KR102126770B1

KR102126770B1 - 석고 플라스터용 증점제 및 이를 포함하는 석고 플라스터

Info

Publication number: KR102126770B1
Application number: KR1020130156432A
Authority: KR
Inventors: 김성훈; 이아름
Original assignee: 롯데정밀화학 주식회사
Priority date: 2013-12-16
Filing date: 2013-12-16
Publication date: 2020-06-25
Also published as: KR20150069828A

Abstract

본 발명은 메틸기 치환도(DS)가 1.0 ~ 1.5 이고, 히드록시에틸기 치환도(MS)가 0.2 ~ 0.4인 히드록시에틸메틸 셀룰로오스(HEMC); 및 히드록시에틸기 치환도(MS)가 1.6 ~ 3.5인 히드록시에틸 셀룰로오스(HEC)를 포함하는 석고 플라스터용 증점제 및 이를 포함하는 석고 플라스터에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 특정 치환도를 갖는 히드록시에틸메틸 셀룰로오스와 히드록시에틸 셀룰로오스가 혼합된 석고 플라스터용 증점제를 제공함으로써 고온 환경하에서 우수한 보수성을 가지며, 작업성, 작업가능시간 및 처짐 저항성이 전반적으로 향상된 석고 플라스터를 제공할 수 있다.

Description

석고 플라스터용 증점제 및 이를 포함하는 석고 플라스터{Thickener for gypsum plaster and gypsum plaster containing the same}

본 발명은 고온 환경하에서 우수한 보수성을 갖는 석고 플라스터용 증점제 및 이를 포함하는 석고 플라스터에 관한 것이다.

석고 플라스터는 석고나 석회, 물 또는 모래 등의 성분으로 이루어진 것으로, 평활하고 매끄러운 표면을 얻을 목적으로 석고보드, 벽, 천장 등의 마감면을 도장하는데 사용되는 풀 모양의 건축재를 지칭하는 용어이다. 석고 플라스터에는 점도, 작업성, 보수성(water retention) 향상을 위해 셀룰로오스 에테르 및 그 유도체가 증점제로서 첨가된다.

상기 셀룰로오스 에테르 및 그 유도체는 천연 셀룰로오스 펄프로부터 제조되며, 시멘트 또는 석고를 결합재로 사용하는 모르타르 또는 플라스터 등의 건축용 재료에 증점제로 널리 사용되고 있다. 특히, 셀룰로오스 에테르가 석고　플라스터 증점제로 사용되는 주된 이유는, 석고　플라스터에 혼입된　셀룰로오스 에테르가 보수작용 및 증점작용과 같은 고유 기능을 발휘함으로써 작업성, 처짐 저항성, 작업가능시간 등의 특성을 원활하게 하기 때문이다.

이러한 셀룰로오스 에테르를 증점제로 사용하는 종래의 방법으로서, 특허문헌 1(미국공개특허 제2005-0241541호)은 면 린터(raw cotton linters)로부터 제조한 고점도 셀룰로오스 에테르를 이용한 석고 플라스터에 대해 개시하고 있으며, 이 방법에 의하면 석고 플라스터의 보수성, 처짐 저항성, 및 작업성을 향상시키고, 아울러 셀룰로오스 에테르의 사용량을 감소시킬 수 있다고 기재하고 있다. 그러나, 상기 셀룰로오스 에테르 조성물이 석고 플라스터에 사용될 경우 물에 풀리지 않는 석고 덩어리(lump)가 발생되고, 결과적으로 이를 제거하기 위하여 작업자들의 작업시간이 증가하거나, 벽면 등에 도포될 경우 불균일한 플라스터 면이 생기는 등 최종 작업결과의 품질을 저하시키는 문제점이 있었다.

또한, 특허문헌 2(국내공개특허 제2011-0082857호)는 셀룰로오스 에테르, 폴리아크릴아미드 및 구아검을 포함하는 하는 석고계 마감용 플라스터 첨가제 조성물에 대해 개시하고 있으며, 이 방법에 의하면 상기 첨가제 조성물에 구아검을 포함시킴으로써 1차 미장 작업성은 개선된다. 그러나, 1차 미장 작업 후 대략 5~30분 이후에 진행되는 2차 면고름 작업에서는 석고 플라스터의 보수성이 저하되고 점도가 높아져 플라스터 반죽이 질겨지므로 시공성이 저하되며, 이로 인해 작업면이 거칠어지는 현상이 발생한다. 이처럼, 1차 시공 및 2차 면고름 작업에 소요되는 충분한 작업 가능시간을 확보할 수가 없으므로 작업효율이 저하되는 문제점이 있었다.

