KR100373492B1 - 칼라골재 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칼라골재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 칼라골재는 알칼리 금속 규산염에, 알루미노 실리케이트족 광물의 대체물인 실리카졸, 알루미나졸 및 그 둘의 혼합물 중에서 선택된 하나에 구연산 나트륨과 같은 물질이 혼합된 경화제 등을 첨가하여 바인더를 제조하고, 이러한 바인더에 색상부여제 및 물을 첨가하여 코팅 조성물을 제조한 후, 혼합기 내로 40∼120℃의 열풍을 투입한 상태에서 코팅 조성물로 골재의 표면을 코팅하고, 코팅 조성물로 코팅된 골재를 로 내에서 60∼1000℃로 열처리하여 제조됨으로써, 종래보다 낮은 온도에서 짧은 시간 동안 열처리를 수행하여 제조하기 때문에 생산원가가 절감되고, 기존에 사용되어온 알루미노 실리케이트족 광물을 대신하여 실리카졸, 알루미나졸 또는 그 둘의 혼합물을 사용함으로써 칼라골재의 색상 조절이 용이하며, 알루미노 실리케이트족 광물을 사용하였던 종래 칼라골재에 비해 내수성, 내후성 및 내열성이 우수한 효과가 있다.

Description

칼라골재 및 그 제조방법{COLOR GRANULE AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}

본 발명은 칼라골재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건축 외장재의 표면에 도포하는 칼라골재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

건축 외장재 중 지붕재 또는 외벽재로 사용되고 있는 금속, 우레탄 및 아스팔트 등의 표면에는, 건축구조물의 미관을 화려하게 하고 유기물의 산화방지 및 금속의 부식방지를 목적으로, 색상처리된 칼라골재를 도포한다.

일반적으로 건축 구조물의 방수를 위해 사용되고 있는 대표적인 표면처리 방법에는 도료를 사용하는 방법과 칼라골재를 도포하는 방법이 있다.

이 중에서 도료를 사용하는 방법을 콘크리트 또는 슬레이트 지붕으로 이루어진 구조물에 적용한 경우에는 시간이 경과함에 따라 색상이 변화하는 등 내후성이 낮아서 기대할만한 효과를 거두지 못하고 있다. 또한, 금속, 우레탄 및 아스팔트 등의 방수재에는 도료가 박리되는 문제점으로 인해 도료의 사용이 불가능하다.

따라서 방수용 금속기와 아스팔트 시트 또는 슁글에는, 천연석 또는 소결석 등의 골재 표면이 요구되는 색상의 조성으로 처리된 칼라골재를 도포하고 있다.

칼라골재는 천연석, 인조석 또는 소결석 등을 일정입도로 분쇄한 골재에 내구성, 내약품성, 내후성 및 내열성이 우수한 세라믹으로 코팅한 것으로서, 건축구조물 또는 토목용으로 사용되고 있다. 이러한 칼라골재는 내수성, 내알칼리성, 내열성, 내마모성 및 광택성 등이 우수한 환경친화적인 것이 요구된다.

종래의 칼라골재는 보통 300℃∼700℃의 온도에서 1시간 이상의 충분한 시간동안 열처리하여 제조되는데, 생산원가의 절감을 위해 열처리 온도 및 시간을 저하시킬 필요가 있다. 또한, 종래의 칼라골재는 내후성에 한계가 있어서 대기 중에 장기적으로 노출되면 색상 변화가 심한 문제점이 있었다.

일반적으로 칼라골재는 사용골재, 바인더의 종류, 또는 열처리 조건에 따라 그 물성에 많은 변화가 있으며, 특히 칼라골재의 색상은 사용되는 원료에 의해 크게 좌우된다.

미국특허 4,378,408에 의하면 칼라골재의 바인더로서 널리 사용되고 있는 알루미노 실리케이트족 광물은 코팅에 있어서 충진제, 감수제 및 알칼리 금속 규산염의 불용화제의 역할을 한다. 그러나, 알루미노 실리케이트족 광물의 사용량이 증가하면 광택도가 저하하고, 특히 알루미노 실리케이트족 광물에 함유된 산화철 등의 불순물의 영향으로 열처리 후의 색상변화가 크기 때문에 원하는 색상을 예측하기가 어렵다. 이로 인해 다양한 색상의 칼라골재를 생산하기가 어렵고 특히 밝은 색상을 나타내기가 어려운 문제점이 있었다.

