KR100441423B1 - 자외선 분해 억제용 폴리머 모르타르 조성물 - Google Patents

자외선 분해 억제용 폴리머 모르타르 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자외선 분해 억제 효과를 갖는 폴리머 모르타르 조성물에 관한 것으로, 폴리머 레진 100중량부에 대하여 필러 100중량부 내지 150중량부, 골재로 최대입경이 0.27±0.02mm인 규사 520중량부 내지 570중량부를 포함하도록 함을 특징으로 하는 자외선 분해 억제용 폴리머 모르타르 조성물을 제공함으로서, 외부에 노출되는 폴리머 콘크리트 구조물용 폴리머 모르타르 조성물에 자외선 흡수제(ultraviolet light absorber)를 첨가하지 않고도 자외선에 장기 노출시 자외선 분해 억제 성능을 갖도록 하여 자외선 노출에 의한 구조물의 열화 및 물성 변화를 효율적으로 방지할 수 있다.

Description

자외선 분해 억제용 폴리머 모르타르 조성물{A polymer mortar composition for prevent the polymer decomposition by ultraviolet}
본 발명은 자외선 분해 억제 효과를 갖는 폴리머 모르타르 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부에 노출되는 폴리머 콘크리트 구조물용 폴리머 모르타르 조성물에 자외선 흡수제(ultraviolet light absorber)를 첨가하지 않고도 자외선에 장기 노출시 자외선 분해 억제 성능을 갖는 폴리머 모르타르 조성물을 제공함으로써 자외선 노출에 의한 구조물의 열화 및 물성 변화를 효율적으로 방지할 수 있도록 한 자외선 분해 억제용 폴리머 모르타르 조성물에 관한 것이다.
근래에 들어 신건설재료 가운데 폴리머 모르타르를 포함하는 폴리머 콘크리트는 건설산업 분야에서 그 사용이 급격히 증가하고 있는 추세이다. 이는 폴리머 모르타르의 강도특성, 내충격성, 내약품성 및 내동결융해 등 제반성질이 시멘트 모르타르나 콘크리트에 비해 우수할뿐만 아니라 고강도에 의한 부재의 단면축소로 제품제조단가가 그 성능에 비해 그다지 비싸지 않기 때문이다. 또한 경화제량과 양생온도 등 조건에 의해 경화시간을 자유롭게 조절 할 수 있어 프리캐스트 제품제조시 거푸집의 회전율을 높일 수 있는 이점도 있다.
그러나 폴리머 모르타르나 콘크리트는 지하구조물에 설치될 경우에는 문제점이 없으나 태양광선에 장시간 노출되는 지상에 설치되는 폴리머 모르타르나 콘크리트 구조물의 경우 바인더로 사용되는 폴리머의 태양광선에 의한 노화 및 열화현상이 발생한다. 즉, 태양광선으로 부터 조사되는 에너지중 290nm 이하의 자외선은 오존에 의해 완전히 흡수되고, 290nm 내지 400nm 영역의 자외선이 공기중의 산소와의 공동작용으로 불포화 폴리에스터 수지 분자중의 라디칼의 산화반응을 일으키고 과산화 래디칼, 하이드로바옥사이드의 생성을 촉진시켜 열화를 급속하게 진행시킨다.
이와 같은 폴리머 모르타르나 콘크리트의 내후성이 약한 단점은 강도, 내약품성 및 내동결융해성이 일반 시멘트 모르타르나 콘크리트에 비해 현저히 뛰어남에도 불구하고 폴리머 모르타르나 콘크리트 제품의 응용범위를 제한하는 중요원인의 하나이다.
불포화 폴리에스터 수지의 내후화 처리방법으로 산화방지제, 자외선 차단제 및 흡수제, 분해방지용 안정제의 사용과 내후성이 있는 모노머(MMA)와의 공중합 등 방법이 제안된다.
그러나 첨가물의 첨가에 의한 내후성 증진 방법은 제조단가 상승이나 역학적 성질 등 물성저하의 우려가 있다.
