규조토란?

[대정하우징]

규조토란?

규조토는 식물성 플랑크톤의 유해가 오랫동안 체적해서 생긴 흙이고 니암상(홁의 상태), 토괴상(딱딱한 홁의 상태 )으로 생산됩니다.

규조토는 기원이 식물이라는 설도 있고, 100-200메시라는 미립자 속에 대략50-100이나되는 공질(공기층)을 안고 있어 다른 소재와는 비교할 수 없는 호흡성, 보온성, 흡착성 등의 기능이 있으며, 다공질에 의한 복합입자 조성으로 된 극히 미립자인 무기질 소재입니다.

단열재는 물론 여과재, 탈취제, 연마제(성분의 70%이상의 시리카분) 등등에 많이 사용되고 있습니다.

종래부터 내화벽돌에 사용되어 가정용, 업무용 화로에도 사용되어 온 것입니다.

규조 세라믹이란?

파낸 규조토는 화갈색, 담황색, 흰색이 있으며 내열성(1150℃)이 풍부하기 때문에 현재까지 끊어냄(갱도파기),또는 노천파기 채굴한 것을 프레스 성행해서 800-900℃로 구어 굳혀서 화로나 내화벽돌의 제조에 이용되어 왔습니다.

그러나 소성분말(구우면 적갈색, 핑크 색으로 변색)은 그대로 굳혀지는 성질이 없기 때문에 건축용에는 현재까지 시멘트 혼화용, 증점재 등에만 사용했으나 우리들이 장기간의 연구 끝에 개발한 반응재(고분자 물질)를 재료에 혼합하는 것에 의해 규조토가 가지는 뛰어난 특성이 그대로 활용될 수 있게 되어 다종다양한 벽재의 제품화가 가능하게 되었습니다.

한마디로, 가스, 전기도 화학제품도 사용하지 않은 천연의 조습제가 생긴 것입니다.

사용용도

건축 : 실내공기청정, 결로 방지 및 제거(대형 공장), 단열, 방음, 옥상단열, 방수

해양 : 어초, 부어초, 각종어패류 판넬(전복판넬)

토목 : 결로 방지, 대형 지하 구조물, 대형 저온 창고

산업 : 해양구조물, 선박내장제, 격납고, 방카, 탄약고,대형 지하 구조물

하이퍼 모르타르 특징

호흡성이란 실내의 상대온도가 높아지면 방습하고 상대온도가 낮아지면 흡습하는 현상을 반복하는 것입니다.

그 호흡성이 있는 재료는 조습재료라 칭해 지고 있다. 호흡성의 개념과 다른 개념에 투과성이 있고, 투과성이란 건축의 내외에서 수증기의 양이 다르면 압력 차가 생겨서 압력이 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 흐르는 것을 말한다.

이 경우 구성되어 있는 재료의 성질에 따라서 수증기가 많이 투과하는 것과 적은 것, 또는 전혀 투과 시키지 못하는 것이 있다.

이와 같이 투과성이 있는 조습재료에는 실험적으로 결로를 방지하는 성능이 있다. 결로 방지를 위한 필요하고 또한 충분조건으로서 특히 투습성(투과성),호흡성에 각각 뛰어난 것이고 이와 같은 조건이 다공질로 복합입자 조성으로된 규조토가 활용될 수 있다.

이 때문에 결로를 발생시키지 않은 재료로서는 호흡성이 뛰어나고, 투습성(투과성)이 뛰어나며 나아가서는 습기용량이 큰 것도 중요한 요건이다.

■열전도율 λ25℃=0.09Kcal/mh℃로 단열성이 뛰어난다. 참고로 몰타르1.30Kcal/mh℃, 벽재0.07 Kcal/mh℃이다.

또는 습기용량이 최대90%로 투습성이 뛰어나 보수성에도 탁월하다.

