KR100772124B1 - 불연성 조성물 및 이를 이용한 건축 불연재의 제조방법 - Google Patents

불연성 조성물 및 이를 이용한 건축 불연재의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 불연성 조성물 및 이를 이용한 건축 불연재의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 발포석, 무기질 섬유, 원적외선 발생원, 개질 무기결합제, 하이드록시 아파타이트, 규산알루미늄계 화합물 및 플라이애쉬로 이루어진 불연성 조성물 및 이를 혼합하여 건축소재 층간 충진물로 사용하고, 물레성형법에 의한 건축 불연재의 제조방법에 관한 것이다.
무기물, 아파타이트, 불연성, 흡음성, 건축자재, 물레성형.

Description

불연성 조성물 및 이를 이용한 건축 불연재의 제조방법{Incombustible composition and preparation method of incombustible material for architecture using the same}
본 발명은 불연성 조성물 및 이를 이용한 건축 불연재의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 발포석, 무기질 섬유, 원적외선 발생원, 개질 무기결합제, 하이드록시 아파타이트, 규산알루미늄계 화합물 및 플라이애쉬로 이루어진 불연성 조성물 및 이를 혼합하여 건축소재 층간 충진물로 사용하고, 물레성형법에 의한 건축 불연재의 제조방법에 관한 것이다.
21세기는 친환경산업의 목적으로 자연과 융화를 형성할 수 있는 신소재의 개발이 중요하다. 산업현장에서 부생물로 발생되는 물질을 재활용하여 친환경재료로 전환하는 것은 경제성, 환경성, 원료순환형 측면에서 대단히 중요한 의미가 있다.
또한 단열성과 불연성, 오염공기 흡착 분해형의 웰빙 건축 재료이며 불연 재료로서, 화재 시 연기와 화염으로부터 많은 인명과 재산을 보호할 수 있는 건축 재료는 대단히 중요한 에코재료가 될 것이다.
그러나 현재의 건축 판넬을 제조할 때에는 강판을 사용하게 되는데 강판은 시공이 간단하고, 가격이 저렴하여 일반건축자재로서 많이 사용을 한다.
그리고 이 강판 사이에 발포 스티로폼과 우레탄 같은 유기물을 충진하여 사용함으로써 화재 발생 시 화염과 유도가스에 의해서 많은 인명피해와 경제적 손실을 입게 되는 것이 현재의 건축 재료의 실정이다.
그래서 많은 사람들이 이러한 유기물 대신 무기물을 이용한 불연재 건축 판넬을 개발하여 사용을 하고자 노력을 하고 있다.
이러한 무기물로는 단열 및 불연 성능을 지닌 글라스울 또는 석면이 있지만, 인체에 매우 유해한 문제가 있다.
또 다른 무기물로 질석, 펄라이트, 규조토, 황토, 맥반석 등을 사용하며, 유기 결합제 또는 무기 결합제로 결합하여 건축 판넬을 개발한 제품들이 많이 있다.
그러나 이러한 제품 중 결합제로 유기물을 사용할 경우에는 결합력과 제품의 성형성 및 작업성이 좋지만 화재 시 불연성의 효율성은 상당히 떨어지며, 또한 무기 결합제로 물유리를 사용하여 압축성형을 할 경우 불연성은 높지만, 비중이 무겁고, 압축으로 인하여 기포셀이 다시 메워지고 그로 인하여 흡음성과 단열성이 떨어지고, 작업성이 떨어져 사용 면에서 문제가 되고 있다.
또한, 산업 생산현장에 발생되는 산업폐기물은 유·무해성을 기준으로 일반폐기물과 특정 활용폐기물로 분류하여 수집, 운반 및 처리하고 있다.
폐기물의 최소화를 위해 환경부에서는 1996년 “국가폐기물 관리 종합계획 (안)”을 통해서 감량, 재이용 및 재활용을 기본으로 폐기물의 양적·질적 문제를 동시에 완화할 수 있는 시스템을 구축하여 실행하고 있다.
이와 같이 환경보존의 차원에서 폐기물 및 부산물의 재활용 및 재이용방법에 대한 관심은 최근 들어서 더욱 고조되고 있다. 이 중 국가의 기반산업 구축에 필요한 건설재료에 대한 재활용방법의 경우, 적용성과 활용성에 대한 연구의 필요성이 지속적으로 제기되고 있는 실정이다.
