KR100489600B1 - 제올라이트와 황토, 일라이트를 활용한 건축용 모르타르조성물 및 제조방법 - Google Patents

제올라이트와 황토, 일라이트를 활용한 건축용 모르타르조성물 및 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 천연의 풍부한 제올라이트, 황토와 일라이트를 이용하여 건자재인 제올라이트 모르타르를 제조하는데 적용하는 방법에 관한 것이다. 황토의 특성인 원적외선 방출, 온·습도조절, 탈취작용 등의 기능을 유지시키면서, 이온교환능력을 갖춘 천연의 제올라이트, 탈취성능이 우수한 일라이트를 주거공간의 쾌적한 건강소재로 개발하여 제올라이트와 황토, 일라이트는 전통적인 무기질 건축자재로서 오랜 세월동안 현대화된 시멘트 건축자재로 이용되기 전까지 사용되어 오고 있었다. 그러나 모르타르로서의 제반 결점을 보완하기 위해 높은 건조수축을 없애고, 높은 압축강도를 얻어 현대 건축재료로 환경친화적이며, 황토재료 및 제올라이트, 일라이트의 특성을 최대한 갖춘 제품을 개발한 것이다.
본 발명 천연의 제올라이트와 황토, 일라이트를 광산에서 채굴하여 수분제거하고, 조쇄한 후 건조로에서 100∼400℃로 1∼10℃/분의 승온속도로 승온하여 1∼6시간 유지 후 자연냉각하여 0.5∼4시간 건조하여 미분쇄기에서 200∼500mesh 이하의 입도로 분쇄하여 분말을 이용하여 제올라이트 모르타르 전체 복합물을 중량부 100을 기준으로 볼 때, 제올라이트 20∼60부, 황토는 20∼50부, 일라이트는 10∼30부 슬래그중량부는 5∼15부, 생석회는 5∼15부, 이산화티탄 중량부는 1∼10으로 조성되어 있는 건조모르타르의 제조방법이다.
이것을 물배합을 중량부 30∼40부로 혼련하여 시공하여 양생을 통하여 사용하면 자연 양생을 1일∼15일 정도로 실시한 후 제올라이트, 황토, 일라이트를 사용한 모르타르는 기존의 시멘트모르타르, 유기결합제 등을 이용한 모르타르와 비교시 원적외선 방사율이 92％로 높고, 실내공기정화 및 온·습도 조절기능과 탈취율 84％의 특성 압축강도는 180㎏f/㎠을 나타낸다.

Description

제올라이트와 황토, 일라이트를 활용한 건축용 모르타르 조성물 및 제조방법{The Composition and Manufacturing Method of Mortar for Construction using Hwangto, Zeolite and Ilite}
본 발명은 제올라이트와 황토, 일라이트등의 천연광물과 석회등을 이용하여 제조하는 제올라이트 모르타르(또는 석회모르타르)와 그 제조방법에 관한 것이다.
종래의 황토모르타르에 관한 것으로서 한국특허등록 제0239853호 및 공개특허 제2000-0012566호, 공개특허 제2000-0033318호에서는 천연의 황토를 이용하여 볏짚, 유기결합제 등을 넣어 압축강도가 40∼50㎏f/㎠ 정도이어서 내수성이 없으며, 공개특허 제1999-0064871호 및 공개특허 제2000-0012566호에서는 강도를 보완하기 위하여 시멘트, 유기결합제 등을 첨가한 방법으로서 원적외선 방사율과 탈취·흡착, 온·습도 조절기능이 떨어지고 황토의 함유량도 제한된다.
또한, 황토, 시멘트 방수약, 적색 산화철 등을 혼합한 제조방법이 국내공개 특허공보 공개번호 제89-358호, 제85-5395호 및 제90-12862호에 기재되어 있으나 상기의 종래 방법은 원적외선 방사율 및 탈취 및 온·습도조절기능이 낮아 실용성이 부적절한 결점이 있다.
