KR102152373B1 - 표면강화 피복 성능을 가지는 단열재용 접착제 조성물, 및 이를 이용한 경량 단열 흡음 패널 - Google Patents
표면강화 피복 성능을 가지는 단열재용 접착제 조성물, 및 이를 이용한 경량 단열 흡음 패널 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 시멘트, 충진제, 접착성 수지 에멀젼, 증점제, 소포제, 및 시멘트 접착 증강제를 포함하는 조성을 가지고 있어서, 종래의 접착제보다 더욱 우수한 성능을 가지면서 단열재를 접착할 수 있으며, 더 나아가, 단열재의 표면을 강화시켜서 단열재의 파손을 최소화하고 단열재의 내구성을 향상시키며, 단열재의 투습 저항성 및 화염 확산 방지 기능을 향상시킬 수 있는 피복재로서도 사용될 수 있는 단열재용 접착제 조성물, 및 이를 이용하여 만들어지는 경량 단열 흡음 패널에 관한 것이다.
Description
본 발명은 단열재를 피체물에 부착 고정시키기 위한 접착제 조성물과, 이를 이용하여 만들어지는 경량 단열 흡음 패널에 관한 것으로, 구체적으로는 접착제로서의 기능뿐만 아니라, 단열재의 표면을 강화시키기 위한 피복재로서도 사용될 수 있는 “표면강화 피복 성능을 가지는 단열재용 접착제 조성물”과, 이를 이용하여 발포스치로폼 등의 단열재 표면에 판재를 부착하여 만들어지는 “경량 단열 흡음 패널”에 관한 것이다.
아파트,빌딩, 주택 및 기타 건축물 등에 필수적으로 시공되는 단열공사에는 단열재가 사용되는데, 일반적으로 단열재는 유기질단열재, 무기질단열재 및 기타 단열재로 구분할 수 있다. 유기질 단열재로는 비드법단열재(EPS), 압축법단열재(XPS), 경질우레탄(PIR), 페놀폼(PF) 등이 있으며, 무기질 단열재로는 글라스울(유리솜), 미네랄울(암면) 등이 있고, 기타 단열재로는 진공 단열재, 열반사 단열재, 수성연질폼 단열재 등이 있다.
이러한 단열재는 콘크리트, 모르타르, ALC(경량기포콘크리트), 벽돌 및 밤라이트로 이루어진 피체물에 부착 고정되어야 하며 이를 위해서 접착제가 사용된다. 외단열 시공시에는 단열재의 표면에 각종의 마감재를 부착시키기 위해서 접착제가 사용된다. 일반적인 접착제로는 플라스틱수지, 천연고무 등의 접착성재료를 용제에 의하여 용해시켜 제조된 용제형 접착제가 있는데, 종래의 용제형 접착제는 양호한 접착성능을 발휘하지만 단열재 자체를 용해시키기 때문에 단열재의 접착제로는 부적합하다. 따라서 초기에는 접착제 없이 메타라스(철망 등), 플라스틱망, 유리섬유, 고정못, 트랙씨스팀 등을 사용하여 단열재를 부착 고정시켜 왔다.
최근에는 수성 접착제로서 접착성의 플라스틱 수지 에멀젼에 필라(filler)를 첨가하여 제조된 접착제 또는 시멘트 모르타르에 접착성 플라스틱 수지 에멀젼을 첨가하여 제조한 소위 “폴리머 시멘트 모르타르(또는 페스트)”가 제안되었고, 이를 단열재의 접착제로 사용하고 있다. 그러나 종래의 수성 접착제는 접착성능에 한계가 있다. 종래의 수정 접착제는 일시적으로 양호한 접착성능을 보이지만, 시간경과에 따라 또는 외부환경 즉 습기, 투수, 계절에 따른 냉온반복에 따른 팽창, 수축이 작용하는 경우 접착성능이 저하되며, 그에 따라 영구접착 성능에 한계를 보이는 문제점이 발생되고 있다. 즉, 단열재의 부착 고정을 위해 사용되던 종래의 접착제는 시간경과에 따라 열화되어 접착성능이 저감되고 내구성이 저하되는 문제점이 있는 것이다.
대한민국 공개특허 제10-2015-0069593호 등을 통해서 단열재를 위한 접착제가 제안되고 있으나, 여전히 위와 같은 종래 기술의 문제점은 충분히 해결하지 못하고 있다.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 종래의 접착제보다 더욱 우수한 성능을 가지면서 단열재를 접착할 수 있는 단열재용 접착제 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 단열재의 표면을 강화시켜서 단열재의 파손을 최소화하고 단열재의 내구성을 향상시키며, 단열재의 투습 저항성 및 화염 확산 방지 기능을 향상시킬 수 있는 피복재로서도 사용될 수 있는 단열재용 접착제 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 시멘트 40~50중량%; 충진제(필러) 40~50중량%; 접착성 수지 에멀젼 2.5~6중량%; 보습제 0.1~0.5중량%; 소포제 0.02~0.1중량%; 및 시멘트 접착 증강제 2.5~4.5중량%를 포함하는 조성을 가지며; 물과 혼합되어 단열재의 접착 및 단열재의 표면 강화를 위한 피복을 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 단열재용 접착제 조성물이 제공된다.
또한 본 발명에서는 상기한 단열재용 접착제 조성물 중에서, 시멘트 접착 증강제는 혼화액으로 이루어지는데, 시멘트 접착 증강제는 혼화액 전체 100중량%에 대하여, 황산암모늄과 염화암모늄 중에서 선택된 것으로서 0.5~2중량%; 염화철과 황산철 중에서 선택된 것으로서 2~5중량%; 질산칼슘 및 염화칼슘 중에서 선택된 것으로서 44~50중량%; 트리포리린산소다 1.5~4중량%; 황산마그네슘과 염화마그네슘 중에서 선택된 것으로서 0.5~3중량%; 탄산칼륨과 규산칼륨 중에서 선택된 것으로서 1.5~4중량%; 및 물 44~47중량%를 포함하는 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 단열재용 접착제 조성물이 제공된다.
