KR101021075B1 - 몰탈 조성물 및 이를 이용하여 제조된 몰탈 - Google Patents

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Abstract

불포화폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄아크릴계 수지, 경화제 및 경화 촉진제를 포함하는 몰탈용 수지 조성물; 및 입상골재를 포함하며, 상기 불포화폴리에스테르계 수지 및 폴리우레탄아크릴계 수지를 80:20 내지 20:80의 중량비로 포함하는 본 발명의 몰탈 조성물은, 우수한 압축강도, 휨강도 및 부착강도를 나타내어 구조재 및 구조재의 보호재로 사용될 수 있다.

Description

몰탈 조성물 및 이를 이용하여 제조된 몰탈{MORTAR COMPOSITION AND MORTAR PREPARED BY USING SAME}
본 발명은 우수한 압축강도, 휨강도 및 부착강도를 나타내어 구조재 및 구조재의 보호재로 유용한 몰탈 조성물 및 이를 이용하여 제조된 몰탈에 관한 것이다.
일반적인 시멘트 콘크리트 및 몰탈이 가진 긴 양생시간, 크랙 발생 등의 문제점을 보완하기 위하여, 폴리머 합성수지를 이용한 폴리머 콘크리트 및 몰탈이 사용되고 있다. 폴리머 몰탈 또는 폴리머 몰탈 조성물을 이용한 폴리머 콘트리트의 제조시 사용되는 폴리머 합성수지의 대표적인 예로는, 에폭시수지, 우레탄수지 또는 불포화폴리에스테르수지 등을 들 수 있다.
에폭시수지를 포함하는 폴리머 몰탈은 에폭시수지의 우수한 접착력 및 가소성에 따른 우수한 강도 및 연성을 구현할 수 있는 장점이 있으나, 옥외 구조물로서 자외선에 매우 취약하기 때문에 옥외에서 사용하기에는 내구성과 황변에 따른 내변색성 측면에서 제한이 있다. 또한 우레탄수지를 포함하는 폴리머 몰탈의 경우, 우레탄수지의 우수한 연성 및 인성으로 인해 콘크리트 구조물 형성시 내크랙성이 매우 우수하고 다양한 가인성을 구현할 수 있는 장점이 있으나, 무기 골재와의 접착력이 다른 수지들에 비해 약하기 때문에 폴리머 몰탈의 강도가 약화되는 문제가 있다. 또한, 불포화폴리에스테르수지를 포함하는 폴리머 몰탈은 가격이 저렴하면서 우수한 강도, 내산성 및 내약품성을 나타낸다는 장점이 있으나, 경화 후 다른 수지에 비해 상대적으로 딱딱한 물성으로 인해 충격에 취약하고 경화 시 수축력에 기인한 크랙 및 하지와의 박리 등이 발생하기 쉽다는 문제점이 있다.
상기 불포화폴리에스테르 수지를 이용한 폴리머 몰탈의 문제점들을 개선하기 위한 방법으로, 한국등록특허 제398275호에는 고신율의 특성을 가진 고가소성 불포화폴리에스테르수지를 기존의 딱딱하면서 저신율의 불포화폴리에스테르수지와 블랜드하여 폴리머 몰탈용 수지 조성물을 제조하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 이 기술에 의하면 인장신율은 개선되었으나 압축강도와 휨강도의 오히려 감소하는 문제가 있다.
불포화폴리에스테르 수지를 이용한 폴리머 몰탈의 문제점들을 개선하기 위한 다른 방법으로 최근에는 메틸메타크릴레이트(MMA) 수지라고 명명된 수지를 폴리머 몰탈의 제조에 사용하고 있다. MMA 수지는 불포화폴리에스테르 수지와 동일한 라디칼 경화 시스템을 가지고 있어 고형화를 조절할 수 있으며, 분자 구조와 배합물의 종류 및 조성에 따라 다양한 특성을 구현할 수 있다. 구체적인 예로, 한국등록특허 제869080호에서는 폴리메틸메타크릴레이트와 우레탄 아크릴레이트 수지를 블렌드하여 폴리머 몰탈용 수지 조성물을 제조하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 이 기술에 의하면 소성 변형과 온도변화에 의한 균열의 발생이 억제되는 효과와 67 MPa의 압축강도를 구현하였으나 실제 현장에서 요구되는 부착강도에 대한 효과는 언급하지 못하였다. 또한, 상기 기술은 우레탄 아크릴레이트 수지의 실제 제조시 다염기산인 아디프산을 사용함으로써 아미드계 프리폴리머를 제조하고 있으며, 통상 용제로 사용되는 디메틸아세트아미드(dimethyl acetamide)를 경화 촉진제로 사용하고 있어 몰탈 제조시 충분한 경화 촉진 효과를 얻기가 어려울 것으로 예상된다.
