KR101529625B1 - 친환경 기능성 모르타르 조성물 - Google Patents

친환경 기능성 모르타르 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명의 친환경 기능성 모르타르 조성물은 조성물 100 중량%를 기준으로 아크릴 바인더 20 ~ 40 중량%, 기능성 물질 3 ~ 15 중량%, 규조토 5 ~ 25 중량%, 규사 20 ~ 45 중량%, 안료 7 ~ 20 중량%, 불소코팅제 1 ~ 2 중량%, 항균제 0.1 ~ 1.0 중량%, 기타 첨가제 5 ~ 25 중량% 및 잔량의 물을 포함한다. 본 발명의 모르타르 조성물은 포름 알데히드 및 휘발성 유기 화학 물질을 흡착/분해할 수 있고, 탈쉬성이 우수하여 실내 공기를 정화할 수 있으며, 세균 및 곰팡이의 번식을 억제하여 쾌적한 주거환경을 제공할 수 있다.

Description

친환경 기능성 모르타르 조성물{ECO-FRIENDLY FUNCTIONAL MORTAR COMPOSITION}
본 발명은 친환경 기능성 모르타르 조성물에 관한 것으로, 특히 흡착/탈취성, 항균성, 항곰팡이성 및 흡방습성이 우수한 친환경 기능성 모르타르 조성물에 관한 것이다.
최근 건축 분야에서는 주택이나 사무실 등의 공간에서 냉난방 효율을 향상시키기 위하여 실내의 공기 기밀성을 강화하려고 노력하고 있다. 기밀성 높은 주거 공간에서는, 자연적인 환기가 원활하지 않아 실내에 먼지가 쌓이게 되고, 각종 균, 곰팡이, 진드기 등이 증식하는 환경을 제공하고 있다. 이러한 것들은 아토피성 피부염, 기관지 천식, 알레르기성비염 등과 같은 알레르기 증상을 유발하는 인자로 알려져 있다.
또한, 모르타르와 같은 건축재료 등에서는 포름알데히드, 포르말린, 크실렌, 톨루엔 등의 휘발성 유기 화학 물질(Volatile Organic Compounds; VOC)을 비산시키는데, 실내에서 이를 완전하게 배출하지 못하고 있다. 이러한 휘발성 유기화학물질(VOC)은 눈이나 인후와 같이 공기와 접촉하는 신체에 통증을 주는 원인이 된다. 그리고, 습도조절 및 냄새제거 기능을 충족하지 못하는 경우 곰팡이가 발생하기 쉽고, 이러한 곰팡이류는 비염, 천식 등의 환경성 질병을 일으키고 있다.
또한, 최근 주택건설기준 등에 관한 규정이 2013년 5월 6일자로 개정됨에 따라, 이에 대한 후속조치로 청정건강주택 건설기준의 의무기준이 7개에서 9개로 확대되는 등 유해물질 배출 등과 관련한 기준이 더 엄격해지고 있다.
한국공개특허 제2002-0009314호는 모르타르 조성물로서, 옥을 사용하여 기능성을 부가한 모르타르 조성물을 개시하고 있다.
한국공개특허 제2010-0106001호는 장석을 이용하여 열효율 및 압축강도를 개선시킨 기능성 모르타르 및 이를 이용한 건축 바닥 시공 방법을 개시하고 있다.
그러나, 기존의 모르타르 조성물은 흡착력이 떨어지고, 흡방습성이 좋지 않아 시공시 균열 및 파손이 일어나는 문제가 있다. 또한, 일부 기능성 모르타르는 친환경성이 없거나 내구성, 표면의 질감 및 광택도, 작업성 등을 고루 갖추지 못한 모르타르 조성물이 대부분이다. 따라서, 친환경성 및 기능성을 갖추면서, 청정건강주택 건설기준도 만족하는 모르타르 조성물이 요구된다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 표면기능성, 항균/항곰팡이성, 흡방습성, 탈취성 및 휘발성 유기 화학 물질 흡착성을 갖는 친환경 기능성 모르타르 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제는, 조성물 100 중량%를 기준으로 아크릴 바인더 20 ~ 40 중량%, 기능성 물질 3 ~ 15 중량%, 규조토 5 ~ 25 중량%, 규사 20 ~ 45 중량%, 안료 7 ~ 20 중량%, 불소코팅제 1 ~ 2 중량%, 항균제 0.1 ~ 1.0 중량%, 기타 첨가제 5 ~ 25 중량% 및 잔량의 물을 포함하는, 친환경 기능성 모르타르 조성물에 의해 달성된다.
