KR810000338B1

KR810000338B1 - 섬유보강 석고계 경화체의 제조법

Info

Publication number: KR810000338B1
Application number: KR7800910A
Authority: KR
Inventors: 긴 이찌 기라; 요시오 미끼노; 다다시 마쓰모도; 요시히꼬 무라다
Original assignee: 고바야시 히사아끼; 미쓰비시 고오교오세멘트 가부시끼가이샤
Priority date: 1978-03-31
Filing date: 1978-03-31
Publication date: 1981-04-20
Also published as: KR830000186A; KR830000187A

Abstract

내용 없음.

Description

섬유보강 석고계 경화체의 제조법

본 발명은 자경성(自硬性)없는 이수석고(CaSO₄·2H₂O)와 슬래그를 주원료로 하여 이 주원료에 보강섬유를 첨가하고, 또는 보강섬유외에 다시 경량제등을 첨가한 조경성(早硬性)고강도, 내수성, 내후성, 가공성을 가지는 저렴한 섬유보강 석고계 경화체의 제조법에 관한 것이다.

종래의 석고나 슬래그 또는 이들 혼합물의 이용방법은 다음과 같은 것이었다.

(1) 반수석고 및 Ⅱ형 무수석고의 이용

반수석고

및 Ⅱ형 무수석고(CaSO₄)의 이용은 석고보오드로 대표되는 것이다. 즉 반수석고는 이수석고중의 3/2몰의 물을 가열탈수하여 얻어지는 것으로, 여기에 중량제를 가하고, 다시 70중량 %이상이 물을 가하여 혼련경화시켜서 보오드로하는 것이고 Ⅱ형 무수석고는 이수석고를 약 600℃이상으로 소성(燒成)하여 얻어지는 것으로, 분쇄후 35중량%전후의 물을 가하여 혼련경화시켜서 보오드로한다. 이들 석고 경화체는 반수석고, Ⅱ형 무수석고의 자경성을 이용한 것이다. 즉 어느 것이나 이수석고의 탈수공정이 필요로하며, Ⅱ형 무수석고에 이르러서는 다량의 열량을 필요로 한다.

그렇지만 이들 석고경화체는 어느 것이나 전혀 내수성을 결하며 더구나 반수석고 경화체는 다량의 물을 필요로하기 때문에 강도가 작고 형 무수석고는 그대로는 수화(水和)가 진행되지 않고 촉진제의 첨가를 필요로하는데 이때도 단기간에 수화가 종료되지 않고 완만하게 진행되므로 장기 재령(材令)에 있어서 팽창파괴되어 재료로서의 안정성을 결하고 있다.

(2) 반수석고와 포오트랜드 시멘트와의 복합

이 방법은 석고의 내수성 개선방법으로 연구되는 것인바, 반수석고와 포오트랜드 시멘트와를 복합할 경우에는 급결성(急結性)을 나타내어, 작업성에 결함이 있기 때문에 지연제의 첨가를 필요로 하는데, 지연제의 첨가는 강도를 현저히 저하 시키는 경우가 있다. 또 반수석고체의 경화후, 시멘트중의 칼슘알루미네이트(3CaO·Al₂O₃)와 석고가 반응하여 에트린자이트(ettringite), (3Cao·Al₂O₃·3CaSO₄·31-32H₂O)가 생성되어 경화체는 팽창파괴한다.

(3) 고(高)황산염 슬래그 시멘트

이 방법은 슬래그의 잠재 수경성(水硬性)을 이용한 것이고, 고황산염 슬래그 시멘트는 고로(高爐)슬래그80-85중량%와 무수석고10-15중량%와 포오트랜드 시멘트 약 5중량%와의 혼합으로 이루어지는 것이다. 이 경화체는 표면에 있어서의 취약현상으로 인한 열화(劣化)가 최대결점이며 또한 Ⅱ형 무수석고를 다량 사용하면, (1)의 경우와 동일한 성성을 나타내어 열화를 조장한다.

이상 종래의 석고 이용에 있어서 (1) 및 (2)의 경우는 반수 및 무수석고의 자경성을 이용한 것이며, 또 (3)의 경우는 무수석고를 수화자극제로서 소량사용하는 것이다. 여기에서 이수석고는 자경성을 가지지 않아 그 자체로서는 이용대상이 되는 일이 없다.

