KR19990001003A - 발열성 시멘트 모르타르 또는 콘크리트 조성물, 발열체 및 그의 제조방법 - Google Patents

발열성 시멘트 모르타르 또는 콘크리트 조성물, 발열체 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수경성 시멘트 100중량부와 흑연 35-90중량부를 함유하는 원료 분말에, 이 원료 분말의 총 중량에 대해 물 10-35중량%를 첨가하는 것으로 이루어진 압축 또는 압출 성형용의 발열성 시멘트 모르타르 또는 콘크리트 조성물 및 이 조성물을 가압 압축 성형, 진동 압축 성형 또는 압출 성형시켜 시멘트 발열체를 제조하는 방법, 그리고 이 방법에 의해 제조된 시멘트 발열체에 관한 것이다.

Description

발열성 시멘트 모르타르 또는 콘크리트 조성물, 발열체 및 그의 제조방법
본 발명은 압축 또는 압출 성형용의 발열성 시멘트 모르타르 또는 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 시멘트 발열체 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로는 수경성 시멘트에 일정 비율의 흑연 및 물을 가하여 수득한 압축 또는 압출 성형에 적합한 발열성 시멘트 모르타르 또는 콘크리트 조성물 및 이 조성물을 가압 압축 성형, 진동 압축 성형 또는 압출 성형하여 시멘트 발열체를 제조하는 방법 및 그 방법에 의해 제조된 시멘트 발열체에 관한 것이다.
시멘트 모르타르 또는 콘크리트는 강도와 내구성을 겸비하여 오래전부터 건축 재료로서 사용되어 왔다. 그러나, 시대의 변천 및 기술의 발달에 따라 새로운 용도에 맞는 여러 가지 종류의 콘크리트 제품이 요구되어, 현재는 보통 콘크리트, 레디믹스드(ready mixed) 콘크리트, 프리펙트(prepacked) 콘크리트, 프리스트레스트(prestressed) 콘크리트, 경량 콘크리트, 기포 콘크리트, 소일(soil) 콘크리트, 전기전도 콘크리트 등과 같은 제품들이 개발되어 생산 및 시판되고 있으며, 점차 그 용융분야를 넓혀가고 있다.
일반적으로, 시멘트 모르타르 또는 콘크리트는 전기저항이 108Ωcm 이상으로 높아서 부도체로 알려져 있다. 이와 같ㅌ이 부도체인 시멘트 모르타르 또는 콘크리트에 전도성 재료를 혼합시켜 전기 저항을 낮추어서 도전성 시멘트 모르타르 또는 콘크리트를 만들고자 하는 시도가 행해져 왔는데, 도전성 재료로서 도전성 섬유를 이용한 예를들면, 일본 공개 특허 소61-178451호 공보에는 도전성 재생 셀룰로오즈 섬유를 혼합시킨 도전성 콘크리트가 개시되어 있고, 일본 공개 특허 소 63-215542호에는 도전성 섬유이외에 보강용 섬유, 골재, 합성 수지 또는 고무를 혼합시킨 도전성 섬유 보강 콘크리트가 개시되어 있다.
도전성 재료로서 탄소 섬유를 이용한 예로서, 일본 공개 특허 소64-10583호 공보에는 흑연 또는 카본 블랙과 같은 전도성 미분말 탄소에 꼬불꼬불한 탄소 섬유를 병용, 혼합하여 얻은 도전성 콘크리트가 개시되어 있고, 일본 특허 공개 소64-14137호 공보에는 곡상 탄소 섬유를 함유시킨 도전성 콘크리트가 개시되어 있고, 일본 특허 공개 소 64-72947호 공보에는 탄소 섬유 및 알칼리 금속의 탄산염 또는 탄산 수소염을 함유시킨 도전성 콘크리트가 개시되어 있다. 그리고, 일본 공개 특허 평3-174342호 공보에는 카본 위스커를 도전성 재료로서 혼합시킨 도전성 무기 경화체가 개시되어 있다.
