KR20090131210A - 내화성(耐火性)을 갖는 압출(壓出) 성형법에 적합한비내력(非耐力)벽체용 조성물 및 내화 판넬 압출 성형 방법및 그에 의한 판넬 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내화성(耐火性)을 갖는 압출(壓出) 성형법에 적합한 비내력(非耐力)벽체용 조성물 및 그 내력벽체 그리고 그 압출 성형방법에 관한 것이다.
건축물의 실내외를 마감 처리하는 구조물로, 습식 벽돌조적법이 시공되어오고 있다. 습식 벽돌조적법은 조적후 양생에 시간이 걸리는 것은 물론 조적 전문공이 작업하여야 하는 단점으로 점차 사양화되고 있다. 그결과 습식이 아닌 건식 공법으로 공자에서 대량으로 규격화 생산된 비내력 벽체를 현장에서 조립설치하는 공법이 널리 이용되어 오고 있다.
이러한 비내력 벽체의 가장 문제로 지적되는 것은 습식에 의한 조적 벽돌과 달리 내화성이 없는 단점이다.
따라서 현재 건식 공법의 주요 특징으로 내화성을 갖춘 보드류를 다시 부착하는 내장마감 처리 공정이 필수적으로 진행되고 있다.
본 발명은 상기한 알파반수석고를 주재료로 하여 광물분체를 20 내지 60%, 마이카 1 내지 10%, 섬유사 0.1 내지 2.0%, 알킬 치환된 셀룰로오스를 배합하여 이들을 사출(射出) 성형이 아닌 연속 압출(壓出) 성형법에 알맞게 구성하였다. 이것을 물에 적절히 반죽한 다음 고압으로 압축하여 내부에 포함된 공기를 제거하고, 이어서 이것을 그대로 금형에 의하여 압출하게 되면 다양한 박판 구조의 판넬을 얻게 된다.
이렇게 얻어진 판넬은 양생이 되고 나면 한국산업규격(KS) KS L 0011- 1976(내화물 용어)에 의하면 'SK 26 이상의 내화도를 갖게 되어 실내 마감재로 사용이 될 수 있으며, 기타 현재 내화성 보드를 사용하는 분야 혹은 방화성이 필요로 하는 다른 분야에 널리 이용이 가능하게 되었다.
내화, 판넬, 압출성형
Description
본 발명은 아파트나 상업용 건축물 혹은 기타 공장건물 등에서 비내력(非耐力) 벽체로 사용되는 판넬용 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 특히 연속 압출식으로 생산될 수 있는 조성물로 고압양생이 필요없이 단시간에 고강도를 갖으며, 한국산업규격(KS) KS L 0011-1976(내화물 용어)에 의하면 'SK 26 이상의 내화도를 가진 고도의 내화성을 갖는 비내력 벽체에 관한 것이다.
습식공법이 아닌 건식 공법에 의한 비내력벽체로 널리 이용되는 것은 주로, 조적공법으로 설치된 외벽에 다시 보드류를 부착하는 방식이다. 보드류는 대개 유리섬유와 같은 섬유사와 석고를 주재료로 혼합하여 만든 내화성 재질로 강도가 약한 반면에 취급이 용이하고 조적된 벽면에 손쉽게 부착가능하다는 장점으로 널리 이용되어오고 있다.
그러나 내화성은 우수한 반면에 충격이나 인장 강도가 아주 약하므로 일부 실내벽체나 사무실 내벽의 마감재 정도로만 사용되고 있다.
이러한 단점을 개선하고자 히드록시메틸셀룰로스 등의 유기물 가소증점제와, 시멘트, 고로슬랙, 화산회, 등의 수경재와, 석면, 폴리프로필렌 섬유, 고해 펄프, 아라미드 섬유, 천연 섬유, 탄소 섬유, 유리 섬유 등의 어느 한가지 또는 이들의 2 이상의 수혼련물을 금형을 통하여 연속압출한 판넬을 본 발명자들이 생산 공급하고 있다.
보다 구체적으로는 도 1 에 도시하듯이 퍼그밀에서 세멘트와 각종 성능 개선제를 혼합한 것을 압출 이송하며, 이것이 공기제거오거에서 압축이 다시 되면서 내부의 공기를 진공장치를 통하여 제거한다. 그리고 이것을 다시 아래의 압출오거에 의하여 압출하면 압출금형을 통하여 압출되어 나오면서 일정 형태로 성형이 된다.
이렇게 성형이 된 것은 150내지 200도 정도로 유지되는 고압 오토클레이브내에서 적어도 12 내지 24시간 동안 양생하여 목적한 형태의 제품이 얻어진다.
