KR102254810B1 - 구조물 보강용 패널 및 이를 이용한 구조물 보강방법 - Google Patents

구조물 보강용 패널 및 이를 이용한 구조물 보강방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 물성 향상을 통해 구조물의 수명을 연장시킬 수 있는 구조물 보강용 패널을 개시한다. 본 발명은 불포화 폴리에스터 수지; 포름알데히드계 수지; 경화제; 보강 섬유; 무기 바인더; 충진제; 및 충격 보강제를 포함하는 구조물 보강용 패널을 제공한다. 또한, 본 발명은 보수 또는 보강의 대상이 되는 콘크리트 또는 철골 구조물의 표면을 조정하는 단계; 상기 구조물에 앵커홀을 형성한 다음, 상기 앵커홀 위에 패널을 올려 놓고 앵커로 고정하는 단계; 상기 구조물의 바탕면과 패널 사이의 공간에 에폭시 충진제로 충진한 후 경화하는 단계; 및 상기 구조물과 상기 패널 사이의 가장자리 및 앵커 매입 주변을 실링제로 충전하여 실링부를 형성하는 단계를 포함하는 구조물 보강공법을 제공한다.

Description

구조물 보강용 패널 및 이를 이용한 구조물 보강방법{Panel for reinforcing structure and reinforcing method using it}
본 발명은 구조물 보강용 패널 및 이를 이용한 구조물 보강방법에 관한 것이다.
콘크리트나 철골 구조물은 장기간 사용시 내부 및 외부 환경에 의해 노화 또는 균열이 발생한다. 이러한 균열은 구조물의 누수 발생, 철근 부식, 구조적 안전 저하, 내구성 및 물리적 수명을 저하시키고 외관을 손상시킨다.
이를 방지하기 위해 다양한 보수 보강법, 예를 들면, 균열 부분에 에폭시 등의 실란트를 주입하는 방법이나, 강재 앵커 또는 강판을 이용하여 보수하는 등의 방법이 사용되고 있다. 그러나 이러한 방법으로 보강되었다 하더라도 세월이 지나 구조물 약화에 의해 구조물 변형이 진행되거나 또는, 더 큰 외력 등에 의한 외부요인에 의해 구조물 변형이 진행된다. 또한, 강판 보강공법의 경우 무거운 중량과 부식에 취약하여 시공성과 유지 관리적 측면에서 문제점이 있다.
최근에는 복합 섬유 패널을 균열 부분에 배치하여 앵커로 고정하는 방식이 사용되고 있다.
복합 섬유 패널은 FRP(Fiber-reinforced plastic) 재질로 이루어진 것으로, 섬유를 수지에 분산시켜 강화된 플라스틱 재질이다. 통상 복합 섬유 패널의 수지로는 내수성, 내약품성 및 내열성이 우수한 불포화 폴리에스터 수지가 사용되고, 섬유로는 항장력이 우수한 유리 섬유를 사용한다.
복합 섬유 패널은 유지 보수가 편리하고, 성형 작업성이 양호할 뿐만 아니라 내식성이 우수하고, 열변형율이 낮으며 가볍고 강하다는 이점이 있다. 이러한 이점에도 불구하고, 복합 섬유 패널은 낮은 탄성 계수를 가져 강도 및 내구성이 약하며, 온도 저항성이 낮으며, 자외선, 모래, 비, 눈 등에 의한 에이징 현상(내후성)이 발생한다는 문제가 있다.
KR 등록특허 제10-1498998호에서는 불포화 폴리에스터 수지, 아미노 수지, 멜라민 수지 및 첨가제를 포함하는 수지 조성물에 유리 장섬유를 함침시켜 복합 섬유 패널을 제작하고, 상기 패널이 인장강도, 굴곡강도 및 압축강도가 향상됨을 언급하고 있다.
이 특허에서는 유리 장섬유의 사용으로 강도가 어느 정도 개선되었으나, 유리 장섬유의 함침 과정에서 첨가제로 사용하는 탈크, 카본 파이버, 밀드 화이바 등의 무기 성분과 수지 등의 유기 성분과의 충분한 혼합이 어려워 패널 전체에 균일한 물성을 확보할 수 없고, 섬유 방향으로의 균열이 발생할 우려가 있다. 또한, 아미노 수지 및 멜라민 수지를 높은 함량으로 사용함에 따라 경직해지고 탄성 계수가 낮아 온도 변화 등에 의해 쉽게 균열이 발생하고, 내후성이 낮은 문제를 여전히 안고 있다.
KR 등록특허 제10-1498998호(2015.03.09 공고)
본 발명에서는 무기 성분과 유기 성분 간의 접착력을 높여 복합 섬유 패널 전체에 걸쳐 균일한 물성을 확보하되, 충격 보강제를 사용하여 탄성 계수를 높여 온도 저항성 및 내후성과 같은 물성을 개선할 수 있도록 각 조성을 새로이 설계하였고, 얻어진 복합 섬유 패널을 구조물에 보강할 경우 구조물의 안정성을 높일 수 있음을 확인하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 구조물 보강용 패널 및 이를 이용한 시공 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 불포화 폴리에스터 수지; 포름알데히드계 수지; 경화제; 보강 섬유; 무기 바인더; 충진제; 및 충격 보강제를 포함하는 구조물 보강용 패널을 제공한다.
이때 상기 보강 섬유는 에폭시 실란으로 표면 처리된 것을 사용한다.
상기 포름알데히드계 수지는 페놀수지, 페놀 변성수지, 페놀-우레아 변성수지, 멜라민 수지, 멜라민 변성수지, 멜라민-우레아 변성수지, 우레아수지, 및 우레아 변성수지 중에서 선택된 1종 이상의 수지를 포함한다.
또한, 상기 보강 섬유는 아라미드 섬유, 유리 섬유, 보론 섬유 및 탄소섬유 중에서 선택된 1종 이상이 가능하다.
이때 무기 바인더는 물유리일 수 있다.
또한, 상기 충격 보강제는 코어-쉘 그라프트 공중합체가 가능하다.
