KR20010014221A

KR20010014221A - 내화액 및 그 제조방법과 그 내화액을 사용한 내화재,내화건재와 내화성 접착제

Info

Publication number: KR20010014221A
Application number: KR1019997012307A
Authority: KR
Inventors: 이시카와가즈오
Original assignee: 이시카와 가즈오; 유겐가이샤 교에이고교쇼
Priority date: 1998-04-27
Filing date: 1998-04-27
Publication date: 2001-02-26
Also published as: AU7081898A; WO1999055798A1; EP1004651A1; KR100468083B1; EP1004651A4; CN100343366C; AU757161B2; CA2294890A1; CN1269817A; CA2294890C

Abstract

분말상 또는 입상 수산화칼륨, 분말상 또는 입상 탄산나트륨(소다회), 메탈실리콘의 덩어리 및 물을 반응시켜서 형성된 내화액과 그것의 제조방법.

수산화칼륨, 탄산나트륨(소다회), 메탈실리콘과 물을 반응시켜서 얻은 내화액에 종이류, 왕겨, 섬유질재료, 목재칩, 톱밥 중의 어느 1종 또는 복수종을 혼합하여 이것을 탈수처리후, 가압성형하여 얻은 내화재. 내화액에 벤토나이트와 섬유를 혼합한 점조액을 목판, 종이판, 금속판, 합성판의 1면 또는 양면에 코팅한다음 성형한 내화건재. 내화액에 벤토나이트와 중국면을 첨가하여 혼합물을 생성하고, 그 혼합물을 통하여 베이스판에 불연면판을 접착한다음 성형한 내화건재. 내화액에 벤토나이트와 중국면 및 벤갈31을 가하여 교반, 혼합하여 생성한 내화성 접착제.

Description

내화액 및 그 제조방법과 그 내화액을 사용한 내화재, 내화건재와 내화성 접착제{REFRACTORY LIQUID AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME, AND REFRACTORY MATERIAL, REFRACTORY BUILDING MATERIAL AND REFRACTORY ADHESIVE EACH MANUFACTURED FROM THE REFRACTORY LIQUID}

종래, 무기재료를 반응시킨 내화복합재가 알려져 있다(일본 특개평 1-314157호). 또, 종래는 건조물의 내장 또는 외장에 있어서의 내화성이 우수한 재료로서 타일, 아스베스트, 석면, 암면 등이 알려져 있다. 또, 차음성이 우수한 재료로는 발포합성수지, 섬유판, 석면, 암면 등이 알려지고, 내화성 접착제로는 물유리가 알려져 있다.

상기 종래의 내화복합재는 사용재료가 복잡하여 여러갈래에 걸쳐짐과 동시에 생성하기 위한 반응시에 유해가스를 생성할 수가 있었다.

또, 종래의 내화성이 우수한 재료는 차음성이 떨어지고, 그 한편, 차음성이 우수한 재료는 내화성이 떨어지는 문제점이 있었다. 또, 내화성, 차음성 모두 우우한 석면이나 암면은 그 분진이 건강상 악영향이 있다하여 사용이 제한되었다. 또, 종래 건재용 적층재를 성형하기 위해 사용되는 내화성을 갖는 유용한 접착제는 알려져 있지 않다.

또, 각종 내장품으로 사용되는 합성수지는 내화성이 극히 작을 뿐만아니라 소성하여 유독가스를 발생하기 때문에 주택건설재료로서 부적당하였다.

한편, 건조물의 구조체로 널리 사용되는 콘크리트, 철근, 철골 등은 화제에 있어 급속히 강도를 저하하는 문제점이 있었다. 또, 종래의 각종접착제 또는 메지 등의 기밀제는 내화성이 떨어지는 문제점이 있었다.

또, 내화성, 단열성, 차음성을 가지고 있을 뿐더러 일정 강도를 가지고 절단등의 가공에도 적합하며 건축재료만이 아니라 건구, 책상·의자와 같은 가구 제조에 사용되는 부재, 냉장고, TV 등의 가전제품의 형틀, 골판지, 발포 스티로폴 등에 대신할 수 있는 포장용 재료 등, 각종 용도에 사용할 수 있는 내화재는 아직 제안되지 않았다.

본 발명은 무기반응 생성물로서, 내화성이 풍부한 내화액 및 그 제조방법과 이 내화액을 사용한 내화재, 내화건재와 내화성 접착제에 관한 것이다. 특히 건축재료, 건구, 책상의자와 같은 가구제조에 사용되는 부재, 냉장고, TV 등의 가정전화제품의 형틀, 포장재료 등에 사용할 수 있는 내화재, 또한 내화성만이 아니라 차음성, 단열성에도 우수한 건재와 내화성이 우수한 접착제에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 내화건재의 일부단면도,

도 2는 본 발명의 다른 내화건재의 일부단면도이다.

그런데, 본 발명은 수산화칼륨과 탄산나트륨과 메탈실리콘과 물을 반응시킴으로써 수용성의 내화막을 얻어 상기 종래의 문제점을 해결한 것이다.

즉, 본 발명의 내화성은 수산화칼륨, 탄산나트륨, 메탈실리콘 및 물을 반응시켜서 생성한 내화액이다. 여기서, 수산화칼륨은 분말상 또는 입상, 탄산나트륨은 분말상 또는 입상의 것을 사용하고, 메탈실리콘은 그 덩어리를 반응에 제공하고 있다. 이 내화액은 반응조내에 분말상 또는 입상의 수산화칼륨을 투입하고, 다음에 분말상 또는 입상의 탄산나트륨을 투입후, 메탈실리콘의 덩어리를 투입하고 최후에 물을 투입하면 반응조내에서 자연히 반응이 개시되고, 생성되는 것이다. 생성반응에는 2시간∼10시간을 요한다. 반응에 제공하는 수산화칼륨 등의 양이 적으면 반응시간은 짧아지고, 반대로 수산화칼륨 등의 양이 많아지면 내화액 생성에 요하는 반응시간은 길어진다. 단, 반응에 제공하는 물을 미리 40℃ 내지 50℃로 덥게하여 가한다면 반응시간을 단축할 수 있다.

