KR101611430B1 - 건축물의 친환경 마감재 첨가제, 이를 포함하는 마감재 조성물 및 건축물의 친환경 마감재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축물의 친환경 마감재 첨가제, 이를 포함하는 마감재 조성물 및 건축물의 친환경 마감재에 관한 것이다.
본 발명에 따른 건축물의 친환경 마감재 첨가제는 석고, 활성탄, 옥 분말, 흡착탈취제, 탄소나노튜브-그래핀 결합체 및 나노 실리카를 포함하여 제조되되, 상기 활성탄 분말은 대나무, 참나무 및 소나무를 각각 500 내지 1000mm의 길이로 절단 가공하는 단계, 상기 절단 가공된 대나무, 참나무 및 소나무를 각각 1000 내지 1500℃의 온도로 탄화시키는 활성탄을 제조하는 단계, 상기 탄화된 활성탄을 각각 선별, 분리하는 단계, 및 상기 분리한 활성탄을 각각 분쇄하여 50 내지 250메쉬(mesh) 범위의 입경으로 선별하는 단계로 제조되고, 상기 흡착탈취제는 규조토, 제올라이트, 흡착제, 겔 라이트 및 알긴산을 전자선 그라프트 중합하여 얻어진 그라프트 중합체의 혼합으로 이루어지며, 상기 탄소나노튜브-그래핀 결합체는 700℃로 가열된 회전로에 탄소나노튜브 및 그래핀 분말을 투입한 후 교반하여 제조된다.
상기한 구성에 의해 본 발명은 양생 초기 응결시 상기 석고에 의해 수분이 급격하게 증발되어 응결속도를 단축할 수 있고, 응결 후 건조시에는 활성탄 또는 흡착탈취제의 지속적인 수분 공급에 의해 건조시간을 지연시켜 급격한 건조에 의한 건축물의 바닥이나 벽면의 균열을 방지할 수 있으며, 경화시간을 조절하여 원하는 압축강도를 얻을 수 있고, 내마모성, 내화학성 및 표면 강도를 증진시킬 수 있으며, 시공자와 사용자의 건강을 도모하고 쾌적한 환경을 조성할 수 있다.

Description

건축물의 친환경 마감재 첨가제, 이를 포함하는 마감재 조성물 및 건축물의 친환경 마감재{A environmental-friendly surface finishing additives of buildings, surface finishing composition comprising the same and environmental-friendly surface finishing of buildings}

본 발명은 건축물의 친환경 마감재 첨가제, 이를 포함하는 마감재 조성물 및 건축물의 친환경 마감재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 석고, 활성탄, 옥 분말, 흡착탈취제, 탄소나노튜브-그래핀 결합체 및 나노 실리카를 혼합하여 수축 절감 성능을 가지는 마감재 첨가제를 제조함으로써, 양생 초기 응결시 상기 석고에 의해 수분이 급격하게 증발되어 응결속도를 단축할 수 있고, 응결 후 건조시에는 활성탄 또는 흡착탈취제의 지속적인 수분 공급에 의해 건조시간을 지연시켜 급격한 건조에 의한 건축물의 바닥이나 벽면의 균열을 방지하며, 시멘트에서 발생하는 다양한 유해가스를 흡착 제거함으로써, 시공자와 사용자의 건강을 도모할 수 있는 건축물의 친환경 마감재 첨가제, 이를 포함하는 마감재 조성물 및 건축물의 친환경 마감재에 관한 것이다.

일반적으로, 주택은 목재, 석재 및 황토와 같은 천연재료를 이용하여 건축이 이루어졌으나, 산업화와 도시화로 인하여 좁은 장소에 주거공간이 밀집됨에 따라 건축재료가 시멘트와 콘크리트로 변화되면서 신속하고 견고한 건축이 가능하게 되었다.

이러한 시멘트 및 콘크리트를 이용한 건축은, 사람이 거주하는 시멘트로 된 주거공간은 전자제품들에 의해 통풍과 습도 및 온도 등을 인위적으로 조절하게 됨으로써 전자파에 거의 노출된 상태이며, 시멘트에서 발생 되는 유해한 화학물질은 아토피와 같은 현대병을 유발하는 요인으로 작용하고 있다.

즉, 변화된 건축자재에 의해 인체에 유익한 물질을 배출시키는 천연재료는 사용량이 줄어들면서 인체에 유해한 물질을 배출시키는 시멘트의 사용량은 증가 됨에 따라 거주자에게 장시간 영향을 주어 건강을 해치는 결과를 초래하고 있다.

좀더 상세하게 설명하면, 건축물의 벽이나 바닥을 형성하는 콘크리트와 이의 마감을 위해 사용되는 미장재료에는 시멘트가 포함되는바, 이러한 시멘트는 우수한 강도를 제공하고 있으나, 물질 내에 독성가스 물질이 함유되는 문제점이 있다.

근자에는, 폐기물 중 일부를 시멘트에 혼합하여 사용함으로써 중금속에 대한 각종 폐해가 발생하는 문제점도 있다.

또한, 마감을 위해 시멘트와 모래와 물을 혼합하는 단순 몰탈의 경우에는 불균일한 건조 또는 급격한 건조에 의해 균열(crack)발생률이 높게 나타나고, 이러한 크랙은 구조강도를 낮추는 것은 물론 외부로부터 방사성 물질인 라돈을 유입시키게 되므로 이를 해소하기 위해서 첨가제를 혼합사용하여 균열발생을 억제하고 있다.

상기에서, 대표적인 첨가제로는 혼합되는 물질로는 고로슬래그 미분말이나, 수축저감제(균열방지제)가 있다.

상기 고로슬래그는 제철소의 용광로에서 생산되는 부산물로서 보통 포틀랜드 시멘트에 일정량 혼합사용하여 시멘트의 장기강도를 향상시킬 수 있고, 수화열이 낮아 상대적으로 포틀랜드 시멘트보다 균열을 예방할 수 있다.

또한, 수축방지제로는 주로 탈황석고를 사용하는 것으로, 상기 탈황석고는 정유공장 또는 화력발전소에서 연소정제작업 후 배출되는 일종의 폐기물로서 그 주성분인 CaO 중에는 석유나 코크스 연소시 발생 되는 아황산가스가 결합 된 황화합물이 다량 함유되어 있다.

그러나, 탈황석고는 자체 발열로 동절 기는 약 15℃ 내외, 하 절기 약 39℃ 내외, 춘추 절기 약 25℃ 내외로 형성되는 몰탈 온도로 인하여 미장마감시간이 동 절기 약 5~6시간, 하절기 약 2~3시간, 춘추 절기 약 4시간 정도 소요되는 등 기존 타설후 7~12시간씩 소요되는 미장 마감시간을 획기적으로 단축할 수 있으며, CaSO4로 인한 팽창작용으로 건조 수축에 따른 용적 감소를 보상하여 건조수축에 의한 균열을 저감할 수 있다.

따라서, 방통 몰탈에 사용되는 수축저감제로는 가격이 저렴하면서 특성상 높은 물/시멘트 비에 따른 부작용(균열, 마감 미장에 장시간 소요) 해소에 탁월한 기능을 발휘하는 탈황석고를 주로 사용하고 있다.

상기 탈황석고를 사용하지 않는 몰탈은 심한 균열 발생으로 균열을 통해 라돈가스, 암모니아, 중금속이 마감된 장판이나 마루 사이로 방출되어 아토피질환 등의 기타 질병을 유발시킨다.

또한, 시중에 사용하고 있는 균열방지제는 시멘트 독성 유해물질 라돈이나 암모니아, 중금속, 아황산가스 등을 흡착, 탈취할 수 없는 제품이다.

이와 같이 미장용 또는 타설용 시멘트조성물에는 수축저감제(균열방지재)로서 탈황석고를 첨가하여 균열발생을 억제해 구조강도의 저하를 방지하고 있으나, 탈황석고에서 발생하는 아황산가스나 시멘트에서 배출 또는 균열에 의해 유입되는 라돈, 암모니아, 중금속에 대해서는 아직 확실한 대안이 제시되지 못하였다.

한편, 대한민국 특허공개 10-2000-0024422(2000.05.06.공개)의 시멘트 몰탈용 수축저감제에는 정유공장에서 배출되는 황화물이 결합된 연소재(탈황석고)를 아무 가공 또는 정제 과정 없이 방통몰탈 제조에 사용하였다.

