KR101737527B1 - 석고보드 제조용 당류 기반 분산제 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 예에 따른 석고보드 제조용 당류 기반 분산제는 복합 당류 및 폴리나프탈렌설포네이트를 포함한다. 본 발명의 일 예에 따른 석고보드 제조용 당류 기반 분산제는 석고 슬러리 내 석고 입자 간의 분산성을 향상시키고 석고 슬러리의 경화를 촉진하거나 경화 지연을 최소화할 수 있다. 따라서, 석고보드 제조시 본 발명의 일 예에 따른 석고보드 제조용 당류 기반 분산제를 사용하는 경우 석고보드의 성형성을 향상시킬 수 있고, 경화 촉진제의 사용량을 크게 절감할 수 있다.

Description

석고보드 제조용 당류 기반 분산제{Saccharide-based dispersant for manufacturing gypsum board}
본 발명은 석고보드 제조용 분산제에 관한 것으로, 더 상세하게는 당류를 함유하고 석고보드 제조시 석고의 분산을 극대화하고 경화 지연을 최소화하는 석고보드 제조용 당류 기반 분산제에 관한 것이다.
석고보드는 소석고를 주원료로 하여 판상으로 굳힌 것으로서, 구체적으로 소석고, 분산제, 경화제, 물 및 경우에 따라서는 발포제(發泡劑)를 첨가하고 반죽한 후, 두 장의 시트 사이에 부어서 판상(板狀)으로 굳힌 것을 가리킨다. 최근, 석고보드는 일반 주택이나 저층 또는 중간층의 건축물뿐만 아니라 급속히 보급되고 있는 고층 또는 초고층 건축물의 내장재로서 널리 사용되고 있다. 또한, 석고보드는 건축공정에 대한 적합성, 건축물의 경량화, 건축물의 진동에 대한 추종성의 관점에서 우수한 특성을 갖는 것으로 알려져 있다. 구체적으로, 석고보드는 벽이나 천장에 사용되어 방화재의 역할을 하고, 음향 흡수성을 가지기 때문에 흡음(吸音)보드로도 사용되며, 표면에 인쇄나 플라스틱 도장(塗裝)을 하여 장식용 보드로 사용되기도 한다.
석고보드 제조시 석고 입자 간의 분산성을 개선하기 위해 일반적으로 석고 슬러리에 분산제로 폴리나프탈렌설포네이트(Polynaphthalenesulfonate)를 첨가하는데, 상기 폴리나프탈렌설포네이트(Polynaphthalenesulfonate)는 석고 슬러리의 경화 속도를 지연시켜 황산칼륨 등과 같은 경화 촉진제의 사용량을 증가시키는 문제가 있다. 석고보드의 제조와 관련하여 대한민국 등록특허공보 제10-0314725호에는 세정석고 또는 세정석고와 비세정석고의 혼합물을 소성하여 사용하고, 경화촉진제로 50wt%이상의 황산마그네슘과 50wt%이하의 염화마그네슘의 혼합물을, 3~7wt% 첨가하는 것을 특징으로 하는 석고보드 제조방법이 개시되어 있다. 또한, 대한민국 등록특허공보 제10-0710690호에는 황토와 원료 이수석고를 혼합시키는 단계와; 이들 혼합물을 100~200℃에서 함수율 20wt% 이하로 예비건조시키는 단계와; 예비건조한 혼합물중 이수석고를 반수석고로 소성하기 위해 120~180℃로 혼합물을 소성하는 단계와; 건조 소성된 혼합물을 통상적인 석고보드 제조방법과 같이 믹서기로 보내져 물, 미분쇄된 이수석고,황산칼륨, 황산알루미늄으로 된 석고 경화제, 전분, 유리섬유 또는 펄프로 된 섬유재, 발포제, 석고 지연제, 감수제로 된 혼화제를 넣고 임펠러로 혼합시켜 슬러리화 시킨 후 공급되어지는 표면지와 이면지사이에 토출시켜 석고보드로 성형시키는 단계로 이루어진 황토를 함유한 석고보드 제조방법이 개시되어 있다. 또한, 대한민국 등록특허공보 제10-1334105호에는 적어도 물, 스터코, 전젤라틴화 전분 및 나프탈렌설포네이트 분산제로 형성되고, 두 개의 커버 시트 사이에 놓여진 경화 석고 조성물을 포함하는 경량 석고 보드로서, 상기 전젤라틴화 전분은 스터코의 중량을 기준으로 약 0.5 중량% 내지 약 10 중량%이고, 상기 나프탈렌설포네이트 분산제는 (i) 스터코 중량을 기준으로 약 0.25 중량% 내지 약 2.0 중량%이거나, (ii) 약 40 중량% 내지 약 45 중량%의 나프탈렌설포네이트를 함유하는 수용액 형태이며, 상기 수용액은 스터코의 중량을 기준으로 약 0.5 중량% 내지 약 2.5 중량%이고, 상기 경화 석고 조성물은 적어도 약 700 lb/MSF 양의 스터코로 형성된 황산칼슘 이수화물의 연속적인 결정계 매트릭스(continuous crystalline matrix)를 포함하고, 약 1/2 인치(약 1.3 cm) 두께의 보드에서, 상기 보드는 약 1000 lb/MSF(약 5 kg/SQM) 내지 약 1400 lb/MSF(약 6.8 kg/SQM)의 건조 중량을 가지고, 상기 보드는 ASTM C-473에 따라 결정되는 적어도 약 11 lb(약 5 kg)의 중심 경도 평균을 가지는 것을 특징으로 하는 경량 석고 보드가 개시되어 있다.
