KR101016265B1

KR101016265B1 - 우수한 크랙저항성과 고탄성을 갖는 외단열용 몰탈

Info

Publication number: KR101016265B1
Application number: KR1020100087882A
Authority: KR
Inventors: 김승묵
Original assignee: 김승묵
Priority date: 2010-09-08
Filing date: 2010-09-08
Publication date: 2011-02-25

Abstract

본 발명은 각종 건축물의 외단열용으로 이용되도록 하기 위한 우수한 크랙저항성과 고탄성을 갖는 외단열용 몰탈에 관한 것으로, 상기 몰탈은, 시멘트 30~35중량%; 알루미나 시멘트 2~4중량%; 무수석고 0.5~1.2중량%; 규사 40~50중량%; 탄산칼슘 12~15중량%; 재유화형 분말수지 3~5중량%; 소포제 0.03~0.08중량%; 메틸셀룰로우즈 0.1~0.2중량%; 화이버 1~2중량%; 및 분말방수제 0.2~0.5중량%;로 이루어지며, 재유화형 분말수지를 첨가시킴으로써 외단열용 몰탈로서의 접착력과 방수성능 등을 가지게 함과 동시에 압축강도를 조절하여 강도를 낮춤으로써 최소 첨가량으로도 고탄성을 가지게 하며, 화이버를 첨가함으로써 외단열 시공 시 많이 발생하는 진동 등에 의한 구조체와 단열보드의 탈락, 내수성 약화에 의한 몰탈과 단열보드의 탈락 및 수축에 의한 크랙발생 등의 문제에 견딜 수 있게 한다.

Description

우수한 크랙저항성과 고탄성을 갖는 외단열용 몰탈{Mortar for outer adiabatic having excellent crack resistance and high elasticity}

본 발명은 우수한 크랙저항성과 고탄성을 갖는 외단열용 몰탈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 재유화형 분말수지를 첨가시킴으로써 외단열용 몰탈로서의 접착력과 방수성능 등을 가지게 함과 동시에 압축강도를 조절하여 강도를 낮춤으로써 최소 첨가량으로도 고탄성을 가지게 하며, 화이버를 첨가함으로써 진동 등에 의한 구조체와 단열보드의 탈락, 내수성 약화에 의한 몰탈과 단열보드의 탈락 및 수축에 의한 크랙발생 등의 문제에 견딜 수 있는 우수한 크랙저항성을 가진 외단열용 몰탈에 관한 것이다.

일반적으로, 건물의 외단열은 내단열에 비해 열차단 및 열보호에 뛰어나기 때문에 연료비 등에서 유리하여 좋은 단열 시공방법으로 알려져 있으나 외단열용 접착 및 베이스몰탈과 단열보드가 모두 구조체 외부의 가혹한 환경에 노출되어 내단열보다 시공되는 자재에 있어 높은 내구성능이 요구된다.

즉, 외단열 공법은 초기에 동결융해 및 구조체 진동 등에 의한 구조체와 접착몰탈의 탈락, 내수성 및 접착강도의 미달로 단열보드와 베이스몰탈의 탈락 및 수축 등에 의한 베이스몰탈의 크랙발생 등이 자주 발생하게 되고, 아울러 마감자재도 다양하지 못해 쉽게 정착되지 못하고 있는 실정에 놓여 있었다.

하지만 최근 들어 다양한 마감방법의 개발과 에너지 절감정책과 같은 정부 시책과 맞물려 점차 외단열 공법이 주목을 받고 있다.

단열보드의 접착은 초기에는 접착몰탈 하나에 의지하여 시공하는 습식공법이 주를 이루었으나, 건식공법이 개발되면서 최근에는 해당 건식공법과 함께, 건식공법과 습식공법을 혼용하는 반건식공법이 주를 이루고 있다.

외단열용 몰탈은 단열보드와 구조체의 접착과 단열보드에 마감재를 입히기 쉽도록 하는 베이스몰탈에 적용되어 습식공법과 반건식 공법에 적용되어진다.

