KR20110055799A - 규산염계 무기질바인더 및 천연재료를 이용한 기능성 무독성 단열 피복제 및 그 제조방법 - Google Patents

규산염계 무기질바인더 및 천연재료를 이용한 기능성 무독성 단열 피복제 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건축물의 내외장용 마감재로 사용되는 무기질계 단열 피복제로서 구체적으로는 규산염계 바인더와 공기자정능력, 통기성, 방충효과, 습도조절, 탈취성 외에도 에너지절감을 위한 단열성이 우수한 천연 광물질 재료를 혼합하여 이러한 다양한 기능성을 발휘하면서도 일반적인 내수성 및 내구성 등이 우수한 기능성 무독성 단열 피복제의 조성 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 규산염계 바인더와 공기자정능력, 통기성, 방충효과, 습도조절, 탈취성 외에도 에너지절감을 위한 단열성이 우수한 천연 광물질 재료를 혼합하여 이러한 다양한 기능성을 발휘하면서도 일반적인 내수성 및 내구성 등이 우수한 피복제를 얻기 위한 방법으로, 밀링기 배합탱크에 액상 규산포타슘과 이온교환수를 투입하고 충분히 교반한 후 액상규산리튬을 투입 교반하고, 균일한 액상을 확인 후 산화아연 및 포타슘실리코플루오라이드 (potassium silico-fluoride)나 메타카올린 (Meta kaolin))을 투입한 후 교반 RPM 500 정도로 10분 이상 교반하여, 상기 혼합물을 분진 제어설비의 작동하에 규조토, 부석, 황토, 맥반석, 활성 옥을 순서적으로 투입한 후 1000 RPM에서 30분 이상 교반 밀링하여 입도계로 5㎛이하를 확인한 후 300RPM 으로 속도 조정후 습윤제를 투입하여 10분 이상 교반하여서, 액상규산포타슘 45 내지 55 중량%와 이온교환수 25 내지 35 중량% 및 액상규산리튬 10 내지 20 중량%가 혼합된 규산염혼합물과; 상기 규산염혼합물에 내수성 보강제로서 산화아연 (ZnO) 3 내지 5중량%와, 보조경화제로서 포타슘실리코플루오라이드나 메타카올린을 2 내지 3 중량%를 혼합한 바인더에, 음이온발생 및 향균탈취, 원적외선방사 등의 기능성과 단열성을 위한 천연 충진제로서 활성화 규조토 30 내지 40 중량%와 부석 25 내지 35중량%, 황토 5 내지 15 중량%, 맥반석 5 내지 10 중량% 및 활성 옥 10 내지 15중량 %를 혼합한 액상물과; 습윤제 2.5중량%를; 혼합하여 조성한 규산염계 무기질바인더 및 천연재료를 이용한 기능성 무독성 단열 피복제로서, 액상규산포타슘과 액상규산리튬을 주 구성물로 하는 바인더를 적용함으로서 종래의 건축용 마감재의 경화과정 및 시간이 경과되면서 발생되는 균열 및 습기에 의한 표면 오염 등의 문제점을 개선할 수 있고 각종 기능성 광물질 분말을 적절히 혼합하여 제조한 피복제는 기존 건축용 마감재에서 배출되는 유해가스를 정화할 뿐 아니라 새롭게 인체에 생태 보건학적으로 유익한 주거환경을 제공함은 물론 기본적인 피복제로서의 우수한 내구성을 확보할 수 있고, 천연무기질계로 조성되어 피복제가 경화된 후의 표면이 친수성을 띠게 되고 따라서 정전기 등에 의한 미세먼지 등의 오염을 방지효과도 있음을 확인할 수 있다. 병행하여 적용한 광물질 미세분말들의 기공의 특성에 의한 에너지절감 측면에서의 단열효과가 뛰어난 효과를 가진 유용하고도 신규한 발명이다.
