KR101264117B1 - 층간바닥재의 제조방법 - Google Patents

층간바닥재의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 조성물 총 중량에 대하여, 질석, 진주암 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함하는 광물 5~30중량%; 폐석고, 폐석회 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함하는 산업부산물 40~70중량%; 황토, 점토 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함하는 흙 10~40중량%; 알루미늄, 아연 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함하는 기포발생제 1~10중량%; 결정질 셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함하는 기포안정제 1~5중량%; 카올린, 벤토나이트 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함하는 결합강화제 1~5중량%; 및 제올라이트, 플라이애쉬 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함하는 첨가제 1~5중량%를 포함하는 층간바닥재 조성물을 물과 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 및 상기 혼합물을 콘크리트 슬라브 상에 타설하고 양생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 층간바닥재의 제조방법에 관한 것이다.

Description

층간바닥재의 제조방법{method of manufacturing story flooring}
본 발명은 층간바닥재의 제조방법에 관한 것이다.
팽창성 광물을 이용한 건축자재는 질석, 진주암, 제올라이트 등의 팽창성 광물을 급속가열하여 팽창시켜 광물에 기포성을 갖게 함으로써 경량화하고 이를 가압 성형하여 제조한 것이다.
팽창성 광물을 이용한 건축자재는 기포에 의한 수많은 연속 중공층으로 인해 우수한 단열 방음특성을 나타내는데, 각 중공과 중공 사이의 경계벽이 음파를 지속적으로 거르는 체 구실을 하여 소리의 전파를 효과적으로 차단하면서 열의 이동도 차단되어 단열현상이 있음은 물론 광물질로 이루어져 불에 타지 않으므로 그 수요가 증대되고 있다.
최근에는 건강에 대한 관심이 고조됨에 따라 건축재로 시공되었을 경우에 실내거주자의 건강을 증진하는 팽창성 광물을 이용한 건축자재에 대한 요구가 있어 왔다.
이러한 요구에 부응하기 위해 본 출원인에 의해, 팽창성 광물을 이용한 불연판재가 등록특허 제10-0541412호로 제안되어 있다.
그리고, 최근에는 오염물질과 중금속을 함유하는 산업부산물(폐석고, 폐석회) 처리가 심각한 문제로 대두되고 있다.
특히, 산업부산물로 발생하는 폐석고는 비료공업에서 발생되는 인산부산 석고, 화력발전소에서 발생되는 배연탈황석고, 그리고 티타늄 처리과정에서 발생하는 티탄석고 등으로 구분될 수 있다. 폐석고는 산업부산물로 발생하는 양이 막대하여 자연훼손을 초래할 뿐만 아니라 거기에 함유되어 있는 불순물의 발산으로 공해의 원인이 된다. 그러나 폐석고는 자원의 재활용면에서 보면 귀중한 자원이며, 유용한 자원이 될 수 있다. 국내에서는 폐석고의 품질을 향상시켜 유용한 석고 자원으로의 활용을 위한 연구의 일환으로 인산석고로부터 가압수증기법과 상압황산용액법으로 α형 반수석고를 제조하는 연구가 시도되었지만, 연구가 활발히 진행되지 못하고 있는 실정이다.
국내에서 폐석고는 시멘트 응결조절제 및 석고보드 등 일부 건축재의 원료로서 약 50%가량이 소비되고 있을 뿐 나머지는 방치되고 있는 실정으로 이의 적절한 활용방법이 시급한 실정이다.
