KR100865043B1 - 복합재 제품 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기재 층 및 수경성 결합제와 탈수제를 포함하는 슬러리 제형을 제공함을 포함하는 복합재 제품의 제조방법에 관한 것이다. 슬러리를 기재 층에 도포시켜 기능 층을 형성시키고, 기능 층은 기재 층을 통해 탈수시킨다. 기능 층을 형성시키기 위한 슬러리의 도포 및 탈수 단계를 반복하여 적층 복합재 제품을 제조할 수 있다. 기능 첨가제는 각각의 층에 포함되어 목적하는 특성을 층 및 후속의 복합재 제품에 제공할 수 있다.
복합재 제품, 슬리리, 기재 층, 기능 층, 탈수.

Description

복합재 제품{A composite product}
본 특허원은 참조문헌으로 본 명세서에서 인용되는 다음의 호주 가특허출원을 우선권으로 주장한다:
특허원 번호 발명의 명칭 출원일
PR3474 복합재 제품 2001. 3. 2
PR3475 스퍼터링 장치 2001. 3. 2
PR3476 탈수 가능한 슬러리용 첨가제 2001. 3. 2
PR3477 스퍼터링에 의한 적층 시트 물질 형성 방법 및 장치 2001. 3. 2
PR3478 건축 자재용 피복물 2001. 3. 2
본 발명은 복합재, 특히 섬유 강화 건축용 복합재에 관한 것이다.
명세서 전체에 걸친 선행 기술의 검토는 이러한 선행 기술이 당해 기술 분야에 널리 공지되거나 당해 기술 분야의 일반적인 지식의 한 부분을 형성하는 것으로 간주되지는 않는다.
섬유 강화된 시멘트(이하, 'FRC'라 한다)는 매우 인기 있는 건축 자재이다.
본 발명자들은 다른 일행과 함께 섬유 강화된 시멘트 건축 자재를 제조하고 이들 FRC 소재를 특정 사용 환경에 맞추기 위한 다양한 기술을 개발하였다.
그러나, FRC 소재에는 여전히 일정한 제한이 존재한다. FRC 소재는 방음, 단열 및 난연 특성에서 한계가 있다. 이들은 제한된 작업성을 나타내며, 일반적으로 중간 밀도 범위(약 1300kg/m3) 또는 그 이상(압축 밀도 약 1700kg/m3)이다.
일반적으로, 섬유 시멘트의 특성은 기타 물질, 예를 들면, 상이한 섬유, 충전제 등을 가하여 변화시키거나 상이한 제조 기술을 사용하여 변화시킨다. 그러나, 이러한 FRC 제형의 변경을 위해서는 새로운 제형으로 인한 유해한 부작용을 없애도록 개발하는데 비용이 많이 들 수 있다. 제조 방법 또는 장치의 변경은 또한 값비싸고, 개발에 시간 소모적이다. 이러한 기술은 또한 FRC 소재의 일정한 "맞춤"을 제공하지 않는다. 물론, 예를 들면, 특정 용도로 맞춘 작은 배치의 FRC 소재를 제조하기 위해 전체 제조 라인을 중단하는 것은 적당하지 않다.
본 발명의 목적은 선행 기술의 단점 중의 하나 이상을 배제 또는 개선하거나 유용한 대안을 제공하기 위한 것이다.
광범위한 양태에서, 본 발명은 기재 층 및 이에 도포된 하나 이상의 기능 층[여기서, 각각의 기능 층은 수경성 결합제와 탈수제(여기서, 탈수제의 양은 기재 층을 통해 각각의 기능 층 및 추가의 기능 층을 탈수시키기에 충분하다)의 혼합물을 포함한다]을 포함하는 복합재 제품을 제공한다.
제2의 양태에서, 본 발명은
기재 층을 제공하는 단계(i),
수경성 결합제 및 탈수제(여기서, 탈수제의 양은 다공성을 유지시켜 기재 층을 통해 각각의 기능 층 및 추가의 기능 층을 탈수시키기에 충분하다)를 포함하는 슬러리 제형을 제공하는 단계(ii),
슬러리를 기재 층에 도포하여 기능 층을 형성시키는 단계(iii),
기능 층을 탈수시키는 단계(iv) 및
단계(ii) 내지 단계(iv)를 임의로 반복하는 단계(v)를 포함하여, 복합재 제품을 제조하는 방법을 제공한다.
바람직하게는, 기재 층은 섬유 강화 기재 물질, 예를 들면, 섬유 강화된 시멘트이다. 이러한 기재 층은 추가 기능 층이 부가될 수 있는 구조적 토대를 제공한다.
기능 층은 기재 층의 양 면에 부가할 수 있으나, 가장 바람직하게는 제조 동안 빌딩 보드의 한 면을 일반적으로 노출시키는 면에 부가할 수 있다. 이러한 기술은 상기 방법을 현 FRC 제조 기술(하췌크: Hatschek)에 적용시킬 수 있게 한다.
본 출원인은 사실상 목적하는 시방서 또는 용도에 따라 복합 제품을 제조하는 방법을 개발하였다. 본 발명의 복합재 및 방법은 간단한 투수성 기재 층, 예를 들면, 통상의 섬유 강화 빌딩 보드로 시작하여 설명하였다. 이러한 기재 층에 하나 이상의 기능 층을 가하고, 각각의 기능 층은 목적하는 기능을 제공하도록 구체적으로 맞췄다. 예를 들면, 절연 층을 제공하는 것을 목적하는 경우, 기능 층을 형성하는 슬러리 제형은 절연 물질, 예를 들면, 고무 크럼(crumb), 질석, 펄라이트, 석고 등을 포함할 수 있다.
