KR970008736B1 - 슬래그 보오드의 제조방법 - Google Patents

Abstract

없음

Description

슬래그 보오드의 제조방법

제1도 발명예 및 비교예에 의해 제조된 슬래그 보오드의 곡강도를 나타내는 그래프.

제2도 보강용펄프의 함량에 따른 슬래그보오드의 곡강도 변화를 나타내는 그래프.

제3도 양생시간에 따른 곡강도의 변화를 나타내는 그래프.

본 발명은 슬래그보오드의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세히는 고로 슬래그를 이용하여 건축용, 토목용 및 가구용으로 사용될 수 있는 슬래그 보오드를 제조하는 방법에 관한 것이다.

고로에서 발생되는 슬래그는 특성에 따라 시멘트 첨가제, 파쇄골재등 제한적으로 이용되어 왔으나, 최근에는 건축용 재료, 요업재료등의 다방면으로 그 활용이 확대되고 있다.

고로 슬래그는 괴재 슬래그와 수쇄슬래그로 구분되는데, 괴재슬래그는 용융슬래그를 공기 중에서 서냉시킨 슬래그이며, 수쇄슬래그는 용융슬래그를 물로 급냉시켜 만든 것이다. 이중 수쇄슬래그는 온도변화에 물성이 변화되기 쉬운 비정질상으로 되어 있어 인정한 구조를 이루려는 표면에너지가 큰 슬래그이다. 이러한 수쇄슬래그의 성질로 인하여, 슬래그보오드 제조에는 이 수쇄슬래그를 이용하게 된다.

종래 슬래그 보오드를 제조하는 통상적인 방법은, 비정질화율이 90% 이상인 수쇄슬래그와 석고 그리고 알칼리 자극촉진제등을 사용하여 초조방식으로 편상형의 보오드를 제조한 후 양생 및 건조공정을 통하여 슬래그 보오드를 만드는 것이었다.

그러나, 이러한 종래 방법에 의하여 제조된 슬래그 보오드는 적정강도 유지 및 치수안정성에 다소 문제가 있었으며, 또한 양생에 장시간이 요구되는 결점이 있었다.

본 발명은, 이러한 종래방법의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 수쇄슬래그에 석고, 수산화칼슘, 탄산칼슘, 보강용펄프 및 알루미나시멘트를 투입하여 혼련한 후, 초조성형, 양생 및 건조공정을 통해, 신속경화가 가능하고, 수분흡수시 칫수의 안정성을 유지할 뿐만 아니라 표면크랙 발생이 없으며, 적정강도를 지닐 수 있는 그러한 슬래그보오드를 제조하는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은, 비정질화율이 90% 이상인 수쇄슬래그 : 40.5-58.5중량%, 석고 : 9-27중량%, 수산화칼슘 : 2.7-9중량%, 탄산칼슘 : 2.7-9중량%, 보강용펄프 : 5-15중량%, 알루미나 시멘트 : 3-15중량%가 되도록 배합하여 초조형식에 의하여 성형을 한후, 통상의 양생 및 건조과정을 통하여 슬래그 보오드를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 구성성분인 수쇄슬래그는 비정질화율이 90% 이상인 통상의 수쇄슬래그이면 어느 것이나 사용가능하며, 알루미나 시멘트의 경우 역시 알루미나 성분이 50% 이상인 통상의 것이면 사용가능하다. 다만, 수쇄슬래그에 있어서, TiO₂의 함량이 큰 경우에는 수화반응에 악영향을 미치므로 적절히 제어하는 것이 바람직하다.

석고는 이수석고 및 반수석고 모두 사용가능하나, 석고내의 P₂O₅가 화학반응을 지연시는 반응지연제로 작용하므로 P₂O₅는 3wt% 이하로 유지해야 한다.

특히, 인산부생 석고의 경우 P₂O₅가 슬러리내의 Ca이온과 반응하여 침전몰(CaHPO₂.H₂O)을 만들어 영향을 미치며 조립화하는 경향이 있으므로 사용전에 파쇄하여 입도를 조절하는 것이 필요하며, 입도는 1200-2800㎠/g(Blaine Surface Area)로 유지하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 수쇄슬래그의 첨가량은 40.5-58,5중량%, 석고의 첨가량은 9-27중량%가 되도록 하여야 하는데, 석고의 비율이 이보다 많아지면 미반응 석고가 많아지게 되고, 석고의 비율이 이보다 적으면 정상적인 수화반응이 일어나지 않게 되어, 어느쪽이든 보오드의 곡강도가 떨어지게 된다.

