KR900003320B1 - 세라믹 발포체 및 그 제조법 - Google Patents

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KR900003320B1 KR1019860002353A KR860002353A KR900003320B1 KR 900003320 B1 KR900003320 B1 KR 900003320B1 KR 1019860002353 A KR1019860002353 A KR 1019860002353A KR 860002353 A KR860002353 A KR 860002353A KR 900003320 B1 KR900003320 B1 KR 900003320B1
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Abstract

내용 없음.

Description

세라믹 발포체 및 그 제조법
본 발명은 SiO2·Al2O3·알칼리 금속 산화물, 및 CaO들로 이루어진 세라믹을 최소 90중량 퍼센트 함유하는 세라믹 발포체 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 세라믹 발포체는 외부벽 페널(pannel)과 같은 건축재로 적절히 사용된다.
세라믹 발포체는 건축재로 사용하기에 적당한 성질들, 예를들어 가벼운 무게, 우수한 열차단성, 높은 내구력들을 가지고 있다고 알려져 있다. 그렇지만, 실제적으로 사용가능한 세라믹 발포체를 공업적으로 생산할 수 있는 기술은 아직 개발되지 않고 있다.
세라믹 발포체가 방화 또는 내화 건축재로 사용가능하기 위해서는 몇가지 조건들이 만족되어야 한다.
첫째, 세라믹 발포체들은 JIS A1302-1975 및 JIS A1304-l975에 규정된 방화 및 내화 시험들에서 800℃, 바람직하게는 900℃의 온도에 견딜 수 있어야 한다.
둘째, 세라믹 발포체들은 실제적인 목적에 맞도록 큰 크기의 판상으로 생산될 수 있어야 한다. 바람직하게는, 이러한 큰 크기의 판상 세라믹 발포체는 플레이트 또는 와이어 위에서나 또는 주형내에서 스테인레스강과 같은 내열 금속의 가열 발포로써 생산된다. 금속재료의 내열성을 고려하면, 가열 발포 온도는 1110℃, 바람직하게는 1000℃ 이하이어야 한다.
셋째, 세라믹 발포체들은 상업적인 면에서 연속적으로 생산되어야 한다. 이러한 연속적인 생산이 가능하기 위해선, 가열발포된 플레이트의 냉각 속도가 빠를지라도 가열발포된 플레이트의 표면부와 내부사이에 온도 차이로 인한 균열이나 이와 유사한 것들이 발생되지 않아야 한다.
본 발명자는 종래의 세라믹 발포체들을 재검토, 연구 하였으나, 상기 조건들을 모두 만족시키는 것을 발견하지 못하였다.
예를들면, 혹요석으로부터 발포제(일본국 공개 특허 출원 제 22010/1977호)를 여러가지 양으로 사용하여 만든 다층 구조를 가지는 무기물질 성형체와 규산이 함유된 물질(일본국 공개 특허 출원 제65716 1979호)과 슬랙의 혼합물로 이루어진 무기 재료들은 1100℃ 내지 1300℃의 가열 발포 온도를 필요로하는데, 이 온도 범위는 상기 두번째 조건에 있어서의 온도 범위를 넘어서게 된다.
일본 가고시마 현에서 발견되는 "시라스", 슬랙, 및 물유리(일본 공개 특허 공보 제35730/1978호)들의 혼합물로 이루어진 무기재료는 많은 양의 물유리를 함유하기 때문에 가열발포 온도가 대략 1000℃까지 낮추어질 수 있다. 그렇지만, 나트륨이 재료 표면 가까이로 스며나오기 때문에 표면부의 거품들은 커지고, 내부의 거품들은 작아진다. 따라서 균일하게 발포된 제품을 얻는 것이 불가능하다.
본 발명의 목적은 800℃ 내지 1100℃의 가열 발포 온도에서 제조된 세라믹 발포체 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 균일하게 발포된 조직과 우수한 기계적 강도를 갖는 세라믹 발포체 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 큰 판상형태를 한 세라믹 발포체 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 가열발포 후 냉각 속도가 비교적 빠르더라도 균열, 휨, 및 깨짐 현상이 일어나지 않는 세라믹 발포체 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 공업적으로 낮은 비용으로 생산될 수 있는 세라믹 발포체 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 세라믹 발포체는 60 내지 80중량 퍼센트의 SiO2·5 내지 15중량 퍼센트의 Al2O3·8 내지 14중량 퍼센트의 알칼리 금속 산화물 및 1 내지 10중량 퍼센트의 CaO들로 이루어진 세라믹을 최소 90중량 퍼센트 함유한다.
본 발명의 제조방법의 첫째 특징은 75 내지 90중량 퍼센트의 화산분화물, 5 내지 15중량 퍼센트의 알칼리금속산화 화합물, 및 2 내지 10중량 퍼센트의 CaO 화합물들로 이루어진 분말 혼합물 100중량부를 0.l 내지 1중량부 발포제와 함께 균일하게 혼합하고 혼합물을 800℃ 내지 1100℃의 온도로 가열하는 것으로 이루어진다.
본 발명의 제조방법의 둘째 특징은 40 내지 80중량 퍼센트의 화산 분화물, 5 내지 15중량 퍼센트의 알칼리금속 산화화합물, 2 내지 10중량 퍼센트의 CaO화합물, 및 1 내지 40중량 퍼센트의 규사들로 이루어진 분말혼합물 100 중량부를 0.1 내지 1중량부의 발포제와 함께 균일하게 혼합하고 혼합물을 800℃ 내지 1100℃의 온도로 가열하는 것으로 이루어진다.
본 발명의 제조방법의 셋째 특징은 40 내지 80중량 퍼센트의 화산분화물, 1 내지 10중량 퍼센트의 알칼리금속산화 화합물 및 1 내지 50중량 퍼센트의 글래스들로 이루어진 분말 혼합물 100중량부를 0.1 내지 1중량부의 발포제와 함께 균일하게 혼합하고 혼합물을 800℃ 내지 1100℃의 온도로 가열하는 것으로 이루어 진다.
