KR101133931B1

KR101133931B1 - 불연성 흡음재 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101133931B1
Application number: KR1020110132031A
Authority: KR
Inventors: 양성기; 채원호; 임기환
Original assignee: 성현산업 주식회사
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2012-04-13

Abstract

본 발명은 불연성 흡음재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차 내장재, 건축물 및 선박 등의 천정, 벽면 마감재 및 방화문으로 적용되며, 제1무기바인더가 코팅된 팽창질석 60 내지 80 중량부 및 제2무기바인더 20 내지 40 중량부로 이루어진다.
전술한 성분으로 이루어진 불연성 흡음재 및 그 제조방법은 압축성형과정에서 팽창질석의 층간구조의 파괴가 억제되어 우수한 흡음율을 나타낸다.

Description

불연성 흡음재 및 그 제조방법 {NON-COMBUSTIBLE SOUND ABSORBING MATERIAL AND MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 불연성 흡음재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차 내장재, 건축물 및 선박 등의 천정, 벽면 마감재 및 방화문으로 적용되는 불연성 흡음재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

질석은 인체에 유익한 원적외선을 방사하며, 탈취성과 항균성이 우수하고 내화성이 뛰어난 특징이 있어 건축용 자재, 전동차 내장재, 기차의 천정, 벽체의 자재, 전자 제품의 자재 등으로 널리 사용되며, 분말의 형태로 방화용 불연성 페인트, 코팅재 및 충진재 등에 첨가하기도 한다.

특히, 질석은 고온으로 소성하면 팽창하는 특징이 있으며, 팽창한 질석은 밀도가 낮으면서도 탈취성, 항균성, 내화성이 우수하므로, 이를 이용하여 다양한 건축물 내, 외장재가 다양하게 제조되고 있다.

팽창질석을 이용하여 질석보드를 제조하는 방법에 관한 기술로서, 대한민국 공개특허공보 제특2001-0102690호 "질석소성품 및 이를 이용한 질석판넬"에는 소성된 질석과 우레탄계 바인더를 혼합하여 질석판넬을 제조하는 방법이 공지되어 있으며, 대한민국 등록실용신안공보 제20-0326283호 "질석을 이용한 건축 내장재 구조"에는 팽창질석과, 붕산, 붕사, 불연성 규산소다 용액, 물로 이루어진 접착제를 혼합하여 질석판넬을 제조하는 방법이 공지되어 있고, 대한민국 공개특허공보 제10-2005-0111300호 "질석보드 및 그의 제조방법"에는 질석을 실리카 및 알루미나 바인더와 혼합하고 소성하여 질석보드를 제조하는 방법이 공지되어 있으며, 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0092175호 "건축용 내장재 제조방법"에는 발포질석과 아스베스트, 로진파우더, 글리세린, 규산나트륨, 산화아연을 혼합하고 압축 성형하여 내장재를 제조하는 방법을 제공하고 있는데. 전술한 공지의 기술들은 질석보드를 제조함에 있어서 우레탄계 바인더, 또는 무기바인더를 사용하는 특징이 있다.

그러나, 전술한 공지의 기술로 제조된 질석보드는 불연성은 우수하나, 가공 과정에서 질석의 층간구조가 대부분 파괴되어 흡음율이 낮기 때문에, 흡음재로는 적합하지 못한 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 가공과정에서 팽창질석의 층간구조의 파괴가 억제되는 무기바인더가 코팅된 팽창질석을 사용하여 탁월한 흡음효과를 나타내는 불연성 흡음재 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 밀도가 낮아 중량이 가벼우면서도, 기계적 강도가 우수한 불연성 흡음재 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 제1무기바인더가 코팅된 팽창질석 60 내지 80 중량부 및 제2무기바인더 20 내지 40 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 불연성 흡음재를 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 제1무기바인더가 코팅된 팽창질석은 상기 제1무기바인더와 상기 팽창질석이 1:1의 중량부 비율로 혼합되어 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 제1무기바인더는 규산소다 100 중량부에 , 실리카졸 20 내지 40 중량부, 정제수 5 내지 15 중량부, 인산칼륨 1 내지 7 중량부 및 카올린 1 내지 7 중량부로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 제2무기바인더는 규산소다 100 중량부에 , 실리카졸 20 내지 40 중량부, 정제수 5 내지 15 중량부, 인산칼륨 1 내지 7 중량부 및 카올린 1 내지 7 중량부로 이루어지는 것으로 한다.

