KR20010034109A - 분말상 수경성 조성물용 분산제의 제조방법 - Google Patents

분말상 수경성 조성물용 분산제의 제조방법 Download PDF

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하야시히로시
츠카다가즈히사
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마키노겐지로
다키모토마사키
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가무라 미치오
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Abstract

본 발명은 폴리알킬렌 글리콜 사슬을 갖는 폴리카르복실레이트 고분자 화합물을 주성분으로 하는 액에 환원제를 첨가하고, 이어서 건조, 분말화함을 특징으로 하는 분말상 수경성 조성물용 분산제의 제조방법; 수경성 조성물 제조용 분말상 분산제; 이 분산제를 함유하는 수경성 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 우수한 유동성과 분산성을 갖는 수경성 조성물 제조용 분말상 분산제를 제공한다. 이 분산제는 미리 시멘트에 첨가할 수 있다.

Description

분말상 수경성 조성물용 분산제의 제조방법{PROCESS FOR PRODUCING DISPERSANT FOR POWDERY HYDRAULIC COMPOSITION}
콘크리트아 몰타르 등의 경화 시멘트를 사용한 조성물의 강도나 내구성은 일반적으로 물/시멘트비(W/C)가 작을수록 향상되나, W/C비가 작으면 유성이나 작업성이 나쁘게 되는 문제가 있기 때문에, W/C비가 작아도 양호한 유동성이 확보하기 위하여 시멘트 분산제가 사용되고 있다. 이와 같은 수경성 조성물용 분산제로서는 나프탈렌술포네이트 염 - 포르말린 축합물이나 멜라민술포네이트 염 - 포르말린 축합물을 주성분으로 하는 액상 분산제 및 분말상 분산제가 널리 사용되고 있으나, 유동성이 시간이 경과함에 따라 현저히 저하하고, 그 때문에 작업성이 떨어지는 문제문제가 있기 때문에 아크릴산 또는 메타크릴산 등의 폴리카르복실산계의 고분자 화합물을 유효성분으로 하는 분산제도 널리 사용되고 있다.
그러나, 폴리카르복실산계 고분자 화합물을 주성분으로 하는 분산제는 액상의 것이 일반적이기 때문에, 예를 들면 플래스터 재료로 빈번하게 사용되는 프리믹스 제품으로 미리 배합하여 놓는 것이 실질적으로 불가능하거나, 분말상 분산제에 비하여 수송면이나 용기 및 용기 처리 등에서 많은 배려가 필요하고, 그 때문에 경비도 높게 되는 등의 문제가 있었다. 또한, 술포네이트 염 - 포르말린 축합물에서는 포르말린이 유해물질이기 때문에 그의 취급이나 사용에서 필연적으로 제약을 받을 수 밖에 없었다.
그 때문에 폴리카르복실산계 고분자 화합물을 주성분으로 하는 분산제를 분말화하는 것이 시도되었으나, 공지의 분말화 방법(일본국 특공평 7-14829호)에 물에 대한 용해도가 높은 분말상 분산제를 얻으려면, 분말제조 과정중에 불용성 겔이 생성하고, 얻어진 분말은 분산작용을 비롯한 성상면에서의 안정성이 불량하게 된다.
또한, 분무 건조장치를 사용한 분말화 방법(일본국 특허 제 266761호)도 알려져 있으나, 다량의 무기분체를 병용하지 않으면 안되기 때문에 분산제중의 폴리카르복실산계 고분자 화합물 함량이 저하되거나, 무기 분체에 흡착되어 수용액 상태에서 사용한 경우보다도 분산성능이 저하하는 문제가 있다. 또한, 100%에 가끼운 고농도 분말 분산제를 제조하고자 하는 경우, 건조탑에서 부착에 의한 수율저하의 문제가 있다. 또한, 교반 건조기를 사용하여 점탄성(粘彈性)이 높은 고분자 화합물을 분말화하는 경우, 모터에 과부가 걸리기 때문에 연속적으로 안전한 작업이 될 수 없다. 또한, 건조과정에서 생기는 물은 높은 COD를 나타내기 때문에 추가의 배수처리를 필요로 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 성능이 높은 폴리알킬렌글리콜 사슬을 함유하는 폴리카르복실산계 고분자 화합물을 사용하여 유동성이 양호한 분말상 수경성 조성물용 분산제를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 효율적으로 분산제를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 분산제를 함유하는 수경성 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명은 유동성이 우수한 시멘트 등의 분말상 수경성 조성물용 분산제; 이 분산제의 제조 방법; 및 이 분산제를 함유하는 수경성 조성물에 관한 것이다. 더 상세히는 본 발명은 프리믹스 수경성 조성물에 미리 배합할 수 있는 분말상 분산제; 이 분산제의 제조방법; 및 이 분산제를 함유하는 각종 수경성 조성물에 관한 것이다.
상기 문제점을 감안하여, 본 발명자는 여러 가지로 검토하여 본 결과, 폴리알킬렌글리콜 사슬을 함유하는 폴리카르복실산계 고분자 화합물에 환원제를 첨가, 배합하면 효율 좋고, 유동성이 우수한 분말상 분산제가 얻어질 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
즉, 본 발명은 폴리알킬렌글리콜 사슬을 함유하는 폴리카르복실산계 고분자 화합물을 주성분으로 하는 액에 환원제를 첨가하고, 이어서 건조 분말화함을 특징으로 하는 분말상 수경성 조성물용 분산제의 제조방법을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명은 이렇게 하여 얻어진 분말상 수경성 조성물용 분산제를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 수경성 물질과 분말상 수경성 조성물용 분산제를 함유하는 과립상 수경성 조성물을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 결합재, 골재, 팽창 증진재 및 전술한 분말상 수경성 조성물용 분산제를 함유하는 시멘트 그라우트 조성물을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 결합재, 미세 골재, 소포제, 및 전술한 분말상 수경성 조성물용 분산제를 함유하는 셀프 레벨링 시멘트 조성물을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 급속 경화 시멘트, 석고 및 전술한 분말상 수경성 조성물용 분산제를 함유하는 급속 경화형 그라우트 조성물을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 급속 경화 시멘트, 석고, 소포제 및 전술한 분말상 수경성 조성물용 분산제를 함유하는 급속 경화형 셀프 레벨 조성물을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 전술한 분말상 수경성 조성물용 분산제와 칼슘 알루미네이트류를 주성분으로 하는 시멘트를 함유하는 시멘트 조성물을 제공하는 것이다.
[발명 실시하기 위한 최선의 형태]
본 발명에서 사용되는 폴리알킬렌 글리콜 사슬을 갖는 폴리카르복실산계 고분자 화합물은 시멘트 분산제로서 사용되는 것이면 특히 한정하지 않고, 예를 들면 (A) 폴리알킬렌 글리콜 사슬을 갖는 (메타)아크릴산계 공중합체 및 (B) 폴리알킬렌 글리콜 사슬을 갖는 말레인산 공중합체 (다만, (B)의 경우, 다가 금속염을 제외한다) 등을 들 수 있으며, 이들은 1종으로도 또는 2종이상을 혼합하여 사용하여도 좋다.
이들 중, (A)로서는 기 -COOM(식중, M은 수소원자, 알카리금속, 알카리토금속, 암모늄 또는 유기 아민을 나타낸다) 및 폴리알킬렌 글리콜 사슬을 갖는 (메타)아크릴산계 공중합체가 바람직한 것으로 들 수 있다. 또한 (B)로서는 폴리알킬렌 글리콜 알케닐 에테르-무수 말레인산 공중합체(다만, 다가 금속염은 제외한다) 등이 바람직한 것으로 들 수 있다.
상기 (A) (메타)아크릴산계 공중합체의 기 -COOM 중의 M은 수소원자; 나트륨, 칼륨 등의 알카리 금속; 칼슘, 마그네슘 등의 알카리토금속; 암모늄 또는 유기 아민이 바람직하다.
상기 (A)와 (B)에서 폴리알킬렌글리콜 사슬로서는 탄소수 2∼4의 폴리알킬렌글리콜 사슬이 바람직하고, 더욱 바람직하기로는 -O(CH2CH(Ra)O)n-로 표시되는 것이다. -O(CH2CH(Ra)O)n- 에서, Ra는 수소원자 또는 메틸기를 나타내고, n는 2∼200이나, 5∼109가 바람직하고, 특히 20∼109, 더욱이 30∼109가 바람직하다.
또한, 상기 (A) 공중합체중, 바람직한 것으로서는 하기 식(1) 및 (2)로 표시되는 적어도 2종이상의 상이한 구성 단위를 갖는 아크릴산계 공중합체 또는 메타아크릴산계 공중합체를 들 수 있다.
(식중, R1, R2및 R3는 동일 또는 상이한 것으로서, 수소원자 또는 메틸기를 나타내고; R4는 탄소수 1∼3의 알킬기를 나타내고; M1은 수소원자, 알카리 금속, 알카리토금속, 암모늄 또는 유기 아민을 나타내고; Y는 -CH2O- 또는 -COO-를 나타내고; n은 2∼200이다)
구성단위(2)에는 Y가 -CH2O-인 구성단위와 Y가 -COO-인 구성단위인 2종이 있으며, 이들 2종중 어느 하나 또는 양자가 공중합체(A)에 존재할 수 있다. 양자가 존재하는 경우, 구성 단위의 하나가 2∼200의 평균분자수 (n)를 가지며, 바람직하기로는 Y가 -COO-인 구성단위의 양이 1∼30 mol%이고, Y가 -CH2O-인 구성단위의 양이 1∼30 mol%인 것이다.
전술한 식(1) 또는 (2)로 표시되는 구성단위에 더하여 하기 식(3) 및 (4)로 표시되는 구성단위의 적어도 1종을 함유하는 (메타)아크릴산계 고분자 화합물을 함유할 수 있다.
[식중, R5는 수소원자 또는 메틸기이며; R6는 탄소수 1∼3의 알킬기를 나타내고; X는 SO3M2또는 -O-Ph-SO3M2(여기서, M2는 수소원자, 알카리 금속, 알카리토금속, 암모늄 또는 유기 아민을 나타내고; Ph는 페닐렌기를 나타낸다)].
또한, (A) (메타)아크릴산계 공중합체의 바람직한 것으로서는 전체 구성단위 중에 식(1)로 표시되는 구성단위(1)를 40∼80 몰%, 식(2)로 표시되는 구성단위(2)를 1∼45 몰%, 식(3)으로 표시되는 구성단위(3)를 2∼25 몰% 및 식(4)로 표시되는 구성단위(4)를 3∼20 몰%의 비율로 함유하는 수평균 분자량 2000∼50000의 (메타)아크릴산계 공중합체를 들 수 있다.
