KR970010294B1 - 무기질 분말입자가 피복된 개질 탄소단섬유로 강화된 시멘트 복합판넬 및 그 제조방법 - Google Patents

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Description

무기질 분말입자가 피복된 개질 탄소단섬유로 강화된 시멘트 복합판넬 및 그 제조방법

제1도는 본 발명의 실시예에 따른 개질된 탄소섬유보강 시멘트 판넬 및 비교예에 따른 탄소섬유보강 시멘트 판넬의 휨강도 시험곡선.

제2a도는 본 발명의 일 실시예에 따른 시멘트 입자가 피복된 개질 탄소 단섬유로 강화된 시멘트 판넬의 파쇄단면의 모형도.

제2b도는 일반 기존 탄소 단섬유를 사용하여 강화된 시멘트 판넬의 파쇄단면의 모형도.

제3도는 3점식 휨강도 시험방법을 나타내는 개략도.

제4도는 인장강도 시험방법을 나타내는 개략도.

본 발명은 무기질 분말입자가 피복된 개질 탄소 단섬유와 시멘트를 주성분으로 하는 탄소섬유강화 시멘트 복합판넬 및 그 제조방법에 관한 것이다. 좀더 상세히 말하자면 탄소 단섬유에 시멘트를 부착시켜 무기질 분말입지가 피복된 개질 탄소섬유를 만들고 이를 사용하여 제조한 휨강도, 인성이 우수하며, 고강도, 고내구성 및 경량화등을 만족시키는 탄소섬유 강화 시멘트 복합판넬 및 그 제조방법에 관한 것이다.

건축 내·외장재인 시멘트 복합판넬의 근복적인 문제점은 내습성, 휨하중 및 충격하중등에 약하다는 것이다. 따라서 시멘트 복합체에서 보강섬유를 사용하므로서 시멘트 복합체에 인성과 역학적 강도를 부여하고자 한다. 그러나, 시멘트 복합체가 인성을 가지려면 보강된 섬유가 시멘트 판넬 내부에 고르게 분산되어야 하고 보강섬유와 시멘트 및 각 무기충전재와의결착성이 양호하여야 한다. 또한, 시멘트 복합체의 내구성 및 내후성이 있어야 하는데, 이를 위해서는 보강섬유 자체도 어느 정도의 강도가 있으면서 가격도 싸고 쉽게 구입할 수 있어야 한다. 시멘트 복합판넬에 이용가능한 섬유는 유기섬유 뿐만 아니라 탄소섬유, 내알칼리 유리섬유 및 알루미나섬유등 무기섬유등도 사용가능하다. 그러나, 종래의 섬유보강 시멘트 판넬은 무기질 분말과 섬유와의 계면결착력이 취약하며 따라서 강도가 저하되며 쉽게 부스러지는 취성이 있으며섬유의 섬유의 뽑힘현상이 두드러지는 문제가 있다.

현재까지 시멘트 매트릭스에 보강섬유로 사용이 시도된 유기섬유로는 폴리프로필렌 섬유를 사용하였는데 그 사용방법은 폴리프로필렌 섬유를 미세 그물구조로 만들어 시멘트 모르타르에 혼합시켜 사용했다. 그러나 폴리프로필렌섬유는 시멘트 복합체의 인성(靭性)을 향상시킬 수는 있으나, 인장(引張) 및 휨강도가 매우 낮으며, 시메트 페이스트나 각 무기충전재와의 친화력도 떨어져서 보강섬유로서 많은 문제점이 있었으며, 특히 나일론섬유의 경우에는 시멘트의 강알칼리에 매우 취약하므로 건축재료의 내구성 측면에서 부적합하다. 또한, 일반적으로 많이 사용되고 있는 보강섬유로서 석면은 가격이 저렴하고 시멘트 및 무기질분말과의 절착력이 우수하다는 장점이 있으나, 석면이 인체 및 환경에 유해하고 발암물질이라는 것이 밝혀지므로해서 이의 사용이 선진국에서는 규제되고 있으므로, 특히 석면을 대체할 수 있는 보강섬유의 개발이 요망되고 있다.

