KR20030032633A

KR20030032633A - 다기능성의 수경화성 바름재 조성물

Info

Publication number: KR20030032633A
Application number: KR1020010064562A
Authority: KR
Inventors: 이재환
Original assignee: 이재환
Priority date: 2001-10-19
Filing date: 2001-10-19
Publication date: 2003-04-26
Also published as: KR100455622B1

Abstract

본 발명은 우수한 원적외선 방사기능, 항균성 및 탈취기능 등 특수기능을 갖는 견운모 분말 및 황토를 주성분으로 하고 여기에 팽창성 시멘트, 석회, 마이크로실리카, 변성아크릴수지, 고화제 및 경화제를 첨가한 수경화성 바름재 조성물에 관한 것임.

Description

다기능성의 수경화성 바름재 조성물{THE COMPOSITION OF MORTAR HAVING VARIOUS FUNCTION}

본 발명은 항균성, 원적외선 방사기능 및 탈취기능 등 다기능성을 갖는 수경화성의 바름재 조성물에 관한 것으로 구체적으로는 견운모 분말, 황토 등 그 자체가 특수기능을 갖는 재료에 수화성을 갖는 팽창성 시멘트, 석회, 마이크로 실리카 그리고 변성아크릴수지 고화제 및 경화제를 첨가해서 되는 바름재 조성물에 관한 것이다.

본 발명에서 사용되는 바름재 조성물로서 견운모는 4PPM정도의 게르마늄이 포함되어 있고 탁월한 항균성을 갖고 있으며 자체 함수기능으로 보습효과가 크고 활성도가 높은 고유의 특성을 갖고 있으며 상온에서 5∼20미크론 파장의 원적외선을 90%이상 방사하는 특징이 있고 강력한 음이온을 발산하여 흡착력이 우수한 광물로서 이를 소성 처리한 분말과 황토를 주재로 하고 여기에 수화성을 갖는 물질과 그밖에 바름재로서의 요구되는 물성을 부여하는 첨가제로서 조성된 바름재 조성물에 관한 것이다.

종래 가장 많이 이용되고 있는 바름재는 시멘트 몰탈로서 구조물 표면의 마감 처리재로 표면을 평활 하게 하는 바름재로서의 미장효과를 제공하는 기능과 바름재로서 갖는 일반적인 기능 이외에는 특수한 기능을 갖지 못한다.

또 해초로부터 추출한 알긴산 용액으로 반죽한 회반죽 바름재는 옛날 한옥 등의 흙벽체를 미장하는 경우에는 많이 사용되어 왔으나 지금은 사용용도가 극히 한정되어 있고 특히 내수성과 강도가 약한 결점을 갖고 있다.

그리고 흙에 시멘트, 석회 등의 수경성의 성분과 고화체를 첨가하는 고화토 바름재가 있으나 이는 지반의 안정화, 수로 및 농로의 구축 등 주로 대형의 토목공사에서 타설방법으로 사용되고 있고 구조물에 있어서 내장 미장 바름재로서는 이용하는 경우가 드물고 특수용도나 연구개발 목적으로 소량이 이용되고 있는 실정이다.

그밖에도 가소성이 있는 황토를 다량으로 사용하는 바름재가 한증막, 사우나, 찜질방 등의 벽체 바름재로 원적외선이 방사목적으로 최근 이용량이 늘어나고 있으나 내수성, 강도가 극히 약한 바름재로서 내구성을 기대하기 어렵다.

본 발명은 수경성 바름재로서 요구되는 일반적인 물성을 구비하면서 특수기능이 부여된 다기능성을 갖는 수화성 바름재 조성물을 제공함에 목적이 있으며 구체적으로는 견운모 분발 및 황토를 주원료로 사용함으로서 우수한 원적외선 방사기능, 항균성, 탈취기능이 부여됨과 동시에 시멘트 실리카, 석회 등의 수화반응에 의하여 시멘트와 같은 일반적인 바름재의 물성을 구비하게 되고 고화 및 경화제에 의하여 나타나는 물성을 효과적으로 나타낸 바름재 조성물을 제공함에 있다.

