KR20090026306A - 소석고 및 석고보드의 제조방법 - Google Patents

소석고 및 석고보드의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 혼수량을 저감시키면서 응결시간이 지연되지 않는 소석고의 제조방법을 제공한다. 원료석고에 카르본산류를 배합하여 소성하면, 혼수량이 적고 또한 응결시간이 지연되지 않는 소석고를 제조할 수 있다. 또한, 혼수량의 증대를 초래하는 재활용 석고를 석고원료로서 다량으로 사용하여도, 상기와 같이 제조된 소석고는 혼수량이 적고 또한 응결시간이 지연되지 않기 때문에, 석고보드의 생산성을 저감시키지 않고, 통상의 석고보드를 제조할 수 있다.

Description

소석고 및 석고보드의 제조방법{PROCESS FOR PRODUCING CALCINED GYPSUM AND GYPSUM BOARD}
본 발명은, 원료석고를 소성하여 소석고를 제조하는 방법, 및 그 소석고를 사용하는 석고보드의 제조방법에 관한 것이다.
소석고는, 화학석고, 천연석고 등의 원료석고를 각각 단독 또는 혼합하여 소성하고, 주로 이수석고인 원료석고를, 주로 반수석고로 전이시켜 제조된다.
상기에 의해 얻어진 소석고는, 적정량의 물을 첨가하여 흙형상으로 하면 이수화물이 되어 신속하게 고형화되기 때문에, 다양한 석고제품의 원료로서 적절히 사용되는데, 예컨대 석고보드 제조용 원료로서 사용된다.
석고보드는, 이수석고를 주체로 하는 코어를 석고보드용 원지로 피복하여 이루어진 판형상체이며, 제조시에 소석고, 접착조제, 경화촉진제, 경량화를 도모하기 위한 거품, 기타 첨가제 등, 나아가서는 혼화재 및 물을 혼합반죽하여, 그 결과 얻어진 소석고 슬러리를 상하의 석고보드용 원지의 사이로 유입시켜, 판형상으로 성형하고, 그리고 나서 경화후에 러프하게 절단하고, 강제 건조시킨 후에 제품 치수로 절단된다.
상기와 같이 제조된 석고보드는, 방내화성(防耐火性), 차음성, 시공성 및 경 제성 등의 이유로 건축용 내장재로서 널리 사용되고 있다. 최근, 산업폐기물의 감용화(減容化)에 대한 사회적 요청에 따라, 신축 및 해체시의 폐석고보드의 석고보드 제조업체에 대한 재활용률이 증가함으로써, 재활용 석고의 석고보드용 원료석고에 대한 배합 비율도 향상되고 있다. 그러나, 재활용률이 향상됨에 따라, 주로 재활용 석고의 석고 결정이 미세한 것에 기인하여, 소석고 슬러리에 적당한 유동성을 갖게 하기 위한 소석고의 혼수량(混水量)이 증대하며, 석고보드의 건조공정에 있어서 건조시켜야 하는 잉여수가 증대하기 때문에 필요한 건조 에너지가 증대하고, 석고보드의 생산성이 대폭 저하된다는 문제점이 있다.
석고보드의 제조를 위해 사용되는 소석고의 혼수량을 저감하기 위한 선행기술로서 다음과 같은 것이 있다.
