KR20130048631A

KR20130048631A - 산화마그네슘과 이의 경화제를 이용한 경량의 무발포 무기성형체의 상온 제조방법

Info

Publication number: KR20130048631A
Application number: KR1020110113587A
Authority: KR
Inventors: 이동희
Original assignee: 이동희
Priority date: 2011-11-02
Filing date: 2011-11-02
Publication date: 2013-05-10
Also published as: KR101300772B1

Abstract

본 발명은 산화마그네슘과 이의 경화제에 물을 제공한 후 혼합하면 수화반응에 의해 수분이 포함된 상태의 3차원적인 마그네슘 경화체의 형상체가 만들어지고, 이를 가열수단에 의해 형상체를 가열하면 3차원적인 형상을 그대로 유지하면서 수분이 증발되어 형상체 내부에 존재했던 수분량 만큼 미세한 공극을 다량 존재하게 함으로서, 발포과정이 없이 단열재, 방화재 및 방음재 등의 용도로 사용될 수 있는 경량의 고강도 무발포 무기성형체에 관한 것이다.
본원에서 개시되는 경량의 고강도 무발포 무기성형체는 일정한 크기의 몰드(Mold)에 산화마그네슘과 이의 경화제에 물을 제공한 후 혼합하면 수화반응에 의해 수분이 포함된 상태의 3차원적인 마그네슘 경화체의 형상체가 만들어지고, 이를 가열수단에 의해 온도를 가열하면 3차원적인 형상을 그대로 유지하면서 형상체 내부에 존재하고 있는 수분이 밖으로 빠져 나옴과 동시에 형상체 내부에 수분량 만큼의 다량의 미세한 공극을 제공함에 따라 발포과정이 없이 단열재, 방화재 및 방음재 등의 용도로 사용될 수 있는 경량의 고강도 무발포 무기성형체를 제공하고자 하는 것이다.

Description

산화마그네슘과 이의 경화제를 이용한 경량의 무발포 무기성형체의 상온 제조방법{Manufacture method for inorganic form of light weight using magnesia and its hardner without foaming step at room temperature}

본 발명은 산화마그네슘과 이의 경화제에 물을 제공한 후 혼합하면 수화반응에 의해 수분이 포함된 상태의 3차원적인 마그네슘 경화체의 형상체가 만들어지고, 이를 가열수단에 의해 형상체를 가열하면 3차원적인 형상을 그대로 유지하면서 수분이 증발되어 형상체 내부에 존재했던 수분량 만큼 미세한 공극을 다량 존재하게 함으로서, 발포과정이 없이 단열재, 방화재 및 방음재 등의 용도로 사용될 수 있는 경량의 고강도 무발포 무기성형체의 제조방법에 관한 것이다.

본원에서 개시되는 경량의 고강도 무발포 무기성형체는 일정한 크기의 몰드(Mold)에 산화마그네슘과 이의 경화제에 물을 제공한 후 혼합하면 수화반응에 의해 수분이 포함된 상태의 3차원적인 마그네슘 경화체의 형상체가 만들어지고, 이를 가열수단에 의해 온도를 가열하면 3차원적인 형상을 그대로 유지하면서 형상체 내부에 존재하고 있는 수분이 밖으로 빠져 나옴과 동시에 형상체 내부에 수분량 만큼의 다량의 미세한 공극을 제공함에 따라 발포과정이 없이 단열재, 방화재 및 방음재 등의 용도로 사용될 수 있는 경량의 고강도 무발포 무기성형체를 제공하고자 하는 것이다.

현재에도 널리 사용되고 있는 석유화학 제품인 스치로폼, 발포 폴리우레탄폼 등의 고분자 단열재는 화재가 발생할 경우 유독가스 방출로 치명적인 인명피해를 줄 뿐만 아니라 대기의 오염을 가속화시키는 문제점을 갖고 있으며, 또한 무기단열재 제품의 경우 화재 발생시 불연성을 제공한다는 장점은 있으나, 제조 공정상 1,000℃ 이상의 높은 온도가 필요함에 따라 이산화탄소(CO₂) 다량 방출에 의한 지구온난화의 주범이 될 우려가 있으며, 제조 공정상 거대한 장비 및 다량의 에너지를 필요로 해야 하기 때문에 기업의 경쟁력을 떨어뜨릴 수 있고, 경우에 따라 호흡기 질환에 치명적인 문제점을 야기할 수 있다는 문제점을 갖고 있었다.

본원 출원인은 상기와 같은 문제점을 인식하고, 이를 개선하고자 많은 노력과 연구를 계속해 왔으며, 이에 대한 연구결과로 초경량 시멘트 단열재의 제조방법(출원번호 10-2010-002417)이 특허등록이 되었고, 지오폴리머를 이용한 무기발포 성형체의 제조방법(출원번호: 10-2010-0114664)과 지오폴리머와 실리카 졸.겔법을 이용한 무기발포 성형체의 제조방법(출원번호: 10-2010-0114665)과 산화마그네슘과 이의 경화제를 이용한 상온 무기발포 성형체의 제조방법(출원번호: 10-2011-0104861)에 대한 특허가 출원되어 있으며, 더욱 좋은 물성을 갖는 무기 단열재를 얻기 위해 연구를 수행하는 과정 중에 본원의 발명을 완성하기에 이르렀다.

대부분의 에너지원을 수입에 의존하고 있는 우리나라의 경우 총 에너지 소비량 중 건물 부분의 사용량이 25%에 달해 건물에서의 에너지 절약문제는 매우 중요하다 할 수 있으며, 건축물에서의 단열은 에너지 절감뿐만 아니라 쾌적하고 안락한 주거환경을 제공하기 위하여 단열 및 방음효과가 우수하고, 화재발생으로 유해가스 방출에 의한 인체 및 대기환경에 피해가 없는 단열재 및 방음재가 요구되고 있으며, 특히 단열재 및 방음재를 제조하는 과정 중 에너지 소비를 최소화시킬 수 있는 이산화탄소 저감기술을 동원하는 것이 당연히 필요하다 할 수 있다.

이와 같이 화재발생에 의한 인명피해 및 대기환경 피해를 줄이면서 열손실 방지 및 소음을 차단하기 위한 수단으로 본원에서 제공되는 무기 발포성 재료는 지금까지 개발되어온 경량기포시멘트(ALC) 내지는 기타의 무기발포 세라믹인 경우 발포단계가 반드시 필요로 하나, 본 발명에서는 산화마그네슘과 이의 경화제에 물을 공급하면 수화반응에 의해 수분이 포함된 3차원적인 마그네슘 경화 성형체가 구성되고, 이 때 성형체를 상온방치하거나 열을 가하게 되면 경화 성형체를 구성하고 있는 입자들 사이의 물이 성형체 밖으로 빠져나가면서 무기 경화 성형체 입자들 사이에 미세한 공극이 균일하게 다량 구성됨에 따라 우수한 단열효과, 방음효과를 제공할 뿐만 아니라 화재 발생에도 불연성을 확보하여 인명피해 및 대기환경의 피해를 크게 줄일 수 있으며, 특히 본 발명은 종래의 발포단계가 전혀 필요치 않고, 상온에서 경량의 고강도 무기성형체를 제조할 수 있다는 큰 장점을 가지고 있음에 따라 기업의 경쟁력은 물론 국제적인 이산화탄소 저감기술로 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

단열은 온도차(T)에 의해 에너지의 흐름인 열전달을 최소화하거나 정지시키는 것으로 정의할 수 있으며, 이에 필요한 재료를 단열재라 하고, 모든 단열재는 유.무기재료에 적합한 공정을 통해 성형체 내부에 열전도율이 낮은 미세한 다공질이 다량 존재하도록 하여 경량을 제공하면서 단열효과를 높이도록 제공되며 특히 우수한 단열재를 얻기 위해서는 성형체 내부에 개기공 셀(Open cell)보다는 폐기공 셀(Close cell)이 독립기포가 미세하고, 균일한 기포막이 다량 포함시키는 것이 바람직하며, 이로 인한 열전도율이 낮은 폐기공 셀(Close cell)에 의해 온도차에 의한 에너지 흐름을 최소화시킬 수 있어 열전도율이 낮은 단열재를 제공할 수 있다.

일반적으로 시중에 유통/판매되고 있는 단열재들은 경량을 제공하면서, 열전달율이 낮은 미세 공기층들이 유.무기재료에 구성되어 있으며, 발포폴리스타이렌, 유리면, 발포폴리에틸렌, 폴리우레탄폼, 질석(Vermiculite), 퍼라이트(Perlite), 우레아폼, 셀룰로오즈보온재, 연질섬유판, 페놀폼 및 에어로겔 등이 상품화되어 있으며, 내구성을 가지면서 단열효과가 우수한 단열재를 얻기 위해 많은 연구개발이 진행되고 있다.

단열재 중 발포폴리스타이렌인 경우 단열효과 높고 경량으로 운반 및 시공성이 우수하나 최고 안전사용온도가 70℃로 고온이며, 자외선에 약하고 화재발생 시 착화나 유독가스의 발생 위험이 높아 인체에 치명적일 수 있으며, 유리면인 경우 유리섬유 사이에 밀봉된 공기층이 단열층을 형성하고 단열성 외에 불연성, 흡음성이 우수하고, 압축이나 침하에 의한 유효두께 감소, 함수에 의한 단열성 저하 우려가 있으며, 투습저항이 없으므로 별도의 방습층이 필요하다는 단점을 가지고 있으며, 발포폴리에틸린인 경우 폴리에틸렌수지에 발포제 및 난연제를 배합하여 압출발포시킨 후 냉각한 판상의 발포제로 적층 열융착하여 자기소화성을 갖춘 보온판, 보온통으로 적용되는 것으로, 평균온도상의 열전도율 0.039 kcal/mh℃ 이하이기 때문에 단열효과가 우수하나 최고안전 사용온도가 80℃로 높고 화재발생시 유독가스를 방출하여 인체에 유독하다.