본 발명의 종래의 기술적 배경하에서 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 석고 보드 제조시 첨가되어 슬러리 내 석고 입자 간의 분산성을 향상시키고 석고 슬러리의 경화 지연을 최소화할 수 있는 당류 기반 분산제를 제공하는데에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 당류 기반 분산제를 포함하는 석고보드 제조용 석고 슬러리 또는 석고보드를 제공하는데에 있다.
본 발명의 발명자들은 석고 보드 제조시 분산제로 폴리나프탈렌설포네이트 및 소정의 특징을 가진 당류 혼합물을 함께 사용하는 경우 석고 슬러리 내에서 석고 입자 간의 분산성이 증가하여 석고 슬러리의 유동성을 확보할 수 있고, 석고 슬러리의 경화가 촉진되거나 경화 지연이 최소화되어 경화 촉진제의 사용량을 크게 절감할 수 있다는 점을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
상기 목적을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 예는 복합 당류 및 폴리나프탈렌설포네이트를 포함하는 석고보드 제조용 당류 기반 분산제를 제공한다. 본 발명의 일 예에 따른 석고보도 제조용 당류 기반 분산제는 바람직하게는 조성물의 형태를 가진다.
본 발명의 일 예에 따른 분산제를 구성하는 상기 복합 당류는 육탄당(hexose)을 단위 구조로 가지는 당류들의 혼합물로서, 당류 기반 분산제의 석고 슬러리의 분산성 향상 효과 및 경화 속도 촉진 효과 등을 고려할 때 덱스트로오스 당량(Dextrose equivalent, DE) 값이 15~50인 것이 바람직하고, 20~45인 것이 더 바람직하다. 상기 육탄당(hexose)을 단위 구조로 가지는 당류는 육탄당으로 이루어진 단당류, 육탄당의 중합에 의해 이루어진 올리고당류 또는 다당류를 포함한다. 또한, 본 발명의 일 예에 따른 분산제를 구성하는 상기 복합 당류는 당류 기반 분산제의 석고 슬러리의 분산성 향상 효과 및 경화 속도 촉진 효과 등을 고려할 때 복합 당류 전체 중량을 기준으로 육탄당 기반의 단당류(monosaccharide) 2~5 중량%, 육탄당 기반의 중합도가 2인 이당류(dissacchride) 5~65 중량%, 육탄당 기반의 중합도가 3인 삼당류(trisaccharide) 8~25 중량% 및 육탄당 기반의 중합도가 4 이상인 다당류(polysaccharide) 15~80 중량%로 이루어지는 것이 바람직하고, 육탄당 기반의 단당류(monosaccharide) 2~5 중량%, 육탄당 기반의 중합도가 2인 이당류(dissacchride) 10~60 중량%, 육탄당 기반의 중합도가 3인 삼당류(trisaccharide) 10~20 중량% 및 육탄당 기반의 중합도가 4 이상인 다당류(polysaccharide) 20~75 중량%로 이루어지는 것이 더 바람직하다. 또한, 상기 복합 당류를 구성하는 당류들의 단위 구조인 육탄당(glucose)은 당류 기반 분산제의 석고 슬러리의 분산성 향상 효과 및 경화 속도 촉진 효과 등을 고려할 때 글루코스(glucose)인 것이 바람직하다. 글루코스를 단위 구조로 가지는 당류들의 종류로는 글루코스 자체; 이당류인 말토스(maltose), 이소말토스(isomaltose); 삼당류인 말토트리오스(maltotriose), 이소말토트리오스(isomaltotriose), 니게로트리오스(nigerotriose); 사당류(tetrasaccharide)인 말토테트라오스(maltotetraose), 니게로테트라오스(nigerotetraose); 올리고당류인 말토덱스트린(maltodextrin), 이소말토올리고당(isomaltooligosaccharide); 다당류인 덱스트린(dextrin), 덱스트란(dextran) 등이 있다. 또한, 본 발명의 일 예에 따른 분산제를 구성하는 상기 복합 당류는 바람직하게는 전분 당화물이다. 상기 전분 당화물은 전분을 소정의 효소로 가수분해한 것으로서, 구체적으로 (a) 전분 현탁액에 알파-아밀라제를 첨가하고 80~120℃에서 반응시켜 전분 액화액을 수득하는 단계; 및 (b) 상기 전분 액화액에 알파-아밀라제를 단독으로 첨가하거나 베타-아밀라제 또는 풀루라나제(Pullulanase)에서 선택되는 1종 이상의 효소와 알파-아밀라제를 함께 첨가하고 40~70℃에서 반응시켜 전분 당화물을 포함하는 전분 당화액을 수득하는 단계에 의해 제조될 수 있다. 상기 전분 당화물을 제조하기 위해 사용되는 원료 전분은 그 종류가 크게 제한되지 않으며, 옥수수 전분, 찰옥수수 전분, 타피오카 전분, 감자 전분, 고구마 전분, 쌀 전분, 밀 전분 등에서 선택될 수 있고 이중 효소에 의한 가수분해 효율 및 경제성 등을 고려할 때 옥수수 전분인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 예에 따른 분산제를 구성하는 상기 폴리나프탈렌설포네이트는 폴리나프탈렌설폰산의 염으로서, 대표적으로 폴리나프탈렌설폰산의 나트륨염 또는 폴리나프탈렌설폰산의 칼슘염 등이 있다. 본 발명에서 사용되는 용어인 "폴리나프탈렌설포네이트는"는 폴리나프탈렌설폰산; 나프탈렌설폰산 및 포름알데히드의 축합 생성물인 유도체들을 균등 범위로 포함한다. 상기 폴리나프탈렌설포네이트의 평균 분자량은 약 3,000~27,000의 범위일 수 있고, 약 8,000~10,000인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 예에 따른 석고보드 제조용 당류 기반 분산제는 복합 당류 및 폴리나프탈렌설포네이트 외에 물을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 예에 따른 석고보드 제조용 당류 기반 분산제를 구성하는 복합 당류는 통상적으로 전분 당화액의 형태로 제조 또는 제공되기 때문에 경제성 등을 고려할 때 본 발명의 일 예에 따른 석고보드 제조용 당류 기반 분산제도 액상인 것이 바람직하다. 본 발명의 일 예에 따른 석고보드 제조용 당류 기반 분산제가 복합 당류, 폴리나프탈렌설포네이트 및 물을 포함할 때, 분산제 내에서 복합 당류 및 폴리나프탈렌설포네이트를 합한 중량 대 물의 중량비는 작업 용이성 및 경제성 등을 고려할 때 10:90 내지 60:40인 것이 바람직하고, 30:70 내지 50:50인 것이 더 바람직하다.
