KR20240083064A - Cement foam and method for manufacturing therof - Google Patents

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이석봉
김희중
정승문
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Abstract

시멘트, 무기 필러 및 유기 바인더를 포함하고, 단열재의 단면은 평균 직경 200㎛ 내지 500㎛ 의 제1 기공을 포함하는 시멘트 단열재와, 시멘트, 무기 필러 및 유기 바인더를 혼합한 슬러리(Slurry)를 거품(aqueous foam)과 혼합하여 폼 시멘트 슬러리(Foamed cement slurry)를 형성하는 단계; 상기 폼 시멘트 슬러리(Foamed cement slurry)를 경화시키는 단계; 및 상기 경화물을 건조시켜 시멘트 단열재를 제조하는 단계;를 포함하는 시멘트 단열재의 제조방법이 제공된다.It contains cement, an inorganic filler, and an organic binder, and the cross section of the insulation material is a slurry mixed with a cement insulation material containing first pores with an average diameter of 200㎛ to 500㎛, and cement, an inorganic filler, and an organic binder (foam). mixing with aqueous foam to form a foamed cement slurry; Curing the foamed cement slurry; and drying the cured product to manufacture a cement insulating material. A method for manufacturing a cement insulating material including a step is provided.

Description

시멘트 단열재 및 이의 제조방법{CEMENT FOAM AND METHOD FOR MANUFACTURING THEROF}Cement insulation and its manufacturing method {CEMENT FOAM AND METHOD FOR MANUFACTURING THEROF}

본 발명은 시멘트 단열재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to cement insulation and its manufacturing method.

에너지 손실을 방지하기 위해 다양한 단열재가 개발되고 건축물에 사용되고 있다. 이와 같은 단열재로는 크게 유기 단열재와 무기 단열재가 있으며, 유기 단열재로는 스티로폼, 우레탄폼 등이 있고, 무기 단열재로는 글라스울, 미네랄 울 및 암면 등이 있다.To prevent energy loss, various insulation materials have been developed and used in buildings. Such insulating materials largely include organic insulating materials and inorganic insulating materials. Organic insulating materials include Styrofoam and urethane foam, and inorganic insulating materials include glass wool, mineral wool, and rock wool.

유기 단열재는 무기 단열재 대비 경량이며, 단열성이 우수하여 건축물에 많이 사용되고 있다. 그러나, 유기 단열재는 화재에 취약하며, 특히 연소과정에서 일산화탄소를 배출하여 인체에 매우 유해한 것으로 알려져 있다.Organic insulation is lighter than inorganic insulation and has excellent insulation properties, so it is widely used in buildings. However, organic insulation materials are known to be vulnerable to fire, and in particular, emit carbon monoxide during the combustion process, which is very harmful to the human body.

이에, 상기 문제를 해결하고 내화성 확보를 위해 무기 단열재를 사용하고자 하는 경향이 있으나, 무기 단열재는 무겁고, 단열성이 저하되며, 내열성이 떨어지는 등의 문제가 있다. 예를 들어, 글라스 울의 경우, 고온에서 녹아 내리는 등 내열성이 떨어지고, 미네랄 울의 경우 무겁고 단열성이 저하되는 문제가 있다. Accordingly, there is a tendency to use inorganic insulating materials to solve the above problems and ensure fire resistance, but inorganic insulating materials have problems such as being heavy, having poor insulating properties, and having poor heat resistance. For example, glass wool has poor heat resistance, such as melting at high temperatures, and mineral wool is heavy and has poor insulation properties.

이에, 무기 단열재로 화재시 인체에 유해한 가스를 발생시키지 않고, 우수한 불연성을 나타냄과 동시에, 경량이면서 우수한 단열성을 함께 나타낼 수 있는 단열재에 요구가 지속되고 있다.Accordingly, there continues to be a demand for inorganic insulating materials that do not generate gases harmful to the human body in the event of a fire, exhibit excellent non-combustibility, and are lightweight while also exhibiting excellent insulating properties.

본 발명의 목적은 우수한 불연성을 나타내는 무기 단열재로서, 우수한 단열성, 내크랙성과 함께 경량화 특성을 동시에 나타낼 수 있는 시멘트 단열재를 제공하는 것이다.The purpose of the present invention is to provide an inorganic insulating material that exhibits excellent incombustibility and a cement insulating material that can simultaneously exhibit excellent insulating properties, crack resistance, and lightweight properties.

또한 본 발명의 목적은 상기 시멘트 단열재를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing the cement insulation material.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the objects mentioned above, and other objects and advantages of the present invention that are not mentioned can be understood by the following description and will be more clearly understood by the examples of the present invention. Additionally, it will be readily apparent that the objects and advantages of the present invention can be realized by the means and combinations thereof indicated in the patent claims.

본 발명에 따른 일 구현 예는, 시멘트 및 무기 필러를 포함하는 시멘트 단열재이고, 상기 시멘트 단열재의 단면은 평균 직경 200㎛ 내지 500㎛ 의 제1 기공을 포함하는 시멘트 단열재를 제공할 수 있다.One embodiment according to the present invention is a cement insulating material containing cement and an inorganic filler, and a cross section of the cement insulating material includes first pores with an average diameter of 200㎛ to 500㎛.

또한 본 발명에 따른 다른 구현 예는, 시멘트 및 무기 필러를 혼합한 슬러리(Slurry)를 거품(aqueous foam)과 혼합하여 폼 시멘트 슬러리(Foamed cement slurry)를 형성하는 단계; 상기 폼 시멘트 슬러리(Foamed cement slurry)를 경화시키는 단계; 및 상기 경화물을 건조시켜 시멘트 단열재를 제조하는 단계;를 포함하고, 상기 시멘트 단열재의 단면은 평균 직경 200㎛ 내지 500㎛ 의 제1 기공을 포함하는 시멘트 단열재의 제조방법을 제공할 수 있다.In addition, another embodiment according to the present invention includes mixing a slurry containing cement and an inorganic filler with foam to form a foamed cement slurry; Curing the foamed cement slurry; and drying the cured product to manufacture a cement insulating material, wherein the cross-section of the cement insulating material includes first pores having an average diameter of 200 ㎛ to 500 ㎛.

본 발명에 따른 시멘트 단열재는 무기 단열재로 우수한 불연성을 나타내고, 이와 함께 우수한 단열성, 내크랙성과 함께 경량화 특성을 동시에 나타낼 수 있다.The cement insulating material according to the present invention is an inorganic insulating material that exhibits excellent incombustibility and can simultaneously exhibit excellent insulating properties, crack resistance, and lightweight properties.

