KR100745175B1 - 산화마그네슘을 주재로 하는 불연성 건축 내장재의 연속제조 방법 및 그 장치 - Google Patents
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Abstract
산화마그네슘을 주재로 하는 무독ㆍ불연성 건축 내장재의 제조 방법 및 그 제조 장치가 기재되어 있다.
상기 제조 방법은 원료 배합물 (산화마그네슘, 보강용 부재료 및 물의 혼합 반죽)을 컨베이어 벨트 위에 설치되는 성형부 내에 연속 공급하는 제1 공정과, 상기 성형부 내에 공급되는 원료 배합물을 상호간의 가압력 조정이 자유로운 소정의 가압 성형 롤러 시스템 내에서 40~60 ㎏/㎠의 조건 하에 가압 성형하여 판상의 예비 성형체를 얻는 제2 공정과, 이 예비 성형체를 터널형 초결로에 통과시켜 90~120℃ 및 50~70 ㎏/㎠의 가열ㆍ가압 하에 초결시킨 후 소정 규격의 판재로 절단하는 제3 공정과, 상기 절단된 초결체를 다단식 프레스에 연속 투입하여 다시 100~150℃ 및 100~150 ㎏/㎠의 조건 하에 가열ㆍ가압하여 최종 제품을 얻는 제4 공정으로 이루어진다.
본 발명에 의하면, 산화마그네슘 주재의 무독ㆍ불연성 건축 내장재를 대량 생산하는 것이 가능하다.
산화마그네슘, 불연성 건축 내장재.
Description
도 1은 본 발명의 방법을 수행하기 위한 장치의 전체 개요도이다.
도 2는 도 1의 A-A선에 따른 단면도로서, 본 발명에 의한 성형부의 단면 개요도이다.
도 3은 도 1의 B-B선에 따른 단면도로서, 본 발명에 의한 가압 성형 작용의 설명도이다.
도 4는 본 발명 제품의 횡단면 예시도이다.
〈도면의 주요 부호에 대한 설명〉
10: 공급 호퍼 13: 컨베이어 벨트
14: 성형부 18: 예비 성형체
19: 초결로 22: 초결체
24: 판재 27: 다단식 가열ㆍ가압 프레스
본 발명은 산화마그네슘 (MgO)을 주재로 하는 건축 내장재, 특히 무독성의 불연성 건축 내장재의 연속 제조 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
종래에 무기질 재료, 예컨대 산화마그네슘, 염화마그네슘 (MgCl2), 규산칼슘 (CaSiO4), 규산나트륨 (NaSiO4), 황산칼슘 (CaSO4), 또는 이들로부터 선택된 2종 이상의 재료로 이루어진 혼합물을 주원료로 사용하여 불연성 건재를 제조하는 방법과 장치가 다수 제안되어 왔다.
이들 재료 중, 산화마그네슘 (분자량: 40.3)은, 잘 알려져 있는 바와 같이, 융점이 무려 약 2800℃ 및 비점이 3600℃에 이르는 무취ㆍ무정형의 고운 분말이며 순수한 물에 서서히 용해되는 물질로서, 일반적으로 저온 절연 재료, 내화 재료, 마그네시아 시멘트의 원료, 촉매 등으로서 뿐만 아니라, 제산제(制酸劑) 등의 의약 원료로서도 이용되어 왔다. 한편, 염화마그네슘은 조해성(潮解性)이 큰 물질로서, 물에 대한 용해열이 높고 급열시의 융점이 약 712℃인 백색 분말이며, 불연재, 방충제, 섬유 피복재, 바닥 세척재 등으로 그 용도가 다양하지만, 약 300℃ 부근에서 염소 가스 (Cl2)를 방출하므로 건축 내장재의 원료로서 그대로 이용하는 데에는 한계가 있는 물질이다.
특허 제10-0248853호는 황산칼슘, 규산칼슘, 마그네슘, 염화마그네슘이 함유된 간수에 톱밥 등을 혼합한 것을 중간층으로 하고 그 양면에 합성 수지 접착제, 예컨대 핫멜트 폴리에틸렌을 사용하여 알루미늄층을 접착시킨 샌드위치 판넬형 불연성 건축 내장재를 기재하고 있다. 그러나, 이 특허는 화학 접착제층을 포함하고 있으므로, 여전히 화재시에 상기 화학 접착제층 및 염화마그네슘 성분으로부터 유독 가스가 방출될 가능성에 대하여 염려하지 않을 수 없다.
