KR19990014494A

KR19990014494A - 저온 및 상온에서 경화속도가 빠른 고강도 에폭시수지 조성물과 이를 이용한 충진포장재

Info

Publication number: KR19990014494A
Application number: KR1019980049144A
Authority: KR
Inventors: 채수일
Original assignee: 채수일; 유니온화학공업 주식회사
Priority date: 1998-11-17
Filing date: 1998-11-17
Publication date: 1999-02-25
Also published as: KR100294077B1

Abstract

본 발명은 디글리시딜 에테르 비스페놀 A형 에폭시수지에 저온 및 상온에서 경화를 가속화 시킬 수 있는 경화촉진제와 강화제, 착색제, 침강방지제를 첨가하여 물리화합적으로 혼합한 액상물질을 주제 1부로 제조하고, 부틸 글리시딜 에테르 변성에폭시수지와 지방족 폴리아민을 1차 Adduct 시킨후 경화촉진제를 첨가하여 물리화합적으로 혼합한 액상물질을 경화제 1부로 제조하여 주제와 경화제의 무게비 4∼6 : 1 비율로 반응시켜 얻어지는 저온 및 상온에서 경화속도가 빠른 특수 에폭시수지 조성물 1부에 입경이 2∼4mm이고 함수율이 10% 이내의 규사(무기질충진제)를 5부로 투입하여 혼합사용하는 고강도 특수 에폭시수지 조성물 및 충진 포장재에 관한 것이다.

본 발명을 통하여 기존의 토목 및 건축분야에서 저온 및 상온에서도 단시간내에 양생되면서도 고강도의 특성을 지닌 충진 포장재를 필요로 하는 곳에 사용할수있으며 특히 기존 콘크리트나 아스팔트 도로에 설치되어 있는 맨홀의 인상 및 보수후 도로면을 포장하는 포장재로 사용할경우 양생되는 시간이 단시간(최대 2 시간)소요됨으로서 작업시나 그후 양생기간동안 초래되는 교통의 혼잡을 피할수 있으며 기존의 콘크리트나 아스팔트 포장재보다 강도가 월등하여 맨홀의 유동 및 침하를 방지하는 특징을 지닌 저온 및 상온에서도 경화 속도가 빠른 고강도 에폭시 수지 조성물과 이를 이용한 충진 포장재에 관한 것이다

Description

저온 및 상온에서 경화속도가 빠른 고강도 에폭시수지 조성물과 이를 이용한 충진 포장재

일반적으로 도로에는 전기, 통신, 수도 및 가스 설비들의 신설 또는 교체를 위하여 맨홀이 매설되어 있는데 이 도로위를 주행하고 있는 차량의 증가 및 중량화에 의한 충격과 하중에 의해 침하되고, 도로면의 파손으로 돌출 또는 매립되므로 매설된 설비들의 고장의 원인이 되며, 주행하는 차량에 대형사고를 유발하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해소하기 위한 방법으로 침하된 맨홀을 철거한후 보수부분을 청소하고 함몰된 맨홀을 노면의 표면까지 인상시켜 주어야 하는데 종래의 맨홀인상 시공방법에서는 벽돌, 콘크리트 및 아스팔트 몰탈등이 포장재로 사용되었고 더 나아가 벽돌과 몰탈에 압축강도 100 ㎏/㎠ ∼ 150 ㎏/㎠인 초조강 콘크리트를 포장재로 사용하였으나 맨홀주변의 침몰과 장시간의 작업시간으로 교통장해에 지대한 영향을 미쳤다.

또, 종래의 맨홀인상 시공방법의 다른 예에서는 플라이애쉬를 혼합한 폐합성수지 몰탈에 압축강도가 210 ㎏/㎠인 에폭시 콘크리트를 포장재로 사용하였다. 이러한 종래의 맨홀인상 시공방법에서 포장재로 이용된 벽돌 및 시멘트는 그 양생기간이 최소 2∼3일 소요되므로 시공시간이 길어져 그에 따른 교통체증을 유발하게되고, 또한 압축강도가 200 ∼ 300 ㎏/㎠로 약하여 차량의 계속적인 주행에 의한 하중 및 계절변화에 따른 내구성 약화로 쉽게 파손되어 국가재정의 낭비와, 도시 교통장해의 문제점 및 교통사고 발생의 원인으로 부각되었다.