이러한 각종 폐기물 및 부산물의 증가와 유해성은 적치장소의 부족과 처리비용의 증대로 이어져 생산기업뿐만 아니라 타 산업에까지 커다란 부담으로 이어지고 있다.
이러한 가운데 몇 가지 부산물을 이용하여 복합재료로 활용하고 있지만, 아직도 재활용 기술의 개발 및 적용성의 범위에 대해서는 미흡한 편이어서 부산물의 재활용에 관한 연구는 더욱 절실히 요구되는 실정이다.
따라서, 부산물을 이용하여 가격이 저렴하고, 불연성, 단열성, 항균성 및 흡수성이 있는 신소재 물질을 개발한다는 것은 중요한 의미가 있다.
즉 질석, 펄라이트, 플라이애쉬, 폐 석고, 굴 패각 등과 같은 산업부산물을 이용하여 새로운 기능성 복합 신소재를 제조할 필요가 있다.
이에, 본 발명의 목적은 무기질 불연재의 인체 유해한 문제점을 개선하면서 단열 및 불연 성능을 개선하고, 작업성을 향상시킬 뿐만 아니라 폐기물을 이용하여 환경친화적인 불연재 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 기존의 압축성형방식을 사용할 경우 문제가 되는 단열성, 비중성, 흡음성 및 작업성의 저하를 극복하고 물레성형방식에 의해서 단열성 및 흡음성이 뛰어난 건축 불연재를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 질석, 펄라이트 또는 규조토에서 선택된 하나 이상의 발포석 100 중량부에 대하여, 무기질 섬유 3~20 중량부; 원적외선 발생원 3~10 중량부; 개질 무기결합제 20~70 중량부; 하이드록시 아파타이트 3~15 중량부; 카올린 또는 벤토나이트에서 선택된 하나 이상의 규산알루미늄계 화합물 3~15 중량부; 및 플라이애쉬 5~10 중량부로 이루어진 불연성 조성물을 제공한다.
이하, 본 발명의 불연성 조성물의 구성성분을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에서 사용한 발포석은 질석, 펄라이트, 규조토, 알루미늄세라믹, 피트모스 및 장석으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 바람직하게는 질석, 펄라이트, 또는 규조토 중에서 선택된 하나 이상의 물질이다.
상기 질석은 비중이 0.2 정도이며, 3층 구조형 형태의 점토광물로서 운모와 비슷하게 켜로 갈라지고 열을 가하면 수증기의 압력 때문에 박리팽창하여 늘어나는 성질이 있다.
상온에서 충분하게 수화된 상태에서 층간의 물층과 미량의 양이온 교환능력이 우수하며, 800℃ 정도로 가열하면 무수물의 결정을 분해해서 엔스타타이트가 형 성되고 1350℃ 부근에서 용융된다. 또한 700℃이상에서 급속가열하면 약 10~17배 정도로 팽창이 되며 이 물질은 불에 타지 않고, 고온에서도 잘 견디며, 물이나 유기용매에도 녹지 않고 절연성이 높기 때문에 내열재 및 건축 방화재용으로 사용된다.
상기 펄라이트는 점성의 용암이나 마그마가 지표의 물가로 흘러들어 급격하게 냉각이 되면서 이루어진 비결정질의 암석이다. 주요 화학적 성분은 SiO2, Al2O3, K2O, Na2O Fe2O3, CaO, MgO 등으로 구성되어 있으며, 원석을 분쇄하여 1,000℃ 이상의 고열로 급격하게 소성팽창을 시키면 함유한 휘발성 성분이 가스화하여 10~20배로 팽창하면서 내부 기공이 생기고 미세 공극을 가지는 가벼운 물질이 된다. 이렇게 팽창된 물질은 경량성, 내화성 및 단열성이 높고 표면이 요철 형으로 되어 있으며, 비중은 0.2 정도이고 흡음률이 높아 건축자재로서 좋은 원료가 된다.
상기 규조토는 평균 크기 50 내지 100㎛ 크기의 규조류라고 불리는 부유성 조류 껍데기로 이루어진 퇴적물의 집합체이다. 이들 규조는 생전에 물에서 실리카를 흡수해 세포벽을 만든다. 이러한 규조들의 퇴적물이 속성 작용을 받아 굳어져 퇴적암을 만들면 규조암이라고도 하는데, 통상적으로 이것도 함께 광석의 의미로 규조토라고 부른다.
