KR20120089809A - 규회 벽돌 생산을 위한 조성물 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 석회, 모래, 물 및 적어도 하나의 가소제, 특히 에스테르 또는 에테르기를 통해 주쇄에 결합되는 측쇄를 갖는 빗살형 중합체 KP를 포함하는 규회 벽돌 생산용 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 규회 벽돌 생산 방법에 관한 것이다.

Description

규회 벽돌 생산을 위한 조성물 및 방법{COMPOSITION AND METHOD FOR PRODUCING LIME SAND BRICK}
본 발명은 규회 벽돌 생산 분야에 관한 것이다.
석회, 모래 및 물의 혼합물로부터 소위 규회 벽돌(lime sand brick)을 생산하는 것이 잘 알려져 있으며, 이는 특히 빌딩 건설에 효과적인 것으로 입증되었고, 이 분야에서 인정을 받았다. 이러한 규회 벽돌은 이들의 높은 밀도 및 이로 인한 높은 열 저장용량, 고정적 강도 및 이들의 양호한 차음을 특징으로 한다. 이러한 방법에 있어서 지금까지 모래, 석회 및 물로 이루어진 몰딩가능한 원료 물질은 수력 프레스에서 고압으로 압축되어 그린 벽돌(green brick)이 되고 이어서 포화 수증기압 하에서 160 ℃ 내지 220 ℃의 온도에서 스팀 경화 오토클레이브 내에서 경화된다. 이러한 공정에 있어서 뜨거운 증기 분위기는 규회 벽돌 내에서 화학적 작용을 개시하여 그 결과 모래 보디(sand body)의 강한 맞물림이 생성된다.
현재 기술 상태에 따르면, 규회 벽돌의 제품 품질, 특히 시험되는 부피 밀도 및 압축 강도를 향상시키기 위해 그린 규회 벽돌 상에 작용하는 몰드 압력 작용이 증가되고 및/또는 골재의 입자 크기 분포가 최적화되고 및/또는 무거운 골재, 일반적으로 현무암이 첨가된다.
그러나, 적용된 몰드 압력을 증가시키는 것은 압축 도구의 마모의 증가 및 에너지 비용의 증가를 초래한다. 입자 크기 분포를 최적화하는 것은 부가적으로 적절한 모래를 구입 및 운반하는 것에 의해서만 달성할 수 있을 뿐이며, 이는 상당히 경제적으로 불리한데, 대부분의 규회 벽돌 생산자들이 회사 소유의 모래 채취장을 가지고 있기 때문이다. 현무암과 같은 무거운 골재는 종종 추가로 구입되어야 하고 가격이 비싸다는 점에서 불리하다.
나아가, 상기의 규회 벽돌의 특정 높이 이상에서는 수력 프레스의 몰드 압력은 그린 벽돌의 중앙에서 충분한 압축을 달성하는데 더 이상 충분하지 않으며, 이는 완성된 규회 벽돌의 시험되는 부피 밀도 및 압축 강도에 부정적인 영향을 미친다.
본 발명의 개시
이를 근거로, 본 발명의 목적은 종래 기술보다 압축시 더 낮은 에너지 비용을 요구하고 그 결과 더 높은 제품 품질을 나타내는 규회 벽돌을 제공하는 것이다.
놀랍게도, 석회, 모래, 물 및 적어도 하나의 가소제를 포함하는 규회 벽돌 생산용 조성물은 비경화 상태에서 상기 조성물의 가공성의 향상을 유발함을 발견하였다. 가소제는 전형적으로 결합제의 35 -60 중량%인 물 함량을 갖는 시멘트의 조성물에서 사용되기 때문에, 물 함량이 일반적으로 단지 1 - 10중량%, 일시적으로 25 중량%까지인 규회 벽돌 생산용 조성물에서의 가공성의 향상은 놀랍다.
본 발명에 따른 조성물은 규회 벽돌의 생산시 적은 압축 사이클을 사용하여 소정의 시험되는 부피 밀도를 달성하는 것을 가능하게 하며, 그 결과 요구되는 에너지, 생산 시간 및 압축 도구의 마모에 대해 유리한 효과를 가진다. 나아가, 요구되는 몰드 압력의 감소로 덜 강력한 및 이로 인해 덜 비싼 압축 장치 및 몰드의 사용이 가능하다.
또한, 놀랍게도 본 발명에 따른 조성물의 증가된 가소성은 피팅(fitting) 정확도를 향상시키고 그린 압축물의 더욱 복잡한 형태를 실현할 수 있게 함을 발견하였다.
