KR20140099542A - 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물을 포함하는 신축 이음 - Google Patents

하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물을 포함하는 신축 이음 Download PDF

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Abstract

신축 이음 시스템을 위한 헤더 조성물이 제공된다. 상기 헤더 조성물은 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 조성물을 포함하고 저온에서 짧은 경화 시간을 갖도록 고안된다. 또한, 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물을 도입하는 신축 이음 시스템 및 상기 헤더 조성물을 신축 이음 시스템에 도포하기 위한 방법이 제공된다.

Description

하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물을 포함하는 신축 이음{EXPANSION JOINT COMPRISING A HYBRID POLYUREA-POLYURETHANE HEADER COMPOSITION}
신축 이음 시스템을 위한 헤더 물질이 제공된다. 헤더 물질은 신축 이음 간격으로부터 인접 구조물로의 전이를 제공하고 다양한 유형의 기반 구조물에 사용될 수 있다.
기반 구조물 건설 동안, 기반 구조물 내부의 치수 변화를 수용하기 위하여, 인접 구조 부재들 사이에 의도적으로 간격이 제공된다. 이러한 치수 변화는, 이로서 제한하는 것은 아니지만, 온도 변화, 콘크리트 섹션의 프리- 및/또는 포스트-스트레싱에 의해 야기되는 쇼트닝, 크리프, 지진 외란을 비롯한 조건으로 인한 구조 부재의 팽창 및 수축, 뿐만 아니라 자동차 사고에 의해 야기되는 휨 및 종방향 힘의 결과로서 발생한다.
신축 이음 시스템은, 이러한 간격들의 부근에서의 이동을 동반하는 기반 구조 건설물 내부에, 이러한 간격을 수용하기 위해, 사용된다. 신축 이음은, 신축 이음에 의해 서로 접해 있는 구조 부재들 사이의 간격을 밀봉하고 상기 이음의 트인 부분의 각각의 측에 많은 구조재(즉, 헤더 물질)를 도포함으로써 형성된다. 신축 이음 시스템은 앞에서 열거된 인자로 인한 구조 부재의 팽창 및 수축으로 인해 발생하는 간격의 치수 변화를 수용할 수 있다.
특히, 대형 차량 가교 구조물, 스포츠 스타디움, 주차장 및 공항에서의 신축 이음 시스템은, 상기 헤더 물질이 차량 휠과의 접촉에 의해 야기되는 마모 및 인열을 견뎌야만 할 때, 열화된다. 콘크리트 물질과 신축 물질 사이의 접착이 열화되어, 물의 진입 및 손상 효과의 발달이 유발될 때, 상기 구조물들 사이의 간격으로부터 신축 물질이 위태로워질 수도 있다.
추가로, 헤더 조성물은 전형적으로 경화 이전에 짧은 작업 시간("팟 수명"으로 지칭됨)을 갖는다. 보다 고온이 일반적으로 보다 짧은 작업 시간을 유발하기 때문에, 보다 고온에서는 작업 시간도 점차 짧아진다. 헤더 물질이 신축 이음 시스템 내에 적절하게 도포되기에 적절한 양의 시간이 제공되지 않기 때문에, 문제점이 제기된다.
따라서, 개선된 성능을 제공함으로써 열화를 견딜 수 있고 경화 이전에 도포되는 적절한 양의 시간을 제공할 수 있는 개선된 신축 이음 시스템 및 헤더 물질을 위한 요구가 당업계에 존재한다.
신축 이음 시스템의 성분으로서 사용하기 위한 헤더 조성물로서, 폴리우레아 성분 및 폴리우레탄 성분의 블렌드를 포함하는, 헤더 조성물이 제공된다.
또한, 구조 부재 사이에서 한정되는 간격을 갖는 제 1 및 제 2 인접 구조 부재, 상기 제 1 및 제 2 인접 구조 부재의 표면 내에 형성된 오목부, 및 상기 제 1 및 제 2 인접 구조 부재 중 하나 이상의 오목부 내에 위치한 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 조성물을 포함하는, 신축 이음 시스템이 제공된다.
추가로, 상기 구조 부재 사이에서 한정되는 간격을 갖는 제 1 및 제 2 인접 구조 부재, 상기 제 1 및 제 2 인접 구조 부재의 표면 내에 형성된 오목부, 및 상기 제 1 및 제 2 인접 구조 부재 중 하나 이상의 상기 오목부 내부에 위치한 헤더 조성물을 포함하되, 상기 헤더 조성물이 중합체 및 저 수분 함량의 골재를 포함하는, 신축 이음 시스템이 제공된다.
또한, 신축 이음 내부에 헤더 조성물을 도포하는 방법으로서, 제 1 저장 용기로부터 상기 헤더 조성물의 제 1 성분을, 제 1 도관을 통해 믹스 챔버에 도입하는 단계; 제 2 저장 용기로부터의 상기 헤더 조성물의 제 2 성분을, 제 2 도관을 통해 믹스 챔버에 도입하는 단계; 상기 제 1 및 제 2 성분을 혼합하여, 상기 제 1 및 제 2 성분들 사이의 반응을 개시하는 단계; 및 상기 제 1 및 제 2 성분의 혼합물을, 상기 제 1 및 제 2 인접 구조 부재 중 하나 이상의 표면에 형성된 오목부에 도포하는 단계를 포함하는, 방법이 제공된다.
특정 예시적인 실시양태에 따르면, 기반 구조 건설물을 위한 신축 이음 시스템 내부에 헤더 조성물을 도포하는 방법은, 제 1 저장 용기로부터의 하나 이상의 아이소시아네이트를 제 1 도관을 통해 믹스 챔버에 도입하는 단계, 제 2 저장 용기로부터의 하나 이상의 폴리올 및 아민을 제 2 도관을 통해 믹스 헤드에 도입하는 단계, 상기 아이소시아네이트, 폴리올 및 아민을 믹스 헤드에서 혼합하여 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물을 형성하는 단계, 및 상기 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물을 인접 구조 부재 내에 형성된 오목부에 도포하는 단계를 포함한다. 상기 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물이 이동식 믹서 배출구를 통해 도포될 수도 있다.
추가의 예시적인 실시양태에 따르면, 신축 이음 내부에 헤더 조성물을 도포하는 방법은, 제 1 저장 용기로부터의 상기 헤더 조성물의 제 1 성분을 제 1 도관을 통해 믹스 챔버에 도입하는 단계; 상기 제 2 저장 용기로부터의 상기 헤더 조성물의 제 2 성분을 제 2 도관을 통해 믹스 챔버에 도입하는 단계; 상기 제 1 및 제 2 성분을 혼합하여 상기 제 1 및 제 2 성분들 사이의 반응을 개시하는 단계; 하나 이상의 인접한 제 1 및 제 2 구조 부재의 표면에 형성된 오목부 내부에 여러개의 천공을 갖는 제 3 도관을 배치하는 단계; 및 상기 제 1 및 제 2 인접 구조 부재 중 하나 이상의 표면에 형성된 상기 오목부에 상기 제 1 및 제 2 성분의 혼합물을 도포하는 단계를 포함한다.
특정 예시적인 실시양태에 따르면, 신축 이음 시스템 내부의 헤더 조성물을 도포하는 방법은, 제 1 저장 용기로부터 하나 이상의 아이소시아네이트를 제 1 도관을 통해 믹스 챔버에 도입하는 단계; 제 2 저장 용기로부터의 하나 이상의 폴리올 및 아민을 제 2 도관을 통해 믹스 챔버에 도입하는 단계; 상기 아이소시아네이트, 폴리올 및 아민을 믹스 챔버에서 혼합하여 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 물질을 형성하는 단계; 및 상기 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 물질을 여러개의 천공들을 갖는 제 3 도관을 통해 신축 이음에 도포하는 단계를 포함하되, 여기서 상기 제 3 도관이 제 1 및 제 2 구조 부재 중 하나 이상의 표면에 형성된 오목부 내부에 배치되어 있다.
도 1은 기반 구조 건설물을 위한 신축 이음 내부에 헤더 물질을 도포하기 위해 사용되는 장치의 예시적인 실시양태의 개략도이다.
도 2는 기반 구조 건설물을 위한 신축 이음 내부에 헤더 물질을 도포하기 위해 사용되는 장치의 예시적인 실시양태의 개략도이다.
도 3은 헤더 물질을 함유하는 신축 이음 시스템의 예시적인 실시양태의 개략도이다.
도 4는 헤더 물질을 함유하는 신축 이음 시스템의 예시적인 실시양태의 개략도이다.
도 5는 헤더 물질을 함유하는 신축 이음 시스템의 예시적인 실시양태의 개략도이다.
도 6은 헤더 물질을 함유하는 신축 이음 시스템의 예시적인 실시양태의 개략도이다.
도 7은 헤더 물질을 함유하는 신축 이음 시스템의 예시적인 실시양태의 개략도이다.
도 8은 헤더 물질을 함유하는 신축 이음 시스템의 예시적인 실시양태의 개략도이다.
도 9는 헤더 물질을 함유하는 신축 이음 시스템의 예시적인 실시양태의 개략도이다.