상기에 있어서, 탄산나트륨으로는 탄산나트륨의 무수염(속칭 "소다회")을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 분말상 또는 입상의 수산화칼륨, 분말상 또는 입상의 탄산나트륨의 무수염(소다회), 괴상의 메탈실리콘은 모두 이 상태로 시판되는 것을 사용할 수 있다. 즉, 분말상, 입상으로 시판되는 수산화칼륨, 탄산나트륨의 무수염(소다회), 괴의 상태로 시판되는 메탈실리콘은 모두 본 발명에 사용할 수 있고, 분말, 입, 괴(塊)의 각 크기는(직경 등) 특별히 한정되지 않는다.

상기에 있어서 본 발명의 내화액은 분말상 또는 입상의 수산화칼륨, 분말상, 또는 입상의 탄산나트륨, 메탈실리콘의 괴 및 물을 2∼10시간 반응시킴으로써 생성된다. 이 반응시의 온도는 60℃∼90℃가 된다. 생성된 내화액은 수용성이기 때문에 반응에 제공되는 물의 양을 증감시킴으로써 생성되는 내화액 농도를 자유로 조절할 수 있다.

가령, 생성한 내화액을 단독으로 사용하여 내화층을 형성할 경우는 내화액의 농도를 비교적 크게하고자, 반응에 제공하는 물의 양(중량)은 가령 수산화칼륨과 탄산나트륨의 중량의 총계의 4배 정도로 하는 것이 바람직하다. 물의 양을 이보다 적게하여 가령 2.5배 정도로 하여 매우 농도 짙은 내화액을 생성하는 것도 가능하다. 단, 이보다 물의 양(중량)이 적으면 내화액 생성반응이 순조롭게 진행되지 않으므로 바람직하지 않다.

한편, 생성한 내화액을 단독으로 도포 또는 흡착할 경우는 내화액 농도를 비교적 작게 하고자 반응에 제공하는 물의 양(중량)은, 가령, 수산화칼륨과 탄산나트륨의 중량의 총계의 4.4배 정도로 하는 것이 바람직하다. 이 이상으로 물의 양을 증가할 수도 있고, 생성한 내화액을 페인트 등의 도포재료와 혼합사용할 경우에는 반응에 제공하는 물의 양(중량)을 수산화칼륨과 탄산나트륨의 중량의 총계의 4.7배 정도로 할 수도 있다. 단, 내화액의 농도가 과소하면 내화성이 저하되므로 반응에 제공하는 물의 양(중량)을 수산화칼륨과 탄산나트륨의 중량의 총계의 4.7배 정도로 억제하는 것이 바람직하다.

상기 내화액에 코크스(10중량% 정도)를 넣으면, 도포건조할때에 광택이 좋은 피막이 생성된다.

상기 내화액에 카제인(1∼10중량%)을 넣으면 상기 내화액은 물에 녹기 어려워진다. 또, 코크스 10중량% 전후와 불소 10중량% 전후를 첨가하면 상기 내화액은 물에 녹기 어려워진다.

또, 본 발명은 상기 내화액에 종이류, 왕겨, 섬유질재료, 목재칩, 톱밥 중의 어느 1종 또는 복수종을 혼합하고 이것을 가압 성형하여 얻는 것을 특징으로 하는 내화재와 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기에 있어서의 내화액과 그 이외의 것과의 혼합비율을 내화액을 5∼15중량%로 하고, 그 이외의 것을 85∼95중량%로 하는 것이 바람직하다. 내화액 비율이 5중량% 보다 적으면 내화성이 감소하므로 좋지 않다. 한편, 내화액 비율이 15중량%를 넘어도 내화성이 큰 차가 생기지 않으므로, 비용대 효과의 관점에서 특히 종이류, 왕겨, 섬유질 재료, 목재칩, 톱밥 등과 같이 산업상 다른 유효한 이용방법이 특별히 없는 부재의 유효이용을 촉진하는 관점에서 내화액의 비율은 15중량% 까지로 하는 것이 바람직하다.

또, 상기에 있어서, 내화액에 종이류와 왕겨와 섬유질 재료를 혼합하여 내화재로 할 경우는 내화액 5∼15중량%, 종이류 75∼85중량%, 왕겨 3∼7중량%, 섬유질 재료 3∼7중량%의 비율로 혼합하는 것이 바람직하다. 내화액이 혼합비율을 5∼15중량%로 하는 것이 바람직한 이유는 하기와 같다. 종이류의 혼합비율은 75중량% 보다 적으면 제품인 내화재의 유연성이 감소하므로 바람직하지 않다. 한편, 85중량%를 넘으면 내화력이 감소하므로 바람직하지 않다. 왕겨의 혼합비율은 3중량% 보다 적으면 제품인 내화재의 탄력성이 감소하므로 바람직하지 않다. 한편, 7중량%를 넘으면 탄력성이 과도로 강하기 때문에 바람직하지 않다. 섬유질 재료의 혼합비율은 3중량% 보다 적으면 제품인 내화재의 내화력, 유연성이 감소하므로 바람직하지 않다. 한편, 7중량%를 넘으면 유연성이 과도로 강하기 때문에 바람직하지 않다.

또, 내화액(5∼15중량%)에 종이류(85∼95중량%)만을 혼합하여도 동일하게 내화재를 만들어낼 수 있다. 단, 왕겨도 혼합하면 왕겨에 함유되어 있는 실리카분(규소(Si)성분)이 내화재의 생성에 첨가되므로 제품인 내화재의 내화성, 내수성을 증강시킴과 동시에 제품인 내화재의 유연성을 조정하는데 바람직하다. 또, 섬유질재료는 제품인 내화재가 연소하더라도 연기의 발생이 감소되는 것을 목적으로 혼합하는 것으로, 또 제품인 내화재의 유연성의 조정에도 사용할 수 있다. 섬유질재료를 혼합하면 제품인 내화재가 탔을때 발생하는 연기의 양이 섬유질재료를 혼합하지 않을 경우에 비해 80% 정도 적어진다.

