KR20150017741A

KR20150017741A - 저분진 석고 벽판

Info

Publication number: KR20150017741A
Application number: KR1020147036599A
Authority: KR
Inventors: 퀴앙 유; 웨이신 데이비드 송
Original assignee: 유나이티드 스테이츠 집섬 컴파니
Priority date: 2006-11-02
Filing date: 2007-10-09
Publication date: 2015-02-17
Anticipated expiration: 2027-10-09
Also published as: CO6180458A2; EP3653376A1; RU2475361C2; AR063772A1; CA2668086A1; JP2014208589A; WO2008063295A2; IL267462B; EP2101993A4; MX360873B; JP6427529B2; US10407345B2; AU2007322350A1; CN104947843A; NZ576663A; KR20160128423A; JP6375148B2; WO2008063295A3; IL237105A; IL225559A0

Abstract

본 발명에서는 코어(core)의 총 틈새 부피가 큰 저분진 저밀도 석고 벽판을 제공하는데, 이 석고 벽판은 밀도가 낮아 입방 피트 당 10 내지 30 파운드에 해당한다. 이 벽판은 실질적으로 평행한 두 개의 덮개판(cover sheet) 사이에 형성된 응결 석고 코어를 지니고 있는데, 이 응결 석고 코어는 총 틈새 부피가 약 80% 내지 약 92%이고, 치장 회반죽(stucco), 호화 전분(pre-gelatinized starch)과 나프탈렌술폰산 분산제를 포함하는 슬러리로부터 이루어진다. 상기 호화 전분과 상기 나프탈렌술폰산 분산제의 조합은 또한 상기 응결 석고의 결정들을 결합시키는 접착제와 같은 효과를 제공한다. 본 발명의 벽판 제형은 소규모 공기 방울 틈새(그리고 물 틈새)를 가지고 있어서 석고 함유 제품을 자르고, 톱질하고, 파 내고, 부러뜨려 끊고, 못질하고 나사 고정하거나 구멍을 뚫을 때 분진 발생을 통제하여 준다. 본 발명에서는 또한 상기 저분진 저밀도 석고 제품을 제조하는 방법도 제공하는데, 이 방법은 응결 석고 코어에 바람직하게는 총 틈새 부피가 약 80% 내지 약 92%가 되도록, 공기 틈새를 비롯하여 틈새를 형성하기에 충분한 양으로 비누 거품을 투입하는 단계를 포함하며, 이 때 응결 석고 코어의 밀도는 입방 피트 당 약 10 파운드 내지 30 파운드에 해당한다. 본 발명에 따라서 생산한 벽판은 작업시 상당한 정도로 분진을 덜 일으킨다.

Description

저분진 석고 벽판{Low Dust Gypsum Wallboard}

본 발명은 작업시 분진의 발생을 상당히 줄여 주는 석고 벽판을 제조하는 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로 본 발명은 응결 석고 코어에서 총 틈새 부피가 약 80% 내지 약 92%가 되도록 하는데 충분한 양의 비누 거품을 투입하는 단계를 포함하며, 이 때 응결 석고 코어의 밀도는 입방 피트 당 약 10 파운드 내지 30 파운드에 해당하고, 작업시 두드러지게 분진 발생을 줄여준다. 본 발명은 또한 본 방법을 이용하여 제조한 저분진 석고 벽판에 관한 것이다.

석고(gypsum 황산칼슘 이수화물)는 그 일부 특성 덕택에 석고 벽판(gypsum wallboard) 등의 산업 제품과 건설 제품을 제조하는 데 매우 인기가 있다. 석고는 탈수 및 재수화의 공정을 거쳐 유용한 형태로 틀어 부어 넣거나, 거푸집으로 모양을 잡거나 또는 성형할 수 있는 풍부하고 일반적으로 저렴한 원료 물질이다. 석고 벽판 및 다른 석고 제품들을 제조하는 기본 물질은 통상적으로 "스터코(stucco)"라고 불리는 황산칼슘의 반수화물(CaSO₄ ·1/2H₂O) 형태이며, 이는 열 변환에 의하여 황산칼슘의 이수화물(CaSO₄ ·2H₂O)로부터 물 분자 1.5개를 제거하여 얻을 수 있다.

통상적인 석고 함유 제품, 예를 들면 석고 벽판은 낮은 비용 및 용이한 작업성과 같은 많은 장점을 가지지만, 석고 제품을 자르거나 제품에 구멍을 뚫을 때에는 상당한 양의 석고 분진이 생길 수 있다. 석고 함유 제품들을 제조하는 데에 있어서, 상기 제품 제조에 사용되는 슬러리 내에 구성 성분으로서 녹말을 사용하는 등의 다양한 개선들이 이루어져 왔다. 호화 전분(糊化澱粉 pregelatinized starch)은 접착제와 같이 석고 벽판을 비롯한 석고 함유 제품들의 굴곡 강도(flexural strength) 및 압축 강도를 늘릴 수 있다. 공지된 석고 벽판은 약 10 lb/MSF보다 작은 수준의 녹말을 포함한다.

또한, 호화된 녹말을 함유하는 석고 슬러리의 적절한 흐름성(flowability)을 확보하기 위해 상기 슬러리 속에 상당한 양의 물을 쓸 필요가 있다. 불행히도 이러한 물의 대부분이 종국적으로는 건조에 의해 제거되야만 하고, 이는 상기 건조 공정에서 사용되는 고가의 연료 탓에 비용이 많이 든다. 또한 상기 건조 단계는 시간을 많이 소모한다. 나프탈렌술폰산 분산제를 사용하면 상기 슬러리의 유동성(fluidity)을 증가시킬 수 있고, 따라서 상기 물 요구량 문제를 극복할 수 있다는 것이 알려져 있다. 덧붙여, 그 사용 농도가 충분히 높다면, 상기 나프탈렌술폰산 분산제는 상기 호화된 녹말과 가교되어 건조 후에 상기 석고 결정을 함께 결합시켜, 상기 석고 복합체의 건조 강도를 증가시키는 것도 또한 알려져 있다. 따라서 상기 호화 전분과 상기 나프탈렌술폰산 분산제의 결합은 응결 석고 결정(set gypsum crystal)들을 서로 붙드는 접착제 같은 효과를 제공한다. 종래에는 트리메타인산염이 석고 슬러리 물 요구량에 영향을 미치지 않는 것으로 인식하여 왔다. 그러나, 본 발명의 발명자들은 특정 분산제의 존재 하에 트리메타인산염의 농도를 여지껏 알려지지 않았던 농도로 증가시키면 예상하지 못했을 정도로 적은 양의 물만으로도 적당한 슬러리 흐름성을 얻을 수 있고, 심지어 높은 농도의 녹말 존재 하에도 그러하다는 것을 발견했다. 이는 물론 건조를 위한 연료 사용 감소 및 후속적인 물 제거 공정 단계와 연관된 공정 시간의 단축으로 이어지므로, 상당히 바람직하다. 따라서, 본 발명의 발명자들은 석고 판 제조에 쓰이는 슬러리에 나프탈렌술폰산 분산제와 호화된 녹말을 조합하여 사용하면 석고 보드의 건조 강도(dry strength)를 더 세게 할 수 있다는 것도 발견했다.

본 발명의 석고 벽판은 덮개 판(face sheet)이 없는 음향 판(acoustic board)이나 타일과는 구별하여야 한다. 또한 본 발명의 벽판은 경량 골재(light weight aggregate)로서 폴리스티렌을 함유하는 음향 판이나 타일과도 구별하여야 한다. 중요한 점은 석고 벽판에는 적용되는 수많은 ASTM 표준을 전술한 음향 판이나 타일은 따르지 않는다는 것이다. 예를 들어, 공지의 음향 판은 본 발명의 석고 벽판을 비롯한 석고 벽판에 필요한 굴곡 강도를 지니고 있지 않다. 역으로 음향 판이나 타일이 ASTM 표준을 만족하려면 상기 음향 판이나 타일의 노출면에 속이 빈 틈새나 패인 곳이 있어야 하는데, 이는 석고 벽판에서 바람직하지 않을뿐더러 못을 뽑는 저항에 나쁜 영향을 미친다.

또한 모든 석고 벽판은 설치시 분진 발생 문제를 잠재적으로 안고 있다. 석고 벽판을 가지고 작업할 때, 예를 들어 석고 벽판을 자르고, 톱질하고, 파 내고, 금을 새기고/부러뜨려 끊고(score/snapping), 못질하고 나사 고정하거나 구멍을 뚫을 때 상당량의 석고 분진이 생긴다. 본 개시 발명의 목적상 "분진(粉塵 dust)"과 "분진 발생"은 석고 함유 제품을 작업할 때, 예를 들어 석고 벽판을 자르고, 톱질하고, 파 내고, 부러뜨려 끊고, 못질하고 나사 고정하거나 구멍을 뚫을 때 그 주변 작업 공간에 먼지를 일으키는 것을 뜻한다. 작업은 또한 일반적으로 정상적인 석고 벽판의 취급, 예를 들어 운송, 운반과 설치시 석고 벽판을 실수로 긁거나 파 내에 생기는 분진을 포함한다. 이러한 분진 발생을 상당한 정도로 줄일 수 있는 저밀도 석교 벽판을 제조하는 방버블 찾아 낸다면, 이는 이 분야에서 특히 유용한 기여가 될 것이다.

발명의 요약

본 발명에서는 일반적으로 저분진 석고 벽판을 갖추고 있는데, 이 석고 벽판은 실질적으로 나란한 두 개의 덮개판(cover sheet) 사이에 형성된 응결 석고 코어(set gypsum core)를 포함하고 있고, 이 응결 석고 코어의 총 틈새 부피(void volume)는 약 75% 내지 약 95%이며, 이 응결 석고 코어는 물, 치장 회반죽(stucco), 호화 전분과 나프탈렌술폰산 분산제를 포함하는 석고 함유 슬러리로부터 제조하는데, 여기서 호화 전분은 건조한 상기 치장 회반죽의 중량 대비 약 0.5%~약 10% 중량%로 함유된다. 바람직하게는 이 나프탈렌술폰산 분산제가 건조 회반죽중량 대비 약 0.1%~약 3.0 중량%로 함유된다. 선택적으로 트리메타인산나트륨도 치장 회반죽 중량 대비 적어도 약 0.12 중량%로 존재하고 있다. 한 바람직한 실시 태양에서는 이 트리메타인산염이 건조 치장 회반죽 중량 대비 약 0.12~0.4 중량%의 함량으로 포함된다.