폴리우레탄인 경우 폴리올(polyol), 폴리이소시아네이트(polyisocyanate), 발포제 및 난연성을 위한 첨가제가 포함되어 발포 성형된 유기발포체(독립기포구조)의 단열재는 내열성(최고 안전사용온도 100℃)보다는 단열성이 우수하여 냉동기기 등의 보냉재로 적합하나 시공 후 부피가 줄고 열전도율이 저하되는 단점이 있으며, 이 또한 화재발생 시 다른 발포성고분자 재료와 동일하게 유독가스가 방출되는 단점을 갖고 있다.

질석(Vermiculite)이나 퍼라이트 등의 광석을 약 1000℃의 고온에서 가열하여 입자 사이에 충진된 물분자가 방출되면서 팽창한 것으로 내부에 미세공극을 구성하고 있는 것으로 경량 구상형의 작은 입자로 구성된 경량골재 및 단열재는 보온, 흡음에 효과가 있으나, 질석이나 퍼라이트와 같은 광물을 발포시키기 위해 1,000℃ 이상의 높은 에너지원이 필요하다는 단점을 갖고 있고, 에어로겔인 경우 머리카락 1만분의 1 굵기인 구조체들이 솜사탕처럼 얽혀서 공기구멍이 전체부피의 95%를 차지함에 따라 단열과 방음효과가 매우 뛰어나다는 장점을 갖고 있으나 매우 고가라는 단점으로 일부 첨단산업에만 제한적으로 이용하고 있다.

이와 같이 지금까지 개발되어 있는 발포재는 석유화학제품인 경우 화재발생 시 유독가스 방출에 의한 인체에 치명적인 위해를 가할 위험성이 매우 높을 뿐만 아니라 환경오염을 가속화시킬 수 있으며, 세라믹인 경우 1,000℃ 이상의 고온이 필요하여 에너지손실이 크고, 일정한 틀에서 압축성형을 하기 위한 많은 설비 및 오토클래이브와 같은 고가의 반응기가 필요하다는 단점을 가지고 있으며, 단열 및 방음효과가 매우 우수한 불연성의 에어로겔인 경우 가격이 고가이면서 일정한 성형체로 제조하기 어려움에 따라 가격 경쟁력이 낮을 뿐만 아니라 작업률이 그다지 높지 않다는 단점을 가지고 있음에 따라 에어로겔인 경우 에너지 절감을 위한 단열소재로서 제한적으로 사용되고 있다.

따라서 환경적 측면에서 에너지를 보호하면서 제조과정 중 가격 경쟁력을 확보하기 위하여 지금보다 더 많은 연구가 필요하다 할 수 있다.

상기와 같은 단열재가 갖는 문제점을 해소하기 위한 수단으로 제시된 관련 기술을 살펴보면, 한국공개특허 2005-0033352호에서는 메타규산나트륨과 알루미나 시멘트를 원료로 하는 결정성 알루미노실리케이트 무기 단열재를 기본 골격으로 하고, 탄산수소나트륨에 메타인산을 가하여 중탄산나트륨에 결합된 이산화탄소가 해리됨과 동시에 이산화탄소 기포를 발생시키는 불연성 단열재 조성물, 이를 이용한 단열재 및 그 제조방법을 제시한 선행기술이 있으나 이는 본원 기술구성의 산화마그네슘과 이의 경화제에 물을 제공한 후 혼합하면 수화반응에 의해 수분이 포함된 상태의 3차원적인 마그네슘 경화체의 형상체가 만들어지고, 이를 가열수단에 의해 형상체를 가열하면 3차원적인 형상을 그대로 유지하면서 수분만 제거하여 발포과정이 없이 경량의 고강도 무기성형체를 제조하는 것과 기술적 구성이 전혀 다르다 할 수 있다.

한국공개특허 2007-000033447호에서는 식물성 내지는 동물성 기포제를 수용액에 포함시켜 먼저 발포를 시키고, 이곳에 세라믹 분말, 규산염 및 첨가제를 첨가하여 미세다공성의 세라믹 슬러리 상태로 제조하고, 이 때 3차원적 실리카네트워크를 제공하는 겔화단계를 제공하면, 발포체가 사라지지 않고 발포된 형상 원상태를 유지하면서 건조, 경화하여 다량의 미세발포체가 형성되도록 하는 발포세라믹 제조방법을 제시하고 있으나 본 발명은 기포제를 사용하지 않고, 이에 따른 발포과정이 전혀 포함되지 않으며, 수화반응에 의해 경화된 형상체를 가열방법에 의해 3차원적인 형상을 그대로 유지하면서 수분만 제거하는 기술구성과는 전혀 다르다 할 수 있다.

미국공개특허 US 7,347,896호 B2 문헌에서는 본원발명과 유사하게 산화마그네슘(MgO)에 경화제로서 염화마그네슘(Magnesium chloride), 황산마그네슘(Magnesium sulfate) 및 제1인산암모늄(Ammonium phosphate monobasic)이 포함된 반응성 산화마그네슘 시멘트를 개시하고 있는바, 본원 발명이 상기 인용발명과 같이 산화마그네슘과 이의 경화제가 포함되는 것에서 중복되는 부분이 있으나, 상기 인용발명인 경우 산화마그네슘과 이의 경화제가 물과 접촉할 때 종래의 포틀랜드 시멘트와 같은 유사한 메카니즘에 의해 경화되어 벽돌과 같은 단순한 무기성형체를 제조하는 방법에 불과한 반면, 본원발명은 상온에서 3차원적인 네트워크에 의한 무기성형체를 구성시키기 위하여 인용발명의 메카니즘을 이용하되, 가열수단에 의해 3차원적인 형상을 그대로 유지하면서 수분만 제거됨에 따라 발포과정이 없이 단열재, 방음재를 위한 무기형상체에 균일하고 미세한 공극이 다량 존재함에 따라 상기 제시한 인용발명과 메카니즘은 물론 기술구성이 전혀 다르다 할 수 있다.

또한, 미국공개특허 US 5,645,637호에서는 물, 산화마그네슘, 염화마그네슘 및 황산마그네슘으로 구성된 그룹으로부터 선택된 마그네슘 염과 카복실산과 이의 염(salts)의 혼합단계를 포함한 마그네사이트 발포시멘트의 혼합물을 개시하고 있는바, 상기 발명에서는 기포제로서 10개 이상의 탄소원자를 가진 직선상의 포화 내지는 불포화 알킬그룹(예: decanoic acid, nonanoic acid, octanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, heptanoic acid, hexanoic acid, pentanoic acid, 3-methylbutanoic acid, 2-methylpropanoic acid, butanoic acid, propionic acid, acrylic acid, methacrylic acid, cyclohexylcarboxylic acid, benzoic acid, 4-t-butylbenzoic acid, and 4-n-butylbenzoic acid)을 가진 유기산과 이의 Na, Al, Ca 염에 의해 만들어진 마그네사이트 발포시멘트의 혼합물을 제시하고 있는바, 상기 인용발명은 마그네사이트 시멘트에 발포력를 제공하면서 내수성 및 내구성을 향상시키기 위해 유기산(예: acrylic acid)과 개시제(Initiator)를 함께 혼합 후 축합반응에 의한 고분자 생성에 의해 마그네사이트 시멘트의 물성을 향상시키고자 시도하고 있는 반면, 본원발명은 어떠한 기포제(발포제)가 포함되어 있지 않기 때문에 기술구성에 있어서 인용발명과 전혀 다르다 할 수 있다.

또한 경량기포콘크리트(ALC, Autoclaved lightweight concrete)를 제조하기 위해서는 기포제가 포함된 용액을 발포시스템에 의해 미세한 폼(Foam)을 제조한 후 시멘트와 혼합하여 미세한 폼이 형성된 슬러리를 만들고, 고온, 고압의 오토클래이브(온도: 약 180℃, 압력: 10 kg/㎠)에서 증기양생을 시켜야 한다.

이와 같이 경량기포콘크리트인 경우 모두 무기물로 구성됨에 따라 불연성의 단열재 또는 방음재를 제공할 수 있다는 장점을 가지고 있으나, ALC를 제조하기 위한 고온, 고압의 거대한 설비비가 필요함에 따라 기업의 경쟁력이 크게 떨어지며, 내구성 및 내수성이 크게 부족하여 비중이 낮은 단열효과가 우수한 무기성형체 제조가 어려울 뿐만 아니라 실외 단열재 또는 방음재로는 한계가 많다는 문제점을 갖고 있다.

기타 200~300℃의 낮은 온도 범위에서 만들어지는 무기 발포성형체의 연구, 개발이 계속되고 있으나 반드시 기포제가 포함된 수용액을 발포시스템에 의해 만들어진 기포수용액을 이용하고 제조공정이 복잡함에 따라 본원에 비해 가격 경쟁력이 크게 떨어질 수 있을 뿐만 아니라 본원의 무발포에 의한 무기성형체 제조를 비교할 때 기술구성이 전혀 다르다 할 수 있다.

또한 지금까지 생산공정이 간단하면서 상온에서 발포 성형 후 단열 및 방음재로 상용화를 위한 발포성형체의 개발 및 생산은 아직 만족할 수준에 이르지 못하고 있으며, 낮은 온도 영역에서 무기 발포성형체를 제조할 경우 무기물 입자들 간의 결합력이 낮아 내구성은 물론 내수성이 매우 저조하여 장기간 건축구조물의 단열 및 방음재로 역할을 할 수 없다는 문제점이 있다.

