KR101166293B1 - 비내력벽체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비내력벽체에 관한 것으로, 소듐실리케이트 100중량부에 대하여 액상의 결합제 3 ～ 10중량부, 광물질 분말 5 ～ 30중량부, 셀라이트 5 ～ 15중량부 및 증점제가 1 ～ 8중량부 첨가되어 구성되어지되, 액상의 결합제는 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 화합물을 친수성(hydrophilic) 효소(enzyme) 표면에 소수성(hydrophobic) 폴리머(polymer)를 결합시켜 제조한 양친매성(amphiphilic) 계면활성효소(surface-active enzyme)와 클러스터화된 물의 혼합물에 투입하여 알칼리금속 또는 알칼리토금속을 용출시킨 용액에, 액상의 결합제 제조시 사용되는 클러스터화 된 물 전체 사용량에 대하여 1중량% 미만의 희토류 원소를 함유하는 물과 pH조절제를 혼합하여 제조한 것이고, 광물질 분말은 일라이트, 제올라이트, 벤토나이트, 몬모릴로나이트, 캐버자이트, 휼란다이트, 스틸바이트, 로몬타이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상이며, 마주하는 한 쌍의 가로부재 내부에 에어로겔을 삽설하고 세로부재를 접합시킨 본체 외부에 표면부재를 접합시켜 구성함으로써 소듐실리케이트, 광물질분말, 셀라이트에 존재하는 무기물 및 바인더 내부의 무기물 용탈(dissolusion) → 아쿠아졸 형성(formation of aquasols) → 응축(condensation) → 겔 형성(gel formation) → 결정화(crystallization)하는 반응으로 강한 결합력이 발휘되기 때문에 일정 접착력 이상의 비내력벽체를 제조할 수 있을 뿐만 아니라 유기 바인더를 사용하지 않아 새집증후군을 유발하는 물질의 배출이 없고, 무기물로만 이루어진 바인더를 사용함으로써 환경오염을 유발하는 물질의 배출이 없어 폐기시에도 환경 오염을 유발하지 않으며, 경제적이고 간단한 방법으로 흡음, 단열 효과가 우수하고 경량인 비내력벽체를 제조할 수 있다.
비내력벽체, 광물질분말, 무기질 바인더, 새집증후군, 에어로겔

Description

비내력벽체{The non-load-bearing wall}
본 발명은 비내력벽체에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 소듐실리케이트 100중량부에 대하여 액상의 결합제 3 ～ 10중량부, 광물질 분말 5 ～ 30중량부, 셀라이트 5 ～ 15중량부 및 증점제가 1 ～ 8중량부 첨가되어 구성되어지되, 액상의 결합제는 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 화합물을 친수성(hydrophilic) 효소(enzyme) 표면에 소수성(hydrophobic) 폴리머(polymer)를 결합시켜 제조한 양친매성(amphiphilic) 계면활성효소(surface-active enzyme)와 클러스터화된 물의 혼합물에 투입하여 알칼리금속 또는 알칼리토금속을 용출시킨 용액에, 액상의 결합제 제조시 사용되는 클러스터화 된 물 전체 사용량에 대하여 1중량% 미만의 희토류 원소를 함유하는 물과 pH조절제를 혼합하여 제조한 것이고, 광물질 분말은 일라이트, 제올라이트, 벤토나이트, 몬모릴로나이트, 캐버자이트, 휼란다이트, 스틸바이트, 로몬타이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상이며, 마주하는 한 쌍의 가로부재 내부에 에어로겔을 삽설하고 세로부재를 접합시킨 본체 외부에 표면부재를 접합시켜 구성함으로써 소듐실리케이트, 광물질분말, 셀라이트에 존재하는 무기물 및 바인더 내부의 무기물 용탈(dissolusion) → 아쿠아졸 형성(formation of aquasols) → 응축(condensation) → 겔 형성(gel formation) → 결정화(crystallization)하는 반응으로 강한 결합력이 발휘되기 때문에 일정 접착력 이상의 비내력벽체를 제조할 수 있을 뿐만 아니라 유기 바인더를 사용하지 않아 새집증후군을 유발하는 물질의 배출이 없고, 무기물로만 이루어진 바인더를 사용함으로써 환경오염을 유발하는 물질의 배출이 없어 폐기시에도 환경 오염을 유발하지 않으며, 경제적이고 간단한 방법으로 흡음, 단열 효과가 우수하고 경량인 비내력벽체에 관한 것이다.
일반적으로 건축물을 구성하고 있는 벽은 크게 내력벽과 비내력벽으로 구분되며, 지붕이나 바닥의 하중을 아래로 전달하는 역할을 하는 즉, 상부하중을 지탱해주는 벽을 내력벽이라 하고 상부하중을 지탱하지 않는 즉, 공간을 구분하기 위하여 세워진 벽을 비내력벽이라 한다.
흔히 철근콘크리트로 된 벽은 내력벽이고 벽돌이나 건식벽(ALC 또는 석고보드)은 비내력벽이라고 구분하고 있지만, 벽식구조로 된 아파트의 경우 철근콘크리트로 된 벽이 내력벽이지만 조적식 구조(벽돌, 블록)로 된 저층 상가, 단독주택이나 저층연립의 경우 벽돌벽이 내력벽인 경우도 많다.
