KR20190052213A - 습도조절용 세라믹 도료 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 알파형 반수석고 혼합 바인더와, 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 알루미노실리케이트 혼합물 10∼50중량부를 포함하는 무기계 결합재; 상기 무기계 결합재 100중량부에 대하여 활성백토, 벤토나이트 및 제올라이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 다공성 원료 10∼70중량부; 상기 무기계 결합재 100중량부에 대하여 지연제 0.1∼3중량부; 및 상기 무기계 결합재 100중량부에 대하여 표면강화제 0.1∼3중량부를 포함하며, 상기 다공성 원료는 50㎡/g 보다 큰 비표면적을 갖는 것을 특징으로 하는 습도조절용 세라믹 도료 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 다공성 원료를 다량 첨가하더라도 충분한 조습 성능을 발휘할 수 있고, 강도가 개선될 수 있으며, 충분한 응결시간을 확보할 수 있고, 단열 특성이 우수하며, 결로 방지 성능이 우수하다.

Description

습도조절용 세라믹 도료 조성물{Ceramic paints composition for humidity control}
본 발명은 습도조절용 세라믹 도료 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다공성 원료를 다량 첨가하더라도 충분한 조습 성능을 발휘할 수 있고, 강도가 개선될 수 있으며, 충분한 응결시간을 확보할 수 있고, 단열 특성이 우수하며, 결로 방지 성능이 우수한 습도조절용 세라믹 도료 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 석고는 건축물의 내화 단열소재, 간막이벽 등 건축물의 구조부에서 내화단열 특성이 요구되는 부위에 사용되고 있다. 예컨대, 석고는 일반 석고보드, 내화 석고보드, 방수 석고보드, 차음 석고보드, 방균 석고보드, 황토 석고보드 등에 사용되고 있다. 이와 같이 대부분 석고는 보드 형태로 사용되고 있으나, 시공의 간편성 때문에 습도조절용 세라믹 도료에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히 석고는 자체적으로 습도조절 능력이 우수하나, 강도가 약하고 너무 빠르게 경화하는 단점이 있다.
최근 건축용 소재로서 조습기능이 요구되고 있으며, 조습기능을 위해 유기 소재가 사용되고 있다. 그러나, 유기 소재는 휘발성 유기화합물(VOC) 발생으로 인한 인체 유해성, 화재위험 등으로 인하여 그 사용이 규제되고 있다. 이러한 이유로 인해 무기 소재의 사용량이 점차 증가하고 있으며, 무기 소재는 단순 내장재의 기능뿐만 아니라 인체에 유익한 기능성을 발현할 수 있도록 제어되고 있다.
특히, 방송 및 기타 언론 보도에 의한 유기질 도료의 인체 유해성이 널리 알려지면서 소비자의 요구 수준이 대폭 높아졌으며, 이에 따라 요구 수준에 적합하도록 무기질 도료의 사용 필요성이 점차 높아지고 있다.
기존의 석고를 주성분으로 하는 석고보드 재료로는 습도조절 기능의 발휘가 불충분하기 때문에 나노기공을 함유하는 다공성 소재를 일정량 첨가하여 조습기능을 부여하고 또한 이들 다공체 첨가에 따른 휘발성 유기화합물을 흡착 분해할 수 있는 소재가 요구되고 있다. 그러나, 이들 나노기공을 가지는 소재를 석고에 첨가할 경우 조습기능 및 휘발성 유기화합물의 흡착분해 특성은 우수하나 석고의 기본물성인 압축 및 휨강도 등의 물리적인 특성에 악영향을 미치기 때문에 첨가량의 제약을 받게 된다. 따라서, 다공성 소재를 다량 첨가하더라도 충분한 조습기능을 발휘할 수 있는 기술개발이 필요하며, 또한 다공성 원료의 첨가에 따른 석고의 물리적인 특성을 보완할 수 있는 기술 개발이 필요하다.
대한민국 등록특허공보 제10-0614223호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 다공성 원료를 다량 첨가하더라도 충분한 조습 성능을 발휘할 수 있고, 강도가 개선될 수 있으며, 충분한 응결시간을 확보할 수 있고, 단열 특성이 우수하며, 결로 방지 능력이 우수한 습도조절용 세라믹 도료 조성물을 제공함에 있다.
본 발명은, 알파형 반수석고 혼합 바인더와, 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 알루미노실리케이트 혼합물 10∼50중량부를 포함하는 무기계 결합재; 상기 무기계 결합재 100중량부에 대하여 활성백토, 벤토나이트 및 제올라이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 다공성 원료 10∼70중량부; 상기 무기계 결합재 100중량부에 대하여 지연제 0.1∼3중량부; 및 상기 무기계 결합재 100중량부에 대하여 표면강화제 0.1∼3중량부를 포함하며, 상기 다공성 원료는 50㎡/g 보다 큰 비표면적을 갖는 것을 특징으로 하는 습도조절용 세라믹 도료 조성물을 제공한다.
