KR100315659B1 - 폴리머 몰탈과 시멘트 몰탈을 부착시킨 복합체의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리머 몰탈과 시멘트 몰탈을 부착하는 방법에 관한 것으로, 폴리머 몰탈이 시멘트 몰탈 내부 깊숙하게 침투하여 경화될 수 있도록 함으로써 시멘트 몰탈이 가지는 단점과 폴리머 몰탈이 가지는 단점을 상호 보완할 수 있을 뿐만 아니라, 부착강도가 증진될 수 있도록 한 폴리머 몰탈과 시멘트 몰탈을 부착시킨 복합체의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있으며, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 폴리머 몰탈과 시멘트 몰탈을 부착시킨 복합체의 제조방법에 있어서, 중앙에 제거 가능한 격막이 설치되어 있는 거푸집의 일측에 시멘트 몰탈을 타설하고 다른 일측으로는 폴리머 몰탈을 타설하여 시멘트 몰탈과 폴리머 몰탈이 경화되기 전에 격막을 제거하는 것을 특징으로 하는 폴리머 몰탈과 시멘트 몰탈을 부착시킨 복합체의 제조방법을 제공함으로써 달성할 수 있다.

Description

폴리머 몰탈과 시멘트 몰탈을 부착시킨 복합체의 제조방법{The processing method of complex mortar adhered polymer mortar and cement mortar}

본 발명은 폴리머 몰탈과 시멘트 몰탈을 부착시킨 복합체의 제조방법에 관한 것으로 특히, 각종 하수관이나 건축자재 등의 시멘트 몰탈 성질과 폴리머 몰탈 성질을 모두 필요로 하는 시멘트 몰탈과 폴리머 몰탈의 복합체에 있어서 시멘트 몰탈과 폴리머 몰탈의 부착강도가 우수한 복합체의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 시멘트 콘크리트 또는 시멘트 몰탈(이하 총칭하여 '시멘트 몰탈'로 표기한다)은 시공이 간편하고, 내구성 및 경제성 등에 있어서 유리한 특성을 가지고 있어 각종 건축재의 제조시 다양한 분야에서 폭넓게 사용되고 있지만, 수축성, 부식성, 접착성, 중성화 또는 염화물 이온의 침투에 의한 철근의 부식 및 알칼리 골재 반응 등에 약하다는 결점을 가지고 있다.

또한 폴리머 콘크리트 또는 폴리머 몰탈(이하 총칭하여 '폴리머 몰탈'로 표기한다)은 단위면적당 강도가 시멘트 몰탈에 비해 매우 높고, 방수성, 접착성, 내약품성, 내동결융해성 및 보온성 등의 물리화학적 성질이 우수하다는 특성을 가지고 있어 각종 내약품성을 필요로 하는 하수관이나 오폐수 처리관 등에 사용되어 왔으나, 일반적으로 난연성에 있어서는 약하다는 결점을 가지고 있다.

따라서 상기와 같은 시멘트 몰탈과 폴리머 몰탈이 가지는 결점을 상호 보완하여 시공이 간편하고 내구성 및 경제성이 우수할 뿐만 아니라 방수성이나 내약품성을 필요로 하는 각종 하수관이나 건축자재에 이용할 수 있도록 한 시멘트 몰탈과 폴리머 몰탈을 접착시킨 복합체에 관한 연구가 활발하게 진행되었다.

특히 시멘트 몰탈층 위에 폴리머 몰탈층을 형성시켜 복합체를 형성하는 방법이 주로 사용되었으며, 통상적으로 완전 경화된 시멘트 몰탈층 위에 폴리머 몰탈층을 타설하여 부착시키는 방법을 사용하였다.

그러나 상기한 방법으로 시멘트 몰탈과 폴리머 몰탈을 부착하는 경우 일단 용융된 상태에서 폴리머 몰탈이 경화되면 표면장력 및 수축으로 인해 시멘트 몰탈층에 단단하게 고정되지 못하여 쉽게 분리된다는 문제점이 발생하였다.

