KR20220034710A - 항균성 시멘트계 바탕(벽) 바름재 및 이를 이용한 친환경주택용 고기능성 복합단열재 - Google Patents

항균성 시멘트계 바탕(벽) 바름재 및 이를 이용한 친환경주택용 고기능성 복합단열재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 항균성 시멘트계 바탕(벽) 바름재 및 이를 이용한 친환경주택용 고기능성 복합단열재를 개시한다.
본 발명에 따르는 항균성 시멘트계 바탕(벽) 바름재 및 이를 이용한 친환경주택용 고기능성 복합단열재는 슬래그, 시멘트, 규사류를 포함하는 슬래그혼합물과, 바인더 및 상기 슬래그혼합물과 바인더와의 혼합물에 항균성을 부여하는 항균재료를 포함하는 것을 특징으로 하는데 이에 의할 때, 슬래그를 포함하는 시멘트계 바탕(벽) 바름재의 부착강도, 내수성, 내구성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 자원을 재활용하고, 오염물질 발생을 저감시키는 한편, 곰팡이, 세균 등의 발생을 방지함으로써 사용자의 건강은 물론 주거환경을 획기적으로 개선할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.

Description

항균성 시멘트계 바탕(벽) 바름재 및 이를 이용한 친환경주택용 고기능성 복합단열재{Antibacterial cement based surface(wall) coating material with antibacterial properties and highly functional composite insulating materials for eco-friendly housing using the same}
본 발명은 항균성 시멘트계 바탕(벽) 바름재 및 이를 이용한 친환경주택용 고기능성 복합단열재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 슬래그를 포함하는 시멘트계 바탕(벽) 바름재의 부착강도, 내수성, 내구성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 자원을 재활용하고, 오염물질 발생을 저감시키는 한편, 곰팡이, 세균 등의 발생을 방지함으로써 사용자의 건강은 물론 주거환경을 획기적으로 개선할 수 있는 항균성 시멘트계 바탕(벽) 바름재 및 이를 이용한 친환경주택용 고기능성 복합단열재에 관한 것이다.
일반적으로 건축공사 시 건축물의 내외벽 마감 시공은 콘크리트 벽체에 단열재 부착 → 보강재 부착 → 마감재 공정 등으로 구성된다. 위 공정 중 단열재 부착공정은 단열재를 내외벽에 부착 고정하는 공정이고, 마감재 공정은 벽지, 페인트, 타일 등을 이용하여 마감하는 공정이다.
단열재 혹은 보강재 부착 시 사용되는 바탕바름재 중 일반적인 제품은 시멘트 혼입용으로 작업자에 따라 시멘트 함량을 임의로 적용하기 때문에 시공 후 벽체의 품질편차가 크고, 부착성능이 떨어지는 문제가 있었다. 뿐만 아니라 시공 후 수분, 습기 등에 의해 곰팡이가 발생하고, 세균이 증식하여 벽지, 페인트, 벽바름재 등 최종 마감면까지 확대되면서 사용자의 건강에 악영향을 주고, 벽체의 내구성이 떨어지며, 육안으로도 불쾌한 감정을 느끼게 하는 등 주거환경이 크게 저하되는 문제가 있었다.
한편, 통상적인 제강(製鋼) 과정에서 동 슬래그, 니켈 슬래그 등이 발생하는 슬래그 시멘트는 시멘트 또는 클링커를 60wt%, 슬래그 미분말을 40wt% 수준에서 제조하고 있으며, 보다 많은 양의 고로슬래그를 시멘트 대체재로서 사용하는 것이 이산화탄소 발생량 저감 측면이나 저가화 등에 유익하나, 고로슬래그 미분말의 함량을 높일 경우, 고로슬래그 미분말은 조기에 수화되지 않아 기존 고로슬래그 시멘트 대비 초기 및 장기강도 저하가 수반하여 공기가 길어지게 되는 문제점이 있어, 고로 슬래그의 사용량 증가에 제한이 따르는 문제가 있다.
그러므로, 고로슬래그 미분말의 함량을 높이면서도 기존 고로슬래그 시멘트의 초기강도 및 장기강도를 유지할 수 있다면 생산자 및 소비자의 원가절감과 더불어, 궁극적으로 시멘트산업의 CO2 발생량도 저감할 수 있어, 고로슬래그의 사용량 증대를 위한 기술 개발이 요구되고 있는 실정이다.