바람직하게는, 기능성 물질은 일라이트, 제올라이트, 맥반석, 옥, 황토, 탄산칼슘 및 은나노로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 아크릴 바인더는 점도가 3,000 내지 4,000 cps(25℃)인 수분산 아크릴릭 에스테르 코폴리머일 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 모르타르 조성물은 시멘트와 1:1 내지 2:1의 중량비로 혼합하여 사용할 수 있다.
바람직하게는, 상기 모르트라 조성물은 모르타르 조성물 100 중량%를 기준으로 송진 0.5 ~ 1 중량%를 추가로 포함할 수 있다.
또한 상기 기타 첨가제는 증점제, 방부제, 동결방지제, 분산제, 소포제 및 비이온 유화제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 친환경 기능성 모르타르 조성물은, 포름 알데히드를 흡착/제거할 수 있고, 탈취성이 우수하여 실내 공기를 정화할 수 있으며, 세균 및 곰팡이의 번식을 억제하여 쾌적한 주거환경을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 흡방습성이 우수하며, 표면에 이물질을 묻지 않으므로, 모르타르의 수명을 개선할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 하기의 정의를 가지며 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미에 부합된다. 또한 본 명세서에는 바람직한 방법이나 시료가 기재되나, 이와 유사하거나 동등한 것들도 본 발명의 범주에 포함된다. 본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 본 발명에 도입된다. 용어 약이라는 것은 참조 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이에 대해 30, 25, 20, 25, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1% 정도로 변하는 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이를 의미한다.
본 명세서를 통해, 문맥에서 달리 필요하지 않으면, 포함하다 및 포함하는 이란 말은 제시된 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군을 포함하나, 임의의 다른 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군이 배제되지는 않음을 내포하는 것으로 이해하여야 한다.
본 발명은 모르타르 조성물 100 중량%를 기준으로 아크릴 바인더 20 ~ 40 중량%, 기능성 물질 3 ~ 15 중량%, 규조토 5 ~ 25 중량%, 규사 20 ~ 45 중량%, 안료 7 ~ 20 중량%, 불소코팅제 1 ~ 2 중량%, 항균제 0.1 ~ 1.0 중량%, 기타 첨가제 5 ~ 25 중량% 및 잔량의 물로 이루어진 친환경 기능성 모르타르 조성물을 제공한다.
상기 바인더는 바람직하게는 아크릴 바인더일 수 있다. 상기 아크릴 바인더는 수용성 아크릴 바인더일 수 있으며, 바람직하게는 수분산 아크릴릭 에스테르 코폴리머(고형분 47~49중량%)일 수 있다. 상기 아크릴 바인더는 점도가 3,000 내지 4,000 cps(25℃)인 것을 사용할 수 있다. 상기 아크릴 바인더는 휘발성 유기물질의 함량이 매우 낮아 유해 물질을 거의 방출하지 않으며, 거의 냄새가 나지 않는다. 아크릴 바인더는 모르타르 조성물 100 중량%를 기준으로 20 내지 40 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 20중량% 미만인 경우에는 점도가 낮아 시멘트 등과 혼합하여 사용할 때 벽면과의 접착력이 저하되고, 40중량%를 초과하는 경우에는 점도가 지나치게 높아 작업성이 저하된다.
