KR20040101708A - Manufacturing method of vesicant glass for non-combustion adiabatic member of inorganic matter - Google Patents

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KR20040101708A
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Abstract

PURPOSE: Provided are production method of foamed glass as inorganic noninflammable and heat insulating materials, and synthetic method of porous and spherical alumina-silica powder as raw materials for foamed glass. CONSTITUTION: The raw materials for the production of foamed glass, alumina-silica powder, are synthesized by the following steps of: mixing Al(OH)3 slurry with sodium silicate and mixing H2SO4 with Al2(SO4)3 (110a, 110b); mixing each solution in an equivalent ratio to form beads (120); spraying a mixed solution with a pressure of 4kg/cm2 through a straw nozzle to get hydro-gel particles(130); aging gel particles at pH10 (140); putting gel particles into H2SO4(pH2) to be particles of pH1 and acid treating for 16hrs with air-bubbling which prevents gel from sedimenting (150); washing the gel with ion-exchanged water until the supernatant of the gel(5%) is above pH7 and has more than 6000ohm·cm of specific resistance (160); thermal-treating washed gel with steam and heating at 80-90deg.C for 18hrs (170); drying gel to be 8% of moisture content (180). The foamed glass is produced by the following steps of: putting prepared alumina-silica powder, raw materials, in a high thermal conductive vessel and placing the vessel in a tunnel or shuttle kiln; firstly elevating the temperature in the kiln to 700-800deg.C to soften alumina-silica particles; secondly elevating the temperature to 1100deg.C over 10-15min and holding at 110-1200deg.C to foam particles homogeneously.

Description

무기질 불연단열재용 발포유리의 제조방법 및 그에 사용되는 원료의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF VESICANT GLASS FOR NON-COMBUSTION ADIABATIC MEMBER OF INORGANIC MATTER}MANUFACTURING METHOD OF VESICANT GLASS FOR NON-COMBUSTION ADIABATIC MEMBER OF INORGANIC MATTER}

본 발명은 무기질 불연단열재용 발포유리의 제조방법 및 그에 사용되는 원료의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존 무기계 발포 단열재가 갖고있는 모세관 현상으로 인한 함습 문제 및 과다한 제조비용, 재료 자체의 기계적 강도 저하 등의 문제점을 개선하며, 소성온도를 낮추고 가공시간을 줄고, 균일한 독립기공을 형성하도록 하여 더 높은 단열효과와 기계적인 강도를 가질 수 있는 무기질 불연단열재용 발포유리의 제조방법 및 그에 사용되는 원료의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing an inorganic non-insulating insulation foam glass and a method for producing a raw material used therein, and more specifically, a moisture problem and excessive manufacturing cost due to the capillary phenomenon of the existing inorganic foam insulation material, excessive manufacturing cost, mechanical material itself Method of producing foamed glass for inorganic non-insulating insulation which can improve the problems such as strength reduction, lower firing temperature, reduce processing time, form uniform independent pores and have higher insulation effect and mechanical strength It relates to a method for producing a raw material.

일반적으로 단열재는 건축용 외장재에 주로 사용되어 건축물 외부의 온도와 내부의 온도사이의 열전달을 차단하여 건축물 내부의 온도를 외부의 온도변화와 상관없이 유지할 수 있도록 하는 건축용 자재이다.In general, the heat insulating material is mainly used for building exterior materials to block the heat transfer between the temperature of the outside of the building and the temperature inside the building to maintain the temperature inside the building irrespective of the temperature change of the outside.

단열재중 건축용 외장재로 주로 사용되는 판넬류는 발포폴리스티렌폼, 폴리우레탄폼 등을 들 수 있는 데, 이러한 단열재는 유기질 소재를 주로 사용하므로 화재에 취약하며, 또한 화재 시 유독가스를 발생함으로서 인체에 치명적인 손상을 일으키데 되어 사회적인 문제로 부각되고 있다.Among the insulation materials, panels used mainly for building exterior materials include foamed polystyrene foam and polyurethane foam. These insulation materials are mainly vulnerable to fire due to the use of organic materials. It is causing social damage and is emerging as a social problem.

즉, 해마다 되풀이되는 중대형 화재사고 시 원인으로 대두되는 1순위가 유독가스를 발생하는 가연성 물질의 연소이며, 이러한 막대한 사회 경제적 손실로부터 인명을 보호하고 평소 안전확보 차원에서 시장의 요구사항도 불연성의 재료사용 증가 및 정부의 법 규제 개정에 의해 시장은 무기 단열재의 사용이 확대되고 있는 상황이다.In other words, the most frequent cause of fire accidents, which occur every year, is the combustion of flammable materials that produce toxic gases.The market requirements are also incombustible materials to protect people from such enormous socioeconomic losses and to ensure safety. The use of inorganic insulation is expanding in the market due to the increased use and the revision of government regulations.