(용량비중 1.00-1.22)또한 충격시험에서는 갈라짐이나 변형 및 기판과의 박리가 없다. 노화시험에서는 자외선 롱라이프 웨저미터 250시간 조사 테스트에도 변색이 없고, 결로 시험에서는 결로가 발생 되지 않았다. 착화시험에도 착화되지 않았다.

이와 같이 무기질조성(복합입자조성)이고 불연, 내화성이 뛰어나다.

규조토의 미장공사

방수공업(미장공사)

재료를 몰타르식으로 옥상바닥이나 벽면에 바르고, 또는 칠을 해서 시공하는 시공방법에 의해 형성된 방수층은 그것을 구성하는 규조토의 각 입자가 다공질의 것이기 때문에 높은 보수성을 갖추고 있다. 이 때문에 예를 들면 방수층에 균열이 발생해도 방수층 자체가 물을 흡수하기 때문에 그 함수율이75%에 달할 때까지 균열이 수로를 형성하는 일 없이 더구나 함수율이 달하면 이번에는 그 이상의 물을 통하지 않게 한다. 거의 완전한 차수성을 발휘한다.

또 규조토의 열 팽창률에 대해서는 이미 알려진바 와 같이 아주 적고 따라서 온도 변화에 따르는 팽창수축에 의한 균열의 발생은 극히 적으며 내화성도 갖추고 있다.

■실험결과

열전도율은 λ30℃=0.05Kcal/mh℃이고 동결온도 -30℃의 동결융해의 반복에 의한 시험(방법은 JISA5280에 준거)에 의해서도 이상 없다.

또 균열을 형성해도 풍우에 노출된 결과 누수는 생기지 않았다.

이것은 다공질의 규조토입자의 뛰어난 흡수성에 의해 방수층 전체가 함수율75%에 달할 때까지 모세관 현상에 의해 균열에 침입하려고 하는 물을 흡수해서 보수하기 때문이다.

함수율 75%에 달한 후의 방수효과를 확인하기 위해 옥상에 방수층을 형성해서 그 위에 저수하고 풀 화한 상태로 2개월 방치한 실험을 행했다. 이 실험에 의해서 함수 율이 75%에 달한 후도 누수가 생기지 않는 것이 확인되었다. 이것은 75%의 함수상태에 있어서의 뛰어난 차수성을 표시하는 것이다.

규조토

초 다공질 구조의 화석이된 식물성 플랑크톤의 은혜

규조토는 풍로나 벽돌내화 하지재 등에 사용되어 우리들의 생활에 낯익은 것이 였습니다. 그러나 그 다기능 성이 주목되어 모르타르 소재로서 활용되게 된 것은 실은 아주 최근의 일입니다. 지금부터 약800만년의 상전 바다나 호수에는 유리질(규산질)의 껍질을 가진 『규조』라고 불러지는 식물성 플랑크톤이 많이 생식하고 있었습니다.이 규조의 사체가 체적해서 껍질의 부분만이 화석으로서 남은 것이 규조토이고 ,1만종 이상이 발견되고 있습니다.(1만~1.5만)

단, 입자의 크기는 수10-수100미크론입니다만,그 속에는 1미크론에도 되지 않는 작은 구멍이 기하학적으로 줄지어 있고, 다시 확대해보면 그 구멍의 내부에도 무수한 구멍이 열려져 있는 것을 볼 수 가 있습니다.

규조토는 이 초 다공질 구조에 의해서 조습성을 비롯해서, 공기청정,보온, 방취, 방곰팡이, 차음등 여러가지 뛰어난 기능을 발휘합니다.

습기를 띠게되면 입자의 구멍에 물을 축적해서 주위가 건조해 오면 축적한 물을 공기 속에 발산시켜서 방의 습도를 항상 일정하게 유지하려고 하는 것이 규조토의 특성입니다. 또 숯처럼 방의 먼지나 냄새, 꽃가루 등을 잡아 당기는 성질을 가지고 있기 때문에 신체의 건강이나 안전에도 좋다고 봅니다. 또 성분의 대부분이 유리질 이므로 불이나 산에 강한 것도 특징입니다.