최근에, 다양한 종류의 석고 및 석고 플라스터가 다양한 지역 및 작업환경에서 사용되고 있으므로, 증점제로 사용되고 있는 기존의 석고용 셀룰로오스 에테르 형태만으로는 이러한 다양한 석고용 제품의 작업환경을 모두 만족시키는데 한계가 있다. 특히, 남미/중동/아프리카 등과 같은 고온 지역에서는 물과 반죽되어 사용되는 석고 플라스터 시공과정에서, 상기 물이 빠르게 구조물인 벽돌이나 콘크리트로 이동하거나, 외부로 빠르게 증발되기 때문에 적절한 작업성 확보하기 어렵고, 마감면도 매끄럽게 얻기가 어렵다.

따라서, 현재 석고용 제품의 물성을 획기적으로 개선시킬 수 있는 새로운 첨가제 기술의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

US

2005-0241541

A

KR

2011-0082857

A

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 특정 치환도를 갖는 히드록시에틸메틸 셀룰로오스와 히드록시에틸 셀룰로오스가 혼합된 석고플라스터용 증점제를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 상기 증점제를 사용함으로써 고온 환경하에서 우수한 보수성을 가지면서, 작업성, 작업가능시간 및 처짐 저항성이 전반적으로 개선된 석고 플라스터를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 메틸기 치환도(DS)가 1.0 ~ 1.5 이고, 히드록시에틸기 치환도(MS)가 0.2 ~ 0.4인 히드록시에틸메틸 셀룰로오스(HEMC); 및 히드록시에틸기 치환도(MS)가 1.6 ~ 3.5인 히드록시에틸 셀룰로오스(HEC)를 포함하는 석고 플라스터용 증점제를 제공한다.

바람직하게, 2중량%의 농도를 갖는 상기 히드록시에틸메틸 셀룰로오스 수용액의 점도가 브룩필드 점도계로 20℃ 및 20rpm의 조건에서 측정할 때 40,000 ~ 200,000cps이고, 동일조건에서 상기 히드록시에틸 셀룰로오스 수용액의 점도가 20,000 ~ 50,000 cps 일 수 있다.

상기 히드록시에틸메틸 셀룰로오스(HEMC)와 상기 히드록시에틸 셀룰로오스는 70 ~ 99.9 : 0.01 ~ 30의 중량비율로 포함될 수 있고, 더욱 바람직하게는 80 ~ 90 : 10 ~ 20의 중량비율로 포함된다.

또한, 본 발명은 상기 증점제를 포함하는 석고 플라스터를 제공한다.

본 발명에 따르면, 특정 치환도를 갖는 히드록시에틸메틸 셀룰로오스와 히드록시에틸 셀룰로오스가 혼합된 석고 플라스터용 증점제를 제공함으로써 고온 환경하에서 우수한 보수성을 가지며, 작업성, 작업가능시간 및 처짐 저항성이 전반적으로 향상된 석고 플라스터를 제공할 수 있다.

본 발명은 메틸기 치환도(DS)가 1.0 ~ 1.5 이고, 히드록시에틸기 치환도(MS) 0.2 ~ 0.4인 히드록시에틸메틸 셀룰로오스(HEMC); 및 히드록시에틸기 치환도(MS)가 1.6 ~ 3.5인 히드록시에틸 셀룰로오스(HEC)를 포함하는 석고 플라스터용 증점제를 제공한다.

여기서, 상기 "치환도"의 용어는 무수글루코오스 단위당 알킬기로 치환된 수산기의 평균개수를 의미하는 것으로, 상기 메틸기 치환도(degree of substitution, DS)가 높으면 소수성(hydrophobicity)이 높아지고, 히드록시 에틸기 치환도 (molecular substitution, MS)가 적을 경우 소수성이 높아지게 된다. 예컨대, 메틸기 치환도가 1.5를 초과하고 히드록시에틸기 치환도가 0.2미만인 히드록시에틸 메틸셀룰로오스와; 히드록시 에틸기 치환도가 1.6 미만인 히드록시에틸 셀룰로오스를 포함하는 증점제를 사용할 경우, 이를 포함하는 석고 플라스터는 고온 환경하에 보수성이 부족하고 겉마름 현상이 빠르게 진행되어 작업성이 불량해지고, 매끄러운 마감면을 얻을 수 없다.

