칼슘 설페이트계 제품{Clacium sulphate-based products}
본 발명은 향상된 내고온성(high temperature resistant) 칼슘 설페이트계 제품에 관한 것이며, 특히 고온에서 감소된 수축률을 갖는 칼슘 설페이트계 제품에 관한 것이다.
칼슘 설페이트계 제품은 건물의 건축에서, 예를 들어, (드라이월(dry wall)로도 알려진 벽판(wallboard), 석고 보드 또는 플라스터 보드(plaster board)를 사용하는) 내부 파티션 및 천장을 형성하기 위하여 또는 건물 내부의 덕트(ducts)(예를 들어, 환기 덕트)를 감싸기 위하여, 널리 사용된다. 벽판과 같은 칼슘 설페이트계 제품은 일반적으로 두 장의 라이닝 페이퍼(lining paper) 또는 유리섬유 매트(fibreglass matting) 사이의 (하소된 석고 또는 스투코(stucco)로도 알려진) 칼슘 설페이트의 반수화물(CaSO 4 .1/2 H 2 O)의 수계 슬러리를 건조함으로써 제조된다. 상기 슬러리가 건조되고 상기 하소된 석고는 수화됨에 따라, 상기 안감 시트/매트 사이에 끼워진 단단하고(hard), 딱딱한(rigid) 석고 코어(칼슘 설페이트 이수화물 - (CaSO 4 .2H 2 O))가 형성된다. 벽판 또는 천장 타일이 고온(예를 들어, 건물의 화재에서 겪는 고온 또는 고온 유체를 수송하는 덕트를 둘러싸는데 사용되는 벽판이 겪는 고온)에 노출되는 경우, 석고 내부에 함유된 결정수가 사라져 칼슘 설페이트의 무수물이 얻어진다. 초기에는, 이는 벽판/천장 타일을 걸쳐 전달되는 열이 감소되어, 덕팅(ducting)으로부터 방출되거나 건물 화재로부터 발생된 열을 함유하도록 돕는다는 이점이 있다. 그러나, 약 400 o C 내지 500 o C의 온도에서, 최초에 형성된 (γ-CaSO 4 또는 "가용성" 경석고(anhydrite)로도 알려진) AIII상 경석고는 AII상 (또는 "불용성" 경석고)으로 전환되고, 이러한 상 변화는 벽판/타일의 수축, 즉 치수 안정성(dimensional stability)의 감소를 초래한다. 이러한 수축(이는 벽판/타일의 길이 또는 폭의 약 2%, 또는 벽판의 부피의 약 6%일 수 있음)은 종종 벽판을 상기 벽판의 지지 구조로부터 떼어 놓는다. 이는 분명히 바람직하지 않다. 이는 덕트를 고온에 노출되게 할 수 있다. 더욱이, 벽판이 내부 파티션에 사용되고 화재가 발생한 상황에 있어서, 수축은 틈새를 남겨 화재원이 인접한 공간을 열/화재의 영향에 노출시킬 수 있다. 상기 틈새는 상기 화재원으로 산소를 진입시켜, 상기 화재를 촉진하고, 방화문의 효과를 무효화한다. (600 o C를 초과하는) 더 높은 온도에서, 상기 불용성 경석고는 벽판 부피의 큰 감소를 초래하는 소결을 겪는다. 이는 극도의 수축을 초래하고, 내부의 벽/천장/덕트 케이스(duct casings)가 더 이상 이들의 지지 구조에 의해 지지되지 않음에 따라, 결국 내부의 벽/천장/덕트 케이스의 붕괴를 초래한다. 수축을 감소시키기 위한 시도로서, 벽판과 같은 칼슘 설페이트계 제품의 내열성을 향상시키기 위한 노력이 있어 왔다. 예를 들어, 유럽 공개 공보 EP0258064로부터, 수축을 감소시키기 위하여 벽판의 석고 코어에 첨가제로서 마이크로 실리카를 사용하는 것이 알려졌다. 