기반 구조 건설물의 2개의 인접한, 이격된 섹션들 사이에 사용되는 신축 이음 시스템의 구성요소인 헤더 물질이 제공된다. 신축 이음 시스템 및 헤더 물질이 사용될 수도 있는 기반 구조 건설물의 비-제한적인 예는, 교량, 도로, 수로, 부두, 철로, 공항 도로, 주차장 데크, 및 기타 유사한 부속물을 포함한다. 이러한 구조물은, 적절한 공간이 설정되는 것을 허용하고 콘크리트의 열 팽창 및 수축으로부터 유발될 수도 있는 균열화를 최소화하고 상기 구조물 상에 전형적으로 놓이는 다양한 응력을 수용하는 섹션에 전형적으로 설치된다.
상기 헤더 물질은 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물을 포함한다. 상기 헤더 물질은 신축 이음 간격으로부터 인접 구조물로의 전이를 제공하는 신축 이음 시스템의 구조적 성분으로서 작용할 수도 있다. 특정 실시양태에서, 헤더 물질은, 신축 이음을 가로질러 차량이 횡단할 때 충격 하중을 흡수하는 것 이외에 상부 구조로의 차량 휠 하중을 옮길 수 있다.
각각의 건설물 섹션 사이에는, 인접한 제 1 및 제 2 구조 부재들 사이에 한정된 간격이 있다. 상기 제 1 및 제 2 구조 부재 각각은 그 내부에 형성된 오목부를 갖는다. 헤더 물질은 이들 사이의 간격을 한정하는 제 1 및 제 2 구조 부재 내에 형성된 오목화된 섹션에 설치될 수도 있다. 제 1 및 제 2 구조 부재의 오목부는 서로 마주보며 제 1 및 제 2 구조 부재 사이에 형성된 간격과 인접해 있다. 특정 실시양태에서, 신축 이음은, 인접한 제 1 및 제 2 도로 섹션 사이에 형성된 간격 사이의 스탑-간격(stop-gap)(예를 들어, 백킹 로드(backing rod))을 제공하고 상기 스탑-간격 위에 밀봉제를 도포하여 상기 인접한 제 1 및 제 2 도로 섹션 사이에 상기 간격을 폐쇄함으로써, 밀봉된다.
또다른 실시양태에서, 신축 이음은, 상기 인접한 제 1 및 제 2 도로 섹션 사이에 스트립 밀봉부 또는 선상(glandular) 밀봉부를 앵커링(anchoring)함으로써 밀봉된다. 헤더 물질은 인접한 제 1 및 제 2 도로 섹션의 오목화된 부분 내부에 도포된다. 상기 밀봉부 및 헤더 물질은 상기 인접한 제 1 및 제 2 도로 섹션 사이의 간격을 폐쇄하고 차량들 통과를 위한 에너지 흡수제 및 큐션으로서 작용하는 평활한 도로 표면 또는 바닥을 제공한다.
신축 이음 시스템에 사용되는 헤더 조성물은 또한 저 수분 함량 골재를 포함할 수도 있되, 상기 골재는 헤더 조성물에 강화제의 형태로서 사용된다. "저 수분 함량"이란, 상기 골재가, 경화 헤더 조성물의 총 압축 강도를 낮출 수도 있는, 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물의 발포화에 기여하지 않는, 수분 함량을 가짐을 의미한다. 특정 실시양태에서, 저 수분 함량 골재의 수분 함량은 약 0.2% 이하이다. 다른 실시양태에서, 저 수분 함량 골재의 수분 함량은 0.05% 미만이다. 다른 실시양태에서, 상기 골재의 수분 함량은 0.02% 미만이다. 다른 실시양태에서, 저 수분 함량 골재의 수분 함량은 0.01% 미만이다. 임의의 특정 이론으로 구속되고자 하는 것은 아니지만, 상기 골재의 저 수분 함량은, 골재에 헤더 물질을 도포한 직후에 우수한 결합을 허용하고, 상기 헤더 물질이 경화 이후에 신축 이음 시스템을 위해 요구되는 최종 강도(즉, 압축 강도)를 달성하도록 하는 것으로 여겨진다.
임의의 구체적인 이론에 의해 구속하고자 하는 것은 아니지만, 헤더 물질의 형성 동안 발생하는 중합체 반응 동안 골재가 열 흡수원과 같이 작용할 수도 있는 것으로 여겨진다. 일반적으로, 상기 중합체 반응은 발열 반응이고, 여기서 화학 반응 동안 생성된 열은 반응 공정을 추가로 가속하기 위해 촉매로서 작용할 수도 있다. 저 수분 함량 골재는, 헤더 물질의 형성 동안 생성된 열을 흡수하고 총 반응 공정을 늦춰서 헤더 물질의 도포를 위한 충분한 시간을 허용함으로써, 이러한 영향에 대응할 수도 있다. 추가로, 임의의 구체적인 이론으로 구속하고자 하는 것은 아니지만, 상기 골재는 수축을 최소화하는 영향을 갖는 것으로 여겨진다. 골재 없는 물질이 발열하면 이렇게 하는 동안 팽창한다. 일단 물질이 냉각되면, 이것은 보다 작은 크기로 수축한다. 골재는 이러한 경향을 최소화하는 것으로 여겨진다.
특정 실시양태에 따르면, 임의의 헤더 물질은, 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물을 포함하는, 저 수분 함량 골재와 함께 사용될 수도 있다. 특정 실시양태에서, 오목부의 약 50% 내지 약 60%는 저 수분 함량 골재로 충전되고 오목부의 약 40% 내지 약 50%는 헤더 물질로 충전된다. 저 수분 함량 골재는 헤더 물질이 오목부에 설치되기 이전에, 인접한 도로 섹션의 오목부 내부에 먼저 배치될 수도 있다. 헤더 물질은 저 수분 함량 골재 주변으로 유동하고 경화된다. 다른 실시양태에서, 골재가 첨가되기 이전에, 헤더 물질이 먼저 오목부에 첨가된다. 그다음, 골재가 헤더 물질에 첨가되고 헤더 물질 내부에 가라앉는 것을 허용한다.
헤더 물질은, 폴리우레아 성분 및 폴리우레탄 성분의 혼합물 또는 블렌드를 포함하는, 고 성능 하이브리드 헤더 물질이다. 상기 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 물질은, 하나 이상의 아이소시아네이트, 하나 이상의 폴리올 및 하나 이상의 아민의 반응에 의해 형성된다.
임의의 공지된 아이소시아네이트를 사용하여 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물을 형성할 수도 있다. 상기 아이소시아네이트는 방향족 아이소시아네이트, 지방족 아이소시아네이트, 지환족 아이소시아네이트, 아르지방족 아이소시아네이트 및 이들의 혼합물 중 하나 이상을 포함할 수도 있다. 아이소시아네이트 성분은 전형적으로 다이아이소시아네이트 또는 트라이아이소시아네이트 또는 이들의 혼합물이다. 폴리우레아-폴리우레탄 하이브리드 헤더 물질을 형성하기 위해서 사용될 수도 있는 방향족 아이소시아네이트의 예는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 메틸렌 다이페닐 다이아이소시아네이트(MDI), 톨루엔 다이아이소시아네이트(TDI), 중합체 메틸렌 다이페닐 다이아이소시아네이트(PMDI), p-피닐 다이아이소시아네이트(PDI), 나프탈렌 다이아이소시아네이트(NDI), 지방족 아이소시아네이트, 예를 들어 헥사메틸렌 다이아이소시아네이트(HDI), 헥사메틸렌 다이아이소시아네이트 삼량체(HDI 삼량체), 다이사이클로헥실메탄 다이아이소시아네이트(H12MDI), 아이소포론 다이아이소시아네이트(IPDI), 사이클로헥산 다이아이소시아네이트(CHDI), 테트라메틸자일릴렌 다이아이소시아네이트(TMXDI) 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
다른 실시양태에서, 적합한 폴리아이소시아네이트는, 다이아이소시아네이트, 예를 들어 m-페닐렌 다이아이소시아네이트, 톨루엔-2,4-다이아이소시아네이트, 톨루엔-2,6-다이아이소시아네이트, 2,4-과 2,6-톨루엔 다이아이소시아네이트의 혼합물, 헥사메틸렌-1,6-다이아이소시아네이트, 테트라메틸렌-1,4-다이아이소시아네이트, 사이클로헥산-1,4-다이아이소시아네이트, 헥사하이드로톨릴렌 다이아이소시아네이트(및 이량체), 나프틸렌-1,5-다이아이소시아네이트, 1-메톡시페닐-2,4-다이아이소시아네이트, 다이페닐메탄-4,4'-다이아이소시아네이트, 다이페닐메탄-2,4'다이아이소시아네이트, 다이페닐메탄 2,2'다이아이소시아네이트, m-자일렌 다이아이소시아네이트, m- 또는 p-테트라메틸자일렌 다이아이소시아네이트, 4,4'다이사이클로헥실메탄 다이아이소시아네이트, 수소화된 자일릴렌 다이아이소시아네이트, 1-메틸-2,4-다이아이소시아나토-사이클로헥산, 테트라메톡시부탄 1,4-다이아이소시아네이트, 부탄 1,4-다이아이소시아네이트, 1,6-다이아이소시아나토-2,2,4-트라이메틸헥산, 테트라메톡시부탄 1,4-다이아이소시아네이트, 부탄 1,4-다이아이소시아네이트, 1,6-다이아이소시아나토-2,2,4-트라이메틸헥산, 1,6-다이아이소시아나토-2,4,4-트라이메틸헥산, 1-다이아이소시아나토-1-메틸-4(3)-아이소시아나토메틸사이클로헥산, 1,12-도데칸 다이아이소시아네이트, 4,4'-바이페닐렌 다이아이소시아네이트, 3,3'-다이메톡시-4,4'-바이페닐 다이아이소시아네이트, 3,3'-다이메틸-4,4'-다이아이소시아네이트, 1-아이소시아나토-3,3,5-트라이메틸-5-아이소시아나토메틸사이클로헥산; 트라이아이소시아네이트, 예를 들어 4,4',4'-트라이페닐메탄 트라이-아이소시아네이트; 트라이아이소시아네이트, 예를 들어 4,4',4'-트라이페닐메탄 트라이-아이소시아네이트, 폴리메틸렌 폴리페닐아이소시아네이트 및 톨루엔, 2,4,5-트라이아이소시아네이트; 및 테트라아이소시아네이트, 예를 들어 4,4'-다이메틸다이페닐메탄-2,2'-5,5'-테트라아이소시아네이트, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수도 있다. 특정 실시양태에서, 아이소시아네이트는 메틸렌 다이페닐 다이아이소시아네이트를 포함한다. 보다 구체적으로, 특정 실시양태에서, 상기 아이소시아네이트는 다이페닐메탄 4,4'-다이아이소시아네이트를 포함한다. 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물을 형성하기 위해 사용된 다이페닐메탄 4,4'-다이아이소시아네이트의 양은 헤더 물질의 중량을 기준으로 약 20 내지 약 55중량%의 범위일 수도 있다.