천연재료, 무독성, 바인더, 단열

Description

규산염계 무기질바인더 및 천연재료를 이용한 기능성 무독성 단열 피복제 및 그 제조방법{The multi-functional coating agents, for constructions, based on aqueous silicate binder with variety of mineral fine powders that should be able to produce ecological functionality and that posses high thermal insulation property, the composition and making thereof}
본 발명은 건축물의 내외장용 마감재로 사용되는 무기질계 단열 피복제로서 구체적으로는 규산염계 바인더와 공기자정능력, 통기성, 방충효과, 습도조절, 탈취성 외에도 에너지절감을 위한 단열성이 우수한 천연 광물질 재료를 혼합하여 이러한 다양한 기능성을 발휘하면서도 일반적인 내수성 및 내구성 등이 우수한 기능성 무독성 단열 피복제의 조성 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 건축물의 표면마감 피복재로 사용되는 페인트 (Paint, 도료)는 유동성의 물질로 물체의 표면에 넓게 도포되어 얇은 피막 층을 형성하고 시간의 경과에 따라 건조, 경화됨으로써 물체의 표면을 보호할 뿐만 아니라 미감을 증대시키는 기능을 갖는다. 일반적으로 건축물의 벽면 마감재는 시멘트 몰탈을 양생시켜서 된 벽체를 중심으로 외측면(외벽)에 건축물의 외관을 수려하게 하기 위하여 돌이나 대리석을 가공하여 덧붙이는 패널로 된 외장 마감재 (외벽 마감재)와, 실내 환경을 조성하도록 다양한 무늬 모양이 형성된 벽지나 합성수지 및 목재 패널로 된 내장 마감재 (내부 마감재)로 구분된다. 상기의 내외장 마감재, 특히 상기 실내의 분위기 및 실내 환경을 조성하는 내장 마감재는 인간이 생활하는 공간을 구성하는 것이기 때문에 인체에 무해한 동시에 생활 주거환경을 쾌적한 상태로 유지하는 재료를 사용하는 것이 요구된다. 즉, 실내의 밀폐성으로 인한 각종 취기와 곰팡이의 발생을 억제할 수 있는 공기에 대한 자정능력이 있는 마감재의 사용이 필수적이다. 그러나 일반적으로 사용되고 있는 다양한 건축재 중 석고보드, 합판 등은 화학 접착제를 사용함으로 인한 유해가스 및 발암물질을 배출하는 등 단순한 건축 구조 마감재로서의 기능만을 제공하기 있었기 때문에 이러한 건축자재의 다기능화가 절실히 요구되고 이를 개선하기 위하여 근래에는 원적외선이 방출되며 환경 친화적인 황토를 주원료로 사용한 내부 마감재 및 페인트를 사용하는 경우가 있으나 이는 경화완료 후 균열이 발생하거나 외관이 미려하지 못하여 실내 환경을 해치고 수분을 흡수하면서 황토분말이 의복 및 내부 공간을 오염시키는 등의 문제점이 발생되고 있다. 따라서 각종 건축물의 벽면 내외장 마감재 재료로서, 천연성분으로 구성되어 인체에 무독하며 불연 성으로 취급 안전성과 생태보건학적으로 인체에 유익함을 주는 통기성, 방충효과, 습도조절, 단열성, 방음효과, 탈취효과를 구비한 재료에 대한 연구가 활달히 진행되고 있는데, 그 중 우수한 재료로 다양한 광물질이 최근 적용 및 응용되고 있으나, 거의 대부분이 기존의 석유화학계 유기물 수지를 적용하기 때문에 적용한 기능성 광물질과의 적합성이 떨어지고 궁극적으로 불연 및 내구성 면 에서 근본적인 취약함을 내포하고 있다.
또한, 국내와 같이 사계절을 갖고 있는 기후에서 여름과 겨울철의 냉, 난방을 위한 에너지절약 및 그 효율 면에서 단열성을 갖는 피복제에 대한 개발이 거의 전무한 상태임을 면밀히 파악하여 상기 기능성 외에도 단열성을 병행하여 부여할 수 있는 피복제의 개발 필요성이 절실한 것으로 대두 되고 있다.
