KR20060040378A - 질석을 이용한 내화 단열재의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
가. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야.
본 발명은 질석을 사용한 불연단열재의 제조방법에 관한 것으로, 특히 인위적인 열에너지의 투입이 없이 내부까지 상온에서 경화가 가능토록 함은 물론 일정한 규격품의 생산이 가능토록 한 것이다.
나. 발명이 해결하려는 기술적 과제.
현재 질석을 이용한 내화 단열재로서는 질석과 점결재를 혼합하여 반죽한 후 열을 가함으로서 점결재가 탈수에 의하여 겔상으로 경화가 이루어지도록 하고 있는 것이다. 그러나 이와 같이 가해지는 열이 단열성능이 우수할수록 건조시 열이 제품의 중심부까지 전달되어지지 못하게 되는 단점이 있어 상당히 높은 온도로 가열하여야 하고 또한 중심부까지 가열하기 위한 많은 시간이 소요되며 이러한 가열을 위한 로를 통과할 경우에 형태의 변형 즉 수분이 증발되면서 일정한 규격품의 제공이 불가능하다는 단점이 있는 것이다.
다. 발명의 해결방법의 요지.
따라서 본 발명은 형태의 변형이 없도록 일정한 틀에 주입토록 한 후 상온에서 가스를 주입토록 함으로서 경화가 용이토록 하고 일정한 규격품을 생산할 수 있게 된 것이다.
라. 발명의 중요한 용도
건축용 내화 단열.
Description
도 1은 본 발명의 제조공정을 도시한 블록도.
도 2는 점결재가 질석과 반죽된 상태의 개략도.
<도면의주요부분에대한부호의설명>
10: 입도를 갖는 질석 20: 점결재
본 발명은 질석을 이용한 불연단열재의 제조방법에 관한 것으로, 특히 인위적인 열에너지의 투입이 없이 상온에서 경화가 가능토록 한 것이고 일정한 규격품의 생산이 가능토록 한 것이다.
현재 내화 단열재로 사용되는 질석은 직경이 통상 1∼15㎜크기의 팽창질석을 지칭하는 것이고, 이러한 팽창질석을 적당한 점결재료를 사용하여 반죽하여 판상의 보드 또는 브릭(Brick)등 소정의 형상으로 성형하여 건축이나 산업용의 단열재로 사용되고 있는 것이다.
통상 단열재의 종류로는 재료의 종류나 형태에 또는 사용 온도에 따라 구분 할 수 있고 일반적으로 재료의 종류에 따라 구분하면 무기질재료와 유기질재료 및 복합재료로 구분할 수 있는 것이다.
무기질 재료로는 암면이나 유리면 또는 질석과 퍼라이트 등이 많이 사용되어지고 있으며 유기재료에는 폴리스티렌 코르크, 폴리우레탄 우레아 등이 있다.
또한 무기질 재료 중에서 가장 많이 사용되는 암면이나 유리면은 발암물질이라고 하여 또는 취급 중에 비산되어지는 미분에 의하여 인체에 유해요소가 많다고 하여 사용을 꺼리고 있는 것이고, 이러한 것들을 최근에는 환경문제로 사용을 제한시키고 있는 것이다.
반면 유기단열재는 취급이 용이한 점과 비교적 단열이 우수하다는 이유로 많이 사용되고 있으나 열에 약하고 특히 인화되면서 유독가스를 발생시키게 됨으로 최근에는 이러한 유기단열재에 불연이나 난연처리를 함으로서 어느 정도 개선하고자 노력하고 있으나 이러한 것들이 결국 고온에서는 모두 인화되어지면서 유독가스를 발생시킨다는 것이고, 이로 인하여 화재현장에서는 이러한 유독가스로 많은 인명피해로 인하여 사회문제화가 되면서 사용을 꺼리고 있는 실정이다.
따라서 앞으로는 건축물이나 산업용으로 사용되는 단열재가 불에 타지 않고 매연이나 유독가스를 발생시키지 않으면 환경문제를 야기시키지 않는 단열재의 개발이 요구되었던 것이다.
따라서 이러한 요구에 부응되어 개발된 것이 팽창질석고, 이러한 팽창질석의 입자가 통상 10㎜미만으로 사용됨으로 가공이나 취급이 용이하고 특히 단열효과가 우수하며 쉽게 구입이 용이하여 저렴하다는 점으로 인하여 판상이나 블릭의 형태로 개발되어 지고 있으나 이러한 것들이 팽창질석과 점결재를 혼합하여 열로 가열하여 일정한 판상이나 블릭의 형태로 가공할 경우에 팽창질석의 자체가 단열재이기 때문에 열을 가할 경우에 중심부까지 열의 전달이 용이치 아니하여 고가의 시설이 요구되어진다는 것이고, 이러한 고온의 열로 가열할 경우에 증발되는 수분으로 인하여 일정한 규격을 갖춘다는 것이 불가능하다는 단점이 있는 것이다.
즉 현재 점결재를 유기질이나 석유화학 제품으로 사용할 경우에는 경화조건이 용이한 반면에 고온에서 견딜 수 없기 때문에 불에 탐으로서 유독가스를 발생시킬 위험이 있다는 것이고, 불에 전혀 타지 않고 고온이나 어떠한 가혹한 조건에서도 안전한 점결력을 유지할 수 있는 무기질 점결재로 사용되는 규산소다는 100℃∼180℃정도의 온도에서 열을 가하여 탈수를 이용한 경화방법을 사용함으로서 용이한 경화가 가능토록 하면서도 고온에서도 전혀 타지 않는 안정적인 단열재를 제공할 수 있게 된 것이다.
