원면 린터로부터 제조된 수분 보유제를 사용하는시멘트-기재계

원면 린터로부터 제조된 수분 보유제를 사용하는 시멘트-기재계 {CEMENT-BASED SYSTEMS USING WATER RETENTION AGENTS PREPARED FROM RAW COTTON LINTERS}

본 출원은 2004년 4월 27일에 출원한 미국 가출원 번호 제60/565,643호의 이점을 청구한다.

본 발명은 벽 및 기타 건축물을 건설하기 위한 모르타르(mortar)로서 시멘트 기재 건조 모르타르 조성물에 유용한 혼합 조성물에 관한 것이다. 보다 특히, 본 발명은 원면 린터로부터 제조된 개선된 셀룰로오스 에테르 수분 보유제를 사용하는 얇은 조인트 모르타르 및 석조 모르타르에 사용하기 위한 시멘트 기재 건조 모르타르에 관한 것이다.

예를 들어, 통상적인 석조 모르타르와 같은 통상적인 시멘트-기재 모르타르는 일반적으로 시멘트와 모래의 단순 혼합물이다. 이 건조 혼합물을 물과 혼합하여 모르타르를 형성한다. 이러한 통상적인 모르타르 그 자체는 불량한 유동성 또는 펴발림성(trowelability)을 갖는다. 결과적으로, 상기 모르타르의 도포는 노동 집약적이며, 특히 더운 기후 조건하 여름철에는 모르타르로부터의 빠른 수분 증발 또는 제거로 인해 시멘트의 불충분한 수화 뿐만 아니라 열등하거나 불량한 작업성을 초래한다.

경화된 통상적인 모르타르의 물리적 특성은 그의 수화 과정, 및 응결 과정 중의 수분 제거 속도에 의해 크게 영향을 받는다. 수분 제거 속도를 증가시키거나 응결 반응 개시시에 모르타르 내 수분 농도를 감소시킴으로 인해 이들 파라미터에 미치는 임의의 영향은 모르타르의 물리적 특성의 열화를 초래할 수 있다. 많은 기재, 예컨대 석회 사암, 콘크리트 블록, 목재 또는 발포 모르타르 석재는 다공성이어서, 모르타르로부터의 상당량의 물을 제거하여 상기에서 언급한 난점을 초래할 수 있다.

상기에서 언급된 수분-손실 문제를 극복하거나 또는 최소화하기 위해서, 선행기술에서는 상기 문제를 완화하기 위한 수분 보유제로서 셀룰오로스 에테르의 사용을 개시하고 있다. 선행기술의 예로, 모르타르의 펴발림성 또는 유동성을 개선하기 위한 수분 보유제로서 히드록시프로필히드록시에틸셀룰로오스 (HPHEC)의 사용을 개시한 미국 특허 제4,501,617호가 있다. 건조-모르타르 이용시 셀룰로오스 에테르의 사용은 선행 기술 특허 예컨대 DE 3046585호, EP 54175호, DE 3909070호, DE 3913518호, CA 2456793호, EP 773198호에 개시되어 있다.

독일 특허출원 공개 제4,034,709 A1호는 시멘트-기재 수경 모르타르 또는 콘크리트 조성물에 대한 첨가제로서 셀룰로오스 에테르를 제조하기 위한 원면 린터의 사용을 개시하고 있다.

셀룰로오스 에테르 (CE)는 상업적으로 중요한 수용성 중합체의 주요 부류를 대표한다. 상기 CE는 수성 매질의 점도를 증가시킬 수 있다. CE의 이러한 점성화 능력은 그의 분자량, 그에 부착된 화학 치환기 및 중합체 쇄의 형태적 특성에 의해 주로 제어된다. CE는 많은 용도, 예컨대 건축, 페인트, 식품, 개인 생활 용품, 제약, 접착제, 세제/세척품, 유전, 제지 산업, 세라믹, 중합 공정, 피혁 산업 및 직물에서 사용된다.

메틸셀룰로오스 (MC), 메틸히드록시에틸셀룰로오스 (MHEC), 에틸히드록시에틸셀룰로오스 (EHEC), 메틸히드록시프로필셀룰로오스 (MHPC), 히드록시에틸셀룰로오스 (HEC), 및 소수성 개질된 히드록시에틸셀룰로오스 (HMHEC)를 단독으로 또는 조합하여 건축 산업에서 건조 모르타르 제제에 가장 광범위하게 사용한다. 건조 모르타르 제제는 단독으로 또는 응집체 (예를 들어, 실리카 및/또는 카르보네이트 모래/분말) 및 첨가제와 조합하여 사용되는 무기 결합제로서 석고, 시멘트 및/또는 석회 혼합물을 의미한다.

이를 사용하는 경우, 이러한 건조 모르타르는 물과 혼합되어 습윤 물질로서 도포된다. 목적하는 도포를 위해서는, 물에 용해시 고점도를 얻게 하는 수용성 중합체가 요구된다. MC, MHEC, MHPC, EHEC, HEC 또는 HMHEC 또는 이들의 조합을 사용함으로써 원하는 건조 모르타르 (즉, 석조 모르타르 및 얇은 조인트 모르타르) 특성, 예컨대 높은 수분 보유력 (및 결과적으로 수분 함량의 규정된 제어)를 달성한다. 추가적으로, 얻어진 물질의 개선된 작업성 및 만족스러운 부착성이 관찰될 수 있다. CE 용액 점도 증가는 개선된 수분 보유력 및 부착성을 얻게 하므로, 보다 효과적이고 비용 효율적인 작업을 위해 고분자량 CE가 바람직하다. 높은 용액 점도를 달성하기 위해서는 출발 셀룰로오스 에테르를 주의깊게 선택해야 한다. 현재, 정제된 면 린터 또는 고점도 목재 펄프를 사용하여 달성할 수 있는 2 중량％ 수용액의 최고 점도는 약 70,000 내지 80,000 mPas (20 ℃ 및 20 rpm의 브룩필드(Brookfield) RVT 점도계를 사용하여 측정, 스핀들 7호를 사용)이다.