본 발명에서 사용된 세라믹은 SiO2의 양이 60 내지 80중량 퍼센트, 바람직하게는 64 내지 75중량 퍼센트이다. 만약 SiO2의 양이 80중량 퍼센트를 초과하면, 요구되는 발포 온도가 1100℃를 초과하여 본 발명의 목적의 하나인 큰 판상 형태의 제품을 얻는 것이 어려워진다.
만약 SiO2의 양이 60중량 퍼센트 보다 작을 경우에는 세라믹의 열팽창 계수가 높게되어, 가열 발포된 생성들이 냉각될 때 이것의 표면부와 내부 사이의 온도 차이로 인해 균열 등이 발생하게 된다.
세라믹내 Al2O3의 양은 5 내지 15중량 퍼센트, 바람직하게는 7 내지 17중량 퍼센트이다. 만약 Al2O3의 양이 15 중량 퍼센트를 초과하면, 상대적으로 SiO2의 함량이 감소하게 되어 이로부터 상기 단점이 일어난다. 만약 Al2O3의 양이 5중량 퍼센트보다 작을 경우에는 알칼리 금속 산화물의 양을 반드시 중량시켜야 하며, 이는 냉각중 균열을 일으키기 쉽다.
CaO의 양은 1 내지 10중량 퍼센트, 바람직하게는 2 내지 7중량 퍼센트이다. 만약 CaO의 양이 10중량 퍼센트를 초과하면, 가열 발포 온도가 높게되어 수득된 세라믹 발포체는 단단하고 부서지기 쉬운 표면을 갖게 된다. CaO의 양이 1중량 퍼센트보다 작게될 경우에도 가열 발포 온도가 높게 되어 바람직한 성질을 갖는 세라믹 발포체는 수득될 수 없다.
세라믹중의 알칼리 금속 산화물의 양은 8 내지 14중량 퍼센트, 바람직하게는 10 내지 13중량 퍼센트이다. 만약 이 산화물의 양이 14중량 퍼센트를 초과하면, 세라믹 발포체가 냉각될 때 균열이 쉽게 일어난다. 만약 이 산화물의 양이 8중량 퍼센트 미만이면 발포 온도가 높아져 바람직하지 못하다.
Al2O3·SiO2및 CaO의 중량 퍼센트는 JIS R2212-1955의 방법에 따라 세라믹 발포체내에 있는 Al, Si. 및 Ca의 양을 분석함으로써 얻을 수 있다.
본 발명에 사용된 세라믹은 상기 산화물들 외에 추가로 기타 성분들, 즉 Mg, Fe, Ti 및 Mn의 화합물들을 화산분화물, 규사, 글래스 및 알칼리 금속 산화물들 내에 포함된 화합물로서 많아야 10중량 퍼센트의 양으로 함유할 수 있다.
본 발명의 제 1 세라믹 발포체 제조방법은 화산 분화물, 알칼리 금속 산화 화합물, 및 CaO화합물로 이루어진 분말 혼합물을 발포제와 함께 균일하게 혼합하여, 그 혼합물을 800℃ 내지 1100℃의 온도로 가열하는 것이다. 이 방법에서 화산 분화물중 SiO2함량은 적어도 65중량 퍼센트가 되야 한다. 만약 SiO2함량이 65중량퍼센트를 초과하면 건축재로 적합한 우수한 역학적 성질들을 얻을 수 없다. 화산 분화물의 예로는 석영조면암, 일본 니이찌마섬에서 발견되는 "고우가세끼" 같은 유문암, 화강암 및 석영조면암, 그리고 "시라스"등을 들수 있다.
본 발명의 제 2 세라믹 발포체 제조방법은 화산분화물, 알칼리 금속 산화 화합물 및 규사로 이루어진 분말혼합물을 발포제와 함께 균일하게 혼합하여, 그 혼합물을 800℃ 내지 1100℃의 온도로 가열하는 것이다. 이 방법에서 화산 분화물중 SiO2의 함량은 70중량 퍼센트 이하가 되어야 한다. 규사는 최소 90중량 퍼센트 SiO2를 함유하므로 세라믹 발포체의 조성을 특정 범위로 조절하기 위해서는 화산 분화물중 SiO2의 함량은 70중량퍼센트 이하가 바람직하다. 규사를 사용하면 낮은 함량의 SiO2를 함유하는 화산 분화물을 사용할 수 있으므로, 사용될 수 있는 화산 분화물의 범위는 커지게 된다. 바람직한 화산 분화물들로는 섬록암, 반려암, 안산암, 및 현무암 등이 있다.
본 발명의 제 3 세라믹 발초체 제조방법은 화산분화물, 알칼리 금속 산화 화합물, 및 글래스들로 이루어진 분말 혼합물을 발포제와 함께 균일하게 혼합하여, 그 혼합물을 800℃ 내지 1100℃의 온도로 가열하는 것이다. 이 공정에서 화산 분화물중 SiO2함량은 최소 50중량 퍼센트이어야 한다. 반려암이나 현무암들과 같이 낮은함량의 SiO2를 갖는 화산 분화물들은 부적당하나 넓은 범위의 다른 화산 분화물들이 사용될 수 있다. 글래스는 그 자체에 Na2O 및 CaO를 함유하므로 사용되는 알칼리 금속 산화 화합물의 양을 감소시키며, 저렴한 비용으로 세라믹 발포체를 생산할 수 있는 이점을 갖는다.
본 발명에 사용될 수 있는 알칼리 금속 산화 화합물의 예로는 산화나트륨 : 산화나트름(Na2O) 성분을 함유하는 수산화나트륨, 탄산나트륨 및 물유리 : 및 산화칼륨(K2O) 성분을 함유하는 탄산칼륨 및 수산화칼륨이 있다. 이러한 알칼리 금속 화합물들은 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.
