KR101135593B1 - 폴리우레탄계 시멘트 복합체와 그 제조방법, 이를 이용한 성형품 - Google Patents

폴리우레탄계 시멘트 복합체와 그 제조방법, 이를 이용한 성형품 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 폴리우레탄계 시멘트 복합체 및 그 제조방법은 시멘트 분말 50 내지 70 중량부, 분말첨가제 10 내지 30 중량부로 혼합하여 시멘트 혼합 분말을 제조하는 단계; 이소시아네이트와 폴리올은 중량 비율이 1:0.5로 혼합하고, 발포제는 이소시아네이트와 폴리올 혼합량이 100 중량부라고 할 때, 0.5 내지 9.99 중량부로 혼합하여 발포액을 제조하는 단계; 상기 시멘트 혼합 분말과 발포액을 혼합하고 기타 첨가제를 혼합한 뒤, 가압하고 발포하는 단계를 포함하고 있다.
본 발명에 따른 폴리우레탄계 시멘트 복합체 및 그 제조방법은 종래 습식공법의 기온 저하로 인한 동결현상을 개선할 수 있고, 시공자의 숙련도와 무관함으로 균일한 기포발생과 비중으로 시공할 수 있고, 수축에 의한 균열을 저감하여 차음성과 단열성을 균일하게 유지할 수 있다. 또한, 현장에서 바로 시공할 수 있어 공사기간 단축시킬 수 있고, 자재의 하중을 감소시켜 고층건물에도 시공할 수 있어 활용도 및 경제성이 높다..

Description

폴리우레탄계 시멘트 복합체와 그 제조방법, 이를 이용한 성형품{Polyurethane cement composites, Methods of manufacturing thereof and Producing a goods using the same}
본 발명은 폴리우레탄과 시멘트로 구성되는 복합체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
시멘트, 미세 골재, 섬유 및 물로 구성된 모르타르를 진공 압출성형기등으로 압출 성해서 고압 호스로 시멘트 판을 생성할 대, 물이 분리되는 일 없이 모르타를 압출 성형하기 위해서, 해당 모르타르에 수용성 고분자를 첨가하는 것이 관례이다.
그리하여 일본 특허공보 소화 43-007134호와 같이 압출성형 직후의 압출 성형품의 모양을 유지하기 위해(즉, 모르타르에 형상 유지를 위하여) 해당 모르타르는 우수한 칙소성(thixotropic properties)을 나타내야 하나, 해당 모르타르에 메틸 셀룰로오스 등의 수용성 고분자의 첨가만으로는 충분하지 않아, 수용성 셀룰로오스에테르에 석면을 조합해서 사용하였다. 그러나 석면이 발암물질로 규정되어 그 사용이 전면 중단되어 새로운 대체재로 고분자 섬유, 유리섬유를 이용하게 된다. 이 중 국제특허 2001-077066호(대한민국 등록특허공보 제 10-0458559호)에는 모르타르에 수용성 폴리우레탄을 첨가하는 방법으로, 수중 콘크리트용 증점제와 이를 함유한 수중 콘크리트용 조성물을 개시하고 있다.
본 발명의 주요 원자재인 시멘트는 경량 기포 콘크리트의 일종으로, 석회질, 규산질 원료와 기포제 및 혼화제를 주원료로 물과 혼합하여 슬러리를 만든 후 고온고압(180℃, 10 ㎏/㎠)의 오토클레이브(Autoclave)에서 증기양생시킨 것이다. 발포제에 의하여 콘크리트 내부에 무수한 기포를 독립적으로 분산시켜 중량을 가볍게 한 기포콘크리트의 일종으로 블록과 사전에 철근이 보강된 패널형태로서 생산되고 있으며 경량 콘크리트의 일반적 장점인 경량성, 단열성, 내화 및 시공성 등에서 우수한 성능을 보이고 있다.
그러나 고온고압에서 제조하는데 있어서, 비용이 많이 들고, 물을 사용하기 때문에 동결에 주의해야 하며, 배합 후 1시간 이내 시공하여 하고, 시공 후에도 3일간은 충격이나 하중을 가해서는 안 된다. 게다가 공사 숙련도에 따라 기포발생 정도와 비중이 균일하지 못한 단점을 가지고 있다.
