KR900000756B1 - 내수성 석고발포체의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

내수성 석고발포체의 제조방법

본 발명은 내수성 석고발포체의 제조방법에 관한 것이다. 좀더 구체적으로 설명하면 소석고, 수용성 실리콘 수지, 지완제 및 소석회를 혼합한 슬러리에 응결촉진제가 첨가된 폴리비닐알코올 기포를 혼합하여 주조하여서 된 내수성 석고발포체의 제조방법에 관한 것이다.

건축용 단열재는 보통 무기계와 유기계로 나뉜다. 현재 시판되는 무기 섬유질게 단열재로는 유리면, 암면 등이 있으며, 유기 발포질계 단열계로는 발포폴리스틸렌, 우레탄품, 요소품, 발포폴리에틸렌폼 등이 있다. 건축용 단열재가 구비하여야 할 물성은 열전도율, 연소성, 유해성, 내열성, 작업성 등으로 유기계 단열재와 무기계 단열재가 각각 그의 장·단점을 갖고 있다. 단열재의 가장 중요한 물성인 열전도율은 유기질 단열재가 무기질보다 작아 유기질 단열재가 단열성능은 우수하다. 반면 무기질 단열재는 주원료가 유리면, 암면등으로 불에 타지 않으며 화재시 연기도 거의 발생하지 않지만 유기질 단열재는 난연재 첨가로 자기 소화성은 있지만 화재시 유독성 가스를 배출하기도 한다.

또한 무기질 단열재는 섬유상 물질로써 시공시 피부와 접촉하면 자극을 유발하기도 하고 물과 접촉하게되면 모세관 현상으로 물을 흡수하여 단열성능을 저하시키기도 하는 단점이 있다.

기존 단열재는 이와같은 장·단점을 갖고 있어 사용온도, 사용장소 등 특성을 고려하여 선택 사용하여야 한다.

일반적으로 단열재는 경량화할 때 다공성을 가지게 되어 내부에 공기를 함유하게 된다. 또, 공기자체의 열전도율은 0.02Kcal/m.℃.h정도로 매우 낮아서 공기 함유량이 많을수록 단열성능은 향상된다. 따라서 밀도가 작을수록 열전도율이 작아지므로 단열성능은 개선된다. 또한 열전도율에 영향을 주는 요인중의 하나는 수분이다. 물의 열전도율은 0.5Kcal/m.℃.h로서 매우 높아 단열재가 수분을 많이 함유하게 되면 단열재내의 공기와 치환되어 단열성능을 저하시키는 요인이 된다. 그러므로 단열재의 흡수성이나 투습성은 단열재 내부 및 표면에 수분을 함유시키는 것으로 열전도율을 높이는 원인이 된다. 일반적으로 무기질 단열재는 유기질 단열재에 비하여 흡수량 및 투습도가 크다. 따라서 단열재에 내수성을 부여시키는 것은 필연적이다. 석고는 단열성, 불연성, 흡음성이 우수하여 건축내장재로서 많이 이용하고 있지만 단열재로써 이용하기에는 밀도가 크고 단열효과가 부족하고 흡수성이 있어 물과 접촉하게 되면 강도가 약화되고 석고체 표면이 부서지는 결점이 있어 사용장소에 제한을 받아왔다. 따라서 저밀도 석고발포체를 제조하고 내수성이 부여된다면 무기 단열재로서 기존 유·무기 단열재의 단점을 보완할 수 있는 우수한 단열재가 될 수 있다.

종래에 있어서 석고의 단열효과를 높이기 위하여 경량화하는 방법으로는 다음을 들 수 있다. (1) 석고슬러리 제조시 화학약품을 첨가하여 반응에 의하여 기포가 생성되도록 하는 방법, (2) 석고슬러리내에 계면활성제와 같은 기포제를 첨가하여 교반에 의하여 공기의 혼입을 유발함으로써 석고발포체를 제조하는 방법, (3) 기포제를 이용하여 먼저 기포를 제조하여 기포와 석고슬러리를 혼합하여 발포체를 제조하는 방법, (4) 기포와 석고분말을 혼합하는 방법등이 제안되어 있다. 그러나 이러한 방법으로서 석고만으로 경량화하여 단열재로 상품화된 것은 전혀 없으며, 단지 유리면등의 무기섬유를 주체로 하여 충전재로 석고를 경량화한 예는 미국 특허에 나타나 있다. 그러나 석고를 이용한 내수성 석고발포체를 개발하지 못했으며, 본 발명에서는 이 문제점을 해결하는 데 성공하였다. 이를 상술하면 다음과 같다.

