KR20050090896A - 맥상 점토 광석을 이용한 환경친화적 건축 자재용 조성물및 이를 이용한 제품 - Google Patents

맥상 점토 광석을 이용한 환경친화적 건축 자재용 조성물및 이를 이용한 제품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건축 자재용 조성물 및 이를 이용한 제품에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 SiO2가 70중량%이상 함유된 맥상 점토 광석 30∼50중량%, 백시멘트 30∼ 50중량%, 발포 화성암으로 된 초경량 미소중공구체 5∼15중량%, 폴리에틸렌옥사이드 1.0∼2.0중량%, 펄프섬유 1.0∼2.0중량% 및 물 5∼25중량%를 포함하는 맥상 점토 광석을 이용한 환경친화적 건축 자재용 조성물 및 이를 이용한 제품에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 녹니석(chlorite) 및 일라이트(ilite)가 혼합 조성된 광물인 맥상 점토 광석과 초경량 미소중공구체 등을 사용하여 시멘트의 독성 및 냄새를 중화시켜 주어 환경친화적일 뿐만 아니라, 결합력·불연성 및 내구성이 우수한 경량의 건축 자재용 제품을 제공할 수 있는 장점이 있다.

Description

맥상 점토 광석을 이용한 환경친화적 건축 자재용 조성물 및 이를 이용한 제품{Composition for construction materials and article using the same}
본 발명은 건축 자재용 조성물 및 이를 이용한 제품에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 시멘트의 독성 및 냄새를 중화시켜 주어 환경친화적이고, 결합력·불연성 및 내구성이 우수한 경량의 맥상 점토 광석을 이용한 환경친화적 건축 자재용 조성물 및 이를 이용한 제품에 관한 것이다.
종래의 건축물 마감재로는 통상적으로 시멘트와 모래를 혼합한 시멘트 모르타르(cement mortar)를 사용하고 그 위에 바닥재를 깔아서 사용하거나 또는 인조대리석 등의 소재를 사용하였다.
이와 같이, 일반적으로 건축재료로 쓰이는 모르타르는 시멘트와 모래를 혼합하여 만들어지고 있으나, 모르타르에 함유된 시멘트는 인체에 해로운 강알칼리성 성분을 갖고 있어 인체에 각종 성인병과 신경성 증상을 유발시키는 독성이 있고 시멘트 냄새에 의해 실내공기를 탁하게 만드는 문제점이 있어 실내건축용 마감재로는 부적합하였다.
따라서, 근래에는 환경이 인체에 미치는 영향 및 친근감 등을 고려하여 주택 등과 같은 주거공간 건축물의 내·외장재로서 시멘트 모르타르에 황토 또는 숯을 첨가하여 사용하고 있다. 특히, 황토는 구하기 쉽고 보온성·접촉감 등이 시멘트 보다 우수하고, 황토·숯 등에서 방사되는 원적외선은 인체에 유익하며, 또한 자연의 산물이어서 친환경적인 장점이 있다.
그러나, 이러한 황토 또는 숯을 사용하는 경우, 이미 시멘트 모르타르 등을 사용하여 건축된 벽면이나 바닥면을 황토로 대체하려면 이를 전부 뜯어내고 새로 시공(施工)하여 주지 않으면 안된다는 불편이 있을 뿐 아니라, 황토에서 방사되는 원적외선은 그 양이 미세하여 인체에 그다지 영향을 미치지 않는 단점이 있었다.
이와 관련하여, 한국 공개특허 제2003-49634호에는 건축의 마감재로 사용되는 모르타르를 제조하기 위한 방법으로서, 원적외선을 방사하는 일라이트 40%와 투어멀린 60%를 혼합한 조성물 70%와 시멘트 20%, 크랙방지제인 섬유재 10%를 중량비로 혼합하고 소량의 교질재를 혼합한 조성물로 이루어진 건자재용 조성물이 개시되어 있다.
또한, 한국 공개특허 제99-43936호에는 주로 실내건축용 마감재로 쓰이는 모르타르에 일라이트를 함유시켜 시멘트의 독성 및 냄새를 중화시켜 주고, 혈액순환·피로회복, 공기정화기능과 각종 성인병을 예방할 수 있도록 한 것으로서, 점토광물인 일라이트(illite)[KAℓ4(AℓSi7O20)(OH)4] 분말 40∼45%에 모래 30∼35%, 백색시멘트를 20∼30% 비율로 배합하여 모르타르를 제조하는 일라이트 모르타르의 제조방법이 소개되어 있다.