본 연구에서는 무기질분말입자를 피복시킨 개질 탄소단섬유를 제조하고, 이를 보강섬유로 사용하였다.

탄소단섬유는 무기질 섬유이므로 석면처럼 내알칼리성이면서 내열성, 고강도 및 고인성을 지니고 있는 매우 뛰어난 보강섬유이지만, 섬유표면에서 화학적 반응이 불가능한 섬유하는 단점을 지니고 있다. 따라서, 고강도 건축용 판넬에 보강섬유로 탄소단섬유를 사용하면 적합하다고 할수 있으나, 탄소섬유는 그 섬유표면에서는 화학반응이 불가능한 일유로 해서 시멘트와 계면결착력이 불량하다는 문제점이 있다. 일반적으로는 탄소섬유강화 시멘트 판넬은 탄소섬유의 강도가 높으나, 시멘트와의 결착성은 낮으므로 충격에 의해 파쇄될 경우 섬유와 시멘트의 결착력이 낮으면 섬유가 전반적으로 다 뽑히고, 섬유와 시멘트의 결착력이 높으면 섬유가 같은 길이로 전부 전달되는 특징이 있다. 그러므로, 시멘트 보강용 섬유로 탄소섬유를 이용하고자할 경우는 탄소섬유의 계면결착력을 향상시켜야 함은 중요한 문제이다.

따라서, 본 발명의 목적은 고강도, 고내구성,고내후성 및 경량화등을 만족시키는 탄소단섬유를 사용하여 탄소섬유의 계면결착력을향상시키고 고강도, 고성능의 탄소섬유강화 시멘트 복합판넬 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명자들은 연구를 거듭한 결과, 세멘트를 결착시킨 탄소단섬유라는 새로운 개념의 재질 탄소단섬유를 제조하여 무기질 입자와 탄소섬유와의 계면결착력을 향상시켰으며, 이를 보강용 섬유로 이용하여 시멘트 판넬을 제조하므로서 시멘트 판넬의 내구성, 내후성 및 강도를 향상시켰다.

본 발명이 시멘트 복합판넬의 제조방법은 탄소섬유를 무기질분말 및 시멘트를 포함한 수용성매질에 분산시키고 이를 계면활성제로써 응집시킨후, 탈수하여 시멘트 입자가 피복된 개질 탄소섬유를 얻는 단계와, 펄프를 해면시켜 균일하게 분산시킨 물에 금속염 및 계면결착제를 첨가하여 혼합시키는 단계와, 상기 해면시킨 펄프에 상기 개질 탄소섬유와, 시멘트 및 충전제를 첨가하고 응집시킨 후 탈수하여 성형기에 의해 시멘트 판넬을 제조하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 좀더 상세히 설명하면 물 100중량부에 무기질 분말 10-30중량부를 분산시키고 섬유길이가 약 6mm인 탄소섬유 2-4.5중량부를 분산시키고, 여기에 계면결착제 0.1-0.5중량부를 넣고 강하게 교반하여 완전히 혼합시킨 후, 쇠그물로 걸러서 무기질분말 입자가 부착된 개질 탄소단섬유를 회수하고, 물 100중량부에 상기에서 얻은 무기질 분말입자가 피복된 개질 탄소단섬유 2-5중량부, 펄프 3-5중량부, 알루미늄염 0.1-0.2중량부, 침전방재제 0.05중량부를 혼합하여 섬유를 완전히 분산시킨 후, 여기에 포틀란드 시멘트 60-80중량부와 충진재로 규조토 10-30중량부를 넣고 교반하고, 폴리아크릴아미드 결착제 0.01-0.1중량부를 첨가하여 형성된 슬러리상태의 혼합물을 침전시키거, 물을 여과시킨 후 60Kg/㎟의 압력으로 압착 성형시켜서 20cm×50cm×1cm의 성형시편을 얻고 이를 양생 경화시키는 것을 특징으로 한다.

