KR100764632B1 - 해포석을 이용한 보온단열재의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 해포석, 발포제, 물, 점토를 혼합한 후 정치, 건조 및 방수처리단계를 거쳐 제조되는 보온단열재의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 인체에 무해하며, 열전도율이 낮고, 내열성, 흡수율 및 최고사용온도 등이 우수한 보온단열재를 얻을 수 있다.
해포석, 보온단열재
Description
도 1은 본 발명의 방법을 실시하는 과정의 개략도이다.
본 발명은 해포석, 발포제, 물, 점토를 혼합한 후 정치, 건조 및 방수처리단계를 거쳐 제조되는 보온단열재의 제조방법에 관한 것이다.
종래의 보온단열재로는 스티로폼, 우레탄, 페놀폼, 암면, 유리섬유 등이 주로 사용되고 있으나, 이러한 것들은 하나의 물질만으로는 강도와 단열효과를 동시에 갖출 수 없는 문제가 있다.
그리고 이러한 기존의 보온단열재 중 유기합성소재의 경우에는 내열성이 부족한 단점이 있고, 특히 페놀수지성분을 포함하고 있는 경우에는 200~300℃ 이상의 온도로 가열되었을 경우에는 페놀수지성분이 경화되므로 분진화되는 문제가 있다.
또한, 유리섬유나 암면과 같은 무기질 소재의 보온단열재는 분진을 발생시켜 인체에 유해한 영향을 미치는 경우가 많다. 특히 유리섬유의 경우에는 발암가능성에 대해 많은 논란이 있어왔는 바, 실제로 직접적 접촉이나 그 분진은 피부, 눈, 코, 목을 자극할 수가 있고, 가려움의 원인이 되기도 한다. 더구나 대부분 무거운 소재이어서 이동성이 떨어지는 문제가 있다.
본 발명은 종래의 보온단열재의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 보온성이 우수하여 종래의 보온단열재보다 면적손실을 줄일 수 있고, 열전도성이 낮아 단열성능이 우수하여 에너지 절약 측면에서 경제적이며, 인체에 무해하며, 불연성이고, 내열성 및 방수성이 우수한, 경량 소재의 보온단열재의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 보온단열재의 제조방법은 다음의 단계들을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다:
(1) 해포석 50~70중량%, 발포제 5~12중량%, 물 10~13중량%, 점토 7.5~12.5중량% 및 망간 7.5~12.5중량%를 혼합하는 단계;
(2) 상기 (1)단계의 혼합물을 70~160℃의 온도로 1~4시간 동안 정치하는 단계;
(3) 상기 (2)단계를 거친 혼합물을 1270~1460℃의 온도로 1~4시간 동안 건조하여 보온단열재를 얻는 단계;
(4) 상기 (3)단계에서 얻어진 보온단열재를 방수처리하는 단계.
본 발명의 상기 (1)단계에 있어서, 해포석은 마그네슘점토광물로서, 화학조 성식은 Mg4Si6O15(OH)2·6H2O이고, 부성분으로서 철, 망간 또는 니켈을 갖는 광물을 의미하며, 해포석은 분진이 없고, 인체와 접촉하여도 아무런 영향을 미치지 않으므로, 인체에 무해한 성분이다. 혼합물 중의 해포석의 함량은 50~70중량%가 바람직한데, 함량이 50중량% 미만이면 불연성 및 내열성이 떨어지고, 70중량%를 초과하면 열전도율이 높아지기 때문이다.
또한, 발포제로서는 일반적으로 사용되는 공지의 발포제를 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 폴리프로필렌글리콜, 사포닌, 젤라틴, 탄산수소나트륨, 탄산암모늄, 아세트산아밀, 디아조아미노벤젠 또는 탄산칼슘이며, 더욱 바람직하게는 상기 발포제의 혼합물이다. 상기 (1)단계의 혼합물 중 발포제의 함량은 5~12중량%가 바람직한데, 5~12중량%를 벗어나면 인장력이 떨어지기 때문이다.
혼합물에는 물 10~13중량%, 점토 7.5~12.5중량% 및 망간 7.5~12.5중량%가 더 혼합된다. 물의 함량은 10~13중량%를 벗어나면 보온단열재 내부에 기포가 많이 생길 수 있기 때문에 10~13중량%가 바람직하고, 점토의 함량은 7.5~12.5중량%를 벗어나면 표면이 단단해져 보온력이 감소될 수 있기 때문에 7.5~12.5중량%가 바람직하고, 망간의 함량은 7.5~12.5중량%를 벗어나면 보온단열재의 인장력이 떨어지기 때문에 7.5~12.5중량%가 바람직하다.
