KR100623794B1

KR100623794B1 - 고강도 바닥 패널 및 그 제조용 조성물

Info

Publication number: KR100623794B1
Application number: KR1020050135849A
Authority: KR
Inventors: 정주동
Original assignee: 칭 다오 피티엘 켐 리미티드; 정양호
Priority date: 2005-12-30
Filing date: 2005-12-30
Publication date: 2006-09-13
Also published as: KR20060005328A

Abstract

본 발명은 건물의 바닥 패널로 적합한 기계적 강도(압축, 굽힘, 충격 강도 등), 단열성, 내열성, 차음성 등이 우수한 고강도 바닥 패널 및 그 제조용 조성물에 관한 것으로서, 고강도·속경성 시멘트 40∼80중량%, 나무 칩 10∼30중량%, 실리카 3∼10중량%, 알루미늄 포스페이트 1∼3중량%의 혼합물에 물/시멘트의 비가 0.40∼0.5 되게 물을 첨가 혼합하고, 가압 성형하는 프레스 공법으로 건조시킨 것을 특징으로 한다.

이와 같이 제조된 본 발명의 고강도 바닥 패널은 압축강도와 굽힘 강도가 일반 시멘트 제품과 비교하여 약 3배 이상 증가되며, 단열, 내열, 흡음, 차음, 충격 및 진동흡수 능력이 우수하여 사무실, 실험실, 전산실 등의 이중 바닥용 패널로 또는 주택, 식당, 아파트 등의 조립식 온수 난방용 바닥 패널로 사용할 수 있다.

나무 칩, 실리카, 알루미늄 포스페이트, 패널

Description

고강도 바닥 패널 및 그 제조용 조성물{High intensity floor panel and composition for manufacturing of the same}

도 1은 고강도·속경성 시멘트의 X-선 회절분석 결과

본 발명은 건물의 바닥 패널로 적합한 기계적 강도(압축, 굽힘, 충격 강도 등), 단열성, 내열성, 차음성 등이 우수한 고강도 바닥 패널 및 그 제조용 조성물에 관한 것이다.

최근 빌딩사무실, 실험실 또는 전산실 등의 바닥은 뜬 바닥 구조를 이루는 액세스 플로어를 채택하고 있으며 여기에 사용되는 재료는 금속(철, 알루미늄), 목재, 콘크리트 등이 사용되고 있다. 한편 점차 고층화되는 아파트 등의 건축물의 바닥은 층간 소음이나 충격·진동 등의 규제 강화로 현재의 경량기포시멘트 시공 방법으로는 만족 할 만한 결과를 얻지 못하고 있는 실정으로 점차 상기한 이중 바닥 패널과 같은 뜬 바닥 구조를 채택하여 흡·차음, 충격·진동을 흡수하고 시공의 편리성, 시공기간의 단축, 각종 파이프 배관 등의 처리문제를 동시에 해결 할 수 있는 방안이 절실히 요구되어왔다. 그러나 현재 이중 바닥 패널용 재들은 상대적으로 고가이며 금속 제품 등은 부식 등의 문제점을 가지고 있어 특히 바닥 온수 난방을 요구하는 시스템에서는 활용이 불가능하다. 이를 해결하기 위하여 여러 가지 방법이 알려지고 있는데, 예로서 일본공개특허공보 제2001-89206호(2001. 04. 03)에는 포틀랜트 시멘트, 알루미나 시멘트, 플라이 애쉬, 목분, 조강성분으로 석고, 탄산칼슘, 소석회, 규조토 등의 규산질 재료와 아크릴, 우레탄, 아크릴우레탄 등의 수지를 첨가한 패널의 제조방법을 기술하고 있다. 또한, 일본공개특허공보 제2001-213652호(2001. 08. 07)에는 포틀랜트 시멘트, 고로 슬라그, 플라이 애쉬, 화산재 등의 시멘트에 아라미드, 폴리에틸렌 등의 유기섬유를 가하고 염화칼슘, 황산칼슘 등의 무기염을 첨가한 패널의 제조방법이 소개되고 있다. 상기 공지자료에서는 여러 가지 시멘트와 첨가물을 사용하므로 생산공정이 복잡하고 다단계이어서 산업화가 곤란하고 또한 바닥재로서 소기의 목적을 달성하기가 어렵다고 생각된다.