또한, 바인더로 사용되는 알칼리 금속 규산염의 내수성 증진을 위해 소량의 경화제 등을 첨가하고 있으나 만족할 만한 내수성을 얻을 수 없으며, 내수성 증진을 위해 경화제를 다량 첨가할 경우 겔의 생성이 증가하여 색상변화가 커지고 골재와의 부착강도가 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 첨가량이 증가하여도 색상변화가 일어나지 않는 경화제를 포함한 코팅 조성물을 이용하여 제조되고, 열처리 후에 색상이 변화되지 않는 칼라골재 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 칼라골재는 알칼리 금속 규산염에, 알루미노 실리케이트족 광물의 대체물인 실리카졸, 알루미나졸 또는 그 둘의 혼합물에 구연산 나트륨과 같은 물질이 혼합된 경화제 등을 첨가하여 바인더를 제조하고, 이러한 바인더에 색상부여제 및 물을 첨가하여 코팅 조성물을 제조한 후, 혼합기 내로 40∼120℃의 열풍을 투입한 상태에서 코팅 조성물로 골재의 표면을 코팅하고, 코팅 조성물로 코팅된 골재를 로 내의 60∼1000℃에서 열처리함으로써 제조된다.

본 발명에 따른 칼라골재는, 알칼리 금속 규산염과, 알루미노 실리케이트족 광물의 대체물을 포함한 경화제 등으로 이루어지는 바인더와, 이러한 바인더에 색상부여제 및 점도조절제로서 사용되는 물 등이 혼합되어 이루어진 코팅 조성물에 의해 코팅된 골재이며, 코팅 조성물을 이루는 각각의 원료에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 알칼리 금속 규산염은 M₂O ·nSi0₂·mH₂0로 표현되는데, 알칼리 금속 규산염에는 m이 0인 분말형과 m이 0보다 큰 액상형이 있으며, 분말형과 액상형을 단독으로 또는 이 둘을 혼합하여 사용할 수 있다. 복합 사용시 액상형 알칼리 금속 규산염과 분말형 금속 규산염의 혼합비율에 제한은 없고, 다만 고형분인 M₂O ·nSi0₂와 물과의 중량 비율이 5:95 ∼ 60:40 이면 된다.

이것은, 알칼리 금속 규산염 용액 중의 M₂O ·nSi0₂함량이 5 중량% 보다 작은 경우에는 바인더로서의 역할이 불가능하며, 60 중량% 보다 큰 경우에는 점도가 높아져 골재에 코팅한 후 균열이 발생하기 때문이다. 가장 바람직하게는 알칼리 금속 규산염 용액 중의 M₂O ·nSi0₂함량이 15∼35 중량% 인 것이다.

알칼리 금속 규산염의 M은 알칼리족 금속으로서 K, Na, Li 등이 있으며, M₂O와 SiO₂의 몰비가 1:0.8∼4 의 조성으로 이루어지도록 한다.

이것은, M₂O의 1에 대한 SiO₂의 몰비가 0.8 보다 작은 경우에는 경화 후 내수성이 부족하게 되고, 4 보다 큰 경우에는 부착강도가 저하되기 때문이다. 내수성이 우수한 경화체를 얻기 위해서는 M₂O와 SiO₂의 몰비가 1:2.3∼3.2의 조성으로 이루어진 알칼리 금속 규산염을 사용하는 것이 가장 바람직하다.

다음, 경화제는 알칼리 금속 규산염의 경화 후 재용해를 방지하기 위해 첨가하는 것으로서, 알칼리 금속 규산염과 혼합하였을 경우 pH가 8.5∼ll.5 가 되도록하는 물질이면 된다. 이러한 물질로서, 수용성의 황산염계, 질산염계, 인산염계, 붕산염계, 아민계, 소듐 알루미네이트, 가성소다, 구연산, 또는 구연산 금속염 등이 있으며, 이들 중에서 하나를 선택하여 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

경화제의 첨가량은 바인더 100에 대해 0.05∼7 중량% 인데 보다 중요한 것은 알칼리 금속 규산염과 혼합하였을 경우 pH가 8.5∼ll.5 가 되도록 한다는 것이다. 이것은, pH가 8.5 보다 작을 경우에는 겔의 생성량이 과다하여 내수성은 향상되지만 색상변화가 크고 열처리시 표면에 균열이 발생하게 되며, pH가 11.5 보다 큰 경우에는 내수성이 저하되기 때문이다.

