KR900001541B1

KR900001541B1 - 대리석의 제조방법

Info

Publication number: KR900001541B1
Application number: KR1019870014431A
Authority: KR
Inventors: 김수태
Original assignee: 대원화학공업 주식회사; 김수태
Priority date: 1987-12-17
Filing date: 1987-12-17
Publication date: 1990-03-12
Also published as: KR890009761A

Abstract

내용 없음.

Description

대리석의 제조방법

본 발명은 천연산 대리석과 동등 또는 그 이상의 품질을 갖는 대리석의 제조방법에 관한 것이다.

대리석은 그의 주성분이 탄산칼슘으로 구성되어 있는 광물질로서, 건축자재 또는 장식품으로 널리 사용되어 오고 있다. 사회의 발달과 함께 천연 대리석이 고갈되어, 현재 다량의 대리석이 이태리등 외국에서 수입되어 오고 있다. 이러한 대리석은 원가, 운반비 등이 고가이고, 운반 후 특수한 공구로서 절단, 연마가공의 공정비용이 비쌀 뿐만 아니라, 작은 형태의 것은 쉽게 파손되는 단점이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 인조 대리석 즉, 세멘트등에 대리석 조각등을 넣어 제조하는 방법(참조, 일본특공소 57-59236호, 일본 특개소 50-29632호등), 합성수지와 보강제, 충전제 등을 혼합하여 소결시킨 인조 대리석을 제조하는 방법(참조, 일본 특개소 49-128883호, 동 50-34345, 동 107045, 동 52-133316호, 일본 특공소 50-39094호, 동 51-23966호, 동 57-47145호, 동 59-73467호등)이 개시되어 있다.

그러나, 대리석 자체를 제조하는 방법은 아직까지 개시된 바 없으며, 상기 인조대리석은 질감이 떨어질 뿐만 아니라, 내마모성, 내수성, 내노화성등의 면에서 천연 대리석에 비해 우수하지 못하다.

본 발명자는 상기의 문제점을 해결하고 또한 천연 대리석에 비해 손색이 없으며, 품질면에서 종래 인조 대리석이나, 천연 대리석보다 우수한 대리석을 제조하기 위해 예의연구한 결과, 소석회를 일정한 형태로 만들고, 이를 고압하에 이산화탄소 기체를 주입하고, 가압하 가열하여 대리석을 제조함으로서, 상기 단점을 제거할 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하게 되었다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에서 원료로 사용되는 소석회는 공지의 여러방법으로 얻을 수 있다. 즉 우리나라에서 풍부한 석회석을 고온으로 열분해하여 생석회(CaO)를 만들고, 이를 물과 반응시켜 얻거나, 염화칼슘 수용액에 수산화나트륨을 가해 소석회를 침전시키고, 이를 수세한 후 건조하여 고순도의 소석회를 얻거나, 염화칼슘 수용액에 중탄산암모늄 수용액을 가하여 탄산칼슘을 제조한 후, 고온에서 열분해하여 생석회를 얻은 다음, 물을 첨가하여 소석회를 제조할 수 있다.

상기의 소석회를 페이스트상으로 만들어 금형에 넣고, 고압으로 압축성형 한다. 이때 성형품을 여러 형태, 즉 건축 자재, 타일류, 판상체, 용기등으로 만들 수 있다. 성형된 소석회 제품을 진공하에서 성평품속에 존재하는 물, 공기 및 불순 개스 등을 완전히 제거 한다. 진공중 약 60-80℃의 온도에서 2-3시간 동안 건조하면, 성형소석회 제품을 소석회 분자간에 미세한 구멍이 형성된다. 진공도를 약 760m/m정도 유지하면서 약3시간 경과후 서서히 이산화탄소 개스를 주입하고, 반응기내 이산화탄소압이 1 내지 500㎏/㎠ 바람직하기로는 100 내지 500㎏/㎠, 되도록 한다. 이 공정을 거치는 동안 다음 화학반응에 의해 탄산칼슘, 즉 대리석이 형성된다.

CaO+CO₂→CaCO₃………………………………………………………………(1)

Ca(OH)₂+CO₂→CaCO₃+H₂O …………………………………………………(2)

상기의 반응은 발열반응이며, 소석회 분자 사이로 고압 이산화탄소 개스가 침투 반응되어 더욱 단단한 탄산칼슘 즉, 대리석으로 전환된다. 생성된 대리석은 결정구조, 내충격, 내마모성, 투명성등에서 천연 대리석보다 우수하다.

이하, 실시예로서 본 발명을 상세히 설명한다.

[실시예 1]

소석회 100g(순도 95-98%)에 물 10g을 가해 충분히 혼합한 다음, 성형틀에 넣어 2000㎏/㎠의 압력으로 성형시키고 실온에서 서서히 건조한 다음, 100℃에서 3시간 건조하고, 고압탱크에 넣는다.

760m/m의 진공으로 탱크내에 존재하는 공기 및 성형제품의 분자사이에 있는 공기를 약 5시간에 걸쳐 배출시킨다. 여기에 고순도의 이산화탄소 개스를 주입하여 내부압이 100㎏/㎠로 되도록하여, 성형된 소석회의 분자사이에 이산화탄소가 충분히 침투하여 결합, 반응하도록 한다. 80℃에서 약 24시간 경과한 후에 반응기내의 이산화탄소 개스를 배출하고 생성물을 꺼내 분석한 결과, 탄산칼슘으로의 전환율이 98%이상이었고, 천연산 대리석 보다 월등히 우수한 내충격, 내마모, 내구성을 나타냈다.

