KR101535465B1 - 무기바인더를 이용한 친환경 무기 불연 보드 및 그 제조방법 - Google Patents

무기바인더를 이용한 친환경 무기 불연 보드 및 그 제조방법 Download PDF

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KR101535465B1
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박병철
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Abstract

본 발명은 발포 질석 10~30중량부, 발포 펄라이트 60~70중량부 및 운모 5~10중량부를 포함하는 무기질재료에 액상규산나트륨(Na2O·nSiO2·xH2O), 실리카졸, 황산알루미늄(Al2(SO4)3), 황산마그네슘(MgSO4), 인산(H3PO4), 붕산(H3BO3) 및 산화아연(ZnO)을 포함하는 무기바인더 5~20중량부를 균일하게 혼합한 후, 가열 가압 성형하여 제조되어 습기에 강하며, 불연성이므로 화재예방은 물론이고, 유해환경물질(VOCs) 배출이 없어 쾌적한 실내환경을 조성할 수 있는 기바인더를 이용한 친환경 무기 불연 보드 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

무기바인더를 이용한 친환경 무기 불연 보드 및 그 제조방법{Eco-friendly inorganic nonflammable board using inorganic binder and its manufacturing method}
본 발명은 무기바인더를 이용한 친환경 무기 불연 보드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무기질 재료인 발포 질석 및 발포 펄라이트를 원재료로 하고 여기에 무기바인더를 혼합하여 가열 가압 성형하여 제조되며, 불연성이므로 화재예방은 물론이고, 유해환경물질(VOCs) 배출이 없어 쾌적한 실내환경을 조성할 수 있는 무기바인더를 이용한 친환경 무기 불연 보드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 건축용 보드 내장재들은 화재에 안전한 불연성 자재의 중요성이 강조되고 있고, 건강에 대한 관심도 함께 증대하여 건강에 좋은 자재에 관한 관심 역시 증가하고 있다.
종래, 내열성·내구성 등이 좋아서 실내 벽, 칸막이, 천정 등에 사용되는 석고보드(gypsum plaster board )는 2장의 종이(또는 다른 섬유 재료) 사이에 석고를 샌드위치 개입시킨 판상의 전축 내장재로서 단열성, 불연성, 경량의 건축 재료의 일종이다.
그러나 상기 석고보드는 무게가 무겁고, 신축성과 강도가 우수하지 못하여 부스러지는 등의 문제점으로 인해 점차 사용이 급격히 감소되고 이를 대체하여 팽창 질석과 팽창 펄라이트 및 무기질 바인더를 이용한 무기질 보드의 사용이 급증하는 추세이다.
최근에 개발된 무기질 보드 관련 기술로는 한국등록특허 10-0845020에 질석불연판넬 제조방법에 있어서, 팽창 질석과, 무기질바인더와, 팽창 펄라이트와, 무기배합제와, 물을 혼합, 교반하여 혼합물을 제조하는 혼합물제조단계와; 상부몰드(10)와 중간몰드(20), 하부몰드(30)로 구성되어 있으며, 각각이 배치되어 암수 형태를 갖는 성형몰드를 준비한 후 성형몰드에 준비된 혼합물을 투입한 후 성형몰드를 냉간 가압 프레스하여 성형품을 제조하는 프레스 성형단계와; 상기 성형단계에서 수득된 성형품을 성형몰드에서 탈형한 후 롤 방식의 이동식 가압 열풍실에서 열풍 건조하는 열풍건조단계와; 상기 열풍건조단계에서 열풍 건조된 성형품을 가열 건조하는 적외선건조단계; 상기 적외선건조단계에서 가열 건조된 제품을 절단하여 질석불연판넬을 제조하는 절단단계;를 포함하여 구성되고, 상기 무기질 바인더로서 규산소다를 사용하고 무기배합재로서 골재 등 보강재를 사용하는 질석불연판넬 제조방법이 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-0556902에 온도는 20 ~ 40℃이고, 20 ~ 200RPM으로 회전하는 반응기에 액상 규산소다를 넣고 산용액을 서서히 첨가한 후, 1시간동안 교반하여 결정화된 나트륨염을 포함한 규산물을 생성시키고, 물을 전체 무게에 대하여 20 ~ 30중량%가 되도록 첨가한 다음, 20 ~ 40℃에서 3시간 동안 교반하여 나트륨염을 용해시키고, 추가로 탄산칼슘(CaCO3), 질산칼슘(Ca(NO3)2), 염화마그네슘(MgCl2), 황산마그네슘(MgSO4), 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 같이 알카리토금속을 함유하는 염, 산화물 및 수산화물 중에 하나를 선택하여 첨가하는 것을 포함하는 액상 규산소다를 이용한 무기 바인더의 제조방법에 있어서, 상기 액상 규산소다에 첨가되는 산용액이 고농도의 황산(conc-H2SO4)이고, 상기 황산이 액상 규산소다에 포함되는 산화나트륨(Na2O)에 대하여 10 ~ 20중량%가 되도록 첨가하는 것을 특징으로 하는 액상 규산소다를 이용한 무기 바인더의 제조방법이 공지되어 있다.
