KR20080004938A - 시멘트 몰탈의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기능성 음이온 시멘트 몰탈의 제조방법 및 그로부터 제조된 기능성 음이온 시멘트 몰탈에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는 본 출원인의 특허출원 제10-2005-21869호의 고로수재슬래그를 이용한 음이온 소재를 통상의 시멘트 몰탈에 더 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 시멘트 몰탈에 관한 것이다.

본 발명에 따른 기능성 음이온 시멘트 몰탈의 제조방법 및 그로부터 제조된 기능성 음이온 시멘트 몰탈은 시멘트에서 발생되는 휘발성유기화합물(VOCs) 등을 흡착시키고, 음이온 및 원적외선 등을 방출시켜 인체의 활성을 증진시켜 친환경적인 주거 생활을 영위하도록 할 뿐만 아니라, 압축강도 및 굽힘강도 또한 양호하여 건축물의 내구성을 향상시키도록 하는 효과가 있다.

휘발성유기화합물, 음이온, 원적외선, 시멘트, 고로 수재 슬래그

Description

기능성 음이온 시멘트 몰탈의 제조방법 및 그로부터 제조된 기능성 음이온 시멘트 몰탈 {Method of Producing Functional Cement Mortar and The Functional Cement Mortar Produced By The Method}

본 발명은 기능성 음이온 시멘트 몰탈의 제조방법 및 그로부터 제조된 기능성 음이온 시멘트 몰탈에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는 본 출원인의 특허출원 제10-2005-21869호의 “고로수재슬래그를 이용한 음이온 소재”를 통상의 시멘트 몰탈에 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 기능성 음이온 시멘트 몰탈의 제조방법 및 그로부터 제조된 기능성 음이온 시멘트 몰탈에 관한 것이다.

일반적으로 아파트나 주택 등 주거용 혹은 사무용 건물의 내벽이나 바닥의 마감재로 사용되는 시멘트는 포틀랜드 시멘트를 말하는 것으로서, 그 주성분은 석회, 실리카, 알루미나, 산화철 등으로 구성되어 있다.

그러나, 이러한 시멘트를 이루는 물질 내에는 라돈(Radon), 프롬알데히드와 같은 강알카리성 물질이 함유되어서, 장기간 유독성 물질을 분출하는 특성이 있고, 강한 자극성과 독성 때문에 건물에서 생활하는 거주자들의 건강을 해치는 주범이 되고 있다.

상기 유독성 물질을 제거하기 위하여, 시멘트로 마감처리된 건물에 환기를 자주 시키거나, VOCs 제어용 공기청정기를 설치하는 방법 등이 있지만, 실행 불가능한 경우가 많고, 운전비용이 과다하며, 유해물질을 근원적으로 차단하는 근본적인 해결책이 되지 못한다는 문제점이 있다.

한편, 시멘트는 기온이 낮고, 습도가 높은 경우에 시멘트 경화제 중에 함유된 수용성 성분이 표면으로 이동하여 수분만 증발됨으로써 백화현상이 발생되게 하는데, 이와 같은 백화현상은 건물 내부 마감재인 페인트, 벽지 등의 부식을 일으키며, 또한 접착력을 잃어버리게 하고, 시멘트, 벽돌 등의 건축의 부식과 균열을 가져오며, 산소와 공기 중의 탄산가스 또는 탄산가스가 물에 용해한 탄산 등에 의하여 표면이 중성화되면서 곰팡이균 등의 증식체가 되기도 한다.

즉, 이와 같은 백화현상의 발생은 건축물의 부식, 갈라짐, 변색, 수명단축, 곰팡이균의 발생 원인을 제공하고 있고, 그 중 곰팡이균은 인간의 주거 생활에 있어 각종의 질병을 유발하는 병원성 미생물로서 식물을 부패시키거나 기생하여 각종의 질병을 유발 세균성 식중독을 유발시키며 인간 주거 생활의 유익한 각종의 물질 들에 기생하여 그 효용 가치를 저하시키는 문제점이 있다.

따라서, 이러한 시멘트의 독성 및 항균 항취 등에 효과가 있는 기능성 물질을 건축 분야에 응용하여 친환경적인 주거 생활을 영위하기 위한 여러 연구가 진행되고 있으며, 특히 오염된 공기의 독성을 중화시키거나 정화시키는 등의 효과가 있는 음이온 및 각종 병균을 없애는 데 효과가 있는 원적외선을 발생시키는 황토나 맥반석, 바이오 세라믹 등의 기능성 물질을 재료로 하는 미장재에 관한 제품이 제조된 바 있다.