전술한 식(1)∼(4)에서 R1및 R2의 각각은 메틸기를 나타낸다. R4및 R6의 각각은 메틸기, 에틸기, n-프로필기 또는 i-프로필기를 나타낸다. 이들 중, 메틸기가 바람직하다. M1은 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘 또는 알칸올아민이 바람직하다. 이들 중, 특히 물에 대한 용해성의 면에서 나트륨이 바람직하다. 또한, 기 X중의 M2로서는 나트륨, 칼륨 등의 알카리금속원자, 칼슘, 마그네슘 등의 알카리토금속, 암모늄 및 에탄올아민 등의 알칸올아민 등을 들 수 있다. 이들 중, X로서는 -SO3Na 가 바람직하다. 또한, 식 (2)중, n은 2∼200, 바람직하기로는 5∼109, 더 바람직하기로는 20∼109, 아주 바람직하기로는 30∼109이다. 구성단위(1)은 40∼80 mol%가 바람직하고, 특히 45∼75 mol%가 바람직하다. 구성단위(2)는 1∼45 mol%가 바람직하고, 특히 3∼40 mol%가 바람직하다. 구성단위(3)은 2∼25 mol%가 바람직하고, 특히 5∼20 mol%가 바람직하다. 구성단위(4)는 3∼20 mol%가 바람직하고, 특히 5∼15 mol%가 바람직하다. 또, 구성단위의 mol%는 (1)∼(4)의 전체 구성단위 100 mol%로 한 경우의 각각의 구성단위의 mol%이다.
또한, 특히 (A) (메타)아크릴산계 공중합체의 바람직한 것으로서는 전체 구성 단위중에 하기 식(5)로 표시되는 구성단위 40∼70 mol%, 하기 식(6)로 표시되는 구성단위 5∼30 mol%, 하기 식(7)로 표시되는 구성단위 1∼20 mol%, 하기 식(8)로 표시되는 구성단위 1∼30 mol% 및 하기 식(9)로 표시되는 구성단위 1∼30 mol%의 비율로 함유하는 수평균 분자량 2,000∼50,000의 (메타)아크릴산계 공중합체를 들 수 있다.
[식중, R7, R8, R10, R11, R13및 R14는 동일 또는 상이한 것으로서 수소원자 또는 메틸기를 나타내고, R9, R12및 R15는 탄소수 1∼3의 알킬기를 나타내고, M3는 수소원자, 알카리금속, 알카리토금속, 암모늄 또는 유기 아민을 나타내고, Z는 -SO3M4또는 -O-Ph-SO3M4(여기서, M4는 수소원자, 알카리금속, 알카리토금속, 암모늄 또는 유기 아민을 나타내고, Ph는 페닐렌기를 나타낸다)을 나타내고; m은 2∼200의 정수를 나타내고, p는 2∼109의 정수를 나타낸다.]
상기 식(5)∼(9)중, R7, R10및 R13은 메틸기가 바람직하다. 또한, R9, R12및 R15는 각각 메틸기, 에틸기, n-프로필기 또는 i-프로필기를 나타낸다. 이들 중, 메틸기가 바람직하다. M3및 M4는 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘 또는 알칸올 아민이 바람직하다. 이들 중, 나트륨이 더욱 바람직하다. 기 Z로서는 -SO3Na가 바람직하다. 식(8)중의 m은 2∼200이나, 5∼109가 바람직하고, 특히 20∼109가 바람직하고, 더욱이 30∼109가 바람직하다. 또한, 식(9)중 p는 2∼109이나, 5∼50이 바람직하다. 구성단위(5)는 40∼70 mol%, 바람직하기로는 45∼65 mol%이다. 구성단위(6)은 5∼30 mol%, 바람직하기로는 8∼23 mol%이다. 구성단위(7)는 1∼20 mol%, 바람직하기로는 1∼15 mol%이다. 구성단위(8)은 1∼30 mol%, 바람직하기로는 5∼25 mol%이다. 구성단위(9)는 1∼30 mol%, 바람직하기로는 3∼25 mol%이다. 또, 구성단위의 mol%는 (5)∼(9)의 전체 구성단위 100 mol%로 한 경우의 각각의 구성단위의 mol%이다.
상기 구성단위로 되는 (메타)아크릴산계 공중합체로서는 수평균 분자량 2,000∼50,000 (GPC 법, 폴리에틸렌글리콜 환산)의 것이 바람직하고, 3,500∼30,000의 것이 더욱 바람직하다.
한편, (B) 말레인산계 공중합체로서는 메틸폴리에틸렌 글리콜 비닐 에테르-무수 말레인산 공중합체, 폴리에틸렌 글리콜 알릴 에테르-무수 말레인산 공중합체, 메틸폴리에틸렌 글리콜 알릴 에테르-무수 말레인산 공중합체 또는 메틸 메타아크릴레이트 폴리에틸렌 글리콜 -말레인산 공중합체를 들 수 있다. 이 공중합체(B)의 바람직한 수평균 분자량(GPC 법, 폴리에틸렌글리콜 환산)은 3,000∼200,000의 것이 바람직하고, 3,000∼80,000의 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 분말상 수경성 조성물용 분산제는 폴리알킬렌글리콜 사슬을 갖는 폴리카르복실산계 고분자 화합물을 주성분으로 하는 액에 환원제를 가하고, 생성 혼합물을 건조한 후, 분쇄함으로서 제조할 수 있다. 전술한 폴리카르복실산을 주성분으로 함유하는 용액은 물, 유기용매의 용액 또는 분산액을 함유하여도 좋다.
폴리알킬렌글리콜 사슬을 갖는 폴리카르복실산계 고분자 화합물을 주성분으로 하는 액이 산성일 때, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 또는 수산화칼슘과 같은 알카리금속 또는 알카리토금속의 수용액을 고분자 화합물의 용액에 가하여 용액의 pH를 7∼9로 조정하는 것이 바람직하다. 고분자 화합물은 용이하게 가수분해되기 때문에, 가열, 건조중 화합물의 가수분해에 수반하여 용액중의 고분자 화합물의 변형 또는 변성의 발생을 방지하기 위하여 용액의 pH를 조정한다. 용액의 pH가 7보다 작은 경우, 다량의 환원제가 필요하며, 또한 pH가 9를 초과하면, 고분자 화합물이 가수분해를 일으키기 쉽거나, 건조시에 증발된 수분의 COD가 높게되어 만족스럽지 못하다. 또, 폴리카르복실산계 고분자 화합물 함유액이 당초부터 pH 7∼9인 경우는 pH 조정제를 첨가하여 조정할 필요가 없다. 이어서, pH 7∼9의 용액에 환원제를 첨가한다. 첨가하는 환원제는 용액의 주성분인 고분자 화합물과 반응하지 않는 한 공지의 것을 사용할 수 있다. 환원제는 환원성 무기화합물 및/또는 환원성 유기화합물이어도 좋다.
환원성 무기화합물 및/또는 환원성 유기화합물을 폴리알킬렌 글리콜 사슬을 갖는 폴리카르복실산계 고분자 화합물을 주성분으로 하는 용액에 배합할 때, 건조 및 분쇄시 혼련기에의 부하가 감소하며, 건조중 겔이 생성되지 않으며, 제거하여야 할 물의 COD(화학적 산소요구량)이 저하된다.
환원성 무기화합물로서는 아황산염, 아질산염 및 티오황산염을 들 수 있다. 이들 염으로서는 알카리금속염 또는 알카리토금속염이 바람직하다. 이 환원성 무기화합물의 첨가에 의해 건조 공정의 혼련 교반시에 겔화가 방지될 수 있는 이유는 명백하지 않으나, 환원성 무기화합물이 폴리카르복실산 계 공중합체 함유액 중에 잔존하는 래디칼 반응 개시제를 실활시키기 때문인 것으로 생각된다. 따라서, 환원성 무기화합물의 첨가량은 혼합물중에 잔존하는 래디칼 반응 개시제의 종류 또는 잔존양에 따라 결정하면 좋고, 통상은, 고분자 화합물의 합성에서 사용된 래디칼 반응 개시제의 고형물의 양(mol%)이하이나, 잔존 래디칼 반응 개시제의 고형물(mol%) 이하에서 잔존 래디칼 반응 개시제의 산화력을 실활시킬 수 있는 양으로 하는 것이 바람직하다.
환원성 유기화합물로서는 아민화합물, 특히 알칸올아민이 바람직하다. 그의 구체예로서는 트리에탄올아민, 디에탄올아민, 모노에탄올아민, 이소프로판올아민 및 N,N-디에틸에탄올아민과 같은 알칸올아민류; sec-부틸아민과 같은 알킬아민류; 에틸렌디아민과 같은 디아민류를 들 수 있다. 이 환원성 유기화합물의 첨가에 의해 혼련 교반기의 부하가 크게 감소되며, 건조 분말시에 배출되는 증발수의 COD치가 200 mg/ℓ이하로 저하된다.
환원성 무기화합물 또는 환원성 유기화합물의 각각의 첨가량은 상기 폴리카르복실산계 고분자 화합물의 고형분 함유량의 0.01∼2.5중량%, 특히 0.5∼1.5중량%가 바람직하다. 또, 이와 같은 환원성 유기 화합물의 첨가에 의해 건조 분말화 공정에서의 혼합 교반기의 부하가 저하되며, 또한, 건조시에 증발되는 물의 COD치가 저하하는 이유는 분말화 조제로서 작용함과 동시에 아민효과에 의해 실온 부근의 저온하에서 중합반응이 진행하고, 미반응 모노머가 소비되기 때문인 것으로 추측된다.
환원제를 고분자 화합물을 함유하는 용액에 첨가한 후, 생성 혼합물을 혼련, 교반한다. 혼련, 교반은 바람직하기로는 약 10∼120℃, 특히 약 20∼100℃에서 수행하는 것이 바람직하다.
건조는 열풍식 등의 대류형의 건조장치 또는 열전도형의 건조장치이면 특히 한정하지 않으나, 처리물이 5∼40%의 용액의 경우는 전자의 건조장치인 스프레이 드라이어, 플라쉬 제트 드라이어 등이 적합하다. 처리물이 40%를 초과하는 고농도 용액이나 점탄성이 높은 것인 경우에는 후자의 혼련 교반 건조기, 밴드형 연속진공 건조기 등의 건조기를 사용하는 것이 좋다. 그러나, 폴리알킬렌 글리콜 사슬을 갖는 폴리카르복실산계 고분자 화합물은 농축과정에서 높은 점성을 갖기 때문에 분말화의 효율 등의 점에서 혼련 교반을 행함으로서 건조 분말화하는 수단이 특히 바람직하다. 혼련, 교반의 온도는 40∼120℃ 정도가 바람직하고, 보다 바람직하기로는 60∼110℃ 정도로 하는 것이다. 혼련 교반은 대기중에서 행할 수 있으나, 변질방지의 관점에서 감압 또는 질소나 아르곤등의 불활성 가스 분위기에서 행하는 것이 바람직하다. 또한, 경도가 30°이상으로 될 때까지 농축한 후에 0.5 kg/㎥/rpm 이상의 마력에서 혼련 교반하면서, 건조 분말화하는 것이 바람직하다. 이와 같은 건조 조작을 행함으로서 분말상의 분산제를 얻을 수 있다. 또, 건조후의 분말은 작은 괴상으로 응집하고 있는 경우도 있으나, 이 괴상물은 취약하기 때문에 가벼운 분말화 함으로 용이하게 단립자화 될 수 있다.