상기 알루미노실리케이트 혼합물은 Si/Al이 0.5∼3.0 몰비를 이루도록 혼합하여 조성한 결합재와, SiO2/Na2O가 1.0∼2.5 몰비를 이루도록 혼합하여 조성한 경화제를 10:2∼8의 중량비로 혼합하여 조성된 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 알루미노실리케이트 혼합물에 사용되는 상기 결합재는 메타카올린, 플라이애쉬 및 실라카퓸으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
상기 경화제는 소듐하이드록사이드 및 소듐실리케이트솔루션으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
상기 무기계 결합재는 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 중탄산나트륨 0.1∼5중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 무기계 결합재는 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 소듐라우릴설페이트(C12H25NaO4S) 0.1∼5중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 무기계 결합재는 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 알루미늄 분말 0.1∼5중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 무기계 결합재는 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 무수석고(CaSO4) 0.1∼20중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 무기계 결합재는 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 CSA(Calcium-Sulfo Aluminate) 0.1∼20중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 지연제는 보락스(Borax) 및 붕산(Boric acid)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
상기 표면강화제는 실리카 졸을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은, 알파형 반수석고 혼합 바인더와, 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 활성화 마그네시아와 MgCl2의 혼합물 10∼50중량부를 포함하는 무기계 결합재; 상기 무기계 결합재 100중량부에 대하여 활성백토, 벤토나이트 및 제올라이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 다공성 원료 10∼70중량부; 상기 무기계 결합재 100중량부에 대하여 지연제 0.1∼3중량부; 및 상기 무기계 결합재 100중량부에 대하여 표면강화제 0.1∼3중량부를 포함하며, 상기 다공성 원료는 50㎡/g 보다 큰 비표면적을 갖는 것을 특징으로 하는 습도조절용 세라믹 도료 조성물을 제공한다.
상기 활성화 마그네시아와 MgCl2의 혼합물은 활성화 마그네시아 100중량부에 대하여 MgCl2 5∼20중량부를 첨가한 혼합물일 수 있고, 상기 활성화 마그네시아는 탄산마그네슘을 600∼1000℃로 소성하여 활성화 시킨 마그네시아 분말일 수 있다.
상기 무기계 결합재는 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 중탄산나트륨 0.1∼5중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 무기계 결합재는 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 소듐라우릴설페이트(C12H25NaO4S) 0.1∼5중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 무기계 결합재는 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 알루미늄 분말 0.1∼5중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 무기계 결합재는 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 무수석고(CaSO4) 0.1∼20중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 무기계 결합재는 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 CSA(Calcium-Sulfo Aluminate) 0.1∼20중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 지연제는 보락스(Borax) 및 붕산(Boric acid)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
상기 표면강화제는 실리카 졸을 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 다공성 원료를 다량 첨가하더라도 충분한 조습 성능을 발휘할 수 있고, 강도가 개선될 수 있으며, 충분한 응결시간을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 흡습 특성이 우수하고, 단열 특성이 우수하며, 결로 방지 성능이 우수하다.
도 1은 실시예 1에 따라 제조된 습도조절용 세라믹 도료 조성물을 도포하고 경화한 후 휨강도를 측정하여 나타낸 도면이다.
도 2는 실시예 2에 따라 제조된 습도조절용 세라믹 도료 조성물을 도포하고 경화한 후 휨강도를 측정하여 나타낸 도면이다.
도 3은 실시예 1 및 실시예 2에 따라 제조된 습도조절용 세라믹 도료 조성물의 응결시간 변화를 나타낸 도면이다.
도 4는 실시예 1에 따라 제조된 습도조절용 세라믹 도료 조성물의 도포 두께에 따른 흡·방습 특성을 나타낸 도면이다.
도 5는 실시예 3에 따라 제조된 습도조절용 세라믹 도료 조성물의 흡·방습 특성을 나타낸 도면이다.
도 6은 실시예 4에 따라 제조된 습도조절용 세라믹 도료 조성물의 열전도율 변화를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 습도조절용 세라믹 도료 조성물은, 알파형 반수석고 혼합 바인더와, 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 알루미노실리케이트 혼합물 10∼50중량부를 포함하는 무기계 결합재; 상기 무기계 결합재 100중량부에 대하여 활성백토, 벤토나이트 및 제올라이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 다공성 원료 10∼70중량부; 상기 무기계 결합재 100중량부에 대하여 지연제 0.1∼3중량부; 및 상기 무기계 결합재 100중량부에 대하여 표면강화제 0.1∼3중량부를 포함하며, 상기 다공성 원료는 50㎡/g 보다 큰 비표면적을 갖는다.