그리고, 대한민국 특허공개 10-2011-0004807호(2011.01.14. 공개)에는 무기질 섬유상재료(해포석) 45~70중량％, 칼슘 설포 알루미네이트 3~8중량％, 탈황석고 3~8중량％, 실리케이트계 미네랄 5~20중량％, 점토질 보강재 5~20중량％, 수산화물 첨가제 0.5~5중량％로 혼합하여 무기질 섬유계 콘크리트 균열저감재 조성물을 제시하였다.

그러나, 상기 종래의 조성물들은 균열방지 효과만을 구현할 뿐, 배출되는 각종 유해성분에 대한 대처방안에 대해서는 제안하지 못하는 문제점이 있었다.

즉, 기존 균열저감재를 마감재 또는 시멘트에 혼합사용해 균열발생을 억제함으로써 건물구조강도의 저하를 방지하는 효과를 제공하나, 각종 유해성분을 차단하는 기능은 구현하지 못하는 문제점이 있었다.

국내등록특허 제10-0738359호(2007년 07월 05일 등록) 국내등록특허 제10-1355392호(2014년 01월 20일 등록) 국내등록특허 제10-0873156호(2008년 12월 03일 등록)

본 발명은 석고, 활성탄, 옥 분말, 흡착탈취제, 탄소나노튜브-그래핀 결합체 및 나노 실리카를 혼합하여 수축 절감 성능을 가지는 마감재 첨가제를 제조함으로써, 양생 초기 응결시 상기 석고에 의해 수분이 급격하게 증발되어 응결속도를 단축할 수 있고, 응결 후 건조시에는 활성탄 또는 흡착탈취제의 지속적인 수분 공급에 의해 건조시간을 지연시켜 급격한 건조에 의한 건축물의 바닥이나 벽면의 균열을 방지할 수 있는 건축물의 친환경 마감재 첨가제, 이를 포함하는 마감재 조성물 및 건축물의 친환경 마감재를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 시멘트에서 발생하는 다양한 유해가스를 흡착 제거할 수 있는 마감재 첨가제를 제조함으로써, 경화시간을 조절하여 원하는 압축강도를 얻을 수 있고, 내마모성, 내화학성 및 표면 강도를 증진시킬 수 있으며, 시공자와 사용자의 건강을 도모하고 쾌적한 환경을 조성할 수 있는 건축물의 친환경 마감재 첨가제, 이를 포함하는 마감재 조성물 및 건축물의 친환경 마감재를 제공하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 건축물의 친환경 마감재 첨가제는 석고, 활성탄, 옥 분말, 흡착탈취제, 탄소나노튜브-그래핀 결합체 및 나노 실리카를 포함하여 제조되되, 상기 활성탄 분말은 대나무, 참나무 및 소나무를 각각 500 내지 1000mm의 길이로 절단 가공하는 단계, 상기 절단 가공된 대나무, 참나무 및 소나무를 각각 1000 내지 1500℃의 온도로 탄화시키는 활성탄을 제조하는 단계, 상기 탄화된 활성탄을 각각 선별, 분리하는 단계, 및 상기 분리한 활성탄을 각각 분쇄하여 50 내지 250메쉬(mesh) 범위의 입경으로 선별하는 단계로 제조되고, 상기 흡착탈취제는 규조토, 제올라이트, 흡착제, 겔 라이트 및 알긴산을 전자선 그라프트 중합하여 얻어진 그라프트 중합체의 혼합으로 이루어지며, 상기 탄소나노튜브-그래핀 결합체는 700℃로 가열된 회전로에 탄소나노튜브 및 그래핀 분말을 투입한 후 교반하여 제조된다.

상기 석고는 40 내지 80 중량부가 사용되고, 상기 활성탄은 5 내지 35 중량부가 사용되고, 상기 활성탄 분말의 입경은 50 내지 250메쉬(mesh) 범위를 가지며, 상기 옥 분말은 입자크기가 300 내지 500메쉬로 분말화되어 2 내지 10 중량부가 사용되고, 상기 흡착탈취제는 20 내지 35 중량부가 사용되며, 상기 탄소나노튜브-그래핀 결합체는 0.1 내지 2 중량부가 사용되고, 상기 나노 실리카는 0.1 내지 2 중량부가 사용될 수 있다.

상기 석고는 생석회를 더 포함하되, 상기 생석회는 게, 석화, 전복, 굴, 피조개, 바지락, 가리비조개, 진주조개, 진주담치 또는 꼬막 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용하여 제조되고, 상기 생석회는 입도가 80 내지 120메쉬(mesh)의 범위를 가지며, 상기 석고 전체 100 중량부를 기준으로 하여 20 내지 30 중량부가 포함되고, 상기 활성탄은 경도 90 질량분율% 이상, 충전밀도 0.45 내지 0.52g/ml, 비표면적 1,000 내지 1,100m²/g, 세공분포는 세공직경이 3Å 내지 12Å, 요오드 흡착력 1,000mg/g 이상, 세공용적 0.501ml/g, pH 10~11, 페놀 흡착력 18ml/g, M·B탈색력 150ml/g 이상인 것이 사용될 수 있다.

상기 흡착탈취제를 구성하는 규조토, 제올라이트, 흡착제, 겔 라이트 및 알긴산을 전자선 그라프트 중합하여 얻어진 그라프트 중합체는 각각 규조토 10 내지 30 중량부, 제올라이트 25 내지 45 중량부, 흡착제 25 내지 45 중량부, 겔 라이트 10 내지 25 중량부, 알긴산을 전자선 그라프트 중합하여 얻어진 그라프트 중합체 1 내지 5 중량부의 중량 비율로 혼합될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 건축물의 친환경 마감재 첨가제를 이용한 마감재 조성물은 마감재 첨가제 및 시멘트가 혼합되어 제조되되, 상기 마감재 첨가제는, 석고, 활성탄, 옥 분말, 흡착탈취제, 탄소나노튜브-그래핀 결합체 및 나노 실리카를 포함하여 제조되되, 상기 활성탄 분말은 대나무, 참나무 및 소나무를 각각 500 내지 1000mm의 길이로 절단 가공하는 단계, 상기 절단 가공된 대나무, 참나무 및 소나무를 각각 1000 내지 1500℃의 온도로 탄화시키는 활성탄을 제조하는 단계, 상기 탄화된 활성탄을 각각 선별, 분리하는 단계, 및 상기 분리한 활성탄을 각각 분쇄하여 50 내지 250메쉬(mesh) 범위의 입경으로 선별하는 단계로 제조되고, 상기 흡착탈취제는 규조토, 제올라이트, 흡착제, 겔 라이트 및 알긴산을 전자선 그라프트 중합하여 얻어진 그라프트 중합체의 혼합으로 이루어지며, 상기 탄소나노튜브-그래핀 결합체는 700℃로 가열된 회전로에 탄소나노튜브 및 그래핀 분말을 투입한 후 교반하여 제조되고, 상기 석고는 40 내지 80 중량부가 사용되고, 상기 활성탄은 5 내지 35 중량부가 사용되고, 상기 활성탄 분말의 입경은 50 내지 250메쉬(mesh) 범위를 가지며, 상기 옥 분말은 입자크기가 300 내지 500메쉬로 분말화되어 2 내지 10 중량부가 사용되고, 상기 흡착탈취제는 20 내지 35 중량부가 사용되며, 상기 탄소나노튜브-그래핀 결합체는 0.1 내지 2 중량부가 사용되고, 상기 나노 실리카는 0.1 내지 2 중량부가 사용되며, 상기 시멘트는, 1종 시멘트인 보통 포틀랜드 시멘트, 조강시멘트 또는 알루미나 시멘트가 사용되되, 상기 시멘트가 1종 시멘트인 보통 포틀랜드 시멘트인 경우 상기 마감재 첨가제는 포틀랜드 시멘트 전체 100 중량부를 기준으로 하여 30 내지 60 중량부가 사용되고, 조강시멘트인 경우 상기 마감재 첨가제는 조강 시멘트 전체 100 중량부를 기준으로 하여 25 내지 55 중량부가 사용되며, 알루미나 시멘트인 경우 상기 마감재 첨가제는 알루미나 시멘트 전체 100 중량부를 기준으로 하여 20 내지 50 중량부가 사용된다.

