KR100579794B1

KR100579794B1 - 건축용 함침용수지 조성물

Info

Publication number: KR100579794B1
Application number: KR1019980063821A
Authority: KR
Inventors: 정연중; 김도현
Original assignee: 에스케이케미칼주식회사
Priority date: 1998-12-31
Filing date: 1998-12-31
Publication date: 2006-10-04
Also published as: KR20000047068A

Abstract

본 발명은 건축용 함침용수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에폭시수지, 모노에폭시계 희석제 및 실리카계 딕소트로픽제로 이루어지는 주제에 아미도아민, 폴리아미드 및 만니히염기로 이루어지는 경화제 유효량을 첨가하여 제조되는 기계/물리적 물성과 취급성, 함침성 등에서 우수한 건축용 함침용 수지 조성물에 관한 것이다.

Description

건축용 함침용수지 조성물

함침용수지는 교량의 교각, 또는 건축물의 빔이나 기둥과 같은 콘크리트 구조물을 보강하거나 보수할 목적으로 사용되는 토목용 탄소섬유시트를 콘크리트 표면에 부착하기 위하여 사용되는 물질로서, 상기 함침용수지를 토목용 탄소섬유에 함침시켜 경화시킴으로써 토목용 탄소섬유시트와 콘크리트간의 접착이 이루어진다.

상기 함침용수지의 주요 요구물성으로는 (1) 사용 온도조건에서의 적절한 가사시간(Pot-life)과 건조시간, (2) 적절한 양의 도포를 위한 점도 및 요변성, (3) 우수한 기계적 강도(인장강도, 굽힘강도, 압축강도, 압축탄성도, 경도 등), (4) 강한 접착력 등이 있다.

상기 가사 시간을 적절하게 조절함으로써 탄소 섬유 시트를 함침용 수지로 함침, 접착할 작업 시간을 확보할 수 있고, 상기 건조 시간의 적절한 조절을 통해 함침용 수지로 시트 접착 후 다음 공정을 신속히 수행할 수 있게 된다. 또한, 탄소 섬유 시트의 함침을 위해서는 일정량 이상의 함침용 수지가 콘크리트 표면에 도포되는 것이 필요한데, 이를 위해서는 상기 점도 및 요변성이 필요하며 탄소 섬유 시트가 최상의 보강 효과를 발현하기 위해서는 함침용수지가 상기한 우수한 기계적 강도와 강한 접착력을 가져야만 한다.

이에 본 발명에서는 상기 함침용수지의 요구물성을 만족시키고 종래제품의 단점을 보완하기 위하여 에폭시수지, 모노에폭시계 희석제 및 실리카계 딕소트로픽제로 이루어지는 주제에 아미도아민, 폴리아미드 및 만니히염기로 이루어지는 경화제 유효량을 첨가하여 제조되는 기계/물리적 물성과 취급성, 함침성 등에서 우수한 건축용 함침용 수지 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 에폭시수지, 모노에폭시계 희석제 및 실리카계 딕소트로픽제로 구성되는 주제와 아미도아민 화합물, 폴리아미드 화합물 및 만니히염기로 구성되는 경화제가 2 : 1의 중량비로 혼합되는 함침용수지 조성물에 있어서,

상기 에폭시수지는 에폭시 당량이 184 ∼ 190이고 25℃의 온도에서 점도가 11,500 ∼ 13,500cps인 것으로, 전체 함침용수지 주제 조성물 100 중량부에 대하여 70 ∼ 92 중량부로 함유되고;

상기 모노에폭시계 희석제는 에폭시당량이 240 ∼ 265이고 25℃의 온도에서 점도가 5 ∼ 20cps인 것으로, 전체 함침용수지 주제 조성물 100 중량부에 대하여 7 ∼ 23 중량부로 함유되고;

상기 실리카계 딕소트로픽제는 표면적이 80 ∼ 250㎡/g인 것으로, 전체 함침용수지 주제 조성물 100 중량부에 대하여 1 ∼ 7 중량부로 함유되고;

상기 아미도아민 화합물은 활성수소당량이 85 ∼ 90이고 20℃의 온도에서 겔화 시간이 115 ∼ 120분인 것으로, 전체 함침용수지 경화제 조성물 100 중량부에 대하여 40 ∼ 60 중량부로 함유되고;

상기 폴리아미드 화합물은 활성수소당량이 110 ∼ 115이고 20℃의 온도에서 겔화 시간이 60 ∼ 70분인 것으로, 전체 함침용수지 경화제 조성물 100 중량부에 대하여 20 ∼ 40 중량부로 함유되고;

