KR101841921B1 - 미장층이 형성된 경량 보드 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 경량 보드는 얇은 형태의 보드에 미장층을 형성하는 방식으로 제조하는 것으로 라임스톤과 같은 기존의 건축 마감용 보드에 비해 무게가 감소하여 운송비 및 시공비가 저렴하면서도 자연석의 단점을 해소할 수 있다.
또한 우수한 미장 표면을 갖는 경량 보드를 저렴한 가격에 대량 생산할 수 있으며, 미장층의 접착력과 내구성이 우수한 경량 보드를 제공할 수 있다.
여기에 적층용 조성물에 안료를 혼합한 후 보드에 미장층을 형성하여 경량 보드를 완성하기 때문에 혼합되는 안료의 색상을 조절하거나, 미장층의 연마 형태를 바꿈으로써 사용자가 원하는 색상 및 분위기를 쉽게 선택할 수 있다는 장점을 가진다.

Description

미장층이 형성된 경량 보드{The light weight board having plastering layer}
본 발명은 미장층이 형성된 경량 보드에 관한 것으로, 상세하게는 피착체의 표면에 백운석, 백시멘트, 안료 및 에폭시, 우레탄, 아크릴, 에틸렌비닐아세테이트 및 스티렌-부타디엔 고무에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 고분자 수지를 혼합하는 적층용 조성물을 도포한 후 이를 경화 및 연마하여 제조비 및 시공비를 절감하면서도 미장층과 피착체의 결합력을 대폭 증대할 수 있으며, 내구성이 우수하고 미감을 개선할 수 있는 미장층이 형성된 경량 보드를 제공하는 것이다.
콘크리트는 그 소재의 풍부함, 다양한 성형성, 물리적 강도의 충족 등으로 인해 건축물 골조 등과 같은 구조재로 널리 쓰이는 외에 보도블록, 벽돌, 경계석 등 다양하게 쓰이고 있다. 그러나 콘크리트 블록은 기본적으로 무기재이기 때문에 표면의 질감이 어둡고 차갑고 거칠어 제조된 블록 자체를 그대로 내외장재로 사용하기 어려웠고 이로 인해 사후적으로 시멘트 몰탈을 콘크리트 블록 표면에 미장한 후 그 표면위에 페인트를 도포하거나 타일 등을 붙이는 방법에 의해 미장적 효과를 높여왔다. 콘크리트 블록 또는 그 블록이 적층되어 면을 이루는 바닥이나 벽체에 대한 이러한 전통적인 미장방법은 블록을 제조한 이후 또는 제조된 블록으로 바닥이나 벽과 같은 원하는 구축물의 형성한 후 사후적으로 별도로 시공하여야 하는 것이기에 공정과 비용이 드는 문제가 있다.
대한민국 공개특허 10-1994-0002016에서는 외장재를 미리 부착하는 콘크리트 제품의 제조에 있어서, 각종 외장재에 대한 완전한 밀봉은 물론, 잡석이나 타일 등을 사용하는 복잡한 형상의 콘크리트 복합제품의 제조를, 간단하면서도 저렴한 비용으로 실시할 수 있는 공법으로서 콘크리트 2차 제품용 형틀에 타일이나 돌 등의 외장재를 지정된 형상으로 배열하고, 열을 가하여 액체상태로 용융된 파라핀을 주입한 후, 파라핀이 응고되어 외장재와 파라핀이 일체로 된 상태에서 콘크리트를 타설하고, 콘크리트가 굳어진 후, 형틀이나 콘크리트 복합제품에 열을 가하여 파라핀을 용융 배출시킴으로써, 외장재를 미리 부착하는 2차제품을 제조하는 제조방법을 개시한 바 있다. 그러나 이러한 방법은 외장재와 콘크리트면 사이에 개재된 파라핀으로 인해 외장재와 콘크리트간의 결합력이 다른 재료에 비해 크게 떨어진다는 단점이 있다.
또한 대한민국 공개특허 10-2002-0073218에서는 보·차도용 인터로킹블럭(경계석 블록)에 관한 것으로, 모래, 석분, 시멘트, 물을 혼합하여 만든 콘크리트 블럭의 몸체에 백운암을 분쇄하여 입도 조절한 백색 인조석과 백시멘트, 물을 혼합하여 백색표면층을 일체로 성형함으로써 색상이 선명하고 내구성이 뛰어나며 탈색이 되지 않는 블록의 제조방법을 개시하고 있다. 즉, 모래, 석분, 시멘트, 물을 혼합하여 만든 블록 몸체와, 백운암을 분쇄하여 입평 개선시킨 0.70 내지 1.52㎜의 백색인조석, 백시멘트, 물을 혼합하여 백색표면층을 일체로 성형한 보·차도용 인터로킹블럭에 관한 발명이다. 이 블록은 같은 시멘트게열의 무기재와 무기재 라는 동일소재의 결합이기에 그 결합력은 강하지만 그 표면의 미장효과가 색상만이 흰색으로 될 뿐 무기재가 갖는 차가움이나 거친 느낌을 개선할 수 없는 한계가 있다.