상기에서 기능성 물질은 일라이트, 옥, 탄산칼슘, 황토, 제올라이트, 맥반석 및 은나노로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 상기 기능성 물질 모르타르 조성물 총 중량 대비 3 ~ 15 중량%로 포함될 수 있다. 3 중량% 미만인 경우에는 원하는 기능을 나타내기 어려우며, 15 중량%를 초과하는 경우에는 모르타르 자체의 점성에 영향을 주어 작업성을 저하시킨다.
상기에서 일라이트(illite)는 단사정계에 속하는 운모족 광물로서, 화학식 (K,H3O)(Al,Mg,Fe)2(Si,Al)4O10[(OH)2,(H2O)]로 나타낼 수 있다. 일라이트 성분은 상온에서 원적외선과 음이온을 다량 방출하여 실내공기의 악취를 탈취하고 아울러 휘발성 유기 화학 물질을 흡착하여 제거하며, 항균성을 가진다. 상기 제오라이트는 조습기능, 즉 실내공기에 함유된 수분을 흡수하여 습도를 조절하는 기능을 가진다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 기능성 물질은 옥 1 ~ 5 중량% 및 일라이트 2 ~ 7 중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 모르타르 조성물은 규조토를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서는 모르타르 조성물에 규조토를 포함시켜서 유해물질 흡착성능과 탈취성능을 부여하고, 흡방습성을 향상시켰다. 상기 규조토는 이산화규소를 주성분으로 하는 양질의 규조토(硅藻土;Diatomaceous earth)를 사용할 수 있다. 규조토는 모르타르 조성물 총 중량 대비 5 내지 25 중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 규조토가 5 중량% 미만인 경우에는 유해물질 흡착성능과 탈취성능이 낮아지고, 25 중량%를 초과하는 경우에는 작업성이 저하된다.
본 발명의 모르타르 조성물은 규사를 포함한다. 본 발명의 모르타르 조성물을 사용하는 사용자는 시멘트 분말과 모르타르 조성물을 용도에 따라 원하는 비율로 혼합하여 사용할 수 있는데, 규사를 모르타르 조성물에 포함시킴으로써, 건축 자재의 사용량을 저감시킬 수 있다. 상기에서 규사는 모르타르 조성물 총 중량 대비 20 내지 45 중량%로 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 사용자는 본 발명의 모르타르 조성물과 시멘트 분말을 1:1 내지 2:1의 중량비로 혼합하여 사용할 수 있다.
상기에서 불소코팅제는 표면장력을 낮추고 매끄러운 도막을 형성시켜 이물질을 묻지 않게 할 수 있으며, 물의 흡수를 차단시킬 수 있다. 그 결과 시공 후 표면에 광택을 부여할 수 있으며, 내구성을 향상시킬 수 있다. 불소코팅제는 모르타르 조성물 총 중량 대비 1 ~ 2 중량%인 것이 바람직하다. 상기 불소코팅제는 플루오로케미칼 아크릴레이트 폴리머일 수 있다.
상기에서 항균제는 모르타르 조성물에서 통상적으로 사용되는 항균제라면 특별히 제한하지 않고 사용할 수 있다. 항균제는 바람직하게는 모르타르 조성물 총 중량 대비 0.1 내지 1.0 중량%를 사용할 수 있다. 바람직하게는 상기 항균제는 메틸-N-벤즈이미다졸-2-일카바메이트(methyl-N-benzimidazol-2-ylcarbamate), 2-n-옥틸-4-이소티아졸린-3-원(2-n-octyl-4-isothiazolin-3-one), 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 기타 첨가제로는 증점제, 방부제, 동결방지제, 분산제, 소포제, 및 비이온성 유화제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 기타 첨가제는 모르타르 조성물 총 중량 대비 5 내지 25 중량%를 사용할 수 있다. 상기 소포제는 물과 분말과의 혼합시 발생하는 기포를 원활하게 제거하기 위해 미네랄 오일계, 실리콘계 및 기타 계열을 사용할 수 있다. 상기 증점제는 점도를 증가시켜 세라믹의 침전을 방지하기 위한 것으로, 셀룰로오스계 증점제 또는 아크릴계 증점제를 사용할 수 있다. 상기 분산제는 제조공정에서 혼합된 첨가물질이 분리되지 않으면서 균일하게 분산되도록 하기 위해 첨가할 수 있다.
