KR20090092378A - 경량골재를 혼합한 수축저감형 일액형 타일접착제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경량골재를 첨가함으로써 일액형 타일접착제의 가장 큰 문제점인 건조에 의한 수축을 저감하여, 접착제 두께에 따른 건조수축량과 양생조건에 따른 건조수축 속도의 차이로 인해 시공면이 울퉁불퉁 해지거나 심하게는 타일이 탈락되는 문제에 대하여 해결하고자 최종 양생 시 건조에 의한 수축율을 기존 제품들에 비해 현저히 절감하여 접착제의 수축에 의해 문제가 발생하지 않도록 하였으며, 현대 건축물의 고층화, 대형화에 따른 사용 자재의 필연적인 경량화 개발 추세에 맞춰 기존 제품에 비해 무게가 약 40％ 적게 발명된 경량골재가 혼입된 일액형 타일접착제에 관한 것이다.

본 발명의 타일접착제는 전체 조성물에 대하여 25∼35중량％의 아크릴 수지, 1∼2중량％의 증점제, 0.05∼0.1중량％의 분산제, 0.05∼0.1중량％의 방부제, 0.1∼0.5중량％의 동결방지제, 0.05∼0.1중량％의 가소제, 0.1∼0.5중량％의 ph조절제, 5∼10중량％의 경량골재, 35∼40중량％의 충전제, 15∼25중량％의 희석용매를 포함하는 조성으로 이루어진다.

Description

경량골재를 혼합한 수축저감형 일액형 타일접착제{less shrinking tile adhesive mixed with light filler}

일반적으로 타일접착제는 크게 시멘트를 혼입하는 종류와 그렇지 않은 두 가지로 그 종류를 나눌 수 있다. 시멘트계 접착제는 시멘트가 혼입되지 않은 페이스트형 접착제에 비해 현장에서 물 또는 액상의 에멀젼과 혼합하여 사용하여야 하는 단점이 있으나 내수성이 강하고 양생속도가 빠른 장점으로 점차 그 사용량이 늘고 있다. 반대로 시멘트를 혼입하지 않은 종류는 수분건조에 의한 양생이 되는 타입으로 일반적으로 내수성이 떨어지고 수분건조에 필요한 시간 때문에 양생시간이 매우 길며 수분 건조에 의한 수축이 크다는 단점이 있지만 현장에서 포장을 뜯어 바로 사용할 수 있는 장점이 있어 널리 사용되고 있다.

일액형 타일접착제는 일반적으로 특허 제2003-41878호(내수성 및 부착성이 우수한 세라믹 타일 접착용 수성 에멀젼 접착제)와 같이 아크릴 수지, 동결방지제, 가소제, 방부제, 안료 분산제, 희석 용매, 증점제, 충전제 등으로 이루어지며, 특허 제2003-15565호(세라믹 타일 접착용 수성 에멀젼 접착제)와 같이 아비에틴산이 주성분으로 되어 있는 천연로진을 분자쇄 중에 에폭시기나 아미드기를 가진 저분자량의 액상고무와 반응시켜 고무변성 로진을 제조한 후, 이것을 접착제 총중량에 대하여 2∼7중량％ 사용함으로서 부착성 및 내수성을 현저하게 향상 시킨 기술들이 있으나, 기본적으로 페이스트상의 일액형 제품들은 상술한 바와 같이 양생과정이 접착제 내부의 수분을 건조시키는 것으로 그에 따른 필연적인 수축이 발생하게 되고, 그로 인해 여러 가지 하자가 발생하게 된다. 과거에는 붙이고자 하는 타일의 크기가 작아 접착제를 얇게 도포하여 타일을 접착하였으나 근래에는 주거문화의 고급화로 타일의 크기가 점차 대형화되어 접착제의 도포 두께가 최소 2∼3배 정도 두꺼워져 과거에 비해 수축에 의한 위험이 상대적으로 높아졌다. 또한, 건축물의 고층화, 고급화로 사용 자재의 경량화가 필연적이라고 할 수 있다.

따라서, 수축저감 및 경량관련 기술의 개발이 시급하다고 할 수 있다.