또 다른 주요자재인 폴리우레탄은 -OCONH-을 가진 중합체의 총칭으로 이시소아네이트와 폴리올을 혼합하여 발포하여 제조하고, 합성고무, 합성섬유, 접착제, 도료, 우레탄 폼 및 자동차 범퍼등 여러 가지 용도가 있으며, 특히 중합 및 발포반응으로 만들어지는 발포 우레탄은 방음성과 보온성이 뛰어나 냉장의 보온재나 주택의 방음잔열재로 이용된다.
상기 설명과 같은 폴리우레탄을 건축 시공시 경량 기포 콘크리트층 하부에 설치하여 도1에서처럼 슬라브층-층간소음재층-(경량)기포 콘크리트층-방통층의 구조로 사용한다. 이를 통해 차음재를 이중으로 시공하여 음역의 차이가 있는 중량 소음과 경량 소음등 다양한 층간 소음을 줄이려고 하고 있다. 그러나, 차음의 효과가 미비하고 자재의 하중과 건설비용의 상승으로 저층의 공동주택에서만 사용되고 있다.
일본 특허공보 소화 43-007134호 대한민국 등록특허공보 제 10-0458559호
따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수성 모르타르로 시공하는 습식공법이 야기시키는 기온저하에 따른 동결과 이로 인한 물성저하를 방지할 수 있는 건식공법을 제공한다.
그리고 배합ㆍ시공 후 3일간 지체되는 공사기간과 자재로 인해 증가하는 하중 및 비용을 개선할 수 있고, 시공시 기포발생과 비중을 일정하게 유지할 수 있어 차음 효과와 강도가 균일하게 유지하는 폴리우레탄계 시멘트 복합체 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 시멘트 분말과 분말첨가제를 혼합하여 시멘트 혼합 분말을 제조하는 단계; 이소시아네이트와 폴리올, 발포제를 혼합하여 발포액을 제조하는 단계; 상기 시멘트 혼합 분말과 발포액을 혼합한 뒤, 가압하고 발포하여 제조하는 폴리우레탄계 시멘트 복합체를 특징으로 한다.
상기 시멘트 분말은 입도가 20 내지 40㎛이고, 포틀랜드 시멘트, 백시멘트, 고로시멘트 플라이에쉬시멘트, 알루미나시멘트 중에서 선택된 하나 이상으로 구성되어 있고, 상기 분말첨가제는 탄산칼슘, 규토, 황토, 활성탄, 왕겨, 제올라이트, 활성탄, 폐목재, 흑연, C형 탄소섬유, 중공사 중에서 선택된 적어도 하나를 혼합하여 시멘트 혼합 분말을 제조하는 것을 특징으로 한다.
상기 시멘트 혼합 분말은 시멘트 분말 50 내지 70 중량부, 분말첨가제 10 내지 30 중량부로 혼합하는 것을 특징으로 한다.
상기 이소이사네이트는 둘 이상의 이소시아네이트기를 포함한 방향족 이소시아네이트 또는 지방족 이소시아네이트 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하고 있고, 상기 폴리올은 둘 이상의 수산화기가 가진 지방족 화합물로서, 글리콜 또는 디올, 글리세롤, 펜타에리트리톨 중에서 선택된 적어도 하나를 포함한 것을 특징으로 한다.
상기 이소시아네이트와 폴리올은 1:0.5의 중량비로 혼합하여 제조하고, 첨가할 상기 발포제로는 펜타플루오로프로판(CF3CHFCH2F, Pentafluoropropane) 및 사이클로펜탄(Cyclopentane)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 혼합하여 발포액을 제조하는 것을 특징으로 한다.
상기 발포액는 이소시아네이트와 폴리올 혼합량이 100 중량부라고 할 때, 발포제를 0.5 내지 9.99 중량부로 첨가하는 것을 특징으로 한다.
상기 시멘트 혼합 분말 10 내지 90 중량%, 발포액 90 내지 10 중량%로 혼합하고 기타 첨가제를 혼합한 뒤, 가압하고 발포하여 제조한 것을 특징으로 한다.
상기 시멘트 혼합 분말과 발포액을 혼합하여 1 내지 50 atm으로 가압하여 발포하는 것을 특징으로 한다.
