KR100394465B1 - A binder composition comprising waste expanded polystyrene solution, a polymer composite material using it and a method for preparing a hardened product - Google Patents

A binder composition comprising waste expanded polystyrene solution, a polymer composite material using it and a method for preparing a hardened product Download PDF

Info

Publication number
KR100394465B1
KR100394465B1 KR10-2001-0016829A KR20010016829A KR100394465B1 KR 100394465 B1 KR100394465 B1 KR 100394465B1 KR 20010016829 A KR20010016829 A KR 20010016829A KR 100394465 B1 KR100394465 B1 KR 100394465B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
composite material
polymer composite
binder composition
polymer
waste
Prior art date
Application number
KR10-2001-0016829A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20020076733A (en
Inventor
최낙운
오하마요시히코
Original Assignee
최낙운
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by 최낙운 filed Critical 최낙운
Priority to KR10-2001-0016829A priority Critical patent/KR100394465B1/en
Publication of KR20020076733A publication Critical patent/KR20020076733A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100394465B1 publication Critical patent/KR100394465B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L25/00Compositions of, homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L25/02Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C08L25/04Homopolymers or copolymers of styrene
    • C08L25/06Polystyrene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04Waste materials; Refuse
    • C04B18/18Waste materials; Refuse organic
    • C04B18/20Waste materials; Refuse organic from macromolecular compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B26/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing only organic binders, e.g. polymer or resin concrete
    • C04B26/02Macromolecular compounds
    • C04B26/04Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/46Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation
    • C08F2/48Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation by ultraviolet or visible light
    • C08F2/50Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation by ultraviolet or visible light with sensitising agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/0061Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof characterized by the use of several polymeric components
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/04Oxygen-containing compounds
    • C08K5/10Esters; Ether-esters
    • C08K5/11Esters; Ether-esters of acyclic polycarboxylic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/54Silicon-containing compounds
    • C08K5/541Silicon-containing compounds containing oxygen
    • C08K5/5415Silicon-containing compounds containing oxygen containing at least one Si—O bond
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)

Abstract

본 발명은 폐 발포 폴리스티렌(Expanded Polystyrene; EPS) 용액을 포함하는 폴리머 복합 재료용 결합재 조성물, 더욱 상세하게는 폐 발포 폴리스티렌, 반응성 용제로서 스티렌 모노머 또는 메틸 메타크릴레이트 및 가교제로서 트리메틸로프로판 트리메타크릴레이트를 주성분으로 하고, 보조 성분으로서 커플링제, 중합개시제 및/또는 중합촉진제를 포함하는 폴리머 복합 재료용 결합재 조성물, 이를 포함하는 폴리머 복합 재료 및 이로부터 경화된 복합 재료를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a binder composition for polymer composites comprising an expanded expanded polystyrene (EPS) solution, more specifically, to an expanded polystyrene, styrene monomer or methyl methacrylate as reactive solvent and trimethylpropane trimethacryl as crosslinking agent. A binder composition for a polymer composite material having a rate as a main component and a coupling agent, a polymerization initiator and / or a polymerization accelerator as an auxiliary component, a polymer composite material comprising the same, and a method for producing a cured composite material therefrom.

본 발명의 결합재 조성물 함유 폴리머 복합 재료는 폐기물로 다량 발생되고 있는 폐 발포 폴리스티렌을 이용하기 때문에 고분자 합성 수지를 결합재 성분으로 하는 종래의 폴리머 복합 재료에 비해 제조 원가가 훨씬 저렴하고, 폐기물을 재활용한다는 측면에서 2차 오염을 방지하는 뛰어난 환경 보호 효과를 제공하며, 이를 사용하여 제조한 경화된 복합 재료 또한 휨 강도, 압축 강도 등 물리적 성능면에서 기존의 복합 재료에 상응하는 우수한 성능을 가지는 바, 종래의 폴리머 복합 재료를 대체할 수 있는 획기적인 제품이라 할 수 있다.Since the polymer composite material containing the binder composition of the present invention uses waste foamed polystyrene, which is generated as a large amount of waste, the manufacturing cost is much lower than that of the conventional polymer composite material containing the polymer synthetic resin as a binder, and the waste is recycled. It provides an excellent environmental protection effect to prevent secondary pollution in the process, and the cured composite material manufactured using the same has excellent performances corresponding to existing composite materials in terms of physical performance such as bending strength and compressive strength. It is a breakthrough product that can replace polymer composite materials.

Description

폐 발포 폴리스티렌 용액을 포함하는 결합재 조성물, 이를 이용한 폴리머 복합 재료 및 경화된 복합 재료의 제조 방법{A binder composition comprising waste expanded polystyrene solution, a polymer composite material using it and a method for preparing a hardened product}A binder composition comprising waste expanded polystyrene solution, a polymer composite material using it and a method for preparing a hardened product}

본 발명은 폐 발포 폴리스티렌(Expanded Polystyrene; EPS) 용액을 포함하는 폴리머 복합 재료용 결합재 조성물, 더욱 상세하게는 현재 토목, 건축 분야에서 건설 및 보수용 신소재로 개발 사용되고 있는 폴리머 콘크리트 또는 폴리머 모르타르 등과 같은 폴리머 복합 재료의 결합재 성분으로서, 사용후 대량 폐기되고 있는 폐 발포 폴리스티렌을 재활용하여 사용하는 신규한 복합 재료용 결합재 조성물, 이를 포함하는 폴리머 복합 재료 및 이로부터 경화된 복합 재료를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a binder composition for a polymer composite material containing an expanded expanded polystyrene (EPS) solution, more specifically, a polymer such as polymer concrete or polymer mortar, which is currently being developed and used as a new material for construction and repair in the civil engineering and building field. As a binder component of a composite material, the present invention relates to a novel binder composition for composite materials, which recycles and uses waste foamed polystyrene that has been disposed of in large quantities after use, a polymer composite material comprising the same, and a method for producing a cured composite material therefrom.

최근 산업의 발달과 더불어 각종 폐기물의 발생량이 급증하고 있으나, 대부분의 폐기물들은 매립과 소각 등의 방법으로 단순 처리되고 있는 실정이어서 이로 인한 자원의 낭비 외에도 환경 오염의 유발에 의한 각종 심각한 문제점들이 대두되고 있다.Recently, with the development of the industry, the generation of various wastes is rapidly increasing, but most of the wastes are simply processed by landfilling and incineration, so there are various serious problems caused by environmental pollution in addition to waste of resources. have.

그중 특히, 발포 폴리스티렌은 98%의 공기와 2%의 폴리스티렌으로 구성된 합성수지류의 일종으로, 내습성, 완충성, 단열성, 경제성 등의 특성이 우수하여 가전 완충재, 단열재포장재 등의 용도로 광범위하게 사용되고 있는 소재이나, 사용후 대부분이 폐기물로 발생되므로 그 처리와 관련하여 여러 가지 문제점을 안고 있다. 현재 한국내 폐 발포 폴리스티렌의 발생량은 연간 49,896톤에 육박하며 날로 증가하는 추세에 있으나, 그 대부분은 사용후 매립이나 소각 등의 방법을 통해 폐기 처분되고, 재활용률은 48.8%(1999년, 한국 스티로폴 재자원화협회) 정도에 불과한 것으로 보고되고 있어, 발포 폴리스티렌의 분해되지 않는 특성을 감안할 때, 이로 인한 하천과 토양의 환경 오염을 방지하기 위해서는 재활용 등의 효과적인 후처리가 필연적이라 할 수 있다.Among them, expanded polystyrene is a kind of synthetic resin composed of 98% air and 2% polystyrene, and it is widely used for cushioning materials and insulation packaging materials with excellent properties such as moisture resistance, buffer resistance, heat insulation, and economic efficiency. However, since most of the materials are used as wastes, they have various problems with their disposal. At present, the amount of waste polystyrene produced in Korea is increasing to 49,896 tons per year, and most of it is discarded through landfilling or incineration, and the recycling rate is 48.8% (1999, Styropol, Korea). As it is reported that it is only a degree, the effective post-treatment such as recycling is inevitably necessary to prevent environmental pollution of rivers and soils in consideration of the non-decomposable properties of expanded polystyrene.

