KR102131053B1 - 스티렌 아크릴계 합성 라텍스를 포함하는 콘크리트 혼화용 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

스티렌 아크릴계 합성 라텍스를 포함하는 콘크리트 혼화용 조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스티렌 아크릴계 합성 라텍스를 포함하는 콘크리트 혼화용 조성물과 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 조성물을 사용하면 우수한 내구성을 갖는 초속경 또는 조강 콘크리트 조성물의 제조가 가능하고 콘크리트 경화속도와 슬럼프 유지시간을 조절할 수 있어 시공이 용이하여, SBR 라텍스를 포함하는 종래 기술을 대체하여 교량 바닥판 및 콘크리트 포장도로의 보수에 적용할 수 있다.

Description

스티렌 아크릴계 합성 라텍스를 포함하는 콘크리트 혼화용 조성물 및 이의 제조방법{A composition for concrete confusion comprising styrene-acrylate synthetic latex and a manufacturing method thereof}
본 명세서는 콘크리트 혼화용 조성물 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
교량의 바닥판은 시공 초기부터 소성수축 및 건조수축에 의한 균열이 발생되기 쉽고 반복되는 교통하중과 다양한 환경조건에 직접적으로 노출되어 교량 부재중 파손이 가장 빈번한 부재이다. 이에 교량의 바닥판 상면에 표면 처리 후 교면포장을 하게 되는데 교면 포장재의 구비 요건은 평탄성 확보가 용이하며, 방수성이 크며, 휨인장강도가 커서 균열에 대한 저항성이 있어야 하고, 바닥 콘크리트와 접착강도가 커야 한다는 것이다. 그러나 종래 아스팔트 콘크리트 교면 포장은 바닥 콘크리트면과 포장재 사이에 방수층 시공이 필요하고, 들뜸과 체류수가 발생하며, 동절기 결빙방지를 위하여 살포되는 제설염의 염화물 침투로 구조물이 손상된다는 문제가 있다. 또한, 잦은 보수공사로 인해 관리비 증가와 민원문제가 발생하였다.
내구성 및 균열저항성을 개선하기 위하여 콘크리트에 SBR 공중합 라텍스를 사용하여 라텍스 혼합 개질 콘크리트(LMC)를 이용한 교면포장공법이 도입되었으나, 도로의 교통차단을 필요로 하는 보수공사는 도로정체와 더불어 이용자의 불편을 야기하므로 공사개시 후 3~5시간 내에 교통을 개방할 수 있는 초속경성 콘크리트의 사용이 요구되었다. 그러나 초속경 시멘트의 구성광물의 특성상 동결융해 저항성, 내구성 등이 일반 포틀랜드 시멘트에 비해 취약해, 보수 후에도 다시 재보수를 해야 하는 경우가 자주 발생하는 문제점이 있다. 초속경 시멘트와의 혼화성, 내구성, 부착력 등이 우수한 수용성 SBR(Styrene-Butadiene Rubber) 라텍스를 사용한 폴리머 초속경 및 조강 콘크리트(VES-LMC)가 보수재료가 가장 널리 사용되고 있다.
일반적인 수용성 SBR 라텍스는 시멘트 내의 Ca2+, Mg2+, Na+, K+ 등 이온의 확산을 방해하여 시멘트의 경화성 및 혼화성이 낮아지므로 시멘트의 경화성과 혼화성을 증가시키기 위해 계면활성제를 과량 사용하여 표면장력을 낮춘 SBR를 사용한다. 그러나 이러한 SBR 라텍스의 제조방법은 2단계 제조과정이 필요하며 많은 계면활성제를 요구하고, 일정한 공기량의 조절을 위해 소포제를 투입하게 되므로 시간이 지나면서 요구하는 물성이 변하거나, 계면활성제나 소포제가 분리되어 저장안정성에 문제가 생긴다. 이를 보완하기 위해 SBR 라텍스를 아크릴산 혹은 아크릴산에스테르를 사용하여 개질된 수용성 SBR 라텍스를 제조하거나, SBR 라텍스 제조 중 카르복실산 혹은 유기산을 혼합하여 공중합하는 방법을 사용하고 있으나, 계면활성제를 추가하지 않고 표면장력을 낮추어 Ca2+, Mg2+, Na+, K+ 등 이온의 확산방해를 막지 못하여 추가 계면활성제와 소포제를 필요로 한다.
또한, 초속경 시멘트의 경우 빠른 경화시간으로 인해 작업환경에 따라 조기 응결로 시공 중에 굳는 현상이 발생하는데 이러한 문제로 인해 지연제로 구연산, 타르타릭산 등을 사용하여 콘크리트의 경화를 지연시키고 있지만, 계절적 환경 영향에 의해 콘크리트 시공 시 변수가 많아 콘크리트의 물성을 일정하게 유지하기 어렵다. 특히, 지연제를 사용하더라도 지연제의 특성상 초기 응결을 막는 것이 아니고 단지 응결 시간을 길게 해주기 때문에 콘크리트의 주요물성 중 하나인 슬럼프를 일정하게 유지하기 어렵다. 그래서 현재 시공업체에서는 모바일믹서를 이용하여 연속적으로 콘크리트 배합을 진행하면서 많은 인원을 투입하여 빠르게 작업을 마무리하고 있는 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-0435848호
일 관점에서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 초속경 및 조강 콘크리트용 시멘트와의 혼화성과 접착성, 강도, 방수성, 내구성 등의 제반 물성이 우수한 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 스티렌, 아크릴산, 메타크릴산메틸에스테르, 아크릴산부틸에스테르, 아크릴산에틸에스테르, 아크릴로니트릴 및 2-에틸헥실아크릴레이트를 포함하는 모노머의 중합체를 포함하는 스티렌 아크릴계 합성 라텍스를 포함하는, 콘크리트 혼화용 조성물을 제공한다.