이와 같은 문제점으로 인하여 압면, 유리면, 석면 등을 이용한 무기질 단열소재의 활용이 가속화되고 있으나, 무기질 단열소재를 이용하는 경우 재료 자체의단열성능이 유기질 소재의 단열재 보다 떨어질 뿐만 아니라, 유리면 또는 석면 등 자체의 부식으로 인한 발암물질이 공기 중에 떠다니게 되어 환경오염의 문제로 대두되고 있으며, 또한 교체시기 등에 의한 문제로 인한 비용소모가 크다는 단점이 있다.Due to these problems, the use of inorganic insulating materials using pressure compresses, glass wool, asbestos, etc. is accelerating. However, when the inorganic insulating materials are used, the thermal insulation performance of the material itself is lower than that of the organic material, and glass or asbestos, etc. Carcinogens due to corrosion floating in the air has emerged as a problem of environmental pollution, and also has a disadvantage in that the cost is expensive due to problems such as replacement time.

또한, 건축용 내, 외장재로 사용되고 있는 무기질 단열소재 등의 경우 화재 시 유독가스 발생에 따른 문제점을 해결하기 위하여 난연등급 규제를 실시하고 있으며, 이에 대한 다양한 연구 결과가 제시되고 있으나 근본적인 해결방법이 제시된 대체재는 없는 실정이다.In addition, in the case of inorganic insulation materials used for building and exterior materials, flame retardant ratings are regulated to solve the problems caused by the generation of toxic gases in case of fire, and various research results have been proposed, but alternative materials have suggested fundamental solutions. Is not true.

이러한 문제점의 대안으로 건축용으로 사용될 수 있는 단열소재로서 저 융점 유리를 제조하거나 폐 유리를 발포제와 함께 배합하여 기포를 형성함으로서 단열성과 가공성을 갖는 발포유리를 이용한 경량골재를 들 수 있다.As an alternative to these problems, a lightweight aggregate using foamed glass having heat insulation and processability may be mentioned as a low melting point glass as a heat insulating material that can be used for construction or by mixing waste glass with a blowing agent to form bubbles.

그러나, 현재 개발되고 있는 경량 골재는 단열재로서 상품성을 가지는 겉보기 비중 0.2 이하, 열전도도 0.05kcal/mh℃ 이하를 갖는 발포 단열재를 제조하는데 어려움을 겪고 있으며, 개발된 제품은 비중이 높거나 모세관현상 및 자체 강도가 낮으며 연속기공으로 흡수율이 높아 구조체로 사용에 어려움이 있다. 특히, 고온의 소성과정과 발포유리를 블록 형태로 가공 할 때 발생되는 자재 손실 등 생산비용이 과다하게 투입되어 실용성이 떨어지는 문제점을 내포하고 있다.However, currently developed lightweight aggregates have difficulty in producing foam insulation having an apparent specific gravity of 0.2 or less and thermal conductivity of 0.05 kcal / mh ° C. or less as a heat insulating material, and the developed product has a high specific gravity or a capillary phenomenon and Its strength is low and its absorption rate is high due to continuous pores, making it difficult to use as a structure. In particular, the production cost is excessively input such as high-temperature firing process and material loss generated when processing the foamed glass in the form of blocks, which implies a problem of poor practicality.

이러한 문제점을 개선하기 위하여 기존에 개발된 발포유리를 이용한 단열재를 제조하기 위한 기술로는 소다석회유리, 탄산칼슘, 물유리, 점토 및 알루미나 등을 이용하여 상기 원료를 혼합한 후 3~5k/㎤ 압력으로 성형하여 850℃ 소성하여 다층 발포유리로 제조하는 방법(한국 특허공개번호 제93-12613호), 1mm 이하 소다석회 유리분쇄물, 수산화인산칼슘 화합물, 점토 및 알루미나 등을 이용하여 프레스 압출로 성형한 후 1000℃ 소성하여 독립된 기공 조직을 갖는 발포유리를 제조하는 방법(한국 특허공개번호 제97-69916호), 그리고 SiO2, Al2O3, B2O3, CaO, MgO, Na2O 및 C 등을 이용하여 140메쉬 분말로 만들어 거푸집에 넣고 850℃ ~ 900℃로 소성하여 균질한 폐기공 조직의 발포유리를 제조하는 방법(한국 특허공개번호 제99-76196호) 등이 있다.In order to improve this problem, as a technique for manufacturing a heat insulating material using a conventionally developed foam glass 3 ~ 5k / ㎠ pressure after mixing the raw materials using soda lime glass, calcium carbonate, water glass, clay and alumina Molding by 850 ℃ and firing at 850 ° C. to produce multilayer foamed glass (Korea Patent Publication No. 93-12613), press-molding by press extrusion using soda lime glass powder, calcium hydroxide phosphate compound, clay and alumina, etc. And then fired at 1000 ° C. to manufacture foamed glass having an independent pore structure (Korean Patent Publication No. 97-69916), and 140 mesh powder using SiO 2, Al 2 O 3, B 2 O 3, CaO, MgO, Na 2 O, and C. It is made into a mold and fired at 850 ℃ ~ 900 ℃ to prepare a foamed glass of homogeneous waste hole tissue (Korean Patent Publication No. 99-76196) and the like.

