KR900007079B1

KR900007079B1 - 내수성 석고발포체의 제조방법

Info

Publication number: KR900007079B1
Application number: KR1019880009423A
Authority: KR
Inventors: 박도순; 주명희; 김창해; 김동욱
Original assignee: 재단법인 한국화학연구소; 채영복
Priority date: 1988-07-27
Filing date: 1988-07-27
Publication date: 1990-09-28
Also published as: KR900001626A

Abstract

내용 없음.

Description

내수성 석고발포체의 제조방법

본 발명은 분말과 기포를 직접 혼합하여 된 저밀도 내수성 석고발포체의 제조방법에 관한 것이다. 좀더구체척으로 설명하면, 소석고, 내수제, 지완제 및 소석회를 혼합한 분말을, 응결촉진제가 첨가된 폴리비닐알콜, 계면활성제, 또는 이를의 혼합물의 기포에 혼합하여 주조하여서 된 내수성 석고 발포체의 제조방법에 관한 것이다.

건축용 단열재는 보통 무기계와 유기계로 나뉜다. 현재 시판되는 무기 섬유질계 단열재로는 발포폴리스틸렌, 우레탄폼, 요소폼, 발포폴리에틸렌폼 등이 있다.

건축용 단열재의 중요한 물성은 연전도율, 연소성, 유해성, 내열성, 작업성 등이 있고, 유기계 단열재와 무기계 단열재가 각각의 물성에 대하여 장·단점을 갖고 있다. 단열재의 가장 중요한 물성인 연전도율은 유기질 단열재가 무기질보다 작아 유기질 단열재가 단열성능은 우수하다. 반면 무기질 단열재는 주원료가 유리면, 암면등으로 불에 타지 않으며 화재시 연기도 거의 발생하지 않지만 유기질 단열재는 단열재 첨가로 자기 소화성은 있지만 화재시 유독성 가스를 배출하기로 한다.

또한 무기질 단열재는 섬유상 물질로써 시공시 피부와 접촉하면 자극을 유발하기도 하고 물과 접촉하게되면 모세관 현상으로 물을 흡수하여 단열 성능을 저하시키는 단점이 있다.

기존단열재는 이와 같은 장·단점을 갖고 있어 사용온도, 사용장소등 특성을 고려하여 선택 사용하여야한다. 일반적으로 단열재는 경량화할때 다공성을 가지게 되어 내부에 공기를 함유하게 된다.

또, 공기자체의 열전도율은 0.02 Kcal/mh℃ 정도로 매우낮아서 공기함항유량이 많을수록 단열성능을 향상된다. 따라서 밀도가 작을수록 열전도율이 작아지므로 단열성능은 개선된다. 또한 열전도율에 영향을 주는 요인중의 하나는 수분이다. 물의 열전도율은 0.5 Kcal/mh℃로서 매우 높아 단열재가 수분을 많이 함유하게 되면 단열재내의 공기와 치환되어 단열성능을 저하시키는 요인이 된다.

그러므로 단열재의 흡수성이나 투습성은 단열재 내부 및 표면에 수분을 함유시키는 것으로 열전도율을 높이는 원인이 된다. 일반적으로 무기질 단열재에 비하여 흡수성 및 투습도가 크다. 따라서 단열재에 내수성을 투여시키는 것이 필요하다.

석고는 단열성, 불연성, 흡음성이 우수하여 건축 내장재로서 많이 이용하고 있지만 단열재로서 이용하기에는 밀도가 크고 단열효과가 부족하고 흡수성이 있어 물과 접촉하게 되면 강도가 약화되고 석고체포면이 부서지는 결점이 있어 사용장소에 제한을 받아왔다. 따라서 저밀도 석고 발포체를 제조하고 내수성이 부여된다면 무기 단열재로서 기존 유·무기단열재에 단점을 보완할 수 있는 우수한 단열재가 될 수 있다.

종래에 있어서 석고의 단열효과를 높이기 위하여 경량화하는 방법으로는 다음을 들 수 있다.