임의의 공지된 폴리올이, 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물을 형성하도록 사용될 수도 있다. 특정 실시양태에서, 상기 폴리올이 재생가능-기반 폴리올이다. 적합한 폴리올은 유리 고체/무정형 또는 결정성 폴리하이드록시 화합물 및 지방산 에스터를 포함한다. 이작용성 폴리프로필렌 글리콜이 전형적인 예로서 언급될 수도 있다. 하이드록실 기를 갖는 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드의 랜덤 공중합체 및/또는 블록 공중합체도 사용될 수 있다. 적합한 폴리에터폴리올은, 폴리우레탄 화학에서 공지된 폴리에터, 예를 들어 스티렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 부틸렌 옥사이드, 테트라하이드로푸란 또는 에피클로로하이드린 중에서 출발 분자를 사용하여 제조된 폴리올이다.
폴리우레아-폴리우레탄 하이브리드 헤더 물질을 형성하기 위해 사용될 수도 있는 추가의 적합한 폴리올은, 25℃에서 액체인 유리 무정형 또는 결정성 폴리에스터다이올 또는 폴리에스터폴리올이고, 다이- 또는 트라이카복실산, 예를 들어 아디프산, 세박산, 글루타르산, 아젤라산, 수베르산, 운데칸이산, 도데칸이산, 3,3-다이메틸글루타르산, 테레프탈산, 아이소프탈산, 헥사하이드로프탈산, 및/또는 이량체 지방산을, 저 분자량 다이올, 트라이올 또는 폴리올, 예를 들어 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 다이에틸렌 글리콜, 트라이에틸렌 글리콜, 다이프로필렌 글리콜, 1,4-부탄다이올, 1,6-헥산다이올, 1,8-옥탄다이올, 1,10-데칸다이올, 1,12-도데칸다이올, 이량체 지방산 알콜, 글리세롤, 펜타에리트리톨 및/또는 트라이메틸올프로판의 축합에 의해 제조될 수 있다.
폴리우레아-폴리우레탄 하이브리드 헤더 물질을 형성하기 위해 사용될 수도 있는 다른 적합한 폴리올은, 폴리프로필렌 다이올, 폴리프로필렌 트라이올, 폴리프로필렌 폴리올, 폴리에틸렌 다이올, 폴리에틸렌 트라이올, 폴리에틸렌 폴리올, 폴리부타다이엔 다이올, 폴리에스터다이올, 폴리에스터트라이올, 폴리에스터폴리올, 폴리에스터에터다이올, 폴리에스터에터트라이올, 폴리에스터에터폴리올 및 이들의 혼합물을 포함한다.
추가로 적합한 폴리올은, 폴리에스터, 예를 들어 카프로락톤에 기초한 것(종종 "폴리카프로락톤"으로 지칭됨)을 포함한다. 사용될 수도 있는 폴리올은 폴리카보네이트 폴리올 및 이량체 다이올; 및 식물성 오일 및 그의 유도체, 예를 들어 카스톨유와 그의 유도체 또는 에폭시화된 대두유에 기초한 폴리올이다. 하이드록실 기를 갖는 것으로서, 카본산 유도체, 예를 들어 다이페닐 카보네이트, 다이메틸 카보네이트 또는 포스겐과 다이올의 반응에 의해 수득가능한 폴리카보네이트가 또한 적합하다. 예를 들어, 에틸렌 글리콜, 1,2- 및 1,3-프로판다이올, 1,3- 및 1,4-부탄다이올, 1,6-헥산다이올, 1,8-옥탄다이올, 네오펜틸 글리콜, 1,4-비스하이드록시메틸사이클로헥산, 2-메틸-1,3-프로판다이올, 2,2,4-트라이메틸펜탄-1,3-다이올, 다이프로필렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 다이부틸렌 글리콜, 폴리부틸렌 글리콜, 비스페놀 A, 테트라브로모비스페놀 A, 글리세롤, 트라이메틸올프로판, 1,2,6-헥산트라이올, 1,2,4-부탄트라이올, 트라이메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 퀴니톨, 만니톨, 소르비톨, 메틸글리콜시드 및 1,3,4,6-다이아니드로헥시톨이 특히 적합하다. "폴리-bd(등록상표)"로 시판중인 하이드록실-작용성 폴리부타다이엔은, 그의 수소화 유사체와 같이, 폴리올로서 사용될 수도 있다. "티오콜(Thiokol)(등록상표)" NPS-282로 시판중인 하이드록시-작용성 폴리설파이드, 및 하이드록실-작용성 폴리실록산도 적합하다.
특정 실시양태에서, 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물을 형성하기 위해서 사용된 폴리올이 전형적으로 지방산 에스터를 포함한다. 지방산 에스터는 천연 지방산 에스터, 합성 지방산 에스터 및 이들의 혼합물 중 하나 이상일 수도 있다. 폴리우레아-폴리우레탄 하이브리드 헤더 물질을 형성하기 위해서 사용될 수도 있는 천연 지방산 에스터의 비-제한적인 예는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 카놀라유, 카스톨유, 코코텃유, 면실유, 아마 기름, 삼씨 기름, 호호바유, 올리브유, 팜유, 땅콩유, 호박씨유, 홍화유, 참기름, 대두유, 해바라기유, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 특정 실시양태에서, 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물을 형성하기 위해 사용되는 지방산 에스터 또는 폴리올이 카스톨유이다. 카스톨유는, 아이소시아네이트와 가교결합될 때, 물 침투 및 열화에 대해 저항하는 것으로 보여진다. 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물을 형성하기 위해 사용되는 카스톨유의 양은, 헤더 물질의 중량을 기준으로 약 65중량% 내지 약 95중량%의 범위일 수 있다.
폴리우레아-폴리우레탄 하이브리드 헤더 물질을 형성하기 위해 사용될 수도 있는 합성 지방산 에스터는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 다양한 폴리에터 삼량체 또는 테트라-작용성 수지를 포함한다. 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 물질을 형성하기 위해서 사용될 수도 있는, 합성 지방산 에스터의 적합하지만 비-제한적인 예는, 폴리신(Polycin, 등록상표) D-290 및 폴리신(등록상표) D-265(베르텔루스 퍼포먼스 머티리알스(Vertellus Performance Materials, 미국 노쓰캐롤라이나주 그린스보로 소재)에서 시판중임), 및 N, N, N', N'-테트라키스(2-하이드록시프로필) 에틸렌-다이아민(상품명 쿼드롤(Quadrol)로 시판중임, 바스프 코포레이션(미국 미시간주 위안토트 소재))를 포함한다. 폴리신 D-290은 80% 초과의 재생가능 특성을 갖고, 특정 실시양태에서, 개질제로서, 아민 성분 중 일부를 대체하는 작용을 할 수도 있다. 폴리신 D-290은 또한 총 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물의 점도를 개선시키는 효과를 가질 수도 있다. 특정 실시양태에서, 폴리신 D-290은 약 20% 정도로 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물의 점도를 개선시켜서, 헤더 물질이, 도포되는, 저 수분 함량 골재를 통해 보다 용이하게 유동하도록 할 수도 있다. 특정 실시양태에서, 폴리올은 카스톨유 및 폴리신 D-290의 조합을 포함할 수도 있다. 특정 실시양태에서, 카스톨유와 함께 사용된 폴리신 D-290의 양은 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 물질을 형성하기 위해서 사용되는 폴리올의 총량의 약 10중량%이다.