또한, 한국등록특허 제927665호 및 제849901호에서는 MMA수지를 이용한 바닥재 및 포장체의 제조에 대한 기술이 개시되어 있다. 그러나, 일반적인 폴리머 콘크리트 몰탈에 비해 내항균성, 내구성 및 배수성에 대한 특성은 구현하였으나 기본적인 물성, 즉 압축강도, 휨강도 및 부착강도 등의 향상에 대한 효과는 언급하지 못하였다.
이에 따라 압축강도, 휨강도 및 부착강도 면에서 우수한 몰탈 조성물의 개발이 요구된다.
따라서, 본 발명의 목적은 개선된 압축강도, 휨강도 및 부착강도를 가져 구조재 및 구조재의 보호재로서 유용한 몰탈 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 몰탈 조성물을 이용하여 제조된 몰탈을 제공하는 것이다.
상기 목적에 따라, 본 발명은 불포화폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄아크릴계 수지, 경화제 및 경화 촉진제를 포함하는 몰탈용 수지 조성물; 및 입상 골재를 포함하며, 상기 불포화폴리에스테르계 수지 및 폴리우레탄아크릴계 수지를 80:20 내지 20:80의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 몰탈 조성물을 제공한다.
본 발명은 또한 상기 몰탈 조성물을 이용하여 제조된 몰탈을 제공한다.
본 발명에 따른 몰탈 조성물은 우수한 압축강도, 휨강도 및 부착강도를 나타내어 구조재 및 구조재의 보호재로서 유용하다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명은 종래 불포화폴리에스테르계 수지를 이용한 몰탈 또는 콘크리트 조성물에서 주로 발생하는 불포화폴리에스테르계 수지의 고강도에 따른 문제점을 보완하기 위해, 우수한 연성을 갖는 우레탄 수지를 최적 혼합비로 혼합하여 몰탈 조성물을 제조함으로써, 몰탈의 압축강도, 휨강도 및 부착강도를 향상시키는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명에 따른 몰탈 조성물은 (a) 불포화폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄아크릴계 수지, 경화제 및 경화 촉진제를 포함하는 몰탈용 수지 조성물; 및 (b) 입상골재를 포함한다. 상기 몰탈용 수지 조성물은 불포화폴리에스테르계 수지 및 폴리우레탄아크릴계 수지를 80:20 내지 20:80의 중량비로 포함하며, 선택적으로 첨가제를 더 포함할 수 있다.
이하 본 발명의 몰탈 조성물을 구성하는 각 성분별로 상세히 설명한다.
(a) 몰탈용 수지 조성물
본 발명의 몰탈 조성물에 포함되는 몰탈용 수지 조성물은 (a-1) 불포화폴리에스테르계 수지, (a-2) 폴리우레탄아크릴계 수지, (a-3) 경화제 및 (a-4) 경화 촉진제를 포함하며, 선택적으로 (a-5) 첨가제를 더 포함한다. 바람직하게는 상기 몰탈용 수지 조성물은 (a-1) 불포화폴리에스테르계 수지 20 내지 80 중량부, (a-2) 폴리우레탄아크릴계 수지 20 내지 80 중량부, (a-3) 경화제 0.1 내지 10 중량부 및 (a-4) 경화 촉진제 0.01 내지 1 중량부를 포함하며, (a-5) 첨가제의 추가 포함시 상기 몰탈용 수지 조성물 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부로 포함할 수 있다. 상기와 같은 함량 범위로 각 성분들을 포함할 때 본 발명에서 요구되는 물성을 발현할 수 있어 바람직하다. 이하 본 발명의 몰탈용 수지 조성물을 구성하는 각 성분별로 상세히 설명한다.