또한, 본 발명은
보수 또는 보강의 대상이 되는 콘크리트 또는 철골 구조물의 표면을 조정하는 단계;
상기 구조물에 앵커홀을 형성한 다음, 상기 앵커홀 위에 패널을 올려 놓고 앵커로 고정하는 단계;
상기 구조물의 바탕면과 패널 사이의 공간에 에폭시 충진제로 충진한 후 경화하는 단계; 및
상기 구조물과 상기 패널 사이의 가장자리 및 앵커 매입 주변을 실링제로 충전하여 실링부를 형성하는 단계를 포함하는 구조물 보강공법을 제공한다.
본 발명에 따른 복합 섬유 패널은 인장강도, 굴곡강도 및 압축강도 등의 물성이 패널 전체에 걸쳐 균일하고, 낮은 탄성 계수를 높여 강도 및 내구성을 개선하고 온도 저항성 및 내후성을 향상시킴에 따라 구조물의 수명을 연장시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 복합 섬유 패널의 시공을 도시한 단면도.
콘크리트 또는 철골 구조물의 균열을 보수하기 위한 방법 중 하나인 복합 섬유 패널을 이용한 보수 공법이 있다. 상기 복합 섬유 패널은 보강 섬유를 수지를 포함하는 함침조에 함침시킨 후 패널 성형을 통해 제조된다. 이러한 복합 섬유 패널은 패널 제작이 용이하고 경량이면서도 유지 보수가 편리하다는 이점이 있다.
그러나, 함침 과정에서의 각 조성의 낮은 혼화성으로 인해 패널 전체에 걸쳐 균일한 물성 확보가 어렵고, 패널의 낮은 탄성 계수로 인한 강도 및 내구성 저하, 낮은 온도 저항성 및 내후성 등의 문제가 있다.
본 발명에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 복합 섬유 패널의 조성을 새로이 설계하였다.
하나의 방안으로, 보강 섬유의 표면을 처리하여 수지를 비롯한 유기 성분과 및 무기 성분과의 계면 결합력을 높여 복합 섬유 패널 전체에 걸쳐 보강 섬유가 균일하게 분산될 수 있도록 하였다.
다른 방안으로, 함침조에 존재하는 유기 성분과 무기 성분 간의 접착력 및 밀착력을 향상시킬 수 있는 바인더를 사용하여 상기 유기 성분과 무기 성분 간의 결합력을 높여 복합 섬유 패널의 강도 및 내구성을 높였다.
또 다른 방안으로, 충격 보강제를 사용하여 복합 섬유 패널의 탄성 계수를 높여 굴곡강도 및 굴곡탄성율을 높이고, 온도에 따른 균열을 방지할 수 있도록 하였다.
또 다른 방안으로, 수지로서 불포화 폴리에스터 수지에 포름알데히드계 수지를 사용함으로써 가교 밀도를 높임에 따라 기계적 강도 및 내열성을 높일 수 있었다.
상기 설계 방안을 고려하여, 본 발명에 따른 복합 섬유 패널은 구조물 보강용 패널로서, 기본 수지로 불포화 폴리에스터 수지를 포함하고, 여기에 포름알데히드계 수지, 경화제, 보강 섬유, 무기 바인더, 충진제, 및 충격 보강제를 포함한다.
이하 각 조성을 상세히 설명한다.
(a) 불포화 폴리에스터 수지
본 발명에 따른 복합 섬유 패널의 수지는 열에 의해 경화가 가능한 수지로, 불포화 폴리에스터 수지를 포함한다. 불포화 폴리에스터 수지는 다염기산화 다가 알코올 또는 다염기산과 알킬렌옥사이드를 반응시킴으로써 얻어지는 불포화 폴리에스터를 이것과 중합하는 단량체에 용해한 열경화성 수지를 의미한다.
이러한 불포화 폴리에스터 수지는 Orthophthalic Acid계, Isophthalic Acid계, Bisphenol계, Vinyl Ester계, Novolac계 등이 가능하며, 본 발명에서는 특별히 한정하지 않는다.
(b) 포름알데히드계 수지
포름알데히드계 수지는 포름알데히드를 원료로 사용하는 것으로, 불포화 폴리에스터 수지의 경화제로서 사용한다. 상기 포름알데히드계 수지는 분자 구조 내 벤젠링이 포함되며, 불포화 폴리에스터와 경화 후 복합패널수지에 경직되는 특성을 부여하여 내열성, 치수 안정성 및 강도 향상에 기여한다.
사용 가능한 포름알데히드계 수지는 페놀수지, 페놀 변성수지, 페놀-우레아 변성수지, 멜라민 수지, 멜라민 변성수지, 멜라민-우레아 변성수지, 우레아수지, 및 우레아 변성수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 가능하고, 이 중에서도 내수성을 고려할 때 멜라민-우레아 변성수지를 사용하는 것이 바람직하다.
포름알데히드계 수지는 불포화 폴리에스터 수지 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부, 2 내지 8 중량부로 사용한다. 만약 그 함량이 상기 범위 미만이면 강도 향상을 기대할 수 없고, 반대로 상기 범위를 초과하게 되면 패널의 강성이 증가하여 내충격성이 저하되는 문제가 발생한다.
(c) 경화제
불포화 폴리에스터 수지의 경화에 사용하는 경화제는 경화 온도에 따라 상온경화제(20℃), 중온경화제(80~130℃) 및 고온경화제(130~160℃)로 나뉜다. 복합 섬유 패널의 패널 성형 공정이 120 내지 160℃의 고온에서 수행됨을 고려하여, 상기 경화제는 중온경화제 및 고온경화제가 사용될 수 있다.
중온 경화제는 벤조퍼옥사이드(BPO), 비스(4-터-부틸사이클로헥실)퍼옥시디카보네이트(Bis(4-tert-butylcyclohexyl)peroxydicarbonate)가 가능하고, 고온 경화제로는 TBPB(3차-부틸 퍼옥시벤조에이트; t-butyl peroxybenzoate), DBPC(디-(3차-부틸퍼옥시 시클로헥산; di-(t-butyl peroxy cyclohexane), DCP(디클로로페놀;dichlorophenol) 등이 가능하다. 이 중에서도 비스(4-터-부틸사이클로헥실)퍼옥시디카보네이트와 TBPB를 1:1~1:2의 비율로 조합하여 사용할 경우 성형시간을 단축할 수 있으며, 경화 품질이 우수하다.
