KR20210031550A - 석고 경화체, 석고판, 석고 경화체 제조방법, 석고 보드 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 소석고와, 인산수소칼슘 이수화물과, 물과, 거품을 혼련하여 얻어진 석고 슬러리를 경화시킨, 비중이 0.3 이상 0.8 이하인 석고 경화체를 제공한다.

Description

석고 경화체, 석고판, 석고 경화체 제조방법, 석고 보드 제조방법{GYPSUM CURED BODY, GYPSUM PLATE, METHOD FOR MANUFACTURING GYPSUM CURED BODY, AND METHOD FOR MANUFACTURING GYPSUM BOARD}

본 발명은 석고 경화체, 석고판, 석고 경화체 제조방법, 석고 보드 제조방법에 관한 것이다.

종래부터 석고 경화체는 건축 재료 등 각종 용도에 사용되어 왔다. 특히, 근래에는 단열성, 방음성, 내화성(耐火性)에 더해 시공성, 취급성 등이 향상되어, 종래보다 비중이 작고 경량인 석고 경화체에 대한 수요가 높다.

그러나, 석고 경화체는 비중이 작아지면 물리적 강도가 약해진다는 것이 알려져 있다. 또한, 석고 경화체를 심재로 한 석고판으로서, 표면에 석고 보드용 원지를 배치한 석고판인 석고 보드, 표면재에 유리 매트를 사용한 석고판, 표면에 유리 티슈를 매몰시킨 석고판 등이 사용되고 있으나, 이들 석고판에서도 코어재(材)인 석고 경화체의 비중을 작게 하면 석고판의 강도가 약해진다는 것이 알려져 있다.

그리하여, 석고 경화체에 대해 강도를 높이는 방법이 검토되어 왔다.

예를 들어, 특허문헌 1에는, 특정 치환 전분이 석고제 벽판의 코어 강도를 높이는 것이 개시되어 있다. 그리고, 특정 치환 전분의 예로 히드록시에틸화된 전분을 들 수 있다.

일본국 공표특허공보 특표2007-535583호

그러나, 특허문헌 1에 개시된 석고제 벽판의 석고 코어 강도를 높이는 방법에 의하면, 석고제 벽판의 재료로서 석고 코어에 유기물(有機物)인 특정 치환 전분을 첨가할 필요가 있다. 석고제 벽판의 재료로서 유기물을 첨가한 경우 석고제 벽판의 난연성이 저하되므로, 석고제 벽판의 난연성을 유지하기 위해서는 치환 전분의 첨가량이 제한되어 강도를 충분히 향상시킬 수 없었다. 그리하여, 난연성에 영향을 주지 않는 무기(無機) 재료로 된 강도 향상제를 포함하는 석고 경화체가 요구된다.

본 발명은, 상기 종래 기술의 문제점을 고려하여, 무기 재료로 된 강도 향상제를 포함하는 비중이 작은 석고 경화체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 소석고와, 인산수소칼슘 이수화물과, 물과, 거품을 혼련(混練)하여 얻어진 석고 슬러리를 경화시킨, 비중이 0.3 이상 0.8 이하인 석고 경화체를 제공한다.

본 발명에 의하면, 무기 재료로 된 강도 향상제를 포함하며 비중이 작은 석고 경화체를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명 실시형태에서의 석고 보드를 나타낸다.
도 2는 본 발명 실시형태에서의 석고 보드 제조방법을 나타낸다.
도 3은 실험예 1의 석고 경화체에서의 비중과 압축 강도의 관계도이다.
도 4는 실험예 4에서 인산수소칼슘 이수화물의 첨가량과 처짐량의 관계도이다.

이하에서, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 도면을 참조하여 설명하나, 본 발명은 이하의 실시형태에 제한되는 것이 아니고, 본 발명의 범위를 일탈하지 않으면서 이하의 실시형태에 여러 변형 및 치환을 가할 수 있다.

(석고 경화체, 석고판)

본 실시형태의 석고 경화체, 석고판의 일 구성예에 대해 설명한다.

본 실시형태의 석고 경화체는, 소석고, 인산수소칼슘 이수화물, 물, 거품을 혼련한 석고 슬러리를 경화시킴으로써 얻어지며, 비중을 0.3 이상 0.8 이하로 할 수 있다.

여기에서 석고 경화체, 석고 슬러리의 원료가 되는 각 성분에 대해 이하와 같이 설명한다.

소석고는 황산칼슘 1/2수화물이라고도 하는데, 수경성(水硬性)을 갖는 무기 조성물이다. 소석고로는, 천연 석고, 부산(副産) 석고 및 배연 탈황(排煙脫黃) 석고 등의 단독 또는 혼합된 석고를 대기중 또는 수중(증기중을 포함)에서 소성하여 얻어지는 β형, α형 소석고의 어느 하나를 단독으로, 또는 β형, α형 소석고의 혼합품을 사용할 수 있다. 또한, 소석고를 얻을 때에 미량 생성되는 Ⅲ형 무수(無水) 석고를 포함하여도 문제 없다.

다만, 본 실시형태의 석고 경화체에 있어서는, 원료에 사용하는 소석고가 β형 소석고를 포함하는 것이 바람직하며, 석고 경화체의 원료에 사용하는 소석고의 주성분이 β형 소석고이면 보다 바람직하다. 한편, 석고 경화체의 원료에 사용하는 소석고의 주성분이 β형 소석고라 함은, 석고 경화체의 원료에 사용하는 소석고 중 β형 소석고가 질량 비율로 50%보다 많이 점하고 있음을 의미한다. 본 실시형태의 석고 경화체에 있어서는 원료에 사용하는 소석고가 β형 소석고만으로 구성될 수도 있다.

α형 소석고를 제조하는 경우, 천연 석고 등의 이수(二水) 석고를, 오토클레이브를 이용하여 수중 또는 수증기중에서 가압 소성할 필요가 있다. 이에 대해 β형 소석고는 천연 석고 등의 이수 석고를 대기 중의 통상의 압력에서 소성함으로써 제조할 수 있어서, α형 소석고보다 β형 소석고를 양호한 생산성으로 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 발명자들의 검토에 의하면, 석고 경화체의 원료에 사용하는 소석고가 β형 소석고를 포함하는 경우, 특히 인산수소칼슘 이수화물을 첨가했을 때의 강도 향상 효과가 커지게 된다. 특히, β형 소석고의 비율이 높으면 인산수소칼슘 이수화물을 첨가했을 때의 강도 향상 효과가 커진다.

이러한 이유에서 본 실시형태의 석고 경화체에 있어서는, 원료에 사용하는 소석고가 전술한 바와 같이 β형 소석고를 포함하고 있음이 바람직하며, 특히 β형 소석고의 비율이 높은 것이 보다 바람직하다.

이어서, 인산수소칼슘 이수화물(CaHPO₄·2H₂O)에 대해 설명한다.

본 발명의 발명자들은, 비중이 작은 석고 경화체에 있어서 강도(예를 들어, 압축 강도)를 향상시킬 수 있는 무기 재료로 된 강도 향상제에 대하여 검토하였다.

그리하여, 석고 경화체의 원료에 무기 재료인 인산수소칼슘 이수화물을 첨가함으로써, 인산수소칼슘 이수화물을 첨가하지 않은 경우와 비교하여 석고 경화체의 강도가 높아졌음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.

이와 같이 인산수소칼슘 이수화물은 석고 경화체의 강도를 향상시키는데, 무기 재료이기 때문에 석고 경화체의 난연성을 저하시키지 않는다. 그리하여, 인산수소칼슘 이수화물을 첨가함으로써, 난연성과 강도 향상을 양립시킨 비중이 작은 석고 경화체로 할 수 있다.

인산수소칼슘은 무수물, 일수화물, 이수화물이 알려져 있으나, 본 발명의 발명자들의 검토에 의하면, 이수화물이 석고 경화체의 강도를 높이는 작용을 가진다.

인산수소칼슘 이수화물의 첨가량은 특별히 한정되지 않으나, 석고 슬러리는, 소석고 100질량부에 대해 인산수소칼슘 이수화물을 0.01질량부 이상 5질량부 이하의 비율로 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 석고 슬러리를 조제할 때에, 소석고 100질량부에 대해 인산수소칼슘 이수화물을 0.01질량부 이상 5질량부 이하의 비율로 첨가하는 것이 바람직하다. 이것은 인산수소칼슘 이수화물의 함유량이 소석고 100질량부에 대해 0.01질량부 미만인 경우, 인산수소칼슘 이수화물을 첨가함에 따른 석고 경화체의 강도 향상 효과가 충분하지 않을 수 있기 때문이다. 또한, 인산수소칼슘 이수화물의 함유량이 소석고 100질량부에 대해 5질량부보다 많이 첨가된 경우, 석고 경화체 중의 석고 순도가 저하되고 비용이 상승할 우려가 있기 때문이다. 특히, 석고 슬러리는, 소석고 100질량부에 대해 인산수소칼슘 이수화물을 0.05질량부 이상 1질량부 이하의 비율로 포함하면 더욱 바람직하다.

