KR100552324B1 - 포죠란을 이용한 마무리용 벽바름재 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 천연광물인 포죠란을 이용한 건축용 마무리 벽바름재 조성물을 제공하고자 하는 것으로, 포죠란 분말을 주제로 하여 시멘트 내지는 고분자 접착제와 혼화제를 첨가, 혼합, 교반하여 건물의 실내에 마감재로 도포하여 시멘트 독을 중화시키고, 시멘트 분진을 막아주며 실내공기 중의 중금속, 휘발성유기화합물(VOCs;volatile organic compounds), 포름알데히드(HCHO;Formaldehyde)등을 흡착하여 실내공기를 정화시킬 뿐 아니라 천연광물이 원적외선을 방사하는 등의 기능을 갖는 친환경 소재인 벽바름재 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 의한 포죠란 바름재는 건조 경화형 폴리아크릴계 수지 내지는 폴리에틸렌비닐 아세테이트계 및 첨가제로 구성되는 바름재 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

포죠란, 새집중후군, 벽바름재

Description

포죠란을 이용한 마무리용 벽바름재 조성물 및 그 제조방법{Wall application agent composition for completion using pozzolan and the method of manufacture}

그림 1: 본 발명의 포죠란 얇은 바름재로 사용하는 포죠란 분말의 전자현미경 사진.

그림 2: 본 발명의 포죠란 얇은 바름재에 대한 시간 경과에 따른 유해가스의 방출농도 변화에 대한 그림

본 발명은 천연광물인 포죠란을 이용한 얇은 바름재 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 콘크리트 표면에 페인트와 같이 얇게 도포하는 것에서부터 몰탈과 같이 두껍게 바르는데 모두 적용될 수 있으며, 실내에 마감재로 사용되었을 경우 시멘트 독을 중화시키고 시멘트 분진을 제거하여주며 뛰어난 항균, 탈취작용으로 실내공기를 정화시켜주고, 원적외선 및 음이온의 방출로 인하여 인체에 유익한 에너지를 발산하기 때문에 건강한 삶을 유지할 수 있으며, 실외인 경우 방수 및 미장효과에도 적용할 수 있는 포죠란 바름재 조성물 및 그 제조방법 에 관한 것이다.

포죠란 광물은 약 1억년 전 백악기 시대의 화성암으로 내산성, 내부식성, 단열성, 내구성, 방수성이 매우 우수하여 역사적으로도 고대 그리스 로마지역의 판테이온 신전 등 많은 건축물들이 포죠란으로 건축되어 2,000년 이상의 세월 속에서도 그 견고함을 자랑하고 있다. 한국에서는 유일하게 강원도 횡성에 포죠란 광산이 있으며, 항균, 탈취, 정수, 해독작용이 매우 우수하다. 특히 인체에 유익한 미량원소와 유기물이 다량 함유되어있어 화장품 및 고급 건축재료로 사용되어지고 있다.

지금까지 대부분의 거주 공간은 콘크리트를 주 재료로 하여 석고보드, 합판, 페인트, 벽지 등으로 마감되어지고 있으며, 이는 매스컴에서도 수차례 보도된바와 같이 여러 가지 유해물질을 방출하여 신축건물증후군(Sick Building Syndrome)을 야기시키는 주범이 되고 있다.

신축건물에 입주해 들어가게 되면 머리가 아플 정도로 자극적인 냄새가 방출되는데, 이들 휘발성유기화합물(VOCs) 중 우리가 흔히 접할 수 있는 물질 중에 벤젠(Benzene)은 발암성, 호흡기 자극을 주며, 자일렌(Xylene)은 마취성 자극, 심장, 간장, 위장, 신경에 이상유발을 시키고, 톨루엔(Toluene)은 마취성자극, 빈혈을 일으키며, 스타일렌(Stylene)은 마취성자극, 중추신경계의 이상이 올 수 있음을 경고하고 있다. 또한 에틸 벤젠(Ethyle benzene)은 눈, 호흡기계통에 강한 자극과 중추신경계 이상을 유발하고, 디크로로메탄(Dochloromethane)은 적혈구 증가, 마취성, 중추신경계에 이상 유발을 일으키며, 테트라클로로에칠렌(Tetrachloroethylene)은 위장의 신경조직에 이상울 우려가 매우 높은 물질로 분류되어 국내에서도 환경부에 서 특정유해물질로 지정해 놓고 있다.

신축건물인 경우 포름알데하이드 내지는 아세트알데하이드는 메틸알콜 내지는 에틸알콜이 산화되어 발생하는 유해가스로서 4～5년 동안 계속 방출된다. 이와 같이 새로 준공된 건물의 사무실이나 아파트에 입주한 사람들 중에 기침이나 코막힘, 천식 등을 호소하는 경우가 많은데 이것 역시 공기 중의 화학물질이 주 원인인 것으로 인식되고 있다.

