KR100643218B1 - 소석고 수화 강화 첨가제 - Google Patents

소석고 수화 강화 첨가제 Download PDF

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Abstract

본 발명에는 석고 제품의 경화반응을 촉진시키는 첨가제가 개시되어 있다. 본 발명의 첨가제는 중황산염과 결합된 석고 촉진제를 포함한다. 석고 촉진제는 황산칼슘 이수화물이다. 촉진제는 설탕, 전분 및/또는 붕산과 임의로 제분될 수 있다. 또한, 이러한 첨가제 결합을 이용하는 방법이 개시되어 있다. 중황산염은 석고 촉진제, 물 및 주된 믹서내의 황산칼슘 반수화물 공급 중 남아있는 부분과 결합되기 전에 황산칼슘 반수화물 공급의 일부분과 미리 젖는 것이 가장 유익하다.

Description

소석고 수화 강화 첨가제{CALCINED GYPSUM HYDRATION ENHANCING ADDITIVES}
본 발명은 소석고(燒石膏)를 경화시키기 위한 향상된 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게, 석고 제품 제조시의 경화시간을 줄이고, 물 요구량을 줄이고, 건조시간을 줄이기 위해서 분말 석고 및 중황산염을 이용하는 것에 관한 것이다.
석고는 매우 실용적이고 비용 효과적인 건축물질이다. 그것은 황산칼슘 이수화물로도 알려져 있다. 채굴된 황산칼슘 이수화물을 기초로 할 때, 그것은 또한 랜드플라스터(landplaster)라고 한다. 황산칼슘 반수화물(hemihydrate)은 또한 소석고(calcined gypsum), 스터코우(stucco), 황산칼슘 반수화물(semihydrate), 황산칼슘 반-수화물(half-hydrate) 또는 플라스터 오브 파리(plaster of Paris)로 알려져 있다. 발전소에서 송관 가스 탈황 과정의 부산물인 합성석고도 이용될 수 있다. 채굴된 경우, 원료 석고는 이수화물 형태로 발견된다. 이러한 형태에는, 두 개의 물 분자들이 황산칼슘의 각 분자들과 결합되어 있다. 반수화물 형태를 생성하기 위해서, 수화형태의 물의 일부를 떼어내기 위해서 석고를 하기 식에 의해서 배소한다.
CaSO4·2H2O→CaSO4·1/2H2O+3/2H2O
많은 유용한 석고 제품들은 슬러리를 형성하기 위해서 황산칼슘 반수화물을 물과 혼합한 다음, 생성된 제품 슬러리를 목적 형태로 주조하여 제조된다. 상기 제품 슬러리는 황산칼슘 반수화물이 충분한 물과 반응하여 반수화물이 이수화물 결정을 부둥켜안는 기질로 전환되어 경화된다. 결정 기질이 형성될 때, 제품 슬러리는 단단하게 되고 원하는 형상을 보유한다. 그 다음, 과량의 물은 건조에 의해서 제품에서 제거되어야 한다.
석고 제품의 제조과정에서, 경화 및 건조 단계는 시간 및 에너지 면에서 가장 집중적이다. 슬러리의 경화시간은 소석고의 수명, 소석고내의 불순물, 표면영역, pH, 입자크기 및 혼합시의 온도를 포함한 많은 인자들에 달려있다. 석고 제품의 건조시간을 줄이는 첨가제의 사용 또는 방법 상태는 보다 적은 비용을 이끈다. 더 적은 에너지 비용은 건조단계에서 사용된 더 낮은 온도 또는 더 짧은 건조시간의 결과이다. 다른 부가적인 이점은 생산라인의 속도를 증가시켜서, 동일한 자원으로 보다 많은 제품을 산출할 수 있는 능력이다. 제품을 경화시키는데 요구되는 시간의 감소는 제품 비용면에서 유사한 감소를 이끌게 된다.
수화반응을 촉진시키는 많은 첨가제가 공지되어 있다. 1950년 말 광산 사무국은 석고 플라스터 경화시간에 대한 용해된 물질의 효과를 조사하였다. 그 때 사무국은 수화에 어떤 가속적이거나 지연적인 효과를 일으키는지를 결정하기 위해서 석고 또는 물 내의 불순물인 많은 물질들을 시험하였다. 중황산염을 포함하는 황산염 및 석고는 그 때 촉진제로 결정되었다.("석고 플라스터의 수화율 연구: 소량의 용해된 물질의 효과" 제이. 피. 커프린, 케이. 시. 콘웨이, 엠. 에프. 코엘러 및 디. 에프. 배리, 광산 사무국 연구논문 5477, 1959.)