상기에 있어서, 종이류는 고신문, 고잡지 등의 어떤 고지도 사용 가능하며, 게다가, 이 고지는 내화액 등의 혼합물을 균일한 것으로 하기 위하여 재단하여 혼합하는 것만으로 좋고, 고잡지에서 호치키스의 침을 제거하거나 잉크를 닦아내는 등의 공정은 불필요하다. 이같은 고신문, 고잡지 등에 재단이외의 처리를 가하지 않고 사용할 수 있으므로, 고지의 유효이용, 리사이클에 유익하다.

또, 왕겨는 왕겨중의 실리카분(규소(Si)성분)을 본 발명의 내화재 제조에 제공하기 위하여 혼합하기 때문에 왕겨 이외에는 실리카분(규소(Si)성분)을 함유하는 식물종자, 그 껍질등이라면 어떤 것이라도 사용할 수 있다.

섬유질 재료로는 중국면, 유리면, 스텐레스면, 세라믹스면, 암면, 석면, 셀룰로스파이버, 세라믹파이버, 등을 사용할 수 있다.

본 발명의 내화재는 내화액에 왕겨만을 혼합하여도 제조할 수 있다. 단, 이 경우는 제품인 내화재의 강도, 유연성을 고려하여 왕겨의 혼합비율을 70∼90 중량%로 하고(혼합 비율이 70중량% 미만이면 제품인 내화재의 강도가 저하하여 바람직하지 않고, 반대로 90중량%를 넘으면 제품인 내화재가 딱딱한, 유연성이 결핍된 것이 되므로 바람직하지 않다), 내화액의 혼합비율을 10∼30중량%로 하는 것이 바람직하다. 물론, 상기와 같이, 본 발명의 내화재를 제조함에 있어서, 내화성의 관점으로는 내화액을 5중량% 이상 혼합하면 충분하므로, 내화액을 적어도 5중량% 이상 혼합시키면서 상기 혼합비율(내화액: 10∼30중량%, 왕겨: 70∼90중량%)로 적의 수정을 가하여 내화액과 왕겨 외에 종이류, 섬유질재료, 목재칩, 톱밥 중의 1종 또는 복수종을 혼합하여 내화성, 불연성, 연소시에 발연(發煙) 방지성능, 내수성, 강성, 유연성, 탄력성 등을 수정할 수 있다.

또, 본 발명의 내화재는 내화액에 목재칩만을 혼합하여도 제조할 수 있다. 단, 이 경우는 내화액 15∼35중량%에 목재칩 65∼85중량%를 혼합하는 것이 바람직하다. 목재칩의 혼합비율이 85중량%를 넘으면 내화물의 중량이 무겁고, 딱딱한 제품이 되므로 가공성의 관점에서 좋지 않고 65중량% 미만은 제품인 내화재 강도가 저하되어 좋지않기 때문이다. 이 경우 목재칩 대신 또는 목재칩과 함께 톱밥, 고엽, 낙엽, 삼목엽을 사용할 수 있다. 어느것을 사용하더라도 달리 용도가 없어진 목재칩, 톱밥 등을 유효하게 이용할 수 있다. 또, 여기서도 상기와 같이 본 발명의 내화재를 제조함에 있어, 내화성 관점으로는 내화액을 5중량% 이상 혼합하면 충분하므로 내화액을 적어도 5중량% 이상 혼합시키면서 상기 혼합비율(내화액: 15∼35중량%, 목재칩 및/또는 톱밥: 65∼85중량%)에 적의 수정을 가하여 내화액과 목재칩 및/또는 톱밥외에 종이류, 왕겨, 섬유질재료 중의 1종 또는 복수종을 혼합하여 내화성, 불변성, 연소시의 발연을 방지하는 성능, 내수성, 강성, 유연성, 탄력성 등을 수정할 수 있다.

이상, 설명한 바와같이 본 발명의 내화재는 수산화칼륨과 탄산나트륨(소다회)와 메타실리콘과 물을 반응시켜서 얻은 내화액 5∼15중량%에 최종 제품인 내화재에 요구되는 각종 성능(내화성, 불연성, 연소시 발연방지성능, 내수성, 강성, 유연성, 탄력성, 중량, 경도 등)을 감안하여 종이류, 왕겨, 섬유질재료, 목재칩, 톱밥 중의 어느 1종 또는 복수종의 적당량을 적의 선택하여 이들의 합계를 85∼95중량% 로하여 상기 5∼15중량%의 내화액에 첨가하여 혼합, 탈수, 가압 성형으로써 제조할 수 있다.

상기 본 발명의 내화재 제조방법에 있어서는 종이류, 왕겨, 섬유질재료, 목재칩, 톱밥중의 어느 1종 또는 복수종과 내화액을 공지의 니더 혼합기 등을 사용하여 혼합한 후 얻은 혼합물에 압축 등에 의한 탈수처리를 실시하여 온프레스 또는 압출 성형에 의해 가압성형하여 제품인 내화재를 제조한다.

상기에 있어서, 재료를 혼합한 후, 탈수처리를 실시하기 전에 혼합물을 100℃ 내지 170℃로, 30분 내지 90분간 자비(비등)시키는 공정을 첨가할 수 있다. 자비(비등) 공정을 첨가함으로써 내화액의 종이류등에의 침투가 촉진되고 혼합상태가 더 양호하게 된다. 또, 자비(비등)공정을 첨가하면 온프레스 등에 의한 가압성형 공정에 있어서의 작업성이 양호해지고, 성형된 최종제품인 내화재는 자비(비등) 공정을 첨가하지 않을 경우와 비교하여 표면에 광택이 있고, 마무리가 깨끗하게 된다. 상기에 있어서의 자비(비등) 온도(100℃ 내지 170℃)는 이 온도범위보다 낮으면 자비(비등) 공정에 요하는 시간이 길어지는 것과, 한편, 이 온도범위 보다 높으면 자비(비등) 공정중에 혼합되어 있는 물질이 응고되기때문에 좋지 않다로 정해진 것이다. 또, 자비(비등) 시간(30분 내지 90분간)은 이 시간범위 보다 짧으면 자비 (비등)를 첨가함으로써 기대하고 있는 효과(종이류 등에 내화액 침투촉진)에 충분한 성과를 기대할 수 없고, 한편 이 시간범위 보다 길어도 효과에 큰 차이가 생기지 않는데는 정해진 것이다.