대한민국 공개특허 10-1994-0002016 (1994년 02월 16일) 대한민국 공개특허 10-2002-0073218 (2002년 09월 23일)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 상세하게는 피착체의 표면에 백운석, 백시멘트, 안료 및 에폭시, 우레탄, 아크릴, 에틸렌비닐아세테이트 및 스티렌-부타디엔 고무에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 고분자 수지를 혼합하는 적층용 조성물을 도포한 후 이를 경화 및 연마하여 제조비 및 시공비를 절감하면서도 미장층과 피착체의 결합력을 대폭 증대할 수 있으며, 내구성이 우수하고 미감을 개선할 수 있는 미장층이 형성된 경량 보드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 미장층이 형성된 경량 보드의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 양태는,
a) 백운석, 백시멘트, 안료 및 고분자 수지를 혼합하는 적층용 조성물 제조 단계;
b) 피착체의 적층면을 가공하여 거칠기를 증가시키는 피착체 표면 처리 단계;
c) 피착체의 적층면에 적층용 조성물을 도포한 후 양생 및 경화하는 미장층 형성 단계; 및
d) 상기 경화된 적층용 조성물의 표면을 연마 및 세척한 후 피착체 및 적층용 조성물을 재단하는 경량 보드 제조 단계;
를 포함하며, 상기 a) 단계의 고분자 수지는 에폭시, 우레탄, 아크릴, 에틸렌비닐아세테이트 및 스티렌-부타디엔 고무에서 선택되는 어느 하나 또는 복수인 것을 특징으로 하는 미장층이 형성된 경량 보드의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에서 상기 백운석은 600 내지 1,000℃에서 하소하여 제조한 경소백운석인 것을 특징으로 하며, 상기 안료는 산화철, 산화크롬, 산화구리, 산화코발트, 산화알루미늄, 산화티탄, 탄소 및 황토에서 선택되는 어느 하나 또는 복수인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 적층용 조성물은 공기혼입제, 화산회, 분산제, 경화개선제, 강도개선제, 경화지연제, 습윤제, 수용성 중합제, 유동개질제, 발수제, 투과성 감소제, 펌핑보조제, 살균제 및 알칼리 반응감소제에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 첨가제나 팽창 펄라이트, 섬유 및 경량골재에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 충전재를 더 포함할 수도 있다.
또한 본 발명에서 상기 b) 단계는 b1) 피착체의 적층면을 가공하여 거칠기를 증가시키는 피착체 표면 처리 단계; 및 b2) 피착체의 적층면을 가공한 후 접착 조성물을 도포하는 접착층 형성단계;를 포함하여 진행할 수 있으며, 이때 상기 접착 조성물은 퍼하이드로폴리실라잔, 메틸실록산, 메틸트리에톡시실란, 메틸실세스퀴옥산, 페닐실록산, 페닐실세스퀴옥산, 비닐트리에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 테트라에톡시실란, 아크릴릭 실록산 폴리머, 메틸페닐실록산, 메틸페닐실세스퀴옥산, 폴리카보실란 및 실리케이트 폴리머에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 규소 고분자, 방향족 화합물, 포화 탄화수소 화합물, 지환식 탄화수소 화합물, 에테르류 및 케톤류에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 용매 및 백금계 촉매를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에서 상기 제조방법으로 더욱 상세하게는,
a) 백시멘트 100 중량부에 대하여 물 100 내지 500 중량부, 안료 1 내지 10 중량부, 백운석 10 내지 100 중량부 및 고분자 수지 10 내지 100 중량부를 혼합하는 적층용 조성물 제조 단계;
b) 피착체의 적층면을 가공하여 거칠기를 증가시키는 피착체 표면 처리 단계;
c) 피착체의 적층면에 적층용 조성물을 도포하되, 적층용 조성물의 도포 두께가 피착체의 두께 대비 0.1 내지 0.3 두께비가 되도록 도포한 후 양생 및 경화하는 미장층 형성 단계; 및
d) 상기 경화된 적층용 조성물의 두께가 최초 두께 대비 0.3 내지 0.6 두께비가 되도록 표면을 연마 및 세척한 후 피착체 및 적층용 조성물을 재단하는 경량 보드 제조 단계;
를 포함하며, 상기 a) 단계의 고분자 수지는 에폭시, 우레탄, 아크릴, 에틸렌비닐아세테이트 및 스티렌-부타디엔 고무에서 선택되는 어느 하나 또는 복수인 것을 특징으로 하는 미장층이 형성된 경량 보드의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 경량 보드는 얇은 형태의 보드에 미장층을 형성하는 방식으로 제조하는 것으로 라임스톤과 같은 기존의 건축 마감용 보드에 비해 무게가 감소하여 운송비 및 시공비가 저렴하면서도 자연석의 단점을 해소할 수 있다.
또한 우수한 미장 표면을 갖는 경량 보드를 저렴한 가격에 대량 생산할 수 있으며, 미장층의 접착력과 내구성이 우수한 경량 보드를 제공할 수 있다.
여기에 적층용 조성물에 안료를 혼합한 후 보드에 미장층을 형성하여 경량 보드를 완성하기 때문에 혼합되는 안료의 색상을 조절하거나, 미장층의 연마 형태를 바꿈으로써 사용자가 원하는 색상 및 분위기를 쉽게 선택할 수 있다는 장점을 가진다.
이하 구체예들을 참조하여 본 발명에 따른 미장층이 형성된 경량 보드의 제조방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 구체예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다.
