KR20190023280A - A Composite of organicinorganic composite cementitious materials with high-performance and high elastic properties and manufacturing method thereof - Google Patents

A Composite of organicinorganic composite cementitious materials with high-performance and high elastic properties and manufacturing method thereof Download PDF

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Abstract

The present invention relates to an interface adhesive and water retention finishing material for various concrete structures and concrete finishing materials such as a steel and a tile, which is used at interfaces such as a concrete structure, a steel, and a tile to have interfacial adhesion and high elasticity performance, and more particularly, to an organic-inorganic composite cement mortar composition of high durability and high elasticity, which uses a modified natural rubber latex having improved elasticity by modifying a natural rubber latex capable of being applied as a clean material, which is a polymer having excellent mechanical and chemical properties, and has no toxicity, and modified polyvinyl alcohol, as a base material, and is mixed with powder having properties of a natural rubber emulsion mixed solution and a fast hardening cement material by a variety of cross-linking to have a fast hardening time during the manufacturing, and to improve strength and hardness of a coating film. The organic-inorganic composite cement mortar composition of the present invention has excellent tensile strength, abrasion resistance, etc., and particularly, has excellent oxygen barrier properties, toughness, and high elasticity to be used for interface bonding of a concrete structure, surface coating for deterioration prevention, a surface finishing material for various finishing materials such as a concrete for civil engineering structure, a steel, and a tile, and an interface adhesive material, thereby having excellent finishing properties and an excellent effect for preventing deterioration of a concrete.

Description

고내구성 및 고탄성의 유무기 복합 시멘트 모르타르 조성물 및 그 제조방법{A Composite of organicinorganic composite cementitious materials with high-performance and high elastic properties and manufacturing method thereof}Technical Field [0001] The present invention relates to a high-durability and high-elasticity organic-inorganic hybrid cement mortar composition and a method for producing the same,

본 발명은 콘크리트 구조물, 강재 및 타일 등의 계면에 사용되어 계면 접착성과 고신축성능이 있는 콘크리트, 강재 및 타일 등 다양한 콘크리트 구조물 및 콘크리트 마감재료의 계면 접착성 및 보수성 마감재에 관한 것으로써, 우수한 기계적, 화학적 성질을 가지는 고분자로서 무독성으로 청정 소재로의 응용이 가능한 천연고무 라텍스를 개질하여 탄성을 향상시킨 개질 천연고무 라텍스와 개질 폴리비닐 알코올을 기재로 하여 다양한 가교결합에 의한 천연고무 에멀젼 혼합액과 속경성 시멘트 재료의 특성을 갖고 있어 시공시 빠른 경화 시간과 함께 도막의 강도 및 경도를 향상시킬 수 있는 분체가 혼합된 유무기 복합 고내구성 및 고탄성의 시멘트 모르타르 조성물 및 그 시공방법에 관한 것이다. The present invention relates to an interfacial adhesive property and a water-retaining finishing agent for various concrete structures and concrete finishing materials such as concrete, steel and tile having interfacial adhesion and high expansion and contraction performance, which are used at interfaces of concrete structures, steels and tiles, A modified natural rubber latex which is improved in elasticity by modifying a natural rubber latex which can be applied as a clean material as a non-toxic polymer having chemical properties, and a natural rubber emulsion mixture by various cross- Which is capable of improving the strength and hardness of a coating film with a rapid curing time in the case of a hard cement material, and to a method of applying the cement mortar composition.

통상적으로, 콘크리트, 철강재, 목재 등은 대기 중의 다양한 환경 변화, 즉 온도나 습도의 변화 등에 의해 빠르게 열화되어 본래의 설계 내구 수명을 유지하지 못하는 단점이 있다. Generally, concrete, steel, wood and the like are rapidly deteriorated due to various environmental changes in the atmosphere, that is, changes in temperature or humidity, and thus the original design life span can not be maintained.

시멘트 재료는 경제적이고 고강도의 재료라는 점에서는 매우 좋은 재료이나, 다공성이라는 취약점으로 인하여 여러 가지 단점이 노출되어 왔다. 이러한 시멘트계 재료의 약점을 보완하기 위하여 시멘트계 재료에 유기물의 기능을 동시에 갖는 폴리머 시멘트 모르터가 콘크리트 구조물의 표면 마감용 재료로 활용되고 있다. Cement materials are very good materials in that they are economical and high-strength materials, but they have been exposed to various drawbacks due to the vulnerability of porosity. In order to compensate for the weakness of such cementitious materials, a polymer cement mortar having the function of organic matter in the cementitious material has been utilized as a surface finishing material for a concrete structure.

폴리머 시멘트 모르터에 관한 종래의 기술 및 특허를 보면, 대한민국 특허 제294805호는 아크릴 수지 23-31 중량%, 시멘트 23-31 중량%, 규사 30-48 중량% 및 기타 첨가제로 구성되는 방수 마감용 시멘트 모르타르가 개시하고 있다. According to the prior art and patents relating to polymer cement mortar, Korean Patent No. 294805 discloses a waterproof cement composition comprising 23-31 wt% of acrylic resin, 23-31 wt% of cement, 30-48 wt% of silica, Mortar discloses.

또한, 대한민국 공개특허 제2000-17879호는 시멘트 57%, 규사 7%, 에틸렌 비닐 아세테이트 1%, 활성 실리카 1%, 물 34%로 구성된 방수 마감용 시멘트 모르타르를 개시하고 있다. Korean Patent Laid-Open No. 2000-17879 discloses a waterproof cement mortar composed of 57% of cement, 7% of silica, 1% of ethylene vinyl acetate, 1% of active silica and 34% of water.

또한, 대한민국 공개특허 제2002-31684호는 유화 분산시킨 스테아린산 칼슘과 아크릴 에멀젼 수 공중합체로 구성된 A제와, 백시멘트, 규사, 폴리옥시 에틸렌 라우릴 에테르 등으로 구성된 B제를 1:0.25 중량비로 혼합하는 단계로 이루어지는 표면 마감용 시멘트 모르타르를 개시하고 있다. Korean Patent Laid-Open Publication No. 2002-31684 discloses a method for producing a water-absorbent resin composition comprising a composition A consisting of emulsion-dispersed calcium stearate and an acryl emulsion copolymer and a composition B composed of white cement, silica, polyoxyethylene lauryl ether and the like at a weight ratio of 1: 0.25 And curing the surface of the cement mortar.

또한 대한민국 공개특허 제2004-0067060호는 시멘트, 규사, 스테아린산 마그네슘, EVA, 세노스피어 등으로 구성되는 단열성 방수 몰탈을 개시하고 있다. Korean Patent Publication No. 2004-0067060 discloses a waterproof waterproof mortar composed of cement, silica sand, magnesium stearate, EVA, Senosphere, and the like.

폴리머 시멘트 모르터는 유기 재료와 무기재료의 복합 기능을 갖는 재료로서 현재 다양한 공법이나 마감재로 여타 다른 마감재의 기능을 대체하고 있으며, 무기질 재료인 시멘트계 재료의 단점을 보완할 수 있는 유용한 재료이기는 하나, 무기질 재료와 유기질 재료의 조합에 따른 다양한 문제점으로서 표면 부착성능 저하, 통기성 저하 등이 나타나고 있다. Polymer cement mortar is a material having a complex function of an organic material and an inorganic material. It is a useful material that can supplement the disadvantages of cementitious materials, which are inorganic materials, Various problems due to the combination of the material and the organic material have been observed, such as a decrease in surface adhesion performance and a decrease in air permeability.

폴리머 모르터 복합체에 대해서, 대한민국 공개특허 제2000-0000485호는 폴리머 모르타르를 제조함에 있어 불포화 폴리에스테르 모르타르 수지를 결합재로 하여 금형몰드에 넣고 20℃에서 양생하여 제조하고 있는데, 이는 불포화 폴리에스터 수지를 사용함으로 인하여 상온에서의 양생이 곤란하고, 일반 건축물에서 다양한 형태로 적용 및 시공이 불편할 뿐 아니라, 그 범위가 성형품으로만 국한되는 단점이 있다. With respect to the polymeric mortar composite, Korean Patent Publication No. 2000-0000485 discloses a method for producing a polymer mortar using an unsaturated polyester mortar resin as a binder and curing at 20 캜 in a mold mold, which is produced by using an unsaturated polyester resin It is difficult to cure at room temperature and it is inconvenient for application and construction in various forms in general buildings, and the range is limited to a molded product.

또한, 대한민국 공개특허 제2001-0046911호는 폴리머 모르터와 시멘트 모르터 복합체를 제조함에 있어서 중앙에 제거 가능한 격막을 설치한 후 모르터가 경화되기 전에 격막을 제거하여 모르터를 혼합시키는 방법을 제시하고 있다. 그러나 이러한 형태 역시 다양한 형태로의 사용이 불가능하다는 단점이 있다. Korean Patent Laid-Open Publication No. 2001-0046911 discloses a method of preparing a polymer mortar and a cement mortar composite by providing a removable diaphragm at the center and then removing the diaphragm before the mortar is cured to mix the mortar. However, this form also has a disadvantage that it can not be used in various forms.