한 바람직한 실시 태양에서 본 발명은 저분진 석고 벽판을 갖추고 있는데, 이 벽판은 호화 전분과 나프탈렌술폰산 분산제를 함유하고, 실질적으로 나란한 두 덮개판 사이에 형성된 응결 석고 코어를 포함하며, 이 응결 석고 코어는 그 총 틈새 부피가 약 80% 내지 약 92%로서 상기 총 틈새 부피의 적어도 60%가 평균 지름 100 ㎛ 미만의 공기 틈새로 이루어져 있고, 이 응결 석고 코어는 그 밀도가 약 10 pcf 내지 약 30 pcf이다. "pcf"라는 용어는 입방 피트 당 파운드(lb/ft³)라고 정의한다. 이 응결 석고 코어는 치장 회반죽, 호화 전분과 나프탈렌술폰산 분산제를 포함하는 석고 함유 슬러리로부터 제조하는데, 여기서 이 호화 전분은 치장 회반죽 중량의 약 0.5% 내지 약 10% 함량으로 포함되어 있다. 바람직하게는 이 나프탈렌술폰산 분산제가 건조한 치장 회반죽 중량의 약 0.1%~3.0%의 함량으로 함유되어 있다.

본 발명에 따른 석고 벽판은 고강도이지만, 종래 기술의 석고 벽판보다 훨씬 무게가 가볍다. 게다가 이 응결 석고 코어의 총 틈새 부피를 약 75% 내지 95%, 바람직하게는 약 80% 내지 약 92%로 확보하면 이 실시 태양에 따른 석고 벽판을 자르고, 톱질하고, 파 내고, 부러뜨려 끊고, 못질하고 나사 고정하거나 구멍을 뚫을 때 분진 발생이 훨씬 줄어든다는 것을 발견하였다.

또 다른 실시 태양에서 본 발명은 물, 치장 회반죽, 호화 전분과 나프탈렌술폰산 분산제를 포함하는 석고 함유 슬러리를 혼합하는 단계와 이 석고 함유 슬러리에 충분한 양의 비누 거품을 가하여 최종 벽판에서 공기 틈새를 포함한 총 틈새 부피가 약 75% 내지 약 95%가 되도록 하는 단계를 포함하는 고강도, 저분진 석고 벽판을 제조하는 방법을 망라하는데, 여기서 상기 나프탈렌술폰산 분산제는 건조 치장 회반죽 중량의 약 0.1%~3.0% 함량으로 존재하며, 상기 호화 전분은 회반죽 중량의 약 0.5%에서 약 10%까지의 함량으로 존재한다. 이렇게 하여 얻은 석고 함유 슬러리를 첫번째 종이나 기타 적절한 덮개판(cover sheet)에 도포하고, 두번째 종이나 기타 적절한 덮개판을 상기 도포된 슬러리 위에 놓아 석고 벽판을 이룬다. 석고 함유 슬러리가 자르기에 충분할 만큼 굳으면 이 석고 벽판을 자르고, 그 석고 벽판을 말려 최종 벽판의 응결 석고 코어를 얻는데, 이 코어의 총 틈새 부피는 공기 틈새를 포함하여 약 75% 내지 약 95%이다. 이 석고 함유 슬러리는 선택적으로 트리메타인산염, 예를 들어 트리메타인산나트륨을 포함할 수 있다. 다른 통상적인 성분을 슬러리에 포함할 수도 있는데, 예를 들어 경화 촉진제, 결합제, 방수제, 종이 섬유, 유리 섬유, 점토(점토), 살생물제(biocide)와 기타 공지 성분을 적절하게 포함할 수 있다.

또 다른 한 실시 태양에서 본 발명은 저분진 석고 벽판의 사용 방법을 망라하고 있는데, 이 방법은 총 틈새 부피가 약 75% 내지 약 95%인 응결 석고 코어를 갖춘 저분산 석고 벽판을 제공하는 단계와 석고 분진이 생기는 방식으로 이 석고 벽판을 가지고 작업(예를 들어 자르고, 톱질하고, 파 내고, 금을 새기고/부러뜨려 끊고, 못질하고 나사 고정하거나 구멍 뚫기)하는 단계 및 상기 석고 분진의 상당 부분을 상기 틈새 속에 포획하는 단계를 포함하며, 이 때 상기 응결 석고 코어의 총 틈새 부피 중 적어도 60%는 평균 지름이 약 100 ㎛ 미만인 공기 틈새를 포함하는데 여기에는 평균 지름이 약 5 ㎛ 미만인 물 틈새도 포함된다.

발명의 상세한 설명

본 발명자들은 치장 회반죽(stucco), 호화 전분(pregelatinized starch), 나프탈렌술폰산 분산제와 적절한 양의 비누 거품을 포함하는 석고 함유 슬러리로 석고 벽판을 제조하면 그 응결 석고 코어의 총 틈새 부피가 약 80% 내지 약 92%일 때에 벽판 코어의 밀도를 약 10 내지 30 pcf(따라서 벽판 중량을 가볍게)로 낮게 할 수 있을 뿐 아니라 정상적인 석고 벽판 취급과 작업시(예를 들어 벽판을 자르고, 톱질하고, 파 내고, 금을 새기고/부러뜨려 끊고, 못질하고 나사 고정하거나 구멍을 뚫을 때)에 분진량을 낮출 수 있다는 예상치 못한 발견을 하였다. 이 석고 벽판은 따라서 다른 공지 제품보다 절단하기 쉽다. 비누 거품을 도입하면 작은 공기(거품) 틈새가 생기는데, 이 틈새는 평균적으로 지름이 약 100 ㎛ 미만이지만 지름이 일반적으로 약 10 ㎛보다는 더 크고, 바람직하게는 지름이 약 20 ㎛보다 크다. 본 발명은 이러한 작은 공기 거품과 더불어 증발성인 물 틈새(일반적으로 지름이 약 5 ㎛ 이하, 보통은 지름이 약 2 ㎛ 미만)가 최종 석고 벽판 제품의 응결 석고 코어 전체 속에 걸쳐 고르게 분포하고 있을 것을 요한다. 예를 들어 상기 응결 석고 코어는 총 틈새 부피가 약 80% 내지 약 92%일 수 있는데, 여기서 총 틈새 부피의 적어도 60%는 평균 지름이 약 10 ㎛보다 큰 공기 틈새를 포함하며, 총 틈새 부피의 적어도 10% 평균 지름이 약 5 ㎛ 미만인 물 틈새를 포함한다. 응결 석고 코어의 틈새가 물과 공기 틈새로 이루어져 약 80% 내지 약 92%의 총 틈새 부피(코어의 총 틈새 부피)를 가지도록 이러한 방식으로 제조한 저밀도 벽판의 코어는 벽판을 자르고, 톱질하고, 파 내고, 부러뜨려 끊고, 못질하고 나사 고정하거나 구멍을 뚫을 때 노출되는 작은 분진과 기타 파편의 상당 부분을 상기 틈새 안에 가두기 때문에 분진 발생이 상당한 정도로 줄어들고 공기 중에 날리지 않는 것이라고 믿고 있다.

황산칼슘 반수화물(치장 회반죽(stucco))의 재수화와 이어지는 경화에서 황산칼슘 2수화물 결정을 형성하려면 특정하고 이론적인 분량의 물(회반죽 1 몰 당 물 1½ 몰)을 요한다. 그러나 이에 해당하는 상업적 공정에는 일반적으로 과량의 물이 필요하다. 이 과량의 공정 용수는 석고 결정의 조직 속에 증발성 물 틈새를 낳는데, 대개 이 틈새는 실질적으로 불규칙한 모양을 하고 있고, 또한 다른 물 틈새와 이어져서 일반적으로는 연속적인 석고 결정의 네트워크 속에 불규칙적인 통로를 형성한다. 반면에 공기(거품) 틈새는 이 석고 슬러리에 비누 방울을 써서 도입한다. 이 공기 틈새는 일반적으로 모양이 구형/원형이고, 대개 다른 공기 틈새와 떨어져 있고 따라서 일반적으로 불연속적이다. 물 틈새는 이 공기 틈새의 벽 속에 분산될 수 있다(예를 들어 도 8~10을 보라).

분진 포획 방법의 유효성은 응결 석고 코어의 조성에 달려 있다. 충분한 양으로 사용하면 상기 나프탈렌술폰산 분산제가 상기 호화 전분과 가교를 이룰 수 있어 건조 후 석고 결정들을 결합시킴으로써 상기 석고 복합 재료의 건조 강도를 높여준다는 것을 발견한 바 있다. 나아가서 상기 호화 전분과 나프탈렌술폰산 분산제(유기 상(相))의 조합이 상기 응결 석고 결정을 결합시키는 접착제와 같은 효과를 제공하며, 이러한 조성이 특정한 틈새 부피와 분포 조건도 만족할 경우, 최종 석고 벽판에 금을 새기거나/부러뜨려 끊을 때 더 큰 조각이 생긴다는 예상할 수 없었던 특징도 발견하였다. 더 큰 석고 조각은 일반적으로 공기 중에 분진을 덜 발생한다. 이와 반대로 통상적인 조성의 석고 벽판을 쓰게 되면 작은 조각이 생기기 때문에 분진도 더 많이 생긴다. 예를 들어 통상적인 벽판은 톱으로 자를 때 평균 지름이 약 20~30 ㎛이고 최소 지름이 약 1 ㎛인 분진 조각을 발생한다. 반면에 본 발명의 석고 벽판은 톱으로 자를 때 평균 지름이 약 30~50 ㎛, 최소 지름이 약 2 ㎛인 분진 조각을 발생하고, 금을 새기거나/부러뜨려 끊을 때는 더 큰 조각을 낳는다.

부드러운 석고 벽판은 분진을 물 틈새와 공기 틈새 양쪽에서 포획(예를 들어 작은 석고 바늘을 단결정 분진으로 포획)할 수 있다. 딱딱한 벽판은 두 틈새 중 공기 틈새 속에 분진을 더 잘 포획하는데, 이는 이러한 벽판에 작업을 할 때 응결 석고 코어의 큰 조각이나 덩어리가 생기기 때문이다. 이 경우 이 분진 조각은 물 틈새에는 너무 크지만, 공기 틈새 속에는 갇힐 수 있다. 본 발명의 한 실시 태양에 따를 때, 상기 응결 코어의 틈새/공극(pore)의 크기 분포를 특정한 분포가 되게 함으로써 분진을 더 많이 포획할 수 있다. 공기와 물 틈새들이 분포를 이루어, 작은 틈과 큰 틈새의 분포가 되도록 하는 것이 바람직하다. 한 실시 태양에서는 바람직한 공기 틈새 분포를 비누 거품을 써서 이룰 수 있다. 아래 실시예 6과 7을 보라.