그러나, 이러한 첨가제는 600 o C 초과의 온도에서만 효과를 가지며, 즉, 이들은 낮은 온도에서의 보드의 수축을 억제할 수 없고, 여전히 약 1000 o C의 온도에서 10% 초과의 선 수축을 보인다. 국제 공개 공보 WO99/08979 및 WO00/06518로부터 소듐 트리메타포스페이트(STMP), 소듐 헥사메타포스페이트 (SHMP) 또는 암모늄 폴리포스페이트 (APP)를 칼슘 설페이트 벽판 코어에 첨가하여 강도, 처짐 내성(sag resistance) 및 건조 동안의 수축률을 향상시키는 것이 알려졌다. 고온에 노출되는 동안 이러한 첨가제들이 수축률에 아무런 영향을 주지 않음이 기록되었다. 트리메타포스페이트 이온 및 APP는 하소된 석고의 수화 속도를 가속하여 벽판 코어에 대한 경화(set) 시간을 감소시킴이 알려졌다. 국제 공개 공보 WO2012/069826은 칼슘 설페이트계 제품의 내화성을 향상시키기 위한 알루미늄 및 암모늄 포스페이트 첨가제의 사용을 개시한다. 암모늄 폴리포스페이트(APP)는 하소된 석고의 수화 시간을 감소시키고 경화(set) 시간을 감소시킴이 밝혀졌다. 칼슘 설페이트계 제품은 또한 금속 물체를 주조하는데 사용된다. 칼슘 설페이트 금형은 용융된 금속으로 채워지기 이전에 700 내지 900 o C로 가열된다. 이러한 칼슘 설페이트계 금형의 고온 수축률을 조절하는 것은 상기 금형이 새지 않게 하고 주조 금속 제품이 휘어지지 않게 하기 위하여 중요하다.
본 발명의 바람직한 목적은 열에 노출(예를 들어, 덕트와 접촉하는 경우, 건물의 화재 동안 또는 금속 제품의 주조 동안)된 후에, 낮아진 수축률을 갖는 향상된 내열성의 칼슘 설페이트계 제품을 제공하는 것이다. 이러한 향상된 내열성의 제품은 특히 건물의 내부 파티션을 형성하기 위한 벽판 또는 판넬로서, 환기/배연 덕트 감싸기용 천장 타일, 벽판 또는 판넬로서, 벽판/판넬/타일을 연결하는 조인트 필러 재료(joint filler materials)로서 또는 금속 제품 주조에 사용되는 주형으로서 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 제1측면에 따르면, 본 발명은 석고 및 내수축 첨가제(shrinkage resistance additive)를 포함하고, 상기 내수축 첨가제는 멜라민 폴리포스페이트 또는 멜라민 피로포스페이이트인 칼슘 설페이트계 제품을 제공한다. 멜라민 폴리포스페이트는 C 3 H 6 N 6 · (H 3 PO 4 ) n 이고, 여기서 n은 2 초과이다. 멜라민 피로포스페이트는 C 3 H 6 N 6 ·(H 3 PO 4 ) n 이고, 여기서 n은 2이다. 본 발명자들은 멜라민 폴리포스페이트 (MPP) 또는 멜라민 피로포스페이트를 칼슘 설페이트계 제품, 예를 들어 벽판의 석고 코어에 포함하는 것은 상기 벽판이 고온에 노출되었을 경우 상기 벽판의 수축을 감소시킨다는 것을 발견하였다. 600 o C 초과에서만 효과를 갖는 마이크로 실리카(micro silica)와 달리, MPP/멜라민 피로포스페이트는 약 350 o C에서 효과를 갖기 시작며, 거기에서, (인산을 발생시키는) 흡열 분해를 겪게되고 그에 따라, 히트 싱크(heat sink)로서 역할한다. 또한, MPP는 가용성으로부터 불용성 칼슘 설페이트 경석고로의 전이가 발생하는 온도를 증가시키는 작용을 하며, 그에 따라, (약 800 o C의) 더 높은 온도에 도달할 때까지, 상기 제품이 상 전이로부터 발생되는 수축에 저항하도록 할 수 있다. 