그러나, 상기한 도전성 콘크리트는 접지 저항 저감제, 전파 흡수체나 대전 방지성 건재로서 사용하기에 적합한 도전성 콘크리트들이고, 난방용 건축재로 사용된 바는 없었다.
난방용도에 관하여, 한국 특허 공개 제96-7495호는 난방용 마무리 또는 판넬로 사용하기에 적합한 도전성 시멘트 복합재를 개시하고 있으나, 이 방법에서는 중량비로, 0.1-0.15의 흑연 분말을 함유한 시멘트 바인더에 탄소 섬유 0.005-0.45, 압출조제 0.005-0.02 및 수분 0.3-0.4를 첨가함으로써 도전성 시멘트 복합재를 얻고 있다.
한편, 한국 특허공개공보 제96-37598호에서는 결합재 100중량부에 대하여 도전성 재료로서 토상 흑연, 인상 흑연 및 인조 흑연 중에서 선택된 1종 이상의 것 100-400중량부와 나프탈렌계, 멜라민계 또는 리그닌계 유동화제 0.5-2.0중량부가 첨가되어 이루어진 도전성 모르타르 및 콘크리트 조성물을 개시하고 있다.
그러나, 상술한 바와 같이, 도전성 콘크리트에 대한 대부분의 종래의 기술은 탄소 섬유를 도전성 재료로서 사용하고 있음을 알 수 있는데, 탄소 섬유는 고가(高價)일 뿐만 아니라 시멘트와의 혼화성이 불량하여 균일한 콘크리트 조성물을 수득하기 어렵다는 단점이 있다. 또한, 한국 특허 공개9 제96-37598호의 경우에는 비록 탄소 섬유를 사용하지 않고 흑연만을 전도성 재료로서 사용하고 있기는 하나, 시멘트 100중량부에 대해 100~400중량부로 다량의 흑연을 사용해야 하고, 이러한 다량의 흑연과 시멘트와의 혼화성을 좋게 하기 위해서는 유동화제가 필요하다는 단점이 있다.
발열성 시멘트 모르타르 또는 콘크리트 조성물을 성형하여 얻은 최종 성형체는 가능한 한 기공률이 적고 기공이 균일하게 분포되어 있는 것어 바람직하다. 최종 성형체의 기공에 영향을 미치는 것은 물의 함량이다. 종래의 시멘트 모르타르 또는 콘크리트 조성물의 제조시에는 물을 다량 사용하게 되는데, 물을 다량 사용하는 경우, 최종 성형체의 기공률이 크고 기공의 분포가 불균일하게 된다. 따라서, 다량의 물 사용에 따른 이러한 문제점을 줄이기 위하여 감수제를 추가적으로 사용해야 한다는 단점이 있었다.
본 발명의 목적은, 종래의 기술과는 달리 전도성 재료로서 고가의 탄소 섬유나 다량의 흑연을 사용하지 않고, 감수제를 사용하지 않으면서, 발열테로서 적합한 정도의 전기저항을 갖는 시멘트 발열체를 제조하기에 적합한 발열성 시멘트 모르타르 또는 콘크리트 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 상기 조성물로부터 기공률이 적고 기공이 균일하며, 강도 및 내구성이 우수한 시멘트 발열체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 가압 압축 성형법에 의해 제조한 본 발명의 발열성 시멘트 모르타르 또는 콘크리트 조성물 발열체의 파단면(A) 및 그의 연마면(B)의 사진이다.
도 2는 압출 성형법에 의해 제조한 본 발명의 발열성 시멘트 모르타르 또는 콘크리트 조성물 발열체의 파단면(A) 및 그의 연마면(B)의 사진이다.
본 발명자들은 수경성 시멘트 100중량부와 흑연 35-90중량부를 함유하는 원료 분말에, 이 원료 분말의 총 중량에 대해 물 10-35중량%를 첨가하여 만든 발열성 시멘트 모르타르 또는 콘크리트 조성물을 압축 또는 압출 성형하면 시멘트 모르타르 또는 콘크리트 발열체를 얻을 수 있다는 점에 기초하여 본 발명을 완성하였다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.
