KR20080012984A - 알칼리성 환경에서 합성된 천연 알루미노실리케이트 복합물및 응집체와 그 제조 방법 - Google Patents

알칼리성 환경에서 합성된 천연 알루미노실리케이트 복합물및 응집체와 그 제조 방법 Download PDF

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로돌포 다피코 베르나르데스 데 올리베이라
움베르토 다피코 베르나르데스 데 올리베이라
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Abstract

본 발명은 복합물을 획득하는 데 사용되는 무기 중합의 직접 반응 공정에 관한 것으로서, 상기 복합물의 중합 매트릭스는 포틀랜드시멘트, 목재, 석고 및 금속 프레임에 대한 대체물의 제조에 있어서 합성 내알칼리성 응집체(타이어 고무, 폴리프로필렌 섬유, 나일론, PVA)가 혼합되거나 혼합되지 않은 하나 이상의 천연 응집체(실리카, 석회석, 수화석회, 질석, 석면 섬유)의 무기 매트릭스에 첨가된 적합한 혼합물을 통해 소정의 천연 알루미노실리케이트와 다양한 응집체의 혼합 반응기의 화학적 또는 열적 예비 활성화를 필요로 하지 않는다. 이를 위해, 물과 수산화나트륨 및/또는 수산화칼륨의 알칼리성 수용액이 100℃ 내지 500℃ 사이의 온도에서 오븐 건조되고 중합될 인공물의 성형 또는 압출 및 절삭에 첨가된다.
알루미노실리케이트, 섬유, 수산화나트륨, 수산화칼륨

Description

알칼리성 환경에서 합성된 천연 알루미노실리케이트 복합물 및 응집체와 그 제조 방법{NATURAL ALUMINOSILICATE COMPOSITE AND AGGREGATES SYNTHESIZED IN ALKALINE ENVIRONMENT AND THEIR MANUFACTURING PROCESS}
본 발명은 성형 또는 압출될 수 있는 인공물의 제조를 허용하는 제조 방법을 통해 획득되는 알루미노실리케이트 복합물에 관한 것으로서, 그 제조에 있어서 소정의 원료가 응집될 수 있으며, 그로 인해 개별 응집체 별로 기존의 세라믹, 포틀랜드시멘트 프리캐스트 제품(Portland-cement precast product), 목재(timber), 플라스틱(plastic), 집판(agglomerated plate), 알루미늄(aluminum) 및 섬유 시멘트(fiber cement)를 대체할 수 있는 제품을 획득하게 된다.
제조 공정 동안에, 제품은 점토광물 페이스트(claymineral paste)의 융점(fusion point) 훨씬 아래의 온도에서 반응을 얻기 위해서 높은 알칼리성(나트륨 또는 칼륨) 수용액 환경과 열 추가의 상태에서 알루미노실리케이트와 응집체의 압축 또는 압출을 통해 획득된다. 이 방법은, 지붕 타일, 세라믹 및 섬유시멘트 패널, 몰드, 프레임, 바닥 타일, 코팅, 블록, 프리캐스트 슬래브 및 벽돌 및 콘크리트 또는 세라믹 파이프뿐만 아니라 석고 또는 목재 실링, 파티션 및 이와 유사한 제품의 제조에 사용되는 제품을 생산한다.
환경을 보전하고자 하는 증가하는 요구와 이와 관련한 대다수의 국가의 염려는 낮은 수준의 환경파괴의 지속 가능한 개발을 달성하고자 하는 무한한 기술적 공정의 개발로 이어졌다. 여기서, 시멘트 산업 및 세라믹 산업은 그 과정을 혁신하고 향상하려는 노력에도 불구하고 제조 중에 상당한 양의 에너지 파괴와 태생적인 높은 수준의 CO2 방출로 인해 발생하는 환경적 충격을 줄이는 측면에서 새로운 사회의 기대를 충족하지 못하는 기법 및 방법에 여전히 의존하고 있다.
유사이래 인류는 점토 제품 제조 기법에 친숙해 왔으며, 그 원리는 점토-광물 혼합물과의 성분의 융합을 통한 소결을 기초로 한다. 한편으로 원료가 충분하고 다른 한편으로 가열 공정의 비용이 많이 든다면, 제품의 수축, 뒤틀림 및 균열을 방지하기 위한 습도의 엄격한 조절 또는 점토 제품의 제조에서 섭씨 800 내지 1400도 범위의 고온에 의해 유발되는 연소를 수반한다.
포틀랜드시멘트의 경우에, 상기 시멘트의 광범위한 용도에도 불구하고, 원리는 높은 습도 함량과 한층 늘어난 경화 기간을 갖는 혼합물에 의해 특징 지워지는, 여전히 연구 중인 칼슘 결합(calcium bond)으로부터 발생하는 복잡한 화학반응을 기초로 한다.
포틀랜드시멘트의 대안은 1950년대 중반에 우크라이나(Ukraine)의 글룩호브스키(Glukhovsky)에 의한 기초 연구의 대상이며, 알칼리성 환경의 칼슘 실리케이트와 혼합된 알루미노실리케이트를 사용하여 시멘트 공정에서의 합리적인 실질적 적용이다. 이러한 연구는 동료와 함께 폭넓은 잠재 용도와 적용을 갖는 새로운 물질에 대한 수많은 공보와 특허(미국 특허 제5342595호, 제5349118호, 제5352427호, 제5539140호, 제5925449호)를 프랑스 연구자 조셉 다비도비츠(Joseph Davidovits)에 의해 나중에 채택되어 통합되었다. 이 재료는 소정의 조건과 비율 하에서 합성되며, 높은 알칼리성 환경과 인근 주위 온도에서 활성 알루미노실리케이트와 실리카의 중합반응(polymerization reaction)을 기초로 하는 다용도 무기 접착제인 "지오폴리머(geopolymer)"로 불리운다. 중합반응의 특히 전형적인 예로서는, 메타카올리나이트(metakaolinite), {2{AL2O2SI2O5}n + 4H2O}가 약 2시간 동안 700℃의 가열로 온도에서 카올리나이트{2{AL2SI2O5(OH)4}}의 열활성(thermal activation)으로부터 획득된 이후에 팔면체(카올리나이트)를 갖는 알루미늄을 사면체배위(메타카올리나이트)로 변환을 수행하는 수단으로서 사용되므로, 이를 활성화한다.
중합 과정의 이해는 많은 특허를 가진 콤리(Comrie), 발라구루(Balaguru), 가우클러(Gauckler), 장(Zhang) 등에 의해 상당한 기여가 이루어졌으며, 이들은 실리카 퓸(silica fume), 규산염, 메타규산염, 산화물 등의 용도와 같은 기법 및 공정을 특정화함과 동시에 동일한 원리를 공유한다.
기술적 의미에서, 기존의 인공물은 종래의 세라믹, 포틀랜드시멘트 및 지오폴리머의 사용에 제한된다.
세라믹의 경우, 중대한 단점은 상기 세라믹을 제조하는 데 요구되는 높은 경제적 비용 및 환경적 비용이며, 이는 고온에 도달할 필요가 제시되며 상당한 수축으로 인해 보다 큰 크기로 제조될 수 없다는 점이다.
포틀랜드시멘트 기초 제품에 관해서는, 그 제조에 들어가는 높은 경제적 비용 및 환경적 비용 이외에, 불편하게도 압출이 불가능하고, 높은 수축률과 경화에 오랜 기간이 요구된다. 후자는 포틀랜드시멘트를 기초로 한 제품이 현재 기술 표준의 관점에서 보면 낮은 조기 강도(early strength)와 불만족스러운 단열률(thermal insulation rate)을 갖는다.
최종적으로, 역시 공유 정보 영역(public domain)의 지오폴리머로 알려진 인공물의 제조에 관하여, 알루미노실리케이트의 천연 발생이 다양한 범위의 입자 크기, 마이크로-원소 조성, Si:Al 비율, 소정의 표면 및 화학적 반응성에 의해 특징지워지므로 인공물의 제조는 원료를 가공하는 요구 및 그로 인한 고비용에 의해 제한되며, 인공물의 천연 이용을 비현실적으로 만들고 열활성, 고순도 규산염, 실리카 퓸의 이용, 소정 표면의 증가, 산화물 등의 반응기로부터 유도된 물리적-화학적 변화 중합 반응의 성공을 조절한다. 본 발명의 제조 공정의 개발은 이러한 단점을 극복하고 현존 제품과 동일한 제한을 갖지 않는 제품을 얻고자 할 뿐만 아니라 현재 특정 표준과 시장 요구를 충족시키기 위함이다.