또한, 한국공개특허 10-2010-0021013에는 규산나트륨과 실리카졸을 같은 중량비로 배합하고, 침전물이 없어질 때까지 교반하는 단계; 상기 규산나트륨과 실리카졸의 혼합물에 황산, 질산, 인산, 붕산, 아세트산 중의 어느 하나 또는 2이상을 첨가하여, 침점물이 없어질 때까지 교반하는 단계; 상기 2단계의 조성물에 아연분말, 알루미늄분말 중 어느 하나 또는 둘의 혼합물을 첨가하고 침전물이 없어질 때까지 교반하는 단계;에 의하여 제조되는 무기질 바인더를 발포질석, 퍼라이트, 그리고 발포질석과 퍼라이트의 혼합물 중의 어느 하나인 원료와 고르게 혼합하고, 이 혼합물을 가열 압착 성형하여 판상으로 제조한, 무기질 보드가 개발된 바 있다.
또한, 한국공개특허 10-2013-0006015에 액상 알카리금속실리케이트 화합물 중 소듐실리케이트(SiO2/Na2O, 몰비3), 포타슘실리케이트(SIO2/K2O, 몰비3.25), 리튬실리케이트(SiO2/Li2O, 몰비4.8) 중 1종 혹은 2종 이상 혼합하여 40~90 중량%를 사용하고, 티타늄옥사이드(TiO2/Rutile), 지르코늄옥사이드(ZrO2), 실리콘옥사이드(SiO2), 징크옥사이드(ZnO), 칼슘옥사이드(CaO), 칼슘카보네이트(CaCO3), 칼슘하이도로옥사이드(Ca(OH)2), 알루미늄옥사이드(Al2O3), 실리콘카바이드(SiC), 탈크(3MgO·4SiO2·H2O), 제올라이트등 자연석 충진제 평균 입자경 10~45 1종 혹은 2종이상을 혼합하여 10~50 중량%를 사용하며, 이 혼합물을 비드밀을 이용하여 분산하고, 이 분산 조성물에 물과 개미산(HCOOH), 초산(CH3COOH), 인산(H3PO4), 1종 혹은 2종이상 혼합하여 1~20 중량%를 첨가하여 친환경 무기질 불연 바인더를 제조하고 이를 불연보드에 사용하는 기술이 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-1291337에 800∼1200℃로 가열한 팽창질석(버미큘라이트)과 팽창진주암(퍼얼라이트) 그리고 팽창질석과 팽창진주암을 섞어서 인장력을 증강시키는 인장력 증강재료 및 무기바인더를 상호 혼합한 후 압입 성형하여 이루어진 친환경 건축용 보드에 있어서, 상기 팽창질석(버미큘라이트)은 10~20중량(%), 팽창진주암(퍼얼라이트)은 70~74중량(%), 인장력 증강재료는 3~6중량(%), 무기바인더는 7~10중량(%)가 포함되며, 상기 무기 바인더는 규산·실리카졸·칼슘·인산·붕소·아연·동이 포함된 친환경 건축용 보드가 공지되어 있다.
