KR101966645B1 - 발포폴리스티렌(eps) 코팅 조성물 및 이를 이용한 경량골재의 제조방법 - Google Patents

발포폴리스티렌(eps) 코팅 조성물 및 이를 이용한 경량골재의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발포폴리스티렌(EPS) 코팅 조성물 및 이를 이용한 경량골재의 제조방법에 관한 것으로서, 상기 코팅 조성물을 코팅한 발포폴리스티렌(EPS)은 콘크리트와 혼합 시, 균등하게 배합되어 뛰어난 경량성, 단열성, 차음성을 확보할 수 있을 뿐 아니라, 상기 EPS용 코팅 조성물을 이용하여 모든 타입의 건축공사에 활용가능하며 건축물이 필요한 압축강도를 유지하면서 어떠한 분리 문제도 일어나지 않는 경량골재를 제공할 수 있다.

Description

발포폴리스티렌(EPS) 코팅 조성물 및 이를 이용한 경량골재의 제조방법{EPS Coating composition and manufacturing method of lightweight aggregate using the same}
본 발명은 발포폴리스티렌(EPS) 코팅 조성물 및 이를 이용한 경량골재의 제조방법에 관한 것이다.
골재는 콘크리트(시멘트콘크리트, 아스팔트콘크리트 등)를 구성하는 주요 구성요소로서 골재의 품질은 콘크리트의 품질로 이어지므로, 콘크리트의 요구 성능을 고려하여 적절한 품질을 가지는 골재를 채택해야 한다.
경량골재는 일반 골재보다 비중이 작은 것으로, 경량골재는 가벼운 콘크리트와 모르타르를 만들 수 있기 때문에 구조물의 경량화에 기여하며, 경량골재는 생산방법에 따라 화산자갈, 화산모래 등과 같은 천연골재와 인공골재, 석탄재, 팽창슬래그와 같은 부산물골재로 구분되는데, 인공골재는 통상 번거로운 소성과정을 거쳐 제작되기 때문에 가격이 비싼 편이다.
한편 발포폴리스티렌(Expandable Polystyrene; EPS)은 보통 스티로폼으로 불리는데, 단열재, 포장재 등 다양한 용도로 이용된다. 한번 사용한 EPS는 보통 폐기되는데, 이렇게 폐기되는 폐 EPS의 자원 재활용에 관한 연구가 필요할 뿐 아니라, EPS가 다양한 기능 즉 경량성, 단열성, 차음성 등을 나타낼 수 있도록 EPS를 코팅하는 코팅제에 대한 연구 개발이 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-0975389호 (2010.08.05)
본 발명의 목적은 콘크리트와 혼합 시, 균등하게 배합되어 뛰어난 경량성, 단열성, 차음성을 확보할 수 있는 EPS용 코팅 조성물을 제공하는 데에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 EPS용 코팅 조성물을 이용하여 모든 타입의 건축공사에 활용가능하며 건축물이 필요한 압축강도를 유지하면서 어떠한 분리 문제도 일어나지 않는 경량골재를 제공하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 수산화암모늄 0.1-3 중량%, 염화물 1-3 중량%, 표면개질제 0.05-1 중량% 및 잔부의 물로 이루어지며, 상기 표면개질제는 아크릴산, 메타 아크릴산, 말레인산, 무수말레인산, 시트라콘산, 무수시트라콘산, 이타콘산 및 무수이타콘산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 단량체를 중합한 폴리카르복실산 염화합물인 것을 특징으로 하는, 발포폴리스티렌(EPS) 코팅 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 수산화암모늄 0.1-3 중량%, 염화물 1-3 중량%, 표면개질제 0.05-1 중량% 및 잔부의 물로 이루어진 코팅제를 제조하는 단계; 상기 코팅제를 코팅기에 투입한 후 발포폴리스티렌(EPS)과 혼합하여 코팅하는 단계; 및 상기 코팅된 발포폴리스티렌(EPS)을 건조하는 단계를 포함하며, 상기 표면개질제는 아크릴산, 메타 아크릴산, 말레인산, 무수말레인산, 시트라콘산, 무수시트라콘산, 이타콘산 및 무수이타콘산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 단량체를 중합한 폴리카르복실산 염화합물인 것을 특징으로 하는, 발포폴리스티렌(EPS)의 코팅방법을 제공한다.