본 발명의 모르타르 조성물은 추가로 송진을 포함할 수 있다. 송진은 모르타르 조성물 총 중량 대비 0.5 내지 1 중량%로 포함될 수 있다. 송진을 추가 바인더로 사용함으로써, 유해 물질 흡착 능력을 향상시킬 수 있고, 항균 활성을 증진시킬 수 있다
이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 보다 자세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명이 이로써 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
아크릴 바인더 27 kg, 일라이트 3 kg, 옥 1 kg, 규조토 8 kg, 규사 35 kg, 증점제(다우케미칼 사의 HEC QP-4400) 0.5 kg, 안료(티탄) 14 kg, 불소코팅제(PM-4700, 한국 쓰리엠 제조) 1.5 kg, 항균제( 0.2 kg, 방부제(SPX) 0.2 kg, 동결방지제(E.G) 2 kg, 소포제(NXZ) 0.20 kg, 비이온성 유화제(FX-405) 0.2 kg, 분산제(DD-150) 0.2 kg, 물 9 kg을 혼합하여 본 발명의 모르타르 조성물을 제조하였다.
실험예 1 - 아세트알데히드 제거 평가
상기 제조된 모르타르 조성물의 아세트알데히드의 제거 효율을 평가하였다. 실험은 한국세라믹기술원에 의해 분석하였으며 시험 조건 및 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
시험분석
항목		 시험환경 시험기간 분석방법 분석결과
온도 습도
흡착특성
평가		 25±3℃ 45±5% R.H. 2주 기기분석 아세트
알데히드
제거효율
100%
상기에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 기능성 모르타르 조성물은 아세트알데히드 제거 효율이 100%를 나타내어 우수한 것을 알 수 있다.
실험예 2 - 항곰팡이성 평가
상기 제조된 기능성 모르타르 조성물의 항곰팡이성(ASTM G21-09)을 평가하였다. 곰팡이 균주는 Aspergillus niger ATCC 9642, Penicillium pinophilum ATCC 11797, Glicladium virens ATCC 9645, Chaetomium globosum ATCC 6205 및 Aureobasidium pullurans ATCC 15233을 사용하였다. 시편을 5 x 5 cm 크기로 준비한 후, 곰팡이 혼합 포자액이 접종된 한천배지에 시료를 정착시키고 온도 28℃, 습도 85%로 조절된 배양기에서 4주간 배양하였다. 배양기간 동안 시료 표면에 곰팡이의 생육 여부 및 저지환 형성(clear Zone)을 확인하여 항곰팡이 효과를 측정하였다. 측정된 결과를 아래 표 2에 나타내었다.
1주 2주 3주 4주
저항성 저지환
(mm)		 저항성 저지환
(mm)		 저항성 저지환
(mm)		 저항성 저지환
(mm)
0 21 0 21 0 20 0 20
상기 표 2에서 저항성은 시험편의 성장을 관찰하여(포자형성 및 균사의 발육) 0~4등급을 나타내며, 0등급은 성장 없음, 1등급은 작은 성장(면적의 10%이하), 2등급은 낮은 성장(면적의 10~30%), 3등급은 중간 성장(면적의 30~60%), 4등급은 높은 성장(면적의 60%~완전히 덮는 수준)을 나타낸다. 상기 표에서와 같이, 본 발명에 따른 기능성 모르타르 조성물은 항곰팡이 효과가 우수한 것을 알 수 있다.
실험예 3 - 항균성 평가
상기 제조된 기능성 모르타르 조성물의 대장균, 포도상구균에 대한 항균성을 정성시험(JIS L 1902:2008)으로 평가하였다.
