KR20030005733A

KR20030005733A - 기능성 세라믹 바름재 조성물

Info

Publication number: KR20030005733A
Application number: KR1020010041162A
Authority: KR
Inventors: 권성우
Original assignee: 권성우
Priority date: 2001-07-10
Filing date: 2001-07-10
Publication date: 2003-01-23
Also published as: KR100418192B1

Abstract

본 발명은 소성 하여 급냉 분쇄한 견운모 분말을 주성분으로 하고 여기에 무기질로서 규사, 석회, CSA시멘트, 슬래그, 탄산칼슘, 프라이애쉬, 마이크로실라카, 백시메트, 안료 그리고 유기질로서 수용성의 AE제(아크릴모노머), 메라민, 셀루로즈, 소포제(실리콘오일)를 첨가 조성한 기능성 세라믹 바름재 조성물에 관한 것임.

Description

기능성 세라믹 바름재 조성물{THE COMPOSITION OF CERAMIC COATING MATERIAL HAVING FUNCTION}

본 발명은 원적외선 방사기능, 탈취 및 항균성을 갖는 바름재 조성물에 관한 것으로 구체적으로는 천연광물인 견운모를 주성분으로 하여 시멘트, 무기질 재료 및 유기질 재료로서 수용성포리머, 접착 및 유동화재 등을 배합하여서된 환경 친화적인 바름재 조성물에 관한 것이다.

본 발명에서 사용되는 견운모는 충남 칠갑산 부근에서 체굴 되는 운기석이라 불려지는 여러 가지 기능성이 인정되는 견운모로서 일라이트(ILLITE)라는 학명으로도 불리어지는 견운모라할 수 있다.

이와 같은 견운모는 용수중의 양이온의 부유입자와 전기적인 중화응집으로 침전을 유발하여 정수작용이 우수하며 자체함수 기능으로 보습효과가 크고 활성도가 높은 고유의 특성 이외에도 상온에서 5-20마이크로폰 파장의 원적외선을 90%이상 방사하는 특징이 있고 강력한 음이온을 발산하여 흡착력이 우수한 광물이다.

이와 같은 특징을 이용하여 소성한 견운모 분말에 접착성을 갖는 아크릴모노머, 간극체움 기능과 시멘트 수화반응 촉진재의 역할을 하는 마이크로실리카, 수화반응을 주도하는 석회석, 수화과정에서 바늘모양의 결정구조를 가진 에트린자이트를 생성하고 이 과정에서 간극의 밀실화와 3차원적 구조의 팽창이 발생하므로 서 바름재의 건조수축응력을 완축시키므로서 고결후의 크랙발생을 방지하는 CSA시멘트, 이들의 상호 접착성과 몰탈배합으로 유동성을 좋게 하는 유동화재 등의 조성물로 구성되므로 서 바름재로서의 특성이 우수할뿐아니라 다양한 기능성이 부여된 바름재 조성물에 관한 것이다.

종래 대표적인 바름재는 미장시에 바르는 시멘트 몰탈은 구조물의 마감처리재로서 실시하는 바름재로 거치른 구조물의 표면을 평활하게하는 일종의 장식효과와 차후 벽지를 바르거나 장식용 도장재를 바를 수 있도록 바탕을 제공함에 불과하다.

또 해초(곤피)로부터 얻어지는 알긴산용액으로 반죽되는 회반죽 바름재가 있어 한옥, 사찰 등의 벽바름재등 특수용도로서 사용하고 있으나 내수성이 약하고 강도가 약한 결점을 갖고 있다.

그밖에도 황토의 점성을 이용한 황토 바름재가 최근 원적외선을 방사하는 기능이 있다하여 한증막, 사우나, 찜질방 등의 벽체 바름재로 이용하고 있으나 이는 특수목적의 원적외선 방사기능 이외에는 내수성 및 강도가 약할 뿐만 아니라 내구성도 거의 없는 특수용도의 바름재라할 수 있다.

본 발명은 종래 바름재의 주종을 이루는 시멘트 바름재가 갖지 못하는 기능과 특수용도로 사용되는 종래 바름재의 취약점을 해결할 수 있는 바름재 조성물을제공함에 있으며 구체적으로는 종래 바름재의 일반적인 특성인 강도, 내구성을 확보하면서도 원적외선 방사기능, 항균성, 탈취기능등 특수기능을 갖는 견운모 분말을 주재로 하는 환경친화적인 바름재 조성물을 제공함에 목적이 있다.

본 발명에 의한 바름재 조성물에 사용되는 원료로서 주성분을 구성하며 특수기능을 갖는 견운모(운기석)의 성분 및 그 기능을 알아보면 먼저 그 성분은 표(1)과 같다.