본 발명은 전술한 종래의 맨홀인상공법에서 사용된 여러 가지 조성물 및 포장재에 따른 문제점을 해결하고 또한 맨홀의 침하와 유동을 방지하며 도로보수면의 강도를 기존도로면보다 강하게 하면서 저온 및 상온에서도 속경화되어 단시간내 공사를 완료할수 있도록하여 도시 교통장해의 문제점을 해결하고 교통사고 발생을 줄일 수 있는 효과와 국가 재정의 낭비를 줄일수 있는 새로운 제조공법으로 만들어진, 속경화고강도의 에폭시수지 조성물 및 충진 포장재를 제조함에 그 목적이 있다

상기한 목적을 달성하기 위하여 에폭시 수지조성물을 혼합할 경우 저온 및 상온에서 강도 및 내구성이 높은 물성과 신속하게 경화할수있는 액상물질의 2부 조성물 형태로 제조되도록 연구하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 디글리시딜 에테르 비스페놀 A형 에폭시수지에 저온에서 경화를 가속화 시킬 수 있는 경화촉진제와 강화제, 착색제, 침강방지제를 첨가하여 물리화합적으로 혼합한 액상물질을 주제 1부로 제조하고, 부틸 글리시딜 에테르 변성에폭시수지와 지방족 폴리아민을 1차 Adduct 시킨후 경화촉진제를 첨가하여 물리화합적으로 혼합한 액상물질을 경화제 1부로 제조하여, 주제와 경화제의 무게비를 4∼6 : 1 비율로 반응시켜 얻어지는 저온 및 상온에서 경화속도가 빠른 특수 에폭시수지 조성물 1부에 입경이 2∼4mm이고 함수율이 10% 이내의 규사(무기질충진제)를 5부로 투입하여 혼합사용하는 고강도 특수 에폭시수지 조성물 및 충진 포장재를 얻을수 있었다.

본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 디글리시딜 에테르 비스페놀 A형 에폭시수지 [에폭시당량 184∼190(g/eq), 점도 11,500∼13,500(cps)] 60 중량%에 점도 조정제로서 부틸 글리시딜 에테르 변성에폭시수지(점도 700∼1,100cps) 26 중량%를 혼합하여 얻어진 에폭시기를 2개이상 가진 비스페놀 A형 예폭시수지를 [당량 180∼194(g/eq), 점도 5,000∼10,000 cps] 기본 에폭시수지로 선정하였다.

에폭시수지조성물은 탁월한 접착력과 치수안정성, 내약품성, 강인성등 수지자체의 우수한 물성 때문에 건축, 토목, 전기, 전자등 여러용도로 널리 사용되고 있으며 사용용도에 따라 당량, 점도, 에폭시기의수 경화제 등을 고려하여 선정하여야한다.

여기서 주제 1부에 함유되어 있는 경화촉진제는 매우 중요한 역할을 한다. 한국을 포함하는 북아세아, 북미, 북유럽등 동절기에 저온을 나타나는 지역에서는 일반적으로 에폭시수지는 10℃ 이하에서는 경화 반응성이 현저히 저하되고 5℃ 이하에서는 경화 반응성이 안일어난다고 판단한다. 본 발명에서는 저온에서 반응성을 부여하고 경화를 가속화 시킬수 있는 저온 경화촉진제로 산소산의 수산기처럼 반응할수 있는 페놀을 선정하여 에폭시수지 100 중량부에 대하여 페놀을 5∼10 중량%를 첨가하였다. 페놀 첨가량이 5 중량% 이하면 경화속도가 느리고 10 중량% 이상이면 최종제품의 압축강도가 저하되는 문제가 있다.

또한 강화제는 분자량 5,000∼50,000 정도이고 미분말 상태인 염화고무를 에폭시수지 100 중량부에 5∼10 중량%를 첨가한다.

여기서 강화제는 경화된 포장재의 균열방지와 휨강도를 증가시킬 목적으로 첨가하였으며 염화고무 첨가량이 10 중량% 이상이 되면 점도가 상승되어 작업성 떨어지고 에폭시 고유의 물성이 저하되는 경향이 있다. 따라서 적정한 첨가량을 선정하는 것이 중요하다.

