KR20050009558A - 건축용 다기능 경량기포 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축용 다기능 경량기포 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 다기능 경량기포 조성물은 산화마그네슘 2∼10 중량%, 붕사 4∼16 중량%, 규산소다 67∼91 중량%, 및 발포제 3∼8 중량%를 포함하여 이루어지며, 본 발명에 의한 다기능 경량기포 조성물은 압축강도, 단열성, 차음성, 흡음성 등이 우수한 효과가 있다.

Description

건축용 다기능 경량기포 조성물 및 그 제조방법{Multi-functional Lightweight Foam Composition for the Construction and Method for Preparing the Same}

본 발명은 다기능 경량기포 조성물 및 그 제조방법 관한 것이다. 더욱 상세하게, 본 발명은 산화마그네슘, 붕사, 규산소다 및 발포제를 포함하여 이루어지는 압축강도, 단열성, 차음성, 흡음성 등이 우수한 건축용 다기능 경량기포 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

기존의 보온재, 단열재, 바닥재, 건축 내외장재 등은 크게 무기질 제품과 유기질 제품으로 대별되어 각각의 사용용도에 따라 사용되고 있는 실정이다.

무기질 자재에는 암면, 석면, 유리면, 퍼라이트 등이 널리 사용되고 있으며, 내열성이 좋고 화재시 질식가스가 발생되지 않는 것이 가장 큰 장점이라 할 수 있다. 유기질 자재에는 폴리우레탄, 폴리스티로폼, 폴리에테르, 폴리에틸렌, 그리고 이들을 혼합한 제품 등의 합성수지계의 제품이 널리 사용되고 있으며, 경제적으로 저렴하며, 취급이 간단하다는 것이 가장 큰 장점이라 할 수 있다.

그러나 상기 무기질 자재는 경제적인 면에서 유기질 자재에 비하여 고가이며 환경적으로 신체에 유해하기 때문에 그 사용이 점차 줄어들고 있는 실정이며, 상기 유기질 자재는 열에 약할뿐만 아니라 화재 시 유독가스가 발생한다는 단점이 있다.

따라서 본 발명자는 종래 기술의 단점을 개선할 수 있는 무기질 원료를 사용하여 화재시 유독가스의 발생이 전혀 없을 뿐만 아니라 내열성, 단열성, 방음성, 흡음성, 차음성 등이 우수한 다기능 경량기포 조성물를 완성하기에 이르렀다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 화재시 안정성, 단열성, 내구성, 경량, 차음성, 흡음성, 시공의 편리성, 경제성이 우수한 다기능 경량기포 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

도 1은 본 발명의 다기능 경량기포 조성물을 제조하기 위하여 사용된 일예의 몰드를 나타낸 사시도이다.

도 2는 본 발명에서 사용된 일예의 몰드를 나타낸 분해도이다.

*도면의 주요한 부호에 대한 간단한 설명*

1: 몰드 2: 테프론

3: 구멍

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은

산화마그네슘 2∼10 중량%, 붕사 4∼16 중량%, 규산소다 67∼91 중량%, 및 발포제 3∼8 중량%를 포함하여 이루어지는 건축용 다기능 경량기포 조성물을 제공한다.

상기 경량기포 조성물은 착색제, 황토, 분진, 플라이애쉬, 시멘트를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명은 ⅰ) 산화마그네슘, 붕사, 규산소다, 및 발포제를 혼합하여 혼합원료를 준비하는 단계; ⅱ) 상기 혼합단계에서 준비된 혼합원료 내에 포함된 수분을 제거시키기는 건조단계; ⅲ) 상기 건조된 혼합원료를 분쇄기를 사용하여 6 내지 30 mesh의 입자크기로 분쇄하는 단계; ⅳ) 상기 분쇄된 혼합원료를 몰드에 주입하는 단계; 및 ⅴ) 상기 혼합원료가 주입된 몰드를 마이크로 전자파 설비에 넣어 소성시켜 경량기포 조성물을 제조하는 단계를 포함하여 이루어지는 다기능 경량기포 조성물의 제조방법을 제공한다.

상기 건조단계는 40℃ 내지 90℃에서 30분 내지 2시간 동안 실행된다.

상기 마이크로 전자파 설비의 운전시간은 5분 내지 20분이며, 주파수 대역은 915㎒ 내지 2.45㎓의 범위에 이른다.

상기 몰드의 내측면에는 테르론 판이 설치되며, 몰드의 뚜껑부 내면에 설치되는 테프론 판에는 다수개의 구멍이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 건축용 다기능 경량기포 조성물로 제조된 바닥재, 단열재, 샌드위치 판넬 및 보온재를 제공한다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

일반적으로 암면이나 유리면과 같은 무기질 제품들은 고열로 원재료를 용융하여 원심력을 이용하여 섬유화시켜 제품을 만들고 있으며, 합성수지계의 유기질 제품은 재료를 혼합하여 발포시키고 숙성한 다음 원하는 형태로 성형시켜 건조를 한 다음 재단하여 완전한 제품을 만든다.

