KR930009346B1 - Process for producing molded articles - Google Patents
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Abstract
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Description
본 발명은 수경 재료(hydraulic material)를 포함하며 건축, 토목 및 조선 등에서 재료로서 사용되는 성형물을 제조하는 방법 및 수경 재료를 포함하는 성형물에 관한 것이다.The present invention relates to a process for producing moldings comprising hydraulic materials and used as materials in construction, civil engineering and shipbuilding, and moldings comprising hydraulic materials.
수경 재료[예 : 시멘트, 석고 및 과립화된 슬럭(Slug)]를 포함하는 성형물의 기계적 특성 및 성형성을 개선시키기 위해 폴리비닐 알콜(이후로는, 이를 PVA로 언급할 것이다)을 부가시키는 방법은 공지되어 있다. 예를들어, 일본국 특허 공개공보 제45934/1974호에는 펄프 시멘트판의 요곡강도 및 충격강도를 개선시키기 위해 PVA를 펄프 시멘트에 혼입시키는 방법이 기술되어 있고, 일본국 특허 공개공보 제77655/1986호 및 제209950/1986호에는, PVA를 사용하여, 요곡강도, 충격강도 및 치수 안정성을 증가시키고 슬럭판 또는 석고판이 균열되는 것을 방지하는 방법이 기술되어 있다.A method of adding polyvinyl alcohol (hereafter referred to as PVA) to improve the mechanical properties and formability of moldings including hydroponic materials such as cement, gypsum and granulated slugs. Is known. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 45934/1974 describes a method of incorporating PVA into pulp cement to improve the bending and impact strength of the pulp cement sheet, and Japanese Patent Laid-Open No. 77655/1986 US Pat. No. 209950/1986 describes a method of using PVA to increase flexural strength, impact strength and dimensional stability and to prevent cracking of slag or gypsum plates.
기계적 특성 및 표면 외관성을 개선시키고 균열을 방지할 목적으로, 일본국 특허 공개공보 제50017/1974호 및 제239377/1985호에는 시멘트 성형물용 PVA의 용도에 대해 기술되어 있고, 일본국 특허 공개공보 제137719/1976호에는 경량 콘크리트용 PVA의 용도에 대해 기술되어 있다.In order to improve mechanical properties and surface appearance and to prevent cracking, Japanese Patent Laid-Open Publication Nos. 50017/1974 and 239377/1985 describe the use of PVA for cement moldings, and Japanese Patent Laid-Open Publications. No. 137719/1976 describes the use of PVA for lightweight concrete.
이는 PVA가 pH가 높은 계에서도 안정하고, 수경 재료의 수화 반응을 방해하지 않으며, 수용성이고 예를들어 시멘트와 같은 매트릭스내로의 분산이 가능하며, 수경 재료 입자를 서로 결합시키거나 성형물 내에서 강성 필름을 형성함으로써 수경 조성물의 특성을 개선시키기 때문이다.It is stable even in high pH systems, does not interfere with hydration reactions of hydraulic materials, is water soluble and can be dispersed into matrices such as cement, for example, to bind hydraulic material particles to each other or in rigid films in moldings. It is because it improves the characteristic of a hydraulic composition by forming it.
일본국 특허 공개공보 제13628/1972호에는 시멘트 및 PVA 분말을 포함하는 수성 슬러리 조성물에 붕소 화합물을 가하면 PVA의 사용량을 감소시킬 수 있는 것으로 기술되어 있다.Japanese Patent Laid-Open Publication No. 13328/1972 describes that adding boron compounds to an aqueous slurry composition comprising cement and PVA powder can reduce the amount of PVA used.
일본국 특허 공개공보 제184754/1984호에는 시멘트 및 PVA 분말을 포함하는 수성 슬러리 조성물중에서 PVA 분말을 실릴 그룹-개질된 PVA로 대체시키면, 성형물의 강도를 개선시킬 수 있는 것으로 기술되어 있다.Japanese Patent Laid-Open No. 184754/1984 discloses that replacing the PVA powder with silyl group-modified PVA in an aqueous slurry composition comprising cement and PVA powder can improve the strength of the molding.
최근에 들어 상기와 동일한 명세의, 수경 재료로부터의 제조된 성형물이 대규모 오토클레이브-경화에 의해 통상적으로 제조되어 왔다. 수경 재료로부터 성형물을 대량 생산하는데 있어서 요구되는 사항은 첫째로 생산품이 높은 기계적 강도 및 치수 안정성을 가져야 하고 균열되지 않아야 하며, 둘째로 생산성이 커야 한다는 것이다. 상기한 요구를 모두 만족시키는 수경 재료로부터 성형물을 제조하는 방법 또는 수경 재료로부터 제조된 성형물에 대해서는 제시된 바 없다.Recently, moldings made from hydraulic materials of the same specification as above have been conventionally produced by large-scale autoclave-curing. The requirement for mass production of moldings from hydroponic materials is firstly that the product must have high mechanical strength and dimensional stability, not crack, and secondly, be productive. There is no indication of a method for producing a molding from a hydraulic material or a molding made from a hydraulic material that satisfies all of the above requirements.
따라서, 본 발명의 목적은 수경 재료를 포함하는 수성 조성물을 오토클레이브-경화시킴으로써, 요곡강도, 굴곡시의 편향도(요곡성) 및 치수 안정성이 높은 성형물을 효과적으로 제조하는 방법으로 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for effectively producing moldings having high bending strength, deflection (flexibility) and dimensional stability by autoclaving-curing an aqueous composition comprising a hydraulic material.