규조토는 대부분이 비정질 실리카로 구성되며, 여기에 약간의 결정질 실리카가 존재한다. 규조 자체의 복잡한 구조와 그 껍데기의 일차 및 이차 공극 때문에 규조토는 매우 낮은 밀도를 갖으며, 이 때문에 규조토는 매우 훌륭한 여과보조재, 흡착재, 첨가재, 운반재 및 연마재로 사용된다.
본 발명에서 사용한 무기질 섬유는 질석 등과 같은 발포 무기질을 사용하여 복합재를 제조하는 경우 야기되는 문제점, 즉 인장강도와 굴곡강도가 약해져서 작업성이 떨어져 제품의 품질이 저하되는 점을 해결하고 기계적 물성을 향상시키는 역할을 수행한다.
이때 상기 무기질 섬유로는 알루미나, 실리케이트 또는 수산화마그네슘염 중에서 선택된 하나 이상의 수산화물 알칼리금속을 이용하여 수열합성방식으로 합성한 것이다. 상기 무기질 섬유가 발포석 100 중량부에 대하여 3 중량부 미만으로 사용되면 복합재의 인장강도가 약해지는 문제가 있고, 20 중량부를 초과하여 사용되면 복합재의 포졸란 형성에 의한 결합성에 문제가 있기 때문에 3~20 중량부로 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용한 원적외선 발생원은 황토 또는 맥반석 중에서 선택된 하나 이상의 물질이다. 상기 원적외선 발생원이 발포석 100 중량부에 대하여 3 중량부 미만으로 사용되면 황토의 원적외선 방사특성에 문제가 있고, 10 중량부를 초과하여 사용되면 복합재의 비중이 무거워지는 문제가 있기 때문에, 3~10 중량부로 사용하는 것이 바람직하다.
상기 황토는 고 효율의 원적외선 복사체를 방사 할 뿐만 아니라, 단열작용, 축열작용, 습도 조절기능, 탈취 및 흡입작용, 음이온 발생작용, 항균작용 등 매우 다양한 기능을 갖는다.
아무런 흙이나 황토는 상기와 같은 다양한 기능을 발휘하지 못하며 황토 특 유의 구조와 물성을 가져야 이러한 특유의 기능을 발휘할 수 있다.
온돌용 바닥재나, 건축자재를 개발하고자 할 때 황토를 선정하는 이유는 인체에 적합한 파장과 복사 에너지를 방사하여 인체의 피부 표면뿐만 아니라 심부까지 원적외선의 에너지가 도달되어 열에너지로 전환하기 때문이다.
그 결과 심부층의 체온이 상승을 하여 모세혈관이 확장이 되어서 혈액순환을 촉진시키고 신진대사가 전체적으로 활성화되어 조직의 재생력이 향상되면서 피로회복, 건강증진, 불면증 및 스트레스를 해소하고 만성질환을 치료할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에서는 황토의 상기 성능을 최대한 발휘할 수 있도록 황토를 100~170℃에서 건조하여 활성화시킨 다음, 100mesh 이상으로 미세하게 분쇄를 하여 사용하는데 이 경우 입자표면적이 넓어져 원적외선 방사량이 많아지는 효과가 있다.
이는 방사에너지에 대한 다음과 같은 수학식 1(스테판볼츠만의 법칙)을 통해서 알 수 있다.
W=σ·T4(W/m2) σ = 5.67x10-5erg/cm2
σ는 스테판볼츠만 상수이고, T는 방사체의 표면온도이다.
입자가 100mesh 이상으로 미세하게 분쇄가 되면 상대적으로 방사되는 입자표면적이 넓어지게 되는데, 상기 수학식 1을 보면 알 수 있듯이 입자표면적은 방사량과 비례관계에 있으므로 방사량도 많아지게 되는 것이다.
상기 맥반석은 옛날 중국에서 발견이 되었으며 약효가 좋다고 하여 약석으로도 사용되며 고 효율의 원적외선 복사체를 방사 할 뿐만 아니라, 산소 및 미네랄 용출작용, 수질과 토질의 pH 조절작용, 이온작용, 인체에 대한 약리 작용, 습도 조절기능, 탈취 및 중화작용, 흡착작용, 음이온 발생작용, 항균작용 등 매우 다양한 기능을 하는 물질이다.
