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KR20200081410A - 재생 석고를 함유하는 황산칼슘 혼합물에 대한 강력한 일차 계면활성제로서의 이염 - Google Patents

재생 석고를 함유하는 황산칼슘 혼합물에 대한 강력한 일차 계면활성제로서의 이염 Download PDF

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요아킴 덴글러
게오르크 닥센버거
하모우다 자펠
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바스프 에스이
쌩-고벵 플라코
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Abstract

본 발명은 재생 석고 및 적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염을 포함하는 폼 형성제를 포함하는 석고 조성물, 이의 제조 방법 및 본 발명의 석고 조성물을 포함하는 물품에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 적어도 0.5 중량%의 재생 석고 부분을 갖는 수성 석고 조성물의 습윤 밀도를 감소시키기 위한 적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염을 포함하는 폼 형성제의 용도에 관한 것이다.

Description

재생 석고를 함유하는 황산칼슘 혼합물에 대한 강력한 일차 계면활성제로서의 이염
본 발명은 재생 석고 및 적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염을 포함하는 폼 형성제를 포함하는 석고 조성물, 이의 제조 방법 및 본 발명의 석고 조성물을 포함하는 물품에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 적어도 0.5 중량%의 재생 석고 부분을 갖는 수성 석고 조성물의 습윤 밀도를 감소시키기 위한 적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염을 포함하는 폼 형성제의 용도에 관한 것이다.
건설 산업에서는, 다수 종류의 다양한 석고 함유 건축 자재가 사용된다. 석고 함유 건축 자재는 석고 예컨대 스투코 석고, 모르타르 석고, 기계식 석고 플라스터, 플라스터링 석고, 본딩 석고, 접합 석고, 충전 석고, 절연 석고, 플로어링 석고, 레디믹스트 플라스터 석고 및 모조 대리석을 포함한다. 석고 함유 건축 자재는 또한 석고 함유 레디메이드 구조 부품, 예컨대 석고 플라스터보드 패널, 석고 파이버보드 패널, 석고 함유 월보드 패널, 플리스-라이닝된 석고 보드, 및 석고 함유 성형품을 포함한다.
석고 산업에서, 제조업체는 재생 석고 재료를 생산 공정에 다시 통합시켜야 할 의무가 있다. 이것은 석고 함유 건축 및 철거 폐기물, 특히 석고 보드(석고 플라스터보드 패널, 석고 파이버보드 패널, 모든 석고 패널)을 의미하는 것으로 이해된다. 석고 패널 폐기물은, 예를 들어 석고 플라스터보드 패널 생산 또는 건물의 신축 및 개조 및 철거 작업에서 오프컷 재료로서 얻어진다.
그러나, 재생 석고의 이용에 있어서의 문제점은 석고 패널 폐기물에 존재하는 첨가제로 인해 재료의 품질이 매우 가변적이라는 것이다. 예를 들어, 웨트룸 마무리에 사용되는 소수화된 석고 플라스터보드 패널은 매우 중요한 소포 효과를 갖는 일정 비율의 실록산을 함유한다. 석고 플라스터보드 패널의 제조에서는, 생성물의 밀도를 감소시키기 위해 미리 생성된 폼이 석고 슬러리에 첨가된다. 따라서, 석고 플라스터보드 패널의 제조에서 실록산 함유 재생 석고의 존재는 소포 효과로 인해 종종 매우 불리하다.
따라서, 존재하는 재생 석고 재료의 양과 품질에 관계없이 효과적으로 발포 될 수 있는 석고 조성물이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 발포 효율을 손상시키지 않으면서 재생 석고가 첨가될 수 있는 석고 조성물을 제공하는 데 있다.
이러한 목적은, 석고 조성물의 총 중량을 기준으로
i) 적어도 40.0 중량%의 석고, 및
ii) 적어도 0.002 중량%, 바람직하게는 적어도 0.005 중량%의, 적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염을 포함하는 폼(foam) 형성제
를 포함하고, 석고가, 석고 조성물의 총 석고 함량을 기준으로 적어도 0.5 중량%의 재생 석고 부분을 갖는 수성 석고 조성물에 의해 달성되었다.
놀랍게도, 이염 계면활성제 구조, 특히 알파-설포 지방산 이염은 실록산 함유 재료에 대해 강력하여 실록산의 폼 파괴 효과를 크게 감소시키는 것을 밝혀내었다. 재생 석고 함량에 관계없이, 석고 패널 생산에서 알파-설포 지방산을 기반으로하는 폼을 사용하는 경우의 폼 수율은 사실상 일정하다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 재생 석고 부분은 실록산 함유 재생 석고이다.
본 발명의 추가의 바람직한 실시양태에서, 적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염은 화학식 (I)의 화합물이다:
R1CH(SO3M1)COOM2 (I)
식 중, R1은 6 내지 16개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 또는 알킬렌 라디칼이고, M1 및 M2는 독립적으로 H, Li, Na, K, Ca/2, Mg/2, 암모늄 또는 알칸올아민이다.
바람직하게는, R1은 8 내지 16개의 탄소 원자를 갖는 선형 알킬 라디칼이다.
더 바람직하게는, M1 및 M2는 Na이다.
본 발명의 추가 실시양태에서, 조성물은 적어도 0.005 중량%, 바람직하게는 적어도 0.002 중량%의, 알파-설포 지방산 이염 이외의 적어도 하나의 공계면활성제를 더 포함한다.