시멘트-기재 플라스터의 도포 및 수행 특성을 개선하기 위해 비용-효율적인 방식으로 사용될 수 있는 수분 보유제의 필요성이 시멘트-기재 건조 모르타르 산업에 여전히 존재한다. 이러한 요구의 달성을 돕기 위해서, 바람직하게는 2 중량％ 농도에서 약 80,000 mPas 초과의 브룩필드 수용액 점도를 제공하고, 점증제 및/또는 수분 보유제로서 사용하기에 비용 효율적인 수분 보유제를 제공하는 것이 바람직할 것이다.

<발명의 개요>

본 발명은, 알킬히드록시알킬셀룰로오스, 히드록시알킬셀룰로오스, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 원면 린터로부터 제조된 셀룰로오스 에테르 20 내지 99.9 중량％와, 유기 또는 무기 점증제, 처짐 방지제, 공기연행제, 습윤제, 소포제, 초가소제, 분산제, 칼슘-착화제, 응결 지연제, 가속화제, 발수제, 재분산가능한 분말, 생고분자 및 섬유로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제 0.1 내지 80 중량％의, 시멘트-기재 건조 모르타르 조성물에 사용하기 위한 혼합 조성물에 관한 것으로, 상기 혼합 조성물을 시멘트-기재 건조 모르타르 조성물에서 사용하여 충분량의 물과 혼합하는 경우, 이는 기재에 도포될 수 있는 모르타르를 생성하며, 상기 모르타르 조성물 내 상기 혼합 조성물의 양은 현저히 감소됨과 동시에 얻어진 습 윤 모르타르의 수분 보유력 및 점증성 거동은 통상적인 유사 셀룰로오스 에테르를 사용하는 경우와 비교하여 동등하거나 또는 개선된다.

본 발명은 또한 수경 시멘트, 미세 응집체 물질, 및 원면 린터로부터 제조된 1종 이상의 셀룰로오스 에테르 수분 보유제의 시멘트-기재 건조 모르타르 조성물에 관한 것이다. 상기 시멘트-기재 건조 모르타르 조성물을 충분량의 물과 혼합하는 경우, 이는 셀룰로오스 에테르의 양이 현저히 감소됨과 동시에, 상기 습윤 모르타르의 수분 보유력 및 점증성 및/또는 내처짐성은 통상적인 유사 셀룰로오스 에테르를 사용하는 경우와 동등하거나 또는 개선되는 모르타르를 생성한다.

도 1은 하기 실시예 3에서 설명한 실험 데이타를 그래프로 나타낸 것이다.

도 2는 하기 실시예 4에서 설명한 실험 데이타를 그래프로 나타낸 것이다.

도 3은 하기 실시예 6에서 설명한 실험 데이타를 그래프로 나타낸 것이다.

원면 린터 (RCL)로부터 제조된 특정 셀룰로오스 에테르, 특히 알킬히드록시알킬셀룰로오스 및 히드록시알킬셀룰로오스는 정제된 면 린터 또는 고점도 목재 펄프로부터 제조된 통상적인 시판용 셀룰로오스 에테르의 점도에 비해 현저히 높은 용액 점도를 갖는다는 것이 밝혀졌다. 시멘트-기재 모르타르 조성물 중 상기 셀룰로오스 에테르의 사용은, 통상적인 셀룰로오스 에테르를 사용하여 지금까지 달성할 수 없었던 몇몇 이점 (즉, 저비용 및 양호한 도포 특성) 및 개선된 수행 특성을 제공한다.

유럽 표준 EN 998-2에 따르면, 석조 모르타르는 석조 유닛을 설치하는데 사용되는 1종 이상의 무기 결합제, 응집체(aggregate), 첨가제 및/또는 혼화제의 혼합물(mix)로서 정의된다. 이는 "두꺼운" 또는 "얇은" 층일 수 있다.

얇은 조인트 모르타르는 기포 콘크리트 벽돌 또는 석회 사암 유닛을 사용하여 벽 또는 기타 건축물을 건설하는 경우에 일종의 접착제(glue)로서 사용된다.

본 발명에 따르면, 셀룰로오스 에테르, 예컨대 알킬히드록시알킬셀룰로오스 및 히드록시알킬셀룰로오스는 절단 또는 비절단 원면 린터로부터 제조된다. 알킬히드록시알킬셀룰로오스의 알킬기는 1 내지 24개의 탄소 원자를 갖고, 히드록시알킬기는 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는다. 또한, 히드록시알킬셀룰로오스의 히드록시알킬기는 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는다. 이러한 셀룰로오스 에테르는 시멘트-기재 모르타르에 예상치 못한 놀라운 이점을 제공하였다. RCL-기재 CE의 매우 높은 점도 때문에 석조 모르타르 및 얇은 조인트 모르타르의 효율적인 도포 수행이 관찰될 수 있었다. 현재 사용되는 고점도 시판용 CE와 비교하여 RCL-기재 CE는 적은 사용량에도 불구하고, 수분 보유력에 대해서는 유사하거나 또는 개선된 도포 성능이 달성된다. 또한, RCL로부터 제조된, 알킬히드록시알킬셀룰로오스 및 히드록시알킬셀룰로오스, 예컨대 메틸히드록시에틸셀룰로오스, 메틸히드록시프로필셀룰로오스 히드록시에틸셀룰로오스, 및 소수성 개질된 히드록시에틸셀룰로오스가 모르타르에 유의한 개선점을 제공한다는 점을 입증할 수 있었다.