상기 응결 석고 코어 속 공기 틈새(약 10 ㎛보다 더 큼)의 물 틈새(약 5 ㎛보다 작음)에 대한 비율은 약 1.8:1 내지 약 9:1이다. 응결 석고 코어 속 공기 틈새(약 10 ㎛보다 더 큼)의 물 틈새(약 5 ㎛보다 작음)에 대한 한 바람직한 비율은 약 2:1 내지 약 3:1 범위이다. 한 실시 태양에서는 상기 응결 석고 코어 속 틈새/공극 크기 분포가 전체 측정한 틈새의 백분율로 약 5 ㎛ 미만인 틈새가 약 10~30%, 약 10 ㎛ 초과인 틈새가 약 70~90%가 되어야 한다. 달리 표현하자면, 상기 응결 석고 코어 속 공기 틈새(약 10 ㎛보다 더 큼)의 물 틈새(약 5 ㎛보다 작음)에 대한 비율은 약 2.3:1 내지 약 9:1 범위이다. 한 바람직한 실시 태양에서는, 상기 응결 석고 코어 속 틈새/공극 크기 분포가 전체 측정한 틈새의 백분율로 약 5 ㎛ 미만인 틈새가 약 30~35%, 약 10 ㎛ 초과인 틈새가 약 65~70%가 되어야 한다. 달리 표현하자면, 상기 응결 석고 코어 속 공기 틈새(약 10 ㎛보다 더 큼)의 물 틈새(약 5 ㎛보다 작음)에 대한 비율은 약 1.8:1 내지 약 2.3:1 범위이다.

공기(거품) 틈새의 평균 크기는 지름이 약 100 ㎛미만인 것이 바람직하다. 한 바람직한 태양에서는 이 응결 석고 코어 속 틈새/공극 크기 분포가 약 100 ㎛보다 더 큼(20%), 약 50 ㎛ 내지 약 100 ㎛(30%), 그리고 약 50 ㎛ 미만(50%)으로 이루어진다. 즉 바람직한 틈새/공극 크기의 중앙값은 약 50 ㎛이다.

상기 응결 석고 코어에 공기(거품) 틈새를 도입하고 그 크기와 분포를 통제하는데 있어서 비누 거품이 바람직하며, 상기 응결 석고 코어의 밀도를 조절하는데도 바람직하다. 비누의 바람직한 비율은 약 0.2 lb/MSF 내지 약 0.6 lb/MSF이고 더 바람직한 비누의 비율은 약 0.45 lb/MSF이다(lb/MSF는 1000 제곱 피트 당 파운드).

비누 거품은 원하는 밀도를 이루는데 효과가 있는 분량으로 통제된 방식으로 가하여야 한다. 이 과정을 통제하려면 작업자는 석고 벽판을 형성하는 선의 선단부(head)를 감시하고 있으면서 이 밀봉 공간(envelope) 속이 차 있도록 하여야 한다. 이 밀봉 공간 속이 꽉 차지 않으면, 모서리가 비어 있는 석고 벽판이 생기게 되는데, 이는 슬러리가 필요한 만큼의 부피를 채울 수 없기 때문이다. 벽판 제조시 공기 방울이 터지는 것을 막기 위하여 비누 사용량을 늘리거나(공기 방울이 덜 터지도록 유지함), 공기 주입량을 늘림으로써 이 밀봉 공간을 채운 채로 유지할 수 있다. 따라서 일반적으로, 비누 사용량이나 공기 주입량을 가감함으로써 이 밀봉 공간의 크기를 통제하고 조절할 수 있다. 상기 선단부를 통제하는 방법은 비누 거품을 가하여 슬러리 부피를 늘리거나 슬러피 부피를 줄이기 위하여 비누 사용량을 줄임으로써 평활면(table) 위에 놓인 "동적 슬러리(dynamic slurry)"를 조절하는 것을 포함한다.

본 발명의 한 실시 태양에서는 치장 회반죽(stucco), 호화 전분, 나프탈렌술폰산 분산제를 포함하는 석고 함유 슬러리로부터 제조되는 석고 함유 완성품을 제공한다. 상기 나프탈렌술폰산 분산제는 건조 치장 회반죽 중량 대비 약 0.1 ~ 3.0 중량%의 함량으로 존재한다. 상기 호화 전분은 상기 조성물 내의 건조 회반죽의 중량 대비 적어도 약 0.5 중량% 내지 약 10 중량%의 함량으로 존재한다. 상기 슬러리 내에 사용될 수 있는 다른 구성 성분들은 결합제, 방수제, 종이 섬유, 유리 섬유, 클레이, 살생물제(biocide)와 경화 촉진제를 포함한다. 본 발명에서는 응결 석고 코어 속에 작은 공기(거품) 틈새와 물 틈새의 형태로 틈새를 만들어 총 틈새 부피(total void volume)를 약 75% 내지 95%, 바람직하게는 약 80% 내지 약 92%로 함으로써 석고 벽판 등의 석고 함유 완성품의 밀도를 낮추고, 분진 발생을 통제하기 위하여 새로 조제한 석고 함유 슬러리에 비누 거품을 부가하는 것이 필요하다. 바람직하게는 이 평균 공극 크기 분포가 약 1 ㎛(물 틈새) 내지 약 40~50 ㎛(공기 틈새)에 걸쳐 있을 것이다.

선택적으로는 약 0.5 중량% 내지 약 10 중량%의 호화 전분, 약 0.1 중량% 내지 약 3.0 중량%의 나프탈렌술폰산 분산제와 적어도 약 0.12 중량% 내지 약 0.4 중량%의 트리메타인산염(모두 상기 석고 슬러리 내에서 사용되는 건조 치장 회반죽 중량 기준)을 조합하면 상기 석고 슬러리의 유동성(fluidity)을 예상 외로 상당하게 증가시킨다. 이는 석고 벽판과 같은 석고 함유 제품들을 제조에 쓰이는 충분한 흐름성(flowability)을 갖는 석고 슬러리를 제조하는데 필요한 물의 양을 실질적으로 감소시킨다. 표준적인 조성물과 비교했을 때 2배에 달하는 (트리메타인산나트륨으로서의) 상기 트리메타인산염의 농도는 나프탈렌술폰산 분산제의 활성을 향상시키는 것으로 판단된다.

나프탈렌술폰산(naphthalenesulfonate) 분산제는 본 발명에 따라 제조되는 석고 함유 슬러리에 반드시 사용하여야 한다. 본 발명에서 사용되는 나프탈렌술폰산 분산제는 폴리나프탈렌술폰산(polynaphthalenesulfonic acid) 및 그 염(폴리나프탈렌술폰산화물) 및 나프탈렌술폰산과 포름알데히드의 축합 생성물인 유도체들을 포함한다. 특히 바람직한 폴리나프탈렌술폰산화물은 나프탈렌술폰산 나트륨 및 칼슘을 포함한다. 상기 나프탈렌술폰산화물들의 평균 분자량은 약 3,000 내지 27,000인데, 바람직하게는 약 8,000 내지 22,000이고, 더 바람직하게는 약 12,000 내지 17,000이다. 상용화된 제품으로서, 더 큰 분자량의 분산제는 낮은 분자량의 분산제보다 높은 점도 및 낮은 고형분 함량을 갖는다. 유용한 나프탈렌술폰산화물은 오하이오주 클리블랜드의 GEO Specialty Chemicals사에서 판매하는 DILOFLO; 매사추세츠주 렉싱턴의 Hampshire Chemical Corp.사에서 판매하는 DAXAD; 및 인디아나주 라파예트의 GEO Specialty Chemicals사에서 판매하는 LOMAR D를 포함한다. 나프탈렌술폰산화물은 바람직하게는 예를 들면, 고형분 함량이 35 ~ 55 중량% 범위에서 수용액으로서 쓰인다. 가장 바람직하게는 나프탈렌술폰산화물을 수용액 형태, 예를 들어 고형분 함량 약 40 ~ 45 중량% 범위로 사용한다. 대안적으로 적절한 경우에는 나프탈렌술폰산화물은 예를 들면 LOMAR D와 같은 건조 고형분 또는 분말 형태로 사용될 수 있다.

본 발명에서 유용한 폴리나프탈렌술폰산은 하기 화학식 1을 갖는다:

상기 식에서 n 은 >2이고, M 은 나트륨, 칼륨, 칼슘 등이다.

나프탈렌술폰산 분산제는, 바람직하게는 약 45 중량% 수용액 형태로, 상기 석고 복합체 조성물에 사용되는 건조 치장 회반죽 중량 대비 약 0.5 중량% 내지 약 3.0 중량%의 범위에서 쓰일 수 있다. 나프탈렌술폰산 분산제의 보다 바람직한 함량 범위는 건조 치장 회반죽 중량 대비 약 0.5 중량% 내지 약 2.0 중량%이며, 가장 바람직하게는 건조 치장 회반죽 중량 대비 약 0.7 중량% 내지 약 2.0 중량%이다. 반대로, 공지된 석고 벽판은 이러한 분산제를 건조 치장 회반죽 중량 대비 약 0.4 중량% 이하의 농도로 포함한다.

다른 방식으로 설명하자면, 상기 나프탈렌술폰산 분산제는 건조 중량 기준으로 상기 석고 복합체 조성물에 사용되는 건조 치장 회반죽 중량 대비 약 0.1 중량% 내지 약 1.5 중량%의 범위로 사용될 수 있다. 건조 고형분 기준으로 나프탈렌술폰산 분산제의 더 바람직한 함량 범위는 건조 치장 회반죽 중량 대비 약 0.25 중량% 내지 약 0.7 중량%이며, 가장 바람직하게는 (건조 고형분 기준으로) 건조 회반죽 중량 대비 약 0.3 중량% 내지 0.7 중량%이다.

