KR20220072201A - Composition for gypsum board and gypsum board manufactured therefrom - Google Patents
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Abstract
본 발명은 석고, 감수제 및 경량화제를 포함하고, 상기 감수제는 알칼리금속 함유 설포닐 스티렌 유래 제1 반복단위, 스티렌 유래 제2 반복단위 및 폴리알킬렌글리콜 (메타)아크릴레이트 유래 제3 반복단위를 포함하며, 상기 폴리알킬렌글리콜 (메타)아크릴레이트의 폴리알킬렌글리콜 작용기는 탄소수가 10 이하인, 석고 보드용 조성물, 및 이로부터 제조된 석고 보드에 관한 것이다.The present invention includes gypsum, a water reducing agent and a weight reducing agent, and the water reducing agent is an alkali metal-containing sulfonyl styrene-derived first repeating unit, styrene-derived second repeating unit, and polyalkylene glycol (meth)acrylate-derived third repeating unit. It relates to a composition for gypsum board, wherein the polyalkylene glycol functional group of the polyalkylene glycol (meth) acrylate has 10 or less carbon atoms, and a gypsum board prepared therefrom.
Description
본 발명은 휨파괴하중, 경도 및 새깅성 등의 기계적 물성이 우수한 석고 보드 및 이의 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a gypsum board having excellent mechanical properties such as flexural fracture load, hardness and sagging properties, and a composition thereof.
일반적으로 석고 보드는 건축물의 실내 벽, 천정, 칸막이 등을 형성하는데 사용되는 건축 자재로서, 통상적으로 석고, 경화제, 각종 염류 등을 포함하는 석고 보드 조성물로부터 제조된다. 구체적으로, 상기 석고 보드 조성물은 석고 슬러리에 유동성 부여를 위해 과량의 물을 포함하는 것이 통상적이다. 그러나, 석고 보드의 기계적 물성 향상을 위해 석고 보드 내에 잔존하는 수분을 제거하는 것이 필요하며, 이를 위해 추가 건조 및/또는 증발 공정이 필요하다. 이러한 추가 건조 및/또는 증발 공정은 제품의 생산성을 저하시키고 제품의 경제성을 떨어뜨리는 한계가 있었다.In general, a gypsum board is a building material used to form interior walls, ceilings, partitions, etc. of a building, and is usually prepared from a gypsum board composition including gypsum, a hardener, and various salts. Specifically, the gypsum board composition typically contains an excess of water to impart fluidity to the gypsum slurry. However, in order to improve the mechanical properties of the gypsum board, it is necessary to remove the moisture remaining in the gypsum board, and for this purpose, an additional drying and/or evaporation process is required. This additional drying and / or evaporation process has a limit to lower the productivity of the product and lower the economic feasibility of the product.
이에 대한 대안으로 석고 보드 조성물에 감수제를 추가하여 석고 슬러리의 분산성 및 유동성을 향상시키는 방안을 제안되었다. 종래 감수제로는 PNS(Polynaphthalene Sulfonates)계, PC(Polycarboxylate)계 화합물 등이 널리 이용되고 있다. 특히, PC계 화합물은 분산 효과가 우수하여 석고 슬러리의 유동성을 향상시키고, 혼수량을 저감시켜 건조 비용을 감소시킴으로써 제품의 경제성을 높이는 장점이 있다. 구체적으로, 한국 공개특허 제2008-0017100호(특허문헌 1)에는 물, 황산 칼슘 반수화물 및 폴리카르복실레이트 감수제를 포함하는 석고 슬러리가 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 1과 같은 PC계 화합물은 석고 슬러리의 경화성을 낮춰 경화 시간을 증가시키거나, 제조된 석고 보드 내 기포의 크기가 작아져 기계적 물성을 저하시키는 문제가 있었다.As an alternative to this, a method for improving the dispersibility and fluidity of the gypsum slurry by adding a water reducing agent to the gypsum board composition has been proposed. As a conventional water reducing agent, PNS (Polynaphthalene Sulfonates)-based, PC (Polycarboxylate)-based compounds and the like are widely used. In particular, the PC-based compound has the advantage of improving the fluidity of the gypsum slurry due to its excellent dispersion effect, and reducing the drying cost by reducing the amount of mixed water, thereby increasing the economic feasibility of the product. Specifically, Korean Patent Laid-Open No. 2008-0017100 (Patent Document 1) discloses a gypsum slurry containing water, calcium sulfate hemihydrate, and a polycarboxylate water reducing agent. However, the PC-based compound as in Patent Document 1 has a problem in that the curing time is increased by lowering the curability of the gypsum slurry, or the size of the bubbles in the manufactured gypsum board is reduced, thereby reducing mechanical properties.
따라서, 제조된 석고 보드 내 기포의 크기가 적절하여 경도 및 새깅성 등의 기계적 물성의 저하가 없고, 석고 보드용 조성물의 경화성을 낮추지 않아 석고 보드의 생산성 저하가 없으며, 석고 보드용 조성물의 유동성을 향상시키고 혼수량을 저감시켜 석고 보드의 경제성을 높일 수 있는 석고 보드용 조성물, 및 이로부터 제조된 석고 보드에 대한 연구개발이 필요한 실정이다.Therefore, since the size of the bubbles in the prepared gypsum board is appropriate, there is no decrease in mechanical properties such as hardness and sagging property, there is no decrease in the productivity of the gypsum board because the curability of the composition for gypsum board is not lowered, and the fluidity of the composition for gypsum board is improved. There is a need for research and development on a composition for gypsum board that can improve the economic feasibility of the gypsum board by improving and reducing the amount of water mixture, and a gypsum board manufactured therefrom.