상기 개질 탄소섬유는 본 발명의 시멘트 판넬을 보강시키고, 내구성, 형성안정성을 형태시키기 위해 첨가되어 사용되는 것으로서, 탄소섬유는 내구성이 우수하고, 시멘트나 모르타르의 강 알칼리중에서도 안정하여 열화되지 않는 성질을 이용한다. 상기 개질 탄소섬유로서는 탄성률이 크고, 굵기가 가늘고 길이가 길며, 절단 변형도가 작은 것이 적합하고, 탄소섬유의 함유비는 2.0-3.5중량%를 혼합시키는 것이 바람직하다. 특히 탄소섬유를 시멘트 보강섬유로써 혼입했을 경우, 시멘트 매트릭스와 결착력이 약하면 탄소섬유 전부가 뽑힘현상이 뚜려가고 결착력이 강하면 최대인장강도에서 탄소섬유가 절단되는 특징을 지니고 있다. 따라서, 유의 함량이 3.5중량%이상 과량으로 존재하면 계면결착성이 불량하게되어 복합재료의 파쇄와함께 섬유이 절단이 함께 일어나지 않고 섬유의 일반(pull-out)현상이 쉽게 발생된 것을 잘 알수 있다. 이 경우는 섬유와 시멘트의 계면결착력이 인장하중의 견디지못한 경우이다. 또한, 탄소섬유의 함량이 2.0중량%이하로 과소량인 경우에는 섬유에 의한 보강효과가 부족하여 제대로의 물성이 불휘되지 못함을 보여주고 있다. 반면에적정 섬유함량이 2.0∼3.5%인 경우 복합체의 파쇄단면에서 탄소섬유의 절단이 주로 일어난 것이 고찰된 바, 이 경우의 계면결착력은 복합체의 파괴하중보다 크다는 것을 알수 있다. 또한, 상기 탄소섬유외에도 탄소섬유가 화학적반응이 불가능하므로 에폭시코팅하여 화학적반응을 유도하는에폭시코팅 탄소섬유를 사용해도 된다. 에폭시코팅 탄소섬유는 탄소섬유의 표면을 에폭시로 처리하여 무기질분말과 화학적 결합을 증진하고자 하는데 있다.

본 발명에서는 탄소섬유 또는 에폭시코팅 탄소섬유에 시멘트 입자를 피복시키므로서 탄소섬유와 무기질 물질과의 화학적 결합을 유도하여 시멘트 매트릭스의 물질을 향상시켰다. 탄소섬유를 계면결착제 및 시멘트를 포함한 수용성 매질에 분산시키고 이를 응집시킨후 물질을 제거하므로서 시멘트 입자가 피복된 개질 탄소섬유를 얻는다. 바람직한 시멘트 입자가 피복된 탄소섬유를 제조하기 위해 적절한 결착제를 사용하는 것이 필수적이다. 상기 결착제로는 포리아크릴아미드가 사용된다. 폴리아크릴아미드의 함량은 고형분 100g에 대항하여 0.2∼0.3g을 첨가하는 것이 바람직하며, 폴리아크릴아미드 결착제가 함께, 금속염을 고형분 100g에 대해 0.1g의 함량으로 동시에 첨가한 경우, 결착도가 전반적으로 5-10%정도 향상되었다. 일반적으로 다가인 금속염은 고분자 에멀젼 및 시멘트 슬러리등의 콜로이드입자응집현상을 강화하기 대문이다. 본 발명에서는 금속염으로 Al염을 사용했다. 똬ㄴ, 탄소섬유에 피복시킨 시멘트 입자대신 규조토(카올린), 클레이, 탈크, 탄산칼슘, 마이카, 석회석, 황산바륨, 카본블랙, 실리카, 프라이애쉬, 알루미나, 올라스토나이트 또는 화산재 중에서 선택된 1종 또는 이들 2종 이상의 혼합물을 선택해도 된다. 탄소섬유의 표면에 무기물인 시멘트, 카올린, 실리카 흄, 플라이 애쉬, 탈크 또는 마이카드의 분말입자를 피복시킴으로서 탄소섬유의표면이 걸칠면서 표면이 특성이 화학적 결합반응기를 지니므로 다른무기질 매트릭스와의 계면결착력이 획기적으로 향상된다.이렇게 제조된 무기질 분말입자가 피복된 개질 탄소섬유를 사용했을 경우 일반 탄소섬유를 사용했을 경우 보다 시멘트 판넬의 물성을 향상시켰음은 이후 시험예를 통해 증명한다.

