KR102492611B1 - 자기치유 섬유고상캡슐 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 칼슘설퍼알루미네이트, 무수석고, 바잘트섬유, 첨가재료를 포함하는 코어조성물을 배합하여 분체화 함으로써 코어재를 제조하는 단계(S10); 상기 코어재를 코팅하여 캡슐화 하는 단계(S20);를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기치유 섬유고상캡슐 제조방법에 관한 것이다.

Description

자기치유 섬유고상캡슐 제조방법{A method of Self-healing solid phase capsule with fiber}
본 발명은 시멘트 복합재료에 직접적으로 혼합이 가능하고 시멘트 복합재료에 의한 경화체의 균열을 수분만으로 반응을 일으켜 자기치유 할 수 있는 섬유고상캡슐 제조방법에 관한 것이다.
콘크리트에 있어서의 손상은 여러 가지 열화요인 또는 환경적인 요인에 의하여 복합적으로 작용하며, 이는 곧 콘크리트 구조물에 균열을 발생시키게 되어 내구성을 감소시키는 주 원인이 된다. 콘크리트의 균열은 취약부위 등에 국부적으로 발생하지만 조기에 발견하여 적절한 보수를 수행하지 않는다면 국부 균열이 전파되어 최악의 경우 구조물 붕괴의 결과를 초래할 수 있다.
일반적인 구조물의 경우에는 조기에 균열을 관찰하여 유지 및 보수가 가능한 부분이 있지만 2차 피해가 발생할 수 있는 문제가 있으며, 또한 원자력 발전시설, 고속도로 및 지하 구조물 등 사람이 쉽게 접근하기 어려운 장소나 장기적으로 사용을 중단할 수 없는 경우에는 균열의 보수가 곤란해지는 경우도 있다.
따라서 콘크리트에 있어서의 균열은 구조물의 내구성과 직결되는 문제이기 때문에 이를 저감하거나 보수를 위한 연구가 다양한 분야에서 수행되고 있다.
최근 콘크리트의 균열저감을 위한 건설기술 동향을 살펴보면 스마트 구조물, 인텔리전트 재료의 개념이 대두되면서 콘크리트 균열을 스스로 치유할 수 있는 자기치유 기술에 관한 연구 및 검토가 수행되고 있다.
자기치유 성능을 부여한 구조물은 균열이 발생할 경우 균열을 스스로 탐지하여 균열 발생 초기에 치유할 수 있으므로 일반적인 구조물의 유지보수에 따른 시간, 노력 및 비용을 크게 절감할 수 있으며, 특히 사람이 쉽게 접근하기 어려운 구조물의 경우에도 효과적으로 보수를 수행할 수 있는 장점이 있다. 반면 자기치유를 적용한 구조물은 일반적인 구조물과 비교하여 초기 투자비용이 발생하게 되는 단점은 있다.
그러나 균열 발생시 균열이 스스로 치유되기 때문에 추후 유지관리 비용 절감에 따른 경제성 효과가 더욱 큰 것으로 나타나고 있다.
이러한 자기치유 기술은 자기치유 성능을 구조물에 부여할 수 있는 기술이기 때문에 국내ㆍ외적으로 다양한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 여러 가지 자기치유 개념 중에서도 특히 캡슐을 활용한 자기치유 기술은 직접적인 자기치유 소재를 다량 포함할 수 있기 때문에 손상 부위 즉, 균열이 발생한 부위에 선택적으로 반응시킬 수 있는 장점이 있다.
이와 관련된 국외기술의 경우 자기치유 소재와 촉매제를 마이크로 캡슐화하여 적용한 사례가 있으며, 국내기술의 경우에는 별도의 촉매재 없이 태양광 또는 수분으로 반응할 수 있는 친환경 자기치유 마이크로 캡슐을 적용한 사례가 있다.
전자 및 후자의 자기치유 기술의 특징은 모두 구조물의 표면에 보호 피막으로써 적용하는 경우가 대부분이기 때문에 자기치유 마이크로 캡슐량이 한정적이라는 문제점이 있다.
또한, 종래 기술을 살펴보면 자기치유를 위한 소재나 모재 매트릭스의 경우에는 유기계 재료나 유ㆍ무기 혼합 형태로 되어 있는 경우가 대부분이다.