상기 특허에 따른 건자재용 조성물은 원적외선과 음이온을 방출하여 인체의 신진대사를 활성화하고 저항력을 증가시키며, 자율신경을 조정하고 혈액순환을 원활히 하여 건강을 유지할 수 있도록 한 것으로 친환경적인 장점이 있다.
그러나, 통상적으로 일라이트는 접착성이 좋지 않고 쉽게 크랙이 생기는 등 벽면처리가 어려워 시멘트와 화학제품을 섞어 시공하는 경우가 많은데, 이에 따라 살아 숨쉬어야 하는 일라이트는 음이온과 원적외선 및 수많은 인체에 유익한 성분을 방사하는 일라이트의 고유기능을 발휘하지 못하고, 뿐만 아니라 건물의 내장재에 가장 중요한 방화와 불연성이 약한 단점이 있었다.
따라서, 결합력·불연성 및 내구성이 우수할 뿐만 아니라, 친환경적이고, 취급 및 시공이 편리하도록 경량인 건축 자재가 절실히 요구되고 있는 실정이다.
이에 본 발명에서는 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 다양한 연구를 거듭한 결과, 녹니석 및 일라이트가 혼합 조성된 광물인 맥상 점토 광석과 초경량 미소중공구체 등을 사용하여 환경친화적이고, 우수한 물성을 갖는 건축 자재용 조성물 및 이를 이용한 제품을 얻을 수 있었고, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 시멘트의 독성 및 냄새를 중화시켜 주어 환경친화적이고, 결합력·불연성 및 내구성이 우수한 경량의 건축 자재를 얻을 수 있는 맥상 점토 광석을 이용한 환경친화적 건축 자재용 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 맥상 점토 광석을 이용한 환경친화적 건축 자재용 조성물을 이용한 제품을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 맥상 점토 광석을 이용한 환경친화적 건축 자재용 조성물은 SiO2가 70중량%이상 함유된 맥상 점토 광석 30∼50중 량%, 백시멘트 30∼50중량%, 발포 화성암으로 된 초경량 미소중공구체 5∼15중량%, 폴리에틸렌옥사이드 1.0∼2.0중량%, 펄프섬유 1.0∼2.0중량% 및 물 5∼25중량%를 포함한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 제품은 상기 맥상 점토 광석을 이용한 환경친화적 건축 자재용 조성물을 이용하여 이루어진다.
이하, 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
전술한 바와 같이, 본 발명에서는 녹니석 및 일라이트가 혼합 조성된 광물인 맥상 점토 광석과 초경량 미소중공구체 등을 사용하여 환경친화적이고, 결합력·불연성 및 내구성 등이 우수한 경량의 맥상 점토 광석을 이용한 환경친화적 건축 자재용 조성물 및 이를 이용한 제품이 제공된다.
본 발명에 따른 맥상 점토 광석을 이용한 환경친화적 건축 자재용 조성물은 SiO2가 70중량%이상 함유된 맥상 점토 광석 30∼50중량%, 백시멘트 30∼50중량%, 발포 화성암으로 된 초경량 미소중공구체 5∼15중량%, 폴리에틸렌옥사이드 1.0∼2.0중량%, 펄프섬유 1.0∼2.0중량% 및 물 5∼25중량%를 포함한다.
통상적으로 사용되는 일라이트(illite)는 (K, H3O)Al2(Si, Al)4O10 (H2O,OH)2의 화학조성을 가지며, 백운모에 가까운 것도 있으나 비교적 SiO2, MgO, H2O가 많고, K2O는 적다. 특히, 상기 일라이트는 통상적으로 40∼50중량%의 SiO2를 함유하는 것으로 알려져 있다.
한편, 본 발명에서 사용되는 점토 광석은 통상의 불순물을 다량 함유한 통상의 퇴적 점토 광물과 달리, 녹니석(chlorite) 및 일라이트(ilite)의 2가지 광물이 혼합된 형태로 동일 맥상에서 생산되고 있다.
즉, 상기 점토 광석은 녹니석 및 일라이트가 혼합 조성된 천연 점토 광물로서, 통상의 일라이트에 비해 다량의 SiO2 함량, 구체적으로는 70중량%이상의 SiO2를 함유한다. 따라서, 본 발명에 따른 맥상 점토 광석은 기존에 알려진 녹니석 또는 일라이트와 다른 별개의 광석으로 판단된다.
상기 맥상 점토 광석은 다량의 SiO2를 함유함으로써 인체에 유용한 음이온·원적외선 방출은 물론, 중금속 및 유기질 흡착, 유독가스와 악취 제거, 항균작용, 혈액순환, 신진대사 촉진 등의 효과가 있다.
