KR101586172B1 - 경량 다공성 세라믹 소성체 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 층간소음 방지용 또는 보온/단열용으로 적용될 수 있는 경량 다공성 세라믹 소성체 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 왕겨를 밀가루 풀과 같은 점착제를 이용하여 환 형태로 만들고, 이를 세라믹 원료와 혼합한 다음 소성 처리함으로써, 왕겨 환이 탄화된 자리에 자연스럽게 기공이 형성며, 왕겨 분말을 직접 세라믹 원료와 혼합하는 것에 비해 많은 양을 첨가할 수 있고, 그에 따라 경량성 및 다공성을 보다 향상시킬 수 있는 경량 다공성 세라믹 소성체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

경량 다공성 세라믹 소성체 및 그 제조방법{Lightweight porous ceramic sintered body and manufacturing method thereof}

본 발명은 층간소음 방지용 또는 보온/단열용으로 적용될 수 있는 경량 다공성 세라믹 소성체 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 왕겨를 밀가루 풀과 같은 점착제를 이용하여 환 형태로 만들고, 이를 세라믹 원료와 혼합한 다음 소성 처리함으로써, 왕겨 환이 탄화된 자리에 자연스럽게 기공이 형성며, 왕겨 분말을 직접 세라믹 원료와 혼합하는 것에 비해 많은 양을 첨가할 수 있고, 그에 따라 경량성 및 다공성을 보다 향상시킬 수 있는 경량 다공성 세라믹 소성체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

스티로폼과 같은 발포제를 이용한 방음판재와 유리섬유, 석면, 코르크등을 이용하여 만든 제품이 방음용 자재로 사용되고 있으나, 석면을 이용한 제품은 상기 석면이 발암물질을 함유하고 있기 때문에 최근 이것에 의해 생명을 잃은 사례도 보고된 바 있어 그 사용에 많은 제재를 받고 있으며, 유리섬유나 암면의 경우에는 제품의 특성상 시공상에 여러 가지 불편한 점을 감수해야 하고, 코르크를 이용한 제품은 원료가 전부 수입품으로 고가품이어서 소중한 외화를 낭비하는 문제점이 있었다.

따라서, 현재 방음 및 단열용으로 사용되고 있는 여러 가지 건축자재는 상기 한 바와 같은 문제점으로 인해 상당히 제한적으로 사용되고 있는 실정이며, 특히 어떤 제품은 공사비에서 차지하는 방음 및 단열 패널의 비용이 상당하게 되어 실수요자에게 적잖은 부담을 주게 되는 경우도 있다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해 대한민국 등록특허 제10-0308684호에는 0.5:9.5~9.5:0.5의 비율로 혼합한 100중량부의 고무입자와 왕겨를 8~12중량부의 고분자 화학접착제와 함께 고르게 혼합하여 배합하고, 이것을 가지고 프레스를 사용하여 140~160℃의 열로 3~5분 동안 8~10kg/cm 2 의 압력을 가하여 압축 성형한 것을 특징으로 하는 고무와 왕겨를 이용한 경량 패널의 제조방법이 개시되어 있다.

또한, 대한민국 공개특허 제10-2009-0095991호에는 분쇄한 왕겨 20~90 중량%와 황토, 참숯 분말 또는 이들의 혼합물 10~80 중량%를 혼합한 원료 혼합물에, 액상 규산나트륨, 수산화알미늄 및 미분말 실리카를 6~8: 1~3: 1~2의 중량비로 혼합한 불연성 접착제 혼합물을 상기 원료 혼합물의 중량 기준으로 20~100 중량%를 첨가 혼합하여 판넬 또는 블록 형상의 성형틀에 투입한 후 가열 없이 압착하여 건조함으로써 얻어지는 건축용 내외장 판넬 또는 블록이 개시되어 있다.

