KR20070096470A - Resin composition for natm - Google Patents

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Abstract

A resin composition for NATM(New Austria Tunnel Method) is provided to improve drawing force, adhesive strength and fixing strength and to increase the curing velocity even in water and sea water. A resin composition comprises 100 parts by weight of a water dispersion comprising water dispersible polyurethane-epoxy-acrylic resin and polybutylene; 5-40 parts by weight of asphalt; and 10-200 parts by weight of a filler selected from an inorganic powder. The water dispersible polyurethane-epoxy-acrylic resin and polybutylene is prepared by mixing a polyol and the dimethylol propionic acid dissolved in a solvent with stirring; mixing it with an isocyanate compound in the presence of a reaction catalyst to prepare a prepolymer; adding triethylamine as a neutralizer to neutralize the COOH group of dimethylol propionic acid, thereby obtaining a polyurethane prepolymer; injecting the neutralized polyurethane prepolymer into water under stirring with high speed with injecting epoxy and acrylic monomer.

Description

나틈용 수지 조성물 {Resin Composition for NATM}Resin Composition for NATM

본 발명은 나틈(NATM)용 수지 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴리우레탄을 수분산형으로 합성하고, 여기에 에폭시 및 아크릴 단량체와 폴리부틸렌 첨가 중합하고, 아스팔트를 포함한 충전제를 혼합, 조성함으로써, 수중에서도 우수한 물성과 함께 빠른 경화속도를 가지는 나틈(NATM)용 수중 급결형 수지 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to a resin composition for NATM, and more particularly, by synthesizing a polyurethane in an aqueous dispersion type, adding and polymerizing epoxy and acrylic monomers and polybutylene, and mixing and forming a filler including asphalt. In addition, the present invention relates to an underwater quickening type resin composition for NATM having a fast curing speed with excellent physical properties in water.

일반적으로 건축 구조물의 크랙 충진용, 구조물의 연결용, 그리고 콘크리트, 암반 특히 터널의 천정암반에 철근이나 앙카 볼트 등을 고정하기 위한 고착제로서 시멘트 모르타르나 수지 모르타르가 많이 사용되고 있다. 예를 들어 건축 시공현장에서는 콘크리트 바닥에 철근(2)이나 앙카 볼트를 고정해야 하는 경우가 많은데, 이때 콘크리트 바닥에 구멍을 천공한 다음, 천공된 구멍에 시멘트 모르타르나 수지 모르타르 등의 고착제를 타설, 주입함으로써 철근이나 앙카 볼트를 고정한다. In general, cement mortar or resin mortar is widely used as a fixing agent for crack filling of building structures, connecting structures, and fixing reinforcing bars or anchor bolts to concrete, rock, especially tunnel ceiling rocks. For example, in a construction site, it is often necessary to fix reinforcing bars (2) or anchor bolts on the concrete floor. At this time, a hole is drilled in the concrete floor, and then cemented mortar or resin mortar is fixed in the drilled hole. Secure the rebar or anchor bolt by injecting.

고착제로 사용되는 상기 시멘트 모르타르나 수지 모르타르는 높은 접착력과 강도가 요구되며, 바람직하게는 경화속도가 빨라야 한다. The cement mortar or resin mortar used as a fixing agent is required to have high adhesion and strength, and preferably a fast curing speed.

그러나 시멘트 모르타르는 현장에서 모르타르를 만들어야 하는 불편함이 있고, 무엇보다 양생 경화에 따른 상당한 시간이 요구되며, 인발력, 접착력 및 강도가 떨어지고 균열이 발생하는 문제점이 있었다. 이에 따라, 최근에는 인발력, 접착력 및 경화후의 강도가 우수하고 속성으로 경화되는 수지 모르타르 조성물이 많이 사용되고 있다. However, the cement mortar is inconvenient to make the mortar in the field, and above all, a considerable time is required due to curing curing, there is a problem that the pull-out force, adhesive strength and strength fall and cracks occur. Accordingly, in recent years, resin mortar compositions that excel in drawing force, adhesion strength, and strength after curing and are cured by properties have been frequently used.

특히, 나틈(NATM)용 수지 조성물은 터널지지 기반 공법(NATM ; New Austria Tunnel Method)에 많이 사용되는 수지 고착제로서, 이는 우레탄을 원재료하며, 암반의 공극과 Rock-bolt의 전면 접착에 많이 사용된다. 현재 생산, 보급되고 있는 우레탄형 나틈용 수지 조성물(NATM-Resin Composition)은 메틸렌 디이소시아네이트(MDI ; Methylene diisocyanate)와 폴리올(polyol)의 화학적 반응에 의해 발포, 인발을 조절하여 용도별(급결용, 선단용, 충진용)로 제조 사용하고 있으며, 상당한 인발력(500g당 10 TON/EA)과 접착력(시멘트 모르타르의 6배)을 갖는다. 또한, 우레탄형 NATM-Resin은 콘크리트의 무수한 균열을 메워 보수하는 이점을 갖는다. In particular, the resin composition for NATM is a resin fixing agent widely used in the tunnel support-based method (NATM; New Austria Tunnel Method), which is a raw material of urethane, and is widely used for the front surface adhesion of rock pores and rock-bolt. . Currently produced and disseminated urethane type resin composition (NATM-Resin Composition) is controlled by foaming and drawing by chemical reaction of methylene diisocyanate (MDI; Methylene diisocyanate) and polyol (by quenching, tip) And filling), and has a significant pulling force (10 TON / EA per 500g) and adhesion (6 times that of cement mortar). In addition, the urethane-type NATM-Resin has the advantage of repairing the myriad cracks of concrete.

