KR101031103B1 - 물성이 우수한 토목/건축 구조물의 마감공법 - Google Patents
물성이 우수한 토목/건축 구조물의 마감공법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 물성이 우수한 토목/건축 구조물의 마감공법을 개시한다.
본 발명에 따르는 물성이 우수한 토목/건축 구조물의 마감공법은 토목/건축 구조물의 바닥이나 벽에 차열층, 단열층, 흡음층 및 표면마감층의 형성단계를 포함하는 토목/건축 구조물의 마감공법에 있어서, 아크릴 에멀젼 수지 또는 스티렌-부타디엔 공중합체, 운말분말, 알루미노 실리케이트 분산액, 탄산칼슘, 탈크, 이산화티타늄(TiO2), 분산제, 소포제, 방부제 및 증점제로 이루어진 차열층을 형성하는 S1단계와, 상기 차열층의 상부에 중공필라 30 내지 90 중량비, 다공성광물 30 내지 40 중량비, 중탄 30 내지 40 중량비, 폴리우레탄계 바인더 10 내지 20중량비를 1000 내지 1500 rpm으로 1 내지 2 분동안 교반한 후 12 내지 20 ㎜ 두께로 단열층을 형성하는 S2단계와, 상기 단열층의 상부에 에폭시 수지 100 내지 200 중량비, 폴리스티렌 비드 50 내지 100 중량비, 유리섬유 50 내지 100 중량비, 나일론섬유 50 내지 100 중량비 , 폴리프로필렌섬유 50 내지 100 중량비를 혼합하여 140 내지 150℃에서 가열한 후 적층하여 흡음층을 형성하는 S3단계 및 상기 흡음층의 상부에는 다가 금속 규산염 및 다가 금속 탄산염로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나와 미세하게 분쇄된 화강석분말, 물, 계면활성제 및 아크릴에멀젼으로 이루어진 조성물이 도포된 표면마감층을 형성하는 S4단계를 포함하는 특징을 갖는데, 이를 통하여 차열층과 단열층을 구별하여 그 성능을 향상시킬 수 있어 강력한 접착력과 열반사, 열저항 ,열차단 및 열보존 효과를 나타내며, 간단한 해당공정으로 층간소음을 차단할 수 있고, 천연 화강석 무늬를 인공으로 자연스럽게 연출할 수 있다.
토목, 건축, 마감, 차열, 단열, 흡음, 무늬
Description
본 발명은 물성이 우수한 토목/건축 구조물의 마감공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차열층과 단열층을 구별하여 그 성능을 향상시킬 수 있어 강력한 접착력과 열반사, 열저항 ,열차단 및 열보존 효과를 나타내며, 간단한 해당공정으로 층간소음을 차단할 수 있고, 천연 화강석 무늬를 인공으로 자연스럽게 연출할 수 있는 물성이 우수한 토목/건축 구조물의 마감공법에 관한 것이다.
종래 신축되는 건축물이나 낡고 오래된 건축물에는 건축물의 외벽면에 단열벽이 형성되도록 스치로폼 등의 단열재를 부착시키고 이 단열재의 외측면에 인공석이나 천연석 등으로 이루어진 마감판으로 마감처리를 하여 왔다.
그러나, 마감처리를 단열재의 외측에 부착시키기 위해서 단열재의 외면에 접착제를 도포하거나 접착 몰탈을 도포한 후하기에 접착제나 접착 몰탈이 단열 및 차열 효과를 갖지 못할 뿐 아니라, 마감재 역시 단열, 차열 효과가 거의 없어 비교적 복잡하고 고비용이 소요되는 외장단열패널 시공과 비례하여 단열효과는 그 다지 크지 못하여 효율성이 낮은 문제점이 있었다.
또한, 종래 외장 도장재로 사용되는 우레탄 방수 도료는 도막의 물집과, 들뜸 현상 등의 문제와 차단 및 차열 효과가 낮은 문제로 개선이 필요한 실정이다.
한편, 일반적으로 건축물, 창고 등의 벽체, 천정재, 칸막이 등에 있어서는 방음 처리가 필요하게 되며 이들에는 예를 들면 석고보오드, 석면 슬레이트, 또는 소정의 공기층을 갖는 콘크리트 구조체에 의하여 주로 방음 가능하도록 시공하여 왔다.
그러나 상기 방음 처리는 방음성에 대해서는 단위 중량당의 방음효과가 떨어지고, 구조의 구축이 번잡하며 또한 공기가 길어져 과다한 시공 비용이 소요되는 문제가 있었다.
또한, 표면마감으로 화강석 원석을 많이 사용하는데, 이는 자체의 무게가 무거울 뿐만 아니라, 고가이고 그나마 수급이 어려워 개선이 시급하고 필요한 실정이다.