본 발명에서는 기포와 석고슬러리를 혼합하는 방법을 채택하고, 기포제 용액은 계면활성제 또는 폴리비닐알콜(PVA)과 수용성 실리콘 수지, 경화제등을 물에 용해하여 사용한다. 계면활성제 및 기포제 용액을 적당한 장치를 통하여 기포를 제조한 후 미리 제조된 슬러리에 기포를 도입하여 혼합한 후 석고를 경화시킴으로서 석고 발포체를 제조하였다.

본 발명에서 사용한 방법은 석고슬러리에 비하여 기포의 밀도가 너무 작아서 두 물질의 균일한 혼합이 어렵고, 기포의 도입조건을 조정하기가 용이하지 않으나 발포장치 및 혼합기의 성능여하에 따라 균일한 석고발포체를 얻을 수도 있다. 다만 사용하는 기포체용액은 기포와 석고슬러리의 혼합시 기포가 파괴되지 않도록 높은 기포력을 가져야 하며, 기포가 석고에 미세하면서도 균일하게 분포되어야 한다.

본 발명에 의하여 석고발포체를 제조할 때, 석고슬러리와 기포를 혼합하는 것이므로 석고슬러리중에는 작업 중 쉽게 경화되지 않도록 적당향의 지완제를 첨가하여야 하며, 또한 성형 후 기포가 파괴되기 전에 경화가 완료되어 균일한 물성을 갖도록 하기 위하여 경화제를 첨가해 주어야 한다. 석고의 응결촉진제로는 황산염이 일반적으로 많이 사용되고 있다.

본 발명에서는 황산알루미늄, 칼륨명반, 황산, 황산을 트리에타놀아민으로 중화시킨 것, 황산을 모노에타놀아민으로 중화시킨 것 등이 좋다. 또한 작업에 필요한 시간을 얻기 위하여 지완제로서 동물성 단백질 가수분해물을 이용하였고, 내수성의 효과를 부여하기 위하여 사용된 수용성 실리콘 수지의 백화현상을 막고, 내수성의 향상을 위하여 소석회를 사용한다. 이 때 사용되는 소석회의 양은 많을수록 좋으나 석고의 경화에 영향을 미침으로 일정향 이상을 사용하여서는 아니된다.

석고 원료는 로타리 킬른 간접 소성 소석고를 사용하였다. 소석고에 응결지완제를 석고 사용량의 0.3 내지 0.5%를 첨가하고, KSL 9002에 준한 표준 혼수량의 물과 내수제를 석고에 대하여 0.5 내지 10%첨가하여 혼합한 후 교반을 철저히하여 석고슬러리를 제조한다.

한편으로는 기포제와 경화제를 용해시킨 용액을 기포 발생장치를 통하여 공기와 같이 분사시키면 밀도가 약 0.05g/㎤이하의 균일한 기포를 발생시킨다. 이렇게 발생된 기포를 석고슬러리에 분사하여 철저히 교반하여 목제 몰드에 부어 성형하여 실온에서 1주간 방치, 건조함으로써 내수성 석고발포체를 제조한다.

실험에서 필요한 기포 발생장치는 기포제 용액을 일정 속도로 운반하는 액체 펌프와 기초제 용액과 공기가 혼합, 발포되는 기포 발생장치로 구성되어 있다. 또한 밀도차가 큰 석고슬러리와 기포를 혼합하기 위하여 스크류식 교반기를 사용하였다.

이 실험에서 중요한 사항은 기포의 밀도와 안정성이다. 기포의 밀도는 기포제 용액의 기포제와 응결촉진제의 농도 및 조성, 기포제 용액의 유량, 용액과 공기의 압력 등 기포의 제조 조건에 의하여 결정된다. 또한 기포의 안정성은 사용한 기포제의 종류에 따라 다르다.

본 발명에서 사용한 기포제로는 계면활성제와 폴리비닐알콜을 단독 또는 혼합하여 사용하였다. 계면활성제로는 비이온계인 폴리옥시에틸렌, 알킬페닐에테르 또는 양이온계인 폴리옥시에틸렌 알킬에테르 설포네이트를 사용하였으며 폴리비닐알콜은 가수분해정도, 분자량이 각각 다른 것을 종류별로 사용하였다.