대한민국 공개특허 제2000-0000485호Korean Patent Publication No. 2000-0000485

본 발명은 종래 기술의 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art,

우수한 항장력, 인장 강도, 내마모성, 산소 차단성, 강인성, 고탄성을 가지며;Excellent tensile strength, tensile strength, abrasion resistance, oxygen barrier property, toughness and high elasticity;

콘크리트, 강재, 및 타일 등의 계면에 사용되어 재료와 재료 사이의 부착성을 강화하며, 콘크리트 구조물의 균열을 감소시키며;To be used at interfaces such as concrete, steel, and tiles to enhance adhesion between materials and materials and to reduce cracking of concrete structures;

콘크리트 구조물의 팽창 수축에 의해서 발생하는 균열에 대한 추종성을 가지므로 구조물 사이의 균열 박리, 탈락을 방지하고, 진동, 하중 및 환경적 영향에 의한 다양한 내구성 저하 요인을 저하시킴으로써 콘크리트, 강재, 및 타일 등의 초기 성능을 유지시키며;It has the ability to follow cracks caused by the expansion and contraction of concrete structures, preventing cracking and peeling between structures and reducing various durability deterioration factors due to vibration, load, and environmental effects. Maintains the initial performance of;

열화 방지용 표면 코팅재 및 다양한 마감재의 표면 마감재로 사용되어 콘크리트, 강재, 및 타일 등의 내부 및 외부를 보호함으로써 내수성 및 내구성을 향상시킬 수 있는 새로운 고내구성 및 고탄성의 유무기 복합 시멘트 모르타르 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.A new high durability and high elasticity inorganic and organic cement mortar composition and its manufacture which can be used as a surface finishing material for anti-deterioration surface coating and various finishing materials to improve the water resistance and durability by protecting the inside and the outside of concrete, steel material and tile And a method thereof.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 가황반응에 의하여 탄성을 향상시킨 탄성 개질 천연고무 라텍스를 25 내지 60 중량%, 내수성을 향상시킨 개질 폴리비닐 알코올 40 내지 75 중량%를 혼합한 혼합액(A)와, 상기 혼합액 20 내지 60 중량%와 속경성 시멘트(B) 40 내지 80 중량%를 고르게 혼합하는 것을 특징으로 하여 본 발명품을 얻는다. In order to achieve the above object, the present invention provides a mixed solution (A) comprising 25 to 60% by weight of an elastically modified natural rubber latex having improved elasticity by a vulcanization reaction and 40 to 75% by weight of a modified polyvinyl alcohol having improved water resistance, And 20 to 60% by weight of the mixed solution and 40 to 80% by weight of the quick-setting cement (B) are mixed uniformly to obtain the present invention.

상기에서, 탄성을 향상시킨 탄성 개질 천연고무 라텍스는, In the above, the elastically modified natural rubber latex having improved elasticity,

액상 라텍스는 천연고무 라텍스로서 고형분 함량이 60 중량% 이상인 천연고무 라텍스를 사용하여, 사용하는 액상 라텍스의 고무입자의 탄성 안정도를 높이기 위하여 pH를 조절하여 사용하였으며, 산화방지제를 사용하고, UV 흡수제, 그리고 라디칼 제거제를 첨가하여 탄성을 향상시켰다. 본 실험에서는 라텍스와 다양한 배합제의 원활한 혼합을 위하여 증류수를 사용하여 분산시킨 후 수분산 상태로 배합하였다. 먼저 천연고무 라텍스에 안정제로 첨가되어 있는 암모니아를 제거하기 위하여, 라텍스 무게를 측정하여 기계적 교반기(mechanical stirrer, Poong Lim Co., PL-ss20D)에 투여하고40oC에서 100 rpm의 속도로 2시간 교반하였다. 만일 천연고무 라텍스에 암모니아 함량이 너무 높을 경우, 물리적 안정성을 낮추게 되고 또한 가교반응 시 가교결합에 scavenger로 작용하여 가교결합을 저해하게 된다. 탈 암모니아 공정 후, 잔류되어 있는 소량의 암모니아는 배합 및 숙성과정을 통해 제거될 수 있다. 암모니아를 제거 한 후, KOH, sulfur, zinc diethyldithiocarbamate (ZDEC) 그리고 2-mercaptobenzothiazole(MBT)를 첨가하여 탈 암모니아 공정과 동일한 조건에서 2시간 동안 교반하였다. 교반 후, 혼합된 라텍스 배합물을 24시간 동안 숙성 시켰으며, 숙성과정을 통해 물리적 물성을 향상시켰다. 숙성된 라텍스 배합물을 교반기를 사용하여 밀도가 0.5 g/ml 이하가 되도록 하였다. 합성된 라텍스 배합물에 ZnO 분산액을 첨가한 후 1000 rpm으로 2분간 추가로 분산시킨다. 탄성력을 높이기 위하여, 오븐을 사용하여 110oC의 온도에서 가교반응을 진행하고 탄성이 우수한 라텍스를 제조하였다. The liquid latex is a natural rubber latex having a solid content of 60% by weight or more and is adjusted in pH to increase the elastic stability of the rubber latex of the liquid latex to be used. An antioxidant is used, Radical remover was added to improve elasticity. In this experiment, water was dispersed in distilled water for smooth mixing of latex and various compounding agents. The weight of the latex was measured by a mechanical stirrer (Poong Lim Co., PL-ss20D) to remove ammonia added as a stabilizer to the natural rubber latex. The latex was weighed at a rate of 100 rpm at 40 ° C for 2 hours Lt; / RTI > If the amount of ammonia in the natural rubber latex is too high, the physical stability is lowered and also the crosslinking reaction acts as a scavenger in the crosslinking reaction, thereby inhibiting crosslinking. After the deammonia process, a small amount of residual ammonia can be removed through the mixing and aging process. After removal of ammonia, KOH, sulfur, zinc diethyldithiocarbamate (ZDEC) and 2-mercaptobenzothiazole (MBT) were added and stirred for 2 hours under the same conditions as the deammonia process. After stirring, the blended latex blend was aged for 24 hours and the physical properties were improved by aging. The aged latex blend was made to a density of less than 0.5 g / ml using a stirrer. The ZnO dispersion was added to the synthesized latex formulation and further dispersed at 1000 rpm for 2 minutes. In order to increase the elasticity, a crosslinking reaction was carried out at a temperature of 110 ° C using an oven to prepare a latex having excellent elasticity.

본 실험에서는 폴리비닐 알코올(중합도 = 1,500, 분자량 = 66,000, 이하 “PVA“라 한다.)과 개질 반응을 위한 비닐 트리에톡시실란(Vinyl Trietoxysilane, KBE1003, Shin-Etsu, 이하 “VTEOS” 라 한다)을 사용하였다. 블렌드를 위한 첨가제로는 일정 온도 이상에서 PVA와 가교화가 가능한 폴리 아크릴산(Poly Acrylic Acid, 분자량 = 1,800, Aldrich, 이하 “PAA”라 한다)를 사용하였다. 이 때, 모든 재료는 별 다른 정제 없이 사용하였고 용매로는 3차 증류수를 사용하였다.In this experiment, polyvinyl alcohol (polymerization degree = 1,500, molecular weight = 66,000, hereinafter referred to as "PVA") and vinyl triethoxysilane (KBE1003, Shin-Etsu, hereinafter referred to as "VTEOS" Were used. Polyacrylic acid (molecular weight = 1,800, Aldrich, hereinafter referred to as "PAA") capable of crosslinking with PVA at a temperature above a certain temperature was used as an additive for the blend. At this time, all the materials were used without different purification and the third distilled water was used as the solvent.

한편, VTEOS를 이용한 PVA와의 개질 반응에서, PVA 개질 반응을 진행하기 위해서 우선 PVA를 증류수에 녹여 고형분이 10%인 수용액을 만들었다. 이때, 온도와 시간은 85℃까지 서서히 증가시켜 두 시간 동안 교반하여 완벽히 용해된 용액을 얻었다. 그 후 질소 기류 하에서 VTEOS를 넣고 일정 시간 반응시켰다. 이 때 VTEODS의 양은 PVA 고형분의 20 wt%로 고정하였다. 그 후 개시제인 포타슘퍼설페이트(Potassium persulfate)를 3%의 수용액을 만들어 40 g을 넣고 20분 동안 반응한 뒤, cooling하여 실란으로 개질된 PVA 용액을 얻었다.On the other hand, in order to proceed with the PVA reforming reaction in the reforming reaction with PVA using VTEOS, PVA was first dissolved in distilled water to prepare an aqueous solution having a solid content of 10%. At this time, the temperature and time were gradually increased to 85 ° C and stirred for two hours to obtain a completely dissolved solution. Then, VTEOS was added under a nitrogen stream and reacted for a predetermined time. The amount of VTEODS was fixed to 20 wt% of PVA solids. Then, 40 g of Potassium persulfate as an initiator, potassium persulfate, was added to make an aqueous solution of 3% and reacted for 20 minutes, followed by cooling to obtain a silane modified PVA solution.