특히, 본 발명에서는 상기한 목적을 달성하기 위하여, 시멘트 46.36중량%; 충진제로서 규석분 46.35중량%; 접착성 수지 에멀젼으로서 에칠렌비닐아세테트공중합수지 분말 4.25중량%; 보습제 0.19중량%; 소포제 0.05중량%; 및 시멘트 접착 증강제 2.8중량%를 포함하는 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 단열재용 접착제 조성물이 제공되는데, 이 때, 물은 단열재용 접착제 조성물의 100중량%에 대하여 22중량%로 혼합 사용될 수 있으며, 시멘트 접착 증강제는 혼화액 전체 100중량%에 대하여, 염화암모늄 0.63중량%; 황산철 2.63중량%; 질산칼슘 46.69중량%; 트리포리린산소다 1.58중량%; 염화마그네슘 0.52중량%; 탄산칼륨 1.51중량%; 및 물 46.44중량%를 포함하는 조성을 가지는 것을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 단열재용 접착제 조성물은 우수한 침투성을 가질 뿐만 아니라, 세라믹화되는 성질을 가지는 바, 단열재와 피체물 사이에서 단순한 접합이 아닌 밀착형 접착제로서 기능하게 되어, 종래의 접착제가 가지는 문제점 즉, 외부환경에 의하여 장기간 사용시 점차적으로 열화되어 접착성능이 저하되고 그에 따라 장기적인 접착성능이 저하되는 문제점을 해결하게 되는 장점이 있다.
또한 본 발명의 단열재용 접착제 조성물은 세라믹화되는 성질을 가지므로, 단열재의 표면에 도포되었을 때 단열재의 표면을 강화시키게 되는 바, 단열재의 표면강화를 위한 피복재로서도 사용될 수 있다. 종래의 단열재가 가지는 취약점인 표면강도미약, 화재시 화염 확산 위험성, 습기, 투수의 저항성 부족 및 시간경과에 따른 단열재의 열화 등으로 단열 및 흡음성능이 저감되는 문제점을, 본 발명을 통해서 해소할 수 있는 것이다.
이러한 본 발명의 단열재용 접착제 조성물을 단열재의 표면에 도포하여 단열재를 피복하였을 경우 단열재의 표면이 강화되고 보강되므로, 플라스틱망, 메탈라스, 석고보드, 시멘트압축판, 스레트판, 밤라이판 등을 단열재에 부착 고정시킴으로써, 건축자재로서 경량단열 흡음 패널을 제작할 수 있으며, 또한 연약지반, 매립지 등에 성토시에 단열재를 이용하여 성토작업을 할 수도 있다.
도 1은 인장접착강도 시험을 위한 시험체의 구성을 보여주는 개략도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기준으로 본 발명을 설명하지만, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 실시예에 의해 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 단열재용 접착제 조성물(이하, “접착제 조성물”이라고 약칭한다)은, 전체 조성물 100중량%에 대하여 시멘트 40~50중량%, 충진제 40~50중량%, 접착성 수지 에멀젼 2.5~6중량%, 보습제 0.1~0.5중량%, 소포제 0.02~0.1중량%, 및 시멘트 접착 증강제 2.5~4.5중량%를 포함하는 조성을 가진다. 이러한 본 발명의 접착제 조성물은 물과 혼합하여 사용하게 되는데, 접착제 조성물의 중량을 100이라고 하였을 때 물의 중량이 17 내지 40으로 되도록 접착제 조성물을 물과 교반하여 사용한다. 즉, 본 발명의 접착제 조성물과 물을 중량비로서 100:17~40의 비율로 혼합하여 사용하는 것이다.
본 발명에서 시멘트는 일반 포트랜드시멘트, 조강 포트랜드시멘트, 초조강 포트랜드시멘트, 백색 포트랜드시멘트 및 알루미나 시멘트로 이루어진 그룹에서 현장 사정에 따라 선택된 것으로서, 전체 접착제 조성물의 100중량% 중에서 40~50중량%로 함유된다. 시멘트 함유량이 40중량% 미만으로 되면 상대적으로 필러의 함유량이 높아지기 때문에 접착력이 저감되고, 50중량%를 초과하였을 때는 접착층이 균열이 발생할 수 있다.
본 발명에서 충진제(필러)는 전체 접착제 조성물의 100중량% 중에서 40~50중량%로 함유되며, 규석분, 탈크, 탄산칼슘, 발포중공분말 및 화산재로 이루어진 그룹에서 하나 또는 2개를 충진제로서 선택하여 사용한다. 필러의 함유량이 40중량% 미만으로 되면 상대적으로 시멘트의 함유량이 높아져서 접착강도가 커지지만 접착층에 균열이 발생할 수 있고, 필러 자체는 접착성에 기여하는 것이 아니기 때문에 필러의 함유량이 50중량%를 초과하였을 때는 접착강도가 저감된다.
본 발명에서 접착성 수지 에멀젼은 전체 접착제 조성물의 100중량% 중에서 2.5~6중량%로 함유되는데, 초산비닐공중합수지, 아크릴계공중합수지, 에치렌초산비닐공중합수지, 초산비닐베오바공중합수지, 스치텐아크릴공중합수지, 에치렌비닐알콜공중합수지, 에치렌비닐아세테이트공중합수지, 및 스치렌부다디엔라텍스로 이루어진 그룹에서 하나 또는 2개를 선택하여 사용한다. 이 때 접착성 수지 에멀젼은 액상이나 분말 형태 중 어느 것도 무방하다. 접착성 수지 자체가 접착제 자체의 접착력을 높이는 중요한 역할을 담당하기 때문에 접착성 수지 에멀젼의 함유량이 2.5중량% 미만으로 되면 전체 접착력이 약해지고, 6중량%를 초과하였을 때는 적정량을 초과하는 것이기 때문에 초과분은 더 이상 접착력 향상에 크게 도움이 되기보다 오히려 내구성면에서 문제가 발생할 수 있다.
