KR20220058903A - 내화 단열재 및 그 제조 방법 - Google Patents

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가브리엘라 클란도바
페트르 스파니엘
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퍼스트 포인트 에이.에스.
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Abstract

재료의 총 중량을 기준으로 - 0.3 내지 1 mm의 직경을 갖는 19 - 40 wt%의 다공성 유리 볼, 1370 - 1400 kg/m3 범위의 밀도 및 3.2 - 3.4 범위의 SiO 2 대 Na2O의 몰비를 갖는 - 60 - 81 wt%의 소듐 실리케이트의 수용액, - 0,1 - 1 wt% 물유리 결합제 안정화제, - 2 - 10 wt%의 절단 현무암 섬유, - 0,1 - 0,9 wt% 카본 블랙을 포함하는 경화성 화합물로 구성된 내화 단열재, 여기서 다공성 유리 볼의 표면에 카본 블랙이 제공된다. 연속적인 내화 단열재 제조 방법에 따르면 - 먼저 전체 표면이 카본 블랙으로 코팅되도록 다공성 유리 볼을 카본 블랙 수용액과 혼합한 다음, - 카본 블랙이 있는 다공성 볼을 절단 현무암 섬유와 혼합하고 혼합하여 단열 화합물을 형성하고, - 두 번째로 물유리 안정화제를 소듐 실리케이트 수용액에 첨가한 다음 경화제를 이 용액에 첨가하고, 이후 용액을 1 내지 10 분 동안 교반하여 결합제 용액을 형성하고, - 세 번째로 단열 화합물을 일정하게 교반하며 결합제 용액에 붓고, 전체를 혼합하고 - 이후 생성된 혼합물을 적용 부위에 붓고 - 마지막으로, 생성된 혼합물을 경화될 때까지 방해받지 않은 채로 방치한다.

Description

내화 단열재 및 그 제조 방법
본 발명은 내화 단열재, 특히 물유리를 포함하는 화합물로 구성된 내화 단열재, 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
현재 기술로부터, 일반적인 건축 자재로서 사용될 뿐만 아니라, 건물의 화재 방지 및 단열에도 사용되는 모든 범위의 모르타르 및 콘크리트 혼합물이 공지되어 있다.
알려진 팽창된 단열 석조 재료 중, 예를 들어, 폴리스타이렌 콘크리트가 나열될 수 있다. 이의 베이스는 직경 2 내지 6 mm의 다양한 크기의 발포 폴리스타이렌 볼이다. 이러한 볼은 정전기적 인력을 제거하기 위해 분리된 상태로 유지되도록 표면 처리된다. 폴리스타이렌 콘크리트는 콘크리트와 유사하게 수평면에 적용되거나 패널로 만들어진다.
특허 문서 CZ PV 2003-2196으로부터 흡음 및 내화 층으로 의도된 플라스터의 최상층을 위한 모르타르가 공지되어 있고, 이는 충전재로서 펄라이트, 절연재로서 벤토나이트를 포함한다. 이 모르타르의 단점은 벤토나이트가 낮은 내화성 및 단열성을 갖는다는 점이다. 또 다른 단점은 벤토나이트가 높은 흡수율을 갖고 물에서 팽윤하기 때문에, 외부 플라스터로서 적합하지 않다는 것이다.
추가 특허 문서 RU 2687816으로부터 펄라이트 및 카올린 울, 셀룰로스 및 실리케이트 섬유가 있는 발포 콘크리트가 공지되어 있다. 단점은 이 재료가 상당한 내화성을 갖지 않으며, 또한 낮은 기계적 강도를 갖고 취성이라는 것이다.
특허 문서 CZ PV 2004-536으로부터 결합제가 회분 용액인 석조 재료가 공지되어 있다. 충전재는 슬래그, 점토, 파쇄된 석영 및 석회석이다. 재료는 강철 와이어로로 강화된다. 단점은 단열재가 아니라는 것이다. 또 다른 단점은 비교적 흡수성이라는 것이다.
