KR102240415B1 - Nano-Coated Ceramic Siding - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 건축용 세라믹 사이딩에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저가의 고령토를 활용하여 점성과 가소성이 부족한 성형성능을 개선하고 저온소성 및 경량화를 도모함으로써, 화재안전성 뿐만 아니라 경제성과 시공성 또한 향상시킬 수 있도록 한 건축용 나노코팅 세라믹 사이딩 기술에 관한 것이다. The present invention relates to ceramic siding for construction, and more particularly, by using low-cost kaolin to improve molding performance lacking in viscosity and plasticity, and to achieve low-temperature plasticity and weight reduction, so that not only fire safety, but also economical and workability can be improved. It relates to a nano-coated ceramic siding technology for construction.
건축물의 외벽을 마감하는데 사용되는 마감재를 사이딩(Siding)이라고 하는데, 이러한 사이딩(Siding)의 시공은 다양한 외부 요인(바람, 추위, 화염, 태양의 열기, 습기, 소음 등)으로 부터 건축물을 지켜내어 건축물의 수명을 오랫동안 유지하도록 하기 위한 것으로, 최근 건축물의 신축공사나 리모델링 등에 주로 사용되고 있다.The finishing material used to finish the exterior walls of a building is called siding, and the construction of such siding protects the building from various external factors (wind, cold, flame, heat of the sun, moisture, noise, etc.). It is intended to maintain the life of a building for a long time, and is mainly used for new construction or remodeling of buildings in recent years.
이러한 사이딩 시공 방법은 골조공사 후 외벽 마감재로 목재 또는 합성수지 혹은 천연자재로 만들어진 다양한 외부마감재나 혹은 시멘트 또는 세라믹으로 만들어진 시멘트 사이딩 및 세라믹 사이딩을 연접 배치하여 시공하는 것으로, 통상 여러 개의 사이딩 패널을 적층하여 시공하면서 그 사이딩 패널을 상기 복합 경량 패널의 외벽에 직결시공(즉, 못이나 앵커 또는 피스등을 이용하여 직접 체결)하게 된다.This siding construction method is to install various external finishing materials made of wood or synthetic resin or natural materials as a finishing material for the exterior wall after frame construction, or cement siding made of cement or ceramic and ceramic siding. During construction, the siding panel is directly connected to the outer wall of the composite lightweight panel (that is, directly fastened using nails, anchors, or pieces).
한편, 최근 초고층 빌딩 및 고층 아파트 등의 화재에 있어서, 저층에서 옥상까지 화재가 삽시간에 번져 화염과 유독가스로 인해 사람이 미처 대피하지 못하고 참변을 당하는 안타까운 사고 소식이 매스컴을 통해 알려진바 있다.On the other hand, in recent fires in high-rise buildings and high-rise apartments, the news of an unfortunate accident in which a fire spreads from the lower floors to the roof in an instant, and the flames and toxic gases can not evacuate and suffer catastrophes has been known through the media.
이러한 고층 건물에서의 화재시의 문제점 중에는, 건축물의 외벽마감이 드라이비트 공법 또는 유기질 단열재의 사용으로 방화시 유독가스를 내뿜는 치명적인 건축자재에 기인한 점이 있다.Among the problems of fire in such a high-rise building, there is a point that the exterior wall finish of the building is due to a deadly building material that emits toxic gas when fire is fired by the dry bit method or the use of an organic insulating material.
따라서 이러한 문제점을 개선하기 위하여 많은 외벽마감 건축공법의 제안이 되어왔으나, 실제로는 여러가지 제약 요인으로 인하여, 화재시의 유독가스 발생, 중량 문제, 내구성 문제 등의 많은 단점이 존재함에도 불구하고 기존의 사이딩을 어쩔 수 없이 사용하고 있는 것이 현 추세이다.Therefore, in order to improve these problems, many exterior wall finishing construction methods have been proposed, but in reality, due to various constraints, there are many disadvantages such as generation of toxic gases in case of fire, weight problems, and durability problems. The current trend is that it is unavoidably used.
특히, 일본이나 독일 등의 경우, 세라믹 사이딩은 환경 친화성, 탁월한 자연미, 수명, 간편한 유지보수, 그리고 고급외장재로 자리매김하고 있으나, 1350℃ 이상의 높은 소성온도가 요구됨으로써 이에 따라 제조비용 또한 높다는 문제점이 있으며, 또한 기존 사이딩은 중량이 커서 운반 및 취급에 불편함이 수반되고 시공성이 저하되는 등의 문제점으로 인해 경량화가 지속적으로 요구되고 있는 실정이다.In particular, in the case of Japan and Germany, ceramic siding is positioned as an environmental friendliness, excellent natural beauty, longevity, simple maintenance, and high-quality exterior materials, but a high firing temperature of 1350°C or higher is required, so manufacturing costs are also high. In addition, the existing siding is a situation in which weight reduction is continuously required due to problems such as inconvenience in transport and handling due to the large weight and deterioration of constructability.
한편, 기존의 CRC, MgO, FRP등의 사이딩은 펄프, 유리섬유, 그리고 유기물로 구성된 복합체의 사이딩으로써 자외선에 의한 변형 및 변색, 부식과 비산, 그리고 표면 허물어짐과 들뜸과 박리에 대한 문제점이 있다.On the other hand, conventional siding such as CRC, MgO, FRP, etc., as a siding of a composite composed of pulp, glass fiber, and organic matter, has problems in deformation and discoloration due to ultraviolet rays, corrosion and scattering, and surface deterioration, lifting, and peeling. .
이에, 기존 건축용 사이딩 공법의 문제 해결을 통해, 삶의 질을 중시하고 건강과 생명을 중시하는 사회 분위기에 부응하여 원천적으로 화재로부터 소중한 인명 및 재산을 지킬 수 있도록 하는 함으로써, 경제·산업적 필요성 및 기술적 필요성에 부응할 수 있는 신기술의 개발이 절실한 실정이다. Therefore, by solving the problems of the existing siding construction method for buildings, by responding to the social atmosphere that values quality of life and places importance on health and life, it is possible to protect precious lives and property from fire at the source. There is an urgent need to develop new technologies that can meet the needs.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 환경 친화성, 탁월한 자연미, 긴 수명, 간편한 유지보수 등의 장점을 제공함과 아울러, 제조시의 소성 온도를 충분히 낮추어 저온 소성이 가능하도록 하고 경량화를 가능하게 하고 또한 높은 내구성을 구비토록 함으로써, 건축용 사이딩으로서의 요구 특성을 기존 사이딩의 문제점들을 해결하고 경제적·산업적 필요성 및 기술적 필요성에 부응할 수 있는 수준으로 높일 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, and provides advantages such as environmental friendliness, excellent natural beauty, long lifespan, and simple maintenance, while sufficiently lowering the firing temperature during manufacture to enable low-temperature firing and to reduce weight. The purpose of this is to solve the problems of existing siding and increase the required characteristics as a siding for construction to a level that can meet economic, industrial and technical needs.