본원 발명자등은 석고의 용도개발을 진행하는 중에, 전혀 자경성을 가지지 않은 이수석고(CaSO₄·2H₂O)와 잠재 수경성을 가지는 슬래그를 주원료로 하여, 여기에 알칼리염류물질 및 황산알루미늄 함유물질의 첨가제를 가함으로써, 종래 전혀 생각되지 않았던 조경성, 고경성, 내수성을 가진 경화체가 얻어지는 것을 발견하고, 다시 보강섬유를 첨가함으로써 충격강도, 길이의 변화등의 제물성, 특히 굴곡강도가 현저히 기재된 경화체가 얻어지는 것을 발견하였다.

본원 발명에 의하면 주원료의 이수석고와 슬래그와를 중량비 3 : 7 내지 7 : 3의 비율로 혼합한 것에 알칼리염류물질 0.1-5중량 %와 황산알루미늄 함유물질 0.1-5중량 %를 첨가하고 다시 보강섬유를 첨가한 다음 물을 가하여 혼련성형하고 다음에 자연양생 또는 90℃이하의 습열양생을 행함으로써 이루어지는 섬유보강석고계 경화체의 제조법이 제공된다.

본 발명에 있어서는 보강섬유외에 다시 경량제를 가하여 경화체의 숭비중(bulk density)을 작게하고 내후성을 개선할 수가 있다. 또한 알칼리염류물질, 황산알루미늄 함유물질에 불화염류물질을 첨가하여 불용성의 불화물을 형성시켜서 경화체의 내수성을 일층 향상시킴과 동시에 경화체 표면에 열화를 방지할 수가 있다. 또, 보강섬유외에, 경량재 및 불화염류물질을 첨가하여 경화체의 제물성을 일층 향상 시킬수가 있다.

본 발명의 경화체를 구성하는 주원료는 이수석고와 슬래그인데 이수석고로서는 배연탈황(排煙脫黃)석고, 인산석고, 그밖의 부생(副生)석고, 천연석고등 어느 것이나 좋으며, 결정형태도 한정될 것없이, 부착수분이 운반가능한 범위이면 족하다. 배연탈황석고의 경우, 불순물이라고 생각되는 탄산칼슘, 아황산칼슘, 검댕등의 존재는 경화체의 제 물성에 전혀 영향을 미치는 일이 없으며, 특히 정선할 필요는 없다.

또 슬래그는 3000㎠/g이상의 비표면적을 가지는 것이 좋고, 그라스질의 고로슬래그가 좋기는 하나, 그밖의 다른 결정질의 전기평로 슬래그도 이용된다. 이들 이수석고와 슬래그와의 혼합비율은 얻어지는 경화체의 강도로 부터의 제한에 따라 실시예에서 나타낸 바와 같이, 중량비 3 : 7 내지 7 : 3의 범위에 있을것이 요구된다. 알칼리 염류물질은 알칼리금속염, 예컨대 황산나트륨 황산칼륨 및 알칼리토류 금속염과 수산화물, 예컨대 가성소오다, 가성칼리, 소석회등을 포함하며, 그 첨가량은 상기 주원료에 대하여 0.1-5중량%이며, 알맞게는 1.5-3.0중량%이다.

황산알루미늄 함유물질로서는 예컨대 황산알루미늄, 좋은 것으로는 무수황산알루미늄, 나트륨명반, 칼리명반이 포함되며, 그 첨가량은 주원료에 대하여 0.1-5중량%, 알맞게는 0.5-2.0중량%이다. 황산알루미늄 함유 물질은 상기 알칼리 염류무릴과 동시에 첨가하거나 별도로 첨가할 수도 있다.

불화염류물질은 예컨대 불화나트륨, 불화칼륨, 규불화나트륨, 규불화칼륨으로, 그 첨가량은 주원료에 대하여 0.1-5중량%이며 알맞게는 0.5-2.0중량%이다.

이들 첨가제의 첨가량은 상기한 각각의 하한치이하에서는 첨가효과가 적고 또 상한치 이상의 경우는 얻어지는 경화체의 강도저하를 초래한다. 보강섬유로서는 무기질섬유 및 유기질섬유가 사용되는데 전자에는 예컨대 석면(크리소타일, 아모사이트포함)암면, 글라스섬유(무일칼리글라스, 저알칼리글라스포함), 스틸섬유(철계포함)가 포함되며, 후자에는 예컨대 카아본섬유, 폴리프로필렌섬유, 나일론섬유, 펄프섬유가 포함된다.

