KR970008737B1 - 경량 단열재 제조방법 - Google Patents

Abstract

없음

Description

경량 단열재 제조방법

본 발명은 건축용으로 사용되는 경량 단열재의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 제철공정에서 발생되는 부산물인 수쇄슬래그에 퍼얼라이트와 규산소오다를 배합하여 경량 단열재를 제조하는 방법에 관한 것이다.

고로 조업시 발생되는 고로슬래그는 특성에 따라 시멘트 첨가제, 파쇄골재 등으로 사용되어 왔으며, 최근에는 건축재료 단열재등의 재료로서 사용되어지고 있다.

그러나, 아직 고로슬래그의 활용 범위가 매우 제한적이기 때문에, 고로 슬래그의 처리를 둘러싸고 자원재활용 문제 또는 환경보호 문제가 대두되고 있다.

본 발명은 이러한 고로 부산물인 슬래그의 활용범위를 경량 단열재의 제조에까지 넓힘으로서 고로슬래그 처리와 관련인 상기 문제점들을 다소 완화시킬 수 있기 위한 것이다.

고로 슬래그를 이용한 단열재 제조에 관한 종래기술로서 일본특허공개소 57-179068에 공개된 것이 있다.

이 종래기술은 고로 수쇄 슬래그를 미분쇄하고 점토 20-25중량%를 첨가하는 것을 특징으로 하는 타일원료 제조방법에 관한 것이다.

그러나, 이 종래기술의 타일은 밀도가 너무커서 경량 단열재로서의 적정 밀도를 유지하지 못하고, 단열효과 또한 그다지 크지 못하다는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점들을 해소하기 위한 것으로, 제철공정의 부산물인 슬래그의 활용범위를 경량 단열재의 제조에까지 확대함과 동시에, 종래기술과 비교해서 단열효과가 큰 초경량의 단열재를 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 수쇄슬래그 : 5∼20중량%, 퍼얼라이트 : 70∼85중량%, 규산소오다 : 5∼15중량%가 되도록 원료를 배합하고 이 원료에 수분을 첨가하여 혼합한후 통상의 가압성형 방법으로 성형체를 제조하고 건조한 후 소성온도 850-950℃에서 3분간 가열하여 소성시키는 것을 특징으로 하는 경량 단열재 제조방법이다.

본 발명의 원료로 사용되는 수쇄슬래그는 통상적인 것으로 화학적 조성은 하기 표 1과 같다.

<표 1>

고로 슬래그는 괴재 슬래그와 수쇄 슬래그를 구분되는데, 괴재 슬래그는 용융슬래그를 공기중에서 서냉처리한 슬래그이며, 수쇄슬래그는 용융슬래그를 물로 급냉시켜 만든 것이다.

수쇄슬래그는 비경정질로서 안정적인 구조를 이루려는 표면에너지가 큰 슬래그이므로, 작은 온도변화에도 물성이 쉽게 변화한다.

본 발명은 수쇄슬래그의 이러한 반응성이 큰 성질, 즉 확산에 의한 소결이 촉진되는 성질을 이용하여 경량성 단열재를 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 있어서 규산소다(Na₂SiO₃)는 평균입도가 5-15㎛인 것을 사용한다. 규산소다는 퍼얼라이트와 수쇄슬래그의 표면에 존재하여 가열소성시에 소결을 촉진시키는 역활을 하는 것으로, 퍼얼라이트를 소결시켜 단열재의 적정강도를 유지할 수 있도록 한다.

본 발명의 퍼얼라이트는 진주암, 흑요석등을 고온에서 발포시켜 만든 것으로서, 부피에 따른 무게가 0.16-0.26g/㎤에 속하는 것을 사용한다.

부피에 따른 무게가 0.26g/㎤를 초과하면 입도가 작아서 미발포분이 대량 포함되기 때문에 밀도가 증가하여 단열재의 경량화에 대한 저해요인이 된다. 또한 퍼얼라이트의 적정입도는 60메쉬 통과분이 80중량%가 되어야 한다.