폐 발포 폴리스티렌의 재활용을 위해 현재 시행되고 있는 방안으로는 발포 폴리스티렌을 일단 분쇄한 후 그 분쇄품을 시멘트에 혼합시켜 경량 건재로 재생하거나, 열이나 용제를 이용해 용해시킨 후 사출 성형하여 비디오 카세트의 케이스 또는 사진 액자 등으로 재생시키는 방법, 유화, 고형 연료화, 연소에 의한 열에너지 이용, 재차 발포 스티로폴의 원료로 재사용하는 등의 방법이 있다.Currently implemented for recycling waste foamed polystyrene, the foamed polystyrene is once crushed and the crushed product is mixed with cement to be recycled as a lightweight building material, or melted with heat or solvent, and then injection molded to form a case of a video cassette. Alternatively, there are a method of reproducing with a picture frame or the like, emulsification, solid fuelization, use of heat energy by combustion, and reuse of the raw material of expanded styropol again.

폐 발포 폴리스티렌의 재활용은 환경 부하의 문제로 인해 고형 연료화나 열회수의 방법보다는 원료로의 재활용을 제 1 원칙으로 하여 추진되고 있다. 현재 폐 발포 폴리스티렌의 원료로의 재활용을 위한 감용 회수의 방법에는 열 감용과 용제 감용 방식이 이용되고 있다. 그러나 폴리스티렌에 직접 열을 가해 용해시키는 열감용의 경우는 회수된 폴리스티렌의 품질 저하 문제, 에너지 소비의 문제, 비효율적인 운반 시스템 등의 문제를 갖고 있으며, 리모넨(예를 들어 감귤의 껍질에서 추출한 d-리모넨)에 침적시켜 용해시키는 용제 감용의 경우는 사용하는 용매의 가격이 높고, 폐 발포 폴리스티렌 용액을 폴리스티렌 본래의 목적으로 이용하기 위해서는 감용 후 용제 분리 등의 별도의 전처리 과정이 필요하다는 문제점이 있다. 따라서, 폐 발포 폴리스티렌의 재활용을 위해서는 환경 부하와 에너지 소비가 적은 효율적인 재활용 시스템과 재활용 용도의 개발이 요구되고 있다.The recycling of waste foamed polystyrene is being promoted based on the recycling of raw materials rather than solid fueling or heat recovery due to environmental load. At present, heat reduction and solvent reduction methods are used for the reduction and recovery of waste foamed polystyrene as a raw material for recycling. However, in the case of thermal sensitization by directly heating and dissolving polystyrene, there are problems such as deterioration of recovered polystyrene, energy consumption, and inefficient transportation system, and limonene (for example, d- In the case of solvent reduction, which is deposited and dissolved in limonene), the cost of the solvent used is high, and in order to use the waste foamed polystyrene solution for the original purpose of polystyrene, there is a problem that a separate pretreatment process such as solvent separation is required after the reduction. Therefore, in order to recycle waste foamed polystyrene, it is required to develop an efficient recycling system with low environmental load and energy consumption and a recycling use.

한편, 시멘트 대신에 유기 합성 고분자인 열 경화성 수지 혹은 열 가소성 수지를 결합재로 이용한 폴리머 콘크리트 및 모르타르 등의 폴리머 복합 재료는 경화 시간이 대체로 빠르고, 휨 강도, 압축 강도 및 인장 강도 등의 강도 특성 또한 매우 우수하면서, 내약품성, 동결 융해에 대한 저항성, 내마모성, 방수성 등의 성질도 시멘트 콘크리트 및 모르타르 같은 보통 시멘트 제품에 비해 월등히 우수한 장점을 가지고 있어, 방식 라이닝, 보수 재료, 블혹맨홀, 흄관, 하수관, 기계기초, 인조 대리석 등에 고기능성 신소재로서 널리 이용되고 있다.On the other hand, polymer composite materials such as polymer concrete and mortar using thermosetting resins or thermoplastic resins, which are organic synthetic polymers as binders, have fast curing times, and have high strength characteristics such as bending strength, compressive strength, and tensile strength. While excellent in chemical resistance, resistance to freeze-thawing, abrasion resistance, and water resistance, they also have superior advantages over ordinary cement products such as cement concrete and mortar. It is widely used as a highly functional new material for foundation and artificial marble.

그러나 현재 사용되고 있는 폴리머 콘크리트 및 모르타르 등의 폴리머 복합 재료는 상기한 바와 같은 여러 가지 장점에도 불구하고 결합재로서 유기 합성 고분자를 사용하는 바, 보통 포틀랜드 시멘트 콘크리트나 모르타르 제품에 비해 상대적으로 고가의 제조 비용이 투입되어야 하므로 그 사용 범위와 대중화에 큰 제약을 받고 있다.However, polymer composite materials such as polymer concrete and mortar, which are currently used, use organic synthetic polymers as binders in spite of various advantages as described above. Therefore, the production cost is relatively expensive compared to portland cement concrete or mortar products. Since it has to be committed, it is very limited in its scope of use and popularization.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 폴리머 복합 재료의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 건설 소재용 폴리머 복합 재료의 결합재 성분으로 폐 발포 폴리스티렌 용액을 이용함으로써, 현재 환경 폐기물로 발생되고 있는 폐 발포 폴리스티렌의 새로운 재활용 방안을 제시함과 동시에, 기존의 폴리머 복합 재료에 비해 제조 단가가 저렴하면서도 그에 상응하는 물리, 화학적 성능을 가지며, 용제 분리 등의 별도의 전처리 과정을 필요로 하지 않는 신규한 폴리머 복합 재료용 결합재 조성물을 제공하는데 그 목적을 두고 있다.Accordingly, the present invention is to solve the problems of the conventional polymer composite material described above, and by using the waste foamed polystyrene solution as a binder component of the polymer composite material for construction materials, new waste foamed polystyrene currently generated as environmental waste At the same time, it provides a recycling solution, and is a new binder for polymer composite materials, which is cheaper than conventional polymer composite materials and has a corresponding physical and chemical performance, and does not require a separate pretreatment process such as solvent separation. The purpose is to provide a composition.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 폴리머 복합 재료용 결합재 조성물은 폐 발포 폴리스티렌 용액과 트리메틸로프로판 트리메타크릴레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.The binder composition for a polymer composite material of the present invention for achieving the above object is characterized in that it comprises a waste foamed polystyrene solution and trimethylpropane trimethacrylate.

