KR101987956B1 - 건축 구조물 보수용 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축 구조물 보수용 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 상기 조성물은 제조가 용이하고 내수성, 방수성 및 내균열 추종성이 우수하다. 또한, 상기 조성물은 습기면이나 물 접촉이 많은 장소의 건축 구조물 보수용 조성물로 특히 유용하다.

Description

건축 구조물 보수용 조성물{Composition for repairing building structure for waterproofing}

본 발명은 건축 구조물 보수용 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 주거 용도인 일반 주택, 공공주택 등과 사회 공공 용도인 댐, 교량, 지하철, 콘크리트 포장도로 및 터널 등의 구조물은 생활에 편의를 제공하기 위하여 끊임없이 진화하며 발전해왔다.

이러한 구조물은 오랜 시간 견고한 상태(내구성)를 유지하기 위하여 내구성의 큰 재료인 콘크리트나 시멘트를 사용하고 있으나 상기와 같은 내구성이 뛰어난 콘크리트나 시멘트는 재료의 특성상 양생 시 수축이 발생하여 구조물에 균열이 발생하는 경우가 빈번하였으며, 각종 외부환경의 변화나 진동, 자체의 하중 등에 의하여 구조물에 균열이 발생하였다.

이와 같이, 콘크리트 구조물에 발생한 크랙을 그대로 방치하면, 침수 또는 누수로 인하여 구조물의 내구성이 저하되어 콘크리트 구조물이 붕괴되는 경우가 빈번하였다.

일반적으로 콘크리트 구조물의 크랙은, 설계 오류, 설계 하중을 초과한 외부 하중의 작용, 시공불량, 물리적인 손상, 폭발, 충격, 철근 부식 등과 같이, 구조물이나 구조 부재가 사용하중에 대해 구조적으로 지지하지 못하는 원인으로부터 발생되는 구조적인 크랙(structural crack)과, 소성 수축 균열, 소성 침하 균열, 수화열에 의한 온도 균열, 건조 수축 균열, 알칼리/골재 반응에 의한 균열, 동결융해에 의한 균열, 염해에 의한 균열 등의 비구조적인 크랙(nonstructural crack)이 있다

콘크리트 구조물의 크랙은 구조적 결함, 내구성 저하, 외관 손상, 방수 성능저하 등과 같은 문제가 발생하고, 크랙(crack)이 지속적으로 확산되기 때문에 크랙의 발생 시에는 빠른 대응이 필요하다

콘크리트 구조물에 발생한 크랙의 보수 방법을 살펴보면, 크랙이 0.2 mm 내외로 미세할 경우에는, 그 크랙 위로 도막 탄성 방수재, 폴리머 시멘트 페이스트, 충전제 등을 도포하고 피복막을 형성하여 방수성, 내구성의 향상을 기대하고 있으나, 이는 크랙이 발생된 내부 처리가 용이하지 않고, 크랙이 확산할 경우 외부에서 크랙의 움직임을 추적하기 어려운 결점이 있으며, 인젝터 그라우팅 공법(Injector Grouting)의 경우 고단위 에폭시 수지를 콘크리트 구조물 크랙부위에 주입시켜 구조물의 크랙보수, 보강, 방수를 하는 방법이 있으나, 종전의 에폭시는 점도가 높고, 경화가 느려 크랙의 미세한 부분까지의 침투가 어려워 고압의 주입장치가 필요한 문제점이 있다

또한, 크랙이 비교적 큰 경우에는, 크랙을 따라 약 10 ㎜ 폭으로 콘크리트를 유(U)자, 브이(V)자 형으로 잘라내고, 실링제, 가소성 에폭시 수지, 폴리머 시멘트 모르타르 등과 같은 보수재를 충전하는 공법이 사용되고 있으나, 이와 같은 보수재도 외력과 발생하는 인장력에 대해 강하지 못하며, 구조물과의 물성이 틀리거나, 구조물과의 접착력이 낮아, 다시 보수된 부분에 크랙이 발생하고, 또, 기존의 크랙이 계속 진행하는 문제점이 있었다. 즉, 크랙이 한번 발생하면 크랙 부위에 접착제를 투여하거나 외부에서 접착시트에 의하여 보강을 한다고 하여도 크랙의 말단에는 일정 방향으로의 응력이 지속적으로 작용하게 되어 크랙의 말단에서 일정 방향으로 미세한 크랙이 계속 확산되게 되고, 미세크랙은 다시 큰 크랙으로 확대되는 문제가 있다. 이러한 균열 발생에 따라 누수 현상이 발생하게 되고, 구조물의 수명이 오래된 경우 구조물이 붕괴되는 현상이 발생하며, 또한, 신축 건물의 경우 방수 시공 후, 점검 시 누수 불량이 확인되게 되면 전반적인 재시공이 이루어져야 함에 따라 경제적 비용이 크게 상승되는 문제점이 있다.

대한민국 특허 등록공보 제10-1853650호

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 내수성, 방수성 및 내균열성이 향상된 것을 특징으로 하는 건축 구조물 보수용 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 상기 건축 구조물 보수용 조성물을 이용한 건축 구조물의 균열 보수 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 아크릴바인더를 포함하는 건축 구조물 보수용 조성물을 제공한다.

본 발명자들은 종래 존재하던 건축 구조물을 보수하기 위한 조성물에 있어서 내수성, 방수성 및 내균열성이 모두 향상된 조성물 중 만족할 만한 효과를 발휘하는 조성물이 존재하지 않는 다는 것을 발견하여, 예의 노력한 끝에 본 발명과 같이 내수성, 방수성 및 내균열성 모두 만족할 만한 효과를 발휘하는 조성물을 발명하기에 이르렀다.

본 발명에서 상기 아크릴바인더는 아크릴 에스테르 코폴리머(acrylic ester copolymer)일 수 있다. 상기 아크릴 에스테르 코폴리머는 CAS 번호(CAS number)가 30445-28-4인 아크릴 에스테르 코폴리머일 수 있다. 본 발명자들은 건축 구조물 보수용 조성물에 첨가할 수 있는 다양한 화합물을 탐색하던 중 조성물이 상기 아크릴 에스테르 코폴리머를 포함하는 경우 본 발명이 해결하고자 하는 과제인 내수성 및 내균열성을 모두 달성할 수 있다는 것을 확인하였다.

본 발명에서 상기 조성물은 상기 아크릴바인더는 10 내지 50 중량부 포함할 수 있으며, 바람직하게는 15 내지 40 중량부 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 20 내지 30 중량부 포함할 수 있다.

본 발명의 상기 조성물은 본 발명이 해결하고자 하는 과제 중 특히 방수성 및 내수성을 달성하기 위하여 구체적으로, EVA 바인더, 부틸셀로솔브(butyl cellosolve), 로진, 텍사놀 및 프로필렌글리콜을 더 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 EVA 바인더는 바람직하게, 에틸렌 비닐 아세테이트(Ethylene vinyl acetate)이며, CAS 번호는 24937-78-8 인 화합물일 수 있다.

본 발명에서 상기 부틸셀로솔브(butylcellosolve)는 CAS 번호 111-76-2인 화합물일 수 있다.

본 발명에서 상기 로진(rosin)은 송진을 증류하여 얻는 천연 수지를 의미하며, 상업적으로 판매하고 있는 로진이라면 어떠한 종류의 로진이라도 본 발명의 과제 해결을 위한 구성으로 포함될 수 있다.

본 발명에서 상기 텍사놀(TEXANOL)은 CAS 번호 25265-77-4인 화합물일 수 있다.

본 발명에서 상기 프로필렌글리콜(propylene glycol)은 CAS 번호 57-55-6인 화합물일 수 있다.