이와 같이 무기성형체의 근본적인 내구성 및 내수성을 향상키기 위해서 1,000℃ 이상의 소결온도가 필요함에 따라 전세계적으로 추진 중인 이산화탄소의 저감노력에 전혀 기여치 못하면서 많은 에너지소비에 의한 기업 및 국가의 경쟁력을 크게 떨어뜨릴 수 있으며, 대기환경에 악영향을 끼칠 수 있다는 문제점을 갖고 있음에 따라 이러한 제반 무기단열재 및 방음재가 갖는 문제점을 해소하기 위한 진보된 기술의 개발이 절실히 필요하다.

본원은 종래의 불연성 무기 발포 형상체인 경우 화재발생시 무기물로 구성되어 유독가스가 전혀 방출되지 않음에 따라 인명피해를 크게 줄일 수 있고, 대기환경을 보호할 수 있다는 장점을 갖고 있으나, 미세한 기포가 다량 구성된 무기물의 형상체를 이루기 위해서는 반드시 발포단계가 필요함에 따라 작업률이 떨어질 뿐만 아니라 발포를 위한 장비구입으로 기업의 경쟁력이 떨어지며, 매우 높은 소결온도로 가열해야만 성형체의 입자들이 결합력을 제공하여야 내구성을 발휘할 수 있기 때문에 많은 에너지 소비에 의한 지구온난화의 가속화시킬 수 있다는 문제점과 종래의 발포 성형체 제조공정이 복잡함에 따라 작업성은 물론 가격 경쟁력이 떨어질 수 있다는 문제점을 해소하기 위한 과제를 갖고 시작된 발명이다.

또한 본원은 종래의 무기 발포 형상체를 제공하고자 할 때 에너지에 대한 문제점을 해결하기 위하여 비교적 낮은 온도영역에서 비중이 낮은 무기형상체를 제조할 수 있는 기술이 도입된다 할지라도 무기 형상체가 결합력은 물론 내수성이 크게 부족하여 무기 단열재 및 방음재로서 장기간 형상을 지속적으로 유지하지 못하는 문제점을 해소하고, 또한 종래의 경량기포콘크리트나 무기발포 성형체인 경우 반드시 발포단계가 필요함에 따라 이에 수반되는 많은 문제점을 획기적으로 해소하고자 하는 과제를 갖고 시작된 발명이다.

본원은 종래의 ALC(Autoclaved Lightweight Concrete)와 같은 시멘트 단열재를 제조할 때와 같이 오토클래이브와 같은 거대한 반응장치 및 양생을 위한 장시간의 반응조건을 요하지 않으며, 종래와 같이 고분자 바인더가 없이도 산화마그네슘과 이의 경화제를 이용하여 내구성 및 내수성이 우수한 초경량의 무기 발포성형체 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 목적을 갖는다.

또한, 본원은 발포단계가 필요치 않으면서 상온에서 무기성형체에 균일하고 미세한 공극을 제공하여 종래의 석유화학제품으로 제공되는 가연성의 발포성 고분자수지나 ALC의 경량기포 콘크리트를 대체할 수 있도록 단열재, 방화재 및 방음재 등의 용도로 사용될 수 있는 고강도의 불연성 상온 무기(Inorganic)발포 성형체를 제공하고자 하는 목적을 갖는다.

본원의 기술사상은 산화마그네슘과 이의 경화제에 물을 제공한 후 혼합하면 수화반응에 의해 수분이 포함된 상태에서 3차원적인 마그네슘 경화체의 형상체가 만들어지고, 형상체에 온도를 가하면 3차원적인 형상을 그대로 유지하면서 형상체 내부에 존재하고 있던 수분이 밖으로 빠져 나와 수분량 만큼의 형상체 입자사이에 미세한 공극을 다량 제공함에 따라 발포과정 없이 단열재, 방화재 및 방음재 등의 용도로 사용할 수 있는 경량의 고강도 무발포 무기성형체를 얻고자 하는 것으로, 마그네시아 시멘트의 내용을 살펴보면 1867년 소렐(Sorel)은 산화마그네슘과 염화마그네슘 용액을 혼합하여 매우 우수한 시멘트가 만들어진다고 발표한 바 있다.

이러한 종류들의 시멘트들은 소렐(Sorel), 마그네사이트(Magnesite), 마그네슘옥시클로라이드(Magnesium oxychloride) 시멘트 등 다양한 이름으로 알려져 왔으며, 현재 마그네시아 시멘트는 산화마그네슘과 염화마그네슘 용액과 혼합하여 만들어지는 마그네슘 옥시클로라이드(magnesium oxychloride, MOC라 칭함)와, 산화마그네슘과 황산마그네슘 용액과 혼합하여 만들어지는 마그네슘 옥시설페이트(magnesium oxysulfate, MOS로 칭함)와 산화마그네슘과 제1인산암모늄용액과 혼합하여 만들어지는 마그네슘 포스페이트 시멘트(magnesium phosphate cement, MAP로 칭함)로 대별되며, 산화마그네슘과 이의 경화제를 혼합하면 수초~수십분 내에 경화하여 마그네시아 시멘트가 형성된다.

마그네사이트 시멘트에 사용되는 산화마그네슘(MgO)은 고토(苦土)라고도 불리우고, 백색분말로 녹는점이 2,800℃, 비중이 3.65을 나타내고 산화마그네슘은 물에 녹아서 알칼리성을 나타내며, 산(acid)과는 쉽게 반응하여 염(salt)으로 되지만 비교적 쉽게 열분해하여 MgO로 되돌아가는 것도 적지 않다.

이러한 사실은 Mg² ⁺, Ca² ⁺이나 Ba² ⁺보다도 작기 때문에 O² ^-와 정전기적으로 강력히 서로 끌어당겨, 단단한 결정격자를 만들기 때문이며, 녹는점이 매우 높아서 내화벽돌, 도가니 등의 제조원료로 쓰임에 따라 본 발명의 고강도의 불연성 방화재 및 방음재의 원료로 매우 바람직함을 알 수 있으며, 그밖에 촉매나 흡착제, 마그네시아 시멘트 등에 쓰인다.

본 발명은 산화마그네슘과 이의 경화제에 물을 제공한 후 혼합하면 수화반응에 의해 수분이 포함된 상태의 3차원적인 마그네슘 경화체의 형상체가 만들어지고, 이를 가열수단에 의해 형상체를 가열하면 3차원적인 형상을 그대로 유지하면서 수분이 증발되어 형상체 내부에 존재했던 수분량 만큼 미세한 공극을 다량 존재하게 함으로서, 발포과정이 없이 단열재, 방화재 및 방음재 등의 용도로 사용될 수 있는 경량의 고강도 무발포 무기성형체의 상온 제조방법에 관한 것이다.

본원에서 개시되는 산화마그네슘과 이의 경화제를 이용하여 발포과정 없이 단열재, 방화재 및 방음재의 용도로 사용될 수 있도록 제공되는 경량의 고강도 무발포 무기성형체의 제조방법은 불연성 무기발포 성형체의 출발물질인 산화마그네슘 분말을 수성조건에서 유동성을 부여하기 위한 산화마그네슘의 슬러리 제조단계와 산화마그네슘의 경화제를 물에 용해시키기 위한 마그네슘 경화제의 희석단계와 산화마그네슘 슬러리와 희석된 경화제를 섞어주는 혼합단계와 추가적으로 무기성형체를 제조공정 중 내구성 및 내수성 향상 및 기타 기능성을 부여하기 위한 첨가제 공급단계와 산화마그네슘과 이의 경화제가 혼합된 슬러리를 일정한 형상으로 얻기 위해 틀(mold)에 넣는 성형단계와 성형체 내부에 포함된 수분을 제거하기 위한 최종 건조단계를 포함하여 이루어지는 구성으로 경량의 고강도 무발포 무기성형체를 얻고자 하는 발명이다.

상기 산화마그네슘 슬러리 제조단계는 분말상태의 산화마그네슘을 수분을 공급하여 유동성을 제공하거나 산화마그네슘의 경화제와 혼합 후 수화반응에 의해 3차원적인 네트워크를 형성시키기 위한 것으로서, 본 발명의 무기성형체 출발 물질인 산화마그네슘이 분말이기 때문에 용해된 슬러리 상태가 아닌 분말 상태와 수용성 산화마그네슘 경화제가 혼합될 경우 혼합과정 중 매우 빠른 시간 내에 경화되어 경량의 무기 성형체를 갖기 위한 작업성을 갖지 못하고, 용해된 경화제와의 혼합과정 중 균일한 성분의 슬러리를 제공할 수 없기 때문에 가능한 물과 혼합된 슬러리 상태를 유지하는 것이 바람직하다.

산화마그네슘 슬러리는 탄산마그네슘(MgCO₃, 마그네사이트)을 700℃ 이상의 온도에서 하소(calcination)하여 만들어진 경소 마그네시아(light burned magnesia) 내지는 돌로마이트(Dolomite, MgCO₃·CaCO₃)를 800℃ 이상의 하소온도에서 가열, 분해하여 만들어진 MgO와 CaO의 혼합물 내지는 해수에 용해된 마그네슘 이온을 가성소다(NaOH), 소석회, 하소한 돌로마이트 등을 작용시켜 수산화마그네슘으로 석출시킨 후 700℃ 이상의 온도에서 하소(calcination)하여 만들어진 산화마그네슘을 주원료로 사용되어 지며, 산화마그네슘의 슬러리 제조를 위한 물의 량은 본 발명의 최종 건조단계에 의해 만들어지는 무기형상체의 비중에 매우 밀접한 관계를 갖기 때문에 최종 무기성형체의 비중에 따라 물의 량이 조절되어 공급될 수 있으며, 예를 들어 산화마그네슘 슬러리 제조단계에서 많은 량의 물을 공급한 후 본 발명에 의해 성형체를 제조한 다음 건조를 시키게 되면 비중이 낮은 무기성형체를 제조할 수 있으며, 반대로 적은 량의 물을 공급할 경우 대체적으로 비중이 높으면서 내구성 및 내수성이 높은 무기형상체를 제조할 수 있다.

