KR20170086487A - 개선된 고정력을 갖는 건축 패널 - Google Patents

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Abstract

석고 제품은 제1 고분자 첨가물 및 제2 고분자 첨가물이 안에 분산되어 있으며, 상기 제1 고분자 첨가물은 합성 고분자이고 상기 제2 고분자 첨가물은 전분이다. 전분과 합성 고분자의 조합체는 석고 제품의 제조 및 성능에서 하기의 장점들 중 하나 이상을 나타낼 수 있음이 밝혀졌다:
- 증가된 강도,
- 양 첨가물 모두를 함유하는 벽토 슬러리의 증가된 유동성으로 인한 보다 큰 제조 용이성 및
- 흡습성 팽창에 대한 증가된 내성.

Description

개선된 고정력을 갖는 건축 패널{CONSTRUCTION PANEL HAVING IMPROVED FIXING STRENGTH}
본 발명은 건물 건축에 사용하기 위한 패널에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 싱크대, 텔레비전 또는 라디에이터와 같은 물품이 부착될 수 있는 격벽을 제공하기 위한 패널에 관한 것이다.
플라스터 보드(plasterboard)(예를 들어, 석고 플라스터 보드), 폴리스티렌 보드 및 섬유 보드와 같은 경량 패널은 통상적으로 빌딩 내에 격벽을 제공하기 위해 사용된다. 이러한 적용에 대한 그들의 장점은 가볍고 신속하게 설치된다는 사실을 포함한다.
그러나, 일부 경우에서 이러한 경량 패널은 고정물(예를 들어, 싱크대, 텔레비전, 라디에이터, 소화기, 선반 및 패널에 대해 부착을 요하는 임의의 다른 물품)을 지지할 만큼 강하지 않다는 단점을 가질 수 있다. 이러한 경우, 고정물의 중량은 고정 수단(예를 들어, 나사)이 패널에서 빠져 나오게 하여 고정물이 격벽에서 떨어질 수 있다.
일반적으로, 이 문제는 합판 시트를 제공하여 패널의 고정력을 증가시킴으로써 해결하고 있다. 이 경우, 합판 시트를 고정물이 배치되는 패널 면의 반대쪽 패널 면 상에 제공한다. 합판 시트는 패널에 고정물을 고정시키기 위해 이용되는 하나 이상의 고정 수단(예를 들어, 나사)을 유지하기 위한 증가된 강도를 제공할 수 있다. 일반적으로, 합판 시트를 격벽의 골조 내에 위치시킨 후 플라스터 보드를 격벽 골조의 외부에 놓이도록 합판에 고정시킨다.
대안으로서, 금속 지지 수단을 제공할 수 있다. 이들은 고정판, 채널, 끈 또는 금속 체결구를 포함할 수 있다. 합판 시트의 경우와 마찬가지로, 금속 지지 수단은 일반적으로 고정물이 고정되는 패널 면의 반대쪽 패널 면 상에 위치하고 패널에 고정물을 부착하는데 사용되는 고정 수단, 예를 들어 고정 나사를 수용하고 고정하는 역할을 한다.
이들 구성 양자 모두는 패널과 추가의 지지 부품이 현장에서 서로 부착되어야 한다는 단점을 갖는다. 또한, 금속 지지 수단을 사용하는 경우에는 패널에 고정물을 고정하는데 필요한 완전한 세트의 고정 수단을 지지하기 위해 복수의 이러한 지지 수단이 필요할 수 있다. 따라서, 설치 과정이 시간이 걸리고 고가일 수 있다.
또한, 금속 지지 수단 또는 합판 시트의 추가는 격벽의 무게와 두께를 증가시키고/거나 이중벽 공간의 감소를 초래한다. 일반적으로, 합판 그 자체는 현장에서 크기에 맞게 절단되어야 하므로 설치에 필요한 시간이 증가하고 가능하게는 먼지 및 잠재적으로 유해한 성분의 방출을 유발한다.
따라서, 고정 수단을 유지하고 고정물을 지지할 수 있으며 시간이 걸리는 설치 과정을 요하지 않는 개선된 패널을 제공하는 것이 필요하다.
석고 제품을 강화하기 위한 고분자 첨가물의 사용에 대한 조사를 수행하였다. 놀랍게도, 전분과 합성 고분자의 조합체를 사용함으로써 석고 제품의 제조 및 성능에서의 특정 장점을 얻을 수 있음이 밝혀졌다.
