KR20180060672A - 건축재료용 조성물 및 이를 포함하는 건축재료 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (1) 포틀랜드 시멘트 0.1 ~ 10중량%; 알루미나 시멘트 및 칼슘설포알루미네이트 시멘트로부터 선택된 일종 이상의 속경성 시멘트 10 ~ 40중량%; 석고 0.1 ~ 15중량%; 골재 30 ~ 80중량%; 및 재유화형 분말수지, 경화촉진제, 경화지연제 및 무기질 혼화제로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상의 첨가제 0.05 ~ 15중량%;를 포함하는 건식혼합물과, (2) 메틸기 치환도(DS)가 0.27 ~ 2.0인 메틸 셀룰로오스; 히드록시에틸기 치환도(MS)가 0.3 ~ 5.0인 히드록시에틸 셀룰로오스; 메틸기 치환도(DS)가 0.27 ~ 2.40이고 히드록시에틸기 치환도(MS)가 0.03 ~ 1.3인 히드록시에틸 메틸 셀룰로오스; 및 메틸기 치환도(DS)가 0.27 ~ 2.50이고 히드록시프로필기 치환도(MS)가 0.02 ~ 1.1인 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스;로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상의 셀룰로오스 에테르를 포함하는 건축재료용 조성물 및 이를 포함하는 건축재료에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 보수성, 증점성 및 미끄러짐 저항성은 유지하면서 12시간 만에 0.5MPa이상의 접착강도 성능을 발현할 수 있는 속경성 건축재료를 제공할 수 있다.

Description

건축재료용 조성물 및 이를 포함하는 건축재료{COMPOSITION FOR CONSTRUCTION MATERIALS AND CONSTRUCTION MATERIALS HAVING THE SAME}
본 발명은 건축재료용 조성물 및 이를 포함하는 건축재료에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보수성, 증점성 및 미끄러짐 저항성은 유지하면서 12시간 만에 0.5MPa이상의 접착강도 성능을 발현할 수 있는 속경성 건축재료용 조성물 및 이를 포함하는 건축재료에 관한 것이다.
타일시멘트 모르타르, 조적 모르타르, 보수 모르타르 등은 인테리어 및 리모델링 현장에서 범용적으로 사용되는 건축재료로서, 타일, 조적 또는 보수 작업 후 후속작업으로의 신속한 연결을 위해서 모르타르의 경화속도가 매우 중요한 인자로 작용한다.
구체적으로, 타일 시멘트 모르타르 또는 조적 모르타르를 이용하여 시공 면에 타일 또는 조적 작업을 실시할 경우, 시공 후 양생과정을 거쳐 줄눈 작업 또는 마무리 작업을 진행하게 된다. 이러한 후속작업을 수행하기 위해서는 일정 수준 이상의 접착강도가 요구되며, 요구 수준을 만족하기 위해 양생과정을 2 ~ 3일간 거치는 것이 일반적인 시공방법이다. 마찬가지로, 보수 모르타르의 경우도 시공 후 수일간의 양생과정을 거쳐 인테리어 공사 등의 후속작업을 진행하게 된다.
그러나, 공사기간의 연장은 노무비용의 증가를 의미하여 건축시공 비용의 상승으로 인한 부담으로 귀결되므로, 경화속도를 단축하여 양생시간을 줄일 필요가 있다. 이에, 최근 건축재료의 개발 방향이 속경성 또는 초속경성을 부여하는 방향으로 발전되고 있으며, 유럽의 고급형 타일시멘트 모르타르 시장으로부터 세계적으로 확대되는 추세이다.
이러한 종래의 기술로서, 알루미나 시멘트 또는 칼슘설포알루미네이트 시멘트를 포함하는 속경성 타일시멘트 모르타르가 공지되어 있다. 이러한 속경성 시멘트 모르타르는 응용물성 확보를 위해 사용되는 재료의 종류가 다양하고 복잡하며, 배합 비율 변화에 민감하므로 적절한 배합설계가 무엇보다 중요하다.
