KR20150121328A

KR20150121328A - 모르타르 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR20150121328A
Application number: KR1020140046523A
Authority: KR
Inventors: 백남준; 조용호
Original assignee: 화인미셀공업(주)
Priority date: 2014-04-18
Filing date: 2014-04-18
Publication date: 2015-10-29
Also published as: KR101603669B1

Abstract

본 발명은 모르타르에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외기로부터 면한 부분에 발생되는 습한 결로현상 및 열손실 방지를 위한 마감공사에 사용하는 단열 뿜칠을 목적으로 개발되어졌으며 필요에 따라서 재료의 선택, 공정의 변화 등을 통하여 복합패널의 심재 및 방화문 심재, 냉동창고 바닥재, 내화피복재 등 단열 성능을 포함한 불연, 내화 성능을 요구에 대응할 수 있는 모르타르 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명은 규산염에 염화아연, 모노인산알루미늄, 인산알루미늄, 시트르산 및 붕산 중 하나 이상을 첨가한 변성규산염; 상기 변성규산염100 중량 %에 대하여, 규불화나트륨, 탄산아연, 산화아연 중 하나이상을 포함하는 급결제 1 내지 10중량%; 및 팽창퍼라이트를 포함하는 충진재 25 내지 100중량%;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 모르타르를 제공한다.

Description

모르타르 및 그의 제조방법{Mortar and method for fabricating thereof}

본 발명은 모르타르에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외기로부터 면한 부분에 발생되는 습한 결로현상 및 열손실 방지를 위한 마감공사에 사용하는 단열 뿜칠을 목적으로 개발되어졌으며 필요에 따라서 재료의 선택, 공정의 변화 등을 통하여 복합패널의 심재 및 방화문 심재, 냉동창고 바닥재, 내화피복재 등 단열 성능을 포함한 불연, 내화 성능을 요구에 대응할 수 있는 모르타르 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

종래의 대부분의 단열 뿜칠용 모르타르는 질석 또는 퍼라이트와 같은 무기질계 발포 경량석의 다공특성 및 EPS 알갱이를 석고 및 시멘트와 혼합, 사용하여 단열 특성을 발현하고 있다.

그러나, 이러한 다공성 경량석은 반응에 참여하지 않고 단순 골재의 역할만을 하여 물-석고-시멘트 비의 현저한 증가로 역학특성이 매우 취약하게 된다.

이러한 단열재는 열악한 역학 특성으로 인하여 경화 후에도 쉽게 부스러져 대기중으로 비산하여 공기오염을 야기하고. 단열재로 사용하는 질석, 퍼라이트의 과도한 흡습 특성에 의한 곰팡이 서식하는 등의 환경오염 발생의 문제점 등을 야기한다.

다공성 경량석을 이용한 내화 단열 모르타르의 종래의 기술을 살피면, 등록특허 제10-0326614호(발명의 명칭 : 내화성 피복 조성물)는 유기경량골재, 라텍스, 합성섬유 등 유기물의 과도한 사용으로 인하여 화재 시 유독가스 발생이 예상되는 문제가 있으며, 시공 시 분진 발생은 없으나, 자체의 강도가 너무 약하여 경화 후 피복 조성물의 부스러짐 및 분진발생에 의한 내부 공기 오염이 우려되는 문제가 있다.

또한 등록특허 제10-0693859(발명의 명칭 : 콘크리트용 내화 피복재 조성물 및 그 조성물로 성형되는콘크리트용 내화 피복재)와 10-0807244호(발명의 명칭 : 고내화성 무기결합재 조성물 및 이를 이용한 내화보드)는 비시멘트계 조성물로서 규산염계를 사용하는데, 이는 급결 발생에 의해 충분한 가사 시간 확보가 어렵고 뿜칠을 위한 충분한 슬럼프를 확보하기 위하여 제조 시 많은 양의 규산염계가 필요하므로 그로 인해 단열 특성이 저하될 문제가 있다.

이러한 종래 기술에서는 대부분의 경우 규산염에 염산, 인산, 황산, 아세트산과 같은 강산을 첨가하여 규산염을 변성시키고 있어 내수 안정성이나 제조공정이 복잡하고 위험했었다.

등록특허 제10-1145871호(발명의 명칭 : 뿜칠용 단열 내화 모르타르)는 중유회, 바텀애쉬 등의 잠재 수경성 재료와 유기 결합제를 이용한 뿜칠재가 제시되고 있으나 단열특성이 현저히 떨어져 적용하기에 어려움이 있고 바텀애쉬 내의 중금속이 휘산되어 오염의 우려가 있다.

또한, 공개특허 제10-2004-0082094호(발명의 명칭 : 중유회를 이용한 수경성 조성물)는 중유회의 공극을 활용한 단열재로의 적용은 하지 못하고 있다는 문제가 있다.

한편, 특허등록 제10-0760040호(발명의 명칭 : 발포세라믹 제조방법)는 발포가 진행된 후 재수축을 방지하기 위하여 이산화탄소에 노출시키거나 산용액에 침적시켜야 하는 번거로운 별도의 급속 겔화 공정을 거쳐야 하므로 뿜칠용으로는 적합하지 않다는 문제가 있다.