따라서 사무실, 실험실 또는 대형 전산실, 주택, 아파트 등의 바닥 재와 바닥 온수 난방 시스템에 적용이 가능하고 고하중에 견디며 일반 콘크리트 패널과 비교하여 비중이 적고 단열, 내열, 흡·차음, 및 충격·진동 흡수 기능 등이 우수하면서 동시에 가격이 저렴한 새로운 재료의 개발이 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 현재 사용되고 있는 각종 이중 바닥 패널용 패널뿐만 아니라 온수 난방용 바닥 패널로도 사용이 가능한 가격이 저렴하고 생산성이 높고 제조공정이 단순하며 상기한 여러 가지 특성을 갖춘 고강도 바닥 패널과 그 제조용 조성물을 개발하고자 한 것이다.

본 발명의 고강도 바닥 패널은 단독주택, 아파트, 사무실 및 공공시설 등의 바닥 재로 사용 할 경우 중량물의 적재하중을 견딜 수 있을 뿐만 아니라 무기질계 재료의 여러 가지 장점인 단열, 내열, 흡·차음, 충격·진동 흡수 및 높은 내구성을 가지고 있어 반영구적인 수명을 가질 수 있을 것으로 기대된다.

따라서, 본 발명의 기술적 과제는 상기한 여러 가지 특성을 가진 제품을 생산하기 위한 조건으로서 압축강도가 약 150∼200㎏/㎠, 굽힘강도가 약 80∼100㎏/㎠ 이며 겉보기 비중이 약 1.1∼1.5인 단열, 내열, 흡·차음, 충격·진동 흡수 및 내구성이 우수한 고강도 바닥 패널과 그 제조용 조성물을 제시하고자 한다. 본 발명의 구성 및 특성은 주성분이 고강도 시멘트 조성물이고, 이를 저 알칼리성으로 제조하여 첨가물의 열화현상을 방지하고 나무 칩을 첨가하여 굽힘 강도 등을 증진시킨 것이다.

본 발명의 고강도 바닥 패널은 제조방법에 따라 그 조성의 구성성분을 달리한다. 즉 자연양생법에 의한 제조방법과 프레스 공법에 의한 제조방법으로 구분하여 그 구성 및 작용에 대해 설명하고자 한다.

(1) 자연양생법에 의한 패널의 제조

본 방법에 의한 고강도 바닥 패널의 조성은 고강도·속경성 시멘트 30∼50중량%와 나무 칩 5∼10중량%, 모래 30∼50중량% 및 실리카 1∼10중량%로 구성된다. 여기서 고강도·속경성 시멘트는 도 1의 X-선 회절분석에서 나타낸 바와 같이 칼슘알루미네이트(3CaO·5Al2O₃), 트리칼슘실리케이트(3CaO·SiO₂), 칼슘설포알루미네이트(4CaO·3Al₂O₃·SO₃), 칼슘·철·마그네시움 실리케이트((Ca·Fe·Mg)SiO₃))로 구성된 것으로서, 그 조성 비율은 칼슘알루미네이트(3CaO·5Al2O3)가 40∼50중량%, 트리칼슘실리케이트(3CaO·SiO₂) 30∼40중량%, 칼슘설포알루미네이트(4CaO·3Al₂O₃·SO₃)와 칼슘·철·마그네시움 실리케이트((Ca·Fe·Mg)SiO₃))가 5∼10중량%이며, 브레인 분말도는 약 4,200㎠/g이다.
표 1은 고강도·속경성 시멘트의 화학성분을 나타낸 것이다.

[표 1] 고강도·속경성 시멘트의 화학성분

성분	CaO	Al₂O₃			SiO₂	MgO					Fe₂O₃	K₂O							Na₂O	TiO₂									SO₃	기타
중량%	55.4	13.6			7.1	1.6					2.4	0.46							0.32	0.60									8.25	10.27

나무 칩은 목재를 파쇄하여 사용하거나 목재공장에서 발생되는 폐 목재로 길이가 약 0.1∼2㎝, 폭이 약 0.5∼2.0㎜로 분쇄된 것이며 모래는 평균직경이 약 200㎛이하이고 실리카는 흄드 실리카, 콜로이드 실리카 등의 어떠한 실리카를 사용하여도 좋으나 입자 크기가 약 10㎛이하이어야 한다.