이들 섬유의 길이는 작업성, 경화체의 가공성, 굴곡강도등을 고려하여 적의 선택되지만 2-50㎜, 알맞게는 2-10㎜이다. 이들 섬유중에서 1종 또는 2종이상 첨가가 가능한데, 예컨대, 석면과 글라스섬유, 석면과 폴리프로필렌 섬유등이다.

보강섬유를 첨가하면 경화체의 성형, 보형성을 개선함과 동시에 경화체의 물성, 특히 굴곡강도의 향상에 현저한 효과가 얻어진다. 그 첨가량은 주원료에 대하여 1-30중량% 알맞게는 10-25중량%이다. 첨가량이 30중량%를 초과하면 굴곡강도가 도리어 저하하며 가공성도 열화하게 된다.

경량제로서는 무기질, 유기질의 경량재가 사용 가능한데, 무기질 경량제로서는 예컨대 퍼얼라이트, 발포경량골재, 소성제올라이트가 사용되며, 유기질 경량재로서는, 예컨대 톱밥 발포성물질인 스티렌 발포체가 유효하다. 또 내후성의 개선을 목적으로 할 경우에는 시멘트콘크리트에 사용되는 모래가 사용된다. 경량재의 첨가량은 주성분에 대하여 1-25중량%, 알맞게는 10-20중량%이다. 경량재를 첨가하면 경화체의 숭비중이 작아지지만, 첨가량이 25 중량%를 초과하면 가공성이 저하하고, 1중량% 이하에서는 첨가효과가 적다.

다음에 성형방법은 공지의 어떤 방법으로도 사용가능하여 한정할 것은 없고, 예컨대 주조방법, 가압성형방법, 압출성형방법, 초조(抄造)방법등이 있고 또 성형시에 있어서도 각종 수멘트 탄산칼슘가루의 혼용도 가능하다. 경화체의 조합원료에 가하는 물의 분량은 성형방법에 따라 다르고, 그 성형방법에 적당한 량을 적의 선택할 수 있어서, 특별히 한정되지 않는다.

본 발명에 의하여 얻어진 경화체는 본질적으로 슬래그중의 산화칼슘(CaO), 산화알루미늄(Al₂O₃)과 이수석고(CaSO_4·2H₂O)와의 반응에 의하여 생성한 에트린자이트(3Cao·Al₂O₃·3CaSO₄·31-32H₂O)와, 슬래그의 수화물과 미 반응의 잉여 이수석고와로 이루어지는 것이며, 이 경화체가 나타내는 고강도는 초기 재령에 있어서는 상기 에트린자이트에 의하여, 또 장기재령으로는 잠재수경성에 의하여 각기 확보되고 있는 것으로 사료된다.

양생으로서는 자연양생할 수도 있고 또는 90℃이하의 습열양생을 할수도 있다. 습열온도가 90℃를 초과하면 이수석고의 탈수나 생성한 에트린자이트의 분해가 발생한다.

상기 알칼리 염류물질 및 황산알루미늄 함유물질의 첨가효과로서는 이들 첨가제가 상승적으로 에트린자이트의 생성을 촉진하는 것이며, 이 에트린자이트의 생성은 본 발명의 경화체에 초기재령에 있어서의 고강도, 즉 조경도 및 내수성을 부여하는 것이다. 보강섬유의 효과는 경량체의 굴고강도, 내후성을 개선하고, 또한 압출성형, 초조할 경우의 성형성, 보형성을 도우며, 경향재는 가공성, 경량화를 부여하는 것이다. 또 불화염류물질의 첨가는 불용성의 불화물을 생성하고 내수성을 향상시킴과 동시에 성형물의 표면열화를 방지한다.

이와 같이 본 발명에 의하여 제조된 경화체는 조경성, 고강도, 내수성, 내후성 및 가공성을 가지며, 또한 매우 저렴하여 건축재료로서도 유용한 것이다.

본 발명은 이상과 같이 전혀 자경성을 가지지 않은 이수석고와 슬래그를 주원료로 하여, 보강섬유를 첨가하고 또는 보강섬유에 가하여 경량재를 첨가하고, 여기에 알칼리 염류물질 및 황산알루미늄 함유물질, 또는 이들에 가하여 불화염류물질을 첨가함으로써 이루어지는 조경성, 고강도, 내수성, 내후성 및 가공성을 가지며 또한 매우 저렴한 섬유보강 석고계 경화체의 제조법을 제공하는 것으로 그 공업적가치는 매우 높다.