상기 시멘트 복합판넬에 사용된 충전재는 섬유보강 시멘트 복합체의 계면치밀도, 즉 기공을 충전하여 매트릭스 자체를 치밀하게 할 뿐만 아니라, 물리적 특성 및 역학적특성을 좌우하는 중요한 인자이다. 따라서, 보강섬유에 대해 적합한 충전재를 사용하는 것이매트릭스 계면구조를 더욱 충질하게 한다.

상기 충전재로서는 카오린, 실리카흄, 플라이 애쉬, 탈크 마이카 등이 있으며 이를 1종으로 또는 이들의 2종이상의 병용해서 사용해도 된다.

상기 충전재는 시멘트 복합체에 대해 25∼25중량%를 사용하는 것이 바람직하다. 충전재의 양이 35중량%이상인 경우에는, 충전재 자체가 취성물질이므로 복합체의섬유보강효과가 상실되며, 계면결착력도 감소된다. 또한, 일반적으로사용된 충전재의 입자 직경크기 8∼100㎛이다.

상기 시멘트 복합판넬에 사용된 펄프는 피브릴이 많은 펄프의 구조를 이용하여 슬러리 상태에서 섬유의 분산을 용이하게 하고, 보강섬유의 분산 고착하여 섬유간격을 조정하므로서 걸착성을 향상시키는데 사용한다. 그러나 과다한 함량의 펄프를 첨가했을 경우, 시멘트 복합체의 물리적 물성인 흡습성이 형저하게 증가 되므로 유럽에서는 시멘트 복합판넬의 경우에 펄프함량을 3%를 초과할 수 없도록 건축재료의 품질규격에서 정하고 있다.

상기 목재펄프의 특징은 표면에 많은 친수성, 측, -OH기를 가지고 있으면서 피브릴 구조이므로 물과의 친화성이 양호하여 물속에서 잘 분산된다는 것이다.

본 발명에서는 펄프함향을 2.0-4.0중량을 사용하였다. 4.0중량% 이상인 경우, 펄프 표면적이 매우크므로, 내부구조의 치밀성이 저하되고 함수율 및 흡수율이 현저하게 증가되며, 비중도 낮아진다. 따라서, 과량으로 혼입하는 펄프는 시멘트 복합체의 내부고조의 치밀성을 저하시키는 매우 큰 인자라는 것을 확인할 수 있다.

시공현장에서는 시멘트 대해 각 첨가성분, 즉, 보강섬유, 충전재, 펄프 결착제등을 용적비로 배합하는 것이 보통이나, 사용하는 소재의 종류 및 형태에 따라 용적이 크게 다르기 때문에, 획일적으로 용적비로써 배합비를 규정하는 것이 곤란하다. 따라서, 본 명세서는 배합비율을 중량% 및 중량부로 규정하고, 시공현장에서는 중량비를 용적비로 환산하여 배합하면 된다.

본 발명에 의해 제조된 탄소섬유강화 콘크리트(CFRC)는 시멘트나 모르타르에 길이 3-10mm, 직경 15-20㎛의 탄소단섬유를 2-4중량%로 균일하게 분산시킨 것으로서, 종래의 섬유보강 콘크리트에 비하여 각종 역학적 성질이나 내구성, 형태안정성이 우수하여 신뢰성이 높은 건축용 신소재이다. 이것은 탄소섬유가 내구성이 우수하고, 시멘트나 모르타르의 강알칼리중에서도 안정하여 열화되지 않기 때문에 이러한 탄소섬유로 보강시킨 탄소섬유보강 시멘트는 장기간 강도변화가 생기지 않고, 탄소섬유 보강시멘트의 양생법으로서 콘크리트 제품의 형태안정성에 유리한 고온고압 증기양생법(180℃, 10기압)의 적용이 실제로 적용가능하고 있다.