본 발명은 제조된 석고 보드 내 기포의 크기가 적절하여 경도 및 새깅성 등의 기계적 물성의 저하가 없고, 석고 보드용 조성물의 경화성을 낮추지 않아 석고 보드의 생산성 저하가 없으며, 석고 보드용 조성물의 유동성을 향상시키고 혼수량을 저감시켜 석고 보드의 경제성을 높일 수 있는 석고 보드용 조성물, 및 이로부터 제조된 석고 보드를 제공하고자 한다.According to the present invention, there is no decrease in mechanical properties such as hardness and sagging property because the size of the bubbles in the prepared gypsum board is appropriate, there is no decrease in productivity of the gypsum board because the curability of the composition for gypsum board is not lowered, and the flowability of the composition for gypsum board An object of the present invention is to provide a composition for a gypsum board capable of increasing the economic feasibility of a gypsum board by improving and reducing the amount of mixed water, and a gypsum board prepared therefrom.
본 발명은 석고, 감수제 및 경량화제를 포함하고,The present invention comprises a gypsum, a water reducing agent and a weight reducing agent,
상기 감수제는 알칼리금속 함유 설포네이트 스티렌 유래 제1 반복단위, 스티렌 유래 제2 반복단위 및 폴리알킬렌글리콜 (메타)아크릴레이트 유래 제3 반복단위를 포함하며,The water reducing agent includes a first repeating unit derived from alkali metal-containing sulfonate styrene, a second repeating unit derived from styrene, and a third repeating unit derived from polyalkylene glycol (meth)acrylate,
상기 폴리알킬렌글리콜 (메타)아크릴레이트의 폴리알킬렌글리콜 작용기는 탄소수가 10 이하인, 석고 보드용 조성물을 제공한다.The polyalkylene glycol functional group of the polyalkylene glycol (meth) acrylate provides a composition for gypsum board having 10 or less carbon atoms.
또한, 본 발명은 상기 조성물로부터 제조된 석고 보드를 제공한다.In addition, the present invention provides a gypsum board prepared from the composition.
본 발명에 따른 석고 보드용 조성물은 경화성이 적절하고 유동성이 우수하며 혼수량이 적어 경제적이고 효율적으로 석고 보드를 생산할 수 있다.The composition for gypsum board according to the present invention has adequate curability, excellent fluidity, and a small amount of mixed water, so that gypsum board can be produced economically and efficiently.
또한, 상기 석고 보드 조성물로부터 제조된 석고 보드는 혼수량이 적고, 경도 및 새깅성 등의 기계적 물성이 우수하여 경제성이 우수하다.In addition, the gypsum board prepared from the gypsum board composition has a small amount of mixed water and has excellent mechanical properties such as hardness and sagging property, and thus is excellent in economic efficiency.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 명세서에서 사용된 "중량평균분자량"은 당업계에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 GPC(gel permeation chromatograph) 방법 등으로 측정할 수 있다. As used herein, "weight average molecular weight" is measured by a conventional method known in the art, for example, it can be measured by GPC (gel permeation chromatograph) method and the like.
또한, 본 명세서에서, "(메트)아크릴산"은 "아크릴산" 및/또는 "메타크릴산"을 의미하고, "(메트)아크릴레이트"는 "아크릴레이트" 및/또는 "메타크릴레이트"를 의미한다.In addition, in this specification, "(meth)acrylic acid" means "acrylic acid" and/or "methacrylic acid", and "(meth)acrylate" means "acrylate" and/or "methacrylate" do.
석고 보드용 조성물Composition for gypsum board
본 발명에 따른 석고 보드용 조성물은 석고, 감수제 및 경량화제를 포함한다.The composition for gypsum board according to the present invention includes gypsum, a water reducing agent and a weight reducing agent.
석고gypsum
석고는 석고 보드의 주재료로 반수석고(CaSO4·1/2H2O)일 수 있다. 구체적으로, 상기 석고는 2분자의 결정수(W.C, Water of Crystallization)를 갖는 이수석고(CaSO4·2H2O)를 건조 및 소성하여 결정수 중 3/2H2O를 잃은 반수석고일 수 있다. 이때, 상기 반수석고는 물을 첨가하면 수화 반응이 일어나고 다시 이수석고로 돌아가며 굳게 되는데, 이러한 성질을 이용하여 2장의 원지 사이에 물과 혼합된 석고 보드용 조성물을 흘려 넣고 판상으로 성형함으로써 석고 보드를 제조할 수 있다.Gypsum may be hemihydrate gypsum (CaSO 4 ·1/2H 2 O) as the main material of the gypsum board. Specifically, the gypsum may be hemihydrate gypsum that has lost 3/2H 2 O of crystallized water by drying and calcining dihydrate gypsum (CaSO 4 ·2H 2 O) having two molecules of water of crystallization (WC, Water of Crystallization). . At this time, when water is added to the hemihydrate gypsum, a hydration reaction occurs and the gypsum is hardened again by returning to the dihydrate gypsum. can do.
상기 석고의 평균 입도는 18 내지 45 ㎛, 또는 25 내지 45 ㎛일 수 있다. 석고의 평균 입도가 상기 범위 미만인 경우, 석고의 비표면적이 증가하여 조성물의 경화 시간이 단축되고 조성물의 유동성이 불량한 문제가 발생하고, 상기 범위 초과인 경우, 석고의 비표면적이 감소하여 조성물의 경화 시간이 지연되어 과량의 경화제를 사용해야하는 문제가 발생할 수 있다. The average particle size of the gypsum may be 18 to 45 μm, or 25 to 45 μm. When the average particle size of the gypsum is less than the above range, the specific surface area of the gypsum increases and the curing time of the composition is shortened and the fluidity of the composition is poor. The time delay may cause a problem of using an excessive amount of curing agent.
감수제water reducing agent
상기 감수제는 석고 보드용 조성물에 유동성을 부여하고 혼수량을 저감하여 건조 비용을 감소시키는 역할을 한다.The water reducing agent serves to reduce drying costs by imparting fluidity to the composition for gypsum board and reducing the amount of mixed water.
