KR101044966B1 - 바이오타이트 함유 건축용 마감재 조성물 - Google Patents

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Abstract

난방에 필요한 각종 에너지의 낭비 및 소모를 절감하는 동시에, 결로로 인한 곰팡이 등의 발생을 방지함으로써, 실내주거환경을 더 쾌적하게 개선하는 것이 가능하도록, 시멘트 40~60중량%에 고로시멘트 20~40중량%, 보강골재 10~20중량%, 바이오타이트 5~10중량% 및 파이버 1~5중량%를 섞어 만든 원재료와 용수를 섞되, 상기 용수는 상기 원재료의 총 함량에 대해 40~60중량% 범위 내에서 섞은 바이오타이트 함유 건축용 마감재 조성물을 제공한다.
상기 용수는 2∼4중량%에 해당하는 동물성 기포제를 더 포함하여 발포시킨 것을 사용하는 것도 가능하다.
바이오타이트, 흑운모, 건축, 마감재, 난방, 연료절감, 조성물, 결로방지

Description

바이오타이트 함유 건축용 마감재 조성물{A Composition of Building Materials Containing Biotite}
본 발명은 건축용 마감재 조성물에 관한 것으로 더 상세하게는 콘크리트 구조물의 내부 벽면이나 바닥 등의 마감재로 적용하여 난방에 필요한 각종 에너지의 낭비 및 소모를 절감하는 동시에 결로로 인한 곰팡이 등의 발생을 방지함으로써, 실내주거환경을 더 쾌적하게 개선할 수 있는 바이오타이트 함유 건축용 마감재 조성물에 관한 것이다.
산업의 발전과 더불어 각종 기술분야에서 다양한 기능성을 갖춘 제품의 출시를 위한 노력은 끊임없이 이어지고 있다. 건축물의 내·외부를 마감하기 위한 재료산업분야만 하더라도 원적외선을 방사한다든지 음이온의 방출이 가능하게 하는 등 최근의 산업동향으로 대두되고 있는 친환경 즉, 그린비즈니스에 발맞춘 제품들에 대한 연구개발이 활발하게 진행되고 있다.
아파트와 같은 현대건축물의 경우 대부분 콘크리트구조물로 이루어지는데 이는 흙으로 지은 전통가옥에 비해 벽체 간의 통기성이 현저하게 떨어지는 문제점이 있다. 즉, 실내외 간에 온도차이가 심해 벽면상에는 결로가 발생하게 된다. 이러한 결로는 각종 곰팡이의 서식환경을 조성하게 되어 건물의 실내주거환경 즉, 실내공기 등을 오염시키는 것은 물론 면역성이 떨어지는 노약자 및 영유아에게 각종 알레르기 피부염 등의 유발 요인이 되기도 한다.
상기한 문제점으로부터 출발하는 종래 건축내장재 및 실내 인테리어 마감재에는 주로 시멘트로 형성되는 콘크리트 벽면상에 형성하는 단열재 및 내부 마감재 외에 천장 또는 바닥 마감재 등으로 나눠 볼 수 있다.
종래 단열재로는 스티로폼이나 폴리우레탄과 같은 유기고분자를 발포시켜 성형한 폼을 적용하고 있고, 내부마감재로는 석고보드나 시멘트와 석고의 혼합시켜 만든 보드 등을 적용하고 있다. 또, 천장마감재로는 석고보드, 바닥마감재로는 유기 고분자 재료를 적용하는 것이 통상적인 실시형태다.
그러나, 이들 종래 건축내장재 및 실내 인테리어 마감재의 경우에는 소정의 기한 내에서 어느 정도의 단열성을 보장한다 하더라도 화재시 발생하는 유독가스 등으로 인한 안전상의 취약점은 물론, 수분으로 인한 강도저하 및 시공 이후 시간의 경과에 따라 떨어지는 열전도도 등 기술성능상의 문제점을 해결하지 못한다.
또한, 최근에는 친환경 즉 그린비즈니스에 촛점을 두고 개발한 건축재료들이 출시되고 있다. 예를 들면, 숯이나 맥반석, 황토, 옥석과 같은 기능성 천연소재에 시멘트, 몰탈, 유기화합물 결합제 또는 폴리머 등을 혼합하여 성형한 것들을 들 수 있다.