최근에는 친환경도료로 특허출원 제10-2008-0027631호(2008.03.24)에서는 천연 황토를 말려서 분쇄기로 미분화하여 1차 황토분말을 만들고 약초분말과 규사모래, 친환경 분말 접착제를 첨가하여 2차로 혼합한 후에 일정한 시간동안 교반처리를 거쳐 건식으로 퍼티나 몰탈을 제조하는 방법을 개발하였고, 특허출원 제10-2008-0020644호(2008.03.05)는 휘발성 유기 화합물이 전혀 없으며, 냄새가 없고, 방충, 항균 및 항 곰팡이 기능을 갖는 친환경 페인트 및 미장 도료용 조성물에 관한 것으로서, 티타늄 옥사이드 20-25중량%, 실리케이트 24-28 중량%, 비닐 아크릴 수지 12-16 중량% 및 기타 물, 계면활성제, 디포머 35-40 중량%로 이루어진 도료 성분 20-60 중량%; 320-370 메쉬의 화산석 분말과 1-2㎝ 화산석 원석을 50:50으로 배합하여 물로 추출한 화산석 추출물 10-30 중량%; 및 50-350 메쉬의 화산석 분말 20-60중량%를 포함하는 화산석을 이용한 친환경 기능성 페인트 및 미장 도료용조성물이 있다.
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 존재함은 물론 표면적을 극대화하여 가볍고, 흡습성과 단열성이 뛰어나 소성 단열재로 적용이 가능하다. 또한, 규조토는 공기 중의 유해물질의 흡착, 여과의 역할이 가능하여 실내 공기 중에 있는 불순물을 걸러 주며, 음이온과 원적외선의 방출로 신체 내부 깊숙히 작용하여 인체의 신진대사를 원활하게 하여 주고 음이온은 각종 오염으로 급증한 주변의 양이온을 흡착, 중화시킨다. 규조토의 대량의 기공성 구조는 다습할 경우에는 습기를 흡수하고 건조할 경우에는 발산을 하여, 사람이 수면을 취하는 동안 수분의 흡수와 발산을 반복적으로 수행하여 숙면을 취하게 하고, 전자파 및 각종 오염물질을 흡수하여 사람의 신체를 유해 전자파로부터 보호한다. 부석은 속돌 ·경석(輕石)이라고도 한다. 비중이 작아서, 물에 뜰 만큼 경량인 것이 특징이다. 이 특징은 마그마가 대기 중으로 방출될 때 압력이 갑자기 감소한 결과로 마그마 중의 휘발성 성분이 빠져나가서 수많은 기공이 생겨 가볍고 열전도도가 작기 때문에 지붕이나 빙고·욕조, 그 밖에 차열벽용 콘크리트의 골재로 사용된다. 황토는 표면이 넓은 벌집구조로 수많은 공간이 복층구조를 이루고 있다. 이 스폰지 같은 구멍 안에는 원적외선이 다량흡수, 저장되어 있어 열을 받으면 발산하여 다른 물체의 분자활동을 자극한다. 특히 우리나라의 황토는 파장이 6~15μm의 원적외선을 발생시키는 것으로 알려져 있고, 해충이나 곤충 등에 대하여도 방충성을 가지며, 축열성이 양호하고, 방취효과 등이 양호하며, 인체의 건강에도 여러 가지 긍정적인 효과를 가지는 것으로 밝혀져 있다. 맥반석은 1㎤당 3만 ~ 15만개의 다층다공질로 구성되어 있고 비 표면적이 넓어 오염물질, 중금속 등을 흡착 분해하는 작용을 하며, 또한 시멘트 독성중화, 항균, 방충 및 강한 탈취효과를 보유하고 있으며, 원적외선 방사에 의한 공명 공진, 흡수작용 등으로 식품의 선도유지, 맛의 증가, 혈액순환 및 신진대사 촉진 등에 탁월한 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 옥은 칼슘, 마그네슘을 함유하고 있으며 그 성분 중에는 마그네슘이 40%이상을 차지하고 있다. 옥의 경우는 옥에서 나오는 기파동과 인체 세포의 기파동이 같은 파동이라고 알려져 있다. 따라서 옥에서 발산하는 파동이 우리 인체세포에 골고루 침투하여 공명공진 작용을 함으로써 조직의 부활, 혈액순환, 혈액의 약알카리화, 체내의 유해 노폐물 배설 등의 기능을 한다는 연구 보고가 있다.