그러나 이러한 물질로 제조된 종래의 미장재는 압축강도 및 굽힘강도가 약해 시공후 쉽게 크랙이 발생하는 등 건축물의 내구성을 저하시킬 뿐만 아니라, 고비용이라 경제적이지 못하다는 문제점이 있었다.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명의 목적은 시멘트에서 발생되는 휘발성유기화합물(VOCs) 등을 흡착시키고, 음이온 및 원적외선 방출에 의한 인체의 활성을 증진시켜 친환경적인 주거 생활을 영위하도록 할 뿐만 아니라, 압축강도 및 굽힘강도 또한 양호하여 건축물의 내구성을 향상시키도록 하는 기능성 음이온 시멘트 몰탈의 제조방법 및 그로부터 제조된 기능성 음이온 시멘트 몰탈을 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

시멘트, 모래 및 물을 교반기에 넣고 혼합하여 시멘트 몰탈을 제조하는 방법에 있어서, 시멘트 중량에 대하여 10 내지 100％의 나노분말 음이온 발생 고로 수재 슬래그를 더 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 기능성 음이온 시멘트 몰탈의 제조방법을 제공한다.

특히, 상기 나노분말 음이온 발생 고로 수재 슬래그는 물에 2시간 이상 희석된 후 희석된 물과 함께, 상기 시멘트,모래 및 물과 혼합하여 제조되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 나노분말 고로 수재 슬래그는,

고로 수재 슬래그를 상온에서 저속으로 분쇄하는 제1 단계와;

상기 분쇄하는 단계에서 발생한 분쇄된 분말은 미약전류가 흐르는 물에 침전시키는 제2 단계와;

상기 침전된 고로 수재 슬래그를 일정 시간이 경과한 후 초음파 존으로 이송하는 제3 단계와;

상기 초음파 존으로 이송된 고로 수재 슬래그에 일정 시간 동안 초음파를 가하는 제4 단계와;

상기 고로 수재 슬래그를 알루미나(Al) 세라믹 소성로에서 산소와 라돈 이온을 주입하면서 일정 온도로 단계적으로 건조하는 제5 단계와;

상기 건조된 고로 수재 슬래그를 소성된 전기석(토르마린, Tourmaline)의 분말과 혼합하는 제6 단계로 이루어지는 과정을 통하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 제조방법에 따라 제조된 가능성 음이온 시멘트 몰탈을 제공한다.

이하, 본 발명의 가능성 음이온 시멘트 몰탈의 제조방법 및 그로부터 제조된 가능성 음이온 시멘트 몰탈을 상세하게 설명한다.

본 발명에서 사용되는 나노분말 음이온 발생 고로 수재 슬래그는 본 출원인의 기특허출원인 “고로수재슬래그를 이용한 음이온 발생 소재 제조방법”(특허출원 제10-2005-21869)에 의하여 제조되는 것을 사용하는 것을 특징으로 한다.

즉, 고로 수재 슬래그를 보다 환경 친화적인 용도로 사용하기 위하여 결정 자체에 전기적 특성을 가지고 있는 전기석(토르마린, Tourmaline)과 혼합하여 음이온발생이 극대화되는 나노분말 음이온 발생 고로 수재 슬래그를 시멘트 몰탈에 혼합하여 기능성 음이온 시멘트 몰탈로 제조하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 사용하는 나노분말 음이온 발생 고로 수재 슬래그는,

고로 수재 슬래그를 상온에서 저속으로 분쇄하는 제1 단계와;

상기 분쇄하는 단계에서 발생한 분쇄된 분말은 미약전류가 흐르는 물에 침전시키는 제2 단계와;

상기 침전된 고로 수재 슬래그를 일정 시간이 경과한 후 초음파 존으로 이송하는 제3 단계와;

상기 초음파 존으로 이송된 고로 수재 슬래그에 일정 시간 동안 초음파를 가하는 제4 단계와;

상기 고로 수재 슬래그를 알루미나(Al) 세라믹 소성로에서 산소와 라돈 이온을 주입하면서 일정 온도로 단계적으로 건조하는 제5 단계와;

상기 건조된 고로 수재 슬래그를 소성된 전기석의 분말과 혼합하는 제6 단계

로 이루어지는 단계를 통하여 제조된다.

그리고 상기 단계를 통해 제조되는 나노분말 음이온 발생 고로 수재 슬래그가 방출하는 음이온 및 원적외선 등의 기능성 물질의 효능에 대해 설명하면 다음과 같다.