본 발명에 사용될 수 있는 CaO화합물의 예로는 산화칼슘 : CaO성분을 함유하는 수산화칼슘, 탄산칼슘 및 칼슘옥살레이트 : 및 석회석, 석회 및 소석회 등의 천연물질이 있다.
본 발명에 있어서, 점토는 15중량 퍼센트 이하의 양으로, 바람직하게는 1 내지 10중량 퍼센트의 양으로 첨가될 수 있다. 그러나 점토 및 화산 분화물의 충 중량은 위에서 명시된 화산 분화물양의 상한선을 초과하면 안된다. 점토의 첨가는 혼합물의 용융 점도를 증가시키고 우수한 미세 셀 조직을 갖는 세라믹 발포체 제조에 기여한다. 만약 점토의 양이 15중량 퍼센트를 초과하면, 요구되는 가열 발포 온도가 올라가고, 가열 발포된 생산물은 매우 높은 수축도를 갖는다. 점토의 예로는 벤토나이트, 테라알바, 플라이 애쉬 및 고령토들이 있다. 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용한다.
또한, B2O3화합물을 최대 7중량 퍼센트, 바람직하게는 1 내지 7중량 퍼센트양으로 혼합하는 것도 가능하다. B2O3화합물과 알칼리 금속 산화 화합들의 총량은 위에서 명시된 알칼리 금속 산화 화합물 양의 상한선을 초과하면 안된다. B2O3화합물은 세라믹 발포체의 셀 크기를 감소시키는 작용을 하며, B2O3화합물의 열팽창 계수가 알칼리 금속 산화 화합물의 열팽창 계수만큼 높지 않기 때문에 세라믹 발포체의 균열 현상을 억제한다.
만약 B2O3화합물의 양이 너무 많으면, 세라믹 발포체의 셀 크기가 커지게 되고, 그 역학적 강도가 떨어진다. 만약 B2O3의 양이 너무 적게 되면, 발포체의 셀 크기를 감소시키는 효과가 충분하지 못하다. B2O3화합물의 예로는 산화붕소, 붕산 및 붕산나트륨과 같은 붕산염들이 있다. 사용 가능한 천연재료들로는 붕사, 유레사이트 및 희붕광들이 있다.
인산칼슘 또한 5중량 퍼센트 이하의 양으로, 바람직하게는 0.5 내지 5중량 퍼센트의 양으로 본 발명의 세라믹 발포체에 혼합될 수 있다. 인산칼슘과 CaO화합물의 총량은 위에서 명시된 CaO화합들 양의 상한선을 초과하면 안된다. 인산칼슘은 세라믹 발포체의 셀 크기를 감소시키고 그 역학적 강도를 높여준다. 인산칼슘의 양이 너무 많으면 높은 팽창율을 갖는 세라믹 발포체를 얻는 것이 어렵게 되고 그 역학적 강도는 떨어진다. 만약 인산칼슘의 양이 너무 적게 되면, 인산칼슘은 세라믹 발포체의 셀 크기를 감소시키는 효과를 충분히 나타내지 않는다. 본 발명에 사용된 인신칼슘은 정염이 바람직하다. 산염으로는 미세한 셀 크기와 높은 역학적 강도를 갖는 세라믹 발포체를 얻기 어럼다.
또한, 활석을 본 발명의 세라믹 발포체에 최대 5중량 퍼센트의 양으로, 바람직하게는 2 내지 5중량 퍼센트의 양으로 혼합하는 것도 가능하다. 활석과 CaO화합물의 총량은 위에서 명시된 CaO화합물 양의 상한선을 초과하면 안된다. CaO화합물과 같이 활석은 용융 세라믹의 융점을 낮추고, CaO화합물을 사용했을 경우보다 더 낮은 경도를 갖고 균열에 보다 견고한 세라믹 발포체의 생산을 가능하게 한다.
본 발명의 방법에서는 화산 분화물, 알칼리 금속 산화 화합물 등을 포함하는 분말 혼합물 100중량부를 발포제 0.1 내지 1중량부, 바람직하게는 0.1 내지 0.6중량부와 함께 균일하게 혼합한다. 발포제의 양이 작을수록 팽창율을 낮아진다.
만약 발포제의 양이 0.1중량부보다 적으면, 생성된 발포체는 건축재로 사용하기에 부적합하게 된다. 1중량부보다 더 많은 양은 더 큰 효과를 가져오는 것이 아니라 생산비만 더 들게 된다. 발포제의 예로는 탄화규소, 질화규소, 질화붕소, 카본 블랙 및 탄산나트륨, 탄산칼슘, 탄산마그네슘 및 백운석들과 탄산염들이 있다.
화산분화물, 알칼리 금속 산화 화합물, CaO화합물, 글레스, 규사, 점토, B2O3화합물, 인산, 활석, 발포제 및 기타 성분들은 바람직하게는 200 메쉬 이하의 크기를 갖는 분말로서 사용하는 것이 바람직하다.
화산 분화물과 기타 성분들을 함유하는 출발 세라믹 혼합물은 분말로서 가열 발포될 수 있다. 바람직하게는, 가열 발포 이전에 혼합물을 조립기로 과립화하거나 원하는 형상으로 압착시킬 수 있다.
본 발명의 방법에서 사용되는 가열 발포 온도는 800℃ 내지 1100℃, 바람직하게는 900℃ 내지 1000℃이다. Na2O화합물 및 CaO화합물의 첨가는 출발 세라믹 혼합물에 요구되는 가열 발포 온도를 낮추어준다. 이러한 화합물들은 공동으로 주성분인 화산 분화물의 용융 및 연화 온도를 낮춘다.