예컨대, 특허문헌 1(국내 등록특허공보 제10-1518251호)은 백색 포틀랜드 시멘트 또는 보통 포틀랜드 시멘트 10 ~ 30중량%; CaO 40 ~ 50중량%, Al2O3 30 ~ 40중량%, SiO2 5 ~ 10중량%, SO3 6 ~ 10중량% 이며 분말도가 5000 ~ 8000㎠/g인 CSA(칼슘설포알루미네이트) 2 ~ 20중량%; 불용성 Ⅱ형 무수석고 4 ~ 10중량%; 규사 40 ~ 70중량%; 구연산, 주석산, 글루콘산, 붕산 및 이들의 알칼리염으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 응결지연제 0.05 ~ 1중량%; 점도 30000 ~ 70000 cps를 나타내는 메틸셀룰로오스 또는 히드록시메틸셀룰로오스 중 선택되는 어느 하나의 유기증점제 0.1 ~ 0.5중량%; 애터펄자이트(Attapulgite), 알루미늄 실리케이트(Aluminum silicate) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 무기증점제 0.1 ~ 1중량%; 길이 0.1 ~ 1mm의 셀룰로오스 파이버 0.1 ~ 1중량%; 분말수지 2 ~ 6중량%를 포함하는 타일 접착용 조강성 모르타르 조성물에 대해 기재하고 있다.
상기 특허문헌 1은 시멘트와 칼슘알루미네이트의 급경반응을 응용하여 수시간 안에 접착력이 발휘되고 장기적으로 안정한 접착강도를 발휘하는 특성을 가지는 타일접착용 모르타르 조성물을 제공할 수 있다고 기재하고 있다.
상기 특허문헌 1에서와 같이 속경성을 갖는 건축재료용 조성물에서는 미끄러짐 저항성 확보를 위해 소량의 셀룰로오스 파이버 사용이 필수적으로 고려된다. 그러나, 상기 셀룰로오스 파이버의 특성상 배합 및 시공과정 중에 비산되는 문제가 발생될 수 있고, 이로 인해 공정상의 트러블 및 품질 변동의 문제가 야기될 수 있다. 이러한 단점들로 인해, 품질에 민감한 대형 업체에서는 셀룰로오스 파이버가 포함된 건축재료 사용을 꺼리는 추세이다.
따라서, 셀룰로오스 파이버를 포함하지 않으면서도 미끄러짐 저항성을 확보할 수 있는 고품질의 건축재료를 제조할 수 있는 건축재료용 조성물에 대한 개발이 필요한 실정이다.
KR 101518251 B
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 포틀랜드 시멘트 대비 속경성 시멘트의 배합량을 높이고 특정 치환도를 갖는 셀룰로오스 에테르를 포함함으로써 보수성, 증점성 및 미끄러짐 저항성은 유지하면서 12시간 만에 0.5MPa이상의 접착강도 성능을 발현할 수 있는 속경성 건축재료용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 상기 조성물을 포함하는 건축재료를 제공하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 (1) 포틀랜드 시멘트 0.1 ~ 10중량%; 알루미나 시멘트 및 칼슘설포알루미네이트 시멘트로부터 선택된 일종 이상의 속경성 시멘트 10 ~ 40중량%; 석고 0.1 ~ 15중량%; 골재 30 ~ 80중량%; 및 재유화형 분말수지, 경화촉진제, 경화지연제 및 무기질 혼화제로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상의 첨가제 0.05 ~ 15중량%;를 포함하는 건식혼합물과, (2) 메틸기 치환도(DS)가 0.27 ~ 2.0인 메틸 셀룰로오스; 히드록시에틸기 치환도(MS)가 0.3 ~ 5.0인 히드록시에틸 셀룰로오스; 메틸기 치환도(DS)가 0.27 ~ 2.40이고 히드록시에틸기 치환도(MS)가 0.03 ~ 1.3인 히드록시에틸 메틸 셀룰로오스; 및 메틸기 치환도(DS)가 0.27 ~ 2.50이고 히드록시프로필기 치환도(MS)가 0.02 ~ 1.1인 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스;로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상의 셀룰로오스 에테르를 포함하는 건축재료용 조성물을 제공한다.
상기 셀룰로오스 에테르의 함량은 상기 건식혼합물 100중량부를 기준으로 0.01 ~ 1.0중량부일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 건축재료용 조성물은 셀룰로오스 파이버를 포함하지 않을 수 있다.
상기 재유화형 분말 수지는 에틸렌-비닐아세테이트, 아크릴계 라텍스 및 스틸렌-부타디엔 고무로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함할 수 있고, 그 함량은 상기 건식혼합물 100중량%를 기준으로 1.0 ~ 10.0중량%일 수 있다.
상기 경화촉진제는 수산화칼슘(Ca(OH)2), 산화칼슘(CaO), 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 황산알루미늄(Al2(SO4)3), 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산칼륨(K2CO3), 탄산리튬(Li2CO3) 및 염화칼슘(CaCl2)으로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함할 수 있고, 그 함량은 상기 건식혼합물 100중량%를 기준으로 0.05 ~ 0.5중량%일 수 있다.
