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KR20050010490A - 포졸란 성분을 포함하는 재분산 분말 - Google Patents

포졸란 성분을 포함하는 재분산 분말 Download PDF

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Publication number
KR20050010490A
KR20050010490A KR1020040052289A KR20040052289A KR20050010490A KR 20050010490 A KR20050010490 A KR 20050010490A KR 1020040052289 A KR1020040052289 A KR 1020040052289A KR 20040052289 A KR20040052289 A KR 20040052289A KR 20050010490 A KR20050010490 A KR 20050010490A
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KR
South Korea
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polymer powder
water
powder composition
vinyl
redispersible polymer
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KR1020040052289A
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Inventor
바이첼한스-페터
루츠헤르만
프리체페터
킬라트슈테판
Original Assignee
와커 폴리머 시스템스 게엠베하 운트 콤파니 카게
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

본 발명은 탄소 원자 1-15개를 가진 비분기형 또는 분기형 알킬카르복시산의 비닐에스테르, 탄소 원자 1-15개를 가진 알코올의 메타크릴 에스테르 및 아크릴 에스테르, 비닐방향족 화합물, 올레핀, 디엔 및 비닐할라이드로 이루어진 군에서 1종 이상의 모노머의 호모폴리머 또는 코폴리머, 1종 이상의 보호 콜로이드, 필요 할 경우 안티블록킹제를 기재로 한 수중 재분산성 폴리머 분말 조성물에 있어서 포졸란(pozzolana)의 군에서 1종 이상의 화합물이 존재하는 것을 특징으로 하는 폴리머 분말 조성물에 관한 것이다.

Description

포졸란 성분을 포함하는 재분산 분말{REDISPERSION POWDERS COMPRISING POZZOLANIC COMPONENTS}
본 발명은 포졸란 특성을 가진 1종 이상의 성분으로 이루어진 수중 재분산성 폴리머 분말 조성물, 그 조성물의 제조 방법 및 사용 방법에 관한 것이다.
비닐에스테르, 비닐클로라이드, (메타)아크릴레이트 모노머, 스티렌, 부타디엔 및 에틸렌을 기재로 한 폴리머는 대부분 수중 재분산성 폴리머 분말의 형태로 여러 가지 응용 분야, 예로서 다수의 상이한 기판에 사용되는 코팅 조성물 또는 접착제로 사용되었다.
이들의 제품은 수경성 접착제, 예를 들면 TICS 모르타르(TICS = thermal insulation composite system)와 시멘트 또는 소성 석고를 기재로 한 타일 접착제에서 특히 바인더로 사용하였다.
수경성 모르타르 조성물의 중요한 특성은 소정 시간에 걸친 가공성 및 경화 후 기계적 강도이다. 재분사성 분말의 첨가는 다음과 같은 3중 작용(three-fold action)을 가진다: 즉, 모르타르의 수분 보유 용량을 증가시키고, 필름 형성에 의해 증발량을 감소시키며, 부가적 바인더로 경화 모르타르의 기계적 강도를 증가시킨다.
본 발명의 목적은 첨가함으로써 경화모르타르의 기계적 강도를 더욱 향상시킬 수 있도록 하는 수중 재분산성 폴리머 분말 조성물을 제공하는 것이다.
이와 같은 목적은 포졸란 특성을 가진 첨가제의 첨가 즉, 포졸란(pozzlana)의 첨가에 의해 기대 이상으로 달성할 수 있다.
본 발명은 탄소 원자 1∼15개를 비분기형(unbranched) 또는 분기형(branched) 알킬카르복시산의 비닐에스테르, 탄소 원자 1∼15개를 가진 알코올의 메타크릴 에스테르 및 아크릴 에스테르, 비닐방향족 화합물, 올레핀, 디엔 및 비닐할라이드로 이루어진 군에서 1종 이상의 모노머의 호모폴리머 또는 코폴리머, 1종 이상의 보호 콜로이드, 필요할 경우 안티블록킹제(antiblocking agents)를 기재로 하는 수중 재분산성 폴리머 분말 조성물에 있어서 포졸란 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물이 존재함을 특징으로 하는 조성물을 제공한다.
포졸란 특성을 가진 첨가제(포졸란)에는 실리카 함유 또는 실리카 및 알루미나 함유 천연재 또는 합성재가 있으며, 이들 천연재 또는 합성재는 그 자체로는 바인더로서 작용할 수 없으나, 물 및 라임과 함께 시멘트형 특성을 가진 비수용성(water-insoluble) 화합물을 형성한다(인터넷 홈페이지 www.bi-m.de에서 BIM-Lexikon 참조). 천연 포졸란과 합성 포졸란은 서로 구별된다. 천연 포졸란에는 글라스-농후 애시 및 화산암, 예로서 경석(pumice), 트라스(trass)(미분쇄 응회석), 산토린 어스(Santorin earth), 규조토, 각암(hornstone)(실리카록: silica rock), 규질암(chert) 및 몰러 어스(moler earth)가 있다.