본 발명에서 사용하는 분말상 분산제에서는 그의 흡습성이나 블록킹성을 개선하거나, 계량 오차를 작게 하기 위하여 건조후, 상기 필수 성분이외에 다시 폴리알킬렌 글리콜, 탄소수 8∼22의 지방산 또는 그의 염, 무기 분체를 배합하여도 좋다.
폴리알킬렌 글리콜로서는 분자량 1,000∼20,000의 폴리에틸렌 글리콜, 분자량 2,000∼6,000의 폴리프로필렌 글리콜이 바람직한 것으로 들 수 있다. 이들 중, 폴리에틸렌 글리콜이 바람직하고, 더욱이 평균 분자량 2,000∼4,000의 폴리에틸렌 글리콜이 바람직하다.
또한, 탄소수 8∼22의 지방산 또는 그의 염은 포화 또는 불포화이어도 좋고, 또한 직쇄이어도 분지쇄인 것이어도 좋다. 구체적으로는 카프릴산, 페라르곤산, 카프린산, 운데실산, 라우린산, 트리데실산, 미리스틴산, 펜타데실산, 팔리틴산, 헵타데실산, 스테아린산, 노나데카노인산, 아라킨산, 베헤닌산, 운데실렌산, 올레인산, 엘라이딘산, 세토레인산, 에루신산, 브라시딘산 및 그의 염을 들 수 있다. 전술한 지방산의 염으로서는 나트륨, 칼륨, 바륨, 칼슘, 아연, 알루미늄 및 마그네슘과 같은 금속염이 바람직하다. 이들 둥, 스테아린산 또는 그의 염이 바람직하고, 칼슘 스테아린이 더욱 바람직하다. 이들의 폴리알킬렌글리콜 및 탄소수 8∼22의 지방산 또는 그의 염의 배합량은 상기 폴리알킬렌글리콜 사슬을 갖는 폴리카르복실산계 고분자 화합물의 고형분 함유량의 0.2∼30중량%, 특히 0.5∼20중량%가 바람직하다.
무기 분체로서는 탄산칼슘이나 규산칼슘 등의 무기 염류의 분말이나 카오리나이트, 벤토나이트 등의 점토 광물분말, 또는 고로 슬랙이나 플라이 애쉬 등의 미분말이 사용될 수 있다. 이들 무기 분체는 습윤 흡습성이나 블록킹성과 같은 분말상 분산제의 물성을 향상시키기 위하여 효율적으로 배합할 수 있다. 폴리카르복실산계 고분자 화합물을 고농도에서 분말화하기 위하여 무기 분제의 양을 화합물의 고형분 함량에 대해 0.1∼30중량%, 바람직하기로는 0.5∼10중량%로 배합한다.
분말화한 분산제는 사용상의 편리성을 고려하여, 분쇄, 분급방법에 의해 평균입경 5∼2000 ㎛, 보다 바람직하기로는 10∼500 ㎛로 조정하는 것이 바람직하다. 그러나, 제조된 분말상 분산제는 열에 비교적 약하기 때문에 축열성이 낮은 분쇄기가 바람직하고, 구체적으로는 핀형 밀이 바람직하다. 또한, 입도 조정용으로 스크린와 일체형의 분쇄기도 있으나, 미분쇄물이 대류하면 분쇄열이 증대하기 때문에 분쇄와 분급을 각각 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 분말상 분산제는 수경성 조성물, 예를 들면 시멘트, 석고, 프라이 애쉬, 고로 슬랙, 실리카 흄의 분산제로서 유용하나, 시멘트 분산제로 하는 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 분말상 분산제를 적용할 수 있는 수경성 재료, 예를 들면, 시멘트는 특히 한정하지 않으나, 보통 포트랜드 시멘트, 조강 시멘트, 초조강 시멘트, 중용열 시멘트, 내황산염 시멘트 등, 또한 혼합 시멘트 로서는 고로 시멘트, 프라이 애쉬 시멘트, 실리카 시멘트 등을 들 수 있다. 또한, 칼슘알루미네이트상을 많이 함유하는 알루미나시멘트나 도시 쓰레기 소각회의 1종 이상을 원료로 하는 소성물인 에코-시멘트를 사용할 수 있다. 또한, 급결제를 함유시킨 분무 시멘트, 또한 고로 슬랙이나 프라이 애쉬 등을 골재성분으로서 함유하는 콘크리트 조성물이어도 좋다. 또한 시멘트이외의 수경성 재료로서는 석고, 고로 슬랙, 프라이 애쉬, 실리카 흄 등을 들 수 있다. 본 발명의 수경성 재료, 예를 들면 시멘트에의 배합량은 시멘트 100 중량%에 대하여 0.005∼5중량%가 적당하고, 이 중에서도 시멘트 100 중량%에 대하여 0.01∼3중량%의 분산제를 함유시킨 분립상의 시멘트 혼합물로 하는 것이 특히 바람직하다. 또, 분산제의 첨가가 0.005중량% 미만의 경우는 분산효과 떨어지게 되고, 5중량%를 초과하여 첨가하여도 그 이상의 분상성이 향상되지 않는다.
이하, 본 발명의 분산제를 함유하는 수경성 조성물에 대해 설명한다.
1. 시멘트 그라우트 조성물
본 발명의 시멘트 그라우트 조성물은 결합재, 골재, 팽창 증진제 및 본 발명의 수경성 조성물을 제조하기 위한 분말상 분산제를 함유한다.
본 발명의 그라우트 조성물에 배합되는 분산제의 양이 지나치게 적으면, 분산 효과가 없고, 또한, 지나치게 많으면, 응결지연이나 강도저하의 원인으로 되므로 결합제 100 중량부에 대하여 0.005∼5중량부, 특히 0.01∼3중량부가 바람직하다.
본 발명에 사용되는 결합재로서는 속경(速硬) 시멘트 이외의 시멘트, 예를 들면, 포트랜드 시멘트 (보통 시멘트, 조강 시멘트, 초조강 시멘트, 중용열 시멘트, 내황산염 시멘트 등)이나 혼합 시멘트(고로 시멘트, 프라이 애쉬 시멘트, 실리카 시멘트 등) 등을 들 수 있다.
본 발명에서 사용하는 골재로서는 강 모래, 바다 모래, 육지 모래, 분쇄 모래 및 규사 등을 들 수 있다. 이들 모래는 건조 모래가 바람직하다. 또한, 프라이 애쉬, 고로 슬랙, 탄산칼슘 또는 실리카 흄을 상기 모래와 병용하여 사용할 수 있다. 혼합 그라우트 몰타르 조성물로서 사용될 때는 배합하는 골재의 입도는 5 mm 이하에서 FM이 1.5∼3,0 정도의 것이 바람직하다. 그라우트 몰타르 조성물의 경우의 골재 사용량은 지나치게 적으면 수축량이 증대하고, 지나치게 크면 강도 및 유동성의 저하가 생기기 때문에 결합재 100중량부에 대하여 30∼300중량부가 바람직하고, 60∼150중량부가 특히 바람직하다.
본 발명에서 사용하는 팽창 증진재는 구조체와 그라우트재의 부착성을 확보할 목적으로 사용하기 때문에 수축을 저감하는 효과가 있으며, 수화 반응에 의해 팽창 작용을 나타내는 것이면 좋고, 예를 들면, 칼슘술퍼 알루미네이트계 무기물질로서 아우인(hauyne), 칼슘알루미네이트계 무기물질로서 비결정질 또는 결정질의 각종 알루미네이트, 석회계 무기물질로서 산화칼슘, 금속계로서 금속 알루미늄분말이나 철분말 등을 들 수 있다. 팽창 증진제의 배합량은 예를 들면 석회계의 팽창증진재를 사용하는 경우는 결합재 100 중량부에 대하여 0.5∼20중량부, 특히 1∼10중량부가 바람직하다. 또한, 금속 알루미늄 분말을 사용하는 경우는 결합재 100중량부에 대하여 0.0002∼0.01 중량부, 특히 0.0006∼0.008중량부가 바람직하다. 여기서 칼슘 술퍼 알루미네이트계 무기물질, 칼슘알루미네이트계 무기물질 또는 석회계 무기물질과 금속알루미늄 분말을 병용하면, 조성물 초기부터 장기간 수축저감효과가 유지되기 때문에 더욱 바람직하다.
본 발명의 시멘트 그라우트 조성물에는 다시 증점제를 배합할 수 있다.
본 발명에서 사용하는 증점제는 재료분리를 방지할 목적으로 사용하기 때문에 점성을 부여하는 작용이 있는 것이면 좋고, 예를 들면 메틸셀루로오즈나 폴리비닐알코올을 들 수 있다. 증점제의 배합량은 결합재 100 중량부에 대하여 0.001∼0.2중량부, 특히 0.002∼0.05중량부가 바람직하다.
본 발명의 시멘트계 그라우트 조성물에는 상기 재료 이외에 수축 저감제 등을 필요에 따라 배합할 수 있다. 또한, 물성에 악영향을 미치지 않는 한, 증량재나 각종 혼화제를 사용할 수 있다.
본 발명의 시멘트 그라우트 조성물은 통상 상기 재료를 조합하여 통상 포대 충진 형태로 제공되며, 건설현장에서 믹서를 사용하여 물과 혼련한 후 타설된다. 여기서 사용되는 믹서는 특히 한정되는 것은 아니며, 물의 첨가량은 통상 결합재 100중량부에 대하여 30∼100중량부이다.
2. 셀프 레벨링 시멘트 조성물
본 발명의 셀프 레벨링 시멘트 조성물은 결합재, 세골재, 소포제 및 본 발명의 수경성 조성물 제조용 분말상 분산제를 함유한다.
본 발명 시멘트계 셀프 레벨링성 조성물에 분말상 시멘트 분산제의 양이 지나치게 적으면, 분산 효과가 없고, 지나치게 많으면 응결 지연이나 강도저하의 원인으로 되기 때문에 결합재 100중량부에 대하여 0.005∼5중량부, 바람직하기로는 0.01∼3중량부가 바람직하다.
본 발명에 사용되는 결합재로서는 속경(速硬) 시멘트 이외의 시멘트, 즉, 들면, 포트랜드 시멘트 (보통 시멘트, 조강 시멘트, 초조강 시멘트, 중용열 시멘트, 내황산염 시멘트 등)이나 혼합 시멘트(고로 시멘트, 프라이 애쉬 시멘트, 실리카 시멘트 등) 등이 바람직하다.
본 발명에서 사용하는 세골재로서는 강 모래, 바다 모래, 육지 모래, 분쇄 모래 및 규사 등을 들 수 있다. 이들 모래는 건조 모래가 바람직하다. 또한, 프라이 애쉬, 고로 슬랙, 탄산칼슘 또는 실리카 흄을 상기 모래와 병용하여 사용할 수 있다. 배합하는 세골재의 입도는 5 mm 이하에서 FM이 1.5∼3.0 정도의 것이 바람직하다. 세골재 사용량은 유동성 및 강도의 점에서 결합재 100중량부에 대하여 30∼300중량부가 바람직하고, 60∼150중량부가 특히 바람직하다.
본 발명에서 사용하는 소포제는 기포에 의한 상면의 부풀음이나 수축을 방지하기 위한 것이다. 소포제로서는 실리콘 계면활성제 또는 비이온계 계면활성제 등의 일반적으로 공지된 소포제가 사용될 수 있다. 사용량은 결합재 100 중량부에 대하여 0.01∼0.6중량부, 특히 0.05∼0.4중량부가 바람직하다.