출발 혼합물은 그 조성이 위에서 명시된 바와 같을 때에만 800℃ 내지 1100℃의 온도에서 용융, 발포된다. 만약 Na2O화합물의 양이 너무 많으면 생성된 세라믹 발포체는 큰 셀 크기를 갖게 되고, 가열 발포 후 냉각시에 균열이 일어난다. 만약 Na2O화합물의 양이 너무 적으면, 출발 혼합물의 용융 및 연화 온도를 낮추는 것이 어립게 된다. Na2O화합물만으로는 용융 온도를 크게 낮출 수 없으나 이를 CaO화합물과 함께 사용하면 용융 온도가 상당히 낮아진다. 이 상승 효과는 CaO화합물의 양이 상기 범위를 벗어나면 일어날 수 없다.
본 발명에 따르면, 출발 혼합물은 전기로, 회전로, 터널로 등에서 가열 발포된다. 가열 발포시, 강화를 위해 금속 와이어 또는 철망을 출발 혼합물내에 삽입시킬 수 있다. 다른 방법으로는 지그(jig)를 끼워 넣을 수도 있다.
세라믹 발포체는 출발 혼합물을 분말, 입자, 또는 성형체의 형태로 하여 로를 통과하는 순환 벨트위에 놓고, 로를 통과하는 동안 이를 가열 발포시키고, 이것이 변형 가능할 때 로울 등으로 적당한 형태로 임의로 압축 성형시킨 다음 점차적으로 냉각시키고 로 밖으로 나오게하여 연속적으로 생산할 수 있다. 순환 벨트로 적당한 것은 분말 또는 용융재가 낙하되는 것을 방지하기 위하여 와이어들 사이에 작은 틈이 있는 와이어들로이루어진 집결조절형 벨트이다. 용융재가 벨트에 부착되는 것을 막기 위해서 벨트에 알루미나 분말 또는 알루미나 하이드록사이드 분말을 피복할 수 있다.
또한, 출발 혼합물을 분말, 입자 또는 성형체로 하여 알루미나 분말 등이 피복된 주형내에 놓고, 출발 혼합물이 터널로를 통과하는 동안 가열 발포시키고, 이것이 변형 가능할 때 압축기로 성형한 다음 성형체를 점차적으로 냉각시킬 수 있다.
분말 형태의 출발 화합물들은 균일하게 혼합되고, 이 혼합물은 가열로에서 800℃ 내지 1100℃의 온도에서 반응과 동시에 용융, 연화된다. 혼합물이 적당한 점도를 갖게되면, 발포제가 분해하여 혼합물을 셀화시킨다. Na2O화합물 및 CaO화합물의 존재는 혼합물의 용융 및 연화 온도를 상기 범위내로 제한하는 역할을 하며, B2O3화합물 또는 인산칼슘의 존재는 균일하고 작은 셀 크기와 높은 역학적 강도를 갖는 발포체를 제공한다.
또한, 점토의 존재는 용융 혼합물의 용융 점도를 증가시키고, 발포체가 균일한 셀 크기를 갖게한다.
가열 발포 온도가 900℃ 내지 1100℃이기 때문에, 본 발명의 세라믹 발포체는 방화재 또는 내화재로 사용하기에 적당하고, 큰 발포 플레이트로 쉽게 생산될 수 있다. 더우기, 본 발명에 따르면 반응 생성물인 세라믹의 열팽창 계수가 최소로 될 수 있기 때문에 가열 후 냉각시 표면부와 내부 사이의 온도 차이로 인한 균열이 일어나지 않는다. 본 발명은 우수한 성능을 갖는 가열로를 사용하지 않고도 공업적인 생산을 가능하게 한다.
또한, 가열 및 냉각 시간이 단축되어 에너지 비용이 절약된다. 생산효율이 증가하고, 생산비가 적게든다. 세라믹 발포체는 작고 균일한 셀 크기를 갖기 때문에 우수한 역학적 강도를 갖는다.
본 발명에 수득된 세라믹 발포체는 외부벽 패널, 루우핑 재료 또는 바닥재와 같은 건축재로서의 플레이트형태 또는 기와, 타일 및 벽재료 같은 주형내에서 얻어지는 압축체의 형태로 사용할 수 있다.
다음예들은 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 다음 예들에서 휨 강도와 압축 강도는 JIS R5201-1981에서 제시된 방법에 의해 측정되었다.
[실시예 1]
"고우가세끼"를 보울밀로 300 메쉬 이하의 크기를 갖는 "고우가세끼" 미세 분말로 분쇄하였다. 이렇게하여 얻어진 미세 분말 77kg, 소오다회 분말 10kg, 소화된 석회 분말 3kg, 벤토나이트 분말 10kg 및 탄화규소분말 300g이 교차 회전식 분말 혼합기에서 균일하게 혼합되었다.
알루미나 분말을 물속에서 분산시킨 것을 스테인레스강판(길이 2m, 너비 1.2m, 두께 2mm) 표면에 피복하고 건조시켜 알루미늄 피복을 형성시켰다. 상기 혼합물을 알루미나 피복된 강판위에 두께가 대략 5cm 정도되도록 균일하게 도포했다.
그 다음 스테인레스 강판을 노속에서 1시간 동안 970℃로 가열하였다. 혼합물이 용해, 발포되기 사작하였다. 이러한 혼합물을 5분간 970℃로 유지시킨 다음 약 3시간에 걸쳐 200℃로 냉각하여, 균일하게 셀화되고, 두께가 대략 55mm이고 비중이 0.7인 녹색을 띤 흰색의 세라믹 발포체를 수득했다.
세라믹체를 절단하여 그 단면을 관찰하였다. 최대 크기가 1.5mm로서 거의 균일하게 분포된 셀이 포함되어있는 것을 발견하였다.