따라서 본 발명은 이하 제시되는 구체예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 구체예들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 기재된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 발명에 따른 미장층이 형성된 경량 보드는
a) 백운석, 백시멘트, 안료 및 고분자 수지를 혼합하는 적층용 조성물 제조 단계;
b) 피착체의 적층면을 가공하여 거칠기를 증가시키는 피착체 표면 처리 단계;
c) 피착체의 적층면에 적층용 조성물을 도포한 후 양생 및 경화하는 미장층 형성 단계; 및
d) 상기 경화된 적층용 조성물의 표면을 연마 및 세척한 후 피착체 및 적층용 조성물을 재단하는 경량 보드 제조 단계;
를 포함하여 제조할 수 있다.
본 발명에서 상기 a) 단계는 피착체의 표면에 도포할 적층용 조성물을 제조하는 단계로, 백운석, 백시멘트, 안료 및 고분자 수지를 혼합하여 제조할 수 있다.
본 발명에서 상기 백운석(白雲石)은 삼방정계(三方晶系)에 속하는 광물로서 화학성분은 CaMg(CO3)2이고, 비중 2.8 내지 2.9로 골재 중 비교적 무거운 재질로 구성되어 조성물에 진동이 부여되었을 때 조성물의 바닥으로 하강되어 자연석의 모양 형태로 인조석의 표면 모양을 형성하는 중요 성분이다.
또한 백운석은 조성물에 따라 백색 ·회색이거나 또는 분홍색 ·황색 ·갈색 등의 색상이 발현되며 투명 또는 반투명하고 유리광택이 있는데 결정은 때로 진주광택이 나기도 하는 등, 미장층의 색상을 결정하는 중요한 요소로 작용하게 된다.
본 발명에 따른 백운석은 입경 크기를 한정하는 것은 아니나 0.01 내지 5㎜ 크기인 것이 바람직하며, 필요에 따라 염기성에 대한 저항성을 높이기 위해 고온에서 가열한 경소백운석 형태로 첨가하는 것이 바람직하다.
일반적으로 백운석을 열처리할 경우 탈탄산 반응을 거치면서 경소백운석 상태가 되는데 백운석의 열처리 과정은 하기 화학식 1과 같다.
[화학식 1]
CaMg(CO3)2 → CaCO3 + MgO + CO2
상기 탈탄산 반응 시 가해지는 열은 600 내지 1,000℃이며, 탈탄산 반응을 통해 생성되는 활성마그네시아는 이 온도 범위 내에서만 결정성이 낮은 활성상태를 보이게 된다. 이와는 대조적으로 시멘트 클링커 생성 시에도 마그네시아가 생성될 수 있으나 이 경우는 1,000℃ 이상의 고온에서 생성되며, 비표면적 및 반응성이 작고, 격자에너지가 매우 높으며(3,975 KJ/mol) 사연소 결정(dead-burned)을 띄게 된다.
이렇게 시멘트 클링커 생성 시 발생하는 사소 마그네시아(periclase)는 콘트리트의 장기간에 걸친 수화반응에서 지나친 팽창을 유발하여 콘크리트의 물성을 크게 떨어뜨리는 원인이 된다. 그러나 본 발명에 사용되는 경소백운석에 포함되는 저온소성(light-burned) 활성마그네시아는 비표면적이 크고 반응성이 높아 수화반응이 더 잘 일어나게 된다. 활성마그네시아가 포함된 시멘트가 물과 반응하면 수화 초기에 다량의 Mg(OH)2·2O 겔이 형성되어 많은 양의 과잉 수분을 결정수로서 가두어두며, 이는 공극 수화물의 비율을 줄여 치밀한 조직을 형성하는데 기여하게 된다. 활성마그네시아의 수화메커니즘은 하기 화학식 2 내지 3을 포함할 수 있다.
[화학식 2] - 수화 초기
MgO + H2O → Mg(OH)2·2O (brucite gel)
[화학식 3] - 수화 후기
Mg(OH)2·2O → Mg(OH)2(brucite) + H2O
상기 화학식 2를 통해 생성된 Mg(OH)2·2O 겔은 약 39 내지 42 mol%의 수분을 함유할 수 있으며, 수화 후기에 생성된 brucite는 약 25 내지 35 mol%의 수분을 가질 수 있다. 상기 brucite gel이 결정화되면서 방출하는 수분은 조성물 내부에 포함되어 있는 C3S, C2S, 3CaOㆍSiO2, 2CaOㆍSiO2, 3CaOㆍAl2O3 및 4CaOㆍAl2O3ㆍFe2O3 등의 수화반응에 사용되어 후기 강도를 발현하는 역할을 하게 되며, brucite gel이 함유하는 수분은 잉여 수분의 건조 시 발생할 수 있는 수축현상을 억제하여 부피가 2배 이상 팽창하여 화학적 수축보상을 하게 되며, 균열이나 접착층의 이탈을 방지할 수 있다.
상기 경소백운석은 먼저 백운석 원석을 20 내지 50㎜로 분쇄한 후, 600 내지 1,000℃에서 24 내지 48시간 동안 하소하여 분말도 3,000 내지 6,000 ㎠/g으로 제조한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이렇게 제조된 경소백운석은 활성마그네시아를 포함하게 되며, 상기 활성마그네시아는 수화반응에 참여하고, 수화일이 3일 경과하면 100%가 수화반응에 참여하게 되어 본 발명에서 요구하는 이산화탄소 저감효과 뿐만 아니라 균열저감효과 및 고강도발현을 가져오게 된다. 이때 상기 활성마그네시아는 비표면적이 50 내지 60 ㎡/g인 것이 수화반응 참가에 유리하여 바람직하다.
