KR102543151B1 - 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물 및 콘크리트 구조체 - Google Patents

콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물 및 콘크리트 구조체 Download PDF

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Abstract

콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물(14)은 1 분자당 2 개 이상의 히드록시기를 가지는 폴리올 성분과 1 분자당 2 개 이상의 이소시아네이트기를 가지는 폴리이소시아네이트 성분을 함유한다. 폴리올 성분은 폴리올 성분의 총량을 100 질량%로 해서, 70 질량% 이상의 디올을 포함한다. 폴리이소시아네이트 성분은 폴리이소시아네이트 성분의 총량을 100 질량%로 해서, 5 중량% 이상 95 중량% 이하의 폴리메틸렌 폴리페닐 폴리이소시아네이트를 포함한다.

Description

콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물 및 콘크리트 구조체
본 발명은, 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물 및 콘크리트 구조체에 관한 것이다. 본 출원은, 2017년 5월 15 일에 출원된 일본 출원 제2017-96723호에 기초하는 우선권을 주장하고, 상기 일본 출원에 기재된 모든 기재 내용을 원용하는 것이다.
콘크리트는 건축용 재료로서 많은 장면에서 이용되고 있다. 콘크리트의 부재를 보강하는 방법으로서 콘크리트 부재의 표면에 접착제를 도포한 후, 벨트상의 보강재를 감거나, 혹은 띠상으로 붙이는 방법이 개시되어 있다(예를 들면 특허문헌 1 및 특허문헌 2 참조). 이 방법은, 신설의 콘크리트 부재의 보강뿐만 아니라, 기설의 부재의 보강에도 적용할 수 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허공개 2014-74264호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허공개 2011-111865호 공보
상술한 벨트상(狀)의 보강재에 의해 콘크리트 부재를 보강하는 방법에서, 사용되는 보강재는 고연성(高延性) 재료로 이루어지고, 인장력에 대해서 높은 저항성을 나타낸다. 또한, 주상(柱狀) 부재의 경우, 부재에 보강재를 감아서 구속압이 부가되어 휨 응력이나 전단력에 대한 저항력이 높아진다. 또한 콘크리트를 보강재로 덮음으로써, 콘크리트 부재의 일부가 손괴(損壞)되어도 파괴가 부재 전체에 진행하는 것을 억제하거나, 표면으로부터 부재가 벗겨져 떨어지는 것을 막을 수 있다.
벨트상의 상기 보강재가 그 성능을 발휘하기 위해서는, 보강재가 콘크리트의 모재에 고정되어 있을 필요가 있다. 따라서, 보강재를 콘크리트 상에 접착하기 위한 접착제에는 높은 접착 강도가 요구된다. 한편, 접착제 중에는, 접착제가 도포된 콘크리트의 모재와의 상성(相性)이 나쁜 것이 있다. 이러한 접착제를 도포한 경우, 보강재에 응력이 작용해 모재로부터 보강재를 박리할 때에 모재의 파괴가 일어나기 쉬워진다. 콘크리트의 모재와의 상성이 나쁜 접착제 중에는 모재의 강도를 저하시켜, 모재의 파괴를 일으키게 하는 것도 있다. 접착제로서는 콘크리트의 모재의 파괴가 억제되는 것이 바람직하다. 따라서, 콘크리트 보강용 접착제 조성물로서는 도포 후에 모재와의 상성이 좋은 것도 요구된다.
이와 같이, 상기 접착제에는, 콘크리트에 대한 접착 강도로서 보강재를 고정하기 위해서 충분한 접착 강도를 가지고, 또한 콘크리트의 모재와의 상성이 좋은 것이 요구된다. 여기서 본 발명은, 접착되는 보강재의 보강 성능이 충분히 발휘되는 접착 강도를 가져, 콘크리트의 모재와의 상성이 좋고, 또한 콘크리트 부재의 내진성을 향상시키는데 기여하는 콘크리트 보강용 접착제 조성물을 제공하는 것을 목적의 하나로 한다. 또한 내진성과 파괴 방지 효과가 우수한 콘크리트 구조체를 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.