인산수소칼슘 이수화물의 첨가 방법은 특별히 한정되지는 않는다. 예를 들어, 인산수소칼슘 이수화물을 미리 소석고에 혼합하여 석고 조성물로 하고, 당해 석고 조성물과 물과 거품을 혼련하여 석고 슬러리를 형성할 수도 있다. 또한, 물에 인산수소칼슘 이수화물을 현탁시켜 두고, 소석고와, 인산수소칼슘 이수화물과 물의 현탁액과, 거품을 혼련하여 석고 슬러리를 형성할 수도 있다.

또한, 본 발명의 발명자들이 더 검토를 진행한 결과, 인산수소칼슘 이수화물을 첨가함으로써, 석고 경화체에 처짐이 발생하는 것을 억제하는 효과와 치수 안정성을 향상시키는 효과가 있다는 것도 확인하였다. 이하에, 인산수소칼슘 이수화물의 처짐 억제 효과와 치수 안정성을 향상시키는 효과에 대해 설명한다.

이미 설명한 바와 같이, 시공성, 취급성 등의 향상을 위해, 근래 비중이 작고 경량인 석고 경화체에 대한 수요가 높아지고 있다. 그리하여, 천정판 등의 용도에 사용할 수 있는 판 모양의 석고 경화체, 구체적으로는, 예를 들어 석고 경화체를 코어재로 하여 사용하는 석고판(예를 들어, 석고 보드 등) 등에 있어서, 비중이 작고 경량인 석고 경화체가 특히 요구되고 있다.

그런데, 천정판은, 일반적으로 천정판의 가장자리 둘레를 따라 간격을 두고 복수의 비스(vis)를 박아 비스에 의해 천정의 고정구에 고정된다. 그러나, 천정판으로서, 종래의 비중이 작고 경량인 석고 경화체를 포함하는 석고판을 사용하는 경우, 비스 사이에서 천정판에 처짐이 발생하여 외관상 문제가 있었다.

이에 대해, 본 실시형태의 인산수소칼슘 이수화물을 첨가한 석고 경화체에 있어서는, 인산수소칼슘 이수화물을 첨가하지 않은 종래의 석고 경화체에 비해 처짐의 발생을 억제할 수 있어서 외관상의 문제가 발생하지 않는다. 처짐의 발생을 억제할 수 있는 이유에 대해서는 명확하지는 않으나, 전술한 바와 같이 인산수소칼슘 이수화물의 석고 경화체의 강도를 향상시키는 작용, 후술하는 치수 안정성을 향상시키는 작용 등과 관계 있는 것으로 추정된다.

한편, 전술한 바와 같이 석고판으로 한 경우에 처짐의 발생이 특히 문제가 되기 쉬운 바, 본 실시형태의 석고 경화체에서는 처짐의 발생을 억제할 수 있다. 그러므로, 본 실시형태의 석고 경화체는, 당해 석고 경화체를 코어재로 하는 석고판에 적용하는 경우에 특히 효과를 발휘할 수 있다. 한편, 석고 경화체를 코어재로 하는 석고판의 형태는 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들어 당해 석고판은 석고 보드인 것이 바람직하다.

그리고, 전술한 바와 같이 본 실시형태의 석고 경화체는 인산수소칼슘 이수화물을 첨가함으로써 치수 안정성도 향상시킬 수 있다.

석고 경화체를, 예를 들어 물을 많이 사용하는 곳 등, 습도가 높은 환경에 둔 경우, 석고 경화체가 수분을 빨아들여 팽창하여 치수가 변화한다는 것이 알려져 있다. 이와 같이 치수가 변화하면 석고 경화체나 그 주변 부재에 힘이 작용하므로, 석고 경화체나 그 주변 부재에 균열, 부풀어오름 등이 발생하는 경우가 있어 문제였다. 이에 대해 본 실시형태의 석고 경화체는, 인산수소칼슘 이수화물을 첨가함으로써, 습도가 높은 환경에 두더라도 그 치수가 변화하는 것을 억제할 수 있다. 즉, 흡수(吸水) 팽창율을 억제할 수 있다. 그리하여, 본 실시형태의 석고 경화체는, 예를 들어 습도가 높은 환경에서도 사용하는 것이 가능하다.

이어서, 석고 슬러리로 만들 때에 첨가하는 물에 대해 설명한다. 본 실시형태의 석고 경화체는 전술한 바와 같이 석고 슬러리를 경화시킴으로써 얻어지는데, 소석고, 인산수소칼슘 이수화물 등을 혼련하여 석고 슬러리로 만들기 위해 물을 첨가할 수 있다. 석고 슬러리를 형성할 때의 물 첨가량은 특별히 한정되지는 않고, 요구되는 유동성 등에 따라 임의의 첨가량으로 할 수 있다.

또한, 석고 슬러리를 형성할 때에는 거품을 첨가할 수 있다. 거품의 첨가량을 조정함으로써, 얻어지는 석고 경화체의 비중을 원하는 범위로 할 수 있다.

석고 슬러리를 형성할 때에 거품을 첨가하는 방법은 특별히 한정되지는 않고, 임의의 방법에 의해 첨가할 수 있다. 예를 들어, 미리 발포제(기포제)를 물(거품 형성용 물)에 첨가하고 공기를 포획하면서 교반함으로써 거품을 형성하고, 형성된 거품을 소석고, 인산수소칼슘 이수화물, 물(석고 슬러리의 연수(練水)) 등과 함께 혼합함으로써, 거품을 첨가한 석고 슬러리를 형성할 수 있다. 또는, 소석고, 인산수소칼슘 이수화물, 물 등을 미리 혼합하여 형성한 석고 슬러리에, 형성된 거품을 첨가함으로써, 거품을 첨가한 석고 슬러리로 만들 수도 있다.

거품을 형성할 때에 사용하는 발포제로는 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들어, 알킬황산소다, 알킬에테르황산염, 알킬벤젠술폰산소다, 폴리옥시에틸렌알킬황산염 등을 들 수 있다.

거품의 첨가량은 특별히 한정되지는 않고, 제작하는 석고 경화체에 요구되는 비중에 따라 임의로 선택할 수 있다.

본 실시형태의 석고 경화체의 비중은 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들어 0.3 이상 0.8 이하인 것이 바람직하다. 그러므로, 비중이 이 범위로 되도록 거품의 첨가량을 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시형태의 석고 경화체는, 전술한 바와 같이 인산수소칼슘 이수화물을 첨가함으로써 강도를 향상시킬 수 있으므로, 특히 강도가 약하고 비중이 작은 석고 보드에 있어서 효과를 발휘할 수 있다. 그러므로, 본 실시형태의 석고 경화체의 비중은 0.3 이상 0.7 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.3 이상 0.5 이하면 더욱 바람직하다. 석고 경화체의 비중을 위의 범위로 하는 경우에는, 비중이 이 범위로 되도록 거품의 첨가량을 조정하는 것이 바람직하다.

또한, 석고 슬러리에는 전술한 소석고, 인산수소칼슘 이수화물, 물, 거품 등 이외에도 임의의 성분을 첨가할 수 있다.

구체적으로는, 예를 들어, 석고 슬러리는 유기 카르복실산 및/또는 유기 카르복실산염을 더 포함할 수 있다.

유기 카르복실산 및/또는 유기 카르복실산염은 석고 경화체의 치수 안정성을 향상시키는 작용을 가지고 있다. 전술한 바와 같이, 인산수소칼슘 이수화물도 석고 슬러리에 첨가함으로써, 얻어지는 석고 경화체의 치수 안정성을 향상시키는 작용을 가지고 있다. 그러나, 인산수소칼슘 이수화물과 유기 카르복실산 및/또는 유기 카르복실산염을 동시에 첨가함으로써 그 시너지 효과에 의해, 어느 한 쪽을 단독으로 첨가한 경우보다 치수 안정성을 더욱 향상시킬 수 있어서 바람직하다.

유기 카르복실산 및/또는 유기 카르복실산염의 종류는 특별히 한정되지는 않고 임의로 선택할 수 있다. 예를 들어, 유기 카르복실산은, 개미산, 초산, 프로피온산, 낙산, 길초산, 아크릴산, 메타크릴산, 프로피올산, 올레산, 말레산, 푸마르산, 옥살산, 말론산, 호박산, 글루타르산, 아디프산, 주석산, 구연산, 사과산, 글루콘산, 젖산에서 선택된 1종류 이상의 유기 카르복실산인 것이 바람직하다. 또한, 유기 카르복실산염은 개미산, 초산, 프로피온산, 낙산, 길초산, 아크릴산, 메타크릴산, 프로피올산, 올레산, 말레산, 푸마르산, 옥살산, 말론산, 호박산, 글루타르산, 아디프산, 주석산, 구연산, 사과산, 글루콘산, 젖산에서 선택된 1종류 이상의 유기 카르복실산의 염인 것이 바람직하다.

