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KR100965924B1 - 수성 시멘트 조성물 - Google Patents

수성 시멘트 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건축용으로 적절한 프레쉬 수성 시멘트 조성물에 관한 것이다. 이는 수경성 시멘트 이외에, DS 메틸이 0.4∼2.2, DS 에틸이 0.05∼0.8 및 MS 히드록시-(C2-C3)-알킬이 0∼2인 메틸 에틸 셀룰로스 에테르를 포함한다. 셀룰로스 에테르는 시멘트 조성물에 긴 오픈 타임과 조합된 높은 수분 보유성을 비롯한 우수한 유동 특성을 부여한다. 또한, 셀룰로스 에테르를 포함하는 건조 혼합물 및 유동 첨가제에 관한 것이다.

Description

수성 시멘트 조성물{AQUEOUS CEMENT COMPOSITION}
본 발명은 건축용으로 적절한 프레쉬 (fresh) 수성 시멘트 조성물에 관한 것이다. 이는 시멘트 조성물에 긴 오픈 타임과 조합하여 높은 수분 보유성을 비롯한 우수한 유동학적 성질을 부여하는 메틸 에틸 셀룰로스 에테르를 포함한다.
비이온계 셀룰로스 에테르, 예컨대 메틸 셀룰로스 에테르, 메틸 히드록시에틸 셀룰로스 에테르 및 메틸 히드록시프로필 셀룰로스 에테르는 주로 수분 보유 및 증점제로서 프레쉬 시멘트 몰타르에 사용된다. 메틸 셀룰로스 에테르는 또한 작업성, 안정성 및 접착성과 같은 유동 특성을 개선시킨다. 기타의 시판되는 최신 시멘트계 조성물용 셀룰로스 에테르에는 에틸 히드록스에틸 셀룰로스 에테르 등이 있다. 이는 또한, 셀룰로스 에테르를 합성 중합체, 예를 들면 폴리아크릴아미드 및 폴리비닐 알콜과 조합하여 프레쉬 시멘트 몰타르의 특성을 추가로 개선시키는 것이 공지되어 있다. 예를 들면 미국 특허 제5,234,968호 참조한다.
또한, 프레쉬 시멘트 조성물은 실질적인 방식으로 작업을 수행하는데 필요한 오픈 타임 및 만족스러운 접착력을 지니며, 경화후 프레쉬 시멘트 조성물은 우수한 강도를 갖는 생성물을 산출하는 것이 중요하다.
본 발명에 의하면, 수경성 시멘트 및 메틸 에틸 셀룰로스 에테르를 포함하고, DS 메틸이 0.4∼2.2, 바람직하게는 0.6∼1.8, DS 에틸이 0.05∼0.8, 바람직하 게는 0.1∼0.5 및 히드록시-(C2-C3) 알킬이 0∼2, 바람직하게는 0.1∼1.2인 프레쉬 수성 시멘트 조성물이 경화된 산물의 우수한 유동 특성, 예컨대 긴 오픈 타임과 조합된 높은 수분 보유성, 우수한 접착력 및 높은 강도를 갖는 것으로 밝혀졌다. 메틸 에틸 셀룰로스 에테르의 함량은 프레쉬 시멘트 조성물의 건조 중량의 0.05∼3 중량%, 바람직하게는 0.1∼2 중량%, 가장 바람직하게는 0.2∼1.0 중량%이다.
메틸 에틸 셀룰로스 에테르는 응집 온도가 55℃∼85℃, 바람직하게는 60℃∼80℃이고, 브룩필드 LV, 스핀들 1-4, 12 rpm에 의하여 20℃에서 1 중량%의 용액중에서 측정한 점도는 200 m㎩·s∼20,000 m㎩·s인 것이 이롭다.
셀룰로스 에테르에서의 메틸 및 에틸기 모두의 존재는 경화된 산물의 접착력 및 강도의 부적절한 저하 없이 사용 가능한 프레쉬 시멘트 조성물의 오픈 타임을 연장시킨다. 히드록시에틸 또는 히드록시프로필기의 존재는 이러한 성질을 억제하지는 않고, 더 개선시킨다. 또한, 시멘트 조성물에서의 해당 셀룰로스 에테르의 사용으로 인하여 프레쉬 시멘트 조성물의 우수한 점도 및 경화된 생성물에서의 균열 형성에 대한 우수한 내성을 지지하는 공기 유입이 발생한다. 본 발명의 시멘트 조성물은 시멘트 몰타르, 예컨대 플라스터, 조인트 충전재, 바닥 마무리 바탕 몰타르, 그라우트, 시멘트 글루 및 타일 접착제로서 사용하는 것이 적절하도록 한다.
개시된 메틸 에틸 셀룰로스 에테르는 알칼리 셀룰로스를 염화메틸, 염화에틸 및 임의로 에틸렌 옥시드 및/또는 프로필렌 옥시드와 반응시켜 생성될 수 있다. 반응은 불활성 유기 반응 매체의 존재하에서 60℃∼115℃의 온도에서 문헌 [Ullmann's Encyclopaedia of Industrial Chemistry, Fifth, 완전 개정판, Volume A5, p 468-474]에 개시된 원리에 따라서 수행하는 것이 적절하다.