또한, 본원의 출원인에 의한 선등록 특허 제10-0415249호, 제10-0428885호 및 제10-0432702호에서는, 산화마그네슘 분말을 톱밥, 대팻밥, 왕겨, 볏집 부스러기, 섬유/직물 부스러기, 펄프, 유리 섬유, 화산회(火山灰), 황토 분말, 질석 분말, 진주석 분말 및 기타 미소(微小) 골재 등의 식물질 또는 광물질 보강용 부재료와 함께 일정량의 물에 습윤시키면서 배합한 다음, 이 배합물을 소정의 가압 성형 장치 (예컨대, 압출 성형기)로 가열ㆍ가압하여 성형ㆍ경화시키는 건재의 제조 방법들에 대하여 기재하고 있다. 그러나, 이들 특허에서는, 단일 성형 장치에서 매회 판재를 1매씩 성형ㆍ경화시켜야 하기 때문에, 제품을 일시에 대량 제조하는 데 적용하기에는 비교적 적절하지 아니하다. 따라서, 본 발명자는 전술한 본인의 선행 특허 방법들을 일부 개선함으로써 산화마그네슘을 주재로 하는 불연성 건축 내장재의 대량 생산성을 높이기 위하여 본 발명을 착안하기에 이른 것이다.
그러므로, 본 발명의 주목적은 종전 기술 및 본원의 출원인에 의한 전술한 각 선등록 특허에 기재되어 있는 방법들에 비하여, 간편한 방식으로 산화마그네슘을 주재로 하는 무독ㆍ불연성 건축 내장재를 연속적으로 양산할 수 있는 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 또 한 가지 목적은 상기 제조 방법을 실시하기에 알맞는 장치를 마련하고자 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 연속 제조 방법에 의하여 무독ㆍ불연성 건축 내장재를 제공하자 하는 것이다.
이와 같은 본 발명의 목적은, 산화마그네슘 분말 (예컨대, 30~70 중량부)와 광물질 또는 식물질 소재로부터 선택되는 보강용 부재료 (예컨대, 30~70 중량부)를 일정량의 물과 혼합하여 얻은 원료 배합물을 소정의 형상으로 성형한 다음 가열ㆍ가압하에 경화시키는 산화마그네슘 주재의 건축 내장재의 제조 방법에 있어서,
- 상기 원료 배합물을 컨베이어 벨트 위에 설치되는 성형부 내에 연속 공급하는 제1 공정과,
- 상기 성형부 내에 공급되는 원료 배합물을 상호간 가압력 조정이 자유로운가압 성형 롤러 시스템 내에서 가압 성형하여 판상(板狀)의 예비 성형체를 얻는 제2 공정과,
- 이 예비 성형체를 터널형 초결로(初結爐)에 통과시켜 가열ㆍ가압하에 초결 시킨 후 소정 규격의 판재로 재단하는 제3 공정과,
- 상기 재단된 초결 판재를 각각 순차적으로 가열ㆍ가압형 다단식 프레스부에 연속 투입하고 여기서 고온ㆍ고압하에 다시 가열ㆍ가압하여 최종 제품을 얻는 제4 공정
의 결합으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 산화마그네슘 주재의 무독ㆍ불연성 건축 내장재의 연속 제조 방법에 의하여 달성된다.
또한, 본 발명의 목적은, 상기 본 발명의 방법을 수행하기 위한 장치에 있어서,
- 공급 호퍼로 구성된 원료 배합물 원료 배합물 공급부와,
- 컨베이어 벨트 위에 마련되는 성형부 및 가압 성형 롤러 시스템으로 구성된 예비 성형부와,
- 가열기 및 가압 롤러 시스템으로 구성된 터널형 초결부와,
- 가열 수단이 내장되어 있는 복수개의 단 및 상하 프레스를 구비하는 가열ㆍ가압형 다단식 프레스부
를 포함하는 것을 특징으로 하는, 산화마그네슘 주재의 무독ㆍ불연성 건축 내장재의 제조 장치에 의하여 달성된다.