본 발명에 따른 경소백운석 제조에서 상기 하소 온도 범위를 벗어나는 경우 사연소 결정을 가지는 마그네시아가 생성되며, 이 경우 수화반응에 참여하는 마그네시아의 비율이 수화일 3일 경과 후에도 9 내지 23% 정도밖에 참여하지 못하며 균열저감효과 및 강도가 하락할 뿐만 아니라 후기 재령에서 과도한 팽창을 유발하게 되므로 상기 온도 범위를 유지하는 것이 좋다.
본 발명에 따른 경소백운석은 산화칼슘 40 내지 70 중량%; 활성마그네시아 20 내지 40 중량%; 및 이산화규소, 삼산화이알루미늄, 삼산화이철, 삼산화황에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물 10 내지 20 중량%를 포함하여 이루어진 것이 좋다.
또한 상기 경소백운석의 강열감량(lg.loss)은 경소백운석 100 중량%에 대하여 0.01 내지 10 중량%인 것이 바람직하다.
상기 백시멘트는 일반 시멘트 및 백색도가 높은 슬래그에 강도 증가를 위한 혼화재를 투입하여 제조되는 것으로, 시멘트, 슬래그, 석고, 알칼리자극제에 백색 안료를 더 첨가하여 프리믹스 형태로 제조할 수 있다.
본 발명에서 상기 백시멘트는 제조방법을 한정하는 것은 아니며, 예를 들어 대한민국 공개특허 10-2013-0011720에 기재된 내용과 같이 상기 조성물들을 프리 믹싱한 후, 2차로 볼밀링을 진행하여 비표면적 2,500 내지 5,000㎠/g으로 조절하여 제조할 수 있다.
본 발명에서 상기 안료는 미장층의 미감 또는 식별 기능을 부여하기 위한 것으로, 사용자의 요구 및 기타 미장 환경에 따라 통상적인 여러 가지 안료를 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 안료의 예로는 산화철, 산화크롬, 산화구리, 산화코발트, 산화알루미늄, 산화티탄, 탄소 및 황토 등을 들 수 있으며, 이 중 하나 또는 복수의 안료를 혼합하여 사용하여도 무방하다.
상기 고분자 수지는 조성물의 점도 저하 및 강도 개선, 접착성 향상을 위해 첨가하는 것으로, 필요에 따라 용매에 혼합되어 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 고분자 수지는 당업계에서 통상적으로 사용되는 수지를 첨가할 수 있으며, 예를 들어 에폭시, 우레탄, 아크릴, 에틸렌비닐아세테이트(ethylene vinyl acetate) 및 스티렌-부타디엔 고무(styrene butadiene rubber)에서 선택되는 어느 하나 또는 복수를 첨가할 수 있다.
상기 고분자 수지와 첨가되는 용매는 고분자 수지의 종류에 따라 다를 수 있으나, 톨루엔, 벤젠 등을 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 고분자 수지를 용매와 함께 첨가하는 경우 고분자 수지 100 중량부 대비 용매 100 내지 300 중량부를 첨가하는 것이 바람직하다. 100 중량부 미만인 경우 점도가 상승하여 시멘트, 안료 등과의 혼화성이 떨어질 수 있으며, 300 중량부 초과 첨가하는 경우 적층용 조성물의 물리적인 강도가 떨어져 내구성을 보장할 수 없다.
본 발명에 따른 적층용 조성물은 백시멘트 100 중량부에 대하여 물 100 내지 500 중량부, 백운석 10 내지 100 중량부, 안료 1 내지 10 중량부 및 고분자 수지 10 내지 100 중량부 첨가하여 제조할 수 있다.
또한 상기 적층용 조성물은 공기혼입제, 화산회, 분산제, 경화개선제, 강도개선제, 경화지연제, 습윤제, 수용성 중합제, 유동개질제, 발수제, 투과성 감소제, 펌핑보조제, 살균제 및 알칼리 반응감소제에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 첨가제를 더 포함할 수도 있다.