용어 "칼슘 설페이트계 제품"은 (피복(liner)을 갖거나 갖지 않는) (섬유상 강화재(fibrous reinforcement)를 갖거나 갖지 않는) 벽판, 타일 (예를 들어, 천장 타일), 덕트 보호 패널(duct encasement panels), (예를 들어, 인접한 벽판/타일/패널 등을 연결하기 위한) 조인트 필러 재료, 및 금속 제품 주조용 주형을 포함할 수 있다. 상기 칼슘 설페이트계 제품은 복합 제품일 수 있고, 예를 들어, 두 개의 피복(liners) (예를 들어, 종이 피복(paper liners) 또는 유리섬유 매트(fibreglass matting)) 사이에 끼워진 (내수축 첨가제를 포함하는) 석고 매트릭스 코어를 갖는 벽판일 수 있다. 용어 "석고"는 칼슘 설페이트 이수화물(calcium sulphate dihydrate)(CaSO 4 .2H 2 O)을 주로 지칭하는 것으로 의도된다. 바람직한 구현예에서, MPP는 내수축 첨가제로서 사용된다. 석고의 반수화물(하소된 석고)에서 이수화물(석고)로의 경화(setting)를 촉진하는 것으로 밝혀진 APP와 달리, MPP는 어떠한 촉진도 야기하지 않음이 밝혀졌다. 경화 촉진은 바람직하지 않은데, 이는 가능한 첨가량을 제한하고, 이들의 생산 공정 동안 생산 공장을 덜 제어되게 하기 때문이다. 사실, MPP는 약간의 경화 지연을 야기하는 것으로 밝혀졌다. 바람직하게는, 상기 MPP/멜라민 피로포스페이트 내수축 첨가제는 0.1 wt% 내지 20 wt%, 바람직하게는 1 wt% 내지 10 wt%, 더욱 바람직하게는 1 wt% 내지 5 wt%, 가장 바람직하게는 2 wt% 내지 5 wt%의 양으로 포함된다. 바람직하게는, 상기 칼슘 설페이트계 제품은 유리섬유를 포함하지 않는다. 상기 유리섬유는 일반적으로 석고 내부의 기계적인 네트워크를 형성하는데 사용되고, 이는 열에 노출된 이후에 제품의 구조적 완전성(structural integrity)를 유지하는데 도움을 준다. 그러나, 본 발명자들은 MPP/멜라민 피로포스페이트의 포함이 유리섬유를 사용하지 않고서도 구조적 완전성을 유지할 수 있는 정도로 수축을 감소시킬 수 있다고 믿는다. 상기 칼슘 설페이트계 제품은 MPP에 대하여 관찰되는 약간의 경화 시간(set time) 지연을 상쇄하는 촉진제와 같은 첨가제를 포함할 수 있다. 상기 촉진제는, 예를 들어 설탕 또는 계면활성제의 첨가제를 갖는 새롭게 분쇄된 석고일 수 있다. 이러한 촉진제는 분쇄 미네랄 NANSA (ground mineral NANSA: GMN), 내열 촉진제(heat resistant accelerator: HRA) 및 볼-밀링된 촉진제 (ball milled accelerator: BMA)를 포함할 수 있다. 대안적으로는, 상기 촉진제는 알루미늄 설페이트, 아연 설페이트 또는 포타슘 설페이트와 같은 화학 첨가제일 수 있다. 일부 경우에 있어서, 촉진제의 혼합물이 사용될 수 있고, 예를 들어, GMN이 설페이트 촉진제와 결합될 수 있다. 다른 대안으로서는, 예를 들어 미국 공개 공보 US2010/0136259에 개시된 바와 같이 초음파가 슬러리의 경화(setting) 속도를 가속하는데 사용될 수 있다. 제2측면에 있어서, 본 발명은 하소된 석고 및 내수축 첨가제를 포함하는 수계 슬러리(aqueous slurry)를 건조하는 단계를 포함하고, 상기 내수축 첨가제는 멜라민 폴리포스페이트 또는 멜라민 피로포스페이트인 칼슘 설페이트계 제품의 형성(forming) 방법을 제공한다. 