우레탄형 나틈용 수지 조성물(NATM-Resin Composition)은 시멘트 모르타르에 비해 많은 장점을 가지고 있다. 그러나, 종래의 우레탄형 나틈용 수지 조성물(NATM-Resin Composition)은 수분, 특히 해수에 매우 약한 문제점이 있다.Urethane type resin composition for cracks (NATM-Resin Composition) has a number of advantages over cement mortar. However, the urethane type resin composition for urethane type gaps (NATM-Resin Composition) has a very weak problem in water, especially seawater.

일반적으로, 터널이나 지하, 해안가 등에서는 주변의 습기에 의해, 천공 시의 분진제거의 목적으로 분사된 물에 의해, 그리고 해수 자체에 의해 수분이 많이 존재하게 되는데, 종래의 우레탄형 나틈용 수지 조성물은 위와 같은 수중 조건에서는 물성이 현저히 떨어지는 문제점이 있다. 즉, 수중 조건에서는 자기 용량의 인 발력, 접착력, 내후성 그리고 강도를 발휘하지 못하는 문제점과 함께 경화속도가 매우 떨어지는 문제점이 있다. In general, in a tunnel, underground, seaside, etc., a lot of moisture is present by surrounding moisture, by water sprayed for the purpose of dust removal during drilling, and by seawater itself. Under the above water condition, there is a problem that the physical properties are significantly lowered. That is, under water conditions, there is a problem in that the cure rate is very low along with the drawback, adhesion, weather resistance and strength of the magnetic capacity is not exhibited.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 폴리우레탄에 아크릴과 에폭시를 도입함과 동시에 수분산형으로 합성하고, 이를 폴리부틸렌과 혼합, 조성함으로써 수중에서도 우수한 물성과 함께 빠른 경화속도를 가지는 나틈(NATM)용 수중 급결형 수지 조성물을 제공하는 데에 그 목적이 있다. The present invention was invented to solve the conventional problems as described above, by introducing acrylic and epoxy to the polyurethane and at the same time synthesized in a water dispersion, and mixed with the polybutylene, the composition together with excellent physical properties in water It is an object to provide an underwater quickening type resin composition for NATM having a fast curing rate.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 나틈(NATM)용 수지 조성물에 있어서, In order to achieve the above object, the present invention provides a resin composition for NATM,

폴리올과 용제에 녹인 디메틸올 프로피오닉산(DMPA ; Dimethylol Propionic Acid)을 혼합 교반한 다음, 반응촉매 존재 하에 이소시아네이트 화합물을 혼합하여 프레폴리머를 합성한 후, 중화제로서 트리에틸아민(TEA)을 투입하여 디메틸올 프로피오닉산(DMPA)의 COOH 그룹을 중화시켜 폴리우레탄(PU) 프레폴리머를 얻고, 상기 중화된 폴리우레탄(PU) 프레폴리머를 고속으로 교반되고 있는 물 속에 투입하여 수분산 과정을 수행하고, 이 수분산 과정에서 에폭시와 아크릴 단량체를 투입, 교반하여 합성된 수분산 폴리우레탄-에폭시-아크릴 레진과 폴리부틸렌으로 이루어진 수 분산체와;After mixing and stirring a polyol and dimethylol propionic acid (DMPA) dissolved in a solvent, the isocyanate compound was mixed in the presence of a reaction catalyst to synthesize a prepolymer, and then triethylamine (TEA) was added as a neutralizing agent. Neutralizing the COOH group of dimethylol propionic acid (DMPA) to obtain a polyurethane (PU) prepolymer, the neutralized polyurethane (PU) prepolymer was added to the stirring water at high speed to perform a water dispersion process A water dispersion composed of a water-dispersed polyurethane-epoxy-acrylic resin and polybutylene synthesized by adding and stirring an epoxy and an acrylic monomer in this water dispersion process;

상기 수분산체 100중량부에 대하여 5 ~ 40중량부로 함유된 아스팔트와;Asphalt containing 5 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the aqueous dispersion;

상기 수분산체 100중량부에 대하여 10 ~ 200중량부로 함유되고 무기분말로부터 선택된 충전제;를 포함하여 이루어진 나틈(NATM)용 수지 조성물을 제공한다. It provides a resin composition for NATM consisting of; 10 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the water dispersion and a filler selected from inorganic powders.

