KR101145871B1 - 뿜칠용 단열 내화 모르타르 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다공질의 바닥재와 중유회로 입도조정된 뿜칠용 단열 내화 모르타르에 관한 것이다. 본 발명은 중유회, 바텀애쉬, PAAm 수용성 수지, 규회석을 함유하는 뿜칠용 내화단열 모르타르를 제공한다. 본 발명에 따르면, 잠재 수경성 산업부산물의 자원화 기술을 극대화할 수 있고, 고가의 단열재 사용 억제에 의한 경제성을 증진할 수 있으며, 단열 내화 모르타르의 역학특성 증진에 의한 주거환경 개선하는 데 도움을 줄 수 있다.

뿜칠, 단열, 내화, 모르타르, 광물성 천연섬유(Wollastonite), 합성 장섬유

Description

뿜칠용 단열 내화 모르타르{HEAT INSULATIVE AND FIRE RESISTANT MORTAR FOR SPRAY COATING}

본 발명은 뿜칠용 단열 내화 모르타르에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다공질의 바닥재와 중유회로 입도조정된 뿜칠용 단열 내화 모르타르에 관한 것이다.

내화 단열 모르타르는 질석 또는 퍼라이트와 같은 무기질계 발포 경량석의 다공특성을 활용하여 내화 및 단열 특성을 발현하나, 이러한 다공성 경량석은 반응에 참여하지 않고 단순 골재의 역할만을 하여 물-시멘트 비의 현저한 증가로 역학특성이 매우 취약하게 된다. 이러한 단열재는 열악한 역학 특성으로 인하여 경화 후에도 쉽게 부스러져 대기중으로 비산하여 공기오염을 야기하고. 단열재로 사용하는 질석, 퍼라이트의 과도한 흡습특성에 의한 곰팡이 서식하는 등의 환경오염 발생의 문제점 등을 야기한다.

다공성 경량석을 이용한 내화 단열 모르타르의 종래의 기술을 살피면, 등록특허 제10-0326614호는 유기경량골재, 라텍스, 합성섬유 등 유기물의 과도한 사용으로 인하여 화재시 유독가스 발생이 예상되며, 시공 시 분진발생은 없으나, 자체의 강도가 너무 약하여 경화 후 피복조성물의 부스러짐 및 분진발생에 의한 내부공 기 오염이 우려된다. 또, 등록특허 제10-0693859와 10-08007244호는 비시멘트계 조성물로서 알칼리실리케이트계(규산알칼리)계를 사용하는데, 이는 급결발생에 의해 충분한 가사시간 확보가 어려워 모르타르 형태로의 사용이 곤란하다. 또, 공개특허 제10-2004-0082094호는 비반응성 단열골재 및 바텀애쉬를 사용하나 비중이 높아 단열특성 발현이 어려울 것으로 보이며, 비폭열에 초점이 맞추어져 있고, 공개특허 제10-2004-0082094호는 중유회의 공극을 활용한 단열재로의 적용은 하지 못하고 있다.

본 발명은 경량골재를 사용하지 않고, 다량의 기포발생 및 발생기포를 온전히 보존하여 단열특성을 부여하고, 경량골재에 의해 소요되는 과도한 물-시멘트비를 낮추고, 단열재의 주요 구성물의 대부분을 반응성이 있는 초미립 소재 및 무기질 다공질 물질을 사용하여 고강도를 실현하여, 기존 단열재의 낮은 역학특성으로 인한 문제점을 개선한 고강도 내화단열 모르타르 임. 시공 모르타르는 경화 후 형성된 기공이 화재 시 팽창압의 통로로 활용됨과 더불어 수지 및 합성섬유의 사용으로 인한 팽창압 통로의 확보를 극대화 시킴으로써, 모르타르 자체의 폭열 및 내부 구조체를 보호하는 것을 목적으로 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은, 중유회, 바텀애쉬, PAAm 수용성 수지, 규회석을 함유하는 뿜칠용 내화단열 모르타르를 제공한다.

또한 본 발명은, 시멘트 10~70 중량%; 알칼리성 부여제 0.1~5 중량%; 바텀 애쉬 0~50 중량%; 초미립 잠재수경성 물질 10~50 중량%; 기포제 및 소포제 각 0.1~ 2 중량%; 점증제 0.1~1.0%; 지연제 : 0.02~0.2%; 및 분말수지 : 1~5 중량%를 포함하고, 광물성 천연섬유(Wollastonite) 및 합성 장섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 뿜칠용 단열 내화 모르타르를 제공한다.