본 발명의 또 다른 목적은 수경 재료를 포함하며, 요곡강도, 굴곡시의 편향도(요곡성) 및 치수 안정성이 큰 성형물을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a molding comprising a hydroponic material and having high bending strength, high deflection (flexibility) and dimensional stability at bending.
심혈을 기울인 연구의 결과로서, 본 발명자들은 (A) 수경 재료 및 (B) 폴리비닐 알콜 분말을 포함하는 수성 조성물[여기서, (B) 폴리비닐 알콜 분말은 (A) 수경 재료의 중량을 기준으로 하여, 0.1 내지 20중량%의 양으로 포함된다]을 100℃ 이상의 온도에서 오토클레이브-경화시킴을 특징으로 하여 수경 재료를 포함하는 성형물을 제조하는 방법에 의해 상기 문제점들을 해결할 수 있다는 사실을 밝혀냈다.As a result of the careful study, the inventors have found that an aqueous composition comprising (A) a hydraulic material and (B) a polyvinyl alcohol powder, wherein (B) the polyvinyl alcohol powder is based on the weight of the (A) hydraulic material. It is found that the above problems can be solved by a method of producing a molding comprising a hydraulic material, characterized by autoclave-curing at a temperature of 100 ° C. or more.
본 발명은 또한 일단 용해된 후 섬(island)의 형태로 분산되어 고형화된(B) PVA를 포함하는 구조를 갖는, (A) 수경 재료 및 (B) 폴리비닐 알콜[여기서, (B) 폴리비닐 알콜은, (A) 수경 재료의 중량을 기준으로 하여, 0.1 내지 20중량%의 양으로 포함한다]을 포함하는 성형물을 제공한다.The invention also relates to (A) hydraulic material and (B) polyvinyl alcohol, wherein (B) polyvinyl alcohol has a structure comprising (B) PVA, which is once dissolved and dispersed in the form of islands to solidify. Alcohol comprises (A) in an amount of 0.1 to 20% by weight, based on the weight of the hydraulic material.
물과의 반응시 고형화되는 임의의 수경 재료를 본 발명의 방법에서 (A) 수경 재료로서 사용할 수 있는데, 이의 예로는 여러가지 유형의 포틀랜드 시멘트(Portland cement), 석고, 과립화된 슬럭, 암석 섬유, 탄산 마그네슘 및 규산칼슘과 같은 무기 재료가 있다.Any hydroponic material which solidifies upon reaction with water can be used in the process of the invention as (A) hydraulic material, examples of which include various types of Portland cement, gypsum, granulated slugs, rock fibers, Inorganic materials such as magnesium carbonate and calcium silicate.
본 발명에서 사용되는 (B) PVA 분말에는 개질되지 않은 통상적인 PVA, 실릴 그룹-개질된 PVA 및 기타의 여러가지 개질된 PVA류가 포함된다. (B) PVA는 임의의 중합화도, 바람직하게는 500 이상의 중합화도, 보다 바람직하게는 1,500 이상의 중합화도를 가질 수 있다. 약 500이상의 중합화도를 가지면 (B) PVA는 100℃ 이상의 온도에서 오토클레이브-경화시킬 때 매우 우수하게 개선된 특성(예 : 기계적 강도)을 갖는 성형물을 제공하는데, 이는 PVA 필름의 고강도로부터 알 수 있는 바와 같이 (B) PVA 분말이 고결 합강도를 갖기 때문일 것이다. (B) PVA는 임의의 가수분해도를 가질 수 있는데, 바람직하게는 80몰%이상, 보다 바람직하게는 90몰%이상, 가장 바람직하게는 95몰% 이상의 가수분해도를 가질 수 있다. 본 발명에 있어서, (B) PVA 수용액의 점도를 증가시키는 물질을 사용하지 않을 경우에 (B) PVA의 가수분해도는 바람직하게는 특히 98몰% 이상이다. 80몰% 이상의 가수분해도를 가지며 분말 형태인 (B) PVA는 수성 조성물내로 균질하게 분산됨으로써, 수성 조성물을 오토클레이브-경화시킬 경우, (B) PVA 분말의 고결합강도 및 (B) PVA 필름의 고강도로 인해 주목할만한 높은 요곡강도를 갖는 성형물이 제공된다.(B) PVA powders used in the present invention include conventional PVA unmodified, silyl group-modified PVA, and various other modified PVAs. (B) PVA may have any degree of polymerization, preferably 500 or more, and more preferably 1,500 or more. Having a degree of polymerization of greater than about 500 (B) PVA provides moldings with very good properties (eg mechanical strength) when autoclave-cured at temperatures above 100 ° C., which can be seen from the high strength of the PVA film. As can be seen, (B) the PVA powder has a firming strength. (B) PVA may have any degree of hydrolysis, preferably at least 80 mol%, more preferably at least 90 mol%, most preferably at least 95 mol%. In the present invention, the hydrolysis degree of (B) PVA is preferably 98 mol% or more in the case of not using a substance that increases the viscosity of the (B) PVA aqueous solution. (B) PVA, having a degree of hydrolysis of at least 80 mol% and in powder form, is homogeneously dispersed into the aqueous composition, so that, when autoclaving-curing the aqueous composition, (B) the high bond strength of the PVA powder and (B) the PVA film High strength results in moldings with notable high flexural strengths.
(B) PVA 분말은 임의의 평균 입자 크기를 가질 수 있는데, 바람직하게는 16-메쉬 통과 크기, 보다 바람직하게는 42-메쉬 통과 크기를 가지며, 평균 입자 크기는 작을수록 더 좋다.(B) The PVA powder may have any average particle size, preferably with a 16-mesh passage size, more preferably with a 42-mesh passage size, the smaller the average particle size the better.