상기 혼합물의 혼합은 교반기를 통해서 이루어지며, 10℃ 미만의 온도에서 20~50분 동안 혼합시키는 것이 바람직하다.
상기 (1)단계를 거친 혼합물은 상기 (2)단계에서 70~160℃의 온도로 1~4시간 동안 정치하는 과정을 거친다. 정치시키는 온도는 70~160℃가 바람직한데, 온도가 70℃ 미만이면 혼합물의 밀도가 낮아지고, 160℃를 초과하면 혼합물이 지나치게 경화되어 성형이 어렵기 때문이다. 또한, 정치시키는 시간은 1~4시간을 벗어나면 보온단열재의 색깔이 진하게 변색되기 때문에, 1~4시간이 바람직하다.
상기 (2)단계를 거친 혼합물은 상기 (3)단계에서 1270~1460℃의 온도로 1~4시간 동안 건조된다. 건조되는 온도는 1270~1460℃가 바람직한데, 온도가 1270~1460℃를 벗어나면 충분한 건조가 이루어지지 않기 때문이다. 또한, 건조되는 시간은 1시간 미만이면 충분한 건조가 이루어지지 않고, 4시간을 초과하면 표면에 분진이 생기기 때문에, 1~4시간이 바람직하다.
상기 (3)단계를 거쳐서 얻어진 보온단열재는 상기 (4)단계에서 방수처리되는데, 방수처리단계는 특별한 제한이 없이 통상의 방수처리 단계를 적용할 수 있는데, 특히 다음의 단계들을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다:
(A) 상기 (3)단계에서 얻어진 보온단열재에 경화제를 포함한 방수액을 분사하는 단계,
(B) 상기 (A)단계를 거친 보온단열재를 80~120℃의 온도로 10~50분간 건조한 후에 40~80℃의 온도로 10~50분간 건조하는 단계,
(C) 상기 (B)단계를 거친 보온단열재를 3~8℃/min 의 승온속도로 온도를 상승시켜 1270~1460℃까지 가열하는 단계,
(D) 상기 (C)단계를 거친 보온단열재를 1270~1460℃의 온도에서 1~4시간 동안 정치하는 단계.
상기 (3)단계를 거친 보온단열재는 상기 (A)단계에서 분사된 방수액으로 도포된다. 방수액은 경화제를 포함하며, 경화제로는 통상의 것을 사용할 수 있는데, 예를 들어, 전분 20~40중량%, 백유제 10~30중량%, 규산요제 20~40중량% 및 유리접착제 10~30중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 (A)단계를 거친 보온단열재는 상기 (B)단계에서, 80~120℃의 온도로 10~50분간 건조된 후에 40~80℃의 온도로 10~50분간 건조하는 과정을 거치는데, 이와 같이 2중의 건조과정을 거치는 것은 보온력 및 방수능력을 향상시키기 위해서이다..
그리고, 상기 (C)단계에서 3~8℃/min의 승온속도로 온도를 상승시켜 1270~1460℃까지 가열하는데, 급격한 온도상승은 보온단열재에 분사된 방수제의 균열을 일으킬 수 있으므로, 상승되는 온도범위는 3~8℃/min의 승온속도가 바람직하다. 가열 후 최종온도는 1270~1460℃가 바람직한데, 1460℃를 초과하면 보온단열재가 분해될 수 있으며, 1270℃ 미만이면 방수성분이 보온단열재와 충분히 결합되지 않을 수 있기 때문이다.
상기 (C)단계를 거친 보온단열재는 상기 (D)단계에서 1270~1460℃의 온도에서 1~4시간 동안 정치된다. 4시간이 초과하면 방수성분이 분해될 수 있으며, 1시간 미만이면 방수성분이 보온단열재와 충분히 결합되지 않을 수 있기 때문에, 정치시간은 1~4시간이 바람직하다.
상기와 같은 방법에 의하여 제조된 보온단열재는 보온 및/또는 단열이 필요한 용도에 제한없이 사용될 수 있으며, 특히 파이프커버용으로서 적합하게 사용될 수 있다.