규조토는 보통의 토벽에 사용되는 점토와 특히 다른 것은 그 자체에는 자경성이 없는 즉 굳어지지 않는다는 것입니다. 이 때문에 이음재나 응고재를 혼합할 필요가 없습니다.

 비가 내리면 건조하기가 어려워지든지 이음이 약하면 수분에 녹던가 가루가 벗겨져 떨어지는 등 규조토만의 문제도 남아 있습니다.

규조토는 물을 가해서 반죽하기만 해서 사용할 수 있습니다. 이음재에는 탄소 섬유나 유리 섬유등을 응고재에는 시멘트나 도로마이토 플라스트 수지가 이용되고 있습니다만 이들의 종류나 짝지음 배합의 비례에 의해서 물이나 충격에 약하다는 약점을 보완할 수 있고 용도에 맞춘 폭넓은 상품전개가 가능합니다.

 예를 들면 내장용에는 조습성과 안전성이 뛰어난 배합을, 외장용에는 강도를 충분히 갖게 하는 배합이 생각됩니다. 그러나 경우에 따라서는 규조토는 본래의 성질이 손상되는 수도 있습니다.특히 자연소재를 고집하는 분들은 미장공과 상의해보는 것도 좋을 지 모릅니다. 또한 천연의 흙이나 해초 등을 사용한 배합을 개발 제안하고 있습니다.

하지제에는 석고보드 등이 사용됩니다만 갈라짐이나 색의 얼록을 피하기 위해 하지처리를 정확히 행하고 완전 건조한 후 마무리제를 칠합니다.

또 효과를 올리기 위해서는 어느 정도의 두께가 필요하다고 함으로 각 제품의 특징, 내용을 충분히 이해하고 용도에 따라서 적절히 사용하는 것이 중요합니다.

표면 마무리도 자유자재입니다. 흙손이나 브러시 로우라 와이어 등을 사용해서 긁어내던가 눌리던가 또는 불어 붙이던가 좋아하는 패턴을 자유로이 만들 수 있습니다. 거치런 마무리도 좋아하면 미숙한 사람이라도 간단히 바를 수가 있기 때문에 그곳에 살 사람이 최종 마무리를 시도해 보는 것도 좋을 것입니다.

기타 규조토를 구어서 굳게 한 세라믹 스타일의 상품도 있고 앞으로의 개발이 기대 되고 있습니다.색분을 혼합하면 정색도 되므로 일본식 서양식 동양식 현대풍의 어느 것도 사용할 수 있고, 규조토를 바른 벽만이 자연적인 풍취와 따뜻한 느낌을 얻을 수가 있기 때문에 앞으로 더욱더 주목을 끌 소재입니다.

SMS파우더란?

우리는 십 수년간의 연구 끝에 1980년에 규조 세락믹의 분말에 독자적 고분자 화학약품을 혼합한 것을 물로 반죽하는 것만으로 고체화하는 것에 성공했습니다.

그 후 개량을 거듭해서 목적,용도에 따라 각종 골재 등을 혼합해서 규조토가 가지는 초미세 초다공질(포러스)의 특성을 잃지 않고 경화하는 획기적인 재료를 완성했습니다.

이 분말상의 소재를 “SMS파우더”라고 합니다.

SMS파우더의 특징과 성능

불연 내화 내열

SMS파우더는 무기질 조성이기 때문에 불붙지 않습니다.유독 가스도 발생치 않습니다.ISO-92 착화성 시험 복사열량5W/㎤결과 착화되지 않는다.

프랫슈도 없다                            이시가와현 공업 실험장.

융용점 시험결과 1,300℃에서 용융상태 착화 되지 않고 발연없음      민간연구소.

단열 보온 보냉

매우 포러스(초다공질)한 특성이 높은 단열성과 보온성을 발휘합니다.

열 전도율”상품GQS”DLQ20℃=0.15Kcal/mh℃

콘크리트의 약9/1                                 이시가와현 공업 실험장.