본 발명에 따르면, 상기 혼합 조성물의 셀룰로오스 에테르 양은 20 내지 99.9 중량％, 바람직하게는 70 내지 99.0 중량％이다.

본 발명의 수용성 및 비이온성의 RCL-기재 CE로는 (제1 CE로서) 특히 원면 린터 (RCL)로부터 제조된 알킬히드록시알킬셀룰로오스 및 히드록시알킬셀룰로오스를 들 수 있다. 이러한 유도체의 예로는 메틸히드록시에틸셀룰로오스 (MHEC), 메틸히드록시프로필셀룰로오스 (MHPC), 메틸에틸히드록시에틸셀룰로오스 (MEHEC), 에틸히드록시에틸셀룰로오스 (EHEC), 소수성 개질된 에틸히드록시에틸셀룰로오스 (HMEHEC), 히드록시에틸셀룰로오스 (HEC) 및 소수성 개질된 히드록시에틸셀룰로오스 (HMHEC) 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 소수성 치환기는 1 내지 25개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 그의 화학 조성에 따라, 적합한 경우 무수 글루코스 단위 당 0.5 내지 2.5의 메틸 또는 에틸 치환도 (DS), 약 0.01 내지 6의 히드록시알킬 몰 치환도 (HA-MS) 및 약 0.01 내지 0.5의 소수성 치환기 몰 치환도 (HS-MS)를 가질 수 있다. 보다 특히, 본 발명은 석조 모르타르 및 얇은 조인트 모르타르에서 상기 수용성 및 비이온성 CE의 효과적인 점증제 및/또는 수분 보유제로서의 용도에 관한 것이다.

본 발명의 실행시, 정제된 면 린터 및 목재 펄프로부터 제조된 통상적인 CE (제2 CE)를 RCL-기재 CE와 조합하여 사용할 수 있다. 정제된 셀룰로오스로부터 다양한 유형의 CE의 제조는 당업계에 공지되어 있다. 이러한 제2 CE를 본 발명을 수행하기 위해 제1 RCL-CE와 조합하여 사용할 수 있다. 이러한 제2 CE는 이들 중 대부분이 시판되거나 또는 시장 및/또는 문헌에 공지되어 있으므로, 본원에서는 통상적인 CE라 지칭할 것이다.

제2 CE의 예는 메틸셀룰로오스 (MC), 메틸히드록시에틸셀룰로오스 (MHEC), 메틸히드록시프로필셀룰로오스 (MHPC), 히드록시에틸셀룰로오스 (HEC), 에틸히드록시에틸셀룰로오스 (EHEC), 메틸에틸히드록시에틸셀룰로오스 (MEHEC), 소수성 개질된 에틸히드록시에틸셀룰로오스 (HMEHEC), 소수성 개질된 히드록시에틸셀룰로오스 (HMHEC), 술포에틸 메틸히드록시에틸셀룰로오스 (SEMHEC), 술포에틸 메틸히드록시프로필셀룰로오스 (SEMHPC) 및 술포에틸 히드록시에틸셀룰로오스 (SEHEC)이다.

본 발명에 따르면, 하나의 바람직한 실시양태는 2 중량％ 농도의 수용액 브룩필드 점도가 스핀들 7호를 사용하여 20 ℃ 및 20 rpm의 브룩필드 RVT 점도계에서 측정시 80,000 mPas 초과, 바람직하게는 90,000 mPas 초과인 MHEC 또는 MHPC를 사용한다.

본 발명에 따르면, 다른 바람직한 실시양태는 2 중량％ 농도의 수용액 브룩필드 점도가 스핀들 4호를 사용하여 25 ℃ 및 30 rpm의 브룩필드 LVF 회전 점도계에서 측정시 15,000 mPas 초과인 소수성 개질된 히드록시에틸셀룰로오스를 사용한다.

본 발명에 따르면, 혼합 조성물은 0.1 내지 80 중량％, 바람직하게는 0.5 내지 30 중량％의 1종 이상의 첨가제를 갖는다. 첨가제의 예는 유기 또는 무기 점증제 및/또는 제2 수분 보유제, 처짐 방지제, 공기연행제, 습윤제, 소포제, 초가소제, 분산제, 칼슘-착화제, 응결 지연제, 가속화제, 발수제, 재분산가능한 분말, 생고분자 및 섬유이다. 유기 점증제의 예는 다당류이다. 첨가제의 다른 예는 칼슘 킬레이트제, 과실산, 및 계면활성제이다.

첨가제의 보다 특정한 예로는 아크릴아미드의 단일중합체 또는 공중합체가 있다. 이러한 중합체의 예로는 폴리아크릴아미드, 폴리(아크릴아미드-코-나트륨 아크릴레이트), 폴리(아크릴아미드-코-아크릴산), 폴리(아크릴아미드-코-나트륨-아크릴아미도 메틸프로판술포네이트), 폴리(아크릴아미드-코-아크릴아미도 메틸프로판술폰산), 폴리(아크릴아미드-코-디알릴디메틸암모늄클로라이드), 폴리(아크릴아미드-코-(아크릴로일아미노)프로필트리메틸암모늄클로라이드), 폴리(아크릴아미드-코-(아크릴로일)에틸트리메틸암모늄클로라이드) 및 이들의 혼합물이 있다.

다당류 첨가제의 예로는 전분 에테르, 전분, 구아, 구아 유도체, 덱스트란, 키틴, 키토산, 크실란, 크산탄 검, 웰란 검, 겔란 검, 만난, 갈락탄, 글루칸, 아라비노크실란, 알기네이트 및 셀룰로오스 섬유가 있다.