본 발명의 산화마그네슘 슬러리를 제조하기 위해서는 산화마그네슘을 100 중량부를 기준으로 할 때 물을 25 중량부 내지는 500 중량부 공급한 후 균일하게 혼합하여 산화마그네슘의 슬러리를 제조할 수 있으며, 바람직하게는 50 중량부 내지는 400 중량부의 물이 공급되고, 더욱 바람직하게는 100 중량부 내지는 250 중량부의 물이 공급되는 것이 유리한바, 물이 25 중량부 이하로 공급될 경우 수분이 소량 공급된다는 이유로 고강도의 무기성형체를 제조할 수 있다는 큰 장점을 가질 수 있으나 무기성형체의 비중이 높아 이에 대한 단열 및 방음효과를 제대로 발휘할 수 없을 뿐만 아니라 슬러리제조를 위한 혼합하는 과정 중 많은 시간과 동력이 필요하다는 단점을 갖고 있으며, 물이 500 중량부 이상으로 공급될 경우 물의 공급량이 많음에 따라 산화마그네슘의 슬러리를 제조하는 시간과 동력을 절감시킬 수 있으며, 비중이 낮은 단열 및 방음효과가 우수한 무기형상체를 제공할 수 있다는 장점을 가지나, 내구성은 물론 내수성까지 취약해질 수 있다는 단점을 갖기 때문에 산화마그네슘의 슬러리를 만들기 위해서는 상기 제안한 물을 첨가하는 것이 바람직하다.

또한 산화마그네슘의 슬러리를 제조하기 위하여 사용되어지는 산화마그네슘의 분말은 0.1㎛ ~ 0.25 mm 크기의 분말을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 0.5~100 ㎛의 크기가 유리하며, 더욱 바람직하게는 2.5~75 ㎛ 크기가 유리하고, 가장 바람직하게는 10~50 ㎛ 크기의 분말을 사용하는 것이 유리한바, 산화마그네슘과 이의 경화제의 혼합물이 수화반응에 의해 일정한 형태의 형상체를 구성함에 있어 산화마그네슘의 분말 입자크기가 0.1㎛ 이하일 경우 가비중이 낮아 물에 균일하게 분산될 확률이 높아지고, 산화마그네슘의 경화제와의 활성도가 높아 내구성이 우수한 무기 형상체를 제공할 수 있다는 장점을 가지나, 미립자를 제공하기 위한 분쇄과정에서 많은 인력 및 고가의 분쇄기가 필요하다는 단점을 가지며, 입자의 크기가 0.25 mm 이상일 경우 가격이 저렴하다는 장점을 가지나 비표면적이 낮아 산화마그네슘의 경화제와의 반응활성이 낮아 본 발명에 의한 산화마그네슘의 수화반응에 의한 고강도의 무기성형체를 제공하기 어렵다는 단점을 갖기 때문에 상기 제안한 크기의 분말을 제공하는 것이 바람직하다.

상기 산화마그네슘의 경화제를 물에 용해시키는 마그네슘 경화제의 희석단계는 상기 산화마그네슘의 슬러리 단계에서 제조된 산화마그네슘의 슬러리와 경화제와의 균일한 혼합을 위해 수용성을 제공하기 위한 것으로서, 마그네슘 옥시클로라이드계(magnesium oxychloride, MOC)의 무기 형상체을 생성시키기 위한 염화마그네슘의 경화제나, 마그네슘 옥시설페이트계(magnesium oxysulfate, MOS)의 무기 형상체를 생성시키기 위한 황산마그네슘의 경화제나, 마그네슘 포스페이트계(magnesium phosphate cement, MAP)의 무기 형상체를 생성시키기 위한 제1인산암모늄(ammonium phosphate monobasic)의 경화제가 선택되어 사용될 수 있고, 산화마그네슘의 경화제들은 용해도가 다르기 때문에 희석배율이 차이가 있을 수 있으며, 바람직하게는 물을 100중량부로 기준으로 할 때 10 내지는 125 중량부로 희석되어지는 것이 유리하다.

상기 산화마그네슘의 경화제 중 제1인산암모늄인 경우 제1인산암모늄을 포함한 제2인산암모늄, 제1인산나트륨, 제2인산나트륨, 제1인산칼륨, 제2인산칼륨, 인산 중 선택되어지는 인산염 및 인산이 함께 혼합하여 사용할 수 있으며, 이러한 인산계열의 경화제는 산화마그네슘의 슬러리와 혼합할 때 수초 내지는 수 십초 내에 경화됨에 따라 작업성이 크게 떨어져 무기성형체를 제조할 가능성이 희박함에 따라 인산계열의 경화제에 당(sugar), 붕산(Boric acid), 보락스(Borax), 구연산(citric acid), 구연산나트륨(Sodium citrate), 글루콘산나트륨(Sodium gluconate), 주석산(Tartaric acid) 중 선택되어지는 1종 이상의 지연제가 인산계의 경화제를 100 중량부를 기준으로 할 때 1.0 내지는 7.5 중량부 포함하여 사용할 수 있는 바, 지연제가 1.0 중량부 이하로 포함될 경우 매우 빠른 속도로 경화(setting)되어 일정한 무기형상체를 제조할 시간적 여유가 없다는 문제점이 있으며, 지연제가 7.5 중량부 이상으로 포함될 경우 경화시간을 장시간 연장시킬 수 있어 작업성이 크게 향상된다는 장점을 가지나, 무기 형상체의 내구성이 크게 떨어진다는 문제점을 가짐에 따라 상기 제안한 농도의 지연제가 포함되는 것이 바람직하다.

상기 혼합단계는 특별한 제한이 없으며, 산화마그네슘 슬러리 제조단계에서 만들어진 산화마그네슘 슬러리와 경화제 희석단계에서 만들어진 용액이 균일하게 혼합되면 모두 가능하다 할 수 있다.

상기 성형단계는 특별한 제한이 없으며, 사용될 장소의 규격에 적합하도록 단열 및 방음효과를 얻기에 적합한 크기의 형상대로 성형하면 가능하다 할 수 있다.

상기 가열단계는 근적외선 가열방법, 적외선가열방법, 상온건조방법, 극초단파에 의한 가열방법, 오븐(Oven)에 의한 열풍 가열방법, 열판 직접 가열방법, 감압가열 중에서 선택되는 가열방법을 이용하여 무기성형체를 건조시킬 수 있으며, 비교적 두께가 얇은 초경량 무기성형체를 건조시킬 경우 근적외선 가열방법, 적외선가열방법, 상온건조방법, 오븐(Oven)에 의한 열풍 가열방법, 열판 직접 가열방법, 감압가열을 이용하는 것이 바람직하고, 비교적 두께가 두껍고 대형의 초경량 무기 발포 성형체일 경우 2,450 MHz의 극초단파를 조사하면 극초단파 만큼 극성이 있는 물 분자의 진동열을 제공하여 매우 빠른 속도로 성형체 내부에 포함된 수분을 매우 빠른 속도로 제거할 수 있는 극초단파를 이용한 가열방법(일명 전자렌지)을 이용하는 것이 바람직하다.

상기 첨가제 공급단계는 무기 발포성형체에 기능성을 부여하거나 물리적 성질을 개선하기 위하여 첨가제가 공급되는 공정으로서, 실내환경의 개선을 위해 음이온이나 원적외선을 제공하거나 유해가스를 흡착할 수 있는 기능성을 부여할 수 있으며, 인장강도 및 내수성 향상을 위한 무기발포 형상체의 개선된 물리적 성질을 제공할 수 있다.

본원에서 제공되는 무기 발포성형체에 음이온이나 원적외선을 발생하도록 기능성을 부여하기 위해서는 400㎛ 크기 이하의 맥반석, 황토석, 감람석(Olivine), 고령토(Kaolin), 메타카올린(metakaolin), 규산염 광물(Silica Mineral), 규조토(Diatomite), 규회석(Wollastonite), 납석(Pyrophyllite), 돌로마이트(Dolomite), 리튬광물(Lithium Minerals), 마그네사이트(Magnesite), 보크사이트(Bauxite), 벤토나이트(Bentonite), 부석(Pumice), 붕산염광물(Borate), 사문석(Serpentine), 산성백토(Acid clay), 산화철(Iron Oxide), 석류석(Garnet), 탄산광물(Carbonate Minerals), 애타풀자이트(Attapulgite), 제올라이트(Zeolite), 세피오라이트(Sepiolite), 연옥(Nephrite), 인회석(Apatite), 일라이트-운모(Illite-Mica), 장석(Feldspar), 진주암(Perlite), 질석(Vermiculite), 제올라이트(Zeolite), 중정석(Barite), 활석(Talc), 규조토(diatomaceous earth), 흑연(Graphite), 헥토라이트(Hectorite), 점토광물(Clay Minerals), 지르코늄 광물(Zirconium Minerals), 티타늄 광물(Titanium Minerals), 투어마린(Tourmaine; 전기석), 흄실리카(Fume silica), 에어로겔(Aerogel), 플라이에쉬(Fly ash) 중 선택되어지는 1종 이상의 세라믹 분말이 포함되어 지며, 실내에 존재하고 있는 유해가스의 흡착을 위해 700 내지는 1,800 ㎡/g의 비표면적을 가진 활성탄, 활성탄소섬유가 포함되어 제공될 수 있고, 기능성을 부여하기 위하여 세라믹 분말이나 활성탄 내지는 활성탄소 섬유를 다량 함유시킬 경우 본 발명에 의한 경량의 무발포 무기성형체의 결합력을 떨어뜨릴 수 있기 때문에 적절하게는 산화마그네슘을 100 중량부를 기준으로 할 때 15~75 중량부 범위로 첨가되어 적용될 수 있다.