또한, 본 발명의 목적은 제1무기바인더와 팽창질석을 1:1의 중량부 비율로 혼합하는 제1혼합단계, 상기 제1혼합단계를 거친 혼합물을 건조하는 건조단계, 상기 건조단계를 통해 제1무기바인더가 코팅된 팽창질석 60 내지 80 중량부 및 제2무기바인더 20 내지 40 중량부를 혼합하는 제2혼합단계, 상기 제2혼합단계를 거친 혼합물을 압축성형하는 성형단계 및 상기 성형단계를 통해 압축성형된 혼합물의 표면을 가공하는 가공단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 불연성 흡음재의 제조방법을 제공함에 의해서도 달성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 건조단계는 상기 제1혼합단계를 거친 혼합물을 200 내지 300℃의 온도로 가열하여 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 성형단계는 250℃의 온도로 가열된 금형에 상기 제2혼합단계를 거친 혼합물을 투입하고, 15 내지 25분 동안 압축성형하여 이루어지는 것으로 한다.

본 발명에 따른 불연성 흡음재 및 그 제조방법은 가공과정에서 팽창질석의 층간구조의 파괴가 억제되는 무기바인더가 코팅된 팽창질석을 사용하여 탁월한 흡음성을 나타내는 불연성 흡음재를 제공한다.

또한, 밀도가 낮아 중량이 가벼우면서도, 기계적 강도가 우수한 불연성 흡음재를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 불연성 흡음재의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 불연성 흡음재의 표면을 촬영한 사진인다.
도 3은 본 발명의 실시예 2를 통해 제조된 불연성 흡음재의 표면을 촬영한 사진이다.
도 4는 비교예 1를 통해 제조된 불연성 흡음재의 표면을 촬영한 사진이다.
도 5는 비교예 2를 통해 제조된 불연성 흡음재의 표면을 촬영한 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예 2를 통해 제조된 불연성 흡음재의 단면을 나타낸 사진이다.
도 7은 비교예 2를 통해 제조된 불연성 흡음재 단면을 촬영한 사진이다.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

본 발명에 따른 불연성 흡음재는 제1무기바인더가 코팅된 팽창질석 60 내지 80 중량부 및 제2무기바인더 20 내지 40 중량부로 이루어진다.

전술한 제1무기바인더가 코팅된 팽창질석은 60 내지 80 중량부가 함유되며, 상기 제1무기바인더와 상기 팽창질석이 1:1의 중량부 비율로 혼합되어 이루어지는데, 상기 제1무기바인더는 규산소다 100 중량부에 , 실리카졸 20 내지 40 중량부, 정제수 5 내지 15 중량부, 인산칼륨 1 내지 7 중량부 및 카올린 1 내지 7 중량부로 이루어진다.

전술한 성분으로 이루어진 제1무기바인더가 코팅된 팽창질석은 압축성형과정에서 팽창질석의 층간구조의 파괴가 억제되어, 우수한 흡음율을 나타내는 불연성 흡음재를 제공하는 역할을 한다.

또한, 전술한 제1무기바인더의 성분은 전술한 제2무기바인더의 성분과 동일하여, 전술한 제1무기바인더가 코팅된 팽창질석은 전술한 제2무기바인더와의 결합력이 우수하기 때문에 기계적 강도가 개선된 불연성 흡음재를 제공하는 역할을 한다.

이때, 전술한 규산소다는 100 중량부가 첨가되며, 분말상의 팽창질석을 결합시켜주는 바인더의 역할을 한다.

전술한 실리카졸은 20 내지 40 중량부가 함유되는데, 규산소다의 나트륨이온 함량을 낮춰주며, 백화현상을 억제하는 역할을 하는데, 실리카졸의 함량이 40 중량부를 초과하게 되면 불연성 흡음재의 기계적 강도가 저하된다.

