KR20090007580A - Bubble ceramic material with low weight and method for preparing thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 인체에 무해하고 흡음 및 방음 특성이 우수하고 각종 물성이 우수하여 바닥재, 천정재, 내장재의 건축자재로 적합한 경량 발포 세라믹체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a lightweight foamed ceramic body which is harmless to the human body, has excellent sound absorption and soundproofing properties, and various physical properties, which is suitable for building materials of flooring materials, ceiling materials and interior materials, and a method of manufacturing the same.
발포세라믹은 세라믹을 발포시켜 초경량의 인공골재 및 석재를 대체할 수 있는 재료로 각광받고 있다. 상기 발포세라믹 제조 기술은 일반점토와 황토, 제올라이트(Zeolite)와 알루미나 등 몇 가지의 원료를 용도에 맞게 배합하는 기술을 바탕으로 강도발현, 기공의 수와 크기, 제품의 형태와 크기의 자유로운 조정이 가능한 특징이 있다. 또한 원료의 배합과 소성(燒成)기술을 바탕으로 비중도 0.4 내지 0.9까지 자유롭게 제조할 수 있다.Foam ceramics are in the limelight as a material that can replace ultra-lightweight artificial aggregates and stones by foaming ceramics. The foamed ceramic manufacturing technology is based on the technology of formulating several raw materials, such as clay, ocher, zeolite and alumina, according to the application, the strength, the number and size of pores, free adjustment of the shape and size of the product There are possible features. In addition, the specific gravity can be freely produced up to 0.4 to 0.9 based on the blending and firing technology of the raw materials.
발포세라믹 제조의 가장 큰 기술적 가치는 원료의 배합과 소성과정, 즉 예열대(豫熱帶)에서의 예열곡선과 용융점에서의 용융시간 조정, 발포가스의 통제, 냉각구간에서의 온도 수율(
발포세라믹은 비중 0.5 수준의 초경량 인공골재 및 판형의 석재를 대체할 수 있는 마감재, 가공 및 절단의 용이성을 이용한 목재대체재 등으로 활용이 가능하다.Foam ceramics can be used as finishing materials that can replace ultra-lightweight artificial aggregates and plate-shaped stones with a specific gravity of 0.5, and wood substitutes with ease of processing and cutting.
또한 제조된 발포세라믹을 이용하여 마블링(Marbling) 및 상감(Inlaying) 타일 및 장식용 건축자재로서도 활용이 유망하다. 아울러 발포성 소재 특유의 흡음, 단열, 경량성을 이용한 다양한 용도로서 응용이 가능하다In addition, it is promising to be used as marbling and inlaying tiles and decorative building materials using the manufactured foam ceramics. In addition, it can be applied to various applications using sound absorption, heat insulation, and light weight unique to foam materials.
종래 폐자원을 이용하여 경량 발포 세라믹을 개발했지만, 생산성에 맞지 않는 복잡한 제조 공정으로 제품의 가격이 너무 높은 폐단이 따랐다. 또한, 종래 발포세라믹은 유리화 온도가 높고, 발포 팽창시 과도한 기공으로 불량률이 높은 단점이 따른다.Conventionally, lightweight foamed ceramics have been developed using waste resources, but a complicated manufacturing process that is not suitable for productivity has resulted in a too high price of products. In addition, conventional foamed ceramics have a disadvantage in that the vitrification temperature is high and the defect rate is high due to excessive porosity during foam expansion.
폐자원의 이용이라는 측면도 있지만, 이 역시 오랜 시간의 경과함에 따라 인체에 유해한 물질이 방출되는 것으로 알려지고 있다. 현재 기술의 발달로 단열, 방음의 효과를 나타내어 주는 자재가 많이 보급되고 있지만, 대부분 열에 약한 특성이 있고 화재 발생시 유독 가스를 발생시키는 주요 원인이 되고 있다.Although there are aspects of the use of waste resources, this is also known to release substances harmful to the human body over time. With the development of current technology, many materials that show the effect of insulation and sound insulation have been widely used, but most of them have weak characteristics in heat and are a major cause of generating toxic gases in case of fire.
무엇보다 기존의 흡음 재료는 인체에 유해한 석면을 사용하기 때문에 석면 입자가 외부로 유출되어 폐암을 일으키는 원인이 되기도 한다.Above all, existing sound absorbing materials use asbestos, which is harmful to the human body, causing asbestos particles to leak out and cause lung cancer.
그리고 소음 공해의 문제 해결은 실제 소음원과 수음원의 저감에는 한계가 있어, 소음 전달 경로의 차단 방법을 사용하지만, 비용이 많이 들고, 설치 후 시간이 경과하면 그 성능이 저하된다.The problem of noise pollution is that there is a limit to the reduction of the actual noise source and the sound source, and the noise transmission path blocking method is used, but the cost is high, and the performance decreases after the installation.