본 발명의 일 예에 따른 석고보드 제조용 당류 기반 분산제 내에서 복합 당류 대 폴리나프탈렌설포네이트의 중량비는 크게 제한되지 않으며, 당류 기반 분산제의 석고 슬러리의 분산성 향상 효과 및 경화 속도 촉진 효과 등을 고려할 때 10:90 내지 60:40인 것이 바람직하고, 10:90 내지 50:50인 것이 더 바람직하다.
상기 목적을 제공하기 위하여, 본 발명의 일 예는 석고 분말, 복합 당류, 폴리나프탈렌설포네이트 및 물을 포함하는 조성물 형태로 이루어진 석고보드 제조용 석고 슬러리를 제공한다.
본 발명의 일 예에 따른 석고보드 제조용 석고 슬러리를 구성하는 상기 석고 분말은 석고보드 제조시 사용되는 것이라면 그 종류가 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 소석고 또는 이의 발포 석고 등이 있다.
본 발명의 일 예에 따른 석고보드 제조용 석고 슬러리를 구성하는 상기 복합 당류는 육탄당(hexose)을 단위 구조로 가지는 당류들의 혼합물로서, 덱스트로오스 당량(Dextrose equivalent, DE) 값이 15~50인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 일 예에 따른 석고보드 제조용 석고 슬러리를 구성하는 상기 복합 당류는 복합 당류 전체 중량을 기준으로 육탄당 기반의 단당류(monosaccharide) 2~5 중량%, 육탄당 기반의 중합도가 2인 이당류(dissacchride) 5~65 중량%, 육탄당 기반의 중합도가 3인 삼당류(trisaccharide) 8~25 중량% 및 육탄당 기반의 중합도가 4 이상인 다당류(polysaccharide) 15~80 중량%로 이루어지는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 예에 따른 석고보드 제조용 석고 슬러리를 구성하는 복합 당류의 다양한 기술적 특징, 폴리나프탈렌설포네이트의 기술적 특징 및 복합 당류 대 폴리나프탈렌설포네이트의 함량 관계는 석고보드 제조용 당류 기반 분산제 부분에서 전술한 내용을 참조한다.
본 발명의 일 예에 따른 석고보드 제조용 석고 슬러리는 바람직하게는 경화 촉진제를 더 포함할 수 있다. 상기 경화 촉진제는 황산마그네슘, 염화마그네슘, 황산칼륨, 황산알루미늄 또는 황산칼슘에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 황산칼륨인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 예에 따른 석고보드 제조용 석고 슬러리는 석고 분말 100 중량부 당 복합 당류 0.05~0.5 중량부, 폴리나프탈렌설포네이트 0.05~0.5 중량부 및 물 50~90 중량부를 포함할 수 있고 바람직하게는 석고 분말 100 중량부 당 복합 당류 0.1~0.3 중량부, 폴리나프탈렌설포네이트 0.1~0.3 중량부 및 물 60~80 중량부를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 예에 따른 석고보드 제조용 석고 슬러리는 석고 분말 100 중량부 당 복합 당류 0.05~0.5 중량부, 폴리나프탈렌설포네이트 0.05~0.5 중량부, 경화 촉진제 0.01~0.5 및 물 50~90 중량부를 포함할 수 있고 바람직하게는 석고 분말 100 중량부 당 복합 당류 0.1~0.3 중량부, 폴리나프탈렌설포네이트 0.1~0.3 중량부, 경화 촉진제 0.05~0.3 중량부 및 물 60~80 중량부를 포함할 수 있다.