본 발명에서 보습제는 전체 접착제 조성물의 100중량% 중에서 0.1~0.5중량%로 함유한다. 보습제의 함유량이 0.1중량% 미만으로 되면 보습효과가 떨어지며, 0.5중량%를 초과하였을 때는 경화를 지연시키는 영향을 줄 수 있다.
본 발명에서 소포제는 전체 접착제 조성물의 100중량% 중에서 0.02~0.1중량%로 함유한다. 소포제의 함유량이 0.02중량% 미만으로 되면 소포제의 역할이 떨어지고, 0.1중량%를 초과하였을 때는 소포제로 인한 영향이 미미하다.
본 발명의 접착제 조성물에는 시멘트 접착 증강제가 전체 접착제 조성물의 100중량% 중에서 2.5~4.5중량%로 함유된다. 시멘트 접합 증강제는 혼화액으로 이루어진 것으로서, 시멘트 접착 증강제는 혼화액의 전체 100중량%에 대하여, 황산암모늄과 염화암모늄 중에서 선택된 것으로서 0.5~2중량%; 염화철과 황산철 중에서 선택된 것으로서 2~5중량%; 질산칼슘 및 염화칼슘 중에서 선택된 것으로서 44~50중량%; 트리포리린산소다 1.5~4중량%; 황산마그네슘과 염화마그네슘 중에서 선택된 것으로서 0.5~3중량%; 탄산칼륨과 규산칼륨 중에서 선택된 것으로서 1.5~4중량%; 및 물 44~47중량%를 포함하도록 조성된 것이다.
본 발명의 접착제 조성물에 포함되는 시멘트 접합 증강제는 상기한 성분들을 30~40분 동안 교반하여 혼합함으로써 “혼화액(液)”의 형태로 만들어서 사용하게 된다.
상기한 시멘트 접합 증강제는, 시멘트가 수화반응에 의해 경화하는 과정에서 발생하게 되는 수산화칼슘과 반응하게 되어 강한 침투성을 가지게 되며, 강한 응집력과 접착강도를 발현하게 된다. 특히, 혼화액 형태로 이루어진 상기한 본 발명의 시멘트 접착 증강제는 시간이 경과함에 따라 세라믹화되면서 우수한 내구성을 발휘하게 된다.
따라서 위와 같은 시멘트 접합 증강제를 포함하는 본 발명의 접착제 조성물이 단열재와 피체물 사이의 접합면에 도포되면, 접착성 수지 에멀젼과 함께 시멘트 접합 증강제가 단열재와 피체물 각각의 접합면에 침투하게 되어 단열재와 피체물 간의 밀착을 더욱 강화시켜서 매우 강한 접합층을 형성하게 된다. 플라스틱 발포스치로폼, 그라스울, 미네랄울 등의 단열재에는 많은 표면공극이 존재한다. 또한 피체물인 콘크리트, 모르타르, ALC(경량기포콘크리트), 벽돌 등 역시 많은 표면공극을 가지고 있다. 본 발명의 접착제 조성물에 포함된 시멘트 접합 증강제는 높은 침투성을 가지고 있으므로 단열재와 피체물의 표면공극으로 깊게 침투하면서 단열재와 피체물을 서로 강력하게 밀착시킨 상태로 경화되고, 그에 따라 매우 우수한 접착 성능을 발휘하게 되는 것이다. 특히 단열재의 대부분을 차지하고 있는 EPS 등은 오픈셀 구조이기 때문에 공극이 심하므로 시멘트 접합 증강제는 더욱 쉽게 접합면에 침투하게 되며, 그에 따라 본 발명의 접착제 조성물에 의해 발휘되는 밀착 및 그에 따른 접착력이 더욱 강화되는 효과가 발휘된다.
종래의 단열재용 접착제는 접착강도가 부족하고 단열재와 피체물과의 밀착 보다는 단순 접합만을 의도하고 있다. 따라서 종래의 접착제를 사용할 경우에는 부족한 접착력을 보완하기 위하여 보조 용구인 패스너 또는 트랙시스템 방식을 채택하여 단열재를 부착하는 것이 일반적이며, 그만큼 단열재 설치 시공의 효율이 저하되고 비용과 공기가 늘어나는 단점이 있다.
이에 비하여 본 발명의 접착제 조성물은 위와 같이 강한 침투성과 밀착력을 발휘하게 되는 시멘트 접착 증강제와 접착성 수지 에멀젼을 최적 함량으로 포함하고 있는 바, 단열재와 피체물 사이에 강력한 밀착 및 그에 따른 우수한 접착 성능을 발휘하게 된다.
특히, 본 발명의 접착제 조성물은 시간이 경과함에 따라 세라믹화되면서 우수한 내구성을 발휘하게 되는 바, 우수한 접착 성능을 영구적으로 발휘하게 되는 장점이 있을 뿐만 아니라 표면 강화 성능을 발휘하게 되는 장점이 있다. 즉, 본 발명의 접착제 조성물을 단열재의 표면에 도포하였을 경우, 본 발명의 접착제 조성물이 세라믹화되면서 우수한 내구성을 발휘하게 되는 바, 단열재의 표면을 강화시키고 단열재의 성능 수명을 장기간 유지시키는 우수한 피복재로서도 기능하게 되는 것이다.
일반적으로 단열재는 강도가 약하며, 이로 인하여 작업시 충격에 의하여 훼손이 쉽다는 단점이 있다. 이에 반하여 본 발명의 접착제 조성물은 세라믹화되면서 우수한 강성을 발휘하게 되는 바, 본 발명의 접착제 조성물을 단열재의 표면에 도포하여 피복하였을 경우, 단열재는 세라믹화된 접착제 조성물의 피복층을 통해서 높은 표면 강성을 가지게 되며 그에 따라 단열재의 표면이 강화되므로, 작업 과정에서 충격 등이 가해지더라도 표면이 손상되거나 파손되는 것을 최소화시키고 충격 등으로부터 단열재를 안전하게 보호할 수 있게 된다.
