KR102390008B1 - 탄산칼슘을 첨가한 발포 경량보드의 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조되는 발포 경량보드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄산칼슘을 첨가한 발포 경량보드의 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조되는 탄산칼슘을 첨가한 발포 경량보드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 불연성과 경량성이 우수하며, 우수한 기계적 물성을 나타낼 뿐만 아니라, 휘발성 유기화합물 등을 방출하지 않으면서 공기정화, 원적외선 방출, 탈취, 항균 등의 효과를 나타내는 탄산칼슘을 첨가한 발포 경량보드의 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조되는 탄산칼슘을 첨가한 발포 경량보드에 관한 것이다.
이러한 불연성 및 경량성이 우수한 경량보드의 제조방법은 결합재, 혼합수, 실리카흄, 감수제, 섬유 및 기포제를 포함하는 원료를 혼합하여 혼합물을 만드는 혼합물제조단계; 상기 혼합물제조단계에서 제조된 혼합물을 발포 및 숙성하는 발포 및 숙성단계; 상기 발포 및 숙성단계에서 제조된 반경화체를 탈형 및 절단하는 성형단계; 상기 성형단계에서 성형된 성형물을 증기양생하는 증기양생단계; 및 상기 증기양생단계를 통해 양생된 성형물을 건조하는 건조단계;를 포함한다.

Description

탄산칼슘을 첨가한 발포 경량보드의 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조되는 발포 경량보드{Manufacturing method of foamed lightweight board with added calcium carbonate and foamed lightweight board with added calcium carbonate manufactured by the method}
본 발명은 탄산칼슘을 첨가한 발포 경량보드의 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조되는 발포 경량보드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 불연성과 경량성이 우수하며, 우수한 기계적 물성을 나타낼 뿐만 아니라, 휘발성 유기화합물 등을 방출하지 않으면서 공기정화, 원적외선 방출, 탈취, 항균 등의 효과를 나타내는 탄산칼슘을 첨가한 발포 경량보드의 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조되는 발포 경량보드에 관한 것이다.
기존 경량보드 소재로 많이 사용되었던 석면 함유 텍스타일을 대체하기 위해 새롭게 등장한 경량보드 소재들은 섬유, 석고판, 폴리에스테르 수지, 인조석, 금속판 등을 주원료로 사용하고 있다.
각 소재들은 부분적인 장점에도 불구하고 원자재 생산, 시공, 설치 및 사용 등 각 단계에서 여러 가지 문제점들을 포함하고 있어 엄밀한 의미에서의 범용적인 전 주기적인 친환경 경량보드의 개발은 아직 제대로 이루어지지 않고 있다.
최근 화재 관련 건축법 개정으로 인하여 화재에 취약한 건축자재는 법률이 강화된 건축물에는 쓰일 수 없는 자재가 되어 불연특성을 가지는 건축자재가 의무화가 되었다. 또한, 건물의 신축, 리모델링 및 인테리어 공사 후 입주 시 건축 내장재, 가구 등에서 발생하는 유해한 휘발성 물질에 의해서 실내공기가 오염되어 각종 질환의 원인이 되고 건강에 피해를 입히는 증상인 새집증후군의 대표적 물질인 포름알데히드(HCHO) 와 휘발성 유기화합물(TVOCs)이다.
친환경의 목적을 달성하고자 한국특허 제10-1691526호에서는 황토를 포함하는 건축용 보드가 개발 기재되어 있으나, 상기 건축용 보드는 단위부피당 무게가 무거워서 진정한 의미의 경량보드라고 볼 수 없으며, 기계적 물성과 난연성이 떨어지며, 편백나무 성분이 실제로는 항균 기능을 제대로 발휘하지 못하는 문제를 안고 있다.
실내환경 오염문제를 해결하는 공기정화 기능과 더불어 경량성, 흡음성, 단열성, 내구성 및 내수성 등 이상적인 경량보드에서 요구되는 다양한 성능을 만족시키면서도 화재에 강하며, 경제적인 인테리어 경량보드의 개발이 절실하다.