석고 함유 슬러리는 선택적으로 트리메타인산염, 예를 들면 트리메타인산나트륨을 포함할 수 있다. 모든 적절한 수용성 메타인산 또는 폴리인산을 본 발명에 사용할 수 있다. 바람직하게는 복염(double salts)을 포함하는 트리메타인산염, 즉 2 개의 양이온을 갖는 트리메타인산염을 포함하는 트리메타인산염을 사용할 수 있다. 특히 유용한 트리메타인산염은 트리메타인산나트륨, 트리메타인산칼륨, 트리메타인산칼슘, 트리메타인산칼슘나트륨, 트리메타인산리튬, 트리메타인산암모늄 및 이의 유사물, 또는 이들의 조합을 포함한다. 바람직한 트리메타인산염은 트리메타인산나트륨이다. 트리메타인산염을 수용액으로서, 예를 들면 고형분 약 10~15 중량%로 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 본 출원에 참고문헌으로 통합되는 Yu 등의 미국특허 제6,409,825호에 기재된 바와 같이, 다른 고리형 또는 비고리형(acyclic) 폴리인산도 사용할 수 있다.

비록 일반적인 사용량이 석고 슬러리에 사용되는 건조 치장 회반죽 중량 대비 약 0.05 중량% 내지 약 0.08 중량%이긴 하지만, 트리메타인산나트륨은 석고 함유 조성물에서 공지된 첨가제이다. 본 발명의 일 실시 태양에서, 트리메타인산나트륨(또는 다른 수용성 메타인산 또는 폴리인산화물)은 석고 복합체 조성물에서 사용되는 건조 치장 회반죽 중량 대비 약 0.12 중량% 내지 약 0.4 중량%의 범위로 존재할 수 있다. 바람직한 트리메타인산나트륨(또는 다른 수용성 메타인산 또는 폴리인산화물)의 함량 범위는 석고 복합체 조성물에서 사용되는 건조 치장 회반죽 중량 대비 약 0.12 중량% 내지 약 0.3 중량%이다.

치장 회반죽은 알파와 베타의 2 가지 형태를 갖는다. 회반죽의 이 2 가지 형태는 하소 방식을 달리하여 얻는다. 본 발명에서는 치장 회반죽의 베타 또는 알파 형태 중 어느 하나를 쓸 수 있다.

녹말, 특히 호화 전분을 비롯한 전분은 본 발명에 따라 제조되는 석고 함유 슬러리에 반드시 쓰인다. 바람직한 호화 전분은 호화 옥수수(corn) 전분이며, 예를 들면 수분 7.5%, 단백질 8.0%, 오일 0.5%, 조섬유(crude fiber) 0.5%, 회(ash) 0.3%; 소지강도(green strength) 0.48 psi이고 겉보기 밀도(loose bulk density)가 35.0 lb/ft³인 통상적인 분석치를 갖는, 미주리주 세인트루이스의 Bunge Milling사에서 판매하는 호화 옥수수 가루이다. 호화 옥수수 전분은 석고 함유 슬러리에서 사용되는 건조 회반죽의 중량 대비 적어도 약 0.5 중량% 내지 약 10 중량%의 양으로 사용되야 한다.

나아가 본 발명의 발명자들은 나프탈렌술폰산 분산제 약 0.1 중량% 내지 3.0 중량% 존재 하에 호화 전분(바람직하게는 호화 옥수수 전분)을 적어도 약 0.5 중량% 내지 10 중량%(전분 및 나프탈렌술폰산 분산제 농도는 조성물에 존재하는 건조 회반죽의 중량 기준) 사용함으로써 (특히 벽판에서) 건조 강도의 현저한 증가가 일어날 수 있다는 것을 알아냈다. 이러한 예상 외의 결과는 수용성 트리메타인산 또는 폴리인산화물의 존재 여부에 상관없이 얻을 수 있다.

추가적으로, 본 발명에 따라 제조된 건조 석고 벽판에서 호화 전분을 적어도 약 10 lb/MSF 이상의 농도로 사용하여도 고강도 및 경량화를 달성할 수 있다는 것을 예상치 못하게 알아냈다. 35 ~ 45 lb/MSF 정도의 높은 농도를 갖는 호화 전분이 석고 벽판에 효과적이라는 것을 알 수 있었다. 한 예로서, 아래 표 1 및 표 2에 기재된 바와 같이, 조성물 B는 호화 전분을 45 lb/MSF로 포함하나, 제조된 벽판은 중량이 1042 lb/MSF 이고 현저한 강도를 갖는다. 이 실시예(조성물 B)에서, 45 중량% 수용액 형태의 나프탈렌술폰산 분산제가 1.28 중량%의 농도로 쓰였다.

나아가 본 발명에서 나프탈렌술폰산 분산제와 트리메타인산염의 조합을 호화 옥수수 전분 및 선택적으로 종이 섬유 또는 유리 섬유와 조합하는 경우에도 예상 외의 결과를 달성할 수 있다. 상기 3 종의 구성 성분을 포함하는 조성물로부터 제조되는 석고 벽판은 강도가 증가되고 무게가 감소하며, 제조시 물 요구량이 줄어들어 경제적으로도 보다 바람직하다. 종이 섬유의 유용한 범위는 건조 치장 회반죽 중량 기준 약 2 중량%까지이다. 유리 섬유의 유용한 범위는 건조 치장 회반죽 중량 기준 약 2 중량%까지이다.

본 출원에 참고 문헌으로 통합되는 Yu 등의 미국특허 제6,409,825호에 기재된 바와 같이, 본 발명의 석고 함유 조성물에서 경화 촉진제(accelerator)를 사용할 수 있다. 한 바람직한 내열성 촉진제(heat resistant accelerator, HRA)를 랜드 플라스터(황산칼슘 이수화물)의 건식 분쇄로부터 제조할 수 있다. 상기 HRA를 제조하는데 ugar), 덱스트로스, 붕산 및 녹말과 같은 첨가제를 소량(일반적으로 약 5 중량%) 사용할 수 있다. 당 또는 덱스트로스가 현재 바람직하다. 본 출원에 참고문헌으로 통합되는 미국특허 제3,573,947호에 기재된 바와 같이, 다른 유용한 촉진제는 "기후 안정화 촉진제(climate stabilized accelerator 또는 climate stable accelerator)"(CSA)이다.

과량의 물을 궁극적으로는 가열로 없애야 하기 때문에 물/치장 회반죽(w/s) 비는 중요한 파라미터이다. 본 발명의 실시 태양에서, 일반적으로 바람직한 w/s비는 약 0.7 내지 약 1.3이다.

다른 석고 슬러리 첨가제는 촉진제, 결합제, 방수제, 종이 또는 유리 섬유, 점토(clay), 살생물제 및 다른 공지된 성분들을 포함한다.

덮개판(cover sheet)은 통상적인 석고 벽판에서처럼 종이로 만들 수 있는데, 이 분야에 알려져 있는 다른 쓸모 있는 덮개판 재료(예를 들어 유리 섬유 매트(mat))를 쓸 수도 있다. 종이 덮개판은 석고 벽판에 강도 특성을 부여한다. 유용한 덮개판 종이로는 일리노이주 시카고의 United States Gypsum Corporation사에서 판매하는 Manila 7-ply와 News-Line 5-ply, 인디아나주 뉴포트의 Caraustar사에서 판매하는 Grey-Back 3-ply와 Manila Ivory 3-ply를 들 수 있다. 종이 덮개판은 상부 덮개판(top cover sheet) 또는 면지(face paper)와 바닥 덮개판(bottom cover sheet) 또는 이면지(back paper)를 포함한다. 바람직한 하부 덮개판 종이는 5-ply News-Line이다. 바람직한 면지는 Manila 7-ply이다.

또한 섬유상 매트(fibrous mat)도 상기 덮개판 중 어느 하나 또는 두 쪽 다와 함께 쓰일 수 있다. 한 유용한 섬유상 매트는 유리 섬유 필라멘트가 접착제에 의해 서로 결합된 유리 섬유 매트이다. 바람직하게는 상기 섬유상 매트가 유리 섬유 필라멘트가 접착제에 의해 서로 결합된 부직(不織 nonwoven) 유리 섬유 매트이다. 가장 바람직하게는 이 부직 유리 섬유 매트가 두꺼운 수지 피복층을 갖추고 있다. 예를 들면, Johns-Manville사에서 판매하며 약 1.2~2.0 lb/100 ft²의 중량을 가지고 매트 중량의 약 40 ~ 50 %가 수지 피복층인 Duraglass 부직 유리 섬유 매트가 사용될 수 있다.

이하의 실시예로 본 발명을 더 상세하게 설명한다. 이들은 본 발명의 범위를 어떠한 방식으로도 제한하는 것으로 해석하여서는 아니 된다.

도 1은 본 발명의 한 실시 태양을 도시하는, 주입 석고 입방체(cast gypsum cube) 시료(11:08)의 15배 배율 주사 전자 현미경 사진이다.
도 2는 본 발명의 한 실시 태양을 도시하는. 주입 석고 입방체(cast gypsum cube) 시료(11:30)의 15배 배율 주사 전자 현미경 사진이다.
도 3은 본 발명의 한 실시 태양을 도시하는, 주입 석고 입방체(cast gypsum cube) 시료(11:50)의 15배 배율 주사 전자 현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 한 실시 태양을 도시하는, 주입 석고 입방체(cast gypsum cube) 시료(11:08)의 50배 배율 주사 전자 현미경 사진이다.
도 5는 본 발명의 한 실시 태양을 도시하는, 주입 석고 입방체(cast gypsum cube) 시료(11:30)의 50배 배율 주사 전자 현미경 사진이다.
도 6은 본 발명의 한 실시 태양을 도시하는, 주입 석고 입방체(cast gypsum cube) 시료(11:50)의 50배 배율 주사 전자 현미경 사진이다.
도 7은 본 발명의 한 실시 태양을 도시하는, 주입 석고 입방체(cast gypsum cube) 시료(11:50)의 500배 배율 주사 전자 현미경 사진이다.
도 8은 본 발명의 한 실시 태양을 도시하는, 주입 석고 입방체(cast gypsum cube) 시료(11:50)의 2,500배 배율 주사 전자 현미경 사진이다.
도 9~10은 본 발명의 한 실시 태양을 도시하는, 주입 석고 입방체(cast gypsum cube) 시료(11:50)의 10,000배 배율 주사 전자 현미경 사진이다.

