석고 조성물 제조 방법

申请号 KR1020087009565 申请日 2006-09-20 公开(公告)号 KR1020080047621A 公开(公告)日 2008-05-29
申请人 시니야; 发明人 뚜일러,필립; 부와베르,쟝-필립; 쟈비에르,이자벨;
摘要 The invention relates to a method for producing a crosslinked polymer-containing plaster composition consisting in preparing a plaster composition dough by mixing different composition components or the precursor thereof with water in a mixer, in hydraulically setting, in drying and in crosslinking by heating. Said invention can be used for producing plaster plates. The plaster composition containing a crosslinked polymer and a water-resistant additive in such a quantity that a water uptake is less than 10% is also disclosed.
权利要求
  • 가교 중합체(cross-linked polymer)를 함유한 석고 조성물을 제조하는 방법으로서,
    - 조성물의 성분들, 또는 그 전구물질들을 믹서에서 물과 혼합하여 석고 조성물 슬러리를 준비하는 단계;
    - 수경화 단계(hydraulic setting); 및
    - 열을 가하는 건조 및 가교 단계(cross-linking);를 포함하는 석고 조성물 제조 방법.
  • 제1항에 있어서,
    가교가 실행되는 온도는 100℃ 이상, 바람직하게는 120℃ 이상 및/또는 250℃ 이하인 석고 조성물 제조 방법.
  • 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 석고 조성물은 최종 석고 조성물 중량에 대해 0.1 내지 10중량%, 바람직하게는 1 내지 5 중량%의 가교 중합체를 함유하는 석고 조성물 제조 방법.
  • 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가교 중합체는 가교제(cross-linking agent)를 첨가하여 단량 체(monomer)들을 가교(cross-linking)함으로써 얻어지는 석고 조성물 제조 방법.
  • 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가교 중합체는 가교제를 첨가하여 중합체(polymer)를 후가교(post-cross-linking)함으로써 얻어지는 석고 조성물 제조 방법.
  • 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가교 중합체는 출발 중합체(starting polymer)를 자기가교(self- cross-linking)함으로써 얻어지는 석고 조성물 제조 방법.
  • 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 석고 조성물은 수분 흡수(water uptake)가 10% 이하, 바람직하게는 5% 이하, 더 바람직하게는 3% 이하가 되도록 일정량의 내수제(water resisting additive)를 함유하는 석고 조성물 제조 방법.
  • 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조된 석고 조성물에 기초한 코어(core)와 하나 이상, 바람직하게는 두 개의 페이서(facer)를 포함하는 석고보드의 제조 방법으로서,
    - 상기 조성물의 성분들을 믹서에서 물과 혼합하여, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에서 기술된 석고 조성물의 슬러리를 준비하는 단계;
    - 상기 슬러리를 하나 이상의 페이서 위에 쌓고, 선택적으로 두 번째 페이서로 슬러리의 윗면을 덮고, 이어서 띠판(strip) 형태로 성형(forming)하는 단계;
    - 선택적으로, 상기 띠판을 프로파일 밴드(profiled band)에서 몰딩(molding)함으로써 이전 단계에서 얻어진 상기 보드 띠판의 가장자리를 성형하는 단계;
    - 상기 보드 띠판이 컨베이어 벨트를 통과하는 동안 생산 라인에서 상기 석고를 수경화하는 단계;
    - 상기 라인 끝에서 상기 띠판을 정해진 길이에 따라 절단하는 단계; 및
    - 상기 얻어진 보드를 건조하고 및 가교하는 단계;를 포함하는 석고보드 제조 방법.
  • 제8항에 있어서,
    건조공기의 온도는 건조기의 하나 이상의 부분에서 150 내지 250℃ 인 석고보드 제조 방법.
  • 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 석고 기초 조성물에 추가로 공기가 주입되는 석고보드 제조 방법.
  • 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조된 석고 조성물에 기초한 코어를 포함하는 석고타일 제조 방법으로서,
    - 상기 조성물의 성분들을 믹서에서 물과 혼합하여 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에서 기술된 석고 조성물의 슬러리를 준비하는 단계;
    - 상기 슬러리를 하나 이상의 주형(mold)에 주입하는 단계;
    - 상기 주형에서 석고를 수경화하는 단계;
    - 상기 얻어진 타일을 건조하고 및 가교하는 단계;를 포함하는 석고타일 제조 방법.
  • 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따라 제조된 석고 조성물로서,
    수분 흡수가 10%이하, 바람직하게는 5%이하, 더 바람직하게는 3%이하가 되도록 하는 양의 내수제를 더 포함하는 석고 조성물.
  • 제12항의 석고 조성물에 기초한 코어와 하나 이상, 바람직하게는 두 개의 페이서를 포함하는 석고 보드.
  • 说明书全文