그러나, 이와 같은 기술은 발포유리를 제조하는데 있어서, 우수한 특성을 나타내기 위해서는 내부의 기공은 독립 기공(close cell)이어야하며, 또한 균일하게 형성되어야 하는데 이를 위해서는 발포제와 유리원료가 균일한 혼합상태를 유지하여야 하며, 또한 미소한 조절이 가능하여야 하나 기존 제조방법상 쉬운 일이 아니라는 것이다.However, such a technique in manufacturing foamed glass, in order to exhibit excellent characteristics, the interior pores should be a closed cell (pore cell), and also to be formed uniformly to achieve a uniform mixing state of the blowing agent and the glass material It should be maintained, and it should be possible to make small adjustments, but it is not easy for the existing manufacturing method.

또한, 기존의 기술들은 고온의 온도에서 장시간 소성 함으로서 제조비용이 과다하게 투입되는 문제점이 있으며, 제조된 발포유리가 물리적 충격에 취약하여 상용화에 어려움을 겪고 있다. 또한 대량생산을 위한 기술 축척이 이루어지지 않아 경제성이 없는 상황으로 현재까지 국내에서는 발포유리를 이용한 실용화 제품은 거의 없는 실정으로 일부 업체에서 수입 경량골재에 의존하여 제조 판매하고 있으며 사용 부분은 극히 일부분에 한정되어 있다.In addition, the existing technologies have a problem in that the manufacturing cost is excessively input by firing for a long time at a high temperature temperature, and the foamed glass produced is vulnerable to physical shock, which makes it difficult to commercialize. In addition, there is no economic feasibility due to the lack of technology scale for mass production. To date, there are few practical products using foam glass in Korea, and some companies manufacture and sell them depending on imported lightweight aggregate. It is limited.

이에 발포유리 제품의 개발을 위한 연구의 내용은 재료 자체의 기계적 강도 및 열적특성이 우수한 제품으로 발포유리 내부에 균일한 독립기공(Close Cell)을유지하고 저 비용 생산이 가능한 제조공법의 연구가 필요하다는 것이 현 실정이다.Therefore, the contents of the research for the development of foam glass products are excellent in mechanical strength and thermal properties of the material itself, and it is necessary to study a manufacturing method that can maintain a uniform closed cell inside the foam glass and can produce at low cost. It is the current situation.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 일 목적은 나노기술을 이용하여 3 ~ 4 Nanometer 크기의 1차입자를 형성시키고 1차입자의 성장 및 자기 조립에 의해 0.5 ~ 20 Nanometer크기의 세공을 갖는 다공성 구상입자를 제조하는 데에 있다.The present invention is to overcome the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention is to form a primary particle of 3 ~ 4 Nanometer size using nanotechnology, 0.5 ~ 20 Nanometer size by the growth and self-assembly of primary particles It is in the manufacture of porous spherical particles having pores.

본 발명의 다른 일 목적은 0.5 ~ 20 Nanometer 크기의 세공 내부 및 표면에 존재하는 기능기의 물리화학적 특성을 이용하여 초고온 저 비중 단열재 소재를 제조하며, 기존의 무기계 단열재가 갖고 있는 모세관 현상으로 함습에 의한 열전도 문제를 개선하는 데에 있다.Another object of the present invention is to prepare an ultra-low temperature specific gravity insulation material using the physical and chemical properties of the functional groups present in the pores of 0.5 ~ 20 Nanometer size, the capillary phenomenon of the existing inorganic insulation material It is to improve the thermal conduction problem.

본 발명의 또 다른 일 목적은 소성온도를 낮추고 가공시간을 줄여 낮은 제조비용을 실현하고, 균일한 독립기공으로 단열재로서의 우수한 품질과 기계적 강도를 확보함으로서 실용화가 가능한 제조방법을 제공하는 데에 있다.Another object of the present invention is to provide a manufacturing method that can be put to practical use by lowering the firing temperature and reducing the processing time to realize a low manufacturing cost, and to ensure excellent quality and mechanical strength as a heat insulating material with uniform independent pores.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징은 수산화알루미늄[ Al(OH)₃] 슬러리와 규산나트륨을 혼합하고, 황산과 황산알루미늄을 각각 혼합하는 단계; 혼합물은 비드를 생성시키기 위하여 반응 당량비로 공급되어 교반되는 단계; 스트로우 노즐을 통해 분사되어 낟알을 성형하는 단계; 낟알이 pH 10으로 유지되도록 숙성되는 단계; 낟알은 pH 2인 황산수용액에 투입되어 pH 1.0이 되도록 황산을 투입하여 16시간 동안 산 처리를 하는 단계; 겔이 침강하지 않을 정도의 유속으로 겔 5% 상등액의 pH 7.0 이상이고 비저항이 6000Ωcm 이상이 될 때까지 이온 교환수로 세척하는 단계; 겔을 스팀으로 열처리하여 약 80 ~ 90℃로 약 18시간 동안 가열하는 단계; 및 겔을 함수율 8% 정도가 되도록 건조하는 단계로 구성되는 무기질 불연단열재용 발포유리의 제조에 사용되는 원료의 제조방법을 제공하는 데에 있다.One feature of the present invention for achieving the above object is a mixture of aluminum hydroxide [Al (OH) ₃] slurry and sodium silicate, and mixing sulfuric acid and aluminum sulfate; The mixture is fed and stirred at a reaction equivalent ratio to produce beads; Spraying through a straw nozzle to form a kernel; Aged to maintain the grain at pH 10; The grains were added to sulfuric acid solution having a pH of 2 to add sulfuric acid to pH 1.0, followed by acid treatment for 16 hours; Washing with ion-exchanged water at a flow rate such that the gel does not settle until the pH of the gel 5% supernatant is at least 7.0 and the resistivity is at least 6000 Ωcm; Heat-treating the gel with steam to heat it to about 80-90 ° C. for about 18 hours; And it is to provide a method for producing a raw material used in the manufacture of the foamed glass for inorganic incombustible insulation comprising a step of drying the gel to a water content of about 8%.