본 발명은 해결하고자 하는 기술적 과제는 차열층과 단열층을 구별하여 그 성능을 향상시킬 수 있어 강력한 접착력과 열반사, 열저항 ,열차단 및 열보존 효과를 나타내며, 간단한 해당공정으로 층간소음을 차단할 수 있고, 천연 화강석 무늬를 인공으로 자연스럽게 연출할 수 있는 물성이 우수한 토목/건축 구조물의 마감공법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여,
토목/건축 구조물의 바닥이나 벽에 차열층, 단열층, 흡음층 및 표면마감층의 형성단계를 포함하는 토목/건축 구조물의 마감공법에 있어서, 아크릴 에멀젼 수지 또는 스티렌-부타디엔 공중합체, 운말분말, 알루미노 실리케이트 분산액, 탄산칼슘, 탈크, 이산화티타늄(TiO2), 분산제, 소포제, 방부제 및 증점제로 이루어진 차열층을 형성하는 S1단계와, 상기 차열층의 상부에 중공필라 30 내지 90 중량비, 다공성광물 30 내지 40 중량비, 중탄 30 내지 40 중량비, 폴리우레탄계 바인더 10 내지 20중량비를 1000 내지 1500 rpm으로 1 내지 2 분동안 교반한 후 12 내지 20 ㎜ 두께로 단열층을 형성하는 S2단계와, 상기 단열층의 상부에 에폭시 수지 100 내지 200 중량비, 폴리스티렌 비드 50 내지 100 중량비, 유리섬유 50 내지 100 중량비, 나일론섬유 50 내지 100 중량비 , 폴리프로필렌섬유 50 내지 100 중량비를 혼합하여 140 내지 150℃에서 가열한 후 적층하여 흡음층을 형성하는 S3단계 및 상기 흡음층의 상부에는 다가 금속 규산염 및 다가 금속 탄산염로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나와 미세하게 분쇄된 화강석분말, 물, 계면활성제 및 아크릴에멀젼으로 이루어진 조성물이 도포된 표면마감층을 형성하는 S4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 물성이 우수한 토목/건축 구조물의 마감공법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 차열층은 아크릴 에멀젼 수지 또는 스티렌-부타디엔 공중합체 35 내지 55 중량비, 운말분말 20 내지 40 중량비, 알루미노 실리케이트 분산액 5 내지 10 중량비, 탄산칼슘 5 내지 10 중량비, 탈크 10 내지 15 중량비, 이산화티타늄(TiO2) 5 내지 10 중량비, 분산제 0.1 내지 1 중량비, 소포제 0.1 내지 1 중량비, 방부제 0.1 내지 1 중량비 및 증점제 0.1 내지 1 중량비로 이루어진 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 분산제는 폴리아크릴레이트계 분산제일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 스티렌-부타디엔 공중합체 에멀젼 수지는 스티렌과 부다티엔 공중합체 에멀젼 수지 각각 중량비로 1:1로 혼합 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 중공필라는 그 평균 입경이 50 내지 100㎛일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 중공필라는 폴리아크릴로니트릴(poly acrylonitrile)에 탄산칼슘 및 이산화티탄으로 코팅되어 있거나, 실리카 55 중량%, 알루미나 43.1중량%, 철 0.5중량% 및 티타늄옥사이드 1.4중량%로 이루어진 세라믹(ceramic)일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 다공성 광물은 그 평균 입경이 50 내지 100㎛일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 다공성 광물은 규조토일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 유리섬유는 장유리 섬유, 내알칼리성 조성의 섬유 또는 탄소 섬유를 사용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 유리섬유는 그 섬유경이 5 내지 20 ㎛인 유리 섬유 또는 탄소 섬유를 균일한 스트랜드(strand) 길이로 절단한 절단 섬유(chopped fiber)로 2 내지 12 ㎜일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 나일론 섬유와 폴리프필렌섬유는 그 섬유경이 10 내지 20 ㎛이고, 2 내지 12 ㎜ 길이일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 S4단계는 상기 표면마감층의 상부에는 이물질에 의한 오염을 방지하는 방오층을 형성하는 S4-1단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르는 물성이 우수한 토목/건축 구조물의 마감공법에 의하면, 차열층과 단열층을 구별하여 그 성능을 향상시킬 수 있어 강력한 접착력과 열반사, 열저항,열차단 및 열보존 효과를 나타내며, 간단한 해당공정으로 층간소음을 차단할 수 있고, 천연 화강석 무늬를 인공으로 자연스럽게 연출할 수 있다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명에 대하여 아래에서와 같이, 실시 가능한 예를 들어 도면을 들어 설명하나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명에 속하는 기술 분야의 통상 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 따르는 물성이 우수한 토목/건축 구조물의 마감공법은 토목/건축 구조물의 바닥이나 벽에 차열층, 단열층, 흡음층 및 표면마감층의 형성단계를 포함하는 토목/건축 구조물의 마감공법에 있어서, 아크릴 에멀젼 수지 또는 스티렌-부타디엔 공중합체, 운말분말, 알루미노 실리케이트 분산액, 탄산칼슘, 탈크, 이산화티타늄(TiO2), 분산제, 소포제, 방부제 및 증점제로 이루어진 차열층을 형성하는 S1단계와, 상기 차열층의 상부에 중공필라 30 내지 90 중량비, 다공성광물 30 내지 40 중량비, 중탄 30 내지 40 중량비, 폴리우레탄계 바인더 10 내지 20중량비를 1000 내지 1500 rpm으로 1 내지 2 분동안 교반한 후 12 내지 20 ㎜ 두께로 단열층을 형성하는 S2단계와, 상기 단열층의 상부에 에폭시 수지 100 내지 200 중량비, 폴리스티렌 비드 50 내지 100 중량비, 유리섬유 50 내지 100 중량비, 나일론섬유 50 내지 100 중량비 , 폴리프로필렌섬유 50 내지 100 중량비를 혼합하여 140 내지 150℃에서 가열한 후 적층하여 흡음층을 형성하는 S3단계 및 상기 흡음층의 상부에는 다가 금속 규산염 및 다가 금속 탄산염로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나와 미세하게 분쇄된 화강석분말, 물, 계면활성제 및 아크릴에멀젼으로 이루어진 조성물이 도포된 표면마감층을 형성하는 S4단계를 포함하는 특징이 있다.
상기 물성은 본 발명에서 사용되는 용어로서, 차열성, 단열성, 흡음성 및 천연 화강석의 무늬표현성을 의미하는 것이다.
본 발명을 설명을 위하여 첨부된 도 1을 본다. 도 1은 본 발명에 따르는 물성이 우수한 토목/건축 구조물의 마감공법을 그 공정의 순서대로 나타낸 순서도이다.
도 1을 참조하여 상기 S1단계를 보면, 아크릴 에멀젼 수지 또는 스티렌-부타디엔 공중합체, 운말분말, 알루미노 실리케이트분산액, 탄산칼슘, 탈크, 이산화티타늄(TiO2), 분산제, 소포제, 방부제 및 증점제로 이루어진 차열층을 형성하는 단계이다.
상기 차열은 태양열을 반사시켜서 유입되는 열 자체를 방지하는 것을 말하는 것으로 건물 외부에서 유입되는 열을 차단하여 내부에서의 열손실을 줄이는 것을 의미한다.