그러나 기존의 기능성이 강조된 친환경페인트 제조 시 적용되는 유기고분자계 바인더를 무기질 바인더로 대체하기 위하여 종래의 액상 규산염 중 내수성이 취약한 액상규산소듐을 적용치 않고 액상규산포타슘 및 액상규산리튬을 다양한 실험에 의하여, 내수성을 갖는 최적의 비율을 선정하여 종래의 석유화학계 유기고분자물질을 적용할 때 야기 되는 불연성, 내수성 및 무독성 확보 문제점과 VOC 방출 문제점을 해결 하고 원적외선 방사성, 음이온방출, 탈취효과 등의 인체에 생태 보건학적으로 유익한 기능과 에너지 절약을 위한 단열성을 제공하는 기능은 규조토, 황토, 맥반석 외 옥, 부석 등의 광물질을 각각 세밀하게 검증하여 그 기능과 효율을 최적화 할 수 있도록 하여 종래기술이 갖고 있는 문제점을 극복하는 것을 그 목적으로 하고 있다.
상기와 같은 문제점을 극복하기 위해 본 발명은 규산염계 바인더와 공기자정능력, 통기성, 방충효과, 습도조절, 탈취성 외에도 에너지절감을 위한 단열성이 우수한 천연 광물질 재료를 혼합하여 이러한 다양한 기능성을 발휘하면서도 일반적인 내수성 및 내구성 등이 우수한 피복제를 얻기 위한 방법으로, 밀링기 배합탱크에 액상 규산포타슘과 이온교환수를 투입하고 충분히 교반한 후 액상규산리튬을 투입 교반하고, 균일한 액상을 확인 후 산화아연 및 포타슘실리코플루오라이드나 메타카올린을 투입한 후 교반 RPM 500 정도로 10분 이상 교반하여, 상기 혼합물을 분진 제어설비의 작동하에 규조토, 부석, 황토, 맥반석, 활성 옥을 순서적으로 투입한 후 1000 RPM에서 30분 이상 교반 밀링하여 입도계로 5㎛이하를 확인한 후 300RPM 으로 속도 조정후 습윤제를 투입하여 10분 이상 교반하여서, 액상규산포타슘 45 내지 55 중량%와 이온교환수 25 내지 35 중량% 및 액상규산리튬 10 내지 20 중량%가 혼합된 규산염혼합물과; 상기 규산염혼합물에 내수성 보강제로서 산화아연을 3 내지 5중량%와, 보조경화제로서 포타슘실리코플루오라이드나 메타카올린을 2 내지 3 중량%를 혼합한 바인더에, 음이온발생 및 향균탈취, 원적외선방사 등의 기능성과 단열성을 위한 천연 충진제로서 활성화 규조토 30 내지 40 중량%와 부석 25 내지 35중량%, 황토 5 내지 15 중량%, 맥반석 5 내지 10 중량% 및 활성 옥 10 내지 15중량 %를 혼합한 액상물과; 습윤제 2.5중량%를; 혼합하여 조성한 규산염계 무기질바인더 및 천연재료를 이용한 기능성 무독성 단열 피복제를 얻는 것이다.