상기 알루미노실리케이트 혼합물은 Si/Al이 0.5∼3.0 몰비를 이루도록 혼합하여 조성한 결합재와, SiO2/Na2O가 1.0∼2.5 몰비를 이루도록 혼합하여 조성한 경화제를 10:2∼8의 중량비로 혼합하여 조성된 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 알루미노실리케이트 혼합물에 사용되는 상기 결합재는 메타카올린, 플라이애쉬 및 실라카퓸으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
상기 경화제는 소듐하이드록사이드 및 소듐실리케이트솔루션으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
상기 무기계 결합재는 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 중탄산나트륨 0.1∼5중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 무기계 결합재는 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 소듐라우릴설페이트(C12H25NaO4S) 0.1∼5중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 무기계 결합재는 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 알루미늄 분말 0.1∼5중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 무기계 결합재는 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 무수석고(CaSO4) 0.1∼20중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 무기계 결합재는 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 CSA(Calcium-Sulfo Aluminate) 0.1∼20중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 지연제는 보락스(Borax) 및 붕산(Boric acid)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
상기 표면강화제는 실리카 졸을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 습도조절용 세라믹 도료 조성물은, 알파형 반수석고 혼합 바인더와, 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 활성화 마그네시아와 MgCl2의 혼합물 10∼50중량부를 포함하는 무기계 결합재; 상기 무기계 결합재 100중량부에 대하여 활성백토, 벤토나이트 및 제올라이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 다공성 원료 10∼70중량부; 상기 무기계 결합재 100중량부에 대하여 지연제 0.1∼3중량부; 및 상기 무기계 결합재 100중량부에 대하여 표면강화제 0.1∼3중량부를 포함하며, 상기 다공성 원료는 50㎡/g 보다 큰 비표면적을 갖는다.
상기 활성화 마그네시아와 MgCl2의 혼합물은 활성화 마그네시아 100중량부에 대하여 MgCl2 5∼20중량부를 첨가한 혼합물일 수 있고, 상기 활성화 마그네시아는 탄산마그네슘을 600∼1000℃로 소성하여 활성화 시킨 마그네시아 분말일 수 있다.
상기 무기계 결합재는 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 중탄산나트륨 0.1∼5중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 무기계 결합재는 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 소듐라우릴설페이트(C12H25NaO4S) 0.1∼5중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 무기계 결합재는 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 알루미늄 분말 0.1∼5중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 무기계 결합재는 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 무수석고(CaSO4) 0.1∼20중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 무기계 결합재는 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 CSA(Calcium-Sulfo Aluminate) 0.1∼20중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 지연제는 보락스(Borax) 및 붕산(Boric acid)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
상기 표면강화제는 실리카 졸을 포함할 수 있다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 습도조절용 세라믹 도료 조성물을 더욱 구체적으로 설명한다.
석고는 친환경적이고 인체에 무해하다는 측면에서 오래전부터 석고보드용 제품으로 활용되고 있지만, 자체적인 강도가 약하고, 경화시간이 너무 빨라 도료로서 활용하기에는 시공상의 어려움이 있다. 또한, 석고 자체로는 조습능력이 부족하기 때문에 조습능력 향상을 위하여 다공성 원료의 첨가는 필수적이다. 조습성능을 개선하기 위해서 다공성 원료를 다량 첨가할 필요가 있다. 그러나, 응결시간 및 강도저하 문제로 다공성 원료를 다량 첨가하기 어려워 조습성능에 한계가 있다.
본 발명에서는 물리적 성능 및 조습성능을 개선하기 위하여 알파형 반수석고를 기본으로 하는 석고계 바인더에 강도개선 및 응결시간 조절용으로 알루미노실리케이트 혼합물이나, 활성화 마그네시아와 MgCl2의 혼합물을 혼용하여 무기계 결합재를 제조하고, 여기에 비표면적 50㎡/g 이상의 다공성 원료를 다량 첨가하여 조습성능을 확보한다.
이러한 점들을 고려하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 습도조절용 세라믹 도료 조성물은, 알파형 반수석고 혼합 바인더와, 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 알루미노실리케이트 혼합물 10∼50중량부 또는 활성화 마그네시아와 MgCl2의 혼합물 10∼50중량부를 포함하는 무기계 결합재와, 상기 무기계 결합재 100중량부에 대하여 활성백토, 벤토나이트 및 제올라이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 다공성 원료 10∼70중량부와, 상기 무기계 결합재 100중량부에 대하여 지연제 0.1∼3중량부와, 상기 무기계 결합재 100중량부에 대하여 표면강화제 0.1∼3중량부를 포함한다.
본 발명에서 사용하는 무기계 결합재는 알파형 반수석고 혼합 바인더를 포함한다.
일반적으로 석고는 크게 천연석고와 화학석고로 나눌 수 있으나, SO3의 함량에 따라 순도가 결정되며, 석고에 들어 있는 결정수의 함량에 따라 이수석고, 반수석고, 무수석고로 구분된다.
이수석고는 탈수조건에 따라 알파(α)형, 베타(β)형 또는 무수석고로 전이하게 되는데, 건조한 상태에서 탈수가 이루어지는 경우에는 베타형으로, 습식상태에서 탈수되는 경우에는 알파형으로 전이한다. 탈수온도는 일반적으로 110℃ 이상 140℃ 이내이다. 생성된 알파형 반수석고는 베타형 반수석고 보다 강도가 10배 이상 뛰어나고 초기 경화시간이 짧다.
