KR101844155B1 - 석고 보드 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 건축 자재 중 하나인 석고 보드를 제조하는데 사용되는 석고 보드 조성물에 관한 것이다.

Description

석고 보드 조성물{GYPSUM BOARD COMPOSITION}
본 발명은 건축 자재 중 하나인 석고 보드를 제조하는데 사용되는 조성물에 관한 것이다.
석고 보드, 시멘트 보드 등은 건축물의 실내 벽, 천정, 칸막이 등을 형성하는데 사용되는 건축 자재이다. 특히, 석고 보드는 나사나 못 등을 사용하여 간편하게 건식시공이 가능하기 때문에 다른 건축 재료에 비해 그 사용이 확대되고 있는 추세이다.
이러한 석고 보드는 석고, 경화제, 각종 염류 등을 포함하는 조성물로 형성되며, 석고 보드의 견고성을 높이기 위해 심재로 철재 등이 사용된다. 그런데, 석고 보드에 포함된 각종 염류, 또는 철재에서 유래된 금속 성분은 석고 보드의 변색을 유발하는 요인으로 작용하는 문제점이 있다.
따라서 석고 보드의 변색을 방지하기 위해 페로시안화 칼륨(potassium ferrocyanide)과 같은 배위결합 화합물을 석고 보드 조성물에 혼합하는 방법이 제안된 바 있다. 즉, 상기 페로시안화 칼륨을 상기 각종 염류, 또는 상기 금속 성분과 배위결합시킴으로써 석고 보드의 변색 유발 요인을 차단한 것이다.
그러나 페로시안화 칼륨과 같은 배위결합 화합물은 고온에 노출될 경우 분해되어 유독물질인 시안화수소 등을 방출함에 따라 친환경적이지 못하고 인체에 유해한 문제점이 있다.
한편 석고 보드는 건축 자재로 사용되기 위해 적절한 내구성 및 경도가 요구된다. 또한 석고 보드를 제조하는데 사용되는 조성물은 석고 보드를 용이하게 제조하기 위해 적절한 경화성 및 유동성이 요구된다.
이에 따라 내구성 및 경도가 우수하며, 친환경적이고 인체에 무해한 석고 보드를 용이하게 제조할 수 있는 석고 보드 조성물이 요구되고 있다.
대한민국 공개특허공보 제2007-0079168호
본 발명은 내구성, 경도 등이 우수하고, 친환경적이며 인체에 무해한 석고 보드를 제조할 수 있는 석고 보드 조성물을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 상기 석고 보드 조성물을 이용하여 제조된 석고 보드를 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 석고; 경화제; 경화지연제; 및 금속 이온 봉쇄제를 포함하고, 상기 금속 이온 봉쇄제가 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA) 또는 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA) 금속염인 석고 보드 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 석고 보드 조성물을 이용하여 제조된 석고 보드를 제공한다.
본 발명의 석고 보드 조성물은 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA)계 금속 이온 봉쇄제와, 경화지연제를 포함하는 것으로, 이를 이용하여 석고 보드를 제조함에 따라 변색이 일어나지 않으면서 내구성, 경도, 경화성, 친환경성 등의 물성이 우수한 석고 보드를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명을 설명한다.
1. 석고 보드 조성물
본 발명의 일 실시예에 따른 석고 보드 조성물은 석고, 경화제, 경화지연제, 및 금속 이온 봉쇄제를 포함한다.
본 발명의 석고 보드 조성물에 포함되는 석고는 석고 보드의 주원료로, 경화과정에서 수분이 날라감에 따라 점착성을 갖게 된다. 상기 석고의 구체적인 예로는 천연석고, 탈황석고, 또는 인산석고 등을 들 수 있다.
이러한 석고의 함량은 석고 보드 조성물 100 중량부를 기준으로, 80 내지 95 중량부일 수 있다. 상기 석고가 80 중량부 미만이면 석고 보드의 내구성, 경도 등이 저하될 수 있고, 95 중량부를 초과하면 석고 보드 제조에서의 작업성, 경제성 등이 저하될 수 있다.
본 발명의 석고 보드 조성물에 포함되는 경화제는 상기 석고가 물과 접촉하여 수화될 때 수화반응을 촉진한다. 상기 경화제의 구체적인 예로는 황산칼륨, 또는 황산알루미늄 등을 들 수 있다.