개발된 제조 공정은 무기중합반응의 성분의 임의의 화학적 또는 열적 예비활성(preactivation)을 요구하지 않으며, 알칼리성 환경에서 합성된 응집체를 갖는 알루미노실리케이트 복합물을 얻기 위해 채택될 수 있는 직접 반응(direct reaction)이다. 최종 인공물의 제품은 상기 인공물을 제조하는 데 사용될 점토(알루미노실리케이트)를 채취하기 위해 광상(deposit)을 채굴하기 시작하며, 균일한 입도(homogenous grading)(체(sieve) # 50가 최고의 제품을 제조)를 달성하기 위해 점토를 분할하고 체로 거르는 작업이 이어진다. 복합물에 사용되는 응집체의 선택이 이루어진 직후에, 규산염, 석회분말(limestone powder), 질석(vermiculite) 및 합성 고무 응집체와 같은 천연 응집체와, 합성섬유 중에서 알칼리도를 견뎌낼 수 있는 합성섬유 둘 다를 포함할 수 있다.
물을 잘 흡수하는 천연 응집체는 이러한 모든 원료의 균일한 혼합이 H2O + NAHO 및/또는 KOH 로 구성되는 수용액 내의 알칼리성 촉매의 첨가에 의해 달성될 때까지 점토와 직접 혼합될 수 있다. 이는 인공물의 압출 및/또는 주조를 겪는 새로운 균질화를 달성하기 위해 새로운 혼합물로 이어지며, 그로 인해 가공편(인공물)들은 복합물이 압출되는 경우에 절단을 통해 획득되거나, 또는 상기 복합물이 몰딩에 의해 획득되는 경우에는 주조를 통해 획득된다. 이들 가공편들은 먼저 80℃ 내지 100℃의 온도에서 건조 오븐에 배치된 후에 아래에 기재된 바와 같이 중합 과정을 겪는다.
알칼리성 환경을 견뎌내는 고무, 폴리프로필렌 섬유, 나일론 등과 같은 합성 응집체에 관해서는, 상기 합성 응집체는 개선된 균질화를 달성하기 위하여 H2O + NAHO 및/또는 KOH 의 수용액의 알칼리성 촉매와 사전에 혼합되는데, 이는 상기 합성 응집체가 천연 응집체와는 달리 한층 높은 소수성(hydrophobicity)을 특징으로 하므로, 인공물의 압출 및/또는 주조를 허용할 복합물 페이스트를 획득하기 위하여 점토(알루미노실리케이트)과 실질적으로 혼합될 상기 합성 응집체의 개선된 균질화를 위해 보다 길어진 접촉 기간을 필요로 한다.
복합물로부터 획득되는 인공물의 중합은 소정의 경우에서 사용된 응집체의 유형에 따라 건조 온도를 약 180℃의 온도로 간단한 증가에 의해 오븐 내에서 발생한다. 하지만, 소정의 응집체로부터 획득된 소정의 유형의 인공물의 경우에(추가로 예시될), 오븐 내에서 건조한 이후에 상기 인공물이 최대 500℃ 온도의 가열로로 이송되도록 상기 중합을 가열로 내에서 수행할 필요가 있다. 중합 이후에는, 인공물이 천연 냉각을 위해 제거될 것이며, 그로 인해 인공물은 경화되고 저장되어 시장에 내놓는 단계로 나아가기 전에 주위 온도에 도달하여 중합 과정을 마친다.
본 발명의 목적인 인공물의 중합은 전술한 바와 같이 혼합물로부터 발생한 페이스트의 완전한 균질화와 주조 또는 압출 이후에 마찬가지로 수행될 것이다. 이후 열추가를 위한 절단 또는 몰딩이 이어진다. 열 밀도(heat intensity)와 노출 기간은 기질 응집체에 특정되어야 하며, 80℃ 내지 500℃ 사이에서 변화할 수 있다. 이 범위 아래의 건조 온도가 사용되는 경우에는 복합물의 완전한 중합이 달성되지 않는 반면에, 상기 범위를 초과하는 온도는 제조된 인공물에 대한 소망한 기계적 특성의 감소로 이어질 뿐만 아니라 제품 비용을 증가시킨다.
이러한 방식으로, 반응을 달성하기 위한 예비활성화 없이 천연 알루미노실리케이트 및 응집체를 이용함에 따라서, 인공물 제조의 비정지 공정, 즉 주조 또는 압출 및 페이스트 경화의 단계에서 압축/몰딩과 혼합물에서 이미 발생한 반응을 촉진하는 수단으로서 즉시 열첨가와 제공된 촉매(알루미노실리케이트 및 그 응집체에 대한 수용액)의 첨가를 통해 연속적인 공정을 형성하는 것이 가능하다. 이는 연구 절차에서 일반적으로 달성되는 기본 반응기의 예처리/활성의 특정 조건에 대한 요구를 없애므로, 공정을 제조 비용의 관점에서 실현 불가능하게 만든다.
이러한 공정에 있어서, 실온으로 냉각한 이후에 200℃ 내지 500℃ 사이에서 가열된 제품의 수침법(water immersion)을 구비하는 후경화 기법을 포함할 가능성 이 있다. 이는 중합 공정의 소망한 기계적 특성을 가능하게 하는 수단이다.
전술한 과정을 통해 제조되는 최종 제품은, 점토와 혼합되는 응집체에 따라 변화하는 80℃ 내지 500℃ 사이의 온도에 대한 반응을 이용함으로써 짧은 기간 동안에 보다 향상된 미적 기계적 특징을 달성함으로 세라믹 및 포틀랜드시멘트 제품과 실질적으로 상이하다.
본 발명은, 25% 내지 40% Al2O3 함량과 8% 내지 15%의 점화에의 손실의 40% 내지 60% SiO2 뿐만 아니라 낮은 결정도(crystallinity)를 특징으로 하는 최소 함량 0.5%의 무정형 재료의 주된 카올리나이트 광물학적 특성(X선 형광 분광법에 의한 계량분석을 통해)을 소정의 천연 알루미노실리케이트와 혼합함으로써 달성된다. 이러한 알루미노실리케이트는 다양한 응집체에 첨가되는 경우에 복합물의 폴리머 기질로서 사용되었으며, 건조 중에 최종 제품에 최소 수축과 뒤틀림 비율, 흡수에서의 최고값과 마멸 및 압축 강도의 증가를 제공한다. 이러한 응집체는 전형적으로 모래, 석회석 및 석회이다. 요구되는 소정의 기계적 특성 및 미적 특성에 따르면, 천연 또는 합성 입자 및/또는 섬유, 질석, 고무 및 색소를 첨가할 수도 있다. 이러한 건조 혼합물에 물과 NAOH 및/또는 KOH(응집체 및 최종 용도에 따라 비율이 변화)을 포함하는 알칼리성 용액이 첨가된다. NAOH 및/또는 KOH 은 나트륨 규산염, 나트륨 메타규산염 또는 나트륨 탄산염 등과 같은 나트륨 또는 포타슘을 포함하는 여타 알칼리화제(alkalizing agent)로 빈번하게 교체된다.
최종적으로, 일단 중합이 영향을 받으면, 그 적용에 따라 획득된 복합물을 순화하는 것이 가능하며, 이는 무한한 특정 용도를 담당할 수 있거나 종래의 복합물에 대한 바람직한 대체물일 수 있는데, 이는 재료의 고유 성질뿐만 아니라 재료의 실시와 관련된 다재다능함 때문이다. 환경적 측면 또한 주목할 가치가 있는데, 이는 이러한 제품이 응집체와 같이 점토 혼합물로부터 채택된 원료를 이용할 수 있으며 일반적으로 환경으로 배출되기 때문이다. 이러한 예로는 고무 타이어, 플라스틱 및 폴리프로필렌이 있다.
따라서, 매트릭스 내의 다양한 재료 및 응집체 비율로부터, 아래에 기술될 바와 같이 전체적으로 다양한 특성 및 채택을 갖는 복합물을 획득할 수 있다. 이들은 보다 간단한 공식의 복합물로부터 보다 복잡한 것까지 있다. 복합물의 혼합 조성, 온도, 응집체 비율, 촉매 혼합물(수용액), 혼합, 균일화 및 몰딩 과정이 아래에 기술된다. 아래에 기술될 방법을 이용하여 인공물의 제조에 있어서 점토(알루미노실리케이트) 혼합물과 응칩체 용도에 대한 가능성은 이들 예에만 한정되지 않으며, 본 발명의 특성에서의 계수를 제한하는 아래에 예시된 식/비율에 한정되지도 않는다.
- 실시예 1: 종래의 레드 세라믹과 유사한 물리적 특성을 갖는 세라믹 복합물.
중합 매트릭스: 알루미노실리케이트(건조되고 미세하게 파쇄, #50 체 통과).
응집체: 세척된 모래 및 석회분말(양측 모두 건조되고 미세하게 파쇄).
매트릭스/응집체 중량 비율: 1:1 15% 편차.
응집체들 간의 중량 비율: 1:1 50% 편차.
촉매: 바람직하게는, 일정한 비율의 수산화나트륨 또는 수산화칼륨(상업적 용도).
촉매/건조 혼합물 중량 비율: 복합물을 목표로 한 결정도 증가에 따라 1.5% 내지 12%. 촉매의 적용은 상기 촉매를 반응수에 완전히 희석함으로써 수행되어야 한다.
물/건조 혼합물 중량 비율: 10% 내지 20%, 바람직하게는 14%(이 범위 아래의 수치는 혼합물을 완전하게 축축하게 적실 수 없으므로 이후 반응이 불완전하게 되는 반면에, 물의 양이 이 범위를 넘어서는 경우에는 복합물 결정도의 지수가 하강하는 경향이 있다).
혼합 및 균일화: 물에 희석되기 전의 촉매(이러한 경우라면 염료가 이미 혼합)가 균질화에 적합한 장치(예를 들어, 적은 수의 회전 블레이드를 구비한 교반기) 내에서 건조 혼합물에 서서히 첨가되며, 그로 인해 최종 페이스트가 소정의 소성을 나타내는 동시에 덩어리 없이 완전히 수화될 때까지 진행한다.
성형/주조: 균질화 공정으로 발생한 페이스트는 압출 메커니즘에 사용될 수 있거나, 또는 압축에 의한 주조를 수행할 수 있다.
건조: 건조는 바람직하게는 최소 2시간 동안 섭씨 80도에서 오븐 내에서 수행된다. 이 기간은 보다 높은 밀도를 갖는 가공편의 경우에 최대 6시간까지 증가될 수 있다.
중합: 중합 단계는 용광로에서 오븐 건조 이후에 최대 섭씨 500도까지 온도 상승의 단계를 포함하며, 이러한 수준의 온도는 한 시간가량 지속된다.
경화: 복합물은 점진적으로 냉각되기 위해 용광로로부터 제거될 것이다. 복합물은 5일간의 수침(immersion in water)에 의한 경화를 통해 최대 50%까지 잠재력화된 우수한 기계적 특성을 특징으로 하며, 공정은 최대 20일까지 건조 모드가 연장될 수 있다.
최종 제품의 물 흡수: 종래 (합성) 세라믹 제품에 비교하여 10% 내지 12%. 일부 응집체 혼합 비율과 조성에 있어서, 불완전한 반응으로 인해 발생될 수 있는 풍해(efflorescence)가 관찰되었다.
단열/흡음: 종래의 세라믹의 단열/흡음에 비해 우수함.
비중: 입방미터당 약 2,000kg.
용도: 지붕 타일, 벽돌, 블록, 렌더링(rendering) 및 콘크리트 프리캐스트.
- 실시예 2: 석회를 구비한 세라믹 복합물: 종래의 세미그래 세라믹과 유사한 물리적 특성을 특징으로 한다.
중합 매트릭스: 건조, 미세하게 파쇄된 알루미노실리케이트, #50 체를 통과.
응집체: 세척된 모래 및 석회분말, 수화석회, 이들 모두는 건조.
매트릭스/응집체 중량 비율: 15% 편차의 1:1.
응집체들 간의 중량 비율: 2:1 (모래 및/또는 석회분말)/수화석회 35% 편차.
촉매: 바람직하게는, 일정한 비율의 수산화나트륨 또는 수산화칼륨(상업적 용도).
촉매/건조 혼합물 중량 비율: 복합물을 목표로 한 결정도 증가에 따라 1.5% 내지 12%. 촉매의 적용은 상기 촉매가 반응수에 완전히 희석된 이후에 수행되어야 한다.
물/건조 혼합물 중량 비율: 10% 내지 20%, 바람직하게는 14%(이 범위 아래의 수치는 혼합물을 완전하게 축축하게 적실 수 없으므로 이후 반응이 불완전하게 되는 반면에, 물의 양이 이 범위를 넘어서는 경우에는 복합물 결정도의 지수가 하강하는 경향이 있다).
혼합 및 균일화: 물에 희석되기 전의 촉매(이러한 경우라면 염료가 이미 혼합)가 균질화에 적합한 장치(예를 들어, 적은 수의 회전 블레이드를 구비한 교반기) 내에서 건조 혼합물에 서서히 첨가되며, 그로 인해 최종 페이스트가 소정의 소성을 나타내는 동시에 덩어리 없이 완전히 수화될 때까지 진행한다.
성형/주조: 균질화 공정으로 발생한 페이스트는 압출 메커니즘에 사용될 수 있거나, 또는 압축에 의한 주조를 수행할 수 있다.
건조: 건조는 바람직하게는 최소 2시간 동안 섭씨 80도에서 오븐 내에서 수행된다. 이 기간은 보다 높은 밀도를 갖는 가공편의 경우에 최대 6시간까지 증가될 수 있다.
중합: 중합 단계는 용광로에서 오븐 건조 이후에 최대 섭씨 500도까지 온도 상승의 단계를 포함하며, 이러한 수준의 온도는 한 시간가량 지속된다.
경화: 복합물은 점진적인 냉각을 위해 용광로로부터 제거될 것이다. 복합물은 최대 20일까지의 건조 경화를 통해 최대 50%까지 잠재력화된 우수한 기계적 특 성을 나타낸다.
최종 제품의 물 흡수: 종래 (합성) 세라믹 제품에 비교하여 5% 내지 8%.
단열/흡음: 종래의 세라믹의 단열/흡음에 비해 우수함.
비중: 입방미터당 약 2,000kg.
용도: 다음과 같은 이용에 따른 복합물의 물리적 특성/기계적 특성:
- 타일: 굴곡 파열 하중(flexural rupture load), 불투과성, 물 흡수, 수축, 뒤틀림 및 비틀림: 브라질 기술 표준 NBR 13582, NBR 8947, NBR 8948, NBR 6462 및 NBR 9602에 부합.
- 벽돌: 수축, 제곱 편차(square deviation) 및 측면의 평탄함, 물 흡수 및 압축 강도: NBR 7171, NBR 8947 및 NBR 6461에 부합.
콘크리트 프리캐스트의 대체.
- 코팅 판(coating plate): 크기 편차율, 물 흡수, 내충격성, 마모 강도, 균열 및 열팽창: NBR 13816, NBR 13817 및 NBR 13818에 부합.
최종 제품의 외관: 주조/압출된 물체의 표면의 보다 향상된 마무리를 제공하기 위한 요구 및 이용에 따르면, 다음과 같은 것들이 적용될 수 있다: 폴리에스테르 에폭시계 페인트 분말 또는 복합 폴리에스테르-에폭시계 페인트 분말뿐만 아니라 PVA계 수지, 아크릴 수지 또는 폴리우레탄 수지 및 재활용된 PET 필름.
- 실시예 3: 석회 및 섬유를 구비한 세라믹 복합물. 이러한 복합물은, 세미그래 세라믹의 소망한 특성을 보유하는 동시에 목재 및 목재 부산물에 고유한 일부 성질을 보유하며, 이러한 성질로는 인장 강도 및 복합 본체가 용이하게 절단되고 못이 관통되며 나사 결합될 수 있는 등의 용이함이 있다.
중합 매트릭스: 알루미노실리케이트(건조 및 미세하게 파쇄, #50 체를 통과).
응집체: 세척된 모래 및 석회분말, 수화석회(이들 모두가 건조), 내알칼리성 섬유(폴리프로필렌, PVA, 나일론 등).
매트릭스/응집체 중량 비율: 15% 편차의 1:1.
응집체들 간의 중량 비율: 2:1 (모래 및/또는 석회분말)/수화석회 35% 편차, 건조 혼합물의 전체 중량의 최대 8%까지 폴리프로필렌 섬유가 첨가됨.
촉매: 바람직하게는, 일정한 비율의 수산화나트륨 또는 수산화칼륨(상업적 용도).
촉매/건조 혼합물 중량 비율: 복합물을 목표로 한 결정도 증가에 따라 3% 내지 12%. 촉매의 적용은 상기 촉매가 반응수에 완전히 희석됨으로써 수행되어야 한다.
물/건조 혼합물 중량 비율: 20% 내지 30%, 바람직하게는 25%(이 범위 아래의 수치는 혼합물을 완전하게 축축하게 적실 수 없으므로 반응이 불완전하게 되는 반면에, 물의 양이 이 범위를 넘어서는 경우에는 복합물 결정도의 지수가 하강하는 경향이 있다).
혼합 및 균일화: 물에 희석되기 전의 촉매(이러한 경우라면 염료가 이미 혼합)가 균질화에 적합한 장치(예를 들어, 적은 수의 회전 블레이드를 구비한 교반 기) 내에서 건조 혼합물에 서서히 첨가되며, 그로 인해 최종 페이스트가 소정의 소성을 나타내는 동시에 덩어리 없이 완전히 수화될 때까지 진행한다.
성형/주조: 균질화 공정으로 발생한 페이스트는 압출 메커니즘에 사용될 수 있거나, 또는 압축에 의한 주조를 수행할 수 있다. 상기 페이스트는 성형 메커니즘에 제공될 수도 있다.
건조: 건조는 바람직하게는 최소 2시간 동안 섭씨 80도에서 오븐 내에서 수행된다. 이 기간은 보다 고밀도를 갖는 가공편의 경우에 최대 6시간까지 증가될 수 있다.
중합: 중합 단계는 용광로에서 오븐 건조 이후에 섭씨 80도로부터 섭씨 100도까지 온도 상승의 공정을 포함하며, 이러한 수준의 온도는 두 시간가량 지속된다.
경화: 복합물은 점진적인 냉각을 위해 용광로로부터 제거된다. 복합물은 최대 20일까지의 건조 경화를 통해 최대 50%까지 잠재력화된 우수한 기계적 특성을 나타낸다.
최종 제품의 물 흡수: 종래 (합성) 세미그레스 세라믹 제품에 비교하여 5% 내지 8%.
단열/흡음: 종래의 세라믹의 단열/흡음에 비해 우수함.
비중: 입방미터당 약 1,700kg.
용도: 석회와 섬유를 구비한 세라믹 복합물의 고유 특성으로 인해, 세라믹 복합물은 목재 및 부산물, 섬유 시멘트, 콘크리트 프리캐스트, 플라스틱, 석고, 석 고보드 및 일부 경우에는 금속판과 프레임을 대체하는 우수한 다재다능함을 보여준다.
표면 강화: 선택적으로, 일부 특정 경우에 있어서, 최종 제품의 굽힘 강도 및/또는 비틀림 강도의 실질적인 증가를 목표로 하여, 폴리프로필렌, 면, 종이, 카드, 폴리에스테르, 사이잘마(sisal), 나일론 등과 같은 합섬 섬유 또는 천연 섬유의 직물이 다양한 양과 배치로 복합물의 본체에 접착될 수 있다.
최종 제품의 외관: 주조/압출된 물체 표면의 보다 향상된 마무리를 제공하기 위한 요구 및 이용에 따르면, 다음과 같은 것들이 적용될 수 있다: 폴리에스테르 에폭시계 페인트 분말 또는 복합 폴리에스테르-에폭시계 페인트 분말뿐만 아니라 PVA계 수지, 아크릴 수지 또는 폴리우레탄 수지 및 재활용된 PET 필름.
- 실시예 4: 고무 복합물. 물에 대한 높은 감수성에도 불구하고, 이 복합물은 낮은 비중을 가지며 프리캐스트 부품의 석고를 대체할 수 있다.
중합 매트릭스: 건조 및 미세하게 파쇄된 알루미노실리케이트, #50 체를 통과.
응집체: 중고차 타이어의 고무(미세하게 파쇄되고 #20 내지 #40 체를 통과).
매트릭스/응집체 중량 비율: 7:3 20% 편차.
촉매: 바람직하게는, 일정한 비율의 수산화나트륨 또는 수산화칼륨(상업적 용도).
촉매/건조 혼합물 중량 비율: 복합물을 목표로 한 결정도 증가에 따라 3% 내 지 15%. 촉매의 적용은 상기 촉매가 반응수에 완전히 희석된 이후에 수행되어야 한다.
물/건조 혼합물 중량 비율: 20% 내지 30%, 바람직하게는 25%(이 범위 아래의 수치는 혼합물을 완전하게 축축히 적실 수 없으므로 반응이 불완전하게 되는 반면에, 물의 양이 이 범위를 넘어서는 경우에는 복합물 결정도의 지수가 하강하는 경향이 있다).
혼합 및 균일화: 물에 희석되기 전의 촉매(이러한 경우라면 염료가 이미 혼합)가 균질화에 적합한 장치(예를 들어, 적은 수의 회전 블레이드를 구비한 교반기) 내에서 응집체(고무 분말)에 서서히 첨가되며, 그로 인해 고무 전체 체적이 완전하게 가습된다. 이 경우에만 알루미노실리케이트(매트릭스)가 첨가되므로(이러한 경우에는 염료가 이미 혼합), 최종 페이스트가 덩어리가 없이 완전히 수화되는 동시에 소정의 소성을 나타낼 때까지 진행한다.
성형/주조: 균질화 공정으로 발생한 페이스트는 압출 메커니즘에 사용될 수 있거나, 또는 압축에 의한 주조를 수행할 수 있다.
건조: 건조는 바람직하게는 최소 2시간 동안 섭씨 80도에서 오븐 내에서 수행된다. 이 기간은 고밀도의 가공편의 경우에 최대 6시간까지 증가될 수 있다.
중합: 중합 단계는 용광로에서 오븐 건조 이후에 섭씨 80도로부터 섭씨 180도까지 온도 상승의 공정을 포함하며, 이 수준에서 두 시간가량 지속된다.
경화: 복합물은 점진적인 냉각을 위해 용광로로부터 제거된다. 복합물은 최대 20일까지의 건조 경화를 통해 최대 30%까지 잠재력화된 우수한 기계적 특성을 나타낸다.
최종 제품의 물 흡수: 15% 내지 20%.
단열/흡음: 플라스틱 또는 목재에 비해 우수하지만 세라믹의 단열/흡음에 비해 낮은 수준이며, 섭씨 220도 이후의 복합물의 느린 열화가 발생한다.
비중: 입방미터당 약 1,200kg.
용도: 복합물의 고유 특성으로 인해, 복합물의 적용은 적용 노력과 물 접촉에 대한 높은 수준의 내성이 필요 없는 경우로 한정된다.
표면 강화: 선택적으로, 일부 특정 경우에 있어서, 최종 제품의 굽힘 강도 및/또는 비틀림 강도의 실질적인 증가를 목표로 하여, 폴리프로필렌, 면, 종이, 카드, 폴리에스테르, 사이잘마(sisal), 나일론 등과 같은 합섬 섬유 또는 천연 섬유의 직물이 다양한 양과 배치로 복합물의 본체에 접착될 수 있다.
최종 제품의 외관: 주조/압출된 물체 표면의 보다 향상된 마무리를 제공하기 위한 요구 및 이용에 따르면, 다음과 같은 것들이 적용될 수 있다: PVA계 수지, 아크릴 수지 또는 폴리우레탄 수지.
- 실시예 5: 고무 및 석회 복합물. 이 복합물은 콘크리트에 비하여 물에 대한 높은 내성, 낮은 비중, 증가한 인장 강도를 나타냄과 더불어 목재 및 목재 부산물에 고유한 일부 성질을 보유하며, 이러한 성질로는 인장 강도 및 복합 본체가 용이하게 절단되고 못이 관통되며 나사 결합될 수 있는 등의 용이함이 있다.
중합 매트릭스: 건조 및 미세하게 파쇄된 알루미노실리케이트, #50 체를 통 과.
응집체: 중고차 타이어의 고무(미세하게 파쇄되고 #20 내지 #40 체를 통과) 및 수화석회.
매트릭스/응집체 중량 비율: 1:1 15% 편차.
응집체들 간의 중량 비율: 2:1 (고무/수화석회) 30% 편차.
촉매: 바람직하게는, 일정한 비율의 수산화나트륨 또는 수산화칼륨(상업적 용도).
촉매/건조 혼합물 중량 비율: 복합물을 목표로 한 결정도 증가에 따라 3% 내지 15%. 촉매의 적용은 상기 촉매가 반응수에 완전히 희석됨으로써 수행되어야 한다.
물/건조 혼합물 중량 비율: 20% 내지 30%, 바람직하게는 25%(이 범위 아래의 수치는 혼합물을 완전하게 축축히 적실 수 없으므로 반응이 불완전하게 되는 반면에, 물의 양이 이 범위를 넘어서는 경우에는 복합물 결정도의 지수가 하강하는 경향이 있다).
혼합 및 균일화: 물에 희석되기 전에 촉매만이 균질화에 적합한 장치(예를 들어, 적은 수의 회전 블레이드를 구비한 교반기) 내에서 응집체(고무 분말)에 서서히 첨가되며, 그로 인해 고무의 전체 체적이 완전하게 가습된다. 이 경우에만 석회와 알루미노실리케이트(매트릭스)이 첨가되므로(이러한 경우에는 염료가 이미 혼합), 최종 페이스트가 덩어리가 없이 완전히 수화되는 동시에 소정의 소성을 나타낼 때까지 진행한다.
성형/주조: 균질화 공정으로 발생한 페이스트는 압출 메커니즘에 사용될 수 있거나, 또는 압축에 의한 주조를 수행할 수 있다. 상기 페이스트는 성형 메커니즘에 제공될 수도 있다.
건조: 건조는 바람직하게는 최소 2시간 동안 섭씨 80도에서 오븐 내에서 수행된다. 이 기간은 고밀도의 가공편의 경우에 최대 6시간까지 증가될 수 있다.
중합: 중합 단계는 용광로에서 오븐 건조 이후에 섭씨 80도로부터 섭씨 180도까지 온도 상승의 공정을 포함하며, 이 수준에서 두 시간가량 지속된다.
경화: 복합물은 점진적인 냉각을 위해 용광로로부터 제거된다. 복합물은 최대 20일까지의 건조 경화를 통해 최대 50%까지 잠재력화된 우수한 기계적 특성을 나타낸다.
최종 제품의 물 흡수: 15% 내지 20%.
단열/흡음: 플라스틱 또는 목재에 비해 우수하지만 세라믹의 단열/흡음에 비해 낮은 수준이며, 섭씨 220도 이후의 복합물의 느린 열화가 발생한다.
용도: 열가소성 플라스틱을 포함한 세라믹 복합물의 고유 특성으로 인해, 상기 세라믹 복합물은 목재 및 부산물, 섬유 시멘트, 콘크리트 프리캐스트, 플라스틱, 석고, 석고보드 및 일부 경우에는 금속판과 프레임을 대체하는 우수한 다재다능함을 보여준다.
표면 강화: 선택적으로, 일부 특정 경우에 있어서, 최종 제품의 굽힘 강도 및/또는 비틀림 강도의 실질적인 증가를 목표로 하여, 폴리프로필렌, 면, 종이, 카드, 폴리에스테르, 사이잘마, 나일론 등과 같은 합섬 섬유 또는 천연 섬유의 직물 이 다양한 양과 배치로 복합물의 본체에 접착될 수 있다.
최종 제품의 외관: 주조/압출된 물체 표면의 보다 향상된 마무리를 제공하기 위한 요구 및 이용에 따르면, 다음과 같은 것들이 적용될 수 있다: 폴리에스테르 에폭시계 페인트 분말 또는 복합 폴리에스테르-에폭시계 페인트 분말뿐만 아니라 PVA계 수지, 아크릴 수지 또는 폴리우레탄 수지 및 재활용된 PET 필름.
- 실시예 6: 석회 및 섬유를 구비한 고무 복합물. 전술한 혼합물과 함께 공정을 통해 제조되는 상기 복합물 중에서, 석회와 섬유를 구비한 고무를 특징으로 하는 이 복합물은 상기 복합물의 기계적 특성 덕택에 목재 및 그 부산물, 플라스틱 및 수지 제품, 섬유 시멘트, 콘크리트 프리캐스트 및 심지어 매우 우수한 유연성을 제공하는 적용의 경우에 일부 금속을 대체하는 매우 광범위한 다재다능함을 갖는다.
중합 매트릭스: 건조 및 미세하게 파쇄된 알루미노실리케이트, #50 체를 통과.
응집체: 중고차 타이어의 고무(미세하게 파쇄되고 #20 내지 #40 체를 통과) 및 수화석회와 내알칼리성 섬유(폴리프로필렌, PVA, 나일론 등).
매트릭스/응집체 중량 비율: 1:1 15% 편차.
응집체들 간의 중량 비율: 2:1 (고무/수화석회) 30% 편차 및 최대 8%의 폴리프로필렌 섬유.
촉매: 바람직하게는, 일정한 비율의 수산화나트륨 또는 수산화칼륨(상업적 용도).
촉매/건조 혼합물 중량 비율: 복합물을 목표로 한 결정도 증가에 따라 3% 내지 15%. 촉매의 적용은 상기 촉매가 반응수에 완전히 희석됨으로써 수행되어야 한다.
물/건조 혼합물 중량 비율: 20% 내지 30%, 바람직하게는 25%(이 범위 아래의 수치는 혼합물을 완전하게 축축히 적실 수 없으므로 반응이 불완전하게 되는 반면에, 물의 양이 이 범위를 넘어서는 경우에는 복합물 결정도의 지수가 하강하는 경향이 있다).
혼합 및 균일화: 물에 희석되기 전에 촉매만이 균질화에 적합한 장치(예를 들어, 적은 수의 회전 블레이드를 구비한 교반기) 내에서 응집체(고무 분말)에 서서히 첨가되며, 그로 인해 고무의 전체 체적이 완전하게 가습된다. 이 경우에만 석회와 알루미노실리케이트(매트릭스)가 첨가되므로(이러한 경우에는 염료가 이미 혼합), 최종 페이스트가 덩어리가 없이 완전히 수화되는 동시에 소정의 소성을 나타낼 때까지 진행한다.
성형/주조: 균질화 공정으로 발생한 페이스트는 압출 메커니즘에 사용될 수 있거나, 또는 압축에 의한 주조를 수행할 수 있다. 상기 페이스트는 성형 메커니즘에 제공될 수도 있다.
건조: 건조는 바람직하게는 최소 2시간 동안 섭씨 80도에서 오븐 내에서 수행된다. 이 기간은 고밀도의 가공편의 경우에 최대 6시간까지 증가될 수 있다.
중합: 중합 단계는 용광로에서 오븐 건조 이후에 섭씨 80도로부터 섭씨 100 도까지 온도 상승의 공정을 포함하며, 이 수준에서 두 시간가량 지속된다.
경화: 복합물은 점진적인 냉각을 위해 용광로로부터 제거된다. 복합물은 최대 20일까지의 건조 경화를 통해 최대 50%까지 잠재력화된 우수한 기계적 특성을 나타낸다.
최종 제품의 물 흡수: 6% 내지 10%.
단열/흡음: 플라스틱 또는 목재에 비해 우수하지만 세라믹의 단열/흡음에 비해 낮은 수준이며, 이는 섬유가 섭씨 130도 이상에서 녹기 시작하고 섭씨 220도 이후의 고무의 느린 열화가 발생하기 때문이다.
비중: 입방미터당 약 1,350 kg
용도: 열가소성 플라스틱을 포함한 세라믹 복합물의 고유 특성으로 인해, 상기 세라믹 복합물은 목재 및 부산물, 섬유 시멘트, 콘크리트 프리캐스트, 플라스틱, 석고, 석고보드 및 일부 경우에는 금속판과 프레임을 대체하는 우수한 다재다능함을 보여준다.
표면 강화: 선택적으로, 일부 특정 경우에 있어서, 최종 제품의 굽힘 강도 및/또는 비틀림 강도의 실질적인 증가를 목표로 하여, 폴리프로필렌, 면, 종이, 카드, 폴리에스테르, 사이잘마, 나일론 등과 같은 합섬 섬유 또는 천연 섬유의 직물이 다양한 양과 배치로 복합물의 본체에 접착될 수 있다.
최종 제품의 외관: 주조/압출된 물체 표면의 보다 향상된 마무리를 제공하기 위한 요구 및 이용에 따르면, 다음과 같은 것들이 적용될 수 있다: 폴리에스테르 에폭시계 페인트 분말 또는 복합 폴리에스테르-에폭시계 페인트 분말뿐만 아니라 PVA계 수지, 아크릴 수지 또는 폴리우레탄 수지 및 재활용된 PET 필름.
- 실시예 7: 질석 복합물(vermiculite composite). 이러한 복합물은 반응에 이용된 물의 양과 달성된 소정의 강도/중량 사이의 밀접한 관계를 특징으로 한다.
중합 매트릭스: 건조 및 미세하게 파쇄된 알루미노실리케이트, #50 체를 통과.
매트릭스/응집체 중량 비율: 60% 내지 85% 매트릭스(알루미노실리케이트)와 15% 내지 40%의 질석(vermiculite).
촉매: 바람직하게는, 일정한 비율의 수산화나트륨 또는 수산화칼륨(상업적 용도).
촉매/건조 혼합물 중량 비율: 복합물을 목표로 한 결정도 증가에 따라 3% 내지 15%. 촉매의 적용은 상기 촉매가 반응수에 완전히 희석됨으로써 수행되어야 한다.
물/건조 혼합물 중량 비율: 30% 내지 75%(이 범위의 수치는 반응을 증진시키지만 이용된 물의 양에 반비례하는 비강도와 비중량을 형성하므로, 제품의 용도에 따라 조정되어야 한다).
혼합 및 균일화: 물(이러한 경우에는 염료가 이미 혼합)에 희석되기 전에 촉매만이 균질화에 적합한 장치(예를 들어, 적은 수의 회전 블레이드를 구비한 교반기) 내에서 건조 혼합물에 서서히 첨가되며, 그로 인해 최종 페이스트가 덩어리가 없이 완전히 수화되는 동시에 소정의 소성을 나타낼 때까지 진행한다.
성형/주조: 균질화 공정으로 발생한 페이스트는 압출 메커니즘에 사용될 수 있거나, 또는 압축에 의한 주조를 수행할 수 있다.
건조: 건조는 바람직하게는 최소 2시간 동안 섭씨 80도에서 오븐 내에서 수행된다. 이 기간은 고밀도의 가공편의 경우에 최대 6시간까지 증가될 수 있다.
중합: 중합 단계는 용광로에서 오븐 건조 이후에 최대 섭씨 500도까지 온도 상승의 공정을 포함하며, 이 수준에서 약 한 시간 동안 지속된다.
경화: 복합물은 점진적인 냉각을 위해 용광로로부터 제거된다. 조기 강도는 일정하지만, 중합 이후 20일까지는 증가한다.
최종 제품의 물 흡수: 이러한 특성은 반응수의 양에 의존하며, 아래와 같이 변화한다.
- 34%의 물/건조 혼합물 - 30%의 흡수(우수한 수준의 굽힘 강도 및 마모 강도를 나타냄).
- 54%의 물/건조 혼합물 - 50%의 흡수(우수한 수준의 굽힘 강도 및 마모 강도를 나타냄).
- 75%의 물/건조 혼합물 - 63%의 흡수(빈약한 수준의 굽힘 강도 및 마모 강도를 나타냄).
단열/흡음: 우수하며, 종래의 세라믹에 비해 월등하다.
비중: 입방미터당 650 kg 내지 1300 kg.
용도: 질석을 함유한 복합물의 고유 특성으로 인해, 공기 조화기 덕트, 판, 벽돌, 홈통, 라이트 프리캐스트와 단열 및 밀봉 애벌칠과 같이 낮은 비중과 우수한 단열 및 흡음을 요구하는 제품을 대체한다.
표면 강화: 선택적으로, 일부 특정 경우에 있어서, 최종 제품의 굽힘 강도 및/또는 비틀림 강도의 실질적인 증가를 목표로 하여, 폴리프로필렌, 면, 종이, 카드, 폴리에스테르, 사이잘마, 나일론 등과 같은 합섬 섬유 또는 천연 섬유의 직물이 다양한 양과 배치로 복합물의 본체에 접착될 수 있다.
최종 제품의 외관: 주조/압출된 물체 표면의 보다 향상된 마무리를 제공하기 위한 요구 및 이용에 따르면, 다음과 같은 것들이 적용될 수 있다: 폴리에스테르 에폭시계 페인트 분말 또는 복합 폴리에스테르-에폭시계 페인트 분말뿐만 아니라 PVA계 수지, 아크릴 수지 또는 폴리우레탄 수지 및 재활용된 PET 필름.
- 실시예 8: 질석, 석회석 및 석회 복합물. 이러한 복합물은 모래, 석회분말 및/또는 수화석회와 같이 질석 이외의 다른 응집체를 사용하여 기계적 특성의 실질적인 개선을 나타낸다.
중합 매트릭스: 건조, 미세하게 파쇄된 알루미노실리케이트, #50 체를 통과.
응집체: 건조, 느슨하고 팽창한 질석, 수화석회 및 모래 및/또는 석회선 분말.
매트릭스/응집체 중량 비율: 60% 내지 85% 매트릭스(알루미노실리케이트)와 15% 내지 35%의 질석(vermiculite), 10% 내지 25%의 수화석회와 0% 내지 15%의 모래 및/또는 석회석 분말.
촉매: 바람직하게는, 일정한 비율의 수산화나트륨 또는 수산화칼륨(상업적 용도).
촉매/건조 혼합물 중량 비율: 복합물을 목표로 한 결정도 증가에 따라 3% 내지 15%. 촉매의 적용은 상기 촉매가 반응수에 완전히 희석됨으로써 수행되어야 한다.
물/건조 혼합물 중량 비율: 30% 내지 75%(이 범위의 수치는 반응을 증진시키지만 이용된 물의 양에 반비례하는 비강도와 비중량을 형성하므로, 제품의 용도에 따라 조정되어야 한다).
혼합 및 균일화: 물(이러한 경우에는 염료가 이미 혼합)에 희석되기 전에 촉매만이 균질화에 적합한 장치(예를 들어, 적은 수의 회전 블레이드를 구비한 교반기) 내에서 건조 혼합물에 서서히 첨가되며, 그로 인해 최종 페이스트가 덩어리가 없이 완전히 수화되는 동시에 소정의 소성을 나타낼 때까지 진행한다.
성형/주조: 균질화 공정으로 발생한 페이스트는 압출 메커니즘에 사용될 수 있거나, 또는 압축에 의한 주조를 수행할 수 있다.
건조: 건조는 바람직하게는 최소 2시간 동안 섭씨 80도에서 오븐 내에서 수행된다. 이 기간은 고밀도의 가공편의 경우에 최대 6시간까지 증가될 수 있다.
중합: 중합 단계는 용광로에서 오븐 건조 이후에 최대 섭씨 500도까지 온도 상승의 공정을 포함하며, 이 수준에서 약 한 시간 동안 지속된다.
경화: 복합물은 점진적인 냉각을 위해 용광로로부터 제거된다. 조기 강도는 일정하지만, 중합 이후 20일까지는 상당히 증가한다.
최종 제품의 물 흡수: 이러한 특성은 반응수의 양에 의존하며, 아래와 같이 변화한다.
- 34%의 물/건조 혼합물 - 30%의 흡수(우수한 수준의 굽힘 강도 및 마모 강도를 나타냄).
- 54%의 물/건조 혼합물 - 50%의 흡수(우수한 수준의 굽힘 강도 및 마모 강도를 나타냄).
- 75%의 물/건조 혼합물 - 63%의 흡수(빈약한 수준의 굽힘 강도 및 마모 강도를 나타냄).
단열/흡음: 우수하며, 종래의 세라믹에 비해 월등하다.
비중: 입방미터당 650 kg 내지 1300 kg.
용도: 질석을 함유한 복합물의 고유 특성으로 인해, 공기 조화기 덕트, 판, 벽돌, 홈통, 라이트 프리캐스트와 단열 및 밀봉 애벌칠과 같이 낮은 비중과 우수한 단열 및 흡음을 요구하는 제품을 대체한다.
표면 강화: 선택적으로, 일부 특정 경우에 있어서, 최종 제품의 굽힘 강도 및/또는 비틀림 강도의 실질적인 증가를 목표로 하여, 폴리프로필렌, 면, 종이, 카드, 폴리에스테르, 사이잘마, 나일론 등과 같은 합섬 섬유 또는 천연 섬유의 직물이 다양한 양과 배치로 복합물의 본체에 접착될 수 있다.
최종 제품의 외관: 주조/압출된 물체 표면의 보다 향상된 마무리를 제공하기 위한 요구 및 이용에 따르면, 다음과 같은 것들이 적용될 수 있다: 폴리에스테르 에폭시계 페인트 분말 또는 복합 폴리에스테르-에폭시계 페인트 분말뿐만 아니라 PVA계 수지, 아크릴 수지 또는 폴리우레탄 수지 및 재활용된 PET 필름.
- 실시예 9: 석회와 석면 섬유(asbestos fiber)를 함유한 복합물. 이 복합물은 인장 강도 및 복합 본체가 용이하게 절단되고 못이 관통되며 나사 결합될 수 있는 등의 용이함과 같은 목재 및 목재 부산물에 고유한 일부 특성을 보유한다.
중합 매트릭스: 건조 및 미세하게 파쇄된 알루미노실리케이트, #50 체를 통과.
응집체: 건조 세척된 모래, 석회분말 및 수화석회, 및 석면 섬유.
매트릭스/응집체 중량 비율: 15% 편차의 1:1.
응집체들 간의 중량 비율: 1:1 (모래 및/또는 석회분말)/수화석회 35% 편차, 전체 중량의 최대 15%까지 석면 섬유의 건조 혼합물이 첨가.
촉매: 바람직하게는, 일정한 비율의 수산화나트륨 또는 수산화칼륨(상업적 용도).
촉매/건조 혼합물 중량 비율: 복합물을 목표로 한 결정도 증가에 따라 3% 내지 12%. 촉매의 적용은 상기 촉매가 반응수에 완전히 희석됨으로써 수행되어야 한다.
물/건조 혼합물 중량 비율: 20% 내지 30%, 바람직하게는 25%(이 범위 아래의 수치는 혼합물을 완전하게 축축하게 적실 수 없으므로 반응이 불완전하게 되는 반면에, 물의 양이 이 범위를 넘어서는 경우에는 복합물 결정도의 지수가 하강하는 경향이 있다).
혼합 및 균일화: 물에 희석되기 전의 촉매(이러한 경우라면 염료가 이미 혼 합)가 균질화에 적합한 장치(예를 들어, 적은 수의 회전 블레이드를 구비한 교반기) 내에서 건조 혼합물에 서서히 첨가되며, 그로 인해 최종 페이스트가 소정의 소성을 나타내는 동시에 덩어리 없이 완전히 수화될 때까지 진행한다.
성형/주조: 균질화 공정으로 발생한 페이스트는 압출 메커니즘에 사용될 수 있거나, 또는 압축에 의한 주조를 수행할 수 있다. 상기 페이스트는 성형 메커니즘에 제공될 수도 있다.
건조: 건조는 바람직하게는 최소 2시간 동안 섭씨 80도에서 오븐 내에서 수행된다. 이 기간은 보다 고밀도를 갖는 가공편의 경우에 최대 6시간까지 증가될 수 있다.
중합: 중합 단계는 용광로에서 오븐 건조 이후에 섭씨 80도로부터 섭씨 500도까지 온도 상승의 공정을 포함하며, 이러한 수준의 온도는 두 시간가량 지속된다.
경화: 복합물은 점진적인 냉각을 위해 용광로로부터 제거된다. 복합물은 최대 20일까지의 건조 경화를 통해 최대 50%까지 잠재력화된 우수한 기계적 특성을 나타낸다.
최종 제품의 물 흡수: 13% 내지 16%, 기존의 레드 세라믹과 필적.
단열/흡음: 우수, 기존의 세라믹에 필적하며 섬유 시멘트에 비해 우월함.
비중: 입방미터당 약 1,850 kg
용도: 석회 및 섬유를 함유한 세라믹 복합물의 고유 특성으로 인해, 목재와 부산물, 섬유 시멘트, 콘크리트 프리캐스트, 플라스틱, 석고, 석고 벽보드 및 일부 경우에는 금속 판과 프레임도 대체하는 우수한 다재다능함을 보여준다.
표면 강화: 선택적으로, 일부 특정 경우에 있어서, 최종 제품의 굽힘 강도 및/또는 비틀림 강도의 실질적인 증가를 목표로 하여, 폴리프로필렌, 면, 종이, 카드, 폴리에스테르, 사이잘마, 나일론 등과 같은 합섬 섬유 또는 천연 섬유의 직물이 다양한 양과 배치로 복합물의 본체에 접착될 수 있다.
최종 제품의 외관: 주조/압출된 물체 표면의 보다 향상된 마무리를 제공하기 위한 요구 및 이용에 따르면, 다음과 같은 것들이 적용될 수 있다: 폴리에스테르 에폭시계 페인트 분말 또는 복합 폴리에스테르-에폭시계 페인트 분말뿐만 아니라 PVA계 수지, 아크릴 수지 또는 폴리우레탄 수지 및 재활용된 PET 필름.
확실히, 전술한 공정의 채택에 있어서, 다른 복합물 변수(자연 복합물과 합성 복합물 모두)는 본 명세서에 포함되지 않은 다양한 유형의 복합물들을 혼합하기 위해 알루미노실리케이트(점토)에 의해 제공된 가능성이 제시되는 경우 일정 역할을 할 수 있다. 하지만, 임의의 복합물을 제조하기 위하여, 본 명세서에 기재된 단계와 혼합체가 관찰될 필요가 있을 뿐만 아니라 일정 비율의 수산화나트륨(70%) 또는 수산화칼륨(상업적 용도)을 바람직하게 포함하는 수용액 기반 촉매의 첨가되며, 전술한 온도 범위 내에 건조 및 중합 공정에 인공물을 제공할 필요가 있다.
본 발명은 알칼리성 환경에서 합성된 천연 알루미노실리케이트 복합물 및 응집체와 그 제조 방법에 이용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 알칼리성 환경에서 합성된 천연 알루미노실리케이트 복합물 및 응집체와 그 제조 방법에 있어서,
    무기 중합 반응의 성분의 어떤 유형의 화학적 전 활성화 또는 열적 전 활성화를 필요로 하지 않으며, 반응로와 관련된 몰분율(molar fraction)의 정밀한 관찰 공정을 경감시키며, 압축, 압출, 건조 및 연소의 공법을 연속 제조시 이용할 수 있도록 하여, 소정의 천연 알루미노실리케이트와 다양한 응집체를 기반으로 한 복합물을 획득하기 위해, X선 회절 분석에서 주된 카올리나이트의 광물학적 특성을 나타내야 하는 점토(천연 알루미노실리케이트)의 혼합물을 통해, 바람직하게는 낮은 결정도(BET 방법), 8% 내지 15%의 영역에서 상대적으로 높은 점화에 대한 손실(수산화물의 높은 함량과 명백하게 관련된)을 가지며, X선 형광 분광법에 의한 분석에서 28% 내지 40%의 Al2O3 함량과 40% 내지 60%의 SiO2 함량을 구비하며, 최소 함량 0.5%의 무정형 재료와 실질적으로 영의 함량의 알칼리성 산화물(K2O 및 Na2O)을 나타내며, 실리카, 석회분말, 수화석회, 질석과 같은 하나 이상의 천연 응집체와 및/또는 타이어 고무, 폴리프로필렌, 나일론 섬유 및 여타 내알칼리성 재료와 같은 합성 응집체가 첨가되어 압출 및/또는 주조를 진행할 수 있고 100℃ 내지 500℃의 온도 범위에서 한 시간 이상 동안 가열로에서 행해질 후중합을 위한 두 시간 이상의 기간 동안 평균 80℃의 온도로 건조 오븐에 도입될 가공편(인공물)들의 절삭을 허용하는 균일한 페이스트를 획득하기 위하여 완전한 균일화가 수산화나트륨 및/또는 수산화칼륨 또는 규산나트륨, 메타규산나트륨 또는 탄산나트륨 기반 대체물을 이용하여 알칼리성 수용액의 첨가에 의해 달성될 때까지 혼합되는, 직접 반응 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 알루미노실리케이트 복합물 및 응집체와 그 제조 방법.
  2. 타일, 벽돌, 블록, 코팅, 프리캐스트 및 주조 또는 압출될 수 있는 여타 인공물과 같이 세라믹 복합물인 여러 유형의 인공물을 제조하는 데 사용되며 알칼리성 환경에서 합성되는 천연 알루미노실리케이트 복합물 및 응집체와 그 제조 방법에 있어서,
    중합 매트릭스로서의 소정의 건조 알루미노실리케이트는, 건조 세척 모래 및/또는 석회분말과 같은 천연 응집체와, 15%의 최대 편차의 "1:1" 중량 비율의 매트릭스/응집체와, 50% 편차의 "1:1"의 중량 비율의 응집체(모래 및 석회분말)들 간의 할당량이 혼합되고, 수용액(H2O + NAOH 및/또는 KOH)에 알칼리성 촉매가 첨가되고 촉매/건조 혼합물의 중량 비율은 1.5% 내지 12% 사이이며, 최적 반응 효율이 7% 에서이며, 물/건조 혼합물의 중량 비율이 10% 내지 20%이고 최대 효율이 14%이며, 이들 모두는 인공물의 후속 성형과 주조를 위해 균일하게 혼합되고 두 시간 동안 80℃의 오븐에서 건조되며 최대 500℃에서 한 시간가량 노 중합(furnace polymerization)되는 것을 특징으로 하는 천연 알루미노실리케이트 복합물 및 응집체와 그 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    수화석회를 35%의 편차로 "2:1"의 응집체들 사이의 중량 비율로(모래 및/또는 석회분말)/수화석회를 함유한 천연 응집체를 구비한 혼합물에 첨가하는 것을 특징으로 하는 천연 알루미노실리케이트 복합물 및 응집체와 그 제조 방법.
  4. 제2항 및 제3항에 있어서,
    건조 혼합물의 총중량에 대해 최대 8% 비율(최적 효율은 3% 에서)의 내알칼리성 합성 섬유(폴리프로필렌, 나일론, PVA 등)의 첨가 단계를 포함하며, 하지만 상기 첨가에 있어서 알칼리성 촉매가 수용액(H2O 및 NAOH 및/또는 KOH)에 첨가되고 촉매/건조 혼합물 중량 비율이 3% 내지 12% 사이이고(최적 반응 효율은 7%에서임) 물/건조 혼합물 중량 비율이 20% 내지 30%이며(가장 좋은 결과는 25%에서임), 약 2 시간가량 80℃에서 100℃로 온도를 상승시킴으로써 오븐 자체 내에서 중합하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 알루미노실리케이트 복합물 및 응집체와 그 제조 방법.
  5. 프리캐스트 가공편의 석고를 대체하기 위한 인공물과, 물과 접촉하는 것에 대한 우수한 내성에 대한 요구가 없는 다른 인공물의 제조에 사용되며 고무 복합물을 구성하는, 알칼리성 환경에서 합성되는 천연 알루미노실리케이트 복합물 및 응집체와 그 제조 방법에 있어서,
    중합 매트릭스로서의 소정의 건조 알루미노실리케이트는 20%의 편차에서 "7:3"의 중량 비율의 매트릭스/중합체를 구비한 타이어 고무 응집체와 혼합되며, 수용액 내에 알칼리성 촉매(H2O 및 NAOH 및/또는 KOH)가 첨가되고 촉매/건조 혼합물의 중량 비율이 3% 내지 15% (최적 반응 효율은 7% 에서임)이며 물/건조 혼합물 중량 비율이 20% 내지 30%이고 가장 좋은 결과는 25%에서이며, 이들 모두는 인공물의 후속 성형과 주조를 위해 균일하게 혼합되고 약 두 시간가량 80℃의 출발 온도에서 180℃로 증가된 온도에서 오븐에서 건조되는 것을 특징으로 하는 천연 알루미노실리케이트 복합물 및 응집체와 그 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    응집체로서의 수화석회가 첨가되며, 응집체들 사이의 중량 비율은 "2:1"을 유지하고 편차가 대략 30%이며, 총 매트릭스/응집체 중량 비율은 "1:1"이고 편차가 약 15%인 것을 특징으로 하는 천연 알루미노실리케이트 복합물 및 응집체와 그 제조 방법.
  7. 제5항 및 제6항에 있어서,
    건조 혼합물의 총중량에 대해 최대 8%(최적 효율은 3% 에서)의 비율로 내알칼리성 합성 섬유(폴리프로필렌, 나일론, PVA 등)를 첨가하는 단계를 포함하며, 매트릭스/응집체 중량 비율이 "1:1"이고 편차가 약 15%이며, 약 두 시간가량 80℃로부터 100℃로 온도를 상승시킴으로써 오븐 자체 내의 중합 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 알루미노실리케이트 복합물 및 응집체와 그 제조 방법.
  8. 공기 조화기 덕트, 판, 벽돌, 홈통, 경량 프리캐스트와 단열 및 밀봉 애벌칠의 제조에 사용되며, 그에 따라 질석 복합물을 포함하는, 알칼리성 환경에서 합성되는 천연 알루미노실리케이트 복합물 및 응집체와 그 제조 방법에 있어서,
    확장된 건조 방임 질석 응집체와 혼합된 중합 매트릭스로서의 소정의 건조 알루미노실리케이트는 건조 혼합물의 전체 중량에 대한 60% 내지 85% 사이의 상기 중합 매트릭스(알루미노실리케이트)와 15% 내지 40%의 질석의 건조 혼합물의 비율을 고려하면, 최적 반응 효율은 7% 에서 나타나는 3% 내지 15% 중량 비율의 촉매/건조 혼합물이 수용액(H2O 및 NAHO 및/또는 KOH) 내의 알칼리성 촉매가 첨가되며, 또한 30% 내지 75%의 중량 비율의 물/건조 혼합물 비율을 특징으로 하며, 이들 모두는 인공물의 후속 성형 및 주조를 위해 균일하게 혼합되며 80℃의 오븐에서 2시간 동안 건조되며 약 한 시간가량 최대 500℃에서 노 중합하는 것을 특징으로 하는 천연 알루미노실리케이트 복합물 및 응집체와 그 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    석회분말 및/또는 모래 및/또는 수화석회의 첨가 단계를 포함하며, 이는 60% 내지 85%의 중합 매트릭스(알루미늄 규산염)와, 15% 내지 35% 질석과, 10% 내지 25%의 수화석회와, 최대 15%의 석회분말 및/또는 모래의 중량 비율을 유지하는 것을 특징으로 하는 천연 알루미노실리케이트 복합물 및 응집체와 그 제조 방법.
  10. 제8항 및 제9항에 있어서,
    건조 혼합물의 최대 함량에 대한 최대 8%(최적 효율은 3% 에서임)의 비율의 내알칼리성 합성 섬유(폴리프로필렌, 나일론, PVA 등)의 첨가를 통해 복합물을 획득하며, 이는 60% 내지 85%의 중합 매트릭스(알루미늄 규산염)와, 15% 내지 35% 질석과, 10% 내지 25%의 수화석회와, 최대 15%의 석회분말 및/또는 모래의 중량 비율을 유지하며, 약 2 시간가량 80℃로부터 100℃로 온도를 상승시킴으로써 오븐 자체 내의 중합을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 알루미노실리케이트 복합물 및 응집체와 그 제조 방법.
  11. 제2항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    폴리프로필렌, 면, 종이, 카드, 폴리에스테르, 사이잘마, 나일론 등과 같은 합성 섬유 또는 천연 섬유의 직물을 포함함으로써 최종 제품의 굽힘 강도 및/또는 비틀림 강도를 증가시킴을 포함하며, 상기 직물은 복합물의 본체에 다양한 양과 배치로서 접착되며, 폴리에스테르 에폭시계 페인트 분말 또는 복합 폴리에스테르-에폭시계 페인트 분말뿐만 아니라 PVA계 수지, 아크릴 수지 또는 폴리우레탄 수지 및 재활용된 PET 필름의 이용을 통해 주조 또는 압출된 물체의 표면의 우수한 마무리의 이용을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 알루미노실리케이트 복합물 및 응집체와 그 제조 방법.
  12. 제2항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    제품을 소정의 미적 특징을 갖도록 조정하는 측면에서 복합물 페이스트에 첨가되는 다양한 염료의 선택적인 사용을 특징으로 하는 천연 알루미노실리케이트 복합물 및 응집체와 그 제조 방법.
  13. 제2항 및 제3항에 있어서,
    건조 혼합물의 전체 중량에 대해 최대 15%(최적 효율 9% 에서)의 비율로 석면 섬유의 첨가와, 3% 내지 12% 사이의 촉매/건조 혼합물 비율로 수용액(H2O 및 NAOH 및/또는 KOH) 수용액 내의 알칼리성 촉매의 첨가와 가장 바람직하게는 25%의 비율인 20% 내지 30% 사이의 물/건조 혼합물 비율로 첨가하며, 약 두 시간가량 80℃로부터 500℃로 온도 상승을 통해 용광로의 중합을 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 알루미노실리케이트 복합물 및 응집체와 그 제조 방법.
  14. 제5항 및 제6항에 있어서,
    건조 혼합물의 총중량에 대해 최대 15%(최적 효율 9% 에서)의 비율로 석면 섬유의 첨가를 포함하며, 15%의 편차로 "1:1"의 매트릭스/응집체 중량 비율과 약 두 시간가량 80℃로부터 200℃로 온도 상승시킴으로써 오븐 자체에서의 중합을 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 알루미노실리케이트 복합물 및 응집체와 그 제조 방법.
  15. 제8항 및 제9항에 있어서,
    건조 혼합물의 총중량에 대해 최대 15%(최적 효율 9% 에서)의 비율로 석면 섬유의 첨가를 포함하며, 60% 내지 85%의 중합 매트릭스(알루미늄 규산염)와, 15% 내지 35% 질석과, 10% 내지 25%의 수화석회와, 최대 15%의 석회분말 및/또는 모래의 중량 비율을 유지하며, 약 2 시간가량 80℃로부터 500℃로 온도를 상승시킴으로써 오븐 자체 내의 중합을 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 알루미노실리케이트 복합물 및 응집체와 그 제조 방법.
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