본 발명의 또다른 일 실시예는, 반응기에서 정제수, 비이온계 유화제, 음이온계 유화제, 스티렌 모노머, 아크릴산 모노머, 메타크릴산메틸에스테르 모노머, 아크릴산부틸에스테르 모노머, 아크릴산에틸에스테르 모노머, 아크릴로니트릴 모노머 및 2-에틸헥실아크릴레이트 모노머를 혼합하여 중합용 모노머 조성물을 제조하는 단계; 및
상기 반응기에 반응개시제를 투입하여 중합시키는 중합 단계;
를 포함하는, 콘크리트 혼화용 조성물 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 조성물은 스티렌 아크릴계 합성 라텍스를 포함함으로써 초속경 또는 조강 시멘트와의 혼화성이 우수하고, 수화로 인해 발생되는 콘크리트의 온도변형과 자기수축변형 등으로 야기되는 균열발생을 억제할 수 있다. 또한 휘발성 유기화합물의 함량이 낮고, 중금속이 검출되지 않아 친환경적이며, 계면활성제를 추가로 첨가하지 않아 저장안정성이 우수하다. 본 발명에 따른 조성물을 사용하여 초속경 또는 조강 콘크리트 조성물을 제조시 경화속도와 슬럼프 유지시간을 조절할 수 있어 시멘트와의 시간에 따른 유동성 저하가 없다. 즉, 콘크리트가 굳기 시작하기 전까지 유동성을 유지할 수 있어 시공이 용이하며, 요구하는 시간 내에 상용강도를 확보할 수 있다.
이하, 본 출원의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 출원의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원의 사상을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예는 스티렌, 아크릴산, 메타크릴산메틸에스테르, 아크릴산부틸에스테르, 아크릴산에틸에스테르, 아크릴로니트릴 및 2-에틸헥실아크릴레이트를 포함하는 모노머의 중합체를 포함하는 스티렌 아크릴계 합성 라텍스를 포함하는, 콘크리트 혼화용 조성물을 제공한다.
일 실시예로서, 상기 조성물은 2-하이드록시 에틸 아크릴레이트, 메타크릴산, 아크릴아마이드, N-메틸올아크릴아마이드, 디메틸아미노에틸메타크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
일 실시예로서 상기 스티렌은 상기 조성물의 주요성분으로써 상기 조성물을 사용하여 콘크리트를 제조시 콘크리트의 압축강도를 증진시킬 수 있다. 일 실시예로서 상기 스티렌의 함량을 조절함으로써 콘크리트의 압축강도와 골격을 조절할 수 있다. 예를 들어 상기 스티렌의 함량은 합성 라텍스 100 중량부에 대하여 10 중량부 이상, 11 중량부 이상, 12 중량부 이상, 13 중량부 이상, 14 중량부 이상, 15 중량부 이상, 16 중량부 이상, 17 중량부 이상, 18 중량부 이상, 19 중량부 이상 또는 20 중량부 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어 상기 스티렌의 함량은 합성 라텍스 100 중량부에 대하여 20 중량부 이하, 19 중량부 이하, 18 중량부 이하, 17 중량부 이하, 16 중량부 이하, 15 중량부 이하, 14 중량부 이하, 13 중량부 이하, 12 중량부 이하, 11 중량부 이하 또는 10 중량부 이하일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 일 실시예로서 상기 스티렌을 10 중량부 미만으로 포함시에는 이를 사용하여 콘크리트를 제조시 콘크리트의 강성이 저하되고, 20 중량부를 초과하면 콘크리트의 강성은 증가하나 연성이 감소하여 휨강도, 인장강도 및 균열저항성 등을 저하시킬 수 있다.
일 실시예로서, 상기 아크릴산은 본 발명에 따른 상기 합성 라텍스에 음이온계 관능기를 부여하여 다량의 양이온성 이온을 가지고 있는 시멘트 입자 표면을 중화시켜주므로, 상기 조성물을 사용하여 콘크리트를 제조시 콘크리트의 분산 및 엉김 현상을 완화시켜 주어 콘크리트 혼화성을 증진시킬 수 있다. 또한 시멘트의 경화시간을 지연시켜 주어 조기에 경화되는 것을 방지하며, 골재, 잔골재 및 미세 입자에 의한 시멘트의 엉김 현상을 완화시켜 주는 역할을 부여한다. 예를 들어 상기 아크릴산의 함량은 합성 라텍스 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 이상, 0.2 중량부 이상, 0.3 중량부 이상, 0.4 중량부 이상, 0.5 중량부 이상, 0.6 중량부 이상, 0.7 중량부 이상, 0.8 중량부 이상, 0.9 중량부 이상, 1 중량부 이상, 2 중량부 이상, 3 중량부 이상, 4 중량부 이상 또는 5 중량부 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어 상기 아크릴산의 함량은 합성 라텍스 100 중량부에 대하여 5 중량부 이하, 9 중량부 이하, 8 중량부 이하, 7 중량부 이하, 6 중량부 이하, 5 중량부 이하, 4 중량부 이하, 3 중량부 이하, 2 중량부 이하, 1 중량부 이하 또는 0.5 중량부 이하일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 일 실시예로서 상기 아크릴산을 0.1 중량부 미만으로 포함하면 시멘트와의 엉김 완화 효과가 미비할 수 있으며, 5 중량부 초과시에는 합성 라텍스의 점도 및 pH에 미치는 영향이 커지므로 암모니아수 및 소듐 하이드록사이드와 같은 pH 조절제의 사용량을 증가시키고, 시멘트의 Ca2+ 이온들의 결합을 방해하여 시멘트의 초기 반응성 물질인 에트린자이트의 생성이 억제되고 및 초기강도에 영향을 줄 수 있다. 특히 초속경 또는 조강 콘크리트에 사용시에는 초기 반응성 물질인 에트린자이트의 생성이 억제되면 이후 추가 강도 증진용 재료가 포틀랜드 시멘트에 비해 부족하기 때문에 최종 강도에도 많은 영향을 줄 수 있다.
일 실시예로서, 상기 메타크릴산메틸에스테르는 상기 조성물을 사용하여 콘크리트를 제조시 콘크리트의 압축강도 증진 및 조절에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어 상기 메타크릴산메틸에스테르의 함량은 합성 라텍스 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 이상, 0.2 중량부 이상, 0.3 중량부 이상, 0.4 중량부 이상, 0.5 중량부 이상, 0.6 중량부 이상, 0.7 중량부 이상, 0.8 중량부 이상, 0.9 중량부 이상, 1 중량부 이상, 2 중량부 이상, 3 중량부 이상, 4 중량부 이상 또는 5 중량부 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어 상기 메타크릴산메틸에스테르의 함량은 합성 라텍스 100 중량부에 대하여 5 중량부 이하, 4 중량부 이하, 3 중량부 이하, 2 중량부 이하, 1 중량부 이하 또는 0.5 중량부 이하일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 일 실시예로서 상기 메타크릴산메틸에스테르를 0.1 중량부 미만으로 포함하면 이를 사용하여 콘크리트를 제조시 콘크리트의 강성이 저하될 수 있으며, 5 중량부 초과시에는 콘크리트의 강성이 증가하여 압축강도는 증진되나 연성이 감소하여 휨강도, 인장강도 및 동결융해 저항성 등을 저하시킬 수 있다.