본 발명에 의한 조성물을 조성하기전 본 조성물에 사용되는 조성물의 특징을 알아보면 운기석이라고 불려지는 견운모는 시험분석결과 적어도 4.9PPM의 게르마늄이 함유되어 있고 원적외선 방사율은 표(1), 항균성은 표(2), 탈취성은 표(3)으로 나타나 있다.

표(1) 견운모의 원적외선 방사율

구분시료명	원적외선 방사율	방사에너지
견운모(운기석)	0.92	3.70 ×10²

1) 본 실험은 40℃에서 실험하였으며 FT-IR 스펙트로메타를 이용한 흑체(Black body)대비 측정결과임.

2) 한국 건자재 시험 연구원에서 실시한 성적서임.

표(2) 견운모(운기석)의 항균성 시험결과

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(3) 견운모(운기석)분말의 탈취성 시험결과

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) 가스농도 측정 : 가스검지관

또 주성분으로 사용되는 황토는 알루미나와 실리카가 주성분으로 원적외선 방사율이 높고 흡착성을 갖고 있어 견운모와 함께 바름재에 특수기능을 부여하는 원료가 되며 이를 함유하는 본 발명 바름재 조성물의 조성비는 다음과 같다.

조성물 조성비

견운모 ----------------------- 20∼30%

황 토 ----------------------- 25∼35%

CSA 시멘트 ----------------------- 10∼15%

석 회 ---------------------- 10∼15%

마이크로 실리카 ---------------------- 5∼10%

변성아크릴모노머 ---------------------- 5∼10%

천연마그네사이트하소분말 -------------- 3∼ 5%

경화제(알카리성실리케이트금속산화물) --- 0.5∼1.5%

상기 본 발명에 의한 바름재 조성물에서 주성분으로 사용되는 견운모 및 황토의 기능에 대해서는 전술한 바와 같고 이 기능 또한 전체 바름재 조성물에서도 그 기능이 나타나게 된다.

또 여기에서 시멘트와 석회는 황토와 반응하게 되는데 석회와 황토가 반응해서 생성된 최종 생성물과 시멘트와 흙이 반응해서 생성된 최종 생성물은 비슷하게 나타나지만 그 반응경로는 차이가 있다.

즉, 시멘트를 황토와 혼합했을 때 만들어지는 수화생성물은 시멘트 내의 규산칼슘의 수화반응으로 형성되지만 석회를 흙과 혼합하였을 때 만들어지는 생성물은 석회가 강한 알카리조건에서 황토광물과 반응하여 형성된다.

석회와 흙의 반응과정을 나타내면 그 입자표면에 극히 미세한 활성의 겔(C-S-H)을 형성한다.

이 겔은 수화광물로서 차츰차츰 경화되어 가며 이렇게 형성된 반응생성물은 점토입자들을 서로 연결 시켜주는 역할을 장력에 의해 발생하는 균열을 억제하게 되며 석회와 흙의 반응 생성물은 알루민산수화물(C-A-H), 게레노이트(gehlenite:Ca₂Al₂SiO₂), 힐레브렌다이트(hillebranite:Ca₂SiO₃CoH₂), 균산칼슘수화물(CaO-SiO₂-H₂O), 수산화칼슘((CaOH)₂)등이다.

석회의 견운모에 대한 작용은 반응생성물에서는 황토와 차이가 있으나 고화체로서 견운모 분말과 반응하고 반응생성물이 그 입자표면에 극히 미세한 겔을 형성하고 이 겔이 수화광물로서 점점 경화되어 가며 이렇게 합성된 반응생성물등이 견운모 분말 입자를 서로 연결시켜주는 작용은 유사하다 하겠다.

또 CSA시멘트는 석회석, 알루미네이트광물, 석고 등을 혼합 분쇄한 재료를 소성해서 생산 제조된 시멘트로서 분자식은 C₄A₃S(3CaO·3Al₂O₃·CaSO₄)이고 시멘트의 일반적인 기능외에 수화반응으로 바늘모양의 결정구조를 가진 에트린쟈이트를 생성하는데 이 과정에서 간극의 치밀화와 3차원적 팽창이 발생하므로 바름재의 건조 수축시 발생하는 응력을 완충시킴으로서 균열을 방지할 수 있다.

