KR101849281B1 - 곰팡이균을 억제하는 시멘트 몰타르용 항균혼화제 - Google Patents

Abstract

시멘트에 항균성을 부여하여 곰팡이 발생을 차단할 수 있게 하는, 곰팡아균을 억제하는 시멘트 몰타르용 항균혼화제를 개시한다. 본 발명의 시멘트 몰타르용 항균혼화제는 중량으로 유황분말 30%, PNS 45%, 녹말에테르 15%, 그리고 시멘트 몰타르 균열방지제 10%를 함유한다.

Description

곰팡이균을 억제하는 시멘트 몰타르용 항균혼화제{ANTIBACTERIAL ADMIXTURE FOR CEMENT MORTAR FOR INHIBITING THE FUNGAL}

본 발명은 시멘트 몰타르용 항균 혼화제에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시멘트에 항균성을 부여하여 곰팡이 발생을 차단할 수 있게 하는, 곰팡이균을 억제하는 시멘트 몰타르용 항균혼화제에 관한 것이다.

우리나라 구조물의 대부분은 70∼80년대를 전후로 경제발전 계획에 따라 콘크리트로 된 구조물이 들어서기 시작하였다. 이러한 대부분의 구조물들은 환경적, 시공불량, 천연골재 고갈로 인한 부적합한 재료의 사용으로 인하여 30년 이상이 지난 지금 콘크리트 열화로 인한 문제가 끊임없이 발생하고 있다.

통상적으로, 포틀랜드 시멘트를 사용한 콘크리트는 열화에 대하여 상당한 취약성을 가진다. 콘크리트 열화는 상당 부분이 화학적인 반응에 의해 발생되는 것으로 염해, 중성화로 조기 열화가 큰 문제로 대두되고 있다.

이러한 콘크리트 열화를 방지하기 위해 많은 보수재, 보강제 및 혼화재료들이 개발되고 있지만, 재료원가 및 재료성능에 대한 부작용으로 실제 공사에 적용하는데 한계가 있다.

근래 들어와 콘크리트 구조물의 열화에 대한 성능을 향상시키기 위해 개질된 유황을 사용하고 있는데, 유황의 사용방법은 크게 두 가지로 구분할 수 있다. 첫 번째로 일반 유황과 필러(고로슬래그, 플라이 애쉬, 실리카 퓸등)를 혼합한 다음 높은 열을 가하여 유황콘크리트를 제조하는 방법과 두 번째로 디시클로 펜타디엔(dicyclopentadiene; DCDP)과 같은 개질제를 이용하여 개질하여 융점을 떨어뜨려 개질유황을 제조한 다음 이 유황을 콘크리트 건배합시 골재와 함께 배합한 뒤 시멘트와 물을 투입하여 사용하는 방법으로 구별할 수 있다.

최근 유황 사용방법은 두 번째 방법을 통해 모르타르 및 콘크리트에 적용하는 유황 콘크리트 기술이 개발되었다. 이러한 개질 유황 콘크리트는 동결융해 저항성, 염해, 중성화에 대해 우수한 내구성을 가지고 있다. 하지만, 높은 용융온도 제어기술, 콘크리트 타설 후 골재나 거푸집 예열 문제 및 화제 취약성 그리고 심한 악취로 인하여 그 적용 범위가 한정되어 있는 실정이다.

그리고 콘크리트 배합 시 골재 상태를 절건 상태로 사용해야 하는 문제점을 가지며, 건배합 시 골재에 유황이 균일하게 배합되지 못하는 단점과 제대로 개질되지 못한 유황을 사용할 경우 수용성으로 개발된 유황을 사용하더라도 배합시 유황끼리 큰 덩어리를 형성하며 유황끼리 서로 뭉치게 된다. 또한, 용융된 개질 유황을 골재와 배합할 시 정량의 유황량을 투입하지 못하는 단점을 가지고 있으며, 유황을 개질하는데 사용되는 디시클로 펜타디엔(dicyclo pentadiene; DCDP) 등과 같은 개질 재료는 중국에서 수입하여 사용하고 있어 쉽게 재료를 구입하지 못하는 단점을 가지고 있다.

위와 같은 개질제는 중합반응이 제대로 이루어지지 못할 경우 고체 유황을 제조할 시 유황이 대기상태에서 딱딱한 고체 형태를 이루지 못하고 진득한 유황고체 덩어리를 형성하게 된다. 또한, 개질된 유황의 경우 일부 개질성분 및 방법에 따라 수중 양생시 콘크리트 표면으로 유황 성분이 용출되는 단점 등을 가지고 있다.

현재 기술로서 개질 유황 콘크리트는 지중, 해중, 수중에서만 사용해야 하므로 그 적용범위가 한정되어 있는 실정이며, 범용적인 건설용 재료로서의 확대 사용 개선이 시급한 실정이다.

