WO2018088748A1 - 건축재료용 조성물 및 이를 포함하는 건축재료 - Google Patents

건축재료용 조성물 및 이를 포함하는 건축재료 Download PDF

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WO2018088748A1
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building materials
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cellulose
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김윤나
최낙운
이근재
강민석
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롯데정밀화학 주식회사
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    • C04B2103/10—Accelerators; Activators
    • C04B2103/14—Hardening accelerators

Definitions

  • the present invention relates to a composition for a building material and a building material including the same, and more particularly, by including a polysaccharide derivative and a phase-transfer material, having excellent adhesive strength under a high temperature environment and minimizing a decrease in adhesive strength when submerged in water.
  • a composition and a building material comprising the same.
  • Building materials such as tile cement mortar, masonry mortar, and repair mortar, use polysaccharide derivatives such as cellulose ethers to prevent material separation, prolong work time, and ensure the water retention necessary for curing.
  • the polysaccharide derivative alone has limitations to satisfy the requirements of building materials used in various environments.
  • the cellulose ether has a limit to improve the problem of lowering the adhesive strength caused by dry shrinkage of the mortar in a high temperature environment, which may cause a drop in tiles, masonry, repair mortar, etc. adhered to the construction surface. have.
  • Patent Document 1 Korean Patent Publication No. 10-0782044
  • the admixture is calcium sulfa aluminite-based expander 1.5 to 5.0 parts by weight, shrinkage reducing agent 0.5 to 4 weight Part, 1.0 to 4.0 parts by weight of fluidizing agent, 4.0 to 10.0 parts by weight of hydroxyethyl cellulose thickener, 0.6 to 1.0 parts by weight of antifoaming agent, 2.0 to 8.0 parts by weight of remulsifying powder resin, 1.0 to 1.7 parts by weight of reinforcing bar, spherical fluidity improver 4.0
  • Patent Literature 1 exemplifies ethylvinylacetate powder resin or SBR powder resin as the re
  • Patent Document 2 Domestic Patent Publication No. 10-2012-0075698 discloses any one cement selected from 35 to 45% by weight of white portland cement or one type of ordinary portland cement, and 25 to 40% by weight of 60-100 mesh silica sand.
  • a tile adhesive comprising 0.3 to 2.0% by weight of fiber, 0.3 to 1.0% by weight of calcium sulfoaluminate as an accelerator, 5 to 10% by weight of remulsified EVA powder resin, and 5 to 10% by weight of elastic powder is described.
  • the re-emulsified EVA powder resin is a material that has the adhesion and flexibility, it is described that there is an advantage to improve the adhesion strength of the tile under the poor construction environment conditions to improve the tile stability.
  • Patent Document 1 KR100782044 B
  • Patent Document 2 KR1020120075698 A
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a composition for building materials, including a polysaccharide derivative and a phase-transfer material excellent in the adhesive strength under high temperature environment while minimizing the decrease in the adhesive strength during underwater immersion.
  • Another object of the present invention is to provide a building material containing the composition.
  • the present invention is a dry mixture comprising an inorganic binder and aggregate; Polysaccharide derivatives; And it provides a composition for building materials comprising phase change materials (phase change materials).
  • the dry mixture is calcium formate, calcium chloride, calcium acetate, calcium nitrate, calcium nitrite, calcium thiocyanate, sodium acetate, sodium nitrate, sodium nitrate sodium thiocyanate, potassium acetate, potassium nitrate, potassium At least one curing accelerator selected from the group consisting of nitrite and potassium thiocyanate may be further included.
  • the polysaccharide derivative may include at least one selected from the group consisting of cellulose ether, starch ether, cellulose ester and modified starch.
  • the cellulose ether includes at least one selected from the group consisting of methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxyethyl methyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, ethyl hydroxyethyl cellulose and methylethyl hydroxyethyl cellulose. can do.
  • the content of the polysaccharide derivative may be 0.05 to 1.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the dry mixture.
  • the phase transition temperature of the phase change material is preferably 50 to 80 ° C.
  • the phase change material may be a paraffinic hydrocarbon, a halogenated hydrocarbon, a fatty acid, a wax and a polyethylene glycol. glycol) may include one or more selected from the group consisting of.
  • the content of the phase change material may be 0.001 to 0.45 parts by weight based on 100 parts by weight of the dry mixture.
  • the polysaccharide derivative and the phase change material may be included in a weight ratio of 10: 0.2 to 10: 4.5.
  • composition for building materials according to the present invention may further include a reemulsifying powder resin.
  • the content of the re-emulsifying powder resin may be 0.1 to 10.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the dry mixture, the re-emulsifying powder resin is at least one selected from the group consisting of ethylene-vinylacetate, acrylic latex and styrene-butadiene rubber. It may include.
  • phase change material and the reemulsified powder resin included in the composition may be included in a weight ratio of 1: 400 to 400: 1.
  • the present invention provides a building material comprising the composition for building materials.
  • the building material may be any one selected from the group consisting of tile cement mortar, masonry mortar and repair mortar.
  • a composition can be provided.
  • the present invention can provide a building material excellent in adhesive strength not only at room temperature but also at a high temperature and an underwater environment.
  • the present invention is a dry mixture comprising an inorganic binder and aggregate; Polysaccharide derivatives; And a composition for building materials including phase change materials and building materials including the same.
  • the inorganic binder serves to bind the aggregates and to enhance the strength of the building material.
  • binders include hydraulic cements such as white cement, Ordinary Portland cement, fly ash cement, aluminous cement, hemihydrate gypsum, slaked lime, dolomite plaster and clay. More than one kind selected from the group consisting of can be used.