합성 포졸란으로는 소성 분쇄 점토(분쇄 벽돌), 플라이 애쉬(fly ash)(석탄 화력 발전소로부터의 회 등), 실리카 분진, 유혈암 애쉬(oil shale ash)(유혈암 = 역청질 석회 함유 혈암) 및 하소 카올린(calcined kaolin)(메타카올린)이 있다.
합성 포졸란은 분쇄 벽돌, 플라이 애쉬, 실리카 분진, 유혈암 애쉬 및 메타카올린으로 이루어진 군에서 선택하는 것이 바람직하다. 그 중 메타카올린이 가장 바람직하다. 그 사용량은 각각의 경우 수중 재분산성 폴리머 분말 조성물의 총중량 기준으로 5∼50중량%, 바람직하게는 10∼30중량%이다.
기재 폴리머에 적합한 비닐에스테르는 탄소 원자 1∼15개를 가진 카르복시산의 비닐에스테르이다. 바람직한 비닐에스테르에는 비닐아세테이트, 비닐프로피오네이트, 비닐부티레이트, 비닐 2-에틸헥사노에이트, 비닐라우레이트, 1-메틸비닐아세테이트, 비닐피발레이트 및 탄소 원자 9∼13개를 가진 α-분기형 모노카르복시산의 비닐에스테르, 예로서 VeoVa9®또는 VeoVa10®(Shell사의 상품명)이 있다. 비닐아세테이트가 특히 바람직하다.
적합한 메타크릴 에스테르 또는 아크릴 에스테르에는 탄소 원자 1∼15개를 가진 비분기형 또는 분기형 알코올의 에스테르, 즉 메틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 프로필아크릴레이트, 프로필메타크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 노르보닐아크릴레이트가 있다. 메틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, n-부틸아크릴레이트 및 2-에틸헥실아크릴레이트가 바람직하다.
올레핀 및 디엔의 예로는 에틸렌, 프로필렌 및 1,3-부타디엔이 있다. 적합한 비닐방향족 화합물은 스티렌 및 비닐톨루엔이다. 적합한 비닐할라이드는 비닐클로라이드이다.
필요할 경우, 기재 폴리머의 총중량 기준으로 보조 모노머 0.05∼50중량%, 바람직하게는 1-10중량%를 공중합시킬 수 있다. 보조 모노머의 예로는 에틸렌 불포화 모노카르복시산 및 디카르복시산, 바람직하게는 아크릴산, 메타크릴산, 푸마르산 및 말레산; 에틸렌 불포화 카르복사아미드 및 니트릴, 바람직하게는 아크릴아미드 및 아크릴로니트릴; 푸마르산 및 말레산의 모노에스테르 및 디에스테르, 예를 들면 디에틸 에스테르 및 디이소프로필 에스테르와 말레산 무수물, 에틸렌 불포화 술폰산 및 그 염, 바람직하게는 비닐술폰산, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 술폰산이 있다.
또 다른 예에는 예비 가교(pre-crosslinking) 코모노머, 예를 들면 다중 에틸렌 불포화 코모노머, 예로서 디비닐아디피테이트, 디알릴말레에이트, 알릴메타크릴레이트 또는 트리알릴시아누레이트 등과, 후 가교(post-crosslinking) 코모노머, 예를 들면 아크릴아미도글리콜산(AGA), 메틸 메타크릴아미도글리콜레이트 (MMAG), N-메틸롤아크릴아미드(NMA), N-메틸롤메타크릴아미드(NMMA), 알릴 N-메틸롤카바메이트, 이소부톡시에테르 등의 알킬에테르 또는 N-메틸롤아크릴아미드, N-메틸롤메타크릴 아미드 및 알릴 N-메틸롤카바메이트의 에스테르가 있다. 또, 글리시딜 메타크릴레이트 및 글리시딜 아크릴레이트와 같은 에폭시 작용성 코모노머가 적합하다.
또 다른 예로는 아크릴옥시 프로필트리(알콕시)실란 및 메타크릴옥시프로필트리(알콕시)실란, 비닐트리알콕시실란 및 비닐메틸디알콕시실란 등의 실리콘-작용성 코모노머가 있다(여기서, 존재하는 알콕시기는 예로서 메톡시, 에톡시 및 에톡시 프로필렌글리콜에테르 라디칼일 수 있다).