상기 낟알성형단계에서 스트로우 조립노즐의 분사압력은 4kg/㎤로 하여 중합된 액적이 자유낙하 되면서 구형의 하이드로 겔을 형성하게 되는 것이 바람직하며, 산 처리 단계는 겔의 침강을 방지하기 위하여 에어를 공급하여 에어버블 처리를 하는 것이 바람직하다.In the grain forming step, the injection pressure of the straw assembly nozzle is 4 kg / cm 3, so that the polymerized liquid drops freely to form a spherical hydrogel, and the acid treatment step supplies air to prevent sedimentation of the gel. It is preferable to perform the air bubble treatment.

이와 다른 일 특징으로 상기 방법으로 제조된 무기질 불연단열재용 발포유리의 제조에 사용되는 원료를 열전도가 높은 용기에 넣고 터널킬른 또는 셔틀킬른을 이용하여 1차로 700 ~ 800℃까지 일정시간동안 승온하여 알루미나 실리카 알갱이가 연화될 수 있도록 하고, 2차로 1100℃까지 10 ~ 15분 동안에 걸쳐 온도를 상승시킨 후 1100 ~ 1200℃ 온도를 수분동안 유지하여 알갱이가 발포될 수 있도록 하는 데에 있다.In another aspect, the raw material used to manufacture the foamed glass for the inorganic incombustible insulating material prepared by the above method is put into a container having high thermal conductivity, and the temperature is elevated to 700 to 800 ° C. by using a tunnel kiln or a shuttle kiln for a predetermined time. The silica granules can be softened, and the temperature is secondly raised to 1100 ° C. over 10 to 15 minutes and then maintained at a temperature of 1100 to 1200 ° C. for several minutes so that the granules can be foamed.

본 발명의 또 다른 일 특징으로는 알루미나 실리카 알갱이와 물유리 등 무기질 바인더와 혼합하여 거푸집에 넣고 상기 소성과정을 통해 블록형태의 단열재용 발포유리 블록을 성형하는 데에 있다.Another feature of the present invention is to mix with an inorganic binder such as alumina silica granules and water glass into a mold and to form a foamed glass block for insulating material in the form of a block through the firing process.

도 1은 무기질 불연단열재용 발포유리의 제조에 사용되는 원료의 제조 방법을 나타내는 공정도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is process drawing which shows the manufacturing method of the raw material used for manufacture of foamed glass for inorganic non-insulating insulation.

도 2는 무기질 불연단열재용 발포유리의 비드 상태를 나타내는 도면이다.2 is a view showing a bead state of the foamed glass for inorganic incombustible insulation.

도 3은 상기 발포유리 비드의 파단면 조직을 100배로 확대하여 나타낸 도면이다.3 is an enlarged view showing the fracture surface structure of the foam glass beads by 100 times.

*도면의 주요 부분에 대한 설명** Description of the main parts of the drawings *

110a,110b ... 혼합단계 120 ... 교반단계110a, 110b ... mixing step 120 ... stirring step

130 ... 낟알 성형단계 140 ... 숙성단계130 ... granulation step 140 ... ripening step

150 ... 산처리단계 160 ... 세척단계150 ... Acid treatment step 160 ... Cleaning step

170 ... 가열단계 180 ... 건조단계170 ... heating step 180 ... drying step

본 발명의 기술적인 사상의 주요내용을 개략적으로 설명을 하면, 출발물질을 용액상에서 3 ~ 4Nano크기의 1차 입자를 형성시키고, 이러한 1차 입자를 성장 및 자기 조립에 의해 각 산업분야의 용도에 맞는 기계적 및 열적 특성을 갖는 단열재의 원료 물질로 제조하는 것이다.Briefly explaining the main points of the technical idea of the present invention, starting materials are formed in solution to form 3 to 4 nanoscale primary particles, and the primary particles are grown and self-assembled for use in each industrial field. It is made of a raw material of heat insulating material having suitable mechanical and thermal properties.

