KR20000073760A

KR20000073760A - 세라믹스 졸을 이용한 건축마감재료 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR20000073760A
Application number: KR1019990017239A
Authority: KR
Inventors: 방인식
Original assignee: 이금훈; 알파세라믹 주식회사
Priority date: 1999-05-13
Filing date: 1999-05-13
Publication date: 2000-12-05
Also published as: KR100366808B1

Abstract

금속알콜시드를 이용하여 세라믹 졸을 제조하고, 제조된 졸에 여러 가지 세라믹 분말을 혼합하여 건축 마감재로 사용하여 기능성[원적외선 방사에너지(방사율), 항곰팡이성]을 부가하는 제품을 제조하였다.

Description

세라믹스 졸을 이용한 건축마감재료 및 그의 제조방법{CONSTRUCTION FINESHED MATERIALS OF CERAMICS SOL AND A METHOD FOR PREPARING SAME}

졸(sol)-겔(gel)법은 금속의 유기 또는 무기화합물을 용액으로 만들어 용액중에서 생성된 화합물의 가수분해, 중축합에 의해 용액을 금속산화물 또는 수산화물의 미립자가 용해된 졸을 만들고 계속 반응을 시켜 겔화하고 겔을 가열하여 비정질, 유리 또는 세라믹스로 바꾼다.

이 방법에 의한 유리 및 세라믹의 제조는 기존의 제조 방법에 비해 고순도, 균일성, 저온합성등의 장점으로 인해 여러 산업분야에 응용되고 있는 추세이다.

본 발명에서는 세라믹스 졸을 제조하여 사용하고, 여기에 여러가지 세라믹스 분말과 혼화제(분산제,경화제등)를 혼합하여 건축내장재료의 마감재료로 활용하고자 한다. 일반적으로, 세라믹스 졸을 만드는 방법은 금속알콕시드(Alkoxide)를 출발원료로 하여 제조하는데 예를 들면 금속알콕시드는 M(OR)_n의 일반식으로 나타내며 여기서 M은 금속원소, R은 알킬기, n은 금속원소의 산화수를 나타낸다.

또한, 금속 및 알킬기의 종류에 따라 많은 종류의 금속알콕시드의 합성은 금속을 알콜중에 넣거나 금속의 산화물 또는 염화물을 알콜과 반응시켜 얻고 있는데 이때의 반응식은 다음과 같다.

M+ nROH -> M(OR)n + n/2 H₂.........(1)

M₂O+2ROH->2MOR+H₂O(M=Ti 의 경우)....(2)

MCln+nROH->M(OR)n + nHCl ..........(3)

식(1)의 방법은 가장 간단하며 금속 M과 알콜 ROH의 반응을 이용한 것이다. 알카리 금속은 메틸알콜이나 에틸알콜과 쉽게 반응하여 Alkoxide를 형성한다. Ba 금속을 에틸알콜중에 넣으면 Ba(OC₂H₅)₄가 알콜중에 생성된다. 식(2)의 방법은 금속이 Ti인 경우 반응식으로 산화물이 알콜과 반응하여 금속 Alkoxide를 생성한다. 식(3)은 금속 염화물 MCln과 알콜반응을 이용한 것으로 식(1)의 반응으로 합성하기 어려운 Alkoxide 합성에 널리 이용되고 있다. 실리콘 Alkoxide Si (OR)₄은 이 방법으로 쉽게 합성된다.

표 1. 금속 Alkoxide 의 화학반응

Alkoxide는 일반적으로 반응성이 좋아 공기와 접촉되는 것은 금물이다. 수분을 흡수하여 가수분해하며 더욱이 탄산가스와 반응하여 변하기 때문이다.

금속 Alkoxide의 반응은 표 1.에 나타낸 것 같이 가수분해, 알콜분해(alcoholysis), 금속할로겐물과의 반응이 있다. 가수분해는 금속 Alkoxide를 원료로 하는 졸-겔법의 기초가 되는 것으로

M(OR)n + xH₂O -> M(OH)x (OR)n-x + xROH

M : 금속, R : 알킬기

x=n라 하면, M과 결합하고 있는 모든 OR기가 가수분해 되는 것으로 되나 실제의 반응에서는 조건에 따라 x값은 변할 것이다.

본 발명의 목적은 세라믹스 졸을 제조하고, 제조된 졸에 각종 세라믹스 분말과 혼화제(분산제,경화제등)을 혼합하여 건축마감재료로 사용하고자 한다.

실시 예 1. TEOS (Tetraety-orthosilicate) 1mole을 교반하면서 에틸알콜 20mole(농도에 따라 달리 적용가능함)을 넣은후 물(H₂O) 2mole을 한방울씩 천천히 떨어뜨리며 필요에 따라 EG(Ethylene Glycol) 0.5mole을 혼합한다. 그후 자력교반기로 70-80℃ 로 가열하여 냉각기가 달린 플라스크에서 약 1시간정도 교반한 후 상온으로 냉각하고 계속 교반하면서 물 2mole을 한방울씩 천천히 떨어뜨려 세라믹 졸을 제조한다. 이것을 간략하게 설명하면 아래와 같다.

실시예 2. 실시예 1번으로 제조된 졸에 세라믹 분말등 여러혼화제의 제조 조합은 표 2.와 같다.

표 2. 건축마감재료 배합비

(단위 : w/%)

위와같이 제조된 건축마감재를 시멘트 모르타르 위에 코팅하여 물리적인 성질 및 원적외선 방사에너지(방사율), 항곰팡이 시험을 하였고 그 결과를 표 3.에 나타내었다..

특성치 :

표 3. 건축마감재의 특성치

발명이 이루고자 하는 기술적 과제 누락

발명의 구성 및 작용 누락

발명의 효과 누락

Claims

금속알콜시드인 TEOS (Tetraety-orthosilicate) 1mole을 교반하면서 에틸알콜 20mole(농도에 따라 달리 적용가능함)을 넣은후 물(H₂O) 2mole을 한방울씩 천천히 떨어뜨리며 필요에 따라 EG(Ethylene Glycol) 0.5mole을 혼합한다. 그후 자력교반기로 70-80℃ 로 가열하여 냉각기가 달린 플라스크에서 약 1시간정도 교반한 후 상온으로 냉각하고 계속 교반하면서 물 2mole을 한방울씩 천천히 떨어뜨려 실리카 졸을 제조하는 방법
금속알콕시드를 이용하여 제조한 실리카 졸 100%에 입도 100메쉬 이하의 세라믹분말( 숯, 옥, 황토, 맥반석등)을 중량비로 0-30%를 혼합하여 제조한 건축마감재 제조