KR20190115903A - 석고 슬러리 - Google Patents

석고 슬러리

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KR20190115903A
KR20190115903A KR1020180039178A KR20180039178A KR20190115903A KR 20190115903 A KR20190115903 A KR 20190115903A KR 1020180039178 A KR1020180039178 A KR 1020180039178A KR 20180039178 A KR20180039178 A KR 20180039178A KR 20190115903 A KR20190115903 A KR 20190115903A
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허경복
이준상
고태호
이나영
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주식회사 케이씨씨
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Abstract

본 발명은 석고 및 처짐 방지제를 포함하고, 상기 처짐 방지제가 피리티온 다가 금속염, 티우람계 화합물, 아졸계 화합물 및 이소티아졸론계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것인 석고 슬러리를 제공한다.

Description

석고 슬러리{GYPSUM SLURRY}
본 발명은 건축 자재 중 하나인 석고보드를 제조하는 데 사용되는 석고 슬러리에 관한 것이다.
현대 건축 분야에서 석고(황산칼슘이수화물(calcium sulfate dehydrate))는 많은 건축용 벽면 제품에서 주요한 성분으로 사용된다. 예를 들어 벽면이나 천장의 건식공사에 석고를 주성분으로 하여 표면이 종이로 처리된 석고보드가 널리 사용된다.
석고 제품의 제조 과정 중에 소석고(황산칼슘 반수화물 및/또는 무수의(anhydrous) 황산칼슘)가 물과 혼합되면, 소석고가 물에 의해 수화되어 결정질 수화 석고 매트릭스(황산칼슘이수화물)를 구성하는 응고된 석고가 형성되는데, 이렇게 형성된 석고 제품은 강도가 높다. 무게가 가볍고 강도가 높은 석고 제품은 건축물에 광범위하게 사용된다.
그러나 석고 제품이 오랜 기간 동안 습도가 높은 조건에 놓이게 되면, 산업계에서 소위 ‘새깅(sagging, 처짐 현상, 흐름 현상)’이나 ‘습도에 대한 변위’라고 불리는 변형 거동이 발생할 수 있다. 이러한 변형 거동을 나타내는 석고 제품은 설치 후 미적으로 보기가 좋지 않으며, 이를 개선하기 위해서는 고가의 개선작업이 요구되어 왔다. 이에 따라, 건축 분야에서는 응고된 석고의 열악한 변형 거동을 극복하는 방법이 연구의 주제가 되어 왔고 일부 성과들도 달성되었다.
예를 들면, 중국 공개특허공보 제101747014호에서는 소석고에 첨가제로 붕산을 첨가하여 석고 제품의 새깅 방지를 개선하기 위한 방법을 개시하고 있다. 영국 공개특허공보 GB1481788호에서는 석고보드의 새깅 방지를 개선하기 위해 새깅 방지 첨가제로 갈릭산을 사용하는 방법에 대해 개시하고 있다.
그럼에도 불구하고, 석고보드의 새깅을 방지하기 위한 기술 개발에 대한 필요성은 여전히 요구되고 있다.
본 발명은 습한 조건에서 새깅 및 늘어남(creeping) 현상을 방지할 수 있는 석고 슬러리를 제공하기 위한 것이다.
또한, 상기 석고 슬러리를 이용하여 제조된 석고보드를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 석고 및 처짐 방지제를 포함하고, 상기 처짐 방지제가 피리티온 다가 금속염, 티우람계 화합물, 아졸계 화합물 및 이소티아졸론계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것인 석고 슬러리를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 석고 슬러리를 이용하여 제조된 석고보드를 제공한다.
본 발명에 따른 석고 슬러리를 이용하여 제조된 석고보드는 고온다습한 환경 하에서도 변형이 최소화되는 효과가 있다. 이로 인해, 본 발명에 따른 석고 슬러리로 제조되는 석고보드로 천장을 시공하였을 때, 작업자가 정확한 형태 및 치수 비율로 시공할 수 있고, 새깅 현상이 방지될 뿐만 아니라, 방균 활성도 가지고 있으므로 시공 후에도 우수한 외관 품질을 장기적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 측면은 석고 슬러리를 제공한다.