즉, 본 발명은 세라믹 재료에 나노 크기의 이종소재를 혼입시키고, 다양한 소재들의 형태를 제어하여 원하는 구조를 만들거나 표면에 막을 형성하는 나노복합소재(0.1㎚~수㎚) 영역에서 입도를 제어하여 기존 복합소재의 특성을 강화한 완전히 차별화된 신소재 나노복합소재로 이루어져, 화재에 대한 안전성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 제조시에 저온 소성이 가능하고 경량화됨으로써, 제조 및 운반에 따른 경제성 및 시공 편의성 등을 향상시킬 수 있도록 한 건축용 나노코팅 세라믹 사이딩을 제공하는데 그 목적이 있다. In other words, the present invention is a nanocomposite material (0.1 nm to several nm) that forms a desired structure or a film on the surface by mixing nano-sized heterogeneous materials into ceramic materials and controlling the shape of various materials. It consists of a completely differentiated new material nanocomposite material that reinforces the characteristics of the existing composite material by controlling the particle size in the area, and not only improves the safety against fire, but also enables low-temperature sintering during manufacturing and is lightweight, so economical in manufacturing and transportation And it is an object to provide a nano-coated ceramic siding for construction that can improve the convenience of construction and the like.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 건축용 나노코팅 세라믹 사이딩은, 고령토(Halloysite Kaolin)와, 펄라이트(Pearlite)와, 저융점의 결합제와, 납석과, 입경 0.1㎛ 이하의 나노고령토(Nano Kaolin)와, 점토(Clay)와, 붕사(Borax)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the nano-coated ceramic siding for construction of the present invention includes Kaolin, Pearlite, a low melting point binder, pyrophyllite, and Nano Kaolin having a particle diameter of 0.1 μm or less. Wow, it is characterized in that it is composed of clay (Clay), and borax (Borax).
이때, 저융점의 결합제로는 프리트(Frit)가 사용됨을 특징으로 한다.In this case, frit is used as a binder having a low melting point.
그리고, 상기 나노코팅 세라믹 사이딩의 배합 조성은, 고령토 50~5중량%, 나노고령토 20~0.1중량%, 펄라이트 30~5중량%, 납석 50~5중량%, 점토 30~5중량%, 프리트 50~10중량%, 붕사 10~0.1중량% 내에서 정해지는 것을 특징으로 한다.And, the blending composition of the nano-coated ceramic siding, kaolin 50 to 5% by weight,
그리고, 바람직하게는, 상기 나노코팅 세라믹 사이딩의 배합 조성은, 고령토 15중량% 및 납석 15중량%, 그리고 경량화를 위하여 펄라이트 10중량%, 프리트 30중량%, 나노고령토 10중량%, 붕사 5중량%임을 특징으로 한다.And, preferably, the blending composition of the nano-coated ceramic siding is kaolin 15% by weight and pyrophyllite 15% by weight, and
한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 형태에 따르면, 고령토 15중량% 및 납석 15중량%, 그리고 경량화를 위하여 펄라이트 10중량%, 프리트 30중량%, 나노고령토 10중량%, 붕사 5중량%, 점토 15중량%으로 원재료를 배합하는 단계와; 배합된 원재료에 대해 밀링을 실시하는 단계와; 밀링 후의 원재료에 대해 소정 입도의 체를 통과시키는 단계와; 체를 통과한 원재료를 건조시키는 단계와; 건조된 원재료를 가압하여 원하는 모양으로 성형하는 단계와; 성형된 원재료를 항량으로 건조한 후, 975℃ 조건에서 소결하는 단계;를 포함하여서 되는 건축용 나노코팅 세라믹 사이딩 제조 방법이 제공된다.On the other hand, according to another aspect of the present invention for achieving the above object, kaolin 15% by weight and pyrophyllite 15% by weight, and
이와 같이 구성된 본 발명의 나노코팅 세라믹 사이딩은, 1,000℃ 이하의 저온소성 기술과 경량화 문제를 펄라이트 등의 경량화 재료를 사용하여 본 발명에서 요구되는 물성을 만족할 수 있으며, 건축용 외벽 마감재에 있어서의 안전성을 한층 더 높일 수 있을 뿐만 아니라 제조시에 저온 소성이 가능하고 경량화됨으로써, 제조 및 운반에 따른 경제성 및 시공 편의성 등의 향상을 도모할 수 있는 효과를 제공한다.The nano-coated ceramic siding of the present invention configured as described above can satisfy the physical properties required in the present invention by using a lightweight material such as pearlite to solve the problem of low-temperature firing technology of 1,000°C or less and weight reduction, and to achieve safety in exterior wall finishing materials for construction. Not only can it be further increased, but also low-temperature firing is possible and lightweight during manufacturing, thereby providing an effect that can improve economic efficiency and construction convenience according to manufacturing and transportation.
또한, 천연광물인 저가의 고령토를 활용하여 점성과 가소성이 부족한 성형성능을 개선하여, 부가가치가 높은 건축용자재인 세라믹사이딩을 개발할 수 있다. In addition, it is possible to develop ceramic siding, which is a building material with high added value, by improving the molding performance lacking in viscosity and plasticity by using inexpensive kaolin, a natural mineral.
또한, 본 발명은 고품질의 세라믹 사이딩 상용화를 통한 국산화 및 세계 시장에서의 기술 선점 및 수출이 가능해지는 등, 산업적·경제적 측면에서 효과적으로 이용 가능하다.In addition, the present invention can be effectively used in industrial and economic aspects, such as localization through commercialization of high-quality ceramic siding, and technology preemption and export in the global market.
본 발명에 의한 건축용 나노코팅 세라믹 사이딩 및 그 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.Construction nano-coated ceramic siding according to the present invention and its manufacturing method has the following effects.
환경 친화성, 탁월한 자연미, 긴 수명, 간편한 유지보수 등의 장점을 제공함과 아울러, 제조시의 소성 온도를 충분히 낮추어 저온 소성이 가능하도록 하고 경량화를 가능하게 하고 또한 높은 내구성을 구비토록 함으로써, 건축용 사이딩으로서의 요구 특성을 기존 사이딩의 문제점들을 해결하고 경제적·산업적 필요성 및 기술적 필요성에 부응할 수 있는 이점이 있다.Siding for construction, by providing advantages such as environmental friendliness, excellent natural beauty, long lifespan, and easy maintenance, and low-temperature firing by sufficiently lowering the firing temperature during manufacture, making it possible to reduce weight and provide high durability. It has the advantage of solving the problems of existing siding and responding to economic and industrial needs and technical needs.
즉, 본 발명은 세라믹 재료에 나노 크기의 이종소재를 혼입시키고, 다양한 소재들의 형태를 제어하여 원하는 구조를 만들거나 표면에 막을 형성하는 나노복합소재(0.1㎚~수㎚) 영역에서 입도를 제어하여 기존 복합소재의 특성을 강화한 완전히 차별화된 신소재 나노복합소재로 이루어져, 화재에 대한 안전성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 제조시에 저온 소성이 가능하고 경량화됨으로써, 제조 및 운반에 따른 경제성 및 시공 편의성 등을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.That is, the present invention incorporates nano-sized heterogeneous materials into ceramic materials and controls the shape of various materials to create a desired structure or control particle size in a nanocomposite material (0.1 nm to several nm) that forms a film on the surface. Consisting of a completely differentiated new material nanocomposite material that reinforces the characteristics of existing composite materials, it not only improves the safety against fire, but also enables low-temperature firing during manufacturing and is lightweight, thereby improving economy and construction convenience in manufacturing and transportation. There is an effect that can be made.
