KR20010045845A - 밝은 색상의 경량 발포세라믹 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밝은 색상의 경량 발포세라믹 소결체의 제조 방법에 관한 것으로, 종래 천연원료(화산재 및 점토 광물 등)와 폐자원(폐슬러지 등)을 이용한 일반 발포세라믹 소결체들은 천연원료로 특히 점토질을 사용하므로, 철분의 많은 함량으로 색상이 어둡고 광택이 떨어진다. 또한, 폐슬러지(예: 폐수 및 폐유 슬러지 등)를 사용하는 경우, 역시 색상이 어둡고 단순하기 때문에 건축용 벽재의 내장재로는 적합하지 못하다. 그리고, 불균일한 발포로 기계적 강도가 떨어지며, 약간의 안료를 첨가해도 밝고 선명한 색상을 얻기는 어렵다. 따라서, 거의 건축용 외장재나 천정재로 일부 사용될뿐이며, 내장재로는 소비자의 기호에 맞추기 어려운 문제점이 있다.

이에 본 발명은, 천연원료 중 점토 대신에 활석과 고령토를 사용하고, 폐슬러지 사용과 비슷한 가격으로 조절할수 있는 폐자원으로 불순물(특히, Fe₂O₃, Cr, Cl 등)이 거의 없는 폐유리(무알카리계 유리)와 폐석고(치과용 폐석고)를 50% 이상 혼합한 후 이에 소량의 착색제(예: 0.5∼4%)를 첨가하므로서, 표면의 색상이 밝은 흰색, 연두색, 노랑색, 하늘색 등의 다양한 색상과 치밀도가 높고 평활하며 광택과 matt를 조절할수 있고 또한 폐자원의 활용도가 50% 이상으로 제조가격이 낮아 건축용 벽재의 내장재 및 천정재로 적합하며 불연의 단열 및 보온용 내장재로 우수한 경량 발포세라믹을 제공한다.

Description

밝은 색상의 경량 발포세라믹 제조방법{MANUFACTORY METHOD OF DISCHARGE CERAMIC LIGHT WEIGHT A BRIGHT THE TONE OF COLOR}

본 발명은 밝은 색상의 경량 발포세라믹 소결체의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 제조가격이 낮아 건축용 벽재의 내장재 및 천정재로 적합하며 불연의 단열 및 보온용 내장재로 우수하도록 표면의 색상이 밝은 흰색, 연두색, 노랑색, 하늘색 등의 다양한 색상과 치밀도가 높고 평활하며 광택과 matt를 조절할수 있고 또한 폐자원의 활용도가 50% 이상인 밝은 색상의 경량 발포세라믹 제조방법에 관한 것이다.

종래 천연원료(화산재 및 점토 광물 등)와 폐자원(폐슬러지 등)을 이용한 일반 발포세라믹 소결체들은 천연원료로 특히 점토질을 사용하므로, 철분의 많은 함량으로 색상이 어둡고 광택이 떨어진다.

또한, 폐슬러지(예: 폐수 및 폐유 슬러지 등)를 사용하는 경우, 역시 색상이 어둡고 단순하기 때문에 건축용 벽재의 내장재로는 적합하지 못하다.

그리고, 불균일한 발포로 기계적 강도가 떨어지며, 약간의 안료를 첨가해도 밝고 선명한 색상을 얻기는 어렵다.

따라서, 거의 건축용 외장재나 천정재로 일부 사용될뿐이며, 내장재로는 소비자의 기호에 맞추기 어려운 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 천연원료 중 점토 대신에 활석과 고령토를 사용하고, 폐슬러지 사용과 비슷한 가격으로 조절할 수 있는 폐자원으로 불순물(특히, Fe₂O₃, Cr, Cl 등)이 거의 없는 폐유리(무알카리계 유리)와 폐석고(치과용 폐석고)를 50% 이상 혼합한 후 이에 소량의 착색제(예: 0.5∼4%)를 첨가하므로서, 표면의 색상이 밝은 흰색, 연두색, 노랑색, 하늘색 등의 다양한 색상과 치밀도가 높고 평활하며 광택과 matt를 조절할수 있고 또한 폐자원의 활용도가 50% 이상으로 제조가격이 낮아 건축용 벽재의 내장재 및 천정재로 적합하며 불연의 단열 및 보온용 내장재로 우수한 경량 발포세라믹을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적 달성을 위한 본 발명 밝은 색상의 경량 발포세라믹은,