    석고 조성물 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING A PLASTER COMPOSITION}

    본 발명은 중합체(polymer)를 함유한 석고 조성물의 새로운 제조 방법에 관한 것이다.

    습한 환경에서 습기로부터의 보호를 위해 소수성 혼화제(hydrophobic agent)를 함유하는 석고보드와 석고타일을 사용하는 것이 알려져 있다. 그러나, 특히 석고보드의 경우, 습한 환경에서 기계적 성질이 저하된다. 최근의 이른바 "하이드로(Hydro)" 보드는 수분 흡수(water uptake)는 충분하다 하더라도, 습한 환경에서 만족스러운 기계적 거동을 보이지 않는다.

    WO-A-03/040055는 석고보드의 제조에 녹말(starch)과 가교제(cross-linking agent)를 사용하는 구성을 개시한다. 녹말의 가교(cross-linking)는 보드 내부에서 일어나지만, 온도의 작용으로 일어나지는 않는다. 가교는 반응성 화학 화합물의 첨가를 통해, 높은 pH의 작용으로 일어나는 것으로 기술된다. 가교 후에 건조가 일어난다.

    US-A-2002/0128352는 석고보드에 사용하도록 구성된 조성물로서 그물 망(network)을 형성하도록 인 시투(in situ) 중합되는 유기 결합제(organic binder)를 포함하는 조성물을 개시한다. 온도의 작용을 가교와 관련하여 기술하고 있지는 않다. 또한, 경화(setting) 후에 페이서(facer)형 요소 위에 배치하는 단계가 이루어진다. 이 문헌은 물리적 또는 화학적 팽창제(swelling agent)의 작용으로 얻어지는 개기공률(open porosity)을 갖는 흡음판에 관하여 기술하고 있다.

    EP-A-1035088은 중합체를 갖는 석고 혼합물을 개시한다. 상기 중합체는 석고 슬러리에 첨가되기 전에 미리 만들어진다. 그러나, 슬러리 내에서의 가교에 대해 기술하고 있지 않고, 가교에 대해 열이 미치는 영향에 대해서도 기술하고 있지 않다.

    DE-A-3721668은 에폭시 수지, 가교제 및 석영 분말을 함유한 조성물과 석고의 혼합물을 개시한다. 그러나, 가교가 일어나는 실제 시간과 열의 적용에 대해서는 기술하고 있지 않다.

    US-A-4,042,409는 파라핀과 산화 파라핀의 에멀젼 및 선택적으로 중합체 에멀젼을 함유하는 석고 조성물을 개시한다. 이 에멀젼들은 석고와 혼합되기 전에 미리 제조된다. 그러나, 가교에 관해서는 기술하고 있지 않다.

    US-A-4,021,259는 석고, PVA(폴리비닐 알콜) 및 금속을 함유한 조성물을 개시한다. 그러나, 경화에 대한 가교 시간과 열 또는 온도의 작용에 관해서는 기술하고 있지 않다. 여기서 가교는 사실상 단순한 화학적 화합물의 첨가를 통해서 일어난다.

    JP-54-33532는 (메타)아크릴아미드 타입 단량체((meth)acrylamide type monomer) 및 요소(urea) 또는 멜라민(melamine) 및 선택적으로 포름알데히드(formaldehyde) 및 개시제(initiator)의 축합(condensation)으로부터 생성된 반응성 혼합물과, 반수화물(hemi-hydrate)의 혼합물을 60 내지 80℃의 온도까지 가열함으로써 얻어지는 석고 기초(gypsum-based) 조성물의 제조 방법을 개시한다. 상기 단량체들 사이에서 일어나는 축합 반응은 3차원 그물망을 유도하지만 가교되지는 않는다(여기서 가교란 "3차원 그물망을 유도하는 중합체 사슬 사이를 연결하는 반응"으로 정의될 수 있다). 또한, 상기 단량체들의 축합에 의한 중합에 대해 열이 미치는 작용에 관해서는 기술하고 있지 않다. 이 문헌에서, 조성물은 주조(casting)후 5 내지 168시간 동안 유지되고, 이후 조성물이 2 내지 6시간 동안 온도의 작용을 받는다. 따라서 최소 주기는 7시간이 되며, 이는 산업적 생산에 적합하지 않다.