또한 원적외선 온돌용 바닥재를 개발하고자 할 때, 좋은 맥반석을 선정하는 이유는 인체에 적합한 파장과 복사에너지를 방사하여 인체의 피부 표면뿐만 아니라 심부까지 도달하여 원적외선의 에너지가 도달되어서 열에너지로 전환이 되고, 이로 인하여 심부층의 체온이 상승을 하여 모세혈관이 확장이 되어서 혈액순환을 촉진시키며, 신진대사가 전체적으로 활성화되고 조직의 재생력이 향상되어서 피로회복, 건강증진, 불면증 및 스트레스를 해소하여 만성 질환을 치료할 수 있는 효과가 있기 때문이다.
이와 같이 다양한 기능을 나타내기 위해서는 맥반석이 특유의 구조와 물성을 가져야 하며, 아무런 돌가루 맥반석이 이러한 특유의 기능을 발휘하지 못한다.
본 발명에서는 맥반석의 상기성능을 최대한 발휘를 할 수 있도록 황토와 같이 물리적인 활성처리를 하여 기능성을 갖춘 맥반석을 제조하여 사용한다.
건축자재는 가공성이 좋아야 하는데 종래 무기결합제로 사용해 온 규산나트륨은 딱딱하고 가공성이 좋지 않아 이점을 보완하기 위해서 본 발명에서 사용한 개질 무기결합제는 규산나트륨을 개질한 것을 사용하여 탄성력과 작업성을 향상시켜준다.
상기 개질 무기결합제는 규산나트륨 100 중량부에 대하여, 탄산칼슘 5~20중량부, 스테아린산 칼슘 3~15 중량부, 및 무기섬유 5~20 중량부를 균질하게 혼합하여 수열상태에서 1~3시간 교반을 하여 제조를 한다. 이때 상기 무기섬유는 알루미나, 실리케이트 및 수산화마그네슘염으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 바람직하게는 수산화마그네슘염이다.
이렇게 개질한 무기결합제가 발포석 100 중량부에 대하여, 20 중량부 미만이면 복합재의 인장강도가 약해지는 문제가 있고, 70 중량부를 초과하면 복합재의 제조작업성과 성형성이 떨어지는 문제가 있으므로 20~70 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용한 규산 알루미늄계 화합물은 무기 입자들 사이에 중간 다리를 놓아 중합체 분자와 응고된 콜로이드 입자들 간의 응교를 일으키며 결합을 시켜주는 역할을 한다. 이는 카올린족, 실리마나이트족, 엽납석, 벤토나이트, 점토 및 알칼리장석으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 바람직하게는 카올린, 벤토나이트 및 엽납석 중에서 선택된 하나 이상의 물질이다.
상기 규산 알루미늄계 화합물은 발포석 100 중량부에 대하여, 3 중량부 미만이면 포졸란 형성에 의한 입자결합성에 문제가 있고, 15 중량부를 초과하면 복합재의 비중이 무거워지는 문제가 있으므로 3~15 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용한 하이드록시 아파타이트는 폐기물의 패각을 건조분쇄하여 제조한 천연 하이드록시 아파타이트이며, 인산칼슘계의 화합물 Ca10(PO2)6(OH)2의 조 성을 갖는 무기화합물로 항균제, 냄새흡착제로서의 기능을 하며 강도를 높여주는 역할도 한다.
첨가량은 발포석 100 중량부에 대하여, 3 중량부 미만이면 항균효율성에 문제가 있고, 15 중량부를 초과하면 복합재의 비중과 경제성에 문제가 있으므로 3~15 중량부가 바람직하다.
본 발명에서 사용한 플라이애쉬는 석탄을 연료로 하는 화력 발전소에서 미분탄을 약 1400~1500℃의 고온으로 연소시켰을 때 발생하는 물질로서 매연가스와 함께 보일러에서 배출되어 집전기 하부에서 포집되는 물질이다.
이 플라이애쉬의 색은 대부분 회백색이지만 미연 탄소함량이 증가함에 따라 검은색을 띠며, 일반적으로 탄소, 철, 수분 등의 함유 정도에 따라 다양한 색을 띤다. 플라이애쉬의 비중은 1.9~2.4 정도(시멘트 비중의 ⅔정도) 이며 입경은 100㎛ 이하의 입자이고, 분말도를 나타내는데 중요한 지표로 사용하고 있는 비표면적은 3000~4500㎠/g 정도이다.