방수 방로 지수

SMS파우더는 흡수성이 뛰어나나 흡수해서 포화 상태가 되면 그 이상의 물을 흡수하지 않고 더구나 누설하지 않는 뛰어난 보수성을 가지며 이것이 내용년수의 긴 방수효과를 발휘합니다.또 그 보온성과 흡습성에 의해 결로를 방지합니다.

SMS파우더는 그 포러스(초다공질)한 특성에 의해 내부에 함수한 수분은 그 자체가 노점의 이동을 행하고 고습측에도 습도를 연속적으로 이동시켜 외부에 활발히 발산시킵니다.  SMS파우더의 자매상품으로서 규조토에 펄프를 첨가된 것이 있습니다.

방음 차음

SMS파우더는500Hz로 42Db을 차음 합니다.방수나 경로방지,단열등과 함께 복합적으로 방음의 효과를 발휘합니다.

기타

SMS파우더의 특성에 의해 암모니아나 각종 물질을 흡착합니다.또 방청성도 발휘합니다.경년 열화가 적고 자외선이나 염해 산성비 등에 뛰어난 효과를 발휘합니다.

SMS파우더

Q규조세라믹 토벽제

◎특징◎

SMS파우더는 규조 세라믹스가 주원료입니다. 규조 껍질에는 1미크론 정도의 공실이 무수히 있고 그 공실에 다시 0.1 미크론 정도의 정도의 구멍이 다수 있습니다. 이 초 다공질이 뛰어난 흡방습성을 발휘합니다.

◎특성◎

▶SMS파우더는 뛰어난 흡방습성이나 흡착성, 방음성 등의 기능을 가진 규조세라믹 토벽제입니다.

▶무기질이기 때문에 불붙지 않습니다.

▶흡방습을 반복해서 결로를 방지합니다.

▶노점의 이동에 의해 고습측부터 저습측에도 습도를 조정합니다.

▶소음을 40-50혼이나 낯춘다, 뛰어난 처음성을 발휘합니다.

▶뛰어난 흡착성에 의해 가스나 냄새를 흡착합니다.

문 : 왜 결로가 방지될 수 있습니까?

답 : SMS파우더는 소성 규조토가 주원료입니다.하나의 규조 껍질에는 1미크론 정도의 구멍이 무수히 있고 다시 그 구멍 속에 0.1 미크론 정도의 구멍이 다수 있습니다. 이 다공질이 뛰어난 “호습성”과 “흡착성”을 발휘합니다.그 왕성한 흡방습성은 삼나무,노송나무의 3~4배나 되고 더누나 한계 함수량은 50%이상(중량비)이나 됩니다.

따라서 수증기나 물이 되기 전에 흡착하고 유지하면서 노점의 이동에 의해 수증기압을 적은 곳에서 방습하므로 결로가 즉시 방지됩니다.

▶결로 시험 : 이사가와현 공업시험장(1989.4.6.)

SMS 3m/m 도포보드 온도 90%, 고온+30℃, 저온-30℃

      48h 표면 결로 인정되지 않음

	고 온 측	저 온 측	표면온도
온  도	21℃	-10℃	18℃
습  도	88%	45%

▶ 결로수 시험 T.A공업시험장. 1989.4.22

          SMS 2m/m 스타이로 흠에 도포

          결로는 인정되지 않음,42에 한계 함수량에 달했음.

          함수량 1.175g/㎡ 한계 함수량 59%

	고 온 측	저 온 측
온  도	27℃	-17℃
습  도	80%

 ▶벽내 결로 시험 T.A공업시험장. 1989.8.10

   252m/m 폴러스틸렌흠 양면에 3m/m SMS 취부

   10일간 결로의 화인 할 수 없음.

☞여름은 시원하고 겨울은 따스한 방을 약속합니다.☜

SMS모르타르는 뛰어난 단열효과로 냉난방비를 크게 절약합니다.

