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KR100853754B1 - 건축용 고강도 내화성형체 및 그 제조방법 - Google Patents

건축용 고강도 내화성형체 및 그 제조방법 Download PDF

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KR100853754B1
KR100853754B1 KR20070029049A KR20070029049A KR100853754B1 KR 100853754 B1 KR100853754 B1 KR 100853754B1 KR 20070029049 A KR20070029049 A KR 20070029049A KR 20070029049 A KR20070029049 A KR 20070029049A KR 100853754 B1 KR100853754 B1 KR 100853754B1
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Abstract

본 발명은 건축물의 내외장용 보드나 벽면 패널 등으로 사용되는 건축용 내외장재로서 불연성, 단열성, 경량성, 흡음성, 접착성 등의 기능성을 지닌 고강도 내화성형체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보통포틀랜드시멘트와 강도증진 및 수밀성향상제로서 고로슬래그미분말과 초기강도증진 및 탈형제로서 반수석고와 장기강도증진제로서 팽창펄라이트미분말과 조기경화촉진제로서 규산나트륨과 단위수량감소 및 내구성향상제로서 고성능AE감수제와 물을 일정비율로 고르게 혼합하여 1차 혼합물을 제조하고 상기 1차 혼합물에 가열 팽창된 질석이나 펄라이트로 이루어진 경량골재를 일정비율로 2차 혼합 교반하여 내화성형체조성물을 제조하고 성형틀에 상기 내화성형체조성물을 충진시켜 일정시간동안 진동성형한 다음 상온에서 1차 건조하고 스팀양생한 후 상온에서 2차 건조하고 탈형하여 완성되는 것을 특징으로 하는 건축용 고강도 내화성형체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
내화성형체, 고로슬래그미분말, 팽창펄라이트미분말, 규산나트륨, 경량골재

Description

건축용 고강도 내화성형체 및 그 제조방법{The refractory material of high strength for construction and the making method thereof}
본 발명은 건축물의 내외장용 보드나 벽면 패널 등으로 사용되는 건축용 내외장재로서 불연성, 단열성, 경량성, 흡음성, 접착성 등의 기능성을 지닌 고강도 내화성형체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보통포틀랜드시멘트와 강도증진 및 수밀성향상제로서 고로슬래그미분말과 초기강도증진 및 탈형제로서 반수석고와 장기강도증진제로서 팽창펄라이트미분말과 조기경화촉진제로서 규산나트륨과 단위수량감소 및 내구성향상제로서 고성능AE감수제와 물을 일정비율로 고르게 혼합하여 1차 혼합물을 제조하고 상기 1차 혼합물에 가열 팽창된 질석이나 펄라이트로 이루어진 경량골재를 일정비율로 2차 혼합 교반하여 내화성형체조성물을 제조하고 성형틀에 상기 내화성형체조성물을 충진시켜 일정시간동안 진동성형한 다음 상온에서 1차 건조하고 스팀양생한 후 상온에서 2차 건조하고 탈형하여 완성되는 것을 특징으로 하는 건축용 고강도 내화성형체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
지금까지 건축용 패널은 대다수가 화학 재료로 제조되어 왔으며, 특히 스트로폴이나 우레탄 소재의 샌드위치패널의 경우 비교적 가격이 저렴하고 가벼우며 강도가 높고 단열성이 좋아 일반적인 산업건축물의 조립식 건축자재로 많이 사용되고 있으나, 시공시 먼지나 분진을 발생시켜 인체에 해로운 영향을 미치고 인화성이 강해 발화하는 순간 걷잡을 수 없이 빠른 속도로 화재가 전파되어 순식간에 인접한 건물까지 피해를 끼치며, 더욱이 유독가스를 배출시켜 짧은 시간에 인체에 치명적인 악영향을 미치는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 개선하기 위한 대체 재료로서 질석이나 펄라이트를 주재(主材)로 한 건축용 패널이 사용되고 있는데, 상기 질석은 흑운모의 변질작용에 의해 생성되는 소재로 진주광택이 나며 산(酸)에 쉽게 분해되고 양이온 교환능력이 크며 가열 팽창된 질석은 다공질(多孔質)로 흡수능력이 좋아서 내열재료 및 방음재(防音材)로서 널리 이용되고 있으며, 또한 펄라이트는 진주암, 흑요석, 송지석 등을 고온에서 열처리하여 팽창시킨 불연성 무기질재질로 화재시 유독가스의 발생위험이 전혀 없고 무수한 공극이 형성되어 있어 가볍고 흡음성 및 단열성이 우수한 특성을 지니고 있다.