수산화칼슘은 수쇄슬래그와 수화반응을 촉진시키기 위한 자극촉진제로써 첨가되며, 그 입도는 5500-7000㎠/g(Blaine Surface Area)이 바람직하며, 평균입경이 3㎛ 이하인 미분말을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서, 수산화칼슘은 2.7-9중량% 첨가되어야 하는데, 2.7중량% 미만인 경우에는 미반응으로 인한 정상적인 수화반응이 진행되지 못하며, 9중량%를 초과하는 경우에는 조속한 반응으로 크랙발생의 원인이 될 수 있기 때문이다.

수화반응시 나타나는 수축과 팽창현상이 보오드의 크랙발생의 주원인이라 할 수 있는데, 탄산칼슘은 이러한 현상에 따른 충격을 완화시켜 크랙발생을 저지시키는 역할을 한다. 탄산칼슘의 입도는 2500-3000㎠/g이 바람직하고, 그 평균입경은 12-15㎛가 바람직하다. 본 발명에 있어서, 탄산칼슘은 2.7-9중량% 첨가되어야 하는데, 2.7중량% 미만인 경우에는 미반응으로 크랙발생을 저지시킬 수 없으며, 9중량%를 초과하는 경우에는 크랙발생저지의 효과가 계속 증대하는 것은 아니면서도, 상대적으로 수산화칼슘의 비율이 필요치 이하로 줄어들게 되기 때문이다.

보강용펄프는 일반신문지와 광고용지를 포함하여 재생용 펄프나 순펄프 어느 것이나 사용가능하다.

본 발명에서 보강용펄프는 5-15중량% 첨가되어져야 하는데, 이보다 적거나 많으면 보강재로서의 역할을 제대로 할 수가 없기 때문이다.

본 발명에서는 알루미나 시멘트를 3-15중량% 첨가하여야 한다. 3중량% 미만의 경우에는 알루미나 시멘트가 치수 안정성에 효과를 제대로 나타내지 아니하며, 15중량%를 초과하는 경우에는 오히려 곡강도가 떨어지게 된다.

상기 구성원료들을 본 발명의 배합비로 혼합하여, 통상의 방법에 따라 슬러리 농도를 4-5%로 만들어 초조성형한 후 양생 및 건조함으로써 적정강도를 갖는 슬래그 보오드를 제조할 수 있다. 다만, 바람직하게는 양생공정은 50-70℃에서 18-36시간, 건조공정은 150-180℃에서 30-60분간 행하는 것이 좋다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 설명한다.

실시예 1

본 발명의 원료배합조건을 도출하기 위하여 수쇄슬래그와 석고의 배합조건 시험과 탄산칼슘과 수산화칼슘의 배합조건 시험을 병행하였다. 이때, 보강용펄프를 9중량%와 알루미나 시멘트를 10중량%를 사용하였다. 하기 <표 1>과 같은 함량으로 원료를 배합하여 혼련하고 초조성형후, 양생 및 건조공정을 통하여 슬래그보오드를 제조하였다. 상기 양생공정은 중기양생으로 60℃까지 승온후 25시간 유지한 다음 자연냉각하는 방법으로 행하였으며, 상기 건조공정은 170℃건조로내에서 40분간 건조후 검조함수율이 8% 이하가 되도록 행하였다.

상기와 같이 제조된 슬래그보오드의 각각의 기본특성인 곡강도를 측정하고, 그 결과를 통하여 수쇄슬래그, 석고, 탄산칼슘, 수산화칼슘의 배합을 결정하고자 했다. 그 결과를 제1도에 나타내었다.

<표 1>

제1도에서 보듯이, 석고량과 비교하여 상대적으로 수쇄슬래그양이 적은 비교예 1의 경우에는 곡강도값이 적정곡강도값(kgf/㎠)보다 훨씬 낮은 85kgf/㎠로 나타나고 있는데, 이는 수화반응시에 정상적인 배합이 되지 못하여 수화반응에 참여하지 않는 미반응석고가 많이 존재하기 때문이라 할 수 있다.

또한, 이와는 반대로 비교예 2에서는 석고양의 부족으로 정상적인 수화반응이 전체적으로 일어나지 않아서 90kgf/㎠의 곡강도값을 나타냈다. 그러나, 발명에 1-3의 경우에는 모두 120kgf/㎠ 이상의 적정곡강도값을 유지하고 있었다. 따라서, 본 발명에서는 적정곡강도를 지니는 기본적인 배합조건으로 수쇄 슬래의 첨가량은 40.5-58.5중량%, 석고의 첨가량은 9-27중량%로 제한하는 것이 바람직함을 알 수 있었다.