또한, 상기 감수제는 알칼리금속 함유 설포네이트 스티렌 유래 제1 반복단위, 스티렌 유래 제2 반복단위 및 폴리알킬렌글리콜 (메타)아크릴레이트 유래 제3 반복단위를 포함한다.In addition, the water reducing agent includes a first repeating unit derived from alkali metal-containing sulfonate styrene, a second repeating unit derived from styrene, and a third repeating unit derived from polyalkylene glycol (meth)acrylate.
상기 제1 반복단위는 물에서 해리되어 말단에 음전하가 형성되고, 음전하를 띄는 말단기가 석고와 결합하여 정전기적 반발에 의해 석고의 응집을 방해하여 분산성을 향상시키는 역할을 한다. 구체적으로, 상기 제 1 반복단위는 친수성 반복 단위로 물과 만나면, 물에 해리되어 이온화되고, 술폰기(Anchor, 닻)가 석고 입자와 결합하여 전기적 안정성을 부여한다. 즉, 친수기가 많을수록 석고 입자에 감수제가 잘 붙는다. The first repeating unit is dissociated in water to form a negative charge at the end, and the negatively charged end group binds to the gypsum to prevent aggregation of the gypsum by electrostatic repulsion, thereby improving dispersibility. Specifically, the first One repeating unit is a hydrophilic repeating unit, and when it meets water, it is dissociated and ionized in water, and a sulfone group (Anchor) binds to the gypsum particle to provide electrical stability. That is, the more hydrophilic groups, the better the water-reducing agent adheres to the gypsum particles.
또한, 상기 제1 반복단위는 알칼리금속 함유 설포네이트 스티렌으로부터 유래한다. 구체적으로, 상기 제1 반복단위는 하기 화학식 1로 표시될 수 있다. In addition, the first repeating unit is derived from alkali metal-containing sulfonate styrene. Specifically, the first repeating unit may be represented by the following formula (1).
화학식 1에서, M은 알칼리금속이다. 예를 들어, M은 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼슘(Ca) 또는 칼륨(K)일 수 있다.In Formula 1, M is an alkali metal. For example, M may be lithium (Li), sodium (Na), calcium (Ca) or potassium (K).
상기 제1 반복단위는 각 반복단위 총 몰수에 대하여 30 내지 60 몰%, 또는 35 내지 50 몰%일 수 있다. 상기 제1 반복단위의 몰수가 상기 범위 미만인 경우, 물에 용해되지 않아 감수제가 석고 입자에 흡착되지 않는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 석고 보드용 조성물의 유동성이 작아지는 문제가 발생할 수 있다. The first repeating unit may be 30 to 60 mol%, or 35 to 50 mol%, based on the total number of moles of each repeating unit. When the number of moles of the first repeating unit is less than the above range, there is a problem that the water reducing agent is not adsorbed to the gypsum particles because it is not soluble in water. .
상기 제2 반복단위는 소수성을 포함하는 단위로, 석고 입자 간 분산성을 향상시키는 역할을 한다. The second repeating unit is a unit including hydrophobicity, and serves to improve dispersibility between the gypsum particles.
또한, 상기 제2 반복단위는 스티렌으로부터 유래한다.In addition, the second repeating unit is derived from styrene.
상기 제2 반복단위는 각 반복단위 총 몰수에 대하여 30 내지 60 몰%, 또는 35 내지 55 몰%일 수 있다. 상기 제2 반복단위의 몰수가 상기 범위 미만인 경우, 분산성이 떨어져, 석고 슬러리의 유동성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 소포성이 커져 석고 슬러리 내 기포 사이즈가 작아지는 문제가 발생할 수 있다. The amount of the second repeating unit may be 30 to 60 mol%, or 35 to 55 mol%, based on the total number of moles of each repeating unit. If the number of moles of the second repeating unit is less than the above range, the dispersibility is lowered, and there is a problem that the fluidity of the gypsum slurry is lowered. can
상기 제3 반복단위는 반복단위 내의 측쇄에 폴리알킬렌을 포함하여, 감수제가 석고와 결합한 경우 석고 입자 간의 입체 장애를 일으켜 분산성을 향상시키는 역할을 한다.The third repeating unit contains polyalkylene in a side chain within the repeating unit, and when the water reducing agent is combined with gypsum, it causes steric hindrance between the gypsum particles to improve dispersibility.
또한, 상기 제3 반복단위는 폴리알킬렌글리콜 (메타)아크릴레이트로부터 유래하고, 상기 폴리알킬렌글리콜 (메타)아크릴레이트의 폴리알킬렌글리콜 작용기는 탄소수 10 이하이다. 예를 들어, 상기 폴리알킬렌글리콜 (메타)아크릴레이트의 폴리알킬렌글리콜 작용기는 탄소수 1 내지 10, 또는 3 내지 8일 수 있다. 폴리알킬렌글리콜 작용기의 탄소수가 10 초과인 경우, 제조된 석고 보드 내에 평균 기공 직경이 작아져 원지와 접착을 이루는 면의 밀도가 낮아짐으로 원지와의 접착력이 저하되고 석고 보드의 기계적 강도가 저하될 수 있다. 또한, 폴리알킬렌글리콜 작용기의 탄소수가 10 초과인 경우, 석고 보드 내 기공의 총 표면적이 넓어져 공정수로 사용되어야 하는 물이 기공 형성에 사용되어 석고 보드용 조성물의 유동성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 반면, 폴리알킬렌글리콜 작용기의 탄소수가 10 이하인 경우, 석고 보드 내에 기공 직경을 적절하게 조절되어 원지와의 접착력이 우수하고, 석고 보드의 기계적 강도 저하도 방지될 수 있다.In addition, the third repeating unit is derived from polyalkylene glycol (meth) acrylate, and the polyalkylene glycol functional group of the polyalkylene glycol (meth) acrylate has 10 or less carbon atoms. For example, the polyalkylene glycol functional group of the polyalkylene glycol (meth) acrylate may have 1 to 10 carbon atoms, or 3 to 8 carbon atoms. When the number of carbon atoms of the polyalkylene glycol functional group is greater than 10, the average pore diameter in the prepared gypsum board becomes smaller, and the density of the surface that forms the adhesion with the base paper is lowered. can In addition, when the number of carbon atoms of the polyalkylene glycol functional group is greater than 10, the total surface area of the pores in the gypsum board is widened, and water, which should be used as process water, is used to form pores, which may cause a problem in that the fluidity of the composition for gypsum board is reduced. can On the other hand, when the number of carbon atoms of the polyalkylene glycol functional group is 10 or less, the pore diameter in the gypsum board is appropriately adjusted, so that the adhesion to the base paper is excellent, and deterioration of the mechanical strength of the gypsum board can be prevented.