또한 본 발명에 따른 시멘트 단열재의 제조방법은 상기 시멘트 단열재를 제조할 수 있다.Additionally, the method for manufacturing a cement insulating material according to the present invention can produce the cement insulating material.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the above-described effects, specific effects of the present invention are described below while explaining specific details for carrying out the invention.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 시멘트 단열재의 두께 방향의 단면을 광학 현미경(Dino-Lite pro)으로 촬영한 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 시멘트 단열재의 단면에 포함된 제1 기공의 직경 분포를 나타낸 것이다.
도 3은 N2 adsorption(at 77 K)을 이용하여, 본 발명의 실시예 1에 따른 시멘트 단열재에 포함된 나노 크기의 제2 기공의 직경 분포를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 시멘트 단열재의 두께 방향의 단면에 분포한 제1 기공을 촬영한 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 시멘트 단열재에 두께 방향의 단면에 분포한 제2 기공을 촬영한 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진이다.
Figure 1 is a photograph taken with an optical microscope (Dino-Lite pro) of a cross-section in the thickness direction of a cement insulation material according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows the diameter distribution of the first pores included in the cross section of the cement insulating material according to Example 1 of the present invention.
Figure 3 shows the diameter distribution of nano-sized second pores included in the cement insulation material according to Example 1 of the present invention using N 2 adsorption (at 77 K).
Figure 4 is a SEM (Scanning Electron Microscope) photograph of first pores distributed across the cross-section in the thickness direction of a cement insulation material according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a SEM (Scanning Electron Microscope) photograph of second pores distributed in a cross-section in the thickness direction of a cement insulation material according to an embodiment of the present invention.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.The above-described objects, features, and advantages will be described in detail later with reference to the attached drawings, so that those skilled in the art will be able to easily implement the technical idea of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of known techniques related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. In the drawings, identical reference numerals are used to indicate identical or similar components.

이하에서는, 본 발명의 몇몇 구현예에 따른 시멘트 단열재를 설명하도록 한다.Below, cement insulation materials according to some embodiments of the present invention will be described.

본 발명의 일 구현 예는 시멘트 및 무기 필러를 포함하는 시멘트 단열재이고, 상기 시멘트 단열재의 단면은 평균 직경 200㎛ 내지 500㎛ 의 제1 기공을 포함하는 시멘트 단열재를 제공한다.One embodiment of the present invention provides a cement insulating material containing cement and an inorganic filler, and the cross section of the cement insulating material includes first pores with an average diameter of 200㎛ to 500㎛.

일반적으로 무기 단열재의 일종인 시멘트 단열재는 시멘트, 필러 및 기공을 포함한다. 한편, 통상의 시멘트 단열재는 기포제로 알루미늄 분말을 사용하고, 소석회와 반응하여 수소가스를 발생시켜 기공을 형성하는 등의 후발포 방식으로 기공을 형성한다. 이 경우, 단열재에 포함된 기공의 크기가 매우 커지고, 두께 방향으로 기공의 분포가 달라지면서 밀도 차이가 발생하는 문제가 있다. 그리고, 상기 시멘트 단열재를 형성하는 조성물에 후발포하는 상기 기포제 대신에 폼(foam)을 미리 형성하여 포함시키는 경우에도, 이로부터 형성된 시멘트 단열재의 기공은 수㎜ 내지 수십㎜ 정도의 평균 직경을 나타내어, 열전도도가 높아 우수한 단열성을 확보할 수 없는 문제가 있었다. In general, cement insulation, a type of inorganic insulation, includes cement, filler, and pores. Meanwhile, conventional cement insulators use aluminum powder as a foaming agent and form pores through a post-foaming method such as reacting with slaked lime to generate hydrogen gas to form pores. In this case, there is a problem in that the size of the pores included in the insulation material becomes very large, and the distribution of pores in the thickness direction changes, resulting in a density difference. In addition, even when foam is pre-formed and included in the composition for forming the cement insulating material instead of the post-foaming foaming agent, the pores of the cement insulating material formed therefrom have an average diameter of several millimeters to tens of millimeters, There was a problem in that excellent thermal insulation properties could not be secured due to high thermal conductivity.

본 발명의 시멘트 단열재는 기공의 평균 직경을 조절하여, 우수한 불연성과 함께, 우수한 단열성, 내크랙성 그리고, 저밀도의 경량화 특성을 동시에 갖는 시멘트 단열재를 제공할 수 있다. By adjusting the average diameter of pores, the cement insulating material of the present invention can provide a cement insulating material that has excellent incombustibility, excellent insulation, crack resistance, and low-density, lightweight characteristics at the same time.

구체적으로, 상기 시멘트 단열재는 단면에 평균 직경 200㎛ 내지 500㎛ 의 제1 기공을 포함한다. 상기 제1 기공의 직경은 시멘트 단열재에서 표면에 수직하게 두께 방향으로 절단한 단면을 약 30 ~ 약 200의 배율로 확대하여 촬영한 SEM 사진에서 측정할 수 있다. 도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 시멘트 단열재의 두께 방향의 단면을 SEM(Scanning Electron Microscope) 을 이용하여 촬영된 사진으로 제1 기공의 직경을 측정하는 것을 나타낸 것이다. 도 4에서 보는 바와 같이, 상기 제1 기공의 평균 직경은, 시멘트 단열재의 단면을 구성하는 셀 각각의 가장 긴 지름을 직경으로 하고, 상기 셀들의 직경의 합을 셀의 개수로 나눈 평균값을 의미하는 것으로서, SEM(Scanning Electron Microscope) 을 이용하여 촬영된 사진에서 imageJ를 이용하여 측정할 수 있다. 예를 들어, 상기 단열재는 300㎛ 내지 500㎛ 또는 400㎛ 내지 500㎛ 의 평균 직경을 갖는 제1 기공을 포함할 수 있다.Specifically, the cement insulation material includes first pores with an average diameter of 200㎛ to 500㎛ in the cross section. The diameter of the first pore can be measured from an SEM photograph taken by magnifying a cross-section of the cement insulating material in the thickness direction perpendicular to the surface at a magnification of about 30 to about 200. Figure 4 shows the diameter of the first pores measured using a photograph of a cross-section in the thickness direction of a cement insulation material according to an embodiment of the present invention taken using a scanning electron microscope (SEM). As shown in Figure 4, the average diameter of the first pores is the longest diameter of each cell constituting the cross section of the cement insulation material, and the average value is the sum of the diameters of the cells divided by the number of cells. As such, it can be measured using imageJ from a photo taken using a SEM (Scanning Electron Microscope). For example, the insulating material may include first pores having an average diameter of 300 ㎛ to 500 ㎛ or 400 ㎛ to 500 ㎛.

상기 시멘트 단열재는 주로 열린 기공(open cell)을 포함함에도 불구하고, 상기 범위의 작은 크기의 제1 기공을 포함하여 우수한 단열성, 내크랙성 그리고, 저밀도의 경량화 특성을 동시에 나타낼 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 기공의 평균 직경이 상기 범위를 초과하는 경우에는 열전도도가 높아지거나, 크랙이 발생하는 등의 문제가 발생할 수 있다.Although the cement insulation mainly contains open pores (open cells), it can simultaneously exhibit excellent insulation, crack resistance, and low-density, lightweight characteristics by including first pores of a small size in the above range. For example, if the average diameter of the first pores exceeds the above range, problems such as increased thermal conductivity or cracks may occur.

