KR20120126202A - 건축용 다공성 세라믹 내외장재 및 그 제조방법 - Google Patents
건축용 다공성 세라믹 내외장재 및 그 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 건축용 다공성 세라믹 내외장재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 다공성 구조로 가볍고 단열성, 내열성, 내화성이 우수할 뿐만 아니라 원적외선을 방사하여 인체에 유용한 건축용 다공성 세라믹 내외장재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 건축용 다공성 세라믹 내외장재는 제올라이트 100중량부에 대하여 현무암 10 내지 30중량부와, 점토 15 내지 45중량부를 함유하는 세라믹조성물을 성형하여 형성된다. 그리고 본 발명의 건축용 다공성 세라믹 내외장재의 제조방법은 제올라이트 100중량부에 대하여 현무암 10 내지 30중량부와, 점토 15 내지 45중량부를 배합하여 세라믹조성물을 조성하는 조성단계와, 상기 세라믹조성물에 물을 가한 후 반죽하여 성형하는 성형단계와, 상기 성형단계에서 수득한 성형물을 건조 후 1180 내지 1250℃에서 소성하는 소성단계를 포함한다.
본 발명의 건축용 다공성 세라믹 내외장재는 제올라이트 100중량부에 대하여 현무암 10 내지 30중량부와, 점토 15 내지 45중량부를 함유하는 세라믹조성물을 성형하여 형성된다. 그리고 본 발명의 건축용 다공성 세라믹 내외장재의 제조방법은 제올라이트 100중량부에 대하여 현무암 10 내지 30중량부와, 점토 15 내지 45중량부를 배합하여 세라믹조성물을 조성하는 조성단계와, 상기 세라믹조성물에 물을 가한 후 반죽하여 성형하는 성형단계와, 상기 성형단계에서 수득한 성형물을 건조 후 1180 내지 1250℃에서 소성하는 소성단계를 포함한다.
Description
본 발명은 건축용 다공성 세라믹 내외장재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 다공성 구조로 가볍고 단열성, 내열성, 내화성이 우수할 뿐만 아니라 원적외선을 방사하여 인체에 유용한 건축용 다공성 세라믹 내외장재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 건축용 내외장재는 건축물의 외부에 사용되는 외장재와 건축물의 내부를 마감하는데 사용되는 내장재를 포함한다. 이러한 건축용 내외장재는 사용처에 적합한 기능을 가져야 하며, 대체적으로 단열성, 내열성, 내화성, 흡음성 등이 우수할 것이 요구된다.
현대식 건물은 대부분 시멘트가 주성분으로 된 콘크리트 및 벽돌로 건설되어져 인체에 해로운 물질이 방출됨과 동시에 내장재로 합성수지를 주재료로 하기 때문에 내장재로부터 방출되는 미량의 휘발성 유기화합물질이 실내공기를 오염시키고 나아가 인체에 나쁜 영향을 미쳐 두통, 천식, 아토피성 피부염 등의 알레르기성 질환을 일으키는 문제점이 있다.
종래의 건축용 내외장재로는 E.P.S(Expanded Poly Styrene)판넬, 우레탄, 그라스울(glass wool), 경량기포콘크리트(Autoclaved Lightweight Concrete), 콘크리트 PC(Prestressed Concrete) 등이다. 이러한 건축용 내외장재들은 화재에 대해 취약하며, 무게가 무거워 운반 및 시공과 가공성이 떨어져 건축 자재로서는 사용이 부적절하다. 또한, 상기 건축용 내외장재들은 단열 및 보온성이 좋을 경우 인화성이 약하고 내습성이 좋으면 통풍성이 약해서 건축용 내외장재로서의 조건을 충족시키지 못하고 있는 실정이다.
이러한 단점을 해결하고자, 내장재 조성물로 광촉매 및 천연물질 중에서 원적외선이 방사되거나, 흡착 및 탈취효과가 높은 숯, 황토 등과 같은 재질을 사용하여 유해성물질을 차단하고 기능성을 향상시킨 내장재가 개발되어 왔다.