종래의 외단열용 몰탈은 대한민국 특허 제10-0002860호, 제10-0586634호 및 제10-0935095호 등에서와 같이 액상접착수지에 규사를 혼합하고, 증점제 및 방부제 등의 첨가제를 혼합한 액상제품을 캔으로 포장하여 생산하고, 현장에서 시멘트와 혼합하여 사용하는 방식의 제품으로 하고 있으나, 이를 액상상태로 유통해야 할 경우에는 겨울철 동결문제로 인해 창고보관을 하여야 하고, 동결이 될 경우 제품을 폐기하여야 할 정도의 품질에 심각한 저하가 발생할 가능성이 매우 높으며, 여름철에도 높은 온도로 인하여 야적 보관 시 부패 등이 발생할 수 있어 보관하는데에 있어서 분말 단독형 제품에 비해 불편하며, 액상은 캔 포장을 해야 하기 때문에 분말형 제품의 지대 포장에 비해 포장비가 비싸 경제적으로도 문제가 있다.

대한민국 특허 제10-0944221호에서도 건조몰탈로 포장이 되나 실리케이트계 액상을 반드시 혼합하여야 하기 때문에 액상에 대해서는 상술한 바와 같은 동일한 문제점이 발생할 수 있다.

대한민국 특허 제10-0549403호에서는 분말형 제품으로 하여 처음 등장하였으나 증점제(메틸셀룰로우즈), 소포제(페티알콜 알콕시레이티드), 규사 및 탄산칼슘에 아크릴 분말수지를 혼합하고 그 혼합물과 시멘트의 비율을 1:2로 혼합하는 것으로서 전체에 대한 비율로 볼 경우 시멘트의 비율이 66중량% 이상이고 아크릴분말수지의 함유량이 1.0~1.7중량%로 볼 수 있어 단열보드와의 접착은 가능하나 너무 높은 강성으로 인해 내구성이 떨어져 진동이나 동결융해에 의한 탈락이 발생할 수 있으며, 탄성이 약해 수축 및 진동 등에 의해 단열보드와의 접착력 저하로 표면에 크랙이 발생할 가능성이 매우 높다.

첨언하면, 국내에서의 경우는 아직 외단열 시스템의 안정성을 인정받지 못하여 초고층 건물에는 적용하는 예가 거의 없고 대부분이 5층 정도의 건물에 적용하고 있지만, 외국의 경우에는 초고층 건물에도 적용하는 사례가 많다.

점차 초고층 건물들이 많아지고 에너지 절감의 관심도 커지고 있는 국내 현실을 볼 때 초고층 건물의 외단열 시공은 중요한 문제라고 할 수 있다.

단열재의 부착방식은 크게 건식과 반건식 중 한가지 방법만으로 시공하는 것으로 하고 있지만, 각각에서 부각된 단점을 보완하고 초고층 건물에서의 안전성 확보의 중요성으로 인하여 현재로서는 상기의 방법들 중 반건식으로 시공하는 것이 서로의 단점을 커버하고 시너지 효과를 발휘하는 좋은 방법이라 할 수 있겠다.

그러나, 상술한 바와 같이 종래의 기술로는 크랙이나 탈락의 문제가 발생하는 경우가 많아 초고층 건물의 경우에는 적용할 수 없고 초고층이 아니라도 좀 더 높은 내구성을 가지는 것이 중요하기 때문에 적용 가능한 기술개발이 시급하다고 할 수 있겠다.

그리고, 종래의 외단열용 몰탈은 액상의 경우 보관 및 생산 등에 있어서 상술한 바와 같은 문제점이 있었고, 분말형으로 개발된 몰탈은 보관과 생산의 문제점은 해결하였으나 시멘트 혼입이 과도하고 아크릴 분말수지의 함량이 적어 탄성, 접착력 및 내수성 등이 필요에 비해 부족한 실정이다.