상기한 본 발명은, 규산염계 무기질바인더 및 천연재료를 이용한 기능성 무독성 단열 피복제 및 그 제조방법 의하면, 액상규산포타슘과 액상규산리튬을 주 구성물로 하는 바인더를 적용함으로서 종래의 건축용 마감재의 경화과정 및 시간이 경과되면서 발생되는 균열 및 습기에 의한 표면 오염 등의 문제점을 개선할 수 있고 각종 기능성 광물질 분말을 적절히 혼합하여 제조한 피복제는 기존 건축용 마감재에서 배출되는 유해가스를 정화할 뿐 아니라 새롭게 인체에 생태 보건학적으로 유익한 주거환경을 제공함은 물론 기본적인 피복제로서의 우수한 내구성을 확보할 수 있고, 천연무기질계로 조성되어 피복제가 경화된 후의 표면이 친수성을 띠게 되 고 따라서 정전기 등에 의한 미세먼지 등의 오염을 방지효과도 있음을 확인할 수 있다. 벙행하여 적용한 광물질 미세분말들의 기공의 특성에 의한 에너지절감 측면에서의 단열효과가 뛰어난 효과를 가진 유용하고도 신규한 발명이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에서는 피복조성물의 기본적인 백색도 및 은폐력 확보 면에서 유리한 동시에 인체에 각종 보건생태학적으로 유익한 기능을 제공하는 규조토를 기본으로 설계하고 상기에 언급한 황토, 옥, 맥반석 및 부석을 다양한 실험에 의하여 최적화한 배합을 선정할 수 있었다. 각각의 천연 기능성 광물질은 각각 325mesh 이상인 것을 적용하였으며, 무기질 바인더 중의 주요 성분으로 액상규산포타슘은 SiO2/K2O의 몰비 (molar ratio)가 4.0 이상인 것을 적용하였으며, 액상규산리튬은 SiO2/LiO2의 몰비가 4.8~5.2인 것을 적용하였다. 일반적으로 모래 (SiO2)와 소다회 (Na2O3) 등을 다양한 배합으로 고온에서 녹인 액상규산포타슘 및 액상규산리튬은 SiO2/K2O 및 SiO2/Li2O의 조성에 따라 분류되는데, 상기와 같이 몰비가 비교적 높은 액상 규산염은 초기 지촉건조까지의 시간이 단축되어 소량의 수분 증발로도 거의 물과 같은 저점도 상태로부터 준고체 상태(초기경화에 의한 가건조)까지 전환이 가능하나, 몰비가 낮은 액상규산염은 높은 알칼리성을 띠고 있어 물과 친화성이 높기 때문에 수분의 증발이 서서히 이루어지게 되며 원하는 경화상태를 얻기 위하여 고온에서의 가열이 필요하게 되거나 또는 너무 높은 점도를 나타내어 다른 물질과의 혼합이 어렵고 유연성이 결여되어 실질적인 적용이 어렵다. 본 발명에서 적용한 액상규산포타슘은 액상이 매우 낮은 저점도를 나타내어 실질적으로 기공이 많은 상기의 기능성 광물질을 혼합 적용 시 상대적으로 과도한 점도가 형성되는 것을 방지할 수 있기 때문에 SiO2/K2O의 몰비가 4.0이상인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
액상규산리튬의 중요한 장점은 액상규산소다나 액상규산포타슘보다 더 높은 몰비의 액상 제품을 만들 수 있는 것으로, 액상규산소다의 경우 SiO2의 농도가 10% 이상이고 4 ~ 4.5몰의 용액은 매우 점도가 높고 불안정한 상태이나, 액상규산리튬은 SiO2 농도가 20%정도이고 몰비가 5 ~ 8인 경우에도 실온에서 안정하고 점도가 매우 낮은데 이러한 특별한 안정성은 수화된 리튬이온이 수화된 나트륨이온이나 칼륨이온보다 더 크기 때문이며, 액상규산소다나 액상규산포타슘과는 다르게 실온에서 건조된 리튬실리케이트의 피막은 물에 가역적으로 용해되지 않는 특성을 지니고 있어 본 발명에서는 상기와 같은 액상규산리튬의 특성을 이용하여 상기 규산염혼합물의 내수성을 확보할 수 있었다.
이외에도 피복제의 내수성을 보강하기 위하여 칼슘실리코플루오라이드와 수성계 습윤제를 적용하였고 공기 중의 CO2 가스를 포집하여 건조를 촉진시키는 역할을 하는 산화아연을 적용하여 최종 피복제의 내수성과 건조성을 개선할 수 있다.
