KR20150060968A - 석고제품용 화학 첨가제 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 석고 조성물, 석고보드 및 이들의 제조 방법과 석고제품에 있어서 흐름-방지제로서 탈수소아스코르브산의 용도를 제공한다. 상기 석고보드는 상기 조성물로부터 제조된 세트 석고를 포함하며, 상기 조성물은 석고, 및 변형방지제를 포함하고, 여기서 상기 변형방지제는 탈수소아스코르브산, 탈수소아스코르베이트 및 반탈수소아스코르브산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함한다. 상기 조성물로부터 제조된 세트 석고는 더욱 양호한 흐름-방지 또는 변형 저항 특성을 나타낸다. 본 발명의 석고제품은 거의 뒤틀리지 않으며 높은 습도의 조건에서도 더 강력한 안정성을 가지므로, 석고제품의 품질을 향상시켜 소비자의 요구조건을 만족시킨다.

Description

석고제품용 화학 첨가제{CHEMICAL ADDITIVE FOR GYPSUM PRODUCTS}
본 발명은 석고제품, 특히 석고 조성물, 석고보드(gypsum board) 및 이들의 제조방법 및 석고제품중 흐름방지제(anti-sagging additive)로서 탈수소아스코르브산(dehydroascorbic acid: DHA)의 용도에 관한 것이다.
현대 건축 분야에 있어서, 주성분이 황산칼슘 이수화물인 석고는 건설업에서 사용되는 주요 소재이다. 예를 들어, 빌딩의 지붕 및 벽을 형성시키기 위한 석고보드, 및 내부 지붕/벽 상의 완성된 표면을 생산하기 위한 통상의 모르타르(mortar)가 있다.
석고제품의 제조 중, 소석고(황산칼슘 반수화물 및/또는 무수 황산칼슘)와 물의 혼합물을 주조하는데, 이때 소석고(회반죽)가 물에 의해 수화되어 고화된 석고를 형성하며 상기 고화된 석고는 결정성 수화된 석고 매트릭스(황산칼슘 이수화물)를 포함하여, 석고제품이 높은 구조적 강도(structural strength)를 갖게 된다. 따라서, 석고제품은 경량이면서 강도가 높은 장점을 갖고 있어 빌딩 제품에 널리 사용된다.
그러나, 석고제품이 장시간 동안 높은 습도의 조건하에 있을 경우, 때때로 산업계에서 흐름(sagging) 또는 습화된 휨(humidified deflection)으로 불리는, 변형거동(deformation behavior)이 일어날 수 있다. 이런 변형거동을 나타내는 석고제품은 설치 후 미학적으로 불량해지며 이를 수정하기 위한 값비싼 교정작업을 필요로 하게 된다. 따라서, 고화된 석고의 불량한 변형거동을 극복하는 방법이 건축분야에 있어서 집중적인 연구과제가 되었으며 일부 성과도 있었다.
예를 들어, 중국 특허 공보 CN 101747014A에는 소석고에 첨가제로서 붕산을 첨가함으로써 석고제품의 흐름-방지를 개선하는 방법이 개시되어 있다. 영국 특허 GB1481788A에는 석고보드의 흐름-방지를 개선하기 위하여 흐름방지제로서 갈산(Gallic acid)을 사용하는 것이 개시되어 있다. 영국 특허 GB 1226333A에는 타르타르산을 함유하는 주조전(precast) 석고 회반죽 시트, 슬래브 및 블럭이 타르타르산을 함유하지 않는 유사 제품보다 더 큰 소성흐름 내성(resistance to plastic flow)을 갖는다고 개시되어 있다. 미국 특허 US 6342284에 개시된 바와 같이 인산염이 사용될 수 있다는 것도 알려져 있다.
이전의 석고제품이 습한 조건하에서 흐르면서 서서히 변형되기쉬어 변형에 대한 내성이 불량하고 이에 따라 안정성이 불량한 거동의 관점에서, 본 발명은 석고 조성물 및 석고보드와 상기 석고보드의 제조 방법을 제공한다. 상기 조성물은 변형방지제(anti-deformation additive)를 포함하며, 상기 조성물로 제조된 석고보드는 양호한 변형방지 능력, 특히 습한 고온 상태하에서의 흐름-방지(anti-sagging) 능력을 갖고 있어, 석고제품의 안정성이 향상된다.