본 발명은 외부에 태양광선 중 높은 에너지를 가진 적외선을 반사하여 외부 기후와 기온으로부터 내부 실온을 보호하여 외부 환경 변화에 따른 에너지 손실을 최소화하고 내부 적용시 내부 발열체에서 발생하는 복사열을 반사하여 에너지 효율의 극대화로 냉, 난방비를 획기적으로 절감할 수 있으면서 건축물의 내구성을 효과적으로 개선시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있게 한 것이다.
여기서, 상기 아크릴 에멀젼 수지 또는 스티렌-부타디엔 공중합체 에멀젼 수지는 도막을 형성하는 기재로 35 내지 55 중량비를 사용하는데, 이는 35 중량비 미만이면 시간이 경과함에 따라 자중이나 외력에 의해 도막의 접착력이 떨어질 수 있고, 반대로 55 중량비를 초과하면 탄성력과 접착력은 미미한 반면에 도료의 점도가 높아져서 작업성이 열악해질 저감되기 때문이다.
상기 스티렌-부타디엔 공중합체 에멀젼 수지는 스티렌과 부다티엔 공중합체 에멀젼 수지 각각 중량비로 1:1로 혼합 사용할 수 있다.
아울러, 상기 운모 분말은 차열효과를 나타내는 것으로 그 사용량은 20 내지 40 중량비인데, 만일 20중량비 미만을 사용하면 차열기능이 급격히 감소하고, 40 중량비를 초과하면 차열효과는 크게 증대되지 않는 반면에 혼화성에 문제가 생길 수 있다.
또한, 상기 알루미노 실리케이트분산액(Alumino silicate emulsion)은 차열뿐만 아니라, 소음방지의 효과도 나타내는 것으로, 이를 위하여 중공체 분말(Ceramic Microscopic Hollow Spheres)형태로 사용할 수 있고, 이때 그 사용량은 5 내지 20 중량비인데, 만일 5 중량비 미만을 사용하면 상술한 소음방지기능 및 차열기능이 급격히 감소하고 20 중량비를 초과하여 사용하면 상술한 효과는 크게 증대되지 않는 반면에 제조원가를 상승시킬 수 있다.
아울러, 상기 알루미노 실리케이트분산액은 이산화규소 분산액과 질산 알루미늄 수용액을 혼합하여 형성되는데, 상기 이산화규소 분산액중 이산화규소의 함량을 물에 대하여 20 내지 60 중량%인데, 만일 이 범위를 벗어나면, 비교적 낮은 이산화규소 함량을 갖는 분산액은 일반적으로 더 높게 충진된 분산액 보다 우수한 안정성을 갖는 점에 문제를 일으키거나, 또는 높은 물 함량으로 인해 비경제적이다.
상기 이산화규소는 그 직경이 10 내지 1000 ㎚이고, 기공의 부피가 0.05 내지 1.0 ㎖/g 범위일 수 있는데, 이 범위를 벗어나는 경우에는 차열효과뿐만 아니라 제조원가에도 악영향을 미친다.
또한, 상기 질산 알루미늄 수용액은 고형분이 20 중량 %인 것을 특징으로 한다.
상기 알루미노 실리케이트분산액에서의 알루미늄은 그 농도가 5 내지 20mol% 인 경우에 가장 안정한 상태가 되며, 이를 벗어나는 경우에는 그 비표면적이 500정도에서 300㎡/g의 폭을 벗어나게 되어 그 효과가 미미해질 수 있으며, 또한 입자의 표면이 순수한 이산화규소(SiO₂)에 비하여 음 전하(negative charge)의 성향이 별로 강하지 못하여 분산성에 저하될 수 있다.
한편 상기 탄산칼슘, 탈크 및 이산화티타늄(TiO2)은 체질안료로 사용하여 도장 은폐력을 위해 사용되는데, 탄산칼슘은 5 내지 10 중량비, 탈크는 10 내지 15 중량비, 그리고 이산화티타늄은 5 내지 10 중량비를 사용할 수 있는데, 만일 상기 탄산칼슘, 탈크 및 이산화티타늄 각 성분 간의 배합 비율이 그 하한치 미만이면 은폐력이 떨어지고 도막이 필요로 하는 두께 형성이 어렵고, 반대로 그 상한치를 초과하면 은폐력은 크게 증가되는 반면에 탄성력이 감소할 수 있다.
또한, 상기 분산제는 다른 원료들과의 배합과정에서 원료들 간의 고른 분산과 저장 안정성 및 작업성을 향상시키는 역할을 수행하는 것으로 그 사용량은 0.1 내지 1 중량비인데, 만일 0.1 중량비 미만을 사용하면 원료들간의 균일한 분산이 어려울 수 있고, 반대로 1 중량비를 초과하면 분산력과 작업성은 향상되나 내수성의 저하로 박리가 발생할 수 있다.
상기 분산제는 폴리아크릴레이트계 분산제를 사용할 수 있다.
아울러, 상기 소포제는 혼합물 도료 제조시, 기포의 생성을 억제하거나 생성된 기포를 파괴하는 역할을 제공하는 것으로 그 사용량은 0.1 내지 1 중량비인데, 만일 0.1 중량비 미만이면 도료 제조시 기포발생으로 인해 형성된 도막의 내구성이 떨어지며, 1 중량비를 초과하면 과도한 기포생성 억제로 점도가 상승이 되어 작업성이 감소될 수 있다.
또한, 상기 방부제는 제조된 도료 조성물이 부패되거나 도막의 붕괴를 막아주는 역할을 하는 것으로 그 사용량은 0.1 내지 1 중량비인데, 만일 0.1 중량비 미만이면 부패가 진행될 수 있고, 반대로 1 중량비를 초과하면 부패 방지의 증가는 미미한 반면에 접착력 저하를 초래할 수 있다.
아울러, 상기 증점제는 점도 조절제로서 작업성을 고려하는 사용하는 것으로 그 사용량은 0.1 내지 1 중량비인데, 만일 0.1 중량비 미만이면 원료들의 층 분리현상을 초래할 수 있고, 반대로 1 중량비를 초과하면 과도한 점도상승으로 부풀음이 발생되어 작업성이 저하될 수 있다.