상기 시멘트 혼합 분말과 발포액을 혼합할 때 기타첨가제를 더 첨가할 수 있고. 이러한 기타첨가제로는 시멘트 응결시간 조절제, 부식방지제, 방부제, 안료, 안료 분산제, 난연제, 증류수 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기재된 폴리우레탄계 시멘트 복합체 및 상기 기재된 제조방법에 의해 제조된 폴리우레탄계 시멘트 복합체를 포함한 성형품을 제조할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이상, 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 신규한 폴리우레탄계 시멘트 복합체 및 그 제조방법을 제공하여, 종래 습식공법의 기온 저하로 인한 동결현상을 개선할 수 있고, 시공자의 숙련도와 무관함으로 균일한 기포발생과 비중으로 시공할 수 있고, 수축에 의한 균열을 저감하여 차음성과 단열성을 균일하게 유지할 수 있다.
또한, 현장에서 바로 시공할 수 있어 공사기간 단축시킬 수 있고, 자재의 하중을 감소시켜 고층건물에도 시공할 수 있어 활용도 및 경제성이 높아 질 수 있다.
도 1은 종래의 차음시공방법의 일예
도 2는 본 발명에 따른 차음시공방법의 일예
이하, 본 발명에 따른 폴리우레탄계 시멘트 복합체는 시멘트 분말과 분말첨가제를 혼합하여 시멘트 혼합 분말을 제조하는 단계; 이소시아네이트와 폴리올, 발포제를 혼합하여 발포액을 제조하는 단계; 상기 시멘트 혼합 분말과 발포액을 혼합한 뒤, 가압하고 발포하여 제조한다.
상기 시멘트 분말은 입도가 20 내지 40㎛이고, 포틀랜드 시멘트, 백시멘트, 고로시멘트 플라이에쉬시멘트, 알루미나시멘트 중에서 선택된 하나 이상으로 구성되어 있다.
상기 분말첨가제는 탄산칼슘, 규토, 황토, 활성탄, 왕겨, 제올라이트, 폐목재, 흑연, C형 탄소섬유, 중공사 중에서 선택된 적어도 하나를 혼합하여 시멘트 혼합 분말을 제조 한다.
상기 탄산칼슘은 대리석, 방해석, 선석(霰石), 석회석, 백악, 빙주석(氷洲石), 조개껍질, 달걀껍질, 폐산호 등이 있고, 5 내지 30㎜로 1차 분쇄하고, 90 내지 120℃로 20 내지 36시간 동안 건조한다. 1차 분쇄의 입도가 30㎜를 초과하면, 다음 공정에서 부수적인 공정을 첨가할 수도 있고, 90℃ 미만 및 20시간 미만에서 건조할 경우, 건조가 완전히 되지 않는 문제점이 발생할 수도 있고, 120℃ 초과 및 36시간 초과하여 건조할 경우 경제성이 저하된다.
상기 1차 분쇄한 탄산칼슘을 전기로에서 850 내지 1300℃로 75 내지 180분간 소성가공하고 입도가 120 내지 200㎛가 되도록 2차 분쇄한 뒤, 사용한다. 그리고 850℃ 미만 및 75분 미만에서는 소성가공이 완전히 되지 않을 수 있고, 1300℃ 초과 및 180분 초과하여 소성가공하면 물성이 변하는 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 입도 120㎛ 미만으로 분쇄하면, 중량이 가벼워져서 밀도의 영향을 이용한 발포시 물성이 변할 수 있고, 입도 200㎛ 초과하여 분쇄할 경우에는 입자가 커서 혼합이 어려운 문제점이 발생할 수 있다.
상기 규토나 황토는 200 내지 400℃에서 19 내지 40시간 동안 건조하고 입도가 200 내지 400㎛로 분쇄하여 사용한다. 그리고 200℃ 미만 또는 19시간 미만으로 건조할 때 수분이나 이물질이 완전히 제거되지 않고, 400℃ 초과하거나 40시간 초과하여 건조할 때 경제성이 저하되며, 입도 200㎛ 미만으로 분쇄하면, 중량이 가벼워져서 밀도의 영향을 이용한 발포시 물성이 변할 수 있고, 입도 400㎛ 초과하여 분쇄할 경우에는 입자가 커서 균일하게 혼합되지 못하는 문제점이 발생할 수 있다.