이렇게 양생처리된 제품은 토버모라이트(5CaO(5.5～6)SiO₂(5～8)H₂O)를 생성시켜, 21일 양생 과정을 거치지 않아도 충분한 강도를 갖추어 조기 출하가 가능하며, 내부는 치밀한 조직을 이루고 있다.
이러한 공장에서 양생처리된 본 발명자의 판넬은 간단한 조립공법으로 비내력 벽체를 구성할 수 있는 좋은 점으로 공기를 획기적으로 단축하는 효과가 있다. 그러나 내화성능이 한국산업규격(KS) KS L 0011-1976(내화물 용어)에 의하면 'SK 26 이상의 내화도를 가진 비금속 물질 또는 그 제품으로는 인정받기 어려운 것이 현실이다. 따라서 별도의 내화 성능을 갖는 석고보드를 다시 마감재로 부착하거나 기타 필요한 재질을 부착마감하고 있다.
즉, 건식공법에 의한 벽체 형성후 다시 마감처리를 위한 작업이 필요하므로 고밀도의 판넬 구조이면서 표면이 평활하면서 강도가 충분함에도 불구하고 그 용도가 제한적인 단점을 갖고 있다.
비내력 벽체로 한국 특허 제445672호에서는 규회석 80 ∼87 wt%와 보강재인 장섬유 0.1∼0.5 wt%.를 먼저 혼합하고, 여기에 급결재인 황산 알루미늄과 소화작용을 갖는 인산알루미늄의 혼합물 12 ∼ 20wt%를 혼합하여 압출기를 통하여 압출 성형한 방수 및 방화성능을 갖는 내화판넬 그리고 여기에 우레탄 폼을 함께 구성하고 있다.
위 한국 특허의 특성은 황산알루미늄과 인산알루미늄을 혼합하여 난연성을 부여하는 것인데, 이 황산알루미늄과 인산알루미늄이 현재 1 ㎏당 약 14000원 정도를 호가하며, 이러한 재료를 12 내지 20 중량%를 배합하는 경우 판넬당 생산 원가가 높아 범용으로 적용할 수 없다.
최근에 보급되는 방식으로 폴리프로필렌 섬유를 0.1% 정도 첨가하여 성형한 경우 고열에 의하여 폴리프로필렌이 용융하여 그 용융된 경로가 수증기의 배출 경로로 작용하므로 급격한 수증기압의 팽창으로 인한 폭렬을 방지한다는 공법이 제공되어 이용되고 있다. 이러한 방식은 기본적으로 수증기압의 배출을 위한 공간 제시로 폭렬을 막는 것일 뿐 다른 원인 즉, 수증기압이 아닌 양생된 구조물의 근본적인 열화에 의한 구조변형과 팽창으로 인한 균열 등을 막지는 못하는 수동적 수단이다.
본 발명은 적어도 한국산업규격(KS) KS L 0011-1976(내화물 용어)에 의하면 'SK 26 이상의 내화성능을 갖는 비내력 벽체를 제공하고자 한다.
본 발명은 배합되는 성분을 적절히 변화하면 원하는 강도도 발현 가능하면서 동시에 내화성능도 갖는 연속 압출식으로 생산가능한 비내력 벽체용 혼합 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명은 또한 이러한 혼합 조성물에 의하여 생산되는 비내력 벽체도 함께 제공하고자 한다.
본 발명은 알파-반수석고와 규산염광물등과 같은 광물류, 그리고 마이카와 같은 난연재를 혼합하면서, 연속압출시 작업성을 향상시키는 알킬치환- 히드록시 셀룰로스로 된 가소증점제 그리고 각종 섬유사 등을 배합하여 진공압출 성형할 수 있는 조성물을 제공하여 내화성을 획기적으로 개선하게 되었다.
특히 본 발명은 알파-반수석고를 도1에 도시한 연속압출 성형기에 의하여 연속적으로 압출 성형하여 다양한 성형품을 생산할 수 있어 내화성능이 필요한 각종 내외장재 그리고 방화벽체로 이용도 가능한 다양한 벽체를 제공하고자 한다.
본 발명은 한국산업규격(KS) KS L 0011-1976(내화물 용어)에 의하면 'SK 26 이상의 내화도를 갖게 되었다.
즉 종래의 세멘트와 각종 성능 개선제를 배합하는 동시에 상기한 난연재를 혼합하여 성형한 것도 1000℃ 정도의 고열로 가열시 불과 수초 혹은 수분내에 형상이 파손되어 벽체 구조를 유지하지 못하던 것을 30분이상 고열에서도 형상을 그대로 유지가능하게 되었다.
보다 구체적으로는 아래 사진과 같이 화염 토치에 의하여 약 30㎝의 거리에서 2시간을 직접 불꽃 접촉을 시도하였음에도 불꽃이 닿는 부분이 적색으로 가열되어도 형상을 그대로 유지하는 놀라운 효과를 얻게 되었다.
