KR100627351B1 - 무석면 석고시멘트판 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무석면 석고시멘트판 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴리아크릴로니트릴 섬유와 더블 디스크 정련기(Double Disk Refiner)로 일정수준 이상으로 피브릴화한 펄프를 배합하여 환망식 초조기를 통하여 석면을 사용하지 않고도 높은 강도를 발현시켰으며, 섬유상 세피올라이트, 토상 세피올라이트 및 규회석을 혼합사용하여 초조성 개선과 적층 생판의 시트 결합력, 난연성 등을 개선하고, 음이온계 응집제를 사용하여 슬러리의 결합력 증대와 폐수농도의 감소를 통하여 생산 효율을 증대시킨 무석면 석고시멘트판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

무석면 석고시멘트판, 세피올라이트, 응집제, 규회석

Description

무석면 석고시멘트판 및 이의 제조방법{Asbestos-free gypsum cement board and their manufacturing method}

본 발명은 무석면 석고시멘트판 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴리아크릴로니트릴 섬유와 더블 디스크 정련기(Double Disk Refiner)로 일정수준 이상으로 피브릴화한 펄프를 배합하여 환망식 초조기를 통하여 석면을 사용하지 않고도 높은 강도를 발현시켰으며, 섬유상 세피올라이트, 토상 세피올라이트 및 규회석을 혼합사용하여 초조성 개선과 적층 생판의 시트 결합력, 난연성 등을 개선하고, 음이온계 응집제를 사용하여 슬러리의 결합력 증대와 폐수농도의 감소를 통하여 생산 효율을 증대시킨 무석면 석고시멘트판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

종래의 석고시멘트판은 시멘트와 석고를 주원료로 하고, 강도발현을 위해 석면을 주 보강섬유로 사용하여 장망식 또는 환망식 초조기로 초조 압착 성형한 판을 제조하는 방법이 사용되어 왔다. 석면 석고시멘트판의 석면은 경제성, 큰 인장 및 휨강도가 우수하고, 내화·내열과 내부식성이 우수하며, 또한 대단히 큰 비표면 적을 가지고 있기 때문에 시멘트와 석고등의 무기물과의 부착력이 큰 장점을 가지고 있다. 즉, 시멘트 및 석고가 작은 입자상으로 구성되어 있어 실린더를 통하여 폐수로 배출되는 것을 석면이 잡아 주어 시트를 형성하고 높은 인장강도를 가지고 있어 양생 후 제품내의 강도를 부여한다.

그러나, 최근 미세한 석면 분체가 폐암의 원인이 되는 문제가 제기되고 있어, 무석면 석고 시멘트판 제조가 요구되고 있으며, 또한 종래의 무석면 석고 시멘트판은 생산 및 가공 불량률 증가, 취급곤란, 생산성 저하와 초조시 제품 평활도 저하, 난연성 등의 문제가 있었다.

이에 본 발명의 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연구 노력한 결과, 인체에 유해한 석면의 사용을 배제하고, 캐나다 표준형 여수도 210ml(쇼퍼형 50 ^oSR, KSM7024에 의한 시험방법)이상으로 피브릴화한 펄프류와 폴리아크릴로니트릴 섬유(PAN Fiber)를 사용하여 그 강도를 보완하되, 섬유상 세피올라이트와 토상 세피올라이트를 혼합 투입함으로써 상기한 세피올라이트가 비표면적이 크고 미세한 섬유경과 물과의 혼합시 고점성을 가지는 특성을 적용하여 상기한 펄프류 및 섬유 등의 강도보강용 섬유의 섬유 뭉침 현상을 개선할 수 있음을 알게 되었다.