본 발명은 석고 조성물, 석고보드 및 이들의 제조 방법과 석고제품에 있어서 흐름 방지제로서 탈수소아스코르브산의 용도를 제공한다.
상기 조성물은 석고와 변형방지제를 포함하며; 상기 변형방지제는 탈수소아스코르브산(dehydroascorbic acid, DHA), 탈수소아스코르베이트(dehydroascorbate) 및 반탈수소아스코르브산(semidehydroascorbic acid, MDHA; 또한 반탈수소아스코르브산과 동일한 조성을 갖는 모노탈수소아스코르브산을 나타냄)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함한다. 본원의 조성물에서 언급되는 상기 석고는 반-수화물 석고(황산칼슘 반수화물: calcium sulfate hemi-hydrate)이다.
본 발명은 또한 상기 조성물을 형성시키는 방법을 제공하며, 상기 방법은 석고 분말 및 변형방지제를 물과 혼합하는 단계; 상기 혼합물을 교반시키는 단계를 포함하며, 여기서 상기 변형방지제는 탈수소아스코르브산, 탈수소아스코르베이트 및 MDHA로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함한다.
임의로, 상기 조성물은 보조 첨가제로서, 석고, 전분, 기포제(foaming agent), 촉진제(accelerator), 분산제, 및 석고보드 및 회반죽 제조 분야의 숙련가에게 알려진 기타의 것 등으로부터 선택된 성분을 1종 이상 추가로 포함한다.
본 발명은 또한 석고, 전분, 기포제(선택적), 분산제, 촉진제 및 변형방지제, 및 석고보드 및 회반죽 제조 분야의 숙련가에게 알려져 있는 물질을 포함하는 석고보드을 제공하며, 여기서 상기 변형방지제는 탈수소아스코르브산, 탈수소아스코르베이트 및 MDHA로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함한다. 본원의 최종 석고보드에서 언급된 상기 석고는 이수화물 석고(황산칼슘 이수화물)이다.
본 발명은 또한 석고보드 형성 방법을 제공하며, 이 방법은 다음 단계: 석고, 물, 전분, 기포제(선택적), 촉진제, 분산제, 및 변형방지제 (여기서, 변형방지제는 탈수소아스코르브산, 탈수소아스코르베이트 및 MDHA로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함한다)를 혼합하는 단계; 상기 혼합물을 교반시켜 슬러리를 형성시키는 단계; 상기 슬러리를 2개의 라이너(liner) 사이에 배치하여 샌드위치 구조물을 형성시키는 단계; 상기 샌드위치된 구조물을 기본으로 하는 제1 보드(board)를 형성시키는 단계; 경화 공정 후 상기 제1 보드를 목적하는 길이를 갖는, 다수의 제2 보드로 절단하는 단계; 상기 다수의 제2 보드를 건조시켜 과량의 수분을 증발시키는 단계를 포함한다.
상기 슬러리는 전형적으로 종이 시트, 폴리머성 및/또는 유리섬유 등을 포함하는 부직 매트와 같은 라이너상에 침착시키고, 슬러리가 상기 2개의 라이너 사이에 샌드위치되도록, 추가의 라이너로 커버한다. 이후, 상기 샌드위치 구조물을, 보드의 두께를 결정하는 한쌍의 성형 플레이트 또는 롤에 통과시킨다. 이후, 상기 구조물을 컨베이어 라인을 따라 통과시켜 이 시간 동안 치장벽토(stucco) 슬러리가 수화되고 경화되도록 한다. 상기 경화된 구조물을 절단하여 목적하는 길이를 갖는 다수의 보드를 제공하고 이들을 건조 시스템으로 보내 과량의 물이 증발되도록 한다.
본 발명은 또한 석고제품에서 흐름방지제로서 탈수소아스코르브산의 용도를 제공한다.
선택적으로, 상기 변형방지제는 탈수소아스코르브산이다.
선택적으로, 조성물 및 석고제품중, 석고에 대한 변형방지제의 중량 퍼센트 범위는 0.01 내지 5.0%이다. 바람직하게는, 변형방지제 함량의 최소값이 0.1%이다. 바람직하게는, 변형방지제 함량의 최대값이 1.0%이다.