본 발명은 알파-반수석고 20 내지 60%, 규산염광물, 마그네슘광물 혹은 규회석과 같은 광물중의 어느 하나 혹은 이들의 혼합물인 광물분체를 20 내지 60%, 마이카 혹은 알루미나계통의 내화재 1 내지 10%, 섬유사 0.1 내지 2.0%, 알킬 치환된 셀룰로오스 로 구성되는 압출(壓出) 성형법용 내화 성 벽체조성물에 관한 것이다.
본 발명에서 알파-반수석고(CaSO4.1/2H2O)는 혼수량(混水量)이 30%이하이며, 분말도 1300 ㎠/g 이상, 비중 2.5 ∼ 2.8 정도인 것이 적당하다. 반수석고 안의 혼수량이 30 보다 많게 되면 양생후 급속한 가열시 수분에 의한 폭렬현상이 발생할 수 있다.
알파-반수석고의 분말도는 1300보다 낮아지면 광물분체사이에 불균일한 분산으로 부분적으로 강도에 차이가 발생가능하다. 분말도는 곱게 할 수록 좋은 효과를 얻을 수 있으나 균일하게 분말화하기 위하여 가공 원가의 상승으로 경제성이 떨어지며, 현재로서는 1300이상의 분말도를 갖추면 그이상으로 분말화한 것과 비교하여 강도에 있어 큰 차이를 보이지 않는다. 알파-반수석고는 천연석고와 촉매 수용액을 1 대 20 정도의 비율로 혼합하여 슬러리 상태로 한 다음, 교반되는 오토크레이브내에서 2 내지 3 기압으로 2 - 3시간 반응시키는 가압수열처리하며, 여과기로 석고와 수용액을 분리하고 다시 100℃의 물로 수회 세척하여 건조분쇄하여 제조한다. 알파-반수석고는 이외에도 상압수용액법, 마이크로웨이브법과 하이브리드 수열반응법 등으로 생산되어 지며 특별히 생산방법에 있어 제한을 두는 것은 아니다. 이러한 알파-반수석고는 고강도를 갖고 경화도 신속한 특징이 있으며, 특히 초기 강도 발현이 우수하고, 세멘트와 같이 경화후 수축이 발생하면서 균열이 발생하는 현상이 거의 없다. 알파-반수석고는 20 내지 60중량%를 사용하며, 20%보다 적으면 충분한 강도를 갖출 수 없고, 반면에 60% 이상이면 강도는 높아지는 반면에 규사와 같은 성분의 첨가량이 상대적으로 적어지므로 내충격성 등이 상대적으로 약화될 수 있다.
본 발명에서는 상기한 조성물을 기초로 하되 필요시 알파-반수석고의 경화지연을 위한 것으로는 주로 Borax 혹은 글루콘산, 시트릭산, 타타릭산, 글로코헵톤산, 아라본산, 사과산 또는 구연산 및 이들의 나트륨,칼륨, 칼슘, 마그네슘, 암모늄, 트리에탄올아민 등의 무기염 또는 유기염 등의 옥시카르복실산; 글루코오스, 프럭토오스, 갈락토오스, 사카로스, 크실로오스, 아비토오스, 리포오즈, 이성화당 등의 단당류나 2당, 3당 등의 올리고당류, 또는 덱스트린 등의 다당류, 이들을 포함하는 당밀류 등의 당류; 솔비톨등의 당알콜; 규불화마그네슘; 인산 및 그의 염 또는 붕산 에스테르류; 아미노카르복실산과 그의 염; 알카리 가용 단백질; 푸민산; 탄닌산; 페놀; 글리세린 등의 다가알콜; 아미노트리(메틸렌포폰산), 1-히드록시에틸리덴-1,1-디포스폰산, 에틸렌디아민테트라(메틸렌포스폰산), 디에틸렌트리아민펜타(메틸렌포스폰산) 및 이들의 알카리 금속염, 알칼리토류 금속염 등의 포스폰산 및 그 유도체 들을 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기한 경화지연제는 일반적인 몰탈로 이용되는 것이 아니라, 연속적인 압출 성형을 위한 조성물이므로, 압출성형을 위한 조성물 혼합에서 부터 최종적인 압출 성형에 이르는 시간이 믹서기에 혼합되어진 것이 최종적으로 압출이 다되는 시간을 측정하여 최저 30분에서 부터 8시간까지 증감하게 된다. 그 이유는 하나의 제품이 30분만에 압출이 완료될 수도 있으며, 어떤 경우에는 하나의 제품을 하루 작업시간인 8시간을 연속하여 압출할 경우도 있기 때문에, 반죽이 된 상태에서 경화가 되지 않도록 하기 위함이다.