종래에는 상기와 같은 특성을 지닌 펄라이트를 이용하여 본 출원인이 대한민국 특허출원번호 제 10-2003-0054548호를 통하여 '펄라이트를 이용한 다기능, 다공질 세라믹형상을 갖는 건축자재의 제조방법'을 선출원하였는데, 상기 선출원된 발명은 내열, 단열 및 흡음재로서 펄라이트 입자와 결합재인 소듐 실리코 알루미네이 트(Sodium Silico Aluminate)(Na2O·Al2O3X·SiO2)로 된 액상규산소다와 경화제와 물이 일정비율로 배합된 배합재를 교반기에서 혼합 및 반죽하고 반죽된 펄라이트에 과다하게 첨가된 배합재를 망사식 콘베이어를 이용하여 이송시켜 걸러낸 다음 일정 형상의 성형몰드에 넣되 성형물의 중앙에 부직포를 수평하게 삽입한 상태에서 프레스식 성형기로 가압 성형하고 탈형하여 일반 연속건조로에서 60 ~ 250℃로 서서히 가온하여 1 ~ 2시간 정도 양생 건조한 후 냉각시켜 건축재를 완성하도록 되어 있는 것이나, 상기 제조방법으로 제조된 세라믹 건축자재는 소듐 실리코 알루미네이트로 된 액상규산소다가 물에 용해되는 성질을 지니고 있어 물이나 습기에 의해 세라믹 건축자재의 경도 및 강도가 크게 저하되며, 프레스로 가압성형시 펄라이트 입자가 가압되면서 깨져 펄라이트 입자의 공극을 차단함으로써 흡음성이 저하되고 원래의 입자가 파괴되어 강도가 저하되며 부스러진 입자가 세라믹 건축자재의 표면에서 계속적으로 묻어나와 판넬 등의 기타 자재에 접착성이 떨어지고, 양생 및 건조가공시 고온에서 급온시켜 건조하게 되면 표면에 크렉이 발생되거나 변형되어 저온에서 부터 서서히 가온시켜 양생 건조해야 하므로 많은 시간이 소요되어 생산시간 및 생산비용이 증가하게 되는 문제점들이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위한 것으로 결합재로서 시멘트를 사용하고 고로슬래그미분말과 팽창펄라이트미분말을 일정비율로 첨가혼합하여 가열 팽창된 질석이나 펄라이트의 낮은 강도를 보완하도록 하고 규산나트륨과 반수석고를 일정비율로 첨가 혼합하여 성형틀로부터의 조기 탈형이 이루어지도록 하며 프레스 가압성형방법이 아닌 진동성형을 통한 스팀양생방법으로 내화성형체를 제조하여 가열팽창된 질석이나 펄라이트 입자가 가압되면서 깨져 압축강도 및 접착성이 저하되는 것을 방지하고 전체적으로 표면에 크렉이나 변형없이 단시간에 불연성, 단열성, 경량성, 흡음성, 접착성 등이 우수한 고강도 내화성형체를 제조할 수 있도록 하는 것에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 보통포틀랜드시멘트 60 ~ 80중량부와 고로슬래그미분말 10 ~ 25중량부와 반수석고 5 ~ 15중량부와 팽창펄라이트미분말 4 ~ 8중량부와 규산나트륨 2 ~ 4중량부와 고성능AE감수제 1 ~ 3중량부와 물 25 ~ 45중량부를 고르게 혼합하여 1차 혼합물을 제조하고 상기 1차 혼합물 100중량부에 대하여 가열 팽창된 질석이나 펄라이트로 이루어진 경량골재 30 ~ 70중량부를 2차적으로 혼합 교반하여 내화성형체조성물을 제조하고 성형틀에 상기 내화성형체조성물을 충진시켜 일정시간동안 진동성형한 다음 상온에서 1차 건조하고 스팀양생한 후 상온에서 2차 건조하고 탈형하여 완성되는 것에 본 발명의 특징이 있다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 건축용 고강도 내화성형체는 완전 불연재(不燃材)로 높은 단열성, 접착성, 경량성, 내수성이 유지되면서도 압축강도와 흡음성과 항균성 및 탈 취효과 등이 강화된 것으로 건축 내외장재 등의 다양한 용도로 사용되는 것으로서, 보통포틀랜드시멘트 60 ~ 80중량부와 강도증진 및 수밀성향상제로서 고로슬래그미분말 10 ~ 25중량부와 초기강도증진 및 탈형제로서 반수석고 5 ~ 15중량부와 장기강도증진제로서 팽창펄라이트미분말 4 ~ 8중량부와 조기경화촉진제로서 규산나트륨 2 ~ 4중량부와 단위수량감소 및 내구성증진제로서 고성능AE감수제 1 ~ 3중량부와 물 25 ~ 45중량부를 고르게 혼합하여 1차 혼합물을 제조하고 상기 1차 혼합물 100중량부에 대하여 가열 팽창된 질석이나 펄라이트로 이루어진 경량골재 30 ~ 70중량부를 2차 혼합 교반하여 내화성형체조성물을 제조하고 성형틀에 상기 내화성형체조성물을 충진시켜 일정시간동안 진동성형한 다음 상온에서 1차 건조하고 스팀양생한 후 상온에서 2차 건조하고 탈형하여 완성된다.
먼저, 본 발명에 따른 일실시예의 내화성형체조성물에 사용되는 각 첨가물을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
상기 고로슬래그미분말은 강도증진 및 수밀성향상을 위해 첨가되는 것으로, 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화칼슘(CaO) 등이 전체 구성성분 중 94 ~ 97%를 차지하고 있어 그 자체는 경화하는 성질이 약하지만 시멘트와 혼합된 경우 시멘트의 수화반응시 생성되는 강알칼리성인 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 반응하여 경화가 촉진되면서 칼슘실리케이트수화물(Calcium silicate hydroxide gel, CSH(CaO-SiO2-H2O)gel)을 형성하여 전체 내화성형체조성물의 결합력을 향상시키고 이와 함께 상기 반수석고가 첨가되는 조건에서 에트링자이트(Ettringite, 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O)를 다량 형성하여 상기 다량의 에트링자이트가 시멘트와 경량골재사이의 공극에 충진되어 내화성형체조성물의 강도증진 및 수밀성향상, 수화열감소 등에 기여하게 된다.
본 발명에서 사용되는 고로슬래그미분말은 밀도 2.8 ~ 2.95kg/㎥, 비표면적 3,000 ~ 8,000 ㎠/g인 것을 상기 1차 혼합물에 10 ~ 25중량부 첨가하는 것이 바람직하며, 상기 고로슬래그미분말을 10중량부 미만으로 첨가하는 경우에는 강도증진 등의 효과가 거의 나타나지 않게 되며, 반대로 25중량부를 초과하여 첨가하는 경우에는 더이상의 강도증진효과는 없고 내화성형체조성물의 경량성이 감소되는 문제점이 발생하게 된다.