페이스트형 접착제는 수분건조에 의한 양생방법으로 일반적으로 반응형인 시멘트계 타일접착제에 비하여 수축이 크게 발생한다. 이러한 수축에 의한 문제점이 건축 타일시공 현장에서 실제로 여러 형태로 발생하고 있다. 첫째로 접착제의 수축이 발생하면서 타일의 수평면을 맞추기 위해 접착제의 시공 두께가 달라지면서 두께에 따른 수축율의 차이로 시공면이 평탄하지 못한 문제가 발생하고, 둘째로 이러한 수축으로 타일 사이의 줄눈이 떨어져 나가고, 셋째로 접착제를 하지에 도포하고 타일을 시공하는 일반적인 시공형태에서 접착제가 수축하면서 하지와 접착제에 비해 상대적으로 접착력이 약한 타일 뒷면과 접착제 사이가 떨어져 타일이 탈락하는 현상도 발생하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같이 경량골재를 혼합함으로써 기존의 페이스트 타입의 일액형_접착제에 비하여 수분건조에 의한 수축을 현저히 줄여 타일시공 품질의 신뢰성을 향상시키고 우수한 성능과 내구성을 가지며, 동일 면적을 시공할 경우 기존 제품에 비해 무게가 약 40％ 적어 시공자의 피로감을 줄이고, 고층 건물의 경량화 할 수 있는 일액형 타일접착제를 제시하고자 하였다.

본 발명은 상기한 바와 같이 경량골재를 혼합함으로써 기존의 페이스트 타입의 일액형 접착제에 비하여 수분건조에 의한 수축을 현저히 줄여 타일시공 품질의 신뢰성을 향상시키고 우수한 성능과 내구성을 가지며, 동일 면적을 시공할 경우 기존 제품에 비해 무게가 약 40％ 적어 시공자의 피로감을 줄이고, 고층 건물의 경량화 할 수 있는 일액형 타일접착제를 제시하고자 하였다.

본 발명은 경량골재의 적용으로 수축율을 경감시켜 접착제 수축으로 인해 발생하는 타일의 탈락, 줄눈의 탈락 등의 문제 해결이 가능하며, 접착제 두께에 따른 수축량의 차이가 적어 타일 시공 후 시공면이 평탄하지 못하게 되는 현상이 없어 시공품질의 향상이 가능하며, 경량으로 현장에서 작업자들이 제품을 운반하거나 양중작업 시 가벼워 무게에 대한 부담도 줄일 수 있고, 동일 면적을 시공할 경우 기존 제품에 비해 무게가 약 40％ 적어 시공자의 피로감을 덜고 고층 건물을 경량화 할 수 있도록 설계되었다.

본 발명의 타일접착제는 전체 조성물에 대하여 25∼35중량％의 아크릴 수지, 1∼2중량％의 증점제, 0.05∼0.1중량％의 분산제, 0.05∼0.1중량％의 방부제, 0.1∼0.5중량％의 동결방지제, 0.05∼0.1중량％의 가소제, 0.1∼0.5중량％의 ph조절제, 5∼10중량％의 경량골재, 35∼40중량％의 충전제, 15∼25중량％의 희석용매를 포함하는 조성으로 이루어진다.

아크릴 수지는 통상의 스티렌-아크릴 등의 공중합 합성수지 에멀젼으로서 고형분을 45중량％ 이상 함유한 것이다. 아크릴 수지는 아크릴 단량체를 2∼3종 공중합시켜 합성하는데 아크릴 단량체로는 2-에틸헥실아크릴레이트(2-ethylhexyl acrylate, 2-EHA), 아크릴산(acrylic acid, AA), 메타크릴산(methacrylic acid, MAA), 메틸메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 등을 사용하며 내수성을 강화하기 위한 보강제로서 스티렌(stryrene)을 사용하여 제조된 것을 사용하면 된다.

증점제는 고점도를 유지하며 외력을 받았을 때에는 흐름성을 나타내는 칙소트로피(thioxotropy)한 성질을 갖게 하여 우수한 시공성을 갖도록 하기 위하여 사용한다. 하지만 증점제의 사용량이 많으면 물 흡수성 때문에 내수성이 나빠지게 되므로 주의 하여야 한다. 증점제로는 보통 아크릴 수지를 암모니아수로 염처리한 것을 많이 사용한다.