이러한 경화제의 함량은 석고 보드 조성물 100 중량부를 기준으로, 0.3 내지 2 중량부일 수 있다. 상기 경화제가 0.3 중량부 미만이면 석고 보드 조성물의 경화성이 저하될 수 있고, 2 중량부를 초과하면 조성물의 과경화로 인하여 석고 보드의 경도가 저하될 수 있다.
본 발명의 석고 보드 조성물에 포함되는 경화지연제는 석고 보드 조성물의 경화 반응 속도를 조절한다. 상기 경화지연제의 구체적인 예로는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 들 수 있는데, 이러한 화합물을 경화지연제로 포함함에 따라 본 발명은 석고 보드 제조에서의 경화성 및 작업성을 더욱 향상시킬 수 있다.
[화학식 1]
MSO3-(NAPHTH)-[CH2(NAPHTH)-SO3M]n-H
상기 화학식 1에서, M은 나트륨 이온, 칼륨 이온, 리튬 이온 및 암모늄 이온으로 이루어진 군에서 선택되고, n은 5 내지 20의 정수이다.
종래에는 석고 보드 조성물을 이용하여 석고 보드 제조 시 경화성과 작업성을 개선하기 위해 경화제 성분을 개선하거나, 감수제를 사용하거나, 경화지연제로 젤라틴 화합물을 사용하였다. 그러나 이러한 기술로는 경화성과 작업성을 모두 개선하거나 제품화(석고 보드로 제조)하는데 한계가 있었다.
그러나 본 발명은 경화지연제로 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 사용함에 따라 석고 보드 조성물의 경화 반응 속도가 최적화되어 경화성과 작업성을 모두 개선할 수 있고, 제품화를 용이하게 실현할 수 있다.
이러한 경화지연제의 함량은 석고 보드 조성물 100 중량부를 기준으로, 0.01 내지 0.02 중량부일 수 있다. 상기 경화지연제가 0.01 중량부 미만이면 석고 보드 조성물의 유동성이 저하되어 석고 보드 제조에서의 작업성이 저하될 수 있고, 0.02 중량부를 초과하면 석고 보드 조성물의 경화성이 저하되어 석고 보드 제조에서의 작업성, 성형성 등이 저하될 수 있다.
본 발명의 석고 보드 조성물에 포함되는 금속 이온 봉쇄제는 석고 보드 조성물로 제조된 석고 보드의 변색을 방지한다. 구체적으로, 금속 이온 봉쇄제는 상기 석고 성분에 포함된 각종 염류(금속 이온), 또는 석고 보드의 심재로 사용되는 철재에서 유래된 금속 이온과 배위결합하여 착화합물을 형성함으로써, 금속 이온이 석고 보드의 표면으로 이동하는 것이 차단되어 석고 보드의 산화에 의한 표면 변색(황변)이 방지된다.
이러한 금속 이온 봉쇄제로는 금속 이온(철 이온, 구리 이온 등)과 반응성(결합성)이 우수한 에틸렌디아민테트라아세트산(이하, 'EDTA'라 함) 또는 에틸렌디아민테트라아세트산 금속염(이하, 'EDTA 금속염'이라 함)이 사용된다. 구체적으로, EDTA, 또는 EDTA 금속염은 탄소보다 전기음성도가 큰 질소 및/또는 산소를 포함하여 금속 이온을 잡아두는 힘이 크기 때문에 석고 보드 내에 존재하는 금속 이온의 이동을 차단시킬 수 있다.
상기 EDTA 금속염은 구체적으로 EDTA·2H·2Na·2H2O, EDTA·3Na·3H2O, EDTA·4Na·4H2O, EDTA·4Na, EDTA·2H·2K·2H2O, EDTA·3K·2H2O, EDTA·H·3K·2H2O 및 EDTA·4K로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
이러한 금속 이온 봉쇄제의 함량은 석고 보드 조성물 100 중량부를 기준으로, 0.07 내지 0.4 중량부일 수 있다. 상기 금속 이온 봉쇄제가 0.07 중량부 미만이면 석고 보드의 변색 방지 효과를 얻기 어려울 수 있고, 0.4 중량부를 초과하면 석고 보드 조성물의 경화성, 경제성 등이 저하될 수 있다.
한편, 본 발명의 석고 보드 조성물은 유동성 및 물의 혼화량을 조절하기 위해 감수제를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 감수제는 리그닌설폰산염계 화합물, 알킬아릴설폰산계 화합물, 폴리옥시에틸렌계 화합물, 알킬아릴에테르계 화합물, 옥시칼본산계 화합물, 멜라민술폰산계 화합물, 폴리칼본산계 화합물, 나프탈렌술폰산계 화합물 및 아미노술폰산계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 화합물일 수 있다.