상기 공기혼입제는 일반적으로 열 또는 수분에 의해 활성되고, 이산화탄소, 수소와 같은 가스를 생성하는 임의의 혼합물이다. 상기 공기혼입제로는 하이드라진(hydrazine), 하이드라지드(hydrazide), 아지드(azide), 아조화합물(azo composition), 아조다이카본아미드(azodicarboamide), 톨루엔설포닐하이드라지드(toluene sulfonylhydrazide), 벤젠설포닐하이드라지드(benzene sulfonylhydrazid), 톨루엔설포닐 아세톤 하이드라존(toluene sulfonyl acetone hydrezone), 톨루엔 설포닐세미카바지드(toluene sulfonyl semicarbazide), 페닐테트라졸(phenyltetrazole), 다이니트로소-펜타메틸렌테트라민(dinitrosopentamethylenetetramine) 등의 질소기체 생성화합물, 나트륨 보로하이드라지드(sodium borohydrazide) 등과 같은 수소기체 생성화합물, 유기 퍼옥사이드, 무기 퍼옥사이드 등의 산소기체 생성화합물, 중탄산나트륨, 알칼리 카보네이드, 알칼리토 카보네이트 등의 이산화탄소 생성화합물, 폴리카르복시산계, 활성 탄소 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화산회는 물의 존재 하에서 생성되는 수산화칼슘과 화학적으로 반응하여 시멘트질의 성질을 가지는 물질로서 바람직하게는 규조토, 오팔규질암, 클레이, 혈암, 실리카, 석회석, 대리석, 화강암 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 사용하는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 분산제는 물 등의 액체에 적층용 조성물이 고르게 분포하도록 하는 역할을 하는 것으로서 용액의 계면장력의 변화를 크게 하지 않고 시멘트의 물성을 하락하지 않는다면 종류에 한정하지 않는다. 바람직하게는 리그노설페이트(lignosulfate), 설폰화 나프탈렌 포름알데히드 축합물(sulfonated naphthalene formaldehyde condensate), 설폰화 멜라민 포름알데히드 축합물(Sulfonated melamine formaldehyde condensate), 폴리카르복시산(Polycarboxylic acid), 수정리그노술포네이트(modified lignosulfonate) 등을 사용하는 것이 좋다.
상기 경화 및 강도개선제는 물리, 화학적 작용에 의해 경화 전후의 적층용 조성물의 성질을 개선하는 작용을 하는 것으로 바람직하게는 알칼리금속, 알칼리토금속 또는 알루미늄을 가지는 니트레이트염, 니트라이트염, 티오시아네이트염, 티오설페이트염, 카르복실산염, 할라이드염 등을 사용할 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 지연경화제는 조성물의 경화속도를 조절하기 위해 경화속도를 지연시키기 위해 사용할 수 있으며, 바람직하게는 리그노설포네이트, 하이드록시화 카르복시산, 붕사, 글루콘산, 타르타르산 및 다른 유기산, 포스포네이트 등을 사용할 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
또한 여기에 적층용 조성물의 용도 및 물성 등에 따라 습윤제, 수용성 중합제, 유동개질제, 발수제, 투과성 감소제, 펌핑보조제, 살균제 및 알칼리 반응감소제 등을 더 첨가할 수 있다. 이러한 상기 첨가제는 전체 적층용 조성물 100 중량부에 대하여 1 내지 50 중량부 첨가하는 것이 좋다.
또한 상기 적층용 조성물은 팽창 펄라이트, 섬유 및 경량골재에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 충전재를 더 포함할 수도 있다.
본 발명에서 상기 팽창 펄라이트(pearlite)는 강의 조직에서 페라이트와 시멘타이트가 층을 이루는 조직으로 진주암(眞珠岩, pearlstone)을 약 1,000℃에서 소성 및 팽창시켜 발포 성형한 것으로서 비중이 0.15 내지 0.17로 매우 가벼운 소재로 구성되고 4 내지 5㎜ 크기의 입자로 형성된 인조석의 주골재로 사용되는 것으로서 무수한 기포들에 의하여 인조석 전체에 고르게 분산됨에 따라 인조석의 적정 강도를 유지하는 한편 초경량을 유지하는 핵심 역할을 수행하는 매우 중요한 골재이다.
상기 경량골재(light weight aggregate)는 다공성 및 입자형 재료로, 겉보기밀도가 가 2.00g/㎤ 미만 또는 루스벌크밀도가 1.20g/㎤ 미만의 골재를 의미한다. 상기 경량골재는 낮은 밀도, 내화성을 가지며, 이외에도 양호한 방열/방음효과를 가져 주택용 자재로 널리 사용되고 있다.
상기 경량골재 및 팽창 펄라이트는 상기 적층용 조성물의 기계적인 강도는 유지하면서도 경량화를 달성하기 위하여 첨가하는 것으로, 제조방법 등을 한정하지 않는다. 일예로 팽창 펄라이트의 경우 일반 펄라이트를 고온에서 하소하여 제조할 수 있으며, 경량골재는 철 광미, 비산재, 석영 등의 원재료를 분쇄 및 연마한 후, 무기바인더를 첨가하고 교반하여 조성물을 만들고 이를 경화하여 제조할 수 있다.
상기 섬유는 미장층의 낮은 인장력과 변형력으로 인해 깨지기 쉬운 약점을 보완함과 동시에 경량화를 달성하기 위한 충전재 역할을 수행하는 것으로, 강섬유, 유기 폴리머 섬유, 유리 섬유, 탄소 섬유, 석면, 셀룰로스 등을 들 수 있으며, 이 중 낮은 탄성계수를 갖는 폴리프로필렌이나 폴리아미드, 폴리에틸렌 섬유 등의 유기 폴리머 섬유를 첨가하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 충전재는 시멘트 100 중량% 중 1 내지 20 중량% 치환하여 첨가하는 것이 좋다. 1 중량% 미만 첨가하는 경우 충전재 첨가에 따른 물성을 확보하기 어려우며, 20 중량% 초과 첨가하는 경우 오히려 기계적인 강도가 하락할 수 있어 바람직하지 않다.
다음으로 상기 적층용 조성물과 별개로 상기 b) 단계와 같이 피착체의 적층면을 가공하여 거칠기를 증가시키는 피착체 표면 처리 단계를 진행한다. 이때 상기 b) 단계는 필요에 따라,
b1) 피착체의 적층면을 가공하여 거칠기를 증가시키는 피착체 표면 처리 단계; 및
b2) 피착체의 적층면을 가공한 후 접착 조성물을 도포하는 접착층 형성단계;
로 나누어 진행할 수 있다.