(1) 석고슬러리 제조시 화학약품을 첨가하여 반응에 의하여 기포가 생성되도록 하는 방법.

(2) 석고슬러리 내에 계면활성제와 같은 기포제를 첨가하여 교반에 의하여 공기의 혼입을 유발함으로써 석고발포체를 제조하는 방법.

(3) 기포제를 이용하여 먼저 기포를 제조하여 기포와 석고슬러리를 혼합하여 발포체를 제조하는 방법.

그러나 이러한 방법으로서 석고만으로 경량화하여 단열재로 상품화된 것은 전혀 없으며, 단지 유리면등의 무기섬유를 주체로 하여 충전재로 석고를 경량화한 예는 미국특허에 나타나 있다. 그러나 석고를 이용한 내수성 석고발포체를 개발하지 못했으며, 본 발명에서는 이 문제점을 해결하는데 성공하였다. 이를 상술하면 다음과 같다.

본 발명에서는 기포와 석고분말을 혼합하여 방법을 채택하고, 기포제용액은 계면활성제, 폴리비닐알콜 또는 이들의 혼합물과 경화제들을 물에 용해하여 사용한다.

계면활성제 및 기포제용액을 적당한 장치를 통하여 기포를 제조한 후 첨가제가 혼합된 석고분말을 도입하여 혼합한 후 경화시키므로 석고발포체를 제조하였다.

본 발명에서 사용한 방법은 석고분말과 기포가 혼합할 때 기포의 파괴방지와 균일한 혼합이 어렵고 기포량에 따른 석고분말의 첨가량 결정이 용이하지 않으나, 분말 첨가기 및 혼합기의 성능여하에 따라 균일한 석고 발포체를 얻을 수도 있다. 다만 사용하는 기포제용액은 기포와 석고분말의 혼합시 기포가 파괴되지 않도록 높은 기포력을 가져야 하며, 기포가 석고에 미세하면서도 균일하게 분포되어야 한다.

본 발명에 의하여 석고발포체를 제조할 때, 석고분말과 기포를 혼합하는 것이므로 작업중 경화되지 않도록 적당량의 지완제를 첨가하여야 하며, 또한 성형후 기포가 파괴되기전에 경화가 완료되어 균일한 물성을 갖도록 하기 위하여 경화제를 첨가해 주어야 한다. 석고의 응결촉진제로는 황산염이 일반적으로 많이 사용되고 있다.

응결촉진제로서는 황산알루미륨, 칼륨명반, 황산, 황산을 트리에탄올아민으로 중화한 것, 황산을 모노에타놀아민으로 중화한 것이 좋다. 또한 작업에 필요한 시간을 얻기위하여 지완제로서 동물성 단백질 가수분해물을 이용하고, 내수성의 효과를 부여하기 위하여 사용된 내수제는 수용성 실리콘수지와 소석회를 혼합,건조한 분말을 사용하였다. 이때 내수성의 향상을 위하여 소석회를 첨가하는 것이 좋으나 석고의 경화에 영향을 미치므로 일정량 이상을 사용하면 물성이 나빠진다.

석고원료는 인산공장에서 나오는 석고를 토타리킬른으로 간접소성하여 얻은 석고를 사용하있다. 소석고에 응결지완제를 석고사용량의 0.1-0.5%를 첨가하고, 내수제를 석고에 대하여 1-5% 첨가하여 혼합을 철저히하여 석고분말을 제조한다. 한편으로는 기포제와 경화제를 용해시킨 용액을 기포발생장치를 통하여 공기와 같이 분사시키면 밀도가 0.08-0.l2g/cm³의 균일한 기포를 발생시킨다.

이렇게 생성된 기포와 석고분말을 철저히 교반하여 목재틀에 부어 성형하여 실온에서 l주간.방치, 건조함으로써 저밀도 또는 내수성 석고발포체를 얻는다.

실험에 필요한 기표 발생장치는 기포제용액을 일정 속도로 운반하는 액체펌프와 기포제용액과 공기가 혼합, 발포되는 기포발생장치로 구성되어 있다. 또한 석고분말과 기포를 혼합하기 위하여 스크류식 교반기와 핀식교반기를 사용하였다.

