KR100242593B1 - 경질 세라믹체 - Google Patents

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Abstract

이산화규소와 산화칼슘 및 알루미늄 화합물을 포함하는 제1분립체와, 골재인 제2분립체를 물유리로 혼련하고, 이 혼련물을 경화시켜 경질 세라믹체를 얻는다. 이러한 본 발명에 따른 경질 세라믹체는, 타일에 상당하는 특성을 상온 경화로 가능하게 한다.

Description

경질 세라믹체
본 발명은, 건물의 외벽 피복재나 가열로(加熱爐)의 내열 피복재 등으로서 이용할 수 있는 경질 세라믹체에 관한 것이다.
대표적인 건물 외벽 피복재로서 타일이 있다. 타일은, 내열성 및 내후성이 뛰어나고, 동시에 미관성도 높아, 이것을 외벽의 피복에 이용함에 따라, 건물의 내화성이나 내구성을 향상시킬 수 있고, 또한 미관성을 높일 수 있다.
그러나 타일은, 그 제조에 고온 소성을 필요로 하고, 이 때문에 일반적으로 가능한 크기가 최대라도 고작 30㎝각 정도로 작고, 게다가 1매당 코스트도 높다. 이 때문에, 외벽을 타일 피복으로 하는 데에는 다른 피복재를 이용하는 경우와 비교하여 큰폭의 코스트업을 피할 수 없었다.
이러한 사정으로부터, 본원의 발명자는, 타일에 필적하는 내열성과 내후성, 나아가 심미성을 갖추고, 그 위에 타일에서와 같은 크기의 제한 요인이 되는 고온 소성을 필요로하지 않는 재료에 대하여 연구를 진행해왔다. 이렇게 하여 이루어진 것이 본 발명으로, 타일에 상당하는 특성을 상온 경화로 가능하게 하는 경질 세라믹체를 제공하는 데 있다.
제1도는 산화칼슘의 함유량과 경화 시간의 관계를 나타낸 그래프도이다.
본 발명에 의한 경질 세라믹체는, 이산화규소(SiO2)와 산화칼슘(CaO)을 포함하는 동시에 알루미늄 화합물, 특히 바람직한 것으로서 산화알루미늄(Al2O3)이나 수산화알루미늄(Al(OH)3)을 포함하는 제1분립체(粉粒體)와 골재인 제2분립체를 물유리(water glass)로 혼련하여, 이 혼련물을 경화시켜 얻는다.
이러한 본 발명에 따른 경질 세라믹체는, 높은 내열성과 내후성을 갖고, 1050℃ 3시간의 내열시험, 거기에 웨더로미터에 의한 1000시간의 내후 시험의 어느 것에 대해서도 하등의 이상이 인지되지 않는다. 또한, 경도는 모스경도로 4~6 정도까지 가능하고, 건물의 외벽 피복재 등으로서 요구되는 특성을 타일적인 레벨로 만족시킬 수 있다.
또한 본 발명에 의한 경질 세라믹체는, 가열로 등의 내열피복재로서 요구되는 성능도 충분히 만족시킬 수 있다. 따라서 본 발명에 의한 경질 세라믹체는, 가열로의 내열 피복재 등으로서도 유용성이 높다.
또한, 본 발명에 의한 경질 세라믹체는, 상온에서 경화시킴에 따라 상기와 같은 강도 특성 등을 발휘할 수 있는 제품으로 만들 수 있다. 이 때문에 예를 들면 1m를 넘는 것과 같은 사이즈의 것이라도 용이하게 제조하는 것이 가능하다. 따라서 예를 들면 빌딩의 커튼 월 등의 일반적인 사이즈로 1매 내지 수매로 대응하는 것을 가능하게 하고, 타일 피복과 동일 레벨의 외벽 마무리를 타일에 비교하여 큰 폭의 저코스트로 실시할 수 있게 된다.
본 발명에 의한 경질 세라믹체는, 피복 대상물에 뿜어서 부착시키거나, 혹은 바르거나 하여 경화시킬 수도 있다. 이러한 방법들은, 건물의 외벽 피복에도 유용하나, 예를 들면 가열로의 내열 피복 등의 경우에 특히 유용하다.