대한민국 공개특허 제2006-81158호에는 수성도료, 유성도료와, 수정, 제올라이트, 토르말린, 자수정, 생광석, 죽탄, 흑요석, 귀양석, 의왕석, 광명석, 귀신석으로 된 세라믹파우더와, 금강토 파우더로 조성된 원적외선 및 음이온을 방출하는 세라믹과 금강토를 포함하는 건축물 마감재용 조성물이 기재되어 있다. 그리고 공개특허 제2005-123039호에는 수지에멀젼과 탄산칼슘, 안료, 사문옥석, 귀양석, 경옥, 연옥으로 혼합된 사문옥석이 포함된 마감재가 기재되어 있다.
상기와 같은 종래의 기술들은 수성 및 유성 도료나 수지에멀젼과 같은 재료들에 의해 유해성 물질들을 방출할 수 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 다공성 구조로 가볍고 단열성, 내열성, 내화성이 우수할 뿐만 아니라 원적외선을 방사하여 인체에 유용한 건축용 다공성 세라믹 내외장재 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 건축용 다공성 세라믹 내외장재는 제올라이트 100중량부에 대하여 현무암 10 내지 30중량부와, 점토 15 내지 45중량부를 함유하는 세라믹조성물을 성형하여 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 내외장재는 상기 세라믹조성물로 형성된 본체와, 상기 본체의 표면에 코팅제를 도포하여 형성되는 코팅층을 구비하고, 상기 코팅제는 규산지르코늄 15중량%, 탄산바륨 2중량%, 장석 31.5중량%, 규석 22중량%, 석회석 13중량%, 백운석 6.5중량%, 점토 8중량%, 산화아연 2중량%로 조성된 것을 특징으로 한다.
상기 세라믹조성물은 상기 제올라이트 100중량부에 대하여 석회석, 골분 10 내지 20중량부, 폴리올레핀계 수지 10 내지 30중량부를 더 함유하는 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 건축용 다공성 세라믹 내외장재의 제조방법은 제올라이트 100중량부에 대하여 현무암 10 내지 30중량부와, 점토 15 내지 45중량부를 배합하여 세라믹조성물을 조성하는 조성단계와; 상기 세라믹조성물에 물을 가한 후 반죽하여 성형하는 성형단계와; 상기 성형단계에서 수득한 성형물을 건조 후 1180 내지 1250℃에서 소성하는 소성단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 조성단계는 상기 제올라이트 100중량부에 대하여 석회석 5 내지 10중량부, 골분 10 내지 20중량부, 폴리올레핀계 수지 10 내지 30중량부를 더 배합하여 상기 세라믹 조성물을 조성하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 세라믹 내외장재는 다공성 구조로 가볍고 단열성, 방음성, 내열성 등이 우수할 뿐만 아니라 원적외선을 방사하여 쾌적한 환경을 조성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다공성 세라믹 내외장재를 나타내는 일부 절개 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다공성 세라믹 내외장재의 EDX 성분 분석 그래프이고,
도 3은 다공성 세라믹 내외장재의 SEM 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다공성 세라믹 내외장재의 EDX 성분 분석 그래프이고,
도 3은 다공성 세라믹 내외장재의 SEM 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 건축용 다공성 세라믹 내외장재에 대해서 구체적으로 설명한다. 본 발명의 다공성 세라믹 내외장재는 건축물의 외부에 사용되는 외장재 또는 건축물의 내부를 마감하는데 사용되는 내장재를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 세라믹 내외장재는 세라믹조성물을 성형 및 소성하여 형성한다. 세라믹조성물은 제올라이트 100중량부에 대하여 현무암 10 내지 30중량부와, 점토 15 내지 45중량부를 함유한다.