이 실험에서 중요한 사항은 기포의 밀도와 안정성이다. 기포의 밀도는 기포제용액의 기포제와 응결촉진제의 농도 및 조성, 기포제용액의 유량, 용액과 공기의 압력등 기포의 제조 조건에 의하여 결정된다. 또한 기포의 안정성은 사용한 기포제의 종류에 따라 다르다.

본 발명에서 사용한 기포제로는 계면활성제와 폴리비닐알콜을 단독 또는 이들을 혼합하여 사용하였다. 계면활성제로는 비이온계인 폴리옥시에틸렌, 알킬페닐에테르 또는 양이온계인 폴리옥시에틸렌 알킬에테르 설포네이트를 사용하였으며 폴리비닐알콜은 가수분해정도, 분자량이 각각 다른 것을 종류별로 사용하였다.

또한 본 발명의 특징인 석고체에 내수성이 발현되도록 하기 위하여 내수제로써 수용성 실리콘수지와 소석회를 혼합, 건조한 분말을 석고에 대한 중량비로 1-5% 사용하는데, 내수성의 향상을 위하여 수산화칼슘을 석고에 대한 중량비로 0-10% 첨가하였다.

수용성 실리콘수지와 수산화칼슘이 반응하여 내수성이 발현되는 메카니즘은 명확하게 밝힐 수는 없지만, 일단 수지끝에 결합되어 있는 나트륨이온이 칼슘이온과 치환되면서 용해도의 감소와 더불어 내수성이 발현되는 것을 예측되며, 분말상으로 제조된 것을 사용하여도 효과는 대등하게 나타난다.

특히 본 발명은 기포제의 농도 및 사용량을 조절함으로써 석고발포체의 밀도 및 강도를 변화시킬 수 있으며, 기존의 다른 발포방법에 비하여 기포제의 사용량을 적게 하면서도 강도향상 및 저밀도화를 알 수 있다.

본 발명에 대한 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 실시예에 본 발명이 국한되는 것은아니다.

[실시예 1]

소석고 250g과 지완제(동물성 단백질 가수분해물) 0.25g을 잘 섞어서 석고분말을 만든다. 기포제용액은 폴리비닐알콜 3g과 응결촉진제(황산알미늄) 6g을 물 49lg에 용해하여 만든다. 이 기포제 용액을 기포발생장치를 통하여 밀도가 0 09g/cm³인 기포 280g을 혼합기에 취하고 석고분말을 첨가하여 약 3분간 교반한다. 교반이 끝나면 석고 기포 슬러리를 목제틀에 주조하고 1주간 방치, 건조하였다. 그 결과는 표 1과 같다.

[실시예2]

실시예 1에서 기포제용액제조시 폴리비닐알콜 5g과 응결촉진제 5g을 물 490g에 용해하고 밀도가 0.10g/cm³인 기포를 얻은 다음 실시예 1과 동일하게 실시한다. 그 결과는 표 1과 같다.

[실시예 3]

실시예 1에서 기포제용액제조시 폴리비닐알콜 10g과 응결촉진제 5g을 물 485g에 용해하여 제조하고 밀도가 0.08g/cm³인 기포를 얻은 다음 기타는 실시예 1과 동일하게 실시한다. 그 결과는 표 1과 같다.

[실시예 4]

실시예 1에서 기포제 용액제조시 폴리비닐알콜 7.5g과 응결촉진제(황산) 2g을 물 490.5g에 용해하여 제조하고 밀도가 0.08g/cm³인 기포를 얻은 다음, 기타는 실시예 1과 동일하게 실시한다. 그 결과는 표 1과같다.

[실시예 5]

실시예 1에서 기포제 용액제조시 폴리비닐알콜 5g과 응결촉진제(황산알미늄) 7.5g을 물 487.5g에 용해하여 제조하고 밀도가 0.1lg/cm³인 기포를 얻은 다음, 기타는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 그 결과는표 1과 같다.