본 발명에 의하면, 수경성 시멘트는 통상의 포틀랜드 시멘트, 저열 포틀랜드 시멘트, 화이트 포틀랜드 시멘트, 급속 경화 포틀랜드 시멘트 및 알루미나 시멘트 또는 이의 혼합물이 될 수 있다. 수경성 시멘트는 75∼100 중량%의 통상의 포틀랜드 시멘트 또는 화이트 포틀랜드 시멘트를 포함하는 것이 적절하다. 또한, 수경성 시멘트는 0∼25 중량%의 석회 및/또는 석고와 조합될 수 있다. 일반적으로, 특정의 적용예, 예컨대 모자이크용 시멘트 글루의 경우, 충전제의 존재가 필요 또는 요구되지 않을 수도 있기는 하나, 시멘트 조성물은 충전제를 포함한다. 충전제는 일반적으로 입도가 5 ㎜ 이하인 무기 물질이 될 수 있다. 무기 물질은 실리카, 탄산칼슘, 각종 유형의 돌로마이트 및 발포재로 구성된 군에서 선택되는 것이 바람직하다. 플라스터에 사용하기 위한 충전제는 입도가 4 ㎜ 미만인 입자를 98 중량% 이상 포함하는 것이 적절하며, 타일 접착제, 그라우트, 조인트 충전제 및 마무리 바탕 몰타르용 충전제는 입도가 1.5 ㎜ 미만인 입자 98 중량% 이상을 포함한다.
본 발명에 의하면, 시멘트 조성물은 메틸 에틸 셀룰로스 에테르 이외에, 유동에 영향을 미치는 기타의 첨가제를 포함할 수 있다. 이러한 기타의 접착제의 예로는 알칼리 내성 수용성 또는 수분산성 합성 유기 중합체, 예컨대 폴리비닐-아세테이트, 폴리비닐 알콜, 폴리아크릴아미드, 비닐 아세테이트와 비닐 알콜의 공중합체, 비닐 아세테이트, 염화비닐 및 비닐 라우레이트의 공중합체, 아크릴레이트 및 메틸 메타크릴레이트의 공중합체, 음이온계 및 비이온계 전분 유도체, 중합체 가소제 및 이의 혼합물; 및 점토, 예컨대 카올린, 벤토나이트, 아타풀자이트 및 이의 혼합물로 이루어진 기타의 중합체 등이 있다. 이러한 첨가제는 통상적으로 농후화 효과를 지니며, 프레쉬 시멘트 조성물의 안정성 및 경화된 생성물의 탄력성을 개선시켜서 균열 형성의 위험성을 감소시킨다. 본 발명에 의한 프레쉬 조성물에 사용하기 위한 적절한 유동 첨가제는 본 발명에 의한 메틸 에틸 셀룰로스 에테르 10∼100%, 바람직하게는 40∼90 중량%, 알칼리 내성 수용성 또는 수분산성 합성 유기 중합체로 이루어진 기타의 중합체 0∼90%, 바람직하게는 10∼60 중량%, 점토 0∼90%, 바람직하게는 0∼50 중량%를 포함한다.
상기에서 언급한 성분 이외에, 또한 시멘트 조성물은 다수의 기타의 성분, 예컨대 공기 유입제, 지연제, 촉진제, 비중합체 가소제, 안료, 착색제 및 부식 방지제를 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 통상의 프레쉬 시멘트 조성물은 조성물 건조 중량의 0.05∼3%, 바람직하게는 0.1∼2% 및 가장 바람직하게는 0.2∼1 중량%의 전술한 바와 같은 메틸 에틸 셀룰로스 에테르를 포함하는 유동 첨가제, 조성물 건조 중량의 8∼99.5 중량%, 바람직하게는 12∼65 중량%의 수경성 시멘트, 조성물 건조 중량의 0∼91 중량%, 바람직하게는 45∼83 중량%의 입도가 5 ㎜ 미만인 충전제, 조성물 건조 중량의 0∼10, 바람직하게는 0.05∼4 중량%의 기타의 성분 및 조성물 건조 중량의 10∼60 중량%, 바람직하게는 15-40 중량%의 물을 포함한다.
프레쉬 조성물은 시멘트의 적어도 일부분을 유동 첨가제와 기타의 성분과 1차로 혼합하고, 이때, 나머지 시멘트 및 충전제를 1 이상의 단계로 첨가하고, 균질한 건조 혼합물로 완전 혼합하여 생성될 수 있다. 프레쉬 시멘트 조성물의 실제 사 용 직전에, 적량의 건조 혼합물을 소정량의 물과 완전 혼합한다.
본 발명은 하기의 실시예에서 추가로 예시된다.
실시예 1
타일 고정 몰타르로서 사용하기에 적절한 5 종의 시멘트 조성물은 DIN 18156에 의한 통상의 포틀랜드 시멘트 400 g, 입도가 0.5 ㎜ 이하인 모래 525 g 및 충전제로서 입도가 0.5 ㎜ 미만인 규산 형광제 75 g, 하기 표 1에 의한 비이온계 셀룰로스 에테르 중 임의의 하나 4 g 및 물 235 g을 혼합하여 생성하였다.
Figure 112004023529672-pct00001