이수석고로부터 알파형 반수석고를 제조하는 방법으로는 상압 수용액법, 가압 수용액법, 가압수증기법, 마이크로파법 등이 있으나, 가장 널리 상용화되고 있는 방법은 가압반응기(Autoclave)를 이용한 가압수증기법이다. 예컨대, 오토클레이브(Autoclave)에서 6∼8기압, 120∼140℃에서 열처리하여 알파형 반수석고를 제조할 수 있다.
탈황석고 등을 활용하는 석고보드용 석고로는 강도 저하 문제로 다공성 원료를 많이(예컨대, 20중량% 이상) 첨가할 수가 없어 우수한 조습 성능을 얻기가 어렵다. 이러한 점을 고려하여 상압 보다 높은 압력으로 가압 열처리하여(예컨대, 6∼8기압, 120∼140℃) 제조한 고강도의 알파형 반수석고를 첨가하여 바인더로 사용한다.
기존의 시멘트 바인더가 아닌 친환경적이고 인체에 무해한 알파형 반수석고를 바인더로 사용한다. 알파형 반수석고는 습도조절 능력은 뛰어나나 강도가 약하고 도료로 활용하기에는 응결시간이 빠르다는 약점이 있다. 따라서, 석고계 바인더를 사용하여 도료로 활용하기 위해서는 강도 및 응결시간 조절이 필요하며, 이를 위하여 알루미노실리케이트 혼합물이나 활성화 마그네시아와 MgCl2의 혼합물을 사용한다.
상기 무기계 결합재는 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 알루미노실리케이트 혼합물 10∼50중량부를 포함할 수 있다. 본 발명에서는 강도 및 응결시간 개선용 혼화재로서 알루미노실리케이트 혼합물을 사용한다. 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대해서 알루미노실리케이트 혼합물을 10∼50중량부, 더욱 구체적으로는 15∼30중량부 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 알루미노실리케이트 혼합물을 10중량부 미만으로 첨가하는 경우에는 강도 증진 효과가 미미할 수 있으며, 50중량부를 초과하여 첨가하면 조습성능의 저하를 초래할 수 있으며 응결시간도 길어질 수 있다. 상기 알루미노실리케이트 혼합물은 Si/Al이 0.5∼3.0 몰비를 이루도록 혼합하여 조성한 결합재와, SiO2/Na2O가 1.0∼2.5 몰비를 이루도록 혼합하여 조성한 경화제를 10:2∼8의 중량비로 혼합하여 조성된 혼합물인 것이 바람직하다. 상기 알루미노실리케이트 혼합물에 사용되는 상기 결합재로는 메타카올린, 플라이애쉬 및 실라카퓸으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것이 바람직하며, 상기 경화제로는 소듐하이드록사이드 및 소듐실리케이트솔루션(물유리)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 무기계 결합재는 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 활성화 마그네시아와 MgCl2의 혼합물 10∼50중량부를 포함할 수 있다. 강도 및 응결시간 개선용 혼화재로서 활성화 마그네시아와 MgCl2의 혼합물을 사용한다. 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대해서 활성화 마그네시아와 MgCl2의 혼합물을 10∼50중량부, 더욱 구체적으로는 15∼30중량부 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 활성화된 마그네시아와 MgCl2의 혼합물의 함량이 10중량부 미만일 경우에는 강도 증진 효과가 미미할 수 있으며, 50중량부를 초과하여 첨가하면 조습성능의 저하를 초래할 수 있으며 응결시간도 길어질 수 있다. 상기 활성화 마그네시아는 탄산마그네슘을 600∼1000℃로 소성하여 활성화 시킨 마그네시아 분말일 수 있다. 상기 활성화 마그네시아와 MgCl2의 혼합물은 상기 활성화 마그네시아 100중량부에 대하여 MgCl2를 5∼20중량부 첨가한 혼합물인 것이 바람직하다.
강도 및 응결시간 개선용 혼화재로 알루미노실리케이트 혼합물과 상기 활성화 마그네시아와 MgCl2의 혼합물을 함께 사용할 수도 있다. 알루미노실리케이트 혼합물과 상기 활성화 마그네시아와 MgCl2의 혼합물을 함께 사용하는 경우에 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 10∼50중량부, 더욱 구체적으로는 15∼30중량부 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 무기계 결합재는 단열특성 및 결로방지를 위하여 중탄산나트륨을 더 포함할 수 있다. 상기 중탄산나트륨은 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 0.1∼5중량부 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 중탄산나트륨의 함량이 0.1중량부 미만일 경우에는 단열특성 개선 효과가 미미할 수 있으며, 5중량부를 초과하는 경우에는 도료의 표면 균열이나 부착강도 특성이 나빠질 수 있다.
