KR100632246B1 - 경량성을 구비하는 점토조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경량성을 구비하는 점토조성물에 관한 것으로, 그 목적은 블록, 벽돌, 단열재, 건축패널 등으로 성형이 가능하고, 우수한 압축강도, 내열성, 단열성을 구비하면서 경량성을 달성할 수 있는 점토조성물을 제공하는 것이다.

본 발명은 규조토 50 중량부와 황토 50 중량부을 건비빔하고, 이에 기포액 2∼50 중량부를 첨가하여 혼합한 다음, 흙고화제 2∼10 중량부를 첨가하여 혼합하도록 되어 있다.

규조토, 고화제, 약액, 기포제, 건축자재

Description

경량성을 구비하는 점토조성물{A light-weighed composition for building}

본 발명은 경량성을 구비하는 점토조성물에 관한 것으로, 규조토 및 황토를 주원료로 하는 다공성 무기물에 기포액 및 흙고화제를 혼합하여 경량성과 단열성을 구비하는 경량성을 구비하는 점토조성물에 관한 것이다.

일반적으로 건축물의 벽면등에는 내부 열을 보호하거나, 외부 열을 차단하기 위하여 단열층 및 방음층을 형성하는 것이 필요하며, 이러한 단열 및 방음의 효과를 얻으면서 경량화 한 건축재를 얻기 위한 여러 방안이 연구개발되고 있다.

종래의 건축용 자재 중, 단열재는 사용온도에 따라 약 100℃ 이하, 100∼500℃, 500∼1,100℃ 및 l,100℃ 이상에서 각각 사용되는 보냉재, 보온재, 단열재 및 내화단열재 등으로 구분되며, 각 단열재는 소재 자체의 열전도율이 작은 것이 바람직하나, 대부분 열전도율이 그다지 작지 않기 때문에, 대개의 경우 열전도율을 작게 하기 위해서 다공질화 하여 기공들 속에 포획되는 공기의 단열성을 이용하게 된다.

사용온도에 따른 단열재들 중 일반 건축물에 주로 사용되는 것은 100∼500℃ 의 보온재 및 500∼1,100℃의 단열재로서, 그 소재의 종류에 따라 유기질과 무기질로 크게 나뉘며, 약 150℃ 이하에서 사용하는 데 적합한 유기질 소재로는 코르크, 면(綿), 펠트, 탄화코르크, 거품고무 등이 있고, 고온에서의 사용이 가능한 무기질 소재로는 석면, 유리솜, 석영솜, 규조토, 탄산마그네슘 분말, 마그네시아 분말, 규산칼슘, 펄라이트 등이 있다.

상기 여러 종류의 단열재들 중에서 저렴하고 가벼워 일반 건축물의 단열재로 많이 사용되고 있으며 '스티로폼'으로도 불리우는 발포 폴리스티렌은, 폴리스티렌을 발포제의 작용으로 팽창시킨 것으로, 희고 가벼우며, 내수성·단열성·방음성·완충성 등이 우수하여 건축물의 단열재뿐 아니라 각종 운송용 포장재로도 널리 사용되고 있으나, 화재 발생시 유독가스를 방출하고 이 가스를 흡입시 인체에 치명적일 뿐 아니라, 폐기시 자연적인 분해가 어렵기 때문에 심각한 환경오염을 초래하게 되는 문제가 있다.

그리고, 무기질 재료의 대표적인 단열재로는 '아스베스토스'라고도 불리우는 석면을 들 수 있는 바, 단열재 외에도 석면 슬레이트 등의 건축자재, 브레이크 라이닝용 등 다양하게 사용되고 있으나, 석면 가루가 인체에 흡수되어 축적되는 경우 진폐증을 유발시키는 치명적인 단점을 가지고 있어 그 사용 용도가 점차 제한되고 있으며, 암면은 암을 유발하는 성분을 포함하고 유리섬유의 경우는 인체에 흡입시 심장에 치명적인 손상을 일으키는 것으로 알려지는 등 종래의 일반적인 단열재들은 많은 문제점들을 가지고 있다.

상기와 같은 종래 단열재들의 문제점을 해결하기 위하여 환경친화적인 황토 나 폐지 등을 사용한 단열재들이 개발되기는 하였으나, 스티로폼이나 우레탄폼 등에 비하여 무거운 단점이 있으며, 중량을 줄이는 동시에 단열 효과를 증가시키기 위하여 발포시켜 기공을 형성시키기도 하나 스티로폼과 같은 합성수지에 비하여 무겁고 점도가 떨어지기 때문에 발포가 쉽지 않아 경량화를 달성할 수 없는 등 여러가지 문제점이 있었다.

또한, 현재 모든 건축자재는 우수한 물성을 구비하면서 경량화를 추구하고 있으며, 이에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으나, 현재 널리 사용되고 있는 모든 건축자재는 대부분 시멘트 성분이 함유되어 있어, 고중량을 구비하고, 이로 인해 취급이 곤란하고, 작업성이 저하되는 문제점이 있었다.