시멘트 조성물의 특성을 공기 함량 (밀도 측정에 의함), 흐름 시험값 (ASTM C280-68), 슬립 (UEATC), 비유리질 타일에서의 인장 강도로서 측정한 오픈 타임 (DIN 18156, 파트 2)에 대하여 조사하였다. 타일은 0.5 및 10 분후 적용하고, 인장 강도는 28 일후 측정하였다. 얻은 결과를 하기 표 II에 기재하였다.
Figure 112004023529672-pct00002

이러한 결과에 의하면, 비교 조성물 A, B 및 C 보다는 본 발명에 의한 시멘트 조성물 1 및 2가, 높은 인장 강도를 얻을 수 있는 기간 중의 오픈 타임이 더 긴 것이 필수적인 것으로 밝혀졌다.
실시예 2
물의 양을 240 g으로 증가시킨 것을 제외하고, 실시예 1의 배합에 의하여 3 종의 시멘트 조성물을 생성하였다. 비이온계 셀룰로스 에테르는 하기와 같은 성질을 갖는다.
Figure 112004023529672-pct00003

공기 함량을 측정하지 않은 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 시 멘트 조성물의 특성을 측정하였다. 하기와 같은 결과를 얻었다.
Figure 112004023529672-pct00004

본 발명에 의한 조성물 3 및 4는 비교 조성물 D에 비하여 더 우수한 오픈 타임을 갖는다.
실시예 3
시멘트 조성물이 0.5 ㎜∼1 ㎜의 슬립을 수용하도록 수분 함량을 조절한 것을 제외하고, 실시예 1에 의하여 2 종의 시멘트 조성물을 생성하였다. 또한, 2 종의 유사한 시멘트 조성물을 생성하였다. 차이점은 유동 첨가제로서의 이러한 조성물이 임의의 셀룰로스 에테르 4 g 및 폴리아크릴아미드 0.08 g의 혼합물을 포함한다는 점이다. 4 종의 시멘트 조성물에 사용한 유동 첨가제는 하기 표 V에 제시하였다.
Figure 112004023529672-pct00005

4 종의 시멘트 조성물의 공기 함량, 슬립, 흐름 시험값 및 오픈 타임을 실시예 1과 동일한 방법으로 측정하였다. 또한, ASTM C91-71 (깔때기 직경은 80 ㎜, 10 분간의 배출로 변형시킴)에 의하여 수분 보유성을 측정하였다. 하기의 결과를 얻었다.
Figure 112004023529672-pct00006

본 발명에 의한 시멘트 조성물 6 및 7은 비교예 E 및 F보다 오픈 타임 성질이 실질적으로 더 우수하였다. 수분 보유성 수치는 94%∼98%로 우수하였다.

Claims (10)