본 발명의 셀프 레벨링 시멘트 조성물은 다시 증점제를 배합할 수 있다. 본 발명에서 사용하는 증점제는 재료분리를 방지 건조 수축방지 등의 목적으로 사용된다. 구체적으로 예를 들면, 메틸셀루로오즈, 히드록시에틸 셀루로오즈 또는 카르복시메틸셀루로오즈를 들 수 있다. 증점제의 배합량은 조성물의 유동성 및 셀프 레벨능을 고려하여 결합재 100 중량부에 대하여 0.005∼0.6중량부, 특히 0.01∼0.4중량부가 바람직하다.
본 발명의 셀프 레벨링 시멘트 조성물을 필요에 따라, 전술한 재료이외에 수축으로 인한 경화 조성물의 균열을 방지하기 위하여 팽창제 또는 유기 수축저감제를 추가하여 함유할 수 있다. 또한, 이 조성물은 조성의 물성에 악영향을 미치지 않는 한, 증량제 또는 혼화제를 다시 추가로 함유할 수 있다. 본 발명의 시멘트계 셀프 레벨링성 조성물은 통상 상기 재료를 조합한 상태로 제공되며, 건축 현장에서 믹서를 사용하여 물과 혼련한 후, 타설된다. 여기서사용되는 믹서는 특히 한정되는 것은 아니며, 물의 첨가량은 통상 결합재 100중량부에 대하여 30∼100 중량부이다.
3. 속경 그라우트 조성물
본 발명의 속경 그라우트 조성물은 속경 시멘트, 석고 및 본 발명의 수경성 조성물 제조용 분말상 분산제를 함유한다.
그라우트 조성물에 배합되는 분산제의 양은 본 발명 시멘트계 셀프 레벨링성 조성물에 분말상 시멘트 분산제의 양이 지나치게 적으면, 분산 효과가 없고, 지나치게 많으면 응결 지연이나 강도저하의 원인으로 되기 때문에 결합재(속경 시멘트, 기타 시멘트 및 석고의 합계) 100중량부에 대하여 0.005∼5중량부, 바람직하기로는 0.01∼3중량부가 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 속경 시멘트로서는 칼슘 알루미네이트를 주성분으로 하는 것이면, 어떠한 것이라도 사용할 수 있으나, 특히 모노칼슘 알루미네이트(CA)를 주성분으로 하고, Al2O3함유량이 65중량%이하인 것이 바람직하고, 특히 Al2O3함유량이 30∼45중량%인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에서 사용하는 속경 시멘트는 포트랜드 시멘트 (보통 시멘트, 조강 시멘트, 초조강 시멘트, 중용열 시멘트, 내황산염 시멘트 등)이나 혼합 시멘트(고로 시멘트, 프라이 애쉬 시멘트, 실리카 시멘트 등) 과 병용하면 높은 유동성과 충분한 속경성을 양립시킬 수 있으므로 더욱 바람직하다. 속경 시멘트와 보통 시멘트를 병용하는 경우 배합비율은 속경 시멘트/보통 시멘트= 1/99 ∼90/10(중량비)가 바람직하고, 보다 바람직하기로는 3/97∼50/50이다.
본 발명에서 사용하는 석고는 유동성과 속경성을 향상시키는 작용이 있으며, 더욱이 건조 수축을 저감시키는 효과가 기대될 수 있다. 석고로서는 무수 석고, 반수 석고, 2수 석고의 어느 것이라도 사용할 수 있으나, 유동성, 속경성 및 건조 수축 저감성의 면에서 무수 석고가 가장 바람직하다. 또한, 석고의 배합량은 속경 시멘트 100중량부에 대하여 2∼150중량부가 바람직하고, 보다 바람직하기로는 10∼70중량부이다.
본 발명의 속경 그라우트 조성물에는 다시 증점제, 응결조정제, 골재 및 팽창증진제를 배합할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 증점제에는 재료분리를 방지할 목적으로 사용하기 위하여 점성을 부여하는 작용이 있는 것이면 좋고, 예를 들면, 메틸셀루로오즈나 폴리비닐알코올을 들 수 있다. 증점제의 배합량은 결합재 100 중량부에 대하여 0.001∼0.2중량부, 특히 0.002∼0.05중량부가 바람직하다.
본 발명에서 사용하는 응결조정제로서는 응결촉진작용을 갖는 화합물로서 탄산리튬, 수산화리튬, 염화리튬, 질산리튬, 탄산칼륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨, 수산화나트륨 등의 알카리 금속염이 바람직하게 사용될 수 있으며, 특히 탄산리튬이 바람직하다. 이들 응결촉진작용을 갖는 화합물의 배합량은 결합재 100중량부에 대하여 0.005∼2중량부, 특히 바람직하기로는 0.05∼0.5중량부가 유동성 및 응결촉진효과의 점에서 바람직하다. 또한 응결지연작용을 갖는 화합물로서는 타르타르산, 시트르산, 말산, 글루콘산 등의 히드록시카르복실산류(그의 염 포함)를 바람직하게 사용할 수 있으며, 특히 타르타르산 또는 시트르산이 바람직하다. 이들 응결지연작용을 갖는 화합물의 배합량은 결합재 100 중량부에 대하여 0.005∼3중량부가, 속경성 및 응결지연효과의점에서 바람직하고, 특히 바람직하기로는 0.03∼1중량부이다.
본 발명에서 사용하는 골재로서는 강 모래, 바다 모래, 육지 모래, 분쇄 모래 및 규사 등을 들 수 있다. 이들 모래는 건조 모래가 바람직하다. 또한, 프라이 애쉬, 고로 슬랙, 탄산칼슘 또는 실리카 흄을 상기 모래와 병용하여 사용할 수 있다. 혼합 그라우트 몰타르 조성물로서 공급하는 경우에는 배합하는 골재의 입도는 5 mm 이하에서 FM이 1.5∼3.0 정도의 것이 바람직하다. 그라우트 몰타르 조성물의 경우의 골재 사용량은 결합재 100중량부에 대하여 30∼300중량부가 바람직하고, 60∼150중량부가 특히 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 팽창 증진재는 구조체 그라우터재와의 부착성을 확보하는 목적으로 사용하기 때문에 수축을 저감하는 효과가 있으며, 수화반응에 의해 팽창작용을 나타내는 것이면 좋고, 예를 들면, 칼슘술퍼 알루미네이트계 무기물질로서 아우인, 칼슘알루미네이트계 무기물질로서 비결정질 또는 결정질의 각종 알루미네이트, 석회계 무기물질로서 산화칼슘, 금속계로서 금속 알루미늄분말이나 철분말 등을 들 수 있다. 팽창 증진제의 배합량은, 예를 들면 석회계의 팽창증진재를 사용하는 경우는 결합재 100 중량부에 대하여 0.5∼20중량부, 특히 1∼10중량부가 바람직하다. 또한, 금속 알루미늄 분말을 사용하는 경우는 결합재 100중량부에 대하여 0.0002∼0.01중량부, 특히 0.0006∼0.008중량부가 바람직하다. 여기서 칼슘 술퍼 알루미네이트계 무기물질, 칼슘알루미네이트계 무기물질 또는 석회계 무기물질과 금속알루미늄 분말을 병용하면, 조성물 초기부터 장기간 수축저감효과가 유지되기 때문에 더욱 바람직하다.
본 발명의 속경형 그라우트 조성물에는 상기 재료이외에 수축저감제 등을 필요에 따라 배합할 수 있다. 또한, 물성에 악영향을 미치지 않는한 증량제나 각종 혼화제를 사용할 수 있다.
본 발명의 속경형 그라우트 조성물은 통상 상기 재료를 조합한 상태에서 제공되며 건축현장에서 믹서를 사용하여 물과 혼련한 후, 타설한다. 여기서 사용되는 믹서는 특히 한정되는 것은 아니며, 물의 첨가량은 통상 결합재 100 중량부에 대하여 30∼100중량부이다.
4. 속경형 셀프 레벨링성 조성물
본 발명의 속경형 셀프 레벨링성 조성물은 속경 시멘트, 석고, 소포제 및 본 발명의 수경성 조성물 제조용 분말상 분산제를 함유한다.
셀프 레벨링성 조성물에 배합되는 분산제의 양이 지나치게 적으면, 분산 효과가 없고, 지나치게 많으면 응결 지연이나 강도저하의 원인으로 되기 때문에 결합재(속경 시멘트, 기타 시멘트 및 석고의 합계) 100중량부에 대하여 0.005∼5중량부, 바람직하기로는 0.01∼3중량부가 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 속경 시멘트 및 석고로서는 전술한 속경 그라우트 조성물에서 사용된 것과 동일하다.
본 발명에서 사용되는 소포제는 기포에 의한 상면의 부풀음이나 수축 등을 방지하기 위한 것이다. 소포제로서는 실리콘 계면활성제 또는 비이온계 계면활성제 등의 일반적으로 공지된 소포제가 사용될 수 있다. 사용량은 결합재 100 중량부에 대하여 0.01∼0.6중량부, 특히 0.05∼0.4중량부가 바람직하다.
본 발명의 속경 셀프 레벨링성 조성물에는 다시 증점제, 응결조정제 및 세골재를 배합할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 증점제에는 재료분리를 방지, 건조수축 방지 등의 목적으로 사용된다. 구체적으로는 예를 들면, 메틸셀루로오즈, 히드록시에틸셀루로오즈, 카르복시메틸셀루로오즈 등을 들 수 있다. 증점제의 배합량은 결합재 100 중량부에 대하여 0.005∼0.6중량부, 특히 0.01∼0.4중량부가 바람직하다.
본 발명에서 사용하는 응결조정제로서는 응결촉진작용을 갖는 화합물로서 탄산리튬, 수산화리튬, 염화리튬, 질산리튬, 탄산칼륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨, 수산화나트륨 등의 알카리 금속염이 바람직하게 사용될 수 있으며, 특히 탄산리튬이 바람직하다. 이들 응결촉진작용을 갖는 화합물의 배합량은 결합재 100중량부에 대하여 0.005∼2중량부, 특히 바람직하기로는 0.05∼0.5중량부가 유동성 및 응결촉진효과의 점에서 바람직하다. 또한 응결지연작용을 갖는 화합물로서는 타르타르산, 시트르산, 말산, 글루콘산 등의 히드록시카르복실산류(그의 염 포함)를 바람직하게 사용할 수 있으며, 특히 타르타르산 또는 시트르산이 바람직하다. 이들 응결지연작용을 갖는 화합물의 배합량은 결합재 100 중량부에 대하여 0.005∼3중량부가, 속경성 및 응결지연효과의점에서 바람직하고, 특히 바람직하기로는 0.03∼1중량부이다.