하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물을 형성하기 위해서 임의의 아민이 사용될 수도 있다. 특정 실시양태에서, 하나 초과의 아민의 조합이 사용되어 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물을 형성할 수도 있다. 아민은 1작용성 아민, 2작용성 아민, 3작용성 아민, 4작용성 아민, 폴리아민 및 이들의 혼합물 중 하나 이상일 수도 있다.
폴리우레아-폴리우레탄 하이브리드 헤더 물질을 형성하기 위해서 사용될 수도 있는 폴리아민의 비-제한적인 예는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 하이드라진, 하이드라진 수화물 및 치환된 하이드라진, 예를 들어 N-메틸하이드라진, N,N'-다이메틸하이드라진, 아디프산의 산 하이드라지드, 메틸 아디프산, 세박산, 하이드라크릴산, 테레프탈산, 세미카바지도알킬렌하이드라지드, 예를 들어 13-세미카바지도프로피온산 하이드라지드, 세미카바지도알킬렌 카바진 에스터, 예를 들어, 2-세미카바지도에틸 카바진 에스터, 및/또는 아미노세미카바지드 화합물, 예를 들어 13-아미노에틸세미카바지도카보네이트 및 이들의 혼합물을 포함한다.
폴리우레아-폴리우레탄 하이브리드 헤더 물질을 형성하기 위해 사용될 수도 있는 아민의 다른 적합한 예는, 폴리프로필렌 다이아민, 폴리프로필렌트라이아민, 폴리프로필렌폴리아민, 폴리-THF-다이아민 및 이들의 혼합물을 포함한다.
특정 실시양태에서, 상기 아민은 2개의 2작용성 아민 및 3작용성 아민을 포함한다. 특정 실시양태에서, 2작용성 아민 중 하나 이상이 방향족 아민이다. 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물을 형성하기 위해 사용될 수도 있는 방향족 2작용성 아민의 적합한 예는 이로서 한정하는 것은 아니지만, 제파민(Jeffamine, 등록상표) SD, 제파민(등록상표) SD-231 및 제파민(등록상표) SD 2001(헌츠만 코포레이션, 미국 텍사스주 우드랜드 소재)에서 시판중인 N,N'-비스(2-프로필)폴리옥시프로필렌 다이아민; 제파민(등록상표) RFD-270(헌츠만 코포레이션, 미국 텍사스주 더 우드랜드 소재); 상품명 제파민(등록상표) 헌츠만 D-400, 제파민(등록상표) D-2000, 제파민(등록상표) D-4000 (헌츠만 코포레이션, 미국 텍사스주 더 우드랜드 소재)으로 시판중인, 폴리옥시프로필렌 다이아민; 상품명 다이테크(Dytek(등록상표) A(인비스타, 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재)에서 시판중인 1,5-펜탄다이아민, 2-메틸; 상품명 다이테크(등록상표) DCH-99(인비스타, 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재) 하에서 시판중인, 1,2-다이아미노사이클로헥산; 유니링크(Unilink, 상표) 4200 다이아민(도르프 케탈 케미칼 인디아 피브티 리미티드(Dorf Ketal Chemicals India Pvt Ltd), 인도 뭄바이 소재), 폴리링크(Polylink) 4200(더 핸손 그룹 엘엘씨(미국 조지아주 두루쓰 소재) 및 아세토 코포레이션(Aceto Corporation)(미국 뉴욕주 포트 워싱톤 소재))로 시판중인 4,4'-메틸렌비스[N-2급-부틸아닐린]; 미쓰비치 가스 케미칼 캄파니 인코포레이티드(Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc., 미국 뉴욕주 뉴욕 소재)에서 시판중인, 메타-자일렌다이아민; 론자큐어(Lonzacure, 등록상표) DETDA 80 LC(론자 리미티드(Lonza Ltd.), 스위스 바젤 소재)에서 시판중인, 다이에틸메틸벤젠다이아민; 상품명 에타큐어(Ethacure, 등록상표) 100 및 에타큐어(등록상표) 100LC(알베마르(Albemarle), 미국 로스앤젤레스 베이톤 루즈 소재)로 시판중인 다이에틸톨루엔다이아민; 상품명 에타큐어(등록상표) 300(알베마르, 미국 로스앤젤레스 베이톤 루즈 소재)로 시판중인 다이메틸 티오-톨루엔 다이아민; 및 상품명 에타큐어(등록상표) 420(알베마르, 미국 로스앤젤레스 베이톤 루즈 소재)로 시판중인 비스(N-2급-부틸-p-아미노페닐)메탄을 포함한다. 특정 실시양태에서, 2개의 2작용성 아민 중 하나는 4,4'-메틸렌비스[N-2급-부틸아닐린]이다. 특정 실시양태에서, 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물을 형성하기 위해서 사용되는 4,4'-메틸렌비스[N-2급-부틸아닐린]의 범위는, 헤더 물질의 중량을 기준으로 약 1 내지 약 10중량%의 범위일 수도 있다.
특정 실시양태에서, 2작용성 아민 중 하나 이상이 올리고머 다이아민이다. 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물을 형성하기 위해 사용될 수도 있는 올리고머 다이아민의 적합한 예는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 상품명 베르사링크(등록상표) D-740M로 시판중인 다이아민 경화제; 상품명 베르사링크(등록상표) P-250, 베르사링크(등록상표) P-650, 베르사링크(등록상표) P-1000(에어 프로덕츠 앤드 케미칼 인코포레이티드(Air Products and Chemicals, Inc.), 미국 팬실바니아주 알렌타운 소재)에서 시판중인, 폴리테트라메틸렌옥사이드-다이-p-아미노벤조에이트; 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 특정 실시양태에서, 2개의 2작용성 아민 중 하나는 폴리테트라메틸렌옥사이드-다이-p-아미노벤조에이트이다. 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물을 형성하기 위해서 사용되는 폴리테트라메틸렌옥사이드-다이-p-아미노벤조에이트의 양의 범위는 헤더 물질의 중량을 기준으로 약 1 내지 약 10중량%의 범위일 수도 있다.
하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물을 형성하기 위해 사용될 수도 있는 3작용성 아민의 비-제한적인 예는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 폴리에터아민을 포함한다. 폴리우레아-폴리우레탄 하이브리드 헤더 물질을 형성하기 위해 사용될 수도 있는 폴리에터아민의 예는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 상품명 박소두어(Baxxodur)(등록상표) EC 311 (바스프 에스이(BASF SE), 독일 루드비그샤펜 소재) 및 제파민(등록상표) T-5000(헌츠만 코포레이션, 미국 텍사스주 더 우드랜드 소재)로 시판중인, 폴리옥시프로필렌다이아민, 예를 들어 글리세롤 트리스[폴리(프로필렌 글리콜)아민 종결화] 에터; 상품명 제파민(등록상표) T-403 (헌츠만 코포레이션, 미국 텍사스주 더 우드랜드 소재)로 시판중인, 폴리옥시프로필렌트라이아민; 상품명 제파민(등록상표) T-3000 (헌츠만 코포레이션, 미국 텍사스주 더 우드랜드 소재)로 시판중인, 글리세릴 폴리(옥시프로필렌)트라이아민; 상품명 다이테크(등록상표) BHMT (인비스타, 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재)으로 시판중인 비스(헥사메틸렌)트라이아민; 상품명 폴리에터아민 D 2000(바스프 에스이, 독일 두드비그샤펜) 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 특정 실시양태에서, 폴리에터아민은 글리세롤 트리스[폴리(프로필렌 글리콜)아민 종결화] 에터이다. 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물을 형성하기 위해 사용되는 글리세롤 트리스[폴리(프로필렌 글리콜)아민 종결화] 에터의 양은, 헤더 물질의 중량을 기준으로 약 1 내지 약 10중량%의 범위일 수도 있다.
하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물을 형성하기 위해서 사용될 수 있는, 테트라작용성 아민의, 적합하지만 비-제한적인 예는 상품명 제파민(등록상표)SD-401 (헌츠만 코포레이션, 미국 텍사스주 더 우드랜드 소재)으로 시판중인 N,N'-비스(2-프로필)폴리옥시프로필렌다이아민)이다.
특정 실시양태에서, 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물의 폴리우레아 성분은, 먼저 다중 경화 공정을 통해 형성된다. 이러한 다단계 경화 공정은, 다양한 아민의 선택을 통해 달성될 수도 있다. 예를 들어, 경화 공정은, 2개의 2작용성 아민 및 3작용성 아민이 사용되는 3단계를 포함할 수도 있다. 먼저, 3작용성 아민, 예를 들어 폴리옥시프로필렌다이아민이 아이소시아네이트와 반응한다. 그다음, 올리고머성 다이아민, 예를 들어 폴리테트라메틸렌옥사이드-다이-p-아미노벤조에이트가 아이소시아네이트와 반응한다. 세번째로, 방향족 다이아민, 예를 들어 4,4'-메틸렌비스[N-2급-부틸아닐린]가 아이소시아네이트와 반응하고, 또한 쇄 연장제로서 작용한다. 이러한 다단계 경화 공정 동안 보다 소량의 폴리올이 아이소시아네이트와 반응하여, 폴리우레아 성분 이외에 비교적 적은 분량의 폴리우레탄 성분을 형성하는 것도 가능하다.