바람직하게, 2중량%의 농도를 갖는 상기 히드록시에틸메틸 셀룰로오스 수용액의 점도는 브룩필드 점도계로 20℃ 및 20rpm의 조건에서 측정할 때 40,000 ~ 200,000cps일 수 있다. 또한, 2중량%의 농도를 갖는 상기 히드록시에틸 셀룰로오스 수용액의 점도가 브룩필드 점도계로 20℃ 및 20rpm의 조건에서 측정할 때 20,000 ~ 50,000 cps일 수 있다. 각각의 점도가 하한값 미만인 셀룰로오스 에테르를 혼합하여 석고 플라스터용 증점제로 사용할 경우, 점도가 너무 낮아서 석고 플라스터가 벽면에서 흘러내리기 쉬워 바람직하지 않다. 반면, 각각의 점도가 상한값을 초과하는 셀룰로오스 에테르를 혼합하여 석고 플라스터용 증점제로 사용할 경우, 석고 플라스터의 점도가 너무 높아서 작업자가 석고 플라스터로 작업하기가 어려워서 바람직하지 않다.

상기 히드록시에틸메틸 셀룰로오스(HEMC)와 상기 히드록시에틸 셀룰로오스(HEC)는 70 ~ 99.9 : 0.01 ~ 30의 중량비율로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 히드록시에틸메틸 셀룰로오스(HEMC) 함량이 증가수록 보수성, 작업성 및 처짐 저항성은 개선되지만 작업가능시간은 줄어들고, 반면 히드록시에틸 셀룰로오스(HEC) 함량이 증가할수록 작업가능시간은 길어지지만 나머지 물성인 보수성, 작업성 및 처짐 저항성은 저하되는 경향이 있다. 따라서, 작업가능시간, 보수성, 작업성 및 처짐 저항성을 전반적으로 고려하였을 때 상기 히드록시에틸메틸 셀룰로오스(HEMC)와 상기 히드록시에틸 셀룰로오스(HEC)의 가장 바람직한 배합비율은 중량비율로 하여 80 ~ 90 : 10 ~ 20일 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 석고 플라스터 증점제를 포함하는 석고 플라스터를 제공한다.

이때, 상기 증점제의 함량은 석고플라스터 100중량부에 대하여 0.2~2.0중량부인 것이 바람직하며, 상기 함량이 0.2중량부의 미만으로 사용되는 경우 석고 플라스터의 물성개선이 미비할 수 있으며, 2.0중량부를 초과하여 사용되는 경우 높은 점도에 의한 작업성 문제나 투입량이 증가로 인한 비용 상승 문제가 생길 수 있다.

이하, 실시예들을 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이러한 실시예들에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

(석고 플라스터용 증점제 제조)

메틸기 치환도(DS)가 1.45이고, 히드록시에틸기 치환도가 0.29이며, 점도가 40,000cps인 히드록시에틸 메틸셀룰로오스(HEMC)와; 히드록시 에틸기 치환도가 2.0이고, 점도가 30,000cps인 히드록시에틸 셀룰로오스(HEC)를 하기 표 1에 기재된 비율대로 혼합하여 석고 플라스터용 증점제를 제조하였다. 이 때, 상기 점도는 브룩필드(Brookfield) 점도계를 이용하여 20℃ 및 20rpm 의 조건에서 2.0중량% 농도의 수용액 기준으로 측정하였다.

(석고 플라스터 제조)

β형 반수석고 50중량%, 무수 석고 25중량%, 탄산칼슘 22중량%, 소석회 1중량%, 펄라이트 1.9중량%, 및 주석산 0.1중량%로 이루어진 석고 플라스터 몰탈 100중량부에 대하여 상기 증점제를 0.2중량부 첨가하였다. 여기에, 상기 석고 플라스터 몰탈 100중량부에 대하여 60중량부의 물을 투입한 후 기계 믹서를 이용하여 2분간 믹싱하여 석고 플라스터를 제조하였다.

실시예 2 내지 3 및 비교예 1 내지 2

상기 히드록시에틸 메틸셀룰로오스(HEMC)와 상기 히드록시에틸 셀룰로오스(HEC)를 하기의 표 1에 기재된 배합비율에 따라 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 석고 플라스터를 제조하였다.

구 분	HEMC(중량%)	HEC(중량%)
실시예 1	90	10
실시예 2	80	20
실시예 3	70	30
비교예 1	100	0
비교예 2	0	100

평가방법

(1) 보수성

유리판 위에 5A 필터(제조사 : Toyo Roshi Kaisha, Ltd) 1장을 깔고, 상기 필터 위에 지름 100mm, 높이 10mm인 링을 올려 놓는다. 상기 링에 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2에 따라 제조된 충분히 혼련된 석고 플라스터를 채우고, 30분이 지난 후에 5A 필터(필터 사이즈 : 직경 150mm)에 물이 흡수되어 퍼져 나간 직경을 측정하여 보수성을 평가하였다. 이때, 보수성 평가는 온도 50℃, 습도 40%의 조건에서 진행되었으며, 보수성 계산식은 다음과 같다.