그러나 상기와 같은 종래 무기불연보드들은 모두 무기질 바인더 주재로서 액상규산나트륨(물유리)를 사용하고 여기에 각종 보강재료를 사용하고 있는데, 상기 액상규산나트륨(물유리)는 초기 접착성은 좋으나 수분에 아주 취약하여 나트륨 이온이 공기 중의 수분 또는 물과 반응하여 수산화나트륨을 생성하면서 친수성으로 변화되고 수분에 의하여 강도가 급격히 약화되는 문제점이 있으므로 이를 보완하기 위해 액상규산나트륨(물유리)를 황산, 질산 또는 인산 등과 방응시켜 안정한 염을 생성하여야 하므로 액상규산나트륨(물유리)의 사용량이 과다하게 소요되는 문제점이 있었을 뿐만 아니라, 액상규산나트륨(물유리)의 접착 또는 강도 보강을 위한 각종 보강재료를 사용하여야 하므로 무기질 바인더의 제조과정이 어렵고 제조비용이 상승하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위하여 무기질 재료인 발포 질석 및 발포 펄라이트를 원재료로 하고 여기에 액상규산나트륨을 주재로 하는 무기바인더를 혼합하여 가열 가압 성형하여 제조되어 습기에 강하며, 불연성이므로 화재예방은 물론이고, 유해환경물질(VOCs) 배출이 없어 쾌적한 실내환경을 조성할 수 있는 무기바인더를 이용한 친환경 무기 불연 보드 및 그 제조방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여 본 발명은, 발포 질석 10~30중량부, 발포 펄라이트 60~70중량부 및 운모 5~10중량부를 포함하는 무기질재료에 액상규산나트륨(Na2O·nSiO2·xH2O), 실리카졸, 황산알루미늄(Al2(SO4)3), 황산마그네슘(MgSO4), 인산(H3PO4), 붕산(H3BO3) 및 산화아연(ZnO)을 포함하는 무기바인더 5~20중량부를 균일하게 혼합한 후, 가열 가압 성형하여 제조되는 무기바인더를 이용한 친환경 무기 불연 보드를 과제의 해결수단으로 한다.
상기 무기바인더는 액상규산나트륨(Na2O·nSiO2·xH2O)에 실리카졸, 황산알루미늄(Al2(SO4)3) 및 황산마그네슘(MgSO4)을 균일하게 혼합하여 형성된 현탁액에 인산(H3PO4), 붕산(H3BO3) 및 산화아연(ZnO)을 순차적으로 서서히 가하면서 pH 4~10이 되도록 균일하게 혼합한 무기바인더를 이용한 친환경 무기 불연 보드를 과제의 해결수단으로 한다.
상기 무기질재료는 밀가루를 결합보조제로 더 포함하는 무기바인더를 이용한 친환경 무기 불연 보드를 과제의 해결수단으로 한다.
상기 무기질재료는 토르말린분말 및 맥반석분말이 동중량비로 혼합된 혼합충전재를 미량혼합충전재로 더 포함하는 무기바인더를 이용한 친환경 무기 불연 보드를 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 발포 질석 10~30중량부, 발포 펄라이트 60~70중량부 및 운모 5~10중량부를 포함하는 무기질재료를 균질하게 혼합하는 단계; 액상규산나트륨(Na2O·nSiO2·xH2O)에 실리카졸, 황산알루미늄(Al2(SO4)3) 및 황산마그네슘(MgSO4)을 균질하게 혼합하여 형성된 현탁액에 인산(H3PO4), 붕산(H3BO3) 및 산화아연(ZnO)을 순차적으로 서서히 가하면서 pH 4~10이 되도록 균질하게 혼합하여 무기바인더를 제조하는 단계; 상기 혼합된 무기질 재료와 상기 제조된 무기바인더 5~20중량부를 균질하게 혼합하여 불연 보드 셩형재를 제조하는 단계; 상기 불연 보드 셩형재를 가열 가압 성형 몰드에 충진하고 가열 가압 건조하여 불연 보드를 성형하는 단계; 상기 성형된 불연 보드를 표면 연마하는 단계;를 포함하는 무기바인더를 이용한 친환경 무기 불연 보드의 제조방법을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 가열 가압 건조하여 불연 보드를 성형하는 단계에서는 몰드에 충진된 불연 보드 셩형재 내부에 공기를 주입하여 습기를 배출하여 건조 성형하는 무기바인더를 이용한 친환경 무기 불연 보드의 제조방법을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 가열 가압 성형 몰드의 가열온도는 150~300℃, 압력은 100~150kgf/㎠인 무기바인더를 이용한 친환경 무기 불연 보드의 제조방법을 과제의 해결수단으로 한다
본 발명의 무기바인더를 이용한 친환경 무기 불연 보드는 발포 질석 10~30중량부, 발포 펄라이트 60~70중량부 및 운모 5~10중량부를 포함하는 무기질재료에 액상규산나트륨(Na2O·nSiO2·xH2O), 실리카졸, 황산알루미늄(Al2(SO4)3), 황산마그네슘(MgSO4), 인산(H3PO4), 붕산(H3BO3) 및 산화아연(ZnO)을 포함하는 무기바인더 5~20중량부를 균일하게 혼합한 후, 가열 가압 성형하여 제조되어 습기에 강하며, 불연성이므로 화재예방은 물론이고, 유해환경물질(VOCs) 배출이 없어 쾌적한 실내환경을 조성할 수 있는 획기적인 효과가 있다.