상기 경화지연제는 인산염, 붕산염, 폴리사카라이드, 글루코네이트, 주석산, 글루콘산, 구연산 및 옥시카본산으로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함할 수 있고, 그 함량은 상기 건식혼합물 100중량%를 기준으로 0.05 ~ 0.5중량%일 수 있다.
상기 무기질 혼화제는 탄산칼슘, 고로슬래그, 플라이애시, 실리카흄 및 메타카올린으로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함할 수 있고, 그 함량은 상기 건식혼합물 100중량%를 기준으로 0.1 ~ 4중량%일 수 있다.
상기 건축재료용 조성물은 전분 에테르(starch ether), 폴리아크릴아마이드(polyacrylamide), 고성능 감수제(superplasticizer), 계면활성제(surfactant) 및 소포제(deformer)로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상의 유동학적 개질제(rheological modifier)를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 건축재료용 조성물을 포함하는 건축재료를 제공한다.
상기 건축재료는 타일 시멘트 모르타르, 조적 모르타르 및 보수 모르타르로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
본 발명에 따른 건축재료용 조성물은, 포틀랜드 시멘트 대비 높은 배합량의 속경성 시멘트를 포함하고, 이와 함께 특정 치환도를 갖는 셀룰로오스 에테르를 포함함으로써, 셀룰로오스 파이버 없이도 보수성, 증점성 및 미끄러짐 저항성은 유지하면서 12시간 만에 0.5MPa이상의 접착강도 성능을 발현할 수 있는 속경성 건축재료를 제공할 수 있다.
본 발명은 (1) 포틀랜드 시멘트 0.1 ~ 10중량%; 알루미나 시멘트 및 칼슘설포알루미네이트 시멘트로부터 선택된 일종 이상의 속경성 시멘트 10 ~ 40중량%; 석고 0.1 ~ 15중량%; 골재 30 ~ 80중량%; 및 재유화형 분말수지, 경화촉진제, 경화지연제 및 무기질 혼화제로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상의 첨가제 0.05 ~ 15중량%;를 포함하는 건식혼합물과, (2) 메틸기 치환도(DS)가 0.27 ~ 2.0인 메틸 셀룰로오스; 히드록시에틸기 치환도(MS)가 0.3 ~ 5.0인 히드록시에틸 셀룰로오스; 메틸기 치환도(DS)가 0.27 ~ 2.40이고 히드록시에틸기 치환도(MS)가 0.03 ~ 1.3인 히드록시에틸 메틸 셀룰로오스; 및 메틸기 치환도(DS)가 0.27 ~ 2.50이고 히드록시프로필기 치환도(MS)가 0.02 ~ 1.1인 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스;로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상의 셀룰로오스 에테르를 포함하는 건축재료용 조성물 및 이를 포함하는 건축재료에 관한 것이다.
상기 셀룰로오스 에테르는 식물성 소재인 셀룰로오스로부터 유래된 것으로, 셀룰로오스의 수산기를 에테르화제를 사용하여 에테르화시킨 셀룰로오스 유도체이다.
본 명세서에서, 메틸기 치환도(DS)는 무수글루코오스 단위당 메틸기로 치환된 수산기의 평균 개수를 의미하고, 히드록시알킬기 치환도(MS)는 무수글루코오스 단위당 히드록시알킬기로 치환된 수산기의 평균 개수를 의미한다. 단, 상기 히드록시에틸 셀룰로오스의 히드록시에틸기 치환도(MS)는 무수글루코오스 단위당 히드록시에틸기로 치환된 수산기 및 탄소에 결합된 히드록시에틸기의 개수를 합한 값이다.
상기 메틸기 치환도가 높으면 소수성(hydrophobicity)이 높아지고, 히드록시알킬기 치환도가 적을 경우에도 소수성이 높아지게 된다. 따라서, 메틸기 치환도가 상기 범위의 상한값을 초과하거나 히드록시알킬기 치환도가 하한값 미만인 셀룰로오스 에테르를 사용할 경우 셀룰로오스 에테르의 보수성이 부족하게 되어 이를 포함하는 건축재료의 작업성이 불량해진다. 반면, 상기 메틸기 치환도가 상기 범위의 하한값 미만이거나 히드록시알킬기 치환도가 상한값을 초과할 경우 유동성의 경시 변화가 커져, 필요한 가사 시간이 얻어지지 않는다.