더욱 상세하게 본 발명의 결합재 조성물은 전체 조성물에 대하여 1 내지 50 중량%의 폐 발포 폴리스티렌(EPS), 반응성 용제로서 45 내지 94 중량%의 스티렌 모노머(SM) 또는 메틸 메타크릴레이트(MMA) 및 가교제로서 4 내지 50 중량%의 트리메틸로프로판 트리메타크릴레이트(TMPTMA)를 주성분으로 한다.More specifically, the binder composition of the present invention comprises 1 to 50% by weight of waste expanded polystyrene (EPS), 45 to 94% by weight of styrene monomer (SM) or methyl methacrylate (MMA) and a crosslinking agent as a reactive solvent. 4 to 50% by weight of trimethylpropane trimethacrylate (TMPTMA) as a main component.

상기 결합재 조성물은 스티렌 모노머 또는 메틸 메타크릴레이트가 들어 있는 용해조에 상기한 함량으로 폐 발포 폴리스티렌을 용해시킨 후, 트리메틸로프로판 메타크릴레이트를 첨가, 혼합하여 제조한다.The binder composition is prepared by dissolving waste foamed polystyrene in the above-described content in a dissolution tank containing styrene monomer or methyl methacrylate, and then adding and mixing trimethylpropane methacrylate.

본 발명은 상기한 주성분 외에, 폴리머 복합 재료가 적합한 조건하에서 경화되는데 필요한 커플링제, 중합개시제 및 중합촉진제 같은 통상의 각종 보조 성분을 포함할 수도 있다.In addition to the above-described main components, the present invention may also include various conventional auxiliary components such as coupling agents, polymerization initiators, and polymerization promoters necessary for the polymer composite material to cure under suitable conditions.

상기 커플링제는 본 발명의 결합재 조성물이 골재, 충진재 등의 다른 무기 재료 성분들과 접착하는데 도움을 주기 위해 사용되는 것으로, 본 발명의 조성물에서는 실란(silane) 화합물, 예를 들면 γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시 실란을 0.01 내지 1.5 Phr, 바람직하게는 1 Phr의 함량으로 사용한다.The coupling agent is used to help the binder composition of the present invention to adhere to other inorganic material components such as aggregates and fillers. In the composition of the present invention, a silane compound such as γ-methacryloxy Propyltrimethoxy silane is used in an amount of 0.01 to 1.5 Phr, preferably 1 Phr.

상기한 함량 기재에 있어서, Phr(Parts per hundred parts of resin)은 상기 결합재 조성물을 구성하는 폐 발포 폴리스티렌, 스티렌 모노머 또는 메틸 메타크릴레이트 및 트리메틸로프로판 트리메타크릴레이트 주성분을 합한 양의 백중량부에 대한 중량부를 의미한다.In the above-mentioned content description, Phr (Parts per hundred parts of resin) is a hundred parts by weight of the sum of the waste expanded polystyrene, styrene monomer or methyl methacrylate and trimethylpropane trimethacrylate main components constituting the binder composition It means parts by weight.

또한 중합개시제와 중합촉진제는 결합재 경화시, 각종 고분자 중합 반응의 유도에 필요한 라디칼을 생성하기 위한 것으로, 중합개시제는 본 발명의 조성물내에 0.5 내지 3 Phr, 바람직하게는 2 Phr의 함량으로 그리고 중합촉진제는 0.01 내지 2 Phr, 바람직하게는 0.5 Phr의 함량으로 포함한다.In addition, the polymerization initiator and the polymerization promoter are used to generate radicals necessary for inducing various polymer polymerization reactions when the binder is cured. The polymerization initiator is used in the composition of the present invention in an amount of 0.5 to 3 Phr, preferably 2 Phr and the polymerization promoter. Is contained in an amount of 0.01 to 2 Phr, preferably 0.5 Phr.

중합개시제로는 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 유기 과산화물을 적절히 선택하여 사용하는데, 이때 사용가능한 유기 과산화물로는 벤조일퍼옥사이드, 라우로일퍼옥사이드, 비스퍼옥사이드 등이 있다.The polymerization initiator may be appropriately selected and used organic peroxides commonly used in the art, and examples of the organic peroxides that may be used include benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, and bisperoxide.

또 중합촉진제로는 N,N-디메틸-p-톨루이딘(DMT) 또는 N,N-디메틸아닐린(DMA)을 사용한다. 본 발명의 결합재 조성물을 함유하는 폴리머 복합 재료를 사용함에 있어, 경화 조건으로 가열 양생을 실시하는 경우에 있어서는 중합개시제의 열분해에 의해 활성 라디칼이 생성되어 중합 개시 반응이 일어나게 되므로 N,N-디메틸-p-톨루이딘 또는 N,N-디메틸아닐린 같은 별도의 중합촉진제의 첨가가 불필요하다.As the polymerization accelerator, N, N-dimethyl-p-toluidine (DMT) or N, N-dimethylaniline (DMA) is used. In using the polymer composite material containing the binder composition of the present invention, in the case of heating and curing under curing conditions, active radicals are generated by thermal decomposition of the polymerization initiator, so that a polymerization initiation reaction occurs, so that N, N-dimethyl- There is no need to add a separate polymerization promoter such as p-toluidine or N, N-dimethylaniline.

본 발명은 또한 상기한 결합재 조성물을 골재 및 충진재와 함께 포함하는 폴리머 복합 재료에 관한 것이다.The present invention also relates to a polymer composite material comprising the above binder composition together with the aggregate and the filler.

이외에도, 본 발명에 따르면, 상기한 폴리머 복합 재료를 혼합, 비빔 작업하고, 소정의 형상과 크기로 성형한 후, 상온 및/또는 가열 양생함으로써 경화된 복합 재료를 제조하는 방법이 제공된다.In addition, according to the present invention, there is provided a method for producing a cured composite material by mixing and non-beaming the above-described polymer composite material, molding into a predetermined shape and size, and curing the mixture at room temperature and / or by heating.

폐 발포 폴리스티렌 용액을 결합재로 이용하는 본 발명의 구성을 폴리머 복합 재료 조성물의 제조와 관련하여 설명하면 다음과 같다.The configuration of the present invention using the waste expanded polystyrene solution as a binder will be described with reference to the preparation of the polymer composite material composition.

먼저 스티렌 모노머 또는 메틸 메타크릴레이트가 들어 있는 용해조에 소정량의 폐 발포 폴리스티렌을 투입하여 용해시킨 후, 그 용액을 상온으로 냉각시킨다. 냉각된 용액에 가교제인 트리메틸로프로판 트리메타크릴레이트를 혼합하면, 이것으로 폐 발포 폴리스티렌 용액을 주성분으로 포함하는 폴리머 복합 재료용 결합재 조성물의 제조는 일단락된다.First, a predetermined amount of waste foamed polystyrene is added to a dissolution tank containing styrene monomer or methyl methacrylate to dissolve, and the solution is cooled to room temperature. When trimethyllopropane trimethacrylate which is a crosslinking agent is mixed with the cooled solution, the production of the binder composition for the polymer composite material containing the waste expanded polystyrene solution as a main component is completed.

여기에, 보조 성분으로서 커플링제인 실란과 중합개시제인 유기 과산화물, 중합촉진제인 N,N-디메틸-p-톨루이딘 또는 N,N-디메틸아닐린을 첨가한 후, 통상적인 폴리머 콘크리트 및 모르타르의 제조 방법에 따라, 골재와 충진재를 가해 비빔하고 금형 몰드를 사용하여 소정의 형상과 크기로 성형한 다음, 상온(20℃)에서 5시간 내지 7일 동안 양생 및/또는 가열(65∼80℃)하에서 5시간 내지 24시간 동안 양생함으로써 경화된 복합 재료를 수득한다.After adding a silane as an auxiliary component, an organic peroxide as a polymerization initiator, and N, N-dimethyl-p-toluidine or N, N-dimethylaniline as a polymerization accelerator, a conventional method for producing polymer concrete and mortar According to the present invention, the aggregate and the filling material are added to the beam and molded into a predetermined shape and size using a mold mold, and then cured and / or heated (65 to 80 ° C.) for 5 to 7 days at room temperature (20 ° C.). Curing for hours to 24 hours yields a cured composite material.