또한 본 발명은 수산화암모늄 0.1-3 중량%, 염화물 1-3 중량%, 표면개질제 0.05-1 중량% 및 잔부의 물로 이루어진 코팅제를 제조하는 단계; 상기 코팅제를 코팅기에 투입한 후 발포폴리스티렌(EPS)과 혼합하여 코팅하고 건조하는 단계; 및 상기 코팅된 발포폴리스티렌(EPS)과 시멘트 및 물을 혼합한 후 양생하는 단계를 포함하며, 상기 표면개질제는 아크릴산, 메타 아크릴산, 말레인산, 무수말레인산, 시트라콘산, 무수시트라콘산, 이타콘산 및 무수이타콘산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 단량체를 중합한 폴리카르복실산 염화합물인 것을 특징으로 하는 경량골재의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 코팅 조성물을 코팅한 발포폴리스티렌(EPS)은 콘크리트와 혼합 시, 균등하게 배합되어 뛰어난 경량성, 단열성, 차음성을 확보할 수 있을 뿐 아니라, 상기 EPS용 코팅 조성물을 이용하여 모든 타입의 건축공사에 활용가능하며 건축물이 필요한 압축강도를 유지하면서 어떠한 분리 문제도 일어나지 않는 경량골재를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 EPS 코팅방법의 모식도이고,
도 2는 본 발명에 따른 코팅된 EPS를 이용한 경량골재 제조방법의 모식도이고,
도 3은 본 발명에 따른 경량골재(lightherm)와 일반 스티로폼 골재를 비교한 것이고,
도 4는 본 발명에 따른 경량골재(lightherm)를 이용한 구조물 또는 비구조물을 나타낸 것이고,
도 5는 시멘트 대비 본 발명에 따른 경량골재(lightherm)의 함량비(v/v%)에 따른 콘크리트 구조체의 압축강도를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 발명자들은 경량골재에 대한 연구개발을 진행하던 중, 콘크리트와 혼합 시 균일하게 배합되어 뛰어난 경량성, 단열성 및 차음성을 확보할 수 있고, 모든 타입의 건축공사에 활용가능하며 건축물이 필요한 압축강도를 유지하면서 어떠한 분리문제도 일어나지 않는 특수 경량골재 첨가물을 개발함으로써 본 발명을 완성한 것이다.
본 발명은 수산화암모늄 0.1-3 중량%, 염화물 1-3 중량%, 표면개질제 0.05-1 중량% 및 잔부의 물로 이루어지며, 상기 표면개질제는 아크릴산, 메타 아크릴산, 말레인산, 무수말레인산, 시트라콘산, 무수시트라콘산, 이타콘산 및 무수이타콘산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 단량체를 중합한 폴리카르복실산 염화합물인 것을 특징으로 하는, 발포폴리스티렌(EPS) 코팅 조성물을 제공한다.
상기 수산화암모늄은 염기성으로 인하여 발포폴리스티렌(EPS)의 거칠기를 증가시키며 비표면적을 증가시키는 역할을 수행하며, 상기 함량 범위를 벗어나면 발포폴리스티렌에 불균일한 코팅 문제가 야기될 수 있다.
상기 염화물은 표면에 이온성을 띄게 하며, KCl 또는 NaCl 중에서 선택될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 상기 염화물이 상기 함량 범위를 벗어나면 시멘트와의 불균일한 혼합 문제가 야기될 수 있다.
상기 폴리카르복실산 염화합물은 시멘트입자를 고르게 분산시키는 역할을 수행하며, 수평균분자량(Mn)이 15,000 - 300,000인 폴리카르복실산 암모늄염 또는 폴리카르복실산 아민염 중에서 선택될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 상기 폴리카르복실산 염화합물이 상기 함량 범위를 벗어나면 시멘트와의 혼합에서 유동성이 감소하는 문제가 야기될 수 있다.