또한, 본 발명에서는 일차적으로 탄소섬유에 무기질 분말입자를 피복시켜 탄소섬유의 표면특성을 변화시킨 후, 이를 사용하므로서 일반적으로 탄소섬유를 직접사용한 것보다 탄소섬유의 표면에 화학적 결합 반응기를 부착시키므로서 무기질과 계면결착력을 향상시켜 시멘트 판넬의 인성, 내구성 및 휨강도등을 향상시켰다.

결론적으로, 본 발명에 의한 시멘트 판넬은 성형물의 치밀성이 높고, 탄소섬유와 무기질간의 결착성이 우수하고 충전효과가 크므로서, 내부 조직이 치밀하고, 휨강도와 인성이 향상되었으며, 섬유의 뽑힘성도 크게 강화되었다.

이하의 실시예에 의하여 본 발명을 다시 상세히 설명하겠으나, 본 발명의 특징이 이들 실시예에 국한된 것이 아님을 명심하여야 한다.

[실시예 1]

물 100중량부에 포틀랜드 시멘트 분말 10중량부를 분산시키고 섬유길이가 약 6mm인 탄소섬유 20중량부를 분산시킨다.여기에 폴리아크릴아미드 2중량부를 넣고 강하게 넣고 교반하여 완전히 홉합시킨 후, 탈수하여 시멘트 입자가 피복된 개질 탄소섬유를 회수한다.

물 100중량부에 펄프 3중량부를 해면시키고, 알루미늄염 0.15중량부, 침전방지제 0.05중량부, 폴리아크릴 아미드 결착제 0.05중량부를 혼합시키고, 이에 상기에서 제조된 시멘트 분말입자를 피복한 개질 탄소섬유 2중량부, 포틀란드 시멘트 80중량부와 충전재로 규조토 15중량부를 첨가하고 응집시킨 후 탈수하여 성형기에 의해 60Kg/㎟의 압력으로 압착성형시켜서 20cm×50cm×1cm의 성형시편을 얻고 이를 양생 경화시킴으로써 탄소섬유강화 시멘트 판넬을 제조한다.

[실시예 2]

실시예 1에서 탄소섬유를 사용하는 것을 에폭시코팅 탄소섬유로 대체 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시멘트 판넬을 제조한다.

[비교예 1]

실시예 1과 같은 방법으로 제조하였으나 무기질 분말입자가 피복된 탄소섬유대신에 일반적인 탄소섬유를 이용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실험하여 탄소섬유강화 시멘트 판넬을 제조한다.

[비교예 2]

실시예 2와 동일한 방법으로 시멘트 판넬을 제조하되, 에폭시코팅 탄소섬유에 시멘트 입자를 부착시키는 제1단계를 제외하고는 실시예 2와 동일하게 시멘트 판넬을 제조한다.

다음에, 상기의 시멘트 판넬들 대하여 다음과 같은 방법에 따라서 휨강도 및 인성시험, 섬유뽑힘성 및 결착도시험 및 인장강도시험을 하였다.

[시험예 1) 휨강도, 이성시험]

상기에서 제조된 시멘트 판넬들에 대하여 휨강도 및 이성을 시험하였다.