또한 초기에는 단단하게 부착되지만 시간이 경과함에 따라 시멘트 몰탈 층과 폴리머 몰탈 층의 열팽창 계수의 차이로 인해 단단하게 부착되지 못하고 쉽게 분리되는 문제점이 발생하였다.

상기한 문제점을 해소하기 위하여 완전 경화된 시멘트 몰탈층 표면을 조면화한 다음 폴리머 몰탈을 타설하여 시멘트 몰탈층과 폴리머 몰탈층을 부착시키는 방법이 이용되었다.

그러나 상기와 같은 방법에 의해 시멘트 몰탈층과 폴리머 몰탈층을 부착할 경우 부착 초기에는 단단하게 부착되는 경향이 있으나, 여전히 폴리머의 표면장력 및 수축으로 인해 단단하게 부착되지 못하여 쉽게 탈리된다는 문제점이 발생하였다.

이에 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 폴리머 몰탈이 시멘트 몰탈 내부 깊숙하게 침투하여 경화될 수 있도록 함으로써 시멘트 몰탈이 가지는 단점과 폴리머 몰탈이 가지는 단점을 상호 보완할 수 있을 뿐만 아니라, 부착강도가 증진될 수 있도록 한 폴리머 몰탈과 시멘트 몰탈을 부착시킨 복합체의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 폴리머 몰탈과 시멘트 몰탈을 부착시켜 복합체를 형성하는 과정을 나타낸 공정도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 거푸집 2 : 격막

3 : 폴리머 몰탈 4 : 시멘트 몰탈

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 폴리머 몰탈과 시멘트 몰탈을 부착시킨 복합체의 제조방법에 있어서, 중앙에 제거 가능한 격막이 설치되어 있는 거푸집의 일측에 시멘트 몰탈을 타설하고 다른 일측으로는 폴리머 몰탈을 타설하여 시멘트 몰탈과 폴리머 몰탈이 경화되기 전에 격막을 제거하는 것을 특징으로 하는 폴리머 몰탈과 시멘트 몰탈을 부착시킨 복합체의 제조방법을 제공함으로써 달성할 수 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 하나 본 발명은 하기한 설명에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 폴리머 몰탈과 시멘트 몰탈의 부착과정을 나타낸 공정도로, 상기 도 1에서 보는 바와 같이 거푸집(1)의 중앙에 제거 가능한 격막(2)을 a와 같이 설치하고, 격막(2)이 설치된 거푸집(1)의 일측으로 b와 같이 시멘트 몰탈(4)을 타설하고 다른 일측으로는 폴리머 몰탈(3)을 타설한 다음, c와 같이 시멘트 몰탈과 폴리머 몰탈이 경화되기 전에 격막(2)을 제거하게 되면, 폴리머 몰탈과 시멘트 몰탈층의 표면에서 혼화가 일어나게 되고, 그에 따라 d와 같이 폴리머 몰탈이 시멘트 몰탈의 내부로 침투하여 경화되게 됨으로써 폴리머 몰탈과 시멘트 몰탈의 부착강도가 증진될 수 있게 되는 것이다.

이때, 격막(2)을 제거하는 과정에서 진동을 가해주게 되면 폴리머 몰탈(3)이 시멘트 몰탈(4) 내부로 더 깊숙히 침투하여 경화되게 됨으로써 부착강도를 보다 증진시킬 수 있으므로 격막 제거시 진동을 가해주는 것이 바람직하다.

특히, 봉 또는 테이블 바이브레이터를 이용하여 40Hz 내지 60Hz의 진동을 가해주게 되는데, 이때 40Hz 미만으로 진동을 가해주게 되면 폴리머 몰탈(3)과 시멘트 몰탈(4)이 서로 깊숙히 침투되지 않아 접착력이 저하되어 경화된 후 분리현상이 발생한다는 문제점이 발명하며, 60Hz를 초과하여 진동을 주게 되면 폴리머 몰탈(3)이 시멘트 몰탈(4)면 밖으로 침투되어 경화 후 면이 깨끗하지 못한 문제가 발생하므로 40Hz 내지 60Hz의 진동을 가해주는 것이 바람직하다.