    JP-53-44489는 반수화물, 아미노 수지(또는 전구물질)를 첨가한 (메타)아크릴아미드 타입 단량체 및 섬유의 혼합물을 50 내지 110℃의 온도까지 가열함으로써 얻어지는 석고 기초 조성물로 보드를 제조하는 방법을 개시한다. 이 문헌은 바로 전 문헌에서 설명한 것과 유사한 기술을 제공하고 있으며, 필요한 변경을 가하여 동일한 설명이 적용될 수 있다. 또한, 이 예는 하루 이상의 기간을 수반하므로 역시 산업적 생산에 적합하지 않은 방법이다.

    따라서, 본 발명은 특히 매우 습한 환경에서 더 우수한 기계적 거동을 갖는 석고 기초 요소를 얻을 수 있는 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

    본 발명은 가교 중합체(cross-linked polymer)를 함유한 석고 조성물을 제조하는 방법으로서,

    - 조성물의 다양한 성분, 또는 그 전구물질을 믹서에서 물과 함께 혼합함으로써 석고 조성물 슬러리를 준비하는 단계;

    - 수경화 단계(hydraulic setting); 및

    - 열을 가하는 건조 및 가교 단계(cross-linking);를 포함하는 석고 조성물 제조 방법을 제공한다.

    수경화 단계는 상기 석고 조성물의 안쪽 부분에서 경화(setting)가 계속되는 동안 석고 조성물의 바깥 부분에서 건조 단계가 시작될 수 있는 시간을 포함한다.따라서, 처음에 사용되는 물의 양은 수화 반응에 정확히 필요한 양보다 일반적으로 많다. 수경화 반응은 건조로 인해 중간물(medium)에서 물의 양이 줄어드는 동안에도 계속될 수 있다. 따라서 수경화 단계 및 건조 단계는 정확히 연속적인 것이 아니라 어느 정도 겹쳐질 수 있다. 수경화는 일반적으로 80% 이상, 바람직하게는 90%, 더 바람직하게는 95%까지 실행된다. 수화(hydration)는 종래의 방식대로 측정되는데, 이는 온도 증가 곡선, 중량(또는 수분 흡수) 증가 곡선, 경화(hardening) 곡선 등을 측정하는 것이다. 모든 종래의 방법들이 적합하다.

    일 실시 형태에 따르면, 가교가 실행되는 온도는 100℃ 이상, 바람직하게는 120℃ 이상 및/또는 250℃ 이하이다. 언급된 온도는 공기의 온도이다.

    본 발명은 석고보드와 석고타일을 제조하는데 적용된다.

    또한, 본 발명은 가교 중합체(cross-linked polymer)를 함유하고, 수분 흡수가 10%이하, 바람직하게는 5%이하, 더 바람직하게는 3%이하가 되도록 일정량의 내수제(water resisting additive)를 추가로 함유하는 석고 조성물을 제공한다.

    이 조성물은 석고보드의 코어(core) 조성물로서 유용하며, 즉 석고보드는 상기 조성물에 기초한 코어와 하나 이상, 바람직하게는 두 개의 페이서를 포함한다.

    본 발명은 석고 기초 조성물(gypsum-based composition)을 사용한다.

    여기서, "석고 기초 조성물"은 전형적인 석고 조성물, 즉 주로 석고로 구성된 조성물을 의미한다.

    여기에서, "석고"는 수화될 수 있는 황산칼슘, 즉 다양한 결정형의 무수황산칼슘(무수 II 또는 III) 또는 반수화된 황산칼슘(CSO 4 ,1/2 H 2 O)의 수경화 및 경화(hardening)로부터 유래된 생성물을 의미한다. 바람직한 결정형은 안정화된 또는 안정화되지 않은 β형이다. 이들 화합물은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려져 있고 일반적으로 소석고(burning gypsum)에 의해 얻어진다. 또한 조성물은 다른 수경성 결합제(hydraulic binder)를 소량 포함할 수 있다. 코어 밀도(core density)는 700kg/㎥ 내지 1100kg/㎥, 특히 750kg/㎥ 내지 950kg/㎥사이에서 변할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 물/석고 비는 변할 수 있다; 한정적이지 않는 예로서, 0.2 내지 1.5, 특히 0.5 내지 1.2, 그 중에서도 0.55 내지 1.2까지 변할 수 있다.