다음, 또 다른 경화제로서, 본 발명에서는 알루미노 실리케이트족 광물을 대신하여 실리카졸, 알루미나졸, 또는 그 둘의 혼합물을 사용한다. 실리카졸은 알칼리 금속 규산염 및 경화제와 혼합하였을 경우 pH가 8.5∼11.5 가 되도록 한다.

알루미노 실리케이트족 광물을 대신하여 실리카졸, 알루미나졸 또는 그 둘의 혼합물을 사용하면, 바인더가 경화 후 흰색 또는 투명질을 나타내므로 바인더와 색상 부여제가 혼합된 코팅 조성물로 코팅된 칼라골재의 색상이 열처리 후에도 동일한 색상을 나타내게 된다.

실리카졸의 첨가량은 다른 경화제와는 달리 첨가량의 변화에 따라 특성이 변한다. 실리카졸의 첨가량은 바인더 100에 대해 0.1∼60 중량% 이다. 0.1 중량% 정도로 소량 첨가할 경우에도 경화 후 알칼리 금속 규산염의 내수성 등의 물성을 향상시킬 수 있다. 그러나 60 중량%를 초과하여 첨가하면 내수성은 향상되지만, 골재와의 부착강도가 약해져 사용이 불가능하다.

이 때 알루미나졸을 10 중량% 이하로 첨가하면 보다 우수한 특성을 나타내게 된다. 알루미나졸 단독으로 10 중량% 이하 첨가하여도 좋다. 그러나 알루미나졸을 10 중량%를 초과하여 첨가하면 겔의 생성량이 증가하여 골재와의 부착강도를 저하시키는 요인으로 작용하게 된다.

다음, 이와 같은 바인더에 색상을 부여하기 위해 본 발명에서 첨가하는 색상부여제에는 산화제1철, 산화제2철, 산화제3철, 산화크롬, 이산화망간, 카본블랙 등을 포함한 각종 무기안료가 있으며, 이들 중에서 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용한다.

색상부여제의 첨가량은 바인더와 혼합한 전체 코팅 조성물 100에 대해 5∼95 중량% 이며, 사용골재의 흡수율에 따라 첨가량을 달리하여야 한다. 만약, 95 중량%를 초과하여 첨가할 경우 과잉첨가로 인해 색상이 용출되는 문제점이 있다.

또한, 골재의 종류에 따라 점도를 조절하여야 하는데 점도조절제로는 물을 사용한다.

한편, 칼라골재의 제조시 분진발생을 감소시키고 칼라골재의 내수성을 향상시킬 목적으로 실리콘계 오일, 실란계 수지 또는 페놀 레진 등을 외삽으로 10 중량% 이하로 첨가할 수도 있다.

또는, 칼라골재의 색상변화 방지와, 내산화성, 내후성 등의 물성 증진을 위해, Cu, Sn, Zn, Ni 등과 같은 금속 또는 이들 금속의 산화물, 황화물, 또는 탄화물을 외삽으로 50 중량% 이하 첨가할 수도 있다.

상기한 바와 같은 코팅 조성물에 의해 골재를 코팅하여 본 발명에 따른 칼라골재를 제조하는데, 그 제조방법에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 칼라골재의 제조방법은 사용하는 골재의 종류에 따라 달라진다. 인조석, 소결석 또는 수세된 골재를 사용할 경우에는, 골재의 표면에 미분이 존재하지 않기 때문에 바인더 및 색상부여제의 혼합물에 골재의 표면을 1회 또는 2회 이상 코팅처리하면 칼라골재를 제조할 수 있다.

그러나 수세가 되지 않아 표면에 미분이 존재하는 천연골재의 경우에는, 색상부여제가 첨가되지 않은 바인더만으로 1차 코팅을 실시한 후에 색상부여제가 혼합된 코팅 조성물로 코팅하여야 한다.