음이온은 일반적으로 오염된 공기의 독성을 중화시키거나 정화시키는 작용을 하는 것으로, 상기 음이온을 마시면 우리 몸의 세포막에서의 전기적 물질교류로 혈액을 정화해 주기도 하고, 항균 항취에 도움을 주며, 공기 중에 존재하는 여러 가지 오염물질 즉, 담배연기, 아황산가스, 질소산화물 같은 오염물질을 형성하고 있 는 것들을 경화 침전시키고 제거하여, 공기를 깨끗하고 신선하게 유지해 주는 것으로 알려져 있다.

원적외선은 우리 몸의 모세혈관을 확장시켜 혈액순환과 세포조직 생성에 도움을 주고, 피로 회복과 노폐를 배출 효능을 향상시키며, 항균 항취에 도움을 주고, 혈액에 포함된 용존산소의 충분한 공급으로 근육 등의 피로회복을 돕는 등 인체에 유익하다는 것은 널리 알려져 있다.

본 발명의 기능성 음이온 시멘트 몰탈의 제조방법은 교반기에서 시멘트와 모래가 통상적으로 1:3 내외의 비율로 혼합되며, 여기에 깨끗한 물이 공급된 후, 반죽되어 시멘트 몰탈이 제조된다.

이때, 상기 시멘트에는 음이온 및 원적외선 등이 방출되는 상기 나노분말 음이온 발생 고로 수재 슬래그 등의 기능성 소재가 상기 시멘트의 전체 중량에 대하여 10 내지 100 ％ 로 상기 교반기에 첨가된다.

상기 기능성 소재가 상기 시멘트의 전체 중량에 대하여 10％ 미만으로 첨가되면, 음이온 발생량이 적어 유해물질의 독성을 중화시키기가 어려운 문제점이 있으며, 상기 기능성 소재가 상기 시멘트의 전체 중량에 대하여 100％ 초과하여 첨가되면, 음이온이 필요 이상으로 과대 발생되고, 몰탈의 굳는 시간을 증가시키거나 시공 후 균열이 생기는 등의 문제점이 있다.

상기 물은 상기 기능성 소재가 2000 : 1의 비율로 회석된 후, 30 내지 40 ℃ 에서 2시간이상 경과된 물을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 물에 상기 기능성 소재가 회석된 후 2 시간이 경과하게 되면, 상기 물 자체에서 0.04 내지 0.06 mA 의 미약전류가 흐르게 되어, 상기 기능성 소재의 기능이 더욱 향상되게 된다.

상기와 같은 방법으로 제조된 기능성 음이온 시멘트 몰탈은 각종 건축용 마감재로 사용된다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

하기 실시예의 물성은 다음과 같은 방법으로 측정한 것이다.

음이온 수는 KICM-FIR-1042를 이용하여 시험하였고, 원적외선 방사율은 KICM-FIR-1005 방법으로 시험하였으며, FT-IR Spectrometer를 이용, 블랙바 디(Black Body) 대비 측정하였다. 탈취시험은 암모니아 가스를 사용하여 KICM-FIR-1085 방법으로 시험하였고, 항균시험은 Escherichia coli ATCC 25922, Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442 균주를 사용하여 KICM-FIR-1002 방법으로 시험하였으며, 압축강도 및 굽힘강도는 KS-F-2744에 의거하여 시험하였다.

[실시예]

실시예

하기 실시예에서는 시멘트몰탈 90중량부와(시멘트몰탈은 시멘트:모래=1:3), 음이온 방출 고로 수재 슬래그 10중량부에 적당량의 물을 혼합하여 제조하였다.

실험예 1 : 음이온 방출 실험

하기 표 1은 실시예에서 제조된 기능성 음이온 시멘트 몰탈의 음이온 방출량 실험 결과이다.

표 1 : 음이온 방출 실험

시험항목		시험결과	시험방법
음이온(ION/cc)	Blank	75	KCIM-FIR-1042
	Sample	3755

상기 표 1의 결과와 같이 음이온의 방출량이 대조군(blank)에 비하여 월등함을 알 수 있었다.

실험예 2 : 원적외선 방출실험

하기 표 2는 상기 실시예에서 제조된 기능성 음이온 시멘트 몰탈의 원적외선 방출량 실험 결과이다.

표 2 : 원적외선 방출 실험

시험항목		시험결과	시험방법
원적외선 방출량 (40℃)	방사율 (5~20㎛)	0.912	KCIM-FIR-1005
	방사에너지 (W/m2)	3.68 X 102

상기 표 2의 결과와 같이 본 발명의 기능성 음이온 시멘트 몰탈의 경우 원적외선방사율이 매우 높게 나타났으며, 이는 본 발명의 고로 수재 슬래그의 원적외선 방출 효과로 인한 결과임을 알 수 있었다.