상기 제1 공정을 실시함에 있어서, 산화마그네슘 분말과 광물질 또는 식물질의 보강용 부재료 및 일정량의 물을 혼합기에서 미리 배합시킨 원료 배합물을 컨베이어 벨트 위에 설치되는 성형부에 연속 공급하는 전술한 방법 외에도, 압출기로부터 컨베이어 벨트 위에 설치되는 성형부 내에 판상으로 연속 공급하거나, 또는 예컨대 섬유질 보강용 부재료를 사용하는 경우, 이 부재료를 타면식(打綿式)으로 날려 성형부 내에 쌓이게 함과 동시에 여기에 산화마그네슘 분말 및 물의 혼합물을 분사/분무함으로써 섬유질 부재료 사이에 산화마그네슘 분말 및 물의 혼합물이 침투된 것을 상하 압착 롤러 사이를 경유하여 컨베이어 벨트 위에 설치되는 성형부 내에 연속 공급하는 방법 등, 어떠한 방법을 사용하여도 상관이 없다. 그러나, 설명의 편의상, 후술하는 본 발명에서는 처음에 든 예의 방법, 즉 산화마그네슘 분말과 광물질 또는 식물질의 보강용 부재료 및 물을 혼합기에서 미리 배합시킨 것을 원료 배합물로 사용하여 공급 호퍼로부터 공급하는 것으로부터 출발하여 설명하겠다. 본 발명에 있어서, '광물질' 또는 '식물질'이라 함은 각각 광물성의 섬유나 분말 또는 식물성의 섬유나 분말을 의미하는 것으로 이해하여야 한다.
일반적으로, 산화마그네슘 자체는 상온(常溫)하의 공기 중에서 수분과 탄산가스를 흡수하여 서서히 히드로옥시탄산마그네슘 [4MgO +3CO2 + 4H2O → MgCO3ㆍMg(OH)2ㆍ3H2O]으로 변화하는 일반적 성질이 있다.
그러나, 상기 제1 공정에 있어서, 산화마그네슘은 배합되는 일정량의 물과 반응하여 다음의 반응식,
에 따라 수산화마그네슘을 생성하게 되는데, 이 때 산화마그네슘 1 몰에 대하여 약 5400 ㎈의 수화열(水和熱)이 발생하게 된다. 이 수화열 때문에 제1 공정의 배합물 자체는 원래 평균 약 50~60℃ 전후의 온도를 품게 된다. 산화마그네슘 분말의 입경(粒徑)에는 제한이 없다. 가급적 입경이 작을 수록 좋지만, 가급적 5~20 ㎛ 인 것이 좋다. 필요하다면, 더 미세하게 분쇄하여 사용할 수도 있다. 사용 순도는 80% 이상의 것이면 좋다.
보강용 부재료로서는, 전술한 종전의 방법에서 사용하였던 어떠한 재료도 사용될 수 있으며, 최종 제품의 요구되는 성질이나 외관에 따라, 전술한 톱밥, 대패밥, 왕겨, 볏집 부스러기, 유리 섬유, 암면, 섬유/직물 부스러기, 펄프, 황토 분말, 질석 분말, 진주석 분말, 기타의 석분 및 미소 골재, 또는 이들의 혼합물 등, 기지의 식물성 또는 광물성 소재로부터 제한 없이 적절히 선택될 수 있다. 이들 보강용 부재료의 크기는, 재료의 종류에 좌우되지만, 가급적 50 ㎛ 이하인 것이 좋다.
상기 원료 배합시 물은 산화마그네슘 및 보강용 부재료로 이루어진 고체 혼합물의 총중량에 대하여 30~60 중량%의 양으로 첨가된다. 본 발명에 있어서는, 상기 물이 적정량 첨가되어 반죽 상태를 이루고 있는 것을 원료 배합물이라고 부르기로 한다.
상기 제1 공정에 있어서, 원료 배합물의 공급량은 보강용 부재료의 종류, 성형부의 크기 및 그 이동 속도 (컨베이어 벨트의 이동 속도)와 최종 제품의 설계 두께 등에 따라 조정되어야 하는데, 예를 들면 성형부의 치수가 폭 60.0 ㎝ × 2.0 ㎝이고, 그 이동 속도가 1~5 cm/초라고 할 경우, 약 4~7 g/㎠의 양으로 공급되는 것이 일반적으로 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2 공정 중에서의 가압 성형 롤러간의 가압력은 목적하는 제품의 용도에도 좌우되지만, 어느 경우에나 약 40~60 ㎏/㎠로 조정될 수 있다. 또, 제2 공정에 있어서, 예비 성형체의 두께는 배합물의 양, 특히 목적하는 최종 제품의 규격에 따라 달라져야 하는 것이지만, 박판형의 일반 건축 내장재의 두께 범위는 평균 약 3~10 ㎜의 범위이므로, 예컨대 최종 두께가 3 ㎜인 내장재를 제조하는 경우, 예비 성형체의 두께는 약 4~10 ㎜로 유지되는 것이 좋다. 또한, 필수적인 것은 아니지만, 제2 공정에서는 예비 가열 공정을 추가하여 가압 롤러에 의한 성형체의 가압시 그 성형체를 동시에 예비 가열하는 것도 좋다. 이 때의 예비 가열 온도는 약 80~100℃의 범위이다. 또한, 후술하는 바와 같이, 필요에 따라 제2 공정 도중에 성형체의 양면에 섬유, 벽지 등으로 된 적당한 표층을 형성할 수도 있다.