물론, 이러한 중량의 경량화를 위하여 기포제를 혼합하는 경우도 있으나, 시멘트 성분이 포함된 건축자재의 경우 건축자재로 활용할 수 있을 정도의 압축강도를 구비하나, 시멘트 성분이 포함되지 않은 조성물의 경우, 강도가 저하되고, 이로 인해 불량품 발생이 늘어나게 되는 등 여러가지 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 그 목적은 블록, 벽돌, 단열재, 건축패널 등으로 성형이 가능하고, 우수한 압축강도, 내열성, 단열성을 구비하면서 경량성을 달성할 수 있는 친환경적인 점토조성물을 제공하는 것이다.

본 발명은 규조토와 황토를 건비빔하고, 동물성 단백질 기포제가 2∼7중량%가 되도록 물과 혼합하여 발포시킨 기포액을 첨가하여 혼합하며, 이에 결합제로 흙고화제를 첨가하여 경화시키도록 되어 있다. 즉, 본 발명은 규조토 50 중량부와 황토 50 중량부에 기포액 2∼50 중량부를 첨가하여 혼합하고, 이에 흙고화제 2∼10 중량부를 첨가하여 경화시키도록 되어 있다.

상기 규조토는 담수나 해수에서 번식하는 규조라고 하는 식물의 유해가 퇴적된 것으로, 극히 작은 단세포의 규조각을 주성분으로 이루고 있으며, 이산화 규소가 주원료로 이루어지고, 내부에 무수히 많은 세공을 구비한다.

상기 규조토는 우수한 단열성, 흡방습성 및 내화성을 구비하기 위해서는 0.01∼3㎜의 범위내의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 규조토는 0.01㎜ 미만의 입자를 사용할 경우, 충분한 흡방습능력이 발휘될 수 없으며, 3㎜를 초과하는 입자를 사용할 경우, 균일한 혼합의 어려움에 따른 강도의 저하가 발생되며, 가장 바람직하게는 0.1∼1㎜의 입경을 구비하는 것이 좋다.

상기 황토는 2.0㎜ 이하의 입경을 구비하는 것을 사용하며, 입경 2.0㎜ 초과할 경우, 침하가 발생되는 현상이 발생된다. 또한, 상기 황토는 침하현상과 압축강도 및 황토자체의 효능을 고려할 경우, 입경 0.01∼1㎜ 범위를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 황토는 바인더 역할을 함과 동시에 내부에 무수한 기공을 구비하고 있으며, 다량의 원적외선을 방출하고, 항균성 및 유해물질의 흡착력이 우수한 친환경 적인 건축재이다.

상기 기포액은 경량성 및 단열성을 향상시키기 위한 것으로, 물에 농도가 대략 2∼7중량%가 되도록 동물성 단백질 기포제를 혼합하고, 이를 발포기에 의해 발포시켜 형성하며, 상기 발포된 기포액을 규조토와 일정비율로 혼합시킨다. 이때, 상기 동물성 단백질 기포제는 소, 돼지등의 부산물인 뿔, 발톱 등을 원료로 한 공지의 동물성 단백질 기포제를 사용한다.

상기 흙고화제는 고분자 응집제와 점토로 이루어진 고분자응집 고화제 또는 점토를 함유하는 점토 고화제 또는 공지의 흙고화제를 사용하며, 바람직하게는 고분자응집 고화제 또는 점토 고화제를 사용한다.

상기 고분자 응집고화제는 고분자 응집제와 점토로 이루어져 있으며, 고분자 응집제의 입자가 60메쉬를 통과하는 성분이 70wt%이상이고, 고분자 응집제와 점토와의 중량비가 50:50∼5:95로 이루어져 있다.

상기 고분자 응집제는 60메쉬(mesh)를 통과하지 않을 경우, 실질적으로 응집반응에 기여할 수 없으므로, 80wt%이상을 첨가하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 고분자 응집제의 양이 50wt%를 초과할 경우, 혼합성이 나빠지게 된다.

상기 고분자 응집제로는 폴리 아크릴아미드, 폴리 아크릴 아미드 부분 가수분해물, 폴리 아크릴 아미드 술폰 알킬화물 등의 폴리 아크릴 아미드계를 사용하며, 폴리 아크릴아미드 또는 아크릴 아미드와 타의 공중합 가능한 단량체 특히 불포화 카르본산 또는 불포화 술폰산의 알카리 금속염과의 공중합체가 보다 더 바람직하다. 또한, 상기 점토는 특별한 제한은 없으나, 황토 또는 고령토를 사용하는 것이 가장 바람직하다.

상기 점토 고화제는 염화암모늄(NH₄Cl) 5∼20wt%, 염화나트륨(NaCl) 3∼14wt%, 염화제2철(FeCl₃) 1∼6wt%, 염화마그네슘(MgCl₂) 7∼20wt%, 염화칼슘(CaCl₂) 3∼20wt%, 생산화마그네슘(액)(MgO) 1∼10wt%, 에칠렌그리콜(ethylene glycol) 1∼10wt%, 투명 수성방수액 1∼6wt%, 순수 고령토분말 10∼30wt%를 포함한다.