게다가, 본 발명에 따른 조성물은 석회양을 감소시키는 것을 가능하게 하고, 이는 압축 강도 및 시험되는 부피 밀도의 증가를 초래한다.
본 명세서에 있어서, 용어 "시험되는 부피 밀도"는 압축 및 열수 처리 후의 그린 규회 벽돌의 밀도로서 이해된다.
나아가, 본 발명에 따른 조성물로부터 생산된 아주 매우 큰 몰딩된 보디들은 더 높은 치밀성을 가지므로 종래 조성물보다 압축 공정후에 더 높은 압축 강도를 갖는다는 것을 발견하였다.
게다가, 놀랍게도 계면활성제의 추가 사용은 요구되는 압축 사이클을 추가적으로 감소시키고 따라서 규회 벽돌의 제품 품질, 즉 시험되는 부피 밀도 및 압축 강도를 추가적으로 향상시킴을 발견하였다.
본 발명의 다른 양태는 부가적인 독립항의 주제이다. 본 발명의 특히 바람직한 구체예들은 종속항의 주제이다.
본 발명의 실시 방법
본 발명은 석회, 모래, 물 및 적어도 하나의 가소제를 포함하는 규회 벽돌 생산용 조성물에 관한 것이다.
본 명세서에 있어서, 용어 "규회 벽돌"은 석회 및 모래의 혼합물로부터 압축, 몰딩 및 포화 증기압 하, 전형적으로 160 -220 ℃(열수 경화)의 온도에서 4 -12 시간 동안 경화에 의해 제조되는 몰딩된 보디들로서 이해된다.
본 명세서에 있어서, 용어 "석회"는 전형적으로 산화칼슘(탄석회, CaO)을 물과 발열 반응시켜 얻어지는 수산화칼슘(수화 석회, Ca(OH)2)으로서 이해된다.
본 명세서에 있어서, 용어 "모래"는 기계적 및 화학적 분해동안 원래 입자 구조로부터 떨어져서 이들의 퇴적 지점으로 이동된, 대부분 지름이 0.06 - 4 mm인 둥근 또는 각진 작은 입자들의 느슨한 집합체(퇴적물)인 미네랄 퇴적물(퇴적암)으로 이해된다. 상기 퇴적물은 SiO2 함량이 50　중량% 초과, 특히 75　중량% 초과, 특히 바람직하게는 85　중량% 초과이다.
전형적으로, 적절한 모래는 85　중량% 초과, 특히 90　중량% 초과의 석영으로 이루어진 석영 모래이다.
본 명세서에 있어서, 용어 "가소제"는 미네랄 조성물, 특히 규회 벽돌 생산용 조성물의 가공성 및 유동 특성을 향상시키거나 요구되는 물 함량을 감소시키는 첨가제로서 이해된다.
적절한 가소제는 리그닌 설포네이트, 설폰화된 멜라민-포름알데히드 응축물, 설폰화된 나프탈렌-포름알데히드 축합물 및 에스테르 또는 에테르기를 통해 주쇄에 결합된 측쇄를 갖는 빗살형 중합체 KP로 이루어지는 목록으로부터 선택되는 가소제이다.
바람직하게, 상기 적어도 하나의 가소제는 에스테르 또는 에테르기를 통해 주쇄에 결합된 측쇄를 갖는 빗살형 중합체 KP이다.
빗살형 중합체는 에스테르 또는 에테르기를 통해 결합된 측쇄를 가진 선형 중합체 사슬(= 주쇄)로 구성된다. 비유적으로 말하면, 상기 측쇄들은 "이(teeth)" 또는 "빗살(comb)"을 형성한다.
한편으로, 적절한 빗살형 중합체 KP는 에테르기를 통해 선형 중합체 골격에 결합하는 측쇄들을 갖는다.
에테르기를 통해 선형 중합체 골격에 결합되는 측쇄들은 비닐에테르류 또는 알릴 에테르류를 중합시킴으로써 도입될 수 있다.
이러한 빗살형 중합체는 예를 들면 WO 2006/133933 A2에 개시되어 있으며, 그의 내용은 본 명세서에 참조로 포함된다. 상기 비닐에테르류 또는 알릴에테르류는 특히, 하기 화학식 (II)를 갖는다.