이하, 본 발명의 결합재 조성물 및 폴리머 복합 재료를 구성하는 각 성분들을 그 작용과 관련하여 더욱 상세하게 살펴보도록 한다.Hereinafter, each component constituting the binder composition and the polymer composite material of the present invention will be described in more detail with respect to its function.

본 발명의 특징은 결합재 성분으로서 폴리머를 사용하는 복합 재료 조성물에 있어서, 폴리머로서 종래에 사용되어 왔던 열 경화성 수지나 열 가소성 수지 같은 유기 합성 고분자 대신에, 가전 완충재나 단열재포장재 등으로 사용된 후 폐기물로서 발생되는 폐 발포 폴리스티렌을 재활용하는데 있다.A feature of the present invention is that in a composite material composition using a polymer as a binder component, it is used instead of an organic synthetic polymer such as a thermosetting resin or a thermoplastic resin, which has been conventionally used as a polymer, and then used as a household shock absorber or a heat insulating material packaging material. It is to recycle the waste expanded polystyrene generated as.

폐 발포 폴리스티렌은 98%의 공기와 2%의 폴리스티렌으로 구성되어 있어, 본 발명에서와 같이 반응성 용제로서 스티렌 모노머 또는 메틸 메타크릴레이트를 사용하여 용해시키면, 발포 폴리스티렌에 포함되어 있던 공기가 각 셀(Cell)로부터 배제되어 감용되고 그 용액은 모노머중에 폴리머가 분산되어 있는 형태, 즉 시럽(Syrup)상이 된다. 이때 고 분자량의 폴리스티렌을 지나치게 다량으로 사용하게 되면 용액의 점도가 과도하게 높아지므로 용제에 대한 폐 발포 폴리스티렌의 실용적인 용해 한도를 50% 정도로 하여, 폐 발포 폴리스티렌 1 내지 50 중량%에 대하여 스티렌 모노머 또는 메틸 메타크릴레이트의 사용량은 전체 결합재 조성물의 중량을 기준으로 45 내지 94 중량% 정도로 한다.Waste foamed polystyrene is composed of 98% air and 2% polystyrene, and when dissolved using a styrene monomer or methyl methacrylate as a reactive solvent as in the present invention, the air contained in the foamed polystyrene is stored in each cell ( The solution is excluded from the cell, and the solution is in a form in which the polymer is dispersed in the monomer, that is, a syrup phase. At this time, if the high molecular weight polystyrene is used in an excessively large amount, the viscosity of the solution becomes excessively high, so that the practical dissolution limit of the waste expanded polystyrene to the solvent is about 50%, and the styrene monomer or methyl to 1 to 50% by weight of the waste expanded polystyrene The amount of methacrylate to be used is about 45 to 94% by weight based on the weight of the total binder composition.

폐 발포 폴리스티렌 용액중의 폴리스티렌 분자는 중합 반응에 직접적으로 관여하지는 않으나, 스티렌 모노머 또는 메틸 메타크릴레이트와 가교제인 트리메틸로프로판 트리메타크릴레이트와의 공중합 반응시 독자적인 고화체를 형성하며 중합 생성물과 일체화되어 매트릭스내에 고 밀도의 충진 효과와 결합력을 부여하게 되어 결과적으로 경화체의 강도 증진 효과를 가져오게 된다. 따라서, 작업성 및 강도 등을 고려해 볼 때 폐 발포 폴리스티렌의 최적 혼입량은 25 내지 30 중량%로 하는 것이 바람직하다.The polystyrene molecules in the waste foamed polystyrene solution are not directly involved in the polymerization reaction, but when copolymerized with styrene monomer or methyl methacrylate and the crosslinking trimethylropropane trimethacrylate, they form their own solids and are integrated with the polymerization product. It gives a high density of filling effect and binding force in the matrix, resulting in a strength enhancing effect of the cured product. Therefore, in consideration of workability, strength and the like, it is preferable that the optimum mixing amount of the waste expanded polystyrene is 25 to 30% by weight.

폐 발포 폴리스티렌 용해시 사용되는 용해조는 처리 대상물이 가연성유(제 2 석유류)에 속하므로, 내폭 구조 혹은 방폭 구조로 된 것을 사용하여야 하며, 또한 약간의 악취가 발생되기 때문에 설치 장소에 따라 배기 부분에 탈취 장치가 장착된 것을 사용하는 것이 좋다.The dissolution tank used for dissolving waste foamed polystyrene is to be treated with flammable oil (second petroleum), so it must be used with explosion-proof structure or explosion proof structure. It is better to use the one with the device.

이후, 스티렌 모노머 또는 메틸 메타크릴레이트에 폐 발포 폴리스티렌을 용해시켜 제조한 폐 발포 폴리스티렌 용액에는 가교제로서 트리메틸로프로판 트리메타크릴레이트를 첨가한다. 트리메틸로프로판 트리메타크릴레이트는 반응성이 좋은 삼관능성 모노머로서 스티렌 모노머 또는 메틸 메타크릴레이트와의 공중합 반응을 통해 삼차원 망상 구조의 중합체를 형성함으로써 매트릭스에 강성을 부여하는 역할을 한다. 가교제인 트리메틸로프로판 트리메타크릴레이트의 혼입량이 많아지면 경화 시간이 단축될 뿐 아니라, 내열성, 강도, 강성 등도 증가하게 되나, 그 혼입량이 50 중량% 이상이 되면 극단적인 취성 파괴 현상을 보이며, 결합재의 저장 안정성에도 나쁜 영향을 미치게 되므로 본 발명에서는 그 혼입량을 4 내지 50 중량%로 제한하는 것이 바람직하다.Thereafter, trimethyllopropane trimethacrylate is added to the waste foamed polystyrene solution prepared by dissolving waste foamed polystyrene in a styrene monomer or methyl methacrylate. Trimethyllopropane trimethacrylate is a highly reactive trifunctional monomer that plays a role of giving rigidity to the matrix by forming a polymer of three-dimensional network structure through copolymerization with styrene monomer or methyl methacrylate. When the amount of the crosslinking agent trimethyllopropane trimethacrylate is increased, not only the curing time is shortened but also the heat resistance, strength, and rigidity are increased. However, when the amount of the crosslinking agent is 50% by weight or more, the brittle fracture occurs. Since it will adversely affect the storage stability of the present invention, it is preferable to limit the amount of the mixture to 4 to 50% by weight.

상기에서 제조한 폐 발포 폴리스티렌 용액을 이용한 결합재의 경화는 중합개시제와 중합촉진제의 작용에 의해 이루어지므로, 이후 단계에서는 결합재 조성물에 중합개시제로서 유기 과산화물과 함께, N,N-디메틸-p-톨루이딘 또는 N,N-디메틸아닐린 같은 중합촉진제를 첨가한다.Since the curing of the binder using the waste foamed polystyrene solution prepared above is performed by the action of a polymerization initiator and a polymerization accelerator, in a subsequent step, N, N-dimethyl-p-toluidine or an organic peroxide is used as a polymerization initiator in the binder composition. A polymerization promoter such as N, N-dimethylaniline is added.