또한, 초고층 건물까지 외단열의 시공이 고려되고 있는 현실에서, 외단열 몰탈의 탄성력 증가, 내수성 향상 및 수축저항력 증대 등의 문제에 대한 해결책은 물론 단열성능이나 크랙에 의한 외관 문제를 떠나 안전성의 문제에서도 그 해결이 매우 시급하다고 할 수 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 시멘트량을 최소화 하여 압축강도를 줄여 강성을 최소화하고, 이를 바탕으로 재유화형 분말수지의 첨가량에 따른 탄성력 증가 효과를 극대화하여 진동 등에 의한 크랙 등에 저항할 수 있게 하고, 화이버를 첨가함으로써 수축 등에 의한 크랙에 저항할 수 있게 하며, 방수제를 혼합하여 빗물 유입에 의한 탈락 및 크랙, 동결융해에 의한 부스러짐 등에 저항할 수 있어 내구성이 뛰어난, 우수한 크랙저항성과 고탄성을 갖는 외단열용 몰탈을 제공하는데에 있다.

상기와 같은 목적을 성취하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 우수한 크랙저항성과 고탄성을 갖는 외단열용 몰탈은, 시멘트 30~35중량%; 알루미나 시멘트 2~4중량%; 무수석고 0.5~1.2중량%; 규사 40~50중량%; 탄산칼슘 12~15중량%; 재유화형 분말수지 3~5중량%; 소포제 0.03~0.08중량%; 메틸셀룰로우즈 0.1~0.2중량%; 화이버 1~2중량%; 및 분말방수제 0.2~0.5중량%;로 이루어진다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 시멘트는 포틀랜드 시멘트이며 목표압축강도가 4주 양생 기준으로 120~140㎏/㎠가 되도록 함유되게 하고, 상기 규사는 시공 후 그 표면이 너무 거칠지 않고 매끈해지도록 0.1~0.4㎜의 크기로 하고, 상기 탄산칼슘의 크기는 90~110메시(mesh)로 되게 하고, 상기 재유화형 분말수지는 기계적 성능이 우수한 아크릴계와 접착강도가 우수한 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 수지가 이용되고, 상기 화이버는 수축에 의한 크랙저항성을 높이기 위해서 나일론계, 아크릴계 및 폴리프로필렌계 중 어느 한 가지 이상이 혼합되어 사용되고, 길이는 0.05~3㎜ 범위이며, 상기 분말방수제는 방수성능이 우수한 실리콘계의 제품이 이용되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 재유화형 분말수지는 Tg값이 -15℃ 이하인 아크릴계와 Tg값이 0℃ 이하인 EVA계를 중량비 3:1로 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 한다.

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상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 외단열용 몰탈을 사용하게 되면, 시멘트의 함량을 조절함으로써 최소한의 재유화형 분말수지의 첨가로도 고탄성을 가질 수 있게 하고, 방수제의 첨가로 내수성이 좋아 장마철의 우수에도 탈락이나 크랙의 문제가 발생되지 않게 하며, 화이버를 첨가함으로써 수축에 의한 크랙 또한 저감이 가능하여 기존 건물 뿐만 아니라 초고층 건물의 외단열 시공에 있어서도 크랙이나 탈락 현상이 전혀 발생되지 않게 하는 효과를 제공한다.

이하, 본 발명에 따른 우수한 크랙저항성과 고탄성을 갖는 외단열용 몰탈에 대한 바람직한 실시예를 설명하고자 한다.

건물 구조체의 변형에 견딜 수 있는 시멘트계 고탄성 타일 줄눈제를 제조하기 위한 본 발명에 따른 외단열용 몰탈은, 30~35중량%의 시멘트와, 2~4중량%의 알루미나 시멘트와, 0.5~1.2중량%의 무수석고와, 40~50중량%의 규사와, 12~ 15중량%의 탄산칼슘과, 3~5중량%의 재유화형 분말수지와, 0.03~0.08중량%의 소포제와, 0.1~0.2중량%의 메틸셀룰로우즈와, 1~2중량%의 화이버와, 0.2~0.5중량%의 분말방수제로 구성된다.