또한, [PVA /VTEOS]와 PAA의 가교 반응에서, PVA/VTEOS 반응물과 PAA의 가교 반응은 다음과 같다. 예로써, [PVA/VTEOS]/PAA = 90/10(w/w)의 비율로 반응시키고자 할 경우 20 wt%로 개질된 [PVA/VTEOS]90 g과 PAA 10 g을 증류수 900 g에 녹이면서 반응하여 고형분이 10%가 되도록 한다. 이때 온도와 시간은 85℃에서 2시간동안 교반하여 용액을 얻는다. 제조된 [PVA/VTEOS]/PAA 용액은 상온에서 24시간 공기 거품을 제거한 뒤 사용하였다.In addition, in the cross-linking reaction between [PVA / VTEOS] and PAA, the cross-linking reaction between the PVA / VTEOS reactant and PAA is as follows. For example, to react at a ratio of [PVA / VTEOS] / PAA = 90/10 (w / w), 90 g of [PVA / VTEOS] modified to 20 wt% and 10 g of PAA are dissolved in 900 g of distilled water So that the solid content becomes 10%. At this time, the temperature and the time are stirred at 85 ° C for 2 hours to obtain a solution. The prepared [PVA / VTEOS] / PAA solution was used after removing air bubbles at room temperature for 24 hours.

상기에서 속경성 시멘트(B)는 무기질 분체 혼합물로써, 보통 시멘트 50-70 중량%, 칼슘 알루미네이트 화합물 15-30 중량%, 무수석고계 팽창재 5-10 중량%, 스테아릭산 염 3-8 중량% 및 첨가제 1-2 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다. (B) is an inorganic powder mixture, which usually comprises 50-70% by weight of cement, 15-30% by weight of calcium aluminate compound, 5-10% by weight of anhydrous gypsum extender, 3-8% by weight of stearic acid, And 1 to 2% by weight of an additive.

본 발명품은 콘크리트, 강재 타일 등의 계면에 사용되어 고내구성 및 고탄성의 유무기 복합 시멘트 모르타르 조성물의 기본 성능을 유지하게 된다.The present invention is used in the interface of concrete, steel tile, etc. to maintain the basic performance of the high-durability and high-elasticity organic-inorganic hybrid cement mortar composition.

일 구현예에서, 무수석고계 팽창재는 분말도가 2,500~3,500 브레인의 것을 사용하나 바람직하게는 2,900~3,200 브레인 범위의 것을 사용한다. In one embodiment, the anhydrous gypsum expander uses powders of 2,500 to 3,500 brains, preferably 2,900 to 3,200 brains.

일 구현예에서, 상기 스테아릭산 염은 스테아릭 아연 또는 스테아릭 칼슘 중에서 선택된 단독 또는 2종 이상이다.In one embodiment, the stearic acid salt is one or more selected from stearic zinc or stearic calcium.

본 발명의 고내구성 및 고탄성의 유무기 복합 시멘트 모르타르 조성물은 우수한 항장력, 인장 강도, 내마모성, 산소 차단성, 강인성, 고탄성을 가짐으로써The high durability and high elasticity organic-inorganic hybrid cement mortar composition of the present invention has excellent tensile strength, tensile strength, abrasion resistance, oxygen barrier property, toughness and high elasticity

콘크리트, 강재, 및 타일 등의 계면에 사용되어 재료와 재료 사이의 부착성을 강화하며, 콘크리트 구조물의 균열을 감소시키며;To be used at interfaces such as concrete, steel, and tiles to enhance adhesion between materials and materials and to reduce cracking of concrete structures;

콘크리트 구조물의 팽창 수축에 의해서 발생하는 균열에 대한 추종성을 가지므로 구조물 사이의 균열 박리, 탈락을 방지하고, 진동, 하중 및 환경적 영향에 의한 다양한 내구성 저하 요인을 저하시킴으로써 콘크리트, 강재, 및 타일 등의 초기 성능을 유지시키며;It has the ability to follow cracks caused by the expansion and contraction of concrete structures, preventing cracking and peeling between structures and reducing various durability deterioration factors due to vibration, load, and environmental effects. Maintains the initial performance of;

열화 방지용 표면 코팅재 및 다양한 마감재의 표면 마감재로 사용되어 콘크리트, 강재, 및 타일 등의 내부 및 외부를 보호함으로써 내수성 및 내구성을 향상시키는 효과를 제공한다. It is used as a surface coating material for preventing deterioration and as a surface finishing material for various finishing materials to provide an effect of improving water resistance and durability by protecting the inside and outside of concrete, steel, and tile.

도 1은 폴리우레탄 필름과 제조예 1에서 제조된 개질 라텍스 필름의 반복신장에 의한 hysteresis loss 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실란 화합물로 개질된 PVA를 확인하기 위한 적외선 분광 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 [PVA/VTEOS]와 PAA의 가교 반응을 확인하기 위해 상기 표 1의 PSA-10 필름의 DSC를 측정하여 Tm값의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 필름의 내수성 향상 정도를 확인하기 위해 실시한 [PVA/VTEOS]와 PAA 필름과 PVA/PAA 필름의 접촉각 측정 결과를 나타낸 사진이다.
도 5는 [PVA/VTEOS]/PAA 필름의 차단 성능 평가를 위해 수분 차단성(WVTR)을 측정하여 나타낸 그래프이다.
FIG. 1 is a graph showing hysteresis loss results by repeated stretching of a polyurethane film and a modified latex film produced in Production Example 1. FIG.
2 is a graph showing the results of infrared spectroscopic analysis for identifying the PVA modified with the silane compound of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing changes in Tm value of DSA of the PSA-10 film of Table 1 to confirm the crosslinking reaction between [PVA / VTEOS] and PAA.
FIG. 4 is a photograph showing the result of measuring the contact angle of [PVA / VTEOS] and the PAA film and the PVA / PAA film in order to confirm the degree of improvement of the water resistance of the film.
5 is a graph showing water barrier properties (WVTR) measured for the evaluation of the barrier performance of [PVA / VTEOS] / PAA film.

본 발명은 이하 본 발명을 상세히 설명한다.The present invention is described in detail below.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 가황반응에 의하여 탄성을 향상시킨 탄성 개질 천연고무 라텍스를 25 내지 60 중량%, 내수성을 향상시킨 개질 폴리비닐 알코올 40 내지 75 중량%를 혼합한 혼합액(A)와, 상기 혼합액 20 내지 60 중량%와 속경성 시멘트(B) 40 내지 80 중량%를 고르게 혼합하는 것을 특징으로 하여 본 발명품을 얻는다. In order to achieve the above object, the present invention provides a mixed solution (A) comprising 25 to 60% by weight of an elastically modified natural rubber latex having improved elasticity by a vulcanization reaction and 40 to 75% by weight of a modified polyvinyl alcohol having improved water resistance, And 20 to 60% by weight of the mixed solution and 40 to 80% by weight of the quick-setting cement (B) are mixed uniformly to obtain the present invention.

상기에서, 탄성을 향상시킨 탄성 개질 천연고무 라텍스는, In the above, the elastically modified natural rubber latex having improved elasticity,

액상 라텍스는 천연고무 라텍스로서 고형분 함량이 60 중량% 이상인 천연고무 라텍스를 사용하여, 사용하는 액상 라텍스의 고무입자의 탄성 안정도를 높이기 위하여 pH를 조절하여 사용하였으며, 산화방지제를 사용하고, UV 흡수제, 그리고 라디칼 제거제를 첨가하여 탄성을 향상시켰다. 본 실험에서는 라텍스와 다양한 배합제의 원활한 혼합을 위하여 증류수를 사용하여 분산시킨 후 수분산 상태로 배합하였다. 먼저 천연고무 라텍스에 안정제로 첨가되어 있는 암모니아를 제거하기 위하여, 라텍스 무게를 측정하여 기계적 교반기(mechanical stirrer, Poong Lim Co., PL-ss20D)에 투여하고40oC에서 100 rpm의 속도로 2시간 교반하였다. 만일 천연고무 라텍스에 암모니아 함량이 너무 높을 경우, 물리적 안정성을 낮추게 되고 또한 가교반응 시 가교결합에 scavenger로 작용하여 가교결합을 저해하게 된다. 탈 암모니아 공정 후, 잔류되어 있는 소량의 암모니아는 배합 및 숙성과정을 통해 제거될 수 있다. 암모니아를 제거 한 후, KOH, sulfur, zinc diethyldithiocarbamate (ZDEC) 그리고 2-mercaptobenzothiazole(MBT)를 첨가하여 탈 암모니아 공정과 동일한 조건에서 2시간 동안 교반하였다. 교반 후, 혼합된 라텍스 배합물을 24시간 동안 숙성 시켰으며, 숙성과정을 통해 물리적 물성을 향상시켰다. 숙성된 라텍스 배합물을 교반기를 사용하여 밀도가 0.5 g/ml 이하가 되도록 하였다. 합성된 라텍스 배합물에 ZnO 분산액을 첨가한 후 1000 rpm으로 2분간 추가로 분산시킨다. 탄성력을 높이기 위하여, 오븐을 사용하여 110oC의 온도에서 가교반응을 진행하고 탄성이 우수한 라텍스를 제조하였다. The liquid latex is a natural rubber latex having a solid content of 60% by weight or more and is adjusted in pH to increase the elastic stability of the rubber latex of the liquid latex to be used. An antioxidant is used, Radical remover was added to improve elasticity. In this experiment, water was dispersed in distilled water for smooth mixing of latex and various compounding agents. The weight of the latex was measured by a mechanical stirrer (Poong Lim Co., PL-ss20D) to remove ammonia added as a stabilizer to the natural rubber latex. The latex was weighed at a rate of 100 rpm at 40 ° C for 2 hours Lt; / RTI > If the amount of ammonia in the natural rubber latex is too high, the physical stability is lowered and also the crosslinking reaction acts as a scavenger in the crosslinking reaction, thereby inhibiting crosslinking. After the deammonia process, a small amount of residual ammonia can be removed through the mixing and aging process. After removal of ammonia, KOH, sulfur, zinc diethyldithiocarbamate (ZDEC) and 2-mercaptobenzothiazole (MBT) were added and stirred for 2 hours under the same conditions as the deammonia process. After stirring, the blended latex blend was aged for 24 hours and the physical properties were improved by aging. The aged latex blend was made to a density of less than 0.5 g / ml using a stirrer. The ZnO dispersion was added to the synthesized latex formulation and further dispersed at 1000 rpm for 2 minutes. In order to increase the elasticity, a crosslinking reaction was carried out at a temperature of 110 ° C using an oven to prepare a latex having excellent elasticity.