일반적으로, 건축물을 시공할 때 비내력벽 즉, 콘크리트 벽체가 아닌 부분에 칸막이를 하기 위해 내장 패널이 시공되는 데, 이와 같은 종래의 내장 패널을 제작할 때 특히 석면과 화학 첨가제를 사용하여 물에 불린 상태에서 건조하는 방식으로 제작되는 내장 패널은 날씨의 변화에 민감하여 시공 시간이 경과하게 되면 그 내부에 습기가 차게되어 외관상의 미려함이 떨어지고, 제작된 패널의 강도가 저하되며, 인체에 해로운 물질을 방출하게 되고, 내장 패널의 시공 후 추가 마감작업을 해야 하므로 인해 시공 시간이 많이 소요되며, 사용한 내장 패널을 폐기할 때 환경 오염을 유발시키게 되고, 종래의 내장 패널은 자체의 중량이 무거워 건축물의 하중이 늘어나게 되므로 인해 건축물 시공비용이 많이 소요되는 등의 많은 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 특허출원 제2006-96741호에는 "펄라이트 원석 35중량% 및 버미큘라이트 25중량%를 각각 입도 분쇄한 후 가열하여 박리 팽창시키고 이 박리 팽창된 펄라이트와 버미큘라이트를 다시 분쇄의 입도는 2.5㎜ 이내가 되도록 분쇄한 후 목질 섬유 10중량%와 활성탄 5중량%를 혼합하여 총 100중량%중 75중량%를 제조하는 1단계와, 원광석분 8중량%와 펄프 5중량% 및 녹말분 2중량%를 합한 물량의 2.5배의 물과 혼합하여 100℃로 가열하여 수분을 100% 증발시킨 후 냉각시켜 총 100중량%중 15중량%를 제조하는 2단계와, 상기 1단계와 2단계 혼합물을 무기질 접착제 10중량%와 혼합 반죽하되 총 중량%의 합이 100중량%를 초과하지 않도록 하여 진동형 프레스로 1차 성형한 후 이 성형된 보드 형태의 제품을 160~180℃의 열판 프레스에서 1㎠당 5㎏으로 가압 건조하여 추출하는 단계와, 상기 추출된 내장 패널을 표면 처리하는 단계를 진행하는 것을 특징으로 하는 건축물 비내력벽 및 칸막이용 내장패널 제조방법"이 기재되어 있고, 특허출원 제2001-67265호에는 "주원료인 분말 형태의 규회석 80 ～ 87wt%와 보강재인 장섬유 0.1 ～ 0.5wt%를 먼저 혼합하고, 여기에 급결재인 황산 알루미늄과 소화작용을 하는 인산 알루미늄의 혼합물 12 ～ 20wt%를 혼합하여 압출기를 통해 압출성형에 의해 제조되 어 방수 및 방화성능을 갖는 한 세트의 내화판넬; 및 상기 한 세트의 내화판넬 사이에 구비되며, 단열 및 난연 기능을 갖는 우레탄 폼을 포함하는 내화성능을 가지는 비내력벽체"가 기재되어 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 비내력벽체는 중량이 무겁고 제조 공정이 복잡하며, 압출성형 또는 가압성형 등의 방법을 사용하여야 하고, 외관이 미려하지 못할 뿐만 아니라 흡음, 단열 효과가 미약한 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 일정 접착력 이상의 비내력벽체를 제조할 수 있을 뿐만 아니라 유기 바인더를 사용하지 않아 새집증후군을 유발하는 물질의 배출이 없고, 무기물로만 이루어진 바인더를 사용함으로써 환경오염을 유발하는 물질의 배출이 없어 폐기시에도 환경 오염을 유발하지 않으며, 경제적이고 간단한 방법으로 흡음, 단열 효과가 우수하고 경량인 비내력벽체를 제공하는 데 있다.