또 다른 특허 문서 CZ PV 1990-6611로부터 가용성 셀룰로스 형태의 결합제 및 분산액을 포함하는 석조 및 클래딩 재료가 공지되어 있다. 이 재료는 물유리를 포함하지만, 이는 여기서 결합제의 기능을 수행하지 않으며 첨가제이다. 기본 분쇄 충전재 이외에, 입상 폴리스타이렌 또는 펄라이트가 첨가된다. 이 재료의 단점은 낮은 단열 및 방음 특성을 가지면서도, 내화성이 아니라는 것이다.
실용신안 CZ 23529로부터 슬래그 및 물유리에 기반한 지오폴리머가 공지되어 있다. 물유리는 소듐 하이드록사이드로 처리된다. 이들은 가볍게 하기 위해 세라믹 볼을 추가한다. 단점은 이 재료가 무겁고 내열성이 없으며 비교적 흡수성이라는 것이다.
추가 특허 문서 CN102964107로부터 펄라이트, 유리 섬유, 점토 및 실리카 겔로 구성되고,주요 결합제가 점토인 패널이 공지되어 있다. 단점은 패널이 낮은 단열 특성을 가지고, 흡수성이며 내화성이 아니라는 것이다.
실용신안 CZ 31096으로부터 유기에 기반한 투과성 내화성 발포 단열 시스템을 위한 화합물이 공지되어 있고, 이는 최대 1000 ℃의 열안정성을 갖는 유리 볼을 포함한다. 단점은 낮은 압축 강도 및 낮은 내열성이다.
전술한 현재 기술로부터 현재 기술의 주요 단점은 공지된 재료가 낮은 내열성 및 내화성을 갖지만, 동시에 흔히 매우 흡수성이라는 것이 명백하다.
본 발명의 목적은 높은 내화성을 가지는 동시에 우수한 단열성을 갖는 내화 단열재를 구성하는 것이다.
발명의 원리
이러한 언급된 단점은 대부분 제거되고 본 발명의 목적은 내화 단열재, 특히 물유리를 포함하는 내화 단열재용 화합물에 의해 달성되고, 본 발명에 따르면 19 내지 40 wt%의 다공성 유리 볼, 1370 내지 1400 kg/m3 범위의 밀도 및 3.2 내지 3.4 범위의 SiO2 대 Na2O의 몰비를 갖는 60 내지 81 wt%의 소듐 실리케이트의 수용액, 및 0.1 내지 1 wt% 물유리 결합제 안정화제를 포함하고, 2 내지 10 wt%의 절단 현무암 섬유를 추가로 포함하는 경화 화합물로 구성되고, 0.3 내지 1 mm의 직경을 갖는 다공성 유리 볼의 표면에 카본 블랙이 제공되고, 카본 블랙은 총 중량의 0.1 내지 0.9 wt%를 구성함을 특징으로 한다. 이 단열재의 장점은 높은 내화성 및 우수한 단열 특성이다. 이 단열재는 또한 우수한 항진균 효과를 갖고 환경 친화적이다. 이 내화 단열재의 장점은 상당히 높은 내화성 및 우수한 단열 특성이다. 소듐 실리케이트의 수용액을 사용하는 것의 장점은 생성된 재료가 우수한 접착 및 밀봉 효과를 갖는다는 것이다. 이의 내열성은 1000℃ 이상이다. 경화 후, 이는 유리 형태를 가지므로, 충분히 단단하고 강하며 내수성이고, 동시에 증기 투과성이다. 실리카 대 소듐 옥사이드의 몰 질량비 및 관련 용액 밀도 및 용액 농도는 중합체 혼합물로서 물유리의 유변학적 특성, 전해질에서와 같은 전기적 특성, 압축성 및 접착 강도, 추가로 경도, 강도 등에 상당한 영향을 미친다. 위에 언급된 파라미터의 장점은 생성된 단열재가 응고 후에 부분적으로 가요성이고 유연성이라는 것이다. 다공성 유리 볼의 표면에 카본 블랙을 제공하는 것의 장점은 이렇게 제공된 카본 블랙이 열전도성을 증가시키지 않고, 유리하게는 카본 블랙이 다공성 유리 볼을 둘러싸서, 복사 불투과성을 증가시키다는 것이다.