내산화성, 내후성 등의 물성 향상을 위해 첨가하는 Cu, Sn, Zn, Ni 등과 같은 금속 또는 이들 금속의 산화물, 황화물, 또는 탄화물 등을 1차 코팅시 첨가하면 더욱 효과적이다.

또 1차 코팅시 분진발생을 감소시키고 골재의 내수성을 향상시킬 목적으로 실리콘계 오일, 실란계 수지 또는 페놀 레진 등을 외삽으로 10 중량% 이하로 첨가하면 효과적인데, 이러한 유기물은 첨가량이 증가함에 따라 분진발생율은 떨어지지만 내열성 및 기타특성이 저하되는 것을 고려하여 첨가량을 조절하여야 한다.

한편, 본 발명에서는 9.2×10⁸Pa 이상의 강도를 가지는 골재를 사용하는 것이 바람직하다. 이것은 9.2×10⁸Pa 보다 작은 강도를 가지는 골재를 사용할 경우, 스크류 형태의 원료이송장치에서 칼라골재가 분쇄되어 제품에 문제가 생기기 때문이다. 또한, 금속기와의 경우, 시공시에 망치 등의 공구를 사용하기 때문에 시공시 골재의 강도가 중요하다. 이러한 골재의 비중은 낮을수록 효과적이며 이에 적합한 골재는 편마암 등이 있다.

골재를 코팅할 때에는 골재의 분쇄량을 최소화할 수 있는 드럼형 혼합기, 무중력 혼합기 등에 골재를 넣고 혼합기를 가동하고 여기에 바인더 및 색상부여제의 혼합물을 2∼15 중량% 정도 투입하여 골재 표면을 코팅한다.

이 때, 코팅 후 뭉침을 방지하기 위해 건조시 발생하는 폐열을 이용한 열풍발생장치를 설치하여 열풍을 투입한 상태에서 코팅하는 것이 더욱 효과적이며, 코팅설비에 투입되는 열풍의 온도는 40∼120℃이면 바람직하다.

코팅 후에는 60∼1000℃에서 5분 이상 열처리를 수행하며, 가장 바람직한 열처리 온도는 300℃이다. 열처리하는 시간은 열처리 온도가 올라갈수록 짧아지는데, 예를 들어 300℃에서는 15분 이상 열처리하고 1000℃에서는 5분 이상이면 되며, 이는 종래 칼라골재의 제조시 요구되는 열처리 시간보다 훨씬 짧은 것이다.

이후, 칼라골재를 체거름하여 원하는 입도별로 구분하여 사용하게 된다.

이하 본 발명의 실시예를 통하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예에서는 표면에 미분이 존재하는 천연석을 골재로 사용하며 따라서 먼저, 1차 코팅을 위한 바인더를 제조하였다. 1차 코팅을 위한 바인더의 조성은 표 1에 나타나 있는데, 표 1에는 ①∼⑧의 8가지 경우에 대한 조성이 바인더 100에 대한 중량%로 나타나 있다.

알칼리 금속 규산염은 고형분이 36%인 액상형 알칼리 금속 규산염을 사용하였다.

표 1에 나타난 조성으로 알칼리 금속 규산염에 경화제 등의 기타 부원료를 첨가하고 강력교반 혼합기를 이용하여 혼합한 후, 이를 드럼형 혼합기에 들어있는 천연석 골재에 4 중량% 첨가하고 열풍을 투입하면서 혼합하여 골재표면을 코팅한 다음, 300℃로 유지된 회전로에서 30분간 열처리하였다.

상기한 바와 같은 방법으로 제조된 바인더로 천연석 골재를 1차 코팅한 후, 내수성, 부착성, 내알칼리성, 내산성 및 내열성을 평가하였다.

상온에서의 내수성 평가는 증류수 200 ml가 채워진 비이커에 100g의 코팅골재를 투입한 후, 상온에서 48시간 동안 저속교반을 수행한 다음, pH 변화를 관찰하였다.

100℃에서의 내수성 평가시험방법은 증류수 200 m1가 채워진 비이커에 100g의 코팅골재를 투입하고 핫 플레이트에서 48시간 동안 저속교반을 수행한 다음, pH 변화를 관찰하였다.