구체적으로, 상기 제3 반복단위는 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.Specifically, the third repeating unit may be represented by the following formula (2).
화학식 2에서, In Formula 2,
R1은 탄소수 1 내지 5의 알킬렌이고,R 1 is alkylene having 1 to 5 carbon atoms,
n은 1 내지 10의 정수이다.n is an integer from 1 to 10;
상기 알킬렌은 알킬기의 탄소원자로부터 1개의 수소 원자가 제거되어 유도되는, 분지쇄 또는 직쇄 또는 고리형인 2가 라디칼을 지칭한다. 예를 들어, 상기 알킬렌은 메틸렌(-CH2-), 1,1-에틸렌(-CH(CH3)-), 1,2-에틸렌(-CH2CH2-), 1,1-프로필렌(-CH(CH2CH3)-), 1,2-프로필렌(-CH2CH(CH3)-), 1,3-프로필렌(-CH2CH2CH2-), 1,4-부틸렌(-CH2CH2CH2CH2-), 2,4-부틸렌(-CH2(CH3)CH2CH2-) 등을 들 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 이때, 상기 알킬렌은 선형 또는 분지형일 수 있다.The alkylene refers to a branched or straight-chain or cyclic divalent radical derived by the removal of one hydrogen atom from a carbon atom of an alkyl group. For example, the alkylene is methylene (-CH 2 -), 1,1-ethylene (-CH(CH 3 )-), 1,2-ethylene (-CH 2 CH 2 -), 1,1-propylene (-CH(CH 2 CH 3 )-), 1,2-propylene (-CH 2 CH(CH 3 )-), 1,3-propylene (-CH 2 CH 2 CH 2 -), 1,4-butyl ene (-CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 -), 2,4-butylene (-CH 2 (CH 3 )CH 2 CH 2 -), and the like, but are not limited thereto. In this case, the alkylene may be linear or branched.
예를 들어, n은 3 내지 10의 정수일 수 있다. For example, n may be an integer from 3 to 10.
상기 제3 반복단위는 각 반복단위 총 몰수에 대하여 3 내지 20 몰%, 또는 5 내지 15 몰%일 수 있다. 상기 제3 반복단위의 몰수가 상기 범위 미만인 경우, 입체 장애 효과가 적어져 석고 슬러리의 유동성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 다른 첨가제인 경량화제를 안정하게 만들어 기포 사이즈가 작아지는 문제가 발생할 수 있다. The third repeating unit may be 3 to 20 mol%, or 5 to 15 mol%, based on the total number of moles of each repeating unit. When the number of moles of the third repeating unit is less than the above range, there is a problem in that the steric hindrance effect is reduced and the fluidity of the gypsum slurry is lowered. Problems can arise.
구체적으로, 상기 감수제는 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다.Specifically, the water reducing agent may be represented by the following formula (3).
이때, 상기 M은 알칼리금속이고, 예를 들어, M은 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼슘(Ca) 또는 칼륨(K)일 수 있다.In this case, M is an alkali metal, for example, M may be lithium (Li), sodium (Na), calcium (Ca), or potassium (K).
또한, R1은 탄소수 1 내지 5의 알킬렌이고, n은 1 내지 10의 정수이다.In addition, R 1 is an alkylene having 1 to 5 carbon atoms, and n is an integer of 1 to 10.
또한, a+b+c는 1이고, a:b:c는 0.3 내지 0.6: 0.3 내지 0.6: 0.03 내지 0.2이다.In addition, a+b+c is 1, and a:b:c is 0.3 to 0.6: 0.3 to 0.6: 0.03 to 0.2.
상기 감수제는 중량평균분자량(Mw)가 8,000 내지 80,000 g/mol, 15,000 내지 60,000 g/mol일 수 있다. 감수제의 중량평균분자량이 상기 범위 미만인 경우, 이를 포함하는 석고 보드용 조성물의 경화성을 저하시키는 문제 및 소포가 너무 빨리 이루어져 석고 보드용 조성물의 부피가 저감되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 감수제의 중량평균분자량이 상기 범위 초과인 경우, 경화가 지연되고 감수제의 첨가로 인한 효과가 낮아지는 문제가 발생할 수 있다. The water reducing agent may have a weight average molecular weight (Mw) of 8,000 to 80,000 g/mol, and 15,000 to 60,000 g/mol. When the weight average molecular weight of the water reducing agent is less than the above range, there may occur a problem of lowering the curability of the composition for gypsum board containing the water reducing agent and a problem of reducing the volume of the composition for gypsum board because defoaming occurs too quickly. In addition, if the weight average molecular weight of the water reducing agent exceeds the above range, curing may be delayed and the effect due to the addition of the water reducing agent may be lowered.
상기 감수제는 100 중량부의 석고에 대하여 0.1 내지 5.0 중량부, 0.1 내지 1.0 중량부, 또는 0.4 내지 0.8 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 감수제의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 충분한 혼련성을 확보하지 못하여 석고 슬러리 내 기포 사이즈가 줄어들며 이에 따라, 원지와 접착을 이루는 계면의 면 밀도가 낮아져 원지와의 접착력 및 석고보드의 강도가 저하된다. 또한, 감수제의 함량이 상기 범위 초과인 경우, 경화 지연이 발생하고, 이는 석고의 침상 결정 성장을 방해하여 전체적으로 석고보드의 강도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다. The water reducing agent may be included in the composition in an amount of 0.1 to 5.0 parts by weight, 0.1 to 1.0 parts by weight, or 0.4 to 0.8 parts by weight based on 100 parts by weight of gypsum. When the content of the water reducing agent is less than the above range, sufficient kneading property cannot be ensured, and the bubble size in the gypsum slurry is reduced. Accordingly, the areal density of the interface forming the adhesion with the base paper is lowered, thereby reducing the adhesion to the base paper and the strength of the gypsum board. In addition, when the content of the water reducing agent exceeds the above range, curing delay occurs, which may interfere with the needle-like crystal growth of the gypsum, thereby reducing the strength of the gypsum board as a whole.