휨강도가 증가되었다는 것은 섬유보강시멘트에서 섬유를 혼입하는 주 목적인 시멘트 매트릭스의 인성이 강화되었다는 것이다. 따라서,본 발명에 의해 제조된 시멘트 판넬에 대해 휨강도 및 인성시험을 한다. 휨 시험은 Instron사의 M4250장치를 이용하여 제3도와 같이 3점 시험법(3-point method)로 행하였다. 스팬길이를 10mm로 하여 챠트속도 200mm/min와 휨속도 5mm/min 및 최대하중 설정은 500kg으로 하여 파괴될때까지 가하면서 휨시험곡선을 작성하여 제1도에 도시하였고, 최대휨강도 및 인성은 표 1에 나타내었다.

표 1 및 제1도의 결과를 통해서 본 발명의 실시예에 의해 제조된 탄소섬유 강화 시멘트 판넬은 휨강도, 인성등의 기계적 성질이 크게 향상된 것을 확인할 수 있었다. 본 발명에 의한 시멘트 판넬은 휨강도 및 인성이 뛰어나 시멘트 매트릭스의 최대결점인 취성을 보완할 수 있었으며, 따라서,섬유보강 시멘트 판넬로서 성공적인 역할을 수행했다고 볼수 있다.

[시험예 2) 섬유의 뽐힘성 및 결착도 측정]

본 발명의 무기질분말입자가 피복된 개질 탄소섬유로 보강된 시멘트 판넬의 파쇄단면을 주사현매경으로 관찰하였을때, 본 발명의 시멘트 판넬에서는 보강섬유의 표면이 일차적으로무기질 입자로 긴밀하게 피복되어 있어서 탄소단섬유와 시멘트 사이의 빈 공간을 충밀하게 채우므로써 탄소섬유와 주변 무기질 사이의 결착을 크게 증대시키고 있는 것을 쉽게 관찰할 수 있다. 제2a도 및 제2b도는 주사전자현미경으로 관찰한 시편의 파쇄단면을 간단하게 그린 모형도로써, 본 발명에 의해 제조된 개질 탄소섬유강화 시멘트 판넬의 뽑힘성(인발현상)이 매우 감소된 것을 잘 나타내어 주고있다.

좀더 상세히 설명하면, 제2도는 주사전자현미경으로 관찰한 무기질 분말입자가 피복된 탄소섬유로 강화된 시멘트 복합판넬의 파쇄단면을 간단하게 그린 모형도로써, 제2a도는 무기질 입자가 피복된 본 발명의 개질 탄소섬유를 사용하여 제조된 시멘트 복합판넬(10)에서 대부분의 보강섬유(11)가 파쇄시 짧고 비교적 균일한 길이내에서 절단된 모형을 나타내고 있으며 제2b도는 일반적인 기존 탄소섬유를 사용하여 제조된 탄소섬유강화 시멘트복합판넬(10')에서 많은 보강섬유(11')들이 절단되지 않고 길게 뽑혀져 나온 것을 보여 주고 있다.

상기에서 관찰한 바와 같이 본 발명에 의해 제조된 무기질분말입자가 피복된 개질탄소섬유로 강화된 시멘트 판넬은 탄소섬유와 시멘트와의 결착도가 높으며, 따라서 결착도가 미세공간 크기 및 미세공간의 함량이 감소되므로써, 함수율이 낮아지며, 팽창률(膨脹率) 및 수축률(收縮率)도 작아져 이상적인 섬유강화 시멘트 판넬이 된다. 또한, 탄소섬유강화 시멘트 판넬의 특징은 일반적으로 탄소섬유가 강도는 높으며 시멘트와의 화학적 결합, 결착성이 낮은 이유로 해서 충격에 의해 파쇄될 경우 섬유가 전반적으로 다 뽑혀 일정한 길이로 길게 뽑히거나(제2b) 또는 일정한 길이로 짧게 완전히 절단되는 현상(제2a도)을 관찰할 수 있다.

[시험예 3) 인장강도 시험]

인장물성은 탄소섬유와 시멘트 및 충전재와의 계면결착강도를 의미하며 구성소재의물성 및 특성을 나타내는 것이다.