이 때 관측된 pH 값의 7±0.5가 내수성 합격기준이며, 이것은 증류수 pH의 7에서 변화량이 0.5 이하로서 바인더가 거의 용출되지 않았음을 의미하기 때문이다. 표 1에 나타난 바와 같이 본 발명의 실시예에 따라 1차 코팅한 천연석 골재의 내수성은 ①∼⑧의 모든 경우에서 우수하였다.

바인더와 골재와의 코팅 부착성은, 우레탄볼을 이용하여 24시간 동안 코팅골재를 볼밀링한 후 미분 발생량을 관측함으로써 평가하였다. 관측된 미분 발생량이 0.5 중량% 이하이면 부착성은 양호한 것으로 평가되는데, 이 때 미분은 바인더가골재로부터 떨어져 나와서 발생되는 것으로서 미분 발생량이 작을수록 부착성이 우수한 것으로 평가할 수 있기 때문이다.

표 1에 나타난 바와 같이 본 발명의 실시예에 따라 1차 코팅한 천연석 골재의 부착성은 ①∼⑧의 모든 경우에서 우수하였다.

내알칼리성과 내산성은 각각 NaOH 10% 수용액과 염산 10% 수용액 200 m1에 100g의 코팅골재를 투입하고 48시간후의 표면의 상태를 관찰하였으며, 그 결과 본 발명의 실시예에 따라 1차 코팅한 천연석 골재의 내알칼리성 및 내산성은 ①∼⑧의 모든 경우에서 표면 상태가 변화 없이 양호하였으므로 내알칼리성 및 내산성이 우수함을 알 수 있었다.

내열성은 1000℃에서 10분 동안 유지한 후, 표면 상태를 관찰한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따라 1차 코팅한 천연석 골재의 부착성은 ①∼⑧의 모든 경우에서 표면 상태가 변화 없이 양호하였으므로 내열성이 우수함을 알 수 있었다.

구 분	①	②	③	④	⑤	⑥	⑦	⑧
조성	알칼리 금속 규산염	99.95	94.9	40	99.8	99.8	65	69.7	99.9
	구연산 나트륨	0.05	5		0.1			0.2
	실리카졸		0.1	60	0.1	0.1	30	30	0.1
	알루미나졸					0.1	5
	수용성 실란수지							0.1
내수성	상온 (pH)	7.3	7	7	7.1	7.1	7	7	7.2
	100℃ (pH)	7.4	7	7	7.2	7.1	7	7	7.2
부착성(미분발생량 %)	0.2	0.2	0.4	0.1	0.1	0.1	0.2	0
내알칼리성	우수	우수	우수	우수	우수	우수	우수	우수
내산성	우수	우수	우수	우수	우수	우수	우수	우수
내열성	우수	우수	우수	우수	우수	우수	우수	우수

다음, 표 1에서 ①과 ②의 조성으로 이루어진 조성물에 색상 부여제로서 산화철을 첨가하고 점도 조절제로 물을 첨가하였다. 산화철 및 물의 첨가량은 ①과 ② 각각에 대해 6가지로 다르게 하였고, ①에 대한 6가지 경우를 실시예 1∼6이라 하고 ②에 대한 6가지 경우를 실시예 7∼12이라 하여, 실시예 1∼12에 대한 조성이 바인더 및 경화제와 색상 부여제가 혼합된 전체 코팅 조성물 100에 대해 중량%로 표 2에 나타내었다.

표 2에 나타난 조성으로 바인더에 산화철과 물을 첨가한 다음, 앞에서 언급한 1차 코팅과 동일한 방법으로 열풍을 투입하면서 골재 표면을 코팅한 다음, 300℃로 유지된 회전로에서 30분간 열처리하여 칼라골재를 제조하였다.

상기한 바와 같은 방법으로 제조된 칼라골재에 대해 1차 코팅 후의 평가와 동일한 방법으로 부착성, 내수성, 내알칼리성, 내산성 및 내열성을 평가하고 그 결과를 표 2에 나타내었다.

코팅 조성물과 골재 사이의 부착성은 1차 코팅 후의 부착성 평가와 동일한 방법으로 미분 발생량을 측정하여 평가하였으며, 그 결과 본 발명의 실시예 1∼12 모두에서 미분 발생량이 0.5 중량% 이하로서 부착성이 우수한 것으로 나타났다.

