KR20100122536A - 항균성 축열 황토화합물과 이 황토화합물이 함침된 기능성 섬유시트 및 이 섬유시트가 부착된 건축용 보드 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 항균성 축열 황토화합물과 이를 이용한 건축자재에 관한 것으로, 규산칼륨 또는 규산나트륨 용액이 단독 혹은 혼합된 베이스용액 100중량부와, 상변화물질(PCM: Phase change Materials) 1 내지 30중량부와, 황토 2 내지 40중량부와, 유·무기계 난연제 1 내지 40중량부와, 열가소성 수지 0.1 내지 10중량부와, 유·무기계 항균제 0.1 내지 3중량부와, 유·무기계 충진제 1 내지 20중량부의 비율로 혼합되어 1.2 내지 1.8g/㎤의 밀도를 갖는 항균성 축열 황토화합물이 개시되며, 이를 고분자 합성섬유나 천연섬유로 만든 섬유시트에 함침한 후, 건조로에서 건조하여 인체 유해성이 없는 0.3 내지 1.5g/㎤의 밀도를 갖는 항균성, 난연성 및 단열성이 우수하며 축열·,습도조절·원적외선방사 및 탈취기능을 지닌 경질의 항균성 축열 황토섬유시트를 제공하고, 이 섬유시트를 석고보드나 마그네슘보드 혹은 흑연을 함유한 경질 우레탄 발포체에 합지하여 건축물의 벽체 소재로 사용하면 항균 및 보온단열·,제습·,흡/차음성이 우수한 건축 벽체를 시공할 수 있다.
황토, 규산나트륨, 규산칼륨, 상변화 물질(PCM: Phase change Materials),
Description
본 발명은 항균성 축열 황토화합물과 이 황토화합물이 함침된 기능성 섬유시트 및 이 섬유시트가 부착된 건축용 보드에 관한 것으로, 특히, 규산나트륨 또는 규산칼륨 용액이 단독 혹은 혼합된 베이스용액에 유·무기계 항균제, 상변화물질, 황토, 유·무기계 난연제, 열가소성 고분자 수지 및 유·무기계 충진제를 혼합하여 밀도가 1.2 내지 1.8g/㎤인 항균성 축열 황토화합물과 이 황토화합물을 고분자 합성섬유나 천연섬유로 만든 섬유시트에 함침한 후 건조로에서 건조하여 밀도가 0.3 내지 1.5g/㎤이고 인체 유해성이 없는 항균성 축열 황토섬유시트를 제공하며, 이 시트를 석고보드나 마그네슘보드 혹은 흑연을 함유한 경질 우레탄발포 보드의 일면 혹은 양면에 합지하여 항균성, 흡차음성, 제습성, 보온성 및 단열성능이 뛰어난 건축 벽체를 시공할 수 있도록 한 것이다.
일반적으로 각종 공동주택 건축물의 벽체 시공시, 벽체의 내측에는 보온, 단 열성이 부족하고, 제습성 및 항균성이 거의 없는 스티로폴 혹은 유리섬유 등의 단열재에 석고보드나 마그네슘보드 혹은 경질의 폴리프로필렌시트를 부착한 후 벽지를 마감하는 방법으로 건축물의 벽체에 차음성 및 단열성을 부여하여 건축물의 방음 및 난방비를 절감할 수 있도록 하고 있는 실정이다.
근래에, 이산화탄소 등 각종 환경오염물질의 배출에 따른 지구온난화 및 환경문제가 세계적으로 대두되고 있어, 건축물의 에너지를 절감할 수 있고 환경 친화적인 건축용 자재가 요구되고 있으나, 종래의 건축물 벽체용 내부에 많이 사용되고 있는 소재인 경질의 폴리프로필렌시트는 난연, 보온, 제습, 항균성이 부족하고, 벽지 시공성이 좋지 않으며, 마그네슘보드와 석고보드는 인체에 유해하고 파손이 잘 되고, 보온성 및 단열성이 부족하고 시공성이 좋지 않으며, 스티로폴 단열재는 단열성이 부족한 문제점이 지적되고 있다.