상기 무기계 결합재는 단열특성 및 결로방지를 위하여 소듐라우릴설페이트(Sodium Lauryl Sulfate, C12H25NaO4S)를 더 포함할 수 있다. 상기 소듐라우릴설페이트(Sodium Lauryl Sulfate, C12H25NaO4S)는 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 0.1∼5중량부 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 소듐라우릴설페이트의 함량이 0.1중량부 미만일 경우에는 단열특성 개선 효과가 미미할 수 있으며, 5중량부를 초과하는 경우에는 도료의 표면 균열이나 부착강도 특성이 나빠질 수 있다.
상기 무기계 결합재는 단열특성 및 결로방지를 위하여 알루미늄 분말을 더 포함할 수 있다. 상기 알루미늄 분말은 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 0.1∼5중량부 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 알루미늄 분말의 함량이 0.1중량부 미만일 경우에는 단열특성 개선 효과가 미미할 수 있으며, 5중량부를 초과하는 경우에는 도료의 표면 균열이나 부착강도 특성이 나빠질 수 있다.
상기 무기계 결합재는 무수석고(CaSO4)를 더 포함할 수 있다. 상기 무수석고(CaSO4)는 강도를 개선하기 위하여 사용한다. 상기 무수석고(CaSO4)는 상기 무기계 결합재에 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 0.1∼20중량부, 더욱 구체적으로는 2∼10중량부 함유되는 것이 바람직하다. 상기 무수석고(CaSO4)의 함량이 0.1중량부 미만일 경우에는 강도 증진 효과가 미미할 수 있으며, 상기 무수석고(CaSO4)의 함량이 20중량부를 초과하는 경우에는 조습 성능의 저하를 초래할 수 있고 응결시간도 길어질 수 있다.
상기 무기계 결합재는 CSA(Calcium-Sulfo Aluminate)를 더 포함할 수 있다. 상기 CSA(Calcium-Sulfo Aluminate)는 강도를 개선하기 위하여 사용한다. 상기 CSA(Calcium-Sulfo Aluminate)는 상기 무기계 결합재에 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 0.1∼20중량부, 더욱 구체적으로는 2∼10중량부 함유되는 것이 바람직하다. 상기 CSA(Calcium-Sulfo Aluminate)의 함량이 0.1중량부 미만일 경우에는 강도 증진 효과가 미미할 수 있으며, 상기 CSA(Calcium-Sulfo Aluminate)의 함량이 20중량부를 초과하는 경우에는 조습 성능의 저하를 초래할 수 있고 응결시간도 길어질 수 있다.
상기 습도조절용 세라믹 도료 조성물은 다공성 원료를 포함한다. 상기 다공성 원료는 조습능력을 증가시키기 위하여 활성백토, 벤토나이트 및 제올라이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
다공성 원료의 화학조성의 일 예를 아래의 표 1에 나타내었고, 다공성 분말로 사용되는 원료의 일반적인 특징을 표 2에 나타내었다. 아래의 표 1에서 단위는 중량% 이다.
원료 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO K2O Na2O LOI
활성백토 68.36 11.42 2.64 1.43 1.06 1.24 9.02
벤토나이트 55.2 14.80 9.74 1.82 1.19 2.38 10.85
제올라이트 67.2 12.40 2.92 2.16 1.48 1.38 9.27
Classification 활성백토 벤토나이트 제올라이트
Specific surface area (㎡/g) 177.95 65.36 53.86
Pore Vol. (㎤/g) 0.24 0.10 0.087
비표면적(Specific surface area) 및 기공부피(Pore Volume)는 제올라이트, 벤토나이트, 활성백토 순으로 높게 나타났다. 상기 다공성 원료는 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대해서 10∼70중량부 첨가하는 것이 바람직하다. 다공성 원료를 10중량부 미만으로 첨가할 경우 기공 형성이 불충분하여 조습기능이 저하될 우려가 있으며, 70중량부를 초과하여 첨가할 경우에는 습도조절 성능은 우수하나 도료 조성물의 부착 강도가 저하되고 표면 균열이 발생될 우려가 있으며 이에 따라 석고보드 강도 등의 물리적인 특성이 저하될 우려가 있다. 상기 다공성 원료는 표 2에 나타낸 것과 같이 50㎡/g 보다 큰의 비표면적(예컨대, 51∼200㎡/g)을 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 습도조절용 세라믹 도료 조성물은 상기 무기계 결합재 100중량부에 대하여 지연제 0.1∼3중량부를 포함할 수 있다. 상기 지연제는 보락스(Borax), 붕산(Boric acid), 이들의 혼합물 등을 포함할 수 있다.
상기 습도조절용 세라믹 도료 조성물은 상기 무기계 결합재 100중량부에 대하여 표면강화제 0.1∼3중량부를 포함할 수 있다. 상기 표면강화제는 실리카 졸 등을 포함할 수 있다.
상기 습도조절용 세라믹 도료 조성물은 상기 무기계 결합재 100중량부에 대하여 첨가제 0.1∼4중량부를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 유동화제, 소포제, 수분안정제 또는 이들의 혼합물 등일 수 있다.
상기 유동화제는 폴리카르본산계, 멜라민계, 나프탈렌계 유동화제 등을 포함할 수 있다.