또한, 본 발명은 수산화암모늄 0.1-3 중량%, 염화물 1-3 중량%, 표면개질제 0.05-1 중량% 및 잔부의 물로 이루어진 코팅제를 제조하는 단계; 상기 코팅제를 코팅기에 투입한 후 발포폴리스티렌(EPS)과 혼합하여 코팅하는 단계; 및 상기 코팅된 발포폴리스티렌(EPS)을 건조하는 단계를 포함하며, 상기 표면개질제는 아크릴산, 메타 아크릴산, 말레인산, 무수말레인산, 시트라콘산, 무수시트라콘산, 이타콘산 및 무수이타콘산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 단량체를 중합한 폴리카르복실산 염화합물인 것을 특징으로 하는, 발포폴리스티렌(EPS)의 코팅방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 수산화암모늄 0.1-3 중량%, 염화물 1-3 중량%, 표면개질제 0.05-1 중량% 및 잔부의 물로 이루어진 코팅제를 제조하는 단계; 상기 코팅제를 코팅기에 투입한 후 발포폴리스티렌(EPS)과 혼합하여 코팅하고 건조하는 단계; 및 상기 코팅된 발포폴리스티렌(EPS)과 시멘트 및 물을 혼합한 후 양생하는 단계를 포함하며, 상기 표면개질제는 아크릴산, 메타 아크릴산, 말레인산, 무수말레인산, 시트라콘산, 무수시트라콘산, 이타콘산 및 무수이타콘산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 단량체를 중합한 폴리카르복실산 염화합물인 것을 특징으로 하는 경량골재의 제조방법을 제공한다.
상기 염화물은 KCl 또는 NaCl 중에서 선택될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 폴리카르복실산 염화합물은 수평균분자량(Mn)이 15,000 - 300,000인 폴리카르복실산 암모늄염 또는 폴리카르복실산 아민염 중에서 선택될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 코팅하는 단계는 스크류 교반으로 수행되며, 상기 건조하는 단계는 자연건조로 수행될 수 있다.
이하, 하기 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 다만, 이러한 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
표면개질제로서 폴리아크릴산 암모늄염 0.7 중량%, 수산화암모늄 1 중량%, NaCl 2 중량%에 물을 포함하여 총 100 중량%가 되는 코팅용액을 제조하였고, 이때 최대의 강도를 나타내었다. 상기 제조된 코팅용액을 코팅기에 투입한 후, 발포폴리스티렌과 함께 혼합하여 코팅시켰다. 1차적으로 코팅된 발포폴리스티렌을 코팅기에 재투입하여 2차 코팅을 같은 방법으로 수행하였다. 코팅이 완료된 발포폴리스티렌을 일정 시간 건조하여 제품을 제조하였다.
<비교예 1>
표면개질제로서 폴리아크릴산 암모늄염 1 중량%, 수산화암모늄 1.5 중량%에 물을 포함하여 총 100 중량%가 되는 코팅용액을 제조하였다. NaCl을 포함하지 않았을 때, 최대의 강도와 근사하지만 고분자의 분산 균일성은 낮았다. 상기 제조된 코팅용액을 코팅기에 투입한 후, 발포폴리스티렌과 함께 혼합하여 코팅시켰다. 1차적으로 코팅된 발포폴리스티렌을 코팅기에 재투입하여 2차 코팅을 같은 방법으로 수행하였다. 코팅이 완료된 발포폴리스티렌을 일정 시간 건조하여 제품을 제조하였다.