이러한 문제를 고려하여, 한국공개특허 제2001-0038096에는 고로슬래그를 재료로 한 고로슬래그 시멘트 조성물이 개시되어 있으며, 구체적으로는, 포트랜드 클링커 45~55중량%와 고로슬래그 40~55중량%, 무수석고와 이수석고 각각 중량2~3%, 소석회 03~1중량%, 석회석 1~5중량%, 플라이애쉬 2~5중량%를 포함도록 하고 있다.
그러나, 의도하지 않은 실수에 의해 광물질 혼화재가 다량치환되어 설계재령에서 설계기준강도가 크게 미달되는 경우가 있는데, 이 경우는 타설된 구조체를 철거하고 재시공 할 수밖에 없음에 따라 공기 및 공사비 등에서 막대한 피해가 발생하게 된다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 슬래그를 포함하는 시멘트계 바탕(벽) 바름재의 부착강도, 내수성, 내구성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 자원을 재활용하고, 오염물질 발생을 저감시키는 한편, 곰팡이, 세균 등의 발생을 방지함으로써 사용자의 건강은 물론 주거환경을 획기적으로 개선할 수 있는 항균성 시멘트계 바탕(벽) 바름재 및 이를 이용한 친환경주택용 고기능성 복합단열재를 제공하는 것이다.
본 발명은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 슬래그, 시멘트, 규사류를 포함하는 슬래그혼합물과, 바인더 및 상기 슬래그혼합물과 바인더와의 혼합물에 항균성을 부여하는 항균재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 항균성 시멘트계 바탕(벽) 바름재를 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 바인더는 파우더형 수지 또는 아크릴수지, 물, 혼화제가 혼합된 액상혼합물인 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 혼화제는 용매, 촉매, 수산화금속을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 항균재료는 은이나 구리가 흡착된 실리카를 포함하는 것일 수 있다.
한편, 본 발명은 또한 상술한 항균성 시멘트계 바탕(벽) 바름재를 포함하는 것을 특징으로 하는 고기능성 복합단열재를 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 항균성 시멘트계 바탕(벽) 바름재는 단열부재의 적어도 일면에 부착되는 보강재에 도포되거나 또는 시트(필름)형태로 제작되어 부착되는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 단열부재의 적어도 일면에는 플래너가 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 단열부재는 비드법 단열재, 압출법 단열재, 우레탄계 단열재, 페놀폼계 단열재 및 진공단열재로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 보강재는 유리섬유, 무기섬유, 부직포 및 셀룰로즈 화이버로 이루진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 의하면, 슬래그를 포함하는 시멘트계 바탕(벽) 바름재의 부착강도, 내수성, 내구성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 자원을 재활용하고, 오염물질 발생을 저감시키는 한편, 곰팡이, 세균 등의 발생을 방지함으로써 사용자의 건강은 물론 주거환경을 획기적으로 개선할 수 있는 효과를 발휘한다.
도 1은 본 발명에 따르는 고기능성 복합단열재의 제조공정을 예로 나타낸 공정순서도이다.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 하고, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
아울러, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는데, 예를 들어 '구성된다' 또는 '포함한다' 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따르는 단열재의 제조공정을 예로 나타낸 공정순서도인데, 이를 참고한다.
본 발명에 따르는 건축물의 내·외부 벽체, 바닥 또는 천정을 단열 마감 시공하는데 사용하는 항균성 시멘트계 바탕(벽) 바름재는, 슬래그, 시멘트, 규사류를 포함하는 슬래그혼합물과 바인더 및 상기 슬래그혼합물과 바인더와의 혼합물에 항균성을 부여하는 항균재료를 포함하는 특징이 있으며, 시멘트계 바탕(벽) 바름재는 건축물의 벽체, 바닥이나 천정과 같이 항균성, 부착성을 필요로 하는 부위에 도포되거나, 단열재의 부착, 유리섬유(보강재)의 함침에 사용되는 재료이다. 특히 (준)불연재료로서 공동주택, 교육시설, 다중이용시설, 필로티건축물 등 화재안전성이 특히 요구되는 건축물에는 필수적으로 사용해야 하는 마감재료이다.