실시예 1

석고 슬러리 조성물 시료

석고 슬러리 조성물이 하기 표 1에 기재되어 있다. 표 1의 모든 수치는 건조 치장 회반죽(stucco) 중량 대비 중량%로 표시된다. 괄호 안의 수치는 파운드 건조 중량(lb/MSF)이다.

구성 성분	조 성 A	조 성 B

치장 회반죽(lb/MSF)	(732)	(704)
트리메타인산나트륨	0.20 (1.50)	0.30 (2.14)
분산제 (나프탈렌술폰산화물)	0.18 (1.35)	0.58 ¹(4.05)
호화 전분(건조 분말)	2.7 (20)	6.4 (45)
벽판 전분(Board starch)	0.41 (3.0)	0
내열성 촉진제(HRA)	(15)	(15)
유리 섬유	0.27 (2.0)	0.28 (2.0)
종이 섬유	0	0.99 (7.0)
비누^*	0.03 (0.192)	0.03 (0.192)

물의 총량(lb.)	805	852

물/회반죽 비율	1.10	1.21

^*거품을 미리 발생시키기 위해 사용됨.

¹45% 수용액으로서 1.28 중량%.

실시예 2

벽판의 제조

석고 벽판 시료를 본 출원에 참고문헌으로 통합되는 Yu 등의 미국 특허 제6,342,284호, 및 Yu 등의 미국특허 제6,632,550호에 따라 제조하였다. 여기서는 거품을 따로 발생시키고 이 거품을 본 출원의 실시예 5에서 기재된 바와 같은 다른 모든 구성 요소를 포함하는 슬러리에 도입하는 것을 포함한다.

실시예 1의 조성물 A 및 B를 사용하여 제조된 석고 벽판 및 보통의 대조군(control) 벽판의 시험 결과가 하기 표 2에 기재되어 있다. 이 실시예 및 하기 다른 실시예에서, 못 뽑기 저항(nail pull resistance), 코어 굳기 및 굴곡 강도를ASTM C-473에 따라 시험하였다. 덧붙여 언급할 것은 전형적인 석고 벽판은 두께가 약 1/2 인치이고 무게가 재료 1000 제곱 피트나 MSF 당 약 1600 내지 1800 파운드라는 점이다("MSF"는 1,000 제곱피트를 의미하는 이 분야의 표준 약어이다; 상자, 골판지 재료와 벽판의 면적 척도이다).

실 험 결 과	대조군 벽판	조성 A의 벽판	조성 B의 벽판
벽판의 무게(lb/MSF)	1587	1066	1042
못 뽑기 저항(lb)	81.7	50.2	72.8
코어 굳기(lb)	16.3	5.2	11.6
가습 결합 부하(lb)	17.3	20.3	15.1
가습 결합 파괴(failure)(%)	0.6	5	11.1
굴곡 강도, 상향(face-up) (MD) (lb)	47	47.2	52.6
굴곡 강도, 하향(face-down) (MD) (lb)	51.5	66.7	78.8
굴곡 강도, 상향(face-up) (XMD) (lb)	150	135.9	173.1
굴곡 강도, 하향(face-down) (XMD) (lb)	144.4	125.5	165.4

MD : 기기 방향

XMD : 기기 횡단 방향

표 2에 기재된 바와 같이, 조성물 A와 B의 슬러리를 사용하여 제조한 석고 벽판은 대조군 벽판과 비교하여 상당한 중량의 저하를 보인다. 상기 표 1을 참조하면, 조성물 A 벽판과 조성물 B 벽판의 비교값이 가장 현저하다. 물/치장 회반죽(w/s) 비는 조성물 A와 조성물 B가 유사하다. 또한 조성물 B에서 사용한 나프탈렌술폰산 분산제의 농도는 상당히 더 높다. 또한 조성물 B는 상당히 더 많은 호화 전분, 약 6 중량%를 사용하는데, 이는 조성물 A 보다 100% 넘게 증가한 것이며 두드러진 강도 상승을 동반한다. 그렇지만, 조성물 B 슬러리는 요구하는 흐름성을 얻기 위한 물 요구량은 낮게 유지하였는데, 조성물 A와 비교하여 약 10%의 차이가 있다. 두 조성물 모두에서 물 요구량이 낮은 것은 석고 슬러리 내의 나프탈렌술폰산 분산제와 트리메타인산나트륨의 조합에 의한 상승(上乘) 효과 덕택이며, 이는 상당히 더 높은 농도의 호화 전분 존재 하에서도, 석고 슬러리의 유동성을 증가시킨다.

표 2에 기재된 바와 같이, 조성물 B 슬러리를 사용하여 제조한 벽판은 조성물 A 슬러리를 사용하여 제조한 벽판과 비교하여 상당히 증가한 강도를 지닌다. 더 많은 양의 나프탈렌술폰산 분산제, 트리메타인산나트륨과 함께 더 많은 양의 호화 전분을 벽판에 도입함으로써, 조성물 B 벽판의 못 뽑기 저항이 조성물 A 보드에 비해 45% 이상 개선되었다. 또한, 조성물 A 보드에 비하여 조성물 B 보드에서 굴곡 강도가 상당히 늘어난 것을 관찰하였다.

실시예 3

1/2 인치 석고 벽판 중량 감소 시험

슬러리 조성물 및 시험 결과를 포함하는 추가적인 석고 벽판 실시예들(보드 C, D 및 E)이 하기 표 3에 기재되어 있다. 표 3의 슬러리 조성물들은 상기 슬러리들의 주요 성분들을 포함한다. 괄호 안의 수치들은 건조 치장 회반죽 중량 대비 중량%로서 표시한 것이다.

시험 조성 성분명/파라미터	대조군 벽판	조성 C의 벽판	조성 D의 벽판	조성 E의 벽판
건조 치장 회반죽(lb/MSF)	1300	1281	1196	1070
경화 촉진제(lb/MSF)	9.2	9.2	9.2	9.2
DILOFLO ¹(lb/MSF)	4.1 (0.32%)	8.1 (0.63%)	8.1 (0.68%)	8.1 (0.76%)
보통의 전분(lb/MSF)	5.6 (0.43%)	0	0	0
호화 옥수수 전분(lb/MSF)	0	10 (0.78%)	10 (0.84%)	10 (0.93%)
트리메타인산나트륨 (lb/MSF)	0.7 (0.05%)	1.6 (0.12%)	1.6 (0.13%)	1.6 (0.15%)
총 물/치장 회반죽 비율 (w/s)	0.82	0.82	0.82	0.84
시험 조성의 실험 결과
건조 벽판 중량(lb/MSF)	1611	1570	1451	1320
못 뽑기 저항(lb)	77.3^†	85.5	77.2	65.2

^†ASTM 표준 : 77 lb

¹ DILOFLO는 45% 나프탈렌술폰산 수용액이다.

표 3에 기재된 바와 같이, 벽판 C, D, 및 E는 대조군 벽판과 비교하여 전분, DILOFLO 분산제와 트리메타인산나트륨의 양이 상당히 늘어난(전분 및 분산제에 관하여는 퍼센트 기준으로 약 2 배 증가되고, 트리메타인산에 관하여 2 내지 3배 증가) 슬러리로부터 제조하였는데, 그 반면에 w/s 비는 동일하게 유지하였다. 그럼에도 불구하고, 벽판 중량은 상당히 감소하였지만, 못 뽑기 저항으로 측정하는 강도는 큰 영향을 받지 않았다. 따라서, 본 발명의 한 실시 태양인 이 실시예에서, 새로운 조성물(예를 들면 벽판 D)은 동일한 w/s비와 적절한 강도를 유지하면서도 전분량이 늘어난 유용하고 흐름성 있는 슬러리를 제공하여 준다.

실시예 4

습윤 석고 입방체 강도 시험

습윤 입방체 강도 시험은 일리노이주 시카고의 United States Gypsum Corp.사에서 판매하는 Southard CKS 벽판 치장 회반죽(board stucco) 및 실험실 수돗물)을 사용하여 습윤 압축 강도를 측정하여 수행하였다. 아래 실험 과정을 사용하였다.

약 70℉에서 치장 회반죽(1000 g), CSA(2 g) 및 수돗물(1200 cc)을 각 습윤 석고 입방체 성형틀(cast)용으로 사용하였다. 호화 옥수수 전분(20 g, 치장 회반죽 중량 대비 2.0 %)과 CSA(2 g, 회반죽 중량 대비 0.2 %)를 회반죽과 함께 플라스틱 백(bag) 속에서 충분히 건조 혼합한 후, 나프탈렌술폰산 분산제와 트리메타인산나트륨을 모두 함유하고 있는 수돗물 용액과 혼합하였다. 사용된 상기 분산제는 DILOFLO 분산제(표 4에 기재된 바와 같이 1.0 ~ 2.0 %)였다. 또한, 표 4에 기재된 바와 같이 트리메타인산나트륨을 그 양을 변화시키면서 사용하였다.

먼저 건조 구성 성분들과 수용액을 실험실용 Warning 블렌더에서 혼합하였으며, 그 혼합물을 10 초 동안 담근 후, 10 초 동안 저속으로 혼합하여 슬러리를 제조하였다. 그 후 상기 슬러리를 3 개의 2"×2"×2" 입방체 주형(mold)에 부어 넣었다. 상기 주조 입방체들을 주형으로부터 꺼낸 후, 무게를 재고, 플라스틱 백 속에 밀봉하여 압축 강도 시험이 수행되기 전에 수분 손실을 방지하였다. 습윤 입방체들의 압축 강도는 ATS 기기를 사용하여 측정하였고, 제곱 인치당 파운드(psi)로 평균값을 기록하였다. 얻어진 결과는 다음과 같다:

시험 시료 번호	트리메타인산나트륨의 그램 수(치장 회반죽 대비 중량%)	DILOFLO ¹ (치장 회반죽 대비 중량%)	습윤 입방체 (2"×2"×2")중량(g)	습윤 입방체 압축 강도 (psi)
1	0	1.5	183.57	321
2	0.5 (0.05)	1.5	183.11	357
3	1 (0.1)	1.5	183.19	360
4	2 (0.2)	1.5	183.51	361
5	4 (0.4)	1.5	183.65	381
6	10 (1.0)	1.5	183.47	369
7	0	1.0	184.02	345
8	0.5 (0.05)	1.0	183.66	349
9	1 (0.1)	1.0	183.93	356
10	2 (0.2)	1.0	182.67	366
11	4 (0.4)	1.0	183.53	365
12	10 (1.0)	1.0	183.48	341
13	0	2.0	183.33	345
14	0.5 (0.05)	2.0	184.06	356
15	1 (0.1)	2.0	184.3	363
16	2 (0.2)	2.0	184.02	363
17	4 (0.4)	2.0	183.5	368
18	10 (1.0)	2.0	182.68	339

¹ DILOFLO는 45% 나프탈렌술폰산 수용액이다.