유기 카르복실산 및/또는 유기 카르복실산염의 첨가량은 특별히 한정되지는 않으나, 석고 슬러리가 소석고 100질량부에 대해 유기 카르복실산 및/또는 유기 카르복실산염을 0.005질량부 이상 0.2 질량부 이하 함유하도록, 첨가하는 것이 바람직하다. 특히, 석고 슬러리가 소석고 100질량부에 대해 유기 카르복실산 및/또는 유기 카르복실산염을 0.01질량부 이상 0.1 질량부 이하 함유하도록, 첨가하면 보다 바람직하다.

또한, 석고 슬러리에는, 전술한 성분 이외에도, 전분, 폴리비닐알콜 등으로 이루어지며 피복재와 석고 경화체의 접착성을 향상시키는 접착성 향상제, 유리 섬유 등 무기 섬유 및 경량 골재, 버미큘라이트(vermiculite) 등의 내화재(耐火材), 응결 조정제, 응결 촉진제, 감수제(減水劑), 술포호박산염형 계면활성제 등의 거품 직경 조정제, 실리콘, 파라핀 등의 발수제 등, 종래부터 석고 경화체의 원료에 첨가되는 각종 첨가제를 첨가할 수도 있다. 한편, 인산수소칼슘 이수화물 이외에도 공지의 강도 향상제를 첨가할 수도 있다.

전술한 임의의 첨가 성분은 석고 슬러리를 조제할 때에 임의의 타이밍에서 첨가할 수 있다. 예를 들어, 전술한 임의의 첨가 성분과 소석고와 경우에 따라서는 인산수소칼슘 이수화물까지를 혼합하여 석고 조성물을 형성한 후, 물, 거품 등을 혼합하여 석고 슬러리로 만들 수도 있다. 또한, 석고 슬러리를 형성할 때에 소석고, 인산수소칼슘 이수화물, 물, 거품 등과 합쳐서 혼합할 수도 있다.

이어서, 전술한 각 성분을 혼련하여 얻어진 석고 슬러리를 경화시킨 석고 경화체에 대해 설명한다.

본 실시형태의 석고 경화체는, 전술한 석고 슬러리 중의 소석고(반수 석고)가 수화 반응에 의해 이수 석고의 침상(針狀) 결정이 생겨서 응결, 응고되어 얻어진다. 그리고, 응고되기 전에 원하는 형상으로 성형하여 둠으로써, 원하는 형상을 갖는 석고 경화체를 얻을 수 있다.

본 실시형태의 석고 경화체는, 그 형상에 대해서는 특별히 한정되지 않고 임의의 형상으로 할 수 있다. 석고 경화체를 건축 재료 등에 사용하는 경우, 예를 들어, 판 형상, 블록 형상 등으로 성형할 수 있다. 또한, 석고 슬러리의 점도를 조정하여 석고 슬러리를 퍼티(putty) 상으로 하여 줄눈 처리 재료로서 사용하는 경우에는, 부재 간 공극에 충전(充塡), 경화시킬 수도 있다. 즉, 부재 간 공극에 대응하는 형상으로 할 수도 있는 것이다.

또한, 본 실시형태의 석고 경화체를 사용하여, 석고 경화체를 포함하는 석고계 건축 재료로 할 수 있다. 석고 경화체를 포함하는 석고계 건축 재료로는, 특별히 한정되지는 않고, 판 형상의 석고계 건축 재료, 블록 형상의 석고계 건축 재료 등 임의 형상의 석고계 건축 재료로 할 수 있다. 다만, 본 실시형태의 석고 경화체는, 전술한 바와 같이 인산수소칼슘 이수화물을 첨가함으로써 처짐의 발생도 억제할 수 있다. 그런데, 처짐의 발생이 문제가 되는 것은 주로 천정판 등에 사용되는 석고판이다. 그러므로, 본 실시형태의 석고 경화체는, 당해 석고 경화체를 코어재로 하는 석고판으로 하는 것이 바람직하다.

석고판의 구체적인 형태는 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들어 석고 보드, 유리 매트 석고 보드, 유리 섬유 부직포 함유 석고판, 슬래그 석고판 등을 들 수 있다. 특히, 천정판 등에 널리 사용된다는 점에서, 석고판은 석고 보드인 것이 바람직하다.

본 실시형태의 석고판에 있어서는, 인산수소칼슘 이수화물을 첨가하고 있으므로, 전술한 바와 같이 처짐량을 억제할 수 있다. 본 실시형태의 석고판의 처짐량은 특별히 한정되지는 않으나, 처짐량은 석고판의 두께에 관계 없이 100mm 이하인 것이 바람직하고, 75mm 이하이면 더 바람직하다. 처짐량의 하한값은 특별히 한정되지는 않으나, 처짐량은 적을수록 바람직하므로, 예를 들어 0mm 이상으로 할 수 있다.

한편, 본 특허청구범위 및 본 명세서에서 말하는 처짐량이란, 이하의 방법에 의해 평가한 처짐량을 말한다. 처짐량의 평가 방법에 대해 도 1을 이용하여 설명한다. 도 1은 처짐량 시험을 실시하고 있을 때의 모습을 모식적으로 나타낸 사시도이다.

우선, 평가를 실시하는 석고판을 세로 10cm, 가로 50cm로 절단하여 평가용 석고판(1)을 제작한다.

이어서, 도 1에 나타내는 바와 같이 평가용 석고판(1)의 장변의 한쪽 단부, 즉, 한쪽 단변을 포함하는 단부를 고정구(2)에 의해 고정한다. 이 때, 고정구(2)는, 평가용 석고판(1)의 표면(1a)이 수평이고, 또한 표면(1a)이 하방에, 이면(1b)이 상방에 있도록 고정한다. 또한, 평가용 석고판(1)의 장변의 다른쪽 단부는 고정되지 않으며, 석고판(1)의 자중에 의해 높이 방향으로 변위하도록 되어 있다.

한편, 고정구(2)는 평가용 석고판(1)을 수평으로 유지할 수 있도록 구성되어 있으면 되며, 구체적인 구성은 특별히 한정되지 않는다. 고정구(2)는, 예를 들어 도 1에 나타낸 바와 같이, 평가용 석고판(1)의 한쪽 단부에 대해 상하면으로부터 유지할 수 있도록 구성한다. 또한, 고정구(2)가 평가용 석고판(1)을 고정하는 범위(w)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 평가용 석고판(1)의 장변의 한쪽 단부로부터 폭 50mm를 고정한다. 즉, 도 1에서 w를 50mm로 한다. 고정구(2)는, 예를 들어, 항온실(항온조)의 벽면 등 연직면을 갖는 지지 부재(3)에 설치할 수 있다.

그리고, 고정된 평가용 석고판(1)을 온도 40℃, 상대 습도 95%의 환경 하에서 24시간 방치한다. 24시간 경과 후 평가용 석고판에 처짐이 발생한 경우, 도 1에서 점선으로 나타낸 24시간 경과 후의 평가용 석고판(1`)과 같이, 고정구(2)에 의해 고정되어 있지 않은 다른쪽 단부가 하방으로 변위한다. 그 때, 온도 40℃, 상대 습도 95%의 환경 하에서 24시간 방치하기 전의 평가용 석고판(1)의 다른쪽 단부의 위치와, 24시간 방치 후의 평가용 석고판(1`)의 다른쪽 단부의 위치의 높이 방향 변위량(h)을 측정한다. 그리하여, 높이 방향 변위량(h), 즉, 고정측 단부의 반대쪽 단부(다른쪽 단부)의 아래 방향으로의 변위량을 당해 석고판의 처짐량으로 평가할 수 있다.

본 실시형태의 석고 경화체에 의하면, 비중이 작은 석고 경화체에 있어서도 난연성과 강도 향상을 양립시킬 수 있다. 그리하여, 본 실시형태의 석고 경화체의 비중은 일반적으로 사용되는 석고 경화체보다 작은 것이 바람직하다. 본 실시형태의 석고 경화체의 구체적인 비중은 특별히 한정되지는 않으나, 이미 설명한 바와 같이, 예를 들어 0.3 이상 0.8 이하인 것이 바람직하고, 0.3 이상 0.7 이하이면 더 바람직하며, 0.3 이상 0.5 이하이면 더욱 바람직하다.

그리하여, 본 실시형태의 석고 경화체를 코어재로 하는 석고판은 경량인 석고판으로 할 수 있고, 특히 경량 석고 보드로 할 수도 있다.