첨가제의 다른 특정 예로는 젤라틴, 폴리에틸렌 글리콜, 카세인, 리그닌 술포네이트, 나프탈렌-술포네이트, 술폰화 멜라민-포름알데히드 축합물, 술폰화 나프탈렌-포름알데히드 축합물, 폴리아크릴레이트, 폴리카르복실레이트 에테르, 폴리스티렌 술포네이트, 포스페이트, 포스포네이트, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 유기산의 칼슘염, 알카노에이트염, 알루미늄 술페이트, 금속 알루미늄, 벤토나이트, 몬모릴로나이트, 세피올라이트, 폴리아미드 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리비닐 알코올, 및 비닐 아세테이트, 말레산 에스테르, 에틸렌, 스티렌, 부타디엔, 비닐 베르사테이트 및 아크릴산 단량체 기재의 단일중합체, 공중합체 또는 삼원공중합체가 있다.

본 발명의 혼합 조성물은 선행 기술에 공지된 다양한 기술로 제조할 수 있다. 예로 단순한 건조 블렌딩, 건조 물질에 용액 또는 용융물의 분무, 공-압출 또는 공-분쇄를 들 수 있다.

본 발명에 따르면, 혼합 조성물을 시멘트-기재 건조 모르타르 제제에 사용하여 충분량의 물과 혼합하여 모르타르를 생성하는 경우, 상기 혼합 조성물, 결과적으로 셀룰로오스 에테르의 양은 현저히 감소된다. 상기 혼합물 또는 셀룰로오스 에테르의 감소는 5％ 이상, 바람직하게는 10％ 이상이다. 이러한 CE의 감소에도 불구하고, 습윤 플라스터 모르타르의 수분 보유력 및 점증성 및/또는 내처짐성은 통상적인 유사 셀룰로오스 에테르를 사용하는 경우와 비교하여 유사하거나 개선되었다.

본 발명의 혼합 조성물은 시멘트-기재 모르타르 제조업자에게 직접적으로 또는 간접적으로 판매될 수 있으며, 제조업자는 이러한 혼합물을 그의 제조 설비에 직접 사용할 수 있다. 상기 혼합 조성물은 또한 다양한 제조업자의 원하는 요구에 맞춰 블렌딩될 수 있다.

본 발명의 시멘트-기재 모르타르 조성물은 약 0.01 내지 1.0 중량％ 양의 CE를 갖는다. 1종 이상의 첨가제의 양은 약 0.0001 내지 10 중량％이다. 이들 중량％는 시멘트-기재 건조 모르타르 조성물의 모든 성분의 총 건조 중량을 기초로 한다.

본 발명에 따르면, 시멘트-기재 건조 모르타르 조성물은 10 내지 95 중량％, 바람직하게는 30 내지 80 중량％의 양으로 존재하는 응집체 물질을 갖는다. 미세 응집체 물질의 예로는 실리카 모래, 돌로마이트, 석회암, 경량 응집체 (예를 들어, 발포 폴리스티렌, 중공 유리 구체, 펄라이트, 코르크, 발포 질석), 고무 분말 (자동차 타이어로부터 재활용됨) 및 플라이 애쉬가 있다. "미세한"은 응집체 물질이 2.0 mm, 바람직하게는 1.0 mm 이하의 입도를 갖는 것을 의미한다.

본 발명에 따르면, 수경 시멘트 성분은 4 내지 60 중량％, 바람직하게는 10 내지 40 중량％의 양으로 존재한다. 수경 시멘트의 예로는 포틀랜드 시멘트, 포틀랜드-슬래그 시멘트, 포틀랜드-실리카 퓸 시멘트, 포틀랜드-화산회 시멘트, 포틀랜드-소성 혈암 시멘트, 포틀랜드-석회암 시멘트, 포틀랜드-복합 시멘트, 고로 시멘트, 화산회 시멘트, 복합 시멘트 및 칼슘 알루미네이트 시멘트가 있다.

본 발명에 따르면, 시멘트-기재 건조 모르타르 조성물은 4 내지 60 중량％, 바람직하게는 10 내지 40 중량％의 1종 이상의 무기 결합제를 갖는다. 1종 이상의 무기 결합제의 예로는 시멘트, 화산회, 고로 슬래그, 수화 석회, 석고 및 수경 석회가 있다.

본 발명의 바람직한 실시양태에 따라, 셀룰로오스 에테르는 본원에 참고로 포함되는 미국 특허 출원 번호 제10/822,926호 (2004년 4월 13일 출원)에 따라 제조된다. 이러한 본 발명의 출발 물질은 100 ml 당 8 g 이상의 벌크 밀도를 갖는 비정제 원면 린터 섬유 덩어리이다. 상기 덩어리 중 섬유의 50 중량％ 이상은 US 체 스크린 10호 크기 (개구 2 mm)을 통과하는 평균 길이를 갖는다. 이러한 비정제 원면 린터 덩어리는, AOCS 공인 방법 Bb 3-47로 측정시 셀룰로오스를 60％ 이상 함유하는 비정제 천연 원면 린터 또는 그의 혼합물을 제1 절단, 제2 절단, 제3 절단 및/또는 밀링하여 느슨한 덩어리를 얻고, 상기 느슨한 덩어리를 섬유의 50 중량％ 이상이 US 표준 체 스크린 10호 크기를 통과하는 길이로 분쇄시킴으로써 제조된다. 셀룰로오스 에테르 유도체는 출발 물질로서 상기에서 언급된 원면 린터 섬유의 분쇄 덩어리를 사용하여 제조된다. 원면 린터의 절단 덩어리를 먼저 9 중량％ 초과의 셀룰로오스 농도의 슬러리 또는 고형분 고함량 공정에서 염기로 처리하여 활성화 셀룰로오스 슬러리를 형성한다. 이어서, 상기 활성화 셀룰로오스 슬러리를 충분한 시간 및 충분한 온도에서 에테르화제와 반응시켜 셀룰로오스 에테르 유도체를 형성하고, 이어서 이를 회수한다. 상기 방법을 변형하여 본 발명의 다양한 CE를 제조하는 것은 당업계에 공지되어 있다.