    본 발명에 따른 조성물은 열에 의해 가교되는(cross-linked) 중합체를 포함한다. 가교는 석고 매트릭스 내에서 기계적 결합을 유지함으로써 수분 존재하에 기계적 성질을 제공하는 3차원 그물망을 제공한다. 상술한 일본 출원들과 비교할 때, 이러한 차이점은 중요한 이점을 제공한다(본 발명은 오직 단량체 또는 중합체로부터 3차원 그물망을 얻는다).

    이 (가교)중합체의 양은 광범위하게 변할 수 있으며, 예컨대 최종 석고 조성물 중량에 대해 0.1 내지 10중량%, 특히 1 내지 5중량%까지 변할 수 있다.

    중합체는 임의의 형태로 사용될 수 있지만, 용액 또는 에멀젼의 형태가 바람직하다.

    본 발명은 주로 3가지 실시 형태로 수행될 수 있다:

    - 바람직하게는 가교제가 있는 상태에서 형성된 단량체들의 중합(인 시투(in situ)). 석고는 단량체를 함유한 용액과 혼합된다.

    - 가교제가 있는 상태에서 중합체들의 후가교(post-cross-linking)(인 시투). 석고는 가교제가 있는 상태에서 중합체 용액과 혼합된다.

    - 자기가교(self-cross-linking)(인 시투). 가교제 없이 열의 효과만으로 가교하는 열민감성(heat-sensitive) 중합체를 사용한다.

    필요하다면, 중합 개시제(polymerization initiator) 및 가교제가 사용될 수 있다. 과산화물(peroxide), 아조기(azoic), 또는 (암모늄, 알루미늄 또는 칼륨의)과황산염(persulfate) 유형의 개시제가 적합하며, 더 일반적으로는 온도의 영향으로 자유라디칼을 형성할 수 있는 임의의 분자도 적합하다.

    제1 실시 형태에 따르면, 아크릴, 비닐, 아릴기 타입의 단량체가 사용될 수 있고, 물과 혼합되거나 물과 함께 에멀젼에 주입될 수 있으며 바람직하게는 가교제가 있는 상태에서 온도의 영향으로 가교될 수 있는 임의의 단량체도 사용될 수 있다. 아크릴 타입 단량체로, 예컨대 아크릴아미드(acrylamide) 및 N-메틸롤 아크릴아미드(N-methylol acrylamide); 메타아크릴아미드(methacrylamide)와 같은 메타아크릴 타입 단량체; 또는 PEG 아크릴레이트(acrylate), PEG 메타아크릴레이트(MPEG), PEG 메틸메타아크릴레이트(MMPEG), 또는 PEG 에틸메타아크릴레이트(EMPEG) 유도체와 같은 단량체들의 에스테르가 사용될 수 있다. 그 혼합물도 사용 가능하며, 또한 바람직하다.

    가교제는 일반적으로 이작용기성(bi-functional)이고, 예컨대 메틸렌-비스-아크릴아미드(methylene-bis-acrylamide)(MBA) 또는 PEG 디메타아크릴아미드(DMPEG) 등 일 수 있다. 가교제는 두 사슬 간에 다리를 형성하는 중합 반응 중 주사슬(main chain)에 삽입된다.

    사용되는 가교제는 바람직하게는 구성 단량체와 유사한 반응성을 가지며, 특히 동일한 아크릴계(acrylic)/아크릴계; 메타아크릴계(methacrylic)/메타아크릴계 성질을 갖는다.