   SMS모르타르에 의한 단열                             일반 단열재

      SMS모르타르      Hyper-모르타르

실외

소프트

하드

실내

실내

실외

단열재

 

틈새가 생김. 여름은 열이 들어옴

겨울은 실내온도 손실

틈새가 없음. 여름은 열 침입 방지

겨울은 실내온도 유지

 

☞당신 방은 이렇게 조용히 됩니다.☜

SMS모르타르는 벽의 1/6의 두께로 같은 차음효과를 발휘합니다.

SMS모르타르의 차음성은 콘크리트의 4배, 시멘트 모르타르의 6배입니다.

SMS모르타르는 모르타르 벽의 1/6의 두께와 같은 효과.

☆열분석

표1)   각종 포화염류 용액의 상대습도(%)
시  약	20℃	30℃
H₂O KNO₃ Na₂CO₂ NaCl NaBr K₂Co₂ CaCl₂	100 95 86 75 59 44 32	100 94 87 75 57 45 26

  흡습한 2um이하의 사료의 수분탈착거동을 시차주차 열량 분석장치를 사용해서 검토했다. 또한 측정은 시료 약 10mg을 알미늄팬에 넣어 승온속도 2℃/min의 조건에서 -30℃에서 120℃까지 조사했다.

☆규조토의 화학조성

  순수한 규조각은 SiO₂  94%, H₂O6%에서 되는데 대해서 흡방습실험에 사용한 분급전후의 규조토의 화학조성을 표2에 표시한다.

     표2) 규조토의 화학조성(wt %)

성분	미처리품	8-50um	2um	조성품
Ig.Loss	10.8	6.28	13.1	0.2
SiO₂	72.0	85.7	68.3	80.8
Al₂O₃	10.5	4.52	11.3	11.8
TiO₂	0.24	0.24	0.44	0.27
Fc₂O₂	2.90	0.26	3.07	3.25
CaO	0.52	0.56	0.33	0.58
MgO	1.05	0.06	1.36	1.18
K₂O	1.02	0.89	1.36	1.14
Na₂O	0.61	1.19	1.03	0.68

☆    타재료와의 흡습성 비교

내화 단열 벽돌 (B-2)의 생산공정에서 발생하는 1,000℃소성분말은 일반적으로 미세한 세공이 상당히 잃어버려져 있으나 칼슘계 정화제X-1혼합해서 얻어진 성형체의 흡습능력은 350mg/㎡에 달하고 있는 것이 이와사들에 의해 보고되어 있다.그것에 의하면 미세한 세공이 잃어버려진 소성분말에도 흡습성은 천연 노송나무의 약2배 석고보드의 약3배나 흡습성이 뛰어나다.

☆    규조토의  흡습특성

실온 20-30℃에서 RH26-100%의 조건하에서 흡습실험을 행하고 도2에 실온30℃, RH100에서의 흡착속도 곡선을 표시한다. 도2에서 흡습능력이 높은 미처리품은 최초의 5일간에 급격히 흡습하고, 그후는 완만하게 되어 평행이 될 때까지 20일간을 요했다.그 흡습량은 228mg/g에 달한다.한편 각 상대온도에서의 실험한 규조토는 도3에서 RH75% 이상에서 급격히 흡수하기 쉽게 되어 2um 이하의 시료의 흡습량은 370mg/g에 달한다.이와 같이 흡습성이 뛰어난 것은 점토의 개재가 크게 관여하고 있다고 생각된다.

☆    흡방습 특성

2.2.항에 따라서 교대로 RH59%와 100%의 조건하의 테시케이타에 1일마다 바꿔 넣어서 흡방습성을 평가하였다. 흡방습능의 간차는 미처리품이 40mg/g, 정제품이 15mg/g,소성품은 6mg/g의 순이 된다.이와 같이 미처리품이 흡방습하기 쉬운 이유로서 비표면적과 세공이 비교적 큼으로 상대습도가 높은 영역에서 흡습하기 쉽다.한편 규조토의 세공은 제오라이트와 같은 수A의 세공을 가지고 있지 않음으로 흡습한 수분을 방습하기 쉬운 것으로 생각됨다.