본 발명에서 사용되는 수성 조성물은 (A) 수경 재료 및 (B) PVA 분말을 포함하는데, 여기서 (B) PVA 분말은, (A) 수경 재료의 중량을 기준으로 하여 0.1 내지 20중량%, 보다 바람직하게는 0.5 내지 5중량%의 양으로 혼입시킨다. 혼입된 (B) PVA의 양이 0.1중량% 미만일 경우에, (B) PVA는 성형물을 보강시키는 효과를 제공하지 못한다. 한편, 상기량이 20중량%를 초과할 경우, 수득된 성형물의 내수성 및 내화성은 감소할 것이다.The aqueous composition used in the present invention comprises (A) hydraulic material and (B) PVA powder, wherein (B) PVA powder is 0.1 to 20% by weight, more preferably based on the weight of (A) hydraulic material. Preferably in an amount of 0.5 to 5% by weight. When the amount of (B) PVA incorporated is less than 0.1% by weight, (B) PVA does not provide the effect of reinforcing the molding. On the other hand, if the amount exceeds 20% by weight, the water resistance and fire resistance of the obtained molding will decrease.
성형물의 강도를 더욱 개선시키기 위해, (C) 보강 섬유를 사용된 수성 조성물에 가하는 것이 바람직하다. (C) 보강 섬유는 고형물의 총중량을 기준으로 하여, 0.1 내지 10중량%, 보다 바람직하게는 0.5 내지 5중량%의 양으로 가한다. (C) 보강 섬유를 0.1중량% 이상의 양으로 가하면, 수득된 성형물이 크게 보강되고 그린 시이트(green sheet)의 연결 효과가 증가된다. 그러나, 10중량%를 초과하는 양으로 가하면, 분산성과 관련한 문제가 발생되고 종종 보강 효과가 손상된다. 시멘트 등에 사용되는 통상적인 보강재를 본 발명 목적에 사용할 수 있으나, 바람직하게는 (A) 수경 재료를 포함하는 성형물의 보강에 사실상의 결과를 제공하는 보강재를 사용한다. 상기 바람직한 보강재의 예에는 폴리비닐 알콜, 아크릴, 올레핀, 탄소 및 아라미드의 섬유, 및 합성 펄프, 목재 펄프 및 고도로 파쇄된 목재 펄프와 같은 펄프가 있는데, 모든 보강재는 본 발명에서 "섬유"라는 용어로 나타내었다. 이 섬유들을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.In order to further improve the strength of the moldings, it is preferred to add (C) reinforcing fibers to the used aqueous composition. (C) The reinforcing fibers are added in an amount of 0.1 to 10% by weight, more preferably 0.5 to 5% by weight, based on the total weight of the solids. (C) When reinforcing fibers are added in an amount of at least 0.1% by weight, the obtained molded article is greatly reinforced and the connection effect of the green sheet is increased. However, in amounts exceeding 10% by weight, problems with dispersibility arise and often the reinforcing effect is impaired. Conventional reinforcements used for cement or the like can be used for the purposes of the present invention, but preferably (A) reinforcements are used that provide substantial results in the reinforcement of moldings comprising hydraulic materials. Examples of such preferred reinforcements include fibers of polyvinyl alcohol, acrylic, olefins, carbon and aramid, and pulp such as synthetic pulp, wood pulp and highly crushed wood pulp, all reinforcements being referred to herein as "fiber". Indicated. These fibers may be used alone or in combination.
(B) PVA의 효과를 증가시키기 위해, (B) PVA 수용액의 점도를 증가시키는 (D) 물질을 가하는 것이 또한 바람직하다.In order to increase the effect of (B) PVA, it is also preferable to add (D) substance which increases the viscosity of (B) PVA aqueous solution.
본 발명에서 (B) PVA 수용액의 점도를 증가시키는 (D) 물질은, 건조 상태의 (B) PVA의 중량을 기준으로 하여, 5중량%의 양으로 가할 경우, (B) PVA 수용액의 점도를 가하지 않을 경우의 2배, 바람직하게는 4배가 되게 하고, 보다 바람직하게는 (B) PVA 수용액을 겔로 만드는 물질을 의미한다. 상기한 (D) 물질중에서 특히 바람직한 것은 (B) PVA를 가교결합시켜서 100℃ 미만의 온도에서는 수불용성이면서 100℃이상의 온도에서 오토클레이브 경화하면 물에 용해되는 가교결합체를 생성시키고, 오토클레이브 경화에 의해 수득되는 (B) PVA 수용액의 점도를 증가시키는 (B) PVA의 가교결합제이다.In the present invention, (B) the substance which increases the viscosity of the PVA aqueous solution, when added in an amount of 5% by weight based on the weight of the dry (B) PVA, (B) the viscosity of the PVA aqueous solution When not added, it is made into 2 times, preferably 4 times, and more preferably, (B) the substance which makes a PVA aqueous solution into a gel. Particularly preferred among the above-mentioned materials (D) is crosslinking (B) PVA, which is water insoluble at temperatures below 100 ° C. and autoclave cures at temperatures above 100 ° C. to produce crosslinks that are soluble in water. It is a crosslinking agent of (B) PVA which increases the viscosity of (B) aqueous PVA solution obtained by.