여기서, 상기 슬래그혼합물의 사용량은 슬래그 100 중량부에 대하여 시멘트 90 내지 200 중량부, 골재류로 규사류 250 내지 500 중량부일 수 있는데, 만일 시멘트가 90 중량부 미만이면 작업성, 건조속도 등의 문제가 있고, 반대로 200 중량부를 초과하면 부착성, 크랙발생 등의 문제가 될 수 있으며, 또한 상기 규사류가 250 중량부 미만이면 시멘트와 마찬가지로 작업성, 건조속도 등에 문제가 발생할 수 있고, 반대로 500 중량부를 초과하면 시멘트계 바탕(벽) 바름재와 단열부재와의 부착성, 급격한 건조로 인한 크랙발생 등의 문제가 될 수 있다.
또한, 상기 슬래그혼합물과 바인더는 사용되는 중량비가 각각 10 ~ 30:1 비율로 혼합될 수 있는데, 만일 10:1 미만이면 바인더의 비율이 높아짐에 따라 시멘트계 바탕(벽) 바름재의 점도가 너무 높아 작업성이 열악해질 수 있고, 건조속도 또한 저하될 수 있는 문제가 있고, 반대로 30:1을 초과하면 슬래그혼합물의 비율이 지나치게 높아져 시멘트계 바탕(벽) 바름재와 단열부재와의 부착강도가 낮아질 수 있는 문제가 있다.
아울러, 상기 슬래그혼합물 및 바인더 100 중량부에 대해 0.1 내지 10 중량부의 비율로 혼합되는 항균성재료가 0.1 중량부 미만이면 시멘트계 바탕(벽) 바름재가 항균기능을 제대로 발휘하기가 어렵고, 반대로 10 중량부를 초과하면 항균기능 향상은 거의 없으나, 원재료 비용만 증가되어 경제성 측면에서 문제가 될 수 있다.
상기 슬래그혼합물에 포함되는 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트나 백시멘트를 사용하고, 골재류로 사용되는 규사류는 주로 7호사를 사용하고, 6호사, 5호사도 각각 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 경화조절이나 사용환경에 따라 별도의 물을 더 사용할 수 있다.
여기서, 상기 슬래그는 분말상태로 구비되며, 분말도는 4,000 ~ 10,000㎠/g인 것일 수 있고, 만일 4,000㎠/g 미만이면, 반응성이 작아 강도발현에 불리하고, 반대로 10,000㎠/g을 초과하면, 알칼리 용액의 침투가 어려워 구조체의 회복에 어려움이 있을 수 있다.
또한, 상기 바인더는 에틸렌과 초산 비닐 모노머를 공중합시켜 제조한 파우더 형태의 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 수지, VA(Vinyl Acetate) 수지, 아크릴수지, SA(Styrene Acrylate) 수지 등을 사용할 수 있다.
또한, 상기 바인더는 액상 형태의 아크릴수지, AS(Acrylic Silicone) 수지를 물, 혼화제와 혼합한 액상혼합물을 사용할 수도 있다.
바인더로서 파우더 형태의 EVA 수지를 사용하는 경우 슬래그혼합물 및 항균재료와 혼합되어 시멘트계 바탕(벽) 바름재가 분말 형태로 제조되는데, 현장에서 간단하게 물을 혼합하여 사용할 수 있다. 이 때 시멘트계 바탕(벽) 바름재와 물의 배합비는 외기온도, 습도, 날씨 등에 따라 달라질 수 있는데 4~6:1로 하는 것이 가장 바람직하다. 4:1 미만인 경우 혼합수의 양이 많아지므로 점도가 너무 낮아 작업성이 안 좋아지며, 건조속도가 늦어지고, 부착성도 떨어질 수 있다. 반대로 배합비가 6:1을 초과하는 경우 분말 형태인 시멘트계 바탕(벽) 바름재의 양이 많아지므로 점도가 과도하게 높아져 작업이 안되고, 경화가 너무 빨리 되는 문제가 발생한다.
바인더로서 아크릴수지, 물, 혼화제가 혼합된 액상혼합물을 사용하는 경우 슬래그혼합물 및 항균재료와 혼합되어 시멘트계 바탕(벽) 바름재가 일정 점도를 갖는 페이스트 형태로 제조되는데, 현장에서 바로 사용하거나 경우에 따라 물 또는 시멘트를 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 아크릴수지는 물과 에멀젼을 형성하기 위하여, 아크릴레이트와 아크릴산을 물과 혼합할 수 있는데, 이러한 아크릴레이트는 메틸, 에틸, 부틸, 2-에틸헥실아크릴레이트, 메틸메타아크릴레이트 또는 에틸메타아크릴레이트 등을 사용할 수 있다.