현재 본 발명의 경우 위 조성물을 혼합하여 압출 성형이 완료될 때까지 30분내에 이루어지도록 구성하므로 지연제의 함량도 이런 정도로 첨가하며, 필요시에 임의로 증감할 수 있다.
본 발명에서 광물분체는 석영, 장석, 감람석, 각섬석, 운모 중의 어느 하나 혹은 이들의 혼합물로 되는 규산염 광물에서 선택된 규사를 20 내지 60%를 배합하는데, 이 규산염 광물들은 알파-반수석고의 경화에 의하여 내부 골격구조를 이루도록 한다. 배합비율이 20% 보다 적게 되면 상대적으로 알파 -반수 석고의 함량이 증대하여 고강도를 보이지만 상대적으로 충격강도 약화될 수 있고, 50%보다 많게 배합하면 충격강도는 강화되지만 반수석고에 의한 강한 결합력이 떨어져 인장강도 그리고 내화성능이 약화될 수 있다.
본 발명에서 광물분체로 첨가가능한 것의 또 다른 예로 마그네사이트·카널라이트·돌로마이트·활석·사문석과 같은 광물로부터 선택된 마그네슘 광물이다.
본 발명의 또 다른 광물분체로 적당한 것은 규회석 광물로서 화학식(CaSiO3)을 갖고 있으며, 보통은 섬유상 또는 가느다란 주상결정(柱狀結晶)의 집합체를 때로는 방사상(放射狀) ·속상(束狀) 집합체를 이루거나 드물게는 판상결정(板狀結晶)을 이룬 것이 적합하다. 특히 적합하기로는 굳기 4.5~5, 비중 2.9이며, 굴절률은 방향에 따라 1.620~1.634인 것이 알맞다. 철이나 망간이 칼슘을 치환하여 고용체로 함유되어 있으며, 철 ·망간의 함유량에 따라서 이들의 물리적 성질은 달라진다. 이 밖에도 단사정계(單斜晶系)에 속하는 파라규회석도 사용가능하다.
본 발명에서 내화성을 확보하기 위한 성분으로 첨가되는 마이카는 40 ∼ 60 메시를 갖는 것으로 적어도 1% 이상을 첨가하여야 효과가 있으며, 10% 이상을 첨가하여 최대의 내화성능을 보일 수 있으며, 그 이상의 첨가는 경화반응에 악영향을 줄 수 있어 충격강도가 약화될 수 있다. 사용현장의 내화성능의 요구도에 따라 그 첨가량은 임의로 조절가능하다. 또 다른 내화재로 알루미나 스피넬질 내화물(Alumina spinel refractories), 알루미나 실리카질 내화물(Alumina silica refractroies), 알루미나 지르코니아 실리카질 내화물(Alumina zirconia silica refractories), 알루미나 실리콘 카바이드 카본질 내화물(Alumina silicon cabide cabon refractories)과 같은 알루미나 계열 내화물을 사용할 수 있다.
본 발명은 연속 압출 성형으로 성형되므로 금형을 통과하면서 성형된 구조가 적절한 구조를 유지하도록 천연 혹은 인조 섬유사를 0.1 내지 2.0% 배합한다.
이 배합비율은 첨가되는 섬유의 특성에 따라 변화가능하며, 폴리프로펠렌 섬유사와 같은 합성 섬유사 혹은 목재펄프 혹은 코코넛 섬유사와 같은 천연섬유사를 이용한다. 이들 섬유사는 천연섬유사의 경우 인조섬유사의 매끄러운 구조와 달리 다소 거칠게 구성되므로 천연섬유사는 인조섬유사에 비하여 약간 적게 첨가할 수 있다. 이 첨가량은 함께 배합되는 가소증점제의 양과도 비교하여 적절히 가감가능하다. 이러한 섬유사가 0.1 % 보다 적게 첨가되면, 압출이 되면서 일정한 형태를 유지하지 못하고 형상이 이그러지게 되며, 2 % 이상 첨가하면 이들 섬유사에 의하여 양생전 형상 유지에는 효과가 있을지 모르나 그만큼 강도가 약화된다.