용어 "칼슘 설페이트계 제품"은 (판을 갖거나 갖지 않는) (섬유상 강화재를 갖거나 갖지 않는) 벽판, 타일 (예를 들어, 천장 타일), 덕트 보호 패널, (예를 들어, 인접한 벽판/타일/패널 등을 연결하기 위한) 조인트 필러 재료 및 금속 제품 주조용 주형을 포함할 수 있다. 상기 칼슘 설페이트계 제품은 복합 제품일 수 있고, 예를 들어, 두 개의 피복(예를 들어, 종이 피복 또는 유리섬유 매트) 사이에 끼워진 (내수축 첨가제를 포함하는) 석고 매트릭스 코어를 갖는 벽판일 수 있다. 이 구현예에 있어서, 상기 방법은 하소된 석고 및 MPP를 포함하는 수계 슬러리를 두 개의 피복(예를 들어, 종이 피복 또는 유리섬유 매트) 사이에서 건조하는 단계를 포함한다. 용어 "하소된 석고"는 칼슘 설페이트 반수화물(calcium sulphate dihydrate)(CaSO 4 .2H 2 O)을 주로 지칭하는 것으로 의도되나, (예를 들어, 칼슘 설페이트 경석고(calcium sulphate anhydrite)와 같이) 칼슘 설페이트 이수화물보다 낮은 결합수 함량을 갖는 임의의 다른 칼슘 설페이트 화합물을 또한 포괄할 수 있다. 바람직하게는, 상기 MPP/멜라닌 피로포스페이트 내수축 첨가제는 상기 슬러리에서 0.1 wt% 내지 20 wt%, 바람직하게는 1 wt% 내지 10 wt%, 더욱 바람직하게는 1 wt% 내지 5 wt%, 가장 바람직하게는 2 wt% 내지 5 wt%의 양으로 포함한다. 바람직한 내수축 첨가제는 MPP이다. 이는 APP와 달리, 하소된 석고의 경화 시간을 가속하지 않는 것으로 알려졌다. 바람직하게는 상기 칼슘 설페이트계 제품은 유리섬유를 포함하지 않는다. 상기 유리섬유는 일반적으로 석고 내부의 기계적인 네트워크를 형성하는데 사용되고, 이는 열에 노출된 이후에 제품의 구조적 완전성(structural integrity)를 유지하는데 도움을 준다. 그러나, 본 발명자들은 MPP/멜라민 피로포스페이트의 첨가가 유리섬유가 더 이상 필요하지 않은 정도로 고온 수축을 감소시킨다고 믿는다. 그러므로, 바람직하게는, 상기 제조 방법은 석고 및 MPP/멜라민 피로포스페이트를 포함하는 수계 슬러리를 무기 (유리) 섬유의 부존재 하에서 건조시키는 단계를 포함한다. 상기 제조 방법은 상기 건조하는 단계 이전에 상기 슬러리에 유리 매트(glass matting)를 첨가하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 슬러리는 일반적으로 주형에서 건조된다. 상기 매트는 상기 슬러리의 일부 또는 모두가 상기 주형에 첨가된 다음에, 상기 슬러리의 표면 상에 상기 매트를 눕힘으로써 첨가되거나, 상기 슬러리가 상기 주형에 첨가되기 이전에, 상기 주형의 바닥에 상기 매트를 눕힘으로써 첨가될 수 있다. 만약 상기 매트가 빈 주형의 바닥에 눕혀지거나, 상기 슬러리로 꽉 채워진 주형의 표면 상에 눕혀진다면, 상기 매트는 석고 코어의 표면에 위치할 것이다. 만약 상기 슬러리의 오직 일부만 상기 주형에 첨가되었을 때 상기 매트가 첨가된다면, 상기 매트는 석고 코어 안에 박혀질 것이다. 상기 칼슘 설페이트계 제품은 촉진제와 같은 첨가제를 포함할 수 있다. 상기 촉진제는, 예를 들어 설탕 또는 계면활성제의 첨가제를 갖는 갓 분쇄된 석고일 수 있다. 