예컨대, 일본특허공고공보 H3(1991)-51665호(특허문헌 1)에 있어서, 소석고원료를 블렌더로 운반하는 공정과, 소석고 원료에, 상기 원료의 약 1% 내지 10% 범위의 중량비로 물을 혼합시켜, 소량의 자유수에 의해 소석고 입자 표면을 단시간 동안, 입자가 필요 이상으로 미세화되어 수용(水溶)되는 것을 방지하도록 힐 처리하는 공정과, 상기의 힐 처리를 실시한 소석고를 고온으로 건조시키는 공정과, 건조시킨 후에 힐 처리한 소석고를, 석고 입자의 표면적을 증가시키기 위해 분쇄하고, 그에 따라 그 표면이 석고보드 내의 강도 증가의 비율을 높이며, 또한 최종 강도를 높이기 위해 물과 반응시키는 공정을 함유하여 이루어진 것을 특징으로 하고, 가수 처리하지 않은 소석고에 비해, 약 20%의 혼수량을 저감시킬 수 있는 소석고의 제조방법이 개시되어 있다. 그러나 이러한 방법에서는, 소석고의 혼수량을 저감할 수 있고 필요한 건조 에너지는 삭감할 수 있기는 하지만, 응결시간이 지연되기 때문에 석고보드의 제조속도를 저하시켜야 하거나, 또는 석고보드의 제조속도를 저하시키지 않기 위해서는, 다량의 응결촉진제를 이용해야만 하므로 석고보드의 여러 물성이 저하된다는 문제점이 있었다. 더욱이 이러한 방법에서는 새로운 가수처리장치와 가수처리후의 소석고의 잔존 자유수를 건조시키는 건조기가 필요하고, 설비의 번잡함이나 설치비용의 증대를 초래하여, 소석고 제조시의 비용이 높아진다는 문제점이 있었다.
[특허문헌 1] 일본특허공고공보 H3(1991)-51665호
본 발명의 목적은, 원료석고를 소성하여 얻는 소석고의 제조방법에 관한 것으로, 재활용 석고를 석고원료로서 사용하여도 혼수량의 증대를 초래하지 않으면서, 응결시간이 지연되지 않는 소석고를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 상기의 제조방법에 의해 얻어진 소석고를 이용하는 석고보드의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명자들은, 예의 검토한 결과, 원료석고에 카르본산류를 배합하여 소성함으로써, 혼수량이 적고 또한 응결시간이 지연되지 않는 소석고가 얻어짐을 발견하여 본 발명에 이르렀다.
즉, 청구항 1에 기재된 발명에 따른 소석고의 제조방법은, 원료석고에 카르본산류를 배합하여 소성하는 것을 특징으로 한다.
청구항 2에 기재된 발명에 따른 소석고의 제조방법은, 상기 청구항 1에 기재된 소석고의 제조방법으로서, 원료석고에 배합하는 카르본산류가 호박산 또는 그 염, 사과산 또는 그 염, 구연산 또는 그 염, 주석산 또는 그 염, 말레인산 또는 그 염, 및 글루콘산 또는 그 염의 적어도 1종인 것을 특징으로 한다.
청구항 3에 기재된 발명에 따른 소석고의 제조방법은, 상기 청구항 1 또는 2에 기재된 소석고의 제조방법으로서, 원료석고에 배합하는 카르본산류의 비율이 소성되어 얻어지는 소석고당 0.01~10wt%인 것을 특징으로 한다.
청구항 4에 기재된 발명에 따른 소석고의 제조방법은, 상기 청구항 1 내지 3에 기재된 소석고의 제조방법으로서, 원료석고는 재활용 석고를 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항 5에 기재된 발명에 따른 소석고의 제조방법은, 상기 청구항 1 내지 4에 기재된 소석고의 제조방법으로서, 재활용 석고의 비율이 원료석고의 2~50wt%인 것을 특징으로 한다.
청구항 6에 기재된 발명에 따른 석고보드의 제조방법은, 상기 청구항 1 내지 5에 기재된 방법에 의해 얻은 소석고를 사용하는 것을 특징으로 한다.
(발명의 효과)
본 발명에 따르면, 원료석고에 카르본산류를 배합하여 소성하면, 혼수량이 적고 또한 응결시간이 지연되지 않는 소석고를 제조할 수가 있다. 또한, 혼수량의 증대를 초래하는 재활용 석고를 석고원료로서 다량으로 사용하여도, 상기와 같이 제조된 소석고는 혼수량이 적고 또한 응결시간이 지연되지 않기 때문에, 석고보드를 제조할 때의 생산성을 저감시키지 않고 석고보드를 제조할 수가 있다.
이하, 본 발명의 실시형태를 설명한다.
본 발명의 소석고는, 원료석고에 카르본산류를 배합한 후에 소성함으로써 제조된다.