본 발명에서 가소증점제는 주로 셀룰로스의 외부에 노출된 히드록시기 (-OH)를 메틸, 프로필과 같은 알킬기로 치환한 구조를 갖는 가소 증점제로, 0.1 내지 1.0 %를 가하여 준다. 고압으로 압출 성형하는 경우 압출기의 압출 압력이 적어도 10 내지 35㎏/㎠의 힘이 가해지므로, 이러한 강한 압력에 매끄럽게 압출되어 나오도록 하기 위한 가소성을 부여하기 위하여 첨가된다. 압력의 증감도 목표로 하는 제품의 특성에 따라 변화가 가능하다. 압출강도가 약하면 그만큼 공간이 형성되어지므로 강도가 약하고 내화성능도 약하여 진다. 따라서 10㎏/㎠ 보다 낮게 되면 KS규격에서 요구하는 기준에 미달이 되며, 35 ㎏/㎠ 이상이 되면 강도가 강하게 되는 장점이 있으나 기준이상의 강도는 사실상 의미가 없고, 압출강도의 증대를 위한 압력증대용 에너지 낭비가 심하여 경제성이 없게 된다.
상기한 재료 외에 습윤제, 증점제, 분리저감제, 응집제, 건조수축저감제, 강도증진제, 셀프레벨링제, 방청제, 착색제, 항균 또는 항곰팡이제, 고로슬래그, 플라이애시, 신더애시, 클링커애시, 하스크애시, 실리카퓸, 실리카분말, 석회석 분말등이 함께 사용가능하며, 그 사용의 형태나 첨가량은 적용이 될 현장의 상황에 맞추어 임의로 추가할 수 있으며, 상기한 기본 조성의 범위 안에서 얼마든지 변형이 가능하며 모두 본 발명의 범위에 속한다.
본 발명의 또 다른 특징으로는 상기한 조성물에 세멘트를 약 10% 정도까지 추가로 첨가하는 것이다. 세멘트의 첨가는 보다 강한 충격강도를 얻기 위하여 첨가되는 것이며, 판넬이 설치될 현장의 상황에 맞추어 10% 정도까지 첨가하면 충격강도가 2, 3배 강화한다.
본 발명의 또 다른 특징으로 상기한 조성물을 기초로 하여 건축토목용 판넬을 제조하는 방법에 관한 것이다.
보다 구체적으로는 알파-반수석고 20 내지 60%, 규산염광물, 광물분체를 20 내지 60%, 마이카 1 내지 10%, 섬유사 0.1 내지 2.0%, 알킬 치환된 셀룰로오스로 구성되는 조성물을 적어도 10분이상 균질하게 혼합하는 단계,
상기한 혼합된 것에 전체 중량을 기초로 물을 약 15 내지 25 중량% 가하여 반죽으로 만드는 슬러리화단계,
상기한 슬러리 혼합물을 호퍼에 이송하여 퍼그밀에서 압력 10 내지 35 ㎏/㎠의 압력으로 압축하여 주면서 공기제거 오거로 이송하여 이곳에서 진공장치를 통하여 내부의 공극을 억제하는 압축 점질화 단계,
압출 점질화 된 것을 압출오거를 통하여 압출하여 금형을 통과시켜 목적한 형태의 판넬을 압출성형하는 단계,
압출 성형된 것을 60 내지 80℃로 유지되는 건조실에서 3시간 내지 18시간 양생처리하는 단계로 구성되는 내화성이 우수한 판넬의 압출 성형 방법이다.
본 발명에서 퍼그밀은 일단 공급되는 슬러리를 보다 균일하게 혼합하는 동시 에 점차적으로 슬러리를 압축하여 1차적으로 내부의 공기를 제거하며, 이어서 공기제거오거는 압축을 진행하면서 전진시켜주어 내부에 잔류한 미세한 공기들을 진공장치를 통하여 제거하도록 한다. 이러한 압축과 공기제거의 공정으로 내부를 최대한 밀집화한다. 이렇게 밀집화되는 것은 결국 양생후에도 내부에 치밀한 조직을 형성가능하게 하며, 특히 내부에 분포된 알파-반수석고와 광물분체의 치밀한 경화구조 확립을 한다. 그리고 이 알파-반수석고와 광물분체의 경화구조 내부에 균일하게 분포된 마이카와 같은 내화성 재료도 함께 포함되어 있어 외부에서 가해지는 심한 열을 이곳에서 흡수하더라도 더이상의 변형을 막고 조직의 균열이나 열화를 막아 주도록 한다.
양생처리시 건조실의 온도는 60도 보다 낮게 되면 건조시간과 양생시간이 늦어져 제품출하가 늦어지게 된다. 반대로 80도 보나 높게 되면 표면과 내부의 온도차로 인하여 균질한 양생이 되지 않아 제품에 부분적인 균열이 발생할 수 있다.
양생시간은 적어도 3시간 이상을 정하여야 제품을 압출한 다음, 적절한 이송 트레이에 싣고 양생실로 이송 보관하는 작업시간이 되며, 18시간 이상이 되면 역시 양생에 너무 많은 시간이 소요되어 경제성이 떨어진다. 즉, 압출 성형후 적절한 시간내에 양생이 진행되어지고, 양생이 된 것은 다시 포장 출하의 단계로 연속적으로진행되는 최적의 시간으로, 양생 시간의 조절은 상기한 다양한 지연제의 조합에 의하여 조절이 된다.