무기 성형체는 물리적 고유의 특성상 압축강도는 매우 높으나 깨지기 쉽고, 휨강도가 약한 문제점을 가지므로 본 발명에 의해 제조되는 무기 발포성형체의 깨지는 것과 휨강도의 물리적 성질을 향상시키기 위한 기능성을 부여하기 위하여 섬유질이 첨가될 수 있으며, 이 때 첨가되는 섬유질은 단열재 내부의 입자와 입자를 잡아 줄 수 있도록 섬유질로 구성된 것으로 천연섬유 내지는 인조섬유 중 어떠한 것이라도 사용할 수 있다.

천연섬유인 경우는 셀룰로오즈계 섬유(종묘섬유, 인피섬유, 염맥섬유, 과실섬유) 내지는 스태이플 내지는 필라멘트 형태의 단백질계 섬유 내지는 광물질계 섬유가 포함될 수 있으며, 인조섬유는 유기질섬유(재생섬유, 반합성섬유, 합성섬유) 내지는 무기질섬유(금속섬유, 유리섬유, 암석섬유, 광재섬유, 탄소섬유)가 포함될 수 있다.

본 발명의 물리적 성질을 향상시키기 위한 섬유류의 굵기는 3 ~ 50 ㎛가 유리하며, 바람직하게는 5 내지 25 ㎛의 굵기가 유리하고, 가장 바람직하게는 5 내지 10 ㎛의 굵기가 유리한 바, 3㎛ 이하 굵기의 섬유질은 섬유질의 특성상 가늘수록 외관상 매끄럽고 촉감도 부드러워지는 특징이 있어 물성이 우수하고 이용 가치도 높다는 장점을 갖고 있음에도 불구하고, 유리섬유 이외에 천연섬유 및 인조섬유에서 생산되는 섬유질이 대부분 3 ㎛ 이상의 굵기를 가지고 있기 때문에 섬유질을 첨가하기 위한 선택권이 부족하다는 단점을 갖고 있으며, 50 ㎛ 이상 굵기를 가진 섬유질은 외관상 촉감이 매끄럽지 않으며, 대체적으로 미세섬유질보다 강도가 떨어진다는 단점을 가지고 있기 때문에 상기 범위의 굵기의 섬유질을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 섬유의 길이는 1~50 mm가 유리하며, 보다 바람직하게는 5 내지 35 mm가 유리하고, 가장 바람직하게는 10 내지 25 mm가 유리한 바, 섬유질의 길이가 1 mm 이하일 경우 무기 발포성형체를 구성하고 있는 입자들 사이에 섬유질이 접속되는 길이가 짧아 결합력이 그다지 크기 않다는 단점을 갖고 있으며, 상기 혼합단계에서 섬유질과 슬러리형태의 세라믹과 균일하게 분산되어야 하나, 50 mm 이상일 경우 섬유질끼리 서로 엉키게 되어 오히려 무기 발포성형체의 물성을 저해시킬 수 있는 가능성이 크기 때문에 상기 범위의 길이를 가진 섬유질을 사용하는 것이 바람직하다.

또한 섬유의 농도가 높을수록 대체적으로 인장강도(휨강도 포함)가 증가하여 충격이나 인장강도에 취약한 무기 발포성형체의 단점을 크게 보완할 수 있다는 장점을 가질 수 있으나, 무기 발포성형체의 총 무기함량에 대하여 6.5 중량% 이상일 때 원가상승의 요인이 되어 경제적 경쟁력이 떨어질 수 있으므로 1~6.5 중량% 범위에서 사용될 수 있으며, 섬유질은 형상체를 이루고 있는 입자와 입자와의 결합력을 주지 않고, 단지 인장강도나 휨강도 향상에 기여할 수 있기 때문에 상기 제안한 농도 이상으로 첨가할 경우 오히려 압축강도를 악화시킬 수 있기 때문에 주의해야 한다.

상기 내수성 향상을 위한 기능성을 부여하기 위해서는 상기 내수성 및 강도보강을 증가시키기 위한 첨가제는 수분산성 내지는 수용해성 고분자수지를 산화마그네슘의 슬러리와 이에 해당하는 경화제의 혼합물에 공급될 수 있으며, 고분자 수지들이 물에 균일하게 용해되거나 분산되는 수지를 이용하는 것이 바람직하다.

수분산성 내지는 수용해성 고분자수지는 불소수지류; 폴리비닐 알콜(polyvinyl alcohol)류; 폴리비닐 피로리돈(polyvinyl pyrrolidone)류; 폴리아크릴산, 스타이렌(styrene)-아크릴산 공중합체, 스타이렌-메타아크릴산 공중합체, 스타이렌-메타아크릴산-아크릴산 에스테르(ester) 공중합체, 스타이렌-a-메틸 스타이렌-아크릴산 공중합체 내지는 스타이렌-a-메칠스타이렌-아크릴산-아크릴산 에스테르 공중합체 등의 스타이렌 아크릴산 수지; 스타이렌-말레인산 공중합체, 스타이렌-무수말레인산 공중합체, 아크릴산-아크릴 니트릴 공중합체, 초산비닐-아크릴산 에스테르 공중합체 내지는 아크릴산-아크릴산 에스테르 공중합체 등의 아크릴계 수지; 비닐 나프탈렌-아크릴산 공중합체, 비닐 나프탈렌-말레인산 공중합체 및 초산비닐-에틸렌 공중합체, 초산비닐-지방산 비닐 에틸렌 공중합체, 초산비닐-말레인산 에스테르 공중합체, 초산비닐-크로톤산 공중합체, 초산비닐-아크릴산 공중합체 등의 초산비닐계 공중합체 중 선택되어지는 1종 이상의 고분자가 포함되고, 상기 수분산성 고분자수지의 첨가량은 산화마그네슘과 이의 경화제를 합한 중량에 대하여 1.0~25 중량부가 포함하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 2.5~25 중량부가 유리하며, 가장 바람직하게는 5.0~15 중량부를 첨가하는 것이 유리한 바, 1.0 중량부 이하로 첨가할 경우 무기성형체의 입자들간의 충분한 고분자피막을 씨워주는 역할이 적어 내수성이 크지 않다는 단점을 가지며, 25중량부 이상으로 첨가할 경우 내수성이 상당히 증가한다는 장점을 가지나, 화재발생 시 고분자 분해에 의한 유독가스가 다량 방출되어 인체에 치명적일 수 있다는 단점을 갖기 때문에 상기 제안한 적정한 농도로 첨가하는 것이 유리하다.

본 발명의 내구성이 우수한 무기성형체를 제조하기 위해서는 산화마그네슘의 분말과 용해된 산화마그네슘의 경화제는 물론 기능성을 제공하기 위한 첨가제들이 수중상태에서 균일하게 분산된 상태가 가장 바람직하다.

이를 위해서 산화마그네슘을 포함한 수중에 불용성의 입자가 매우 미세할 경우 수중에 분산력이 우수하여 산화마그네슘과 이의 경화제에 의해 수중에 균일한 분포로 분산될 증점제를 첨가하지 않는 것이 바람직하나 입자들의 크기가 클 경우나 광물 자체의 비중이 클 경우 수중에 분산되지 않고, 3차원적인 네트워크가 형성되기 전 바닥으로 가라 앉아 불균일한 조성에 의한 매우 취약한 무기형상체를 제공될 수 있기 때문에 이를 위해 수중에 증점효과를 발휘하여 산화마그네슘과 이의 경화제에 의해 3차원적 네트워크가 형성되기 전까지 산화마그네슘의 입자들이 침강되지 않도록 증점제를 첨가할 수 있다.

수중의 증점 효과를 제공하기 위한 증점제는 아가(Agar),알길산염(Alginate) , 겔란(Gellan), 펙틴(Pectin), 잔탄(Xanthan), 아라빅 껌(Arabic gum), 카나기난(Carrageenan), 아라빅(Arabic), 헤셀로스(HEC), 카복실셀룰로우즈(CMC), 메칠셀룰로우즈(MC) 중 선택되어지는 증점제가 무기성형체를 제조하기 위해 사용되는 물의 총량을 100 중량부로 기준을 할 때 4.5 중량부 이하로 첨가되는 것이 바람직한바, 증점제가 수중에 4.5 % 이상 첨가될 경우 수중의 증점효과가 높여줄 수 있어 본 발명의 무기성형체를 제조하기 위해 수중에 분산된 산화마그네슘과 용해된 이의 경화제에 의해 3차원적 네트워크가 발생할 때까지 균일하게 분산될 수 있다는 장점을 가지나, 대부분의 증점제는 유기물로 구성됨에 따라 산화마그네슘과 이의 경화제의 수화반응에 의한 결합력을 오히려 해칠 수 있음에 따라 상기 제안한 농도의 증점제가 포함되는 것이 바람직하다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 종래의 무기단열재 제조방법인 경우 매우 높은 열원과 거대한 장비가 다수 필요함에 따라 지구온난화에 의한 지구환경을 더욱 악화시킴은 물론 기업의 경쟁력을 크게 저하시킬 수 있다는 문제점을 갖고, 경량기포시멘트(ALC, Autoclaved light concrets)인 경우 기포제에 의해 발포된 무기 성형체가 비중이 큰 무기물 입자에 의해 소포됨에 따라 단열효과가 좋지 않고, 경량기포시멘트의 경우 양생과정 중 거대한 반응기(Autoclave) 설비와 제조과정이 장시간이 소요되기 때문에 기업의 위험요소(Risk)가 큰 문제점을 갖고 있고, 대부분의 발포무기성형체는 반드시 발포단계가 필요함에 따라 장비구입 및 제조절차에 따른 작업성 및 경쟁력이 떨어질 수 있었다.