삭제

전술한 물은 5 내지 15 중량부가 함유되며, 제2무기바인더의 점도를 낮추어 전술한 팽창질석과 제1무기바인더가 균일하게 혼합될 수 있도록 하는 역할을 한다.

전술한 인산칼륨은 1 내지 7 중량부가 함유되는데, 규소(Si)와 축합반응을 진행하여 불연성 흡음재의 물에 대한 저항성을 향상시켜 내수성을 증가시키는 역할을 한다.

이때, 인산칼륨의 함량이 1 중량부 미만이면, 불연성 흡음재의 내수성이 향상되지 않고, 7 중량부를 초과하게 되면 전술한 제1무기바인더가 급격하게 겔화되어 팽창질석과 바인더의 혼합율이 저하되며, 불연성 흡음재의 충격강도를 저하시킨다.

전술한 카올린은 1 내지 7 중량부가 함유되며, 불연성 흡음재의 강도를 향상시키는 역할을 하는데, 1 중량부 미만으로 함유되면 불연성 흡음재의 강도향상 효과가 미미하며, 7 중량부를 초과하게 되면 침전현상이 발생한다.

전술한 제2무기바인더는 20 내지 40 중량부가 함유되며, 전술한 제1무기바인더가 코팅된 팽창질석 60 내지 80 중량부와 혼합되어 본 발명에 따른 불연성 흡음재로 성형된다.

전술한 제2무기바인더는 규산소다 100 중량부에 , 실리카졸 20 내지 40 중량부, 정제수 5 내지 15 중량부, 인산칼륨 1 내지 7 중량부 및 카올린 1 내지 7 중량부로 이루어지는데, 이때, 전술한 제2무기바인더는 전술한 제1무기바인더와 그 성분 및 각 성분의 역할이 동일함으로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명에 따른 흡음재의 제조방법은 제1무기바인더와 팽창질석을 1:1의 중량부 비율로 혼합하는 제1혼합단계(S101), 전술한 제1혼합단계(S101)를 거친 혼합물을 건조하는 건조단계(S103), 전술한 건조단계(S103)를 통해 제1무기바인더가 코팅된 팽창질석 60 내지 80 중량부 및 제2무기바인더 20 내지 40 중량부를 혼합하는 제2혼합단계(S105), 전술한 제2혼합단계(S105)를 거친 혼합물을 압축성형하는 성형단계(S107) 및 전술한 성형단계(S107)를 통해 압축성형된 혼합물의 표면을 가공하는 가공단계(S109)로 이루어진다.

전술한 제1혼합단계(S101)는 제1무기바인더와 팽창질석을 1:1의 중량부 비율로 혼합하는 단계로, 팽창질석에 제1무기바인더를 혼합하여 전술한 성형단계(S107)에서 팽창질석의 내부에 형성된 층간구조의 파괴가 억제되는 무기바인더가 코팅된 팽창질석을 제공하는 단계다.

전술한 건조단계(S103)는 전술한 제1혼합단계(S101)를 거친 혼합물을 건조하는 단계로, 전술한 제1혼합단계(S101)를 거친 혼합물을 200 내지 300℃의 온도로 가열하여 이루어지는데, 이러한 건조단계(S103)를 통해 전술한 제1혼합단계(S101)에서 팽창질석에 코팅된 제1무기바인더 성분이 건조되어 팽창질석의 표면에 견고하게 코팅된다.

전술한 제2혼합단계(S105)는 전술한 건조단계(S103)를 통해 제1무기바인더가 코팅된 팽창질석 60 내지 80 중량부 및 제2무기바인더 20 내지 40 중량부를 혼합하는 단계로, 전술한 건조단계(S103)를 통해 팽창질석의 표면에 코팅된 제1무기바인더는 제2무기바인더와 성분이 동일함으로, 제1무기바인더가 코팅된 팽창질석은 제2무기바인더와의 결속력이 우수하여 기계적 강도가 개선된 불연성 흡음재를 제공할 수 있다.