미국 특허 제2,216,555호("킹")는 촉진제로 알려져 있는 중황산염을 포함한, 산-반응 가용성 황산염을 개시하고 있다. 그러나, 산성 황산염은 또한 원료 석고내의 불순물, 특히 탄산염과 반응하는 경향이 있다. 킹은 이러한 탄산염과의 분해반응을 제어하기 위해서 플라스터에 석회 및 경화 지연제를 첨가하여 그러한 문제를 해결하였다. 그러나, 과량의 석회를 포함하는 플라스터는 석고 제품의 표면상에 비경화 플라스터의 얇고, 부드러운 피막을 형성하여 표면 결함을 유도할 수 있다.
또한, 분말 석고는 특히, 미국 특허 제3,870,538호의 전분, 또는 미국 특허 제4,681,644호의 당과 같은 코팅물과 결합될 때 경화 촉진제로서 알려져 있다. 이수화물을 첨가하면 "종자 결정체(seed crystals)" 또는 수화 제품 슬러리내 이수화물 결정체의 더 빠른 성장을 촉진시키는 핵화 위치로 작용하는 것으로 생각된다. 석고는 최근에 땅위에 놓여질 때 가장 활성적이나, 세월이 지날수록 효과가 빠르게 감소한다. 따라서, 전시간에 걸쳐 물질의 비활성화를 줄일, 석고용 코팅물을 제공하는 것이 바람직하다.
석고 제품들이 건조되는 속도는 두 가지 요인에 의해서 결정된다. 물 요구량은 특정 유동성의 슬러리를 생산하는데 필요한 물의 양이다. 그 양은 석고 슬러리에 대한 첨가제를 변경하는 유동학을 이용해서 변화될 수 있다. 물 요구량을 증가시키는 첨가제는 석고 제품의 건조시간을 연장시킬 것이다. 동일한 양의 물이 슬러리에 첨가되는 경우라도, 첨가제는 또한 초과양의 물을 형성된 제품으로부터 제거하는 속도를 변화시킬 수 있다. 초과양의 물이 증발함에 따라, 모세관 작용은 결정 기질의 내부로부터 제품 표면을 향해서 물을 끌어당긴다. 물이 표면으로 이동하는 것이 억제될 때, 건조과정은 느려진다. 첨가제가 물 요구량을 증가시키거나 과량의 물이 제품으로부터 증발되는 속도를 줄인다면, 결과적으로 생산라인을 느리게 하고, 노 노출 시간을 증가시키고, 또는 더 높은 노 온도로부터 더 높은 에너지 비용을 초래할 필요를 가져온다. 모든 이러한 대안들은 석고 제품을 위해서 더 높은 생산 비용을 이끈다.
본 발명의 목적은 생산 비용을 줄임으로써 경화 석고 제품의 보다 경제적인 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 소석고가 경화되는 속도를 증가시키기 위한 향상된 촉진제를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 슬러리의 물 요구량을 감소시킴으로써 석고 제품을 건조시키는 비용을 줄이는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 보다 쉽게 과량의 물을 방출하고 더 빨리 건조되는 경화 석고 제품의 경제적인 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적들은 본 발명의 부가 조성물 및 경화 석고 제품의 제조방법에 의해서 충족되며, 본 발명은 수화물 및 건조 석고 제품에 필요한 시간 및 에너지를 현저하게 줄이는 신규한 시스템의 첨가제를 특징으로 한다.
보다 구체적으로, 본 발명은 중황산염과 결합한 석고 촉진제를 포함하는 소석고의 경화 반응을 촉진시키기 위한 첨가제를 제공한다. 석고 촉진제는 분말 황산칼슘 이수화물을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 석고 촉진제는 전분, 당, 및/또는 붕산과 같은 코팅물로 처리된다. 상기 바람직한 실시예에서, 첨가제는 중황산염 및 황산칼슘 반수화물의 일부분이 주된 믹서에서 혼합되기 전에 미리 젖는 과정에 사용된다.
중황산염이 석고 촉진제와 함께 사용될 때 놀랄만한 효과가 관찰되는 것으로 밝혀졌다. 상기 두 가지 성분의 결합은 두 개의 첨가제가 별도로 사용될 때 보다 더 빠른 경화 속도를 제공한다. 또한, 석고 촉진제와 사용될 때, 종래 기술에서 일부 첨가제가 보인 바와 같은 제품 강도의 심각한 저하가 나타나지 않았다. 제품의 경화가 빠를수록 더 효과적인 제품 제조를 가져온다. 제품이 보다 빠르게 수화될 때, 생산라인의 속도가 증가하여, 동일한 시간내에 보다 많은 제품이 제조된다. 생산 설비가 새롭게 건설되거나 재설계된다면, 그 라인은 주어진 생산 속도를 위해서 보다 더 작게 될 수 있고, 절약된 공간을 다른 목적을 위해서 이용할 수 있다.