또한, 나노세공을 갖는 출발물질의 표면의 내부 및 외부에 존재하는 기능성기의 물리화학적인 특성을 이용하여 특정온도제어에 의해 발포배율, 기계적 물성, 기공 구조 등을 제어 할 수 있도록 하는 기반을 마련하는 것이다.In addition, by using the physicochemical properties of functional groups present on the inside and outside of the surface of the starting material having nanopores, a foundation for controlling foaming magnification, mechanical properties, pore structure, etc. by specific temperature control is provided. It is.

본 발명에 따라 나노세공을 갖는 실리카의 표면 및 내부에 존재하는 실라놀기의 물리화학적인 특성을 이용하여 특정 영역에서 축중합에 의한 가스상 물질의 생성 메카니즘을 이용하여 폐쇄기공을 갖는 진공상태의 발포체를 형성시키고, 이 소재를 이용하여 초고온 상태에서도 단열 및 보온특성을 갖는 불연 단열재를 제공하기 위한 기술내용은 아래와 같다.According to the present invention, a foam in a vacuum state having closed pores is formed using a mechanism of generating a gaseous substance by condensation polymerization in a specific region by using physicochemical properties of silanol groups present on and inside of silica having nanopores. The technical content for forming and providing a non-combustible heat insulating material having heat insulating and heat insulating properties even in an ultra high temperature state using this material is as follows.

첫째, 2 ~ 20 Nanometer 크기의 1차 입자를 생성시키는 규산나트륨의 펩티제이션(peptization)에 의해 Si(OH)4를 생성시키고, 생성 된 1차 입자를 3차원 망목구조로 응집 시켜서 0.5-30nm정도의 세공크기를 갖는 다공성 실리카를 합성한다.First, Si (OH) 4 is produced by peptization of sodium silicate to produce primary particles having a size of 2 to 20 Nanometer, and the resulting primary particles are aggregated into a three-dimensional network structure to about 0.5-30 nm. A porous silica having a pore size of is synthesized.

둘째, 다공성 표면 및 내부에 존재하는 실라놀기의 열적 특성을 이용하여 특정온도에서 축중합에 의해 발생되는 가스 성분을 이용한 저 비중 불연 단열재용 발포 무기 단열소재를 개발한다.Second, the foamed inorganic insulation material for low specific gravity non-combustible insulation using gas components generated by condensation polymerization at a specific temperature is developed by using the thermal properties of silanol groups on the porous surface and inside.

세째, 개발된 진공 상태에 가까운 폐쇄 기공을 갖는 무기단열 소재를 이용하여 현재 화재시 무방비인 폴리스틸렌(Polystylene), 폴리우레탄(Polyurethane) 등의 가연 및 연소시 독성 가스를 발생시키는 단열재를 대체할 수 있도록 하는 것이다.Third, by using inorganic insulation material with close pores close to the vacuum state developed, it is possible to replace the heat-insulating material that generates toxic gases during combustion and combustion such as polystylene, polyurethane, etc. It is.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 무기질 불연단열재용 발포유리의 제조에 사용되는 원료의 제조 방법을 나타내는 공정도가 도시되어 있다.Referring to Figure 1, a process diagram showing a method for producing a raw material used in the production of foamed glass for inorganic incombustible insulation according to the present invention is shown.

우선, 본 발명에 따른 무기질 불연단열재용 발포유리의 제조는 처음 단계(110a,110b)에서 수산화알루미늄[ Al(OH)₃] 슬러리와 규산나트륨을 혼합하고, 또한 이와는 별개로 황산과 황산알루미늄의 혼합용액을 준비한다.First, the production of the foamed glass for inorganic incombustible insulation according to the present invention is first mixed with aluminum hydroxide [Al (OH) ₃] slurry and sodium silicate in the first step (110a, 110b), and separately from sulfuric acid and aluminum sulfate Prepare the solution.

이와 같이 준비된 혼합용액은 각각의 원료탱크에 충전된 후에 반응 당량비로 공급되어 비드를 생성시키기 위하여 교반단계(120)를 거치게 된다.The mixed solution thus prepared is filled in the respective raw material tanks and then supplied in a reaction equivalent ratio to undergo a stirring step 120 to generate beads.

상기와 같이 교반을 거쳐 비드가 생성되면, 다음 단계(130)에서는 스트로우 노즐을 통해 낟알로 성형되도록 분사된다. 이때 스트로우 조립노즐의 분사압력은 4kg/㎤로 하였다. 상기 중합된 액적은 자유낙하 되면서 구형의 하이드로 겔을 형성하게 된다.When the beads are generated through stirring as described above, in the next step 130, the beads are sprayed to be formed into a grain through the straw nozzle. At this time, the injection pressure of the straw assembly nozzle was 4 kg / cm 3. The polymerized droplets are free-falling to form spherical hydrogels.

이후, 구형의 하이드로 겔로 성형된 낟알은 숙성단계(140)를 거치면서 약 pH10 정도로 유지된다.Thereafter, the granules formed into spherical hydrogels are maintained at about pH 10 while undergoing the aging step 140.