(a-1) 불포화폴리에스테르계 수지
상기 불포화폴리에스테르계 수지는 불포화산, 포화산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 산과 염기성 반응물 간의 에스테르화 반응에 의해 제조되는 것을 사용할 수 있다.
상기 불포화산으로는 무수말레인산, 푸마르산, 시트라콘산 또는 이타콘산 등을 사용할 수 있고, 상기 포화산으로는 무수프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 프탈산, 테트라히드로무수프탈산, 아디프산, 테트라클로로무수프탈산, 테트라브로모무수프탈산, 엔도메틸렌테트라히드로무수프탈산, 헤트산(het acid 또는 chlorendic acid), 아제라인산 또는 세바신산 등을 사용할 수 있다. 또한 상기 염기성 반응물로는 다가 알코올을 사용할 수 있으며, 구체적인 예로는 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,3-부탄디올, 2,3-부탄디올, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 2,2’-4-1,3트리메틸펜탄디올, 수용화 비스페놀-A, 2,2-디(4-히드록시프로폭시페닐)프로판, 펜타에리스리톨디알릴에에테르, 글리세린, 트리메틸렌글리콜, 2-에틸-1,3-헥산디올 등을 들 수 있다. 상기의 원료들은 예시된 화합물들에 한정되는 것은 아니며, 단독 또는 2종 이상을 혼합 사용할 수 있다.
또한 상기 불포화폴리에스테르계 수지의 제조시 불포화 결합을 가진 반응성 단분자를 가교제로서 사용한다. 반응성 단분자의 구체적인 예로는 스티렌, 비닐톨루엔, 클로로스티렌, 알파-메틸스티렌, 디비닐벤젠, 비닐아세테이트, 메타아크릴산, 아크릴산, 메틸메타아크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, tert-부틸메타아크릴레이트, 디알릴프탈레이트, 트리알릴시아누레이트, 디알릴벤젠포스포네이트, n-비닐피롤리돈, 말레이미드 등을 들 수 있다. 그러나 상기 반응성 단분자가 상기 예시된 화합물들에 한정되는 것은 아니며, 또한 상기 화합물 중 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 반응성 단분자는, 불포화폴리에스테르계 수지 제조를 위해 사용되는 원료 물질들의 총 중량에 대하여 10 내지 60 중량%로 포함될 수 있다. 상기 함량 범위로 포함될 때 본 발명에서 요구되는 물성을 발현하여 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 상기 불포화폴리에스테르계 수지는 불포화도가 10 내지 90 %이고, 산가가 5 내지 25 mgKOH/g이며, 실온에서 반응성 단분자에 용해시켜 측정한 가드너 점도가 R 내지 Z3인 것이 바람직하다. 불포화폴리에스테르계 수지가 상기와 같은 범위의 불포화도, 산가 및 점도 조건을 충족할 때, 입상 골재와 혼합이 용이하고 경화 후 충분한 강도를 나타낼 수 있어 바람직하다.
상기와 같은 불포화폴리에스테르계 수지를 포함하는 본 발명의 몰탈 수지 조성물은 경화시 종래 불포화폴리에스테르계 수지를 포함하는 몰탈이 나타내는 강도와 비교하여 동일 수준 이상의 우수한 강도를 나타낸다.
(a-2) 폴리우레탄아크릴계 수지
본 발명에서 사용되는 폴리우레탄아크릴계 수지는 분자의 양말단 또는 한쪽말단에 불포화 결합을 가지고 있는 분자구조를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다. 구체적으로는, 상기 폴리우레탄아크릴레이트 수지는 질소 분위기하에서 이소시아네이트와 (다가)알코올 간의 우레탄 반응에 의해 분자의 양말단 또는 한쪽 말단에 이소시아네이트기를 갖는 연성의 우레탄계 프리폴리머를 형성하고, 여기에 히드록시기를 갖는 (메타)아크릴계 화합물을 첨가하여 반응시켜 제조한 중합 고분자로서, 분자의 양말단 또는 한쪽 말단에 불포화 결합을 포함하는 분자구조를 갖는다.