그러나 보다 효과적인 자기치유 성능을 기대하기 위해서는 무기재료인 시멘트 복합재료와 동일한 특성을 가지는 것이 타당하다. 이러한 경우에는 캡슐을 포함하는 모재 매트릭스의 두께를 적용할 대상에 대응하여 자유롭게 조절이 가능하며, 상대적으로 많은 자기치유 캡슐을 포함할 수 있어 자기치유 성능을 극대화 할 수 있는 장점이 있다.
또한, 종래 기술에서의 자기치유를 위한 캡슐의 형태를 살펴보면 1,000
Figure 112021131680219-pat00001
미만의 미세 사이즈가 주로 활용되며, 자기치유 물질은 캡슐의 코어재가 액상타입의 화학약품이 사용되어지고 있다.
그러나 자기치유 물질로써 활용되는 화학약품은 시멘트 복합재료와의 동질성을 명확하게 확인하기 어려울뿐더러 가장 큰 문제가 재료자체의 입수문제가 있다.
첫 번째로 국내에서 취급하는 재료가 없어 대부분 수입에 의존하는 단점이 있으며, 두 번째로 매우 고가이다. 또한 이러한 액상타입의 코어재를 사용하는 경우 캡슐자체의 강도가 보장되지 않아 이러한 캡슐을 시멘트 복합재료에 다량으로 혼합시 시멘트 복합재료의 강도를 저하시키는 문제가 있다.
대한민국 특허등록 제 10-1168038호
따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 자기치유를 위한 조성물로써 바잘트섬유 등 무기계 재료를 사용함으로써 시멘트 복합재료와 동질의 재질을 사용하여 균열보강의 효율을 더욱 높일 수 있고, 캡슐 자체의 강도가 발현되도록 하여 시멘트 복합재료에 다량으로 혼입시도 강도에 영향을 주지 않는 자기치유 섬유고상캡슐 제조방법을 제공하고자 함이다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 자기치유 섬유고상캡슐 제조방법(이하, “본 발명의 제조방법”이라함)은, 칼슘설퍼알루미네이트, 무수석고, 바잘트섬유, 첨가재료를 포함하는 코어조성물을 배합하여 분체화 함으로써 코어재를 제조하는 단계(S10); 상기 코어재를 코팅하여 캡슐화 하는 단계(S20);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
하나의 예로 상기 S10단계에서, 상기 첨가재료에는 메틸알코올, 클로로포름, 메틸렌콜로라이드 중 하나 또는 둘이상의 혼합물이 포함되는 것을 특징으로 한다.
하나의 예로 상기 첨가재료에는 탄토텐산칼슘이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
하나의 예로 상기 바잘트섬유는, 바잘트섬유사로 구성된 심재; 폴리올, 유기 디이소시아네이트를 포함하는 코팅층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
하나의 예로 상기 심재와 상기 코팅층 사이에는 알킬 포스페이트, 카복시메틸 셀룰로오스를 포함하는 중간층이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
하나의 예로 상기 S20단계에는, 코팅액을 이용하여 다단으로 코팅하는 것을 특징으로 한다.
하나의 예로 상기 코팅액에는 상변이물질이 포함되는 것을 특징으로 한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 균열이 발생한 콘크리트 구조물의 손상 부위를 스스로 보수함으로써 용이한 보수가 이루어지도록 하는 것은 물론 균열 발생 시 내구성, 접착강도를 향상시키는 보수효과를 오랫동안 유지할 수 있는 장점이 있다.
또한 코어재 조성으로 바잘트섬유가 더 포함되어 치유성능 향상 및 강도 향상은 물론 코어재의 형성 및 보관 등에 있에서도 브릿지 기능이 발현되어 코어재의 깨짐 등이 제어될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제조방법을 나타내는 블록도이고,
도 2는 본 발명의 제조방법을 나타내는 개략도이고,
도 3은 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 섬유고상캡슐을 나타내는 사진이다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에 대한 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으므로, 본 발명의 범위가 본 발명의 한계를 명시하거나 내포하는 것이 아니라 본 발명을 통하여 활용할 수 있는 일반적인 방법을 설명하고 있으므로 아래에서 설명되는 실시예에 한정되지는 않는다.