제올라이트(Zeolite)는 이온교환반응을 일으키는 무기물을 말하며, 천연적으로 현저한 이온교환능이 있는 광물로 광물학상 비석(沸石)족에 속한다. 제올라이트는 원적외선 방사와 함께 자체의 다공성 구조에 의해 탈취력과 항균력이 우수하여 실내의 각종 나쁜 냄새를 제거하며 실내 공기를 정화시킨다. 이러한 제올라이트는 천연에서 산출되는 원석을 이용할 수 있지만, 인공적으로 합성된 제올라이트를 이용할 수 있다.
본 발명에서 이용되는 제올라이트는 일 예로 주성분이 SiO2 67.61중량%, Al2O3 16.62중량%, Fe2O3 7.10중량%, CaO 1.81중량%, MgO 1.43중량%, K2O 2.43중량%, Na2O 0.18중량%, MnO 0.07중량%, TiO2 0.69중량%, P2 O5 0.11중량%이다. 이러한 제올라이트는 내외장재의 다공성을 증대시켜 가볍고, 취급이 용이하도록 한다.
점토(粘土, clay)는 암석 부스러기 또는 광물 알갱이로 이루어진 것으로서, 암석이 풍화, 분해되면서 주로 규소, 알루미늄과 물이 결합하여 점토 광물이 이루어진다. 일반적으로 점토로 백자토, 청자토, 분청토, 옹기토 등 다양한 종류를 이용할 수 있다. 일 예로 백자토와 청자토를 중량비로 약 10:1로 혼합하여 이용할 수 있다.
점토는 제올라이트 100중량부에 대하여 15 내지 45중량부를 함유한다. 점토의 함량이 15중량부 미만이면 성형성 및 소성강도가 저하되고, 45중량부를 초과하면 다공성 및 소결성이 저하되므로 바람직하지 않다.
현무암은 마그마의 냉각 및 고결이 빨리 진행되어 형성된 것으로서, 다공질 광물이다. 현무암의 대부분은 광물입자가 매우 작은 결정질(結晶質) 또는 유리질이며, 마그마의 성질, 화학성분, 광물조성 등이 다양하므로 다종 다양하게 산출된다. 현무암은 내화도가 매우 낮고 Na2O, K2O 성분 등이 융제 역할을 하여 소결을 촉진시켜 소결강도 및 압축강도를 향상시키고, 성분 중의 철(Fe)과 망간(MnO2) 등이 발색을 하여 흑색의 반점을 형성시키는 역할을 한다.
본 발명에서 이용되는 현무암은 일 예로 주성분이 SiO2 55.7중량%, Al2O3 13.7중량%, Fe2O3 11.3중량%, CaO 8.65중량%, MgO 7.18중량%, K2O 0.85중량%, Na2O 0.19중량%, TiO2 1.98중량%이다.
현무암은 제올라이트 100중량부에 대하여 현무암 10 내지 30중량부가 함유된다. 현무암의 함량이 10중량부 미만이면 다공성이 저하되고 소성온도가 상승되어 연료비가 많이 든다. 30중량부를 초과하면 소성 후 표면이 과용융되거나 소성시 변형이 발생될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 다공성 세라믹 내외장재는 제올라이트, 현무암, 점토를 배합한 세라믹 조성물을 이용하여 제조된다. 다공성 세라믹 내외장재를 제조하기 위해 조성된 세라믹 조성물에 물을 가한 후 반죽하여 성형한다. 성형은 유압프레스의 성형틀에 반죽물을 투입하여 일정한 모양으로 성형한다. 성형 후 적재대에 쌓고 음지에서 3 내지 7일 정도 건조를 시킨 다음 1180 내지 1250℃의 가마에서 소성한다.
본 발명의 또 다른 실시 예로서 세라믹 조성물에 석회석, 골분 및 폴리올레핀계 수지가 더 함유될 수 있다.