또한, 상기한 설계로 이루어진 강도보강용 섬유는 시멘트 및 반수석고 등의 무기물과의 정전기적인 인력 작용과 해면시 큰 비표면적을 통하여 무기물질과의 결 착도가 높은 특성을 나타내므로, 폐수 농도 저하를 통하여 생산성 향상, 제품의 평활도 개선, 적층 시트의 층간 결합력을 개선하는 효과를 얻을 수 있으며, 침상의 규회석의 사용으로 강도향상과 함께 난연 성능을 향상시킬 수 있어, 이를 통하여 투입 원료들의 최대 물성 발현을 할 수 있음을 알게되어 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명은 기존의 석면 사용시의 생산 설비 및 공정을 크게 변경하지 않고 천정재로서 필요한 품질수준을 만족하며, 무석면 석고시멘트 생판 제조시 슬러리, 슬러리와 섬유류간의 결합력 증대 및 폐수 농도를 낮추어 생산 효율을 높인 무석면 석고시멘트판 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 시멘트 15 ∼ 35 중량%, 반수석고 45 ∼ 65 중량%, 캐나다 표준형 여수도 210 ml(쇼퍼형 50ㅀSR) 이상의 피브릴화도를 갖는 크레프트 펄프 0.3 ∼ 8 중량%, 황산염 처리된 재생 펄프 0.1 ∼ 3 중량%, 섬유상 세피올라이트 0.3 ∼ 6 중량%, 토상 세피올라이트 0.1 ∼ 3 중량%, 폴리아크릴로니트릴 섬유 0.05 ∼ 3 중량%, 규회석 3 ∼ 15 중량%, 퍼라이트 0.1 ∼ 4 중량% 및 응집제 0.01 ∼ 0.1중량%를 포함하는 무석면 석고시멘트판을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 석고시멘트판을 제조하는 방법에 있어서, a) 물에 크레프트펄프를 투입후 정련기로 고해하여 캐나다형 210ml(쇼퍼형 50 ^oSR)이상으로 피브릴화된 펄프 슬러리를 제조하는 단계; b) 5 ∼ 6 중량% 농도의 토상 세피올라이트 수용액을 20 ∼ 50 분 동안 교반하여 전처리한 후 물을 첨가하여 1 ∼ 2 중량% 농도의 토상 세피올라이트 수용액을 제조하는 단계; C) 상기 a)단계의 펄프 슬러리, 상기 b) 단계의 세피올라이트 수용액, 섬유상 세피올라이트, 폴리아크릴로니트릴 섬유, 황산염 처리된 재생 펄프, 규회석 및 퍼라이트를 혼합하여 해면하는 단계; d) 상기 C)단계에서 해면된 슬러리에 시멘트 15 ∼ 35 중량%, 반수석고 45 ∼ 65 중량%와 물을 투입하여 고형분 농도가 15 ∼ 30 중량%인 주원료 슬러리를 제조한 후 0.01 ∼ 0.1 중량% 응집제를 투입하여 초조하는 단계; 및, f) 상기 d)단계의 초조가 끝난 후 여기에 조합수를 첨가하여 전체 고형분의 농도가 5 ∼ 25 중량%가 되도록 하고 이를 환망식 초조기를 통하여 소정의 두께로 생판을 제조한 다음 자연 양생한 원판을 절단하고 무늬가공을 한 후 도장하는 단계를 포함하는 무석면 석고시멘트판의 제조방법을 포함한다.

이하에서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다

먼저, 본 발명의 주원료 중 하나인 시멘트는 무석면 시멘트판의 전체 조성물중에 15 ∼ 35 중량% 함유하는 것이 바람직한데, 사용량이 15 중량% 미만이면 휨파괴하중이 14 kgf 이하로 낮아 석고시멘트판의 품질을 확보할 수 없으며, 35 중량%를 초과하는 경우 지나친 경도의 증대로 양생 후 무늬 가공 시 크랙이 발생하는 문제와 비중이 1.4 이상으로 석고시멘트판의 품질을 확보할 수 없다.

본 발명에서 석고는 주원료로 반수석고를 사용하였다. 반수석고를 사용하여 석고시멘트판 제작 후 양생 시 반수석고의 수화반응을 통하여 침상 결정상이 생성되고, 이 침상 결정상이 서로 네트워크를 형성하여 강도 발현을 한다. 그러나, 반수석고의 강도발현 효과는 비교적 작으며, 석고시멘트판에서 비중을 낮게 하는 효과가 있다. 이러한 반수석고는 무석면 석고시멘트판의 전체 조성물 중에 45 ∼ 65 중량% 함유하는 것이 바람직한데, 그 사용량이 45 중량% 미만이면 상대적으로 시멘트의 함유량이 증대되어 비중이 1.4 이상이 되며, 65 중량%를 초과하면 상대적으로 시멘트의 함량이 적어져 휨파괴하중이 14 kgf 이하로 낮아져서 석고시멘트판의 품질을 만족하지 못하는 문제가 있다.