본 발명의 상기 석고 슬러리는 석고 및 처짐 방지제를 포함한다.
상기 석고는 석고 슬러리의 주성분으로서, 2분자의 결정수((W.C: Water of Crystallization)를 가진 황산칼슘(CaSO4)을 120 내지 150℃로 가열하여 결정수 중 3/2 H2O를 잃은 반수석고일 수 있다. 상기 석고는 석고 슬러리 총 중량을 기준으로 30 내지 90 중량%, 예를 들어 50 내지 80 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 석고의 함량이 50 중량% 미만이면 경화성능이 저하되는 문제가 있을 수 있고, 석고의 함량이 90 중량%를 초과하면 초기 경화 지연 효과가 적어지는 문제가 있을 수 있다.
상기 처짐 방지제는 습윤한 환경에서의 처짐 성능을 향상시키는 성분으로서, 피리티온 다가 금속염, 티우람계 화합물, 아졸계 화합물, 이소티아졸론계 화합물 등을 포함할 수 있다. 석고보드에 중력에 의한 하중이 가해지면, 석고보드의 석고 결정이 그 스트레스로 인해 석고보드에 용해됨으로써 석고보드의 변형이 발생하게 된다. 본 발명에서 이용되는 상기 처짐 방지제에 포함되는 상기 성분들은 모두 석고결정과 결합할 수 있으면서도 용해도가 낮은 이온 물질이기 때문에, 석고 결정과 결합시 석고 결정의 용해도를 감소시켜, 석고 결정이 하중에 의한 스트레스를 받더라도 쉽게 용해되지 않도록 함으로써 석고보드의 변형을 방지할 수 있고, 결국 새깅 현상을 방지할 수 있다.
상기 피리티온 다가 금속염은 1가 내지 4가 금속으로 치환된 피리티온의 염일 수 있으며, 이러한 금속염 물질은 석고 결정 원소인 Ca2 +와 SO4 2-중 피리티온1 - 이 Ca2 +쪽으로 결합될 수 있다. 특히 Ca2 +과 결합하는 측면에서 2가 금속으로 치환된 피리티온의 염을 사용할 수 있다.
상기 1가 금속은 리튬(Li+), 나트륨(Na+), 칼륨(K+), 루비듐(Rb+), 세슘(Cs+) 또는 프랑슘(Fr+) 등일 수 있다.
상기 2가 금속은 베릴륨(Be2 +), 마그네슘(Mg2 +), 칼슘(Ca2 +), 스트론튬(Sr2 +), 바륨(Ba2+), 라튬(Ra2+), 구리(Cu2+), 아연(Zn2+) 또는 카드뮴(Cd2+) 등일 수 있다.
상기 3가 금속은 알루미늄(Al3 +), 구리(Cu3 +), 갈륨(Ga3 +), 철(Fe3 +), 망간 (Mn3+), 니켈(Ni3+) 또는 탈륨(Tl3+) 등일 수 있다.
상기 4가 금속은 지르코늄(Zr4 +), 주석(Sn4 +) 또는 망간(Mn4 +) 등일 수 있다.
상기 티우람계 화합물은 테트라메틸티우람 디술피드, 테트라메틸티우람 모노술피드, 테트라에틸티우람 디술피드, 테트라에틸티우람 모노술피드, 디펜타메틸렌티우람 디술피드, 디펜타메틸렌티우람 모노술피드, 디펜타메틸렌티우람 테트라술피드, 디펜타메틸렌티우람 헥사술피드, 테트라부틸티우람 디술피드, 펜타메틸렌티우람 테트라술피드, 디메틸디페닐티우람 디술피드 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 티우람계 화합물은 테트라메틸티우람 디술피드, 테트라메틸티우람 모노술피드, 테트라에틸티우람 디술피드, 테트라에틸티우람 모노술피드 등일 수 있다.
상기 아졸계 화합물은 이미다졸, 트리아졸 등일 수 있다.
예를 들어, 상기 이미다졸은 트리아벤다졸(thiabendazole), 이마잘릴(imazalil), 카벤다짐(carbendazim), 프로클로라즈(prochloraz) 등일 수 있다.