본 발명에 따르면, 잠재 수경성 산업부산물의 자원화 기술을 극대화할 수 있고, 고가의 단열재 사용 억제에 의한 경제성을 증진할 수 있으며, 단열 내화 모르타르의 역학특성 증진에 의한 주거환경 개선하는 데 도움을 줄 수 있다.

이하 본 발명을 상술한다.

본 발명의 경량화 및 단열원리는 다음과 같다.

본 발명은, 기존의 단열 모르타르에 비해 기포제를 다량 사용함으로써 기포를 다량 발생시킴과 더불어 소포제를 같이 사용하여 기포를 미세화하여 단열효과를 극대화시킨다. 잔기포가 다량 존재함으로써 단열효과를 높임과 더불어 발생기포의 파포를 방지한다.

또 본 발명은, MC 계 및 PAAm(=Polyacrylamide)계 점증제를 병용함으로써 모르타르의 점도를 극대화하고, 표면장력이 우수한 기포막을 형성시켜 기포의 손실을 방지한다.

본 발명은 초미분 입자를 사용하여 점성발현 및 발생기포 보존 능력을 향상 시킨다.

또한 본 발명은, 역학특성이 우수한 광물성 천연섬유를 다량 사용하여, 모르타르가 뿜칠압력에 의해 눌려져서 기포가 소실되는 것을 방지하는 모르타르의 골격을 형성시킨다.

본 발명에서 고강도가 구현되는 원리는 다음과 같다.

본 발명에서는, 많은 단위수량이 요구되는 경량골재의 미사용으로 인해 단위수량이 현저히 감소한다.

또한, 주요 구성재료가 모두 반응에 참여하여 실제적인 물-시멘트비를 낮춤으로써 고강도 실현한다. 특히 초미분 잠재수경성 물질을 사용하여, 초기 반응성을 높이고, 장기 강도 및 내구성을 현저히 증가시킨다.

또, 고강도 천연섬유 및 합성 장섬유의 사용으로 인한 휨 및 충격강도 증진하고, 분말수지사용으로 인한 고부착력을 실현한다.

본 발명에서 비폭열의 원리는 다음과 같다.

먼저, 다량의 기포층은 경화 시 파괴되어 개기공 구조체 형성하고, 형성된 기공은 화재 시 단열효과로 화염으로부터 구조체를 보호한다.

본 발명에서는 기공 사이로 분해온도가 낮은 분말수지 및 합성 장섬유가 연결되어 있어, 화재 시 팽창압력이 분출 소실되는 연결통로가 된다.

본 발명에 사용되는 각 성분의 함량 및 기능은 다음과 같다.

(a) 시멘트 (OPC, CA. CSA ..) : 10~70 중량%

시멘트는 강도발현 및 알칼리 성분 용출에 의한 초미립 잠재수경성 물질의 반응을 촉진한다. 특히 CA(=Calcium Aluminate) 및 CSA(=Calcium Sulphoaluminate) 시멘트는 조기강도 발현 특성을 부여한다.

(b) 알칼리성 부여제 (생석회, 소석회, 칼슘포메이트, 탄산리튬염) : 0.1~5%

알칼리성 부여제는 알칼리성 보강으로 초미립 잠재수경성 물질의 초기반응을 촉진시킨다.

(c) 바텀 애쉬 : 0~50%

본 발명에서 사용되는 바텀 애쉬의 특성은 아래 표와 같다.

	비중	조립률	흡수율	최대치수(mm)
바텀애쉬	2.55	2.57	10.9	2.5

본 발명에서 바텀 애쉬는 단열 모르타르의 두께 형성 및 잠재 수경성반응에 의해 장기강도를 증진시킨다.

(d) 초미립 잠재수경성 물질 : 10~50 %

잠재 수경성 물질로는 초미립 플라이애쉬, 초미립 슬래그, 초미립 중유회 등이 사용될 수 있다.

본 발명에 사용 가능한 플라이 애쉬, 슬래그 및 중유회의 성분 함량은 다음과 같다.

	CaO	SiO2	Al2O3	Fe2O3	SO3
초미립 플라이애쉬	5>	50~70	20~30	5>	-
초미립 슬래그	38~45	30~38	12~17	1>	-

본 발명에서 잠재 수경성 물질은 6, 000 cm2/g 이상 또는 평균입경 5 um 이하로 분쇄하여 사용한다.

상기 잠재 수경성 물질은 비표면적 증가에 의한 반응성 증가로, 알칼리 촉진에 의한 초기 강도를 발현한다.

본 발명에서 특히 중유회는 고유황 성분으로 초기반응성은 억제되나, Al2O3 및 CaO 성분과의 반응으로 장기강도가 증진하고 다공성 구조로 단열효과를 증진시킨다.