중합촉진제는 중합개시제를 분해하여 스티렌 모노머 또는 메틸 메타크릴레이트의 연쇄 중합, 스티렌 모노머 또는 메틸 메타크릴레이트와 가교제와의 공중합 반응을 유도하는 활성 라디칼의 생성을 돕는 역할을 한다. 따라서 가열 양생의 경우는 중합개시제의 열분해에 의해 활성 라디칼이 생성되어 중합 개시 반응이 일어나게 되므로 별도의 중합촉진제의 첨가가 불필요하게 된다.The polymerization promoter serves to assist in the generation of active radicals that decompose the polymerization initiator to induce chain polymerization of the styrene monomer or the methyl methacrylate and copolymerize the styrene monomer or the methyl methacrylate with the crosslinking agent. Therefore, in the case of heating curing, since active radicals are generated by the thermal decomposition of the polymerization initiator to cause a polymerization initiation reaction, the addition of a separate polymerization promoter is unnecessary.

본 발명에서는 중합개시제로서 유기 과산화물, 예를 들면 벤조일퍼옥사이드, 라우로일퍼옥사이드, 비스퍼옥사이드를 상기 결합재 주성분을 합한 양의 백중량부에 대한 중량부로서 0.5 내지 3 Phr 첨가하며, 중합촉진제로서 N,N-디메틸-p-톨루이딘 또는 N,N-디메틸아닐린을 상온 양생의 경우 0.01 내지 2 Phr 첨가한다.In the present invention, as the polymerization initiator, 0.5 to 3 Phr is added as an organic peroxide, for example, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, and bisperoxide, in parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount of the binder, and as a polymerization accelerator. N, N-dimethyl-p-toluidine or N, N-dimethylaniline is added at 0.01 to 2 Phr for room temperature curing.

폴리머 복합 재료 조성물의 경화 시간은 중합개시제와 중합촉진제의 첨가량을 조절함으로써 조정이 가능하며 경화체의 강도 및 경제성 등을 고려할 때, 각각의 첨가량은 전체 수지량에 대해서 중합개시제는 2 Phr을, 그리고 중합촉진제는 0.5 Phr를 사용하는 것이 바람직하다.The curing time of the polymer composite material composition can be adjusted by adjusting the addition amount of the polymerization initiator and the polymerization promoter.In consideration of the strength and economic efficiency of the cured product, each addition amount is 2 Phr for the total resin amount, and the polymerization is performed. The promoter is preferably 0.5 Phr.

본 발명의 또다른 성분인 실란 커플링제는 유기 재료인 결합재와 무기 재료인 골재 및 충진재와의 계면 접착력을 증진시키는 역할을 하는 바, 실란 커플링제의 첨가에 의해 약 10 내지 30% 정도의 강도 증가 효과가 나타나게 된다. 본 발명에서는 실란 커플링제로서 γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시 실란을 0.01 내지 1.5 Phr 범위에서 사용하며, 1 Phr 정도를 사용하는 것이 바람직하다.The silane coupling agent, which is another component of the present invention, serves to enhance the interfacial adhesion between the organic material, the binder, and the inorganic material, and the filler. The strength of the silane coupling agent is increased by about 10 to 30% by the addition of the silane coupling agent. The effect is shown. In the present invention, γ-methacryloxypropyltrimethoxy silane is used as the silane coupling agent in the range of 0.01 to 1.5 Phr, and preferably about 1 Phr is used.

상기한 결합재 주성분과 기타 보조 성분들을 첨가, 혼합한 후에는, 통상의 폴리머 콘크리트 및 모르타르 제조 방법에 따라 골재와 충진재를 적당량 첨가하여 비빔 작업한 후, 금형 몰드를 사용하여 소정의 형상과 크기로 성형한 다음, 20℃ 정도의 상온에서 5시간 내지 7일 동안 양생 및/또는 65 내지 80℃ 정도의 온도로 5시간 내지 24시간 동안 가열 양생함으로써 경화된 복합 재료를 제조한다.After adding and mixing the above-described binder main ingredient and other auxiliary ingredients, an appropriate amount of aggregate and filler is added and mixed according to a conventional polymer concrete and mortar manufacturing method, followed by beam forming, and molding into a predetermined shape and size using a mold mold. Then, the cured composite material is prepared by curing at room temperature of about 20 ° C. for 5 hours to 7 days and / or by heating curing at a temperature of about 65 to 80 ° C. for 5 hours to 24 hours.

이때 골재로는 모래, 쇄석, 쇄사, 규사, 폐 주물사, 세골재, 목모, 목편, 목재 칩 및 폐 타이어 분말로 구성된 군중에서 선택하여 사용하고, 충진재로는 탄산 칼슘, 실리카, 플라이 애쉬, 시멘트 또는 석고 등을 사용한다. 이들 골재와 충진재의 복합 재료내 함량은 그 종류나 입경, 이들을 이용하여 제조되는 폴리머 복합 재료의 경화 방법, 목적하는 경화품에 필요한 물성 및 용도 등을 종합적으로 고려하여 선택하여야 하며, 폴리머 복합 재료의 배합비는 통상적으로 전체 폴리머 복합 재료의 중량을 기준으로 결합재는 10 내지 20 중량%, 골재는 60 내지 80 중량%, 그리고 충진재는 10 내지 20 중량%의 범위에서 적절히 사용한다.At this time, the aggregate is selected from the group consisting of sand, crushed stone, subsidiary sand, silica sand, waste foundry sand, fine aggregate, wood wool, wood chips, wood chips and waste tire powder, and as a filler, calcium carbonate, silica, fly ash, cement or gypsum. Etc. The content of these aggregates and fillers in the composite material should be selected in consideration of their type and particle size, the method of curing the polymer composite material produced using them, and the properties and uses required for the desired cured product. The blending ratio is usually suitably used in the range of 10 to 20% by weight of the binder, 60 to 80% by weight of the aggregate, and 10 to 20% by weight of the filler based on the weight of the total polymer composite material.

이하, 본 발명의 결합재 조성물과 폴리머 복합 재료의 제조 과정과 이에 대한 물리적 특성 시험을 중심으로 실시예로서 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the manufacturing process of the binder composition and the polymer composite material of the present invention and physical property tests thereof.

하기 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 예시하고 설명하기 위해 제공된 것으로, 본 발명의 범위가 하기 실시예로만 한정되는 것으로 이해해서는 안된다.The following examples are provided to illustrate and explain the present invention in more detail, and the scope of the present invention should not be understood as being limited only to the following examples.

[실시예]EXAMPLE

본 실시예에서는 본 발명에 따라 폐 발포 폴리스티렌 용액을 주성분으로 하는 결합재 조성물과 이를 포함하는 폴리머 복합 재료를 제조하고, 이에 대한 사용가능 시간(Working life), 휨 강도 및 압축 강도 등 여러 가지 물리적 성능 시험을 실시하여, 그 결과를 종래의 폴리머 복합 재료 조성물과 비교함으로써 본 발명의 폴리머 복합 재료의 우수성을 입증하고자 한다.In the present embodiment, according to the present invention, a binder composition mainly composed of waste foamed polystyrene solution and a polymer composite material including the same are prepared, and various physical performance tests such as working life, bending strength, and compressive strength thereof are performed. It is intended to demonstrate the superiority of the polymer composite material of the present invention by comparing the results with conventional polymer composite material compositions.

