KR101610219B1 - 건축용 내장 시트 - Google Patents

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이종욱
왕경춘
이길섭
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주식회사 벽산
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Abstract

본 발명은 건축용 내장 시트에 관한 것으로, 건축용 내장 시트는 주반응 원료로 슬래그 및 플라이 애쉬를 포함하고, 반응 촉매로서 시멘트, 석고 및 규산소다를 포함하는 것을 특징으로 하며, 이에 따라 기존석고시멘트판보다 경량화(고층이송 편의), 고강도화(에지부분크랙 방지) 및 소프트화(피스박힘성)를 달성할 수 있다.

Description

건축용 내장 시트{Interior Sheet for Construction}
본 발명은 건축용 내장 시트에 관한 것이고, 보다 상세하게는 친환경적이면서 경량화, 고강도화 및 고소프트화를 달성할 수 있는 건축용 내장 시트에 관한 것이다.
일반적으로 건축용 내장 시트(sheet)에서는 석고시멘트판, 슬래그보드가 주로 사용되고 있다.
석고시멘트판은 석고와 시멘트를 주된 결합재로 하고, 보강재로서 섬유재료 등을 사용한 초조 성형한 판이다. 석고시멘트판 제조시 사용되는 주 원료는 베타형 반수석고 및 시멘트이며, 부수적으로 섬유재료 등을 첨가하여 제조하고 있다.
슬래그보드는 주로 고로수쇄슬래그 및 플라이 애쉬를 기반으로 제조하고 있으며, 이 때문에 원재료의 수화 및 경화 반응을 위해 알칼리 자극제로서 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘 등의 강알칼리 자극제를 주로 사용하여 왔다. 그러나 이러한 강알칼리 자극제의 경우 매우 높은 가격으로 제조 비용의 상승의 원인이 되고 있다.
상기 고로수쇄슬래그는 제철공정의 고로에서 발생되는 것으로, 특성에 따라 시멘트 첨가제, 파쇄골제 등의 성분으로 제한적으로 이용되고 있으며, 최근 건축용 재료, 요업재료 등 다방면에서 활용되고 있다. 그 중 고로수쇄슬래그는 고로에서 배출되는 슬래그를 급냉하여 만든 것으로, 고로슬래그를 수쇄슬래그화시키면 에너지가 높은 상태가 되어 반응성이 높아지는 반면, 고로수쇄슬래그 단독으로는 물과 반응하지 않아 수화반응이 거의 일어나지 않는다. 하지만, 특정한 조건하에서는 수화반응이 급속히 일어나는데, 고로수쇄슬래그의 이러한 특성을 잠재수경성이라고 한다. 예를 들면, Ca(OH)2와 같은 알칼리가 존재하는 알칼리 분위기에서는 수화반응이 일어난다. 즉, 황산염이나 소량의 소석회 등이 존재하면 고로수쇄슬래그의 유리질의 구조를 파괴시켜 SiO2, Al2O3, CaO, MgO 등의 이온들을 용출시켜 액상 중의 이온의 농도가 증가되면서 지속적으로 고로수쇄슬래그 입자를 자극하여 높은 수경성을 나타낸다.
고로수쇄슬래그 입자의 반응이 시작되면 고로수쇄슬래그 입자 자신이 용출하는 성분에 의해 높은 pH 분위기를 지속적으로 유지하여 반응은 계속적으로 일어나난다. 고로수쇄슬래그의유리질을 구성하고 있는 불규칙한 -O-Si-O-Al-O-의 3차원 망목구조체의쇄상 결합이 pH 12의 강알칼리에 의해 결합이 끊어지고, 그 망목구조내에 존재하는 Ca, Al, Mg 등의 이온들이 용출되기 쉬운 상태로 전화, 용출되어 각 이온들이 일반적으로 보통 포틀랜드 시멘트와 같은 규산 칼슘 수화물, 알루민산 칼슘 수화물을 생성하여 경화하게 된다.