본 발명의 조성물은 수경성 시멘트 100중량부와 흑연 35-90중량부를 함유하는 원료 분말에, 이 원료 분말의 총 중량에 대해 물 10-35중량%를 첨가하여 만든 압축 또는 압출 성형용의 발열성 시멘트 모르타르 또는 콘크리트 조성물이다.
본 발명에 사용되는 수경성 시멘트는 단미 시멘트와 혼합 시멘트를 말하는 것으로, 단미 시멘트로는 수경성 석회, 로오만 시멘트, 천연 시멘트, 포틀랜드 시멘트, 알루미나 시멘트 등이 있으며, 혼합 시멘트로는 고로 시멘트, 실리카 시멘트, 플라이 애쉬 시멘트, 메이슨리 시멘트, 팽창성 시멘트, 착색 시멘트 등이 있다. 상기 수경성 시멘트는 본 발명의 조성물을 성형하여 수득한 시멘트 발열체에 강도와 내구성을 부여하는 결합재의 역할을 하고 있다.
결합재로 수경성 시멘트 모르타르 및 콘크리트 발열체 제조시 사용되는 시멘트는 이상응결성이 있거나 조름이라도 응결된 것을 사용하면, 배합 수량이 증대되고 또한 초기 균열이 발생되어 발열성 시멘트 모르타르 또는 콘크리트 조성물 발열체의 강도에 영향을 미치게 된다. 즉, 습기 및 풍화 등에 의한 시멘트의 품질 변동이 발열성 시멘트 모르타르 또는 콘크리트 조성물 발열체의 강도에 영향을 미치게 되므로 방수, 방습적이고, 일사광선과 통풍 등의 영향을 받지 않는 곳에 보관한 시멘트를 사용한다.
본 발명의 조성물은 시멘트 100중량부에 대해 35-90중량부의 흑연을 함유하는데, 이 흑연은 부도체인 수경성 시멘트 모르타르 또는 콘크리트의 전기저항을 감소시켜 도전성을 부여하는 역할을 한다. 본 발명의 조성물에 사용되는 흑연은 수경성 시멘트와 균일하게 혼합될 뿐만 아니라 강도 및 발열 특성에 영향을 크게 미치지 않는 범위로 조정하여 수경성 시멘트에 첨가되어야만 한다. 본 발명의 조성물을 압축 또는 압출 성형법을 통해 발열체로 성형되므로, 기존의 성형 방법에 비하여 값비싼 흑연을 소량 사용하더라도 양호한 전도성을 얻을 수 있다는 장점이 있다. 본 발명의 상기 조성물에 있어서, 흑연의 배합비가 35중량부 미만인 경우에는, 성형후의 발열체의 강도는 증가하나 전도성이 극히 저하되어버리고, 90중량부를 초과할 경우에는 전도도가 높아지나 발열성 제품의 경우 높은 전도도를 요구하지 아니하고, 강도가 매우 감소되어 발열체 제품 제조용으로 적합하지 않게 된다.
본 발명의 조성물에 사용되는 흑연으로는 토상 흑연, 인상 흑연 또는 인조 흑연이 있다. 토상 흑연의 경우, 60-90중량부, 바람직하게는 70-80중량부이고, 인상 또는 인조 흑연의 경우는, 35-60중량부, 바람직하게는 40-50중량부이다.
본 발명에 사용되는 흑연은 입도가 0.5mm 이하로 미세하게 분쇄된 분말인 것이 바람직하다. 흑연의 입도가 크면, 수경성 시멘트에 불균일하게 첨가되므로, 성형하여 얻은 시멘트 발열체 내의 위치에 따라 발열 온도가 다르게 나타난다는 단점이 있다. 또한, 시멘트 발열체의 강도를 증진시키기 위해서 조분쇄한 흑연 분말을 사용하게 되면, 비표면적이 급격히 감소하게 되어 시멘트 발열체 내부에 전기가 통할 수 있는 통로를 제공할 수 없게 되어 발열 특성이 불량해질 수 있다.