다음에 본 발명을 실시예에 따라 구체적으로 설명하는바, 본 발명은 그 요지를 벗어나지 않는한 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예에 있어서, 이수석고로서는 금속제련 배연탈황석고, 슬래그로서는 제1표에 나타낸 조성의 고로수쇄(高爐水碎)슬래그를 분쇄하여 비표면적을 3800㎠/g로 한 것, 소석회로서는 공업용 소석회 및 다른 첨가제로서는 시약 제1급품을 각각 사용하였다.

[제 1 표 고로슬래그의 조성]

[실시예 1]

이수석고 50중량부, 슬래그 50중량부로 이루어지는 주원료에 첨가제로서 소석회 1.5중량%, 황산알루미늄 나트륨 0.25, 1.00, 5.00중량%와 보강섬유로서 석면(크리소타일) 25중량%를 각각 첨가하고, 물을 200중량% 가해서 제2표에 나타내는 3종의 시료 NO. 1-NO. 3을 만들고, 혼련후 100㎏/㎠의 압력으로 판상으로 가압성형하고, 60℃, 24시간 습열양생후 경화체를 만들고, 다시 7일간의 자연양생을 하고, 이들 경화체 NO. 1-NO. 3의 물성치를 구하고 이를 제3표에 나타낸다.

[실시예 2]

이수석고 50중량부, 슬래그 50중량부로 이루어지는 주원료에 첨가제로서 소석회 1.5중량%, 황산알루미늄 0.13, 0.50, 1.25, 규불화나트륨 0.13, 0.50, 1.25중량%와 보강섬유로서 석면(크리소타일) 25중량%를 각각 첨가하고, 물을 200중량% 가해 제2표에 나타낸 3종의 시료 NO. 4-NO. 6을 만들어 혼련후 100㎏/㎠의 압력으로, 판상으로 가압성형하고 60℃, 24시간 습열양생후 경화체를 만들고, 다시 7일간의 자연양생을 하여 이들 경화체 NO. 4-NO. 6의 물성치를 구해 이를 제3표와 함께 나타낸다.

[제 2 표]

A 황산알루미늄 나트륨

B 황산알루미늄

C 규불화나트륨

[제 3 표]

[실시예 3]

이수석고 50중량부, 슬래그 50중량부로 이루어지는 주원료에 첨가제로서 황산알루미늄 0.5중량%, 규불화나트륨 0.5중량%, 소석회 1.5, 2.5, 5.0중량%와 보강섬유로서 석면(크리소타일) 25중량%를 각각 첨가하고, 물을 200중량% 가하여 제4표에 나타낸 3종의 시료 NO. 7-NO. 9를 만들고 혼련후 100㎏/㎠의 압력으로 판상으로 가압성형하여 21일간 20℃, 80%상대습도 양생후 이들 경화체 NO.7-NO.9의 물성치를 구하고 이것을 제5표에 나타낸다.

[제 4 표]

[제 5 표]

[실시예 4]

이수석고와 슬래그의 혼합비가 7 : 3, 5 : 5, 3 : 7(중량비)이 되는 주원료에 각각 소석회 3.0중량%, 황산알루미늄 1.0중량%, 규불화나트륨 1.0중량%와 보강섬유로서 석면(크리소타일) 25중량%를 각각 첨가하고, 물을 200중량부가하여 제6표에 나타낸 3종의 시료 NO. 10-NO. 12를 만들고 혼련후 100㎏/㎠의 압력으로, 판상으로 가압성형하여, 60℃ 24시간 습열 양생후 경화제를 만들고, 다시 7일간의 자연양생을 하고 이들 경화체 NO. 10-NO. 12의 물성치를 구하여 이들을 제7표에 나타낸다.

[제 6 표]

[제 7 표]

[실시예 5]

이수석고와 슬래그의 혼합비가 1 : 1(중량비)이 되는 주원료와 보강섬유로서 첨가한 석면(크리소타일)과의 중량비가 9.0 : 1.0, 8.5 : 1.5, 8.0 : 2.0의 혼합물에 첨가제로서 주원료에 대하여 각각 소석회 1.5중량%, 황산알루미늄 1.5중량%, 주원료, 석면의 전중량에 대하여 증점제(增粘劑 : 메틸셀루로오스)를 0.1중량%첨가하고 물을 28중량%가하여 제8표에 나타낸 3종의 시료 NO. 13-NO. 15를 만들고, 혼련후에 개공율(開孔率) 24%의 압출성형 중공(中空)패널을 성형하여 60℃, 24시간 습열양생후 경화체를 만들고 다시 7일간의 자연양생을 하여 이들 경화체 NO. 13-NO. 15의 물성치를 구한 것을 제9표에 나타낸다.