원료석고에 배합하는 카르본산류는, 호박산, 호박산 나트륨, 호박산 칼륨 등의 호박산 또는 그 염, 사과산, 사과산 나트륨, 사과산 칼륨 등의 사과산 또는 그 염, 구연산, 구연산 나트륨, 구연산 칼륨 등의 구연산 또는 그 염, 주석산, 주석산 나트륨, 주석산 칼륨 등의 주석산 또는 그 염, 말레인산 또는 그 염, 및 글루콘산 또는 그 염의 적어도 1종이다.
카르본산류의 배합량으로서는, 원료석고당 0.01~10wt%, 보다 바람직하게는 0.02~2wt%이다. 카르본산류의 배합량이 10wt%를 초과하면, 카르본산류를 다량으로 사용함에 따른 비용이 증가되어 바람직하지 않다. 카르본산류의 배합량이 0.01wt% 미만이면, 소석고의 혼수량 저감효과가 거의 얻어지지 않기 때문에 바람직하지 않다.
본 발명의 원료석고로서는, 천연석고 또는 중화석고 또는 부산석고 등의 화학석고를 단독으로, 혹은 이들의 2종 이상을 혼합한 것을 사용할 수 있다. 주된 화학석고로서는 인산석고, 불산석고, 티탄석고 또는 배연탈황석고 등이 예시된다.
또한, 본 발명의 원료석고에는 재활용 석고를 포함해도 된다.
재활용 석고는, 석고보드 제조업체에서 자가발생하는 폐석고보드, 신축 및 해체시에 발생하는 폐석고보드 등으로부터 회수되는 재활용 석고이면 어느 것이라 도 무방하다.
재활용 석고의 통상의 원료석고에 대한 배합비율은, 2~50wt%의 범위, 보다 바람직하게는 10~30wt%의 범위이다. 재활용률이 적으면 회수되는 재활용 석고를 소화할 수 없고, 재활용률이 지나치게 많으면 재활용 석고의 석고 결정이 미세하기 때문에 얻어지는 소석고도 비표면적이 큰 미세 결정이 되어, 석고보드 제조상 혼수량이 많아져 바람직하지 않다.
소성에 있어서는, 당업자들 사이에서 이용되고 있는 케틀(kettle), 로터리 킬른(rotary kiln) 등의 소성장치를 이용하여, 보통의 방법으로 카르본산류를 배합한 원료석고를 소성하여 소석고를 얻는다. 사용되는 소성장치는 특별히 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서는, 소성후에 얻어진 소석고는 더욱 튜브밀 등의 분쇄장치를 이용하여 분쇄해도 된다.
이렇게 하여 얻어지는 소석고는, 접착조제, 경화촉진제 및 경량화를 도모하기 위한 거품, 기타 첨가제 등, 나아가서는 혼화재 및 물을 혼합반죽하여, 그 결과 얻어진 소석고 슬러리(이하, '이장(泥漿)'이라고 함)를 상하 원지의 사이에 유입시켜, 상하에 배치된 성형 롤의 사이나 상하 플레이트의 사이를 통해 판형상으로 성형한 후, 반송벨트상에서 경화시켜 러프하게 절단하고, 강제건조시킨 후에 제품 치수로 절단하여 생산되는 통상의 석고보드 제조의 원료 등으로서 유효하게 이용할 수 있다.
(실시예)
다음으로 실시예에 따라 본 발명을 설명한다. 단, 이들의 실시예는 본 발명의 일 실시형태를 나타내는데 지나지 않으며, 본 발명은 이러한 예에 조금도 한정되는 것은 아니다.
원료석고로서는, 천연석고 40wt%, 및 배연탈황석고 60wt%의 혼합품의 100 메시 패스(mesh pass) 90wt%의 것, 천연석고 35wt%, 배연탈황석고 55wt%, 및 재활용 석고 10wt%의 혼합품의 100 메시 패스 90wt%의 것, 및 천연석고 25wt%, 배연탈황석고 45wt%, 및 재활용 석고 30wt%의 혼합품의 100 메시 패스 90wt%의 것의 3종류를 이용하였다.