도 1은 본 발명에 따른 나노코팅 세라믹 사이딩의 물리적 특성을 보여주는 테이블
도 2a는 본 발명의 나노코팅 세라믹 사이딩의 물성 시험을 위한 배합범위를 보여주는 테이블
도 2b는 본 발명의 나노코팅 세라믹 사이딩의 최적 배합을 보여주는 테이블
도 3은 고령토의 입도 분쇄 시험 결과를 보여주는 그래프
도 4a 내지 도 4d는 900 ~ 1050 ℃ 범위 내의 서로 다른 소결 온도에서 제조된 나노코팅 세라믹 사이딩의 물리적 특성을 보여주는 그래프
도 5는 900 ~ 1050 ℃ 범위 내의 온도에 따른 중량 감소율 및 전체 수축율을 보여주는 그래프
도 6는 본 발명에 따른 나노코팅 세라믹 사이딩의 나노코팅 결과에 따른 물방울의 접촉각을 보여주는 도면
도 7은 900 ~ 1,050 ℃ 범위 내의 서로 다른 온도에서 저온 소결된 다양한 세라믹 사이딩의 XRD(X-선 회절) 패턴을 비교하여 보여주는 도면
도 8a 내지 도 8e은 본 발명에 따른 나노코팅 세라믹 사이딩의 소성 온도별 SEM((Scanning Electron Microscopy) 분석 물방울의 접촉각을 보여주는 도면1 is a table showing the physical properties of nano-coated ceramic siding according to the present invention
Figure 2a is a table showing the mixing range for the physical property test of the nano-coated ceramic siding of the present invention
Figure 2b is a table showing the optimal formulation of the nano-coated ceramic siding of the present invention
3 is a graph showing the result of a particle size grinding test of kaolin
4A to 4D are graphs showing physical properties of nanocoated ceramic siding manufactured at different sintering temperatures in the range of 900 to 1050°C.
5 is a graph showing the weight reduction rate and the total shrinkage according to the temperature in the 900 ~ 1050 ℃ range
6 is a view showing the contact angle of water droplets according to the nano-coating result of the nano-coated ceramic siding according to the present invention
FIG. 7 is a view showing a comparison of XRD (X-ray diffraction) patterns of various ceramic sidings low-temperature sintered at different temperatures within the range of 900 to 1,050 °C.
8A to 8E are views showing contact angles of water droplets analyzed by SEM (Scanning Electron Microscopy) according to firing temperatures of nanocoated ceramic siding according to the present invention.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8.
본 발명의 나노코팅 세라믹 사이딩의 도출 프로세스Derivation process of nano-coated ceramic siding of the present invention
본 발명의 나노코팅 세라믹 사이딩의 도출은 다음과 같은 프로세스로 진행된다.The derivation of the nano-coated ceramic siding of the present invention proceeds in the following process.
첫째, 본 발명에서 도출하고자 하는 나노코팅 세라믹 사이딩은 점토광물로써, 고령토(Halloysite Kaolin)와 납석(Pyrophylite) 등을 사용하고 성형성 및 작업성, 수축율을 고려하여 1,000℃ 이하 소성조건에 대하여 원재료에 대한 일정한 조성 범위를 설정하며 이에 앞서 기존의 건축용 외장마감재인 세라믹 타일(Ceramic tile), 시멘트 사이딩(CRC siding), MgO 사이딩의 물리적 특성을 검토한다.First, the nano-coated ceramic siding to be derived from the present invention is a clay mineral, and uses Kaolin and Pyrophylite. Prior to this, the physical properties of ceramic tile, cement siding (CRC siding), and MgO siding, which are conventional exterior finishing materials for buildings, are reviewed.
둘째, 일정한 조성 범위에 따라 도출한 배합을 토대로 소성온도별 물리적 특성(KS L 3114:2010)을 분석하고, 이를 토대로 도출한 최적배합을 선정 후, 소성온도별 나노코팅 세라믹 사이딩을 제작한다.Second, based on the formulation derived according to a certain composition range, the physical properties (KS L 3114:2010) for each sintering temperature are analyzed, and the optimum formulation derived based on this is selected, and then the nano-coated ceramic siding for each sintering temperature is manufactured.
셋째, 소성온도별로 제작된 세라믹 사이딩의 물리적 특성을 알아보기 위해 겉보기 비중(Apparent specific gravity, 이하 AD), 부피비중(Bulk specific gravity, 이하 BD), 기공율(Apparent porosity, 이하 AP), 흡수율(Water absorption, 이하 WA)를 확인한다.Third, to find out the physical properties of ceramic siding produced by firing temperature, apparent specific gravity (hereinafter, AD), bulk specific gravity (hereinafter, BD), porosity (hereinafter, AP), and water absorption rate (water absorption, hereinafter WA).
넷째, KS L 1591의 기준에 따라 꺾임강도(Modulus of Rupture, 이하 MOR)를 측정하고, 표면경도와 내오염성을 분석한다.Fourth, according to the standard of KS L 1591, the bending strength (Modulus of Rupture, hereinafter referred to as MOR) is measured, and the surface hardness and stain resistance are analyzed.
다섯째, 미시적 분석으로 X-선 형광분석 및 X-선 회절분석, SEM 분석을 실시하여 소성온도별 세라믹 사이딩의 특성을 파악한다.Fifth, X-ray fluorescence analysis, X-ray diffraction analysis, and SEM analysis are performed as microscopic analysis to understand the characteristics of ceramic siding by firing temperature.
여섯째, 이상과 같이 물리적 특성을 파악하여 도 1에 제시된 물성값을 가지는 최적의 나노코팅 세라믹 사이딩의 조성비를 도출한다.Sixth, by grasping the physical properties as described above, an optimal composition ratio of the nano-coated ceramic siding having the physical property values shown in FIG. 1 is derived.
본 발명의 나노코팅 세라믹 사이딩의 물리적 환산방법Physical conversion method of nano-coated ceramic siding of the present invention
상술한 본 발명의 나노코팅 세라믹 사이딩의 도출을 위한 시편의 물리적 특성 환산방법은 다음과 같다. A method of converting the physical properties of the specimen for deriving the nano-coated ceramic siding of the present invention described above is as follows.
물리적 특성은 KS L 3114:2010에 따른 내화물 겉보기, 기공률, 흡수율 및 비중 측정방법에 의하여 다음과 같이 산정된다.The physical properties are calculated as follows by the method of measuring the appearance, porosity, water absorption and specific gravity of the refractory according to KS L 3114:2010.
① 겉보기 비중(Apparent Density: AD): 겉보기 비중은 다공체에서 내부의 기공을 포함시킨 체적당의 비중을 말한다. ① Apparent Density (AD): The apparent specific gravity refers to the specific gravity per volume including internal pores in a porous body.
② 부피비중(Bulk Density : BD): 부피에 대한 무게비중을 말한다. ② Bulk Density (BD): It refers to the weight ratio to the volume.