본 발명에서는 세피올라이트를 섬유상 세피올라이트와 토상 세피올라이트를 혼합하여 사용한다. 섬유상 세피올라이트는 무석면 석고시멘트판 전체 조성물 중의 0.3 ∼ 6 중량% 사용하는데, 상기 섬유상 세피올라이트는 인장강도가 낮아 휨강도 발현 효과가 적기 때문에 사용량이 6 중량%를 초과하면 석고시멘트 생판이 대체적으로 물러지고, 원재료비가 상승하며, 점성도가 너무 높아져 생판 생산 시 펠트와 제조용 롤러(Making Roller) 등에 붙어 불량률이 증가하는 문제점이 발생한다. 토상 세피올라이트는 3 중량%를 초과하여 사용하면, 과도한 점도로 인하여 제조시 펠트가 막히는 현상이 발생하며, 또한 제조용 롤러에서 탈착이 되지 않는 문제가 있다.

상기와 같은 섬유상 세피올라이트와 토상세피올라이트의 적정 투입으로 다음과 같은 효과를 얻을 수 있었다.

먼저, 세피올라이트(Sepiolite)는 만항층의 혼펠스 내에 렌즈상으로 협재된 석회암에 화강암이 관입하면서 스카론 작용으로 형성된 섬유상 및 변질구조를 띈 광상조직을 갖고 있으며 점성을 보유한 섬유상 구조를 갖는 점토로서, 섬유상 세피올라이트는 제조시 아스펙트비(가는 섬유경/긴 섬유길이)가 크도록 섬유 절단이 없 게 제조하여야 한다. 상기 섬유상 세피올라이트는 비표면적이 크고 미세한 섬유경과 물과의 혼합시 고점성을 가지므로 보강섬유로 사용되는 NBKP, SP, PAN Fiber등과 같은 장섬유의 섬유 뭉침 현상을 개선한다. 또한, 시멘트 및 반수석고 등의 무기물과의 정전기적인 인력 작용과 해면시 큰 비표면적을 통하여 무기물질과의 결착도가 높은 특성을 가지고 있으며, 시험 결과 결착도는 석면과 유사하였다. 상기와 같은 특성으로 투입 원료들의 최대 물성 발현을 할 수 있었으며, 폐수 농도 저하를 통하여 생산성을 향상시키는 효과가 있었다. 또한, 초조 시 제품의 평활도를 개선하였고, 플라이(Ply) 층간 결합력을 개선하는 효과가 있었다

그러나, 섬유상 세피올라이트만으로는 위와 같은 초조시 개선 효과를 이룰 수 있는 점성도의 확보가 어렵다. 따라서, 고점성을 가지는 토상 세피올라이트의 혼합이 이루어져야 한다. 본 발명에서 토상 세피올라이트는 최대 점성 발현을 위하여 물과 혼합하여 초기에는 5 ∼ 6 중량% 농도로 20 ∼ 50분 교반하여 전처리하고 이후 물을 첨가하여 1 ∼ 2 중량% 농도로 제조한 후 사용하여야 한다.

시멘트와 석고를 재료로 하는 제품은 압착강도가 크고 내구성이 우수하나, 취성이 크고 쉽게 깨지기 때문에 휨응력이나 인장응력에 크게 미약하다는 단점을 가지고 있다. 따라서 이와 같은 단점을 보완하여 보다 우수한 물성을 지니고 다양한 용도에 사용되기 위해서는 강도와 탄성률이 큰 섬유장 물질로 보강이 필요하다.