상기 반수석고는 황산칼슘의 반수화염(半水化鹽)(CaSO4·1/2 H2O)으로 소석고라고도 하며, 일반 석고를 120 ~ 130℃로 가열하여 생기는 분말형태로 물을 가하여 반죽하면 2분자의 결정수를 함유하는 원래의 석고(CaSO4·2H2O)가 되어 빠르게 경화(硬化)하는데, 본 발명에서는 상기와 같이 빠르게 경화하는 특성을 지닌 반수석고를 고로슬래그미분말과 함께 혼합하여 조기 경화되면서 내화성형체조성물의 초기강도를 증진시키도록 하며 이와 함께 성형틀내에서 건조 및 스팀양생되어 경화된 후 탈형되는 내화성형체조성물이 시멘트의 경화로 인해 성형틀로부터 탈형이 이루어지지 않는 것을 방지하여 용이하게 탈형되도록 한다.
본 발명에서 사용되는 반수석고는 상기 1차 혼합물에 5 ~ 15중량부 첨가하는 것이 바람직하며, 상기 반수석고를 5중량부 미만으로 첨가하는 경우에는 그 효과가 거의 나타나지 않고 15중량부를 초과하여 첨가되는 경우에는 전체 내화성형체 조성물의 강도가 크게 감소하게 된다.
한편, 상기 반수석고는 α형과 β형으로 분류되는데, α형은 적은 물로 큰 강도를 얻을 수 있고 β형은 많은 물을 써도 강도가 작아 본 발명에서는 α형 반수석고를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 팽창펄라이트미분말은 통상의 펄라이트를 가열팽창시킨 후 미분쇄한 미분말형태의 것으로, 매우 가벼우면서도 입도가 매우 작은 크기로 미분화된 것이 사용되어 내화성형체조성물의 경량성이 유지되면서도 팽창펄라이트미분말이 시멘트와 경량골재 사이의 공극에 충진되어 내화성형체조성물의 장기강도를 증진시키게 된다.
본 발명에서 사용되는 팽창펄라이트미분말은 입도가 300 ~ 400mesh 정도의 것이 사용되며 상기 1차 혼합물에 4 ~ 8중량부 첨가되는 것이 바람직하다.
상기 규산나트륨은 규산소다라고도 하며 석영과 탄산나트륨의 혼합물을 대략 1,000℃ 정도로 가열 융해하여 고체화시켜 만든 분말형태의 무수물(無水物)로서, 물이 첨가된 수용액상태에서는 가수분해하여 알칼리성이 되며 진한 수용액상태를 물유리(water glass)라 하며 상기 물유리는 다른물질과 접촉되면 빠르게 경화되 면서 강한 접착력을 나타내는데, 본 발명에서는 단시간내에 내화성형체조성물이 조기 경화되도록 1차 혼합물에 2 ~ 4중량부의 규산나트륨을 첨가하며 상기 규산나트륨은 1차 혼합물에 첨가되는 물과 반응하여 물유리로 되면서 경화되어 초기강도를 증가시키게 된다.
상기 규산나트륨이 4중량부를 초과하여 첨가되는 경우에는 너무 된 상태의 혼합물이 되어 1차 혼합물과 경량골재가 균일하게 혼합되지 않을 뿐 아니라 너무 빨리 조기경화되어 성형체를 형성하기 어려우며 밀도가 증가하여 경량성이 떨어지는 원인이 된다.
상기 고성능AE감수제는 단위수량(單位水量)을 줄여 강도와 내구성을 증진시키기 위해 사용되는 화학혼화제로서 폴리카르본산계, 멜라민계, 나프탈렌계 등 다양한 제품이 시판되고 있으며, 본 발명에서는 시멘트 중량에 대하여 1 중량부 미만으로 첨가되는 경우에는 공기연행(空氣連行)효과 및 감수(減水)효과가 발휘되지 못하여 내화성형체조성물의 강도증진을 기대하기 어렵고 시멘트 중량에 대하여 3중량부를 초과하는 경우에는 공기량을 과잉으로 연행시켜 내화성형체조성물의 강도가 저하되므로 본 발명에서는 1차 혼합물에 1 ~ 3중량부의 고성능AE감수제를 첨가하여 물-시멘트비(W/C)를 낮춤으로써 강도증진과 함께 화학저항성, 동결융해저항성, 내마모성 등의 내구성을 향상시키도록 되어 있다.
상기 물은 1차 혼합물에 25 ~ 45중량부가 혼합되어 물-시멘트비(W/C)가 32 ~ 75중량%가 유지되도록 하는데, 물-시멘트비가 32중량% 미만인 경우에는 유동성이 적어 가장 큰 부피를 차지하는 경량골재를 첨가시 고르게 혼합되지 못하고 진동성형시 다짐작업이 불량하여 시멘트와 경량골재의 부착율이 크게 떨어지는 문제점이 발생하게 되며, 물-시멘트의 비가 75중량%를 초과하는 경우에는 반대로 유동성이 너무 커서 진동성형시 경량골재 사이로 1차 혼합물이 흘러 내림으로써 재료가 고르게 혼합되지 못하고 1차 혼합물의 상부에 경량골재가 위치되어 상하로 층을 형성하여 분리된 상태를 나타내며 이에 따라 강도저하 등의 문제점을 발생시키게 된다.