상기 감수제 및 후술하는 경량화제를 1: 0.1 내지 0.3의 중량비로 포함할 수 있다. 감수제와 경량화제의 중량비가 상기 범위 미만, 즉, 감수제 대비 소량의 경량화제를 포함하는 경우, 기포가 불안정하여 빠르게 소포되어 공극을 형성하지 못하고 물이 되어버려 슬러리 내에서 부피 형성을 못하는 문제가 있고, 상기 범위 초과, 즉, 감수제 대비 과량의 경량화제를 포함하는 경우, 소포 작용이 원활하지 않은 안정 구조의 기포 형태로 변이되어 기포 사이즈가 작으며, 원지와 접착을 이루는 계면의 면밀도가 낮아 원지와의 접착력 및 석고보드의 강도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다. The water reducing agent and the weight reducing agent to be described later may be included in a weight ratio of 1: 0.1 to 0.3. When the weight ratio of the water reducing agent and the weight reducing agent is less than the above range, that is, when a small amount of the weight reducing agent is included compared to the water reducing agent, the bubbles are unstable and rapidly defoamed to form voids and become water. There is a problem that the volume cannot be formed in the slurry , exceeding the above range, that is, in the case of including an excess of a weight reducing agent compared to the water reducing agent, the foam size is changed to a bubble form of a stable structure in which the defoaming action is not smooth, and the bubble size is small, and the areal density of the interface forming the adhesion with the base paper is low, so that the base paper and There may be problems in that the adhesive strength of the gypsum board and the strength of the gypsum board are lowered.
경량화제lightweight agent
상기 경량화제는 석고 보드용 조성물 내 기포 발생으로 석고 보드의 비중을 조절하여 경량화의 정도를 조절하는 역할을 한다. The weight reducing agent serves to control the degree of weight reduction by controlling the specific gravity of the gypsum board due to the generation of air bubbles in the composition for gypsum board.
또한, 상기 경량화제는 통상적으로 석고 보드의 경량화제로 첨가되는 것이라면 특별히 제한하지 않으나, 예를 들어, 퍼설페이트계, 바이카보네이트계, 설페이트계, 바이설페이트계, 폴리글루코사이드계, 또는 음이온 계면활성제 등을 들 수 있다.In addition, the weight reducing agent is not particularly limited as long as it is usually added as a weight reducing agent for gypsum board, but for example, persulfate-based, bicarbonate-based, sulfate-based, bisulfate-based, polyglucoside-based, or anionic surfactants, etc. can be heard
상기 경량화제는 100 중량부의 석고에 대하여 0.02 내지 0.70 중량부, 0.04 내지 0.40 중량부, 또는 0.05 내지 0.30 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 경량화제의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 석고 슬러리 내에서 부피 형성을 하지 못하고, 상기 범위 초과인 경우, 기포 사이즈가 작아지며, 기포 사이즈가 작을 경우 소포 작용이 원활하지 않는 안정 구조의 기포 형태가 되어 원지와 접착을 이루는 계면의 면밀도가 낮아 접착력이 저하되고 강도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다. The weight reducing agent may be included in the composition in an amount of 0.02 to 0.70 parts by weight, 0.04 to 0.40 parts by weight, or 0.05 to 0.30 parts by weight based on 100 parts by weight of gypsum. When the content of the lightweighting agent is less than the above range, the volume cannot be formed in the gypsum slurry. Since the surface density of the interface forming the adhesion with the base paper is low, there may be problems in that the adhesive strength is lowered and the strength is lowered.
첨가제additive
상기 석고 보드용 조성물은 접착력 향상제, 경화제 및 경화지연제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 상기 석고 보드용 조성물은 통상적으로 석고 보드에 사용되는 첨가제, 예를 들어, 금속이온 봉쇄제 등을 추가로 포함할 수도 있다.The composition for gypsum board may further include one or more additives selected from the group consisting of an adhesion enhancer, a curing agent, and a curing retardant. In addition, the composition for gypsum board may further include additives commonly used in gypsum board, for example, a sequestering agent for metal ions.
접착력 향상제는 원지와의 접착력을 향상시키는 역할을 한다. 상기 접착력 향상제로는 통상적으로 석고 보드의 접착력 향상을 위해 첨가되는 것이라면 특별히 제한하지 않으며, 예를 들어, 전분일 수 있다. The adhesion enhancer serves to improve adhesion to the base paper. The adhesion improving agent is not particularly limited as long as it is usually added to improve the adhesion of the gypsum board, and may be, for example, starch.
경화제는 석고가 물과 접촉하여 수화될 때 수화반응을 촉진하여 조성물의 경화를 촉진하는 역할을 한다. 이때, 상기 경화제는 통상적으로 석고 보드의 경화제로 첨가되는 것이라면 특별히 제한하지 않으며, 예를 들어, 황산 칼륨, 황산 알루미늄, 이수석고(CaSO4·2H2O) 분말 등을 들 수 있다.The curing agent serves to accelerate the curing of the composition by accelerating the hydration reaction when the gypsum is hydrated in contact with water. In this case, the curing agent is not particularly limited as long as it is usually added as a curing agent for gypsum board, and for example, potassium sulfate, aluminum sulfate, gypsum dihydrate (CaSO 4 ·2H 2 O) powder, and the like.