본 발명에 따른 나틈(NATM)용 수지 조성물은 경화제 혼합에 의해 수중(해수를 포함한다)에서도 순간적으로 반응하여 경화되어지되, 발열반응에 의해 급경화되며, 우수한 인발력과 접착력 및 고착 강도를 발휘한다. The resin composition for NATM according to the present invention is instantaneously reacted and cured even in water (including seawater) by mixing with a curing agent, and is hardened by exothermic reaction, and exhibits excellent drawing force, adhesive strength and adhesion strength. .

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명에 따른 수지 조성물은 수분산 폴리우레탄-에폭시-아크릴 레진과 폴리부틸렌으로 이루어진 수분산체와; 아스팔트와; 무기물로부터 선택된 충전제;를 포함하여 이루어지며, 경화제의 혼합에 의해 우수한 물성과 급결 특성을 갖는다. The resin composition according to the present invention comprises an aqueous dispersion composed of a water-dispersed polyurethane-epoxy-acrylic resin and polybutylene; Asphalt; Filler selected from an inorganic substance; is made, including, has a good physical properties and fastening properties by mixing the curing agent.

이때, 상기 수분산체, 아스팔트 및 충전제는 혼합된 다음 1개의 용기에 포장되고, 경화제는 별도의 용기에 포장되어 건축 현장에 보급되며, 터널지지 기반 공법(NATM ; New Austria Tunnel Method)용으로 유용하게 사용된다. At this time, the water dispersion, asphalt and fillers are mixed and then packaged in one container, the curing agent is packed in a separate container and supplied to the construction site, useful for the tunnel support-based method (NATM; New Austria Tunnel Method) Used.

상기 수분산 폴리우레탄-에폭시-아크릴은 폴리우레탄에 에폭시와 아크릴 단량체가 도입된 에멀젼이다. 구체적으로, 상기 에멀젼은 물 속에서 에멀젼화된 폴리우레탄-에폭시-아크릴 레진이며, 이는 본 발명에 따라서 다음과 같은 방법으로 합성된다. The water-dispersed polyurethane-epoxy-acrylic is an emulsion in which an epoxy and an acrylic monomer are introduced into the polyurethane. Specifically, the emulsion is a polyurethane-epoxy-acrylic resin emulsified in water, which is synthesized according to the present invention in the following manner.

먼저, 반응기에 폴리올(polyol)을 넣은 후 온도를 80℃까지 가열하여 폴리올을 완전히 녹인다. 그리고 디메틸올 프로피오닉산(DMPA ; Dimethylol Propionic Acid)을 용제 N-메틸-2-피롤리돈(NMP ; N-methyl-2-pyrrolidone)에 녹인 후 이를 반응기에 넣고 같은 온도에서 30분 동안 교반하여 잘 섞어준다. 다음으로, 반응기에 폴리우레탄 반응촉매인 주석(Sn)계 촉매로서 디부틸틴 디라우레이트(DBTL ; dibutyltin dilaurate)와, 이소시아네이트 화합물을 넣고 80℃에서 150분 동안 반응하여 얻고자 하는 최종의 NCO 그룹을 말단기에 가지는 폴리우레탄(PU) 프레폴리머(prepolymer)를 합성한다. 이와 같이, NCO 말단기를 가지는 PU 프레폴리머의 합성이 끝난 후에는 온도를 60℃로 낮추고 중화제로서 트리에틸아민(TEA)을 투입하여 상기 디메틸올 프로피오닉산(DMPA)의 카르복실기(COOH기) 그룹을 중화시킨다. 중화 후 20분이 지나면 희석제로서 에폭시 및 아크릴로부터 선택된 하나 이상의 단량체를 투입하여 10분 동안 완전히 희석한다. 이때, 희석제는 PU 프레폴리머의 점도를 낮춰 합성 시 반응 온도 제어 및 흐름성질을 좋게 하며, 수분산 시 우수한 콜로이드 안정성과 수십 나노 크기의 입도를 가지는 에멀젼 생성을 가능케 한다. First, a polyol is put in a reactor, and then heated to 80 ° C. to completely dissolve the polyol. Dimethylol propionic acid (DMPA) was dissolved in solvent N-methyl-2-pyrrolidone (NMP; N-methyl-2-pyrrolidone), put it in a reactor, and stirred at the same temperature for 30 minutes. Mix well. Next, a final NCO group intended to be obtained by adding dibutyltin dilaurate (DBTL; dibutyltin dilaurate) and an isocyanate compound as a tin catalyst (Sn) -based catalyst in a reactor and reacting at 80 ° C. for 150 minutes. Synthesis of a polyurethane (PU) prepolymer having a terminal group. As such, after the synthesis of the PU prepolymer having an NCO end group is completed, the temperature is lowered to 60 ° C. and triethylamine (TEA) is added as a neutralizing agent to form a carboxyl group (COOH group) group of the dimethylol propionic acid (DMPA). Neutralize After 20 minutes of neutralization, one or more monomers selected from epoxy and acryl are added as diluents and completely diluted for 10 minutes. At this time, the diluent lowers the viscosity of the PU prepolymer to improve the reaction temperature control and flow properties during synthesis, and enables the formation of an emulsion having excellent colloidal stability and water particle size of several tens of nanometers when dispersed.