이와 같이 숙성단계(140)를 통해 생성된 상기 겔은 외부충격에 매우 약한 상태이므로 강도부여를 위해서 pH가 약 2 정도인 황산수용액이 든 탱크로 이송시켜 pH가 1.0 정도에서 변화가 없을 때까지 황산을 투입하여 산성의 분위기를 16시간 동안 산처리 단계(150)를 거치게 된다. 이때, 겔의 침강을 방지하기 위해 에어 주입구로 에어를 공급하여 에어버블을 해준다.Since the gel produced through the aging step 140 is very weak to external impact, the sulfuric acid solution having a pH of about 2 is transferred to a tank containing sulfuric acid solution for strength, so that sulfuric acid does not change from about 1.0 at pH 1.0. The acid treatment step 150 is subjected to an acid atmosphere for 16 hours. At this time, in order to prevent the sedimentation of the gel is supplied to the air inlet air bubble.

산처리가 끝나면 겔이 침강하지 않을 정도의 유속으로 겔 5% 상등액의 pH7.0 이상이고 비저항이 6000Ωcm 이상이 될 때까지 이온 교환수로 세척단계(160)를 거치게 된다.After the acid treatment, the gel is subjected to the washing step 160 with ion-exchanged water until the pH of the gel 5% supernatant at a flow rate such that the gel does not settle and the specific resistance is more than 6000Ωcm.

이와 같이 세척단계(160)가 끝난 겔을 스팀으로 열처리하여 약 80 ~ 90℃로 약 18시간 동안 가열단계(170)를 거치게 되고, 이와 같이 열처리가 끝나면 겔을 함수율 8% 정도가 되도록 건조단계(180)를 거치게 된다.As such, the gel is heat-treated with steam after the washing step 160 and is subjected to the heating step 170 for about 18 hours at about 80 to 90 ° C., and after the heat treatment is completed, the gel is dried to have a water content of about 8%. 180).

이와 같은 공정을 통해 불연 단열재용 원료소재인 구형의 다공성 알루미나 실리카 알갱이를 얻을 수 있다.Through this process, spherical porous alumina silica granules, which are raw materials for non-combustible insulation, can be obtained.

이렇게 제조된 불연 단열재의 원료소재인 다공성 알루미나 실리카 알갱이의 일반적 특성은 다음의 성능과 규격을 갖으며, 이 특성은 제조과정 중 투입되는 성분의 조성과 온도, 시간 등 처리 조건에 의하여 조정될 수 있다.The general characteristics of the porous alumina silica granules, which are the raw materials of the non-combustible heat insulating material thus prepared, have the following performance and specifications, and these characteristics can be adjusted according to the treatment conditions such as the composition, temperature, and time of the components introduced during the manufacturing process.

1) 표면적(Specific surface area) : 550㎡/g1) Specific surface area: 550㎡ / g

2) 기공직경(Pore diameter) : 3nm2) Pore diameter: 3nm

3) 기공부피(Pore volume) : 0.4㎖/g3) Pore volume: 0.4mL / g

4) 용적밀도(Bulk density) : 0.7g/㎖4) Bulk density: 0.7g / mL

5) 흡착능력(Adsorption capacity) : RH 40-23, RH 80-365) Adsorption capacity: RH 40-23, RH 80-36

6) 강도(Crash strength) : 20kg/㎠6) Crash strength: 20kg / ㎠

7) Al2O3 함유량 : 10-15%7) Al2O3 content: 10-15%

상기와 같이 제조되는 구형의 알루미나 실리카 알갱이 원료소재를 열전도가 우수한 용기에 넣고 터널킬른 또는 셔틀킬른을 이용하여 소성하면 다공성 알루미나 실리카의 표면 및 내부에 존재하는 실라놀기의 열적특성에 의하여 특정온도에서 축중합에 의해 발생되는 가스 성분에 의하여 저 비중 불연 단열재용 발포알갱이를 제조 할 수 있다.When the spherical alumina silica granule raw material prepared as described above is put into a container having excellent thermal conductivity and fired using a tunnel kiln or shuttle kiln, the shaft is formed at a specific temperature due to the thermal properties of silanol groups present on the surface and inside of the porous alumina silica. By the gas component generated by the polymerization can be produced foam granules for low specific gravity non-combustible insulation.

이와 같은 제조방법은 1차 700 ~ 800℃까지 일정시간동안 승온하여 알루미나 실리카 알갱이가 연화될 수 있도록 하고, 2차 1100℃까지 10 ~ 15분 동안에 걸쳐 온도를 상승시킨 후 1100 ~ 1200℃ 온도를 수분동안 유지하여 모든 알갱이가 고루 발포될 수 있도록 한다.Such a manufacturing method increases the temperature to the first 700 ~ 800 ℃ for a certain time to soften the alumina silica grains, and after raising the temperature for 10 to 15 minutes to the second 1100 ℃ after 1100 ~ 1200 ℃ temperature moisture To keep the granules evenly foamed.