또한 본 발명의 접착제 조성물은 불연성 및 내투습성을 가지는 바, 단열재의 표면에 도포하였을 때 단열재에 대해 우수한 불연성능 및 내투습성능을 부여하게 되는 장점이 있다. 단열재는 화염에 약하여 화재시에는 순식간에 화염이 확산되기 쉽고 이로 인하여 재산상의 손실은 물론 인명피해가 발생할 위험성을 가지고 있다. 또한 단열재는 습기, 투수에 대한 저항성이 부족하기 때문에 곰팡이, 부패의 우려가 있을 뿐만 아니라 습기 및 투수에 의하여 30~70%의 단열성능과 흡음성능이 저감되는 단점이 있으며, 시간경과에 의해 열화가 되면서 단열성능과 흡음성능에 저하가 발생하게 된다.
그러나 본 발명에 따른 조성물은 단열재의 표면에 도포된 후 세라믹화되면서 우수한 내구성을 발휘하게 되는 바, 위와 같은 단열재가 가지는 단점을 해소할 수 있게 된다. 즉, 본 발명의 접착제 조성물을 단열재의 표면에 도포하였을 경우, 단열재의 표면이 강화되어 단열재의 성능 수명을 장기간 유지시키게 될 뿐만 아니라, 불연성능이 발휘되어 화재의 취약성을 해소할 수 있으며, 습기 및 투수에도 강하게 되고 단열재의 수명도 더욱 길어지게 되는 장점이 발휘되는 것이다.
이와 같이 본 발명에 따른 조성물은 단열재를 피체물에 강하게 부착시키는 접착제로서도 사용되지만 필요에 따라서는 단열재의 표면을 보호하기 위한 표면 강화 피복재로도 매우 유용하게 사용되는 것이다.
다음에서는 본 발명의 구체적인 실시예와 비교예에 대해 설명한다. 본 발명에 따른 실시예와 비교예의 조성은 아래의 표 1과 같다.
아래의 실시예와 비교예에서 사용된 시멘트 접착 증강제는 혼화액으로서, 혼화액의 전체 100중량%에 대하여 염화암모늄 0.63중량%, 탄산칼륨 1.51중량%, 황산철 2.63중량%, 트리포리린산소다 1.58중량%, 염화마그네슘 0.52중량%, 질산칼슘 46.69중량%, 및 물 46.44중량%를 포함하는 조성을 가지는 것이다.
| 조성 | 실 시 예 | 비 교 예 | |||||||||||
| 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | 실시예5 | 실시예6 | 비교 예1 |
비교 예2 |
비교예3 | 비교 예4 |
비교 예5 |
비교 예6 |
비교 예7 |
|
| 시멘트 (중량%) |
46.36 | 45.00 | 47.00 | 42.00 | 48.00 | 50.00 | 47.76 | 47.73 | 44.48 | 47.06 | 45.0 | 18.0 | 66.67 |
| 필러(규석분) (중량%) |
46.35 | 47.76 | 47.26 | 47.26 | 42.76 | 41.26 | 47.75 | 47.73 | 44.48 | 47.05 | 45.01 | - | - |
| 다공질경량석분 (중량%) |
- | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 5.71 |
| 석고푸라스타 (중량%) |
- | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 33.3 | - |
| 규산칼슘 (중량%) |
- | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 10.3 | - |
| 후라이애쉬 (중량%) |
- | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 34.5 | - |
| 퍼라이트 (중량%) |
- | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 3.1 | - |
| 무기질단섬유 (중량%) |
- | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 0.36 |
| 에치렌비닐 아세테이트 공중합수지(분말) (중량%) |
4.25 | 3.5 | 2.5 | 6.0 | 5.0 | 4.0 | 4.25 | 1.5 | 8.0 | 4.25 | 4.25 | - | - |
| 폴리비닐알콜 (중량%) |
- | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 0.6 | - |
| 아크릴산에칠 에스테르 (중량%) |
- | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 26.20 |
| 시멘트 접착 증강제 (중량%) |
2.80 | 3.5 | 3.0 | 2.5 | 4.0 | 4.5 | - | 2.80 | 2.80 | 1.40 | 5.50 | - | - |
| 보습제 (비교예는 증점제) (중량%) |
0.19 | 0.19 | 0.19 | 0.19 | 0.19 | 0.19 | 0.19 | 0.19 | 0.19 | 0.19 | 0.19 | 0.2 | 0.70 |
| 소포제 (중량%) |
0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | - | 0.36 |
| 합 계 (중량%) |
100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 물(water) (중량%) |
22 | 22 | 22 | 22 | 22 | 22 | 22 | 22 | 22 | 22 | 22 | 46 | 21 |
표 1에 정리된 바와 같이, 실시예로는 6가지 형태의 본 발명에 따른 접착제 조성물을 이용하였으며, 비교예로는 7가지 형태와 2가지 국제규격을 제시하여 비교하였다.
실시예1은 6개 형태 실시 중 최적의 것을 선택하여 표준화시킨 것이다. 표 1에 정리한 것처럼 실시예1에 따른 접착제 조성물은, 전체 조성물 100중량%에 대하여 시멘트 46.36중량%, 필러(충진제)로서 규석분 46.35중량%, 접착성 수지 에멀젼으로서 플라스틱수지 중 접착성이 우수한 에치렌비닐아세테이트 공중합수지 분말 4.25%중량, 시멘트 접착 증강제 2.8중량%, 보습제 0.19중량% 및 소포제 0.05중량%를 포함하는 조성을 가지는 것이고, 이러한 접착제 조성물 100중량%에 대해 물 22중량%이 되도록 믹서로 교반하여 실시하였다.
실시예2는 시멘트 45.0중량%, 필러로서 규석분 47.76중량%, 접착성 수지 에멀젼으로서 에치렌비닐아세테이트 공중합수지분말 3.5중량%, 시멘트 접착 증강제 3.5중량%, 보습제 0.19중량% 및 소포제 0.05중량%를 포함하는 조성을 가지는 것이고, 이러한 접착제 조성물 100중량%에 대해 물 22중량%이 되도록 믹서로 교반하여 실시하였다.