다만, 상기 공개특허는 원료 혼합물 등을 압착하여 제조하기 때문에 무겁고 시공성이 떨어지는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 왕겨를 밀가루 풀과 같은 점착제를 이용하여 환 형태로 만들고, 이를 세라믹 원료와 혼합한 다음 소성 처리함으로써, 왕겨 환이 탄화된 자리에 자연스럽게 기공이 형성며, 왕겨 분말을 직접 세라믹 원료와 혼합하는 것에 비해 많은 양을 첨가할 수 있고, 그에 따라 경량성 및 다공성을 보다 향상시킬 수 있는 경량 다공성 세라믹 소성체 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 경량 다공성 세라믹 소성체 제조방법은 왕겨 분말과 점착제를 혼합하여 왕겨 환을 제조하는 S1단계와; 점토를 주성분으로 하는 세라믹 원료, 상기 왕겨 환 및 점착제를 혼합하는 S2단계와; 상기 S2단계의 혼합물을 성형하는 S3단계와; 상기 S3단계의 성형체를 소성하여 세라믹 소성체를 형성하는 S4단계;를 포함하되, 상기 S4단계의 소성 과정에서 상기 왕겨 환이 탄화되면서 상기 세라믹 소성체에 다수의 기공이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 경량 다공성 세라믹 소성체 제조방법에 있어서, 왕겨 환은 상기 왕겨 분말 및 점착제가 1 : 0.5~0.8의 중량비로 혼합한 다음, 지름이 1~15mm인 환 형태로 성형하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 경량 다공성 세라믹 소성체 제조방법에 있어서, 세라믹 원료는 점토 100중량부를 기준으로 백운석 분말 30~50중량부와, 질흙 20~30중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 경량 다공성 세라믹 소성체 제조방법에 있어서, 세라믹 원료, 왕겨 환, 및 점착제의 중량비는 각각 1 : 1 ~ 1.5 : 0.5~0.8 인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 경량 다공성 세라믹 소성체는 층간 소음 방지용, 보온용 또는 단열용 등 다양한 용도로 적용되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 경량 다공성 세라믹 소성체 및 그 제조방법에 의하면, 왕겨를 밀가루 풀과 같은 점착제를 이용하여 환 형태로 만들고, 이를 세라믹 원료와 혼합한 다음 소성 처리함으로써, 왕겨 환이 탄화된 자리에 자연스럽게 기공이 형성며, 왕겨 분말을 직접 세라믹 원료와 혼합하는 것에 비해 많은 양을 첨가할 수 있고, 그에 따라 경량성 및 다공성을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 경량 다공성 세라믹 소성체 및 그 제조방법에 의하면, 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 경량 다공성 세라믹 소성체 제조방법의 일실시예를 도시하는 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따른 경량 다공성 세라믹 소성체가 방음용으로 사용되는 제1실시예를 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 경량 다공성 세라믹 소성체가 보온용 또는 단열용으로 사용되는 제2실시예를 도시하는 단면도이다.
도 4a, 4b는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 세라믹 소성체를 촬영한 사진이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 경량 다공성 세라믹 소성체 제조방법의 일실시예를 도시하는 공정도이다.

본 발명에 따른 경량 다공성 세라믹 소성체 제조방법은 방음, 보온 및 단열용으로 사용할 수 있는 세라믹 소성체를 제조하는 것이다.

구체적으로, 본 발명에 따른 경량 다공성 세라믹 소성체 제조방법은 왕겨 분말과 점착제를 혼합하여 왕겨 환을 제조하는 S1단계와, 점토를 주성분으로 하는 세라믹 원료, 상기 왕겨 환 및 점착제를 혼합하는 S2단계와, 상기 S2단계의 혼합물을 성형하는 S3단계와, 상기 S3단계의 성형체를 소성하여 세라믹 소성체를 형성하는 S4단계를 포함할 수 있다.

상기 S1단계의 왕겨 환은 상기 왕겨 분말 및 점착제가 1 : 0.5~0.8의 중량비로 혼합한 다음, 지름이 1~15mm인 환 형태로 성형하여 제조하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 왕겨 환은 다양한 입도를 가지도록 구성할 수도 있는데, 예를 들어 1~5mm 지름을 가지는 왕겨 환과, 10~15mm의 지름을 가지는 왕겨 환을 1:1의 중량비로 혼합하여 사용하는 것이다. 이와 같이, 지름이 서로 다른 왕겨 환을 혼합하여 사용하게 되면 경량으로 제조할 뿐만 아니라 구조적으로 안정되고, 강도 등 물성 저하도 방지할 수 있다.