이러한 촉진제는 분쇄 미네랄 NANSA (ground mineral NANSA, GMN), 내열 촉진제(heat resistant accelerator, HRA) 및 볼-밀링된 촉진제 (ball milled accelerator, BMA)를 포함할 수 있다. 대안적으로는, 상기 촉진제는 알루미늄 설페이트, 아연 설페이트 또는 포타슘 설페이트와 같은 화학 첨가제일 수 있다. 일부 경우에 있어서, 촉진제의 혼합물이 사용될 수 있고, 예를 들어, GMN이 설페이트 촉진제와 조합될 수 있다. 이러한 구현예에 있어서, 상기 제조 방법은 석고, MPP/멜라민 피로포스페이트 및 촉진제를 포함하는, 선택적으로는 전술한 바와 같이 두 개의 피복 사이에 위치하는 수계 슬러리를 건조하는 단계를 포함한다. 또한, 유리 매트는 (전술한 바와 같이) 상기 촉진제와 함께 포함될 수 있다. 제3측면에 있어서, 본 발명은 열에 노출되는 동안 칼슘 설페이트계 제품의 수축 감소를 위한 석고 매트릭스의 첨가제로서의 멜라민 폴리포스페이트 또는 멜라민 피로포스페이트의 용도를 제공한다. 바람직하게는, 상기 MPP/멜라민 피로포스페이트는 두 개의 피복(예를 들어, 피복 또는 유리섬유 매트 재료) 사이에 끼워진, (MPP/멜라민 피로포스페이트를 함유하는) 석고 코어를 갖는 복합재료 벽판에서의 수축 감소용 첨가제로서 사용된다. 바람직하게는, 0.1 wt% 내지 20 wt%, 바람직하게는 1 wt% 내지 10 wt%, 더욱 바람직하게는 1 wt% 내지 5 wt%, 가장 바람직하게는 2 wt% 내지 5 wt%의 양으로 MPP/멜라민 피로포스페이트가 상기 제품의 수축을 감소시키는데 사용된다.
도 1은 1000 o C까지의 가열 및 이어지는 냉각 이후의 대조군 및 MPP 샘플에 대한 면 수축률 그래프를 보인다.
도 2는 1000 o C까지의 가열 동안 대조군 및 MPP 샘플에 대한 선 수축률 그래프를 보인다.
도 3은 1000 o C까지의 가열 동안 대조군, MPP 및 멜라민 피로포스페이트 샘플에 대한 선 수축률 그래프를 보인다.
실시예 하기 실시예들은 오직 예시의 용도로 주어지는 것이다. 대조 샘플 1 1500g의 스투코(stucco)를 (상기 스투코의 중량에 대해) 0.1 wt%의 분쇄 석고 촉진제 (GMN - 분쇄 미네랄 NANSA)와 혼합하고, 40 o C의 물 1350g을 첨가하였다. 이것을 10초 동안 큰 워링 블렌더(Waring blender)에서 혼합하고, 얻어진 슬러리를 100 x 50 x 11mm 및 200 x 200 x 12.5mm 놋쇠(brass) 주형에 부어 굳혔다. 썸 세트(thumb set)는 10분 미만이었다. 상기 썸 세트는 상기 경화된 석고의 부분 상에 엄지(thumb) 끝을 누름으로써 얻어진다. 상기 경화된 석고에 더 이상 자국이 남지 않을 만큼 충분한 강도가 얻어졌을 때의 시간이 기록되었다. 상기 샘플들을 수화시키기 위하여 한 시간 동안 둔 후에, 이들을 40 o C의 오븐으로 옮기고, 건조하기 위하여 밤새 도록 (적어도 12시간) 두었다. 대조 샘플 2 1500g의 스투코를 0.1 wt%의 분쇄 석고 촉진제 (GMN - 분쇄 미네랄 NANSA)와 혼합하였다. (상기 스투코의 중량을 기준으로) 0.5 wt% (즉, 7.5g)의 Johns Manville 유리섬유를 40 o C의 물 1350g에서 10초 동안 분산시키고, 이어서 상기 건조 혼합물을 첨가하였다. 