    제2 실시 형태에 따르면, 중합체의 걸려있는 화학 작용기(pending chemical function) 또는 중합체 주사슬의 임의의 작용기에 대해 가교제가 반응하여 후가교되는 중합체가 사용된다. 여기에서 가교제는 중합체의 임의의 작용기와 반응할 수 있는 임의의 화학 분자이다. 제2 실시 형태에 따라 반응할 수 있는 중합체의 예로, 부분 가수분해 폴리아크릴아미드(partially hydrolyzed polyacrylamide)(PHPA, 음이온성이라고도 함)를 들 수 있다. 이 중합체는 크롬아세테이트의 작용에 의해 후가교될 수 있고, 이 반응은 중합체 합성 중 결합되는 카르복실기(COO - Na + ) 사이에서 예컨대 0.1 내지 5% 정도까지 일어난다. 또한 선택적으로 기능성 PVA(functionalized PVA)(온도에 의해 가교될 수 있는 작용기를 가짐) 또는 천연 중합체(카세인, 리신 등)가 사용될 수 있다. 사실상 거의 모든 수용성 중합체가 사용될 수 있다. 에멀젼 형태의 비수용성 중합체를 사용하는 것도 고려할 수 있다. 그 혼합물도 가능하다.

    가교제로서, 폴리에틸렌 글리콜 다이글리시딜에테르(polyethylene glycol diglycidylether)(PEGDE), 아디핀산, 글리옥살 또는 글루타르알데히드, 그리고 더 일반적으로는 중합체와 반응할 수 있는 임의의 이작용기성 분자가 사용될 수 있다.

    중합체의 분자량은 상대적으로 낮아야 한다. 예를 들면, 그 분자량은 1,000 내지 500,000g/mol, 바람직하게는 1,000 내지 50,000g/mol로 구성될 것이다. 그 혼합물도 가능하다.

    두 개의 또는 세 개의 실시 형태가 결합될 수도 있다.

    중합체의 양은 일반적으로 중합체를 물에 용해하여 얻어지는 수용액의 점도로 알 수 있다(수용성 중합체의 경우). 얻어진 용액의 점도는 중합체 농도와 그 분자량에 따라 좌우된다. 석고 조성물 중량에 대한 최종 중량당 농도는 일반적으로 1 내지 5%, 바람직하게는 2 내지 4%이다.

    제3 실시 형태에 따르면, 열에 노출되는 동안 자가 가교되는 중합체가 사용된다. 걸려있는 작용기가 열에 반응한다. 열의 작용하에 자기 가교되는 예로 규산 중합체(silicated polymer)를 들 수 있다.

    세 개의 실시 형태에서, 제1 대안 가능성에 따르면, 온도 증가 단계에 앞서 단량체 또는 중합체가 물이 있는 상태에서 실질적으로 중합 또는 가교되지 않도록 주의해야 한다. 제2 대안 가능성에 따르면, 이 가수분해가 반드시 적절하지 못한 것은 아니다; 예를 들면, 폴리아크릴아미드는 대개 온도에 의해 가수분해되며(적어도 부분적으로), 온도에 의해 일어난 이러한 가수분해는 결국 크롬아세테이트에 의해 가교를 가속화할 뿐이다.

    제2 및 제3 실시 형태는, 단량체에 있을 수 있는 독성이 중합체에 존재하지 않게 되므로, 어떤 경우에는 단량체보다 유익한 중합체를 포함한다. 따라서, 이 생성물의 취급이 용이해진다.

    특히 수분 흡수를 줄이기 위해 내수제(water resisting additive)가 추가될 수 있다. 다음의 화합물을 예로 들 수 있다: 일반적인 라텍스; 소량의 폴리(비닐 아세테이트)가 포함 또는 포함되지 않은 폴리(비닐 알콜); 금속 수지산염(metal resinate); 왁스, 아스팔트, 또는 그 혼합물; 예컨대 역청(bitumen)과 같은 비수용성 유기 열가소성 물질, 폴리(비닐 아세테이트), 폴리(비닐 클로라이드), 비닐 아세테이트/비닐 클로라이드 공중합체, 및 아크릴 수지(acrylic resin)와 같은 합성 열가소성 수지; 수지산 금속비누(metallic soap of resin acid), 알칼리토 금속염(alkaline-earth metal salt); 특히 에멀젼 형태의 석유 왁스 혼합물; 선택적으로 아미노실란(aminosilane)과 혼합되는 폴리실록산(polysiloxane)과 같은 실리콘 유도체; 폴리실록산과 같은 실리콘 유도체로 코팅되는 점토 입자.