또한, 개질유황콘크리트는 동결융해저항성, 염해, 중성화에 대해 우수한 내구성을 갖고 있지만, 높은 용융온도제어기술을 요하고, 콘크리트 타설 후 골재나 거푸집 예열문제 및 화재 취약성과 심한 악취로 인하여 그 적용 범위가 제한적일 수 밖에 없는 실정이다.

상기와 같은 것을 해결하고자 등록특허 제 10-1408204호에서는 수용성 유황을 제조하여 콘크리트에 첨가하는 방법을 사용하였는데, 유황을 50~54.9wt%를 사용하고 있어서 수용성 유황을 제조하기가 어려운 것으로 판단된다.

또한 상기와 같이 유황을 콘크리트의 혼화제로 사용하여 왔으나 이들은 콘크리트의 인장 강도 증가나 균열 제어 효과 등을 위한 것으로 곰팡이균의 억제 및 차단에는 효과를 기대하고 있지 못한 실정이다.

상기와 같은 유황은 상온에서는 인체에 무해하며 의약품, 화장품, 비료에 사용하는 천연소재로 내산성을 가지고 항균효과가 뛰어나다. 그러나 종래에는 건설재로로서의 유황을 콘크리트에 적용 시 고내구성, 무투수성, 동결융해 저항성, 염해부식저항성 등의 성능을 발휘함에도 불구하고 고온에서 용융시켜 사용해야 하는 번거로움과 이로 인한 별도의 시공 장비 필요, 용융 시 냄새의 발생 등 시공성이 떨어져 상업적으로 널리 실용화되지는 못하고 있는 실정이다.

한편, 최근 곰팡이 균에 의한 아토피 피부염으로 치료받은 환자는 건강보험통계에 따르면 1년에 약 100만 명에 달하고 이에 따른 진료비도 약 300억원에 이른다고 알려져 있다. 최근에는 어린이 뿐 아니라 어른도 아토피로 고생하는 사례가 늘고 있다. 그런데, 곰팡이를 없애고 환기를 잘 하는 등 집안 환경만 바꿔 줘도 아토피 증상을 완화하는 데 효과가 있다는 결과가 나와 주목을 받고 있다. 환경부와 함께 삼성서울병원 아토피 환경보건센터가 지난 해 아토피 피부염 아동이 있는 가정을 대상으로 넉 달 동안 주거환경을 개선하고 환경 교육을 한 결과, 증세 완화 효과가 있었다고 밝힌 바 있다.

상기와 같은 곰팡이는 습한 조건인 화장실, 샤워실 등의 타일 틈 사이에서 많이 발생하므로 타일 접착 및 틈을 마감하는 용도로 쓰이는 시멘트 모르타르에 항균성을 부여하여 곰팡이 발생을 원천적으로 차단한다면 아토피 피부염 치료를 위한 사회적 비용을 현저히 줄일 수 있을 것으로 판단된다. 따라서, 곰팡이균에 항균성을 갖는 혼화제를 만들어 시멘트 몰타르에 섞어 사용할 수 있다면 곰팡이를 방지하여 국민건강 증진에도 많은 도움이 될 것이다.

KR등록특허 제10-1211412 호(2012.12.06.) KR등록특허 제10-1408204 호(2014.06.10.)

본 발명은 종래기술들과는 달리 건축물 내부의 마감재로 사용되는 시멘트 몰타르에 사용하기 적합하며 건축물 내부의 곰팡이 발생을 원천적으로 차단하거나 적어도 곰팡이 발생을 억제할 수 있는, 곰팡이균에 항균성을 갖는 시멘트 몰타르용 항균 혼화제를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 중량으로 유황 분말 30%, 나프탈린계 분말유동화제인 PNS 45%, 벽체시공 시 처짐 방지를 위한 녹말에테르(Starch Ether) 15%, 시멘트 몰타르의 균열을 방지하기 위한 균열 방지체로 레디스퍼시블 폴리머 파우더(Redispersible Polymer Power) 10%를 함유하는, 곰팡이균을 억제하는 시멘트 몰타르용 항균 혼화제를 제공한다.

상기에서, 각 원료들은 통상의 것을 사용할 수 있다.

본 발명에 의하면, 건축물 내부 마감 시, 특히 습한 조건인 화장실이나 샤워실 또는 각종 공간의 모서리 등의 마감 시 타일 틈새나 모서리 등에 사용하는 몰타르에 본 발명의 항균 혼화제를 첨가하여 사용하면 곰팡이균을 억제할 수 있어서, 미감은 물론 아토피 피부염 발생 등을 예방할 수 있어 국민 건강 증진에 기여할 수 있는 효과를 기대할 수 있게 된다.

도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 혼화제 사용(0~2%)에 대한 곰팡이균 항균실험 사진

이하에서는 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세히 기술한다. 하기의 설명은 본 발명의 이해와 실시를 돕기 위한 것이지 본 발명을 이에 한정하는 것은 아니다. 당업자들은 이하의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 내에서 다양한 변형이나 변경이 있을 수 있음을 이해할 것이다.