또한, 첨가제의 이러한 결합은 첨가제들을 개별적으로 사용했던 종래 기술에서 이전에 관찰되지 않은 소석고 경화과정에 부가적인 이점을 제공한다. 하나의 중요한 부가적 이점은 제품을 건조시키는데 필요한 에너지 양의 감소이다. 본 발명의 첨가제는 두 가지 방식으로 건조시간을 감소시킨다. 먼저, 슬러리의 유동성이 향상되었기 때문에, 슬러리를 형성하기 위해서 필요한 물이 적은 것이다. 이는 수화반응이 완성된 후에 제품내에 적은 과량의 물이 존재하는 결과를 낳는다. 게다가, 존재하는 과량의 물은 보다 쉽게 제거된다. 따라서, 동일한 양의 제품이 건조 노의 온도를 줄이고, 에너지 비용의 직접적인 절약을 산출하면서 제조될 수 있다. 생산 라인의 속도는 소비된 동일한 양의 연료에 대해서 더 많은 제품을 제조하면서 증가될 수 있다. 이러한 방법들 중 하나, 또는 그 둘의 결합은 제품의 단위당 에너지 비용을 감소시키는데 이용될 수 있다.
또한, 본 발명의 첨가제는 혼합 장치내에 칼슘 침전물이 모이는 것을 막고 스케일링을 줄이는 것으로 생각된다. 장치가 더 청결하게 더 장기간 유지될 경우, 그것을 청소하고 보좌하는 라인상에 더 적은 시간이 들게 된다. 본 발명의 이러한 이점들은 각각 석고 제품을 생산하는 보다 비용 효과적인 방법을 이끌 수 있다.
도 1은 중황산나트륨 및 석고 촉진제의 다양한 혼합물에 대해서 50% 수화를 달성하는데 필요한 시간을 나타낸 것이고,
도 2는 중황산나트륨 및 석고 촉진제의 다양한 혼합물에 대한 석고보드의 건조시간을 나타낸 것이다.
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본 발명은 더 빠른 경화 및 건조 제품을 가져오는 첨가제 및 황산칼슘 기초 제품의 생산방법을 개시한다. 그러한 제품들은 중황산염 및 석고 촉진제를 포함하는 황산칼슘 반수화물 슬러리를 이용해서 제조된다.
중황산염은 모든 공지된 중황산염일 수 있다. 중황산칼륨 및 중황산나트륨이 바람직한 염이다. 중황산나트륨은 합당한 비용으로 상업상의 양으로 쉽게 이용될 수 있기 때문에 가장 바람직한 염이다. 그러나, 중황산칼륨, 중황산암모늄 또는 중황산금속염과 같은 다른 중황산염들도 본 발명에 이용될 수 있다. 그러한 염은 건조한 황산칼슘 반수화물의 톤당 약 0.1 파운드 내지 약 10 파운드의 양으로 첨가되어야 한다. 바람직하게는, 염은 스터코우의 톤당 약 1 파운드 내지 약 2 파운드의 양으로 존재하여야 한다.
일부 다른 촉진제에 더해서 중황산염을 사용하는 이점은 플라스터 경화의 촉진이 제품의 최종 경화 또는 수화의 종말 동안에 우선적으로 일어나는 것이다. 이는 제품을 목적 형태로 쉽게 형성할 수 있는 능력에 명백한 이점을 갖는다. 예를 들어, 원하는 제품이 석고보드일 경우, 슬러리가 너무 빨리 두꺼워지면, 보드가 바람직하게는 성형되기 전에 경화되기 시작할 수 있다. 이는 불균일한 두께, 표면 주름, 또는 불규칙하게 성형된 모서리의 보드를 생성할 수 있다. 여기서, 촉진제가 경화과정의 끝을 향해 일차적으로 작용할 때, 최종 제품을 적당하게 성형할 충분한 시간이 있으며, 게다가 촉진된 경화과정을 완전히 이용할 수 있다.
이러한 첨가제의 제 2 성분은 석고 촉진제이다. 가장 단순한 형태의 촉진제는 분말 황산칼슘 이수화물로 구성된다. 랜드플라스터로 알려진, 채굴된 분말 천연 이수화물이 일반적으로 사용된다. 그러나, 다른 자원, 예를 들어, 화관 가스 탈황과정에서 생기는 합성 석고가 이용될 수 있다. 석고 촉진제는 건조한 황산칼륨 반수화물의 톤당 약 3파운드 내지 약 50파운드의 양으로 존재한다.