본 발명의 제조방법은 도 1에서 보는 바와 같이 칼슘설퍼알루미네이트, 무수석고, 바잘트섬유, 첨가재료를 포함하는 코어조성물을 배합하여 분체화 함으로써 코어재를 제조하는 단계(S10); 상기 코어재를 코팅하여 캡슐화 하는 단계(S20);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서 균열보강을 위한 코어재는 고상화 된 분체를 사용하는 것에 특징이 있는 바, 이와 같이 고상화 된 분체를 사용하기 때문에 기존에 액상 코어재를 사용하는 캡슐에 비해 강도가 우수하여 캡슐 자체가 충진재로서 기능을 함으로써 이러한 캡슐이 포함되는 시멘트 복합체의 강도저하를 방지할 수 있게 되는 것이다.
여기서 “분체”라함은 고체입자들이 모여 일정 입경을 형성하는 집합체를 정의하는 것으로, 일정 입경은 용도에 따라 다양하게 구성될 수 있는 바,
Figure 112021131680219-pat00002
단위로 자유롭게 제조가 가능하며, 입도분포의 경우 단일 입경을 활용할 수 있으며 연소입경을 활용할 수 있고, 입형의 경우도 이를 한정하지 않고 둥근형태, 원기둥, 모가진 형태 등 다양하게 구성될 수 있다.
우선 본 발명의 제조방법에서는 칼슘설퍼알루미네이트, 무수석고, 바잘트섬유, 첨가재료를 포함하는 코어조성물을 배합하여 분체화 함으로써 코어재를 제조하는 단계(S10)를 갖는다.
상기 코어조성물에는 바잘트섬유가 첨가되도록 하는 바, 상기 바잘트섬유는 환경친화적 이면서도 원료가 풍부하고, 비교적 저렴한 특징이 있다.
이러한 바잘트섬유는 천연 현무암을 섬유화한 것으로 하기 표 1에서 보는 바와 같이 인장강도, 내열성, 탄성, 흡음성 등 물성이 우수해서 자동차 부품, 카시트, 내장재 등은 물론 가정용 단열, 난연 등의 특성을 지닌 침구·침낭·가구, 의료·치과용 인공삽입재 및 경량 보조기구, 친환경적 오일·정수 필터, 경량 건축자재 및 불연 내장재에 이르기까지 쓰이지 않는 분야가 없을 정도로 다양하게 활용되고 있다.
이렇게 코어조성물에 바잘트섬유가 함유되어 점도 및 강도 증진의 효과가 발현되는 것이며, 바잘트섬유의 첨가에 의해 분체 자체의 제조과정, 보관과정 등에서 가교작용에 의해 균열, 취성파괴를 방지토록 하는 것이다.
또한 상기 바잘트섬유는 무기계 섬유로서 코어재 자체와도 융합이 용이한 것이며, 균열발생시 콘크리트 재질과도 융합이 용이하도록 하는 것이다.
성질 단위 바잘트 섬유
적용가능온도 -260~900
녹는점 1450
열전도도 W/(m.K) 0.031~0.038
인장강도 MPa 2500~4800
신율 % 3.1
탄성율 GPa 89
본 발명에 있어 코어조성물에는 상기 바잘트섬유 외에도 칼슘설퍼알루미네이트, 무수석고, 첨가재료가 더 포함되는 바, 상기 코어조성물에는 바잘트섬유를 포함 수화반응을 하는 무기계 기반 조성들이 첨가되도록 하는 것이다. 즉 발생된 균열에 충진되어도 동질의 재질에 의해 부착력이 우수하며 온도변화에 의한 신장율의 차이가 없으므로 보강후 내구성 면에서도 우수하게 되는 것이다.
상기 코어조성물에는 침상형 결정이 발생되는 아윈계 팽창제(Calcium Sulfoaluminate, 이하 “CSA”로 칭함)와 육각판상의 결정이 발생되는 무수석고(Anhydrous Gypsum(CaSO4), 이하 ”AG“로 칭함)가 첨가되는 것이다. 반응 매커니즘은 AG의 결정을 통하여 균열영역의 공간충전 효과가 있으며, CSA의 결정을 통하여 쐐기효과에 따른 결정물과 반응 생성물의 안정화 효과가 있도록 하는 것이다.
상기 코어조성물의 바람직한 배합비는 하기 표 2와 같다.
구분 Binder(B) 바잘트섬유 첨가재료
CSA AG
첨가량(중량비) (6 내지 8) (2 내지 4) B×(0.5 내지 2%) B×1%(0.5 내지 2%)
상기 첨가재료는 무기계재료와 혼합되어 균열발생부분에서 조기강도발현, 조기강도발현에 따라 균열제어 등 다양한 기능이 발현되도록 하는 것이다.