본 발명에서 사용하는 세골재로서는 강 모래, 바다 모래, 육지 모래, 분쇄 모래 및 규사 등을 들 수 있다. 이들 모래는 건조 모래가 바람직하다. 또한, 프라이 애쉬, 고로 슬랙, 탄산칼슘 또는 실리카 흄을 상기 모래와 병용하여 사용할 수 있다. 배합하는 세골재의 입도는 5 mm 이하에서 FM이 1.5∼3.0 정도의 것이 바람직하다. 세골재 사용량은 유동성 및 강도의 점에서 결합재 100중량부에 대하여 30∼300중량부가 바람직하고, 60∼150중량부가 특히 바람직하다.
본 발명의 속경형 셀프 레벨링성 조성물에는 상기 재료 이외에 수축 방지의 목적으로 팽창재, 수축 저감제 등을 필요에 따라 배합할 수 있다. 또한, 물성에 악영향을 미치지 않는 한, 증량재나 각종 혼화제를 사용할 수 있다.
본 발명의 속경형 셀프 레벨링성 조성물은 통상 상기 재료를 조합한 상태에서 제공되며, 건축현장에서 믹서를 사용하여 물과 혼련한 후, 타설한다. 여기서 사용되는 믹서는 특히 한정되는 것은 아니며, 물의 첨가량은 통상 결합재 100 중량부에 대하여 30∼100중량부이다.
5. 속경형 시멘트 조성물
본 발명의 시멘트 조성물은 칼슘 알루미네이트류를 주성분으로 하는 시멘트와 본 발명의 수경성 조성물 제조용 분말상 분산제를 함유한다.
시멘트 조성물에 배합되는 분산제의 양이 지나치게 적으면, 분산 효과가 없고, 지나치게 많으면 응결 지연이나 강도저하의 원인으로 되기 때문에 칼슘 알루미네이트류를 주성분으로 하는 시멘트에 대하여 0.005∼5중량부, 바람직하기로는 0.01∼3중량부, 특히 0.05∼1.5중량부가 바람직하다.
본 발명의 시멘트 조성물을 몰타르나 콘크리트로서 사용하기 위하여는 골재로서 강 모래, 바다 모래, 육지 모래, 분쇄 모래 및 규사 등을 사용할 수 있다. 이들 모래는 건조 모래가 바람직하다. 또한, 프라이 애쉬, 고로 슬랙, 탄산칼슘 또는 실리카 흄을 상기 모래와 병용할 수 있다. 시멘트 조성물을 혼합 몰타르 조성물로서 공급하는 경우, 배합하는 골재의 입도는 5 mm 이하에서 FM이 1.5∼3.0 정도의 것이 바람직하다. 몰타르 조성물의 경우, 골재 사용량은 유동성 및 강도의 점에서 결합재(칼슘 알루미네이트류를 주성분으로 하는 시멘트) 100중량부에 대하여 30∼300중량부가 바람직하고, 60∼150중량부가 특히 바람직하다.
본 발명의 시멘트 조성물에는 속경성을 조정하기 위한 응결 지연제나 응결 촉진제를 사용할 수 있다. 응결지연제로서는 칼슘 알루미네이트류를 주성분으로 하는 시멘트의 수화반응을 지연시키는 효과를 갖는 것이면 어느 것이라도 사용할 수 있으며, 예를 들면 시트르산, 타르타르산, 글루콘산 등의 히드록시카르복실산기를 갖는 화합물을 들 수 있다. 또한 촉진제로서는 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 탄산리튬, 나트륨 알루미네이트 등으 알카리금속염 등을 들 수 있다.
본 발명의 시멘트 조성물에는 상기 재료이외에 팽창재, 수축저감제, 증점제 및 경화성상 개선제(석고 등) 등을 필요에 따라 배합할 수 있다. 또한, 물성에 악영향을 미치지 않는 한, 각종 증량재나 각종 혼화제 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 시멘트 조성물은 통상 상기 재료를 조합한 상태에서 제공되며, 건축현장에서 믹서를 사용하여 물과 혼련한 후, 타설한다. 여기서 사용되는 믹서는 특히 한정되는 것은 아니며, 물의 첨가량은 통상 결합재 (칼슘 알루미네이트류를 주성분으로 하는 시멘트) 100 중량부에 대하여 30∼100중량부이다.
[실시예]
이하, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명하나, 본 발명은 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1∼9
중합 개시제로서 (NH4)2S2O8를 사용하여 (메타)아크릴산계 고분자화합물(A)∼(D)를 제조하였다. 각각의 고분자 화합물은 표 1에 나타난 바와 같이 구성단위(1)∼(4)의 구성비(mol%)에 상응하는 화합물을 함유한다. 각 고분자 화합물로부터 고형분 함량 45%를 함유하는 액체 혼합물을 조제하고, 조제 시료(실시예 1과 5)는 pH 6.7이고, 다른 조제 시료(실시예 2∼4, 6∼9 및 비교예 1∼3)은 pH 6.1로 하였다. 각각의 시료 (실시예 1∼9 및 비교예 3) 800 g에 수산화나트륨 10중량%(75.2 g)을 가하여 시료의 pH를 조정하였다. 이렇게 조제된 각각의 시료를 대기온도에서 약 3분동안 수동 믹서로 혼합하였다. 혼합 종료후, 시료에 환원제를 가하고, 생성 혼합물을 1 ℓ의 혼련 교반기에 넣고, 90℃, 30 Torr의 감압하에서 혼련하여 농축 및 건조하여 분말상 분산제를 생산하였다.
고분자 화합물 구성단위의 물질 및 조성(mol%) 수평균 분자량
식(1) 식(2) 식(3) 식(4)
(A) 메타아크릴산나트륨(54) 메톡시-PEG(n=40)메타크릴레이트(31) 메탈릴술폰산 나트륨(7) 메틸아크릴레이트(8) 11800
(B) 메타아크릴산나트륨(63) 메톡시-PEG(n=75)메타크릴레이트(9) 메탈릴술폰산 나트륨(13) 메틸아크릴레이트(15) 18900
(C) 메타아크릴산나트륨(60) 메톡시-PEG(n=23)메타크릴레이트(10)+메톡시-PEG(n=8)모노알릴에테르(15) 메탈릴술폰산 나트륨(8)+P-메탈릴옥시벤젠술폰산(5) 메틸아크릴레이트(2) 5600
(D) 메타아크릴산나트륨(64) 메톡시-PEG(n=75)메타크릴레이트(6)+메톡시-PEG(n=30)모노알릴에테르(10) 메탈릴술폰산 나트륨(10)+P-메탈릴옥시벤젠술폰산(7) 메틸아크릴레이트(3) 17000
표 2는 사용된 고분자 화합물 주성분(표 1중 (A)∼(D)); pH 조정한 액상 혼합물의 pH (pH 조정 시료용); 혼합물의 고형분 중량당 환원제 및 환원제의 양(중량%)를 나타냈다. 전술한 방법으로 건조한 시료의 성상을 표2에 나타낸다.
이렇게 얻어진 평균입경은 250㎛의 건조 분말 0.14g을 보통 포트랜드 시멘트 (Taiheiyo Cement 제품) 100 g에 가하고, 건식 혼합하여 시멘트 혼합물을 제조하였다. 이 시멘트 혼합물에 물 30 g을 가하고, 생성 혼합물을 호바트(Hobart) 믹서로 3분간 혼련하고, 혼련물의 페이스트 유동을 측정하였다. 또한, 전술한 건조 분말을 물로 혼화하고, 이 혼련 제품의 시멘드 슬러리에 대한 용해도 및 페이스트 유동(mm)을 표 2에 나타내었다. 비교예 4에서는 나프탈렌술포네이트 염 - 포르말린 축합물을 주성분으로 하는 시판용 액상 시멘트 분산제를 사용하였다. 비교예 5에서는 폴리카르복실레이트 고분자 화합물을 주성분으로 하는 시판용 액상 시멘트 분산제를 사용하였다. 비교예 6에서는 폴리카르복실레이트 고분자 화합물을 주성분으로 하는 시판용 분말상 시멘트 분산제를 사용하였다. 3종의 분산제(고형분 함량 0.88g)의 각각을 시멘트 100g과 물 30 g으로 혼련하여 페이스트를 제조하고, 페이스트의 유동을 측정하였다. 경화 수지로 만든 중공 실린더 파이프(내경 50 mm, 높이 51 mm, 내부 용량 100㎖)를 수평 광택 유리판에 세우고 조정한 페이스트를 충진한 후, 파이프를 들어 올렸다. 페이스트 퍼짐이 정지한 후, 직각 2방향의 직경을 측정하고, 그의 평균치를 페이스트 플로우치로 하였다.
기재성분 혼합물의 pH 환원제 환원제 양 건조후 성상 시멘트 슬러리에 대한 용해도 페이스트 유동
실시예 1 A 8.3 포름알데히드 5 분말상 분산 187
실시예 2 A 7.4 아황산나트륨 0.5 분말상 분산 151
실시예 3 A 7.4 아황산나트륨 1 분말상 분산 191
실시예 4 A 7.4 아황산나트륨 2 분말상 분산 187
실시예 5 A 8.3 아황산나트륨 5 분말상 분산 183
실시예 6 A 7.4 티오황산나트륨 0.5 분말상 분산 150
실시예 7 B 7.4 아황산나트륨 2 분말상 분산 220
실시예 8 C 7.4 아황산나트륨 2 분말상 분산 191
실시예 9 D 7.4 아황산나트륨 2 분말상 분산 222
비교예 1 A 6.1 없음 - 부분겔화 불용분 -
비교예 2 A 6.1 포름알데히드 5 부분겔화 불용분 -
비교예 3 A 7.4 없음 - 부분겔화 불용분 -
비교예 4 시판품 - - - (액상) 분산 110
비교예 5 시판품 - - - (액상) 분산 189
비교예 6 시판품 - - - (분말상) 분산 80
실시예에서 사용된 폴리카르복실산 고분자 화합물을 표 3 및 표 4에 나타낸다.
폴리카르복실산 고분자 화합물 수용액(1) (고형분 45%수용액)
식(1) 식(2) 식(3) (식4) 수평균분자량
메타아크릴산나트륨 메톡시-PEG(n=40)메타아크릴레이트 메탈릴 술폰산나트륨 메틸아크릴레이트
54 31 7 8 11800
폴리카르복실산 고분자 화합물 수용액(2) (고형분 45%수용액)
식(1) 식(2) 식(3) (식4) 수평균분자량
메타아크릴산나트륨 메톡시-PEG(n=40)메타아크릴레이트(16)+메톡시-PEG(n=23)메타아크릴레이트(15) 메탈릴 술폰산나트륨 메틸아크릴레이트
54 31 7 8 10900
실시예 10∼14 (분산제의 제조 및 성능시험)
표 3 및 표 4에 나타낸 고분자 화합물로부터 고형분 45%의 액상 혼합물을 제조하여 시료를 제조하였다. 각 시료 800 g을 10중량%의 수산화나트륨 유용액 75.2 g을 가하여 pH를 조정하였다. 이렇게 조제된 각각의 시료를 실온에서 약 3분 동안 수동 믹서로 혼합하였다. 혼합 종료후, 환원제 처리할 시료에 분산제의 고형분 함량에 대해 0.5∼2중량%의 아황산나트륨 및 트리에탄올아민에서 선택된 적어도 1종을 가하고, 3분 동안 교반하였다. 생성 혼합물을 1 ℓ의 혼련 교반기에 넣고, 90℃, 30 Torr의 감압하에서 혼련하여 농축 및 건조하여 분말상 분산제를 생산하였다. 표 5는 사용된 환원제; pH 조정; 건조 분말후 생성된 겔의 양; 혼련 교반기에의 부하; 건조시 제거된 물의 COD(화학적 산소 요구량)을 나타냈다.