본 발명의 목적은 산업부산물을 재활용할 수 있고, 경량이고, 단열효과가 우수한 층간바닥재의 제조방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 강도, 흡음성, 차음성이 우수한 층간바닥재의 제조방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 별도의 흡, 차음 시트를 필요로 하지 않아 시공비용이 저렴하고, 인력이 적게 투입되고, 공기가 단축되는 층간바닥재의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 조성물 총 중량에 대하여, 질석, 진주암 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함하는 광물 5~30중량%; 폐석고, 폐석회 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함하는 산업부산물 40~70중량%; 황토, 점토 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함하는 흙 10~40중량%; 알루미늄, 아연 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함하는 기포발생제 1~10중량%; 결정질 셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함하는 기포안정제 1~5중량%; 카올린, 벤토나이트 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함하는 결합강화제 1~5중량%; 및 제올라이트, 플라이애쉬 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함하는 첨가제 1~5중량%를 포함하는 층간바닥재 조성물을 물과 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 및 상기 혼합물을 콘크리트 슬라브 상에 타설하고 양생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 층간바닥재의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 상기 산업부산물의 수분함유량이 5~15중량%인 것을 특징으로 하는 층간바닥재의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 상기 폐석고가 인산석고인 것을 특징으로 하는 층간바닥재의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 상기 광물이 입경이 1~5㎜가 되도록 분쇄한 후, 700~1,200℃에서 급속가열하여 10~15배로 박리팽창시킨 것을 특징으로 하는 층간바닥재의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 층간바닥재의 제조방법은 산업부산물을 재활용할 수 있고, 경량이고, 단열효과가 우수하다. 또한 본 발명의 층간바닥재의 제조방법은 강도, 흡음성, 차음성이 우수하다. 본 발명의 층간바닥재의 제조방법은 별도의 흡, 차음 시트를 필요로 하지 않아 시공비용이 저렴하고, 인력이 적게 투입되고, 공기가 단축된다.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명의 제조방법은 층간바닥재 조성물을 물과 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 단계에서 혼합비율과 혼합방법은 당 업계에서 사용되는 비율 및 방법이라면 특별히 한정하지 않는다.
여기서, 상기 층간바닥재 조성물은 광물, 산업부산물, 흙, 기포발생제, 기포안정제 및 첨가제를 포함한다.
상기 광물은 질석, 진주암 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함한다. 상기 광물은 조성물 총 중량에 대하여, 5~30중량%로 포함되고, 10~20중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 강도가 저하되지 않으면서 경량화되고, 흡음성과 차음성이 우수한 층간바닥재를 제공할 수 있다. 특히 상기 광물 중에서 질석의 경우, 원적외선을 발생시키고, 단열작용, 축열작용 및 습도조절 기능이 우수하다.
상기 질석은 흑운모가 풍화 또는 열수변질에 의해서 생성된 광물로서, 그 내부에 물분자가 결합되어 있어 고온으로 가열되면 광물 내부의 수분이 증발하면서 형성되는 기포로 인해 내부에 무수한 기공이 형성되고 원석 부피의 20~40배까지 팽창하는 성질을 갖는다.
또한, 상기 진주암은 화산암이 급속히 냉각될 때 형성되는 흑요석으로, 그 내부에 함유된 수분은 고온으로 가열될 때 증발하고 부풀어 올라 미세한 다공질의 하얀 광물성이 되고 산도가 중성이며 양분함량이 거의 없다. 따라서 잡초, 종자, 병원균 및 해충 등이 전혀 서식하지 않는다.
상술한 바와 같은 질석과 진주암의 성질을 발현시키기 위하여, 상기 질석 및 진주암은 입경이 1~5㎜가 되도록 분쇄한 후, 700~1,200℃에서 급속가열하여 10~15배로 박리팽창시킨 것이 바람직하다. 이때, 상기 박리팽창은 공지의 팽창로(expansion furnace)로 된 팽창장치를 사용한다.
상기와 같이 박리팽창된 광물을 층간바닥재의 제조방법에 이용하면, 내부에 분포되는 공극으로 인해 강도가 저하되지 않으면서 경량화되고, 흡음성과 차음성이 우수한 층간바닥재를 제공할 수 있다.