또, 하이드록시 또는 CO기 함유 모노머로는 메타크릴산 및 아크릴산의 하이드록시알킬 에스테르, 예를 들면 하이드록시에틸, 하이드록시프로필 또는 하이드록시부틸 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 등이고, 디아세톤아크릴아미드 및 아세틸아세톡시에틸아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 등의 화합물을 예시할 수도 있다.
적합한 호모폴리머 및 코폴리머의 예로는 비닐아세테이트 호모폴리머, 비닐 아세테이트와 에틸렌의 코폴리머, 비닐 아세테이트와 에틸렌 및 1종 이상의 다른 비닐에스테르의 코폴리머, 비닐아세테이트와 에틸렌 및 아크릴에스테르의 코폴리머, 비닐아세테이트와 에틸렌 및 비닐클로라이드의 코폴리머, 스티렌-아크릴 에스테르 코폴리머, 스티렌-1,3-부타디엔 코폴리머가 있다.
바람직한 것으로는, 비닐아세테이트 호모폴리머;
비닐아세테이트와 에틸렌 1∼40중량%의 코폴리머; 비닐아세테이트와 에틸렌 1∼40중량% 및 카르복시산 라디칼에서 탄소 원자 1∼12개를 가진 비닐에스테르, 예를 들면 비닐 프로피오네이트, 비닐라우레이트, 탄소 원자 9∼13개를 가진 α-분기형 카르복시산의 비닐에스테르, 예를 들면 VeoVa9®또는 VeoVa10®VeoVa9®또는 VeoVa11®로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 다른 코모노머 1∼50t%의 코폴리머;
비닐아세테이트, 에틸렌1∼40중량% 및 바람직하게는 탄소 원자 1∼15개를 가진 비분기형 또는 분기형 알코올의 아크릴 에스테르, 특히 n-부틸아크릴레이트 또는 2∼에틸헥실아크릴레이트 1∼60중량%의 코폴리머; 및
비닐아세테이트 30∼75중량%, 탄소 원자 9∼11개를 가진 α-분기형 카르복시산의 비닐라우레이트 또는 비닐에스테르 1∼30중량% 및 탄소 원자 1∼15개를 가진 비분기형 또는 분기형 알코올의 아크릴 에스테르, 특히 n-부틸아크릴레이트 또는 2-에틸헥실아크릴레이트 1∼30중량%로 이루어지고, 추가로 에티렌 1∼40중량%를 함유하는 코폴리머;
비닐아세테이트, 에틸렌 1∼40중량%및 비닐클로라이드 1∼60중량%로 이루어진 코폴리머가 바람직하며,
여기서 전술한 보조 모노머가 상기 폴리머에서 소정량으로 존재할 수도 있고, 각각의 경우 중량%의 합은 100중량%이다.
또, n-부틸 아크릴레이트 또는 2-에틸헥실아크릴레이트의 코폴리머 또는 메틸 메타크릴레이트와 n-부틸아크릴레이트 및/또는 2-에틸헥실아크릴레이트의 코폴리머 등의 (메타)아크릴에스테르 폴리머;
메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 프로필아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 모노머로 이루어진 스티렌-아크릴 에스테르 코폴리머;
메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 프로필아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트 및 필요할 경우 에틸렌으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 모노머로 이루어진 비닐아세테이트-아크릴 에스테르 코폴리머;
스티렌-1,2-부타디엔 코폴리머가 바람직하며, 여기서 전술한 보조 모노머는 상기 폴리머에서 소정량으로 존재할 수 있으며, 각각의 경우 그 중량%의 합은 100중량%이다.
일반적으로 유리 전이온도 Tg가 -50℃∼+50℃, 바람직하게는 -30℃∼+40℃로 얻어지도록 모노머와 코모노머의 중량비를 선택한다. 폴리머의 유리 전이온도 Tg는 시차주사 열량측정법(DSC)에 의해 공지의 방법으로 측정할 수 있다. Tg는 또한 폭스 식(Fox equation)에 의해 사전에 개략적으로 계산할 수도 있다.
참고문헌(Fox, T.G., Bull. Am. Physics Soc. 1, 3, Page 123(1956))에 따르면 폭스 식은 다음과 같다;
1/Tg= x1/Tg1 + x2/Tg2 + .......+ xn/Tgn
상기 식에서, xn은 모노머 n의 질량 프랙션(중량%/100)이고, Tgn은 모노머 n의 호모폴리머의 유리 전이온도(단위: K)이다. 호모폴리머의 Tg값은 참고문헌, Polymer Handbook 2nd Edition, J, Wiley & Sons, New York(1975)에 기재되어 있다.
호모폴리머와 코폴리머는 에멀젼 중합법 또는 현탁중합법에 의해 제조되며, 에멀젼 중합법이 바람직하고, 그 중합 온도는 일반적으로 40℃∼100℃이고 바람직하게는 60℃∼90℃이다.