본 발명자들은 아크릴바인더를 포함하는 건축 구조물 보수용 조성물의 구성으로서 EVA 바인더, 부틸셀로솔브(butyl cellosolve), 로진, 텍사놀 및 프로필렌글리콜을 더 포함시키는 경우 특히 내수성의 효과가 향상되는 것을 확인하였다.

구체적으로, 상기 조성물은 EVA 바인더 0.01 내지 10 중량부, 부틸셀로솔브(butyl cellosolve) 0.01 내지 5 중량부, 로진 0.01 내지 5 중량부, 텍사놀 0.01 내지 5 중량부 및 프로필렌글리콜 0.01 내지 3 중량부 포함할 수 있다.

더욱 구체적으로, 본 발명자들은 상기 조성물에 2-아미노-2-메틸-1-프로판올 및 2-메틸아미노-2-메틸-1-프로판올이 추가로 포함되는 경우 내수성의 효과가 현저하게 향상되는 것을 확인하였다. 즉, 상기 아크릴바인더가 포함된 건축 보수용 조성물에 EVA 바인더, 부틸셀로솔브(butyl cellosolve), 로진, 텍사놀 및 프로필렌글리콜, 그리고 2-아미노-2-메틸-1-프로판올 및 2-메틸아미노-2-메틸-1-프로판올이 추가로 포함되는 경우 향상된 방수성 및 내수성 확인을 통해 본 발명을 완성하였다.

본 발명에서 상기 조성물은 상기 2-아미노-2-메틸-1-프로판올 및 2-메틸아미노-2-메틸-1-프로판올을 15 내지 20 : 1의 중량비로 포함할 수 있으며, 바람직하게 16 내지 20 : 1의 중량비로 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게 17 내지 20 : 1의 중량비로 포함할 수 있다.

상기 2-아미노-2-메틸-1-프로판올 및 2-메틸아미노-2-메틸-1-프로판올은 상기 조성물에 0.1 내지 5 중량부 포함될 수 있다.

본 발명자들은 상기 조성물이 본 발명이 달성하고자 하는 과제 중 특히 내수성을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.

또한, 상기 아크릴바인더가 포함된 건축 구조물 보수용 조성물은 에틸렌글리콜, 부틸셀로솔브(butyl cellosolve), 칼슘 카보네이트, 티타늄디옥사이드 및 물을 더 포함할 수 있다.

상술한 조성물이 뛰어난 방수성 및 내수성 효과를 갖는다면, 본 조성물은 내균열성이 향상된 것을 특징으로 한다. 상기 부틸셀로솔브는 전술한 바와 같다.

본 발명에서 상기 에틸렌글리콜(ethylene glycol)은 CAS 번호가 107-21-1인 화합물을 의미한다.

본 발명에서 상기 칼슘 카보네이트(calcium carbonate)는 CAS 번호가 1317-65-3인 화합물을 의미한다.

본 발명에서 상기 티타늄 디옥사이드(titanium dioxide)는 CAS 번호가 13463-67-7인 화합물을 의미한다.

구체적으로, 상기 조성물은 에틸렌글리콜 0.01 내지 5 중량부, 부틸셀로솔브(butyl cellosolve) 0,01 내지 5 중량부, 칼슘 카보네이트 20 내지 50 중량부, 티타늄디옥사이드 0.01 내지 5 중량부 및 물 0.01 내지 10 중량부 포함할 수 있다.

본 발명자들은 내균열성을 향상시키기 위한 구성을 탐색하던 중 천연 추출물에서 그 아이디어를 구체화하기에 이르렀다. 본 발명자들은 상기 조성물에 아마씨 점액 또는 아마씨 점액 추출물이 추가로 포함되는 경우 내균열성의 효과가 현저하게 향상되는 것을 확인하였다. 즉, 상기 아크릴바인더가 포함된 건축 보수용 조성물에 에틸렌글리콜, 부틸셀로솔브(butyl cellosolve), 칼슘 카보네이트, 티타늄디옥사이드 및 물, 그리고 아마씨 점액 또는 아마씨 점액 추출물이 추가로 포함되는 경우 향상된 내균열성 확인을 통해 본 발명을 완성하였다.

본 발명에서 상기 아마(flax)는 쌍떡잎식물 쥐손이풀목 아마과의 한해살이풀로서 씨는 납작하고 긴 타원 모양이며 노란빛을 띤 갈색이다.

본 발명에서 상기 아마씨 점액은 다양한 방법을 통해 제조할 수 있지만, 예시적으로 스크래퍼(scraper)를 이용하여 아마씨로부터 점액질을 긁어내어 아마씨 점액을 제조할 수 있다.

본 발명에서 상기 아마씨 점액 추출물은 예시적으로 다음과 같이 제조될 수 있다.

아마씨 1 g을 정제수 50L에 넣고, 25℃에서 5시간 동안 교반 후, 300메쉬 여과포로 여과한 후, 여액에 동량의 알코올, 바람직하게는 에탄올을 첨가하여 침전 시킨 후 와트만 여과지, 예를 들어 와트만 여과지 NO. 5를 이용하여 여과한 후 건조하여 백색의 파우더 형태를 얻을 수 있다.

종래 아마씨의 용도로서 다양한 용도가 알려져 있으나, 본 발명에서와 같이 건축 구조물 보수용 조성물에 포함시켜 내균열성을 향상시키는 효과를 확인한 바는 현재까지 알려진 바 없으며, 연구도 미미한 실정이다.

구체적으로, 상기 조성물은 상기 아마씨 점액 또는 아마씨 점액 추출물을 1 내지 10 중량부 포함할 수 있다.

또한, 상기 건축 구조물 보수용 조성물의 기본 물성을 저해하지 않는 범위 내에서 분산제, 소포제, 항균제, 방부제, 동결 방지제 중에서 선택된 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 S1) 건축 구조물의 표면의 열화부를 제거하는 단계; 및 S2) 상기 열화부가 제거된 상기 건축 구조물의 표면 상부에 상기 건축 구조물 보수용 조성물을 도포 및 건조하여 균열 보수막을 형성하는 단계를 포함하는 건축 구조물의 균열 보수 방법을 제공한다.

본 발명은 상기 보수막 상부에 플라스틱 조성물을 포함하는 플라스틱층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 플라스틱층과 보수막은 접착제 등의 물질을 통해 접합될 수 있다.

본 발명의 플라스틱 층을 제조하기 위한 플라스틱 시트 제조방법은 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene telephthalate, PET) 수지 100 중량부, 폴리우레탄(polyurethane) 분산제 2~4 중량부, 폴리에틸렌 다이옥시싸이오펜 폴리스티렌 설포네이트(polyethylene dioxythiophene polystyrene sulfonate) 0.1~0.2 중량부, 폴리스티롤 설폰산(polystyrolsulfonic acid), N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone) 3~5 중량부, 트리에틸 아민(triethyl amine) 0.1~0.3 중량부, 이소프로필알콜(isopropyl alcohol) 42~45 중량부 및 물 50~52 중량부를 혼합하여 혼합 조성물을 제조하는 제1단계(S110); 혼합 조성물을 예열하는 제2단계(S120); 예열된 혼합 조성물의 습기를 제거하는 제3단계(S130); 습기가 제거된 혼합 조성물을 가열하는 제4단계(S140); 가열된 혼합 조성물의 이물질을 제거하는 제5단계(S150); 이물질이 제거된 혼합 조성물을 냉각하면서 연신하여 플라스틱 시트를 제조하는 제6단계(S160); 및 플라스틱 시트에 실리콘을 도포한 후, 건조하는 제7단계(S170);를 포함한다.