더 바람직하게는, 적어도 하나의 공계면활성제는 알킬 폴리글리코시드, 알킬아미도 베타인, 글루타메이트, 설포 케톤, 설페이트(알킬 설페이트, 알킬 에테르 설페이트 포함), 이세티오네이트, N-아실아미노산 화합물, 설포아세테이트, 설포네이트, 설포석시네이트, 타우레이트, 베타인, 양성계면활성제, 알칸올아미드, 아민 옥시드, 카르복실레이트, 알킬 에톡실레이트, 양이온성 계면활성제, 양이온성 폴리머, 단백질 가수분해물, 실리콘, 지방 알콜, 단백질 유도체, 이염의 표백제, 비이온성 계면활성제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된다.
본 발명의 추가 실시양태에서, 조성물은 적어도 하나의 용매를 더 포함한다.
본 발명의 추가의 바람직한 실시양태에서, 조성물은 셀룰로스 에테르, 소석회, 전분, 변성 전분, 소수화제, 미네랄 첨가제, 저밀도 골재, 섬유, 촉진제, 증점제, 지연제, 기공 형성제, 발포제, 팽윤제, 충전제, 폴리아크릴레이트, 분산제, 가소제, 초흡수제 및 안정제로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 첨가제를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 석고 조성물은 0.0001 내지 1.0 중량%의 지연제 및/또는 0.01 내지 2.0 중량%의 가소제를 더 포함한다.
본 발명은 또한 상술한 석고 조성물을 포함하는 물품에 관한 것이다.
물품은 스투코 석고, 모르타르 석고, 기계식 석고 플라스터, 플라스터링 석고, 본딩 석고, 접합 석고, 충전 석고, 절연 석고, 플로어링 석고, 레디믹스트 플라스터 석고, 모조 대리석 또는 석고 함유 레디메이드 구조 부품 예컨대 석고 플라스터보드 패널, 석고 파이버보드 패널, 석고 함유 월보드 패널, 플리스(fleece)-라이닝된 석고 패널, 및 석고 함유 성형품을 포함하는 것이 특히 바람직하다.
본 발명은 추가적으로
a) 적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염을 포함하는 폼 형성제로부터 폼을 제공하는 단계,
b) 물, 석고 및 경우에 따라 첨가제를 포함하는 조성물을 제공하는 단계,
c) 단계 a)로부터의 폼을 첨가하면서 단계 b)에서 얻어진 조성물에 전단력이 작용하도록 허용하는 단계
를 포함하고, 석고가, 조성물 중의 총 석고 함량을 기준으로 적어도 0.5 중량%의 재생 석고 부분을 갖는 것인 수성 석고 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 조성물 중의 총 석고 함량을 기준으로 적어도 0.5 중량%의 재생 석고 부분을 갖는 수성 석고 조성물의 습윤 밀도를 감소시키기 위한 적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염을 포함하는 폼 형성제의 용도에 관한 것이다.
적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염은 상술한 화합물 중 하나인 것이 특히 바람직하다.
본 발명은 이하에서 상세히 기재된다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 조성물은 적어도 0.5 중량%의 재생 석고 부분을 갖는 석고를 포함한다.
본 발명의 문맥에서, 용어 "석고"는 무수 또는 수화 형태의 화합물 황산칼슘, 예를 들어 결정 형태의 이러한 화합물로 이루어진 석고 석(rock), 및 상응하는 건축 재료 예컨대 화학식 CaSO4 ㆍ x H2O(여기서, x는 0, ½ 또는 2임)의 황산칼슘 반수화물, 이수화물 또는 경석고, 또는 이들의 혼합물과 관련된다.
본 발명의 석고 조성물은 석고 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 40.0 중량%, 더 바람직하게는 45.0 내지 70.0 중량%, 특히 바람직하게는 50.0 내지 65.0 중량%의 석고를 포함한다.
본 발명에 따라 사용되는 석고의 재생 석고 함량은 조성물 중의 총 석고 함량을 기준으로 적어도 0.5 중량%, 더 바람직하게는 적어도 2.0 중량%, 특히 바람직하게는 적어도 5.0 중량%이다.
본 발명의 문맥에서, 용어 "재생 석고"는 석고 함유 물품의 제조에 이미 사용되었고 상기 물품으로부터 회수된 석고와 관련된다. 재생 석고가 얻어지는 석고 함유 물품의 예는 스투코 석고, 모르타르 석고, 기계식 석고 플라스터, 플라스터링 석고, 본딩 석고, 접합 석고, 충전 석고, 절연 석고, 플로어링 석고, 레디믹스트 플라스터 석고, 모조 대리석 및 석고 함유 레디메이드 구조 부품 예컨대 석고 플라스터보드 패널, 석고 파이버보드 패널, 석고 함유 월보드 패널, 플리스-라이닝된 석고 패널, 및 석고 함유 성형품이다.
재생 석고는 일반적으로 제조 공정에 통합되는 석고 함유 물품에 존재하는 첨가제를 포함한다. 예를 들어, 웨트룸 마무리에 사용되는 소수화된 석고 플라스터보드 패널은 실록산 또는 왁스 에멀젼을 포함한다.
본 발명에 따른 재생 석고는 바람직하게는 실록산을 포함한다. 실록산은 하기 화학식의 선형 또는 환형 화합물이다:
R1 2-3R2 0-1Si-[O-Si1R2]n-O-SiR1 2-3
식 중, R1은 수소 또는 알킬 라디칼이고, R2는, 존재한다면, 말단 R1 2-3R2 0-1Si 기와 SiR1 2-3 기 사이에 폐환을 형성하는 -O- 기이고, n은 0 내지 100의 값을 가질 수 있다. R이 알킬 라디칼이면, 바람직하게는 선형 또는 분지형 C1-C10-알킬 라디칼이다. 바람직하게는, R1은 메틸, 에틸, n-프로필, n-부틸, 이소부틸 또는 n-헥실이다. 더 바람직하게는, R1은 메틸이다.