소포제로서는 일반적으로 잘 알려진 물질, 예컨대 알콜계 소포제, 실리콘계 소포제, 지방산계 소포제, 오일계 소포제, 에스테르계 소포제, 옥시알킬렌계 소포제 등을 사용할 수 있다. 상기 실리콘계 소포제로는 디메틸실리콘유, 폴리오가노실록산, 플루오로실리콘유 등이 있고, 상기 지방산계 소포제로는 스테아린산, 올레인산 등이 있다. 또한, 상기 오일계 소포제로는 등유, 동식물유, 피마자유 등이 있고, 상기 에스테르계 소포제로는 솔리톨트리올레이트, 글리세롤모노리시놀레이트 등이 있다. 또한, 상기 옥시알킬렌계 소포제로는 폴리옥시알킬렌, 아세틸렌에테르류, 폴리옥시알킬렌지방산에스테르, 폴리옥시알킬렌알킬아민 등이 있으며, 상기 알콜계 소포제로는 글리콜(glycol) 등이 있다.
상기 습도조절용 세라믹 도료 조성물은 상기 무기계 결합재 100중량부에 대하여 물 50∼100중량부를 더 포함할 수 있다.
이하에서, 본 발명에 따른 실험예를 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실험예에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
알파형 반수석고가 90% 이상인 알파형 반수석고 혼합 바인더를 준비하고, 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더에 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 알루미노실리케이트 혼합물을 각각 10, 30, 50중량부 첨가하여 무기계 결합재를 형성하고, 상기 무기계 결합재에 상기 무기계 결합재 100중량부에 대하여 비표면적이 50 ㎡/g 이상인 다공성 원료 50중량부, 물 70중량부, 지연제 1중량부, 표면강화제 1중량부 및 첨가제 1.5중량부를 첨가하여 습도조절용 세라믹 도료 조성물을 형성하였다. 상기 다공성 원료는 제올라이트(Zeolite), 벤토나이트(Bentonite), 그리고 활성백토(Activated clay)를 각각 사용하였다. 상기 알루미노실리케이트 혼합물은 Si/Al이 1.5의 몰비를 이루도록 혼합하여 조성한 결합재와, SiO2/Na2O가 1.5의 몰비를 이루도록 혼합하여 조성한 경화제를 10:5의 중량비로 혼합하여 조성된 화합물이다. 상기 결합재로는 메타카올린, 플라이애쉬 및 실라카퓸을 1:1:1의 중량비로 혼합하여 사용하였고, 상기 경화제로는 소듐하이드록사이드 및 소듐실리케이트솔루션을 1:1의 중량비로 혼합하여 사용하였다. 상기 지연제는 보락스(Borax)를 사용하였고, 상기 표면강화제는 실리카 졸을 사용하였으며, 상기 첨가제는 유동화제와 소포제를 사용하였다.
<실시예 2>
알파형 반수석고가 90% 이상인 알파형 반수석고 혼합 바인더를 준비하고, 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더에 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 활성화 마그네시아와 MgCl2의 혼합물을 각각 10, 30, 50중량부 첨가하여 무기계 결합재를 형성하고, 상기 무기계 결합재에 상기 무기계 결합재 100중량부에 대하여 비표면적이 50 ㎡/g 이상인 다공성 원료 50중량부, 물 70중량부, 지연제 1중량부, 표면강화제 1중량부 및 첨가제 1.5중량부를 첨가하여 습도조절용 세라믹 도료 조성물을 형성하였다. 상기 다공성 원료는 제올라이트(Zeolite), 벤토나이트(Bentonite), 그리고 활성백토(Activated clay)를 각각 사용하였다. 상기 활성화 마그네시아와 MgCl2의 혼합물은 상기 활성화 마그네시아 100중량부에 대하여 MgCl2를 10중량부 첨가한 혼합물을 사용하였다. 상기 지연제는 보락스(Borax)를 사용하였고, 상기 표면강화제는 실리카 졸을 사용하였으며, 상기 첨가제는 유동화제와 소포제를 사용하였다.
<실시예 3>
알파형 반수석고가 90% 이상인 알파형 반수석고 혼합 바인더를 준비하고, 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더에 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 알루미노실리케이트 혼합물을 30중량부 첨가하여 무기계 결합재를 형성하고, 상기 무기계 결합재에 상기 무기계 결합재 100중량부에 대하여 비표면적이 50 ㎡/g 이상인 다공성 원료를 각각 30중량부, 50중량부, 70중량부 첨가하고, 여기에 물 70중량부, 지연제 1중량부, 표면강화제 1중량부 및 첨가제 1.5중량부를 첨가하여 습도조절용 세라믹 도료 조성물을 형성하였다. 상기 다공성 원료는 활성백토(Activated clay)를 사용하였다. 상기 알루미노실리케이트 혼합물은 Si/Al이 1.5의 몰비를 이루도록 혼합하여 조성한 결합재와, SiO2/Na2O가 1.5의 몰비를 이루도록 혼합하여 조성한 경화제를 10:5의 중량비로 혼합하여 조성된 화합물이다. 상기 결합재로는 메타카올린, 플라이애쉬 및 실라카퓸을 1:1:1의 중량비로 혼합하여 사용하였고, 상기 경화제로는 소듐하이드록사이드 및 소듐실리케이트솔루션을 1:1의 중량비로 혼합하여 사용하였다. 상기 지연제는 보락스(Borax)를 사용하였고, 상기 표면강화제는 실리카 졸을 사용하였으며, 상기 첨가제는 유동화제와 소포제를 사용하였다.
