 겔화 고결물의 체적 수축률을 크게 하는데, 즉, 지중에서 응결 고화된 겔은 규산염 나트륨이 용출됨에 따라 수축되면서 때로는 균열이 발생하기도하고 압축강도가 현저하게 저하되는 문제점이 있다.Fourth, the sodium silicate solution increases the volumetric shrinkage of the gelled solids, that is, the gel solidified in the ground shrinks as the sodium silicate is eluted, sometimes causing cracks and significantly lowering the compressive strength.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 골판지, 지관 등의 종이류 접착제로 적용할 경우 보관 중 공기 중의 수분이 거의 흡착되지 않아 접착 성능이 우수한 소듐 알루미노 실리케이트 용액의 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention was created to solve the above problems, and when applied as a paper-based adhesive such as corrugated cardboard, paper tubes and the like to provide a composition of sodium aluminosilicate solution excellent in adhesion performance because the moisture in the air is hardly adsorbed during storage. The purpose.
또 다른 본 발명의 목적은 장기간 보관해도 나트륨 성분의 전이가 일어나지 않아 색상의 변화가 없는 소듐 알루미노 실리케이트 용액의 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide a composition of sodium aluminosilicate solution, which does not change color due to no change in sodium component even after long-term storage.
또 다른 목적은 그라우팅의 용도로 지반에 주입하여 토질강화제로 사용할 경우 알칼리 용출이 일어나지 않아 토질의 오염을 방지할 수 있는 소듐 알루미노 실 리케이트 용액의 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다. Another object is to provide a composition of sodium aluminosilicate solution that can prevent contamination of the soil when alkali elution does not occur when it is injected into the ground and used as a soil reinforcing agent for the purpose of grouting.
또 다른 목적은 그라우팅에 적용시 고강도의 압축 강도를 얻을 수 있고, 압축강도가 시간이 지나감에 따라 더욱 강해져 영구 그라우팅으로도 사용할 수 있는 소듐 알루미노 실리케이트 용액의 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다. Another object is to provide a composition of sodium aluminosilicate solution which can obtain high compressive strength when applied to grouting, and the compressive strength becomes stronger as time goes by and can also be used as permanent grouting.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소듐 알루미노 실리케이트 용액의 조성물은 중량비로 30% 함량의 이산화규소(SiO2)와, 7.5% 함량의 산화나트륨(Na2O)을 포함하는 규산소다 화합물과; 중량비로 2.5% 함량의 산화알루미늄(Al2O3) 및 수분 함량이 60%로 구성됨을 특징으로 한다.A composition of sodium aluminosilicate solution according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object comprises 30% silicon dioxide (SiO 2 ) and 7.5% sodium oxide (Na 2 O) by weight ratio Sodium silicate compound; 2.5% by weight of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and water content is characterized by consisting of 60%.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 소듐 알루미노 실리케이트 용액의 조성물은 상기 소듐 알루미노 실리케이트 용액의 조성물에 함량이 0.2% 이하인 물불용분을 중량비로 0.05% 함량의 산화철(Fe2O3)로 대체시켜 구성됨을 특징으로 한다.In addition, the composition of the sodium aluminosilicate solution according to another preferred embodiment of the present invention for achieving the above object is 0.05% by weight iron insoluble in water insoluble content of 0.2% or less in the composition of the sodium aluminosilicate solution ( Fe 2 O 3 ) It is characterized by consisting of.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 소듐 알루미노 실리케이트 용액의 조성물은 물에 완전 용해된 알칼리성을 띠는 무색투명한 액상화합물임을 특징으로 한다.In addition, the composition of the sodium aluminosilicate solution according to another preferred embodiment of the present invention for achieving the above object is characterized in that the colorless transparent liquid compound having an alkali completely dissolved in water.
이하 본 발명인 소듐 알루미노 실리케이트 용액의 조성물에서 요구되는 접착성능과, 겔 시간 및 백화 현상과, 고결물의 강도에 대하여 먼저 자세히 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the adhesion performance required in the composition of the sodium aluminosilicate solution of the present invention, the gel time and the whitening phenomenon, and the strength of the solids will be described in detail.
표 1에는 골판지와 지관 등의 종이류 접착제로서 사용될 수 있는 요구조건 및 제반특성을 나타내었다.Table 1 shows the requirements and various characteristics that can be used as paper adhesives such as corrugated cardboard and paper tubes.
