KR100554718B1 - 점토류 광물을 이용한 불연성 내열판넬 및 그 제조방법 - Google Patents

점토류 광물을 이용한 불연성 내열판넬 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 불연성과 내열성을 동시에 구비하도록 하는 점토류 광물을 이용한 불연성 내열판넬 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 불연성 내열판넬은, 경량무기물 25∼55 중량%, 무기점결제 20∼44 중량%, 경화제 및 충전제 5∼22 중량%, 발수제 0.2∼1.5 중량% 그리고 물 5∼25 중량%가 혼합되어 조성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 조성을 갖는 내화판넬의 제조방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라서, 화재 발생시 연기나 유독가스가 발생되지 않고 불연성과 내열성을 구비하여 고온에서 그 형상과 강도를 유지함으로써 인명피해를 감소시키고 재산손실을 방지할 수 있도록 하는 것이다.
불연성 판넬, 점토류 광물, 경량무기물, 무기점결제

Description

점토류 광물을 이용한 불연성 내열판넬 및 그 제조방법{Incombustible and Heat-Resistant Panel for Structures using Clay Minerals and Method for Manufacturing thereof}
본 발명은 불연성과 내열성을 동시에 구비하도록 하는 점토류 광물을 이용한 불연성 내열판넬 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 각종 화재발생시 연기나 유독가스가 발생되지 않고 고온에서 형상과 강도를 유지함으로써 인명피해를 감소시키고 재산손실을 방지할 수 있는 점토류 광물을 이용한 불연성 내열판넬 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 현재 사용되는 주거용 및 산업용 건물, 선박 및 차량 등에는 각종 내외장 판넬을 필요로 하고 있으며, 이러한 판넬에는 지금까지 심재가 폴리스티렌폼이나 폴리우레탄폼으로 구성된 복합판넬이 주로 사용되어 왔고, 이러한 재질로서 이루어진 판넬은 우수한 단열성능을 가지고 있지만 불연성이 아니고 내열성이 나빠서 화재발생시 심재가 연소하면서 인체에 유해한 연기와 유독가스가 발생하고, 형태유지가 곤란하므로 판넬이 붕괴되어 인명피해와 재산손실을 야기하고 있는 실정이다.
최근에는, 상기와 같은 판넬의 문제점을 해결하기 위하여 불연성을 구비한 암면이나 유리면을 심재로 한 복합판넬이 시판되고 있는 실정이며, 이러한 암면등을 이용한 복합판넬은, 화재발생시 연기나 유독가스가 발생치 않고 어느정도 내열성이 유지되어서 판넬이 붕괴되지 않는 현상을 나타내고 있다.
그러나, 상기와 같이 복합판넬은, 상기 복합판넬의 심재로 사용되는 암면과 유리면은 그 자체의 내열온도(각각 약 650℃ 및 350℃)가 낮아서 두께가 두껍고 무엇보다도 장기적으로는 인체에 대한 암 발생의 위험성이 계속 제기되고 있고, 단기적으로는 피부에 접촉시 가려움증을 유발하고 호흡기질환의 문제점을 야기하고 있다.
상기한 종래 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 불연성이므로 화재발생시 인체에 유해한 연기나 유독가스가 발생치 않고 피부 접촉시에 문제를 야기하지 않으며 암 발생의 위험성도 전혀 제기되지 않고 있고 심재 조성물 자체의 내열도가 약 800℃ 이상으로 높아서 판넬이 붕괴되지 않고 그 형태가 유지되도록 하는 점토류 광물을 이용한 불연성 내열판넬을 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은, 국내에 부존량이 상대적으로 풍부하여 원료의 구입 비용이 저렴하고 쉽게 활용할 수 있는 점토류 광물의 부가가치를 제고하도록 하는 점토류 광물을 이용한 불연성 내열판넬을 제공하는데 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 경량무기물 25∼55 중량%, 무기점 결제 20∼44 중량%, 경화제 및 충전제 5∼22 중량%, 발수제 0.2∼1.5 중량% 그리고 물 5∼25 중량%가 혼합되어 조성되는 점토류 광물을 이용한 불연성 내열판넬이 제공된다.
또한, 경량무기물과 경화제 및 충전제를 먼저 혼합하고 무기점결제, 발수제 및 물을 혼합한 다음, 이 두 혼합물을 함께 균질한 조성이 되도록 혼합하고, 상기 혼합물을 50~150kg/cm2 의 성형압력으로 성형한후 최고 150℃의 온도로 건조시켜 내열판넬을 제조하는 점토류 광물을 이용한 불연성 내열판넬의 제조방법이 제공된다.
이하, 본 발명에 따른 불연성 내열판넬및 그 제조방법을 설명한다.