바람직하게, 상기 메틸 셀룰로오스는 메틸기 치환도(DS)가 1.1 ~ 2.0일 수 있고; 상기 히드록시에틸 셀룰로오스는 히드록시에틸기 치환도(MS)가 2.0 ~ 3.0일 수 있으며; 상기 히드록시에틸 메틸 셀룰로오스는 메틸기 치환도(DS)가 1.1 ~ 2.0이고 히드록시에틸기 치환도(MS)가 0.2 ~ 0.4일 수 있고; 상기 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스는 메틸기 치환도(DS)가 1.1 ~ 2.0이고 히드록시프로필기 치환도(MS)가 0.1 ~ 0.3 일 수 있다.
상기의 특정 치환도를 갖는 셀룰로오스 에테르를 포함할 경우, 본 발명에 따른 건축재료용 조성물은 셀룰로오스 파이버를 포함하지 않을 수 있다. 즉, 본 발명자들은 포틀랜드 시멘트 대비 과량의 속경성 시멘트를 배합하고, 특정 치환도를 갖는 셀룰로오스 에테르를 포함함으로써 셀룰로오스 파이버 없이도 보수성, 증점성 및 미끄러짐 저항성을 유지하면서 12시간만에 0.5Mpa이상의 접착강도 성능을 발현하는 속경성 건축재료를 제공할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
상기 셀룰로오스 에테르의 함량은 상기 건식 혼합물 100중량부를 기준으로 0.01 ~ 1.0중량부일 수 있다. 상기 셀룰로오스 에테르의 함량이 0.01중량부 미만일 경우 첨가 효과가 미미할 수 있고, 반면 1.0 중량부를 초과할 경우 시멘트의 응결지연을 유발하여 접착강도가 저하될 우려가 있다.
한편, 본 발명에서 사용되는 포틀랜드 시멘트는 KS L 5201에서 규정하는 포틀랜드 시멘트, 예컨대 보통 포틀랜드 시멘트, 중용열 포틀랜드 시멘트, 조강 포틀랜드 시멘트, 저열 포틀랜드 시멘트, 내황산염 포틀랜드 시멘트, 및 KS L 5204에서 규정하는 백색 포틀랜드 시멘트로 이루어지 군에서 선택된 일종 이상을 포함할 수 있다.
상기 포틀랜드 시멘트의 함량은 상기 건식혼합물 100중량%를 기준으로 0.1 ~ 10중량%이며, 상기 함량이 0.1중량%미만일 경우 장기 강도가 저하되는 문제가 있고, 반면 10중량%를 초과할 경우 장기적인 시멘트의 건조수축이 일어나 장기 강도가 저하되는 문제가 있다.
상기 포틀랜드 시멘트의 분말도는 3,000 ~ 5,000cm2/g이 수 있으며, 상기 분말도가 3,000cm2/g 미만일 경우 시멘트 응결이 지연되어 경화속도가 늦어질 우려가 있고, 반면 5,000cm2/g을 초과할 경우 단위수량이 증가하고 점성이 증가하여 작업성이 저하될 우려가 있다.
상기 속경성 시멘트는 알루미나 시멘트 및 칼슘설포알루미네이트 시멘트로부터 선택된 일종 이상으로 구성된다. 이때, 상기 알루미나 시멘트로서는 Al2O3 35 ~ 80중량%, CaO 15 ~ 45중량%, SiO2 6.0중량% 이하, Fe2O3 1.0중량% 이하의 화학조성을 만족하는 것이 사용될 수 있으며, 칼슘설포알루미네이트 시멘트로서는 CaO 30 ~ 50중량%, Al2O3 5 ~ 20중량%, SiO2 0 ~ 10중량%, SO3 20 ~ 40중량%의 화학조성을 만족하는 것이 사용될 수 있다.
상기 속경성 시멘트의 함량은 상기 건식혼합물 100중량%를 기준으로 10 ~ 40중량%이며, 상기 함량이 10중량% 미만일 경우 속경성을 발현하기 어려운 문제가 있고, 반면 40중량%를 초과할 경우 가사시간을 확보하기 어려운 문제가 있다.
상기 속경성 시멘트의 분말도는 3,000 ~ 5,000cm2/g일 수 있으며, 상기 분말도가 3,000cm2/g 미만일 경우 경화속도가 늦어질 우려가 있고, 반면 5,000cm2/g을 초과할 경우 점성이 증가하여 작업성이 저하될 우려가 있다.