위와는 별도로, 또 다른 반응기에 물을 투입하고 고속으로 교반하면서 상기 합성이 끝나 중화 희석된 PU 프레폴리머를 서서히 투입하여 수분산 과정을 수행한다. 이때, 수분산 공정이 끝남과 동시에 반응하지 않은 NCO 그룹과 물과의 반응을 피하고, 우수한 접착력과 고착 강도를 갖도록 사슬연장 반응을 수행한다. 사슬연장 반응은 25℃에서 사슬연장제를 물에 희석하여 투입하고 완전히 사슬연장 반응이 끝날 때까지 약 2시간 동안 더 교반시킨다. Apart from the above, while adding water to another reactor and stirring at high speed, the neutralization diluted PU prepolymer is slowly added to carry out the water dispersion process. At this time, at the end of the water dispersion process, at the same time avoid the reaction of the NCO group and water that did not react, and performs the chain extension reaction to have excellent adhesion and fixing strength. The chain extension reaction was diluted with water at 25 ° C. in a chain extender, and stirred for about 2 hours until the chain extension reaction was completed.

위와 같은 반응과정에서 상기 폴리올(polyol)은 저분자량의 폴리테트라메틸렌에테르 글리콜(PTMG ; poly-tetramethylene ether glycol)을 진공오븐을 이용하여 수분을 완전히 제거한 후에 사용하는 것이 바람직하며, 상기 이소시아네이트 화합물은 디이소시아네이트로서 이소포론 디이소시아네이트(IPDI ; Isophorone diisocyanate)를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 사슬연장제는 에폭시와 아크릴 단량체가 사용되며, 구체적으로 에폭시 아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 아크릴산, 아크릴 아미드, 아크릴니트라일 등으로부터 선택된 2종 이상을 사용할 수 있다. In the above reaction process, the polyol is preferably used after completely removing moisture of a low molecular weight polytetramethylene ether glycol (PTMG; poly-tetramethylene ether glycol) by using a vacuum oven. Preference is given to using isophorone diisocyanate (IPDI; Isophorone diisocyanate) as the isocyanate. In addition, the chain extender is an epoxy and an acrylic monomer is used, specifically, may be used two or more selected from epoxy acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, acrylic acid, acryl amide, acryl nitriyl and the like.

위와 같은 반응이 완료되면, 폴리우레탄에 에폭시와 아크릴 단량체가 도입된 수분산 에멀젼형 폴리우레탄-에폭시-아크릴 레진이 합성된다. 이러한 폴리우레탄-에폭시-아크릴 레진은 망상구조로서, 고착 시 우수한 인발력과 고착 강도를 갖는다. When the above reaction is completed, a water-dispersible emulsion-type polyurethane-epoxy-acrylic resin in which epoxy and an acrylic monomer are introduced into the polyurethane is synthesized. Such polyurethane-epoxy-acrylic resins have a network structure, and have excellent pulling force and fixing strength when fixed.

위와 같이 수분산 폴리우레탄-에폭시-아크릴 레진을 제조한 다음에는 여기에 폴리부틸렌을 첨가하여 폴리부틸렌과 폴리우레탄-에폭시-아크릴 레진이 혼합된 수용 혼성 수분산체를 제조한다. After preparing the water-dispersed polyurethane-epoxy-acrylic resin as described above, polybutylene is added thereto to prepare a water-soluble hybrid dispersion in which polybutylene and polyurethane-epoxy-acrylic resin are mixed.

그리고, 위와 같은 혼성 수분산체에는 아스팔트와 충전제가 혼합된다. In addition, asphalt and a filler are mixed in the hybrid water dispersion as described above.

상기 아스팔트(asphalt)는 고형 또는 반고형의 피치(pitch) 형태로서, 이는 우수한 방수성을 부여하기 위하여 사용된다. 아스팔트(asphalt)는 상기 수분산체 100중량부에 10 ~ 40중량부로 함유되며, 이 범위를 벗어나 너무 적게 함유된 경우에는 방수성이 떨어지고, 너무 많이 함유된 경우에는 코팅성, 접착성 및 표면 강도 면에서 바람직하지 않다. Asphalt is in the form of a solid or semi-solid pitch, which is used to give excellent water resistance. Asphalt is contained in an amount of 10 to 40 parts by weight in 100 parts by weight of the water dispersion, and if it is contained in an amount less than this range, it is inferior in water resistance, and in the case of containing too much, in terms of coating property, adhesiveness and surface strength. Not desirable