본원에서는 불연성 무기발포 성형체의 출발물질인 산화마그네슘 분말을 수성조건에서 유동성을 부여하기 위한 산화마그네슘의 슬러리 제조단계; 산화마그네슘의 경화제를 물에 용해시키기 위한 마그네슘 경화제의 희석단계; 산화마그네슘 슬러리와 희석된 경화제를 섞어주는 혼합단계; 산화마그네슘과 이의 경화제가 혼합된 슬러리를 일정한 형상으로 얻기 위해 틀(mold)에 넣는 성형단계; 성형체 내부에 포함된 수분을 제거하기 위한 최종 건조단계와 추가로 무기성형체를 제조공정 중 내구성 및 내수성 향상 및 기타 기능성을 부여하기 위한 첨가제 공급단계의 공정에 의해 마그네슘 경화 형상체 내부에 다량의 미세한 공극을 제공할 수 있어 종래의 방법과는 전혀 다르게 발포단계 없이 기능성이 제공되는 단열재, 방화재 및 방음재 등의 용도로 사용될 수 있는 고강도 불연성의 무발포 무기성형체 상온 무기발포 성형체를 제공하는 효과를 갖는다.

즉, 본원에서는 어떠한 발포단계를 거치지 않고, 물로 희석된 산화마그네슘의 슬러리와 경화제를 혼합한 후 성형을 하게 되면 약 10-20분 후에 겔화(3차원적 네트워크)가 되면서 일정한 모양을 이루고 이 때 상온에 방치하거나 또는 건조기에 넣고 가열하면 성형체 내부에 있던 물이 빠져 나오면서 성형체 내부에 물이 배출된 만큼 일정한 공극을 형성하게 되는 단순한 방법으로 이산화탄소를 거의 방출하지 않고, 무기성형체 내부에 미세한 공극이 다량 존재하면서 내수 및 내구성이 우수한 반영구적인 불연성의 무기발포 성형체를 얻을 수 있음에 따라 본원은 무기단열재 제조를 위한 획기적인 이산화탄소 저감기술이라 할 수 있다.

도 1: 본원에서 산화마그네슘과 이의 경화제에 의한 다량의 미세한 공극을 제공하기 위한 무기성형체를 제조하기 위한 개략적인 제조 공정도
도 2: 본원의 제조 실시 예에서 만들어진 성형체 샘플제품의 사진도.
도 3: 본원의 제조 실시 예에서 만들어진 성형체 샘플제품을 물에 담궈 두고 120일 후의 상태를 촬영한 사진도.

이하 본원의 기술사상을 구현하기 위한 발명의 실시예를 기재하고자 하는바, 하기의 실시내용은 본원 기술사상이 구현되기 위한 하나의 적용예를 예시한 것으로, 반듯이 이에 한정되어 해석되어서는 아니 될 것이며, 본원의 보호범위는 본원발명의 기술사상에 부합하는 의미와 개념으로 균등론적으로 해석되어야만 할 것이며, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 할 것이다.

또한 본원에서 기재되는 실시예는 수 많은 시행오차를 거쳐 발명자가 원하는 수준의 결과를 충족하는 범위에서 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위의 실시예를 기재한 것으로, 기재된 수치의 상한 및 하한을 벗어나는 경우에는 발명자가 원하는 목적을 달성할 수 없거나 미흡하기 때문에 정해진 수치임을 인식하여야 할 것이다.

실시 예 1

용기 2개를 준비한 후 1개의 용기에는 삼전순약에서 구입한 산화마그네슘(MgO, 경질) 분말을 250 g을 측량한 후 이곳에 증류수 500 ml를 공급한 다음 교반기를 이용하여 산화마그네슘의 슬러리를 제조하였다.

다른 용기에는 염화마그네슘 6수화물(MgCl₂·6H₂O) 160 g을 측량하고, 이곳에 증류수를 공급하여 500 ml로 희석된 염화마그네슘의 경화제를 준비하여 산화마그네슘 슬러리와 용해된 염화마그네슘의 용액을 함께 혼합하고, 균일하게 혼합한 후 100 ml 성형체 2부류로 옮긴 다음 실내온도에서 약 20분간 각각 방치하여 3차원적인 네트워크 형성에 의한 겔화를 시켰다.

겔화된 성형체 중 한개는 실내온도에서 1개월간 상온 방치시키고, 나머지 한 개는 100℃의 건조기에서 완전 가열하여 성형체 내부에 수분이 없는 무기형상체를 제조하였다.

실시 예 2

산화마그네슘(MgO, 경질) 분말을 250 g을 측량한 후 증류수를 250 ml 공급하여 희석된 산화마그네슘의 슬러리를 제조한 것과, 염화마그네슘 6수화물(MgCl₂·6H₂O) 160 g을 측량하고, 증류수 250 ml를 공급한 후 용해한 염화마그네슘의 경화제를 준비한 것을 제외하고는 실시 예 1과 동일하게 수행하였다.

실시 예 3

산화마그네슘(MgO, 경질) 분말을 250 g을 측량한 후 증류수를 165 ml 공급하여 희석된 산화마그네슘의 슬러리를 제조한 것과, 염화마그네슘 6수화물(MgCl₂·6H₂O) 160 g을 측량하고, 증류수 165 ml를 공급한 후 용해한 염화마그네슘의 경화제를 준비한 것을 제외하고는 실시 예 1과 동일하게 수행하였다.

실시 예 4

용기 2개를 준비한 후 1개의 용기에는 삼전순약에서 구입한 산화마그네슘(MgO, 경질) 분말을 250 g을 측량한 후 이곳에 증류수를 500 ml를 공급하여 산화마그네슘의 슬러리를 제조하였다.

다른 용기에 황산마그네슘7수화물(MgSO₄·7H₂O) 200 g을 측량하고, 이곳에 물 500 ml를 공급한 다음 용해하여 산화마그네슘에 대한 경화제를 준비하였다.

산화마그네슘 슬러리와 용해된 황산마그네슘의 용액을 함께 혼합하고, 균일하게 혼합한 후 100 ml 성형체 2부류로 옮긴 다음 실내온도에서 약 20분간 각각 방치하여 3차원적인 네트워크 형성에 의한 겔화를 시켰다. 겔화된 성형체 중 한개는 실내온도에서 1개월간 상온 방치시키고, 나머지 한 개는 100℃의 건조기에서 완전 가열하여 성형체 내부에 수분이 없는 무기형상체를 제조하였다.

실시 예 5

산화마그네슘(MgO, 경질) 분말을 250 g을 측량한 후 증류수를 250 ml 공급하여 희석된 산화마그네슘의 슬러리를 제조한 것과, 황산마그네슘7수화물(MgSO₄·7H₂O) 200 g을 측량하고, 증류수 250 ml를 공급한 후 용해한 황산마그네슘의 경화제를 준비한 것을 제외하고는 실시 예 1과 동일하게 수행하였다.

실시 예 6

실시 예 7

다른 용기에는 인산제1암모늄1수화물(NH₄H₂PO₄·H₂O) 100 g과 지연제로 삼전순약의 구연산(Citric acid) 3 g을 측량하고 증류수 500 ml를 공급한 후 용해한 인산제1암모늄의 경화제를 준비하였다. 산화마그네슘 슬러리와 용해된 제1인산암모늄의 용액을 함께 혼합하고, 균일하게 혼합한 후 100 ml 성형체 2부류로 옮긴 다음 실내온도에서 약 20분간 각각 방치하여 3차원적인 네트워크 형성에 의한 겔화를 시켰다.

실시 예 8

산화마그네슘(MgO, 경질) 분말을 250 g을 측량한 후 증류수를 250 ml 공급하여 희석된 산화마그네슘의 슬러리를 제조한 것과, 인산제1암모늄1수화물(NH₄H₂PO₄·H₂O) 100 g과 구연산(Citric acid) 3 g을 측량하고, 증류수 250 ml를 공급한 후 용해한 인산제1암모늄1수화물의 경화제를 준비한 것을 제외하고는 실시 예 1과 동일하게 수행하였다.

실시 예 9

산화마그네슘(MgO, 경질) 분말을 250 g을 측량한 후 증류수를 165 ml 공급하여 희석된 산화마그네슘의 슬러리를 제조한 것과, 인산제1암모늄1수화물(NH₄H₂PO₄·H₂O) 100 g과 구연산(Citric acid) 3 g을 측량하고, 증류수 165 ml를 공급한 후 용해한 인산제1암모늄1수화물의 경화제를 준비한 것을 제외하고는 실시 예 1과 동일하게 수행하였다.

실시 예 10

니카코리아(주)에서 구입한 불소계발수제을 10 g과 삼전순약의 CMC(Carboxymethyl cellulose) 3.5 g을 추가로 공급한 것을 제외하고는 실시 예 1과 동일하게 수행하였다.