기술적 과제Technical challenge
본 발명의 목적은 인체에 무해하고 흡음 및 방음 특성이 우수하고 내균열성, 내마모성, 강도, 동결융해성, 흡수성 및 접착성이 적합하여 건축자재로 적합한 발포 세라믹체 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a foamed ceramic body suitable for construction materials and a method for manufacturing the same, which are harmless to human body, have excellent sound absorption and soundproofing properties, and are suitable for cracking resistance, abrasion resistance, strength, freeze melting, absorbency and adhesion. .
기술적 해결방법Technical solution
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 화산재, 점토, 알루미나, 규석, 장석 및 발포제를 포함하는 경량 발포 세라믹체를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a lightweight foamed ceramic body comprising volcanic ash, clay, alumina, silica, feldspar and blowing agent.
또한 본 발명은 화산재, 점토, 알루미나, 규석, 장석 및 발포제를 혼합하여 얻어진 혼합 분말을 점토틀에 주입한 후 1000 내지 1300℃에서 발포 소성하여 제조하는 경량 발포 세라믹체의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing a lightweight foamed ceramic body prepared by injecting a mixed powder obtained by mixing volcanic ash, clay, alumina, silica, feldspar and blowing agent into a clay mold and then foaming and firing at 1000 to 1300 ° C.
이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명에 따른 경량 발포 세라믹체는 인체에 무해할 뿐만 아니라, 흡음 및 방음 특성이 우수하고, 단열성 및 불연성을 비롯한 각종 물성이 우수하고, 곰팡이 저항성, 탈취 및 습기 투과성이 높아 인체에 무해하여 건축자재로 적합하다.The lightweight foamed ceramic body according to the present invention is not only harmless to the human body, but also has excellent sound absorption and soundproofing properties, various physical properties including heat insulation and non-combustibility, and is high in mold resistance, deodorization and moisture permeability, and therefore harmless to building materials. Is suitable as.
상기 경량 발포 세라믹체는 화산재, 점토, 알루미나, 규석, 장석 및 발포제를 포함하는 경량 발포 세라믹체를 포함한다.The lightweight foamed ceramic body includes a lightweight foamed ceramic body including volcanic ash, clay, alumina, silica, feldspar and a blowing agent.
화산재는 고열 고압 가스 에너지에서 천연 소생 다공질로 이루어진 쇠설질이 퇴적된 것으로 화산 폭발시 1600 내지 1800℃로 천연 고온 소성되어 기공이 많고 가벼우며, 견고하여 흡음율 및 보온성이 우수할 뿐만 아니라 인체에 유익한 원적외선을 방출한다.Volcanic ash is a deposit of natural resuscitation porous iron from high-temperature high-pressure gas energy. It is naturally high-temperature calcined at 1600-1800 ℃ during volcanic eruption, so it has a lot of pores and lightness, it is strong, and its sound absorption and warmth are excellent. Emits.
본 발명에서 상기 화산재는 50 내지 70 중량％로 포함되며, 만약 그 함량이 상기 범위 미만이면 흡음율이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위를 초과하면 경량 세라믹 발포체의 강도가 저하될 우려가 있으므로, 상기 범위 내에서 적절히 사용하는 것이 바람직하다.In the present invention, the volcanic ash is included in the range of 50 to 70% by weight, and if the content is less than the above range, there is a problem that the sound absorption is lowered. It is preferable to use suitably within.
점토는 경량 발포 세라믹체 제조시 발포시 발포체가 균일한 셀 크기를 갖게 하고, 소성시 재료의 점성을 증가시켜 강도를 향상시킨다. 상기 점토는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 이 분야에서 통상적으로 사용되는 점토가 사용될 수 있으며, 대표적으로 카올린족 광물, 피로필라이트(Pyrophyllite, 엽납석), 몬모릴로나이트(Montmorillonite), 마이카(Mica, 운모), 일라이트(Illite), 및 탈크(Talc, 활석)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 가능하다.Clay allows the foam to have a uniform cell size when foaming in the manufacture of lightweight foam ceramics, and increases the viscosity of the material upon firing to improve strength. The clay is not particularly limited in the present invention, and clays commonly used in this field may be used. Representatively, kaolin minerals, pyrophyllite (Pylophyllite), montmorillonite, and mica (Mica, mica) may be used. ), Illite, and Talc (Talc, talc) may be used.
본 발명에 따른 점토는 10 내지 30 중량％로 포함되며, 만약 그 함량이 상기 범위 미만이면 발포체의 셀 크기 제어 또는 재료의 점성 조절이 미비하여 기공을 가지지 않는 치밀한 구조의 경량 발포 세라믹체가 제조된다. 이와 반대로, 상기 범위를 초과하면 점성이 과도하게 증가하여 소성시 경량 발포 세라믹체의 유리질 형성이 미비하여 강도가 저하되는 문제가 발생하므로 상기 범위 내에서 적절히 사용하는 것이 바람직하다.The clay according to the present invention is contained in 10 to 30% by weight, and if the content is less than the above range, a compact foamed ceramic body having a compact structure having no pores due to insufficient cell size control or viscosity control of the foam is produced. On the contrary, if it exceeds the above range, the viscosity is excessively increased, so that the glassy formation of the lightweight foamed ceramic body during firing is insufficient, resulting in a problem that the strength is lowered.