다음으로, S2단계를 보면, 중공필라 30 내지 90 중량비, 다공성광물 30 내지 40 중량비, 중탄 30 내지 40 중량비, 폴리우레탄계 바인더 10 내지 20중량비를 1000 내지 1500 rpm으로 1 내지 2 분동안 교반한 후 12 내지 20 ㎜ 두께로 단열층을 형성하는 단계이다.
여기서, 상기 단열은 열의 전달을 방지하는 것으로 외부의 열이 건물 내부로 이동을 막는 것을 의미한다.
상기 중공필라는 속이 빈 중공형 마이크로 실리카 캡슐로서, 캡슐 내의 공기층에 의해 단열효과를 발휘할 수 있으며, 통상 공지된 공법으로 그 중공을 형성할 수 있는데, 상기 중공필라는 30 내지 90 중량비를 사용할 수 있는다. 만일 30 중량비 미만이면, 단열 효과가 저감될 수 있으며, 반대로 90 중량비를 초과하면 저장안정성이 감소할 수 있다.
상기 중공필라는 그 크기가 50 내지 100㎛ 인데, 만일 50㎛ 미만이면, 입자간 간격이 너무 조밀한 문제가 생길 수 있으며, 반대로 100㎛을 초과하면, 오히려 단열성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 중공필라는 폴리아크릴로니트릴(poly acrylonitrile)에 탄산칼슘 및 이산화티탄으로 코팅되어 있는 것이나, 실리카 55 중량%, 알루미나 43.1중량%, 철 0.5중량% 및 티타늄옥사이드 1.4중량%로 이루어진 세락믹일 수 있으며, 이러한 중공형 구조로 인해 단열층이 경량화될 수 있다.
한편, 상기 다공성광물은 광물 자체가 다공성(porpus)이 있는 것을 말하는 것으로, 다공질의 이산화규소를 주성분으로 하는 규조토일 수 있다.
상기 다공성광물은 그 크기가 50 내지 100㎛일 수 있는데, 만일 하한치 미만이면, 상기 중공필라들 사이에 불균일하게 개재되어 단열층 전체의 효율을 불균일하게 만들 수도 있고 유동성의 저하를 초래할 수 있으며, 반대로 100㎛를 초과하면 단열성을 저하 및 단열층 표면이 거칠어 질 수 있다.
또한, 상기 다공성광물은 다공질의 이산화규소를 주성분으로 하는 규조토를 사용하는 경우에 그 사용량은 30 내지 40 중량비일 수 있다. 만일, 30 중량비 미만이면, 단열 효과가 부족하며, 반대로 40 중량비를 초과하면 다른 구성성분이 상대적으로 부족해질 수 있다.
한편, 상기 중탄은 석회석을 원료로하여 제조되는 것으로 통상 체질안료로 사용된다. 여기서의 사용량은 30 내지 40 중량비인데, 만일 30중량비 미만이면 도막의 강도가 부족하고 작업성이 나빠질 수 있으며, 반대로 40중량비를 초과하면 다른 구성성분의 양이 상대적으로 감소하여 그 효과가 감소할 수 있다.
한편 상기 폴리우레탄계 바인더는 10 내지 20 중량비를 사용하는데, 만일 10 중량비 미만이면 다른 원료와 사이에 결합력이 현저하게 감소될 수 있으며, 반대로 20 중량비를 초과하면 작업성이 감소되며 제조원가 상승을 초래할 수 있다.
상술한 중공필라, 다공성광물, 중탄, 폴리우레탄계 바인더을 1000 내지 1500 rpm으로 1 내지 2 분하고, 12 내지 20 ㎜ 두께로 도포하게 되는데, 만일 이 1000rpm 이나 1 분 미만이면, 교반이 불량하여 원료들간 혼합이 어렵고 결합력이 감소될 수 있으며, 반대로 1500rpm이나 2분을 초과하면, 상기 중공필라, 다공성광 물이 손상될 수 있고, 상기 두께를 벗어나면, 그 효과가 감소하거나 시공비용이 증가할 수 있다.
상술한 조성 외에 이 분야에서 통상적으로 사용되는 첨가제가 사용될 수 있다. 이러한 첨가제로는 안료, 가교제, 충진제, 침강방지제, 충격 강도 조절제(impact strength modifier), 방염제(flame-proofing agents), 안정제, 노화방지제(age-protecting agent), 항산화제, 오존화 방지제, 광 보호제(light protection agent), 자외선 안정제, 자외선 흡수제, 무기 열안정제, 유기 열안정제, 광 라이트너(optical lightener), 가공보조제(processing aids), 유동 보조제(flow aid), 윤활제, 성형-이형제(mould-release agent), 연화제, 안료, 착색제, 표시제(marking material) 등이 있다.
다음으로, 상기 S3단계를 보면, 에폭시 수지 100 내지 200 중량비, 폴리스티렌 비드 50 내지 100 중량비, 유리섬유 50 내지 100 중량비, 나일론섬유 50 내지 100 중량비, 폴리프로필렌섬유를 혼합하여 140 내지 150℃에서 가열한 후 적층하여 흡음층을 형성하는 단계이다.
상기 에폭시 수지(epoxy resin)는 주변과의 계면에서 부착성을 부여하는 바인더로 작용하며, 내산성 및 내알칼리성을 부여할 수 있다. 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있는데, 디글리실(diglycidyl) 타입과 트리글리실(triglycidyl) 타입 중에서 분자량이 350 내지 3,000 ㎿의 범위인 무용제 에폭시 수지를 이용할 수 있다. 특히, 상기 에폭시계 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지, 지방족 쇄상 에폭시 수 지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀 A 노볼락형 에폭시 수지, 비페놀의 디글리시딜리 에테르화물, 나프탈렌디올의 디글리시딜리 에테르화물, 페놀류의 디글리시딜 에테르화물, 알코올류의 디글리시딜 에테르화물, 또는 이들의 알킬 치환체, 할로겐화물, 수소 첨가물 등의 공지의 에폭시계 수지를 사용할 수 있다.