- 정성시험(JIS L 1902:2008)
사용한 균주는 황색 포도상구균(Starphylococcus aureus ATCC 6538), 대장균(Escherichia coli ATCC 8739)을 사용하였다. 가로x세로 28 mm의 크기의 시료를 준비하였고, 상기 균을 액체배지에서 배양한 후 1 ml당 106~ 7개정도로 희석한 균액을 진비하고, 균액 1 ml를 한천배지(Nutrient Agar Medium)에 접종하여 도말한 후 건조시켰다. 시료를 균이 도말된 평판배지 가운데에 올리고 배지와 접촉되도록 고정한 후, 37℃ 인큐베이터에서 24~48 시간 동안 배양하였다. 배양완료 균이 충분히 자란것을 확인하고, 주변에 형성된 Halo zone(Clear Zone)의 크기를 측정하여 항균성을 평가하였고 이를 아래 표 3에 나타내었다.
시료명 대장균 황색포도상구균
저지환(mm) 저지환(mm)
기능성 모르타르 조성물 2 5
실험예 4 - 탈취성 평가(포름알데히드)
상기 실시예 1에서 제조된 기능성 모르타르 조성물의 탈취성을 한국건설생활환경시험연구원에 의해 평가되었다. 시험은 상기 제조된 기능성 모르타르가 코팅된 시트를 100 mm x 200 mm (가로 x 세로)의 크기로 5 L 크기의 반응기에 넣고 밀봉하였다. 이후, 시험가스(HCHO)의 초기농도를 50μmol/mol으로 주입하고 시험가스의 농도를 초기(0분), 30분, 60분, 90분, 120분에서 측정하였다. 시험가스의 농도는 KS|2218:2009에 의해 측정하였다. 시험중 온도는 23±5℃, 상대습도는 50±10%를 유지하였다. 모르타르가 코팅되지 않은 시트를 상기와 동일한 순서로 시험을 진행하였고, 이를 비교예 1로 하였다. 각 시간대별 시험가스의 제거율은 다음 식에 따라 계산되었다.
시험가스 제거율(%)=[{(비교예 1의 농도)-(실시예 1의 농도)}/(비교예 1의 농도)]x100
시험결과를 아래 표 4에 나타내었다.
시험항목 시험결과
비교예 1 농도
(μmol/mol)		 실시예 1 농도
(μmol/mol)		 탈취율(%)
탈취
시험
(포름알데히드)		 0분 50 50 0.0
30분 49 7 85.7
60분 49 5 89.8
90분 49 5 89.8
120분 49 5 89.8
상기 표에서와 같이, 본 발명에 따른 기능성 모르타르 조성물은 탈취성능이 우수한 것을 알 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 모르타르 조성물 100 중량%를 기준으로 아크릴 바인더 20 ~ 40 중량%, 기능성 물질 3 ~ 15 중량%, 규조토 5 ~ 25 중량%, 규사 20 ~ 45 중량%, 안료 7 ~ 20 중량%, 불소코팅제 1 ~ 2 중량%, 항균제 0.1 ~ 1.0 중량%, 송진 0.5 ~ 1 중량%, 기타 첨가제 5 ~ 25 중량% 및 잔량의 물을 포함하고,
    상기 아크릴 바인더는 점도가 3,000 내지 4,000 cps(25℃)인 수분산 아크릴릭 에스테르 코폴리머인 것을 특징으로 하는, 친환경 기능성 모르타르 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기능성 물질은 일라이트, 제올라이트, 맥반석, 옥, 황토, 탄산칼슘 및 은나노로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 친환경 기능성 모르타르 조성물.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 모르타르 조성물은 시멘트와 1:1 내지 2:1의 중량비로 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는, 친환경 기능성 모르타르 조성물.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기타 첨가제는 증점제, 방부제, 동결방지제, 분산제, 소포제 및 비이온 유화제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 친환경 기능성 모르타르 조성물.
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CN111218169A (zh) * 2020-03-27 2020-06-02 吉林省绿森林环保科技有限公司 一种抗裂除甲醛内墙涂料及其制备方法

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