KR20020088043A

KR20020088043A - 펄라이트용 흡습 방지성 코팅 물질의 제조

Info

Publication number: KR20020088043A
Application number: KR1020010029154A
Authority: KR
Inventors: 이은석
Original assignee: 이은석
Priority date: 2001-05-14
Filing date: 2001-05-14
Publication date: 2002-11-25

Abstract

본 발명은 고온 열처리 과정을 거쳐서 제조되는 과립상의 펄라이트(약 300℃)에 직접 적용하여 펄라이트가 갖는 흡습성을 배제할 수 있는 코팅 물질을 제조하는 방법에 관한 것이다. 국내에서 생산되는 펄라이트(경량성 : 0.05∼0.25Kg/L)는 주로 건자재용과 원예용으로 시판되고 있다. 팽창된 펄라이트(expanded perlite)는 매우 가볍고 단열성이 크며 표면이 요철형으로 되어 있는 백색의 다공질체로 경량, 단열, 내화, 흡음, 내약품성, 결로방지 등의 특성을 가진 우수한 무독성 자재이다. 펄라이트는 규산분이 많은 화산계 암석에 속하고,그 조성은 80% 이상의 규산과 알루미나이며 그 외에 알카리분 (Na₂O, K₂O)을 다소 포함한다. 외관 비중은 약 0.15, 단위용적 중량이 0.1이하이다. 이러한 펄라이트의 특성을 이용하여 과립상인 경우 조경용으로 식물성장에 최적인 초경량 인공토양, 농원예용 양액재배 전용배지의 개발 등에 이용하며, 펄라이트 분말은 다수의 모세관 상을 갖는 다공성을 형성하고 있어서 여과제, 흡착제, 가공원료 등으로도 사용된다. 또한 건축용으로는 경량단열콘크리트와 결로 방지용 단열몰탈, 철골내화 피복재, 산업용으로는 석유화학, 발전설비 및 초저온 저장탱크, LNG선박의 보온-보냉 단열용에 사용된다. 건축재료의 경랑화를 목적으로 사용하는 재료는 펄라이트 등의 자연산 재료, 기포 콘크리트, 경량 골재, 기포 유리 건재(建材), 각종 발룬(balloon), 플라이 애쉬(fly ash) 등 매우 다양하다. 특히 건축 자재로 사용하는 경량성 재료에 많이사용하는 펄라이트는 경량성외에 단열성, 내열성, 흡음성 등의 우수한 기능을 부과시키는 것도 가능하여 더욱 고성능을 갖는 경량체의 개발에서 최근에 많이 이용되고 있다. 그런데 생산되는 펄라이트는 농원예용으로 사용되는 경우에는 재료 자체가 갖는 다공성이 매우 양호한 효과를 주지만 건자재용으로 이용되는 경우 경량성은 우수하나 큰 흡습성을 갖는 심각한 문제가 대두되어 부정적인 효과를 주게된다.

건자재용 펄라이트 등의 코팅 물질은 펄라이트로 침투하는 수분을 배제하면서도 시멘트 등과 혼합되어 사용되는 경우 물과의 양호한 상호작용성이 있어야 한다. 이러한 코팅용 물질로는 그라파이트계 재료, 무기 유리질 재료, 비수용성 유기물질, 특수 페놀-포름알데히드계 매질 등이 있다. 이들을 펄라이트에 적용하여 함수율, 배습성, 질량의 변화, 색상의 변화 검사, 열처리의 필요 여부 등의 기본적인 물성을 조사한 후 다양한 조성의 코팅 물질에 대하여 실험을 진행하였고 결과적으로 고온으로 달구어진 과립상의 펄라이트에 적용하여 흡습 방지성을 부여할 수 있는 코팅물질을 개발하였다.

Description

펄라이트용 흡습 방지성 코팅 물질의 제조{Preparation of Coating Material for Perlite having Water-Protection Property}

고온 열처리 과정을 거쳐서 제조되는 과립상의 펄라이트(약 300℃)에 직접 적용하여 펄라이트가 갖는 흡습성을 배제할 수 있는 무기계 코팅 물질을 제조한다.