상기 석고는 생석회를 더 포함하되, 상기 생석회는 게, 석화, 전복, 굴, 피조개, 바지락, 가리비조개, 진주조개, 진주담치 또는 꼬막 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용하여 제조되고, 상기 생석회는 입도가 80 내지 120메쉬(mesh)의 범위를 가지며, 상기 석고 전체 100 중량부를 기준으로 하여 20 내지 30 중량부가 포함되고, 상기 활성탄은 경도 90 질량분율% 이상, 충전밀도 0.45 내지 0.52g/ml, 비표면적 1,000 내지 1,100m²/g, 세공분포는 세공직경이 3Å 내지 12Å, 요오드 흡착력 1,000mg/g 이상, 세공용적 0.501ml/g, pH 10~11, 페놀 흡착력 18ml/g, M·B탈색력 150ml/g 이상인 것이 사용되며, 상기 흡착탈취제를 구성하는 규조토, 제올라이트, 흡착제, 겔 라이트 및 알긴산을 전자선 그라프트 중합하여 얻어진 그라프트 중합체는 각각 규조토 10 내지 30 중량부, 제올라이트 25 내지 45 중량부, 흡착제 25 내지 45 중량부, 겔 라이트 10 내지 25 중량부, 알긴산을 전자선 그라프트 중합하여 얻어진 그라프트 중합체 1 내지 5 중량부의 중량 비율로 혼합될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 건축물의 친환경 마감재는 마감재 첨가제를 포함하는 시멘트, 규사, 셀룰로스 파이버, EVA 폴리머, 무기결합재, 감수제, 증점제, 방수제 및 배합수를 포함하여 제조되되, 상기 마감재 첨가제를 포함하는 시멘트는 25 내지 35 중량부가 포함되고, 상기 규사는 입도분포가 50 내지 150메쉬(mesh)를 가지고, 40 내지 70 중량부 포함되며, 상기 셀룰로스 파이버는 천연 목재에서 추출된 파이버로 3 내지 8 중량부가 포함되고, 상기 EVA 폴리머는 5 내지 10 중량부 포함되며, 상기 무기결합재는 10 내지 15 중량부가 포함되고, 상기 감수제는 1 내지 3 중량부가 포함되되, 상기 감수제로는 나프탈렌설폰산염계, 멜라민설폰산염계 및 폴리카르본산염계 중에서 선택된 1종 이상의 물질이 사용되며, 상기 증점제는 0.3 내지 1 중량부가 포함되고, 상기 방수제는 분말형 방수제로 2 내지 5 중량부가 포함되며, 상기 배합수는 60 내지 80 중량부가 포함된다.

상기 시멘트는 1종 시멘트인 보통 포틀랜드 시멘트, 조강시멘트 또는 알루미나 시멘트가 사용되되, 상기 시멘트로 보통 포틀랜드 시멘트가 사용되는 경우에 상기 마감재 첨가제는 포틀랜드 시멘트 전체 100 중량부를 기준으로 하여 30 내지 60 중량부가 사용되고, 상기 시멘트로 조강시멘트가 사용되는 경우에 상기 마감재 첨가제는 조강 시멘트 전체 100 중량부를 기준으로 하여 25 내지 55 중량부가 사용되며, 상기 시멘트로 알루미나 시멘트가 사용되는 경우에 상기 마감재 첨가제는 알루미나 시멘트 전체 100 중량부를 기준으로 하여 20 내지 50 중량부가 사용되고, 상기 EVA 폴리머는 Tg = 0℃ 내지 -10℃, 고형분 15~40 질량%의 시멘트 혼화형 EVA 폴리머가 사용되며, 상기 무기결합재는 고로 슬래그와 플라이 애시의 혼합물이 사용되되, 상기 고로 슬래그와 플라이 애시는 70:30~30:70의 중량 비율로 첨가되고, 상기 분말형 방수제는 포틀랜드 시멘트 37 내지 43 중량부, 인조규사 30 내지 34 중량부, 실리카흄 3 내지 10 중량부, 에틸렌/비닐라우레이트/비닐클로라이드 삼원 공중합체 3 내지 22 중량부 및 아크릴레이트 공중합체 3 내지 22 중량부의 중량비율로 배합하여 제조될 수 있다.

상기 마감재 첨가제는, 석고, 활성탄, 옥 분말, 흡착탈취제, 탄소나노튜브-그래핀 결합체 및 나노 실리카를 포함하여 제조되되, 상기 활성탄 분말은 대나무, 참나무 및 소나무를 각각 500 내지 1000mm의 길이로 절단 가공하는 단계, 상기 절단 가공된 대나무, 참나무 및 소나무를 각각 1000 내지 1500℃의 온도로 탄화시키는 활성탄을 제조하는 단계, 상기 탄화된 활성탄을 각각 선별, 분리하는 단계, 및 상기 분리한 활성탄을 각각 분쇄하여 50 내지 250메쉬(mesh) 범위의 입경으로 선별하는 단계로 제조되고, 상기 흡착탈취제는 규조토, 제올라이트, 흡착제, 겔 라이트 및 알긴산을 전자선 그라프트 중합하여 얻어진 그라프트 중합체의 혼합으로 이루어지며, 상기 탄소나노튜브-그래핀 결합체는 700℃로 가열된 회전로에 탄소나노튜브 및 그래핀 분말을 투입한 후 교반하여 제조되고, 상기 석고는 40 내지 80 중량부가 사용되고, 상기 활성탄은 5 내지 35 중량부가 사용되고, 상기 활성탄 분말의 입경은 50 내지 250메쉬(mesh) 범위를 가지며, 상기 옥 분말은 입자크기가 300 내지 500메쉬로 분말화되어 2 내지 10 중량부가 사용되고, 상기 흡착탈취제는 20 내지 35 중량부가 사용되며, 상기 탄소나노튜브-그래핀 결합체는 0.1 내지 2 중량부가 사용되고, 상기 나노 실리카는 0.1 내지 2 중량부가 사용되며, 상기 석고는 생석회를 더 포함하되, 상기 생석회는 게, 석화, 전복, 굴, 피조개, 바지락, 가리비조개, 진주조개, 진주담치 또는 꼬막 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용하여 제조되고, 상기 생석회는 입도가 80 내지 120메쉬(mesh)의 범위를 가지며, 상기 석고 전체 100 중량부를 기준으로 하여 20 내지 30 중량부가 포함되고, 상기 활성탄은 경도 90 질량분율% 이상, 충전밀도 0.45 내지 0.52g/ml, 비표면적 1,000 내지 1,100m²/g, 세공분포는 세공직경이 3Å 내지 12Å, 요오드 흡착력 1,000mg/g 이상, 세공용적 0.501ml/g, pH 10~11, 페놀 흡착력 18ml/g, M·B탈색력 150ml/g 이상인 것이 사용되며, 상기 흡착탈취제를 구성하는 규조토, 제올라이트, 흡착제, 겔 라이트 및 알긴산을 전자선 그라프트 중합하여 얻어진 그라프트 중합체는 각각 규조토 10 내지 30 중량부, 제올라이트 25 내지 45 중량부, 흡착제 25 내지 45 중량부, 겔 라이트 10 내지 25 중량부, 알긴산을 전자선 그라프트 중합하여 얻어진 그라프트 중합체 1 내지 5 중량부의 중량 비율로 혼합될 수 있다.

기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다.

본 발명에 따른 건축물의 친환경 마감재 첨가제, 이를 포함하는 마감재 조성물 및 건축물의 친환경 마감재는 석고, 활성탄, 옥 분말, 흡착탈취제, 탄소나노튜브-그래핀 결합체 및 나노 실리카를 혼합하여 수축 절감 성능을 가지는 마감재 첨가제를 제조함으로써, 양생 초기 응결시 상기 석고에 의해 수분이 급격하게 증발되어 응결속도를 단축할 수 있고, 응결 후 건조시에는 활성탄 또는 흡착탈취제의 지속적인 수분 공급에 의해 건조시간을 지연시켜 급격한 건조에 의한 건축물의 바닥이나 벽면의 균열을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 건축물의 친환경 마감재 첨가제, 이를 포함하는 마감재 조성물 및 건축물의 친환경 마감재는 시멘트에서 발생하는 다양한 유해가스를 흡착 제거할 수 있는 마감재 참가제를 제조함으로써, 경화시간을 조절하여 원하는 압축강도를 얻을 수 있고, 내마모성, 내화학성 및 표면 강도를 증진시킬 수 있으며, 시공자와 사용자의 건강을 도모하고 쾌적한 환경을 조성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 건축물의 친환경 마감재 첨가제, 이를 포함하는 마감재 조성물 및 건축물의 친환경 마감재는 텐타클 구조로 인해 3차원적으로 결합되어 있는 그라프트 중합체를 포함하는 흡착탈취제를 사용함으로써, 활성탄만을 단독으로 사용하는 것에 비해 흡착 용량과 흡착 속도를 향상시킬 수 있고, 유해물질 및 악취의 탈취 효과를 향상시킬 수 있으며, 옥 분말 성분이 가지는 각종 유익한 기능을 부여할 수 있어 사용자 및 시공자의 건강을 도모할 수 있다.