본 실험에서는 폴리비닐 알코올(중합도 = 1,500, 분자량 = 66,000, 이하 “PVA“라 한다.)과 개질 반응을 위한 비닐 트리에톡시실란(Vinyl Trietoxysilane, KBE1003, Shin-Etsu, 이하 “VTEOS” 라 한다)을 사용하였다. 블렌드를 위한 첨가제로는 일정 온도 이상에서 PVA와 가교화가 가능한 폴리 아크릴산(Poly Acrylic Acid, 분자량 = 1,800, Aldrich, 이하 “PAA”라 한다)를 사용하였다. 이 때, 모든 재료는 별 다른 정제 없이 사용하였고 용매로는 3차 증류수를 사용하였다.In this experiment, polyvinyl alcohol (polymerization degree = 1,500, molecular weight = 66,000, hereinafter referred to as "PVA") and vinyl triethoxysilane (KBE1003, Shin-Etsu, hereinafter referred to as "VTEOS" Were used. Polyacrylic acid (molecular weight = 1,800, Aldrich, hereinafter referred to as "PAA") capable of crosslinking with PVA at a temperature above a certain temperature was used as an additive for the blend. At this time, all the materials were used without different purification and the third distilled water was used as the solvent.

한편, VTEOS를 이용한 PVA와의 개질 반응에서, PVA 개질 반응을 진행하기 위해서 우선 PVA를 증류수에 녹여 고형분이 10%인 수용액을 만들었다. 이때, 온도와 시간은 85℃까지 서서히 증가시켜 두 시간 동안 교반하여 완벽히 용해된 용액을 얻었다. 그 후 질소 기류 하에서 VTEOS를 넣고 일정 시간 반응시켰다. 이 때 VTEODS의 양은 PVA 고형분의 20 wt%로 고정하였다. 그 후 개시제인 포타슘퍼설페이트(Potassium persulfate)를 3%의 수용액을 만들어 40 g을 넣고 20분 동안 반응한 뒤, cooling하여 실란으로 개질된 PVA 용액을 얻었다.On the other hand, in order to proceed with the PVA reforming reaction in the reforming reaction with PVA using VTEOS, PVA was first dissolved in distilled water to prepare an aqueous solution having a solid content of 10%. At this time, the temperature and time were gradually increased to 85 ° C and stirred for two hours to obtain a completely dissolved solution. Then, VTEOS was added under a nitrogen stream and reacted for a predetermined time. The amount of VTEODS was fixed to 20 wt% of PVA solids. Then, 40 g of Potassium persulfate as an initiator, potassium persulfate, was added to make an aqueous solution of 3% and reacted for 20 minutes, followed by cooling to obtain a silane modified PVA solution.

또한, [PVA /VTEOS]와 PAA의 가교 반응에서, PVA/VTEOS 반응물과 PAA의 가교 반응은 다음과 같다. 예로써, [PVA/VTEOS]/PAA = 90/10(w/w)의 비율로 반응시키고자 할 경우 20 wt%로 개질된 [PVA/VTEOS]90 g과 PAA 10 g을 증류수 900 g에 녹이면서 반응하여 고형분이 10%가 되도록 한다. 이때 온도와 시간은 85℃에서 2시간동안 교반하여 용액을 얻는다. 제조된 [PVA/VTEOS]/PAA 용액은 상온에서 24시간 공기 거품을 제거한 뒤 사용하였다.In addition, in the cross-linking reaction between [PVA / VTEOS] and PAA, the cross-linking reaction between the PVA / VTEOS reactant and PAA is as follows. For example, to react at a ratio of [PVA / VTEOS] / PAA = 90/10 (w / w), 90 g of [PVA / VTEOS] modified to 20 wt% and 10 g of PAA are dissolved in 900 g of distilled water So that the solid content becomes 10%. At this time, the temperature and the time are stirred at 85 ° C for 2 hours to obtain a solution. The prepared [PVA / VTEOS] / PAA solution was used after removing air bubbles at room temperature for 24 hours.

상기에서 속경성 시멘트(B)는 무기질 분체 혼합물로써, 보통 시멘트 50-70 중량%, 칼슘 알루미네이트 화합물 15-30 중량%, 무수석고계 팽창재 5-10 중량%, 스테아릭산 염 3-8 중량% 및 첨가제 1-2 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다. (B) is an inorganic powder mixture, which usually comprises 50-70% by weight of cement, 15-30% by weight of calcium aluminate compound, 5-10% by weight of anhydrous gypsum extender, 3-8% by weight of stearic acid, And 1 to 2% by weight of an additive.

본 발명품은 콘크리트, 강재 타일 등의 계면에 사용되어 고내구성 및 고탄성의 유무기 복합 시멘트 모르타르 조성물의 기본 성능을 유지하게 된다.The present invention is used in the interface of concrete, steel tile, etc. to maintain the basic performance of the high-durability and high-elasticity organic-inorganic hybrid cement mortar composition.

일 구현예에서, 무수석고계 팽창재는 분말도가 2,500~3,500 브레인의 것을 사용하나 바람직하게는 2,900~3,200 브레인 범위의 것을 사용한다. In one embodiment, the anhydrous gypsum expander uses powders of 2,500 to 3,500 brains, preferably 2,900 to 3,200 brains.

일 구현예에서, 상기 스테아릭산 염은 스테아릭 아연 또는 스테아릭 칼슘 중에서 선택된 단독 또는 2종 이상이다.In one embodiment, the stearic acid salt is one or more selected from stearic zinc or stearic calcium.

이하, 본 발명을 실시예 및 비교예를 이용하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명은 하기 실시예에 의해 한정되지 않으며, 다양하게 수정 및 변경될 수 있다. 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해질 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, the following examples illustrate the present invention and the present invention is not limited by the following examples, and various modifications and changes may be made. The scope of the present invention will be determined by the technical idea of the following claims.