경화지연제는 석고 보드용 조성물의 경화 반응 속도를 조절하여 석고 보드 제조시의 경화성 및 작업성을 더욱 향상시킬 수 있다. 상기 경화지연제는 통상적으로 석고 보드의 경화지연제로 첨가되는 것이라면 특별히 제한하지 않으며, 예를 들어, 시트르산, 타르타르산, 말릭산, 숙신산 등을 들 수 있다. 금속이온 봉쇄제는 제조된 석고 보드의 변색을 방지하는 역할을 하며, 통상적으로 석고 보드의 변색 방지제로 첨가되는 것이라면 특별히 제한하지 않는다.The curing retardant may control the curing reaction rate of the composition for gypsum board to further improve curability and workability in manufacturing the gypsum board. The curing retardant is not particularly limited as long as it is usually added as a curing retardant for gypsum board, and examples thereof include citric acid, tartaric acid, malic acid, and succinic acid. The metal ion sequestrant serves to prevent discoloration of the manufactured gypsum board, and is not particularly limited as long as it is added as an anti-discoloration agent for the gypsum board.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 석고 보드용 조성물은 경화성이 적절하고 유동성이 우수하며 혼수량이 적어 경제적이고 효율적으로 석고 보드를 생산할 수 있다.As described above, the composition for gypsum board according to the present invention has adequate curability, excellent fluidity, and small amount of mixed water, thereby making it possible to produce gypsum board economically and efficiently.
석고 보드Gypsum board
또한, 본 발명에 따른 석고 보드는 상술한 바와 같은 석고 보드용 조성물로부터 제조된다.In addition, the gypsum board according to the present invention is prepared from the composition for gypsum board as described above.
상기 석고 보드는 KS F 3504에 따라 측정한 길이 방향(MD)의 휨파괴하중이 400 내지 500 N 또는 430 내지 480 N이고 너비 방향(CD)의 휨파괴하중이 170 내지 250 N 또는 175 내지 230 N이며, ASTM C 473에 따라 측정한 경도가 92 내지 100 N 또는 93 내지 98 N일 수 있다. The gypsum board has a bending failure load of 400 to 500 N or 430 to 480 N in the longitudinal direction (MD) measured according to KS F 3504, and a bending failure load in the width direction (CD) of 170 to 250 N or 175 to 230 N and the hardness measured according to ASTM C 473 may be 92 to 100 N or 93 to 98 N.
또한, 상기 석고 보드는 ASTM C 473 방법으로 측정한 새깅성이 4.0 내지 4.8 mm 또는 4.3 내지 4.7 mm일 수 있다.In addition, the gypsum board may have a sagging property of 4.0 to 4.8 mm or 4.3 to 4.7 mm as measured by the ASTM C 473 method.
상기 석고 보드는 평균 기포 직경이 500 내지 600 ㎛ 또는 510 내지 550 ㎛일 수 있다. The gypsum board may have an average cell diameter of 500 to 600 μm or 510 to 550 μm.
본 발명에 따른 석고 보드는 혼수량이 적고, 경도 및 새깅성 등의 기계적 물성이 우수하며, 경제성도 우수하다.The gypsum board according to the present invention has a small amount of mixed water, has excellent mechanical properties such as hardness and sagging properties, and is also excellent in economy.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, these examples are only for helping the understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these examples in any sense.
[실시예][Example]
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4. 석고 보드용 조성물Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4. Composition for gypsum board
표 1과 같은 함량의 성분을 혼합하여 석고 보드용 조성물을 제조하였다. 이후 상기 석고 보드 조성물을 원지 사이에 넣고 건조기에서 성형 및 건조하여 가로 150mm, 세로 150㎜ 및 평균 두께 12.5mm의 석고 보드를 제작하였다.A composition for gypsum board was prepared by mixing the components in the content shown in Table 1. Thereafter, the gypsum board composition was placed between base papers, molded and dried in a dryer to prepare a gypsum board having a width of 150 mm, a length of 150 mm, and an average thickness of 12.5 mm.
비교예 1은 기포가 불안정하여 빠르게 소포되어 공극을 형성하지 못하고 물이 되어버려서 슬러리 내에서 부피 형성을 못하는 문제가 발생하여 석고 보드를 제조할 수 없었다. In Comparative Example 1, the gypsum board could not be manufactured because the bubbles were unstable and rapidly defoamed, so that voids could not be formed and the volume could not be formed in the slurry because it became water.
이하, 비교예 및 실시예에서 사용한 각 성분들의 제조사 및 제품명, 또는 성분명 등은 표 2에 나타냈다.Hereinafter, the manufacturers and product names, or component names, etc. of each component used in Comparative Examples and Examples are shown in Table 2.
제품명: Plast Retard LManufacturer: SICIT 2000 SpA,
Product Name: Plast Retard L
a: 40 몰%, b: 50 몰%, c:10몰%, n:5
a: 40 mol%, b: 50 mol%, c: 10 mol%, n:5
시험예. 석고 보드의 특성 평가test example. Assessment of the properties of gypsum board
실시예 및 비교예에서 제조한 석고 보드의 물성을 하기와 같은 방법으로 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타냈다. The physical properties of the gypsum boards prepared in Examples and Comparative Examples were measured as follows, and the results are shown in Table 3 below.
(1) 유동성(1) Liquidity
유동성은 밑면의 안 지름이 7cm이고 윗면의 안 지름이 6cm이며 높이가 4cm 인 슬럼프 콘에 조성물을 채우고 5초 후 높이 10cm로 들어올렸을 때 조성물이 흘러나와 형성된 토출물의 평균 직경으로 측정하였다. 석고 보드용 조성물은 혼수되고 경화가 바로 일어나기 시작하므로, 석고 보드용 조성물의 유동성 측정은 가급적 빠른 시간 내에 진행되어야 한다.Fluidity was measured as the average diameter of the ejection formed when the composition flowed out when the composition was filled in a slump cone with an inner diameter of 7 cm at the bottom, 6 cm in inner diameter, and 4 cm in height, and lifted to a height of 10 cm after 5 seconds. Since the composition for gypsum board becomes comatose and hardening begins immediately, measurement of the fluidity of the composition for gypsum board should be carried out as soon as possible.