상기 목적들 뿐만 아니라 용이하게 표출될 수 있는 또 다른 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에서는 소듐실리케이트 100중량부에 대하여 액상의 결합제 3 ～ 10중량부, 광물질 분말 5 ～ 30중량부, 셀라이트 5 ～ 15중량부 및 증점제가 1 ～ 8중량부 첨가되어 구성되어지되, 액상의 결합제는 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 화합물을 친수성(hydrophilic) 효소(enzyme) 표면에 소수성(hydrophobic) 폴리머(polymer)를 결합시켜 제조한 양친매성(amphiphilic) 계면활성효소(surface-active enzyme)와 클러스터화된 물의 혼합물에 투입하여 알칼리금속 또는 알칼리토금속을 용출시킨 용액에, 액상의 결합제 제조시 사용되는 클러스터화 된 물 전체 사용량에 대하여 1중량% 미만의 희토류 원소를 함유하는 물과 pH조절제를 혼합하여 제조한 것이고, 광물질 분말은 일라이트, 제올라이트, 벤토나이트, 몬모릴로나이트, 캐버자이트, 휼란다이트, 스틸바이트, 로몬타이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상이며, 마주하는 한 쌍의 가로부재 내부에 에어로겔을 삽설하고 세로부재를 접합시킨 본체 외부에 표면부재를 접합시켜 구성함으로써 소듐실리케이트, 광물질분말, 셀라이트에 존재하는 무기물 및 바인더 내부의 무기물 용탈(dissolusion) → 아쿠아졸 형성(formation of aquasols) → 응축(condensation) → 겔 형성(gel formation) → 결정화(crystallization)하는 반응으로 강한 결합력이 발휘되기 때문에 일정 접착력 이상의 비내력벽체를 제조할 수 있을 뿐만 아니라 유기 바인더를 사용하지 않아 새집증후군을 유발하는 물질의 배출이 없고, 무기물로만 이루어진 바인더를 사용함으로써 환경오염을 유발하는 물질의 배출이 없어 폐기시에도 환경 오염을 유발하지 않으며, 경제적이고 간단한 방법으로 흡음, 단열 효과가 우수하고 경량인 비내력벽체를 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 비내력벽체는 강한 결합력이 발휘되기 때문에 일정 접착력 이상의 비내력벽체를 제조할 수 있을 뿐만 아니라 유기 바인더를 사용하지 않아 새집증후군을 유발하는 물질의 배출이 없고, 무기물로만 이루어진 바인더를 사용함으로써 환경오염을 유발하는 물질의 배출이 없어 폐기시에도 환경 오염을 유발하지 않으며, 경제적이고 간단한 방법으로 흡음, 단열 효과가 우수한 효과를 얻을 수 있었다.
본 발명에 따른 비내력벽체는 소듐실리케이트 100중량부에 대하여 액상의 결합제 3 ～ 10중량부, 광물질 분말 5 ～ 30중량부, 셀라이트 5 ～ 15중량부 및 증점제가 1 ～ 8중량부 첨가되어 구성되어지되, 액상의 결합제는 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 화합물을 친수성(hydrophilic) 효소(enzyme) 표면에 소수성(hydrophobic) 폴리머(polymer)를 결합시켜 제조한 양친매성(amphiphilic) 계면활성효소(surface-active enzyme)와 클러스터화된 물의 혼합물에 투입하여 알칼리금속 또는 알칼리토금속을 용출시킨 용액에, 액상의 결합제 제조시 사용되는 클러스터화 된 물 전체 사용량에 대하여 1중량% 미만의 희토류 원소를 함유하는 물과 pH조절제를 혼합하여 제조한 것이고, 광물질 분말은 일라이트, 제올라이트, 벤토나이트, 몬모릴로나이트, 캐버자이트, 휼란다이트, 스틸바이트, 로몬타이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상이며, 마주하는 한 쌍의 가로부재(10, 10') 내부에 에어로겔(20)을 삽설하고 세로부재(30)를 접합시킨 본체(1) 외부에 표면부재(40)를 접합시켜 구성되는 것으로 특징지워진다.
일반적으로 소듐실리케이트는 규산의 나트륨염이며, 수용액이나 고체 상태로 이용 가능하고, 규산소다라고도 한다. 조성에 따라 메타규산나트륨(Na2SiO3), 그 수화물인 오쏘규산나트륨(Na4SiO4), 이규산나트륨(Na2Si2O5) 등 여러 가지가 있으나, 보통은 메타규산나트륨을 말한다. 수화물도 있으나, 무수물은 석영과 탄산나트륨의 혼합물을 1,000℃로 가열 융해하여 고체화시켜서 만든다. 메타규산나트륨은 물에 잘 녹으며, 수용액은 가수분해하여 알칼리성이 된다.
2Na2SiO3 ＋ H2O → Na2Si2O5 ＋ 2NaOH
소듐실리케이트는 SiO2/Na2O의 몰비와 농도에 따라 다양한 성질을 나타내며, 소듐실리케이트의 몰비는 SiO2/Na2O의 중량비 × 1.032의 식으로 계산된다.
본 발명에 있어서, 소듐실리케이트는 접착제의 주요 성분으로 사용되는 것으로 20℃에서의 비중이 1.590 이상이고, 20℃에서의 보오메도(Be`) 52 ～ 54, 산화나트륨(Na2O) 14 ～ 15%, 이산화규소(SiO2) 34 ～ 36%, 산화철(Fe2O3) 0.05% 이하, 물불용분 0.2% 이하인 것을 사용하는 것이 효과적이다.
그러나, 소듐실리케이트만을 사용할 경우에는 접착력이 비내력벽체용 접착제로 사용하기에는 미흡한 단점이 있다.
따라서, 본 발명에서는 소듐실리케이트 100중량부에 대하여 액상의 결합제 3 ～ 10중량부, 광물질 분말 5 ～ 30중량부 및 셀라이트 5 ～ 15중량부를 혼합하여 접착력을 향상시켰으며, 이때 액상의 결합제는 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 화합물을 친수성(hydrophilic) 효소(enzyme) 표면에 소수성(hydrophobic) 폴리머(polymer)를 결합시켜 제조한 양친매성(amphiphilic) 계면활성효소(surface-active enzyme)와 클러스터화된 물의 혼합물에 투입하여 알칼리금속 또는 알칼리토금속을 용출시킨 용액에, 액상의 결합제 제조시 사용되는 클러스터화 된 물 전체 사용량에 대하여 1중량% 미만의 희토류 원소를 함유하는 물과 pH조절제를 혼합하여 제조한 것이고, 광물질 분말은 일라이트, 제올라이트, 벤토나이트, 몬모릴로나이트, 캐버자이트, 휼란다이트, 스틸바이트, 로몬타이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상이다.