이하 본 발명에 따른 구체적인 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 내수성, 안정성, 내구성을 갖는 무기질 수성 바인더 및 이를 이용한 피복제는 액상규산포타슘 45 내지 55 중량%와 이온교환수 25 내지 35 중량% 및 액상규산리튬 10 내지 20 중량%가 혼합된 규산염혼합물과; 상기 규산염혼합물에 내수성 보강제로서 산화아연을 3 내지 5중량%와, 보조경화제로서 포타슘실리코플루오라이드나 메타카올린을 2 내지 3 중량%를 혼합한 바인더에, 음이온발생 및 향균탈취, 원적외선방사 등의 기능성과 단열성을 위한 천연 중진제로서 활성화 규조토 30 내지 40 중량%와 부석 25 내지 35중량%, 황토 5 내지 15 중량%, 맥반석 5 내지 10 중량% 및 활성 옥 10 내지 15중량 %를 혼합한 액상물에 습윤제를 일정 비율로 혼합하여 본 발명의 피복제를 제조하게 된다.
상기 규산염혼합물의 기본액상 바인더로 제공되는 액상규산포타슘 및 액상규산리튬은 수용액상으로 무독성이며 상대적으로 다른 접착제 및 코팅제의 원료에 비하여 저가이며 불연성으로 접착제나 코팅제로 응용 할 경우 매우 유용한 물질로서 건조되면서 단단하고 견고하게 밀착된 무기질 결합이나 도막을 형성하게 되어 각종 접착제, 바인더 및 증량제, 건축용 천장 및 벽 내외장용 섬유소물질 등의 접착제, 세제 및 응집제, 고내열 코팅제 혹은 용접봉 코팅제용 세라믹 또는 분말 상 바인더, 석재 코팅제 및 마감재 등의 다양한 분야에서 활용되고 있다.
일반적으로 모래와 소다회 등을 다양한 배합으로 고온에서 녹인 액상규산포타슘 및 액상규산리튬은 SiO2/K2O 및 SiO2/Li2O의 몰비에 따라 분류되는데, 상기와 같이 몰비가 비교적 높은 액상 규산염은 초기 지촉건조까지의 시간이 단축되어 소량의 수분 증발로도 거의 물과 같은 저점도 상태로부터 준 고체 상태 즉 초기경화에 의한 지촉 건조까지 전환이 가능하나, 몰비가 낮은 액상규산염은 높은 알칼리성 을 띠고 있어 물과 친화성이 높기 때문에 수분의 증발이 서서히 이루어지게 되며 원하는 경화상태를 얻기 위하여 고온에서의 가열이 필요하게 되거나 또는 너무 높은 점도를 나타내어 다른 물질과의 혼합이 어렵고 유연성이 결여되어 실질적인 적용이 어렵다. 본 발명에서 적용한 액상규산포타슘은 액상이 매우 낮은 저점도를 나타내어 실질적으로 기공이 많은 상기의 기능성 광물질을 혼합 적용 시 상대적으로 과도한 점도가 형성되는 것을 방지할 수 있기 때문에 SiO2/K2O의 몰비가 4.0이상인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
액상규산리튬의 중요한 장점은 액상규산소다나 액상규산포타슘보다 더 높은 몰비의 액상 제품을 만들 수 있는 것으로, 액상규산소다의 경우 SiO2의 농도가 10 중량% 이상이고 4 내지 4.5몰의 용액은 매우 점도가 높고 불안정한 상태이나, 액상규산리튬은 SiO2 농도가 20 중량%이고 몰비가 5 내지 8인 경우에도 실온에서 안정하고 점도가 매우 낮은데 이러한 특별한 안정성은 수화된 리튬이온이 수화된 나트륨이온이나 칼륨이온보다 더 크기 때문이며, 액상규산소다나 액상규산포타슘과는 다르게 실온에서 건조된 리튬실리케이트의 피막은 물에 가역적으로 용해되지 않는 특성을 지니고 있어 본 발명에서는 상기와 같은 액상규산리튬의 특성을 이용하여 상기 규산염혼합물의 내수성을 확보할 수 있다.