본 발명의 내열판넬은, 경량무기물 25∼55 중량%, 무기점결제 20∼44 중량%, 경화제 및 충전제 5∼22 중량%, 발수제 0.2∼1.5 중량% 그리고 물 5∼25 중량%가 혼합되어 조성된다.
또한, 필요에 따라서 무기물로 이루어진 착색제와 충전제가 더 혼합되어 이루어질 수 있다.
상기 경량무기물은, 퍼라이트, 시라스발룬, 질석 및 유리발룬, 발포유리, 팽창흑연 등이 있으며, 이와같은 재료를 판넬의 주성분으로 하여 판넬자체의 중량을 감소시킴은 물론 균열등의 결함을 방지하고, 불연성, 내열성 및 방음성을 발휘하게 된다.
입자크기는 0.1~5mm의 범위가 적당하며 그 첨가량이 25 중량% 미만이면 이와같은 물성이 잘 발휘되지 않고 55중량%를 초과해서 첨가시에는 판넬의 비중은 낮아 지지만 강도가 저하되는 현상이 나타날 수 있다.
상기 무기점결제로서는 알카리금속규산염을 지칭하며, 알카리금속은 나트륨과 칼륨을 포함하는 군중 선택된 어느 하나이고, 상기 알카리금속은 규산나트륨과 규산칼륨이 적당하며, 상기 규산나트륨의 경우 몰비(SiO2/Na2O의 몰비)가 3.0~3.5이고 액상이어야 한다.
상기 경화제 및 충전제는 국내에 매장량이 풍부한 광물로써 고령토, 점토및 황토 등을 나타내며 고령토의 경우 저품질의 것을 사용해도 무방하다.
이들 광물의 크기는 약 0.1mm 이하의 것이 적당하며 입자크기가 더 조대하면 점결제의 양이 적게 소모되지만 성형후 파괴위험성이 있어서 좋지 않다.
그리고, 상기 경화제및 충전제는 5 중량% 미만으로 첨가하거나 22 중량%를 초과해서 첨가시, 판넬의 강도 부족현상이 나타날 수 있거나 백화현상이 발생할 수도 있다.
더하여 상기 발수제는, 무기점결제 사용시 발생할 수 있는 내흡습성과 내수성의 불충분 현상을 보완하는 역할을 수행하는 것으로서, 내흡습성과 내수성이 부족하게 되면 대기중의 습기나 물이 판넬과 접촉시 판넬의 강도 열화현상이 나타나게 된다.
상기 발수제의 첨가량은 0.2~1.5 중량%가 적당하며 이 범위를 벗어나게 되면 발수효과가 충분히 나타나지 않거나 발수제 첨가량이 쓸데없이 과도하게 되어 불필요한 낭비의 요인이 될 수 있다.
마지막으로, 상기 물은 무기점결제의 점도 조절용으로 5~25 중량%를 첨가하며 점결제의 점도가 크면 조성물의 균질혼합이 이루어지지 않기 때문에 첨가하는 것으로서, 따라서 하절기에는 하한부근의 양을, 동절기에는 상한부근의 양을 첨가한다.
그리고, 상기 물 첨가량이 과도하게 되면 혼합이 잘 되지만 성형시 액상이 유출되어서 작업에 지장이 있게 되며 건조경화시 에너지 낭비요인이 된다.
한편, 본 발명의 내화판넬을 제조하기 위한 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 경량무기물과 경화제 및 충전제를 먼저 혼합하고 무기점결제, 발수제 및 물을 혼합한 다음, 이 두 혼합물을 함께 균질한 조성이 되도록 혼합한다.
상기에서 혼합물을 이루는 각 구성물은 경량무기물 25∼55 중량%, 무기점결제 20∼44 중량%, 경화제 및 충전제 5∼22 중량%, 발수제 0.2∼1.5 중량% 그리고 물 5∼25 중량%가 투입되어 혼합된다.
이때, 상기 경량무기물과 경화제 및 충전제는 먼저 혼합하고, 이어서 무기점결제, 발수제 및 물은 혼합하며, 이 두 혼합물이 균질한 조성이 되도록 혼합한다.
그리고, 상기와 같은 혼합물을 성형하기 위하여 제품 성형을 위한 형상을 갖는 금형에 주입하여 50~150kg/cm2 의 성형압력을 가하여 성형한다.
계속하여, 성형된 제품은 건조로에서 최고 약 150℃로 건조하여 수분을 증발시켜서 충분히 경화시킨다.
이때, 상술한 압력 성형단계와 건조경화공정은 독립적으로 또는 동시에 수행될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 불연성 내열판넬의 실시예를 통하여 그 구성과 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
[실시예 1]
질석 22 중량%, 퍼라이트 15 중량%와 -50㎛이하의 입도를 가진 점토 20 중량%를 먼저 혼합하고 몰비가 3.2인 규산나트륨 35 중량%에 물 7.5중량%와 발수제 0.5 중량%를 첨가하여 혼합한 다음 이 두 혼합물을 다시 균질 혼합시켰다.