본원의 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물은, 1분자당 2개 이상의 히드록시기를 가지는 폴리올 성분과, 1분자당 2개 이상의 이소시아네이트기를 가지는 폴리이소시아네이트 성분을 함유하고, 폴리올 성분은, 폴리올 성분의 총량 100질량%에서 70질량% 이상의 디올을 포함하고, 폴리이소시아네이트 성분은, 폴리이소시아네이트 성분의 총량 100질량%에서 5질량% 이상 95질량% 이하의 폴리메틸렌 폴리페닐 폴리이소시아네이트를 포함한다.
본 발명에 따르면, 접착되는 보강재의 보강 성능이 충분히 발휘되는 접착 강도를 가져, 콘크리트의 모재의 파괴를 억제하고, 또한 콘크리트 부재의 내진성을 향상시키는데 기여하는 콘크리트 보강용 접착제 조성물, 및 내진성과 파괴 방지 효과가 우수한 콘크리트 구조체를 제공할 수 있게 된다.
도 1은 콘크리트 구조체의 개략 사시도이다.
도 2는 콘크리트 구조체의 단면도이다.
도 3은 콘크리트 구조체를 제조하기 위한 공정을 나타내는 플로우차트이다.
[본원 발명의 실시형태의 설명]
최초로 본원 발명의 실시형태를 열기하여 설명한다. 본 발명에 관한 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물은, 1분자당 2개 이상의 히드록시기를 가지는 폴리올 성분과, 1분자당 2개 이상의 이소시아네이트기를 가지는 폴리이소시아네이트 성분을 함유한다. 이 중, 폴리올 성분은, 폴리올 성분의 총량 100질량%에서 70질량% 이상의 디올을 포함한다. 또한 폴리이소시아네이트 성분은, 폴리이소시아네이트 성분의 총량 100질량%에서 5질량% 이상 95질량% 이하의 폴리메틸렌 폴리페닐 폴리이소시아네이트(이 이후, 「POLYMERIC MDI」라고도 칭한다)를 포함한다.
본 발명에 관한 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물은, 상술한 특정의 조성을 가진다. 이러한 조성을 가지는 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물은, 콘크리트 보강용 접착제 조성물로서 충분한 접착력을 가지고, 또한 모재와의 상성이 좋다. 그 결과, 접착되는 보강재가 충분한 내진성을 발휘하는데 적합한 접착 강도를 가져, 모재의 파괴를 억제할 수 있는 콘크리트 보강용 접착제 조성물, 및 내진성이 우수한 콘크리트 구조체를 제공할 수 있게 된다.
본 발명에 관한 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물에서, 폴리올 성분 및 폴리이소시아네이트 성분의 총량 100질량%에서 디올의 양이 45질량% 이상 65질량% 이하이어도 좋다. 디올이 이러한 비율로 포함됨으로써, 보강재와 콘크리트의 모재를 접착하는데 보다 높은 접착 강도를 구비한 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물을 얻을 수 있다.
본 발명에 관한 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물은, 폴리올 성분과, 폴리메틸렌 폴리페닐 폴리이소시아네이트(POLYMERIC MDI)를 포함하는 폴리이소시아네이트 성분을 함유하는 제1액, 및 폴리올 성분과, 폴리메틸렌 폴리페닐 폴리이소시아네이트(POLYMERIC MDI)를 포함하지 않는 폴리이소시아네이트 성분을 함유하는 제2액을 포함하고 있어도 좋다. 이러한 구성에 의해, 도공성이 좋은 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물을 얻을 수 있다.
본 발명에 이러한 콘크리트 구조체는, 콘크리트를 포함하는 모재와, 모재 상에 도포된, 상기 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물로 이루어지는 접착제층과, 접착제층 상에 배치된 연성 보강재를 구비한다. 이러한 콘크리트 구조체는, 내진성과 파괴 방지 효과가 우수하다.
본 발명에 이러한 콘크리트 구조체에서, 상기 모재는 철근 콘크리트의 주상체(柱狀體)이어도 좋다. 모재가 철근 콘크리트의 모재인 경우, 연성 보강재의 구속 압이 작용해, 특히 높은 보강 효과를 발휘할 수 있다.