본 발명에서 상기 피착체는 당업계에서 건축 마감이나 장식, 구조용으로 통상적으로 사용되는 보드라면 종류에 관계없이 사용할 수 있으며, 일예로 시멘트나 콘크리트 보드를 들 수 있다.
본 발명에서 상기 b1) 단계는 피착체의 적층면을 가공하여 거칠기를 증가시키는 단계로, 표면의 거칠기를 증가시켜 적층용 조성물이나 접착 조성물과 피착체와의 접착강도를 높이기 위한 것이다.
본 발명에서 상기 적층면을 가공하는 방법은 물리적인 방법이나 블라스팅방법, 플라즈마 방전 처리, 코로나 방전 처리, 열처리, 화학적 개질, 이온빔 조사 등 다양한 방법을 적용할 수 있으며, 피착체의 재질에 따라 알맞은 개질 방법을 선택할 수 있다.
또한 상기 b1) 단계 이후 피착체의 거칠기 정도나 인장강도, 전단 부착강도를 한정하는 것은 아니나, 거칠기 정도(half-amplitude roughness)는 0.5㎜ 이상, 직접 인장강도는 1.5 MPa 이상, 전단 부착강도는 1.5 MPa 이상인 것이 바람직하다.
다음으로, 상기와 같이 표면 처리된 피착체의 적층면에 접착 조성물을 도포할 수 있다. 상기 접착 조성물은 피착체와 적층용 조성물의 결합 강도를 더욱 높이기 위한 것으로, 상기 피착체의 표면처리와 어우러져 미장층의 변형이나 파손을 방지하는 효과가 더해질 수 있다.
본 발명에서 상기 접착 조성물의 주재료로 바람직하게는 규소 고분자를 사용하는 것이 좋으며, 더 바람직하게는 퍼하이드로폴리실라잔, 메틸실록산, 메틸트리에톡시실란, 메틸실세스퀴옥산, 페닐실록산, 페닐실세스퀴옥산, 비닐트리에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 테트라에톡시실란, 아크릴릭 실록산 폴리머, 메틸페닐실록산, 메틸페닐실세스퀴옥산, 폴리카보실란 및 실리케이트 폴리머에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 사용하는 것이 좋다.
상기 접착 조성물의 주재료로 가장 바람직하게는 하기 화학식 1의 직쇄구조를 가지는 퍼하이드로폴리실라잔을 사용하는 것이 좋다.
[화학식 1]
Figure 112017074148725-pat00001
(상기 화학식 1에서 n은 1 내지 1,000의 정수이다.)
상기 퍼하이드로폴리실라잔은 주쇄에 질소원자를 포함하며, 적층용 조성물이나 공기 중의 수분과 반응하여 하기 반응식 1과 같이 이산화규소(SiO2)의 망상 구조를 이루게 된다.
[반응식 1]
Figure 112017074148725-pat00002
상기 퍼하이드로폴리실라잔은 상기 반응식 1과 같이 주변에 수분만 존재하면 빠르게 이산화규소로 경화 및 가교가 일어나므로 추가적인 가교제나 가교 조건을 만족할 필요가 없으며, 온도에 관계없이 경화가 일어나므로 에폭시와 같이 일정 온도를 맞춰줄 필요가 없어 공정이 간단하고 빠르게 시공을 완료할 수 있다.
또한 유리막 형태로 경화되는 것이므로, 방오, 방식 등의 내후성이 우수하고, 통상의 합성수지나 무기물과도 강한 밀착성을 얻을 수 있으며, 표면 경도가 일반 합성수지에 비해 높아 내구성이 월등하다.
상기 퍼하이드로폴리실라잔은 하나의 분자 중에 3 내지 10개의 SiH3기를 가지며, 화학 분석에 의한 원소 비율이 각각 Si : 55 내지 65, N : 30 내지 35, H : 1 내지 10 중량%일 수 있다.
상기 퍼하이드로폴리실라잔은 당업계에서 적용하는 통상의 방법에 따라 제조될 수 있으며, 일예로 일본공개특허 소63-016325호에 기재된 방법에 따라 제조될 수 있다. 또한 상기와 같이 직쇄형 구조 이외에 하기 화학식 2와 같은 사슬형 또는 고리형 구조를 더 포함할 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112017074148725-pat00003
상기 접착 조성물을 이루는 조성물로 상기 규소 고분자 이외에 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 용매는 상기 규소 고분자를 효과적으로 용해시킬 수 있는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 구체적으로 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 에틸벤젠, 디에틸벤젠, 트리메틸벤젠, 트리에틸벤젠 등의 방향족 화합물; n-펜탄, i-펜탄, n-헥산, i-헥산, n-헵탄, i-헵탄, n-옥탄, i-옥탄, n-노난, i-노난, n-데칸, i-데칸 등의 포화 탄화수소 화합물; 에틸시클로헥산, 메틸시클로헥산, 시클로헥산, 시클로헥센, p-멘탄, 데카하이드로나프탈렌, 디펜텐, 리모넨 등의 지환식 탄화수소 화합물; 디프로필에테르, 디부틸에테르, 디에틸에테르, 메틸-t-부틸에테르(이하, MTBE 라고 한다), 아니솔 등의 에테르류; 및 메틸이소부틸케톤(이하, MIBK 라고 한다) 등의 케톤류; 등을 들 수 있으며, 이중 포화 탄화 수소 화합물, 지환식 탄화수소 화합물, 에테르류 및 케톤류가 보다 바람직하다. 또한 상기 용매는 용매의 증발속도를 조절하여 인체에 대한 유해성을 낮추기 위해 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용하여도 무방하다.