한국 등록특허 제10-1986806호 (2019.05.31) 한국 등록특허 제10-1691526호 (2016.12.26)
따라서 본 발명에서는 이산화탄소를 포집하여 제조된 탄산칼슘 및 산업부산물인 플라이애시, 바텀애시, 고로슬래그 분말을 재활용하여 종래 경량보드와 비교하여 물성이 보완된 제품으로 사용이 가능한 탄산칼슘을 첨가한 발포 경량보드의 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 발포 경량보드를 제공하고자 한다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 결합재, 혼합수, 실리카흄, 감수제, 섬유 및 기포제를 포함하는 원료를 혼합하여 혼합물을 만드는 혼합물제조단계; 상기 혼합물제조단계에서 제조된 혼합물을 발포 및 숙성하는 발포 및 숙성단계; 상기 발포 및 숙성단계에서 제조된 반경화체를 탈형 및 절단하는 성형단계; 상기 성형단계에서 성형된 성형물을 증기양생하는 증기양생단계; 및 상기 증기양생단계를 통해 양생된 성형물을 건조하는 건조단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄산칼슘을 첨가한 발포 경량보드의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 결합재는 탄산칼슘, 플라이애시, 소석회, 탄산나트륨, 무수석고, 바텀애시, 고로슬래그 및 팽창암석을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 원료는 탄산칼슘 10~30중량부, 플라이애시 50~75중량부, 소석회 3~5중량부, 탄산나트륨 0.5~1.5중량부, 무수석고 0.5~0.7중량부, 바텀애시 4~6중량부, 고로슬래그 4~6중량부 및 팽창암석 1~3중량부를 포함하는 결합재; 40~45중량부의 혼합수; 1~2중량부의 실리카흄; 0.2~0.3중량부의 감수제; 0.05~0.2중량부의 섬유; 및 0.05~0.2중량부의 기포제;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 발포 및 숙성단계는, 20~25℃의 온도에서 2~10시간 동안 진행되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 증기양생단계는, 60~85℃의 온도에서 6~24시간 동안 진행되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 기포제는 광물성 기포제, 동물성 기포제 및 식물성 기포제로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 팽창암석은 팽창질석 및 팽창진주암으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 감수제는 폴리카르본산계 화합물로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제조방법은 이산화탄소를 포집하여 제조된 탄산칼슘을 사용할 수 있어서 이산화탄소 배출을 저감시키고, 천연자원의 고갈문제를 해결하는 친환경 원료를 사용할 수 있으며, 또한 플라이애시, 바텀애시, 고로슬래그 분말 등의 산업부산물을 재활용하기 때문에 매립 처분에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 탄산칼슘을 첨가한 발포 경량보드는 건축용 벽체 및 천정재 용도로 중량이 가벼우면서도 기계적 물성이 우수하고 상온에서 경화가 가능하여 제조비용이 저렴하고, 불연성, 경량성, 단열성이 우수한 경량보드를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 탄산칼슘을 첨가한 발포 경량보드의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 탄산칼슘을 첨가한 발포 경량보드의 제조방법으로 제조된 발포 경량보드를 촬영한 사진이다.
이하, 본원의 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시형태를 들어 상세히 설명한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
따라서, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 명세서 전체에서, 어떤 단계가 다른 단계와 “상에” 또는 “전에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 단계가 다른 단계와 직접적 시계열적인 관계에 있는 경우뿐만 아니라, 각 단계 후의 혼합하는 단계와 같이 두 단계의 순서에 시계열적 순서가 바뀔 수 있는 간접적 시계열적 관계에 있는 경우와 동일한 권리를 포함할 수 있다.
본 발명의 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 용어 "~ (하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 결합재, 혼합수, 실리카흄, 감수제, 섬유 및 기포제를 포함하는 원료를 혼합하여 혼합물을 만드는 혼합물제조단계; 상기 혼합물제조단계에서 제조된 혼합물을 발포 및 숙성하는 발포 및 숙성단계; 상기 발포 및 숙성단계에서 제조된 반경화체를 탈형 및 절단하는 성형단계; 상기 성형단계에서 성형된 성형물을 증기양생하는 증기양생단계; 및 상기 증기양생단계를 통해 양생된 성형물을 건조하는 건조단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄산칼슘을 첨가한 발포 경량보드의 제조방법을 제공한다.
