KR101119709B1 - 건설용 바인더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건설용 바인더에 관한 것으로, 본 발명의 바인더는 주제와 경화제로 이루어지되, 상기 주제는 폴리올, 캐스트오일, 흡습제가 포함된 충전재와, 소포제가 포함된 기타 성분을 포함하고, 상기 경화제는 폴리에틸렌 폴리페닐 이소시아네이트로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 구성에 의해 포장작업이나 2차제품 제조 후 시간이 경과됨에 따라 발포에 따른 부풀림 현상이 발생되지 않아 포장상태 또는 제조상태가 오랫동안 그대로 유지되는 장점이 있다.

Description

건설용 바인더{BINDER FOR CONSTRUCTION}

본 발명은 건설용 바인더에 관한 것으로, 마석, 모래 또는 자갈 등의 골재(이하 '골재'라 통칭한다.)를 사용하여 자전거 도로나 산책로 등의 노면을 포장하거나 또는 골재를 이용하여 보도블록 등을 시공할 때 이들 골재를 결합시키기 위한 용도로 사용되는 건설용 바인더에 관한 것이다.

종래부터 자전거 도로나 산책로 및 인도(보도) 등의 도로는 일반적으로 콘크리트, 아스콘 등에 의해 시공되고 있으며, 이러한 콘크리트나 아스콘 등으로 이루어진 도로를 만들기 위해 골재를 결합시키는 바인더로서 시멘트, 아스팔트, 에폭시 등이 사용되고 있는데, 상기와 같은 바인더를 사용하여 시공된 콘크리트, 아스콘 도로는 투수성이 극히 낮고 친환경적이지 못하다는 이유로 산책로나 보도용으로의 사용과 보도블록과 같은 2차제품 제조용으로의 사용이 점점 기피되고 있는 실정이다.

최근 콘크리트, 아스콘 등에 사용되는 바인더가 가지는 위와 같은 문제점을 해소하기 위해 투수성이 우수하면서도 친환경적이며 미관이 우수한 바닥재와 그 포장방법이 연구되고 있는데, 그 하나의 예로서 골재, 모래 또는 자갈 등의 골재를 결합시키는 바인더로서 폴리우레탄을 사용하여 산책로 등을 포장하는 방법을 들 수 있는데, 이 방법은 폴리올 성분과 이소시아네이트 성분을 혼합하여 폴리우레탄 바인더를 제조한 다음, 이 폴리우레탄 바인더를 이용하여 골재를 결합시켜 산책로 등을 포장하는 방법으로서, 이 포장방법에서 사용되는 폴리우레탄 바인더는 골재를 견고하게 접착시켜 바닥 포장재로서 기능할 수 있도록 하며, 이러한 경우 외관이 미려하며 투수성이 높은 포장이 달성된다는 이점은 있으나, 상기와 같은 폴리우레탄 바인더는 물과 접촉하거나 또는 다습한 환경에 노출되는 경우 폭발의 위험성이 있고, 또한 경화시 외부 온도 조건에 민감하여 필요에 따라 100℃ 내외의 온도로 가열하여야 하거나 또는 외부 온도조건이 적절하지 않는 경우 포장작업이 곤란하게 될 수 있으며, 작업이 이루어진다 하더라도 바인더로서의 물성치가 현격하게 저하된다는 문제가 있을 뿐만 아니라 친환경적이지 못하다는 문제도 있다.

이에 더하여 종래의 폴리우레탄 바인더는 그 특성상 일정 시간이 경과되면 발포현상이 일어나 그 내부 또는 표면이 부풀어 오르게 되고, 이 경우 노면에 요철이 생기거나 노면이 그 하부의 지표면으로부터 들떠 박리되기도 한다.