따라서, 환경친화적이면서도 에너지절약이 가능하도록 위에서 지적된 문제점을 개선한 인체에 무해하고, 환경친화적이며, 난연성 및 항균성이 뛰어날 뿐만 아니라 건축물의 에너지를 절감을 극대화할 수 있고, 보온성 및 단열성이 뛰어난 건축용 소재의 개발이 시급히 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 항균성 축열 황토화합물을 제공하고, 이 황토화합물을 이용하여 항균 및 보온단열성이 뛰어나며, 습도조절·원적외선방사·탈취기능을 지닌 항균성 축열 황토 섬유시트를 제공하고, 이 황토 섬유시트를 석고보드나 마그네슘보드 혹은 흑연을 함유한 경질 우레탄폼 보드에 합지하여 건축의 벽체를 구축할 수 있는 보드로 사용할 수 있도록 함으로써 항균성 및 제습성·탈취성·흡차음성·보온단열성이 우수한 벽체용 건축용 보드를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 외기온도가 상변화온도 이상에서는 열을 흡수하여 융해되고, 상변화온도 이하에서는 열을 방출하는 축열 및 온도조절 기능을 가진 1-20μm 크기의 캡슐화된 상변화물질과, 규산나트륨 또는 규산칼륨 용액이 단독 혹은 혼합된 베이스용액에 유·무기계 항균제, 황토, 유·무기계 난연제, 열가소성수지 및 유·무기계 충진제를 혼합한 항균성 축열 황토화합물을 제공하며, 이 황토화합물을 고분자합성섬유 또는 천연섬유시트에 함침, 건조하여 항균성 및 보온·축열·단열성이 뛰어나고 습도조절·원적외선방사·탈취기능을 지닌 항균성 축열 황토 섬유시트를 제공하며, 이 섬유시트를 석고보드나 마그네슘보드 혹은 흑연을 함유한 경질 우레탄보드의 일면 혹은 양면에 합지하여 항균 및 제습·흡차음성·보온단열성능이 뛰어난 건축벽체용 보드를 제공한다.
본 발명에 따른 항균성 축열 황토화합물 조성과 그에 따른 항균성 축열 황토섬유시트는 항균성·축열성 및 단열성능이 뛰어나고 온도·습도조절·원적외선방사·탈취기능을 건축물에 부여하게 되며, 이를 석고보드나 마그네슘보드 혹은 흑연을 함유한 경질 우레탄 발포보드의 일면 혹은 양면에 항균성 축열 황토섬유시트를 합지하면, 종래의 건축재에 비해 항균성·흡차음성·제습성 및 단열성능이 우수한 건축 벽체용 보드를 제공함으로써 쾌적한 주거환경의 조성이 가능함은 물론 주거에 필요한 냉난방에 소요되는 에너지 또한 절약할 수 있는 등의 유용한 효과를 갖는다.
본 발명에 따른 항균성 축열 황토화합물 조성은 규산나트륨 또는 규산칼륨 용액이 단독 혹은 혼합된 베이스용액 100중량부와, 상변화온도가 20-35℃이고 입자크기가 1-20μm의 캡슐화된 상변화물질 1 내지 30중량부와, 황토 2 내지 40중량부와, 유·무기계 난연제 1 내지 40중량부와, 열가소성 고분자수지 0.1 내지 10중량부와, 유·무기계 항균제 0.2 내지 3중량부와, 유·,무기계 충진제 1 내지 20중량부의 배합비로 혼합되어 밀도가 1.2 내지 1.8g/㎤를 갖는다.
본 발명에 따른 항균성 축열 황토섬유시트의 특징은, 항균성 축열 황토화합물을 폴리에스테르섬유나 폴리프로필렌섬유 또는 천연섬유시트 중의 어느 하나에 함침한 후 건조로에서 건조하여 밀도가 0.3 내지 1.5g/㎤이고, 항균 및 난연성이 우수하며 축열·습도조절·원적외선방사 및 탈취기능을 지니고 있어 건축물 벽체의 보온·단열 마감재용으로 사용하는 데 있다.
본 발명에 따른 건축벽체용 보드는 석고보드, 마그네슘보드 혹은 난연성이 부여된 일반적인 경질우레탄(PIR)발포체 조성에 단열성능을 증진시키기 위하여 흑연을 1 내지 10중량부를 첨가한 후 발포시킨 고단열성 경질 우레탄발포체의 일면 혹은 양면에 상기의 항균성 축열 황토섬유시트를 합지하여 곰팡이 발생 억제를 위한 항균성 및 제습·탈취·흡차음성 혹은 보온단열성이 요구되는 건축물의 벽체용 건축보드로 사용할 수 있다.