상기 점착제가 상기 중량비 미만으로 첨가되는 경우에는 접착성이 약해 상기 S2단계의 혼합물 내에서 상기 왕겨 환이 그 형태를 유지하지 못하고 다른 성분과 섞이게 되어 원하는 크기의 기공을 형성할 수 없으며, 상기 점착제가 상기 중량비를 초과하는 경우에는 왕겨의 상대적인 비율이 줄어들어 탄화 및 기공 형성이 원활하게 이루어지지 않기 때문이다.

상기 왕겨 분말 및 점착제의 보다 바람직한 중량비는 1 : 0.6~0.7 중량비이다.

상기 왕겨 분말은 왕겨를 100~300메시의 입도가 되도록 분쇄한 것을 예시할 수 있다.

상기 왕겨 환은 상기 S4단계의 소성 과정에서 탄화되면서 상기 세라믹 소성체에 다수의 기공을 형성하는 역할을 한다.

여기서, 상기 점착제는 밀가루 풀과 같은 천연 소재를 사용할 수도 있고, 합성수지 접착제인 것을 예시할 수 있는데, 그 중에서 상기 S4단계에서 왕겨 분말과 함께 탄화될 수 있는 밀가루 풀인 것이 바람직하다.

상기 S2단계 및 S3단계는 점토를 주성분으로 하는 세라믹 원료, 상기 왕겨 환 및 점착제를 혼합하고 성형하는 것으로서, 세라믹 원료는 점토 100중량부를 기준으로 백운석 분말 30~50중량부와, 질흙 20~30중량부를 포함하는 것이 바람직한데, 상기 세라믹 원료에서 상기 백운석 분말이 50중량부를 초과하는 경우에는 상기 점토 내지 질흙의 상대적인 중량비가 줄어들기 때문에 성형을 원활하게 하기 어렵고, 30중량부 미만인 경우에는 소성체의 소성강도가 약해지기 때문이다.

한편, 상기 세라믹 원료, 왕겨 환, 및 점착제의 중량비는 각각 1 : 1 ~ 1.5 : 0.3 ~ 0.7인 것이 바람직하다. 여기서 점착제도 왕겨 환 제조시 사용되는 밀가루 풀인 것을 예시할 수 있다.

상기 왕겨 환은 상기 세라믹 원료 100중량부를 기준으로 100~150중량부 첨가되는데, 종래 미분쇄한 왕겨를 첨가시에는 최대 30중량부 정도 밖에 첨가되는 것에 비해 적어도 3배 많게는 5배 많은 양이다.

이와 같이 왕겨 분말을 직접 사용하지 않고 환 형태로 성형하여 세라믹 원료 등과 혼합하게 되면 폭넓은 범위에 걸쳐 원하는 밀도 내지 중량을 가지는 경량의 세라믹 소성체를 얻을 수 있고, 기공의 크기 및 개수도 용이하게 제어할 수 있는 장점이 있다.

상기 S3단계에서는 상기 S2단계의 혼합물을 성형틀에 넣고 압착하여 블록, 패널 또는 타일 형태로 성형하는 것을 예시할 수 있다.

상기 S4단계는 S3단계의 성형체를 가마에 넣고 1,000~1,200℃의 온도에서 소성하여 세라믹 소성체를 형성하는 단계이다.

이때, 상기 성형체 내에 삽입된 왕겨 환이 탄화되면서 기공이 형성된다.

도 2는 본 발명에 따른 경량 다공성 세라믹 소성체가 방음용으로 사용되는 제1실시예를 도시하는 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 경량 다공성 세라믹 소성체가 보온용으로 사용되는 제2실시예를 도시하는 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 경량 다공성 세라믹 소성체(100)는 다수의 제1기공(101)과, 상기 제1기공(101) 보다 미세한 크기의 다수의 제2기공(102)이 형성된다.

상기 제1기공(101)은 왕겨 환이 탄화되면서 형성되는 것으로서, 상기 제2기공(102)은 상술한 S2단계의 밀가루 풀에 함유된 밀가루가 탄화되면서 형성될 수 있다.

본 발명의 경량 다공성 세라믹 소성체(100)는 층간 소음을 줄이는 방음용으로 적용할 수 있는데, 상기 세라믹 소성체(100)를 건물 바닥(10)에 부착하고, 상기 세라믹 소성체(100) 상에 실리콘 또는 우레탄 등의 수지로 이루어지는 탄성층(20)을 적층하며, 상기 탄성층(20) 상에 마감패널(30)을 적층하는 구조로 이루어질 수 있다.