[함수량의 측정방법]
케트 수분 측정기(KETT ELECTRIC LABORATORY사제, FD-600)으로 측정
[COD 측정법]
물의 COD는 JIS K0102에 준하여 측정하였다. 구체적으로는, 시료를 황산으로 산성화하고, 산화제로서 과망간산 칼륨을 산성 시료에 가한 후, 이 혼합물을 비등 수용중에서 30분간 반응시켰다. 과망간산 칼륨의 소비량으로부터 산소량을 산출하였다.
COD = (b-a) × f × 0.2 ×1000/V (mg/L)
b: 적정에서 소비된 N/40 과망간산 칼륨표준 용액의 양(㎖)
a: 블랭크 테스트에서 소비된 N/40 과망간산 칼륨표준 용액의 양(㎖)
V: 물 시료의 양(㎖)
f: N/40, 과망간산 칼륨표준 용액의 인자
토르크 미터(Yamazaki Seiki Kenkyusho 제품)을 사용하여 혼련 교반기에 걸린 부하를 측정하였다. 겔의 발생량은 분말성 분산제 20g을 증류수 200㎖에 용해하고 불용성 겔을 여과, 수집, 건조하여 중량을 측정하였다.
*수공해 관리에 의한 COD의 환경기준치는 200 mg/ℓ이다.
표 5로부터 명백한 바와 같이, 건조 분말을 환원성 무기 화합물 및 환원성 유기 화합물의 존재하에서 수행할 때, 혼련기에 부하가 거의 걸리지 않으면 유리하게 수행할 수 있다. 또한, 제거된 물은 COD치가 낮기 때문에 폐수처리를 하지 않아도 된다. 더욱이, 본 발명에서 분말화 하는 동안 겔 생성이 일어나지 않는다.
시험예 1
상기에서 얻은 핀형 밀로 분쇄하고, 0.6 mm의 체를 통하여 0.6 mm이하로 조정한 분말상 시멘트 분산제로 하였다. 이 분말상 시멘트 분산제 0.10g을 보통 포트랜드 시멘트 (Taiheiyo Cement 제품) 100 g에 가하고, 건식 혼합하여 시멘트 혼합물을 제조하였다. 이 시멘트 혼합물에 물 30 g을 가하고, 생성 혼합물을 호바트(Hobart) 믹서로 3분간 혼련하고, 혼련물의 페이스트 유동을 측정하였다. 비교예로서 표 3에 나타낸 고분자 화합물 수용액을 사용하였다. 첨가량은 고형분 환산으로 0.10 g을 첨가하였다. 또, 페이스트 플로우치의 측정은 두께 5 mm의 수평 광택 유리판 상에 염화비닐 수지로 만든 중공 실린더 파이프(내경 50 mm, 높이 51 mm, 내부 용량 100㎖)를 세우고 조정한 페이스트를 충진한 후, 파이프를 들어 올렸다. 페이스트 퍼짐이 정지한 후, 직각 2방향의 직경을 측정하고, 그의 평균치를 페이스트 플로우치로 하였다.
처리방법 페이스트 플로우치 (mm) 응결시간
시발(분) 종결(분)
비교예 표 3의 수용액 187 250 370
실시예 실시예 12 186 210 320
실시예 15∼16 (시멘트 그라우트 조성물)
실시예 15∼16에서 사용한 재료는 다음과 같다.
[사용 재료]
(1) 결합재
조강 포트랜드 시멘트(Taiheiyo Cement 제품)
(2) 세골재
석회석 분쇄물, FM=2.5
(3) 분말상 시멘트 분산제
1. 본 발명에 따른 분말상 시멘트 분산제
[본 발명에서 사용한 분말상 시멘트 분산제의 제조방법]
표 3 및 표 4에 기재한 고분자 화합물을 주성분으로 하는 고형분 농도 45%의 액상 혼합물 각 800g에 pH 조정을 위하여 10중량%의 수산화나트륨 수용액 75.2 g을 가하고 상온에서 약 3분간 교반하였다. 이어서, 환원제로서 아황산나트륨 및 트리에탄올아민을 고형분 농도에 대하여 0.5∼2중량% 첨가하고, 3분간 교반하고, 이를 처리 용적이 1ℓ의 혼련 교반기에 넣고, 온도 90℃, 30 Torr의 감압하에서 혼련하여 농축 및 건조하여 분말상 분산제를 생산하였다. 이렇게 얻어진 분립체를 분쇄기(Matsubara 제품, MCG 180)로 분쇄하여 입경 50∼500㎛로 하고, 표 7에 나타낸 분말상 시멘트 분산제 (1) 및 (2)를 얻었다.
분말상 시멘트분산제 종류 폴리카르복실산계 고분자 화합물의 고형분(%) 수분(%)
분말상 시멘트 분산제(1) 98.2 1.8
분말상 시멘트 분산제(2) 97.9 2.1
2. 종래의 분말상 시멘트 분산제
Melment F10 (SKW Eastasia K. K. 제품, 멜라민술폰산염 - 포르마린 축합물)
(4) 증점제
말토오즈(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. 제품, 셀루로오즈 증점제)
(5) 팽창 증진재
1. 산화칼슘계 팽창재 (Taiheiyo Cement 제품, Expan)
2. 금속알루미늄 분말(순도 99%이상, 분말도 180메쉬이상, JIS K5906(도장용 알루미늄 분말) 타입 II로 88㎛, 잔분 2%이하)
표 8에 본 발명의 시멘트계 그라우트 조성물의 배합예를 나타낸다.
(중량부)
구분 배합No. 기재 혼화재
결합재 세골재 분말상분산제 증점제 팽창증진재
종류 배합량 금속알루미늄 분말 CaO팽창재
실시예 15 100 100 분말상 시멘트 분산제(1) 0.18 0.005 0.0015 5
16 100 100 분말상 시멘트 분산제(2) 0.15 0.005 0.0015 5
비교예 17 100 100 Melment F10 1.0 0.005 0.0015 5
본 발명의 시멘트계 그라우트 조성물의 성능 시험을 아래와 같이 수행하였다.
[시험예]
표 8에 나타낸 배합에 따라 조합한 재료 100중량부에 대하여 물 18중량부를 가하고, 호바트 믹서를 사용하여 3분간 혼합한 후, 얻어진 슬러리에 대하여 유동성 평가로서 플로우치, 점성 평가로서 콘시스텐시(J-펀넬 통과시간)을 혼련 직후부터 75분까지 15분 마다 측정하였다. 또한, 재료분리의 평가로서 블리딩율(bleeding ratio)을 측정하였다. 또한, 혼련후 재령(material age) 24 시간까지의 팽창율과 재령 28일의 압축강도를 측정하였다. 시험결과를 표 9∼표 12에 나타내었다.
[플로우치 측정방법]
JIS R 5201 "시멘트의 물리시험방법"에 준하여 측정했다.
[J-펀넬 통과 시간의 측정방법]
일본 토목학회 "PC 그라우트 시험방법(용기방법) (JSCE-F531)에 준하여 측정하였다. 사용된 J-펀넬은 내경 14 mm의 출구를 갖는다.
[팽창율의 측정방법]
일본 토목학회 기준 "PC 그라우트 시험방법(용기방법) (JSCE-F533)에 준하여 재령 24시간까지 측정했다.
[블리딩율 측정방법]
일본 토목학회 기준 "PC 그라우트 시험방법(폴리에틸렌 백 방법) (JSCE-F532)에 준하여 측정했다.
[압축강도 측정방법]
JIS R 5201 "시멘트의 물리 시험방법"에 준하여 재령 28일까지 측정했다.
구분 배합No. 플로우치의 경시변화(mm) 유동성평가1)
혼련직후 15분 30분 45분 60분 75분
실시예 15 231 233 235 235 232 230 ○
16 235 233 230 228 225 221 ○
비교예 17 231 208 200 191 177 164 ×
1) 유동성의 평가는 혼련후 60분이상 플로우치 200 mm이상을 유지한 것을 ○, 200 mm 미만을 ×로 하였다.
구분 배합No. J-펀넬 통과시간의 경시변화(초) 점성평가2)
혼련직후 15분 30분 45분 60분 75분
실시예 15 7.8 8.2 8.8 10.1 12.2 13.4 ○
16 7.3 7.8 8.5 10.4 12.4 13.7 ○
비교예 17 7.6 9.5 12.2 15.7 18.2 20.4 ×
2): 점성의 평가는 J-펀넬 통과시간이 혼련직후에서 6∼10초의 범위이며, 60분이상 6∼15초의 범위인 것을 ○, 범위외의 것을 ×로 하였다.
구분 배합No. 팽창율(%) 팽창율 평가3)
2시간 4시간 6시간 12시간 24시간
실시예 15 +0.16 +0.40 +0.72 +0.91 +0.95 ○
비교예 16 +0.15 +0.39 +0.70 +0.86 +0.92 ○
17 +0.13 +0.33 +0.67 +0.83 +1.01 ○
3) 팽창율의 평가는 0∼2%의 범위인 것을 ○, 범위외의 것을 ×로 하였다.
구분 배합No. 블리딩율 수출강도
(%) 평가4) (N/㎟) 평가5)
실시예 15 0 ○ 51 ○
비교예 16 0 ○ 53 ○
17 0 ○ 47 ○
4) : 블리딩율의 명가는 0.5%미만인 것을 ○, 0.5%이상인 것을 ×로 하였다.
5) 압축강도의 평가는 40 N/㎟ 이상인 것을 ○, 40 N/㎟ 미만인 것을 ×로 하였다.
표 9∼12로부터, 본 발명의 시멘트계 그라우트 조성물은 종래의 분말상 시멘트 분산제를 사용한 것에 비하여 높은 충진성 및 분리 저항성을 장시간 유지할 수 있으며, 블리딩율, 팽창율 및 압축강도에 대하여 우수한 품질을 갖는 것을 알 수 있다.
실시예 17∼18 (시멘트 셀프 레벨링성 조성물)
실시예 17∼18에서 사용한 재료는 다음과 같다.
[사용 재료]
(1) 결합재
보통 포트랜드 시멘트(Taiheiyo Cement 제품)
(2) 세골재
규사(일본 야마가타 산) F.M=2.3
(3) 분말상 시멘트 분산제
1. 본 발명에 따른 분말상 시멘트 분산제
표 7에 나타낸 분산제를 사용하였다.
2. 종래의 분말상 시멘트 분산제
Melment F10 (SKW Eastasia K. K. 제품, 멜라민술폰산염 - 포르마린 축합물)
(4) 증점제
말토오즈(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. 제품, 셀루로오즈 증점제)
(5) 소포제
SN-디포머 14HP (San Nopco Ltd. 제품)
표 13에 본 발명의 셀프 레벨링성 조성물의 배합예를 나타낸다.