상기 제올라이트 또는 활성탄, 흑연은 90 내지 120℃로 15 내지 30시간 동안 건조하고, 입도가 150 내지 250㎛로 분쇄하여 사용한다. 그리고 200℃ 미만 또는 19시간 미만으로 건조할 때 수분이나 이물질이 완전히 제거되지 않고, 400℃ 초과하거나 40시간 초과하여 건조할 때 경제성이 저하되며, 입도 150㎛ 미만으로 분쇄하면, 중량이 가벼워져서 밀도의 영향을 이용한 발포시 물성이 변할 수 있고, 입도 250㎛ 초과하여 분쇄할 경우에는 입자가 커서 균일하게 혼합되지 못하는 문제점이 발생할 수 있다.
상기 왕겨는 3 내지 10회를 세척하고, 80 내지 110℃에서 8 내지 13시간동안 건조하여 사용한다. 상기 세척은 왕겨의 내부 오염물을 제거하기 위함이며, 3회 미만 세척하면 오염물의 완전히 제거되기 어렵고, 10회 초과하여 세척하면 경제성이 떨어진다.
상기 C형 탄소섬유, 중공사는 80 내지 110℃에서 8 내지 13시간동안 건조하고, 입도가 150 내지 250㎜로 분쇄하여 사용한다. 상기 건조시 80℃ 미만, 8시간 미만이면 건조가 완전히 되기 어렵고, 110℃ 초과하며 13시간 초과할 경우에는 경제성이 떨어지고, 입도가 150㎜ 미만을 분쇄하면 경제성이 떨어지고, 입도 250㎜ 초과하여 분쇄하면 입자가 커서 균일한 혼합이 어렵다.
상기 시멘트 혼합 분말은 시멘트 분말 50 내지 70 중량부, 분말첨가제 10 내지 30 중량부로 혼합하고, 시멘트 분말이 50 중량부 미만, 분말첨가제 30 중량부 초과하여 혼합하면 물성이 저하되고, 시멘트 분말 70 중량부 초과, 분말첨가제 10 중량부 미만으로 혼합하면 차폐음의 효과가 저하된다.
상기 이소이사네이트는 둘 이상의 이소시아네이트기를 포함한 방향족 이소시아네이트 또는 지방족 이소시아네이트 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하고 있다. 그 중 Diphenyl Methane Diisocyanate(아하, MDI)가 보다 바람직하고, 상기 MDI는 Monomeric MDI와 Polymeric MDI의 혼합상태로 얻어진다. Monomeric MDI(이하, MMDI)는 MDI혼합물을 증류하여 얻어지고 NCO기 위치에 따라 두 개의 이성질체가 존재하며, 무색의 결정 고체이고, 어는점이 약 38℃이며 38℃이하의 온도일 때 흰색 고체 상태이고, 38℃이상의 온도일 때 투명한 액체 상태이다. 그리고 저장 기간 및 취급 온도에 따라 원래의 성질이 변하기 때문에 상기 흰색 고체 상태에는 -20℃, 액체 상태일 때는 42~45℃의 온도에서 보관한다. MMDI는 주로 연질 폼, 신발 창, 그리고 열가소성 폴리우레탄(Thermoplastic Polyurethane:TPU)의 생산을 위한 프리폴리머 (Pre-polymer)의 제조에 많이 쓰인다.
상기 Polymeric MDI(이하, PMDI)는 갈색의 액체이며 2개 이상의 방향족 환(Ring)과 이소시아네이트 그룹을 가지고, 이를 원료로 하여 만들어진 Polyurethane은 주로 경질폼과 반결질폼이 있다. 그리고 관능기는 MMDI보다 많지만 NCO함량이 MMDI에 비해 낮기 때문에 반응성은 MMDI에 비해 떨어진다.
그리고 특정 Pre-polymer는 폴리올과 과량의 이소시아네이트와의 반응에 의해 말단에 NCO기를 가진다. Pre-polymer는 높은 분자량을 가지기 때문에 상대적으로 낮은 증기압을 나타내고, 이로 인하여 작업하는 장소의 환경을 크게 개선시킬 수 있다. 그리고 공정을 좀 더 원활히 조절할 수 있기 때문에 생산되는 PU의 물성을 좀 더 쉽게 조절할 수 있다.
또한, Modified MDI는 옅은 황색을 띤 액체로 Monomeric MDI의 일부를 반응시켜 상온에서 취급이 용이하도록 액상으로 변성시킨 것이다.