실시예3은 시멘트 47중량%, 필러로서 규석분 47.26중량%, 접착성 수지 에멀젼으로서 에치렌비닐아세테이트 분말 2.5중량%, 시멘트 접착 증강제 3중량%, 보습제 0.19중량% 및 소포제 0.05%를 포함하는 조성을 가지는 것이고, 이러한 접착제 조성물 100중량%에 대해 물 22중량%이 되도록 믹서로 교반하여 실시하였다.
실시예4는 시멘트 42중량%, 필러로서 규석분 47.26중량%, 접착성 수지 에멀젼으로서 에치렌비닐아세테이트 분말 6중량%, 시멘트 접착 증강제 2.5중량%, 보습제 0.19중량% 및 소포제 0.05%를 포함하는 조성을 가지는 것이고, 이러한 접착제 조성물 100중량%에 대해 물 22중량%이 되도록 믹서로 교반하여 실시하였다.
실시예5는 시멘트 48.0중량%, 필러로서 규석분 42.76중량%, 접착성 수지 에멀젼으로서 에치렌비닐아세테이트 분말 5.0중량%, 시멘트 접착 증강제 4.0중량%, 보습제 0.19중량% 및 소포제 0.05%를 포함하는 조성을 가지는 것이고, 이러한 접착제 조성물 100중량%에 대해 물 22중량%이 되도록 믹서로 교반하여 실시하였다.
실시예6은 시멘트 50.0중량%, 필러로서 규석분 41.26중량%, 접착성 수지 에멀젼으로서 에치렌비닐아세테이트 분말 4.0중량%, 시멘트 접착 증강제 4.5중량%, 보습제 0.19중량% 및 소포제 0.05%를 포함하는 조성을 가지는 것이고, 이러한 접착제 조성물 100중량%에 대해 물 22중량%이 되도록 믹서로 교반하여 실시하였다.
비교예1은 실시예1과 비교하기 위한 것으로서, 실시예1과 대비하여 시멘트 접착 증강제를 사용하지 않고 기타 나머지 성분은 동일하게 함유한 것이다.
비교예2와 비교예3은 각각 실시예1과 대비하여 에치렌비닐아세테이트 분말의 함유량만을 변화시키고 기타 성분은 동일하게 한 것으로서, 구체적으로 비교예2는 접착성 수지 에멀젼으로서 에치렌비닐아세테이트 분말의 함유량을 본 발명에서 제시하는 최소함유량 미만인 1.5%중량%로 하였을 경우에 대한 것이고, 비교예3은 접착성 수지 에멀젼으로서 에치렌비닐아세테이트 분말의 함유량을 본 발명에서 제시하는 최대함유량을 초과하는 8중량%으로 하였을 경우에 대한 것이다.
비교예4와 실시예5는 각각 실시예1과 대비하여 시멘트 접착 증강제의 함유량만을 변화시키고 기타 성분은 동일하게 한 것으로서, 구체적으로 비교예4는 시멘트 접착 증강제의 함유량을 본 발명에서 제시하는 최소함유량 미만인 1.4중량%로 하였을 경우에 대한 것이고, 비교예5는 시멘트 접착 증강제의 함유량을 본 발명에서 제시하는 최대함유량을 초과하는 5.5중량%으로 하였을 경우에 대한 것이다.
비교예6과 비교예7은 각각 주성분으로서 시멘트를 사용하고 있는 기존의 접착제에 대한 것이다. 특히 비교예6은 조성물의 양을 100분률로 환산한 것으로서, 비교예6은 일본공개특허 特開平 10-25937에 개시된 것이며, 비교예7은 대한민국 등록특허 제 10-0671219호에 개시된 것이다.
실시예와 비교예에 대해서는 인장접착강도와 압축강도에 대한 시험을 수행하였는데, 도 1에는 인장접착강도 시험을 위한 시험체의 구성에 대한 개략적인 형상이 도시되어 있다. 도 1에서 수치의 단위는 mm이고, 도 1에서 단열접착제는 단열재와 피체물 사이에 도포된 본 발명의 접착제 조성물과 실시예를 각각 의미하는 것이고, 시료접착제는 단열재와 시험을 위한 강판 사이에 도포된 본 발명의 접착제 조성물과 실시예를 각각 의미하는 것이다.
인장접착강도는 아래의 수학식 1에 의해 산출하였고, 시험결과는 표 2에 정리되어 있다. 여기서 EOTA는 European Organization for Technical Approvals의 약어이고 JIS는 Japanese Industrial Standards의 약어로서, 유럽의 규격인 EOTA기준과 일본의 JIS규격과 비교하여, 본 발명의 실시예와 비교예의 결과를 분석하였다.
위 수학식 1에서 T는 인장접착강도(N/㎟)이고, P는 최대하중(N)이며, W는 시료(단열재)의 면적(㎟)이다. 아래 표 2에서 시료의 면적 W는 1,600㎟이다.
| 성능평가 | 단위 | 실 시 예 | 비 교 예 | |||||||||||
| 실시 예1 |
실시 예2 |
실시 예3 |
실시 예4 |
실시 예5 |
실시 예6 |
비교 예1 |
비교 예2 |
비교 예3 |
비교 예4 |
비교 예5 |
비교 예6 |
비교 예7 |
||
| 인장접착강도 (콘크리트+ 접착제+단열재) |
N/㎟ | 0.28 | 0.26 | 0.22 | 0.24 | 0.27 | 0.29 | 0.17 | 0.18 | 0.24 | 0.20 | 0.30 | 0.20 | 우수 |
| 인장접착강도 (콘크리트+접착제) |
N/㎟ | 1.95 | 1.1 | |||||||||||
| 접착제 압축강도 | N/㎟ | 4.302 | 3.725 | |||||||||||
실시예1은 본 발명의 접착제 조성물에서 최적의 조성을 가지도록 표준화된 것으로서 매우 우수한 인장접착강도를 발휘한 것으로 나타났다.