본 실시예에서는 폴리머 복합 재료로서 각각 본 발명의 결합재와 종래의 결합재 조성물을 사용한 총 3종의 폴리머 모르타르를 제조하여 시험하였다.In this example, a total of three polymer mortars using the binder of the present invention and the conventional binder composition were prepared and tested as polymer composite materials, respectively.

구체적으로, 결합재로는 하기 표 1에 제시된 바와 같이 폐 발포 폴리스티렌 28 중량%, 스티렌 모노머 47 중량% 및 트리메틸로프로판 트리메타크릴레이트 25 중량%를 주성분으로 하고 보조 성분으로서 실란 커플링제 1.0 Phr(결합재 주성분을 합한 양의 백중량부에 대한 중량부), 벤조일퍼옥사이드 2.0 Phr 및 N,N-디메틸-p-톨루이딘 0.5 Phr을 함유하는 본 발명의 폴리머 결합재와 함께, 비교용으로 현재 폴리머 콘크리트 및 모르타르 복합 재료용 결합재로 널리 이용되고 있는 불포화 폴리에스테르 수지 및 폴리메틸 메타크릴레이트 수지를 각각 주성분으로 하는 2종의 종래 폴리머 결합재를 사용하였다.Specifically, as shown in Table 1 below, 28 wt% of waste foamed polystyrene, 47 wt% of styrene monomer, and 25 wt% of trimethyllopropane trimethacrylate were used as main components, and 1.0 Phr (binder as a secondary component) was used. By weight of the main component combined parts by weight), 2.0 Phr of benzoyl peroxide and 0.5 Phr of N, N-dimethyl-p-toluidine, together with the present polymer binder for comparison, presently polymer concrete and mortar Two conventional polymer binders each having an unsaturated polyester resin and a polymethyl methacrylate resin, which are widely used as binders for composite materials, were used.

본 발명의 폴리머 결합재는 밀도 약 15 ㎏/㎥의 폐 발포 폴리스티렌을 공업용 스티렌 모노머에 용해시켜 상온으로 냉각시킨 후, 트리메틸로프로판 트리메타크릴레이트를 혼합한 다음, 각종 보조 성분들을 첨가하여 제조하였다.The polymer binder of the present invention was prepared by dissolving waste expanded polystyrene having a density of about 15 kg / m 3 in an industrial styrene monomer, cooling to room temperature, mixing trimethylpropane trimethacrylate, and then adding various auxiliary components.

본 발명의 폴리머 결합재, 종래의 불포화 폴리에스테르 결합재 및 폴리메틸 메타크릴레이트 결합재 각각의 구성 성분과 그 함량은 하기 표 1에 제시된 바와 같으며, 비교용으로 사용된 종래의 폴리머 결합재는 가장 일반적으로 사용되는 것으로 여겨지는 조성비를 선택하여 제조하였다.The components and contents of each of the polymer binder, conventional unsaturated polyester binder and polymethyl methacrylate binder of the present invention are shown in Table 1 below, and the conventional polymer binder used for comparison is most commonly used. It was prepared by selecting a composition ratio that is considered to be.

폴리머 모르타르용 결합재 조성비Composition ratio of binder for polymer mortar 성분명Ingredient Name 함량content 본 발명의 결합재Binder of the Invention 주성분chief ingredient 폐 발포 폴리스티렌Waste foamed polystyrene 28 중량%28 wt% 스티렌 모노머Styrene monomer 47 중량%47 wt% 트리메틸로프로판 트리메타크릴레이트Trimethyllopropane Trimethacrylate 25 중량%25 wt% 보조성분Supplementary Ingredients 실란 커플링제Silane coupling agent 1.0 Phr1.0 Phr 벤조일퍼옥사이드Benzoyl peroxide 2.0 Phr2.0 Phr N,N-디메틸-p-톨루이딘N, N-dimethyl-p-toluidine 0.5 Phr0.5 Phr 폴리에스테르결합재Polyester binder 주성분chief ingredient 불포화 폴리에스테르 수지Unsaturated polyester resin 50 중량%50 wt% 스티렌 모노머Styrene monomer 50 중량%50 wt% 보조성분Supplementary Ingredients 메틸에틸케톤퍼옥사이드Methyl ethyl ketone peroxide 0.5 Phr0.5 Phr 옥탄산 코발트Octanoic acid cobalt 0.5 Phr0.5 Phr 폴리메틸 메타크릴레이트 결합재Polymethyl Methacrylate Binder 주성분chief ingredient 메틸 메타크릴레이트Methyl methacrylate 67.4 중량%67.4 wt% 트리메틸로프로판 트리메타크릴레이트Trimethyllopropane Trimethacrylate 1.8 중량%1.8 wt% 불포화 폴리에스테르 수지Unsaturated polyester resin 23.1 중량%23.1 wt% 폴리이소부틸 메타크릴레이트Polyisobutyl methacrylate 7.7 중량%7.7 wt% 보조성분Supplementary Ingredients 벤조일퍼옥사이드Benzoyl peroxide 2.0 Phr2.0 Phr N,N-디메틸-p-톨루이딘N, N-dimethyl-p-toluidine 0.5 Phr0.5 Phr

상기 표 1에 제시된 성분과 함량으로 제조된 본 발명의 결합재, 폴리에스테르 결합재 및 폴리메틸 메타크릴레이트 결합재를 결합재 성분으로 사용하고, 각각에 골재로서 규사(4호 및 7호)와 충진재로서 탄산 칼슘을 하기 표 2에 제시된 함량으로 배합하여 본 발명의 폴리머 모르타르(실시예 1), 폴리에스테르 모르타르(비교예 1) 및 폴리메틸 메타크릴레이트 모르타르(비교예 2)의 3종의 폴리머 모르타르를 제조하였다.Using the binder, the polyester binder and the polymethyl methacrylate binder of the present invention prepared in the components and contents shown in Table 1 as binder components, respectively, silica sand (No. 4 and No. 7) as aggregate and calcium carbonate as filler Was prepared in the amounts shown in Table 2 to prepare three types of polymer mortars of the present invention polymer mortar (Example 1), polyester mortar (Comparative Example 1) and polymethyl methacrylate mortar (Comparative Example 2) .

폴리머 모르타르의 배합비Mixing ratio of polymer mortar 성분명Ingredient Name 결합재Binder 충진재(탄산칼슘)Filling Material (Calcium Carbonate) 골재(규사)Aggregate 4호No. 4 7호No. 7 함량(중량%)Content (% by weight) 18.018.0 16.416.4 49.249.2 16.416.4

상기 표 2에 제시된 배합비로 제조한 3종의 폴리머 모르타르를 40 mm ×40 mm ×160 mm 크기의 금형 몰드를 사용하여 성형한 후, 각각을 20℃에서 7일간 상온 양생하여 경화시킨 경화품과 20℃에서 1일간 상온 양생후 70℃에서 15시간 동안 가열 양생시켜 경화시킨 경화품, 2종의 양생 경화품을 수득하였다.The three polymer mortars prepared at the compounding ratios shown in Table 2 above were molded using a mold of 40 mm × 40 mm × 160 mm, and then cured by curing at room temperature for 7 days at 20 ° C. and 20 After curing at room temperature for 1 day at room temperature and cured by heating and curing at 70 ℃ for 15 hours to obtain a cured product, two kinds of cured cured product.

