KR100492622B1 - 점토류 광물을 이용한 내열 및 내화용 판넬과 그 제조방법 - Google Patents

점토류 광물을 이용한 내열 및 내화용 판넬과 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 점토류 광물을 이용한 내열 및 내화용 판넬 및 그 제조방법에 관한 것으로, 화재사고시 유독가스가 발생되지 않고 고온에서 강도를 유지함으로써 연기나 유독가스에 의한 인명피해 및 건축물의 붕괴를 방지할 수 있도록 함을 목적으로 한다.
개시된 본 발명에 따른 점토류 광물을 이용한 내열 및 내화용 판넬은, 전체 혼합물 100중량부에 대하여 점토 50∼75중량부, 인산염 10∼25중량부, 경량골재 1∼15중량부 및 섬유강화제 1~3중량부가 혼합되어 조성된 것을 특징으로 한다. 상기 점토류 광물은, 철분이 함유되어 적색을 띄는 황토일 수 있으며, 상기 무기계 점결제는, 제1인산알루미늄, 제1인산칼슘 및 제1인산마그네슘 수용액 등을 포함하는 군 중 선택된 어느 하나가 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 점토류 광물을 이용한 내열 및 내화용 판넬의 제조방법은, 점토, 인산, 섬유강화제 및 경량골재를 혼합하는 재료혼합단계와; 상기 재료혼합단계에서 혼합된 혼합물을 성형하는 제품성형단계와; 그리고, 상기 성형 제품을 가열하여 경화하는 경화단계를 포함하여 이루어지며, 특히 제품성형단계에서는 혼합물을 50∼100㎏/㎠로 압축 성형하는 것을 특징으로 한다.

Description

점토류 광물을 이용한 내열 및 내화용 판넬과 그 제조방법{Compositions for Heat resistant and Fire resistant Construction Panel Material using Clay Minerals and its Manufacture}
본 발명은 점토류 광물을 이용한 내열 및 내화용 판넬과 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각종 화재시 연기나 유독가스가 발생되지 않도록 함과 아울러, 보온단열성과 방음성이 높은 점토류 광물을 이용한 내열 및 내화용 판넬과 그 제조방법에 관한 것이다.
주택, 사무실 등의 거주공간, 차량, 항공기 및 선박 등에는 내장판넬이 설치되고 있다.
종래 기술에 따른 내장판넬은 멜라민수지나 페놀수지 등의 유기물 수지가 주된 점결제(粘結劑)로 사용되어 왔으며, 그 첨가량이 최소한 10% 이상 요구되고 있다.
따라서, 종래 기술에 내장판넬에 따르면, 유기물의 특성상 내열성 및 내화성에 한계가 있고, 화재 발생시 유독가스의 발생 위험성이 있으며, 고온에서 판재의 강도를 유지하지 못하는 단점을 갖고 있다. 이러한 단점은 예컨대, 최근 발생한 대구 지하철참사 및 이랜드 화재와 같은 대형화재는 물론, 크고 작은 화재 사고시 확인되고 있으며, 이와 같은 화재 사고시 내장판넬이 불에 타면서 유독가스가 발생되어 유독가스를 흡입하게 됨으로써 호흡기장애, 질식 사고 등의 인명피해가 크고, 아울러, 내장판넬이 고온에서 강도를 유지하지 못하여 쉽게 붕괴됨에 따라 인명피해는 물론 재산손실이 큰 문제점이 있다. 따라서 종전의 난연재급의 재료에 의해서는 이러한 문제가 계속 대두될 것이며, 이를 근본적으로 해결하기 위해서는 불연재급의 재료개발이 필요한 시점이다.
본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 화재 발생시 연기나 유독가스를 발생하지 않고, 고온에서 판재의 강도가 열화되지 않고 그대로 유지되는 점토류 광물을 이용한 내열 및 내화용 판넬과 그 제조방법을 제공하려는데 있다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 국내에 부존량이 상대적으로 풍부하여 원료의 구입 비용이 저렴하고, 구입이 용이한 원료를 활용함으로써 부가가치를 높일 수 있도록 하려는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 제공되는 본 발명에 따른 점토류 광물을 이용한 내열 및 내화용 판넬은, 전체 혼합물 100중량부에 대하여 점토 50∼75중량부, 인산염 10∼25중량부, 경량골재 1∼15중량부 및 섬유강화제 1~3중량부가 혼합되어 조성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 점토류 광물을 이용한 내열 및 내화용 판넬의 제조방법은, 점토, 무기계 점결제, 섬유강화제 및 경량골재를 혼합하는 재료혼합단계와; 상기 재료혼합단계에서 혼합된 혼합물을 성형하는 제품성형단계와; 그리고, 상기 성형 제품을 가열하여 경화하는 경화단계를 포함하여 이루어지며, 특히, 상기 제품성형단계에서는 혼합물을 50∼100㎏/㎠로 압축 성형하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따른 점토류 광물을 이용한 내열 및 내화용 판넬은, 점토류 광물, 무기계 점결제, 충전제, 경량골재 및 섬유강화제가 혼합되어 이루어진다.