본 발명의 기술적 사상의 실시예는, 구체적으로 언급되지 않은 다양한 효과를 제공할 수 있다는 것이 충분히 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명에 따른 건축물의 친환경 마감재 첨가제에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 건축물의 친환경 마감재 첨가제는 석고, 활성탄, 옥 분말, 흡착탈취제, 탄소나노튜브-그래핀 결합체 및 나노 실리카를 포함한다.

상기 석고는 단사정계(單斜晶系)의 광물로, 화학성분은 CaSO₄·2H₂O이며, 능판상(菱板狀) 또는 주상 결정을 이루는 것으로, 본 발명에서 상기 석고는 무수석고, 이수석고, 반수석고 등 어떠한 것도 사용 가능한데, 이수석고가 무수석고에 비해 초기 응결시간이 길어 하절기에 유리하기 때문에 동절기에는 무수석고를 사용하고 하절기에는 이수석고를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 석고는 수화반응에 의해 발열이 이루어짐과 아울러, 팽창되면서 강도를 강화시키는 것으로, 본 발명에서 상기 석고는 40 내지 80 중량부가 사용될 수 있다. 상기 석고가 40 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 팽창 정도가 낮고 수분증발시간이 오래 걸리며, 응결 후 건조가 급속하게 진행되어 균열이 발생할 수 있으며, 80 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 균열이 발생하여 강도가 저하될 수 있다.

상기 석고는 생석회를 더 포함할 수 있는데, 상기 생석회는 팽창성을 가지고 있어 수축저감재로 사용될 수 있는바, 본 발명에서 상기 생석회는 상기 석고와 혼합되어 팽창특성을 기본으로 하면서 분말도 조정역할을 위해 첨가될 수 있다.

상기 생석회는 등축정계(等軸晶系)의 백색 결정으로, 녹는점 2,570℃으로, 석회석 또는 패각을 약 900℃ 이상으로 가열하면 얻게 되는 것으로, 물과 반응하여 발열을 하면서 소석회(수산화칼슘)를 생성하게 된다.

여기서, 생석회를 제조하기 위해 사용되는 패각으로는 게, 석화, 전복, 굴, 피조개, 바지락, 가리비조개, 진주조개, 진주담치 또는 꼬막 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있으며, 상기 생석회는 입도가 80 내지 120메쉬(mesh)의 범위를 가지고, 상기 석고 전체 100 중량부를 기준으로 하여 20 내지 30 중량부가 포함될 수 있다.

본 발명에서 상기 생석회가 상기한 하한 범위 미만으로 포함되는 경우에는 팽창정도가 낮고 수분 증발시간이 오래 걸리며, 응결 후 건조가 급속하게 진행되어 균열이 발생할 수 있으며, 상기한 상한 범위를 초과하여 포함되는 경우에는 균열이 발생하여 강도가 저하될 수 있다.

상기 활성탄은 미세세공이 발달된 탄소집합체로서, 활성화과정에 의해 내부 표면적을 변화시킬 수 있으며, 내부의 탄소 원자 관능 기에 의해 주위 액체 또는 기체와 흡착이 이루어지는 흡수성과 흡착성이 우수한 성질을 갖는다.

본 발명에서 상기 활성탄은 시멘트나 석고에서 배출되는 유해물질의 흡착제거 효과도 구현하며, 마감재 제조시 흡습이 이루어지고 미장작업이 이루어진 마감재의 응결 후 건조과정에서는 흡수한 수분을 서서히 배출해 건조시간을 증대시켜 급격한 건조에 의한 균열발생을 억제할 수 있다.

상기 활성탄은 5 내지 35 중량부가 사용되고, 상기 활성탄 분말은 입경이 50 내지 250메쉬(mesh) 범위를 가질 수 있다. 본 발명에서 상기 활성탄이 상기한 하한 미만으로 포함되는 경우에는 양생시 수분배출에 의한 건조지연 효과와 유해물질 제거효과가 낮아지고, 상기한 상한을 초과하여 포함되는 경우에는 건조지연 효과의 증진 정도가 미미할 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 활성탄은 분말 형태로 사용될 수 있는데, 이러한 분말 형태의 활성탄은 다공성인 활성탄 자체의 흡착력을 보다 증진시킬 뿐만 아니라, 활성탄이 미세한 분말일수록 입자와 입자 사이가 치밀하여 부착력이 증대되고 산화방지 및 소수성의 기능을 부여할 수 있다.

본 발명에서 상기 활성탄 분말은 몸 안의 독소를 몰아내는 힘이 강하므로 체내의 독성이 누적되어 발생하는 각종 성인병이나 피부염 알레르기 증상에 탁월한 효능이 있는데, 상기 활성탄 분말은 대나무, 참나무 및 소나무를 각각 500 내지 1000mm의 길이로 절단 가공하는 단계, 상기 절단 가공된 대나무, 참나무 및 소나무를 각각 1000 내지 1500℃의 온도로 탄화시키는 활성탄을 제조하는 단계, 상기 탄화된 활성탄을 각각 선별, 분리하는 단계, 상기 분리한 활성탄을 각각 분쇄하여 50 내지 250메쉬(mesh) 범위의 입경으로 선별하는 단계로 제조될 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 활성탄은 경도 90 질량분율% 이상, 충전밀도 0.45 내지 0.52g/ml, 비표면적 1,000 내지 1,100m²/g, 세공분포는 세공직경이 3Å 내지 12Å, 요오드 흡착력 1,000mg/g 이상, 세공용적 0.501ml/g, pH 10~11, 페놀 흡착력 18ml/g, M·B탈색력 150ml/g 이상인 것이 사용될 수 있다.

상기 옥(jade) 분말은 인체의 세포와 상호 공명 증진작용을 하며 인체의 혈관의 작용을 강화시켜준다. 또한, 오장육부를 윤택하게 하고 노폐물을 완전히 배출시키는데 도움을 주며, 기관지, 천식,신열이 나고 빈혈증, 갈증해소에 좋다. 그리고, 폐장의 기능을 원활히 하여 주고, 성대의 기능을 도와주고 인후에 도움을 주며, 모발에 영향을 주어 윤기나게 한다. 그리고 스트레스, 만성병등 신경성 질환의 예방에 도움을 준다. 또한, 옥은 순환기, 호흡기 질환에도 도움을 주며 혈액의 점도를 균형있게 하여 혈액을 약 알카리성으로 개선시켜주는 작용을 한다.

본 발명에서 상기 옥(jade)은 연옥을 사용하는데, 상기 연옥은 마그네슘을 40% 이상 함유하고 있어, 인체에 아주 적합한 파장을 발산하여 인체의 기와 공명 흡수됨으로써 인체에 잠재된 기를 활성화시켜 줄 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 옥 분말은 입자크기가 300 내지 500메쉬로 분말화하여 사용할 수 있는데, 상기 옥의 입자크기가 300메쉬를 초과하는 경우에는 입자들 사이의 공극이 증대하여 시멘트의 강도를 저하시키는 문제가 있고, 500메쉬 미만인 경우에는 비표면적이 지나치게 커서 반응속도가 빨라 작업성이 떨어질 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 옥 분말은 2 내지 10 중량부의 범위로 사용될 수 있는데, 상기 옥 분말의 함량이 2 중량부 미만인 경우에는 시멘트의 강도가 떨어지는 문제가 있으며, 10 중량부를 초과하는 경우에는 무기물의 함량이 많아 점도가 지나치게 높게 되고, 또 이로 인해 경화속도가 빨라지는 등 작업성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.

상기 흡착탈취제는 시멘트에서 발생하는 다양한 유해가스를 흡착 제거하여 시공자와 사용자의 건강을 도모할 수 있도록 하기 위하여 첨가되고, 본 발명에서 상기 흡착탈취제는 20 내지 35 중량부가 사용될 수 있다.