본 발명에서의 강도 보강섬유로는 PAN Fiber, 규회석(Wollastonite)과 크레프트 펄프 및 기타 펄프류를 사용하였다. 상기, 크레프트 펄프류는 침엽수계 천연펄프(NBKP), 침엽수계 비표백 크래프트 펄프(NUKP), 활엽수계 비표백 크래프트 펄프(LUKP) 중에서 선택된 1종 또는 2종이상을 DDR(Double Disk Refiner)를 사용하여 피프릴화하여 사용하며, 이는 석고시멘트판 전체 조성물 중 0.3 ∼ 8 중량% 포함되고, 황산염처리된 재생펄프 0.1 ∼ 3 중량%로 구성된다. 이때, DDR(Double Disk Refiner)를 사용하여 피프릴화한 크래프트펄프의 사용량이 0.3 중량% 미만이면 휨강도의 품질을 확보할 수 없으며, 8 중량%를 초과하여 사용시는 초조시 석고시멘트 생판의 섬유류의 뭉침으로 인한 평활도가 저하되고, 원재료비가 상승하는 문제가 있다. 상기 펄프를 DDR 처리하지 않고 투입하면, 섬유길이가 길고, 상호 인력의 작용으로 인하여 섬유 뭉침에 의한 초조 시 생판의 평활도가 저하되며, 상기 평활도의 저하는 과량의 물을 투입함으로서(크래프트 펄프의 함량에 대한 200 ∼ 300 배수 물) 섬유뭉침을 방지할 수 있으나, 이는 실제공정에서 불가능하다.

상기와 같이 DDR을 사용하여 펄프를 고해하여 적용시에는 시멘트 및 반수석고 등의 무기물질과의 접촉 비표면적을 증대시켜 결착력을 향상시키고 및 폐수 발생을 줄일 수 있었다.

본 발명에서의 DDR 처리 방법은 다음과 같이 수행하여야 한다.

DDR(Double Disk Refiner) 처리를 통해 침엽수계 천연펄프(NBKP), 침엽수계 비표백 크래프트 펄프(NUKP), 활엽수계 비표백 크래프트 펄프(LUKP) 중에서 선택된 1종 또는 2종이상을 고해하여 캐나다형 210 ml(쇼퍼형 50 ^oSR)이상으로 고해를 하여야 한다. 이때 낮은 rpm으로 장시간 고해를 통하여 펄프 길이의 변화가 일어나 지 않도록 하여야 강도보강 효과를 증대할 수 있다. 이때, 고해 시간은 40 ∼ 100분 정도가 바람직하다.

특히, 본 발명에서는 응집제 사용으로 인하여 무석면 석고시멘트 생판 제조시 슬러리, 슬러리와 섬유류들간의 결합력 증대 및 폐수 농도의 증가를 방지하고 효율을 증대시켰다. 또한 석면은 친수성 섬유이기 때문에 해면이 잘되고 표면전하가 양(+)이므로 표면 전하가 음(-)인 시멘트와 표면전하성 이온결합이 잘 이루어지나, PAN Fiber는 유기섬유이기 때문에 물속에서 소수성 섬유가 되어 해면이 안되고 표면전하도 시멘트(무기물질)와 동일한 음(-)이므로 표면저하성 이온결합이 되지 않는다. 따라서 계면결착제로서의 역할도 하는 폴리아크릴아미드(PAA)를 통하여 결합을 유도하여 PAN Fiber와 무기물질(시멘트, 석고)와의 계면 결착력을 향상시킴으로서 PAN Fiber의 투입에 따른 최대 강도 발현 효과를 볼 수 있었다.

응집제는 폴리아크릴아미드(PAA)를 사용한다. 상기 PAA는 고체상과 액상 두 종류가 있으나, 고체상의 경우 실제 공정에서 완전한 용해가 어려워 액상을 사용한다. 또한 PAA는 비·음·양이온계가 있다. 응집제를 투입하지 않은 경우 시멘트와 PAN Fiber의 결합이 거의 없었으며, 시멘트 입자가 물에 장시간 부유하여 불투명한 상태를 유지하였다. 비, 음이온계 PAA를 첨가시 초기 섬유에 결합이 미비하였나, 계속적인 교반 후 결합이 이루어졌다. 양이온계 PAA 첨가시 시멘트 투입 후 빠른 시간에 섬유와 결합이 이루어 졌다. 그러나 양이온계 PAA은 섬유와의 결착도는 양이온계가 음이온계보다 효과가 크나, 응집의 효율면에서는 음이온계 PAA가 상대적으로 크다(소량으로 큰 floc 형성 가능). 또한 섬 유의 분산성 면에서 음이온계 PAA 첨가시는 PAN Fiber의 표면 전하가 상대적으로 음이온을 띠므로 상호 반발력이 작용하여 PAN Fiber의 분산이 향상되었고, 점성이 커 PAN Fiber와 NBKP의 섬유 분산성을 향상시키는 효과도 있었다.