일 실시예로서, 상기 아크릴산부틸에스테르, 아크릴산에틸에스테르, 2-에틸헥실아크릴레이트는 각각 본 발명에 따른 합성 라텍스의 유리전이온도(Tg, ℃)를 낮추어 합성 라텍스의 연성을 보강하고, 부착력을 증진시키며, 콘크리트의 동결 융해 저항성을 향상시킬 수 있다.
예를 들어 상기 아크릴산부틸에스테르의 함량은 합성 라텍스 100 중량부에 대하여 10 중량부 이상, 11 중량부 이상, 12 중량부 이상, 13 중량부 이상, 14 중량부 이상, 15 중량부 이상, 16 중량부 이상, 17 중량부 이상, 18 중량부 이상, 19 중량부 이상, 20 중량부 이상, 21 중량부 이상, 22 중량부 이상, 23 중량부 이상, 24 중량부 이상, 25 중량부 이상, 26 중량부 이상, 27 중량부 이상, 28 중량부 이상 또는 29 중량부 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어 상기 아크릴산부틸에스테르의 함량은 합성 라텍스 100 중량부에 대하여 30 중량부 이하, 29 중량부 이하, 28 중량부 이하, 27 중량부 이하, 26 중량부 이하, 25 중량부 이하, 24 중량부 이하, 23 중량부 이하, 21 중량부 이하, 20 중량부 이하, 19 중량부 이하, 18 중량부 이하, 17 중량부 이하, 16 중량부 이하, 15 중량부 이하, 14 중량부 이하, 13 중량부 이하, 12 중량부 이하 또는 11 중량부 이하일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 일 실시예로서 상기 아크릴산부틸에스테르가 10 중량부 미만으로 포함되면 합성 라텍스의 연성이 충분히 확보되지 못하고 30 중량부를 초과하면 콘크리트의 강성을 저하시킬 수 있다.
예를 들어 상기 아크릴산에틸에스테르의 함량은 합성 라텍스 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 이상, 0.5 중량부 이상, 1 중량부 이상, 2 중량부 이상, 3 중량부 이상, 4 중량부 이상 또는 5 중량부 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어 상기 아크릴산에틸에스테르의 함량은 합성 라텍스 100 중량부에 대하여 5 중량부 이하, 4 중량부 이하, 3 중량부 이하, 2 중량부 이하, 1 중량부 이하 또는 0.1 중량부 이하일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 일 실시예로서 상기 아크릴산에틸에스테르가 0.1 중량부 미만으로 포함되면 합성 라텍스의 연성이 충분히 확보되지 못하고 5 중량부를 초과하면 콘크리트의 강성을 저하시킬 수 있다. 보다 구체적으로는 상기 아크릴산에틸에스테르를 합성 라텍스 100 중량부에 대하여 2.5 내지 5 중량부로 포함할 수 있다.
예를 들어 상기 2-에틸헥실아크릴레이트의 함량은 합성 라텍스 100 중량부에 대하여 1 중량부 이상, 2 중량부 이상, 3 중량부 이상, 4 중량부 이상 또는 5 중량부 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어 상기 2-에틸헥실아크릴레이트의 함량은 합성 라텍스 100 중량부에 대하여 5 중량부 이하, 4 중량부 이하, 3 중량부 이하, 2 중량부 이하 또는 1 중량부 이하일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 일 실시예로서 상기 2-에틸헥실아크릴레이트가 1 중량부 미만으로 포함되면 합성 라텍스의 연성이 충분히 확보되지 못하고 5 중량부를 초과하면 콘크리트의 강성을 저하시킬 수 있다.
일 실시예로서, 상기 아크릴로니트릴은 합성 라텍스의 강성을 보강하며, 시멘트와의 혼화성을 증가시키고, 콘크리트의 인장강도 및 단면파괴 저항성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어 상기 아크릴로니트릴의 함량은 합성 라텍스 100 중량부에 대하여 1 중량부 이상, 2 중량부 이상, 3 중량부 이상, 4 중량부 이상, 5 중량부 이상, 6 중량부 이상, 7 중량부 이상, 8 중량부 이상 또는 9 중량부 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어 상기 아크릴로니트릴의 함량은 합성 라텍스 100 중량부에 대하여 10 중량부 이하, 9 중량부 이하, 8 중량부 이하, 7 중량부 이하, 6 중량부 이하, 5 중량부 이하, 4 중량부 이하, 3 중량부 이하 또는 2 중량부 이하일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 일 실시예로서 상기 아크릴로니트릴의 함량이 1 중량부 미만이면 콘크리트의 인장강도 및 단면파괴 저항성 향상 효과가 미미하며, 10 중량부 초과이면 황변현상이 발생할 수 있다. 보다 구체적으로는 상기 아크릴로니트릴을 합성 라텍스 100 중량부에 대하여 2.5 내지 10 중량부로 포함할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 합성 라텍스는 합성 라텍스 100 중량부에 대하여, 스티렌 10-20 중량부, 아크릴산 0.1-5 중량부, 메타크릴산메틸에스테르 0.1-5 중량부, 아크릴산부틸에스테르 10-30 중량부, 아크릴산에틸에스테르 0.1-5 중량부, 아크릴로니트릴 1-10 중량부 및 2-에틸헥실아크릴레이트 1-5 중량부를 포함할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 조성물은 유화제를 더 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 유화제는 비이온계 유화제 및 음이온계 유화제 중 하나 이상을 포함할 수 있으나, 상기 합성 라텍스의 계면장력을 낮춰줄 수 있는 것이라면 그 종류에 제한되지 않고 모두 포함할 수 있다. 상기 비이온계 유화제는 예를 들어 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르를 포함할 수 있다. 음이온계 유화제는 예를 들어 소듐 도데실설페이트를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 조성물은 압축강도, 균열저항성, 유연성, 부착성, 저온안정성, 작업성을 위해 적절한 유리전이온도를 가질 수 있으며, 예를 들어 상기 유리전이온도는 0 내지 10℃일 수 있다. 상기 온도 범위는 종래 사용되던 SBR 라텍스의 유리전이온도인 -10 내지 0℃와는 상이한 것으로, 본 발명의 일 실시예들에 따른 합성 라텍스로 인한 것이다. 일 실시예로서, 유리전이온도가 0℃ 미만이면 조성물의 유연성, 균열저항성, 저온안정성 등은 향상되나, 도로보수용 초속경 콘크리트에서 요구하는 재령 4시간 압축강도 21 MPa 이상 발현이 어려워진다. 또한 유리전이온도가 10℃ 초과이면 조성물의 압축강도는 좋아지나 균열저항성, 유연성, 부착성이 저하될 수 있다.