상기 흡착탈취제는 규조토, 제올라이트, 흡착제, 겔 라이트 및 알긴산을 전자선 그라프트 중합하여 얻어진 그라프트 중합체의 혼합으로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 흡착탈취제는 규조토, 제올라이트, 흡착제, 겔 라이트 및 알긴산을 전자선 그라프트 중합하여 얻어진 그라프트 중합체가 혼합되어 제조되는데, 상기 흡착탈취제를 구성하는 규조토, 제올라이트, 흡착제, 겔 라이트 및 알긴산을 전자선 그라프트 중합하여 얻어진 그라프트 중합체는 각각 규조토 10 내지 30 중량부, 제올라이트 25 내지 45 중량부, 흡착제 25 내지 45 중량부, 겔 라이트 10 내지 25 중량부, 알긴산을 전자선 그라프트 중합하여 얻어진 그라프트 중합체 1 내지 5 중량부의 중량 비율로 혼합되어 제조될 수 있다.

상기 규조토는 평균 입자의 크기가 50 내지 100 마이크로미터의 규조류(diatome)라고 불리는 부유성조류(藻類;algae) 껍데기로 이루어진 퇴적물의 집합체로써 대부분이 비정질 실리카로 구성될 수 있다. 상기 규조토는 활성탄의 5천 배에 이르는 미세기공이 형성되어 있어 미세기공을 통해 오염된 입자까지 여과시키는 초다공질체이며, 미세기공을 통해 습도를 유지시켜주거나 냄새를 제거하는 흡착 및 탈취기능을 제공한다. 또한 규조토는 원적외선과 음이온을 방출하고 단열방음 효과가 있으며, 포름알데히드나 VOC(휘발성유기화합물)을 흡착 분해할 수 있다.

따라서, 활성탄에서 제거되지 않은 미세입자까지 흡착제거하고, 새집증후군 발생요인인 포름알데히드나 VOC를 흡착분해하는 등 유해성분 제거효율을 지속적으로 증대시킬 수 있다.

본 발명에서 상기 규조토가 상기한 하한 범위 미만으로 포함되는 경우에는 유해성분 제거효율이 낮아지며, 상기한 상한 범위를 초과하여 포함되는 경우에는 함유량 증가에 따른 유해성분의 제거효율 증대가 미미하므로, 상기 규조토는 상기한 비율 범위로 혼합사용하는 것이 바람직하다.

상기 제올라이트(Zeolite)는 규산염 광물로서 결정의 구조적으로 각 원자의 결합이 느슨하여 그 사이를 채우고 있는 수분을 고열로 방출시켜도 골격은 그대로 유지하고 있어 내부 공간으로 다른 미립물질을 흡착시킬 수 있다. 특히, 상기 제올라이트는 탈취효과와 흡착효과가 우수하여 탈황석고에서 배출되는 아황산가스나 시멘트에서 배출되는 유해성분을 흡착 제거할 수 있다.

또한, 상기 제올라이트가 갖는 흡수성에 의해 사용시 마감재가 응결 후 건조과정에서 강도 저감없이 제올라이트 내부의 수분을 지속적으로 방출시켜 건조시간을 지연시킴으로써 급속한 건조에 의한 균열발생을 억제할 수 있다.

본 발명에서 상기 제올라이트가 상기한 하한 범위 미만으로 포함되는 경우에는 유해성분 제거효율과 건조지연에 대한 효과가 낮아지며, 상기한 상한 범위를 초과하여 포함되는 경우에는 함유량 증가에 따른 유해성분의 제거효율과 건조지연 효과가 미미함으로, 상기 제올라이트는 상기한 비율 범위로 혼합사용하는 것이 바람직하다.

상기 흡착제는 주식회사 비케이의 X-deo라는 상품명으로 시판되고 있는 것을 사용하는데, 상기 흡착제는 특허등록 제10-1059387호에 의해 제조되는 것으로, 건조파쇄된 상수오니 100 중량부에 60 내지 90% 농도의 인산공급원 5 중량부를 혼합 교반하여 10 내지 30시간 교반숙성하고 200 내지 300℃에서 5 내지 15시간 가열하여 숙성된 100 내지 200 메쉬의 복층다공형원통 구조를 갖는 분말인산물질과, 건조파쇄된 상수오니 100 중량부에 60 내지 90% 농도의 황산공급원 5 중량부를 혼합교반하여 10 내지 30시간 교반숙성하고 200 내지 300℃에서 5 내지 15시간 가열하여 숙성된 100 내지 200메쉬의 복층다공형원통 구조를 갖는 분말황산물질이다. 상기 분말인산물질과 분말황산물질은 경도가 92% 이상이고 분말인산물질과 분말황산물질이 55:45의 중량% 비율로 혼합된 흡착제이다.

상기 흡착제는 활성탄보다 비표면적이 2 내지 4배 높으며, 암모니아, 황화수소, 아민, 알데히드(aldehyde) 등 다양한 형태의 악취제거 가스에 효율적으로 작용하여 본 발명의 수축저감제의 탈황석고나 시멘트에서 배출되는 유해성분에 대한 흡착제거효율을 증대시키는 것이다.

본 발명에서 상기 흡착제가 상기한 하한 범위 미만으로 포함되는 경우에는 유해성분 제거효율이 낮아지며, 상기한 상한 범위를 초과하여 포함되는 경우에는 함유량 증가에 따른 유해성분의 제거효율 증대가 미미함으로, 상기 흡착제는 상기한 비율 범위로 혼합사용하는 것이 바람직하다.

상기 겔 라이트(Ge-lite)는 포졸란이라고 불리우며, 게르마늄이 약 2.0ppm 함유되어 있고 다량의 원적외선과 음이온을 함유하고 있는 것으로 대표적으로는 화산재, 규산백토, 규산토 등이 있다. 즉, 상기 겔 라이트는 황토의 약 180배에 해당하는 원적외선을 방출하여 식물의 성장을 촉진하고 습도조절기능이 있으며, 음이온과 인체활성에너지를 방출하고 유해전자파차단기능이 있고, 탈취 및 살균효과와 중금속 중화 효과도 제공한다.

상기 겔 라이트는 상술한 조성물들과 같이 흡착제로 작용하여 탈황석고와 시멘트에서 배출되는 유해성분을 흡착 제거하며, 라돈과 같은 방사능 물질과 전자파를 차단하며, 암모니아와 같은 악취성분을 제거할 수 있다.

또한, 상기 겔 라이트는 활성탄이나 제올라이트보다는 효과가 낮지만 습도조절 기능을 가지고 있으므로, 마감재의 양생과정에서 함습한 수분을 지속적으로 배출시켜 건조시간을 증대시킴으로써 급격한 건조에 의한 균열발생을 억제할 수 있다.

본 발명에서 상기 겔 라이트가 상기한 하한 범위 미만으로 포함되는 경우에는 유해성분 제거나 원적외선 방출 및 유해전파 차단효율이 낮아지며, 상기한 상한 범위를 초과하여 포함되는 경우에는 함유량 증가에 따른 유해성분의 제거효율과 유해전파차단효율 증대가 미미함으로, 상기 겔 라이트는 상기한 비율 범위로 혼합사용하는 것이 바람직하다.

상기 알긴산을 전자선 그라프트 중합하여 얻어진 그라프트 중합체는 수산기, 아미노 또는 이들의 혼합 관능기를 포함하며 전자선 그라프트 중합하여 얻어지는 것으로, 다시마, 미역, 말미잘의 촉수와 같은 텐타클(Tentacle) 구조를 가진다.

상기 그라프트 중합체는 미역 등과 같은 해조류로부터 추출한 알긴산을 적용하여 얻어지는 것이 바람직하며, 텐타클 구조로 인해 3차원적으로 결합되어 있어 활성탄에 비해 흡착 용량과 흡착 속도를 빠르며, 용도에 따라 선택적 탈취 기능을 할 수 있다.

또한, 천연 고분자에 각종 화학 구조를 그라프트를 중합시켜 유해물질 및 악취와 결합하여 이들을 제거할 수 있다.

본 발명에서 상기 알긴산을 전자선 그라프트 중합하여 얻어진 그라프트 중합체가 상기한 하한 범위 미만으로 포함되는 경우에는 제조된 마감재의 휘발성 유기화합물의 흡착 정도가 저하되고, 상기한 상한 범위를 초과하여 포함되는 경우에는 함유량 증가에 따른 효과의 증가가 미미하고 비경제적일 수 있으므로, 상기 알긴산을 전자선 그라프트 중합하여 얻어진 그라프트 중합체는 상기한 비율 범위로 혼합사용하는 것이 바람직하다.