본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해, 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 기술적 사상을 간략히 살펴보면, 이미 알려진 바와 같이 상변화물질은 n-옥타데칸, n-노나데칸, n-에이코산 등 파라핀 탄화수소계의 저분자량의 결정성 화합물이 있으며, 그의 상변화열을 사용하여 온도를 조절한다. 그러나 이런 화합물은 잠열은 크지만 융해하면 점도가 낮아 누설, 유출 및 가공시 증발해버리는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하고자 축열재료를 마이크로캡슐화하여 방한의복, 스포츠 의류 등에 사용하고 있다. 통상 사출·압출·중공성형 등 플라스틱 가공시에는 압력이 가해져 마이크로캡슐이 파괴되어 축열효과를 현저히 떨어뜨리는 경우가 많지만, 본 발명에서는 상변화물질이 저압하에서 혼합, 함침되기 때문에 파괴될 염려가 거의 없다. 그리고 함량은 규산나트륨 혹은 규산칼륨이 혼합된 베이스용액을 기준으로 바람직하게는 1 내지 30중량부이고 특히 2 내지 10중량부이다. 더욱 낮은 함량은 제품의 축열성능을 향상시키지 못하고, 더욱 높은 함량은 가격상승이 커서 경제성이 거의 없다.
또, 황토는 인체에 유익한 원적외선을 방사하여 혈액순환 및 생리적 활성화에 기여하며 입자가 벌집구조로 되어있어 습도조절기능이 있으며, 온열·항균·탈취효과가 크다.
본 발명에서 황토의 함량은 베이스용액 기준으로 바람직하게는 20 내지 40중량부이고, 특히 5 내지 25중량부이다. 더욱 낮은 함량에서는 온열·원적외선방사·탈취·습도조절기능을 발휘하지 못하며, 더욱 높은 함량에서는 점도상승으로 인하여 섬유시트에 함침이 어렵고, 제품의 경도 상승 등 품질에 악영향을 끼친다.
따라서 본 발명은 항균성 축열 황토화합물을 이용하여 폴리에스테르섬유, 폴리프로필렌섬유, 천연섬유 등에 항균성 및 난연성·축열성능·,습도조절·항균·원적외선방사·탈취기능을 부여하여 건축물의 실내 벽체, 천장 등에 적용되는 보온 단열 마감재로 사용하고자 하는 것이며, 또한, 이를 석고보드나 마그네슘보드 혹은 흑연이 함유된 경질 우레탄발포 보드의 일면 혹은 양면에 합지하여 건축물의 흡차음재나 보온단열재용으로 사용하는 데 있는 것이다.
본 발명에 사용된 황토의 조성 및 일반물성은 아래의 표 1과 같다.
[표 1]
| 조 성 | SiO2 | Fe2O3 | Al2O3 | CaO | MgO | K2O |
| 45.8 | 18.9 | 26.9 | 1.7 | 0.5 | 6.1 | |
| 입자 크기 | 0.02mm 이하 | |||||
| 밀도 | 1.47 g/㎤ | |||||
상변화 물질과 황토의 경우, 입자크기가 클 경우 섬유시트에 함침시 공정에 악 영향을 미칠 수가 있고 외관상 좋지 않으므로 바람직하게는 0.02mm이하의 미세분말 원료를 사용하며 섬유코팅에 사용되는 난연접착성 축열 황토화합물은 작업성, 용도별 특성을 고려하여 규산나트륨, 규산칼륨 단독 또는 혼합용액에 상변화물질, 황토, 항균제, 난연제 및 첨가제를 적정량 혼합하여 사용하며, 단열성이 특히 요구되는 경우에는 입자크기가 20μm이하의 흑연, 카본블랙, 숯 중 어느 하나를 1-15중량부 첨가하여 제조한다.
상변화 물질과 황토의 경우, 입자크기가 클 경우 섬유시트에 함침시 공정에 악 영향을 미칠 수가 있고 외관상 좋지 않으므로, 바람직하게는 0.02mm 이하의 미세분말 원료를 사용하며 섬유코팅에 사용되는 항균성 축열 황토화합물은 작업성, 용도별 특성을 고려하여 규산나트륨, 규산칼륨 단독 또는 혼합용액에 상변화물질, 황토, 항균제, 난연제 및 첨가제를 적정량 혼합하여 사용하며, 단열성이 특히 요구되는 경우에는 입자크기가 20μm이하의 흑연, 카본블랙, 숯 중 어느 하나를 1-15중량부 첨가하여 제조한다.