아울러, 상기 에폭시 수지는 100 내지 200 중량비를 사용할 수 있는데, 만일 하한치 미만이면, 부착력이 낮아 부착성이 약화될 수 있고, 반대로 상한치를 초과하면, 경도, 강도와 같은 물성이 저감될 수 있다.
상기 폴리폴리스티렌 비드는 발포 폴리스티렌을 형성할 수 있는 통상의 것을 이용할 수 있으며, 그 사용량은 50 내지 100 중량비이며, 이 범위를 벗어나면 탄력성이 감소하거나 쉽게 부서질 수 있다.
상기 유리 섬유는 장유리 섬유, 내알칼리성 조성의 섬유 또는 탄소 섬유를 사용할 수 있으며, 구체적으로 섬유경이 5 내지 20 ㎛인 유리 섬유 또는 탄소 섬유를 균일한 스트랜드(strand) 길이로 절단한 절단 섬유(chopped fiber)로 2 내지 12 ㎜ 정도의 길이를 사용할 수 있다.
상기 유리 섬유는 50 내지 100 중량비를 사용할 수 있는데, 만일 이 범위를 벗어나면, 인장강도, 방음성이 낮아질 수 있고, 팽창/수축에 의한 균열이 발생할 수 있다.
또한, 상기 유리 섬유(glass fiber)는 방음성이외에도 인장력 및 내크랙성을 증가시키는 작용을 한다.
상기 나일론섬유 및 폴리프로필렌섬유는 상기 폴리스티렌 비드보다 녹는점이 높은 것이 바람직하며, 상기 폴리프로필렌 섬유는 그 밀도가 0.91g/㎤, 융해점이 160℃, 인장강도가 560㎫이고, 상기 나일론 섬유는 그 밀도가 1.15g/㎤, 융해점이 220℃, 인장강도가 918㎫인 것을 사용할 수 있다.
또한, 상기 나일론 섬유와 폴리프로필렌섬유는 그 섬유경이 10 내지 20 ㎛이고, 2 내지 12 ㎜ 정도의 길이를 가질 수 있는데, 이 범위에서 상기 유리섬유를 균일하게 분포시킬 수 있으며, 인장강도를 강화시킬 수 있고, 한편, 상기 나일론 섬유와 폴리프로필렌섬유는 그 사용량이 각각 50 내지 100 중량비일 수 있는데, 이 범위를 벗어나면 그 효과가 미미해지거나 전체 물성의 저하를 초래할 수 있다.
상기 흡음층의 경화는 주위에 열원을 두어 가속경화를 할 수도 있으나, 상온경화로 이루어지는 것이 바람직하다.
다음으로, S4단계를 보면, 상기 흡음층을 형성하고, 그 상부에 다가 금속 규산염 및 다가 금속 탄산염로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나와 미세하게 분쇄된 화강석분말, 물, 계면활성제 및 아크릴에멀젼으로 이루어진 조성물이 도포된 표면마감층을 형성하는 단계이다.
상기 흡음층의 상부에는 다가 금속 규산염 및 다가 금속 탄산염로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나와 미세하게 분쇄된 화강석분말, 물, 소포제, 방부제, 증점제, 계면활성제 및 아크릴에멀젼으로 이루어진 조성물이 도포된 표면마감층을 구성한다.
상기 조성물에는 카르복실산, 술폰산염, 황산염 및 인산염으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 더 포함할 수 있는데, 이에 의하여 상기 조성물에 극성(polarity)을 부여하여 뭉치거나 스케일이 형성되는 것을 방지할 수 있게 되고, 그 사용량은 상기 조성물에 대하여 0.1 내지 0.5 중량비인데, 이 범위를 벗어나면 효과가 미미하거나 불필요한 자원이 낭비될 수 있다.
또한, 상기 다가 금속 규산염은 소듐 몬모릴로나이트, 규산 마그네슘 알루미늄, 활석, 수화 규산 마그네슘 알루미늄, 칼슘 벤토나이트, 사포나이트, 세피올라이트, 알루미노규산 나트륨, 헥토라이트 및 비정질 규산 마그네슘으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 사용할 수 있고, 상기 다가 금속 탄산염은 탄산 칼슘, 탄산 마그네슘, 탄산 철, 탄산 망간, 돌로마이트 및 탄산 아연으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 사용할 수 있는데, 이러한 물질의 화학적 및 물리적 특성에 의하여 상기 화강석분말이 액상에서 클러스터(cluster)로 되는 것을 방지하고 균일하게 분포하게 된다.
이러한 화강석분말은 그 평균지름이 20 내지 30㎛이고, 분말도가 비표면적으로 1500 내지 2500 ㎠/g일 수 있는데, 상기 범위를 벗어나면, 화강석에서 분말화에 제조비용의 증가 및 기술적 어려움이 따를 수 있고, 또는 실제 작업에서 도포(coating)시에 스프레이(spray) 방식에 의하는 경우 노즐이 막히는 문제가 생길 수 있다.
아울러, 상기 조성물은 다가 금속 규산염 및 다가 금속 탄산염로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 1 내지 3 중량비와 미세하게 분쇄된 화강암석분말 2 내지 5 중량비, 물 65 내지 80 중량비, 계면활성제 0.5 내지 1.5 중량비 및 아크릴에멀젼 15 내지 25 중량비일 수 있다.
상기 다가 금속 규산염 및 다가 금속 탄산염로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 1 내지 3 중량비를 사용하는데, 만일 이 범위를 벗어나면 그 효과가 미미하거나 과도한 사용으로 제조원가의 상승을 초래할 수 있다.
또한, 상기 화강암석분말은 2 내지 5 중량비를 사용할 수 있는데, 이 범위를 벗어나면 상기 표면마감층을 형성하는데 무늬형성 효과가 미미하여 과도하게 반복하여 도포하게 되어 작업성이 저하되거나 노즐 막힘과 같은 불량을 초래할 수 있다.