특히 상기 균열보강을 위한 코어조성물을 분체화 함에 있어, 첨가재료로 메틸알코올·클로로포름·메틸렌콜로라이드 중 하나 또는 이들의 혼합물이 포함되도록 한다.
메틸알코올·클로로포름·메틸렌콜로라이드 중 하나 또는 이들의 혼합물은 무기계재료들 간의 응집제로서 첨가되는 것이다.
그런데 상기 응집제만을 첨가하는 경우 점성이 증가에 의해 분산이 용이하지 않은 문제가 있을 수 있다. 이에 상기 첨가재료에는 상기 응집제에 더하여 탄토텐산칼슘이 더 포함되는 예를 제시하고 있다.
상기 첨가재료에 판토텐산칼슘이 더 첨가됨에 의해 배합과정에서 분산이 용이하게 이루어지도록 하는 것이다.
바람직하게 상기 첨가재료에는 중량비로 응집제와 판토텐산칼슘이 (8:2) 내지 (9.8:0.2)의 중량비로 혼합되는 것이 타당하다.
상기 바잘트섬유는 페이스트의 가교작용을 통해 균열저항성을 향상시키도록 하는 것인데 더욱 바람직하게는 상기 바잘트섬유는 바잘트섬유사로 구성된 심재; 폴리올, 유기 디이소시아네이트를 포함하는 코팅층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 심재는 복수의 바잘트섬유사로 이루어지는데, 페이스트의 가교작용, 골재와 페이스트 간 맞물림 응력증대 등이 기능이 발현되도록 하는 것이다.
상기 코팅층은 저융점 열가소성 수지로 구성되어 수화반응시 발생하는 수화열에 의해 코팅층이 용융되도록 하는 것이다. 이렇게 코팅층이 구성되어 코어재 제조과정(S10단계) 등에서 섬유간 응집이 제어되도록 하여 분산성을 확보토록 하는 것이며, 충분히 균일하게 배합되어 코어재가 형성된 후에는 균열발생시 수화열에 의해 용융되도록 하여 페이스트의 수밀성이 확보되도록 하는 것이다.
상기 코팅층은 폴리올, 유기 디이소시아네이트가 포함되는 조성물에 의해 형성되며, 이에 더하여 에틸렌글리콜이 더 포함되는 조성물에 의해 형성된다.
바람직하게 중량평균분자량이 1,200 ~ 1,500인 폴리올 100중량부에 대해 에틸렌글리콜 10 내지 30중량부, 유기 디이소시아네이트 20 ~ 50 중량부를 배합토록 하는 것이 타당하다.
상기 폴리올은, 폴리에스테르 디올, 폴리에테르 디올 및 폴리카보네트 디올 중에서 하나 이상을 사용하고, 상기 유기 디이소시아네이트는 디페닐메탄 디이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 디시클로헥실메탄 디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트 및 나프탈렌 디이소시아네이트 중에서 하나 이상을 사용하는 것이 타당하다.
수화열은 시멘트의 종류와 혼입량, 혼화재의 종류, 혼화재의 혼입량, 혼화제 종류 등 다양한 원인에 의해 그 범위가 다르지만 대략 최고온도 섭씨 50도 내지 90도의 범위를 가지는 바, 상기 코팅층의 경우도 상기 배합범위에서 섭씨 50도 내지 90도의 저융점이 형성되도록 하는 것이 타당하다.
한편 상기 코팅층이 보관과정 또는 배합초기에 용융되거나 벗겨지는 경우 바잘트섬유사로 이루어진 심재에 마찰로 정전기가 발생되어 섬유간 응집이 발생되거나 타 조성과 응집이 발생되어 균일한 분산을 저해하는 요인으로 작용할 수 있는 바, 본 발명에서는 상기 심재와 상기 코팅층 사이에는 알킬 포스페이트, 카복시메틸 셀룰로오스(carboxylmethyl cellulose)를 포함하는 중간층이 더 포함되는 예를 제시한다.
상기 알킬 포스페이트는 심재에 정전기 발생을 방지토록 하는 조성에 해당하며, 상기 카복시메틸 셀룰로오스는 점성제로서 첨가되는데 상기 카복시메틸 셀룰로오스는 점탄성을 향상시킴으로써 심재의 분산과정에서 점성을 낮추어 균일한 분산이 이루어지도록 함과 동시에 분산 후 점성이 복원되도록 하여 페이스트와 심재의 부착강도를 증진시키도록 하는 것이다. 즉 카복시메틸 셀룰로오스는 코팅층이 제거후 페이스트의 수분과 반응을 통해 점진적으로 점성이 발현되도록 함으로써 심재의 충분한 분산이 이루어진 후에 부착강도가 발현되도록 하는 것이다.