플라이애쉬의 화학성분은 단독으로 존재하는 것이 아니라, 용융에 의해 화합물이 존재하기 때문에 탄종에 따라서 차이가 있지만, 일반적으로 SiO2, Al2O3, Fe2O3 등이 80~90%로써 주성분이고, 그밖에 CaO, MgO, SO3, Na2O, K2O 등의 산화물로 구성된다.
이러한 화학성분은 복합재의 강도와 화학 저항성 등 굳은 복합재의 성질에 영향을 미치고 있다. 가용성 SiO2는 복합재의 첨가물 중에 형성된 수산화칼 슘(Ca(OH)2)과 상온에서 서서히 화합하여 불용성의 안정된 규산칼슘(CaO·SiO2 ·nH2O)을 생성시켜 장기적으로 복합재의 압축강도를 증진시킨다. 그러므로 초기에는 강도가 떨어지나 시간이 경과 할수록 강도는 계속 증가한다.
또한 플라이애쉬의 규산과 알루미나가 결합하여 불용성의 견고한 물질을 만들어 제품의 조직을 치열하게 만들기 때문에 수질성이 증가되고 시간이 경과될수록 복합재의 강도가 증가되는 효과를 나타낸다.
본 발명에서는 불연, 단열 및 흡음의 특성이 있는 플라이애쉬를 100~150℃로 건조를 시켜서 70~120mesh로 분쇄한 것을 사용한다. 100~150℃에서 건조시킬 때 활성화효과가 가장 크므로 상기 온도에서 건조시키는 것이 바람직하다.
상기 플라이애쉬는 발포석 100 중량부에 대하여, 5 중량부 미만이면 상기와 같은 복합재의 강도에 문제가 있고, 10 중량부를 초과하면 전체 조성물의 함량대비 비중에 문제가 있으므로 5~10 중량부가 바람직하다.
상기 불연성 조성물의 주요성분 및 중량부는 표 1에 나타낸 바와 같다.
성분 주요 성분 중량부
불연성 조성물 발포석 질석, 펄라이트, 규조토 100
무기질 섬유 알루미나, 실리케이트, 수산화마그네슘염 3~20
원적외선 발생원 황토, 맥반석 3~10
개질 무기결합제 규산나트륨, 탄산칼슘, 스테아린산 칼슘, 무기질 섬유 20~70
하이드록시 아파타이트 Ca10(PO2)6(OH)2 3~15
규산알루미늄계 화합물 카올린, 실리마나이트족, 엽납석, 벤토나이트 3~15
플라이애쉬 SiO2 , Al2O3 , Fe2O3 5~10
본 발명의 상기와 같은 주성분들로 이루어진 불연성 조성물은 그 효과를 손상시키지 않는 범위에서 다음의 부성분들을 추가로 첨가할 수 있다.
본 발명은 상기 불연성 조성물 100 중량부에 대하여, 석고 3~15 중량부; 기포발포제 1~5 중량부; 발포촉매제 2~12 중량부; 기포안정제 1~7 중량부; 및 양, 음이온 응고제 2~10 중량부로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 성분을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 불연성 조성물을 제공한다.
본 발명에서 사용한 석고는 70~150mesh로 분쇄한 폐석고로서 환경친화적이며 결합성을 높여주는 역할을 수행하며, 수분제거 및 활성화를 위해서 120~300℃에서 열처리를 하고, 서서히 냉각시켜 기공을 활성화 시킨다.
불연성 조성물 100 중량부에 대하여, 3 중량부 미만이면 기공의 활성화가 약해져서 문제되고, 15 중량부를 초과하면 경제적이지 못하므로 3~15 중량부가 바람직하다.
본 발명에서 사용한 기포발포제는 기포가 되도록 많이 생기게 해주는 역할을 하며 알루미늄, 아연, 나트륨, 칼슘 분말 중 선택된 하나 이상으로 하되 바람직하게는 알루미늄 또는 아연 분말 중에서 선택된 하나 이상의 물질이다.
불연성 조성물 100 중량부에 대하여, 1 중량부 미만이면 기포발포가 적어서 문제가 있고, 5 중량부를 초과하면 기포발포가 너무 많아서 복합재의 결합성에 문제가 있으므로 1~5 중량부가 바람직하다.
