KR101599839B1 - 꼬막 껍질 분말과 제첩 껍질 분말을 포함하는 건축 미장용 조성물 및 이를 포함하는 키트 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 꼬막 및/또는 제첩 껍질의 미분말을 주성분으로 포함하는 건축 미장용 조성물 및 이를 제공하기 위한 건축 미장용 키트에 관한 것으로서, 기존의 시멘트 등을 전혀 사용하지 않고도 이와 유사한 물성을 나타내는 경제적이고 친환경적인 건축 미장용 조성물 및 이를 제공하기 위한 건축 미장용 키트에 관한 것이다. 본 발명의 건축 미장용 키트 및 상기 키트에 포함된 각 성분을 혼합한 건축 미장용 조성물은 기존의 시멘트 기반의 재료와 비교하여 우수한 내구성 및 방수성을 유지하면서도 경제적이고 친환경적인 특징을 나타내며, 준비된 키트로부터 시공이 매우 간편하여 기존 시멘트 기반의 재료를 대체할 수 있으므로 건축 분야에 유용하게 적용될 수 있을 것이다.
Description
본 발명은 꼬막 및/또는 제첩 껍질의 미분말을 주성분으로 포함하는 건축 미장용 조성물 및 이를 제공하기 위한 건축 미장용 키트에 관한 것으로서, 기존의 시멘트 등을 전혀 사용하지 않고도 이와 유사한 물성을 나타내는 경제적이고 친환경적인 건축 미장용 조성물 및 이를 제공하기 위한 건축 미장용 키트에 관한 것이다.
건축용 미장 재료는 주로 시멘트를 주성분으로 하여 사용되고 있다. 그러나, 이러한 재료는 고가일 뿐만 아니라 친환경 소재로서는 적합하지 않은 문제점이 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 경제성이 고려된 친환경적인 성분으로 시멘트를 대체하고자 하는 다양한 시도들이 있어 왔다.
예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-1147837호의 "고탄성을 가지는 외부용 천연페인트 및 제조방법"에서는 기능성 첨가제를 이용한 친환경 페인트 조성물을 제안하고 있는데, 상기 조성물은 4단계에 걸쳐서 제조를 하여야 하며, 특히 기능성 첨가제를 제조하는데 최소한 12시간에서 많게는 36시간이나 걸리므로 이를 실질적으로 적용하는 것에는 경제성의 관점에서 문제점이 있다.
또한, 대한민국 등록특허 제10-1248612호의 "천연수지를 이용한 콘크리트의 염해 방지 공법"에서는 천연수지를 이용한 조성물을 콘크리트 외벽에 적용하는 방법을 제안하고 있는데, 시공 시간이 평균 24시간 이상이 소요되어 시공 편의성 측면에서 바람직하지 않다.
한편, 대한민국 등록특허 제10-1160806호의 "굴 껍질을 활용한 건축용 접합제 조성물"에서는 폐기되는 굴 껍질을 재활용하고자 굴 껍질 분말에 접착제를 혼합하여 이를 건축용 접착제로 적용하는 방법을 제안하고 있으나, 물성 저하 등의 원인으로 기존 시멘트를 대체하기에는 무리가 있다.
본 발명의 발명자는 시멘트를 이용하는 기존의 건축용 미장 재료의 경제성 및 친환경성을 개선시키기 위하여, 폐기되는 조개 껍질, 특히 꼬막 껍질 및/또는 제첩 껍질을 시멘트 대체 성분으로 사용하고자 하였으며, 이를 통하여 폐기물을 적절히 활용하고, 독성 물질의 사용을 억제하여 환경적인 측면을 고려할 뿐만 아니라, 비교적 간단한 공정으로 시공할 수 있는 기존의 시멘트를 대체할 수 있는 건축 미장용 조성물과 키트를 제공하고자 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 꼬막 껍질 분말, 제첩 껍질 분말 또는 이들의 혼합 분말(제 1성분), 폴리디메틸실록산(polydimethysiloxane, PDMS)(제 2성분), 실리콘엘라스토머 경화제(silicone elastomer curing agent)(제 3성분) 및 에폭시계 접착제(제 4성분)을 포함하는 건축 미장용 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 제 1성분 내지 제 4성분이 분리되어 제공되는 건축 미장용 키트를 제공한다.
상기 제 1성분에 있어서, 꼬막 껍질 분말, 제첩 껍질 분말 또는 이들의 혼합 분말은 평균 입자크기가 50μm 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, "건축 미장용 조성물"이라 함은, 건축 공사에서 내외부의 벽, 천장, 바닥 등에 도포하는 모든 용도에 적용하는 조성물을 의미하는 것으로서, 도료 조성물도 포함하는 의미이다.