[본원 발명의 실시형태의 상세]
다음에, 본 발명에 관한 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물의 일 실시형태에 대해 설명한다. 본 실시형태와 관련되는 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물은, 1분자당 2개 이상의 히드록시기를 가지는 폴리올 성분과, 1분자당 2개 이상의 이소시아네이트기를 가지는 폴리이소시아네이트 성분을 함유한다. 폴리올 성분은, 폴리올 성분의 총량 100질량%에서 70질량% 이상의 디올을 포함한다. 또한 폴리이소시아네이트 성분은, 폴리이소시아네이트 성분의 총량 100질량%에서 5질량% 이상 95질량% 이하의 POLYMERIC MDI를 포함한다.
상기 폴리올 성분은 디올을 포함한다. 디올은, 일반식 HO-R-OH(R는 2가의 유기기)로 나타나는, 1분자 내에 2개의 히드록시기를 가지는 화합물이다. 본원의 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물에 사용할 수 있는 디올의 예로서는, 폴리에테르 디올, 폴리에스테르 디올, 폴리카르보네이트 디올, 폴리머디올 등을 들 수 있다.
폴리에테르 디올의 구체예로서는, 폴리옥시에틸렌디올, 폴리옥시프로필렌디올, 폴리옥시부틸렌디올, 폴리옥시메틸렌디올, 피마자유 변성 디올, 에폭시 변성 디올 등을 들 수 있다. 폴리에스테르 디올의 구체예로서는, 폴리에틸렌아디페이트글리콜, 폴리프로필렌아디페이트글리콜, 폴리에틸렌부틸렌아디페이트글리콜, 폴리네오펜틸세바케이트글리콜 등을 들 수 있다. 본원의 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물에서는, 이러한 디올 중 1종을 단독으로 사용해도 좋고, 복수의 디올을 병용해도 좋다. 이들 중에서, 폴리에테르 디올의 1종인 폴리옥시프로필렌디올이 바람직하다. 폴리옥시프로필렌디올은, 개시제인 프로필렌글리콜에 프로필렌옥시드를 부가중합시킨 폴리에테르 디올이다.
본원의 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물에 사용할 수 있는 시판의 디올의 예로서는, Actocol (R) D 시리즈(폴리옥시프로필렌디올) 등의 폴리에테르폴리올, HS　2F-231 AS(Hokoku Corporation 제) 및 KURARAY POLYOL P 시리즈(Kuraray Co.Ltd. 제) 등의 폴리에스테르 디올, 쿠라레폴리올 C 시리즈 등의 폴리카보네이트폴리올 등을 들 수 있다.
상기 폴리올 성분은, 폴리올 성분의 총량 100질량%에서 70질량% 이상의 디올을 포함한다. 폴리올 성분 중의 디올의 질량이 70질량% 이상이면, 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물로서 충분한 접착 강도를 발휘할 수 있다. 폴리올 성분 중의 디올의 양은, 폴리올 성분의 총량 100질량%에서 75질량% 이상인 것이 바람직하고, 80질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 85질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 90질량% 이상인 것이 특히 바람직하다. 폴리올 성분의 비율의 상한은 100질량%이다.
폴리이소시아네이트 성분은, 폴리메틸렌 폴리페닐 폴리이소시아네이트(POLYMERIC MDI)를 포함한다. POLYMERIC MDI란, MONOMERIC MDI(예를 들면 4,4＇-MDI)와 다핵체의 폴리이소시아네이트의 혼합물이다. POLYMERIC MDI 중에는, 대체로 35 ~ 60질량%의 MONOMERIC MDI가 포함된다.
본원의 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물에 사용할 수 있는 시판의 POLYMERIC MDI의 예로서는, TOP-100, Millionate (R) MR(TOSOH CORPORATION 제), Lupranate (R) M20S(BASF　INOAC　 Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd. 제) 등을 들 수 있다.