따라서, 제1 양태에서 본 발명은 제1 고분자 첨가물 및 제2 고분자 첨가물이 안에 분산되어 있는 석고 제품을 제공할 수 있으며, 상기 제1 고분자 첨가물은 합성 고분자이고 상기 제2 고분자 첨가물은 전분이다.
전분과 합성 고분자의 조합체는 석고 제품의 제조 및 성능에서 하기의 장점들 중 하나 이상을 나타낼 수 있음이 밝혀졌다:
- 증가된 강도,
- 양 첨가물 모두를 함유하는 벽토(stucco) 슬러리의 증가된 유동성으로 인한 보다 큰 제조 용이성, 및
- 흡습성 팽창에 대한 증가된 내성.
일반적으로, 제1 고분자 첨가물은 제2 고분자 첨가물 이상의 양으로 존재한다. 그러나, 일부 경우에서는 제1 고분자 첨가물은 제1 첨가물 및 제2 첨가물의 총량의 40% 미만, 가능하게는 30% 미만의 양으로 존재할 수 있다.
일반적으로, 제1 고분자 첨가물 및 제2 고분자 첨가물의 총량은 석고 대비 3 중량% 초과, 바람직하게는 4 중량% 초과이다. 일반적으로, 제1 고분자 첨가물 및 제2 고분자 첨가물의 총량은 석고 대비 15 중량% 미만, 바람직하게는 13 중량% 미만이다.
바람직하게는, 전분은 석고 제품의 중량 대비 1.0% 이상, 바람직하게는 1.25 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 2.0 중량% 이상의 양으로 존재한다.
바람직하게는, 제1 고분자 첨가물은 폴리비닐 아세테이트이다.
전분은 예를 들어 밀, 감자, 타피오카 또는 옥수수로부터 유래할 수 있다. 바람직하게는, 전분은 옥수수로부터 유래한다. 특정 실시예에서, 전분은 천연 전분(즉, 변성되지 않은 전분)이다. 다른 실시예에서, 전분은 변성 전분, 예를 들어 산-처리된(acid-thinned) 전분일 수 있다.
특정 실시예에서, 전분은 본원에 참조로서 포함되는 US7048794에 기술된 것과 같은 치환된 전분이다. 치환된 전분은 히드록실 작용기 중 하나 이상을 대체하도록 화학적으로 반응시킨 전분 유도체이다. 일반적으로, 상기 반응은 전분 고분자 주쇄(backbone)를 따라 에테르 또는 에스테르 결합을 부가하는 전분 또는 변성 전분의 에테르화 또는 에스테르화를 포함한다. 상기 반응은 산화, 산-처리, 가교 결합 및 호화와 같이 전분에 대해 일반적으로 이루어지는 다른 변성과 구분되지만, 이들 변성 또한 1종 이상의 작용기로 치환하기 전 또는 후에 전분에 적용될 수 있다.
치환된 전분은 플라스터 보드, 예를 들어 석고의 무기 상(inorganic phase)을 위한 효율적인 바인더의 역할을 하여 플라스터 보드의 코어 강도를 증가시키는 것으로 생각된다. 바람직하게는, 전분은 차가운 물에 불용성이지만 플라스터 보드의 형성, 세팅 또는 건조 동안의 더 높은 공정 온도에서는 용해한다. 이는 전분의 과도한 이동을 제한하므로 전분이 플라스터 보드 코어 내에 잔류하여 석고 결정을 위한 바인더를 제공하는 것으로 생각된다.
치환된 전분은 히드록시에틸화, 히드록시프로필화 및/또는 아세틸화 전분을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 전분은 히드록시에틸화 전분이다.
전분은 이동성 전분 또는 비이동성 전분일 수 있다. 비이동성 전분은 플라스터 보드의 코어 내에 유지되고 보드 표면으로 이동하지 않는 전분이다. 이와 대조적으로, 이동성 전분은 일반적으로 플라스터 보드의 표면으로 이동하고 (사용되는 경우) 페이퍼 페이싱(paper facing)에 대한 플라스터 보드 코어의 결합을 개선하는 목적에 기여한다.
본 발명에서 사용될 수 있는 비이동성 전분의 예는 덱스트린이다.