유리하게도 현무암 섬유는 6 mm의 길이 및 0.014 mm의 두께를 갖는다. 섬유는 가요성이고, 매우 강하고 가요성이고, 낮은 열전도율, 높은 내열성을 갖고, 내수성이며 알칼리, 산 및 유기 용매에 대해 화학적으로 내성이고, 높은 흡음 계수를 가지며, 불연성이다.
다공성 유리 볼이 12 내지 16 wt% 알루미늄 옥사이드를 포함하는 경우 또한 매우 유리하다. 이로 인해, 이들은 더 큰 내열성을 갖고 매우 경질이며, 화학적 및 기계적으로 저항성이다. 이들은 순수하게 무기질인 기원을 가지므로, 생태적이고 건강에 무해하다. 기존의 유리 볼과 달리, 이들은 최대 1,400 ℃의 온도에 견딜 수 있다. 동시에, 예를 들어 세라믹 볼과 달리, 벽이 얇고, 다량의 공기를 포함하므로 우수한 단열재이다.
물유리 안정화제가 친수성 알콕시 알킬-암모늄 염인 것이 또한 유리하다.
더욱 유리하게는 내화 단열재는 물유리 경화제를 포함한다. 장점은 경화 속도를 최적화할 수 있다는 것이다.
언급된 단점은 크게 제거되고 본 발명의 목적은 내화 단열재 제조 방법, 특히 본 발명에 따라 먼저 전체 표면이 코팅되도록 다공성 유리 볼을 카본 블랙 수용액과 혼합한 다음, 카본 블랙이 있는 다공성 유리 볼을 절단 현무암 섬유와 혼합하고 혼합하여 단열 화합물을 형성하고, 물유리 안정화제를 소듐 실리케이트 수용액에 첨가한 다음 경화제를 이 용액에 첨가하고, 이후 용액을 1 내지 10 분 동안 교반하여 결합제 용액을 형성하고, 이후 단열 화합물을 일정하게 교반하며 결합제 용액에 붓고, 전체를 혼합하고, 이후 생성된 혼합물을 적용 부위에 붓고, 생성된 혼합물을 경화될 때까지 방해받지 않은 채로 방치하는 것을 특징으로 하는 물유리를 포함하는 내화 단열재 제조 방법에 의해 달성된다.
적용 부위가 몰드인 것이 더욱 유리하다. 장점은 정확한 파라미터로 제품을 쉽게 생산할 수 있다는 것이다.
본 발명에 따른 내화 단열재 및 이의 제조 방법의 주요 장점은 생성된 재료가 우수한 내화성 및 단열성을 가지는 동시에 투과성이며 비교적 가볍다는 것이다. 장점은 또한 사용된 물유리가 전체 화합물의 불연성을 보장한다는 것이다. 추가의 장점은 유리 볼, 현무암 섬유, 카본 블랙 및 소듐 실리케이트(물유리)의 조합이 동시에 매우 단단하고 강하며, 고압에 저항성인 재료를 생성한다는 것이다. 이는 내화점도 또는 다이나스 어스(실리카)에 버금가는 내열성을 가지면서 불연성이다. 동시에, 순수하게 무기질이므로 생태적이며 무해한 재료이다. 이는 발포 콘크리트를 위한 화합물로서, 바닥 충전재 등으로서 유사하게 사용될 수 있고, 또는 건조되고 경화된 후 패널 및 블록을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 이들은 석조 재료로 사용될 수 있거나 기존 석조를 단열하거나 보호하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예
실시예 1
내화 단열재는 30 wt%의 다공성 유리 볼, 64 wt%의 소듐 실리케이트 수용액, 및 0.5 wt% 물유리 결합제 안정화제를 포함하는 경화성 화합물로 구성된다.
내화 단열재는 5 wt% 절단 현무암 섬유를 추가로 포함한다.
다공성 유리 볼은 0.5 mm의 직경을 갖고 15 wt% 알루미늄 옥사이드를 포함한다.
다공성 유리 볼의 표면에는 카본 블랙이 제공되고, 카본 블랙은 총 중량의 0.5 wt%를 구성한다.
물유리 안정화제는 N,N,N',N'-테트라키스 (2-하이드록시프로필) 에틸렌디아민의 98% 수용액 형태의 친수성 알콕시 알킬-암모늄 염이다.