  1. 수경성 시멘트 및 셀룰로스 에테르를 포함하는 프레쉬(fresh) 수성 시멘트 조성물로서, 상기 조성물이 DS 메틸이 0.4∼2.2, DS 에틸이 0.05∼0.8 그리고 MS 히드록시-(C2-C3) 알킬이 0∼2인 메틸 에틸 셀룰로스 에테르를 포함하는 것을 특징으로 하는 프레쉬 수성 시멘트 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 메틸 에틸 셀룰로스 에테르는 DS 메틸이 0.6∼1.8, DS 에틸이 0.1∼0.5 그리고 MS 히드록시-(C2-C3) 알킬이 0.1∼1.2인 것을 특징으로 하는 것인 프레쉬 수성 시멘트 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 히드록시알킬기는 히드록시에틸인 것을 특징으로 하는 것인 프레쉬 수성 시멘트 조성물.
  4. 제2항에 있어서, 히드록시알킬은 히드록시프로필인 것을 특징으로 하는 것인 프레쉬 수성 시멘트 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 0.05∼3 중량%의 메틸 에틸 셀룰로스 에테르를 포함하는 것을 특징으로 하는 것인 프레쉬 수성 시멘트 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 프레쉬 수성 시멘트 조성물 건조 중량의 0.05∼3 중량%의 상기 메틸 에틸 셀룰로스 에테르, 상기 프레쉬 수성 시멘트 조성물 건조 중량의 8∼99.5 중량%의 상기 수경성 시멘트, 상기 프레쉬 수성 시멘트 조성물 건조 중량의 0∼91 중량%의 입도가 5 ㎜ 이하인 충전제, 및 상기 프레쉬 수성 시멘트 조성물 건조 중량의 0∼10 중량%의 기타의 성분을 포함하는 것으로서, 상기 기타의 성분은 공기 유입제, 지연제, 촉진제, 비중합체 가소제, 안료, 착색제 및 부식 방지제를 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 것인 프레쉬 수성 시멘트 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 상기 프레쉬 수성 시멘트 조성물 건조 중량의 0.1∼2 중량%의 상기 메틸 에틸 셀룰로스 에테르, 상기 프레쉬 수성 시멘트 조성물 건조 중량의 12∼54.85 중량%의 상기 수경성 시멘트, 상기 프레쉬 수성 시멘트 조성물 건조 중량의 45∼83 중량%의 입도가 5 ㎜ 이하인 충전제, 및 상기 프레쉬 수성 시멘트 조성물 건조 중량의 0.05∼4 중량%의 기타의 성분을 포함하는 것으로서, 상기 기타의 성분은 공기 유입제, 지연제, 촉진제, 비중합체 가소제, 안료, 착색제 및 부식 방지제를 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 것인 프레쉬 수성 시멘트 조성물.
  8. 프레쉬 수성 시멘트 조성물의 제조에 사용되는 건조 혼합물로서, 상기 프레쉬 수성 시멘트 조성물 건조 중량의 0.05∼3 중량%의, DS 메틸이 0.4∼2.2, DS 에틸이 0.05∼0.8 그리고 MS 히드록시-(C2-C3) 알킬이 0∼2인 메틸 에틸 셀룰로스 에테르, 상기 프레쉬 수성 시멘트 조성물 건조 중량의 8∼99.5 중량%의 수경성 시멘트, 상기 프레쉬 수성 시멘트 조성물 건조 중량의 0∼91 중량%의 입도가 5 ㎜ 이하인 충전제, 및 상기 프레쉬 수성 시멘트 조성물 건조 중량의 0∼10 중량%의 기타의 성분을 포함하고, 상기 기타의 성분은 공기 유입제, 지연제, 촉진제, 비중합체 가소제, 안료, 착색제 및 부식 방지제를 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 건조 혼합물.
  9. 제8항에 있어서, 상기 프레쉬 수성 시멘트 조성물 건조 중량의 0.1∼2 중량%의 상기 메틸 에틸 셀룰로스 에테르, 상기 프레쉬 수성 시멘트 조성물 건조 중량의 12∼54.85 중량%의 상기 수경성 시멘트, 상기 프레쉬 수성 시멘트 조성물 건조 중량의 45∼83 중량%의 입도가 5 ㎜ 이하인 충전제, 및 상기 프레쉬 수성 시멘트 조성물 건조 중량의 0.05∼4 중량%의 기타의 성분을 포함하는 것으로서, 상기 기타의 성분은 공기 유입제, 지연제, 촉진제, 비중합체 가소제, 안료, 착색제 및 부식 방지제를 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 것인 건조 혼합물.
  10. 프레쉬 수성 시멘트 조성물 또는 건조 혼합물에 사용되는 유동 첨가제로서, 40∼98.5 중량% (건조)의, DS 메틸이 0.4∼2.2, DS 에틸이 0.05∼0.8 그리고 MS 히드록시-(C2-C3) 알킬이 0∼2인 메틸 에틸 셀룰로스 에테르, 1.5∼60 중량%의 알칼리 내성의 수용성 또는 수분산성 합성 유기 중합체, 및 0∼50 중량%의 점토를 포함하며, 상기 메틸 에틸 셀룰로스 에테르, 유기 중합체 및 점토 함량의 총합이 100 중량%를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 유동 첨가제.
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