특히, 재생 석고는 재생 석고의 총 중량을 기준으로 적어도 0.01 중량%의 실록산, 더 바람직하게는 0.02 내지 5.0 중량%의 실록산, 특히 바람직하게는 0.05 내지 2.0 중량%의 실록산을 함유한다.
따라서, 본 발명의 석고 조성물은 석고 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 0.01 중량%의 실록산, 더 바람직하게는 0.01 내지 2.0 중량%의 실록산, 특히 바람직하게는 0.02 내지 1.0 중량%의 실록산을 포함한다.
추가로, 본 발명의 석고 조성물은 적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염을 포함하는 폼 형성제를, 석고 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 0.005 중량% 또는 적어도 0.007 중량%, 또는 적어도 0.01 중량% 포함한다.
추가 실시양태에서, 본 발명의 석고 조성물은 적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염을 포함하는 폼 형성제를, 석고 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 0.002 중량%, 더 바람직하게는 적어도 0.003 중량%, 특히 바람직하게는 적어도 0.005 중량% 포함한다.
한 실시양태에서, 폼 형성제는 폼 형성제의 총 중량을 기준으로 적어도 30 중량%, 적어도 45 중량%, 또는 적어도 60 중량%의 적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염을 포함한다. 더 바람직하게는, 폼 형성제는 적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염으로 이루어진다.
바람직하게는, 폼 형성제는 폼 형성제의 총 중량을 기준으로 적어도 15 중량%, 더 바람직하게는 적어도 25 중량%, 특히 바람직하게는 적어도 30 중량%의 적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염을 포함한다. 더 바람직하게는, 폼 형성제는 적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염으로 이루어진다.
본 발명의 문맥에서, 용어 "폼 형성제"는 특정 막-형성 능력을 가지며 이에 액체에서 폼의 발생을 촉진하는 계면 활성 물질과 관련된다.
바람직하게는, 적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염은 하기 화학식 (I)의 화합물이다:
R1CH(SO3M1)COOM2 (I)
식 중, R1은 6 내지 16개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 또는 알킬렌 라디칼이고, M1 및 M2는 독립적으로 H, Li, Na, K, Ca/2, Mg/2, 암모늄 또는 알칸올아민이다. 특히 바람직한 알칸올아민은 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민 및 모노이소프로판올아민이다.
적용가능한 추가 조건은, 적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염 중의 R1 라디칼이 알킬렌 라디칼인 화학식 (I)의 화합물의 비율이 적어도 하나의 알파-설포 지방산 염의 총 중량을 기준으로 3 중량% 이하이다.
바람직하게는, R1은 8 내지 16개의 탄소 원자, 더 바람직하게는 9 내지 16개의 탄소 원자, 특히 바람직하게는 10 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 포화된 선형 알킬 라디칼이다.
더 바람직하게는, 적용가능한 조건은, 적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염 중의 R1 라디칼이 데실 및/또는 도데실 라디칼인 화학식 (I)의 화합물의 비율이 적어도 하나의 알파-설포 지방산 염의 총 중량을 기준으로 90 중량% 이상이다.
더 바람직하게는, M1 및 M2는 Na이다.
따라서, 본 발명에 따른 적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염은 특히 바람직하게는 2-설포도데칸산의 이나트륨 염, 2-설포테트라데칸산의 이나트륨 염 또는 이들의 혼합물이다. 더 바람직하게는, 적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염은 2-설포도데칸산의 이나트륨 염과 2-설포테트라데칸산의 이나트륨 염의 혼합물이다.
화학식 (I)의 화합물은 당업자에게 공지된 임의의 관련 방법에 의해 제조될 수 있다. 특히 바람직한 제조 방법은 상응하는 카르복실산의 설폰화이다. 이것은 상응하는 카르복실산, 특히 상응하는 지방산을 가스성 삼산화황과, 상기 삼산화황을 이용하여 바람직하게는 SO3 대 지방산의 몰비가 1.0:1 내지 1.1:1의 범위인 그러한 양으로 반응시키는 것을 수반한다. 이렇게 얻어진 산성 설폰화 생성물인 미정제 생성물은 이후 부분적으로 또는 완전히 중화되며, 수성 NaOH를 이용한 완전한 중화가 바람직하다. 원한다면, 정제 단계를 수행할 수도 있다.
추가의 바람직한 실시양태에서, 본 발명의 석고 조성물은 석고 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 0.002 중량%, 더 바람직하게는 적어도 0.003 중량%, 특히 바람직하게는 적어도 0.005 중량%의 적어도 하나의 공계면활성제를 포함한다.
적어도 하나의 공계면활성제는 알파-설포 지방산 이염 이외의 적어도 하나의 폼 형성제이다.
바람직하게는, 적어도 하나의 공계면활성제는 알킬 폴리글리코시드, 알킬아미도 베타인, 글루타메이트, 설포 케톤, 설페이트(알킬 설페이트, 알킬 에테르 설페이트 포함), 이세티오네이트, N-아실아미노산 화합물, 설포아세테이트, 설포네이트, 설포석시네이트, 타우레이트, 베타인, 양성계면활성제, 알칸올아미드, 아민 옥시드, 카르복실레이트, 알킬 에톡실레이트, 양이온성 계면활성제, 양이온성 폴리머, 단백질 가수분해물, 실리콘, 지방 알콜, 단백질 유도체, 이염의 표백제, 비이온성 계면활성제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 폼 형성제이다.