  • the aggregate serves as a skeleton of the building material, serves to improve the mechanical strength of the building material, and a solid and chemically stable material should be used.
  • a solid and chemically stable material should be used.
  • one or more selected from the group consisting of steel sand, mountain sand, silica sand, calcium carbonate and lightweight aggregates (eg, pearlite) may be used.
  • the dry mixture may further include a curing accelerator in addition to the binder and aggregate.
  • the curing accelerator serves to promote the hydration reaction to increase the initial strength, calcium formate, calcium chloride, calcium acetate, calcium nitrate, calcium nitrite, calcium thiocyanate, sodium acetate, sodium nitrate, sodium At least one selected from the group consisting of nitrite sodium thiocyanate, potassium acetate, potassium nitrate, potassium nitrite and potassium thiocyanate can be used.
  • the polysaccharide derivative may include at least one selected from the group consisting of cellulose ether, starch ether, cellulose ester and modified starch, preferably cellulose ether.
  • the cellulose ether is derived from cellulose which is a vegetable material, and is a cellulose derivative in which the hydroxyl group of cellulose is etherified using an etherifying agent.
  • the cellulose ether is selected from the group consisting of alkyl cellulose, hydroxyalkyl cellulose, hydroxyalkyl alkyl cellulose and alkylalkyl hydroxyalkyl cellulose It may include more than one kind, for example from the group consisting of methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxyethyl methyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, ethyl hydroxyethyl cellulose and methylethyl hydroxyethyl cellulose It may include more than one kind selected.
  • the methyl cellulose may have a methyl group substitution degree (DS) of 0.27 to 2.0
  • the hydroxyethyl cellulose may have a hydroxyethyl group substitution degree (MS) of 0.3 to 5.0
  • the hydroxyethyl methyl cellulose may Methyl group substitution degree (DS) is 0.27 ⁇ 2.40 and hydroxyethyl group substitution degree (MS) may be 0.03 ⁇ 1.3
  • the hydroxypropyl methyl cellulose has a methyl group substitution degree (DS) of 0.27 ⁇ 2.50 and hydroxypropyl group substitution
  • the degree MS may be 0.02 to 1.1, but is not limited thereto.
  • the degree of methyl group substitution means the average number of hydroxyl groups substituted with methyl groups per anhydroglucose unit
  • the degree of hydroxyl group substitution means the average number of hydroxyl groups substituted with hydroxy alkyl groups per anhydroglucose unit.
  • the hydroxyethyl group substitution degree (MS) of the hydroxyethyl cellulose is the sum of the number of hydroxyl groups substituted with hydroxyethyl groups and carbon-bonded hydroxyethyl groups per anhydroglucose unit.
  • the degree of methyl group substitution is high, hydrophobicity is high, and even when the number of hydroxyalkyl groups is small, the hydrophobicity is high. Therefore, when the cellulose ether having a methyl group substitution degree exceeding the upper limit or the hydroxyalkyl group substitution degree is lower than the lower limit is used, the water retainability of the cellulose ether may be insufficient, resulting in poor workability of the building material including the same. On the other hand, when the methyl group substitution degree is less than the lower limit of the above range or the hydroxyalkyl group substitution degree exceeds the upper limit, there is a concern that the change in fluidity with time becomes large and necessary pot life may not be obtained.
  • the modified starch is chemically modified by the reaction between the starch derived from various grains and rhizome with a small amount of chemicals or reacted with a reaction between the hydroxy group and the reactant of the starch, or as a luxurious one. It is an improvement.
  • the modified starch is oxidized starch, acetyladipic acid starch, acetyl phosphate starch, octenyl succinate starch, phosphate starch, monophosphate starch, phosphate starch, starch acetate, hydroxypropyl phosphate starch and It may include one or more selected from the group consisting of hydroxypropyl starch.
  • the content of the polysaccharide derivative may be 0.05 to 1.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the dry mixture.
  • the addition effect may be insignificant, whereas when it exceeds 1.0 parts by weight, the decrease in adhesive strength may be accelerated when drying shrinkage occurs under high temperature due to excessive water retention.
  • phase change materials is a material having a characteristic of changing to a liquid state having a solid state at room temperature or fluidity at a high temperature.
  • the phase change material acts as a filler in building materials such as mortar at room temperature to enhance the adhesive strength during standard curing, and at high temperatures, water phase can fill the voids evaporated to prevent a decrease in adhesive strength due to dry shrinkage.
  • the phase transition temperature of the phase change material may be 50 to 80 ° C.
  • the phase change material may be a paraffinic hydrocarbon, a halogenated hydrocarbon, a fatty acid, a wax and a polyethylene glycol ( polyethylene glycol) may include one or more selected from the group consisting of.
  • the paraffinic hydrocarbon may be at least one selected from the group consisting of compounds represented by the formula C n H 2n + 2 (where n is 24 to 34), and the halogenated hydrocarbon is p-dichlorobenzene (p It may be at least one selected from the group consisting of -dichlorobenzene, chlorowax, p-bromophenol (p-bromophenol) and o-xylene dichloride, the fatty acid is represented by the formula CH 3 ( CH 2 ) It may be at least one selected from the group consisting of compounds represented by 2n COOH (where n is 12 to 20.), and the wax is bees wax, candelilla wax, It may be at least one selected from the group consisting of carnauba wax and shellac wax.
  • phase change material when using water-resistant paraffinic hydrocarbons, halogenated hydrocarbons or waxes as the phase change material, it is possible to further suppress the addition of additives such as re-emulsified powder resins contained in the building material during water immersion, and consequently underwater immersion. It is highly desirable because the decrease in adhesion strength can be minimized.