에틸렌, 1,3-부타디엔 또는 비닐클로라이드 등 기체상 코모노머의 공중합은 초대기압, 일반적으로 5bar∼100bar에서 실시할 수도 있다.
상 중합은 에멀젼 중합 또는 현탁중합에서 통상적인 수용성 개시제 또는 모노머 가용성 개시제 또는 레독스(redox) 개시제 조합에 의해 개시된다.
수용성 개시제의 예로는 퍼옥소이황산의 나트륨, 칼륨 및 암모늄염, 과산화수소, t-부틸퍼옥사이드, t-부틸하이드로퍼옥사이드, 포타슘퍼옥소디포스페이트, t-부틸퍼옥소피발레이트, 쿠멘하이드로퍼옥사이드, 이소프로필벤젠 모노하이드로퍼옥사이드 및 아조비스이소부티로니트릴이 있다.
모노머 가용성 개시제의 예로는 디세틸 퍼옥시디카보네이트, 디사이클로헥실 퍼옥시디카보네이트 및 디벤조일퍼옥사이드가 있다. 전술한 개시제는 각각의 경우 모노머의 총중량 기준으로, 일반적으로 0.001∼0.02중량%, 바람직하게는 0.001∼0.01중량%의 양으로 사용된다.
레독스 개시제로서, 전술한 개시제와 환원제를 조합하여 사용한다. 적합한 환원제에는 알칼리 금속 및 알모늄의 설파이트 및 비설파이트, 예로서 소듐 설파이트와, 아연 또는 알칼리 금속 포름알데히드 설폭실레이트 등 설폭시산의 유도체, 예로서 소듐 하이드록시메탄설피네이트와 아스코르브산이 있다. 환원제의 양은 그모노머의 충중량 기준으로 각각의 경우 일반적으로 0.001∼0.03중량%, 바람직하게는 0.001∼0.015중량%이다.
분자량을 조절하기 위하여, 중합중에 조절 물질을 사용할 수 있다. 조절제를 사용할 경우, 이들의 조절제는 중합하고자 하는 모노머 기준으로, 통상 0.01∼5.0중량%의 양으로 사용하거나, 또는 각각 별도로 반응 성분과 예비 혼합 후에 정량된다. 이와 같은 조절 물질의 예로는 n-도데실 메르캅탄, t-도데실 메르캅탄, 메르캅토프로피온산, 메틸 메르캅토프로피오네이트, 이소프로판올 및 아세트알데히드가 있다.
적합한 보호 콜 클로이드에는 폴리비닐 알코올; 폴리비닐 아세탈; 폴리비닐피롤리돈; 수용성 형태의 폴리사카라이드, 예를 들면 전분(아밀로오스 및 아밀로펙틴), 셀룰로오스 및 이들의 카르복시메틸, 메틸, 하이드록시에틸 및 하이드록시프로필 유도체; 카세인 또는 카제네이트(caseinate), 콩단백질, 젤라틴 등의 단백질; 리그닌술포네이트; 폴리(메타)아크릴산, (메타)아크릴레이트와 카르복시 작용성 코모노머 단위의 코폴리머, 폴리(메타)아크릴아미드, 폴리비닐술폰산 및 이들의 수용성 코폴리머와 같은 합성 폴리머; 멜라민포름알데히드 술포네이트, 나프탈렌포름알데히드 술포네이트, 스티렌-말레산 및 비닐 에테르-말레산 코폴리머가 있다.
가수분해도가 80∼100몰%인 부분 가수분해 또는 완전 가수분해시킨 폴리 비닐알코올, 특히 가수분해도가 80∼95몰%이고, 4% 농도의 수용액 중에서 회플러(Hoeppler) 점도가 1∼30mPas(20℃에서 회플러 방법, DIN53015)인 부분 가수분해시킨 폴리비닐 알코올이 바람직하다.
또, 가수분해도가 80∼95몰%이고 4% 농도의 수용액 중에서 회플러 점도가 1∼30mPas인, 부분 가수분해된 소수성으로 변성시킨 폴리비닐 알코올이 바람직하다. 예로는 이소프로페닐아세테이트, 비닐피발레이트, 비닐에틸헥사노에이트, 탄소 원자 5개 또는 9∼11개를 가진 포화 α-분기형 모노카르복시산의 비닐에스테르, 디알킬말레에이트 및 디알킬푸마레이트, 즉 디이소프로필말레에이트 및 디이소프로필푸마레이트, 비닐클로라이드, 비닐부틸에테르등 비닐알킬에테르, 에텐 및 데센과 같은 올레핀 등의 비닐아세테이트와 소수성 코모노머의 부분 가수분해시킨 코폴리머가 있다. 소수성 단위의 비는 부분 가수분해시킨 폴리비닐알코올의 총중량 기준으로 0.1∼10중량%가 바람직하다. 전술한 폴리비닐알코올의 혼합물도 사용할 수 있다.