유사하게, 투수성은 내수성 중합체, 예를 들면, 실란, 실록산 블렌드 등 또는 화산회 물질, 예를 들면, 실리카 흄, 메타카올린, 초고 비산회(ultrafine fly ash) 등을 포함시켜 감소시킬 수 있다.
기능 층의 밀도 개질은 적합한 경중량 물질, 예를 들면, 세노스피어(cenosphere; 세라믹 중공 스피어), 발포 폴리스티렌, 질석, 펄라이트 등을 첨가하여 달성할 수 있다.
본 발명의 방법은 각종 기능 층을 적절한 슬러리 개질에 의해 단일 복합재에 통합시킬 수 있게 한다.
바람직한 양태에서, 각각의 기능 층은 이들 사이에 위치하는 강화 층을 갖는다. 강화 층은 섬유 메쉬 또는 네팅(netting)을 포함할 수 있고, 복합재 제품의 강도 및 내구성을 개선시킨다.
몇몇 예에서, 강화 층은, 예를 들면, 기재 물질과 유사한 얇은 섬유 강화된 시멘트성 층을 포함할 수 있다. 이는 샌드위치 복합 기술에 유사한 이러한 섬유 강화 층의 보다 효과적인 사용을 제공한다. 보다 적은 섬유 강화를 요하는 복합재의 영역, 즉 코어가 존재한다는 것은 당해 기술 분야의 숙련가들에게 명백하다. 이러한 코어 영역은 상기한 바와 같은 섬유 강화도가 낮은 기능 층으로서 형성될 수 있다. 높은 인장 강도에 기인하는 높은 섬유 강화를 요하는 영역, 즉 표면 또는 표피 영역은 섬유 강화된 시멘트성 층으로 피복될 수 있다. 이렇게 형성된 섬유 강화 층은, 샌드위치 코어로서 작용하는 탈수된 슬러리 기능 층을 갖는 샌드위치 표피로서 작용한다.
결과적으로, 기술된 복합재는 일체식 섬유 강화 복합재에 비해 상당한 이점을 제공한다. 첫째, 상기 언급된 복합 작용에 의해, 섬유는 이들이 가장 필요로 하는 영역에 위치할 수 있다. 물론, 이는 복합재 제품의 섬유 강화된 용적을 감소시킨다.
둘째, 이러한 감소된 섬유 용적은 복합재의 비가연성 및 단열 성능을 개선시킨다. 비가연성 복합재의 제조는 과거에는 비가연성 섬유의 고비용 및 이들의 사용에 요구되는 특화된 방법으로 인해 달성하기가 어려웠다.
또한, 본 발명의 가장 중요한 이점 중의 하나는 특정 기능을 단일 층에 집중시키는 능력이다. 설명을 위해, 큰 일체식 구조 층, 특히 섬유 강화된 시멘트 건축용 제품에서, 제품의 기능적 또는 구조적 측면에 대한 조절을 약화시키거나 감소시키거나 제품에 불균일하게 분포시킨다. 또한, 요구되는 구조적 또는 기능적 특성을 감소시킬 수 있는 이러한 일체식 제품의 제조 동안 나타나는 불리한 부반응의 가능성이 존재한다. 본 발명에서, 단일 기능 층내에 특정한 기능적 또는 구조적 특성을 집중시키거나 겨냥하여 이러한 특성을 복합재 제품에 제공할 수 있다.
각종 임의 첨가제 및 충전제가 특정 목적, 즉 방음, 단열 또는 방화 성능, 밀도 개질, 비용 또는 제조 효율을 위해 혼입될 수 있다.
섬유 강화된 시멘트성 층, 기능 층과 동일하거나 유사한 재료 또는 임의 기타 생성물에 의해 상단 또는 마감 피복 층을 복합재 제품에 제공할 수 있다. 하나의 특히 바람직한 양태에서, 상단 또는 마감 피복물은 주로 매우 미세한 입자 크기의 "심미" 층이거나 복합재 제품의 외부 표면을 평활하게 하기 위한 샌딩 가능한 물질로부터 제조되어 마감/페인트 준비된 표면을 제공할 수 있다.
달리 명백하게 기술하지 않는 한, 본 명세서 및 청구의 범위에서, 용어 "포함"은 배타 또는 배제 의미와 반대되는 포괄적인 의미로 간주된다. 즉, "포함하나, 이로 한정되는 것은 아니다"라는 의미이다.
탈수제는 슬러리 및 피복되는 생성물에서 충분한 다공도를 유지시켜 피복되는 생성물을 통해 슬러리를 탈수시키는 작용을 한다. 바람직하게는 탈수제는 입상 물질, 예를 들면, 비산회, 알루미나 3수화물, 실리카 분말, 세노스피어(세라믹 중공 스피어) 등이다.
비산회는 수분 내에 슬러리를 탈수시키므로 특히 바람직하다. 기타 입상 탈수제, 예를 들면, 알루미나 3수화물 또는 실리카 분말이 사용될 수 있는데, 이들은 피복되는 생성물을 통해 슬러리를 탈수시키는 데 요구되는 시간을 증가시킨다.