특정 실시양태에서, 아이소시아네이트는 헤더 물질의 중량을 기준으로 약 38.3중량%를 포함하고, 폴리올은 헤더 물질의 중량을 기준으로 약 44.8중량%를 포함하고, 아민은 헤더 물질의 중량을 기준으로 약 12.2중량%를 포함한다. 특정 실시양태에서, 폴리올:아이소시아네이트의 비는, 존재하는 임의의 다른 성분들 없이 체적 기준으로 2:1이다.
헤더 물질 배합물은, 촉매, 안료, 소포제, 습기 포획 분자, 습기-민감도 감소제, 접착 촉진제, 점도 강하제, 자외선 흡수제, 가소화제, 산화방지제, 살진균제, 자외선 안정화제, 및 틱소트로픽제 중 하나 이상을 포함하지만 이로서 제한하지는 않는 부가 성분들을 포함할 수도 있다.
하나의 실시양태에서, 이러한 첨가제의 총량은, 헤더 물질의 총 중량을 기준으로 약 4 내지 약 5중량%의 범위이고; 일부 실시양태에서는, 헤더 물질의 총 중량을 기준으로 약 1 내지 약 10중량%의 범위이다.
아이소시아네이트-폴리올 및/또는 아이소시아네이트-아민 반응을 촉진하는 하나 이상의 촉매가, 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물을 동반하는 헤더 물질 내부에 사용될 수도 있고, 이는 이로서 한정하는 것은 아니지만, 산, 예를 들어 파라톨루엔설폰산, 또는 3급 아민, 또는 원자들, 예를 들어 Sn, Mn, Fe, Co, Cd, Ni, Cu, Zn, Zr, Ti, Hf, Al, Th, Ce, Bi, Hg, N, 및 P를 갖는 오가노 금속성 화합물, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 몰 촉매/아이소시아네이트 비는, 아이소시아네이트의 유형 및 촉매의 유형에 좌우된다.
하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물을 포함하는, 헤더 물질 내에 사용될 수도 있는 3급 아민의 적합한 예는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 트라이에틸아민, 트라이에틸렌다이아민(DABCO), 다이메틸에탄올아민, 트라이에탄올아민, N-에틸 모폴린, N-메틸다이사이클로헥실아민, N,N-다이메틸 사이클로헥실아민, 및 N,N,N',N'-테트라메틸-1,3-부탄다이아민, 에터 등을 포함한다. 3급 아민 촉매의 다른 적합한 예는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 1,8-다이아자바이사이클로[5.4.0]운데크-7-엔(DBU 촉매), 1,5-다이아자-바이사이클로[5.4.0]운데크-5-엔 (산 차단된 DBU형 촉매), 1,8-다이아자-바이사이클로(5,4,0) 운데센-7, 트라이에틸렌다이아민과 다이프로필렌 글리콜의 용액, 1,4-다이아자바이사이클로[2.2.2]옥탄 (결정성), 우레아, [3-(다이메틸아미노)프로필]-(6CI,8CI,9CI), 2,4,6-트리스(다이메틸아미노메틸)페놀, 다브코(Dabco, 등록상표) PC5LE(에어 프로덕츠 앤드 케미칼스(Air Products and Chemicals), 미국 팬실바니아주 알렌타운 소재), 산 차단된 3급 아민, 예를 들어 다브코(Dabco, 등록상표) 8154(에어 프로덕츠 앤드 케미칼, 미국 팬실바니아주 알렌타운 소재), 3-(3-하이드록시프로폭시)프로판-1-올, 2-에틸헥산산 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 특정 실시양태에서, 1,5-다이아자-바이사이클로[5.4.0]운데크-5-엔 및 1,8-다이아자바이사이클로[5.4.0]운데크-7-엔이 촉매로서 사용된다. 특정 실시양태에서, 이러한 촉매는 온도를 122℉(50℃) 미만으로 승온시킴으로써 활성화된다.
하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물을 포함하는, 헤더 물질 내부에 사용될 수도 있는 오가노 금속성 화합물의 적합한 예는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 주석 화합물, 예를 들어 제 1 주석 옥토에이트, 염화 제 1 주석, 다이부틸주석 다이라우레이트, 다이부틸주석 다이아세테이트, 다이부틸주석-다이-2 에틸 헥소에이트 등을 포함한다. 다른 적합한 오가노 금속성 화합물은 비스무쓰 옥토에이트, 아연 옥토에이트 등을 포함한다.
사용되는 경우, 촉매의 양은, 하나의 실시양태에서, 헤더 물질의 총 중량을 기준으로 약 0.1 내지 약 1중량%의 범위로 존재한다. 다른 실시양태에서, 트라이에틸렌다이아민 및 다이프로필렌 글리콜의 용액이 촉매로서 사용되는 경우, 상기 양은 헤더 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.1 내지 약 5중량%일 수도 있다. 1,5-다이아자-바이사이클로[5.4.0]운데크-5-엔 및 1,8-다이아자바이사이클로[5.4.0]운데크-7-엔이 촉매로서 사용되는 특정 실시양태에서, 사용되는 1,5-다이아자-바이사이클로[5.4.0]운데크-5-엔의 양은, 총 배합물의 0 내지 약 0.5%이고, 사용되는 1,8-다이아자바이사이클로[5.4.0]운데크-7-엔의 양은 총 배합물의 약 0.05 내지 약 1%이다.
특정 실시양태에서, 2개의 촉매들, 예를 들어 1,8-다이아자바이사이클로[5.4.0]운데크-7-엔(DBU 촉매) 및 1,5-다이아자-바이사이클로[5.4.0]운데크-5-엔 (산 차단된 DBU형 촉매)가 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물 배합물 내부에 사용되어(여기서, 카스톨유가 폴리올로서 사용됨), 반응 시간을 촉진시키고 최종 혼합물의 작업 시간을 연장시킨다. DBU 촉매는 폴리올 및 아이소시아네이트를 반응하게 하여 폴리우레아-폴리우레탄 하이브리드 헤더 물질의 폴리우레탄 성분을 형성한다. 이러한 반응은 전형적으로 아민들이 반응한 이후에 수행되어, 전술한 바와 같이, 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물의 폴리우레아 성분을 형성한다. DBU 촉매는, 혼합물에 도포될 때, 폴리올과 아이소시아네이트 사이의 발열 반응을 생성하고, 이는 추가로 경화를 촉진하고, 산-블록킹 DBU형 촉매, 예를 들어 1,5-다이아자-바이사이클로[5.4.0]운데크-5-엔(이는 122℉(50℃) 미만으로 온도를 승온시킴으로써 활성화됨)을 탈-블록킹한다. 탈-블록킹된 촉매는, 추가로 반응을 촉진하지만, 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물을 신축 이음 시스템에 도포하기 위한 충분한 시간을 허용하기에 충분히 길도록 상기 반응을 지연한다.
특정 실시양태에서, 착화제가 촉매와 함께 사용되어 촉매의 반응을 늦출 수도 있다. 예를 들어, 촉매인 1,5-다이아자-바이사이클로(5.4.0) 운데크-5-엔은 산 블록킹 시스템을 사용하여 촉매의 반응을 늦춘다.
특정 실시양태에서, 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물의, 겔화 이전의 경화 시간 또는 가용 시간이, 75℉(24℃)에서 약 300mL 질량에서, 어떠한 골재도 존재하지 않는 경우, 약 4 내지 10분이다. 다른 실시양태에서, 저 수분 함량 골재가 약 300m의 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물에 첨가되면, 헤더 물질의, 겔화 이전의 가용 시간이, 75℉(24℃)에서 약 20분 내지 3시간이다. 특정 실시양태에서, 비히클이 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물 위로 통과하기 이전의 경화 시간이, 약 30분 내지 약 14시간의 범위일 수도 있다.