각각에 대해 사용가능 시간, 휨 강도 및 압축 강도에 대한 시험을 실시한 결과, 하기 표 3에 제시된 바와 같은 시험 수치를 얻을 수 있었다.Tests for usable time, flexural strength and compressive strength for each resulted in test values as shown in Table 3 below.

실시예 및 비교예에 대한 물리적 성능Physical Performance for Examples and Comparative Examples 사용가능시간(분)Available time (minutes) 휨 강도(MPa)Flexural strength (MPa) 압축 강도(MPa)Compressive strength (MPa) 상온양생Room temperature curing 상온양생+가열양생Room temperature curing + heating curing 상온양생Room temperature curing 상온양생+가열양생Room temperature curing + heating curing 실시예 1 (본 발명의 폴리머 모르타르)Example 1 (Polymer Mortar of the Invention) 3030 19.119.1 23.323.3 65.365.3 102.4102.4 비교예 1 (폴리에스테르 모르타르)Comparative Example 1 (Polyester Mortar) 3636 20.020.0 30.030.0 55.155.1 93.093.0 비교예 2 (폴리메틸 메타크릴레이트 모르타르)Comparative Example 2 (Polymethyl methacrylate mortar) 3030 24.024.0 31.231.2 73.073.0 107.3107.3

상기 표 3에 따르면, 폐 발포 폴리스티렌 용액을 결합재로 사용한 본 발명의 폴리머 모르타르(실시예 1)의 경우, 종래의 폴리에스테르 모르타르(비교예 1) 및폴리메틸 메타크릴레이트 모르타르(비교예 2)와 비교하여 사용가능 시간이 비슷하게 나타나고, 휨 강도나 압축 강도 또한 전혀 뒤떨어지지 않으며, 특히 압축 강도면에서는 폴리에스테르 모르타르(비교예 1)에 비해 상온 양생 및 상온 양생 + 가열 양생 모두 오히려 높은 수치를 나타내는 것으로 나타났다.According to Table 3, in the case of the polymer mortar (Example 1) of the present invention using the waste foamed polystyrene solution as a binder, the conventional polyester mortar (Comparative Example 1) and polymethyl methacrylate mortar (Comparative Example 2) Compared to the available time, the flexural strength and the compressive strength are also inferior at all, especially in terms of compressive strength, both room temperature curing and room temperature curing + heating curing compared to the polyester mortar (Comparative Example 1) is rather high values appear.

본 발명의 결합재 조성물 및 이를 포함하는 폴리머 복합 재료는 폐기물로 다량 발생되고 있는 폐 발포 폴리스티렌을 이용하기 때문에 불포화 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 폴리메틸 메타크릴레이트 수지 등을 결합재 성분으로 이용하는 종래의 폴리머 복합 재료에 비해 제조 원가가 저렴하며, 휨 강도 및 압축 강도 등 물리적 성능 또한 기존의 복합 재료에 상응하는 성능을 가지는 장점이 있다.Since the binder composition of the present invention and the polymer composite material including the same use waste foamed polystyrene generated in a large amount as waste, a conventional polymer composite using unsaturated polyester resin, epoxy resin, polymethyl methacrylate resin, etc. as a binder component. The manufacturing cost is lower than that of the material, and the physical performance such as bending strength and compressive strength is also advantageous in that it has a performance corresponding to that of the existing composite material.

또한, 본 발명은 폐 발포 폴리스티렌을 반응성 용제인 스티렌 모노머 또는 메틸 메타크릴레이트에 용해시킨 용액을 직접 폴리머 복합 재료용 결합재로 사용하기 때문에 별도의 용제 분리 과정이 필요치 않아 제조 과정이 간단하고, 복잡한 관련 설비를 필요로 하지 않으며 간단한 용해기와 혼합 설비만으로도 제조가 가능하기 때문에 다른 재활용 방법에 비해 비용 절감과 공정 단축 효과를 갖는다.In addition, since the present invention uses a solution in which waste foamed polystyrene is dissolved in a reactive solvent, styrene monomer or methyl methacrylate, as a binder for a polymer composite material, a separate solvent separation process is not required. It requires no equipment and can be manufactured with simple dissolving and mixing equipment, which saves costs and shortens the process compared to other recycling methods.

따라서, 본 발명은 폐기물인 발포 폴리스티렌을 건설 자재용으로 재활용하는 획기적인 방안으로, 합성 고분자 대체 효과가 뛰어나고, 기존의 폐 발포 폴리스티렌 재활용 방법과 비교하여 에너지 소비량이나 2차 공해의 발생량이 적기 때문에 지구 환경에 대한 부하가 적은 환경 보호적 측면에서도 우수한 효과를 제공한다.Therefore, the present invention is a groundbreaking way to recycle the waste expanded polystyrene for construction materials, has excellent effect of replacing the synthetic polymer, and less energy consumption or secondary pollution compared with the conventional waste foamed polystyrene recycling method, the global environment It also has an excellent effect in terms of environmental protection with low load on.

Claims (11)