폴리이소시아네이트 성분은, 폴리이소시아네이트 성분의 총량 100질량%에서 5질량% 이상 95질량% 이하의 POLYMERIC MDI를 포함한다. 폴리이소시아네이트 성분 중의 POLYMERIC MDI의 양이 5질량% 미만의 경우, 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물로서는 접착 강도가 불충분하다. 또한 폴리이소시아네이트 성분 중의 POLYMERIC MDI의 양이 95질량%를 초과하면, 모재와의 상성이 나쁘다. 그 결과, 접착제의 박리 시에 모재의 파괴가 생길 우려가 있다. 폴리이소시아네이트 성분 중의 POLYMERIC MDI의 양이, 폴리이소시아네이트 성분의 총량 100질량%에서 5질량% 이상 95질량% 이하이면, 모재의 파괴를 억제하면서, 충분한 접착 강도를 가지는 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물을 얻을 수 있다. 폴리이소시아네이트 성분 중의 POLYMERIC MDI의 양은, 폴리이소시아네이트 성분의 총량 100질량%에서 바람직하게는 10질량% 이상, 보다 바람직하게는 20질량% 이상이다. 또한 바람직하게는 90질량% 이하, 보다 바람직하게는 80질량% 이하, 더 바람직하게는 70질량% 이하, 특히 바람직하게는 60질량% 이하이다.
폴리이소시아네이트 성분은, POLYMERIC MDI 이외의 폴리이소시아네이트를 포함해도 좋다. 폴리이소시아네이트 성분에 포함되는 폴리이소시아네이트로서는, 여러 가지의 디이소시아네이트를 들 수 있다. 이러한 디이소시아네이트의 예로서는,
·디페닐메탄-4,4＇-디이소시아네이트(4,4＇-MDI), 디페닐메탄-2,4＇-디이소시아네이트(2,4＇-MDI), 3,3＇-디메틸-4,4＇-디페닐메탄 디이소시아네이트, O-톨리딘 디이소시아네이트, 1,4-디페닐 디이소시아네이트, 톨릴렌 디이소시아네이트(TDI), 크실릴렌 디이소시아네이트(XDI), 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트(NDI), 1,3-페닐렌 디이소시아네이트, 1,4-페닐렌 디이소시아네이트, 디알킬 디페닐메탄 디이소시아네이트, 테트라알킬 디페닐메탄 디이소시아네이트, 및 α,α,α,α-테트라메틸크실릴렌 디이소시아네이트 등의 방향족 디이소시아네이트；
·메틸렌 디이소시아네이트, 에틸렌 디이소시아네이트, 테트라메틸렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트, 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트, 리신 디이소시아네이트(LDI), 2-메틸펜탄-1,5-디이소시아네이트, 3-메틸펜탄-1,5-디이소시아네이트 등의 지방족 디이소시아네이트；
이소포론디시아네이트(IPDI), 4,4＇-디시클로헥실메탄 디이소시아네이트(수소 첨가 MDI), 1,4-시클로헥산 디이소시아네이트, 메틸 시클로헥실렌 디이소시아네이트(수소 첨가 TDI), 1,3-비스(이소시아네이토메틸) 시클로헥산, 노르보르넨 디이소시아네이트(NBDI) 등의 지환식 디이소시아네이트；및
·과잉량의 디이소시아네이트에 폴리올을 반응시킨 폴리이소시아네이트 프리폴리머 등을 들 수 있다. (B) 성분의 디이소시아네이트로서는, 이러한 디이소시아네이트 중 1종을 단독으로 사용해도 좋고, 복수의 디이소시아네이트를 병용해도 좋다. 그 중에서도 입수가 용이하고, 또한 반응성이 높은 점에서 디페닐메탄-4,4＇-디이소시아네이트(4,4＇-MDI)가 바람직하다.