상기한 본 발명의 고강도 바닥 패널의 정량적인 조성에 있어서, 고강도·속경성 시멘트의 구성비가 30중량% 이하에서는 제품의 강도가 저하될 뿐만 아니라, 나무 칩 첨가량의 증가로 내열성을 감소시킬 수 있으며, 50중량% 이상에서는 제품의 강도는 증가하나 비중이 증가하여 경량성이 감소하는 단점이 있다. 그러나 내열성은 증가하여 220°C이상의 온도에서도 안정한 상태를 유지한다. 나무 칩의 사용량은 5중량% 이하에서는 제품의 비중이 증가되고, 10중량% 이상에서는 비중은 감소하나 강도 및 내열성 등이 저하되는 결점이 발생한다.

한편 상기한 조성물로 구성된 본 발명의 고강도 바닥 패널을 제조하기 위해서는 상기한 혼합물에 물/시멘트비를 0.5∼0.6되게 물을 첨가하여 믹싱 챔버에서 잘 혼합하여 몰탈을 제조한다. 이 몰탈을 일정 크기의 판상 형틀에 투입하여 진동·압축하여 약 50∼70°C, 상대습도 90%인 양생실에서 건조시켜 자연양생 한다. 대량생산을 위해서는 대형 장방형 틀에 몰탈을 투입하고 양생시킨 후 적당한 크기로 절단하여 제품을 제조한다.

압축강도, 굽힘강도, 충격강도, 흡수율, 비중, 및 내열성 등은 KS L 5103(길모드 침에 의한 시멘트의 응결시간 시험), KS L 5105(수경성 시멘트 몰탈의 압축강도 시험)규격에 의해 시험한 결과이다.

아래 실시 예1은 본 발명의 고강도 바닥 패널을 자연양생법으로 제조할 때에 구체적인 조성과 제조방법에 관한 것으로 이를 실시 예와 함께 설명하고자 한다.

(2) 프레스 공법에 의한 본 발명의 고강도 바닥 패널의 제조

본 방법에 의한 고강도 바닥 패널의 조성은 고강도·속경성 시멘트 40∼80중량%와 나무 칩 10∼30중량%, 실리카는 흄드 실리카, 콜로이드 실리카 등의 어떠한 실리카를 사용하여도 좋으나, 3∼10중량% 및 바인더 역할을 하는 알루미늄 포스페이트 1∼3중량%로 구성된다. 상기한 조성물 중 고강도·속경성 시멘트 및 나무 칩은 상기한 자연양생법에서 사용한 재료와 동일한 것이고, 황산 알루미늄콜로이드 실리카 및 알루미늄 포스페이트는 일반 공업규격품이다. 자연양생법에 의한 본 발명의 고강도 바닥 패널의 제조와 마찬가지로 고강도·속경성 시멘트의 구성비가 40중량% 이하에서는 제품의 강도가 저하될 뿐만 아니라, 나무 칩 첨가량의 증가로 내열성을 감소시킬 수 있으며, 80중량% 이상에서는 제품의 강도는 증가하나, 비중이 증가하여 경량성이 감소하는 단점이 있다. 그러나 내열성은 증가하여 700℃이상의 고온에서도 안정한 상태를 유지한다. 나무 칩의 사용량은 10중량% 이하에서는 제품의 비중이 증가되고 30중량% 이상에서는 비중은 감소하나 강도 및 내열성 등이 저하되는 결점이 발생한다.

본 발명의 고강도 바닥 패널의 제조방법은 상기한 조성물을 혼합하여 물/시멘트비가 0.4∼0.5되게 물을 첨가하여 혼합한 후, 가압 성형하여 판상의 성형체를 제조한다. 가압조건은 면압이 약 700톤/㎡으로 프레스하여 50∼70℃, 상대습도 90%의 조건에서 양생시킨다.

아래 실시 예2는 본 발명의 고강도 바닥 패널을 프레스공법으로 제조할 때에 구체적인 조성과 제조방법에 관한 것으로 이를 실시 예와 함께 설명하고자 한다.

실시 예 1.