③ 겉보기 기공률(Apparent Porosity : AP): 겉보기 기공률(%)은 다공체의 총용적 중에서 개기공이 점하는 용적의 백분율로 나타낸다. ③ Apparent Porosity (AP): The apparent porosity (%) is expressed as the percentage of the volume occupied by open pores among the total volume of the porous body.
④ 흡수율(Water Absorption : WA): 흡수율 단위 중량당의 흡수량을 백분율로 나타낸 값으로 한다. ④ Water Absorption (WA): Absorption rate The amount of absorption per unit weight is expressed as a percentage.
본 발명에 적용된 재료의 물리적 특성Physical properties of the material applied to the present invention
본 발명에 적용된 재료의 물리적 특성은 다음과 같다. The physical properties of the material applied to the present invention are as follows.
1) 나노고령토(Nano Kaolin)1) Nano Kaolin
나노고령토는 산청지역의 광산원광을 건조(250℃)하여 분쇄 가공한 분말로 카올린족 할로이사이트 계통이 주광물(Kim, 2004)이며, α-Quartz가 2차상으로 존재하여 Fe2O3가 0.90% 이하로 함유한다. 출발 원재료의 평균입경은 20.92㎛이며, 나노고령토는 가공 분쇄후에 0.1㎛(100nm) 이하가 된다.Nano Kaolin is a powder obtained by pulverizing and drying the mineral ore in the Sancheong area (250℃). The kaolin group haloysite system is the main mineral (Kim, 2004), and α-Quartz is present in the secondary phase, so Fe 2 O 3 is 0.90. % Or less. The average particle diameter of the starting raw materials is 20.92 μm, and the nano kaolin is less than 0.1 μm (100 nm) after processing and grinding.
나노고령토는 본 발명의 세라믹 사이딩에서 붕사, 프리트와 더불어 저온소결용 첨가재의 하나로서 사용된다.Nano kaolin is used as one of the additives for low temperature sintering along with borax and frit in the ceramic siding of the present invention.
2) 펄라이트(Pearlite)2) Pearlite
펄라이트는 진주암(화성암의 일종)을 8~12mesh 이하로 분쇄하고, 예열 후 급속히 가열하면 함유하는 결정수는 발포하여 팽창한다. 이것을 냉각시켜 백색 진주 모양의 가벼운 미립자(겉보기 비중 0.38~0.60)가 얻어진다. 이는 내화 및 내열, 방음 등이 뛰어나기 때문에 시멘트 모르타르 단열재 이외에 여재 등으로 사용된다. 펄라이트는 본 발명의 세라믹 사이딩에서 경량화를 위한 재료로 사용된다.Pearlite pulverizes perlite (a type of igneous rock) to less than 8 to 12 mesh, and when heated rapidly after preheating, the crystal water it contains expands by foaming. This is cooled to obtain white pearl-shaped light particulates (apparent specific gravity of 0.38 to 0.60). Since it is excellent in fire resistance, heat resistance, and sound insulation, it is used as a filter material in addition to cement mortar insulation. Pearlite is used as a material for weight reduction in the ceramic siding of the present invention.
3) 납석(Pyrophyllite)3) Pyrophyllite
납석은 화학식이 Al2Si4O10(OH)2인 단사정계에 속하는 광물로서, 2:1 층상규산염광물로서 화성암과 변성암에 기원한다. 화학적 성질은 SiO2는 66.7%, Al2O3는 28.3%이며, H2O는 5.0%이다. 물리적 성질 중 색은 은색과 황색, 사과빛 녹색, 황색에 투명, 진주광택, 유리광택을 띠며 담갈색및 백색이다. 경도는 1.5이며 비중은 2.8이다. 납석은 세라믹 사이딩의 골격을 이루는 기본 재료로 사용된다.Pyrophyllite is a mineral belonging to the monoclinic system with the chemical formula Al 2 Si 4 O10(OH) 2 , and is a 2:1 layered silicate mineral originating in igneous and metamorphic rocks. Chemical properties are SiO 2 66.7%, Al 2 O 3 28.3%, H 2 O 5.0%. Among the physical properties, the colors are silver and yellow, apple green, yellow to transparent, pearlescent, glassy, pale brown and white. The hardness is 1.5 and the specific gravity is 2.8. Pyrophyllite is used as the base material for the framework of ceramic siding.
4) 점토(Clay)4) Clay
점토는 China Clay을 사용하여 원광을 분말상태로 가공된 공업용 제품으로, 주성분은 SiO2이며 63.46%가 건축용 재료 및 내화물용으로 사용된다. 평균입경은 16.75㎛이다. Clay is an industrial product in which ore is processed into powder using China Clay . Its main component is SiO 2 and 63.46% is used for building materials and refractories. The average particle diameter is 16.75 μm.
5) 붕사(Borax)5) Borax
붕사 Na2B2O7·10H2O를 878℃ 이상으로 가열하면 융해하여 유리상(狀)이 된다. 이 작은 구슬을 붕사구슬이라 하는데, 주체가 되는 것은 메타붕산나트륨 NaBO2와 붕산무수물 B2O3이다.When borax Na 2 B 2 O 7 ·10H 2 O is heated to 878°C or higher, it melts and becomes glassy. These small beads are called borax beads, and the main bodies are sodium metaborate NaBO 2 and boric anhydride B 2 O 3 .
붕사는 본 발명의 세라믹 사이딩에서 저온소결용 첨가재의 하나로서 사용된다.Borax is used as one of the additives for low temperature sintering in the ceramic siding of the present invention.
6) 프리트(Frit)6) Frit
프리트(Frit)는 일반적으로 유리질의 분말을 이르며 도자기의 유약 배합성분 혹은 법랑의 유약 주성분으로 사용된다. 또한 색유리의 일부 원료에 가하는 경우도 있다. 조성은 용도에 따라 다르지만 일반적으로 녹는점이 낮은 것이 많고 안정화를 위해 사용한다. 따라서, 붕사는 본 발명의 세라믹 사이딩에서 저온소결용 첨가재의 하나로서 사용된다.Frit is generally a glassy powder and is used as a glaze compound for ceramics or as a main ingredient for glazes of enamel. In addition, it may be added to some raw materials for colored glass. The composition varies depending on the application, but generally there are many low melting points and are used for stabilization. Therefore, borax is used as one of the additives for low temperature sintering in the ceramic siding of the present invention.
본 발명의 나노코팅 세라믹 사이딩의 배합 설계Formulation design of nano-coated ceramic siding of the present invention
본 발명의 나노코팅 세라믹 사이딩의 원재료에 대한 배합 설계는 각 원재료의 물리적 특성과 화학성분을 고려하게 되며, 특히 1,000℃에서 소성하여 예상 배합을 설정하였으며, 소성온도별로 제조한 세라믹 사이딩의 물리적 특성을 알아보기 위해 비율을 변화시켜 실시하였다.The mixing design for the raw materials of the nano-coated ceramic siding of the present invention takes into account the physical properties and chemical composition of each raw material, and in particular, the expected formulation was set by firing at 1,000°C, and the physical properties of the ceramic siding manufactured by firing temperature were determined. It was carried out by changing the ratio to find out.