상온에서의 내수성 및 100℃에서의 내수성은 앞에서 언급한 1차 코팅 후의 내수성 평가와 동일한 조건으로 수행한 후, 색도계를 이용하여 색상변화를 관찰함으로써 평가하였다. 그 결과 본 발명의 실시예 1∼12 모두에서 색상이 변화하지 않아서 내수성이 우수한 것으로 나타났다.

내알칼리성, 내산성 및 내열성은 앞에서 언급한 1차 코팅 후의 평가와 동일한 조건으로 수행한 후, 색도계를 이용하여 색상변화를 관찰함으로써 평가하였다.그 결과 본 발명의 실시예 1∼12 모두에서 색상 변화가 없었으므로 내알칼리성, 내산성 및 내열성이 우수한 것으로 나타났다.

구 분	①의 조성	②의 조성
실시예	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
조성	바인더	95	30	27	97	97	97	95	30	27	97	97	97
	산화철	5	70	73	3	3	3	5	70	73	3	3	3
	물 (외삽)	50	50	50	50	663.5	0	50	50	50	50	663.5	663.5
부착성(미분발생량 %)	0.2	0.2	0.4	0.1	0.2	0.2	0.1	0.1	0.2	0	0.2	0.2
내수성	상온	색상 변화 없음
	100℃	색상 변화 없음
내알칼리성	색상 변화 없음
내산성	색상 변화 없음
내열성	색상 변화 없음

비교예

다음, 비교예로서, 표 1 및 표 2에 나타난 바와 같은 본 발명의 칼라골재 제조를 위한 바인더 및 색상 부여제의 조성으로부터 벗어난 조성으로 바인더 및 색상 부여제의 혼합물을 제조한 후, 이를 이용하여 칼라골재를 제조하였다.

먼저, 바인더를 이용하여 천연골재를 1차 코팅하였으며, 이 때 사용된 바인더의 조성은 표 3에 나타내었고, 표 3에는 ⓐ∼ⓖ의 7가지 경우에 대한 조성이 중량%로 나타나 있다. 1차 코팅의 방법은 본 발명과 동일하고, 1차 코팅된 골재에 대해 내수성 및 부착성을 평가하여 그 결과를 표 3에 나타내었다.

표 3에 나타난 바와 같이, ⓐ, ⓑ, ⓓ 및 ⓖ의 경우에는 상온 및 100℃에서의 내수성 측정지표인 pH 값이 7±0.5의 범위를 넘었으므로 내수성이 불량하고, ⓔ의 경우에는 100℃에서의 내수성이 불량하였다.

부착성은 ⓑ, ⓒ, ⓓ, ⓔ 및 ⓕ의 경우 미분량이 0.5 중량%를 초과하였기 때문에 불량한 것으로 나타났다.

구 분	ⓐ	ⓑ	ⓒ	ⓓ	ⓔ	ⓕ	ⓖ
조성	알칼리 금속 규산염	99.96	94	35	93.8	34	59	95.95
	구연산 나트륨	0.04	6
	실리카졸			65	0.2	60	30	0.05
	알루미나졸				6	6	5
	수용성 실란수지						6
내수성	상온 (pH)	8.3	7.2	7	7.1	7.1	7	7.6
	100℃ (pH)	8.9	7.3	7	7.2	7.1	7	7.9
부착성(미분발생량 %)	0.2	0.6	1.4	0.8	1.9	0.6	0.2

다음, 표 3에서 ⓐ와 ⓑ의 조성으로 이루어진 바인더에 색상 부여제로서 산화철을 첨가하고 점도 조절제로 물을 첨가하였다. 산화철 및 물의 첨가량은 ⓐ와 ⓑ 각각에 대해 6가지로 다르게 하였고, ⓐ에 대한 6가지 경우를 비교예 1∼6이라 하고 ⓑ에 대한 6가지 경우를 비교예 7∼12이라 하여, 비교예 1∼12에 대한 조성이 중량%로 표 4에 나타내었다.