상기 혼화제로는 아크릴레이트와 아크릴산의 혼합 반응성을 향상시키기 위하여 용매로 알콜류, 촉매, 수산화금속을 사용할 수 있고, 촉매로는 과탄산소다, 과황산소다, 구연산, 구연산나트륨, 글루콘산소다, 글리세린, 글리옥살, 라우릭산, 과황산암모늄 등을 사용할 수 있다.
상기 수산화금속은 액상혼합물에 알칼리성을 부여하기 위한 것으로, 용액의 금속이온은 나트륨, 마그네슘, 칼륨 또는 칼슘이온일 수 있고, 이러한 이온들은 미반응된 고로슬래그에 포함된 칼슘, 실리콘, 알루미늄과 함께 구조체로 진입하는 용액의 수산화기와 반응하여 수화생성물의 생성을 더 빠르게 효과적이 될 수 있다.
따라서, 상기 액상혼합물의 수산화금속 농도는 5 내지 15 몰(mol)일 수 있는데, 만일 5 몰 미만이면 알카리용액의 농도가 낮아 강도강화효과가 떨어지므로 문제가 있고, 반대로 15 몰을 초과하면 알카리용액의 점성이 높아져 구조체로의 침투효과가 낮아져서 강도강화효과가 떨어질 수 있다.
따라서, 상기 액상혼합물은 슬래그혼합물 내부로 침투 속도를 향상되어 슬래그혼합물에 의한 구조물의 표면이나 내부에서 잠재수경성이 발현되어 경화되며 압축강도가 확보될 수 있다.
또한, 상기 항균재료는 슬래그혼합물과 바인더 100 중량부에 대해 0.1 내지 10 중량부로 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 항균재료는 은(Ag) 입자나 구리(Cu, 동) 입자가 흡착된 실리카를 사용할 수 있는데, 상기 은입자는 산화은, 인산은, 불화은, 탄산은, 염화은, 수산화은, 황산은, 초산은 또는 질산은을 포함하는 용액으로 부터 얻을 수 있고, 동입자는 탄산동, 산화동, 인산동, 수산화동 또는 불화동을 포함하는 용액으로 부터 수득될 수 있다.
상기 실리카는 표면개질된 것으로, 평균 입도는 5 내지 200㎛인 것을 특징으로 하는데, 만일 5㎛미만이면 인체에서 배출되는 시간이 길어져 해로울 수 있으며, 반대로 200㎛를 초과하면 동일한 부피에서 실리카의 전체 표면적이 작아지므로 이에 따라 표면에 흡착되는 은 입자나 구리 입자의 양이 작아지므로 항균성능을 발휘하는 데 문제가 있을 수 있다.
여기서, 실리카의 표면개질은 실란 커플링제를 사용할 수 있는데, 예를 들어, 비스(2-트리메톡시실릴에틸)디설파이드, 비스(4-트리메톡시실릴부틸)디설파이드, 3-트리메톡시실릴프로필-N,N-디메틸티오카바모일테트라설파이드, 3-트리에톡시실릴프로필-N,N-디메틸티오카바모일테트라설파이드, 2-트리에톡시실릴에틸-N,N-디메틸티오카바모일테트라설파이드, 2-트리메톡시실릴에틸-N,N-디메틸티오카바모일테트라설파이드, 3-트리메톡시실릴프로필벤조티아졸릴테트라설파이드, 3-트리에톡시실릴프로필벤조티아졸테트라설파이드, 3-트리메톡시실릴프로필메타크릴레이트모노설파이드 및 3-트리메톡시실릴프로필메타크릴레이트모노설파이드로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.
상기 표면개질된 실리카를 균일하게 혼합하는 용매는 유기용매로서 실리카를 균일하게 혼합할 수 있는 한 제한할 것은 아니며, 후공정에서 은이온의 환원반응 환경이 산성인지에 따라 선택적으로 혼합하여 사용할 수 있는데, 예를 들면, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥산올, 시클로헥산올, 디아세톤알코올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 글리세린과 같은 알콜류와 디에틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모도부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 아세톤, 메틸에킬케톤, 아세틸아세톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥산온, 아세토아세트산에스테르, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산 n-프로필 및 아세트산 i-부틸 등으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.