그러나, 종래 그린비즈니스에 촛점을 두고 개발된 건축재료들 역시 종래 단열재나 내부마감재, 천장마감재 및 바닥마감재와 마찬가지로 소재 자체의 인화성을 줄이는 것에 한계가 있고, 화재시 발생하는 유독가스의 방출을 억제하는 것에도 한계성을 가진다는 문제점이 있다. 특히, 콘크리트 건축물이 가지고 있는 최대 취약점인 에너지의 손실을 방지하기 위한 대비책으로서 기능성의 예를 들면, 난방효율을 높여 난방에 드는 연료비용을 줄임으로써 경제적인 비용손실을 억제하는 등 기술적인 효과를 기대하기 어렵다.
뿐만 아니라, 종래 건축용 단열재 및 내부마감재의 경우에는 벙커 씨(C)유, 등유와 같은 난방연료의 사용량이 늘어나게 되므로 대기 중의 이산화탄소의 발생을 억제하지 못한다. 이에 따라, 환경오염을 한층 더 가중시키게 되는 등의 결과를 초래하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 점에 착안하여 이루어진 것으로서 짧은 시간내에 실내온도를 올리는데 일조하는 동시에 유지할 수 있다는 특성을 가진 바이오타이트를 이용하여 콘크리트 구조물의 내부 벽면이나 바닥 등의 마감재로 성형할 수 있도록 이루어지는 바이오타이트 함유 건축용 마감재 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
나아가, 본 발명은 건축물의 난방에 필요한 각종 에너지의 낭비나 소모를 절감할 수 있는 것은 물론, 결로로 인한 곰팡이 등의 발생을 방지함으로써, 실내주거환경을 쾌적하게 개선할 수 있도록 이루어지는 바이오타이트 함유 건축용 마감재 조성물을 제공하기 위한 것이기도 하다.
본 발명이 제안하는 바이오타이트 함유 건축용 마감재 조성물은 시멘트에 고로시멘트, 보강골재, 바이오타이트 및 파이버를 섞어 만든 원재료와 용수를 섞어 이루어진다.
상기 원재료의 시멘트는 40~60중량%, 상기 고로시멘트는 20~40중량%, 상기 보강골재는 10~20중량%, 상기 바이오타이트는 5~10중량%, 상기 파이버는 1~5중량% 범위 내에서 각각 조성하고, 상기 용수는 상기 원재료의 총함량에 대해 40~60중량%의 범위 내에서 조성한다.
상기 보강골재는 입도분포 44㎛ 이하에서 잔사율이 10중량% 이하인 입자를 적어도 90중량% 함유하는 것이 좋다.
상기 용수는 2∼4중량%에 해당하는 동물성 기포제를 더 포함하여 발포시킨 것을 사용하는 것도 가능하다.
상기 고로시멘트는 700℃ 이하에서 건조된 슬래그에 포틀랜드시멘트 클링커와 석고를 첨가하여 분쇄, 혼합한 것으로 상기 슬래그는 40~60중량%, 상기 포틀랜드시멘트 클링커 30~50중량%, 상기 석고는 0.1~10중량% 범위의 함량비율로 이루어진다.
상기 파이버는 폴리아크릴로니트릴계를 사용하는 것이 좋다. 더 구체적으로는 폴리아크릴로니트릴의 함유량이 적어도 99.0중량%인 것을 길이 6.0∼12mm로 재단하여 섞는다.
본 발명에 따른 바이오타이트 함유 건축용 마감재 조성물에 의하면 짧은 시간 내에 실내온도를 올리는데 일조하는 동시에 유지할 수 있는 특성을 가진 바이오타이트를 함유하므로 난방에 필요한 각종 에너지 및 연료의 낭비나 소모를 줄이는 등 에너지 절감효과를 얻는다.
또한, 본 발명은 마감재의 열전도율을 향상시킴으로써, 콘크리트 벽면의 결로방지는 물론 곰팡이로 인한 실내 공기의 오염을 방지하는 등 주거환경을 개선하는 효과가 도모된다.