가수분해도가 85∼94몰%이고 4% 농도의 수용액 중 회플러 점도가 3∼15mPas(20℃에서 회플러 방법, DIN53015)인 폴리비닐알코올이 가장 바람직하다. 전술한 보호 콜로이드는 이 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있는 방법에 의해 얻을 수 있고, 중합 시 모노머의 총중량 기준으로 일반적으로 1-20중량%의 총량으로 첨가한다.
중합을 유화제의 존재 하에 실시할 경우, 이들의 유화제는 모노머의 양 기준으로 1∼5중량%의 양으로 존재한다. 적합한 유화제에는 음이온, 양이온 및 비이온 유화제가 있으며, 예로서 탄소 원자 8∼18개의 사슬 길이를 가진 알킬설페이트, 소수성 라디칼에 탄소 원자 8∼18개와 40개 이내의 에틸렌옥사이드 또는 프로필렌옥사이드 단위를 가진 알킬 또는 알킬아릴 에테르 설페이트, 설포숙신산과 1가 알코올 또는 알킬페놀의 에스테르 또는 모노에스테르 등 음이온 계면활성제, 또는 에틸렌옥사이드 단위를 8∼40개 가진 알킬 폴리글리콜에테르 또는 알킬아릴 폴리글리콜에테르 등 비이온 계면활성제가 있다.
중합이 완료된 후, 잔류 모노머를 제거하기 위해 일반적으로 레독스 촉매에 의해 개시되는 후중합에 의해 후중합 반응을 공지의 방법에 의해 실시할 수 있다. 휘발성 잔류 모노머의 제거는 증류에 의해, 바람직하게는 감압 하에서, 필요할 경우 공기, 질소 또는 스팀 등 불활성 동반 가스(entrainer gas)를 중합 혼합물에 관통시키거나 그위로 통과시킴으로써 이루어질 수도 있다. 이와 같이 하여 얻을 수 있는 수성 분산액은 30∼75중량%, 바람직하게는 50∼60중량%의 고형분 함량을 가진다.
수중 재분산성 폴리머 분말을 제조하기 위하여, 수성 분산액은 적합한 경우 분무화(atomization) 조제로서 보호 콜로이드를 첨가한 후에 예로서 유동상 건조, 냉동 건조 또는 분무 건조에 의해 건조시킨다. 분산액은 분무 건조시키는 것이 바람직하다. 분무 건조는 통상의 분무 건조 플랜트 내에서 실시하며, 분무화는 단일 유체, 2종 유체 또는 다종 유체 노즐 또는 회전식 디스크 분무화기(atomizer)에 의해 실행될 수 있다. 출구 온도는 플랜트, 수지의 Tg및 원하는 건조 정도에 따라 일반적으로 45℃∼120℃, 바람직하게는 60℃∼90℃의 범위로 설정된다.
분무화 조제(보호 콜로이드)는 분산액의 폴리머 구성성분을 기준으로 3∼30중량%의 총량으로 사용하는 것이 일반적이다. 이것은 건조 조작 전 보호 콜로이드의 총량이 폴리머 성분을 기준으로 3∼30중량%임을 의미하며, 폴리머 성분을 기준으로 5∼20중량%를 사용하는 것이 바람직하다.
적합한 분무화 조제에는 부분 가수분해시킨 폴리비닐알코올; 폴리비닐 피롤리돈; 수용성 형태의 폴리사카라이드, 예로서 전분(아밀로오스 및 아밀로펙틴), 셀룰로오스 및 이들의 카르복시메틸, 메틸, 하이드록시에틸 및 하이드록시 프로필 유도체; 카세인 또는 카제네이트, 콩단백질, 젤라틴 등 단백질; 리그닌 술포네이트, 폴리(메타)아크릴산, 카르복시 작용성 코모노머 단위를 가진 (메타)아크릴레이트의 코폴리머; 폴리(메타)아크릴아미드, 폴리비닐 술폰산 및 이들의 수용성 코폴리머와 같은 합성 폴리머; 멜라민 포름알데히드 술포네이트, 나프탈렌 포름알데히드 술포네이트, 스티렌-말레산 및 비닐에테르-말레산 코폴리머가 있다. 분무화 조제로서 폴리비닐알코올 이외에 보호 콜로이드를 사용하지 않는 것이 바람직하며, 보호 콜로이드로서 바람직한 폴리비닐알코올을 분무화 조제로서 사용하는 것이 바람직하다.