기존의 황토, 맥반석을 사용하는 모르타르는 건조 및 경화과정에서 수분의 건조와 더불어 수축하여 균열이 가고 수축하게 되며, 또한, 낮은 압축강도를 가져오므로 고강도를 요구하는 곳에는 사용할 수 없으며, 항상 낮은 강도를 요구하는 곳만 사용되어 왔다. 다른 방법으로는 시멘트나 유기결합재를 사용하여 이러한 문제를 해결하려 했다.
본 발명은 기존의 제올라이트와 황토, 일라이트 고유의 특성을 유지하면서 기존 방식으로 제조된 시멘트 모르타르가 가지고 있는 문제점을 개선하여 압축강도가 높고, 원적외선 방사율 및 탈취흡착율이 높은 제품을 생산하는 것을 목적으로 삼고 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 제올라이트 모르타르 전체 복합물을 중량부 100을 기준으로 볼 때, 제올라이트 20∼50중량부, 황토는 20∼50중량부, 일라이트는 10∼30중량부, 슬래그는 5∼15중량부, 생석회는 5∼15중량부, 이산화티탄은 1∼10중량부로 조성되는 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 천연의 제올라이트와 황토, 일라이트를 광산에서 채굴하여 수분을 제거하고, 조쇄한 후 건조로에서 100∼400℃로 1∼10℃/분의 승온 속도로 승온하면서 1∼6시간 유지시키고, 그 후 자연냉각으로 0.5∼4시간 건조한 후 미분쇄기에서 200∼500mesh이하의 입도로 분쇄하여 분말화 하는 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 천연의 제올라이트 20 ~ 50중량부와 황토 20 ~ 50중량부와 일라이트 10 ~ 중량부와 슬래그 5∼15중량부와 생석회 5∼15중량부와 이산화티탄 1∼10중량부를 혼합한 후 수분을 제거하고, 조쇄한 후 건조로에서 100∼400℃로 1∼10℃/분의 승온속도로 승온하여 1∼6시간 유지시키고, 자연냉각으로 0.5∼4시간 건조한 후 미분쇄기에서 200∼500mesh 이하의 입도로 분쇄하여 분말을 획득하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 천연의 풍부한 제올라이트, 황토와 일라이트를 이용하여 건자재인 제올라이트 모르타르를 제조하는데 적용하는 방법에 관한 것으로, 황토의 특성인 원적외선 방출, 온·습도 조절, 탈취작용 등의 기능을 유지시키면서, 이온교환능력을 갖춘 천연의 제올라이트, 탈취성능이 우수한 일라이트를 주거공간의 쾌적한 건강소재로 개발한 것이다.
제올라이트와 황토, 일라이트는 오랫동안 현대화된 시멘트 건축자재로 이용되기 전까지 전통적인 무기질 건축자재로서 오랜 세월동안 이용되고 있다. 그러면 모르타르로서 여러 가지 결점을 보완하기 위해 높은 건조수축을 없애고, 높은 압축강도와 환경에 친화성이 높은 황토의 재료 및 제올라이트, 일라이트의 특성을 최대한 갖추고 있는 제품을 제공한다.
본 발명에 있어서는, 천연의 제올라이트와 황토, 일라이트를 광산에서 채굴하여 수분제거하고, 조쇄한 후 건조로에서 100∼400℃로 1∼10℃/분의 승온속도로 승온하여 1∼6시간 유지 후 자연냉각하여 0.5∼4시간 건조하여 미분쇄기에서 200∼500mesh 이하의 입도로 분쇄하여 모르타르 분말을 제조하게 된다.여기서. 제올라이트 모르타르 전체 복합물을 중량부 100으로 기준할 때, 제올라이트 20∼50중량부, 황토는 20∼50중량부, 일라이트는 10∼30중량부, 슬래그는 5∼15중량부, 생석회는 5∼15중량부, 이산화티탄은 1∼10중량부로 조성된다.
상기 재료를 물배합을 중량부 30∼40부로 혼련하여 시공하여, 자연 양생을 1일∼15일 정도로 실시한 후, 기존의 시멘트 모르타르, 유기결합제 등을 이용한 모르타르와 비교시 원적외선 방사율이 92％로 높고, 실내공기정화 및 온·습도 조절기능과 탈취율 84％를 표시하고, 특성 압축강도는 180㎏f/㎠을 나타낸다.