또한, 본 발명에서 사용되는 흑연은 산출되는 지역이나 인조 흑연을 제조하는 방법에 따라서 순도가 변하는 것으로 알려져 있다. 이러한 흑연의 순도 변화도 또한 수경성 시멘트 모르타르 및 콘크리트 발열체의 발열 특성 및 제조 단가에 영향을 미치기 때문에, 사용되는 흑연의 순도를 조정하여야 한다. 이를 위해서, 본 발명에서 사용하는 흑연의 순도는 70-99.9%가 적합하고, 토상 흑연은 70-90%, 인산 흑연은 95-99.9%의 순도가 바람직하다.
본 발명의 조성물에 있어서, 물은 원료분말에 대해 10-35중량%로서 소량 사용되는데, 이 물은 시멘트의 강도 및 내구성을 발휘하게 하고, 원료 분말을 균일하게 혼합하게 하는 역할을 한다. 본 발명에서 사용되는 물은 특별한 맛, 빛깔, 탁도 등이 없는 깨끗한 물로서, 성형한 시멘트 발열체의 품질에 나쁜 영향을 미치는 유해성분을 함유하지 않는 것이다. 물의 배합비가, 10중량% 미만인 경우에는 시멘트와 흑연이 잘 혼화되지 않아 균일한 시멘트 모르타르 또는 콘크리트 조성물을 얻을 수 없을 뿐만 아니라 작업성 및 시멘트의 수화에 필요한 최소한의 수분량에 미달되어 강도가 저하되는 문제점이 있고, 35중량%를 초과하는 경우에는 성형후 기공이 많이 생겨 전기전도성이 저하된다는 단점이 있다. 바람직한 물의 배합비는 성형 방법에 따라 달라지는데, 가압 압축 성형법은 원료 분말에 대해 10-20중량%이고, 진동 압축 성형법은 15-25중량%이고, 압출성형법은 25-35중량%이다.
본 발명의 조성물에는 시멘트, 흑연 및 물 이외에도 결합제, 소포제, 보강제, 윤활 이형제 등과 같은 첨가제를 추가로 함유할 수 있는데, 이러한 첨가제는 시멘트 발열체의 제조를 용이하게 한다. 구체적으로, 결합제로는 폴리비닐알코올, 메틸셀룰로우즈, 카복시메틸셀룰로우즈, 아크릴계 에멀죤, 전분 등이 있고, 소포제로는 폴리에테르계, 실리콘콤파운드아미드계, 실리콘콤파운드금속비누계 화합물이 있으며, 윤활이형제로는 왁스 에멀죤, 스테이린산 에멀죤, 고급지방산 에스테르 등이 있다. 성형하여 얻은 시멘트 발열체의 강도를 증진시키기 위한 보강제로는 유리섬유, 유리섬유망 또는 폴리프로필렌 섬유가 있는데, 유리 섬유로는 10~25mm 크기의 유리 섬유가 적합하고, 유리 섬유망은 3/8-2인치 메쉬의 유리 섬유망이 적합하다.
이하에서는, 본 발명의 조성물을 사용하여 시멘트 발열체를 제조하는 방법에 대해 설명한다. 이들 성형법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 가압 압축 성형법은 가장 종류가 많고 실용화 비율도 높은 성형법인데, 시멘트 페이스트를 수동으로 성형하는 부착 굳힘 방법과 펀치 프레스(punch press), 램 프레스(ram press) 등을 이용하여 시멘트 페이스트를 금형에 넣어 압축하는 유압 프레스법이 가장 많이 사용되고 있다. 본 발명에서 사용하는 가압 압축 성형 방법은 습식의 유압 프레스법에 해당한다. 본 발명의 가압 압축 성형 방법은 시멘트에 흑연이 첨가된 원료 분말에 물을 10-20중량% 첨가하여 균일하게 혼합한 후 얻어진 시멘트 페이스트를 금형에 충전하여 10-80kg/cm2의 성형압을 가한다. 탈형시에는 성형체 표면이 갈라지는 현상을 방지하기 위하여 수 분간, 예컨대 1분간 유지시킨 후 탈형한다. 본 발명의 금형은, 가압하는 성형압에 의하여 변형되는 현상을 방지하기 위하여 금형의 내벽이 고도로 연마되어야 하고 크롬-탄소강 금형은 열처리를 하여 로크웰 경도가 C55-92값을 나타내는 재료로 된 것을 사용한다.