현재 적용되고 있는 대부분의 뿜칠 단열 모르타르는 석고, 시멘트와 같은 수경성 재료에 퍼라이트등 다공성 재료를 혼합하여 제조되는 것이 일반적이나 열전도율을 낮추는데 단순 충진재에 의존하므로 한계가 있는 것이 사실이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 외기로부터 면한 부분에 발생되는 습한 결로현상 및 열손실 방지를 위한 마감공사에 사용하는 단열 뿜칠을 목적으로 개발되어졌으며 필요에 따라서 재료의 선택, 공정의 변화 등을 통하여 복합패널의 심재 및 방화문 심재, 냉동창고 바닥재, 내화피복재 등 단열 성능을 포함한 불연, 내화 성능을 요구에 대응할 수 있는 모르타르 및 그의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 모르타르는, 규산염에 염화아연, 모노인산알루미늄, 인산알루미늄, 시트르산 및 붕산 중 하나 이상을 첨가한 변성규산염; 상기 변성규산염100 중량 %에 대하여, 규불화나트륨, 탄산아연, 산화아연 중 하나이상을 포함하는 급결제 1 내지 10중량%; 팽창퍼라이트를 포함하는 충진재 25 내지 100중량%;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 변성규산염은, 규산염 100 중량%에 염화아연, 모노인산알루미늄, 인산알루미늄, 시트르산 및 붕산 중 하나 이상의 첨가제 5 내지 15중량%를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 모르타르는 이산화망간과 요오드화칼륨 중 하나 이상의 발포 촉매재 0.2 내지 2중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고 충진재는, 0.1 내지 1mm 크기 팽창퍼라이트(Expandable Perlite), 다공성 실리카(Microporous Silica), 흄드실리카(Fumed Silica), 플라이애쉬(Fly Ash), 규조토(Diatomite), 경질 탄산칼슘(Light Calcium Carbonate), 팽창질석(Expandable Vermiculite), 규회석(Wollastonite), 에어로겔(Aero Gel) 중 하나 이상인 것이 바람직하다.

또한, 충진재는 0.1 내지 1mm 크기 팽창퍼라이트(Expandable Perlite), 다공성 실리카(Microporous Silica), 흄드실리카(Fumed Silica), 플라이애쉬(Fly Ash), 규조토(Diatomite), 경질 탄산칼슘(Light Calcium Carbonate), 팽창질석(Expandable Vermiculite), 규회석(Wollastonite), 에어로겔(Aero Gel) 중 하나 이상과, 일라이트(Illite), 벤토나이트(Bentonite), 제올라이트(Zeolite), 실리카흄(Silica Fume), 견운모(Cericite), 수산화 알루미늄 (Aluminum Hydrate), 산화알루미늄(Aluminum Oxide), 산화마그네슘(Magnesium Oxide), 산화티타늄(Titanium Oxid), 황토(Loess), 카올린(Kaolin)타카올린(Meta Kaolin), 산성백토(Acid Clay) 중 하나 이상과, 직경 1 내지 5mm의 EPS(Expandable Polystyrene)를 포함하는 것이 바람직하다.

한편 충진재는, 1 내지 2 미크론 이하 크기의 경질 탄산칼슘, 탄산칼슘, 미소공성(Microporous) 실리카, 건식(Fumed) 실리카, 소다 라임 보로실리케이트(Soda Lime Borosilicate), 플라이 애쉬, 실리카흄, 팽창질석, 규조토, 규회석, 감람석, 견운모, 황토석, 탈크, 방해석, 이산화티탄, 수산화알루미늄, 산화알루미늄 및 규사 중 하나 이상이 바람직하다.

여기서, 충진재는, 단열 특성이 우수한 직경 3 내지 7mm의 파쇄된 발포폴리스틸렌(EPS), 기계적 강도를 증진시기키 위해 나이론 화이버, 글래스 화이버, 탄소섬유, 아라미드섬유, 암면, 펄프, 각종 셀룰로스계 섬유 중 하나 이상이 첨가됨이 바람직하다.

그리고 충진재는 뿜칠시 초기 점착력 및 슬러리의 점도를 조절하기 위하여 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(HPMC : Hydroxypropyl methylcellulose), 카르복시메틸 셀룰로스(CMC : Carboxymethylcellulose), 아라비아검, 메틸셀룰로스(MC : methyl cellulose), 잔탄검 중 하나 이상이 포함됨이 바람직하다.

또한 모르타르는 나이론 화이버, 글래스 화이버, 탄소섬유, 아라미드섬유, 암면 화이버, 펄프, 각종 셀룰로스계 섬유 중 하나 이상의 보강제와, 비이온계 계면활성제 또는 식물성 및 동물성 단백질 기포제 중 하나 이상의 기포발생 촉진제와, 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(HPMC : Hydroxypropyl methylcellulose), 카르복시메틸 셀룰로스(CMC : Carboxymethylcellulose), 아라비아검, 메틸셀룰로스(MC : methyl cellulose) 중 하나 이상의 초기 점착력과 점도 조절제를 더 포함하는 것이 바람직하다.