상기 경량골재는 가벼우면서도 다공질로 불연성과 단열성 및 흡음성을 지닌 물질로, 가열 팽창된 질석 또는 펄라이트가 단독으로 사용되거나 일정비율로 혼합된 것이 사용되며, 상기 가열 팽창된 질석은 입자의 크기가 3 ~ 10mm 정도인 것을 사용하는 것이 바람직하고 상기 가열 팽창된 펄라이트는 입자의 크기가 2 ~ 8mm 정도인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 상기 1차 혼합물 100중량부에 대하여 경량골재 30 ~ 70중량부를 2차적으로 첨가 혼합하도록 되어 있으며, 상기 가열 팽창된 질석과 가열 팽창된 펄라이트를 서로 혼합하여 사용할 경우에는 4 ~ 8 : 2 ~ 6의 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 경량골재에는 기능성 첨가제로서 음이온 방출을 하는 모나자이트(monazite) 분말을 경량골재의 전체중량에 대하여 5 ~ 10중량부 혼합하여 사용할 수 있으며, 상기 모나자이트 분말은 500 ~ 1000mesh로 분쇄된 미분말을 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 다른 실시예로서 다른 첨가물들의 양을 그대로 유지하면서 상기 1차 혼합물 중의 시멘트 첨가량을 증가시키고 반대로 경량골재의 첨가량을 감소시켜 더욱 치밀하면서도 고강도의 내화성형체를 제조할 수 있으며, 이 경우에는 상기 1차 혼합물에 시멘트 80 ~ 100중량부를 혼합하고 상기 경량골재는 1차 혼합물 100중량부에 대하여 10 ~ 30중량부만을 첨가 혼합하도록 되어 있는데, 상기 경량골재의 첨가량이 감소하기 때문에 내화성형체조성물의 전체 부피가 감소하고 이로 인해 내화성형체조성물의 유동성이 급격히 증가하므로 이를 방지하기 위하여 시멘트의 첨가량을 증가시켜 물-시멘트비를 감소(물-시멘트비가 32 ~ 75중량%에서 25 ~ 56중량%로 감소)시킴으로써 혼합하기에 적절한 유동성을 갖으면서 진동성형에 알맞는 상태의 내화성형체조성물을 제공하게 되며, 이에 따라 제조된 고강도의 내화성형체는 경량성이 감소하기는 하나 높은 강도를 갖게 되어 주로 건축용 외장재로서 사용되게 된다.
다음으로, 상기와 같이 본 발명에 따라 각 첨가물이 일정비율로 혼합되어 제조된 일실시예의 내화성형체조성물을 진동성형하여 내화성형체를 제조하는 방법은 다음과 같다.
소정의 형상을 지닌 성형틀에 상기 내화성형체조성물을 전체적으로 가득차게 충진시키고 통상적인 진동성형기로 내화성형체조성물이 충진된 성형틀에 일정시간 동안 진동을 가하여 다공질로 되어 있는 경량골재의 공극사이에 1차 혼합물이 조금씩 충진되어 일정한 경량성을 유지하면서도 견고한 조직을 갖도록 하되, 상기 성형틀에 투입된 내화성형체조성물의 초기 부피의 약 55 ~ 65%로 될 때 까지 진동성형을 유지하게 되며, 이에 따라 제조된 내화성형체는 내부에 많은 공극이 그대로 남아 있어 경량성을 유지하면서도 흡읍성, 단열성이 우수하여 주로 건축용 내장재로서 사용되게 된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 내화성형체조성물의 경우에는 통상보다 대략 2배정도의 진동시간을 유지하여 상기 성형틀에 투입된 내화성형체조성물의 초기 부피의 약 45 ~ 55%로 될 때 까지 진동성형을 유지함으로써 더욱더 치밀하고 높은 강도를 지닌 내화성형체를 제조하게 된다.
상기 성형틀은 목재나 우레탄 등의 합성수지재질로 형성되어 있어 탈형시 완제품에 손상이 없이 탈형되도록 되어 있다.
상기와 같이 진동성형되어 부피가 감소된 내화성형체조성물은 성형틀에 담겨진 상태 그대로 상온에서 2 ~ 3시간 1차 건조한 후 100 ~ 150℃의 온도로 유지되는 통상의 스팀로에서 2 ~ 4시간정도 스팀양생하고 상온에서 24 ~ 48시간 방치하여 2차 자연건조시킨 다음 탈형하여 완제품을 완성하게 된다.
한편, 본 발명에 따른 일실시예의 내화성형체조성물과 다른 실시예의 내화성형체조성물이 상하 적층된 상태로 하나의 성형체로 제조될 수도 있는데, 이 경우에는 성형틀에 먼저 다른 실시예에 따른 내화성형체조성물을 일정높이로 충진시키고 초기 부피의 65 ~ 75%정도로 될 때까지 1차 진동성형한 다음 그 상부에 다시 일실시예에 따른 내화성형체조성물을 일정높이로 충진시키고 다시 2차 진동성형하여 전체부피의 55 ~ 65%가 될 때까지 진동성형하게 되며 진동성형되어 부피가 감소된 상하 일체로 적층된 내화성형체조성물은 성형틀에 담겨진 상태 그대로 상온에서 2 ~ 3시간 1차 건조한 후 100 ~ 150℃의 온도로 유지되는 통상의 스팀로에서 2 ~ 4시간정도 스팀양생하고 상온에서 24 ~ 48시간 방치하여 2차 자연건조시킨 다음 탈형하여 완제품을 완성하게 되며, 이에 따라 경량성과 다공성을 가진 건축용 내장재로서의 내화성형체와 높은 강도를 가진 건축용 외장재로서의 내화성형체가 일체로 적층된 새로운 형태의 내화성형체가 제조된다.
이하 본 발명에 따른 실시예는 다음과 같다.