혼합물 제조단계는 결합재, 혼합수, 실리카흄, 감수제, 섬유 및 기포제를 모두 골고루 혼합하여 균질의 혼합물을 만드는 단계이다. 균질 혼합을 하지 않는 경우 최종 제조된 경량보드에 균열이 생기거나 원하는 물성에 도달하지 않을 가능성이 있다.
다음으로 발포 및 숙성단계는 경량보드라는 목적을 달성하기 위해 기포제를 써서 폼(foam)을 만드는 발포단계와 이를 반경화체로서 비교적 안정적인 형태를 갖기까지 일정 온도에서 유지하는 숙성단계로 구분된다.
다음으로 성형단계는 몰드로부터 반경화체를 탈형하여 절단하는 단계이다. 주로 직사각형의 판형으로 절단된다.
다음으로 증기양생단계는 일정한 온도에서 증기와 함께 양생하는 안정화공정이다. 양생을 통하여 충격에 강한 소재로 점차 변화한다.
마지막으로 건조단계를 거쳐 완성된 발포 경량보드가 탄생한다. 자연건조가 소재의 균질성 및 기계적 강도 부여에 바람직하다.
실리카흄은 고반응성 물질로서 결합재 등 혼합물의 분산 및 작업도 향상을 도모할 수 있다.
감수제(water-reducing agent, 減水劑)는 콘크리트의 워커빌리티(workability) 개선을 주목적으로 하는 혼합제로 주로 사용된다. 이것을 사용하면 콘크리트의 양을 줄일 수 있고, 내구성도 개선되는 경우가 많고 강도까지 향상되는데, 본 발명에서 경량보드의 강도 등의 향상을 위해 사용한다.
섬유는 직경이 20 내지 35㎛이며 길이가 6 내지 12mm인 폴리아미드로 이루어진 것이 바람직한데, 개시된 경량보드의 기계적 강도를 향상시키는 역할을 한다.
기포제는 광물성 기포제로 순도가 95% 이상인 알루미늄 분말 또는 동물성, 식물성 기포제로 이루어진 것이 바람직한데, 개시된 경량보드를 발포시키는 역할을 한다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 결합재는 탄산칼슘, 플라이애시, 소석회, 탄산나트륨, 무수석고, 바텀애시, 고로슬래그 및 팽창암석을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 탄산칼슘은 발전 배출가스인 CO2를 CaO와 직·간접 반응을 하게 하여 포집한 이산화탄소(CO2) 포집물이며, CO2 포집 탄산칼슘은 calcite, aragonite, vaterite 의 3가지 결정구조를 갖는다.
또한, 상기 언급한 이산화탄소 포집 탄산칼슘 외에도 천연 탄산칼슘, 중질탄산칼슘(GCC : Ground Calcium Carbonate), 침강성 탄산칼슘(PCC : Precipitated Calcium Carbonate), 산업부산물의 반응, 구체적으로는 광물탄산화 반응을 통해 포집된 이산화탄소 포집물을 더 사용할 수 있다. 상기 산업부산물은 산화칼슘(CaO)을 다량 포함하고 있는 고로슬래그, 폐콘크리트 미분, 제강슬래그 또는 각종 폐기물의 소각재일 수 있으며 산도 조절을 위해 산, 염기를 용제로 추가할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
플라이애시는 석탄발전소에서 석탄을 태운 후 발생하는 산업부산물로서, 기존 단열재에 사용되는 포틀랜드 시멘트와 비교하여 탄소배출량이 1/10 이하 수준이다. 포틀랜드 시멘트는 대표적인 수경성 시멘트로 포틀랜드 1종 시멘트를 사용할 수 있으며 주성분은 실리카, 알루미늄, 산화철, 석회 등을 포함하고 있는데, 상기한 바처럼 탄소배출량 측면 즉 친환경 소재 측면에서는 적절하지 않다. 플라이애시는 다량의 유리석회(Free CaO)를 포함하고 있는데, 상기 유리석회는 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 생성하게 되고, 자경효과에 의해 초기강도를 발휘하게 한다. 또한 수산화칼슘에서 방출되는 Ca2+ 이온은 상기 고로슬래그 미분말에 포함되어있는 규산염(SiO2)이나 알루민산염(Al2O3)과 반응하여 칼슘실리케이트 수화물(C-S-H) 및 칼슘알루미네이트 수화물(C-A-H) 등을 생성함으로써 경화되는 특징을 나타낸다.