실험예 3 : 굽힘, 압축강도실험

상기 실시예에서 제조된 본 발명의 기능성 음이온 시멘트 몰탈과 일반적인 방법으로 제조된 시멘트 몰탈(비교예)과의 굽힘, 압축강도 실험을 한 결과 하기의 표 3을 얻었다.

표 3 : 굽힘/압축 강도 실험

구분	압축강도(kgf/cm2)		굽힘강도(kgf/cm2)
	도포 7일째	도포 30일째	도포7일째	도포30일째
비교예	220	242	40	49
실시예	236	271	43	54

상기 표 3의 결과와 같이, 본 발명의 시멘트 몰탈의 경우 나노분말 음이온 발생 고로 수재 슬래그를 넣지 않은 비교예에 비하여 압축강도 및 굽힘강도가 우수함을 알 수 있었다.

실험예 4 : 탈취 효과 실험

실시예의 시멘트 몰탈을 이용한 탈취실험 결과 약 81.4%의 탈취효율이 있음을 알 수 있었다.

실험예 5 : 항균실험

대장균과 녹농균을 대상으로 한 항균실험 결과, 24시간 경과 후 세균감소율이 99.8%를 나타내어, 항균성이 매우 우수함을 알 수 있었다.

본 발명은 상기 실시예를 중심으로 상세히 설명되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 기능성 음이온 시멘트 몰탈의 제조방법 및 그로부터 제조된 기능성 음이온 시멘트 몰탈은 시멘트에서 발생되는 휘발성유기화합물(VOCs) 등을 흡착시키고, 음이온 및 원적외선 등을 방출시켜 인체 의 활성을 증진시켜 친환경적인 주거 생활을 영위하도록 할 뿐만 아니라, 압축강도 및 굽힘강도 또한 양호하여 건축물의 내구성을 향상시키도록 하는 효과가 있다.

Claims (10)

1. 시멘트, 모래 및 물을 교반기에 넣고 혼합하여 시멘트 몰탈을 제조하는 방법에 있어서, 시멘트 중량에 대하여 10 내지 100％의 나노분말 음이온 발생 고로 수재 슬래그를 더 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 기능성 음이온 시멘트 몰탈의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 나노분말 음이온 발생 고로 수재 슬래그는 물에 2시간 이상 희석된 후, 희석된 물과 함께 특징으로 하는 기능성 음이온 시멘트 몰탈의 제조방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 나노분말 음이온 발생 고로 수재 슬래그가,

   고로 수재 슬래그를 상온에서 저속으로 분쇄하는 제1 단계와;

   상기 분쇄하는 단계에서 발생한 분쇄된 분말은 미약전류가 흐르는 물에 침전시키는 제2 단계와;

   상기 침전된 고로 수재 슬래그를 일정 시간이 경과한 후 초음파 존으로 이송하는 제3 단계와;

   상기 초음파 존으로 이송된 고로 수재 슬래그에 일정 시간 동안 초음파를 가하는 제4 단계와;

   상기 고로 수재 슬래그를 알루미나(Al) 세라믹 소성로에서 산소와 라돈 이온을 주입하면서 일정 온도로 단계적으로 건조하는 제5 단계와;

   상기 건조된 고로 수재 슬래그를 소성된 전기석의 분말과 혼합하는 제6 단계로 이루어지는 과정을 통하여 제조되는 것을 특징으로 하는 기능성 음이온 시멘트 몰탈의 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제1 단계에서 고로 수재 슬래그는 200 - 325매쉬로 분쇄되는 것을 특징으로 하는 기능성 음이온 시멘트 몰탈의 제조방법.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 제2 단계에서 미약 전류는 그 전류의 크기가 0.6mA인 것을 특징으로 하는 기능성 음이온 시멘트 몰탈의 제조방법.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 제3 단계에서 일정 시간은 24시간 내외인 것을 특징으로 하는 기능성 음이온 시멘트 몰탈의 제조방법.
7. 제 3 항에 있어서,

   상기 전기석은 750℃에서 소성시켜 200 - 350매쉬로 분쇄한 분말인 것을 특징으로 하는 기능성 음이온 시멘트 몰탈의 제조방법.
8. 제 3 항에 있어서,

   상기 전기석은 5wt%로 혼합되는 것을 특징으로 하는 기능성 음이온 시멘트 몰탈의 제조방법.
9. 제 3 항에 있어서,

   상기 5 단계의 일정 온도는 100℃-300℃로 단계적으로 건조하는 것을 특징으로 하는 기능성 음이온 시멘트 몰탈의 제조방법.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 제조 방법에 의하여 제조된 기능성 음이온 시멘트 몰탈.