상기 물은 65 내지 80 중량비를 사용할 수 있는데, 만일 이 범위를 벗어나면 점도를 조절하기 어려워 시공시 불편함을 겪을 수 있다.
또한, 상기 계면활성제는 특별하게 한정하여 사용할 것은 아니며, 작업환경에 따라 양이온, 음이온 또는 비이온계면활성제를 선택하거나 혼용하여 사용할 수 있고, 그 사용량은 0.5 내지 1.5 중량비인데, 만일 이 범위를 벗어나면, 응집현상이나 불필요한 자원이 낭비될 수 있다.
아울러, 상기 아크릴에멀젼은 특별하게 제한하여 사용할 것은 아니며, 그 사용량은 15 내지 25 중량비인데, 만일 15 중량비 미만이면, 미만이면, 부착력이 떨어져 시공시 작업성이 저감될 수 있고, 반대로 25 중량비를 초과하면, 상기 화강암석분말에 의한 무늬의 발현이 미미할 수 있다.
한편, 상기 표면마감층의 상부에는 이물질에 의한 오염을 방지하는 방오층을 더 형성할 수 있는데, 상기 방오층은 외부 환경에 의한 본 발명의 오염을 방지하는 것으로 폴리우레탄도료로 형성될 수 있다.
상기 폴리우레탄도료는 하이드록시아크릴레이트수지(Hydroxy acrylate resin) 30 내지 60 중량비, 크실렌(Xylene) 5 내지 30 중량비, 실리콘계 분산제 0.1 내지 2 중량비, 이산화티탄(TiO2) 10 내지 40 중량비, 메틸아이소부틸케톤(Methyl isobutyl ketone) 1 내지 10 중량비, 부틸아세테이트(Butyl Acetate) 1 내지 10 중량비, 소포제 0.1 내지 2 중량비, 경화촉진제 0.1 내지 2 중량비로 된 상기 주제와 경화제에 대하여 지방족 폴리이소시아네이트수지(Poly isocyanate resin) 10 내지 50 중량비, 실리케이트(silicate) 5 내지 40 중량비, 부틸아세테이트(Butyl Acetate) 10 내지 60 중량비로 된 경화제를 혼합하여 형성될 수 있다.
상기 하이드록시아크릴레이트수지(Hydroxy actacrylate resin)는 그 사용량은 30 내지 60 중량비인데, 이 범위를 벗어나면 이산화티탄이 균일하게 분산되지 않거나 시간이 흐름에 따라 층분리가 일어날 수 있다.
상기 크실렌(Xylene)은 용매로 사용되는데, 그 사용량은 5 내지 30 중량비이다. 만일 이 범위를 벗어나면 상기 이산화티탄이 균일하게 분사되지 않거나 시간이 흐름에 따라 층분리가 일어날 수 있다.
또한, 상기 실리콘계 분산제는 상기 하이드록시 아크릴레이트와 크실렌에 이산화티탄이 균일하게 분산되도록 하기 위해 사용하는 것이며, 그 사용량은 0.1 내지 2 중량비이다. 만일, 이 범위를 벗어나면, 이산화티탄이 균일하게 분산되지 않거나 저장안정성에 악영향을 미칠 수 있다.
아울러, 상기 이산화티탄(TiO2)은 그 사용량은 10 내지 40 중량비이다. 만일 10 중량비 미만이면 발색의 효과가 없을 수 있으며, 반대로 40 중량비를 초과하면 저장안정성에 악영향을 미칠 수 있으며, 또한, 상기 이산화티탄의 입도는 5 내지 12㎛이 바람직한데, 이는 향후 도막을 형성하는 경우에 표면의 조도(roughness)가 균일해져 외부환경에 의한 친수성이나 친유성 오염물질이 부착되지 않게 하는 역할을 하게 하기 위함이다.
상기 메틸아이소부틸케톤은 용매로서 우레탄수지를 용해하기 위하여 사용하는데, 앞서 설명한 크실렌 함께 충분한 용해력을 제공할 수 있다. 상술한 크실렌은 우레탄수지를 분산하는 정도의 역할을 하는 것으로, 그 사용량은 1 내지 10 중량비인데, 만일 1 중량비 미만이면 우레탄수지를 충분하게 용해하지 못할 수 있으며, 반대로, 10 중량비를 초과하면 우레탄수지와 반응하지 못하고 잔존할 수 있다.
또한, 상기 부틸아세테이트(Butyl Acetate)는 용제로 사용하는 것으로 그 사용량은 1 내지 10 중량비이다. 만일, 1 중량비 미만을 사용하는 경우에는 용해력의 감소가 우려되며, 반대로 10 중량비를 초과하면, 용해력은 증가하나 점도가 감소하여 실제 시공시에 도색작업을 수차례 반복할 수 있으며, 원가상승의 요인이 될 수도 있다.
아울러, 상기 소포제는 교반중에 기포의 발생을 억제하는 역할을 하는데, 만일 0.1 중량비 미만이면 기포의 발생을 억제하는 효과가 떨어지며, 반대로 2 중량비를 초과하면 불필요한 낭비를 초래할 수 있다.
또한, 상기 경화촉진제는 주석화합물 등을 사용할 수 있으며, 그 사용량은 0.1 내지 2 중량비를 사용할 수 있는데, 만일 0.1 중량비 미만이면, 경화가 일어나지 않을 수 있으며, 반대로 2 중량비를 초과하면 도막이 경화되는데 도막 자체가 스스로 경화할 수 있는 시간을 확보하기 어려워 평활성이 저감될 수 있다.
상기 지방족 폴리이소시아네이트수지는 우레탄수지를 형성하기 위하여 사용하는 것으로, 그 사용량은 10 내지 50 중량비이다. 만일 10 중량비 미만이면, 우레탄결합이 충분하지 못하여 경화불량, 건조불량 등 도막의 물성에 악영향을 미칠 수 있으며, 반대로 50 중량비를 초과하면 혼합후 실제 시공시간내에 경화가 일어나서 제품으로서의 가치가 떨어질 수 있다.