경화제는 불포화 폴리에스터 수지 100 중량부에 대하여 20 내지 40 중량부, 22 내지 35 중량부로 사용한다. 만약 그 함량이 상기 범위 미만이면 경화 속도가 느려 패널 전체에 걸쳐 물성이 불균일해지고, 반대로 상기 범위를 초과하게 되면 경화 속도가 빨라 그 조절이 어려워지는 문제가 발생한다.
(d) 보강 섬유
본 발명에 따른 보강 섬유는 아라미드 섬유, 유리 섬유, 보론 섬유 및 탄소섬유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 가능하다. 상기 섬유의 종류에 따라 복합 섬유 패널은 아라미드 섬유강화 플라스틱(ARFRP), 유리 섬유강화 플라스틱(GFRP), 보론 섬유강화 플라스틱(BRFRP), 탄소 섬유강화 플라스틱(CFRP) 등으로 구분될 수 있다.
상기 보강 섬유는 복합 섬유 패널의 전체에 걸쳐 고루 분포하고, 패널의 다른 성분과의 계면 결합력이 높을수록 상기 패널의 물성 향상 및 향상된 물성이 패널 전체에 걸쳐 균일하게 확보될 수 있다.
보강 섬유는 가공 형태의 섬유방향에 따라 패널의 물성이 좌우되는데, 그 가공형태로는 용융노즐에서 연속섬유상으로 뽑아 낸 수십 본에서 수천 본의 다발 형태인 스트랜드(strand) 형태에서, 얀(yarn), 로빙(roving), 매트, 패브릭 또는 로빙 크로스, 촙스트랜드(chopped strand), 촙스트랜드매트(chopped strand mat)의 가공형태 내에서 선택 사용될 수 있다.
보강 섬유의 가공형태에서 길고 얇은 섬유 형태가 전반적으로 우수한 물성을 보이나, 제조비용이 상승하고 복합체에 균일하게 분산시키는 어려움이 있다. 이에, 보강 섬유의 가공형태 선택은 당업자에 의해 FRP의 적용분야 또는 용도에 따라 선택 사용할 수 있다
본 발명의 복합 섬유 패널은 통상의 성형법 중에서 특히 인발성형법에 의해 제조된 것을 특정하고 있는바, 이때, 사용되는 보강 섬유는 로빙(roving), 매트(mat) 또는 우븐로빙(woven roving)이 더욱 바람직하다.
구체적으로, 보강 섬유는 인발성형된 장섬유이고, 평균 직경이 10 내지 50 ㎛, 10 내지 40 ㎛, 20 내지 35 ㎛, 또는 25 내지 30 ㎛일 수 있고, 이 범위 내에서 내화학성, 외관 특성 및 강성이 우수한 효과가 있다. 상기 보강 섬유의 평균 직경이 상기 범위를 초과하는 경우에는 취성이 약하기 때문에 성형 과정에서 부서지거나 결합을 가지고 있어 최종 제작된 패널의 강도를 저하시킬 우려가 있다. 또한, 상기 범위 미만일 경우에는 직경 조절에 과다한 가공이 필요하며, 직경 감소에 따른 더 이상의 효과 증진을 기대하기 어렵다.
한편, 복합 섬유 패널에서 섬유가 갖는 효과는 섬유의 길이와 배향 등의 물리적인 요인과 함께 섬유와 수지 간의 계면 성질이 매우 중요한 요인이 된다. 계면의 성질은 섬유와 수지의 어느 쪽과도 물리적 화학적 성질이 다르며, 섬유와 수지 간의 계면에서의 결합은 복합재료의 특성을 결정하는데 아주 중요한 역할을 한다. 강한 계면은 주어진 하중에 대한 효율적인 응력 전달에 필수적이며, 이러한 계면 결합이 너무 적으면 섬유의 강화 효율이 떨어져 복합재료의 기계적 물성이 저하된다. 그러므로 계면에서의 결합은 용도에 따라 최상의 상태가 아니라 최적의 상태로 조절되어야 한다. 통상 실란계 커플링제를 사용함으로써 계면 결합력을 높일 수 있으나, 이 경우 보강 섬유와 수지 사이의 충분한 계면 결합력의 확보가 어렵다.
본 발명에서는 계면 결합력을 높이기 위해 상기 보강 섬유의 표면을 에폭시 실란으로 코팅한 것을 사용한다.
에폭시 실란은 분자 구조 내 에폭시기와 실란기가 존재하며, 상기 에폭시기는 개환 반응으로 인해 유기 성분 내 반응성기(예, 수산기 또는 카르복실기 등)와 화학적 결합을 이루고, 실란기는 친유성을 높여 무기 성분(예, 실리카 등의 충진제)과의 표면 젖음성 및 분산성을 높일 수 있다. 이로 인해 복합 섬유 패널 내 존재하는 보강 섬유와 유기 성분 및 무기 성분과 계면 결합력이 향상되어 패널 전체에 걸쳐 보강 섬유가 균일하게 분산될 수 있다. 또한, 표면 처리된 보강 섬유를 사용함으로써 복합 섬유 패널의 인장강도를 비롯한 기계적 강도 및 충격강도를 향상시킬 수 있다.
사용 가능한 에폭시실란으로는 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리에톡시실란 등이 가능하며, 이 중에서도 3-글리시독시프로필트리메톡시실란을 사용한다.
표면 처리는 함침 등 통상적인 보강 섬유의 표면 처리 방법에 의하는 경우 특별히 제한되지 않는다. 보강 섬유와 다른 성분과의 계면 결합력의 개선효과를 고려하면, 상기 코팅액의 코팅량은 보강 섬유 전체 중량 대비 0.5 내지 3 중량%가 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다
본 발명에 따른 표면 처리된 보강 섬유는 불포화 폴리에스터 수지 100 중량부에 대하여 50 내지 95 중량부, 55 내지 85 중량부로 사용한다. 만약 그 함량이 상기 범위 미만이면 인장강도 등 물성 확보가 어렵고, 반대로 상기 범위를 초과하게 되면 상대적으로 취약점이 되어 외부 충격 등에 의해 섬유 방향에서의 균열이 발생할 우려가 있다.
(e) 무기 바인더
복합 섬유 패널은 수지, 경화제, 충격 보강제와 같은 유기 성분, 보강 섬유 및 충진제와 같은 무기 성분이 혼합된다. 이러한 서로 다른 재료로 이루어진 복합 섬유 패널은 각 재료 성분이 서로 잘 분산되고 밀착되어야 우수한 물성을 확보할 수 있다. 이에 본 발명에서는 무기 바인더, 특히 물유리를 사용하여 서로 다른 재질의 이종 물질간의 결합력을 더욱 높여 복합 섬유 패널의 강도 및 내구성을 향상시킨다.