본 발명은, 발포 질석 10~30중량부, 발포 펄라이트 60~70중량부 및 운모 5~10중량부를 포함하는 무기질재료에 액상규산나트륨(Na2O·nSiO2·xH2O), 실리카졸, 황산알루미늄(Al2(SO4)3), 황산마그네슘(MgSO4), 인산(H3PO4), 붕산(H3BO3) 및 산화아연(ZnO)을 포함하는 무기바인더 5~20중량부를 균일하게 혼합한 후, 가열 가압 성형하여 제조되는 무기바인더를 이용한 친환경 무기 불연 보드를 기술구성의 특징으로 한다.
상기 무기바인더는 액상규산나트륨(Na2O·nSiO2·xH2O)에 실리카졸, 황산알루미늄(Al2(SO4)3) 및 황산마그네슘(MgSO4)을 균일하게 혼합하여 형성된 현탁액에 인산(H3PO4), 붕산(H3BO3) 및 산화아연(ZnO)을 순차적으로 서서히 가하면서 pH 4~10이 되도록 균일하게 혼합한 무기바인더를 이용한 친환경 무기 불연 보드를 를 기술구성의 특징으로 한다.
상기 무기질재료는 밀가루를 결합보조제로 더 포함하는 무기바인더를 이용한 친환경 무기 불연 보드를 기술구성의 특징으로 한다.
상기 무기질재료는 토르말린분말 및 맥반석분말이 동중량비로 혼합된 혼합충전재를 미량혼합충전재로 더 포함하는 무기바인더를 이용한 친환경 무기 불연 보드를 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 발포 질석 10~30중량부, 발포 펄라이트 60~70중량부 및 운모 5~10중량부를 포함하는 무기질재료를 균질하게 혼합하는 단계; 액상규산나트륨(Na2O·nSiO2·xH2O)에 실리카졸, 황산알루미늄(Al2(SO4)3) 및 황산마그네슘(MgSO4)을 균질하게 혼합하여 형성된 현탁액에 인산(H3PO4), 붕산(H3BO3) 및 산화아연(ZnO)을 순차적으로 서서히 가하면서 pH 4~10이 되도록 균질하게 혼합하여 무기바인더를 제조하는 단계; 상기 혼합된 무기질 재료와 상기 제조된 무기바인더 5~20중량부를 균질하게 혼합하여 불연 보드 셩형재를 제조하는 단계; 상기 불연 보드 셩형재를 가열 가압 성형 몰드에 충진하고 가열 가압 건조하여 불연 보드를 성형하는 단계; 상기 성형된 불연 보드를 표면 연마하는 단계;를 포함하는 무기바인더를 이용한 친환경 무기 불연 보드의 제조방법을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 가열 가압 건조하여 불연 보드를 성형하는 단계에서는 몰드에 충진된 불연 보드 셩형재 내부에 공기를 주입하여 습기를 배출하여 건조 성형하는 무기바인더를 이용한 친환경 무기 불연 보드의 제조방법을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 가열 가압 성형 몰드의 가열온도는 150~300℃, 압력은 100~150kgf/㎠인 무기바인더를 이용한 친환경 무기 불연 보드의 제조방법을 기술구성의 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
먼저, 본 발명에서 사용되는 무기질 재료는 발포 질석, 발포 펄라이트 및 운모를 포함하며, 무기바인더는 액상규산나트륨(Na2O·nSiO2·xH2O), 실리카졸, 황산알루미늄(Al2(SO4)3), 황산마그네슘(MgSO4), 인산(H3PO4), 붕산(H3BO3) 및 산화아연(ZnO)을 포함한다.