본 발명은 종래의 PET 수지에 여러가지 첨가물을 혼합하고, 예열, 제습, 가열 및 냉각을 통해 성형성 및 내구성이 우수한 플라스틱 시트를 제조할 수 있습니다.

제1단계(S110)는, 원료의 혼합단계로서, 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene telephthalate, PET) 수지를 기초 수지로 하고, 폴리우레탄(polyurethane) 분산제, 폴리에틸렌 다이옥시싸이오펜 폴리스티렌 설포네이트(polyethylene dioxythiophene polystyrene sulfonate), 폴리스티롤 설폰산(polystyrolsulfonic acid), N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone), 트리에틸 아민(triethyl amine), 이소프로필 알콜(isopropyl alcohol) 및 물을 혼합하는 단계이다.

PET 수지는 기초 수지로서, 우수한 열안정성과 높은 결정화도를 가지고 있고, 리사이클이 가능하며, 마스터배치 형태로 제조된 것을 사용할 수 있다. 폴리우레탄 분산제는 다른 성분들과의 혼합성을 향상시키는 기능을 한다. 폴리에틸렌 다이옥시싸이오펜 폴리스티렌 설포네이트(polyethylene dioxythiophene polystyrene sulfonate), 폴리스티롤 설폰산(polystyrolsulfonic acid), N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone) 및 트리에틸 아민(triethyl amine)은 대전방지제로서 기능한다. 플라스틱 용기를 제조하기 위한 플라스틱 시트는 일반적으로 전기 절연체이기 때문에 마찰대전에 의한 정전기가 발생하며, 방전 혹은 전기전도 등에 의해 심할 경우 폭발, 화재 등의 사고로 이어질 수 있으므로, 대전제를 첨가하는 것이 바람직하다. 이소프로필 알콜(isopropyl alcohol)은 방담제로 기능한다. 방담제는 플라스틱 시트를 이용하여 플라스틱 용기 제조시, 과일 등을 보관할 때 발생할 수 있는 수증기에 의한 물방울 맺힘 현상을 억제할 수 있다.

일 실시예에서, 상술한 원료들은 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene telephthalate, PET) 수지 100 중량부에 대해서, 폴리우레탄(polyurethane) 분산제 2~4 중량부, 폴리에틸렌 다이옥시싸이오펜 폴리스티렌 설포네이트(polyethylene dioxythiophene polystyrene sulfonate) 0.1~0.2 중량부, 폴리스티롤 설폰산(polystyrolsulfonic acid) 0.4~0.6 중량부, N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone) 3~5 중량부, 트리에틸 아민(triethyl amine) 0.1~0.3 중량부, 이소프로필알콜(isopropyl alcohol) 42~45 중량부 및 물 50~52 중량부를 혼합하는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 벗어나서 첨가되는 경우 여러가지 문제점이 발생될 수 있다. 특히, 대전방지제의 경우, 각 범위를 넘어서서 혼합되는 경우, 제조되는 플라스틱 표면이 끈적일 수 있고, 실링성 및 인쇄성이 저하될 수 있으며, 백색 플라스틱의 경우, 황변 현상이 발생할 수 있다.

또한, 제1단계(S110)는, 플라스틱 시트의 기능성을 강화하기 위해 상기 원료들에 여러가지 추가적인 성분을 더 혼합할 수 있다.

일 실시예에서, 보론계 바인더를 더 혼합할 수 있다. 보론(B)계 바인더는 각 구성요소를 결합하기 위해 사용하는 것으로, 보론계 바인더는 PET 수지 100 중량부에 대해서 2~10 중량부로 혼합되는 것이 바람직하다. 보론계 바인더의 함량이 2 중량부 미만인 경우, 원료 등을 효과적으로 결합시킬 수 없고, 보론계 바인더의 함량이 70 중량부를 초과하는 경우, 비경제적이다.

일 실시예에서, 마늘 추출액을 더 혼합할 수 있다. 마늘 추출액은 천연 접착 성분으로, 보론계 바인더와 함께 다른 구성 성분과의 혼합성을 향상시키는 바인더로 기능한다. 마늘 추출액은 마늘의 껍질을 벗기고 분쇄한 후, 마늘 1 중량부 당 2~3 중량부의 물을 첨가하고, 80~100℃에서 5시간 이상 가열한 후, 액체성분을 추출하여 여과하며, 이어서 여과된 액체성분을 55~60℃에서 농축하여 제조할 수 있다. 마늘 추출액은 PET 수지 100 중량부에 대해서 5~10 중량부로 혼합되는 것이 바람직하다. 마늘 추출액의 함량이 5 중량부 미만인 경우, 원료 성분들을 적절하게 엉겨 붙게 하지 못해 플라스틱 시트 제조시 표면이 고르게 형성되지 않을 수 있고, 10 중량부를 초과하는 경우, 각 성분의 분산성 및 혼합성이 오히려 저하될 우려가 있다.

일 실시예에서, 아파타이트 분말을 더 혼합할 수 있다. 아파타이트 분말은 충진제로 기능하는 것으로서, 플라스틱 시트의 형상을 유지하여 작업성을 향상시키고 강도 유지 및 내부식성을 향상시킬 수 있다. 아파타이트는 뼈 안에 존재하는 무기물질로서, 충진제로 사용하기 위해서는 입자의 크기가 작고 탄산기의 잔존량이 높으며 결정도를 낮게 하는 것이 중요하다. 바람직하게 아파타이트 과립의 크기는 200~400㎛이다. 이를 위해 500~700℃에서 소결 과정을 거치는 것이 중요하다. 500℃ 미만에서 소결할 경우, 원하는 과립의 크기와 결정도를 얻을 수 없는 단점이 있고, 700℃ 초과하여 소결할 경우에는 탄산기의 잔존량이 낮고, 결정도가 너무 높아진다는 단점이 있다. 아파타이트 분말은 PET 수지 100 중량부에 대해서 20~30 중량부로 혼합되는 것이 바람직하다. 아파타이트 분말의 함량이 20 중량부 미만인 경우, 접착 강도가 낮아지는 단점이 있고, 30 중량부 초과하는 경우, 내충격성이 약화되는 단점이 있다.

일 실시예에서, 코르크 분말을 더 혼합할 수 있다. 코르크 분말은 아파타이트 분말과 함께 플라스틱 시트의 내구성을 향상시킬 수 있다. 코르크 분말은 굴참나무의 껍데기를 제거한 후, 분쇄하여 준비할 수 있다. 코르크 분말은 PET 수지 등과의 혼합성을 위하여 400 메쉬(mesh) 이상의 망으로 거른 미분쇄 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 코르크 분말은 PET 수지 100 중량부에 대해서 15~25 중량부로 혼합되는 것이 바람직하다. 코르크 분말이 15 중량부 미만인 경우, 내구성의 향상 정도가 미미하고, 25 중량부를 초과하는 경우, 플라스틱 제조시 내부에 공극이 형성될 수 있어 내구성이 오히려 떨어질 수 있다.