본 발명의 실시형태는 결합재로 생석회, 고로슬래그, 천연석고를 사용하고 광촉매반응은 이산화티탄을 첨가하여 혼합한 후, 황토와 제올라이트, 일라이트를 를 혼합한다.
상기 모르타르의 특성중, 압축강도 시험은 시멘트 모르타르의 압축강도 시험법으로서 시험편(5×5×5㎝) 크기의 몰드(Mold)에서 성형하여 양생실에서 48시간 후에 탈형하였으며, 시험편은 상압상온 양생하여 28일 경과후에 재령별로 측정하였다.
건조수축률 시험은 시멘트 모르타르 및 콘크리트의 길이변화 시험방법에 의하여(2.5×2.5×25.4㎝) 시험체를 제작하여 재령 28일 후에 그 길이변화를 측정하였다.
유동성 시험은 지름 5㎝, 높이 5㎝의 철제 몰드(Mold)를 유리판 위에 설치한 후, 제조된 시료를 부어 넣은 후 Mold를 들어올려 펼쳐지는 지름의 크기를 측정하였다.
원적외선 측정시험은 FT-IR의 방사률 측정장치로 측정하였다.
본 발명에서 사용되는 재료의 정의 및 특성은 다음과 같다.
(1)제올라이트
구 분 제올라이트 조성물의 특성
성인 및 산지 경북 포항지역, 천연상태 산출
주성분 SiO2 20∼35%, Cao : 40∼60%, Al2O3: 5∼15
범주 및 입자 200mesh이하
(2)황토
구 분 황토의 특성
성인 및 산지 암석 풍화에 의해 생성되고, 주로 채굴되는 장소는 산(山)
주성분 SiO2: 35∼50%, Al2O3: 25∼40%, Fe2O3: 3∼20%
범주 및 입자 넓게는 1차 점토에 속하며, 입자크기는 조립
(3)일라이트
구 분 일라이트의 특성
성인 및 산지 암석 풍화에 의해 생성되고, 주고 채굴되는 장소는 산(山)
주성분 SiO2: 55∼80%, Al2O3: 5∼30%, Fe2O3: 3∼20%
범주 및 입자 넓게는 1차 점토에 속하며, 입자크기는 조립
(4)생석회
구 분 생석회의 특징
성인 및 산지 강원, 경북의 석회석
주성분 탄산칼슘(CaCO3)
범주 및 입자 분말도:2400㎠/g이상, 염분:1%이하강열감량:5%이하, 산화칼슘: 45%이상
(5)슬래그
구 분 슬래그의 특성
성인 및 산지 제철공정의 선철후 수냉 슬러지
주성분 SiO2: 20∼35%, CaO: 40∼60%, Al2O3: 5∼15%
범주 및 입자 분말도 3200㎠/g∼7600㎠/g
(6)이산화티탄
구 분 이산화티탄의 특성
성인 및 산지 티탄철광형으로 산출 황산법·염소법으로 제조
주성분 주성분이 이산화티탄으로 결정상은 정방정으로 티탄철광형 금홍석형과 애주석형이 있다.
범주 및 입자 4.1㎛∼0.1㎛로서 광촉매, 향균, 탈취, 산화분해 작용
상기 실시형태에 있어서, 믹서(Mixer)를 이용한 혼합은 전체적으로 균일해야만 시공시에 입도의 몰림현상 및 재료분리층을 없앨 수 있다. 이러한 제올라이트 모르타르의 조성물은 기존의 건축물의 내, 외벽에 적용할 수 있으며, 음이온의 방출기능을 위하여 토루말린을 첨가할 수 있다.
상술한 방법에 있어 제올라이트, 황토, 일라이트는 채굴, 건조, 분쇄, 분급한 후, 생석회, 슬래그, 이산화티탄 등과 드라이믹싱한 후 계량하고, 포장, 저장, 출하한다.
이하, 본 발명의 모르타르와 종래의 시멘트모르타를의 특성, 성능비교를 실시예1 내지 5에서 나타낸다.