알루미나는 내열성, 전기 절연성, 및 기계적 성질이 우수하고 화학적으로 중성으로서 매우 안정하며 여러 가지 화학 약품에 대해 강한 내식성을 나타내어 건축자재로 많이 사용되고 있다.Alumina is widely used as a building material because it has excellent heat resistance, electrical insulation, mechanical properties, is chemically neutral, very stable, and exhibits strong corrosion resistance against various chemicals.
본 발명에서 상기 알루미나는 0.5 내지 10 중량％로 포함되며, 만약 그 함량이 상기 범위 미만이면 상기 효과를 얻을 수 없고, 상기 범위를 초과하면 상대적으로 규석을 비롯한 다른 성분의 함량이 저하되어 열팽창 계수가 증가하고, 발포 및 소성시 표면과 내부 사이의 온도 차이로 인해 균열 등이 발생하게 되므로, 상기 범위 내에서 적절히 사용하는 것이 바람직하다.In the present invention, the alumina is contained in 0.5 to 10% by weight, if the content is less than the above range can not be obtained the effect, if it exceeds the above range, the content of other components, including silica, is relatively low, the coefficient of thermal expansion Increasing and cracking occurs due to the temperature difference between the surface and the inside during foaming and firing, so it is preferable to use the above within the above range.
규석은 발포 및 소성 공정시 낮은 온도에서 유리상을 형성하여 발생되는 가스(CO2)를 세라믹체 내부로 포집하여 폐기공(閉氣孔) 조직을 생성시켜 세라믹체의 강도 및 발포를 균일하게 한다.Silica collects gas (CO 2 ) generated by forming a glass phase at a low temperature during the foaming and sintering process into the ceramic body to form a waste hole structure, thereby making the strength and foaming of the ceramic body uniform.
본 발명에서는 상기 규석을 15 내지 20 중량％로 사용한다. 만약, 그 함량이 상기 범위 미만이면 세라믹의 열팽창 계수가 높게 되어, 가열 발포된 생성들이 냉각될 때 이것의 표면부와 내부 사이의 온도 차이로 인해 균열 등이 발생하게 되고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 과대 발포를 유발하므로, 상기 범위 내에서 적절히 사용하는 것이 바람직하다.In the present invention, the silica is used at 15 to 20% by weight. If the content is less than the above range, the coefficient of thermal expansion of the ceramic becomes high, and when the heat-expanded products are cooled, a crack or the like occurs due to a temperature difference between the surface portion and the inside thereof, and vice versa. Since lower foaming will cause excessive foaming, it is preferable to use suitably within the said range.
장석은 고온에서 점성이 있는 액체 특성을 나타내어, 본 발명의 소성 공정에서 재료에 점성을 부여하여 각 조성간 결합을 높이는 역할을 한다. 상기 장석은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 이 분야에서 통상적으로 사용되는 장석이 사용될 수 있으며, 대표적으로 칼리장석(orthoclase, 정장석), 소오다 장석(Albite, 조장석), 석회 장석(Amorthite), 및 바륨장석(Calsian)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 가능하다.Feldspar exhibits a viscous liquid property at high temperatures, thereby imparting viscosity to the material in the firing process of the present invention and serves to enhance the bonds between the compositions. The feldspar is not particularly limited in the present invention, feldspar commonly used in this field may be used, and typically, feldspar (orthoclase, feldspar), soda feldspar (Albite, feldspar), lime feldspar (Amorthite), and At least one selected from the group consisting of barium feldspar is possible.
본 발명에서는 상기 장석을 5 내지 30 중량％로 사용한다. 만약, 그 함량이 상기 범위 미만이면 소성시 재료의 점성이 지나치게 증가하고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하게 되면 점성이 너무 낮아 과대 발포를 유발하므로, 상기 범위 내에서 적절히 사용하는 것이 바람직하다.In the present invention, the feldspar is used at 5 to 30% by weight. If the content is less than the above range, the viscosity of the material at the time of baking is excessively increased. On the contrary, if the content exceeds the above range, the viscosity is too low to cause excessive foaming, and therefore, it is preferable to use it properly within the above range.
발포제는 기포를 함유한 재료를 만들기 위한 첨가제로, 본 발명에 따른 경량 발포 세라믹체의 발포도 및 기공도를 조절하여 적절한 발포 특성을 갖도록 한다. 사용가능한 발포제는 본 발명에서 특별히 한정하지는 않으며, 대표적으로 탄화규소, 질화규소, 질화붕소, 산화안티몬, 산화비소, 카본블랙, 탄산나트륨, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 백운석 및 물 유리로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 가능하다.The blowing agent is an additive for making a material containing bubbles, and adjusts the degree of foaming and porosity of the lightweight foamed ceramic body according to the present invention to have appropriate foaming properties. The foaming agent that can be used is not particularly limited in the present invention, and is typically selected from the group consisting of silicon carbide, silicon nitride, boron nitride, antimony oxide, arsenic oxide, carbon black, sodium carbonate, calcium carbonate, magnesium carbonate, dolomite and water glass. The above is possible.