이상 설명한 본 실시형태의 석고 경화체, 석고판은, 강도 향상제로서 무기 재료인 인산수소칼슘 이수화물을 포함하는, 비중이 작은 석고 경화체, 석고판으로 할 수 있다. 특히, 인산수소칼슘 이수화물은 무기물이므로, 난연성과 강도 향상을 양립시킨, 비중이 작은 석고 경화체, 석고판을 제공할 수 있다.

또한, 석고 경화체, 석고판에 처짐이 발생하는 것을 억제하여 석고 경화체, 석고판의 치수 안정성을 향상시킬 수도 있다.

(석고 경화체의 제조방법, 석고 보드의 제조방법)

이어서, 본 실시형태의 석고 경화체 제조방법 및 석고 보드 제조방법에 대해 설명한다. 한편, 석고 경화체, 석고판, 석고 보드에 대해 이미 설명한 점에 대해서는, 마찬가지의 구성으로 할 수 있으므로 설명을 생략한다.

본 실시형태의 석고 경화체 제조방법은 이하의 공정을 가질 수 있다.

즉, 소석고, 인산수소칼슘 이수화물, 물, 거품을 혼련하여 석고 슬러리를 제조하는 석고 슬러리 제조 공정과, 석고 슬러리를 성형하는 성형 공정과, 성형 공정에서 얻어진 성형체를 경화시키는 경화 공정을 가지며, 경화 공정 후에 얻어지는 석고 경화체의 비중은 0.3 이상 0.8 이하로 할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 석고 보드 제조방법은 이하의 공정을 가질 수 있다.

즉, 소석고, 인산수소칼슘 이수화물, 물, 거품을 혼련하여 석고 슬러리를 제조하는 석고 슬러리 제조 공정과, 석고 슬러리를 보드용 원지 사이에 배치하여 성형하는 성형 공정과, 성형 공정에서 얻어진 성형체를 경화시키는 경화 공정을 가지며, 경화 공정 후에 얻어지는 석고 경화체의 비중은 0.3 이상 0.8 이하로 할 수 있다.

석고 슬러리 제조 공정은, 전술한 소석고, 인산수소칼슘 이수화물, 물, 거품을 혼련하여 석고 슬러리를 제조하는 공정이다. 석고 슬러리 제조공정은 석고 경화체의 제조방법과 석고 보드의 제조방법 어느 쪽에서도 마찬가지로 하여 실시할 수 있다.

인산수소칼슘 이수화물은 미리 소석고와 혼합하여 석고 조성물로 하고, 당해 석고 조성물, 물, 거품을 혼련하여 석고 슬러리를 형성할 수도 있다. 또한, 물에 인산수소칼슘 이수화물을 현탁시켜 두고, 소석고, 인산수소칼슘 이수화물과 물의 현탁액, 거품을 혼련함으로써 석고 슬러리를 형성할 수도 있다.

석고 슬러리 제조 공정에 있어서는, 이미 설명한 바와 같이 유기 카르복실산 및/또는 유기 카르복실산염을 첨가할 수도 있다. 유기카르복실산 및/또는 유기 카르복실산염을 첨가함으로써, 얻어지는 석고 경화체의 치수 안정성을 특히 향상시킬 수 있다.

또한, 석고 슬러리 제조 공정에 있어서는, 전술한 소석고, 인산수소칼슘 이수화물, 물, 거품 이외에도, 전분, 폴리비닐알콜 등으로 이루어지며 석고 경화체와 보드용 원지의 접착성을 향상시키는 접착성 향상제, 유리 섬유 등 무기 섬유 및 경량 골재, 버미큘라이트 등의 내화재, 응결 조정제, 응결 촉진제, 감수제, 술포호박산염형 계면활성제 등의 거품 직경 조정제, 실리콘, 파라핀 등의 발수제 등, 종래부터 석고 경화체의 원료에 첨가되는 각종 첨가제를 첨가할 수도 있다. 한편, 인산수소칼슘 이수화물 이외에도 공지의 강도 향상제를 첨가할 수도 있다.

이들 임의의 첨가 성분은 석고 슬러리를 조제할 때에 임의의 타이밍에서 첨가할 수 있다. 예를 들어, 임의의 첨가 성분을 소석고와, 경우에 따라서는 인산수소칼슘 이수화물까지도 혼합하여 석고 조성물을 형성한 후, 물, 거품 등을 혼합하여 석고 슬러리로 만들 수도 있다. 또한, 석고 슬러리를 형성할 때에, 임의의 추가 성분을 소석고, 인산수소칼슘 이수화물, 물, 거품 등과 합쳐서 혼합할 수도 있다.

석고 슬러리 제조 공정에서 사용하는 각 성분, 각 성분의 적절한 첨가량 등에 대해서는 이미 설명하였으므로, 여기에서는 설명을 생략한다.

성형 공정은 석고 슬러리 제조 공정에서 얻어진 석고 슬러리를 원하는 형상으로 성형하는 공정이다.

예를 들어, 석고 경화체를 제조하는 경우, 성형 공정에서 형성하는 성형체의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니며 임의의 형상으로 할 수 있다. 예를 들어, 성형 공정에서는 석고 슬러리를 판 형상, 블록 형상 등으로 성형할 수 있다. 또한, 석고 슬러리의 점도를 조정하여 석고 슬러리를 퍼티(putty) 상으로 하여 줄눈 처리 재료로서 사용하는 경우에는, 부재 간 공극에 충전, 경화시킬 수도 있다. 즉, 석고 슬러리를 부재 간 공극에 대응하는 형상으로 성형할 수도 있는 것이다.

또한, 석고 보드를 제조하는 경우, 성형 공정은 석고 슬러리를 보드용 원지 사이에 배치하여 성형하는 공정으로 할 수도 있다.

여기에서, 석고 보드를 제조할 때의 성형 공정의 구성예에 대해 도 2를 이용하여 설명한다. 도 2는 석고 보드를 성형하는 장치의 구성예를 부분적으로 그리고 개략적으로 나타내는 측면도이다.

도면에서 우측에서 좌측으로, 표면재인 표면 커버 원지(11, 보드용 원지)가 생산 라인을 따라 반송된다.

믹서(12)는 반송 라인에 관련되는 소정의 위치, 예를 들어, 반송 라인의 상방 또는 측방에 배치될 수 있다. 그리고, 단일의 믹서(12)에서, 석고 슬러리의 원료인 소석고, 인산수소칼슘 이수화물, 물, 경우에 따라서는 유기 카르복실산 및/또는 유기 카르복실산염, 각종 첨가제 등까지를 혼련하여 석고 슬러리를 제조한다. 첨가제로는, 예를 들어, 전분, 폴리비닐알콜 등으로 이루어지며 석고 경화체와 보드용 원지의 접착성을 향상시키는 접착성 향상제, 유리 섬유 등 무기 섬유 및 경량 골재, 버미큘라이트 등의 내화재, 응결 조정제, 응결 촉진제, 감수제, 술포호박산염형 계면활성제 등의 거품 직경 조정제, 실리콘, 파라핀 등의 발수제 등, 종래부터 석고 경화체에 첨가되는 각종 첨가제를 들 수 있다. 또한, 인산수소칼슘 이수화물 이외에 공지의 강도 향상제를 첨가할 수도 있다.

한편, 전술한 바와 같이, 소석고, 인산수소칼슘 이수화물 등의 고체는, 미리 혼합 교반하여 혼합물인 석고 조성물로 만든 다음 믹서(12)에 공급할 수도 있다.

또한, 거품을 석고 슬러리의 분취구(121,122,125)로부터 첨가하고 거품의 첨가량을 조정함으로써, 임의의 밀도를 가지는 석고 슬러리로 만들 수 있다. 예를 들어, 분취구(121,122)로부터는 거품을 첨가하지 않거나 소량 첨가하여 고밀도의 석고 슬러리(13)를 조제할 수 있다. 그리고, 분취구(125)로부터는 고밀도의 석고 슬러리보다 많이 거품을 첨가하여 저밀도의 석고 슬러리(14)를 조제할 수 있다.

그리고, 얻어진 고밀도의 석고 슬러리(13)를, 송출관(123,124)을 통해 롤 코터(15)의 반송 방향 상류측에서 표면 커버 원지(11, 보드용 원지) 및 이면 커버 원지(16, 보드용 원지) 상에 공급한다.