소석회는 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 일컫는 것인데, 산화칼슘에 물을 첨가하여 반응시키면 발열해서 생기는 것으로, 백색의 분말로 물에 약간 녹으며, 그 수용액을 석회수라고 한다. 강한 알칼리성을 띤다.
탄산나트륨(sodium carbonate)은 탄산의 나트륨염으로 보통 소다 또는 탄산소다라고도 부른다. 무수물은 백색 분말의 흡습성이 강한 소다회이며, 1수화물·7수화물·10수화물이 알려져 있다.
무수석고는 황산칼슘 무수물(CaSO4)의 관용명으로서, 천연품과 인공품이 있으며 전자는 경석고라 불린다. 황산 원료, 석고법 황산암모늄 원료, 건축 재료(무수 석고 플라스터, 킨스 시멘트 등), 결정 석고 원료 등으로 사용된다.
플라이애시, 소석회, 탄산나트륨 및 무수석고는 시멘트를 대체할 수 있는 '무시멘트 결합재'를 구성하는 조성성분이다. 무시멘트 결합재 만으로 플라이애시의 양이 부족한 경우에는 추가로 플라이애시를 투여할 수 있다.
바텀애시는 건식 처리방식으로 생산된 것으로 블레인분말도 시험으로 1mm 이하로 이루어진 것이 바람직하다. 바텀애시는 작은 입자들이 서로 뭉쳐서 화력발전소 호퍼의 하부로 떨어진 것을 채취하는 것으로, 뭉친 입자 내부에는 무수히 많은 미세 공극들이 있어 경량화 재료로 사용되고, 또한 보수재 및 통기성 재료로도 사용된다.
고로슬래그는 제철소 고로에서 선철을 제조하는 과정에서 발생하는 부산물로서 주원료(철광석)와 부원료(코크스, 석회석 등)의 회분에 존재하는 SiO2와 Al2O3 등이 고온에서 석회와 반응하여 생성된다. 구성 원소는 일반 암석과 같으며 성분은 시멘트와 유사하다. 선철 1톤을 생산할 때 약 300 kg 가량 발생하는 것으로 알려져 있다.
팽창암석은 질석 또는 진주암을 800 내지 1000℃의 고온으로 소성하여 부피를 약 6 내지 20배로 팽창시켜 제조하며, 중량이 가벼우면서도 탈취성, 항균성, 내화성 및 흡음성이 우수하여 건축용 내, 외장재를 비롯한 다양한 제품의 재료로 사용되고 있다. 밀도가 나무 낮거나 크기가 너무 큰 팽창암석을 사용하여 경량보드를 제조할 경우 강도가 떨어지는 문제가 있고, 밀도가 너무 높거나 크기가 너무 작은 팽창암석을 사용하여 제조할 경우에는 중량이 지나치게 향상될 수 있으므로, 입자의 크기가 1~2mm 이며, 밀도가 0.04 내지 0.09g/cm3인 팽창암석을 사용하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 조성으로 이루어진 혼합물은 소성과정을 거치지 않고 저온증기양생 공정만으로 경량보드로 제조될 수 있어 제조공정을 간소화하며, 제조비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 원료는 탄산칼슘 10~30중량부, 플라이애시 50~75중량부, 소석회 3~5중량부, 탄산나트륨 0.5~1.5중량부, 무수석고 0.5~0.7중량부, 바텀애시 4~6중량부, 고로슬래그 4~6중량부 및 팽창암석 1~3중량부를 포함하는 결합재; 40~45중량부의 혼합수; 1~2중량부의 실리카흄; 0.2~0.3중량부의 감수제; 0.05~0.2중량부의 섬유; 및 0.05~0.2중량부의 기포제;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
실리카흄은 상기 언급한 바와 같이 고반응성 물질로서 시멘트 혼합물의 분산 및 작업도 향상을 도모할 수 있다. 실리카흄의 첨가량이 1중량부보다 적을 경우에는 섬유사이의 충진효과 등을 충분히 제공하지 못함으로써 보강제인 섬유의 분산효과를 기대할 수 없으며 2중량부를 초과할 경우에는 비중의 증가를 초래하므로 경량보드 제조용으로 바람직하지 못하다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 발포 및 숙성단계는, 20~25℃의 온도에서 2~10시간 동안 진행되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 발포 및 숙성단계는 상기 혼합물제조단계를 통해 제조된 혼합물을 발포 및 숙성하는 단계로, 상기 혼합물제조단계를 통해 제조된 혼합물을 20~25℃의 온도로 2~10시간 숙성하는 것이 바람직하다.