상기 충전제는 미분말의 무기물로부터 선택되며, 예를 들어 산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화철(FeO, Fe2O3), 산화칼슘(CaO), 탄산마그네슘(MgCO3), 탄산칼슘(CaCO3), 퓸 실리카(Fume silica), 산화마그네슘(MgO), 플라이 애쉬(flyed ash) 및 세라믹(맥반석, 옥 등) 등으로 이루어진 군중에서 선택된 1종 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 이러한 충전제는 상기 수분산체 100중량부에 대하여 10 ~ 200중량부로 함유되는 것이 좋다. The filler is selected from fine powder inorganic materials, for example silicon oxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), iron oxide (FeO, Fe 2 O 3 ), calcium oxide (CaO), magnesium carbonate (MgCO 3 ), Calcium carbonate (CaCO 3 ), fumed silica (fume silica), magnesium oxide (MgO), fly ash (flyed ash) and ceramics (eg, rock, jade, etc.) selected from one or more selected from the crowd Can be used. Such a filler is preferably contained in 10 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the water dispersion.

상기 경화제는 퍼옥사이드계 화합물, 구체적으로는 디벤조일 퍼옥사이드 또는 메틸에틸 퍼옥사이드를 사용할 수 있다. The curing agent may be a peroxide compound, specifically, dibenzoyl peroxide or methylethyl peroxide.

본 발명에서 수분산체는 폴리부틸렌과 수분산 폴리우레탄-에폭시-아크릴 레진이 혼합된 것이며, 이는 건축 시공현장에 보급되어 경화제와 혼합되면 수중에서도 급경화되면서 우수한 인발력, 접착력 및 고착 강도를 갖는다. 그리고, 충전제는 강도를 더욱 보강한다. In the present invention, the water dispersion is a mixture of polybutylene and water-dispersed polyurethane-epoxy-acrylic resin, which is spread to the construction site and mixed with a curing agent and has excellent pull-out, adhesion and adhesion strength while rapidly hardening in water. And the filler further reinforces the strength.

구체적으로 상기 폴리부틸렌은 경화제의 혼합에 의해 수분산 폴리우레탄-에폭시-아크릴 레진과 라디칼 중합 반응하여 경화되어지되, 발열반응을 일으켜 급경화된다. 그리고, 종래의 시멘트 모르타르에 비해서는 수십배 이상, 종래의 우레탄형 수지 조성물에 비해서는 수배 이상의 접착력을 발휘한다. 또한, 본 발명에 따르면, 상기 수분산 폴리우레탄-에폭시-아크릴 레진의 합성에 사용된 디메틸올 프로피오닉산(DMPA)은 PU 프레폴리머의 망상구조를 발달시켜 접착력을 향상시킴과 동시 에 물과 상용성을 가져 고온에서도 상기 수분산체가 겔화되는 것을 방지한다. Specifically, the polybutylene is cured by a radical polymerization reaction with the water-dispersed polyurethane-epoxy-acrylic resin by mixing a curing agent, but hardens by exothermic reaction. And it exhibits the adhesive force several times more than the conventional cement mortar, and several times more than the conventional urethane type resin composition. In addition, according to the present invention, dimethylol propionic acid (DMPA) used in the synthesis of the water-dispersed polyurethane-epoxy-acrylic resin is developed in the network structure of the PU prepolymer to improve adhesion and at the same time compatible with water It has properties to prevent gelation of the aqueous dispersion even at high temperatures.

상기 수분산체는, 폴리부틸렌 100중량부에 대해 수분산 폴리우레탄-에폭시-아크릴 레진이 30 ~ 80중량부가 혼합되어 이루어지되, 상기 수분산 폴리우레탄-에폭시-아크릴 레진은 물 100중량부에 대하여 에멀젼화된 폴리우레탄-에폭시-아크릴 레진이 20 ~ 150중량부로 이루어지는 것이 좋다. The water dispersion is 30 to 80 parts by weight of the water-dispersed polyurethane-epoxy-acrylic resin is mixed with respect to 100 parts by weight of polybutylene, the water-dispersed polyurethane-epoxy-acrylic resin is based on 100 parts by weight of water It is preferable that the emulsified polyurethane-epoxy-acrylic resin is 20 to 150 parts by weight.

아울러, 상기 수분산체와 경화제는 100 : 0.5 ~ 20 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 좋다. In addition, the water dispersion and the curing agent may be used by mixing in a weight ratio of 100: 0.5 to 20.

본 발명에 따른 수지 조성물은 NATM용 터널공사(도로, 철도, 지하철, 지중선), 암반보강 및 옹벽보강 공사, 절리가 발달된 갱도의 보강공사, 철탑기초 공사, 산악지 교량공사, 댐 공사의 도수로 공사, 지하 발전소 아치부 및 측벽 공사 등에서 구조물의 크랙 충진용, 구조물의 연결용, 그리고 콘크리트, 암반 특히 터널의 천정암반에 철근이나 앙카 볼트 등을 고정하기 위한 고착제, 그리고 콘크리트 지반의 표면에 코팅되어 방수의 용도로서도 유용하게 사용된다. 특히, 터널이나 지하 등과 같이 수분이 존재하는 시공 현장에서 유용하게 사용된다. The resin composition according to the present invention is a tunnel construction for NATM (road, railway, subway, underground line), rock reinforcement and retaining wall reinforcement work, joint reinforcement work of the tunnel, steel tower foundation work, mountain bridge construction, dam construction For crack filling of structures in construction of arches and sidewalls of underground power plants, for connecting structures, and for fixing reinforcing bars or anchor bolts in concrete, rock, especially in the top of rocks, and coating on the surface of concrete ground It is also usefully used as. In particular, it is useful in construction sites where moisture exists, such as tunnels or underground.