여기에서, 본 발명에 의한 경질 세라믹체는, 상기와 같은 조성에 특징이 있으나, 특히 물유리를 혼련용으로 이용하는 것, 더욱이 산화칼슘의 함유량에 특징이 있다. 즉, 상기 배합의 분립체를 물유리로 혼련함에 따라, 뛰어난 성질의 세라믹체를 얻을 수 있다. 또한 산화칼슘의 함유량에 따라, 경화 속도를 조절할 수 있어, 소망의 성형 등을 위한 경화 시간을 확보할 수 있다. 산화칼슘의 함유량과 경화 시간의 관계는 제1도와 같다. 여기에서 알 수 있듯이, 산화칼슘의 함유량은 분립체 전체에 대하여 0.05~20중량%인 것이 바람직하다.
상기와 같은 경질 세라믹체에 있어서 제1분립체는, 일반적인 포틀랜드시멘트와, 입경(粒徑)이 0.1~1㎛의 실리카 분말과, 거기에 입경이 0.5~100㎛의 산화알루미늄 또는 수산화알루미늄을, 포틀랜드 시멘트 0.15~33중량%, 실리카 분말 30~50중량%, 산화알루미늄 또는 수산화알루미늄 10~30중량%의 비율로 혼합하여 얻을 수 있다. 또한 골재적인 혼입재인 제2분립체에는 입경이 0.1~2㎜인 규사를 이용하는 것이 특히 바람직하다. 이 분립체들은, 그 입경이 경질 세라믹체의 특성에 크게 영향을 끼친다. 그 때문에 상기와 같은 입경이 특히 바람직하다.
또한, 상기와 같은 경질 세라믹체에 있어서의 제1분립체는, 15중량% 이상의 이산화규소 및 25중량% 이상의 산화칼슘을 포함하는 입경이 적어도 120㎛ 이하인 슬래그와, 입경이 0.1~1㎛의 실리카 분말과, 거기에 입경이 0.5~100㎛의 산화알루미늄 또는 수산화알루미늄을, 슬래그 30~50중량%, 실리카분말 30~50중량%, 산화알루미늄 또는 수산화알루미늄 10~30중량%의 비율로 혼합하여 얻을 수 있다. 상기와 같은 슬래그의 성분 구성은, 일반적으로 전기로(電氣爐) 제강에서 발생하는 슬래그가 만족시킨다. 따라서 슬래그로서는 전기로 제강 슬래그를 이용할 수 있다.
상기와 같은 경질 세라믹체에 있어서의 제1 및 제2의 각 분립체, 거기에 물유리의 배합 비율은, 제1분립체를 30~50중량%, 제2분립체를 30~50중량%, 그리고 물유리를 10~30중량%로 하는 것이 상기와 같은 특성을 발휘시키는 점에서 특히 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일실시 형태에서의 제1분립체의 배합(중량%)은 이하와 같다. 또한 보통 포틀랜드 시멘트의 주된 성분 구성은, 실리카 약 23%, 알루미나 약 5%, 산화칼슘 약 65%이다. 또한 프라이 애시의 주된 성분 구성은, 실리카 약 56%, 산화알루미늄 30%이다.
보통 포틀랜드 시멘트 8
입경이 0.1㎛인 실리카흄(SiO2) 31
입경이 0.7~70㎛인 프라이 애시 61
제2분립체에는 입경이 100~300㎛의 규사를 이용한다. 그리고 물유리는, 예를 들면 K2O ; 24중량%, SiO2; 21.4중량%, 물 ; 53.3중량%의 성분 구성인 칼륨계 물유리든지, 또는 Na2O ; 17.9중량%, SiO2; 25.9중량%, 물 ; 53.6중량%의 성분 구성인 나트륨계 물유리를 이용한다. 또한 이 외에도 리튬계 물유리를 이용하는 것도 가능하나, 리튬계 물유리는 일반적으로 고가이며 실용적이지 않다.