이러한 문제점을 해결하고자 본 발명자는 폴리머 모르타르 조성물 제조시 자외선 흡수제 등 첨가제를 첨가하지 않고서도 자외선 분해 억제 효과를 갖도록 연구한 끝에, 상기 폴리머 모르타르 조성물이 일정 비율을 형성할 경우 자외선 흡수제를 첨가한 것과 동일한 효과인 자외선 분해 억제효과를 얻을 수 있음을 확인하고,본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서 본 발명은 외부에 노출되는 폴리머 콘크리트 구조물용 폴리머 모르타르 조성물에 자외선 흡수제를 첨가하지 않고도 자외선에 의한 폴리머의 분해를 억제할 수 있도록 한 내후성 증진 폴리머 모르타르 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은
폴리머 레진과 필러 및 세골재를 포함하는 폴리머 모르타르 조성물에 있어서, 상기 조성물이 폴리머 레진 100중량부에 대하여 필러 100중량부 내지 150중량부, 골재로 최대입경이 0.27±0.02mm인 규사 520중량부 내지 570중량부를 포함하도록 함을 특징으로 하는 자외선 분해 억제용 폴리머 모르타르 조성물을 제공함으로서 달성할 수 있다.
이하 본 발명을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 폴리머 모르타르 조성물 제조시 자외선 흡수제를 첨가하지 않고서도 자외선에 의한 폴리머의 분해 억제 효과를 갖도록 한 것으로 통상의 폴리머 레진과 필러 및 골재로 구성되는 폴리머 모르타르 조성물이 일정비율로 형성되면 자외선 흡수제를 첨가한 것과 동일한 성능을 얻을 수 있다. 따라서 본 발명의 특징은 그 조성비에 있다. 이하의 설명에서는 조성비에 중점을 두고 설명한다.
폴리머 레진은 폴리머 모르타르 제조시 통상적으로 사용되는 수지를 사용할 수 있다. 본 발명에서는 상기 폴리머 레진으로 스틸렌 모노머의 함량이 38%인 불포화 폴리에스테르 수지 87중량% 내지 93중량%와 옥탄산 코발트 6중량% 내지 10중량% 및 잔량이 촉매인 메틸에틸케톤 프록사이드로 구성된 것을 사용하였다.
상기한 폴리머 레진에 충진제와 골재를 첨가하여 비빔하면 폴리머 모르타르를 제조할 수 있으며, 이때 상기 충진제와 골재는 통상적으로 사용되는 것에서 선택하여 사용할 수 있다. 본 발명에서는 상기 충진제로 중질 탄산칼슘을 사용하였다. 또, 골재로는 함수율이 0.1%미만이고 최대입경이 0.27±0.02mm인 규사를 사용하였다.
충진제는 폴리머 레진 100중량부에 대하여 100중량부 내지 150중량부 포함되도록 하였다. 이때 상기 충진제의 함량이 100중량부 미만으로 포함될 경우 모르타르의 점성이 떨어지고 치밀한 구조를 가질 수 없어 충분한 강도발현도 불가능하다는 문제점이 있다. 또한 충진제의 함량이 150중량부를 초과할 경우 과다한 비표면적에 의해 이를 감싸는데 필요한 폴리머 레진의 양이 증가하여 동일 폴리머 레진 사용시 작업성 및 강도저하의 원인이 된다. 따라서 상기 범위내에서 충진제를 사용하는 것이 바람직하다.
골재는 폴리머 레진 100중량부에 대하여 520중량부 내지 570중량부 포함되도록 하였다. 이때 상기 골재의 함량이 520중량부 미만으로 포함될 경우 밀실한 폴리머 모르타르 및 내후성의 폴리머 모르타르를 얻을 수 없게 된다. 또한 골재의 함량이 570중량부를 초과할 경우 작업성이나 강도저하의 문제점이 있다. 따라서 골재의 함량은 520중량부 내지 570중량부로 하는 것이 바람직하다.
상기한 범위를 갖는 폴리머 레진과 충진제 및 골재를 통상의 방법으로 비빔하면 본 발명에 따른 폴리머 모르타르 조성물을 얻을 수 있다. 즉, 상기와 같은 범위내에서 폴리머 레진과 충진제 및 골재가 혼합될 경우 자외선 흡수제를 첨가하지 않고도 자외선에 의한 폴리머의 분해를 억제할 수 있는 효과를 볼 수 있다. 따라서 상기한 폴리머 모르타르 조성물을 이용하여 제조된 구조물의 경우 자외선 노출에 의한 구조물의 열화를 효율적으로 방지할 수 있다.