폐유리(무알카리계 유리) 20∼50wt%에 10∼25wt%의 고령토를 혼합하고,

상기 혼합물에 10∼25wt%의 활석과 15∼35wt%의 폐석고(치과용 폐석고) 및 10∼35wt%의 장석과 형석을 2차로 혼합하며,

상기의 혼합물에 0.5∼4%의 착색제와 0∼1.5%의 발포제를 배합하고,

상기의 배합물을 30-50%의 물에 첨가한 후 토련기에서 습식 성형하여 건조 시키며,

상기 건조물을 1050∼1130℃의 전기로에서 5∼10℃/min의 속도로 가열하여 소결 발포시킨 후 5∼10℃/min의 속도로 노냉시켜 얻도록 하였다.

상기의 구성에 의하여, 제조되는 밝은 색상의 경량 발포세라믹은 일반 발포세라믹의 탁한 색상에 비해 색상이 밝고 표면 광택이 우수한 밝은 색상의 경량 발포세라믹 제품으로 그 비중이 0.8∼1.4 정도 이다.

즉, 소량의 착색제(0.5∼4%)를 첨가하므로서, 밝고 연한 다양한 색상을 얻을 수 있을뿐만 아니라 폐유리와 폐석고의 함량이 거의 50% 이상 첨가되므로 발포 연화되는 온도가 크게 떨어져 1050∼1130℃ 부근에서 충분히 발포 소결되는 경량 발포 세라믹 제품을 얻을수 있게 되는 것이다.

더불어, 안료없이 활석만 10% 이상 첨가되는 경우 밝은 색상의 발포세라믹 소결체를 얻을수 있게 되었다.

이를 보다 구체적으로 설명하면, 폐유리는 섬유유리, 이화학용 및 전기용 유리등의 폐자원으로 80∼100 mesh 정도로 분쇄하여 혼합한다.

여기서, 상기의 배합량이 20% 미만인 경우 고령토와 활석 량이 증가하므로 발포 및 연화에 점성이 높아 균일 기공형성에 문제가 되고 소결온도가 너무 높다.

그리고, 상기의 배합량이 50% 이상이면 너무 점성이 낮아져 과대한 기공을 형성하여 부피팽창이 크고 기계적 강도가 떨어지므로, 상기의 배합량은 20∼45%가 적절하였다.

즉, 고령토와 활석의 경우 각각 10% 미만에서는 백색토에 크게 영향을 주지못했고, 최종 제품의 기계적 강도가 많이 떨어진다.

따라서, 최적범위는 고령토+활석의 경우 20∼50%가 가장 적절하였다.

그리고, 폐석고의 경우에는 순도가 좋은 치과용 폐석고로 15% 이하에서는 점성이 너무 높아 발포가 잘되지 않고, 35%이상에서는 발포가 너무 과대하여 균일한 미세 기공을 얻기 어려우므로, 그 최적범위는 15∼30%가 적합했다.

장석은 10% 이하에서는 점성이 너무 높고, 25%이상에서는 점성이 너무 낮아 과대 발포를 유발시켰으며 원료의 가격도 너무 높으므로, 그 최적범위는 10∼20%로 하였다.

착색제는 0.5% 이하로 첨가되는 경우 발색에 영향을 거의 주지 않았고, 4% 이상의 경우 오히려 너무 진한 발색을 일으켜 밝은 색상을 얻을수 없으므로, 최적범위는 1∼3% 이다.

발포제는 첨가시키지 않아도 발포에는 상관이 없지만, 균일 발포를 조절하기 위해서는 0.1∼1.5%가 최적범위이다.

따라서, 상기의 배합범위에서 배합된 원료를 물 30∼50%를 첨가하여 slurry를 만들고, 진공 토련기로 압출 성형하여 10×10×5cm 정도 크기의 벽돌형태로 성형하여 대기중 건조시킨다.

이후, 상기의 건조물을 siliconit 전기로속에 넣고 1050∼1130℃까지 5∼10 ℃/min의 속도로 가열시킨 후, 30∼120분 소결 발포시키고, 5∼10℃/min의 속도로 노냉시킨 후 250∼300℃ 부근에서 끄집어 내어 제품의 표면상태를 점검한 결과 균열이 없고 표면 평활도 및 치밀도가 좋고 밝은 색상의 경량 발포세라믹을 얻었다.