진동 압축 성형법은 상부 혹은 하부 금형에 에어함마, 유압함마, 편심 진동기(vibrator)를 설치하여 진동을 가하면서 가압하는 성형방법으로 근래에는 밀도 향상과 균일 충전을 위하여 많이 사용되고 있다. 진동 압축 성형의 균일 충전에 영향을 주는 변수는 진동수, 진폭, 가속도 하중력 등이 있다. 본 발명에서는 바람직하게는, 진동수 10~30Hz, 진폭이 최고 5mm인 전동식 바이브레이터를 장착한 성형기를 사용한다. 진동 압축 성형법은 가압 압축 성형법에 비하여 낮은 성형압에서 원료분말을 진동시켜 원료 분말을 최밀 충전되도록 할 수 있기 때문에 가압 압축 성형법보다 낮은 성형압에서 시멘트 발열체를 제조할 수 있다는 장점이 있다. 본 발명에서 사용한 진동 압축 성형기는 상부 금형쪽의 진동기에 의해 진동을 가하면서 상부 금형을 가압하는 방식으로 되어 있으며, 원료 분말이 대하여 물을 15 내지 25중량% 첨가하여 균일하게 혼합한 후 얻어진 시멘트 페이스트를 금형에 충전하여 성형체의 크기에 따라서 낮은 성형압, 예커대 5-10kg/cm2로 1-5분간 가압하여 성형한다.
압출 성형 방법은 가압하여 적당한 모양의 구멍으로 밀어내어 여러가지 형상의 성형체를 얻어내는 방법이며, 건축용 타일이나 점토질 내화물을 제조하는데 흔히 사용되는 성형법이다. 압출기의 종류에는 피스톤형 압출 성형기 및 오오거(auger)형 압축 성형기가 있으며, 공업적으로는 오오거형 압출 성형기가 주로 이용되고 있다. 본 발명에서 사용된 압출 성형기는 오오거형 압출 성형기이며, 압출 성형기 다이의 개구비(도입부 면적/배출부 면적)는 1-4인 것이 바람직하다. 개구비가 1 미만이면 압력이 너무 낮아 성형이 불가능하며, 개구비가 4를 초과하면 과다한 압력으로 크랙이 생길 수 있어 바람직하지 못하다. 압출압은 배출부의 형상에 따라 증감될 수 있다. 압출조제로는 성형제품의 강도 발현을 위하여 PVA, 메틸 셀룰로우즈, 카복시셀룰로우즈 결합제가 사용될 수 있으며, 가역성과 가소성을 얻기 위하여 프로필렌글리콜, 글리세린 등이 사용될 수도 있다. 입자간의 윤활성을 부여하기 위하여, 파라핀, 에스테르, 식물성 기름 등이 윤활제로 사용될 수도 있다. 본 발명의 압출 성형 방법에서는 물을 원료 분말에 대하여 25-35중량% 첨가하여 균일하게 혼합한 후 성형한다.
본 발명에서는, 압축 또는 압출 성형에 적합한 본 발명의 조성물을 혼합한 후, 가압 압축 성형, 진동 압축 성형 또는 압출 성형을 하여, 도전성이 양호하고 기공률이 낮은 시멘트 발열체를 수득한다. 본 발명의 성형 방법에 의하여 수득된 시멘트 발열체는 비저항이 0.5-80Ωcm이고, 압축 강도가 100kg/cm2이상의 값을 갖는다. 가압 압축 성형법에 의하여 수득된 본 발명의 시멘트 발열체는 비저항이 0.5-50Ωcm이고, 진동 압축 또는 압출 성형법에 의하여 수득된 본 발명의 시멘트 발열체는 비저항이 20-80Ωcm이다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 발명은 이들 실시예에 의해 그의 기술적 범위가 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1]
순도 80%인 토상 흑연을 미세하게 분쇄하여 입도 0.5mm 이하인 토상 흑연을 얻었다. 포틀랜드 시멘트 100중량부에 상기 수득한 토상 흑연 70중량부를 첨가한 후, 이를 비닐 봉지 속에 넣고 1 내지 3분간 흔들어 잘 혼합시킨 원료 분말을 얻었다. 이 원료 분말에 대하여 물 15중량%를 첨가하여 혼합시켜, 본 발명의 발열성 시멘트 모르타르 또는 콘크리트 조성물을 수득하였다. 여기에서, 혼합 공정은 KS L 5109에 규정되어 있는 수경성 시멘트 반죽 및 모르타르의 기계적 혼합방법의 2.1, 2.2 및 2.3의 규정에 맞는 혼합기, 혼합용기 및 패들을 사용하였다.