상기 백금계 촉매는 백금족 금속 또는 백금족 금속을 함유하는 화합물로써 상기 백금족 금속은 백금, 로듐, 루테늄, 팔라듐, 오스뮴 및 이리듐을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적인 예를 들면, 염화백금산, 알콜-변성(denatured) 염화백금산, 백금의 킬레이트 화합물, 염화백금산과 올레핀의 배위 화합물, 염화백금산과 다이케톤의 착물 및 염화백금산과 다이비닐테트라메틸다이실록산의 착물 화합물이 포함될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 팔라듐촉매의 예에는 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 및 팔라듐블랙 및 모든 공지된 로듐 하이드로실화 촉매 등이 있다.
본 발명에서 상기 접착 조성물은 규소 고분자 100 중량부에 대해 용매 1 내지 50 중량부 및 백금계 촉매 0.0001 내지 0.1 중량부 포함하는 것이 바람직하다. 상기 범위에서 접착 조성물의 접착력을 최대로 높일 수 있으며, 경화 후에도 외력에 대한 저항력이 강해져 미장층의 변형을 방지할 수 있다.
다음으로, 상기 c) 단계와 같이 표면 처리되거나 접착 조성물이 도포된 피착체에 제조된 적층용 조성물을 도포한 후 양생 및 경화하여 미장층을 형성한다.
상기 c) 단계는 먼저 피착체를 만들고자 하는 형상을 가지는 형틀 내에 투입한 후, 적층용 조성물을 붓고 가압하여 진행할 수 있다. 이때 미장층은 적층용 조성물의 경화 조건을 고려하여 50 내지 100 ㎏/㎠ 정도의 압력을 가하여 다져준 다음 30 내지 40℃의 온도를 유지하면서 1 내지 7일간 양생 및 경화하여 미장층을 완성할 수 있다.
또한 접착 조성물의 변형이나 흘러내림 등 원활하지 않은 적층 상태를 방지하기 위하여 적층용 조성물의 도포 두께(t2)가 피착체의 두께(t1) 대비 0.1 내지 0.3 두께비가 되도록 도포하는 것이 바람직하다.
다음으로 피착체를 탈형한 후, 적층용 조성물의 표면을 원하는 형태로 연마할 수 있다. 이때 연마 방법은 상기 피착체의 연마 방법과 동일 또는 상이하여도 무방하며, 사용자의 요구에 따라 다양한 형태로 연마하여도 좋다. 이때 본 발명에서는 연마 조건을 한정하는 것은 아니나, 미장층의 심미감을 유지하면서도 경량화를 달성하기 위해 적층용 조성물의 두께가 최초 두께 대비 0.3 내지 0.6 두께비가 되도록 표면을 연마하는 것이 바람직하다.
연마가 끝난 조성물은 공기나 물 등을 분무하여 가공면을 세척한 후 크기별로 재단하여 경량 보드를 완성할 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다.
하기 실시예 및 비교예에 의해 제조된 시편은 다음과 같은 방법을 통해 물성을 측정하였다.
(접착강도)
KS L 5207(내화물용 알루미나 시멘트의 물리 시험 방법)에 의거하여 측정하였으며, 상세하게는 70㎜呂㎜吐㎜ 크기의 시험용 모르타르 밑판에 실시예를 통해 제조된 적층용 조성물을 2㎜ 두께로 도포한 후, 20℃, 90%로 조절된 항온항습 장치에 3일간 양생하고 KS F 4718(펄라이트 시멘트판)에 규정된 방법으로 부착강도를 측정하였다.
(내충격성)
KS F 4001(포장용 콘크리트 평판)에 의거하여 300㎜㎜吸㎜의 크기로 제작된 시험용 밑판에 실시예를 통해 제조된 적층용 조성물을 2㎜ 두께로 도포한 후, 20℃, 90%로 조절된 항온항습 장치에 3일간 양생하고 KS F 4715(얇은 마무리용 벽 바름재)에 규정된 방법으로 부착강도를 측정하였다.
(무게)
KS F 4001(포장용 콘크리트 평판)에 의거하여 300㎜㎜吸㎜의 크기로 제작된 시험용 밑판에 실시예를 통해 제조된 적층용 조성물을 2㎜ 두께로 도포한 후, 20℃, 90%로 조절된 항온항습 장치에 3일간 양생하고 동일 분위기에서 무게를 측정하였다. 그리고 시편과 동일 크기의 일반 콘크리트 대비 무게비를 계산하여 기재하였다.