그런 이러한 것들의 단점이 일정한 판상이나 블릭으로 제조할 경우에 팽창질석 자체가 단열기능을 갖게 됨으로 점결재와 반죽되어 열을 가할 경우에 열이 이러한 단열성능으로 인하여 내부 중심부까지 전달이 용이치 못하다는 단점이 있는 것이다.
따라서 이를 위하여 고온으로 가열을 하고 또한 별도의 로를 구비하여야 하며 또한 가열을 위한 장시간이 소요된다는 단점은 물론 이렇게 가열됨으로서 일정한 규격의 제품을 제공할 수 없다는 단점이 있는 것이다.
즉 규산소다를 점결재로 사용할 경우에 상기 규산소다에 함유되어진 액상 규 산나트륨(Na2O,nSiO2,xH2O)을 점결재로 사용하여 경화할경우에 규산소다에 150℃∼180℃ 정도의 열을 가하면 탈수와 함께 겔상으로 탈수반응이 일어나면서 단시간에 규산이 겔상으로 변화되어지면서 경화되어지는 것이다.
따라서 경화의 시간은 경화제의 몰비나 제품의 크기에 따라 차이가 있으나 보통 수십분에서 수시간이 소요되는 것이고 이럴 경우에 형태의 변형으로 인하여 규격품으로의 생산이 불가능하다는 단점이 있는 것이다.
따라서 본 발명은 이러한 문제점의 해결을 위하여 따라서 형태의 변형이 없도록 일정한 틀에 주입토록 한 후 상온에서 이산화가스를 주입토록 함으로서 규산소다에 함유되어진 규산나트륨과 이산화가스가 신속하게 반응하여 탈수토록 함으로서 내부가지 경화가 용이토록 하고 일정한 규격품을 빠르게 대량생산할 수 있게 된 것이다.
이하 첨부된 도면에 의거 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
우선 본 발명에서 사용된 팽창질석은 그 입도가 1∼15㎜의 것을 사용하는 것이고, 이러한 입도는 본 발명의 목적을 제한하는 것이 아니고 사용처와 용도에 따라 입도는 더 미세한 것을 사용할 수 있는 것이다.
다음은 팽창질석과 혼합되어진 점결재 등과의 배합비율의 실시 예를 나타낸 것이다.
실시예 1
팽창질석 100(기준값)
규산소다 10∼50(비교값)
본 발명에서 사용되는 점결재는 액상의 규산소다이고 액상의 규산소다와 일정한 입도를 갖는 팽창질석과 반죽하여 액상의 규산소다가 일정한 입도를 갖는 팽창질석에 골고루 도포되어지도록 일정시간 교반을 한 후 이를 일정한 틀에 주입하여 가압하고 가압된 상태에서 이산화탄소를 주입하는 것이다.
이때 주입되는 이산화탄소는 일정한 이송라인을 타고 흐르면서 틀의 외부에서 주입이 되거나 또는 틀의 내부로 주입이 되거나 관계없이 이루어지는 것이다.
이때 액상의 규산소다의 성분중에서 액상의 규산나트륨(Na2O,nSiO2,xH2
O)이 상온에서 이산화탄소(CO2)와 접촉하게 되면 탈수 반응이 일어나면서 단시간에 규산이 겔상으로 변화되면서 경화되어지는 것이다.
이때 경화속도를 빠르게 할 경우에는 이산화탄소를 일정한 압을 가하여 가하게 되면 순식간에 경화가 일어나게 할 수 있고 이러한 과정은 탈수반응속도에 다라 변화시킴으로서 생산성을 향상시킬 수 있는 것이다.
이러한 탈수 반응식은 다음과 같다.
Na2O,nSiO2,(mn-x)H2O+CO2→→→Na2CO3
,xH2O+m(SiO2,nH2O)
따라서 경화에 소요되는 시간은 화학반응에 소요되는 시간과 경화제의 몰비에 따라 수분에서 십분이내에 경화가 이루어지게 되는 것이다.
이러한 팽창질석의 입도는 성형된 판상이나 블릭의 상태가 사용용도에 따라 또한 이러한 것들이 사용되는 것의 단열기준에 따라 달라지는 것이다.
또한 점결재인 규산소다를 너무 적게 사용할 경우에는 반죽이 골고루 이루어지지 못하게 됨으로 경화 후에 부스러짐이 발생되는 문제점이 있고 너무 많이 사용할 경우에는 무거우며 일정한 틀을 갖출 경우에 틀의 유지가 곤란하다는 단점은 물론 생산성이 덜어져 경제적이지 못한 단점이 있는 것이다.
따라서 경화에 의한 생산공정을 간편하게 할 수 있고 또한 별도의 가열수단이 불필요하고 틀에 의한 어떠한 형태로의 성형이 가능한 불에 타지 않는 단열재를 일정한 규격품으로 얻을 수 있는 것이다.
Claims (5)
- 일정한 입도를 갖는 팽창질석을 액상의 규산소다와 반죽하여 반죽된 것을 일정한 틀로 유지한 후 이산화탄소와 접촉시켜 경화토록 함을 특징으로 하는 질석을 이용한 내화 단열재의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 팽창질석의 입도는 1∼15㎜인 것을 특징으로 하는 질석을 이용한 내화 단열재의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 반죽된 것을 틀로 유지할 경우에 일정한 압력으로 가압되어짐을 특징으로 하는 질석을 이용한 내화 단열재의 제조방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 팽창질석과 점결재로 사용된 액상의 규산소다의 비율은 팽창질석을 100으로 할 경우 10∼50인 것을 특징으로 하는 질석을 이용한 내화 단열재의 제조방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 이산화탄소와 반응하는 액상의 규산소다는 규산소다에 함유되어 있는 액상규산나트륨인 것을 특징으로 하는 질석을 이용한 내화 단열재의 제조방법.
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2004
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