상기 제조공정에 있어서의 탈수처리는 여분의 액체를 성형공정 전에 제거할 것과 제품인 내열재 마무리를 좋게할 것을 목적하여 행하는 것으로, 가열, 가온 등에 의한 탈수처리로도 좋으나, 프레스하여 탈수하여 짜면 액체(최초에 혼합시킨 내화액 및 여기에 혼합한 종이류 등의 성분이 용출해 있는 것)를 다음의 내화재 제조공정에 반복 사용할 수 있으므로 내화액을 절약할 수 있다. 이 탈수처리는 그후의 성형공정의 작업성, 제품인 내화재 마무리의 양호성 등의 관점에서 혼합물중의 액체분이 40중량%∼ 50중량%가 되기까지 행하는 것이 바람직하다.

또, 제조공정에 있어서의 가압성형을 온프레스에 의해 행할 경우는 150℃ 내지 180℃로 30분에서 90분간 행하는 것이 바람직하다. 또, 이 가압성형공정은 온프레스, 압연성형, 압출성형 외에 이 분야에서 공지의 각종 가압성형 방법을 사용할 수 있다.

본 발명의 내화재는 수산화칼륨과 탄산나트륨(소다회)과 메탈실리콘과 물을 반응시켜서 얻은 내화액에 종이류, 왕겨, 섬유질목재, 목재칩, 톱밥 중의 어느 1종 또는 복수종을 혼합하여 이것을 가압성형하여 제조하는 것이므로 온프레스, 압연성형, 압출성형 등으로 판상, 주상, 봉상 등 각종 형상으로 성형할 수 있다. 이 성형된 내화재는 내화성을 가질뿐더러 일정 강도를 가지며, 절단등에 의해 쉽게 가공할 수 있으므로 건축재료만 아니라 건구, 책상·의자와 같은 가구 제조에 사용될 수 있는 부재, 냉장고, TV 등의 가전제품의 형틀, 골판지·발포스티롤 등에 대신할 수 있는 포장용 재료 등, 각종 용도에 사용할 수 있다. 1예로는, 종래에 스텐레스스틸로 제조되고 있던 부엌 등의 환기 덕트를 구성하는 부재에 사용할 수도 있다. 맥주케이스의 틀이나 빠칭코대의 틀, 카톤(은행·상점 등에서 잔돈 등을 넣는 그릇) 등의 제조용에 사용할 수도 있다.

즉, 종래 목재로 제조되던 부재만이 아니라 금속, 합성수지 등으로 제조되고 있던 부재로서, 내화성이 요구되는 부재에는 모두 본 발명의 내화재를 대체 사용할 수 있다.

또, 본 발명은 상기 내화액과 식물입자를 혼합하여 가압성형, 바람직하게는 180℃ 내지 200℃의 온프레스로 가압 성형한 것을 특징으로 하는 내화건재 및 상기 내화액에 벤토나이트와 섬유를 혼합한 점조액을 목판, 종이판, 금속판, 합성판의 일면 또는 양면에 층착하여 성형한 것을 특징으로 하는 내화건재를 제안한다. 이 와같이 본 발명에 의한 내화액을 사용하여 가령 합판을 제조하면 종래 합판 제조에 사용하던 포르말린 등은 불필요하게 되고, 무해 합판 제조가 가능해진다.

즉, 본 발명이 제안하는 상기 내화액은 목판, 합성목판, 집성재 또는 종이판(가령 가압성형 종이판) 또는 금속판 등의 일면 또는 양면에 도포함으로써 그 목판등을 내화건재로 할 수 있다. 가령, 두께 5∼10mm의 목판 표면에 이 본 발명의 내화액을 1∼3mm두께로 도포하여 2∼10시간 건조후 도포면에 가스버너의 불길(1000℃)을 접근시켜 가열하였던바, 1∼3분간 연소하지 않음이 확인되었다. 시험대조로서 본 발명의 내화액을 도포하지 않은 동질의 목판(5∼10mm두께)를 가스버너 (1000℃)로 가열하였던바, 2∼5초에 연소하였다.

또, 본 발명은 상기 본 발명의 내화액을 사용하여 우수한 내화성, 우수한 차음성, 우수한 단열성을 겸비한 내화건재를 제안하고, 또 상기 본 발명의 내화액을 사용한 내화성이 우수한 접착제를 제안하는 것이다.

즉, 상기 본 발명의 내화액에 벤토나이트와 중국면을 가하여 혼합물을 생성하고, 그 혼합물을 통하여 베이스판에 불연면판(블란켓)을 접착함으로써, 내화성 및 차음성이 우수한 내화성 건재를 제공할 수 있다. 여기서, 베이스판으로는 종이판, 목판, 유리판, 금속판 또는 콘크리트판을 사용할 수 있고, 불연면판으로는 스텐레스면 또는 세라믹스면을 사용할 수 있다. 요컨대, 베이스판으로는, 가연재(가령 종이판, 목판, 합성판, 유리판), 불연재(콘크리트, 금속재, 세라믹스 성형판)의 어느 것이라도 사용할 수 있다. 또, 불연면으로는 금속면, 암면, 석면 또는 유리면 등을 사용할 수 있다. 이들 외에도 화재 등의 고온에서도 연소하지 않고, 형상을 유지할 수 있는 섬유로 되는 불연면은 어느 것이나 사용할 수 있다.

또, 상기 본 발명의 내화액에 벤토나이트, 중국면 및 벤갈31을 첨가하여 교반하고 균일하게 혼합시키면 내화성이 우수한 접착제를 생성할 수 있다.

이같이, 상기 본 발명의 내화액을 사용하여 내화성이 우수한 접착제를 생성할 경우는 내화액에 그 내화액의 50중량%∼70중량%의 벤토나이트와, 그 내화액의 0.5중량%∼1.5중량%의 중국면과, 그 내화액의 1중량%∼2.5중량%의 벤갈31을 가하여 교반함으로써 내화성이 우수한 접착제를 제공할 수 있다.