한편 강도 및 난연성능 향상을 위하여 무석면 석고시멘트판의 조성물중에 3 ∼ 15 중량%의 규회석을 사용한다. 이때, 규회석 사용량이 3 중량% 미만인 경우 사용시 난연성을 만족하지 못하며, 15 중량% 초과하여 사용시 원가상승 및 강도가 하락하는 문제점이 있다.

상기한 규회석은 외부 형상이 침상으로 이루어져 시멘트 및 석고가 결합하여 인장력을 향상시키는 강도 보강제의 역할과 함께 난연 성능 개선의 기능을 한다. 섬유보강 석고시멘트판은 난연 1급을 만족하여야 하는데, 석고와 시멘트로 이루어진 소지는 열에 의하여 수축하게 되어 균열이 발생하는 문제점이 있다. 그러나, 상기 규회석은 열팽창계수가 낮아 열 변형이 없고 침상으로 이루어져 석고 및 시멘트와 결합하여 수축을 지탱하며 균열발생을 억제한다.

슬러리를 환망식 초조기를 통하여 생판을 제조하는 과정에서 각 시트의 결합력의 증대를 위하여 다공질의 퍼라이트를 혼합한다. 다공질의 퍼라이트는 많은 물을 흡수하여 초조시의 압착력을 증대하는 기능을 하며 비중이 낮아 석고시멘트판의 비중을 낮게 하는 기능을 한다. 퍼라이트는 무석면 석고시멘트판의 조성물중에 0.1 ∼ 4 중량%가 바람직한데, 사용량이 0.1 중량% 미만인 경우 적층 시트의 결합력이 저하되며, 4 중량%를 초과하여 사용시 조직이 무르게 되어 강도 저하와 난연성능에 문제점을 야기할 수 있다. 다공질의 퍼라이트는 많은 물을 흡수하여 초조시의 압착력을 증대하는 기능을 하며 비중이 낮아 석고시멘트판의 비중을 낮게 하는 기능을 한다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하겠는바, 다음 실시예에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 ∼ 5 비교예 1 ∼ 6

다음 표 1 및 표 2에 나타낸 조성성분으로 무석면 석고시멘트판을 제조하였으며, 제조방법은 상기 발명의 상세한 설명에 기재한 방법에 준하였다.

실험예 : 물성 측정

다음에 나타낸 각 방법으로 상기 실시예 1 ∼ 5 및 비교예 1 ∼ 6에 따라 제조된 무석면 석고시멘트판의 물성을 측정하였으며, 그 결과는 다음 표1과 표2에 각각 나타내었다.

<측정 방법>

1. 초조시 평활도

무석면 석고시멘트 생판을 육안을 통하여 섬유 뭉침등의 불량 요소를 판단하여 초조 가능성을 판단한다.

2. 결착도

무기물과 보강섬유 및 Pulp와 시멘트/석고와의 부착 및 결착력을 다음 식을 통하여 계산하였다. 단, 결착도 측정시는 응집제를 투입하지 않았다.

3. 비중

KS L 5509에 의거 측정하며, 다음 식을 통하여 계산하였다.

4. 함수율

무석면 석고시멘트판의 함수율은 KS L 5509에 의거하여 측정하며, 다음 식을 통하여 계산하였다.

5. 흡수에 의한 길이변화율

무석면 석고시멘트판의 흡수에 의한 길이변화율은 KS L 5509에 의거하여 측정하며, 다음 식을 통하여 계산하였다.

6. 휨파괴하중

무석면 석고시멘트판의 휨파괴하중은 KS L 5509에 의거하여 측정하며, 시험편의 크기는 KS F 2263에 규정에 의거한다.

7. 두께

무석면 석고시멘트판의 두께는 KS L 5509에 의거하여 측정한다.