< 실시예 1 >
보통포틀랜드시멘트 70중량부와 밀도가 2.9kg/㎥이고 비표면적이 6,000 ㎠/g인 고로슬래그미분말 15중량부와 α형 반수석고 10중량부와 350mesh로 미분쇄된 팽창펄라이트미분말 6중량부와 규산나트륨 3중량부와 폴리카르본산계 고성능AE감수제 2중량부와 물 35중량부를 고르게 혼합하여 1차 혼합물을 제조하고 상기 1차 혼합물 100중량부에 평균입경이 6mm인 가열 팽창된 질석으로 된 경량골재 40중량부를 2차 혼합하고 균일하게 교반하여 내화성형체조성물을 제조한 다음, 가로 230mm, 세로 150mm, 높이 50mm의 목재성형틀에 상기 내화성형체조성물을 가득 충진시키고 통상의 진동성형기로 진동성형하여 상기 목재성형틀 내부에 충진된 내화성형체조성물의 높이를 30mm로 만든 후 상온에서 2.5시간 1차 건조한 후 120℃의 온도로 유지되는 통상의 스팀로에서 3시간 정도 스팀양생하고 상온에서 36시간 방치하여 2차 자연건조시킨 다음 탈형하여 내화성형체를 완성하였다.
< 실시예 2 >
보통포틀랜드시멘트 70중량부와 밀도가 2.9kg/㎥이고 비표면적이 6,000 ㎠/g인 고로슬래그미분말 15중량부와 α형 반수석고 10중량부와 350mesh로 미분쇄된 팽창펄라이트미분말 6중량부와 규산나트륨 3중량부와 폴리카르본산계 고성능AE감수제 2중량부와 물 35중량부를 고르게 혼합하여 1차 혼합물을 제조하고 상기 1차 혼합물 100중량부에 평균입경이 5mm인 가열 팽창된 펄라이트로 된 경량골재 40중량부를 2차 혼합하고 균일하게 교반하여 내화성형체조성물을 제조한 다음, 가로 230mm, 세로 150mm, 높이 50mm의 목재성형틀에 상기 내화성형체조성물을 가득 충진시키고 통상의 진동성형기로 진동성형하여 상기 목재성형틀 내부에 충진된 내화성형체조성물의 높이를 30mm로 만든 후 상온에서 2.5시간 1차 건조한 후 120℃의 온도로 유지되는 통상의 스팀로에서 3시간 정도 스팀양생하고 상온에서 36시간 방치하여 2차 자연건조시킨 다음 탈형하여 내화성형체를 완성하였다.
< 실시예 3 >
보통포틀랜드시멘트 90중량부와 밀도가 2.9kg/㎥이고 비표면적이 6,000 ㎠/g인 고로슬래그미분말 15중량부와 α형 반수석고 10중량부와 350mesh로 미분쇄된 팽 창펄라이트미분말 6중량부와 규산나트륨 3중량부와 폴리카르본산계 고성능AE감수제 2중량부와 물 35중량부를 고르게 혼합하여 1차 혼합물을 제조하고 상기 1차 혼합물 100중량부에 평균입경이 5mm인 가열 팽창된 질석으로 된 경량골재 15중량부를 2차 혼합하고 균일하게 교반하여 내화성형체조성물을 제조한 다음, 가로 170mm, 세로 120mm, 높이 20mm의 목재성형틀에 상기 내화성형체조성물을 가득 충진시키고 통상의 진동성형기로 진동성형하여 상기 목재성형틀 내부에 충진된 내화성형체조성물의 높이를 10mm로 만든 후 상온에서 2.5시간 1차 건조한 후 120℃의 온도로 유지되는 통상의 스팀로에서 3시간 정도 스팀양생하고 상온에서 36시간 방치하여 2차 자연건조시킨 다음 탈형하여 내화성형체를 완성하였다.
< 실시예 4 >
보통포틀랜드시멘트 90중량부와 밀도가 2.9kg/㎥이고 비표면적이 6,000 ㎠/g인 고로슬래그미분말 15중량부와 α형 반수석고 10중량부와 350mesh로 미분쇄된 팽창펄라이트미분말 6중량부와 규산나트륨 3중량부와 폴리카르본산계 고성능AE감수제 2중량부와 물 35중량부를 고르게 혼합하여 1차 혼합물을 제조하고 상기 1차 혼합물 100중량부에 평균입경이 6mm인 가열 팽창된 펄라이트로 된 경량골재 15중량부를 2차 혼합하고 균일하게 교반하여 내화성형체조성물을 제조한 다음, 가로 170mm, 세로 120mm, 높이 20mm의 목재성형틀에 상기 내화성형체조성물을 가득 충진시키고 통상의 진동성형기로 진동성형하여 상기 목재성형틀 내부에 충진된 내화성형체조성물의 높이를 10mm로 만든 후 상온에서 2.5시간 1차 건조한 후 120℃의 온도로 유지되 는 통상의 스팀로에서 3시간 정도 스팀양생하고 상온에서 36시간 방치하여 2차 자연건조시킨 다음 탈형하여 내화성형체를 완성하였다.