또한 상기와 같은 방법에 의해 제조된 폴리우레탄 바인더를 사용하는 경우 일정 온도이상에서만 경화가 진행되고, 일정 온도 이하에서는 경화가 제대로 이루어지지 않으며, 따라서 포장재의 강도가 저하될 우려가 있기 때문에 물속에서의 작업이나 동절기 등에는 종래의 폴리우레탄을 바인더 사용하여 산책로 등을 포장하거나 보도블록 등을 제조하기가 사실상 불가능하다는 단점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 폴리우레탄 바인더가 가지는 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 물속에서의 작업이 가능하며 동절기와 같이 작업온도가 낮거나 또는 수분이 많은 장마철에도 쉽게 경화가 진행됨으로써 외부 환경이 열악한 상황에서도 쉽게 경화되며, 또한 친수성이면서도 친환경적인 건설용 바인더를 제공하고자 하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 골재 등을 결합하는 건설용 바인더를, 주제와 경화제로 구성하되, 상기 주제는 폴리올, 캐스트오일, 흡습제가 포함된 충전재와, 소포제가 포함된 기타 성분으로 이루어지고, 상기 경화제는 폴리에틸렌 폴리페닐 이소시아네이트로 구성하는 것에 의해 달성된다.

이때 주제에는 실란을 포함하는 것이 바람직하고, 또한 주제는 폴리올과 캐스트 오일 30～60중량%, 충전재 15～60중량% 및 기타 성분 1～5중량%의 성분비로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.

그리고 주제와 경화제는 중량대비 5 : 1의 혼합비를 가지는 것이 또한 바람직하다.

이에 더하여 기타 성분에는 가교제로서 DOP가 포함되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 건설용 바인더는 극한 환경 하에서도 경화가 이루어지기 때문에 물속이나 장마철 또는 동절기에도 포장작업을 진행하거나 또는 2차제품을 제조할 수 있는 이점이 있고, 또한 종래의 폴리우레탄 및 시멘트, 아스콘, 에폭시로 이루어진 바인더에 비해 훨씬 친환경적이다.

또한 본 발명은 포장작업 또는 2차제품 제조 후 시간이 경과되더라도 바인더의 발포가 일어나지 않기 때문에 부풀림 현상이 발생되지 않고, 따라서 도로의 포장상태 또는 2차제품의 제조상태가 오랫동안 그대로 유지된다.

또한 본 발명의 바인더에는 실란이 포함됨으로써 더욱 강화된 접착력이 제공된다.

이에 더하여 본 발명의 건설용 바인더에는 흡습제가 포함됨으로써 바인더에의 수분의 유입에 따른 접착력의 저하가 방지된다.

도 1은 종래의 폴리우레탄 바인더를 이용하여 제조된 시편(좌측)과 본 발명의 바인더를 이용하여 제조된 시편(우측)의 시간 경과에 따른 변화를 촬영한 사진.
도 2는 본 발명의 바인더를 이용하여 제조된 시편을 -20℃에서 경화시키는 것을 촬영한 사진,
도 3은 본 발명의 바인더에 의해 결합된 골재에 식물을 식재한 것을 촬영한 사진,
도 4는 본 발명의 바인더를 이용하여 유색 골재를 물속에서 성형하여 경화시킨 것을 촬영한 사진이다.

이하에서는 바람직한 실시예를 도시한 첨부 도면을 통해 본 발명의 구성을 좀 더 상세히 설명한다.

본 발명은 포장작업이나 2차제품의 제조 후 시간이 경과하더라도 발포현상의 발생에 따른 부풀림 현상이 없으며, 또한 낮은 온도나 다습한 환경 하에서도 쉽게 경화되어 물속이나 동절기에도 포장작업을 수행할 수 있도록 하는 건설용 바인더에 관한 것으로, 본 발명의 바인더는 주제와 경화제로 이루어지고, 이때 주제는 폴리올, 캐스트오일, 충전재 및 기타 성분을 포함하며, 경화제는 폴리에틸렌 폴리페닐 이소시아네이트로 이루어진다.

본 발명의 주제는 폴리올, 캐스트오일, 충전재 및 기타 성분을 포함하는데, 이때 이들의 각각의 성분비는 폴리올과 캐스트 오일이 30～60중량%, 충전재가 15～60중량% 및 기타 성분이 1～5중량%로 이루어지며, 이러한 성분비에 의해 경화제와의 결합력이 대폭 향상된다.

그리고 상기 주제를 이루는 구성 성분 중 폴리올은 이소시안네이트(-NCO)기를 갖는 화합물과 잘 반응하며, 따라서 후술하는 폴리에틸렌 폴리페닐 이소시아네이트로 이루어진 경화제와 반응하는 경우에 견고한 접착력을 가지게 되고, 이에 의해 바인더로서 양호한 기능을 하게 된다.