헤더 조성물은 또한 하나 이상의 착색제, 예를 들어, 안료 또는 염료를 포함하여 상기 배합물에 목적하는 색상을 제공할 수도 있다. 헤더 조성물은 임의의 색상 및 셰이드를 가질 수도 있다. 사용될 수 있는 색상의 예는, 흑색, 녹색, 회색, 갈색 및 청색을 포함한다. 특정 실시양태에서, 목적하는 색상은, 2개 이상의 착색화제를 조합함으로써 활성화된다. 조합되는 착색화제의 양은, 목적하는 색상을 수득하기 위해 임의의 양으로 변할 수도 있다. 착색화제의 예는, 카본 블랙 및 금홍석 형태일 수 있는 이산화티탄이지만, 다른 착색화제도 유용하다. 카본 블랙 및 이산화티탄은 배합물에서 안료 및 충전제 둘다로서 작용할 수도 있다. 안료의 부가적인 예는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 바륨 설페이트, 아연 옥사이드, 아연 설파이드, 염기성 납 카보네이트, 안티몬 트라이옥사이드, 리쏘폰(아연 설파이드 및 바륨 설페이트), 형광 염료, 옥살린 염료, 무기 색상 안료, 예를 들어 철 옥사이드(예를 들어, 철 옥사이드 블랙 및 철 옥사이드 브라운), 감청, 카본 블랙, 플라이애쉬(flyash), 흑연, 발광성 안료, 아연 황색, 아연 녹색, 울트라마린(ultramarine), 망간 흑색, 안티몬 흑색, 망간 자색, 파리 블루(Paris blue), 및 에메랄드 녹색(Schweinfurter green), 유기 색상 안료, 예를 들어 세피아(sepia), 자황, 카셀 브라운(Cassel brown), 톨루이딘 적색, 파라 적색, 핸사 황색(Hansa yellow), 인디고, 아조 염료, 안트라퀴노노이드 및 인디고이드 염료, 뿐만 아니라 다이옥사진, 퀴나크리돈, 프탈로시아닌, 프탈로 청색, 프탈로 녹색, 아이소인돌리논, 금속 착체 안료, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 특정 실시양태에서, 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물은 충전제/안료로서 카본 블랙을 포함한다. 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물 내부에 사용되는 카본 블랙의 양은 헤더 조성물의 0 내지 약 0.6중량%의 범위일 수도 있다.
헤더 조성물은 또한 중합 반응 동안 생성된 가스 거품 또는 발포화의 양을 감소시키기 위해 소포제를 포함할 수도 있다. 용매-부재 폴리우레아-폴리우레탄 시스템 내에 사용하기에 적합한 임의의 소포제가 사용될 수도 있다. 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물을 포함하는, 헤더 물질에 사용될 수도 있는 소포제의 적합한 예는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 실리콘 소포제, 광유/실리카 소포제, 낮은 표면 장력 첨가제, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물에 사용될 수도 있는 실리콘 소포제의 예는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 폴리실록산 용액 및 폴리실록산의 비-수성 유화액을 포함한다. 소포제로서 사용될 수도 있는 폴리실록산 용액의 예는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 사이클로헥사논 폴리실록산 용액, 다이아이소부틸케톤 폴리실록산 용액, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 소포제로서 사용될 수도 있는 비-수성 폴리실록산 유화액의 예는, 폴리실록산 프로필렌 글리콜 유화액이다. 특정 실시양태에서, 소포제는 상표명 BYK(등록상표)-066N, BYK(등록상표)-070, BYK(등록상표)-077, BYK(등록상표)-A500으로 BYK 케미 게엠베하(BYK Chemie GmbH; 독일 베젤 소재)에서 시판중인 다이아이소부틸케톤 폴리실록산 용액이다. 다른 실시양태에서, 소포제는, 상표명 데하이드란(DEHYDRAN, 등록상표) 1208로 코그니스(Cognis, 독일 몬하임)으로부터 시판중인 실리콘 소포제이다. 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물 내에 사용되는 소포제의 양은, 헤더 조성물의 중량을 기준으로 약 0.1 내지 약 0.5중량%의 범위일 수도 있다.
습기 소거 분자가 헤더 조성물에 첨가되어, 아이소시아네이트 기(NCO)와 물 사이의 반응보다는 아이소시아네이트 기(NCO)와 하이드록실(OH) 기 사이의 목적하는 반응이 수행되어, 폴리우레탄을 형성함을 보장할 수도 있다. 따라서, 습기 소거 분자를 사용하여 헤더 조성물의 폴리우레탄 예비중합체 성분의 물 함량을 제어할 수도 있다. 습기 소거제의 예는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 물리적으로 물을 흡수하는 분자체, 퀴클림, 옥사졸리돈, 모노아이소시아네이트, 예를 들어 p-톨루엔설포닐 아이소시아네이트 및 오르쏘 에스터, 예를 들어 메틸 오르쏘포르메이트 및 트라이에틸오르쏘포르메이트 및 이들의 혼합물을 포함한다. 특정 실시양태에서, 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물에 사용될 수도 있는 습기 소거 분자는 분자체, 예를 들어 시스템으로부터 습기를 흡수할 수 있는 분자체 제올라이트이다. 분자체는, 시스템으로부터 물을 흡수하는 약 3 내지 약 4Å의 크기를 가질 수도 있다. 다른 실시양태에서, 습기 소거 분자는 카스톨류 내 50% 고체 페이스트이다. 본 발명의 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물에 사용될 수도 있는 습기 소거 분자의 적합하지만 비-제한적인 예는, 바이엘 머티리얼 사이언스 엘엘씨(Bayer Material Science, LLC; 미국 팬실바니아주 피츠버그 소재)에서 시판중인, 베이리쓰(Baylith) L 페이스트; 에이.비. 콜비 인코포레이티드(A.B. Colby, Inc.; 미국 팬실바니아주 맥머리 소재)에서 시판중인, 몰시브(Molsiv) L 페이스트 및 유니버샬 오일 제품(universal oil product; UOP) 페이스트; 및 제오켐 아게(Zeochem AG; 스위스 우에티콘)에서 시판중인 푸르몰(Purmol) 35T 페이스트를 포함한다. 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물 내에 사용되는 습기 소거 분자의 양은 헤더 조성물의 중량을 기준으로 약 0.2 내지 약 2.5중량%의 범위일 수도 있다.
유리 물/습기에 대한 민감도를 감소시키기 위해서, 습기-민감도 감소 첨가제도 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물 내에 포함될 수도 있다. 임의의 특정한 이론에 의해 구속되고자 하는 것은 아니지만, 물 분자와 아이소시아네이트 기의 제 2 반응의 양을 감소시킴으로써 이것이 달성되는 것으로 알려져 있다. 습기 민감도 첨가제의 적합한 예는 이로서 한정하는 것은 아니지만 단량체 아이소시아네이트 옥사졸리딘 첨가제, 예를 들어 티에이치 힐슨 캄파니(TH Hilson Company; 미국 일리노이주 위톤 소재)에서 시판중인, 아르녹스(Arnox) LV 및 아르녹스 4; 인코레즈 코포레이션(Incorez Corporation; 영국 란케쉐어 소재)에서 시판중인 인코졸(Incozol) LV 및 인코졸 4 LV; 파라-토실아이소시아네이트(PTSI), 3-에틸-2-메틸-2-(3-메틸부틸)-1,3-옥사졸리딘(상품명 졸다인(Zoldine; 상표) MS-플러스(앤구스/더 다우 케미칼 캄파니, 미국 로스앤젤레스 스테링톤 소재)를 포함한다. 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물에 사용될 수도 있는 습기 민감도 첨가제의 예는 아르녹스 LV이다. 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물 내에 사용되는 아르녹스 LV의 양은, 헤더 조성물의 약 0.2 내지 약 1중량%의 범위일 수도 있다.
접착 촉진제가 헤더 조성물 내에 사용되어 아래에 놓인 구조적 분자의 접착 특성을 개선할 수도 있다. 접착 촉진제의 예는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 2-아미노에틸-다이메틸메톡시실란, 6-아미노헥실-트라이부톡시실란, 3-아미노프로필-트라이메톡시실란, 3-아미노프로필-트라이에톡시실란, 3-아미노프로필-메틸다이메톡시실란, 3-아미노프로필-메틸다이에톡시실란, 5-아미노펜틸-트라이메톡시실란, 5-아미노펜틸-트라이에톡시실란, 3-아미노프로필-트라이아이소프로폭시실란, γ-글리시독시프로필트라이메톡시실란, γ-글리시독시프로필트라이에톡시실란, γ-머캅토프로필트라이메톡시실란, γ-머캅토프로필트라이에톡시실란, γ-우레이도프로필트라이메톡시실란, γ-우레이도프로필트라이에톡시실란, 1-[3-(트라이메톡시실릴)프로필]우레아, 1-[3-(트라이에톡시실릴)프로필]우레아, [3-(2-아미노에틸아미노)프로필]트라이메톡시실란, [3-(2-아미노에틸아미노)프로필]트라이에톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸-트라이메톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸-트라이에톡시실란, 3-(페닐아미노)프로필-트라이메톡시실란, 3-(페닐아미노)프로필-트라이에톡시실란, 비스[3-(트라이메톡시실릴)프로필] 아민, 비스[3-(트라이에톡시실릴)프로필]아민, 3-머캅토프로필-메틸다이메톡시실란, 3-머캅토프로필-메틸다이에톡시실란, [3-(2-아미노에틸아미노)프로필]메틸 다이메톡시실란, [3-(2-아미노에틸아미노) 프로필]메틸 다이에톡시실란, 3-글리시독시프로필 메틸다이메톡시실란, 3-글리시독시프로필-메틸다이에톡시실란, 3-글리시독시프로필 메틸다이메톡시실란, 3-글리시독시프로필-메틸다이에톡시실란, 3-글리시독시프로필트라이메톡시 실란, 또는 이들의 조합을 포함한다. 특정 실시양태에서, 3-글리시딜옥시프로필트라이메톡시실란이 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물에서 접착 촉진제로서 사용될 수도 있다. 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물 내에 사용된 접착 촉진제의 양은, 헤더 조성물의 약 0.1 내지 약 0.8중량%의 범위일 수도 있다.