[실시예 1]
원료석고 3kg에 원료석고당 0.50wt%의 호박산을 배합하여 혼합물을 얻었다. 상기 혼합물을 소형 케틀에 넣고, 구워질 물품의 온도를 165℃로 하여 소성하고 소석고를 얻었다. 소석고를 실온에 내놓아 식힌 후, 소형 포트밀을 이용하여 분쇄하고, 소석고의 브레인 비표면적을 약 8000cm2/g으로 조정하였다.
[실시예 2]
원료석고 3kg에 원료석고당 2.0wt%의 호박산을 배합하여 혼합물을 얻었다. 상기 혼합물을 소형 케틀에 넣고, 구워질 물품의 온도를 165℃로 하여 소성하고 소석고를 얻었다. 소석고를 실온에 내놓아 식힌 후, 소형 포트밀을 이용하여 분쇄하고, 소석고의 브레인 비표면적을 약 8000cm2/g으로 조정하였다.
[실시예 3]
원료석고 3kg에 원료석고당 8.0wt%의 호박산을 배합하여 혼합물을 얻었다. 상기 혼합물을 소형 케틀에 넣고, 구워질 물품의 온도를 165℃로 하여 소성하고 소석고를 얻었다. 소석고를 실온에 내놓아 식힌 후, 소형 포트밀을 이용하여 분쇄하고, 소석고의 브레인 비표면적을 약 8000cm2/g으로 조정하였다.
[실시예 4]
원료석고 3kg에 원료석고당 0.50wt%의 호박산 나트륨을 배합하여 혼합물을 얻었다. 상기 혼합물을 소형 케틀에 넣고, 구워질 물품의 온도를 165℃로 하여 소성하고 소석고를 얻었다. 소석고를 실온에 내놓아 식힌 후, 소형 포트밀을 이용하여 분쇄하고, 소석고의 브레인 비표면적을 약 8000cm2/g으로 조정하였다.
[실시예 5]
원료석고 3kg에 원료석고당 0.50wt%의 호박산 칼륨을 배합하여 혼합물을 얻었다. 상기 혼합물을 소형 케틀에 넣고, 구워질 물품의 온도를 165℃로 하여 소성하고 소석고를 얻었다. 소석고를 실온에 내놓아 식힌 후, 소형 포트밀을 이용하여 분쇄하고, 소석고의 브레인 비표면적을 약 8000cm2/g으로 조정하였다.
[실시예 6]
원료석고 3kg에 원료석고당 0.50wt%의 사과산을 배합하여 혼합물을 얻었다. 상기 혼합물을 소형 케틀에 넣고, 구워질 물품의 온도를 165℃로 하여 소성하고 소석고를 얻었다. 소석고를 실온에 내놓아 식힌 후, 소형 포트밀을 이용하여 분쇄하 고, 소석고의 브레인 비표면적을 약 8000cm2/g으로 조정하였다.
[실시예 7]
원료석고 3kg에 원료석고당 0.50wt%의 사과산 나트륨을 배합하여 혼합물을 얻었다. 상기 혼합물을 소형 케틀에 넣고, 구워질 물품의 온도를 165℃로 하여 소성하고 소석고를 얻었다. 소석고를 실온에 내놓아 식힌 후, 소형 포트밀을 이용하여 분쇄하고, 소석고의 브레인 비표면적을 약 8000cm2/g으로 조정하였다.
[실시예 8]
원료석고 3kg에 원료석고당 0.50wt%의 사과산 칼륨을 배합하여 혼합물을 얻었다. 상기 혼합물을 소형 케틀에 넣고, 구워질 물품의 온도를 165℃로 하여 소성하고 소석고를 얻었다. 소석고를 실온에 내놓아 식힌 후, 소형 포트밀을 이용하여 분쇄하고, 소석고의 브레인 비표면적을 약 8000cm2/g으로 조정하였다.
