JP2011502930A

JP2011502930A - ウレタンフォームを主成分とするコンクリート用モルタル及びその製造方法

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Publication number: JP2011502930A
Application number: JP2010532982A
Authority: JP
Inventors: シン，スン−オク
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-11-09
Filing date: 2007-11-09
Publication date: 2011-01-27
Anticipated expiration: 2027-11-09
Also published as: EP2231547A1; US8013029B2; WO2009061016A1; JP5396677B2; EP2231547A4; CN101918336A; US20100331434A1

Abstract

【課題】本発明は、家電製品の断熱材及び組立式パネルなどに使われた後に廃棄処分されるウレタンフォームをリサイクルして、これをアパートや住宅のオンドル床材の施工時、コンクリートに混合して施工することで、施工部位の軽量化、優れた遮音効果、及び断熱効果を得て、ひび割れを防止することができ、施工が簡便で、かつ経済性があるウレタンフォームを主成分とするコンクリート用モルタル及びその製造方法を提供するためのものである。
【解決手段】本発明は、廃ウレタンフォームおよび廃スチロフォームを粉碎器で１〜１０ｍｍのサイズに粉砕し、粉砕されたウレタンフォームとスチロフォームを混合してウレタンフォームを作り、上記ウレタンフォームに混和剤を添加した後、セメントと水を一定の割合で混合してミキサーと工場用レミコン生産装備を用いて軽量断熱ウレタンフォームコンクリートモルタルを作る。材料分離現象が生じないように上記軽量断熱ウレタンフォームコンクリートモルタルを製造して混合場所から各々の打設場所へ圧送した後、スクイーズ及び油圧式圧送装備を用いて打設し、急激な温度変化がないように一定の養生期間に亘って養生する。
【選択図】なし

Description

本発明は、ウレタンフォームと廃合成樹脂を主成分とするコンクリート用モルタル及びその製造方法に関し、より詳しくは、家電製品の断熱材及び建築用パネルなどに使われた後にウレタンフォームとスチロフォームを廃棄処分するのではなくリサイクルして、これをアパートや住宅のオンドル底材の施工時、コンクリートに混合して施工することで、施工部位の軽量化、優れた遮音効果、及び断熱効果を得て、ひび割れを防止することができ、施工が簡便で、かつ経済性があるウレタンフォームを主成分とするコンクリート用モルタル及びその製造方法に関する。

多くの費用をかけて輸入した原料を用いて作るポリウレタンフォームは国内での輸入原料の使用量から考えると、年間４５万〜５０万トン程になると推定される。ポリウレタンフォームはさまざまな分野で、さまざまな目的のために利用されている。例えばポリウレタンフォームは冷蔵庫のような家電製品での断熱材や建築用パネルなどに断熱材として使われているが、使用済みのポリウレタンフォームの後処理は容易ではなく、主として埋立てや焼却に依存しているのが実状である。

一般に、発泡ポリウレタンは熱硬化性樹脂であって、熱に溶けないのでリサイクルが困難である。焼却の際には分子内の窒素と芳香族環が残留し、断熱材として使われた発泡ポリウレタンの場合は、発泡剤として使われたフロン（ＣＦＣ）がフォームの内部に残留する。ウレタンが副有する窒素は二酸化窒素を発生させ、環境汚染は勿論、フッ素を発生させるため、焼却による処理にも多くの問題点がある。また、発泡ポリウレタンの場合は、密度が極めて低いので、埋立てにも困難であり、難分解性物質であるので、埋立ても容易に行うことができないという問題点がある。

したがって、廃発泡ポリウレタンが効果的にリサイクルできる技術の開発の必要性が台頭している。

これと関連して、本出願人名義の大韓民国特許第３９１５５８号では、スクイーズウレタンフォームに、セメント、砂、水等を混合してウレタンフォームコンクリートを製造する方法を開示した。しかしながら、上記の特許では砂を使用しているが、建設現場での砂の使用量の増加などにより自然砂の品薄現象が表れている。よって、このような砂の使用無しで同一な効果を出すことができるウレタンフォームコンクリートの必要性が台頭した。