바람직한 양태에서, 피복되는 생성물에 적용되는 슬러리는 함수량이 높다. 바람직하게는 함수량은 50% 이하일 수 있다. 이는 일반적으로 고체 함량이 매우 높은 선행 기술의 시멘트성 제형과는 대조적이다.
상술한 제형의 각종 성분을 배합하여, 셀프 레벨링(self levelling)의 탈수 가능한 슬러리를 수득하고 이를 기재 층에 도포하고, 기재 층을 통해 탈수시키고, 이로써 이러한 기재 층에 균일한 피복물을 제공한다.
일반적으로, 피복물의 도포 후, 제품은 일반적으로 경화, 스팀 경화 또는 열수 경화, 즉 오토클레이빙되고, 경우에 따라 샌딩되어 평활하고 편평하게 마감된다.
기능 층이 도포될 수 있는 기재 층은 슬러리가 기재 층을 통해 탈수될 수 있는 한, 사실상 제한되지 않는다. 시멘트성 및 석고 빌딩 보드가 피복물이 도포될 수 있는 적합한 건축 자재의 전형적인 예이다.
기능 층의 두께는 약 0.1 내지 10mm, 바람직하게는 0.5 내지 5mm, 가장 바람직하게는 1 내지 3mm의 범위이다.
임의 샌딩 후, 층의 깊이는 약 0.05 내지 5mm, 바람직하게는 1 내지 2mm, 가장 바람직하게는 0.5 내지 1mm이다. 이렇게 제조된 복합재는 일체식(단일 층) 복합재와 이의 작업성 면에서 비교된다. 표면 균열 또는 부스러기 없이 구부리고, 절단하고, 구멍을 내고, 프레임에 네일 등에 의해 고정할 수 있다.
본 출원인은 탈수된 슬러리 층과 기재 층 사이의 매우 양호한 층간 결합 및 화합성이 우수하여 탁월한 복합 작용, 화합성 및 내층분리성을 초래함을 발견하였다.
본 명세서에서 사용된 용어 "수경성 결합제"는 물과 혼합되는 경우, 경화되어 경질화될 수 있는 플라스틱 혼합물, 예를 들면, 시멘트를 제공하는 고체형의 무수 상태의 분말 물질이다. 정의 내에서는 백색, 회색 또는 착색 시멘트 및 수경성 석회를 포함한다.
용어 "시멘트"는 수경성 및 알라이트(alite) 시멘트, 예를 들면, 포틀랜드 시멘트, 블렌드 시멘트, 예를 들면, 비산회, 고로 슬래그(blast-furnace slag), 화산회 등과 블렌드된 포틀랜드 시멘트 및 이들의 혼합물, 석공 시멘트, 유정 시멘트, 자연 시멘트, 알루미나 시멘트, 고가 시멘트 등 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
제형에서 결합제의 양은 바람직하게는 전체 무수 성분을 기준으로 10 내지 50중량%, 보다 바람직하게는 15 내지 40중량%, 가장 바람직하게는 20 내지 30중량%이다.
본 발명에서 사용되는 비산회는 특히 상기 정의된 슬러리의 탈수를 돕는 것 과 같은 것을 포함하여 다수의 이점을 제공한다.
본 명세서에 사용된 용어 "비산회"는 분말 목탄의 연소 동안 제조되는 물질의 조성과 동일하거나 유사한 화학 조성, 즉 실리카 25 내지 60중량%, Al2O3 10 내지 30중량%, Fe2O3 5 내지 25중량%, CaO 0 내지 20중량% 및 MgO 0 내지 5중량%를 갖는 고체 분말이다.
다른 바람직한 양태에서, 탈수제는 100㎛를 초과하는 조악한 분획의 비산회를 포함할 수 있다. 이러한 조악한 분획의 비산회는 목탄 연소로부터의 저회(bottom ash) 또는 유사한 생성물을 포함한다. 이들 생성물이 저렴하기 때문에, 상기 언급된 입자 크기의 비산회를 사용하는 것에 비해 이들 생성물을 사용하는 것이 유리하다. 물론, 당해 기술 분야의 숙련가에게 명백한 바와 같이, 슬러리의 몇몇 재제형화(reformulation)는 탈수제가 이러한 조악한 분획의 비산회인 경우 적합한 피복물 및 적절한 탈수 특성을 제공하기 위해 요구될 수 있다.
비산회 입자는 전형적으로 구형이고 직경이 1 내지 100㎛이다. 바람직한 양태에서, 비산회는 2개의 성분을 포함한다. "입자 크기가 보다 큰" 제1 비산회는 바람직하게는 최대 크기가 100㎛이다. 이러한 크기 범위의 비산회는 적절하게 반응성인 화산회로서 슬러리의 탈수 특성을 개선시키기 위해 슬러리에 사용된다.
바람직하게는 최대 크기가 10㎛로서 "입자 크기가 보다 작은" 제2 비산회 크기 영역은 탈수 특성을 개선시키기 위해 가하며 매우 반응성인 화산회이다. 이러한 "보다 작은" 비산회 입자 영역은 또한 마감 층의 샌딩 표면 특성을 개선시킨다.
바람직한 양태에서, 제1 비산회는, 전체 무수 성분을 기준으로 하여, 제형의 10 내지 60중량%, 보다 바람직하게는 20 내지 50중량%, 가장 바람직하게는 30 내지 40중량%이다.
제2 비산회 성분은 바람직하게는 전체 무수 성분을 기준으로 하여 제형의 5 내지 30중량%, 보다 바람직하게는 10 내지 25중량%, 가장 바람직하게는 15 내지 20중량%이다.