석고 촉진제가 분말화된 후 즉시 사용되지 않으면, 그것이 시간이 경과함에 따라 비활성적으로 되는 것을 막기 위해서 이수화물을 코팅제로 처리하는 것이 바람직하다. 특정한 성질을 갖는 당업계에 공지되어 있는 모든 코팅제가 사용될 수 있다. 코팅제는 그것이 첨가될 황산칼륨 반수화물의 경화시간을 지연시켜서는 안된다. 제품의 물리적 성질은 코팅제에 의해서 손상되어서는 안된다. 황산칼슘 반수화물과 그것의 첨가제가 슬러리를 형성하기 위해서 물과 함께 믹서에 첨가될 때, 코팅제는 고도로 부서진 이수화물 결정의 활성영역을 노출시키기 위해서 용해되어야 한다. 특히, 바람직한 코팅제는 전분, 당, 및 붕산 또는 이러한 화합물의 모든 결합을 포함한다. 코팅제의 양은 황산칼슘 이수화물 공급 기류의 중량에 대해 약 5% 내지 약 25% 범위로 존재할 수 있다.
코팅제가 사용될 때, 이수화물 결정 및 코팅제는 크기 감소를 달성하고 코팅제와 이수화물간의 밀접한 결합을 촉진시키기 위해서 함께 분말화될 수 있다. 물질의 제분은 당업계에 공지되어 있는 모든 제분 장치를 이용해서 행해질 수 있다. 바람직한 제분 장치는 볼밀이다. 황산칼슘 이수화물 및 코팅제의 분말 혼합물의 제조는 당업계, 특히, 본원에서 인용된 미국 특허 제3,573,947호에 공지되어 있다.
가장 바람직한 실시예에서, 코팅제는 오랜 시간에 걸쳐 분말 이수화물의 활성을 유지하기 위해서 이수화물의 표면 위에서 용해될 수 있다. 270℉하의 온도에서 충분히 용융되는 모든 당이 석고 촉진제에 사용될 수 있으나, 글루코스, 수크로스 및 덱스트로스와 같은 당이 본 실시예에 특히 바람직하다.
그 다음, 혼합물을 임의로 가열하여 녹여 카라멜로 전환시켜서, 상기 분말 황산칼슘 이수화물의 표면을 코팅시키도록 한다. 이러한 선택은 석고 촉진제가 추후 사용을 위해서 저장되거나 또는 다른 위치로 옮겨질 경우 바람직하다. 당의 완성된 코팅 및 카라멜화는 석조 제품의 표면을 밀봉하도록 하여, 세월의 영향에 덜 민감하게 만든다. 카라멜화된 코팅은 첨가제가 제품 슬러리내에서 물과 혼합될 때 완전히 용해되어, 고도로 부서진 이수화물 결정의 표면을 노출시킨다. 이수화물 입자들은 "종자 결정"으로 작용하여, 반수화물이 수화되어 이수화물 결정을 부둥켜안는 기질이 형성됨에 따라 결정 성장을 촉진시킨다. 우수한 촉진제 활성은 코팅된 이수화물을 250℉까지 가열함으로써 얻어지나, 그 온도는 175℉만큼 낮아질 수 있다. 보통 약 270℉ 이상의 온도는 촉진제의 수분 함량을 제어하기 어렵게 만들기 때문에 피해야 한다.
황산칼슘 반수화물은 당업계에 공지된 모든 방법에 의해서 공정에 공급된다. 수화반응이나 최종 제품의 성질을 변화시키거나 강화시키는 많은 첨가제가 공지되어 있다. 건조 또는 분말 첨가제는 그것이 주된 믹서로 이동될 때 건조 반수화물 기류에 일반적으로 조금씩 첨가된다. 일정한 부피 기류의 건조 첨가제를 생산하는 모든 방법, 예를 들어, 나선형 공급장치, 호퍼, 또는 컨베이어 등이 채택될 수 있다. 액체 첨가제가 믹서에 첨가되거나 주된 믹서에 첨가되는 물과 미리 혼합될 수 있다.