이를 10초 동안 큰 워링 블렌더에서 혼합하고, 얻어진 슬러리를 100 x 50 x 11mm 및 200 x 200 x 12.5mm 놋쇠 주형에 부어 굳혔다. 썸 세트(thumb set)는 10분 미만이었다. 상기 샘플들을 수화시키기 위하여 한 시간 동안 둔 후에, 이들을 40 o C의 오븐으로 옮기고, 건조하기 위하여 밤새 도록 (적어도 12시간) 두었다. MPP 샘플 1 1500g의 스투코를 (상기 스투코의 중량 기준으로) 0.3 wt%의 분쇄 석고 촉진제와 혼합하였다. (상기 스투코의 중량 기준으로) 2.5 wt%의 MPPP를 40 o C의 물 1350g에서 10초 동안 분산시키고, 이어서 상기 건조 혼합물을 첨가하였다. 이를 10초 동안 큰 워링 블렌더에서 혼합하고, 얻어진 슬러리를 100 x 50 x 11mm 및 200 x 200 x 12.5mm 놋쇠 주형에 부어 굳혔다. 썸 세트(thumb set)는 10분 미만이었다. 상기 샘플들을 수화시키기 위하여 한 시간 동안 둔 후에, 이들을 40 o C의 오븐으로 옮기고, 건조하기 위하여 밤새 도록 (적어도 12시간) 두었다. MPP 샘플 2 1500g의 스투코를 (상기 스투코의 중량 기준으로) 0.3 wt%의 분쇄 석고 촉진제와 혼합하였다. (상기 스투코의 중량 기준으로) 0.5 wt%의 Johns Manville 유리섬유 및 2.5 wt%의 MPPP를 40 o C의 물 1350g에서 10초 동안 분산시키고, 이어서 상기 건조 혼합물을 첨가하였다. 이를 10초 동안 큰 워링 블렌더에서 혼합하고, 얻어진 슬러리를 100 x 50 x 11mm 및 200 x 200 x 12.5mm 놋쇠 주형에 부어 굳혔다. 썸 세트(thumb set)는 10분 미만이었다. 상기 샘플들을 수화시키기 위하여 한 시간 동안 둔 후에, 이들을 40 o C의 오븐으로 옮기고, 건조하기 위하여 밤새 도록 (적어도 12시간) 두었다. MPP 샘플 3 1500g의 DSG 스투코를 (상기 스투코의 중량 기준으로) 0.5 wt%의 분쇄 석고 촉진제와 혼합하였다. (상기 스투코의 중량 기준으로) 5 wt%의 MPPP를 40 o C의 물 1350g에서 10초 동안 분산시키고, 이어서 상기 건조 혼합물을 첨가하였다. 이를 10초 동안 큰 워링 블렌더에서 혼합하고, 얻어진 슬러리를 100 x 50 x 11mm 및 200 x 200 x 12.5mm 놋쇠 주형에 부어 굳혔다. 썸 세트(thumb set)는 10분 미만이었다. 상기 샘플들을 수화시키기 위하여 한 시간 동안 둔 후에, 이들을 40 o C의 오븐으로 옮기고, 건조하기 위하여 밤새 도록 (적어도 12시간) 두었다. MPP 샘플 4 1500g의 DSG 스투코를 (상기 스투코의 중량 기준으로) 0.5 wt%의 분쇄 석고 촉진제와 혼합하였다. (상기 스투코의 중량 기준으로) 0.5 wt%의 Johns Manville 유리섬유 및 5 wt%의 MPPP를 40 o C의 물 1350g에서 10초 동안 분산시키고, 이어서 상기 건조 혼합물을 첨가하였다. 이를 10초 동안 큰 워링 블렌더에서 혼합하고, 얻어진 슬러리를 100 x 50 x 11mm 및 200 x 200 x 12.5mm 놋쇠 주형에 부어 굳혔다. 썸 세트(thumb set)는 10분 미만이었다. 상기 샘플들을 수화시키기 위하여 한 시간 동안 둔 후에, 이들을 40 o C의 오븐으로 옮기고, 건조하기 위하여 밤새 도록 (적어도 12시간) 두었다.