본원의 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물에 사용할 수 있는 시판의 디이소시아네이트의 예로서는, Cosmonate (R) PH(4,4＇-MDI, Mitsui Chemicals Inc. 제), Millionate(R) MT(4,4＇-MDI, TOSOH CORPORATION 제), Cosmonate(R) M-100, Cosmonate(R) M-200(모두 Mitsui Chemicals Inc. 제), Millionate(R) MR100, Millionate(R) MR200(모두 TOSOH CORPORATION 제), Takenate(R) 500(크실릴렌 디이소시아네이트, Mitsui Chemicals Inc. 제), Takenate(R) 600(1,3-비스(이소시아네이토메틸) 시클로헥산, Mitsui Chemicals Inc. 제), Takenate(R) 700(헥사메틸렌 디이소시아네이트, Mitsui Chemicals Inc. 제), Desmodur(R) I(이소포론 디이소시아네이트, Covestro Japan Ltd. 제), Desmodur(R) W(4,4＇-디시클로헥실메탄 디이소시아네이트, Covestro Japan Ltd. 제), Coronate(R) T-100, 80, 65(톨릴렌 디이소시아네이트, TOSOH CORPORATION 제), Cosmonate(R) ND(1,5-나프탈렌 디이소시아네이트, Mitsui Chemicals Inc. 제) 등을 들 수 있다.
디올의 함유량은, 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물 중에 포함되는 폴리올 성분 및 폴리이소시아네이트 성분의 총 질량을 100질량%로 해서 45질량% 이상 65질량% 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 50질량% 이상이다. 한층 더 바람직하게는 60질량% 이하이다. 디올의 함유량이 너무 많아도 너무 적어도 접착성이 저하하는 점에서, 디올의 함유량은 상기 범위인 것이 바람직하다.
상기 폴리올 성분은, 트리올, 테트라올 등의 디올 이외의 폴리올을 포함하고 있어도 좋다. 폴리올 성분에 포함되는 전체 폴리올 중의 디올 이외의 폴리올의 비율은, 바람직하게는 30질량% 이하, 보다 바람직하게는 20질량% 이하, 더 바람직하게는 10질량% 이하, 특히 바람직하게는 5질량% 이하이다.
본 실시형태에서의 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물은, 폴리올 및 폴리이소시아네이트 이외의 첨가 성분을 포함하고 있어도 좋다. 예를 들면 폴리올 및 폴리이소시아네이트 이외에, 안정제, 충전제, 접착촉진제, 경화제, 경화촉진제, 가소제, 요변제(搖變劑), 안료, 산화방지제 등의 공지의 첨가제를 포함하고 있어도 좋다.
[콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물]
본 실시형태와 관련되는 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물은, 상기 디올, 폴리메틸렌 폴리페닐 폴리이소시아네이트(POLYMERIC MDI), 및 필요에 따라서 첨가되는 디올 이외의 폴리올, POLYMERIC MDI 이외의 폴리이소시아네이트, 및 그 외의 필요한 첨가 성분을 혼련기 내에서 균일하게 혼련함으로써 제조할 수 있다. 각 성분은 단독으로 혼련기에 첨가해도 좋다. 또한, 복수의 폴리올 성분의 혼합물, 복수의 폴리이소시아네이트 성분의 혼합물, 및 폴리올 성분과 폴리이소시아네이트 성분의 혼합물로서 첨가해도 좋다.
또한 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물은 2액형으로 해도 좋다. 예를 들면 폴리올 성분과, POLYMERIC MDI를 포함하는 폴리이소시아네이트 성분을 함유하는 제1액, 및 폴리올 성분과, POLYMERIC MDI를 포함하지 않는 폴리이소시아네이트 성분을 함유하는 제2액을 포함하도록 해도 좋다. 보다 구체적으로는, 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물은, 디올과 4,4＇-MDI를 함유하는 베이스폴리머 A(제1액), 및 디올과 POLYMERIC MDI를 함유하는 베이스폴리머 B(제2액)를 포함해도 좋다.
[콘크리트 구조체]
본 실시형태와 관련되는 콘크리트 구조체는, 콘크리트를 포함하는 모재와, 그 모재 상에 도포된, 상술의 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물로 이루어지는 접착제층과, 접착제층 상에 배치된 연성 보강재를 구비한다.