상기 제2 공정에서의 가압에 의하여 (또는, 가열ㆍ가압의 병행에 의하여) 얻은 예비 성형체는 제3 공정으로 이송시키지 않고 그대로 재단 후 적절한 방식으로 양생시켜 강도가 그다지 요구되지 않는 저강도 건축 내장재, 예컨대 천정용 또는 장식용 불연 판재로서 출하될 수도 있다. 이 경우, 간단히 말하자면, 상기 재단된 예비 성형체를 별도의 이동 수레차 (예컨대, 레일 이동식 수레차)에 옮기고, 이 수레차 위에 마련된 복수개의 판상의 적층식 형틀판 사이에 1매씩 차례대로 삽입한 다음, 그 위에 가압용 뚜껑판을 씌워 자연 건조시키거나 또는 양생 조건 (예컨대 양생시키고자 하는 시간)에 따라 약 40~100℃로 유지시킬 수 있는 기존의 적층식 가압 양생로(養生爐) 내에서 별도로 양생시킬 수도 있다.
제3 공정에 있어서, 터널형 초결로의 온도는 약 90~120℃로 유지되는 것이 좋다. 예비 성형체의 초결로 통과 길이(시간)도 역시 목적하는 제품의 강도에 따라 달라지지만, 본 발명을 실시하는 경우, 일반적으로 약 0.01~0.07 m/초의 컨베이어 벨트 이동 속도에서, 약 3~5분간 가열되도록 하는 것이 좋다. 가압 롤러간의 가압력은 제2 공정의 경우와 같거나 약간 높게 하는 것 (예컨대, 약 50~70 ㎏/㎠)이 좋다. 제3 공정에 있어서의 초결 성형체의 재단 작업은 통상의 재단 (또는 절단) 수단에 의하여 수행된다. 재단된 성형판재의 치수는 목적하는 판재 제품의 규격에 좌우되는 것으로서, 특별한 한정은 없다.
제4 공정 중의 다단식 프레스에서의 가열ㆍ가압은 통상 약 100~150℃ 및 약 100~150 ㎏/㎠의 조건하에서 수행된다. 제2 및 제3 공정을 거치는 동안에 성형판재 내부의 수분은 거의 증발 제거되기 때문에, 제4 공정에 있어서의 가열ㆍ가압 작업 시간은 약 1분으로서 충분하다.
본 발명에 의하여 다량 생산되는 산화마그네슘 주재의 건축 내장재는 전술한 가열ㆍ가압 공정들을 거쳐나가는 동안에 조직이 치밀하게 되는 것은, 아마도 산화마그네슘 분말이 처음에 공급되는 수분 및 공기 중의 탄산가스와 더불어 MgOㆍMgCO3ㆍMg(OH)2 등의 어떤 복합체로 되기 때문인 것으로 생각되지만, 그보다는 이러한 복합체와 함께 산화마그네슘 분자들이 수분의 작용으로 보강용 부재료를 매개하여 서로 강력하게 결착된 상태에서 경화하는 때문이라고 생각된다. 특히, 황토, 질석 등의 광물성 부재료가 혼합되는 경우에는, 이들 부재료의 점결성이 그 결합력을 가일층 높여 주는 것으로 생각된다.
본 발명의 제품은 무게가 가벼울 뿐만 아니라, 유기 잡착제, 방부제, 방충제, 방염제 등의 유독성 화학 약품이 전혀 함유되지 않으며. 무독성 무기 물질인 산화마그네슘만을 주재료로 사용하여 가열ㆍ가압 처리만으로 간편하게 제조될 수 있기 때문에, 건물 내부 천정 재료, 벽면 마감 재료용 등의 무독성ㆍ난연성 건축 내장재로서의 용도가 무한하다. 본 발명의 최대의 장점은 산화마그네슘 분말과 혼합되는 광물질 및 식물질 재료와의 혼화성(混和性)이 매우 우수하므로, 목적하는 불연성 건축 내장재의 종류에 따라 또는 그 종류에 관계 없이 보강용 부재료의 선택폭이 매우 크다는 데에 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 최근에 유기 접착체, 방부제, 방염제, 방충제 등이 사용된 재료로 인하여 사회적 문제로 대두되고 있는 이른바 "새집 증후군" 현상을 비롯한 공해가 전혀 없을 뿐만 아니라, 건물 내부에서 화재가 발생한다고 하더라도 그 자체가 불연성이므로 유독 가스가 전혀 발생되지 않는 건축 내장재를 개발하는 것이 가능하게 되었다.
