KR870000720B1 - 파형 시이트의 조물성 및 그 제조방법 - Google Patents

파형 시이트의 조물성 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

파형 시이트의 조물성 및 그 제조방법
본 발명은 클래딩(cladding)과 루우핑(roofing)과 같은 건축산업에 필요한 시이트(sheet)인 파형(corrugate) 시이트에 관계한 것이다. 본 발명은 파형 시이트의 제조방법 및 그 제조에 유용한 조성물에 관한 것이다.
루우핑과 클래딩에 유용하다고 알려진 모든 물질 중에서, 석면이 보강된 파형 시멘트 시이트와 보오드(board)가 가장 유용한데, 왜냐하면 좋은 강도를 가졌고 풍화성이 그 수명을 연장하기 때문이다. 석면 시멘트의 기본적인 약점은 그들의 먼지가 건강에 해를 끼친다고 생각되는 섬유성물질인 석면으로 되어 있다는 것인데, 그러므로 이러한 물질 대신 다른 물질을 찾는 노력이 계속되고 있다.
석면의 위와 같은 성질에 대한 특성을 모두 만족시키는 어떠한 물질도 알려지지 않았기 때문에 , 유리섬유와 셀루로오즈의 혼합물, 그리고 운모 또는 질석과 셀루로오즈 섬유와의 혼합물과 같은 섬유소물질의 혼합물 등과 같은, 물질들의 혼합물을 사용하는 방법이 제안되었다. 내화성이 매우 중요하지 않은 곳에, 건축목적을 위하여 셀루로오즈성 섬유와 시멘트로부터 만들어지는 석면과 시이트 대신, 셀루로오즈 섬유를 사용해 오고 있었다. 상기의 셀루로오즈-시멘트로 된 물질은 유용한 성분을 가지고 있지만, 풍화, 동결-해빙에 대한 저항성이 불만족스럽고 풍화에 대한 하중특성의 요구를 만족하기에는 부적당한 장기강도성으로 외장재로는 부적당하다.
시멘트 결합 매트릭스(binder matrix)로 실리카로 오토클레이빙(autoclaving)하여 안정화함으로서 상기 문제점들의 개선방안을 성취할 수 있음을 알게 되었다. 그러나 실리카를 첨가함으로써 형성된 시이트의 밀도는 충분한 강도와 동결- 해빙의 저항성을 갖도록 요구되는 수준 이하로 감소된다. 그러므로 오토클레이빙 하기 전에 그린 시이트(Green Sheet)의 밀도를 증가시키는 것이 필요하다. 실리카와의 결합은 플랫 그린 시이트(flat Green Sheet)의 주형력을 감소시키기 때문에, 뱃취(batch) 혼합물로 만드는 것이 이러한 문제점을 해결하는데 필요하다.
본 발명의 목적은 루우핑이나 클래딩 시이트와 같은 외장제로서 사용할 때 만족할만한 높은 강도와 내구성을 갖는 비석면성 파형 시이트의 제조방법과 그 제조에 적합한 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 있어서, 비석면성 파형 시이트의 제조방법은 건조중량을 기준으로 했을 때, 40-60%의 시멘트, 30-40%의 실리카 및 5-15%의 셀루로오즈 섬유로 구성된 혼합물의 수용성 슬러리를 파형으로 만들고, 상기 파형을 압축하여 두께를 줄이고 밀도를 증가시키고, 압력을 제거한 후 시멘트와 실리카 사이에 결합매트릭스를 형성하도록 오토클레이빙하는 단계로 구성된다.
하나의 공정단계를 살펴보자면, 물을 제거하는 동안 수용성 슬러리는 플랫 시이트형으로 되며 그후 계속해서 파형으로 형상화된다. 또 다른 방법에 있어서 수용성 슬러리는 직접 파형으로 형상화될 수 있는데, 예를 들자면 파형의 성형기에 의해 파형으로 직접 형상화된다.
시멘트는 수경시멘트가 적합한데, 바람직하기로는 오디너리 포틀랜드 시멘트이다(Ordinary Portland cement). 실리카는 200m2/kg 이상의 비표면적(릭텐 Rigden)을 갖는 것이 바람직하며 1500m2/kg까지(예 : 200에서 500m2/kg) 적합하며, 석영의 형태가 바람직하다. 초기의 수용성 슬러리에, 건조중량을 기준으로 했을 때 50 내지 55%의 시멘트가 존재하는 것이 바람직하며, 실리카는 건조중량을 기준으로 했을 때 35 내지 40% 함유하는 것이 바람직하다.