일 실시예로서, 상기 합성 라텍스의 입자크기는 0.1 내지 0.3μm일 수 있다. 상기 입자크기가 0.1 μm 미만이면 시멘트와의 분산성이 떨어져 초속경 또는 조강 콘크리트에 사용하는 모바일믹서에서의 빠른 배합이 이루어지기 어렵고, 점성이 증가하게 되어 작업효율을 저하시킬 수 있다. 상기 입자 크기가 0.3μm 초과이면 초속경 또는 조강 콘크리트와 혼화시 재료분리가 일어나기 쉬우며 콘크리트의 압축강도가 낮아지고, 합성 라텍스의 분산 및 저장안정성이 떨어지게 된다.
일 실시예로서, 상기 본 발명에 따른 조성물의 pH는 2 내지 11일 수 있으며, 콘크리트 혼화성을 상승시키기 위하여 조성물의 pH는 9 내지 11일 수 있다. pH가 9 미만이면 콘크리트 혼화시 조기 응결이 일어나기 쉬우며 콘크리트내 알카리성을 저해하는 원인이 될 수 있다. 상기와 같이 pH값을 조절하기 위하여 상기 조성물은 일 실시예로서 pH 조절제를 더 포함할 수 있다. 상기 pH 조절제는 암모니아수 및 소듐 하이드록사이드 중 하나 이상을 예로 들 수 있으나, 조성물의 pH를 조절하기 위하여 본 발명의 기술분야에서 사용되는 것이라면 이에 제한되지 않고 모두 포함될 수 있다.
또한, 일 실시예로서 상기 조성물은 소포제를 더 포함할 수 있다. 상기 소포제는 실리콘계 또는 광유계 소포제를 예로 들 수 있으며, 본 발명의 기술분야에서 사용되는 것이라면 이에 제한되지 않고 모두 포함될 수 있다. 일 실시예로서 상기 소포제는 합성 라텍스 100 중량부에 대하여 0 내지 2 중량부를 사용하여 적절한 공기량을 조절할 수 있다. 적절한 공기량은 조성물 총 부피에 대하여 3 내지 6 부피%일 수 있으며, 이보다 낮을 경우 콘크리트 혼화시 압축강도는 강하나 콘크리트의 특성 및 환경적 영향에 의해 콘크리트의 수축, 팽창시에 균열이 일어날 수 있다. 상기 범위보다 높을 경우 콘크리트의 수축, 팽창시에 콘크리트 균열은 억제할 수 있으나, 압축강도가 낮아져 요구강도를 확보할 수 없다.
본 발명은 일 실시예로서 상기 콘크리트 혼화용 조성물의 제조방법을 제공할 수 있다.
일 실시예로서 상기 제조방법은, 반응기에서 정제수, 비이온계 유화제, 음이온계 유화제, 스티렌 모노머, 아크릴산 모노머, 메타크릴산메틸에스테르 모노머, 아크릴산부틸에스테르 모노머, 아크릴산에틸에스테르 모노머, 아크릴로니트릴 모노머 및 2-에틸헥실아크릴레이트 모노머를 혼합하여 중합용 모노머 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 반응기에 반응개시제를 투입하여 중합시키는 중합 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 중합용 모노머 조성물을 제조하는 단계 이전에, 정제수, 비이온계 유화제, 음이온계 유화제, pH조절제, 스티렌 모노머, 아크릴산 모노머, 메타크릴산메틸에스테르 모노머, 아크릴산부틸에스테르 모노머, 아크릴산에틸에스테르 모노머, 아크릴로니트릴 모노머 및 2-에틸헥실아크릴레이트 모노머를 반응기에 투입하고 이를 중합시키는 것을 포함하는 시드(seed) 생성 단계를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 시드 생성 단계에 투입되는 성분들의 총 중량은 상기 중합용 모노머 조성물 총 중량에 대하여 0 중량% 이상, 1 중량% 이상, 2 중량% 이상, 3 중량% 이상, 4 중량% 이상, 5 중량% 이상, 6 중량% 이상, 7 중량% 이상, 8 중량% 이상, 9 중량% 이상 또는 10 중량% 이상일 수 있으며, 10 중량% 이하, 9 중량% 이하, 8 중량% 이하, 7 중량% 이하, 6 중량% 이하, 5 중량% 이하, 4 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하 또는 1 중량% 이하일 수 있다.
일 실시예로서, 상기 중합 단계는 중합용 모노머 조성물 및 반응개시제를 반응기에 3시간 내지 5시간에 걸쳐 투입하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 비이온계 유화제는 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르를 포함할 수 있고, 상기 음이온계 유화제는 소듐 도데실설페이트를 포함할 수 있다. 또한, 상기 반응개시제는 구체적으로 포타슘 퍼설페이트를 포함할 수 있다. 일 실시예로서 상기 반응개시제는 별도의 반응기에서 반응개시제를 정제수에 넣고 약 50℃로 승온하여 용융시켜 제조한 반응개시제 용액일 수 있다.