1) 출발원료(starting material)의 조건 및 배합 범위1) Starting material conditions and blending range
출발원료의 사용은 본 발명의 설계 조건(도 1의 요구 특성 테이블 참조)을 만족하도록 1,000℃이하의 소성으로 부피비중 2.0 이하, 흡수율 10% 이하 등의 요구 특성을 만족하는 세라믹 사이딩을 위한 조건에서 각각의 원재료의 1000℃ 소성조건에 사전에 수축율 및 흡수율을 고려하여 배합조성을 달리하면서 반복적으로 진행한다. The use of the starting material is under the conditions for ceramic siding that satisfies the required characteristics such as a volume specific gravity of 2.0 or less and an absorption rate of 10% or less by firing at 1,000°C or less to satisfy the design conditions of the present invention (refer to the required characteristics table in Fig. 1). In consideration of the shrinkage and absorption rate in advance under the firing conditions of each raw material at 1000℃, the blending composition is changed and repeatedly proceeded.
도 2a를 참조하면, 조성을 달리한 반복적 실험을 바탕으로 찾은 원재료의 배합 범위로는, 고령토 5.0 ~ 50.0중량%, 경량화를 위한 펄라이트 50 ~ 30.0중량%, 저융점의 결합제인 프리트 10.0 ~ 50.0중량%, 납석 5.0 ~ 50.0중량%, 나노고령토 0.1 ~ 20.0중량%로 설정되고, 붕사는 0.1 ~ 10.0중량%, 점토 30~5중량%를 첨가하는 것으로 설정된다.Referring to Figure 2a, as a blending range of raw materials found based on repeated experiments with different compositions, kaolin 5.0 to 50.0% by weight, pearlite 50 to 30.0% by weight for weight reduction, frit 10.0 to 50.0% by weight, a binder having a low melting point. , Pyrophyllite 5.0 to 50.0% by weight, nano kaolin is set to 0.1 to 20.0% by weight, borax is set to add 0.1 to 10.0% by weight and 30 to 5% by weight of clay.
2) 세라믹 사이딩 최적 배합조건의 도출2) Derivation of optimal mixing conditions for ceramic siding
한편, 도 2b를 참조하면, 결합제의 종류 및 배합 비율에 따른 최적 배합은, 고령토 15중량% 및 납석 15중량%, 그리고 경량화를 위하여 펄라이트 10중량%, 프리트 30중량%, 나노고령토 10중량%, 붕사 5중량%, 점토 15중량%로 첨가되는 것이다. 특히 고령토의 총 함량이 25%(Halloysite Kaolin, 즉 HK 15.0중량% + Nano Kaolin 10.0중량%)임을 확인 후 점력 및 성형가소성을 위하여 점토 15중량%를 첨가하는 것을 최적 조건으로 도출 선정한다. 부언컨대, 총 고령토 함량 25%는 나노고령토10% 사용조건과 시험성형용 고령토 15중량% 사용조건이라는 것을 의미한다.On the other hand, referring to Figure 2b, the optimal blending according to the type and blending ratio of the binder, kaolin 15% by weight and pyrophyllite 15% by weight, and
3) 세라믹 사이딩의 최적 소성온도 도출3) Derivation of the optimum firing temperature of ceramic siding
고령토 5.0 ~ 50.0중량%, 경량화를 위한 펄라이트 50 ~ 30.0중량%, 저융점의 결합제인 프리트 10.0 ~ 50.0중량%, 납석 5.0 ~ 50.0중량%, 나노고령토 0.1 ~ 20.0중량%, 붕사 0.1 ~ 10.0중량%, 점토 30~5중량%의 배합 조성 범위에서 선택적으로 도출된 배합을 폿트밀(Pot mill)에서 밀링(milling)을 24시간 실시한 후, 표준체 44㎛를 통과하는 시료(실제품에서는 원재료)를 건조하고, 이후 시험편(실제품에 해당함)을 Φ30mm 원형 몰드로 100kgf/㎠압력으로 성형하고, 항량으로 건조하고, 소성온도는 900∼1,050℃까지 각각 50℃간격으로 승온 후 1시간동안 유지하고, 이후 냉각한다. Kaolin 5.0 to 50.0% by weight, pearlite 50 to 30.0% by weight for weight reduction, frit 10.0 to 50.0% by weight, a low melting point binder, 5.0 to 50.0% by weight of pyrophyllite, 0.1 to 20.0% by weight of nano kaolin, 0.1 to 10.0% by weight of borax , After performing milling for 24 hours on a pot mill for a mixture that was selectively derived from the range of 30 to 5% by weight of clay, the sample (raw material in the actual product) was dried. , After that, the test piece (corresponding to the actual product) is molded with a Φ30mm circular mold at 100kgf/cm2 pressure, dried to a constant weight, and the firing temperature is raised to 900∼1,050℃ at intervals of 50℃, maintained for 1 hour, and then cooled. .
이러한 과정을 반복하면서 소성온도별 세라믹 사이딩을 제조한다.By repeating this process, ceramic siding for each firing temperature is manufactured.
그 결과 도 1의 요구 특성 테이블을 만족하는 본 발명의 나노코팅 세라믹 사이딩의 최적 소성온도는 975℃임을 확인할 수 있다As a result, it can be seen that the optimum firing temperature of the nanocoated ceramic siding of the present invention that satisfies the required characteristic table of FIG. 1 is 975°C.
본 발명의 배합 설계 도출 실험 결과 분석 및 고찰Analysis and consideration of experimental results for derivation of the formulation design of the present invention
이러한 본 발명의 나노코팅 세라믹 사이딩에 대하여, 도 1에 도시한 테이블 상의 목표치를 만족하는지 여부를 확인하기 위해, 최적 소성온도의 소성시험의 결과를 물리적 특성에 대한 실험 분석과 세라믹 사이딩의 기능성 및 내구성 분석, 세라믹 사이딩의 미세구조 분석을 위해 X-선 회절분석과 소성온도별 전자주사현미경(SEM) 분석으로 구분하여 실시하였다.In order to confirm whether the nano-coated ceramic siding of the present invention satisfies the target value on the table shown in FIG. 1, the results of the sintering test at the optimum sintering temperature were analyzed for physical properties and the functionality and durability of the ceramic siding. For analysis and microstructure analysis of ceramic siding, it was divided into X-ray diffraction analysis and SEM analysis by firing temperature.
그 결과, 본 발명에 따른 나노코팅 세라믹 사이딩은 요구되는 목표 품질을 달성하는 것으로 확인되는바, 1,000℃이하의 소성으로 부피비중 2.0이하, 흡수율 10%이하 등, 도 1에 제시된 요구 특성을 만족하는 것을 확인할 수 있다.As a result, it was confirmed that the nano-coated ceramic siding according to the present invention achieves the required target quality, and satisfies the required characteristics shown in FIG. 1 such as 2.0 or less in volume ratio and 10% or less in water absorption rate by firing at 1,000°C or less. Can be confirmed.
도 3을 참조하면, 고령토 고형분은 10 중량% 이상으로 세라믹 사이딩 배합조성에 첨가하여 소성온도 저하를 이루고자 하였으며, 0.1㎛(100nm)부근의 입자분포를 형성하는 80nm의 목표치에 근접하는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3, the kaolin solid content was added to the ceramic siding compound composition in an amount of 10% by weight or more to reduce the sintering temperature, and it can be seen that it approaches the target value of 80 nm forming a particle distribution around 0.1 μm (100 nm). .