일 실시예에서, 소라쟁이 추출물을 더 혼합할 수 있다. 소라쟁이 추출물은 항균제로 작용할 뿐만 아니라 백색 플라스틱 시트에서 나타날 수 있는 황변 현상을 억제할 수 있다. 소라쟁이(Rumex crispus)는 국내에서 자생하고 있는 마디풀과의 Rumex속 식물이다. 소라쟁이는 각지의 습한 곳에서 잘 자라는 여러해살이풀로 민간에서 어린순을 식용으로 이용하며, 한의학에서는 양제(羊蹄)라고 하여 방광염, 담낭질병, 담즙 분비장애, 비장 질환, 피부병, 임파절 질환을 비롯하여 여러 종양이나 암의 보조치료제로 사용하고 있다. 소라쟁이로부터 추출한 소라쟁이 추출물은 다양한 미생물에 대한 항균효과 및 항산화효과를 가지고, 소량의 유황과 혼합하여 사용하면 피부 가려움증에 우수한 효과가 있다. 알려진 소리쟁이의 유용성분으로는 사포닌, 탄닌, 플라보노이드, 정유와 chrysophanol, emodin 등의 안트라퀴논(anthraquinone) 유도체 등이 존재한다고 보고되고 있다. 소라쟁이 추출물은 채취한 소라쟁이를 잘 씻은 후, 음지에서 건조하여 지상부(뿌리를 제외한 부분)와 지하부(뿌리 부분)로 나누어 쇄절하고, 추출용매로 80%(v/v) 메탄올에 3일 동안 침지한 후, 추출액을 막 필터(공극도 0.5㎛)로 여과하여 고형물을 분리하고, 메탄올 추출액을 회전식 증발기를 이용하여 50℃에서 농축하여 제조할 수 있다. 소라쟁이 추출물은 PET 수지 100 중량부에 대해서 3~8 중량부로 혼합하는 것이 바람직하다. 소라쟁이 추출물의 함량이 3 중량부 미만인 경우, 항균력이 황변 방지 효과가 미미하고, 8 중량부를 초과하는 경우 비경제적이다.

제2단계(S120)는, 혼합 조성물을 예열하는 단계로, 혼합된 원료에 열을 가하여 1차적으로 원료들을 안정적으로 혼합되게 한다.

제3단계(S130)는 예열된 혼합 조성물에 존재하는 습기를 제거하는 제습단계로, 제습은 150~180℃의 온도 범위에서 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 범위 미만 또는 초과하는 경우, 제습이 충분히 이루어지지 않거나, 플라스틱의 내구성에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있다.

제4단계(S140)는, 습기가 제거된 혼합 조성물을 가열하는 단계로, 혼합 조성물을 용융시킨 후, 유지하기 위하여 가열 온도는 260~270℃로 제어되는 것이 바람직하다.

제5단계(S150)는, 가열된 혼합 조성물의 이물질을 제거하는 단계로, 메쉬(mesh) 형태의 스크린(screen)을 통과시킴으로써 혼합 조성물의 내부에 문제되는 이물질을 제거할 수 있다.

제6단계(S160)는, 이물질이 제거된 혼합 조성물을 냉각하면서 연신하여 플라스틱 시트를 제조하는 단계로, 냉각롤을 이용하여 2단 연신한다. 1차 연신은 16~17℃로 유지되는 냉각롤을 통해 길이 방향으로 이루어지고, 2차 연신은 20~23℃로 유지되는 냉각롤을 통해 폭 방향(길이 방향의 수직 방향)으로 이루어진다. 2차 연신의 온도를 1차 연신 온도보다 높이는 이유는 고체화되는 플라스틱 시트가 말려서 성형성이 불량해지는 것을 방지하기 위함이며, 길이 방향 및 폭 방향을 교대로 연신함으로써 플라스틱 시트의 내구성 및 성형성을 향상시킬 수 있다.

제7단계(S170)는, 플라스틱 시트에 실리콘을 도포한 후, 건조하는 단계로, 실리콘을 도포하여 마감처리함과 동시에 대전방지 효과를 얻을 수 있다. 실리콘은 5~25%의 농도 범위로 희석된 도포액을 사용하여 도포하고, 실리콘을 도포한 후, 160~215℃에서 건조하는 것이 바람직하다. 또한, 실리콘을 포함하는 도포액에는 제조된 플라스틱 용기 내부에 맺히는 수분 현상을 억제하기 위하여 전술한 방담제 성분을 혼합하는 것이 바람직하다.

이하, 구체적인 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 및 비교예]

하기 표 1의 조성에 따라 혼합 조성물을 제조한 후, 예열, 제습, 가열, 이물질 제거, 냉각 및 연신, 건조단계를 거쳐 플라스틱 시트를 제조하여 실시예 및 비교예를 준비하였다. 각 재료는 시중에서 구할 수 있는 재료를 사용하였고, 마늘 추출액 및 소라쟁이 추출물의 경우, 발명의 상세한 설명에 기재한 대로 제조하였다.

[표 1]

[실험예 1]

실시예 1~3 및 비교예의 조성물을 2차 연신하여 10mm 두께의 플라스틱 시트를 제조하였고, 시트 표면의 균일도를 측정하여 하기 표 2에 기재하였다. 이때, 1차 연신은 16℃, 2차 연신은 21℃로 하였다. 균일도는 레이저 센서(N2 레이저, 발진파장 337.1nm, UDHO Laser. LTD., Japan)를 사용하여 측정하였으며, 30개의 지점을 임의로 선택하여 이들의 표면 거칠기(surface roughness)를 측정(표준편차를 사용하였고, ㅁ0.3 이하는 균일한 것으로, ㅁ0.3 초과는 불균일한 것으로 평가)하였다. 이때, 실시예 1 내지 3은 길이 방향 연신 후, 폭 방향 연신하였고, 비교예는 길이 방향으로만 연신하였다.

[표 2]

상기 표 2와 같이, 실시예 1~3의 경우, 비교예에 비해 균일도가 모두 우수하였다.

[실험예 2 : 비틀림 테스트]

실시예 1~3 및 비교예의 조성물을 2차 연신하여 2mm 두께의 플라스틱 시트를 제조한 후, 성형하여 플라스틱 제품을 100개씩 제조하였고, 완성도를 평가하였으며, 이를 하기 표 3에 나타내었다. 이때, 실시예 1 내지 3은 길이 방향 연신 후, 폭 방향 연신하였고, 비교예는 길이 방향으로만 연신하였다.

[표 3]

상기 표 3과 같이, 실시예 1~3의 경우, 90% 이상 정상 제품을 만들 수 있었으나, 비교예는 상대적으로 불량율이 높았다.

[실험예 3 : 황변 테스트]

실시예 1 및 3의 조성물을 2차 연신하여 2mm 두께의 플라스틱 시트를 제조한 후, 성형하여 백색 플라스틱 제품을 100개씩 제조하였고, 10개월 후 변색 여부를 육안으로 관찰하였으며, 이를 하기 표 4에 나타내었다. 이때, 황색으로 일부 변한 것을 불량으로 평가하였다.

[표 4]

상기 표 4와 같이, 실시예 3의 경우, 거의 모든 제품이 변색되지 않았음을 확인할 수 있었다. 반면, 실시예 1은 양호한 결과를 얻었으나, 실시예 3에 비해 상대적으로 변색율이 높았다.

[실험예 4 : 방담성 테스트]

비교예 및 실시예 3의 조성물을 2차 연신하여 2mm 두께의 플라스틱 시트를 제조한 후, 성형하여 백색 플라스틱 제품을 100개씩 제조하였고, 내부에 시금치를 보관한 후, 1일 후 육안으로 내부를 관찰하였으며, 이를 하기 표 5에 나타내었다.

[표 5]

상기 표 5와 같이, 실시예 3의 경우, 거의 물방울이 맺히지 않았으나, 비교예는 육안으로 식별될 정도의 물방울들이 맺혀 있음을 확인할 수 있었다.

상술한 바와 같은 재질의 플라스틱 시트로 제작된 구성은, PET 수지 단독으로 사용하여 제조된 경우보다 성형성이 우수하면서도 내구성을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 상기 플라스틱층 상부에 수지조성물을 포함하는 수지 층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 플라스틱층과 수지층 은 접착제 등의 물질을 통해 접합될 수 있다.