[표 1]. 건식법에 의한 석고발포체의 실험 결과

표 1은 석고분말과 기포를 직접혼합하여 저밀도의 석고발포체를 얻은 결과중의 일부다. 중요한 것을 물성중의 연전도도가 0.05 kca1/mh℃ 이하로서 기존의 유·무기 단열재를 대체할 수 있다는 것이다. 다만, 이제품에 내수성이 부여되지 않아서 흡수성, 흡습성 등의 개선할 점이 있어 다음의 실시예와 같은 실험을 수행하였다.

[실시예 6]

소석고 250g, 지완제(동물성 단백질 가수분해물) 0.75g 소석회 1g, 내수제(수용성 실리콘수지와 소석회를 동량혼합하여 건조후 분말로 만든 것) 3.5g을 철저히 혼합하여 석고분말을 만든다. 또한 폴리비닐알콜2g, 응결촉진제(황산알미늄) 3.5g을 195g에 용해시켜 기포제 용액을 만든다. 이 기포제 용액을 기포발생장치에서 밀도가 0.10g/cm³인 기포 192.5g을 취하고 교반하면서 석고분말을 2분간에 걸쳐 넣고 1분간 교반을 한 다음, 목재틀에 부어 주조하고 1주간 방치, 건조한다. 그 결과는 표 2와 같다.

[실시예 7]

석고분말 제조시 내수제를 5.25g 취하고 기타는 실시예 6과 동일하게 실시한다. 그 결과는 표 2와 같다.

[실시예 8]

석고분말 제조시 내수제를 7.0g 사용하고 기타는 실시예 6과 동일하게 실시한다. 그 결과는 표 2와 같다.

[실시예 9]

석고분말 제조시 내수제를 8.75g 사용하고 기타는 실시예 6과 동일하게 실시한다. 그 결과는 표 2와 같다.

[실시예 10]

석고분말 제조시 내수제를 3.5g, 지완제를 0.25g 취하고 소석회를 사용하지 않고 기타는 실시예 6과 동일하게 실시한다. 그 결과는 표 2와 같다.

[실시예 11]

석고분말 제조시 소석회를 2.5g, 지완제를 0.25g 취하고 기타는 실시예 6과 동일하게 실시한다. 그 결과는 표 2와 같다.

[실시예 12]

석고분말 제조시 소석회를 5g, 지완제를 0.25g 취하고 기타는 실시예 6과 동일하게 실시한다. 그 결과는 표 2와 같다.

[표 2]. 건식법에 의한 내수성 석고 발포체의 실험결과

단 , 흡수율은 시편을 24시간 물에 띄운 후 흡수된 물의 부피로 계산한 것임.

위의 실험 결과에 따르면 수산화칼슘 첨가량이 0.4%일 때 내수제의 첨가량은 2.1% 이상이 필요하며, 내수제를 1.4% 첨가할 경우 수산화칼슘의 량은 1% 이상이 되어야 내수효과가 만족하게 나타난다. 내수제와 수산화 칼슘 첨가량에 따른 실험결과에 의하면 내수제의 사용에 대한 효과보다는 수산화칼륨의 사용에 대한 효과가 더욱 큰 것을 알 수 있다.

Claims

소석고, 내수제, 수산화칼슘을 혼합한 것에 기포를 혼합하여서 된 내수성 석고발포체의 제조방법.
기포제로서는 폴리비닐알콜, 계면활성제 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 제1항의 기재의 내수성 석고 발포체의 제조방법.
내수제로서는 수용성실리콘 수지와 소석회를 혼합, 건조하여 분말상태로 석고에 대한 중량비로 0.5-10%를 첨가하는 것을 특징으로 하는 제1항의 기재의 내수성 석고발포체의 제조방법.
수산화금속염으로서는 수산화칼슘을 석고에 대한 중량비로 0.5-10%를 첨가하는 것을 특징으로 하는 제1항의 기재의 내수성 석고 발포체의 제조방법.