상기 탄소나노튜브-그래핀 결합체는 탄소나노튜브와 그래핀이 결합된 것으로, 상기 탄소나노튜브는 단일벽 또는 다중벽 탄소나노튜브를 사용할 수 있으며, 상기 그래핀 분말은 흑연과 탄소이중결합을 가진 분자로서 6각형의 벌집모양으로 탄소 결정이 층층이 적층된 구조일 수 있다.

상기 탄소나노튜브-그래핀 결합체는 700℃로 가열된 회전로에 탄소나노튜브 및 그래핀 분말을 투입한 후 교반함으로써 제조될 수 있는데, 적층 구조의 그래핀 분말이 분해하면서 발생하는 전하에 의해 상기 탄소나노튜브가 결합하여 얻어질 수 있다.

본 발명에서 상기 탄소나노튜브-그래핀 결합체는 0.1 내지 2 중량부가 사용될 수 있는데, 상기 탄소나노튜브-그래핀 결합체는 탄소나노튜브에 비해 분산이 용이하며, 열전도도가 매우 높기 때문에 시멘트가 응결되기 전에는 석고 등의 발열반응시 발생한 열이 수분에 빠르게 전달되도록 함으로써, 응결시간을 보다 단축시킬 수 있고, 응결 후 건조시에는 탄소나노튜브 측벽에 결합한 다수의 그래핀이 물분자를 흡착하여 시멘트의 급격한 건조로 인한 균열을 방지할 수 있다.

상기 나노 실리카는 졸-겔 공정, 분무 열분해 방식을 이용하여 제조할 수 있으며, 비표면적이 커져 수화반응이 활발하기 이루어질 수 있도록 하고 내화학성, 강도를 높이며, 상기 탄소나노튜브-그래핀 결합체와 함께 사용됨으로써 수축율 감소를 보다 줄일 수 있다. 본 발명에서 상기 나노 실리카는 0.1 내지 2 중량부가 사용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 마감재 첨가제를 구성하는 조성물로 석고 이외에 다수의 흡착성을 갖는 성분을 포함함으로써, 마감재의 양생과정에서 흡습한 수분을 지속적으로 배출하여 건조시간을 지연시켜 균열발생을 억제하는 효과와 함께 다양한 유해성분에 대한 흡착제거기능을 구현할 수 있다.

즉, 본 발명에 따라 제조된 마감재 첨가제는 입자크기가 작은 유해성분에서 큰 성분까지 다양한 성분에 대해 대응이 가능하도록 함으로써, 거주자에게 쾌적한 주거환경을 구현할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 마감재 첨가제를 이용한 마감재 조성물에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 마감재 조성물은 상기한 바와 같은 조성물들로 제조된 마감재 첨가제와 시멘트를 혼합함으로써 제조될 수 있다.

본 발명에서 상기 마감재 첨가제는 사용되는 시멘트의 종류에 따라 배합비율이 다르게 구성될 수 있고, 제조되는 마감재의 응결시간 및 발열시간 조절을 위해 최적의 비율로 배합되어 첨가될 수 있다.

1. 1종 시멘트인 보통 포틀랜드 시멘트의 조성물

본 발명에서 사용되는 시멘트가 1종 시멘트인 보통 포틀랜드 시멘트인 경우, 상기 마감재 첨가제는 포틀랜드 시멘트 전체 100 중량부를 기준으로 하여 30 내지 60 중량부가 사용될 수 있다.

상기 보통 포틀랜드 시멘트는 초기 수화시 저발열로 인한 투수저항성이 크고, 단기강도는 낮지만 장기강도는 우수한 특성이 있다.

2. 조강시멘트의 조성물

상기 조강시멘트는 변화된 화학적 합성, 소성도, 분말도 등으로 인하여 보통 시멘트보다 발열성이 높아 경화 및 강도 증진율이 보다 빠른 포틀랜드 시멘트를 의미한다.

본 발명에서 사용되는 시멘트가 조강시멘트인 경우, 상기 마감재 첨가제는 조강 시멘트 전체 100 중량부를 기준으로 하여 25 내지 55 중량부가 사용될 수 있다.

3. 알루미나(Alumina) 시멘트의 조성물

상기 알루미나 시멘트는 보크 사이트(Al₂O₃ㆍH₂O)와 석회석(CaCO₃을 주성분으로 하는 암석)을 혼합하여 소성한 시멘트로, 초조강성과 내화성이 뛰어나며, 수화(水和)에 의한 발열량이 많은 시멘트를 의미한다.

본 발명에서 사용되는 시멘트가 알루미나 시멘트인 경우, 상기 마감재 첨가제는 알루미나 시멘트 전체 100 중량부를 기준으로 하여 20 내지 50 중량부가 사용될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 건축물의 친환경 마감재에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 건축물의 친환경 마감재는 마감재 첨가제를 포함하는 시멘트, 규사, 셀룰로스 파이버, EVA 폴리머, 무기결합재, 감수제, 증점제, 방수제 및 배합수를 포함하여 제조된다.

상기 마감재 첨가제를 포함하는 시멘트는 상술한 방법에 의해 배합되어 제조된 시멘트가 사용될 수 있고, 25 내지 35 중량부가 포함될 수 있다.

상기 시멘트는 1종 시멘트인 보통 포틀랜드 시멘트, 조강시멘트 또는 알루미나 시멘트가 사용될 수 있는데, 상기 시멘트로 보통 포틀랜드 시멘트가 사용되는 경우에 상기 마감재 첨가제는 포틀랜드 시멘트 전체 100 중량부를 기준으로 하여 30 내지 60 중량부가 사용되고, 상기 시멘트로 조강시멘트가 사용되는 경우에 상기 마감재 첨가제는 조강 시멘트 전체 100 중량부를 기준으로 하여 25 내지 55 중량부가 사용되며, 상기 시멘트로 알루미나 시멘트가 사용되는 경우에 상기 마감재 첨가제는 알루미나 시멘트 전체 100 중량부를 기준으로 하여 20 내지 50 중량부가 사용될 수 있다.

상기 규사는 천연규사 또는 암석을 파쇄하여 체가름한 인조규사를 사용할 수 있는데, 바람직하게는 인조규사를 사용할 수 있다. 상기 인조규사를 구성하는 암석으로는 석회석, 돌로마이트 등을 파쇄하여 된 것일 수 있다.

본 발명에서 상기 규사는 흡수율이 3% 이하이고, 입도분포가 50 내지 150메쉬(mesh)가 되도록 조합한 것을 사용할 수 있는데, 상기 규사의 입도가 50메쉬 보다 크게 되면 규사가 너무 거칠어 부드러운 작업성을 확보하기 어렵고, 150메쉬 이하의 규사가 포함되면 혼련수의 비율이 높아져 강도의 저하와 접착 기능시간의 저하를 유발하게 될 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 규사는 40 내지 70 중량부 포함될 수 있는데, 상기 규사의 함량이 40 중량부 미만일 경우에는 시멘트 함량이 상대적으로 높아져 마감재의 유연성 저하와 원재료 가격이 상승하는 문제점이 있고, 70 중량부를 초과하는 경우에는 시멘트의 함량이 상대적으로 적어져 충분한 강도를 확보하기 어려운 문제가 있다.

상기 셀룰로스 파이버는 파이버 표면을 특수 코팅처리하여 배합수량을 늘리지 않는 것을 사용하여 급격한 흐름성 저하를 막고 유체의 이동이 뛰어난 친환경 파이버로서, 표면에서 겉마름 현상이 일어날 때 마감재 내부의 수분을 표면으로 이동시켜 겉표면과 내부의 경화속도를 일정하게 해주는 역할을 한다.

또한, 상기 셀룰로스 파이버는 본 발명에 따른 마감재를 시공 시 재료가 처지거나 떨어지는 것을 방지해주는 시공 안정성을 부여하고, 시멘트와 일체화되어 균열 저항성을 증가시켜 마감재의 치수안정성을 부여할 수 있다.

본 발명에서 상기 셀룰로스 파이버는 합성 수지계 파이버 또는 천연 목재에서 추출된 파이버를 사용할 수 있는데, 바람직하게는 천연 목재에서 추출된 파이버를 사용할 수 있다. 상기 천연 목재에서 추출된 파이버는 환경 친화적이고, 섬유 표면이 친수성이므로 물리적인 수분의 흡착이 용이하여 젖음성이 양호할 수 있다.