도면을 참조해 본 실시형태와 관련되는 콘크리트 구조체를 설명한다. 도 1은 콘크리트 구조체(20)의 개략 사시도이다. 또한 도 2는 콘크리트 구조체(20)의 단면도이다. 본 실시형태에서, 모재(10)는 철근 콘크리트의 주상체이다. 도 1을 참조하여, 모재(10)에는 벨트상의 연성 보강재(12)가 감겨져 있다. 도 2를 참조하여, 연성 보강재(12)는, 상술의 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물(14)을 통해 모재(10) 상에 고정된다.
도 3은, 콘크리트 구조체(20)를 제조하기 위한 공정을 나타내는 플로우차트이다. 도 3을 참조하여, 우선 모재(10)에 붙어 있는 벽지 등의 마감재를 철거하여 모재(10)의 접착면을 노출시킨다(스텝 S10. 이하, 「스텝」으로 약칭한다). 다음에 노출시킨 접착면 가운데, 연성 보강재(12)를 감을 범위에 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물(14)을 도포한다(S20). 접착제 조성물(14)의 도포 범위에 연성 보강재(12)를 느슨하지 않게 감는다(S30). 그 후, 필요에 따라서 콘크리트 구조체(20)의 외면의 마감을 행한다(S40). 이와 같이 하여 콘크리트 구조체(20)를 제조한다. 콘크리트 구조체(20)가 벽 등의 주상체 이외의 형상의 경우에는, 연성 보강재(12)를 감는 대신에, 필요한 범위에 연성 보강재(12)를 붙일 수도 있다.
이와 같이 하여 얻어지는 콘크리트 구조체(20)는, 내진성이 요구되는 건물 등의 부재로서 이용할 수 있다.
실시예
이하에서, 실시예를 참조해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 다만 본 발명의 범위는 이러한 실시예의 기재에 의해서 한정해 해석되는 것은 아니다.
이하의 실시예·비교예에서 배합한 성분은 다음과 같다.
[폴리올]
(1) 디올 2관능 PPG(폴리옥시프로필렌디올(폴리프로필렌글리콜)), 분자량 2,000
(2) 트리올
3관능 PPG(폴리옥시프로필렌트리올), 분자량 3,000
[폴리이소시아네이트]
(3) 디이소시아네이트 4,4＇-MDI(디페닐메탄-4,4＇-디이소시아네이트)
(4) POLYMERIC MDI(폴리메틸렌 폴리페닐 폴리이소시아네이트)
[첨가 성분]
PTSI(p-톨루엔설포닐 이소시아네이트),
Reolosil PM-20 L(건식 실리카, Tokuyama Corporation 제),
WACKER　HDK　N20(친수성 건식 실리카, Wacker Asahikasei Silicone Co.,Ltd. 제)
Whiton P-30(탄산칼슘, Toyofine Chemical Corporation 제)
KS-1000(탄산칼슘, 　CALFINE CO.,LTD. 제)
N 클레이(클레이, 　Taisei Sangyo Co., Ltd. 제)
NYAD-G(월래스토나이트, Niko Minerals, Inc. 제)
Ti　Pure　R-101(산화티탄(IV), DuPont 주식회사 제)
Zeolum A-4 LPH(친수성 제올라이트, TOSOH CORPORATION 제)
ShellSol TK(탄화수소계 희석제, Showa Shell Sekiyu K. K 제)
IP Solvent 1620(탄화수소계 희석제, Idemitsu Kosan Co.,Ltd. 제),
엔비라이저　OL-1(디옥틸주석 디라우레이트, Tokyo Fine Chemical　CO.,LTD. 제),
UCAT-660 M(2,2＇-디몰포리노에틸에테르, San-Apro Ltd. 제)
[콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물의 조제]
표 1에 나타나는 배합에 기초해, 각 성분을 혼련기에 투하하여 균일하게 혼련함으로써 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물을 조제했다. 표 2에는, 표 1의 배합에 기초해 계산한, 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물 중의 2관능 PPG, 3관능 PPG, 4,4＇-MDI 및 POLYMERIC MDI의 비율을 나타낸다.