상기 이소시아네이트로는 톨루엔디이소시아네이트(이성질체 포함), 디페닐메탄디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트, 자일렌디이소시아네이트, 나프탈렌디이소시아네이트, 고분자형 톨루엔디이소시아네이트 또는 고분자형 디페닐메탄디이소시아네이트 등을 들 수 있으며, (다가)알코올로는 고분자량의 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르폴리올, 폴리테트라메틸렌글리콜, 폴리카프로락톤 폴리올 등과 저분자량의 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,3-부틸렌글리콜, 펜탄디올, 네오펜틸글리콜, 헥실렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 글리세롤, 글리세린, 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 메틸글루코시드, 디펜타에리스리톨 또는 솔비톨 등을 들 수 있다. 또한 최종 제조되는 폴리우레탄아크릴계 수지의 말단에 도입될 히드록시기를 갖는 (메타)아크릴계 화합물로는 메타아크릴산, 아크릴산, 2-히드록시에틸메타아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 3-히드록시부틸(메타)아크릴레이트 또는 카프로락톤 모노아크릴레이트 등을 들 수 있다. 상기의 원료들은 예시된 화합물들에 한정되는 것은 아니며, 단독 또는 2종 이상을 혼합 사용할 수 있다.
또한 폴리우레탄 아크릴계 수지의 제조시 가교제로서, 불포화 결합을 가진 반응성 단분자를 사용할 수 있다. 사용가능한 반응성 단분자의 구체적인 예는 앞서 설명한 바와 동일하며, 상기 반응성 단분자는 폴리우레탄아크릴계 수지의 제조를 위해 사용되는 원료 물질들의 총 중량에 대하여 10 내지 60 중량%로 포함될 수 있다. 상기 함량 범위로 포함될 때 본 발명에서 요구되는 물성을 발현할 수 있어 바람직하다.
또한 상기 폴리우레탄아크릴계 수지는 최종 이소시아네이트기 함량(%NCO)이 0.1 내지 1.5이고, 실온에서 반응성 단분자에 용해시켜 측정한 가드너 점도가 H 내지 X인 것이 바람직하다. 상기와 같은 범위의 %NCO 및 가드너 점도 범위를 충족할 때, 입상 골재와 혼합이 용이하고 경화 후 충분한 연성을 나타낼 수 있어 바람직하다.
상기 (a-1) 불포화폴리에스테르와 (a-2) 폴리우레탄아크릴레이트 수지의 혼합비율은 구조물로서의 기본적인 콘크리트 또는 몰탈의 물성에 따라, 또한 본 발명의 목적인 고강도 몰탈을 제조하도록 하는 범위로 적절히 조절될 수 있다. 바람직하게는 불포화폴리에스테르계 수지:폴리우레탄아크릴계 수지를 20:80 내지 80:20의 중량비로 포함하는 것이 좋으며, 상기 함량 범위로 포함될 때 본 발명에서 요구되는 물성을 발현할 수 있어 바람직하다.
(a-3) 경화제
상기 경화제로는 통상 몰탈용 수지 조성물의 제조시 사용되는 경화제라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있으며, 구체적인 예로는 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 벤조일퍼옥사이드(benzoyl peroxide; BPO) 등의 퍼옥사이드계 화합물을 들 수 있다. 상기 경화제는 몰탈용 수지 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 10 중량%로 포함되는 것이 본 발명에서 요구되는 물성을 발현할 수 있어 바람직하다.
(a-4) 경화 촉진제
상기 경화 촉진제는 몰탈용 수지 조성물의 경화를 촉진시키는 역할을 하는 것으로, 구체적으로는 N,N-디메틸아닐린(N,N-dimethylaniline), N,N-디에틸아닐린(N,N-diethylaniline) 등의 아닐린계 화합물; 또는 N,N-디메틸아세토아세트아미드(N,N-dimethylacetoacetamide) 등의 아미드계 화합물을 사용할 수 있다. 이들 경화 촉진제는 퍼옥사이드계 경화제와 함께 사용시 본 발명에서 요구되는 물성을 발현할 수 있다. 상기 경화 촉진제는 몰탈용 수지 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 1 중량%로 포함되는 것이 현장 작업 시 충분한 가사 시간을 제공할 수 있고, 또한 본 발명에서 요구되는 물성을 발현할 수 있는 정도의 경화를 유도할 수 있어 바람직하다.
