1. 서론
셀룰로오스 에테르(MC)는 건축 자재 산업에서 널리 사용되며 대량으로 사용됩니다. 지연제, 보수제, 증점제 및 접착제로 사용될 수 있습니다. 일반 건식 모르타르, 외벽 단열 모르타르, 셀프 레벨링 모르타르, 타일 접착제, 고성능 건축용 퍼티, 내외부 균열 방지 퍼티, 방수 건식 모르타르, 석고 플라스터, 코킹제 등 다양한 재료에서 셀룰로오스 에테르는 중요한 역할을 합니다. 셀룰로오스 에테르는 모르타르 시스템의 보수성, 수분 요구량, 점착성, 지연성 및 시공성에 중요한 영향을 미칩니다.
셀룰로오스 에테르에는 다양한 종류와 규격이 있습니다. 건축 자재 분야에서 흔히 사용되는 셀룰로오스 에테르로는 HEC, HPMC, CMC, PAC, MHEC 등이 있으며, 각각의 특성에 따라 다양한 모르타르 시스템에 사용됩니다. 여러 연구에서는 다양한 종류와 함량의 셀룰로오스 에테르가 시멘트 모르타르 시스템에 미치는 영향을 다루었습니다. 본 논문에서는 이러한 연구를 바탕으로 다양한 종류와 규격의 셀룰로오스 에테르를 여러 모르타르 제품에 어떻게 적용해야 하는지 설명합니다.
2. 시멘트 모르타르에서 셀룰로오스 에테르의 기능적 특성
건조 분말 모르타르의 중요한 혼화제인 셀룰로오스 에테르는 모르타르에서 다양한 기능을 수행합니다. 시멘트 모르타르에서 셀룰로오스 에테르의 가장 중요한 역할은 수분 보유 및 점도 증가입니다. 또한, 시멘트 시스템과의 상호작용으로 인해 공기 혼입, 경화 지연, 인장 결합 강도 향상에도 보조적인 역할을 합니다.
모르타르에서 셀룰로오스 에테르의 가장 중요한 성능 특성은 수분 보유력입니다. 셀룰로오스 에테르는 수분 보유력 때문에 거의 모든 모르타르 제품에 중요한 혼화제로 사용됩니다. 일반적으로 셀룰로오스 에테르의 수분 보유력은 점도, 첨가량 및 입자 크기와 관련이 있습니다.
셀룰로오스 에테르는 증점제로 사용되며, 그 증점 효과는 셀룰로오스 에테르의 에테르화 정도, 입자 크기, 점도 및 개질 정도와 관련이 있습니다. 일반적으로 셀룰로오스 에테르의 에테르화 정도와 점도가 높을수록, 입자가 작을수록 증점 효과가 더욱 뚜렷해집니다. 이러한 셀룰로오스 에테르의 특성을 조절함으로써 모르타르는 적절한 처짐 방지 성능과 최적의 점도를 얻을 수 있습니다.
셀룰로오스 에테르에 알킬기가 도입되면 셀룰로오스 에테르를 함유한 수용액의 표면 에너지가 감소하여 시멘트 모르타르에 공기 연행 효과를 나타냅니다. 모르타르에 적절한 양의 기포를 도입하면 기포의 "구형 효과"로 인해 모르타르의 시공 성능이 향상됩니다. 동시에 기포 도입은 모르타르의 생산 속도를 증가시킵니다. 물론 공기 연행량은 조절이 필요합니다. 공기 연행량이 너무 많으면 유해한 기포가 발생하여 모르타르 강도에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.
2.1 셀룰로오스 에테르는 시멘트의 수화 과정을 지연시켜 시멘트의 응결 및 경화 과정을 늦추고 모르타르의 작업 가능 시간을 연장시키지만, 추운 지역의 모르타르에는 이러한 효과가 적합하지 않습니다. 셀룰로오스 에테르를 선택할 때는 구체적인 상황에 따라 적절한 제품을 선택해야 합니다. 셀룰로오스 에테르의 지연 효과는 주로 에테르화도, 개질도 및 점도가 증가함에 따라 더욱 커집니다.
또한, 장쇄 고분자 물질인 셀룰로오스 에테르는 슬러리의 수분 함량을 충분히 유지하는 조건 하에 시멘트 시스템에 첨가될 경우 기판과의 접착 성능을 향상시킬 수 있다.