기능 층은 기타 첨가제, 예를 들면, 충전제를 임의로 함유할 수 있다. 이러한 충전제는 또한 슬러리의 탈수 특성을 개선시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 세노스피어(중공 세라믹 마이크로스피어) 디아토마이트, 규회석, 연마 왕겨, 연마 펄라이드 등이 이러한 목적에 특히 적합하다.
이들 및 기타 충전제는 추가의 이점을 제공하기 위해 사용될 수 있으며, 예를 들면, 탄산칼슘 또는 알루미나 3수화물은 각각 피복된 층의 샌딩성 및 가요성을 개선시킨다. 실리카 분말은 피복 층의 샌딩 표면의 경도를 개선시키고, 층의 방음/단열 특성은 고무 입자, 질석, 펄라이트, 조각 또는 발포 폴리스티렌 또는 석고를 포함시켜 개선시킬 수 있다.
충전제는 바람직하게는, 전체 무수 성분을 기준으로 하여, 제형의 5 내지 30중량%, 보다 바람직하게는 10 내지 25중량%, 가장 바람직하게는 25 내지 20중량%이다.
기능 층은 기타 유기 첨가제를 함유할 수 있다. 예를 들면, 시멘트 가소제를 슬러리의 레올로지를 변경시키기 위해 사용할 수 있다. 적합한 시멘트 가소제는 멜라민 설포네이트 포름알데하이드 축합물, 나프탈렌 설포네이트 포름알데하이드 축합물, 나프탈렌 설포네이트, 칼슘 리그노설포네이트, 나트륨 리그노설포네이트, 사카로즈, 나트륨 글루코네이트, 설폰산, 카보하이드레이트, 아미노 카복실산, 폴리하이드록시카복실산, 설포네이트화 멜로민 등을 포함한다.
물론, 시멘트 가소제의 양은 특정 가소제의 유동화 능력(fluidizing ability)에 따른다. 일반적으로 가소제의 양은, 전체 무수 성분을 기준으로 하여, 제형의 0.3 내지 약 3중량%, 보다 바람직하게는 0.5 내지 2중량%이다.
특히 바람직한 시멘트 가소제는 SKW-Trostburg로 시판되는 미세한 백색 분말 형태의 멜멘트(Melment) F-10, 멜라민 포름알데하이드 나트륨 비설페이트 중합체 분산제이다. 다른 적합한 가소제는 네오신(Neosyn), 설포네이트화 나프탈렌 포름알데하이드의 축합 나트륨 염(Hodgson Chemicals)이다.
피복물에서 다른 바람직한 성분은 시멘트성 슬러리의 유동성(flowability), 내침강성 및 셀프 레벨링 특성을 증진시키는 생중합체이다. 특히 적합한 생중합체는 크산탄 검 및/또는 웰란(welan) 검, 예를 들면, KELCO-CRETE, K1C 376(Monsanto)이다.
라텍스는 기능 층의 접착성, 탄성, 안정성 및 비투과성을 개선시키기 위해 제형에 포함될 수 있다. 라텍스는 또한 형성된 복합재의 가요성을 개선시킨다.
라텍스는 아크릴 라텍스, 스티렌 라텍스, 부타디엔 라텍스 또는 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있으며, 바람직하게는 시멘트(중합체 고체 기준) 고체의 0.5 내지 20중량%, 보다 바람직하게는 1 내지 15중량%, 가장 바람직하게는 약 10중량%이다.
비닐 중합체는 또한 라텍스 유액과 함께 또는 이의 대체물로서 제형에 혼입될 수 있다. 이러한 비닐 중합체 또는 상응하는 중합체성 물질은 기능 층의 접착성, 레질리언스 및 굽힘 강도 및 내마모성을 증진시킨다.
바람직한 비닐 중합체는 폴리비닐 아세테이트 또는 비닐 아세테이트와 다른 단량체, 예를 들면, 에틸렌과의 공중합체를 포함한다. 특히 바람직한 비닐 아세테이트 수지는 비닐 아세테이트-에틸렌 공중합체를 함유하는 VINNAPAS LL5044 열가소성 수지 분말(Wacker)이다. 이러한 분말 비닐 중합체는 바람직하게는 상기 언급된 라텍스 유액과 유사한 양으로 제공된다.
상기한 바 이외에, 통상의 기타 첨가제, 예를 들면, 무기 산화물, 수산화물 및 점토, 금속 산화물 및 수산화물, 난연제, 예를 들면, 마그네사이트, 증점제, 실리카 흄 또는 무정형 실리카, 수 밀봉제, 감수제, 경화 개질제, 경화제, 분산제, 발포제 또는 응집제, 방수제 및 밀도 개질제가 본 발명에서 사용하기에 적합하다.
이와 관련하여, 본 발명으로부터의 특정 이점은 기능 층에 첨가제를 제공함으로써 피복되는 제품을 처리하는 능력이다. 설명하자면, 슬러리는 피복되는 생성물을 통해 탈수되므로, 첨가제를 이러한 슬러리에 혼입시킴으로써 기재 층에 제공할 수 있다. 예를 들면, 방수제, 예를 들면, 실란을 기능 층 요건을 초과하도록 제형에 포함시킬 수 있다. 탈수 동안, 실란이 기재 층을 통해 탈수되어 기재 층을 피복하여 기재 층이 처리된다. 이러한 기재 층의 동시 처리와 침착된 층을 통한 기능 특성 제공은 본원 발명의 방법으로부터 발생하는 유용한 추가 이점이다.