상기 이소시아네트와 혼합될 폴리올은 둘 이상의 수산화기를 가진 지방족 화합물로서, 글리콜 또는 디올, 글리세롤, 펜타에리트리톨 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하여 제조한다.
상기 폴리올은 연질폼의 경우 작용기 3개를 갖는, 예를 들면 분자량이 6000g/mol정도의 글리세롤이 사용되고, 경질의 경우 체인 길이가 짧고 더 많은 작용기를 갖는 폴리올이 사용된다.
상기 이소시아네이트와 폴리올은 1:0.5의 중량비로 혼합하여 제조하고, 첨가할 상기 발포제로는 펜타플루오로프로판(CF3CHFCH2F, Pentafluoropropane) 및 사이클로펜탄(Cyclopentane)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나이다. 그리고 이소시아네이트와 폴리올 혼합량이 100 중량부라고 할 때, 발포제를 0.5 내지 9.99중량부로 첨가하여 발포액을 제조한다.
상기 시멘트 혼합 분말 10 내지 90중량%에 발포액 90 내지 10중량%를 혼합한다. 상기 혼합은 발포액의 이소시아네이트의 성질 특히 점도 차이(25℃에서)와 폴리우레탄계 시멘트 복합체의 사용 용도에 따라 혼합비의 조절이 가능하다. 또한 혼합비에 따라 폴리우레탄계 시멘트 복합체의 물성이 상이할 수 있다. 특히, 시멘트 혼합 분말의 양이 클수록 복합체의 강도가 커지고, 기공은 작아지는 반면에, 발포액의 양이 클수록 기공수가 많아지고, 강도가 낮아진다..
상기 시멘트 혼합 분말과 발포액을 혼합하여 1 내지 50 atm으로 가압하여 발포하여 제조한다.
상기 시멘트 혼합 분말과 발포액을 혼합할 때 기타첨가제를 더 첨가할 수 있고. 이러한 기타첨가제로는 시멘트 응결시간 조절제, 부식방지제, 방부제, 안료, 안료 분산제, 난연제, 증류수 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하여 제조할 수 있다.
상기 폴리우레탄계 시멘트 복합체 및 이의 제조방법에 의해 제조된 폴리우레탄계 시멘트 복합체를 포함한 성형품을 제조한다.
상기 성형품으로는 경량 기포 콘크리트-소음방지층을 대체 할 수 있는 소음방지 타일, 판넬, 선박의 단열재, 건물의 간이벽 및 계단의 타일로 제조할 수 있다.
상기, 본 발명에 의한 폴리우레탄계 시멘트 복합체과 그 제조방법, 이를 이용한 성형품에 있어서 실시예를 통해 보다 상세하게 설명하고자 한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하고 설명하기 위해 제시된 것으로, 본 발명이 이들 실시예로만 한정되는 것으로 이해해서는 안 된다.
실시예 1
(a) 입도가 30㎛인 시멘트 분말(동양시멘트사)을 65 중량부와,
죠크러셔로 20㎜로 1차 분쇄한 뒤, 98℃에서 20시간 1차 건조하고, 전기로에서 980℃, 100분간 소성가공한 후, 입도가 130㎛로 되도록 2차 분쇄한 굴패각 분말 15 중량부,
미온수에 5회 세척하여 90℃에 9시간 건조시킨 왕겨 10중량부를 혼합하여 시멘트 혼합 분말을 제조하였다.
(b) 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI-Methylene Diphenyl Disocynate, BASF사, Serial No:PU-0180-YS)와 폴리올(BASF사, Serial No : PU-0027-UC, NCO Content : 30 ~ 32)을 1:0.5비율로 혼합한 후, 상기 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트와 폴리올의 혼합량을 100중량부로 볼 때, 발포제인 펜타플루오로프로판 2 중량부를 첨가하여 발포액을 제조했다.
(c) 상기 (b)의 발포액을 1500rpm으로 교반하는 상태에서 (a)의 시멘트 복합 분말을 2분내에 에어건으로 쏘아주며, (a)의 시멘트 복합 분말과 (b)의 발포액을 1:1의 중량 비율로 혼합한다.