내화 단열재는 순수한 물유리에 대해 2 wt%의 농도로, 7:3 부피부의 비율의 순수한 글리세롤 디아세테이트 / 트리아세테이트의 화합물인 물유리 경화제를 추가로 포함한다.
소듐 실리케이트 수용액은 1380 kg/m3의 밀도를 가지고 SiO2 대 Na2O의 몰비는 3.3이다.
단열재 제조 방법에 따르면, 먼저 전체 표면이 코팅되도록 다공성 유리 볼을 카본 블랙 수용액과 혼합한 다음, 카본 블랙이 있는 다공성 유리 볼을 절단 현무암 섬유와 혼합하고 혼합하여 단열 화합물을 형성하고, 물유리 안정화제를 소듐 실리케이트 수용액에 첨가한 다음 경화제를 이 용액에 첨가하고, 이후 용액을 5 분 동안 교반하여 결합제 용액을 형성하고, 이후 단열 화합물을 일정하게 교반하며 결합제 용액에 붓고, 전체를 혼합하고, 이후 생성된 혼합물을 실리콘 몰드인 적용 부위에 붓고 생성된 혼합물을 경화될 때까지 방해받지 않은 채로 방치한다. 카본 블랙은 농도가 25 wt%인 수용액 형태로 화합물에 첨가된다.
실시예 2
내화 단열재는 37 wt%의 다공성 유리 볼, 60 wt%의 소듐 실리케이트 수용액, 및 0.9 wt% 물유리 결합제 안정화제를 포함하는 경화성 화합물로 구성된다.
내화 단열재는 2 wt% 절단 현무암 섬유를 추가로 포함한다.
다공성 유리 볼은 1 mm의 직경을 갖고 12 wt% 알루미늄 옥사이드를 포함한다.
다공성 유리 볼의 표면에는 카본 블랙이 제공되고, 카본 블랙은 총 중량의 0.1 wt%를 구성한다.
물유리 안정화제는 N,N,N',N'-테트라키스 (2-하이드록시프로필) 에틸렌디아민의 98% 수용액 형태의 친수성 알콕시 알킬-암모늄 염이다.
내화 단열재는 순수한 물유리에 대해 0.5 wt%의 농도로, 7:3 부피부의 비율의 순수한 글리세롤 디아세테이트 / 트리아세테이트의 화합물인 물유리 경화제를 추가로 포함한다.
소듐 실리케이트 수용액은 1370 kg/m3의 밀도를 가지고 SiO2 대 Na2O의 몰비는 3.2이다.
단열재 제조 방법에 따르면, 먼저 전체 표면이 코팅되도록 다공성 유리 볼을 카본 블랙 수용액과 혼합한 다음, 카본 블랙이 있는 다공성 유리 볼을 절단 현무암 섬유와 혼합하고 혼합하여 단열 화합물을 형성하고, 물유리 안정화제를 소듐 실리케이트 수용액에 첨가한 다음 경화제를 이 용액에 첨가하고, 이후 용액을 1 분 동안 교반하여 결합제 용액을 형성하고, 이후 단열 화합물을 일정하게 교반하며 결합제 용액에 붓고, 전체를 혼합하고, 이후 생성된 혼합물을 실리콘 몰드인 적용 부위에 붓고 생성된 혼합물을 경화될 때까지 방해받지 않은 채로 방치한다. 카본 블랙은 농도가 25 wt%인 수용액 형태로 화합물에 첨가된다.
실시예 3
내화 단열재는 19 wt%의 다공성 유리 볼, 70 wt%의 소듐 실리케이트 수용액, 및 0.1 wt% 물유리 결합제 안정화제를 포함하는 경화성 화합물로 구성된다.
내화 단열재는 10 wt% 절단 현무암 섬유를 추가로 포함한다.
다공성 유리 볼은 0.5 mm의 직경을 갖고 16 wt% 알루미늄 옥사이드를 포함한다.
다공성 유리 볼의 표면에는 카본 블랙이 제공되고, 카본 블랙은 총 중량의 0.9 wt%를 구성한다.