[실시예 2]
250 메쉬 이하의 크기를 갖는 "고우가세끼" 분말 78kg, 석회석 분말 7kg, 카올린 분말 3kg, 및 탄화규소분말 250g이 실시예 1에서와 같이 혼합되었다. 이 혼합물을 스테인레스 스틸 와이어로 만들어지고 알루미늄하이드록사이드로 피복된 집결 조절형 순환 벨트위에 두께 2cm로 놓았다. 이 순환 벨트를 최대 온도가 950℃인 로내로 통과시켰다. 최대 온도에 거의 도달하면 혼합물이 발포되기 시작했다. 그 후, 발포 용융된 혼합들이 연화상태로 있을때 로울에 의해 플레이트로 주형되었다. 그 다음 플레이트는 점차적으로 냉각되었다.
혼합물이 가열로를 통과하는데 소요되는 총 시간은 2시간 이었다. 수득된 세라믹 발포체는 비중이 약 0.6이고, 담록색이며, 절단면을 조사하였을 때 직경이 약 1mm인 균일하게 분포된 셀을 포함하였다.
[실시예 3]
300 메쉬 이하의 크기를 갖는 "시라스" 미세 분말 870g, 소오다회분말 100g, 소화된 석회분말 30g, 탄화규소분말 3g 및 물 50g을 균일하게 혼합하였다. 혼합물로 타일 형태로 압착 주형하였다. 타일을 충분히 건조시킨 다음, 상기 타일보다 약간 큰 타일 형태이며, 그 내부벽이 알루미나 분말로 피복된 스테인레스강 주형속에 놓았다. 주형을 가열로에서 900℃에서 10분동안 가열하여 타일체를 용융, 셀화하였다. 이 다음 즉시, 타일상 플레이트로 압착한 다음 점차 냉각시켰다.
세라믹 발포체를 주형 밖으로 꺼내었다. 세라믹 발포체는 비중이 0.45이고, 녹색을 띤 희색의 타일상체이었으며 절단면을 조사하였을 때 최대 크기가 1.5mm인 균일하게 분포된 셀을 포함하였다.
[실시예 4]
가열 온도가 950℃로 변화되는 것을 제외하면, 300 메쉬 이하의 크기를 갖는 "시라스" 870g, 소오다회 분말 100g, 소화된 석회 30g, 탄화규소 분말 4g 및 물 50g을 실시예 3에서와 동일한 방법으로 작업하였다. 이렇게하여 수득된 타일상의 생산물은 크림색을 띠었고, 비중이 0.45이고, 절단면을 조사하였을 때 최대 직경이 1.5mm인 균일하게 분포된 셀을 포함하였다.
[실시예 5]
300 메쉬 이하의 크기를 갖는 "고우가세끼" 분말 83중량부, 소오다회 9중량부, : 소화된 석회 5중량부, 울렉사이트 3중량부 및 탄화규소 0.25중량부가 거의 균일하게 혼합되었다. 이 혼합물을 전기로에서 약 30분간 970℃로 가열하여, 약 10시간 동안 970℃로 유지시켰다. 그 후 약 2시간에 걸쳐 200℃로 냉각시킨 다음, 로밖으로 꺼내었다.
얻어진 세라믹 발포체는 비중이 0.65이고, 굽힘 강도가 40kg/cm2이었으며 압축 강도가 110kg/cm2이였다. 세라믹 발포체를 절단하여 그 절단면을 조사하였다. 약 2mm의 직경을 갖는 셀들이 균일하게 분포되어 있는 것이 발견되었다.
[실시예 6]
250 메쉬 이하의 크기를 갖는 "시라스" 88중량부, 소오다회 81중량부, 소화된 석회 21중량부, 회붕광 2중량부 및 질화규소 0.35중량부를 균일하게 혼합한 후, 물 20중량부를 가하여 상기 혼합물이 100중량부가 되게 하였다. 이들 혼합물을 잘 혼연하여 압출 조립기로 직경이 약1mm되도록 과립화하였다. 이 과립들을 충분히 건조시켰다. 이 과립들을 로에서 970℃로 가열하여, 비중 0.4, 굽힘 강도 23kg/cm2및 압축 강도 60kg/cm2인 세라믹 발포체를 수득했다. 세라믹 발포체를 절단하여 그 단면을 조사하였다. 직경이 약 2.5mm인 셀이 균일하게 분포되어 있는 것이 발견되었다.
[실시예 7]
300 메쉬 이하의 크기를 갖는 "고우가세끼"분말 84중량부, 소오다회 10중량부, 소화된 석회 4중량부, 인산칼슘 2중량부, 및 탄화규소 0.25중량부를 거의 균일하게 혼합하였다. 분말 혼합물을 가열로를 통과하는 순환벨트위에 거의 균일한 두께로 놓았다. 이 분말 혼합물을 가열로를 통과시키면서 960℃로 가열하여 셀화시켰다. 그 다음 이를 점차적으로 냉각시켜 비중 0.6, 굽힘 강도 40kg/cm2및 압축강도 100kg/cm2을 갖는 세라믹 발포체를 수득했다. 세라믹 발포체를 절단하여 그 단면을 조사하였다. 직경이 약 1mm인 셀이 균일하게 분포 되어 있는 것이 발견되었다.
[실시예 8]
250 메쉬 이하의 크기를 갖는 "고우가세끼"분말 72중량부, 소오다회 14중량부, 석희석 7중량부, 벤트나이트 5중량부, 인산칼슘 2중량부 및 탄화규소 0.25중량부를 균일하게 혼합하여, 이를 물 25중량부로 혼연하였다. 혼연된 혼합물을 플레이트 형태로 주형시켜 충분히 건조시켰다. 건조된 플레이트를 전기로에서 100℃로가열하여, 비중 0.55, 굽힘강도 35kg/cm2및 압축강도 75kg/cm2인 세라믹 발포체를 얻었다. 세라믹 발포체를 절단하여 그 단면을 조사하였다. 직경이 약 0.5mm인 셀이 균일하게 분포되어 있는 것을 발견하였다.