본 발명에 따른 다기능 경량기포 조성물은 산화마그네슘(MgO, magnesium oxide) 2∼10 중량%, 붕사(borax) 4∼16 중량%, 규산소다(sodium silicate) 67∼91 중량%, 및 발포제 3∼8 중량%를 포함하여 이루어진다. 또한 본 발명의 다기능 경량기포 조성물의 습밀도는 290∼600 ㎏/㎡이다. 상기 다기능 경량기포 조성물은 착색제, 황토, 분진, 플라이애쉬, 시멘트 등을 더 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 착색제, 황토, 분진, 플라이애쉬 등은 본 발명의 미관 또는 성능을 변화시키기 위하여 첨가되는 것이며, 이렇게 얻어진 제품은 또 다른 용도의 제품으로 변화시킬 수 있다.

본 발명에 따른 다기능 경량기포 조성물은 하기와 같은 순서로 제조된다.

ⅰ) 본 발명에서 사용되는 원료인 산화마그네슘, 붕사, 규산소다, 및 발포제를 하기와 같은 혼합방식들을 사용하여 균일한 혼합원료를 얻는다.

첫째, 가루형태의 원료를 미세 분쇄하여 규산소다와 혼합하여 고속 혼합기를 이용하면 원료의 균일한 혼합을 얻을 수 있다.

둘째, 원료를 혼합 후 미세분쇄 혼합기를 사용하여 원료를 혼합하여 균일한 혼합원료를 얻을 수 있다.

ⅱ) 상기 혼합방식에 의하여 준비된 혼합원료 내에 포함된 수분을 제거시키기 위하여 수분 건조작업을 혼합원료 전체 중량에서 10% ∼ 20% 정도의 수분이 건조될 때 까지 40℃ 내지 90℃에서 30분 내지 2시간 동안 진행시킨다. 상기 수분 건조작업에 의하여 혼합 당시 낮은 점도의 원료가 건조되면서 점차 점도가 높아지고 결국에는 딱딱하게 굳는다.

ⅲ) 상기 건조된 혼합원료를 분쇄기를 사용하여 작은입자의 크기로 분쇄한다.

ⅳ) 상기 분쇄된 혼합원료를 도 1에 도시된 바와 같은 제품 성형사이즈에 맞는 몰드(1)에 주입한다. 상기 몰드의 형태는 혼합원료가 발포될 때 발생하는 압력에 견딜 정도로 견고하여야 하며, 이를 위해서 틀은 금속재질로 하거나 또는 세라믹 재질을 사용할 수 있다. 상기 몰드의 내측면에는 테프론 재질로 된 판(2)을 장착하여 제품과 몰드가 서로 분리가 잘되도록 한다. 그리고 상기 몰드의 상부 뚜껑부의 내면에는 가열시 잔재된 수분이 용이하게 제거될 수 있도록 테프론 판(2)에 다수개의 구멍(3)을 형성한다.

ⅴ) 상기 혼합원료가 주입된 몰드를 마이크로 전자파 설비에 넣고 제품의 요구성능과 설비의 능력에 따라 5분 내지 40분 정도 작동시키면 설비내에서 혼합원료 내에 남은 수분이 제거되고, 그 후 발포작용이 발생하여 제품이 완성된다. 그 후 마이크로 전자파 설비의 작동을 멈추고 몰드를 꺼내어 제품과 분리시켜 다기능 경량기포 조성물을 얻는다. 상기 마이크로 전자파 설비는 915㎒ 내지 2.45㎓ 범위의 주파수대역을 사용하는 설비방식을 사용한다.

상기 ⅰ)혼합 - ⅱ)건조 - ⅲ)분쇄 방법은 설비의 상황과 생산능력의 정도를 고려하여 하기의 방법 중에서 선택되어 사용될 수 있다.

첫째, 원료의 미세가루 분쇄-혼합-건조-혼합원료 분쇄

둘째, 혼합-건조와 동시에 간헐적인 재생혼합-건조-분쇄, 이때 간헐적인 재생혼합은 혼합상태에서 가루원료가 침전하는 것을 방지한다.

셋째, 혼합기에서 혼합작용과 동시에 원료를 미세분쇄-건조-분쇄

상기 제조방법에서 경우에 따라서는 혼합한 원료를 건조-분쇄작업을 하지 않고 마이크로 전자파 설비 내에서 연속가열 공정으로 생산할 수도 있다. 이와 같이 할 경우에는 처음에 혼합원료의 건조과정이 진행되어야 하므로 낮은 출력으로 작동시키고, 그 후 일정수분이 제거된 다음에는 정상출력 단계에서 발포작용이 일어나 완제품이 형성되는 순서로 진행한다. 본 발명에서 사용된 마이크로 전자파 설비는 단계별 다른 출력을 그리고 가열시간을 다르게 하여 연속공정으로 제품을 제조할 수 있다.