상기 발포제는 2 내지 10 중량％로 사용한다. 만약 그 함량이 상기 범위 미만이면 충분한 발포가 이루어지지 않아 물성이 저하되고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하게 되면 과도한 발포로 인한 물성 저하가 일어나므로, 상기 범위 내에서 적절히 조절하여 사용한다.The blowing agent is used in 2 to 10% by weight. If the content is less than the above range, sufficient foaming is not performed, and thus physical properties are lowered. On the contrary, if the content is exceeded, the physical properties are lowered due to excessive foaming.
이러한 경량 발포 세라믹체는 화산재, 점토, 알루미나, 규석, 장석 및 발포제를 혼합한 후, 점토틀에 주입한 후 1,000℃ 내지 1,300℃ 에서소성하여 제조한다.The lightweight foamed ceramic body is prepared by mixing volcanic ash, clay, alumina, silica, feldspar and blowing agent, and then injecting it into a clay mold and firing at 1,000 ° C to 1,300 ° C.
볼밀기에 화산재, 점토, 알루미나, 규석, 장석 및 발포제 각각의 각각의 원료를 주입한 후, 입도가 80 내지 100 mesh가 되도록 균일하게 분쇄하는 볼밀 공정을 수행한다. 상기 입도는 경량 발포 세라믹체의 밀도 및 다공성에 영향을 주게 되는데, 입도가 균일할수록 균일한 발포가 이루어지고 소성 공정 후 더욱 안정적인 결정형의 구조를 갖게 된다.After injecting the raw materials of each of the volcanic ash, clay, alumina, silica, feldspar, and blowing agent into the ball mill, a ball mill process of uniformly pulverizing the particles to 80 to 100 mesh is performed. The particle size affects the density and porosity of the lightweight foamed ceramic body. The more uniform the particle size is, the more uniform foaming is achieved and a more stable crystalline structure after the firing process is obtained.
이때 보다 균일한 혼합을 이루기 위해 화산재, 점토, 알루미나, 규석, 장석 및 발포제 각각의 원료를 균일한 혼합을 이루기 위해 필요에 따라 전분쇄 과정을 수행할 수 있다.At this time, in order to achieve a more uniform mixing, the raw material of each of the ash, clay, alumina, silica, feldspar and blowing agent can be carried out a starch grinding process as necessary to achieve uniform mixing.
다음으로, 볼밀 공정 후 얻어진 혼합 분말을 발포 및 소성을 위해 점토틀에 주입한다. 상기 점토틀은 발포 및 소성 공정시 균일한 기공을 형성하고, 내부와 외부간의 열의 온도 차이를 낮추는 효과가 있다. 이러한 점토틀은 본 발명에서 한정하지 않으며, 제작하고자 하는 건축자재의 형상에 적합하도록 제작할 수 있으며, 점토틀의 색상과 디자인, 용도에 따른 활용 방안이 크다고 할 수 있다.Next, the mixed powder obtained after the ball mill process is poured into the clay bottle for foaming and firing. The clay bottle has an effect of forming uniform pores during the foaming and firing process, and lowering the temperature difference of heat between the inside and the outside. Such a clay bottle is not limited in the present invention, it can be produced to suit the shape of the building material to be produced, it can be said that the utilization method according to the color, design, and use of the clay bottle.
이어서, 상기 혼합 분말을 포함하는 소성물을 소성로로 이송하여 1,000 내지 1,300℃ 에서 0.5 내지 2 시간 동안 유지하여 발포 및 소성 공정을 수행하여 경량 발포 세라믹체와 겉표면 천연 유리질 피막을 동시에 제조 가능하게 한다.Subsequently, the calcined product including the mixed powder is transferred to a calcining furnace and maintained at 1,000 to 1,300 ° C. for 0.5 to 2 hours to perform a foaming and calcining process to simultaneously produce a lightweight foam ceramic body and a surface natural glass coating. .
일단 소성로 내 온도가 상승하게 되면 유리질과 결정질이 생성되고 하기 반응식에서 제시한 바와 같이 발포제(예 탄화규소)의 반응이 진행되어 점토틀 내 혼합분말의 발포가 진행되어 부풀어 오르며, 소성온도에서 소성하여 경량 발포 세라믹체가 제조된다. Once the temperature in the kiln is raised, glassy and crystalline are formed, and the reaction of the blowing agent (eg silicon carbide) proceeds as shown in the following reaction formula, and the foaming of the mixed powder in the clay bottle proceeds to swell, and then fired at the firing temperature. Lightweight foamed ceramic bodies are produced.