그리고 본 발명의 주제에는 캐스트 오일이 포함되는데, 이러한 캐스트 오일의 첨가에 의해 주제와 경화제를 혼합하여 바인더로 제조하였을 때 바인더의 접착력이 더욱 강화된다.

또한 주제에 포함되는 충전재(filler)에는 알루미나 분말과 흡습제가 각각 추가되는데, 알루미나 분말은 경도와 강도가 보강되도록 하고, 또한 흡습제는 발포성을 억제하여 바인더를 사용하여 산책로 등을 포장하더라도 흡습에 의한 발포가 방지되도록 하며, 이에 의해 시간 경과에 따라 부풀림 현상이 억제되고 따라서 당초의 작업상태 또는 제조상태가 그대로 유지된다.

이에 더하여 본 발명의 주제에는 기타 성분으로서 소포제와 가교제가 각각 포함되는데, 소포제는 바인더 내의 기포의 생성과 바인더 적용시 기포가 생성되는 것을 억제하여 기포생성에 따른 바인더의 성능저하가 방지되도록 하며, 가교제는 나머지 각 구성 성분들의 융화를 도모하여 바인더의 접착력이 저하되는 것을 방지하고, 이때 가교제로서는 적은 양으로도 효과가 크며 프탈산 에스테르류에 속하는 DOP(디옥칠프탈레이트)가 선택되어 사용되는데, 그 양은 혼화성과 열적 안정성 등을 고려하여 결정된다.

그리고 가교제로서 DOP 단독으로 뿐만 아니라, 이러한 DOP에 또 다른 가교제를 추가하여 2가지 이상의 가교제를 혼합 사용함으로써 이들의 혼합에 따른 상승효과를 기대할 수도 있다.

한편, 본 발명의 주제에 포함되는 기타 성분에는 실란(Silane)이 더 포함되는데, 본 발명자등은 많은 실험과 시행착오를 통해 이러한 실란을 폴리올이 주성분인 주제에 혼합하는 경우 바인더의 접착력을 대폭 증가시킬 수 있음을 확인하게 되었고, 이에 따라 본 발명의 주제에 실란이 포함되게 되었다.

상기와 같이 주제에 실란이 포함됨으로써 본 발명의 바인더의 접착력이 대폭 증가되는 것은 아마 실란이 치환기 4개가 실리콘 원자에 붙은 모노머 실리콘 컴파운드로서, 이들 치환기는 비반응성기, 무기반응성기, 유기 반응성기 중 어떤 종류의 조합도 될 수 있기 때문인 것으로 추측된다.

실란 대신에 또는 실란과 병행하여 기타 성분으로서 에폭시수지 1～2% 또는 유기용제에 CR 고무성분 녹인 용액 0.5중량%를 혼합함으로써 접착력을 증가시키는 동시에 포름알데히드와 같은 유해물질이 생성되는 것을 차단할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 성분과 성분비로 이루어진 주제는 경화제와 함께 혼합되어 사용되며, 이때 경화제로서는 폴리에틸렌 폴리페닐 이소시아네이트로 이루어진 것이 사용되고, 이때 주제와 경화제는 중량대비 5 : 1의 혼합비로 혼합되며, 이에 의해 최적의 접합능력이 발휘된다.

즉, 위에서 설명한 5 : 1의 혼합비를 벗어나게 되면 혼합작업이 용이하지 않거나 접착력이 저하될 수 있으므로 상기 혼합비로 혼합하는 것이 바람직하다.

그리고 주제와 경화제를 혼합할 때에는 주제의 비중은 약 1.5g/ml이고, 경화제의 비중은 약 1.25g/ml로서 비중의 차이가 있기 때문에 이들을 혼합할 때에는 적절한 혼합이 이루어지도록 교반기 내에서 적절한 교반속도로 교반하며, 이때 너무 빠른 속도로 교반하는 경우 기포가 생성될 수 있으므로 기포발생이 억제될 수 있는 속도로 교반한다.