전술한 성형단계(S107)는 전술한 제2혼합단계(S105)를 거친 혼합물을 압축성형하는 단계로, 250℃의 온도로 가열된 금형에 전술한 제2혼합단계(S105)를 거친 혼합물을 투입하고, 15 내지 25분 동안 압축성형하여 이루어지는데, 이러한 압축성형과정에서 전술한 팽창질석은 전술한 제1무기바인더로 코팅되어 있기 때문에 층간구조의 파괴가 억제된다.

전술한 가공단계(S109)는 전술한 성형단계(S107)를 통해 압축성형된 혼합물의 표면을 가공하는 단계로, 전술한 성형단계(S107)를 통해 압축성형된 혼합물의 표면을 그라인더로 가공하여 표면이 고르게 형성된 불연성 흡음재를 제공하는 단계다.

이때, 전술한 제1무기바인더 및 제2무기바인더의 성분, 함량 및 역할은 전술한 불연성 흡음재에 사용된 것과 동일함으로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

이하에서는, 본 발명에 따른 불연성 흡음재의 제조방법 및 그 제조방법을 통해 제조된 불연성 흡음재의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.

<실시예 1>

입자크기가 1.2 내지 5.0mm이고, 밀도가 0.29kg/m³인 팽창질석(실버 1호) 분말 50 중량부에 규산소다 100 중량부, 실리카졸(30%) 30 중량부, 물 10 중량부, 인산칼륨 3 중량부 및 카올린 2 중량부로 이루어진 제1무기바인더 50 중량부를 혼합하고, 250℃의 온도로 건조하여 제1무기바인더가 코팅된 팽창질석을 제조하고, 제조된 제1무기바인더가 코팅된 팽창질석 70 중량부에 규산소다 100 중량부, 실리카졸(30%) 30 중량부, 물 10 중량부, 인산칼륨 3 중량부 및 카올린 2 중량부로 이루어진 제2무기바인더를 30 중량부를 혼합하고, 250℃의 온도로 가열된 금형에 넣고, 20분 동안 압축성형하여 평판으로 제조하고, 제조된 평판의 표면을 그라인더로 가공하여 불연성 흡음재를 제조하였다.

<실시예 2>

실시예 1과 동일하게 진행하되, 입자크기가 1.2 내지 5.0mm이고, 밀도가 0.38kg/m³인 팽창질석(골드 1호)를 사용하여 불연성 흡음재를 제조하였다.

<비교예 1>

입자크기가 1.2 내지 5.0mm이고, 밀도가 0.48kg/m³인 질석(실버 1호) 분말 50 중량부에 규산소다 100 중량부, 실리카졸(30%) 30 중량부, 물 10 중량부, 인산칼륨 3 중량부 및 카올린 2 중량부로 이루어진 무기바인더 50 중량부를 혼합하고, 250℃의 온도로 가열된 금형에 넣고, 20분 동안 압축성형하여 평판으로 제조하고, 제조된 평판의 표면을 그라인더로 가공하여 불연성 흡음재를 제조하였다.

<비교예 2>

비교예 1과 동일하게 진행하되, 입자크기가 1.2 내지 5.0mm이고, 밀도가 0.70kg/m³ 인 질석(골드 1호)을 사용하여 불연성 흡음재를 제조하였다.

전술한 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2를 통해 제조된 불연성 흡음재의 굽힘강도 및 흡음률을 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.

{단, 흡음률은 ISO 10534-2 (Determination of sound absorption coefficient and impedance in impedance tube; part 2-Transfer function method), KS F　2814-2（임피던스 관에 의한 흡음계수와 임피던스의 결정방법 - 제2부: 전달함수법)에 따르며, 시편의 크기는 50 mm 원형의 두께 15 mm인 것을 사용하여 주파수 대역 125 Hz에서 6300 Hz까지 측정하였다.

또한, 굽힘강도의 측정은 시편을 제조한 후, KS F 3504-07에 따라 만능재료 시험기 (Universal Testing Machine)를 이용하여 측정하였다.}

<표 1>

위에 표 1에 나타낸 것처럼, 본 발명에 따른 불연성 흡음재는 팽창질석의 층간구조의 파괴가 억제되어 탁월한 흡음성을 나타내는 것을 알 수 있다.