다른 실시예에서, 상당한 양의 황산칼슘 반수화물은 그것을 물과 혼합함으로써 예비처리될 수 될 수 있다. 이러한 기술은 미국 특허 제4,201,595호에 공지되어 있으며, 본원에서 참고로 인용되어 있다. 황산칼슘 반수화물의 모두 또는 일부분은 주된 공급 기류로부터 후류(slipstream)로서 방향전환될 수 있다. 물로 예비처리하기 전에 중황산염을 후류내 반수화물에 첨가하는 것이 바람직하다. 중황산염을 미리 젖게 하는 것은 중황산염의 적어도 일부분을 후류내에 미리 분산시킴으로써 그것을 활성화시키는 것으로 생각된다. 그러한 기술은 중황산염의 보다 나은 분산 및 활성을 가져온다. 촉진된 경화, 더 빠른 건조시간 및 감소된 물 요구량과 같은, 첨가제 결합의 이점은 중황산염이 물로 예비처리될 때 더 높은 정도로 강화된다.
물을 황산칼슘 반수화물 및 중황산염에 첨가하는 방법은 당업계의 기술자들에게 공지되어 있다. 컨베이어상의 건조 성분들에 물을 단순히 분무할 수 있다. 보다 바람직한 공정은 다량의 축축한, 과립의 물질과 같은 고점도의 물질을 섞는 장치를 이용한다. 많은 상업적 믹서 및 블렌더가 적합하다. 스코트 블렌더(스코트 장치 회사, 조단, 엠엔)을 사용하는 것이 가장 바람직하다. 물 및 황산칼슘 반수화물은 블렌더에 동시에 채워질 수 있다. 이러한 양상의 혼합은 다양한 건조 성분들의 입자들을 서로 밀접하게 접근하게 하고 또한 건조 성분들 사이에 물을 분배한다. 혼합 후, 블렌더의 내용물은 주된 믹서로 들어가기 직전에, 주된 황산칼슘 반수화물 공급재료 기류내에 배출된다. 미리 젖은 후류는 직접 주된 믹서에 채워질 수 있다.
예비처리에 사용된 물의 양은 후류내 황산칼슘 반수화물의 약 1중량% 내지 약 10중량%범위이다. 바람직한 실시예에서, 약 3% 내지 약 5% 양의 물이 황산칼슘 반수화물 혼합물에 첨가된다. 물 첨가는 황산칼슘 반수화물 결정이 치유되도록 한다. "치유"는 입자들위의 파손이 표면 수화에 의해 융합되는 것을 말한다. 바람직한 치유 시간은 약 1 내지 약 6분이다. 치유 시간은 주된 믹서에 공급될 때까지 모든 첨가제와 함께 스터코우가 젖는 시간으로부터 측정한다. 일반적으로, 석고 촉진제는 그것이 주된 믹서에 공급되기 직전에 건조 반수화물 기류에 첨가되어야 한다. 모든 황산칼슘 반수화물이 미리 젖었다면, 석고 촉진제는 미리 젖은 스터코우가 블렌더에서 믹서로 이동할 때 첨가된다. 바람직하게는, 상기 젖은 스터코우 및 남아있는 건조 반수화물은 둘다 주된 믹서에 동시에 공급된다.
스터코우 공급량, 미리 젖은 후류 및 모든 첨가제를 포함하는 총 공급재료 혼합물은 주된 믹서내 부가적인 양의 물에 용해되었다. 황산칼슘 반수화물을 이수화물로 전환시키고 슬러리를 그 용도를 위한 적절한 유체로 만들기 위해서 충분한 물이 첨가되어야 한다. 본 발명의 첨가제 및 방법을 이용하면, 100중량부의 소석고에 대해 약 85 내지 약 100중량부의 보통 물 요구량에 비해서, 100중량부의 소석고에 대해 약 50 내지 약 85중량부로 석고보드 제조를 위한 물 요구량을 줄일 수 있다. 그 다음, 슬러리를 석고보드, 주형 등의 원하는 제품으로 성형한 다음, 경화되도록 한다. 경화 과정 동안에, 칼슘 반수화물은 수화반응으로 인해 물을 흡수하고, 이수화물 결정을 부둥켜안는 기질로 전환되어 단단해진다.
제품 제조의 최종 단계는 과량의 물을 빼내는 것이다. 모든 적합한 방법이 과량의 물을 줄이고 제품을 건조시키는데 사용될 수 있다. 대기 온도 및 압력에서 증발시키는 것이 허용될 수 있다. 건조 과정의 모두 또는 일부분은 인공 건조와 같이 증발을 증가시키기 위해서 상승된 온도를 이용함으로써 빨라질 수 있다. 예를 들어, 석고보드는 과량의 수분의 약 90%가 빠져나갈 때까지 인공 건조될 수 있다. 남아있는 물은 대기 조건에서 증발한다.