물유리 안정화제는 N,N,N',N'-테트라키스 (2-하이드록시프로필) 에틸렌디아민의 98% 수용액 형태의 친수성 알콕시 알킬-암모늄 염이다.
내화 단열재는 순수한 물유리에 대해 5 wt%의 농도로, 7:3 부피부의 비율의 순수한 글리세롤 디아세테이트 / 트리아세테이트의 화합물인 물유리 경화제를 추가로 포함한다.
소듐 실리케이트 수용액은 1400 kg/m3의 밀도를 가지고 SiO2 대 Na2O의 몰비는 3.4이다.
단열재 제조 방법에 따르면, 먼저 전체 표면이 코팅되도록 다공성 유리 볼을 카본 블랙 수용액과 혼합한 다음, 카본 블랙이 있는 다공성 유리 볼을 절단 현무암 섬유와 혼합하고 혼합하여 단열 화합물을 형성하고, 물유리 안정화제를 소듐 실리케이트 수용액에 첨가한 다음 경화제를 이 용액에 첨가하고, 이후 용액을 10 분 동안 교반하여 결합제 용액을 형성하고, 이후 단열 화합물을 일정하게 교반하며 결합제 용액에 붓고, 전체를 혼합하고, 이후 생성된 혼합물을 실리콘 몰드인 적용 부위에 붓고 생성된 혼합물을 경화될 때까지 방해받지 않은 채로 방치한다. 카본 블랙은 농도가 25 wt%인 수용액 형태로 화합물에 첨가된다.
산업적 적용
본 발명에 따른 내화 단열재는 특히 건설 산업에서 광범위한 적용을 갖는다. 예를 들어, 이는 최소한의 건축 하중으로 바닥과 천장을 평평하게 하기 위한 발포 콘크리트의 대체물로서 사용될 수 있고, 내화성, 내열성 및 내수성 단열재로 사용될 수 있다. 또한, 단열, 내화성, 투과성 및 곰팡이 방지 석조 재료로서 또는 기존 석조의 클래딩으로서 사용되는 패널 또는 블록을 생산할 수 있다.

Claims (6)

  1. 내화 단열재, 특히 19 내지 40 wt%의 다공성 유리 볼, 1370 내지 1400 kg/m3 범위의 밀도 및 3.2 내지 3.4 범위의 SiO2 대 Na2O의 몰비를 갖는 60 내지 81 wt%의 소듐 실리케이트의 수용액, 및 0.1 내지 1 wt% 물유리 결합제 안정화제를 포함하고, 2 내지 10 wt%의 절단 현무암 섬유를 추가로 포함하는 경화성 화합물로 구성되고, 0.3 내지 1 mm의 직경을 갖는 다공성 유리 볼의 표면에 카본 블랙이 제공되고, 카본 블랙은 총 중량의 0.1 내지 0.9 wt%를 구성함을 특징으로 하는 내화 단열재.
  2. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 다공성 유리 볼은 12 내지 16 wt% 알루미늄 옥사이드를 포함함을 특징으로 하는 내화 단열재.
  3. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 물유리 안정화제는 친수성 알콕시 알킬-암모늄 염임을 특징으로 하는 내화 단열재.
  4. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 물유리 경화제를 추가로 포함함을 특징으로 하는 내화 단열재.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 내화 단열재 제조 방법, 특히 먼저 전체 표면이 카본 블랙으로 코팅되도록 다공성 유리 볼을 카본 블랙 수용액과 혼합한 다음, 카본 블랙이 있는 다공성 유리 볼을 절단 현무암 섬유와 혼합하고 혼합하여 단열 화합물을 형성하고, 물유리 안정화제를 소듐 실리케이트 수용액에 첨가한 다음 경화제를 이 용액에 첨가하고, 이후 용액을 1 내지 10 분 동안 교반하여 결합제 용액을 형성하고, 이후 단열 화합물을 일정하게 교반하며 결합제 용액에 붓고, 전체를 혼합하고, 이후 생성된 혼합물을 적용 부위에 붓고, 마지막으로 생성된 혼합물을 경화될 때까지 방해받지 않은 채로 방치함을 특징으로 하는 내화 단열재 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 적용 부위는 몰드임을 특징으로 하는 내화 단열재 제조 방법.
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