여기에서, 171, 172, 173은 각각 도포 롤, 받침 롤 및 찌꺼기 제거 롤을 나타낸다. 표면 커버 원지(11) 및 이면 커버 원지(16) 상의 고밀도의 석고 슬러리(13)는 각각 롤 코터(15)의 늘려누름부에 이르러 늘려누름부에서 늘려 눌러진다. 고밀도의 석고 슬러리(13)의 박층과 가장자리부 영역이 표면 커버 원지(11) 상에 형성된다. 또한, 마찬가지로 고밀도의 석고 슬러리(13)의 박층이 이면 커버 원지(16) 상에 형성된다. 한편, 도 2에서는 롤 코터(15)를 이용하여 고밀도의 석고 슬러리(13)를 표면 커버 원지(11) 및 이면 커버 원지(16)에 도포하는 예를 나타내고 있으나, 이러한 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 롤 코터(15)를 이용하여 고밀도의 석고 슬러리(13)를 표면 커버 원지(11) 또는 이면 커버 원지(16) 중 어느 한 쪽에만 도포할 수도 있다. 또한, 고밀도의 석고 슬러리(13)를 표면 커버 원지(11)의 측단부에만 배치할 수도 있다.

표면 커버 원지(11)는 그대로 반송되고, 이면 커버 원지(16)는 방향전환 롤러(18)에 의해 표면 커버 원지(11)의 반송 라인 방향으로 전환된다. 그리고, 표면 커버 원지(11) 및 이면 커버 원지(16)는 성형기(19)에 다다른다. 여기에서, 표면 커버 원지(11)와 이면 커버 원지(16) 상에 형성된 박층의 사이에, 믹서(12)로부터 관로(126)를 통해 저밀도의 석고 슬러리(14)가 공급된다. 표면 커버 원지(11), 저밀도의 석고 슬러리(14), 이면 커버 원지(16)로 이루어지는 삼층 구조를 갖는 연속적 적층체가 형성된다.

도 2에서는 1대의 믹서(12)에 의해 저밀도의 석고 슬러리와 고밀도의 석고 슬러리를 제조하는 예를 나타내었으나, 믹서를 2대 설치하여, 각 믹서에서 고밀도의 석고 슬러리와 저밀도의 석고 슬러리를 제조할 수도 있다.

또한, 고밀도의 석고 슬러리와 저밀도의 석고 슬러리 모두를 사용하는 형태에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 1종류의 밀도를 가지는 석고 슬러리를 제조하여 이를 보드용 원지 상에 공급하는 형태일 수도 있다.

구체적으로는, 예를 들어, 연속하여 반송되는 표면 커버 원지(보드용 원지) 상에 소정의 밀도로 된 석고 슬러리를 공급, 퇴적시킨다. 그리고, 당해 석고 슬러리를 끌어 모으도록 아랫종이를 그 양단 가장자리부에 각각 표시된 표시선을 따라 접는다. 이 때, 석고 슬러리의 층 위에서 동일 속도로 반송되는 이면 커버 원지(보드용 원지)를 중첩시킨다. 이어서, 석고 보드의 두께와 폭을 결정하는 성형기를 통과시켜서 성형한다. 이상의 방법에 의해 석고 보드를 성형할 수도 있다.

한편, 여기에서는 석고 보드를 예로 들어 설명하였으나, 표면재인 보드용 원지를 유리 섬유 부직포(유리 티슈), 유리 매트 등으로 변경하여, 이를 표면에 또는 표면 가까이에 매몰시키도록 배치하는 식으로 하여, 각종 석고판을 제조할 수도 있다.

이어서, 경화 공정을 실시할 수 있다. 경화 공정은 성형 공정에서 얻어진 성형체를 경화시키는 공정이다.

경화 공정은, 석고 슬러리 중의 소석고(반수 석고)가 수화 반응에 의해 이수 석고의 침상 결정이 생겨서 응결, 응고시킴으로써 실시할 수 있다. 그러므로, 석고 경화체의 제조방법과 석고 보드의 제조방법에 있어서, 성형 공정에서 형성된 성형체 안에서 석고 슬러리에 첨가된 소석고와 물 사이에서 반응하여, 소석고의 수화 반응이 진행됨으로써 경화 공정을 실시할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 석고 경화체 제조방법과 석고 보드 제조방법은, 필요에 따라 초벌 절단 공정, 건조 공정, 재단 공정, 적재 공정 등 임의의 공정을 더 둘 수 있다.

예를 들어, 상기 성형 공정 후, 경화 공정의 진행중 또는 경화 공정이 종료한 후에, 성형 공정에서 성형된 성형체를 초벌 절단 커터로 초벌 절단하는 초벌 절단 공정을 실시할 수 있다. 초벌 절단 공정에서는, 초벌 절단 커터에 의해, 성형 공정에서 형성된 연속적 성형체를 소정의 길이로 절단할 수 있다.

또한, 성형 공정에서 성형된 성형체 또는 초벌 절단 공정에서 초벌 절단된 성형체에 대해, 잉여 수분을 건조시키는 건조 공정을 실시할 수 있다. 한편, 건조 공정에는 경화 공정이 종료된 성형체를 공급할 수 있다. 건조 공정에서는 건조기를 이용하여 성형체를 강제 건조시킴으로써 실시할 수 있다.

건조기에 의해 성형체를 강제 건조시키는 방법은, 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들어, 성형체의 반송 경로 상에 건조기를 두고 성형체가 건조기 안을 통과함으로써, 연속적으로 성형체를 건조시킬 수 있다. 또한, 건조기 안에 성형체를 반입하여 배치(batch) 단위로 성형체를 건조시킬 수도 있다.

또한, 예를 들어 성형체를 건조시킨 후 소정 길이의 제품으로 재단하는 재단 공정, 얻어진 석고 경화체 또는 석고 보드를 리프터 등에 의해 겹쳐 쌓아 창고 내에 보관하거나 출하하기 위해 트럭 등에 적재하는 적재 공정 등을 더 실시할 수 있다.

이상 설명한 본 실시형태의 석고 경화체 제조방법, 석고 보드 제조방법에 의하면, 강도 향상제로서 무기 재료인 인산수소칼슘 이수화물을 포함하며 비중이 작은 석고 경화체, 석고 보드를 제조할 수 있다. 특히, 석고 슬러리에 첨가된 인산수소칼슘 이수화물은 무기물이므로, 난연성과 강도 향상을 양립시킨, 비중이 작은 석고 경화체, 석고 보드를 제공할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 석고 경화체 제조방법, 석고 보드 제조방법에 의해 얻어지는 석고 경화체, 석고 보드에서는, 처짐이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 본 실시형태의 석고 경화체 제조방법, 석고 보드 제조방법에 의해 얻어지는 석고 경화체, 석고 보드에서는 치수 안정성도 향상시킬 수 있다.

<실시예>

이하에서, 구체적인 실시예를 들어 설명하나, 본 발명이 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실험예 1]

실험예 1에서는, 인산수소칼슘 이수화물의 첨가 유무와 석고 경화체의 비중이 다른 석고 경화체를 이하에 설명하는 조건에서 제작하여 평가하였다.

우선, 실험예1-1-1~실험예1-1-6, 실험예1-2-1~실험예1-2-6의 석고 경화체의 제작방법에 대해 설명한다.

(실험예1-1-1~실험예1-1-6)

실험예1-1-1~실험예1-1-6에서는, 이하의 방법에 따라 인산수소칼슘 이수화물을 첨가한 석고 경화체를 제작하였다.

실험예1-1-1~실험예1-1-6은 실시예로 되어 있다.

우선, 소석고(β형) 100질량부에 대해 응결 촉진제 2질량부와 인산수소칼슘 이수화물 0.5질량부를 배합한 석고 조성물을 조제하였다. 그리고, 당해 석고 조성물에 대해, 상기 소석고 100질량부에 대해 100질량부의 비율로 물을 첨가, 혼련하고, 또한 발포제(주성분: 알킬에테르황산염)를 발포시켜 제작한 거품을 첨가, 혼련하여, 석고 슬러리를 조제하였다.

실험예1-1-1~실험예1-1-6에서는, 표 1에 나타내는 바와 같이 비중이 0.3~0.8인 석고 경화체 시험체를 제작하고 있는데, 석고 슬러리를 조제할 때에 각 실험예에 대해 표 1에 나타낸 소정의 비중이 되도록 거품의 첨가량을 조정하였다. 즉, 예를 들어, 실험예1-1-1의 석고 슬러리를 조제할 때에는, 얻어지는 석고 경화체의 비중이 0.3이 되도록 거품의 첨가량을 조정하였다.

그리고, 조제된 석고 슬러리를 2cm2cm2cm의 형틀에 흘려 넣고, 석고 슬러리가 경화된 것을 확인한 후 탈거하여 40℃로 설정한 건조기 안에서 항량(恒量)이 될 때까지 건조시켰다.

(실험예1-2-1~실험예1-2-6)

석고 조성물을 제작할 때에 인산수소칼슘 이수화물을 첨가하지 않은 점 이외에는, 실험예1-1-1~실험예1-1-6과 마찬가지로 하여 석고 경화체를 제작하였다. 본 실험예에서도, 석고 슬러리를 조제할 때에 거품의 첨가량을 조정함으로써, 실험예1-2-1~실험예1-2-6의 각 시료에 대해 표 1에 나타낸 비중으로 하고 있다.