실시예2는 접착성 수지 에멀젼의 함유량을 실시예1보다 약간 감량하고, 그 대신 시멘트 접착 증강제를 증량한 것으로서, 위 표 2에 정리된 바와 같이 우수한 인장접착강도 0.26N/㎟가 실현되었다.
실시예3은 접착성 수지 에멀젼의 함유량을 실시예1에 비하여 상당량 감량한 것이나, 시멘트 접착 증강제의 역할로 인하여 양호한 수준인 0.22N/㎟의 인장접착강도를 실현하였다.
실시예4는 접착성 수지 에멀젼을 함유량을 최대로 한 것으로서 0.24N/㎟의 양호한 인장접착강도를 실현하였다. 이와 같은 실시예를 통해서, 접착성 수지 에멀젼의 증량 투입만큼 무한적으로 인장접착강도가 증대되지 않음을 알 수 있다.
실시예5는 주재료인 시멘트와 접착성 수지 에멀젼, 그리고 시멘트 접착 증강제의 3개 성분의 함유량을 실시예1에 비하여 증량한 것으로서 우수한 인장접착강도인 0.27N/㎟을 실현하였다.
실시예6은 시멘트의 함유량을 최대로 함과 동시에, 접착의 기여도가 전혀 없는 필러인 규석분은 최소함유량으로 하고, 접착성 수지 에멀젼의 함유량은 적정량으로 하였으며, 시멘트 접착 증강제는 최대함유량으로 하여 실시한 것으로서, 0.29N/㎟의 우수한 인장접착강도가 실현되었다. 다만 실시예6의 경우, 경화속도가 조금 빨라져서 가사시간이 3시간 15분으로 실시예1보다 좀 빠르게 나타났다.
비교예1은 최적화된 실시예1와 대비하여 가장 중요한 성분인 시멘트 접착 증강제를 제외한 것으로서, 비교예1의 경우는 0.17N/㎟의 불만족스러운 인장접착강도가 측정되었다. 이러한 비교예1의 결과는 본 발명에 따른 시멘트 접착 증강제를 사용하지 않고, 단지 시멘트와 접착성 수지 에멀젼만으로는 접착성 발휘에 한계가 있음을 보여주는 것이다. 시멘트가 주성분인 접착제 조성물에 있어서는 반드시 시멘트의 접착성을 높이는 본 발명의 시멘트 접착 증강제가 필요한 것임을 다시 한번 확인하여 주는 것이다.
비교예2와 비교예3은 각각 접착제 조성물에서 중요한 역할을 담당하는 접착성 수지 에멀젼의 함유량을 본 발명에서 제시한 최소함유량보다 적은 것과 최대함유량보다 많은 것인데, 표 2에 정리된 것처럼 비교예2의 경우는 인장접착강도가 0.18N/㎟로서 만족스럽지 못하며, 비교예3은 인장접착강도가 0.24N/㎟로서 비교적 양호한 수준이지만, 접착성 수지 에멀젼의 함유량이 많은 것을 감안할 때 기대보다는 낮은 인장접착강도가 시현된 것이다. 결국 접착성 수지 에멀젼의 함유량이 본 발명에서 제시한 상한 값보다 더 많더라도 그 함유량의 증량에도 불구하고 인장접착강도가 증대되지 않는다는 것을 보여주는 것이다. 또한 접착성 수지 에멀젼의 함유량이 적정량(본 발명에서 제시한 상한 값)을 초과할 경우에는 오히려 내구성에서 문제가 발생할 수 있다.
비교예4와 비교예5는 각각 접착제 조성물에서 가장 중요한 역할을 하는 시멘트 접착 증강제 투입량을 실시예1과 달리한 것으로서, 비교예4는 시멘트 접착 증강제의 함유량을 본 발명에서 제시한 하한 값 보다 작은 경우인데, 비교예4는 인장접착강도가 일반수준인 0.20N/㎟로 만족스럽지 못한 결과가 나왔다. 이는 시멘트 접착 증강제의 함유량이 본 발명의 하한 값보다 작을 경우, 접착작용을 증진시키는 효과가 미미하다는 것을 보여준다. 비교예5는 시멘트 접착 증강제의 함유량을 본 발명에서 제시한 상한 값 보다 더 크게 한 경우로서, 인장접착강도가 0.3N/㎟로 만족스러운 결과가 나왔다. 이를 통해서 시멘트 접착 증강제의 함유량이 접착강도와 정비례한다는 것을 확인 할 수 있었다. 그러나 실시예5의 경우, 경화가 급속하게 진행되어 가사시간이 2시간 정도로 나타났다. 가사시간이 2시간일 경우, 현장에서 작업을 수행하기가 불가능하게 된다. 따라서 가사시간을 고려할 때, 시멘트 접착 증강제의 상한 값은 본 발명에서 제시하는 4.5중량%이 되어야 함을 알 수 있다.
비교예6은 종래의 접착제 조성물로서 시멘트의 함유량을 최소화하고 석고푸라스타, 후라이애쉬 및 규산칼슘 등의 필러의 함유량을 증대시킨 것으로서, 최소의 접착성 수지 에멀젼이 함유되었기 때문에 인장접착강도가 일반의 수준인 0.2N/㎟이 시현된 것으로 판단된다.
비교예7 역시 종래의 접착제 조성물로서 시멘트의 함유량에 비하여 필러가 전혀 없고 크랙을 방지하기 위하여 단섬유를 투입한 것이며, 접착성 수지 에멀젼을 과대하게 투입된 것이다. 비교예7에서 투입된 접착성 수지 에멀젼은 액상으로서, 이를 분말로 환산한다면 액상의 고형분이 약 45~50중량%이 되기 때문에 12중량%가 된다. 이는 본 발명의 접착제 조성물에 함유되는 접착성 수지 에멀젼의 함유량 2.5~6중량%보다 매우 과대한 양이 된다. 비교예에서 확인한 바와 같이 접착성 수지 에멀젼이 과하게 투입된다고 하여 접착강도가 무제한 높아지는 것이 아니며, 오히려 과대 투입은 내구성면에서 문제가 발생하게 된다. 비교예7의 경우, 인장접착강도는 수치로 표현되지 않았고 우수함으로만 표시 되어 있다.