상기 실리카 혼합용액과 은 이온 용액을 일정시간 교반한 이후에 환원제를 서서히 투입하며 환원반응을 통하여 실리카에 은을 흡착할 수 있으며, 환원제로는 히드라진 모노하이드라이드(hydrazine monohydride (N2H4·H2O)), 소디움보로하이드라이드(sodiumborohydride (NaBH4)), 포름알데하이드(HCOH) 또는 아스코빅산(L(+)-asocorbic acid(C6H8O6))을 사용할 수 있다.
여기서 환원되는 은의 부착성을 높이기 위하여 상기 실리케이트나 티타네이트 등의 바인더를 같이 교반할 수 있으며, 이러한 바인더는 후에 고압과 고온으로 결정화를 이루게 되어 은의 산화반응이나 황변에 저항성을 갖게 된다.
따라서, 상기 은입자 코팅은 용액 중 은이온이 환원되어 표면 개질된 실리카 표면이나 세공에 흡착되거나 바인더와 함께 결합될 수 있다.
상기 바인더는 혼합용액에 압력을 걸고 온도를 올리며 결정화될 수 있는데, 오토클레이브와 같은 가압기에 혼합용액을 배치하고 교반시키며 열을 가함으로써 바인더가 실리카에 결정성 고체로 코팅될 수 있어 은 입자를 더 견고하게 지지하는 역할을 한다.
즉, 상기 고온 온도는 100 내지 150℃가 바람직하며 만일 100℃ 미만이면 결정화가 원활하지 않거나 반응시간이 길어지는 문제가 생길 수 있고, 반대로 150℃를 초과하면 공정비용 증가는 물론 반응용기의 압력이 급격히 증가하여 용매의 선택에 제한이 크게 생길 수 있다.
또한, 상기 고압 압력은 10 내지 20㎫이 바람직하며 만일 10㎫미만이면 목표온도나 반응시간을 낮출 수 있으나 결정화가 미진할 수 있고, 반대로 20㎫을 초과하면 반응 설비나 비용의 상승이 크게 증가하는 문제가 있을 수 있다.
아울러, 상기 은입자를 코팅한 실리카는 건조한 이후에 별도의 열처리 공정으로 소성할 수 있고, 500 내지 1000℃의 열 온도가 바람직한데, 만일 500℃ 미만이면 미건조에 의한 물성에 영향을 미칠 수 있고, 반대로 1000℃를 초과하면 공정효율이 낮아지는 문제가 생길 수 있다.
한편, 본 발명에 따르는 고기능성 복합단열재는 상술한 항균성 시멘트계 바탕(벽) 바름재를 포함하는 특징이 있다.
여기서, 상기 항균성 시멘트계 바탕(벽) 바름재는 단열부재의 적어도 일면에 부착되는 보강재에 도포되거나, 시트(필름, sheet film)형태로 제작되어 부착될 수 있는데 도포방식의 경우 항균성 시멘트계 바탕(벽) 바름재를 자동으로 도포(코팅)하거나 수작업을 통해 진행할 수 있으며, 시멘트계 바탕(벽) 바름재 준비-단열부재투입-보강재 부착-시멘트계 바탕(벽) 바름재 도포를 한 개의 작업라인으로 진행할 수 있다는 장점이 있으나, 시멘트계 바탕(벽) 바름재 도포 후 건조(양생)되기까지 상당한 시간이 소요될 수 있고, 건조를 위한 넓은 공간이 필요할 수 있다는 문제점이 발생할 수 있다.
반면에, 시트(필름)형태로 제작하여 부착하는 방법의 경우 항균성 시멘트계 바탕(벽) 바름재 시트를 준비하기 위한 공정과 복합단열제 제작을 위한 공정 등 최소 2개 이상의 공정라인이 필요하나, 시트(필름)부착 후 별도의 건조공정 없이 곧바로 포장, 적재 및 출고의 공정이 이어질 수 있으므로 도포방식에 비해 생산성이 높아지는 장점이 있다.
따라서 설비투자비용, 발주량, 경제성, 생산성 등을 종합적으로 고려하여 도포방식 또는 시트(필름)제작 방식으로 선택하는 것이 바람직하다.