그리고, 본 발명에 따른 바이오타이트 함유 건축용 마감재 조성물에 의하면, 고로시멘트 및 보강골재를 포함하여 벽면의 외관 균열을 억제하는 등 우수한 품질 및 성능이 발휘된다. 즉, 건축용 마감재의 경량성을 유지하면서 우수한 강도 및 균열저항성을 향상시키는 것이 가능하다.
뿐만 아니라, 본 발명에 따른 바이오타이트 함유 건축용 마감재 조성물에 의하면, 시공품질이 우수하므로 다양한 건축물 이외 토목구조물과 같은 것에도 적용하는 것이 가능하고, 콘크리트가 적용되는 2차 제품군에도 다양하게 활용하는 것이 가능하다.
다음으로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오타이트 함유 건축용 마감재 조성물에 대한 기술사항을 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명이 제안하는 바이오타이트 함유 건축용 마감재 조성물은 시멘트에 고로시멘트, 보강골재, 바이오타이트 및 파이버를 섞어 만든 원재료와 이 원재료에 소정의 용수를 섞어 이긴 형태로 이루어진다.
상기 시멘트는 본 발명의 성형성을 확보하기 위한 주요성분에 해당하는 것으로 40~60중량% 정도의 함량비율이 적당하다. 40중량% 미만이거나 60중량%를 초과하는 경우에는 본 발명의 조성물 전반의 물성이 나빠져 적당한 성형성을 확보하지 못하는 등의 문제점이 발생한다.
상기 고로시멘트는 조성물의 수경성(水硬性)과 함께 입자상호간의 결합력을 제공하기 위한 것으로, 그 성분함량의 비율은 대략 20~40중량% 정도를 유지하도록 하는 것이 좋다.
상기 고로시멘트는 700℃ 이하에서 건조된 슬래그에 포틀랜드시멘트 클링커 와 석고를 첨가하여 분쇄, 혼합한 것을 사용한다. 이때, 상기 슬래그는 40~60중량%, 상기 포틀랜드시멘트 클링커 30~50중량%, 상기 석고는 0.1~10중량%에 해당하는 함량범위로 조성한다.
상기 고로시멘트의 상기 슬래그는 수경성(水硬性)을 확보하기 위한 주요성분에 해당한다. 40중량% 미만의 경우에는 시공시 조성물의 응고시간을 너무 길어지는데 비해 60중량%를 초과하는 경우에는 조성물의 응고시간을 과도하게 단축시켜 시공시 충분한 작업시간을 확보할 수 없는 등 곤란한 문제가 발생한다.
상기 보강골재는 본 발명에 따른 조성물의 시공 이후 강도를 보강하기 위한 것으로, 전반적인 함량의 비율은 10~20중량% 정도를 유지할 수 있도록 한다.
상기 보강골재는 입도분포 44㎛ 이하에서 잔사율이 10중량% 이하인 입자를 적어도 90중량% 정도 함유하도록 함으로써, 적어도 1,000㎏/㎠에 해당하는 압축강도에도 견디는 내구성을 가지도록 조성한다.
본 발명의 원재료는 단사정계에 속하는 광물 즉, 납작한 육각 판상의 결정구조로 이루어져 고온에서도 잘 견디면서 열전도율이 우수하므로 전기다리미의 열전달 매체 등으로도 활용 가능한 바이오타이트(Biotite)를 함유하여 다양한 기술적 특징을 발휘할 수 있는 조성물로 형성된다.
상기 바이오타이트(Biotite)의 성분함량은 대략 5~10중량% 정도로 조성한다.
상기 바이오타이트(Biotite)는 본 발명의 조성물을 바닥마감재로 적용하는 경우, 보일러의 배관으로부터 방출되는 열로부터 짧은 시간 안에 실내 온도를 높이는 것은 물론, 열을 축적함으로써 온도를 유지하는 성능을 높이는 역할을 수행하게 된다. 즉, 본 발명의 조성물은 바이오타이트(Biotite)로부터 난방에 필요한 소정의 에너지를 절감하는 효과를 발휘한다.