표 4에 기재된 바와 같이, 본 발명의 범위인 약 0.12 ~ 0.4% 농도로 트리메타인산나트륨을 포함하는 시료 4 ~ 5, 10 ~ 11와 17은 트리메타인산나트륨을 상기 범위 밖으로 포함하는 시료들과 비교하면, 우수한 습윤 입방체 압축 강도를 제공한다.

실시예 5

1/2 인치 경량 석고 벽판 플랜트 생산 시험

슬러리 조성 및 시험 결과를 포함하는 추가적인 시험(시험 벽판 1과 2)을 아래 표 5에 나타낸 바와 같이 수행하였다. 표 5의 슬러리 조성은 상기 슬러리들의 주요 성분들을 포함한다. 괄호 안의 수치들은 건조 치장 회반죽 중량 대비 중량%로서 표시한 것이다.

시험 조성 성분명/파라미터	대조군 벽판 1	플랜트 조성 시험 벽판 1	대조군 벽판 2	플랜트 조성 시험 벽판 2
건조 치장 회반죽(lb/MSF)	1308	1160	1212	1120
DILOFLO ¹(lb/MSF)	5.98 (0.457%)	7.98 (0.688%)	7.18 (0.592%)	8.99 (0.803%)
보통의 전분(lb/MSF)	5.0 (0.38%)	0	4.6 (0.38%)	0
호화 옥수수 전분(lb/MSF)	2.0 (0.15%)	10 (0.86%)	2.5 (0.21%)	9.0 (0.80%)
트리메타인산나트륨(lb/MSF)	0.7 (0.05%)	2.0 (0.17%)	0.6 (0.05%)	1.6 (0.14%)
총 물/치장 회반죽 비율(w/s)	0.79	0.77	0.86	0.84
시험 조성 시험 결과
건조 벽판 중량(lb/MSF)	1619	1456	1553	1443
못 뽑기 저항(lb)	81.5^†	82.4	80.7	80.4
평균 굴곡 강도(MD) (lb)	41.7	43.7	44.8	46.9
평균 굴곡 강도(XMD) (lb)	134.1	135.5	146	137.2
평균 가습 결합² 부하(lb)	19.2	17.7	20.9	19.1
가습 결합^2,3 파괴(%)	1.6	0.1	0.5	0

^†ASTM 표준 : 77 lb

MD: 기기 방향

XMD: 기기 횡단 방향

¹ DILOFLO는 45% 나프탈렌술폰산 수용액이다.

² 90℉/90% 상대 습도

³ 이러한 시험 조건 하에서 50% 미만인 퍼센트 파괴 비율을 받아들일 수 있다는 점은 잘 알려져 있다.

표 5에 기재된 바와 같이, 시험 벽판 1과 2는 대조군 벽판들과 비교하여 전분, DILOFLO 분산제 및 트리메타인산나트륨이 상당히 늘어난 슬러리로부터 제조하였지만 w/s비는 약간 줄여서 제조하였다. 그럼에도 불구하고, 못 뽑기 저항과 굴곡 시험으로 측정한 강도는 유지되거나 개선되었으며, 벽판의 중량은 상당히 감소하였다. 따라서, 본 발명의 한 실시 태양인 이 실시예에서, 신규한 조성물(예를 들면, 시험 벽판 1과 2)은 동일한 w/s비와 적절한 강도를 유지하면서도 전분량이 늘어난 유용하고 흐름성 있는 슬러리를 제공하여 준다.

실시예 6

1/2 인치 초경량 석고 벽판 플랜트 생산 시험

물로 호화 옥수수 전분을 10 % 농도로 제조하고(습윤 전분으로 제조) HYONIC 25 AS와 PFM 33 비누(GEO Specialty Chemicals사 판매, 인디아나주 라파예트)의 블렌드가 사용된 것을 제외하고는, 실시예 2에서와 같이 조성물 B(실시예 1)를 사용하여 추가적인 시험을 수행하였다. 예를 들면, 시험 벽판 3은 60 ~ 70 중량%의 HYNONIC 25 AS 65~70 중량%와 PFM 33을 잔량으로 함유하는 HYONIC 25 AS와 PFM 33의 블렌드로 제조하였다. 예를 들면, 시험 벽판 4는 HYONIC 25AS/HYONIC PFM 33의 70/30 wt./wt. 블렌드로 제조하였다. 시험 결과는 하기 표 6에 기재하였다.

시험 결과	시험 벽판 3 (조성 B + HYONIC 비누 블렌드 65/35) (n = 12)	시험 벽판 4 (조성 B + HYONIC 비누 블렌드 70/30) (n = 34) ^*
벽판의 무게(lb/MSF)	1106	1013
못 뽑기 저항^a(lb)	85.5	80.3
코어 굳기^b(lb)	>15	12.4
평균 굴곡 강도^c (MD) (lb)	55.6	60.3 ¹
평균 굴곡 강도^d (XMD) (lb)	140.1	142.3 ¹

^* 표시한 것 예외.

¹ n = 4

MD : 기기 방향

XMD: 기기 횡단 방향

^a ASTM 표준 : 77 lb

^b ASTM 표준 : 11 lb

^c ASTM 표준 : 36 lb

^d ASTM 표준 : 107 lb

표 6에 기재된 바와 같이, 못 뽑기 저항과 코어 굳기로 측정한 강도 특성은 상기 ASTM 표준을 초과했다. 또한 굴곡 강도도 상기 ASTM 표준을 초과하는 것으로 측정되었다. 역시 본 발명의 한 실시 태양인 이 실시예에서, 상기 신규한 조성물(예를 들면, 시험 보드 3 및 4)은 적절한 강도를 유지하면서도 전분량이 늘어난 유용하고 흐름성 있는 슬러리를 제공하여 준다.

실시예 7

벽판 무게의 함수로서의 1/2 인치 두께 석고 벽판 코어의 틈새 부피 백분율 계산과 톱질 절단 결과

물로 호화 옥수수 전분을 10 % 농도로 제조하고(습윤 전분으로 제조), 0.5% 유리 섬유와 1.2%의 나프탈렌술폰산(DILOFLO)을 45% 수용액 형태로 이용한 것을 제외하고는, 실시예 2에서와 같이 조성 B(실시예 1)를 사용하여 틈새 부피와 밀도(시험 벽판 번호 5~13)를 측정하는 추가적인 시험을 수행하였다. 비누 거품은 비누 거품 발생기에서 만들어 원하는 밀도를 이루기에 충분한 양으로 상기 석고 슬러리에 도입하였다. 이 실시예에서는 비누를 0.25 lb/MSF 내지 0.45 lb/MSF 농도로 사용하였는데, 즉 비누 사용량을 적절하게 늘리거나 줄였다. 각 시료에서 벽판의 두께는 1/2 인치였고 코어 부피는 39.1 ft³/MSF로 일정하다고 가정하였다. 면지(front paper)와 이면지(back paper)를 떼어낸 4 피트 폭의 벽판 시료를 가로질러 틈새 부피를 측정하였다. 이 면지와 이면지는 그 두께가 11~18 mil(각 면에서)의 범위에 있다. 틈새/공극 크기와 공극 크기 분포는 주사 전자 현미경(아래 실시예 8을 보라)과 X-선 CT 주사 기술(XMT)로 측정하였다.

시험 벽판 번호	벽판 중량 (lb/MSF)	거품 틈새 부피 ¹ (ft ³ /MSF)	거품 공극 크기 분포(%) ^†	증발성 틈새 부피 ² (ft ³ /MSF)	증발성 공극 크기 분포(%) ^†	총 코어 틈새 부피 ³ (%)	벽판 코어 밀도 (pcf) ⁴
5	1600~1700 (대조군)	15	54	12.7	46	70.8	39~41
6	1400	19.6	66	10.3	34	76.5	34
7	1300	21.1	69	9.4	31	78.0	31
8	1200	20.9	68	10.0	32	79.0	28
9	1100	21.1	67	10.4	33	80.6	26
10	1000	20.9	65	11.1	35	81.8	23
11	900	23.4	71	9.5	29	84.1	21
12	800	25.5	76	8.1	24	85.9	18
13	500	31.5	88	4.5	12	92.1	10

¹ >10 ㎛ 공기(거품) 틈새

² <5 ㎛ 물 틈새

³ 일정한 코어 부피 = 39.1 ft³/MSF를 전제로 한 양, 즉 총 코어 틈새 부피 = 거품 틈새 부피 + 증발성 틈새 부피/39.1 × 100

⁴ 일정한 코어 부피 = 39.1 ft³/MSF를 전제로 한 양, 즉 벽판 코어 밀도(pcf) = 벽판 무게(lb/MSF) - 종이 덮개판 무게(lb/MSF)/39.1 ft³/MSF = 벽판 무게(lb/MSF) - 90 lb/MSF/39.1 ft³/MSF

^† 측정한 모든 틈새에 대한 백분율

표 7에 나타낸 바와 같이, 총 코어 틈새 부피 범위가 79.0%에서 92.1%인 시험 벽판 시료를 제조하였는데, 이는 벽판 코어 밀도 범위로 각각 28 pcf로부터 10 pcf까지 내려가는 양이다. 하나의 예로서 총 코어 틈새 부피가 81.8%이고, 벽판 코어 밀도가 23 pcf인 시험 벽판 10을 톱으로 자르자 대조군 벽판보다 분진이 30% 덜 생겼다. 또 다른 예로서, 총 코어 틈새 부피가 약 75~80%에 상당히 못 미치는 통상적인 조성의 벽판을 결합제(로서 녹말을 분산제와 함께 또는 분산제 없이)를 덜 써서 제조한다면 이 벽판을 자르고, 톱질하고, 파 내고, 부러뜨려 끊고, 못질하고 나사 고정하거나 구멍을 뚫을 때 훨씬 더 많은 분진을 일으키리라고 예상할 수 있다. 예를 들어, 통상적인 벽판은 톱으로 자르면 평균 지름이 약 20~30 ㎛이고 최소 지름이 약 1 ㎛인 분진 조각을 발생한다. 반면에 본 발명의 석고 벽판은 톱으로 자르면 평균 지름이 약 30~50 ㎛이고 최소 지름이 약 2 ㎛인 분진 조각을 발생할 것이다. 벽판에 금을 새기거나 벽판을 부러뜨려 끊으면 더 큰 조각이 나온다.