바람직하게는, 전분이 석고 대비 3 중량% 이상의 수준으로 존재하는 경우 전분은 이동성 전분이다. 놀랍게도, 이렇게 비교적 높은 전분 함량에서는 심지어 이동성 전분도 플라스터 보드 코어 내에 충분한 양으로 유지되어 플라스터 보드의 고정력을 향상시키는 것으로 밝혀졌다. 동시에, 이동성 전분은 (사용되는 경우) 페이퍼 페이싱에 대한 플라스터 보드 코어의 결합을 개선하는데 도움을 줄 수 있으므로 플라스터 보드 내에 다수의 전분 종류를 포함할 필요가 없다.
전분이 석고 대비 3 중량% 이상의 수준으로 존재하는 경우, 전분은 호화 전분보다는 천연 전분인 것이 일반적으로 바람직하다. 이렇게 비교적 높은 전분 수준에서, 호화 전분은 석고 슬러리에 대한 과도한 점도를 부여하는 것으로 여겨진다.
다른 경우에서, 전분은 호화 전분일 수 있다.
특정 실시예에서, 전분은 60℃ 미만의 온도에서 낮은 점도(예를 들어, 60 cps 미만의 브룩필드 점도) 및 70℃의 온도에서 훨씬 높은 점도(예를 들어, 10000 cps 초과의 브룩필드 점도)를 갖도록 선택될 수 있다. 이러한 전분은 본원에 참조로서 포함되는 US8252110에 기술된다. 이 전분은 매우 온도 의존적인 유변성(rheology)을 가지며, 저온에서 전분은 결정간(inter-crystalline) 공간으로 침투하기 위해 코어에 분산될 수 있다고 생각된다. 온도가 60℃를 초과하면, 전분의 점도는 곧바로 매우 높은 수준으로 급격하게 증가하여 전분이 사실상 코어에 잔류하고 코어/페이싱 계면으로 이동하지 않도록 한다.
일부 경우에서, 곡물 가루(예를 들어, 밀가루)를 벽토 슬러리에 첨가함으로써 전분을 석고 제품으로 포함시킬 수 있다.
바람직하게는, 석고 제품은 그 안에 매립된 섬유를 포함한다. 일반적으로, 섬유는 석고 대비 2 중량% 초과, 바람직하게는 3 중량% 초과의 양으로 존재한다. 일반적으로, 섬유는 석고 대비 10 중량% 미만, 바람직하게는 7 중량% 미만의 양으로 존재한다. 바람직하게는, 섬유는 유리 섬유이다.
바람직하게는, 석고 제품은 실질적으로 붕소가 없다. 붕소 첨가물은 석고 제품의 제조 동안 건강과 안전에 위험을 제기하는 것으로 여겨진다.
특정 실시예에서, 석고 제품은 플라스터 보드이다. 일반적으로, 플라스터 보드는 페이퍼 페이싱을 갖는다. 이들 페이퍼 페이싱은 셀룰로오스 섬유 및 유리 섬유 양자 모두를 포함할 수 있으며, 이는 플라스터 보드의 내연성을 개선시키는 것으로 생각된다. 다른 경우에서는, 플라스터 보드는 그의 표면에 부분적으로 또는 완전히 매립된 매트, 예를 들어 유리 매트를 가질 수 있다.
특정 실시예에서, 석고 제품은 소수성 첨가물, 예를 들어 실리콘 오일 또는 왁스를 포함한다.
특정 실시예에서, 석고 제품은 살생제를 함유할 수 있다.
특정 실시예에서, 석고 제품은 팽창되지 않은 질석(vermiculite), 마이크로실리카 및/또는 점토와 같은 수축 방지제를 함유하여 제품의 내연성을 개선시킬 수 있다.
특정 실시예는 발포체 또는 펄라이트와 같은 경량 골재를 포함할 수 있다. 이러한 첨가물은 수용 가능한 두께를 갖는 저밀도 보드를 생성하는 것으로 당해 기술 분야에서 알려져 있다.
본 발명은 이제 단지 예시로써 설명될 것이다.
석고 플라스터 보드를 하기의 일반적인 방법론을 사용하여 제조하였다:
벽토와 다른 건조 첨가물을 칭량하여 자루에 넣고 흔들어서 혼합하였다. 물과 습식 첨가물을 칭량하여 통에 넣었다. 섬유를 칭량하여 통 안의 습식 첨가물에 첨가하고 전기 믹서를 사용하여 60초 동안 함께 혼합하였다.