이하 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하나, 하기 실시예는 예시적인 목적일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시예
해포석 60kg, 발포제로서 탄산칼슘:탄산수소나트륨이 1:1로 혼합된 혼합물 8kg, 물 12kg, 점토 10kg, 망간 10kg을 교반기에 넣고 40분간 교반시킨 후, 정치조에 이송시켰다. 상기 혼합물을 정치조에서 100℃의 온도로 2시간 동안 정치한 후, 건조로로 이송하여 1350℃에서 2시간 동안 건조시켜 보온단열재를 얻었다.
상기 얻은 보온단열재를 방수로에 이송시킨 후, 전분 3kg, 백유제 2kg, 규산요제 3kg, 유리접착제 2kg을 혼합한 방수액을 분사했다. 분사액을 분사한 후, 보온단열재를 100℃의 온도에서 30분간 건조시킨 후, 다시 60℃의 온도에서 30분간 건조시켰다.
건조된 보온단열재를 5℃/min 단위로 온도를 상승시켜 1300℃가 될 때까지 가열시킨 후, 약 2시간 동안 유지하여 방수처리된 보온단열재를 얻었다.
상기 과정에서 얻은 보온단열재의 물성을 하기의 표1에 실시예 1로서 나타내었으며, 비교를 위하여 종래의 보온단열재 제품인 EPS 제품(비교예 1), 우레탄폼 제품(비교예 2), 우레아폼 제품(비교예 3), 광물면 제품(비교예 4) 및 유리솜 제품(비교예 5)의 일반적인 물성을 함께 나타내었다. 물성 시험은 KS 규격인 KS L9016:2005에 따라 실시되었다.
| 실시예 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | 비교예 5 | |
| 열전도율 (kcal/mhr℃) | 0.028 | 0.29~0.03 | 0.031~0.032 | 0.033~0.036 | 0.037~0.039 | 0.040~0.055 |
| 흡수율(%) | 0.5이하 | 1.5~3.0 | 0.5~1.0 | 10~20 | 60이상 | 80이상 |
| 최고사용온도(℃) | 750 | 80 | 100 | 100 | 600 | 350 |
상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본원발명의 보온단열재는 열전도율, 흡수율 및 최고사용온도 모든 면에서 우수한 효과를 나타낸다. 특히, 흡수율이 다른 종래의 보온단열재보다 낮아 내습성이 우수하고, 최고사용온도가 현저하게 높아 내열성이 우수하여, 고온에서도 변성 없이 사용될 수 있다.
상기에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 방법에 의하면, 보온성이 우수하여 종래의 보온단열재보다 면적손실을 줄일 수 있고, 열전도성이 낮아 단열성능이 우수하여 에너지 절약 측면에서 경제적이며, 인체에 무해하며, 불연성, 내열성 및 방수성이 우수하며, 경량이어서 이동 및 시공이 간편한 보온단열재를 얻을 수 있다.
Claims (3)
- 다음의 단계를 포함하는 보온단열재의 제조방법:(1) 해포석 50~70중량%, 발포제 5~12중량%, 물 10~13중량%, 점토 7.5~12.5중량% 및 망간 7.5~12.5중량%를 혼합하는 단계;(2) 상기 (1)단계의 혼합물을 70~160℃의 온도로 1~4시간 동안 정치하는 단계;(3) 상기 (2)단계를 거친 혼합물을 1270~1460℃의 온도로 1~4시간 동안 건조하여 보온단열재를 얻는 단계;(4) 상기 (3)단계에서 얻어진 보온단열재를 방수처리하는 단계.
- 제1항에 있어서, 상기 (4)단계의 방수처리는 다음의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보온단열재의 제조방법:(A) 상기 (3)단계에서 얻어진 보온단열재에 경화제를 포함한 방수액을 분사하는 단계;(B) 상기 (A)단계를 거친 보온단열재를 80~120℃의 온도로 10~50분간 건조한 후에 40~80℃의 온도로 10~50분간 건조하는 단계;(C) 상기 (B)단계를 거친 보온단열재를 3~8℃/min의 승온속도로 온도를 상승시켜 1270~1460℃까지 가열하는 단계;(D) 상기 (C)단계를 거친 보온단열재를 1270~1460℃의 온도에서 1~4시간 동 안 정치하는 단계.
- 제2항에 있어서, 상기 경화제는 전분 20~40중량%, 백유제 10~30중량%, 규산요제 20~40중량% 및 유리접착제 10~30중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 보온단열재의 제조방법.
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2006
- 2006-05-18 KR KR1020060044502A patent/KR100764632B1/ko not_active IP Right Cessation
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