상기 단열부재의 적어도 일면에는 플래너가 구비될 수 있는데, 상기 플래너는 샌드페이퍼(사포)와 같은 연마도구 등을 이용하여 단열부재의 매끄러운 표면을 거칠게 스크래치 처리하여 단열부재의 표면적을 보다 크게 하는 것으로서 표면이 매끄러운 단열부재의 표면적을 넓힘으로써 단열부재와 보강재, 시멘트계 바탕(벽) 바름재간의 부착성능을 향상시키는데 그 목적이 있다.
또한, 상기 단열부재는 비드법 단열재, 압출법 단열재, 우레탄계 단열재, 페놀폼계 단열재 및 진공단열재로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인 것일 수 있으므로, 시공되는 건축물의 요구사항에 따라 선택적으로 적용할 수 있다.
아울러, 상기 보강재는 유리섬유, 무기섬유, 부직포 및 셀룰로즈 화이버로 이루진 군에서 선택된 적어도 하나를 사용할 수 있는데, 단열부재, 시멘트계 바탕(벽) 바름재와의 부착이 용이하여야 하며, 경제성, 작업성 등도 고려하여야 한다.
이를 고려하면, 유리섬유가 가장 바람직한데, 이러한 유리섬유는 단위면적(m2) 당 질량이 130g 이상일 필요가 있는데 이보다 작은 경우 강도가 너무 약해 보강재의 역할을 제대로 발휘하기가 어렵다.
이러한 고기능성 복합단열재는 건축물의 단열, 흡음 또는 방습성을 부여하는 단열부재와, 상기 단열부재의 적어도 일면에 부착되는 보강재와, 상기 보강재의 상부에 구비되는 상술한 항균성 시멘트계 바탕(벽) 바름재를 포함하며, 상기 단열부재의 적어도 일면에는 단열재의 표면적을 증가시켜 단열부재, 보강재, 시멘트계 바탕(벽) 바름재와의 부착성을 향상시키기 위한 플래너(스크래치)를 구비할 수 있다.
즉, 먼저 항균성 시멘트계 바탕(벽) 바름재를 준비하고(S1), 단열부재의 적어도 일면에 플래너(스크래치)를 형성시키며(S2), 상기 플래너가 형성된 면에 보강재를 부착하고(S3), 상기 단열부재에 부착된 보강재의 상부에 항균성 시멘트계 바탕(벽) 바름재층을 형성시켜(S4) 본 발명에 따르는 고기능성 복합단열재를 제조할 수 있다.
또한, 상기 항균성 시멘트계 바탕(벽) 바름재는 시트(필름) 형태로 제작되어 보강재의 상부에 부착되거나 또는 스프레이, 미장 형태로 도포되어 구비될 수 있다.
또한 상기 S3 내지 S4단계는 보강재와 항균성 시멘트계 바탕(벽) 바름재가 별도의 공정으로 일체화되어 시트(필름) 형태로 제작되어 단열부재의 상부에 부착될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 들어 본 발명의 효과를 설명한다.
제조예 1 - 은입자 코팅된 실리카 결정화
평균 입도 12㎛의 실리카 분말의 입자들 표면을 개질하기 위하여 개질제로 비스(3-트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드와 반응시킨 후 에탄올과 혼합하여 층분리 방법으로 잔량의 개질제를 제거하고 여기에 질산은 수용액을 가하며 교반하고, 환원제로 소디움보로하이드라이드를 천천히 가하여 24시간 동안 반응시키고, 세척후 건조하고 600℃로 열처리하여 은입자가 흡착된 실리카를 제조하였다.
제조예 2 - 은입자, 티타네이트 코팅된 실리카 결정화
평균 입도 12㎛의 실리카 분말의 입자들 표면을 개질하기 위하여 개질제로 비스(3-트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드와 반응시킨 후 에탄올과 디(디옥틸피로포스페이트) 에틸렌 티타네이트를 혼합하고, 여기에 질산은 수용액을 가하며 교반하며 환원제로 소디움보로하이드라이드를 천천히 가하여 24시간 동안 반응시킨 후 오토클레이브에서 15㎫ 압력과 120℃ 온도로 결정화 반응을 시킨 후 압력을 해제하여 기체상을 제거하고 상온까지 서서히 냉각시키고, 세척후 건조하고 600℃로 열처리하여 은입자가 흡착된 실리카를 제조하였다.