물유리(Water Glass)는 수용성 규산염 중 가장 널리 사용되고 있는 무기 화합물로서, 일반적으로 하기 화학식 1로 표시되는 물질을 포함한다.
[화학식 1]
M2O-nSiO2-H2O (M은 알칼리 금속, n은 1-8의 수)
상기 화학식 1로 표시되는 물유리는 실리카와 알칼리 금속을 융해하여 얻은 규산알칼리염의 수용액으로, 물유리에 포함되는 규산알칼리염의 예로는 Na2O·SiO2, K2O·SiO2, Li2O·SiO2 등이 있다.
본 발명에서 물유리는 상기 화학식 1로 표시되는 물질을 포함하는 것이라면 그 종류가 크게 제한되지 않으나, 접착력, 결합 용이성, 상업적 입수 용이성 등을 고려할 때 바람직하게는 하기 화학식 2로 표시되는 물질을 포함한다.
[화학식 2]
Na2O-nSiO2-xH2O
상기 화학식 2로 표시되는 물질을 포함하는 물유리는 산화나트륨(Na2O), 실리카(SiO2) 및 물(H2O)과 같은 단위성분들로 이루어진다. 또한, 상기 화학식 2로 표시되는 물질을 포함하는 물유리의 상업적 규격으로는 KS-1호, KS-2호, KS-3호, KS-4호 등이 있다. 또한, 본 발명에 사용되는 물유리는 접착력, 결합 용이성 등을 고려할 때 바람직하게는 산화나트륨(Na2O) 5~20 중량%, 실리카(SiO2) 20~40 중량% 및 잔량으로 물을 포함하고, 더 바람직하게는 산화나트륨(Na2O) 8~12 중량%, 실리카(SiO2) 25~32 중량% 및 잔량으로 물을 포함한다.
또한, 물유리는 수분을 흡착하는 성질이 있어, 내수성 향상에도 탁월한 기능을 한다.
무기 바인더는 불포화 폴리에스터 수지 100 중량부에 대하여 5 내지 15 중량부, 6 내지 13 중량부로 사용한다. 만약 그 함량이 상기 범위 미만이면 전술한 바의 물성 확보가 어려우며, 반대로 상기 범위를 초과하게 되면 함침조 내에서 조성물의 점도를 증가시켜 성형성이나 작업성이 저하될 수 있다.
(f) 충진제
충진제는 복합 섬유 패널의 치수 안정성, 내마모성, 압축강도 등 기계적 강도를 향상시키기 위해 사용한다.
사용 가능한 충진제로는 상기 목적을 갖는 충진제라면 어떠한 것을 사용할 수 있으며, 바람직하기로, PMMA와 같은 유기 충진제보다 무기 충진제인 탄산칼슘, 탈크, 알루미나, 수산화알루미늄, 실리카, 클레이, 장석, 및 백대리석(whitemarble)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 가능하다.
이러한 충진제는 평균 입경이 5 내지 50㎛인 것을 사용하는 것이, 불포화 폴리에스터 수지와의 혼합시에 균일한 분포가 이루어질 수 있다.
충진제는 불포화 폴리에스터 수지 100 중량부에 대하여 10 내지 40 중량부, 12 내지 35 중량부로 사용한다. 만약 그 함량이 상기 범위 미만이면 상기한 바의 물성 개선 효과를 얻을 수 없고, 반대로 상기 범위를 초과하게 되면 오히려 패널의 강도가 저하되거나 충격시 크랙점이 되어 균열의 발생이 쉬워진다.
(g) 충격 보강제
불포화 폴리에스터 수지는 가공성은 우수하나 강도 및 내구성이 부족하여 포름알데히드계 수지 및 경화제로 가교화하고, 보강 섬유 및 충진제 등의 첨가제를 첨가함으로써 강도를 높이고 있다. 그러나, 상기 불포화 폴리에스터와 포름알데히드계 수지의 가교화로 인해 기계적 강도의 향상이라는 목적은 달성될 수 있었으나 연성이 낮아 외력에 의해 쉽게 깨질 수 있다는 단점이 있다. 또한, 충진제나 보강 섬유는 상기 수지와는 이종 물질로 이 또한 외력에 의해 크랙점(crack site)이 되어 균열의 발생이 일어날 수 있다. 이는 저온에서 더욱 심각하게 발생한다.
이에, 본 발명에서는 포름알데히드계 수지의 사용량을 낮추더라도 강도를 확보할 수 있도록 충격 보강제를 사용함으로써 복합 섬유 패널의 탄성 계수를 높여 이와 관련된 인장강도, 굴곡강도, 그리고 굴곡탄성률 등의 기계적 강도와 함께 내구성을 높이고, 온도에 따른 균열을 방지하고 내후성을 높인다.
다양한 충격보강제가 사용될 수 있으나, 복합 섬유 패널의 제조 및 기능 수행을 위해 상기 불포화 폴리에스터 수지와의 상용성이 우수하여야 한다.
본 발명에 따른 충격 보강제는 코어-쉘 그라프트 공중합체를 사용한다.
상기 코어-쉘 그라프트 공중합체는 고무의 코어 구조에 불포화 단량체가 그라프트 되어 딱딱한 쉘을 형성함으로써 코어-쉘 구조를 갖는 것으로, 복합 섬유 패널내 충격 보강제 역할을 한다.
상기 고무는 탄소수 4 내지 6의 디엔계 고무, 아크릴레이트계 고무, 및 실리콘계 고무의 단량체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 고무 단량체를 중합하여 제조된 것이 바람직하다.
상기 아크릴레이트계 고무로는 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, n-프로필아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 헥실메타크릴레이트, 또는 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트 등의 아크릴레이트 단량체를 사용할 수 있으며, 이때 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트 또는 1,4-부틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 알릴(메타)아크릴레이트, 또는 트리알릴시아누레이트 등의 경화제를 사용할 수 있다.