본 발명이 다음 양태를 참조하여 실시예에 의해 기술된다.
다음의 각각의 실시예에서, 생성물을 다음과 같이 제조한다.
단계 1: 슬러리 제조
제형의 슬러리를 수경성 결합제, 비산회 및 기타 임의 성분을 물과 혼합하여 제조한다. 슬러리에서 고체 함량은 바람직하게는 50 내지 90%, 보다 바람직하게는 55 내지 80%, 가장 바람직하게는 60 내지 70%이다.
단계 2: 슬러리 도포/탈수
슬러리를 편리한 수단, 예를 들면, 블러쉬 롤러, 나이프 또는 스프레이 등에 의해 기재 층에 도포시킨다. 슬러리는 자동 수평을 이루고 복합재 제품에 균일한 피복물을 형성하도록 고안된다. 피복되는 건축 자재는 특정 다공도를 나타내어 슬러리가 탈수되어 균일하게 침착된 시멘트성 층을 형성하게 한다. 탈수 시간은 매우 극적으로 변하나 일반적으로 피복되는 물질의 다공도, 이의 함수량 및 슬러리 제형의 두께 및 점도에 따라 10 내지 90초이다. 경우에 따라, 진공을 사용하여 슬러리 탈수 시간을 감소시킬 수 있다. 이는 피복 공정을, 예를 들면, 하췌크( Hatschek) 제조 라인에서, 예를 들면, 40 내지 45초의 건축 자재 형성 공정 속도에 맞추는 경우에 특히 유용하다.
단계 3: 경화
형성시킨 후, 건축 자재와 피복물을 포함하는 미가공 적층물 제품을 바람직하게는 단시간, 예를 들면, 48시간 이하 동안 예비경화시키고, 실온에서 공기/수분 경화, 40 내지 90℃의 스팀 경화 또는 120 내지 200℃의 스팀 가압 용기에서 오토클레이빙에 의해 경화시킨다.
이들 3개 경화 기술들 중의 어느 것이든, 경화 시간은 6 내지 72시간, 바람직하게는 48시간 이하가 적합하다. 물론, 당해 기술 분야의 숙련가에게 명백한 바와 같이, 경화에 선택된 시간 길이는 제형, 제조 공정 및 제품의 형태에 따른다.
다음 실시예는 특정 제형 조성물에 관한 것이다.
실시예 1: 샌딩 가능한 탈수된 슬러리 조성물
기능: 외벽(facade) 적용을 위한 샌딩 가능한 내구성 마감 층
저점도 슬러리(50ml 용적의 깔때기에서 배수 시간 = 3.4초)를 기재 층(HardiformTM 12mm 두께 셀룰로즈 섬유 강화된 시멘트계 미가공 시트, James Hardie Industries)에 도포한다. 슬러리를 90초 탈수(진공에 의해 보조되지 않음)시켜 1.25mm 두께의 피복물을 형성시킨다. 피복된 시트를 8시간 동안 180℃의 온도에서 0.80MPa 압력하에 오토클레이브 경화시킨다. 100 그릿 샌드 페이퍼 벨트가 장착된 산업용 샌더를 사용하여 0.60mm 두께로 샌딩시킨다.
슬러리 조성 고체(S)의 전체 중량% 중량(g)
탈수 시멘트성 조성
포틀랜드 시멘트 30 12000
실리카 분말(400 G 등급) 10 4000
비산회(보다 큰 입자 분획) 40 16000
비산회(보다 작은 입자 분획) 20 8000
전체 100 40000
물(W) 14000
물/고체(W/S 비) 0.35
고체 함량(W/W+S) 0.74
유기 첨가제
웰란 검(Kelcocrete) 0.0075 3.0
나프탈렌 포름알데하이드 가소제(Neosyn) 0.25 100.0
아크릴 유액 Rhoplex MC1934 1.0 400.0
실시예 2: 고무 처리된 탈수된 슬러리 조성물
기능: 미끄럼 방지 바닥재, 내구성이 강한 정전 분산 바닥재 및 방음 천장 패널
저점도 슬러리(50ml 용적의 깔때기에서 배수 시간 = 4.2초)를 기재 층(HardiformTM 12mm 두께 셀룰로즈 섬유 강화된 시멘트계 미가공 시트, James Hardie Industries)에 도포한다. 슬러리를 60초 탈수(진공에 의해 보조되지 않음)시켜 1.25mm 두께의 피복물을 형성시킨다. 피복된 시트를 8시간 동안 180℃ 온도에서 0.80MPa 압력하에 오토클레이브 경화시킨다. 100 그릿 샌드 페이퍼 벨트가 장착된 산업용 샌더를 사용하여 0.60mm 두께로 샌딩시킨다.