기재 폴리머를 기준으로 1.5중량% 이내의 소포제(antifoam) 함량이 분무 시 유리한 것으로 밝혀졌다. 특히, 유리 전이온도가 낮은 분말의 경우, 블록킹 안정성을 향상시켜 저장수명을 향상시킬 목적에서, 얻어진 분말을 폴리머 성분의 총중량 기준으로 바람직하게는 통상의 안티블록킹제(안티케이킹제) 5∼20중량%와 함께 추가 혼합시킬 수 있다. 통상의 안티블록킹제의 예로는 바람직하게 입자크기가 10㎚∼10㎛인 칼슘카보네이트 또는 마그네슘카보네이트, 활석, 석고, 실리카, 카올린, 실리케이트 등이 있다.
분무시키고자 하는 공급물(feed)의 점도는 ＜1000mPas(23℃, 20회 회전에서 부룩필드 점도), 바람직하게는 ＜250mPas가 얻어지도록 고형분 함량을 통해 조절한다. 분무시키는 그 분산액의 고형분 함량은 ＞35%이고, 바람직하게는 ＞40%이다.
사용 특성을 향상시키기 위하여 분무화하는 동안 추가의 첨가제를 첨가시킬 수 있다. 바람직한 실시예에서는 분산액 분말 조성물의 추가 성분으로는, 예로서, 안료, 충전재, 포말 안정화제, 소수성화제가 있다.
폴리머 분말 조성물을 제조하기 위하여, 포졸란을 건조 전, 건조중 또는 건조 후에 첨가한다. 포졸란을 건조 전에 첨가할 경우 그 포졸란을 적합한 폴리머 분산액에 혼합시킨 다음, 얻어진 혼합액을 건조시킨다. 포졸란을 폴리머 분말에 건조중과 건조 후에 첨가하는 것이 바람직하다. 건조중의 바람직한 첨가는 공급물(폴리머 분산액)을 분무화시킴과 동시에 건조 공기 중에 또는 건조 체임버 내에서 포졸란을 분산시켜 실시할 수 있다. 특히, 바람직한 실시예에서는 포졸란 이외에 안티블록킹제를 사용하지 않는다.
수중 재분산성 폴리머 분말 조성물은 이와 같은 조성물에 적합한 응용 영역, 예로서 건축용 화학제품에서, 적합할 경우 시멘트(포틀랜드, 알루미나, 트라스, 슬래그, 마그네시아 또는 포스페이트 시멘트), 소성 석고(plaster of Paris) 및 물유리(water glass)와 같은 수경성 바인더와 조합하여 사용할 수 있고, 건축용 접착제, 특히 타일 접착제 및 완전 단열 접착제, 플라스터 및 렌더(render), 나이핑 필러(knifing filler), 플로어링 스크리드(flooring screed), 셀프-레벨링 조성물, 밀봉 슬러리(sealing slurry), 접합 모르타르(jointing mortar) 및 페인트의 제조용으로 사용할 수 있다. 바람직한 적용 영역은 타일 접착제 및 완전 단열 접착제(FTI 접착제) 등이다.
[실시예]
분산액 D1:
사용한 분산액은 폴리비닐알코올에 의해 안정화시킨 비닐아세테이트와 에틸렌의 코폴리머 분산액이었다. 이 분산액은 이 분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있는 에멀젼 중합법에 의해 제조하였다. 가수분해도가 88몰%이고 회플러 점도가 4mPas인 폴리비닐알코올 10중량%를 안정화에 사용하였다. 코폴리머 조성은 비닐아세테이트 92중량% 및 에틸렌 8중량%였다.
분산액 D2:
사용한 분산액은 폴리비닐알코올에 의해 안정화시킨 비닐아세테이트와 에틸렌의 코폴리머 분산액이었다. 이 분산액은 이 분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있는 에멀젼 중합법에 의해 제조하였다. 가수분해도가 88몰%이고 회플러 점도가 4mPas인 폴리비닐알코올 10중량%를 안정화에 사용하였다. 코폴리머 조성은 비닐아세테이트 88중량% 및 에틸렌 12중량%였다.
분말 :
가수분해도가 88몰%이고 회플러 점도가 4mPas인 폴리비닐알코올 5중량% 및 가수분해도가 88몰%이고 회플러 점도 13mPas인 폴리비닐알코올 2중량%를 첨가한 전술한 분산액을 분무 건조함으로써 분말을 제조하였다.
그 다음, 이 분산액을 2종 유체 노즐에 의해 분산시켰다. 분무화 가스로는압력 4bar의 압축 공기를 사용하였고, 형성된 액적은 온도 125℃로 가열시킨 공기에 의해 병류 상태(cocurrent)로 건조하였다. 이와 같이 하여 얻어진 건조 분말을 메타카올린 10중량% 또는 20중량%와 혼합하였다. 비교를 위해, 메타카올린 대신 시판용 안티블록킹제(칼슘 마그네슘카보네이트)가 동일량으로 첨가된 분말을 제조하였다.