질석(Vermiculite)은 SiO2, Al2O3, K2O, Fe2O3, MgO, CaO, 수분 및 기타 미량 성분으로 구성되어 있으며, 통상적으로 운모석이라고 부르는 광물이다. 상기 질석을 300℃ 이상의 고온으로 급격히 가열하여 발포하면, 결정격자 사이에 있던 수분이 기화하여 수증기로 변하면서 기공을 형성하여 격자층이 부풀어 올라 팽창하고, 이 수증기가 외부로 빠져나가면서 기도가 형성되어 다공질 재료인 발포 질석이 형성된다.
상기 발포 질석은 무기 광물질이므로 불에 타지 않는 불연성 재료이므로 화재시 유독가스를 생성하지 않으며, 다공질 재료이므로 흡음성, 탈취성, 단열성, 습기조절기능이 우수하고, 인체에 유익한 원적외선과 음이온을 방출하고, 항균성이 우수한 것으로 알려져 있다.
따라서 발포 질석은 판재 등으로 성형하여 건축용 자재, 전동차 및 기차의 내장재재, 전자 제품의 자재 등으로 널리 사용되며, 분말 상태로 방화용 불연성 페인트, 코팅재 및 충진재 등 다양한 용도로 사용되고 있다.
발포 펄라이트는 SiO2, Al2O3, K2O, Na2O와 기타 미량 성분으로 구성되어 있고, 화산활동으로 생성된 진주암이라는 광물을 고온에서 발포시켜 제조한 것이며, 상기 발포질석과 그 구조, 성질 및 용도가 서로 유사하다. 특히 발포 펄라이트는 초경량 다공질의 백색 입자로서 현재 여러 산업분야에 널리 사용되고 있는데, 식물 재배용 인조토양, 경량단열 모르타르 및 경량콘크리트 재료로 널리 사용되고 있다.
따라서, 본 발명에서는 상기 발포 질석 및 발포 펄라이트를 경량성, 백색도를 고려하여 선택적으로 중량비를 조절하여 혼합사용하며, 특히 발포 질석 10~30중량부, 발포 펄라이트 60~70중량부를 사용하는 것이 경량성, 백색도 측면에서 바람직하다.
또한, 운모는 석영, 장석과 함께 화강암 중에 있는 중요한 조암 광물로서 돌비늘이라고도 한다. 층상구조를 가지며, 보통은 육각 판상의 결정형을 이룬다. 또한 인상, 섬유상, 주상을 이루는데, 어느 형태나 밑면에 완전한 쪼개짐이 있어서 아주 엷게 벗겨진다. 광물 중에서 가장 쪼개짐이 완전하며, 쪼개진 조각은 탄력이 강하다. 운모는 전기나 열의 전도성이 낮고 고전압에 견디는 힘도 있다. 운모의 구조는 규소 또는 알루미늄을 중심에 갖는 산소의 사면체가 연결하여 이루고 있는 층이 2장 있으며, 철이나 마그네슘을 중심에 갖는 팔면체층을 낀 것을 기본으로 한다. 이러한 복합층 사이에 알칼리금속이나 알칼리토금속이 들어가 있다.
본 발명에서는 상기 운모분말을 상기 발포 질석 및 발포 펄라이트 결합재 및 크랙방지를 위한 인장강도 증진제로 사용하는데 그 외에도 운모는 진주광택이 있으므로 장식효과를 위해서도 사용하며, 상기 운모 분말은 5~10중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 무기바인더 주재로 사용되는 액상규산나트륨(Na2O·nSiO2·xH2O)은 물유리라고도 불리우며 점성질의 알칼리성을 나타내는 투명한 용액으로, 한국공업규격(KSM1415)에서 정하는 종류는 Na2O와 SiO2의 몰비가 1 : 2.064 ~ 4.300으로 여러 가지 조성을 갖는다.