상기 만니히염기는 활성수소당량이 70 ∼ 80이고 20℃의 온도에서 겔화 시간이 10 ∼ 15분인 것으로, 전체 함침용수지 경화제 조성물 100 중량부에 대하여 10 ∼ 30 중량부로 함유되는 것을 특징으로 건축용 함침용수지 조성물을 그 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 사용되는 에폭시수지는 콘크리트와의 부착력이 우수하고 콘크리트 보호를 위해 사용되는 기타 다른 도료에 비해 수축성이 작으며 또한 기계적·화학적 내성이 매우 커서 고기능성 도료의 원료로 널리 사용되고 있으며, 이 밖에도 사용 목적에 따라 적합한 경화제와 결합되어 다양한 용도로 활용되고 있다. 본 발명에서는 상기 에폭시수지로서 비스페놀 A계 및 비스페놀 F계 에폭시를 사용할 수 있으며, 본 발명에서는 에폭시당량(EEW)이 184 ∼ 190이고, 25℃의 온도에서 점도가 11,500 ∼ 13,500cps이며, 20℃의 온도에서 비중(Sp.Gr)값이 1.0 ∼ 1.5인 비스페놀-A계 에폭시수지를 사용하는 것이 바람직하다. 만일 본 발명의 에폭시수지가 상기 범위를 벗어나면 기계적 물성과 사용성이 저하된다. 본 발명에서 사용하는 시판중인 상기 에폭시 수지의 예로는 LER-8501(LG화학), YD-128(국도화학) 및 Epon-828(Shell사) 등이 있다.

본 발명에서는 상기 에폭시수지가 전체 함침용수지 주제 조성물 100 중량부에 대하여 70 ∼ 92 중량부로 함유되는 것이 바람직한데, 만일 상기 에폭시수지의 함량이 70 중량부 미만이면 경화물의 기계적 물성이 떨어지고, 92 중량부를 초과하면 함침성이 저하되는 문제가 있어 바람직하지 않다.

또한, 본 발명에 사용되는 모노에폭시계 희석제는 에폭시 수지의 우수한 물성을 유지하면서 점도를 저하시키는 특성을 갖는다. 본 발명에서는 상기 모노에폭시계 희석제로 부틸그리시딜에스테르 및 카르복실그리시딜에스테르를 사용할 수 있으며, 본 발명에서는 에폭시 당량이 240 ∼ 265이고, 25℃의 온도에서 5 ∼ 20cps의 점도를 갖는 카르복실그리시딜에스테르를 사용하는 것이 바람직한데, 본 발명의 모노에폭시계 희석제가 상기 범위를 벗어나면 기계적 물성과 사용성이 저하되어 바람직하지 않다. 본 발명에서 사용하는 시판중인 모노에폭시계 희석제의 예로는 Neotohto-E(국도화학) 및 BGE-C(사까모토야꾸힝사) 등이 있다.

본 발명에서는 상기 모노에폭시계 희석제가 전체 함침용수지 주제 조성물 100 중량부에 대하여 7 ∼ 23 중량부로 함유되는 것이 바람직한데, 만일 함량이 7 중량부 미만이면 함침성이 저하되고, 함량이 23 중량부를 초과하면 경화물의 기계적 물성이 저하된다.

본 발명에 사용되는 실리카계 딕소트로픽제(thixotropic-agent treated fumed-silica)는 액상 에폭시에 첨가되어 점도를 높이고 요변성을 갖게 하는 특성을 갖는 것으로서, 본 발명에서는 상기 실리카계 딕소트로픽제로 친수성계 및 소수성계를 모두 사용할 수 있으며, 본 발명에서는 표면적이 80 ∼ 250㎡/g이고 카본 함량이 5.5%인 소수성계를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 사용하는 시판중인 실리카계 딕소트로픽제의 예로는 TS-720(CABOT사) 및 QS-20(토쿠야마) 등이 있다.

상기 실리카계 딕소트로픽제는 전체 함침용수지 주제 100 중량부에 대하여 1 ∼ 7 중량부로 사용하는 것이 바람직한데, 만일 함량이 1 중량부 미만이면 요변성을 부여하기 어려운 문제가 있고, 7 중량부를 초과하면 지나치게 점도가 증가하여 바람직하지 않다.