(B) PVA 수용액의 점도를 증가시키는 (D) 물질의 예에는 붕산 ; 붕사 ; 붕산칼슘 ; 붕산마그네슘 ; 알루미네이트 ; 지르코늄염 ; 알칼리 금속 크로메이트 또는 디크로메이트를 환원시킬 경우에 형성되는 3-가클롬 ; 삼염화티탄을 산화시킬 경우에 형성되는 4-가 티탄 ; 바나데이트 ; 및 구리이온이 있다. 염료(예 : 콩고 레드) 및 유기 물질(예 : 갈산)도 또한 사용할 수 있다. (B) PVA 수용액의 점도를 증가시키는 (D) 물질중에서는 붕산 또는 이의 유도체가 바람직하고, 붕산 칼슘이 특히 바람직하다. 사용되는 (A) 수경 재료가 칼슘 이온을 제공할 경우, (B) PVA를 가교결합시킬때, 100℃ 미만의 온도에서는 수불용성이면서 100℃ 이상의 온도에서 오토클레이브 경화하면 물에 용해되는 가교결합체를 생성시키고, 상기 오토클레이브 경화에 의해 수득되는 (B) PVA 수용액의 점도를 증가시키는 (B) PVA의 가교결합제들(예 : 붕산, 붕사 또는 붕산 칼슘)중의 하나를 사용하는 것이 가장 바람직하다. 따라서, 본 발명에 있어서, (B) PVA 수용액의 점도를 증가시키는 (D) 물질은, 오토클레이브 경화시키기 전의 공정이 수행되는 동안 (B) PVA 분말이 용해되는 것이 억제하면서, 100℃ 이상의 온도에서 오토클레이브 경화시킬 때에 (B) PVA 분말을 물에 용해시키는 작용을 한다.(B) Examples of the substance (D) which increases the viscosity of the PVA aqueous solution include boric acid; Borax; Calcium borate; Magnesium borate; Aluminate; Zirconium salts; Trivalent chromium formed when the alkali metal chromate or dichromate is reduced; 4-valent titanium formed when oxidizing titanium trichloride; Vanadate; And copper ions. Dyes (eg Congo Red) and organic materials (eg gallic acid) can also be used. (B) Among the substances (D) which increase the viscosity of the PVA aqueous solution, boric acid or a derivative thereof is preferable, and calcium borate is particularly preferable. When (A) the hydraulic material used provides calcium ions, (B) when crosslinking PVA, it is water insoluble at temperatures below 100 ° C. and autoclave cured at temperatures above 100 ° C. It is most preferred to use one of the crosslinking agents of (B) PVA (e.g. boric acid, borax or calcium borate) that produces and increases the viscosity of the (B) aqueous PVA solution obtained by the autoclave curing. Therefore, in the present invention, (B) the substance which increases the viscosity of the PVA aqueous solution is at a temperature of 100 ° C. or more, while preventing (B) PVA powder from dissolving during the process before autoclave curing. When autoclave hardening, (B) PVA powder is melt | dissolved in water.
본 발명에 있어서, (B) PVA는 수성 조성물중에 존재할 경우, 물에 거의 용해되지 않는 분말 형태로 사용한다. 따라서, (B) PVA의 주목할만한 보강 효과는 습식공정으로 수성 조성물을 제조할때 수성 조성물중에서 거의 모든 PVA (B) 분말이 잔존하여 수성 조성물을 수성 슬러리의 형태로 사용할 때도 용해되지 않은 PVA (B) 분말이 수성 슬러리의 점도를 증가시키지 않다가 100℃ 이상의 온도에서(습식 가열하에)오토클레이브 경화시키면 용해되어 보강 효과를 발휘하는 것에 기인하는 것으로 생각된다. 특히, (D) 물질, 특히 (B) PVA를 가교결합시키는 (D) 물질이 혼합된 상태로 사용될 경우, 보강 효과를 더욱 증가되는데, 아마도 오토클레이브 경화시 용해되는 (B) PVA가 성형물내에서 많이 이동하지 않고 최초 위치에 잔류하여 고결합력을 발휘하기 때문인 것 같다.In the present invention, (B) PVA, when present in the aqueous composition, is used in the form of a powder which is hardly soluble in water. Thus, the notable reinforcing effect of (B) PVA is that almost all PVA (B) powders remain in the aqueous composition when the aqueous composition is prepared by the wet process, so that PVA (B) which is not dissolved even when the aqueous composition is used in the form of an aqueous slurry. It is believed that the powder does not increase the viscosity of the aqueous slurry but is autoclaved and cured at a temperature of 100 ° C. or higher (under wet heating) to dissolve and exert a reinforcing effect. In particular, when used in a mixed state of (D) material, in particular (B) which crosslinks (B) PVA, the reinforcing effect is further increased, presumably (B) PVA which dissolves during autoclave curing in the moldings. It seems to be because it does not move much and remains in the initial position to exert high bonding force.
(B) PVA 수용액의 점도를 증가시키는 (D) 물질의 첨가의 효과는 첨가량이 증가함에 따라 증가한다. 상기 첨가량을 (B) PVA의 중량을 기준으로 하여, 1중량% 이상, 바람직하게는 1 내지 50중량%, 보다 바람직하게는 5 내지 20중량%의 양으로 부가한다.(B) The effect of the addition of the material (D) which increases the viscosity of the PVA aqueous solution increases with increasing amount. The addition amount is added in an amount of 1% by weight or more, preferably 1 to 50% by weight, more preferably 5 to 20% by weight, based on the weight of (B) PVA.
본 발명의 성형물을 제조하는 공정은 습식 적층화 공정, 유동식(flow-on)공정, 압출 공정, 건식 공정등과 같은 공정중에서 선택된 어느 하나의 공정일 수 있다.The process for producing the molding of the present invention may be any one selected from processes such as a wet lamination process, a flow-on process, an extrusion process, a dry process, and the like.