여기서 보강제 굵기는 10 내지 20 미크론이고, 길이는 2 내지 5mm이며, 첨가량은 상기 변성규산염 100 중량% 기준으로 1 내지 2 중량% 포함되고, 상기 기포 활성화제는 상기 변성규산염 100 중량% 기준으로 0.6 내지 1 중량% 포함되며, 상기 초기 점착력과 점도 조절제는 상기 변성규산염 100중량% 기준으로 1 내지 6.0 중량%가 포함되는 것이 바람직하다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 모르타르 제조방법은 규산염에 염화아연, 모노인산알루미늄, 인산알루미늄, 시트르산 및 붕산 중 하나 이상을 첨가한 변성규산염을 준비하는 단계; 변성규산염100 중량 %에 대하여, 규불화나트륨, 탄산아연, 산화아연 중 하나이상을 포함하는 1 내지 10중량%의 급결제로 급결하는 단계; 변성규산염 100중량 %에 대하여 팽창퍼라이트를 포함하는 충진재와 첨가제 25 내지 100중량%를 프리믹싱하는 단계; 및 프리믹싱한 충진재 및 첨가제를 급결 처리된 상기 변성 규산염과 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서 변성규산염은, 일반수 100중량%에 염화아연, 모노인산알루미늄, 인산알루미늄, 시트르산 및 붕산 중 하나 이상을 1 내지 20 중량%로 용해하여 만들어진 첨가제를 준비하는 단계와, 규산염 100 중량% 기준으로 상기 첨가제를 5~15중량%로 첨가하는 단계와, 규산염에 첨가제를 첨가한 규산염 첨가물 100 중량%에 대하여 일반수 5 내지 30 중량%를 투입하는 단계 및 상기 규산염 첨가물과 상기 일반수를 균일하게 혼합하여 변성 규산염을 제조하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 충진재와 첨가제 25 내지 100중량%를 프리믹싱하는 단계에서, 충진재로는 0.1 내지 1mm 크기 팽창퍼라이트(Expandable Perlite), 다공성 실리카(Microporous Silica), 흄드실리카(Fumed Silica), 플라이애쉬(Fly Ash), 규조토(Diatomite), 경질 탄산칼슘(Light Calcium Carbonate), 팽창질석(Expandable Vermiculite), 규회석(Wollastonite), 에어로겔(Aero Gel) 중 하나 이상을 이용할 수 있고, 여기에 일라이트(Illite), 벤토나이트(Bentonite), 제올라이트(Zeolite), 실리카흄(Silica Fume), 견운모(Cericite), 수산화 알루미늄 (Aluminum Hydrate), 산화알루미늄(Aluminum Oxide), 산화마그네슘(Magnesium Oxide), 산화티타늄(Titanium Oxid), 황토(Loess), 카올린(Kaolin), 메타카올린(Meta Kaolin), 산성백토(Acid Clay) 중 하나 이상을 선택하여 혼합 사용하거나, 열전도율을 보다 더 증진시키고 밀도 0.1g/cm2 이하의 초경량화를 구현하고 뿜칠 단열층이 외부로부터의 충격을 흡수하는 역할을 효과적으로 실현하기 위하여 직경 1 내지 5mm 크기의 파쇄된 EPS(Expandable Polystyrene)를 첨가하는 것이 바람직하다.

또한 충진재와 첨가제 25 내지 100중량%를 프리믹싱하는 단계에서, 상기 첨가제로는 1 내지 2 미크론 이하 크기의 경질 탄산칼슘, 탄산칼슘, 미소공성(Microporous) 실리카, 건식(Fumed) 실리카, 소다 라임 보로실리케이트(Soda Lime Borosilicate), 플라이 애쉬, 실리카흄, 팽창질석, 규조토, 규회석, 감람석, 견운모, 황토석, 탈크, 방해석, 이산화티탄, 수산화알루미늄, 산화알루미늄, 규사 등과 같은 비교적 단열 특성이 우수한 무기 충진재 1종류 또는 그 이상을 포함하고, 단열 특성이 우수한 직경 3 내지 7mm의 파쇄된 발포폴리스틸렌(EPS), 기계적 강도를 증진시기키 위해 나이론 화이버, 글래스 화이버, 탄소섬유, 아라미드섬유, 암면, 펄프, 각종 셀룰로스계 섬유 등 중 1종류 또는 그 이상을 첨가하거나, 뿜칠시 초기 점착력 및 슬러리의 점도를 조절하기 위하여 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(HPMC : Hydroxypropyl methylcellulose), 카르복시메틸 셀룰로스(CMC : Carboxymethylcellulose), 아라비아검, 메틸셀룰로스(MC : methyl cellulose), 잔탄검 중 하나 이상을 첨가하는 것이 바람직하다.

한편 슬러리에 발포 촉매제, 보강제, 기포 활성화제 및 초기 점착력 증진제를 포함하는 첨가제를 첨가하여 혼합하는 단계(S400)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고 발포 촉매제로는 이산화망간(MnO2)과 요오드화칼륨 중 하나 이상을 상기 변성규산염 100중량%를 기준으로 0.2 내지 2중량 %0.1~1 중량% 투입하여 패들믹서(10)를 이용하여 3~5분간 혼합하여 슬러리로 제조하고, 상기 보강제로는 나이론 화이버, 글래스 화이버, 탄소섬유, 아라미드섬유, 암면 화이버, 펄프, 각종 셀룰로스계 섬유 중 하나 이상을 첨가하되, 상기 보강제의 섬유 굵기는 10 내지 20 미크론 이하이고, 길이는 2~5mm 이며, 첨가량은 변성규산염 100중량 % 기준으로는 1 내지 2중량 % 투입하며, 상기 기포 활성화제는 비이온계 계면활성제나 식물성 및 동물성 단백질 기포제를 상기 변성규산염 기준으로 하는 경우 0.6 내지 1중량 % 포함하고, 상기 초기 점착력과 점도 조절제는 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(HPMC : Hydroxypropyl methylcellulose), 카르복시메틸 셀룰로스(CMC : Carboxymethylcellulose), 아라비아검, 메틸셀룰로스(MC : methyl cellulose), 잔탄검 중 하나 이상을 첨가하되, 상기 변성규산염 100중량 % 기준으로는 1 내지 6중량 %를 첨가하는 것이 바람직하다.

본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 특수개발된 변성규산염을 이용하므로 모르타르 제조시 주 내수성을 향상시키고 바탕면과의 접착성을 증진시킬 수 있는 모르타르를 제공할 수 있다.

둘째, 본 발명 특수개발된 변성규산염의 경우 기포 발생 후 경화의 지연으로 인해 발생할 수 있는 재수축 문제를 해결할 수 있다.

셋째, 특수개발된 변성규산염과 경량 충진재로써 팽창 퍼라이트와 함께 Microporous 실리카, Fumed 실리카, 플라이애쉬, 규조토, 경질 탄산칼슘, 팽창질석, 규회석 등 필요한 용도에 따라 열전도율이 우수한 다양한 소재의 선택이 가능하다는 효과가 있다.