[접착 강도 및 계면 박리 에너지의 평가]
이하의 조건에서 접착 강도를 평가했다. 연성 보강재 SRF100(폭 30×길이 100×두께 1.1 mm)에, JIS　A　5548 준거의 타일 접착용 빗 흙손으로, 1,150 ~ 1,200 g/㎡의 도포량이 되도록 평가 대상의 접착제 조성물을 도포했다. 그 후, 접착제를 도포한 연성 보강재를 모재(모르타르 판 또는 슬레이트 판(폭 50×길이 100×두께 10 mm))에, 접착 면적이 30 mm×50 mm가 되도록 붙였다. 그 후, 모재에 붙인 적층체를 클립으로 고정함으로써 압체(壓締)하고, 그 상태에서, 실온(20 ~ 25℃, 0 ~ 60%RH의 조건하, 3일간 양생했다. 양생 후의 시험 시료의 전단 접착강도를, 인장 속도 5 mm/min의 조건에서 측정했다. 측정은, 샘플수 n=3의 시험 시료에 대해서 행했다. 측정 후, 하식에서 3개의 시험 시료의 접착강도 및 표면 박리 에너지를 산출했다. 또한, 그 평균치(m)로부터 표준편차(σ)의 3배를 뺀 값인 m-3σ도 구했다.
접착 강도 τfaｖe는 이하의 식으로부터 구했다.
[수 1]
Figure 112019115528040-pct00001
또한 계면 박리 에너지 Gf는 이하의 식에 따라서 구했다.
[수 2]
Figure 112019115528040-pct00002
단, P：최대 인장하중, bf：접착 길이(50 mm), w：접착폭(30 mm), tf：SRF100의 두께(1.1 mm), Ef：SRF100의 유효 영률(1,400 N/㎟),σf：SRF100에 발생하는 응력이다. 평가 결과를 표 2에 나타낸다.
Figure 112019115528040-pct00003
Figure 112019115528040-pct00004
※1) 실시예 5, 비교예 1, 비교예 2에서는, 보강재를 접착할 모재로서 모르타르를 이용했다. 그 이외의 예에서는 모재에 슬레이트 판을 이용했다.
※2) 평균 접착 강도의 단위는 N/㎟, 계면 박리 에너지의 단위는 N/mm이다.
[평가 결과의 고찰]
접착 강도는 이하와 같은 기준으로 평가했다.
-랭크 F(불합격)
다음의 3 기준：(1) 접착 강도가 2.1N/㎟ 미만, (2) 계면 박리 에너지가 2.2N/mm 미만, (3) 주된 파괴 모드가 모재 파괴인 것의 어느 하나 하나에 해당한다
-랭크 B(허용레벨)
(1) 접착 강도가 2.1N/㎟ 이상, (2) 계면 박리 에너지가 2.2N/mm 이상, (3) 주된 파괴 모드가 접착제의 응집 파괴인 것의 3조건에 모두 들어맞는다.
-랭크 A(합격 레벨)
랭크 B의 조건을 만족하고, 또한 (4) 접착 강도의 (m-3σ) 값이 2.0N/㎟ 이상
-랭크 S(우수한 레벨)
랭크 A의 조건을 만족하고, 또한 (5) 계면 박리 에너지의 (m-3σ) 값이 2.0N/mm 이상
표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1 ~ 7의 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물은 모두 접착 강도가 2.1N/㎟ 이상, 계면 박리 에너지가 2.2N/mm 이상의 높은 값을 나타냈다. 또한 주된 파괴 모드는 모두 접착제의 응집 파괴이었다. 따라서 실시예 1 ~ 7의 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물은, 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물에 적절한 특성을 가지고 있는 것이 분명해졌다. 특히 실시예 3, 실시예 5 ~ 7에서는 평균 접착 강도의 (m-3σ) 값이 2.0N/㎟ 이상이 되는 랭크 S 또는 랭크 A이었다. 또한 실시예 5 및 실시예 6에서는 계면 박리 에너지의 (m-3σ) 값이 2.0N/mm 이상이었다. 이러한 결과로부터, 폴리올 성분이, 폴리올 성분의 총량 100질량%에서 100질량%의 디올(2관능 PPG)을 포함하고, 또한 폴리이소시아네이트 성분이, 폴리이소시아네이트 성분의 총량 100질량%에서 20.57질량% 이상, 57.7질량% 이하의 POLYMERIC MDI를 함유하는 범위에서, 접착 강도가 높고, 또한 접착제의 박리 시에 모재 파괴를 일으키지 않는, 적합한 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물이 얻어지는 것을 알 수 있었다.