본 발명의 건축 미장용 키트 및 상기 키트에 포함된 각 성분을 혼합한 건축 미장용 조성물은 기존의 시멘트 기반의 재료와 비교하여 우수한 내구성 및 방수성을 유지하면서도 경제적이고 친환경적인 특징을 나타내며, 준비된 키트로부터 시공이 매우 간편하여 기존 시멘트 기반의 재료를 대체할 수 있으므로 건축 분야에 유용하게 적용될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예의 제조예 1에 따라 제조된 조성물을 투명한 유리 용기에 적용하여 경화시킨 후의 상태를 나타낸 것이다. 좌측은 유리 용기의 상부에서 경화된 상태를 관찰한 것이며, 우측은 유리용기를 뒤집은 후 뒷면에서 경화된 상태를 관찰한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예의 제조예 1에 따라 제조된 조성물을 투명한 유리 용기에 적용하여 경화시키고, 10분 동안 흐르는 물에 노출시킨 후의 상태를 관찰한 것이다. 좌측은 물에 노출되기 전의 모습이고, 우측은 물에 노출시킨 후의 모습이다.
도 2는 본 발명의 실시예의 제조예 1에 따라 제조된 조성물을 투명한 유리 용기에 적용하여 경화시키고, 10분 동안 흐르는 물에 노출시킨 후의 상태를 관찰한 것이다. 좌측은 물에 노출되기 전의 모습이고, 우측은 물에 노출시킨 후의 모습이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 발명자는 기존의 시멘트를 대체할 수 있는 경제적이면서도 친환경적일 뿐만 아니라, 간편한 제조 방법으로 쉽게 시공가능한 건축 미장용 재료를 개발하고자 연구를 거듭한 결과, 실리콘 기반의 중합체를 이용하는 경우, 폐기물인 꼬막 껍질 및/또는 제첩 껍질을 전체 조성물의 70% 이상 대량으로 사용하더라도 기존의 건축 미장재와 대비하여 내구성 및 방수성에서 우수한 물성을 가짐을 확인하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명은 꼬막 껍질 분말, 제첩 껍질 분말 또는 이들의 혼합 분말을 포함하는 제 1성분, 폴리디메틸실록산(polydimethysiloxane, PDMS)을 포함하는 제 2성분, 실리콘엘라스토머 경화제(silicone elastomer curing agent)를 포함하는 제 3성분 및 에폭시계 접착제를 포함하는 제 4성분을 포함하는 건축 미장용 조성물과, 상기 제 1성분 내지 제 4성분이 분리되어 제공되는 건축 미장용 키트를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 제 1성분은 시멘트를 대체할 수 있는 분말로서, 본 발명의 발명자는 꼬막 및/또는 제첩을 선택하였다. 꼬막은 조개 껍질 중에서도 강도가 강한 특징이 있으며, 제첩은 다른 조개 껍질에 비하여 염분 함량이 적은 특징이 있다.
바람직한 구체예로서, 상기 제 1성분으로서 꼬막 껍질 분말을 사용할 수 있다. 꼬막 껍질 분말은 준비된 꼬막 껍질을 세척하여 이물질 및 염분을 제거하며, 건조시킨 후 미분말 형태로 가공하여 사용한다.
바람직한 구체예로서, 상기 제 1성분으로서 제첩 껍질 분말을 사용할 수 있다. 제첩 껍질 분말은 준비된 제첩 껍질을 세척하여 이물질을 제거하며, 건조시킨 후 미분말 형태로 가공하여 사용한다.
상기 꼬막 껍질과 제첩 껍질은 평균 입자크기가 작을수록 유리하며, 예를 들어 50μm 이하인 미분말 형태로 제조되는 것이 바람직하다. 입자크기가 50μm를 초과하는 경우에는 아래에서 설명되는 본 발명의 키트를 구성하는 제 2성분 및 제 3성분과의 혼합시, 가교 형성에 어려움이 있어 시공 후 내구성에 문제가 발생할 수 있다.
미분말의 제조는 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 방법에 따를 수 있다. 바람직한 구체예로서, 건조된 꼬막 껍질 및 제첩 껍질은 밀링 머신, 그라인더 및 보울 등을 이용하여 원하는 입자크기가 될 때까지 분쇄하여 제조된다.