표 4에 나타난 조성으로 바인더에 산화철과 물을 첨가한 다음, 실시예와 동일한 방법으로 열풍을 투입하면서 골재 표면을 코팅한 다음, 300℃로 유지된 건조기에서 30분간 열처리하여 칼라골재를 제조하였다.

상기한 바와 같은 방법으로 제조된 칼라골재에 대해 실시예와 동일한 방법으로 부착성, 내수성, 내알칼리성, 내산성 및 내열성을 평가하고 그 결과를 표 4에 나타내었다.

코팅 조성물과 골재 사이의 부착성은 1차 코팅 후의 부착성 평가와 동일한 방법으로 미분 발생량을 측정하여 평가하였으며, 그 결과 비교예 1∼12 모두에서미분 발생량이 0.5 중량%을 초과하여 부착성이 불량한 것으로 나타났다.

상온에서의 내수성 및 100℃에서의 내수성은 앞에서 언급한 1차 코팅 후의 내수성 평가와 동일한 조건으로 수행한 후, 색도계를 이용하여 색상변화를 관찰함으로써 평가하였다. 그 결과 비교예 1∼12 모두에서 색상이 탈색되어 내수성이 불량한 것으로 나타났다.

내알칼리성, 내산성 및 내열성은 앞에서 언급한 실시예와 동일한 조건으로 수행한 후, 색도계를 이용하여 색상변화를 관찰함으로써 평가하였다. 그 결과 비교예 1∼12 모두에서 색상 이 탈색되어 내알칼리성, 내산성 및 내열성이 불량한 것으로 나타났다.

구 분	ⓐ의 조성	ⓑ의 조성
비교예	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
조성	바인더	96	29	40	50	60	70	96	29	40	50	60	70
	산화철	4	71	60	50	40	30	4	71	60	50	40	30
	물 (외삽)	50	50	670	670	670	670	50	50	670	670	670	670
부착성(미분발생량 %)	0.5 이상 발생
내수성	상온	탈색
	100℃	탈색
내알칼리성	탈색
내산성	탈색
내열성	탈색

본 발명에 따른 칼라골재는 종래보다 낮은 온도인 60∼1000℃에서 종래보다 짧은 시간 동안 열처리를 수행하여 제조하기 때문에, 생산원가가 절감되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에서는 바인더에 사용되는 경화제로서 기존에 사용되어온 알루미노 실리케이트족 광물을 대신하여 실리카졸 또는 실리카졸과 알루미나졸의 혼합물을 사용함으로써, 바인더가 경화 후 흰색 또는 투명질을 나타내므로 바인더와 색상 부여제가 혼합된 코팅 조성물로 코팅된 칼라골재의 색상이 열처리 후에도 동일한 색상을 나타내는 효과가 있다.

본 발명에 따른 칼라골재는 알루미노 실리케이트족 광물을 사용하였던 종래 칼라골재에 비해 내수성, 내후성 및 내열성이 우수한 효과가 있다.

한편, 본 발명에서는 9.2×10⁸Pa 이상의 강도를 가지는 골재를 사용하여 스크류 형태의 원료이송장치에서 칼라골재가 분쇄되는 일이 미연에 방지되며, 시공시 망치 등의 공구를 사용하여도 파괴되지 않아서 시공이 용이한 효과가 있다.

Claims (18)

1. 알칼리 금속 규산염에 실리카졸, 알루미나졸 및 그 둘의 혼합물 중에서 선택된 하나를 포함하는 경화제를 첨가하여 바인더를 제조하는 단계;

   상기 바인더에 색상부여제 및 점도조절제를 첨가하여 코팅 조성물을 제조하는 단계;

   상기 코팅 조성물로 골재의 표면을 혼합기 내에서 코팅하는 단계; 및

   상기 코팅 조성물로 코팅된 골재를 로 내에서 열처리하는 단계

   를 포함하여 칼라골재를 제조하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 골재가 천연골재인 경우에는, 상기 바인더로 1차 코팅을 실시한 후에, 상기 코팅 조성물로 코팅하는 것을 특징으로 하는 칼라골재의 제조방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 실리카졸, 알루미나졸 및 그 둘의 혼합물 중에서 선택된 하나를 제외한 경화제는 바인더 100에 대해 0.05∼7 중량% 첨가하고;