Figure pct00001
여기서, R'는 H 또는 1 내지 20개의 C 원자를 갖는 지방족 탄화수소 모이어티 또는 5 내지 8개의 C 원자를 갖는 사이클로지방족 탄화수소 모이어티 또는 6 내지 14개의 C 원자를 갖는 선택적으로 치환된 아릴 모이어티를 나타낸다. R"는 H 또는 메틸기를 나타내고 및 R'''는 비치환된 또는 치환된 아릴 모이어티, 특히 페닐 모이어티를 나타낸다.
나아가, p는 0 또는 1을 나타내고; m 및 n은 각각 서로 독립적으로 2, 3 또는 4를 나타내고; 및 x 및 y 및 z는 각각 서로 독립적으로 0 내지 350의 범위의 값을 나타낸다.
화학식 (II)에서 s5, s6 및 s7로 지정된 부분 구조 요소들의 배열은 교차, 블록형 또는 랜덤 방식으로 분포될 수 있다.
특히, 이러한 빗살형 중합체는 비닐에테르류 또는 알릴 에테르와 말레산 무수물, 말레산 및/또는 (메타)아크릴산과의 공중합체이다.
다른 한편으로, 적절한 빗살형 중합체 KP는 에스테르기를 통해 선형 중합체 골격에 결합된 측쇄들을 갖는 빗살형 중합체이다. 이런 종류의 빗살형 중합체 KP는 에테르기를 통해 선형 중합체 골격에 결합된 측쇄들을 갖는 빗살형 중합체보다 더욱 바람직하다.
특히 바람직한 빗살형 중합체 KP는 하기 화학식 (I)의 공중합체이다.
Figure pct00002
여기서, M은 서로 독립적으로 H+, 알칼리 금속 이온, 알칼리 토금속 이온, 2가 또는 3가 금속 이온, 암모늄 이온 또는 유기 암모늄기를 나타낸다. 본 명세서에 있어서, 각각의 경우에서 용어 "서로 독립적으로"는 치환기가 동일한 분자 내에서 여러 가지 가능한 의미를 가질 수 있음을 의미한다. 따라서, 예를 들면, 상기 화학식 (I)의 공중합체는 카르복실산기 및 카르복실산 나트륨기를 동시에 포함할 수 있으며, 이 경우, 이는 M은 H+ 및 Na+를 서로 독립적으로 나타내는 것을 의미한다.
한편으로, 상기 공중합체는 이온 M이 결합되는 카르복실레이트이고, 다른 한편으로, 다가 이온 M의 전하(charge)는 상대 이온에 의해 보상되어야 하는 것이 당업자에게 자명하다.
또한, 치환기 R은 서로 독립적으로 수소 또는 메틸기를 나타낸다.
게다가, 치환기 R1은 서로 독립적으로 -[AO]q-R4를 나타낸다. 치환기 R2는 서로 독립적으로 C1 내지 C20 알킬기, 사이클로알킬기, 알킬아릴기 또는 -[AO]q-R4를 나타낸다. 양쪽 경우에 있어서 치환기 A는 서로 독립적으로 C2 내지 C4 알킬렌기를 나타내고 R4는 C1 내지 C20 알킬기, 사이클로헥실기 또는 알킬아릴기를 나타내며 q는 2 내지 250, 특히 8 내지 200, 특히 바람직하게 11 내지 150의 값을 갖는다.
나아가 치환기 R3은 서로 독립적으로 -NH2, -NR5R6, -OR7NR8R9를 나타낸다. 여기서, R5 및 R6은 서로 독립적으로 C1 내지 C20 알킬기, 사이클로알킬기 또는 알킬아릴기 또는 아릴기 또는 하이드록시알킬기 또는 아세톡시에틸(CH3-CO-O-CH2-CH2-) 또는 하이드록시이소프로필-(HO-CH(CH3)-CH2-) 또는 아세톡시이소프로필기(CH3-CO-O-CH(CH3)-CH2-)를 나타내거나; 또는 R5 및 R6은 함께 질소가 모폴린 또는 이미다졸린 고리를 형성하는 일원인 고리를 형성한다.
치환기 R7은 C2-C4 알킬렌기를 나타낸다.
또한, 치환기 R8 및 R9는 각각 서로 독립적으로 C1 내지 C20 알킬기, 사이클로알킬기, 알킬아릴기, 아릴기 또는 하이드록시알킬기를 나타낸다.
화학식　(I)에서 s1, s2, s3 및 s4로 지정된 부분 구조 요소들의 부분 구조 요소들의 배열은 교차, 블록형 또는 랜덤 방식으로 분포될 수 있다.