상기와 같이 조성된 본 발명의 배합원료 소지는 다음과 같은 공정을 거치게 된다. 즉, 상기 조성의 수쇄슬래그, 퍼얼라이트 및 규산소다 원료를 혼련하고 수분은 첨가하여 완전한 혼합상태를 유지하고 통상의 가압성형 방법으로 성형체를 제조하고, 성형체를 소성하기 전에 건조기에서 110℃로 건조하고 850∼950℃에서 30분간 소성한다.

이때, 소성온도 850℃ 이하에서 적정강도를 지니지 못하고, 950℃ 이상에서는 강도에 있어서는 고강도 단열재 제조되지만 불균일한 소성수축이 일어나서 변형 및 휨현상으로 원래의 형상을 유지하기가 어려우며 원하는 형상을 제조하는 것이 불가능하다. 따라서 850∼950℃에서 소성하여야 한다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

실시예 1

본 실시예에서는 경량단열재의 기본강도를 유지하면서 단열재용으로 사용가능한 조성을 결정하기 위하여 수쇄슬래그, 퍼얼라이트 및 규산소다를 하기표 2의 조성비에 따라서 원료 소지를 배합하였으며, 퍼얼라이트는 밀도가 0.18g/㎤인 것을 사용하였다.

<표 2>

배합 원료에 수분을 외삽으로 10%중량 첨가하여 가압성형한 후에 건조기에서 110℃를 건조하였다. 소송온도 900℃에서 30분간 가열처리한 후 냉각하여 시편을 제조하고, 이 시편을 압축 3점 곡강도 시험과 겉보기 밀도를 측정한 데이타와 육안의 의해서 나타난 휨과 변형상태의 외관검사를 실시하여 양호한 상태를 확인하여 표 3에 나타냈다.

<표 3>

본 실시예 1의 결과인 상기 표 3에서 보듯이 비교예 1의 경우는 곡강도가 43kg/㎠로 기본 곡강도인 50kg/㎠도 못미치는 강도로 나타났다.

따라서, 비록 외관상으로 양호하지만 경량 단열재로서는 적합하지 못하다. 또한 비교예 2의 경우는 곡강도는 최대값인 96.8kg/㎠을 나타내지만 과소성으로 인한 수축으로 불균형 변형과 휨의 발생으로 정상적인 제품으로 가치를 지니지 못한다. 본 발명에 1에서 5까지의 양호한 외관과 적정곡강도인 50kg/㎠ 이상을 지니고 경량화제품인 밀도 0.5g/㎤ 이하의 양호한 제품을 형성한다. 따라서 본 발명에서는 수쇄슬래그는 5-20%, 퍼얼라이트 70-80%의 원료배합이 적합하다고 하겠다.

실시예 2

본 실시예는 규산소다의 배합비를 결정하기 위한 시험이다.

발명예 3에서와 같이 수쇄슬래그와 퍼얼라이트의 조성비가 1:8이 되도록 하고 규산소다를 중량%로 3%, 5%, 10%, 15%, 20%가 되도록 첨가하고 실시예 1과 같은 방법으로 가압성형을 통하여 성형체를 제조하고 건조기에서 110℃로 건조한 후 소성온도 900℃에서 30분간 열처리후 냉각하여 시편을 제조하고 실시예 1의 경우와 같이 곡강도와 외관검사를 하여 결과를 표 4에 나타내었다.

<표 4>

표 4에서 보듯이, 규산소다가 3% 포함된 경우에는 외관의 상태는 양호하지만 곡강도 값이 48.4kgf/㎠로 기준 곡강도 값인 50kgf/㎠ 이하의 저강도를 나타낸다. 또한 규산소다가 20% 이상의 경우에는 곡강도는 89.5kgf/㎠로 적정강도이상을 유지하지만 겉보기 밀도가 0.56kgf/㎠로서 적정밀도인 0.5g/㎤ 이상이므로 경량화 단열제로서 적합하지 않다.