또한, 상기 시멘트 단열재는 상기 평균 직경의 제1 기공을 가지고, 이와 함께 400㎛ 이하의 직경을 갖는 제1 기공을 60% 이상 또는 70% 이상 포함할 수 있다. 이에 따라, 단열성을 보다 향상시키고, 내크랙성을 보다 향상시킬 수 있다. In addition, the cement insulating material may have first pores having the average diameter, and may also include 60% or more or 70% or more of first pores having a diameter of 400 μm or less. Accordingly, thermal insulation can be further improved and crack resistance can be further improved.

상기 시멘트 단열재는 96 부피% 내지 99부피%의 공극률을 나타낼 수 있다. 상기 시멘트 단열재의 밀도는 30 내지 70 kg/㎥ 또는 35 내지 60 kg/㎥ 또는 35 내지 55 kg/㎥로 경량화된 무기 단열재일 수 있다. 상기 시멘트 단열재는 상기 범위의 저밀도 경량화된 단열재로 시공성을 향상시킬 수 있다.The cement insulating material may have a porosity of 96 vol% to 99 vol%. The cement insulating material may have a density of 30 to 70 kg/m3, 35 to 60 kg/m3, or 35 to 55 kg/m3, and may be a lightweight inorganic insulating material. The cement insulation material is a low-density, lightweight insulation material in the above range and can improve constructability.

그리고, 상기 시멘트 단열재는 상기 범위의 기공을 잘 유지하여 상기와 같이 높은 공극률을 나타내면서도 우수한 내크랙성을 나타낼 수 있다. In addition, the cement insulator can maintain pores within the above range and exhibit excellent crack resistance while exhibiting a high porosity as described above.

일반적으로 시멘트 단열재는 공극을 제외하고는 고체(solid)로 이루어진다. 그리고, 열은 고체를 통해 쉽게 전달되는바, 시멘트 단열재로는 단열성 확보가 쉽지 않을 수 있다.In general, cement insulation is made of solid except for voids. In addition, since heat is easily transmitted through solids, it may not be easy to secure insulation properties with cement insulators.

상기 시멘트 단열재는 나노 크기의 제2 기공을 더 포함할 수 있다. 상기 제2 기공은 나노 크기를 갖는 것으로서, 고체로 인한 열전도도의 상승을 보다 효율적으로 방지할 수 있다. 상기 나노 크기의 제2 기공은 상기 제1 기공의 벽(cell wall) 에 위치할 수 있으며, 상기 제2 기공은 기공의 벽(cell wall)을 약 10,000 ~ 약 50,000 의 배율로 SEM(Scanning Electron Microscope) 촬영하여 확인할 수 있다. 상기 제2 기공은 상기 시멘트 단열재에 포함된 전체 기공, 즉, 제1 기공 및 제2 기공 전체 100부피% 중에서 약 1.5 내지 4 부피%의 비율로 포함될 수 있다.The cement insulation material may further include nano-sized second pores. The second pore has a nano size and can more efficiently prevent an increase in thermal conductivity due to solids. The nano-sized second pore may be located in the cell wall of the first pore, and the second pore is scanned using a scanning electron microscope (SEM) at a magnification of about 10,000 to about 50,000. ) You can check by taking a picture. The second pores may be included in a ratio of about 1.5 to 4% by volume out of 100% by volume of the total pores included in the cement insulation material, that is, the total first pores and second pores.

상기 나노 크기의 제2 기공은 10~1,000㎚의 직경을 가질 수 있다. 상기 제2 기공의 직경은, 도 3에서 보는 바와 같이, 시멘트 단열재를 BET 측정장치(ASAP 2020, 제조사 Micromeritics 社)를 이용하여 상대압력 10-6 ~ 상압까지 77K에서 질소 흡착량을 측정하여 측정할 수 있다.The second nano-sized pore may have a diameter of 10 to 1,000 nm. As shown in Figure 3, the diameter of the second pore is measured by measuring the amount of nitrogen adsorption on the cement insulation material at 77K from a relative pressure of 10 -6 to normal pressure using a BET measuring device (ASAP 2020, manufacturer Micromeritics). You can.

상기 시멘트 단열재는 직경 10㎚ 내지 400㎚의 나노 기공을 60% 이상 포함할 수 있다. 이는 상기 질소 흡착(N2 adsorption(at 77 K))에 의해 측정된 기공 분포 그래프에서, 상기 그래프의 전체 적분 면적 대비, 직경 10㎚ 내지 400㎚의 기공이 차지하는 적분 면적으로 계산할 수 있다. 상기 제2 기공은 10㎚ 내지 400㎚ 의 직경을 갖는 기공을 60% 이상 또는 80% 이상 포함할 수 있다. 예를 들어, 60%~100% 또는 80% 내지 100% 포함할 수 있다. The cement insulation material may contain more than 60% of nanopores with a diameter of 10 nm to 400 nm. This can be calculated as the integrated area occupied by pores with a diameter of 10 nm to 400 nm compared to the total integrated area of the graph in the pore distribution graph measured by nitrogen adsorption (at 77 K). The second pores may include 60% or more or 80% or more of pores having a diameter of 10 nm to 400 nm. For example, it may contain 60% to 100% or 80% to 100%.

그리고, 상기 시멘트 단열재는 0.026~0.034 W/m·K 또는0.028~0.0335 W/m·K 의 낮은 열전도도를 나타내어 우수한 단열성을 나타낼 수 있다.In addition, the cement insulation material can exhibit excellent thermal insulation properties by exhibiting low thermal conductivity of 0.026 to 0.034 W/m·K or 0.028 to 0.0335 W/m·K.

상기 시멘트 단열재는 시멘트를 포함한다. 상기 시멘트는 포틀랜드계 시멘트, 혼합 시멘트, 알루미나 시멘트, 초속결 시멘트, GRC용 저알칼리 시멘트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The cement insulation material includes cement. The cement may include, but is not limited to, one selected from the group consisting of Portland cement, mixed cement, alumina cement, rapid setting cement, low alkali cement for GRC, and combinations thereof.

상기 시멘트는 시멘트 단열재에 25중량% 내지 60중량%, 예를 들어, 40중량% 내지 60중량%의 함량으로 포함될 수 있다.The cement may be included in the cement insulating material in an amount of 25% to 60% by weight, for example, 40% to 60% by weight.

상기 시멘트 단열재는 무기 필러를 포함한다. 상기 무기 필러는 상기 시멘트와 접하면서 시멘트 경화 메커니즘에 의해 결합력이 상승할 수 있다. 그리고, 상기 무기 필러는 점도를 상승시키고, 단열재의 기공 형성에 관여하며, 단열재를 경량화에 영향을 줄 수 있다. The cement insulation material includes an inorganic filler. The bonding force of the inorganic filler may increase due to a cement hardening mechanism when it comes into contact with the cement. In addition, the inorganic filler increases viscosity, participates in the formation of pores in the insulation material, and can affect the weight reduction of the insulation material.

