KR100366808B1

KR100366808B1 - 세라믹스 졸을 이용한 건축마감재료의 제조방법

Info

Publication number: KR100366808B1
Application number: KR10-1999-0017239A
Authority: KR
Inventors: 방인식
Original assignee: 알파바이오 세라믹 주식회사
Priority date: 1999-05-13
Filing date: 1999-05-13
Publication date: 2003-01-15
Also published as: KR20000073760A

Abstract

본 발명은 건축내장재등으로 사용되는 건축마감재료를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 세라믹스 졸을 이용하여 고순도, 균일성, 저온합성등의 세라믹스 졸의 장점을 가지면서 우수한 원적외선 특성 및 우수한 항곰팡이성과 적절한 비중 및 점도를 갖는 건축마감재료를 제조하는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 세라믹스 졸 100중량%에 숯, 옥, 황토, 및 맥반석으로 이루어지는 첨가제 분말그룹으로부터 선택된 적어도 1종을 중량비로 30%이하 혼합하여 제조하는 세라믹스 졸을 이용한 건축마감재료의 제조방법을 그 요지로 한다.

Description

세라믹스 졸을 이용한 건축마감재료의 제조방법{A METHOD FOR MANUFACTURING CONSTRUCTION FINESHED MATERIALS USING CERAMICS SOL}

본 발명은 건축내장재등으로 사용되는 건축마감재료를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 세라믹스 졸을 이용하여 건축마감재료를 제조하는 방법에 관한 것이다.세라믹스를 제조하는 방법의 하나로서, 졸(sol)-겔(gel)법을 들수 있다.상기 졸(sol)-겔(gel)법은 금속의 유기 또는 무기화합물을 용액으로 만들어 용액중에서 생성된 화합물의 가수분해, 중축합에 의해 용액을 금속산화물 또는 수산화믈의 미립자가 용해된 졸을 만들고 계속 반응을 시켜 겔화하고 겔을 가열하여 비정질 유리 또는 세라믹스로 바꾸는 방법이다.상기 졸(sol)-겔(gel)법에 의하여 제조되는 세라믹스는 기존의 다른 제조방법에의 제조된 것에 비하여 고순도, 균일성, 저온합성등의 장점을 가지고 있기 때문에 여러 산업분야에 응용되고 있는 추세이다.본 발명자는 상기한 졸(sol)-겔(gel)법에 의한 세라믹스 졸 제조방법 및 그 응용에 대하여 오랜 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 완성하게 이른 것이다.

본 발명은 세라믹스 졸을 이용하여 고순도, 균일성, 저온합성등의 세라믹스 졸의 장점을 가지면서 우수한 원적외선 특성 및 우수한 항곰팡이성과 적절한 비중 및 점도를 갖는 건축마감재료를 제조하는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일례에 따라 세라믹스 졸을 제조하는 공정을 나타내는 공정도