실험예1-2-1~실험예1-2-6은 모두 비교예이다.

이어서, 실험예1-1-1~실험예1-1-6, 실험예1-2-1~실험예1-2-6에서 얻어진 석고 경화체의 평가 방법에 대해 설명한다.

(압축 강도)

오토그래프(시마즈 제작소 제조, 형식:AG-10NKI)를 이용하여, 제작된 2cm2cm2cm의 석고 경화체의 압축 강도를 측정하였다. 석고 경화체에 가하는 하중은 3mm/min으로 하였다. 압축 강도 시험의 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 표 1의 결과를 그래프로 한 것을 도 3에 나타낸다.

인산수소칼슘 이수화물을 첨가하지 않은 실험예1-2-1~실험예1-2-6의 석고 경화체 중, 비중이 0.3인 실험예 1-2-1의 석고 경화체는, 형틀에서 탈거할 수는 있었으나 건조 중에 크게 수축되어 형상을 유지할 수 없었다. 이 점으로부터, 실험예1-2-1의 비중이 0.3인 시험체는 특히 강도가 낮은 점을 확인할 수 있었다.

표 1, 도 3에 나타낸 바와 같이, 비중이 같고 인산수소칼슘 이수화물의 첨가 유무만이 다른 시험체에 대해 압축 강도의 측정 결과를 비교하면, 인산수소칼슘 이수화물의 첨가에 의해 압축 강도가 약 10~20% 상승하는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 인산수소칼슘 이수화물을 첨가함에 따른 석고 경화체의 강도 향상 효과를 확인할 수 있었다.

[실험예 2]

실험예 2에서는, 인산수소칼슘 이수화물의 첨가 유무와 소석고의 종류, 비율이 다른 석고 경화체를 이하에 설명하는 조건에서 제작하여 평가하였다.

실험예2-1~실험예2-3이 실시예이고, 실험예2-4~실험예2-6이 비교예이다.

(실험예2-1)

본 실험예에서는 소석고로서 β형만을 사용하고 인산수소칼슘 이수화물을 첨가한 석고 경화체를 제작하였다.

구체적으로는, 소석고(β형) 100질량부에 대해 응결 촉진제 2질량부와 인산수소칼슘 이수화물 0.5질량부를 배합한 석고 조성물을 제작하였다. 그리고, 당해 석고 조성물에 대해, 소석고 100질량부에 대해 100질량부의 비율로 물을 첨가, 혼련하고, 또한 발포제(주성분: 알킬에테르황산염)를 발포시켜 제작한 거품을 첨가, 혼련하여, 석고 슬러리를 조제하였다. 한편, 거품은 석고 경화체의 비중이 0.5가 되도록 첨가하였다.

그리고, 제작된 석고 슬러리를 2cm2cm2cm의 형틀에 흘려 넣고, 석고 슬러리가 경화된 것을 확인한 후 탈거하여 40℃로 설정한 건조기 안에서 항량이 될 때까지 건조시켰다.

얻어진 시험체에 대해 실험예 1의 경우와 마찬가지로 하여 압축 강도를 측정하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.

(실험예2-2)

소석고로서, β형을 90질량부, α형을 10질량부 포함하는 소석고를 사용한 점 이외에는, 실험예 2-1과 마찬가지로 하여 시험체를 제작하여 평가하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.

(실험예2-3)

소석고로서, α형을 100질량부 포함하는 소석고, 즉, α형 소석고만을 사용한 점 이외에는, 실험예 2-1과 마찬가지로 하여 시험체를 제작하여 평가하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.

(실험예2-4~실험예2-6)

표 2에 나타내는 바와 같이, 실험예2-4~실험예2-6에 대해, 인산수소칼슘 이수화물을 첨가하지 않은 점 이외에는 각각 실험예2-1~실험예2-3과 마찬가지로 하여 시험체를 제작하여 평가하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.

실험예 2-3과 실험예 2-6의 비교로부터, 소석고가 α형만으로 된 경우의 인산수소칼슘 이수화물의 첨가에 따른 압축 강도의 향상율은 약 5%인 것을 확인할 수 있었다.

이에 대해, 실험예 2-1과 실험예 2-4를 비교하면, 소석고가 β형만으로 된 경우의 인산수소칼슘 이수화물의 첨가에 따른 압축 강도의 향상율은 약 12%인 것을 확인할 수 있었다. 또한, 실험예 2-2과 실험예 2-5를 비교하면, 소석고가 β형을 90질량부 포함하는 경우, 인산수소칼슘 이수화물의 첨가에 따른 압축 강도의 향상율은 약 11%인 것을 확인할 수 있었다.

이들 결과로부터, 소석고 중 β형 소석고의 비율이 높은 쪽이, 인산수소칼슘 이수화물의 첨가에 따른 압축 강도의 향상율이 높은 것을 확인할 수 있었다.

[실험예 3]

실험예 3에서는, 코어재가 되는 석고 경화체에 대해 인산수소칼슘 이수화물의 첨가 유무와 비중이 다른 석고 보드를 이하에 설명하는 조건, 순서에 의해 제작하여 평가하였다.

우선, 실험예3-1-1~실험예3-1-7, 실험예3-2-1~실험예3-2-7의 석고 보드 제작방법에 대해 설명한다.

(실험예3-1-1~실험예3-1-7)

실험예3-1-1~실험예3-1-6이 실시예이고, 실험예3-1-7이 비교예이다.

석고 보드의 제작 방법에 대해 도 2를 이용하여 설명한다.

도 2에서의 우측에서 좌측으로, 보드용 원지(11, 표면 커버 원지)를 생산 라인을 따라 연속적으로 반송한다. 한편, 본 실험예에서 보드용 원지는, 표면 커버 원지(11) 및 후술하는 이면 커버 원지(16) 모두 200g/m²인 것을 사용하였다.

믹서(12)에 의해 석고 슬러리를 조제하여 보드용 원지 사이에 공급하였다. 믹서(12)는 도 2에 나타내는 바와 같이 반송 라인의 상방 또는 측방에 배치되어 있다. 믹서(12)로는 석고 조성물과 물을 혼련하여 석고 슬러리를 조제하였다. 한편, 석고 조성물은, 소석고(β형) 100질량부에 대해 인산수소칼슘 이수화물 0.5질량부와 응결 촉진제 2질량부와 접착성 향상제 0.5질량부를 포함하도록 미리 혼합한 것을 사용하였다. 그리고, 석고 슬러리로 만들 때에, 석고 조성물 중의 소석고 100질량부에 대해 100질량부의 비율의 물과 0.3 질량부의 감수제(나프탈렌술폰산계)를 첨가하였다.

그리고, 믹서(12)에서 얻어진 석고 슬러리에 대해, 거품을 첨가하지 않은 고밀도의 석고 슬러리(13)를, 분취구(121,122)를 경유하여 송출관(123,124)를 통해 롤 코터(15)의 반송 방향 상류측에서 표면 커버 원지(11) 및 이면 커버 원지(16) 상에 공급하였다.

표면 커버 원지(11) 및 이면 커버 원지(16) 상의 고밀도 석고 슬러리(13)는 각각 롤 코터(15)의 늘려누름부에 이르러 늘려누름부에서 늘려 눌러진다. 고밀도의 석고 슬러리(13)의 박층과 가장자리부 영역이 표면 커버 원지(11) 상에 형성된다. 또한, 마찬가지로 고밀도의 석고 슬러리(13)의 박층이 이면 커버 원지(16) 상에 형성된다.

표면 커버 원지(11)는 그대로 반송되고, 이면 커버 원지(16)는 방향전환 롤러(18)에 의해 표면 커버 원지(11)의 반송 라인 방향으로 전환된다.

그리고, 표면 커버 원지(11) 및 이면 커버 원지(16)는 성형기(19)에 다다른다. 여기에서, 각 보드용 원지(11,16) 상에 형성된 박층의 사이로, 믹서(12)로부터 분취구(125)에서 거품을 첨가하여 조제된 저밀도의 석고 슬러리(14)가 관로(126)를 통해 공급된다. 한편, 각 실험예에 대해 석고 경화체 전체가 표 3에 나타내는 석고 경화체 비중이 되도록, 저밀도의 석고 슬러리(14)에는 거품을 첨가하였다. 또한, 거품은 발포제(주성분: 알킬에테르황산염)를 발포시켜 제작하였다.

그리고, 성형기(19)를 통과시킴으로써, 표면 커버 원지(11), 저밀도 석고 슬러리(14), 이면 커버 원지(16)로 이루어지는 삼층 구조를 갖는 연속적 적층체가 형성된다. 이 때, 석고 보드의 두께가 9.5mm가 되도록 성형하였다.