실리카졸은 실리카 등으로 불리는 이산화규소(SiO2)가 물에서 음이온의 콜로이드 상태를 이루고 있는 것으로서, 점성이 있는 액상의 물질이며, 상기 액상규산나트륨(Na2O·nSiO2·xH2O)과 실리카졸을 배합하면, 이산화규소의 성분이 아주 많은 액상규산나트륨(Na2O·nSiO2·xH2O)이 되어 강력한 접착성을 가지게 되므로 본 발명에서는 적정한 점도범위 내에서 액상규산나트륨(Na2O·nSiO2·xH2O)에 실리카졸을 물과 함께 혼합하여 사용하여 접착성을 증대시킨다.
그러나 상기 액상규산나트륨(Na2O·nSiO2·xH2O)은 물이 증발하면 고형화되면서 접착성을 가지므로 무기접착제로 많이 이용되고 있으나, 상기 액상규산나트륨(Na2O·nSiO2·xH2O) 중의 나트륨 이온이 공기 중의 수분 또는 물과 반응하여 수산화나트륨을 생성하면서 친수성으로 변화되므로, 수분에 의하여 강도가 급격히 약화되는 문제점이 있으므로 그 자체로 무기바인더로 사용하기에는 부적당하다.
따라서, 본 발명에서는 상기 액상규산나트륨(Na2O·nSiO2·xH2O)의 접착강도가 강하고 수분에 안정적이도록 상기 액상규산나트륨(Na2O·nSiO2·xH2O)에 실리카졸을 물과 함께 혼합한 후, 황산알루미늄(Al2(SO4)3) 및 황산마그네슘(MgSO4)을 균질하게 혼합하여 형성된 현탁액에 인산(H3PO4), 붕산(H3BO3) 및 산화아연(ZnO)을 순차적으로 서서히 가하면서 pH 4~10이 되도록 균질하게 혼합하여 제조된 무기바인더를 사용한다.
상기 액상규산나트륨(Na2O·nSiO2·xH2O)에 실리카졸을 물과 함께 혼합한 혼합액에 황산알루미늄(Al2(SO4)3)을 가하게 되면 소듐알루미노실리케이트(Na2O·Al2O3·nSiO2·xH2O) 현탁액이 생성되며, 황산마그네슘(MgSO4)을 가하게 되면 소듐마그네슘실리케이트(Na2O·MgO·nSiO2·xH2O) 현탁액이 생성되는데, 상기 소듐알루미노실리케이트 및 소듐마그네슘실리케이트 현탁액은 안정한 상태의 화합물로서 상기 액상규산나트륨(Na2O·nSiO2·xH2O) 중 나트륨 이온이 공기 중의 수분 또는 물과 반응하여 수산화나트륨을 생성하면서 친수성으로 변화되어 수분에 의하여 강도가 급격히 약화되거나 나트륨이 시간이 경과됨에 따라 표면으로 이동하여 나타나는 백화현상 및 이로 인한 압축강도 저하현상을 방지하게 된다.
아울러, 상기 액상규산나트륨(Na2O·nSiO2·xH2O)에 실리카졸을 물과 함께 혼합한 후, 황산알루미늄(Al2(SO4)3) 및 황산마그네슘(MgSO4)을 균질하게 혼합하여 형성된 현탁액에 인산(H3PO4)을 가하게 되면 인산나트륨의 안정된 불수용염이 생성되므로 무기질 재료가 결합될 때, 불투수성 막을 형성하여 수분의 침투를 차단하게 되므로 습기 또는 물에 강한 무기질 바인더가 될 뿐 아니라 백화현상이 발생하지 않는다.
또한, 붕산은 약산의 일종으로 내열유리, 단열재 제조 등에 널리 사용되며, 본 발명에서는 상기 액상규산나트륨(Na2O·nSiO2·xH2O)의 내열 보완재로 사용될 뿐 아니라 인산과 함께 pH조절제로서 사용된다.
또한, 산화아연은 가벼운 백색 분말로서 본 발명에서는 무기바인더의 경량충전제로 사용됨과 동시에 백색안료로 사용된다.