도 4의 (a)~(d)를 참조하면, 본 발명에 따른 나노코팅 세라믹 사이딩은 경량 다공재료의 함유와 기공의 분포 및 크기 제어로, 그리고 경량의 질석과 저온소결재의 소결과정으로 부피비중 2.0 이하 달성의 최적조건은 975℃로 최적 배합비율과 소성온도별 부피비중(BD)을 확인할 수 있다. 그러나 소성온도가 975℃이상으로 올라가면 부피비중은 2.0이상이 된다. 이는 펄라이트가 소결되고 저온소결재인 프리트로 인하여 액상이 증가하여 비중이 증가하는 것으로 보인다. 4A to 4D, the nano-coated ceramic siding according to the present invention includes a light weight porous material, pore distribution and size control, and a sintering process of lightweight vermiculite and low-temperature sintered material. The optimum condition for achieving below 2.0 is 975℃, and the optimum mixing ratio and volume specific gravity (BD) by firing temperature can be checked. However, when the firing temperature rises above 975℃, the volume specific gravity becomes more than 2.0. This appears to increase the specific gravity due to the increase in the liquid phase due to the pearlite sintering and the low temperature sintering material frit.
도 5를 참조하면, 최적 소성온도 조건은 975℃이며, 수축율은 대략 7%로 나타난다.Referring to FIG. 5, the optimum firing temperature condition is 975°C, and the shrinkage rate is approximately 7%.
본 발명에 따른 나노코팅 세라믹 사이딩의 기능성 및 내구성 분석 Functional and durability analysis of nano-coated ceramic siding according to the present invention
최적 배합과 최적온도 975℃에서 소성한 본 발명에 따른 나노코팅 세라믹 사이딩의 기능성 및 내구성 분석은 시험편(실제품)의 꺽임강도와 표면경도 분석을 통해 실시한 결과는 다음과 같다.The functional and durability analysis of the nano-coated ceramic siding according to the present invention fired at the optimum blending and optimum temperature of 975° C. was conducted through the analysis of the bending strength and surface hardness of the test piece (real product) as follows.
1) 꺾임강도의 특성분석 : 꺾임강도(modulus of rupture: MOR)는 KS L 1591 기준으로 측정결과는 80kgf/mm2으로 나타났다. 1) Characteristic analysis of bending strength: Modulus of rupture (MOR) was based on KS L 1591, and the measurement result was 80kg f /mm 2 .
2) 표면경도 분석 : 표면경도의 측정결과는 9H로 나타났다.2) Surface hardness analysis: The measurement result of surface hardness was 9H.
3) 내오염성 분석 : ISO10545-14-/EN122기준으로 나노코팅의 결과 나노코팅 방수 및 발수특성은, 도 참조하면, 물방울의 접촉각이 측정결과 138℃로 세라믹 사이딩으로서의 기능성이 매우 우수하여 목표 품질에 해당하는 것으로 확인된다. 3) Pollution resistance analysis: As a result of nano coating according to ISO10545-14-/EN122, the waterproof and water-repellent properties of nano coating are shown in Fig. As a result of measuring the contact angle of water droplets at 138°C, the functionality as ceramic siding is very excellent. It is confirmed to be applicable.
본 발명에 따른 나노코팅 세라믹 사이딩의 X-선 회절분석X-ray diffraction analysis of nano-coated ceramic siding according to the present invention
고령토 및 납석이 각각 15.0중량%, 경량화를 위한 펄라이트는 15.0중량%, 프리트는 30.0중량%, 나노고령토는 10.0중량%, 붕사는 5.0중량%, 점토 15중량%로 조성되는 최적배합에 따른 본 발명의 세라믹 사이딩의 시험편에 대한 900℃에서 1,050℃까지 각각의 소성온도별 결정상의 변화를 X-선회절분석(XRD)을 하면 그 결과가 도 7과 같이 나타난다.Kaolin and pyrophyllite are each 15.0% by weight, pearlite for weight reduction is 15.0% by weight, frit is 30.0% by weight, nano kaolin is 10.0% by weight, borax is 5.0% by weight, and clay is 15% by weight. When X-ray diffraction analysis (XRD) is performed on the change of the crystal phase for each firing temperature from 900°C to 1,050°C for the specimen of ceramic siding in Fig. 7, the result appears as shown in FIG.
소성온도가 900℃에서 1,050℃까지 점차 온도가 높아짐에 따라 X-선의 회절분석의 결정상을 보면 900℃에서는 아노싸이트(Anothite) 결정상, 1,050℃에서는 재결정화로 이어져 점점 뮬라이트(Mullite)상이 증가되는 경향으로 볼 수 있다. 특히 975℃의 경우, 900℃와 950℃보다 급격하게 'A'로 표시된 아노싸이트 피크(Anothite pick)가 감소하는 것을 알 수 있다. As the firing temperature gradually increased from 900℃ to 1,050℃, the crystal phase of the X-ray diffraction analysis showed an anodite crystal phase at 900℃ and recrystallization at 1,050℃. can see. In particular, in the case of 975°C, it can be seen that the anodite peak marked with “A” decreases more rapidly than 900°C and 950°C.
본 발명의 세라믹 사이딩의 소성온도별 SEM 분석SEM analysis of ceramic siding of the present invention by firing temperature
고령토 및 납석이 각각 15.0중량%, 경량화를 위한 펄라이트는 10.0중량%, 프리트는 30.0중량%, 나노고령토는 10.0중량%, 붕사는 5.0중량%, 점토 15중량%로 조성되는 최적배합에 따른 본 발명의 세라믹 사이딩에 대한 900∼1,050℃ 까지 각각의 소성온도별 결정상 미세구조의 변화를 SEM(Scanning Electron Microscopy)사진을 통해 분석한 결과는 도 8a 내지 도 8e와 같이 나타난다. Kaolin and pyrophyllite are each 15.0% by weight, pearlite for weight reduction is 10.0% by weight, frit is 30.0% by weight, nano kaolin is 10.0% by weight, borax is 5.0% by weight, and clay is 15% by weight. The results of analyzing the change of the crystal phase microstructure at each firing temperature from 900 to 1,050°C for the ceramic siding of the ceramic siding through SEM (Scanning Electron Microscopy) photographs are shown in FIGS. 8A to 8E.
도 8a를 참조하면 900℃의 미세구조 사진에서는 서서히 결정 성장의 SEED가 확인 가능한 상태로 나타나기 시작함을 알 수 있다. Referring to FIG. 8A, it can be seen from the microstructure photograph at 900° C. that the SEED of crystal growth gradually begins to appear in a identifiable state.
도 8b를 참조하면 950℃에서 결정 성장의 시드(seed)가 확인 가능한 상태로 나타나기 시작하였으며, 특히 뮬라이트(Mullite) 결정상이 선명하게 주상이 나타난다.Referring to FIG. 8B, a seed of crystal growth began to appear in a identifiable state at 950° C., and in particular, a mullite crystal phase clearly appeared in a columnar phase.