일 실시예로서 상기 제조방법은 상기 중합 단계 후 반응기에 반응개시제를 더 투입하여 추가 중합 반응시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 일 실시예로서, 상기 추가 중합 반응시키는 단계는 반응물을 냉각시킨 후 pH 조절제를 첨가하여 조성물의 pH를 9 내지 11로 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때 상기 pH 조절제는 소듐 하이드록사이드를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제조방법은 중합용 모노머 조성물 총 중량을 100 중량부라 할 때, 반응기에 정제수 10 내지 20 중량부, 비이온계 유화제 0.1 내지 1 중량부, 음이온계 유화제 0.1 내지 1 중량부, 스티렌 모노머 10 내지 20 중량부, 아크릴산 모노머 0.1 내지 5 중량부, 메타크릴산메틸에스테르 모노머 0.1 내지 5 중량부, 아크릴산부틸에스테르 모노머 10 내지 30 중량부, 아크릴산에틸에스테르 모노머 0.1 내지 5 중량부, 아크릴로니트릴 모노머 1 내지 10 중량부 및 2-에틸헥실아크릴레이트 모노머 1 내지 10 중량부를 넣어 중합용 모노머 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 반응기에 반응개시제 0.1 내지 0.5 중량부를 투입하여 중합시키는 중합 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예로서, 상기 방법은 상기 중합 단계 후 반응기에 반응개시제 0.1 내지 0.5 중량부를 더 투입하여 추가 중합 반응시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예로서 상기 시드 생성 단계는 별도의 반응기에서 상기 중합용 모노머 조성물을 제조하는 단계에 포함되는 각 성분들과 동일한 성분들을 동일한 비율로 배합하되, 상기 중합용 모노머 조성물 총 중량을 100 중량부라 할 때 상기 시드 생성 단계에 투입되는 성분들의 총 중량은 0 내지 10 중량부가 되도록 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 시드 생성 단계는 중합용 모노머 조성물 총 중량을 100 중량부라 할 때, 정제수 20 내지 30 중량부, 비이온계 유화제 0.1 내지 0.5 중량부, 음이온계 유화제 0.1 내지 0.5 중량부, pH조절제 0.1 내지 0.5 중량부, 스티렌 1 내지 2 중량부, 아크릴산 0.01 내지 0.5 중량부, 메타크릴산메틸에스테르 0.01 내지 0.5 중량부, 아크릴산부틸에스테르 1 내지 3 중량부, 아크릴산에틸에스테르 0.01 내지 0.5 중량부, 아크릴로니트릴 0.1 내지 1 중량부 및 2-에틸헥실아크릴레이트 0.1 내지 1 중량부를 반응기에 투입하고 80 내지 85℃까지 승온하며 중합시키는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예로서 상기 방법의 상기 추가 중합 반응 단계는 반응개시제를 투입한 후 30분 내지 1시간 30분 동안 반응시킨 후, 냉각하여 40℃ 이하가 되면 저장탱크로 이송하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예로서 상기 방법은 상기 중합 단계 후 조성물에 소포제를 첨가하여 조성물내 포함된 공기량을 조성물 총 부피에 대하여 3 내지 6 부피%로 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 조성물은 초속경 또는 조강 시멘트 콘크리트와 혼화성이 우수하여 콘크리트 교면 포장용, 콘크리트 도로 보수용, 또는 콘크리트 교량 보수용으로 사용될 수 있다. 보다 구체적으로는 교량 바닥판 보수용일 수 있다. 통상적으로 상기 초속경 또는 조강 콘크리트는 콘크리트의 압축강도가 교통개방이 가능한 21MPa 이상으로 발현되는데 소요되는 시간에 따라 구분되며, 초속경 타입은 약 4시간, 조강 타입은 약 24시간이 소요되는 것을 의미한다. 통상적으로 보수 대상구간의 교통량에 따라 상기 타입 중 선택하여 적용될 수 있다.
종래 SBR계 라텍스는 스티렌과 부타디엔이 모노머로 사용되는데, 첨가량이 따라 점도가 민감하게 변하며, 콘크리트와의 혼합 시 시멘트와의 반응으로 덩어리가 생기기 쉽고, 콘크리트 배합 시 시간에 따란 유동성의 저하가 큰 것이 단점으로 알려져 있다. 이로 인해 타설 시 콘크리트 혼합장비인 모빌카에서 토출구가 자주 막히는 현상이 발생하며 유동성이 불균일해져서 작업에 지장을 초래하는 경우가 많다. 반면 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 조성물을 사용하여 콘크리트를 제조하면, 수화로 인해 발생되는 콘크리트의 온도변형과 자기수축변형 등으로 야기되는 균열발생을 억제할 수 있다. 콘크리트와의 혼합시 특히 초속경 콘크리트의 조기 응결을 막아 시간에 따른 유동성 저하가 없고, 콘크리트가 굳기 시작하기 전까지 유동성을 유지할 수 있어 작업성이 우수하다. 적절한 경화속도와 슬럼프 유지시간을 조절할 수 있어 시공이 용이하다. 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 조성물은 콘크리트 개질에 사용시 추가 계면활성제가 필요하지 않아 장시간 저장에도 계면활성제의 분리가 일어나지 않고, 제조과정을 단순화시켜 빠른 제조가 가능하다.
이하, 실시예, 비교예 및 시험예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들은 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이 실시예, 비교예 및 시험예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.
[실시예 1]
라텍스 조성물 총 중량을 1,000 중량부라 할 때, 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르 0.6 중량부, 소듐 도데실설페이트 3.6 중량부, 소듐 하이드록사이드 1.8 중량부, 정제수 275.6 중량부를 반응기에 넣고 85℃로 승온한다. 이후 별도의 반응기에 반응개시제로 포타슘 퍼설페이트 4.3 중량부에 정제수 53.9 중량부를 넣고 50℃로 승온하여 포타슘 퍼설페이트를 녹여 포타슘 퍼설페이트 용액을 제조한 다음, 상기 반응기에서 제조한 포타슘 퍼설페이트 용액 17.5 중량부를 투입한다.
정제수 14.9 중량부, 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르 0.84 중량부, 소듐 도데실설페이트 0.96 중량부, 스티렌 17.97 중량부, 아크릴산 1.08 중량부, 메타크릴산메틸에스테르 0.6 중량부, 아크릴산부틸에스테르 15.58 중량부, 아크릴산에틸에스테르 3.0 중량부, 아크릴로니트릴 5.99 중량부 및 2-에틸헥실아크릴레이트 2.4 중량부를 혼합하여 반응기에 넣고 30분간 교반하여 시드(seed)를 생성하였다.
이후 다른 반응기에 정제수 134.8 중량부, 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르 7.5 중량부, 소듐 도데실설페이트 8.6 중량부, 스티렌 161.8 중량부, 아크릴산 9.7 중량부, 메타크릴산메틸에스테르 5.4 중량부, 아크릴산부틸에스테르 140.2 중량부, 아크릴산에틸에스테르 27.0 중량부, 아크릴로니트릴 53.9 중량부, 2-에틸헥실아크릴레이트 21.6 중량부의 중합용 모노머 조성물을 넣고 에멀젼을 제조하였다.
이 후 상기 시드를 생성한 반응기에 상기 중합용 모노머 조성물과 시드 생성용으로 사용하고 남은 포타슘 퍼설페이트 용액을 85~90℃에서 4시간에 걸쳐 투입하여 중합반응을 진행하였다. 투입이 끝난 후 30~90분간 반응을 유지 후 추가로 포타슘 퍼설페이트 0.5 중량부를 투입하고 1시간 추가반응한 후 냉각하고 소듐 하이드록사이드로 pH 9~10 사이로 조절하여, 고형분 50%, 점도 80cps, pH 9.6 의 스티렌 아크릴계 합성 라텍스를 제조하였다.