바람직한 알킬 폴리글리코시드는 화학식 (II)의 화합물이다:
R2-O-[G]p (II)
식 중, R2은 8 내지 18개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 및/또는 알킬렌 라디칼이고, G는 5 또는 6개의 탄소 원자를 갖는 당 잔기이고, p는 1 내지 10의 수이다.
바람직한 알킬아미도 베타인은 화학식 (III)의 화합물이다:
R3-CO-NH-(CH2)y-N+(CH3)2-CH2-COO- (III)
식 중, R3은 7 내지 19개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 또는 알킬렌 라디칼이고, y는 2 내지 4 범위의 정수이다.
바람직한 N-아실아미노산 화합물은 바람직하게는 화학식 (IV)의 N-아실글루탐산 화합물이다:
M3OOC-CH2-CH2-CH(NH-CO-R4)-COOM4 (IV)
식 중, R4는 7 내지 19개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 또는 알킬렌 라디칼이고, M3 및 M4 라디칼은 독립적으로 H, Li, Na, K, Ca/2, Mg/2, 암모늄 및 알칸올아민으로 이루어진 군에서 선택된다.
본 발명의 추가 실시양태에서, 조성물은 적어도 하나의 용매를 더 포함한다. 조성물은 바람직하게는 석고 조성물의 총 중량을 기준으로 0.0001 중량% 내지 0.2 중량%의 적어도 하나의 용매를 포함한다.
용매는 바람직하게는 헥실렌 글리콜, (2-메틸-펜탄-2,4-디올), 에탄올, 프로판알, n-프로필 알콜, 1-펜탄올, 2-펜탄올, 3-펜탄올, 2-메틸-1-부탄올, 2-메틸-2-부탄올, 3-메틸-1-부탄올, 3-메틸-2-부탄올, 2,2-디메틸-1-프로판올, n-프로필 아세테이트, n-부틸 아세테이트, 1-펜틸 아세테이트, 2-펜틸 아세테이트, 3-펜틸 아세테이트, 이소펜틸 아세테이트, 1,1-디메틸프로필 아세테이트, 2-메틸부틸 아세테이트, 2-에틸헥실 아세테이트, 2-부톡시에탄올, 2-(2-부톡시에톡시)에탄올, 트리에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 3,6,9,12-테트라옥사헥사데칸-1-올, 2-헥속시-1-에탄올, 2-(2-헥실옥시에톡시)에탄올, 1-메톡시-2-프로판올, 메톡시프로폭시프로판올, 1-부톡시-2-프로판올, 디(프로필렌 글리콜) 부틸 에테르, 트리(프로필렌 글리콜) 부틸 에테르, 2-부톡시에틸 아세테이트, 2-(2-부톡시에톡시)에틸 아세테이트, 1-메톡시-2-프로필 아세테이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된다.
본 발명의 석고 조성물은 폼 형성제를 비발포 형태 또는 조제 폼의 형태로 포함할 수 있다. 조제 폼의 제조 공정은 당업자에게 공지되어 있다.
조제 폼은 바람직하게는 50 내지 180　g/L, 더 바람직하게는 60 내지 140　g/L, 특히 바람직하게는 70 내지 120　g/L의 폼 밀도를 갖는다.
본 발명의 석고 조성물은 바람직하게는 석고 조성물의 총 중량을 기준으로, 적어도 40.0 중량%, 더 바람직하게는 45.0 내지 75.0 중량%, 특히 바람직하게는 50.0 내지 65.0 중량%의 석고, 적어도 0.005 중량%, 더 바람직하게는 적어도 0.007 중량%, 특히 바람직하게는 적어도 0.01 중량%의, 적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염을 포함하는 폼 형성제, 경우에 따라 적어도 0.002 중량%, 더 바람직하게는 적어도 0.003 중량%, 특히 바람직하게는 적어도 0.005 중량%의 적어도 하나의 공계면활성제, 경우에 따라 적어도 0.0001 중량%, 바람직하게는 0.0005 중량% 내지 0.2 중량%의 적어도 하나의 용매 및 20.0 내지 65.0 중량%, 더 바람직하게는 30.0 내지 55.0 중량%, 특히 바람직하게는 35.0 내지 50.0 중량%의 물을 포함한다.
추가의 실시양태에서, 본 발명의 석고 조성물은 석고 조성물의 총 중량을 기준으로, 바람직하게는 적어도 40.0 중량%, 더 바람직하게는 45.0 내지 75.0 중량%, 특히 바람직하게는 50.0 내지 65.0 중량%의 석고, 적어도 0.002 중량%, 더 바람직하게는 적어도 0.003 중량%, 특히 바람직하게는 적어도 0.005 중량%의, 적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염을 포함하는 폼 형성제, 경우에 따라 적어도 0.001 중량%, 더 바람직하게는 적어도 0.002 중량%, 특히 바람직하게는 적어도 0.003 중량%의 적어도 하나의 공계면활성제, 경우에 따라 적어도 0.0001 중량%, 바람직하게는 0.0005 중량% 내지 0.2 중량%의 적어도 하나의 용매 및 20.0 내지 65.0 중량%, 더 바람직하게는 30.0 내지 55.0 중량%, 특히 바람직하게는 35.0 내지 50.0 중량%의 물을 포함한다.