그 다음으로 상기 코어재를 코팅하여 캡슐화 하는 단계(S20)를 갖는데, 본 단계(S20)에서는 코팅액을 이용하여 다단으로 코팅하는 것을 포함하도록 하는 예를 제시한다.
이와 같이 코팅을 다단으로 수행토록 하여 분체화 된 코어재에 코팅층이 적층되도록 하는 이유는 본 발명에 의해 제조되는 캡슐이 시멘트 복합재료에 배합되는 과정에서 타 조성과의 마찰 등에 의해 코어재의 노출 등 내구성 저하요인을 제어하기 위한 것이다.
상기 코팅액은 폴리머, 세라믹 등 다양한 재질이 사용될 수 있는 바, 배합과정에서 본 발명의 캡슐이 배합되도록 하기 위해 일정 강도가 발현되는 재질이 사용되어야 한다. 즉 시멘트 복합재료와 직접 혼합되기 때문에 시멘트 복합재료의 구성재료 및 혼합기에 대하여 마찰 및 전단 등의 압력이 가해지므로 손실량을 최소화할 수 있게 다단으로 코팅이 되도록 하는 것이며, 이를 통해 코어재로의 수분차단력을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
그런데 상기 코팅액에 있어 주재로 폴리머를 사용하는 경우 코팅후 경화과정에서 미세균열이 발생되어 강도가 저하될 수 있으며 코어재로 수분의 유입을 제어할 수 없는 문제가 있고, 특히 본 발명에 의해 제조되는 캡슐을 시멘트 복합재료와 혼합하여 배합시 경화과정에서 경화열이 발생되는데 이러한 경화열은 코팅층의 강도를 저하시켜 시멘트 복합재료의 경화과정에서 발생되는 인장력에 의해 코팅층 자체에 균열이 발생될 수 있다.
이에 본 발명에서는 상기 코팅액에는 상변이물질이 전체 코팅액 대비 0.1 내지 1중량%로 배합되는 것이 타당하다.
상기 상변이물질이 상기 코팅액에 첨가되어 코팅후 경화과정에서 경화열을 상기 상변이물질이 흡수합으로써 코팅층의 균열저항성을 향상시키도록 하는 것이다.
상기와 같은 제조방법에 의해 제조되는 섬유고상캡슐은 도 3에서 보는 바와 같은 형상을 가지게 된다. 물론 상기에서 언급한 바와 같이 그 형상은 다양하게 구성될 수 있음은 당연하다.
이러한 섬유고상캡슐은 시멘트 복합재료에 직접 혼합이 가능하여 도면에 도시된 바는 없으나 구조물에서 약 3 내지 10mm 수준 또는 그 이상을 도포하여 어느정도의 두께를 가지는 막형태로 시공되거나 또는 구조물 모체 자체로 시공될 수 있는 것이다. 또한 신규 구조물이나 기존 구조물의 보수 재료로써 활용할 수 있는 것이다.