넷째, 수경성 뿜칠 단열 모르타르에 적용하는 경우 시공 시 초기 강도 및 초기 접착력의 저하 특히, 기포 발생으로 인한 팽창에 따른 강도 저하 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 모르타르에 이용되는 변성규산염 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 모르타르 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀두고자 한다. 또한 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고, 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

도 1은 본 발명에 따른 모르타르에 이용되는 변산규산염 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명에 따른 모르타르에 이용되는 변산규산염은 일반수 100중량%에 염화아연, 모노인산알루미늄, 인산알루미늄시트르산 및 붕산 중 하나 이상을 1 내지 20 중량%로 용해하여 만들어진 첨가제를 준비한다(S110). 이때, 첨가제로는 염화칼륨, 황산알루미늄 및 황산마그네슘 중 하나 이상이 더 포함될 수 있다.

그 다음 규산염 100 중량% 기준으로 준비된 첨가제 5~15중량%로 첨가한다(S120).

이어서 규산염에 첨가제를 첨가한 규산염 첨가물 100 중량%에 대하여 일반수 5 내지 30 중량%를 투입한다(S130).

이어서 고속회전 교반기에서 규산염 첨가물과 일반수를 균일하게 혼합하여 변성 규산염을 제조한다(S140).

여기서, 규산염은 제1내지 제4종(제1종 규산 나트륨(SiO2/Na2O의 몰비 : 2.1~2.3), 제2종 규산 나트륨 (SiO2/Na2O의 몰비: 2.4~2.6), 제3종 규산 나트륨 (SiO2/Na2O의 몰비 : 3.10~3.30) 및 제4종 규산나트륨(SiO2/Na2O의 몰비 : 3.4~3.6))의 액상 규산 나트륨, 분말 규산 나트륨, 규산 칼륨 및 규산 리튬 중에서 적어도 하나 이상을 이용하여 제조할 수 있다.

예를 들면 액상 규산 나트륨과 규산 칼륨을 이용하거나, 규산 나트륨과 규산 칼륨을 이용하거나, 규산 나트륨을 단독으로 이용하거나, 규산 리튬을 단독으로 이용하거나, 분말 규산 나트륨을 단독으로 이용할 수 있다.

참고로 규산 리튬을 이용하여 본 발명 변성규산염을 제조한 후 제조된 변성규산염을 이용하여 발포세라믹이 제조될 때 대체적으로 내수성이 우수한 발포 세라믹을 얻을 수 있다.

또한, 분말 규산 나트륨은 물에 용해가기 위하여 열원을 이용하여 가열이 필요하거나 장시간의 용해가 필요하다.

참고로 용액형 규산나트륨 중 제1종의 규산 나트륨과 제2종의 규산나트륨의 경우 나트륨 성분의 함량이 높아 경화 시간이 오래 걸리고 백화 현상이 나타날 확률이 상0대적으로 많으며 점도가 상대적으로 높다.

제3종 규산 나트륨의 경우 점도가 제1, 제2 및 제4종 규산나트륨에 비해 상대적으로 적당하며 가격이 저렴하고 국내의 생산처도 많아 구입하는데 편리하므로 경제성 및 생산성을 고려할 때 3종의 규산 나트륨을 이용하는 것이 가장 바람직하다.

그리고 제4종 규산나트륨의 경우 제1, 제2종 규산나트륨에 비해 점도가 상대적으로 낮아 원하는 슬럼프를 조절하기 용이하며 SiO2 함량이 높아 급결처리 및 내수성 증진에 용이하다.

변성규산염을 제조하기 위해 규산염에 첨가하는 첨가제로는 염화아연, 염화칼륨, 모노인산알루미늄, 인산알루미늄, 붕산, 시트르산, 황산알루미늄, 황산마그네슘 중 하나 이상을 선택하여 혼합 사용할 수 있다.

각각의 첨가제는 물에 용해하여 사용하는 것이 바람직하며 물 100 중량%를 기준으로 10 중량%로 첨가하거나, 하나 이상의 첨가제에 대하여 규산염 100중량%를 기준으로 2~15 중량%를 첨가하는 것이 유리하며 바람직하게는 5~12 중량%로 할 수 있다.

참고로 첨가제가 2 중량% 이하일 경우 충분한 변성이 이루어지지 않아 뿜칠 단열층이 습기 또는 물에 의해 기계적 강도가 저하될 수 있는 문제가 있고, 15 중량% 이상일 경우 혼합 반응 시 과도한 겔화로 인해 혼합 시간이 오래 걸리고 점도가 증가하여 점도 조절을 위해 다량의 물이 사용되므로 단열층의 결합력이 저하되어 기계적 강도가 저하되는 문제가 있다.

첨가제의 투입 시 고속 혼합기인 호모믹서 등을 사용하면 효과적이며, 첨가제는 규산염을 고속 혼합기에 투입하여 회전하는 상태에서 투입하는 것이 바람직하다.

또한 첨가제를 투입하여 완전 혼합반응 후에는 점도가 상승되므로 변성규산염 100 중량%를 기준으로 물 5~15 중량%를 희석제로 사용할 수 있다.

참고로 물의 투입량을 15 중량% 이상 투입할 경우 경화 후 강도 저하, 수축의 증가 등의 문제가 발생 할 수 있으므로 상기 비율로 첨가하는 것이 바람직하다. 물은 규산염과 반응하여 상대적으로 결합력이 낮아지거나 변성규산염의 성질을 변화시킬 수 있는 불순물이 다량 포함된 물을 제외하고는 특별한 제한 없이 수돗물, 지하수, 공업용수를 사용할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 모르타르에 제조 공정시 이용되는 장치 구성을 개략적으로 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 모르타르 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명에 따른 모르타르 제조방법은 도 1에 나타낸 변성규산염을 제조한다(S100).