[실시예 2]
라텍스 조성물 총 중량을 1,000 중량부라 할 때, 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르 0.6 중량부, 소듐 도데실설페이트 3.6 중량부, 소듐 하이드록사이드 1.8 중량부, 정제수 275.6 중량부를 반응기에 넣고 85℃로 승온한다. 이후 별도의 반응기에 반응개시제로 포타슘 퍼설페이트 4.3 중량부에 정제수 53.9 중량부를 넣고 50℃로 승온하여 포타슘 퍼설페이트를 녹여 포타슘 퍼설페이트 용액을 제조한 다음, 상기 반응기에서 제조한 포타슘 퍼설페이트 용액 17.5 중량부를 투입한다.
정제수 14.9 중량부, 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르 0.84 중량부, 소듐 도데실설페이트 0.96 중량부, 스티렌 14.38 중량부, 아크릴산 1.08 중량부, 메타크릴산메틸에스테르 0.6 중량부, 아크릴산부틸에스테르 19.17 중량부, 아크릴산에틸에스테르 3.0 중량부, 아크릴로니트릴 5.99 중량부 및 2-에틸헥실아크릴레이트 2.4 중량부를 혼합하여 반응기에 넣고 30분간 교반하여 시드(seed)를 생성하였다.
이후 다른 반응기에 정제수 134.8 중량부, 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르 7.5 중량부, 소듐 도데실설페이트 8.6 중량부, 스티렌 129.4 중량부, 아크릴산 9.7 중량부, 메타크릴산메틸에스테르 5.4 중량부, 아크릴산부틸에스테르 172.6 중량부, 아크릴산에틸에스테르 27.0 중량부, 아크릴로니트릴 53.9 중량부, 2-에틸헥실아크릴레이트 21.6 중량부의 중합용 모노머 조성물을 넣고 에멀젼을 제조하였다.
이 후 상기 시드를 생성한 반응기에 상기 중합용 모노머 조성물과 시드 생성용으로 사용하고 남은 포타슘 퍼설페이트 용액을 85~90℃에서 4시간에 걸쳐 투입하여 중합반응을 진행하였다. 투입이 끝난 후 30~90분간 반응을 유지 후 추가로 포타슘 퍼설페이트 0.5 중량부를 투입하고 1시간 추가반응한 후 냉각하고 소듐 하이드록사이드로 pH 9~10 사이로 조절하여, 고형분 50%, 점도 80cps, pH 9.6 의 스티렌 아크릴계 합성 라텍스를 제조하였다.
[실시예 3]
라텍스 조성물 총 중량을 1,000 중량부라 할 때, 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르 0.6 중량부, 소듐 도데실설페이트 3.6 중량부, 소듐 하이드록사이드 1.8 중량부, 정제수 275.6 중량부를 반응기에 넣고 85℃로 승온한다. 이후 별도의 반응기에 반응개시제로 포타슘 퍼설페이트 4.3 중량부에 정제수 53.9 중량부를 넣고 50℃로 승온하여 포타슘 퍼설페이트를 녹여 포타슘 퍼설페이트 용액을 제조한 다음, 상기 반응기에서 제조한 포타슘 퍼설페이트 용액 17.5 중량부를 투입한다.
정제수 14.9 중량부, 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르 0.84 중량부, 소듐 도데실설페이트 0.96 중량부, 스티렌 21.57 중량부, 아크릴산 1.08 중량부, 메타크릴산메틸에스테르 0.6 중량부, 아크릴산부틸에스테르 15.58 중량부, 아크릴산에틸에스테르 3.0 중량부, 아크릴로니트릴 2.4 중량부 및 2-에틸헥실아크릴레이트 2.4 중량부를 혼합하여 반응기에 넣고 30분간 교반하여 시드(seed)를 생성하였다.
이후 다른 반응기에 정제수 134.8 중량부, 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르 7.5 중량부, 소듐 도데실설페이트 8.6 중량부, 스티렌 194.1 중량부, 아크릴산 9.7 중량부, 메타크릴산메틸에스테르 5.4 중량부, 아크릴산부틸에스테르 140.2 중량부, 아크릴산에틸에스테르 27.0 중량부, 아크릴로니트릴 21.6 중량부, 2-에틸헥실아크릴레이트 21.6 중량부의 중합용 모노머 조성물을 넣고 에멀젼을 제조하였다.
이 후 상기 시드를 생성한 반응기에 상기 중합용 모노머 조성물과 시드 생성용으로 쓰고 남은 포타슘 퍼설페이트 용액을 85~90℃에서 4시간에 걸쳐 투입하여 중합반응을 진행하였다. 투입이 끝난 후 30~90분간 반응을 유지 후 추가로 포타슘 퍼설페이트 0.5 중량부를 투입하고 1시간 추가반응한 후 냉각하고 소듐 하이드록사이드로 pH 9~10 사이로 조절하여, 고형분 50%, 점도 80cps, pH 9.6 의 스티렌 아크릴계 합성 라텍스를 제조하였다.
[실시예 4]
라텍스 조성물 총 중량을 1,000 중량부라 할 때, 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르 0.6 중량부, 소듐 도데실설페이트 3.6 중량부, 소듐 하이드록사이드 1.8 중량부, 정제수 275.6 중량부를 반응기에 넣고 85℃로 승온한다. 이후 별도의 반응기에 반응개시제로 포타슘 퍼설페이트 4.3 중량부에 정제수 53.9 중량부를 넣고 50℃로 승온하여 포타슘 퍼설페이트를 녹여 포타슘 퍼설페이트 용액을 제조한 다음, 상기 반응기에서 제조한 포타슘 퍼설페이트 용액 17.5 중량부를 투입한다.
정제수 14.9 중량부, 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르 0.84 중량부, 소듐 도데실설페이트 0.96 중량부, 스티렌 11.98 중량부, 아크릴산 1.08 중량부, 메타크릴산메틸에스테르 6.59 중량부, 아크릴산부틸에스테르 15.58 중량부, 아크릴산에틸에스테르 3.0 중량부, 아크릴로니트릴 5.99 중량부 및 2-에틸헥실아크릴레이트 2.4 중량부를 혼합하여 반응기에 넣고 30분간 교반하여 시드(seed)를 생성하였다.