본 발명에서 상기 셀룰로스 파이버는 3 내지 8 중량부가 포함될 수 있는데, 상기 셀루로스 파이버가 3 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 마감재 내부와 표면의 경화속도가 일정하지 않고 표면에서의 겉마름 현상이 일어나며, 8 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 강도 저하에 의한 마감재의 내부 균열이 발생할 수 있다.

상기 EVA 폴리머는 바닥이나 벽면의 표면과 마감재의 부착성을 높이고 마감재의 표면강도를 높이기 위하여 사용될 수 있다.

본 발명에서 상기 EVA 폴리머는 Tg = 0℃ 내지 -10℃, 고형분 15~40 질량%의 시멘트 혼화형 EVA 폴리머를 사용할 수 있고, 상기 Tg 값이 0℃ 초과할 경우 마감재가 경질화되어 크랙 발생의 우려가 있고 내충격성이 약해지며, Tg 값이 -10℃ 미만일 경우 마감재가 연질화되어 폴리싱 작업 시 균일한 표면강도를 내기 어렵고 마감재 배합시에도 너무 끈적거리는 현상이 발생해 작업성이 떨어질 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 마감재는 Tg = 0℃ 내지 -10℃의 고분산성 EVA 폴리머와 셀룰로스 파이버를 사용할 수 있는데, 상기 EVA 폴리머와 셀룰로스 파이버는 표면 건조 저항성을 높이고 부착강도를 증진시키며, 또한 경질화로 인해 내충격성이 약해지는 것을 방지하여, 기존의 바닥용 셀프레벨링 마감재가 구비한 문제점 즉, 표면건조에 대한 저항성 부족, 부착성 부족, 경질화로 인해 크랙 및 탈락 등의 문제점을 해소할 수 있다.

본 발명에서 상기 EVA 폴리머는 5 내지 10 중량부 포함될 수 있는데, 상기 EVA 폴리머가 5 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 표면건조에 대한 저항성이나 부착성이 부족할 수 있고, 10 중량부를 초과하는 경우에는 마감재가 연질화되어 폴리싱 작업 시 균일한 표면강도를 내기 어렵고 마감재 배합시에도 너무 끈적거리는 현상이 발생해 작업성이 떨어지는 문제점이 발생할 수 있다.

상기 무기결합재는 고로 슬래그와 플라이 애시의 혼합물이 사용되고, 10 내지 15 중량부가 포함될 수 있다. 본 발명에서 상기 무기결합재는 고로 슬래그와 플라이 애시가 70:30~30:70의 중량 비율로 첨가될 수 있다.

본 발명에서 상기 고로 슬래그의 사용량이 상기 범위보다 클 경우에는 압축강도의 발현이 어려우며, 급결 및 빠른 유동성 결여, 그리고 수축 및 크랙 발생 등의 문제가 있다. 또한, 플라이 애시의 사용량이 상기 범위를 초과하는 경우에는 크랙 발생 및 유동성 결여 및 급결 등의 문제는 발생하지 않으나, 반응성이 낮아서 낮은 압축강도를 나타낼 수 있다.

상기 감수제(減水劑, water-reducing agent)는 마감재의 워커빌리티(workability)의 개선을 주목적으로 하여 첨가되는 혼합제로서, 상기 감수제를 사용하면 마감재의 양을 줄일 수 있고, 내구성 및 강도가 개선될 수 있다.

본 발명에서 상기 감수제는 1 내지 3 중량부가 포함될 수 있는데, 상기 감수제로는 나프탈렌설폰산염계, 멜라민설폰산염계 및 폴리카르본산염계 중에서 선택된 1종 이상의 물질이 사용될 수 있다.

상기 증점제는 마감재 조성물들을 뭉쳐주는 역할을 하는 것으로, 본 발명에 따른 마감재를 이용하여 바닥이나 벽면을 시공하는 경우 시공이 용이하도록 일정한 점성을 유지하도록 하며 결합력을 부여하여 강도 또한 향상시키는 역할을 할 수 있다.

본 발명에서 상기 증점제는 폴리아크릴계, 셀룰로오스계, 폴리사카라이드계, 폴리알킬렌옥사이드, 폴리알킬렌글리콜알킬에테르 등을 사용할 수 있으며, 상기 증점제들을 2종 이상 혼합하여 사용할 수도 있으나, 상기 증점제가 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 폴리아크릴계로는 폴리아크릴산, 폴리아크릴산에스테르, 폴리아크릴산염 등을 사용할 수 있다. 상기 셀룰로오스계는 카르복시메틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 하이드록시에틸셀룰로즈, 히드록시프로필셀룰로오스, 메틸에틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스 등을 사용할 수 있으며, 상기 폴리사카라이드계는 웰란검, 커들란, 아밀로오스, 한천, 알긴산, 알긴산나트륨, 풀루란, 구아검 등을 사용할 수 있고, 상기 폴리알킬렌옥사이드로는 폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌옥사이드, 폴리부틸렌옥사이드 등을 사용할 수 있다. 상기 폴리알킬렌글리콜알킬에테르로는 폴리에틸렌글리콜메틸에테르 등을 사용할 수 있다. 또한, 비닐알코올, 에틸렌옥사이드, 아크릴산, 아크릴산에스테르, 아크릴산염, 아세트산비닐 등을 포함하는 공중합체 등을 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 증점제는 0.3 내지 1 중량부가 포함될 수 있는데, 상기 증점제가 0.3 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 분진이 발생하고, 강도와 광택이 저하되는 문제가 발생할 수 있고, 1 중량부를 초과하는 경우에는 양생시간이 길게 소요되고, 양생하는 동안 균열이 발생할 수 있으며, 오랜 양생시간 때문에 색이 변하는 문제점과 작업성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

상기 방수제는 마감재로 제조된 바닥이나 벽면에 습기가 침투하는 것을 방지하기 위하여 첨가되는 것으로, 상기 방수제로는 무기질 도포형 시멘트 방수제, 침투형 방수제, 규질산계 방수제, 분말형 방수제 등이 있는데, 본 발명에서는 분말형 방수제가 2 내지 5 중량부 포함될 수 있다.

본 발명에서 상기 분말형 방수제는 포틀랜드 시멘트 37 내지 43 중량부, 인조규사 30 내지 34 중량부, 실리카흄 3 내지 10 중량부, 에틸렌/비닐라우레이트/비닐클로라이드 삼원 공중합체 3 내지 22 중량부 및 아크릴레이트 공중합체 3 내지 22 중량부를 배합하여 제조될 수 있다.

상기 배합수는 상기한 조성물들을 혼합하기 위하여 사용되는 것으로, 종류에 한정되지 않으나 불순물이 없고 깨끗하게 정제된 증류수를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 배합수는 60 내지 80 중량부가 사용될 수 있는데, 상기 배합수가 60 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 배합수의 사용량이 너무 적어 혼합이 용이하지 않고 마감재 조성물들이 균일하게 혼합되지 않을 수 있으며, 80 중량부를 초과하는 경우에는 배합수의 사용량이 지나치게 많아지게 되므로, 제조되는 마감재의 물성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 건축물의 친환경 마감재에 대한 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

< 실시예 >

먼저, 석고 60 중량부, 활성탄 20 중량부, 옥 분말 5 중량부, 흡착탈취제 30 중량부, 탄소나노튜브-그래핀 결합체 1 중량부 및 나노 실리카 1 중량부를 배합하여 마감재 첨가제를 제조하였다.

다음으로, 보통 포틀랜드 시멘트 30 중량부, 규사 50 중량부, 셀룰로스 파이버 5 중량부, EVA 폴리머 7 중량부, 무기결합재 12 중량부, 감수제 2 중량부, 증점제 0.5 중량부, 방수제 3 중량부 및 배합수70 중량부를 혼합하여 마감재를 제조하였다.

이때, 상기 보통 포틀랜드 시멘트에는 상기 포틀랜드 시멘트 전체 100 중량부를 기준으로 하여 마감재 첨가제가 40 중량부의 비율로 첨가되도록 구성하였다.

상기와 같이 제조된 마감재의 압축강도 및 길이변화를 측정하였으며, 그 결과는 아래의 [표 1]에 기재하였다.

< 비교예 1 >

실시예에서 탄소나노튜브-그래핀 결합체를 첨가하지 않은 것을 제외하고 동일한 방법으로 마감재 첨가제 및 마감재를 제조하였다.