이하 본 발명은 하기한 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명하기로 하나 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
불포화 폴리에스테르 수지 1kg과 중질 탄산칼슘 0.8kg 및 입도 0.25±0.02mm인 규사 5.7kg을 통상의 방법으로 혼합 비빔하여 폴리머 모르타르를 제조하였다. 또한 상기 제조된 폴리머 모르타르와 자외선 흡수제 첨가에 의한 폴리머 모르타르의 자외선에 대한 저항성을 비교하기 위해 같은 배합비를 갖는 폴리머 모르타르에 자외선 흡수제(TINUVIN 320 : 시바스페설티케미칼스) 3g을 첨가하고, 상기 자외선 흡수제가 첨가된 것과 첨가되지 않은 것을 다음과 같은 방법으로 색차 및 강도를 측정하였다.
- 색차 -
상기 제조된 폴리머 모르타르에 황색안료(수지의 3%)를 혼합한 다음 이를 6.5×2.5cm의나무판에 코팅하여 시험체를 제조하다. 상기 시험체를 내후성 시험기(Xenon lamp, 52±3℃, chamber humidity 50±5%, specimen rack diameter20inches)를 사용하여 100, 400, 800, 1600시간 촉진열화시킨 다음 KS A 0066의 규정에 따라 색차를 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 이때 색차는 X-Rite사의 색차계를 사용하여 ΔL, Δa 및 Δb를 측정하고 하기 수학식 1을 이용하여 ΔE(색차)를 산출하였다.
- 강도 -
자외선 흡수제 첨가는 폴리머 모르타르의 제조단가를 상승시킴은 물론 강도 등 역학적 성질을 저하시킨다. 자외선 흡수제 첨가에 의한 폴리머 모르타르의 물성변화를 고찰하기 위해 역학적 성질중 가장 대표적인 압축강도와 휨강도시험을 통하여 자외선 첨가 유·무에 따른 압축강도를 비교하였다. 압축 및 휨강도용 시험체는 KS F 2419(폴리에스터 레진 콘크리트의 강도시험용 시험체 제작방법)에 준하여 제작하였으며 압축강도 시험은 KS F 2481 (폴리에스터 레진 콘크리트의 압축강도 시험방법), 휨강도 시험은 KS F 2482 (폴리에스터 레진 콘크리트의 휨강도 시험방법)에 준하여 200tf의 UTM를 사용하여 실시하였다.
<실시예 2>
불포화 폴리에스테르 수지 1kg과 중질 탄산칼슘 1kg 및 입도 0.25±0.02mm인 규사 5.7kg을 통상의 방법으로 혼합 비빔하여 폴리머 모르타르를 제조하였다. 또한 상기 제조된 폴리머 모르타르와 자외선 흡수제 첨가에 의한 폴리머 모르타르의 자외선에 대한 저항성을 비교하기 위해 같은 배합비를 갖는 폴리머 모르타르에 자외선 흡수제(TINUVIN 320 : 시바스페설티케미칼스) 3g을 첨가하고, 상기 자외선 흡수제가 첨가된 것과 첨가되지 않은 것을 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 색차 및 강도를 측정하였다.
<실시예 3>
불포화 폴리에스테르 수지 1kg과 중질 탄산칼슘 1.25kg 및 입도 0.25±0.02mm인 규사 5.7kg을 통상의 방법으로 혼합 비빔하여 폴리머 모르타르를 제조하였다. 또한 상기 제조된 폴리머 모르타르와 자외선 흡수제 첨가에 의한 폴리머 모르타르의 자외선에 대한 저항성을 비교하기 위해 같은 배합비를 갖는 폴리머 모르타르에 자외선 흡수제(TINUVIN 320 : 시바스페설티케미칼스) 3g을 첨가하고, 상기 자외선 흡수제가 첨가된 것과 첨가되지 않은 것을 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 색차 및 강도를 측정하였다.
<실시예 4>
불포화 폴리에스테르 수지 1kg과 중질 탄산칼슘 1.5kg 및 입도 0.25±0.02mm인 규사 5.7kg을 통상의 방법으로 혼합 비빔하여 폴리머 모르타르를 제조하였다. 또한 상기 제조된 폴리머 모르타르와 자외선 흡수제 첨가에 의한 폴리머 모르타르의 자외선에 대한 저항성을 비교하기 위해 같은 배합비를 갖는 폴리머 모르타르에 자외선 흡수제(TINUVIN 320 : 시바스페설티케미칼스) 3g을 첨가하고, 상기 자외선 흡수제가 첨가된 것과 첨가되지 않은 것을 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 색차 및 강도를 측정하였다.