상기 무기 필러는 실리카 흄(silica Fume), 흄드 실리카 (Fumed silica), 플라이 애쉬(fly ash), 바텀 애쉬 (bottom ash), 규사, 고령토, 규산염 광물, 금속 산화물, 고로 슬래그, 규조토, 돌로마이트, 마그네사이트, 보크사이트, 벤토나이트, 점토, 활석, 제올라이트, 질석, 장석, 세리올라이트, 애타펄자이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.The inorganic fillers include silica fume, fumed silica, fly ash, bottom ash, silica sand, kaolin, silicate minerals, metal oxides, blast furnace slag, diatomaceous earth, dolomite, and magnesite. , bauxite, bentonite, clay, talc, zeolite, vermiculite, feldspar, seriolite, attapulgite, and combinations thereof.

상기 무기 필러는 구형의 입자일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 그리고, 상기 무기 필러의 직경은 특별히 제한되는 것은 아니나, 시멘트와의 결합력 및 기공의 크기와의 관점에서 상기 무기 필러의 평균 직경은 1㎛ 이하, 예를 들어, 약 200㎚ 내지 500㎚인 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 상기 무기 필러는 실리카 흄(silica Fume)을 포함할 수 있다. 상기 실리카 흄은 약 1㎛ 이하, 예를 들어, 직경 200㎚ ~ 300㎚의 균일한 크기를 갖고, 균일한 구형 모양의 입자일 수 있다. 상기 단열재는 상기 무기 필러를 포함하여 상기 기공의 크기를 조절 할 수 있다. The inorganic filler may be a spherical particle, but is not limited thereto. The diameter of the inorganic filler is not particularly limited, but from the viewpoint of bonding strength with cement and pore size, the average diameter of the inorganic filler is preferably 1 μm or less, for example, about 200 nm to 500 nm. can do. For example, the inorganic filler may include silica fume. The silica fume may have a uniform size of about 1 μm or less, for example, 200 nm to 300 nm in diameter, and may be particles of a uniform spherical shape. The insulation material can control the size of the pores by including the inorganic filler.

또한, 상기 단열재는 실리카 흄을 포함하여, 에어로젤, 습식 실리카 등의 고가의 무기 필러와 비교하여 낮은 가격으로 보다 경제적으로 우수한 효과를 나타낼 수 있다.In addition, the insulating material contains silica fume and can exhibit superior economical effects at a lower price compared to expensive inorganic fillers such as airgel and wet silica.

상기 무기 필러는 상기 시멘트와 3: 7 내지 7:3의 중량비로 혼합될 수 있다. 예를 들어, 상기 무기 필러: 상기 시멘트는 5:5 내지 7:3의 중량비로 혼합될 수 있다. 상기 시멘트 단열재는 상기 무기 필러와 시멘트의 함량을 조절하여 시멘트 단열재에 포함되는 기공 크기 및 시멘트 단열재의 물성을 조절할 수 있다. 예를 들어, 제조과정에서 거품이 붕괴되면서 기공의 구조가 붕괴되거나 단열재 표면이 갈라지면서 크랙이 발행하는 등의 문제를 방지할 수 있다. 예를 들어, 상기 함량 범위를 벗어나, 시멘트의 함량이 상기 범위를 초과하는 경우에는 점도가 낮아지고 혼합물의 흐름성이 높아지면서 기공의 구조가 쉽게 붕괴되고, 탈수(drainage) 현상이 발생할 수 있다. 그리고, 시멘트의 함량이 상기 범위 미만으로 무기 필러의 함량이 상기 범위를 초과하게 되면 분산성이 저하되어 이를 해결하고자 추가적으로 물의 혼합이 필요하게 된다. 이에 따라 슬러리의 농도가 낮아지게 되고 기공이 붕괴되거나 단열재 표면이 갈라지면서 크랙이 발생하는 등의 문제가 발생할 수 있다. The inorganic filler may be mixed with the cement at a weight ratio of 3:7 to 7:3. For example, the inorganic filler:cement may be mixed at a weight ratio of 5:5 to 7:3. The cement insulating material can control the pore size and physical properties of the cement insulating material by adjusting the content of the inorganic filler and cement. For example, problems such as the collapse of the pore structure as the foam collapses during the manufacturing process or the occurrence of cracks as the surface of the insulation material splits can be prevented. For example, if the cement content exceeds the above range, the viscosity decreases and the flowability of the mixture increases, the pore structure easily collapses, and a dehydration phenomenon may occur. Additionally, if the cement content is less than the above range and the inorganic filler content exceeds the above range, dispersibility deteriorates and additional mixing of water is required to solve this problem. As a result, the concentration of the slurry is lowered, and problems such as pores collapsing or the surface of the insulating material cracking may occur.

상기 단열재는 유기 바인더를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 단열재에 유연성을 부여할 수 있다. 구체적으로, 상기 단열재는 유기 바인더로 폴리우레탄 수지를 포함하여 열전도도를 낮추면서 물성을 보다 쉽게 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리우레탄 수지는 글리세롤 및 이소시아네이트에 의해 형성된 것일 수 있다. 상기 폴리우레탄 수지는 물과의 혼합 및 분산이 용이한 글리세롤을 이용하여 형성된 것일 수 있으며, 이에 따라 기공 및 물성을 보다 쉽게 조절할 수 있다.The insulation material may further include an organic binder. Accordingly, flexibility can be provided to the insulation material. Specifically, the insulation material contains polyurethane resin as an organic binder, so that physical properties can be more easily adjusted while lowering thermal conductivity. For example, the polyurethane resin may be formed of glycerol and isocyanate. The polyurethane resin may be formed using glycerol, which is easy to mix and disperse with water, and thus pores and physical properties can be more easily controlled.

상기 유기 바인더는, 시멘트 및 무기 필러의 총 함량을 100 중량부로 할 때, 1 내지 20 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. The organic binder may be included in an amount of 1 to 20 parts by weight when the total content of cement and inorganic filler is 100 parts by weight.

상기 시멘트 단열재는 상기 물질 이외에 거품(aqueous foam)을 포함하는 혼합물을 경화 및 건조하여 형성되는 것으로서, 상기 거품은 계면활성제를 물과 혼합하여 형성된 것일 수 있다. The cement insulation material is formed by curing and drying a mixture containing foam (aqueous foam) in addition to the above materials, and the foam may be formed by mixing a surfactant with water.

상기 계면활성제는 거품의 점도를 높일 수 있으며, 이때 상기 계면활성제는 1.0중량% 내지 1.2중량% 의 함량으로 거품에 포함되어, 기공 구조를 보다 안정적으로 유지시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 계면활성제는 계면 활성제 용액에 1.0중량% 내지 1.2중량% 의 함량으로 포함될 수 있다.The surfactant can increase the viscosity of the foam, and at this time, the surfactant is included in the foam in an amount of 1.0% to 1.2% by weight, so that the pore structure can be maintained more stably. For example, the surfactant may be included in the surfactant solution in an amount of 1.0% to 1.2% by weight.