화학적 경화제로서 미분화된 상태의 산화아연은 규산염과는 쉽게 친화하여 도막의 경도 등을 향상시키며, 특히 대기 중의 이산화탄소를 쉽게 포집하여 도막이 빨리 건조되게 하는 보조역활을 하여 완전한 수분제거에 도움을 주며 아연이온으로 철강재 등의 금속표면에 아연상 피막을 조성시켜 수분에 의한 피도물의 부식방지 즉 방청효과 및 전반적인 내수성을 증진시키게 되는 것으로 본 발명에서는 상기 규산염혼합물에 대하여 3 내지 5 중량%가 첨가된다.
상기 산화아연은 규조토 등의 광물질 분말 등과 혼용 시 건조증진에 의한 도막강화 상승효과를 낼 수 있고 자외선을 흡수하여 외부용으로 사용 시 내후성을 증진시키는 역할을 하게 된다.
또한, 상기 바인더의 내수성 향상을 위한 보조 경화제로서 포타슘실리코플루오라이드나 메타카올린을 상기 규산염혼합물에 대하여 2 내지 3 중량% 첨가 혼합된다. 이 경우 포타슘실리코플루오라이드나 메타카올린은 포졸란 반응을 유도하여 바인더의 내수성과 내구성을 향상시킨다.
상기 규산염혼합물이 무기질 바인더로서 최대한의 접착력을 갖게 하기 위하여는 피도물 표면에서의 퍼짐성을 향상시켜 표면 도포 시 균일한 도막을 형성하도록 하는 것인데, 이러한 표면부착 및 평활성을 향상시키기 위하여 규산염혼합물에 대하여 습윤제 2 내지 3 중량%가 첨가된다. 상기 습윤제로는 10 중량% 수용액 상태의 비이온성 유기 계면활성제인 TEGOWet 505로 독일 대구사-에보닉사의 제품이 바람직하다.
상기 무기질 수성 바인더에 음이온 발생기능, 전자파 흡수기능, 원적외선 방사기능, 항균기능, 탈취기능을 갖게 하는 미분화된 기능성 보강제로서 활성화 광물성 분말들은 각기 325 mesh 미만인 것을 사용하였다.
본 발명에 따른 규산염계 무기질바인더 및 천연재료를 이용한 기능성 무독성 단열 피복제 및 그 제조방법을 보다 상세하게 살펴보고, 그에 따른 실시예를 서술하면 다음과 같다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 단 본 발명의 범위가 하기 실시예만으로 한정되는 것은 아니다.
하기 표1에 기재된 성분을 각각의 배합비로 혼합기를 이용하여 하기와 같은 공정의 제조방법으로 혼합하여 피복제를 제조하였다.
통상의 밀링기 배합탱크에 액상 규산포타슘과 이온교환수를 투입하고 충분히 교반한 후 액상규산리튬을 투입 교반한다. 균일한 액상을 확인 후 산화아연 및 포타슘실리코플루오라이드나 메타카올린을 투입한 후 교반 RPM 500 정도로 10분 이상 교반한다. 상기 혼합물을 분진 제어설비의 작동하에 규조토, 부석, 황토, 맥반석, 활성 옥을 순서적으로 투입한 후 1000 RPM에서 30분 이상 교반 밀링하여 입도계로 5㎛이하를 확인한 후 300RPM 으로 속도 조정후 습윤제을 투입 10분 이상 교반한 후 제조를 완료한다.
하기 실시예에서 제조된 피복제의 성능은 하기 각종 기능성 시험과 관련하여표 2의 특기사항에 별도 표기한 규격에 따라 평가된다.
가로 150mm, 세로 75mm, 두께 0.8mm의 EGI 강판 표면에 표1의 실시예 1 내지 3의 피복제를 각각 도막 두께 75±5㎛가 되도록 붓으로 도포하거나 에어레스 스프레이로 피복하고 상온에서 건조 및 경화시킨 후 세척성, 연필경도, 내오염성, 내염기성, 내염수성, 건조성 등을 측정하였고 피복제 실시에의 물리적 성질을 표2에 요약하였다.
(1) 내세척성 시험 KS M 5000 3351의 에멀젼합성수지 내부용 기준에 의하여 왕복 마모 회수 측정시험.