  • the content of the phase change material may be 0.001 to 0.45 parts by weight based on 100 parts by weight of the dry mixture.
  • the content of the phase change material is less than 0.001 parts by weight, there is a fear that the adhesive strength at high temperature and in water may be lowered, whereas when the content of the phase change material is more than 0.45 parts by weight, water retention may be deteriorated.
  • the polysaccharide derivative and the phase change material may be included in a weight ratio of 10: 0.2 ⁇ 10: 4.5.
  • the phase change material is out of the range compared to the polysaccharide derivative is included less than the effect of reducing the adhesive strength at high temperature and water may be insignificant, on the other hand, if excessively included, there is a fear of poor water retention.
  • the composition for building materials according to the invention may further comprise a re-emulsifying powder resin.
  • the re-emulsifying powder resin is added to prevent dry shrinkage of the building material at a high temperature, the content of the re-emulsifying powder resin may be 0.1 ⁇ 10.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the dry mixture.
  • the content of the powdered resin is less than 0.1 parts by weight, the effect of preventing drying shrinkage may be insignificant, whereas when the content of the powdered resin exceeds 10.0 parts by weight, the elution amount of the powdered resin may be excessively increased during the water immersion, thereby decreasing the adhesive strength.
  • the re-emulsifying powder resin may include at least one selected from the group consisting of ethylene-vinylacetate, acrylic latex and styrene-butadiene rubber, and preferably may be ethylene-vinylacetate.
  • the phase change material and the reemulsified powder resin included in the building material composition may be included in a weight ratio of 1: 400 to 400: 1, preferably in a weight ratio of 1:60 to 1: 350, and more preferably. It may be included in a weight ratio of 1: 65 ⁇ 1: 170.
  • the phase change material is out of the range excessively compared to the powdered resin, the adhesive strength at room temperature and high temperature may be somewhat reduced, while when the powdered resin is too much compared to the phase transition material, the re-emulsification type Elution amount of the powder resin increases, there is a fear that the adhesive strength in the water is lowered.
  • the present invention provides a building material comprising the composition for building materials.
  • the building material according to the present invention has excellent adhesive strength at room temperature, high temperature and underwater environment, it can be preferably used for any one selected from the group consisting of tile cement mortar, masonry mortar and repair mortar. It can be used in various fields of civil engineering and construction such as flooring, flooring and soundproof walls.
  • tile cement mortar 0.3 parts by weight of cellulose ether, hydroxyethyl methyl cellulose (HEMC), 100 parts by weight of the dry mixture, 0.03 parts by weight of paraffin wax powder (phase transition material) and 24.5 parts by weight of water Kneading to prepare tile cement mortar.
  • the viscosity of the tile cement mortar is 500kcps when measured at 20 ° C. and 20 rpm with a Brookfield viscometer.
  • each of the input amount is a weight part added to the outer shell on the basis of 100 parts by weight of the dry mixture.
  • the viscosity of each tile cement mortar is 500kcps when measured at 20 ° C. and 20 rpm with a Brookfield viscometer.
  • Specimen curing and measuring methods for measuring the adhesive strength of tile cement mortars prepared according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5 were performed according to KS L ISO 13007.
  • the tensile adhesive strength is a value measured after leaving the ceramic tile attached to the concrete plate in a standard state (temperature: 23 ° C., relative humidity: 50%) for 28 days.
  • the heat aging adhesive strength is a value measured after curing the ceramic tile adhered on the concrete plate for 14 days in a standard state, and left in an air circulation dryer at 70 °C for 14 days.
  • the underwater immersion adhesive strength is a value measured after curing the ceramic tile attached on the concrete plate for 7 days in a standard state, and immersed in water for 20 days.
  • Example 1 Example 2 Example 3
  • Example 4 Example 5 Comparative Example 1 Comparative Example 2 Comparative Example 3 Comparative Example 4 Comparative Example 5
  • HEMC (parts by weight) 0.27 0.285 0.27 0.285 0.27 0 0 0.3 0.3 0.3
  • Paraffin Wax Powder (parts by weight) 0.03 0.015 0.03 0.015 0.03 0 0.03 0 0 0
  • Re-emulsified powder resin (parts by weight) 0 2 2 5 5 5 0 0 0 2 5
  • Water (parts by weight) 24.5 24.5 24.5 24 24 20 20 24.5 24.5 24
  • Submerged Adhesion Strength (N / mm 2 ) 0.91 0.
  • the immersion adhesive strength in water appears best.
  • the immersion adhesive strength in the water is somewhat lower than that of the tile cement mortar of Example 1 It can be seen that the tensile adhesive strength and the heat aging adhesive strength are excellent.
  • the tile cement mortar prepared according to Example 3 when not including the reemulsified powder resin, the tile cement mortar prepared according to Comparative Example 3, which does not include paraffin wax powder. Compared to tensile strength, thermal aging adhesive strength and submerged adhesive strength, it can be seen that excellent. In this case, in Comparative Examples 1 to 2 that do not include cellulose ether together with the reemulsified powder resin, the tile was dropped from the concrete plate during the test process, thereby making it impossible to measure the adhesive strength.

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Abstract

본 발명은 무기계 결합재와 골재를 포함하는 건식혼합물, 다당류 유도체 및 상전이 물질(phase change materials)을 포함하는 건축재료용 조성물 및 이를 포함하는 건축재료에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 상온뿐만 아니라 고온 및 수중 환경하에서도 접착강도가 우수한 건축재료를 제공할 수 있다.