상기 목적을 제공하기 위하여, 본 발명의 일 예는 석고, 복합 당류 및 폴리나프탈렌설포네이트을 포함하는 조성물 형태로 이루어진 석고보드를 제공한다. 본 발명의 일 예에 따른 석고보드를 구성하는 상기 복합 당류는 육탄당(hexose)을 단위 구조로 가지는 당류들의 혼합물로서, 덱스트로오스 당량(Dextrose equivalent, DE) 값이 15~50인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 일 예에 따른 석고보드를 구성하는 상기 복합 당류는 복합 당류 전체 중량을 기준으로 육탄당 기반의 단당류(monosaccharide) 2~5 중량%, 육탄당 기반의 중합도가 2인 이당류(dissacchride) 5~65 중량%, 육탄당 기반의 중합도가 3인 삼당류(trisaccharide) 8~25 중량% 및 육탄당 기반의 중합도가 4 이상인 다당류(polysaccharide) 15~80 중량%로 이루어지는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 예에 따른 석고보드를 구성하는 복합 당류의 다양한 기술적 특징, 폴리나프탈렌설포네이트의 기술적 특징 및 복합 당류 대 폴리나프탈렌설포네이트의 함량 관계는 석고보드 제조용 당류 기반 분산제 부분에서 전술한 내용을 참조한다.
본 발명의 일 예에 따른 석고보드는 바람직하게는 경화 촉진제를 더 포함할 수 있다. 상기 경화 촉진제는 황산마그네슘, 염화마그네슘, 황산칼륨, 황산알루미늄 또는 황산칼슘에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 황산칼륨인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 예에 따른 석고보드는 석고 100 중량부 당 복합 당류 0.05~0.5 중량부 및 폴리나프탈렌설포네이트 0.05~0.5 중량부를 포함할 수 있고 바람직하게는 석고 100 중량부 당 복합 당류 0.1~0.3 중량부 및 폴리나프탈렌설포네이트 0.1~0.3 중량부를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 예에 따른 석고보드는 석고 100 중량부 당 복합 당류 0.05~0.5 중량부, 폴리나프탈렌설포네이트 0.05~0.5 중량부 및 경화 촉진제 0.01~0.5를 포함할 수 있고 바람직하게는 석고 100 중량부 당 복합 당류 0.1~0.3 중량부, 폴리나프탈렌설포네이트 0.1~0.3 중량부 및 경화 촉진제 0.05~0.3 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 석고보드 제조용 당류 기반 분산제는 석고 슬러리 내 석고 입자 간의 분산성을 향상시키고 석고 슬러리의 경화를 촉진하거나 경화 지연을 최소화할 수 있다. 따라서, 석고보드 제조시 본 발명의 일 예에 따른 석고보드 제조용 당류 기반 분산제를 사용하는 경우 석고보드의 성형성을 향상시킬 수 있고, 경화 촉진제의 사용량을 크게 절감할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 기술적 특징을 명확히 예시하기 위한 것 일뿐, 본 발명의 보호범위를 한정하는 것은 아니다.
1. 전분 액화액 및 전분 당화액의 제조
제조예 1.
건조 중량 기준으로 전분 농도가 33 중량%인 옥수수 전분 현탁액을 제조한 후 pH를 5.5~6.0으로 조절하였다. 이후, 전분 현탁액에 알파-아밀라제(α-amylase; 제품명 : Liquozyme; 제조사 : Novozyme, 덴마크)를 전분 건조 중량 대비 0.04 중량%의 양으로 첨가하고 약 100℃에서 1시간 동안 반응시켜 전분 액화액을 제조하였다. 상기 전분 액화액을 고형분의 농도가 40 중량%가 되도록 농축하였다. 전분 액화액에 함유된 전분 분해물의 덱스트로오스 당량(Dextrose equivalent, DE) 값은 약 9 이었다. 상기 전분 액화액은 점도가 매우 높아 석고 슬러리 제조시 분산제로 사용하는 것이 부적합하였다.
제조예 2.
건조 중량 기준으로 전분 농도가 33 중량%인 옥수수 전분 현탁액을 제조한 후 pH를 5.5~6.0으로 조절하였다. 이후, 전분 현탁액에 알파-아밀라제(α-amylase; 제품명 : Liquozyme; 제조사 : Novozyme, 덴마크)를 전분 건조 중량 대비 0.04 중량%의 양으로 첨가하고 약 100℃에서 1시간 동안 반응시켜 전분 액화액을 제조하였다. 상기 전분 액화액에 알파-아밀라제(α-amylase; 제품명 : Liquozyme; 제조사 : Novozyme, 덴마크)를 전분 건조 중량 대비 0.03 중량%의 양으로 첨가한 후, 약 60℃ 및 pH 5.5~6.0의 조건에서 약 48시간 동안 반응시켜 전분 당화액을 제조하였다. 이후, 전분 당화액을 고형분의 농도가 40 중량%가 되도록 농축하였다. 전분 당화액에 함유된 전분 당화물의 덱스트로오스 당량(Dextrose equivalent, DE) 값은 약 23 이었다.
제조예 3.
건조 중량 기준으로 전분 농도가 33 중량%인 옥수수 전분 현탁액을 제조한 후 pH를 5.5~6.0으로 조절하였다. 이후, 전분 현탁액에 알파-아밀라제(α-amylase; 제품명 : Liquozyme; 제조사 : Novozyme, 덴마크)를 전분 건조 중량 대비 0.04 중량%의 양으로 첨가하고 약 100℃에서 1시간 동안 반응시켜 전분 액화액을 제조하였다. 상기 전분 액화액에 알파-아밀라제(α-amylase; 제품명 : Liquozyme; 제조사 : Novozyme, 덴마크)를 전분 건조 중량 대비 0.03 중량%의 양으로 첨가하고 동시에 베타-아밀라제(β-amylase; 제품명 : Otimalt BBA; 제조사 : Dupont, 미국)를 전분 건조 중량 대비 0.06 중량%의 양으로 첨가한 후, 약 60℃ 및 pH 5.5~6.0의 조건에서 약 48시간 동안 반응시켜 전분 당화액을 제조하였다. 이후, 전분 당화액을 고형분의 농도가 40 중량%가 되도록 농축하였다. 전분 당화액에 함유된 전분 당화물의 덱스트로오스 당량(Dextrose equivalent, DE) 값은 약 42 이었다.