본 발명의 CE는 또한 제조업자로부터 제1, 제2, 제3 절단 및/또는 밀링하여 RCL 덩어리에서 수득한 비절단 원면 린터로부터 제조될 수도 있다.

원면 린터의 기계적 세척으로 얻어진, 비-셀룰로오스 이물질, 예컨대 작업장 폐물, 잔해물, 면실피 등이 실질적으로 없는 조성물을 포함하는 원면 린터가 또한 본 발명의 셀룰로오스 에테르를 제조하는 데 사용될 수 있다. 비팅, 스크리닝 및 공기 분리 기술을 비롯한 원면 린터의 기계적 세척 기술은 당업계에 공지되어 있다. 기계적 비팅 기술 및 공기 분리 기술의 조합을 이용하여 섬유와 잔해물의 밀도차로 섬유를 잔해물로부터 분리한다. 기계적으로 세척된 원면 린터 및 원면 린터 그 자체의 혼합물을 또한 셀룰로오스 에테르를 제조하는 데 사용할 수 있다.

통상적인 셀룰로오스 에테르로부터 제조된 석조 및 얇은 조인트 모르타르와 비교시, 본 발명의 모르타르는 당업계에서 이들 시멘트-기재 모르타르를 특성분석하는 데 광범위하게 사용되는 주요 파라미터인 점증성 거동 및/또는 내처짐성 및 수분 보유력에 있어 동등하거나 더 개선된다.

유럽 표준 EN 1015-8에 따라, 수분 보유력 및/또는 유지력은 "새로운 수경 모르타르가 기재 흡인에 노출시 그의 혼합수를 유지하는 능력"이다. 이는 유럽 표준 EN 18555에 따라 측정될 수 있다.

유럽 표준 EN 1015-3에서, 석조 모르타르의 경우에 컨시스턴시는 새로운 모르타르의 유동성으로서 정의된다.

전형적인 석조 모르타르 및 얇은 조인트 모르타르 물질은 하기 성분의 일부 또는 전부를 함유할 수 있다.

본 발명은 하기 실시예에 의해 설명된다. 달리 언급하지 않는 한, 부 및 ％는 중량부 및 중량％이다.

실시예 1

실시예 1 및 2는 유사한 시판용 중합체와 비교하여 본 발명의 중합체의 몇몇 화학 및 물리적 특성을 나타낸다.

치환도의 측정

150 ℃에서 요오드화수소산을 사용하여 셀룰로오스 에테르에 변형된 자이젤(Zeisel) 에테르 분열을 수행하였다. 얻어진 휘발성 반응 생성물을 기체 크로마토그래피를 사용하여 정량적으로 측정하였다.

점도의 측정

셀룰로오스 에테르 수용액의 점도를 1 중량％ 및 2 중량％의 농도를 갖는 용액에서 측정하였다. 셀룰로오스 에테르 용액의 점도를 확인할 때, 상응하는 메틸히드록시알킬셀룰로오스를 건조 중량 기준으로 사용, 즉, 가중치만큼 수분율이 보정되었다. 정제된 면 린터 또는 고점도 목재 펄프를 기재로 하는, 현재 시판되는 메틸히드록시알킬셀룰로오스의 2 중량％ 수용액의 최대 점도는 약 70,000 내지 80,OOO mPas이었다 (20 ℃ 및 20 rpm의 브룩필드 RVT 점도계에서 측정).

점도를 측정하기 위해서, 브룩필드 RVT 회전 점도계를 사용하였다. 2 중량％ 수용액에서 모든 측정은 스핀들 7호를 사용하여 20 ℃ 및 20 rpm에서 수행되었다.

염화나트륨 함량

염화나트륨 함량을 모르(Mohr) 방법으로 측정하였다. 생성물 0.5 g을 분석용 저울 상에서 칭량하고, 증류수 150 ml에 용해하였다. 이어서, 30 분 동안 교반 한 후, 15％ HNO ₃ 1 ml를 첨가하였다. 이 후, 상기 용액을 시판되는 기기를 사용하여 표준화 질산은 (AgNO ₃ ) 용액으로 처리하였다.

수분의 측정

수분 함량을 105 ℃에서 시판되는 수분 저울을 사용하여 측정하였다. 수분 함량은 손실 중량과 출발 중량의 비율이고, ％로 표현된다.

표면 장력의 측정

셀룰로오스 에테르 수용액의 표면 장력을 크뤼스(Kruess) 디지털-장력계 K10를 사용하여 20 ℃ 및 0.1 중량％의 농도에서 측정하였다. 표면 장력을 측정하기 위해, 얇은 플레이트를 액체 표면까지 낮추고, 상기 플레이트에 대한 하향력을 측정하는 소위 "빌헬미 플레이트(Wilhelmy Plate) 방법"을 이용하였다.

상기 표 1은 RCL로부터 유도된 메틸히드록시에틸셀룰로오스 및 메틸히드록시프로필셀룰로오스의 분석 데이터를 나타낸다. 결과는, 이들 생성물이 현재 시판되는 고점도 유형보다 현저히 높은 점도를 갖는다는 점을 명확히 나타내고 있다. 2 중량％ 농도에서, 점도는 약 100,000 mPas인 것으로 밝혀졌다. 그 값은 너무 크기 때문에, 1 중량％ 수용액의 점도를 측정하는 것이 보다 신뢰성 있고 용이하였다. 상기 농도에서, 시판되는 고점도 메틸히드록시에틸셀룰로오스 및 메틸히드록시프로필셀룰로오스는 7,300 내지 약 9,000 mPas 범위의 점도를 나타내었다 (표 1 참고). 원면 린터 기재의 생성물에 대한 측정값은 시판 물질보다 현저히 높았다. 또한, 하기 표 1은 원면 린터 기재의 셀룰로오스 에테르가 대조 샘플보다 낮은 표면 장력을 갖는다는 점을 명확히 나타내고 있다.