선행 기술과 비교하여, 본 발명의 조성물, 석고보드 및 이의 제조 방법은 다음과 같은 장점을 갖는다. 본 발명에서, 상기 석고보드는 상기 조성물로부터 제조된 세트 석고(set gypsum)를 포함하며; 상기 조성물은 반수화물 석고와 변형방지제를 포함하고, 여기서 상기 변형방지제는 탈수소아스코르브산, 탈수소아스코르베이트 및 MDHA로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함한다. 상기 조성물로부터 제조된 세트 석고는 선행 기술보다 더욱 양호한 변형방지 성능과 효율적으로 개선된 석고제품의 변형방지 특성을 나타낸다. 본 발명의 석고제품은 거의 뒤틀리지 않으며 높은 습도의 조건에서도 더 강력한 안정성을 가지므로, 석고제품의 품질을 향상시켜 높은 안정성의 요구조건을 만족시킨다.
상기 배경 기술에서 논의된 바와 같이, 세트 석고는 경량이면서 구조적 강도가 높은 장점을 가지며, 건축 산업에서 석고제품에 널리 사용되고 있다. 그러나, 실제로는, 주성분으로서 세트 석고를 갖는 석고제품은 높은 습도에 노출될 때 흐르게되어 서서히 변형되는 것으로 밝혀졌는데, 즉, 종전의 석고제품은 높은 수분 조건하에서 변형방지성이 불량하다. 그러한 거동은 석고제품의 외관에 영향을 주어, 석고제품 기준을 만족시킬 수 없도록 한다.
종전 석고의 불량한 변형방지 능력과 불량한 안정성 단점을 해결하기 위하여, 본 발명은 조성물과 이 조성물로 제조된 석고보드 및 이들의 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 조성물로 제조된 석고보드는 선행 기술과 비교하여, 확실하게 개선된 변형방지 능력 (특히, 흐름-방지 능력)을 갖는다.
본 발명의 조성물은 석고, 물 및 변형방지제를 포함한다. 상기 변형방지제는 탈수소아스코르브산, 탈수소아스코르베이트 및 MDHA로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함한다. 상기 조성물에서 언급된 석고는 헤미-석고 (황산칼슘 반수화물)이다.
상세하게는, 상기 변형방지제가 탈수소아스코르브산(DHA)이다. 탈수소아스코르브산(C6H6O6)의 화학식은 하기와 같이 나타낸다:
Figure pct00001
여기에서, 조성물 중 반수화물 석고에 대한 변형방지제의 중량비의 범위는 0.01% 내지 5.0%, 바람직하게는 0.1% 내지 1.0%이다.
상기 조성물로부터 제조된 석고보드의 품질을 향상시키기 위하여, 상기 조성물이 기포제(foaming agent), 분산제, 촉진제 및 전분으로부터 선택된 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 조성물의 제조 방법은 특정 비율로 석고 분말과 변형방지제를 물과 혼합하는 단계; 및 상기 혼합물을 교반시키는 단계를 포함하며, 여기서 상기 변형방지제는 탈수소아스코르브산, 탈수소아스코르베이트 및 MDHA로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함한다. 이에 의해, 본 발명의 조성물이 수득될 수 있으며, 상기 작업 공정을 단순하여 대규모 산업용 프로모션이 가능하다.
본 발명은 또한 상기 언급한 조성물로 제조된 석고보드(gypsum board)를 제공하며, 상기 석고제품의 성분은 특히 전분, 기포제, 분산제, 가속제, 및 탈수소아스코르브산, 탈수소아스코르베이트 및 MDHA로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 변형방지제를 포함한다. 최종 석고보드에 언급된 석고는 이수화물 석고이다.
여기서, 최종 제품은 석고보드일 수 있으며, 상기 석고보드의 주변은 종이 시트, 폴리머성 및/또는 유리섬유 등을 포함하는 부직 매트와 같은 라이너로 코팅되어 특이적 형태와 용도를 갖는 석고제품을 형성할 수 있다.