상기 계면활성제는 식물성 계면활성제 또는 동물성 계면활성제일 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 동물성 계면활성제가 경화 시간 동안에 기공 구조를 안정화 시키는 측면에서 보다 바람직할 수 있다.The surfactant may be a vegetable surfactant or an animal surfactant. Although not limited to this, animal-based surfactants may be more preferable in terms of stabilizing the pore structure during the curing time.

또한, 상기 시멘트 단열재는 고가의 에어로겔 등을 포함하지 않고, 상기 거품(aqueous foam)을 포함하여 형성되는 것으로서, 보다 경제적으로 우수한 물성을 부여할 수 있다. In addition, the cement insulation material does not contain expensive airgel, but is formed by including the foam (aqueous foam), and can provide excellent physical properties more economically.

본 발명의 다른 구현 예는, 시멘트 및 무기 필러를 혼합한 슬러리(Slurry)를 거품(aqueous foam)과 혼합하여 폼 시멘트 슬러리(Foamed cement slurry)를 형성하는 단계; 상기 폼 시멘트 슬러리를 경화시키는 단계; 및 상기 경화물을 건조시켜 시멘트 단열재를 제조하는 단계;를 포함하는 시멘트 단열재의 제조방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention includes mixing a slurry containing cement and an inorganic filler with aqueous foam to form a foamed cement slurry; curing the foam cement slurry; and drying the cured material to produce a cement insulating material.

상기 제조방법에 의해 전술한 기공 특성을 나타내고, 우수한 불연성과 함께, 우수한 단열성, 내크랙성 그리고, 저밀도의 경량화 특성을 동시에 나타낼 수 있는 전술한 시멘트 단열재를 제조할 수 있다. By the above manufacturing method, the above-described cement insulating material can be manufactured that exhibits the above-described pore characteristics, excellent incombustibility, excellent insulation, crack resistance, and low-density, lightweight characteristics at the same time.

먼저, 상기 시멘트 단열재의 제조방법은 시멘트 및 무기 필러를 혼합한 슬러리(Slurry)를 거품(aqueous foam)과 혼합하여 폼 시멘트 슬러리(Foamed cement slurry)를 형성하는 단계를 포함한다.First, the method of manufacturing the cement insulator includes mixing a slurry containing cement and an inorganic filler with aqueous foam to form a foamed cement slurry.

상기 시멘트 슬러리는 유기 바인더를 더 포함할 수 있으며, 시멘트, 무기필러, 유기 바인더 및 거품(aqueous foam)에 관한 사항은 전술한 바와 같다.The cement slurry may further include an organic binder, and details regarding cement, inorganic filler, organic binder, and foam (aqueous foam) are as described above.

그리고, 상기 슬러리는 감수제(water reducer), 경화 촉진제(accelator), 점도조절제, pH 조절제, 강화제, 안정제, 코팅제, 표면 처리제, 충전제 및 이들의 조합을 포함하는 첨가제를 더 포함할 수 있다.In addition, the slurry may further include additives including a water reducer, a curing accelerator, a viscosity regulator, a pH regulator, a reinforcing agent, a stabilizer, a coating agent, a surface treatment agent, a filler, and a combination thereof.

그리고, 상기 폼 시멘트 슬러리를 경화시키는 단계를 포함한다. 상기 슬러리에 포함된 시멘트는 경화하면서 나뭇가지 형상을 이룰 수 있다. 그리고, 상기 나뭇가지 형상의 시멘트 사이사이에 상기 무기 필러와 상기 거품 등이 분포하면서 경화하여 상기 시멘트 단열재에 전술한 기공 형상을 갖도록 할 수 있다. And, it includes the step of hardening the foam cement slurry. The cement contained in the slurry may form a tree branch shape as it hardens. In addition, the inorganic filler and the foam are distributed between the tree branch-shaped cement and hardened, thereby allowing the cement insulating material to have the pore shape described above.

상기 시멘트 단열재가 전술한 기공 구조를 갖고 목적하는 물성을 동시에 나타내기 위해서는 적정의 온도 및 습도에서 경화하는 것이 중요하다. 예를 들어, 적정의 경화 조건이 갖추어 지지 못할 경우에는, 경화하는 과정에서 기공이 터져 주변의 기공과 병합하여 기공의 크기가 커지거나, 기공이 소실되기 쉬울 수 있다.In order for the cement insulation material to have the above-described pore structure and simultaneously exhibit the desired physical properties, it is important to cure it at an appropriate temperature and humidity. For example, if appropriate curing conditions are not met, pores may burst during the curing process and merge with surrounding pores, increasing the size of the pores or easily causing the pores to disappear.

이에, 상기 시멘트 단열재는 경화 단계 등을 조절하여 위와 같은 문제가 발생하지 않도록 하고, 이에 의해 제조된 시멘트 단열재는 전술한 기공 구조를 갖고, 목적하는 물성을 동시에 나타낼 수 있다.Accordingly, the cement insulator prevents the above problems from occurring by controlling the curing stage, etc., and the cement insulator manufactured thereby has the above-described pore structure and can simultaneously exhibit the desired physical properties.

시멘트 단열재는 경화할 때 수분이 필요하며, 경화시간 동안의 수분의 상태에 따라 경화 구조에 영향을 줄 수 있다.Cement insulation materials require moisture when curing, and the cured structure can be affected depending on the state of moisture during curing time.

구체적으로, 상기 경화는 30℃ 내지 60℃의 온도 및 70% 내지 90%의 습도 조건에서 수행될 수 있다. 상기 경화시의 온도가 상기 범위 미만인 경우에는 경화 반응이 충분히 일어나지 못해 발현이 불충분할 수 있다. 이에 따라 제1 기공의 평균 직경이 커지고, 제1 기공 중, 직경 400㎛ 이하의 기공 비율이 낮아지는 문제가 있을 수 있다. 그리고, 경화 온도가 상기 범위를 초과할 경우에는 수분의 과도하게 빠른 증발로 제1 기공의 평균 직경이 너무 커지고, 제1 기공 중에서 직경 400㎛ 이하의 기공 비율이 너무 낮아지며, 치수 변화와 크랙이 발생하는 등의 문제가 있을 수 있다. 그리고, 상기 경화시의 습도가 상기 범위 미만인 경우에는 수분의 증발이 빨라, 경화 시 요구되는 수분이 부족하게 되고 빠른 증발로 수축되는 문제가 있을 수 있다. 이에 따라 제1 기공의 평균 직경이 커지고, 제1 기공 중, 직경 400㎛ 이하의 기공 비율이 낮아지는 문제가 있을 수 있다. 그리고, 상기 범위를 초과할 경우에는 증발이 늦어져 경화가 너무 오래 걸리고 발현이 늦어 기공 구조의 변형이 발생하는 문제가 있을 수 있다.Specifically, the curing may be performed at a temperature of 30°C to 60°C and a humidity of 70% to 90%. If the temperature at the time of curing is below the above range, the curing reaction may not sufficiently occur and expression may be insufficient. Accordingly, there may be a problem in that the average diameter of the first pores increases and the proportion of pores with a diameter of 400 ㎛ or less among the first pores decreases. In addition, when the curing temperature exceeds the above range, the average diameter of the first pores becomes too large due to excessively rapid evaporation of moisture, the ratio of pores with a diameter of 400 ㎛ or less among the first pores becomes too low, and dimensional changes and cracks occur. There may be problems such as In addition, if the humidity during curing is below the above range, moisture evaporates quickly, which may cause a problem of insufficient moisture required during curing and shrinkage due to rapid evaporation. Accordingly, there may be a problem in that the average diameter of the first pores increases and the proportion of pores with a diameter of 400 ㎛ or less among the first pores decreases. In addition, if the above range is exceeded, there may be problems such as evaporation being delayed, hardening taking too long, and development being delayed, causing deformation of the pore structure.