이후, 서냉시간을 조절하여 알갱이의 표면이 균질하고 강도를 유지할 수 있도록 하면 내부에 3차원 망목구조의 미세기공이 형성되고 알갱이 표면은 경화되어 알갱이 자체가 폐쇄기공을 갖는 단열재용 발포유리 비드가 된다.Then, by adjusting the slow cooling time so that the surface of the granule is homogeneous and maintains its strength, the micropores of the three-dimensional network structure are formed therein, and the granular surface is hardened, so that the granules become foamed glass beads for thermal insulation having closed pores. .

단열재용 발포유리 비드의 특성은 최종 사용처의 용도에 맞게 크기 및 강도, 밀도를 조절할 수 있다.The properties of the foam glass beads for insulation can be adjusted in size, strength and density to suit the end use.

이는 원료소재의 조성과 소성과정의 조절에 의하여 가능하다.This is possible by controlling the composition of the raw materials and the firing process.

또 다른 제조방법은 상기 발포유리 비드의 제조방법과 동일하나 다공성 알루미나 실리카 알갱이와 물유리 등 무기질 바인더와 혼합한 후 열전도가 좋은 용기(거푸집)에 넣고 상기 내용의 소성과정을 진행하면 블록형태의 단열재용 발포유리 블록을 제조 할 수 있다.Another manufacturing method is the same as the foam glass beads manufacturing method, but mixed with an inorganic binder such as porous alumina silica granules and water glass, and then put in a container (form) having good thermal conductivity, and proceeds to the baking process of the contents for block-shaped insulation Foamed glass blocks can be manufactured.

이와 같은 방식으로 제조되는 본 발명에 따른 단열재와 기존의 단열재를 비교하면, 아래와 같다.When comparing the heat insulating material according to the present invention manufactured in such a manner and the existing heat insulating material, as follows.

기존 단열 패널용 단열재 특성 비교Comparison of insulation properties for existing insulation panels 항 목Item 유기계Organic 무기계Inorganic system EPS 폼EPS foam 우레탄 폼Urethane foam 암면Rock wool 유리면Glass wool 본 발명The present invention 비중importance 0.015-0.040.015-0.04 0.025-0.050.025-0.05 0.05-0.350.05-0.35 0.01-0.10.01-0.1 0.15-0.850.15-0.85 열전도율(kcal/mh℃)Thermal Conductivity (kcal / mh ℃) 0.022-0.030.022-0.03 0.022-0.0250.022-0.025 0.024-0.0470.024-0.047 0.03-0.0550.03-0.055 0.05 이하0.05 or less 증기투과도(g/㎡.min)Vapor permeability (g / ㎡.min) 매우 낮음Very low 낮음lowness 100이상100 or more 100이상100 or more 매우 낮음Very low 모세관현상Capillary phenomenon 없음none 없음none 약간slightly 약간심함Slightly severe 없음none 온도에 대한분해(℃)Decomposition over temperature (℃) 190190 약함weakness 내열성Heat resistance 내열성Heat resistance 내열성Heat resistance 유해성Hazard 유해가스 발생Hazardous Gas Generation 유해가스 발생Hazardous Gas Generation 발암물질 함유Contains carcinogens 무해Harmless 무해Harmless 최고사용온도(℃)Operating temperature (℃) 8080 100100 600600 350350 1,000이상1,000 or more

이와 같이 본 발명에 따른 단열재는 기존의 단열재에 비하여 비중이 높고 열전도율이 낮으며, 증기투과도가 없다는 것을 알 수 있다. 또한, 기존의 단열재에서 가장 문제가 되고 있는 모세관 현상이 없으며, 또한 유해가스 또는 발암물질과 같은 환경 오염물질이 배출되지 않는 다는 것을 알 수 있다.As described above, it can be seen that the heat insulating material according to the present invention has a higher specific gravity, lower thermal conductivity, and no vapor permeability than the existing heat insulating material. In addition, it can be seen that there is no capillary phenomenon, which is the most problematic in the existing heat insulating material, and also no environmental pollutants such as harmful gases or carcinogens are emitted.

상술한 바와 같이, 본 발명은 상기 내용과 같이 불연 단열재용 발포유리 제조방법에 의하여 제조된 발포유리는 내부에 미세한 기공을 갖고 있는 독립체로 이루어져 단열성은 물론, 무기질로서 불연에 따른 화재의 안정성과 유해가스의 미발생으로 인체에 무해하며, 특히 독립된 알갱이로 제조가 가능하므로 단열, 보온, 보냉, 내부식성을 필요로 하는 산업분야에 적용이 용이하다.As described above, the present invention is made of a foamed glass prepared by the method for producing a non-combustible insulation foam glass as described above made of an entity having a fine pores therein, as well as thermal insulation, as a mineral of fire safety and harmful by fire non-combustible It is harmless to the human body due to no generation of gas. Especially, it can be manufactured with independent granules, so it is easy to apply to industrial fields requiring heat insulation, insulation, cold storage, and corrosion resistance.