종래의 첨가제가 이러한 부가적인 조성물 또는 방법과 결합하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 리그닌, 리그노설페이트, 리그노설포네이트 및 그들의 축합 중합 제품과 같은 소석고용 보통의 화학 분산제 또는 유동제는 본 발명에 의해서 달성되는 물 감소 효과를 방해하지 않으면서 한층 적은 혼합 물을 사용할 수 있도록 소량으로 포함될 수 있다. 이러한 방식에서, 제조된 소석고 100 중량당 물 약 50중량과 같은, 훨씬 더 적은 총 물 혼합 조건을 달성할 수 있다.
실시예 1-5
각각의 시험을 위해서, 황산칼슘 반수화물(USG, 사우스아드 공장) 200그램을 측정해서 놔두었다. 표 1에 지적한 바와 같이 적당한 양의 중황산나트륨 및 석고 촉진제를 측정하였다. 석고 촉진제는 함께 제분된, 95%의 랜드플라스터 및 5%의 당으로 구성되어 있다. 촉진제에 사용된 랜드플라스터(USG, 사우스아드 공장)는 96%의 이수화물 및 4%의 불순물을 포함한다. 제분된 후, 코팅된 랜드플라스터는 대략 250℉로 가열되어 랜드플라스터의 표면 위에 당이 녹게 된다. 황산칼슘 반수화물, 중황산나트륨 및 석고 촉진제 분말을 모두 완전히 분산될 때까지 같이 섞는다. 70℉의 280㎖ 의 물을 측정한 다음, 고전단 블레이드를 갖는 웨어링 블렌더에 붓는다. 제분된 혼합물을 7초 동안 물에 젖게 한 다음, 7초 동안 고속으로 혼합하여 슬러리를 형성한다.
슬러리를 컵에 부은 다음, 열이 주위로 전달되는 것을 최소화하기 위해서 절연된 스티로폼 용기에 넣어둔다. 온도 탐침을 슬러리 중앙에 넣은 다음, 온도를 5초마다 기록한다. 경화 반응이 발열반응이기 때문에, 반응의 정도는 온도 상승에 의해서 측정될 수 있다. 50% 수화까지의 시간은 시험 동안 기록된 최소 및 최대 온도 사이의 온도 반 경로에 도달하는 시간으로 결정된다. 50% 수화까지의 시간이 하기와 같은 몇몇의 CSA 수준 및 중황산나트륨에 대해서 기록되었다.
실시예 CSA, 그램 중황산나트륨, 그램 50% 수화까지의 시간
1 1.0 0.0 6.75분
2 0.75 0.25 5.67분
3 0.50 0.50 6.00분
4 0.25 0.75 6.25분
5 0.0 1.0 10.58분

이러한 두 개의 첨가제를 이용하는 이점은 이들 실시예에서 명백하다. 첨가제의 총량이 황산칼슘 반수화물의 200그램당 1그램으로 유지될 때, 50%수화까지의 시간은 둘 중 어느 하나의 성분만에 대한 것보다 모든 입중된 혼합물에 대해서 더 적다. 도 1은 이러한 데이터를 그래프로 나타낸 것으로, 이러한 혼합물의 결합이 경화시간에 미치는 효과를 보여준다.
실시예 6
본 발명의 첨가제를 통상의 라인의 1/2" SHEETROCK®상표의 석고 벽판에 첨가하였다. 본 실시예에서 설명되는 모든 양은 생산된 1/2" 보드의 1000ft2에 기초한 것이다.
소석고(USG, 엠파이어 공장) 1135파운드의 주된 공급 기류를 공정에 공급하였다. 황산칼슘 반수화물의 1%의 후류가 주된 공급 기류에서 전환되었다. 중황산나트륨, (존스-해밀톤)을 40메쉬 체를 통과할 때까지 분쇄하고 최종 벽판의 천 제곱피트당 2파운드의 비율로 후류에 첨가하였다. 중황산염을 액큐레이트(AccuRate) 분말 공급기(AccuRate, Inc., Whitewater, WI)로 첨가하였다. 중황산염의 후류를 나선형의 공급기에 의해서 스코트 블렌더(Scott Equipment Company, Jordan, MN)내에 첨가하였다.
분당 대략 22파운드, 또는 4.6%의 물을 혼합물을 미리 젖게 하기 위해서 첨가하였다. 물은 스코트 블렌더내의 황산칼슘 반수화물 및 중황산염을 통해서 분산되었다. 스코트 블렌더의 출구에서, 미리 젖은 스터코우 및 첨가제 혼합물이 컨베이어에 의해서 보드 믹서로 보내졌다. 혼합물은 스터코우가 보드 믹서에 들어갈 때까지, 대략 3분까지 스코트 블렌더의 출구에서 치유될 기회를 갖는다.