실시 예 11

인텍스코리아의 천연섬유(평균 15 mm)를 20 g과 고창황토의 황토석 분말 100 g을 추가로 첨가한 것을 제외하고는 실시 예 1과 동일하게 수행하였다.

상기 실시 예 1~11 및 비교 예 1~11에서 제공된 무기성형체의 분석항목 중 비중은 KS L 3114에 의하여 수행하고 압축강도는 KS F 2405, 인장강도는 KS F 2423에 의해 수행하였으며, 내수성은 제조된 발포성형체를 일부 발취하여 상온의 물에 샘플링하고, 무기 형상체가 수중에 담겨지도록 수면 상부에 플레이트(Plate)를 얹혀 놓은 후 무기 형상체를 구성하고 있는 산화마그네슘 입자가 물에 의해 해체되는 초기 시간을 내수성 시간으로 하였다.

실시 예 1~11의 실험기간은 최고 120일로 하였으나, 비교 예 1~11인 경우 물이 다량 함유하고 있는 상태임에 따라 단열재 및 방음재로서의 역할과 성능을 절대로 제공할 수 없는 상태이며, 본 발명의 기술구성, 기술사상 및 진보성을 비교함에 있어 물성실험의 결과가 필요치 않을 것으로 판단됨에 따라 물성시험은 수행하지 않았다.

비교 예 1~11의 결과를 표 1에 나타냈으며, 실시 예 1~11의 결과를 표 2에 나타냈다.

구분	분석항목
구분	비중 (g/㎤)	압축강도 (kgf/㎠)	인장강도 (kgf/㎠)	내수성 (일)
비교 예 1	1.15	-	-	-
비교 예 2	1.22	-	-	-
비교 예 3	1.30	-	-	-
비교 예 4	1.18	-	-	-
비교 예 5	1.29	-	-	-
비교 예 6	1.29	-	-	-
비교 예 7	1.13	-	-	-
비교 예 8	1.19	-	-	-
비교 예 9	1.27	-	-	-
비교 예 10	1.14	-	-	-
비교 예 11	1.21	-	-	-

상기 표 1의 결과에서 확인할 수 있듯이 비교 예 1~11인 경우 산화마그네슘과 이의 경화제 및 물이 혼합된 상태에서 수화반응에 의해 3차원적 네트워크가 형성된 상태의 비중은 산화마그네슘과 이의 경화제의 첨가량에 따라 다르게 나타났으며, 대체적으로 비중이 1.13~1.29 g/㎤을 나타냈다.

구분	건조방법	분 석 항 목
구분	건조방법	비중 (g/㎤)	압축강도 (kgf/㎠)	인장강도 (kgf/㎠)	내수성 (일)
실시 예 1	상온건조	0.26	38.3	2.14	54
실시 예 1	100 ℃	0.24	38.0	2.18	58
실시 예 2	상온건조	0.53	47.4	4.65	84
실시 예 2	100 ℃	0.51	46.8	4.81	80
실시 예 3	상온건조	0.78	53.8	5.84	95
실시 예 3	100 ℃	0.75	53.0	5.69	90
실시 예 4	상온건조	0.34	42.4	2.64	62
실시 예 4	100 ℃	0.31	41.6	2.72	65
실시 예 5	상온건조	0.63	48.4	4.72	74
실시 예 5	100 ℃	0.59	48.1	4.65	76
실시 예 6	상온건조	0.90	59.4	7.76	112
실시 예 6	100 ℃	0.85	59.0	7.54	106
실시 예 7	상온건조	0.22	35.6	2.24	49
실시 예 7	100 ℃	0.20	35.0	2.08	52
실시 예 8	상온건조	0.47	45.2	4.28	64
실시 예 8	100 ℃	0.43	44.4	4.08	66
실시 예 9	상온건조	0.67	50.2	5.06	84
실시 예 9	100 ℃	0.62	49.5	4.94	88
실시 예 10	상온건조	0.26	34.6	2.26	120일이상
실시 예 10	100 ℃	0.23	34.4	2.22	120일이상
실시 예 11	상온건조	0.28	33.0	8.46	50
실시 예 11	100 ℃	0.27	33.1	8.50	48

상기 표 2의 결과로부터는 실시 예 1~11인 경우 물의 첨가량에 따라 산화마그네슘과 이의 경화제인 각각의 염화마그네슘, 황산마그네슘, 인산암모늄이 혼합된 슬러리를 3차원적 네트워크를 형성시킨 다음 건조방법에 무기형상체에 공존하고 있는 물을 밖으로 방출시킴으로 각각의 경량 무기형상체를 제조하였으며, 이에 따른 물성을 확인하였다.

대기 중의 상온 건조방법이나 100℃의 오븐(Oven) 건조방법이나 큰 제한을 받지 않고 비슷한 물성치을 나타냈으며, 100℃의 오븐(Oven) 건조방법이 상온 건조방법보다 비중이 미미하게 낮게 나타났다. 이는 오븐 건조방법이 상온 건조 방법보다 가열온도가 높기 때문에 무기형상체의 입자와 입자 사이에 존재하고 있는 수분의 제거율이 높기 때문으로 판단된다.

또한 산화마그네슘과 이의 경화제가 포함된 슬러리에 물의 량이 많을수록 최종 건조된 무기형상체의 비중이 낮게 나타났으며, 비중이 낮을수록 무기형상체의 압축강도, 인장강도 및 내수성이 낮게 나타남을 확인할 수 있었는바 이는 수화반응에 의해 3차원적인 네트워크가 형성된 형상체 내부에 존재하고 있는 물이 밖으로 빠져 나옴에 따라 물의 양만큼 무기형상체 입자와 입자 사이의 미세한 공극이 다량 존재하기 때문에 비중이 낮게 나타 난 것으로 판단되며, 이는 물이 빠져 나온 공극만큼 무기형상체의 입자와 입자사이의 접촉 간격이 멀어져 입자와 입자 사이의 결합력을 저하시키는 원인이 되며, 이로 인한 압축강도는 물론 인장강도 와 내수성의 물성치가 낮게 나타나는 것으로 해석된다.

또한 본 발명에 의한 무기형상체를 제조하는 과정 중 물성향상을 위해 증점제를 첨가할 경우 산화마그네슘과 이의 경화제에 의한 수화반응 과정 중 수중의 증점효과에 의해 물에 분산된 산화마그네슘 및 이의 첨가제가 침강되지 않은 상태에서 3차원적 네트워크를 형성시킬 수 있어 우수한 물성의 무기 성형체를 제공할 수 있음을 확인하였으며, 기능성을 제공하기 위하여 황토를 첨가한 경우 본 발명에 의한 무기 성형체를 제조하는 과정 중이나 물성에 나쁜 영향을 전혀 끼치지 않으면서 기능성을 제공할 수 있음을 확인하였다.

특히 본 발명의 실시예의 건조과정에서 단열 및 방음을 위한 무기 발포성형체를 제조하는 과정 중 온도에 구애를 받지 않고, 경량의 고강도 무발포 무기성형체 용도에 맞게 다방면으로 제조할 수 있으며, 본 발명의 단열 및 방음을 위한 무기성형체를 제조과정 중 CO₂의 발생을 차단하거나 최소화할 수 있어 지구온난화를 방지하는데 크게 기여할 수 있을 뿐만 아니라 에너지 절감을 극대화할 수 있어서 가격경쟁력 우수하고 각종 산업분야의 단열 및 방음재 분야에 널리 이용될 수 있을 것으로 기대되는 발명이다.

본원에서 도 1은 상온에서 경량의 무발포 무기성형체를 얻기 위해 적용될 수 있는 일 실시예의 제조 공정도를 나타낸 것으로 본원에서 내구성, 내수성이 우수하고, 무발포 무기 성형체의 기능성을 부여하기 위하여 산화마그네슘과 이의 경화제를 이용한 상온 무기발포 성형체를 얻기 위한 개략적인 제조 공정은 이미 '과제의 해결수단' 및 '발명을 실시하기 위한 구체적인 내용'란 기재에서 상세히 설명되어 있으므로 별도의 설명이 필요 없으리란 의견이며, 도 2는 본원의 제조실시예로부터 얻은 무기성형체가 비중이 1인 물보다 낮아서 물의 수면에 떠 있는 상태를 촬영한 사진도이고, 도 3의 사진도는 본원의 제조실시예로부터 얻은 무기성형체를 비커에 넣은 상태로 120일이 경과한 내수성 실험기간 동안 계속 수면에 부유상태를 유지하면서 결합셀이 흐트러지지 않고 높은 결합강도를 유지하고 있는 상태를 촬영한 사진도이다.

따라서 본원의 기술사상으로부터 제공되는 산화마그네슘과 이의 경화제를 이용하여 형상체의 형상에 어떠한 구애를 받지 않으면서 단열용도나 차음용도 및 방화벽 등의 용도로 사용될 수 있는 무기(Inorganic)발포 성형체로 제공될 있으며, 종래에 부분적으로 제공되었던 무기성형체의 단점인 내수성이 저조하였던 문제점을 해소하고, 제조를 위한 고가의 유틸리티 설비가 필요치 않으며, 제조과정 중 높은 에너지도 필요치 않은 단순 공정으로 종래 기술의 많은 문제점들을 극복할 수 있는 매우 우수한 발명이다.