상기 언급한 온도 범위를 벗어나는 경우 균열이 발생될 수 있으므로 바람직하지 못하다. 상기 언급한 시간이 2시간 미만이면 혼합물 내부의 수화반응이 완료되기 어렵고, 10시간을 초과하면 시간 증가로 인해 업무 효율이 저조해질 수 있으며, 다음 단계인 성형단계에서 문제가 생길 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 증기양생단계는, 60~85℃의 온도에서 6~24시간 동안 진행되는 것을 특징으로 할 수 있다.
증기양생단계는 상기 성형단계를 통해 성형된 성형물을 증기 양생하는 단계로 성형단계를 통해 성형된 성형물을 60~85℃의 온도에서 6~24시간 동안 양생하여 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 언급한 양생 온도와 시간을 만족하지 않는 경우 외부의 충격에 쉽게 파손될 우려가 있다.
건조단계는 상기 증기양생단계를 통해 양생된 성형물을 건조하는 단계로, 상기 증기양생단계를 통해 양생된 성형물을 건조실로 이송한 후에 10~24시간 동안 자연건조를 실시하는 것이 바람직하다.
상기의 건조단계를 거치면 개시된 탄산칼슘을 첨가한 발포 경량보드의 제조가 완료된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 기포제는 광물성 기포제, 동물성 기포제 및 식물성 기포제로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
기포제는 다량의 거품을 발생시켜 전체 중량을 가볍게 하기 위해 사용하는 첨가제이다.
흔히 사용되는 동물성 기포제는 소나 말의 발톱과 뿔의 구성 단백질인 케라틴 단백질을 산 또는 알칼리로 가수분해한 후, 분해물을 중화시켜 2가철염이나 방부제를 첨가하여 제조된다. 동물성 기포제에서 가수분해된 부분 분해물과 철염과의 결합은 큰 표면장력을 가지고 있어 소포 및 기포 간의 결합현상이 잘 일어나지 않는 안정된 폐쇄구조의 기포막이 형성될 수 있게 도와준다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 팽창암석은 팽창질석 및 팽창진주암으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
앞서 언급한 바 있는 팽창암석은 열에 의해 소성 팽창되어 비중이 낮고, 흡음 및 단열 특성을 가진다. 팽창암석의 함량이 높을수록 단열 성능을 나타내는 열관류 저항값과 흡음 성능을 나타내는 흡음계수(NRC)가 커지고, 함량이 낮을수록 열관류 저항값 및 흡음계수가 작아진다.
팽창질석(expanded vermiculite)은 일반적으로 금운모 혹은 흑운모의 변질산물인 질석(vermiculite )을 입경 1mm 이하로 파쇄한 후 소성 팽창시킨 단열용 인공 경량 골재이다. 질석을 열처리하여 팽창시키면 열처리의 조건과 원료의 성질에 따라 6~20배 정도로 팽창된다. 이와 같이 열에 의해 소성 팽창된 팽창질석은 비중이 0.12 내지 0.2로 경량이고, 흡음, 내화 및 단열 특성을 가진다.
팽창진주암(expanded perlite)은 투명한 옅은 회색 또는 검정색의 펄라이트를 열처리하여 4~20배 정도로 팽창시킨 것으로, 흰색 또는 회색빛을 띠는 단열용 경량 골재이다. 팽창진주암은 팽창질석과 마찬가지로, 흡음, 내화 및 단열 특성을 가진다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 감수제는 폴리카르본산(policarboxylate)계 화합물로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
폴리카르본산계 감수제는 수밀성 및 강도를 강화하는데 있어 뛰어난 성능을 보유한다.