상기 제 1성분으로서 꼬막 껍질 분말, 제첩 껍질 분말 또는 상기 꼬막 껍질 분말과 제첩 껍질 분말의 혼합 분말을 사용할 수 있으나, 혼합 분말을 사용하는 것이 더 바람직하다. 혼합 분말을 사용함으로써 꼬막 껍질 분말이 갖는 강도와 제첩 껍질 분말이 갖는 낮은 염분으로 인해 시공 후 내구성을 매우 향상시킬 수 있다. 꼬막 껍질 분말과 제첩 껍질 분말의 혼합 중량비는 특별히 제한이 없으나, 예를 들어, 1:9 내지 9:1일 수 있으며, 바람직하게는 5:5이다.
본 발명에 있어서, 상기 제 2성분인 PDMS는 실리콘 기반의 탄소중합체로서, 본 발명의 상기 제 1성분과의 혼합으로 조성물에 유연성 및 내구성을 부여하는 물질이다.
본 발명의 건축 미장용 조성물은 전체 조성물 중 상기 제 1성분을 70중량% 이상, 바람직하게는 70~80중량%로 다량으로 사용하는 것을 특징으로 하며, 다량의 제 1성분의 사용시 나타날 수 있는 조성물의 내구성 등의 물성을 강화시키는데 PDMS가 최적의 효과를 나타냄을 확인하였다. 또한, PDMS는 소수성 작용을 나타내므로 조성물을 시공한 후 방수성을 향상시키는 효과도 가진다.
본 발명에 있어서, 상기 제 3성분인 실리콘엘라스토머 경화제는 상기 제 2성분의 PDMS에 가교 결합을 형성시키는 물질이다. 이와 같은 가교 결합 형성에 의하여 PDMS에 경화성을 부여하며, 본 발명의 상기 제 1성분과의 결합력을 우수하게 유지시키는 효과를 나타낸다.
본 발명에 있어서, 상기 제 4성분인 에폭시계 접착제는 상기 제 1성분 내지 제 3성분 간의 상호 접착력을 보다 효과적으로 유지시킬 수 있는 물질이다.
상기 설명된 본 발명의 제 2성분 내지 제 4성분은 상업적으로 구입가능하며, 이는 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 사항이다.
본 발명에 있어서, 상기 제 1성분:제 2성분과 제 3성분의 합:제 4 성분의 혼합 중량비는 8:1:1 내지 7:1:2인 것이 바람직하다.
본 발명의 건축 미장용 조성물을 도료 조성물로서 사용하기 위해, 안료를 통상의 사용량 범위로 추가로 더 포함시킬 수 있다.
본 발명의 키트는 상기 제 1성분 내지 제 4성분이 별도로 구분된 상태로 제공되며, 상기 각 성분들은 사용시에 혼합되어 시공할 수 있다. 따라서, 상기 키트는 각 성분들이 분리되어 포장되는 것이 바람직하다. 상기 포장은 특별한 제한이 없으며, 바람직하게는 별도의 플라스틱 용기에 각 성분들을 담아 하나의 키트로 제조될 수 있다.
본 발명의 조성물은 상기 제 1성분 내지 제 4성분을 사용시 혼합하여 제조한다. 바람직한 구체예로서, 상기 조성물은 위에서 설명된 본 발명의 상기 각 성분들을 포함하는 키트로부터 제조될 수 있다.
본 발명의 조성물을 본 발명의 키트로부터 제조하는 방법은 다음과 같다. 먼저, 본 발명의 제 2성분인 PDMS와 본 발명의 제 3성분인 실리콘엘라스토머 경화제를 혼합한다. 상기 제 2성분:제 3성분의 혼합 중량비는 9~10:1인 것이 바람직하고, 10:1인 것이 보다 바람직하다. 다음으로, 제 2성분과 제 3성분이 혼합된 상태에서 제 1성분을 첨가한다. 제 1성분:제 2성분과 제 3성분의 혼합물의 혼합 중량비는 8:1 내지 7:1인 것이 바람직하다. 제 1성분의 함량비가 8을 초과하는 경우에는 시공 후 강도가 저하되며, 함량비가 7 미만인 경우에는 연성이 너무 강해져서 바람직하지 않다.