이어, 변성규산염의 급결성 증진을 위하여 규불화나트륨, 탄산아연, 산화아연 중 1종류 또는 그 이상을 변성 규산염 100 중량% 대비 1~10 중량%를 첨가하여 균일하게 혼합한다(S150).

한편, 단열성능이 우수하고 뿜칠재의 기계적 물성을 향상시킬 수 있는 경량 충진재 및 기타 첨가제를 프리믹싱한다(S200).

여기서 경량 충진재로는 0.1 내지 1mm 크기 팽창퍼라이트(Expandable Perlite), 다공성 실리카(Microporous Silica), 흄드실리카(Fumed Silica), 플라이애쉬(Fly Ash), 규조토(Diatomite), 경질 탄산칼슘(Light Calcium Carbonate), 팽창질석(Expandable Vermiculite), 규회석(Wollastonite), 에어로겔(Aero Gel) 중 하나 이상을 이용할 수 있고, 여기에 일라이트(Illite), 벤토나이트(Bentonite), 제올라이트(Zeolite), 실리카흄(Silica Fume), 견운모(Cericite), 수산화 알루미늄 (Aluminum Hydrate), 산화알루미늄(Aluminum Oxide), 산화마그네슘(Magnesium Oxide), 산화티타늄(Titanium Oxid), 황토(Loess), 카올린(Kaolin), 메타카올린(Meta Kaolin), 산성백토(Acid Clay) 중 하나 이상을 선택하여 혼합 사용하여도 무방하다. 또한 열전도율을 보다 더 증진시키고 밀도 0.1g/cm2 이하의 초경량화를 구현하고 뿜칠 단열층이 외부로부터의 충격을 흡수하는 역할을 효과적으로 실현하기 위하여 직경 1 내지 5mm 크기의 파쇄된 EPS(Expandable Polystyrene)를 첨가하는 것도 유용한데, EPS의 첨가는 단위 부피당 슬럼프의 무게를 현저히 줄여 원가 절감에도 기여할 수 있다.

그리고, 기타 첨가제로는 1 내지 2 미크론 이하 크기의 경질 탄산칼슘, 탄산칼슘, 미소공성(Microporous) 실리카, 건식(Fumed) 실리카, 소다 라임 보로실리케이트(Soda Lime Borosilicate), 플라이 애쉬, 실리카흄, 팽창질석, 규조토, 규회석, 감람석, 견운모, 황토석, 탈크, 방해석, 이산화티탄, 수산화알루미늄, 산화알루미늄, 규사 등과 같은 비교적 단열 특성이 우수한 무기 충진재 1종류 또는 그 이상을 포함한다.

또한 단열 특성이 우수한 직경 3 내지 7mm의 파쇄된 발포폴리스틸렌(EPS), 기계적 강도를 증진시기키 위해 나이론 화이버, 글래스 화이버, 탄소섬유, 아라미드섬유, 암면, 펄프, 각종 셀룰로스계 섬유 등 중 1종류 또는 그 이상을 첨가한다.

그리고, 뿜칠시 초기 점착력 및 슬러리의 점도를 조절하기 위하여 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(HPMC : Hydroxypropyl methylcellulose), 카르복시메틸 셀룰로스(CMC : Carboxymethylcellulose), 아라비아검, 메틸셀룰로스(MC : methyl cellulose), 잔탄검 등 중 1종류 또는 그 이상을 첨가하여 프리믹싱한다.

그 다음 프리믹싱한 경량 충진재 및 기타 첨가제를 급결 처리된 변성 규산염과 1차 혼합한다(S300). 여기서, 충진재 및 기타 첨가제를 100 중량%로 기준으로 할 때, 변성 규산염의 투입량은 100~400 중량%로 하는 것이 유리하고, 바람직하게는 250~300 중량%가 유리하다. 변성규산염을 기준으로 한다면 충진재 및 기타 첨가제는 25 내지 100중량%이다. 이때,변성 규산염이 100 중량% 이하로 함유할 경우 슬럼프가 매우 낮아 뿜칠 작업을 할 수 없으며 뿜칠이 가능하다 해도 발포가 일어나는 것을 방해할 수 있어 바람직하지 않으며 변성 규산염이 400 중량% 이상으로 함유할 경우에는 결합력이 우수한 발포 세라믹을 제공할 수 있으나, 과량의 변성 규산염 투입으로 인한 열전도율의 저하의 우려가 있고 혼합 시 EPS 폴과 같은 경량 충진재와의 층분리가 일어날 수 있는 문제가 있다.

이러한 1차 혼합에서의 혼합물의 상태는 슬럼프 13~20을 유지하는 것이 유리하며, 가장 바람직하게는 16~17로 할 수 있다. 이때, 슬럼프가 13 이하일 경우 흐름성이 낮아 뿜칠 장비를 이용하여 시공 시 토출구까지의 이송이 어려우며 뿜칠 후 발포 과정 중 충분한 발포에 의한 팽창이 안될 가능성이 있어 본 발명의 목적 달성이 어려울 수 있으며, 슬럼프가 20 이상일 경우 너무 유동성이 높아 경량 충진재와 토출구까지의 이송 시 변성 규산염의 층분리가 발생 할 가능성이 있으며 발포제에 의한 균일한 발포를 제공할 수 없으며 뿜칠 시 리바운딩 현상이 증가하여 시공 효율이 떨어질 가능성이 있다.

그 다음, 발포 촉매제, 보강제, 기포 활성화제 및 초기 점착력 증진제 등의 첨가제를 첨가하여 혼합한다.