바인더에서 사용되는 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로는 Li ,Na, K, Rb, Cs, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg의 염화물을 의미하는 것으로 1종 이상이 사용되어야 하고, 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물은 계면활성효소(surface-active enzyme)와 클러스터화된 물에 의해서 미네랄 입자가 콜로이드 용액을 형성하고, 형성된 콜로이드 용액은 소듐실리케이트의 미네랄과 결합하여 접착력 향상 기능을 나타내게 된다.
또한, 계면활성효소(surface-active enzyme)는 친수성(hydrophilic)인 효소(enzyme) 표면에 소수성(hydrophobic)인 폴리머(polymer)를 결합시켜서 양친매성(amphiphilic)이 나타내도록 한 것으로 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물의 활성화를 보조하는 역할을 하는 것으로, 클러스터화된 물의 중량에 대하여 0.1 ～ 3중량%의 양을 사용하는 것이 효과적이며, 계면활성 효소의 사용량이 클러스터화된 물의 중량에 대하여 0.1중량% 미만일 경우에는 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물의 활성화가 미약한 단점이 있고, 3중량%를 초과할 경우에는 경제적이지 못한 문제점이 있다.
보통 물은 35개 내외의 물분자가 연결되어 대단히 큰 클러스터를 이루고 있으며, 아황산가스, 탄산가스, 일산화탄소, 염소 가스등이 물에 녹아 들어가면 이것들이 물분자의 클러스터 사이에 붙어 엉키게 될 뿐만 아니라 이들 가스류가 물에 용해되어 황산, 아황산, 탄산, 염산등으로 되면서 물을 산성화시키고, 수은, 납, 카드뮴, 알루미늄을 비롯한 유독중금속류도 클러스터에 엉키게 된다. 이렇게 물을 산성화시키는 가스류나 유독금속을 포함하고 있는 클러스터가 큰 물은 인체에 유해한 효과를 나타낼 뿐만 아니라 본 발명에서는 결합력의 저하 원인이 되어 본 발명 에서 얻고자 하는 효과가 발현되지 않게 된다.
따라서, 본 발명에서는 4 ～ 14㎛대의 원적외선방사, 자화처리, 초음파처리 등을 통하여 물분자의 클러스터를 5 ～ 6개의 분자로 세분화하여 물분자의 클러스터 사이에 엉키어있던 유독가스를 공중으로 날려보내고 중금속류는 침전시켜 상등액만을 취한 클러스터화된 물을 사용한다.
클러스터화된 물은 공지된 다양한 방법으로 제조 가능하고, 공지된 안정화 방법으로 안정화시킨 것을 사용하는 것이 바람직하며, 클러스터화되지 않은 물을 본 발명에서 사용할 경우에는 바인더의 결합력이 저하되는 문제점이 있다.
계면활성효소와 클러스터화된 물의 혼합물에 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 화합물을 투입하여 용해한다. 이 때 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 화합물의 사용량은 클러스터화된 물의 중량에 대하여 1 ～ 60중량%의 양을 사용하는 것이 효과적이며, 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 화합물이 1중량% 미만으로 사용될 경우에는 소듐실리케이트로부터 유래되는 미네랄 성분과의 결합력이 저하되는 단점이 있고, 60중량%를 초과할 경우에는 첨가 상승 효과가 미약하다.
계면활성효소와 클러스터화된 물의 혼합물에 알칼리금속 및/또는 알칼리토금속염화물을 용해시킨 용액에 희토류 원소를 소량 함유하는 물과 pH조절제를 혼합한 액상의 결합제를 제조한다.
희토류 원소로는 란탄늄, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 유로피움, 가돌리늄, 테르비움, 디스프로슘, 홀미움, 에르비움, 투리움, 이트븀, 루테늄, 스칸듐, 이트륨 등이 사용 가능하며, 게르마늄도 사용 가능하다. 희토류 원소를 소량 함유하는 물은 알칼리금속 및/또는 알칼리토금속염화물의 보조제로서의 기능을 수행함과 동시에 살균 및 정균 작용에 의하여 미네랄과 콜로이드 용액의 결합이 용이하게 이루어지도록 하는 기능을 한다. 희토류 원소의 함유량은 전체 클러스터화된 물의 중량에 대하여 1중량% 미만으로 사용하는 것이 효과적이며, 희토류 원소를 함유하는 물에서도 물은 클러스터화된 물을 사용한다.
한편, 제조되는 액상의 결합제에 pH 조절제를 사용하여 제조되는 제품의 pH가 약알칼리성이 되도록 하며, pH 조절제의 사용량은 요구되는 pH에 따라 적절히 조절될 수 있다.