본 발명에서 사용되는 수성 조성물은 (A) 수경 재료를 포함하는 통상적인 수성 조성물에 통상적으로 가하는 임의의 첨가제[예 : 실리카 분말 및 플라이 애쉬(fly ash)와 같은 무기 충진제, 및 샌드, 밸러스트(ballast) 및 경량 충진제와 같은 기타 충진제]를 혼입시킬 수 있다. 상기 수성 조성물은 버블을 포함할 수도 있다.The aqueous compositions used in the present invention are (A) any additives commonly added to conventional aqueous compositions comprising hydraulic materials such as inorganic fillers such as silica powder and fly ash, and sand, ballast ) And other fillers such as lightweight fillers. The aqueous composition may comprise a bubble.
본 발명에서 사용된 수성 조성물은 이용되는 공정에 따라 임의의 고체 농도를 가질 수 있는데, 예를들어 2 내지 90중량%의 고체 농도로 사용하는 것이 적합하다.The aqueous composition used in the present invention may have any solid concentration, depending on the process used, for example, it is suitable to use at a solid concentration of 2 to 90% by weight.
본 발명의 제조공정은 100℃ 이상의 온도에서 상기한 수성 조성물을 오토클레이브 경화시킴을 특징으로 한다. 상기 온도는 100℃ 이상, 바람직하게는 120 내지 180℃, 보다 바람직하게는 140 내지 170℃이어야 한다. 오토클레이브 경화 공정 시간에 대해 특별한 제한은 없으나, 바람직하게는 1 내지 30시간, 보다 바람직하게는 8 내지 20시간이 적합하다. 오토클레이브 경화 공정 시간이 1시간 이하일 경우에는 수경 반응이 미완된 상태로 종료될 것이며, 상기 시간이 24시간을 초과할 경우에는 (B) PVA의 질이 악화된다.The manufacturing process of the present invention is characterized by autoclaving and curing the above-mentioned aqueous composition at a temperature of 100 ° C. or higher. The temperature should be at least 100 ° C, preferably 120 to 180 ° C, more preferably 140 to 170 ° C. There is no particular limitation on the autoclave curing process time, but preferably 1 to 30 hours, more preferably 8 to 20 hours are suitable. If the autoclave curing process time is 1 hour or less, the hydroponic reaction will be completed in an incomplete state, and if the time exceeds 24 hours, the quality of (B) PVA will deteriorate.
본 발명 공정에 의해 수득된 성형물은 특히 기계적 강도 및 치수 안정성이 매우 우수하다.The moldings obtained by the process of the invention are particularly excellent in mechanical strength and dimensional stability.
오토클레이브-경화시키기 전에 예비-경화(이후로는, 이를 "1차 경화"로 언급할 것이다)시킬 경우 이의 수행 조건에 대한 특별한 제한은 없다. 따라서, 1차 경화를 수행하지 않고 직접 오토클레이브 경화시킬 수 있거나, 1차 경화를 100℃ 미만의 온도에서 수행한다. 1차 경화는 10 내지 100℃, 보다 바람직하게는 70 내지 100℃의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다. 1차 경화를 수행할 경우 기체상에서의 증기압에 대해 특별한 제한은 없으나, 고증기압이 바람직하며, 포화 증기압이 가장 바람직하다. 기체상에서의 증기압을 조절하기 위해, 증기화 등의 공정을 이용한다. 1차 경화는 임의의 시간 동안, 바람직하게는 사용된 금형이 쉽게 제거될 수 있을 정도로 조성물이 경화될 때까지 수행할 수 있다. 1차 경화는 예를들어 실온에서 1일 내지 약 1주일 동안 수행하거나, 가열과 함께 경화시킬 경우에는 100℃ 미만의 온도에서 5 내지 48시간 동안 수행한다.There is no particular restriction on the conditions of its execution if pre-curing (hereinafter, referred to as "primary curing") before autoclave-curing. Thus, autoclave curing can be done directly without performing the primary cure, or the primary cure is performed at a temperature below 100 ° C. Primary curing is preferably carried out at a temperature of 10 to 100 ℃, more preferably 70 to 100 ℃. There is no particular limitation on the vapor pressure in the gas phase when performing primary curing, but high vapor pressure is preferred, with saturated vapor pressure being most preferred. In order to control the vapor pressure in the gas phase, processes such as vaporization are used. The primary curing can be carried out for any time, preferably until the composition has cured to such an extent that the mold used can be easily removed. The primary curing is for example carried out for 1 day to about 1 week at room temperature or for 5 to 48 hours at temperatures below 100 ° C. when cured with heating.
놀랍게도, 상기한 조건(즉, 70 내지 100℃의 온도)중에서 선택된 특정 온도에서 1차 경화시킨 후, 바람직하게는 (B) PVA 수용액의 점도를 증가시키는 (D) 물질과 혼합된 상태로, 100℃ 이상의 습식 가열 조건[여기서, (B) PVA 분말은 용해될 것임이 분명하다]하에서 오토클레이브 경화시킬 경우에, 주목할만한 고강도를 갖는 성형물을 수득할 수 있다.Surprisingly, after primary curing at a specific temperature selected among the above conditions (ie, a temperature of 70 to 100 ° C.), it is preferably mixed with material (D) which increases the viscosity of (B) aqueous PVA solution, 100 When autoclave curing under wet heating conditions of < RTI ID = 0.0 > C < / RTI > or above, where (B) PVA powder is likely to be dissolved, a molded article having a notable high strength can be obtained.