이때 시멘트 몰탈(4) 및 폴리머 몰탈(3)의 각 층의 두께는 사용자가 임으로정하여 사용할 수 있으나, 통상 강도가 높은 폴리머 몰탈(3)을 두껍게 하여 제조할 수도 있다.

상기에서 시멘트 몰탈(4)로는 보통 포틀랜드 시멘트 몰탈, 무수축 그라우팅 몰탈 및 초속경 시멘트 몰탈 등 시멘트계 고화제 몰탈이면 모두 사용 가능하나 보다 바람직하게는 무수축 그라우팅 몰탈을 사용하는 것이 바람직하다.

상기에서 무수축 그라우팅 몰탈이나 초속경 시멘트 몰탈은 통상적으로 사용하고 있는 물과 시멘트의 비 1:3 내지 1:7의 비율로 혼합하여 사용하며, 보통 포틀랜드 시멘트의 경우는 통상적으로 사용하는 규사와 시멘트를 1:3내지 1:7의 비율로 혼합한 다음 시멘트 100중량부에 대하여 물을 25내지 100중량부의 비율로 혼합하여 제조된 시멘트 몰탈을 사용한다.

또한 폴리머 몰탈(3)은 통상의 폴리머 몰탈의 제조방법을 통해 제조된 몰탈을 사용할 수 있으며, 특히 본 발명에서는 불포화 폴리에스터수지 100중량부에 대하여 수축저감제 10내지 20중량부, 경화제 1내지 2중량부, 충진제 120내지 140중량부 및 골재 500내지 600중량부의 비율로 혼합한 폴리머 몰탈을 사용하였다.

상기한 폴리머 몰탈 제조시의 성분 비율은 본 발명자에 의해 앞서 등록 받은 대한민국 특허등록 제135438호, 대한민국 특허등록 제135439호 및 대한 민국 특허등록 제162972호 등에서 확인한 폴리머 몰탈의 최적성분비율을 이용하였다.

상기에서 사용되는 불포화 폴리에스터수지는 그 구성분자의 포화된 모노머가 에스테르 결합으로 중합된 고분자 화합물로 다른 폴리머에 비해 취급이 쉽고 경화성이 뛰어나며, 상온에서 자유롭게 경화시킬 수 있을 뿐만 아니라 다른 열경화성수지에 비하여 가격이 저렴한 것으로 본 발명에서는 스틸렌 함량이 38%인 올소타입(ortho type) 불포화 폴리에스터수지를 사용하였다.

또한 수축저감제로 열가소성인 폴리스틸렌을 스틸렌 모노머에 용해시킨 수축저감제를 첨가하였는데, 이것은 불포화 폴리에스터수지가 경화되는 동안 재료가 응집하기 때문에 발생하는 폴리머 몰탈의 체적수축을 방지하기 위한 것이다.

경화제는 불포화 폴리에스터수지가 경화반응을 할 수 있도록 첨가하는 것으로, 속경형, 표준 경화형 및 지연형 3종류가 있으나, 본 발명에서는 메틸 에틸 케톤 퍼옥사이드(methyl ethyl ketone peroxide)를 55%함유하는 표준 경화형 경화제를 사용하였다.

일반적으로 충진제는 비교적 고가인 폴리머의 사용량을 줄일 목적으로 사용하는데 본 발명에서는 저가이면서 구입이 용이한 탄산칼슘을 사용하였으며, 골재는 쇄석 및 강모래를 6대 4의 비율로 혼합한 것을 사용하였다.