마지막으로, 지수 a, b, c 및 d는 구조 단위 s1, s2, s3 및 s4의 몰비이다. 이들 구조 요소들은 서로 하기의 비를 갖는다:
a/b/c/d = (0.1 - 0.9) / (0.1 - 0.9) / (0 - 0.8) / (0 - 0.3),
특히 a/b/c/d = (0.1 - 0.9) / (0.1 - 0.9) / (0 - 0.5) / (0 - 0.1),
바람직하게 a/b/c/d = (0.1 -0.9) / (0.1 -0.9) / (0 -0.3) / (0 -0.06). 단, a + b + c + d = 1.
c + d합은 바람직하게 0 보다 크다.
상기 화학식　(I)의 빗살형 중합체 KP는 한편으로 구조 단위 s1, s2, s3 및 s4를 생성하는 화학식 (IIIa), (IIIb), (IIIc) 및 (IIId)의 대응 모노머들의 자유라디칼 중합반응에 의해 생산될 수 있거나,
Figure pct00003
또는, 다른 한편으로, 화학식 (IV)의 폴리카르복실산의 소위 중합체-유사 반응에 의해 생산될 수 있다.
Figure pct00004
상기 중합체-유사 반응에서 화학식 (IV)의 폴리 카르복실산은 대응하는 알콜류 또는 아민과 에스테르화 또는 아민화되며 이후 결국 중성화 또는 (모이어티 M의 유형에 따라, 예를 들면 금속 수산화물 또는 암모니아에 의해) 부분적으로 중성화된다. 상기 중합체-유사 반응의 자세한 내용은 예를 들면 EP 1,138,697　B1의 7쪽 20줄 내지 8쪽 50줄, 및 실시예 또는 EP　1,061,089　B1의 4쪽, 54줄 내지 5쪽 38줄 및 실시예에 개시되어 있다.
EP 1,348,729 A1의 3쪽 내지 5쪽 및 실시예에 개시된 이의 변형에 있어서, 상기 화학식　(I)의 빗살형 중합체 KP는 고체 상태로 생산될 수 있다. 상술한 특허 명세서 개시 내용은 참고로서 본 명세서에 포함된다.
c+d > 0, 특히 d > 0인 상기 화학식　(I)의 빗살형 중합체 KP가 특히 바람직한 구체예임을 발견하였다. 특히, -NH-CH2-CH2-OH는 특히 유리한 모이어티 R3임을 발견하였다.
상기 빗살형 중합체 KP는 Sika Schweiz AG 사의 상표명 시리즈 ViscoCrete®인 상업적으로 이용가능한 빗살형 중합체 KP가 특히 적합한 것으로 입증되었다.
나아가, 상기 조성물이 부가적으로 적어도 하나의 계면활성제를 함유한다면 유리하다.
본 명세서에 있어서, 용어 "계면활성제"는 표면 장력을 낮추는 물질인 것으로서 이해된다. 하지만, 상기 용어는 상술한 가소제를 포함하지 않는다.
일반적으로, 계면활성제는 친수성 분자 부분의 유형 및 전하에 따라 분류된다. 4개의 친수성 기가 구별될 수 있다: 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제 및 양쪽성 계면활성제.
음이온성 계면활성제는 일반적으로 물에서 해리되어 궁극적으로 계면 활성 특성의 원인이 되는 음이온을 형성하는 하나 또는 여러 개의 관능 음이온-활성기를 갖는다. 전형적인 계면활성기의 예로는 다음과 같다: 비누를 만드는 -COONa, -SO3Na, -OSO3Na 및 알킬아렌 설포네이트 (예를 들면, 도데실벤젠 설포네이트) 및 알칸 설포네이트, α-올레핀 설포네이트 및 가장 중요한 음이온성 계면활성제인 알킬 설페이트.
적절한 음이온성 계면활성제는 지방 알콜 설페이트, 예를 들면, 라우릴 설페이트 또는 라우릴 미리스틸 설페이트; 에테르 설페이트; 올레핀/파라핀 설포네이트; 알킬 설포네이트; 알킬벤젠 설포네이트; 설포숙시네이트, 예를 들면, 디옥틸 설포숙시네이트, 디라우레스 설포숙시네이트 또는 C12-C14 알콜 폴리글리콜 에테르 설포숙시네이트; 및 인산 에스테르로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
양이온성 계면활성제는 거의 독점적으로 4차 암모늄기의 존재를 특징으로 한다. 양이온성 계면활성제는 질소기가 2개의 긴 모이어티 및 두개의 짧은 모이어티, 예를 들면, 디메틸 디스테아릴 암모늄 클로라이드에 의해 치환되는 양이온 계면활성제가 특히 중요하다.