(2) 연필경도측정
통상의 연필경도 시험기 (Misubishi사 제품)를 이용하여 연필경도를 측정.
(3) 내오염성측정 석유계
탄화물이 연소할 때 발생되는 그을음을 도막 표면에 도포후 1일 방치한 다음 상온에서 흐르는 물로 시편 상의 오염 물질을 제거 후 도 막표면 자정 능력 상태의 확인시험.
(4) 건조성 지촉건조시간, 고화건조시간 및 완전건조시간을 각각 측정하되, 지촉건조 시간은 표면을 손으로 만져서 묻어나지 않을 때의 시간을 측정하고, 고화건조시간은 표면을 손으로 문질러도 묻어나지 않을 때의 시간을 측정하며, 완전건조시간은 표면을 물에 적신 솜으로 200회 이상 문질러 피복제가 묻어나지 않을 때의 시간을 각각 측정.
상기 각종 특성 및 기능성 시험 외에 본 발명이 제공할 수 있는 기능중의 중요 항목인 단열 효과를 검증하기 위한 단열성 시험은 KS L 9016에 의하여 시험하였으며 비교예는 질석 (버미큐라이트)계의 친환경 일본국 수입품 건축마감재인 M과 국내 S사 제품의 친환경 마감재 A 및 기존의 방화 방수 석고보드를 비교대상으로 열전도율 측정한 결과를 표4에 나타내었다.
표3 및 표4에서와 같이 본 발명에 따른 실시예의 규산염게 무기질바인더를 적용한 수성 단열성 피복제는 표면강도, 내세척성, 내오염성 및 접착성이 우수하여 경화과정에서의 도막이 균열을 방지할 뿐 아니라 음이온 방출, 원적외선 방사, 항균, 탈취, 내 곰팡이성, 불연성 및 VOC 배출 극소화가 가능하며 에너지 절감 효과 면에서의 단열성이 우수한 것을 확인 할 수 있다.
(표 1)피복제 조성 및 제법의 실시예
Figure 112009071263697-PAT00001
(표 2)피복제 실시에의 물리적 성질
Figure 112009071263697-PAT00002
(표 3)실험예에 따른 각 실험의 측정결과
Figure 112009071263697-PAT00003
(표4) 단열성 시험 측정 결과
Figure 112009071263697-PAT00004

Claims (2)

  1. 액상규산포타슘 45 내지 55 중량%와 이온교환수 25 내지 35 중량% 및 액상규산리튬 10 내지 20 중량%가 혼합된 규산염혼합물과; 상기 규산염혼합물에 내수성 보강제로서 산화아연 3 내지 5중량%와, 보조경화제로서 포타슘실리코플루오라이드나 메타카올린을 2 내지 3 중량%를 혼합한 바인더에, 음이온발생 및 향균탈취, 원적외선방사 등의 기능성과 단열성을 위한 천연 충진제로서 활성화 규조토 30 내지 40 중량%와 부석 25 내지 35중량%, 황토 5 내지 15 중량%, 맥반석 5 내지 10 중량% 및 활성 옥 10 내지 15중량 %를 혼합한 액상물과; 습윤제 2.5중량%를; 혼합하여 조성함을 특징으로 하는 규산염계 무기질바인더 및 천연재료를 이용한 기능성 무독성 단열 피복제.
  2. 밀링기 배합탱크에 액상 규산포타슘과 이온교환수를 투입하고 충분히 교반한 후 액상규산리튬을 투입 교반하고, 균일한 액상을 확인 후 산화아연 및 포타슘실리코플루오라이드나 메타카올린을 투입한 후 교반 RPM 500 정도로 10분 이상 교반하여, 상기 혼합물을 분진 제어설비의 작동하에 규조토, 부석, 황토, 맥반석, 활성 옥을 순서적으로 투입한 후 1000 RPM에서 30분 이상 교반 밀링하여 입도계로 5㎛이하를 확인한 후 300RPM 으로 속도 조정후 습윤제를 투입하여 10분 이상 교반함을 특징으로 하는 규산염계 무기질바인더 및 천연재료를 이용한 기능성 무독성 단열 피복제 제조방법.
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