본 발명에서는 상기 속경성 시멘트의 배합량을 포틀랜드 시멘트보다 높게 함으로써 더욱 우수한 속경성을 확보하였다. 바람직하게 상기 속경성 시멘트는 상기 포틀랜드 시멘트의 2 ~ 5배로 배합될 수 있다. 이와 같이 속경성 시멘트를 포틀랜드 시멘트에 비하여 과량 배합하여 건축재료를 제조할 경우, 미끄러짐 저항성 확보에 어려움이 있고, 이러한 문제를 해결하기 위하여 종래에는 셀룰로오스 파이버를 필수적으로 사용하였다. 그러나, 본 발명에서는 상기 셀룰로오스 파이버를 사용하지 않고 특정 치환도를 갖는 셀룰로오스 에테르를 포함함으로써 미끄러짐 저항성을 확보하였다. 따라서, 본 발명에 따르면 셀룰로오스 파이버를 포함함에 따라 야기되는 문제, 예컨대 상기 셀룰로오스 파이버의 비산에 따른 공정상의 트러블 및 품질 저하의 문제가 발생되지 않으므로 고품질의 속경성 건축재료를 제공할 수 있다.
상기 석고는 시멘트 중의 성분, 특히 C3A(3CaO·Al2O3)과 반응하여 침상구조인 에트린자이트(AFt상, C3A·3CaSO4·32H2O)를 생성함으로써 시멘트의 조직을 치밀하게 하여 내구성 증진 및 강도증진 효과를 나타낸다. 상기 석고의 함량은 상기 건식혼합물 100중량%를 기준으로 0.1 ~ 15중량%이며, 상기 석고의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우 내구성 증진 및 강도증진 효과가 미미할 수 있고, 반면 15중량%를 초과할 경우에는 반응 초기 너무 많은 에트린자이트가 생성되어 과팽창으로 인한 균열이 발생될 우려가 있다.
상기 석고는 α형 반수석고 및 Ⅱ형 무수석고로부터 선택된 일종 이상을 포함할 수 있으며, 적당한 반응초기의 에트린자이트 생성을 고려하여 분말도가 3,000 ~ 5,000cm2/g인 석고가 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 골재는 건축재료의 뼈대가 되는 것으로, 건축재료의 기계적 강도를 향상시키는 역할을 하며, 견고하고 화학적으로 안정된 것이 사용되어야　한다. 상기 골재의 함량은 건식혼합물 100중량%를 기준으로 30 ~ 80중량%이며, 상기 골재의 함량이 30중량% 미만일 경우 기계적 강도가 떨어질 우려가 있고, 반면 80중량%를 초과할 경우 시멘트에 비해 상대적으로 많은 양이 첨가되기 때문에 상기 골재와 시멘트의 결합력이 저하될 우려가 있다.
상기 골재는 상기 건식혼합물 100중량%를 기준으로 평균입도가 100 ~ 250㎛mm인 규사 20 ~ 50중량% 및 250 ~ 700㎛인 규사 10 ~ 30중량%를 포함할 수 있다. 상기 평균입도가 100 ~ 250㎛인 규사의 함량이 50중량%를 초과하면 작업성이 저하될 수 있으며, 250 ~ 700㎛인 규사가 30중량%를 초과하면 작업성이 거칠어 질 수 있다.
이러한 골재로는 상기 규사 이외에 강모래, 산모래, 탄산칼슘, 경량 골재(예를 들어, 펄라이트) 등을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 골재에 포함되는 탄산칼슘으로서는 20 ~ 60Mesh 크기의 조분이 사용될 수 있다.
그리고, 상기 건식혼합물은 재유화형 분말수지, 경화촉진제, 경화지연제 및 무기질 혼화제로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상의 첨가제를 포함한다. 상기 첨가제의 총 함량은 상기 건식혼합물 100중량%를 기준으로 0.05 ~ 15중량%이며, 각각의 첨가제들은 상기 범위 내에서 필요에 따라 적절한 양으로 포함될 수 있다.
상기 재유화형 분말수지는 접착강도와 굴곡강도, 탄성을 갖도록 해주는 물질로, 에틸렌-비닐아세테이트, 아크릴계 라텍스 및 스틸렌-부타디엔 고무로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게 에틸렌-비닐아세테이트일 수 있다.
상기 재유화형 분말 수지의 함량은 상기 건식혼합물 100중량%를 기준으로 1.0 ~ 10.0중량%일 수 있으며, 상기 분말 수지의 함량이 1.0 중량% 미만일 경우 충분한 접착강도와 굴곡강도 등을 얻지 못할 우려가 있고, 반면 10.0중량%를 초과할 경우 미끄러짐 저항성 및 내수 접착강도가 떨어질 우려가 있다.
상기 경화촉진제는 수화반응을 촉진하여 초기 강도를 증대시키는 역할을 하는 것으로, 수산화칼슘(Ca(OH)2), 산화칼슘(CaO), 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 황산알루미늄(Al2(SO4)3), 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산칼륨(K2CO3), 탄산리튬(Li2CO3) 및 염화칼슘(CaCl2)으로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함할 수 있다.