따라서, 고로수쇄슬래그를 활용한 보드, 즉 슬래그 보드를 제조함에 있어 알칼리 자극제는 필수적으로 사용되어야 한다. 하지만 최근에는 알칼리 자극제를 황산염계나, 생석회, 각종 석고 등의 약알칼리성 자극제로 대체, 개질 사용하거나, 알칼리 자극제와 병용 사용하는 등의 방법을 채택하고 있지만, 약알칼리성 자극제의 개질에 높은 비용이 발생하여 제조 비용 상승의 원인이 될 뿐만 아니라 병용 사용시 유동성과 같은 물성이 저하가 초래되고 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0315461호(발명의 명칭: 건축용 내장재의 패널, 공고일자: 2002년 2월 19일)
이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 친환경적이면서 경량화, 고강도화 및 고소프트화를 달성할 수 있는 슬래그와 플라이 애쉬를 기반으로 한 건축용 내장 시트를 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은
주반응 원료로 슬래그 및 플라이 애쉬를 포함하고,
반응 촉매로서 시멘트, 석고 및 규산소다를 소량 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 내장 시트를 제공한다.
본 발명에 따른 건축용 내장 시트에 있어서, 상기 주반응 원료로 슬래그 및 플라이 애쉬는 건축용 내장 시트의 전체 중량에 기초하여 슬래그 20 내지 30중량% 및 플라이 애쉬 15 내지 30중량%로 포함된다.
또한, 상기 반응 촉매로서 시멘트, 석고 및 규산소다는 건축용 내장 시트의 전체 중량에 기초하여 시멘트 3 내지 12중량%, 석고 1 내지 20중량% 및 규산 소다 1 내지 5중량%의 범위 내에서 포함된다.
본 발명에 따른 건축용 내장 시트에 있어서, 상기 슬래그로는 고로수쇄슬래그가 사용되고, 상기 플라이애쉬로는 저칼슘플라이애쉬 또는 고칼슘플라이애쉬가 사용된다.
본 발명에 따른 건축용 내장 시트에 있어서, 저비중화를 위한 퍼라이트 또는 벤토나이트, 초조성형 및 강도를 위해 펄프 또는 유기섬유, 기타 치수안정화와 경제성을 위한 규회석, 탄산칼슘 및 분쇄분을 선택적으로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 건축용 내장 시트는 슬래그 20 내지 30중량%, 플라이애쉬 15 내지 30중량%, 시멘트 3 내지 12중량%, 석고 1 내지 20중량%, 규산소다 1 내지 5중량%, 퍼라이트 1 내지 5중량%, 벤토나이트 1 내지 5중량%, 펄프 5 내지 10중량%, 규회석 3 내지 5중량%, 탄산칼슘 3 내지 6중량% 및 분쇄분 5 내지 10중량%를 포함한다.
본 발명에 따른 건축용 내장 시트는 주반응 원료로 슬래그 및 플라이 애쉬를 사용하고, 반응 촉진제로서 시멘트, 석고 및 규산소다를 사용함에 따라 기존 석고시멘트판보다 경량화(고층이송 편의), 고강도화(에지부분크랙 방지) 및 소프트화(피스박힘성)를 달성할 수 있다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명은 주반응 원료로 슬래그 및 플라이 애쉬를 포함하고, 반응 촉진제로서 시멘트, 석고 및 규산소다를 소량 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 내장 시트를 제공한다.
상기 주반응 원료로 사용되는 슬래그 및 플라이 애쉬는 CO2 배출 저감 및 자원재활용이라는 측면에서 친환경 제품요구에 부응하는 주반응 원료이다. 상기 슬래그로는 고로수쇄슬래그가 사용될 수 있으며, 상기 플라이 애쉬는 저칼슘 플라이 애쉬(F급) 또는 고칼슘 플라이 애쉬(C급)가 사용될 수 있다.
