KR100885202B1 - 무석면계 슬래그 보드 제조방법 - Google Patents

Abstract

무석면계 슬래그 보드 제조 방법에 관한 것으로, 그 목적은 보강섬유로 석면을 사용하지 않고서도 우수한 원료 보유율을 갖고, 높은 생산성으로 초조성형할 수 있으며, 제품의 건조 시에도 안정된 수치 변형율을 보일 수 있어서 양생 경화 후 우수한 특성을 나타낼 수 있는 무석면계 슬래그 보드를 제조하는 것이다. 이를 위해 본 발명에서는, 슬래그를 포함하는 원료 슬러리와, 320 m²/g 이상의 표면적을 가지고 건조 및 흡수 후의 길이 변화율이 0.0015 미만인 섬유상 무기물을 펄퍼에 투입하여 혼련하는 단계; 혼련된 혼련물을 체스터에서 균질화하는 단계; 및 균질화된 혼련물을 초조기에서 성형하는 단계를 포함하여 무석면계 슬래그 보드를 제조하며, 이 때 섬유상 무기물은 원료 슬러리 고형분 100 중량부에 대해 3 내지 12 중량부로 투입하고, 원료 슬러리는, 슬래그 40 중량부 이하, 시멘트 10 내지 18 중량부, 반수석고 4 내지 8 중량부, 펄프 3 내지 11 중량부, 소석회 2 내지 5 중량부, 실리카흄 3 내지 10 중량부, 벤토나이트 3 내지 10 중량부, 규조토 3 내지 10 중량부를 포함하는 조성이다.

슬래그 보드, 섬유상 무기물, 초조성형

Description

무석면계 슬래그 보드 제조방법 {Preparation method of slag board having no asbestos}

본 발명은 슬래고 보드의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제철공장에서 발생되는 고로 슬래그를 원료로 사용하여 초조방식으로 제조되어 벽면이나 천장 등의 건축용 판재로 사용되는 슬래그 보드의 제조 방법에 관한 것이다.

제철공정의 고로에서 발생되는 슬래그는 특성에 따라 시멘트 첨가제, 파쇄골재 등에 제한적으로 이용되고 있으며 최근에는 건축용 재료, 요업재료 등의 다방면으로 활용이 확대되고 있다.

이러한 고로 슬래그는 괴재 슬래그와 수쇄 슬래그로 구분되는데, 그 중에서 괴재 슬래그는 용융 슬래그를 공기 중에서 서냉시킨 슬래그이며, 수쇄 슬래그는 용융 슬래그를 물로 급냉시켜 제조한 슬래그이다. 고로 슬래그는 온도변화에 물성이 변화되기 쉬운 비정질상이고, 글래스 내에 칼슘 이온 등이 함유되어 있어서 안정된 구조를 이루려는 표면에너지가 큰 물질이며, 슬래그 글래스 상에서 유출된 이온들이 용액을 통해서 이동하여 새로운 수화물을 형성하여 서로 결합된 형상을 유지하게 된다.

이러한 슬래그를 원료로 사용하여 제조되는 슬래그 보드는 일반적으로 초조방식으로 제조되며, 그 제조공정은 다음과 같다.

슬래그를 포함하는 원료에 3 내지 10 배의 물을 가하여 펄퍼에서 혼련하여 슬러리화하고, 체스터에서 혼련물의 균질화를 실시하고, 그 슬러리를 환망 또는 장망 초조기에서 시트 상으로 초조 성형하고, 이를 양생 경화하여 보드로 제조한다.

이 때, 환망 초조기에 의한 초조는 혼련된 슬러리를 망으로 형성된 회전드럼에 부착시키고, 그 흡인력을 이용하여 슬러리 중의 고형물을 주제로 하는 일종의 필름을 형성시키고, 이 필름을 메이킹 롤(making roll)로 적당 장수로 적층하여 시트가 되도록 하고, 이 시트를 양생하여 수경화시킨다. 경화 후의 시트는 필요에 따라서 건조를 하고, 규준 칫수로 재단하여 최종 제품으로 제조한다.

초조된 시트는 수화경화할 때까지 통상의 공기 중에서 양생되며, 이 때에 제조된 판재 시트가 건조되지 않도록 비닐 등으로 덮어서 습한 공기 중에서 양생되도록 하는 것이 필요하다. 또한 양생은 스팀에 의한 가열 양생을 실시할 수도 있다.

이러한 슬래그를 원료로 사용하는 슬래그 보드의 제조방법은 수쇄슬래그 뿐만 아니라 석고와 알칼리 자극 촉진제로 소석회를 투입하고, 탄산칼슘, 퍼라이트(perlite), 보강용 펄프 및 고정으로 발생하는 스크랩(scrap)을 파쇄한 스크랩 분말을 함께 원료로 사용하여 상술한 초조 방식으로 제조한다(한국 공개특허공보 제 1995-17818).