여기서, 발포 촉매제로는 이산화망간(MnO2)과 요오드화칼륨 중 하나 이상을 총 중량% 대비 0.1~1 중량% 투입하여 패들믹서(10)를 이용하여 3~5분간 혼합하여 슬러리로 제조한다. 이를 변성규산염 100중량%를 기준으로 한다면 0.2 내지 2중량 %가 된다.

이러한 발포 촉매제는 예를 들어 발포제로써 과산화수소수를 이용하는 경우 과산화수소수와의 분해반응을 촉진시켜 다량의 산소를 발생시키는 역할을 한다. 이와 같은 예로 들은 과산화수소수는 이산화망간, 요오드화칼륨과 같은 촉매에 의해 활성화 에너지가 낮아져 물과 산소로 분해반응이 일어난다. 이때 촉매의 질량은 감소하지 않으며 과산화수소수는 다음과 같은 반응으로 물과 산소로 분해된다.

[반응식]

기존에는 과산화수소수와 촉매인 이산화망간, 요오드화칼륨의 직접적인 접촉에 의한 분해 반응속도가 매우 급격하게 일어나 기포 제어에 많은 어려움이 있으나, 본 발명 변성규산염 및 경량 충진제와의 혼합된 슬러리 상태에서는 촉매제의 첨가량을 조절할 경우 분해 반응 속도를 충분히 제어할 수 있다는 것을 실험(TEST)을 통하여 확인하였다. 이 분해 반응은 최종 혼합 단계에서부터 이루어지며 슬러리가 이송되는 시간 및 뿜칠 시공 시간을 고려하여 약 20~30분간 진행되게 조절하는 것이 바람직하다.

한편, 발포 촉매제는 이산화망간을 이용하는 것이 바람직한데, 그 이유는 요오드화칼륨보다 가격이 상대적으로 매우 저렴하고 분해 반응 속도의 제어가 비교적 용이하기 때문이다. 이러한 이산화망간의 첨가량은 전체 슬러리 100 중량%를 기준으로 0.1~1.0 중량%로 할 수 있으며, 가장 바람직하게는 0.4~0.6 중량%로 할 수 있다. 여기서 첨가량이 0.1 중량% 이하일 경우 분해반응 속도가 너무 느려 원하는 발포체를 얻기 힘들고, 1.0 중량% 이상일 경우에는 분해반응 속도가 너무 빨라 시공에 어려움이 있고 이상 기포 형성이 일어나 열전도율이 떨어질 가능성이 많다는 문제점이 발생할 수 있다.

본 발명의 보강제로는 나이론 화이버, 글래스 화이버, 탄소섬유, 아라미드섬유, 암면 화이버, 펄프, 각종 셀룰로스계 섬유 등 중 1종류 또는 그 이상을 첨가할 수 있으며 보강제의 섬유 굵기는 10 내지 20 미크론 이하가 바람직하며 길이는 2~5mm가 바람직하며 첨가량은 슬러리 100 중량% 기준으로 0.5~1 중량%를 투입하는 것이 바람직하다. 이를 변성규산염 100중량 % 기준으로는 1 내지 2중량 %이다.

보강제는 발포체의 강도를 증진시키는 역할을 하므로 제품의 적용처에 따라 상기 비율 이상으로 첨가하는 것도 무방하므로 특정지어진 것은 아니다. 그러나 첨가량이 0.5 중량% 이하일 경우 보강제로써의 역할이 미미하기 때문에 그 이상을 첨가하는 것이 바람직하다. 또한 보강제는 본 발명 모르타르의 경우 상온에서 발포체가 형성되기 때문에 경화 후 강도를 증진시키는데 도움을 줄 뿐 아니라, 경화 전 뿜칠 시공 후의 팽창에 대한 초기 강도를 증진시켜 리바운딩율을 최소화하는데도 도움을 준다.

기포 활성화제는 슬러리에 윤활성을 부여하여 촉매로 인한 기포 발생이 원활하게 하여 기포의 입도를 균일하게 해주는 역할을 한다.

기포 활성화제는 일반적으로 비이온계 계면활성제나 필요에 따라서 식물성 및 동물성 단백질 기포제를 사용할 수 있다. 바람직한 첨가량은 0.3~0.5 중량%로 상황에 따라 그 외의 비율로 첨가할 수 있다. 이를 변성규산염 기준으로 하는 경우 0.6 내지 1중량 %이다.

초기 점착력과 점도 조절제로 이용되는 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(HPMC : Hydroxypropyl methylcellulose), 카르복시메틸 셀룰로스(CMC : Carboxymethylcellulose), 아라비아검, 메틸셀룰로스(MC : methyl cellulose), 잔탄검 등 중 1종류 또는 그 이상을 첨가하여 사용하며 MC와 같이 변성 규산염과 접촉 시 겔화가 진행되는 첨가제가 있을 수 있으므로 상기 첨가제를 사용하는 것이 바람직하며 작업 공정 중의 혼합 시간이 3~5분으로 비교적 짧은 관계로 본 발명에 적용되는 변성 규산염에 대하여 용해성이 좋은 첨가제를 선택하는 것이 바람직하다. 초기 점착력과 점도 조절제는 슬러리 100중량% 기준으로 0.5 ~ 3.0 중량%(변성규산염 100중량 % 기준으로는 1 내지 6중량 %)가 바람직하며 0.5 중량% 이하로 첨가할 경우 그 기능을 제대로 발휘하기 힘들며 3.0중량% 이상 첨가 시 불연성능이 저하되고 점도가 높아져 뿜칠하기 어려워지므로 상기 비율대로 첨가하는 것이 바람직하다.

본 발명을 첨부된 도면과 함께 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 하나의 실시예에 불과하며, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 상기 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서의 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다. 또한, 도면의 일부 구성은 구성을 보다 명확하게 설명하기 위한 것으로 실제보다 과장되거나 축소되어 제공된 것임을 명확히 한다.