(실시예 1)
제올라이트 모르타르의 시간경과에 따른 탈취율
경과시간(분) Blank농도(ppm) 시료농도(ppm) 탈취율(%)
초기 500 500 -
30 480 130 73
60 470 100 79
90 450 80 82
120 440 70 84
(실시예 2)
시멘트 모르타르의 시간 경과에 따른 탈취율
경과시간(분) Blank농도(ppm) 시료농도(ppm) 탈취율(%)
0 500 500 -
30 480 220 54
60 470 200 57
90 450 180 60
120 440 170 61
(실시예 3)
시험체의 흡방수량의 측정결과
시험체 방습비
제올라이트 모르타르 66%
시멘트 모르타르 13%
(실시예 4)
제올라이트 모르타르와 시멘트 모르타르의 표면온도 변화
구 분 시멘트모르타르 온도(℃) 제오라이트 모르타르 온도(℃)
가열진행중 34.93 36.29
가열종료 30분 후 28.19 31.91
가열종료 1시간 후 25.93 27.40
(실시예 5)
제올라이트 모르타르와 시멘트 모르타르의 물리적 특성
구 분 압축강도(kgf/㎤) 기공율(%) 원적외선 방사율(%)
제올라이트 모르타르 180 20.9 92.5
시멘트 모르타르 200 5.60 73.9
본 발명으로 제품화된 제올라이트 모르타르는 압축강도가 180kgf/㎠ 이상이며, 원적외선 방사율은 92%, 탈취흡착율은 84%로 건축용 자재의 물리적 특성을 충족시키며, 본 개발제품으로 시공된 건물은 타제품으로 시공된 건물보다 오랫동안 실내온도를 일정하게 유지시키며, 뛰어난 흡착력으로 악취를 제거하고 우수한 항균성으로 세균의 번식을 억제하는 것으로 나타났다. 전통적인 천연재료를 건축용 자재로 활용함으로서 현대건축에 우리의 주거환경의 변화를 도모하는 친환경적인 제품으로 제품의 경쟁성을 확보하였다.
이상에서와 같이 본 발명에 의한 제올라이트 모르타르는 압축강도와 흡방수량, 기공율 등이 건축용 내·외장용 자재에 적합한 물성을 충분히 만족시켰으며, 본 발명에 의한 마감재로 시공된 건물은 원적외선 복사에너지가 방사되고 알카리성 시멘트를 중화시키며 전통의 특성을 재현할 수 있으며 전체적으로 실내가 따뜻하고 습기가 차지 않으며 탁월한 흡착력으로 냄새를 제거하고 우수한 항균성으로 곰팡이 등 세균의 번식을 억제하며 우리의 주거환경에 적합하고 쾌적한 실내공간을 제공한다.

Claims (3)

  1. 제올라이트 20∼50중량부, 황토 20∼50중량부, 일라이트 10∼30중량부, 슬래그 5∼15중량부, 생석회 5∼15중량부, 이산화티탄 1∼10중량부로 조성되는 것을 특징으로 하는 제올라이트와 황토, 일라이트를 활용한 건축용 모르타르 조성물.
  2. 삭제
  3. 천연의 제올라이트 20 ~ 50중량부와 황토 20 ~ 50중량부와 일라이트 10 ~ 30중량부를 혼합한 후 수분을 제거하고 조쇄하는 제1공정과;
    상기 제1공정에서 조쇄된 혼합물을 건조로에서 1∼10℃/분의 승온속도로 승온하면서 100∼400℃로 1∼6시간 유지시킨 후, 자연냉각하여 0.5∼4시간 건조하는 제2공정과;
    상기 제2공정에서 건조된 혼합물을 미분쇄기에서 200∼500mesh 이하의 입도로 분쇄하여 분말화하는 제3공정과;
    상기 제3공정에서 획득된 분말과 슬래그 5∼15중량부와 생석회 5∼15중량부와 이산화티탄 1∼10중량부를 혼합하는 제4공정으로 제조되는 것을 특징으로 하는 제올라이트와 황토, 일라이트를 활용한 건축용 모르타르 제조방법.
KR10-2002-0056188A 2001-09-28 2002-09-16 제올라이트와 황토, 일라이트를 활용한 건축용 모르타르조성물 및 제조방법 KR100489600B1 (ko)

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