본 발명의 성형물을 제조하는 방법은 수경 재료를 포함하며 매우 우수한 기계적 특성 및 치수 안정성을 갖는 성형물을 오토클레이브 경화시킴으로써 쉽게 수득할 수 있다. 따라서, 본 발명 공정은 매우 우수한 산업적 가치를 갖는다고 할 수 있다.The process for producing the moldings of the invention can be easily obtained by autoclave curing of moldings comprising hydroponic materials and having very good mechanical properties and dimensional stability. Thus, the process of the present invention can be said to have a very good industrial value.
이제, 본 발명의 성형물에 대해 상세하게 기술할 것이다.Now, the moldings of the present invention will be described in detail.
(A) 수경 재료 및 (B) PVA는 본 발명 방법에서 사용되는 수성 조성물로서 상기한 바와 같다. 본 발명의 성형물은 성형물에 고강도를 제공할 수 있는 상기한 바와 같은 (C) 보강 섬유 및/또는 (B) PVA 수용액의 점도를 증가시키는 (D) 물질을 포함하는 것이 바람직하다. (C) 보강 섬유는 고형물의 총중량을 기준으로 하여, 0.1 내지 10중량%의 양으로 포함하는 것이 바람직하다. (D) 물질은 (B) PVA의 중량을 기준으로 하여 바람직하게는 1중량% 이상, 보다 바람직하게는 1 내지 50중량%, 가장 바람직하게는 5 내지 20중량%의 양으로 포함한다.(A) hydraulic material and (B) PVA are as above-mentioned as an aqueous composition used by the method of this invention. The moldings of the present invention preferably comprise (D) materials which increase the viscosity of (C) reinforcing fibers and / or (B) aqueous PVA solutions as described above, which can provide high strength to the moldings. (C) The reinforcing fibers are preferably included in an amount of 0.1 to 10% by weight based on the total weight of the solids. The material (D) comprises preferably in an amount of at least 1% by weight, more preferably 1 to 50% by weight and most preferably 5 to 20% by weight based on the weight of (B) PVA.
본 발명의 성형물은, 일단 용해된 후 성형물내에 섬(island) 형태로 분산되어 고형화된 (B) PVA를 포함하는 구조에 의해 특징화 되는데, 여기서, (B) PVA 섬은 가능한한 균질하게 분포되는 것이 바람직하다. (B) PVA 섬의 형태는 어떠한 형태라도 가능한데, 예를들어 구형, 변형된 구형, 내부에 공동 부위를 포함하는 구형 또는 이의 변형된 구형, 및 (B) PVA의 농도가 중심에서 가장 크고 중심에서 거리가 멀어질수록 감소하는 구형 또는 변형된 구형과 같은 형태가 있다. 상기 섬의 크기는 어떠한 크기라도 가능한데, 평균 최대 직경은 바람직하게는 0.05 내지 3mm, 보다 바람직하게는 0.1 내지 1mm이다. 불연속적 섬의 형태로 내부에 분산된 (B) PVA를 포함하는 구조를 가지지 않는 성형물, 예를들어 연속적으로 연장된 (B) PVA, 용해되지 않은 고체로 잔류하는 (B) PVA 또는 불충분하게 용해된 (B) PVA를 포함하는 구조를 갖는 성형물에서는 불충분한 강도를 수득할 수 있을 뿐이다.The moldings of the present invention are characterized by a structure comprising (B) PVA, once dissolved and dispersed in the form of islands in the molding, where (B) PVA islands are distributed as homogeneously as possible. It is preferable. (B) The shape of the PVA island can be any shape, for example, spherical, modified spherical, spherical or modified spherical including a cavity site therein, and (B) the concentration of PVA is largest in the center There is a form, such as a spherical or deformed sphere, that decreases with distance. The size of the islands can be any size, with an average maximum diameter of preferably 0.05 to 3 mm, more preferably 0.1 to 1 mm. Molded parts that do not have a structure comprising (B) PVA dispersed therein in the form of discrete islands, such as (B) PVA extending continuously, (B) PVA remaining as an undissolved solid or insufficiently dissolved Insufficient strength can only be obtained in moldings having a structure containing (B) PVA.
본 발명에 있어서, (A) 수경 재료가 시멘트를 포함할 경우, 성형물은 주사 전자 현미경으로 측정할 수 있는 토우버모라이트 겔(tobermorite gel)을 포함한다. 토우버모라이트 겔을 포함하는 성형물은 강도 및 치수 안정성이 매우 우수하다.In the present invention, when the hydraulic material (A) includes cement, the molded article includes a tobermorite gel which can be measured by a scanning electron microscope. Moldings comprising tobermorite gels are excellent in strength and dimensional stability.
본 발명의 성형물은 임의의 공정, 예를들어 본 발명의 성형물의 제조방법란에서 기술된 방법에 의해 제조할 수 있다.The moldings of the present invention can be produced by any process, for example the method described in the method for producing moldings of the present invention.
본 발명의 성형물은 지붕(roofing), 외벽 및 내벽용 보오드, 도로건설 및 제방 보호용 블록 등과 같은 재료로서 상용한다.The moldings of the present invention are commonly used as materials such as roofing, outer and inner wall boards, road construction and embankment protection blocks and the like.
본 발명을 보다 상세하게 기술하기 위해 제공하였으나 본 발명을 제한하려는 것은 아닌 하기 실시예를 통해, 본 발명의 여타의 특징들이 명백하게 밝혀질 것이다.Other features of the present invention will become apparent from the following examples which are provided to further illustrate the invention but are not intended to limit the invention.
하기 실시예 및 대조 실시예에 있어서, 다른 언급이 없는 한, "%" 및 "부"는 각각, "중량%" 및 "중량부"를 의미한다.In the following examples and control examples, unless otherwise indicated, "%" and "parts" mean "% by weight" and "parts by weight", respectively.