이러한 감수제의 함량은 석고 보드 조성물 100 중량부를 기준으로, 0.6 내지 1 중량부일 수 있다. 상기 감수제가 0.6 중량부 미만이면 물의 혼화량이 증가되어 석고 보드 제조에서의 성형성, 경제성 등이 저하될 수 있고, 1 중량부를 초과하면 석고 보드 조성물의 유동성이 과도하게 높아져 석고 보드의 성형성이 저하될 수 있다.
또한, 본 발명의 석고 보드 조성물은 석고 보드의 경량화 및 밀도를 조절하기 위해 발포제를 더 포함할 수 있다. 상기 발포제의 구체적인 예로는 암모늄 퍼설페이트, 소듐 바이카보네이트, 암모늄 설페이트, 소듐 바이설페이트, 또는 음이온 계면활성제 등을 들 수 있다.
이러한 발포제의 함량은 석고 보드 조성물 100 중량부를 기준으로, 0.1 내지 0.3 중량부일 수 있다. 상기 발포제가 0.1 중량부 미만이면 석고 보드 코어 내에 기포가 형성되지 않아 석고 보드의 성형성이 저하될 수 있고, 0.3 중량부를 초과하면 원지와의 결합성(접착성)이 저하될 수 있다.
또, 본 발명의 석고 보드 조성물은 피복재인 원지와의 결합(접착)이 잘 이루어지도록 전분을 더 포함할 수 있다. 상기 전분의 구체적인 예로는 산화된 전분(옥수수 전분)을 들 수 있다.
이러한 전분의 함량은 석고 보드 조성물 100 중량부를 기준으로, 0.1 내지 0.3 중량부일 수 있다. 상기 전분이 0.1 중량부 미만이면 원지와의 결합성(접착성)이 저하될 수 있고, 0.3 중량부를 초과하면 석고 보드 조성물의 유동성, 성형성, 경제성 등이 저하될 수 있다.
또한, 본 발명의 석고 보드 조성물은 석고 보드의 단열성 및 강도를 높이기 위해 원지를 더 포함할 수 있다. 상기 원지의 구체적인 예로는 셀룰로오스를 들 수 있다.
이러한 원지의 함량은 석고 보드 조성물 100 중량부를 기준으로, 4 내지 8 중량부일 수 있다. 상기 원지가 4 중량부 미만이면 석고 보드의 내구성, 단열성 등이 저하될 수 있고, 8 중량부를 초과하면 석고 보드 조성물의 경제성이 저하될 수 있다.
이외에도 본 발명의 석고 보드 조성물은 그 물성에 영향을 미치지 않는 범위 내에서 유리섬유, 방수제, 분산제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
2. 석고 보드
본 발명은 상술한 석고 보드 조성물을 이용하여 제조된 석고 보드를 제공한다. 상기 석고 보드는 상술한 석고 보드 조성물에서 원지를 제외한 성분을 혼합하여 석고 슬러리를 제조한 후, 원지가 투입된 몰드에 상기 석고 슬러리를 투입하고 경화시키는 과정을 거쳐 제조될 수 있다.
이러한 석고 보드는 상술한 석고 보드 조성물로 제조되기 때문에 내구성, 경화성, 경도 등이 우수하고, 친환경적이며 인체에 무해하다. 따라서 본 발명의 석고 보드는 다양한 형태로 성형되어 건축 자재로써 유용하게 사용될 수 있다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[ 실시예 1]
하기 표 1의 조성을 가지는 석고 보드 조성물을 제조하였다.
[ 비교예 1 내지 3]
하기 표 1의 조성을 가지는 석고 보드 조성물을 제조하였다.