이 시험 결과를 하기 표에 나타냈다.

[실시예 2]

이산화탄소 개스를 주입하여 내부압력이 150㎏/㎠으로 하고, 온도를 150℃로 유지하면서 18시간 반응시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 조작하였다.

반응 종료후, 탄산칼슘으로서의 전환율은 98%이었다.

[비교예 1]

소석회 100g에 물을 가하지 않고, 성형하여 실시예 1과 동일하게 조작하였다. 생성된 탄산칼슘(대리석)은 내충격성이 실시예 1의 제품에 비해 저하되었다.

[비교예 2]

소석회 100g에 물 15g을 가하여 실시예 1과 동일하게 조작한 결과, 성형조건이 나쁘고, 반응 완료후 내충격 시험에서 천연산보다 떨어졌다.

[비교예 3]

이산화탄소 개스의 압력을 80㎏/㎠, 70㎏/㎠, 50㎏/㎠로 낮게 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 시험한 결과, 평균 전환율이 80%, 70%, 60%로 낮아져, 내충격, 내마모성 시험에서 천연산 대리석보다 떨어졌다.

[비교예 4]

소석회 100g에 물 10g을 가해 고압으로 성형하고, 성형품을 건조, 진공건조 및 고온건조의 공정을 하지 않고, 고압탱크내에 넣어 이산화탄소와 공기의 1 : 1 혼합개스를 100㎏/㎠의 압력까지 가하고, 1주일 동안 방치한 후, 꺼내 시험한 결과, 탄산 칼슘으로의 전환율이 45%이었다.

[시험예 1(내마모성 시험)]

다음의 시험방법에 따라 내마모성 시험을 수행했다.

하기 표 1에 나타낸 성형압력 및 이산화탄소 개스 압력하에서 실시예 1과 동일하게 제조한 대리석을 7㎜×30㎜×30㎜ 크기의 시편(이하 ＂인조시편＂이라함) 및 동일크기의 천연산 대리석의 시편(이하 ＂천연시편＂이라함)을 만든 다음, 인조시편을 수평으로 고정하고, 천연시편을 25㎏/㎠의 압력하에서 50㎜/sec의 속도로 인조시편을 눌러서 전진 시켰을때, 표면 상태를 비교하였다.

[표 1]

[범례] X : 인조시편이 홈이 파였을 때

▲ : 인조시편이 흔적이 있을 때

○ : 인조시편이 원형태로 있고 천연시편의 모서리가 마모되었을 때

[시험예 2(낙하파괴시험)]

1. 대조로서, 시험예 1과 동일하게 천연 대리석으로 천연시편을 만들고, 다음과 같이 낙하 높이별로 떨어뜨려서 파괴정도를 관찰하였다.

[표 2]

[범례] ○ : 원형유지

▲ : 반파괴

X : 완전파괴

2. 천연시편이 완전파괴되는 5m 높이에서 인조시편의 낙하 파괴 시험을 수행하였다. 이때 인조시편은 하기 표 3에 나타낸 성형압력 및 개스압력을 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조했다.

[표 3]

[범례] 천연시편과 동일

[시험예 3]

다음 조건에서 이산화탄소가 개스의 압력의 변화에 따른 탄산칼슘(대리석)으로의 전환을 비교했다.

그 결과를 하기 표 3에 나타냈다.

조건 : 시편크기 : 7×30×30(㎜)

물첨가량 : 10%

이산화탄소의 결합시간 : 24시간

성형압력 : 2톤/㎠

[표 4]

천연산 대리석의 CaCO₃함량 : 97.2%

상기 시험예 1-3에서 나타난 바와같이 내마모성은 성형 압력이 높을수록 또한, 이산화탄소의 압력이 클수록 우수한 제품이 얻어지며, 성형압력이 적고, 이산화탄소의압력이 적으면, 내마모성은 없어도, 솜과 같은 완충작용을 하며 낙하시험에서는 파괴가 잘되지 않는 것을 알 수 있다. 반면, 중간 압력에서는 단단하여 모두 부서지고 아주 강하게 성형하고, 높은 압력의 제품은 경도 및 강도가 높아 양호함을 알 수 있다. 특히 100㎏/㎠의 이산화탄소 개스의 압력과 1.5톤/㎠ 성형압력하에 제조된 것은 천연산보다 우수함을 나타냈다. 그러나, 반응시간이 장시간 일경우 이산화탄소 개스의 압력이 낮아도 동일한 효과를 나타낼 수 있으나, 경제적인 면에서 바람직하지 못하다.

Claims

인조 대리석의 제조방법에 있어서, 소석회 분말에 8∼12중량%의 물을 가하고, 1000 내지 3000㎏/㎠의 압력을 가해 성형한 후, 성형품을 80 내지 120℃로 건조한 다음, 진공하게 성형품에 존재하는 물, 공기 및 불순기체를 제거하고, 이산화탄소 개스를 고온 고압하에 반응시킴을 특징으로 하는 대리석의 제조방법.
제1항에 있어서, 이산화탄소 개스를 주입하여 반응기의 내부압력이 100 내지 500㎏/㎠되도록 함이 특징인 방법.
제1항에 있어서, 이산화탄소 개스를 가할시의 반응기의 내부온도가 100 내지 300℃로 유지시키는 것이 특징인 방법.