석고 촉진제를 대략 85%의 황산칼슘 이수화물 및 15%의 불순물로 구성된 랜드플라스터(USG, 엠파이어 공장)로부터 제조하였다. 상기 랜드플라스터 및 당을 볼 밀에서 분말로 만들었다.그 다음, 석고 촉진제를 벽판 제품의 천 제곱피트당 약 17파운드의 비율로 보드 믹서에 첨가하였다. 보드 혼합기내에서, 1135파운드의 물을 스코트 블렌더의 젖은 황산칼슘 및 중황산염 혼합물, 석고 촉진제 및 주된 공급 반수화물 공급 기류에 첨가하여 슬러리를 형성한다.
상기 석고 슬러리로부터 제품 석고보드를 만들었다. 보드가 절단되는 지점에서, 보드의 수화는 중황산나트륨이 없는 동일한 보드에 비해서 중황산나트륨 및 석고 촉진제가 모두 첨가된 것에 10%가 더 높았다. 주된 믹서에 대한 물의 첨가는 시험내내 일정하게 유지되나, 슬러리의 유동성의 증가는 더 높은 수준의 중황산염이 첨가되는 경우에 관찰되었다. 게다가, 보드의 물리적 성질은 압축강도 및 못 당김 저항성(nail pull resistance)이 첨가된 중황산염이 없는 동일한 보드와 대략 같은 것으로 보인다.
실시예 7-9
각각의 시험을 위해서, 황산칼슘 반수화물(USG, 사우스아드 공장) 200 그램을 측정해서 두었다. 표 2에 지적한 바와 같은 적절한 양의 중황산나트륨을 측정하였다. 석고 촉진제는 함께 제분된, 95%의 랜드플라스터 및 5%의 당으로 구성되었다. 촉진제에 사용된 랜드플라스터(USG, 사우스아드 공장)는 96%의 이수화물 및 4%의 불순물을 포함한다. 당 및 랜드플라스터를 모두 제분한 후, 코팅된 랜드플라스터를 대략 250℉로 가열하여 랜드플라스터의 표면 위에서 당을 녹였다. 석고를 사용 전에 실온으로 냉각시켰다. 황산칼슘 반수화물, 중황산나트륨 및 석고 촉진제 분말을 모두 완전히 분산될 때까지 함께 섞었다. 67℉의 물 280㎖를 측정해서 고 전단 블레이드를 구비한 웨어링 블렌더에 부었다. 분말화된 혼합물을 7초 동안 물에 젖게 한 다음, 7초 동안 고속으로 혼합하여 슬러리를 형성하였다.
각 조성물에 대해서 세 개의 입방체가 주조하였다. 입방체를 지적된 간격에서 무게를 재고, 평균 무게 및 결과를 표 2에 나타내었다.
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실시예 중황산나트륨 특정시간에 입방체의 무게, 그램
0시 2시 4시 24시 50시 52.5시 117시
7 0.0g 146.57 130.03 116.94 69.20 69.23* 69.27 69.24
8 0.2g 138.37 121.66 104.11 64.61 64.63 64.63 64.66
9 0.4g 146.55 123.13 95.96 69.02 69.03 69.00** 69.03
*이 값은 48시에 측정되었다.
**이 값은 52.0시에 측정되었다.
증발된 과량의 물로 시간경과에 대한 무게의 변화를 도 2에 도시된 바와 같이 조성물 각각의 건조 속도를 추정하는데 사용하였다. 석고 촉진제의 양이 일정한 수준으로 고정될 경우, 중황산염의 양이 증가함에 따라, 건조시간을 더 빠르게 유도하였다. 이러한 각각의 시료에 첨가된 물의 양이 일정하기 때문에, 더 빠른 건조시간은 건조 속도의 향상을 반영한다.
본 발명의 수화 강화 특징의 특별한 실시예가 설명되었을지라도, 본 발명에서 벗어나지 않는 더 넓은 측면 및 하기 청구항에서 변화 및 변경이 이루어질 수 있음은 당업계의 기술자에 의해서 이해될 것이다.
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Claims (32)

  1. 중황산염과 결합된 석고 촉진제를 포함하여 이루어지며, 여기에서 상기 석고 촉진제가 분말 황산칼슘 이수화물을 포함하는 것임을 특징으로 하는 황산칼슘 반수화물과 물의 경화반응을 촉진시키는 첨가제.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 석고 촉진제는 전분, 당, 붕산 및 그들의 결합물 중의 어느 하나로부터 선택된 코팅제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 첨가제.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 당은 덱스트로스, 수크로스, 글루코스 및 그들의 결합물 중의 하나를 포함하고, 상기 황산칼슘 이수화물의 표면위에서 용융되는 것을 특징으로 하는 첨가제.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 중황산염은 중황산나트륨 및 중황산칼륨 중의 하나인 것을 특징으로 하는 첨가제.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 당은 상기 황산칼슘 이수화물의 중량을 기준으로 5% 내지 25%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 첨가제.