다음으로, 위와 같이 혼합된 제 1성분 내지 제 3성분의 혼합물에 에폭시계 접착제인 제 4성분을 첨가한다. 제 4성분의 첨가량은 제 1성분 대비 8:1 내지 7:2이며, 제 1성분 내지 제 4성분의 종합적인 함량비는 제 1성분:제 2성분과 제 3성분의 합:제 4 성분의 혼합 중량비로서 8:1:1 내지 7:1:2에 해당된다. 제 4성분의 함량비가 1 미만인 경우에는 시공시 경화시간이 너무 길어져 문제되며, 2를 초과하는 경우에는 시공 전에 경화가 이루어지는 문제점이 생길 수 있다. 제 1성분 내지 제 3성분의 혼합물에 제 4성분을 투입한 후, 상기 각 성분들이 잘 혼합될 수 있도록 섞어주며, 혼합 정도 및 경화 시간 등을 고려하여 5~10분 동안 교반하는 것이 바람직하다.
위와 같은 방법으로 제조된 본 발명의 조성물은 붓, 롤러, 스프레이 방식으로 원하는 장소에 시공될 수 있다. 경우에 따라서는 2회 이상 반복적으로 시공할 수 있으며, 경화시간은 온도 및 습도 조건에 따라 상이할 수 있으나, 2~3시간 정도 소요되는 것이 일반적이다.
이하에서는 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
[
실시예
]
실시예
: 건축 미장용 조성물의 제조
하기 표 1의 함량비에 따라 제조예 1 및 제조예 2의 조성물을 제조하였다.
| 제조예 1 | 제조예 2 | |
| 제 1성분 | 80mg | 70mg |
| 제 2성분 | 9mg | 9mg |
| 제 3성분 | 1ml | 1ml |
| 제 4성분 | 10mg | 20mg |
먼저, 제 2성분인 PDMS와 제 3성분인 실리콘엘라스토머 경화제를 약 5분 동안 교반하여 혼합하였다. 다음으로, 제 2성분과 제 3성분이 혼합된 상태에서 제 1성분을 서서히 첨가하면서 제 1성분이 뭉치지 않게 교반하였다. 다음으로, 위와 같이 혼합된 제 1성분 내지 제 3성분의 혼합물에 에폭시 접착제인 제 4성분을 첨가하였다. 이를 약 10분 동안 교반하여 제조예 1과 제조예 2의 조성물을 제조하였다.
실험예
1: 조성물의 굳기 확인
상기 실시예로부터 제조된 제조예 1의 조성물을 바닥면이 평평한 투명한 플라스틱 용기에 일부를 놓아 두고 상온에서 경화시켰다. 경화가 완료된 시점은 약 1시간이었으며, 굳은 모습을 도 1에 나타내었다. 도 1에 나타난 바와 같이, 약 5mm 정도의 두께에서도 흘러내림이 발생하지 않았으며, 촉각으로 확인하였을 때 딱딱함을 확인하였다.
실험예
2: 조성물의 소수성 확인
상기 실험예 1과 같이 경화된 상태에서 흐르는 물에 상기 경화물을 10분 동안 노출시켰다. 물에 노출되기 전과 노출시킨 후의 경화물의 모습을 도 2에 나타내었다. 도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 경화물은 물에 노출되더라도 수분을 흡수하여 변형되지 않았으며, 강도 또한 물에 노출되기 전과 동일하게 유지되었다.
Claims (5)
- 폴리디메틸실록산으로 이루어지는 제 2성분과 실리콘엘라스토머 경화제로 이루어지는 제 3성분을 제 2성분:제 3성분의 혼합 중량비로 9:1 내지 10:1로 혼합하는 단계;
제 2성분과 제 3성분이 혼합된 혼합물에 꼬막 껍질 분말, 제첩 껍질 분말 또는 이들의 혼합 분말로 이루어지는 제 1성분을 서서히 첨가하면서 제 1성분이 뭉치지 않게 교반 혼합하고, 제 1성분:제 2성분과 제 3성분의 혼합물의 혼합 중량비를 8:1 내지 7:1로 하는 단계; 및
제 1성분 내지 제 3성분이 혼합된 혼합물에 에폭시계 접착제인 제 4성분을 제 1성분 대비 8:1 내지 7:2의 첨가량으로 첨가한 후 교반하여 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축 미장용 조성물의 제조방법. - 제 1항에 있어서, 제 1성분의 분말은 평균 입자크기가 50μm 이하인 것을 특징으로 하는 건축 미장용 조성물의 제조방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 제 1성분 내지 제 4성분의 종합적인 함량비는 제 1성분:제 2성분과 제 3성분의 합:제 4 성분의 혼합 중량비로서 8:1:1 내지 7:1:2인 것을 특징으로 하는 건축 미장용 조성물의 제조방법.
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