기존의 단열재에서와 같은 유독가스, 발암물질, 재활용 불가 등 환경파괴 및 인명피해의 원인이 없음은 물론이고, 고갈되고 있는 화석 연료의 보존 및 자원절약을 할 수 있게 된다.There is no cause of environmental destruction and human damage such as toxic gas, carcinogen, and non-recyclable as in the existing heat insulating material, as well as preservation and resource saving of depleted fossil fuel.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only one embodiment according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the present invention belongs without departing from the gist of the present invention as claimed in the following claims. Anyone skilled in the art will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.

Claims (5)

수산화알루미늄[ Al(OH)₃] 슬러리와 규산나트륨을 혼합하고, 황산과 황산알루미늄을 각각 혼합하는 단계(110a,110b);Mixing aluminum hydroxide [Al (OH) ₃] slurry with sodium silicate and mixing sulfuric acid and aluminum sulfate (110a and 110b), respectively; 상기 혼합물은 비드를 생성시키기 위하여 반응 당량비로 공급되어 교반되는 단계(120);The mixture is fed and stirred (120) in a reaction equivalence ratio to produce beads; 스트로우 노즐을 통해 분사되어 낟알을 성형하는 단계(130);Spraying through a straw nozzle to form a kernel (130); 상기 낟알은 pH 10으로 유지되도록 숙성되는 단계(140);The grain is aged to be maintained at pH 10 (140); 상기 낟알은 pH 2인 황산수용액에 투입되어 pH 1.0이 되도록 황산을 투입하여 16시간 동안 산 처리를 하는 단계(150);The grains are added to sulfuric acid solution having a pH of 2 to add sulfuric acid to pH 1.0, followed by acid treatment for 16 hours (150); 겔이 침강하지 않을 정도의 유속으로 겔 5% 상등액의 pH 7.0 이상이고 비저항이 6000Ωcm 이상이 될 때까지 이온 교환수로 세척하는 단계(160);Washing with ion-exchanged water (160) until the gel has a pH of at least 7.0 and a resistivity of at least 6000 Ωcm at a flow rate such that the gel does not settle; 겔을 스팀으로 열처리하여 약 80 ~ 90℃로 약 18시간 동안 가열하는 단계(170); 및Heat-treating the gel with steam to heat it to about 80 to 90 ° C. for about 18 hours (170); And 겔을 함수율 8% 정도가 되도록 건조하는 단계(180)를 포함하는 무기질 불연단열재용 발포유리의 제조에 사용되는 원료의 제조방법.Method for producing a raw material used in the production of foam glass for inorganic incombustible insulation comprising the step of drying the gel to a water content of about 8%. 제 1 항에 있어서, 낟알성형단계(130)에서 스트로우 조립노즐의 분사압력은 4kg/㎤로 하여 중합된 액적이 자유낙하 되면서 구형의 하이드로 겔을 형성하게 되는 것을 특징으로 하는 무기질 불연단열재용 발포유리의 제조에 사용되는 원료의제조방법.[Claim 2] The foam glass for inorganic insulators according to claim 1, wherein the injection pressure of the straw assembly nozzle in the grain forming step 130 is 4 kg / cm < 3 > to form spherical hydrogels while freely dropping the polymerized droplets. Process for the preparation of raw materials used in the manufacture of 제 1 항에 있어서, 산 처리 단계(150)는 겔의 침강을 방지하기 위하여 에어를 공급하여 에어버블 처리를 하는 것을 무기질 불연단열재용 발포유리의 제조에 사용되는 원료의 제조방법.The method for producing a raw material according to claim 1, wherein the acid treatment step (150) is performed to supply air to prevent the sedimentation of the gel and to perform air bubble treatment. 상기 제 1 항 내지 제 3 항의 방법 중 어느 일 방법으로 제조된 무기질 불연단열재용 발포유리의 제조에 사용되는 원료를 열전도가 높은 용기에 넣고 터널킬른 또는 셔틀킬른을 이용하여 1차로 700 ~ 800℃까지 일정시간동안 승온하여 알루미나 실리카 알갱이가 연화될 수 있도록 하고, 2차로 1100℃까지 10 ~ 15분 동안에 걸쳐 온도를 상승시킨 후 1100 ~ 1200℃ 온도를 수분동안 유지하여 알갱이가 발포될 수 있도록 하는 무기질 불연단열재용 발포유리를 제조하는 방법.The raw material used to manufacture the foamed glass for inorganic non-combustible insulation prepared by the method of any one of claims 1 to 3 is put in a container with high thermal conductivity to the first 700 ~ 800 ℃ by using a tunnel kiln or shuttle kiln Mineral nonflammable to raise the temperature for a certain time to soften the alumina silica granules, and to raise the temperature for 10-15 minutes in the second time to 1100 ℃ and then maintain the temperature at 1100 ~ 1200 ℃ for a few minutes. Method of manufacturing foamed glass for insulation. 알루미나 실리카 알갱이와 물유리 등 무기질 바인더와 혼합하여 거푸집에 넣고 제 4 항의 소성과정을 통해 블록형태의 단열재용 발포유리 블록을 성형하는 방법.A method of molding a foamed glass block for heat insulating material in the form of a block by mixing with an inorganic binder such as alumina silica granules and water glass and putting it in a formwork.
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