대개, 비이온성 계면활성제는 활성 수소 원자들을 갖는 화합물을 에톡실화 함으로써 제조되며; 이들 중, 에틸렌 옥사이드 및 지방 알콜 또는 옥소 알코올의 부가 생성물이 가장 중요하다. 나아가, 알킬 페놀의 에톡실레이트, 알킬 페놀 폴리글리콜 에테르, 에틸렌과 프로필렌 옥사이드의 블록 중합체(EO/PO 블록 중합체) 및 알킬 글리코사이드가 일반적이다.
적절한 비이온성 계면활성제는 예를 들면 상표명 Berol® 260 또는 Berol® 840인 상업상 이용가능한 알코올 에톡실레이트; 폴리알킬렌글리콜 에테르, 또한 지방 알콜 에톡실레이트로도 불림, 예를 들면 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르, 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르 또는 폴리옥시에틸렌 세틸 에테르, 이중 몇몇은 상표명 Brij®, Genapol® 또는 Lutensol®로서 이용가능함; 지방 알콜 프로폭실레이트; Jeffox® WL-600과 같은 EO/PO 블록 중합체; 폴리프로필렌 글리콜, 예를 들면, Pluriol® P 상표의 구성일원; 폴리에틸렌 글리콜; 알킬 글루코사이드 예를 들면, Tween® 20; 알킬 폴리글리코사이드; 옥틸페놀 에톡실레이트 예를 들면, Triton X-100; 및 노닐페놀 에톡실레이트 예를 들면, Nonoxinol-9로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
바람직한 비이온성 계면활성제는 지방 알콜 에톡실레이트 및 EO/PO 블록 중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 비이온성 계면활성제이다.
특히 바람직하게, 상기 적어도 하나의 계면활성제는 비이온성 계면활성제이다.
나아가, 상기 적어도 하나의 계면활성제는 바람직하게는 높은 젖음 작용을 갖는 저-거품발생 계면활성제이다. 오토클레이브의 응축기 물을 통해 폐수 내로 방출될 때, 거품을 형성하는 계면활성제는 예를 들면, 물 보디 내에 거품을 형성하기 때문에 폐수 처리 후에도 상당한 환경적 영향을 미치는 인자를 나타낼 수 있다.
상기 조성물은 추가 성분을 함유할 수 있다. 바람직하게, 상기 조성물은 추가적으로 골재, 특히, 현무암을 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 일반적으로 5 -50 중량% 함유할 수 있다. 추가 성분의 예로는 용매 또는 규회 벽돌 기술에서 알려진 첨가제, 특히 방부제, 열 및 광 안정화제, 착색제 및 소포제가 있다.
바람직한 조성물에 있어서:
상기 조성물의 총 중량을 기준으로
모래의 양은 60 -96.5, 특히 80 - 94　중량%이고 ;
석회의 양은 3 -15, 특히 4 - 10　중량%이고;
물의 양은 0.485 -25, 특히 1 - 15, 바람직하게 1 -10　중량%이고;
가소제의 양은 0.015 - 0.5, 바람직하게 0.018 - 0.2　중량%이고;
및, 만일 존재한다면, 계면활성제의 양은 0.00003 -0.1, 특히 0.0003 - 0.015, 바람직하게 0.0003 - 0.009 중량%이다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 규회 벽돌의 생산 방법에 관한 것이다:
i) 상기에서 적절한 및 바람직한 조성물로서 기재된 조성물을 제공하는 단계;
ii) 상기 조성물을 적어도 하나의 압축 장치에 공급공급하고 압축하는 단계;
iii) 상기 조성물을 경화시키는 단계.
일반적으로, 상기 단계 i)의 조성물은 모래, CaO, 물, 가소제 및, 사용된다면 계면활성제를 혼합함으로써 제공된다.
성분들은 바람직하게는 수평 믹서기에서 혼합되고 이후, CaO 이온의 Ca(OH)2 로의 전환이 대규모로 완료될 때까지 혼합물은 짧은 시간 동안 전형적으로 저장 탱크에 저장된다. 이후, 이에 따라 수득된 조성물이 압축될 수 있다.
바람직하게, 단계 i)은 모래, 석회, 물, 가소제 및, 존재한다면, 계면활성제를 함유하는 자유-유동 물질을 균일하게 분포된 형태로 생성한다.