본 발명의 아미도아민 화합물은 화학적 내성과 강한 접착력을 갖는 특성이 있으며, 본 발명에서는 활성수소당량(A.H.E.W)의 값이 85 ∼ 90이고, 20℃의 온도에서 115 ∼ 120분의 젤화 시간을 갖는 아미도아민 화합물을 사용하는 것이 바람직한데, 본 발명의 아미도아민 화합물이 상기 범위를 벗어나면 경화물의 기계적 물성이 저하되어 바람직하지 않다. 본 발명에서 사용하는 시판중인 아미도아민 화합물의 예로는 Genamid-152N, Genamid-151, Genamid-747(헨켈사), Ancamide 2386, Ancamide 2396(Chemslee사) 등이 있다.

본 발명에서는 상기 아미도아민 화합물이 전체 함침용수지 경화제 조성물 100 중량부에 대하여 40 ∼ 60 중량부로 함유되는 것이 바람직한데, 함량이 40 중량부 미만이면 경화물의 기계적 물성이 저하되고, 60 중량부를 초과하면 사용성에서 바람직하지 않다.

본 발명의 폴리아미드 화합물은 강한 접착력과 장시간의 가사 시간을 갖는 특성이 있으며, 본 발명에서는 활성수소당량의 값이 110 ∼ 115이고, 20℃의 온도에서 60 ∼ 70분의 겔화 시간을 갖는 폴리아미드 화합물을 사용하는 것이 바람직한데, 본 발명의 폴리아미드 화합물이 상기 범위를 벗어나면 접착력이 저하되어 바람직하지 않다. 본 발명에서 사용하는 시판중인 폴리아미드의 화합물의 예로는 Ancamide-2353(Chemslee사), Vermid-140(헨켈사) 및 Kxcure R-111(금호셀사) 등이 있다.

본 발명에서는 상기 폴리아미드 화합물이 전체 함침용수지 경화제 100 중량부에 대하여 20 ∼ 40 중량부로 함유되는 것이 바람직한데, 만약 함량이 20 중량부 미만이면 접착력이 저하되는 문제가 있고, 40 중량부를 초과하면 사용성 측면에서 바람직하지 않다.

본 발명에 사용되는 만니히염기(Mannich-Base)는 저온 경화 및 속경화의 특성을 갖는 것으로서, 본 발명에서는 활성수소당량의 값이 70 ∼ 80이며, 20℃의 온도에서 10 ∼ 15분의 겔화 시간을 갖는 것을 사용하는 것이 바람직한데, 만일 본 발명의 만니히염기가 상기 범위를 벗어나면 경화 속도 조절이 곤란하게 되어 바람직하지 않다. 본 발명에서 사용하는 시판중인 만니히염기의 예로는 Versamine M1 및 Versamine M3(헨켈사)등이 있다.

본 발명에서는 상기 만니히염기가 전체 함침용수지 경화제 조성물 100 중량부에 대하여 10 ∼ 30 중량부로 함유되는 것이 바람직한데, 만약 함량이 10 중량부 미만이면 경화 속도가 지나치게 느려지는 문제가 있고, 30 중량부를 초과하면 경화 속도가 너무 빨라지게 되어 바람직하지 않다.

본 발명에 따라 제조된 건축용 함침용 수지는 20 ∼ 25℃의 온도에서 40 ∼ 60분의 가사 시간; 12 ∼ 16시간의 건조시간; 3,000 ∼ 7,000cps의 점도; 306 ∼ 800 Kgf/㎠의 인장강도; 408 ∼ 1,200Kgf/㎠의 굽힘강도; 714 ∼ 1,300Kgf/㎠의 압축강도; 15,300 ∼ 30,000Kgf/㎠의 압축탄성도; 75 ∼ 95의 경도; 및 100 ∼ 130 Kgf/㎠의 인장전단을 갖는다.

이와 같은 본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 2 ∼ 4 및 비교예 1 ∼ 2

표 1의 조성 및 함량으로 원료를 혼합하여 주제와 경화제를 2 : 1의 중량비로 혼합하여 함침용 수지 조성물을 제조하였다.

실험예

상기 실시예 2 ∼ 4 및 비교예 1 ∼ 2의 조성물에 대한 각각의 물성을 하기의 방법으로 측정하여, 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

[실험 방법]

1.점도.

부룩필드 점도측정계(Brook-field Viscometer)를 이용하여 점도를 측정하였다.

2.가사시간.

발열 온도법(250g의 시료를 경화시키면서 온도가 급격히 상승되는 시점까지의 시간을 가사 시간으로 함)으로 가사 시간을 측정하였다.

3.건조시간.