실시예 2

치환도의 측정

150 ℃에서 요오드화수소산을 사용하여 셀룰로오스 에테르에 변형된 자이젤 에테르 분열을 수행하였다. 얻어진 휘발성 반응 생성물을 기체 크로마토그래피를 사용하여 정량적으로 측정하였다

점도의 측정

셀룰로오스 에테르 수용액의 점도를 1 또는 2 중량％의 농도를 갖는 용액에서 측정하였다. 셀룰로오스 에테르 용액의 점도 확인시, 상응하는 소수성 개질된 히드록시에틸셀룰로오스를 건조 중량 기준으로 사용, 즉, 가중치만큼 수분율이 보정되었다.

점도를 측정하기 위해서, 브룩필드 LVF 회전 점도계를 사용하였다. 모든 측정은 각각 스핀들 3호 및 4호를 사용하여 25 ℃ 및 30 rpm에서 수행되었다.

원면 린터 뿐만 아니라 정제된 면 린터로부터 제조된 소수성 개질된 히드록시에틸셀룰로오스 (HMHEC)를 허큘레스(Hercules)사의 파일럿 플랜트 반응기에서 생성하였다. 하기 표 2에 나타낸 바와 같이, 두 샘플 모두 대략 동일한 치환도 파라미터를 가졌다. 그러나, 얻어진 RCL-기재 HMHEC의 점도가 현저히 더 높았다.

실시예 3

모든 시험을 포틀랜드 시멘트 CEM I 42.5R 10.0 중량％, 0.1 내지 0.4 mm의 입도를 갖는 실리카 모래 50 중량％ 및 (0.5 내지 1.0 mm의 입도를 갖는) 실리카 모래 40 중량％를 포함하는 석조 모르타르 기본-혼합물에서 수행하였다.

수분 보유력

수분 보유력을 DIN EN 18555 또는 허큘레스/아쿠알론(Aqualon)의 내부 작업 방법에 따라 측정하였다.

허큘레스 / 아쿠알론 작업 방법

5 초 이내에 건조 모르타르 300 g을 상응하는 양의 물 (20 ℃)에 첨가하였다. 주방용 수동믹서를 사용하여 상기 샘플을 25 초 동안 혼합한 후, 상기 모르타르를 한 장의 여과지 상에 위치된 플라스틱 고리에 충전하였다. 상기 여과지가 플라스틱 판에 놓여 있는 동안, 여과지와 플라스틱 고리 사이에 얇은 섬유 양모를 두었다. 모르타르를 충전하기 전후에 상기 배열물의 중량을 측정하였다. 이에 따라, 습윤 모르타르의 중량을 계산하였다. 또한, 여과지의 무게는 공지되어 있었다. 여과지를 3 분 동안 침지시킨 후, 여과지의 중량을 다시 측정하였다. 이제, 하기 수학식을 이용하여 수분 보유력 [％]을 계산하였다.

식 중,

WU = 여과지의 수분 흡입 [g]

WF = 수분 계수 ^*

WP = 플라스터의 중량 [g]

^* 수분 계수: 사용된 수분의 양을 사용된 건조 모르타르의 양으로 나눔, 예를 들어 건조 모르타르 100 g에 대해 수분 20 g이 사용된 경우 수분 계수는 0.2임.

모르타르의 유동성, 밀도 및 공기 함량

얻어진 모르타르의 유동성, 밀도 및 공기 함량을 DIN EN 18555에 따라 측정하였다.

RCL로부터 제조된 메틸히드록시에틸셀룰로오스 (MHEC)를 석조 모르타르 기본-혼합물에서 시판되는 고점도 MHEC (허큘레스 제공)와 비교 시험하였다. 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

표 3은 대조군 샘플과 비교시 동일한 첨가량으로 첨가되는 경우에, RCL-MHEC가 더 양호한 수분 보유력을 제공하는 것을 나타내었다. 첨가량 0.02 및 0.015％ 둘 모두에서, 수분 보유력은 명확히 더 높았다. 유동성은 약간 더 낮지만, 여전히 통상적으로 시판되는 MHEC 75000 샘플의 값과 유사하였다.

또다른 일련의 시험에서, 석조 모르타르의 수분 보유력을 CE-첨가량에 기초하여 측정하였다. 또한, RCL-기재 MHEC를 대조군 MHEC 75000 샘플과 비교하였다. 도 1에서 RCL-기재 MHEC가 통상적으로 사용되는 매우 고점도의 MHEC와 비교하여 수분 보유력에 있어서 우수한 도포 성능을 갖는다는 점이 명확히 증명되었다. 특히, 보다 적은 CE-첨가량에서 RCL-기재 물질의 명확한 이점이 나타난다. 여기서, 동일한 첨가량에서 보다 높은 수분 보유력을 달성, 즉, 동일한 수분 보유력을 현저히 감소된 첨가량에서 달성하였다.

따라서, 상기 표 3 및 하기 도 1은 RCL-기재 MHEC가 감소된 첨가량으로 개선된 도포 성능을 나타낸다는 점을 명확히 보여준다.

실시예 4

모든 시험을 포틀랜드 시멘트 CEM I 42.5R 10.0 중량％, 0.1 내지 0.4 mm의 입도를 갖는 실리카 모래 50.0 중량％ 및 (0.5 내지 1.0 mm의 입도를 갖는) 실리카 모래 40 중량％를 포함하는 석조 모르타르 기본-혼합물에서 수행하였다.

모르타르의 수분 보유력, 유동성, 밀도 및 공기 함량의 측정

습윤 모르타르의 수분 보유력, 유동성, 밀도 및 공기 함량을 상기 실시예 3에 기재된 바와 같이 측정하였다.