상기 고로수쇄슬래그는 선철의 제련시에 부산물로서 발생하는 고온용융상태의 고로슬래그를 물로 급냉처리한 후 건조 및 분쇄하여 제조한 것이며, 급냉시켜 유리화한 것이기 때문에 반응성이 높아 고로시멘트용 슬래그나 시멘트·콘크리트용 혼화재료로 사용되고 있다.
플라이 애쉬는 석탄을 연소하는 화력발전소 등에서 발생하는 석탄재 중 미분탄 연소 보일러의 집진기로 포집되는 입자상의 것을 말하며, 주성분은 SiO2, Al2O3이며, 유리질이며 구형에 가까운 입자이다. 플라이 애쉬의 종류가 특별히 없지만 플라이 애쉬를 2 내지 3가지로 분류한다. 보통 고칼슘(high calcium)과 저칼슘(low calcium)으로 분류하여 각각을 C급, F급 플라이 애쉬라고 부른다. 이름에서 알 수 있듯이 가장 큰 차이점은 CaO의 함량으로 고칼슘플라이애쉬(C 급)의 경우 약 5% 이상이며, 이러한 C급 플라이애쉬는 포졸란반응 이외에도 자체적으로 물과 반응하여 경화할 수 있는 특징을 가지고 있다. 저칼슘플라이애쉬(F급 플라이애쉬)는 통상적인 플라이애쉬를 말한다.
상기 슬래그는 건축용 내장 시트 전체 중량에 기초하여 20 내지 30중량%의 범위 내에서 사용되어 지며, 상기 플라이 애쉬는 건축용 내장 시트 전체 중량에 기초하여 15 내지 30중량%의 범위 내에서 사용된다.
상기 슬래그와 플라이 애쉬에 반응 촉진제로 시멘트, 석고 및 규산소다를 소량 사용하여 반응을 활성화시킴으로써 기존의 시멘트/석고 주원료 제품에 비해 동일조건의 양생 진행으로도 가벼우면서 소프트한 고강도 제품을 만들수 있어 절단가공시 및 피스시공시 에지(edge) 부분의 취약부분을 개선하여 에지 부분의 크랙 발생을 줄일 수 있다. 이는 슬래그와 플라이 애쉬 조성성분들이 규산소다, 시멘트, 석고로부터 알칼리 활성에 의해 C-S-H 수화물, Ca(OH)2, 에트린기트(Ettringite)등을 생성하여 조기에 보다 높은 강도를 제공하기 때문이다.
상기 시멘트, 석고 및 규산소다는 건축용 내장 시트 전체 중량에 기초하여 각각 시멘트 3 내지 12중량%, 석고 1 내지 20중량% 및 규산 소다 1 내지 5중량%의 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.
주반응 원료로 슬래그 및 플라이 애쉬를 사용함으로써 주반응메카니즘이 변경되어 물성, 특히 조기고강도화와 제품안정성을 갖게 되며, 음각무늬 프레스에 대한 응력작동시에도 치수안정성이 확보되면, 절단면의 품질이 개선된다.
여기에 건축용 내장 시트의 저비중과 소프트화를 위해, 펄라이트 또는 벤토나이트가 더 첨가된다.
특히 벤토나이트와 같은 성분을 첨가함으로써 환망실린더에서의 여과증대 및 흡수 팽창에 따른 플럭(Floc)형성이 쉬워 여과시 폐수의 농도를 낮게 유도하며 원재료의 제품화 효율을 향상시켜 가동시작시 제품화 시간을 단축할 수 있다(가동시작후 정품화까지 로스(loss)시간 단축).
또한, 벤토나이트는 성형(여과/압축)공정을 원활하게 하며, 함수율을 극대화(건조기공율↑)할 수 있다.
상기 벤토나이트는 건축용 내장 시트 전체 중량에 기초하여 1 내지 5중량%의 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.
상기 펄라이트는 건축용 내장 시트 전체 중량에 기초하여 1 내지 5중량%의 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.