(중량부)
구분 배합No. 기재 혼화재
결합재 세골재 분말상분산제 증점제 소포제
종류 배합량
실시예 17 100 100 분말상 시멘트 분산제(1) 0.20 0.2 0.2
18 100 100 분말상 시멘트 분산제(2) 0.15 0.2 0.2
비교예 18 100 100 Melment F10 1.2 0.2 0.2
본 발명의 시멘트계 셀프 레벨링성 조성물의 성능 시험을 아래와 같이 수행하였다.
[시험예]
표 13에 나타낸 배합에 따라 조합한 재료 100중량부에 대하여 물 21중량부를 가하고, 호바트 믹서를 사용하여 3분간 혼합한 후, 얻어진 슬러리에 대하여 유동성 평가로서 플로우치, 분리 저항성의 평가로서 콘시스텐시(J-펀넬 통과시간)을 혼련 직후부터 5시간까지 1시간 마다 측정하였다. 또한, 경화속도의 평가로서 응결시간을 측정하였다. 시험결과를 표 14∼표 16에 나타내었다.
[플로우치 측정방법]
일본건축학회 JASS 15M-103(셀프 레벨링재의 품질기준)에 준하여 측정했다.
두께 5 mm의 광택 유리판상에 내경 50mm, 높이 51mm의 염화비닐제 파이프(내용적 100㎖)를 놓고, 조정한 시멘트계 셀프 레벨링성 조성물을 충진한 후, 파이프를 들어올렸다. 퍼짐이 정지한 후, 직각 2방향의 직경을 측정하고, 그 평균치를 플로우치로 하였다.
[J-펀넬 통과 시간의 측정방법]
일본 토목학회 "공업재료 규격편람(일본 재료학회편) 콘시스텐시 시험방법(안)에 준하여 측정하였다. 사용된 J-펀넬은 내경 10 mm의 출구를 갖는다.
[응결시간 측정방법]
JIS R-5201 "시멘트의 물리시험방법"에 준하여 측정했다.
구분 배합No. 플로우치의 경시변화(mm) 유동성평가1)
혼련직후 1시간 2시간 3시간 4시간 5시간 6시간
실시예 17 236 237 234 230 228 224 220 ○
18 243 244 242 235 228 214 205 ○
비교예 18 235 214 200 195 177 155 128 ×
1) 유동성의 평가는 혼련후 5시간이상 플로우치 200 mm이상을 유지한 것을 ○, 200 mm 미만을 ×로 하였다.
구분 배합No. J-펀넬 통과시간의 경시변화(초) 분리저항성 평가2)
혼련직후 1시간 2시간 3시간 4시간 5시간 6시간
실시예 17 20.2 22.4 23.2 23.7 24.7 25.7 27.3 ○
18 20.0 22.3 23.4 24.6 26.1 27.6 29.1 ○
비교예 18 19.4 26.2 29.0 43.3 72.1 측정할수없는 측정할수없는 ×
2): 분리저항성의 평가는 J-펀넬 통과시간이 혼련후 4시간 이상 18∼30초의 범위인 것을 ○, 범위외의 것을 ×로 하였다.
구분 배합No. 응결시간 경화속도평가3)
시발 종결
실시예 17 11-40 17-20 ○
18 10-10 16-00 ○
비교예 18 13-50 21-10 ×
3) 경화속도의 평가는 응결시간의 시발이 6시간 이상, 종결이 20 시간이내의 것을 ○, 그 이외 것을 ×로 하였다.
표 14∼16로부터, 본 발명의 시멘트계 셀프 레벨링성 조성물은 종래의 분말상 시멘트 분산제를 사용한 것에 비하여 높은 유동성 및 분리 저항성의 저하나 경화지연이 없음을 알 수 있다.
실시예 19∼22 (속경 그라우트 조성물)
실시예 19∼22에서 사용한 재료는 다음과 같다.
[사용 재료]
(1) 시멘트
1. 속경 시멘트: 시망 퐁듀 라파쥬(알루미나 시멘트, LAFARGE ALUMINATE 제품)
표 17에 속경 시멘트(시망 퐁듀 라파쥬)의 화학 성분을 나타낸다.
(속경 시멘트(시망 퐁듀 라파쥬)의 화학 성분)
성분 Al2O3 CaO SiO2 Fe2O3
(%) 39.5 38.0 3.8 16.0
2. 보통 포트랜트 시멘트 (Taiheiyo Cement)
(2) 석고
III 형 무수 석고(Blaine 비표면적 7000 ㎠/g)
(3) 세골재
석회암 분쇄 모래 F.M=2.5
(4) 분말상 시멘트 분산제
1. 본 발명에 따른 분말상 시멘트 분산제
표 7에 나타낸 분산제를 사용하였다.
2. 종래의 분말상 시멘트 분산제
Melment F10 (SKW Eastasia K. K. 제품, 멜라민술폰산염 - 포르마린 축합물)
(5) 증점제
말토오즈(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. 제품, 셀루로오즈 증점제)
(6) 팽창 증진재
1. 산화칼슘계 팽창재 (Taiheiyo Cement 제품, Expan)
2. 금속알루미늄 분말(순도 99%이상, 분말도 180메쉬이상, JIS K5906(도장용 알루미늄 분말) 타입 II로 88㎛, 잔분 2%이하)
(7) 응결 조정제
1. 응결 촉진제: 탄산리튬(시판품)
2. 응결 지연제: 타르타르산(시판품)
표 18에 본 발명의 속경형 셀프레벨링성 조성물의 배합예를 나타낸다.
본 발명의 속경형 셀프 레벨링성 조성물의 성능 시험을 아래와 같이 수행하였다.
[시험예]
표 18에 나타낸 배합에 따라 조합한 재료 100중량부에 대하여 물 19중량부를 가하고, 호바트 믹서를 사용하여 3분간 혼합한 후, 얻어진 슬러리에 대하여 유동성 평가로서 플로우치, 분리 저항성의 평가로서 콘시스텐시(J-펀넬 통과시간)을 혼련 직후부터 40분까지 10 간격으로 측정하였다. 속경성의 평가로서는 응결시간 및 압축강도를 측정하였다. 시험결과를 표 19∼22에 나타내었다.
[플로우치 측정방법]
JIS R 5201 "시멘트의 물성시험"에 준하여 측정했다.
[J-펀넬 통과 시간의 측정방법]
일본 토목학회 "PC 그라우트 시험방법 (JSCE-F531)"에 준하여 측정하였다. 사용된 J-펀넬은 내경 14 mm의 출구를 갖는다.
[응결시간 측정방법]
"ASTM-C403T"에서 규정한 프록터 침투 바늘(Proctor intrusion needle)을 사용하여 콘크리트의 경화시험에 준하여 측정했다.
[압축강도시험]
JIS R-5201 "시멘트의 물리시험방법"에 준하여 재령 1일에서 측정하였다.
구분 배합No. 플로우치의 경시변화(mm) 유동성 평가1)
혼련직후 10분 20분 30분 40분
실시예 19 234 230 224 210 191 ○
20 237 235 225 202 183 ○
21 244 242 228 203 176 ○
22 248 246 230 198 172 ○
비교예 19 233 224 210 172 136 ×
20 237 226 198 136 105 ×
1) 유동성의 평가는 혼련후 30분이상 플로우치 190 mm이상을 유지한 것을 ○, 200 mm 미만을 ×로 하였다.
구분 배합No. J-펀넬 통과시간의 경시변화(초) 점성 평가2)
혼련직후 10분 20분 30분 40분
실시예 19 7.4 8.2 8.8 12.8 18.7 ○
20 7.1 7.8 9.1 13.9 ＞20 ○
21 6.8 7.6 9.2 14.6 ＞20 ○
22 6.5 7.4 9.1 16.4 ＞20 ○
비교예 19 6.8 8.8 12.4 ＞20 ＞20 ×
20 6.3 8.7 17.6 ＞20 ＞20 ×
2): 점성 평가는 J-펀넬 통과시간이 혼련후 6∼10초의 범위이며, 30분 이상 6∼20초의 범위인 것을 ○, 범위외의 것을 ×로 하였다.
구분 배합No. 응결시간 압축강도(재령 24시간)(N/㎟) 평가3)
시발(분) 종결(분)
실시예 19 75 135 28 ○
20 67 124 30 ○
21 60 108 26 ○
22 54 92 27 ○
비교예 19 52 162 22 ×
20 35 125 19 ×
3): 속경성 평가는 응결시간의 시발이 40분 이상, 종결이 150분 이내이며, 재령 24시간의 압축강도가 25 N/㎟이상의 것을 ○, 그 이외 것을 ×로 하였다.
구분 배합No. 팽창율(%) 팽창율평가4)
2시간 4시간 6시간 12시간 24시간
실시예 19 +0.33 +0.42 +0.57 +0.68 +0.72 ○
20 +0.41 +0.52 +0.66 +0.74 +0.82 ○
21 +0.28 +0.35 +0.42 +0.50 +0.54 ○
22 +0.30 +0.37 +0.43 +0.48 +0.52 ○
비교예 19 +0.33 +0.44 +0.56 +0.68 +0.81 ○
20 +0.44 +0.53 +0.66 +0.78 +0.83 ○
4): 팽창율의 평가는 0∼2%의 범위인 것을 ○, 그 이외 것을 ×로 하였다.
표 19∼22로부터 본 발명의 속경형 그라우트 조성물은 종래의 분말상 시멘트 분산제를 사용한 것에 비하여 높은 충전성 및 분리 저항성을 장시간 유지할 수 있으며, 속경성에 대해서도 우수한 품질을 갖는 것을 알 수 있다.
실시예 23∼26 (속경성 셀프 레벨링성 조성물)
실시예 23∼26에서 사용한 재료는 다음과 같다.
[사용 재료]
(1) 시멘트 및 (2) 석고
실시예 19∼22에서 사용한 것과 동일한 것을 사용하였다.
(3) 세골재
규사 (일본 야마가타 산) F.M=2.3
(4) 분말상 시멘트 분산제
1. 본 발명에 따른 분말상 시멘트 분산제
표 7에 나타낸 분산제를 사용하였다.
2. 종래의 분말상 시멘트 분산제
Melment F10 (SKW Eastasia K. K. 제품, 멜라민술폰산염 - 포르마린 축합물)
(5) 증점제
말토오즈(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. 제품, 셀루로오즈 증점제)
(6) 소포제
SN-디포머 14HP(San Nopco Ltd. 제품)
(7) 응결 조정제
1. 응결 촉진제: 탄산리튬(시판품)
2. 응결 지연제: 타르타르산(시판품)
표 23에 본 발명의 속경형 셀프레벨링성 조성물의 배합예를 나타낸다.
본 발명의 속경형 셀프 레벨링성 조성물의 성능 시험을 아래와 같이 수행하였다.
[시험예]
표 23에 나타낸 배합에 따라 조합한 재료 100중량부에 대하여 물 21중량부를 가하고, 호바트 믹서를 사용하여 3분간 혼합한 후, 얻어진 슬러리에 대하여 유동성 평가로서 플로우치, 분리 저항성의 평가로서 콘시스텐시(J-펀넬 통과시간)을 혼련 직후부터 60분까지 10 간격으로 측정하였다. 속경성의 평가로서는 응결시간 및 압축강도를 측정하였다. 시험결과를 표 24∼25에 나타내었다.