이하에서는 본 발명의 탄산칼슘을 첨가한 발포 경량보드의 제조방법으로 제조된 발포 경량보드의 배합[표 1] 및 물성[표 2]을 실시예 및 비교예를 들어 설명하기로 한다.
구 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
결합재
(B)		 탄산칼슘 10% 20% 30% 0% 40%
플라이애시 72% 62% 53% 81% 44%
소석회 4.6% 4% 3.4% 5.2% 2.8%
탄산나트륨 1.2% 1% 0.9% 1.3% 0.7%
무수석고 0.7% 0.6% 0.5% 0.8% 0.4%
바텀애시 5% 5% 5% 5% 5%
고로슬래그 5% 5% 5% 5% 5%
팽창진주암 2% 2% 2% 2% 2%
첨가제 실리카흄 1.3%(/B) 1.3%(/B) 1.3%(/B) 1.3%(/B) 1.3%(/B)
감수제 0.27%(/B) 0.27%(/B) 0.27%(/B) 0.27%(/B) 0.27%(/B)
섬유 0.12%(/B) 0.12%(/B) 0.12%(/B) 0.12%(/B) 0.12%(/B)
광물성기포제 0.1%(/B) 0.1%(/B) 0.1%(/B) 0.1%(/B) 0.1%(/B)
혼합수 (22℃) 42%(/B) 42%(/B) 42%(/B) 42%(/B) 42%(/B)
<실시예 1>
위의 [표 1]은 본 발명 제조에 사용된 경량보드 원료의 혼합비율이다. 결합재로는 탄산칼슘 10중량%, 플라이애시 72중량%, 소석회 4.6중량%, 탄산나트륨 1.2중량%, 무수석고 0.7중량%, 바텀애시 5중량%, 고로슬래그 5중량% 및 팽창진주암 2중량%로 구성하였다. 그 외에 상기 결합재를 100중량%로 했을 때, 혼합수 42중량%, 실리카흄 1.3중량%, 감수제 0.27중량%, 섬유 0.12중량%를 혼합하였다. 원료 총량을 교반기에 투입하고 200rpm의 속도로 3분 동안 1차 교반한 후 광물성기포제 0.1중량%를 투입하여 45초 동안 2차 교반하여 혼합물을 제조하고, 제조된 혼합물을 몰드에서 6시간 발포 및 숙성하여 제조된 반경화체를 몰드에서 탈형한 후 경량보드의 형태로 절단한 다음 항온양생실에 투입한 후 약 85℃의 증기로 12시간 동안 양생한 후에 건조실로 이송시켜 12시간 자연건조시켜 경량보드를 제조하였다.
<실시예 2>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 탄산칼슘 20중량%, 플라이애시 62중량%, 소석회 4중량%, 탄산나트륨 1중량%, 무수석고 0.6중량를 사용하여 경량보드를 제조하였다.
<실시예 3>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 탄산칼슘 30중량%, 플라이애시 53중량%, 소석회 3.4중량%, 탄산나트륨 0.9중량%, 무수석고 0.5중량를 사용하여 경량보드를 제조하였다.
<비교예 1>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 탄산칼슘 0중량%, 플라이애시 81중량%, 소석회 5.2중량%, 탄산나트륨 1.3중량%, 무수석고 0.8중량%를 사용하여 경량보드를 제조하였다.
<비교예 2>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 탄산칼슘 40중량%, 플라이애시 44중량%, 소석회 2.8중량%, 탄산나트륨 0.7중량%, 무수석고 0.4중량%를 사용하여 경량보드를 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2를 통해 제조된 이산화탄소 포집 탄산칼슘을 첨가한 발포 경량보드의 불연성, 함수율, 열전도도, 휨강도를 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.
(단, 불연성의 측정인 KS F ISO 1182, 열전도율의 측정인 KS L 9016, 휨 파괴 하중, 함수율의 측정인 KS F 3504의 측정법을 이용하였으며, 측정재령은 14일이다.)