도 8c를 참조하면 975℃ 경우, 950℃보다 점점 액상이 증가함을 확인하였으며, 이는 일부 결정이 석출되고 결정성장의 시드가 전체적으로 확인 가능한 상태로 되고 뮬라이트(Mullite) 결정상이 선명하게 주상 전체로 분포되어 나타남을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 8C, it was confirmed that the liquid phase gradually increased from 950°C in the case of 975°C, which is a state in which some crystals are precipitated and the seed of crystal growth is fully identifiable, and the Mullite crystal phase is clearly distributed throughout the column phase. It can be confirmed that it appears.
도 8d를 참조하면 1,000℃에서는 975℃보다 점점 액상이 증가함을 확인하였으며, 일부 결정 석출 결정의 성장이후로 전체적으로 액상이 융착되는 것을 확인 가능한 상태로 나타난다. 특히 Mullite 결정상이 유리상으로 코팅되는 형태로 나타남을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 8D, it was confirmed that the liquid phase gradually increased from 975°C at 1,000°C, and it appeared in a state in which it was possible to confirm that the liquid phase was fused as a whole after growth of some crystal-precipitating crystals. In particular, it can be seen that the Mullite crystal phase appears in the form of being coated in a glass phase.
도 8e를 참조하면 1,050℃에서는 결정의 성장을 확인하기 어려웠으며, 특히 1,000℃보다는 점점 액상이 증가함을 확인하였다. 또한 1,050℃ 에서는 결정의 성장이후 전체적으로 유리액상이 융착되는 것을 확인 가능한 상태로 나타났으며 뮬라이트(Mullite) 결정상이 유리상으로 완전히 코팅되는 형태로 나타난다.Referring to FIG. 8e, it was difficult to confirm the growth of crystals at 1,050°C, and in particular, it was confirmed that the liquid phase gradually increased from 1,000°C. In addition, at 1,050°C, it was found that the entire glass liquid phase was fused after crystal growth, and the mullite crystal phase was completely coated with the glass phase.
이에 소성온도별 결정상의 미세구조 변화를 SEM사진으로 분석한 결과, 온도상승에 따라 결정상인 Mullite상의 석출과 액상이 증가되어 흡수율과 수축율이 증가하는 것을 알 수 있다.Accordingly, as a result of analyzing the microstructure change of the crystal phase according to the firing temperature, it can be seen that the precipitation and liquid phase of the crystalline phase, which is a crystalline phase, increase as the temperature rises, thereby increasing the absorption rate and shrinkage rate.
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 건축용 나노코팅 세라믹 사이딩은 최적의 배합 조건을 고령토 및 납석은 각각 15중량%, 그리고 경량화를 위하여 펄라이트 10중량%, 저융점의 결합제 프리트 30중량%, 납석 15중량%, 나노고령토 10중량%, 그리고 붕사 5중량%로 하며, 고령토의 총 함량이 25%임을 확인 후, 점력 및 성형가소성을 위하여 점토 15중량% 첨가를 최적 조건으로 도출한다.As described above, the nano-coated ceramic siding for construction according to the present invention has an optimal mixing condition, 15% by weight of kaolin and pyrophyllite, respectively, 10% by weight of pearlite, 30% by weight of low melting point binder frit, and 15% by weight of pyrophyllite. %, nano-
이러한 최적 배합조건에서 본 발명의 나노코팅 세라믹 사이딩은, 꺾임강도 80Mpa, 부피비중 2.0이하, 흡수율 8.20%로 세라믹 사이딩의 KS 규격인 KS F2701의 기준을 만족하는 외장용 건자재임을 확인할 수 있다.Under these optimal mixing conditions, the nanocoated ceramic siding of the present invention has a bending strength of 80Mpa, a volume specific gravity of 2.0 or less, and an absorption rate of 8.20%.It can be seen that it is an exterior construction material that satisfies the criteria of KS F2701, the KS standard of ceramic siding.
특히, 결합제로서 소성온도 1,000℃이하의 조건에서 세라믹 사이딩의 물성조건을 만족하는 최적 배합 범위를 도출하기 위하여, 경량화를 위해서는 펄라이트, 저온소성을 융점을 낮추기 위해서는 프리트와 붕사 및 나노고령토를 첨가하며, 프리트의 경우에는 첨가량을 증가시키면 저온소성 및 강도가 증가할 수 있으나 수축율 또한 증가하여 향후 생산을 위한 가소성과 금형설계에 문제점이 있을 수 있으므로, 본 발명에서는 이러한 점을 고려하였다.In particular, in order to derive the optimum blending range that satisfies the physical properties of ceramic siding under conditions of a firing temperature of 1,000°C or less as a binder, pearlite is added for weight reduction, and frit, borax, and nano kaolin are added to lower the melting point of low-temperature firing. In the case of frit, if the addition amount is increased, low-temperature sintering and strength may increase, but the shrinkage rate may also increase, and thus there may be problems in plasticity and mold design for future production, so this point was considered in the present invention.
한편, X-선 회절(XRD) 특성에서는 900℃부근의 아노르다이트(Anorthite) 결정상은 1,050℃ 부근에서 재결정화로 이어져 점점 뮬라이트(Mullite)상이 증가되는 경향을 볼 수 있다. 특히, 975℃경우는 900℃, 950℃ 보다 급격하게 아노르다이트 피크(Anothite pick)가 감소하는 것을 알 수 있었으며, SEM 사진에서는 950℃에서 결정성장의 시드(Seed)가 확인 가능한 상태로 나타나기 시작하며 뮬라이트(Mullite) 결정상이 선명하게 주상이 나타나기 시작함을 확인할 수 있다.On the other hand, in the X-ray diffraction (XRD) characteristic, the anorthite crystal phase around 900°C leads to recrystallization around 1,050°C, and the mullite phase tends to increase gradually. In particular, in the case of 975°C, it was found that the anodite peak decreased more rapidly than 900°C and 950°C. In the SEM image, the seed of crystal growth at 950°C appeared in a state that can be confirmed. At the beginning, it can be seen that the Mullite crystal phase begins to appear clearly.
그리고, 최적의 배합 및 소성온도 조건에서 총 수축율의 변화는 7.0%정도로 나타나며, 나노코팅제를 적용한 접촉각에 대하여 한국건설생활환경시험연구원의 공인시험 결과에 따르면 138℃로서 발수 특성에 있어서 매우 우수한 기능성을 나타남을 확인할 수 있었다.In addition, the change in the total shrinkage rate is about 7.0% under optimal mixing and firing temperature conditions.According to the official test result of Korea Institute of Construction and Living Environment, for the contact angle to which the nano coating agent is applied, it is 138°C, which shows very excellent functionality in terms of water repellency. Appearance could be confirmed.
이러한 본 발명에 따른 저온소성용 세라믹 사이딩은 나노고령토와 프리트 등을 활용하여 요구 품질특성을 만족하도록 한 것으로서, 건축용 외장 마감재로 훌륭하게 적용 가능한 것임을 알 수 있다.It can be seen that the ceramic siding for low temperature firing according to the present invention satisfies the required quality characteristics by utilizing nano-kaolin and frit, and is excellently applicable as an exterior finishing material for construction.