☆    점토성분에 흡착한 수분의 탈착거동

상대습도 100%의 조건하에서 수분 흡착한 2um이하의 시료에 대해서 시차주차 열량분석을 통해 그 결과를 도5에 표시한다.

수분흡착량이 적은 시료 즉 RH가 낮은 조건하에서 흡습한 시료는 -30℃에서 0℃에서의 용해피크가 확인되지 않고 시료표면에 속박되어 있는 것을 알 수 있다. 세공경과 빙점강하는 역비례의 관계에 있다.도6에서 표시하는 0℃부근의 용해피크부터의 빙점강화(△T)는 2-4℃인 것에서 그 세공 경은 26nm이하의 세공에 흡착한 물이라는 것이 추정된다.그런데 제1층에 흡착한 물분자는 표면 Si-OH기와 수소 결합한 형으로 강하게 속박되어 있다.이에 대해서 표층부의 물분자는 Van der Walls에 의한 약한 분자간 인력과 수소 결합으로 연결되어 있다. 시라놀기의 생성과 소장은 규조토의 표면 개질을 상세히 검토할 예정이다.

수분 흡착량이 전 흡착수량의 36%에 달할 때까지 융점이 관측되지 않고, 그 속박력의 강도는 얼음을 만드는데 요하는 에너지(60.2 Kj/moi)보다는 큰 것을 표시하고 있다.수분 흡착량이 125mg/g을 초과한 후에 동결수가 확인되게 되고, 이후 융해 열량에서 얻은 수분 흡착량과 증발수량에서 구한 수분 흡착량이 거의 일치한다.

사용한 시료의 비표면적은 60.8㎥/g이므로 흡수한 수분은 다분자층을 형성하고 있고 약6층을 초과하는 물은 자유수로서 출입하기 쉽다.

☆    세공분포

미처리품이 흡방습성에 뛰어난 것은 세공경과 밀접한 관계에 있음으로 등온 흡착곡선을 바탕으로 세공분포곡선을 구했다. 미처리품의 흡습특성은 정제품, 소성품과 달라 세공반경 100mm에서 급격히 증가하고 있는 것이 특징이다.5mm이하의 세공에 흡착한 수분은 극히 강하게 속박을 받아서 방습하게 어렵게 된다.이와 같이 노또 규조토가 흡방습성에 뛰어난 이유로서 규조토의 세공경과 비표면적이 비교적으로 큰 것으로 증명되었다.

1997년도는 응용연구로서 석고보드상에 미장 공법으로 도포한 규조토의 흡방습 특성을 평가하는 이외에 보드의 강도와 흡방습성과의 관계에 대해서도 함께 검토하기로 되어있다.

☆    결과

다공질 소재인 규조토의 계면과 흡방습 특성에 대해서 기초적인 검사를 행하고 흡방습 특성에 뛰어났음을 확인했다.이하에 검토한 결과를 표시한다.

1)    규조토의 흡습성은 비표면적에 비례하고 2um이하의 잡점토에 강하게 지배된다.20℃에서 RH100%에서의 2um이하의 흡습능은 370mg/g에 달했다.

2)    교대로 RH59%와 RH100%조건하의 데시케이타에 1일마다 바꿔넣어서 흡방습성을 평가했다.그 결과 미처리품의 흡방습성은 약 40mg/g으로 된다.

3)    DSC 측정에서 규조토에 대한 전흡습량의 36%에 이를 때까지 흡착된 수분은 -30℃에서 0℃간에서 융해열을 확인할 수가 없고,세공내에서 빙결해 있지 않다. 따라서 흡착된 수분은 시료 표면에 강하게 속박되어 있는 것을 알았다.

4)    규조토의 평균 세공직경은 어느 것이나 마크로 포어 영역(50nm)에 들어간다. 미처리품의 세공반경이 100nm에서 급격히 흡습용량이 증가 한다.