상기 산업부산물은 폐석고, 폐석회 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함한다. 상기 산업부산물을 조성물 총 중량에 대하여 40~70중량%로 포함되고, 50~60중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상술한 범위로 포함되면, 강도가 우수한 층간바닥재를 구현할 수 있게 한다. 또한, 상기 산업부산물은 재활용하는 것이므로 환경친화적인 층간바닥재를 구현할 수 있다.
상기 산업부산물은 150~1,000℃에서 건조 및 열처리하여 수득된 분말형태인 것이 바람직하다. 상술한 처리를 하면, 상기 산업부산물 내에 포함되었던 유해물질이 안정화된다. 또한, 상기 산업부산물 내에 함유된 수분의 양이 적거나 없어지므로 후 공정에서 물과 혼합시키기 유리해진다. 또한, 상술한 열처리로 인해 균등한 기포가 형성되어 층간바닥재의 강도 조절에 많은 도움이 되고 음, 양이온 교환 성질에 의해 인체에 유리한 원소도 제공할 수 있다.
상기 산업부산물은 인산석고에서 유래된 폐석고인 것이 바람직하다.
상기 흙은 황토, 점토 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함한다. 상기 흙은 조성물 총 중량에 대하여 10~40중량%로 포함되고, 20~30중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 단열효과가 뛰어나고 환경친화적인 층간바닥재를 구현할 수 있다.
상기 기포발생제는 알루미늄, 아연 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함한다. 상기 기포발생제는 조성물 총 중량에 대하여, 1~10중량%로 포함되고, 3~7중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 층간바닥재 내부에 다량의 기공이 존재하게 되어 흡음성 및 차음성이 우수해지고, 경량화를 구현할 수 있다.
상기 기포안정제는 결정질 셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함한다. 상기 기포안정제는 조성물 총 중량에 대하여, 1~5중량% 포함되고, 2~3중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 안정되고 매끄러운 기포를 밀도있고 균일하게 발생시킬 수 있다.
상기 결합강화제는 카올린, 벤토나이트 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함한다. 상기 카올린은 철분이 많은 결합재로서 유해성분의 흡, 탈착 기능, 통기성 및 습도조절기능을 갖는다. 상기 벤토나이트는 주광물인 몬토모릴로나이트(montomorillonite)의 특성 때문에 무기재료의 강도를 강화시키는 강도부여제로 사용된다.
상기 결합강화제는 조성물 총 중량에 대하여, 1~5중량%로 포함되고, 2~3중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 최소의 양으로 상술한 카올린과 벤토나이트의 특성이 발휘된 층간바닥재를 구현할 수 있다.
상기 첨가제는 제올라이트, 플라이애쉬 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함한다.
상기 제올라이트는 중금속을 흡착하는 기능을 갖는다.
상기 플라이애쉬는 100~150℃에서 건조 후, 분쇄한 분말형태인 것이 바람직하다. 또한 상기 플라이애쉬는 1.9~2.4의 비중을 가지며, SiO2, Al2O3, Fe2O3를 주성분으로 포함하고, CaO, MgO, SO3, Na2O, K2O 등의 산화물을 소량 포함한다. 상기 플라이애쉬는 상기 산업부산물과 화학반응하여 미네랄 성분은 물론 원적외선 방출과 음이온의 교환능력을 발휘하는 특성을 갖는다.
상기 첨가제는 조성물 총 중량에 대하여 1~5중량%가 포함되고, 2~3중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 중금속 흡착기능을 갖고, 원적외선 방출, 음이온의 교환능력을 갖는 층간바닥재를 구현할 수 있다.
본 발명의 층간바닥재의 제조방법은 상기 혼합물을 콘크리트 슬라브 상에 타설하고 양생하는 단계를 포함한다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 혼합물을 슬러리 공급장치, 예를 들어 압축펌프를 통하여 건축물의 콘크리트 슬라브 상에 설치된 거푸집에 충진한 후, 소정의 시간 동안 양생하는 것이 바람직하다.