상기 경화촉진제의 함량은 상기 건식혼합물 100중량%를 기준으로 0.05 ~ 0.5중량%일 수 있으며, 상기 함량이 0.05중량％ 미만일 경우 초기 강도가 떨어질 우려가 있고, 0.5중량％를 초과할 경우 오픈타임과 타일 미끄러짐 저항성이 떨어질 우려가 있다.
상기 경화지연제는 포틀랜드 시멘트와 속경성 시멘트의 급격한 반응속도를 적절히 지연시키기 위해 첨가되는 것으로, 인산염, 붕산염, 폴리사카라이드, 글루코네이트 및 산(acid)류로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함할 수 있다. 이때, 상기 글루코네이트로서는 소듐 글루코네이트, 칼륨 글루코네이트 등이 사용될 수 있고, 상기 산류로서는 소듐주석산, 글루콘산, 구연산, 옥시카본산 등이 사용될 수 있다.
상기 경화지연제의 함량은 상기 건식혼합물 100중량%를 기준으로 0.05 ~ 0.5중량%일 수 있으며, 상기 함량이 0.05중량％ 미만일 경우 오픈타임과 가사시간이 짧아질 수 우려가 있고, 반면 0.5중량％를 초과할 경우 응결이 수시간 지연되거나 1일 이후에도 경화되지 않아 양생기간이 길어질 우려가 있다.
상기 무기질 혼화제는 탄산칼슘, 고로슬래그, 플라이애시, 실리카흄 및 메타카올린으로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함할 수 있다. 이때, 상기 무기질 혼화제에 포함되는 탄산칼슘으로서는 20㎛이하의 미분이 사용될 수 있다. 상기 무기질 혼화제의 함량은 보수성, 증점성, 미끄러짐 저항성 및 초기강도를 고려하여 적절하게 조절될 수 있으며, 바람직하게 상기 건식혼합물 100중량%를 기준으로 0.1 ~ 4중량%일 수 있다.
본 발명에 따른 건축재료용 조성물은 필요에 따라 전분 에테르(starch ether), 폴리아크릴아마이드(polyacrylamide), 고성능 감수제(superplasticizer), 계면활성제(surfactant) 및 소포제(deformer)로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상의 유동학적 개질제(rheological modifier)를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 상기 건축재료용 조성물을 포함하는 건축재료를 제공한다.
본 발명에 따른 건축재료는 보수성, 증점성 및 미끄러짐 저항성은 유지하면서 12시간 만에 0.5MPa이상의 접착강도 성능을 발현할 수 있어 양생시간이 현저히 단축될 수 있으므로, 타일 시멘트 모르타르, 조적 모르타르 및 보수 모르타르로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 용도로 바람직하게 사용될 수 있으며. 이외에도 건축용 외벽재, 지붕재, 바닥재 및 방음벽 등의 토목·건축 분야에 다양하게 사용 가능하다.
이하, 실시예들을 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이러한 실시예들에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
포틀랜드 시멘트 5중량%, 알루미나 시멘트 25중량%, 석고 9.7중량%, 규사 #6(입도 600㎛ 이하, 평균 입도 300㎛) 27.5중량%, 규사 #7(입도 250㎛ 이하, 평균 입도 150㎛) 27.5중량%, 재유화형 분말수지 5.0중량%, 경화지연제 0.15중량% 및 경화촉진제 0.15중량%를 건믹싱하여 건식 혼합물을 제조하였다.
그리고, 상기 건식혼합물 100중량부에 셀룰로오스 에테르인 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스(Hydroxypropyl methyl cellulose; HPMC) 0.4중량부 및 물 32.0 중량부를 투입한 후 반죽하여 타일 시멘트 모르타르를 제조하였다.
실시예 2 및 비교예 1 내지 4
상기 포틀랜드 시멘트, 알루미나 시멘트, 석고, 규사, 재유화형 분말수지, 경화지연제, 경화촉진제, 셀룰로오스 에테르 및 물의 배합량을 하기의 표 1에 기재된 바와 같이 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 타일시멘트 모르타르를 제조하였다.
< 평가방법 >
1. 점도 (Mortar viscosity, mPas)
실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 4에 따라 제조된 타일시멘트 모르타르의 점도를 브룩필드 점도계와 헬리패스(Helipath)를 사용하여 5rpm에서 1분동안 10초 단위로 측정하고, 그 평균값을 하기의 표 1에 점도 값으로 기재하였다.
