KR20040021219A - 규조토를 이용한 피복조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 규조토를 이용한 피복조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 흡습성과 단열성이 뛰어난 규조토에 포틀랜드 시멘트, 규사, 황토 및 혼화제를 혼합하여 철골구조물의 표면에 분무 코팅함으로써 화재시 고열에 의한 철골의 강도 및 내력저하를 방지할 수 있고, 건축물의 벽면이나 천장 등에 분무 코팅하여 사용할 시에는 음향절연성, 탈취 및 결로방지 효과를 부여할 수 있으며, 양생, 건조시 수축현상이 없고, 온도 및 습도 변화에 대한 치수 안정성이 뛰어나 균열, 처짐 등의 염려가 없이 반영구적이면서도 시공성이 뛰어남과 동시에, 폐기시 폐기물이 발생되지 않아 환경오염을 방지할 수 있도록 한 것으로, 규조토 42∼50중량%, 포틀랜드 시멘트 38∼44중량%, 규사 4∼6중량%, 황토 4∼6중량% 및 혼화제 4∼6중량%로 배합된 것을 특징으로 하는 규조토를 이용한 피복조성물이다.

Description

규조토를 이용한 피복조성물{Coating compounds using diatomaceous earth}

본 발명은 규조토를 이용한 피복조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 흡습성과 단열성이 뛰어난 규조토에 포틀랜드 시멘트, 규사, 황토 및 혼화제를 혼합하여 철골구조물의 표면에 분무 코팅함으로써 화재시 고열에 의한 철골의 강도 및 내력저하를 방지할 수 있고, 건축물의 벽면이나 천장 등에 분무 코팅하여 사용할 시에는 음향절연성, 탈취 및 결로방지 효과를 부여할 수 있으며, 양생, 건조시 수축현상이 없고, 온도 및 습도 변화에 대한 치수 안정성이 뛰어나 균열, 처짐 등의 염려가 없어 반영구적이면서도 시공성이 뛰어남과 동시에, 폐기시 폐기물이 발생되지 않아 환경오염을 방지할 수 있도록 한 것이다.

현대사회가 빠르게 도시화되어 인구 밀집 지역이 증가함에 따라 좁은 지역에서 많은 사람들이 살아가기 위한 방편으로 건축물의 고층화 및 대형화가 이루어지고 있으며, 그 수단으로는 대부분 철골구조가 적용되고 있으나, 철골구조를 그대로 대형화된 고층건물에 적용하면, 건축물의 화재시 화염에 의한 유독가스 등에 따라 인명 피해가 발생할 위험이 있을 뿐만 아니라, 고열에 의한 철골구조물의 강도와 내력이 저하되어 건물이 자체하중을 견디지 못하고 붕괴될 위험이 있으므로, 철골구조물에 피복조성물을 피복하게 된다.

이러한 피복조성물은 주성분에 따라 퍼라이트계, 질석계, 암면계 및 이들의 혼합계로 구분된다.

종래의 피복조성물은 내열성 향상 위주의 기술적 발전, 즉 고온에서 흡열 기능을 갖는 재료들을 사용함으로서 내화성능이 크게 향상되었으며, 고온에서 흡열 기능을 가지는 재료들은 화재시 주위의 열을 빼앗으면서 자체의 결합이 분해되는 것으로 화염이 철골로 전도되는 것을 방지하는 역할을 하며 피복재의 내화 성능을 향상시키나, 이러한 흡열 기능을 가지는 재료들은 고온에서 주위의 열을 빼앗는 반면에 체적의 급격한 감소를 동반하게 됨으로써 피복재는 체적 변화에 의해 대형 균열 및 피착면으로부터 들뜨는 현상이 발생하고, 심한 경우에는 화재시 피복재가 탈락되어 피착면, 특히 철골이 화재에 노출되어 강도와 내력저하를 가져오게 된다.