< 실시예 5 >
보통포틀랜드시멘트 90중량부와 밀도가 2.9kg/㎥이고 비표면적이 6,000 ㎠/g인 고로슬래그미분말 15중량부와 α형 반수석고 10중량부와 350mesh로 미분쇄된 팽창펄라이트미분말 6중량부와 규산나트륨 3중량부와 폴리카르본산계 고성능AE감수제 2중량부와 물 35중량부를 고르게 혼합하여 1차 혼합물을 제조하고 상기 1차 혼합물 100중량부에 평균입경이 6mm인 가열 팽창된 펄라이트로 된 경량골재 15중량부를 2차 혼합하고 균일하게 교반하여 내화성형체조성물을 제조한 후 가로 230mm, 세로 150mm, 높이 50mm의 목재성형틀에 상기 내화성형체조성물을 14mm높이로 충진시키고 통상의 진동성형기로 진동성형하여 상기 목재성형틀 내부에 충진된 내화성형체조성물의 높이를 10mm로 만든 다음, 그 상부에 보통포틀랜드시멘트 70중량부와 밀도가 2.9kg/㎥이고 비표면적이 6,000 ㎠/g인 고로슬래그미분말 15중량부와 α형 반수석고 10중량부와 350mesh로 미분쇄된 팽창펄라이트미분말 6중량부와 규산나트륨 3중량부와 폴리카르본산계 고성능AE감수제 2중량부와 물 35중량부를 고르게 혼합하여 다른 1차 혼합물을 제조하고 상기 다른 1차 혼합물 100중량부에 평균입경이 6mm인 가열 팽창된 질석과 평균입경 5mm인 가열 팽창된 펄라이트를 6 : 4의 중량비로 혼합한 경량골재 40중량부를 2차 혼합하고 균일하게 교반하여 제조된 다른 내화성형체조성물을 가득 충진시킨 상태에서 다시 2차 진동성형하여 전체 높이가 30mm가 되 도록 한 다음 상온에서 2.5시간 1차 건조한 후 120℃의 온도로 유지되는 통상의 스팀로에서 3시간 정도 스팀양생하고 상온에서 36시간 방치하여 2차 자연건조시킨 다음 탈형하여 상하적층된 상태의 내화성형체를 완성하였다.
상기와 같이 제조된 실시예 1 내지 5의 내화성형체를 각각 동일 조건에서 밀도(경량성), 굽힘강도, 압축강도, 열전도율, 열저항, 접착성, 연소성을 측정하였으며, 그 결과는 <표 1>에 나타내었다.
상기 접착성 측정은 금속제 판넬에 접착제를 1mm두께로 도포한 후 실시예 1 내지 5의 내화성형체를 각각 접착한 후 20시간 후의 접착력을 시험한 것이다.
< 표 1 > 실시예 1 내지 5의 측정결과
구분 시험항목 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
밀도(kg/㎥) 456 462 1186 1274 658
굽힘강도 (N/㎠) 64 76 189 206 216
압축강도 (N/㎠) 148 164 436 458 468
열전도율 (w/mK) 0.045 0.047 0.053 0.052 0.049
열저항 (㎡h℃/㎉) 0.184 0.186 0.220 0.189 0.198
접착성 양호 양호 매우 양호 매우 양호 매우 양호
연소성(sec) 0 0 0 0 0
상기 <표 1>의 측정결과와 같이 실시예 1 및 2의 내화성형체는 실시예 3 및 4의 내화성형체보다 밀도가 작고 가벼워 상대적으로 경량성을 나타내었으나 내부의 공극이 많이 포함된 상태로 유지되어 실시예 3 및 4의 내화성형체보다 굽힘강도 및 압축강도는 떨어진 상태를 나타내어 주로 건축용 내장재로 사용되는 스티로폼이나 우레탄폼 등의 대용품으로 활용가능하며, 실시예 3 및 4의 내화성형체는 밀도가 실시예 1 및 2의 내화성형체보다 커서 경량성이 떨어지나 굽힘강도 및 압축강도가 커 고강도를 나타냄으로써 주로 건축용 외장재로 활용 가능하다.
또한, 실시예 5의 내화성형체는 건축용 내장재와 외장재가 일체로 형성된 상태의 성형체를 제공하여 건축용 내장재와 외장재를 별도의 접착제로 부착하는 공정이 생략되어 짧은 시간내에 간편한 시공이 이루어질 수 있도록 하며, 실시예 1 내지 5의 내화성형체는 모두 접착성이 양호하고 불에 타지 않는 불연성을 나타내어 화재예방에 큰 효과를 볼 수 있으며, 강도가 높으면서 열전도율이 작고 열저항이 커서 내열성 및 단열성이 우수하여 통상적인 건축용 내외장재보다 훨씬 뛰어난 성능의 건축용 내외장재를 제공하게 된다.
상기와 같이 본 발명에 의하면 진동성형 및 스팀양생을 통한 제조방법에 의해 완성된 내화성형체의 표면에 크렉이나 변형없이 빠른 시간내에 완제품을 성형할 수 있으며, 건축용 내장재로 사용되는 경우 경량성을 유지하면서도 불연성을 나타내어 종래의 스티로폼이나 우레탄폼 등으로 되어 있는 건축용 내장재의 문제점을 개선할 수 있고 종래보다 높은 강도를 나타내어 안정적이면서도 내열성 및 단열성이 우수한 제품을 제공할 수 있고, 건축용 외장재로 사용되는 경우에도 고강도를 유지하면서도 불연성, 단열성, 내열성을 뛰어난 제품을 제공할 수 있게 되며, 또한 건축용 내장재와 외장재가 일체로 형성된 상태의 성형체를 제공할 수 있어 건축용 내장재와 외장재를 별도의 접착제로 부착하는 공정이 생략되어 짧은 시간내에 간편한 시공이 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 보통포틀랜드시멘트와 고로슬래그미분말과 반수석고와 팽창펄라이트미분말과 규산나트륨과 감수제와 물과 경량골재로 이루어진 내화성형체에 있어서, 보통포틀랜드시멘트 60 ~ 80중량부와 강도증진 및 수밀성향상제로서 고로슬래그미분말 10 ~ 25중량부와 초기강도증진 및 탈형제로서 반수석고 5 ~ 15중량부와 장기강도증진제로서 팽창펄라이트미분말 4 ~ 8중량부와 조기경화촉진제로서 규산나트륨 2 ~ 4중량부와 단위수량감소 및 내구성증진제로서 고성능AE감수제 1 ~ 3중량부와 물 25 ~ 45중량부를 고르게 혼합하여 1차 혼합물을 제조하고 상기 1차 혼합물 100중량부에 대하여 경량골재 30 ~ 70중량부를 2차 혼합 교반하여 내화성형체조성물을 제조하고 성형틀에 상기 내화성형체조성물을 충진시켜 진동성형한 다음 상온에서 1차 건조한 후 스팀양생하고 다시 상온에서 2차 자연건조시킨 다음 탈형하여 완성된 것을 특징으로 하는 건축용 고강도 내화성형체.