시험(testing) :
무기질 타일 접착제에서 분말의 특성과 유효성을 판정하기 위하여, 상기 제조된 분말을 시험하였다.
분말 유동 PF:
분말을 쏟아 형성되는 콘(cone)을 통해 분말 유동을 육안으로만 평가하였다.
블록킹 내성(blocking resistance) BR의 판정:
블록킹 내성을 판정하기 위하여, 분산액 분말을 스크류캡(screw cap)을 구비한 철제 튜브 내에 넣은 다음, 금속제 램(ram)을 이용하여 부하(load)를 가했다. 상기 튜브를 온도 50℃에서 16시간 동안 부하된 상태 하에 보존하였다. 실온으로 냉각시킨 후, 분말을 튜브에서 꺼내어 그 분말을 분쇄시킴으로써 블록킹 내성을 정성적으로 판정하였다.
블록킹 내성을 다음과 같이 분류하였다.
1∼3 : 블록킹 내성이 매우 양호함
4∼6 : 블록킹 내성이 양호함
7∼8 : 블록킹 내성이 충분함
9∼10 : 블로킹 내성이 없고, 분말은 분쇄시킬 수 없거나, 분쇄 후 자유 유동이 더 이상 없음
침강 양식(sedimentation behavior) SB의 판정 :
재분산액(redispersion)의 침강 양식은 그 분말의 재분산성의 척도가 된다. 수중에서 고형분 함량 50%를 가진 재분산액은 강한 전단력(shear forces)을 작용시켜 제조되었다.
그 다음, 침강 양식을 묽은 재분산액(고형분 함량: 0.5%)에서 측정하였는데, 이를 위해 분산액 100㎖을 눈금 있는 튜브에 넣은 다음 침강된 고형분의 높이를 측정하였다. 그 침강 양식은 24시간 후 침전물의 mm로 기록한다. 7 이상인 값은 그 분말의 재분산이 불충분함을 나타낸다.
재 분산액 분말의 분말 유동 PF, 블록킹 내성 BR 및 침강 양식 SB에 대한 테스트 결과를 다음의 표 1에 요약한다.
이들의 결과에서, 포졸란을 첨가함으로써 안티블록킹제로 변성시킨 분말보다 더 우수한 분말 특성을 가진 재분산액이 얻어짐을 나타낸다.
이와 같이 포졸란에 의해 안티블록킹제로 변성시킨 분말의 문제점, 즉 불활성 특성이 없이 자유 유동성이 있고 불점결성(noncaking)인 분말이 얻어진다.
표 1:
실시예 분산액 첨가제 양, 중량% PF BR SB
C1 D1 Ca-Mg-Co3 20 양호 3.5 2.6
2 D1 메타카올린 10 양호 3.0 2.4
3 D1 메타카올린 20 양호 1.5 3.0
C4 D2 Ca-Mg-Co3 20 양호 3.5 2.3
5 D2 메타카올린 10 양호 3.0 2.6
6 D2 메타카올린 20 양호 2.5 2.1
재분산 분말로 변성시킨 시멘트 함유 타일 접착제의 접착 인발 강도(adhesive pull strength) 판정 :
다음 포뮬레이션(폴리머 함량: 3%)을 사용하여 타일 접착제의 접착 인발 강도를 테스트하였다:
실리카 샌드(silica sand) 565부
포틀랜드 시멘트 400부
셀룰로오스 5부
재분산 분말 30부
다음의 3가지 보존 조건 후에 접착 인발 강도를 판정하였다:
28D : 28일간 건조 보존
7D/21W : 7일간 건조/21일간 습윤(습윤 보존)
14D/14D(+70℃/ID에서) : 고온 보존
F/T : 동결/해동(freezing/thawing) 사이클
이 테스트 결과를 다음 표 2에 요약한다.
이들의 결과에서, 특히 수중에서 보존 후 접착 인발 강도에 대해 포졸란의 포지티브(positive) 효과가 나타난다.
표 2:
실시예 28DN/㎟ 7D/21WN/㎟ +70℃/1D에서 14D/14DN/㎟ F/TN/㎟
C1 1.90 0.96 1.36 1.15
2 1.85 1.11 1.41 1.19
3 1.91 1.17 1.61 1.28
C4 1.80 0.99 1.33 1.14
5 1.84 1.14 1.37 1.18
6 2.09 1.27 1.32 1.25
본 발명에 의한 포졸란 특성을 가진 일종 이상의 성분으로 이루어진 수중 재분산성 폴리머 분말 조성물은 경화 모르타르의 기계적 강도를 향상시킬 수 있고, 포졸란의 첨가에 의해 안티블록킹제로 변성시킨 재분산 분말보다 더 우수한 분말 특성을 가진 재분산 분말을 얻을 수 있으며, 본 발명의 재분산 분말로 변성시킨 타일 접착제에서 접착 인발 강도에 대하여 포졸란의 포지티브 효과를 가진다.