혼합방법은 다음과 같이 행하였다.
먼저 비닐 봉지에 넣고 흔들어서 일차적으로 혼합된 원료 분말을 혼합용기에 옮기고 물을 원료 분말에 대한 중량비로 15% 첨가한 후 물이 전체 원료 분말에 균일하게 퍼지도록 1 내지 2분간 손비빔하였다. 손비빔한 원료 분말이 들어 있는 혼합 용기를 혼합기에 장착한 후, 혼합기를 시동하여 60초간 제1속으로 혼합하였다.
혼합기를 15초간 정지시켜 혼합용기에 붙어 있는 원료 분말을 긁어내려 모은 후, 다시 제2속으로 30초간 혼합하였다. 혼합을 끝낸 후, 혼합용 패들 및 혼합용기에 붙어 있는 원료 분말을 긁어내려 모았다.
[실시예 2]
토상 흑연을 미세하게 분쇄하여 입도 0.5mm 이하인 토상 흑연을 얻었다. 포틀랜드 시멘트 100중량부에 상기 수득한 토상 흑연 80중량부, 메틸셀룰로오즈 1중량부를 첨가한 후, 이를 비닐 봉지 속에 넣고 1-3분간 흔들어 잘 혼합한 원료분말을 얻었다. 이 원료 분말에 대해, 물 33중량%를 첨가하여 혼합시켜, 본 발명의 발열성 시멘트 모르타르 또는 콘크리트 조성물을 수득하였다. 여기에서, 원료 분말에 물을 첨가하여 혼합할때 옴니 믹서를 사용하였다.
[실시예 3]
실시예 1에서 수득한 조성물을 진폭이 최고 5mm이고 진동수가 30Hz인 전동식 바이브레이터를 장착한 성형기에 넣은 후, 성형 압력을 5kg/cm2로 가하여 진동 압축 성형시키고 나서, 즉시 탈형하고 대기 양생하여, 본 발명의 시멘트 발열체를 수득하였다.
수득한 발열체의 양쪽 끝에 구리 전극을 스쿠루로 압착하여 구리 전극을 발열체에 밀착시킨 후, 밀리오옴미터(Hewlett packard 모델 4337B)를 사용하여 4단자법으로 전기 저항을 측정하였다. 실시예 1의 혼합 공정에 의하여 혼합시킨 시멘트 페이스트를 시편 제작 방법을 제외하고 KS L 5105 수경성 시멘트모르터의 압축강도 시험 방법에 규정된 방법에 따라 압축 강도를 측정하였다.
그 결과, 본 실시예에서 수득한 시멘트 발열체의 비저항은 31.2Ωcm이고, 7일 재령 압축 강도는 145kg/cm2이었다.
[실시예 4]
실시예 1에서 제조한 본 발명의 조성물을 가로, 세로 50×50mm로 제작한 수동식 유압 성형기에 충전한 후, 성형 압력을 천천히 10kg/cm2까지 올리고, 성형 시편 내부에 발생하는 압력이 균일하게 분포되도록 상기 성형압에서 1분간 유지 시켜 가압 압축 성형하였다. 성형된 시편은 성형 즉시 탈형하여 대기 양생하여, 본 발명의 시멘트 발열체를 수득하였다.
실시예 3에 기재된 방법과 동일한 방법으로 비저항 및 압축 강도를 측정하였다. 그 결과, 본 실시예에서 수득한 시멘트 발열체의 비저항은 23.8Ωcm이고, 7일 재령 압축 강도는 124kg/cm2이었다.