실시예 1
슬래그 100 중량부에 대하여 보통 포틀랜드 시멘트 120 중량부, 골재류로서 규사류 7호사 300 중량부를 포함하는 시멘트혼합물과 액상혼합물(물과 이소프로필알코올을 혼합하고, 에틸 메타 아크릴레이트와 아크릴산을 가하며 교반하고 촉매로 과황산암모늄과 수산화칼륨 용액을 혼합한)을 준비하고 시멘트혼합물과 액상혼합물을 5:1의 중량 비율로 혼합한 후, 제조예 1의 실리카를 시멘트혼합물, 액상혼합물 전체 중량의 1/100 중량비율로 혼합하여 항균성 시멘트계 바탕(벽) 바름재를 제조하였다.
실시예 2
슬래그 100 중량부에 대하여 시멘트 150 중량부, 규사류 7호사 400 중량부를 사용하고, 제조예 1의 실리카를 시멘트혼합물, 액상혼합물 전체 중량의 1/10 중량비율로 혼합한 것을 제외하고는 실시예1과 같이 동일하게 하였다.
실시예 3
슬래그 100 중량부에 대하여 보통 포틀랜드 시멘트 120 중량부, 규사류 7호사 300 중량부를 포함하는 시멘트혼합물과 액상혼합물(물과 이소프로필알코올을 혼합하고, 에틸 메타 아크릴레이트와 아크릴산을 가하며 교반하고 촉매로 과황산암모늄과 수산화칼륨 용액을 혼합한)을 준비하고 시멘트혼합물과 액상혼합물을 5:1의 중량 비율로 혼합한 후, 제조예 2의 실리카를 시멘트혼합물, 액상혼합물 전체 중량의 1/100 중량비율로 혼합하여 항균성 시멘트계 바탕(벽) 바름재를 제조하였다.
실시예 4
슬래그 100 중량부에 대하여 시멘트 150 중량부, 7호사 400 중량부를 사용하고, 제조예 2의 실리카를 시멘트혼합물, 액상혼합물 전체 중량의 1/10 중량비율로 혼합한 것을 제외하고는 실시예1과 같이 동일하게 하였다.
비교예
시멘트 45 중량부, 골재류로서 규사류 7호사 55 중량부를 포함하는 시멘트혼합물과 아크릴폴리머 40 중량부, 물 58 중량부, 혼화제 2 중량부를 포함하는 액상혼합물을 준비하고 시멘트혼합물과 액상혼합물을 5:1의 비율로 혼합하여 시멘트계 바탕(벽) 바름재를 제조하였다.
실험예 1 기본성능 실험
실시예와 비교예에 의하여 제조된 시멘트계 바탕(벽) 바름재를 보강재가 부착된 압출법 단열재에 도포하고 24시간, 7일, 28일 경과 후 건조(양생)상태, 크랙발생 유무, 부착강도를 확인하여 그 결과를 각각 표 1(24시간 경과 후), 표 2(7일 경과 후), 표 3(28일 경과 후)에 나타내었다.
도포시 작업성, 건조 상태, 크랙발생 유무는 작업자의 관능으로 평가하고, 부착강도는 시멘트계 바탕(벽) 바름재와 단열재와의 부착력을 평가한 것으로 간이부착강도 시험기(연직 방향으로 하중 속도 2,000N/min으로 인장력을 가하여 최대 부착 하중을 구하고 부착강도를 산출하고, 기타 내용은 KS F 4716에 따라 시험함)를 이용하여 측정하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예
도포시 작업성 ○ ◎ ◎ ◎ ○
건조(양생)상태 양호 양호 양호 양호 양호
크랙발생 유무 이상 無 이상 無 이상 無 이상 無 이상 無
부착강도 245 N/㎟ 300 N/㎟ 310 N/㎟ 290 N/㎟ 250 N/㎟
(○ : 양호, ◎ : 매우 양호)
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예
건조(양생)상태 양호 양호 양호 양호 양호
크랙발생 유무 이상 無 이상 無 이상 無 이상 無 이상 無
부착강도 300 N/㎟ 350 N/㎟ 345 N//㎟ 340 N//㎟ 300 N/㎟
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예
건조(양생)상태 양호 양호 양호 양호 양호
크랙발생 유무 이상 無 이상 無 이상 無 이상 無 이상 無
부착강도 310 N/㎟ 355 N/㎟ 345 N/㎟ 345 N/㎟ 310 N/㎟
위 표 1 내지 3을 참고하면, 본 발명에 따르는 실시예의 경우 작업성, 건조(양생)상태, 크랙발생 유무, 부착강도 등 시멘트계 바탕(벽) 바름재가 가져야 할 기본 성능 측면에서 기존제품(비교예)에 비해 동등하거나 우수한 것으로 나타났으며, 특히 시멘트계 바탕(벽) 바름재의 핵심성능이라 할 수 있는 부착강도는 실시예가 비교예에 비해 3 ~ 14% 이상 우수한 것으로 나타났다.