제조예Manufacturing example 1: 천연고무 라텍스의 개질 1: Modification of natural rubber latex

천연고무 라텍스는 수입되고 있는 Srijaroen Latex Co.의 제품을 사용하였다. 액상 라텍스에서 고무입자의 탄성 안정도를 높이기 위하여 pH 조절하여 사용하였다. 산화방지제로 Kumanox 5010L (Kumho Co.)과 Sonox 1010 (Songwon Co.)를 사용하였으며, UV 흡수제로 UV-351(Need Fill), Songsorb1000 PW (Songwon Co.)를 사용하였다. 라디칼 제거제로 Songlight6220 LD (Songwon Co.), Cyasorb UV-3529 (Cytec Co.), DGEBA-HALS (Hikorea Co.) 등을 첨가하여 탄성에 미치는 영향을 측정하였다. 본 실험에서는 라텍스와 다양한 배합제의 원활한 혼합을 위하여 증류수를 사용하여 분산시킨 후 수분산 상태로 배합하였다. 먼저 천연고무 라텍스에 안정제로 첨가되어 있는 암모니아를 제거하기 위하여, 라텍스 무게를 측정하여 기계적 교반기(mechanical stirrer, Poong Lim Co., PL-ss20D)에 투여하고 40oC에서 100 rpm의 속도로 2시간 교반하였다. 만일 천연고무 라텍스에 암모니아 함량이 너무 높을 경우, 물리적 안정성을 낮추게 되고 또한 가교반응 시 가교결합에 scavenger로 작용하여 가교결합을 저해하게 된다. 탈 암모니아 공정 후, 잔류되어 있는 소량의 암모니아는 배합 및 숙성과정을 통해 제거될 수 있다. 암모니아를 제거 한 후, 하기 표 1의 배합 함량에 따라 KOH, sulfur, zinc diethyldithiocarbamate (ZDEC) 그리고 2-mercaptobenzothiazole(MBT)를 첨가하여 탈 암모니아 공정과 동일한 조건에서 2시간 동안 교반하였다. 교반 후, 혼합된 라텍스 배합물을 24시간 동안 숙성 시켰으며, 숙성과정을 통해 물리적 물성이 향상된다고 알려져 있다. 숙성된 라텍스 배합물을 교반기를 사용하여 밀도가 0.5 g/ml 이하가 되도록 하였다. 합성된 라텍스 배합물에 ZnO 분산액을 첨가한 후 1000 rpm으로 2분간 추가로 분산시켰다. 탄성력을 높이기 위하여, 오븐(Jeotech Co., OF-22GW)을 사용하여 110oC의 온도에서 가교반응을 진행하고 탄성이 우수한 라텍스를 제조하였다. Natural rubber latex was purchased from Srijaroen Latex Co. which is imported. In order to improve the elastic stability of rubber particles in liquid latex, pH adjustment was used. Kumanox 5010L (Kumho Co.) and Sonox 1010 (Songwon Co.) were used as antioxidants, and UV-351 (Need Fill) and Songsorb 1000 PW (Songwon Co.) were used as UV absorbers. Songil 6220 LD (Songwon Co.), Cyasorb UV-3529 (Cytec Co.) and DGEBA-HALS (Hikorea Co.) were added as radical scavengers to measure the effect on elasticity. In this experiment, water was dispersed in distilled water for smooth mixing of latex and various compounding agents. The weight of the latex was measured by a mechanical stirrer (Poong Lim Co., PL-ss20D) to remove ammonia added as a stabilizer to the natural rubber latex. The latex was weighed at a rate of 100 rpm at 40 ° C for 2 hours Lt; / RTI > If the amount of ammonia in the natural rubber latex is too high, the physical stability is lowered and also the crosslinking reaction acts as a scavenger in the crosslinking reaction, thereby inhibiting crosslinking. After the deammonia process, a small amount of residual ammonia can be removed through the mixing and aging process. After removal of ammonia, KOH, sulfur, zinc diethyldithiocarbamate (ZDEC) and 2-mercaptobenzothiazole (MBT) were added according to the compounding contents shown in Table 1 and stirred for 2 hours under the same conditions as in the deammonia process. After stirring, the blended latex blend is aged for 24 hours and it is known that the physical properties are improved through the aging process. The aged latex blend was made to a density of less than 0.5 g / ml using a stirrer. The ZnO dispersion was added to the synthesized latex formulation and then further dispersed at 1000 rpm for 2 minutes. In order to increase the elasticity, a crosslinking reaction was carried out at a temperature of 110 ° C using an oven (Jeotech Co., OF-22GW), and a latex excellent in elasticity was prepared.

Composition of Dry partsComposition of Dry parts natural rubber Laexnatural rubber Laex 100100 10% KOH sol.10% KOH sol. 0.40.4 50% sulfur dispersion50% 1.61.6 50% ZDEC dispersion50% ZDEC dispersion 1.21.2 50% MBT dispersion50% MBT dispersion 0.40.4 50% ZnO dispersion50% ZnO dispersion 2.42.4

시험예Test Example 1:  One: 개질된Reformed 천연고무 라텍스의 물성 평가 Evaluation of physical properties of natural rubber latex

상기 제조예 1에서 제조된 라텍스의 기계적 특성을 비교 평가하기 위하여 인장시험기(Shimadzu Co., AGS-500D)를 사용하여 상온에서 100 mm/min의 조건에서를 측정하였다. 또한 제조된 시편의 반복 거동에서 히스테리시스를 측정하기 위하여 100% 인장, 100 mm/min의 시험조건에서 3회 반복실험을 통해 측정을 진행하였다. Dynamic mechanical analyzer (TA instruments, 2980 DMA)를 사용하여 제조된 필름 시험편의 온도에 따른 모듈러스 및 tanδ를 측정하였다. 사용된 조건은 1 Hz frequency와 승온속도는 5 oC/min이었다. 제조예 1에서 제조된 개질 라텍스 필름의 물성을 확인하기 위하여 가장 많이 사용되고 있는 우레탄계 필름을 비교예로 하여 물성을 비교하였다. In order to comparatively evaluate the mechanical properties of the latex prepared in Preparation Example 1, a tensile tester (Shimadzu Co., AGS-500D) was used at a room temperature of 100 mm / min. The hysteresis was measured by repeating the experiment three times under the condition of 100% tensile and 100 mm / min. The temperature and modulus of the film specimens prepared using a dynamic mechanical analyzer (TA instruments, 2980 DMA) were measured. The conditions used were a 1 Hz frequency and a heating rate of 5 o C / min. In order to confirm the physical properties of the modified latex film prepared in Production Example 1, the properties of the urethane-based films were compared as comparative examples.

<< hysteresishysteresis loss 평가 결과> loss evaluation result>

폴리우레탄 필름과 제조예 1에서 제조된 개질 라텍스 필름의 반복신장에 의한 hysteresis loss 결과를 도 1에 나타내었다. 보통의 고무소재는 반복신장에 의해 hysteresis loss가 나타나며 이는 고무사슬의 점탄성 효과에 의한 비가역적인 응력연화 현상이라고 알려져 있다. 3회의 100% 반복신장 실험 결과 경질 폴리우레탄 필름이 가장 높은 hysteresis loss 수치를 보였으며 상기에서 제조된 합성 라텍스 필름은 가장 낮은 수치를 보였다. 이는 제조예 1에서 제조된 라텍스 필름이 폴리우레탄 필름에 비해 반복 변형에서 더 적은 에너지가 손실된다는 것을 나타내며, 이러한 결과는 제조예 1에서 제조된 라텍스 필름의 탄성특성이 더 우수하다는 것을 의미한다. hysteresis loss 시험의 cycle이 증가함에 따라 측정 값이 감소되는 것은 고무사슬의 크리프와 응력이완 현상에 의한 점성 성분이 계속되는 반복신장에 따라 감쇠하기 때문이다.The results of hysteresis loss due to repeated stretching of the polyurethane film and the modified latex film prepared in Production Example 1 are shown in FIG. Hysteresis loss of ordinary rubber materials is observed by repeated stretching, which is known as irreversible stress softening phenomenon due to the viscoelastic effect of the rubber chain. The results of three 100% repeating elongation tests showed that the hard polyurethane film exhibited the highest hysteresis loss values and the synthetic latex films prepared above exhibited the lowest values. This means that the latex film prepared in Preparation Example 1 lost less energy in repetitive deformation than the polyurethane film, and this result means that the elastic properties of the latex film prepared in Preparation Example 1 are better. The decrease in the measured value as the cycle of hysteresis loss test increases is because the creep of the rubber chain and the viscous component due to the stress relaxation attenuate with successive repeated elongation.

제조예Manufacturing example 2:  2: PVAPVA 개질 Modification

우수한 소수성을 가지는 실리케이트 화합물 중 비닐트리에톡시실란(vinyltriethoxysilane)을 이용하여 PVA를 개질시킴으로써 표면에 대한 내수성 및 수분 차단성을 향상시키고 동시에 PAA를 이용한 가교화된 필름을 제조하여 물에 대한 용해도, 팽윤도, 인장강도 등의 물리적 성질을 보완하였다. PVA was modified by using vinyltriethoxysilane among the silicate compounds having excellent hydrophobicity to improve the water resistance and moisture barrier property to the surface and at the same time to prepare the crosslinked film using PAA to obtain the water solubility and swelling degree , And tensile strength.

또한 후처리나 무기물 충진제의 사용 없이 내수성 및 차단성을 향상시켜 그 공정을 간소화하였다. In addition, the process is simplified by improving water resistance and barrier properties without using post treatment or inorganic filler.

구체적으로, PVA(중합도 = 1,500, 분자량 = 66,000, Junsei)와 개질 반응을 위한 비닐트리에톡시실란(Vinyl Trietoxysilane, KBE1003, Shin-Etsu, 이하 “VTEOS” 라 한다)을 사용하였다. 블렌드를 위한 첨가제로는 일정 온도 이상에서 PVA와 가교화가 가능한 폴리 아크릴산(Poly Acrylic Acid, 분자량 = 1,800, Aldrich, 이하 “PAA”라 한다)을 사용하였다. 이 때, 모든 재료는 별 다른 정제 없이 사용하였고 용매로는 3차 증류수를 사용하였다.Specifically, PVA (polymerization degree = 1,500, molecular weight = 66,000, Junsei) and vinyl triethoxysilane (KBE1003, Shin-Etsu, hereinafter referred to as "VTEOS") were used for the reforming reaction. Polyacrylic acid (molecular weight = 1,800, Aldrich, hereinafter referred to as "PAA") capable of crosslinking with PVA at a temperature above a certain temperature was used as an additive for the blend. At this time, all the materials were used without different purification and the third distilled water was used as the solvent.