(a-5) 첨가제
본 발명에 따른 몰탈용 수지 조성물은 목적 및 용도에 따라 무기계 안료, 부착 증진제, 분산제, 표면활성제, 중합금지제, 왁스 등의 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 이때 첨가제는 몰탈용 수지 조성물 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부, 바람직하게는 0.05 내지 10 중량부로 포함될 수 있다.
(b) 입상골재
본 발명에 따른 몰탈 조성물은 상기 (a) 몰탈용 수지 조성물과 함께 입상골재를 포함한다.
상기 입상골재로는 규사, 자갈 등의 입자상 무기물; 또는 탄산칼슘, 알루미나, 캐스터블(castables), 산화알루미늄, 산화티탄 등의 분말상 무기물을 단독 또는 2종 이상을 혼합 사용할 수 있으며, 상기 예시된 물질들에 한정되는 것은 아니다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 몰탈 조성물은, (a-1) 불포화폴리에스테르계 수지, (a-2) 폴리우레탄아크릴계 수지, (a-3) 경화제 및 (a-4) 경화 촉진제를 포함하는 (a) 몰탈용 수지 조성물을 몰탈 조성물 총 중량에 대하여 2 내지 40 중량%로 포함하고, 상기 (b) 입상골재를 60 내지 98 중량%로 포함한다. 상기와 같은 함량 범위 내로 (a) 몰탈용 수지 조성물 및 (b) 입상골재를 포함함으로써 본 발명에서 요구되는 물성을 발현할 수 있어 바람직하다.
본 발명에 따른 몰탈 조성물은 불포화폴리에스테르계 수지와 함께, 양말단 또는 한쪽말단에 불포화 결합성 기를 갖는 분자구조를 가져 우수한 연성을 나타낼 수 있는 폴리우레탄아크릴계 수지를 최적 함량으로 포함함으로써, 우수한 압축강도, 휨강도 및 부착강도를 나타낼 수 있으며, 그 결과 몰탈, 콘크리트 등의 구조재 및 구조재의 보호재로 사용될 수 있다. 또한 본 발명에 따른 몰탈 조성물은 경화시에도 종래 불포화폴리에스테르계 수지와 비교하여 동등 수준 이상의 우수한 강도를 나타내며, 연성이 현저히 향상되어 크랙발생 및 하지와의 박리 등 종래 불포화폴리에스테르 수지계 몰탈의 문제점을 해결할 수 있고, 또한 상대적으로 강도가 약한 우레탄수지계 몰탈의 문제점을 해결하여 압축강도가 우수한 콘크리트, 몰탈 등의 구조물을 제조할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 또한 상기 몰탈 조성물을 이용한 몰탈의 제조방법 및 이에 따라 제조된 몰탈을 제공한다.
구체적으로는 상기 몰탈의 제조방법은 불포화폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 아크릴레이트 수지, 경화제, 경화 촉진제, 및 선택적으로 첨가제를 혼합하여 몰탈용 수지 조성물을 제조하는 단계; 상기 몰탈용 수지 조성물을 입상 골재와 혼합하여 몰탈 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 몰탈 조성물을 상온에서 경화시켜 몰탈을 제조하는 단계를 포함한다.
상기 몰탈용 수지 조성물 및 몰탈 조성물은 앞서 설명한 바와 동일하며, 제조된 몰탈의 경화 공정을 통상의 방법으로 실시할 수 있다. 구체적으로는 제조된 몰탈 조성물을 거푸집에 넣고 상온에서 12 내지 24시간 양생시킨 후 거푸집을 제거하고, 다시 12 내지 24시간 양생시킴으로써 몰탈을 제조할 수 있다.