착색제는 수지조성물로 이루어진 포장재의 색상을 내기 위한것이 첫번째 목적이고 두번째로는 맨홀의 종류에 따라(예, 통신, 가스설비, 하수구, 전기, 상수도 맨홀등) 각각 색상으로 구분할수 있도록 하였다. 따라서 사용용도, 요구물성에 따라 무기.유기안료, 착색제 등을 1∼10 중량% 사용할수 있다.

침강방지제는 착색제의 침강방지뿐 아니라 에폭시수지 주제와 경화제를 혼합후 규사(무기질 충진제)와 혼합사용시 에폭시수지의 정적유동 등을 좋게하고 흘러내림을 방지하여 포장재 전체에 고른 물성을 부여하기 위하여 벤톤, 기능성 우레아용액을 에폭시수지 100중량부에 대하여 0.2∼0.5 중량%를 첨가 배합하여 주제 조성물 1부를 제조한다.

경화제는 하기 구조식(II)의 점도 700∼1,100 cps (at 25℃)인 에폭시수지를 20∼30중량%를 반응기에 넣고 미리준비된 하기 구조식(III)의 폴리아민 60∼75 중량% 투입후 90∼100℃ 온도를 유지시키고 1000 RPM 교반기로 교반하면서 2 hr 동안 반응시킨다. 반응이 완료되면 온도를 30℃이하로 떨어뜨리고 경화촉진제 3급 아민 4∼6중량% 넣고 완전히 교반후 점도를 측정하면 2,500∼7,500 cps 경화제 1부가 제조된다.

[당량 = 180 ∼ 194(ea/g)] -------------------------------(II)

H₂N[(CH₂)₂NH] n (CH₂)₂NH₂---------------------------------(III)

(n = 2∼3)

무기질충진제는 포장재의 내구성 및 작업성을 향상시키기 위한 것이 주된 목적이나 첨가량이 많아짐에 따라 압축강도가 띨어지므로 적정량을 혼합해서 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 무기질충진제는 평균입자 2∼4mm이고 함수율이 10% 이내의 것으로 그 첨가량은 주제와 경화제의 무게비 4∼6 : 1 비율로 혼합하여 얻어진 에폭시수지 1 부에 대하여 5∼7 부 범위가 적당하다.

다음의 실시예 및 비교예는 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하는 것이지만 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

(실시예 1)

디글리시딜 에테르 비스페놀 A형 에폭시수지 [에폭시당량 184∼190(g/eq)] 점도 11,500∼13,500(cps) 60 중량%, 점도 조정제로서 부틸 글리시딜 에테르 변성에폭시수지(점도 700∼1,100cps) 26 중량%에 저온 경화촉진제 페놀 7.6 중량%를 혼합기에 넣고 1,100 rpm 속도의 교반기로 30분간 혼합하여 완전히 용해후 강화제인 염화고무 5 중량%를 투입후 40℃에서 교반속도 1,100 rpm 교반기로 1hr동안 혼합한다. 그리고 착색제를 1 중량%, 침강방지제 0.4 중량%를 첨가하고 충분히 교반하여 주제조성 1부를 제조한다.

경화제는 에폭시수지(당량 180∼194g/eq, 점도 700∼1,100cps) 20 중량%를 반응케틀에 넣고 미리 준비된 트리 에틸렌 테트라아민 75 중량% 투입후 1,100rpm 교반기로 교반하면서 온도를 90∼100℃ 2hr동안 유지 반응 시킨후 30℃이하로 충분히 냉각시키고, 경화촉진제 3급 아민을 5 중량%를 첨가하고 교반후 에폭시 경화제 조성 1부를 제조한다.

충진제로는 함수율 10%이하 평균 입경 2∼4mm를 준비하여 상기 제조된 에폭시 주제 1부 : 경화제 1부를 5 : 1 무게비로 신속히 혼합할수 있는 교반기로 혼합후 미리 혼합기에 넣어둔 규사를 30 무게비로 섞어 20℃에서 2시간 동안 경화시켜 경화물을 제조한후 물성을 평가하여 표2에 나타내었다.

(실시예 2, 실시예 3)

충진제의 양을 표1에 나타낸 바와 같이 변경한 것 이외에는 실시예1과 동일하게 제조하여 물성을 평가하여 표2에 나타내었다.