이장강도는 제4도에 도시한 바와 같이 덤벨모양의 시편을 제작하여 Instron사의 M1127장치를 이용하여 파지간 길이 130mm로 하여 차트속도 100mm/min, 인장속도 5mm/min과 최대하중 500Kg을 측정하여 인장파괴 될때까지 하중을 가하여 인장강도를 측정하고 그 결과를 표 2에 나타내었다.

본 발명에 의해 제조된 개질 탄소섬유강화 시멘트 판넬의 인장강도가 높음을 알수 있었다.

탄소단섬유 보강시멘트 판넬에 사용할 수 있는 탄소섬유 피복용 무기질 분말입자로서는 시멘트외에도, 카올린(규조토), 실리카, 플라이 애쉬, 알루미나, 올라스토나이트(wollastonite), 화산재, 탈크, 마이카, 클래이, 석회석, 탄산칼륨, 황산바륨, 카본블랙 또는 그것의 혼합물등을 들 수 있다. 상기 각각의 성분들을 섬유 피복용 무기질 분말로서 사용한 경우의 탄소섬유로 강화된 시멘트 판넬의 기계적물성을 시험예 1과 동일하게 측정하여 결과를 표 3에 나타내었다.

상기 결과를 통해 본 발명이 단계 1에서 사용되는 탄소섬유에 적접 부착되는 무기질분말입자로서 시멘트외에 표 2의 무기질 충전재를 사용할 수도 있음이 밝혀졌고 충전재는 이에 국한되는 것은 아니다. 보강섬유와 보강섬유에 피복되는 무기질분말은 각각 상기에서 기재한 1종 또는 2종이상의 혼합물중 어느 것을 사용해도 되며, 보강섬유와 무기질분말의 조합에 의해 그 물리적 특성등의 효과에 차이가 있으나, 섬유와 무기질 분말의 모든 종류의 조합이 본 발명의 정신과 청구범위에서 벗어나지 않음은 물론이다.

본 발명의 무기질 분말입자가 피복된 개질탄소섬유로 강화된 시멘트 판넬은 석면을 전혀 함유하지 않는 것으로써 석면을 사용하였을때 보다 우수한 기계적 성질을 가질뿐 아니라 새로운 공정을 통하여 기존 기술에서는 제조될 수 없었던 탄소섬유에 무기질분말을 결착 피복시킨 형태의 새로운 조성물로 구성된 시멘트 복합판넬로써 건축용자재로 사용하기에 충분한 물리적 및 역학적성질을 가지는 것이다. 본 발명에서는 개질탄소섬유로 강화된 시멘트 복합판넬을 제조하는데 있어서 무기질 분말입자를 표면에 고르게 피복시킨 개질탄소섬유를 사용하므로써 탄소섬유와 시멘트의 결착력을 화학결합으로 획기적으로 향상시킨 시멘트 성형물이 제조되고, 또한 보강섬유와 시멘트 및 충전제와의 친화성이 향상되어 수밀성이 높은 성형물을 제조할 수 있으며, 더불어 무기질 피복에 의한 화학결합으로 인하여 기게적 성질 및 물리적 특성이 크게 향상되고 치밀한 내부조직을 갖는 경화제품을 만들 수 있다. 따라서, 본 발명에 의해 제조된 시멘트 복합판넬은 향상된 휨강도, 초기탄성율, 파괴일 및 인성등을 가지며, 치밀한 내부조직과 현저하게감소된 섬유뽑힘성을 가지므로 현저하게 취성이 보강된다.

Claims (18)