[비교실시예 1]
2500 메쉬 이하의 크기를 갖는 안산암 분말 83중량부, 소오다회분말 10중량부, 소화된 석회 4중량부, 인산칼슘 3중량부 및 탄화규소분말 0.5중량부를 거의 균일하게 혼합하여 물 15중량부를 혼연하였다. 혼연된 혼합물을 과립화하여 충분히 건조시킨 다음 철망에 균일한 두께로 놓았다. 이 철망을 전기로에 넣어 약 30분간 950℃로 가열한 다음 약 30분간 950℃로 유지시켰다. 그 후 가열 발포체를 약 2시간에 걸쳐 200℃로 냉각시킨 다음 로에서 꺼내였다. 비중이 0.4인 검은 세라믹 발포체를 얻었다. 이를 절단하여 그 단면을 조사하였다. 약 7mm의 직경을 갖는 셀이 포함되어 있는 것을 발견하였다.
생성된 세라믹 발포체는 큰 셀크기를 갖고 외관이 나쁘며 불균일한 강도를 가졌다.
[실시예9]
300 메쉬 이하의 크기를 갖는 "고우가세끼"분말 80중량부, 소오다회 11중량부, 울렉사이트 3중량부, 활석6중량부 및 탄화규소 분말 0.25중량부를 균일하게 혼합하여 전기로에 넣었다. 이 혼합물을 약 30분간 950℃로 가열하여 10분간 950℃에 유지시켰다. 그 후 이를 약 2시간에 걸쳐 200℃로 냉각시킨 다음 로에서 꺼내였다. 이렇게 수득된 세라믹 발포체는 크림색을 띠고 비중이 0.6이었다. 세라믹 발포체를 절단하여 그 단면을조사하였다. 최대 직경이 1mm인 셀이 균일하게 분포되어 있는 것이 발견되었다.
[실시예 10]
300 메쉬 이하의 크기를 갖는 "고우가세끼"분말 68중량부, 소오다회 5중량부, 벤토나이트 5중량부, 300 메쉬 이하의 크기를 갖는 글레스분말 25중량부 및 탄화규소 분말 0.3중량부를 균일하게 혼합하였다. 이 혼합들을 전기로에 넣어 약 30분간 980℃로 가열한 후 약 10분간 980℃에서 유지시켰다. 그 후 이것을 약 2시간에 걸쳐 200℃까지 냉각시켜 로 밖으로 꺼내었다. 이렇게 얻어진 세라믹 발포체는 크림색을 띠고 비중이 0.55이였다. 이 세라믹 발포체를 절단하여 그 단면을 조사하였다. 최대 직경이 2mm인 셀들이 균일하게 분포되어 있는 것이 발견되었다.
[실시예 11]
300 메쉬 이하의 크기를 갖는 안산암 분말 52중량부, 소오다회 3중량부, 300 메쉬 이하의 크기를 갖는 글레스 분말 45중량부 및 탄화규소 분말 0.3중량부를 균일하게 혼합하였다. 이 혼합물을 전기로에 넣어 약 30분간 960℃로 가열한 후 약 10분간 960℃에서 유지시켰다. 이것을 약 2시간에 걸쳐 200℃로 냉각시킨 후 로에서 꺼내었다. 이렇게 얻어진 검은 세라믹 발포체는 그 비중이 0.65이었다. 이 세라믹 발포체를 절단하여 그단면을 조사하였다. 최대 직경이 3mm인 셀들이 균일하게 분포되어 있는 것이 발견되었다.
[실시예 12]
"시라스"분말 60중량부, 소오다회 5중량부, 벤토나이트 5중량부, 300 메쉬 이하의 크기를 갖는 글래스 분말 35중량부 및 탄화규소 분말 0.3중량부를 균일하게 혼합하였다. 이 혼합물을 전기로에 넣어 약 30분간 960℃로 가열한 후 약 10분간 960℃에서 유지시켰다. 그 후 가열된 혼합물을 200℃로 냉각시킨 후 로에서 꺼내었다. 이렇게 얻어진 세라믹 발포체는 담록색을 띠고, 비중이 0.5이었다. 이를 절단하여 그 단면을 조사하였다. 최대 직경이 1mm인 셀들이 균일하게 분포되어 있는 것이 발견되었다.
[비교실시예 2]
300 메쉬 이하의 크기를 갖는 "시라스"분말 25중량부, 소오다회 분말 5중량부, 벤토나이트 분말 5중량부, 300 메쉬 이하의 크기를 갖는 글래스 분말 70중량부 및 탄화규소 분말 0.3중량부를 균일하게 혼합하였다. 이 혼합물을 전기로에 넣어 약 30분간 970℃로 가열하여 약 10분간 970℃에서 유지시켰다. 그 후 약 2시간에 걸쳐 200℃로 냉각시킨 후 로에서 꺼내었다. 이렇게 얻아진 세라믹 발포체는 크림색을 띠고 그 비중이 0.53이었다. 이 세라믹 발포체를 절단하여 그 단면을 조사하였다. 최대 직경이 1mm인 셀들이 균일하게 분포되어 있는 것이 발견되었다. 그렇지만 이 세라믹 발포체는 냉각시 균열이 발생하였고 또한 취약하였다.
[실시예 13]
300 메쉬 이하의 크기를 갖는 안산암 59중량부, 규사 28중량부, 소오다회 10중량부, 인산칼슘 3중량부 및 탄화규소 0.25중량부를 균일하게 혼합하였다. 이 혼합물을 가열로를 통과하는 순환 벨트상에 균일한 두께로 놓은 다음, 가열로를 통과하는 동안 20분간 970℃에서 가열하여 셀화시켰다. 이 다음 점차적으로 냉각시켜, 비중 0.62, 굽힘 강도 38kg/cm2및 압축 강도 125kg/cm2인 세라믹 발포체를 수득했다. 이 세라믹 발포체를 절단하여 그 단면을 조사하였다. 직경이 0.5 내지 1mm인 셀들이 균일하게 분포되어 있는 것이 발견되였다. 분석시, 세라믹 발포체는 주요 성분으로 SiO268.0%, Al2O311.0%, CaO 6.3% 알칼리 금속 산화물 10.0% 및 P2O51.5%를 포함하였다.