반면, 3관능 PPG를 함유하고, 디올인 2관능 PPG의 전체 폴리올 성분에 차지하는 비율이 64.9질량%의 비교예 1의 접착제 조성물, 및 POLYMERIC MDI를 포함하지 않는 비교예 3에서는, 모두 실시예의 접착제 조성물에 비해 접착 강도가 불충분했다.
POLYMERIC MDI를 많이 포함하는 비교예 2에서 실시예와 동일한 정도의 접착 강도를 나타내지만, 모재 파괴가 생겼다. 모재 파괴는, 통상, 접착제의 접착 강도가 모재의 강도보다도 높은 경우에 일어날 수 있다. 그렇지만 접착 강도의 값은 실시예와 동일한 정도였다. 이것은, 비교예 2에서는 콘크리트의 모재 표면에 도포된 접착제에 의해 모재의 강도가 저하한 것이 원인이라고 추측된다. 이와 같이 비교예 2에서 사용된 접착제는 콘크리트의 모재와의 상성이 좋지 않는 것이 확인되었다.
상기 실시예의 결과로부터, 본 실시형태의 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물은 접착되는 보강재의 보강 성능이 충분히 발휘되는 접착 강도를 가져, 콘크리트의 모재의 파괴를 억제하고, 콘크리트 부재의 내진성을 향상시키는 콘크리트 보강용 접착제 조성물로서 적합한 물성을 가지고 있는 것이 분명해졌다.
이번 개시된 실시형태 및 실시예는 모든 점에서 예시이고, 어떠한 면으로부터도 제한적인 것은 아니라고 이해되는 것이 당연하다. 본 발명의 범위는 상기한 의미가 아니고, 청구의 범위에 의해서 나타나고, 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
본원의 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물은, 접착되는 보강재의 보강 성능이 충분히 발휘되는 접착 강도를 가져, 콘크리트의 모재의 파괴를 억제하고, 또한 콘크리트 부재의 내진성을 향상시키는 콘크리트 보강용 접착제 조성물이 요구되는 기술 분야에서 특히 유리하게 적용될 수 있다.
10　모재
12　연성 보강재
14　콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물
20　콘크리트 구조체

Claims (5)

1분자당 2개 이상의 히드록시기를 가지는 폴리올 성분과, 1분자당 2개 이상의 이소시아네이트기를 가지는 폴리이소시아네이트 성분을 함유하고,
상기 폴리올 성분은, 상기 폴리올 성분의 총량 100질량%에서 70질량% 이상의 디올을 포함하고,
상기 폴리이소시아네이트 성분은, 상기 폴리이소시아네이트 성분의 총량 100질량%에서 5질량% 이상 95질량% 이하의 폴리메틸렌 폴리페닐 폴리이소시아네이트를 포함하며,
상기 폴리올 성분과, 폴리메틸렌 폴리페닐 폴리이소시아네이트를 포함하는 폴리이소시아네이트 성분을 함유하는 제1액, 및
상기 폴리올 성분과, 폴리메틸렌 폴리페닐 폴리이소시아네이트를 포함하지 않는 폴리이소시아네이트 성분을 함유하는 제2액,
을 포함하는, 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물.
제1항에 있어서,
상기 폴리올 성분 및 상기 폴리이소시아네이트 성분의 총량 100질량%에서 상기 디올의 양이 45질량% 이상 65질량% 이하인, 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물.
삭제
콘크리트를 포함하는 모재,
상기 모재 상에 도포된, 제1항 또는 제2항에 기재된 콘크리트 보강용 폴리우레탄계 접착제 조성물로 이루어지는 접착제층, 및
상기 접착제층 상에 배치된 연성 보강재,
를 구비하는, 콘크리트 구조체.
제4항에 있어서,
상기 모재는 철근 콘크리트의 주상체인, 콘크리트 구조체.
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