또, 상기 본 발명의 내화액에 그 내화액의 50중량%∼70중량%의 벤토나이트와, 그 내화액의 0.5중량%∼1.5중량%의 중국면과, 그 내화액의 1중량%∼2.5중량%의 벤갈31과, 그 내화액의 0.1%∼0.3중량%의 흑연과, 그 내화액의 0.05%∼0.1중량%의 탄소섬유를 혼입시켜서 교반함으로써 내화성이 우수한 접착제를 제공할 수 있다.

이같이 하여 생성한 본 발명에 의한 내화성이 우수한 접착제를 이용하여 톱밥, 왕겨, 콜크 부스러기, 종이 부스러기, 합성수지 분쇄물(폐물재생) 등을 판상성형할 수도 있다. 톱밥, 왕겨 등을 이같이 판상성형한 것은 차음성이 우수함과 동시에 불연성에도 뛰어나다.

또, 상기와 같이 하여 생성된 본 발명에 의한 내화성이 우수한 접착제를 합판 제조시의 접착제로서 사용하면 종래 사용한 포르말린 등은 불필요하게 되어 무해합판제조가 가능하다.

또, 상기와 같이 하여 생성한 본 발명에 의한 내화성이 우수한 접착제를 사용하여 차음성이 큰 종이, 섬유, 톱밥 등을 접착하여 종이판, 섬유판, 톱밥판 등으로 성형함으로써 차음성이 우수하고, 또 내화성에도 우수한 건재를 제공할 수 있다.

상기 본 발명의 내화성 접착제는 상기 내화액과 동일하게 건재에 사용할 수도 있으나, 가연건재, 불연건재를 불문하고 각종재료 사이의 강력한 접착에 사용할 수 있다.

또, 상기와 같이 중국면 및 벤갈31 대신 흑연 및 탄소섬유를 혼입하여 얻는 본 발명의 내화성 접착제는 내화성 퍼티 또는 메지재로서 사용할 수 있다. 이 메지재는 화재에 있어서도 균일 또는 수축을 일으키지 않으므로 불의 연소(延燒)를 막을 수 있는 이점을 갖는다.

본 발명의 내화액은 간단한 제조방법으로 다량생산할 수 있음과 동시에 원재료는 저렴하고 쉽게 조달할 수 있으므로 내화액 제조비를 극히 낮게 억제할 수 있다. 본 발명의 내화액을 사용하여 목판 또는 종이판 등의 가연재의 일면 또는 양면에 도포하면 난연성 또는 원천적으로 불연성으로 처리할 수 있다.

또, 본 발명의 내화액은 수용성이어서, 반응에 제공되는 물의 양을 조정함으로써 생성되는 반응액 농도를 자유롭게 조절할 수 있다. 또한 약간의 처리를 하면 광택액도 되고, 뿐만아니라 가열로도 유독가스를 발생하지 않는 등의 특질이 있다.

또한, 본 발명의 내화액을 베이스판에 소정의 두께로 도포하여 건조함으로써, 또는 본 발명의 내화액을 함유한 페인트류를 소정 두께로 도포하여 건조함으로써 가연재를 불연건재로 바꿀 수 있다. 또한, 금속면 등의 내화재료를 층착하면 내화성, 차음성이 우수한 내화건재를 얻을 수 있다.

본 발명에 따르면 내화성, 단열성, 차음성을 가지고 있을 뿐더러 일정강도를 가지며, 절단 등의 가공에도 적합하고, 건축재료만이 아니라 건구, 책상·의자와 같은 가구 제조에 사용되는 부재, 냉장고, TV 등의 가전제품의 형틀, 포장용 재료 등의 각종 용도에 사용할 수 있는 내화재를 제공할 수 있다. 즉, 종래 목재로 제조되던 부재뿐만 아니라 금속, 합성수지 등으로 제조되던 부재로서, 내화성이 요구되는 부재에는 모두 대체하여 본 발명의 내화재를 사용할 수 있다.

본 발명이 제안하는 내화재는 종이류, 왕겨, 섬유질재료, 목재칩, 톱밥 등을 사용하여 제조하는 것으로, 극히 저코스트로 제공할 수 있고, 또, 이들을 사용함으로써 폐물이용, 리사이클 촉진에 이바지할 수 있다.

본 발명의 내화재는 사용후 종이중에 매설해두면 10년간 정도로 흙으로 복귀하여 인체에 유해한 영향을 주는 일이 없다.

본 발명의 건재는 고온가열하여도 유독가스를 발생할 우려가 없고, 인명보호, 재산보전에 유효하다. 그 한편, 톱 등으로 자유롭게 절단할 수 있으므로 성형성도 양호하여 내화건재로서 우수하다.

또, 본 발명의 내화액을 사용하여 생성한 내화성 접착제는 각종 재료의 접착에 우수하고, 건축 등의 퍼티 또는 메지에 사용가능 등의 제효과가 있다.

실시예 1

반응조 내에 입상의 수산화칼륨 8kg, 분말상의 탄산나트륨(소다회)((주) 아사히 가라스사 제) 7kg, 메탈실리콘 덩어리 30kg을 순차 투입한다. 다음에 물 60리터를 투입한다. 이로써 자연히 반응이 개시되고, 최하층의 수산화칼륨으로 심하게 반응하기 시작하여 반응조내에서 하측에서 상측으로 대류가 생기는 것이 확인되었다. 반응온도는 자연히 상승하고, 80℃ 내지 90℃ 범위의 반응온도때에 가장 활발한 반응상태를 보인다. 반응온도는 최고라도 92℃를 넘는 일이 없었다.

반응은 10시간 정도로 끝났으므로 고형물을 분리하여 본 발명의 내화액 약 48리터(약 70kg)을 생성할 수 있었다.

남은 고형물은 메탈실리콘 덩어리이고, 물로 세정하면 약 22kg 전후의 메탈실리콘 덩어리가 남았다. 이 잔존 메틸실리콘 덩어리에 약 8kg 정도의 메탈실리콘 덩어리를 추가하여 합계 30kg의 메탈실리콘으로 2회째의 반응에 제공된다.