그리고, 상기 경화는 상기 경화물인 시멘트 단열재의 수분 함유량이 5중량% 내지 30중량%가 될 때까지 수행할 수 있다. 이에 따라, 상기 시멘트 단열재의 구조의 조절하고, 후 공정인 건조 공정에서 수분 함량을 조절할 수 있다. In addition, the curing may be performed until the moisture content of the cement insulating material, which is the cured product, is 5% by weight to 30% by weight. Accordingly, the structure of the cement insulator can be adjusted and the moisture content can be adjusted in the drying process, which is a post-process.

상기 시멘트 단열재의 제조방법은 상기 폼 시멘트 슬러리를 경화시키는 단계 이전에, 상기 폼 시멘트 슬러리를 건조시켜 케이크를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 폼 시멘트 슬러리를 35℃~40℃, 90% ~95% 습도(RH)에서, 3 시간 ~5시간 동안 건조시켜 케이크를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing the cement insulator may further include drying the foam cement slurry to form a cake before curing the foam cement slurry. For example, the step of drying the foam cement slurry at 35°C to 40°C and 90% to 95% humidity (RH) for 3 to 5 hours to form a cake may be further included.

그 후, 상기 경화물을 완전 건조시켜 시멘트 단열재를 제조하는 단계를 포함한다. 상기 건조는 80℃ 내지 120℃에서 열풍 건조로 수행할 수 있다. Thereafter, it includes the step of completely drying the cured product to manufacture a cement insulation material. The drying can be performed by hot air drying at 80°C to 120°C.

(실시예) (Example)

실시예 1Example 1

포틀랜드 시멘트, 평균 직경 200㎚ 의 실리카 흄(silica fume), 폴리우레탄 수지, 감수제, 경화 촉진제 및 물을 혼합하고, 교반기를 이용하여 1000 rpm으로 5분간 교반하여 슬러리를 제조하였다. 이때, 상기 슬러리 고형분 100 중량부 기준으로, 상기 시멘트 44 중량부를 포함하고, 상기 실리카 흄 : 시멘트의 중량비가 5: 5 가 되도록 실리카 흄 44 중량부 포함하였다. 그리고, 폴리우레탄 수지 10 중량부, 경화 촉진제 1.5중량부 및 감수제 0.5중량부를 혼합하였다. Portland cement, silica fume with an average diameter of 200 nm, polyurethane resin, water reducing agent, curing accelerator, and water were mixed and stirred at 1000 rpm for 5 minutes using a stirrer to prepare a slurry. At this time, based on 100 parts by weight of the slurry solid content, 44 parts by weight of the cement was included, and 44 parts by weight of silica fume was included so that the weight ratio of silica fume:cement was 5:5. Then, 10 parts by weight of polyurethane resin, 1.5 parts by weight of curing accelerator, and 0.5 parts by weight of water reducing agent were mixed.

그리고, 동물성 계면활성제(propump) 1 중량%를 물과 혼합하여 만든 계면활성제 용액을 폼 제너레이터를 통해 거품(aqueous foam)을 형성하였다. 그 후, 상기 거품을 상기 슬러리와 혼합하여 폼 시멘트 슬러리(Foamed cement slurry)를 제조하였다. 이때, 상기 슬러리 100 중량부 대비 거품 중량은 150 중량부로 하였으며, 전체 고형분 농도는 25중량%로 하였다. Then, a surfactant solution prepared by mixing 1% by weight of animal surfactant (propump) with water was used to form aqueous foam through a foam generator. Thereafter, the foam was mixed with the slurry to prepare a foamed cement slurry. At this time, the foam weight was 150 parts by weight compared to 100 parts by weight of the slurry, and the total solid concentration was 25% by weight.

상기 폼 시멘트 슬러리를 20 X 20 X 3 크기의 몰드에 붓고 높이를 3㎝로 한 후, 40℃, 90%RH 3시간 보관하여 건조시켜 시편(cake)을 성형하였다. 이 시편을 50℃의 온도 및 80%의 습도 하에서 수분 함유량이 20중량%가 될 때까지 수분을 제거하면서 경화하여 경화물을 제조하였다. 그 후, 상기 경화물을 120℃의 오븐에서 건조하여 두께 3cm의 시멘트 단열재를 제조하였다.The foam cement slurry was poured into a mold measuring 20 This specimen was cured at a temperature of 50°C and humidity of 80% while removing moisture until the moisture content reached 20% by weight to prepare a cured product. Afterwards, the cured product was dried in an oven at 120°C to produce a cement insulation material with a thickness of 3 cm.

실시예 2Example 2

실시예 1에 있어서, 상기 실리카 흄과 시멘트의 총 함량은 동일하게 하되, 상기 실리카 흄 : 시멘트의 중량비가 7: 3 이 되도록 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 시멘트 단열재를 제조하였다.In Example 1, a cement insulation material was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the total content of silica fume and cement was the same, but the weight ratio of silica fume:cement was changed to 7:3. did.

비교예 1Comparative Example 1

실시예 1에 있어서, 상기 폼 시멘트 슬러리를 몰드를 이용하여 시편을 성형하였다. 그리고, 상기 시편을 23℃ 및 50%의 습도 하에서 수분 함유량이 20중량%가 될 때까지 수분을 제거하면서 경화하고, 상기 경화물 120℃의 오븐에서 건조하여 두께 3cm의 시멘트 단열재를 제조하였다.In Example 1, a specimen was formed from the foam cement slurry using a mold. Then, the specimen was cured at 23°C and 50% humidity while removing moisture until the moisture content reached 20% by weight, and the cured product was dried in an oven at 120°C to prepare a cement insulation material with a thickness of 3cm.

비교예 2Comparative Example 2

실시예 1에 있어서, 상기 폼 시멘트 슬러리를 몰드를 이용하여 시편을 성형하였다. 그리고, 상기 시편을 바로 120℃의 오븐에서 건조하여 두께 3cm의 시멘트 단열재를 제조하였다.In Example 1, a specimen was formed from the foam cement slurry using a mold. Then, the specimen was immediately dried in an oven at 120°C to produce a cement insulation material with a thickness of 3 cm.