Description

건축재료용 조성물 및 이를 포함하는 건축재료
본 발명은 건축재료용 조성물 및 이를 포함하는 건축재료에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다당류 유도체와 상전이 물질을 포함함으로써 고온 환경 하에서의 접착강도가 우수하면서 수중침지시의 접착강도 저하가 최소화된 건축재료용 조성물 및 이를 포함하는 건축재료에 관한 것이다.
타일시멘트 모르타르, 조적 모르타르, 보수 모르타르 등과 같은 건축재료들은 재료분리 방지, 작업시간 연장, 경화에 필요한 보수성을 확보하기 위해 셀룰로오스 에테르와 같은 다당류 유도체를 사용한다.
그러나, 상기 다당류 유도체만으로는 다양한 환경에서 사용되는 건축용 재료의 요구조건을 만족시키기에는 한계가 있다. 예컨대, 상기 셀룰로오스 에테르는 고온 환경하에서 모르타르가 건조 수축됨으로 인해 발생되는 접착강도 저하문제를 개선하는데 한계가 있고, 이로 인해 시공 면에 접착된 타일이나 조적, 보수 모르타르 등이 탈락되는 현상이 야기될 수 있다.
이와 같은, 모르타르의 접착강도 저하 문제를 해소하기 위한 종래의 방법으로서, 재유화형 분말수지를 사용하는 방법이 공지되어 있다.
예컨대, 특허문헌 1(국내 등록특허공보 제10-0782044호)은 시멘트, 물, 세골재 및 혼화제로 구성되며, 상기 혼화제는 칼슘설파알루미나이트계 팽창재 1.5 ~ 5.0중량부, 수축저감제 0.5 ~ 4중량부, 유동화제 1.0 ~ 4.0중량부, 하이드록시에틸 셀룰로오스 증점제 4.0 ~ 10.0중량부, 소포제 0.6 ~ 1.0중량부, 재유화형 분말수지 2.0 ~ 8.0중량부, 보강화이바 1.0 ~ 1.7중량부, 구상 유동성 개선제 4.0 ~ 10.0중량부로 구성된 무기계 폴리머 모르타르에 대해 기재하고 있으며, 상기 모르타르는 철근콘크리트 구조물 열화부의 단면보수 및 방수용 급결성을 갖는 무기계 폴리머 모르타르라고 기재하고 있다. 특히, 특허문헌 1은 상기 재유화형 분말수지로서 에틸비닐아세테이트 분말수지 또는 SBR 분말수지를 예시하면서, 상기 분말 수지가 골재간 접착성을 증진시키는 역할을 한다고 기재하고 있다.
또한, 특허문헌 2(국내 공개특허공보 제10-2012-0075698호)에는 35 ~ 45중량%의 백색 포틀랜드 시멘트 또는 1종 보통 포틀랜드 시멘트에서 선택된 어느 하나의 시멘트, 60 ~ 100mesh 규사 25 ~ 40중량%, 100 ~ 200mesh 규사 10 ~ 20중량%, 증점제로 메틸셀룰로즈 0.2 ~ 0.5중량%, 보조증점제로 전분 0.05 ~ 0.3중량%, 감수제로 폴리카르본산 0.02 ~ 0.2중량%, 최소 99.6%의 셀룰로즈 함량을 갖는 섬유 0.3 ~ 2.0중량%, 촉진제로 칼슘설퍼알루미네이트 0.3 ~ 1.0중량%, 재유화형 EVA 분말수지 5 ~ 10중량%, 탄성분말 5 ~ 10중량%로 조성되어 있는 타일접착제가 기재되어 있다. 상기 특허문헌 2에 따르면, 상기 재유화형 EVA 분말수지는 접착력 및 유연성을 갖게 해주는 물질로, 열악한 시공환경 조건하에서의 부착강도를 향상시켜 타일 부착 안정성을 높여주는 장점이 있다고 기재하고 있다.
그러나, 특허문헌 1 및 2에 기재된 무기계 폴리머 모르타르 또는 타일 접착제와 같은 건축재료가 수중에 침지될 경우, 상기 건축재료에 포함되어 있는 재유화형 분말수지가 용출되어 상기 건축재료의 접착강도를 오히려 떨어뜨리는 문제가 발생할 수 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) KR100782044 B
(특허문헌 2) KR1020120075698 A
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 다당류 유도체와 상전이 물질을 포함함으로써 고온 환경 하에서의 접착강도가 우수하면서 수중침지시의 접착강도 저하가 최소화된 건축재료용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 상기 조성물을 포함하는 건축재료를 제공하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 무기계 결합재와 골재를 포함하는 건식혼합물; 다당류 유도체; 및 상전이 물질(phase change materials)을 포함하는 건축재료용 조성물을 제공한다.
상기 건식혼합물은 칼슘포메이트, 칼슘클로라이드, 칼슘아세테이트, 칼슘나이트레이트, 칼슘나이트라이트, 칼슘티오시아네이트, 소듐아세테이트, 소듐나이트레이트, 소듐나이트라이트 소듐티오시아네이트, 포타슘아세테이트, 포타슘나이트레이트, 포타슘나이트라이트 및 포타슘티오시아네이트로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상의 경화촉진제를 더 포함할 수 있다.
상기 다당류 유도체는 셀룰로오스 에테르, 전분 에테르(starch ether), 셀룰로오스 에스테르 및 변성전분으로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함할 수 있다.
상기 셀룰로오스 에테르는 메틸셀룰로오스, 히드록시에틸 셀룰로오스, 히드록시프로필 셀룰로오스, 히드록시에틸 메틸 셀룰로오스, 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스, 에틸히드록시에틸 셀룰로오스 및 메틸에틸 히드록시에틸 셀룰로오스로 이루어진 군으로부터 선택된 일종 이상을 포함할 수 있다.