구 분(g)		실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5
조성성분 (중량%)	시멘트	33.01	30.00	26.00	19.00	17.00
	석고	46.9	47.3	55.5	57.4	62.9
	PAN fiber	0.12	0.51	0.51	1.99	1.23
	SP	1.10	2.90	2.01	1.02	0.10
	섬유상세피올라이트	0.50	1.90	4.90	4.10	4.00
	규회석	14.50	12.03	5.80	3.20	7.30
	퍼라이트	1.50	2.70	0.99	0.61	0.20
	토상세피올라이트	1.80	1.50	0.70	0.63	0.35
	DDR 처리 NBKP	0.50	1.12	3.55	3.00	6.90
	음이온계 PAA1)	0.10	0.06	0.04	0.03	0.01
물성	결착도(%)	95.3	97.8	99.1	98.0	98.7
	초조 가능성	0	0	0	0	0
	비중	1.39	13.50	1.28	1.24	1.21
	함수율(%)	7.1	7.6	9.1	9.6	9.8
	흡수에의한 길이변화율(%)	0.11	0.12	0.13	0.14	0.14
	휩파괴하중(kgf)	19.30	19.80	20.80	21.20	23.00
	난연1급	합격	합격	합격	합격	합격
1)응집제

상기 표 1과 표 2에 나타낸 바와 같이, 무석면 석고시멘트판 제조를 위한 조성물의 함량은 시멘트 함량을 증가시키면서 기타 조성물을 조합한 형태로 조성비를 변경시켰다.

상기한 바와 같이, 시멘트의 함량이 커지면 제조된 무석면 석고시멘트판의 비중 및 휨파괴하중이 증가하는 경향을 나타내고 있지만, 보강섬유류등과 첨가제 조합에 의해 비중 및 휨파괴하중등 기타 물성이 다소 차이가 나타났다.

상기 표1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 ∼ 5의 조성시 결착도는 95 %이상으로 폐수 농도가 감소하였으며, 초조시 섬유뭉침으로 인한 생판의 평활도 문제는 발생하지 않았다. 또한 비중, 함수율, 흡수에 의한 길이변화율과 휨파괴하중등의 품질을 확보하였다.

먼저, 본 발명의 주원료 중 하나인 시멘트는 무석면 시멘트판의 전체 조성물중에 15 ∼ 35 중량% 함유하는 것이 바람직하며, 이는 상기 실시예 1 ∼ 5의 결과에서 보여지는 것과 같다. 비교예 6은 시멘트양이 적어 비중은 낮아지는 효과가 있었으나, 휨파괴하중이 원하는 품질을 만족하지 못하였다. 비교예 1은 시멘트양이 상대적으로 증가하여 휨파괴하중은 품질을 만족하나, 지나친 경도 증대로 양생 후 무늬 가공시 크랙이 발생하는 문제와 비중이 1.5이상으로 석고시멘트판의 품질을 확보할 수 없었다.

본 발명에서 세피올라이트는 섬유상과 토상 세피올라이트를 혼합하여 투입하였다. 섬유상 세피올라이트는 무석면 석고시멘트판 전체 조성물 중의 0.3 ∼ 6 중량%가 적당한데, 세피올라이트는 인장강도가 낮아 휨강도 발현 효과가 적어 비교예 2과 같이 6 중량%를 초과하여 사용시 석고시멘트 생판이 대체적으로 물러지고, 원재료비가 대단히 상승하며, 휨파괴하중의 품질을 만족하지 못하며, 점성도가 너무 높아지는 문제가 발생하였다. 또한, 비교예 6과 같이 0.3 중량% 미만사용시 크레프트펄프, PAN Fiber등과 같은 장섬유의 섬유 뭉침 발생으로 생판의 평활도가 저하되었으며, 생판의 시트간의 결합력이 저하되어 시트간의 탈착이 발생하였다.

섬유상 세피올라이트의 함량이 감소함에 따라 무기물과의 결착도가 낮아져 폐수농도가 증가하고, 섬유상 세피올라이트와 혼합하여 사용되는 토상 세피올라이트는 실시예 1 ∼ 5과 같이 0.3 ∼ 3 중량% 범위로 사용하는 것이 적당한데, 비교예 3과 같이 함량이 0.3 중량% 미만이면 크레프트 펄프와 PAN Fiber와 같은 장섬유류의 섬유뭉침 발생으로 초조시 생판의 평활도가 저하되며, 적층되는 생판 시트간의 결합력이 되어 탈착이 발생하고, 비교예 4와 같이 3 중량%를 초과하여 사용시에는 점성도의 증대로 인하여 펠트의 막힘과 제조롤러에서 생판이 떨어지지 않는 문제점이 발생하여 초조시 불량률이 증대되었다. 토상의 세피올라이트는 섬유상 세피올라이트의 함량을 고려하여 혼합하여야 한다.