   상기 실리카졸은 바인더 100에 대해 0.1∼60 중량% 첨가하며;

   상기 알루미나졸은 바인더 100에 대해 10 중량% 이하로 첨가하고;

   상기 색상부여제는 코팅 조성물 100에 대해 5∼95 중량% 첨가하는 것을 특징으로 하는 칼라골재의 제조방법.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 바인더를 제조할 때에는 실리콘계 오일, 실란계 수지 및 페놀 레진으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 외삽으로 10 중량% 이하 첨가하는 것을 특징으로 하는 칼라골재의 제조방법.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 바인더를 제조할 때에는 Cu, Sn, Zn, Ni 중에서 선택된 금속과, 상기 금속의 산화물, 황화물 및 탄화물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 외삽으로 50 중량% 이하 첨가하는 것을 특징으로 하는 칼라골재의 제조방법.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 코팅 조성물로 골재의 표면을 코팅할 때에는 상기 혼합기 내로 40∼120℃의 열풍을 투입한 상태에서 코팅하는 것을 특징으로 하는 칼라골재의 제조방법.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 열처리는 60∼1000℃에서 수행하는 것을 특징으로 하는 칼라골재의 제조방법.
8. 알칼리 금속 규산염과, 실리카졸, 알루미나졸 및 그 둘의 혼합물 중에서 선택된 하나를 포함하는 경화제를 포함하는 바인더와, 상기 바인더에 색상부여제 및물을 첨가하여 코팅 조성물을 제조하는 단계;

   상기 코팅 조성물로 골재의 표면을 혼합기 내에서 코팅하는 단계; 및

   상기 코팅 조성물로 코팅된 골재를 로 내에서 열처리하는 단계

   를 포함하는 방법으로 제조된 칼라골재.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 골재가 천연골재인 경우에는, 상기 바인더로 1차 코팅을 실시한 후에, 상기 코팅 조성물로 코팅하여 제조된 것을 특징으로 하는 칼라골재.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 알칼리 금속 규산염은 M₂O ·nSi0₂·mH₂0으로, 상기 M은 알칼리족 금속인 K, Na, Li 중에서 선택된 하나이고, n은 0.8 내지 4이며, m이 0인 분말형과 m이 0보다 큰 액상형을 단독으로 또는 혼합하여 사용하고, 고형분인 M₂O ·nSi0₂와 물과의 중량 비율은 5:95 ∼ 60:40 인 것을 특징으로 하는 칼라골재.
11. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 경화제는 상기 알칼리 금속 규산염과 혼합하였을 경우 pH가 8.5∼ll.5 가 되도록 하는 물질인 것을 특징으로 하는 칼라골재.
12. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 실리카졸, 알루미나졸 및 그 둘의 혼합물 중에서 선택된 하나를 제외한 경화제는, 수용성의 황산염계, 질산염계, 인산염계, 붕산염계, 아민계, 소듐 알루미네이트, 가성소다, 구연산 및 구연산 금속염으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상으로서, 바인더 100에 대해 0.05∼7 중량% 첨가하여 제조된 것을 특징으로 하는 칼라골재.
13. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 실리카졸은 바인더 100에 대해 0.1∼60 중량% 포함되며, 상기 알루미나졸은 바인더 100에 대해 10 중량% 첨가하여 제조된 것을 특징으로 하는 칼라골재.
14. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 색상부여제는 산화제1철, 산화제2철, 산화제3철, 산화크롬, 이산화망간, 카본블랙, 무기안료로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상으로서, 코팅 조성물 100에 대해 5∼95 중량% 첨가하여 제조된 것을 특징으로 하는 칼라골재.
15. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 점도조절제는 물인 것을 특징으로 하는 칼라골재.
16. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 바인더에는 실리콘계 오일, 실란계 수지 및 페놀 레진으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이 외삽으로 10 중량% 이하첨가하여 제조된 것을 특징으로 하는 칼라골재.
17. 제 8항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 바인더에는 Cu, Sn, Zn, Ni 중에서 선택된 금속과, 상기 금속의 산화물, 황화물 및 탄화물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이 외삽으로 50 중량% 이하 첨가하여 제조된 것을 특징으로 하는 칼라골재.
18. (삭제)