본 발명에 따른 점토류 광물을 이용한 내열 및 내화용 판넬을 구성하는 재료의 혼합비율은 예컨대, 전체 혼합물 100중량부에 대하여 점토류 광물 50~75중량부, 무기계 점결제 10~25중량부, 충전제 0~20중량부, 경량골재 1~15중량부 및 섬유강화제 1~3중량부가 혼합되어 이루어질 수 있다.
상기 점토류 광물은 주로 국내 각 지역에 산재되어 있는 일반 점토를 지칭하며, 예컨대, 철분이 함유되어 붉은 색상을 띄는 황토가 적합하다. 황토는 일반생활에 유익한 원적외선 방사능력을 갖추고 있으며, 예로부터 우리 생활과 밀접한 관계를 맺어온 친환경적인 물질로서 알려져 있다. 점토류 광물의 조성범위를 상기와 같이 한정한 이유는 약 50중량부 이하로 첨가시 친환경적인 요소가 감소되며, 75중량부 이상 첨가시에는 판넬의 강도 부족현상이 나타나게 된다.
상기 무기계 점결제는 제1인산알루미늄 수용액 등의 인산염을 지칭하며, 그밖에 제1인산칼슘이나 제1인산마그네슘 수용액이 포함된다. 점결제의 첨가량을 한정한 것은 점결제의 첨가량이 약 10중량부 이하인 경우에는 판넬의 강도 부족현상이 나타나며, 25중량부 이상 첨가시에는 액상과다로 인하여 성형압축시 액상이 금형 틈새로 유출되는 현상이 나타남으로 곤란하기 때문이다.
상기 충전제는 충전제와 경화제 역할을 겸하는 것으로서, 지르코니아(ZrO2), 알루미나(Al2O3), 수산화알루미늄[Al(OH)3], 수산화 칼슘[Ca(OH)2 ] 및 수산화 마그네슘[Mg(OH)2] 등과 같은 금속수산화물을 지칭한다. 이러한 충전제는 판넬의 충전역할을 겸하면서 점결제의 경화반응을 촉진시키게 되며, 상기 점결제도 유사한 역할을 수행하므로 첨가하지 않아도 큰 지장은 없지만 경화반응의 촉진용으로 필요한 성분이며, 첨가량의 상한은 20중량부이고 초과시 판넬의 강도 부족현상을 야기할 수 있다.
상기 경량골재로서는 퍼라이트, 질석, 시노스피어 및 유리발룬 등이 있으며 판넬의 중량을 감소시키고 균열결함의 발생을 방지하는 효과가 있다. 그 첨가량이 1중량부 미만이면 첨가효과가 잘 나타나지 않으며, 15중량부이상 첨가시에는 판넬의 비중은 낮아지지만 강도 부족현상이 나타날 수 있다.
상기 섬유강화제는 무기섬유를 지칭한 것으로서 유리섬유, 암면 및 기타 세라믹섬유 등이 해당되며 혼합시 조성물에 균질하게 분포되어야만 한다. 그 길이는 약 30㎜ 이하이며 직경은 약 10㎛정도의 것이 적당하고, 판재의 강도를 제고시키기 위하여 첨가하며 1중량부 이하로 첨가시에는 그 효과를 기대할 수가 없고 약 3중량부 이상 첨가하게 되면 섬유량이 과다하게 되어서 오히려 강도를 해칠 수도 있다.
이하, 본 발명에 따른 점토류 광물을 이용한 내열 및 내화용 판넬의 제조방법을 설명한다.
(S10) 재료 혼합 단계. 점토, 무기계 점결제인 인산염, 충전제, 경량골재 및 섬유강화제를 정해진 비율로 혼합한다. 이때, 고상인 점토, 충전제, 섬유강화제, 경량골재를 먼저 혼합한 후에, 이 혼합물에 액상인 무기계 점결제인 인산염을 첨가하여 혼합할 수 있으며, 각 재료의 첨가 순서는 상술한 것에 한정되지 않는다.
(S20) 압축 성형. 상기 (S10) 재료 혼합 단계에서 혼합된 재료를 제품 성형을 위한 형상을 갖는 금형에 주입하여 대략 50∼100㎏/㎠의 성형압력을 가함으로써 제품을 성형한다.
(S30) 경화. 상기 (S20) 압축 성형 단계에서 압축 성형된 제품을 가열로에 투입하여 대략 90∼200℃의 경화온도로 제품을 건조함으로써 점결제인 인산염이 점결력을 발휘하도록 한다. 압축 성형된 제품을 가열하여 건조하면 제품에 함유된 수분이 증발되면서 인산염이 점결력을 발휘하게 됨으로써 강도가 높아지게 된다.