평가evaluation

실험예 1: 평균 기공 크기Experimental Example 1: Average pore size

실시예 및 비교예의 시멘트 단열재를 10㎝ x 10㎝ x 3㎝ 로 절단하여 시편을 준비하였다. 그리고, 상기 시편 표면의 가운데 지점에서 수직하게 두께 방향으로 절단하였다. 그리고, 상기 절단면의 가운데 부분을 중심으로 SEM(Scanning Electron Microscope) 으로 50 배율로 확대하여 촬영하였다. Samples were prepared by cutting the cement insulation materials of Examples and Comparative Examples into 10cm x 10cm x 3cm. Then, the specimen was cut vertically in the thickness direction at the center point of the surface. Then, the center portion of the cut surface was enlarged and photographed at 50x magnification using a SEM (Scanning Electron Microscope).

ImageJ를 이용하여 상기 단면 중 임의의 4㎜(길이, L) X 3㎜(폭, W) 크기의 영역에서 셀을 이루는 마이크로 크기의 제1 기공의 직경(기공의 가장 긴 지름)을 측정하였다. 그리고, 그 평균 값을 구하고, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다. 상기 제1 기공의 직경 분포는 ‘ImageJ' 이미지 처리 프로그램을 활용하여 얻은 히스토그램을 통하여 확인할 수 있다. 예를 들어, 도 2는 실시예 1에 따라 제조된 시멘트 단열재의 단면에 포함된 기공(즉, 제1 기공)의 직경 분포를 ‘ImageJ' 이미지 처리 프로그램을 활용하여 얻은 히스토그램이다. Using ImageJ, the diameter (longest diameter of the pore) of the micro-sized first pore forming the cell was measured in a random 4 mm (length, L) x 3 mm (width, W) area of the cross section. Then, the average value was calculated, and the results are listed in Table 1 below. The diameter distribution of the first pore can be confirmed through a histogram obtained using the ‘ImageJ’ image processing program. For example, Figure 2 is a histogram of the diameter distribution of pores (i.e., first pores) included in the cross section of the cement insulation manufactured according to Example 1 using the 'ImageJ' image processing program.

제1 기공의
평균 직경(㎛)
1st qigong
Average diameter (㎛)
제1 기공 중, 직경 400㎛ 이하의 기공의 비율(%)Among the first pores, the ratio (%) of pores with a diameter of 400㎛ or less
실시예 1Example 1 453453 7272 실시예 2Example 2 413413 7676 비교예 1Comparative Example 1 715715 4141 비교예 2Comparative Example 2 642642 3737

상기 표 1에서 보는 바와 같이, 비교예와 달리, 실시예의 시멘트 단열재는 작은 제1 기공 사이즈를 갖는 것을 확인할 수 있다.As shown in Table 1, unlike the comparative example, it can be seen that the cement insulation material of the example has a small first pore size.

그리고, 실시예의 시멘트 단열재는 나노 크기의 제2 기공을 더 포함한다. 도 5는 본 발명의 시멘트 단열재에 두께 방향의 단면에 분포한 제2 기공을 촬영한 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진이다. 구체적으로, 시멘트 단열재를 3㎝ x 3㎝ x 3㎝ 으로 절단하여 시편을 준비하고, 상기 시편 표면의 가운데 지점에서 수직하게 두께 방향으로 절단하였다. 그리고, 상기 절단면의 가운데 부분을 중심으로 SEM(Scanning Electron Microscope) 으로 20,000의 배율로 확대하여 상기 제2 기공을 확인하였다. 상기 제2 기공은 제1 기공의 벽(cell wall) 에 내부에 위치하는 것을 알 수 있다.In addition, the cement insulation material of the example further includes nano-sized second pores. Figure 5 is a SEM (Scanning Electron Microscope) photograph of the second pores distributed in the cross-section of the cement insulation material of the present invention in the thickness direction. Specifically, a specimen was prepared by cutting the cement insulation material into 3cm x 3cm x 3cm, and the specimen was cut vertically in the thickness direction at the center point of the surface. Then, the second pore was confirmed by enlarging the center of the cut surface at a magnification of 20,000 using a SEM (Scanning Electron Microscope). It can be seen that the second pore is located inside the cell wall of the first pore.

상기 제2 기공의 직경 분포는 시멘트 단열재를 5㎜ x 5㎜ x 5㎜ 로 절단하여 시편을 제조하고, 상기 시편을 BET 측정장치(ASAP 2020, 제조사 Micromeritics 社)를 이용하여 상대압력 10-6 ~ 상압까지 77K에서 질소 흡착량을 측정하여 확인할 수 있다. 예를 들어, 도 3은 실시예 1에 따라 제조된 시멘트 단열재의 5㎜ x 5㎜ x 5㎜ 의 시편을 BET 측정장치(ASAP 2020, 제조사 Micromeritics 社)를 이용하여 상대압력 10-6 ~ 상압까지 77K에서 질소 흡착량을 측정한 그래프이다. 상기 그래프에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예는 나노 직경의 제2 기공을 포함하는 것을 확인할 수 있다. The diameter distribution of the second pore was determined by cutting the cement insulation material into 5 mm x 5 mm x 5 mm to prepare a specimen, and measuring the specimen at a relative pressure of 10 -6 ~ This can be confirmed by measuring the amount of nitrogen adsorption at 77K up to normal pressure. For example, Figure 3 shows a specimen measuring 5 mm This is a graph measuring the amount of nitrogen adsorption at 77K. As shown in the graph, it can be seen that the embodiment of the present invention includes nano-sized second pores.

그리고, 상기 시멘트 단열재는 상기 나노 크기의 제2 기공에서 직경 10㎚ 내지 400㎚의 나노기공을 60% 이상 포함하는 것을 알 수 있다. 구체적으로, 도 3의 질소 흡착(N2 adsorption(at 77 K))에 의해 측정된 기공 분포 그래프에서, 상기 그래프의 전체 적분 면적 대비, 직경 10㎚ 내지 400㎚의 기공이 차지하는 적분 면적이 60% 이상인 것을 확인 할 수 있다.In addition, it can be seen that the cement insulation material contains more than 60% of the second nano-sized pores with nanopores having a diameter of 10 nm to 400 nm. Specifically, in the pore distribution graph measured by nitrogen adsorption (at 77 K) in FIG. 3, the integrated area occupied by pores with a diameter of 10 nm to 400 nm is 60% or more compared to the total integrated area of the graph. You can check that.

실험예 2: 열전도도(W/m·k) Experimental Example 2: Thermal conductivity (W/m·k)

실시예 및 비교예의 시멘트 단열재에 대해 KS L 9016 시험법에 따라 측정하였으며, 결과는 열전도도(W/m·k)으로 환산하여 하기 표 2 에 기재하였다.The cement insulation materials of Examples and Comparative Examples were measured according to the KS L 9016 test method, and the results were converted to thermal conductivity (W/m·k) and listed in Table 2 below.