본 발명은 더욱 구체적으로, 폴리페닐렌에테르계 수지 및 폴리올레핀엘라스토머를 포함하는 베이스 수지 100 내지 150 중량부; 인계 난연제 40 내지 70 중량부; 활제 0.5 내지 2 중량부; 및 산화방지제 3 내지 5 중량부를 포함하는 수지 조성물을 제공한다. 바람직하게 폴리페닐렌에테르계 수지 및 폴리올레핀엘라스토머를 포함하는 베이스 수지 120 내지 150 중량부; 인계 난연제 40 내지 50 중량부; 활제 1 내지 2 중량부; 및 산화방지제 3.5 내지 4.5 중량부를 포함하는 수지 조성물을 제공한다.

본 발명에서 상기 베이스 수지에 포함된 폴리페닐렌에테르계 수지는 폴리(1,4-페닐렌에테르), 폴리(1,3-페닐렌에테르), 폴리(1,2-페닐렌에테르), 폴리(2-메틸-1,4-페닐렌에테르), 폴리(3-메틸-1,4-페닐렌에테르), 폴리(2-메틸-1,3-페닐렌에테르), 폴리(4-메틸-1,3-페닐렌에테르), 폴리(5-메틸-1,3-페닐렌에테르), 폴리(6-메틸-1,3-페닐렌에테르), 폴리(3-메틸-1,2-페닐렌에테르), 폴리(4-메틸-1,2-페닐렌에테르), 폴리(5-메틸-1,2-페닐렌에테르), 폴리(6-메틸-1,2-페닐렌에테르), 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌에테르), 폴리(2,3-디메틸-1,4-페닐렌에테르), 폴리(3,5-디메틸-1,4-페닐렌에테르), 폴리(2,5-디메틸-1,4-페닐렌에테르), 폴리(2,4-디메틸-1,3-페닐렌에테르), 폴리(2,5-디메틸-1,3-페닐렌에테르), 폴리(2,6-디메틸-1,3-페닐렌에테르), 폴리(4,5-디메틸-1,3-페닐렌에테르), 폴리(4,6-디메틸-1,3-페닐렌에테르), 폴리(5,6-디메틸-1,3-페닐렌에테르), 폴리(3,4-디메틸-1,2-페닐렌에테르), 폴리(3,5-디메틸-1,2-페닐렌에테르), 폴리(3,6-디메틸-1,2-페닐렌에테르), 폴리(4,5-디메틸-1,2-페닐렌에테르), 폴리(4,6-디메틸-1,2-페닐렌에테르) 및 폴리(5,6-디메틸-1,2-페닐렌에테르)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에서 상기 폴리페닐렌에테르계 수지는 약 5,000 g/mol 내지 약 50,000 g/mol의 수평균 분자량(Mn)을 가질 수 있다. 상기 폴리페닐렌에테르계 수지의 수평균 분자량이 상기 범위 내인 경우 가공이 용이하고, 이를 포함하는 수지 조성물을 사용하여 제조한 제품의 내구성 및 내열성을 효과적으로 개선할 수 있다. 바람직하게 상기 폴리페닐렌에테르계 수지는 약 10,000 g/mol 내지 약 40,000 g/mol의 수평균 분자량을 가질 수 있고, 더욱 바람직하게는 약 10,000 g/mol 내지 약 30,000 g/mol의 수평균 분자량을 가질 수 있다.

본 발명에서 상기 폴리페닐렌에테르계 수지는 약 1.0 내지 3.0의 다분산 지수(polydispersity index, PDI)를 가질 수 있다. 상기 폴리페닐렌에테르계 수지의 다분산 지수가 상기 범위 내인 경우 가공이 용이하고, 이를 포함하는 수지 조성물을 사용하여 제조한 제품의 내구성 및 내열성을 효과적으로 개선할 수 있다. 바람직하게 상기 폴리페닐렌에테르계 수지는 약 1.2 내지 약 2.5의 다분산 지수를 가질 수 있고, 더욱 바람직하게는 약 1.2 내지 약 2.0의 다분산 지수를 가질 수 있다.

본 발명에서 상기 베이스 수지에 포함된 폴리올레핀엘라스토머는 EPDM(ethylene propylene diene monomer)일 수 있다. 본 발명자들은 베이스 수지로서 폴리페닐렌에테르계 수지에 어떤 성분을 포함시키는 것이 가장 내열성 및 유연성을 향상시킬 수 있는지 다양한 재료를 이용하여 수많은 실험을 수행한 결과 폴리올레핀엘라스토머 중에서도 일반적인 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌을 포함하는 폴리올레핀엘라스토머를 포함하는 경우에는 원하는 수준의 내열성 및 유연성 효과를 확인하지 못하였으나, EPDM을 폴리페닐렌에테르계 수지와 함께 포함하여 베이스 수지를 제조한 결과 가공성이 우수할 뿐만 아니라 본 발명자들이 목적으로 삼은 내열성 및 유연성 향상 효과를 실험적으로 확인할 수 있었다. 일반적으로 폴리올레핀엘라스토머는 가공성, 유연성 및 내화학성이 우수하나, 내열성, 난연성 및 내구성이 떨어진다. 즉, 이러한 폴리올레핀엘라스토머를 단독으로 수지 조성물로 사용할 수는 없었다. 본 발명자들은 다양한 재료를 실험한 결과 폴리페닐렌에테르계 수지에 폴리올레핀엘라스토머 중에서도 EPDM을 포함하는 베이스 수지를 이용하여 본 발명이 이루고자 하는 과제를 해결할 수 있었다.

본 발명에서 상기 인계 난연제는 수지 조성물의 난연성 및 내열성을 개선하는 역할을 수행할 수 있다. 일반적으로 폴리페닐렌에테르계 수지는 난연제의 첨가량이 증가함에 따라 유연성이 저하되기 때문에 일정량의 난연제를 포함하면서도 유연성을 향상시키는 것이 통상적인 인식으로는 해결하기 어려운 과제였다.

본 발명에서 상기 인계 난연제는 상기 인계 난연제에 포함되는 원자 총량에 대하여 인을 약 5 원자% 이상으로 포함할 수 있다. 상기 인계 난연제의 인 함량이 상기 범위 내인 경우, 난연성을 효과적으로 개선할 수 있다. 바람직하게 상기 인계 난연제는 상기 인계 난연제에 포함되는 원자 총량에 대하여 인을 약 5　원자% 내지 약 30　원자%, 더욱 바람직하게 약 7 원자% 내지 약 30　원자%로 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 인계 난연제는 포스페이트(phosphate) 화합물, 포스파이트(phosphite) 화합물, 포스포네이트(phosphonate) 화합물, 포스파젠(phosphazene) 화합물 및 포스피네이트(phosphinate) 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에서 상기 인계 난연제는 트리페닐포스페이트(triphenyl phosphate, TPP), 암모늄 폴리포스페이트(phase II)(ammonium polyphosphate(phase II)), 멜라민 포스페이트(melamine phosphate), 레조시놀-디(비스-2,6-디메틸페닐) 포스페이트(resorcinol-di(bis-2,6-dimethylphenyl) phosphate, RDP), 비스페놀 A 디페닐 포스페이트(bisphenol A diphenyl phosphate, BDP), 사이클로 포스파젠(cyclo phosphazene) 및 디에틸 포스피네이트 암모늄염(diethyl phosphinate ammonium salt, Exolit OP930, Clariant)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에서 상기 베이스 수지는 상기 폴리페닐렌에테르계 수지 및 폴리올레핀엘라스토머가 2 내지 4 : 1의 중량비로 포함될 수 있으며, 바람직하게 2.5 내지 3.5 : 1의 중량비로 포함될 수 있고, 더욱 바람직하게 2.7 내지 3.2 : 1의 중량비로 포함될 수 있다. 상기 중량비를 벗어나는 경우 본 발명이 달성하고자 하는 효과를 충분히 발휘하지 못 할 수 있다.