大韓民国特許第３９１５５８号

本発明は、上記のような従来の問題点及び課題を解決するためのものであって、本発明の目的は、使用後にウレタンフォームと廃合成樹脂を廃棄処分するのではなくリサイクルして、これをアパートや住宅の底材施工時に使用し、施工部位の軽量化、優れた遮音効果、及び断熱効果を得て、ひび割れが防止でき、施工が簡便で、かつ経済性があるウレタンフォームと廃合成樹脂を主成分とするコンクリート用モルタル及びその製造方法を提供することにある。

上記のような本発明の目的を達成するために、本発明は、廃ウレタンフォームと廃スチロフォームを収集して粉砕したものを混合してウレタンフォームを作るステップ（Ｓ１）と、ウレタンフォームに混和剤を添加するステップ（Ｓ２）と、上記のステップで得られた物質をセメントを混合するステップ（Ｓ３）と、を含むウレタンフォームを主成分とするコンクリート用モルタル及びその製造方法を提供する。

上記ステップ（Ｓ１）で、廃ウレタンフォームと廃スチロフォームは２〜１０ｍｍに粉砕することが好ましく、廃ウレタンフォーム粉砕物対廃スチロフォーム粉砕物の混合比は５〜７：１〜３の重量比で混合することが好ましい。

また、上記の混和剤は、コンクリート材料が互いに分離するのを防ぎ、また可塑剤としての役割を果たす。混和剤は好ましくは主成分として水溶性セルロースエーテル系列の暗灰色粉末を含む。

また、上記ステップ（Ｓ２）と（Ｓ３）でモルタルは、容積比でウレタンフォーム６０〜８０％、混和剤１〜４％、及びセメント１６〜４０％を含むことが好ましい。ウレタンフォームが６０％未満になれば、相対的にセメントの量が増えるようになるので経済性が低くなり、８０％以上になれば強度が低下しコンクリートとしての機能をすることができなくなるので、上記のウレタンフォームの範囲が好ましい。また混合剤は、この範囲内で、材料が互いに分離するのを防ぎ、また可塑剤としての役割を果たすので、上記範囲内が好ましい。もしセメント量は１６％未満になれば圧縮強度などが格段に弱化し、４０％以上になれば相対的に軽量ウレタンフォームの量が少なくなるようになって、所望の代替コンクリートとしての効果が得られないためである。

上記のように混和剤とセメントとを混合した軽量ウレタンフォームが含まれたウレタンフォームコンクリートは、通常の方法のように水と混合して使用するようになる。

また、本発明は２〜８ｍｍに粉砕した廃ウレタンフォームと廃スチロフォームを５〜７：１〜５の重量比で混合した軽量ウレタンフォームを容積比で６０〜８０％と、材料が互いに分離するのを防ぎ、また可塑剤としての役割を果たす混和剤を容積比で１〜４％と、セメントを容積比で１９〜４０％含有するウレタンフォームと、を主成分とするコンクリート用モルタルを提供する。

以上、前述したように、本発明は廃家電製品及び建築用パネルで発生し、通常は焼却処理される廃ウレタンフォームをリサイクルすることでの断熱コンクリート施工資材の製造方法と、およびそれによって製造されるウレタンフォームコンクリートを提供する。

前述のように、本発明に従うモルタルを使用する軽量断熱ウレタンフォームコンクリートは、廃冷蔵庫または建築用パネルなどに入っている廃ウレタンフォームをリサイクルして、これを断熱コンクリートの施工資材として活用することによって、建築及び土木分野の軽量性断熱コンクリートとして利用できる。したがって、資源リサイクルの面でも極めて経済的な利点がある。

言い換えれば、本発明に従うモルタルを使用する軽量断熱ウレタンフォームコンクリートは、廃スチロフォームに高品質の断熱材ウレタンを特殊破砕して適正量を混合して、遮音、ひび割れ防止効果、断熱性、及び強度を一層高めたものであり、この材料に本出願人が開発したＰＰＳ混和剤を添加してコンクリート材料の分離を防ぎ、また可塑性を向上させる。したがって、現存するフォームコンクリート施工方式にて引き起こされる材料の飛ばし、施工表面フォーム飛ばし、小型リヤカーミキサー器の作業時、他工程の施工物破損（壁体石膏ボード、戸枠組フレーム、サッシなどの破損）、配合の不均質性などの短所を最小化できる。また、軽量断熱ウレタンフォームコンクリートは、需給問題が台頭する砂を使用しなくてもコンクリートとしての効果が十分発揮できるので、経済的な面でも相当な効果を期待することができる。