이하 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 본 실시예는 본 발명의 구체적 설명을 위한 것으로 이 실시예의 조성으로 본원 발명의 범위가 축소될 수 는 없다.
실시예1
알파-반수석고 50 ㎏, 규사 40 ㎏ 마이카 5 ㎏, 폴리프로필렌 섬유 0.4 ㎏, 히드록시메틸셀룰로오스 0.2 ㎏을 믹서기에서 균일하게 혼합한 다음, 물 15 ㎏을 붓고 반죽처리하였다.
이렇게 반죽이 된 것을 호퍼를 통하여 퍼그밀로 이동시켜 압축시켜준다. 압축 강도는 약 25 ㎏/㎠의 압력으로 압축하여 공기제거오거로 공급하면서 공기제거부에서 진공으로 반죽으로 나오는 기체를 흡수 제거한다. 이어서 압출오거로 다시 압축하면서 금형에 의하여 편평한 구조의 판넬을 두께 20 ㎜가 되도록 성형하였다.
성형된 것은 60 내지 80℃로 유지되는 양생실에서 5시간 이상 양생처리 하여 준다.
실시예 2
알파-반수석고 40 ㎏, 활석분말 55 ㎏을 사용한 것 외에는 상기한 실시예1 과 동일한 비율과 공정으로 목적한 판넬을 얻었다.
실시예 3
알파-반수석고 30 ㎏, 규회석 60 ㎏ 그리고 마이카 9 ㎏, 펄프와 폴리프로필렌을 2 : 8로 섞은 섬유사와 히드록시메틸셀룰로스를 각각 1㎏ 사용하여 목적한 판넬을 얻었다.
실시예 4
알파-반수석고 20 ㎏, 마그네사이트분말 20 ㎏과 장석 분말 20 ㎏ 그리고 사문석분말 20 ㎏으로 구성되는 광물분말, 마이카 10 ㎏, 폴리프로필렌 섬유사 와 히 드록시메틸셀룰로스 각각 0.5 ㎏을 사용한 것외에는 실시예1과 동일한 공정으로 목적한 판넬을 얻었다.
실시예 5
알파-반수석고 40 ㎏, 규회석과 돌로마이트 분말로 구성된 광물분체 40 ㎏, 마이카 4 ㎏ 그리고 폴리프로필렌 섬유사 과 히드록시메틸셀룰로스를 각각 0.5 ㎏ 사용하되 세멘트 15 ㎏을 추가로 가하여 실시예1과 동일한 공정으로 목적한 판넬을 얻었다.
실시예 6
알파-반수석고 50 ㎏, 규회석과 돌로마이트 분말로 구성된 광물분체 40 ㎏, 마이카 4 ㎏ 그리고 폴리프로필렌 섬유사 과 히드록시메틸셀룰로스를 각각 0.5 ㎏ 사용하되 세멘트 5 ㎏을 추가로 가하여 실시예1과 동일한 공정으로 목적한 판넬을 얻었다.
실시예 7
㎏마이카 2.5 ㎏와 알루미나 실리카질 내화물 2.5 ㎏을 혼합 사용하는 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 판넬을 제조하였다.
비교 실시예 1
상기한 실시예 1과 동일한 공정으로 하되 알파-반수석고를 5 ㎏, 코디어라이트 광물분체를 60 ㎏, 마이카 10 ㎏ 그리고 섬유사와 메틸셀룰로스 를 각각 1 ㎏씩 사용하여 목적한 판넬을 얻었다.
비교 실시예 2
비교 실시예 1과 동일한 비율로 하되 세멘트를 10 ㎏ 더 추가하여 목적한 판넬을 제조하였다.
비교실시예 3
상기한 비교 실시예 1과 동일한 비율로 하되 압출성형시 퍼그밀에서의 압출 압력을 6 ㎏/㎠으로 하였다.
상기한 실시예에 의하여 제조한 판넬을 한국산업규격(KS) KS L 0011-1976(내화물 용어)에 의하면 'SK 26 이상의 내화도를 가진 고도의 내화성을 갖는 비내력 벽체의 시험법에 의하여 시험하였다.
시험방법은 KSF1157-1에서 규정하는 노내 열전대가 설치된 노에서 상기한 실시예에 의하여 제작한 시편(가로×세로×두께=50×50×20)을 각각 5개를 준비하여 시험하였다.
시험결과는 아래 표와 같다.