이상에서 설명한 상기 무기바인더의 각 성분은 불연보드의 요구물성에 따라 선택적인 중량비범위로 다양하게 조절하여 혼합되어 구성될 수 있으며, 특히, 상기 무기바인더의 pH는 4~10의 범위로 조절하는 것이 바람직한데, 상기 범위를 벗어나게 되면 강산성 또는 강알칼리성으로 인해 무기바인더의 물성이 저하되거나 작업장이 오염되는 등의 문제점이 있게 되며, 또한, 상기 무기바인더의 사용량은 상기 무기질재료의 중량부에 대하여 5~20중량부 사용하는 것이 바람직하며, 상기 범위를 벗어나 사용하는 경우 무기바인더의 불필요한 사용 또는 불연보드의 물성에 문제가 있게 된다.
한편, 본 발명에서는 상기 무기질재료에 밀가루를 결합보조제로 더 사용할 수 있으며, 토르말린분말 및 맥반석분말이 동중량비로 혼합된 혼합충전재를 미량혼합충전재로 더 사용할 수도 있다.
상기 밀가루를 결합보조제로 사용하는 것은 밀가루에 포함된 전분과 글루텐은 매우 양호한 유기접착제로서 본 발명의 무기바인더와 더불어 소량 사용할 경우 상기 무기질재료의 결합접착력을 증대시킬 수 있는 결합보조제로 사용한다.
또한, 본 발명에서 토르말린분말 및 맥반석분말이 동중량비로 혼합된 혼합충전재를 미량혼합충전재로 사용하는 것은 원적외선, 음이온 발생 등 기능성 효과를 발휘하기 위함이다.
토르말린은 그 원산지가 브라질, 인도, 중국, 아프리카에서 분포되는 자연광석으로서 '오팔'과 함께 환희, 희망, 행운을 의미하는 일종의 보석광이며, 이는 전기적 특성이 이온화 반응, 음이온과 원적외선 방사, 탈취, 항균 등 여러 가지 특유기능을 가져 세계적으로 오래전부터 건강소재와 환경소재로서 다양하게 생활에 이용되고 있다.
또한, 맥반석은 화강암이 많은 우리나라 토질층이나 중국, 인도 등지에서 다량 산출되는 광물질로서 맥반석이 많이 조성된 지역에서는 지하수가 알카리성을 띄어 수질이 특별히 우수하고 공기 정화나 원적외선 방사 효과가 우수하여 불로장수석이라일컫는 바, 본 발명의 활성탄과 배합함으로써 상승적인 실내 공기 정화기능을 발휘한다.
즉, 본 발명에서는 맥반석이 갖는 원적외선 방사 효과, 토르말린석이 갖는 음이온 발생, 자기장 형성 효과, 살균, 방취 효과 등이 상승적으로 작용하도록 동중량비로 혼합사용하며, 그 사용량은 불연보드의 물성에 지장이 없는 범위내에서 소량 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 무기바인더를 이용한 친환경 무기 불연 보드는 발포 질석 10~30중량부, 발포 펄라이트 60~70중량부 및 운모 5~10중량부를 포함하는 무기질재료를 균질하게 혼합하는 단계; 액상규산나트륨(Na2O·nSiO2·xH2O)에 실리카졸, 황산알루미늄(Al2(SO4)3) 및 황산마그네슘(MgSO4)을 균질하게 혼합하여 형성된 현탁액에 인산(H3PO4), 붕산(H3BO3) 및 산화아연(ZnO)을 순차적으로 서서히 가하면서 pH 4~10이 되도록 균질하게 혼합하여 무기바인더를 제조하는 단계; 상기 혼합된 무기질 재료와 상기 제조된 무기바인더 5~20중량부를 균질하게 혼합하여 불연 보드 셩형재를 제조하는 단계; 상기 불연 보드 셩형재를 가열 가압 성형 몰드에 충진하고 가열 가압 건조하여 불연 보드를 성형하는 단계; 상기 성형된 불연 보드를 표면 연마하는 단계;를 포함하는 제조방법으로 제조된다.