본 발명의 몰탈 조성물을 이용하여 상기와 같은 방법에 의해 제조된 몰탈은 KS F 4042:2007에 따른 강도 측정시, 80 내지 120 MPa, 바람직하게는 100 내지 120 MPa의 압축강도를 나타내고, 30 MPa 이상, 바람직하게는 30 내지 40 MPa의 휨강도를 나타내며, 5 MPa 이상, 바람직하게는 5 내지 5.5 MPa의 부착강도를 나타낸다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 몰탈은 3차원 그물망 구조의 폴리머 사슬을 포함하여 내구성 및 내마모성이 탁월하고, 다른 콘크리트, 목재, 철, 알루미늄 등의 소재와의 부착력이 우수하며, 열경화성 수지를 포함하여 - 25 내지 30 ℃에서 시공이 가능하고, 양생 후 물이 전혀 침투하지 않는 방수성 및 수축이 없는 무수축성을 나타낸다. 또한 강산 및 강알칼리 내성이 우수하여 물과 염화칼슘에도 전혀 반응이 없으며, 양생시간 1 내지 2일, 시공 후 3 내지 4 시간 내에 거푸집 조기탈형 가능하여 공기단축이 가능하고, 알루미나, 캐스터블 등의 내화용 충진재를 포함함으로써 우수한 내화성을 나타낸다.
이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명의 예시일 뿐 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
제조예 1: 불포화폴리에스테르 수지( UPE )의 제조
무수프탈산 20 중량부, 무수말레인산 15 중량부, 디에틸렌글리콜 20 중량부, 및 프로필렌글리콜 5 중량부를, 반응기에 투입한 후, 질소 기류 하에서 160 ℃로 승온하여 완전히 용해시켰다. 이후 시간당 10 ℃씩 승온하여 200 내지 205 ℃를 유지하면서 축합반응을 유도하였다. 결과로 수득된 반응물의 산가가 15 mgKOH/g 이하일 때 반응을 종결하고, 냉각하였다. 냉각된 반응물에 90 ℃ 이하에서 스티렌 38 중량부, 폴리에틸렌 왁스 1.5 중량부 및 실리콘계 분산제 0.5 중량부를 첨가하여 불포화폴리에스테르 수지를 제조하였다. 제조된 불포화폴리에스테르 수지는 불포화도가 53 %이고, 산가가 13 mgKOH/g이었으며, 실온에서 스티렌에 용해시킨 후 측정한 가드너 점도가 T이었다.
제조예 2: 폴리우레탄아크릴레이트 수지( PUA )의 제조
톨루엔디이소시아네이트 23 중량부와 폴리프로필렌글리콜 69 중량부를 반응기에 투입한 후 질소 기류 하에서 80 ℃로 승온하여 등온 상태에서 우레탄 반응을 유도하였다. 결과로 수득된 반응물의 %NCO가 15 내지 20일 때 에틸렌글리콜 6 중량부를 투입하여 추가적인 우레탄 반응을 유도하고, 이후 %NCO가 2.5 내지 3.5일 때, 2-히드록시에틸메타아크릴레이트 2 중량부, 스티렌과 메틸메타아크릴레이트의 혼합물 38 중량부 (혼합 비율 7:3 중량비) 및 중합금지제 약 500 ppm을 첨가하여 폴리우레탄아크릴계 수지를 제조하였다. 제조된 폴리우레탄 아크릴계 수지에 대하여 카베마이어 시약 적정법을 이용하여 %NCO을 측정한 결과 %NCO는 0.7이었으며, 실온에서 스티렌과 메틸메타아크릴레이트의 혼합물에 용해시킨 후 측정한 가드너 점도는 J를 나타내었다.
실시예 1 내지 4 : 몰탈의 제조
상기 제조예 1 및 2에서 제조된 불포화폴리에스테르계 수지(UPE)와 폴리우레탄아크릴계 수지(PUA)를 하기 표 1에 제시된 함량으로 혼합한 혼합물 14.5 중량%에 N,N-디메틸아닐린 0.05 중량%와 벤조일퍼옥사이드 0.45 중량%를 첨가한 후 용해시켜 몰탈용 수지 조성물을 제조하였다. 제조된 몰탈용 수지 조성물에 복합규사 5호와 6호 및 탄산칼슘 혼합물 (복합규사 5호:복합규사 6호: 탄산칼슘=37.5:37.5:25의 중랑비) 85 중량%를 균일하게 혼합하여 몰탈 조성물을 제조하였다.
수지 혼합비(UPE:PUA, 중량비)
실시예 1 80:20
실시예 2 60:40
실시예 3 40:60
실시예 4 20:80
시험예
상기 실시예에서 제조된 몰탈 조성물을 KS F 4042:2007에 명시된 크기의 금속 거푸집에 각각 넣고 상온에서 24 시간을 양생 시킨 후 거푸집을 제거하고 추가로 24 시간을 양생시켜 몰탈 공시체를 제조하였다. 비교예로는 몰탈 100 중량부, MMA 수지 12.5 중량부 및 BPO 분말 경화제 5 중량부를 혼합하여 제조한 폴리머 몰탈을 사용하였으며, 시방서에 따라 상기와 동일한 크기로 몰탈 공시체를 제조하였다.