제조예 4.
건조 중량 기준으로 전분 농도가 33 중량%인 옥수수 전분 현탁액을 제조한 후 pH를 5.5~6.0으로 조절하였다. 이후, 전분 현탁액에 알파-아밀라제(α-amylase; 제품명 : Liquozyme; 제조사 : Novozyme, 덴마크)를 전분 건조 중량 대비 0.02 중량%의 양으로 첨가하고 약 100℃에서 1시간 동안 반응시켜 전분 액화액을 제조하였다. 상기 전분 액화액에 베타-아밀라제(β-amylase; 제품명 : Otimalt BBA; 제조사 : Dupont, 미국)를 전분 건조 중량 대비 0.1 중량%의 양으로 첨가하고 동시에 풀루라나제(Pullulanase; 제품명 : Otimax L-1000; 제조사 : Dupont, 미국)를 전분 건조 중량 대비 0.2 중량%의 양으로 첨가한 후, 약 60℃ 및 pH 5.5~6.0의 조건에서 약 48시간 동안 반응시켜 전분 당화액을 제조하였다. 이후, 전분 당화액을 고형분의 농도가 40 중량%가 되도록 농축하였다. 전분 당화액에 함유된 전분 당화물의 덱스트로오스 당량(Dextrose equivalent, DE) 값은 약 55 이었다.
2. 전분 액화액 및 전분 당화액의 성분 분석
제조예 1에서 제조한 전분 액화액 및 제조예 2 내지 제조예 3에서 제조한 전분 당화액에 함유된 당류의 중합도 및 조성비를 고성능액체크로마토그래피(HPLC)를 이용하여 분석하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 하기 표 1에서 당류 함량은 당류 고형분 전체 중량을 기준으로 한 것이며, HPLC 분석 결과의 피크 면적을 통해 계산하였다. HPLC 분석 조건은 아래와 같다.
* 칼럼 종류 : Aminex HPX-87C carbohydrate column
* 칼럼 온도 : 80℃
* 시료 주입 부피(inject volume : 10 ㎕
* 시료 유속 : 0.6 ㎖/min
* 실행 시간(run time) : 25 min
전분 액화액 또는 전분 당화액 구분 당류 종류 및 함량(피크 면적을 기반으로 한 중량%)
DP1 DP2 DP3 DP4+
제조예 1 - 2.5 5.2 92.3
제조예 2 3.1 11.1 14.0 71.8
제조예 3 2.9 56.9 18.7 21.5
제조예 4 1.5 78.0 11.0 9.5
상기 표 1에서 DP1은 글루코스(Glucose)이고, DP2는 글루코스 기반의 중합도가 2인 이당류(dissacchride)이고, DP3는 글루코스 기반의 중합도가 3인 삼당류(trisaccharide)이고, DP4+은 글루코스 기반의 중합도가 4 이상인 다당류(polysaccharide)이다.
2. 전분 당화액을 이용한 석고 슬러리의 제조 및 물성 측정
(1) 석고 슬러리의 제조
제조예 2-1.
비이커에 물 185.4g 및 제조예 2에서 제조한 고형분의 농도가 40 중량%가 되도록 농축된 전분 당화액 1.98g을 넣고, 2000 rpm의 속도로 교반하면서 석고 가루 264.6g을 첨가하였다. 석고 가루를 모두 첨가한 후 30초 동안 교반하여 석고 슬러리를 제조하였다.
제조예 3-1.
비이커에 물 185.4g 및 제조예 3에서 제조한 고형분의 농도가 40 중량%가 되도록 농축된 전분 당화액 1.98g을 넣고, 2000 rpm의 속도로 교반하면서 석고 가루 264.6g을 첨가하였다. 석고 가루를 모두 첨가한 후 30초 동안 교반하여 석고 슬러리를 제조하였다.
제조예 4-1.
비이커에 물 185.4g 및 제조예 4에서 제조한 고형분의 농도가 40 중량%가 되도록 농축된 전분 당화액 1.98g을 넣고, 2000 rpm의 속도로 교반하면서 석고 가루 264.6g을 첨가하였다. 석고 가루를 모두 첨가한 후 30초 동안 교반하여 석고 슬러리를 제조하였다.
비교제조예 1.
비이커에 물 185.4g을 넣고, 2000 rpm의 속도로 교반하면서 석고 가루 264.6g을 첨가하였다. 석고 가루를 모두 첨가한 후 30초 동안 교반하여 석고 슬러리를 제조하였다.
(2) 석고 슬러리의 물성 측정
제조예 2-1, 제조예 3-1, 제조예 4-1 및 비교제조예 1에서 제조한 석고 슬러리의 분산성 및 경화 특성을 다음과 같은 방법으로 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
* 석고 슬러리의 분산성 : 평평한 바닥에 직경이 4㎝이고 높이가 10㎝인 원통을 위치시키고 석고 슬러리 40g을 원통 안에 넣은 후 원통을 들어올렸을 때 퍼진 석고 슬러리의 지름을 측정하여 분산성을 평가하였다.