[실시예]EXAMPLE
[실시예 1 내지 14 및 대조 실시예 1 내지 10][Examples 1 to 14 and Control Examples 1 to 10]
(1) 시료의 제조방법(습식 공정)(1) Manufacturing method of sample (wet process)
수경 재료로서 통상적인 포틀랜드 시멘트, 중합화도가 1,700이고 가수분해도가 98몰%인 60-메쉬 통과 크기인 PVA 분말 및 표 1에 나타낸 기타 첨가제를 사용한다. 상기 성분들을 표 1(실시예 1 내지 14) 및 표 2(대조 실시예 1 내지 10)에 나타낸 혼합비로 사용하여 수성 조성물을 제조한다. 상기 수성 조성물을 고체 농도가 40%인 수성 슬러리로 만든 후, 금형에 붓고, 70 내지 80%(건조 상태)의 고체 농도로 압착시켜, 두께가 0.8cm인 판을 형성시킨다. 상기 두께는 통상적인 긴-네트, 1-층 습식 공정에 의해 수득되는 통상적인 시멘트판용으로 일반적으로 사용되는 범위내에 존재한다.As a hydraulic material, a conventional Portland cement, a PVA powder having a degree of polymerization of 1,700 and a 60-mesh passthrough size of 98 mol%, and other additives shown in Table 1 are used. An aqueous composition is prepared using the above ingredients in the mixing ratios shown in Table 1 (Examples 1-14) and Table 2 (Control Examples 1-10). The aqueous composition is made into an aqueous slurry with a solid concentration of 40%, then poured into a mold and pressed to a solid concentration of 70 to 80% (dry) to form a plate having a thickness of 0.8 cm. The thickness is within the range generally used for conventional cement plates obtained by conventional long-net, one-layer wet processes.
이렇게 수득된 판을 표 1(실시예 1 내지 14) 및 표 2(대조 실시예 1 내지 10)에 나타낸 조건하에서 경화시킨다.The plates thus obtained are cured under the conditions shown in Table 1 (Examples 1 to 14) and Table 2 (Control Examples 1 to 10).
(2) 측정방법(2) How to measure
[벌크 비중][Bulk specific gravity]
JIS A 5413에 따라, 표본 분획을 고온 공기 건조 오븐하에 105±5℃에서 24시간 동안 건조시킨 후, 중량 및 용적을 측정하여 벌크 비중을 계산한다.According to JIS A 5413, the sample fraction is dried at 105 ± 5 ° C. for 24 hours in a hot air drying oven, and then the weight and volume are measured to calculate the bulk specific gravity.
[요곡강도 및 굴곡시 편향도][Bending strength and deflection during bending]
5cm의 스팬(span) 길이를 사용하여, JIS A 1408 "Method of Bending Test for Boards of Buildings"에 따라, 중심에서의 최대 편향도를 굴곡시의 편향도로 해서 요곡강도를 측정한다. 보다 큰 굴곡시의 편향도는 시험 표본의 요곡성이 높아서 성형품으로서의 유용성이 높다는 사실을 나타낸다.Using a span length of 5 cm, the flexural strength is measured according to JIS A 1408 "Method of Bending Test for Boards of Buildings" with the maximum deflection at the center as the deflection upon bending. The deflection at larger flexures indicates the high flexibility of the test specimens and thus the usefulness as a molded article.
[길이 변화율(치수 안정성)]Length Change Rate (Dimensional Stability)
JIS A 5416을 적용시킨다. 60℃에서 1일동안 건조시킨 각각의 표본의 단위 길이를 기본 길이로 선택한다. 그후, 상기 표본을 물에 1일 동안 침지시켜 물을 흡수시키고 길이를 측정하여 길이 변화율을 수득한다.JIS A 5416 is applied. The unit length of each specimen dried at 60 ° C. for 1 day is selected as the base length. The specimen is then immersed in water for 1 day to absorb the water and measure the length to obtain the rate of change of length.
(3) 결과(3) results
측정 결과를 표 1(실시예 1 내지 14) 및 표 2(대조 실시예 1 내지 10)에 나타내었다.The measurement results are shown in Table 1 (Examples 1 to 14) and Table 2 (Control Examples 1 to 10).
(4) 현미경 측정(4) microscopic measurement
실시예 1 내지 14에서 수득한 성형물의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하면, 변형된 구의 형태를 갖는 불연속적인 섬의 형태로 균질하게 분산된 성형물중에서 일단 용해된 후 고형화된 PVA가 보인다.Observation of the cross sections of the moldings obtained in Examples 1 to 14 by scanning electron microscopy shows PVA solidified once dissolved in a homogeneously dispersed molding in the form of discrete islands with the shape of modified spheres.
성형물은 또한 토우버모라이트 겔을 포함하는 것으로 확인되었다.The moldings were also found to contain tobermorite gels.
각 성형물 중의 PVA의 분산 상태는 요오드로 PVA를 착색시킨 후 입체현미경(stereomicroscope)으로 관찰해도 확인된다.The dispersion state of PVA in each molding can be confirmed by observing with a stereomicroscope after coloring the PVA with iodine.
대조 실시예 1 내지 4에서 수득한 성형물의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하면, PVA는 섬의 형태로 분산되어 있지만 불완전하게만 용해된 것으로 보인다.Observation of the cross section of the moldings obtained in Comparative Examples 1 to 4 with a scanning electron microscope showed that the PVA was dispersed in the form of islands but only incompletely dissolved.