< 비교예 2 >

실시예에서 탄소나노튜브-그래핀 결합체 및 나노 실리카를 첨가하지 않은 것을 제외하고 동일한 방법으로 마감재 첨가제 및 마감재를 제조하였다.

상기와 같이 실시예, 비교예 1 및 비교예 2에 제시된 방법으로 제조된 마감재의 시편을 준비한 후, 상기 시편의 압축강도 및 길이변화를 측정하였다.

- 압축강도측정 - KSL 5105(수경성 시멘트 몰탈의 압축 강도 시험방법)의 측정방법에 따라 재령 28일 시편의 압축강도를 측정하였다.

- 길이변화측정 - KS F 2424(몰탈 또는 콘크리트의 길이 변화 시험방법)의 측정방법에 따라 5 × 100 × 10 mold, datalogger를 사용하여 재령 28일 시편의 길이변화를 측정하였다.

구분	건조수축(×10-4mm)	압축강도(kgf/㎠)
실시예	0.55	375
비교예 1	1.89	351
비교예 2	2.62	325

상기한 [표 1]에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 마감재 첨가제와 같이 탄소나노튜브-그래핀 결합체 및 나노 실리카를 동시에 사용하는 경우, 건조수축이 현저히 감소하고, 압축강도도 증가한다는 것을 알 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (9)

1. 석고 40 내지 80 중량부, 활성탄 5 내지 35 중량부, 300 내지 500메쉬로 분말화된 옥 분말 2 내지 10 중량부, 흡착탈취제 20 내지 35 중량부, 탄소나노튜브-그래핀 결합체 0.1 내지 2 중량부 및 나노 실리카 0.1 내지 2 중량부를 포함하여 제조되되,
   상기 활성탄 분말은 대나무, 참나무 및 소나무를 각각 500 내지 1000mm의 길이로 절단 가공하는 단계, 상기 절단 가공된 대나무, 참나무 및 소나무를 각각 1000 내지 1500℃의 온도로 탄화시키는 활성탄을 제조하는 단계, 상기 탄화된 활성탄을 각각 선별, 분리하는 단계, 및 상기 분리한 활성탄을 각각 분쇄하여 50 내지 250메쉬(mesh) 범위의 입경으로 선별하는 단계로 제조되고,
   상기 흡착탈취제는 규조토, 제올라이트, 흡착제, 겔 라이트 및 알긴산을 전자선 그라프트 중합하여 얻어진 그라프트 중합체의 혼합으로 이루어지며,
   상기 탄소나노튜브-그래핀 결합체는 700℃로 가열된 회전로에 탄소나노튜브 및 그래핀 분말을 투입한 후 교반하여 제조되는 것을 특징으로 하는 건축물의 친환경 마감재 첨가제.
   
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3. 제 1항에 있어서,
   상기 석고는 생석회를 더 포함하되,
   상기 생석회는 게, 석화, 전복, 굴, 피조개, 바지락, 가리비조개, 진주조개, 진주담치 또는 꼬막 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용하여 제조되고, 상기 생석회는 입도가 80 내지 120메쉬(mesh)의 범위를 가지며, 상기 석고 전체 100 중량부를 기준으로 하여 20 내지 30 중량부가 포함되고,
   상기 활성탄은 경도 90 질량분율% 이상, 충전밀도 0.45 내지 0.52g/ml, 비표면적 1,000 내지 1,100m²/g, 세공분포는 세공직경이 3Å 내지 12Å, 요오드 흡착력 1,000mg/g 이상, 세공용적 0.501ml/g, pH 10~11, 페놀 흡착력 18ml/g, M·B탈색력 150ml/g 이상인 것이 사용되는 것을 특징으로 하는 건축물의 친환경 마감재 첨가제.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 흡착탈취제를 구성하는 규조토, 제올라이트, 흡착제, 겔 라이트 및 알긴산을 전자선 그라프트 중합하여 얻어진 그라프트 중합체는 각각 규조토 10 내지 30 중량부, 제올라이트 25 내지 45 중량부, 흡착제 25 내지 45 중량부, 겔 라이트 10 내지 25 중량부, 알긴산을 전자선 그라프트 중합하여 얻어진 그라프트 중합체 1 내지 5 중량부의 중량 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 건축물의 친환경 마감재 첨가제.
   
5. 마감재 첨가제 및 시멘트가 혼합되어 제조되되,
   상기 마감재 첨가제는,
   석고, 활성탄, 옥 분말, 흡착탈취제, 탄소나노튜브-그래핀 결합체 및 나노 실리카를 포함하여 제조되되,
   상기 활성탄 분말은 대나무, 참나무 및 소나무를 각각 500 내지 1000mm의 길이로 절단 가공하는 단계, 상기 절단 가공된 대나무, 참나무 및 소나무를 각각 1000 내지 1500℃의 온도로 탄화시키는 활성탄을 제조하는 단계, 상기 탄화된 활성탄을 각각 선별, 분리하는 단계, 및 상기 분리한 활성탄을 각각 분쇄하여 50 내지 250메쉬(mesh) 범위의 입경으로 선별하는 단계로 제조되고,
   상기 흡착탈취제는 규조토, 제올라이트, 흡착제, 겔 라이트 및 알긴산을 전자선 그라프트 중합하여 얻어진 그라프트 중합체의 혼합으로 이루어지며,
   상기 탄소나노튜브-그래핀 결합체는 700℃로 가열된 회전로에 탄소나노튜브 및 그래핀 분말을 투입한 후 교반하여 제조되고,
   상기 석고는 40 내지 80 중량부가 사용되고,
   상기 활성탄은 5 내지 35 중량부가 사용되고, 상기 활성탄 분말의 입경은 50 내지 250메쉬(mesh) 범위를 가지며,
   상기 옥 분말은 입자크기가 300 내지 500메쉬로 분말화되어 2 내지 10 중량부가 사용되고,
   상기 흡착탈취제는 20 내지 35 중량부가 사용되며,
   상기 탄소나노튜브-그래핀 결합체는 0.1 내지 2 중량부가 사용되고,
   상기 나노 실리카는 0.1 내지 2 중량부가 사용되며,
   상기 시멘트는,
   1종 시멘트인 보통 포틀랜드 시멘트, 조강시멘트 또는 알루미나 시멘트가 사용되되,
   상기 시멘트가 1종 시멘트인 보통 포틀랜드 시멘트인 경우 상기 마감재 첨가제는 포틀랜드 시멘트 전체 100 중량부를 기준으로 하여 30 내지 60 중량부가 사용되고, 조강시멘트인 경우 상기 마감재 첨가제는 조강 시멘트 전체 100 중량부를 기준으로 하여 25 내지 55 중량부가 사용되며, 알루미나 시멘트인 경우 상기 마감재 첨가제는 알루미나 시멘트 전체 100 중량부를 기준으로 하여 20 내지 50 중량부가 사용되는 것을 특징으로 하는 건축물의 친환경 마감재 첨가제를 이용한 마감재 조성물.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 석고는 생석회를 더 포함하되,
   상기 생석회는 게, 석화, 전복, 굴, 피조개, 바지락, 가리비조개, 진주조개, 진주담치 또는 꼬막 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용하여 제조되고, 상기 생석회는 입도가 80 내지 120메쉬(mesh)의 범위를 가지며, 상기 석고 전체 100 중량부를 기준으로 하여 20 내지 30 중량부가 포함되고,
   상기 활성탄은 경도 90 질량분율% 이상, 충전밀도 0.45 내지 0.52g/ml, 비표면적 1,000 내지 1,100m²/g, 세공분포는 세공직경이 3Å 내지 12Å, 요오드 흡착력 1,000mg/g 이상, 세공용적 0.501ml/g, pH 10~11, 페놀 흡착력 18ml/g, M·B탈색력 150ml/g 이상인 것이 사용되며,
   상기 흡착탈취제를 구성하는 규조토, 제올라이트, 흡착제, 겔 라이트 및 알긴산을 전자선 그라프트 중합하여 얻어진 그라프트 중합체는 각각 규조토 10 내지 30 중량부, 제올라이트 25 내지 45 중량부, 흡착제 25 내지 45 중량부, 겔 라이트 10 내지 25 중량부, 알긴산을 전자선 그라프트 중합하여 얻어진 그라프트 중합체 1 내지 5 중량부의 중량 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 건축물의 친환경 마감재 첨가제를 이용한 마감재 조성물.
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