상기 시멘트는, 주로 석회질 원료와 점토질 원료를 적당한 비율로 혼합하여미분쇄한 후 그 일부가 용융할 때까지(약 1,450℃) 소성하여 얻어지는 클링커에, 응결조절제로서 약간의 석고를 가하여 미분쇄하여 제조되는, 그리고 주로 석회( CaO), 실리카(SiO₂), 알루미나(Al₂O₃) 및 산화철(Fe₂O₃) 등으로 이루어지는 포틀랜드 시멘트가 적용되며, 본 발명의 몰탈에는 30~35중량% 정도로 첨가된다.

상기 시멘트는 목표압축강도가 4주 양생 기준으로 120~140㎏/㎠ 정도가 되도록 바람직하게 함유되고 여러 번의 시험에 의해 최소한의 비율로 혼합된다.

상기 알루미나 시멘트는 외부에 시공되는 제품인 만큼 내화학성의 증가를 위해 첨가되는 성분으로서, 그의 주성분이 알루미나·생석회(CaO)·무수규산 등으로 이루지나, 본 발명의 몰탈에서는 알루미나 성분의 함량이 70% 이상 되는 제품을 선택하여 사용하였다.

상기 알루미나 시멘트는 외단열용 몰탈에 대한 초기 2일의 압축강도가 목표압축강도의 80% 이상의 성능을 나타낼 수 있도록 하기 위해서 약 2중량% 이상이 혼합되어야 하고, 그의 함량을 4중량%를 넘게 혼합하게 되면 가사시간이 급격하게 줄어드는 문제 및 전체적인 시멘트 양의 증가로 강성이 증가하게 되므로, 2~4중량%의 범위에서 주의하여 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 무수석고는 시멘트 수화촉진제로서 알루미나 시멘트의 팽창에 따른 강도보정용으로 혼합되며, 알루미나 시멘트 함량의 약 25~30중량%인 0.5~1.2중량%로 혼합한다.

상기 규사는 시공 후 몰탈의 표면이 너무 거칠지 않고 매끈해지도록 하기 위해서 0.1~0.4㎜ 정도의 크기로 적용되어야 한다.

본 발명에서는 여러 번의 시험을 거쳐 0.1~0.2㎜ 크기와 0.2~0.4㎜ 크기의 규사를 중량비 2:1로 혼합하여 표면이 매끈하고 크랙저항성이 크도록 적용하였다.

상기 탄산칼슘(CaCO₃)은 물에 잘 녹지 않고 수용액 상에서 침전되기 때문에 미분필러의 용도로서 사용하되 본 발명에서는 90~110메쉬(mesh)의 크기를 적용하였으며, 몰탈에 12~15중량% 혼합되고, 물과 혼합할 때에 입도를 고르게 하여 전체적으로 부드러운 작업성을 부여하기 위하여 사용된다.

상기 재유화형 분말수지는 물리적인 특성에 의해 몰탈의 접착력을 우수하게 하여 기계적 성능이 좋게 함은 물론 몰탈 표면에 피막이 형성되게 하여 우수한 방수효과를 제공하는 아크릴계와, 투명하며 저온 열봉합성과 가교특성이 우수하여 몰탈의 접착강도를 좋게 하는 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 수지를 이용하되, 본 발명의 몰탈에서는 아크릴 수지와 EVA 수지를 3:1의 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 아크릴계 분말수지는 탄성이 크고 부드러운 도막을 가지도록 Tg값은 최소 -15℃ 이하의 것을 선정하여 사용하여야 하며, EVA는 최대한 Tg가 낮은 것을 선정하되 0℃ 이하의 것을 사용한다.

여기서, Tg가 낮은 아크릴계 수지가 부드러운 도막을 형성하여 높은 탄성을 갖게 하는 것은 맞지만, Tg가 조금 높은 0℃ 정도의 EVA계 분말수지를 혼합 적용할 때는 여러 번의 시험을 걸쳐서 가장 좋은 물성을 나타내는 범위로 적용하는 것이 바람직하다.