[실시예 9]
원료석고 3kg에 원료석고당 0.50wt%의 구연산을 배합하여 혼합물을 얻었다. 상기 혼합물을 소형 케틀에 넣고, 구워질 물품의 온도를 165℃로 하여 소성하고 소석고를 얻었다. 소석고를 실온에 내놓아 식힌 후, 소형 포트밀을 이용하여 분쇄하고, 소석고의 브레인 비표면적을 약 8000cm2/g으로 조정하였다.
[실시예 10]
원료석고 3kg에 원료석고당 0.50wt%의 구연산 나트륨을 배합하여 혼합물을 얻었다. 상기 혼합물을 소형 케틀에 넣고, 구워질 물품의 온도를 165℃로 하여 소성하고 소석고를 얻었다. 소석고를 실온에 내놓아 식힌 후, 소형 포트밀을 이용하여 분쇄하고, 소석고의 브레인 비표면적을 약 8000cm2/g으로 조정하였다.
[실시예 11]
원료석고 3kg에 원료석고당 0.50wt%의 구연산 칼륨을 배합하여 혼합물을 얻었다. 상기 혼합물을 소형 케틀에 넣고, 구워질 물품의 온도를 165℃로 하여 소성하고 소석고를 얻었다. 소석고를 실온에 내놓아 식힌 후, 소형 포트밀을 이용하여 분쇄하고, 소석고의 브레인 비표면적을 약 8000cm2/g으로 조정하였다.
[실시예 12]
원료석고 3kg에 원료석고당 0.50wt%의 주석산을 배합하여 혼합물을 얻었다. 상기 혼합물을 소형 케틀에 넣고, 구워질 물품의 온도를 165℃로 하여 소성하고 소석고를 얻었다. 소석고를 실온에 내놓아 식힌 후, 소형 포트밀을 이용하여 분쇄하고, 소석고의 브레인 비표면적을 약 8000cm2/g으로 조정하였다.
[실시예 13]
원료석고 3kg에 원료석고당 0.50wt%의 주석산 나트륨을 배합하여 혼합물을 얻었다. 상기 혼합물을 소형 케틀에 넣고, 구워질 물품의 온도를 165℃로 하여 소성하고 소석고를 얻었다. 소석고를 실온에 내놓아 식힌 후, 소형 포트밀을 이용하여 분쇄하고, 소석고의 브레인 비표면적을 약 8000cm2/g으로 조정하였다.
[실시예 14]
원료석고 3kg에 원료석고당 0.50wt%의 주석산 칼륨을 배합하여 혼합물을 얻었다. 상기 혼합물을 소형 케틀에 넣고, 구워질 물품의 온도를 165℃로 하여 소성하고 소석고를 얻었다. 소석고를 실온에 내놓아 식힌 후, 소형 포트밀을 이용하여 분쇄하고, 소석고의 브레인 비표면적을 약 8000cm2/g으로 조정하였다.
[실시예 15]
원료석고 3kg에 원료석고당 0.50wt%의 말레인산을 배합하여 혼합물을 얻었다. 상기 혼합물을 소형 케틀에 넣고, 구워질 물품의 온도를 165℃로 하여 소성하고 소석고를 얻었다. 소석고를 실온에 내놓아 식힌 후, 소형 포트밀을 이용하여 분쇄하고, 소석고의 브레인 비표면적을 약 8000cm2/g으로 조정하였다.
[실시예 16]
원료석고 3kg에 원료석고당 0.50wt%의 글루콘산을 배합하여 혼합물을 얻었다. 상기 혼합물을 소형 케틀에 넣고, 구워질 물품의 온도를 165℃로 하여 소성하고 소석고를 얻었다. 소석고를 실온에 내놓아 식힌 후, 소형 포트밀을 이용하여 분쇄하고, 소석고의 브레인 비표면적을 약 8000cm2/g으로 조정하였다.
[비교예 1]
원료석고 3kg을 소형 케틀에 넣고, 구워질 물품의 온도를 165℃로 하여 소성하고 소석고를 얻었다. 소석고를 실온에 내놓아 식힌 후, 소형 포트밀을 이용하여 분쇄하고, 소석고의 브레인 비표면적을 약 8000cm2/g으로 조정하였다.