실시예 2
(a) 입도가 30㎛인 시멘트 분말(동양시멘트사)을 65 중량부와,
220℃에서 20시간 건조하고 220㎛가 되도록 분쇄한 카올린족 할로이사이트계가 주광물이고, Fe2O3가 7%이상 함유한 황토 분말 20 중량부와,
미온수에 5회 세척하여 90℃에 9시간 건조시킨 왕겨 5 중량부를 혼합하여 시멘트 혼합 분말을 제조하였다.
(b) 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI-Methylene Diphenyl Disocynate, BASF사, Serial No:PU-0174-YS)와 폴리올(BASF사, Serial No:PU-0027-UC, NCO Content : 33.5)을 1:0.5비율로 혼합한 후, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트와 폴리올의 혼합량을 100중량부로 볼 때, 발포제인 펜타플루오로프로판 2 중량부를 첨가하여 발포액을 제조했다.
(c) 상기 (b)의 발포액을 1500rpm으로 교반하는 상태에서 (a)의 시멘트 복합 분말을 2분내에 에어건으로 쏘아주며, (a)의 시멘트 복합 분말과 (b)의 발포액을 1:1의 중량 비율로 혼합한다.
실시예 3
(a) 입도가 30㎛인 시멘트 분말(동양시멘트사)을 65 중량부와,
죠크러셔로 20㎜로 1차 분쇄한 뒤, 98℃에서 20시간 1차 건조하고, 전기로에서 980℃, 100분간 소성가공한 후, 입도가 130㎛로 되도록 2차 분쇄한 굴패각 분말 8 중량부,
220℃에서 20시간 건조하고 220㎛가 되도록 분쇄한 카올린족 할로이사이트계가 주광물이고, Fe2O3가 7%이상 함유한 황토 분말 8중량부 및,
미온수에 5회 세척하여 90℃에 9시간 건조시킨 왕겨 8중량부를 혼합하여 시멘트 혼합 분말을 제조하였다.
(b) 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI-Methylene Diphenyl Disocynate, BASF사, Serial No:PU-0188-YS)와 폴리올(BASF사, Serial No:PU-0027-UC, NCO Content : 22.4 ~ 23.4)을 1:0.5의 중량 비율로 혼합한 후, 상기 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트와 폴리올의 혼합량을 100중량부로 볼 때, 발포제인 사이클로펜탄 1 중량부를 첨가하여 발포액을 제조했다.
(c) 상기 (b)의 발포액을 1500rpm으로 교반하는 상태에서 (a)의 시멘트 복합 분말을 2분내에 에어건으로 쏘아주며, (a)의 시멘트 복합 분말과 (b)의 발포액을 1:1의 혼합비로 혼합시킨다.
실시예 4
(a) 입도가 30㎛인 시멘트 분말(동양시멘트사)을 55 중량부과,
죠크러셔로 20㎜로 1차 분쇄한 뒤, 98℃에서 20시간 1차 건조하고, 전기로에서 980℃, 100분간 소성가공한 후, 입도가 130㎛로 되도록 2차 분쇄한 굴패각 분말 6중량부,
220℃에서 20시간 건조하고 220㎛가 되도록 분쇄한 카올린족 할로이사이트계가 주광물이고, Fe2O3가 7%이상 함유한 황토 분말 6 중량부 및,
미온수에 5회 세척하여 90℃에 9시간 건조시킨 왕겨 3중량부를 혼합하여 시멘트 혼합 분말을 제조하였다.
(b) 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI-Methylene Diphenyl Disocynate, BASF사, Serial No:PU-0186-YS)와 폴리올(BASF사, Serial No:PU-0027-UC, NCO Content : 29~ 30)을 1:0.5비율로 혼합한 후, 상기 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트와 폴리올의 혼합량을 100중량부로 볼 때, 발포제인 사이클로펜탄 1 중량부를 첨가하여 발포액을 제조했다.
(c) 상기 (b)의 발포액을 1500rpm으로 교반하는 상태에서 (a)의 시멘트 복합 분말을 2분내에 에어건으로 쏘아주며, (a)의 시멘트 복합 분말과 (b)의 발포액을 1:1의 중량 비율로 혼합한다.
실시예 2-1
상기 실시예 2와 동일한 조건과 방법으로 제조한 (a)의 시멘트 복합 분말과 (b)의 발포액을 7:3의 중량 비율로 혼합한다.