압축 공정 및/또는 몰딩 공정에 일반적으로 사용되는 장치, 일반적으로 수력 프레스가 단계 ii)의 압축에 사용될 수 있다.
바람직하게, 적용되는 몰드 압력 범위는 10 - 25 N/mm2, 특히 바람직하게는 15 - 20 N/mm2이다.
원한다면, 상기 조성물은 어떤 기하학적 모양, 특히 블록, 벽돌, 천장 모서리 셔터링(ceiling edge shuttering)용 L형 천장 모서리 블록, U형 개폐 블록 또는 소위 수직으로 천공된 벽돌 등의 몰딩된 보디로 가공될 수 있다. 또한, 상기 벽돌은 일반적으로 DIN　V　106에 따른 1　DF 내지 20　DF의 통상의 포맷들 중 하나를 갖는다. 바람직하게는 5 내지 50　cm (길이) × 5 내지 50　cm (너비) × 5 내지 100　cm (높이)의 크기를 갖는 몰딩된 보디가 생산된다.
바람직하게, 단계　ii)는 몰딩된 보디의 모양의 손실 또는 붕해 없이 단계　ii) 이후 즉시 운반 또는 적재될 수 있는 몰딩된 보디를 제공한다.
단계 iii)의 경화는 바람직하게 포화 증기압 하에서 160 - 220 ℃, 특히 180 - 200 ℃의 온도에서 일어나는 열수 처리이다. 경화는 일반적으로 4 - 12, 특히 7 - 9　시간 걸린다.
본 명세서에 있어서, 용어 "포화 증기압"은 물의 액체 및 기체상이 평형인 닫힌 계에서 물의 증기 상태의 압력으로서 이해된다.
경화 동안, 상기 포화 증기압은 일반적으로 10 - 16　bar이다.
바람직하게 단계　iii)은 DIN　V　106에 따른 압축 강도가 12.5 - 35　N/mm2인 몰딩된 보디를 생성한다.
일반적으로, 상기 방법은 다음 순서에 따라 수행된다: 단계　i) 이후 단계　ii) 이후 단계　iii).
방법에 있어서:
- 제공되는 상기 조성물의 성분들은 적어도 하나의 계량장치를 통해 혼합 장치에 공급되어 혼합되고;
- 혼합된 성분들은 적으로 하나의 압축 장치에 공급되어 압축되고;
- 압축된 조성물은 포화 증기압 하에서 160 - 220 ℃의 온도에서 경화되는 방법이 적절한 구체예이다.
본 발명에 따른 방법은 이제 에너지 비용 및 시간 뿐만 아니라 압축 도구의 마모를 극적으로 줄일 수 있고 그 결과로 생성된 규회 벽돌의 제품 품질, 특히 시험되는 부피 밀도 및 압축 강도를 향상시킬 수 있다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 상술한 방법에 의해 수득가능한 고형화된 조성물, 특히 몰딩된 보디에 관한 것이다. 나아가, 또 다른 양태에 있어서 본 발명은 상술한 조성물의 규회 벽돌 생산을 위한 용도에 관한 것이다.
실시예
사용된 첨가제
Figure pct00005
Figure pct00006
표 1: 첨가제 (ZM) 조성물
모래 (및 임의로 무거운 골재로서의 현무암) 및 Ca(OH)2를 호바트 믹서에서 60　초 동안 건조 혼합함으로써 비교예 V1 내지 V6 및 본 발명에 따른 조성물 Z1 내지 Z8을 준비하였다. 혼합용 물을 상기 모래/Ca(OH)2에 15초 이내로 첨가하고 혼합물을 120초 동안 혼합하였다.
첨가제 (ZM)를 첨가하는 경우, 모래/Ca(OH)2 혼합물에 혼합용 물을 첨가하기 전에 상기 첨가제를 혼합용 물과 120초 동안 혼합하였다. 이후, 상기 혼합물을 압축하였다.
실시예들을 수행할 때, CaO 대신 Ca(OH)2를 직접 사용함으로써 CaO을 Ca(OH)2 로 전환하는 것이 생략되어 더 쉽고 더 빠른 조작이 가능하였다.