  2. 보통포틀랜드시멘트와 고로슬래그미분말과 반수석고와 팽창펄라이트미분말과 규산나트륨과 감수제와 물과 경량골재로 이루어진 내화성형체에 있어서, 보통포틀랜드시멘트 80 ~ 100중량부와 강도증진 및 수밀성향상제로서 고로슬래그미분말 10 ~ 25중량부와 초기강도증진 및 탈형제로서 반수석고 5 ~ 15중량부와 장기강도증진제로서 팽창펄라이트미분말 4 ~ 8중량부와 조기경화촉진제로서 규산나트륨 2 ~ 4중량부와 단위수량감소 및 내구성증진제로서 고성능AE감수제 1 ~ 3중량부와 물 25 ~ 45중량부를 고르게 혼합하여 1차 혼합물을 제조하고 상기 1차 혼합물 100중량부에 대하여 경량골재 10 ~ 30중량부를 2차 혼합 교반하여 내화성형체조성물을 제조하고 성형틀에 상기 내화성형체조성물을 충진시켜 진동성형한 다음 상온에서 1차 건조한 후 스팀양생하고 다시 상온에서 2차 자연건조시킨 다음 탈형하여 완성된 것을 특징으로 하는 건축용 고강도 내화성형체.
  3. 보통포틀랜드시멘트와 고로슬래그미분말과 반수석고와 팽창펄라이트미분말과 규산나트륨과 감수제와 물과 경량골재로 이루어진 내화성형체에 있어서, 보통포틀랜드시멘트 80 ~ 100중량부와 강도증진 및 수밀성향상제로서 고로슬래그미분말 10 ~ 25중량부와 초기강도증진 및 탈형제로서 반수석고 5 ~ 15중량부와 장기강도증진제로서 팽창펄라이트미분말 4 ~ 8중량부와 조기경화촉진제로서 규산나트륨 2 ~ 4중량부와 단위수량감소 및 내구성증진제로서 고성능AE감수제 1 ~ 3중량부와 물 25 ~ 45중량부를 고르게 혼합하여 1차 혼합물을 제조하고 상기 1차 혼합물 100중량부에 대하여 경량골재 10 ~ 30중량부를 2차 혼합 교반하여 내화성형체조성물을 제조하고 성형틀에 상기 내화성형체조성물을 충진시켜 1차 진동성형한 상태에서 그 상부에 보통포틀랜드시멘트 60 ~ 80중량부와 강도증진 및 수밀성향상제로서 고로슬래그미분말 10 ~ 25중량부와 초기강도증진 및 탈형제로서 반수석고 5 ~ 15중량부와 장기강도증진제로서 팽창펄라이트미분말 4 ~ 8중량부와 조기경화촉진제로서 규산나트륨 2 ~ 4중량부와 단위수량감소 및 내구성증진제로서 고성능AE감수제 1 ~ 3중량부와 물 25 ~ 45중량부를 고르게 혼합하여 다른 1차 혼합물을 제조하고 상기 다른 1차 혼합물 100중량부에 대하여 경량골재 30 ~ 70중량부를 2차 혼합 교반하여 제조된 다른 내화성형체조성물을 충진시킨 다음 다시 2차 진동성형하고 상온에서 2 ~ 3시간 1차 건조한 후 100 ~ 150℃에서 2 ~ 4시간동안 스팀양생하고 상온에서 1차 건조한 후 스팀양생하고 다시 상온에서 2차 자연건조시킨 다음 탈형하여 완성된 것을 특징으로 하는 건축용 고강도 내화성형체.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 고로슬래그미분말은 밀도 2.8 ~ 2.95kg/㎥, 비표면적 3,000 ~ 8,000 ㎠/g인 것을 특징으로 하는 건축용 고강도 내화성형체.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 경량골재는 가열 팽창된 질석이나 펄라이트가 단독으로 또는 일정비율로 혼합된 것이 사용되며, 상기 가열 팽창된 질석은 입자의 크기가 3 ~ 10mm 이고 상기 가열 팽창된 펄라이트는 입자의 크기가 2 ~ 8mm 인 것을 특징으로 하는 건축용 고강도 내화성형체.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 가열 팽창된 질석과 가열 팽창된 펄라이트가 서로 혼합되어 사용되는 경우에는 4 ~ 8 : 2 ~ 6의 중량비로 혼합된 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 건축용 고강도 내화성형체.
  7. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 경량골재는 기능성 첨가제로서 음이온 방출을 하는 500 ~ 1000mesh로 분쇄된 모나자이트 분말이 경량골재의 전체중량에 대하여 5 ~ 10중량부 첨가 혼합된 것을 특징으로 하는 건축용 고강도 내화성형체.