분산제는 조성물 중의 고형분들을 고르게 분산시키는 기능을 하는 것으로서 일반적으로 그래뉼 타입의 흰색 분말 즉, Sodium Hexametaphosphate을 사용한다.

방부제로는 벤조산, 실리실산, 포르말린 등을 사용할 수 있다. 하지만 포르말린은 인체 자극성이 심하므로 가급적 피해야 한다. 내한성 타일 접착제는 증점 및 부착력을 향상시키기 위하여 천연물을 사용하므로 하절기에 온도, 습도가 높을 때에는 미생물에 의해 부패되어 변질될 수 있으므로 적정량의 방부제를 필히 첨가하여야 한다.

동결방지제는 저온에서 동결을 방지하기 위하여 사용하는 것으로 극도로 추운 기온에서는 동결방지제에 따른 효과가 크지 않음으로 적절한 보온을 해주는 것이 더 필요하다. 동결방지제는 저분자의 글리콜로 에틸렌글리콜(Ethylene glycol), 디에틸렌글리콜(Diethylene glycol), 프로필렌글리콜(Propylene glycol), 글리세린 등에서 선택하여 적용한다.

가소제는 도막에 유연성을 부여하고 부착력을 높이는 역할을 한다. 하지만 과량 사용하면 도막이 연약해 지므로 주의해야 한다. 가소제로는 2,2,4-트리메틸-1,3-펜타디올 모노이소부티레이트(2,2,4-trimethyl-1,3-pentadiol monoisobutyrate)로서 상용화 되어 있는 텍사놀(Texanol) 등을 사용할 수 있다.

ph조절제는 전체 조성물의 산도(ph)를 조절하는 것으로서 수산화 암모늄 등의 강염기성 물질을 사용한다.

경량골재는 중공경량 필러를 골재로 사용하는데 비중이 약 0.25∼0.30, 평균입도가 35∼40㎛인 제품을 적용한다. 경량골재는 반드시 외부에 실란으로 코팅이 된 것을 적용해야하는데, 이유는 코팅이 안된 중공필러를 경량골재로 적용하면 제품 생산 후 저장과정에서 경량필러의 피막이 깨져 전체적인 제품의 비중이 올라가면서 점도도 상승하는 등 문제가 발생하기 때문이다.

충전제는 탄산칼슘(CaCO₃ ) 또는 규사를 사용하며, 바람직하게는 탄산칼슘을 사용한다. 충전제는 제품에 적당한 입경을 유지하여 건조 시간을 단축시키며, 시공 작업성을 유지하기 위하여 사용한다.

희석용매로는 물을 사용한다. 물은 적은 양을 증감하여도 점도의 변화가 현저하게 나타나므로 주의깊게 사용하여야한다.

이하에서 상기에 서술된 본 발명의 실시예를 비교예와 실험을 통하여 본 발명의 구성 및 효과를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것은 아니다.

비교예1은 가장 일반적인 타일 접착제인 S사의 PC-3000, 비교예2는 접착력이 더 좋은 S사의 PC-7000로 하고, 실시예는 본 발명의 범위 내에서 30중량％의 아크릴 수지, 1.5중량％의 증점제, 0.1중량％의 분산제, 0.1중량％의 방부제, 0.3중량％의 동결방지제, 0.1중량％의 가소제, 0.3중량％의 ph조절제, 5중량％의 경량골재, 38.6중량％의 충전제, 24중량％의 희석용매로 구성한 후 시험을 실시하였다.

본 발명의 효과를 확인하기 위하여 상기와 같이 제조된 수축저감형 일액형 타일접착제의 특성을 하기의 측정방법에 따라 측정하여 그 결과를 표에 나타내었다.

[측정방법]

측정방법은 한국 산업 규격(KS)을 인용하였으며, 한국 산업 규격(KS)에 측정 방법이 나와 있지 않는 경우에는 보편화되어 있는 측정 방법을 사용하였다. 시험의 일반 조건은 다음과 같다.

- 시료 및 시험체의 제작은 특별히 지정하지 않는 한 표준상태에서 한다. 표준상태란, KS L 0006에 규정하는 표준상태(온도20± 2℃, 습도65± 10％)를 말한다.

- 시료 및 시험에 사용하는 재료는 표준상태의 실내에 제작 전 24시간 방치해 두어야 한다.

- 접착제는 시험할 때 잘 교반해야 사용한다.