또한, 상기 실리케이트는 본 발명에 따르는 암석무늬 판재에 친수성이나 친유성 오염물질에 의하여 오염이 되지 않도록 하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 그 사용량의 조절이 필요한데, 5 내지 40 중량비를 사용한다. 만일 5 중량비 미만이며, 도막 표면과 오염물질과의 상호작용에 영향이 거의 없어 오염 방지 효과가 저감되며, 반대로 40중량비를 초과하면, 오히려 도막상에 클러스(cluster)처럼 서로 뭉쳐있을 수 있어, 내오염성에 악영향을 줄 수 있다.
또한, 상기 부틸아세테이트(Butyl Acetate)는 용제로 사용하는 것으로 그 사용량은 10 내지 60 중량비이다. 만일, 10 중량비 미만을 사용하는 경우에는 용해력의 감소가 우려되며, 반대로 60 중량비를 초과하면, 용해력은 증가하나 점도가 감소하여 실제 시공시에 도색작업을 수차례 반복할 수 있으며, 원가상승의 요인이 될 수도 있다.
실시예 1
두께 100㎜인 콘크리트면에 본 발명에 따르는 차열층, 단열층, 흡음층 및 표면마감층의 형성하는데 있어 아래와 같이 하였는데, 먼저, 상기 차열층은 아크릴 에멀젼 수지 또는 스티렌-부타디엔 공중합체 45 중량비, 운말분말 30 중량비, 알루미노 실리케이트 분산액 10 중량비, 탄산칼슘 5 중량비, 탈크 10 중량비, 이산화티타늄(TiO2) 5 중량비, 분산제 0.5 중량비, 소포제 0.5 중량비, 방부제 0.5 중량비 및 증점제 0.5 중량비로 이루어진 혼합물로 두께 5㎜ 도포하여 건조하여 형성하였다. 다음으로, 상기 차열층의 상부에 중공필라 50 중량비, 다공성광물 30 중량비, 중탄 30 중량비, 폴리우레탄계 바인더 20 중량비를 1000 rpm으로 2 분동안 교반한 혼합물로 15 ㎜ 두께로 도포하여 단열층을 형성하였다. 다음으로, 상기 단열층의 상부에 에폭시 수지 150 중량비, 폴리스티렌 비드 75 중량비, 유리섬유 100 중량비, 나일론섬유 50 중량비 , 폴리프로필렌섬유 50 중량비를 혼합하여 150℃에서 약 1시간 동안 가열하여 연신시킨 후 적층하여 흡음층을 형성하였다. 다음으로, 상기 흡음층의 상부에는 다가 금속 규산염 및 다가 금속 탄산염로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나와 미세하게 분쇄된 화강석분말, 물, 계면활성제 및 아크릴에멀젼으로 이루어진 조성물이 도포된 표면마감층을 형성하여 본 발명에 따르는 물성이 우수한 토목/건축 구조물을 형성하였다.
실시예 2
상기 실시예 1에 의하여 형성된 표면마감층의 상부를 이물질에 의한 오염을 방지하는 방오층을 두께 약 2㎜로 형성하여 건조하였는데, 상기 방오층은 폴리우레탄도료로 구성하였으며, 상기 폴리우레탄도료는 하이드록시아크릴레이트수지(Hydroxy acrylate resin) 50 중량비, 크실렌(Xylene) 25 중량비, 실리콘계 분산제 0.5 중량비, 이산화티탄(TiO2) 10 중량비, 메틸아이소부틸케톤(Methyl isobutyl ketone) 5 중량비, 부틸아세테이트(Butyl Acetate) 5 중량비, 소포제 0.5 중량비, 경화촉진제 0.5 중량비로 된 상기 주제와 경화제에 대하여 지방족 폴리이소시아네이트수지(Poly isocyanate resin) 50 중량비, 실리케이트(silicate) 20 중량비, 부틸아세테이트(Butyl Acetate) 50 중량비로 된 경화제를 800rpm으로 10분동안 혼합하여 형성하였다.
실험예 1. 단열효과
실시예 1에 따르는 물성이 우수한 토목/건축 구조물을 가로, 세로 및 높이가 각각 50 ㎝가 되도록 정육면체 형상의 구조물을 만들어, 그 내부에 100Watt 전구가 설치하고, 또한, 통상의 콘크리트 두께 100㎜로 가로, 세로 및 높이가 각각 50 ㎝가 되도록 정육면체 형상의 구조물로 대조예를 형성하여 단열효과를 실험하였다.
위 전구에 전압을 인가하여 그 내부의 온도를 상승시키며, 외부와 온도차이를 아래 표 1에 기재하였다.
| 1 시간 | 2 시간 | 3 시간 | 4 시간 | 5 시간 | 단위: ℃ |
|
| 실시예 1 | 11 | 15 | 21 | 26 | 30 | |
| 대조예 | 15 | 19 | 25 | 31 | 39 |
위 표 1을 참고하면, 본 발명에 따르는 실시예 1이 매우 우수한 단열성을 가짐을 알 수 있었다.
실험예 2. 차열효과
실시예 1에 따르는 물성이 우수한 토목/건축 구조물을 가로, 세로 및 높이가 각각 50 ㎝가 되도록 정육면체 형상의 구조물을 만들고, 또한 별도로 통상의 콘크리트 두께 100㎜로 가로, 세로 및 높이가 각각 50 ㎝가 되도록 정육면체 형상의 구조물로 대조예를 형성하여 차열효과를 실험하였다.
위 구조물들의 위로 40 ㎝ 높이에 태양광선 파장과 유사한 효과를 나타내는 적외선 램프 9개(GE사, E27 screw base, 250W/235 ∼ 245V/127(D)*85(L)mm, 500 ∼ 3000 nm 파장)를 조사하여 시간 경과에 따른 위 구조물 내부의 온도 변화를 측정하여 표 2에 나타내었다.
| 10 분 경과 | 20 분 경과 | 30 분 경과 | 40 분 경과 | 50 분 경과 | 단위: ℃ |
|
| 실시예 1 | 29 | 36 | 42 | 48 | 53 | |
| 대조예 | 36 | 47 | 56 | 62 | 70 |
위 표 2를 참조하면, 본 발명에 따르는 실시예 1이 매우 우수한 차열효과를 가짐을 알 수 있었다.