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.본 발명은 세라믹스 졸 100중량%에 숯, 옥, 황토, 및 맥반석으로 이루어지는 첨가제 분말그룹으로부터 선택된 적어도 1종을 중량비로 30%이하 혼합하여 제조하는 세라믹스 졸을 이용한 건축마감재료의 제조방법에 관한 것이다.본 발명의 건축마감재료의 제조방법에 있어서 상기 세라믹스 졸로는 금속 알콕시드인 TEOS (Tetraety - orthosilicate)1 mole을 교반하면서 에틸알콜 20mole을 넣은 후 물(H₂O) 2mole을 한방울씩 천천히 떨어뜨리며 필요에 따라 EG(Ethylene Glycol) 0.5mole을 혼합한 후, 자력교반기로 70-80℃로 가열하여 냉각기가 달린 플라스크에서 약 1시간정도 교반한 후 상온으로 냉각하고 계속 교반하면서 물 2mole을 한방울씩 천천히 떨어뜨려 제조된 것을 사용하는 것이 바람직하다.이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.본 발명은 세라믹스 졸에 숯, 옥, 황토, 및 맥반석등과 같은 여러가지 첨가제 분말과 필요에 따라 분산제 및 경화제등과 같은 혼화제를 혼합하여 건축내장재료등에 사용되는 건축마감재료를 제조하는 것이다.일반적으로, 세라믹스 졸을 만드는 방법으로는 금속 알콕시드(Alkoxide)를 출발원료로 하여 제조하는 방법을 들수 있다.예를 들면, 금속 알콕시드는 M(0R)n의 일반식으로 나타나며 여기서 M은 금속원소, R은 알킬기, n은 금속원소의 산화수를 나타낸다.또한, 금속 및 알킬기의 종류에 따라 많은 종류의 금속알콕시드가 합성되는데, 그 예로서 하기 반응식(1)과 같이 금속을 알콜중에 넣거나 하기 반응식(2) 및 (3)과 같이 각각 금속의 산화물 또는 염화물을 알콜과 반응시켜 금속알콕시드를 합성할 수 있다.

M + nROH →M(OR)_n+ n/2H₂

(M은 금속원소, R은 알킬기, n은 금속원소의 산화수를 나타냄)

M₂O + 2ROH →2MOR + H₂O(M=Ti의 경우)

(M은 금속원소, R은 알킬기를 나타냄)

MCl_n+ nROH →M(OR)_n+ nHCl

(M은 금속원소, R은 알킬기, n은 금속원소의 산화수를 나타냄)상기 식(1)의 방법은 가장 간단한 방법으로서 금속 M과 알콜 ROH의 반응을 이용한 것이다.알카리 금속은 메틸알콜이나 에틸알콜과 쉽게 반응하여 알콕시드를 형성한다.예를 들면, Ba 금속을 에틸알콜중에 넣으면 Ba(OC₂H₅)₄가 알콜중에 생성된다.상기 식(2)의 방법은 금속이 Ti인 경우 반응식으로 산화물이 알콜과 반응하여 금속 알콕시드를 형성한다.상기 식(3)은 금속 염화물 MCln과 알콜반응을 이용한 것으로 상기 식(1)의 반응으로 형성하기 어려운 알콕시드 합성에 널리 이용되고 있다.실리콘 알콕시드[Si(0R)₄]는 이 방법으로 쉽게 합성된다.상기와 같이 합성된 금속 알콕시드의 화학반응은 다음과 같다.가수분해반응

M(OR)_n+ H₂O →M(OH)_x(OR)_n-x+ xROH

(여기서, M은 금속, R는 알킬기를 나타냄)가수분해와 함께 다음의 중축합반응이 용이하다.

(탈수)-M-OH+H-O-H → -M-O-M + H2O

(탈알콜) -M-OH+R-O-M →-M-O-M + ROH알콜분해반응(알콕시드기 치환반응)