따라서, 본 발명의 석고 조성물은 물/석고 값이 바람직하게는 0.3 내지 1.5, 더 바람직하게는 0.5 내지 1.0, 특히 바람직하게는 0.7 내지 0.8이다.
추가로, 본 발명의 석고 조성물은 첨가제의 첨가에 의해 개질될 수 있다. 전형적으로, 석고 조성물은 유동 특성 또는 경화 프로세스에 영향을 미치는 첨가제를 포함한다. 예를 들어, 본 발명의 석고 조성물은 셀룰로스 에테르, 소석회, 미네랄 첨가제, 저밀도 골재, 섬유, 촉진제, 증점제, 지연제, 기공 형성제, 발포제, 팽윤제, 충전제, 폴리아크릴레이트, 분산제, 가소제, 초흡수제 및 안정제로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 석고 조성물은 석고 조성물의 총 중량을 기준으로, 적어도 40.0 중량%, 더 바람직하게는 45.0 내지 70.0 중량%, 특히 바람직하게는 50.0 내지 65.0 중량%의 석고, 적어도 0.005 중량%, 더 바람직하게는 적어도 0.007 중량%, 특히 바람직하게는 적어도 0.01 중량%의, 적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염을 포함하는 폼 형성제, 경우에 따라 적어도 0.002 중량%, 더 바람직하게는 적어도 0.003 중량%, 특히 바람직하게는 적어도 0.005 중량%의 적어도 하나의 공계면활성제, 경우에 따라 적어도 0.0001 중량%, 바람직하게는 0.0005 중량% 내지 0.2 중량%의 적어도 하나의 용매, 20.0 내지 65.0 중량%, 더 바람직하게는 30.0 내지 55.0 중량%, 특히 바람직하게는 35.0 내지 50.0 중량%의 물 및 0.0 내지 5.0 중량%, 더 바람직하게는 0.0001 내지 3.0 중량%, 특히 바람직하게는 0.001 내지 1.0 중량%의 첨가제를 포함하고, 더 바람직하게는 이들로 이루어진다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명의 석고 조성물은 석고 조성물의 총 중량을 기준으로, 적어도 40.0 중량%, 더 바람직하게는 45.0 내지 70.0 중량%, 특히 바람직하게는 50.0 내지 65.0 중량%의 석고, 적어도 0.002 중량%, 더 바람직하게는 적어도 0.003 중량%, 특히 바람직하게는 적어도 0.005 중량%의, 적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염을 포함하는 폼 형성제, 경우에 따라 적어도 0.001 중량%, 더 바람직하게는 적어도 0.002 중량%, 특히 바람직하게는 적어도 0.003 중량%의 적어도 하나의 공계면활성제, 경우에 따라 적어도 0.0001 중량%, 바람직하게는 0.0005 중량% 내지 0.2 중량%의 적어도 하나의 용매, 20.0 내지 65.0 중량%, 더 바람직하게는 30.0 내지 55.0 중량%, 특히 바람직하게는 35.0 내지 50.0 중량%의 물 및 0.0 내지 5.0 중량%, 더 바람직하게는 0.0001 내지 3.0 중량%, 특히 바람직하게는 0.001 내지 1.0 중량%의 첨가제를 포함하고, 더 바람직하게는 이들로 이루어진다.
바람직하게는, 본 발명의 석고 조성물은 지연제, 촉진제 및/또는 가소제를 포함할 수 있다.
본 발명의 문맥에서, 용어 "지연제"는 석고 조성물의 경화 프로세스를 느리게 하는 첨가제와 관련된다. 지연제의 비제한적인 예는 타르타르산, 시트르산 및 이의 염, 글루코네이트, 단백질 가수분해물, 중축합 아미노산, 포스페이트, 착화제, 히드록시카르복실산, 당류, 유기포스페이트, 및 이들의 혼합물이다.
본 발명의 문맥에서, 용어 "촉진제"는 석고 조성물의 경화 프로세스를 촉진하는 첨가제와 관련된다. 촉진제의 비제한적인 예는 K2SO4 및 미세 분쇄된 이수화물이다.
본 발명의 문맥에서, 용어 "가소제"는 석고 조성물의 유동 특성에 영향을 미치는 첨가제와 관련된다. 본 발명의 석고 조성물을 위한 적합한 가소제는 나프탈렌설포네이트, 멜라민설포네이트, 리그노설포네이트, 케톤 수지, 폴리아릴 에테르 및 폴리카르복실레이트 에테르를 기반으로 하는 가소제이다.
더 바람직하게는, 본 발명의 석고 조성물은 0.0001 내지 1.0 중량%의 지연제 및/또는 0.01 내지 2.0 중량%의 가소제를 포함한다.
따라서, 본 발명의 석고 조성물은 석고 조성물의 총 중량을 기준으로, 적어도 40.0 중량%, 더 바람직하게는 45.0 내지 70.0 중량%, 특히 바람직하게는 50.0 내지 65.0 중량%의 석고, 적어도 0.005 중량%, 더 바람직하게는 적어도 0.007 중량%, 특히 바람직하게는 적어도 0.01 중량%의, 적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염을 포함하는 폼 형성제, 경우에 따라 적어도 0.002 중량%, 더 바람직하게는 적어도 0.003 중량%, 특히 바람직하게는 적어도 0.005 중량%의 적어도 하나의 공계면활성제, 경우에 따라 적어도 0.0001 중량%, 바람직하게는 0.0005 중량% 내지 0.2 중량%의 적어도 하나의 용매 및 20.0 내지 65.0 중량%, 더 바람직하게는 30.0 내지 55.0 중량%, 특히 바람직하게는 35.0 내지 50.0 중량%의 물, 0.0001 내지 1.0 중량%의 지연제 및 0.01 내지 2.0 중량%의 가소제 및 0.0 내지 5.0 중량%, 더 바람직하게는 0.0001 내지 3.0 중량%, 특히 바람직하게는 0.001 내지 1.0 중량%의 첨가제를 포함하고, 더 바람직하게는 이들로 이루어진다.