실험예 3. 흡음성 실험
실시예 1에 따르는 물성이 우수한 토목/건축 구조물을 가로, 세로 및 높이가 각각 50 ㎝가 되도록 정육면체 형상의 구조물을 만들고, 또한 별도로 통상의 콘크리트 두께 100㎜로 가로, 세로 및 높이가 각각 50 ㎝가 되도록 정육면체 형상의 구조물로 대조예를 형성하여 흡음성을 실험하였다.
위 구조물의 외부에서 약 100dB의 소음을 발생시킨 후 위 구조물의 내부에서 측정된 dB를 아래 표 3에 나타내었다.
| 측정전 | 단위: dB |
|
| 실시예 1 | 37 | |
| 대조예 | 45 |
위 표 3을 참조하면, 본 발명에 따르는 실시예 1이 매우 우수한 차열효과를 가짐을 알 수 있었다.
실험예 4. 방오성 실험
실시예 2에 따르는 물성이 우수한 토목/건축 구조물의 표면에 대하여 KSM-5000:3211 규격에 근거하여 실험한 결과, 0.1로 측정되었다. 이를 통하여 황변불량이 발생되지 아니함을 알 수 있었고, 별도로 카본블랙, 진흙, 색연필, 적색의 잉크로 오염을 시킨 후 세척하는 실험에서는 별도의 세척제를 사용하지 아니하고도 모두 용이하게 세척되었다.
도 1은 본 발명에 따르는 물성이 우수한 토목/건축 구조물의 마감공법을 그 공정의 순서대로 나타낸 순서도이다.
Claims (12)
- 삭제
- 토목/건축 구조물의 바닥이나 벽에 차열층, 단열층, 흡음층 및 표면마감층의 형성단계를 포함하는 토목/건축 구조물의 마감공법에 있어서,아크릴 에멀젼 수지 또는 스티렌-부타디엔 공중합체 45중량비, 운모분말 30중량비, 알루미노 실리케이트 분산액 10중량비, 탄산칼슘 5중량비, 탈크 10중량비, 이산화티타늄(TiO2) 5중량비, 분산제 0.5중량비, 소포제 0.5중량비, 방부제 0.5중량비 및 증점제 0.5중량비로 이루어진 차열층을 형성하는 S1단계;상기 차열층의 상부에 중공필라 50 중량비, 다공성광물 30 중량비, 중탄 30 중량비, 폴리우레탄계 바인더 20 중량비를 1000 내지 1500 rpm으로 1 내지 2 분동안 교반한 후 12 내지 20 ㎜ 두께로 단열층을 형성하는 S2단계;상기 단열층의 상부에 에폭시 수지 150 중량비, 폴리스티렌 비드 75 중량비, 유리섬유 100 중량비, 나일론섬유 50 중량비 , 폴리프로필렌섬유 50 중량비를 혼합하여 140 내지 150℃에서 가열한 후 적층하여 흡음층을 형성하는 S3단계; 및상기 흡음층의 상부에는 다가 금속 규산염 및 다가 금속 탄산염로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나와 미세하게 분쇄된 화강석분말, 물, 계면활성제 및 아크릴에멀젼으로 이루어진 조성물이 도포된 표면마감층을 형성하는 S4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 물성이 우수한 토목/건축 구조물의 마감공법.
- 제 2 항에 있어서,상기 분산제는 폴리아크릴레이트계 분산제인 것을 특징으로 하는 물성이 우수한 토목/건축 구조물의 마감공법.
- 제 2 항에 있어서,상기 스티렌-부타디엔 공중합체 에멀젼 수지는 스티렌과 부다티엔 공중합체 에멀젼 수지 각각 중량비로 1:1로 혼합 사용되는 것을 특징으로 하는 물성이 우수한 토목/건축 구조물의 마감공법.
- 제 2 항에 있어서,상기 중공필라는 그 평균 입경이 50 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 물성이 우수한 토목/건축 구조물의 마감공법.
- 제 2 항에 있어서,상기 중공필라는 폴리아크릴로니트릴(poly acrylonitrile)에 탄산칼슘 및 이산화티탄으로 코팅되어 있거나, 실리카 55 중량%, 알루미나 43.1중량%, 철 0.5중량% 및 티타늄옥사이드 1.4중량%로 이루어진 세라믹인 것을 특징으로 물성이 우수한 토목/건축 구조물의 마감공법.
- 제 2 항에 있어서,상기 다공성 광물은 그 평균 입경이 50 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 물성이 우수한 토목/건축 구조물의 마감공법.
- 제 2 항에 있어서,상기 다공성 광물은 규조토인 것을 특징으로 하는 물성이 우수한 토목/건축 구조물의 마감공법.
- 제 2 항에 있어서,상기 유리섬유는 장유리 섬유, 내알칼리성 조성의 섬유 또는 탄소 섬유를 사용하는 것을 특징으로 하는 물성이 우수한 토목/건축 구조물의 마감공법.
- 제 2 항에 있어서,상기 유리섬유는 그 섬유경이 5 내지 20 ㎛인 유리 섬유 또는 탄소 섬유를 균일한 스트랜드(strand) 길이로 절단한 절단 섬유(chopped fiber)로 2 내지 12 ㎜ 인 것을 특징으로 하는 물성이 우수한 토목/건축 구조물의 마감공법.
- 제 2 항에 있어서,상기 나일론 섬유와 폴리프필렌섬유는 그 섬유경이 10 내지 20 ㎛이고, 2 내지 12 ㎜ 길이인 것을 특징으로 하는 물성이 우수한 토목/건축 구조물의 마감공법.
- 제 2 항에 있어서,상기 S4단계는 상기 표면마감층의 상부에는 이물질에 의한 오염을 방지하는 방오층을 형성하는 S4-1단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물성이 우수한 토목/건축 구조물의 마감공법.
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