상기와 같이 이루어진 흙고화제는 규조토의 고화 및 강도를 향상시키기 위한 것으로, 2 중량부 미만으로 첨가될 경우, 규조토와의 반응이 저하로 인하여 고형화된 압축강도가 저하되고, 10 중량부 이상으로 첨가될 경우, 반응성은 좋아지나 경제적 비용부담이 증가하고, 압축강도에 현저한 차이가 발생되지 않으므로, 적정량을 첨가하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은 블록, 단열블록, 보드, 벽돌, 패널 및, 아파트 층간차음재 등과 같은 건축자재로 성형 양생할 수 있다.

이하 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예 1

물에 동물성 단백질 기포제를 농도 4중량%가 되도록 혼합하고 이를 발포기에 통과 발포시켜 기포액을 생성한 후, 입경 0.01∼3㎜의 범위내를 구비하는 규조토 50 중량부와 황토 50 중량부에 상기 발포시킨 기포액 30 중량부를 혼합하여 교반하면서, 고분자 응집제(폴리아크릴 아미드계) 5 중량부를 첨가하여 혼합하고, 이를 가압성형한 다음, 건조하여 블록형상의 시험편(200×100×100㎜) 다수개를 형성하였다.

이와 같이 성형된 다수개의 시험편에 대한 평균적 물성을 측정하였으며, 그 결과는 [표1]과 같다.

실시예 2

물에 동물성 단백질 기포제를 농도 4중량%가 되도록 혼합하고 이를 발포기에 통과 발포시켜 기포액을 생성한 후, 입경 0.01∼3㎜의 범위내를 구비하는 규조토 50 중량부와 황토 50 중량부에 상기 발포시킨 기포액 40 중량부를 혼합하여 교반하면서, 고분자 응집제(폴리아크릴 아미드계) 8 중량부를 첨가하여 혼합하고, 이를 가압성형한 다음, 건조하여 패널형상의 시험편(60×640×50㎜)을 형성하였다.

이와 같이 성형된 블록에 대한 물성을 측정하였으며, 그 결과는 [표1]과 같다.

[표1]

상기에서와 같이, 본 발명은 압축강도가 28일 양생의 경우 블록은 120kg_f/㎠ 이상을 구비하고, 패널은 40kg_f/㎠ 이상을 구비하여 건축자재로 활용이 가능하며, 겉보기 비중에 있어서 1.2 이하를 유지하므로 경량화를 이루고 있음을 알 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

이와 같이 본 발명은 규조토와 황토로 이루어진 다공성 무기물에 동물성 기포제를 물과 함께 혼합하여 발포시킨 기포액을 혼합하고, 이에 흙고화제를 첨가하여 경화시키도록 되어 있어, 우수한 내화성, 기공성 및 단열성을 구비하고, 건축자재로 활용할 수 있을 정도의 압축강도를 구비한다.

또한, 본 발명은 경량성을 구비하므로, 성형 후 취급이 용이하고 이를 통해 작업성을 향상시킬 수 있으며, 블록, 벽돌, 패널 등등과 같이 다양한 건축자재로의 성형이 가능할 뿐만 아니라, 건축물의 내/외장재로 활용할 수 있다.

또한, 본 발명은 황토 및 이와 유사한 성분들로 이루어져 있어, 건축자재에 적용할 경우, 환경친화적이며, 폐건축자재로 인한 문제점을 해소할 수 있다.

또한, 본 발명은 다량의 원적외선을 방출하므로, 내장재로 활용할 경우, 인체에 유익한 환경을 제공하며, 항균성 및 유해물질의 흡착력이 우수하여, 주거민의 건강을 증진시킬 수 있다. 또한, 외벽용 건축자재로 활용할 경우, 대기환경을 개선하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 쉽게 구할 수 있는 성분들로 이루어져 있어, 비용을 절감할 수 있고, 일반서민들이 용이하게 이용가능하며, 이를 통해 국민건강을 증진시킬 수 있는 등 많은 효과가 있다.

Claims (4)

1. 입경 0.01∼3㎜의 규조토 50 중량부와 입경 0.01∼2.0㎜의 황토 50 중량부를 건비빔하고,

   상기 규조토와 황토의 혼합물에 농도가 2∼7중량%가 되도록 동물성 기포제를 물에 혼합하여 발포시킨 기포액 2∼50 중량부를 첨가하여 혼합한 다음,

   폴리 아크릴 아미드계 고분자 응집제와 점토의 중량비가 50:50∼5:95 로 이루어진 고분자응집 고화제 또는, 점토를 함유하는 점토 고화제 2∼10 중량부를 첨가하여 혼합시키되,

   상기 점토고화제는 염화암모늄(NH₄Cl) 5∼20wt%, 염화나트륨(NaCl) 3∼14wt%, 염화제2철(FeCl₃) 1∼6wt%, 염화마그네슘(MgCl₂) 7∼20wt%, 염화칼슘(CaCl₂) 3∼20wt%, 생산화마그네슘(액)(MgO) 1∼10wt%, 에칠렌그리콜(ethylene glycol) 1∼10wt%, 투명 수성방수액 1∼6wt%, 순수 고령토분말 10∼30wt%로 이루어진 것을 특징으로 하는 경량성을 구비하는 점토조성물.
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