표(1) 견운모(운기석)분말의 성분표

성분시료명	SiO₂	Fe₂O₃	TiO₂	Al₂O₃	CaO	NgO	U₂O	Na₂O	Ge	강열감량
견운모(운기석)	78.6(%)	0.73(%)	0.03(%)	10.5(%)	2.4(%)	0.31(%)	2.49(%)	2.01(%)	4.0(%)	2.5(%)

(주) 한국건자재 시험연구원에서 실시한 성분성적서임.

또한 견운모 분말의 원적외선 반사율은 표(2)와 같다.

표(2) 견운모(운기석)소정분말의 원적외선 방사율

구분시료명	원적외선방사율	방사에너지
견운모(운기석)	0.92	3.70 X 10²

비고)

1) 본 시험은 40℃에서 시험하였으며 FT-IR Spectrometer를 이용한 Black Body 대비 측정결과임.

2) 한국건자재시험연구원에서 실시한 시험성적서임.

그밖에 견운모(운기석)분말의 항균성 및 탈취성 시험결과는 각각 표(3) 및 표(4)와 같다.

표(3) 견운모(운기석)의 항균성 시험성적서

시험항목균종	시료구분	초기농도(개/㎖)	24시간후농도(개/㎖)	세균감소율(%)
대장균에 의한 항균시험	Blank	271	496	-
대장균에 의한 항균시험	운기석	271	285	44.7
녹농균에 의한 항균시험	Blank	244	401	-
녹농균에 의한 항균시험	운기석	244	212	47.1

(주) 1) Blank : 시료를 넣지 않은 상태에서 측정한 것임.

2) 배지상의 균수는 희석배수를 곱하여 산출한 것임.

3) 시험방법 : KICM-FIR-1003

4) 사용균주

Escherichia coli ATCC 25922

Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442

표(4) 견운모(운기석) 분말의 탈취성 시험분석표

시험항목	경과시간(분)	Blank농도(ppm)	시료농도(ppm)	탈취율(%)
탈취시험	초기	500	500	-
	30	480	130	73
	60	470	90	81
	90	450	70	84
	120	440	60	86

(주) Blank : 시료를 넣지 않은 상태에서 측정한 것임.

1) 시험방법 : KICM-FIR-1004

2) 시험가스명 : 암모니아

3) 가스농도측정 : 가스검지관

본 발명에 의한 바름재 조성물의 주성분인 견운모(운기석)의 성분과 기능은 상술한 바와 같고 이를 주재로한 바름재 조성물의 조성비는 다음과 같다.

조성물 조성비

견운모(운기석)분말 15-35%

규사 20-30%

석회(CaO) 3%

CSA시멘트 3-5%

슬래그(slag) 2-5%

탄산칼슘(CaCO₃)10-20%

프라이애쉬(plyash) 4%

마이크로실리카 5%

백시멘트 3%

AE제(아크릴모노머) 8-13%

메라민(Melamine) 0.45%

셀루로스(Cellulose) 0.05%

소포제(실리콘오일) 0.5%

산화티타늄(TiO₂) 2%

이상의 조성물에서 견운모(운기석)분말의 성분과 기능성에 대해서 전술한바 있고 그밖에 조성물로서 석회는 고화제로서 견운모 분말과 반응하고 반응생성물은 그 입자표면에 극히 미세한 활성의 겔(C-S-H)을 형성하며 이 겔은 수화광물로서 점점 경화되어가며 이렇게 형성된 반응생성물들은 견운모 분말입자들을 서로 연결시켜 주는 역할을 하게되고 CSA시멘트는 칼슘설포알루미네이트(calcium sulpho aluminate) 로서 석회석, 알루미네이트광물, 석고 등을 혼합 분쇄한 재료를 1300℃에서 약 2-3시간 정도 소성한후 공기 중에서 급냉하여 제조한 시멘트로서 아우인 광물의 결정구조와 매우 유사하기 때문에 아우인이라고도부르며 분자식은 C₄A₃S(3CaO·3Al₂O₃·CaSO₄)이고 이는 본 발명의 바름재 조성물로 사용되는 백시멘트나 견운모의 분말 및 수화물과 반응하여 바늘모양의 결정구조를 가진 에트린쟈이트를 생성하는데 이 과정에서 간극의 치밀화와 3차원적 팽창이 발생하므로 바름재의 건조수축시 발생하는 응력을 완충시키므로 서 균열을 방지할 수 있다.

또 용융슬래그는 급냉에 의하여 결정이 될 틈이 없이 결정화 에너지를 내부에 보존하여 유리상태가 된다.

이와 같은 처리에 의하여 슬래그는 잠재 수경성을 가지며, 본 발명 바름재 조성물인 석회, 시멘트 등의 알카리에 의한 자극작용에 의하여 수경성을 발휘한다.