비교예로서 국제규격인 EOTA 및 JIS규격을 본 발명의 실시예와 비교하였다. EOTA는 0.25N/㎟, JIS는 0.20N/㎟으로 되어 있는데, 본 발명의 접착제 조성물에 따른 실시예1의 경우 인장접착강도 0.28N/㎟로서 상기한 EOTA 및 JIS규격의 값보다 높은 수치를 보이고 있다. 특히 본 발명의 접착제 조성물은 시멘트 접착 증강제의 투입을 통한 세라믹화에 의해 매우 우수한 내구성을 보이게 된다.
플라스틱 발포스치로폼으로 이루어진 단열재의 경우, 인장접착강도 측정은 측정 과정 중에 단열재 자체가 파열될 때의 수치이기 때문에 접착제 조성물 자체의 실제의 접착력은 확인이 불가능하다. 그러나 접착제 조성물의 실질적인 접착력을 확인해 볼 필요가 있기에, 이에 대한 방안으로 콘크리트에 본 발명의 접착제 조성물을 바르고 인장접착강도를 측정하였다. 그 결과는 상기한 표 2에 정리되어 있는데, 표 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 접착제 조성물을 콘크리트에 바르고 인장접착강도를 측정한 결과값은 1.9N/㎟으로서, KS규격 KSF4716 시멘트계 바탕바름재 기준의 1.1N/㎟에 비하여 우수한 접착력을 나타냄을 알 수 있다.
접착제 조성물의 실질 접착력을 확인하기 위한 또다른 방안으로서, 접착제 조성물 자체의 압축강도를 측정하였다. 접착제 조성물의 압축강도는 접착제 조성물의 접착강도로 이루어지는 것이기 때문에 접착제 조성물 자체의 압축강도를 파악함으로써 접착제 조성물의 접착강도를 파악할 수 있다. 본 발명의 접착제 조성물에 대한 실시예1의 경우 표 2에 정리된 바와 같이 4.302N/㎟의 압축강도가 측정되었다.
이에 반하여 비교예1은 콘크리트에 접착제 조성물을 바르고 인장접착강도를 측정한 결과 1.1N/㎟로 측정되었고, 접착제 조성물의 압축강도는 3.725N/㎟로 측정되어 본 발명에 미치지 못하는 것으로 확인되었다. 위와 같은 실시예 및 비교예를 통해서 확인된 바와 같이, 본 발명의 접착제 조성물은 본 발명만의 고유한 조성을 가지는 시멘트 접착 증강제를 포함함으로써, 우수한 접착력을 발휘하고 있는 것이다. 즉, 본 발명에서 시멘트 접착 증강제는 비록 투입량이 그리 많지 않지만, 이를 통해서 접착력의 큰 향상을 가져오는 것이다.
한편, 본 발명에 있어서, 시멘트 접착 증강제는 주재료인 시멘트와의 화학적인 반응에 의하여 시간이 경과됨에 따라 세라믹화되며, 이를 통해서 우수한 강성과 내구성을 발휘하게 된다. 즉, 종래의 단열재용 접착제가 장기간 경과 후에 여러 외부환경(습기, 투수, 계절에 따른 냉온반복의 팽창 수축)으로 인하여 점점 열화되어 접착성능이 저하되는 문제가 발생되는데 비하여, 본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하여 장기간의 열화에도 큰 내구성을 발휘하며, 투습에도 강한 우수한 성능을 발휘하게 되는 것이다.
추가적으로 본 발명에 따른 조성물에 대한 불연성에 대해 점검하였다. 표 3은 본 발명의 실시예1에 대한 불연성 시험결과를 정리한 것이다.
| 시험항목 | 단위 | 시험결과 | 비 교 (판정기준) |
||||
| 1회 | 2회 | 3회 | 평균 | ||||
| 불연성시험 | 질량감소율 | % | 18.1 | 18.0 | 19.6 | 18.5 | 30 이하 |
| 최고온도와 최종 평형온도의 차 |
℃ | 0.9 | 1.5 | 1.5 | 1.3 | 20을 초과하지 않을 것 |
|
| 가스유해성 시험 |
시험용 흰 쥐 평균행동정지시간 |
분:초 | 14:49 | 14:51 | - | 14:50 | 9:00 이상 |
불연성 시험에 따르면 본 발명의 접착제 조성물은 표 3에서 보는 바와 같이 “불연재료″의 기준을 크게 상회하는 우수한 성적을 발휘함이 확인되었다. 여기서 불연재료의 판정기준은 국토교통부고시 제2019-473호에 근거한다. 본 발명의 접착제 조성물은 접착성 수지 에멀젼의 함유량을 줄이는 대신에 시멘트와 충진제의 비중을 높이고, 접착성을 제고하기 위하여 무기질 계통의 시멘트 접착 증강제를 더 추가한 것인 바, 위 표 3에서 확인된 바와 같이 우수한 불연성 성능을 발휘하게 된 것으로 파악된다.
표 3의 불연성 시험결과에 따르면 3개의 시험군에서의 평균 질량감소율은 18.6%으로서, 판정기준의 30%이하보다 훨씬 우수한 질량감소율을 보임이 확인되었고, 최고온도와 최종평형온도 차이에 있어서도 3개의 시험군에서 평균 섭씨 1.5도의 낮은 온도차를 보이는 바, 판정기준인 섭씨 20도를 초과하지 않는 우수성이 확인되었다.
표 3에 정리된 바와 같이, 가스유해성 유무시험에 있어서는 시험용 흰쥐의 평균행동정지시간이 9:00(분:초)이상 행동하여야 하는 판정기준에 비하여, 본 발명의 경우는 14:50(분: 초)까지 시험용 흰쥐가 정상행동을 하는 것으로 파악되었는 바, 판정기준보다 5:50(분:초)을 더 정상행동하는 것으로 확인되어 불연재료로서의 종합적인 합격 판정이 내려짐을 확인할 수 있다. 이러한 본 발명의 불연성능은 시멘트 접착 증강제가 투입됨으로 인하여 조성물이 세라믹화되기 때문으로 추정된다.