특히 알레르기 비염의 원인이 실내공기 중의 포름알데하이드 때문이라는 연구결과가 나와 관심을 모으고 있다. 포름알데하이드는 환경부의 유독물관찰물질 고시에 지정고시 된 독극물로 지정을 해 놓고 있다. 또한 이는 고독성과 환경 유해성을 동시에 가진 화학물질로 발암유발 물질로 널리 알려저 있음에도 불구하고 지금까지 국내에서는 실내의 유해가스에 대한 실내 환경 기준 조차 없는 안타까운 실정이다.

실내에 방출되는 유해물질에 대한 해결책으로는 계획적인 환기에 의해 오염물질을 배출시키거나, VOCs 제어용 공기청정기를 설치하는 방법을 쉽게 생각 할 수 있지만 현실적으로 실행 불가능한 경우가 많고, 운전 및 설치비용이 많이 발생하는 등의 문제가 있으며, 유해물질을 근원적으로 차단하는 근본적인 해결책이 되지 못하다는 단점이 있다.

또한 황토나 일라이트, 제올라이트와 같은 광물을 이용한 제품이 있으나 광물의 산지나 종류에 따라 그 효능을 신뢰하기 어려운 부분이 많아 신축건물증후군 문제를 해결하기는 어려운 실정이다.

따라서 본 발명의 목적은 시멘트 독을 중화시키고, 시멘트 분진을 차단하며 실내에서 발생되는 휘발성유기화합물 (VOCs)등에 대한 흡착력이 우수하고, 원적외선 방출에 의한 인체의 활성을 증진시켜 쾌적한 실내 환경을 가속화 시켜줄 뿐 아니라 현장시공성이 양호한 포죠란 바름재 조성물을 제공하는 목적을 갖는다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 포죠란 바름재 조성물은 100 내지는 400 메쉬(mesh)의 포죠란 분말 100 중량부에 건조 경화형 폴리아크릴 에멀젼수지 내지는 폴리에틸렌비닐아세테이트 에멀젼수지 5.0~35 중량부, 분산제 내지는 습윤제 0.1~2.5 중량부, 수용성 증점제 0.1~1.0 중량부, 방부제 0.01~0.02 중량부를 첨가하여 바름재 조성물을 이루고, 상기 조성물을 볼밀을 이용하여 제조하는 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명의 목적은 시멘트 독을 중화시키고, 시멘트 분진을 차단하며 실내에서 발생되는 유해물질의 흡착력이 우수하고, 원적외선 방출에 의한 인체의 활성을 증진시켜 쾌적한 실내환경을 만들어주며, 시공성이 양호한 포죠란 바름재 조성물을 제공하게 된다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

＜실시예 1＞ 본원의 포죠란 광물의 특성;

강원도 횡성의 포죠란 광산에서 암석을 구입하여 조크라셔, 볼밀, 아트리션밀을 통해 분쇄를 하고, 체(sieve)를 이용하여 분채를 하였다. 본 발명에 이용한 포죠란 광물에 함유된 원소는 표 1에 나타냈으며, 전자현미경 사진은 그림1에 나타냈다. 본 결과는 한국화학시험연구원의 분석결과이다.

＜실시예 2＞ 포죠란 얇은 바름재 조성물 제조;

100 메쉬와 400 메쉬의 포죠란 분말을 중량비로 1:1로 혼합하고, 혼합된 포죠란 분말 100 g 씩을 각각 측량하여 6개의 시료로 분류 하였다.

이곳에 건조 경화형인 에멀젼화 된 폴리아크릴계 수지와 폴리에틸린비닐아세테이트계 수지를 각각 5, 20, 35 g 씩을 첨가하고, 분산제 및 습윤제의 계면활성제로 NP-10(Nonyl phenol 10 mole)을 0.1, 1.0, 2.5 g을, Hydroxyethylcellulose의 수용성 증점제를 0.1, 0.5, 1.0 g을, 실리콘계열의 소포제를 0.05, 0.1, 0.5을, 방부제로 메칠파라벤 을 0.01, 0.02 g씩을 각각 첨가하고, 도포면의 상태와 포죠란 바름재의 용도에 맞게 물을 적당량 공급한 후 볼밀에서 2시간 동안 회전시켜 바름재 조성물을 얻었다.

이때 사용한 볼밀은 지름이 10 mm의 크기를 가진 알루미나(Al2O3) 볼을 이용하였다.

포죠란 바름재 조성물을 이용하여 콘크리트 바닥에 10mm의 평균두께로 흙칼을 이용하여 칠하고, 콘크리트 시편에 1.0 mm의 평균두께로 붓을 이용하여 칠하고, 1주일 경과후 표면의 상황을 관찰하였다.