여기서, 상기 밝은 색상의 경량 발포세라믹은 그 흡수율이 거의 2% 이하였고, 밀도는 0.7∼1.4g/cc였으며, 압축강도는 90∼130kg/cm²로 일반 슬러지 및 화산재를 이용한 경량 발포세라믹(압축강도 50∼80kg/cm²정도)보다 훨씬 높은 압축강도를 가졌다.

이하, 본 발명의 제 1 실시예를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 표1에서와 같이, 폐유리(무알카리계 유리) 20∼45wt%, 고령토 10∼20wt%, 활석 10∼20wt%, 페석고 15∼30wt%, 장석 10∼20wt%, 형석 5∼10wt%, 발포제 0.1∼5% 로 원료를 조합하였다.

상기에서와 같은 조합비로 원료를 배합하여 물 30∼60% 범위에서 습식 혼합하였고, 그 혼합한 slurry로 토련기를 거치면서 압출 성형되어 10×10×5cm 크기의 벽돌형태로 만든 후 이를 대기중에 건조시킨다.

이후, micro-kiln 혹은 siliconit 전기로에 넣어서 1050∼1130℃에서 30∼120분간 유지시킨 후, 적절한 냉각속도(5∼15℃/min)로 300∼350℃까지 냉각시키고, 노출시킨 결과 전혀 균열이 없는 내열성, 불연성, 내수성이 우수한 경량 발포세라믹 제품을 얻을수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명의 제 2 실시예로서 상기 제 1 실시예에서 원료의 조합비로 만들어진 성형체를 1050∼1130℃에서 약 1시간 가량 소결시키고, 3∼5℃/min의 느린 속도로 750∼800℃까지 냉각시킨 후 350℃ 부근에서 노출시키므로서, 광택이 거의 없는 무광택 matt 색상을 얻을수 있도록 하였다.

특히, 백색 및 green색의 경우 진한 색감을 나타냈다.

한편, 본 발명의 제 3 실시예로서 각 시편에 대한 물리적인 특성을 측정하고 그 결과를 표2에 도시하였다.

S-1 ∼ S-3 까지는 활석+형석의 량을 15∼25% 첨가시켜 순백색의 광택이 있는 표면을 갖는 발포세라믹이고,

S-4 ∼ S-8 은 고령토에 각종 착색제 및 안료를 첨가시켜 밝은 색상의 발포세라믹 표면을 얻을수 있게 되는 것이다.

여기서, 내화학성은 10%의 H₂SO₄(황산) 혹은 10%의 NaOH 용액에 30시간 이상 침전시킨 후 그 표면상태를 점검하여 표면광택을 비교하여본 결과이다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 밝은 색상을 갖는 경량 발포세라믹의 경우 기존 탁한 색상의 발포세라믹에 비해 우수한 건축용 내장재로 소비자의 기호에 적합하며, 무알카리계 폐유리와 고령토가 많이 첨가되기 때문에 압축강도가 우수하고, 연하점이 낮기 때문에 1100℃ 부근에서 충분히 발포 소결된다는 잇점이 있으며, 특히 유백색, 연두색, 연한 노랑색은 아주 밝고 깨끗한 색감을 제공하였다.

더불어, 폐자원을 50-60% 사용할수 있다는 잇점과 기존 제품보다 소결온도를 100℃이상 낮출수 있다는 조건에서 기존 건축용 내장재의 대체 재료로서의 기능을 충분히 발휘할수 있는 장점을 가지고 있는 것이다.

Claims (1)

1. 폐유리(무알카리계 유리) 20∼50wt%에 10∼25wt%의 고령토를 혼합하고,

   상기 혼합물에 10∼25wt%의 활석과 15∼35wt%의 폐석고 및 10∼35wt%의 장석과 형석을 2차로 혼합하며,

   상기의 혼합물에 0.5∼4%의 착색제와 0∼1.5%의 발포제를 배합하고,

   상기의 배합물을 30∼50%의 물에 첨가한 후 토련기에서 습식 성형하여 건조시키며,

   상기 건조물을 1050∼1130℃의 전기로에서 5∼10℃/min의 속도로 가열하여 소결 발포시킨 후 5∼10℃/min의 속도로 노냉시켜 제조함을 특징으로 하는 밝은 색상의 경량 발포세라믹 제조방법.