한편, VTEOS를 이용한 PVA와의 개질 반응을 진행하기 위해서 우선 PVA를 증류수에 녹여 고형분이 10%인 수용액을 만들었다. 이때, 온도와 시간은 85℃까지 서서히 증가시켜 두 시간 동안 교반하여 완벽히 용해된 용액을 얻었다. 그 후 질소 기류 하에서 VTEOS를 넣고 일정 시간 반응시켰다. 이 때 VTEODS의 양은 PVA 고형분의 20 wt%로 고정하였다. 그 후 개시제인 포타슘퍼설페이트(Potassium persulfate)를 3%의 수용액을 만들어 40 g을 넣고 20분 동안 반응시킨 뒤, cooling하여 실란으로 개질된 PVA 용액을 얻었다.On the other hand, in order to carry out a reforming reaction with PVA using VTEOS, PVA was first dissolved in distilled water to prepare an aqueous solution having a solid content of 10%. At this time, the temperature and time were gradually increased to 85 ° C and stirred for two hours to obtain a completely dissolved solution. Then, VTEOS was added under a nitrogen stream and reacted for a predetermined time. The amount of VTEODS was fixed to 20 wt% of PVA solids. After that, 40 g of potassium persulfate as an initiator, 3% aqueous solution, was added and reacted for 20 minutes, followed by cooling to obtain a silane modified PVA solution.

PVA/VTEOS 반응물과 PAA의 가교 반응은 다음과 같이 수행되었다. 예를 들어, [PVA/VTEOS]/PAA = 90/10(w/w)의 비율로 반응시키고자 할 경우, 상기에서 20 wt%로 개질된 [PVA/VTEOS] 90 g과 PAA 10 g을 증류수 900 g에 녹이면서 반응시켜 고형분이 10 중량%가 되도록 한다. 이때 온도와 시간은 85℃에서 2시간동안 교반하여 용액을 얻는다. 제조된 [PVA/VTEOS]/PAA 용액은 상온에서 24시간 공기 거품을 제거한 뒤 사용하였다.The crosslinking reaction between PVA / VTEOS reactant and PAA was carried out as follows. For example, to react at a ratio of [PVA / VTEOS] / PAA = 90/10 (w / w), 90 g of [PVA / VTEOS] modified to 20 wt% 900 g, so as to obtain a solid content of 10% by weight. At this time, the temperature and the time are stirred at 85 ° C for 2 hours to obtain a solution. The prepared [PVA / VTEOS] / PAA solution was used after removing air bubbles at room temperature for 24 hours.

개질한 [PVA /VTEOS]/PAA를 사용하여 필름을 제조하였으며, 필름은 지름이 15 cm인 플라스틱판에 용액을 골고루 부어 100℃에서 용매가 완벽히 제거될 때까지 방치하여 제조하였다. 실험을 위한 조성은 하기 표 2에 나타내었다.The film was prepared using modified PVA / VTEOS / PAA. The film was prepared by pouring the solution evenly onto a plastic plate with a diameter of 15 cm and leaving it at 100 ° C until the solvent was completely removed. The composition for the experiment is shown in Table 2 below.

Sample
type
Sample
type
PVAPVA 20wt%-VTEOS
modified PVA
20wt% -VTEOS
modified PVA
PAAPAA
PAA-0PAA-0 100100   00 PAA-5PAA-5 9595   55 PAA-10PAA-10 9090   1010 PAA-15PAA-15 8585   1515 PAA-20PAA-20 8080   2020 PSA-0PSA-0   100100 00 PSA-5PSA-5   9595 55 PSA-10PSA-10   9090 1010 PSA-15PSA-15   8585 1515 PSA-20PSA-20   8080 2020

(단위: 중량%)(Unit: wt%)

시험예Test Example 2.  2.

<실험 내용><Contents of experiment>

소수성을 가지는 PVA수지의 합성 여부를 확인하기 위해 적외선 분광 분석(MB 104, BOMEM사, Canada)을 이용하여 측정하였고, 가교 반응 여부는 DSC 그래프를 이용하여 Tm의 이동으로 확인하였다. DSC (Q100, TA사, US)는 질소 기류 하에서 1분에 20℃씩 향상시키며 -80∼240℃ 범위 안에서 측정하였다. 필름의 물리적 성질을 조사하기 위해 tensile tester (TX-0109, Hounsfield사, Korea)를 이용하여 인장강도를 측정하였고 크로스헤드의 속도는 100 mm/min으로 하였다. 경도(Shore A)는 ASTM D2240 규격에 따라 측정하였다. 필름의 열 안정성을 검토하기 위해 TGA (TG 2950, TA사,US)를 측정하였다. 질소 기류 하에서 1분에 10℃씩 향상시키며 30∼600℃의 열 안정성을 검토하였다. Infrared spectroscopic analysis (MB 104, BOMEM, Canada) was used to confirm the synthesis of the hydrophobic PVA resin. Crosslinking reaction was confirmed by the shift of Tm using DSC graph. DSC (Q100, TA, US) was measured in a range of -80 to 240 占 폚 under 20 deg. The tensile strength was measured using a tensile tester (TX-0109, Hounsfield, Korea) to determine the physical properties of the film. The crosshead speed was 100 mm / min. Hardness (Shore A) was measured according to ASTM D2240 standard. TGA (TG 2950, TA, USA) was measured to examine the thermal stability of the film. The thermal stability at 30 ~ 600 ℃ was investigated at 10 ℃ for 1 minute under a stream of nitrogen.

필름의 내수성 평가를 위해 팽윤도와 용해도를 측정하였다. 이 실험은 일정한 규격(2 × 2 cm)의 필름을 37℃에서 48시간 동안 물에 담군 후 그 무게 변화로 값을 측정하였다. 이 때, Weight 1은 초기 필름의 무게, Weight 2는 48시간 동안 물에 담군 후 표면 물기 제거 후의 필름 무게, Weight 3은 48시간 동안 물에 담군 후 40℃에서 재건조한 필름의 무게로 정의하고 다음의 식을 따라 계산하였다(Mileshkevich V.P. 1978).The swelling degree and solubility of the film were measured to evaluate the water resistance of the film. This experiment was carried out by immersing a film of a certain standard (2 x 2 cm) in water at 37 DEG C for 48 hours and then measuring the value by the weight change. Weight 1 is the weight of the initial film, Weight 2 is the weight of the film after removing the surface water after immersing in water for 48 hours, Weight 3 is defined as the weight of the film re-dried at 40 ° C after soaking in water for 48 hours, (Mileshkevich, VP 1978).

[팽윤도와 용해도 계산 수학식][Swelling degree and solubility calculation formula]

팽윤 % = (weight 2-weight 3)/weight 3 Ⅹ 100Swelling% = (weight 2-weight 3) / weight 3 × 100

용해 % = (weight 1-weight 3)/weight 1 Ⅹ 100Dissolution% = (weight 1-weight 3) / weight 1 × 100

weight 1: 초기 필름의 무게, weight 1: initial film weight,

weight 2: 48시간 동안 물에 담근 후 표면 줄기 제거 후의 필름의 무게weight 2: Weight of film after surface stem removal after immersion in water for 48 hours

weight 3: 48시간 동안 물에 담근 후 40℃에서 재건조한 후의 필름의 무게weight 3: weight of film after immersion in water for 48 hours and re-drying at 40 ° C

필름 표면의 소수성을 확인해 보기 위하여 contact angle meter로 접촉각을 측정 하였다. 접촉각 측정은 상온의 상태에서 필름 표면 위에 일정량의 물을 한 방울 떨어뜨리고 표면과 방울의 접촉된 각을 측정하는 방법으로 이루어졌다. 측정된 접촉각이 값이 클수록 내수성이 좋은 필름이다. 수분 차단성은 수분에 대한 필름의 차단성을 보는 것으로 투습도를 측정함으로 확인하였다(Noll W., 1968). 투습도의 측정은 KS T 1305의 규격을 따르며 시료는 50 μm의 PET 필름 위에 수지를 2.5 μm로 코팅하고 100℃에서 열처리 한 것을 사용하였다. 이 때 얻어지는 값은 최소 3개의 시료를 이용하여 측정한 값을 평균한 것이다.The contact angle was measured with a contact angle meter to check the hydrophobicity of the film surface. The contact angle measurement was performed by dropping a predetermined amount of water onto the film surface at room temperature and measuring the contact angle between the surface and the droplet. The higher the measured contact angle, the better the water resistance. Moisture barrier properties were determined by measuring the moisture permeability by observing the barrier property of the film against moisture (Noll W., 1968). The moisture permeability was measured according to the KS T 1305 standard. The sample was coated with a resin of 2.5 μm on a 50 μm PET film and heat-treated at 100 ° C. The values obtained at this time are the average values measured using at least three samples.

실란 화합물로 개질된 PVA를 확인하기 위해 적외선 분광 분석을 실시하고 그 결과를 도 2에 나타내었다. 도 2는 VTEOS 20 wt%로 개질된 PVA와 PAA를 90 : 10으로 반응시킨 개질 PVA의 적외선 분광 분석 결과이다. VTEOS에 의한 PVA의 개질 전 후를 비교하였을 때, 개질 반응을 통해 1020-1100 (cm- 1)의 Si-O 피크, 780-800 (cm-1)에는 Si-CH2 피크, 2700 (cm- 1)에는 -CHO의 새로운 피크가 나타남을 확인할 수 있다. -CHO 피크는 VTEOS의 -OC2H5기와 PVA의 -OH기가 반응하여 생성된 기로 반응이 일어남을 확인할 수 있고, 이는 내수성의 향상 결과를 보아도 알 수 있다.Infrared spectroscopy was performed to identify the PVA modified with the silane compound, and the results are shown in Fig. FIG. 2 shows the results of infrared spectroscopic analysis of modified PVA obtained by reacting PVA modified with 20 wt% of VTEOS with PAA at a ratio of 90:10. Compared to modification on the former by VTEOS PVA, 1020-1100 through the reforming reaction, the Si-CH 2 peak, 2700 Si-O peak, 780-800 (cm -1) of (1 cm) (cm - 1 ), a new peak of -CHO appears. It can be seen that the -CHO peak is reacted with a group formed by the reaction of -OC 2 H 5 group of VTEOS with -OH group of PVA, which is also seen from the result of improvement of the water resistance.