그러나 이러한 슬래그 보드는 보강섬유로 아직까지도 석면을 사용하는 경우가 많은데, 이는 석면이 높은 원료 보유율을 갖기 때문에 석면을 사용하면 초조기 에서의 금망에 많은 원료를 적절히 공급할 수 있기 때문이다. 그러나 석면은 인체에 유해한 물질로 알려져 있으며 향후 건축자재에 사용이 제한될 가능성이 크다.

그러나 석면을 보강섬유로 사용하지 않고 펄프만을 사용하여 초조기에서 슬래그보드를 제조하게 되면 펄프가 석면만큼의 원료 보유율을 갖지 못하기 때문에 초조생산성이 낮아지는 문제점이 발생한다.

원료 보유율을 증가시키기 위하여 수분을 흡수하는 특성이 높은 유기펄프를 많이 사용하기도 하는데, 유기펄프가 많이 첨가될 경우 건조 시 변형 등으로 인한 제품의 불량화를 야기시킬 수 있는 문제점이 있다.

또 다른 방법으로서 섬유상 무기물을 사용하여 원료보유율을 증가시키기도 하는데, 이 경우 섬유상 무기물의 첨가량이 증가함에 따라 강도가 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 보강섬유로 석면을 사용하지 않고서도 우수한 원료 보유율을 갖고, 높은 생산성으로 초조성형할 수 있으며, 제품의 건조 시에도 안정된 수치 변형율을 보일 수 있어서 양생 경화 후 우수한 특성을 나타낼 수 있는 무석면계 슬래그 보드의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 점성이 높고 큰 표면적을 갖는 섬유상 무기물을 원료슬러리와 함께 펄퍼에 투입하여 슬래그 보드를 제조하는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명에 따른 무석면계 슬래그 보드 제조 방법은, 슬래그를 포함하는 원료 슬러리와, 320 m²/g 이상의 표면적을 가지고 건조 및 흡수 후의 길이 변화율이 0.0015 미만인 섬유상 무기물을 혼련하는 단계; 혼련된 혼련물을 초조기에서 성형하는 단계를 포함하며, 이 때 원료 슬러리와 섬유상 무기물을 펄퍼에 투입하여 혼련하고, 혼련 단계 이후 및 성형 단계 이전에는 혼련물을 체스터에서 균질화하는 단계를 더 포함하고, 상기 성형 단계 이후에는 양생 건조하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 섬유상 무기물은 원료 슬러리 고형분 100 중량부에 대해 3 내지 12 중량부로 투입하는 것이 바람직하다.

또한, 원료 슬러리는, 슬래그 40 중량부 이하, 시멘트 10 내지 18 중량부, 반수석고 4 내지 8 중량부, 펄프 3 내지 11 중량부, 소석회 2 내지 5 중량부, 실리카흄 3 내지 10 중량부, 벤토나이트 3 내지 10 중량부, 규조토 3 내지 10 중량부를 포함하는 조성이다.

이하, 본 발명에 따른 무석면계 슬래그 보드 제조 방법에 대해 설명한다.

먼저, 점성이 높고 큰 표면적을 갖는 섬유상 무기물을 원료 슬러리와 함께 펄퍼에 투입하여 배합한다. 섬유상 무기물을 펄프의 해사(解絲) 이후에 투입할 수도 있으나 혼련 시간이 충분하지 못할 경우에는 섬유상의 분산을 기대할 수 없고 요변성(thixotropy) 및 의가소성(pseudo-plastic property)을 갖는 높은 점성의 현 탄액의 생성이 어렵게 되므로 충분한 효과를 기대할 수 없다.

본 발명에서 사용한 섬유상의 무기물은 점토와 마찬가지로 마그네슘 실리케이트의 수화물로서 세피오라이트 등의 예가 있으며, 320 m²/g 이상의 표면적을 갖고 용융점이 1550℃이며 건조 및 흡수 후의 길이 변화율이 0.0015 로서 점성이 높은 것으로서, 원료 슬러리 고형분 100 중량부당 3 내지 12 중량부로 투입하는 것이 바람직하다.

본 발명의 원료 슬러리는 고강도 슬래그 보드로 제조되기 위한 조성으로서, 슬래그 40 중량부 이하, 시멘트 10∼18 중량부, 반수석고 4∼8 중량부, 펄프 3∼11 중량부, 소석회 2∼5 중량부, 및 실리카흄 3∼10 중량부, 벤토나이트 3∼10 중량부, 규조토 3∼10 중량부, 응집제 0.03∼0.25 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.

다음, 혼련된 혼련물을 체스터에서 균질화한 후, 초조기에서 성형하고 양생 건조시킴으로써 무석면계 슬래그 보드를 제조한다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 다음의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지 이들 만으로 한정하는 것이 아니다.