성분 실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3
석고 탈황석고 91.29 91.59 91.6 91.6
원지 셀룰로오스 7.0 7.0 7.0 7.0
경화제 Potassium Sulfate 0.3 0.3 0.3 0.3
경화지연제 나프탈렌 설폰산 포르말린 축합물주1) 0.01 0.01 - -
금속 이온 봉쇄제 EDTA·4Na 0.4 - - 0.1
Potassium ferrocyanide - 0.1 0.1 -
- - - -
감수제 2-amino-1,5-napthalenedisulfonic acid sodium 0.7 0.7 0.7 0.7
발포제 Anionic surfactant주2 ) 0.1 0.1 0.1 0.1
전분 Oxidized starch 0.2 0.2 0.2 0.2
합계(중량%) 100 100 100 100
주1) SICT, Plast Retard L
주2) BASF, Cognis
[ 제조예 1 및 비교제조예 1 내지 3]
실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 석고 보드 조성물을 몰드에 주입하고 성형 및 경화하는 과정을 거쳐 석고 보드를 제조하였다. 이때, 금속 이온 봉쇄제는 분체 원료를 물에 분산시킨 것을 사용하였다.
[ 실험예 ]
제조예 1 및 비교제조예 1 내지 3에서 각각 제조된 석고 보드의 물성을 다음과 같은 방법으로 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
1. 변색도: 석고 보드의 표면에 백색의 수성 도료를 도포하고, 완전히 건조시킨 다음, 20 분씩 2 회에 걸쳐 물에 침적시켰다. 물 침적이 완료된 후 석고 보드의 표면이 건조된 상태에서 색차계(MINOTLT, CR-400)를 이용하여 △b값을 측정하였다. △b값은 망소 특성으로 표준 시편 대비 양(+)의 값으로 커지면 변색(황변)이 발생한 것으로 평가한다.
2. 휨파괴하중(MD): KS F 3504에 의거하여 측정하였다.
3. 휨파괴하중(CD): KS F 3504에 의거하여 측정하였다.
4. edge 경도: ASTM C 473에 의거하여 측정하였다.
5. 못뽑힘저항: ASTM C 473에 의거하여 측정하였다.
6. CN- 방출 여부: 폐기물공정시험기준에 의거하여 측정하였다.
7. 경화성: 비카침(Vicat needle) 시험 방법에 의거하여 측정하였다.
8. 응고석고 발생횟수: 부동발생 현황표(작업일보)를 확인하였다.
물성 제조예 1 비교제조예 1 비교제조예 2 비교제조예 3
변색도(△b) -0.22 -0.20 0.17 -0.15
휨파괴하중(MD)(N) 430 425 418 422
휨파괴하중(CD)(N) 188 180 175 178
edge 경도(N) 119 119 115 118
못뽑힘저항(N) 260 262 254 258
CN- 방출 여부(ppm) 0.09 11.3 0.09 0.14
경화성(분-초) 2-30 2-28 2-35 2-20
응고석고 발생횟수
(회/日)		 1 1 1 3
상기 표 2를 참고하면, 본 발명의 석고 보드 조성물로 제조된 석고 보드는 변색이 일어나지 않으면서, 내구성, 경도, 경화성이 우수할 뿐만 아니라 친환경적인 것을 확인할 수 있다.

Claims (8)

  1. 석고; 경화제; 경화지연제; 및 금속 이온 봉쇄제를 포함하고,
    상기 금속 이온 봉쇄제가 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA) 또는 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA) 금속염이며,
    상기 경화지연제가 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 석고 보드 조성물.
    [화학식 1]
    MSO3-(NAPHTH)-[CH2(NAPHTH)-SO3M]n-H
    (상기 화학식 1에서,
    M은 나트륨 이온, 칼륨 이온, 리튬 이온 및 암모늄 이온으로 이루어진 군에서 선택되고,
    n은 5 내지 20의 정수이다.)
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA) 금속염이 EDTA·2H·2Na·2H2O, EDTA·3Na·3H2O, EDTA·4Na·4H2O, EDTA·4Na, EDTA·2H·2K·2H2O, EDTA·3K·2H2O, EDTA·H·3K·2H2O 및 EDTA·4K로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것인 석고 보드 조성물.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    감수제를 더 포함하는 석고 보드 조성물.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 감수제가 리그닌설폰산염계 화합물, 알킬아릴설폰산계 화합물, 폴리옥시에틸렌계 화합물, 알킬아릴에테르계 화합물, 옥시칼본산계 화합물, 멜라민술폰산계 화합물, 폴리칼본산계 화합물, 나프탈렌술폰산계 화합물 및 아미노술폰산계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 석고 보드 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서,
    발포제를 더 포함하는 석고 보드 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서,
    전분을 더 포함하는 석고 보드 조성물.
  8. 청구항 1 내지 2, 4 내지 7 중 어느 한 항의 석고 보드 조성물을 이용하여 제조된 석고 보드.
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