건조 분말 첨가물을 통 안의 습식 첨가물에 첨가하고 전기 믹서로 30초 동안 혼합하였다.
그 결과로 생긴 슬러리를 두 개의 페이퍼 라이너 시트 사이에 끼워 넣고 혼합 시점으로부터 측정하여 25분 동안 수화시켰다. 이어서 보드를 160℃의 오븐에서 1시간 동안 건조시켰다.
생성된 플라스터 보드는 15 mm의 두께였다.
실시예 1
석고 플라스터 보드를 하기의 재료로부터 제조하였다:
- 벽토,
- 벽토 대비 6 중량% 양의 폴리비닐 아세테이트(폴리비닐 아세테이트는 상표명 Mowilith S1로 입수 가능),
- 벽토 대비 6 중량% 양의 전분(전분은 상표명 C Flex 03408로 입수 가능),
- 벽토 대비 3 중량% 양의 유리 섬유.
실시예 2
석고 플라스터 보드를 하기의 재료로부터 제조하였다:
- 벽토,
- 벽토 대비 6 중량% 양의 폴리비닐 아세테이트(폴리비닐 아세테이트는 상표명 Vinamul 8481로 입수 가능),
- 벽토 대비 6 중량% 양의 전분(전분은 상표명 C Flex 03408로 입수 가능),
- 벽토 대비 3 중량% 양의 유리 섬유.
실시예 3
석고 플라스터 보드를 하기의 재료로부터 제조하였다:
- 벽토,
- 벽토 대비 2.5 중량% 양의 폴리비닐 아세테이트(폴리비닐 아세테이트는 상표명 Vinamul 8481로 입수 가능),
- 벽토 대비 2.5 중량% 양의 전분(전분은 상표명 Merifilm 102로 입수 가능),
- 벽토 대비 5 중량% 양의 유리 섬유.
실시예 4
석고 플라스터 보드를 하기의 재료로부터 제조하였다:
- 벽토,
- 벽토 대비 3.75 중량% 양의 폴리비닐 아세테이트(폴리비닐 아세테이트는 상표명 Vinamul 8481로 입수 가능),
- 벽토 대비 1.25 중량% 양의 전분(전분은 상표명 Merifilm 102로 입수 가능),
- 벽토 대비 5 중량% 양의 유리 섬유.
실시예 5
석고 플라스터 보드를 하기의 재료로부터 제조하였다:
- 벽토,
- 벽토 대비 6.25 중량% 양의 폴리비닐 아세테이트(폴리비닐 아세테이트는 상표명 Mowilith SI로 입수 가능),
- 벽토 대비 6.25 중량% 양의 전분(전분은 Grain Processing Corporation으로부터 상표명 Coatmaster K57F로 입수 가능),
- 벽토 대비 3% 양의 유리 섬유.
실시예 6
석고 플라스터 보드를 하기의 재료로부터 제조하였다:
- 벽토,
- 벽토 대비 6 중량% 양의 폴리비닐 아세테이트(폴리비닐 아세테이트는 상표명 Vinamul 8481로 입수 가능),
- 벽토 대비 0.5 중량% 양의 전분(전분은 상표명 Merifilm 102로 입수 가능),
- 벽토 대비 2 중량% 양의 유리 섬유.
실시예 7
석고 플라스터 보드를 하기의 재료로부터 제조하였다:
- 벽토,
- 벽토 대비 0.5 중량% 양의 폴리비닐 아세테이트(폴리비닐 아세테이트는 상표명 Vinamul 8481로 입수 가능),
- 벽토 대비 6 중량% 양의 전분(전분은 상표명 Merifilm 102로 입수 가능),
- 벽토 대비 2 중량% 양의 유리 섬유.
실시예 8
석고 플라스터 보드를 하기의 재료로부터 제조하였다:
- 벽토,
- 벽토 대비 4.5 중량% 양의 폴리비닐 아세테이트(폴리비닐 아세테이트는 상표명 Vinamul 8481로 입수 가능),
- 벽토 대비 1.5 중량% 양의 전분(전분은 상표명 Merifilm 102로 입수 가능),
- 벽토 대비 2 중량% 양의 유리 섬유.