이하, 본 발명의 구체적인 시험 실시예를 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 제공되는 것일 뿐 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, specific test examples of the present invention will be described. The following examples are provided only to explain the present invention in more detail, whereby the technical scope of the present invention is not limited.

[실시예 1]Example 1

모든 반응은 질소(N2)를 퍼징(purging)한 후 다른 부반응을 배제한 후 실험을 실시하였으며, 반응기는 콘덴서(Condenser), 온도 조절기(Thermometer), 교반기(Direct Stirrer)가 설치된 1000ml 둥근 유리 4구 반응기를 사용하였다. All reactions were carried out after purging nitrogen (N 2 ) and excluding other side reactions. The reactor was used.

먼저, 4구 반응기에 폴리올, 즉 PTMG(Mw = 1000, OH number = 112)을 넣은 후 온도를 80℃까지 가열하여 폴리올을 완전히 녹였다. 이때, PTMG-1000을 반응기에 투입하기 전에 진공오븐을 이용하여 120℃에서 6시간 놓아두어서 수분을 완전히 제거하였다. 그리고 수용성 그룹을 도입하기 위해 DMPA(Dimethylol propionic acid)를 사용하되, DMPA의 수분을 제거하기 위해 60℃에서 건조하여 수분을 완전히 제거한 후 이를 NMP(Aldrich 사의 시약급 사용)에 녹였다. 그리고 녹인 DMPA를 반응기에 넣고 같은 온도에서 30분 동안 교반하여 잘 섞어주었다. First, a polyol, that is, PTMG (Mw = 1000, OH number = 112) was added to a four-necked reactor, and the temperature was heated to 80 ° C. to completely dissolve the polyol. At this time, before the PTMG-1000 was introduced into the reactor, the vacuum oven was used for 6 hours at 120 ° C. to completely remove water. Dimethylol propionic acid (DMPA) was used to introduce a water-soluble group, but it was dried at 60 ° C. to completely remove water from DMPA, and then dissolved in NMP (using Aldrich's reagent grade). And the dissolved DMPA was put into the reactor and stirred for 30 minutes at the same temperature and mixed well.

다음으로, 반응기에 반응촉매인 주석계 DBTL과 IPDI(Isophorone diisocyanate : Bayer Co. 제품)를 넣고 80℃에서 150분 동안 반응하여 얻고자 하는 최종의 NCO 그룹을 말단기에 가지는 PU 프레폴리머(prepolymer)를 합성하였다. 합성된 PU 프레폴리머의 NCO 그룹의 함량은 di-n-butylamine back-titration(DBBT) 방법을 이용하여 측정하였으며, 이론적 잔류 NCO 그룹의 양은 모든 OH 그룹과 반응할 때를 기준으로 계산하였다. 이와 같이, NCO 말단기를 가진 프레폴리머 합성이 끝난 후, 온도를 60℃로 낮추고 중화제로서 TEA(Junsei Chemical사 제품)를 투입하여 DMPA의 COOH 그룹을 중화시켰다. 중화 후 20분이 지난 후 희석제로서 아크릴 단량체를 투입하여 10분 동안 완전히 희석하였다. Next, a PU prepolymer having a terminal group of the final NCO group to be obtained by adding a reaction catalyst tin DBDB and IPDI (Isophorone diisocyanate: Bayer Co.) in a reactor for 150 minutes at 80 ° C. Was synthesized. The content of NCO groups in the synthesized PU prepolymer was measured using the di-n-butylamine back-titration (DBBT) method, and the theoretical amount of residual NCO groups was calculated based on the reaction with all OH groups. As described above, after the synthesis of the prepolymer having NCO end groups was completed, the temperature was lowered to 60 ° C. and TEA (produced by Junsei Chemical Co., Ltd.) was added as a neutralizing agent to neutralize the COOH group of DMPA. After 20 minutes of neutralization, acrylic monomer was added as a diluent and completely diluted for 10 minutes.