그러나, 규산소다가 5-15중량%인 경우는 형상도 양호하고 50kgf/㎠ 이상의 적정곡 강도와 0.5kgf/㎠ 이하의 적정밀도를 나타냈다.

따라서, 본 발명의 원료 배합에 있어서는 규산소다를 5-15중량%로 한정하여 첨가하여야 한다.

실시예 3

본 실시예에서는 소성온도 조건을 설정하기 위한 시험으로 발명예 3의 원료배합의 조성에 수분을 10%중량 첨가하고 실시예 1과 같은 방법으로 가압성형으로 성형체를 제조한 후에 건조하고, 소성온도 800℃, 850℃, 900℃, 950℃, 1000℃에서 30분간 열처리하여 단열 소성체를 제조하고 실시예 1과 같은 방법으로 3점 곡강도, 겉보기 밀도 및 외관검사를 실시하고 그 결과를 표 5에 나타내었다.

<표 5>

소성온도 850, 900, 950℃에서는 외관이 형상이 양호하고 단열재의 곡강도가 모두다 50kgf/㎠ 이상의 적정강도와 0.5kgf/㎠ 이하의 적정밀도 나타냈다.

그러나 소성온도 800℃에서는 단열재는 외관상으로 양호한 상태이고 밀도는 경량화에 만족되지만 강도가 적정곡강도에 미치지 못하였고, 소성온도 1000℃에서는 외관형상이 불량하고 단열재의 밀도가 커서 경량화를 저해하였다.

따라서, 본 발명의 소성온도 조건은 850-950℃로 한정하여야 한다.

실시예 4

본 실시예에서는 종래자와 본 발명재의 단열성과 밀도를 비교하기 위한 시험으로 종래재(일본 특개소 57-179068)인 점토 20%, 수쇄슬래그 80%인 경우와 본 발명재(발명예 3)의 경우를 같은 소성 조건인 950℃에서 30분간 소성하여 겉보기 밀도와 단열성을 측정하였다.

단열성 시험은 시료에 구멍을 내어 1cm 깊이에 열전대를 삽입시키고 로내온도를 500℃로 가열하고 시료온도와 최종로온도 500℃의 차이를 계산한 것이다. 이와 같은 단열성 시험 결과를 표 6에 나타냈다.

<표 6>

본 실시예 결과로 상기 표 6에서 보듯이 종래재의 경우 밀도가 매우 커서 경량 단열재로서의 적정밀도를 유지하지 못함을 알 수 있으며 본 발명재에서는 적정밀도가 유지됨을 알 수 있다. 또한 단열성 평가에서 가열 승온시에 온도차가 클수록 단열성이 우수한 것이다. 따라서 본 발명재는 종래재의 경우 보다 경량성면에서와 단열성면에서 매우 우수한 특성을 나타내었다.

본 발명은, 전술하였듯이, 수쇄슬래그를 이용하여 경량의 단열재를 제조하는 방법으로서, 본 발명에 의한 경량 단열재는 특히 초경향의 단열재가 필요한 고층빌딩의 건축자재로서 이용될 수 있는 효과가 있을 뿐만 아니라, 제철공정의 부산물인 수쇄슬래그의 활용범위를 확대하여 자원재활용 및 고부가 가치화에 기여하게 되는 효과가 있는 유용한 것이다.

Claims (1)

1. 수쇄슬래그 : 5∼20중량%, 퍼얼라이트 : 70∼85중량%, 규산소오다 : 5∼15중량%가 되도록 단열재의 제조용 원료를 배합하고 이 원료에 수분을 첨가하여 혼합한후 통상의 가압성형 방법으로 성형체를 제조하고 건조한 후 소성온도 850-950℃에서 3분간 가열하여 소성시키는 것을 특징으로 하는 경량 단열재 제조방법.