즉, 본 발명에 따르면, 고령토와 같은 천연광물질이 갖는 우수한 특성과 나노 입자제어, 조성·흡착·분쇄·분산을 통하여 나노코팅 세라믹 사이딩으로 제조함으로써, 흡수율 및 꺾임강도가 우수한 화재안전성을 확보한 세라믹 건축자재를 제공할 수 있으며, 이에 건축용 건자재에 있어서의 새로운 시장 창출과 더불어 급격한 시장변화에 대응할 수 있다.That is, according to the present invention, ceramics with excellent properties of natural minerals such as kaolin and nano-coated ceramic siding through nanoparticle control, composition, adsorption, pulverization, and dispersion, thereby securing fire safety with excellent absorption rate and bending strength. Building materials can be provided, thereby creating a new market for building materials for construction and responding to rapid market changes.
또한, 본 발명의 건축용 나노코팅 세라믹 사이딩은, 그 최적 조성을 타 기술분야에 응용할 경우, 기존의 유기물 재료에 의한 문제점을 기술적으로 해결하는데 도움을 줄 수 있어, 산업적 이용가능성이 매우 높다.In addition, the nano-coated ceramic siding for construction of the present invention, when the optimum composition is applied to other technical fields, can help technically solve the problems caused by the existing organic material, and thus has high industrial applicability.
또한, 본 발명은 기존 세라믹 사이딩의 제조온도인 1350 ℃보다 낮은, 1,000 ℃±20정도의 저온소를 가져 기존에 비해 300~350℃ 까지 소결온도를 낮출 수 있으므로, 제조 공정에서의 CO2 감축에 따른 친환경제조 및 가격경쟁력 확보가 가능해짐으로써 시장 확보 및 시장 선점에 유리해지는 이점을 제공한다.In addition, the present invention is to, CO 2 reduction in the manufacturing process, so get a low temperature small enough low, 1,000 ℃ ± 20 than the 1350 ℃ production temperature of the existing ceramic siding can lower the sintering temperature to 300 ~ 350 ℃ compared to conventional As a result, eco-friendly manufacturing and price competitiveness can be secured, thereby providing an advantage in securing the market and preoccupying the market.
또한, 본 발명에 따르면, 기존 사이딩이 펄프와 유리섬유의 프라스틱 복합체 몰딩으로서 부식에 의한 화학적 유해요인을 가지는 것을 억제할 수 있고, 기존 사이딩의 가연성과 굴뚝효과에 의한 화재 가속화 문제를 해결할 수 있으며, 그리고 경량으로 시공성 향상 및 자중에 의한 낙하사고 예방이 가능하므로, 안전사고를 줄이는 효과 또한 매우 크다.In addition, according to the present invention, it is possible to suppress the existing siding from having chemical harmful factors due to corrosion as a plastic composite molding of pulp and glass fiber, and to solve the problem of fire acceleration due to the flammability and chimney effect of the existing siding, And since it is light weight, it is possible to improve constructability and prevent falling accidents due to its own weight, so the effect of reducing safety accidents is also very great.
또한, 본 발명에 따르면, 세라믹 건자재 선진국인 독일과 일본 등에서도 개념 정립 정도인데 반하여, 본 발명을 통해 고품질의 세라믹 사이딩 상용화를 통한 국산화 및 세계 시장에서의 기술 선점 및 수출이 가능해지는 등, 산업적·경제적 측면에서 이용 가능성이 매우 높다.In addition, according to the present invention, while the concept is established in Germany and Japan, which are advanced countries of ceramic building materials, the present invention enables localization through commercialization of high-quality ceramic siding and advances in technology and exports in the global market. It is highly feasible in terms of economy.
Claims (5)
상기 저융점의 결합제로서 프리트(Frit)가 사용되며,
나노코팅 세라믹 사이딩의 배합 조성 범위는,
고령토 50~5중량%, 나노고령토 20~0.1중량%, 펄라이트 30~5중량%, 납석 50~5중량%, 프리트 50~10중량%, 붕사 10~0.1중량%, 점토 30~5중량% 내에서 결정되는 것을 특징으로 하는 건축용 나노코팅 세라믹 사이딩.Kaolin, pearlite, low melting point binder, pyrophyllite, nano kaolin with a particle diameter of 0.1 µm or less, clay, and borax. ,
Frit is used as the low melting point binder,
The composition range of the nano-coated ceramic siding is,
Kaolin 50-5% by weight, nano kaolin 20-0.1% by weight, pearlite 30-5% by weight, pyrophyllite 50-5% by weight, frit 50-10% by weight, borax 10-0.1% by weight, clay 30-5% by weight Architectural nano-coated ceramic siding, characterized in that it is determined from.
상기 나노코팅 세라믹 사이딩의 최적 배합 조성은,
고령토 15중량%, 나노고령토 10중량%, 펄라이트 10중량%, 납석 15중량%, 프리트 30중량%, 붕사 5중량%, 점토 15중량%임을 특징으로 하는 건축용 나노코팅 세라믹 사이딩.The method of claim 1,
The optimal blending composition of the nano-coated ceramic siding is,
Kaolin 15% by weight, nano kaolin 10% by weight, pearlite 10% by weight, pyrophyllite 15% by weight, frit 30% by weight, borax 5% by weight, clay 15% by weight.
배합된 원재료에 대해 밀링을 실시하는 단계와;
밀링 후의 원재료에 대해 소정 입도의 체를 통과시키는 단계와;
체를 통과한 원재료를 건조시키는 단계와;
건조된 원재료를 가압하여 원하는 모양으로 성형하는 단계와;
성형된 원재료를 항량으로 건조한 후, 975℃ 조건에서 소결하는 단계;를 포함하여서 됨을 특징으로 하는 건축용 나노코팅 세라믹 사이딩 제조 방법.Blending raw materials with 15% by weight of kaolin and 15% by weight of pyrophyllite, and 10% by weight of pearlite, 30% by weight of frit, 10% by weight of nano kaolin, 15% by weight of clay, and 5% by weight of borax for weight reduction;
Milling the blended raw materials;
Passing the milled raw material through a sieve having a predetermined particle size;
Drying the raw material that has passed through the sieve;
Pressing the dried raw material to form a desired shape;
Drying the molded raw material to a constant weight, and then sintering at 975°C. Method for manufacturing a nano-coated ceramic siding for construction, comprising: a.
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|---|---|---|---|
| KR1020190130867A KR102240415B1 (en) | 2019-10-21 | 2019-10-21 | Nano-Coated Ceramic Siding |
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| KR (1) | KR102240415B1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20040108496A (en) | 2003-06-17 | 2004-12-24 | 한국지질자원연구원 | Compositions for Heat resistant and Fire resistant Construction Panel Material using Clay Minerals and its Manufacture |
| KR100944035B1 (en) * | 2009-08-26 | 2010-02-24 | 주식회사 상산쎄라믹 | A clay brick using natural glaze and manufacturing method of it |
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| US20150018195A1 (en) | 2012-03-13 | 2015-01-15 | Joris Laarman Studio Bv | Ceramic foam |
-
2019
- 2019-10-21 KR KR1020190130867A patent/KR102240415B1/en active
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