이하, 본 발명의 방법 및 장치를 첨부 도면을 참조하여 설명하겠다.
도 1은 본 발명의 방법을 연속적으로 수행하기 위한 장치의 개요도로서, 원료의 배합 방법 자체는 기존의 방법과 같고, 특별한 한정이 없다. 예컨대, 산화마그네슘 분말에 보강용 부재료로서 황토, 석분, 질석, 톱밥, 섬유질 물질을 배합한 것을 물로 반죽시킨 배합 원료일 경우에는, 이를 예컨대 압출식 공급 호퍼로부터 성형부 내에 공급하여도 좋고, 예컨대 상기 부재료가 유리 섬유일 경우에는, 이미 앞에서 언급한 바와 같이, 용융 유리 섬유를 이 분야에서 기지의 수단으로, 예컨대 원심 분출시킴과 동시에, 여기에 산화마그네슘 분말 및 물의 혼합물을 공급 (분사/분무)하여 배합시킬 수도 있다. 설명의 편의상, 본 발명에서는 전자의 경우에 대하여 설명한다. 그러나, 이 때 배합 원료가 첨가되는 물에 의하여 너무 묽어지면 성형이 곤란하므로, 상기 성형부에서의 성형시 성형체가 과도하게 유동성을 띄지 않도록 점성은 극히 높게 유지되어야 한다. 이러한 목적을 위해서는, 예를 들면 배합 원료가 산화마그네슘 분말 및 질석 70:30 (중량비)의 혼합물일 경우, 이 혼합물 대비 물의 양은 약 1 : 0.4 내지 1 : 0.7 (중량비)의 비율로 배합하여 공급하는 것이 좋은데, 이는 배합 원료의 상태에 좌우되며 특별한 제한이 없다.
공급 호퍼 (10)으로부터 공급되는 배합 원료 (11)은 안내 롤러 시스테템 (12)에 의하여 컨베이어 벨트 (13) 위에 그의 종방향을 따라 마련되는 U자형 홈통 모양의 성형부 (14) 내로 공급된다 (제1 공정). 이 성형부 (14)의 치수는 목적하는 제품의 설계 규격에 따라 변동되는 것이지만, 본 발명을 실시함에 있어서는, 폭 60.0 ㎝ × 높이 2.0 ㎝로 하였다. 컨베이어 벨트 (13)은 가급적 금속제인 것을 사용하는 것이 좋다. 컨베이어 벨트 (13)은 풀리 (15a, 15b, 15c)에 의하여 화살표 (
) 방향으로 연속 구동되도록 설계된다. 상기 성형부 (14)의 총길이는 배합 원료 (11)을 만족스럽게 가압 성형할 수 있는 길이로 될 수 있는데, 본 발명의 방법을 실시함에 있어서는, 약 10~30 m 정도이면 충분하다. 성형부 (14)의 초입부의 적당한 위치에는, 필요에 따라, 이 성형부 (14) 내에 공급되어 쌓이는 배합 원료의 표면을 고르기 위한 평면 고르개 (16)이 마련될 수 있다.
성형부 (14) 내에 공급되는 배합 원료 (11)은 평면 고르개 (16)에 의하여 표면이 평탄하게 되면서, 성형부 (14) 내에서 컨베이어 벨트 (13)의 이동 따라 상하 2개가 1개조로 설치되어 있는 수 개조의 가압 성형 롤러 시스템 (17)을 통과하는 동안에 이들 각조의 가압 롤러의 가압력(예컨대, 약 40~60 ㎏/㎠)에 의하여 가압 성형된다. 도 1에 있어서, 상기 가압 성형 롤러 시스템 (17)을 이루는 롤러조의 수효는 4개조로 예시되어 있으나, 이는 필요에 따라 예컨대 10~15개조로 구성할 수도 있다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 성형부 (14)는 형상이 상부가 개방되어 있는 단면이 U자형인 홈통 모양으로 되며, 컨베이어 벨트 (13)의 상부 좌우측부에 격벽형 측면 가이드 (14a, 14b)를 설치함으로써 용이하게 구성된다. 전술한 측 면 가이드 (14a, 14b)에 의하여 가압 성형 중에 성형체의 측면이 일정하게 유지될 수 있다. 상기 가압 성형 작용은 도 1의 A-A선 절취 단면도인 도 3에 나타나 있다. 즉, 도 3의 경우, 서로 압압(押壓) 가능한 1개조의 상하 롤러가 성형부 (14) 내의 배합 원료 (11)을 상하에서 가압함으로써, 도 4에 도시된 바와 같은 예비 성형체 (18)이 성형되어 나온다. 그러나, 이 시점에서의 상기 예비 성형체 (18)은 아직 완전히 경화되지 아니한 상태이며 여전히 수분을 다소 포함하고 있는 상태이다 (제2 공정). 필요에 따라, 이 제2 공정에서는 강압과 동시에 약 80~100℃로 가열할 수도 있다. 전술한 바와 같이, 상기 예비 성형체 (18)은 성형부 (14)로부터 나오는 즉시, 다음 공정 (제3 공정)에 보내는 대신에 소정의 크기로 재단한 후에 자연 건조 양생시키거나 또는 양생 조건 (예컨대) 양생시키고자 하는 시간에 따라 약 40~100℃로 유지될 수 있는 기존의 적층식 가압 양생로(도시되지 않았음) 내에서 별도로 가열 양생시킨 다음, 직접 제품으로 출하할 수 있다. 이 경우의 제품은 강도 (만곡 강도)가 약 20 ㎏/㎠ 미만으로서, 높은 강도를 요하지 않는 건축 내장재, 예컨대 불연성의 천정용 또는 불연성의 미장용 판재로서 직접 이용될 수 있다.