바람직한 실시양태에서, 본 발명의 석고 조성물은 석고 조성물의 총 중량을 기준으로, 적어도 40.0 중량%, 더 바람직하게는 45.0 내지 70.0 중량%, 특히 바람직하게는 50.0 내지 65.0 중량%의 석고, 적어도 0.002 중량%, 더 바람직하게는 적어도 0.003 중량%, 특히 바람직하게는 적어도 0.005 중량%의, 적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염을 포함하는 폼 형성제, 경우에 따라 적어도 0.001 중량%, 더 바람직하게는 적어도 0.002 중량%, 특히 바람직하게는 적어도 0.003 중량%의 적어도 하나의 공계면활성제, 경우에 따라 적어도 0.0001 중량%, 바람직하게는 0.0005 중량% 내지 0.2 중량%의 적어도 하나의 용매 및 20.0 내지 65.0 중량%, 더 바람직하게는 30.0 내지 55.0 중량%, 특히 바람직하게는 35.0 내지 50.0 중량%의 물, 0.0001 내지 1.0 중량%의 지연제 및 0.01 내지 2.0 중량%의 가소제 및 0.0 내지 5.0 중량%, 더 바람직하게는 0.0001 내지 3.0 중량%, 특히 바람직하게는 0.001 내지 1.0 중량%의 첨가제를 포함하고, 더 바람직하게는 이들로 이루어진다.
본 발명의 석고 조성물의 습윤 밀도는 바람직하게는 1400　kg/㎥ 미만, 더 바람직하게는 1250　kg/㎥ 미만, 특히 바람직하게는 1100　kg/㎥ 미만이다.
본 발명은 추가로 본 발명의 석고 조성물을 포함하는 물품에 관한 것이다.
물품은 바람직하게는 적어도 80 중량%, 더 바람직하게는 적어도 90 중량%, 특히 바람직하게는 적어도 95 중량%의 본 발명의 석고 조성물을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 물품은 본 발명의 석고 조성물로 이루어진다.
상기 물품은 바람직하게는 스투코 석고, 모르타르 석고, 기계식 석고 플라스터, 플라스터링 석고, 본딩 석고, 접합 석고, 충전 석고, 절연 석고, 플로어링 석고, 레디믹스트 플라스터 석고, 모조 대리석 및 석고 함유 레디메이드 구조 부품 예컨대 석고 플라스터보드 패널, 석고 파이버보드 패널, 석고 함유 월보드 패널, 플리스-라이닝된 석고 패널, 및 석고 함유 성형품을 포함한다.
더 바람직하게는, 물품은 석고 플라스터보드 패널이다.
본 발명은 추가로
a) 적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염을 포함하는 폼 형성제로부터 폼을 제공하는 단계,
b) 물, 석고 및 경우에 따라 첨가제를 포함하는 조성물을 제공하는 단계,
c) 단계 a)로부터의 폼을 첨가하면서 단계 b)에서 얻어진 조성물에 전단력이 작용하도록 허용하는 단계
를 포함하고, 석고가, 조성물 중의 총 석고 함량을 기준으로 적어도 0.5 중량%의 재생 석고 부분을 갖는 것인 수성 석고 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 방법의 단계 a)에서는, 석고 물품의 중량을 감소시키기 위해 적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염을 포함하는 폼 형성제로부터 조제 폼이 제공된다. 폼은, 적합한 폼 생성기의 도움으로 폼 형성제, 공기 및 물을 포함하는 혼합물로부터 제조된다. 석고 조성물을 위한 폼 형성 공정은 당업자에게 공지되어 있다.
바람직하게는, 폼을 생성하는 혼합물은 적어도 하나의 용매를 더 포함한다. 바람직하게는, 폼을 생성하는 혼합물은 폼의 총 중량을 기준으로 0.5 중량% 내지 30.0 중량%의 적어도 하나의 용매를 포함한다.
용매는 바람직하게는 헥실렌 글리콜, (2-메틸-펜탄-2,4-디올), 에탄올, 프로판알, n-프로필 알콜, 1-펜탄올, 2-펜탄올, 3-펜탄올, 2-메틸-1-부탄올, 2-메틸-2-부탄올, 3-메틸-1-부탄올, 3-메틸-2-부탄올, 2,2-디메틸-1-프로판올, n-프로필 아세테이트, n-부틸 아세테이트, 1-펜틸 아세테이트, 2-펜틸 아세테이트, 3-펜틸 아세테이트, 이소펜틸 아세테이트, 1,1-디메틸프로필 아세테이트, 2-메틸부틸 아세테이트, 2-에틸헥실 아세테이트, 2-부톡시에탄올, 2-(2-부톡시에톡시)에탄올, 트리에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 3,6,9,12-테트라옥사헥사데칸-1-올, 2-헥속시-1-에탄올, 2-(2-헥실옥시에톡시)에탄올, 1-메톡시-2-프로판올, 메톡시프로폭시프로판올, 1-부톡시-2-프로판올, 디(프로필렌 글리콜) 부틸 에테르, 트리(프로필렌 글리콜) 부틸 에테르, 2-부톡시에틸 아세테이트, 2-(2-부톡시에톡시)에틸 아세테이트, 1-메톡시-2-프로필 아세테이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된다.