* 석고 슬러리의 경화 특성 : KU-2 브룩필드 점도계(Brookfield)를 이용하여 상온 조건에서 석고 슬러리의 초기 점도 및 석고 슬러리의 점도가 점도계의 최고 측정범위인 5,250 센티포이즈(cPs)까지 도달하는 시간을 측정하였고, 사용한 스핀들(spindle)은 krebs type 이었다.
측정 항목 석고 슬러리 구분
제조예 2-1 제조예 3-1 제조예 4-1 비교제조예 1
석고 슬러리 분산성(㎜) 110 105 100 98
석고 슬러리 경화 특성 초기 점도(센티포이즈, cPs) 405 410 420 425
최고 점도 도달 시간(초) 331 335 332 328
상기 표 2에서 보이는 바와 같이 석고 슬러리 제조시 제조예 2 및 제조예 3에서 제조한 전분 당화액을 첨가하는 경우 석고 슬러리의 분산성이 향상되어 석고 슬러리의 유동성 확보가 용이하였다. 반면, 석고 슬러리 제조시 제조예 4에서 제조한 전분 당화액을 첨가하는 경우 석고 슬러리의 분산성이 첨가하지 않은 경우와 큰 차이가 나지 않았다. 한편, 석고 슬러리 제조시 제조예 2, 제조예 3 및 제조예 4에서 제조한 전분 당화액을 첨가하는 경우 석고 슬러리의 경화 특성은 첨가하지 않은 경우와 큰 차이가 나지 않았다.
3. 당류 기반 분산제의 제조
제조예 2-1, 제조예 3-1 및 제조예 4-1에서 제조한 석고 슬러리의 분산성 및 경화 특성 결과를 참조하여 제조예 2 또는 제조예 3에서 제조한 전분 당화액과 폴리나프탈렌설포네이트의 조합으로 이루어진 당류 기반 분산제를 다음과 같이 제조하였다.
제조예 5.
제조예 2에서 제조한 고형분의 농도가 40 중량%가 되도록 농축된 전분 당화액 10 중량부와 40 중량% 농도의 폴리나프탈렌설포네이트(CAS 등록번호 : 9084-06-4) 현탁 수용액 90 중량부를 혼합하여 당류 기반 분산제를 제조하였다.
제조예 6.
제조예 2에서 제조한 고형분의 농도가 40 중량%가 되도록 농축된 전분 당화액 30 중량부와 40 중량% 농도의 폴리나프탈렌설포네이트 수용액 70 중량부를 혼합하여 당류 기반 분산제를 제조하였다.
제조예 7.
제조예 2에서 제조한 고형분의 농도가 40 중량%가 되도록 농축된 전분 당화액 50 중량부와 40 중량% 농도의 폴리나프탈렌설포네이트 수용액 50 중량부를 혼합하여 당류 기반 분산제를 제조하였다.
제조예 8.
제조예 2에서 제조한 고형분의 농도가 40 중량%가 되도록 농축된 전분 당화액 60 중량부와 40 중량% 농도의 폴리나프탈렌설포네이트 수용액 40 중량부를 혼합하여 당류 기반 분산제를 제조하였다.
제조예 9.
제조예 3에서 제조한 고형분의 농도가 40 중량%가 되도록 농축된 전분 당화액 10 중량부와 40 중량% 농도의 폴리나프탈렌설포네이트 수용액 90 중량부를 혼합하여 당류 기반 분산제를 제조하였다.
제조예 10.
제조예 3에서 제조한 고형분의 농도가 40 중량%가 되도록 농축된 전분 당화액 30 중량부와 40 중량% 농도의 폴리나프탈렌설포네이트 수용액 70 중량부를 혼합하여 당류 기반 분산제를 제조하였다.
제조예 11.
제조예 3에서 제조한 고형분의 농도가 40 중량%가 되도록 농축된 전분 당화액 50 중량부와 40 중량% 농도의 폴리나프탈렌설포네이트 수용액 50 중량부를 혼합하여 당류 기반 분산제를 제조하였다.
제조예 12.
제조예 3에서 제조한 고형분의 농도가 40 중량%가 되도록 농축된 전분 당화액 60 중량부와 40 중량% 농도의 폴리나프탈렌설포네이트 수용액 40 중량부를 혼합하여 당류 기반 분산제를 제조하였다.
4. 당류 기반 분산제를 이용한 석고 슬러리의 제조 및 물성 측정
(1) 석고 슬러리의 제조
제조예 5-1.
비이커에 물 185.4g 및 제조예 5에서 제조한 당류 기반 분산제 1.98g을 넣고, 2000 rpm의 속도로 교반하면서 석고 가루 264.6g을 첨가하였다. 석고 가루를 모두 첨가한 후 30초 동안 교반하여 석고 슬러리를 제조하였다.
제조예 6-1.
제조예 5에서 제조한 당류 기반 분산제 대신 제조예 6에서 제조한 당류 기반 분산제를 사용한 점을 제외하고는 제조예 5-1과 동일한 조건 및 동일한 방법으로 석고 슬러리를 제조하였다.
제조예 7-1.