[PVA/VTEOS]와 PAA의 가교 반응을 확인하기 위해 상기 표 2의 PSA-10 필름의 DSC를 측정하여 Tm값의 변화를 확인하였다. 이때 사용된 필름은 20 wt%의 VTEOS로 개질된 PVA와 PAA가 90 : 10의 비율로 제조된 것으로 필름의 열처리 온도를 상온, 50, 75, 100, 125℃로 나누어 측정하였다. DSA of PSA-10 film in Table 2 was measured to confirm the crosslinking reaction between [PVA / VTEOS] and PAA to confirm the change of Tm value. The film used was 20 wt% of PVA modified with PVA and PAA in a ratio of 90:10. The heat treatment temperature of the film was divided into room temperature, 50, 75, 100 and 125 ℃.

가교 반응이 일어나면 결정 구조를 가지게 되어 Tm값이 조금 증가하는 shift 현상이 나타나는데, 도 3에서 보듯이 75℃부터 Tm값이 오른쪽으로 이동되는 것으로 보아 75℃ 이후에 가교 반응이 일어남을 확인 할 수 있다. 이를 통해 필름 열처리 온도를 100℃로 고정하였다. DSC 그래프를 보면 100∼150℃ 사이에 넓은 피크가 나타나는데 이는 용매인 물 때문인 것으로 해석된다. 여기서도 가교 반응이 일어남에 따라 용매 피크도 사라짐을 알 수 있다. When the cross-linking reaction takes place, a shift phenomenon occurs in which the Tm value slightly increases due to the crystal structure. As shown in FIG. 3, the Tm value shifts from 75 ° C to the right, which indicates that the crosslinking reaction occurs after 75 ° C . Thus, the heat treatment temperature of the film was fixed at 100 ° C. The DSC graph shows a broad peak between 100 and 150 ° C, which is interpreted to be due to water as a solvent. Here too, the solvent peak disappeared as the crosslinking reaction occurred.

[PVA/VTEOS]/PAA] 필름의 열적-기계적 성질을 확인하기 위해 측정한 DSC, TGA, 인장강도, 경도의 결과를 하기 표 3에 나타내었다. DSC 측정결과, VTEOS로 개질한 경우 Tg, Tm값이 약간 상승하였고 PAA에 따른 영향은 나타나지 않았다. 열 안정성을 확인하기 위한 TGA 측정 결과, VTEOS로 개질한 PVA 경우 PVA보다 550℃에서 3배가량 남아있는 것을 표 3에서 확인할 수 있다. 이는 열 안정성이 우수한 실란 화합물의 영향으로 해석된다. PSA-20에서 약간 감소하는 이유는 가교점이 포화된 것으로 기계적 성질과 동일한 경향을 보였다.The results of DSC, TGA, tensile strength and hardness measured to confirm the thermo-mechanical properties of the [PVA / VTEOS] / PAA film are shown in Table 3 below. As a result of DSC measurement, the Tg and Tm values were slightly increased when modified with VTEOS, and the effect of PAA was not observed. As a result of TGA measurement for confirming thermal stability, it is confirmed in Table 3 that PVA modified with VTEOS remained 3 times at 550 ° C than PVA. This is interpreted as the influence of silane compounds having excellent thermal stability. The reason for the slight decrease in PSA-20 was that the cross-linking points were saturated and showed the same tendency as the mechanical properties.

기계적 성질을 확인하기 위해 인장강도와 경도를 측정하였고, 표 3에 그 값을 타내었다. 실란화합물로 개질한 필름의 인장강도는 9.48∼10.72 kg/mm2로 PVA 필름의 인장강도인 10.64 kg/mm2와 큰 차이가 나타나지 않았다. 경도의 경우, 실란화합물로 개질된 PVA 필름이 PVA 필름보다 작은 값을 가졌고, PAA 함량이 증가함에 따라 다소 향상되었다. 인장강도와 경도 모두 PAA 함량이 10%일 때 가장 높은 값을 나타내어 PVA 필름과 유사한 물성을 보였다. 하지만, PAA 함량이 15%일 때부터는 오히려 감소하는 결과를 보였다. 이는 PVA와 PAA의 가교 밀도가 높아져 향상되다가 너무 많은 양이 첨가될 경우 가교화점이 포화되어 상 분리되었기 때문으로 해석된다.Tensile strength and hardness were measured to confirm the mechanical properties, and the values were shown in Table 3. The tensile strength of the film modified with the silane compound was 9.48 to 10.72 kg / mm 2 , which was not significantly different from the tensile strength of the PVA film of 10.64 kg / mm 2 . In the case of hardness, the PVA film modified with the silane compound had a smaller value than the PVA film, and was somewhat improved as the PAA content increased. Both tensile strength and hardness showed the highest value when PAA content was 10%, showing similar physical properties to PVA film. However, when the content of PAA was 15%, it decreased. It is interpreted that the cross - linking density of PVA and PAA is improved and the cross - linking point is saturated and phase separated when too much amount is added.

Sample
type
Sample
type
DSCDSC Residue at 550℃
(%)
Residue at 550 ℃
(%)
Tensil strengthTensil strength HardnessHardness
TgTg TmTm (kg/mm2)(kg / mm 2 ) (Shore A)(Shorea) PAA-0(PVA)PAA-0 (PVA) 38.0838.08 229.08229.08 2.62.6 10.6410.64 6565 PAA-5PAA-5 39.3039.30 222.50222.50 2.62.6 10.8510.85 6565 PAA-10PAA-10 40.9940.99 218.12218.12 2.92.9 11.5311.53 6767 PAA-15PAA-15 41.0241.02 216.04216.04 3.13.1 10.5010.50 6565 PAA-20PAA-20 41.2441.24 215.85215.85 3.23.2 -- -- PSA-0PSA-0 43.6043.60 229.08229.08 9.799.79 9.849.84 5858 PSA-5PSA-5 43.4643.46 213.72213.72 13.0713.07 10.0210.02 6060 PSA-10PSA-10 43.3443.34 214.88214.88 13.2313.23 10.7210.72 6262 PSA-15PSA-15 43.2543.25 215.43215.43 13.4513.45 10.2010.20 6161 PSA-20PSA-20 43.2843.28 216.21216.21 12.1612.16 9.489.48 6060

하기 표 4에는 필름의 내수성 향상 정도를 확인하기 위해 실시한 팽윤도(%), 용해도(%)와 접촉각 결과를 나타내었다. 접촉각의 경우, 실란 화합물로 개질된 PVA/PAA 필름이 63.1∼76.2°로 PVA/PAA 필름의 45.3∼49.6°보다 높음을 알 수 있다. 이는 도 4에 있는 접촉각 측정 사진에서도 확인된다. (a) PVA의 접촉각 49.6°에 비해 (b) PSA-0의 접촉각 71.0°로 큰 값을 가지게 되었고 PAA의 함량에 따라 접촉각의 값이 다시 작아지지만 PVA보다는 큰 값을 가지는 것을 알 수 있다. Table 4 below shows the degree of swelling (%), solubility (%) and contact angle to check the degree of improvement of the water resistance of the film. In the case of the contact angle, it can be seen that the PVA / PAA film modified with the silane compound is 63.1 ~ 76.2 ° higher than 45.3 ~ 49.6 ° of the PVA / PAA film. This is confirmed in the contact angle measurement photograph shown in Fig. (a) the contact angle of PVA is 49.6 °, (b) the contact angle of PSA-0 is 71.0 °, and the value of contact angle decreases with the content of PAA, but it is larger than that of PVA.

하기 표 4에 기록된 팽윤도와 용해도 측정 결과를 살펴보면, 실란화합물의 개질 반응만으로 팽윤도와 용해도의 큰 향상이 나타나진 않았지만, 10 wt%의 PAA를 이용한 가교 반응을 통해 팽윤도(%)는 250%에서 198%로 용해도(%)는 28%에서 10%로 개선되는 결과를 얻었다.The degree of swelling and the solubility of the silane compound were not greatly improved by the modification reaction of the silane compound but the swelling degree (%) was 250% by the crosslinking reaction using 10 wt% of PAA 198%, and the solubility (%) was improved from 28% to 10%.