이후 다른 반응기에 정제수 134.8 중량부, 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르 7.5 중량부, 소듐 도데실설페이트 8.6 중량부, 스티렌 107.8 중량부, 아크릴산 9.7 중량부, 메타크릴산메틸에스테르 59.3 중량부, 아크릴산부틸에스테르 140.2 중량부, 아크릴산에틸에스테르 27.0 중량부, 아크릴로니트릴 53.9 중량부, 2-에틸헥실아크릴레이트 21.6 중량부의 중합용 모노머 조성물을 넣고 에멀젼을 제조하였다.
이 후 상기 시드를 생성한 반응기에 상기 중합용 모노머 조성물과 시드 생성용으로 쓰고 남은 포타슘 퍼설페이트 용액을 85~90℃에서 4시간에 걸쳐 투입하여 중합반응을 진행하였다. 투입이 끝난 후 30~90분간 반응을 유지 후 추가로 포타슘 퍼설페이트 0.5 중량부를 투입하고 1시간 추가반응한 후 냉각하고 소듐 하이드록사이드로 pH 9~10 사이로 조절하여, 고형분 50%, 점도 80cps, pH 9.6 의 스티렌 아크릴계 합성 라텍스를 제조하였다.
[시험예 1] 라텍스 물성 비교
본 발명의 상기 실시예 1 내지 4의 물성을 현재 시판되고 있는 콘크리트용 SBR 라텍스(비교예 1)와 비교하였다.
구체적으로, pH는 25℃에서 pH-미터(pH-meter; 420A, Orion)를 사용하여 측정하였다. 고형분 농도는 수분 측정기(Moisture analyzer; XM60, Precisa)를 사용하여 측정하였다. 점도는 25℃, Spindle No 2, RPM 60의 조건에서 회전 점도계(Rotational viscometer; LV-DB1+, Brookfield)를 사용하여 측정하였다. 입자크기는 레이저 회절 입도 분석기(Laser Diffraction Particle Size Analyzer; LS 13 320, Beckman Coulter)를 사용하여 측정하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1
pH 9.6 9.6 9.8 9.8 9.7
고형분 농도 (%) 46.9 46.8 46.9 46.8 46.5
점도 80 88 55 280 20
입자크기(nm) 165 166 170 121 165
상기 표 1과 같이 실시예 3 및 4는 라텍스의 점도가 100cps를 초과한데 반해, 본 발명의 실시예 1 및 2는 점도가 100cps 이하로 비교예 1인 시판되는 SBR 라텍스와 비슷한 합성 라텍스 물성을 나타내었다.
[시험예 2] 라텍스 혼입 콘크리트 비교 1
상기 제조한 실시예 1 내지 4를 동일한 고형분 농도로 조정한 후, 실시예 1 내지 4 및 비교예 1의 라텍스 시료를 이용하여 라텍스 혼입 콘크리트 조성물을 통상적인 제조방법에 따라 각각 제조하였다. 구체적으로, 통상적인 방법에 따라 골재와 모래 시멘트를 적당히 섞은 후 배합수와 라텍스를 섞어 동시에 넣고 고르게 혼합하여 제조하였으며, 상기 방법은 작업자의 경험과 숙련도에 따라 순서에 상관없이 고르게 섞이기만 하면 이에 제한되지 않는다. 이때, 배합조건은 하기 표 2와 같다.
단위량(kg/m3)
배합수 시멘트 모래 굵은 골재 라텍스
76 360 918 766 115
상기 표 2의 시멘트는 시판되고 있는 초속경 시멘트(제조사: 쌍용양회)를 사용하였다.
상기 표 2의 모래는 잔골재 품질기준 KS F 2504의 비중(절대건조) 2.5 이상, 흡수율(%) 3.0 이하, KS F 2512의 안정성(%) 10 이하, 점토덩어리 함유량 1.0 이하, KS F 2511의 No. 200체(0.08 mm)에 통과량 3.0 이하와 ASTM C 123 비중 2.0의 액체에 뜨는 것 0.5 이하를 만족하는 재료를 사용하였다.
상기 표 2의 굵은골재는 굵은 골재 품질기준 KS F 2503의 비중 2.5 이상, 흡수량(%) 3.0 이하, KS F 2505의 다져진 상태의 단위질량(kg/m3) 1,100 이상, KS F 2507의 안정성 시험(%)(황산나트륨 사용) 12.0 이하, KS F 2508의 마모감량(%) 35이하, KS F 2512의 점토덩어리 함유량 0.25 이하, KS F 2516의 연한석편 (%) 5.0 이하, KS F 2511의 골재씻기시험 손실율(%) 1.0이하, ASTM C 123 비중 2.0의 액체에 뜨는 것 0.5 이하를 만족하는 재료를 사용하였다.
상기 콘크리트 배합조건에 의거하여 재령 4시간 기준 압축강도 21 MPa로 제작된 라텍스 혼입 콘크리트의 압축강도 및 슬럼프 공기량을 측정하여, 하기 표 3에 그 결과를 나타내었다.
시험 항목 슬럼프 (mm) 공기량 압축강도 경화 개시 시간
10min. 20min. (%) 4시간 MPa 1일 MPa (min.)
실시예 1 220 230 4.5 24.6 35.6 35
실시예 2 200 210 4.3 23.2 34.4 34
실시예 3 230 225 3.3 21.5 30.5 38
실시예 4 190 200 3.2 21.2 32.6 45
비교예 1 200 150 4.4 22.6 33.4 22
상기 표 3에서 슬럼프는 KS F 2402, 공기량은 KS F 2449, 압축강도는 KS F 2405의 규정에 따라 측정하였다.
상기 표 3의 결과에 의하면, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 4의 합성라텍스 혼입 콘크리트는 비교예 1의 합성라텍스 혼입 콘크리트와 유사한 슬럼프, 공기량 및 압축강도를 나타내면서도 슬럼프의 유지시간 및 경화 개시시간은 더 우수한 결과를 나타내었다. 실시예 1 내지 4는 비교예 1보다 경화 시작 시간이 느리면서 4시간 압축강도가 유사하다. 또한, 실시예 1 내지 4는 비교예 1보다 시간에 따른 슬럼프의 변화가 적어 기존보다 긴 시간 동안 유동성을 확보할 수 있었다. 이는 본 발명에 따른 합성 라텍스가 종래 SBR 라텍스의 초속경 라텍스 콘크리트를 배합 후 빠르게 응결되면서 작업 중에 굳어가는 문제점을 해결한 것으로, 초속경 콘크리트의 작업성 개선에 크게 기여할 수 있음을 의미한다.