여기서, 상기 바이오타이트(Biotite)는 그 함량이 5중량% 미만인 경우에는 기대할 수 있는 열전도율이 급격하게 떨어지는 문제점을 유발하고, 10중량%를 초과하는 경우에는 전반적인 조성물의 물성에 영향을 미쳐 시공 이후의 각종 내부강도를 떨어뜨리는 문제점을 유발한다.
그리고 상기 바이오타이트(Biotite)는 비중이 2.7~3.1의 범위로 형성된 것을 사용한다.
상기 파이버는 조성물을 이용한 건축마감재의 성형 이후 인장강도를 부여하기 위한 것으로, 1~5중량%에 해당하는 성분함량의 비율로 조성된다.
상기 파이버는 폴리아크릴로니트릴계를 사용하되, 폴리아크릴로니트릴의 함유량이 적어도 99.0중량%인 것을 길이 6.0∼12mm로 재단하여 사용한다. 더 구체적으로는 필라멘트수가 12,000∼24,000의 범위로 이루어지되 그 지름이 0.5∼2.0denier의 범위로 형성되고, 신장율은 8∼12%, 인장강도는 4∼8g/d, 인장탄성율은 100∼140gf/d의 범위를 유지하고, 비중이 1.15 이상인 재료를 적용 조성한다.
본 발명의 상기 용수는 상기 원재료의 총 함량에 대해 40~60중량%의 범위 내에서 조성한다. 이때, 상기 용수는 2∼4중량%에 해당하는 동물성 기포제를 더 포함하여 발포시킨 것을 이용하는 형태로도 실시가능하다.
다음으로 본 발명에 따른 바이오타이트 함유 건축용 마감재 조성물의 다양한 실시예에 대해 살펴본다.
[실시예 1]
먼저 물 39.0kg에 대해 동물성 기포제 1.2kg을 혼합하여 기포가 충분히 생성되도록 발포기를 통과시켜 소정의 용수를 만든다. 그리고 시멘트 480kg, 고로시멘트 405kg, 보강골재 6kg, 바이오타이트(Biotite) 9kg, 파이버 2kg을 섞어 원재료를 만든다. 상기 원재료에 용수 450kg을 혼합 교반하여 소정의 기포가 형성된 바이오타이트 함유 건축용 마감재 조성물을 얻는다.
[실시예 2]
먼저 물 39.0kg에 대해 동물성 기포제 1.2kg을 혼합하고 기포가 충분히 발생하도록 발포기를 이용하여 소정의 용수를 만든다. 그리고 시멘트 480kg에 고로시멘트 357kg, 보강골재 144kg, 바이오타이트 9kg, 파이버 1kg을 섞어 원재료를 만든 후, 이 원재료를 상기 용수 450kg과 함께 혼합 교반하여 바이오타이트 함유 건축용 마감재 조성물을 얻는다.
[실시예 3]
먼저 물 39.0kg에 대해 동물성 기포제 1.2kg을 혼합하여 기포가 충분히 발생하도록 발포기를 통과시켜 소정의 용수를 만든다. 그리고 시멘트 240kg, 고로시멘트 202kg, 보강골재 48kg, 바이오타이트(Biotite) 4kg, 파이버 1kg을 섞어 원재료를 만든 후 이 원재료에 상기 용수 225kg을 부어 교반하여 바이오타이트 함유 건축용 마감재 조성물을 얻는다.
[실시예 4]
먼저 물 39.0kg에 대해 동물성 기포제 1.2kg을 혼합하여 기포가 충분히 발생 하도록 발포기를 통과시켜 소정의 용수를 만든다. 그리고 시멘트 240kg, 고로시멘트 178kg, 보강골재 72kg, 바이오타이트(Biotite) 4kg, 파이버 1kg을 섞어 원재료를 만든 후 상기 용수 225kg과 함께 혼합 교반하여 바이오타이트 함유 건축용 마감재 조성물을 얻는다.
상기 실시예 1에서부터 실시예 4까지의 성분함량을 나타내면 표 1과 같다.
구 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4