표 1. 종이류 접착제로서 사용될 수 있는 요구조건 및 제반특성.Table 1. Requirements and general characteristics that can be used as paper adhesives.
(단위 : ㎏)(Unit: kg)
우선 상기 표 1에 나타낸 접착제의 종류를 설명하면, SS-3호는 규산소다 용액 3호이고, SAS-5는 본 발명품인 소듐 알루미노 실리케이트 용액이며, ST는 녹말가루를 끓인 후 사용한 것이고, PS는 폴리졸이다. 또한 상기 접착제의 요구되는 특성의 조건을 설명하면, 먼저 접착력 및 접착강도는 각각 골판지 두장 사이에 상술한 용액을 얇게 바른 후 1일간 방치하고 나서 시험한 결과와 골판 심지에 바른 후 1일 방치하고 나서 시험한 결과이고, 수분흡착후 시험은 접착 후 1일 방치하고 나서 상온의 물에 1일 침적시킨 다음 1일간 상온에서 건조시킨 후 80℃의 건조오븐에서 6시간 동안 건조한 후 이어 상온에서 6시간 이상 냉각시킨 후 시험한 결과이며, 곰팡이 생성 유무는 80%의 상대습도, 30℃의 온도에서 20일간 방치한 후 육안으로 관찰하여 판단한 결과이다. 또한 화재 및 유독성은 접착력 시험 후 시료를 태워 불이 붙는 정도와 발생하는 가스의 냄새로 판단한 결과이다.First, the type of the adhesive shown in Table 1 will be described, SS-3 is sodium silicate solution No. 3, SAS-5 is sodium aluminosilicate solution of the present invention, ST is used after boiling starch powder, PS Is a polysol. In addition, when explaining the conditions of the required properties of the adhesive, the adhesive strength and the adhesive strength, first, after the thin coating of the above-described solution between the two sheets of cardboard, respectively, and left for 1 day, and then the result of the test and the corrugated wick and then left for 1 day After the adsorption, the test was allowed to stand for 1 day after adhesion, and then immersed in water at room temperature for 1 day, and then dried at room temperature for 1 day, followed by drying for 6 hours in a drying oven at 80 ° C., followed by at least 6 hours at room temperature. After cooling, the test result was shown, and the presence of mold is the result of observation by visual observation after leaving for 20 days at the temperature of 80% relative humidity and 30 ℃. In addition, fire and toxicity are the result of judging the degree of fire and the smell of gas generated after burning the sample after the adhesion test.
표 1에 나타난 바와 같이, 규산소다 용액 3호는 수분에 약하다는 문제점이 있어 사용하기가 어렵다. 특히 수분에 접촉한 후에는 나트륨이 전이되어 흑갈색의 무늬가 골판지 뒷면에 나타나는 현상이 야기되어 저급 품질의 지관 및 골판지에만 제한적으로 사용되어 왔다. 또한 녹말가루를 끓인 후 사용할 경우 제조공정의 균일성과 곰팡이의 발생이 문제가 되어 사용하는데 한계가 있으며, 폴리졸의 경우 경제성면에서 단가가 고가이고, 화재시 발생하는 가스 등의 위험성이 항상 존재하고 있다.As shown in Table 1, the sodium silicate solution 3 is difficult to use because of the problem of being weak in moisture. In particular, after contact with moisture, sodium is transferred to cause the appearance of blackish brown pattern on the back of the corrugated cardboard, which has been used only for low quality paper tubes and corrugated cardboard. In addition, there is a limitation in using the product after boiling starch powder due to the problem of uniformity of the manufacturing process and the occurrence of mold. In the case of polysol, it is expensive in terms of economic efficiency, and there is always a risk of gas generated in a fire. have.