슬러리 조성 고체(S)의 전체 중량% 중량(g)
탈수 시멘트성 조성
포틀랜드 시멘트 30 12000
재순환 고무 크럼 (마이너스 30메쉬) 10 4000
비산회(보다 큰 입자 분획) 40 16000
비산회(보다 작은 입자 분획) 20 8000
전체 100 40000
물(W) 13000
물/고체(W/S 비) 0.325
고체 함량(W/W+S) 0.755
유기 첨가제
웰란 검(Kelcocrete) 0.0075 3.0
나프탈렌 포름알데하이드 가소제(Neosyn) 0.25 100.0
아크릴 유액 Rhoplex MC1934 1.0 400.0
실시예 3: 가요성의 샌딩 가능한 탈수된 슬러리 조성물
기능: 얇은 섬유 시멘트 강화된 시멘트계 라이닝 상의 가요성의 샌딩 가능한 층
저점도 슬러리(50ml 용적의 깔때기에서 배수 시간 = 2.8초)를 기재 층(HardiflexTM 4.5mm 두께 셀룰로즈 섬유 강화된 시멘트계 미가공 시트, James Hardie Industries)에 도포한다. 슬러리를 120초 탈수(진공에 의해 보조되지 않음)시켜 1.25mm 두께의 피복물을 형성시킨다. 피복된 시트를 48시간 동안 예비 경화시키고, 8시간 동안 180℃ 온도에서 0.80MPa 압력하에 오토클레이브 경화시킨다. 100 그릿 샌드 페이퍼 벨트가 장착된 산업용 샌더를 사용하여 0.60mm 두께로 샌딩시킨다.
슬러리 조성 고체(S)의 전체 중량% 중량(g)
탈수 시멘트성 조성
포틀랜드 시멘트 20 8000
탄산칼슘 등급 10 (40㎛ 평균 크기) 10 4000
알루미나 3수화물 (80㎛ 평균 크기) 5 2000
비산회(보다 큰 입자 분획) 45 18000
비산회(보다 작은 입자 분획) 20 8000
전체 100 40000
물 12000
물/고체(W/S 비) 0.30
고체 함량(W/W+S) 0.77
유기 첨가제
웰란 검(Kelcocrete) 0.0075 3.0
나프탈렌 포름알데하이드 가소제(Neosyn) 0.25 100.0
스티렌 아크릴 라텍스 유제 (56% 고체) 5 2000
실시예 4: 가요성의 샌딩 가능한 탈수된 슬러리 조성물(저 시멘트)
기능: 얇은 섬유 시멘트 강화된 시멘트계 라이닝 상의 가요성의 샌딩 가능한 층
저점도 슬러리(50ml 용적의 깔때기에서 배수 시간 = 4.5초)를 기재 층(HardiflexTM 4.5mm 두께 셀룰로즈 섬유 강화된 시멘트계 미가공 시트, James Hardie Industries)에 도포한다. 슬러리를 90초 탈수(진공에 의해 보조되지 않음)시켜 1.25mm 두께의 피복물을 형성시킨다. 피복된 시트를 8시간 동안 180℃ 온도에서 0.80MPa 압력하에 오토클레이브 경화시킨다. 100 그릿 샌드 페이퍼 벨트가 장착된 산업용 샌더를 사용하여 0.60mm 두께로 샌딩시킨다.
슬러리 조성 고체(S)의 전체 중량% 중량(g)
탈수 시멘트성 조성
포틀랜드 시멘트 20 4000
탄산칼슘 등급 10 (40㎛ 평균 크기) 10 8000
알루미나 3수화물 (80㎛ 평균 크기) 5 2000
비산회(보다 큰 입자 분획) 40 18000
비산회(보다 작은 입자 분획) 25 10000
전체 100 40000
물 16000
물/고체(W/S 비) 0.40
고체 함량(W/W+S) 0.715
유기 첨가제
웰란 검(Kelcocrete) 0.0075 3.0
나프탈렌 포름알데하이드 가소제(Neosyn) 0.25 100.0
비닐 아세테이트-에틸렌 분말 공중합체(Vinnapas LL5004) 1.625 650
상기 실시예들은 일체식 또는 단일 층 복합재에 대한 작업성에 필적하는 복합재를 제공한다. 이들은 표면 균열 또는 부스러기 없이 구부리거나 절단하거나 구멍을 내거나 프레임에 네일 등에 의해 고정할 수 있다.
표면은 "마감 준비(finish-ready)"되고, 경화된 형태로 사용하는 경우에도 투과율이 낮으며 평활하고 평평하고 균열이 없다.
각각의 실시예는 양호한 복합 작용, 화합성 및 내층분리성을 나타내는 기재 시트와 피복물 사이의 우수한 층간 결합을 제공한다.
본 출원인은 각종 합성 또는 천연 섬유, 예를 들면, 폴리프로필렌, 유리, PVA, 셀룰로즈 섬유 등으로 임의로 강화된 기능화된 탈수된 슬러리 층과 섬유 강화층을 배합시키는 독특한 방법을 개발하였다. 상기 방법의 결과로, 예를 들면, 석고 보드의 낮은 밀도, 표면 마감 및 절연 특성을 갖는 섬유 시멘트의 강도, 내수성, 비가연성을 갖는 섬유 강화된 복합재가 제공된다.
본 출원인은 상기 기술을 사용하여, 기능 층을, 층 간의 층분리 또는 불화합성없이, 즉 상이한 수축, 비틀림 또는 유사 특성 없이, 기재 층에 부가할 수 있음을 발견하였다.
본 발명이 본 명세서에 기술된 발명의 범위 또는 범주로부터 벗어나지 않으면서 다른 형태로 구체화될 수 있음이 당해 기술 분야의 숙련가들에게 명백할 것이다. 특히, 본 발명의 제형, 피복물, 첨가제, 방법 및 복합재 제품이 각종 문헌에 기술된 방법 및 장치와 함께 사용하는데 적합하거나 조절될 수 있음이 자명하다.