2. 흐름성(Mortar flow, mm)
실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 4에 따라 제조된 타일시멘트 모르타르의 흐름성은 KS L 5105에 준하여 실시하였다. 구체적으로, 플로시험체를 만드는 틀은 위 구멍의 지름 70mm, 틀 아래 구멍 지름 100mm, 틀 높이 50mm인 것을 사용하였다. 상기 틀에 모르타르를 채우고 윗면을 평평히 한 뒤 틀을 제거한 후 흐름성 측정장치(전동식 모르타르 흐름시험기, 흥진정밀)를 작동시켜 15회 낙하시켰다. 상기 15회 충격낙하에 의한 모르타르 퍼짐이 멈춘 후, 4 방향 직경을 측정하고, 그 평균값을 하기의 표 1에 흐름성으로 기재하였다.
3. 오픈타임(Open time, 분)
실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 4에 따라 제조된 타일시멘트 모르타르를 콘크리트 판에 균질하게 도포하고 요철흙손 (톱날 크기 6mm x 6mm)을 사용하여 골을 형성하였다. 23℃, 50% 습도조건에서 5분 간격으로 도기질 타일(5cm x 5cm)을 부착하여 19.6KN/m2으로 30초간 압력을 가하고 난 후 타일을 제거하였을 때, 타일 뒷면에 묻는 모르타르 양이 타일 면적대비 50% 이상을 유지하는 최장시간을 측정하였다.
4. 미끄러짐 저항성(Slip resistance, mm)
실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 4에 따라 제조된 타일시멘트 모르타르의 미끄러짐 저항성은 EN 1308에 준하여 실시하였다. 구체적으로, 40cm x 40cm 면적의 콘크리트 판 위에 요철흙손 (톱날 크기 6mm x 6mm)을 사용하여 골을 형성하였다. 이어서, 상기 콘크리트 판에 200g의 세라믹 타일을 부착하고 수직으로 세워 20분간 방치한 후, 타일부착 기준점으로부터 타일이 흘러내린 길이를 측정하였다.
5. 12시간 접착강도(12hr adhesion strength, MPa)
12시간 접착강도는 EN 1348에 준하여 실시하였다. 구체적으로, 40cm x 40cm 면적의 콘크리트 판 위에 요철흙손 (톱날 크기 6mm x 6mm)을 사용하여 골을 형성한다. 이어서, 상기 콘크리트 판을 5분간 방치하고, 상기 콘크리트 판에 세라믹 타일(5cm x 5cm)을 붙이고 12시간 방치한 후, 접착강도 시험기(신강정밀공업社)를 이용하여 상기 타일들의 인장 접착강도를 측정하였다. 이때, 각 실시예 또는 비교예 별로 5개의 타일에 대한 접착강도를 측정하였으며, 측정된 접착강도 값에서 평균강도의 표준편차 ±20%가 넘는 값은 제외하고, 나머지의 접착강도의 평균값을 계산하여 하기의 표 1에 기재하였다.
구분 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
포틀랜드 시멘트
(중량%)		 5.00 10.00 40.00 40.00 30.00 5.00
알루미나 시멘트
(중량%)		 25.00 21.00 - - 7.00 25.00
석고(중량%) 9.70 8.70 - - 2.65 9.70
규사 #6(중량%) 27.50 27.50 27.50 27.50 27.50 27.50
규사 #7(중량%) 27.50 27.50 27.50 27.50 27.50 27.50
재유화형
분말수지(중량%)		 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00
경화지연제
(중량%)		 0.15 0.10 - - 0.05 0.15
경화촉진제
(중량%)		 0.15 0.20 - - 0.30 0.15
건식혼합물
합계(중량%)		 100 100 100 100 100 100
셀룰로오스 에테르
(중량부)		 0.40 0.40 - 0.40 0.40 -
물(중량부) 32.0 32.0 20.0 29.5 29.5 20.0
점도(mPa.s) 460 470 180 460 455 150
흐름성(mm) 163 166 220 172 170 208
오픈타임(min.) 30 25 측정불가 25 20 측정불가
미끄러짐 저항성 (mm) 0.50 0.40 측정불가 0.42 0.48 측정불가
12시간 접착강도 (MPa) 0.8 0.5 측정불가 측정불가 0.2 측정불가
* 포틀랜드 시멘트 : 삼표동양 시멘트社, KS L 5201 1종
* 알루미나 시멘트 : UAC50, Union社
* 석고 : Ⅱ형 무수석고, JNT INC.