또한, 양생된 층간바닥재 상에 난방 배관을 설치한 후, 마감몰탈을 하여 건축물의 층간바닥구조의 시공을 완성할 수 있다.
본 발명의 층간바닥재의 제조방법은 산업부산물을 재활용할 수 있고, 경량이고, 단열효과가 우수하다. 또한 본 발명의 층간바닥재의 제조방법은 강도, 흡음성, 차음성이 우수하다. 본 발명의 층간바닥재의 제조방법은 별도의 흡, 차음 시트를 필요로 하지 않아 시공비용이 저렴하고, 인력이 적게 투입되고, 공기가 단축된다.
이하에서, 제조예 및 시험예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 하기의 실시예 및 시험예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
제조예1, 비교제조예1: 층간바닥재의 제조
하기 표 1의 구성성분 및 함량으로 층간바닥재 조성물을 제조하였다. 이때, 질석의 화학성분은 하기 표 2와 같고 진주암의 화학성분은 하기 표 3과 같다. 또한 인산석고의 화학성분은 하기 표 4와 같다.
이어서, 상기 층간바닥재 조성물을 물과 3:1의 비율로 혼합한 후, 1m X 1m의 콘크리트 슬라브 상에 설치된 거푸집 상에 충진하였고 7일 동안 양생하였다.
질석 진주암 폐석고
(인산석고)		 황토 알루미늄 분말 카르복시메틸셀룰로오스 벤토나이트 플라이애쉬 제올라이트
제조예1
(중량%)		 15 10 50 10 5 2 3 2 3
비교
제조예1
(중량%)		 - - 85 10 5 2 3 2 3
SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO K2O Na2O 강열감량 수분 pH (측정온도: 20.8℃)
함량
(중량%)		 30.7 7.26 18.4 2.22 21.40 2.21 0.22 8.9 7.5 8.1
SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO K2O Na2O 강열감량 수분 pH (측정온도: 20.8℃)
함량
(중량%)		 71.1 0.88 19.0 0.73 0.31 5.49 1.19 1.0 0.2 6.7
석고 인산염 플로오르화물 모래 가용성 염류
함량(중량%) 85 1 1 8 5
시험예: 층간바닥재의 특성 평가
제조예1 및 비교제조예1의 층간바닥재의 흡음성을 평가하여 표 5에 나타내었다.
제조예1 비교제조예1
흡음성 3 1
3: 우수 2: 보통 1: 나쁨
표 5를 참조하면, 질석 및 진주암이 포함된 제조예1의 경우, 흡음성이 우수하나, 질석 및 진주암이 포함되지 않아 콘크리트 내에 공극이 형성되지 않은 비교제조예1의 경우, 흡음성이 우수하지 못함을 알 수 있다.

Claims (4)

  1. 조성물 총 중량에 대하여, 질석, 진주암 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함하는 광물 5~30중량%; 폐석고, 폐석회 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함하는 산업부산물 40~70중량%; 황토, 점토 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함하는 흙 10~40중량%; 알루미늄, 아연 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함하는 기포발생제 1~10중량%; 결정질 셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함하는 기포안정제 1~5중량%; 카올린, 벤토나이트 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함하는 결합강화제 1~5중량%; 및 제올라이트, 플라이애쉬 및 이들의 혼합물 중에서 선택되는 1종을 포함하는 첨가제 1~5중량%를 포함하는 층간바닥재 조성물을 물과 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 및
    상기 혼합물을 콘크리트 슬라브 상에 타설하고 양생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 층간바닥재의 제조방법으로서,
    상기 광물은 입경이 1~5㎜가 되도록 분쇄한 후, 700~1,200℃에서 급속가열하여 10~15배로 박리팽창시킨 것을 특징으로 하는 층간바닥재의 제조방법
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 산업부산물의 수분함유량은 5~15중량%인 것을 특징으로 하는 층간바닥재의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 폐석고는 인산석고인 것을 특징으로 하는 층간바닥재의 제조방법.
  4. 삭제
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