구분 불연성 함수율 (%) 열전도율 (W/m·k) 휨 파괴 하중 (N) 비고
실시예 1 불연 1 0.121 150 휨 파괴 하중 (N)
140이상
실시예 2 불연 1 0.122 144
실시예 3 불연 1 0.119 142
비교예 1 불연 1 0.119 130
비교예 2 불연 1 0.124 128
본 실험에서는 [표 2]에서 보는 바와 같이 실시예와 비교예에서 제조된 탄산칼슘을 첨가한 발포 경량보드는 모두 KS 기준에서 불연성, 함수율, 열전도도를 만족하는 것을 알 수 있다. 그리고 실시예 1 내지 3을 통해 제조된 탄산칼슘을 첨가한 발포 경량보드는 KS 기준인 140N 이상을 만족하지만, 탄산칼슘의 양이 증가할수록 휨 파괴 하중이 감소하는 것을 알 수 있다.
반면 비교예 1을 통해 제조된 발포 경량보드는 플라이애시의 함량이 높아 휨파괴 하중이 KS 기준을 만족하지 못하는 것을 알 수 있으며, 비교예 2를 통해 제조된 발포 경량보드는 탄산칼슘의 함량이 높아 휨 파괴 하중과 경량성이 부족하여 물성이 만족스럽지 못한 것을 알 수 있다.
따라서 본 발명에 따르면 비소성 양생방식을 사용하여 경제적으로 경량보드를 제조하면서도 물성 변화가 없고, 흡·방습에 강하며 유해환경물질(VOCs) 배출이 없어 쾌적한 실내환경을 조성할 수 있는 친환경 경량보드를 제공할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해하여야 한다.
S101 : 혼합물제조단계 S103 : 발포 및 숙성단계
S105 : 성형단계 S107 : 증기양생단계
S109 : 건조단계

Claims (9)

  1. 결합재, 혼합수, 실리카흄, 감수제, 섬유 및 기포제를 포함하는 원료를 혼합하여 혼합물을 만드는 혼합물제조단계;
    상기 혼합물제조단계에서 제조된 혼합물을 발포 및 숙성하는 발포 및 숙성단계;
    상기 발포 및 숙성단계에서 제조된 반경화체를 탈형 및 절단하는 성형단계;
    상기 성형단계에서 성형된 성형물을 증기양생하는 증기양생단계; 및
    상기 증기양생단계를 통해 양생된 성형물을 건조하는 건조단계;
    를 포함하되,
    상기 결합재는 탄산칼슘, 플라이애시, 소석회, 탄산나트륨, 무수석고, 바텀애시, 고로슬래그 및 팽창암석을 포함하고,
    상기 원료는 탄산칼슘 10~30중량부, 플라이애시 50~75중량부, 소석회 3~5중량부, 탄산나트륨 0.5~1.5중량부, 무수석고 0.5~0.7중량부, 바텀애시 4~6중량부, 고로슬래그 4~6중량부 및 팽창암석 1~3중량부를 포함하는 결합재;
    40~45중량부의 혼합수;
    1~2중량부의 실리카흄;
    0.2~0.3중량부의 감수제;
    0.05~0.2중량부의 섬유; 및
    0.05~0.2중량부의 기포제;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄산칼슘을 첨가한 발포 경량보드의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발포 및 숙성단계는, 20~25℃의 온도에서 2~10시간 동안 진행되는 것을 특징으로 하는 탄산칼슘을 첨가한 발포 경량보드의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 증기양생단계는, 60~85℃의 온도에서 6~24시간 동안 진행되는 것을 특징으로 하는 탄산칼슘을 첨가한 발포 경량보드의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기포제는 광물성 기포제, 동물성 기포제 및 식물성 기포제로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄산칼슘을 첨가한 발포 경량보드의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 팽창암석은 팽창질석 및 팽창진주암으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄산칼슘을 첨가한 발포 경량보드의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 감수제는 폴리카르본산계 화합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄산칼슘을 첨가한 발포 경량보드의 제조방법.
  9. 제1항 및 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 의해 제조되는 탄산칼슘을 첨가한 발포 경량보드.
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