이 혼합물을 금형에 주입하여 약 100kg/㎠의 압력으로 압축, 발형하여 두께가 약 20mm인 판재를 성형하였다.
성형된 판넬은 약 50℃로 1시간, 그리고 약 150℃로 역시 1시간 건조시켜서 경화시켰다.
그 결과, 가열경화된 시편은 불연재급 시험에 합격하였고 연기나 유독가스가 전혀 발생하지 않았으며 비중은 약 0.55이고 시편의 내열성 한계(수축률 또는 팽창률이 2%이내이며 균열등의 결함이 없고 강도열화가 없는 상태)는 약 800℃이고 곡강도가 22.6kg/㎠이었다.
[실시예 2]
질석 37.5 중량%에 고령토 분말 18.8 중량%를 첨가하여 혼합하고 다음에 역시 몰비가 3.2인 규산나트륨 30.1 중량%에 물 13.2 중량%와 발수제 0.4 중량%를 첨가하여 혼합한 후 이 고상과 액상 혼합물을 재혼합하였다.
이 혼합물을 금형에 주입하여 약 150kg/㎠의 압력으로 압축, 발형하여 두께가 약 25mm인 판재를 성형하였다.
그리고, 성형된 판넬을 약 90℃로 1시간, 그리고 약 150℃로 1시간 건조시켜서 건조경화시켰다.
그 결과, 가열경화된 시편은 불연재급 시험에 합격하였고 역시 연기나 유독가스가 전혀 발생하지 않았으며 비중은 약 0.65이고 시편의 내열성 한계는 약 1000℃이며 곡강도가 25.7kg/㎠이었다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 불연성 내열판넬에 의하면, 조성물이 무기물로만 이루어져 있어서 화재발생시 인체에 유해한 연기나 유독가스가 전혀 발생하지 않으면서 약 800℃이상의 고온에서 판재의 변형이나 균열 등의 결함이 없고 수축률이나 팽창률이 약 2% 이내로 유지됨으로써 건축물 및 선박과 차량 등에서의 화재사고시 연기나 유독가스에 의한 질식사고를 예방할 수 있고, 인명피해 및 재산손실을 감소시킬 수 있다.
또한, 국내에 매장량이 풍부한 저품위 고령토, 점토 및 황토 등을 활용함으로써 국내자원의 부가가치를 제고할 수 있는 효과가 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.
따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 경량무기물 25∼55 중량%, 무기점결제 20∼44 중량%, 경화제 및 충전제 5∼22 중량%, 발수제 0.2∼1.5 중량% 그리고 물 5∼25 중량%가 혼합되어 조성되는 점토류 광물을 이용한 불연성 내열판넬.
  2. 제1항에 있어서, 상기 경량무기물은, 퍼라이트, 시라스발룬, 질석 및 유리발룬, 발포유리, 팽창흑연 등을 포함하는 군중 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 점토류 광물을 이용한 불연성 내열판넬.
  3. 제1항에 있어서, 상기 무기점결제는, 알카리금속규산염을 지칭하는 것으로서 알카리금속은 규산나트륨과 규산칼륨 중 선택된 어느 하나이며, 상기 규산나트륨의 경우 몰비(SiO2/Na2O의 몰비)가 3.0~3.5이고, 액상인 것을 특징으로 하는 점토류 광물을 이용한 불연성 내열판넬.
  4. 제1항에 있어서, 상기 경화제 및 충전제는, 고령토, 점토및 황토를 포함하는 군중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 점토류 광물을 이용한 불연성 내열판넬.
  5. 제1항에 있어서, 상기 발수제는, 실리콘계 발수제가 사용되는 것을 특징으로 하는 점토류 광물을 이용한 불연성 내열판넬.
  6. 경량무기물 25∼55 중량%, 무기점결제 20∼44 중량%, 경화제 및 충전제 5∼22 중량%, 발수제 0.2∼1.5 중량% 그리고 물 5∼25 중량%를 투입하여 혼합물을 형성하고, 상기 혼합물을 50~150kg/cm2 의 성형압력으로 성형하며, 성형된 제품을 건조로에서 최고 150℃의 온도로 건조시켜 내화판넬을 형성하는 점토류 광물을 이용한 불연성 내열판넬의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 경량무기물과 경화제 및 충전제를 먼저 혼합하고, 무기점결제, 발수제 및 물을 혼합한 다음, 이 두 혼합물이 균질한 조성이 되도록 혼합하는 것을 특징으로 하는 점토류 광물을 이용한 불연성 내열판넬의 제조방법.
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