또한 본 발명의 특징인 석고체에 내수성이 발현되도록 하기 위하여 내수제로써 수용성 실리콘 수지를 석고에 대한 중량비로 0.5 내지 10%첨가하는데, 내수제중에 함유된 나트륨이온의 영향으로 석고체 표면에 백화현상이 나타나는 것을 방지하고 내수성의 상승적 효과를 위하여 수산화칼슘을 석고에 대한 중량비로 0.5 내지 10% 첨가하였다.

수용성 실리콘 수지와 수산화칼슘의 반응기구는 명확하게 밝힐 수는 없지만 수지의 끝에 결합되어 있는 나트륨이온이 수산화칼슘의 칼슘이온과 치환되어 수지의 친수성을 완전히 봉쇄하는 것으로 예칙된다.

즉,

위의 반응메카니즘이 명확하게 밝혀지지는 않았지만 수용성 실리콘 수지가 Ca^2＋이온을 만나면 불용성 침전물을 형성하며, Ca^2＋이온에 실리콘 수지가 연결되는 또 다른 폴리머를 형성한다면 내수능력은 월등히 향상되는 것으로 보여진다.

본 발명에 대한 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 실시예에 본 발명이 국한되는 것은 아니다.

[실시예 1]

소석고 250g, 지완제(동물성 단백지 가수분해물) 0.5g, 물 192.5g, 수용성 실리콘 수지 2.5g 및 소석회 0.5g의 혼합용액을 1분간 철저히 교반하여 슬러리를 만들고 폴리비닐알코올 2g, 응결촉진제(Al₂(SO₄)₃·16∼18H₂O)3g을 물 95ml에 용해시킨 기포제 수용액을 기포 발생장치에서 밀도가 0.047g/㎤인 기포 85.5g을 위의 슬러리에 분사시켜 넣고 1분간 철저히 교반후 목제들에 주조하고 1주간 방치, 건조시켰다. 그 결과는 표 1과 같다.

[실시예 2]

실시예 1에서 소석회 0.5g 대신에 소석회 2.5g을 넣고 기타는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 그 결과는 표 1과 같다.

[실시예 3]

실시예 1에서 소석회 0.5g 대신에 소석회 5g을 넣고 기타는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 그 결과는 표 1과 같다.

[실시예 4]

실시예 1에서 소석회 0.5g 대신에 소석회 10g을 넣고 기타는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 그 결과는 표 1과 같다.

[실시예 5]

실시예 1에서 수용성 실리콘 수지만을 넣지 않고서, 기타는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 그 결과는 표 2와 같다.

[실시예 6]

실시예 2에서 수용성 실리콘 수지만을 넣지 않고서, 기타는 실시예 2와 동일하게 실시하였다. 그 결과는 표 2와 같다.

[실시예 7]

실시예 3에서 수용성 실리콘 수지만을 넣지 않고서, 기타는 실시예 3과 동일하게 실시하였다. 그 결과는 표 2와 같다.

[실시예 8]

실시예 4에서 수용성 실리콘 수지만을 넣지 않고서, 기타는 실시예 4와 동일하게 실시하였다. 그 결과는 표 2와 같다.

[표 1]

[표 2]

* * 흡수정도 실험은 석고발포체의 표면에 물 1ml를 적가하고 석고체내로 물이 완전히 흡수될 때 까지의 시간을 측정하였다.

표 1을 보면 실시예1, 2에서 소석고의 투입시 투입량이 0.5g, 2.5g일 때에는 내수성이 거의 없으나, 실시예3, 4에서 소석고의 투입량을 5g, 10g일 때에는 내수성이 향상됨을 알 수 있다. 그리고 표 2를 보면, 수용성 실리콘 수지를 투입하지 않고서 소석고만을 넣을 때에는 석고발포체의 내수성이 없음을 알 수 있어서, 표 1, 2에서 수용성 실리콘 수지와 소석회를 5g, 10g 넣을 때에 내수성 석고발포체를 얻을 수 있는 아주 우수한 효과가 있고, 열전도율도 양호하였다. 소석회를 10g이상 혼합할 때에는 석고발포체의 기포조직이 파괴됨을 알 수 있다.

Claims (2)

1. 소석고, 수용성 실리콘 수지, 지완제 및 소석회를 혼합한 석고슬러리에 응결촉진제가 첨가된 폴리비닐알코올 기포를 혼합한 후 주조하여서 된 내수성 석고발포체의 제조방법.
2. 수용성 실리콘 수지와 수산화칼슘을 석고에 대하여 각각 0.5 내지 10중량%를 혼합하는 것을 특징으로 하는 제1항 기재의 방법.