(실시예 1)
적층용 조성물을 제조하기 위해 백시멘트((주)유니온) 100 중량부에 대해 경소백운석(평균입경 2㎜ 이하, 현대석회) 30 중량부를 혼합한 후, 랩(lab) 볼밀로 미분쇄하였다. 다음으로 미분쇄 분말에 에폭시 수지(R1475, (주)국도화학) 3 중량부, 물 300 중량부 및 산화철(Fe3O4) 안료 5 중량부를 혼합, 교반하여 적층용 조성물을 완성하였다. 완성된 조성물을 상기 시험법에 의거된 대로 시험용 밑판에 도포하여 시편을 완성한 후, 물성을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
(실시예 2)
상기 실시예 1에서 적층용 조성물을 시험용 밑판에 도포하기 전에 시험용 밑판의 표면을 고압모래분사로 처리하여 표면의 거칠기 정도를 0.65㎜ 이상으로 한 것 이외에는 동일한 방법으로 시편을 완성하였다. 완성된 시편의 물성을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
(실시예 3)
상기 실시예 2에서 적층용 조성물에 팽창 펄라이트(평균입경 1.5㎜, 비중 0.2)을 백시멘트 100 중량부 대비 10 중량부 더 첨가한 것을 제외하고 동일한 방법으로 시편을 완성하였다. 완성된 시편의 물성을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
(실시예 4)
상기 실시예 3에서 적층용 조성물과 별개로 접착 조성물을 제조하였다. 상기 접착 조성물은 퍼하이드로폴리실라잔, 용매, 촉매를 포함하며(Aquamica NP344, AZ사), 표면 처리된 밑판에 0.5㎜로 도포한 후, 1분 뒤에 동일한 두께로 적층용 조성물을 도포하였다. 이외에는 동일한 방법으로 시편을 완성하였으며, 완성된 시편의 물성을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
(비교예 1)
상기 실시예 1에서 적층용 조성물 제조 시 에폭시 수지를 첨가하지 않은 것을 제외하고 동일한 방법으로 시편을 완성하였다. 완성된 시편의 물성을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.
[표 1]
Figure 112017074148725-pat00004
상기 표 1과 같이 본 발명에 따라 제조된 경량 보드는 비교예에 비해 무게는 더 가벼우면서도 접착강도, 내충격성 측면에서 더 우수한 물성을 보이고 있다.
특히 시편 제조 시 피착체의 표면을 고압모래분사로 처리한 실시예 2 는 표면처리를 진행하지 않은 실시예 1에 비해 더 높은 접착강도 특성을 보이고 있으며, 표면처리를 진행함과 동시에 피착체와 미장층 사이에 퍼하이드로폴리실라잔 접착층을 형성한 실시예 4는 실시예 1 대비 2배 이상 접착강도가 상승하면서도 내충격성과 무게가 변하지 않은 것을 알 수 있다.
또한 시멘트의 일부를 팽창 펄라이트로 치환한 실시예 3의 경우 접착강도나 내충격성을 유지하면서도 무게가 8% 이상 감소하여 경량화를 달성할 수 있음을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예 및 시험예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. a) 전체 백시멘트 100 중량% 중 1 내지 20 중량%가 팽창 펄라이트, 섬유 및 경량골재에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 충전재로 치환된 백시멘트 100 중량부에 대하여 물 100 내지 500 중량부, 안료 1 내지 10 중량부, 백운석 10 내지 100 중량부 및 고분자 수지 10 내지 100 중량부를 혼합하는 적층용 조성물 제조 단계;
    b1) 피착체의 적층면을 가공하여 거칠기를 증가시키는 피착체 표면 처리 단계;
    b2) 피착체의 적층면을 가공한 후 하기 화학식 1의 퍼하이드로폴리실라잔, 방향족 화합물, 포화 탄화수소 화합물, 지환식 탄화수소 화합물, 에테르류 및 케톤류에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 용매 및 백금계 촉매를 포함하는 접착 조성물을 도포하는 접착층 형성단계;
    c) 피착체의 적층면에 적층용 조성물을 도포하되, 적층용 조성물의 도포 두께가 피착체의 두께 대비 0.1 내지 0.3 두께비가 되도록 도포한 후 양생 및 경화하는 미장층 형성 단계; 및
    d) 상기 경화된 적층용 조성물의 두께가 최초 두께 대비 0.3 내지 0.6 두께 비가 되도록 표면을 연마 및 세척한 후 피착체 및 적층용 조성물을 재단하는 경량보드 제조 단계;
    를 포함하며, 상기 a) 단계의 고분자 수지는 에폭시, 우레탄, 아크릴, 에틸렌비닐아세테이트 및 스티렌-부타디엔 고무에서 선택되는 어느 하나 또는 복수인 것을 특징으로 하는 미장층이 형성된 경량 보드의 제조방법.
    [화학식 1]
    Figure 112017118213255-pat00005

    (상기 화학식 1에서 n은 1 내지 1,000의 정수이다.)
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 백운석은 600 내지 1,000℃에서 하소하여 제조한 경소백운석인 미장층이 형성된 경량 보드의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 안료는 산화철, 산화크롬, 산화구리, 산화코발트, 산화알루미늄, 산화티탄, 탄소 및 황토에서 선택되는 어느 하나 또는 복수인 미장층이 형성된 경량 보드의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 적층용 조성물은 공기혼입제, 화산회, 분산제, 경화개선제, 강도개선제, 경화지연제, 습윤제, 수용성 중합제, 유동개질제, 발수제, 투과성 감소제, 펌핑보조제, 살균제 및 알칼리 반응감소제에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 첨가제를 더 포함하는 미장층이 형성된 경량 보드의 제조방법.
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