[제 8 표]

B는 황산알루미늄

주원료, 섬유 및 경량재에 대해 중량 %

[제 9 표]

[실시예 6]

이수석고와 슬래그의 혼합비가 1 : 1(중량비)로 이루어지는 주원료와, 보강섬유로서 석면(크리소타일)과, 또 경량재로서의 퍼얼라이트, 톱밥과의 중량비가 8.0 : 1.0 : 1.0, 7.5 : 1.0 : 1.5의 혼합물에 첨가제로서 주원료에 대하여 각각 소석회 1.5중량%, 황산알루미늄 1.5중량%를 첨가하고, 주원료, 석면, 경량재의 전중량에 대하여 증점제(메틸셀루로오스)를 0.3중량%물은 경량제로서 퍼얼라이트를 사용한 경우 40중량%, 톱밥을 사용한 경우 37중량%가하여 제8표에 나타낸 4종의 시료 NO. 16-NO. 19를 만들고 혼련후에 개공율 24%의 압출성형 중공패널을 성형하여, 60℃, 24시간 습열양생후 경화체를 얻고, 다시 7일간의 자연양생을 하여, 이들 경화체 NO. 16-NO. 19의 물성치를 구한 것을 제9표에 함께 나타낸다.

[실시예 7]

이수석고와 슬래그의 혼합비가 1 : 1(중량비)이 되는 주원료와, 보강섬유로서 석면(크리소타일)과 경량재로서, 퍼얼라이트, 톱밥의 중량비가 8.0 : 1.0 : 1.0, 7.5 : 1.0 : 1.5의 혼합물에 첨가제로서 주원료에 대하여 각각 소석회 1.5중량%, 황산알루미늄 0.75중량%, 규불화나트륨 0.75%를 첨가하고, 주원료, 석면, 경량재의 전중량에 대하여 증점제(메틸셀루로오스)를 0.3중량% 물을 경량재로서 퍼얼라이트를 사용한 경우 40중량%, 톱밥을 사용한 경우 37중량%가하여 제10표에 나타낸 4종의 시료 NO. 20-NO. 23을 만들고 혼련후에 개공율이 24%의 압출성형 중공패널을 성형하여, 60℃, 24시간 습열 양생후 경화체를 얻고, 다시 7일간의 자연양생을 하여, 이들 경화체 NO. 20-NO. 23의 물성치를 구한 것을 제11표에 나타낸다.

[제 10 표]

[제 11 표]

[실시예 8]

이수석고와 슬래그의 혼합비가 1 : 1(중량비)이 되는 주원료와 보강섬유로서 석면(크리소타일)과의 중량비 8 : 2의 혼합물에 보강섬유로서 다시 폴리프로필렌섬유(미쯔비시 레이온 사제 파이렌)을 주원료로 석면과의 전중량에 대하여 0.0, 0.3, 0.5, 1.0중량% 첨가하고, 첨가제로서 주원료에 대하여 0.0소석회 1.5중량%, 황산알루미늄 1.5중량%를 첨가하고, 물을 주원료와 석면의 전중량에 대하여 200중량%가하여, 제12표에 나타낸 4종의 시료 NO. 24-NO. 27을 만들어서 혼련후 100㎏/㎠의 압력으로 판상으로 가압성형하고 21일간 20℃, 80%상대습도 양생후, 이들 경화체의 물성치를 구한 것을 제13표에 함께 나타낸다.

[제 12 표]

P. P 폴리프로필렌

주원료와 석면에 대한 중량 %

[제 13 표]

Claims

주원료인 이수석고와 슬래그를 중량비 3 : 7 내지 7 : 3의 비율로 혼합한 것에, 보강섬유를 이 원료에 대하여 1-30중량%첨가하고, 다시 알칼리 염류물질을 주원료에 대하여 0.1-5중량%와 황산알루미늄 함유물질을 주원료에 대하여 0.1-5중량%와를 첨가하여 조합원료로 하고, 이 조합원료에 물을 가해서 혼련성형하고 다음에 양생을 행하는 것을 특징으로 하는 섬유보강 석고계 경화체의 제조법.