[실시예 5]
성형압을 40kg/cm2까지 가하는 것을 제외하고 실시예 4와 동일한 방법에 따라 본 발명의 시멘트 발열체를 수득하였다.
실시예 3에 기재된 방법과 동일한 방법으로 비저항 및 압축 강도를 측정하였다. 그 결과, 본 실시예에서 수득한 시멘트 발열체의 비저항은 4.16Ωcm이고, 7일 재령 압축 강도는 183kg/cm2이었다.
본 실시예에서 수득한 발열체의 파단면과 그의 연마면에 대한 사진을 도 1에 나타내었다. 도 1에서 보여지는 바와 같이, 기공은 존재하지 않으며 전도성 재료로 첨가한 흑연이 수경성 시멘트에 잘 밀착되어 있음을 확인할 수 있다.
[실시예 6]
포틀랜드 시멘트 100중량부에 토상 흑연 90중량부를 첨가한 원료 분말에 대하여 물 15중량%를 첨가하여 혼합시킨 조성물을 사용한 것을 제외하고 실시예 5와 동일한 방법에 따라 본 발명의 시멘트 발열체를 수득하였다.
실시예 3에 기재된 방법과 동일한 방법으로 비저항 및 압축 강도를 측정하였다. 그 결과, 본 실시예에서 수득한 시멘트 발열체의 비저항은 1.83Ωcm이고, 7일 재령 압축 강도는 179kg/cm2이었다.
[실시예 7]
성형압을 80kg/cm2까지 가하는 것을 제외하고 실시예 4와 동일한 방법에 따라 본 발명의 시멘트 발열체를 수득하였다.
실시예 3에 기재된 방법과 동일한 방법으로 비저항 및 압축 강도를 측정하였다. 그 결과, 본 실시예에서 수득한 시멘트 발열체의 비저항은 2.54kg/cm2까이고, 7일 재령 압축 강도는 223kg/cm2이었다.
[실시예 8]
실시예 2에서 제조한 본 발명의 조성물을 오오거형 압출 성형기에 넣어, 압출성형기 다이의 개구비(도입부 면적/배출부 면적)를 4로 압출하여, 직경이 20mm인 파이프 형태로 성형하였다. 성형된 시편은 대기 양생하여, 본 발명의 시멘트 발열체를 수득하였다.
크기가 직경 2cm, 높이 3cm인 원기둥 모양의 시편을 사용한 점을 제외하고, 실시예 3에 기재된 방법과 동일한 방법으로 비저항 및 압축 강도를 측정하였다. 그 결과, 본 실시예에서 수득한 전기저항 발열식 시멘트 발열체의 비저항은 39Ωcm이고, 압축 강도는 약 127kg/cm2이었다. 본 실시예에서 수득한 발열체의 파단면과 그의 연마면에 대한 사진을 도 2에 나타내었다. 도 2에서 보여지는 바와 같이, 기공은 존재하지 않으며 전도성 재료로 첨가한 흑연이 수경성 시멘트에 잘 밀착되어 있음을 확인할 수 있다.
이상에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르면, 전도성 재료로서 고가의 탄소 섬유나 다량의 흑연을 사용하지 않고, 또한 감수제와 같은 혼화제를 전혀 사용하지 않고서도, 압출 또는 압축 성형을 통해 발열체로서 적합한 정도의 전기저항을 갖는 시멘트 발열체를 제조하기에 적합한 발열성 시멘트 모르타르 또는 콘크리트 조성물을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 조성물을 진동 압축 성형, 가압 압축 성형 또는 압출 성형하여, 도 1 및 도 2에 보여진 바와 같이 기공률이 적고 기공이 균일하며, 강도 및 내구성이 우수한 시멘트 발열체를 얻을 수 있다.