이하 본 발명은 하기한 실시예를 통하여 상세하게 설명하기로 하나, 본 발명은 하기한 설명에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

가로 10cm, 세로 100cm, 두께 50cm의 거푸집에 도 1과 같이 가로 5cm가 되는 지점에 상측으로 제거 가능한 격막을 설치한 다음, 일측에 무수측 그라우팅 시멘트와 물의 비를 8:1의 비율로 혼합하여 제조한 무수측 그라우팅 몰탈을 타설하고, 다른 일측에는 불포화 폴리에스터수지 100중량부에 대하여 수축저감제 10중량부, 경화제 1중량부, 충진제 110중량부 및 골재 780중량부를 혼합하여 제조한 폴리머 몰탈을 타설한 후 격막을 제거하면서 50Hz의 진동을 가해준 다음 7일간 기건 양생하여 시멘트 몰탈과 폴리머 몰탈을 부착시켜 판상의 복합체를 제조한 다음, 상기 제조된 판상의 복합체를 이용하여 KS F 4716의 시멘트계 바름재에 준한 접착강도 실험방법에 의하여 접착강도를 측정한 다음 표 1에 나타내었다.

<실시예 2>

시멘트 몰탈을 초속경 시멘트와 물의 비를 8:1의 비율로 혼합하여 제조한 초속경 시멘트 몰탈을 타설한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 시멘트 몰탈과 폴리머 몰탈을 부착시켜 판상의 복합체를 제조한 다음, 상기 제조된 판상의 복합체를 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 접착강도를 측정한 다음 표 1에 나타내었다.

<실시예 3>

시멘트 몰탈을 일반 포틀랜드 시멘트와 물 및 규사의 비를 1:0.67:3로 혼합하여 제조한 포틀랜드 시멘트 몰탈을 타설한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 시멘트 몰탈과 폴리머 몰탈을 부착시켜 판상의 복합체를 제조한 다음, 상기 제조된 복합체를 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 접착강도를 측정한 다음 표 1에 나타내었다.

<비교예 1>

무수측 그라우팅 시멘트와 물의 비를 8:1로 혼합하여 제조한 무수측 그라우팅 몰탈을 가로 50cm, 세로 100cm, 두께 5cm의 거푸집에 타설한 후 7일간 기건 양생하여 무수축 그라우팅 몰탈을 제조한 다음, 그라우팅 몰탈의 표면을 조면화한후, 그 위에 불포화 폴리에스터수지 100중량부에 대하여 수축저감제 10중량부, 경화제 1중량부, 충진제 110중량부 및 골재 780중량부를 혼합하여 제조한 폴리머 몰탈을 두께 5cm로 타설하여 총 두께가 10cm가 되도록 한 후 3일간 기건 양생하여 시멘트 몰탈과 폴리머 몰탈을 부착시켜 판상의 복합체를 제조한 다음, 상기 제조된 복합체를 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 접착강도를 측정한 다음 표 1에 나타내었다.

<비교예 2>

초속경 시멘트와 물의 비를 8:1로 혼합하여 제조한 초속경 시멘트 몰탈을 이용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 실시하여 시멘트 몰탈과 폴리머 몰탈을 부착시켜 판상의 복합체를 제조한 다음, 상기 제조된 복합체를 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 접착강도를 측정한 다음 표 1에 나타내었다.

<비교예 3>

일반 포틀랜드 시멘트와 물 및 규사의 비를 1:0.67:3으로 혼합하여 제조한 포틀랜드 시멘트 몰탈을 이용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 실시하여 시멘트 몰탈과 폴리머 몰탈을 부착시켜 판상의 복합체를 제조한 다음, 상기 제조된 복합체를 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 접착강도를 측정한 다음 표 1에 나타내었다.