2.2 모르타르에서 셀룰로오스 에테르의 주요 특성은 수분 보유, 점도 증가, 경화 시간 연장, 공기 포집 및 인장 접착 강도 향상 등입니다. 이러한 특성은 셀룰로오스 에테르 자체의 특성, 즉 점도, 안정성, 활성 성분 함량(첨가량), 에테르화 치환 정도 및 균일성, 개질 정도, 유해 물질 함량 등에 반영됩니다. 따라서 셀룰로오스 에테르를 선택할 때는 특정 모르타르 제품의 성능 요구 사항에 따라 적합한 성능을 제공할 수 있는 고유한 특성을 가진 셀룰로오스 에테르를 선택해야 합니다.
3. 셀룰로오스 에테르의 특징
일반적으로 셀룰로오스 에테르 제조업체에서 제공하는 제품 설명서에는 외관, 점도, 치환기 수, 미분도, 유효 성분 함량(순도), 수분 함량, 권장 사용 부위 및 용량 등의 지표가 포함됩니다. 이러한 성능 지표는 셀룰로오스 에테르의 역할을 부분적으로 반영하지만, 셀룰로오스 에테르를 비교 및 선택할 때는 화학 조성, 개질 정도, 에테르화 정도, NaCl 함량, DS 값 등의 다른 측면도 함께 고려해야 합니다.
3.1 셀룰로오스 에테르의 점도
셀룰로오스 에테르의 점도는 수분 보유력, 증점성, 지연성 등 여러 측면에 영향을 미칩니다. 따라서 점도는 셀룰로오스 에테르를 검사하고 선택하는 데 중요한 지표입니다.
셀룰로오스 에테르의 점도를 논하기 전에, 셀룰로오스 에테르의 점도를 측정하는 데 일반적으로 사용되는 네 가지 방법(브룩필드법, 하케법, 회플러법, 회전식 점도계)이 있다는 점을 먼저 언급해야 합니다. 이 네 가지 방법은 사용하는 장비, 용액 농도, 측정 환경이 모두 다르기 때문에 동일한 셀룰로오스 에테르 용액을 네 가지 방법으로 측정했을 때 결과값도 매우 다릅니다. 심지어 동일한 용액을 동일한 방법으로 측정하더라도 환경 조건이 다르면 점도 측정값도 달라질 수 있습니다.
측정 결과는 다양하게 나타납니다. 따라서 셀룰로오스 에테르의 점도를 설명할 때는 측정 방법, 용액 농도, 로터 종류, 회전 속도, 측정 온도 및 습도, 기타 환경 조건 등을 함께 고려해야 합니다. 이러한 점도 값은 매우 중요하며, 단순히 "특정 셀룰로오스 에테르의 점도는 얼마인가?"라고 말하는 것은 의미가 없습니다.
3.2 셀룰로스 에테르의 제품 안정성
셀룰로오스 에테르는 셀룰로오스 곰팡이의 공격에 취약한 것으로 알려져 있습니다. 곰팡이가 셀룰로오스 에테르를 부식시킬 때, 먼저 셀룰로오스 에테르 내의 에테르화되지 않은 포도당 단위를 공격합니다. 선형 화합물인 포도당 단위가 파괴되면 전체 분자 사슬이 끊어지고 제품의 점도가 급격히 떨어집니다. 포도당 단위가 에테르화되면 곰팡이가 분자 사슬을 쉽게 부식시키지 못합니다. 따라서 셀룰로오스 에테르의 에테르화 치환도(DS 값)가 높을수록 안정성이 높아집니다.
3.3 셀룰로오스 에테르의 활성 성분 함량
셀룰로오스 에테르의 유효 성분 함량이 높을수록 제품의 가성비가 높아져 동일 용량으로도 더 나은 효과를 얻을 수 있습니다. 셀룰로오스 에테르의 유효 성분은 유기 물질인 셀룰로오스 에테르 분자 자체입니다. 따라서 셀룰로오스 에테르의 유효 성분 함량은 소성 후 회분 함량을 통해 간접적으로 확인할 수 있습니다.
3.4 셀룰로오스 에테르의 NaCl 함량
염화나트륨(NaCl)은 셀룰로오스 에테르 생산 과정에서 필연적으로 발생하는 부산물로, 일반적으로 여러 차례 세척을 통해 제거해야 합니다. 세척 횟수가 많을수록 NaCl 잔류량은 줄어듭니다. NaCl은 철근 및 철망의 부식을 유발하는 주요 원인 물질로 알려져 있습니다. 따라서 NaCl 제거를 위한 세척 과정에서 발생하는 폐수 처리 비용이 증가하더라도, 셀룰로오스 에테르 제품을 선택할 때는 NaCl 함량이 낮은 제품을 선택하는 것이 바람직합니다.