예를 들어, 상기 트리아졸은 트리아디메폰(triadimefon), 트리아디메놀(triadimenol), 트리아즈부틸(triazbutil), 사이프로코나졸(cyproconazole), 디페노코나졸(difenoconazole), 플루퀸코나졸(fluquinconazole), 플루실라졸(flusilazole), 유니코나졸(uniconazole), 디니코나졸(diniconazole), 비터타놀(bitertanol), 헥사코나졸(hexaconazole), 플루트리아폴(flutriafol), 에폭시코나졸(epoxyconazole), 테트라코나졸(tetraconazole), 펜코나졸(penconazole), 이프코나졸(ipconazole), 프로티아졸(prothiazole) 등일 수 있다.
상기 이소티아졸론계 화합물은 메틸이소티아졸-3-온(methylisothiazol-3-one)(MIT), 5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온(5-chloro-2-methyl-4-isothiazolin-3-one)(CMIT), 4,5-디클로로-2-n-옥틸-4-이소티아졸린-3-온(4,5-dichloro-2-n-octyl-4-isothiazolin-3-one)(DCOIT), 옥틸이소티아졸-3-온(octylisothiazol-3-one)(OIT), 1,2-벤즈이소티아졸-3(2H)-온(1,2-benzisothiazol-3(2H)-one)(BIT), N-메틸-1,2-벤즈이소티아졸-3-온(N-methyl-1,2-benzisothiazol-3-one)(MBIT), N-(n-부틸)-1,2-벤즈이소티아졸-3-온(N-(n-butyl)-1,2-benzisothiazol-3-one)(BBIT) 등일 수 있다.
상기 처짐 방지제는 상기 석고 100 중량부를 기준으로 0.03 내지 2 중량부, 예를 들어 0.1 내지 1 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 처짐 방지제의 함량이 0.03 중량부 미만이면 처짐 방지 성능이나 방균 성능이 효과가 나타나지 않을 수 있고, 상기 처짐 방지제의 함량이 2 중량부를 초과하면 석고 슬러리의 유동성이 저하되어 석고 슬러리의 혼합이 잘되지 않고, 석고보드의 강도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
한편, 본 발명의 석고 슬러리는 처짐 성능을 더욱 향상시키기 위해서 붕산, 인산, 포스폰산 및 이들의 염으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 처짐 방지제와 상기 첨가제는 1:0.2 내지 1:5의 중량비로 포함될 수 있다. 상기 처짐 방지제와 상기 첨가제의 중량비를 벗어나면 처짐 성능이 향상되지 않거나 경제성이 떨어질 수 있다. 예를 들어, 상기 처짐 방지제 대비 상기 첨가제가 0.2 미만일 경우에는 처짐 성능 향상이 없으며, 5를 초과할 경우는 경제성 문제 및 경화 지연 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 석고 슬러리에는 상기한 성분들 이외에도, 석고 슬러리 제조에 통상적으로 사용되는 성분들이 통상의 함량으로 포함될 수 있다.
예를 들어, 물, 경화제, 전분, 발포제, 감수제 등이 포함될 수 있다.
상기 물은 석고의 수화반응을 위한 성분으로서, 석고 100 중량부를 기준으로 60 내지 120 중량부, 예를 들어 60 내지 100 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 물의 함량이 60 중량부 미만일 경우 석고 슬러리 유동성이 나빠져서 석고보드의 평탄한 틀을 잡기가 어렵고, 100 중량부를 초과할 경우에는 슬러리 유동성이 너무 좋아 물처럼 흐리기 때문에 석고보드 끝(에지) 부위의 각 형성이 어려워 정상적인 석고보드 성형 공정 진행이 어렵다.
상기 경화제는 석고와 물의 접촉에 의한 수화과정 진행 시 수화반응을 촉진시키는 성분으로, 황산칼륨, 황산알루미늄 등일 수 있다. 상기 경화제는 석고 100 중량부를 기준으로 0.3 내지 7 중량부, 예를 들어 0.3 내지 5 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 경화제의 함량이 0.3 중량부 미만인 경우에는 석고보드 강도가 저하될 수 있으며, 7 중량부를 초과하는 경우에는 석고보드 물성에 나쁜 영향을 미칠 수 있다.