<실시예 4>
알파형 반수석고가 90% 이상인 알파형 반수석고 혼합 바인더를 준비하고, 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더에 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 알루미노실리케이트 혼합물 30중량부를 첨가하고, 여기에 소듐라우릴설페이트(Sodium Lauryl Sulfate, C12H25NaO4S)를 각각 1, 2, 3, 5 중량부를 첨가하여 무기계 결합재를 형성하고, 상기 무기계 결합재에 상기 무기계 결합재 100중량부에 대하여 비표면적이 50 ㎡/g 이상인 다공성 원료 50중량, 물 70중량부, 지연제 1중량부, 표면강화제 1중량부 및 첨가제 1.5중량부를 첨가하여 습도조절용 세라믹 도료 조성물을 형성하였다. 상기 다공성 원료는 활성백토(Activated clay)를 사용하였다. 상기 알루미노실리케이트 혼합물은 Si/Al이 1.5의 몰비를 이루도록 혼합하여 조성한 결합재와, SiO2/Na2O가 1.5의 몰비를 이루도록 혼합하여 조성한 경화제를 10:5의 중량비로 혼합하여 조성된 화합물이다. 상기 결합재로는 메타카올린, 플라이애쉬 및 실라카퓸을 1:1:1의 중량비로 혼합하여 사용하였고, 상기 경화제로는 소듐하이드록사이드 및 소듐실리케이트솔루션을 1:1의 중량비로 혼합하여 사용하였다. 상기 지연제는 보락스(Borax)를 사용하였고, 상기 표면강화제는 실리카 졸을 사용하였으며, 상기 첨가제는 유동화제와 소포제를 사용하였다.
실시예 1에 따라 제조된 습도조절용 세라믹 도료 조성물을 도포하고 경화한 후 휨강도를 측정하여 도 1에 나타내었다.
도 1을 참조하면, 알루미노실리케이트 혼합물의 첨가량이 증가할수록 휨강도는 증가하였으며, 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대해서 알루미노실리케이트 혼합물을 10중량부 첨가하고, 제올라이를 50중량부 첨가하였을 경우 약 25 kgf/㎠의 휨강도를 보였으나, 알루미노실리케이트 혼합물을 50중량부 첨가를 하면 휨강도가 약 42kgf/㎠으로 증가한 것을 확인할 수 있었다.
실시예 2에 따라 제조된 습도조절용 세라믹 도료 조성물을 도포하고 경화한 후 휨강도를 측정하여 도 2에 나타내었다.
도 2를 참조하면, 활성화 마그네시아와 MgCl2의 혼합물의 첨가량이 증가할수록 휨강도는 증가하였으며, 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대해서 활성화 마그네시아와 MgCl2의 혼합물을 10중량부 첨가하고, 제올라이를 50중량부 첨가하였을 경우 약 26 kgf/㎠의 휨강도를 보였으나, 활성화 마그네시아와 MgCl2의 혼합물을 50중량부 첨가를 하면 휨강도가 약 48kgf/㎠으로 증가한 것을 확인할 수 있었다.
실시예 1 및 실시예 2에 따라 제조된 습도조절용 세라믹 도료 조성물의 응결시간 변화를 도 3에 나타내었다. 이때, 실시예 1 및 실시예 2에 따라 제조된 습도조절용 세라믹 도료 조성물에 사용된 다공성 원료는 활성백토(Activated clay) 였다.
도 3을 참조하면, 알루미노실리케이트 혼합물, 활성화 마그네시아와 MgCl2의 혼합물의 첨가량이 증가함에 따라 응결시간이 길어지고 있음을 알 수 있다. 알루미노실리케이트 혼합물, 활성화 마그네시아와 MgCl2의 혼합물을 첨가하지 않았을 경우(도 3에서 0으로 나타냄), 초결은 약 5분 이었으나, 알루미노실리케이트 혼합물, 활성화 마그네시아와 MgCl2의 혼합물 첨가량이 증가함에 따라 응결시간이 길어져 알루미노실리케이트 혼합물을 50중량부 첨가하였을 경우에는 약 55분, 활성화 마그네시아와 MgCl2의 혼합물을 50중량부 첨가하였을 경우에는 약 60분으로 길어졌다.