성형된 적층체는 경화되면서 미도시의 초벌 절단 커터에 다다른다. 초벌 절단 커터는 연속적 적층체를 소정 길이의 판상체로 절단하여, 원지로 피복되며 석고를 주체로 하는 코어재로 이루어지는 판상체, 즉, 석고 보드의 반제품이 형성된다.

초벌 절단된 적층체는 건조기(미도시)를 통과하며 강제 건조되어 여분의 수분을 제거하였다. 그 후, 소정 길이의 제품으로 재단하여 석고 보드를 제조하였다.

(실험예3-2-1~실험예3-2-7)

석고 조성물을 제작할 때에 인산수소칼슘 이수화물을 첨가하지 않은 점 이외에는, 실험예3-1-1~실험예3-1-7과 마찬가지로 하여 석고 경화체를 제작하였다. 본 실험예에서도 저밀도 석고 슬러리(14)를 조제할 때에, 실험예3-2-1~실험예3-2-7의 각 시료에 대해 석고 경화체 전체의 비중이 표 3에 나타낸 비중이 되도록 거품의 첨가량을 조정하였다.

실험예3-2-1~실험예3-2-7 모두 비교예이다.

이어서, 얻어진 석고 보드의 평가 방법에 대해 설명한다.

(압축 강도)

제작된 석고 보드의 중앙부를 4cm4cm로 절단하고, 절단된 보드 조각을 4개 중첩시킨 것을 시험체로 하였다.

측정시의 조건으로는 실험예 1의 시험과 마찬가지로 하여 실시하였다. 구체적으로는, 오토그래프(시마즈 제작소 제조, 형식:AG-10KNI)를 이용하여, 오토그래프의 하중 속도를 3mm/min로 하여 측정하였다. 결과를 표 3에 나타낸다.

(처짐량 시험)

처짐량 시험은 [발명을 실시하기 위한 형태]에서 도 1을 이용하여 설명한 방법에 따라 실시하였다.

구체적으로는, 제작된 석고 보드를 세로 10cm, 가로 50cm로 절단하여 평가용 석고 보드(1)을 제작하였다. 이어서, 평가용 석고 보드(1)의 장변의 한쪽 단부를, 평가용 석고 보드(1)의 표면(1a)이 수평 그리고 하방이 되도록, 고정구(2)에 의해 고정하였다. 한편, 고정구(2)가 평가용 석고 보드(1)의 장변의 한쪽 단부를 고정하는 범위(w)는 50mm가 되도록 하였다.

이어서, 평가용 석고 보드(1)를 온도 40℃, 상대 습도 95%의 환경 하에서 24시간 방치하고, 24시간 경과 후 평가용 석고 보드(1`)의 다른쪽 단부 위치의 높이 방향 변위량(h, 고정측 단부의 반대쪽 단부(다른쪽 단부)의 아랫방향으로의 변위량)을 측정하였다. 그리고, 이 높이 방향 변위량(h)을 처짐량이라고 하였다. 결과를 표 3에 나타낸다.

(발열성 시험)

JIS A 6901:2009 발열성 시험에 준거하여 실시하여, 가열 시간 20분에서의 총발열량과 최고발열속도에 대해 측정하였다. 이 시험은 실험예 3-1-3 및 실험예 3-2-3에 대해 실시하였다. 결과를 표 3에 나타낸다.

인산수소칼슘 이수화물을 첨가하지 않은 실험예3-2-1~실험예3-2-7의 석고 보드 중, 실험예 3-2-1의 비중이 0.3인 석고 보드는, 건조중에 크게 수축하여 형상을 유지할 수 없었다. 이 점으로부터, 실험예 3-2-1의 비중이 0.3인 석고 보드의 코어재인 석고 경화체는 특히 강도가 낮다는 것을 확인할 수 있었다.

표 3에 나타낸 바와 같이, 비중이 같고 인산수소칼슘 이수화물의 첨가 유무만이 다른 석고 보드에 대해 압축 강도의 측정 결과를 비교하면, 인산수소칼슘 이수화물의 첨가에 의해 압축 강도가 약 10~20% 상승하는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 인산수소칼슘 이수화물의 첨가에 의해 처짐량이 작아지는 것도 확인할 수 있었다.

다만, 석고 경화체의 비중이 높아짐에 따라 인산수소칼슘 이수화물의 첨가에 따른 처짐 억제 효과는 작아지고, 비중이 0.9 정도에서 한계에 달하는 것을 확인할 수 있다. 이 점으로부터, 인산수소칼슘 이수화물에 따른 처짐량 억제 효과는 석고 경화체의 비중이 작을 때, 예를 들어, 비중이 0.9 미만일 때에 특히 효과를 발휘하는 것을 확인할 수 있었다.

한편, 인산수소칼슘 이수화물의 첨가에 따른 처짐 억제 효과는, 비중이 같고 인산수소칼슘 이수화물의 첨가 유무만이 다른 시료(예를 들어, 실험예 3-1-2와 실험예 3-2-2)의 처짐량 차에 의해 산출할 수 있다.

또한, 인산수소칼슘 이수화물을 첨가한 실험예 3-1-3에 대해 발열성 시험을 실시한 결과, 표 3에 나타낸 바와 같이, 인산수소칼슘 이수화물을 첨가하지 않은 실험예 3-2-3과는 가열 시간 20분에서의 총발열량 및 최고발열속도가 같은 정도이었다. 그리고, 실험예 3-1-3은, 가열 시간 20분에서의 총발열량이 8MJ/m² 이하이고, 최고발열속도가 200kW/m² 미만이며, 발열성 시험의 가열 시간 내에 석고 보드에 관통 구멍이 발생하지 않는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 인산수소칼슘 이수화물을 첨가하여도, 난연성이 유지되고 JIS A 6901:2009에서 규정하는 발열성 1급의 규격을 만족시키는 것을 확인할 수 있었다.

[실험예 4]

(실험예4-1~실험예4-8)

실험예 4에서는, 이하의 방법에 의해, 코어재가 되는 석고 경화체에 대해 인산수소칼슘 이수화물의 첨가량이 다른 석고 보드를 제조하여 평가하였다.

실험예4-1~실험예4-8에서는, 각 실험예에 대해 석고 조성물을 조제할 때의 인산수소칼슘 이수화물의 첨가량을 표 4에 나타낸 양으로 한 점과, 저밀도 석고 슬러리(14)를 조제할 때에 석고 경화체 전체의 비중이 0.5가 되도록 거품을 첨가한 점 이외에는, 실험예 3과 마찬가지로 하여 석고 보드를 제조하였다.

표 4 에서 실험예4-2~실험예4-8이 실시예이고, 실험예 4-1이 비교예이다.

석고 보드의 구체적인 제조방법에 대해서는 전술한 바와 같이 실험예 3의 경우와 마찬가지로 하여 실시하였으므로, 여기에서는 설명을 생략한다.

얻어진 석고 보드에 대해 압축 강도, 처짐량 시험을 실시하였다. 이들 평가에 대해서도, 실험예 3과 마찬가지로 하여 실시하였으므로 설명을 생략한다.

결과를 표 4에, 그리고 인산수소칼슘 이수화물의 첨가량에 대한 처짐량의 변화를 그래프화한 것을 도 4에 나타낸다.

표 4의 결과로부터, 인산수소칼슘 이수화물을 첨가량이 0.01중량부 이상이 되도록 첨가함으로써, 압축 강도의 향상, 처짐량을 억제하는 효과가 있다는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 인산수소칼슘 이수화물의 첨가량이 늘어남에 따라 압축 강도가 상승하고 처짐량이 작아지는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 도 4로부터, 처짐량은, 인산수소칼슘 이수화물의 첨가량이 많아짐에 따라 작아지는 것을 확인할 수 있었다. 다만, 인산수소칼슘 이수화물의 첨가량을 5질량부보다 크게 하더라도, 즉, 소석고에 대해 5%보다 많이 첨가하더라도, 처짐량에는 큰 변화가 나타나지 않음을 확인할 수 있었다. 이 점으로부터, 인산수소칼슘 이수화물의 첨가량은 소석고 100질량부에 대해 5질량부 이하가 바람직하다는 것을 확인할 수 있었다.

[실험예 5]

실험예 5에서는 이하의 방법에 의해, 코어재가 되는 석고 경화체에 대해 인산수소칼슘 이수화물 및 주석산의 첨가량이 다른 석고 보드를 제조하여 평가하였다.