이상에서 확인된 바와 같이 본 발명에 따른 접착제 조성물은 우수한 침투성을 가질 뿐만 아니라 세라믹화되는 성질을 가지는 바, 단열재와 피체물 사이에서 단순한 접합이 아닌 밀착형 접착제로서 기능하게 되어, 종래의 접착제가 가지는 문제점 즉, 외부환경에 의하여 장기간 사용시 점차적으로 열화되어 접착성능이 저하되고 그에 따라 장기적인 접착성능이 저하되는 문제점을 해결하게 되는 장점이 있다.
또한 본 발명의 접착제 조성물은 세라믹화되는 성질을 가지므로 단열재의 표면에 도포되었을 때 단열재의 표면을 강화시키게 되는 바, 단열재의 표면강화를 위한 피복재로서도 사용될 수 있다. 종래의 단열재가 가지는 취약점인 표면강도미약, 화재시 화염 확산 위험성, 습기, 투수의 저항성 부족 및 시간경과에 따른 단열재의 열화 등으로 단열 및 흡음성능이 저감되는 문제점을, 본 발명을 통해서 해소할 수 있는 것이다.
이러한 본 발명의 접착제 조성물을 단열재의 표면에 도포하여 단열재를 피복하였을 경우 단열재의 표면이 강화되고 보강되므로, 본 발명의 접착제 조성물을 이용하면 우수한 단열 성능과 내구성을 가지는 경량 단열 흡음 패널을 제작할 수 있다. 구체적으로 본 발명에 따른 경량 단열 흡음 패널은, 단열재로서 발포스치로폼의 표면에 플라스틱망, 메탈라스, 석고보드, 시멘트압축판, 스레트판, 밤라이트판 등을 판재를 부착 고정시킨 구성을 가지는데, 발포스치로폼의 표면에 상기한 본 발명의 접착제 조성물을 도포한 후, 그 위에 판재를 밀착시켜서 접착제 조성물을 이용하여 발포스치로폼과 판재를 일체화시킴으로써 경량 단열 흡음 패널이 제작된다.
한편, 본 발명의 접착제 조성물을 이용하면 연약지반, 매립지 등의 성토시에도 발포스치로폼을 사용할 수 있는데, 성토지에 단열재 즉, 발포스치로폼을 본 발명의 접착제 조성물로 부착함으로써, 용이하고 효율적으로 성토작업을 할 수 있는 것이다.
또한 본 발명의 접착제 조성물은 우수한 접착성능을 발휘하므로 콘크리트 간의 접착 즉, 신구(新舊) 콘크리트 간의 접착에도 매우 유용하게 사용할 수 있게 된다. 따라서 본 발명의 접착제 조성물을 설명함에 있어서, “단열재용”이라는 용어를 수식어로 사용하였으나, 본 발명에 따른 접착제 조성물은 반드시 단열재에만 사용되는 것은 아니고, 기타 콘크리트 간의 접착 내지 콘크리트와 강재의 접착, 더 나아가 기타 다양한 재질의 부재간의 접착 및 표면강화에도 매우 유용하게 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
Claims (6)
- 삭제
- 시멘트 40~50중량%;
충진제 40~50중량%;
접착성 수지 에멀젼 2.5~6중량%;
보습제 0.1~0.5중량%;
소포제 0.02~0.1중량%; 및
시멘트 접착 증강제 2.5~4.5중량%를 포함하는데;
시멘트 접착 증강제는 혼화액으로 이루어지며,
시멘트 접착제 증강제는, 혼화액 전체 100중량%에 대하여,
황산암모늄과 염화암모늄 중에서 선택된 것으로서 0.5~2중량%;
염화철과 황산철 중에서 선택된 것으로서 2~5중량%;
질산칼슘 및 염화칼슘 중에서 선택된 것으로서 44~50중량%;
트리포리린산소다 1.5~4중량%;
황산마그네슘과 염화마그네슘 중에서 선택된 것으로서 0.5~3중량%;
탄산칼륨과 규산칼륨 중에서 선택된 것으로서 1.5~4중량%; 및
물 44~47중량%를 포함하는 조성을 가지며;
물과 혼합되어 단열재의 접착 또는 단열재의 표면 강화를 위한 피복 용도로 사용되는 것을 특징으로 하는 단열재용 접착제 조성물.
- 제2항에 있어서,
시멘트는 일반 포트랜드시멘트, 조강 포트랜드시멘트, 초조강 포트랜드시멘트, 백색 포트랜드시멘트 및 알루미나 시멘트로 이루어진 그룹에서 선택된 것임을 특징으로 하는 단열재용 접착제 조성물.
- 삭제
- 단열재의 표면에 청구항 제2항 또는 청구항 제3항에 따른 단열재용 접착제 조성물을 중량비로서 물과 100:17~40의 비율로 혼합한 것을 도포한 후, 그 위에 판재를 설치하여 단열재에 판재를 부착한 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 경량 단열 흡음 패널.
- 제5항에 있어서,
단열재는 발포스치로폼이고,
단열재의 표면에 부착되는 판재는, 플라스틱망, 메탈라스, 석고보드, 시멘트압축판, 스레트판 또는 밤라이판인 것을 특징으로 하는 경량 단열 흡음 패널.
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|---|---|---|---|
| KR1020200042084A KR102152373B1 (ko) | 2020-04-07 | 2020-04-07 | 표면강화 피복 성능을 가지는 단열재용 접착제 조성물, 및 이를 이용한 경량 단열 흡음 패널 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR102291583B1 (ko) * | 2021-02-16 | 2021-08-24 | 심행진 | 탄소섬유망과 무기질계 접착제를 이용한 콘크리트 구조물의 보수보강 구조 및 방법 |
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- 2020-04-07 KR KR1020200042084A patent/KR102152373B1/ko active IP Right Grant
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