구분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2	비교예 3
접착강도(kgf/㎠)	10.02	4.32	3.82	8.44	3.38	3.02

상기 표 1에서 보는 바와 같이 격막이 설치된 거푸집의 일측으로 무수축 그라우팅 몰탈을 타설하고 다른 일측으로는 폴리머 몰탈을 타설하여 폴리머 몰탈과 시멘트 몰탈을 부착시킨 실시예 1의 경우 접착강도는 10.02kgf/㎠로 나타났으나, 무수축 그라우팅 몰탈을 완전 경화시킨 다음 상부에 폴리머 몰탈을 부착시킨 비교예 1의 경우 접착강도가 8.44kgf/㎠로 나타나 본 발명에 의한 경우의 접착강도가 매우 우수한 것을 확인 할 수 있다.

이것은 시멘트 몰탈과 폴리머 몰탈이 경화되기 전에 격막을 제거함으로써, 폴리머 몰탈과 시멘트 몰탈의 경계면에서 혼화가 일어나게 되고, 그에 따라 폴리머 몰탈이 시멘트 몰탈의 내부 깊숙히 침투하여 경화되어 단단히 부착되었기 때문이다.

또한 완전 경화된 초속경 시멘트 몰탈층 위에 폴리머 몰탈을 부착시킨 비교예 2의 경우 접착강도가 3.38kgf/㎠로 나타났으나, 경화되지 않은 상태에서 초속경 시멘트 몰탈과 폴리머 몰탈을 부착시킨 실시예 2의 경우 접착강도가 4.32kgf/㎠로 나타나 완전 경화되지 않은 상태에서 부착시킨 본 발명의 접착강도가 우수한 것을 상기 표 1을 통해 알 수 있다.

보통 포틀랜드 시멘트를 이용하여 폴리머 몰탈을 부착시킨 실시예 3과 비교예 3의 경우에도 상기 무수축 그라우팅 몰탈과 초속경 시멘트 몰탈을 이용한 실시예 1 및 실시예 2와 마찬가지로 시멘트 몰탈과 폴리머 몰탈을 경화되기 전에 부착한 실시예 3의 접착강도가 더 크다는 것을 확인 할 수 있다.

상기에서 살펴본 바와 같이 시멘트 몰탈과 폴리머 몰탈을 경화되기 전에 부착한 실시예 1 내지 실시예 3이 완전 경화된 초속경 시멘트 몰탈층 위에 폴리머 몰탈을 부착시킨 비교예 1내지 3보다 그 접착강도가 우수하다는 것을 확인 할 수 있으며, 특히 무수축 그라우팅 몰탈을 이용하여 폴리머와 부착시킨 실시예 1이 가장 접착강도가 뛰어나다는 것을 확인 할 수 있다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 시멘트 몰탈과 폴리머 몰탈이 경화되기 전에 부착시킴으로써 폴리머 몰탈이 시멘트 몰탈의 내부 깊숙히 침투하여 경화되어 종래의 완전 경화된 시멘트 몰탈층 위에 폴리머 몰탈을 부착하는 방법보다 부착강도가 훨씬 뛰어난 폴리머 몰탈과 시멘트 몰탈을 부착시킨 복합체의 제조방법을 제공하는 유용한 발명인 것이다.

Claims (3)

1. 폴리머 몰탈과 시멘트 몰탈을 부착시킨 복합체의 제조방법에 있어서, 중앙에 제거 가능한 격막이 설치되어 있는 거푸집의 일측에 시멘트 몰탈을 타설하고 다른 일측으로는 폴리머 몰탈을 타설하여 시멘트 몰탈과 폴리머 몰탈이 경화되기 전에 격막을 제거하는 것을 특징으로 하는 폴리머 몰탈과 시멘트 몰탈을 부착시킨 복합체의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 시멘트 몰탈과 폴리머 몰탈이 경화되기 전에 격막을 제거하면서 40Hz 내지 60Hz의 진동을 가해주는 것을 특징으로 하는 폴리머 몰탈과 시멘트 몰탈을 부착시킨 복합체의 제조방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 시멘트 몰탈로 무수축 그라우팅 몰탈을 사용하는 것을 특징으로 하는 폴리머 몰탈과 시멘트 몰탈을 부착시킨 복합체의 제조방법.