상기 석고보드의 생산 공정에서는, 먼저, 석고, 전분, 기포제, 가속제, 분산제, 변형방지제 (이는 탈수소아스코르브산, 탈수소아스코르베이트 및 MDHA로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함한다), 및 석고보드 및 회반죽 제조 분야에서의 숙련가에게 공지되어 있는 물질을 물에 혼합하고 혼합물을 교반시켜 슬러리를 형성시킨 다음; 상기 슬러리를 전형적으로 종이 시트, 폴리머성 및/또는 유리섬유 등을 포함하는 부직 매트와 같은 라이너상에 침착시키고, 상기 슬러리가 상기 2개의 라이너 사이에 샌드위치되도록, 추가의 라이너로 커버한다. 이어서, 상기 샌드위치된 구조물을 보드의 두께를 결정하는, 한쌍의 성형판 또는 롤에 통과시킨다. 이후, 상기 구조물을 컨베이어 라인을 따라 통과시켜 이 시간 동안 치장벽토 슬러리가 수화되고 경화되도록 한다. 상기 경화된 구조물을 절단하여 목적하는 길이를 갖는 다수의 보드를 제공하고 이들을 건조 시스템으로 보내 과량의 물이 증발되도록 한다.
상기 언급한 본 발명의 목적, 특징 및 장점을 더욱 명확하고 용이하게 이해할 수 있도록, 본 발명의 특정 실시양태를 사용하여 본 발명의 조성물 및 석고제품 및 이들의 제조 방법과 본 발명에 의해 수득되는 석고제품의 탁월한 흐름-방지 성능을 추가로 설명하고자 한다.
본 발명을 완전히 이해하기 위하여 하기 설명에 더욱 세부적인 사항이 기재된다. 그러나, 본 발명은 여기에 설명된 것 외의 다른 수단에 의해서도 실행될 수 있다. 따라서, 본 발명은 하기 특정 실시양태에 의해 제한되는 것으로 구성되지 않는다.
[실시예]
I. 실시예 및 비교예의 제조 공정은 다음과 같다:
특정 양의 첨가제 분말 (여기서 상기 첨가제는 표 1에 나타낸 실시예 및 비교예에서의 첨가제뿐이다)과 500 g의 하소시킨 황산칼슘 반수화물 분말을 350 g의 물과 혼합하고, 상기 혼합물을 15초간 교반시켜 상응하게 상이한 첨가제를 함유하는 다수의 슬러리를 생산한다.
상기 수득한 슬러리를 동일한 각각의 몰드에 부어, 각각의 치수가 400x400x10 mm인 석고판을 제조한다. 12시간 후, 상기 몰딩된 석고판을 제거하고 50 내지 70℃에서 10 내지 15시간 동안 건조시킨 다음 연속해서 30 내지 50℃에서 20 내지 30시간 동안 건조시켜 상이한 첨가제에 상응하는, 시험할, 다수의 석고판 샘플을 생산한다. 흐름-방지 시험을 위하여, 상기 수득한 석고판을 20℃ 및 50% RH의 상대습도에서 24시간 동안 정련시킨 후 320x40x10 mm로 절단한다.
II. 흐름-방지 시험 공정:
시험 환경: 정온 20±0.5℃; 상대습도: 93±3% RH.
각각의 석고판을 2개의 지지체 위에 수평 위치로 놓고 2개의 지지체 사이의 거리는 300 mm이다. 금속 로딩 블럭 (metal loading block; 이의 중량은 하기 표 1에 제시되어 있다)을 석고판의 중앙부에 놓아 흐름 공정을 가속시킨다. 24시간의 기간 중에, 석고판 샘플의 중앙부의 흐름 거리는 레이저 변위계(model: Keyence IL-065)를 사용하여 연속적으로 측정하고, 각각의 석고판 샘플의 최종 흐름 거리를 24시간 후에 기록한다.
실시예 및 비교예에서의 성분, 및 실시예와 비교예의 상응하는 석고판의 시험 데이타가 표 1에 제시되어 있다:
[표 1]
표 1: 석고판 샘플의 흐름 내성 시험표
Figure pct00002

첨가제의 함량은 각 실시예에서 첨가제의 중량/황산칼슘 반수화물의 중량이다.
III. 시험 결과의 분석: 24시간 후 흐름 처짐(sag deflection) (표 1에 나타낸 바와 같음)으로부터, 우리는 0.1 중량%의 탈수소아스코르브산을 도입시키면 석고 샘플의 흐름 방지 특성이 현저하게 향상됨을 알 수 있다.