<실시예 5>
불포화 폴리에스테르 수지 1kg과 중질 탄산칼슘 1.7kg 및 입도 0.25±0.02mm인 규사 5.7kg을 통상의 방법으로 혼합 비빔하여 폴리머 모르타르를 제조하였다. 또한 상기 제조된 폴리머 모르타르와 자외선 흡수제 첨가에 의한 폴리머 모르타르의 자외선에 대한 저항성을 비교하기 위해 같은 배합비를 갖는 폴리머 모르타르에 자외선 흡수제(TINUVIN 320 : 시바스페설티케미칼스) 3g을 첨가하고, 상기 자외선 흡수제가 첨가된 것과 첨가되지 않은 것을 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 색차 및 강도를 측정하였다.
<실시예 6>
불포화 폴리에스테르 수지 1kg과 중질 탄산칼슘 1.25kg 및 입도 0.25±0.02mm인 규사 4.7kg을 통상의 방법으로 혼합 비빔하여 폴리머 모르타르를 제조하였다. 또한 상기 제조된 폴리머 모르타르와 자외선 흡수제 첨가에 의한 폴리머 모르타르의 자외선에 대한 저항성을 비교하기 위해 같은 배합비를 갖는 폴리머 모르타르에 자외선 흡수제(TINUVIN 320 : 시바스페설티케미칼스) 3g을 첨가하고, 상기 자외선 흡수제가 첨가된 것과 첨가되지 않은 것을 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 색차 및 강도를 측정하였다.
<실시예 7>
불포화 폴리에스테르 수지 1kg과 중질 탄산칼슘 1.25kg 및 입도 0.25±0.02mm인 규사 5.2kg을 통상의 방법으로 혼합 비빔하여 폴리머 모르타르를 제조하였다. 또한 상기 제조된 폴리머 모르타르와 자외선 흡수제 첨가에 의한 폴리머 모르타르의 자외선에 대한 저항성을 비교하기 위해 같은 배합비를 갖는 폴리머 모르타르에 자외선 흡수제(TINUVIN 320 : 시바스페설티케미칼스) 3g을 첨가하고, 상기 자외선 흡수제가 첨가된 것과 첨가되지 않은 것을 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 색차 및 강도를 측정하였다.
<실시예 8>
불포화 폴리에스테르 수지 1kg과 중질 탄산칼슘 1.25kg 및 입도 0.25±0.02mm인 규사 5.4kg을 통상의 방법으로 혼합 비빔하여 폴리머 모르타르를 제조하였다. 또한 상기 제조된 폴리머 모르타르와 자외선 흡수제 첨가에 의한 폴리머 모르타르의 자외선에 대한 저항성을 비교하기 위해 같은 배합비를 갖는 폴리머 모르타르에 자외선 흡수제(TINUVIN 320 : 시바스페설티케미칼스) 3g을 첨가하고, 상기 자외선 흡수제가 첨가된 것과 첨가되지 않은 것을 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 색차 및 강도를 측정하였다.
<실시예 9>
불포화 폴리에스테르 수지 1kg과 중질 탄산칼슘 1.25kg 및 입도 0.25±0.02mm인 규사 6.0kg을 통상의 방법으로 혼합 비빔하여 폴리머 모르타르를 제조하였다. 또한 상기 제조된 폴리머 모르타르와 자외선 흡수제 첨가에 의한 폴리머 모르타르의 자외선에 대한 저항성을 비교하기 위해 같은 배합비를 갖는 폴리머 모르타르에 자외선 흡수제(TINUVIN 320 : 시바스페설티케미칼스) 3g을 첨가하고, 상기 자외선 흡수제가 첨가된 것과 첨가되지 않은 것을 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 색차 및 강도를 측정하였다.