(2) 혼수율(2) coma
혼수율은 석고 보드용 조성물 내 석고 중량 대비 수분 중량이다.The coma rate is the weight of water relative to the weight of gypsum in the composition for gypsum board.
(3) 경화 시간(3) curing time
경화 시간으로 초결 시간 및 겉종 시간을 측정하였다.Settling time and seeding time were measured as curing time.
상기 초결 시간은 KS L 9002에 따라 측정하였으며, 구체적으로, 상술한 바와 같이 유입 시간을 측정한 석고 보드용 조성물을 고무 몰드에 붓고, 지름 2mm, 중량 300±1g의 비카트 침으로 조성물을 누르면 조성물이 경화되면서 침의 들어가는 깊이가 점점 짧아지는데, 침의 들어가는 깊이가 고무 몰드의 바닥에 닿지 않을 때까지 소요된 시간을 초결 시간으로 했다.The initial setting time was measured according to KS L 9002, and specifically, the composition for gypsum board, whose inflow time was measured as described above, was poured into a rubber mold, and the composition was pressed with a vicart needle having a diameter of 2 mm and a weight of 300 ± 1 g. As it hardens, the depth of the needle gets shorter and shorter.
또한, 상기 겉종 시간은 KS L 9002에 따라 측정하였으며, 구체적으로, 상술한 바와 같이 유입 시간을 측정한 석고 보드용 조성물을 고무 몰드에 붓고 지름 2mm, 중량 300±1g의 비카트 침으로 상기 조성물을 누르면서 조성물을 경화시켰다. 이때, 상기 초결 시간과 같이 침의 들어가는 깊이가 표면에서 1mm가 된 시간을 겉종 시간으로 했다.In addition, the surface bell time was measured according to KS L 9002, and specifically, the composition for gypsum board, whose inflow time was measured as described above, was poured into a rubber mold, and the composition was used with a vicart needle having a diameter of 2 mm and a weight of 300 ± 1 g. The composition was cured by pressing. At this time, as in the initial setting time, the time when the depth of needle entry became 1 mm from the surface was set as the time of the burial.
(4) 접착력(4) Adhesion
원지와 석고 보드 사이의 접착력은 제조된 석고 보드를 온도 40±2℃ 및 상대습도 85~90%에서 48시간 방치한 후 원지와 석고 보드 사이의 박리의 발생 여부를 통해 습접착 접착력을 평가하였다. 이때, 원지와 석고 보드 사이에 박리가 발생한 경우, 접착력 불량으로 평가하였다.For the adhesion between the base paper and the gypsum board, the wet-adhesive strength was evaluated by checking whether peeling between the base paper and the gypsum board occurred after the prepared gypsum board was left at a temperature of 40±2° C. and a relative humidity of 85 to 90% for 48 hours. At this time, when peeling occurred between the base paper and the gypsum board, it was evaluated as poor adhesion.
(5) 휨파괴하중(5) Flexural failure load
길이 방향(MD) 및 너비 방향(CD)의 휨파괴하중은 KS F 3504 휨파괴하중 측정방법으로 측정하였다.The bending failure load in the longitudinal direction (MD) and in the width direction (CD) was measured by the KS F 3504 bending failure load measurement method.
(6) 경도(6) hardness
석고 보드를 대상으로 ASTM C 473에 따라 경도를 측정하였다. According to ASTM C 473 for gypsum board Hardness was measured.
구체적으로, 시험편으로는 305mmX76mm(가로X세로)의 석고 보드를 사용하였으며, 시험편의 엣지(edge) 부위가 위로 향하도록 엣지 및 코어의 경도 측정 장치에 고정하고, 3회 측정한 후 평균값을 경도로 사용하였다.Specifically, a gypsum board of 305mmX76mm (widthXlength) was used as the test piece, and the edge and the core of the test piece were fixed to the hardness measuring device so that the edge of the test piece was directed upward, and after measuring three times, the average value was calculated as the hardness. was used.
(7) 못뽑힘저항(7) nail pull resistance
못뽑힘저항은 ASTM C 473에 따라 측정하였다.Nail pulling resistance was measured according to ASTM C 473.
구체적으로, 시험편으로는 152mmX152mm(가로X세로)의 석고 보드를 사용하였으며, 시험편을 보조플레이트에 고정하고, 지그(nail shank Dia. 2.515±0.076mm, Nail head Dia. 6.350±0.127mm)를 이용하여 nail head 부분이 시험편의 표면과 맞닿을 때까지 지그를 내렸다. 이후 영점을 잡고 nail shank가 시험편을 파단하는 동안의 최대 로드값을 측정하여 못뽑힘저항으로 했다.Specifically, a gypsum board of 152mmX152mm (widthXlength) was used as the test piece, and the test piece was fixed to the auxiliary plate, and a jig (nail shank Dia. 2.515±0.076mm, Nail head Dia. 6.350±0.127mm) was used. The jig was lowered until the nail head part came into contact with the surface of the test piece. After that, the zero point was set and the maximum load value was measured while the nail shank broke the test piece, and it was used as the nail pulling resistance.
(8) 새깅성(8) Sagging
석고 보드의 새깅성을 ASTM C 473 방법으로 측정하였다.The sagging properties of gypsum boards were measured according to ASTM C 473 method.
구체적으로, 305mmX610mm로 절단한 석고보드 시험편을 표면지를 아래로 하여 온도 30℃ 및 상대습도 90%의 항온항습기에 넣고 48시간 동안 방치 후 버니어캘리퍼스를 이용하여 표면 휨 정도를 측정했다.Specifically, the gypsum board test piece cut to 305mmX610mm was placed in a thermo-hygrostat with a temperature of 30°C and a relative humidity of 90% with the surface paper facing down, and left for 48 hours, and then the degree of surface warpage was measured using vernier calipers.