본 발명에 따른 다기능 경량기포 조성물의 제조방법은 종래 방법과는 달리 단시간 내에 다기능 경량기포 조성물을 제조함으로써 제조단가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라 고강도를 갖는 제품을 생산할 수 있다.

본 발명에 따른 다기능 경량기포 조성물은 바닥재, 단열재, 샌드위치 판넬, 보온재 및 벽체 기포콘크리트에 사용될 수 있다.

이하, 하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명의 범위가 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

산화마그네슘 13g, 붕사 24g, 규산소다 410g 및 발포제 14g을 혼합기에 넣고 혼합한 후, 혼합한 전체원료 중량에서 15% 정도의 수분이 건조될 때까지 80℃에서 2시간 동안 건조를 시켰다. 건조시킨 후 분쇄기로 분쇄하여 입자크기가 6 내지 30 mesh인 혼합원료를 얻었다.

상기 혼합원료를 도 1에 도시된 바와 같은 제품 성형사이즈에 맞는 몰드(100mm X 100mm X 100mm)에 주입한 후, 상기 몰드를 마이크로 전자파 설비에 집어넣고 2450㎒로 작동시켜 혼합원료 내에 있는 수분을 제거시키고, 그 후 발포작용이 일어나 다기능 경량기포 조성물이 완성되었다. 몰드로부터 다기능 경량기포 조성물을 꺼내어 물성치를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

[실시예 2]

산화마그네슘 15g, 붕사 18g, 규산소다 326g 및 발포제 12g을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 실시하였으며, 그 물성치를 하기 표 1에 나타내었다.

[비교예 1]

당 업계에서 일반적으로 사용되고 있는 시멘트, 기포제 및 물을 혼합하여 제조된 경량기포콘크리트를 상기 실시예와 동일한 방법으로 물성치를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다

	실시예 1	실시예 2	비교예 1
압축강도(kg/㎠)	14	10	8
단열성능(㎉/mh℃)	0.038∼0.034	0.036∼0.032	0.10∼0.12
차음성능(dB)	45∼48	44∼47	65∼72
비중(g/㎤)	0.23	0.21	0.5
흡수율(%)	10	10	15
발포성능(배)	4	4.3	0
환경유해성	친환경적 소재	친환경적 소재	-
내염화성	불연성	불연성	불연성
화염전파	0	0	0
연기발생	0	0	0

상기 물성치를 측정하는데 사용한 장치는 당 업계에서 일반적으로 사용되는 유압식 압축강도시험기, 전자저울, 측정범위 0.05 ~ 0.5Kcal/mh℃의 열전도율 시험기, 화염토치, 온도계, 마이크로폰 등을 사용하여 물성치를 측정하였다.

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 및 2는 비교예 1과 비교하여, 압축강도, 단열성능, 차음성능, 비중, 흡수율, 발포성능에 있어서 모두 우수함을 나타내었다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 다기능 경량기포 조성물은 압축강도, 단열성, 차음성, 흡음성이 우수한 효과가 있으며, 본 발명에 따른 제조방법은 공정을 단축함으로써 제조단가를 낮출수 있는 효과가 있는 유용한 발명인 것이다.

상기에서 본 발명은 기재된 구체예를 중심으로 상세히 설명되었지만, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

Claims (6)

1. 산화마그네슘 2∼10 중량%, 붕사 4∼16 중량%, 규산소다 67∼91 중량%, 및 발포제 3∼8 중량%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 건축용 다기능 경량기포 조성물.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 경량기포 조성물은 착색제, 황토, 분진, 플라이애쉬, 시멘트를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 건축용 다기능 경량기포 조성물.
3. ⅰ) 산화마그네슘, 붕사, 규산소다, 및 발포제를 혼합하여 혼합원료를 준비하는 단계;

   ⅱ) 상기 혼합단계에서 준비된 혼합원료 내에 포함된 수분을 제거시키기는 건조단계;

   ⅲ) 상기 건조된 혼합원료를 분쇄기를 사용하여 6 내지 30 mesh의 입자크기로 분쇄하는 단계;

   ⅳ) 상기 분쇄된 혼합원료를 몰드에 주입하는 단계; 및

   ⅴ) 상기 혼합원료가 주입된 몰드를 마이크로 전자파 설비에 넣어 소성시켜 경량기포 조성물을 제조하는 단계;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 건축용 다기능 경량기포 조성물의 제조방법.
4. 상기 건조단계는 40℃ 내지 90℃에서 30분 내지 2시간 동안 실행되는 것을 특징으로 하는 건축용 다기능 경량기포 조성물의 제조방법.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 마이크로 전자파 설비의 운전시간은 제품의 요구성능과 설비의 능력에 따라 5분 내지 40분 이며, 주파수 대역은 915㎒ 내지 2.45㎓ 범위임을 특징으로 하는 건축용 다기능 경량기포 조성물의 제조방법.
6. 제 1 항의 조성물로 제조된 바닥재, 단열재, 샌드위치 판넬 및 보온재.