상기한 문제점 때문에 일부에서는 무기섬유를 사용하여 이를 해결코자 하였으나, 암면이나 유리섬유는 인체의 피부 등을 자극하여 심한 경우 발진의 원인이 되고 세피오라이트는 고온에서 완전히 분해하지 않아 화재시 피복재에 작용하여 체적 변화를 일으키는 응력을 완전하게 제거하지 못하는 문제점을 갖고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 선출원된 국내 등록특허공보 제272624호의 '내화 및 흡음용 피복조성물'은 퍼라이트, 질석, 시멘트, 석고플라스터 등을 혼합한 것으로, 경량골재인 퍼라이트, 질석 등의 표면에 형성된 무수한 기공에 의해 열 차단 효과를 갖도록 하였고, 아울러 피복체로부터 피복재가 탈락되지 않게 함으로써 실질적인 내화성능 및 흡음 효과가 뛰어나도록 하였으나 경량골재를 혼합함으로써시공성이 우수하지 못한 문제점이 있었으며, 다른 선출원인 국내 공개특허공보 제2002-56027호의 '내화피막 조성물'은 규산염이나 변성규산염에 여러 가지 실리카를 이용하여 규산염의 몰 비를 조절한 것을 바인더로 하고 여기에 보강제, 체질안료, 발포조제, 첨가제 및 용제를 혼합함으로써 작업성 및 외관, 내열성을 향상시키도록 하였으나 시공시 입자의 뭉침현상으로 인해 시공성이 저하되었으며, 흡음효과를 갖지 못하여 흡음재를 재분무해야 하는 등의 번거로움이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같이 다양한 효과를 얻을 수 없었던 종래의 피복조성물이 지닌 제반 문제점을 해결하기 위하여, 흡습성과 단열성이 뛰어난 규조토에 포틀랜드 시멘트, 규사, 황토 및 혼화제를 혼합하여 철골구조물의 표면에 분무 코팅함으로써 화재시 고열에 의한 철골의 강도 및 내력저하를 방지할 수 있고, 건축물의 벽면이나 천장 등에 분무 코팅하여 사용할 시에는 음향절연성, 탈취 및 결로방지 효과를 부여할 수 있으며, 양생, 건조시 수축현상이 없고, 온도 및 습도 변화에 대한 치수 안정성이 뛰어나 균열, 처짐 등의 염려가 없어 반영구적이면서도 시공성이 뛰어남과 동시에, 폐기시 폐기물이 발생되지 않아 환경오염을 방지할 수 있도록 한 규조토를 이용한 피복조성물을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 규조토를 이용한 피복조성물은 규조토 42∼50중량%, 포틀랜드 시멘트 38∼44중량%, 규사 4∼6중량%, 황토 4∼6중량% 및 혼화제 4∼6중량%로 배합된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시에서 사용되는 피복조성물의 특성을 살펴보면 다음과 같다.

규조토(diatomaceous earth)는 호수나 바다에 서식하던 중 지각변동과 기후의 변화로 인하여 지구상에 약 1억년전 공룡시대로부터 발생하여 규조(珪藻)라고 일컫는 단세포식물이 화석화 된 것으로서, 90% 이상이 비정질의 실리카(SiO₂)로 되어 있어 물리화학적으로 안정한 무기질이며, 표면에 무수히 작은 기공들이 존재하여 기공내의 유기물을 제거함은 물론 표면적을 극대화하여 가볍고, 흡습성과 단열성이 뛰어나므로 피복재로 사용시에 내화성은 물론 흡음, 탈취 등의 효과가 나타난다.

종래의 피복조성물은 입도가 약 50mesh에 이르러 물과 혼합할 시에 시공성이 좋지 못하였으므로, 본 발명에서는 규조토의 입도를 약 150∼300mesh로 하여 시공성이 우수하도록 함과 동시에 미장효과를 나타내도록 하였으며, 본 발명의 주요소인 규조토의 배합비율에 있어서, 50중량%를 초과하면 응집력이 부족하게되고 42중량% 미만이면 내화, 탈취, 흡음의 효과가 감소되므로, 42∼50중량%로 하는 것이 바람직하다.

결합재로 사용되는 포틀랜드 시멘트의 주성분은 석회(CaO), 실리카(SiO₂), 알루미나(Al₂O₃) 및 산화철(Fe₂O₃)로서, 시멘트클링커의 구성화합물은 규산삼석회(3CaO· SiO₂), 규산이석회(2CaO ·SiO₂), 알루민산삼석회(3CaO ·Al₂O₃) 및 철(鐵)화합물 (4CaO ·Al₂O₃·Fe₂O₃)로 이루어져 있으며, 포틀랜드 시멘트를 물로 반죽하면 얼마 후 유동성을 잃고 굳어지는데 시멘트의 구성화합물 중 규산삼석회는 수화(水和)가 빠르며 강도 발현도 좋아 조기강도에 기여하고 규산이석회는 수화속도가 늦고 장기에 걸쳐 강도를 증진시켜, 철골구조물의 표면 또는 건축물의 천장이나 벽면 등의 피착면에 피복조성물이 원활히 결합되도록 하는 재료로서, 포틀랜드 시멘트를 대신하여 고로 시멘트, 실리카 시멘트 등을 사용하는 것도 가능하다.

이러한 포틀랜드 시멘트의 배합비율이 44중량%를 초과하면 피복조성물의 부착력과 강도는 우수해지는 반면, 밀도와 열전도율이 높아져 내화성이 저하될 뿐 아니라, 화재시 조성물의 응력 발생이 크고 국부적으로 응력이 집중되어 균열의 요인으로 작용하게 되며, 38중량% 미만이면 피복조성물의 밀도 및 열전도율이 낮아지는 반면 부착력과 강도가 떨어지므로, 38∼44중량%로 하는 것이 바람직하다.