연속하여, 상기 예비 성형체 (18)은 터널형 초결로(初結爐) (19)의 내부에 도입된다. 초결로 (19)의 내부에는 가열기 (20a, 21b)와 복수개 조(도면에서는 상하 2개조)의 가압 롤러로 구성되는 가압 롤러 시스템 (21)이 구비되어 있다. 도 1에는 가압 롤러가 4 개조인 것으로 도시되어 있지만, 이는 예시에 지나지 않으며 더 많을수록 좋다. 따라서, 제2 공정에서 가압 성형된 예비 성형체 (18)은 초결로 (19) 내에서 이동 중에 가열기 (20a, 20b)에 의하여 약 90~120℃로 가열되는 중에 가압 롤러 시스템 (21)을 지나면서 약 5~10분간 약 50~80 ㎏/㎠로 가압된 다음 초결로 (19)로부터 배출된다. 이 초결로 (19)로부터 배출되는 초결체 (22)는 초결로 (19) 출구 이후의 적당한 위치에 마련되어 있는 재단기 (23)에 의하여 소정의 치수로 재단되어 판재 (24)로 된다 (제3 공정). 롤러 (25a, 25b)는 안내 롤러이며, 필수적인 것은 아니다.
재단된 초결체 (22)는 자동 급송 시스템 (25)에 의하여 가열ㆍ가압형 다단식 프레스부 (27)에 연속적으로 급송된다. 상기 다단식 프레스부 (27)에는 복수개의 단 (28)들이 서로 상하로 주름 상자식으로 협착ㆍ이격이 가능한 구조로 연결되어 있다. 상기 각각의 단 (28)의 내부에는 도시되지 않은 가열 수단이 내장되어 있으며, 이 가열 수단에 의하여 재단된 판재 (24)는 약 100~150℃의 온도로 가열된다. 다단식 프레스 (27)은 판재 (24)의 급송면에 대하여 수직으로 상방 및 하방으로 이동이 자유롭게 되어 있다. 도 1은 판재 (24)가 하단으로부터 상단 쪽으로 채워지고 있는 상태가 예시되어 있다. 각각의 단 (28)이 판재 (24)에 의하여 모두 채워지게 되면, 상부 및 하부 프레스(29a, 29b)가 각각 자동으로 동시에 연동 작용하여 각각의 단 (28)에 놓여 있는 판재 (24)를 상기 온도에서 약 100~150 ㎏/㎠의 압력으로 최종 가압하도록 되어 있다 (제4 공정). 상기 다단식 프레스 (26)에 의하여 가열ㆍ가압 처리된 제품이 그대로 또는 통상의 규격으로 다시 재단되어 최종 제품으로서 출하될 수 있다.
도 1에 있어서, 미설명 부호 30 및 31은 각각 양면층 형성 재료의 공급 롤러로서, 이들을 경유하여 배합 원료의 예비 가압 성형시 필요에 따라 미설명 부호 F1 (상면용) 및 F2 (하면용)로 표시되는 불연 처리되어도 좋은 적절한 섬유, 직물, 벽지 등을 공급하기 위한 것이다. 이에 의하여, 제품 성형체의 양면 또는 일면을 장식하거나 보강할 수 있다 (도 3 및 도 4 참조).