하지만 본 발명에 따른 소듐 알루미노 실리케이트 용액은 규산소다 용액의 원료인 고체 규산소다(일명 카렛트 또는 워터글라스 라고 불리운다)를 원료로 하지만 규산소다 용액과는 전혀 다른 성질의 화합물을 제조함으로써, 골판지 등의 접착제로 사용시 그 성능이 우수함을 알 수 있었고, 이에 대한 상기 용액 조성물의 구성 성분은 중량비로 30% 함량의 이산화규소(SiO2)와, 7.5% 함량의 산화나트륨(Na2O)을 포함하는 규산소다 화합물과; 중량비로 2.5% 함량의 산화알루미늄(Al2O3) 및 수분 함량이 60%로 되어 있다.However, the sodium aluminosilicate solution according to the present invention is made of solid sodium silicate (also called carlet or water glass), which is a raw material of the sodium silicate solution, but by producing a compound having a completely different property from the sodium silicate solution, corrugated cardboard or the like. It can be seen that the performance is excellent when used as an adhesive of the composition of the solution composition for this includes 30% silicon dioxide (SiO 2 ) and 7.5% sodium oxide (Na 2 O) by weight Sodium silicate compound; The aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and water content of 2.5% by weight is 60%.
일반적으로 수분의 함량이 많으면 건조시간이 많이 요구되며 점도가 낮아지고 이로 인하여 골판지 표면에 칠할 때 얇게 도포되어 접착강도 및 접착력이 낮아지는 현상이 발생한다. 또한 산화알루미늄 성분이 많으면 겔화 현상이 진행되어 접착제로서의 기능을 잃어버리게 되고, 반대로 산화알루미늄 성분이 너무 적으면 접착강도 및 접착력이 낮아짐으로 적정량의 산화알루미늄의 양이 있어야 된다. 산화알루미늄의 함량에 따라 접착 성능이 달라지지만 바람직한 함량의 범위는 산화알루미늄 기준으로 0.5 내지 3.0%로 확인되었다. 또한 상기 화합물의 조성이 Na2O Al2O 3 xSiO2 형태의 투명한 액체라는 점이 기존의 알루미늄 실리케이트 분말이나 규산소다 용액과 다른 점이다. 따라서 겔화가 이루어지지 않은 범위의 액체상태 이어야만 그 성능을 발휘 할 수 있다.In general, when the moisture content is high, drying time is required a lot, and the viscosity is lowered, which causes a phenomenon that a thin coating is applied to the surface of the cardboard to lower the adhesive strength and the adhesive strength. In addition, when the aluminum oxide component is large, the gelation phenomenon progresses and the function as an adhesive is lost. On the contrary, when the aluminum oxide component is too small, the amount of aluminum oxide must be appropriate because the adhesive strength and the adhesive strength are lowered. Although the adhesion performance varies depending on the content of aluminum oxide, the preferred content range is found to be 0.5 to 3.0% based on aluminum oxide. In addition, the composition of the compound is a transparent liquid in the form of Na 2 O Al 2 O 3 xSiO 2 is different from the conventional aluminum silicate powder or sodium silicate solution. Therefore, the performance can be achieved only in the liquid state of the gelation range.
한편, 토목공사에서 널리 사용되고 있는 시멘트류와 규산소다 용액계를 사용하는 보강공사에서 규산소다 용액계 대신에 상기 소듐 알루미노 실리케이트 용액 조성물을 사용하여 전술한 문제점들을 개선 할 수 있었다. 즉, 다시 말해 그라우팅에 사용시 침투효과를 증진시키고, 시공 후에도 알칼리의 용출이 최소화되어 토양의 오염을 방지할 수 있으며, 겔의 수축이 거의 일어나지 않을 뿐만 아니라 압축강도가 높고 시간이 경과됨에 따라 압축 강도가 유지된다는 장점을 가지고 있다.On the other hand, in the reinforcement work using the cements and sodium silicate solution system widely used in civil engineering, it was possible to improve the above problems by using the sodium aluminosilicate solution composition instead of the sodium silicate solution system. In other words, it enhances the penetration effect when used for grouting, minimizes the elution of alkali even after construction, and prevents soil contamination. Has the advantage of being maintained.