상기와 같이 제조되는 액상의 결합제는 사용되는 소듐실리케이트 100중량부에 대하여 3 ～ 10중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 액상의 결합제가 3중량부 미만일 경우에는 제조되는 접착제의 접착력 향상이 미약할 뿐만 아니라 점도가 너무 높아지는 단점이 있으며, 액상의 결합제가 10중량부를 초과할 경우에는 초과 첨가에 대한 접착력 향상 정도가 미약하여 경제적이지 못하고, 점도가 낮아져 취급이 용이하지 못한 문제점이 있다.
상기 광물질 분말은 일라이트, 제올라이트, 벤토나이트, 몬모릴로나이트, 캐버자이트, 휼란다이트, 스틸바이트, 로몬타이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 분말이 사용될 수 있다.
상기 광물질 분말은 200 ～ 325메쉬(mesh)의 입도를 갖는 것을 사용하는 것 이 효과적이며, 입도가 200메쉬 미만일 경우에는 제조되는 접착제의 접착력이 만족스럽지 못한 문제점이 있고, 325메쉬를 초과할 경우에는 제조 원가가 상승되어 경제적이지 못하다.
일라이트는 단사정계에 속하는 운모족 광물로서, 굳기 1 ~ 2, 비중 2.6 ~ 2.9, 조흔색은 백색이고, 화학조성은 (K,H3O)Al2(Si,Al)4O10(H2O,OH)2이다. 화학성분으로 보아, 백운모에 가까운 것도 있으나 비교적 SiO2, MgO, H2O가 많고, K2O는 적으며, 알루미늄이 풍부한 이질(泥質) 또는 응회암질(凝灰岩質) 퇴적암 중에 산출되며, 열수성(熱水性) 광상모암의 변질광물로서 산출된다.
제올라이트는 알칼리 및 알칼리토금속의 규산알루미늄 수화물인 광물을 총칭으로서 색깔은 무색 투명하거나 백색 반투명하고, 비석이라고도 하며, 종류는 많으나 함수량이 많은 점, 결정의 성질, 산상 등에 공통성이 있다. 굳기는 6을 넘지 않으며, 비중은 약 2.2이고, 주요한 종류로서 방비석, 어안석, 캐버자이트, 소다비석, 휼란다이트, 스틸바이트, 로몬타이트, 이네사이트 등이 있고, 현무암이나 휘록응회암 등 염기성 화성암의 공동(空洞) 속이나 열극에서 산출되며, 때로는 화강암, 편마암 중에 2차 광물로서 존재한다.
또한, 금광맥 그 밖의 광맥 중에 산출되는 경우도 있고, 결정구조적으로 각 원자의 결합이 느슨하여, 그 사이를 채우고 있는 수분을 고열로 방출시켜도 골격은 그대로 있으므로 다른 미립물질을 흡착할 수가 있는 성질을 이용해서 흡착제로 사용하며, 크기가 다른 미립물질을 분리시키는 분자체로도 사용된다.
벤토나이트는 운모와 같은 결정구조를 하는 단사정계에 속하는 광물인 몬모릴로나이트가 주로 들어있는 점토로서, 빛깔은 백색, 회색, 담갈색, 담녹색등을 나타내며, 주물형의 결합제, 요업원료의 혼입제, 연고의 기초제 등 다양한 분야에 사용되고, 석영, 장석(長石), 제올라이트 등을 포함한 것이 많으며, 물을 흡착하여 팽윤하고, 양이온 교환성이 뚜렷한 것 등 몬모릴로나이트의 성질과 흡사하다.
몬모릴로나이트는 단사정계의 광물로 점토광물의 일종으로, 굳기 1 ~ 1.5, 비중 2 ~ 1.5, 백색, 회색, 담홍색, 청색, 녹색을 띄며, 수분을 흡수하여 7 ~ 10배 부피가 증가하는 성질이 있으며, 이온 교환성이 높고, 150% ~ 500%의 함수량에서 잠착력이 있고, 내부마찰저항이 작은 특징을 가지며, 알로미늄이 풍부한 광물이나 암석의 변질로 생성되고, 화학성분은 (Al, Mg)2Si4O10(OH)2?4H2O이다.
캐버자이트는 사방비석, 능비석이라고도 하고, 굳기는 3 ～ 5, 비중은 2.08 ～ 2.16이며, 무색 투명이나 백색을 띠고, 염기를 교환하는 성질이 뚜렷하며 결정구조는 변하지 않고, 화학성분이 다양하게 변화하는데, 대체적으로 mCa7Si26 Al14O88?40H2O+n(Na,K)4Ca3Si30Al10O80?4H2O로 표시된다. 정육면체에 가까운 것이 많고, 능면체의 면에 쪼개짐이 있으며, 결정구조는 변화하지 않고, 나트륨과 칼슘의 교환, 물의 함유량의 변화 등을 볼 수 있다.