셀루로오즈 섬유는 건조된 고체의 중량을 기준으로 했을 때 초기의 뱃취에 7-12중량 퍼센트로 함유되는 것이 바람직하며 그 보기로서 목재펄프, 면화, 아마를 들 수 있다. 셀루로오즈 섬유는 18 내지 35°S.R범위의 프리니스(freeness) 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 파형 시이트를 형성하는데 사용되는 수용성 슬러리는 섬유질이 보강된 다른 물질들(유기 및 무기성)을 사용할 수 있는데 ; 슬러리의 고체내용물을 기준으로 했을 때 0.05 내지 1.0중량 퍼센트가 함유된 폴리아미드 섬유[예, “나일론”과 “케브라”(Nylon, Kevlar)] 및 20중량 퍼센트까지 함유된 유리 및 압면섬유를 그 보기로서 들 수 있다.
그린시이트의 소성은 뱃취 혼합상태에서 주형 보조제를 혼합함으로서 개선될 수 있다. 이러한 보조제는 습기의 함유량을 증가시키지 않은 채 그린시이트의 소성을 증가시켜야만 한다. 상기의 보조제에 의해, 형성과 압력상태에서 발생하는 잘게 부서지거나 균열의 형성을 막을 수 있다. 적당한 주형 보조제로서 부분적 또는 전부가 석영 대신 사용될 수 있는 1,000m2/kg보다 큰 비표면적(Rigden)을 갖는 가는 실리카 ; 초기 건조 뱃취 혼합물을 기준으로 했을 때 15중량 퍼센트까지 함유된 벤토나이트, 구형의 진흙, 또는 도토인 진흙 ; 콘크리트의 제조에 사용되는 카르복시메틸 셀루로오즈와 가소제 및 초가소제 ; 그리고 상기 물질 중 2개 이상의 혼합물을 들 수 있다.
초기 뱃취에 시이트를 제조하는 동안 슬러리 고체의 유지를 보조하는 응결제를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 시이트는 석면-시멘트 시이트 제조산업에 잘 알려진 기계, 예를 들자면 해트첵(Hatschek), 마그내니 앤드 포드리니어 머신(Magnani and Fourdrinier ma chine) 중의 하나를 사용하여 제조하는 것이 바람직하다.
전형적인 제조방법은 하기 작동의 순서로 이루어진다.
(1) 목재펄프, 면화, 아마와 같은 셀루로오즈 섬유를 18 내지 35°S.R.의 프리니스를 갖도록 펄프화, 비이팅(beating) 그리고 개질 시킨다.
(2) 시멘트, 실리카, 기타 섬유, 주형 보조제 및 응결제 등의 기타 성분들을 상기 처리된 셀루로오즈 펄프와 혼합하여 수용성 슬러리를 제조한다.
(3) 슬러리를 헤드첵 머신의 동력 삼투펠트(Moving Permeable felt)에서 처리하여 습윤성 조성물의 얇은 필름을 형성한 후 혼합물이 적층되는 회전 통(rotating drum)으로 이송한다.
(4) 상기 회전통에서 혼합물이 바라는 바의 두께로 되었을 때, 1 내지 5미터의 길이인 플랫시이트의 형태로 만든다.
(5) 상기 플랫시이트를 파형으로 형상화한다.
(6) 상기 파형시이트를 압축시켜 두께를 감소시킨다. 압축기는, 높은 밀도의 파형석면 시멘트 시이트의 제조에 사용되는 것과 같은 종류이며, 압력의 작용은 최종 산물의 시이트의 건조밀도가 적어도 1,400 kg/m3가 될 수 있도록 충분해야 한다. 개별적으로 압축된 시이트는 프로필화 주형기에 의해 분리되어 더미형태로 저장된다.
(7) 압축된 시이트의 더미는 증기 터널을 통과함으로써 잘라내기에 충분하도록 경화된다.
(8) 상기 시이트는 프로필화 주형기로부터 분리되기 위하여 산적더미로부터 잘리워지고 시멘트-실리카 반응을 완결시키기 위해 오토클레이브된다. 전형적인 오토클레이브는 1MPa의 압축에서 12-24시간 동안 실시된다.
헤드첵머신 대신 마그네니 머신을 사용하는 다른 공정에 있어서 상기 단계(3) 내지 (5)가 고정된 삼투파형의 성형기에 수용성 슬러리를 흘려보내 슬러리를 직접 파형으로 형성하는 하나의 단계로 대치된다.
다음의 실시예들은 본 발명을 예시하는 것이다.
[실시예 1]
조성 중량 퍼센트
목재펄프, 반 표백된 크래프트(Kraft) 10.5
프리니스 22°S.R.