상기와 같은 과정에 의해 주제와 경화제가 적절한 혼합비로 혼합되면 그 결과 생성된 혼합액은 바인더로서 기능하게 되는데, 본 발명은 상기와 같은 바인더의 구성에 의해 상온에서 뿐만 아니라 영하 20℃ 이하의 저온에서도 경화가 이루어지며 또한 해수와 담수를 포함한 물속에서도 경화가 이루어지며, 또한 이러한 온도 또는 환경 하에서 바인더가 골재와 결합되어 경화되더라도 발포현상이 일어나지 않기 때문에 종래의 폴리우레탄 바인더를 사용하였을 때와 같은 부풀림 현상 등이 일어나지 않아 결과적으로 시공 및 제조품질이 변하지 않는다.

본 발명자 등은 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 바인더의 가용성과 성능 등을 확인하기 위해 위에서 기술한 방법에 따라 건설용 바인더를 제조한 다음, 이러한 바인더를 이용하여 골재를 결합시켜 도로를 포장하여 보았으며, 그 결과 다른 바인더를 사용하여 노면을 포장한 경우에 비해 강도, 친환경성, 주행성, 투수성 및 미끄럼 저항 등에 있어서 훨씬 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 영하 20℃ 이하로 유지되는 저온 냉동고 내부에서 본 발명의 바인더를 이용하여 시편을 제작하여 본 결과, 시편의 경화에 전혀 문제가 없었으며(도 2 참조), 또한 이와 같이 제작된 시편을 상온 상태에서 뿐만 아니라 -20~350℃의 온도범위에서 환경을 바꾸어가면서 또는 물이 담긴 수조 속에 넣고 약 7개월 동안 그 변화를 관찰하였으나, 부풀림 현상이 일어나거나 형태가 변하는 등의 현상도 전혀 발견되지 않았으나(도 1의 좌측 사진 참조), 종래의 폴리우레탄 바인더를 사용하여 제조된 시편은 상당한 정도로 부풀어 오르는 현상이 발견되었다(도 1의 우측 사진 참조).

그리고 첨부의 도 3에서와 같이 식물 뿌리가 본 발명의 바인더에 의해 결합된 골재 속에 식재되도록 한 다음, 그 변화를 살펴보았으나 식물의 생육이 지속되면서도 어떠한 변화도 관찰되지 않았다.

특히 본 발명의 바인더와 천연 유색 골재를 사용하여 도 4에서와 같이 물이 담겨진 어항 속에서 적절한 형태로 성형하여 본 결과, 성형과 경화에 전혀 문제가 없었고, 시간의 경과에 따라 부풀림 현상과 같은 어떠한 변화도 관찰되지 않았을 뿐만 아니라 시간이 경과되어도 결합된 골재 내부로부터 이물질 또는 부유물질이 생성되어 수면 상의 떠오르지 않았으며, 시간이 경과됨에 따라 물의 탁도가 오히려 개선되는 특이한 현상을 발견할 수 있었다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 바인더는 극한 환경 하에서도 경화가 이루어지기 때문에 물속이나 장마철 또는 동절기에도 포장작업을 수행할 수 있고, 또한 포장작업이나 제품제조 후 시간이 경과되더라도 발포되거나 형태가 흐트러지지 않아 품질이 우수하며, 따라서 투수 바닥포장 작업, 인공어초, 하상세굴방지 블록 및 하천의 호안블록 등을 제조하는 데에도 쉽게 사용될 수 있다.

Claims (5)

1. 골재를 결합하는 데에 사용되는 건설용 바인더에 있어서,
   상기 바인더는 주제와 경화제로 이루어지되,
   상기 주제는 폴리올, 캐스트오일, 흡습제가 포함된 충전재와, 소포제가 포함된 기타성분으로 이루어지고,
   상기 경화제는 폴리에틸렌 폴리페닐 이소시아네이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 건설용 바인더.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 주제에는 실란이 포함되는 것을 특징으로 하는 건설용 바인더.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 주제는 폴리올과 캐스트오일 30～60중량%, 충전재 15～60중량% 및 기타 성분 1～5중량%의 성분비로 이루어지는 것을 특징으로 하는 건설용 바인더.
   
4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 주제와 상기 경화제는 중량대비 5 : 1의 혼합비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 건설용 바인더.
   
5. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 기타 성분에는 가교제가 포함되며, 이때 가교제는 DOP인 것을 특징으로 하는 건설용 바인더.

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