다양한 건축 자재에서 셀룰로오스 에테르의 용도 및 역할

셀룰로오스 에테르는 수용성 및 용매 용해성을 지닌 비이온성 반합성 고분자의 일종으로, 화학 건축 자재 등 다양한 산업 분야에서 여러 가지 역할을 수행하며, 다음과 같은 복합적인 역할을 합니다.

① 수분 보유제 ② 증점제 ③ 평활제 ④ 필름 형성제 ⑤ 결합제

PVC 산업에서는 유화제, 분산제로, 제약 산업에서는 결합제 및 서방형/지속 방출 골격 재료 등으로 사용됩니다. 셀룰로오스가 이처럼 다양한 복합 재료로서의 역할을 수행하기 때문에 응용 범위가 매우 넓습니다. 이하에서는 다양한 건축 자재에서 셀룰로오스 에테르의 용도와 역할에 대해 중점적으로 살펴보겠습니다.

(1) 벽면 퍼티에서:

현재 우리나라 대부분의 도시에서는 방수, 내마모성이 뛰어난 친환경 퍼티가 널리 사용되고 있습니다. 그러나 초창기 퍼티 제조에 사용되는 건축용 접착제에서 방출되는 포름알데히드 가스가 인체 건강에 해로운 것으로 알려져 있습니다. 건축용 접착제는 폴리비닐알코올과 포름알데히드 아세탈의 반응으로 생성되기 때문입니다. 이러한 이유로 접착제 사용은 점차 줄어들었고, 셀룰로오스 에테르 계열 제품으로 대체되었습니다. 즉, 친환경 건축 자재 개발에 있어 셀룰로오스는 현재 유일한 소재로 자리매김했습니다.

방수 퍼티는 건조 분말 퍼티와 퍼티 페이스트 두 종류로 나뉘는데, 이 두 종류의 퍼티에는 일반적으로 변성 메틸셀룰로오스와 하이드록시프로필메틸셀룰로오스 두 가지를 사용하며, 점도는 보통 30,000~60,000cps 사이가 가장 적합합니다. 퍼티에서 셀룰로오스의 주요 역할은 수분 보유, 접착, 윤활 등입니다. 퍼티 제조사마다 배합이 다르기 때문에(어떤 제조사는 회칼슘, 경질칼슘, 백시멘트 등을 사용하고, 어떤 제조사는 석고 분말, 회칼슘, 경질칼슘 등을 사용함) 셀룰로오스의 점도 규격과 침투량도 다릅니다. 일반적으로 침투량은 2‰~3‰ 정도입니다. 벽면 퍼티 시공 시, 벽면 바탕재는 일정 수준의 수분 흡수율(벽돌 벽의 수분 흡수율 13%, 콘크리트는 3~5%)을 가지고 있으며, 외부의 증발 작용까지 더해지면 퍼티가 너무 빨리 수분을 잃게 되어 균열이나 가루 날림 등의 현상이 발생하고 퍼티의 강도가 약해집니다. 이러한 이유로 셀룰로오스 에테르를 첨가하면 이 문제를 해결할 수 있습니다. 하지만 충전재, 특히 회칼슘의 품질 또한 매우 중요합니다.

왜냐하면 셀룰로오스는 점도가 높다따라서 퍼티의 접착력을 향상시킬 뿐만 아니라, 시공 후 퍼티가 들뜨는 현상을 방지하고, 시공 후 긁어내는 작업을 더욱 편리하고 노동력을 절감할 수 있습니다. 건조 분말 퍼티에는 셀룰로오스 에테르를 적절히 첨가해야 하며, 제조 및 사용이 더욱 간편하고, 충전제와 첨가제를 건조 분말에 균일하게 혼합할 수 있어 시공이 더욱 용이합니다. 현장에서 물을 얼마나 첨가해야 하는지에 따라 적절한 양을 조절할 수 있습니다.