따라서, 상기 맥상 점토 광석은 시멘트의 독성 및 냄새를 중화시키는 등의 공기정화 작용을 하여 쾌적한 실내 환경을 만들 뿐만 아니라, 상기 맥상 점토 광석으로부터 방사되는 다량의 음이온 및 원적외선은 혈액순환을 원활하게 하여 인체의 신진대사를 촉진시켜 주고, 피로회복 및 성인병 예방에 효과적이다.
일라이트가 주성분인 맥반석을 1,500mesh이하의 분말로 가공하기 위해서는 고온에서 가공해야 하므로 고비용이 소요되어 상품화가 어려운 반면, 본 발명에 따른 맥상 점토 광물은 오히려 고온에서 가공하는 경우 그 조성 성분의 차이에 따라 석영화되는 경향이 있으므로 상온하의 경제적인 가공공정을 통해서 120∼200mesh의 분말로 분쇄하여 다른 재료와의 혼화성을 향상시킬 수 있으며, 그 사용량은 30∼50중량%인 것이 좋다.
본 발명에서 사용되는 백시멘트는 제품의 강도를 높이기 위한 성분으로서, 그 사용량은 30∼50중량%인 것이 좋고, 사용량이 상기 범위를 벗어나는 경우 오히려 제품의 강도가 저하된다.
한편, 상기 맥상 점토 광석과 백시멘트를 함께 사용하는 경우, 내화성과 단열성이 떨어질 뿐만 아니라, 접착성이 좋지 않고 쉽게 크랙이 생기는 등 벽면처리가 어려운 문제점이 있다
이에 본 발명에서는 후술하는 발포 화성암으로 된 초경량 미소중공구체를 사용하여 내화성 및 단열성을 향상시키고, 폴리에틸렌옥사이드를 사용하여 상기 맥상 점토 광석, 백시멘트, 발포 화성암 등의 결합력을 증강시킨다.
본 발명에서 사용되는 초경량 미소중공구체(micro-hollow sphere)는 저밀도 복합소재(synthetic foam)의 제조에 혼합 사용되는 초경량 골재 충진제(light weight filler)로서, 플라스틱·고무·시멘트·석고·저융점 금속 등의 범용소재와 혼합 사용하여, 본 재료보다 휠씬 가벼우면서 제조원가를 줄일 수 있어, 경량화를 추구하는 고급제품의 생산에 응용되고 있는 첨단소재로서 일명 "마이크로 글래스 버블(micro glass bubble)"이라고 한다.
상기 초경량 미소중공구체는 저비중 초경량 충진제로서 화산 폭발로 생성된 특수 화성암을 정밀한 입자로 가공 선별하여 독특한 열처리 방식으로 고온 발포시켜 제조되며, 외관은 백색 또는 담황색을 띄며, 용도에 따라 입자의 크기가 5∼600㎛인 미분말상으로서, 기포가 형성되어 단열 및 보온, 방음 효과가 뛰어나다.
상기 초경량 미소중공구체는 유효비중이 탄산칼슘, 탈크 등의 약 1/10로서, 무기질 충진제로서는 가장 가벼운 재료이며, pH-7(중성)인 순수 무기질로서 불활성이며, 우수한 내산-내알칼리성을 나타내어 화학적으로 극히 안정한 물질이다.
또한, 복합재료의 충진제로 사용시 탄산칼슘 등의 약 10배 증량효과가 있어 경제적이며, 입자가 독립구상으로 되어 있어 유동성이 높고, 표면 평활성이 우수하여 수성, 유성, 분말상의 타 재료와 쉽게 혼합 분산되므로 복합재료의 충진제로서 최적의 특성을 발휘한다.
뿐만 아니라, 순수 무기재료이므로 불연성이고 높은 융점을 가지며, 독립기포로 형성되어 있어 열전도율이 낮아 단열 및 보온, 방음 효과가 우수하다. 상기 초경량 미소중공구체의 일례로서 (주)서경 CMT의 마이크로-쉘(MICRO-SHELL)을 들 수 있다.
여기서, 상기 초경량 미소중공구체의 사용량은 5∼15중량%인 것이 좋고, 상기 사용량이 5중량%미만이면 불연성 및 접착성이 저하되고 초경량 효과를 얻을 수 없으며, 15중량%를 초과하면 경제적으로 불리한 단점이 있다.
한편, 본 발명에서 사용되는 폴리에틸렌옥사이드는 경화제로서, 각 성분을 결착시키는 바인더 역할을 하며, 그 사용량은 1.0∼2.0중량%인 것이 좋다.