[플로우치 측정방법]
일본건축학회 JASS 15M-103(셀프 레벨링재의 품질기준)에 준하여 측정했다.
두께 5 mm의 광택 유리판상에 내경 50mm, 높이 51mm의 염화비닐제 파이프(내용적 100㎖)를 놓고, 조정한 시멘트계 셀프 레벨링성 조성물을 충진한 후, 파이프를 들어올렸다. 퍼짐이 정지한 후, 직각 2방향의 직경을 측정하고, 그 평균치를 플로우치로 하였다. 플로우치 경시변화의 측정에서는 측정전에 호바트 믹서를 사용하여 20초간 슬러리를 혼련한 후, 측정하였다.
[응결시간 측정방법]
JIS R-5201 "시멘트의 물리시험방법"에 준하여 측정했다.
[압축강도시험]
JIS R-5201 "시멘트의 물리시험법"에 준하여 재령 1일에서 측정하였다.
구분 배합No. 플로우치의 경시변화(mm) 유동성 평가1)
혼련직후 10분 20분 30분 40분 50분 50분
실시예 23 222 220 217 214 211 204 196 ○
24 226 225 222 217 210 202 189 ○
25 241 238 231 220 197 171 125 ○
26 246 245 235 221 193 162 96 ○
비교예 21 230 226 216 210 198 185 171 ○
22 240 221 208 172 136 82 측정불가 ×
1) 유동성의 평가는 혼련후 40분이상 플로우치 190 mm이상을 유지한 것을
○, 190 mm 미만을 ×로 하였다.
구분 배합No. 응결시간(분) 압축강도(재령 1일)(N/㎟) 경화속도평가2)
시발 종결
실시예 23 92 146 22.5 ○
24 86 138 23.4 ○
25 72 120 21.6 ○
26 68 115 22.7 ○
비교예 21 78 168 20.8 ×
22 54 131 20.2 ○
2): 속경성 평가는 응결시간의 시발이 40분 이상, 종결이 150분 이내이며, 재령 1일의 압축강도가 20 N/㎟이상의 것을 ○, 그 이외 것을 ×로 하였다.
표 24∼25로부터 본 발명의 속경형 셀프 레벨링성 조성물은 종래의 분말상 분산제를 사용한 것에 비하여 높은 충진성을 장기간 유지할 수 있으며, 더욱이 충분한 속경성을 갖는다. 이로부터 타설량이 많고, 단시간에 타설면의 개방이 필요한 경우에서도 수평면의 정밀도를 악화하지 않고, 효율 좋게 시공하는 것이 가능하다.
실시예 27∼28 (속경성 시멘트 조성물)
실시예 27∼28에서 사용한 재료는 다음과 같다.
[사용 재료]
(1) 결합재(칼슘 알루미네이트류를 주성분으로 하는 시멘트, 제트 시멘트, Taiheiyo Cement 제품)
(2) 분말상 시멘트 분산제
1. 본 발명에 따른 분말상 시멘트 분산제
표 7에 나타낸 분산제를 사용하였다.
2. 종래의 분말상 시멘트 분산제
Mighty 100 ( Kao사 제품, 나프탈렌술포네이트 염 - 포르마린 축합물)
(3) 응결 조정제
응결 지연제: 시트르산( Jet-setter, Onoda사 제품)
표 26에 본 발명의 시멘트 조성물의 배합예를 나타낸다.
구분 배합No. 결합재 응결조정제 분말상 분산제
종류 배합량
실시예 27 100 0.2 분말상 시멘트 분산제(1) 0.20
28 100 0.2 분말상 시멘트 분산제(2) 0.18
비교예 23 100 0.3 Mighty 100 1.2
본 발명의 시멘트 조성물의 성능 시험을 아래와 같이 수행하였다.
[시험예]
표 26에 나타낸 배합에 따라 조합한 재료 100중량부에 대하여 물 40중량부를 가하고, 호바트 믹서를 사용하여 3분간 혼합한 후, 얻어진 페이스트에 대하여 유동성 평가로서 플로우치, 속경성의 평가로서 응결시간을 측정하였다. 시험결과를 표 27∼28에 나타내었다.
[플로우치 측정방법]
JIS R 5201 "시멘트의 물성시험방법"에 준하여 측정했다.
[응결시간 측정방법]
JIS R-5201 "시멘트의 물성시험방법"에 준하여 측정했다.
구분 배합No. 플로우치의 경시변화(mm) 유동성 평가1)
혼련직후 10분 20분 30분
실시예 27 219 218 201 190 ○
28 220 217 202 189 ○
비교예 23 213 201 174 152 ×
1): 유동성의 평가는 혼련후 20분이상 플로우 180 mm이상을 유지한 것을 ○, 180 mm 미만을 ×로 하였다.
구분 배합No. 응결시간(분)
시발 종결 평가2)
실시예 27 46 61 ○
28 40 52 ○
비교예 23 72 92 ×
2): 응결시간의 평가는 시발이 30분이상에서 종결이 80분미만인 것을 ○, 그 이외의 것을 ×로 하였다.
표 27 및 28로부터 본 발명의 시멘트 조성물은 종래의 분말상 시멘트 분산제를 사용한 것에 비하여 높은 유동성을 실용상 필요한 시간으로 유지시킬 수 있고, 또한 우수한 속경성을 갖는 것이 확인되었다.
본 발명의 분산제는 액상 분산제와 동등한 우수한 분산성을 나타낸다. 예를 들면, 시멘트 조성물의 W/C 비를 작게 하여도 양호한 유동성이 확보될 수 있고, 응결지연이 생기지 않는다. 이 분산제를 미리 시멘트 등에 가하여 분립상 혼합물로서 보관, 수송할 수 있기 때문에, 소위 프리믹스 제품으로 이용할 수 있다.
본 발명의 시멘트 그라우트 조성물은 종래 사용되어 오던 프리믹스 조합의 속경형 그라우트 조성물에 비하여 높은 충전성 및 분리 저항성을 장시간 유지할 수 있으므로 복잡한 구조체에 다량으로 주입하는 경우에도 문제없이 시공할 수 있다.
본 발명의 시멘트 셀프 레벨링성 조성물은 종래 사용되어 오던 프리믹스 조합의 속경형 셀프 레벨링성 조성물에 비하여 높은 유동성을 장시간 유지할 수 있고, 또한 충분한 속경성을 갖는다. 이에 의해 타설량이 많고, 단시간에 타설면의 개방이 필요한 경우에도 수평면의 정밀도를 악화시키지 않고, 효율좋게 시공하는 것이 가능하다.
본 발명의 속경형 그라우트 조성물은 종래 사용되어 오던 프리믹스 조합의 조성물에 비하여 높은 충전성 및 분리 저항성을 장시간 유지할 수 있으므로 복잡한 구조체에도 대응할 수 있고, 또한, 우수한 속경성에 의해 공기 단축이 도모된다.
본 발명의 속경형 셀프 레벨링성 조성물은 종래 사용되어 오던 프리믹스 조합의 속경형 셀프 레벨링성 조성물에 비하여 높은 유동성을 장시간 유지할 수 있고, 또한 충분한 속경성을 갖는다. 이에 의해 타설량이 많고, 단시간에 타설면의 개방이 필요한 경우에도 수평면의 정밀도를 악화시키지 않고, 효율좋게 시공하는 것이 가능하다.
본 발명의 시멘트 조성물은 종래 사용되어 오던 프리믹스 조합의 속경형 시멘트 조성물에 비하여 높은 유동성을 실용상 충분한 시간 유지할 수 있고, 또한 우수한 속경성을 가지고, 공기단축 및 시공의 효율화를 도모할 수 있다.

Claims (18)

  1. 폴리알킬렌 글리콜 사슬을 갖는 폴리카르복실레이트 고분자 화합물을 주성분으로 하는 액에 환원제를 첨가하고, 이어서 건조 및 분말화 함을 특징으로 하는 분말상 수경성 조성물용 분산제의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 폴리알킬렌 글리콜 사슬을 갖는 폴리카르복실레이트 고분자 화합물이 분자내에 하기 식(1) 및 (2)로 표시되는 적어도 2개의 상이한 구성단위를 갖는 아크실산계 또는 메타아크릴산계 고분자인 것을 특징으로 하는 방법.
    (식중, R1, R2및 R3는 동일 또는 상이한 것으로서, 수소원자 또는 메틸기를 나타내고; R4는 탄소수 1∼3의 알킬기를 나타내고; M1은 수소원자, 알카리 금속, 알카리토금속, 암모늄 또는 유기 아민을 나타내고; Y는 -CH2O- 또는 -COO-를 나타내고; n은 2∼200이다)
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 환원제가 환원성 무기 화합물 및/또는 환원성 유기 화합물인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항의 어느 1항에 있어서, 폴리알킬렌 글리콜 사슬을 갖는 폴리카르복실레이트 고분자 화합물을 주성분으로 함유하는 액체의 pH가 7∼9인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항의 어느 1항에 있어서, 건조, 분말화가 혼련 교반기에서 수행됨을 특징으로 하는 방법.
  6. 상기 제 1항 내지 제 5항의 어느 1항에 기재된 방법을 통하여 얻어진 분말상 수경성 조성물 제조용 분산제.
  7. 제 6항 기재의 분산제와 수경성 재료를 함유하는 과립상 수경성 조성물.
  8. 제 7항에 있어서, 수경성 재료가 시멘트임을 특징으로 하는 과립상 수경성 조성물.
  9. 결합재, 골재, 팽창 증진재 및 제 6항 기재의 분산제를 함유하는 시멘트 그라우트 조성물.
  10. 결합재, 골재, 소포제 및 제 6항 기재의 분산제를 함유하는 셀프 레벨링성 시멘트 조성물.
  11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서, 증점제를 추가로 함유함을 특징으로 하는 셀프 레벨링성 시멘트 조성물.
  12. 속경성 시멘트, 석고 및 제 6항 기재의 분산제를 함유하는 속경성 그라우트 조성물.
  13. 속경성 시멘트, 석고, 소포제 및 제 6항 기재의 분산제를 함유하는 속경성 셀프 레벨링성 조성물.
  14. 제 12항 또는 제 13항에 있어서, 증점제, 응결조정제 및 골재를 추가로 함유하는 조성물.
  15. 제 12항 내지 제 14항의 어느 1항에 있어서, 팽창 증진재를 추가로 함유하는
    조성물.
  16. 제 12항 내지 제 15항의 어느 1항에 있어서, 속경성 시멘트가 모노칼슘 알루미네이트를 주성분으로 함유하고, Al2O3를 65중량%이하의 양으로 함유하는 조성물.
  17. 제 14항 내지 제 16항의 어느 1항에 있어서, 응결 조정제가 알카리금속염 및 히드록시카르복실산을 함유하는 조성물.
  18. 칼슘알루미네이트를 주성분으로 함유하고, 제 6항 기재의 분산제를 함유하는 시멘트 조성물.
KR1020007007720A 1998-11-30 1999-11-29 분말상 수경성 조성물용 분산제의 제조방법 KR20010034109A (ko)

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