RCL로부터 제조된 메틸히드록시프로필셀룰로오스 (MHPC)를 석조 모르타르 기본-혼합물에서 대조군으로서 시판되는 고점도 MHPC 65000 샘플 (허큘레스 제공)과 비교 시험하였다. 모든 기본-혼합물에, 알킬기에서 12 내지 18개의 탄소 원자를 갖고 지방 알콜의 에틸렌 옥시드 단위가 20 내지 60개인 에톡실화 지방 알콜을 공기연행제 (AEA)로서 첨가하였다. 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

0.02％의 동일한 첨가량에서, RCL-MHPC 뿐만 아니라 대조군도 거의 유사하게 거동하였다. RCL-MPHC 함유 석조 모르타르에서, 개선된 수분 보유력이 측정되었다.

또다른 일련의 시험에서, 석조 모르타르의 수분 보유력을 CE-첨가량에 기초하여 측정하였다. 또한, RCL-기재 MHPC를 대조군 MHPC 65000과 비교하였다. 도 2는 RCL-MPHC를 함유한 모르타르의 경우에 개선된 수분 보유력을 나타내었다.

실시예 5

모든 시험을 포틀랜드 시멘트 CEM I 42.5R 10.0 중량％, 0.1 내지 0.4 mm의 입도를 갖는 실리카 모래 50.0 중량％ 및 (0.5 내지 1.0 mm의 입도를 갖는) 실리카 모래 40.0 중량％를 포함하는 석조 모르타르 기본-혼합물에서 수행하였다.

모르타르의 수분 보유력, 유동성, 밀도 및 공기 함량의 측정

습윤 모르타르의 수분 보유력, 유동성, 밀도 및 공기 함량을 상기 실시예 3에 기재된 바와 같이 측정하였다.

RCL로부터 제조된 메틸히드록시프로필셀룰로오스 (MHPC)를 폴리아크릴아미드 (PAA) (분자량: 8,000,000 내지 15,000,000 g/mol; 밀도: 825 ± 50 g/dm ³ ; 음이온 전하: 15 내지 50 중량％)와 혼합하고 이 블렌드를 석조 모르타르 기본-혼합물에서 시험하였다. 이 블렌드의 성능을 시판되는 고점도 MHPC 60000 샘플과 동일한 PAA의 블렌드의 성능과 비교하였다. 결과를 하기 표 5에 나타내었다.

표 5의 데이타는 PAA 개질된 RCL-MPHC의 효율이 더 높다는 것을 명확히 나타내었다. RCL-MPHC를 대조군 샘플 (개질된 MHPC 65000)과 동일한 첨가량으로 사용하는 경우에, 생성된 석조 모르타르의 경우 더 높은 수분 보유력이 측정되었다. 더욱이, 더 낮은 유동성을 반영하는 더 강한 점증 효과가 기록되었다. 새로운 모르타르 밀도 및 공기 함량은 동등하였다.

실시예 6

모든 시험을 포틀랜드 시멘트 CEM I 42.5R 10.0 중량％, 0.1 내지 0.4 mm의 입도를 갖는 실리카 모래 50.0 중량％ 및 (0.5 내지 1.0 mm의 입도를 갖는) 실리카 모래 40.0 중량％를 포함하는 석조 모르타르 기본-혼합물에서 수행하였다.

모르타르의 수분 보유력, 유동성, 밀도 및 공기 함량의 측정

습윤 모르타르의 수분 보유력, 유동성, 밀도 및 공기 함량을 상기 실시예 3에 기재된 바와 같이 측정하였다.

허큘레스 파일럿 플랜트에서 RCL로부터 제조된 소수성 개질된 히드록시에틸셀룰로오스 (HMHEC)를 석조 모르타르 기본-혼합물에서 동일한 공정 조건하에 정제된 원면 린터로부터 제조된 파일럿 플랜트 HMHEC와 비교 실험하였다. 모든 시험에서, 공기연행제 (AEA, 실시예 4 참고)를 첨가하였다. 결과를 하기 표 6에 나타내었다.

표 6은 동일한 첨가량으로 첨가된 경우에, 대조군 샘플 (정제된 린터 기재 HMHEC)과 비교시 RCL-MHEC가 더 양호한 수분 보유력을 제공한다는 것을 나타내었다. 새로운 모르타르 밀도 및 공기 함량 뿐만 아니라 유동성은 단지 약간의 차이만 나타내었다.

RCL-HMHEC의 첨가량이 대조군 샘플과 비교하여 25％ 감소되었지만, 생성된 모르타르의 수분 보유력이 여전히 더 양호하며, 기타 습윤 모르타르 특성이 유사하였다.

또다른 일련의 시험에서, 석조 모르타르의 수분 보유력을 CE-첨가량에 기초하여 측정하였다. 또한, RCL-기재 MHEC를 정제된 원면 린터를 기재로 하는 HMHEC와 비교하였다. 도 3에서 RCL-기재 HMHEC가 수분 보유력에 있어서 우수한 도포 성능을 갖는다는 점이 명확히 증명되었다. 동일한 첨가량에서 보다 높은 수분 보유력을 달성, 즉, 동일한 수분 보유력을 현저히 감소된 첨가량에서 달성하였다.

따라서, 상기 표 6 및 하기 도 3은 RCL-HMHEC가 대조군 샘플과 비교하여 감소된 첨가량으로 개선된 도포 성능을 나타낸다는 점을 명확히 보여준다.

실시예 7

모든 시험을 포틀랜드 시멘트 CEM I 42.5R (백색) 40.00 중량％, 0.1 내지 0.3 mm의 입도를 갖는 실리카 모래 49.25 중량％, 석회암 (입도는 0.15 mm 미만) 10.00 중량％, 분무 건조된 수지 0.5 중량％ 및 셀룰로오스 에테르 0.25 중량％의 얇은 조인트 모르타르 기본-혼합물에서 수행하였다.