제1도의 비교예 3,4와 발명예 4,5는 수쇄슬래그와 석고의 비율을 각각 58.5중량%, 10.8중량%로 고정시키고, 이에 수산화칼슘과 탄산칼슘의 첨가비율을 달리한 것이다. 수산화칼슘을 첨가하지 않은 비교예 3의 경우에는 매우 낮은 70kgf/㎠의 곡강도값을 보이고 있는 바, 이는 수산화칼슘의 첨가없이는 정상적인 슬래그보오드의 제조가 불가함을 보여준다.

수산화칼슘이 2.7중량% or wt% 첨가된 발명예 4의 경우에는 비교예 3에 비하여 현저한 곡강도의 증가를 보여주고 있으며, 또한 9중량% or wt% 첨가한 발명예 5의 경우에는 적정곡강도 120kgf/㎠ 이상의 값인 170kgf/㎠을 나타내고 있다. 또한 수산화칼슘이 11.7중량% or wt%가 첨가된 경우인 비교예 4의 곡강도는 발명예 5에 비하여 약간 감소된 163kgf/㎠이 되고 정상적인 수화반응이 아닌 과반응 및 불균일반응으로 표면에 크랙등의 결함이 발생되어 정상적인 슬래그보오드제조의 조건으로는 불합당한 것으로 나타났다. 따라서, 적절한 수화반응을 할 수 있도록 하기 위해서는 수산화칼슘 첨가량은 2.7-9중량%로 하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.

탄산칼슘은 슬래그 보오드 제조시에 수화반응시 수축 팽차에 의한 크랙을 방지하는 역할을 하는 것인데, 실시예 1의 발명예 4,5와 비교예 3,4를 비교하여 보면 탄산칼슘의 범위는 2.7-9중량%가 바람직함을 알 수 있다.

실시예 2

본 실시예는 슬래그 보오드를 제조하기 위한 기본배합중 보강용재료로서의 펄프의 배합비를 결정하기 위하여 실시한 것이다. 수쇄슬래그, 석고, 수산화칼슘, 탄산칼슘 및 알루미나 시멘트의 합을 총 100중량%로 할때, 수쇄슬래그 60중량%, 석고 15중량%, 수산화칼슘 5중량%, 탄산칼슘 10중량% 및 알루미나 시멘트 10중량%로 한 혼합물에, 보강재로서의 펌프를 내계로 3,5,10,15 및 20중량%가 되도록 첨가하여 배합한 다음 실시예 1과 같은 조건으로 초조, 성형, 양생 및 건조의 과정을 거쳐 슬래그보오드를 제조한 다음, 곡강도를 측정하여 그 결과를 제2도에 나타내었다.

제2도에 나타난 바와같이 펄프 3중량%일때 115kgf/㎠이던 곡강도값이 5중량%로 되면서 153kgf/㎠으로 급상승하여 보강재로써의 강력한 효과를 나타내고 있다.

또한 20중량%인 경우는 15중량%보다 곡강도가 떨어지는 현상이 보이고 있으며 보강재로 과다한 투입으로 인한 보강재의 역할을 못하는 결과로 볼 수 있다. 따라서 보강용펄프는 5중량%이상 15중량% 이하로 한정하는 것이 바람직하다.

실시예 3

본 실시예는 본 발명의 중요한 특성인 수중에서의 팽창성 및 건조시 수축성이 적은 칫수안정성 슬래그보오드를 제조하기 위하여 실시한 것이다.

알루미나시멘트를 첨가시의 보오드의 칫수안정성에 대한 효과를 확인하기 위하여 수쇄슬래그 60%, 석고 15%, 탄산칼슘 10%, 수산화칼슘 5%, 보강용펄프 10%의 합의중량비율로 내계로 알루미나시멘트를 0-20%까지 혼합되도록 한 원료배합이 총 100중량%가 되고, 이를 혼련하고 초조성형혀, 양생 및 건조공정을 통하여 슬래그보오드를 제조하였다.

상기 양생공정은 중기양생으로 60℃까지 승온후 24시간 유지한 다음 자연냉각하는 방법으로 행하였으며, 상기 건조공정은 170℃건조로내에서 40분간 건조후 건조함수율이 8% 이하가 되도록 행하였다.

본 발명의 길이팽창율은 보오드시편을 60℃에서 24시간 완전건조한 후 25℃수중에서 24시간 침적시켜 초기 길이와 팽창 후길이의 차이로 길이 팽창률을 계산하였다. 다시 105℃에서 5시간 건조후 팽창된 길이에서 건조에 의하여 수축된 길이의 차이로 길이 수축율을 계산하였다. 또한 보오드의 곡강도는 3점 곡강도측정법으로 측정하였으며 그 결과를 <표 2>에 나타냈다.