종래의 규산소다 용액은 화학 구조는 실록산 결합(Si-O-Si)의 Si에 2개의 (-OH)가 결합한 형태의 원자단을 가지고 있고, 그 양단에 Na가 달린 형태인데, 즉 Na2O SiO2 xH2O가 되는 것이다. 여기서 나트륨 이온이 결합력이 약하고 강력하게 수화되는 특성을 가지므로 Na는 시멘트나 시멘트 밀크중의 Ca 나 흙 입자 중의 Ca와 치환 반응하여 CaO SiO2 xH2O 형태로 고결물이 형성된다. 그러나 규산소다 용액에 반응하지 않은 물질의 나트륨은 시간이 경과됨에 따라 표면으로 이동하여 물에 씻기어 나가거나 겔화된 표면에 석출되어 백화현상이 일어나는데, 상기 현상으로 인하여 겔은 수축이 되고 결과적으로 겔의 압축강도가 낮아지는 현상이 발생한다.The conventional sodium silicate solution has an atomic group in which two (-OH) are bonded to Si of a siloxane bond (Si-O-Si), and Na is attached to both ends thereof, that is, Na 2 O SiO 2 x H 2 O. Here, since sodium ions have a weak binding force and strongly hydrate, Na is substituted with Ca in cement or cement milk or Ca in soil particles to form a solid in the form of CaO SiO 2 xH 2 O. However, the sodium of the material that did not react with the sodium silicate solution moves to the surface over time, washed out with water, or precipitated on the gelled surface, causing the whitening phenomenon. The compressive strength of the phenomenon occurs.
하지만 본 발명에서 반응하여 생성된 소듐 알루미노 실리케이트는 Na2O Al2O3 SiO2 xH2O 형태의 화합물로 존재하므로 무색투명하고, 안정성을 가지게 된다. 만일 알루미늄 성분이 임계점 이상으로 과다하거나 수산화알루미늄 형태로 존재한다면 반응생성물이 유백색으로 불투명하게 될 뿐만 아니라 반응성이 약화되어 겔을 형성하는데 많은 시간이 요구되고, 만일 겔이 생성된다 하더라도 강도는 상당히 약화되는 것으로 나타난다. 또한 소듐 알루미노 실리케이트 용액의 조성물의 원료인 소듐 실리케이트가 모래로부터 형성되기 때문에 상기 소듐 알루미노 실리케이트 용액의 조성물에 함량이 0.2% 이하인 물불용분을 중량비로 0.05% 함량의 산화철(Fe2O3)을 갖는 고품질의 규사의 경우는 필터를 사용하지 않으므로 0.05%의 함량의 산화철이 최적인 상태이다. 하지만 상기 0.2% 이상의 물불용분을 중량비로 0.05% 함량의 산화철(Fe2O3)로 대체시키는 저품질의 소듐 실리케이트인 경우는 그 재료를 그대로 사용하면 과포화용액으로부터 산화철이 석출되므로 일반적인 마이크로 필터를 사용하여 산화철을 여과시켜 사용한다.However, the sodium aluminosilicate produced by the reaction in the present invention is present as a compound in the form of Na 2 O Al 2 O 3 SiO 2 xH 2 O so that it is colorless and transparent. If the aluminum component is excessively above the critical point or in the form of aluminum hydroxide, not only will the reaction product become opaque and opaque, but the reactivity is weakened, so much time is required to form a gel, and even if a gel is formed, the strength is considerably weakened. Appears to be. In addition, since sodium silicate, which is a raw material of the composition of the sodium aluminosilicate solution, is formed from sand, the water insoluble content of 0.2% or less in the composition of the sodium aluminosilicate solution is 0.05% by weight of iron oxide (Fe 2 O 3 ). In the case of high quality silica sand having an iron oxide of 0.05% content is optimal because no filter is used. However, in the case of low quality sodium silicate that replaces 0.2% or more water insoluble content with 0.05% iron oxide (Fe 2 O 3 ) by weight ratio, iron oxide is precipitated from the supersaturated solution if the material is used as it is. Iron oxide is filtered out.
일반적으로 그라우팅에서 요구되는 겔 시간은 급결 및 완결에서 각각 다르며, 표 2에는 소듐 알루미노 실리케이트 용액을 그라우팅에 적용하기 위한 제반 특성인 급결 및 완결에서의 겔 시간을 나타내었는데, 특히 제조 회사의 규격에 따른 겔 시간의 결과를 나타내었다.In general, the gel time required for grouting differs from quenching and completion, and Table 2 shows the gel times for quenching and completion, which are all the characteristics for applying sodium aluminosilicate solution to grouting, especially according to the manufacturer's specifications. The results of the gel times accordingly are shown.
표 2. 급결 및 완결에서의 겔 시간.Table 2. Gel Times in Fastening and Completion.