또한, 첨가제로서 탈수소아스코르브산을 함유하는 석고판의 특히 양호한 흐름 내성을 기본으로, 탈수소아스코르베이트 및 이들의 전구체로서 탈수소아스코르브산와 유사한 구조를 갖는 MDHA를 함유하는 석고판도 아주 양호한 흐름 내성을 나타낸다. 실시예 1에 기록된 바와 같이, 현존하는 석고제품과 비교할 때, 탈수소아스코르브산, 탈수소아스코르베이트 및 MDHA로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 변형방지제를 함유하는 석고제품은 확실하게 개선된 흐름 내성을 가지며, 변형방지제와 반수화물 석고의 중량비의 범위가 0.01% 내지 5.0%인 변형-방지제에 의해 제조된 석고제품은 흐름 내성이 매우 높으며, 상기 범위에서, 변형방지제와 반수화물 석고의 중량비는 0.1 내지 1.0%인 것이 더 바람직하다.
본 발명은 또한 석고제품중 흐름방지제로서 탈수소아스코르브산을 적용시키는 것을 제공한다. 탈수소아스코르브산을 포함하는 임의의 형태의 흐름방지제 및 석고제품의 흐름을 방지하는데 상기 첨가제를 적용시키는 것은 본 발명에 의해 보호된다.
위에 개시된 바람직한 실시양태가 본 발명을 제한하는 것으로 간주되어서는 안되며, 본 분야에서의 기술자는 본 발명의 정신 및 범주내에서 변화시킬 수 있으므로, 본 발명의 보호 범주는 특허청구의 범위에 의해 규정되어야 한다.

Claims (11)

  1. 석고와 변형방지제를 포함하는 석고 조성물로, 여기서 변형방지제가 탈수소아스코르브산, 탈수소아스코르베이트 및 반탈수소아스코르브산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 석고 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 변형방지제가 탈수소아스코르브산인 조성물.
  3. 제1항 또는 2항에 있어서, 석고에 대한 변형방지제의 중량 퍼센트 범위가 0.01% 내지 5%인 조성물.
  4. 조성물의 형성 방법으로서,
    석고 분말과 변형방지제를 물과 혼합하는 단계; 및
    상기 혼합물을 교반시키는 단계를 포함하며,
    여기서 상기 변형방지제는 탈수소아스코르브산, 탈수소아스코르베이트 및 반탈수소아스코르브산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 석고 분말에 대한 변형방지제의 중량 퍼센트 범위가 0.01% 내지 5.0%인 방법.
  6. 석고, 전분, 분산제, 가속제, 변형방지제, 및 선택적으로 기포제를 포함하며, 상기 변형방지제는 탈수소아스코르브산, 탈수소아스코르베이트 및 반탈수소아스코르브산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 석고보드.
  7. 제6항에 있어서, 상기 변형방지제가 탈수소아스코르브산인 석고보드.
  8. 제6항 또는 7항에 있어서, 상기 석고에 대한 변형방지제의 중량 퍼센트 범위가 0.01% 내지 5.0%인 석고보드.
  9. 석고보드의 형성 방법으로서,
    석고, 물, 전분, 가속제, 분산제, 변형방지제, 및 선택적으로 기포제를 혼합하는 단계로, 상기 변형방지제는 탈수소아스코르브산, 탈수소아스코르베이트 및 반탈수소아스코르브산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는단계;
    상기 혼합물을 교반시켜 슬러리를 형성시키는 단계;
    상기 슬러리를 2개의 라이너 사이에 배치시켜 샌드위치 구조물을 형성시키는 단계;
    상기 샌드위치 구조물을 기본으로 하는 제1 보드를 형성시키는 단계;
    경화 공정 후, 상기 제1 보드를 목적하는 길이를 갖는 다수의 제2 보드로 절단하는 단계;
    상기 다수의 제2 보드를 건조시켜 과량의 물을 증발시키는 단계를 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 석고에 대한 흐름방지제의 중량 퍼센트 범위가 0.01% 내지 5.0%인 방법.
  11. 탈수소아스코르브산을 석고제품중의 흐름방지제로 사용하는, 탈수소아스코르브산의 사용 방법.
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