본 발명에서 상기 베이스 수지 및 인계 난연제가 1 내지 4 : 1의 중량비로 포함될 수 있으며, 바람직하게 2 내지 4 : 1의 중량비로 포함될 수 있고, 더욱 바람직하게 3 내지 4 : 1의 중량비로 포함될 수 있다. 본 발명은 특히 상기 베이스 수지와 인계 난연제의 상기 중량비에서 난연 효과가 극대화 되는 최적의 비율이라는 것을 확인하였다.

또한, 본 발명은 본 발명이 이루고자 하는 효과를 극대화하기 위하여 본 발명에 따른 수지 조성물은 조핵제를 더 포함할 수 있다. 본 발명자들은 수지 조성물에 조핵제를 첨가하여 제조하는 경우 결정화도가 증가하여 기계적 물성이 향상되고 결정 크기가 미세화되어 표면 조도를 높일 수 있는 역할을 할 수 있다는 것을 확인하였다.

본 발명에서 상기 조핵제는 수지 조성물에 첨가할 수 있는 수 많은 조핵제가 존재하지만 본 발명자들은 스테아르산(stearic acid), 실란(silane) 또는 이들의 혼합물을 포함하였을 때 가장 미세한 입자의 분산 효과로 최적의 효과를 발휘하는 것을 실험적으로 확인하였다.

본 발명에서 상기 조핵제는 상기 수지 조성물에 0.5 내지 1.5 중량부로 포함될 수 있다.

본 발명에서 상기 활제는 아미드계 활제일 수 있으며, 바람직하게는 스테아르아미드(stearamide)일 수 있다.

본 발명에서 상기 산화방지제는 폐놀계 산화방지제, 황계 산화방지제 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에서 수지 조성물은 본 발명이 목적하는 효과를 저해하지 않는 범위에서 통상적으로 포함되는 성분들을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명자들은 비할로겐 소재를 사용하면서도 친환경적인 소재로서 본 발명이 이루고자 하는 효과를 달성할 수 있는 추가적인 구성으로서 이팝나무(Chionanthus retusus) 추출물, 윈터그린(Gaultheria procumbens) 추출물 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 이팝나무는 물푸레나무과에 속하며 잎지는 넓은 잎, 큰키나무로 25m 정도로 곧게 자라며 고지의 골짜기나 습지, 개울가, 해변가에 주로 서식한다. 줄기가 거무스름하고 꽃잎이 가늘고 길다. 꽃은 5-6월에 새로 나는 햇가지 끝에 흰색으로 피고 열매는 9-10월에 단단한 핵으로 쌓인 씨앗이 있는 타원형 열매가 짙푸른 검은색으로 여문다. 중풍, 치매, 가래, 말라리아에 약효가 있다고 알려져 있고 식용으로는 나물이나 차로 끓여 마시는 것으로 알려져 있으나, 본 발명에서와 같이 자동차 수지 조성물소재용 수지 조성물에 포함하여 제조된 것은 알려진 바 없다.

본 발명에서 상기 윈터그린은 가울테리아 프로컴벤스(Gaultheria procumbens)로서, 진달래과의 작은 관목으로 일반적으로 가울테리아라고 한다. 생장 속도는 느린 편이고 16~20℃ 정도의 척박한 산성토양에서 잘 자란다. 보통 9~11월 경에 파종하며 여름에 분홍색 또는 흰색의 꽃을 피운다. 열매는 붉은색으로 역시 여름에 자란다. 잎은 녹색으로 4계절 푸르게 자라는 상록수이다. 키는 20츠 정도로 포복형으로 식용, 약용, 향기, 관화, 관엽, 관실 등의 목적으로 재배되기도 하나, 본 발명에서와 같이 펑크 방지 부재용 수지 조성물에 포함하여 제조된 것은 알려진 바 없다.

본 발명에서 상기 이팝나무 및/또는 윈터그린 추출물은 바람직하게는 용매 추출법을 사용하여 제조될 수 있다. 상기 용매는 종래 통상적인 용매 추출법에 사용되는 용매라면 어떠한 것에 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게 물, 탄소수 1 내지 4의 저급 알코올, 부틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 글리세린 또는 이들의 혼합용매로 추출되는 것을 특징으로 한다.

상기 용매를 이용한 추출방법으로는 통상적인 식물의 추출방법, 예를 들면, 열수 추출, 환류 냉각 추출, 초음파 추출, 초임계 추출 등의 방법을 사용할 수 있다.

상기 이팝나무 및/또는 윈터그린 추출물은 전초, 줄기, 또는 잎 등으로부터 제한되지 않고 분리되어 사용될 수 있다.

상기 이팝나무 추출물, 윈터그린 추출물 또는 이들의 혼합물은 상기 수지 조성물에 0.001 내지 1 중량부 포함될 수 있다. 상기 천연물 추출물을 포함함으로써 본 발명이 추구하는 효과 중 유연성의 비약적인 상승 효과가 있는 것을 실험적으로 확인하였다.

본 발명에서 상기 수지 조성물은 트윈 압출기에서 베이스 수지에 나머지 성분들을 섞은 후 반응 압출하여 제조할 수 있다. 본 발명에서 일 예로 기본적으로 컴파운드는 약 220 내지 250℃의 용융 온도로 설정하고, 압출기에서 스크류를 가열하는 부부인 실린더의 온도 설정은 180 내지 260℃로 순차적으로 높게 설정할 수 있다. 크로스 헤드는 압출기 호퍼에서 다이까지의 용융된 플라스틱의 유동로가 되고 수지 조성물의 주행 방향의 흐름을 일으키며, 니플과 다이를 지지하는 역할을 한다. 크로스 헤드는 될 수 있는 대로 내용 용적이 적어야 하고, 재료가 용융되어 흐를 때 정체되는 부분이 없어야 한다. 따라서, 용융된 재료가 흐름길에 정체되어 잇는 시간이 짧아야 가열 열화 및 스코치를 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 원료가 일정한 압력과 두께로 흐를 수 있도록 무편심 헤드를 적용하여 230 내지 260℃의 온도로 설정하였다. 통상적으로 압출기의 앞 쪽에는 스크린과 브레이크 플레이트를 부착한다. 이는 얇은 금속판에 수직으로 많은 구멍이 뚫려있는 형상을 하고 있으며, 스크린을 지지하고 스크류의 원주방향 회전에 의한 원료의 이물을 거르고 레진 및 배합제의 입자를 고르게 분산해 주는 스크린 메쉬를 적용하며, 본 발명에서는 약 100 내지 150 메쉬의 크기를 적용하였다. 브레이크 플레이트를 거친 원료는 다이/니플 부분에서 비로소 수지 조성물의 절연 형태가 갖추어 진다. 수지 조성물의 압출 피복에 사용되는 다이는 가압형과 튜브형이 있는데 본 발명에서는 가압형 다이를 이용한 가압식 작업으로 절연 작업을 진행하였다. 가압식 작업시 표면에 작용하는 압력은 약 70 내지 350 kgf/cm2으로 상기 압력과 약 250℃의 고온으로 재료가 도체 표면에 밀착될 수 있다. 차가운 금속 재질의 도체에 폴리머를 압출 피복하면 도체에 접속한 부분은 급냉되어 다이에서 구부러짐이 발생할 수 있고, 용융된 채로 동결되어 버려 수축, 신율 불량이 나타나고 도체와 폴리머의 밀착이 약해질 수 있다. 본 발명은 도체의 예열 단계를 필수적으로 적용하였으며 그 온도는 약 30 내지 150℃를 적용하였다.