실시예 1
본 발명 또는 비교예에 따라 제조된 조성물의 총 중량을 기준으로 53.5　중량%의 모래, 35.9　중량%의 현무암, 9.4　중량%의 Ca(OH)2 및 1.2　중량%의 물을 사용함으로써 비교예　V1 내지 V3 및 본 발명에 따른 조성물　Z1 내지 Z5를 제조하였다. 사용된 현무암의 최대 입자 크기는 2　mm이었다. 첨가제(참조 표 2) 를 전체 조성물에 첨가하는 경우, 모래에서 각각의 첨가제의 중량%를 감하였다. 따라서, 사용된 첨가제가 0.3 중량%인 경우, 53.5　중량% 대신 53.2　중량%의 모래가 사용되었다. 모래, Ca(OH)2, 물 및 어떤 첨가제가 상술한 바와 같이 혼합되었다.
본 발명 및 비교예에 따른 조성물의 혼합물을 기계적 프레스로 압축함으로써 24　cm (길이) × 11.5　cm (너비) × 6　cm (높이)의 실험 샘플들을 얻었다. 이어서, 상기 실험 샘플들을 오토클레이브내에서 포화 수증기압 하에서 경화시켰다. 이후, 상기 실험 샘플들을 105 ℃에서 건조하고 시험되는 부피 밀도(PRD, 단위: kg/dm3)를 계산하고 2 1/2 적층된 실험 샘플들 각각의 압축이온강도(DF, 단위: N/mm2)를 결정하였다.
표　2는 본 발명에 따른 조성물이 동일한 시험되는 부피 밀도를 갖는 비교예와 비교시 상당히 높은 압축 강도를 달성하는 것을 나타내며, 이는 상당히 더 높은 및 더 균일한 압축성을 또한 나타낸다.
Figure pct00007
표 2: 비교예 V1 내지 V3 및 본 발명에 따른 조성물 Z1 내지 Z5의 시험되는 부피 밀도(PRD) 및 압축 강도 (DF).
실시예 2
본 발명 또는 비교예에 따라 제조된 조성물의 총 중량을 기준으로 모래, Ca(OH)2, 물 및 첨가제를 표 3에 나타낸 중량%의 양으로 사용함으로써 비교예 V4 내지 V6 및 본 발명에 따른 조성물Z6 내지 Z8을 제조하였다. 상기 모래는 사용된 모래의 총 중량을 기준으로 최대 입자 크기가 1 mm인 천연 모래 20 중량%, 최대 입자 크기가 3 mm인 천연 모래 40.5 중량% 및 최대 입자 크기가 2 mm인 파쇄 모래 39.5 중량%로 구성되어 있었다.
모래, Ca(OH)2, 물의 혼합 및 어떤 첨가제의 첨가는 상술한 바와 같이 수행되었다.
Figure pct00008
표 3: 비교예 V4 내지 V6 및 본 발명에 따른 조성물 Z6 내지 Z8의 함량
본 발명 및 비교예에 따른 조성물의 혼합물을 회전 압축기 (Gyratory Compactor ICT-100R from Invelop Oy, 핀란드)로 압축하여, 지름 100　mm의 원통형의 실험 샘플을 얻었다.
혼합된 물질은 회전각 40　mrad 및 4.5　bar 의 일정 압력으로 압축되어 치밀해졌다. 이러한 조작 동안 상기 실험 샘플의 높이를 각각의 회전(사이클)과 함께 측정하였다.
이 압축 작동은 특정 회전 수 이후 또는 특정 샘플 높이에 도달할 때 정지될 수 있다. 후자의 경우, 혼합될 물질의 첨가량 및 정의된 높이는 어떤 부피 밀도의 조정을 허용한다. 특정 회전수의 경우, 상기 부피 밀도(오토클레이빙 전의 부피 밀도)는 도달한 샘플 높이에 의해 산출된다. 혼합물이 더 빨리 특정 샘플 높이에 도달할수록, 이의 압축성이 더 높아진다.
실험 샘플들을 오토클레이브 내에서 포화 증기압 하에서 경화시켰다. 이후, 상기 실험 샘플들을 20 ℃ 및 a 65%의 상대 습도에서 저장하였고, 압축 강도를 DIN　18501(비연마됨) 에 따라 3.9　kN/s의 적재 속도에서 측정하였다.
표 4에 나타낸 바와 같이, 비교예 V4 및 V5 및 본 발명에 따른 조성물 Z6 및 Z6의 경우, 특정 샘플 높이에 도달할 때 압축 작동이 정지되었고, 요구되는 회전수가 결정되었다.
표 4로부터 본 발명에 따른 조성물은 상당히 적은 사이클 후에 특정 부피 밀도에 도달함을 알 수 있다.
Figure pct00009
표 4: 비교예 V4 및 V5 및 본 발명에 따른 조성물 Z6 및 Z7의 압축 강도 (DF), 오토클레이빙 전의 겉보기 밀도 (RD b.A.) 및 시험되는 부피 밀도 (PRD).