도막 건조법(막의 두께를 1㎜로 하고 경화시키면서 바늘 자국이 나지 않을 때까지의 시간을 측정함)으로 건조 시간을 측정하였다.

4.인장강도.

KS M 3006을 이용하여 측정하였다.

5.굽힘강도.

KS M 3008을 이용하여 측정하였다.

6.압축강도.

KS M 3016을 이용하여 측정하였다.

7.압축탄성도.

KS M 3016을 이용하여 측정하였다.

8.경도.

KS M 3043을 이용하여 측정하였다.

9.인장전단.

KS M 3734을 이용하여 측정하였다.

10.시트간 접착력.

탄소섬유시트를 함침용수지를 사용하여 10㎝ 겹쳐 접착시킨 후 양쪽 끝에서 잡아 당겨 접착 강도를 측정하였다.

11.콘크리트와 시트간 접착력.

콘크리트 면에 탄소섬유시트를 함침용수지를 사용하여 접착시킨 후 탄소섬유시트 면위에 4㎝×4㎝의 철편을 부착시키고 그 철편을 잡아당겨 접착 강도를 측정하였다.

12.작업성.

콘크리트 면에 롤러를 사용하여 도포하면서 평가하였다.

(◎: 매우좋음, ○: 좋음, △: 보통, ×: 나쁨)

13.정지성.

콘크리트 면에 롤러를 사용하여 도포한 후, 코팅막 형성 결과로 평가하였다.

(◎: 매우좋음, ○: 좋음, △: 보통, ×: 나쁨)

14.함침성.

콘크리트 면위에 함침용수지를 도포한 후, 탄소섬유시트를 부착시키고 탄소섬유 윗면에서 롤러로 시트를 밀착시켜줄 때 시트위로 함침용수지가 배어나오는 정도를 측정하였다.

(◎: 매우좋음, ○: 좋음, △: 보통, ×: 나쁨)

15.요변성.

함침용수지를 저어주었을 때 점도가 덜어지는 정도로 측정하였다.

(◎: 매우좋음, ○: 좋음, △: 보통, ×: 나쁨)

[표 1]

상술한 바와 같이 본 발명의 함침용수지 조성물은 기계/물리적 강도, 접착력, 취급성 등이 우수한 함침용 수지 제조에 매우 유용할 뿐만 아니라 제조 원가를 크게 절감할 수 있어 경제적인 측면에서도 매우 큰 잇점을 갖고 있다.

Claims

에폭시수지, 모노에폭시계 희석제 및 실리카계 딕소트로픽제로 구성되는 주제와 아미도아민 화합물, 폴리아미드 화합물 및 만니히염기로 구성되는 경화제가 2 : 1의 중량비로 혼합되는 함침용수지 조성물에 있어서,

상기 에폭시수지는 에폭시 당량이 184 ∼ 190이고 25℃의 온도에서 점도가 11,500 ∼ 13,500cps인 것으로, 전체 함침용수지 주제 조성물 100 중량부에 대하여 70 ∼ 92 중량부로 함유되고;

상기 모노에폭시계 희석제는 에폭시당량이 240 ∼ 265이고 25℃의 온도에서 점도가 5 ∼ 20cps인 것으로, 전체 함침용수지 주제 조성물 100 중량부에 대하여 7 ∼ 23 중량부로 함유되고;

상기 실리카계 딕소트로픽제는 표면적이 80 ∼ 250㎡/g인 것으로, 전체 함침용수지 주제 조성물 100 중량부에 대하여 1 ∼ 3 중량부로 함유되고;

상기 아미도아민 화합물은 활성수소당량이 85 ∼ 90이고 20℃의 온도에서 겔화 시간이 115 ∼ 120분인 것으로, 전체 함침용수지 경화제 조성물 100 중량부에 대하여 40 ∼ 60 중량부로 함유되고;

상기 폴리아미드 화합물은 활성수소당량이 110 ∼ 115이고 20℃의 온도에서 겔화 시간이 60 ∼ 70분인 것으로, 전체 함침용수지 경화제 조성물 100 중량부에 대하여 20 ∼ 40 중량부로 함유되고;

상기 만니히염기는 활성수소당량이 70 ∼ 80이고 20℃의 온도에서 겔화 시간이 10 ∼ 15분인 것으로, 전체 함침용수지 경화제 조성물 100 중량부에 대하여 10 ∼ 30 중량부로 함유되는 것을 특징으로 하는 점도가 3280 ~ 3940 cps인 건축용 함침용수지 조성물.