여기에서 견운모와 황토의 바름재에 대한 조성비는 견운모 및 황토의 성분비를 적게 하면 원적외선 방사율, 항균성 및 탈취성 등의 특수기능이 떨어지고 이들의 성분 특히 황토의 성분이 많아지면, 강도, 내구성 수화반응에 의한 수경화성이 좋지 않다.

실제 위 성분인 견운모 및 황토와 반응하는 시멘트, 석회등의 수화물의 양은 부족하나 본 발명에서는 부족한 량을 마이크로실리카로 보충하여 그 기능을 수행할 수 있도록 한 것이 특징중의 하나이다.

마이크로실리카는 이산화규소 가스를 응축시켜 만들어지는 순도가 높은 산화규소(SiO₂)로서 마이크로실리카를 시멘트 대신 사용하면 경화체의 강도 감소 없이 마이크로실리카의 단위 사용량당 3∼4배의 시멘트를 대체하는 기능을 갖고 있다.

또 다른 기능은 채움재와 시멘트 수화반응 촉진재의 역할을 하며 입자의 크기가 수 ㎛이하의 구형입자이므로 간극을 메우는 역할을 하며 시멘트 수화반응에서 포졸란반응은 수산화칼슘((Ca(COH₂))이 필요하게 되는데 마이크로실리카가 없는 경우 수산화칼슘은 큰 덩어리로 존재하며 적은 입자에 비교적 강하게 붙어있어 다음 단계로의 화학반응이 저해 받는다.

마이크로실리카의 존재하에서는 마이크로실리카가 수산화칼슘 덩어리를 잘게 부수는 역할을 하여 수산화칼슘이 포졸란반응에 좀더 활발하게 참여할 수 있도록함으로서 전체적인 시멘트 수화반응이 촉진된다.

이와 같이 수화반응에 필요한 시멘트는 조성비는 부족하나 마이크로실리카와 석회의 첨가로 적절한 수화반응을 진행시킬 수 있으며 견운모와 황토의 조성비를 증가시킬 수 있다.

그리고 변성 아크릴모노머는 시멘트 자체가 수축이 크며 경화된다는 탄성이 적으므로 이러한 시멘트 고화물의 가소성과 수축을 보완하기 위해 첨가되며 또한 접착성과 방수성이 뛰어나며 특히 미장시 가소성이 크고 작업성이 좋은 상태를 일정시간 유지시키므로서 작업성이 극히 우수하다.

그밖에 마그네사이트하소 미세분말은 마그네사이트 광물을 700∼900℃로 소성하에 분쇄한 분말로서 응결을 빨리하고 바름재의 강도를 높힐 수 있으며 알카리성 실리케이트 금속산화물로서 이 경화제를 이온화하면서 바름재 입자간에 결합력을 강화시키므로서 강도, 내마모성, 내수성 및 동결방지성까지 향상시킨다.

본 발명에 의한 다기능성 수경화성 바름재 조성물은 수경화성 바름재인 시멘트 몰탈아니 고화토 몰탈이 갖는 강도, 지지력, 방수성, 방음성 등의 일반 물성에있어서 부족함이 없고 우수한 원적외선 방사 기능을 갖고 있어 한증막 사우나, 찜질방 등의 바닥 및 벽체 바름재로서 효과적으로 이용될 수 있고, 또한 항균성까지 있어 좋게 바름재를 시공한 바닥이나 벽체 바름재에 흔히 나타나는 이끼, 곰팡이류의 발생을 방지할 수 있으며, 더욱이 탈취기능 까지 부여되어 이와 같은 바름재로 시공할 경우 항상 실내공간을 쾌적한 분위기로 유지시킬 수 있는 바름재 조성물이라 하겠다.

Claims

다음의 조성비를 갖는 다기능성의 수경화성 조성물.

조성물 조성비

견운모 ----------------------- 20∼30%

황 토 ----------------------- 25∼35%

CSA 시멘트 ----------------------- 10∼15%

석 회 ---------------------- 10∼15%

마이크로 실리카 ---------------------- 5∼10%

변성아크릴모노머 ---------------------- 5∼10%

천연마그네사이트하소분말 -------------- 3∼ 5%

경화제(알카리성실리케이트금속산화물) --- 0.5∼1.5%