상기 실리콘계 고무는 시클로실록산으로부터 제조되는 것으로, 구체적인 예로는 헥사메틸시클로트리실록산, 옥타메틸시클로테트라실록산, 데카메틸시클로펜타실록산, 도데카메틸시클로헥사실록산, 트리메틸트리페닐시클로트리실록산, 테트라메틸테트라페닐시클로테트로실록산, 및 옥타페닐시클로테트라실록산 등을 들 수 있다. 이들 실록산중에서 1 종 이상을 선택하여 실리콘계 고무를 제조할 수 있으며, 이때 트리메톡시메틸실란, 트리에톡시페닐실란, 테트라메톡시실란, 또는 테트라에톡시실란 등의 경화제를 사용할 수 있다.
상기 고무 중에서도 실리콘 고무를 사용하거나 실리콘계 고무와 아크릴레이트계 고무를 혼용하여 사용하는 것이 그 구조적 안정성으로 인하여 보다 바람직하다. 또한 상기 고무는 고무 평균 입경이 0.4 내지 1㎛인 것이 내충격성 유지에 바람직하다.
또한 상기 고무는 코어-쉘 그라프트 공중합체 중 50 내지 90 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 범위내에서는 수지와의 상용성이 우수하고, 그 결과 우수한 충격 보강 효과를 나타낼 수 있어 바람직하다.
또한 상기 고무에 그라프트 가능한 불포화 단량체로는 (메타)아크릴산 알킬 에스터류, (메타)아크릴산 에스터류, 산무수물, 알킬 또는 페닐 핵치환 말레이미드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 불포화 화합물을 사용할 수 있다.
상기 메타크릴산 알킬 에스터류 또는 아크릴산 알킬 에스터류는 각각 아크릴산 또는 메타크릴산의 에스터류로서 모노히드릴 알코올이다. 이들의 구체적인 예로는 메타크릴산 메틸에스터, 메타크릴산 에틸에스터 또는 메타크릴산 프로필에스터 등을 들 수 있으며, 이들 중 메타크릴산 메틸에스터가 보다 바람직하다.
상기 산무수물로는 무수말레인산, 무수이타콘산 등과 같은 카르복실산 무수물을 들 수 있다.
상기 코어-쉘 그라프트 공중합체의 쉘은 불포화 폴리에스터 수지에 친화적인 물질을 포함함으로써, 불포화 폴리에스터와의 친화도를 증진시켜 충격보강제가 고루 분포될 수 있게 되고, 그 결과 충격 특성이 향상된다.
본 발명의 불포화 폴리에스터 수지에 친화적인 물질은 페닐메타크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 페녹시메타크릴레이트 등이고, 이들의 하나 이상이 쉘에 포함되어 중합될 수 있다.
바람직하게는, 상기 쉘 내에　포함된 불포화 폴리에스터 수지에 친화적인 물질인 페닐메타크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 페녹시메타크릴레이트 등의 함량은 상기 쉘 중 45 내지 55 중량%이다. 　
상기 범위 미만으로 소량 포함하게 되는 경우 불포화 폴리에스터 수지와의 상용성이 낮아질 수 있고, 상기 범위를 초과하여 과량으로 포함하게 되는 경우 중합안정성이 낮아질 수 있다.
또한, 바람직하게는, 상기 쉘 내에 포함된 페닐메타크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트 및 페녹시메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이 상기 코어-쉘 그라프트 공중합체 중 5 내지 10 중량%의 함량으로 포함된다.
상기 코어-쉘 그라프트 공중합체는, 바람직하게는 코어 65 내지 75 중량% 및 쉘 25 내지 35 중량%로 구성될 수 있다. 상기 범위 내에서는 불포화 폴리에스터 수지와의 상용성이 우수하고, 그 결과 우수한 충격 보강 효과를 나타낼 수 있다.
상기 충격 보강제는 불포화 폴리에스터 수지 100 중량부 대비하여 5 내지 15 중량부로 포함되는 것이 바람직하고, 5 내지 8 중량부로 사용하는 것이 보다 바람직하다. 상기 함량 범위로 포함될 때 충격 보강 효과를 얻을 수 있으며, 또한 인장강도, 굴곡강도, 그리고 굴곡탄성률 등의 기계적 강도를 개선시킬 수 있다. 과도하게 사용할 경우에는 치수 안정성 등의 물성 저하가 발생할 수 있다.
(h) 첨가제
전술한 바의 조성에 더하여 본 발명의 복합 섬유 패널의 제조시 다양한 첨가제가 사용될 수 있다.
사용 가능한 첨가제로는 저수축제, 접착 증진제, 커플링제, 난연제, 소포제, 분산제, 점도 조절제, 용매, UV 차단제, 안료 등 이 분야에서 통상적으로 사용되는 조성이 사용될 수 있다. 이들 첨가제는 각각 불포화 폴리에스터 수지 대비 10 중량부를 넘지 않도록 하며, 복수 개로 사용하더라도 최대 25 중량부 이하로 사용하는 것이 바람직하다.
저수축제는 성분이 함침된 후 수축되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 저수축제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 추천하기로는 폴리비닐 아세테이트계 저수축제, 폴리에스터계 저수축제, 특정적으로 불포화 폴리에스터 수지로 이루어진 저수축제를 사용하는 것이 좋다.
부착증진제는 복합 섬유 패널이 시공되는 접촉면에 보다 용이하게 접착할 수 있도록 하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 위해 당업계의 통상적인 부착증진제라면 어떠한 것이라도 무방하지만, 바람직하게는 히드록시에틸아크릴로일포스페이트, 히드록시에틸메타크릴레이트포스페이트 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
커플링제는 접착성 및 점도 조절을 위해 사용하며, 바람직하기로 베타-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란, 감마-글리시드옥시프로필트리메톡시실란, 감마-아미노프로필트리에톡시실란, N-베타-(아미노에틸)-감마-아미노프로필트리메톡시실란 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
난연제는 난연성을 제공하기 위한 것으로서, 바람직하게는 금속수산화물; 인계 난연제; 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 난연제, 특정적으로 난연제 혼합물에 사용되는 금속수산화물, 예를 들면 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 등이라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 수산화마그네슘, 특정적으로 스테아린산, 비닐 실란, 지방산, 인산 또는 이들의 혼합물로 표면 처리, 특정적으로 코팅되어 표면 처리된 수산화마그네슘을 사용하는 것이 좋다.