Claims (50)

  1. 기재 층과 이에 도포된 하나 이상의 기능 층을 포함하는 복합재 제품으로서, 각각의 기능 층이 수경성 결합제와 탈수제와의 혼합물을 포함하며, 탈수제의 양이 기재 층을 통해 각각의 기능 층 및 추가의 기능 층을 탈수시키기에 충분함을 특징으로 하는, 복합재 제품.
  2. 제1항에 있어서, 각각의 기능 층이, 기능 층에 목적하는 특성을 제공하는 하나 이상의 기능 첨가제를 포함함을 특징으로 하는, 복합재 제품.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기재 층이 섬유 강화 기재 물질임을 특징으로 하는, 복합재 제품.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기재 층이 강화된 시멘트성 생성물임을 특징으로 하는, 복합재 제품.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기능 층이 기재 층의 양 면에 부가됨을 특징으로 하는, 복합재 제품.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기능 층이 기재 층의 한 면에 부가됨을 특징으로 하는, 복합재 제품.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 기능 층이 강화 층에 의해 피복됨을 특징으로 하는, 복합재 제품.
  8. 제7항에 있어서, 강화 층이 섬유 메쉬(fiber mesh) 또는 네팅(netting)을 포함함을 특징으로 하는, 복합재 제품.
  9. 제7항에 있어서, 강화 층이 섬유 강화된 시멘트성 층임을 특징으로 하는, 복합재 제품.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 섬유 강화된 시멘트성 층들에 의해 제공된 외부 층들과 이들 외부층 사이에 배치된 하나 이상의 기능 층을 포함함을 특징으로 하는, 복합재 제품.
  11. 제10항에 있어서, 기능 층들이 섬유 강화된 시멘트성 층들에 비해 섬유 함량이 낮음을 특징으로 하는, 복합재 제품.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 첨가제, 충전제 또는 이들 둘 다가 기능 층에 혼입되어 복합재 제품에 목적하는 방음 특성, 단열 또는 방화 성능, 밀도 개질, 비용 또는 제조 효율, 압축 또는 인장 강도, 투수성, 밀도 또는 심미 특성을 제공함을 특징으로 하는, 복합재 제품.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 탈수제가, 탈수하는 동안 기능 층(들)과 기재 층의 다공도를 유지시키기에 충분한 양으로 제공됨을 특징으로 하는, 복합재 제품.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 탈수제가 입상 물질임을 특징으로 하는, 복합재 제품.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서, 탈수제가 비산회, 알루미나 3수화물, 실리카 분말, 세노스피어(cenoshpere) 및 이들의 혼합물로부터 선택됨을 특징으로 하는, 복합재 제품.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서, 피복 후, 피복된 제품이 공기 경화, 스팀 경화, 또는 오토클레이브에서의 열수 경화에 의해 경화됨을 특징으로 하는, 복합재 제품.
  17. 제1항 또는 제2항에 있어서, 피복된 제품물이 시멘트성 빌딩 보드 또는 시멘트성 건축 자재 또는 석고 빌딩 보드임을 특징으로 하는, 복합재 제품.
  18. 제1항 또는 제2항에 있어서, 복합재 제품의 기능 층의 두께가 0.1 내지 10mm임을 특징으로 하는, 복합재 제품.
  19. 제1항 또는 제2항에 있어서, 피복물에 사용되는 수경성 결합제가 백색, 회색 또는 착색 시멘트, 수경성 석회 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하는, 복합재 제품.
  20. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제형 중의 결합제가, 전체 무수 성분을 기준으로 하여, 10 내지 50중량%임을 특징으로 하는, 복합재 제품.
  21. 제1항 또는 제2항에 있어서, 비산회가 탈수제임을 특징으로 하는, 복합재 제품.
  22. 제1항 또는 제2항에 있어서, 탈수제가, (i)입자 직경이 1 내지 100㎛인 제1 비산회 성분을 전체 무수 성분을 기준으로 하여 제형의 10 내지 60중량%로 포함하고 (ii)최대 입자 크기 직경이 10㎛인 제2 비산회 성분을 전체 무수 성분을 기준으로 하여 제형의 5 내지 30중량%로 포함함을 특징으로 하는, 복합재 제품.
  23. 제1항 또는 제2항에 있어서, 탈수제가, 입자 크기 직경이 100㎛를 초과하는 조악한 분획의 비산회를 포함함을 특징으로 하는, 복합재 제품.
  24. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기능 층이 기재 층의 특성을 개선시키기 위한 첨가제를 포함하여, 기능 층의 탈수시 기재 층이 첨가제로 처리되도록 함을 특징으로 하는, 복합재 제품.
  25. 기재 층을 제공하는 단계(i),
    수경성 결합제 및 탈수제를 포함하는 슬러리 제형을 제공하는 단계(ii),
    슬러리를 기재 층에 도포하여 기능 층을 형성시키는 단계(iii),
    기능 층을 탈수시키는 단계(iv) 및
    단계(ii) 내지 단계(iv)를 임의로 반복하는 단계(v)를 포함하고, 탈수제의 양이 다공도를 유지시켜 기재 층을 통해 각각의 기능 층을 탈수시키고, 추가의 기능 층을 탈수시키기에 충분한, 복합재 제품의 제조방법.
  26. 제25항에 있어서, 각각의 기능 층이 기능 층에 목적하는 특성을 제공하는 하나 이상의 기능 첨가제를 포함함을 특징으로 하는, 복합재 제품의 제조방법.