したがって、本発明に従うモルタルは、建築分野には、アパート及び住宅オンドル床、屋根断熱コンクリート、駐車場床、及び地下室床に適用可能であり、土木分野には、トンネルグラウチング、沈下防止用埋め戻し、上下水道凍破防止、露出配管保温及び腐食防止、振動及び衝撃吸収のための構造物に適用が可能である。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付の図面を参照しながら説明する。

現在、アパートや住宅で施工している部屋底断熱材には、フォームコンクリート、気泡コンクリート、気泡フォームコンクリート、ファイバーミックス気泡コンクリート、エバ（ＥＶＡ）フォーム気泡コンクリート、ＢＳＴフォーム気泡コンクリート、ウレタンシェル気泡コンクリートなどがある。このうち、施工上の簡便性のため、気泡コンクリートをよく使用してきたが、断熱層でよくひび割れが発生する問題点があった。

これを解決するために、気泡コンクリートに多くの添加剤を入れて施工したが、ひび割れが効果的に除去できなかった。

したがって、最近は気泡コンクリートよりフォームコンクリートを好むようになったが、断熱専門業体の現場管理の未熟さと製品管理の不足のため、フォームコンクリート施工も現場であまり受け入れられてない。

本発明では、このような問題点を一挙に解決して、商業的価値や施工性で殆ど完璧に近い床面／壁体断熱煉瓦などの軽量コンクリートを製造することができるモルタルを提供する。

この目的で、本発明では、廃家電製品、特に廃冷蔵庫または建築用パネルなどから排出される廃ウレタンフォームをリサイクルして建築材料への利用を図る。廃ウレタンフォームを建築材料に使用する場合、軽量化、優れた遮音効果と断熱性、施工性など、さまざまな長所が提供できる断熱コンクリートの開発が期待される。したがって、廃ウレタンフォームをリサイクルして軽量の断熱ウレタンフォームコンクリートを作り、アパートなどの共同住宅の部屋底に底材及び乾式パネルと煉瓦に使用される。本発明では、特に、需給問題が台頭し、建設現場で供給に関する問題点を有している砂が添加されていないウレタンフォームコンクリートを提供することができる方法とモルタルが提供される。

本発明によれば、まず廃家電製品や建築用パネル等で発生する廃ウレタンフォームを収集して約１〜１０ｍｍのサイズに粉砕し、同様に廃ポリスチレン（スチロフォーム）を収集して、約１〜１０ｍｍのサイズに粉砕する。このように粉砕されたウレタンフォームとスチロフォームとを７：３の重量比で混合して軽量ウレタンフォーム（Ｓ．Ｕ．Ｐ）を作る。

上記軽量ウレタンフォーム、混合剤、及びセメントを表１のような割合で混合した後、適当な割合で水を混合する。

（単位：％：容積比）

混和剤は、コンクリートの性質、例えばワーカビリティー、ブリーディング、凝結時間、圧縮強度、長さ変化、中性化、凍結融解作用及び化学物質の浸食などに対する熱耐久性などの目的に使われる。また、混和剤は加えて、受熱化抑制にも用いられる。本発明の混和剤は、主成分が水溶性セルロースエーテル系列である暗灰色粉末を使用する。セメントには、ＫＳＬ５２０１に合格した製品で、製造後２ヶ月以内のＫＳＦ２５２６に適したものを選定して使用する。水を混合する場合はコンクリート用に有害でないものを使用する。

上記のように製造されたモルタルを用いたコンクリートの物性の測定は、ＫＳＬ５１０５、ＫＳＬ５２０７、ＫＳＬ５１０４、ＫＳＦ２４５１、ＫＳＬ９０１６、ＫＳＦ２４５１、ＫＳＦ２４２４、ＫＳＦ２８１０などの規定に従って行った。