실시예 1에 따라 제조된 습도조절용 세라믹 도료 조성물의 도포 두께에 따른 흡·방습 특성을 도 4에 나타내었다. 도 4는 알루미노실리케이트 혼합물은 30중량부를 첨가하고, 다공성 원료는 활성백토(Activated clay)를 사용한 경우에 대한 것이다.
도 4를 참조하면, 습도조절용 세라믹 도료 조성물의 도포 두께가 두꺼워 질수록 흡·방습 특성이 개선되고 있음을 알 수 있다. 습도조절용 세라믹 도료 조성물의 도포 두께 3mm 일 경우 약 65g/㎡의 흡습특성을 보여주고 있다.
실시예 3에 따라 제조된 습도조절용 세라믹 도료 조성물의 흡·방습 특성을 도 5에 나타내었다.
도 5를 참조하면, 활성백토 첨가량이 많아질수록 습도조절용 세라믹 도료 조성물의 흡·방습 특성은 좋아졌으며, 활성백토 70중량부를 첨가하였을 경우 약 72g/㎡의 흡습 특성을 나타내었다.
실시예 4에 따라 제조된 습도조절용 세라믹 도료 조성물의 열전도율 변화를 도 6에 나타내었다.
도 6을 참조하면, 소듐라우릴설페이트(Sodium Lauryl Sulfate, C12H25NaO4S) 첨가량 증가에 따라 열전도율이 낮아졌다. 소듐라우릴설페이트(Sodium Lauryl Sulfate, C12H25NaO4S)를 1중량부 첨가하였을 경우 열전도율은 0.125W/mK 였으나, 5중량부를 첨가하였을 경우 0.083W/mK으로 낮아졌다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (12)

  1. 알파형 반수석고 혼합 바인더와, 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 알루미노실리케이트 혼합물 10∼50중량부를 포함하는 무기계 결합재;
    상기 무기계 결합재 100중량부에 대하여 활성백토, 벤토나이트 및 제올라이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 다공성 원료 10∼70중량부;
    상기 무기계 결합재 100중량부에 대하여 지연제 0.1∼3중량부; 및
    상기 무기계 결합재 100중량부에 대하여 표면강화제 0.1∼3중량부를 포함하며,
    상기 다공성 원료는 50㎡/g 보다 큰 비표면적을 갖는 것을 특징으로 하는 습도조절용 세라믹 도료 조성물.
  2. 알파형 반수석고 혼합 바인더와, 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 활성화 마그네시아와 MgCl2의 혼합물 10∼50중량부를 포함하는 무기계 결합재;
    상기 무기계 결합재 100중량부에 대하여 활성백토, 벤토나이트 및 제올라이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 다공성 원료 10∼70중량부;
    상기 무기계 결합재 100중량부에 대하여 지연제 0.1∼3중량부; 및
    상기 무기계 결합재 100중량부에 대하여 표면강화제 0.1∼3중량부를 포함하며,
    상기 다공성 원료는 50㎡/g 보다 큰 비표면적을 갖는 것을 특징으로 하는 습도조절용 세라믹 도료 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 알루미노실리케이트 혼합물은 Si/Al이 0.5∼3.0 몰비를 이루도록 혼합하여 조성한 결합재와, SiO2/Na2O가 1.0∼2.5 몰비를 이루도록 혼합하여 조성한 경화제를 10:2∼8의 중량비로 혼합하여 조성된 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 습도조절용 세라믹 도료 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 알루미노실리케이트 혼합물에 사용되는 상기 결합재는 메타카올린, 플라이애쉬 및 실라카퓸으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하고,
    상기 경화제는 소듐하이드록사이드 및 소듐실리케이트솔루션으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 습도조절용 세라믹 도료 조성물.
  5. 제2항에 있어서, 상기 활성화 마그네시아와 MgCl2의 혼합물은 활성화 마그네시아 100중량부에 대하여 MgCl2 5∼20중량부를 첨가한 혼합물이고,
    상기 활성화 마그네시아는 탄산마그네슘을 600∼1000℃로 소성하여 활성화 시킨 마그네시아 분말인 것을 특징으로 하는 습도조절용 세라믹 도료 조성물.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 무기계 결합재는 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 중탄산나트륨 0.1∼5중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 습도조절용 세라믹 도료 조성물.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 무기계 결합재는 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 소듐라우릴설페이트(C12H25NaO4S) 0.1∼5중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 습도조절용 세라믹 도료 조성물.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 무기계 결합재는 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 알루미늄 분말 0.1∼5중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 습도조절용 세라믹 도료 조성물.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 무기계 결합재는 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 무수석고(CaSO4) 0.1∼20중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 습도조절용 세라믹 도료 조성물.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 무기계 결합재는 상기 알파형 반수석고 혼합 바인더 100중량부에 대하여 CSA(Calcium-Sulfo Aluminate) 0.1∼20중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 습도조절용 세라믹 도료 조성물.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지연제는 보락스(Borax) 및 붕산(Boric acid)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 습도조절용 세라믹 도료 조성물.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 표면강화제는 실리카 졸을 포함하는 것을 특징으로 하는 습도조절용 세라믹 도료 조성물.
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