슬래그가 물과 혼합할 때 초기수화반응은 시멘트가 유도하지만 슬래그는 시메트보다 수화반응이 휠씬 느리기 때문에 장기강도의 발현과 내구성이 크고 슬래그의 수화반응은 시멘트에 비해 겔형상이므로 시멘트 페이스트의 조밀함을 증대시킨다.

그리고 마이크로 실리카는 바름재 조성물로 사용할 경우 강도의 감소 없이 마이크로실리카의 단위 사용량당 3-4배의 시멘트를 대체할 수 있고 바름재의 구조에 채움 기능과 시멘트의 수화반응 촉진재의 역할을 하며 마이크로실리카는 입자의 크기가 수 ㎛ 이하의 구형입자이므로 간극을 매우는 역할을 한다.

한편 시멘트 수화반응에서 포졸란반응은 수산화칼슘이 필요한데 마이크로실리카가 없는 경우에 수산화칼슘은 큰 덩어리로 존재하며 적은 입자에 비교적 강하게 붙어있어 다음 단계로의 화학반응이 저해 받는다.

마이크로실리카가 존재하는 경우에는 마이크로실리카가 이 수산화칼슘 덩어리를 잘게 부수는 역할을 하여 수산화칼슘이 포졸라 반응에 좀더 활발하게 참여할 수 있도록 함으로써 전체적인 수화반응을 촉진시킬 수 있다.

프라이애쉬는 주로 혼합시메트용으로 첨가되는 재료로서 물을 첨가하면 시멘트와 반응하여 경화성을 나타내고 이는 시멘트에 새로운 특징을 부여하기 위하여 첨가되고 첨가시에는 경화성뿐만 아니라 시멘트가 갖고 있는 여러 가지 결점을 보완할 수 있는데 시멘트의 풍화에 대한 저항성, 가소성과 작업성, 응결중의 수축현상방지, 인장강도증대 화학적 저항성 등을 들 수 있고 값싼 재료로 경제성도 중요시되고 있다.

AE제(air entraiming)인 아크릴모노머는 시멘트 자체가 강도가 좋으나 가소성이 적고 응결한 다음 수축이 크며 경화된 다음 탄성이 적으므로 이러한 시멘트의 가소성과 수축을 보완하기 위해 석회석(CaCO₃)과 함께 첨가되며 아크릴모노머는 접착성과 방수성이 뛰어나며 특히 미장시 가소성이 크고 작업성이 좋으며 이러한 성질이 일정시간 유지되므로 작업하기 쉽다.

그밖에도 아크릴모노머는 본 바름재 조성물의 하나인 메라민과 함께 강력한 방수성을 가지며 백화현상방지, 우수한 접착력을 나타낸다.

또한 셀루로스(Cellulose)는 메라민과 함께 우수한 접착력을 나타내고 유동화제로서의 기능을 가지므로 작업성을 개선할 수 있으며 소포제로서 실리콘 오일은 몰탈제조시 생성되는 가스나 수화반응시에 팽창을 억제하여 팽창에서 수축의 차이를 줄일 수 있고 산화티탄은 백색안료로서 밝은 색상을 얻기 위함이다.

그밖에 특징적인 것은 본 발명 바름재의 주성분이면서 특수기능을 갖게 하는 견운모 분말을 1100℃까지 소성처리한후 결정석출 시간을 주지 않고 급냉시켜 분쇄하므로 서 결정화 에너지를 보존하므로 서 잠재수경성을 갖게 한 분말을 사용한다.

또한 본 발명 바름재의 조성비는 우선 견운모 소성분말의 원적외선 방사기능, 항균성, 탈취성등 특수기능의 효과적인 범위와 바름재로서의 일반적인 기능인 강도, 내구성, 무기물의 효과적인 수경화반응 이에 따른 응결후의 치밀성의 상태, 수축의 정도, 그리고 유기물첨가제에 따른 방수성, 접착성, 가소성에 따른 작업성 등을 고려하고 첨가되는 각 조성물 상호간의 보완효과 내지는 상승효과등 전체적인 효과를 감안한 적절한 조성비라할 수 있다.

이상의 바름재 조성물의 시공은 용도에 따라 약간의 차이는 있지만 바름재 조성물 총중량에 대하여 물 0.5-0.7배 범위로 첨가하여 몰탈을 제조하고 이를 로울러, 스프레이, 슬로건, 마블린, 에어콤프레샤등으로 도장할 수 있고 도장 두께는 0.1mm-2mm까지 도포할 수 있으며 물과 혼합후 2시간 이내에 사용해야한다.