[실시예 14]
300 메쉬 이하의 크기를 갖는 안산암 45중량부, 규사 15중량부, 소오다회 5중량부, 판유리 분말 30중량부, 벤토나이트 5중량부 및 탄화수소 0.3중량부를 균일하게 혼합하여 물 10중량부로 충분히 혼연하였다. 혼연된 혼합물을 압출 조립기로 과립화 하여 충분히 건조시켰다. 과립들을 가열로를 통과하는 순환 벨트위에 균일한 두께로 놓은 다음 20분간 980℃에서 가열하여 과립들을 셀화시켰다. 이 다음 점차적으로 냉각시켜 비중 0.53, 굽힘 강도 30kg/cm2및 압축 강도 75kg/cm2인 가열 발포체를 수득했다. 이를 절단하여 그 단면을 조사하였다. 직경이 0.3 내지 0.7mm인 셀들이 균일하고 아름답게 분포되어 있는 것이 발견되였다.
분석시, 세라믹 발포체는 주요 성분으로 SiO270.1%, Al2O39.3%, CaO 5.8% 및 알칼리 금속 산화물 10.3%를 포함하였다.
[실시예 15]
세라믹 발포체는 실시예 14에서와 같은 방법으로 생산되었다. 단, 출발물질들로 250 메쉬 이하의 크기를 갖는 "시라스" 60중량부, 규사 15중량부, 소오다회 11중량부, 석회석 5중량부 및 탄화규소 0.3중량부를 사용하였다. 생성된 세라믹 발포체는 비중 0.56, 굽힘 강도 33kg/cm2및 압축 강도 85kg/cm2를 가졌다. 이를 절단하여 그 단면을 조사하였다. 직경 0.3 내지 0.5mm인 셀들이 균일하게 분포되어 있는 것이 발견되었다. 분석시 세라믹 발포체는 그 주요성분으로 SiO271.6%, Al2O39.2%, CaO 5.0% 및 알칼리 금속 산화물 10.9%를 포함하였다.
[실시예 16]
단, 출발물질들로 300 메쉬 이하의 크기를 갖는 "시라스" 58중량부, 규사 25중량부, 소오다회 11중량부, 소화된 석회 3중량부 및 탄화규소 0.3중량부를 사용함을 제외하면 세라믹 발포체는 실시예 14에서와 같은 방법으로 생산되었다. 상기 세라믹 발포체는 비중 0.58, 굽힘 강도 35kg/cm2및 압축 강도 85kg/cm2를 가졌다. 이를 절단하여 그 단면을 조사하였다. 직경이 0.3 내지 0.5mm인 셀들이 균일하게 분포되어 있는 것이 발견되였다. 분석시, 세라믹 발포체는 주요 성분으로 SiO271.8%, Al2O38.9%, CaO 4.9%, 알칼리 금속 산화물 11.1% 및 B2O31.2%를 함유하였다.
[실시예 17]
세라믹 발포체는 실시예 14에서와 같은 방법으로 생산되었다. 단, 출발 물질들로 300 메쉬 이하의 크기를 갖는 현무암 30중량부, 규사 26중량부, 소오다회 9중량부, 벤토나이트 10중량부 및 탄화규소 0.2중량부를 사용하였다. 생성된 세라믹 발포체는 비중 0.70 굽힘 강도 40kg/cm2, 및 압축 강도 140kg/cm2를 가졌다. 이를 절단하여 그 단면을 조사하였다. 직경이 0.4 내지 0.7mm인 셀들이 균일하게 분포되어 있는 것이 발견되였다. 분석시, 세라믹 발포체는 주요 성분으로 SiO271.6%, Al2O39.2%, CaO 5.0% 및 알칼리 금속 산화물 10.9%를 포함하였다. 상기 예들에서 얻어진 세라믹 발포체의 분석치들이 아래 표1에 나타나있다. 이러한 발포체들의 외관 또한 표1에 나타나 있다. 외관은 셀의 균일성, 균열성 및 굽힘성등을 고려하여 관능적으로 측정되었고, 다음 등급 들로 표시되었다.
◎ : 극히 우수, ○ : 우수, △: 양호, × : 불량
[표 1]
Figure kpo00001

Claims (27)

  1. 60 내지 80중량 퍼센트의 SiO2, 5 내지 15중량 퍼센트의 Al2O3, 8 내지 14중량 퍼센트의 알칼리금속 산화물 및 1 내지 10중량 퍼센트의 CaO로 이루어진 세라믹을 최소 90중량 퍼센트 포함함을 특징으로 하는 세라믹 발포체.
  2. 제 1 항에 있어서, 세라믹이 64 내지 75중량 퍼센트의 SiO2, 7 내지 14중량 퍼센트의 A12O3, 10 내지 13중량 퍼센트의 알칼리금속 산화물 및 2 내지 7중량 퍼센트의 CaO로 이루어짐을 특징으로 하는 세라믹 발포체.
  3. 75 내지 90중량 퍼센트의 화산 분화물, 5 내지 15중량 퍼센트의 알칼리금속 산화 화합물 및 2 내지 10중량 퍼센트의 CaO 화합들로 이루어진 분말혼합물 100중량부를 0.1 내지 1중량부의 발포제와 함께 균일하게 혼합하고, 이 혼합물을 800℃ 내지 1100℃의 온도로 가열함을 특징으로 하는 제 1 항의 세라믹 발포체의 제조법.
  4. 제 3 항에 있어서, 화산 분화물이 최소 65중량 퍼센트의 SiO2를 포함함을 특징으로 하는 세라믹 발포체의 제조법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 화산 분화물이 화산암 및/또는 화산재임을 특징으로 하는 세라믹 발포체의 제조법.