상기 소포제는 제품 혼합 시 발생하는 기포와 실리콘계 분말 방수제가 혼합할 때에 발생되는 기포의 생성을 막고 생성된 기포를 제거하기 위하여 사용되는 것으로, 본 발명의 몰탈에서는 0.03~0.08중량% 정도가 첨가된다.

상기 화이버는 외단열용 몰탈의 수축에 의한 크랙저항성을 높이기 위해서 적용되며, 나일론계, 아크릴계 및 폴리프로필렌계 중에서 한 가지 이상을 선택 조합하여 1~2중량%로 사용한다.

상기 몰탈에 첨가된 화이버의 길이는 0.05~3㎜ 범위가 모두 적용 가능하지만, 작업성에 큰 방해가 되지 않는 0.05~0.2㎜ 범위의 섬유가 이용되는 것이 바람직하다.

상기 메틸셀룰로우즈는 알칼리 조건에서 증점되어 점착력과 보습성을 가지도록 하는 첨가제로서 0.1중량%보다 적으면 양생불량이 발생할 수 있으며, 0.2중량%를 넘으면 점착성이 너무 커 끈적거려 작업성이 떨어지게 되므로 0.1~0.2중량%가 첨가되는 것이 가장 바람직하다.

상기 분말방수제는 실리콘계의 제품을 사용한다.

상기 실리콘계 제품은 시멘트와 혼합 시 기포를 발생시키는 단점이 있지만 가장 양호한 방수성능을 나타내며 약간의 기포는 크림처럼 작업성을 부드럽게 하는 효과도 있다.

본 발명에 따른 성분 및 함량으로 이루어진 외단열용 몰탈에 대한 실시예를 다음의 실험을 통하여 발명의 구성 및 효과를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

아울러, 본 발명의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

본 발명에 따른 외단열용 몰탈에 함유된 시멘트, 재유화형 분말수지 및 화이버는 아래의 표 1과 같이 구성하고, 알루미나 시멘트는 3중량%, 무수석고는 0.7중량%, 탄산칼슘은 13중량%, 소포제는 0.05중량%, 메틸셀룰로우즈는 0.15중량%, 화이버는 1.5중량%, 분말방수제는 0.3중량%로 고정하여 함유하였으며, 여기서 비율조정에 따른 차이는 규사의 비율을 조정함으로써 실시예 1, 2 및 3을 구성한 후 시험을 실시하였다.

본 발명의 실시예에 따른 효과를 확인하기 위하여 상기와 같이 제조된 크랙저항성이 뛰어난 고탄성 외단열 몰탈의 특성을 하기의 측정방법에 따라 측정하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[측정방법]

측정방법은 일반적인 외단열용 몰탈의 성능 측정을 위해 대한민국 산업 규격의 KS 규격에서 인용하여 적용하였으며, 탄성 측정을 위한 시험은 ISO 13007 Part 4의 4.5절의 휨변형 시험을 기준으로 시험을 실시하였다.

(1) 압축강도

정해진 소정 양의 물 또는 액상과 혼합한 몰탈을 KS L 5105과 같이 5x5x5㎝ 규격의 큐브몰드 5개를 만들고, 4주 동안의 양생이 끝난 후 측정하였다.

(2) 부착강도 시험

KS F 4918에 따라 단열보드 위에 혼합된 몰탈을 두께 0.5㎜로 도포하고, 2주 양생한 다음 어테취먼트를 부착하여 부착강도를 측정하였다.

(3) 흡수율

상기 몰탈의 양생이 끝난 후 무게(W_i)를 0.1g까지 측정하고, 22시간 침수 후 물기를 깨끗하게 닦은 다음 무게(Ws)를 0.1g까지 달아 아래의 식을 통해 계산하였다.

(4) 휨변형시험

휨변형 시험은 ISO 13007에 따라 시료를 제작하고 시험을 실시하였다.