또 다른 반응기에 물을 투입하고 고속으로 교반하면서 합성이 끝난 상기 PU프레폴리머를 서서히 투입하여 수분산 과정을 수행하였다. 이때, 분산 시 사용된 물은 double-distilled deionized water(DDI water)를 사용하였다. 수분산 공정이 끝남과 동시에 반응하지 않은 NCO 그룹과 물과의 반응을 피하고, 분자량을 증가시키기 위해 사슬연장제로서 에폭시 아크릴레이트와 아크릴산을 첨가하여 사슬연장 반응을 수행하였다. 이때, 사슬연장 반응은 25℃에서 사슬연장제를 물에 희석하여 투입하고 완전히 사슬연장 반응이 끝날 때까지 약 2시간 동안 더 교반시켜 수분산 폴리우레탄-에폭시-아크릴 에멀젼을 얻었다. 다음으로 폴리부틸렌을 투입, 교반시켰다. 그리고 아스팔트, 산화규소(SiO2), 산화마그네슘(MgO) 및 실리카를 더 혼합하여 잘 섞어준 다음, 여기에 디벤조일 퍼옥사이드를 혼합하였다. Water was added to another reactor and while stirring at a high speed, the synthesized PU prepolymer was slowly added to perform a water dispersion process. In this case, double-distilled deionized water (DDI water) was used as the dispersion water. At the end of the water dispersion process, the chain extension reaction was performed by adding epoxy acrylate and acrylic acid as chain extenders to avoid the reaction between the NCO group and water which did not react and to increase the molecular weight. In this case, the chain extension reaction was diluted with water at 25 ° C. in a chain extender, and further stirred for about 2 hours until the chain extension reaction was completed to obtain a water-dispersed polyurethane-epoxy-acrylic emulsion. Next, polybutylene was added and stirred. Asphalt, silicon oxide (SiO 2 ), magnesium oxide (MgO) and silica were further mixed and mixed well, followed by dibenzoyl peroxide.

그리고 직경 20mm, 깊이 50mm의 구멍이 천공된 콘크리트 모재에 상기 혼합물을 곧바로 주입한 다음, 직경 10mm, 길이 100cm의 긴 철근을 세웠다. 이때, 모재의 구멍에는 물을 미리 주입하여 물이 꽉 채워진 상태에서 상기 혼합물을 주입하였다. 약 3시간이 지난 후에 완전히 고착된 시편을 얻을 수 있었다. Then, the mixture was directly injected into a concrete base material having a hole of 20 mm in diameter and 50 mm in depth, and then a long rebar having a diameter of 10 mm and a length of 100 cm was erected. At this time, the hole of the base material was pre-injected with water, and the mixture was injected in a state where water was completely filled. After about 3 hours, the specimen was completely stuck.

상기 시편에 대하여 하기 [표 1]과 같은 방법으로 인발력, 철근 접착력 및 고착강도를 측정하였으며, 그 결과는 [표 1]과 같다. 이때, 인발력은 유압인발기를 사용하여 측정하였으며, 철근 접착력 및 고착강도는 만능시험기 UTM(unversal test machine, Instron, USA)를 사용하여 측정하였다. With respect to the specimen, the pullout force, reinforcing bar adhesion force and fixing strength were measured in the same manner as in the following [Table 1], and the results are shown in [Table 1]. At this time, the pulling force was measured using a hydraulic drawing machine, the reinforcement adhesive strength and the bonding strength were measured using a universal testing machine UTM (Unversal test machine, Instron, USA).

[비교예 1]Comparative Example 1

상기 실시예와 대비하여 중화된 PU 프레폴리머에 사슬연장제로서 에폭시 단량체를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일하게 실시하였다. 본 비교예에 따라서는 폴리우레탄-에폭시 에멀젼을 얻었으며, 본 비교예의 시편에 대한 물성을 실시예와 동일하게 평가하여 하기 [표 1]에 나타내었다. In the same manner as in Example, except that an epoxy monomer was used as the chain extender in the neutralized PU prepolymer. According to this Comparative Example, a polyurethane-epoxy emulsion was obtained, and the physical properties of the specimens of the Comparative Example were evaluated in the same manner as in Examples, and are shown in the following [Table 1].

[비교예 2]Comparative Example 2

상기 실시예와 대비하여 중화된 PU 프레폴리머에 사슬연장제로서 아크릴 단량체를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일하게 실시하였다. 본 비교예에 따라서는 폴리우레탄-아크릴 에멀젼을 얻었으며, 본 비교예의 시편에 대한 물성을 실시예와 동일하게 평가하여 하기 [표 1]에 나타내었다. In the same manner as in Example, except that acrylic monomer was used as the chain extender in the neutralized PU prepolymer. According to this Comparative Example, a polyurethane-acrylic emulsion was obtained, and the physical properties of the specimens of the Comparative Example were evaluated in the same manner as in Examples, and are shown in the following [Table 1].

[비교예 3]Comparative Example 3

현재, 시판되고 있는 우레탄형 수지 조성물(국내, S사 제품)를 본 비교예로 적용하여, 상기 실시예와 동일한 방법으로 콘크리트 모재의 구멍에 주입하여 물성을 측정하였다. 이때, 모재에는 물을 분사시킨 후 제품을 주입하였으며, 그 결과는 하기 [표 1]과 같다. Currently, a commercially available urethane type resin composition (domestic, manufactured by S Company) was applied to this comparative example, and was injected into the hole of the concrete base material in the same manner as in the above example to measure physical properties. At this time, the base material was injected with a product after spraying water, the results are as shown in Table 1 below.