MPP 샘플들의 요약
| | 대조군 1 | 대조군 2 | MPP 1 | MPP 2 | MPP 3 | MPP 4 | | 하소된 석고/g | 1500 | 1500 | 1500 | 1500 | 1500 | 1500 | | 물/g | 1350 | 1350 | 1350 | 1350 | 1350 | 1350 | | 촉진제/g | 1.5 | 1.5 | 4.5 | 4.5 | 7.5 | 7.5 | | 유리섬유/g | - | 7.5 | - | 7.5 | - | 7.5 | | MPP/g | - | - | 37.5 | 37.5 | 75 | 75 |
멜라민 피로포스페이트 샘플 1 (스투코의 중량 기준으로) 2.5 wt%의 멜라민 피로포스페이트를 140mL의 수돗물에 5분 동안 Ultra-Turrax 고 전단 믹서(high shear mixer)를 사용하여 분산시키고, 이어서 200g의 스투코를 첨가하였다. 이를 손으로 1분 동안 혼합하고, 얻어진 슬러리를 12.5 mm 지름의 석고 실린더로 성형하였다. 이를 40 o C의 오븐으로 옮기고, 건조하기 위하여 밤새 도록 (적어도 12시간) 두었다. 상기 멜라민 피로포스페이트를 갖는 석고 실린더를, a) 전술한 바와 같으나 멜라민 피로포스페이트를 갖지 않는 석고 실린더, b) 전술한 바와 같으나 멜라민 피로포스페이트 대신 2.5 wt%의 MPP를 갖는 석고 실린더, 및 c) 전술한 바와 같으나 멜라민 피로포스페이트를 갖지 않고 (스투코의 중량을 기준으로) 2.0 wt%의 마이크로 실리카를 갖는 석고 실린더와 비교하였다. 비교 결과를 아래에 기재하였고, 도 3에 나타내었다. 면 수축률 100 x 50 x 11 mm 샘플들 각각에 대하여, 최초 치수(길이 및 폭)를 기록하고, 이어서 상기 샘플들을 약 1000 o C까지 120분 동안 (약 200 o C까지 20 o C/분의 속도로, 이후에는 꾸준하고 천천히 속도를 낮추어) 가열하였다. 냉각한 다음, 상기 샘플들의 치수를 재측정하였다. 상기 면 수축률은 샘플의 최초 면적과 열처리된 샘플의 면적 사이의 차이로서 계산되었고, 이를 도 1에 나타내었다. MPP를 함유하는 모든 샘플들이 MPP를 포함하지 않는 대조 샘플들에 비하여 상당한 면 수축률 감소를 보이는 것을 알 수 있다. 2.5 wt% 만큼 적은 MPP로도 수축률 감소가 달성되었다. MPP 양을 두 배로하여 5 wt%로 하더라도 추가의 상당한 면 수축률의 감소를 보이지 않는다. 상기 샘플들의 균열을 검사하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
1000o C까지 가열한 후 관찰
| 관찰 | | 대조 샘플 1 | 수많은 눈에 보이는 균열 - 일부는 매우 넓음 - 샘플 붕괴 | | 대조 샘플 2 | 수많은 눈에 보이는 균열 | | MPP 샘플 1 | 매우 미세한 몇 개의 균열 | | MPP 샘플 2 | 매우 미세한 몇 개의 균열 | | MPP 샘플 3 | 매우 미세한 몇 개의 균열 | | MPP 샘플 4 | 매우 미세한 몇 개의 균열 |
선 수축률 200 x 200 x 12.5 nm의 샘플들의 선 수축률을 선형 변위계(linear displacement transducer)에 부착된 세라믹 로드(ceramic rod)를 사용하여 측정하였다. 상기 샘플들을 다른 세라믹 로드들로 지지하고, 로(furnace)에서 1000 o C까지, 약 44 o C/분의 초기 속도로 약 600 o C까지, 이어서 꾸준하고 천천히 속도를 낮추어 가열하였다 (ISO 834에 맞춰). 그 결과를 도 2에 나타내었다. 선 수축률은 MPP를 함유하는 모든 샘플들에 대해 1000 o C에서 약 5%로 감소됨을 알 수 있었다. 가장 큰 선 수축률 감소는 5% MPP를 함유하는 샘플에서 볼 수 있었다. 도 3은 멜라민 피로포스페이트에 대한 선 수축률 결과를 나타낸다. 수축률 감소는 MPP로 얻어진 수축률의 감소와 대등하였는데, 즉, 약 10%의 수축률을 보였고, 이에 비하여, (멜라민 피로포스페이트가 없는) 대조군 샘플은 약 19%의 수축률을 보였다. |