점도 강하제가, 가공 동안 유동을 개선하고 점도를 줄이기 위해서 헤더 물질 배합물 내에 사용될 수도 있다. 이러한 첨착제는 또한 낮은 점도 아이소시아네이트와 고 점도 폴리올의 혼합을 개선시킬 수도 있다. 특정 실시양태에서, 소포제가 점도 강화제로서 작용할 수도 있다. 폴리우레아-폴리우레탄 하이브리드 헤더 물질 배합물 내에 사용될 수도 있는 점도 강하제의 적합한 예는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 저 분자량의 글리콜 에터, 다이메틸 AGS 에스터 및 프로필렌 카보네이트, BYK 케미 게엠베하(독일 베젤 소재)에서 시판중인 비스코바이크(Viscobyk; 등록상표) 4015, 및 더 루브리졸 코포레이션(The Lubrizol Corporation, 미국 오하이오주 위클리프 소재)에서 시판중인 솔스피어스(Solsperse, 등록상표)를 포함한다. 특정 실시양태에서, 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 하이브리드 헤더 물질 배합물은 폴리옥시알킬렌 유도체 점도 강하제를 포함한다. 특정 실시양태에서, 폴리옥시알킬렌 유도체 점도 강하제는, 약 30 내지 약 60중량% 폴리옥시알킬렌, 약 30 내지 약 60중량% 트라이에틸렌 글리콜 모노부틸 에터, 및 약 10 내지 약 30중량%의 알킬렌 글리콜의 올리고머를 포함한다. 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물 배합물 내에 포함될 수도 있는, 점도 강하제의 적합하지만 비-제한적인 예는, BYK 케미 게엠베하(독일 베젤 소재)에서 시판중인 BYK-P 9915이다. 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물 내에 사용된 점도 강하제의 양은 헤더 조성물의 약 0 내지 약 2.5중량%의 범위일 수도 있다.
자외선 안정화제가, 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물 배합물을 포함하는, 헤더 물질 내부에 사용될 수도 있다. 자외선 안정화제는 바스프 에스이(독일 루드바이그샤펜 소재)에서 상품명 시바(등록상표) 티뉴빈(Tinuvin, 등록상표)로 시판중인 2-(2'-하이드록시페닐)벤조트라이아졸; 2-하이드록시벤조페논, 예를 들어 바스프 에스이(독일 루드바이그샤펜 소재)에서 상품명 시바(등록상표) 침마소르브(Chimassorb, 등록상표) 81로 시판중인, 예를 들어 메타논, [2-하이드록시-4-(옥틸옥시)페닐]페닐; 치환되거나 비치환된 벤조산의 에스터; 아크릴레이트; 니켈 화합물; 입체장애 아민 광 안정화제("HALS"), 예를 들어 메틸 1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜 세바케이트, 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)세바케이트 + 메틸 1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜 세바케이트, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트, 4-하이드록시-2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리딘 에탄올과 부탄이산 다이메틸에스터의 중합체, 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딘일)-2-부틸-2-(4-하이드록시-3,5-다이-3급-부틸벤질)프로판다이오에이트; 입체 장애 아민, 옥사닐라이드; 2-(2-하이드록시페닐)-1,3,5-트라이아진; 및 이들의 혼합물을 포함한다. 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물에 사용될 수도 있는 자외선 안정화제의 적합하지만 비-제한적인 예는 더 핸슨 그룹 엘엘씨(미국 조지아주 두루쓰)에서 시판중인 폴리스탭 100을 포함한다. 특정 실시양태에서, 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물 내 사용된 자외선 안정화제는 메틸 1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜 세바케이트이다. 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물 내에 사용된 자외선 안정화제의 양은 헤더 조성물의 약 0.1 내지 약 2.0중량%의 범위일 수도 있다.
특정 실시양태에서, 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물의 24시간 경화 후 압축 강도는, ASTM C 591 방법 B에 따른 2" x 2" x 2" 큐브 방법을 사용할 때, 약 1400 내지 약 3500 psi이다. 24시간 및 1주일 압축 강도값는, 헤더 물질이 도포될 때, 헤더의 질량 및 주위 온도에 좌우되어 변할 수도 있다. 특정 실시양태에서, 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물(골재 포함)의 1주일 경화 후 압축 강도는 약 2600 내지 약 3700 psi이다.
하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물은 우수한 인장 강도를 나타낸다. 이것이 ASTM D 638에 따라 파단되기 이전의 헤더 물질의 신도는 최소 200%여야만 한다. 본 발명의 헤더 물질은 그의 값을 능가하고, 특정 실시양태에서, 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물은 파단 이전에 225% 신도에서 시험되었다.
하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물은 충분한 충격 강도를 보유하고 ASTM D 3029로 형식적으로 공지된 ASTM 테스트에 따라 32℉(0℃), -20℉(-29℃) 및 158℉(70℃)에서 다트/큐브 충격 테스트를 통과한다.
저 수분 함량 골재를 첨가하지 않은 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물의 초기 브룩필드 점도(initial Brookfield viscosity)의 범위는 75℉에서 약 400 내지 약 800cps의 범위이다(10rpm에서 스핀들(Spindle) #3에서 시험함). 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물에 저 수분 함량 골재를 첨가하는 것은 점도를 추가로 증가시킨다.
기반 구조 건설물을 위한 신축 이음 시스템에 헤더 물질을 도포하는 방법도 제공된다. 상기 방법은, 헤더 조성물의 제 1 성분을 제 1 저장 용기로부터 제 1 도관을 통해 믹스 챔버로 펌핑하는 단계 및 헤더 조성물의 제 2 성분을 제 2 저장 용기로부터 제 2 도관을 통해 믹스 챔버로 펌핑하는 단계를 포함한다. 그다음, 헤더 조성물의 제 1 및 제 2 성분을 믹스 챔버 내에서 혼합하여 제 1 및 제 2 성분들 사이의 반응을 개시하여 헤더 조성물을 형성한다. 특정 실시양태에서, 제 1 저장 용기 내 제 1 성분이 폴리올 물질을 포함하고, 제 2 저장 용기 내 제 2 성분이 아이소시아네이트 물질을 포함한다. 다른 실시양태에서, 제 1 저장 용기 내 제 1 성분이 폴리올 및 아민을 포함하고, 이들은, 제 1 저장 용기로부터의 아이소시아네이트와 혼합할 때, 폴리우레아-폴리우레탄 하이브리드 헤더 물질을 포함한다. 포함되지만, 촉매, 안료, 소포제, 습기 소거 분자, 습기 민감도 감소제, 접착 촉진제, 점도 강하제, 및 자외선 흡수제 중 하나 이상으로 제한되지 않을 수도 있는 부가 성분이, 특정 실시양태에서 제 1 성분으로서 제 1 저장 용기에 첨가될 수도 있다.
혼합 챔버는 기계적 혼합 챔버 또는 정적 혼합 챔버를 포함할 수도 있다. 특정 실시양태에서, 믹스 챔버는 정적 믹스 챔버이다. 헤더 물질 배합물을 구성하는 성분들이 믹스 헤드에서 혼합된 이후에, 헤더 물질 혼합물이 인접 구조 부재의 오목화된 부분에 도포될 수도 있다. 헤더 물질 혼합물이, 인접 구조 부재의 오목화된 부분에 도포되는 방법은, 신축 이음 헤더 내에 놓인 여러개의 천공들을 함유하는 제 3 도관(예를 들어, 홀을 통해 함유하는 튜브 호스)를 통해 믹스 헤드로부터 상기 물질이 유동하도록 하거나, 이동식 믹스 헤더 내부에 천공(예를 들어, 노즐)을 통해 상기 물질이 유동하도록 함을 포함한다.
제 3 도관, 예를 들어 튜브 호스가 사용되는 실시양태에서, 헤더 물질을 도포한 이후에, 상기 제 3 도관이 믹스 헤드로부터 탈착되어, 헤더 물질의 도포 이후에 구조 부재의 오목화된 부분 내부에 제 3 도관이 유지되도록 한다.
특정 실시양태에서, 이동식 믹스 헤드는 신축 이음의 길이를 따라 수동으로 또는 기계적으로 이동하여 헤더 물질의 균일한 도포를 허용할 수도 있다.