시험항목		비교예-1	비교예-2	실시예-1	실시예-2	실시예-3
배 합 (중량%)	시 멘 트	-	-	30	30	35
	분말수지	-	-	4	4	4
	화 이 버	-	-	0	1.5	1.5
	규 사	-	-	48.8	47.3	42.3
압축강도 (㎏/㎠)		230	250	130	130	150
부착강도 (㎏/㎠)		2.6 (A80)	2.7 (A90)	2.7 (A100)	2.7 (A100)	2.8 (A100)
흡 수 율 (%)		9.4	7.6	1.2	1.3	1.0
휨 변 형 (㎜)		0.7	0.6	10.8	12.5	8.3

상기 표 1에 나타난 시험 결과와 같이 실시예들이 비교예 1 및 비교예 2에 비해 압축강도는 크게 떨어졌지만 탄성을 나타내는 휨변형은 매우 뛰어난 것을 알 수 있다.

부착강도는 2.6~2.8 ㎏/㎠ 사이로 비슷한 범위를 나타내고 있지만 시험 후 단열 몰탈에 묻어서 뜯겨진 단열보드의 넓이 비율을 보면 비교예들의 액상 및 분말수지의 첨가량이 소폭 적은 것을 알 수 있으나 초기의 부착은 양호한 편이라 할 수 있다.

그러나, 상기 비교예들에 있어서는 휨변형으로 측정되는 탄성력과 흡수율이 낮아 장시간의 진동과 우수에 의한 수분의 침입에 의하여 화학적 변화와 동결융해 등으로 전체적인 내구성을 보장할 수 없다.

실시예들 간의 결과도 비교해 보면 분말수지의 양이 동일해도 시멘트 양이 적으면 탄성력이 더 증가하고, 화이버가 첨가되면 흡수율은 소폭 저하되지만 탄성이 소폭으로 증가하는 것을 알 수 있었으며, 이로 인한 크랙저항성도 증가하게 됨을 알 수 있다.

따라서, 강성이 유지되는 최소한의 시멘트 양에 부착강도와 흡수율, 휨변형 성능을 유지하며 표면강도와 강성을 유지할 수 있도록 너무 부드럽게 되지 않은 범위의 분말수지 양에 화이버를 첨가하는 것이 크랙저항성이 뛰어난 고탄성 외단열 몰탈을 제조할 수 방안인 것으로 판명되었다.

상기에는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하고 있지만, 본 발명은 상기에 한정되는 것은 아니고, 청구범위와 발명의 상세한 설명의 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.

Claims

시멘트 30~35중량%; 알루미나 시멘트 2~4중량%; 무수석고 0.5~1.2중량%; 규사 40~50중량%; 탄산칼슘 12~15중량%; 재유화형 분말수지 3~5중량%; 소포제 0.03~0.08중량%; 메틸셀룰로우즈 0.1~0.2중량%; 화이버 1~2중량%; 및 분말방수제 0.2~0.5중량%;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 우수한 크랙저항성과 고탄성을 갖는 외단열용 몰탈.
청구항 1에 있어서,
상기 시멘트는 포틀랜드 시멘트이며 목표압축강도가 4주 양생 기준으로 120~140㎏/cm²가 되도록 함유하게 되고,
상기 규사는 시공 후 그 표면이 너무 거칠지 않고 매끈해지도록 0.1~0.4㎜ 의 크기로 하고,
상기 탄산칼슘의 크기는 90~110메시(mesh)로 되게 하고,
상기 재유화형 분말수지는 기계적 성능이 우수한 아크릴계와 접착강도가 우수한 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 수지가 이용되고,
상기 화이버는 수축에 의한 크랙저항성을 높이기 위해서 나일론계, 아크릴계 및 폴리프로필렌계 중 어느 한 가지 이상이 혼합되어 사용되고, 길이는 0.05~3㎜ 범위이며,
상기 분말방수제는 방수성능이 우수한 실리콘계의 제품이 이용되는 것을 특징으로 하는 우수한 크랙저항성과 고탄성을 갖는 외단열용 몰탈.
삭제
청구항 2에 있어서,
재유화형 분말수지는 Tg값이 -15℃ 이하인 아크릴계와 Tg값이 0℃ 이하인 EVA계를 중량비 3:1로 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 우수한 크랙저항성과 고탄성을 갖는 외단열용 몰탈.