시험측정은 차열성과 하중지지력(압축강도 - 수직상태에서 형태를 유지하는 정도)을 시험하였다.
| 실시예번호 | 하중지지력 | 차열성 | 압축강도(㎏/)㎠ |
| 1 | 180분이상 변화없음 | 표면 일부 박리 | 292 |
| 2 | 180분이상 변화없음 | 변화없음 | 275 |
| 3 | 180분이상 변화없음 | 변화없음 | 278 |
| 4 | 180분이상 변화없음 | 변화없음 | 265 |
| 5 | 180분이상 변화없음 | 변화없음 | 320 |
| 6 | 180분이상 변화없음 | 변화없음 | 298 |
| 7 | 상동 | 상동 | 268 |
| 비교실시에1 | 8분정도에서 표면붕괴크랙발생 | 10분 가열후 폭열 | 230 |
| 비교실시예2 | 12분정도에서 표면붕괴크랙발생 | 20분 가열후 폭열 | 450 |
| 비교실시에 3 | 5분정도에서 표면이 붕괴하고 7분정도에서 폭렬함 | 10분후 구조 붕괴 | 26 |
* 비고
위 시험중 하중지지력은 시편을 수직으로 세운 다음 상부에 중량물( 100㎏)을 놓고 변형여부를 판단한다.
차열성은 본 발명의 시험편으로 노를 분리한 다음 가열된 노와 분리된 쪽의 온도 차이를 의미하며, 온도 상승변화는 불가피하지만 설치된 시험편이 형상을 그대로 유지하는 지의 여부를 관찰한 것으로 가열 시간동안 형상이 무너지지 않고 유지되는 것을 관찰함.(KSF 2257-8 참조)
노 온도는 1000℃로 가열한 채 3 시간동안 관찰한 것임.
상기한 시험은 노의 온도를 서서히 올리고 직접 화염이 접촉하지 않은 상태이므로 본 발명자는 직접 화염 불꽃이 접촉하는 직화 시험을 아래와 같이 별도로 시행하였다.
직화 불꽃 시험
토치불꽃에 의한 직화에 의한 가열에 견디는 시험을 한 것임.
1. 내화시험장소 : (주)익성텍 사내
2. 시험편 : 35mm 압출 성형 판넬
3. 내화시험 가열 직사거리 : 30㎝
4. 내화 가열기종 : LPG TORCH
5. LPG TORCH제조사 : 진양
6. LPG TORCH구입처 : 일반 철물점
사진 1
| 실시예4의 배합비로 만든것 | 설명 |
 |
표피 일부가 박리됨. 전체 형상은 변형이 없음. |
위 사진에 나타나듯이 표면에 일부 박리가 있으나 형태는 그대로 유지가 됨.
사진 2
| 실시예1의 배합비로 만든 것 | 설명 |
 |
표면박리현상 없음. 전체 형상도 변화없음. |
| 실시예2의 배합 | |
 |
표면 박리 없음 형상 변화 없음 |
| 실시에3의 배합 | |
 |
표면박리 없음 형상 변화 없음 |
위 사진에 나타나듯이 표면은 물론 이면까지 토치 불꽃에 의하여 적색으로 가열이 될 정도 이지만 표면 박리나 형태 변형이 전무함.
위 시험 결과에 나타나듯이 본 발명의 조성에 의한 판넬을 제조하여 성형한 다음 한국산업규격(KS) KS L 0011-1976(내화물 용어)에 의하면 'SK 26 이상의 내화성능을 갖는 비내력 벽체의 성능 시험 결과에 적합함은 물론,
본 발명자의 직화 불꽃 시험에서도 전혀 형상변형이나 표면 박리 현상이 전무하여 일반적인 비내력벽체로 최적의 성능을 발휘하는 것으로 판단되어진다.
도 1 은 본 발명의 압출 조성 판넬을 제조하기 위한 압출 성형 장치의 단면 구성도,
도 2 는 본 발명의 압출 조성 판넬 제조 공정흐름도임.
Claims (7)
- 알파-반수석고 20 내지 60%, 광물분체를 20 내지 60%, 마이카 혹은 알루미나 중의 어느 하나 혹은 이들의 혼합 내화재 1 내지 10%, 섬유사 0.1 내지 2.0%, 알킬 치환된 셀룰로오스로 구성되는 내화성(耐火性)을 갖는 압출(壓出) 성형법에 적합한 비내력(非耐力)벽체용 조성물.
- 제 1 항에 있어서,알파-반수석고(CaSO4.1/2H2O)는 혼수량(混水量)이 30%이하이며, 분말도 1300 ㎠/g 이상, 비중 2.5 ∼ 2.8 인 것을 특징으로 하는 내화성(耐火性)을 갖는 압출(壓出) 성형법에 적합한 비내력(非耐力)벽체용 조성물.