실시예 3-1
상기 실시예 3와 동일한 조건과 방법으로 제조한 (a)의 시멘트 복합 분말과 (b)의 발포액을 9:1의 중량 비율로 혼합하고, 상기 (a)의 시멘트 복합 분말과 (b)의 발포액의 혼합 총량을 100 중량부라고 볼 때, 물 5 중량부를 더 첨가한 뒤, 혼합한다.
실시예 4-1
상기 실시예 4와 동일한 조건과 방법으로 제조한 (a)의 시멘트 복합 분말과 (b)의 발포액을 2:1의 중량 비율로 혼합한다.
실험예 1
압축 강도 시험은 상기 실시예 1 내지 4와 2-1 내지 4-1에 따라 제조한 폴리우레탄계 시멘트 복합체를 지름 10㎝, 높이 20㎝의 원기둥형의 알루미늄 몰드에 붓고, 수분의 증발을 막고, 몰드의 변형을 막기 위해 대기압상태에서 0.6atm를 더 가해준 뒤 발포시켜 발포체로 제조한다.
상기 제조한 발포체를 22℃에서 양생하고, 윗부분의 콘크리트는 발포 후 10시간 지나서 콘크리트는 적당한 시기에 공시체를 손상하지 않도록 깎아 내어 윗면을 평평하게 만들고, 28일의 재령 기간을 거친 시료를 시험기의 가압판에 설치하고, 하중 속도 매초 0.1 내지 0.2 ㎫(=N/㎟)로 가압하여 시료가 파쇄 될 때의 압력을 측정한다.
실험예 2
표면균열 시험은 상기 실시예 1 내지 4와 2-1 내지 4-1에 따라 제조한 폴리우레탄계 시멘트 복합체를 5㎝×5㎝×0.5㎝형의 알루미늄 몰드에 붓고, 수분의 증발을 막고, 몰드의 변형을 막기 위해 대기압상태에서 0.65atm를 더 가해준 뒤 발포시켜 발포체로 제조한다.
상기와 같이 제조되는 시료를 각 실시예별로 각 6개씩 제조하고, 그 중 시료 3개는 100℃의 액체 100㎖에 넣고, 나머지 시료 3개는 시료의 중앙에 8㎝×8㎝의 드라이아이스 조각을 올려놓는다. 상기 과정을 5분간 지속하고, 이를 10회 반복한 뒤, 균열 발생 여부를 확인한다.
하기의 표는 실험예 1 및 2의 결과를 평균값으로 나타낸 것이다.
밀도
(㎏/㎥)		 압축 강도
(Kgf/㎠)		 강온/강냉 표면균열발생성
실시예 1 44.7 28.3 균열 발생 없음
실시예 2 43.8 27.3 균열 발생 없음
실시예 2-1 92.6 40.5 균열 발생 없음
실시예 3 52.7 30.0 균열 발생 없음
실시예 3-1 100.9 71.1 균열 발생 없음
실시예 4 40.0 25.0 균열 발생 없음
실시예 4-1 55.3 52.6 균열 발생 없음
상기 표 1에서보면 발포액이 적게 혼합된 실시예 2-1 ~ 4-1의 시료가 압축강도가 높은 것으로 나타났고, 강온/강냉 표면균열발생성 실험에서는 본 발명에 따른 모든 시료가 균열이 발생하지 않았다.
실험예 3
상기 실시예 1 내지 4와 2-1 내지 4-1에 따라 제조한 폴리우레탄계 시멘트 복합체로 KS F2810-1의 바닥충격음 차단성능 현장 측정방법-제1부 : 표준 경량충격원에 의한 방법과 KS F2810-2의 바닥충격음 차단성능 현장 측정방법-제2부 : 표준 중량충격원에 의한 방법을 통해 흡음성에 대한 실험을 하였다.
상기 경량충격원에 의한 방법에 측정할 소음 옥타브 밴드는 125, 250, 500, 1000 및 2000Hz이고, 중량충격원에 의한 방법에 측정할 소음 옥타브 밴드는 63, 125, 250, 500Hz이다. 이들의 측정에 의해 얻어진 흡음률은 값이 높을수록 흡음 특성이 우수한 것으로 볼 수 있고, 완전히 흡음시키는 경우에는 1.0의 값이 된다. 하기 표 2는 흡음성의 평균값을 나타낸 것이다.