제조예 5에서 제조한 당류 기반 분산제 대신 제조예 7에서 제조한 당류 기반 분산제를 사용한 점을 제외하고는 제조예 5-1과 동일한 조건 및 동일한 방법으로 석고 슬러리를 제조하였다.
제조예 8-1.
제조예 5에서 제조한 당류 기반 분산제 대신 제조예 8에서 제조한 당류 기반 분산제를 사용한 점을 제외하고는 제조예 5-1과 동일한 조건 및 동일한 방법으로 석고 슬러리를 제조하였다.
제조예 9-1.
제조예 5에서 제조한 당류 기반 분산제 대신 제조예 9에서 제조한 당류 기반 분산제를 사용한 점을 제외하고는 제조예 5-1과 동일한 조건 및 동일한 방법으로 석고 슬러리를 제조하였다.
제조예 10-1.
제조예 5에서 제조한 당류 기반 분산제 대신 제조예 10에서 제조한 당류 기반 분산제를 사용한 점을 제외하고는 제조예 5-1과 동일한 조건 및 동일한 방법으로 석고 슬러리를 제조하였다.
제조예 11-1.
제조예 5에서 제조한 당류 기반 분산제 대신 제조예 11에서 제조한 당류 기반 분산제를 사용한 점을 제외하고는 제조예 5-1과 동일한 조건 및 동일한 방법으로 석고 슬러리를 제조하였다.
제조예 12-1.
제조예 5에서 제조한 당류 기반 분산제 대신 제조예 12에서 제조한 당류 기반 분산제를 사용한 점을 제외하고는 제조예 5-1과 동일한 조건 및 동일한 방법으로 석고 슬러리를 제조하였다.
비교제조예 2.
비이커에 물 185.4g 및 40 중량% 농도의 폴리나프탈렌설포네이트 수용액 1.98g을 넣고, 2000 rpm의 속도로 교반하면서 석고 가루 264.6g을 첨가하였다. 석고 가루를 모두 첨가한 후 30초 동안 교반하여 석고 슬러리를 제조하였다.
(2) 석고 슬러리의 물성 측정
제조예 5-1 내지 제조예 12-1 및 비교제조예 2에서 제조한 석고 슬러리의 분산성 및 경화 특성을 앞에서 설명한 방법으로 측정하였고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
석고 슬러리 구분 석고 슬러리 분산성(㎜) 석고 슬러리 경화 특성
초기 점도(센티포이즈, cPs) 최고 점도 도달 시간(초)
제조예 5-1 123 386 425
제조예 6-1 122 386 345
제조예 7-1 121 386 335
제조예 8-1 118 386 330
제조예 9-1 121 386 419
제조예 10-1 121 386 340
제조예 11-1 120 386 328
제조예 12-1 116 386 325
비교제조예 2 122 386 443
상기 표 3에서 보이는 바와 같이 제조예 5-1, 제조예 6-1, 제조예 7-1, 제조예 9-1, 제조예 10-1 및 제조예 11-1에서 제조한 석고 슬러리는 비교예 2에서 제조한 석고 슬러리와 분산성은 유사하면서 동시에 경화 시간이 크게 단축되는 결과를 보였다. 또한, 제조예 8-1 및 제조예 12-1에서 제조한 석고 슬러리는 비교예 2에서 제조한 석고 슬러리에 비해 분산성이 약간 낮았으나 경화 시간이 현저하게 단축되는 결과를 보였다.
4. 당류 기반 분산제 및 경화 촉진제를 이용한 석고 슬러리의 제조 및 물성 측정
(1) 석고 슬러리의 제조
제조예 6-2.
비이커에 물 185.4g, 제조예 6에서 제조한 당류 기반 분산제 1.98g 및 경화 촉진제인 황산칼륨 0.26g을 넣고, 2000 rpm의 속도로 교반하면서 석고 가루 264.6g을 첨가하였다. 석고 가루를 모두 첨가한 후 30초 동안 교반하여 석고 슬러리를 제조하였다.
비교제조예 3.
비이커에 물 185.4g, 40 중량% 농도의 폴리나프탈렌설포네이트 수용액 1.98g 및 경화 촉진제인 황산칼륨 0.78g을 넣고, 2000 rpm의 속도로 교반하면서 석고 가루 264.6g을 첨가하였다. 석고 가루를 모두 첨가한 후 30초 동안 교반하여 석고 슬러리를 제조하였다.
비교제조예 4.
비이커에 물 185.4g, 40 중량% 농도의 폴리나프탈렌설포네이트 수용액 1.98g 및 경화 촉진제인 황산칼륨 1.04g을 넣고, 2000 rpm의 속도로 교반하면서 석고 가루 264.6g을 첨가하였다. 석고 가루를 모두 첨가한 후 30초 동안 교반하여 석고 슬러리를 제조하였다.
비교제조예 5.
비이커에 물 185.4g, 40 중량% 농도의 폴리나프탈렌설포네이트 수용액 1.98g 및 경화 촉진제인 황산칼륨 1.3g을 넣고, 2000 rpm의 속도로 교반하면서 석고 가루 264.6g을 첨가하였다. 석고 가루를 모두 첨가한 후 30초 동안 교반하여 석고 슬러리를 제조하였다.