구 분 색 차 강 도
100hrs 400hrs 800hrs 1600hrs 휨강도(kgf/cm2) 압축강도(kgf/cm2)
ΔE ΔE ΔE ΔE
실시예 1 첨 가 5.12 6.88 8.92 9.51 175 740
무첨가 7.32 8.77 10.54 11.02 185 780
실시예 2 첨 가 4.41 6.01 7.29 7.66 186 785
무첨가 5.63 7.12 8.21 8.44 205 805
실시예 3 첨 가 4.41 6.08 7.22 7.68 190 790
무첨가 5.51 7.06 8.11 8.36 210 815
실시예 4 첨 가 4.41 5.97 7.24 7.65 180 775
무첨가 5.62 7.11 8.18 8.44 200 800
실시예 5 첨 가 5.09 6.85 8.83 9.38 160 735
무첨가 7.31 8.75 10.51 10.89 175 775
실시예 6 첨 가 5.27 6.77 8.62 9.28 158 740
무첨가 7.29 8.65 10.22 10.78 177 780
실시예 7 첨 가 4.42 6.11 7.21 7.65 178 780
무첨가 5.52 7.07 8.09 8.34 205 810
실시예 8 첨 가 4.33 6.10 7.18 7.65 180 790
무첨가 5.54 7.11 8.12 8.44 208 820
실시예 9 첨 가 5.11 6.86 8.91 9.45 158 712
무첨가 7.33 8.76 10.55 10.98 165 745
상기 표 1에서 보는 바와 같이 모든 실시예는 자외선 흡수제를 첨가한 것과 첨가하지 않은 것이 약간의 색차 차이를 나타냄을 알 수 있는데, 특히 자외선 흡수제를 첨가한 것이 색차가 보다 작은 것을 알 수 있다. 이는 자외선 흡수제에 의해 폴리머 레진이 분해되는 것을 방지함으로서 첨가하지 않은 것에 비해서 색차가 작은 것이다.
그러나 상기 실시예 중에서 충진제의 첨가량을 변화시키면서 실시한 실시예1 내지 실시예5에 있어서, 본 발명의 바람직한 범위내에서 충진제를 첨가한 실시예인 실시예2 내지 실시예 4의 경우 자외선 흡수제를 첨가한 것과 첨가하지 않은 것의 색차가 거의 같아짐을 알 수 있다. 이것은 자외선 흡수제를 첨가하지 않고도 폴리머 레진의 분해를 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있음을 나타낸다.
마찬가지로 골재의 첨가량을 변화시키면서 실시한 실시예6 내지 실시예9에 있어서, 본 발명의 바람직한 범위내에서 골재를 첨가한 실시예7 및 실시예8의 경우 자외선 흡수제를 첨가한 것과 첨가하지 않은 것의 색차가 거의 같아짐을 알 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 외부에 노출되는 폴리머 모르타르 조성물에 자외선 흡수제를 첨가하지 않고도 자외선에 장기 노출시 폴리머의 자외선 분해 억제 효과를 갖도록 한 자외선 분해 억제용 폴리머 모르타르 조성물을 제공하는 유용한 발명이다. 특히, 본 발명에 따른 폴리머 모르타르가 자외선 분해 억제 성능을 가지므로 자외선 노출에 의한 구조물의 구조 변화, 열화 및 물성 변화를 효율적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 폴리머 레진과 필러 및 골재를 포함하는 폴리머 모르타르 조성물에 있어서, 상기 조성물이 폴리머 레진 100중량부에 대하여 필러 100중량부 내지 150중량부, 골재로 최대입경이 0.27±0.02mm인 규사 520중량부 내지 570중량부를 포함하도록 함을 특징으로 하는 자외선 분해 억제용 폴리머 모르타르 조성물.
  2. 삭제
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KR10-2001-0044069A KR100441423B1 (ko) 2001-07-21 2001-07-21 자외선 분해 억제용 폴리머 모르타르 조성물

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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR960001426A (ko) * 1994-06-30 1996-01-25 전성원 내연기관의 흡, 배기가스 흐름제어장치
JPH09110501A (ja) * 1995-10-18 1997-04-28 Hitachi Chem Co Ltd レジンモルタル組成物
KR19990086047A (ko) * 1998-05-25 1999-12-15 박노열 도로 포장재
JP2000007405A (ja) * 1998-06-23 2000-01-11 Takemoto Oil & Fat Co Ltd 硬化性ポリマーモルタル又はコンクリート組成物並びにこれらを硬化して得られる硬化物
KR20020036201A (ko) * 2000-11-08 2002-05-16 전안수 숙성된 불포화 폴리에스테르계 폴리머 모르타르 및 그제조방법

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