(반응식)(Scheme)
도 1은 본 발명에 따른 경량 발포 세라믹체의 구조를 모식화한 단면도로, 상기 경량 발포 세라믹체(10)는 겉면(12)은 벽돌과 같이 점토로 감싸지며, 내부(14)는 발포물로 채워져 있는 형태를 가진다.1 is a cross-sectional view schematically illustrating the structure of a lightweight foamed ceramic body according to the present invention, wherein the lightweight foamed
이와 비교하여 도 2는 종래경량 발포 세라믹체(20)의 구조를 모식화한 단면도로, 표면과 내부가 동일한 기공의 구조를 가진다. 이러한 구조적인 차이에 의해 본 발명에 따른 경량 발포 세라믹체는 건축자재로 활용하기에 적절한 높은 강도를 가진다.In comparison, FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating the structure of the conventional lightweight foamed
구체적으로, 이러한 구조는 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같다. 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예 1에서 제조된 경량 발포 세라믹체의 표면 사진이고, 도 4는 내부 단면 사진이다.Specifically, this structure is as shown in FIGS. 3 and 4. Figure 3 is a photograph of the surface of the lightweight foamed ceramic body prepared in Example 1 of the present invention, Figure 4 is an internal cross-sectional photograph.
도 3 및 4를 참조하면, 본 발명에 따른 경량 발포 세라믹체는 표면은 유리질 피막이 형성되고(도 3), 내부는 기공이 형성된 구조를 가짐을 알 수 있다.3 and 4, it can be seen that the lightweight foamed ceramic body according to the present invention has a structure in which a glassy film is formed on the surface (FIG. 3), and a pore is formed inside.
상기 경량 발포 세라믹체는 적절한 온도와 원료 배합의 조건이 서로 상응할 때, 기공구조의 내부면과 유리질 피막으로 싸여진 외부면의 형태로 생성된다. 상기 경량 발포 세라믹체의 표면(외부면)은 소성시 표면 유리질 피막의 두께는 조건에 따라 다르나 수 mm로, 실시예 1의 경우 약 1 mm 정도를 가진다. 상기 표면의 유리질 피막은 종래 타일의 제조 과정 중 유약을 시유하여 얻게 되는 구조로, 본 발명에서는 별도의 유약 처리 없이 특정 범위의 조성을 이용하여 제조함으로써 적절한 온도와 소지의 배합에서 자연히 유리질 표면을 얻는다. 이는 공정을 단축시켜 작업이 편리해지고 원가도 저감되는 잇점이 있다.The lightweight foamed ceramic body is produced in the form of an inner surface of the pore structure and an outer surface wrapped with a glassy film when the appropriate temperature and the conditions of the raw material mixture correspond to each other. The surface (outer surface) of the lightweight foamed ceramic body has a thickness of the surface glassy film during firing, depending on conditions but several mm, in the case of Example 1, about 1 mm. The glass coating on the surface is a structure obtained by applying a glaze during the manufacturing process of the conventional tile, in the present invention, by using a specific range of composition without a separate glaze treatment to obtain a naturally glassy surface at the appropriate temperature and body combination. This has the advantage of shortening the process, making the operation convenient and reducing the cost.
더욱이 유리질 피막으로 둘러싸이는 겉표면은 경량 발포 세라믹체의 장점을 모두 포함함과 동시에 태양열에 의해 변색이 되지 않으므로 영구적인 사용이 가능하며, 적정 온도에서의 발포현상으로 더욱 자연스러운 표면이 만들어져 인테리어 장식 등 미적인 외벽 활용에도 매우 용이하다In addition, the outer surface surrounded by the glass coating contains all the advantages of the lightweight foamed ceramic body and can be permanently used because it is not discolored by solar heat. Very easy to use aesthetic exterior walls
본 발명에 따른 경량 발포 세라믹체의 발포율은 발포제의 함량에 따라 반비례하며, 10 내지 50배의 발포율을 가진다. 이러한 발포율은 경량 발포 세라믹체의 강도와 같은 물성과 직접적인 관련이 있으므로, 사용하고자 하는 목적에 따라 발포제의 함량을 조절하여 적절히 제어가 가능하다.The foaming ratio of the lightweight foamed ceramic body according to the present invention is inversely proportional to the content of the foaming agent, and has a foaming ratio of 10 to 50 times. Since the foaming rate is directly related to physical properties such as the strength of the lightweight foamed ceramic body, it is possible to appropriately control the foaming agent by adjusting the content of the foaming agent according to the intended purpose.
상기 경량 발포 세라믹체는 1 g/㎤ 이하의 비중을 가지고, 우수한 압축강도 및 열전도도를 가질 뿐만 아니라 별도의 난연제를 사용하지 않아도 난연성 및 불연성을 가진다. 더욱이 차음성 및 흡음율 특성이 종래 시멘트나 건축자재와 비교하여 우수하다. 특히 곰팡이 저항성 및 습기 투과성이 우수하여 곰팡이가 발생하지 않을 뿐만 아니라 탈취 효과가 뛰어나 각종 건축자재로 사용할 수 있다.The lightweight foamed ceramic body has a specific gravity of 1 g / cm 3 or less, has excellent compressive strength and thermal conductivity, as well as flame retardancy and nonflammability without using a separate flame retardant. Moreover, the sound insulation and sound absorption properties are superior to those of conventional cement or building materials. In particular, it is excellent in mold resistance and moisture permeability, and it does not generate mold and has excellent deodorizing effect. Therefore, it can be used for various building materials.