함침조 조성물 제조 시 공기량의 증가를 감소시켜 패널의 표면 상태를 향상시킬 목적으로 소포제를 사용하며, 당업계의 통상적인 소포제라면 특별히 한정되지 않는다. 바람직한 소포제로는 등유, 파라핀 등과 같은 광유계 소포제, 동식물유, 참기름, 피마자유와 이들의 알킬렌옥사이드 부가물 등과 같은 유지계 소포제, 올레인산, 스테아린산과 이들의 알킬렌옥사이드 부가물 등과 같은 지방산계 소포제, 글리세린모노리시놀레이트, 알케닐호박산 유동체, 솔비톨모노라울에이트, 솔비톨트리올레이트, 천연 왁스 등과 같은 지방산 에스터계 소포제, 폴리옥시알킬렌류, (폴리)옥시알킬에테르류, 아세틸렌에테르류, (폴리)옥시알킬렌알킬인산에스터류, (폴리)옥시알킬렌알킬아민류,(폴리)옥시알킬렌아미드 등과 같은 옥시알킬렌계 소포제, 옥틸알콜, 헥사데실알콜, 아세틸렌알콜, 글리콜류 등과 같은 알콜계 소포제, 아크릴레이트폴리아민 등과 같은 아미드계 소포제, 인산트리부틸, 나트륨옥틸포스페이트 등과 같은 인산에스터계 소포제, 알루미늄스테아레이트, 칼슘올레이트 등과 같은 금속비누계 소포제, 디메틸실리콘유, 실리콘 페이스트, 실리콘 에멀젼, 유기변성 폴리실록산(디메틸폴리실록산 등의 폴리오르가노실록산) 플루오로실리콘유 등과 같은 실리콘계 소포제로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
분산제(Dispersant)는 함침조의 조성물에 극성을 부여하여 각 구성 성분의 부착력을 향상시키고, 조성물들을 균일하게 분산시키며, 내한성을 개선시키는 기능을 수행하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 분산제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다. 바람직하게는 유기산, 아로마틱오일, 지방족 오일, 동 식물성 기름, 캐스터 오일, 면실유, 미네랄 오일 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 사용하는 것이 좋다.
복합 섬유 패널의 제조방법
전술한 바의 조성을 갖는 본 발명에 따른 복합 섬유 패널은 인발 성형 과정 시 금형에 표면 처리된 보강 섬유가 함침조에 있는 성분에 함침(Wetting)된 후, 금형에서 고온 경화되어 롤러에 의해 당겨지는 방식으로 생산된다.
먼저, 불포화 폴리에스터수지, 포름알데히드계 수지, 경화제, 무기 바인더, 충진제, 충격 보강제, 및 기타 첨가제를 혼합하여 수지 조성물을 제조한 후 함침조에 투입한다.
여기에, 로빙 형태의 표면 처리된 보강 섬유를 섬유 가이드를 통화한 후 상기 수지 조성물이 담겨있는 함침조로 이동하여 일정 시간 함침시킨다.
이어, 함침조로부터 금형으로 이송시켜 120 내지 160℃의 고온으로 압축 성형하여 패널 형태로 제조한다. 이때 금형의 상하부에 히터를 설치하고 온도제어장치를 설치하여 일정한 온도가 유지되도록 제어한다.
일례로, 상기 금형 내에 150 내지 170℃의 상형과 120 내지 140℃의 하형으로 80 내지 150kgf/㎤의 압력을 가하여 1 내지 5분 동안 경화시킬 경우 복합 섬유 패널의 물성이 더욱 우수할 수 있다.
제조된 복합 섬유 패널은 생산 시 겉면에 이형필름을 부착 그 형상을 유지시킴으로써, 필름 압착으로 인한 미함침 부분을 메꾸어 줌에 따라 그 표면을 깨끗하게 할 수 있다. 즉 이형필름이 복합 섬유 패널 상하로 접착되어 생산되도록 할 수 있다.
상기 제조된 복합 섬유 패널은 1 내지 10mm, 바람직하기로 3 내지 5mm의 두께를 가지며, 길이는 시공 분야에 따라 달라지나 400 내지 1000mm, 바람직하기로 450 내지 650mm로 할 경우 구조물의 보강 작업이 수월해진다.
상기 복합 섬유 패널은 KS M 3305:2019에 의거하여 측정된 굴곡강도가 350 MPa 이상이고, 굴곡탄성률이 19 GPa 이상이고, 인장강도가 280 MPa 이상이며, 압축 강도가 250 MPa 의 수치를 갖는다. 또한, 치수 안정성 및 온도 저항성뿐만 아니라 내후성이 우수하다.
보강 공법
전술한 바의 단계를 거쳐 제조된 본 발명의 복합 섬유 패널은 하기와 같은 공정을 통해 도 1에 도시한 바와 같은 방식으로 콘크리트 또는 철골 구조물의 보강에 사용이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 복합 섬유 패널의 시공을 도시한 단면도로서, 하기와 같은 단계로 수행한다.
먼저, 도 1에서 붉은 색으로 표시되는 균열이 발생된, 보수 또는 보강의 대상이 되는 콘크리트 또는 철골 구조물(10)의 표면을 조정한다.
상기 표면 조정은 수공구 또는 전동 공구 등을 사용하여 구조물(10)에서 보수 또는 보강의 대상이 부분의 콘크리트 또는 철골을 제거하는 방식으로 실행될 수 있다. 또한, 파쇄작업으로 콘크리트 또는 철골 구조물(10) 표면의 부실한 부분의 제거로 철근이 노출되는 경우에는 샌드 그라인더 등으로 철근의 녹을 제거한 후, 상기 철근에 방청제를 도포한 후 수행할 수 있다. 또한, 균열이 있는 경우에는 에폭시 퍼티 등으로 충전하여 단면을 복구하고, 돌출 부위는 해머드릴, 핸드 그라인더 등을 이용하여 돌출부를 완전히 제거한다.
다음으로, 구조물(10)에 앵커홀을 형성한 다음, 상기 앵커홀 위에 복합 섬유 패널(20)을 올려 놓고 앵커(45)로 고정한다. 이때 복합 섬유 패널(20)과 구조물(10)의 간격은 1.0~5.0mm, 더욱 바람직하게는 2.0~5.0mm가 되도록 유지한다.
상기 앵커는 직경이 약 8mm, 길이가 50~130mm인 것을 사용한다.