포죠란 바름재 내부에 함유된 에멀젼된 고분자수지의 량이 증가할수록 접착력이 우수하였으며, 아크릴수지인 경우 딱딱한 정도가 에틸렌비닐아세테이트수지보다 크게 나타났으며, 방수 및 내수성이 강하게 나타났다. 에틸렌비닐아세테이트수지인 경우 피막이 유연하므로 크랙이 전혀 없었으며, 에멀젼 된 입자의 크기가 작아 도포면에 침투가 잘 되며, 콘크리트 면과의 접착과 관련된 상호 안전성이 우수하였다. 분산제 및 습윤제의 량과 볼밀의 회전속도 및 시간에 따라 분산성 및 흐름성에서 약간의 차이를 보였으며, 분산제 및 습윤제의 경우 1.0 ％가, 볼밀의 시간은 50분이 최적 조건으로 나타났다. 분산제 및 습윤제로 사용되고 있는 계면활성제를 사용할 경우 거품 방지를 위하여 실리콘 계열의 소포제가 계면활성제의 량에 관계없이 거품이 나지 않는 범위까지 첨가하여도 물성 변화가 거의 없었다.

따라서 도포면의 상태와 포죠란 바름재의 용도에 따라 물과 수용성 셀룰로우즈의 양을 적절히 조절하여 사용하여야 하며, 셀룰로우즈의 양은 0.1 중량부가 가장 우수하였으며, 방부제는 메틸파라빈이 0.01 중량부에 효과적임을 확인할 수 있었다.

따로, 콘크리트벽과 포죠란 바름재의 수소이온농도를 비교해본 결과 콘크리트 벽에서는 pH가 평균 11.6을 나타냈으며, 포죠란 바름재의 경우 pH가 평균 7.9를 나타냈다.

＜ 실시 예 3＞본 발명의 물리, 화학적 실험;

본원의 바름재가 기능성 마감재로서의 물성 적합여부에 관한 조사를 위해 샘 플을 제작하여 한국건자재시험연구원, 한국생활환경시험연구원 등의 공인인증기관에 실험을 의뢰하였으며, 그 결과는 [표 2] 내지 [표 6]에 나타냈다.

＜실시예 4 ＞

포죠란 바름재의 탈취효과를 유해가스의 흡착 및 제거능력을 통해 확인하기 위해 일반 신축 공동주택 현장에서 타사 마감재를 사용한 현장과 본원의 포조란 바 름재를 시공한 현장과의 실내공기 차이를 측정하고 그 결과치를 [표7]에 나타내었으며, 또한 포죠란 바름재의 유해가스의 흡착 및 탈취효과를 측정하기 위해 Gas Chromatography(head space법)를 이용한 방법으로 일정시간 후의 농도변화를 측정하고자 하였으며, 실험방법은 포죠란 바름재 2 g과 용매를 주입한 후 온도를 70 ℃로 올려 용매를 기화시키면서 1시간 간격으로 기체의 농도를 GC로 측정하였다. GC의 분석 조건은 FID 검출기를 사용하였고 30m capillary 칼럼을 이용 분석대상을 분리하였으며 injector, oven, detector의 온도는 각각 100℃, 60℃, 200℃로 설정하였다. 이 실험의 결과는 [표8]에 표시하고 시간경과에 따른 유해가스의 방출농도변화량을 측량하여 그 결과를 [그림2]에 첨부 도시하였다.

건물의 실내를 마감할 때 기존의 벽지나 페인트 대신 천연광물인 포죠란 분말을 이용한 포죠란 바름재로 마감할 경우 실내 대기 중에 함유된 냄새와 유해가스의 흡착률이 매우 우수하며, 시멘트 독을 중화 시키고 분진발생을 억제해주며, 다른 물리, 화학적 특성의 저해됨 없이 원적외선 방출에 의한 인체의 건강한 삶을 유지하는데, 유익한 효과가 있음을 확인하였다.

Claims (2)

1. 천연광물인 포죠란 광물을 이용하는 포죠란 바름재 조성물의 제조방법에 있어서,

   100 내지 400 메쉬(mesh)의 입도를 갖는 포죠란 분말 100 중량부에 건조 경화형 폴리아크릴 에멀젼수지 또는 폴리에틸렌비닐아세테이트 에멀젼수지 중에서 선택되는 에멀젼수지 5.0~35 중량부, 분산제 내지는 습윤제 0.1~2.5 중량부, 수용성 증점제 0.1~1.0 중량부, 방부제 0.01~0.02 중량부를 첨가하여 바름재 조성물을 얻고, 상기 조성물을 볼밀을 이용하여 혼합시켜 바름재 원료를 얻는 것을 특징으로 하는 포죠란 바름재조성물 제조방법.
2. 천연광물인 포죠란 광물을 이용하는 바름재 조성물에 있어서,

   100～400 메쉬의 포죠란 분말 100 중량부에 건조 경화형 폴리아크릴 에멀젼수지 또는 폴리에틸렌비닐아세테이트 에멀젼수지를 선택적으로 5.0～35 중량부를 포함하여 이루어지는 포죠란 바름재 조성물.

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