따라서, 본 발명에 따른 경량 발포 세라믹체는 흡음 및 방음 특성을 비롯하여 난연성 및 불연성이 우수하고, 압축 강도, 열전도도, 곰팡이 저항성, 습기 투과성 및 탈취 효과가 우수하여 인체에 무해하여 바닥재, 천정재, 내장재, 외장재의 건축자재로 바람직하게 사용된다.Therefore, the lightweight foamed ceramic body according to the present invention is excellent in flame retardancy and non-combustibility, including sound absorption and soundproofing properties, and excellent in compressive strength, thermal conductivity, mold resistance, moisture permeability and deodorizing effect, which is harmless to the human body. It is preferably used as a building material for interior materials and exterior materials.
도 1은 본 발명에 따른 경량 발포 세라믹체의 구조를 모식화한 단면도.1 is a cross-sectional view schematically illustrating the structure of a lightweight foamed ceramic body according to the present invention.
도 2는 종래 경량 발포 세라믹체의 구조를 모식화한 단면도.2 is a cross-sectional view schematically illustrating the structure of a conventional lightweight foamed ceramic body.
도 3은 실시예 1에서 제조된 경량 발포 세라믹체의 표면 사진.3 is a photograph of the surface of the lightweight foamed ceramic body produced in Example 1. FIG.
도 4는 실시예 1에서 제조된 경량 발포 세라믹제의 내부 단면 사진.Figure 4 is a cross-sectional photograph of the interior of the lightweight foamed ceramic prepared in Example 1.
도 5는 실시예 1, 2와 대조예 1, 2의 재료의 흡음 특성을 보여주는 그래프.5 is a graph showing the sound absorption characteristics of the materials of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2. FIG.
도 6은 실시예 1, 2와 대조예 1, 2의 재료의 방음 특성을 보여주는 그래프.6 is a graph showing the sound insulation properties of the materials of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2. FIG.
도 7은 실시예 1의 경량 발포 세라믹체의 시간경과에 따른 암모니아(NH3) 농도(ppm)의 변화를 보여주는 그래프.7 is a graph showing a change in ammonia (NH 3 ) concentration (ppm) with time of the lightweight foamed ceramic body of Example 1. FIG.
실시예 1 내지 4Examples 1-4
원료인 화산재, 점토, 알루미나, 규석, 장석 및 발포제를 분쇄기를 이용하여 미립자로 분쇄하였다. 이어 볼밀기에 화산재, 점토, 알루미나, 규석, 장석, 및 발포제(SiC)를 주입하여 입도가 80 내지 100 mesh가 되도록 볼밀 공정을 수행하였다.Raw materials volcanic ash, clay, alumina, silica, feldspar and blowing agent were ground into fine particles using a grinder. Subsequently, the ball mill was injected with a volcanic ash, clay, alumina, silica, feldspar, and blowing agent (SiC) to perform a ball mill process to have a particle size of 80 to 100 mesh.
다음으로 상기에서 얻어진 혼합 분말을 가로x세로x높이가 각각 10 cm인 점토틀에 부었다. 상기 점토틀을 소성로에 이송하여 1300 ℃에서 1시간 동안 유지 가열하여 발포 및 소성하여 경량 발포 세라믹체를 얻었다.Next, the mixed powder obtained above was poured into a clay bottle each having a width x length x height of 10 cm. The clay bottle was transferred to a sintering furnace, heated and maintained at 1300 ° C. for 1 hour, and foamed and fired to obtain a lightweight foamed ceramic body.
이때 혼합 분말을 구성하는 각 조성의 함량은 하기 표 1에 나타낸 바와 같다.At this time, the content of each composition constituting the mixed powder is as shown in Table 1 below.
표 1Table 1
실험예 1: 구조 확인Experimental Example 1: Confirmation of Structure
상기 실시예 1에서 제조된 경량 발포 세라믹체의 구조를 알아보기 위해, 상 기 경량 발포 세라믹체를 절단하여 표면 및 내부 절단면의 사진을 촬영하였다.In order to determine the structure of the lightweight foamed ceramic body prepared in Example 1, the lightweight foamed ceramic body was cut and photographed of the surface and the internal cut surface.
도 3은 경량 발포 세라믹체의 표면 사진이고, 도 4는 내부 단면 사진으로, 본 발명에 따른 경량 발포 세라믹체는 표면은 유리질 피막이 형성되고(도 3), 내부는 기공이 형성된 구조를 가짐을 알 수 있다.3 is a photograph of the surface of the lightweight foamed ceramic body, Figure 4 is a cross-sectional photograph of the interior, the lightweight foamed ceramic body according to the present invention is the surface of the glass coating is formed (Fig. 3), the interior has a structure having pores formed Can be.