Claims (7)

  1. 칼슘설퍼알루미네이트, 무수석고, 바잘트섬유, 첨가재료를 포함하는 코어조성물을 배합하여 분체화 함으로써 코어재를 제조하는 단계(S10); 및
    상기 코어재를 코팅하여 캡슐화 하는 단계(S20);를 포함하되,
    상기 바잘트섬유는,
    바잘트섬유사로 구성된 심재; 및
    폴리올, 유기 디이소시아네이트를 포함하는 코팅층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기치유 섬유고상캡슐 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 S10단계에서,
    상기 첨가재료에는 ,
    메틸알코올, 클로로포름, 메틸렌콜로라이드 중 하나 또는 둘이상의 혼합물이 포함되는 것을 특징으로 하는 자기치유 섬유고상캡슐 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 첨가재료에는 탄토텐산칼슘이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 자기치유 섬유고상캡슐 제조방법.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 심재와 상기 코팅층 사이에는 알킬 포스페이트, 카복시메틸 셀룰로오스를 포함하는 중간층이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 자기치유 섬유고상캡슐 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 S20단계에는,
    코팅액을 이용하여 다단으로 코팅하는 것을 포함하는 자기치유 섬유고상캡슐 제조방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 코팅액에는 상변이물질이 포함되는 것을 특징으로 하는 자기치유 섬유고상캡슐 제조방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102671563B1 (ko) 2023-10-24 2024-06-03 (주)세진산업 바잘트 복합 섬유 보강재를 통하여 균열억제 및 내구성을 향상시킨 농로 포장용 콘크리트 보강섬유

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020078220A (ko) * 2001-04-06 2002-10-18 케이엔디산업(주) 상변이 물질을 함유하는 마이크로캡슐의 제조방법 및 이에의해 제조된 마이크로캡슐을 포함하는 제품
KR20090091559A (ko) * 2008-02-25 2009-08-28 (주)동영이엔씨 바잘트 섬유와 수지로 이루어진 구조물 파손 부분보강부재, 및 이를 이용한 관로 비굴착 보수방법
KR101168038B1 (ko) 2011-12-15 2012-07-27 한국건설생활환경시험연구원 마이크로캡슐, 자기치유 코팅재 형성용 조성물, 및 캡슐 분산형 자기치유 코팅재와 그의 제조방법
EP2551093B1 (en) * 2011-07-28 2014-01-01 EADS Deutschland GmbH Healable composite materials based on reversible binder systems
KR101761608B1 (ko) * 2016-12-26 2017-07-26 세명대학교산학협력단 시멘트 복합재료에 혼합이 가능한 자기치유 고상캡슐 제조방법 및 이에 의해 제조되는 고상캡슐
JP2017222555A (ja) * 2016-06-17 2017-12-21 国立大学法人東北大学 セメント硬化体のひび割れ自己治癒用繊維、その製造方法及びそれを含むセメント硬化体、並びにセメント硬化体のひび割れ補修方法
WO2019099372A1 (en) * 2017-11-14 2019-05-23 Basf Se Fast drying, high build, sag-resistant compositions, coatings, two-component pack and coating process
CN110368879A (zh) * 2019-07-18 2019-10-25 太原理工大学 一种自修复微胶囊及其制备方法、自修复玄武岩纤维及其制备方法
KR20200054225A (ko) * 2017-09-14 2020-05-19 트레비라 게엠베하 장기간 분산성이 개선된 고분자 섬유

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020078220A (ko) * 2001-04-06 2002-10-18 케이엔디산업(주) 상변이 물질을 함유하는 마이크로캡슐의 제조방법 및 이에의해 제조된 마이크로캡슐을 포함하는 제품
KR20090091559A (ko) * 2008-02-25 2009-08-28 (주)동영이엔씨 바잘트 섬유와 수지로 이루어진 구조물 파손 부분보강부재, 및 이를 이용한 관로 비굴착 보수방법
EP2551093B1 (en) * 2011-07-28 2014-01-01 EADS Deutschland GmbH Healable composite materials based on reversible binder systems
KR101168038B1 (ko) 2011-12-15 2012-07-27 한국건설생활환경시험연구원 마이크로캡슐, 자기치유 코팅재 형성용 조성물, 및 캡슐 분산형 자기치유 코팅재와 그의 제조방법
JP2017222555A (ja) * 2016-06-17 2017-12-21 国立大学法人東北大学 セメント硬化体のひび割れ自己治癒用繊維、その製造方法及びそれを含むセメント硬化体、並びにセメント硬化体のひび割れ補修方法
KR101761608B1 (ko) * 2016-12-26 2017-07-26 세명대학교산학협력단 시멘트 복합재료에 혼합이 가능한 자기치유 고상캡슐 제조방법 및 이에 의해 제조되는 고상캡슐
KR20200054225A (ko) * 2017-09-14 2020-05-19 트레비라 게엠베하 장기간 분산성이 개선된 고분자 섬유
WO2019099372A1 (en) * 2017-11-14 2019-05-23 Basf Se Fast drying, high build, sag-resistant compositions, coatings, two-component pack and coating process
CN110368879A (zh) * 2019-07-18 2019-10-25 太原理工大学 一种自修复微胶囊及其制备方法、自修复玄武岩纤维及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
자기치유형 친환경 콘크리트 기술개발 최종보고서, 국토교통부 국토교통과학기술진흥원 (2020.4.21.)* *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102671563B1 (ko) 2023-10-24 2024-06-03 (주)세진산업 바잘트 복합 섬유 보강재를 통하여 균열억제 및 내구성을 향상시킨 농로 포장용 콘크리트 보강섬유

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