적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염을 포함하는 폼 형성제는 바람직하게는 앞서 언급한 화합물 중 적어도 하나이다.
단계 b)에서는, 물, 석고 및 경우에 따라 하나 이상의 상술한 첨가제를 포함하는 조성물이 제공된다. 석고는 조성물 중의 총 석고 함량을 기준으로 적어도 0.5 중량%, 더 바람직하게는 적어도 2.0 중량%, 특히 바람직하게는 적어도 5.0 중량%의 재생 석고 부분을 포함한다.
상기 재생 석고는 바람직하게는 앞서 기재한 실록산 함유 재생 석고이다.
단계 a)의 폼을 첨가하면서 단계 b)에서 얻어진 조성물에 전단력을 작용시킴으로써, 본 발명의 석고 조성물이 얻어진다.
본 발명은 또한 조성물 중의 총 석고 함량을 기준으로 적어도 0.5 중량%의 재생 석고 부분을 갖는 수성 석고 조성물의 습윤 밀도를 감소시키기 위한 적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염을 포함하는 폼 형성제의 용도에 관한 것이다.
적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염은 앞서 언급된 화합물 중 하나인 것이 특히 바람직하다.
하기 실시예는 본 발명을 추가로 설명하기 위한 것이다.
실시예
1) 방법
습윤 밀도
석고 조성물의 습윤 밀도를 결정하기 위해, 각각의 조성물을 공지된 부피의 비이커에 도입한 후 칭량함으로써 중량과 부피 사이의 비율이 결정되었다.
폼 밀도
폼 밀도를 결정하기 위해, 각각의 폼을 공지된 부피의 비이커에 도입한 후 칭량함으로써 중량과 부피 사이의 비율이 결정되었다.
2) 재생 석고의 제조
석고 슬러리의 제조를 위해, 300 g의 베타-반수화물(연도 가스 탈황에서 얻어짐)을, 3.0 g의 실록산(Silres BS 94, Wacker Chemie에서 입수)을 함유하는 201.0 g의 물에 도입하고 15초간 담가 두었다. 그 후, 혼합물을 285 rpm에서 30초간 전단시키고 몰드에 부었다. 15분 후, 샘플을 몰드로부터 취해 포화된 스팀 분위기에서 150℃에서 1시간 열처리했다. 이후, 일정한 질량에 도달할 때까지 샘플을 40℃에서 보관하였다.
추가 가공을 위해, 샘플을 볼밀에서 약 10 μm의 d50으로 분쇄한 다음 150℃에서 5시간 동안 하소시켰다. 실온으로 냉각 후, 재생 석고는 적용 시험에 사용 가능했다.
3) 지방 알킬 에테르 설페이트 계면활성제를 기반으로 하는 조성물
먼저, 지방 알킬 에테르 설페이트를 기반으로 하는 폼을 제조했다.
이를 위해, 0.40% 계면활성제 용액(Vinapor GYP 2680, BASF)을 압축 공기가 첨가되는 회전자/고정자 시스템을 기반으로 한 폼 생성기에 의해 폼으로 전환시켰다. 확립된 폼 밀도는 75　g/L였다.
참조 혼합물 R1
석고 슬러리의 제조를 위해, 350 g의 베타-반수화물(연도 가스 탈황에서 얻어짐)을, 0.035　g의 지연제(Plastretard) 및 3.3　g의 미세 분쇄된 이수화물과 함께 균질화한 다음 1.05 g의 베타-나프탈렌 가소제를 함유하는 234.2　g의 물에 도입하고 15초간 담가 두었다. 그 후, 혼합물을 1600 rpm에서 30초간 전단시켰다. 이 시간 동안, 지방 알킬 에테르 설페이트 기반 폼(18.2 g, 밀도 75　g/L)을 첨가했다. 얻어진 참조 혼합물 1의 새로운 밀도는 1050　kg/㎥였다.
참조 혼합물 R2
5% 베타-반수화물을 실록산 함유 재생 석고로 대체하는 것을 제외하고 참조 혼합물 R2를 참조 혼합물 R1과 유사하게 제조하였다. 참조 혼합물 R2의 습윤 밀도는 1380 kg/㎥로 상승했다.
4) 알파-설포 지방산 이염 계면활성제를 기반으로 하는 조성물
먼저, 알파-설포 지방산 이염을 기반으로 하는 폼을 제조했다.
이를 위해, C12/14-알파-설포 지방산 Na 이염을 기반으로 한 0.40% 계면활성제 용액을 압축 공기가 첨가되는 회전자/고정자 시스템을 기반으로 한 폼 생성기에 의해 폼으로 전환시켰다. 확립된 폼 밀도는 75　g/L였다.
참조 혼합물 R3
석고 슬러리의 제조를 위해, 350 g의 베타-반수화물(연도 가스 탈황에서 얻어짐)을, 0.035　g의 지연제(Plastretard) 및 3.3　g의 미세 분쇄된 이수화물과 함께 균질화한 다음 1.05 g의 베타-나프탈렌 가소제를 함유하는 234.2　g의 물에 도입하고 15초간 담가 두었다. 그 후, 혼합물을 1600 rpm에서 30초간 전단시켰다. 이 시간 동안, 알파-설포 지방산 이염 기반 폼(18.2 g, 밀도 75　g/L)을 첨가했다. 얻어진 참조 혼합물 1의 새로운 밀도는 1110　kg/㎥였다.