1. 탄소섬유를 무기질분말 및 시멘트를 포함한 수용성매질에 분산시키고 이를 계면활성제로써 응집시킨 후, 탈술하여 시멘트 입자가 피복된 개질탄소섬유를 얻는 단계와, 펄프를 해면시켜 균일하게 분산시킨 물에 금속염 및 계면결착제를 첨가하여 혼합시키는 단계와, 상기 해면된 펄프에 시멘트 입자가 피복된 상기 개질탄소섬유와 시멘트 및 충전재를 첨가하고 응집시킨 후 탈수하여 성형기에 의해 시멘트 판넬을 제조하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 무기질 분자입자가 피복된 탄소섬유로 강화된 시멘트 복합판넬의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 계면결착제는 양이온, 비이온 및 음이온의 계면결착제로 이루어진 그룹에서 선택된 계면결착제인 것을 특징으로 하는 무기질 분자입자가 피복된 탄소섬유로 강화된 시멘트 복합판넬의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 계면결착제는 폴리아크릴아미드인 것을 특징으로 하는 무기질 분자입자가 피복된 탄소섬유로 강화된 시멘트 복합판넬의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 탄소섬유는 2.0∼3.5중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 무기질 분자입자가 피복된 탄소섬유로 강화된 시멘트 복합판넬의 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 충전재는 25∼35중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 무기질 분자입자가 피복된 탄소섬유로 강화된 시멘트 복합판넬의 제조방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 충전재는 카오린, 실리카흄, 플라이애쉬, 탈크 및 마이카로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 또는 2종 이상으로 것을 특징으로 하는 무기질 분자입자가 피복된 탄소섬유로 강화된 시멘트 복합판넬의 제조방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 펄프는 2.0∼3.5중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 무기질 분자입자가 피복된 탄소섬유로 강화된 시멘트 복합판넬의 제조방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 계면결착제는 0.2∼0.3중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 무기질 분자입자가피복된 탄소섬유로 강화된 시멘트 복합판넬의 제조방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 섬유 피복된 무기질 분말은 시멘트, 카올린(규조토), 실리카, 플라이애쉬, 알루미나, 올라스토나이트(wollastointe), 화산재, 탈크, 마이카 클래이, 석회석, 탄산칼슘, 황산바륨, 카본블랙에서 선택된 1종 또는 이들 중 적어도 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 무기질 분자입자가 피복된 탄소섬유로 강화된 시멘트 복합판넬의 제조방법.
10. 제1항의 방법에 의해 제조한 무기질 분말입자가 피복된 탄소섬유로 강화된 복합판넬.
11. 제10항에 있어서, 상기 계면결착제는 양이온, 비이온 및 음이온의 계면결착제로 이루어진 그룹에서 선택된 계면결착제인 것을 특징으로 하는 무기질 분자입자가 피복된 개질 탄소섬유로 강화된 시멘트 복합판넬.
12. 제10항에 있어서, 상기 계면결착제는 폴리아크링아미드인 것을 특징으로 하는 무기질 분자입자가 피복된 개질 탄소섬유로 강화된 시멘트 복합판넬.
13. 제10항에 있어서, 상기 탄소섬유 2.0∼3.5중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 무기질 분자입자가 피복된 개질 탄소섬유로 강화된 시멘트 복합판넬.
14. 제10항에 있어서, 상기 충전재는 25∼35중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 무기질 분자입자가 피복된 개질 탄소섬유로 강화된 시멘트 복합판넬.
15. 제10항에 있어서, 상기 충전재는 카오린, 실리카흄, 프라이애쉬, 탈크 및 마이카로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 또는 2종 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 무기질 분자입자가 피복된 개질 탄소섬유로 강화된 시멘트 복합판넬.
16. 제10항에 있어서, 상기 펄스는 2.0∼3.5중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 무기질 분자입자가 피복된 탄소섬유로 강화된 시멘트 복합판넬.
17. 제10항에 있어서, 상기 계면결착제는 0.2∼0.3중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 무기질 분자입자가 피복된 탄소섬유로 강화된 재질 시멘트 복합판넬.
18. 제10항에 있어서, 상기 섬유에 피복된 무기질분말은 시멘트, 카올린(규조토), 실리카, 플라이애쉬, 알루미나, 올라스토나이트(wollastonite), 화산재, 탈크, 마아카, 클래이, 석회석, 탄산칼슘, 황산바륨, 카본블랙에서 선택된 1종 도는 이들 중 적어도 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 무기질 분자입자가 피복된 탄소섬유로 강회된 시멘트 복합판넬.