본 발명에서 상기 수지 조성물은 고온 환경 하에서 견딜 수 있는 높은 내열성과 유연성을 가진다.

종래 일반적인 절연 부재의 경우 절연 두께가 0.3 mm 를 넘는 경우가 많이 있는데 본 발명의 경우 상기 수지 조성물의 두께가 0.2 내지 0.3 mm 일 수 있으며, 바람직하게는 0.23 내지 0.27 mm 일 수 있다. 본 발명자들은 상기 두께에서도 우수한 품질의 수지 조성물을 제공할 수 있으며, 고유연성 확보 및 경량화를 달성하여 수지 조성물의 가격 경쟁력을 확보하고, 나아가서는 부품의 경량화를 이루어 자동차 자체의 경량화에 일조할 수 있을 것으로 판단하였다.

상기 수지 조성물은 ES91110-05 평가 방법으로 유연성 측정 시 30 kgf/mm2 이하일 수 있다. 종래 세계적인 기술 수준에서는 상기 평가 방법으로 수지 조성물의 유연성을 측정하는 경우 기준 자체가 35 kgf/mm2 이하인 것으로 알려져 있으나, 본 발명에 따른 수지 조성물을 제조 후 시험한 결과 그 보다 우수한 결과를 확인할 수 있었다.

이하, 구체적인 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 및 비교예의 제조]

본 발명자들은 본 발명에 따른 수지 조성물을 상기 기재된 제조 방법에 따라 압출기로 제조하고 그 물성의 평가를 다른 비교예들과 비교하기 위해 아래 표 1과 같은 구성으로 혼합하였다(단위 g). 이후 하기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3의 수지 조성물을 각각 배럴 온도 약 240℃로 설정하고 L/D=28, pi=30mm인 일축 압출기에 투입하였다. 상기 수지 조성물을 압출기를 통하여 수지 조성물 형태의 시편을 제조하였다.

폴리페닐렌에테르계 수지로 제조된 수지 조성물의 물성을 평가하기 위하여 베이스 수지로는 폴리페닐렌에테르를 베이스로 하여 본 발명의 특징인 EPDM의 유무와 함량의 차이를 두고 제조하였으며, 조핵제의 유무와 천연 추출물의 유무에 따른 효과상 차이를 비교하고자 아래와 같이 실시예 및 비교예를 설정하였다.

실시예 및 비교예의 제조를 위해 사용된 주요 재료는 아래와 같다.

(a) 폴리페닐렌에테르: LXR-035C(블루스타사), 수평균 분자량(Mn) 15,000 g/mol, 다분산 지수(PDI) 1.31

(b) EPDM: NORDEL(다우사)

(c) 인계 난연제: Exolit AP 760(클레리언트사)

(d) 이팝나무 추출물의 제조

이팝나무 꽃 100g을 분말화한 후 추출용매로서 70중량% 에탄올 수용액에 1L 침적하여 24시간 동안 실온에 방치하여 추출액을 얻었다. 얻어진 추출액을 여과지를 이용하여 여과한 다음, 여액을 회전식 증발 건조기로 감압 농축하여 농축 추출 혼합물을 얻었다.

(e) 윈터그린 추출물의 제조

윈터그린 줄기 100g을 취하여 분쇄기를 이용하여 분쇄하고, 추출용매로서 70중량% 에탄올 수용액에 1L 침적하여 24시간 동안 실온에 방치하여 추출액을 여과지를 이용하여 여과한 다음, 여액을 회전식 증발 건조기로 감압 농축하여 농축 추출 혼합물을 얻었다.

[표 5]

실험예 1: 난연성 평가

실시예 1 내지 5 및 비교에 1 내지 3의 수지 조성물 시편 각각에 대하여, JASO D 618 난연 시험 방법에 따라 점화 후 소화되기까지 걸리는 시간(초)을 측정하여 난연성을 평가하였다. 수치가 작을수록 빨리 소화되어 난연성이 우수한 것이다.

그 결과는 하기 표 6에 나타내었다.

실험예 2: 인장강도 및 연신율 평가(상온)

실시예 1 내지 5 및 비교에 1 내지 3의 수지 조성물 시편 각각에 대하여, UL 758 규격에 따라 인장강도 및 연신율을 측정하였다. 인장강도 및 연신율은 1.05 kg/mm2, 150% 이상인 것을 기준으로 하고 있다.

그 결과는 하기 표 6에 나타내었다.

실험예 3: 절연두께(경량화) 평가

실시예 1 내지 5 및 비교에 1 내지 3의 수지 조성물 시편 각각에 대하여, JASO D 618 시험 방법에 따라 절연두께를 측정하였다. 절연두께는 0.3 mm 이상인 것을 기준으로 하고 있다.

그 결과는 하기 표 6에 나타내었다.

실험예 4: 유연성 평가

실시예 1 내지 5 및 비교에 1 내지 3의 수지 조성물 시편 각각에 대하여, ES91110-5 시험 방법에 따라 유연성을 평가하였다. 상기 시험 방법에서는 유연성 기준을 35 kgf/mm2 이하로 하고 있다.

그 결과는 하기 표 6에 나타내었다.

[표 6]

상기 표 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 실시예 1 내지 5가 비교예 1 내지 3에 비해 우수한 효과를 나타내는 것을 확인하였다. 본 발명에서 베이스 수지의 구성 및 그 비율에 따른 효과뿐만 아니라 본 발명에서 특징적으로 첨가된 조핵제 및 천연 추출물의 유무에 따라 효과상 차이가 발생하는 것을 실험적으로 확인할 수 있었다.

즉, 본 발명은 상기 건축 구조물 보수용 조성물을 이용한 균열 보수 방법도 제공한다. 이하, 본 발명의 균열 보수 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 건축 구조물의 표면으로부터 열화부를 제거한다. 이러한 열화부를 제거하기 위하여 통상적인 표면처리 방법을 이용할 수 있다.

상기 표면 처리된 구조물의 표면에 상기 조성을 갖는 건축 구조물 보수용 조성물을 도장 및 건조하여 균열 보수막을 형성한다.

상기 균열 보수막 형성 과정 이후에 양생 처리 과정을 거칠 수 있다.

상기 양생 처리 과정은 온도, 하중, 충격 또는 오파손 등의 유해한 영향을 최소화하기 위한 것으로서, 양생 조건은, 15℃ 내지 25℃의 온도 및 50% 내지 70%의 상대 습도 하에서, 1일 내지 2일 동안 수행되는 것이 바람직하다.

본 발명의 균열 보수 방법은 그 적용 분야가 특별하게 제한되는 것은 아니며, 하수암거, 전력구, 통신구, 공동구, 지하철과 같은 지하구조물, 정수장, 하수종말처리장, 수영장, 저수시설, 수로암거/개거와 같은 수리구조물, 터널, 교량, 보도육교, 지하차도, 옹벽, 건축 구조물과 같은 일반구조물, 댐, 부두시설, 방파제, 해상강관, LNG 탱크/유류탱크, 산업 플랜트 시설과 같은 특수구조물 등에 사용된다.

본 발명에 따르면, 상기 조성물은 제조가 용이하고 방수성, 내수성 및 내균열성이 우수하다. 또한, 상기 조성물은 습기면이나 물 접촉이 많은 장소의 건축 구조물 보수용 조성물로 특히 유용하다.

다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이하, 구체적인 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

재료 준비

하기 실시예 및 평가예를 위한 건축 구조물 보수용 조성물에 사용된 주요 원료의 정보는 아래와 같다.