전술한 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2를 통해 제조된 불연성 흡음재의 주파수에 따른 흡음률을 측정하여 아래 표 2에 나타내었다.

{단, 흡음률은 ISO 10534-2 (Determination of sound absorption coefficient and impedance in impedance tube; part 2-Transfer function method), KS F　2814-2（임피던스 관에 의한 흡음계수와 임피던스의 결정방법 - 제2부: 전달함수법)에 따르며, 시편의 크기는 50 mm 원형의 두께 15 mm인 것을 사용하여 주파수 대역 125 Hz에서 6300 Hz까지 측정하였다.}

<표 2>

위에 표 2에 나타낸 것처럼 본 발명의 실시예 1 내지 2를 통해 제조된 불연성 흡음재는 팽창질석의 층간구조의 파괴가 억제되어 2KHz 이상의 주파수 대역에서 탁월한 흡음성을 나타내는 것을 알 수 있다.

또한, 도 2 내지 5에 나타낸 것처럼 본 발명의 실시예 1 내지 2에 의해 제조된 불연성 흡음재는 비교예 1 내지 2를 통해 제조된 불연성 흡음재에 비해 밀도가 낮은 것을 알 수 있다.

또한, 도 6 내지 7에 나타낸 것처럼 본 발명의 실시예 2에 의해 제조된 불연성 흡음재에 사용된 팽창질석의 층간구조가 비교예 2를 통해 제조된 불연성 흡음재에 사용된 질석의 층간구조에 비해 파괴가 덜 된 것을 확인할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 불연성 흡음재 및 그 제조방법은 가공과정에서 팽창질석의 층간구조의 파괴가 억제되는 무기바인더가 코팅된 팽창질석을 사용하여 탁월한 흡음성을 나타내는 불연성 흡음재를 제공하며, 밀도가 낮아 중량이 가벼우면서도, 기계적 강도가 우수한 불연성 흡음재를 제공한다.

S101 ; 제1혼합단계
S103 ; 건조단계
S105 ; 제2혼합단계
S107 ; 성형단계
S109 ; 가공단계

Claims

제1무기바인더가 코팅된 팽창질석 60 내지 80 중량부 및 제2무기바인더 20 내지 40 중량부로 이루어지며,
상기 제1무기바인더는 규산소다 100 중량부에 , 실리카졸 20 내지 40 중량부, 정제수 5 내지 15 중량부, 인산칼륨 1 내지 7 중량부 및 카올린 1 내지 7 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 불연성 흡음재.
청구항 1에 있어서,
상기 제1무기바인더가 코팅된 팽창질석은 상기 제1무기바인더와 상기 팽창질석이 1:1의 중량부 비율로 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 불연성 흡음재.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 제2무기바인더는 규산소다 100 중량부에 , 실리카졸 20 내지 40 중량부, 정제수 5 내지 15 중량부, 인산칼륨 1 내지 7 중량부 및 카올린 1 내지 7 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 불연성 흡음재.
제1무기바인더와 팽창질석을 1:1의 중량부 비율로 혼합하는 제1혼합단계;
상기 제1혼합단계를 거친 혼합물을 건조하는 건조단계;
상기 건조단계를 통해 제1무기바인더가 코팅된 팽창질석 60 내지 80 중량부 및 제2무기바인더 20 내지 40 중량부를 혼합하는 제2혼합단계;
상기 제2혼합단계를 거친 혼합물을 압축성형하는 성형단계; 및
상기 성형단계를 통해 압축성형된 혼합물의 표면을 가공하는 가공단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 불연성 흡음재의 제조방법.
청구항 5에 있어서,
상기 건조단계는 상기 제1혼합단계를 거친 혼합물을 200 내지 300℃의 온도로 가열하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 불연성 흡음재의 제조방법.
청구항 5에 있어서,
상기 성형단계는 250℃의 온도로 가열된 금형에 상기 제2혼합단계를 거친 혼합물을 투입하고, 15 내지 25분 동안 압축성형하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 불연성 흡음재의 제조방법.