규사(quartz sand)는 무수규산의 성분을 가진 석영 알갱이로 된 모래로서, 열전도율이 낮고, 흡음성, 단열성 및 강도 면에서 매우 뛰어나 피복재의 내화, 단열 및 흡음 성능을 향상시키는 것으로, 그 배합비율이 6중량%를 초과하면 부착력이 저하되고, 4중량% 미만이면 열전도율이 높아지게 되므로 4∼6중량%의 범위로 사용한다.

황토는 흡음성을 향상시키는 것은 물론, 화재시 피복재에 아주 미세한 마이크로 균열을 일으켜 피복재에 생기는 응력을 분산시키는 역할을 하는 것으로, 그 배합비율이 6중량%를 초과하면 강도가 저하되고, 4중량% 미만이면 충분한 마이크로 균열을 유도하기 어려우므로 4∼6중량%로 하는 것이다.

혼화제는 규조토, 시멘트, 규사 및 황토의 혼합을 도움과 동시에, 시공성이 우수하도록 하는 것으로, 계면활성제, 강도보강제 등을 4∼6 중량% 범위 내에서 사용한다.

상기의 조성물로 조성되는 본 발명의 피복조성물은 철골, H빔, 패널, 철판뿐만 아니라, 벽돌, 스티로폼, 벽면마감재 등에 코팅하여 사용할 수도 있는 것으로, 일반적으로 분무 코팅방법이 많이 사용되나 도포 코팅하는 방법도 가능하며, 1300℃ 정도에서도 형체 및 벽면의 변화가 거의 없어 대형 인명 피해를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 사무실, 병원, 음식점의 벽면에 마감재로 이용시 냄새를 제거하고, 소음을 차단하는 등의 다양한 효과를 가진다.

이하, 본 발명의 실시예를 통하여 자세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 본 발명의 바람직한 조성 및 시공방법을 제시하기 위한 것으로, 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.

(실시예)

규조토를 이용한 피복조성물의 조성. (단위: 중량%)

구분	규조토	시멘트	규사	황토	혼화제
배합비	45	40	5	5	5

상기 표1과 같은 조성으로, 규조토, 시멘트, 규사, 황토 및 혼화제를 혼합하여 피복조성물을 제조하고, 피복조성물과 물을 1 : 0.9 ~ 1.3 중량비로 혼합하였다. 상기 혼합한 혼합물을 압축기(compressor)를 사용하여 H형강에 각각 15mm의 두께로 분무하되, 분무시 압축기의 노즐 끝과 시공면과의 거리를 40cm로 하여 수직으로 하고, 압축기의 동력은 3.75∼5.25KW로 하였다.

상기와 같이 시공된 H형강을 상온(20℃)에서 10일간 양생한 후 강도, 열전도율, 소리차단률 등을 측정하였다.

시험체의 물성

구분	강도(kg/㎠)	열전도율(kcal/mhr℃)	소리차단률(dB·500Hz)
	압축			인장	굴절
실시예	150.00	10.50	21.00	0.10	42.00

(단, 소리차단률은 두께가 7mm인 두 개의 판 사이에 100mm 간격을 두고 소리를 통과시켜 흡수, 차단되는 정도를 측정)

상기 표2에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 피복조성물을 코팅하면, 강도, 열전도율, 소리차단률 등의 물성이 현저히 상승됨을 알 수 있었다.

이상에서와 같이 본 발명은 비록 상기의 실시예에 한하여 설명하였지만 반드시 여기에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

이상의 설명에서 분명히 알 수 있듯이 본 발명의 규조토를 이용한 피복조성물에 의하면, 흡습성과 단열성이 뛰어난 규조토에 포틀랜드 시멘트, 규사, 황토 및 혼화제를 혼합하여 철골구조물의 표면에 분무 코팅함으로써 화재시 고열에 의한 철골의 강도 및 내력저하를 방지할 수 있고, 건축물의 벽면이나 천장 등에 분무 코팅하여 사용할 시에는 음향절연성, 탈취 및 결로방지 효과를 부여할 수 있으며, 양생, 건조시 수축현상이 없고, 온도 및 습도 변화에 대한 치수 안정성이 뛰어나 균열, 처짐 등의 염려가 없어 반영구적이면서도 시공성이 뛰어남과 동시에, 폐기시 폐기물이 발생되지 않아 환경오염을 방지하는 등의 유용한 효과를 제공한다.

Claims (1)

1. 건축물의 내화, 단열, 흡음, 방음, 탈취, 방수 및 결로방지를 위하여 건축물의 철골구조물에 코팅되는 피복조성물에 있어서,

   규조토 42∼50중량%, 포틀랜드 시멘트 38∼44중량%, 규사 4∼6중량%, 황토 4∼6중량% 및 혼화제 4∼6중량%로 배합된 것을 특징으로 하는 규조토를 이용한 피복조성물.