전체 조성물에 대하여 1 내지 50 중량%의 폐 발포 폴리스티렌(EPS), 반응성 용제로서 45 내지 94 중량%의 스티렌 모노머(SM) 또는 메틸 메타크릴레이트(MMA) 및 가교제로서 4 내지 50 중량%의 트리메틸로프로판 트리메타크릴레이트(TMPTMA)를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 복합 재료용 결합재 조성물.1 to 50% by weight of waste expanded polystyrene (EPS), 45 to 94% by weight of styrene monomer (SM) or methyl methacrylate (MMA) as a reactive solvent and 4 to 50% by weight of trimethyl as crosslinking agent relative to the total composition A binder composition for a polymer composite material, comprising propane trimethacrylate (TMPTMA). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 커플링제로서 0.01 내지 1.5 Phr(Parts per hundred parts of resin; 상기 결합재 주성분인 폐 발포 폴리스티렌, 스티렌 모노머 또는 메틸 메타크릴레이트 및 트리메틸로프로판 트리메타크릴레이트를 합한 양의 백중량부에 대한 중량부)의 실란 및 중합개시제로서 0.5 내지 3 Phr의 유기 과산화물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 복합 재료용 결합재 조성물.0.01 to 1.5 Phr (Parts per hundred parts of resin) as a coupling agent (in parts by weight based on the combined amount of waste foamed polystyrene, styrene monomer or methyl methacrylate and trimethylropropane trimethacrylate) A binder composition for a polymer composite material, further comprising 0.5 to 3 Phr of organic peroxide as a silane and a polymerization initiator. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 실란이 γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시 실란이고, 상기 유기 과산화물이 벤조일퍼옥사이드, 라우로일퍼옥사이드 또는 비스퍼옥사이드인 것을 특징으로 하는 폴리머 복합 재료용 결합재 조성물.The said silane is (gamma)-methacryloxypropyl trimethoxy silane, and the said organic peroxide is benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, or bisperoxide, The binder composition for polymeric composite materials characterized by the above-mentioned. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 폴리머 복합 재료를 상온 양생하는 경우, 중합촉진제로서 0.01 내지 2 Phr의 N,N-디메틸-p-톨루이딘(DMT) 또는 N,N-디메틸아닐린(DMA)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 복합 재료용 결합재 조성물.When the polymer composite material is cured at room temperature, the polymer further comprises 0.01 to 2 Phr of N, N-dimethyl-p-toluidine (DMT) or N, N-dimethylaniline (DMA) as a polymerization accelerator. Binder composition for composite materials. 골재, 충진재 및 결합재 조성물을 포함하는 폴리머 복합 재료에 있어서, 상기 결합재 조성물이 전체 결합재 조성물 중량에 대하여 1 내지 50 중량%의 폐 발포 폴리스티렌, 반응성 용제로서 45 내지 94 중량%의 스티렌 모노머 또는 메틸 메타크릴레이트, 가교제로서 4 내지 50 중량%의 트리메틸로프로판 트리메타크릴레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 복합 재료.In a polymer composite material comprising an aggregate, a filler and a binder composition, the binder composition comprises 1 to 50% by weight of waste expanded polystyrene, 45 to 94% by weight of styrene monomer or methyl methacrylate as a reactive solvent, based on the total binder composition weight. A polymer composite material comprising 4 to 50% by weight of trimethyllopropane trimethacrylate as a rate and a crosslinking agent. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 결합재 조성물이 커플링제로서 0.01 내지 1.5 Phr의 실란 및 중합개시제로서 0.5 내지 3 Phr의 유기 과산화물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 복합 재료.And wherein the binder composition further comprises 0.01 to 1.5 Phr of silane as coupling agent and 0.5 to 3 Phr of organic peroxide as polymerization initiator. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 실란이 γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시 실란이고, 상기 유기 과산화물이 벤조일퍼옥사이드, 라우로일퍼옥사이드 또는 비스퍼옥사이드인 것을 특징으로 하는 폴리머 복합 재료.The said silane is (gamma) -methacryloxypropyl trimethoxy silane, and the said organic peroxide is benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, or bis peroxide, The polymer composite material characterized by the above-mentioned. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 폴리머 복합 재료를 상온 양생하는 경우, 상기 결합재 조성물이 중합촉진제로서 0.01 내지 2 Phr의 N,N-디메틸-p-톨루이딘 또는 N,N-디메틸아닐린을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 복합 재료.When curing the polymer composite material at room temperature, the binder composition further comprises 0.01 to 2 Phr of N, N-dimethyl-p-toluidine or N, N-dimethylaniline as a polymerization accelerator. . 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 폴리머 복합 재료는 폴리머 콘크리트 또는 폴리머 모르타르인 것을 특징으로 하는 폴리머 복합 재료.Wherein said polymeric composite material is polymeric concrete or polymeric mortar. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 골재가 모래, 쇄석, 쇄사, 규사, 폐 주물사, 세골재, 목모, 목편, 목재 칩 또는 폐 타이어 분말이고, 상기 충진재가 탄산 칼슘, 실리카, 플라이 애쉬, 시멘트 또는 석고인 것을 특징으로 하는 폴리머 복합 재료.The aggregate is sand, crushed stone, broken sand, silica sand, waste foundry sand, fine aggregate, wood wool, wood chips, wood chips or waste tire powder, and the filler is calcium carbonate, silica, fly ash, cement or gypsum. . 제 5 항의 폴리머 복합 재료를 혼합, 비빔 작업하고, 성형한 후, 상온 및 가열 양생하는 것을 특징으로 하는 경화된 폴리머 복합 재료의 제조 방법.A method for producing a cured polymer composite material, wherein the polymer composite material of claim 5 is mixed, vibrated and molded, followed by room temperature and heat curing.
KR10-2001-0016829A 2001-03-30 2001-03-30 A binder composition comprising waste expanded polystyrene solution, a polymer composite material using it and a method for preparing a hardened product KR100394465B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0016829A KR100394465B1 (en) 2001-03-30 2001-03-30 A binder composition comprising waste expanded polystyrene solution, a polymer composite material using it and a method for preparing a hardened product

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0016829A KR100394465B1 (en) 2001-03-30 2001-03-30 A binder composition comprising waste expanded polystyrene solution, a polymer composite material using it and a method for preparing a hardened product

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20020076733A KR20020076733A (en) 2002-10-11
KR100394465B1 true KR100394465B1 (en) 2003-08-14

Family

ID=27699302

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2001-0016829A KR100394465B1 (en) 2001-03-30 2001-03-30 A binder composition comprising waste expanded polystyrene solution, a polymer composite material using it and a method for preparing a hardened product

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100394465B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100706263B1 (en) * 2005-05-10 2007-04-11 강좌영 Composition for transparent binder
KR100994833B1 (en) 2010-07-12 2010-11-16 애경화학 주식회사 Polymer Concrete Composition Using Waste Foundry Sand
KR101094429B1 (en) 2011-07-21 2011-12-15 이종석 Eco-friendly methyl methacrylate anti-slip paint composition and non-slip packaging method

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101504218B1 (en) * 2014-06-12 2015-03-30 강원대학교산학협력단 Fiber glass reinforced polymer concrete manhole

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100706263B1 (en) * 2005-05-10 2007-04-11 강좌영 Composition for transparent binder
KR100994833B1 (en) 2010-07-12 2010-11-16 애경화학 주식회사 Polymer Concrete Composition Using Waste Foundry Sand
KR101094429B1 (en) 2011-07-21 2011-12-15 이종석 Eco-friendly methyl methacrylate anti-slip paint composition and non-slip packaging method

Also Published As

Publication number Publication date
KR20020076733A (en) 2002-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gao et al. Unsaturated polyester resin concrete: A review
US9919974B2 (en) High-strength geopolymer composite cellular concrete
Kou et al. A novel polymer concrete made with recycled glass aggregates, fly ash and metakaolin
KR102032733B1 (en) Method of manufacturing polymer concrete using construction waste materials, industrial waste materials, and polymer concrete produced by the method
Mou et al. Products made from nonmetallic materials reclaimed from waste printed circuit boards
Byung-Wan et al. Mechanical properties of polyester polymer concrete using recycled polyethylene terephthalate
Ozbakkaloglu et al. Short-term mechanical properties of concrete containing recycled polypropylene coarse aggregates under ambient and elevated temperature
KR100394465B1 (en) A binder composition comprising waste expanded polystyrene solution, a polymer composite material using it and a method for preparing a hardened product
Taha et al. Polymer concrete
AU2020102838A4 (en) Method of preparation of conplas paver block utilizing waste polythene bags
Ribeiro et al. Mechanical behaviour analysis of polyester polymer mortars modified with recycled GFRP waste materials
WO2010030048A1 (en) The polymer concrete composition containing atomizing steel slag and the manufacturing method thereof
KR100376231B1 (en) Polymer concrete foam and preparation method thereof
KR100718949B1 (en) Method for Preparing lightweight panel of Waste Fiber Reinforced Plastics and lightweight panel manufactured thereof
KR101159547B1 (en) Polymer Concrete composition recycling waste expended polystyrene as a Shrinkage Reducing Agent, Polymer Concret and Manufacturing Method thereof
KR100386969B1 (en) The method for manufacturing and Unsaturated Polyester Mortar
Kibria et al. Effect of Recycled Polystyrene Polymer in Concrete as a Coarse Aggregate
CN1316460A (en) Light insulating material prepared from waste foamed polyphenyl material and its preparing process
CN112479654A (en) Recycled concrete and preparation method thereof
KR102017954B1 (en) Self-healing sulfur polymer composites using binary cement and superabsorbent polymer
JP3609352B2 (en) Composite material
KR0139552B1 (en) Method for preparing cement polymer composites materials having super strength properties
El-Khatib et al. Flexural and Shear Strengths of Structural Concrete Containing Plastic Wastes and Styrene–Butadiene Rubber Latex
KR20010046210A (en) Recycling of waste fiber reinforced plastics
Liu Recycled plastics as fillers in polymer cement concrete composites

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20070727

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee