KR100665652B1 - 기포세라믹 및 그 기포세라믹을 이용한 조형물 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기포세라믹 및 그 기포세라믹을 이용한 조형물 제조방법에 관한 것으로 특히 점력 없이 제조할 수 있고, 성형 틀의 소재 선택 자유도가 크며, 기포를 안정적으로 용이하게 발생시키면서도 건조 및 소성 그리고 양생이 용이하고, 부력이 있어 무공해 수경재배를 위해 소재로 이용 가능하며, 건축용 구조재료로 사용할 경우 우수한 방음성과 방습성이 있고 난연성 재료로 사용할 수 있도록 하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 기포세라믹은, 점토와 석분을 분쇄하여 작은 입자상의 분말로 성형한 원재료와, 상기 원재료에 함유시켜 원재료를 보강하기 위하여 물 100중량(g)에 카르복시 메틸 셀룰로스(Carboxy methtyl cellulose)를 1~10%로 희석시켜 원재료의 점력을 보강하는 보강재를 포함하며, 상기 원재료에 상기 보강재가 20~80%로 섞여 혼합되어 있고, 계면활성제와 과산화수소를 약 1:1 비율까지 첨가시켜 구성되고, 상기 원재료와 보강재 그리고 계면활성제와 과산화수소가 혼합된 조성물에 요소수지를 염화암모늄(Ammonium chloride)과 1:0.5의 비율로 하여 1~3% 첨가시켜 조성한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징은, 점토와 석분을 분쇄하여 입자상의 분말 가루로 기포세라믹 조성물의 원재료를 가공하는 세라믹 원재료 가공단계, 원재료에 함유시켜 원재료를 보강하기 위하여 물 100중량(g)에 카르복시 메틸 셀룰로스를 1~10%로 첨하여 희석시키는 원재료 보강재 조성단계, 원재료에 상기 단계에서 조성된 보강재를 계면활성제와 과산화수소 3~50%를 약 1:1 비율까지 첨가시켜 교반하고, 여기에 요소수지나 메라민 수지를 염화암모늄과 1:0.5의 비율로 하여 1~3% 첨가시킨후 교반하는 교반단계, 교반단계후 얻어진 원재료를 규격화된 성형틀에 원재료를 넣고 열을 가하고 일정시간 경과시켜 기포를 발생시키는 기포형성단계, 기포 형성이 완료되면 성형 제품을 탈형하여 건조시킨 다음 소성로에서 가열하여 완제품을 성형하는 단계를 포함하는 기포세라믹을 이용한 조형물 제조방법을 특징으로 한다.

Description

기포세라믹 및 그 기포세라믹을 이용한 조형물 제조방법{Foam ceramics and method for manufacturing molding work using the foam ceramics}

본 발명은 기포세라믹 및 그 기포세라믹을 이용한 조형물 제조방법에 관한 것으로 특히 점력 없이 제조할 수 있고, 성형 틀의 소재 선택 자유도가 크며, 기포를 안정적으로 용이하게 발생시키면서도 건조 및 소성 그리고 양생이 용이하고, 부력이 있어 무공해 수경재배를 위해 소재로 이용 가능하며, 건축용 구조재료로 사용할 경우 우수한 방음성과 방습성이 있고 난연성 재료로 사용할 수 있도록 하기 위한 것이다.

일반적인 세라믹은 일반 내구재, 산업용 구조재, 건축용 구조재 등으로 널리 사용되는 재료이다. 이 재료를 일정한 형상으로 제조하기 위해서는 점력이 있어야 한다. 즉 천연재료를 선택하여 제조할 경우 흙이나 돌가루 분말을 물에 교반시켜 점력을 통해 일정한 형성을 성형하게 된다.

성형을 위해서는 교반을 위한 교반기 및 성형을 위한 성형틀을 사용하는데, 세라믹의 성형을 위한 성형틀은 석고 재질을 선택하여 사용한다.

반죽된 세라믹을 일정한 모양과 형상으로 성형을 위해 석고 재질로 된 성형틀을 사용하는 이유는 석고가 세라믹 반죽에 포함된 수분을 흡수해야 성형이 이루어지기 때문이다. 따라서, 수분 흡수력이 떨어지는 목재나 수분 흡수성이 없는 실리콘 등의 성형틀 등은 사용할 수 없는 문제가 있다.

또한 성형시 성형체에 기포가 발생 되지 않으며 기포가 발생 했을 경우 소성 과정에서 기포 팽창으로 인한 파열 현상으로 세라믹에 기포가 성형되지 않는다.

또한 일정한 형상의 세라믹 성형은 두께가 적당한 형상만 제조가 가능하다. 즉, 두께가 두꺼운 형상만 성형이 가능하다. 그 이유는 성형후 건조과정에서 충분한 두께가 주어지지 않으면 균열이 일어나 성형물이 갈라지고 또한 소성과정에서 충분한 온도가 기물 속까지 전달되지 않기 때문이다.

한편, 세라믹 재료는 재료 자체로서 친환경적인 천연재료이므로 수경재배를 위한 구조재로 사용에 적합하지만 부력이 없어 사용되지 못한다. 현재 사용되는 스치로폼은 충분한 부력이 있으나 오염을 발생시켜 친환경적이지 못한 문제가 있다.

따라서 본 발명의 목적은 원재료 자체의 점력 없이 제조할 수 있고, 성형틀의 소재 선택 자유도가 크며, 기포를 안정적으로 형성시키면서도 건조 및 소성 그리고 양생이 용이하고, 구조적으로 부력을 갖는 기포세라믹 조형물을 제공하여 그 부력을 이용하여 무공해 수경재배를 위한 소재로 이용 가능하고 건축용 구조재료로 사용할 수 있도록 하기 위한 기포세라믹 및 이를 이용한 조형물 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기포세라믹은,
점토와 석분을 분쇄하여 작은 입자상의 분말로 성형한 원재료와,
상기 원재료에 함유시켜 원재료를 보강하기 위하여 물 100중량(g)에 카르복시 메틸 셀룰로스(Carboxy methtyl cellulose)를 1~10%로 희석시켜 원재료의 점력을 보강하는 보강재를 포함하며, 상기 원재료에 상기 보강재가 20~80%로 섞여 혼합되어 있고, 계면활성제와 과산화수소를 약 1:1 비율까지 첨가시켜 구성되고, 상기 원재료와 보강재 그리고 계면활성제와 과산화수소가 혼합된 조성물에 요소수지를 염화암모늄(Ammonium chloride)과 1:0.5의 비율로 하여 1~3% 첨가시켜 조성한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징은, 점토와 석분을 분쇄하여 입자상의 분말 가루로 기포세라믹 조성물의 원재료를 가공하는 세라믹 원재료 가공단계, 원재료에 함유시켜 원재료를 보강하기 위하여 물 100중량(g)에 카르복시 메틸 셀룰로스를 1~10%로 첨하여 희석시키는 원재료 보강재 조성단계, 원재료에 상기 단계에서 조성된 보강재를 계면활성제와 과산화수소 3~50%를 약 1:1 비율까지 첨가시켜 교반하고, 여기에 요소수지나 메라민 수지를 염화암모늄과 1:0.5의 비율로 하여 1~3% 첨가시킨후 교반하는 교반단계, 교반단계후 얻어진 원재료를 규격화된 성형틀에 원재료를 넣고 열을 가하고 일정시간 경과시켜 기포를 발생시키는 기포형성단계, 기포 형성이 완료되면 성형 제품을 탈형하여 건조시킨 다음 소성로에서 가열하여 완제품을 성형하는 단계를 포함하는 기포세라믹을 이용한 조형물 제조방법을 특징으로 한다.

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이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 원재료 자체의 점력 없이 제조할 수 있고, 성형틀의 소재 선택 자유도가 크며, 기포를 안정적으로 형성시키면서도 건조 및 소성 그리고 양생이 용이하고, 구조적으로 부력을 갖는 기포세라믹 조형물을 제공하여 그 부력을 이용하여 무공해 수경재배를 위한 소재로 이용 가능하고 건축용 구조재료로 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 기포세라믹은, (1) 점토와 석분을 분쇄하여 작은 입자상의 분말로 성형한 원재료, (2) 원재료에 함유시켜 원재료를 보강하기 위하여 물 100중량(g)에 카르복시 메틸 셀룰로스를 1~10%로 희석시켜 원재료의 점력을 보강하는 보강재, (3) 원재료에 상기 보강재가 20~80%로 섞여 혼합되어 있고, 계면활성제와 과산화수소를 약 1:1 비율까지 첨가시켜 구성되고, 원재료와 보강재 그리고 계면활성제와 과산화수소가 혼합된 조성물에 요소수지를 염화암모늄과 1:0.5의 비율로 하여 1~3% 첨가시켜 조성된다.

원재료는 점토, 고령토, 황토, 안석 및 돌가루중 한개 이상을 선택하여 사용할 수 있고, 보강재로서 폴리비닐알콜을 1~10%로 물에 희석시켜 구성할 수 있다.

본 발명에 따른 기포세라믹을 이용한 조형물 제조방법은, 점토와 석분을 분쇄하여 입자상의 분말 가루로 기포세라믹 조성물의 원재료를 가공하는 세라믹 원재료 가공단계, 상기 원재료에 함유시켜 원재료를 보강하기 위하여 물 100중량(g)에 카르복시 메틸 셀룰로스를 1~10%로 첨하여 희석시키는 원재료 보강재 조성단계, 상기 원재료에 상기 단계에서 조성된 보강재를 계면활성제와 과산화수소 3~50%를 약 1;1 비율까지 첨가시켜 교반하고, 여기에 요소수지나 메라민 수지를 염화암모늄과 1:0.5의 비율로 하여 1~3% 첨가시킨후 교반하는 교반단계, 상기 교반단계 후 얻어진 원재료를 규격화된 성형틀에 원재료를 넣고 열을 가하고 일정시간 경과시켜 기포를 발생시키는 기포형성단계, 상기 기포 형성이 완료되면 성형 제품을 탈형하여 건조시킨 다음 소성로에서 가열하여 완제품을 성형하는 단계로 조형물을 제조할 수 된다.

여기서, 원재료는 점토, 고령토, 황토, 안석 및 돌가루중 한개 이 상을 선택하여 사용할 수 있다.

보강재는 폴리비닐알콜을 1~10%로 하여 물에 희석하여 조성할 수 있으며, 기포형성단계에서 원재료에 가하는 온도는 약 60~100℃로 설정하여 가열하면 조형물에 안정된 기포를 형성할 수 있고, 소성로의 온도는 800~1260℃로 하여 기포세라믹을 조형물로 소성하는 것이 바람직하다.

또한, 조형물의 제조에서 조형물의 성질에 따라 알칼리 성분중 암모니아수, 가성소다, 석회석, 생석회, 석회수를 선택하여 1~50%까지 첨가하여 기포세라믹 조형물을 제조할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 원재료는 천연재료중 세라믹 계열의 소재로서, 점토, 고령토, 황토, 안석 및 돌가루 중 한 개 이 상을 선택하여 사용하거나 이들을 혼합하여 사용할 수 할 수 있다. 이들 소재는 점력이 있을때 일정한 형상의 조형물로 성형될 수 있는데 본 발명은 물과 적절히 혼합된 보강재를 사용하여 원재료에 충분한 점력을 제공한다.

보강재로서 물 100중량(g)에 칼복시 메틸 페루로스, 또는 폴리비닐알콜을 1~10%로 희석시켜 원재료의 점력을 용이하게 보강할 수 있었다.

또한 이렇게 보강재가 첨가되어 조성된 원재료는 경화성 소재의 성질을 나타내어 성형틀의 사용 재료에 제한을 두지 않게 된다. 즉, 목재 및 실리콘 등의 소재를 이용한 성형틀에서도 조형물을 용이하게 제조할 수 있다.

또한, 본 발명은 별도의 기포발생과정을 통해 조형물을 제조함으로서, 기포 팽창에 의한 균열이나 갈라짐 현상을 없애면서 원하는 조형물을 형성할 수 있다.

또한 두께를 증가시켜 견고한 조형물을 형성할 수 있다. 일반적으로 세라믹 소재를 조형물화 할 경우 두께를 증가시키면 균열이나 갈라지는 현상이 나타나는데 그 원인은 열전달이 고른 분포로 골고루 되지 않기 때문에 나타나는 현상이다.

본 발명은 별도의 충분한 기포형성단계를 거쳐 조형물을 형성함으로서, 건조 과정에서 기포와 기포 사이의 공기 순환 및 열전달 통로 역할을 하기 때문에 두께를 구껍게 해도 균열이나 갈라짐 현상이 나타나지 않는다.

이렇게 제조되는 본 발명에 따른 기포세라믹은 구조적으로 다공상의 기포를 형성하게 되므로 부력을 가지게 되며, 이 구조 형상은 방음성, 방습성, 난연성 등의 우수한 세라믹 구조재의 특성을 갖게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 따라서 기포세라믹 및 이를 이용한 조형물 제조 방법은, 원재료 자체의 점력 없이 제조할 수 있고, 성형틀의 소재 선택 자유도가 크며, 기포를 안정적으로 형성시키면서도 건조 및 소성 그리고 양생이 용이하고, 구조적으로 부력을 갖는 기포세라믹 조형물을 제공하여 그 부력을 이용하여 무공해 수경재배를 위한 소재로 이용 가능하고, 방음,방습,난연성 등이 우수한 건축용 구조재료로 사용할 수 있는 등 다양한 효과가 있다.

Claims (8)

1. 점토와 석분을 분쇄하여 작은 입자상의 분말로 성형한 원재료와,

   상기 원재료에 함유시켜 원재료를 보강하기 위하여 물 100중량(g)에 카르복시 메틸 셀룰로스를 1~10%로 희석시켜 원재료의 점력을 보강하는 보강재를 포함하며, 상기 원재료에 상기 보강재가 20~80%로 섞여 혼합되어 있고, 계면활성제와 과산화수소를 약 1:1 비율까지 첨가시켜 구성되고, 상기 원재료와 보강재 그리고 계면활성제와 과산화수소가 혼합된 조성물에 요소수지를 염화암모늄과 1:0.5의 비율로 하여 1~3% 첨가시켜 조성한 것을 특징으로 하는 기포세라믹.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 원재료는 점토, 고령토, 황토, 안석 및 돌가루중 한개 이상을 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 기포세라믹
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 보강재로서 폴리비닐알콜이 1~10%로 물에 희석되어 구성된 것을 특징으로 하는 기포세라믹.
4. 기포세라믹을 이용한 조형물 제조방법으로서,

   점토와 석분을 분쇄하여 입자상의 분말 가루로 기포세라믹 조성물의 원재료를 가공하는 세라믹 원재료 가공단계와,

   상기 원재료에 함유시켜 원재료를 보강하기 위하여 물 100중량(g)에 카르복시 메틸 셀룰로스를 1~10%로 첨하여 희석시키는 원재료 보강재 조성단계와,

   상기 원재료에 상기 단계에서 조성된 보강재를 계면활성제와 과산화수소 3~50%를 약 1:1 비율까지 첨가시켜 교반하고, 여기에 요소수지나 메라민 수지를 염화암모늄과 1:0.5의 비율로 하여 1~3% 첨가시킨 후 교반하는 교반단계와,

   상기 교반단계 후 얻어진 원재료를 규격화된 성형틀에 원재료를 넣고 열을 가하고 일정시간 경과시켜 기포를 발생시키는 기포형성단계와,

   상기 단계로부터 기포 형성이 완료되면 성형 제품을 탈형하여 건조시킨 다음 소성로에서 가열하여 완제품을 성형하는 단계를 포함하는 기포세라믹을 이용한 조형물 제조방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 원재료는 점토, 고령토, 황토, 안석 및 돌가루중 한개 이상을 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 기포세라믹을 이용한 조형물 제조방법.
6. 제 4 항에 있어서,

   보강재 조성은 폴리비닐알콜을 1~10%로 하여 물에 희석하여 조성한 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 기포세라믹을 이용한 조형물 제조방법.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 기포형성단계에서 원재료에 가하는 온도는 약 60~100℃로 설정하여 가열하는 것을 특징으로 하는 기포세라믹을 이용한 조형물 제조방법.
8. 제 4 항에 있어서,

   상기 조형물의 제조에서 조형물의 성질에 따라 알칼리 성분중 암모니아수, 가성소다, 석회석, 생석회, 석회수를 선택하여 1~50%까지 첨가하여 기포세라믹 조형물을 제조하는 것을 특징으로 하는 조형물 제조방법.