Claims

규산염에 염화아연, 모노인산알루미늄, 인산알루미늄, 시트르산 및 붕산 중 하나 이상을 첨가한 변성규산염;
상기 변성규산염100 중량 %에 대하여,
규불화나트륨, 탄산아연, 산화아연 중 하나이상을 포함하는 급결제 1 내지 10중량%; 및
팽창퍼라이트를 포함하는 충진재 25 내지 100중량%;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 모르타르.
제1항에 있어서,
상기 변성규산염은,
규산염 100 중량%에 염화아연, 모노인산알루미늄, 인산알루미늄, 시트르산 및 붕산 중 하나 이상의 첨가제 5 내지 15중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 모르타르.
제1항에 있어서,
상기 모르타르는 이산화망간과 요오드화칼륨 중 하나 이상의 발포 촉매재 0.2 내지 2중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모르타르.
제1항에 있어서,
상기 충진재는,
0.1 내지 1mm 크기 팽창퍼라이트(Expandable Perlite), 다공성 실리카(Microporous Silica), 흄드실리카(Fumed Silica), 플라이애쉬(Fly Ash), 규조토(Diatomite), 경질 탄산칼슘(Light Calcium Carbonate), 팽창질석(Expandable Vermiculite), 규회석(Wollastonite), 에어로겔(Aero Gel) 중 하나 이상이 이용됨을 특징으로 하는 모르타르.
제1항에 있어서,
상기 충진재는,
0.1 내지 1mm 크기 팽창퍼라이트(Expandable Perlite), 다공성 실리카(Microporous Silica), 흄드실리카(Fumed Silica), 플라이애쉬(Fly Ash), 규조토(Diatomite), 경질 탄산칼슘(Light Calcium Carbonate), 팽창질석(Expandable Vermiculite), 규회석(Wollastonite), 에어로겔(Aero Gel) 중 하나 이상과,
일라이트(Illite), 벤토나이트(Bentonite), 제올라이트(Zeolite), 실리카흄(Silica Fume), 견운모(Cericite), 수산화 알루미늄 (Aluminum Hydrate), 산화알루미늄(Aluminum Oxide), 산화마그네슘(Magnesium Oxide), 산화티타늄(Titanium Oxid), 황토(Loess), 카올린(Kaolin)타카올린(Meta Kaolin), 산성백토(Acid Clay) 중 하나 이상과,
직경 1 내지 5mm의 EPS(Expandable Polystyrene)를 포함하는 것을 특징으로 하는 모르타르.
제5항에 있어서,
상기 충진재는,
1 내지 2 미크론 이하 크기의 경질 탄산칼슘, 탄산칼슘, 미소공성(Microporous) 실리카, 건식(Fumed) 실리카, 소다 라임 보로실리케이트(Soda Lime Borosilicate), 플라이 애쉬, 실리카흄, 팽창질석, 규조토, 규회석, 감람석, 견운모, 황토석, 탈크, 방해석, 이산화티탄, 수산화알루미늄, 산화알루미늄 및 규사 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 모르타르.
제6항에 있어서,
상기 충진재는,
단열 특성이 우수한 직경 3 내지 7mm의 파쇄된 발포폴리스틸렌(EPS), 기계적 강도를 증진시기키 위해 나이론 화이버, 글래스 화이버, 탄소섬유, 아라미드섬유, 암면, 펄프, 각종 셀룰로스계 섬유 중 하나 이상이 첨가됨을 특징으로 하는 모르타르.
제7항에 있어서,
상기 충진재는,
뿜칠시 초기 점착력 및 슬러리의 점도를 조절하기 위하여 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(HPMC : Hydroxypropyl methylcellulose), 카르복시메틸 셀룰로스(CMC : Carboxymethylcellulose), 아라비아검, 메틸셀룰로스(MC : methyl cellulose), 잔탄검 중 하나 이상이 포함됨을 특징으로 하는 모르타르.
제1항에 있어서,
상기 모르타르는
나이론 화이버, 글래스 화이버, 탄소섬유, 아라미드섬유, 암면 화이버, 펄프, 각종 셀룰로스계 섬유 중 하나 이상의 보강제와,
비이온계 계면활성제 또는 식물성 및 동물성 단백질 기포제 중 하나 이상의 기포발생 촉진제와,
하이드록시프로필 메틸셀룰로스(HPMC : Hydroxypropyl methylcellulose), 카르복시메틸 셀룰로스(CMC : Carboxymethylcellulose), 아라비아검, 메틸셀룰로스(MC : methyl cellulose) 중 하나 이상의 초기 점착력과 점도 조절제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모르타르.
제9항에 있어서,
상기 보강제 굵기는 10 내지 20 미크론이고, 길이는 2 내지 5mm이며, 첨가량은 상기 변성규산염 100 중량% 기준으로 1 내지 2 중량% 포함되고,
상기 기포 활성화제는 상기 변성규산염 100 중량% 기준으로 0.6 내지 1 중량% 포함되며,
상기 초기 점착력과 점도 조절제는 상기 변성규산염 100중량% 기준으로 1 내지 6.0 중량%가 포함되는 것을 특징으로 하는 모르타르.
규산염에 염화아연, 모노인산알루미늄, 인산알루미늄, 시트르산 및 붕산 중 하나 이상을 첨가한 변성규산염을 준비하는 단계(S100);
상기 변성규산염100 중량 %에 대하여, 규불화나트륨, 탄산아연, 산화아연 중 하나이상을 포함하는 1 내지 10중량%의 급결제로 급결하는 단계(S150);