  6. 제 3 항에 있어서, 알칼리금속 산화 화합물이 산화나트륨, 수산화나트륨, 탄산나트륨, 탄산칼륨 및 수산화칼륨으로 이루어진 그룹으로부터 최소한 한개 선택된 화합물임을 특징으로 하는 세라믹 발포체의 제조법.
  7. 제 3 항에 있어서, CaO 화합물이 산화칼슘, 수산화칼슘, 탄산칼슘 및 칼슘옥살레이트중 적어도 하나를 함유하는 화합물임을 특징으로 하는 세라믹 발포체의 제조법.
  8. 제 3 항 또는 제 7 항에 있어서, CaO 화합물이 석회석임을 특징으로 하는 세라믹 발포체의 제조법.
  9. 제 3 항에 있어서, 발포제가 탄화규소, 질화규소, 질화붕소, 카본블랙, 탄산나트륨, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 백운석 및 물유리로 이루어진 그룹으로부터 최소한 한개 선택된 화합물임을 특징으로 하는 세라믹 발포체의 제조법.
  10. 제 3 항에 있어서, 분말 혼합물에 추가로 최대 15중량 퍼센트의 점토가 함유되고, 점토와 화산 분화물의 총량이 75 내지 90중량 퍼센트임을 특징으로 하는 세라믹 발포체의 제조법.
  11. 제 3 항에 있어서, 분말 혼합물에 추가로 최대 7중량 퍼센트의 B2O3화합물이 포함되고, B2O3화합물과 알칼리금속 산화 화합물의 총량이 5 내지 15중량 퍼센트임을 특징으로 하는 세라믹 발포체의 제조법.
  12. 제 3 항에 있어서, 분말 혼합물에 추가로 최대 5중량 퍼센트의 인산칼슘이 함유되고, 인산칼슘과 CaO화합물의 총량이 2 내지 10중량 퍼센트임을 특징으로 하는 세라믹 발포체의 제조법.
  13. 제 3 항에 있어서, 분말 혼합물에 추가로 최대 5중량 퍼센트의 활석이 함유되고, 활석과 CaO 화합물의 총량이 2 내지 10중량 퍼센트임을 특징으로 하는 세라믹 발포체의 제조법.
  14. 제 3 항에 있어서, 분말 혼합물의 입경이 200메쉬 이하임을 특징으로 하는 세라믹 발포체의 제조법.
  15. 제 3 항에 있어서, 가열 온도가 900℃ 내지 1000℃임을 특징으로 하는 세라믹 발포체의 제조법.
  16. 40 내지 80중량 퍼센트의 화산 분화물, 5 내지 15중량 퍼센트의 알칼리금속 산화 화합물, 2 내지 10중량 퍼센트의 CaO 화합물 및 1 내지 40중량 퍼센트의 규사로 이루어진 분말 혼합물 100중량부를 0.1 내지 1중량부의 발포제와 함께 균일하게 혼합하고, 이 혼합물을 800℃ 내지 1100℃의 온도로 가열함을 특징으로 하는 제 1 항의 세라믹 발포체의 제조법.
  17. 제 16 항에 있어서, 화산 분화들에 SiO2가 70중량 퍼센트 이하로 함유됨을 특징으로 하는 세라믹 발포체의 제조법.
  18. 제 16 항에 있어서, 분말 혼합들에 추가로 최대 15중량 퍼센트의 점토가 함유되고, 점토와 화산 분화물의 충량이 40 내지 80중량 퍼센트임을 특징으로 하는 세라믹 발포체의 제조법.
  19. 제 16 항에 있어서, 분말 혼합들에 추가로 최대 7중량 퍼센트의 B2O3화합물이 함유되고, B2O3화합물과 알칼리금속 산화 화합들의 총량이 5 내지 15중량 퍼센트임을 특징으로 하는 세라믹 발포체의 제조법.
  20. 제 16 항에 있어서, 분말 혼합물에 추가로 5중량 퍼센트의 인산칼슘이 함유되고, 인산칼슘과 CaO 화합물의 총량이 최대 10중량 퍼센트임을 특징으로 하는 세라믹 발포체의 제조법.
  21. 제 16 항에 있어서, 분말 혼합물에 추가로 최대 5중량 퍼센트의 활석이 함유되고, 활석과 CaO 화합물의 중량이 최대 10중량 퍼센트임을 특징으로 하는 세라믹 발포체의 제조법.
  22. 제 16 항에 있어서, 분말 혼합물의 입경이 200메쉬 이하임을 특징으로 하는 세라믹 발포체의 제조법.
  23. 40 내지 80중량 퍼센트의 화산 분화물, 1 내지 10중량 퍼센트의 알칼리금속 산화 화합물 및 1 내지 50중량 퍼센트의 글레스로 이루어진 분말 혼합물 100중량부를 0.1 내지 1중량부의 발포제와 함께 균일하게 혼합하고, 이 혼합들을 800℃ 내지1100℃의 온도로 가열함을 특징으로 하는 제 1 항의 세라믹 발포체의 제조법.
  24. 제 23 항에 있어서, 화산 분화물이 최소 50중량 퍼센트의 SiO2를 포함함을 특징으로 하는 세라믹 발포체의 제조법.
  25. 제 23 항에 있어서, 분말 혼합물에 추가로 최대 15중량 퍼센트의 점토가 함유되고, 점토와 화산 분화물의 총량이 40내지 80중량 퍼센트임을 특징으로 하는 세라믹 발포체의 제조법.
  26. 제 23 항에 있어서, 분말 혼합물에 추가로 78중량 퍼센트의 B2O3화합물이 함유되고, B2O3화합물과 알칼리금속 산화물의 총량이 5 내지 15중량 퍼센트임을 특징으로 하는 세라믹 발포체의 제조법.
  27. 제 23 항에 있어서, 분말 혼합물의 입경이 200메쉬 이하임을 특징으로 하는 세라믹 발포체의 제조법.
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