  8. 보통포틀랜드시멘트 60 ~ 80중량부와 강도증진 및 수밀성향상제로서 밀도 2.8 ~ 2.95kg/㎥, 비표면적 3,000 ~ 8,000 ㎠/g인 고로슬래그미분말 10 ~ 25중량부와 초기강도증진 및 탈형제로서 α형 반수석고 5 ~ 15중량부와 장기강도증진제로서 입도가 300 ~ 400mesh 인 팽창펄라이트미분말 4 ~ 8중량부와 조기경화촉진제로서 규산나트륨 2 ~ 4중량부와 단위수량감소 및 내구성증진제로서 고성능AE감수제 1 ~ 3중량부와 물 25 ~ 45중량부를 고르게 혼합하여 1차 혼합물을 제조하고 상기 1차 혼합물 100중량부에 대하여 가열 팽창된 질석이나 펄라이트가 단독으로 또는 일정비율로 혼합된 상태의 경량골재 30 ~ 70중량부를 2차 혼합 교반하여 내화성형체조성물을 제조하고 성형틀에 상기 내화성형체조성물을 충진시켜 진동성형하되 상기 성형틀에 투입된 내화성형체조성물의 초기 부피의 55 ~ 65%로 될 때 까지 진동성형한 다음 상온에서 2 ~ 3시간 1차 건조한 후 100 ~ 150℃에서 2 ~ 4시간동안 스팀양생하고 상온에서 24 ~ 48시간 방치하여 2차 자연건조시킨 다음 탈형하여 완성된 것을 특징으로 하는 건축용 고강도 내화성형체의 제조방법.
  9. 보통포틀랜드시멘트 80 ~ 100중량부와 강도증진 및 수밀성향상제로서 밀도 2.8 ~ 2.95kg/㎥, 비표면적 3,000 ~ 8,000 ㎠/g인 고로슬래그미분말 10 ~ 25중량부와 초기강도증진 및 탈형제로서 α형 반수석고 5 ~ 15중량부와 장기강도증진제로서 입도가 300 ~ 400mesh 인 팽창펄라이트미분말 4 ~ 8중량부와 조기경화촉진제로서 규산나트륨 2 ~ 4중량부와 단위수량감소 및 내구성증진제로서 고성능AE감수제 1 ~ 3중량부와 물 25 ~ 45중량부를 고르게 혼합하여 1차 혼합물을 제조하고 상기 1차 혼합물 100중량부에 대하여 가열 팽창된 질석이나 펄라이트가 단독으로 또는 일정비율로 혼합된 상태의 경량골재 10 ~ 30중량부를 2차 혼합 교반하여 내화성형체조성물을 제조하고 성형틀에 상기 내화성형체조성물을 충진시켜 진동성형하되 상기 성형틀에 투입된 내화성형체조성물의 초기부피의 45 ~ 55%로 될 때 까지 진동성형한 다음 상온에서 2 ~ 3시간 1차 건조한 후 100 ~ 150℃에서 2 ~ 4시간동안 스팀양생하고 상온에서 24 ~ 48시간 방치하여 2차 자연건조시킨 다음 탈형하여 완성된 것을 특징으로 하는 건축용 고강도 내화성형체의 제조방법.
  10. 보통포틀랜드시멘트 80 ~ 100중량부와 밀도 2.8 ~ 2.95kg/㎥, 비표면적 3,000 ~ 8,000 ㎠/g인 고로슬래그미분말 10 ~ 25중량부와 α형 반수석고 5 ~ 15중량부와 입도가 300 ~ 400mesh 인 팽창펄라이트미분말 4 ~ 8중량부와 규산나트륨 2 ~ 4중량부와 고성능AE감수제 1 ~ 3중량부와 물 25 ~ 45중량부를 고르게 혼합하여 1차 혼합물을 제조하고 상기 1차 혼합물 100중량부에 대하여 가열 팽창된 질석이나 펄라이트가 단독으로 또는 일정비율로 혼합된 상태의 경량골재 10 ~ 30중량부를 2차 혼합 교반하여 내화성형체조성물을 제조하고 성형틀에 상기 내화성형체조성물을 충진시킨 다음 초기 부피의 65 ~ 75%로 될 때까지 1차 진동성형한 상태에서 그 상부에 보통포틀랜드시멘트 60 ~ 80중량부와 밀도 2.8 ~ 2.95kg/㎥, 비표면적 3,000 ~ 8,000 ㎠/g인 고로슬래그미분말 10 ~ 25중량부와 α형 반수석고 5 ~ 15중량부와 입도가 300 ~ 400mesh 인 팽창펄라이트미분말 4 ~ 8중량부와 규산나트륨 2 ~ 4중량부와 고성능AE감수제 1 ~ 3중량부와 물 25 ~ 45중량부를 고르게 혼합하여 다른 1차 혼합물을 제조하고 상기 다른 1차 혼합물 100중량부에 대하여 가열 팽창된 질석이나 펄라이트가 단독으로 또는 일정비율로 혼합된 상태의 경량골재 30 ~ 70중량부를 2차 혼합 교반하여 제조된 다른 내화성형체조성물을 충진시켜 다시 전체부피의 55 ~ 65%가 될 때까지 2차 진동성형하고 상온에서 2 ~ 3시간 1차 건조한 후 100 ~ 150℃에서 2 ~ 4시간동안 스팀양생하고 다시 상온에서 24 ~ 48시간 방치하여 2차 자연건조시킨 다음 탈형하여 완성된 것을 특징으로 하는 건축용 고강도 내화성형체의 제조방법.
  11. 제 8항 내지 제 10항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 가열 팽창된 질석과 가열 팽창된 펄라이트가 서로 혼합되어 사용되는 경우에는 4 ~ 8 : 2 ~ 6의 중량비로 혼합된 것을 사용하되, 상기 가열 팽창된 질석은 입자의 크기가 3 ~ 10mm 이고 상기 가열 팽창된 펄라이트는 입자의 크기가 2 ~ 8mm 인 것을 특징으로 하는 건축용 고강도 내화성형체의 제조방법.
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