여기서, * 는 본 발명의 소듐 알루미노 실리케이트 용액이고, **는 급결제 및 완결형 그라우트제이다.Where * is the sodium aluminosilicate solution of the present invention, ** is the fastener and the finished grout agent.
표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의해 제조된 소듐 알루미노 실리케이트 용액은 일반 규산 3호보다 약간의 빠른 겔 시간을 나타내고 있고, 실제 요구하는 규격 값에 만족하며 조성은 달라도 동일목적에 사용하는데 만족할 것이다. 더욱더 중요한 것은 겔화 고결물을 수중에서 양생하면 양생수의 수조바닥에 눈 같은 백색 침전물이 생기는데, 이것은 일반적으로 일반 규산 중의 나트륨이 용탈되어 생기는 현상으로서, 이러한 현상은 상온에서 방치하면 백화현상과 동일하게 나타났다.As shown in Table 2, the sodium aluminosilicate solution prepared by the present invention exhibits a slightly faster gel time than general silicate No. 3, which satisfies the actual required specification values and may be used for the same purpose even though the composition is different. will be. Even more importantly, curing gelled solids in water results in snowy white deposits on the bottom of the tank, which is usually caused by the leaching of sodium in silicic acid, which is the same as whitening when left at room temperature. appear.
그러나 본 발명에 의해 제조된 소듐 알루미노 실리케이트 용액은 백화현상이 없으므로 수조에서 용탈현상이 없고 이로 인한 강도 저하가 없거나 극소하다.However, the sodium aluminosilicate solution prepared according to the present invention has no whitening phenomenon, so there is no leaching phenomenon in the water bath, and there is no or minimal decrease in strength.
표 3에는 고결물의 여러 가지 조건에서의 압축강도를 나타내었다. Table 3 shows the compressive strengths under various conditions of solids.
일반 규산3호의 시멘트계 현탁액에서 겔화 고결물의 강도는 시멘트의 경화로만 강도가 발현되나 본 발명의 소듐 알루미노 실리케이트 용액에서는 흙 속의 Ca2+와 알루미노 실리케이트계가 결합 반응함으로써, 사용되는 시멘트 양이 증가된 것과 같은 효과가 있어 고결물의 강도가 증가되는 것이다.In the cement suspension of general silicate 3, the strength of the gelled solid is expressed only by the curing of cement, but in the sodium aluminosilicate solution of the present invention, the amount of cement used is increased by the combined reaction of Ca 2+ in the soil with the aluminosilicate system. The same effect is to increase the strength of the solids.
표 3. 고결물의 압축강도.Table 3. Compressive strength of solids.
(단위 : ㎏/㎠)(Unit: ㎏ / ㎠)
표3에 나타난 바와 같이, 압축강도는 시간이 지나감에 따라 규산3호와 소듐 알루미노 실리케이트와의 차이는 점점 커지는데, 이것은 규산3호의 경우 시간이 지나감에 따라 겔이 형성된 SiO2 외에 반응하지 않은 물질인 Na2O가 물에 용탈되어 백화현상이 나타난다. 반면에 소듐 알루미노 실리케이트의 경우에는 용탈되어 백화현 상이 전혀 나타나지 않으며, 그러므로 시간이 지나감에 따라 강도가 커지는 것은 일반 시멘트의 경우를 보더라도 일반적인 현상으로 간주 할 수 있는 것이다.As shown in Table 3, the compressive strength increases with time, and the difference between silicate 3 and sodium aluminosilicate becomes larger, which is reacted in addition to SiO 2 with gel formation with silicate 3 over time. Na 2 O, an unused substance, is eluted in water and whitening occurs. Sodium aluminosilicates, on the other hand, do not dissipate and show no bleaching, and thus the strength increases over time, which can be regarded as a general phenomenon even in the case of ordinary cement.