모르타르의 유동성/퍼짐성

생성된 모르타르의 유동성을 DIN EN 18555에 따라 측정하였다.

모르타르의 밀도

DIN EN 1015에 따라 모르타르의 밀도를 측정하였다. 새로 생성된 모르타르를 1 dm ³ 용기 내에 빼곡하게 충전하고 습윤 밀도 계산을 위해 저울에 올려놓았다.

개방 시간

모르타르의 개방 시간을 DIN EN 1015에 따라 측정하였다. 개방 시간 측정에 있어서, 석회암 벽돌 (5 × 11.5 × 24 cm)를 기재로서 사용하였다. 이 기재 상에, 두께 2 내지 3 mm의 모르타르 층을 도포하였다. 매 3 분마다, 저울추를 적재함으로써 더 작은 석회암 벽돌 (크기: 5 × 5 cm)을 모르타르 층(bed)에 침전시켰다(imbedded). 중량은 모르타르의 밀도에 의존적이었다 (밀도 ＜ 1 kg/l이면, 중량 0.5 kg/ 밀도 ＞1 kg/l이면, 중량 1.2 kg/l). 더 작은 석회암 벽돌의 50％ 미만이 모르타르에 의해 피복될 때 개방 시간이 종료된다.

응결 양태

조사되는 얇은 조인트 모르타르의 응결 양태를 비캣 니들(Vicat needle) 장치를 사용하여 DIN EN 196-3에 따라 측정하였다. 새롭게 생성된 모르타르를 고리에 충전하고 니들을 떨어뜨려 가소성이 허용되는 한 모르타르를 침투시켰다. 모르타르의 응결/경화 동안에, 침투력은 감소하였다. 침투의 초기 및 종료를 밀리미터 단위의 특정 침투에 따라 시간 및 분으로 정의하였다.

RCL로부터 제조된 메틸히드록시에틸셀룰로오스 (MHEC) 및 메틸히드록시프로필셀룰로오스 (MHPC)를 상기-언급된 얇은 조인트 모르타르 조성물에서 대조군으로서 시판되는 고점도 MHEC 및 MHPC (허큘레스 제공)와 비교 시험하였다. 결과를 표 7에 나타내었다.

표 7에서 나타낸 바와 같이, 두 RCL-기재 생성물 모두를 대조군 고점도 형태와 비교시 12％ 더 낮은 첨가량에서 시험하였다. 모든 시험에서, 얻어진 모르타르의 컨시스턴시를 약 160 mm의 퍼짐성으로 조정하였다. 낮은 첨가량에도 불구하고, RCL-CE를 함유하는 얇은 조인트 모르타르의 수분 요구량이 대조군 메틸히드록시알킬셀룰로오스보다 더 높으며, 즉 RCL-샘플이 대조군보다 더 강한 점증성 효과를 주었다.

MHPC 65000 및 MHEC 75000을 감소된 첨가량에서 시험하는 경우에, 얻어진 얇은 조인트 모르타르는 RCL-CE를 함유하는 모르타르보다 개방 시간에 있어서 더 불량한 도포성을 나타내었다.

실시예 8

모든 시험을 포틀랜드 시멘트 CEM I 42.5R (백색) 40.00 중량％, 0.1 내지 0.3 mm의 입도를 갖는 실리카 모래 49.25 중량％, (0.15 미만의 입도를 갖는) 석회암 10.00 중량％, 분무 건조된 수지 0.5 중량％ 및 셀룰로오스 에테르 0.25 중량％의 얇은 조인트 모르타르 기본-혼합물에서 수행하였다.

모르타르의 유동성/퍼짐성, 모르타르의 밀도, 개방 시간 및 응결 양태

모르타르의 유동성/퍼짐성, 모르타르의 밀도, 개방 시간 및 응결 양태를 실시예 7에서 기재된 바와 같이 측정하였다.

RCL로부터 제조된 메틸히드록시에틸셀룰로오스 (MHEC) 및 메틸히드록시프로필셀룰로오스 (MHPC)를 폴리아크릴아미드 (PAA; 세부사항은 실시예 5를 참고)와 블렌딩하고 얇은 조인트 모르타르 기본-혼합물에서 적절히 개질된 각각의 대조군, 고점도 MHEC 및 MHPC와 비교 시험하였다. 결과를 하기 표 8에 나타내었다.

또한, 얻어진 모르타르의 컨시스턴시는 약 160 mm의 퍼짐성으로 조정하였다. 표 8은 두 RCL-기재 생성물 모두가 대조군 샘플보다 얻어진 모르타르에서 훨씬 더 강한 점증 효과를 주는 것을 나타내었다. 더 낮은 첨가량에서도, 수분 요구량이 훨씬 증가하였다. 더욱이, 얻어진 모르타르의 개방 시간은 "통상의" (0.25 중량％) 첨가량에서 상응하는 대조군의 경우 측정된 개방 시간에 비해서 (RCL-MHPC의 경우는) 동등하거나 또는 (RCL-MHEC의 경우는) 더 길었다. RCL-CE 함유 모르타르의 밀도는 약간 더 낮지만, 응결 시간 뿐만 아니라 2 시간 및 4 시간 후에 퍼짐성은 유사하였다.

본 발명은 바람직한 실시양태에 관하여 기재하고 있지만, 청구된 발명의 취지와 범주에 벗어나지 않는 한 그의 양식 및 세부 항목에서 변화 및 변형이 가능하다는 것을 이해해야 한다. 이러한 변화 및 변형은 하기에 첨부된 특허청구범위의 영역 및 범주 내에서 고려된다.