이때 복합 섬유 패널(20)을 수평 방향으로 복수 개로 설치할 경우 각 패널(20) 사이에 비드나 실링재(미도시)를 이용하여 실링 처리하여 추후 에폭시 주입시 에폭시가 유출되지 않도록 한다. 또한, 경우에 따라 패널과 패널을 겹치는 이음 작업을 실시할 경우 100mm 이상 겹치도록 하고 실링재로 실링 처리를 하여 에폭시 주입시 에폭시가 유출되지 않도록 한다.
다음으로, 복합 섬유 패널(20)에 천공된 주입구/배출구(55)를 이용하여 에폭시를 주입하여 상기 구조물의 바탕면과 복합 섬유 패널 사이의 공간에 에폭시 충진제(30)로 충진한다.
에폭시 충진제(30)의 주입은 현장 여건에 따라 페달식 또는 수동 펌프, 전동 주입기 등을 사용하며, 주입시 에폭시가 펴져 나가는 방향으로 주입 개소를 옮기면서 주입할 수 있으며, 고무 망치 등으로 패널을 두드려 에폭시의 주입 상황을 체크하는 것도 가능하다.
주입이 완료되고 주입 에폭시가 경화되면, 표면에 노출된 주입구(55)를 제거하고 입구를 밀봉하여 마감한다. 이때 에폭시 충진제(30)는 1.5 내지 3mm의 두께로 시공된다.
다음으로, 상기 구조물(10)과 상기 복합 섬유 패널(20) 사이의 가장자리 및 앵커 매입 주변을 실링제로 충전하여 실링부(65)를 형성함으로써 시공을 종료한다.
전술한 바의 시공을 통해 보강된 구조물은 구조물과 복합 섬유 패널이 앵커 및 에폭시 충진제에 의해 완전히 일체로 거동함으로써, 상기 구조물의 보수 및 보강 효과가 극대화될 뿐 아니라, 시공이 용이하며, 공사기간을 단축할 수 있으며, 공사비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 복합 섬유 패널의 우수한 물성으로 인해 진동 등에 대한 내구성이 우수하고, 밀폐 현상으로 인해 부착력 저하가 방지되어, 지속적인 유지보수의 횟수를 감소시키며 구조물의 수명이 연장될 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 복합 섬유 패널을 이용한 보수 및 보강 방법은 보수 또는 보강이 요구되는 원인 및 구조물의 사용 환경에 따라 다양한 형태의 보수 또는 보강이 가능하므로 효율적인 시공과 유지관리가 가능하다.
[실시예]
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위한 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제시되는 것으로 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
제조예 1: 에폭시실란으로 표면 처리된 유리 섬유 제조
평균 직경이 30㎛인 유리 섬유를 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 용액에 함침시킨 후 40℃에서 건조시켜 표면 처리된 유리 섬유를 제작하였다. 이때 표면 처리량은 유리 섬유 대비 1 중량%로 하였다.
제조예 2: 충격 보강제 제조
폴리부타디엔 라텍스(제일모직) 70 중량부, 유화제로서 스테아릭산 용액과 물을 혼합하여 혼합 용액을 준비하여 코어로서 분산하였으며, 이어서, 메틸 메타크릴레이트(삼전순약) 15 중량부 및 페닐 메타크릴레이트(대림화학) 15 중량부를 레독스계 개시제(KPS)와 함께 투입하여 그라프트 중합시켜 쉘을 형성하였다. MgSO4　수용액으로 응집, 수세, 건조과정을 거쳐 충격 보강제 분말을 획득하였다.
실시예 및 비교예: 복합 섬유 패널 제조
하기 표 1의 조성을 혼합하여 함침조에 투입하였다. 여기에 포밍가이드에 일정간격으로 정렬시켜 유리 섬유가 일정하게 분포되도록 끼워준 다음, 함침조에 투입한 후 금형으로 이송시켰다. 금형에서 160℃에서 100kgf/㎤의 압력에서 4분 동안 성형한 후, 롤러를 통과시키고 재단하는 공정을 거쳐 폭 100mm, 높이 3mm의 크기의 복합 섬유 패널을 제작하였다.
조성(중량부) 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예 1 비교예 2 비교예 3
불포화 폴리에스터 수지1) 100 100 100 100 100 100 100 100
포름알데히드계 수지2) 8 8 8 8 8 8 8 8
경화제3) A 15 15 15 30 - 15 15 15
B 15 15 15 - 30 15 15 15
보강 섬유4) A 80 80 80 80 80 - 80 80
B - - - - - 80 - -
무기 바인더5) 10 10 10 10 10 10 10 0
충진제 탄산칼슘 10 10 10 10 10 10 10 10
실리카 5 5 5 5 5 5 5 5
충격보강제6) 12 5 25 12 12 12 0 12
난연제7) 10 10 10 10 10 10 10 10
1) 불포화 폴리에스터 수지: Cray Valley Korea사의 G-650B(Y)로, 불포화 폴리에스터 58~64%에 스티렌 36~42%가 함유된 것.
2) 포름알데히드계 수지: 멜라민-우레아 변성수지
3) 경화제 A: 비스(4-터-부틸사이클로헥실)퍼옥시디카보네이트, 경화제 B: 3차-부틸 퍼옥시벤조에이트
4) 보강 섬유 A: 제조예 1의 유리 섬유, 보강 섬유 B: 표면 미처리된 유리 섬유
5) 충격보강제: 제조예 2의 충격보강제
6) 무기 바인더: 물유리
7) 난연제: 수산화알루미늄
시험예 1 : 물성 시험
실시예 및 비교예에서 제작된 복합 섬유 패널의 물성을 측정한 후, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
조성(중량부) 시험 방법 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예 1 비교예 2 비교예 3
인장강도(Mpa) KS M 3305 284 281 283 282 280 257 265 271
굴곡강도(Mpa) KS M 3305 365 340 335 325 331 292 198 291
굴곡 탄성률(Mpa) KS M 3305 21 12 25 17 18 19 11 18
압축 강도(Mpa) KS M 3305 262 249 254 246 239 215 221 198
Izod 충격 강도
(kgf·cm/cm)		 23℃ 52 36 68 50 49 34 24 35
-20℃ 44 28 59 39 38 29 15 32
치수 안정성 70℃, 24hr -0.005% -0.01% -0.05% -0.05% -0.12% -0.15% -0.16% -0.14%
45℃, 95% 습도, 96hr +0.052% +0.07% +0.12% +0.125% +0.15% +0.22% +0.25% +0.26%
불연성 표면 합격 합격 합격 합격 합격 합격 합격 합격
기재 합격 합격 합격 합격 합격 합격 합격 합격
상기 표를 보면, 실시예 1의 복합 섬유 패널의 경우 KS M 3305에 의거한 강도 특성이 우수하였다.