본 발명에 의한 수중 재분산성 폴리머 분말 조성물은 수경성 바인더, 예로서 시멘트류(포틀랜드, 알루미나, 트라스, 슬래그, 마그네시아, 또는 포스페이트 시멘트) 소성 석고 및 물유리 등과 조합하여 건축용 화학제품에 사용할 수 있고, 또 건축용 접착제(특히 타일 접착제, 완전 단열 접착제)의 제조에 사용할 수 있다.

Claims (10)

  1. 탄소 원자 1∼15개를 가진 비분기형(unbranched) 또는 분기형 알킬카르복시산의 비닐에스테르, 탄소 원자 1∼15개를 가진 알코올의 메타크릴 에스테르와 아크릴 에스테르, 비닐방향족 화합물, 올레핀, 디엔 및 비닐할라이드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 모노머의 호모폴리머 또는 코폴리머, 1종 이상의 보호 콜로이드와, 필요할 경우 안티블록킹제(antiblocking agent)를 기재로 한 수중 재분산성(water-redispersible) 폴리머 분말 조성물로서,
    포졸란(pozzolana)의 군으로부터 선택되는 화합물이 1종 이상 존재하는 것을 특징으로 하는 수중 재분산성 폴리머 분말 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    경석(pumice), 트라스(trass), 산토린 어스(Santorin earth), 규조토(Kieselguhr), 각암(hornstone), 규질암(chert), 몰러 어스(moler earth), 분쇄 벽돌(ground brick), 플라이 애쉬(fly ash), 실리카 분진(Silica dust), 유혈암 애쉬(oil shale ash) 및 하소 카올린(calcined kaolin)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 포졸란이 존재하는 것을 특징으로 하는 수중 재분산성 폴리머 분말 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    포졸란으로서 메타카올린(metakaolin)이 존재하는 것을 특징으로 하는 수중 재분산성 폴리머 분말 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    사용되는 상기 호모 폴리머 또는 상기 코폴리머는 비닐아세테이트 호모 폴리머, 비닐아세테이트와 에틸렌의 코폴리머, 비닐아세테이트와 에틸렌 및 1종 이상의 다른 비닐에스테르의 코폴리머, 비닐아세테이트와 에틸렌 및 아크릴 에스테르의 코폴리머, 비닐아세테이트와 에틸렌 및 비닐클로라이드의 코폴리머, 스티렌-아크릴 에스테르 코폴리머, 또는 스티렌-1,3-부타디엔 코폴리머인 것을 특징으로 하는 수중 재분산성 폴리머 분말 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    사용되는 상기 보호 콜로이드는 가수분해도 80∼100몰% 및 4% 농도의 수용액 중에서 회플러(Hoeppler) 점도 1∼30mPas(20℃에서 회플러 방법, DIN 53015)를 가지며, 부분 가수분해시키거나 완전 가수분해시키고, 필요할 경우 소수성으로 변성시킨 폴리비닐 알코올인 것을 특징으로 하는 수중 재분산성 폴리머 분말 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 포졸란 성분은 상기 폴리머 분말 조성물의 총중량 기준으로 5∼50중량%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 수중 재분산성 폴리머 분말 조성물.
  7. 포졸란 성분을 건조 전에 적합한 폴리머 분산액에 첨가하거나, 또는 포졸란 성분을 건조중에 상기 폴리머 분산액과 함께 분무하거나, 또는 포졸란 성분을 건조 후에 상기 폴리머 분말에 첨가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 수중 재분산성 폴리머 분말 조성물의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수중 재분산성 폴리머 분말 조성물에는 다른 안티블록킹제를 첨가하지 않음을 특징으로 하는 수중 재분산성 폴리머 분말 조성물의 제조 방법.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 수중 재분산성 폴리머 분말 조성물을 시멘트, 소성 석고(plaster of Paris) 및 물유리와 같은 수경성 바인더와 조합하여 건축용 화학 제품에 사용하는 이용 방법.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 수중 재분산성 폴리머 분말 조성물을 건축용 첨가제, 타일 첨가제와 완전 단열 접착제, 플라스터(plaster)와 렌더(render), 나이핑 필러(Knifing filler), 플로어링 스크리드(flooring screed), 셀프-레벨링(self-leveling) 조성물, 밀봉 슬러리(sealing slurry), 접합 모르타르(Jointing mortar) 및 페인트의 제조에 사용하는 이용 방법.
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