상기 다당류 유도체의 함량은 상기 건식혼합물 100중량부를 기준으로 0.05 ~ 1.0중량부일 수 있다.
상기 상전이 물질의 상전이 온도는 50 ~ 80℃인 것이 바람직하며, 상기 상전이 물질은 파라핀계 탄화수소(paraffinic hydrocarbon), 할로겐화 탄화수소(halogenated hydrocarbon), 지방산(fatty acid), 왁스(wax) 및 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol)로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함할 수 있다.
상기 상전이 물질의 함량은 상기 건식혼합물 100중량부를 기준으로 0.001 ~ 0.45중량부일 수 있다.
상기 다당류 유도체와 상기 상전이 물질은 10 : 0.2 ~ 10 : 4.5의 중량비로 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 건축재료용 조성물은 재유화형 분말 수지를 더 포함할 수 있다.
상기 재유화형 분말 수지의 함량은 상기 건식혼합물 100중량부를 기준으로 0.1 ~ 10.0중량부일 수 있고, 상기 재유화형 분말 수지는 에틸렌-비닐아세테이트, 아크릴계 라텍스 및 스틸렌-부타디엔 고무로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함할 수 있다.
상기 조성물에 포함된 상전이 물질과 상기 재유화형 분말수지는 1 : 400 ~ 400 : 1의 중량비로 포함될 수 있다.
한편, 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 따르면, 다당류 유도체와 상전이 물질을 포함함으로써 고온에서의 건조수축으로 인한 접착강도 저하를 방지할 수 있고, 동시에 수중침지 시 첨가제 등의 용출로 인한 접착강도 저하가 최소화될 수 있는 건축재료용 조성물을 제공할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상온뿐만 아니라 고온 및 수중 환경하에서도 접착강도가 우수한 건축재료를 제공할 수 있다.
본 발명은 무기계 결합재와 골재를 포함하는 건식혼합물; 다당류 유도체; 및 상전이 물질(phase change materials)을 포함하는 건축재료용 조성물 및 이를 포함하는 건축재료에 관한 것이다.
상기 무기계 결합재는 골재들을 결합시키고 건축재료의 강도를 증진시키는 역할을 한다. 이러한 결합재로서는 백시멘트(White cement), 보통 포틀랜드 시멘트(Ordinary Portland cement), 플라이 애쉬 시멘트(fly ash cement), 알루미늄 함유 시멘트(aluminous cement) 등의 수경성 시멘트, 반수석고, 소석회, 백운석 플라스터 및 점토 등으로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상이 사용될 수 있다.
상기 골재는 건축재료의 뼈대가 되는 것으로, 건축재료의 기계적 강도를 향상시키는 역할을 하며, 견고하고 화학적으로 안정된 것이 사용되어야　한다. 이러한 골재로는 강모래, 산모래, 규사, 탄산칼슘 및 경량 골재(예를 들어, 펄라이트) 등으로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상이 사용될 수 있다.
상기 건식혼합물은 상기 결합재 및 골재 이외에도 경화촉진제를 더 포함할 수 있다. 상기 경화촉진제는 수화반응을 촉진하여 초기 강도를 증대시키는 역할을 하는 것으로, 칼슘포메이트, 칼슘클로라이드, 칼슘아세테이트, 칼슘나이트레이트, 칼슘나이트라이트, 칼슘티오시아네이트, 소듐아세테이트, 소듐나이트레이트, 소듐나이트라이트 소듐티오시아네이트, 포타슘아세테이트, 포타슘나이트레이트, 포타슘나이트라이트 및 포타슘티오시아네이트로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상이 사용될 수 있다.
한편, 상기 다당류 유도체는 셀룰로오스 에테르, 전분 에테르(starch ether), 셀룰로오스 에스테르 및 변성전분으로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게 셀룰로오스 에테르일 수 있다.
상기 셀룰로오스 에테르는 식물성 소재인 셀룰로오스로부터 유래된 것으로, 셀룰로오스의 수산기를 에테르화제를 사용하여 에테르화시킨 셀룰로오스 유도체이다.
구체적으로, 상기 셀룰로오스 에테르는 알킬 셀룰로오스(alkyl cellulose), 히드록시알킬 셀룰로오스(hydroxyalkyl cellulose), 히드록시알킬 알킬 셀룰로오스(hydroxyalkyl alkyl cellulose) 및 알킬알킬 히드록시알킬 셀룰로오스(alkylalkyl hydroxyalkyl cellulose)로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함할 수 있으며, 예컨대 메틸셀룰로오스, 히드록시에틸 셀룰로오스, 히드록시프로필 셀룰로오스, 히드록시에틸 메틸 셀룰로오스, 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스, 에틸히드록시에틸 셀룰로오스 및 메틸에틸 히드록시에틸 셀룰로오스로 이루어진 군으로부터 선택된 일종 이상을 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 메틸 셀룰로오스는 메틸기 치환도(DS)가 0.27 ~ 2.0일 수 있고, 상기 히드록시에틸 셀룰로오스는 히드록시에틸기 치환도(MS)가 0.3 ~ 5.0일 수 있으며, 상기 히드록시에틸 메틸 셀룰로오스는 메틸기 치환도(DS)가 0.27 ~ 2.40이고 히드록시에틸기 치환도(MS)가 0.03 ~ 1.3일 수 있고, 상기 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스는 메틸기 치환도(DS)가 0.27 ~ 2.50이고 히드록시프로필기 치환도(MS)가 0.02 ~ 1.1일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 본 명세서에서, 메틸기 치환도(DS)는 무수글루코오스 단위당 메틸기로 치환된 수산기의 평균 개수를 의미하고, 히드록시알킬기 치환도(MS)는 무수글루코오스 단위당 히드록시 알킬기로 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, 히드록시알킬기가 적을 경우에도 소수성이 높아지게 된다. 따라서, 메틸기 치환도가 상한값을 초과하거나 히드록시알킬기 치환도가 하한값 미만인 셀룰로오스 에테르를 사용할 경우 셀룰로오스 에테르의 보수성이 부족하게 되어 이를 포함하는 건축재료의 작업성이 불량해질 수 있다. 반면, 상기 메틸기 치환도가 상기 범위의 하한값 미만이거나 히드록시알킬기 치환도가 상한값을 초과할 경우 유동성의 경시 변화가 커져, 필요한 가사 시간이 얻어지지 않을 우려가 있다.