본 발명에서 사용되는 펄프섬유는 제품의 내구성, 특히 표면강도를 향상시키기 위하여 첨가되는 성분으로서 특별히 한정되는 것은 아니지만, 폐지 특히, 지관생산업체에서 생산도중 발생되는 불량지관이나 사용 후 버려지는 폐지관을 수거하여 지관의 종류에 따라 파쇄기로 50∼200㎜ 크기의 입자로 파쇄한 후, 다시 분쇄기로 20∼50㎜로 분쇄하고, 이를 고속분쇄기(turbo mill)로 솜 형태의 섬유소로 분쇄하여 사용하는 것이 좋다.
상기 펄프섬유로서 폐지관을 사용하는 경우, 저가로 대량 구입이 용이하고, 섬유소가 일반폐지보다 장섬유(지름: 약 50㎛, 길이: 약 1.5∼10㎜)로 존재하며, 다른 폐지보다 섬유소가 질겨 강도를 높일 수 있는 장점이 있다.
여기서, 상기 펄프섬유의 사용량은 1.0∼2.0중량%인 것이 좋고, 상기 사용량이 1.0중량%미만이면 강도보강 효과가 미미하며, 2.0중량%를 초과하면 다른 재료와의 혼화성이 저하되어 오히려 강도가 저하되는 단점이 있다.
한편, 상술한 맥상 점토 광석을 이용한 환경친화적 건축 자재용 조성물은 당해 분야에 공지된 바에 따라 성형되어 모르타르 및 판넬과 같은 제품으로 제작될 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하지만 이에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
약 120∼200mesh의 입경을 가지며 약 75중량%의 SiO2를 함유하는 녹니석 및 일라이트가 혼합 조성된 맥상 점토 광석 40중량%, 백시멘트 40중량%, 약 200∼600㎛의 입경을 갖는 초경량 미소중공구체((주)서경 CMT, 마이크로-쉘) 6중량%, 폴리에틸렌옥사이드 2.0중량%, 펄프섬유 2.0중량% 및 물 10중량%를 포함하는 조성물을 혼련하여 경량 모르타르를 얻었다. 상기 혼련한 모르타르를 규격화시킨 형틀내에 충진하고 압축 성형하여 100∼200℃의 온도로 서서히 양생하여 맥상 점토 광석을 이용한 환경친화적 건축 자재를 얻었다. 이로부터 얻은 건축 자재의 각종 물성을 평가한 후, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
시험항목 시험규격 및 방법 시험결과
비중 - 0.9∼1.1
화재 시험 ASTM E108 2시간 내화
곰팡이 저항 시험 ASTM G21-80 성장 없음
인장강도 시험 ASTM C190 47㎏/㎠
내후성 시험 ASTM G23(3,000시간 옥외 폭로) 무변화
탈취성 시험 - 80%
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 맥상 점토 광석을 이용한 환경친화적 건축 자재는 시멘트의 독성 및 냄새를 중화시켜 주어 환경친화적일 뿐만 아니라, 결합력·불연성 및 내구성이 우수하였다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 녹니석 및 일라이트가 혼합 조성된 광물인 맥상 점토 광석에서 방사하는 원적외선에 의한 혈액순환의 증진효과와 함께 탈취성, 살균성을 가지며, 결합력·불연성 및 내구성이 우수한 경량의 맥상 점토 광석을 이용한 환경친화적 건축 자재를 제공할 수 있다.

Claims (6)

  1. SiO2가 70중량%이상 함유하는 맥상 점토 광석 30∼50중량%, 백시멘트 30∼50중량%, 발포 화성암으로 된 초경량 미소중공구체 5∼15중량%, 폴리에틸렌옥사이드 1.0∼2.0중량%, 펄프섬유 1.0∼2.0중량% 및 물 5∼25중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 맥상 점토 광석을 이용한 환경친화적 건축 자재용 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 맥상 점토 광석은 녹니석과 일라이트가 혼합 조성된 맥상 점토 광물인 것을 특징으로 하는 맥상 점토 광석을 이용한 환경친화적 건축 자재용 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 맥상 점토 광석의 입경은 120∼200mesh인 것을 특징으로 하는 맥상 점토 광석을 이용한 환경친화적 건축 자재용 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 미소중공구체의 입경은 5∼600㎛인 것을 특징으로 하는 맥상 점토 광석을 이용한 환경친화적 건축 자재용 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 건축 자재용 조성물을 성형하여 된 맥상 점토 광석을 이용한 환경친화적 건축 자재.
  6. 제5항에 있어서, 상기 건축 자재는 모르타르 또는 판넬인 것을 특징으로 하는 맥상 점토 광석을 이용한 환경친화적 건축 자재.
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