휼란다이트는 운모와 같은 결정구조를 가지는 단사정계에 속하는 광물로 색깔은 무색 또는 백색을 띠며 때로 적갈색을 띠고, 주로 화산암 또는 퇴적암 속에 맥상으로 산출되며, 휘비석이라고도 한다. 화학성분은 CaAl2Si7O18?6H2O이고, 판상 결정을 이루며 크게 발달되어 있는 면에는 완전한 쪼개짐이 있고, 쪼개짐면은 진주광택이 강하며, 무색 또는 백색으로 투명 또는 반투명하고, 때로 적갈색 ?적색 등을 띤다. 굳기 3.5 ～ 4, 비중 2.2이다. 염산에는 운무상의 유리규산을 내며 녹고, 주로 화산암, 때로는 퇴적암 속에 맥상으로 산출된다.
스틸바이트는 운모와 같은 결정체인 단사정계에 속하는 광물로 속비석이라고도 하고, 색깔은 무색, 백색, 황색, 갈색, 적색이며 투명 또는 반투명을 띤다. 유리광택이 나며 벽개면이나 열개면은 진주광택이 난다. 금속 광상, 화강암, 편마암 등과 함께 산출되고, 화학성분은CaAl2Si7O18?7H2O으로 굳기 3.5 ～ 4.0, 비중 2.1 ～ 2.2이며, 염산에서 유리규산을 방출하면서 녹아 아교화한다.
로몬타이트는 탁비석이라고도 하고, 화학성분은 CaAl2Si4O12?4H2O이며, 긴기둥 모양의 결정을 이루고 끝은 죽창 모양으로 비스듬히 뾰족하다. 신선한 것은 무색 투명하지만, 건조한 대기 중에서는 쉽게 수분을 잃고 붕괴하여 백색 분말이 되며, 굳기 3 ～ 3.5, 비중 2.25 ～ 2.35이고, 무른 성질을 갖는다.
본 발명에서 광물질 분말은 접착력 향상을 위하여 사용되는 것으로, 사용되는 소듐실리케이트 100중량부 대하여 5 ～ 30중량부가 사용되는 것이 효과적이며, 광물질 분말의 사용량이 5중량부 미만일 경우에는 제조되는 접착제의 접착력 향상 효과가 미약한 단점이 있고, 30중량부를 초과할 경우에는 점도가 낮아 취급이 용이하지 못하여 바람직하지 않다.
본 발명에서 셀라이트는 상기 광물질 분말의 보조 기능을 행하는 것으로 플 루오르 이온을 유리시켜 제조되는 접착제의 접착력 향상은 물론 방부, 방식 효과를 향상시키기 위하여 사용되는 것으로, 화학식은 MgF2이고, 분자량 62.3인 정방정계의 광물로서 밀도가 3.14이고, 경도가 5이며, 절주상 프리즈마틱~침상의 결정, 섬유상집합체 성상을 나타낸다.
상기 셀라이트는 소듐실리케이트 100중량부에 대하여 5 ～ 15중량부가 사용되는 것이 효과적이며, 셀라이트의 사용량이 5중량부 미만일 경우에는 첨가 효과가 미약한 단점이 있고, 15중량부를 초과할 경우에는 초과 첨가에 따른 효과 상승 정도가 미약하여 경제적이지 못하다.
상기와 같은 구성의 접착제 조성물은 점도가 낮아 증점제를 소듐실리케이트 100중량부에 대하여 1 ～ 8중량부를 첨가하여 접착제로서 적당한 점도가 되도록 한다. 증점제로는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 것을 모두 사용할 수 있지만 본 발명에서는 카르복시메텔셀룰로오스를 사용하였다.
본 발명의 무기 접착제 제조 방법에 있어서 소듐실리케이트, 액상의 결합제, 광물질분말, 셀라이트와 증점제의 혼합은 건식, 반건식, 습식으로 상기 설명한 조성 비율에 따라서 배합할 수 있으며, 소듐실리케이트 및 광물질분말, 셀라이트의 함수율에 따라 조성 비율을 조절할 수 있다.
상기 소듐실리케이트, 액상의 결합제, 광물질분말, 셀라이트와 증점제의 혼합은 특별히 한정되지 않고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 방법을 선택하여 적용할 수 있다.
본 발명에 의한 무기접착제의 작용 기전은 명확히 밝혀지지는 않았지만 소듐실리케이트, 광물질 분말 및 셀라이트의 무기물이 클러스터화된 물과 함께 강하게 결합되어 높은 접착력을 나타낸다.
즉, 무기물이 클로스터화된 물에 용탈(dissolusion) → 아쿠아졸 형성(formation of aquasols) → 응축(condensation) → 겔 형성(gel formation) → 결정화(crystallization)하는 반응으로 강한 접착력이 발휘되어 비내력벽체 제조용 접착제에서 요구되는 접착력 이상의 접착력을 얻을 수 있으며, 유기 결합제의 사용으로 인한 문제점 및 합성수지재의 문제점을 해결할 수 있고, 무기물로만 이루어진 바인더를 사용함으로써 오염물의 배출이 없어 환경 오염을 유발하지 않고, 경제적일 뿐만 아니라 간단한 방법으로 비내력벽체를 제조할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 무기 접착제는 비내력벽체를 제조하기 위한 재료들의 접합에 사용된다.