석회석은 이산화탄소 방출에 의한 미세기공과 팽창기공을 형성시켜 다공성을 증대시키고 소성온도를 조절할 수 있도록 한다. 석회석은 CaO 성분이 50％이상, 바람직하게는 CaO 성분이 50％?80％인 것을 사용하여 이산화탄소방출을 통한 미세기공을 형성한다. 석회석은 제올라이트 100중량부에 대하여 5 내지 10중량부가 함유된다. 석회석의 함량이 5중량부 미만이면 소성온도에 영향을 주지 못하고, 10중량부를 초과하면 과용융되는 문제점이 있다.
그리고 골분(骨粉)은 부피비중이 낮아 다공성과 함께 경량화를 촉진시킨다. 골분은 포유류의 뼈, 바람직하게 소뼈를 세척 후 800 내지 900℃에서 하소하여 유기물을 제거한 후 분쇄하여 이용한다.
골분은 칼슘과 인으로 이루어진 인산칼슘계 무기물이다. 골분은 제올라이트 100중량부에 대하여 10 내지 20중량부로 함유된다. 골분의 함량이 10중량부 미만이면 효과가 미미하고, 함량이 20중량부를 초과하게 되면 제품의 강도를 저하시킨다.
폴리올레핀계 수지는 다공성을 증진시키는 역할을 한다. 폴리올레핀계 수지로 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트 및 폴리부타디엔 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 이용할 수 있다. 바람직하게는 폴리에틸렌을 사용한다. 폴리올레핀계 수지는 제올라이트 100중량부에 대하여 10 내지 30중량부로 함유된다. 함량이 10중량부 미만이면 다공성이 저해되고, 함량이 30중량부를 초과하게 되면 성형성이 불량하고 소성강도가 약화된다.
상술한 바와 같은 본 발명의 다공성 세라믹 내외장재는 표면에 코팅층이 형성될 수 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 다공성 세라믹 내외장재(10)는 본체(11)와, 코팅층(15)을 구비한다. 상술한 세라믹조성물을 이용하여 성형 후 건조시켜 본체(11)를 형성한다. 그리고 본체(11)의 표면에 코팅제를 도포한 후 소성하여 표면에 코팅층(15)이 형성된 내외장재(10)를 얻을 수 있다.
코팅제는 규산지르코늄(ZrSiO4) 15중량%, 탄산바륨(BaCO3) 2중량%, 장석 31.5중량%, 규석 22중량%, 석회석 13중량%, 백운석 6.5중량%, 점토 8중량%, 산화아연(ZnO) 2중량%로 조성된다. 이러한 코팅제에 적절한 물을 가하여 혼합한 후 본체의 표면에 도포될 수 있다.
규산지르코늄은 부식과 마모에 대한 저항이 뛰어나다. 이러한 지르코니아는 표면강도를 향상시키고, 색상의 은폐력 및 내열도를 증진시키는 역할을 한다. 탄산바륨, 장석, 규석, 석회석, 백운석, 점토, 산화아연은 안료의 역할과 함께 소성 후 강도를 증대시킨다.
이와 같이 본체의 표면에 형성된 코팅층은 내외장재의 내마모성을 증대시키고, 다양한 색상을 가져 외관을 미려하게 연출할 수 있다.
한편, 본 발명에 적용되는 각종 재료들은 볼밀링(ball milling)등 다양한 분쇄방법을 통해 미분화된 형태로 이용될 수 있다. 바람직한 형태로 100 내지 200메쉬 입도 크기를 갖는 파우더이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시 예를 제시하나, 하기 실시 예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.
(실시 예)
제올라이트 100중량부에 대하여 현무암 20중량부와, 점토 30중량부를 골고루 혼합하여 세라믹조성물을 조성하였다. 상기 세라믹조성물 100중량부에 대하여 35중량부의 물을 가하여 반죽을 한 다음 유압프레스의 성형틀에 넣은 후 3000Kgf/cm2의 압력을 통상적인 벽돌 형태로 성형하였다. 성형된 성형체는 적재대에 쌓고 건조실에서 5일간 건조를 시킨 다음 가마에서 1200℃로 소성시켜 내외장재를 제조하였다.