소석고(β형) 100질량부, 각 실험예에 대해 표 5에 나타낸 양의 인산수소칼슘 이수화물 및 주석산, 응결 촉진제 2질량부, 접착성 향상제 0.5질량부를 포함하는 석고 조성물을 사용한 점과, 저밀도 석고 슬러리(14)를 조제할 때에 석고 경화체 전체의 비중이 0.5가 되도록 거품을 첨가한 점 이외에는, 실험예 3과 마찬가지로 하여 석고 보드를 제조하였다.

표 5에서, 실험예5-3~실험예5-8이 실시예이고, 실험예 5-1,실험예 5-2가 비교예이다.

석고 보드의 제조방법에 대해서는, 실험예 3의 경우와 마찬가지로 하여 실시하였으므로, 여기에서는 설명을 생략한다.

얻어진 석고 보드에 대해 처짐량 시험 및 흡수(吸水) 팽창율 시험, 압축 강도 시험을 실시하였다. 처짐량 시험, 압축 강도 시험의 평가 방법에 대해서는, 실험예 3과 마찬가지로 하여 실시하였으므로 설명을 생략한다.

흡수 팽창율 시험은, 우선, 제작된 석고 보드를 세로 5cm, 가로 30cm로 절단하고, 절단된 석고 보드의 장변의 양단부에 아크릴판을 붙였다. 양 아크릴판에 다이얼 게이지(dial gauge)의 선단을 가볍게 대어, 장변의 길이를 측정할 수 있도록 고정하였다. 이 때의 장변 길이, 즉, 흡수 팽창율 시험 전의 장변 길이를, 이하에서 "장변 길이"라고 한다. 이어서, 20℃의 물을 주입한 용기에, 석고 보드의 장변의 한쪽 단부로부터 약 5mm 침지하도록 석고 보드를 넣고, 24시간 방치하였다. 그리고, 석고 보드의 일부를 물에 침지하기 시작하고 나서 24시간 후의 장변 길이("24시간 방치 후의 장변 길이")를 측정하여, 이하의 계산식으로부터 흡수 팽창율을 측정하였다.

흡수 팽창율(%) = (24시간 방치 후의 장변 길이 - 장변 길이)/장변 길이

평가 결과를 표 5에 나타낸다.

표 5의 결과로부터, 예를 들어, 실험예5-3~실험예5-7을 비교하면, 인산수소칼슘 이수화물에 더하여 주석산을 병용하여 첨가함으로써, 석고 보드의 처짐량, 흡수 팽창율을 대폭 저감할 수 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 압축 강도도 높아져 있음을 확인할 수 있었다. 특히, 주석산의 첨가량이 0.005 중량부 정도이어도 흡수 팽창율을 억제할 수 있음을 확인할 수 있었다. 한편, 흡수 팽창율을 저감한다는 것은, 석고 경화체의 치수 안정성을 향상시킬 수 있다는 것을 의미한다.

또한, 실험예5-3과 실험예5-8을 비교했더니, 주석산을 첨가하지 않은 실험예 5-3과 주석산을 첨가한 실험예 5-8의 흡수 팽창율은 0.18%로 동일하였으나, 처짐량은 실험예 5-8 의 경우가 대폭 저감하였음을 확인할 수 있었다.

[실험예 6]

실험예 6에서는, 이하의 방법에 의해, 코어재가 되는 석고 경화체에 대해 유기 카르복실산 또는 유기 카르복실산염을 첨가한 석고 보드를 제작하여 평가하였다.

소석고(β형) 100질량부, 인산수소칼슘 이수화물 0.5질량부, 표 6에 나타내는 바와 같이 각 실험예에 대해 주석산, 구연산, 호박산 중 어느 한 종류를 0.05 질량부, 응결 촉진제 2질량부, 접착성 향상제 0.5질량부를 포함하는 석고 조성물을 사용한 점과, 저밀도 석고 슬러리(14)를 조제할 때에 석고 경화체 전체의 비중이 0.5가 되도록 거품을 첨가한 점 이외에는, 실험예 3과 마찬가지로 하여 석고 보드를 제조하였다.

표 6에서 실험예6-1~실험예6-3 모두 실시예이다.

석고 보드의 제조방법에 대해서는, 실험예 3의 경우와 마찬가지로 하여 실시하였으므로, 여기에서는 설명을 생략한다.

얻어진 석고 보드에 대해 처짐량 시험 및 흡수 팽창율 시험, 압축 강도 시험을 실시하였다. 처짐량 시험, 압축 강도 시험에 대해서는, 실험예 3과 마찬가지로 하여 실시하였으므로 설명을 생략한다. 또한, 흡수 팽창율 시험의 평가 방법에 대해서는, 실험예 5과 마찬가지로 하여 실시하였으므로 설명을 생략한다.

평가 결과를 표 6에 나타낸다.

표 6에 나타낸 실험예6-1~실험예6-3의 결과와, 실험예 5-1, 실험예 5-3의 결과를 비교하면 명확히 알 수 있듯이, 주석산 뿐 아니라 구연산, 호박산에 있어서도, 석고 보드의 처짐량, 흡수 팽창율을 대폭 저감할 수 있음을 확인할 수 있었다. 즉, 석고 경화체의 치수 안정성을 향상시키는 효과, 처짐량을 억제하는 효과를 확인할 수 있었다.

또한, 인산수소칼슘 이수화물에 더하여 구연산이나 호박산을 병용하여 첨가한 경우에 있어서도, 압축 강도를 향상시키는 효과를 확인할 수 있었다.

이상에서 석고 경화체, 석고판, 석고 경화체 제조방법, 석고 보드 제조방법을 실시형태 등으로 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태 등에 한정되지 않는다. 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에서 다양한 변형, 변경이 가능하다.

본 출원은 2014년 5월 8일에 일본국 특허청에 출원된 특허출원 제2014-097160호에 기초하는 우선권을 주장하는 것으로서, 일본국 특허출원 제2014-097160호의 전체 내용을 본 국제출원에 원용한다.

11,16 보드용 원지
13 (고밀도) 석고 슬러리
14 (저밀도) 석고 슬러리

Claims (13)

1. 소석고와, 인산수소칼슘 이수화물과, 물과, 거품을 혼련하여 얻어진 석고 슬러리를 경화시킨, 비중이 0.3 이상 0.8 이하인 석고 경화체.
2. 제1항에 있어서,
   상기 석고 슬러리가 상기 소석고 100질량부에 대해 상기 인산수소칼슘 이수화물을 0.01질량부 이상 5질량부 이하의 비율로 포함하는 것인 석고 경화체.
3. 제1항에 있어서,
   상기 석고 슬러리가 상기 소석고 100질량부에 대해 상기 인산수소칼슘 이수화물을 0.05질량부 이상 1질량부 이하의 비율로 포함하는 것인 석고 경화체.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   비중이 0.3 이상 0.5 이하인 석고 경화체.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 석고 슬러리가 유기 카르복실산 및/또는 유기 카르복실산염을 더 포함하는 것인 석고 경화체.
6. 제5항에 있어서,
   상기 유기 카르복실산 및/또는 유기 카르복실산염이 개미산, 초산, 프로피온산, 낙산, 길초산, 아크릴산, 메타크릴산, 프로피올산, 올레산, 말레산, 푸마르산, 옥살산, 말론산, 호박산, 글루타르산, 아디프산, 주석산, 구연산, 사과산, 글루콘산, 젖산에서 선택된 1종류 이상의 유기 카르복실산 및/또는 선택된 1종류 이상의 유기 카르복실산의 염인 석고 경화체.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
   상기 석고 슬러리가 상기 소석고 100질량부에 대해 상기 유기 카르복실산 및/또는 상기 유기 카르복실산염을 0.005질량부 이상 0.2질량부 이하 함유하는 것인 석고 경화체.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 소석고가 β형 소석고를 포함하는 것인 석고 경화체.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 석고 경화체를 코어재로 하는 석고판.
10. 제9항에 있어서,
    상기 석고판이 석고 보드인 것인 석고판.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    처짐량이 100mm 이하인 석고판.
12. 소석고와, 인산수소칼슘 이수화물과, 물과, 거품을 혼련하여 석고 슬러리를 제조하는 석고 슬러리 제조 공정과,
    상기 석고 슬러리를 성형하는 성형 공정과,
    상기 성형 공정에서 얻어진 성형체를 경화시키는 경화 공정을 포함하며,
    얻어지는 석고 경화체의 비중이 0.3 이상 0.8 이하인 석고 경화체 제조방법.
13. 소석고와, 인산수소칼슘 이수화물과, 물과, 거품을 혼련하여 석고 슬러리를 제조하는 석고 슬러리 제조 공정과,
    상기 석고 슬러리를 보드용 원지 사이에 배치하여 성형하는 성형 공정과,
    상기 성형 공정에서 얻어진 성형체를 경화시키는 경화 공정을 포함하며,
    얻어지는 석고 경화체의 비중이 0.3 이상 0.8 이하인 석고 보드 제조방법.

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