1) 아크릴바인더: 아크릴 에스테르 코폴리머(Acrylic ester copolymer) CAS NO 30445-28-4

2) EVA 바인더: 에틸렌 비닐 아세테이트(Ethylene vinyl acetate) CAS NO 24937-78-8

3) 부틸셀로솔브(butylcellosolve): CAS NO 111-76-2

4) 텍사놀(TEXANOL): CAS NO 25265-77-4

5) 프로필렌글리콜(propylene glycol): CAS NO 57-55-6

6) 에틸렌글리콜(ethylene glycol): CAS NO 107-21-1

7) 칼슘 카보네이트(calcium carbonate): CAS NO 1317-65-3

8) 티타늄 디옥사이드(titanium dioxide): CAS NO 13463-67-7

9) 2-아미노-2-메틸-1-프로판올: CAS NO 124-68-5

10) 2-메틸아미노-2-메틸-1-프로판올: CAS NO 27646-80-6

11) 아마씨 점액

스크래퍼를 이용하여 아마씨로부터 점액질을 긁어내어 아마씨 점액을 수득하였다.

12) 아마씨 점액 추출물

아마씨 1 g을 정제수 50L에 넣고, 25℃에서 5시간 동안 교반 후, 300메쉬 여과포로 여과한 후, 여액에 동량의 에탄올을 첨가하여 침전 시킨 후 와트만 여과지 NO. 5를 이용하여 여과한 후 건조하여 백색의 파우더 약 0.2 g을 수득하였다.

실시예 1

혼합 교반조에 30 중량부의 아크릴바인더를 넣고 600rpm의 속도로 교반하면서 5 중량부의 EVA 바인더, 1 중량부의 부틸셀로솔브, 0.5 중량부의 로진, 0.5 중량부의 텍사놀, 0.1 중량부의 프로필렌글리콜 및 기타 증점보조제, pH조절제 등을 순서대로 서서히 투입한 후 50 중량부의 충진제인 칼슘 카보네이트를 넣고 300rpm의 속도로 상온에서 1시간 교반하여 건축 구조물 보수용 조성물을 제조하였다.

실시예 2

혼합 교반조에 30 중량부의 아크릴바인더를 넣고 600rpm의 속도로 교반하면서 5 중량부의 EVA 바인더, 1 중량부의 부틸셀로솔브, 0.5 중량부의 로진, 0.5 중량부의 텍사놀, 0.1 중량부의 프로필렌글리콜, 1 중량부의 2-아미노-2-메틸-1-프로판올, 0.06 중량부의 2-메틸아미노-2-메틸-1-프로판올 및 기타 증점보조제, pH조절제 등을 순서대로 서서히 투입한 후 50 중량부의 충진제인 칼슘 카보네이트를 넣고 300rpm의 속도로 상온에서 1시간 교반하여 건축 구조물 보수용 조성물을 제조하였다.

실시예 3

혼합 교반조에 30 중량부의 아크릴바인더를 넣고 600rpm의 속도로 교반하면서 1 중량부의 에틸렌글리콜, 1 중량부의 부틸셀로솔브, 0.5 중량부의 티타늄디옥사이드, 5 중량부의 물 및 기타 증점보조제, pH조절제 등을 순서대로 서서히 투입한 후 50 중량부의 충진제인 칼슘 카보네이트를 넣고 300rpm의 속도로 상온에서 1시간 교반하여 건축 구조물 보수용 조성물을 제조하였다.

실시예 4

혼합 교반조에 30 중량부의 아크릴바인더를 넣고 600rpm의 속도로 교반하면서 1 중량부의 에틸렌글리콜, 1 중량부의 부틸셀로솔브, 0.5 중량부의 티타늄디옥사이드, 5 중량부의 물, 5 중량부의 아마씨 점액 및 아마씨 점액 추출물의 혼합물 및 기타 증점보조제, pH조절제 등을 순서대로 서서히 투입한 후 50 중량부의 충진제인 칼슘 카보네이트를 넣고 300rpm의 속도로 상온에서 1시간 교반하여 건축 구조물 보수용 조성물을 제조하였다.

평가예 1

건축 토목 구조물의 열화부를 제거한 다음, 이 표면상부에 상기 실시예 1 내지 4의 건축 구조물 보수용 조성물을 각각 도장 및 건조하여 균열 보수막을 형성하였다. 이와 같이 얻어진 균열 보수막의 접착강도, 내균열 안정성 및 미끄럼저항성 및 균열 보수제 조성물의 저장안정성을 KS규격, KSL 1593상의 시험방법에 의거하여 물성을 평가하고 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다. 또한, 방수성의 경우 균열 보수막 형성 후 내부로 수분이 흡수되는 정도를 5점 척도법에 의하여 평가하였다. 하기 표 1에서 제품 X는 국내에서 시판되고 있는 B사의 건축 구조물의 건축 구조물 보수용 제품을 나타내며, 이를 실시예 1 내지 4의 조성물과 비교 대상으로 평가하였다.

실시예	접착강도 (kgf/cm2)		방수성	내균열성	미끄럼 저항성
	표준	수중
	1	12	8	4.6	55회	이상무
2	14	10	4.8	60회	이상무
3	11	7	4.2	60회	이상무
4	12	8	4.4	65회	이상무
제품 X	11	5	3.9	45회	이상무

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 4의 건축 구조물 보수용 조성물은 제품 X와 비교하여 내수성, 방수성 및 내균열성이 향상된 것을 확인할 수 있으며, 저장 안정성 및 미끄럼 저항성에 있어서도 문제 없는 것으로 확인되었다. 특히, 본 발명에서 실시예 1, 2는 방수성 및 내수성에서 더 우수한 평가를 받은 것을 확인할 수 있으며, 실시예 3, 4는 내균열성에서 더 우수한 평가를 받은 것을 확인할 수 있다.

본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

Claims (1)

1. 아크릴바인더 20 내지 30 중량부, EVA 바인더 0.01 내지 10 중량부, 부틸셀로솔브(butyl cellosolve) 0.01 내지 5 중량부, 로진 0.01 내지 5 중량부, 텍사놀 0.01 내지 5 중량부 및 프로필렌글리콜 0.01 내지 3 중량부, 2-아미노-2-메틸-1-프로판올 및 2-메틸아미노-2-메틸-1-프로판올, 에틸렌글리콜 0.01 내지 5 중량부, 부틸셀로솔브(butyl cellosolve) 0,01 내지 5 중량부, 칼슘 카보네이트 20 내지 50 중량부, 티타늄디옥사이드 0.01 내지 5 중량부 및 물 0.01 내지 10 중량부를 포함하며,
   상기 2-아미노-2-메틸-1-프로판올 및 2-메틸아미노-2-메틸-1-프로판올을 15 내지 20 : 1의 중량비로 포함하며,
   상기 아크릴바인더는, CAS 번호(CAS number)가 30445-28-4인 아크릴 에스테르 코폴리머(acrylic ester copolymer)이며,
   상기 EVA 바인더는, 에틸렌 비닐 아세테이트(Ethylene vinyl acetate)이며, CAS 번호는 24937-78-8 인 화합물이며,
   상기 부틸셀로솔브는, CAS 번호 111-76-2인 화합물이며,
   상기 텍사놀은, CAS 번호 25265-77-4인 화합물일이며,
   상기 프로필렌글리콜은, CAS 번호 57-55-6인 화합물이며,
   상기 에틸렌글리콜은, CAS 번호가 107-21-1인 화합물이며,
   상기 칼슘 카보네이트는, CAS 번호가 1317-65-3인 화합물이며,
   상기 티타늄 디옥사이드는, CAS 번호가 13463-67-7인 화합물이며,
   아마씨 점액 또는 아마씨 점액 추출물 1 내지 10 중량부를 더 포함하는, 건축 구조물 보수용 조성물.