본 발명에 따른 비내력벽체는 마주하는 한 쌍의 가로부재(10, 10') 내부에 에어로겔(20)을 삽설하고 세로부재(30)를 접합시킨 본체(1) 외부에 표면부재(40)를 접합시켜 구성된다. 먼저, 한쌍의 가로부재(10) 중 하나의 테두리를 따라 세로부재(30)를 접합시킨 다음, 세로부재(30)의 접합에 의하여 형성된 홈에 에어로겔(20)을 삽설하고 나머지 가로부재(10')와 세로부재(30)를 접합시켜 본체(1)를 구성한다.
상기와 같이 구성되는 본체(1)의 적어도 일측 표면에 표면부재(40)를 접착하여 본 발명에 따른 비내력벽체를 제조하며, 제조되는 비내력벽체는 본 발명이 속하 는 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 결합부재(미도시)를 사용하여 연결 구성할 수 있다.
상기 세로부재(30)를 별도로 사용하지 않고 가로부재(10)의 내부(10)를 파내어서 사용할 수도 있고, 가로부재(10, 10')와 세로부재의 재질로는 목재, 합성수지재, 석재 등이 모두 사용 가능하지만 중량, 내연성, 흡음, 단열 등의 특성을 고려할 때 목재를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 가로부재(10, 10')에 사이에 삽설되는 에어로겔(20)은 비드상 에어로겔을 직접 투입하거나 합성수지제 필름으로 제조된 봉투 내부에 0.01 ～ 1.0cm 크기의 비드상 에어로겔을 투입한 후, 봉투 내부의 공기를 배기하여 진공 상태가 되도록 함으로써 팩상태로 제조된 것일 수 있다.
또한, 에어로겔 10 ～ 70중량%와 바인더 30 ～ 90중량%가 혼합되어지되, 바인더는 C 5 ～ 71.7%, O 20 ～ 86.7%, Mg 1 ～ 67.7%, Al 1 ～ 67.7%, Si 3 ～ 69.7%, S 0.5 ～ 67.2%, Cl 0.5 ～ 67.2%, Ca 2 ～ 68.7%, Ti 0.1 ～ 66.8%, Mn 0.05 ～ 66.75%, Fe 0.05 ～ 66.75% 및 In 0.1 ～ 66.8%의 원소 구성비를 갖는 광물질 분말 10 ～ 90중량%;와 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 화합물을 친수성(hydrophilic)인 효소(enzyme) 표면에 소수성(hydrophobic)인 폴리머(polymer)를 결합시켜서 양친매성(amphiphilic)인 계면활성효소(surface-active enzyme)과 클러스터화된 물의 혼합물에 투입하여 알칼리금속 또는 알칼리토금속을 용출시킨 용액에 액상의 결합제 제조시 사용되는 클러스터화 된 물 전체 사용량에 대하여 1중량% 미만의 희토류 원소를 함유하는 물과 pH조절제를 혼합한 액상의 결합제 10 ～ 90중량%;로 구성되는 것을 특징으로 하는 에어로겔 주재의 판재를 삽설할 수도 있다.
상기 에어로겔 주재의 판재에 있어서, 액상의 결합제는 비내력벽체의 제조시 사용되는 것과 동일한 것이고, 광물질 분말은 C 5 ～ 71.7%, O 20 ～ 86.7%, Mg 1 ～ 67.7%, Al 1 ～ 67.7%, Si 3 ～ 69.7%, S 0.5 ～ 67.2%, Cl 0.5 ～ 67.2%, Ca 2 ～ 68.7%, Ti 0.1 ～ 66.8%, Mn 0.05 ～ 66.75%, Fe 0.05 ～ 66.75% 및 In 0.1 ～ 66.8%의 원소 구성비를 갖는 것을 사용하고, 광물질 분말에는 인체에 해를 끼치는 중금속이 함유되지 않는 것을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 성분 이외에 미량의 원소들이 함유될 수도 있고, 상기 성분들 중에서 일부가 함유되지 않거나 다른 성분들로 치환된 광물질도 사용 가능하다. 또한, 광물질 분말의 원소 구성비는 특별히 제한되는 것은 아니지만, C, O, Mg, Al, Si, S, Cl 및 Ca는 반드시 함유되어야 하며, 각각의 원소들의 기능이 명확하게 규명되지는 않았지만 상기의 원소들 각각이 함유되지 않았을 경우에는 본 발명에 의한 효과를 얻을 수 없고, 상기 광물질 분말은 100 ～ 2,000메쉬(mesh)의 입도를 갖는 것을 사용하는 것이 효과적이며, 입도가 100메쉬 미만일 경우에는 제조되는 판재의 강도 및 에어로겔의 결합력이 만족스럽지 못하여 비내력벽체용으로 사용되기에 부적절한 문제점이 있고, 2,000메쉬를 초과할 경우에는 제조 원가가 상승되어 경제적이지 못하다.
상기 에어로겔(20)은 기공율이 90% 이상이고, 비표면적이 수백 내지 1500m2/g 정도인 투명한 극저밀도의 첨단소재로써 극저유전체, 촉매, 전극소재, 방음재 등의 분야에 응용이 가능하며, 특히 실리카 에어로겔은 높은 투광성과 낮은 열전도도 특성을 갖기 때문에 투명 단열재로의 높은 잠재력을 갖고 있을 뿐만 아니라, 냉장고, 자동차, 항공기 등에 사용될 수 있는 매우 효율적인 초단열재이기 때문에 본 발명의 비내력벽체에 적용되면 단열 및 방음에 우수한 효과를 나타내며, 제조되는 비내력벽체가 경량화가 될 수 있도록 한다.