한편, 도 3을 참조하면, 본 발명의 경량 다공성 세라믹 소성체(100)는 단열 내지 보온용으로 적용할 수 있는데, 벽체(10)에 패널 형태의 세라믹 소성체(100)를 부착하고, 상기 세라믹 소성체(100) 상에 마감패널(30)을 부착하는 구조로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 세라믹 소성체(100)의 제1기공(101) 내지 제2기공은 서로 연통된 구조로 이루어질 수 있는데, 상기 마감패널(30) 등에 의해 밀폐되기 때문에 기공 내부에 충진된 공기에 의해 단열 효과를 기대할 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 경량 다공성 세라믹 소성체 및 그 제조방법의 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

-S1 단계

왕겨를 200메시로 분쇄된 왕겨 분말 100중량부와, 밀가루 풀 60중량부를 혼합하고 평균 지름이 7~8mm의 환 형태로 제조한 다음, 그늘에서 충분히 건조시킨다.

-S2 단계

점토와, 백운석 분말과, 질흙의 중량비가 1 : 0.4 : 0.2인 세라믹 원료를 마련하고, 상기 세라믹 원료 100중량부를 기준으로 상기 왕겨 환 150중량부와, 밀가루 풀 50중량부를 혼합한다.

-S3 단계

S2단계의 혼합물을 블록 형태로 성형한다.

-S4 단계

블록 형태의 성형체를 전기로에서 1,000℃에서 2시간 30분 동안 소성하여 도 4a, 4b와 같은 세라믹 소성체를 제조하였으며, 그 부피와 무게를 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.

[비교예 1]

상기 실시예 1에서 S1, 2 단계의 왕겨 환을 생략하고, 왕겨 분말 30중량부를 혼합한 것을 제외하고 동일한 방법으로 세라믹 소성체를 제조하였으며, 그 부피와 무게를 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.

	크기(㎤) (가로×세로×높이)	소성 전 무게(g)	소성 후 무게(g)
실시예 1	9.5×5.5×2.5	180	56
비교예 1	8.8×5.5×2.3	185	131

표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 및 비교예 1의 세라믹 소성체는 대응되는 크기로 제조되었으나, 왕겨 환을 사용한 실시예 1이 비교예 1에 비해 경량으로 제작할 수 있는 장점이 있다.

구체적으로, 실시예 1의 경우 소성 전에 비해 약 70% 정도로 감량한 반면, 비교예 1의 경우 약 30% 정도 감량한다는 것을 확인할 수 있었다.

이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 경량 다공성 세라믹 소성체
101 : 제1기공
102 : 제2기공
10 : 바닥, 벽체
20 : 탄성층
30 : 마감패널

Claims (5)

1. 왕겨 분말과 점착제를 혼합하여 왕겨 환을 제조하는 S1단계와;
   점토를 주성분으로 하는 세라믹 원료, 상기 왕겨 환 및 점착제를 혼합하는 S2단계와;
   상기 S2단계의 혼합물을 성형하는 S3단계와;
   상기 S3단계의 성형체를 소성하여 세라믹 소성체를 형성하는 S4단계;를 포함하되,
   상기 S4단계의 소성 과정에서 상기 왕겨 환이 탄화되면서 상기 세라믹 소성체에 다수의 기공이 형성되며,
   상기 왕겨 환은 상기 왕겨 분말 및 점착제가 1 : 0.5~0.8의 중량비로 혼합한 다음, 지름이 1~15mm인 환 형태로 성형하여 제조되어지되, 지름 1~5mm의 왕겨 환과 지름 10~15mm의 왕겨 환이 1:1의 중량비로 혼합된 것이며,
   상기 세라믹 원료는 점토 100중량부를 기준으로 백운석 분말 30~50중량부와, 질흙 20~30중량부를 포함하며,
   상기 세라믹 원료, 왕겨 환, 및 점착제의 중량비는 각각 1 : 1 ~ 1.5 : 0.3 ~ 0.7인 것을 특징으로 하는 경량 다공성 세라믹 소성체 제조방법.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1의 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 경량 다공성 세라믹 소성체.
   
   

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