본 발명인 소듐 알루미노 실리케이트 용액 조성물의 실시예를 예시하면 다음과 같다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 소듐 알루미노 실리케이트를 제조하는 과정은 다음과 같다. 먼저 모래에 소다회를 혼합한 후 전기로 내에서 1300℃로 용융시켜서 고체의 규산소다를 얻는다. 이후 상기 규산소다를 200℃에서 물에 용융시켜 액상의 규산소다를 만든다. 이어서 상기 액상의 규산소다에 물을 포함하는 알루미나 용액을 혼합한 후 80℃에서 소성시켜서 소듐 알루미노 실리케이트를 만든다. Illustrative examples of the sodium aluminosilicate solution composition of the present invention are as follows. In addition, the process for preparing sodium aluminosilicate according to the embodiment of the present invention is as follows. First, soda ash is mixed with sand, followed by melting at 1300 ° C. in an electric furnace to obtain solid sodium silicate. Then, the sodium silicate is melted in water at 200 ° C. to make liquid sodium silicate. Subsequently, the alumina solution containing water is mixed with the liquid sodium silicate and calcined at 80 ° C. to produce sodium aluminosilicate.
[실시예1]Example 1
상기 용액은 무색투명한 액체이고, 물에 용해된 상태이다. 대체로 알루미늄 성분이 작게 있으면 강알칼리 용액에서는 우유빛의 불투명한 액체가 얻어지나 이것은 요구하는 특성이 아니며, 겔 시간이 너무 길어지고 접착 성능이 현저히 하락하게 된다.The solution is a colorless transparent liquid and dissolved in water. In general, a small aluminum content gives a milky opaque liquid in a strong alkali solution, but this is not a required property, and the gel time becomes too long and the adhesion performance is significantly reduced.
[실시예2]Example 2
상기 용액은 무색투명한 액체이며, 물에 완전 용해된 상태이다. 그러므로 골판지에서의 접착력은 알루미나 성분이 높을수록 약간 높게 나타났고, 그라우팅에서의 겔 시간은 5% 정도로 길게 나타났으며, 사용 성능상 압축강도는 10% 정도 높게 나타났다.The solution is a colorless transparent liquid and is completely dissolved in water. Therefore, the adhesive strength in corrugated cardboard was slightly higher with higher alumina components, the gel time in grouting was as long as 5%, and the compressive strength was 10% higher in terms of performance.
[실시예3]Example 3
상기 용액은 우유빛의 불투명의 액체이고, 이미 알루미나 겔이 얻어진 상태이며, 알루미나 성분이 3% 이상인 경우 무색투명한 액체를 제조 할 수 없다. 상기에 제조한 우유빛의 액체에는 일정시간이 지나면 백색의 앙금이 생성되며 이것을 골판지에 적용하였을 때 접착력이 40% 정도 하락되고, 겔 시간도 50% 정도 길어져 적용하기에 불가능하게 된다.The solution is a milky opaque liquid, an alumina gel is already obtained, and when the alumina component is 3% or more, a colorless transparent liquid cannot be prepared. The milky liquid prepared above produces a white sediment after a certain time, and when applied to corrugated cardboard, the adhesion decreases by about 40%, and the gel time also increases by about 50%, making it impossible to apply.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 이해할 수 있을 것이다. It will be appreciated by those skilled in the art that the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명인 소듐 알루미노 실리케이트 용액의 조성물은 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the composition of the sodium aluminosilicate solution of the present invention has the following effects.
첫째, 본 발명은 골판지, 지관 등의 종이류 접착제로 적용할 경우 보관 중 공기 중의 수분이 거의 흡착되지 않아 접착 성능이 우수하다. First, when the present invention is applied to paper, such as corrugated cardboard, paper tubes, adhesives have excellent adhesion performance because the moisture in the air is hardly adsorbed during storage.
둘째, 본 발명은 장기간 보관해도 나트륨 성분의 전이가 일어나지 않아 색상의 변화가 없다. Second, the present invention does not change the color of the sodium component does not occur even if stored for a long time.
셋째, 본 발명은 그라우팅의 용도로 지반에 주입하여 토질강화제로 사용할 경우 알칼리 용출이 일어나지 않아 토질의 오염을 방지할 수 있다.Third, the present invention can prevent the contamination of the soil because the alkaline elution does not occur when used as a soil reinforcement by injecting into the ground for the purpose of grouting.
넷째, 본 발명은 그라우팅에 적용시 고강도의 압축 강도를 얻을 수 있고, 압축강도가 시간이 지나감에 따라 더욱 강해져 영구 그라우팅으로도 사용할 수 있다. Fourth, the present invention can obtain a high compressive strength when applied to the grouting, the compressive strength becomes stronger as time passes and can be used as a permanent grouting.
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