즉, 1회째와 같이, 반응조내에 입상의 수산화칼륨 8kg, 분말상의 탄산나트륨 (소다회)((주) 아사히 가라스사 제) 7kg을 투입하고 다음에, 1회째의 생성반응으로 잔존한 메탈실리콘의 덩어리 22kg과, 새로운 메탈실리콘 덩어리 8kg을 순차 투입하고 다음에 물 60리터를 투입함으로써 2회째의 내화액 생성반응이 개시된다.

이 실시예에 있어서, 최초에 입상 수산화칼륨을 투입하고, 그 위에 분말상 탄산나트륨(소다회)을 투입하고 다시 그 위에 메탈실리콘 덩어리를 놓고 물을 투입하는 투입순서로 하는 것이 본 발명의 내화액 생성에 있어 가장 바람직하였다. 최하층의 수산화칼륨이 최초로 반응하기 시작하기 때문에 상하의 활발한 대류를 일으킬 수 있기 때문이라 생각된다.

이 실시예에 있어서 생성한 내화액은 비교적 농도가 짙은 것으로서, 이것을 가연성 플레이트, 가령 목판에 층착하면 내화성 층으로 피복된 내화재를 얻을 수 있다. 이 내화재에 가스버너(1000℃)를 근접시켰던 바, 30분 경과후에도 연소하지 않았다.

또, 반응에 제공되는 입상 수산화칼륨, 분말상 탄산나트륨(소다회), 메탈실리콘의 덩어리의 양을 이 실시예와 같이 한 채, 투입하는 물의 양을 70리터 정도까지 증가시키기도 가능하다. 투입수의 양을 70리터까지 증가시킬 경우, 생성되는 내화액의 농도는 비교적 작은 것이 된다. 이 내화액 70중량%와 시판 페인트 20중량% 및 중국면 10중량%를 혼합하면 건조물의 내장용 내화도로가 된다. 상기 내화도료는 건조물의 내장용으로서 3∼5회 도포하여 사용하면(두께 2∼3mm), 하지가 가연성재일 경우에도 내화벽을 형성할 수 있다.

이 경우, 투입수의 양이 증가하면 할 수록 내화액 생성반응 종료시에 잔존하는 메탈실리콘 양도 증가한다. 반응에 제공되는 입상 수산화칼륨, 분말상 탄산나트륨(소다회), 메탈실리콘 덩어리의 양을 이 실시예와 같이 한 채, 투입수의 양을 70리터까지 증가시킬 때는 25kg의 메탈실리콘 덩어리가 잔존하였다.

실시예 2

분말상 수산화칼륨 3kg, 입상 탄산나트륨(소다회) 2kg, 메탈실리콘 덩어리 15kg에 물 20kg을 넣어 반응을 발생시켰다. 반응온도는 80℃∼90℃로 상승하고, 2∼5시간으로 반응이 종료하고, 본 발명의 내화액 22kg 내지 26kg이 생성되었다.

상기 반응에 사용한 메탈실리콘은 그 모두가 반응에 사용되는 것은 아니고, 반응후에도 잔존하므로 잔존 메탈실리콘을 세정하여 여기에 추가 메탈실리콘을 투입하여 메탈실리콘의 양을 합계 15kg으로 하고 2회째의 생성반응에 제공할 수 있다.

상기와 같이 생성한 내화액은 pH 10∼pH 12의 수용액이다.

상기 내화액 70중량%와 시판 페인트 20중량% 및 중국면 10중량%를 혼합하면 건조물의 내장용 내화도료가 된다. 여기서, 중국면을 혼합하지 않아도 내화도료를 생성할 수 있으나 내화성을 강화하기 위해서는 중국면도 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 내화도료는 건조물의 내장용으로서 3∼5회 도포하여 사용하면(두께 2∼3mm), 하지가 가연성재일 경우라도 내화벽을 형성할 수 있다.

여기서, 반응에 제공하는 물의 양을 많이 하면 생성되는 내화액의 점조성이 증가된다. 한편, 수량을 많이 하면 생성되는 내화액이 진하지 않아 도포에 편리하다.

본 실시예의 경우, 생성반응에 사용되는 수산화칼륨, 탄산나트륨(소다회), 메탈실리콘 양을 이 실시예의 경우와 같게 해 두고 투입수의 양을 24kg으로 증가하면 페인트 등의 도포재료와 혼합하는데 꼭 좋은 정도의 농도를 갖는 내화액을 생성할 수 있다.

실시예 3

입상의 수산화칼륨 4kg, 입상의 탄산나트륨(소다회) 3kg, 메탈실리콘 덩어리 8kg에 물 32리터를 가하여 반응을 개시시킨다. 반응온도는 60℃∼90℃로 상승하고, 4시간에서 반응이 종료하였다. 반응종료후, 고형물을 분리하면 본 발명의 내화액 18리터 내지 25리터(약 32kg)가 된다.

여기서 분리한 고형물은 최초에 투입한 메탈실리콘의 나머지이다. 잔존 메탈실리콘을 세정하고, 여기에 추가 메탈실리콘을 투입하여 메탈실리콘 양을 합계 8kg으로 하여 2회째의 생성반응에 제공할 수 있다.

이 실시예에서 생성한 내화액에 물 4리터를 가하여 균일하게 교반하여 베이스판에 도포하는 내화층을 갖는 내화건재가 된다.

실시예 4

분말상의 수산화칼륨 4.5kg, 분말상의 탄산나트륨(소다회) 3.5kg, 메탈실리콘의 덩어리 9kg에 물 33리터를 가하여 반응을 개시시킨다. 반응온도는 70℃∼90℃로 상승하고, 4시간 정도로 반응이 종료하였다. 반응종료후, 고형물을 분리하면 본 발명의 내화액 20리터 내지 27리터(약 33kg)가 된다.

여기서 분리한 고형물은 최초에 투입한 메탈실리콘의 나머지이다. 잔존한 메탈실리콘을 세정하고, 여기에 추가 메탈실리콘을 투입하여 메탈실리콘 양을 합계 9kg으로 하여 2회째의 생성반응에 제공할 수 있다.

실시예 5

실시예 1에서 제조한 내화액 10중량%와, 재단한 고지(고신문) 80중량%, 왕겨 5중량%, 중국면 5중량%를 생성조에 투입하여 충분히 혼합한다.