これらの結果表を従来のものと比較するために＜表２＞に表した。

上記材料の混合は、工事現場の地上でコンクリートミキサーを用いて遂行し、このように混合された軽量断熱ウレタンフォームコンクリートは、特殊開発されたポンプを用いて材料分離現象が生じないように、混合場所から各々の打設場所へ圧送する。使用時にはスクイーズポンプによって圧送した材料が施工部位に上がってくると、特定の装備を用いて均等に伸ばし、棒などにより周縁部の突固めを行う。軽量断熱ウレタンフォームコンクリートの運搬または打設の途中、ひどい材料分離現象があれば、練直しを行って均等質に作る。また、コンクリートに雑物が混入することを防止し、吸収の恐れがある箇所は水で濡らす。少なくとも２段で作業をする場合には、下段のコンクリートが固くなる前に上段のコンクリートを打設して一体になるようにする。

コンクリートの打設後には急激な温度変化がないように養生しなければならず、硬化中に、振動、衝撃、及び過大な荷重が加えられないように留意する。

養生期間は、夏期（３０℃未満）には最低３日、冬期（１℃以上）には４〜５日以上養生する。本発明の養生過程は一般のコンクリート養生過程と殆ど同一である。

結果及び考察
下記表２には前述したような本発明の実施形態により製造されたウレタンフォームコンクリートを養生した特性測定結果が表れている。

上記表２を参照すれば、本発明に従うモルタルを使用するウレタンフォームコンクリートは、一般セメントコンクリートの比重が２．３〜２．４であることに比べて、その比重が０．４〜２．であって、コンクリートの荷重を１／２〜１／３未満に軽量化させて工事費用が低減できるようにする。また、コンクリートの配合に従い強度を１１〜２００ｋｇｆ／ｃｍ^２に自由に変化させることができ、熱伝導率が一般のコンクリート（１．４ｋｃａｌ／ｍ^２ｈ℃）の約１／２〜１／３（０．０８〜１．２ｋｃａｌ／ｍ^２ｈ℃）であって、断熱効果が向上している。その上、モルタルとの接着力が大きく、均一な配合によりひび割れ及び浮き現象を防止する。このようなものは本出願人の特許第３９１５５８号と類似な効果を表すものであって、砂を添加しなくても可能である。

また、本発明に従うモルタルを使用するウレタンフォームコンクリートは、防湿性が他のコンクリートに比べ非常に優れており、結露、黴、または細菌類の影響を受けない。また本発明のコンクリートは遮音性が既存の軽量断熱コンクリートのうち、最も良好である。その上、収縮作用がないので、伸縮による亀裂発生が起こらず、硬化時間が短いので（３〜４日）工期短縮が可能であり、他の後続工程への進行を容易にする。また、凍結溶解耐久性指数が他のコンクリートに比べて優れているので結露及び冬季凍破の恐れがなく、衝撃吸収性が優れていることから振動エネルギー吸収による防振性が極めて良い。

上記では本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、該当技術分野の熟練した当業者は特許請求範囲に記載された本発明の思想及び領域から外れない範囲内で本発明の多様に修正及び変更が可能であることを理解することができる。

Claims

廃ウレタンフォームと廃スチロフォームを各々１〜１０ｍｍに粉砕し、廃ウレタンフォームと廃スチロフォームを５〜７：１〜３の重量比で混合してウレタンフォームを作った後、前記ウレタンフォームに混和剤である水溶性セルロースエーテル系列である暗灰色粉末を添加し、かつモルタルは前記ウレタンフォーム、混和剤、及びセメントの配合割合は、容積比でウレタンフォーム６０〜８０％、混和剤１〜４％、セメント１９〜４０％であることを特徴とするウレタンフォームを主成分とするコンクリート用モルタルの製造方法。
廃ウレタンフォームと廃スチロフォームを用いたウレタンフォームコンクリートであって、各々１〜１０ｍｍに粉砕された廃ウレタンフォームと廃スチロフォームとを５〜７：１〜３の重量比で混合したウレタンフォーム６０〜８０％と、主成分が水溶性セルロースエーテル系列である暗灰色粉末の混和剤１〜４％、及びセメント１９〜４０％から構成されることを特徴とするウレタンフォームを主成分とするコンクリート用モルタル。