조성물
원
재
료		 시멘트 480 480 240 240
고로시멘트 405 357 202 178
보강골재 96 144 48 72
바이오타이트 9 9 4 4
파이버 2 1 1 1
용수 450 450 225 225
소 계 1442 1441 720 720

용수		 동물성 기포제 1.2 1.2 1.2 1.2
물 (단위수량) 39.0 39.0 39.0 39.0
소 계 40.2 40.2 40.2 40.2
합 계 1482.2 1481.2 760.2 760.2
상기와 같이 얻어진 실시예 1에서부터 실시예 4까지의 유동성(Flow)과 단위용적중량, 겉보기 비중, 7일 양생 및 28일 양생의 압축강도를 측정하면 다음의 표 2와 같다.
구 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4

조성물		 유동성 (cm) 17.8 17.2 18.4 18.0
단위용적중량
(kg/㎥)		 1050 1039 850 842
겉보기 비중 1.44 1.32 0.68 0.66
압축강도
(kgf/㎠)		 7일 양생 160 230 30 40
28일 양생 350 420 160 200
외관상 균열발생 유무 무 무 무 무
위 표 2와 같은 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 바이오타이트 함유 건축용 마감재 조성물의 실시예에 있어서 고로시멘트 및 보강골재의 첨가에 따라 압축강도가 28일 양생의 경우에는 최소 160kgf/㎠ 이상으로 크게 향상되고, 파이버의 첨가에 따라 외관상의 균열도 발생하지 않는다. 그리고 겉보기 비중에 있어서는 1.5 이하를 유지하여 경량화 또한 도모되는 것임을 알 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 다른 바이오타이트 함유 건축용 마감재 조성물을 이용하여 패널 및 블록을 제작하는 경우에는 현저한 기술적 성능 및 품질을 유지하는 것이 가능하고, 그 적용분야 또한 다양화하는 것이 가능하다.
상기에서는 본 발명에 따른 바이오타이트 함유 건축용 마감재 조성물의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 기술사상이 이에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명의 범위 안에서 당업자가 여러 가지로 변경 및 변형하여 실시할 수 있는 것 또한 본 발명의 범위에 속한다.

Claims (7)

  1. 시멘트에 고로시멘트, 보강골재, 바이오타이트 및 파이버를 섞어 만든 원재료와, 용수를 섞어 이루어지는 바이오타이트 함유 건축용 마감재 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시멘트는 40~60중량%, 상기 고로시멘트는 20~40중량%, 상기 보강골재는 10~20중량%, 상기 바이오타이트는 5~10중량%, 상기 파이버는 1~5중량% 범위 내에서 각각 조성되고,
    상기 용수는 상기 원재료의 총 함량에 대해 40~60중량%의 범위 내에서 조성되는 것을 특징으로 하는 바이오타이트 함유 건축용 마감재 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보강골재는 입도분포 44㎛ 이하에서 잔사율이 10중량% 이하인 입자를 적어도 90중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 바이오타이트 함유 건축용 마감재 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 용수는 2∼4중량%에 해당하는 동물성 기포제를 더 포함하여 발포시킨 것을 특징으로 하는 바이오타이트 함유 건축용 마감재 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고로시멘트는 700℃ 이하에서 건조된 슬래그에 포틀랜드시멘트 클링커와 석고를 첨가하여 분쇄, 혼합한 것을 특징으로 하는 바이오타이트 함유 건축용 마감재 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 슬래그는 40~60중량%, 상기 포틀랜드시멘트 클링커 30~50중량%, 상기 석고는 0.1~10중량% 범위 내에서 조성되는 것을 특징으로 하는 바이오타이트 함유 건축용 마감재 조성물.
  7. 제1항 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파이버는 폴리아크릴로니트릴계로, 폴리아크릴로니트릴의 함유량이 적어도 99.0중량%인 것을 길이 6.0∼12mm로 재단한 것을 특징으로 하는 바이오타이트 함유 건축용 마감재 조성물.
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