본 발명의 조성물에 의하여 수득된 시멘트 발열체는 ① 주거용 건물 및 숙박시설 등과 같은 난방 관련 발열체, 발열 시스템 및 기기, ② 축열식 전기 온수기, 주방용 레인지, 전기 스토브, 라디에이터, 온수기, 발열 파이프, 전기 다리미, 온장고 등과 같은 가정용 발열 관련 발열체, 발열 시스템 및 기기, ③ 담배나 고추 등의 건조를 위한 건조실, 벽돌, 타일 제조용 전기 스토브, 유리 섬유 제조용 발열기, 다양한 액체 가열기, 사진 장비용 발열기, 산업용 발열 파이프 등과 같은 산업용 발열 관련 발열체, 발열 시스템 및 기기, ④ 공항의 활주로, 선박 항구 주변 도크의 결빙 제거기, 지하 주차장 진입램프, 눈이 많이 오는 지역의 도로, 기차 레일용 발열기 등과 같은 도로 교통용 발열체, 발열 시스템 및 발열기기, ⑤ 자동차 차고, 농촌 가옥, 비닐 하우스내의 난방 시설, 어류 저장 창고용 냉장고 바닥의 결빙 방지판, 지붕용 발열판, 욕실용 전기 슬라브, 겨울철 농장용 발열기 등과 같은 건축용 발열체, 발열 시스템 및 발열기기에 응용하여 사용될 수 있으며, 기타 정전기 방지용, 도청 방지용 및 전자파 차폐용으로도 사용될 수 있다.

Claims (12)

  1. 수경성 시멘트 100중량부와 흑연 35-90중량부를 함유하는 원료 분말에, 이 원료 분말의 총 중량에 대해 물 10-35중량%를 첨가하는 것으로 이루어진 압축 또는 압출 성형용의 발열성 시멘트 모르타르 또는 콘크리트 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 수경성 시멘트는 수경성 석회, 로오만 시멘트, 천연 시멘트, 포틀랜트 시멘트, 알루미나 시멘트, 고로 시멘트, 실리카 시멘트, 플라이 애쉬 시멘트, 메이슨리 시멘트, 팽창성 시멘트 및 착색 시멘트로 이루어진 군에서 선택되는 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 흑연이 토상 흑연인 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 흑연의 입도가 0.5mm 이하인 조성물.
  5. 제3항에 있어서, 흑연의 순도가 70-90%인 조성물.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 결합제, 소포제, 보강제 및 윤활 이형제로 이루어진 군에서 선택된 첨가제를 1종 이상 추가로 함유하는 조성물.
  7. 수경성 시멘트 100중량부와 흑연 35-90중량부를 함유하는 원료 분말에, 이 원료 분말의 총 중량에 대해 물 10-20중량%를 첨가하는 것으로 이루어진 발열성 시멘트 모르타르 또는 콘크리트 조성물을 형틀에 충전시켜 10-80kg/cm2의 성형압으로 가압 압축 성형하는 것을 포함하는 시멘트 발열체의 제조 방법.
  8. 수경성 시멘트 100중량부와 흑연 35-90중량부를 함유하는 원료 분말에, 이 원료 분말의 총 중량에 대해 물 15-25중량%를 첨가하는 것으로 이루어진 발열성 시멘트 모르타르 또는 콘크리트 조성물을 진동수 10-30Hz, 성형압 5-10kg/cm2으로 진동 압축 성형하는 것을 포함하는 시멘트 발열체의 제조 방법.
  9. 수경성 시멘트 100중량부와 흑연 35-90중량부를 함유하는 원료 분말에, 이 원료 분말의 총 중량에 대해 물 25-35중량%를 첨가하는 것으로 이루어진 발열성 시멘트 모르타르 또는 콘크리트 조성물을 압출 성형 다이의 개구비(도입부 면적/배출부 면적)를 1-4로 하여 압출 성형하는 것을 포함하는 시멘트 발열체의 제조 방법.
  10. 제7항의 방법에 의해 제조된 비저항이 0.5-50Ωcm인 시멘트 발열체.
  11. 제8항의 방법에 의해 제조된 비저항이 20-80Ωcm인 시멘트 발열체.
  12. 제9항의 방법에 의해 제조된 비저항이 20-80Ωcm인 시멘트 발열체.
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