[시험예 3] 라텍스 혼입 콘크리트 비교 2
아래 표 4와 같이 상기 시험예 2에서 실시예 1 내지 4 및 비교예 1의 라텍스 사용량을 기준 사용량에서 80%로 줄인 것(라텍스 사용량: 115 -> 92 kg/m3)을 제외하고는 시험예 2와 동일한 방법 및 조건으로 라텍스 혼입 콘크리트를 제조하여 슬럼프, 공기량, 압축강도, 경화개시시간을 측정하였다.
단위량(kg/m3)
배합수 시멘트 모래 굵은 골재 라텍스
99 360 918 766 92
시험 항목 슬럼프 (mm) 공기량 압축강도 경화 개시 시간
10min. 20min. (%) 4시간 MPa 1일 MPa (min.)
실시예 1 215 225 4.3 23.6 33.6 33
실시예 2 190 200 3.9 22.8 34.4 32
실시예 3 220 225 3.2 21.2 31.5 33
실시예 4 180 200 3.2 19.8 32.3 38
비교예 1 180 - 3.4 22.4 33.2 14
그 결과, 상기 표 5와 같이 본 발명에 따른 실시예 1 내지 4는 라텍스의 사용량을 80%로 줄여도 라텍스 함량이 요구물성에 큰 영향을 주지 않아, 도로포장에 사용하는데 문제가 없는 것으로 나타났다. 반면, 종래 SBR 합성 라텍스인 비교예 1은 기준 사용량에서 라텍스의 함량이 줄어들 경우 20min. 슬럼프를 측정할 수 없을 정도로 빠르게 경화가 시작되어 작업성을 확보할 수 없었다. 상기 결과는 종래 여러 환경적 영향이 많은 시공 현장에서 사용하는 모바일 믹서 시공의 특성상 환경적 영향을 많이 받으며 특히 시공이 마무리되기 전에 굳을 경우 균열에 취약하여 재보수를 해야하는 문제가 있었는데, 본 발명에 따른 합성 라텍스를 사용하여 콘크리트를 개질할 경우 이를 해결하여 환경적인 오차범위를 넓혀주고 여러 작업환경에서 안정적으로 시공할 수 있게 함을 의미한다.
상기 실시형태들은 본 발명의 설명을 위해 개시되었으며, 상기 설명은 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다. 따라서, 본 발명의 의미 및 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정, 변형, 및 대체가 당해 기술분야의 통상의 기술자에게서 발생될 수 있다.

Claims (10)

  1. 스티렌, 아크릴산, 메타크릴산메틸에스테르, 아크릴산부틸에스테르, 아크릴산에틸에스테르, 아크릴로니트릴 및 2-에틸헥실아크릴레이트를 포함하는 모노머의 중합체를 포함하는 스티렌 아크릴계 합성 라텍스를 포함하고,
    상기 합성 라텍스는 합성 라텍스 100 중량부에 대하여, 스티렌 10-20 중량부, 아크릴산 0.1-5 중량부, 메타크릴산메틸에스테르 0.1-5 중량부, 아크릴산부틸에스테르 10-30 중량부, 아크릴산에틸에스테르 0.1-5 중량부, 아크릴로니트릴 1-10 중량부 및 2-에틸헥실아크릴레이트 1-5 중량부를 포함하며,
    pH가 9 내지 11이고,
    초속경 또는 조강 콘크리트 혼화용인, 콘크리트 혼화용 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 조성물은 유화제, 소포제 및 pH 조절제 중 하나 이상을 더 포함하는, 콘크리트 혼화용 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 조성물의 유리전이온도는 0 내지 10℃인, 콘크리트 혼화용 조성물.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 조성물은 콘크리트 교면 포장용, 콘크리트 도로 보수용, 또는 콘크리트 교량 보수용인, 콘크리트 혼화용 조성물.
  7. 제1항, 제3항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항의 콘크리트 혼화용 조성물을 제조하는 방법으로, 상기 방법은,
    반응기에서 정제수, 비이온계 유화제, 음이온계 유화제, 스티렌 모노머, 아크릴산 모노머, 메타크릴산메틸에스테르 모노머, 아크릴산부틸에스테르 모노머, 아크릴산에틸에스테르 모노머, 아크릴로니트릴 모노머 및 2-에틸헥실아크릴레이트 모노머를 혼합하여 중합용 모노머 조성물을 제조하는 단계; 및
    상기 반응기에 반응개시제를 투입하여 중합시키는 중합 단계;
    를 포함하고,
    상기 중합 단계에 의해 스티렌 아크릴계 합성 라텍스가 제조되며, 상기 합성 라텍스는 합성 라텍스 100 중량부에 대하여, 스티렌 10-20 중량부, 아크릴산 0.1-5 중량부, 메타크릴산메틸에스테르 0.1-5 중량부, 아크릴산부틸에스테르 10-30 중량부, 아크릴산에틸에스테르 0.1-5 중량부, 아크릴로니트릴 1-10 중량부 및 2-에틸헥실아크릴레이트 1-5 중량부를 포함하고,
    상기 방법에 의해 제조된 조성물의 pH는 9 내지 11이고, 초속경 또는 조강 콘크리트 혼화용인, 콘크리트 혼화용 조성물 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 중합용 모노머 조성물을 제조하는 단계 이전에, 정제수, 비이온계 유화제, 음이온계 유화제, pH조절제, 스티렌 모노머, 아크릴산 모노머, 메타크릴산메틸에스테르 모노머, 아크릴산부틸에스테르 모노머, 아크릴산에틸에스테르 모노머, 아크릴로니트릴 모노머 및 2-에틸헥실아크릴레이트 모노머를 혼합하여 반응기에 투입하고 이를 중합시키는 것을 포함하는 시드(seed) 생성 단계를 더 포함하며,
    상기 시드 생성 단계에 투입되는 성분들의 총 중량은 상기 중합용 모노머 조성물 총 중량에 대하여 0 중량% 초과 10 중량% 이하인, 콘크리트 혼화용 조성물 제조방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 중합 단계 후 반응기에 반응개시제를 더 투입하여 추가 중합 반응시키는 단계를 더 포함하고,
    상기 추가 중합 반응시키는 단계는 반응물을 냉각시킨 후 pH 조절제를 첨가하여 조성물의 pH를 9 내지 11로 조절하는 단계를 더 포함하는, 콘크리트 혼화용 조성물 제조방법.
  10. 삭제
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