오디너리 포틀랜드 시멘트 50.0
석영 SSA(릭덴) 330m2/kg 39.5
상기 조성을 지닌 조성물을 응결제를 사용하여 헤드첵머신 상에서 작동시켜 파형 시이트를 제조한다. 경화 및 오토클레이빙 하기 전에 약간은 압축을 하고 나머지 비압축형으로 오토클레이빙한다. 포본들은 파형 시이트로부터 절단되고, 실온의 물에 침지한 후 하기에 따라 테스트한다(“MR”은 파괴변형력을 뜻한다)
“표준 6”파형 시이트
BS 4624에 서술된 방법에 이해 테스트된다.
비압축하 : MR 이크로스 그레인(across grain) 13.9 N/mm2
밀도 1,183 kg/m3
압축하 : MR 어크로스 그레인 16.5 N/mm2
밀도 1,413 kg/m3
[실시예 2]
조성 중량 퍼센트
목재펄프-표백된 연재 9.5
연마된 석영 SSA (릭덴)500m2/kg 25.4
프리니스 19。S.R.
실리카 SSA (베트 BET) 20,000m2/kg 10.0
오디너리 포틀랜드 시멘트 55.1
상기 조성을 지닌 조성물을 실시예 1의 혼합물과 비교해 볼 때 주형성이 좋으며 , 실시예 1에서 서술된 방법에 의하여 파형 시이트를 제조하는데 사용되었다.
[실시예 3]
조성 중량 퍼센트
면화(화학공정에 의하여 반표백됨) 25°S.R. 9
오디너리 포틀랜드 시멘트 52
연마된 석영 SSA(릭덴) 330m2/kg 38
벤토나이트(와이오밍 wyoming) 5
벤토나이트를 5%의 수용성 슬러리로 제조하고 1시간 동안 교반한 후 하룻밤 동안 방치시킨 후 다시 1시간 동안 교반시킴으로써 예비-겔화시킨다. 상기 물질을 실리카 및 시멘트와 함께 처리된 면화에 첨가한다.
상기 혼합물은 해트첵상에서 작동시키고 프로필화 시이트로 파형시킬 때 매우 우수한 주형성을 갖게 된다. 이러한 시이트는 가공, 정화 그리고 오토클레이빙 후에 압축하고 실시예 1에 기술된 바에 따라 테스트된다.
“표준 6 ”시이트
비압축화 MR 어크로스 그레인 13.6 N/mm2
밀도 1,129 kg/m3
압축화 MR 어크로스 그레인 18.0 N/mm2
밀도 1,545 kg/m3
[실시예 4]
조성 중량 퍼센트
목재펄프-반표백된 연재 프리니스 21°S.R. 10
오디너리 포틀랜드 시멘트 52
석영 SSA(릭덴) 450 m2/kg 38
상업적으로 유용한 초가소제 멜멘트(Melment)를 시멘트에 대해 2중량 %의 비율로 첨가한다. 시멘트가 셀루로오즈 슬러리에 주입된 직후 상기 혼합물을 첨가한다. 제조된 습성의 플랫은 실시예 1에서 제조된 것보다 주형력이 뛰어났다. 습성의 플랫은 소성이 크지만 수분함량의 증가 또는 습성의 장력 강도의 손실은 없었다. 시이트를 파형화 하고 약간을 압축시킨다. 압축되어진 것이나 비압축된 것이나 모두 오토클레이브되고 실시예 1에 기술된 바에 따라 테스트된다.
비압축된 “표준 6 ”시이트
MR 어크로스 그레인 10.1 N/mm2
밀도 1,137kg/m3
압축된 “표준 6 ”시이트
MR 어크로스 그레인 16.2 N/mm2
밀도 1,510kg/m3
본 발명의 방법에 따라 석면을 포함하지 않고 석면 시멘트 시이트의 요구조건을 만족시키는 건축의 외장재로서 적당한 섬유보강된 파형의 시멘트성의 시이트를 제조할 수 있다. 셀루로오즈를 함유하는 파형의 시멘트 시이트는 과거에는 제조되어 왔지만 요구되는 특성을 갖추지 못했다. 즉, 종래의 시이트들이 갖추지 못한 것을 본 발명에서의 파형 시이트는, 형성된 파형을 압축하여 그 두께를 감소시킨 후 오토클레이빙하는 단계의 조합에 의해 제조되는 것이다. 파형 시이트는 넓은 범위의 프로필에 의해 제조되며 상기 언급된 종래의 제조된 시이트보다 길이에서도 길어졌다.