본 발명을 실시 예에 따라 더욱 상세히 설명하면 아래와 같다.
〔실시예 1〕
본 실시예 에서는 규산나트륨 100중량부와, 잠열이 180J/g인 상변화물질 2중량부 및 황토 5중량부와, 수산화알미늄 10중량부와 Zn계 항균제 0.2중량부를 혼합한 화합물을 폴리에스테르 섬유시트에 함침, 건조하여 항균성 축열 황토섬유시트를 제작하였으며, 흑연이 함유된 경질우레탄(PIR)단열재 보드의 일면에 합지하고, 다른 한 면에는 무게 30g/㎡의 일반 부직포를 합지하여 경질우레탄폼 보드를 제작하였다.
이 경우, 항균성 축열 황토섬유시트의 밀도는 990kg/㎥, 원적외선 방사율은 5-20μm에서 0.890이었으며, 습도 80% 공간에 1시간 노출시 섬유시트 표면의 난연액 유동(Migration)현상은 미세하게 나타났으며, PIR폼 보드의 열전도율은 0.020W/mk 이었다.
〔실시예 2〕
본 실시예 에서는 규산나트륨 100중량부와, 잠열이 180J/g인 상변화물질 10중량부 및 황토 20중량부와, 수산화알미늄 10중량부와, Zn계 항균제 1중량부를 혼합한 화합물을 폴리에스테르 섬유시트에 함침, 건조하여 항균성 축열 황토섬유시트를 제작하였으며, 이를 흑연이 함유된 경질 우레탄(PIR)단열재보드의 일면에 합지하고, 다른 한 면에는 무게 30g/m2의 일반 부직포를 합지하여 경질 우레탄폼 보드를 제작하였다.
이 경우, 난연성 축열 황토섬유시트의 밀도는 1065kg/㎥, 원적외선 방사율은 5-20μm에서 0.907로 높았으며, 습도 80% 공간에 1시간 노출시 섬유시트 표면의 혼합액 유동현상은 거의 없었고 항균성 및 내습성이 양호하였으며 PIR보드의 열전도율은 0.018W/mk 이었다.
〔실시예 3〕
본 실시예 에서는 규산나트륨 100중량부와, 잠열이 180J/g인 상변화물질 15중량부 및 황토 40중량부와, 수산화알미늄 10중량부와, Zn계 항균제 2중량부를 혼합한 혼합액을 폴리에스테르 섬유시트에 함침, 건조하여 항균성 축열 황토섬유시트를 제작하였으며, 이를 흑연이 함유된 경질 우레탄(PIR)단열재보드의 일면에 합지하고, 다른 한 면에는 무게 30g/㎡의 일반 부직포를 합지하여 경질 우레탄폼 보드를 제작하였다.
이 경우, 항균성 축열 황토섬유시트의 밀도는 1105kg/㎥, 원적외선 방사율은 5-20μm에서 0.912로 높았으며, 습도 80% 공간에 1시간 노출시 섬유시트 표면의 혼합액 유동현상은 없었고, 항균성은 양호하였으며, PIR보드의 열전도율은 0.017W/mk 이었다.
〔실시예 4〕
본 실시예 에서는 규산나트륨 100중량부와, 잠열이 180J/g인 상변화물질 20중량부 및 황토 20중량부와, Zn계 항균제 5중량부에 단열성능을 증진시키기 위해 흑연 10중량부를 혼합한 액을 폴리에스테르 섬유시트에 함침, 건조하여 항균성 축열황토섬유시트를 제작하였으며, 이를 흑연이 함유된 경질 우레탄(PIR)단열재보드의 일면에 합지하고, 다른 한 면에는 무게 30g/m2의 일반 부직포를 합지하여 경질 우레탄폼 보드를 제작하였다.
이 경우, 항균성 축열 황토섬유시트의 밀도는 1050kg/㎥, 원적외선 방사율은 5-20μm에서 0.905로 높았으며, 항균성은 양호하였고, 습도 80% 공간에 1시간 노출시 섬유시트 표면의 난연액 유동현상은 없었고, PIR보드의 열전도율은 0.015W/mk 이었다.