상기 가열 가압 건조하여 불연 보드를 성형하는 단계에서는 몰드에 충진된 불연 보드 셩형재 내부에 공기를 주입하여 습기를 배출하여 건조 성형하는 것이 바람직하며, 상기 가열 가압 성형 몰드의 가열온도는 150~300℃, 압력은 100~150kgf/㎠ 범위가 바람직한데, 상기 가열온도 범위 미만인 경우 건조성형시간이 길어지고, 초과하는 경우에는 급격한 가열로 인해 불연 보드 내부까지 균일하게 건조되지 못하는 문제점이 있으며, 상기 압력범위 미만인 경우에는 보드의 결합조직이 치밀하지 못하여 강도물성에 문제가 있게 된다.
[본 발명의 무기바인더를 이용한 친환경 무기 불연 보드의 제조]
믹서탱크에 액상규산나트륨(Na2O·nSiO2·xH2O) 5kg, 물 1kg, 실리카졸 0.2kg, 황산알루미늄(Al2(SO4)3) 및 황산마그네슘(MgSO4) 각각 0.1kg를 투입하고 균질하게 혼합하여 현탁액을 형성한 후, 인산(H3PO4), 붕산(H3BO3) 및 산화아연(ZnO) 각 0.1kg 씩을 순차적으로 서서히 가하고, 균질하게 혼합하여 pH 8인 무기바인더를 제조하였다.
상기 제조된 무기바인더 5kg을 발포 질석 20kg, 발포 펄라이트 70kg, 운모 5kg에 균질하게 혼합한 후, 가열 가압 성형 몰드에 충진하고 가열온도 200℃ 및 120kgf/㎠로 가압하고 공기주입구를 통해 공기를 주입하면서 10분간 습기를 배출하여 건조 성형시켜 본 발명의 불연 보드를 성형 제조하였다.
또한, 한편으로는 무기바인더를 액상규산나트륨(Na2O·nSiO2·xH2O) 단독 사용한 것을 제외하고는 상기와 같이 동일하게 제조하여 비교예의 불연보드를 제조하였다.
[불연보드의 압축강도 비교 시험]
상기 제조한 본 발명의 불연보드와 무기바인더를 액상규산나트륨(Na2O·nSiO2·xH2O) 단독 사용한 비교예의 불연보드에 대한 기간별 압축강도를 측정한 결과를 다음 [표 1]에 나타내었다.
본 발명의 불연보드 비교예 불연보드
1일 15 ㎏/㎠ 14 ㎏/㎠
3일 17 ㎏/㎠ 12 ㎏/㎠
7일 20 ㎏/㎠ 11 ㎏/㎠
30일 22 ㎏/㎠ 8 ㎏/㎠
상기 [표 1]에 나타난 바와 같이, 압축강도는 시간이 지나감에 따라 본 발명의 불연보드는 30일 재령까지 점점 커지는 반면에 비교예 불연보드는 점점 작아지는 것을 알 수 있는데, 이는 비교예 불연보드는 Na2O가 공기중 습기에 의하여 강도가 약화되었기 때문임을 알 수 있으며, 본 발명의 불연보드는 액상규산나트륨(Na2O·nSiO2·xH2O)이 인산에 의한 불수용성 염 형성 및 소듐알루미노실리케이트 및 소듐마그네슘실리케이트의 안정한 화합물로 인하여 Na2O가 공기중 습기와 반응하지 않고 용출되지 않아 강도가 증가된 것임을 확인할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 발포 질석 10~30중량부, 발포 펄라이트 60~70중량부 및 운모 5~10중량부를 포함하는 무기질재료에, 액상규산나트륨(Na2O·nSiO2·xH2O), 실리카졸, 황산알루미늄(Al2(SO4)3) 및 황산마그네슘(MgSO4)을 균일하게 혼합하여 형성된 현탁액에 인산(H3PO4), 붕산(H3BO3) 및 산화아연(ZnO)을 순차적으로 서서히 가하면서 pH 4~10이 되도록 균일하게 혼합한 무기바인더 5~20중량부를 균일하게 혼합한 후, 가열 가압 성형하여 제조되는 것을 특징으로 하는 무기바인더를 이용한 친환경 무기 불연 보드
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무기질재료는 밀가루를 결합보조제로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무기바인더를 이용한 친환경 무기 불연 보드
  4. 제1항에 있어서,
    상기 무기질재료는 토르말린분말 및 맥반석분말이 동중량비로 혼합된 혼합충전재를 미량혼합충전재로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무기바인더를 이용한 친환경 무기 불연 보드
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
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