    그 양은 광범위하게 변할 수 있는데, 예컨대 코어 물질 총 중량에 대해 0.05 내지 5중량%, 바람직하게는 0.5 내지 3중량% 사이에서 변할 수 있다. 일반적으로, 그 양은 EN 520 시험(항목 5.9.2의 방법)에 따라 수분 흡수가 10%이하, 바람직하게는 5%이하, 더 바람직하게는 3%이하가 되도록 결정된다.

    표준 보드에 대해 이 양을 조절하는 방법은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려져 있다; 특히 표준 보드에 대한 수분 흡수값은 약 40% 또는 그 이상이지만, 이 값은 상기 내수제의 작용으로 3% 또는 그 이하까지 줄어들 수 있다. 이 보드에 대한 초기값(starting value)이 더 낮다면, 3% 또는 그 이하인 이 값은 더 적은 양의 내수제로 쉽게 얻을 수 있다.

    가교 중합체와 내수제를 함유한 이 조성물은 그 자체로 새로운 것이다.

    또한 본 발명에 따른 석고 기초 조성물은, 석고 기초 조성물에 전형적으로 사용되고 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려져 있는 첨가제들을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 경화촉진제, 경화지연제, 결합제, 박리방지제, 가소제(plasticizer), 보수제(water-retention agent), AE제, 점증제(thickener), 살균제, 살진균제, pH조절제, 강화재(reinforcement material), 난연제 및/또는 충전제가 언급될 수 있다. 매우 전형적으로, 경화 전 석고 슬러리 조성물에는 발포제가 첨가된다. 일반적으로 알킬설페이트(alkylsulfate), 알킬에테르설페이트(alkylethersulfate) 또는 그 혼합물이 사용될 수 있다.

    본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 부가적으로, 예컨대 폼(form)을 부가하거나 슬러리에 직접 공기를 주입하는 방식으로, 석고 기초 조성물에 공기를 주입할 수도 있다. 상기 폼(또는 석고 슬러리)은 예컨대 국제출원 WO 99/08978의 14페이지 20줄 내지 15페이지 16줄에 정의된 화학식 ROSO 3 M인 발포제와 같은 임의의 적절한 발포제를 사용하여 얻어질 수 있다.

    또한 석고 조성물은 필요하다면 섬유, 특히 유리섬유를 포함할 수 있다.

    가교가 실행되는 (공기 또는 가스의)온도는 일반적으로 100℃ 이상, 바람직하게는 120℃ 이상이며, 일반적으로 250℃ 이하이다. 이 온도는 예컨대 120 내지 250℃ 사이이다.

    본 발명에 따른 석고 기초 조성물은 바람직하게는 수경화 및 경화 후 내습성(humidity-resistant) 석고보드가 생산되도록, 하나 이상, 바람직하게는 2개의 페이서(facer)를 갖는 보드로 형성될 수 있다. 페이서는 소수성(hydrophobic) 카드보드 또는 섬유매트, 특히 유리섬유매트일 수 있다.

    마지막으로, 본 발명은,

    - 조성물의 다양한 성분을 믹서에서 물과 혼합하여, 본 발명에 따른 석고 조성물 슬러리를 준비하는 단계;

    - 상기 슬러리를 하나 이상의 페이서 위에 쌓고, 이어서 선택적으로 두 번째 페이서를 이용하여 보드의 윗면을 덮고, 띠판(strip) 형태로 성형하며(forming); 특히 성형 중에는 보드의 가장자리를 얇게 하는 단계;

    - 선택적으로, 상기 띠판을 프로파일 밴드(profiled band)에서 몰딩(molding)함으로써 전 단계에서 얻어진 석고보드 띠판의 가장자리를 성형하는 단계;

    - 보드 띠판이 컨베이어 벨트를 통과하는 동안 생산 라인에서 상기 석고를 수경화하는 단계;

    - 상기 라인 끝에서 상기 띠판을 정해진 길이에 따라 절단하는 단계; 및

    - 상기 얻어진 보드를 건조하는 단계(가교와 함께);를 포함하는 석고보드의 연속적인 제조 방법을 제공한다.

    석고 슬러리의 조성물은 반수화물(hemi-hydrate)을 물과 혼합하는 전형적인 방식으로 얻어진다. 첨가제는, 특히 첨가제가 분말 형태일 때는 반수화물과 함께, 또는 첨가제가 수용성이거나 액체 상태에서 이용가능할 때는 혼합되는 물과 함께 첨가될 수 있다. 믹서에 폼이 주입된다면, 첨가제는 선택적으로 이 폼에 존재할 수도 있다.