보수성(%) =

[1-{30분 경과 후 필터페이퍼가 젖은 직경(mm)-링직경(100mm)}/100]*100

(2) 작업성

상기 제조된 석고 플라스터를 블럭 표면에 10mm 두께로 바른 후, 흙손으로 얇게 펼치는 동안 흙손이 저항 없이 잘 밀리는지에 대해 평가하였다. 상기 흙손 작업시 잘 밀리는 정도를 10점을 만점으로 하여 점수를 부여했으며, 점수가 높을수록 작업성이 우수한 것을 의미한다.

(3) 작업가능시간(pot life)

상기 제조된 석고 플라스터를 블럭 표면에 바를 때 플라스터의 상태가 부드럽고, 현저한 손실 없이 재믹싱 및 작업이 가능한 시간을 평가하였다.　 최초 플라스터 믹싱 후 5분마다 플라스터가 굳지 않고 작업이 가능한 정도를, 10점을 만점으로 하여 점수를 부여했으며 숫자가 커질수록 작업가능시간이 긴 것을 의미한다.

(4) 처짐 저항성

상기 제조된 석고 플라스터를 수직으로 세워진 블럭 표면에 바른 후, 흘러 내리는 정도를 육안으로 관찰하여 평가하였다.　10점을 만점으로 하여 점수를 부여했으며 숫자가 커질수록 흘러내리는 정도가 작아 처짐 저항성이 우수한 것을 의미한다.

상기 실시예들 및 비교예들에서 제조된 각각의 석고 플라스터 성능을 상기와 같이 평가하여, 그 결과를 하기의 표 2에 나타내었다.

구 분	보수성(%)	작업성	작업가능시간(분)	처짐 저항성
실시예 1	98	9	50	8
실시예 2	97	9	50	7
실시예 3	97	8	55	7
비교예 1	99	10	40	8
비교예 2	94	4	70	6

상기 표 2를 참조하면, 히드록시에틸메틸 셀룰로오스(HEMC)의 함량이 증가할수록 보수성, 작업성 및 처짐 저항성은 우수하나, 작업가능시간이 짧아지는 단점이 있으며, 히드록시에틸 셀룰로오스(HEC) 함량이 증가할수록 작업가능시간은 길어지는 장점은 있으나, 보수성, 작업성 및 처짐 저항성은 나빠지는 것을 알 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 석고 플라스터의 경우, 히드록시에틸메틸 셀룰로오스(HEMC)만 100중량% 포함하고 있는 비교예 1의 석고 플라스터에 비해 작업가능시간이 현저히 개선되었고, 히드록시에틸 셀룰로오스(HEC)만 100중량% 포함하고 있는 비교예 2의 석고플라스터에 비해 보수성, 작업성 및 처짐 저항성이 개선되었음을 확인할 수 있다. 즉, 실시예 1 내지 3의 석고 플라스터의 경우, 50℃의 고온에서 97%이상의 우수한 보수성을 나타내었으며, 전반적인 물성이 모두 양호하게 나타나는 것을 알 수 있다.

이상, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

메틸기 치환도(DS)가 1.0 ~ 1.5 이고, 히드록시에틸기 치환도(MS)가 0.2 ~ 0.4인 히드록시에틸메틸 셀룰로오스(HEMC); 및
히드록시에틸기 치환도(MS)가 1.6 ~ 3.5인 히드록시에틸 셀룰로오스(HEC)를 포함하는 석고 플라스터용 증점제.
제 1 항에 있어서,
상기 히드록시에틸메틸 셀룰로오스(HEMC)는 2중량% 농도의 수용액으로 제조되어 브룩필드 점도계로 20℃ 및 20rpm의 조건에서 측정할 때 40,000 ~ 200,000cps의 점도를 가지고, 상기 히드록시에틸 셀룰로오스(HEC)는 상기와 동일한 조건에서 브룩필드 점도계로 측정할 때 20,000 ~ 50,000 cps의 점도를 가지는 것을 특징으로 하는 석고 플라스터용 증점제.
제 1 항에 있어서,
상기 히드록시에틸메틸 셀룰로오스(HEMC)와 상기 히드록시에틸 셀룰로오스(HEC)는 70 ~ 99.9 : 0.01 ~ 30의 중량비율로 포함되는 것을 특징으로 하는 석고 플라스터용 증점제.
제 1 항에 있어서,
상기 히드록시에틸메틸 셀룰로오스(HEMC)와 상기 히드록시에틸 셀룰로오스(HEC)는 80 ~ 90 : 10 ~ 20의 중량비율로 포함되는 것을 특징으로 하는 석고 플라스터용 증점제.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 증점제를 포함하는 석고 플라스터.
제 5 항에 있어서,
상기 증점제의 함량은 석고플라스터 총 중량에 대하여 0.2~2.0중량%인 것을 특징으로 하는 석고 플라스터.