따라서 본원의 기술사상이 적용되어 예를 들어 샌드위치 판넬로 적용하고자 하는 경우, 불연성 무기발포 성형체의 출발물질로 산화마그네슘 분말을 수성조건에서 유동성을 부여하기 위해 산화마그네슘의 슬러리물을 얻고, 염화마그네슘, 황산마그네슘, 제1인산암모늄 중에서 선택되는 산화마그네슘 경화제를 물 100 중량부로 기준으로 할 때 10 내지는 125중량부로 희석시켜 경화제 슬러리물을 얻되, 무기성형체 내부에 수화반응에 의해 다량의 미세한 공극을 제공하면서 무기성형체의 비중을 조절하도록 산화마그네슘을 100 중량부를 기준으로 할 때 물을 25 중량부 내지는 500 중량부를 공급하여 슬러리물을 만들고, 일정한 형상을 갖는 틀(mold)에 넣어 성형한 후 수화반응에 의해 3차원적 네트워크를 제공하고, 상기 성형체 내부에 포함된 수분을 제거하기 위한 건조단계를 거친 경량의 무발포 무기성형체 양측으로 철재 판넬이 감싸 제공되는 구성의 샌드위치 판넬로 제공되어 적용될 수 있는 기술사상을 포함한다.

본원의 도 1에 제시된 공정도는 본원의 무기발포 성형체를 얻기 위한 개략적인 제조 공정도를 나타낸 것이고, 도 2 및 도 3은 본원의 제조실시예를 수행하면서 만들어진 경량의 무발포 무기성형체의 사진도이다.

Claims

산화마그네슘과 이의 경화제를 이용하여 발포과정 없이 단열재나 차음재, 방화재 등의 용도로 사용될 수 있는 경량의 무발포(Non-foaming) 무기성형체의 제조방법에 있어서,
불연성 무기발포 성형체의 출발물질인 산화마그네슘 분말을 수성조건에서 유동성을 부여하기 위한 산화마그네슘의 슬러리화 단계;
산화마그네슘의 경화제를 물에 용해시키는 마그네슘 경화제의 희석단계;
상기의 산화마그네슘 슬러리와 희석된 경화제를 섞어주는 혼합단계;
산화마그네슘과 이의 경화제가 균일하게 혼합된 슬러리를 일정한 형상으로 얻기 위해 틀(mold)에 넣는 성형단계;
성형체 내부에 포함된 수분을 제거하기 위한 건조단계;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 경량의 무발포 무기성형체의 상온 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 혼합단계에서 무기 발포성형체에 기능성을 부여하거나 물리적 성질을 개선하기 위하여 첨가제가 추가되고 성형공정이 이루어지는 것을 특징으로 하는 경량의 무발포 무기성형체의 상온 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 슬러리화 단계는 0.1㎛ ~0.25 mm의 입도크기를 갖는 산화마그네슘을 100 중량부를 기준으로 할 때 25 중량부 내지는 500 중량부의 물을 공급한 후 균일하게 혼합하여 산화마그네슘의 슬러리를 얻는 것을 특징으로 하는 경량의 무발포 무기성형체의 상온 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 마그네슘 경화제의 희석단계는 염화마그네슘, 황산마그네슘, 제1인산암모늄 중에서 선택되는 경화제가 이용되되, 물을 100중량부 기준으로 할 때 10 내지는 125 중량부로 희석되어 사용되는 것을 특징으로 하는 경량의 무발포 무기성형체의 상온 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 건조단계는 근적외선 가열방법, 적외선가열방법, 상온건조방법, 극초단파에 의한 가열방법, 오븐(Oven)에 의한 열풍 가열방법, 열판 직접 가열방법, 감압가열 중에서 선택되어 지는 가열수단이 이용되는 것을 특징으로 하는 경량의 무발포 무기성형체의 상온 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 경량의 무발포 무기성형체에 음이온이나 원적외선 방사기능을 부여하기 위한 수단으로 400 ㎛ 크기 이하의 맥반석, 황토석, 감람석(Olivine), 고령토(Kaolin), 메타카올린(metakaolin), 규산염 광물(Silica Mineral), 규조토(Diatomite), 규회석(Wollastonite), 납석(Pyrophyllite), 돌로마이트(Dolomite), 리튬광물(Lithium Minerals), 마그네사이트(Magnesite), 보크사이트(Bauxite), 벤토나이트(Bentonite), 부석(Pumice), 붕산염광물(Borate), 사문석(Serpentine), 산성백토(Acid clay), 산화철(Iron Oxide), 석류석(Garnet), 탄산광물(Carbonate Minerals), 애타풀자이트(Attapulgite), 제올라이트(Zeolite), 세피오라이트(Sepiolite), 연옥(Nephrite), 인회석(Apatite), 일라이트-운모(Illite-Mica), 장석(Feldspar), 진주암(Perlite), 질석(Vermiculite), 제올라이트(Zeolite), 중정석(Barite), 활석(Talc), 규조토(diatomaceous earth), 흑연(Graphite), 헥토라이트(Hectorite), 점토광물(Clay Minerals), 지르코늄 광물(Zirconium Minerals), 티타늄 광물(Titanium Minerals), 투어마린(Tourmaine; 전기석), 흄실리카(Fume silica), 에어로겔(Aerogel), 플라이에쉬(Fly ash) 중에서 선택되는 세라믹 분말이 산화마그네슘 100중량부를 기준으로 할 때 15~75 중량부 범위로 추가되어 사용되는 것을 특징으로 하는 경량의 무발포 무기성형체의 상온 제조방법.
제2항에 있어서,
상기 경량의 무발포 무기성형체에 인장강도 향상을 위해 종묘섬유, 인피섬유, 염맥섬유, 과실섬유의 셀룰로우즈계 섬유, 스태이프 또는 필라멘트 형태의 단백질계 섬유, 광물계 섬유, 금속섬유, 유리섬유, 암석섬유, 광재섬유, 탄소섬유의 무기질 섬유 중에서 선택되는 섬유가 굵기 3 ~ 50㎛ 범위이고, 섬유의 길이가 1~50 mm 범위로 산화마그네슘과 이의 경화제를 합한 중량에 대하여 1.5~6.5 중량% 범위로 추가되어 사용되는 것을 특징으로 하는 경량의 무발포 무기성형체의 상온 제조방법.
제2항에 있어서,
상기 경량의 무발포 무기성형체의 내수성 향상을 위해 불소수지류, 폴리비닐 알콜(polyvinyl alcohol)류, 폴리비닐 피로리돈(polyvinyl pyrrolidone)류, 폴리아크릴산, 스타이렌(styrene)-아크릴산 공중합체, 스타이렌-메타아크릴산 공중합체, 스타이렌-메타아크릴산-아크릴산 에스테르(ester) 공중합체, 스타이렌-a-메틸 스타이렌-아크릴산 공중합체 내지는 스타이렌-a-메칠스타이렌-아크릴산-아크릴산 에스테르 공중합체, 스타이렌 아크릴산 수지류, 스타이렌-말레인산 공중합체, 스타이렌-무수말레인산 공중합체, 아크릴산-아크릴 니트릴 공중합체, 초산비닐-아크릴산 에스테르 공중합체, 아크릴산-아크릴산 에스테르 공중합체, 비닐 나프탈렌-아크릴산 공중합체, 비닐 나프탈렌-말레인산 공중합체, 초산비닐-에틸렌 공중합체, 초산비닐-지방산 비닐 에틸렌 공중합체, 초산비닐-말레인산 에스테르 공중합체, 초산비닐-크로톤산 공중합체, 초산비닐-아크릴산 공중합체 중에서 선택되어지는 고분자가 산화마그네슘과 이의 경화제를 합한 중량에 대하여 1~25 중량% 범위로 추가되어 사용되는 것을 특징으로 하는 경량의 무발포 무기성형체의 상온 제조방법.
제2항에 있어서,
상기 경량의 무발포 무기성형체를 제조하는 과정 중 슬러리의 증점효과에 의한 물성향상을 위해 아가(Agar), 알길산염(Alginate), 겔란(Gellan), 펙틴(Pectin), 잔탄(Xanthan), 아라빅 껌(Arabic gum), 카나기난(Carrageenan), 아라빅(Arabic), 헤셀로스(HEC), 카복실셀룰로우즈(CMC), 메칠셀룰로우즈(MC) 중 선택되어지는 1종 이상의 증점제가 무기성형체를 제조하기 위해 사용되는 물의 총량을 100 중량부로 기준을 할 때 4.5 중량부 이하로 첨가되는 것을 특징으로 하는 경량의 무발포 무기성형체의 상온 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 경화제로 제1인산암모늄이 사용되는 경우 당(sugar), 붕산(Boric acid), 보락스(Borax), 구연산(citric acid), 구연산나트륨(Sodium citrate), 글루콘산나트륨(Sodium gluconate), 주석산(Tartaric acid) 중에서 선택되는 지연제가 제1인산암모늄을 100 중량부를 기준으로 할 때 1.0 ~ 7.5 중량부 포함되어 사용되는 것을 특징으로 하는 경량의 무발포 무기성형체의 상온 제조방법.
단열재나 차음재나 방화재 중에서 선택되는 용도로 사용될 수 있는 경량의 무발포 무기성형체를 내장하여 제공되는 샌드위치 판넬에 있어서,
불연성 무기발포 성형체의 출발물질로 산화마그네슘 분말을 수성조건에서 유동성을 부여하기 위해 산화마그네슘의 슬러리물을 얻고,
염화마그네슘, 황산마그네슘, 제1인산암모늄 중에서 선택되는 산화마그네슘 경화제를 물 100중량부로 기준으로 할 때 10 내지는 125 중량부로 희석시켜 경화제 슬러리물을 얻으며, 상기 산화마그네슘 슬러리물과 경화제 용액을 혼합하여 일정한 형상을 갖는 틀(mold)에 넣어 성형하고 상기 성형체 내부에 포함된 수분을 제거하기 위한 건조단계를 거친 무기 성형체의 양측으로 철재 판넬이 감싸 제공되는 것을 특징으로 하는 샌드위치 판넬.