이와 비교하여, 비교예 1과 같이, 표면 미처리된 유리 섬유를 사용할 경우 패널의 인장강도가 낮았으며, 치수 안정성이 낮을 결과를 나타내었다. 또한, 비교예 2와 같이 충격 보강제를 사용하지 않을 경우 굴곡강도, 굴곡 탄성율 등의 물성과 충격 강도가 크게 낮아짐을 알 수 있다. 비교예 3의 바인더로서 물유리를 사용하지 않을 경우에도 이러한 물성과 함께 치수 안정성 또한 낮은 결과를 나타내었다.
시험예 2: 온도 저항성 및 내후성 시험
(1) 온도 저항성: 각 패널 시편을 3가지 온도(-20℃, 23℃, 60℃)에서 약 1시간을 유지시킨 후 인장강도 및 굴곡강도를 평가하였다. 이때 각 수치는 패널의 제작 직후 인장강도 및 굴곡강도를 100%로 하여 증감량을 계산하였다.
초기 대비 인장강도 증감 초기 대비 굴곡강도 증감 외관
-20℃ 23℃ 60℃ -20℃ 23℃ 60℃
실시예 1 +5% +1% -5% +5% 0% -3% 이상없음
비교예 1 +12% +3% -13% +7% +1% -10% 섬유방향 미세 균열 발생
비교예 2 +9% 0% -9% +19% +2% -15% 섬유방향 균열 발생
비교예 3 +9% +5% -10% +9% +1% -11% 섬유방향 미세 균열 발생
상기 표를 보면, 실시예 1의 패널의 경우 비교예 1 내지 3의 패널 대비 인장강도 및 굴곡강도의 증감량이 낮아 온도에 따른 물성 변화가 5% 내외임을 알 수 있다.
특히, 비교예 1과 같이 표면 미처리된 유리 섬유를 사용한 패널의 경우 인장강도의 변화가 심하게 나타났고, 비교예 2와 같이 충격 보강제를 사용하지 않은 패널의 경우 굴곡강도가 크게 변화하여, 온도에 따라 물성의 변화가 심각하게 발생함을 알 수 있다.
(2) 촉진 내후성 시험: 선샤인 카본 아크법(Sunshine Carbon Arc)을 이용하여 200시간, 400시간, 1000시간의 촉진내후성 시험을 실시하고 각각의 시간에 대하여 인장강도 및 굴곡강도 변화율을 측정하였다. 이때 각 수치는 패널의 제작 직후 인장강도 및 굴곡강도를 100%로 하여 감소되는 수치를 측정하였다. 이때 그 수치가 클수록(100%에 가까울수록) 외기에 의해 영향을 받지 않음을 의미한다. 1000시간 측정 완료 후 외관 상태를 육안으로 확인하였다.
초기 대비 인장강도 변화율 초기 대비 굴곡강도 변화율 외관
200시간 400시간 1000시간 200시간 400시간 1000시간
실시예 1 99.8% 99.6% 99.2% 99.9% 99.8% 99.6% 이상없음
비교예 1 89.1% 84.5% 72.5% 92.3% 89.1% 86.8% 섬유방향 미세 균열 발생
비교예 2 97.7% 93.1% 89.5% 91.1% 96.4% 76.5% 섬유방향 균열 발생
비교예 3 98.5% 92.7% 90.1% 95.0% 92.1% 89.5% 섬유방향 미세 균열 발생
상기 표를 보면, 실시예 1의 패널의 경우 비교예 1 내지 3의 패널 대비 인장강도 및 굴곡강도의 변화율이 낮아 내후성이 우수함을 알 수 있다.
특히, 비교예 1과 같이 표면 미처리된 유리 섬유를 사용한 패널의 경우 인장강도의 변화가 심하게 나타났고, 비교예 2와 같이 충격 보강제를 사용하지 않은 패널의 경우 굴곡강도가 크게 저하되는 결과가 나타났다.
10: 구조물 20: 복합 섬유 패널
30: 에폭시 충전제 45: 앵커
55: 주입구/배출구 65: 실링부

Claims (5)

  1. 불포화 폴리에스터 수지 100 중량부에 대하여,
    포름알데히드계 수지 1 내지 10 중량부;
    경화제 20 내지 40 중량부;
    보강 섬유 전체 중량 대비 0.5 내지 3 중량%의 에폭시 실란으로 표면 처리된 아라미드 섬유, 유리 섬유, 보론 섬유 및 탄소섬유 중에서 선택된 1종 이상의 보강 섬유 50 내지 95 중량부;
    무기 바인더로 물유리 5 내지 15 중량부;
    충진제 10 내지 40 중량부; 및
    폴리부타디엔 고무의 코어 구조에 페닐메타크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트 및 페녹시메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 불포화 화합물이 그라프트된 코어-쉘 그라프트 공중합체를 포함하는 충격 보강제 5 내지 15 중량부를 포함하는, 구조물 보강용 패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 포름알데히드계 수지는 페놀수지, 페놀 변성수지, 페놀-우레아 변성수지, 멜라민 수지, 멜라민 변성수지, 멜라민-우레아 변성수지, 우레아수지, 및 우레아 변성수지 중에서 선택된 1종 이상인, 구조물 보강용 패널.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 보수 또는 보강의 대상이 되는 콘크리트 또는 철골 구조물의 표면을 조정하는 단계;
    상기 구조물에 앵커홀을 형성한 다음, 상기 앵커홀 위에 패널을 올려 놓고 앵커로 고정하는 단계;
    상기 구조물의 바탕면과 패널 사이의 공간에 에폭시 충진제로 충진한 후 경화하는 단계; 및
    상기 구조물과 상기 패널 사이의 가장자리 및 앵커 매입주변을 실링제로 충전하여 실링부를 형성하는 단계를 포함하는 구조물 보강공법에 있어서.
    상기 패널로 제1항 또는 제2항 중에서 선택된 어느 하나의 패널을 사용하는 구조물 보강공법.

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