5CaO?3SiO2?Al2O3(잠재수경성 물질) + 2Ca(OH)2(수산화칼슘) + 16H2O → 4CaO?Al2O3?13H2O(C-A-H 수화겔) + 3(CaO?SiO2?H2O)(C-S-H 수화겔)

(e) 기포제 및 소포제 : 각 0.1~ 2 %

본 발명에서 소포제는 글리콜계 및/또는 실리콘계가 사용될 수 있다.

(f) 점증제 : 각 0.1~1.0%

본 발명에서 점증제로는 MC 및 PAAm이 사용될 수 있다. MC는 처짐방지 효과 및 증점성 향상을 위해 사용되며, PAAm은 수용성 고분자로 뛰어난 점성발현 및 표면장력이 우수하여 피막형성 능력이 탁월하다.

(g) 지연제 : 0.02~0.2%

지연제는 가사시간 확보를 위해 사용되며, 글루콘산, 시트릭산, 주석산 등이 사용될 수 있다.

(h) 광물성 천연섬유(Wollastonite)

본 발명에서 광물성 천연섬유는 길이 1mm 이내의 단섬유로 매우 안정적인 결정형 실리케이트구조로 이루어져 있고, 역학적 특성이 매우 우수하다.

(i) 합성 장섬유

본 발명에서 사용되는 합성 장섬유는 6~12 mm의 길이이며, PVA 또는 나일론섬유가 사용될 수 있다. 합성 장섬유는 뿜칠재의 균열을 방지하고, 화재 시 용융 분해되어, 팽창수증기의 분출통로로 사용된다.

(j) 분말수지 : 1~5 %

본 발명에서 분말 수지는 뿜칠재의 부착강도 증진, 내구성 증진 및 화재 시 용융 분해되어, 팽창 수증기의 분출통로로 사용된다.

<실시예>

본 실시예에 사용된 배합은 아래 표 4와 같다. 본 실시예에서 물-모르타르비는 KS L 5102 '수경성시멘트 표준주도 시험방법'에 의하여 주도 40ㅁ 5%로 하여 소요되는 물량으로 사용하였다. 비중은 KS F 2459 '기포콘크리트의 겉보기 비중, 함수율, 흡수율 및 압축강도 시험방법' 중 비중 측정방법에 의하여 측정하였다. 본 실시예에서 피복능력은 독일 PFT사의 N2V를 사용하여 뿜칠했을 때, 처짐이 발생되기 전의 최대피복 두께로 측정하였다. 길이변화는 KS F2424 '모르타르 및 콘크리트 길이변화 시험방법'에 의하여 측정하였다. 압축강도는 KS L 5105 '수경성 심네트 모르타르의 압축강도시험방법'에 의하여 측정하였다. 부착강도는 KS L 5216 '팽창질석을 사용한 단열시멘트' 중 6.6 접착시험법에 의한 측정하였다. 열전도율은 KS L 3121 '내화단열 벽돌의 열전도도 측정방법'에 의하여 측정하였다.

위 표에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1의 비중 및 열전도도에서와 같이 기포의 온전한 보존에 의하여, 경량골재의 효과를 충분히 발현함을 알 수 있고, 물리적특성에서는 오히려 우수한 특성을 발현함을 알 수 있다.

실시예 2와 같이 중유회를 사용함으로써 미분에 의한 공기량 보존효과에 의해, 비중 및 열전도도에서는 비교예 2와 같이 중유회를 사용하지 않은 배합에 비해 다소 유리한 결과를 발현하며, 물-모르타르 비의 증가에도 불구하고 강도특성은 대동소이하게 발현하는 것으로 보아 중유회의 잠재수경성 특성에 기인한 것으로 판단된다.

비교예 3은 PAAm의 수용성 폴리머를 사용하지 않고, MC 계 점증제만을 사용한 경우, 피막형성 능력의 저하로 형성공기가 파포되어 피복두께 및 단열특성에 있어서 현저히 감소하는 것을 알수 있다.

비교예 4는 규회석을 사용하지 않은 경우로서, 강도특성 및 단열특성 등 실험실적 특성에서는 규회석을 사용한 경우와 유사한 특성을 나타내나, 실제적인 피복능력에서는 현저한 감소를 나타내는 것으로 보아 시공 시 장비의 뿜칠압력에 의해 발생기포가 온전히 보존되기는 어려울 것으로 판단되며, 따라서 현장에서의 단열특성도 감소가 불가피할 것으로 판단된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (2)

1. 중유회, 바텀애쉬, PAAm 수용성 수지, 규회석을 함유하는 뿜칠용 내화단열 모르타르.
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