본 발명에서 사용한 발포촉매제는 기포가 잘 생기도록 도와주는 역할을 하며, 생석회, 소석회 및 중탄산나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이며, 바람직하게는 생석회이다.
불연성 조성물 100 중량부에 대하여, 2 중량부 미만이면 기포발포가 적어서 문제가 있고, 12 중량부를 초과하면 기포발포반응이 격렬하게 일어나 기포조절에 문제가 있으므로 2~12 중량부가 바람직하다.
본 발명에서 사용한 기포안정제는 생긴 기포가 안정하게 유지되도록 하는 역할을 하며, 미소결정질 셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 지방산에스테르 및 지방산 아민으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질이며, 바람직하게는 미소결정질 셀룰로오스 또는 카르복시메틸셀룰로오스 중에서 선택된 하나 이상의 물질이다.
불연성 조성물 100 중량부에 대하여, 1 중량부 미만이면 상기와 같은 효과를 얻기 어려우며, 7 중량부를 초과하면 경제적이지 못한 문제점이 있으므로 1~7 중량부가 바람직하다.
복합재료를 제조할 때 양, 음이온이 존재하게 되면 건조수축에 균열이 생기게 되고, 강도가 약하게 되며, 투과성이 크게 되며, 화학적 침식이나 동해의 영향을 받게 되어 단열성이나 흡차음성이 약하게 되어 건축소재로써의 기능이 약하게 된다.
본 발명에서 사용한 양, 음이온 응고제는 이러한 기능성이 떨어지는 것을 막기 위해서 여러 가지 물질을 가하여 혼합 시 양,음 이온이 생성되게 되면 이를 염 형태로 응고시킬 수 있는 포착재 물질을 가하여 강력하게 응고시키는 역할을 한다.
상기 양, 음이온 응고제는 몬모릴로나이트, 염화칼슘, 황산알루미늄 및 황산아연으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질이며, 바람직하게는 몬모릴로나이트 또는 염화칼슘 중에서 선택된 하나 이상의 물질이다.
불연성 조성물 100 중량부에 대하여, 2 중량부 미만이면 상기와 같은 응고기능이 약해지는 문제가 있고, 10 중량부를 초과하면 함량대비 경제성이 떨어지는 문제가 있으므로 2~10 중량부가 바람직하다.
이하 표 2는 상기 불연성 조성물에 첨가물로 가해지는 물질의 구성성분 및 중량부를 나타낸다.
구성성분 중량부
필수성분 발포석, 개질 무기결합제, 원적외선 발생원, 무기질 섬유, 규산알루미늄계 화합물, 하이드록시 아파타이트, 플라이애쉬 100
첨가물 석고 3~15
기포발포제 1~5
발포촉진제 2~12
기포안정제 1~7
양, 음이온 응고제 2~10
또한, 본 발명은 발포석, 무기물 섬유, 원적외선 발생원, 규산 알루미늄계 화합물, 하이드록시 아파타이트, 플라이애쉬 및 개질 무기결합제를 균일하게 혼합하여 건축소재 층간 충진물을 제조하는 단계(제 1단계);
상기 제조된 건축소재 층간 충진물을 물레성형에 의해 성형하는 단계(제 2단계)를 포함하는 건축 불연재의 제조방법을 제공한다.
본 발명에서 사용되는 물레성형은 회전하는 바퀴 위에 지지된 재료에 대하여 손으로 압축을 하는 성형법으로, 본 발명에서는 손 대신에 진동하는 롤러기구를 이용하여 압축을 가하여 성형한다.
본 발명에서는 상기 불연성 조성물을 균질하게 혼합하여 건축소재 층간 충진물로 사용하고, 물레성형에 의해 성형하여 불연성, 단열성, 흡음성 및 작업성이 뛰어난 건축 불연재를 제조하고, 이를 압축기를 사용하여 당업계의 통상의 방법으로 압축시켜 상기 특성들을 갖추고, 기계적 물성이 우수한 환경친화적인 건축 판넬을 제공한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예1] 건축 불연재의 제조
1) 불연성 조성물의 제조
펄라이트는 고온 1000℃에서 급속 가열하여 함유한 휘발성 성분을 가스화하여 팽창시킨 준비하였다.
황토는 150℃에서 활성화시켜서 100mesh 이상으로 미세하게 분쇄하여 제조하였고, 맥반석도 황토와 동일한 방법으로 제조하였다.