상기 제1 및 제2의 각 분립체를 이하의 배합(중량%)으로 물유리에 혼련시켜, 그 혼련물을 성형형에 흘려 집어넣어 24시간 방치하여 경화시킨 후, 탈형하여 두께 10㎜의 보드 형상의 경화 세라믹체를 얻었다.
제1분립체 39.9
제2분립체 39.9
물유리 20.2
이렇게 하여 얻어진 경질 세라믹체 보드를 급속 건조를 위해 150℃로 3시간 건조시킨 후에 물성을 측정했다. 그 결과는 이하와 같다.
비중 1.8
압축강도 (㎏f/㎠) 1120
모스경도 5
흡수율(20℃ 수중에 72시간 침적) 0.0002
내열성(1050℃ 3시간) 이상없슴
내후성(웨더로미터 1000시간) 이상없슴
본 발명의 바람직한 다른 실시 형태로는 포틀랜드 시멘트 대신 슬래그를 제1분립체로 이용한다. 슬래그로서 전기로 제강의 슬래그 (예를 들면 대동특수강(大同특수特殊鋼)주식회사의 제품명 「대통 슬래그」)를 이용한다. 이 슬래그의 성분 구성(중량%)은 이하와 같다.
이산화규소(SiO2) 20.56
산화칼슘(CaO) 32.83
전철분 13.67
산화마그네슘(MgO) 9.28
산화알루미늄(Al2O3) 8.66
산화망간(MnO) 4.21
전크롬(Cr)분 1.50
산화티탄(TiO2) 0.46
그 외 8.83
상기 슬래그를 이용한 제1분립체의 배합(중량%)은 이하와 같다.
입경이 97㎛ 언더의 전기로 제강 슬래그 40
입경이 0.2~0.5㎛의 실리카흄(SiO2) 40
입경이 1~10㎛의 수산화알루미늄(Al(OH)3) 20
제2의 분립체에는 입경이 0.2~1㎜의 규사를 이용한다. 그리고 물유리는 상기 실시형태와 같은 것을 이용한다.
상기 제1 및 제2의 각 분립체를 이하의 배합(중량%)으로 물유리에 혼련시켜, 그 혼련물을 성형형에 흘려 집어넣어 6시간 방치하여 경화시킨 후, 탈형하여 두께 10㎜의 보드 형상의 경질 세라믹체를 얻었다.
제1분립체 39.9
제2분립체 39.9
물유리 20.2
이렇게 하여 얻어진 경질 세라믹체 보드를 급속 건조를 위해 150℃에서 3시간 건조시킨 후에 물성을 측정했다. 그 결과는 이하와 같다.
비중 2.43
압축강도(㎏f/㎠) 2870
모스경도 6
흡수율(20℃ 수중에 72시간 침적)(g) 0.0002
내열성(1050℃ 3시간) 이상없슴
내후성(웨더로미터 1000시간) 이상없슴

Claims (5)

  1. 포틀랜드 시멘트, 실리카흄 및 프라이애시의 혼합으로 얻어지는 이산화규소와 산화칼슘, 및 알루미늄 화합물을 포함하는 제1분립체와 골재로서 규사로 이루어지는 제2분립체를 물유리와 혼련하고, 이 혼련물을 경화시켜 얻은 경질 세라믹체.
  2. 제1항에 있어서, 분립체 전체에 대한 산화칼슘의 양이 0.05~20중량%인 경질 세라믹체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제2분립체가 규사인 경질 세라믹체.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1분립체가 30~50중량%, 제2분립체가 30~50중량%, 물유리가 10~30 중량%의 배합으로 한 경질 세라믹체.
  5. 제3항에 있어서, 제1분립체가 30~50중량%, 제2분립체가 30~50중량%, 물유리가 10~30 중량%의 배합으로 한 경질 세라믹체.
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