다양한 모르타르 제품에 적합한 셀룰로오스 에테르를 선택하는 4가지 원칙
모르타르 제품용 셀룰로오스 에테르를 선택할 때는 우선 제품 설명서에 따라 점도, 에테르화 치환도, 유효 성분 함량, NaCl 함량 등과 같은 성능 지표와 기능적 특성 및 선택 원칙을 고려하여 선택해야 합니다.
4.1 얇은 석고 시스템
얇은 미장 시스템의 미장 모르타르를 예로 들면, 미장 모르타르는 외부 환경과 직접 접촉하기 때문에 표면에서 수분이 빠르게 손실되므로 높은 보수율이 요구됩니다. 특히 여름철 시공 시에는 고온에서도 모르타르가 수분을 잘 유지할 수 있어야 합니다. 따라서 높은 보수율을 가진 모르타르를 선택해야 하는데, 이는 점도, 입자 크기, 첨가량의 세 가지 측면을 종합적으로 고려하여 결정할 수 있습니다. 일반적으로 동일한 조건에서는 점도가 높은 모르타르를 선택하는 것이 좋지만, 작업성을 고려하여 점도가 너무 높아서는 안 됩니다. 따라서 선택하는 모르타르는 높은 보수율과 낮은 점도를 가져야 합니다. 얇은 미장 접착 시스템에는 MH60001P6 등의 모르타르 제품을 추천합니다.
4.2 시멘트계 미장 모르타르
미장용 모르타르는 균일한 점도가 중요하며, 미장 시 고르게 도포하기 쉬워야 합니다. 동시에 처짐 방지 성능, 높은 펌핑력, 유동성 및 작업성이 요구됩니다. 따라서 시멘트 모르타르에는 점도가 낮고 분산 및 일관성 발현이 빠른(입자 크기가 작은) 시멘트 모르타르(MC)가 사용됩니다.
타일 접착제 시공 시 안전성과 높은 효율성을 확보하기 위해서는 특히 모르타르의 작업 시간이 길고 미끄럼 방지 성능이 우수해야 하며, 동시에 하지면과 타일 사이의 접착력도 좋아야 합니다. 따라서 타일 접착제는 MC(메쉬)에 대한 요구 조건이 비교적 높습니다. 일반적으로 타일 접착제에는 MC 함량이 상당히 높습니다. MC를 선택할 때, 작업 시간 연장이라는 요구 조건을 충족하려면 MC 자체의 수분 보유율이 높아야 하며, 이를 위해서는 적절한 점도, 첨가량 및 입자 크기가 필요합니다. 우수한 미끄럼 방지 성능을 위해서는 MC의 증점 효과가 좋아야 모르타르의 수직 흐름 저항성이 강해지며, 증점 효과는 점도, 에테르화 정도 및 입자 크기에 대한 특정 요구 조건을 충족해야 합니다.
4.4 셀프 레벨링 지면 모르타르
셀프 레벨링 모르타르는 모르타르의 레벨링 성능에 대한 요구 조건이 높기 때문에 저점도 셀룰로오스 에테르 제품을 선택하는 것이 적합합니다. 셀프 레벨링은 고르게 혼합된 모르타르가 지면에서 자동으로 레벨링되어야 하므로 유동성과 펌핑성이 중요하며, 따라서 물 대 재료 비율이 높아야 합니다. 블리딩을 방지하기 위해 표면의 수분 보유량을 조절하고 침전을 방지하기 위한 점도를 제공하기 위해 함수율(MC)이 필요합니다.
4.5 벽돌 모르타르
벽돌 쌓기용 모르타르는 벽돌 표면에 직접 접촉하기 때문에 일반적으로 두꺼운 층으로 시공됩니다. 따라서 모르타르는 높은 작업성과 보수성을 가져야 하며, 벽돌과의 접착력을 확보하고 작업성을 향상시켜 시공 효율을 높여야 합니다. 그러므로 선택된 함수율(MC)은 모르타르의 이러한 성능 향상에 도움이 되어야 하며, 셀룰로오스 에테르의 점도는 너무 높지 않아야 합니다.
4.6 단열 슬러리
단열 슬러리는 주로 수작업으로 시공되므로, 선택된 함수율(MC)은 모르타르에 우수한 작업성, 유동성 및 뛰어난 수분 보유력을 제공해야 합니다. 또한 함수율은 높은 점도와 높은 공기연행성을 가져야 합니다.
5. 결론
시멘트 모르타르에서 셀룰로오스 에테르의 기능은 수분 보유, 점도 증가, 공기 연행, 지연 및 인장 결합 강도 향상 등입니다.
게시 시간: 2023년 1월 30일