그후, 이 혼합물을 프레스하여 수분 45중량% 정도가 되기까지 탈수하여 이것을 약 180℃의 온프레스로 약 60분간 가압하여 판상의 본 발명 내화재(세로: 30cm, 가로: 30cm, 두께: 1.5cm, 중량: 2kg)를 얻었다. 내화성을 갖는 것으로서 이만한 크기의 것으로는 경량이라할 수 있다.

실시예 6

상기와 같이 혼합한후, 110℃∼130℃ 범위로 대략 60분간 자비하였다. 상온(20℃ 정도)까지 냉각시킨 후에 혼합물을 프레스하여 수분 45중량% 정도가 되기까지 탈수하여 이것을 약 180℃의 온프레스로 약 60분간 가압하여 판상의 본 발명 내화재(세로: 30cm, 가로: 30cm, 두께: 1.5cm, 중량: 1.5kg)를 얻었다. 이 내화재도 내화성을 갖는 것으로서 이만한 크기의 것으로는 경량이라할 수 있다.

상기 실시예 5에서 성형한 본 발명의 내화재와, 이 실시예 6에서 성형한 본 발명의 내화재를 비교하였던 바, 실시예 6의 내화재 쪽이 표면에 광택이 있고, 마무리가 깨끗하였다.

실시예 7

실시예 2에서 제조한 내화액 20중량%와, 왕겨 80중량%를 생성조에 투입하여 충분히 혼합한다.

그후, 이 혼합물을 프레스하여 수분 40중량% 정도가 되기까지 탈수하여 이것을 공지의 압출성형기를 사용하여 봉상의 본 발명 내화재(직경: 1.0cm, 길이: 30cm, 중량: 0.6kg)를 얻었다.

실시예 8

상기와 같이 혼합한후, 110℃∼120℃ 범위로 대략 60분간 자비하였다. 상온(20℃ 정도)까지 냉각시킨 후에 이 혼합물을 프레스하여 수분 40중량% 정도가 되기까지 탈수하여 이것을 공지의 압출성형기를 사용하여 봉상의 본 발명 내화재(직경: 2.0cm, 길이: 30cm, 중량: 1.2kg)를 얻었다.

실시예 9

실시예 3에서 제조한 내화액 25중량%와, 목재칩 75중량%를 생성조에 투입하여 충분히 혼합한다.

그후, 이 혼합물을 프레스하여 수분 45중량% 정도가 되기까지 탈수하고, 이것을 약 180℃의 온프레스로 약 60분간 가압하여 주상의 본 발명 내화재(세로: 30cm, 가로: 2.0cm, 두께: 3.0cm, 중량: 0.8kg)를 얻었다.

실시예 10

상기와 같이 혼합한후, 110℃∼120℃ 범위로 대략 60분간 자비하였다. 상온(20℃정도)이 되기까지 냉각시킨 후에 이 혼합물을 프레스하여 수분 45중량% 정도가 되기까지 탈수하고, 이것을 약 180℃의 온프레스로 약 60분간 가압하여 주상의 본 발명 내화재(세로: 30cm, 가로: 3.0cm, 두께: 3.0cm, 중량: 1.3kg)를 얻었다.

시험예 1

상기 실시예 5∼10 에서 얻은 본 발명의 내화재를 사용하여 그 성능에 대하여 각종 시험을 행하였다.

우선, 내화재의 표면에 1,500℃의 가스버너의 불길을 접근시켜서 30분간 관찰하였다. 10분 경과한 시점에서는 어느 내화재도 표면이 세라믹스화하였다. 30분 경과후에 각 내화재를 절단하여 내부를 관찰하였던 바, 어느 내화재도 가스버너의 불길이 접근한 쪽 표면에서 0.8mm정도의 곳까지 세라믹스화가 진행되고 있는 것이 확인되었다. 또, 실시예 5 및 6의 두께 1.5cm의 판상내화재에 있어서는 모두 이면까지 불이 통하는 일은 없었다.

실시예 5 및 6에서 제조한 판상내화재를 바닥에 놓고, 800m정도 위에서 골프볼을 자연낙하시켰던 바, 바닥위 내화재에 충돌한 골프볼은 거의 튀어오르지 않았다. 본 발명의 내화재는 우수한 충격 흡수능력을 갖는 것도 확인되었다.

또, 실시예 5에서 제조한 본 발명의 판상 내화재를 사용하여 상자를 만들어 그 안에 소리나는(스위치 넣은 상태) 라디오를 봉입하였던바, 상자 외측에서는 거의 라디오 소리를 들을수 없었다. 이에따라 본 발명의 내화재는 우수한 차음성을 갖는 것도 확인되었다.

다음에 상기 실시예5 내지 10에서 얻은 본 발명의 내화재에 대하여 못질, 나사의 나사죄임, 톱·나이프로 절단을 행하여 가공성에 대하여 검토하였다. 실시예 5 내지 10에서 얻은 본 발명의 내화재에 못을 쳐박아 관찰한바, 쳐박은 후의 못의 이완은 일어나지 않았다. 또, 실시예 5 내지 10에서 얻은 본 발명의 내화재 어느것에 대해서도 나사의 나입이 가능하였다.

또한, 톱, 나이프의 어느것으로도 쉽게 절단 등의 가공을 행할 수 있었다. 그래서 상기 실시예 5 내지 10에서 얻은 본 발명의 내화재를 톱, 나이프를 사용하여 각종 형상으로 하여 가정용 냉장고의 틀, TV의 형틀(샤시), 종래의 두꺼운 골판지·발포스티로폴 등에 대신하여 포장재료, 책상·의자의 제조에 사용되는 부재 외에 각종 주택자재 등으로 간단하게 가공할 수 있다.

실시예 11

톱밥 또는 왕겨의 단독 또는 혼합물 50중량%에 실시예 2에서 얻은 내화액 50중량%를 투입하여 균일하게 혼합한후, 온프레스를 사용하여 180℃ 내지 200℃로 가압성형하여 두께 10mm의 내화판을 얻었다. 이 내화판에 가스버너불길(1000℃)을 접근시켜 30분간 가열하였으나 연소하지 않았다. 상기에 있어서 왕겨를 혼입(또는 단독)한 것은 가열에 의해 내화판의 표면의 유리화가 확인되었다.