먼저 본 발명에서는 시멘트 몰타르의 유동성을 확보하기 위하여 나프탈린계 PNS(폴리나프탈렌 설포네이트)를 사용한다. 상기의 PNS는 분말유동화제로 통상의 것을 사용한다.

또한 타일 등의 벽체 시공 시 처짐 방지를 위하여 녹말에테르(Starch Ether)를 사용하여 인체에 해가 되지 않도록 하고, 시멘트 몰타르의 균열을 방지하기 위해 균열 방지제로서 레디스퍼시블 폴리머 파우더(Redispersible Polymer Powder)를 사용하고, 곰팡이균에 대한 항균성능을 부여하기 위해 유황분말을 사용하는데 상기의 재료들은 별도로 제조하지 않고 통상의 유통되는 것을 사용한다.

또한 본 발명에서 명시되지 않은 것은, 동일자 제출하는 본 출원인의 타 출원 내용을 참고한다.

[실시예]

본 실시예에는 여러 가지로 실시하여 본 결과 최적의 것으로 판단되는 것을 기술한다.

상기의 원료들에서 중량으로 유황분말 30%, PNS 45%, 녹말에테르 15%, 그리고 시멘트 몰타르 균열방지제로 레디스퍼시블 폴리머 파우더(Redispersible Polymer Power) 10%를 혼합하여 분말형 항균 혼화제를 제조하였다.

[실험예 1] 곰팡이균에 대한 항균실험

ASTM G 21에서 규정하고 있는 시편의 균주를 접종한 부분에 대한 균사의 발육면적에 따라 그 정도를 5등급으로 분류하여 방미도(곰팡이균)을 판단하였다. 하기 표 1은 ASTM G 21에 따른 등급표이다.

시험규격	등급	판정(균사의 발육 면적비)
ASTM G 21 : 2013	0	자라지 못함
	1	시편 위 10% 이하로 자라남
	2	시편 위 10~30% 이하로 자라남
	3	시편 위 30~60% 이하로 자라남
	4	시편 위 60% 이상 자라남

본 발명의 시멘트 몰타르용 항균혼화제를 전체 몰타르에 대해 0.5~2wt% 첨가한 시편 모두에서 접종한 균주의 균사가 자라지 못하였으며 모두 가장 우수한 "0등급" 으로 판정되었다. 하기 표 2는 이를 나타낸 것이다.

결과	20GS(C*첨가량%)
	0.5	1	1.5	2
등급	0	0	0	0

그리고 하기 표 3은 상기와 같이 본 발명의 시멘트 몰타르용 항균혼화제를 전체 몰타르에 대해 0.5~2wt% 첨가한 시편의 배지 색상에 따른 결과를 나타낸 것이며, 실제 시편의 배지 사진이 도 1a 내지 도 1e에 도시되어 있다. 도 1a는 미 첨가한 대조군이며 도 1b 내지 도 1e는 실험군으로서 본 발명의 항균 혼화제를 몰타르에 0.5~2wt% 첨가한 후 4주 경과 뒤에 촬영한 사진이다.

	본 발명의 혼화제 첨가량 (wt%)	배지색상 (초기)	배지색상 (4주 후)	배지 색상 변화 여부	판정
비교예	미첨가	청색	황색	변화 있음	항균효과 없음
시험예 1	0.5%	청색	청색	변화 없음	항균효과 있음
시험예 2	1.0%	청색	청색	변화 없음	항균효과 있음
시험예 3	1.5%	청색	청색	변화 없음	항균효과 있음
시험예 4	2.0%	청색	청색	변화 없음	항균효과 있음

[실험예 2] 곰팡이균에 대한 유동성 실험

하기 표 4는 본 발명의 혼화제를 상기와 같이 몰타르 전체 중량에서 0~2% 함유한 것에 대한 곰팡이 균에 대한 유동성실험 표이다.

첨가량	Folw 1 (mm)	Folw 2 (mm)	Folw 3 (mm)
0	70	80	75
0.5	120	125	130
1	170	175	170
1.5	220	220	230
2	250	260	165

상기 표에서 알 수 있듯이 본 발명의 혼화제를 사용하면 유동성이 탁월한 것을 알 수 있다.

Claims (2)

1. 습한 환경의 화장실 또는 샤워실 등의 벽체 시공 시 곰팡이균을 억제할 수 있게 하는 시멘트 몰타르용 항균혼화제에 있어서,
   상기 항균혼화제는,
   중량으로 유황분말 30%, PNS 45%, 녹말에테르 15%, 그리고 레디스퍼시블 폴리머 파우더 10%를 혼합하여 제조되며,
   상기 항균혼화제는 시멘트 몰타르 100중량에 대하여 0.5~2중량%가 첨가되는 것을 특징으로 하는 시멘트 몰타르용 항균혼화제.
   
2. 삭제

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