<표 2>

슬래그보오드의 경우 팽창율 및 수축율이 0.2% 이하이면 길이변화에 대한 안정성이 있다고 볼 수 있다.

본 실시예의 결과에 의하면, 알루미나시멘트를 사용하지 않은 경우(0%)에는 팽창율 및 수축율이 각각 0.25% 및 0.24%로 수분에 대한 안정성이 부족하여 제품제조시 칫수안정성이 문제가 된다.

또한 알루미나 시멘트를 미량사용하는 1wt% 사용시에도 수축율 및 팽창율이 0.24wt% 및 0.24wt%로 거의 칫수안정성이 나타나지 않는다. 그러나 3wt% 이상에서는 확실한 수축율과 팽창율이 감소되어 칫수안정된 슬래그보오드가 제조가능하다. 또한 20wt% 이상에서는 오히려 10wt%인 경우보다 안정되지 못함을 보이고 있으나 알루미나 시멘트를 20wt% 이상 첨가하여도 큰 효과가 없음을 보인다. 따라서 본 발명의 칫수안정적인 알루미나 시멘트의 배합비율은 3-15wt%를 혼합하는 것이 바람직하다.

실시예 4

본 실시예에서는 본 발명재와 종래재의 경화반응속도를 측정하였다. 종래재의 원료배합은 수쇄슬래그 65wt%, 석고 12wt%, 탄산칼슘 10wt%, 수산화칼슘 3wt%에 보강용 펄프 10wt%이며 본 발명재의 배합은 수쇄슬래그 58.5wt%, 석고 10.8wt%, 탄산칼슘 9wt%, 수산화칼슘 2.7wt%에 보강용펌프 9wt%, 알루미나시멘트 10wt%이다.

종래재와 본 발명재의 원료배합을 혼련하고 초조성형후, 양생 및 건조공정을 통하여 슬래그보오드를 제조하였다.

상기 양생공정은 중기양생으로 60℃까지 승온후 경화속도를 파악하기 위하여 미양생 보오드시편의 양생시간을 각각 초기 12,15,20,25,30,35,40시간 유지한 다음 자연냉각하는 방법으로 행하였으며, 상기 건조공정은 170℃ 건조로내에서 40분간 건조후 건조함수율이 8% 이하가 되도록 행하였다.

상기와 같은 제조된 슬래그보오드의 양생시간에 따른 종래재와 발명재의 각각의 기본특성인 곡강도를 측정하고, 그 결과를 제3도에 나타냈다.

제3도에 있어서 양생시간에 따른 곡강도의 결과로 곡강도의 값은 양생의 정도를 나타내준다. 본 실시예 결과로 기본곡강도 120kgf/㎠ 이상을 나타내는 시간은 종래재의 경우는 양생 20시간 이상에서 가능하고 본 말명재의 경우는 15시간 이후에서 부터이다. 본 발명재의 경우는 경화속도 즉 양생속도는 본 발명재의 경우 종래재에 비하여 상당히 빨리 경화됨을 알 수 있다.

본 실시예의 결과로 120kgf/㎠정도까지 양생하는 데는 본 발명의 경우 종래재보다 5시간 정도 빨리 경화가 가능하여 신속경화를 나타냄을 보인다.

또하나 최종 양생시에는 같은 곡강도를 나타내기 위해서는 10시간 정도의 차이를 보이므로 본 발명재의 경우 종래재에 비하여 신속경화가 가능하였다. 종래재의 경우 20-35시간이 적정곡강도를 나타내는 충분한 시간이지만 본 발명재의 경우는 15시간에서 30시간 정도면 충분하게 경화되므로 신속경화가 가능하다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 적정강도를 유지하면서도 크랙의 발생이 적고, 신속경화에 의해 양생시 양생시간 절약되어 생산성을 제공하고, 신속경화에 의한 수축팽창에 안정한 즉 신속경화에 의한 칫수 안정성 슬래그 보오드를 제공하므로써, 건축용 천정재, 벽용, 기타 칸막이 재료등에 활용이 가능할 뿐만 아니라 제철공정에서 발생되는 부산물인 슬래그의 확대 활용에도 기여할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 비정질화율이 90% 이상인 수쇄슬래그 : 40.5-58.5중량%, 석고 : 9-27중량%, 수산화칼슘 : 2.7-9중량%, 탄산칼슘 : 2.7-9중량%, 보강용펄프 : 5-15중량%, 알루미나 시멘트 : 3-15중량%가 되도록 배합하여 초조형식에 의하여 성형을 한후, 통상의 양생 및 건조과정을 통하여 슬래그 보오드를 제조하는 방법.