본 발명은 산화실리콘, 질산나트륨, 황산알루미늄, 수산화칼슘, 산화나트륨 등의 출발 물질을 혼합·연마하여 고온에서 하소하여 일련의 화학적인 조작을 거친 후 물, 이소프로필알코올, 메탄올, 유화제, 알킬크로믹클로라이드, 아이소프렌계 에멀젼 등을 가하여 무기계 흡습 방지용 코팅물질을 제조하는 방법에 대한 것이다. 대개 시중에서 판매되는 실리콘계나 불소계 발수성 재료들은 벽돌이나 콘크리트 바닥에 적용하는 경우 상당한 흡습 방지 효과를 주지만 주로 유기계 용매를 함유하는 관계로 고온에서 가열된 관련 재료에 적용하는 경우 유해성 기체 증기가 발생한다. 또한 수용성 재료인 경우에도 펄라이트에 적용하기 위하여 혼합하는 염기성 바인더에 의해서 그리고 고온에서 처리하는 관계로 흡습 방지 효과가 소멸되는 결과를 보였다.

1000℃ 이상의 고온에서 달구어서 제조되는 과립상의 펄라이트(약 300℃)에 분무하여, 80∼120℃의 온도 범위에서 6∼10시간 열풍 건조하여 건자재용으로 활용할 수 있는 흡습성이 배제된 과립상의 펄라이트를 제조할 흡습 방지용 코팅 재료를 합성한다.

일정량의 산화실리콘 미분체(1000mesh) 200.0(±10.0)g, 질산나트륨 120.0(±10.0)g, 황산알루미늄 70.0(±5.0)g, 수산화칼슘 25.0(±2.0)g, 산화나트륨 20.5(±0.8)g 등의 출발 물질을 혼합하고 혼합분쇄기를 이용하여 2시간 동안 연마하여 약 400mesh로 한 후 후드 안에 설치한 고온용 전기로 내에서 석영 반응기 내에서 1400℃로 24시간동안 하소시킨다. 이렇게 얻은 무기 시료를 분쇄한 후 온수 1000.0(±10.0)g를 가하고 120분간 Kipp장치에서 발생시킨 이산화황 기체를 이 용액에 50mL/분의 속도로 흘려준다. 이 혼합물에 다시 물 50.0(±10.0)g을 가하여 70.0(±5.0)℃에서 48시간 물중탕 한 후, 대형 증발접시에 담고 가압열탕기 내에서 130℃로 10시간 정도 가압하면서 가열하여 무기계 재료를 합성한다. 이 시료 20(±2.0)g을 200℃에서 24시간 건조한 후 물 500.0mL로 희석하여 이소프로필 알코올 20.0(±1.0)g, 메탄올 5.0(±1.0)g, 유화제 2.2(±0.2)g, 알킬크로믹클로라이드 1.2(±0.1)g, 아이소프렌계 에멀젼 1.0(±0.05)g 및 소량의 무기계화합물을 가하여 코팅용 시약(앞으로 LS20이라 칭함)을 제조한다.

제조한 코팅용 시약 LS20은 약 알카리성(pH=8.5)을 보이며, 20.0g을 과립상의 펄라이트 5.0g에 분무한 후 200℃에서 열처리하고 물을 넣은 비이커에 담가본 결과 시약 처리 전에 비하여 상당한 흡습 방지 효과가 나타나는 것을 확인하였다. 또한 펄라이트 제조공장에서의 제조 공정을 고려하여 300℃의 온도로 가열한 펄라이트에 LS20을 적용한 결과 일반 유기계 관련 제품에서 나타나는 유해 기체의 발생이나 물성의 저하현상 등은 나타나지 않았다. 국내에는 과립상의 펄라이트에 대한 KS 시험법이 없는 관계로 펄라이트 보온재에 대한 KS시험법(KS(F 4714))을 기준으로 측정한 결과 98.5%이상의 흡습 방지 효과를 보였다. 본 LS20 시약은 콘크리트 바닥이나 일반 벽돌 등에 적용하는 경우 흡습 방지 효과가 거의 나타나지 않으나 과립상의 펄라이트나 펄라이트 성형품에서는 양호한 물성을 보인다.

Claims

산화실리콘 200.0(±10.0)g, 질산나트륨 120.0(±10.0)g, 황산알루미늄 70.0(±5.0)g, 수산화칼슘 25.0(±2.0)g, 산화나트륨 20.5(±0.8)g 등의 출발 물질에서 얻은 시료를 분쇄한 후 온수 1000.0(±10.0)g를 가하고 이산화황 기체를 이 용액에 흘려주고, 열처리 과정을 거친 이 시료 20(±2.0)g을 200℃에서 24시간 건조한 후 물 500.0mL로 희석하여 이소프로필 알코올 20.0(±1.0)g, 메탄올 5.0(±1.0)g, 유화제 2.2(±0.2)g 알킬크로믹클로라이드 1.2(±0.1)g, 아이소프렌계 에멀젼 1.0(±0.05)g 및 소량의 무기계화합물을 가하여 코팅용 시약(LS20)을 제조하는 방법