실시예 9
석고 플라스터 보드를 하기의 재료로부터 제조하였다:
- 벽토,
- 벽토 대비 1.5 중량% 양의 폴리비닐 아세테이트(폴리비닐 아세테이트는 상표명 Vinamul 8481로 입수 가능),
- 벽토 대비 4.5 중량% 양의 전분(전분은 상표명 Merifilm 102로 입수 가능),
- 벽토 대비 2 중량% 양의 유리 섬유.
비교예 1a
석고 플라스터 보드를 하기의 재료로부터 제조하였다:
- 벽토,
- 벽토 대비 12 중량% 양의 전분(전분은 상표명 C Flex 03408로 입수 가능),
- 벽토 대비 3 중량% 양의 유리 섬유.
비교예 3a
석고 플라스터 보드를 하기의 재료로부터 제조하였다:
- 벽토,
- 벽토 대비 5 중량% 양의 전분(전분은 상표명 Merifilm 102로 입수 가능),
- 벽토 대비 5 중량% 양의 유리 섬유.
비교예 5a
석고 플라스터 보드를 하기의 재료로부터 제조하였다:
- 벽토,
- 벽토 대비 12.5 중량% 양의 전분(전분은 Grain Processing Corporation으로부터 상표명 Coatmaster K57F로 입수 가능),
- 벽토 대비 3% 양의 유리 섬유.
유동성
슬럼프 직경(slump diameter)을 플라스터 보드의 생산에 사용되는 벽토 슬러리의 유동성의 지표로서 측정하였다. 절차는 영국 표준 EN13963에 따라 수행하였다. 직경은 슬러리가 기계적 진동을 받기 전에 측정하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 슬럼프 직경
실시예 1 102 mm
실시예 2 102 mm
비교예 1a 95 mm
습도에 의한 팽창도
습도에 의한 팽창도를 ASTM D1037에 따라 23℃ 및 상대습도 50%의 초기 조건부터 20℃ 및 상대습도 90%의 최종 조건까지 측정하였다. 샘플은 200 mm 길이 및 50 mm 두께였다. 결과를 표 2에 나타내었다.
실시예 습도에 의한 팽창도
실시예 3 0.024
실시예 4 0.018
비교예 3a 0.034
나사의 인발 강도
23℃의 온도 및 50%의 상대습도에서 컨디셔닝된 100 mm × 100 mm 샘플에 대해 나사의 인발 시험을 수행하였다. 50 mm 한줄 나사못(wood screw)을 샘플의 표면 상에 위치한 금속 하중 전달 요소를 관통시켜 샘플 안에 삽입하였다. 하중 전달 요소는 나사 머리 및 샘플의 표면 사이에 놓이도록 구성된 제1 부분 및 시험 기계와 결합하여 나사의 축을 따라 나사에 하중이 가해지도록 구성되는 제2 부분을 갖는다. 나사를 1 Nm의 토크로 조였다.
이어서, 시편을 Zwick 만능 시험기에 고정시키고 10 N의 예비 하중을 나사의 축을 따라 나사에 가하였다. 이후, 인발될 때까지 10 mm/분의 일정한 크로스-헤드(cross-head) 속도를 설정함으로써 하중을 증가시켰다.
결과를 표 3에 나타내었다. 이들은 각각 8개의 샘플로부터 얻은 평균값이다.
실시예 나사의 평균 인발 강도(N)
실시예 3 734
비교예 3a 674
실시예 5 1523
비교예 5a 1283
실시예 6 797
실시예 7 688
실시예 8 783
실시예 9 604

Claims (9)

  1. 제1 고분자 첨가물 및 제2 고분자 첨가물이 안에 분산되어 있는 석고 제품으로서, 상기 제1 고분자 첨가물은 합성 고분자이고 상기 제2 고분자 첨가물은 전분인 석고 제품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 고분자 첨가물은 제2 고분자 첨가물과 같거나 그보다 많은 양으로 존재하는 석고 제품.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 고분자 첨가물 및 제2 고분자 첨가물은 석고 대비 3 내지 20 중량% 범위인 석고 제품.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 고분자 첨가물은 폴리비닐 아세테이트인 석고 제품.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 고분자 첨가물은 전분인 석고 제품.
  6. 제5항에 있어서, 상기 전분이 에틸화 전분인 석고 제품.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 매립된 섬유를 갖는 석고 제품.
  8. 제7항에 있어서, 상기 섬유가 유리 섬유인 석고 제품.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 섬유가 석고 대비 3 내지 10 중량%의 양으로 존재하는 석고 제품.
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