본 발명에 있어서는, 전술한 바와 같이 산화마그네슘 분말 및 보강재로 이루어진 습윤 원료를 사용하여 이를 수회에 걸쳐 가열ㆍ가압에 의한 경화를 단계적으로 연속 수행함으로써 조직 밀도 및 치수 정밀도가 우수하고 견고한 산화마그네슘을 주재로 하는 불연성 건축 내장재를 대량 생산하는 것이 가능하게 되는 것이다.
이하, 실시예에 따라 본 발명을 더 구체적으로 설명하겠다.
실시예
1. 공업용 산화마그네슘 (순도 약 90%) 분말 2000 g, 황토 분말 500 g, 질석 분말 500 g 및 무기 섬유 부스러기 (평균 크기: 약 5 ㎛) 20 g을 혼합하고, 여기에 물 1500 g을 소량으로 나누어 여러 번에 걸쳐 서서히 가하고 충분히 혼합하여 이를 원료 배합비로 하였다.
상기 비율로 배합시킨 원료 배합물을 본 발명 장치 중의 공급 호퍼 (10)에 투입하였다. 이어서, 본 발명 장치에 동력을 가하여 컨베이어 벨트 (13)을 0.03 m/초의 이동 속도로 운행시키면서, 공급 호퍼 (10)으로부터 원료 배합물을 본 발명의 성형부 (14) (폭 60 ㎝ × 높이 2 ㎝) 내에 약 6.0~7.0 ㎜의 두께의 양으로 공급하였다 (제1 공정). 이어서, 평면 고르개 (16)으로 표면을 고르면서 상호 가압력이 50 ㎏/㎠로 균일하게 유지되는 가압 성형 롤러 시스템(17) 사이에 5~7분간 통과시켜서 두께 5.0 ㎜의 예비 성형체를 얻었다 (제2 공정). 이 때 각조의 가압 롤러간 의 간극은 미리 5~6 ㎜로 조정되어 있었다. 여기서 생성된 예비 성형체 시료의 만곡 강도는 평균 약 26.5 ㎏/㎠이었다. 이어서, 상기 예비 성형체를 약 110℃의 온도로 유지 중인 터널형 초결로 (19)의 가압 롤러 시스템 (21)로 60 ㎏/㎠의 가압하에 5~7분간 통과시켰다. 이 때의 초결체 (22)를 길이 60 ㎝로 절단하여, 크기가 600 ㎜ × 600 ㎜인 다량의 판재 (24)를 연속적으로 얻었다 (제3 공정). 이 때 얻은 판재의 두께는 평균 약 3.3~3.4 ㎜이었고, 만곡 강도는 평균 약 30.5 ㎏/㎠이었다.
최종적으로, 상기 판재들을 본 발명의 가열ㆍ가압형 다단식 프레스 (26)에 이송하여 130℃ 및 140 ㎏/㎠에서 2분간 가열ㆍ가압시켰다 (제4 공정). 상기 최종 판재를 실온으로 통풍 냉각시킨 후 측정한 결과, 평균 두께는 3.0 ㎜이었고, 만곡 강도는 평균 약 33.5 ㎏/㎠이었다. 이 실시예에 있어서, 전술한 양의 배합 원료를 사용하여 규격 600 ㎜ × 600 ㎜ × 3 ㎜의 판재 500매를 원료 배합물의 공급으로부터 약 1 시간에 걸쳐 양산할 수 있었다.
상기 판재로부터 10 ㎜ × 10 ㎜의 시료편을 취한 다음, 이를 2대의 프로판 가스 버너를 열원으로 하는 화염 발생기 내에서 1000 ±50℃에서 약 15분간 가열하여 연소 상태를 관찰하였다. 유독 가스 발생이 전혀 감지되지 않고, 또한 연소 또는 발화도 일어나지 않았다.
2. 비교의 목적으로, 특허 제10-0415249호에 기재되어 있는 바와 같이, 원료 배합물을 금형에 투입 후 가열ㆍ가압 경화시켜 약 5분 간격으로 탈형하는 등의 방법에 따라, 본 발명과 동일한 원료 배합물을 동일한 양으로 사용하여 동일한 규격 의 판재를 동일한 수량으로 성형한 다음, 그 결과 얻은 제품의 만곡 강도와 성형 소요 시간을 측정한 결과, 만곡 강도는 평균 약 27.8 ㎏/㎠이고 총성형 소요 시간은 약 15 시간이었다. 이는 본 발명에 비하여 최종 제품의 만곡 강도가 약 0.9배이고 성형 소요 시간은 약 15배인 것으로 나타났다.