실시예

본 발명의 실시예에서는 표 1에 나타난 바와 같은 배합비, 즉, 슬래그 40 중량부, 시멘트 18 중량부, 반수석고 8 중량부, 소석회 5 중량부, 실리카흄 5 중량부, 벤토나이트 10 중량부, 규조토 3 중량부에, 섬유상으로서 펄프 6 중량부 및 세피오라이트 5 중량부를 펄퍼에서 슬러리화하고 체스터에서 균일화시킨 후 4 바트(vat)의 초조기에 투입하여 초조성형하고 이를 양생 건조하여 두께 9.5 mm의 무석면 슬래그 보드를 제조하였다.

제조된 슬래그 보드의 굽힘강도 및 충격강도를 측정하였는데, 굽힘강도는 KS F 2263에 의거하여 시험체의 크기를 4호로 제작하여 휨 시험을 수행함으로써 측정하였으며, 충격강도는 KS F 2221에 의거하여 시험체의 크기를 4호로 제작하여 충격시험을 수행함으로써 측정하였다. 측정된 굽힙강도 및 충격강도를 표 1에 나타내었으며, 절건비중, 보유율 및 건조 후 치수 안정성을 함께 표 1에 나타내었다.

한편, 표 1에 나타난 바와 같이, 비교예 1 및 2에서는 각각 섬유상으로서 펄프를 11 중량부 사용한 것과, 펄프 6 중량부와 규회석 5 중량부를 사용한 것을 제외하면 실시예와 동일한 방법으로 무석면계 슬래그 보드를 제조한 후 물성을 측정하였다. 또한, 시중에서 판매되는 석고보드의 물성을 표 1에 함께 나타내었다.

		실시예 1	비교예 1	비교예 2	석고보드 GB-R, 12.5t
슬래그		40	40	40	-
시멘트		18	18	18	-
반수석고		8	8	8	-
소석회		5	5	5	-
실리카흄		5	5	5	-
벤토나이트		10	10	10	-
규조토		3	3	3	-
섬유상	펄프	6	11	6	-
	규회석	0	0	5	-
	세피오 라이트	5	0	0	-
굽힘강도 (Kgf/cm2)		104.7	30.1	51.3	71.4
충격강도 (mm)		15	20	25	25이하
절건비중 (kg/m2)		1.05	0.97	0.95	0.6-0.9
보유율 (백수상태)		양호	양호	양호	-
건조후 치수안정성		양호	불량	양호	-

표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 점성이 높고 큰 표면적을 갖는 섬유상 무기물인 세피오라이트를 사용하여 슬래그 보드를 제조한 결과, 굽힘강도가 우수하고 충격강도 역시 양호한 값을 나타내며, 절건비중, 보유울, 및 치수안정성이 우수한 결과를 나타내었다.

반면에, 섬유상으로서 펄프만 첨가한 비교예 1의 경우, 치수안정성이 불량하였으며, 비표면적이 높지 않고 점성이 약한 규회석을 펄프와 함께 첨가한 비교예 2의 경우 치수안정성은 양호하였으나 강도발현이 충분치 못하였다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 점성이 높고 큰 비표면적을 갖는 섬유상 무기물을 원료 슬러리와 함께 펄퍼에 투입하여 초조 시의 보유율을 높임으로써 초조 생산성을 증가시키고, 초조 후 층간 결합력을 높일 뿐만 아니라 건조 후 치수 안정성을 높인 효과가 있다.

Claims (4)

1. 슬래그를 포함하는 원료 슬러리와, 320 m²/g 이상의 표면적을 가지고 건조시와 흡수 후의 팽창된 길이 변화율이 0.0015 미만인 섬유상 무기물을 혼련하는 단계;

   상기 혼련된 혼련물을 초조기에서 성형하는 단계

   를 포함하는 무석면계 슬래그 보드 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 원료 슬러리와 상기 섬유상 무기물을 펄퍼에 투입하여 혼련하고,

   상기 혼련 단계 이후 및 상기 성형 단계 이전에는 상기 혼련물을 체스터에서 균질화하는 단계를 더 포함하며, 상기 성형 단계 이후에는 양생 건조하는 단계를 더 포함하는 무석면계 슬래그 보드 제조 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 섬유상 무기물은 상기 원료 슬러리의 고형분 100 중량부에 대해 3 내지 12 중량부로 투입하는 무석면계 슬래그 보드 제조방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 원료 슬러리는, 슬래그 40 중량부 이하, 시멘트 10 내지 18 중량부, 반 수석고 4 내지 8 중량부, 펄프 3 내지 11 중량부, 소석회 2 내지 5 중량부, 실리카흄 3 내지 10 중량부, 벤토나이트 3 내지 10 중량부, 규조토 3 내지 10 중량부를 포함하는 무석면계 슬래그 보드 제조방법.