M(OR)_n+ xR'OH →M(OR)_n-x(OR')_x+ xROH

(여기서 M은 천이금속원소를 나타냄)금속할로겐화물과의 반응

4NaOC₂H₅+ TiCl₄→Ti(OC₂H₅)₄+ 4NaCl

알콕시드는 일반적으로 반응성이 좋아 공가와 접촉되는 것은 금물이다.수분을 흡수하여 가수분해하며 더욱이 탄산가스와 반응하여 변하기 때문이다.금속 알콕시드의 반응에는 상기한 바와 같이 가수분해, 알콜분해(alcoholysis), 금속할로겐물과의 반응이 있다.가수분해는 금속 알콕시드를 원료로 하는 졸-겔법의 기초가 되는 것으로서 상기 반응식(4)에서 x=n라 하면, M과 결합하고 있는 모든 OR기가 가수분해되는 것으로 되나 실제의 반응에서는 조건에 따라 x값은 변화할 것이다.본 발명에서는 상기한 금속 알콕시드의 합성반응 및 화학반응을 이용하여 제조되는 세라믹스 졸을 이용하는 것이다.본 발명에서 바람직하게 사용될 수 있는 세라믹스 졸로는 금속 알콕시드인 TEOS (Tetraety - orthosilicate)1 mole을 교반하면서 에틸알콜 20mole을 넣은 후 물(H₂O) 2mole을 한방울씩 천천히 떨어뜨리며 필요에 따라 EG(Ethylene Glycol) 0.5mole을 혼합한 후, 자력교반기로 70-80℃로 가열하여 냉각기가 달린 플라스크에서 약 1시간정도 교반한 후 상온으로 냉각하고 계속 교반하면서 물 2mole을 한방울씩 천천히 떨어뜨려 제조된 것을 들수 있다.본 발명에서는 세라믹스 졸에 숯, 옥, 황토, 및 맥반석으로 이루어지는 첨가제 분말그룹으로부터 선택된 적어도 1종이 중량비로 30%이하 혼합되어야 한다.상기 첨가제 분말들은 원적외선 특성 및 항공팜이성등을 얻기 위하여 혼합되는 것으로서, 그 혼합량이 너무 많은 경우에는 시공성이 떨어지므로, 그 혼합량은 30중량%이하로 설정하는 것이 바람직하다.상기 첨가제 분말들의 입도는 100메쉬이하가 바람직하다.또한, 본 발명에서는 필요에 따라 5중량%이내에서 분산제 및 경화제등과 같은 혼화제가 첨가될 수 있다.이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.실시예 1TEOS(Tetraety-orthosilicate) 1 mole 을 교반하면서 에틸알콜 20mole을 넣은 후 물(H₂

원료명시료명	단위: 중량%
원료명시료명	세라믹스 졸	숯	맥반석	황토	천연옥	혼화제	비고
1	100	-	-	-	-	5이하	(혼화제: 분산제 및경화제)
2	100	10	-	-	-	5이하
3	100	20	-	-	-	5이하
4	100	-	10	-	-	5이하
5	100	-	20	-	-	5이하
6	100	-	-	10	-	5이하
7	100	-	-	20	-	5이하
8	100	-	-	-	10	5이하
9	100	-	-	-	20	5이하

원적외선 방사에너지(방사율)(w/m²·㎛, 40℃)	측정파장 5∼20㎛3.62×10²(0.90)이상
항곰팡이성	시료에서 균의 성장이 없음
비중(20℃)	1.5이하
점도(20℃, cps)	200이하
고형분	10%이상

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 건축마감재료는 원적외선 특성 및 항곰팡이성이 우수할 뿐만 아니라 비중 및 점도 특성에서도 우수함을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 세라믹스 졸의 장점을 유지하면서 우수한 원적외선 특성, 및 항곰팡이성을 갖는 건축마감재료를 제공하므로써, 건축분야등에 널리 적용될 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

세라믹스 졸 100중량%에 입도 100메쉬 이하인 숯, 옥, 황토, 및 맥반석으로 이루어지는 첨가제 분말그룹으로부터 선택된 적어도 1종을 중량비로 30%이하 혼합하여 제조하는 세라믹스 졸을 이용한 건축마감재료의 제조방법
제1항에 있어서, 상기 세라믹스 졸은 금속 알콕시드인 TEOS (Tetraety - orthosilicate)1 mole을 교반하면서 에틸알콜 20mole을 넣은 후 물(H₂O) 2mole을 한방울씩 천천히 떨어뜨리며 필요에 따라 EG(Ethylene Glycol) 0.5mole을 혼합한 후, 자력교반기로 70-80℃로 가열하여 냉각기가 달린 플라스크에서 약 1시간정도 교반한 후 상온으로 냉각하고 계속 교반하면서 물 2mole을 한방울씩 천천히 떨어뜨려 제조된 것임을 특징으로 하는 세라믹스 졸을 이용한 건축마감재료의 제조방법