충분하고 유효한 양의 비누 거품과 함께 석고 함유 슬러리를 제조하는데 쓰이는 몇몇 주성분, 즉 치장 회반죽, 나프탈렌술폰산 분산제, 호화 옥수수 전분, 트리메타인산나트륨과 유리 섬유 및/또는 종이 섬유를 조합하면, 유용한 저밀도 석고 벽판의 제조에서 상승(相乘) 효과가 일어나 이 석고 벽판을 칼로 자르고, 톱으로 자르고, 금을 새기거나 부러뜨려 끊고, 구멍을 뚫고 기타 정상적인 벽판 취급을 할 적에 생기는 석고 분진이 극적으로 줄어든다는 것을 지금까지 제시하였다.

실시예 8

시험 벽판 번호 10의 공기 방울 틈새와 물 틈새의 크기 측정 및 석고 결정 형태

시험 벽판 번호 10을 만들기 위한 플랜트 시험에서 얻은 주조(cast) 석고 입방체(2 인치×2 인치×2 인치)를 주사 전자 현미경(SEM)으로 분석하였다. 공기 방울 틈새와 증발성 물 틈새뿐 아니라 석고 결정 크기와 형태도 관찰하고 측정하였다.

입방체 시료 세 개를 만들고 각각 11:08, 11:30, 11:50이라고 표시하였다. 도 1 내지 3은 15배 배율에서 각 시료의 공기 방울 틈새 크기와 분포를 도시한다. 도 4 내지 6은 50배 배율에서 각 시료의 공기 방울 틈새 크기와 분포를 도시한다.

더 높은 배율에서는 물 틈새를 관찰할 수 있었는데, 예를 들어 일반적으로 상당히 더 큰 공기 방울 틈새의 벽에서 볼 수 있었으며, 이는 도 7 내지 10의 시료 입방체 11:50에서 10,000배 배율까지로 나타나 있다. 거의 모든 석고 결정은 바늘상이었고, 판 모양은 거의 볼 수 없었다. 공기 방울 틈새의 표면 위에서 이 바늘상들의 밀도와 공간 쌓임은 일정하지 않았다. 석고 바늘들을 또한 공기 방울 틈새의 벽 속에 있는 물 틈새 속에서도 볼 수 있었다.

이러한 SEM 결과는 본 발명에 따라 제조한 석고 함유 제품 속에서 일반적으로 공기와 물 틈새들이 응결 석고 코어 전체에 걸쳐 고르게 퍼져 있다는 것을 나타낸다. 틈새 크기와 틈새 분포를 관찰한 결과는 또한 공기와 물 틈새로서 충분한 규모의 빈 공간(총 코어 틈새 부피)이 생기기 때문에, 발생하는 석고 분진 상당량이 정상적인 석고 벽판을 취급할 때와 벽판을 자르고, 톱질하고, 파 내고, 부러뜨려 끊고, 못질하고 나사 고정하거나 구멍을 뚫을 때에 노출되는 그 주변의 틈새 속에 갇히고 공기 중에 날리지 않게 된다는 것을 나타내고 있다.

실시예 9

저분진 석고 벽판의 먼지 포획

실시예 7과 같이 본 발명의 개시에 따라 벽판을 제조하면, 그 벽판을 작업할 때 생기는 석고 분진 중 중량 기준으로 적어도 50%는 지름이 약 10 ㎛보다 더 큰 석고 조각들로 이루어질 것으로 예상된다. 이 벽판을 자르고, 톱질하고, 파 내고, 부러뜨려 끊고, 못질하고 나사 고정하거나 구멍을 뚫을 때에 생기는 총 분진의 적어도 약 30%나 그 이상을 포획할 수 있을 것이다.

문맥에 의해 명백하게 모순되거나 본 출원에서 다르게 지적되는 경우가 아니라면, 본 발명을 설명하는 문맥에서 용어 "a", "an", "the" 및 유사한 지시어의 사용은 단수와 복수 모두를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 다르게 지적되는 경우가 아니라면, 여기에서 수치들의 범위들의 상술은 단지 상기 범위 내의 각 구분된 수치를 개별적으로 언급하는 간단한 방법으로서 제공하기 위한 것이며, 각 구분된 수치가 본 출원에서 개별적으로 언급되는 것처럼 본 명세서에 통합된다. 문맥에 의해 명백하게 모순되거나 다르게 지적되는 경우가 아니라면, 여기에 기재된 모든 방법들은 어떠한 적당한 방법으로도 수행될 수 있다. 본 출원에서 제공되는 어느 하나 또는 모든 예시 또는 예시적 용어(예, "such as")들의 사용은 단지 본 발명을 더 명확하게 하기 위한 것이며, 다르게 주장하는 경우가 아니라면 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 어떠한 용어도 본 발명의 실시에 필수적인 것과 마찬가지로 주장되지 않은 요소를 지적하는 것으로 해석되어서는 안된다.

본 발명을 실시하기 위해 본 발명자들이 알고 있는 최적의 실시 방식을 포함하여 본 발명의 바람직한 실시 태양을 본 명세서에서 설명한다. 설명한 실시 태양은 단지 예시일 뿐임을 당업자는 이해하여야 하며, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 보아서는 아니 된다.