[비교예 2] 힐 처리
원료석고 3kg을 소형 케틀에 넣고, 구워질 물품의 온도를 165℃로 하여 1차 소성을 수행하고 소석고를 얻었다. 소석고를 실온에 내놓아 식힌 후, 그 중 300g을 폴리백(poly bag)에 넣고, 물 9g을 스프레이하여 첨가하고, 밀폐시킨 후, 즉시 1분간 격하게 교반시킨 후에 건조기에 넣고 설정온도를 40℃로 하여 24시간 방치하여, 소석고의 잔존 자유수를 증발시켰다. 얻어진 소석고는, 소형 포트밀을 이용하여 분쇄하고, 소석고의 브레인 비표면적을 약 8000cm2/g으로 조정하였다.
실시예 1 ~ 16, 및 비교예 1 ~ 2에서 얻어진 소석고 샘플을 사용하여, 혼수량과 응결시간 대한 물성시험을 실시하였다.
소석고의 혼수량, 응결시간의 시험방법은 JIS R 9112에 따랐다. 각 시험결과와 원료배합을 표 1에 나타낸다.
실시예 1 ~ 16, 및 비교예 1 ~ 2에서 얻어진 소석고는 원료석고에 대한 재활용 석고의 배합비율이 증가함에 따라 혼수량이 증대하였으나, 한편으론 재활용 석고의 배합비율의 차이에 의한 응결시간의 변화는 볼 수 없었다.
실시예 1에서 얻어진 소석고는, 비교예 1에서 얻어진 소석고보다 혼수량이 10% 저감하고, 비교예 2에서 얻어진 소석고보다 응결시간이 빨라진다.
실시예 2에서 얻어진 소석고는, 실시예 1에서 얻어진 소석고보다 혼수량이 10% 더 저감하고, 동등한 응결시간을 나타내고 있다. 이에 따라, 호박산의 첨가량 을 0.5wt%에서 2.0wt%로 늘림으로써, 혼수량의 저감효과가 높아지는 것이 확인되었다.
실시예 3에서 얻어진 소석고는, 실시예 2에서 얻어진 소석고와 동등한 혼수량을 나타내고 있다. 이에 따라, 호박산의 배합량을 2.0wt%에서 8.0wt%로 늘리는 것에 의한, 혼수량의 더 나은 저감효과는 충분히 발휘되지 않는 것이 확인되었다.
실시예 4 ~ 실시예 16에서 얻어진 소석고는, 실시예 1에서 얻어진 소석고와 동등한 혼수량 및 응결시간을 나타내고 있다.
이상과 같이, 본 발명은 원료석고에 카르본산류를 배합하여 소성함으로써, 혼수량이 낮으며, 응결시간이 짧은 소석고를 제조할 수 있는 것이 확인되었다.
Figure 112008089215816-PCT00001
[기타]
참고로, 본원은 2006년 6월 29일에 출원한 일본국 특허출원 제2006-179984호에 기초한 우선권을 주장한 것이며, 동 일본국출원의 내용을 본원에 참조에 의해 원용한다.

Claims (6)

  1. 소석고의 제조방법으로서, 원료석고에 카르본산류를 배합하여 소성하는 것을 특징으로 하는 소석고의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    원료석고에 배합하는 카르본산류가, 호박산 또는 그 염, 사과산 또는 그 염, 구연산 또는 그 염, 주석산 또는 그 염, 말레인산 또는 그 염, 및 글루콘산 또는 그 염의 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 소석고의 제조방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    원료석고에 배합하는 카르본산류의 비율이, 원료석고당 0.01~10wt%인 것을 특징으로 하는 소석고의 제조방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    원료석고는, 재활용 석고를 포함하는 것을 특징으로 하는 소석고의 제조방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 기재 중 어느 하나에 있어서,
    재활용 석고의 비율이 원료석고의 2~50wt%인 것을 특징으로 하는 소석고의 제조방법.
  6. 석고보드의 제조방법으로서, 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항의 방법에 의해 얻은 소석고를 사용하는 것을 특징으로 하는 석고보드의 제조방법.
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