본 발명은 만곡 강도가 우수하고, 무독성이며 불연성인 건축 내장재, 즉 산화마그네슘을 주재로 하는 불연성 건축 내장재를 대량 생산할 수 있는 효과가 있다.
Claims (12)
- 산화마그네슘 분말과 식물성 또는 광물성 소재로부터 선택되는 보강용 부재료를 일정량의 물과 혼합하여 얻은 원료 배합물을 소정의 형상으로 성형한 다음 가열ㆍ가압하에 경화시키는 산화마그네슘 주재의 불연성 건축 내장재의 제조 방법에 있어서,- 상기 원료 배합물을 컨베이어 벨트 위에 설치되는 성형부 내에 연속 공급하는 제1 공정과,- 상기 성형부 내에 공급되는 원료 배합물을 상호간의 가압력 조정이 자유로운 가압 성형 롤러 시스템 내에서 40~60 ㎏/㎠의 조건 하에 가압 성형하여 판상(板狀)의 예비 성형체를 얻는 제2 공정과,- 상기 예비 성형체를 초결로에 통과시켜 90~120℃ 및 50~70 ㎏/㎠의 가열ㆍ가압 하에 초결시킨 후 소정 규격의 판재로 절단하는 제3 공정과,- 상기 절단된 초결 판재를 각각 순차적으로 가열ㆍ가압형 다단식 프레스부에 연속 투입하여 여기서 다시 100~150℃ 및 100~150 ㎏/㎠의 조건 하에 가열ㆍ가압하여 최종 제품으로 하는 제4 공정의 결합으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 산화마그네슘 주재의 불연성 건축 내장재의 연속 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 제1 공정은 상기 원료 배합물을 압출기로부터 컨베이어 벨트 위에 설치되는 성형부 내에 판상으로 연속 공급하는 것인 방법.
- 제1항에 있어서, 제1 공정은, 섬유질 보강용 부재료를 사용하는 경우, 이 부재료를 타면식으로 날려 성형부 내에 쌓이게 함과 동시에 여기에 산화마그네슘 분말 및 물의 혼합물을 분사/분무함으로써 섬유질 부재료 사이에 산화마그네슘 분말 및 물의 혼합물이 침투된 것을 상하 롤러 사이를 경유하여 컨베이어 벨트 위에 마련되는 성형부 내에 연속 공급하는 것인 방법.
- 삭제
- 제1항 내지 제3항에 있어서, 제2 공정의 예비 성형체는 제3 공정으로 이송시키지 않고 그대로 재단하여 양생한 후 저강도 건축 내장재로 출하되는 것인 방법.
- 제5항에 있어서, 양생은 재단된 예비 성형체를 별도의 복수개의 판상의 적층식 형틀판 사이에 1매씩 차례로 삽입하고 그 위에 가압용 뚜껑판을 씌운 다음 자연 건조에 의하거나 또는 가열 양생로 내에서의 양생에 의하여 수행되는 것인 방법.
- 제1항에 있어서, 예비 성형체의 상하 표면에 각각 표면층이 압착 성형되는 것인 제조 방법.
- 삭제
- - 공급 호퍼 (10)으로 구성된 원료 배합물 공급부와,- 컨베이어 벨트 (13) 위에 마련되는 성형부 (14) 및 가압 성형 롤러 시스템 (17)로 구성된 예비 성형부와,- 가열기 (20a, 20b) 및 가압 롤러 시스템 (21)로 구성된 터널형 초결로 (19)와,- 가열 수단이 내장되어 있는 복수개의 단 (28) 및 상하 프레스(29a, 29b)를 구비하는 가열ㆍ가압형 다단식 프레스부 (27)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 산화마그네슘 주재의 불연성 건축 내장재의 제조 장치.
- 제9항에 있어서, 예비 성형부 (14)는 형상이 상부가 개방되어 있는 U자형이고, 측면 가이드 (14a, 14b) 및 그의 초입부 위치에 원료 배합물을 고르기 위한 표면 고르개 (16)을 더 구비하는 것인 장치.
- 제9항에 있어서, 예비 성형부 (14) 내에 양면층 형성 재료 (F1, F2)의 공급 롤러 (30, 31)을 설치한 것인 장치.
- 제9항에 있어서, 예비 성형부 (14)에서의 가압 조건은 40~60 ㎏/㎠이고, 초결로 (19) 내에서의 가열ㆍ가압 조건은 90~120℃ 및 50~70 ㎏/㎠이며, 다단식 프레스부 (27) 내에서의 가열ㆍ가압 조건은 100~150℃ 및 100~150 ㎏/㎠인 것인 장치.
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