상기 실시 예의 내외장재를 EDX(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)로 성분 분석한 결과를 하기 표 1 및 도 2에 나타냈다.
| 구분 | Weight% | Atomic% |
| O | 47.18 | 62.16 |
| Na | 1.77 | 1.62 |
| Mg | 0.85 | 0.74 |
| Al | 8.87 | 6.93 |
| Si | 32.82 | 24.63 |
| K | 1.40 | 0.75 |
| Ca | 3.28 | 1.73 |
| Fe | 3.82 | 1.44 |
| 계 | 100.00 |
상기 표 1 및 도 2의 결과를 살펴보면, 내외장재의 주성분은 O와 Si, Al, Ca이고, 소량의 Na,Mg,K,Fe가 함유되어 있음을 알 수 있다.
그리고 도 3에 내외장재의 SEM 사진을 나타내었다. 도 3에 나타난 바와 같이 내외장재는 무수한 기공들이 형성된 다공성 구조임을 확인할 수 있다. 따라서 본 발명의 내외장재는 가볍고 단열성, 방음성, 내열성 등이 우수할 것으로 기대된다.
이상에서 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10: 내외장재 11: 본체
15: 코팅층
15: 코팅층
Claims (5)
- 제올라이트 100중량부에 대하여 현무암 10 내지 30중량부와, 점토 15 내지 45중량부를 함유하는 세라믹조성물을 성형하여 형성된 것을 특징으로 하는 건축용 다공성 세라믹 내외장재.
- 제 1항에 있어서, 상기 내외장재는 상기 세라믹조성물로 형성된 본체와, 상기 본체의 표면에 코팅제를 도포하여 형성되는 코팅층을 구비하고,
상기 코팅제는 규산지르코늄 15중량%, 탄산바륨 2중량%, 장석 31.5중량%, 규석 22중량%, 석회석 13중량%, 백운석 6.5중량%, 점토 8중량%, 산화아연 2중량%로 조성된 것을 특징으로 하는 건축용 다공성 세라믹 내외장재. - 제 1항에 있어서, 상기 세라믹조성물은 상기 제올라이트 100중량부에 대하여 석회석 5 내지 10중량부, 골분 10 내지 20중량부, 폴리올레핀계 수지 10 내지 30중량부를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 건축용 다공성 세라믹 내외장재.
- 제올라이트 100중량부에 대하여 현무암 10 내지 30중량부와, 점토 15 내지 45중량부를 배합하여 세라믹조성물을 조성하는 조성단계와;
상기 세라믹조성물에 물을 가한 후 반죽하여 성형하는 성형단계와;
상기 성형단계에서 수득한 성형물을 건조 후 1180 내지 1250℃에서 소성하는 소성단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 다공성 세라믹 내외장재의 제조방법. - 제 4항에 있어서, 상기 조성단계는 상기 제올라이트 100중량부에 대하여 석회석 5 내지 10중량부, 골분 10 내지 20중량부, 폴리올레핀계 수지 10 내지 30중량부를 더 배합하여 상기 세라믹 조성물을 조성하는 것을 특징으로 하는 건축용 다공성 세라믹 내외장재의 제조방법.
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|---|---|---|---|---|
| KR20160020328A (ko) * | 2014-08-13 | 2016-02-23 | 여미선 | 친환경 보온성 단열재 및 이의 제조방법 |
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| KR20200054656A (ko) * | 2018-11-12 | 2020-05-20 | 구본주 | 다공성 세라믹의 제조방법 |
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- 2011-05-11 KR KR1020110043823A patent/KR20120126202A/ko not_active Application Discontinuation
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