    단량체들의 경우에는 일반적으로 액체 상태에서 이용가능하고 단순히 물에 더해지며, 점도는 크게 바뀌지 않는다.

    자기 가교되거나 가교제의 도움으로 가교되는 중합체들의 경우에는 일반적으로 용액의 형태로 이용가능하다. 선택적으로, 이 방법이 실행될 때 고려되는 용액의 점도에 대한 영향에 대해 주목할 수 있다.

    가교제가 사용될 때, 가교제는 단량체나 중합체를 함유한 성분과는 별개의 성분에 첨가될 수도 있지만, 동일한 성분에 추가될 수도 있다. 일반적으로, 가교제는 혼합되는 물에 첨가되거나, 선택적으로 폼이 사용된다면 수성 폼(aqueous form)에 첨가된다.

    특히, 상기 건조 단계는 석고보드 생산 라인에서 전형적으로 사용되는 온도에서 수행될 수 있다. 일반적으로, 건조 시간은 30분 내지 2시간 사이로 구성될 수 있다. 일반적으로, (건조 공기의)온도는 적어도 건조기의 한 부분에서 100℃ 이상, 바람직하게는 120℃ 이상, 예컨대 120(또는 150) 내지 250℃이다.

    전형적인 석고보드 건조기의 이 온도는 적어도 일부에서 가교가 일어나게 한다. 반응과정을 고려할 때, 저장 중 보드의 온도가 충분하다면 가교가 건조기 밖에서도 계속될 수 있음을 알 수 있다.

    따라서, 본 발명은 설비 장치들을 크게 바꾸지 않고도 종래의 석고보드 플랜트에서 실행될 수 있다.

    본 발명은 또한 석고 타일의 제조에도 적용될 수 있는데, 이는 석고 슬러리를 주형에 주입하는 단계, 건조 단계, 및 가교 단계를 포함한다. 상술한 석고보드 제조와 관련된 건조 시간과 건조 조건은 이 과정에도 적용된다.

    일반적으로, 경화 단계(슬러리의 제조 및 쌓는 단계와 건조기에 투입되는 단계 사이)는 2 내지 30분, 바람직하게는 3 내지 20분으로 구성된다. 일반적으로, 석고보드의 경우 최초 수화(hydration)부터 절단 단계까지 대개 몇 분, 전형적으로는 약 3 또는 4분, 또는 그 이상이 소요되며, 다음의 습기 전달 단계 및 건조기 투입 전까지의 수화 종결 단계는 5 내지 10분간 지속된다.

    도 1은 파괴 강도 측정 장치를 도시한 도면이다.

    아래의 실시예는 본 발명을 비제한적으로 설명하는 것이다.

    물/석고 비율을 0.8로 하여 반수화물을 물과 혼합함으로써 크기 20×2×2cm인 작은 석고 바(bar)를 제조하였다. 경화는 15 내지 20분 내로 실행되었다. 그 뒤 샘플을 90℃, 상대습도 100%에서 최대 5시간, 바람직하게는 2시간 동안 열경화(heat curing) 하였고, 이어 45℃에서 24시간 동안 건조시켰다.

    습한 상태에서의 기계적 성질을 조사하기 위하여, 23℃에서 2시간 동안 물에 담근 후 측정하였다. 또한 수분 흡수도 측정하였다.

    실시예 1 - 9

    다양한 농도의 가교제와 함께, 다양한 농도의 단량체를 사용하였다. 단량체 농도는 포함된 반수화물의 중량에 대한 값으로 주어지는 반면, 가교제 농도는 단량체의 양에 대해 ppm으로 주어진다. 그 결과는 아래와 같다. 파괴 강도 값은 MPa로 주어진다. 값의 불확실성은 15% 이하이다. 파괴 강도를 측정하는 실험 기구가 도 1에 도시되어 있다. 힘 측정 탐침의 이동 속도는 1mm/min이었다. 파괴 강도는 아래와 같이 정의된다:

    파괴 강도(MPa) = 3Pc/bh 2 , 여기서 P는 파괴시의 힘이다.