시멘트의 압축강도는 크나, 휨응력이나 인장응력이 미약하여 휨강도 증대를 위하여 본 발명에서는 PAN Fiber와 크레프트펄프를 사용하였다. 비교예 3과 같이 DDR(Double Disk Refiner)처리하지 않은 침엽수계 천연펄프(NBKP)를 3 중량% 이상 사용시에는 섬유길이가 길고, NBKP의 상호 인력의 작용으로 인하여 섬유 뭉침에 의한 초조시 생판의 평활도가 저하되었다. 이는 프레스압착 후 양생을 거쳐 도장을 수행한 후에도 뭉친 불량 부위가 없어지지 않았다.

비교예 2와 같이 DDR처리한 펄프를 0.3 중량% 미만 사용시 제품의 휨파괴하중이 석고시멘트판의 품질을 만족하지 못하였다. 또한 8 중량%를 초과하여 사용시는 비교예 4와 같이 초조시 생판의 제품평활도가 저하되었고, 적층 시트의 탈착이 발생하였다. 또한, 펄프의 함량증가로 함수율과 흡수에 의한 선수축률이 석고시멘트판 품질에 만족하지 못하였다. 이와 같이 섬유길이가 긴 펄프의 사용시 DDR처리가 필수적이며, 실시예 1 ∼ 5과 같이 목표 품질을 만족시키기 위해서는 캐나다형 210 ml(쇼퍼형 50 ^oSP)이상으로 고해를 하여야 한다. 이때 큰 rpm으로 고해하면 펄프 가 분쇄되어 강도발현이 저하되므로, 펄프 길이변화가 일어나지 않도록 처리하여야 한다.

또한 강도발현을 위하여 인장강도가 큰 PAN Fiber를 사용함에 있어 0.05 ∼ 3 중량%가 적당한데, 비교예 5와 같이 0.05 중량% 이하 사용시는 휨파괴하중이 14 kgf이하로 석고시멘트판의 품질을 확보하지 못하였으며, 비교예 3과 같이 3 중량% 이상 함유시는 6 mm이상의 장섬유로 이루어진 PAN Fiber들 간의 정전기적 인력으로 섬유가 뭉쳐 제품평활도가 저하되는 문제가 발생하였다.

특히, 본 발명에서 PAN Fiber가 유기섬유이기 때문에 물속에서 소수성이며, 표면전하도 시멘트(무기물질)와 동일한 음(-)이므로 정전기적인 반발력이 발생하여 시멘트 및 석고와 결합력이 크지 않아 양생 후 무석면 석고시멘트판 강도시험 등의 꺾임시에 섬유류가 뽑힘으로 인한 휨강도 저하를 개선하고, 결착도의 감소로 인하여 폐수 농도의 증가를 방지, 생산성의 증대를 위하여 PAA 응집제를 사용하였다. PAA 응집제 사용으로 폐수농도가 1 ∼ 1.5% 이상 저하되었다.

본 발명에서는 강도발현의 효과와 난연성능 개선을 위하여 규회석를 무석면 석고시멘트판 전체 조성물에 대하여 3 ∼ 15 중량% 함유하는 것이 바람직한데, 비교예 3에서 보여지는 것과 같이 3 중량% 이하 함량시 시멘트와 석고의 수축으로 인하여 난연표면시험이 두께의 1/10이상의 균열나비가 발생하여 난연 1급에 불합격되었다. 3 중량%이상 함유시는 낮은 열변형률을 가지는 침상의 규회석에 의하여 석고와 시멘트의 수축을 지탱하여 균열 발생을 억제하였으며, 또한 휨강도 상승효과가 있었다. 비교예 6과 같이 15 중량% 이상 함유시 석고 및 시멘트의 감소로 인한 휨강도 하락과 시트간 결합력이 약화되었다.