- 제 1 항에 있어서,광물분체가 석영, 장석, 감람석, 각섬석, 운모 중의 어느 하나 혹은 이들의 혼합물로 되는 규산염 광물에서 선택된 규사, 마그네사이트·카널라이트·돌로마이트·활석·사문석과 같은 광물로부터 선택된 마그네슘 광물, 규회석 광물 중의 어느 하나 혹은 이들의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 내화성(耐火性)을 갖 는 압출(壓出) 성형법에 적합한 비내력(非耐力)벽체용 조성물.
- 제 1 항에 있어서,알파-반수석고 20 내지 60%, 광물분체 20 내지 60%, 마이카 1 내지 10%, 섬유사 0.1 내지 2.0%, 알킬 치환된 셀룰로오스로 구성되는 내화성(耐火性)을 갖는 압출(壓出) 성형법에 의한 비내력(非耐力)벽체용 조성물에 있어서,전체 중량을 기초로 세멘트를 1 내지 20 중량% 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 내화성(耐火性)을 갖는 압출(壓出) 성형법에 적합한 비내력(非耐力)벽체용 조성물.
- 알파-반수석고 20 내지 60%, 규산염광물, 광물분체를 20 내지 60%, 마이카 1 내지 10%, 섬유사 0.1 내지 2.0%, 알킬 치환된 셀룰로오스로 구성되는 조성물을 적어도 10분이상 균질하게 혼합하는 단계,상기한 혼합된 것에 전체 중량을 기초로 물을 약 15 내지 25 중량% 가하여 반죽으로 만드는 슬러리화단계,상기한 슬러리 혼합물을 호퍼에 이송하여 퍼그밀에서 압력 10 내지 35 ㎏/㎠의 압력으로 압축하여 주면서 공기제거 오거로 이송하여 이곳에서 진공장치를 통하여 내부의 공극을 억제하는 압축 점질화 단계,압출 점질화 된 것을 압출오거를 통하여 압출하여 금형을 통과시켜 목적한 형태의 판넬을 압출성형하는 단계,압출 성형된 것을60 내지 80℃로 유지되는 건조실에서 양생처리하는 단계로 구성되는 내화 판넬의 압출 성형 방법.
- 제5 항에 있어서,슬러리화단계에서 Borax 혹은 글루콘산, 시트릭산, 타타릭산, 글로코헵톤산, 아라본산, 사과산 또는 구연산 및 이들의 나트륨,칼륨, 칼슘, 마그네슘, 암모늄, 트리에탄올아민 등의 무기염 또는 유기염 등의 옥시카르복실산; 글루코오스, 프럭토오스, 갈락토오스, 사카로스, 크실로오스, 아비토오스, 리포오즈, 이성화당 등의 단당류나 2당, 3당 등의 올리고당류, 또는 덱스트린 등의 다당류, 이들을 포함하는 당밀류 등의 당류; 솔비톨등의 당알콜; 규불화마그네슘; 인산 및 그의 염 또는 붕산 에스테르류; 아미노카르복실산과 그의 염; 알카리 가용 단백질; 푸민산; 탄닌산; 페놀; 글리세린 등의 다가알콜; 아미노트리(메틸렌포폰산), 1-히드록시에틸리덴-1,1-디포스폰산, 에틸렌디아민테트라(메틸렌포스폰산), 디에틸렌트리아민펜타(메틸렌포스폰산) 및 이들의 알카리 금속염, 알칼리토류 금속염 등의 포스폰산 및 그 유도체 들중의 어느 하나 혹은 이들의 혼합물을 물의 중량을 기준으로 0.3 내지 1.5 중량%를 첨가하는 것을 특징으로 하는 내화 판넬의 압출 성형 방법.
- 알파-반수석고 20 내지 60%, 규산염광물, 광물분체를 20 내지 60%, 마이카 1 내지 10%, 섬유사 0.1 내지 2.0%, 알킬 치환된 셀룰로오스로 구성되는 조성물을 적어도 10분이상 균질하게 혼합하며, 이 혼합된 것에 전체 중량을 기초로 물을 약 15 내지 25 중량% 가하여 반죽으로 만들어 호퍼에 이송하여 퍼그밀에서 압력 10 내지 35 ㎏/㎠의 압력으로 압축하여 주면서 공기제거 오거로 이송하여 이곳에서 진공장치를 통하여 내부의 공극을 억제하는 압축 점질화하여 압출오거를 통하여 압출하여 금형을 통과시켜 목적한 형태의 판넬을 압출성형한 다음 성형된 것을 60 내지 80℃로 유지되는 건조실에서 양생처리한 판상구조의 내화 판넬.
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