상기 표면부재(40)는 표면의 무늬가 미려한 재질의 것을 사용하는 것이 효과적이지만 내연성과 미려함을 고려할 때 석재를 사용하는 것이 바람직하고, 본체(1) 양측면 중 적어도 일면에 표면부재(40)를 접합시킨다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 비내력벽체는 비내력벽체의 소재들의 결합을 무기 접착제만으로 행하고, 내부에 에어로겔을 삽설함과 동시에 표면이 미려한 재질의 소재를 접합 구성함으로써 흡음(방음), 단열 효과가 우수하고, 유기 바인더를 사용하지 않아 새집증후군을 유발하는 물질의 배출이 없고, 무기물로만 이루어진 바인더를 사용함으로써 환경오염을 유발하는 물질의 배출이 없어 폐기시에도 환경 오염을 유발하지 않으며, 경제적이고 간단한 방법을 방법을 사용하여 경량화를 이룰 수 있었다.
도 1은 본 발명에 따른 비내력벽체의 접합에 사용되는 무기접착제의 작용 매카니즘을 설명하는 모식도이고,
도 2는 본 발명에 따른 비내력벽체의 단면도이다.

Claims (6)

  1. 소듐실리케이트 100중량부에 대하여 액상의 결합제 3 ～ 10중량부, 광물질 분말 5 ～ 30중량부, 셀라이트 5 ～ 15중량부 및 증점제가 1 ～ 8중량부 첨가되어 구성되어지되, 액상의 결합제는 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 화합물을 친수성(hydrophilic) 효소(enzyme) 표면에 소수성(hydrophobic) 폴리머(polymer)를 결합시켜 제조한 양친매성(amphiphilic) 계면활성효소(surface-active enzyme)와 클러스터화된 물의 혼합물에 투입하여 알칼리금속 또는 알칼리토금속을 용출시킨 용액에, 액상의 결합제 제조시 사용되는 클러스터화 된 물 전체 사용량에 대하여 1중량% 미만의 희토류 원소를 함유하는 물과 pH조절제를 혼합하여 제조한 것이고, 광물질 분말은 일라이트, 제올라이트, 벤토나이트, 몬모릴로나이트, 캐버자이트, 휼란다이트, 스틸바이트, 로몬타이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상이며, 마주하는 한 쌍의 가로부재(10, 10') 내부에 에어로겔(20)을 삽설하고 세로부재(30)를 접합시킨 본체(1) 외부에 표면부재(40)를 접합시켜 구성한 것을 특징으로 하는 비내력벽체.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 광물질은 일라이트, 제올라이트, 벤토나이트, 몬모릴로나이트, 캐버자이트, 휼란다이트, 스틸바이트, 로몬타이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상인 것을 특징으로 하는 비내력벽체.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 증점제는 카르복시메틸셀룰로오스인 것을 특징으로 하는 비내력벽체.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 에어로겔은 비드상 에어로겔을 직접 투입하거나 합성수지제 필름으로 제조된 봉투 내부에 0.01 ～ 1.0cm 크기의 비드상 에어로겔을 투입한 후, 봉투 내부의 공기를 배기하여 진공 상태가 되도록 함으로써 팩상태로 제조된 것 또는 에어로겔 10 ～ 70중량%와 바인더 30 ～ 90중량%가 혼합되어지되 바인더는 광물질 분말 10 ～ 90중량%와 알칼리금속염화물 및 알칼리토금속염화물로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 화합물을 친수성(hydrophilic)인 효소(enzyme) 표면에 소수성(hydrophobic)인 폴리머(polymer)를 결합시켜서 양친매성(amphiphilic)인 계면활성효소(surface-active enzyme)과 클러스터화된 물의 혼합물에 투입하여 알칼리금속 또는 알칼리토금속을 용출시킨 용액에 액상의 결합제 제조시 사용되는 클러스터화 된 물 전체 사용량에 대하여 1중량% 미만의 희토류 원소를 함유하는 물과 pH조절제를 혼합한 액상의 결합제 10 ～ 90중량%로 구성되는 것을 특징으로 하는 에어로겔 주재의 판재을 삽설한 것을 특징으로 하는 비내력벽체.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 광물질 분말은 C 5 ～ 71.7%, O 20 ～ 86.7%, Mg 1 ～ 67.7%, Al 1 ～ 67.7%, Si 3 ～ 69.7%, S 0.5 ～ 67.2%, Cl 0.5 ～ 67.2%, Ca 2 ～ 68.7%, Ti 0.1 ～ 66.8%, Mn 0.05 ～ 66.75%, Fe 0.05 ～ 66.75% 및 In 0.1 ～ 66.8%의 원소 구성비를 갖는 것을 특징으로 하는 비내력벽체.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 표면부재(40)는 석재임을 특징으로 하는 비내력벽체.
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