상기 변성전분은 여러 가지 곡물이나 근경에서 유래한 전분을 소량의 화학물질로 처리하여 전분의 히드록시기와 반응물질 사이의 반응에 의해 화학적으로 변형시킨 것 또는 이를 호화한 것으로서 천연 전분의 단점인 열 안정성이 개선된 것이다. 구체적으로, 상기 변성전분은 산화전분, 아세틸아디핀산이전분, 아세틸인산이전분, 옥테닐석신산나트륨전분, 인산이전분, 인산일전분, 인산화인산이전분, 아세트산전분, 하이드록시프로필인산이전분 및 하이드록시프로필전분으로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함할 수 있다.
상기 다당류 유도체의 함량은 상기 건식 혼합물 100중량부를 기준으로 0.05 ~ 1.0중량부일 수 있다. 상기 다당류 유도체의 함량이 0.05중량부 미만일 경우 첨가 효과가 미미할 수 있고, 반면 1.0 중량부를 초과할 경우 보수성 과다로 인해 고온 하에서 건조수축 발생시 접착 강도 감소가 가속될 수 있다.
그리고, 상기 상전이 물질(phase change materials, PCM)은 상온에서는 고체상태이나 고온에서는 유동성을 갖는 액상으로 변하는 특성을 갖는 물질이다. 상기 상전이 물질은 상온에서는 모르타르 등의 건축재료에서 필러의 역할을 하여 표준 양생시 접착강도를 강화시키고, 고온에서는 물이 증발된 공극을 채워주어 건조수축에 의한 접착강도 저하를 방지할 수 있다.
이러한 상전이 물질의 상전이 온도는 50 ~ 80℃일 수 있으며, 구체적으로 상기 상전이 물질은 파라핀계 탄화수소(paraffinic hydrocarbon), 할로겐화 탄화수소(halogenated hydrocarbon), 지방산(fatty acid), 왁스(wax) 및 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol)로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 파라핀계 탄화수소는 화학식 CnH2n+2 (여기서, 상기 n은 24 ~ 34이다.)로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상일 수 있고, 상기 할로겐화 탄화수소는 p-디클로로벤젠(p-dichlorobenzene), 클로로왁스(chlorowax), p-브로모페놀(p-bromophenol) 및 o-자일렌 디클로라이드(o-xylene dichloride)로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상일 수 있으며, 상기 지방산은 화학식 CH3(CH2)2nCOOH(여기서, 상기 n은 12 ~ 20이다.)로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상일 수 있고, 상기 왁스는 비즈왁스(bees wax), 칸델리라 왁스(candelilla wax), 카르나우바 왁스(carnauba wax) 및 쉘락 왁스(shellac wax)로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상일 수 있다.
특히, 상기 상전이 물질로서 내수성이 강한 파라핀계 탄화수소, 할로겐화 탄화수소 또는 왁스를 사용할 경우, 수중침지시 건축재료에 포함된 재유화형 분말수지 등과 같은 첨가제가 용출되는 것을 더욱 억제할 수 있고, 결과적으로 수중침지에 따른 접착강도 저하가 최소화될 수 있으므로 매우 바람직하다.
상기 상전이 물질의 함량은 상기 건식혼합물 100중량부를 기준으로 0.001 ~ 0.45중량부일 수 있다. 상기 상전이 물질의 함량이 0.001중량부 미만일 경우 고온 및 수중에서의 접착강도가 저하될 우려가 있고, 반면 0.45중량부를 초과할 경우에는 보수성이 떨어질 우려가 있다.
이때, 상기 상기 다당류 유도체와 상기 상전이 물질은 10 : 0.2 ~ 10 : 4.5의 중량비로 포함될 수 있다. 상기 범위를 벗어나 상기 상전이 물질이 상기 다당류 유도체에 비하여 과소하게 포함될 경우 고온 및 수중에서의 접착강도 저하 억제효과가 미미할 수 있고, 반면 과도하게 많이 포함될 경우 보수성이 떨어질 우려가 있다.
한편, 본 발명에 따른 건축재료용 조성물은 재유화형 분말 수지를 더 포함할 수 있다. 상기 재유화형 분말수지는 고온에서의 건축재료의 건조수축을 방지하기 위하여 첨가되는 것으로, 상기 재유화형 분말 수지의 함량은 상기 건식혼합물 100중량부를 기준으로 0.1 ~ 10.0중량부일 수 있다. 상기 분말 수지의 함량이 0.1 중량부 미만일 경우 상기 건조수축 방지 효과가 미미할 수 있고, 반면 10.0중량부를 초과할 경우 수중침지시 상기 분말 수지의 용출량이 과도하게 많아져 접착강도가 저하될 우려가 있다.
상기 재유화형 분말 수지는 에틸렌-비닐아세테이트, 아크릴계 라텍스 및 스틸렌-부타디엔 고무로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게 에틸렌-비닐아세테이트일 수 있다.
상기 건축재료용 조성물에 포함된 상기 상전이 물질과 상기 재유화형 분말수지는 1 : 400 ~ 400 : 1의 중량비로 포함될 수 있고, 바람직하게 1 : 60 ~ 1 : 350의 중량비로 포함될 수 있으며, 더욱 바람직하게 1 : 65 ~ 1 : 170의 중량비로 포함될 수 있다. 상기 범위를 벗어나 상기 상전이 물질이 상기 분말수지에 비해 과도하게 많을 경우 상온 및 고온에서의 접착강도가 다소 떨어질 수 있고, 반면 상기 분말수지가 상기 상전이 물질에 비해 과도하게 많을 경우 수중 침지시 상기 재유화형 분말수지의 용출량이 많아져 수중 접착강도가 떨어질 우려가 있다.
본 발명은 상기 건축재료용 조성물을 포함하는 건축재료를 제공한다.
본 발명에 따른 건축재료는 상온, 고온 및 수중 환경하에서의 접착강도가 우수하므로, 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 분야에서 다양하게 사용 가능하다.
이하, 실시예들을 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이러한 실시예들에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
포틀랜드 시멘트(동양 시멘트사 제품, KS L 5201 1종) 35중량%, 규사 #6(입도 60㎛ 이하, 평균 입도 300㎛)(경인소재, No.6) 32.25중량%, 규사 #7(입도 250㎛ 이하, 평균 입도 150㎛)(경인소재, No.7) 32.25중량% 및 칼슘포메이트 0.5중량%를 건믹싱하여 건식 혼합물 1kg을 제조하였다.
그리고, 상기 건식혼합물 100중량부에 셀룰로오스 에테르인 히드록시에틸 메틸 셀룰로오스(Hydroxyethyl methyl cellulose; HEMC) 0.3중량부, 상전이 물질인 파라핀 왁스 파우더(Paraffin wax powder) 0.03중량부 및 물 24.5중량부를 투입한 후 반죽하여 타일 시멘트 모르타르를 제조하였다. 이때, 타일 시멘트 모르타르의 점도는 브룩필드 점도계로 20 ℃ 및 20 rpm의 조건에서 측정할 때 500kcps이다.
실시예 2 내지 5 및 비교예 1 내지 5
상기 HEMC, 파라핀 왁스 파우더 및 물의 투입량을 하기의 표 1에 기재된 바와 같이 조절하고, 이들과 함께 재유화형 분말수지를 하기의 표 1에 기재된 양만큼 더 투입한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 타일시멘트 모르타르를 제조하였다. 이때, 각각의 투입량은 상기 건식혼합물 100중량부를 기준으로 하여 외할로 투입된 중량부이다. 이때, 각각의 타일 시멘트 모르타르의 점도는 브룩필드 점도계로 20 ℃ 및 20 rpm의 조건에서 측정할 때 500kcps이다.
< 접착강도 평가방법 >
실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 5에 따라 제조된 타일 시멘트 모르타르의 접착강도 측정을 위한 시편 양생 및 측정법은 KS L ISO 13007에 준하여 진행되었다.
구체적으로, 40cm x 40cm 면적의 콘크리트 판 위에 요철흙손(톱날 크기 6mm x 6mm)을 사용하여 골을 형성한다. 이어서, 상기 콘크리트 판을 5분간 방치한 후, 상기 콘크리트 판에 5cm x 5cm 세라믹 타일을 붙이고, 접착강도 시험기기(신강정밀공업사)를 이용하여 상기 타일들의 인장 접착강도, 열노화 접착강도 및 수중침지 접착강도를 측정하였다. 이때, 각 실시예 또는 비교예 별로 10개의 타일에 대한 접착강도를 측정하였으며, 측정된 접착강도 값에서 평균강도의 표준편차 ±20%가 넘는 값은 제외하고, 나머지의 접착강도의 평균값을 계산하여 하기의 표 1에 기재하였다.
단, 상기 각각의 접착강도는 하기의 과정을 거친 후 측정되었다.
- 인장 접착강도
상기 인장 접착강도는 상기 콘크리트 판 위에 부착된 세라믹 타일을 표준상태(온도: 23℃, 상대 습도: 50%)에서 28일간 방치한 후 측정한 값이다.
- 열 노화 접착강도
상기 열 노화 접착강도는 상기 콘크리트 판 위에 부착된 세라믹 타일을 표준상태에서 14일 동안 양생하고, 70℃의 공기 순환 건조기에 14일 동안 방치한 후 측정한 값이다.
- 수중 침지 접착강도
상기 수중 침지 접착강도는 상기 콘크리트 판 위에 부착된 세라믹 타일을 표준 상태에서 7일 동안 양생하고, 물에 20일 동안 침지한 후 측정한 값이다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5
HEMC(중량부) 0.27 0.285 0.27 0.285 0.27 0 0 0.3 0.3 0.3
파라핀 왁스 파우더(중량부) 0.03 0.015 0.03 0.015 0.03 0 0.03 0 0 0
재유화형 분말수지 (중량부) 0 2 2 5 5 0 0 0 2 5
물(중량부) 24.5 24.5 24.5 24 24 20 20 24.5 24.5 24
인장접착강도(N/mm2) 0.96 1.3 1.42 1.33 1.49 N.A N.A 0.85 1.08 1.1
열노화접착강도 (N/mm2) 0.52 1.16 1.27 1.58 2.03 N.A N.A 0.31 0.78 1.15
수중 침지 접착강도 (N/mm2) 0.91 0.72 0.81 0.69 0.86 N.A N.A 0.8 0.60 0.53
* HEMC : MECELLOSE® EMA-70U / 롯데정밀화학사
* 파라핀 왁스 파우더 : Zefeng 64/66# / Zefeng사 (융점(Melting point): 64 ~ 66℃, 오일함량(Oil content) ≤ 0.5%)
* 재유화형 분말수지 : Vinnapas 5044N / Wacker사
상기 표 1을 살펴보면, HEMC 및 파라핀 왁스 파우더를 포함하는 실시예 1에 따라 제조된 타일 시멘트 모르타르의 경우, 수중 침지 접착강도가 가장 우수하게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 그리고, 상기 HEMC 및 파라핀 왁스 파우더와 함께 재유화형 분말수지를 더 포함하는 실시예 2 내지 5에 따라 제조된 타일 시멘트 모르타르의 경우, 실시예 1의 타일 시멘트 모르타르에 비해 수중 침지 접착강도는 다소 떨어지지만, 인장 접착강도 및 열노화 접착강도는 우수한 것을 알 수 있다.
그리고, 상기 HEMC 및 파라핀 왁스 파우더 투입의 효과를 재유화형 분말수지의 포함여부로 구분하여 살펴보면 하기와 같다.
먼저, 재유화형 분말수지를 포함하지 않았을 때, HEMC 및 파라핀 왁스 파우더를 포함하는 실시예 1에 따라 제조된 타일시멘트 모르타르의 경우, 파라핀 왁스 파우더를 포함하지 않는 비교예 3에 따라 제조된 타일시멘트 모르타르에 비하여 인장 접착강도, 열노화 접착강도 및 수중침지 접착강도 우수하게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 이때, 재유화형 분말수지와 함께 셀룰로오스 에테르도 포함하지 않는 비교예 1 내지 2의 경우는 테스트 과정에서 콘크리트 판에서 타일이 탈락되어 접착강도 측정이 불가능하였다.
한편, 재유화형 분말수지를 포함하였을 때, HEMC 및 파라핀 왁스 파우더를 포함하는 실시예 2 내지 5에 따라 제조된 타일시멘트 모르타르의 경우, 파라핀 왁스 파우더를 포함하지 않는 비교예 4 내지 5에 따라 제조된 타일시멘트 모르타르에 비하여 인장 접착강도, 열노화 접착강도 및 수중침지 접착강도 우수하게 나타나는 것을 확인할 수 있다.
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 (14)

  1. 무기계 결합재와 골재를 포함하는 건식혼합물;
    다당류 유도체; 및
    상전이 물질(phase change materials)을 포함하는 건축재료용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 건식혼합물은 칼슘포메이트, 칼슘클로라이드, 칼슘아세테이트, 칼슘나이트레이트, 칼슘나이트라이트, 칼슘티오시아네이트, 소듐아세테이트, 소듐나이트레이트, 소듐나이트라이트 소디움소듐티오시아네이트, 칼슘나이트레이트 및 칼슘나이트라이트포타슘아세테이트, 포타슘나이트레이트, 포타슘나이트라이트 및 포타슘티오시아네이트로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상의 경화촉진제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건축재료용 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다당류 유도체는 셀룰로오스 에테르, 전분 에테르(starch ether), 셀룰로오스 에스테르 및 변성전분으로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 건축재료용 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 셀룰로오스 에테르는 메틸셀룰로오스, 히드록시에틸 셀룰로오스, 히드록시프로필 셀룰로오스, 히드록시에틸 메틸 셀룰로오스, 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스, 에틸히드록시에틸 셀룰로오스 및 메틸에틸 히드록시에틸 셀룰로오스로 이루어진 군으로부터 선택된 일종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 건축재료용 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 다당류 유도체의 함량은 상기 건식혼합물 100중량부를 기준으로 0.05 ~ 1.0중량부인 것을 특징으로 하는 건축재료용 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상전이 물질의 상전이 온도는 50 ~ 80℃인 것을 특징으로 하는 건축재료용 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 상전이 물질은 파라핀계 탄화수소(paraffinic hydrocarbon), 할로겐화 탄화수소(halogenated hydrocarbon), 지방산(fatty acid), 왁스(wax) 및 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol)로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 건축재료용 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 상전이 물질의 함량은 상기 건식혼합물 100중량부를 기준으로 0.001 ~ 0.45 중량부인 것을 특징으로 하는 건축재료용 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 다당류 유도체와 상기 상전이 물질은 10 : 0.2 ~ 10 : 4.5의 중량비로 포함되는 것을 특징으로 하는 건축재료용 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 재유화형 분말 수지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 건축재료용 조성물.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 재유화형 분말 수지의 함량은 상기 건식혼합물 100중량부를 기준으로 0.1 ~ 10.0 중량부 이고, 상기 재유화형 분말 수지는 에틸렌-비닐아세테이트, 아크릴계 라텍스 및 스틸렌-부타디엔 고무로 이루어진 군에서 선택된 일종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 건축재료용 조성물.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 조성물에 포함된 상전이 물질과 상기 재유화형 분말수지는 1 : 400 ~ 400 : 1의 중량비로 포함되는 것을 특징으로 하는 건축재료용 조성물.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 건축재료용 조성물을 포함하는 건축재료.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 건축재료는 타일 시멘트 모르타르, 조적 모르타르 및 보수 모르타르로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 상기 건축재료.
PCT/KR2017/012137 2016-11-11 2017-10-31 건축재료용 조성물 및 이를 포함하는 건축재료 WO2018088748A1 (ko)

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