본 발명의 고강도 바닥 패널의 조성은 고강도·속경성 시멘트 46.3중량%, 나무 칩 7.4중량%, 모래 41.7중량% 및 실리카 분말 4.6중량%를 혼합하고 여기에 물/시멘트 비가 0.60되게 물을 첨가하여 혼합하여 몰탈을 형성 한 후 일정 크기의 형틀에 투입하고 진동·압축하여 약 50°C, 상대습도 90%인 양생실에서 건조시켜 자연양생 한다. 대량생산을 위해서는 대형 장방형 틀에 몰탈을 투입하고 양생시킨 후 적당한 크기로 절단하여 제품을 생산한다. 표 2는 상기한 제조방법에 의해 생산된 제품의 물리적 특성을 나타낸 것이다.

[표 2] 자연양생법에 의한 본 발명의 고강도 바닥 패널의 물성

실시 예 2.

고강도·속경성 시멘트 67.5중량%, 나무 칩 27중량%, 실리카 4.0중량% 및 알루미늄 포스페이트 1.6중량%로 조성된 혼합물에 물/시멘트의 비가 0.43되게 물을 첨가하여 다시 혼합한 후 면압이 700톤/㎡에서 프레스 하여 판상의 성형체를 제조한다.

표 3은 상기한 프레스공법에 의해 생산된 제품의 물리적 특성을 나타낸 것이다.

[표 3] 프레스 공법에 의한 본 발명의 고강도 바닥 패널의 물리적 특성

상기한 본 발명의 두 가지 공법에 의한 본 발명의 고강도 바닥 패널의 제조방법을 비교하여 보면 프레스 공법이 자연양생법에 비해 기계적 강도 등의 물리적 특성이 우수하고 비중이 적어 단위 면적당 무게 역시 가볍다. 그리고 제품의 외관도 자연양생에 비해 미려하며 기포 등의 결함이 거의 나타나지 않아 초기 시설 투자비가 다소 소요되나 효율적인 방법으로 사료된다. 그러나 수요량이나 용도 및 경제성 등의 관점에서 자연 양생법에 의한 제조방법도 고려할 수 있는 것이다.

본 발명의 고강도 바닥 패널은 공지의 일반 시멘트를 이용한 패널과 비교하여 볼 때 압축강도, 굽힘 강도 등의 물리적 특성이 약 3배 이상 증가하므로 사무실, 실험실, 전산실 등의 이중 바닥 패널용으로 활용 할 수 있을 뿐만 아니라 주택 및 아파트 등의 조립식 온수 난방용 바닥 패널로 활용될 것으로 기대된다.

Claims

고강도·속경성 시멘트 40∼80중량%, 나무 칩 10∼30중량%, 실리카 3∼10중량%, 알루미늄 포스페이트 1∼3중량%를 갖는 혼합물에 물/시멘트의 비가 0.40∼0.5되도록 물을 첨가하여 혼합하고, 가압 성형하는 프레스 공법으로 건조시킨 것을 특징으로 하는 고강도 바닥 패널.
제1항에 있어서,

고강도·속경성 시멘트의 조성 비율은 칼슘알루미네이트(3CaO·5Al₂O₃) 40∼50중량%, 트리칼슘실리케이트(3CaO·SiO₂) 30∼40중량%, 칼슘설포알루미네이트(4CaO·3Al₂O₃·SO₃)와 칼슘·철·마그네시움 실리케이트[(Ca·Fe·Mg)SiO₃)] 5∼10중량%이며, 브레인 분말도가 4,200㎠/g인 것을 특징으로 하는 고강도 바닥 패널.
제1항에 있어서,

나무 칩은 길이 0.1∼2㎝, 폭 0.5∼2.0㎜인 것을 특징으로 하는 고강도 바닥 패널.
제1항에 있어서,

실리카는 입자 크기가 10㎛이하인 흄드 실리카 또는 콜로이드 실리카인 것을 특징으로 하는 고강도 바닥 패널.
제1항에 있어서,

가압은 면압 700톤/㎡의 조건으로 가압하는 것을 특징으로 하는 고강도 바닥 패널.
제1항에 있어서,

건조는 온도 50∼70°C, 상대습도 90%의 조건에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 고강도 바닥 패널.
고강도·속경성 시멘트 40∼80중량%, 나무 칩 10∼30중량%, 실리카 3∼10중량%, 알루미늄 포스페이트 1∼3중량%로 구성된 것을 특징으로 하는 고강도 바닥 패널 제조용 조성물.