따라서, 시멘트 15 ∼ 35 중량%, 석고 45 ∼ 65 중량% , PAN Fiber 0.05 ∼ 3 중량%, 황산염처리된 재생펄프 0.1 ∼ 3 중량%, 규회석 3 ∼ 15 중량%, 퍼라이트 0.1 ∼ 4 중량%이며, 특히 섬유상 세피올라이트 0.3 ∼ 6 중량%와 전처리된 토상세피올라이트 0.1 ∼ 3 중량%를 혼합하고, DDR 처리를 하여 고해도 쇼퍼형 50 ^oSR이상의 NBKP, NUKP, LUKP중에서 선택된 1종 또는 2종이상 0.3 ∼ 8 중량%, 음이온계 PAA 응집제 0.01 ∼ 0.1 중량%의 조성으로 환망식 초조기로 무석면 석고시멘트판을 제작할 때를 초조시 효율향상과 석고시멘트판의 품질을 확보할 수 있음을 확인할 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 인체에 유해한 석면을 사용하지 않고 초조 제품 평활도와 적층 시트의 층간 결합력을 증대시켰고, 폐수 농도 저하를 통하여 생산성 향상과 무늬 가공시 크랙 발생에 따른 불량률 저하가 개선되며, 우수한 휨파괴하중, 낮은 흡수에 의한 적은 길이 변화율와 난연성을 가지는 등 기존 석면 사용시의 생산 설비 및 공정을 크게 변경하지 않고 천정재로서 필요한 품질수준 을 만족하는 무석면 석고시멘트판을 제조할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 시멘트 15 ∼ 35 중량%, 반수석고 45 ∼ 65 중량%, 캐나다 표준형 여수도 210 ml(쇼퍼형 50ㅀSR) 이상의 피브릴화도를 갖는 크레프트 펄프 0.3 ∼ 8 중량%, 황산염 처리된 재생 펄프 0.1 ∼ 3 중량%, 섬유상 세피올라이트 0.3 ∼ 6 중량%, 토상 세피올라이트 0.1 ∼ 3 중량%, 폴리아크릴로니트릴 섬유 0.05 ∼ 3 중량%, 규회석 3 ∼ 15 중량%, 퍼라이트 0.1 ∼ 4 중량% 및 응집제 0.01 ∼ 0.1중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 무석면 석고시멘트판.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 크레프트펄프는 천연펄프(NBKP), 침엽수계 비표백 크래프트 펄프(NUKP), 활엽수계 비표백 크래프트 펄프(LUKP) 중에서 선택된 1종 또는 2종이상인 것을 특징으로 하는 무석면 석고시멘트판.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 응집제는 액상인 양이온계, 비이온계 및 음이온계 폴리아크릴아미드 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 무석면 석고시멘트판.
5. 석고시멘트판을 제조하는 방법에 있어서,

   a) 물에 크레프트펄프를 투입후 정련기로 고해하여 캐나다형 210ml(쇼퍼형 50 ^oSR)이상으로 피브릴화된 펄프 슬러리를 제조하는 단계;

   b) 5 ∼ 6 중량% 농도의 토상 세피올라이트 수용액을 20 ∼ 50 분 동안 교반하여 전처리한 후 물을 첨가하여 1 ∼ 2 중량% 농도의 토상 세피올라이트 수용액을 제조하는 단계;

   C) 상기 a)단계의 펄프 슬러리, 상기 b) 단계의 세피올라이트 수용액, 섬유상 세피올라이트, 폴리아크릴로니트릴 섬유, 황산염 처리된 재생 펄프, 규회석 및 퍼라이트를 혼합하여 해면하는 단계;

   d) 상기 C)단계에서 해면된 슬러리에 시멘트 15 ∼ 35 중량%, 반수석고 45 ∼ 65 중량%와 물을 투입하여 고형분 농도가 15 ∼ 30 중량%인 주원료 슬러리를 제조한 후 0.01 ∼ 0.1 중량% 응집제를 투입하여 초조하는 단계; 및,

   f) 상기 d)단계의 초조가 끝난 후 여기에 조합수를 첨가하여 전체 고형분의 농도가 5 ∼ 25 중량%가 되도록 하고 이를 환망식 초조기를 통하여 소정의 두께로 생판을 제조한 다음 자연 양생한 원판을 절단하고 무늬가공을 한 후 도장하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 무석면 석고시멘트판의 제조방법.