Claims

두 개의 실질적으로 나란한 덮개판(cover sheet) 사이에 형성된 응결 석고 코어(set gypsum core)를 포함하며, 상기 응결 석고 코어는 약 75% 내지 약 95%의 총 틈새 부피(void volume)를 지니는 저분진 석고 벽판.
제1항에 있어서,
상기 응결 석고 코어는 총 틈새 부피가 약 80% 내지 약 92%인 저분진 석고 벽판.
제1항에 있어서,
상기 응결 석고 코어는 밀도가 약 10 pcf 내지 약 30 pcf인 저분진 석고 벽판.
제1항에 있어서,
물, 치장 회반죽(stucco), 호화 전분과 나프탈렌술폰산 분산제를 포함하고, 또한 상기 호화 전분을 상기 치장 회반죽 중량 기준으로 약 0.5 중량% 내지 약 10 중량%로 함유하고 있는 석고 함유 슬러리로부터 상기 응결 석고 코어를 제조한 것을 특징으로 하는 저분진 석고 벽판.
제4항에 있어서,
상기 나프탈렌술폰산 분산제를 상기 치장 회반죽 중량 기준으로 약 0.1 중량% 내지 약 3.0 중량%로 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 저분진 석고 벽판.
제4항에 있어서,
상기 나프탈렌술폰산 분산제를 상기 치장 회반죽 중량 기준으로 약 0.3 중량% 내지 약 0.7 중량%로 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 저분진 석고 벽판.
제4항에 있어서,
나프탈렌술폰산화물을 약 40 중량% 내지 약 45 중량%로 함유하는 수용액 형태로 상기 나프탈렌 분산제를 포함하고 있고, 치장 회반죽 중량 기준으로 이 수용액을 상기 슬러리 속에 약 0.5 중량% 내지 약 2.5 중량% 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 저분진 석고 벽판.
제4항에 있어서,
상기 석고 함유 슬러리는 치장 회반죽 중량 기준으로 약 0.12 중량% 내지 약 0.4 중량%의 트리메타인산나트륨을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저분진 석고 벽판.
제1항에 있어서,
상기 석고 벽판은 건조 중량이 약 1200 lb/MSF 내지 약 1400 lb/MSF인 것을 특징으로 하는 저분진 석고 벽판.
제2항에 있어서,
상기 석고 벽판은 건조 중량이 약 500 lb/MSF 내지 약 1200 lb/MSF인 것을 특징으로 하는 저분진 석고 벽판.
제2항에 있어서,
상기 총 틈새 부피의 적어도 60%는 평균 지름이 약 100 ㎛보다 작은 공기 틈새(air void)로 이루어진 것을 특징으로 하는 저분진 석고 벽판.
제2항에 있어서,
상기 총 틈새 부피의 적어도 10%는 평균 지름이 약 5 ㎛보다 작은 물 틈새(water void)로 이루어진 것을 특징으로 하는 저분진 석고 벽판.
제2항에 있어서,
상기 총 틈새 부피의 적어도 65%는 평균 지름이 약 10 ㎛보다 큰 공기 틈새로 이루어진 것을 특징으로 하는 저분진 석고 벽판.
제2항에 있어서,
상기 총 틈새 부피의 적어도 60%는 평균 지름이 약 20 ㎛보다 큰 공기 틈새로 이루어진 것을 특징으로 하는 저분진 석고 벽판.
제2항에 있어서,
상기 총 틈새 부피의 적어도 60%는 평균 지름이 약 10 ㎛보다 큰 공기 틈새로 이루어져 있고, 상기 총 틈새 부피의 적어도 10%는 평균 지름이 약 5 ㎛보다 작은 물 틈새로 이루어져 있으며, 상기 공기 틈새와 물 틈새는 일반적으로 상기 응결 석고 코어 전체에 걸쳐 고르게 분포하고 있는 것을 특징으로 하는 저분진 석고 벽판.
제2항에 있어서,
상기 총 틈새 부피의 적어도 60%는 평균 지름이 약 100 ㎛보다 작은 공기 틈새로 이루어져 있으며, 상기 공기 틈새는 일반적으로 구형이고, 상기 공기 틈새들끼리 일반적으로 서로 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 저분진 석고 벽판.
제2항에 있어서,
상기 응결 석고 코어는 평균 지름이 약 10 ㎛보다 큰 공기 틈새와 평균 지름이 약 5 ㎛보다 작은 물 틈새를 갖추고 있고, 이 때 상기 공기 틈새의 물 틈새에 대한 비율은 약 2.3:1 내지 약 1.8:1인 것을 특징으로 하는 저분진 석고 벽판.
제2항에 있어서,
상기 응결 석고 코어는 평균 공극 크기의 분포가 약 1 ㎛ 내지 약 50 ㎛인 틈새를 포함하는 것을 특징으로 하는 저분진 석고 벽판.
제2항에 있어서,
상기 응결 석고 코어는 공극 크기가 약 100 ㎛보다 큰 틈새가 총 틈새의 약 20%, 약 50 ㎛ 내지 약 100 ㎛인 틈새가 총 틈새 중 약 30%, 50 ㎛보다 작은 틈새가 총 틈새 중 약 50%인 공극 크기 분포를 따르는 공기 틈새들을 포함하는 것을 특징으로 하는 저분진 석고 벽판.
제4항에 있어서,
상기 석고 함유 슬러리는 비누를 약 0.25 lb/MSF 내지 약 0.48 lb/MSF 함량으로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저분진 석고 벽판.
제4항에 있어서,
상기 석고 함유 슬러리는 치장 회반죽 중량 기준으로 최대 약 2 중량%까지의 종이 섬유와 치장 회반죽 중량 기준으로 최대 약 2 중량%의 유리 섬유를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저분진 석고 벽판.
제4항에 있어서,
상기 물/치장 회반죽 비율은 약 0.7 내지 약 1.3인 저분진 석고 벽판.
제1항에 있어서, 상기 덮개판은 종이를 포함하는 저분진 석고 벽판.
제1항에 있어서,
상기 덮개판은 섬유상 매트, 부직(不織 nonwoven) 유리 섬유 매트, 직조(織造 woven) 유리 매트와 비셀룰로오스 직물 중에서 선택하는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 저분진 석고 벽판.
호화 전분과 나프탈렌술폰산 분산제를 포함하고, 실질적으로 나란한 덮개판 두 개 사이에 형성된 응결 석고 코어를 갖추고 있는 저분진 석고 벽판으로서,
상기 응결 석고 코어는 총 틈새 부피가 약 80% 내지 약 92%이며, 이 때 상기 총 틈새 부피 중 적어도 60%는 평균 지름이 약 100 ㎛ 미만인 공기 틈새로 이루어져 있고, 상기 응결 석고 코어는 밀도가 약 10 pcf 내지 약 30 pcf인 저분진 석고 벽판.
제25항에 있어서,
상기 응결 석고 코어는 치장 회반죽, 호화 전분, 나프탈렌술폰산 분산제를 포함하는 석고 함유 슬러리로부터 제조한 것이고, 이 때 상기 호화 전분은 치장 회반죽 중량 기준 약 0.5 중량% 내지 약 10 중량% 함량으로 존재하는 것을 특징으로 하는 저분진 석고 벽판.
제26항에 있어서,
상기 나프탈렌술폰산 분산제는 치장 회반죽 중량 기준 약 0.1 중량% 내지 약 3.0 중량% 함량으로 존재하는 것을 특징으로 하는 저분진 석고 벽판.
제26항에 있어서,
상기 나프탈렌술폰산 분산제는 치장 회반죽 중량 기준 약 0.3 중량% 내지 약 0.7 중량% 함량으로 존재하는 것을 특징으로 하는 저분진 석고 벽판.
제26항에 있어서,
상기 석고 함유 슬러리는 치장 회반죽 중량 기준으로 약 0.12 중량% 내지 약 0.4 중량%의 트리메타인산나트륨을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저분진 석고 벽판.
제29항에 있어서,
상기 석고 벽판은 건조 중량이 약 500 lb/MSF 내지 약 1200 lb/MSF인 것을 특징으로 하는 저분진 석고 벽판.
제25항에 있어서, 상기 덮개판은 종이를 포함하는 저분진 석고 벽판.
(a) 물, 치장 회반죽, 호화 전분과 나프탈렌술폰산 분산제를 포함하는 석고 함유 슬러리를 혼합하는 단계;
(b) 상기 석고 함유 슬러리에 완성된 벽판의 총 틈새 부피가 약 75% 내지 약 95%가 되도록 하는데 충분한 양의 비누 거품을 가하는 단계;
(c) 상기 석고 함유 슬러리를 제1 덮개판 위에 도포하는 단계;
(d) 상기 도포한 슬러리 위에 제2 덮개판을 놓아 석고 벽판을 형성하는 단계;
(e) 상기 석고 함유 슬러리가 절단하기에 충분할 정도로 마른 뒤에 상기 석고 벽판을 자르는 단계 및
(f) 상기 석고 벽판을 건조하여 완성된 벽판 속의 응결 석고 코어를 제공하는 단계를 포함하고,
이 때 상기 호화 전분은 상기 치장 회반죽 중량 기준 약 0.5 중량% 내지 약 10 중량%로, 상기 나프탈렌술폰산 분산제는 상기 치장 회반죽 중량 기준 약 0.1 중량% 내지 약 3.0 중량%로 함유되는 고강도, 저분진 석고 벽판의 제조 방법.
제32항에 있어서,
상기 (b) 단계는 상기 응결 석고 코어 속 총 틈새 부피가 약 80% 내지 약 92%가 되기에 충분한 양의 비누를 가하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제32항에 있어서,
상기 총 틈새 부피 중 적어도 60%는 평균 지름이 약 100 ㎛ 미만인 공기 틈새로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제32항에 있어서,
상기 제1 덮개판과 제2 덮개판은 종이로 만들어진 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제32항에 있어서,
상기 덮개판 중 적어도 하나는 섬유상 매트, 부직(不織 nonwoven) 유리 섬유 매트, 직조(織造 woven) 유리 매트와 비셀룰로오스 직물 중에서 선택하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제32항에 있어서,
상기 석고 함유 슬러리는 치장 회반죽 중량 기준으로 약 0.12 중량% 내지 약 0.4 중량%의 트리메타인산나트륨을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제32항에 있어서, 상기 벽판의 건조 중량은 약 1200 lb/MSF 내지 약 1400 lb/MSF인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제33항에 있어서,
상기 석고 함유 슬러리는 치장 회반죽 중량 기준으로 약 0.12 중량% 내지 약 0.4 중량%의 트리메타인산나트륨을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제39항에 있어서, 상기 벽판의 건조 중량은 약 500 lb/MSF 내지 약 1200 lb/MSF인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
(a) 총 틈새 부피가 약 75% 내지 약 95%인 응결 석고 코어를 갖춘 저분진 석고 벽판을 제공하는 단계;
(b) 상기 벽판을 가지고 작업을 하여 석고 분진을 일으키는 단계 및
(c) 상기 석고 분진 중 상당량을 상기 틈새 속에 포획하는 단계를 포함하되,
이 때 상기 총 틈새 부피 중 적어도 60%는 평균 지름이 약 10 ㎛보다 큰 공기 틈새로 이루어져 있고, 총 틈새 부피 중 적어도 10%는 평균 지름이 5 ㎛ 미만인 물 틈새로 이루어져 있는 석고 벽판의 분진 저감 작업 방법.
제41항에 있어서,
상기 작업은 상기 석고 벽판을 자르고, 톱질하고, 파 내고, 금을 새기거나/부러뜨려 끊고, 못질하고, 못으로 고정하고, 나사 고정하고, 구멍을 뚫는 작업 중에서 선택하는 것을 특징으로 하는 작업 방법.
제41항에 있어서,
상기 응결 석고 코어의 총 틈새 부피는 약 80% 내지 약 92%인 것을 특징으로 하는 작업 방법.
제41항에 있어서,
상기 포획된 석고 분진의 분량은 생긴 석고 분진 양 중 적어도 20 중량%인 것을 특징으로 하는 작업 방법.
호화 전분과 나프탈렌술폰산 분산제를 포함하고, 실질적으로 나란한 덮개판 두 개 사이에 형성된 응결 석고 코어를 갖추고 있는 저분진 석고 벽판으로서,
상기 호화 전분과 나프탈렌술폰산 분산제는 지름이 약 2 ㎛보다 큰 석고 조각을 발생하기에 충분한 함량으로 존재하며,
상기 응결 석고 코어는 총 틈새 부피가 약 80% 내지 약 92%이며, 이 때 상기 총 틈새 부피 중 적어도 60%는 평균 지름이 약 10 ㎛보다 큰 공기 틈새로 이루어져 있고, 상기 응결 석고 코어의 밀도는 약 10 pcf 내지 약 30 pcf인 저분진 석고 벽판.
제45항에 있어서,
상기 응결 석고 코어는 치장 회반죽, 호화 전분과 나프탈렌술폰산 분산제를 포함하되, 호화 전분의 양이 치장 회반죽 중량 기준으로 약 0.5 중량% 내지 약 10 중량%인 석고 함유 슬러리부터 제조한 것을 특징으로 하는 저분진 석고 벽판.
제46항에 있어서,
상기 나프탈렌술폰산 분산제는 상기 치장 회반죽 중량 기준 약 0.1 중량% 내지 약 3.0 중량%로 존재하는 것을 특징으로 하는 저분진 석고 벽판.
제47항에 있어서,
상기 석고 함유 슬러리는 상기 치장 회반죽 중량 기준으로 약 0.12 중량% 내지 약 0.4 중량%의 트리메타인산나트륨을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저분진 석고 벽판.
제48항에 있어서,
상기 벽판의 건조 중량은 약 500 lb/MSF 내지 약 1200 lb/MSF인 것을 특징으로 하는 저분진 석고 벽판.
호화 전분과 나프탈렌술폰산 분산제를 포함하고, 실질적으로 나란한 덮개판 두 개 사이에 형성되어 있으며, 그 총 틈새 부피가 약 75% 내지 약 95%인 응결 석고 코어를 포함하되,
상기 덮개판 중 적어도 하나를 섬유상 매트, 부직 유리 섬유 매트, 직조 유리 매트와 비셀룰로오스 직물 중에서 선택하는 저분진 석고 벽판.
제50항에 있어서,
상기 응결 석고 코어는 치장 회반죽, 호화 전분, 나프탈렌술폰산 분산제를 포함하는 석고 함유 슬러리로부터 제조한 것이고, 이 때 상기 호화 전분은 치장 회반죽 중량 기준 약 0.5 중량% 내지 약 10 중량% 함량으로 존재하는 것을 특징으로 하는 저분진 석고 벽판.
제51항에 있어서,
상기 나프탈렌술폰산 분산제를 상기 치장 회반죽 중량 기준으로 약 0.1 중량% 내지 약 3.0 중량%로 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 저분진 석고 벽판.
제51항에 있어서,
상기 석고 함유 슬러리는 치장 회반죽 중량 기준으로 약 0.12 중량% 내지 약 0.4 중량%의 트리메타인산나트륨을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저분진 석고 벽판.
제50항에 있어서,
상기 덮개판 중 적어도 하나는 부직 유리 섬유 매트인 것을 특징으로 하는 저분진 석고 벽판.