실험예 2: 흡음 특성Experimental Example 2: Sound Absorption
상기 실시예 1 및 2에서 제조된 경량 발포 세라믹체를, 대조예 1로 흡음 특성이 우수한 석면을, 대조예 2로 코르크를 사용하였다. 상기 실시예 1, 2 및 대조예 1, 2의 재료를 125 Hz에서4 kHz의 범위에서 KS F 2805에 의거하여 흡음 특성을 측정하였으며, 얻어진 결과는 도 5에 나타내었다.As the comparative example 2, the lightweight foamed ceramic bodies prepared in Examples 1 and 2 were asbestos having excellent sound absorption properties as the comparative example 1, and cork was used as the comparative example 2. The sound absorbing properties of the materials of Examples 1 and 2 and Control Examples 1 and 2 were measured based on KS F 2805 in the range of 125 Hz to 4 kHz, and the obtained results are shown in FIG. 5.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따라 제조된 경량 발포 세라믹체의 경우 대조예 1 및 2와 비교하여 우수한 흡음 특성을 보였으며, 특히 500 Hz 내지 4 kHz의 범위에서 상당히 우수한 결과를 나타내어 저주파수에서 고주파수의 범위까지 흡음율이 우수함을 알 수 있다.Referring to FIG. 5, the lightweight foamed ceramic body manufactured according to the present invention showed excellent sound absorption characteristics compared with those of Comparative Examples 1 and 2, and in particular, exhibited a very good result in the range of 500 Hz to 4 kHz, thus high frequency at low frequency. It can be seen that the sound absorption is excellent up to the range of.
이러한 결과는 흡음율 시험에 사용되는 시편의 두께에 의한 흡음특성을 고려한다면 다소 차이가 있을 수 있으나, 본 발명에 따른 경량 발포 세라믹체가 흡음재료로의 활용 가능성이 높음을 시사한다.These results may be somewhat different considering the sound absorbing characteristics by the thickness of the specimen used in the sound absorption rate test, but suggests that the lightweight foamed ceramic body according to the present invention is highly applicable as a sound absorbing material.
실험예 3: 방음 특성Experimental Example 3: Soundproofing Characteristics
상기 실시예 1 및 2에서 제조된 경량 발포 세라믹체와, 대조예 3으로 판넬을, 대조예 4로 콘크리트를 사용하였다. 상기 실시예 1, 2 및 대조예 3, 4의 재료를 KS F 2808에 의거하여 방음 특성을 측정하였으며, 얻어진 결과를 도 6에 나타내 었다.The lightweight foamed ceramic bodies prepared in Examples 1 and 2 above, the panel in Comparative Example 3, and the concrete in Comparative Example 4 were used. The sound insulation properties of the materials of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 3 and 4 were measured based on KS F 2808, and the obtained results are shown in FIG. 6.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따라 제조된 경량 발포 세라믹체의 경우, 대조예 3 및 4와 비교하여 저주파수에서 고주파수의 범위에서 방음율이 우수함을 알 수 있다.Referring to Figure 6, in the case of the lightweight foamed ceramic body prepared according to the present invention, it can be seen that the sound insulation is excellent in the range of high frequency at a low frequency compared to the control examples 3 and 4.
실험예 4: 흡음율 및 차음성 측정Experimental Example 4: Measurement of Sound Absorption Rate and Sound Insulation
상기 실시예 1에서 제조된 경량 발포 세라믹체의 흡음율 및 차음성을 측정한 결과 건축자재로 적합한 결과를 보였다.As a result of measuring the sound absorption rate and sound insulation of the lightweight foamed ceramic body manufactured in Example 1, it showed suitable results as a building material.
실험예 5: 난연성 측정Experimental Example 5: Flame Retardant Measurement
실시예 1에서 제조된 경량 발포 세라믹체의 난연 특성을 알아보기 위해 KS F 2271-'98에 의거하여 난연성(1급) 시험을 수행하였다. 결과는 하기 표 2에 나타낸 바와 같다.In order to determine the flame retardant properties of the lightweight foamed ceramic body prepared in Example 1, a flame retardancy (first class) test was performed according to KS F 2271-'98. The results are shown in Table 2 below.
표 2TABLE 2
상기 표 2에서 볼 수 있듯이, 본 발명에 따른 경량 발포 세라믹체는 난연 특성이 매우 우수함을 알 수 있다.As can be seen in Table 2, the lightweight foamed ceramic body according to the present invention can be seen that the flame retardant properties are very excellent.
실험예 6: 열전도 특성Experimental Example 6: Thermal Conductivity
실시예 1에서 제조된 경량 발포 세라믹체의 열전도 특성을 알아보기 위해 KS L 9016-'95에 의거하여 수행하였다.In order to determine the thermal conductivity of the lightweight foamed ceramic body prepared in Example 1 it was performed according to KS L 9016-'95.
그 결과 상기 경량 발포 세라믹체는 20 ℃에서 0.141 W/m·K의 낮은 열전도율을 나타내었다. 이러한 결과는 본 발명에 따른 경량 발포 세라믹체의 단열 효과가 우수함을 의미한다.As a result, the lightweight foamed ceramic body exhibited a low thermal conductivity of 0.141 W / m · K at 20 ° C. This result means that the thermal insulation effect of the lightweight foamed ceramic body according to the present invention is excellent.
실험예 7: 습기투과성Experimental Example 7: Moisture Permeability
실시예 1에서 제조된 경량 발포 세라믹체의 습기투과성을 알아보기 위해 KS F 4716-01에 의거하여 수행하였다.In order to determine the moisture permeability of the lightweight foamed ceramic body prepared in Example 1, it was performed according to KS F 4716-01.