- 시험에 사용하는 재료 및 용구는 다음과 같다.

- 시험에 사용하는 재료 및 용구는 아래 표에 따른다.

- 시험에 사용하는 도포기구는 표준 빗으로 한다. 다만, 제조자가 지정하는 빗을 사용하여도 좋다. 두께는0.8± 0.2mm로 한다.

- 시험체의 제작에 사용하는 철편의 접착면은 40×40mm로 한다.

(1) 저장안정성

접착제를 1kg씩 나누어서 4통을 준비한다. 4주간 중 최소의 2주간은 20± 2℃, 후반의 2주간은 50± 2℃에서 저장하고 그 후의 용적과 점도에 현저한 변화 유무를 육안으로 조사한다. (KS L 1593)

(2) 접착강도

접착강도 시험 방법은 다음과 같다.

1) 시험용 재료 : 시험용 재료는 다음과 같이 한다.

a) 바탕재

바탕재는 모르타르 판으로 하고 크기 70X70mm, 두께 20mm로 한다. 표면은 먼지, 기타 이물질이 부착되지 않도록 청소한다.

b) 도자기질 타일

도자기질 타일(이하 타일이라 한다.)은 미리 40X40mm의 크기로 절단한 것을 사용한다.

2) 시험체의 제작 : 시험체의 제작은 다음과 같이 한다.

a) 접착제의 도포

바탕재에 접착제의 도포는 KS L 1593의 철제 도포용 보조 틀에 평활면을 위로 하여 바탕판 5매를 틈이 없이 삽입 고정하고, 공시 접착제의 적당량을 취하고 표준 빗으로 도포한다. 접착제의 도포 조작을 할 때에는 바탕재에 KS A1527에 규정하는 테이프를 나비 7mm가 덮이도록 부착하고 적당량의 접착제를 올려놓고, 주걱 등을 사용하여 두께3mm로 도포한 후, 표준빗을 각도 약 60°로 세워서 양속으로 단번에 자기 앞으로 당겨 접착제를 5매의 바탕재로 균일하게 도포한다. 테이프는 접착제 도포 후, 즉시 서서히 벗겨낸다.

b) 타일 부착

접착제 도포 후 원칙적으로 20분 후에 미리 40X40mm의 크기로 절단한 도자기질 타일을 접착제가 도포된 바탕재의 중앙에 가만히 올려놓고 다시 그 위에 무게 1kg의 추를 약30초간 올려놓은 후, 추를 제거하여 7일간 양생한다.

c) 철편의 장치

양생 4일에서 6일 사이에 KS L 1593에서 규정한 철편을 표준 상태 속에서 에폭시 수지계 접착제 등으로 타일에 접착한다.(시험체를 작성할 때 타일의 시유 면을 샌드 페이퍼 등으로 거칠게 하여 두면 좋다. )

3) 시험체의 처리 : 시험체의 처리는 다음과 같다.

a) 건조·습윤 되풀이

고습양생을 한 후, 아래 표에 따라 양생을 하고 건조는 항온실에서 한다. 습윤은 항온 항습실에서 한다.

b) 열노화

표준 양생을 한 후 아래 표에 따라 항온실 내에서 양생을 한다.

c) 저온 경화

저온 양생을 한 후 아래 표에 따라 항온실 내에서 양생을 한다.

4) 접착강도 시험

a) 시험기

시험기는 파괴하중이 시험기 용량이 15-85％에 들 수 있는 인장 시험기로서, 인장속도를 3mm/min로 조절할 수 있는 것으로 한다.

b) 접착 강도

접착강도는 시험체를 양생한 후, 지그를 사용하여 시험기에 장치하고, 인장속도 3mm/min로 인장시험을 하고 끊어질 때까지의 최대하중을 측정하고 끊어진 상태를 기록한다. 또한 인장시험은 양생종료 후 즉시 한다. 다만, 열노화 양생을 한 시험체는 표준상태로 24시간 정치한 후 한다.

c) 접착강도를 구하는 방법

접착강도는 다음 식에 따라 구한다.