* 규사 #6 : 경인소재, No.6
* 규사 #7 : 경인소재, No.7
* 재유화형 분말수지 : Vinnapas 5044N / Wacker社
* 경화지연제 : 주석산, DAEJUNG
* 경화촉진제 : 탄산리튬, DAEJUNG
* 셀룰로오스 에테르 : 롯데정밀화학, MECELLOSE® HPMC (메틸기 치환도(DS) : 1.8, 히드록시프로필기 치환도(MS) : 0.2)
상기 표 1을 살펴보면, 본 발명에 따라 제조된 실시예 1 및 2의 타일시멘트 모르타르의 경우, 비교예 1 내지 4의 타일시멘트 모르타르에 비하여 점도, 오픈타임 및 미끄러짐 저항성은 유사 또는 동등 이상의 수준을 나타내면서 12시간 접착강도 및 흐름성은 현저히 우수하게 나타나는 것을 확인할 수 있다.
특히, 셀룰로오스 에테르를 포함하지 않는 비교예 1 및 비교예 4에 따라 제조된 타일시멘트 모르타르의 경우 점도가 낮아 해당 용도로 사용하기에는 부적합하였으며, 접착성이 발현되지 않아 오픈타임, 미끄러짐 저항성 및 접착강도 측정이 불가능하였다. 그리고, 비교예 2에 따라 제조된 타일시멘트 모르타르의 경우, 콘크리트 판에 타일을 접착한 후 12시간이 경과되어도 모르타르가 경화되지 않아 접착강도 측정이 불가능 하였다.
이상, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 권리범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. (1) 포틀랜드 시멘트 0.1 ~ 10중량%;
    알루미나 시멘트 및 칼슘설포알루미네이트 시멘트로부터 선택된 일종 이상의 속경성 시멘트 10 ~ 40중량%;
    석고 0.1 ~ 15중량%;
    골재 30 ~ 80중량%; 및
    재유화형 분말수지, 경화촉진제, 경화지연제 및 무기질 혼화제로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상의 첨가제 0.05 ~ 15중량%;를 포함하는 건식혼합물과,
    (2) 메틸기 치환도(DS)가 0.27 ~ 2.0인 메틸 셀룰로오스; 히드록시에틸기 치환도(MS)가 0.3 ~ 5.0인 히드록시에틸 셀룰로오스; 메틸기 치환도(DS)가 0.27 ~ 2.40이고 히드록시에틸기 치환도(MS)가 0.03 ~ 1.3인 히드록시에틸 메틸 셀룰로오스; 및 메틸기 치환도(DS)가 0.27 ~ 2.50이고 히드록시프로필기 치환도(MS)가 0.02 ~ 1.1인 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스;로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상의 셀룰로오스 에테르를 포함하는 건축재료용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 셀룰로오스 에테르의 함량은 상기 건식혼합물 100중량부를 기준으로 0.01 ~ 1.0중량부인 것을 특징으로 하는 건축재료용 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 건축재료용 조성물은 셀룰로오스 파이버를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 건축재료용 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 재유화형 분말 수지는 에틸렌-비닐아세테이트, 아크릴계 라텍스 및 스틸렌-부타디엔 고무로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함하고, 그 함량은 상기 건식혼합물 100중량%를 기준으로 1.0 ~ 10.0중량%인 것을 특징으로 하는 건축재료용 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 경화촉진제는 수산화칼슘(Ca(OH)2), 산화칼슘(CaO), 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 황산알루미늄(Al2(SO4)3), 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산칼륨(K2CO3), 탄산리튬(Li2CO3) 및 염화칼슘(CaCl2)으로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함하고, 그 함량은 상기 건식혼합물 100중량%를 기준으로 0.05 ~ 0.5중량%인 것을 특징으로 하는 건축재료용 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 경화지연제는 인산염, 붕산염, 폴리사카라이드, 글루콘네이트, 주석산, 글루콘산, 구연산 및 옥시카본산으로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함하고, 그 함량은 상기 건식혼합물 100중량%를 기준으로 0.05 ~ 0.5중량%인 것을 특징으로 하는 건축재료용 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 무기질 혼화제는 탄산칼슘, 고로슬래그, 플라이애시, 실리카흄 및 메타카올린으로 이루어진 군에서 선택된 일종이상을 포함하고, 그 함량은 상기 건식혼합물 100중량%를 기준으로 0.1 ~ 4중량%인 것을 특징으로 하는 건축재료용 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 건축재료용 조성물은 전분 에테르(starch ether), 폴리아크릴아마이드(polyacrylamide), 고성능 감수제(superplasticizer), 계면활성제(surfactant) 및 소포제(deformer)로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상의 유동학적 개질제(rheological modifier)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건축재료용 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 건축재료용 조성물을 포함하는 건축재료.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 건축재료는 타일 시멘트 모르타르, 조적 모르타르 및 보수 모르타르로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 상기 건축재료.
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