SampleSample
typetype
Contact angle(Contact angle ( OO )) WaterWater
swelling(swelling ( %% ))
WaterWater
solubility(solubility ( %% ))
(Water)(Water) PAA-0(PVA)PAA-0 (PVA) 49.649.6 250250 2828 PAA-5PAA-5 48.248.2 202202 2222 PAA-10PAA-10 47.847.8 149149 1515 PAA-15PAA-15 45.345.3 120120 1010 PAA-20PAA-20 -- -- -- PSA-0PSA-0 76.276.2 253253 2121 PSA-5PSA-5 72.772.7 235235 1616 PSA-10PSA-10 71.071.0 198198 1010 PSA-15PSA-15 67.467.4 155155 55 PSA-20PSA-20 63.163.1 108108 00

[PVA/VTEOS]/PAA 필름의 차단 성능 평가를 위해 수분 차단성(WVTR)을 측정하여 도 5에 나타내었다. 차단성은 PET 필름위에 코팅하여 측정하였는데, 수분 차단성의 경우 도 5에서 보듯이 PVA 단독 코팅만으로 약간의 향상이 생겼다. VTEOS로 개질만 했을 경우 효과는 미미하였으나, 31.5 g/m2/day의 수분 투과율을 가졌던 PVA가 PSA-10 필름에선 11.04 g/m2/day로 낮은 투과율을 가지는 것을 확인할 수 있다. PAA 함량을 10% 이상 첨가할 경우 별다른 향상은 일어나지 않았는데, 이는 다른 물성에서 보는 것과 마찬가지로 가교점이 포화되어 오히려 저하되었다고 해석된다.The moisture barrier properties (WVTR) of the PVA / VTEOS / PAA films were measured and shown in FIG. The barrier properties were measured by coating on the PET film. In the case of moisture barrier property, slight improvement was obtained only by PVA single coating as shown in FIG. The VTEOS modifying effect was negligible, but it was confirmed that the PVA having a water permeability of 31.5 g / m 2 / day had a low permeability of 11.04 g / m 2 / day in the PSA-10 film. When the PAA content was more than 10%, no improvement was observed. It is interpreted that the crosslinking point was saturated and decreased rather than the other properties.

실시예Example 1~3: 탄성 모르타르 조성물의 제조 1 to 3: Preparation of elastic mortar composition

탄성 개질 천연고무 라텍스와 내수성을 향상시킨 개질 폴리비닐 알코올 혼합액(A)과, 속경성 시멘트(B)를 고르게 혼합하여 본발명의 실시예 1 내지 3의 탄성 모르타르 조성물을 제조하여 물성 시험을 진행 하였다. 조성비는 표 5에 나타내었다. 비교예는 시판되고 있는 보수성 모르타르 제품을 구입하여 물성을 비교 하였다. The elastic mortar composition of Examples 1 to 3 of the present invention was prepared by mixing elastically modified natural rubber latex, modified polyvinyl alcohol mixture (A) having improved water resistance, and quick-setting cement (B) . The composition ratios are shown in Table 5. In the comparative example, commercially available water-resistant mortar products were purchased and their properties were compared.

실험 진행은 KS F 4042-2012(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르) 규정에 의해 실험을 진행하였다. The test was carried out according to KS F 4042-2012 (Polymer Cement Mortar for Concrete Structure Maintenance).

실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 비교예1Comparative Example 1 비교예2Comparative Example 2 액체Liquid 혼합액Mixed liquid 액체Liquid 혼합액Mixed liquid 액체Liquid 혼합액Mixed liquid 시판품1Commercial 1 시판품2Commodity 2 개질 라텍스Modified latex 3030 4545 4040 5555 5050 6565 개질 PVAModified PVA 7070 6060 5050 속경성 시멘트Quick hard cement 5555 4545 3535 시판품Commercial product 00 00 00 100100 100100 합계Sum 100100 100100 100100 100100 100100

(단위: 중량%)(Unit: wt%)

시험예Test Example 3 ; 탄성3; Shout 모르타르 조성물의 성능 평가 Performance evaluation of mortar composition

상기 조성비에 따라 KS F 4042-2012(콘크리트 구조물 보수용 폴리머 시멘트 모르타르) 규정에 의해 실험한 결과 값을 하기 표 6에 나타내었다. The results are shown in Table 6 according to KS F 4042-2012 (Polymer Cement Mortar for Concrete Structure Maintenance) according to the composition ratio.

단위unit 실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 비교예1Comparative Example 1 비교예2Comparative Example 2 신장율Elongation rate %% 237237 211211 205205 132132 128128 휨강도Flexural strength (N/mm2)(N / mm 2 ) 9.19.1 8.78.7 8.48.4 5.15.1 4.84.8 압축강도Compressive strength (N/mm2)(N / mm 2 ) 32.132.1 33.433.4 33.933.9 18.718.7 19.219.2 부착강도
(바탕면 10% 이상 습윤상태)
Bond strength
(Wet condition of more than 10% of base paper)
(N/mm2)(N / mm 2 ) 4.94.9 4.74.7 4.14.1 0.80.8 0.90.9
내알칼리성Alkali resistance (N/mm2)(N / mm 2 ) 3232 3333 3232 1717 1515 중성화 저항성Neutralization resistance (mm)(mm) 1.21.2 1.31.3 1.11.1 2.12.1 2.02.0 투수량Amount of water (g)(g) 10.110.1 8.98.9 9.19.1 2727 2929 물흡수계수Water absorption coefficient [kg(m2h0 .5) [kg (m 2 h 0 .5 ) 0.20.2 0.20.2 0.30.3 1.11.1 1.01.0 습기투과저항성Moisture permeation resistance (Sd)(Sd) 1.31.3 1.51.5 1.41.4 3.13.1 3.23.2 염화물 이온침투 저항성Chloride ion penetration resistance coulombs coulombs 762762 812812 901901 14871487 15011501 길이변화율Length change rate %% 99 1111 1111 2121 2323

상기 표 6에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 3의 탄성 모르타르 조성물은 비교에1 및 비교예 2의 시판품과 비교하여 대부분의 평가항목에서 현저한 효과를 나타내었다. 특히 수입제품인 비교예 1의 시판품과 비교하여 매우 우수하여 품질을 나타내고 있으므로, 수출 가능성이 매우 높은 것으로 평가되었다.As can be seen from the above Table 6, the elastic mortar compositions of Examples 1 to 3 of the present invention showed remarkable effects in most of the evaluation items as compared with the commercial products of Comparative Example 1 and Comparative Example 2. Especially, since it is very superior to the commercial product of Comparative Example 1, which is an imported product, it shows a high quality, and thus it is evaluated that the possibility of exporting is very high.

Claims (4)

가황반응에 의하여 탄성을 향상시킨 탄성 개질 천연고무 라텍스를 25 내지 60 중량%, 내수성을 향상시킨 개질 폴리비닐 알코올 40 내지 75 중량%를 혼합한 혼합액(A)와, 상기 혼합액 20 내지 60 중량%와 속경성 시멘트(B) 40 내지 80 중량%를 고르게 혼합하는 것을 특징으로 하는 고내구성 및 고탄성의 유무기 복합 시멘트 모르타르 조성물.(A) in which 25 to 60% by weight of an elastically modified natural rubber latex having improved elasticity by a vulcanization reaction and 40 to 75% by weight of modified polyvinyl alcohol having improved water resistance are mixed, and 20 to 60% And 40 to 80% by weight of the quick-setting cement (B) are mixed evenly. 제1항에 있어서,
탄성 개질 천연고무 라텍스는 천연고무 라텍스로서 고형분 함량이 60 중량% 이상인 천연고무 라텍스를 사용하여, 액상 라텍스의 고무입자의 탄성 안정도를 높이기 위하여 pH를 조절하고, 산화방지제를 사용하고, UV 흡수제, 그리고 라디칼 제거제를 첨가하여 탄성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 고내구성 및 고탄성의 유무기 복합 시멘트 모르타르 조성물.
The method according to claim 1,
The elastically modified natural rubber latex is a natural rubber latex prepared by using a natural rubber latex having a solid content of 60% by weight or more as a latex, adjusting the pH to increase the elastic stability of the rubber latex particles, using an antioxidant, And a radical scavenger is added to improve the elasticity. The high durability and high-elasticity organic-inorganic hybrid cement mortar composition according to claim 1,
제1항에 있어서,
개질 폴리비닐 알코올은 개질 반응을 위한 비닐 트리에톡시실란(Vinyl Trietoxysilane)을 사용하고, 블렌드를 위한 첨가제로 일정 온도 이상에서 PVA와 가교화가 가능한 폴리 아크릴산(Poly Acrylic Acid)을 사용하하는 것을 특징으로 하는 고내구성 및 고탄성의 유무기 복합 시멘트 모르타르 조성물.
The method according to claim 1,
The modified polyvinyl alcohol is characterized by using vinyl triethoxysilane for the reforming reaction and using polyacrylic acid which is capable of crosslinking with PVA at a temperature above a certain temperature as an additive for blending Wherein the cement mortar composition has a high durability and a high elasticity.
제1항에 있어서,
속경성 시멘트는 무기질 분체 혼합물로써, 보통 시멘트 50-70 중량%, 칼슘 알루미네이트 화합물 15-30 중량%, 무수석고계 팽창재 5-10 중량%, 스테아릭산 염 3-8 중량% 및 첨가제 1-2 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 고내구성 및 고탄성의 유무기 복합 시멘트 모르타르 조성물.
The method according to claim 1,
Rapid hard cement is an inorganic powder mixture which is usually composed of 50-70 wt% of cement, 15-30 wt% of calcium aluminate compound, 5-10 wt% of anhydrous gypsum expander, 3-8 wt% of stearic acid, By weight based on the total weight of the cement mortar composition.
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