실험예 3: 밀도(kg/mExperimental Example 3: Density (kg/m 33 ) 및 크랙 발생 여부) and whether cracks occur

실시예 및 비교예의 시멘트 단열재에 대해 밀도를 측정하고, 상기 제조된 시멘트 단열재 표면에 크랙 발생 여부를 육안으로 확인하여 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.The density of the cement insulators of Examples and Comparative Examples was measured, the surface of the manufactured cement insulator was visually checked for cracks, and the results are shown in Table 2 below.

열전도도(W/m·K)Thermal conductivity (W/m·K) 밀도(kg/m3)Density (kg/m 3 ) 크랙 여부Cracked or not 실시예 1Example 1 0.03230.0323 42.642.6 크랙 없음no cracks 실시예 2Example 2 0.03340.0334 52.552.5 크랙 없음no cracks 비교예 1Comparative Example 1 0.0364 0.0364 77.077.0 크랙 없음no cracks 비교예 2Comparative Example 2 0.03390.0339 51.351.3 크랙 발생crack occurs

상기 표 2에서 보는 바와 같이, 비교예와 달리, 작은 제1 기공 사이즈를 갖는 실시예의 시멘트 단열재는 낮은 밀도로 경량성을 나타내면서도, 낮은 열전도도를 나타내고, 크랙이 발생하지 않는 것을 확인할 수 있다. 그리고, 비교예 2의 경우, 경화공정 없이 건조시킨 것으로서, 경화 반응 진행이 경미하여 치밀한 구조 형성이 없어 열전도도는 낮게 측정되었으나, 단열재의 형태가 잘 형성되지 않아 불량 상태로 제조되었다.As shown in Table 2, unlike the comparative example, it can be confirmed that the cement insulating material of the example having a small first pore size exhibits lightness with a low density, low thermal conductivity, and does not generate cracks. In the case of Comparative Example 2, which was dried without a curing process, the curing reaction progressed slightly and a dense structure was not formed, so the thermal conductivity was measured to be low, but the shape of the insulating material was not formed well, so it was manufactured in a defective state.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.As described above, the present invention has been described with reference to the illustrative drawings, but the present invention is not limited to the embodiments and drawings disclosed herein, and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. It is obvious that transformation can occur. In addition, although the operational effects according to the configuration of the present invention were not explicitly described and explained while explaining the embodiments of the present invention above, it is natural that the predictable effects due to the configuration should also be recognized.

Claims (11)

시멘트 및 무기 필러를 포함하는 시멘트 단열재이고,
상기 시멘트 단열재의 단면은 평균 직경 200㎛ 내지 500㎛ 의 제1 기공을 포함하는
시멘트 단열재.
It is a cement insulation material containing cement and inorganic filler,
The cross section of the cement insulation material includes first pores with an average diameter of 200㎛ to 500㎛.
Cement insulation.
제1항에 있어서,
상기 제1 기공은 직경 400㎛ 이하의 기공을 60% 이상 포함하는
시멘트 단열재.
According to paragraph 1,
The first pores include more than 60% of pores with a diameter of 400㎛ or less.
Cement insulation.
제1항에 있어서,
공극률이 96부피% 내지 99부피%인
시멘트 단열재.
According to paragraph 1,
having a porosity of 96% to 99% by volume.
Cement insulation.
제1항에 있어서,
상기 시멘트 단열재는 나노 크기의 제2 기공을 더 포함하고,
상기 나노 크기의 제2 기공은 직경 10㎚ 내지 400㎚의 나노기공을 60% 이상 포함하는
시멘트 단열재.
According to paragraph 1,
The cement insulation further includes nano-sized second pores,
The nano-sized second pores contain more than 60% of nanopores with a diameter of 10 nm to 400 nm.
Cement insulation.
제1항에 있어서,
상기 무기 필러는 실리카 흄(silica Fume), 흄드 실리카 (Fumed silica), 플라이 애쉬(fly ash), 바텀 애쉬 (bottom ash), 규사, 고령토, 규산염 광물, 금속 산화물, 고로 슬래그, 규조토, 돌로마이트, 마그네사이트, 보크사이트, 벤토나이트, 점토, 활석, 제올라이트, 질석, 장석, 세리올라이트, 애타펄자이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
시멘트 단열재.
According to paragraph 1,
The inorganic fillers include silica fume, fumed silica, fly ash, bottom ash, silica sand, kaolin, silicate minerals, metal oxides, blast furnace slag, diatomaceous earth, dolomite, and magnesite. , bauxite, bentonite, clay, talc, zeolite, vermiculite, feldspar, seriolite, attapulgite, and combinations thereof.
Cement insulation.
제1항에 있어서,
상기 시멘트 단열재는 유기 바인더를 더 포함하고,
상기 유기 바인더는 폴리우레탄 수지인
시멘트 단열재.
According to paragraph 1,
The cement insulation further includes an organic binder,
The organic binder is polyurethane resin.
Cement insulation.
제1항에 있어서,
열전도도는 0.026~0.034 W/m·K 인
시멘트 단열재.
According to paragraph 1,
Thermal conductivity is 0.026~0.034 W/m·K
Cement insulation.
제1항에 있어서,
밀도가 30 kg/m3 내지 70kg/m3 인
시멘트 단열재.
According to paragraph 1,
With a density between 30 kg/m3 and 70 kg/m3
Cement insulation.
시멘트 및 무기 필러를 혼합한 슬러리(Slurry)를 거품(aqueous foam)과 혼합하여 폼 시멘트 슬러리(Foamed cement slurry)를 형성하는 단계;
상기 폼 시멘트 슬러리(Foamed cement slurry)를 경화시키는 단계; 및
상기 경화물을 건조시켜 시멘트 단열재를 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 시멘트 단열재의 단면은 평균 직경 200㎛ 내지 500㎛ 의 제1 기공을 포함하는
시멘트 단열재의 제조방법.
Mixing a slurry containing cement and an inorganic filler with aqueous foam to form a foamed cement slurry;
Curing the foamed cement slurry; and
Comprising: manufacturing a cement insulation material by drying the cured product,
The cross section of the cement insulation material includes first pores with an average diameter of 200㎛ to 500㎛.
Manufacturing method of cement insulation.
제9항에 있어서,
상기 경화는 30℃ 내지 60℃의 온도 및 70% 내지 90%의 습도 조건에서 수행하는
시멘트 단열재의 제조방법.
According to clause 9,
The curing is performed at a temperature of 30°C to 60°C and humidity of 70% to 90%.
Manufacturing method of cement insulation.
제9항에 있어서,
상기 경화는 상기 경화물의 수분 함유량이 5중량% 내지 30중량%가 될 때까지 수행하는
시멘트 단열재의 제조방법.
According to clause 9,
The curing is performed until the moisture content of the cured product is 5% by weight to 30% by weight.
Manufacturing method of cement insulation.
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