상기 전분은 석고 슬러리가 석고보드 원지에 잘 결합하도록 하는 성분으로서, 예를 들어 산처리를 한 옥수수 전분일 수 있다. 상기 전분은 석고 100 중량부를 기준으로 0.2 내지 5 중량부, 예를 들어 0.2 내지 2 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 전분의 함량이 0.2 중량부 미만인 경우에는 원지와 접착성능이 떨어지고, 5 중량부를 초과하는 경우에는 경제성 및 석고 경화에 나쁜 영향을 미칠 수 있다.
상기 발포제는 석고보드 석고 슬러리 내에 다수의 기포를 부여하여, 석고 슬러리로 제조되는 석고 제품의 밀도를 조절하기 위한 성분으로서, 주로 음이온계 계면활성제를 사용할 수 있다. 예를 들어, 암모늄 알킬 에테르 설페이트, 암모늄 알킬 설페이트 및/또는 에탄올 함유 발포제를 사용할 수 있다. 상기 발포제는 석고 100 중량부를 기준으로 0.2 내지 5 중량부, 예를 들어 0.2 내지 2 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 발포제의 함량이 0.2 중량부 미만인 경우에는 원지와 접착성능이 떨어지고, 5 중량부를 초과하는 경우에는 경제성 및 석고 경화에 나쁜 영향을 미칠 수 있다.
상기 감수제는 석고 슬러리의 유동성을 부여하기 위한 성분으로서, 나프탈렌계, 리그닌계, 폴리카르복실레이트계 감수제를 사용할 수 있으며, 예를 들어 2-아미노-1ㅡ5-나프탈렌설폰산 소듐염을 들 수 있다. 상기 감수제는 석고 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 1 중량부의 함량으로 포함될 수 있다.
본 발명의 다른 측면은 석고보드를 제공한다.
석고보드는 원지과 석고로 구성된다. 예를 들어, 상기 석고보드는 상술한 석고 슬러리를 원지 위에 토출시키고 이면지로 엎어 벨트 위에 이송하여 경화시킴으로써 제조될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상기 석고보드에 사용되는 원지는 셀룰로오스(Cellulose) 계통과 전분(starch)이 함유되어 있으며, 이것이 곰팡이 발생에 영향을 크다. 따라서 석고보드에 사용되는 원지는 방균, 방곰팡이 성능을 갖는 원지를 사용할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 구체적으로 예시하는 것이며, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되지 아니한다.
[ 실시예 및 비교예 ]
반수석고 200g, 나프탈렌계 감수제(Poly naph- thalene sulfonate, PNS) 2g, 황산칼륨(K2SO4) 0.8g,증류수 198g, 하기 표 1에 기재된 바와 같은 처침 방지제와 첨가제를 혼합하여 석고 슬러리를 제조하였다.
구분 첨가제(g) 처짐 방지제(g)
실시예 1 붕산 0.4 카벤다짐 0.4
실시예 2 붕산 1.8 테부코나졸 0.4
실시예 3 붕산 1.2 1,2-벤즈이소티아졸-온 0.4
실시예 4 붕산 1.6 징크 피리티온 0.4
실시예 5 붕산 2.0 테트라메틸티우람 디술피드 0.4
실시예 6 붕산 0.8 카벤다짐 0.2
실시예 7 붕산 0.8 테부코나졸 0.2
실시예 8 붕산 0.8 1,2-벤즈이소티아졸-온 0.2
실시예 9 붕산 0.8 징크 피리티온 0.2
실시예 10 붕산 0.8 테트라메틸티우람 디술피드 0.2
실시예 11 붕산 - 카벤다짐 0.4
실시예 12 붕산 - 테부코나졸 0.4
실시예 13 붕산 - 1,2-벤즈이소티아졸-온 0.4
실시예 14 붕산 - 징크 피리티온 0.4
실시예 15 붕산 - 테트라메틸티우람 디술피드 0.4
실시예 16 붕산 0.2 카벤다짐 1
실시예 17 붕산 0.2 테부코나졸 1
실시예 18 붕산 0.2 1,2-벤즈이소티아졸-온 1
실시예 19 붕산 0.2 징크 피리티온 1
실시예 20 붕산 0.2 테트라메틸티우람 디술피드 1
비교예 1 붕산 - - -
비교예 2 붕산 1.2 - -
[ 실험예 ]
1) 처짐정도상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 석고 슬러리를 4cmX1cmX60cm(두께 1cm) 틀에 부어 20분간 경화시켜 석고 시편을 제조하였다. 제조된 석고 시편을 140℃에서 40분, 40℃에서 48 시간 동안 건조시켜 잉여 수분을 제거한 후, 온도 50℃, 상대습도 95%의 환경에서 60cm 시편의 양 끝을 틀에 걸어 7일간 시편의 처짐 현상을 관찰하였다. 그 때의 시편 중앙부의 처짐 정도를 표 2에 나타내었다.