실시예 12

두께 10mm의 목판표면에 실시예 2에서 얻은 내화액 40중량%에 벤토나이트 45중량%와 중국면 15중량%를 혼입하여 균일하게 교반하여 얻은 점조액을 두께 2.5mm로 도포한후, 자연건조하여 내화판을 얻었다. 이 내화판의 처리측에 가스버너불길 (1000℃)을 접근시켰던바, 5분 경과후에는 연소하지 않았다.

실시예 13

상기 실시예 2에서 생성한 본 발명의 내화액을 페인트와 혼합한후, 두께 10mm의 목판(1)의 상하 양면에 도포하여 두께 2∼3mm의 도포층(2,2a)을 설치하여 내화건재(3)를 구성하였다(도 1).

상기 내화건재(3)의 표면에 가스버너(1000℃)의 불길을 불어 붙인바, 3분간은 연소하지 않았다.

비교대조하고자, 상기 도포층을 설치하지 않은 두께 10mm의 목판에 가스버너(1000℃)의 불길을 분리하였던바, 3초에 연소하였다.

실시예 14

상기 실시예 2에서 생성한 본 발명의 내화액을 사용하여 그 내화액 60(중량)%, 중국면 1.0(중량)%, 벤토나이트 30(중량)%, 9중량%의 벤갈31을 혼합, 교반하여 내화성 접착제를 생성하였다. 이 내화성 접착제를 두께 10mm의 목판(1)의 상면에 두께 2.5mm로 도포하여 내화층(4)으로하고, 그 상면에 두께 10mm의 금속면판(블란켓)(5) (시판품, 제조: 신닛테츠(주) 또는 이소라이트(주))을 겹쳐 고착하고 본 발명의 내화건재(6)를 구성하였다(도 2).

상기 내화건재(6)에 가스버너(1000℃)를 접근시켜 불길을 불어 붙인바, 2분에 금속면이 적열하였으나 30분 경과후에도 목판은 연소하지 않았다.

실시예 15

상기 실시예 2에서 생성한 본 발명의 내화액 4리터에 벤토나이트 2.5kg, 중국면 40g과 증점제로서 80g의 벤갈31을 가하여 균일하게 혼합하면 본 발명의 내화성 접착제가 8kg 내지 10kg 생성되었다.

실시예 16

상기 실시예 2에서 생성한 본 발명의 내화액 4리터에 2.5kg의 벤토나이트, 40g의 중국면, 80g의 벤겔 31, 4g의 흑연 및 2g의 탄소섬유를 가하여 균일하게 혼합하면 본 발명의 내화성 메지제가 8kg 내지 8.5kg 을 생성할 수 있었다.

Claims

수산화칼륨, 탄산나트륨(소다회), 메탈실리콘과 물을 반응시켜서 생성한 것을 특징으로 하는 내화액.
수산화칼륨, 탄산나트륨(소다회), 메탈실리콘과 물을 반응시켜서 생성한 것을 특징으로 하는 내화액의 제조방법.
수산화칼륨, 탄산나트륨(소다회), 메탈실리콘과 물을 반응시켜서 얻은 내화액에 종이류, 왕겨, 섬유질재료, 목재칩, 톱밥 중의 어느 1종 또는 복수종을 혼합하여 이것을 탈수처리후, 가압성형하여 얻은 것을 특징으로 하는 내화재.
수산화칼륨, 탄산나트륨(소다회), 메탈실리콘과 물을 반응시켜서 얻은 내화액과 식물입자를 혼합하여 가압성형한 것을 특징으로 하는 내화건재.
수산화칼륨, 탄산나트륨(소다회), 메탈실리콘과 물을 반응시켜서 얻은 내화액에 벤토나이트와 섬유를 혼합한 점조액을 목판, 종이판, 금속판, 합성판의 1면 또는 양면에 층착한 것을 특징으로 하는 내화건재.
수산화칼륨, 탄산나트륨(소다회), 메탈실리콘과 물을 반응시켜서 얻은 내화액을 베이스판의 1면 또는 양면에 층착한 것을 특징으로 하는 내화건재.
제 6 항에 있어서, 베이스판을 종이판, 목판, 유리판, 금속판 또는 콘크리트판으로한 것을 특징으로 하는 내화건재.
수산화칼륨, 탄산나트륨(소다회), 메탈실리콘과 물을 반응시켜서 얻은 내화액에 벤토나이트와 중국면을 첨가하여 혼합물을 생성하고, 그 혼합물을 통하여 베이스판에 불연면판을 접착하여 얻는 것을 특징으로 하는 내화건재.
제 8 항에 있어서, 베이스판을 종이판, 목판, 유리판, 금속판 또는 콘크리트판으로한 것을 특징으로 하는 내화건재.
제 8 항에 있어서, 불연면판은 스텐레스면판, 세라믹스면판으로한 것을 특징으로 하는 내화건재.
수산화칼륨, 탄산나트륨(소다회), 메탈실리콘과 물을 반응시켜서 얻은 내화액에 벤토나이트와 중국면 및 벤갈 31을 가하여 교반, 혼합하여 생성한 것을 특징으로 하는 내화성 접착제.
수산화칼륨, 탄산나트륨(소다회), 메탈실리콘과 물을 반응시켜서 얻은 내화액에 그 내화액의 50중량% 내지 70중량%의 벤토나이트와, 그 내화액의 0.5중량%∼1.5중량%의 중국면과, 그 내화액의 1중량%∼2.5중량%의 벤겔 31을 가하여 교반, 혼합하여 생성한 것을 특징으로 하는 내화성 접착제.
수산화칼륨, 탄산나트륨(소다회), 메탈실리콘과 물을 반응시켜서 얻은 내화액에 그 내화액의 50중량% 내지 70중량%의 벤토나이트와, 그 내화액의 0.5중량%∼1.5중량%의 중국면과, 그 내화액의 1중량%∼2.5중량%의 벤겔 31과, 그 내화액의 0.1 중량%∼0.3중량%의 흑연과, 그 내화액의 0.05중량%∼ 0.1중량%의 탄소섬유를 혼입하여 생성한 것을 특징으로 하는 내화성 접착제.