  27. 제25항 또는 제26항에 있어서, 기재 층이 섬유 강화 기재 물질임을 특징으로 하는, 복합재 제품의 제조방법.
  28. 제25항 또는 제26항에 있어서, 기재 층이 강화된 시멘트성 생성물임을 특징으로 하는, 복합재 제품의 제조방법.
  29. 제25항 또는 제26항에 있어서, 기능 층이 기재 층의 양 면에 부가됨을 특징으로 하는, 복합재 제품의 제조방법.
  30. 제25항 또는 제26항에 있어서, 기능 층이 기재 층의 한 면에 부가됨을 특징으로 하는, 복합재 제품의 제조방법.
  31. 제25항 또는 제26항에 있어서, 각각의 기능 층이 기능 층에 목적하는 특성을 제공하는 하나 이상의 기능 첨가제를 포함함을 특징으로 하는, 복합재 제품의 제조방법.
  32. 제25항 또는 제26항에 있어서, 각각의 기능 층이 강화 층에 의해 피복됨을 특징으로 하는, 복합재 제품의 제조방법.
  33. 제32항에 있어서, 강화 층이 섬유 메쉬 또는 네팅을 포함함을 특징으로 하는, 복합재 제품의 제조방법.
  34. 제32항에 있어서, 강화 층이 섬유 강화된 시멘트성 층임을 특징으로 하는, 복합재 제품의 제조방법.
  35. 제25항 또는 제26항에 있어서, 복합재 제품이, 섬유 강화된 시멘트성 층들에 의해 제공된 외부 층들과 이들 외부층 사이에 배치된 하나 이상의 기능 층을 포함함을 특징으로 하는, 복합재 제품의 제조방법.
  36. 제35항에 있어서, 기능 층이 섬유 강화된 시멘트성 층에 비해 섬유 함량이 낮음을 특징으로 하는, 복합재 제품의 제조방법.
  37. 제25항 또는 제26항에 있어서, 첨가제, 충전제 또는 이들 둘 다가 기능 층에 혼입되어 복합재 제품에 목적하는 방음 특성, 단열 또는 방화 성능, 밀도 개질, 비용 또는 제조 효율, 압축 또는 인장 강도, 투수성, 밀도 또는 심미 특성을 제공함을 특징으로 하는, 복합재 제품의 제조방법.
  38. 제25항 또는 제26항에 있어서, 탈수제가, 탈수하는 동안 기능 층과 기재 층에서 다공도를 유지시키기에 충분한 양으로 제공됨을 특징으로 하는, 복합재 제품의 제조방법.
  39. 제25항 또는 제26항에 있어서, 탈수제가 입상 물질임을 특징으로 하는, 복합재 제품의 제조방법.
  40. 제25항 또는 제26항에 있어서, 탈수제가 비산회, 알루미나 3수화물, 실리카 분말, 세노스피어 및 이들의 혼합물로부터 선택됨을 특징으로 하는, 복합재 제품의 제조방법.
  41. 제25항 또는 제26항에 있어서, 피복 후, 피복된 생성물이 공기 경화, 스팀 경화, 또는 오토클레이브에서의 열수 경화에 의해 경화됨을 특징으로 하는, 복합재 제품의 제조방법.
  42. 제25항 또는 제26항에 있어서, 피복되는 생성물이 시멘트성 빌딩 보드 또는 시멘트성 건축 자재 또는 석고 빌딩 보드임을 특징으로 하는, 복합재 제품의 제조방법.
  43. 제25항 또는 제26항에 있어서, 복합재 제품의 기능 층의 두께가 0.1 내지 10mm임을 특징으로 하는, 복합재 제품의 제조방법.
  44. 제25항 또는 제26항에 있어서, 피복물에 사용되는 수경성 결합제가 백색, 회색 또는 착색 시멘트, 수경성 석회 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하는, 복합재 제품의 제조방법.
  45. 제25항 또는 제26항에 있어서, 제형 중의 결합제가, 전체 무수 성분을 기준으로 하여, 10 내지 50중량%임을 특징으로 하는, 복합재 제품의 제조방법.
  46. 제25항 또는 제26항에 있어서, 비산회가 탈수제임을 특징으로 하는, 복합재 제품의 제조방법.
  47. 제25항 또는 제26항에 있어서, 탈수제가, (i)입자 직경이 1 내지 100㎛인 제1 비산회 성분을 전체 무수 성분을 기준으로 하여 제형의 10 내지 60중량%로 포함하고 (ii)최대 입자 크기 직경이 10㎛인 제2 비산회 성분을 전체 무수 성분을 기준으로 하여 제형의 5 내지 30중량%로 포함함을 특징으로 하는, 복합재 제품의 제조방법.
  48. 제25항 또는 제26항에 있어서, 탈수제가, 입자 크기 직경이 100㎛를 초과하는 조악한 분획의 비산회를 포함함을 특징으로 하는, 복합재 제품의 제조방법.
  49. 제25항 또는 제26항에 있어서, 기능 층이 기재 층의 특성을 개선시키기 위한 첨가제를 포함하여, 기능 층의 탈수시 기재 층이 첨가제로 처리되도록 함을 특징으로 하는, 복합재 제품의 제조방법.
  50. 제25항 또는 제26항에 있어서, 슬러리 제형이 스플래터링(splattering) 방법으로 기재 층에 도포됨을 특징으로 하는, 복합재 제품의 제조방법.
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