그 결과 습기투과도(sd)가 0.2 m로 일반적인 건축재로의 2.0과 비교하여 우수함을 확인하였다. 이러한 결과는 본 발명에 따른 경량 발포 세라믹체가 습기를 보다 빠르게 발산시켜 쾌적한 분위기를 유지할 수 있음을 의미한다.As a result, it was confirmed that the moisture permeability (sd) is 0.2 m, which is superior to that of general building materials. This result means that the lightweight foamed ceramic body according to the present invention can dissipate moisture faster to maintain a pleasant atmosphere.
실험예 8: 탈취 특성Experimental Example 8: Deodorization Characteristics
실시예 1에서 제조된 경량 발포 세라믹체의 탈취 특성을 알아보기 위해 KICM-FIR 1085에 의거하여 탈취 실험을 수행하였다.Deodorization experiment was performed based on KICM-FIR 1085 to determine the deodorization characteristics of the lightweight foamed ceramic body prepared in Example 1.
상기 경량 발포 세라믹체를 40x40x10mm의 시편으로 절단한 후 가스검지관법을 이용하여 시간경과에 따른 암모니아(NH3) 농도(ppm)의 변화를 측정하였으며, 얻어진 결과를 하기 표 3 및 도 7에 나타내었다.After cutting the lightweight foamed ceramic body into a specimen of 40x40x10mm, a change in ammonia (NH 3 ) concentration (ppm) over time was measured using a gas detection tube method, and the obtained results are shown in Table 3 and FIG. 7. .
표 3TABLE 3
상기 표 3 및 도 7을 참조하면, 시간이 경과함에 따라 암모니아의 농도가 크게 감소하였으며, 이러한 결과를 통해 본 발명에 따른 경량 발포 세라믹체가 탈취 효과가 우수함을 알 수 있었다.Referring to Table 3 and FIG. 7, the concentration of ammonia was greatly reduced with time, and it was found that the lightweight foamed ceramic body according to the present invention has an excellent deodorizing effect.
실험예 9: 항곰팡이 특성Experimental Example 9: Antifungal Properties
실시예 1에서 제조된 경량 발포 세라믹체의 항곰팡이 특성을 알아보기 위해 ASTM G-21에 의거하여 항곰팡이 실험을 수행하였다.In order to determine the antifungal properties of the lightweight foamed ceramic body prepared in Example 1, anti-mildew experiments were performed according to ASTM G-21.
이때 사용된 곰팡이는 아스퍼질러스 나이거 ATCC 9642(Aspergillus niger ATCC 9642), 페니실린 피노필럼 ATCC 11797 (Penicillin pinophilum ATCC 11797), 샤토뮴 글로빈 ATCC 6205 (Chaetomium globin ATCC 6205), 글리소시아디움 바이렌스 ATCC 9645 (Glisosiadium virens ATCC 9645), 및 아우레오바세이엄 풀루람스 ATCC 15233 (Aureobasedium pullulams ATCC 15233)의 혼합균주를 사용하였다.The fungus used at this time was Aspergillus niger ATCC 9642, Penicillin pinophilum ATCC 11797, Chatotomium globin ATCC 6205, Glysodiumdium vince ATCC 9645 A mixed strain of ( Glisosiadium virens ATCC 9645), and Aureobasedium pullulams ATCC 15233 was used.
상기 혼합균주를 포함하는 현탁액을 실시에 1의 경량 발포 세라믹체에 접종한 후 4주 동안 배양한 후 균주의 발육 정도를 관찰하였다. 이때 1주일마다 균주가 발육된 부분의 면적을 측정하였으며, 얻어진 결과는 하기 표 4와 같다.The suspension containing the mixed strain was inoculated in the lightweight foamed ceramic body of Example 1 and then cultured for 4 weeks, and then the degree of growth of the strain was observed. At this time, the area of the strain was developed every week, the results obtained are shown in Table 4 below.
표 4Table 4
상기 표 4를 참조하면, 1주 경과 후 균주 발육 부분 면적이 30％로 균주의 발육이 크게 억제되었고, 4주가 경과한 경우 0.1％로 균주가 거의 존재하지 않게 됨을 알 수 있다.Referring to Table 4, it can be seen that after one week, the strain growth area was 30%, and the growth of the strain was greatly suppressed.
본 발명에 의해 화산재, 점토, 알루미나, 규석, 장석 및 발포제로 제조된 경량 발포 세라믹체는 흡음 및 방음 특성이 우수하고, 단열성 및 불연성을 비롯한 각종 물성이 우수하고, 곰팡이 저항성, 탈취 및 습기 투과성이 높아 인체에 무해하여 건축자재로 바람직하게 사용이 가능하다.The lightweight foamed ceramic body made of volcanic ash, clay, alumina, silica, feldspar and foaming agent according to the present invention has excellent sound absorption and soundproofing properties, excellent physical properties including heat insulation and non-combustibility, and mold resistance, deodorization and moisture permeability. It is high and harmless to human body, so it can be preferably used as building material.
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