평가항목Evaluation item 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 실시예Example 평가방법Assessment Methods 인발력 (ton)Drawing force (ton) 1313 1515 66 2121 유압인발기Hydraulic drawing machine 철근 접착력 (kg/㎤)Rebar Adhesion (kg / cm3) 217217 281281 1111 362362 UTMUTM 고착강도 (ton)Fixation strength (ton) 1616 2121 22 3434 UTMUTM 시험조건Exam conditions 상온, 5시간 지난 후After 5 hours at room temperature 상온, 8시간 지난 후After 8 hours at room temperature 상온, 3일 지난 후After 3 days at room temperature 상온, 3시간 지난 후After 3 hours at room temperature - -

상기 [표 1]에 나타난 바와 같이, 사슬연장제를 사용함에 있어서, 에폭시와 아크릴 단량체를 모두 사용한 실시예가, 에폭시와 아크릴 단량체를 단독으로 사용한 비교예 1,2보다 모든 물성면에서 우수함을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예가 종래 기술을 보인 비교예 3보다 인발력, 접착력 및 고착강도가 월등히 우수함을 알 수 있다. 아울러, 본 발명의 실시예의 경우, 구멍에 주입된 후 약 3시간 만에 철근이 완전히 고착됨을 알 수 있었으며, 비교예 3의 종래 제품은 3일이 지나야 비로소 고착됨을 알 수 있었다. As shown in [Table 1], in using the chain extender, it can be seen that the embodiment using both the epoxy and the acrylic monomer is superior in terms of all physical properties than Comparative Examples 1 and 2 using the epoxy and the acrylic monomer alone. have. In addition, it can be seen that the embodiment of the present invention is superior in drawing force, adhesive strength and adhesion strength than Comparative Example 3 showing the prior art. In addition, in the case of the embodiment of the present invention, it was found that the reinforcing bar is completely fixed in about 3 hours after being injected into the hole, and the conventional product of Comparative Example 3 was found to be fixed only after 3 days.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 수지 조성물은 수중에서도 발열반응에 의해 급경화되며, 우수한 인발력과 접착력 및 고착 강도를 발휘하는 효과를 갖는다. As described above, the resin composition according to the present invention is rapidly cured by exothermic reaction in water, and has an effect of exerting excellent drawing force, adhesive force, and adhesive strength.

Claims (2)

나틈(NATM)용 수지 조성물에 있어서, In the resin composition for NATM, 폴리올과 용제에 녹인 디메틸올 프로피오닉산(DMPA ; Dimethylol Propionic Acid)을 혼합 교반한 다음, 반응촉매 존재 하에 이소시아네이트 화합물을 혼합하여 프레폴리머를 합성한 후, 중화제로서 트리에틸아민(TEA)을 투입하여 디메틸올 프로피오닉산(DMPA)의 COOH 그룹을 중화시켜 폴리우레탄(PU) 프레폴리머를 얻고, 상기 중화된 폴리우레탄(PU) 프레폴리머를 고속으로 교반되고 있는 물 속에 투입하여 수분산 과정을 수행하고, 이 수분산 과정에서 에폭시와 아크릴 단량체를 투입, 교반하여 합성된 수분산 폴리우레탄-에폭시-아크릴 레진과 폴리부틸렌으로 이루어진 수분산체와; After mixing and stirring a polyol and dimethylol propionic acid (DMPA) dissolved in a solvent, the isocyanate compound was mixed in the presence of a reaction catalyst to synthesize a prepolymer, and then triethylamine (TEA) was added as a neutralizing agent. Neutralizing the COOH group of dimethylol propionic acid (DMPA) to obtain a polyurethane (PU) prepolymer, the neutralized polyurethane (PU) prepolymer was added to the stirring water at high speed to perform a water dispersion process A water dispersion composed of water-dispersed polyurethane-epoxy-acrylic resin and polybutylene synthesized by adding and stirring epoxy and acrylic monomers in this water dispersion process; 상기 수분산체 100중량부에 대하여 5 ~ 40중량부로 함유된 아스팔트와;Asphalt containing 5 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the aqueous dispersion; 상기 수분산체 100중량부에 대하여 10 ~ 200중량부로 함유되고 무기분말로부터 선택된 충전제;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 나틈(NATM)용 수지 조성물.The resin composition for natm (NATM) comprising a; 10 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the water dispersion and a filler selected from inorganic powders. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 수분산체는, 폴리부틸렌 100중량부에 대해 수분산 폴리우레탄-에폭시-아크릴 레진이 30 ~ 80중량부가 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 나틈(NATM) 용 수지 조성물.The said water dispersion is 30-80 weight part of water-dispersed polyurethane-epoxy-acrylic resins with respect to 100 weight part of polybutylenes, The resin composition for NATM characterized by the above-mentioned.
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