    아래 표 1에서는, 반수화물에 대해 8%의 아크릴아미드가 사용되었다. 메틸렌-비스-아크릴아미드(MBA)의 양은 유기 첨가물(organic addition)에 대해 ppm으로 주어진다. 과황산 암모늄(ammonium persulfate)가 개시제로서 반수화물에 대해 0.1%로 사용되었다. 예 A는 순수한 반수화물이다.

    MBA(ppm) 건조시(MPa) 습기시(MPa) 수분 흡수(%)
    A - 3.96 1.57 9.5
    1 50 11.50 3.44 11.8
    2 500 14.83 4.29 8.4
    3 1,000 13.20 5.26 7.9
    4 2,000 14.22 5.29 9.1
    5 4,000 11.47 3.79 10.8

    아래 표 2에서는, 반수화물에 대해 다양한 양의 아크릴아미드가 사용되었다. 1,000ppm의 MBA가 가교제로서 사용되었다.

    아크릴아미드(%) 건조시(MPa) 습기시(MPa) 수분 흡수(%)
    A - 3.96 1.57 9.5
    6 8 13.34 4.89 9.4
    7 6 11.03 3.54 11.6
    8 4 9.09 3.35 11.6
    9 2 4.17 1.74 38.6

    실시예 10 - 12

    이번에는 다양한 분자량(괄호 안에 표시됨)을 갖는 PEG 메타아크릴레이트(MPEG) 또는 PEG 메틸메타아크릴레이트 유도체(MMPEG)가 단량체로서 사용되었다.

    유기 첨가물에 대해 200ppm의 PEG 디메타아크릴레이트(DMPEG)가 가교제로서 사용되었다. 듀퐁사의 아조기(azoic) V50을 0.1% 사용한 실시예 13을 제외하고는, 반수화물에 대해 0.1%의 양을 갖는 APS(과황산 암모늄)가 개시제로 사용되었다.

    그 결과는 아래 표 3과 같다.

    단량체 건조시(MPa) 습기시(MPa) 수분 흡수(%)
    A - 3.96 1.57 9.5
    10 MPEG 360 4.40 2.33 20.6
    11 MMPEG 300 4.18 2.20 15.5
    12 MMPEG 1100 3.94 2.31 8.7

    실시예 13 - 15

    이번에는 분자량 1,100(MMPEG 1100)의 메틸메타아크릴레이트(MMPEG)와 PEG 메타아크릴아미드의 50/50 혼합물(중량으로)이 단량체로서 사용되었다. 다양한 농도의 PEG 디메타아크릴레이트(DMPEG) 또는 메틸렌-비스-아크릴아미드(MBA)가 가교제로서 사용되었다. 표에서는 농도를 괄호 사이에 ppm으로 나타내었다.

    그 결과는 아래 표 4와 같다.

    건조시(MPa) 습기시(MPa)
    A - 3.96 1.57
    13 MBA (500) 5.80 2.20
    14 MBA (1000) 5.73 2.48
    15 DMPEG (1000) 6.44 2.58

    실시예 16 - 18

    여기에서는, 농도 8%의 메타아크릴아미드(MACM)가 단량체로 사용되었다. 가교제로서는 농도 1,000ppm의 PEG 디메타아크릴레이트(DMPEG)가 사용되었다. 폴리실록산과 아미노실란의 3:1 비율 혼합물이 소수성 혼화제로 사용되었다. 이 혼합물의 총 농도는 반수화물에 대해 0.7%였다. 그 결과는 표 5와 같다.

    폴리실록산 + 아미노실란(%) MACM(%) 수분 흡수(%) 건조시(MPa) 습기시(MPa)
    A -- -- 38 3.96 1.57
    16 0.7 -- 2 3.64 1.76
    17 -- 8 33 8.46 2.30
    18 0.7 8 3 5.84 2.41

    실시예 19 - 20

    작은 분자량을 갖는 폴리아크릴아미드(PACM)가 다양한 양으로 사용되었다. 반수화물에 대해 0.3%의 크롬III아세테이트가 후가교 혼화제(post-cross-linking agent)로서 사용되었다. 그 결과는 표 6과 같다.

    PACM(%) 건조시(MPa) 습기시(MPa)
    A - 3.96 1.57
    19 3.2 7.85 0.89
    20 4.0 7.85 3.24

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