2) 처짐 저항력
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 석고 슬러리를 4cmX1cmX60cm(두께 1cm) 틀에 부어 20분간 경화시켜 석고 시편을 제조하였다. 제조된 석고 시편을 ASTM C 473-95 표준에 따라 가습 처짐 정도를 시험하였을 때, 보드 길이 60.1cm 당 하기 표 2의 처짐 저항력을 가지는 것으로 측정되었다.
3) 항균성능
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 석고 슬러리를 4cmX1cmX60cm 틀에 부어 20분간 경화시켜 석고 시편을 제조하였다. 제조된 석고 시편을 ASTM D 6329 및 ASTM G 21 두가지 항곰팡이 시험방법으로 항균성능을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
구분 처짐 정도(mm) 처짐 저항력 항균 성능
실시예 1 3.1 1.6 1 등급
실시예 2 2.8 1.6 1 등급
실시예 3 2.5 1.5 1 등급
실시예 4 1.5 0.9 1 등급
실시예 5 1.4 0.9 0 등급
실시예 6 3.2 1.7 2 등급
실시예 7 3.1 1.8 2 등급
실시예 8 3.3 1.8 2 등급
실시예 9 3.1 1.7 2 등급
실시예 10 3.2 1.7 1 등급
실시예 11 4.1 2.4 1 등급
실시예 12 3.7 2.5 1 등급
실시예 13 3.4 2.1 1 등급
실시예 14 2.7 1.7 1 등급
실시예 15 2.7 1.6 0 등급
실시예 16 4.0 2.3 0 등급
실시예 17 3.7 2.4 0 등급
실시예 18 3.3 2.0 0 등급
실시예 19 2.5 1.7 0 등급
실시예 20 2.7 1.5 0 등급
비교예 1 10.2 6.1 4 등급
비교예 2 6.4 4.3 4 등급
상기 표 2를 참조하면, 처짐 방지제가 투입되지 않은 시편들에 비하여 처짐 방지제가 투입된 시편의 처짐 정도가 매우 개선된 것으로 나타났으며, 특히 처짐 방지제로 피리티온 금속염 또는 티우람계 화합물을 사용했을 때 처짐 방지 효과가 우수한 것을 확인할 수 있었다.

Claims (7)

  1. 석고 및 처짐 방지제를 포함하고,
    상기 처짐 방지제가 피리티온 다가 금속염, 티우람계 화합물, 아졸계 화합물 및 이소티아졸론계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것인 석고 슬러리.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 처짐 방지제는 상기 석고 100 중량부를 기준으로 0.03 내지 2 중량부의 함량으로 포함되는 것인 석고 슬러리.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 석고 슬러리는 붕산, 인산, 포스폰산 및 이들의 염으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 첨가제를 더 포함하는 석고 슬러리.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 처짐 방지제와 상기 첨가제는 1:0.2 내지 1:5의 중량비로 포함하는 것인 석고 슬러리.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 피리티온 다가 금속염은 피리티온 1가 내지 4가 금속염인 것인 석고 슬러리.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 석고 슬러리는 물, 경화제, 전분, 발포제 및 감수제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 더 포함하는 것인 석고 슬러리.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 따른 석고 슬러리를 이용하여 제조된 석고보드.
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