(2) 콘크리트 모르타르:

콘크리트 모르타르가 최종 강도를 얻으려면 시멘트가 완전히 수화 반응을 일으켜야 하는데, 특히 여름철 시공 시에는 콘크리트 모르타르의 수분 손실이 너무 빨라 살수기를 이용해 수분을 보충하는 방법을 사용하지만, 이는 수자원 낭비와 작업상의 불편함을 초래합니다. 또한, 물이 표면에만 공급되어 내부 수화 반응이 불완전하게 진행되는 것이 문제입니다. 따라서 이 문제를 해결하기 위해 모르타르에 수분 보유제를 첨가하는 방법이 있습니다. 일반적으로 하이드록시프로필메틸셀룰로오스 또는 메틸셀룰로오스를 사용하며, 점도는 20,000~60,000cps 범위 내에서 2~3% 정도 첨가합니다. 이렇게 하면 수분 보유율을 85% 이상으로 높일 수 있으며, 건조 분말을 물에 고르게 혼합하여 모르타르에 사용하면 됩니다.

(3) 회반죽, 접착반죽, 매립반죽에서:

건설 산업의 급속한 발전과 함께 새로운 건축 자재에 대한 수요도 증가하고 있습니다. 환경 보호에 대한 인식이 높아지고 건설 효율성이 지속적으로 향상됨에 따라 시멘트계 석고 제품이 빠르게 발전해 왔습니다. 현재 가장 일반적인 석고 제품으로는 붓칠용 석고, 접착 석고, 매립 석고, 타일 접착제 등이 있습니다. 붓칠용 석고는 내벽 및 상판에 사용되는 우수한 품질의 미장재로, 벽면이 섬세하고 매끄러우며, 가루 날림이 없고, 균열이나 박리 현상 없이 하지재와 견고하게 접착되며, 방화 기능도 갖추고 있습니다. 접착 석고는 석고를 기본 재료로 하고 다양한 첨가제를 넣어 만든 새로운 유형의 경량 건축용 석고 접착제로, 무독성, 무취, 빠른 응고 및 빠른 접착이라는 특징을 가지고 있어 모든 종류의 무기질 건축 벽체 재료 접착에 적합합니다. 이 제품은 무독성, 무취, 빠른 경화, 견고한 접착력 등의 특징을 지닌 다양한 종류의 무기질 건축 벽체 재료 간의 접착에 적합하며, 건축 보드 및 블록 시공의 보조 재료로 사용됩니다. 석고 코킹은 석고 보드 사이의 틈을 메우는 용도뿐 아니라 벽과 균열을 보수하는 데에도 사용됩니다.

이러한 석고 제품은 다양한 기능을 가지고 있으며, 석고 및 관련 충전재 외에도 셀룰로오스 에테르 첨가제의 첨가가 핵심적인 역할을 합니다. 석고는 무수 석고와 반수수 석고로 나뉘는데, 석고의 종류에 따라 제품 성능에 미치는 영향이 다르므로 석고 건축 자재의 점도, 수분 보유력 및 지연성은 석고 건축 자재의 품질을 결정합니다. 이러한 자재의 일반적인 문제점은 공동 발생 및 균열이며, 초기 강도를 회복하지 못하는 것입니다. 이 문제를 해결하기 위해서는 셀룰로오스와 지연제의 복합 사용을 적절히 선택해야 하는데, 일반적으로 메틸 또는 하이드록시프로필메틸 30,000~60,000cps 범위에서 첨가량은 1.5%~2%입니다. 여기서 셀룰로오스는 수분 보유 지연제 및 윤활제로 사용됩니다. 그러나 셀룰로오스 에테르만으로는 지연 효과를 얻을 수 없으므로, 초기 강도에 영향을 주지 않도록 구연산 지연제를 함께 첨가해야 합니다.

수분 보유율은 일반적으로 외부 수분 흡수가 없는 상황에서 자연적인 수분 손실량을 의미합니다. 벽면이 건조한 경우, 바탕면의 수분 흡수와 자연 증발로 인한 수분 손실이 너무 빠르면 드럼 내부가 비어지거나 균열이 발생하는 현상이 나타날 수 있습니다. 이 방법은 건조 분말 혼합 사용에 적합하며, 용액 제조가 필요한 경우에는 별도의 용액 제조법을 참조하십시오.

(4) 단열 모르타르

단열 모르타르는 새로운 유형의 실내 벽 단열재로, 단열재, 모르타르 및 결합제를 합성하여 만든 벽체 재료입니다. 이 재료에 함유된 셀룰로오스는 결합력을 강화하고 강도를 높이는 역할을 합니다. 일반적으로 선택되는 재료는 다음과 같습니다. 메틸셀룰로오스 점도가 높은 경우(약 10000cps), 일반적으로 투여량은 2‰~3‰이며, 건조 분말 혼합 방식을 사용합니다.