[대조 실시예 11 내지 14][Control Examples 11-14]
(1) 샘플의 제조방법(습식 공정)(1) Production method of sample (wet process)
수성 조성물을 PVA 분말 대신에 PVA 수용액을 사용하여 제조하는 것을 제외하고는 실시예 1, 2, 4 및 5를 반복하여 수행한다. PVA 수용액을 사용하면, 수조성물의 점도를 증가시키므로, 공정이 수행되는 동안 여과성이 감소되는 것과 같은 문제점들이 다소 발생한다.Examples 1, 2, 4 and 5 were repeated except that the aqueous composition was prepared using PVA aqueous solution instead of PVA powder. The use of aqueous PVA solution increases the viscosity of the water composition, which results in some problems such as reduced filterability during the process.
(2) 측정 방법(2) measuring method
실시예 1 내지 14의 방법과 동일하다.It is the same as the method of Examples 1-14.
(3) 결과(3) results
측정 결과를 표 2에 나타내었다.The measurement results are shown in Table 2.
(4) 현미경 측정(4) microscopic measurement
대조 실시예 11 내지 14에서 수득한 성형물의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하면, PVA는 성형물내에 섬의 형태로 분산되어 있지 않는 것으로 밝혀진다.Observation of the cross section of the moldings obtained in Comparative Examples 11 to 14 with a scanning electron microscope revealed that the PVA was not dispersed in the form of islands in the molding.
[표 1]TABLE 1
1) 기체상은 증기화에 의해 포화 증기압에서 조절한다.1) The gas phase is controlled at saturated vapor pressure by vaporization.
[표 2]TABLE 2
1) 기체상은 증기화에 의해 포화 증기압에서 조절한다.1) The gas phase is controlled at saturated vapor pressure by vaporization.
2) 분산된 섬 구조는 발견되지 않는다.2) No dispersed island structure is found.
[실시예 15 내지 16 및 대조실시예 15 내지 20][Examples 15 to 16 and Control Examples 15 to 20]
(1) 시료의 제조방법(건식 공정)(1) Sample preparation method (dry process)
실시예 1 내지 14에서 사용된 것과 동일한 PVA 분말, 붕산, 통상적인 포틀랜드 시멘트 및 도요우라 표준 모래를 표 3에 나타낸 조성으로, 물/시멘트 비율을 40%로 하여 수성 조성물을 제조한다. 이렇게 제조된 수성 조성물을 각각 크기가 25cm×25cm×0.8cm인 금형에 붓고 표 3에 나타낸 조건하에서 경화시켜 판을 수득한다.Aqueous compositions are prepared with the same PVA powder, boric acid, conventional Portland cement and Toyoura standard sand as used in Examples 1-14, with a water / cement ratio of 40% in the composition shown in Table 3. The aqueous compositions thus prepared were poured into molds each having a size of 25 cm x 25 cm x 0.8 cm and cured under the conditions shown in Table 3 to obtain a plate.
(2) 측정 방법(2) measuring method
실시예 1 내지 14의 방법과 동일하다.It is the same as the method of Examples 1-14.
(3) 결과(3) results
측정 결과를 표 3에 나타내었다.The measurement results are shown in Table 3.
(4) 현미경 측정(4) microscope measurement
실시예 15 및 16에서 수득된 성형물의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하면, 변형된 구의 형태를 갖는 불연속적인 섬의 형태로 균질하게 분산된 성형물중에서 일단 용해된 후 고형화된 PVA가 보인다.Observation of the cross sections of the moldings obtained in Examples 15 and 16 by scanning electron microscopy shows the PVA once dissolved in the homogeneously dispersed moldings in the form of discrete islands with the shape of modified spheres.
이 성형물은 또한 토우버모라이드 겔을 포함하는 것을 확인되었다.This molding was also found to contain a tobermoride gel.
각 성형물중 PVA의 분산 상태는 요오드로 PVA를 착색시킨 후 입체현미경으로 관찰해도 확인된다.The dispersion state of PVA in each molding can be confirmed even if observed with a stereoscopic microscope after coloring PVA with iodine.
대조 실시예 15, 17, 19 및 20에서 수득한 성형물의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하면, PVA는 섬의 형태로 분산되어 있지만 불완전하게만 용해되었던 것으로 보인다.Scanning electron microscopy of the cross sections of the moldings obtained in Control Examples 15, 17, 19 and 20 showed that the PVA was dispersed in the form of islands but only incompletely dissolved.
[대조 실시예 21 및 22]Controlled Examples 21 and 22
(1) 시료의 제조방법(건식 공정)(1) Sample preparation method (dry process)
PVA 분말 대신에 PVA 수용액을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 15 및 16에서와 동일한 공정에 따라 수성 조성물을 제조한다.An aqueous composition is prepared according to the same process as in Examples 15 and 16, except that an aqueous PVA solution is used instead of the PVA powder.
(2) 측정 방법(2) measuring method
실시예 15 및 16의 방법과 동일하다.Same as the method of Examples 15 and 16.
(3) 결과(3) results
측정 결과를 표 3에 나타내었다.The measurement results are shown in Table 3.
(4) 현미경 측정(4) microscopic measurement
대조 실시예 21 및 22에서 수득한 성형물의 횡단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하면, PVA는 성형물내에 섬의 형태로 분산되어 있지 않은 것으로 밝혀진다.Scanning electron microscopy of the cross sections of the moldings obtained in Comparative Examples 21 and 22 revealed that the PVA was not dispersed in the form of islands in the molding.
[표 3]TABLE 3
1) 기체상은 증기화에 의해 포화 증기압에서 조절한다.1) The gas phase is controlled at saturated vapor pressure by vaporization.
2) 분산된 섬 구조는 발견되지 않는다.2) No dispersed island structure is found.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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