(2) 석고 슬러리의 물성 측정
제조예 6-2, 비교제조예 3, 비교제조예 4 및 비교제조예 5에서 제조한 석고 슬러리의 분산성 및 경화 특성을 앞에서 설명한 방법으로 측정하였고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
석고 슬러리 구분 석고 슬러리 분산성(㎜) 석고 슬러리 경화 특성
초기 점도(센티포이즈, cPs) 최고 점도 도달 시간(초)
제조예 6-2 121 386 280
비교제조예 3 121 386 323
비교제조예 4 121 386 300
비교제조예 5 121 386 279
상기 표 4에서 보이는 바와 같이 제조예 6-2에서 제조한 석고 슬러리는 비교제조예 5에 의해 제조된 석고 슬러리에 비해 경화 촉진제의 사용량이 1/5 수준임에도 불구하고 거의 동일한 경화 특성을 보였다. 따라서, 석고보드 제조 과정에서 제조예 5 내지 제조예 12에서 제조한 당류 기반 분산제를 사용하는 경우 경화 촉진제의 사용량을 크게 절감할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명을 상기의 실시예를 통해 설명하였지만 본 발명이 반드시 여기에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 본 발명에 첨부된 특허청구의 범위에 속하는 모든 실시 형태를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (14)

  1. 복합 당류 및 폴리나프탈렌설포네이트를 포함하는 분산제로서,
    상기 복합 당류는 육탄당(hexose)을 단위 구조로 가지는 당류들의 혼합물이고, 덱스트로오스 당량(Dextrose equivalent, DE) 값이 15~50이고, 복합 당류 전체 중량을 기준으로 육탄당 기반의 단당류(monosaccharide) 2~5 중량%, 육탄당 기반의 중합도가 2인 이당류(dissacchride) 5~65 중량%, 육탄당 기반의 중합도가 3인 삼당류(trisaccharide) 8~25 중량% 및 육탄당 기반의 중합도가 4 이상인 다당류(polysaccharide) 15~80 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 석고보드 제조용 당류 기반 분산제.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 당류들의 단위 구조인 육탄당은 글루코스(glucose)인 것을 특징으로 하는 석고보드 제조용 당류 기반 분산제.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 분산제는 복합 당류, 폴리나프탈렌설포네이트 및 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 석고보드 제조용 당류 기반 분산제.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 분산제 내에서 복합 당류 및 폴리나프탈렌설포네이트를 합한 중량 대 물의 중량비는 10:90 내지 60:40인 것을 특징으로 하는 석고보드 제조용 당류 기반 분산제.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 복합 당류는 전분 당화물인 것을 특징으로 하는 석고보드 제조용 당류 기반 분산제.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 전분 당화물은 하기의 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 석고보드 제조용 당류 기반 분산제 :
    (a) 전분 현탁액에 알파-아밀라제를 첨가하고 80~120℃에서 반응시켜 전분 액화액을 수득하는 단계; 및
    (b) 상기 전분 액화액에 알파-아밀라제를 단독으로 첨가하거나 베타-아밀라제 또는 풀루라나제(Pullulanase)에서 선택되는 1종 이상의 효소와 알파-아밀라제를 함께 첨가하고 40~70℃에서 반응시켜 전분 당화물을 포함하는 전분 당화액을 수득하는 단계.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 분산제 내에서 복합 당류 대 폴리나프탈렌설포네이트의 중량비는 10:90 내지 60:40인 것을 특징으로 하는 석고보드 제조용 당류 기반 분산제.
  9. 석고 분말, 복합 당류, 폴리나프탈렌설포네이트 및 물을 포함하는 조성물 형태로 이루어지고,
    상기 복합 당류는 육탄당(hexose)을 단위 구조로 가지는 당류들의 혼합물이고, 덱스트로오스 당량(Dextrose equivalent, DE) 값이 15~50이고, 복합 당류 전체 중량을 기준으로 육탄당 기반의 단당류(monosaccharide) 2~5 중량%, 육탄당 기반의 중합도가 2인 이당류(dissacchride) 5~65 중량%, 육탄당 기반의 중합도가 3인 삼당류(trisaccharide) 8~25 중량% 및 육탄당 기반의 중합도가 4 이상인 다당류(polysaccharide) 15~80 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 석고보드 제조용 석고 슬러리.
  10. 삭제
  11. 제 9항에 있어서, 상기 조성물은 황산마그네슘, 염화마그네슘, 황산칼륨, 황산알루미늄 또는 황산칼슘에서 선택되는 1종 이상의 경화 촉진제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 석고보드 제조용 석고 슬러리.
  12. 석고, 복합 당류 및 폴리나프탈렌설포네이트을 포함하는 조성물 형태로 이루어지고,
    상기 복합 당류는 육탄당(hexose)을 단위 구조로 가지는 당류들의 혼합물이고, 덱스트로오스 당량(Dextrose equivalent, DE) 값이 15~50이고, 복합 당류 전체 중량을 기준으로 육탄당 기반의 단당류(monosaccharide) 2~5 중량%, 육탄당 기반의 중합도가 2인 이당류(dissacchride) 5~65 중량%, 육탄당 기반의 중합도가 3인 삼당류(trisaccharide) 8~25 중량% 및 육탄당 기반의 중합도가 4 이상인 다당류(polysaccharide) 15~80 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 석고보드.
  13. 삭제
  14. 제 12항에 있어서, 상기 조성물은 황산마그네슘, 염화마그네슘, 황산칼륨, 황산알루미늄 또는 황산칼슘에서 선택되는 1종 이상의 경화 촉진제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 석고보드.
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