또한, 실시예 1, 3에 비해 실시예 2, 4의 부착강도가 상대적으로 더 높은 것으로 나타났는데, 이는 시멘트와 골재류의 비중이 상대적으로 높았기 때문인 것으로 판단된다.
이와 같은 결과로 보아 실시예에 따른 본원 발명은 기본성능 측면에서 기존제품에 비해 매우 우수한 것을 확인할 수 있었다.
실험예 2 향균성 실험
실시예와 비교예에 의하여 제조된 시멘트계 바탕(벽) 바름재를 보강재가 부착된 압출법 단열재에 도포하고 ASTM D 6329 및 ASTM G 21에 따른 항곰팡이 저항성, JIS Z 2801에 따른 항균성 시험을 실시하여 그 결과를 아래 표 4에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예
항곰팡이 저항성 우수 매우 우수 다소 우수 매우 우수 미흡
항균성 우수 매우 우수 다소 우수 매우 우수 미흡
위 표 4를 보면, 실시예의 경우 항곰팡이 저항성, 항균성 등이 비교예에 비해 보다 우수한 것으로 나타났으며, 특히 실시예 1, 3에 비해 실시예 2, 4의 항(균)곰팡이 기능성이 더욱 높은 것으로 나타났는데, 이는 어느 정도 예측이 가능한 결과 실시예 2, 4의 경우 실시예 1, 3보다 항균재료의 투입 비율이 더 높았기 때문인 것으로 판단된다.
또한, 실시예 1과 3, 실시예 2와 4의 항(균)곰팡이 기능성을 비교하였을 때 약간의 차이는 있었으나, 성능적으로 유의미한 차이는 없었으며 이것으로 보아 항균재료를 제조하는 방법에는 큰 영향을 받지 않는 것으로 판단된다.
이와 같은 결과로 보아 실시예에 따른 본원 발명은 항(균)곰팡이 기능성 측면에서 기존제품에 비해 매우 우수한 것을 확인할 수 있었다.

Claims (9)

  1. 슬래그, 시멘트, 규사류를 포함하는 슬래그혼합물;
    바인더; 및
    상기 슬래그혼합물과 바인더와의 혼합물에 항균성을 부여하는 항균재료;를 포함하는 것을 특징으로 하는 항균성 시멘트계 바탕(벽) 바름재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 바인더는 파우더형 수지 또는 아크릴수지, 물, 혼화제가 혼합된 액상혼합물인 것을 특징으로 하는 항균성 시멘트계 바탕(벽) 바름재.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 혼화제는 용매, 촉매, 수산화금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 항균성 시멘트계 바탕(벽) 바름재.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 항균재료는 은이나 구리가 흡착된 실리카를 포함하는 것을 특징으로 하는 항균성 시멘트계 바탕(벽) 바름재.
  5. 제 1 항에 의한 항균성 시멘트계 바탕(벽) 바름재를 포함하는 것을 특징으로 하는 고기능성 복합단열재.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 항균성 시멘트계 바탕(벽) 바름재는 단열부재의 적어도 일면에 부착되는 보강재에 도포되거나 또는 시트(필름)형태로 제작되어 부착되는 것을 특징으로 하는 고기능성 복합단열재.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 단열부재의 적어도 일면에는 플래너가 형성된 것을 특징으로 하는 고기능성 복합단열재.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 단열부재는 비드법 단열재, 압출법 단열재, 우레탄계 단열재, 페놀폼계 단열재 및 진공단열재로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 고기능성 복합단열재.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 보강재는 유리섬유, 무기섬유, 부직포 및 셀룰로즈 화이버로 이루진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 고기능성 복합단열재.
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