표 5에 나타낸 바와 같이, 비교예 V6 및 본 발명에 따른 조성물　Z8의 경우, 압축 작동은 60의 특정 수의 회전 이후 정지되었다.
표 5로부터 본 발명에 따른 조성물은 동일한 수의 사이클 후에 비교예와 비교할 때 상당히 더 높은 시험되는 부피 밀도 및 압축 강도를 가짐을 알 수 있다.
Figure pct00010
표 5: 비교예　V6 및 본 발명에 따른 조성물　Z8의 압축 강도 (DF) 및 시험되는 부피 밀도 (PRD) .

Claims (10)

  1. 석회, 모래, 물 및 적어도 하나의 가소제를 포함하는 규회 벽돌 생산용 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 가소제는 에스테르 또는 에테르기를 통해 주쇄에 결합된 측쇄들을 갖는 빗살형 중합체 KP인 것을 특징으로 하는 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 빗살형 중합체 KP는 하기 화학식 (I)의 공중합체인 것을 특징으로 하는 조성물:
    Figure pct00011

    여기서
    M은 서로 독립적으로 H+, 알칼리 금속 이온, 알칼리 토금속 이온, 2가 또는 3가 금속 이온, 암모늄 이온 또는 유기 암모늄기를 나타내고;
    각 R은 화학식 (I) 내의 다른 모이어티 R과는 독립적으로 수소 또는 메틸기를 나타내고;
    R1 은 서로 독립적으로 -[AO]q-R4를 나타내고 ;
    R2는 서로 독립적으로 C1 내지 C20 알킬기, 사이클로알킬기, 알킬아릴기 또는 -[AO]q-R4를 나타내고 ,
    여기서 A는 C2 내지 C4 알킬렌기를 나타내고 및 R4는 C1 내지 C20 알킬 기, 사이클로헥실기 또는 알킬아릴기를 나타내고;
    및 q = 2 - 250이고;
    R3 은 서로 독립적으로 -NH2, -NR5R6 또는 -OR7NR8R9를 나타내고 ,
    여기서 R5 및 R6은 서로 독립적으로 C1 내지 C20 알킬기, 사이클로알킬기 또는 알킬아릴기 또는 아릴기를 나타내거나;
    또는
    하이드록시알킬기,
    또는 아세톡시에틸 (CH3-CO-O-CH2-CH2-) 또는 하이드록시이소프로필 (HO-CH(CH3)-CH2-) 또는 아세톡시이소프로필기 (CH3-CO-O-CH(CH3)-CH2-)를 나타내거나,
    또는 R5 및 R6은 함께 질소가 모폴린 또는 이미다졸린 고리를 형성하는 일원인 고리를 형성하고;
    여기서 R7 은 C2-C4 알킬렌기를 나타내고;
    및 R8 및 R9 는 각각 서로 독립적으로 C1 내지 C20 알킬기, 사이클로알킬기, 알킬아릴기, 아릴기 또는 하이드록시-알킬기를 나타내고
    및 여기서 a, b, c 및 d는 구조 단위 s1, s2, s3 및 s4의 몰비이고
    및 a/b/c/d = (0.1 -0.9) / (0.1 -0.9) / (0 -0.8) / (0 -0.3), 단 a + b + c + d = 1이다.
  4. 선행 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 적어도 하나의 계면활성제를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 적어도 하나의 계면활성제는 비이온성 계면활성제인 것을 특징으로 하는 조성물.
  6. 선행 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물의 총 중량을 기준으로
    상기 모래의 양은 60 - 95.5 중량%;
    상기 석회의 양은 3 - 15 중량%;
    상기 물의 양은 0.485 - 25 중량%;
    상기 가소제의 양은 0.015 - 0.5 중량%;
    및, 존재한다면, 상기 계면활성제의 양은 0.00003 -0.1　중량%인 것을 특징으로 하는 조성물.
  7. i) 선행 청구항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 준비하는 단계;
    ii) 상기 조성물을 적어도 하나의 압력 장치에 공급하고 압력을 가하는 단계;
    iii) 상기 조성물을 경화시키는 단계를 포함하는 규회 벽돌 생산 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 경화는 포화 수증기압 하에서 160 - 220 ℃의 온도에서 일어나는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제　7항 또는 제8항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 얻은 고형화된 조성물.
  10. 규회 벽돌을 생산하기 위한 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 조성물의 용도.
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