〔실시예 5〕
본 실시예 에서는 규산나트륨 100중량부와, 잠열이 180J/g인 상변화물질 30중량부 및 황토 20중량부와 Zn계 항균제 5중량부를 혼합한 액을 폴리에스테르 섬유시트에 함침, 건조하여 항균성 축열 황토섬유시트를 제작하였으며, 이를 석고보드의 양면에 합지하여 건축물의 칸막이 벽체를 제작하였다.
이 경우, 항균성 축열황토시트의 밀도는 1043kg/㎥, 원적외선 방사율은 5-20μm에서 0.903으로 높았으며, 습도 80% 공간에 1시간 노출시 섬유시트 표면의 난연액 유동현상은 없었으며, 항균성은 1-3mm의 저지대가 발생하여 양호하였으며, 벽지시공성은 우수하였다.
이상의 실시 예를 정리하면 다음 표 2와 같다.
[표 2]
| 구분 | 비교예 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 | 비 고 | |
| 조성(%) |
황토 | - | 5 | 20 | 30 | 20 | 20 | |
| 규산나트륨 | 100 | 100 | 100 | 100 | 80 | 80 | 3종(KS1415) | |
| 규산 칼륨 | - | - | - | - | 20 | 20 | 규산칼륨몰비:3.3 | |
| 수산화알미늄 | 10 | 10 | 10 | 10 | - | - | ||
| 상변화물질 | - | 2 | 10 | 15 | 20 | 20 | ||
| 항균제 | - | 0.2 | 1 | 2 | 2 | 3 | Zn계 항균제 | |
| 흑 연 | - | - | - | - | 10 | - | ||
| 섬유 | 폴리에스터 섬유 부직포(무게 100g/㎡) | |||||||
| 밀도(kg/㎥) | 945 | 990 | 1065 | 1105 | 1050 | 1043 | 난연섬유시트 | |
| 원적외선방사율 | 0.881 | 0.890 | 0.907 | 0.912 | 0.905 | 0.903 | 5-20μm | |
| 열전도율(W/mk) | 0.022 | 0.020 | 0.018 | 0.017 | 0.015 | - | 평균온도20±5℃ PIR+일면섬유시트 |
|
| 항균성 | x | △ | ○ | ○ | ○ | ◎ | KSK 0890 | |
| 내습성(80%*1시간) | x | △ | ○ | ◎ | ◎ | ◎ | 표면상태 (Migration유무) |
|
이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
Claims (4)
- 규산나트륨 또는 규산칼륨 용액이 단독 혹은 혼합된 베이스용액 100중량부와, 유·무기계 항균제 0.1 내지 3중량부와, 상변화물질 1 내지 30중량부와, 황토 2 내지 40중량부와, 유·무기계 난연제 1 내지 40중량부와, 열가소성 수지 0.1 내지 20중량부와, 유·,무기계 충진제 1 내지 20중량부의 배합비로 혼합되어 밀도가 1.2 내지 1.8g/㎤인 것을 특징으로 하는 항균성 축열 황토화합물.
- 제1항의 항균성 축열 황토화합물을 폴리에스테르섬유나 폴리프로필렌섬유나 천연섬유로 만든 섬유시트 중 어느 하나에 함침한 후, 건조로에서 건조하여 두께가 0.2-5mm이고, 밀도가 0.3 내지 1.5g/㎤이 되도록 하여 항균성 및 보온단열·습도조절·흡차음용으로 사용하는 것을 특징으로 하는 항균성 축열 황토섬유시트.
- 제2항의 항균성 축열 황토섬유시트를 석고보드나 마그네슘보드에 합지하여 주거용 건축물 내부 벽체의 제습 및 방음재용으로 사용하는 것을 특징으로 하는 건축용 보드.
- 제2항의 항균성 축열 황토섬유시트를 밀도가 25 내지 70kg/㎥ 이고 흑연을 1 내지 10중량부 함유한 경질 우레탄폼 보드의 일면이나 양면에 합지하여 건축물의 보온용 또는 단열용으로 사용하는 것을 특징으로 하는 경질 우레탄폼 보드.
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|---|---|---|---|---|
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