(실시예 4, 비교예 1∼2)

강화제, 착색제, 침강방지제를 넣지 않고 실시예1과 동일하게 제조하여 물성을 평가하여 표2에 나타내었다. 비교예1, 비교예2는 조강시멘트를 사용하여 콘크리트 벽돌로 만들었기 때문에 포장재 조성물이 다르므로 표2에 비교할수 있는 물성치만 나타내었다.

『표 1.』 (단위:g)

주제 (1) : 디글리시딜 에테르 비스페놀 A형 에폭시수지

(에폭시 당량 184∼190 g/eq, 점도 11,500∼13,500 cps)

주제 (2) : 부틸 글리시딜 에테르 변성에폭시수지

(에폭시 당량 180∼194 g/eq, 점도 700∼1,100 cps)

저온경화촉진제 : 페놀

강 화 제 : 염화고무

착 색 제 : 산화철 블랙,(황,적색,청색 PIGMENT)

침 강 방 지 제 : 기능성 우레아용액

경 화 제 : 부틸 글리시딜 에테르 변성에폭시수지와 트리 에틸렌 테트라아민 을 1차 Adduct 된 후 경화촉진제 3급 아민이 5중량% 첨가된 것.

충 진 제 : 함수율 10% 이내 입경 2∼4mm인 규사

『표 2.』 (단위:g)

압 축 강 도 : KSL 5105-92 의한 방법

휨 강 도 : 실시예 1∼4은 KSM 3015의한 방법

비교예 1∼2은 KSF 4002의한 방법

경 도 : KSM 3043-92의한 방법

내충격성, 내열성, 내한성 : KSD 8502-94의한 방법

본 발명의 효과는 크게 다음과 같이 나눌 수 있다. 첫째, 복잡한 도시교통장해를 해소하고 둘째, 교통사고 발생을 예방하고 셋째, 산업재해 예방과 국가재정낭비를 줄일수 있을것으로 생각한다.

일반적으로 도로에는 전기, 통신, 상.하수도 및 가스설비들의 맨홀이 매설되어 있는데 이러한 맨홀공사에서 가장 중요한 것으로 맨홀의 침몰과 유동없이 가장 짧은 시간에 공사를 완료해야 한다. 이러한 조건을 충족하기 위해서 본 발명품은 기후에 관계없이 속경화 고강도의 물성을 지닌 에폭시수지 조성물로 이루어진 충진 포장재이다.

본 발명품에서의 에폭시수지 조성물은 30℃에서 15분이내 5℃에서는 30분이내 경화가 가능하며 충진제인 규사와 혼합사용시 30℃에서 50분이내 5℃에서 2시간이내 경화가 가능하다. 그리고 강도는 기존의 콘크리트 보다 약 3 배가 강한 포장재를 얻을수있다. 또한 에폭시수지에 각종 착색제를 혼합하여 맨홀의 종류에 따라 예를들면, 상수도맨홀은 청색, 하수도맨홀은 흑색, 도시가스맨홀은 황색, 전기 및 통신맨홀은 적색등으로 각각 색상을 구별하여 시공하였을 경우 산업재해 예방과 행정관리 차원에서 맨홀보수 및 관리가 편리하고 미관상 아름다운 효과가 있다.

Claims

디글리시딜 에테르 비스페놀 A형 에폭시수지 60∼70 중량%와 부틸 글리시딜 에테르 변성에폭시수지 20∼30 중량%를 혼합하여 에폭시당량 180∼194 g/eq, 점도(at 20℃) 700∼13,500 cps가 나오는 기본 에폭시수지에 페놀 5∼10 중량%, 강화제 3∼10 중량%, 착색제 5∼20 중량%, 침강방지제 1∼5 중량%를 물리화합적으로 혼합한 액상물질을 주제 1부로 하고 부틸 글리시딜 에테르 변성에폭시수지 10∼30 중량%와 지방족 폴리아민 60∼70 중량%를 1 차 Adduct 시킨 후 경화촉진제 1∼10 중량%를 혼합한 액상물질을 경화제 1부로 하여 주제와 경화제의 혼합비율을 무게비 4∼6 : 1 로 혼합 반응시켜 제조된 저온 및 상온에서 경화속도가 빠른 고강도 에폭시수지 조성물.
제1항에서 제조된 저온 및 상온에서 경화속도가 빠른 고강도 에폭시수지 조성물 1 중량부에 무기질 충진제 또는 규사(함수율 10%) 5∼10 중량부를 혼합하여 제조된 충진 포장재.