상기 변성규산염 100중량 %에 대하여 팽창퍼라이트를 포함하는 충진재와 첨가제 25 내지 100중량%를 프리믹싱하는 단계(S200); 및
상기 프리믹싱한 충진재 및 첨가제를 급결 처리된 상기 변성 규산염과 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계(S300);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 모르타르 제조방법.
제11항에 있어서,
상기 변성규산염은,
일반수 100중량%에 염화아연, 모노인산알루미늄, 인산알루미늄, 시트르산 및 붕산 중 하나 이상을 1 내지 20 중량%로 용해하여 만들어진 첨가제를 준비하는 단계(S110)와,
규산염 100 중량% 기준으로 상기 첨가제를 5~15중량%로 첨가하는 단계(S120)와,
상기 규산염에 첨가제를 첨가한 규산염 첨가물 100 중량%에 대하여 일반수 5 내지 30 중량%를 투입하는 단계(S130) 및
상기 규산염 첨가물과 상기 일반수를 균일하게 혼합하여 변성 규산염을 제조하는 단계(S140);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 모르타르 제조방법.
제11항에 있어서,
상기 충진재와 첨가제 25 내지 100중량%를 프리믹싱하는 단계(S200)에서,
충진재로는 0.1 내지 1mm 크기 팽창퍼라이트(Expandable Perlite), 다공성 실리카(Microporous Silica), 흄드실리카(Fumed Silica), 플라이애쉬(Fly Ash), 규조토(Diatomite), 경질 탄산칼슘(Light Calcium Carbonate), 팽창질석(Expandable Vermiculite), 규회석(Wollastonite), 에어로겔(Aero Gel) 중 하나 이상을 이용할 수 있고, 여기에 일라이트(Illite), 벤토나이트(Bentonite), 제올라이트(Zeolite), 실리카흄(Silica Fume), 견운모(Cericite), 수산화 알루미늄 (Aluminum Hydrate), 산화알루미늄(Aluminum Oxide), 산화마그네슘(Magnesium Oxide), 산화티타늄(Titanium Oxid), 황토(Loess), 카올린(Kaolin), 메타카올린(Meta Kaolin), 산성백토(Acid Clay) 중 하나 이상을 선택하여 혼합 사용하거나, 열전도율을 보다 더 증진시키고 밀도 0.1g/cm2 이하의 초경량화를 구현하고 뿜칠 단열층이 외부로부터의 충격을 흡수하는 역할을 효과적으로 실현하기 위하여 직경 1 내지 5mm 크기의 파쇄된 EPS(Expandable Polystyrene)를 첨가하는 것을 특징으로 하는 모르타르 제조방법.
제11항에 있어서,
상기 충진재와 첨가제 25 내지 100중량%를 프리믹싱하는 단계(S200)에서,
상기 첨가제로는 1 내지 2 미크론 이하 크기의 경질 탄산칼슘, 탄산칼슘, 미소공성(Microporous) 실리카, 건식(Fumed) 실리카, 소다 라임 보로실리케이트(Soda Lime Borosilicate), 플라이 애쉬, 실리카흄, 팽창질석, 규조토, 규회석, 감람석, 견운모, 황토석, 탈크, 방해석, 이산화티탄, 수산화알루미늄, 산화알루미늄, 규사 등과 같은 비교적 단열 특성이 우수한 무기 충진재 1종류 또는 그 이상을 포함하고,
단열 특성이 우수한 직경 3 내지 7mm의 파쇄된 발포폴리스틸렌(EPS), 기계적 강도를 증진시기키 위해 나이론 화이버, 글래스 화이버, 탄소섬유, 아라미드섬유, 암면, 펄프, 각종 셀룰로스계 섬유 등 중 1종류 또는 그 이상을 첨가하거나,
뿜칠시 초기 점착력 및 슬러리의 점도를 조절하기 위하여 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(HPMC : Hydroxypropyl methylcellulose), 카르복시메틸 셀룰로스(CMC : Carboxymethylcellulose), 아라비아검, 메틸셀룰로스(MC : methyl cellulose), 잔탄검 중 하나 이상을 첨가하는 것을 특징으로 하는 모르타르 제조방법.
제11항에 있어서,
상기 슬러리에 발포 촉매제, 보강제, 기포 활성화제 및 초기 점착력 증진제를 포함하는 첨가제를 첨가하여 혼합하는 단계(S400);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모르타르 제조방법.
제15항에 있어서,
상기 발포 촉매제로는 이산화망간(MnO2)과 요오드화칼륨 중 하나 이상을 상기 변성규산염 100중량%를 기준으로 0.2 내지 2중량 %0.1~1 중량% 투입하여 패들믹서(10)를 이용하여 3~5분간 혼합하여 슬러리로 제조하고,
상기 보강제로는 나이론 화이버, 글래스 화이버, 탄소섬유, 아라미드섬유, 암면 화이버, 펄프, 각종 셀룰로스계 섬유 중 하나 이상을 첨가하되, 상기 보강제의 섬유 굵기는 10 내지 20 미크론 이하이고, 길이는 2~5mm 이며, 첨가량은 변성규산염 100중량 % 기준으로는 1 내지 2중량 % 투입하며,
상기 기포 활성화제는 비이온계 계면활성제나 식물성 및 동물성 단백질 기포제를 상기 변성규산염 기준으로 하는 경우 0.6 내지 1중량 % 포함하고,
상기 초기 점착력과 점도 조절제는 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(HPMC : Hydroxypropyl methylcellulose), 카르복시메틸 셀룰로스(CMC : Carboxymethylcellulose), 아라비아검, 메틸셀룰로스(MC : methyl cellulose), 잔탄검 중 하나 이상을 첨가하되, 상기 변성규산염 100중량 % 기준으로는 1 내지 6중량 %를 첨가하는 것을 특징으로 하는 모르타르 제조방법.