그밖에 주의사항은 가능한 한 4℃ 이하에서 시공하지 말아야하며 시공한 후 2시간 내에 습기에 방치하지 말아야하고 바름재 조성물 분말은 포장으로부터 개봉후 20일 이내로 전부 사용해야하며 유효기간은 제조일로부터 60일 이내로 해야하며 다른 종류의 도료와 함께 사용할 수 없으며 유기용제와 함께 사용해서도 안 된다.

본 발명에 의한 세라믹 바름재 조성물의 물리적 성능, 화학적 성능, 특수기능을 알아보기 위하여 한국건자재시험연구원에서 시험한 시험성적결과가 기능성세라믹 도장재 규격 및 품질기준에 적합한 것으로 나타났다.

기능성 세라믹 도장재 규격 및 품질기준 : 한국건자재시험연구원 규격

(KICM-FIR-1084)

시험성적결과

(물리적 성능)

시험항목	품질기준	시험결과	시험방법
굽힘성	균열과 박리가 없을 것	이상 없음	KS D 8502
충격성	직접충격에 의한 박리면적이 3㎠ 이하이고 간접충격에 박리가 없을 것	이상 없음	KS D 8502
저온, 고온반복	균열과 박리가 없을 것	이상 없음	KS D 8502
부착강도	150(N/㎠)이상	252(N/㎠)	KS F 4919
내수성	시험한 도막은 주름이 없고, 다시 유화 되거나 변화가 없어야 됨	이상 없음	KS M 5000
흡수량	물속 24시간 침적 경과후 침적전과 후의 편차가 0.4g 이하여야 한다.	0.2g	KS F 4919
난연성	난연 1급의 표면시험에 합격할 것	1급	KS F 2271

(화학적 성능)

시험항목	품질기준	시험결과	시험방법
내염수성	5% Nacl 용액에 72시간 침전시 녹과 부풀음이 없을 것	이상 없음	KS M 5000
내알카리성	수산화나트륨용액(5W/V%)에 168시간 침지시 이상 없어야 한다	이상 없음	KS M 5307
내산성	수산화나트륨용액(5W/V%)에 168시간 침지시 이상 없어야 한다	이상 없음	KS M 5307
냄새, 맛	무취, 무미이어야 함	이상 없음	KS D 8502

(원적외선 성능평가)

시험항목	품질기준	시험결과	시험방법
원적외선 방사율	3.62x20²(0.90 이상)	3.69x10²(0.915)	KICM FIR1005
탈취율	120분후 60%이상	95%	KICM FIR1004
항곰팡이성	시료에서 균의 성장이 없을 것	이상 없음	KICM FIR1001

이상에서의 실험결과는 중량비로 견운모분말 30%, 규사 20%, 석회 3%, CSA시멘트 3%, 슬래그 4%, 탄산칼슘 15%, 프라이애쉬 4%, 실리카 5%, 백시멘트 3%, 수용성유기분말(AE제 : 아크릴모노머)10%, 메라민 0.45%, 셀루로즈 0.05%, 소포제 0.5%, 산화티탄 2% 비율로 조성한 조성물 중량에 대하여 물 0.6배로한 몰탈로 0.3mm 두께로 시공 완전 응결 경화한 다음 시험한 성적서임.

이와 같은 본 발명에 의한 세라믹 바름재 조성물은 바름재로서 일반적인 물성이 우수하고 특히 특수기능인 원적외선 방사기능, 탈취율, 항균성이 뛰어나 아파트의 벽체 및 바닥도장, 지하주차장, 호텔, 병원, 음식점의 내부도장, 목욕탕, 찜질방, 사우나실 등의 벽체도장, 저수지, 물탱크, 저온창고 및 냉동식품창고 등의 내부도장에서 부터 선상 또는 선저도장재로서 폭넓게 사용할 수 있는 세라믹 바름재 조성물이라할 수 있다.

Claims

다음과 같은 조성비를 갖는 세라믹 바름재 조성물

조성물 조성비

견운모(운기석)분말 15-35wt%

규사 20-30wt%

석회(CaO) 3wt%

CSA시멘트 3-5wt%

슬래그(slag) 2-5wt%

탄산칼슘(CaCO₃)10-20wt%

프라이애쉬(plyash) 4wt%

마이크로실리카 5wt%

백시멘트 3wt%

AE제(아크릴모노머) 8-13wt%

메라민 0.45wt%

셀루로즈 0.05wt%

소포제 0.5wt%

안료(산화티타늄) 2wt%
청구항 1의 조성물에 있어서, 견운모 분말은 온도 1100℃까지 소성처리한후순간적으로 급냉시켜 분쇄하므로서 잠재수경성을 갖게 한 분말임을 특징으로 하는 세라믹 바름재 조성물.