개질 무기결합제는 규산나트륨 74중량%, 탄산칼슘 10중량%, 스테아린산 칼슘 6중량% 및 수산화마그네슘염 10중량%를 균질하게 혼합하여 수열상태에서 2시간 교반하여 제조하였다.
천연 하이드록시 아파타이트는 서해안에서 수집한 패각을 건조시키고, 고온가열하고 이를 분쇄하여 제조하였고, 무기질 섬유는 알루미나와 실리케이트를 수열합성방식으로 합성하여 제조하였으며, 플라이애쉬는 연소보일러에서 미분탄을 사용하여 1400℃ 정도의 고온연소과정에서 배출되는 폐가스 중에 포함된 석탄재를 집진기에 의해 회수하여 120℃에서 건조시켜서 100mesh로 분쇄하여 제조하였다.
상기 제조된 원료 물질들 즉, 발포석인 펄라이트 100 중량부에 대하여 황토 6 중량부, 맥반석 4 중량부, 개질 무기결합제 43 중량부, 카올린 7 중량부, 벤토나이트 6 중량부, 천연 하이드록시 아파타이트 11 중량부, 무기질 섬유 16 중량부 및 플라이애쉬 10 중량부를 가하여 혼합하는 방법으로 본 발명의 불연성 조성물을 제조하였다.
2) 건축 불연재의 제조
상기 원료 물질들을 균일하게 교반기를 사용하여 혼합한 후에 건축소재 층간 충진물로 사용하고, 상기 충진물을 물레성형방법으로 성형하여 건축 불연재를 제조하였다.
본 발명에 따른 불연성 조성물을 이용하여 건축자재를 만들게 되면 단열성 및 흡음성이 높고, 유기휘발성의 물질(VOCs), 포름알데히드를 흡착 분해시켜서 공기의 질을 높일 수 있는 웰빙의 충진 건축재료를 만들 수 있다. 특히 혼합물을 돔 샌드위치 건축 판넬 사이에 충진을 하여 물레성형에 의해서 제조를 하게 되면 기포셀의 파괴를 줄여 단열성 및 흡음성을 높일 수 있고, 공급재료의 두께와 직경, 두께의 감소비, 표면형태 등의 유동특성을 손쉽게 조절을 하여 제조를 할 수 있는 장점이 있다.

Claims (7)

  1. 질석, 펄라이트 또는 규조토에서 선택된 하나 이상의 발포석 100 중량부에 대하여, 무기질 섬유 3~20 중량부; 황토 또는 맥반석에서 선택된 하나 이상의 원적외선 발생원 3~10 중량부; 규산나트륨, 탄산칼슘, 스테아린산 칼슘 및 무기섬유를 혼합한 개질 무기결합제 20~70 중량부; 하이드록시 아파타이트 3~15 중량부; 카올린 또는 벤토나이트에서 선택된 하나 이상의 규산알루미늄계 화합물 3~15 중량부; 및 플라이애쉬 5~10 중량부로 이루어진 불연성 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 무기질 섬유는, 수산화물 알칼리금속을 이용하여 합성한 것을 특징으로 하는 불연성 조성물.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 개질 무기결합제는, 규산나트륨 100 중량부에 대하여, 탄산칼슘 5~20 중량부; 스테아린산 칼슘 3~15 중량부; 및 무기섬유 5~20 중량부를 균질하게 혼합하여 수열상태에서 교반하여 제조한 개질한 규산나트륨인 것을 특징으로 하는 불연 성 조성물.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 하이드록시 아파타이트는, 패각을 건조 분쇄하여 제조한 것을 특징으로 하는 불연성 조성물.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 불연성 조성물에, 석고; 알루미늄 또는 아연 분말에서 선택된 하나 이상의 기포발포제; 생석회인 발포촉매제; 미소결정질 셀룰로오스 또는 카르복시메틸셀룰로오스에서 선택된 하나 이상의 기포안정제; 및 몬모릴로나이트 또는 염화칼슘에서 선택된 하나 이상의 응고제로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 성분을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 불연성 조성물.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항의 불연성 조성물을 혼합하여 건축소재 층간 충진물을 제조하는 단계 및 상기 제조된 건축소재 층간 충진물을 물레성형하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 건축 불연재의 제조방법.
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