Claims (25)

  1. 비석면성 파형 시이트의 제조공정에 있어서, 건조 중량으로 40-60%의 시멘트, 30-40%의 실리카 그리고 5-15%의 셀루로오즈 섬유로 구성된 혼합물의 수용성 슬러리를 파형형태로 제조하고 파형으로 제조된 파형을 압축시켜 두께를 줄이고 밀도를 증가시키고, 압력을 제거한 후 상기 파형을 오토클레이빙으로 이송하여 상기 시멘트와 실리카 사이에 반응을 유발시켜 결합 매트릭스를 형성하는 단계로 구성되는 비-석면성 파형 시이트의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서 , 수용성 슬러리로부터 물을 제거하는 동안 수용성 슬러리를 플랫 시이트형으로 형성하고 계속해서 파형으로 형상화하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 수용성 슬러리를 파형의 형성기로 유동시킴으로써 그 슬러리를 직접적으로 파형형태로 제조하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  4. 제1항 내지 3항 중 어느 한항에 있어서, 시멘트는 오디너리 포틀랜드 시멘트인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 시멘트는 수용성 슬러리에 건조 중량으로 50-55%만큼 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 실리카의 비표면적(릭덴)은 200m2/kg을 초과하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 실리카는 연마된 석영 형태인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 실리카는 수용성 슬러리에 건조 중량으로 35-40%의 함량으로 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 수용성 슬러리는 건조 고체중량으로 7-12%의 셀루로오즈 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  10. 제1항에 있어서, 셀루로오즈 섬유는 18-35°S.R. 범위의 프리니스를 갖도록 제조되는 것을 특징으로하는 제조방법.
  11. 제1항에 있어서, 셀루로오즈 섬유는 목재펄프, 면화 또는 아마를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  12. 제1항에 있어서, 수용성 슬러리는 셀루로오즈 섬유로 보강된 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 보강된 섬유는 슬러리의 고체 함유물을 기준으로 했을 때 0.5-1.0중량 퍼센트의 폴리아미드 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  14. 제12항에 있어서, 보강된 섬유는 슬러리의 고체 함유물을 기준으로 했을 때 20중량 퍼센트 정도의 유리 또는 암면섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  15. 제1항에 있어서, 수용성 슬러리는 주형 보조제를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  16. 제15항에 있어서, 주형 보조제는 1,000m2/kg 이상의 비표면적(릭덴)을 갖는 실리카를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  17. 제15항 또는 16항에 있어서, 주형 보조제는 벤토나이트, 구형의 진흙, 도토, 카르복시메틸 셀루로오즈 또는 가소제 또는 초가소제를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  18. 제1항에 있어서, 수용성 슬러리는 응결제를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  19. (ⅰ) 18-13°S.R.의 프리니스를 갖도록 셀루로오즈 섬유를 처리하고 ;
    (ⅱ) 셀루로오즈 섬유를 슬러리의 다른 성분들과 혼합하여 수용성 슬러리를 제조하고 ;
    (ⅲ) 슬러리르 해트첵 머신의 동력삼투펠트로 젖은 성분의 얇은 막을 형성한 뒤 , 그 얇은 막을 혼합물이 형성되는 회전통으로 운반하고 ;
    (ⅳ) 바람직한 두께의 혼합물을 회전통으로부터 플랫시이트 형태로 제거하고 ;
    (ⅴ) 상기의 플랫시이트를 파형으로 형상화하고 ;
    (ⅵ) 상기 파형 시이트를 압축하여 두께를 감소시키고 ;
    (ⅶ)압축된 파형 시이트를 오토 클레이빙 반응에 수반시키는 단계로 구성되는 비-석면성 파형 시이트를 제조하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, (ⅶ)단계의 앞, (ⅵ)단계 다음에, 압축된 파형 시이트를 증기 터널을 통과시켜 자기-지지가 충분하도록 경화시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  21. 제19항에 있어서, (ⅶ)단계의 앞, (ⅵ)단계 다음에, 각각 압축된 파형 시이트 중 대부분을 성형된 틀에 의하여 분리시켜 산적 및 저장시키고, 저장된 것들은 자르기에 용이하도록 경화시키기 위하여 증기터널을 통과시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  22. 제1항에 있어서, 오토클레이빙을 1MP의 압력에서 12-24시간 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  23. 제1항에 있어서, 파형 시이트는 적어도 1,400kg/m3의 건조밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한항에 따른 제조방법에 따라 제조되는 비석면성 팡형 시이트.
  25. 건조 중량으로 40-60%의 시멘트, 30-40%의 실리카 및 5-15% 셀루로오즈 혼합물의 수용성 슬러리로 구성되는 비석면성 파형 시이트의 제조에 적합한 조성물.
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