실시예 E1 (본 발명)
5% 베타-반수화물을 실록산 함유 재생 석고로 대체하는 것을 제외하고 실시예 E1을 참조 혼합물 R3과 유사하게 제조하였다. 본 발명의 실시예의 습윤 밀도는 겨우 1170 kg/㎥로 상승했다.
참조 혼합물 및 본 발명의 실시예의 조성 및 특성이 표 1에 수록되어 있다.
석고 조성물의 조성 및 특성
R1 R2 R3 E1
베타-반수화물 [g] 350.0 346.5 350.0 346.5
재생 석고 [g] 3.5 3.5
미세 분쇄된 이수화물 [g] 3.3 3.3 3.3 3.3
습윤 밀도 [kg/㎥] 1050 1380 1110 1170
습윤 밀도의 상승 [%] - 31.4 - 5.4
결과에 따르면, 재생 석고 함유 조성물은 재생 석고를 함유하지 않은 참조 혼합물에 비해 알파-설포 지방산 이염 기반 폼을 사용하여 겨우 약간 더 높은 습윤 밀도를 가지는 반면, 지방 알킬 에테르 설페이트 기반 폼을 갖는 재생 석고 함유 조성물의 경우 습윤 밀도의 뚜렷한 상승이 관찰된다.

Claims (15)

  1. 수성 석고 조성물로서, 석고 조성물의 총 중량을 기준으로,
    i) 적어도 40.0 중량%의 석고, 및
    ii) 적어도 0.002 중량%, 바람직하게는 적어도 0.005 중량%의, 적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염을 포함하는 폼 형성제
    를 포함하고, 석고가, 석고 조성물의 총 석고 함량을 기준으로 적어도 0.5 중량%의 재생 석고 부분을 갖는 것인 수성 석고 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 재생 석고 부분이 실록산 함유 재생 석고인 것을 특징으로 하는 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염이 하기 화학식 (I)의 화합물인 조성물:
    R1CH(SO3M1)COOM2 (I)
    식 중, R1은 6 내지 16개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬 또는 알킬렌 라디칼이고, M1 및 M2는 독립적으로 H, Li, Na, K, Ca/2, Mg/2, 암모늄 또는 알칸올아민이다.
  4. 제3항에 있어서, R1이 8 내지 16개의 탄소 원자를 갖는 포화된 선형 알킬 라디칼인 조성물.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, M1 및 M2가 Na인 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 알파-설포 지방산 이염 이외의 적어도 하나의 공계면활성제를 적어도 0.001 중량% 더 포함하는 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 적어도 하나의 공계면활성제가 알킬 폴리글리코시드, 알킬아미도 베타인, 글루타메이트, 설포 케톤, 설페이트, 이세티오네이트, N-아실아미노산 화합물, 설포아세테이트, 설포네이트, 설포석시네이트, 타우레이트, 베타인, 양성계면활성제, 알칸올아미드, 아민 옥시드, 카르복실레이트, 알킬 에톡실레이트, 양이온성 계면활성제, 양이온성 폴리머, 단백질 가수분해물, 실리콘, 지방 알콜, 단백질 유도체, 이염의 표백제, 비이온성 계면활성제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 용매를 더 포함하는 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 셀룰로스 에테르, 소석회, 전분, 변성 전분, 소수화제, 미네랄 첨가제, 저밀도 골재, 섬유, 촉진제, 증점제, 지연제, 기공 형성제, 발포제, 팽윤제, 충전제, 폴리아크릴레이트, 분산제, 가소제, 초흡수제 및 안정제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 첨가제를 더 포함하는 조성물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 0.0001 내지 1.0 중량%의 지연제 및/또는 0.01 내지 2.0 중량%의 가소제를 더 포함하는 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 포함하는 물품.
  12. 제10항에 있어서, 스투코 석고, 모르타르 석고, 기계식 석고 플라스터, 플라스터링 석고, 본딩 석고, 접합 석고, 충전 석고, 절연 석고, 플로어링 석고, 레디믹스트 플라스터 석고, 모조 대리석 또는 석고 함유 레디메이드 구조 부품 예컨대 석고 플라스터보드 패널, 석고 파이버보드 패널, 석고 함유 월보드 패널, 플리스-라이닝된 석고 패널, 및 석고 함유 성형품을 포함하는 물품.
  13. 수성 석고 조성물의 제조 방법으로서,
    a) 적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염을 포함하는 폼 형성제로부터 폼을 제공하는 단계,
    b) 물, 석고 및 경우에 따라 첨가제를 포함하는 조성물을 제공하는 단계,
    c) 단계 a)로부터의 폼을 첨가하면서 단계 b)에서 얻어진 조성물에 전단력이 작용하도록 허용하는 단계
    를 포함하고, 석고가, 조성물 중의 총 석고 함량을 기준으로 적어도 0.5 중량%의 재생 석고 부분을 갖는 것인 수성 석고 조성물의 제조 방법.
  14. 조성물 중의 총 석고 함량을 기준으로 적어도 0.5 중량%의 재생 석고 부분을 갖는 수성 석고 조성물의 습윤 밀도를 감소시키기 위한 적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염을 포함하는 폼 형성제의 용도.
  15. 제14항에 있어서, 적어도 하나의 알파-설포 지방산 이염이 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 화합물인 용도.
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