상술한 압축 성형 단계와 경화 단계는 상황에 따라서 독립적으로 또는 동시에 수행될 수 있다.
이하 본 발명에 따른 점토류 광물을 이용한 내열 및 내화용 판넬의 실시예를 통하여 그 구성과 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
< 실시예 1 >
1. 전체 혼합물 100중량부에 대하여 점토 70중량부, 충전제로 수산화알루미늄 수산화알루미늄[Al(OH)3] 10중량부, 경량골재로 시노스피어 3중량부 및 섬유강화제로 유리섬유 2중량부를 혼합한 다음, 이 혼합물에 무기계 점결제로 제1인산알루미늄 수용액 15중량부를 첨가하여 혼합한다.
2. 이 혼합물을 금형에 주입하여 약 100㎏/㎠의 압력으로 압축, 발형한 후 약 3㎜두께로 판넬을 성형한다.
3. 성형된 판넬을 약 130℃로 1시간 가열 건조한다.
가열 경화된 시편은 불연재급 시험에 합격하였고, 그 비중은 약 2.2이며, 곡강도(bending strength)가 18.9㎏/㎠ 로 제품 표준 규격을 만족하고 있다.
< 실시예 2 >
1. 전체 혼합물 100중량부에 대하여 점토 65중량부, 경량골재로 퍼라이트 13중량부 및 섬유강화제로 유리섬유 2중량부를 먼저 혼합한 후, 이 혼합물에 무기계 점결제 제1인산알루미늄 20중량부를 혼합한다.
2. 상기 재료를 상기 실시예 1의 2에 나타난 방법에 의거하여 판넬을 성형하고, 성형된 제품을 상기 실시예 1의 3과 같은 방법으로 경화시킨다.
본 실시예에 의해 제조된 내장 판넬은 불연재시험에 합격하였고, 그 비중은 2.0이며, 곡강도가 16.4㎏/㎠로 제품 표준 규격을 만족한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 점토류 광물을 이용한 내열 및 내화용 판넬과 그 제조방법에 의하면, 화재 발생시 연기나 유독가스가 발생하지 않으면서 두께가 얇아도 고온에서도 강도를 유지할 수 있는 점토 및 무기물만으로 이루어져 내장판넬의 내열성 및 내화성이 커짐에 따라 화재 사고시 연기나 유독가스에 의한 질식사고를 방지할 수 있고, 건축물, 차량 등의 붕괴에 따른 인명피해 및 재산손실을 감소할 수 있다.
그리고, 국내에 매장량이 비교적 풍부한 점토 특히 황토를 주성분으로 하여 황토의 재활용이 활발해짐으로써 원가를 절감할 수 있고, 자원의 낭비를 막을 수 있는 등의 효과가 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 전체 혼합물 100중량부에 대하여 점토 50∼75중량부, 인산염 10∼25중량부, 경량골재 1∼15중량부 및 섬유강화제 1~3중량부가 혼합되어 조성된 것을 특징으로 하는 점토류 광물을 이용한 내열 및 내화용 판넬.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 점토는, 철분이 함유되어 적색을 띄는 황토인 것을 특징으로 하는 점토류 광물을 이용한 내열 및 내화용 판넬.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 인산염은, 제1인산알루미늄, 제1인산칼슘 및 제1인산마그네슘 수용액 등을 포함하는 군 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 점토류 광물을 이용한 내열 및 내화용 판넬.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 충전제는, 알루미나 및 지르코니아 등과 같은 금속산화물 그리고, 수산화알루니늄, 수산화칼슘 및 수산화마그네슘 등과 같은 금속수산화물 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 점토류 광물을 이용한 내열 및 내화용 판넬.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 경량골재는, 퍼라이트, 질석, 시노스피어 및 유리발룬 등을 포함하는 군 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 점토류 광물을 이용한 내열 및 내화용 판넬.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 섬유강화제는, 유리섬유, 암면 및 기타 세라믹섬유 등을 포함하는 군 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 점토류 광물을 이용한 내열 및 내화용 판넬.
  7. 점토, 인산, 섬유강화제 및 경량골재를 혼합하는 재료혼합단계와;
    상기 재료혼합단계에서 혼합된 혼합물을 성형하는 제품성형단계와; 그리고,
    상기 성형 제품을 가열하여 경화하는 경화단계를 포함하여 이루어진 판넬의 제조방법에 있어서,
    상기 제품성형단계에서는 혼합물을 50∼100㎏/㎠로 압축 성형하는 것을 특징으로 하는 점토류 광물을 이용한 내열 및 내화용 판넬의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 경화단계에서는 성형 제품을 100∼200℃로 경화하는 것을 특징으로 하는 점토류 광물을 이용한 내열 및 내화용 판넬의 제조방법.
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