  6. 석고 촉진제, 중황산염, 황산칼슘 반수화물 및 물을 혼합하여 슬러리를 형성시키는 단계, 여기에서 상기 석고 촉진제는 분말 황산칼슘 이수화물을 포함함;
    상기 슬러리를 목적 형태로 형성시키는 단계; 및
    상기 슬러리를 경화시키는 단계;
    를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 황산칼슘 반수화물 및 물의 경화반응을 촉진시키는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 석고 촉진제는 전분, 당, 붕산 및 그들의 결합물 중의 어느 하나로부터 선택된 코팅제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 당은 수크로스, 덱스트로스, 글루코스 및 그들의 결합물 중의 하나를 포함하고, 상기 황산칼슘 이수화물의 표면위에서 용융되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 석고 촉진제는 황산칼슘 이수화물의 중량을 기준으로 5% 내지 25%의 당을 포함하고, 상기 석고 촉진제는 건조 황산칼슘 반수화물의 톤당 3파운드 내지 60파운드의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 중황산염은 중황산나트륨 및 중황산칼륨 중 하나이고, 상기 중황산염은 건조 황산칼슘 반수화물의 톤당 0.1파운드 내지 10파운드의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 6 항에 있어서, 상기 중황산염, 상기 황산칼슘 반수화물의 일부, 및 상기 물의 일부를 상기 석고촉진제, 상기 황산칼슘 반수화물의 나머지 및 상기 물의 나머지와 혼합하기 전에, 상기 중황산염을 상기 황산칼슘 반수화물의 상기 일부와 블렌드하고, 상기 중황산염 및 상기 황산칼슘 반수화물의 일부를 상기 물의 일부로 젖게 함으로써, 상기 중황산염을 예비처리하는 것을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 물의 일부는 상기 황산칼슘 반수화물의 일부의 중량을 기준으로 1% 내지 10%인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 석고 촉진제는 전분, 당, 붕산 및 그들의 결합물 중 하나를 포함하는 코팅제를 추가로 포함하는 방법.
  14. 황산칼슘 반수화물의 제1 부분을 블렌더에 공급하는 단계;
    중황산염 및 물의 제1 부분을 상기 블렌더 내의 상기 황산칼슘 반수화물의 제1 부분에 첨가하는 단계, 여기에서 상기 물의 제1 부분은 상기 황산칼슘 반수화물의 제1 부분의 중량을 기준으로 1% 내지 10%임;
    상기 블렌더 내에서 상기 중황산염, 상기 물의 제1 부분 및 상기 황산칼슘 반수화물의 제1 부분을 혼합하는 단계;
    상기 물의 제1 부분으로 미리 젖은 상기 중황산염 및 상기 황산칼슘 반수화물의 제1 부분과, 황산칼슘 반수화물의 제2 부분 및 석고 촉진제를 믹서에 첨가하는 단계, 여기에서 상기 석고 촉진제는 분말 황산칼슘 이수화물을 포함함;
    물의 제2 부분을 상기 믹서에 첨가하여 슬러리를 형성시키는 단계;
    상기 슬러리를 혼합하는 단계;
    상기 슬러리를 목적 형태로 형성하는 단계; 및
    상기 슬러리를 경화시키는 단계;
    를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 황산칼슘 제품의 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 석고 촉진제는 전분, 당, 붕산 및 그들의 결합물 중 하나로부터 선택된 코팅제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 당은 수크로스, 덱스트로스, 글루코스 및 그들의 결합물 중의 하나를 포함하고, 상기 황산칼슘 이수화물의 표면위에서 용융되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 중황산염은 중황산나트륨 및 중황산칼륨 중 하나이고, 상기 중황산염은 황산칼슘 반수화물의 톤당 0.1파운드 내지 10파운드의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 15 항에 있어서, 상기 석고 촉진제내의 상기 당은 황산칼슘 이수화물의 중량을 기준으로 5% 내지 25%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 14 항에 있어서, 상기 물의 제1 부분은 상기 황산칼슘 반수화물의 제1 부분의 1중량% 내지 8중량%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.
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KR101684357B1 (ko) 2014-04-08 2016-12-09 주식회사 케이씨씨 단백질 하이드롤리제이트 염류의 분말 및 이수석고를 함유하는 석고보드용 분말 경화촉진제, 및 이를 포함하는 석고보드

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