이어서 초조성형과 강도를 위해 펄프 또는 유기섬유등이 사용될 수 있으며, 치수안정성을 위해 규회석, 탄산칼슘 또는 분말분(예를 들면, 절단 스크랩(scrap) 및 불량품 분쇄분)이 이 분야에서 사용되는 일반적인 범위 내에서 사용될 수 있다.
상기 펄프로는 UKP(Unbleach Kraft Pulp) 또는 고지펄프 등이 사용될 수 있고, 또한, 유기섬유로는 폴리에틸렌 멀티필라멘트(PE 사)가 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 건축용 내장 시트는 슬래그 20 내지 30중량%, 플라이애쉬 15 내지 30중량%, 시멘트 3 내지 12중량%, 석고 1 내지 20중량%, 규산소다 1 내지 5중량%, 퍼라이트 1 내지 5중량%, 벤토나이트 1 내지 5중량%, 펄프 5 내지 10중량%, 규회석 3 내지 5중량%, 탄산칼슘 3 내지 6중량% 및 분쇄분 5 내지 10중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 건축용 내장 시트를 구성하는 각 성분들을 배합한 후 이를 대량수에 혼입하고 혼련하여 초조 성형한 후 통상의 방법으로 양생 및 건조하여 시트를 제조한다.
이 경우 바람직한 양생공정은 50 내지 80℃의 온도에서 24 내지 72시간 동안 행하는 것이며, 바람직한 건조공정은 60 내지 150℃의 온도에서 2시간 내지 5시간 행하는 것이다.
이하, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 5
하기 표 1에 나타난 바와 같은 원료와 조성비로 배합하여 건축용 내장 시트 조성물을 제조하였다.
비교예 1 내지 3
하기 표 1에 나타난 바와 같은 원료와 조성비로 배합하여 건축용 내장 시트 조성물을 제조하였다.
원료 비교예 실시예
1 2 3 1 2 3 4 5 6
규산소다 - - - 2.5% 2.5% 2.5% 2.6% 5.0% 3.0%
슬래그 - - - 20.0% 24.0% 25.2% 27.0% 28.0% 30.0%
플라이애쉬 3.7% 3.5% 2.6% 20.0% 20.0% 19.5% 26.0% 28.6% 30.0%
벤토나이트
(HB)		 - - - 5.0% 5.0% - 2.4% 2.4% -
시멘트 24.1% 22.7% 23.7% 5.0% 6.0% 11.8% 6.0% 7.0% 5.0%
석고 49.2% 48.3% 47.6% 20.0% 10.0% 9.8% 3.0% 3.0% 5.0%
퍼라이트 - - - 4.0% 5.0% 4.9% 5.0% 5.0% 3.5%
탄산칼슘 3.2% 6.9% 6.6% 3.0% 6.0% 4.9% 6.0% - 3.5%
Pulp (UKP) 3.9% 3.5% 3.7% 2.5% 2.5% 3.8% 2.5% 2.5% 3.0%
Pulp (고지) 0.7% 0.7% 0.7% 4.0% 4.0% 3.5% 5.0% 3.0% 4.3%
PE사 0.6% 0.6% 1.0% 0.5% 0.5% 0.5% 0.5% 0.5% 0.5%
규회석 3.5% 3.3% 3.6% 4.0% 4.5% 4.7% 5.0% 5.0% 3.5%
F분 11.0% 10.5% 10.5% 9.5% 10.0% 8.8% 9.0% 10.0% 9.0%
계 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100%
* 플라이애쉬 : F급 플라이애쉬
* 슬래그 :고로수쇄슬래그
* PE사 : 폴리에틸렌 멀티필라멘트
* F분 : 절단 스크랩 & 불량품 분쇄분
시험예 1
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3에서 배합된 혼합 고형분을 대량수에 혼입, 혼련하여 22cm * 22cm 크기의 몰드에 슬러리를 붓고 프레스로 가압, 여과 및 성형하여 6mm(t)*22cm(W)*22cm(L) 시험편을 제작한후 시험편을 랩핑하여 60℃에서 24 시간 동안 양생 및 60℃에서 24 시간 동안 건조하여 시트로 제작하여 이들에 대한 물성을 평가하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