제조된 몰탈에 대하여 KS F 4042:2007에 따라 압축강도, 휨강도 및 부착강도를 각각 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
수지조성비
(UPE:PUA)		 압축강도a
(MPa)		 휨강도a
(MPa)		 부착강도a
(MPa)
실시예 1 80 : 20 94.6 33.1 5.1 b
실시예 2 60 : 40 104.8 36.9 5.2 b
실시예 3 40 : 60 102.4 33.6 5.5 b
실시예 4 20 : 80 84.8 32.9 5.1 b
비교예 - 75 - -
a : 평가방법은 KS F 4042:2007에 따름.
b : 부착강도 시험을 위해 사용한 에폭시 접착제의 탈락
상기 표 2에 나타난 결과로부터 알 수 있듯이, 불포화폴리에스테르계 수지와 폴리우레탄아크릴계 수지를 혼합한 수지 조성물을 적용한 몰탈은 비교예에 비하여 압축강도, 휨강도 및 부착강도에서 월등히 우수한 결과를 나타내었다. 특히 부착강도 시험 시 폴리머 콘크리트 몰탈 공시체를 인장시험기에 설치하기 위해 상부의 인장용 지그와 접착제를 이용하여 부착하게 되는데, 시험 도중 접착제가 탈락이 되어 최대 5.5 MPa까지 밖에 구현할 수 없었다.
이상, 본 발명을 상기 실시예를 중심으로 하여 설명하였으나 이는 예시에 지나지 아니하며, 본 발명은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 다양한 변형 및 균등한 기타의 실시예를 이하에 첨부한 청구범위 내에서 수행할 수 있다는 사실을 이해하여야 한다.

Claims (9)

  1. (a) 불포화폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄아크릴계 수지, 경화제 및 경화 촉진제를 포함하는 몰탈용 수지 조성물 2 내지 40 중량%; 및
    (b) 입상골재 60 내지 98 중량%를 포함하며,
    상기 불포화폴리에스테르계 수지 및 폴리우레탄아크릴계 수지를 80:20 내지 20:80의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 몰탈 조성물.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a) 몰탈용 수지 조성물이 불포화폴리에스테르계 수지 20 내지 80 중량부, 폴리우레탄아크릴계 수지 20 내지 80 중량부, 경화제 0.1 내지 10 중량부 및 경화 촉진제 0.01 내지 1 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 몰탈 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 불포화폴리에스테르계 수지가 10 내지 90 %의 불포화도 및 5 내지 25 mgKOH/g의 산가를 가지며, 실온에서 반응성 모노머에 용해시킨 후 측정한 가드너 점도가 R 내지 Z3인 것을 특징으로 하는 몰탈 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리우레탄아크릴계 수지가, 질소 분위기하에서 이소시아네이트와 (다가)알코올 간의 우레탄 반응에 의해 분자의 양말단 또는 한쪽 말단에 이소시아네이트를 갖는 연성의 우레탄계 프리폴리머를 형성하고, 형성된 우레탄계 프리폴리머에 히드록시기를 갖는 (메타)아크릴계 화합물을 첨가하여 반응시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 몰탈 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리우레탄아크릴계 수지가 0.1 내지 1.5의 %NCO를 가지며, 실온에서 반응성 모노머에 용해시킨 후 측정한 가드너 점도가 H 내지 X인 것을 특징으로 하는 몰탈 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 경화 촉진제가 아닐린계 또는 아미드계 화합물인 것을 특징으로 하는 몰탈 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a) 몰탈용 수지 조성물 100 중량부에 대하여, 무기계 안료, 부착 증진제, 분산제, 표면활성제, 중합금지제, 왁스 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 첨가제를 0.01 내지 10 중량부 더 포함하는 것을 특징으로 하는 몰탈 조성물.
  9. 제 1 항에 따른 몰탈 조성물을 이용하여 제조된 몰탈.
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