<비교예 2>
표면개질제로서 폴리아크릴산 암모늄염 1 중량%, NaCl 1.5 중량%에 물을 포함하여 총 100 중량%가 되는 코팅용액을 제조하였다. 이때, 수산화암모늄을 포함하지 않을 때 강도는 최대강도의 2/3, 고분자의 분산성은 중간 정도의 성능으로 확인되었다. 상기 제조된 코팅용액을 코팅기에 투입한 후, 발포폴리스티렌과 함께 혼합하여 코팅시켰다. 1차적으로 코팅된 발포폴리스티렌을 코팅기에 재투입하여 2차 코팅을 같은 방법으로 수행하였다. 코팅이 완료된 발포폴리스티렌을 일정 시간 건조하여 제품을 제조하였다.
<실험예 1>
KS F 2405:2010(콘크리트 강도 시험방법)에 의거하여 시험분석기관에 의뢰하여 콘크리트 강도 시험을 진행하였으며, 발포폴리스티렌과 시멘트의 부피비에 따른 압축강도를 측정하였다. 그 결과 도 5와 같이 발포폴리스티렌의 함량이 줄어들고 시멘트의 함량이 증가할수록 압축 강도가 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (9)

  1. 수산화암모늄 0.1-3 중량%, KCl 또는 NaCl 중에서 선택된 염화물 1-3 중량%, 표면개질제 0.05-1 중량% 및 잔부의 물로 이루어지며, 상기 표면개질제는 아크릴산, 메타 아크릴산, 말레인산, 무수말레인산, 시트라콘산, 무수시트라콘산, 이타콘산 및 무수이타콘산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 단량체를 중합한 폴리카르복실산 염화합물인 것을 특징으로 하는, 발포폴리스티렌(EPS) 코팅 조성물.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 폴리카르복실산 염화합물은 수평균분자량(Mn)이 15,000 - 300,000인 폴리카르복실산 암모늄염 또는 폴리카르복실산 아민염 중에서 선택된 것을 특징으로 하는, 발포폴리스티렌(EPS) 코팅 조성물.
  4. 수산화암모늄 0.1-3 중량%, KCl 또는 NaCl 중에서 선택된 염화물 1-3 중량%, 표면개질제 0.05-1 중량% 및 잔부의 물로 이루어진 코팅제를 제조하는 단계;
    상기 코팅제를 코팅기에 투입한 후 발포폴리스티렌(EPS)과 혼합하여 코팅하는 단계; 및
    상기 코팅된 발포폴리스티렌(EPS)을 건조하는 단계를 포함하며,
    상기 표면개질제는 아크릴산, 메타 아크릴산, 말레인산, 무수말레인산, 시트라콘산, 무수시트라콘산, 이타콘산 및 무수이타콘산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 단량체를 중합한 폴리카르복실산 염화합물인 것을 특징으로 하는, 발포폴리스티렌(EPS)의 코팅방법.
  5. 삭제
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 폴리카르복실산 염화합물은 수평균분자량(Mn)이 15,000 - 300,000인 폴리카르복실산 암모늄염 또는 폴리카르복실산 아민염 중에서 선택된 것을 특징으로 하는, 발포폴리스티렌(EPS)의 코팅방법.
  7. 수산화암모늄 0.1-3 중량%, KCl 또는 NaCl 중에서 선택된 염화물 1-3 중량%, 표면개질제 0.05-1 중량% 및 잔부의 물로 이루어진 코팅제를 제조하는 단계;
    상기 코팅제를 코팅기에 투입한 후 발포폴리스티렌(EPS)과 혼합하여 코팅하고 건조하는 단계; 및
    상기 코팅된 발포폴리스티렌(EPS)과 시멘트 및 물을 혼합한 후 양생하는 단계를 포함하며,
    상기 표면개질제는 아크릴산, 메타 아크릴산, 말레인산, 무수말레인산, 시트라콘산, 무수시트라콘산, 이타콘산 및 무수이타콘산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 단량체를 중합한 폴리카르복실산 염화합물인 것을 특징으로 하는 경량골재의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 폴리카르복실산 염화합물은 수평균분자량(Mn)이 15,000 - 300,000인 폴리카르복실산 암모늄염 또는 폴리카르복실산 아민염 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 경량골재의 제조방법.


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