(9) 기공 사이즈(9) pore size
석고 보드 내 기공 사이즈를 측정을 위해, 광학 현미경을 이용하여 10배 배율로 석고보드 단면의 3군데에서 각각 5개의 공극 사이즈 측정하였다. 이후 Image J툴을 이용하여, 스케일 설정 후 전체 기포사이즈를 측정한 후, 엑셀로 데이터를 옮겨 평균 기포 사이즈 및 분포를 구하였다.To measure the pore size in the gypsum board, 5 pore sizes were measured at 3 locations on the cross section of the gypsum board at 10 times magnification using an optical microscope. After measuring the total bubble size after setting the scale using the Image J tool, the data was transferred to Excel to obtain the average bubble size and distribution.
표 3에서 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 4의 조성물은 경화 시간 및 유동성이 적절하여 작업성이 우수하고, 이로부터 제조된 석고 보드는 접착력, 휨파괴하중, 경도, 못뽑힘저항 및 새깅성이 우수하고, 기공 사이즈가 적절하였다.As shown in Table 3, the compositions of Examples 1 to 4 have excellent workability due to appropriate curing time and fluidity, and the gypsum board prepared therefrom has excellent adhesion, flexural fracture load, hardness, nail pulling resistance and sagging properties. excellent, and the pore size was appropriate.
반면, 감수제 대비 소량의 경량화제를 포함하는 비교예 1은 기포가 불안정하여 빠르게 소포되어 공극을 형성하지 못하고 물이 되어버려 슬러리 내에서 부피 형성을 하지 못하는 문제가 있었다.On the other hand, Comparative Example 1 containing a small amount of the weight reducing agent compared to the water reducing agent had a problem in that the bubbles were unstable and rapidly defoamed, so that voids could not be formed and became water, so that the volume could not be formed in the slurry.
또한, 감수제 대비 과량의 경량화제를 포함하는 비교예 2는 못뽑힘저항이 부족하고 기포 사이즈가 작아져 접착력이 불량하고, 휨파괴하중 및 경도도 부족했다. In addition, Comparative Example 2 containing an excess of the weight reducing agent compared to the water reducing agent lacks nail pulling resistance, the bubble size is small, the adhesive strength is poor, and the bending fracture load and hardness are also insufficient.
Na계 PNS계 감수제를 포함하는 비교예 3은 석고보드의 새깅성(습윤 처짐성, SAG)이 저하되며, 감수제 수급이 원할하지 못한 문제가 있었다. Comparative Example 3 containing a Na-based PNS-based water reducing agent had a problem in that the sagging properties (wet sag, SAG) of the gypsum board were lowered, and the water-reducing agent was not smoothly supplied.
또한, 감수제와 경량화제를 미포함하는 비교예 4의 조성물은 유동성이 부족하고, 이로부터 제조된 석고 보드는 원지와의 접착력이 부족하고 휨파괴하중 및 경도가 부족하고 기공 사이즈가 작은 문제가 있었다.In addition, the composition of Comparative Example 4, which did not include a water reducing agent and a weight reducing agent, lacked fluidity, and the gypsum board prepared therefrom lacked adhesion to the base paper, lacked flexural fracture load and hardness, and had a small pore size.
Claims (6)
상기 감수제는 알칼리금속 함유 설포네이트 스티렌 유래 제1 반복단위, 스티렌 유래 제2 반복단위 및 폴리알킬렌글리콜 (메타)아크릴레이트 유래 제3 반복단위를 포함하며,
상기 폴리알킬렌글리콜 (메타)아크릴레이트의 폴리알킬렌글리콜 작용기는 탄소수가 10 이하인, 석고 보드용 조성물.including gypsum, water reducing agent and lightweighting agent;
The water reducing agent includes a first repeating unit derived from alkali metal-containing sulfonate styrene, a second repeating unit derived from styrene, and a third repeating unit derived from polyalkylene glycol (meth)acrylate,
The polyalkylene glycol functional group of the polyalkylene glycol (meth) acrylate has 10 or less carbon atoms, a composition for gypsum board.
상기 감수제는 하기 화학식 3으로 표시되는, 석고 보드용 조성물.
[화학식 3]
이때, 상기 M은 알칼리금속이고,
R1은 탄소수 1 내지 5의 알킬렌이며,
n은 1 내지 10의 정수이고,
a+b+c는 1이고, a:b:c는 0.3 내지 0.6: 0.3 내지 0.6: 0.03 내지 0.2이다.The method according to claim 1,
The water reducing agent is represented by the following Chemical Formula 3, a composition for gypsum board.
[Formula 3]
In this case, M is an alkali metal,
R 1 is alkylene having 1 to 5 carbon atoms,
n is an integer from 1 to 10,
a+b+c is 1, and a:b:c is 0.3 to 0.6: 0.3 to 0.6: 0.03 to 0.2.
100중량부의 석고, 0.1 내지 5.0 중량부의 감수제 및 0.02 내지 0.70 중량부의 경량화제를 포함하는, 석고 보드용 조성물.The method according to claim 1,
A composition for gypsum board comprising 100 parts by weight of gypsum, 0.1 to 5.0 parts by weight of a water reducing agent, and 0.02 to 0.70 parts by weight of a weight reducing agent.
상기 감수제 및 상기 경량화제를 1 : 0.1 내지 0.3으로 포함하는, 석고 보드용 조성물.4. The method according to claim 3,
The composition for gypsum board comprising the water reducing agent and the weight reducing agent in an amount of 1: 0.1 to 0.3.
KS F 3504에 따라 측정한 길이 방향의 휨파괴하중이 400 내지 500 N이고 너비 방향의 휨파괴하중이 170 내지 250 N이며, ASTM C 473에 따라 측정한 경도가 92 내지 100 N인, 석고 보드.6. The method of claim 5,
A gypsum board having a flexural fracture load of 400 to 500 N in the longitudinal direction measured according to KS F 3504, a flexural fracture load of 170 to 250 N in the width direction, and a hardness of 92 to 100 N measured according to ASTM C 473.
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