휨파괴하중 : KSF 2263에 의거하여 측정함
비중 : KSL 5114 5.5 부피비중 시험방법에 따라 측정함
휨강도 : KSF 2263에 의거하여 측정함
길이변화 : KSL 5114 5.9 흡수에 의한 길이변화율시험 방법에 따라 시험
경도 : 고무경도계 사용하여 시편의 3곳을 측정한 평균 값
항목 단위 비교예 실시예
1 2 3 1 2 3 4 5 6
두께 ㎜ 6.44 5.48 5.56 6.33 6.30 7.77 6.57 5.92 5.39
휨파괴
하중 		N 98.8 77.5 92.5 103.8 132.2 208.9 160.0 95.0 88.7
비중 - 1.04 1.05 1.03 0.95 0.96 0.91 0.97 0.89 0.87
경도 60 61 60 57 56 56 55 56 58
휨강도 N/㎟ 3.86 3.87 4.49 4.00 5.00 5.39 5.59 4.02 4.73
길이
변화율 		% 0.250 0.262 0.279 0.147 0.187 0.274 0.188 0.220 0.279
상기 표 2의 결과로부터 슬래그 양을 증가 시킴에 따라, 강도의 향상 경향이 나타남을 확인할 수 있었으며, 규산소다의 양이 증가시, 비중은 하락하였으나 강도의 하락 발생함을 또한 확인할 수 있었다. 경량화는 나타내는 비중에 있어서는 비교예보다 실시예가 낮음을 확인할 수 있었으며, 또한 고강도화를 나타내는 휨강도에 있어서도 전반적으로 비교예보다 실시예가 높음을 확인할 수 있었고, 또한 고소프트화를 나타내는 경도에 있어서는 비교예보다 실시예가 더 낮음을 확인할 수 있었다.

Claims (6)

  1. 주반응 원료로 슬래그 및 플라이 애쉬를 포함하고,
    반응 촉매로서 시멘트, 석고 및 규산소다를 포함하되,
    상기 주반응 원료로 슬래그 및 플라이 애쉬는 건축용 내장 시트의 전체 중량에 기초하여 슬래그 20 내지 30중량% 및 플라이 애쉬 15 내지 30중량%로 포함하고,
    상기 반응 촉매로서 시멘트, 석고 및 규산소다는 건축용 내장 시트의 전체 중량에 기초하여 시멘트 3 내지 12중량%, 석고 1 내지 20중량% 및 규산 소다 1 내지 5중량%의 범위 내에서 포함되는 것을 특징으로 하는 건축용 내장 시트.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 슬래그로는 고로수쇄슬래그가 사용되고, 상기 플라이애쉬로는 저칼슘플라이애쉬 또는 고칼슘플라이애쉬가 사용되는 것을 특징으로 하는 건축용 내장 시트.
  5. 제1항에 있어서,
    저비중화를 위한 퍼라이트 또는 벤토나이트, 초조성형 및 강도를 위해 펄프 또는 유기섬유, 기타 치수안정화와 경제성을 위한 규회석, 탄산칼슘 및 분쇄분을 선택적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 내장 시트.
  6. 슬래그 20 내지 30중량%, 플라이애쉬 15 내지 30중량%, 시멘트 3 내지 12중량%, 석고 1 내지 20중량%, 규산소다 1 내지 5중량%, 퍼라이트 1 내지 5중량%, 벤토나이트 1 내지 5중량%, 펄프 5 내지 10중량%, 규회석 3 내지 5중량%, 탄산칼슘 3 내지 6중량% 및 분쇄분 5 내지 10중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 내장 시트.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113105200A (zh) * 2021-03-04 2021-07-13 山东拜尔建材有限公司 一种复合保温石膏板及其制备方法

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