접착강도는 5시험체의 평균치로 표시한다.

d) 끊어진 상태 기록

끊어진 면을 관찰하고 최대면적을 나타내는 끊어진 위치를 육안으로 측정하고 그 끊어진 위치를 표시한다. 또한, 철편과 타일의 경계면에서 끊어진 시험체의 대하여는 그 시험체의 개수에 따라 재시험을 하고 앞의 수치와 합쳐서 5개 시험체의 평균치로 표시한다. (KS L 1593)

(3) 내열성

2장의 타일을 상하 10mm로 어긋나게 접착하여 표준 양생한 시험체를 60℃의 항온조에 거의 연직으로 달아매고 한쪽 타일에 무게 4.5 kg의 추를 걸고 24시간 그대로 둔다. 타일이 벗겨져 떨어지지 않으면 합격으로 한다.(KS L 1593)

(4) 미끄럼저항성

8mm의 석면 슬레이트(플렉시블 판)를 200×500mm의 크기로 절단하고 짧은 변의 양끝에 5mm각의 봉재를 에폭시 수지 접착제로 부착한다. 표면은 먼지 기타의 이물질이 부착되지 않도록 깨끗이하며, 뒷면 무처리한 100mm각 도기질 타일을 사용한다. 바탕에 대한 접착제의 도포는 공시 접착제의 적당량을 취하고 주걱 등을 사용하여 바탕재에 두께 약 3mm로 도포한다. 이어서 표준빗을 각도 60°로 세워서 양속으로 단번에 당겨서 남은접착제를 제거한다. 빗질을 하는 방향은 바탕재의 긴 변에 평행방향과 직각방향의 2곳으로 한다. 접착제 도포 후 5분 이내에 타일을 접착제가 도포된 바탕재에 가만히 올려 놓고 다시 그 위 무게 5kg의 추를 약 30초간 올려놓은 후 추를 제거하고 시험체 중앙부에 먹으로 표시하여 기준선으로 한 후 바로 시험체를 수직으로 세운다. 24시간 경과 후에 기준선에서의 미끄러짐 길이를 정밀도 0.05mm이상의 스케일로 측정한다. (KS L 1593)

(5) 부착가능시간

부착가능 시간은 표준 접착강도를 만족하는 최장의 시간으로 한다.(KS L 1593)

(6) 외 관

시험을 위해 채취한 접착제를 밝은 곳에서 개봉하여 색상, 이물질 혼입여부를 검사한다.

(7) 점 도

RVT점도계를 사용하여 spindele No. T-F, rpm 2.5에서 측정하였다.

(8) 비중측정

비중컵에 25±0.5℃로 유지한 시료를 가득 채우고 기포가 완전히 제거된 것을 확인한 다음 뚜껑을 닫고 넘친 시료를 깨끗이 닦아내고 무게를 단다. 비중을 구하는 식은 다음과 같다.(KS M 5000)

(9) 수축량 측정

지름 10cm, 높이 2cm의 내부 용적을 갖도록 원통모양의 아크릴을 재단하고, 밑에도 둥근 아크릴판을 붙인 수축량 측정용 용기에 시료를 가득 채우고 헤라로 면을 깨끗이 정리한 후, 무게를 재어 더 이상의 변화가 없을 때까지 건조시킨 후 수축된 부분에 물을 채우고 무게를 측정하여 수축양을 측정한다.

상기 결과에 나타난 바와 같이 실시예는 타일접착제로서의 성능은 KS L 1593의 기준에 만족하고, 비교예1, 비교예2와 비교하여 볼 때도 우수한 성능을 가지는 것을 알 수 있다. 특히 경량골재의 적용으로 비중이 비교예에 비해 작고, 수축율이 약 1/6 정도로 현저히 떨어지는 것을 볼 수 있다.

Claims (2)

1. 아크릴 수지 25∼35중량％, 증점제 1∼2중량％, 분산제 0.05∼0.1중량％, 방부제 0.05∼0.1중량％, 동결방지제 0.1∼0.5중량％, 가소제 0.05∼0.1중량％, ph조절제 0.1∼0.5중량％, 경량골재 5∼10중량％, 충전제 35∼40중량％, 희석용매 15∼25중량％인 것을 특징으로 하는 타일 접착제.
2. 청구항 제1에 있어서 경량골재는 비중이 0.25∼0.30, 평균입도가 35∼40㎛인 중공필러 중 실란으로 코팅이 된 것을 적용한 것을 적용하는 것을 특징으로 하는 타일 접착제.