경량충격원 중량충격원
실시예 1 0.93 0.94
실시예 2 0.87 0.87
실시예 2-1 0.82 0.84
실시예 3 0.80 0.85
실시예 3-1 0.75 0.82
실시예 4 0.83 0.85
실시예 4-1 0.82 0.83
상기 표 2에서 알 수 있듯이 본 발명에 따른 폴리우레탄계 시멘트 복합체를 제조한 시료는 경량 및 중량충격원을 모두 흡음하는 특성을 가진 것으로 보인다.

Claims (14)

  1. 시멘트 분말 50 내지 70 중량부와 분말첨가제 10 내지 30 중량부를 혼합한 시멘트 혼합 분말과,
    이소시아네이트와 폴리올을 1:0.5의 중량비로 혼합하고, 발포제를 이소시아네이트와 폴리올 혼합량을 100중량부라고 할 때, 0.5 내지 9.99중량부로 첨가한 발포액을 혼합하면서, 가압하고 발포하여 제조한 것을 특징으로 하는 폴리우레탄계 시멘트 복합체.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 시멘트 분말은 입도가 20 내지 40㎛이고, 포틀랜드 시멘트, 백시멘트, 고로시멘트 플라이에쉬시멘트, 알루미나시멘트 중에서 선택된 적어도 하나를 포함한 것을 특징으로 하는 폴리우레탄계 시멘트 복합체.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 분말첨가제는 탄산칼슘, 규토, 황토, 활성탄, 왕겨, 제올라이트, 폐목재, 흑연, C형 탄소섬유, 중공사 중에서 선택된 적어도 하나를 포함한 것을 특징으로 하는 폴리우레탄계 시멘트 복합체.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 이소시아네이트는 둘 이상의 이소시아네이트기를 포함한 방향족 이소시아네이트 또는 지방족 이소시아네이트 중에서 선택된 적어도 하나를 포함한 것을 특징으로 하는 폴리우레탄계 시멘트 복합체.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리올은 둘 이상의 수산화기가 가진 지방족 화합물로서, 글리콜 또는 디올, 글리세롤, 펜타에리트리톨 중에서 선택된 적어도 하나를 포함한 것을 특징으로 하는 폴리우레탄계 시멘트 복합체.
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 발포제는 펜타플루오로프로판(CF3CHFCH2F, Pentafluoropropane) 및 사이클로펜탄(Cyclopentane)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 혼합한 것을 특징으로 하는 폴리우레탄계 시멘트 복합체.
  9. 삭제
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 시멘트 혼합 분말 10 내지 90중량%에 발포액 90 내지 10중량%를 혼합한 것을 특징으로 하는 폴리우레탄계 시멘트 복합체.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 시멘트 혼합 분말과 발포액을 혼합하여 가압할 때 1 내지 50 atm로 하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄계 시멘트 복합체.
  12. (a) 시멘트 분말 50 내지 70 중량부, 분말첨가제 10 내지 30 중량부로 혼합하여 시멘트 혼합 분말을 제조하는 단계;
    (b) 이소시아네이트와 폴리올은 1:0.5의 중량비로 혼합하고, 발포제는 이소시아네이트와 폴리올 혼합량이 100 중량부라고 할 때, 0.5 내지 9.99 중량부로 혼합하여 발포액을 제조하는 단계;
    (c) 상기 (a)의 시멘트 혼합 분말 10 내지 90중량%, (b)의 발포액 90 내지 10중량%로 혼합하고 기타 첨가제를 혼합한 뒤, 가압하고 발포하여 제조한 것을 특징으로 하는 폴리우레탄계 시멘트 복합체 제조방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 (c)의 기타첨가제는 시멘트 응결시간 조절제, 부식방지제, 방부제, 안료, 안료 분산제, 난연제, 증류수 중에서 선택된 적어도 하나를 포함한 것을 특징으로 하는 폴리우레탄계 시멘트 복합체 제조방법.
  14. 제 1항 내지 제 3항, 제 5항 내지 제 6항, 제 8항, 제 10항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 기재된 폴리우레탄계 시멘트 복합체 또는 제 12항 내지 제 13항에 기재된 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 폴리우레탄계 시멘트 복합체를 포함한 성형품.
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