기반 구조 건설물을 위한 신축 이음 시스템에 헤더 물질을 도포하기 위해 사용될 수도 있는 장치의 예시적인 예가 도 1에 도시되어 있다. 장치(10)는 헤더 물질의 2종의 액체 성분을 저장하기 위한 제 1 용기(12) 및 제 2 용기(14)를 포함한다. 예를 들어, 특정 실시양태에서, 헤더 물질의 성분은, 2개의 파트, 즉 폴리올 및 선택적으로 하나 이상의 아민을 포함하는 파트 A 및 아이소시아네이트를 포함하는 파트 B로 나뉠 수도 있다. 헤더 물질의 파트 A는 제 1 용기(12)에 저장되고 헤더 물질의 파트 B는 제 2 용기(14)에 저장된다. 제 1 저장 용기(12) 내 파트 A:제 2 저장 용기(14) 내 파트 B의 비는 약 2:1이다. 헤더 물질의 파트 A는 제 1 저장 용기(12) 내 천공(13)으로부터 제 1 도관(16)을 통해 유동하고, 헤더 물질의 파트 B는 제 2 저장 용기(14) 내 천공(15)로부터 제 2 도관(18)을 통해 유동한다. 헤더 물질의 파트 A는 제 1 도관(16)을 통해 중력 이동 공급장치(gravity feed)에 의해 제 1 펌프(20)로 유동하고, 헤더 물질의 파트 B는 제 2 도관(18)을 통해 중력 이동 공급장치에 의해 제 2 펌프(22)로 이동한다. 제 1 펌프(20)는 파트 A 헤더 물질을 제 1 도관(16)을 통해 다기관(24)로 및 정적 믹스 헤더(28)로 펌핑한다. 유사하게, 제 2 펌프(22)는 파트 B 헤더 물질을 제 2 도관(18)을 통해 다기관(24)으로 및 정적 믹스 헤더(28)로 펌핑한다. 전기 제어 및 보정 장치(21 및 23)는 연속적으로 파트 A 및 파트 B를 위한 다기관(24)으로 수송될 물질의 양을 제어 및 조절한다. 파트 A 및 파트 B의 점도는 주변 공기 온도의 변화에 따라 변한다. 점도 값은 일반적으로 공기 온도가 감소함에 따라 높아진다. 장치(21 및 23)는 적절한 혼합비가 달성되는 것을 보장하기 위해서 넓은 범위의 주변 공기 온도에서 신축 이음 헤더 장치의 작동을 제공한다. 다기관(24)은, 파트 A 및 파트 B 물질이 정적 믹스 헤드로 떠나기 이전에, 파트 A 및 파트 B를 분리한 채 유지하도록 내부 챔버(25 및 26)을 함유한다. 헤더 물질의 파트 A 및 파트 B는 정적 믹스 헤드(28)에서 혼합되어 헤더 물질을 형성한다. 헤더 물질이 말단 노즐(42)을 통해 정적 믹스 헤드(28)로부터 빠져나간다. 신축 이음 시스템(36)은, 추가 강화를 위해, 헤더 물질을 도포하기 이전에 저 수분 함량 골재(38)로 적어도 부분적으로 예비-충전된다.
기반 구조 건설물을 위한 신축 이음 시스템에 헤더 물질을 도포하기 위해서 사용될 수도 있는 장치의 또다른 예시적인 예가 도 2에 도시되어 있다. 장치(40)는 헤더 물질의 2종의 액체 성분을 저장하기 위한 제 1 저장 용기(12) 및 제 2 저장 용기(14)를 포함한다. 예를 들어, 특정 실시양태에서, 헤더 물질의 성분들이 2개의 부분, 즉 폴리올 및 선택적으로 하나 이상의 아민을 포함하는 파트 A, 및 아이소시아네이트를 포함하는 파트 B로 나눠질 수도 있다. 헤더 물질의 파트 A는 제 1 저장 용기(12)에 저장되고 헤더 물질의 파트 B는 제 2 용기(14)에 저장된다. 제 1 저장 용기(12) 내 파트 A: 제 2 저장 용기(14) 내 파트 B의 비는 약 2:1이다. 헤더 물질의 파트 A는 제 1 도관(16)을 통해 제 1 저장 용기(12) 내 천공(13)으로부터 유동하고, 헤더 물질의 파트 B는 제 2 저장 용기(14) 내 천공(15)으로부터 제 2 도관(18)을 통해 유동한다. 헤더 물질의 파트 A는 제 1 저장 용기(12)로부터 제 1 도관(16)을 통해 유동하고, 헤더 물질의 파트 B는 제 2 저장 용기(14)로부터 제 2 도관(18)을 통해 유동한다. 헤더 물질의 파트 A는 중력 이동 공급장치에 의해 제 1 도관(16)을 통해 제 1 펌프(20)로 유동하고, 헤더 물질의 파트 B는 중력 이동 공급장치에 의해 제 2 도관(18)을 통해 제 2 펌프(22)로 유동한다. 제 1 펌프(20)는 파트 A 헤더 물질을 제 1 도관(16)을 통해 다기관(24)으로 및 정적 믹스 헤드(28)로 펌핑한다. 유사하게, 제 2 펌프(22)는 파트 B 헤더 물질을 제 2 도관(18)을 통해 다기관(24)으로 및 정적 믹스 헤드(28)로 이동시킨다. 전기적으로 제어되고 보정된 장치(21 및 23)는 연속적으로 파트 A 및 파트 B를 위해 다기관(24)으로 수송되는 물질의 양을 연속적으로 모니터링하고 조절한다. 파트 A 및 파트 B의 점도는 주변 공기 온도의 변화로 인하여 변한다. 공기 온도가 감소함에 따라 일반적으로 점도값는 높아진다. 장치(21 및 23)는 넓은 범위의 주변 공기 온도 내 신축 이음 헤더 장치의 작업을 제공하여 적절한 혼합비가 달성됨을 보장한다. 다기관(24)은 내부 챔버(25 및 26)를 함유하여, 파트 A 및 파트 B 물질이 정척 믹스 헤드(28)로 떠나기까지 파트 A 및 파트 B가 분리된 상태를 유지하도록 한다. 헤더 물질의 파트 A 및 파트 B는 정적 믹스 헤드(28)에서 혼합되어 헤더 물질을 형성한다. 헤더 물질은 여러개의 천공(32)을 갖는 제 3 도관(30)(예를 들어, 미리-드릴화된 쓰루 홀을 갖는 튜브 또는 호스)을 통해 정적 믹스 헤드(28)를 빠져 나간다. 제 3 도관(30)은 저 수분 함량 골재(38)의 층으로 처리된 신축 이음 헤더(36)에 삽입된다. 헤더 물질이 정적 믹스 헤더(28)로부터 제 3 도관(30)으로 말단 노즐(42)에 의해 유동되고, 제 3 도관(30) 내부에서 발견되는 천공(32)을 통해 제 3 도관(30)을 떠나 신축 이음 시스템(36)으로 배출된다. 신축 이음 헤더(36)는 추가 강화를 위해 헤더 물질의 도포 이전에 저 수분 함량 골재(38)로 적어도 부분적으로 예비-충전된다.
신축 이음 시스템의 예시적인 실시양태는 도 3에 도시되어 있다. 도 3은 제 1 구조 부재(52) 및 제 2 구조 부재(54)를 포함하는 신축 이음 시스템(70)을 도시한다. 제 1 및 제 2 구조 부재(52 및 54)는 각각 블록아웃(즉, 오목화된 섹션)(56 및 58)을 함유한다. 강철 세이프(shape)(72 및 74) 및 고무 밀봉 물질(78)로 구성된 신축 이음을 블록아웃 영역에 놓아서 인접한 제 1 및 제 2 구조 부재(52 및 54) 사이의 간격을 밀봉한다. 블록아웃(56 및 58)은 헤더 물질(62 및 64)로 충전되어 신축 이음을 구조 부재에 대해 방수가 되도록 한다. 블록아웃(56 및 58)이 헤더 물질(62 및 64)로 충전된다. 블록아웃(56 및 58)은 각각 추가로 제 1 채널(72) 및 제 2 채널(74)을 함유하고, 이는 블록아웃(56 및 58) 내부에 존재하는 헤더 물질(62 및 64) 내부에 매립되어 있다. 채널(72 및 74)은 앵커(76)(채널(72)의 경우에는 도시하지 않음)에 의해 헤더 물질(62 및 64) 내에서 안정화된다.
신축 이음 시스템의 예시적인 실시양태는 도 4에 도시되어 있다. 도 4는 제 1 구조 부재(52) 및 제 2 구조 부재(54)를 포함하는 신축 이음 시스템(80)을 도시한다. 제 1 및 제 2 구조 부재(52 및 54)는 각각 블록아웃(즉, 오목화된 섹션)(56 및 58)을 함유한다. 블록아웃(56 및 58)을 헤더 물질(62 및 64)로 충전한다. 제 1 플랜지(82) 및 제 2 플랜지(84)가 선상 밀봉부(86)를 블록아웃(56 및 58)에 각각 부착한다.
신축 이음 시스템의 예시적인 실시양태가 도 5에 도시되어 있다. 도 5는 제 1 구조 부재(52) 및 제 2 구조 부재(54)를 포함하는 신축 이음 시스템(90)을 도시한다. 제 1 구조 부재(52) 및 제 2 구조 부재(54)는 각각 블록아웃(즉, 오목화된 섹션)(56 및 58)을 함유한다. 블록아웃(56 및 58)은 헤더 물질(62 및 64)로 충전된다. 제 1 플랜지(82), 제 2 플랜지(84), 제 1 앵커(92) 및 제 2 앵커(94)는 선상 밀봉부(96)를 블록아웃(56 및 58)에 각각 부착한다.
신축 이음 시스템의 예시적인 실시양태가 도 6에 도시되어 있다. 도 6은 제 1 구조 부재(52) 및 제 2 구조 부재(54)를 포함하는 신축 이음 시스템(90)을 도시한다. 제 1 구조 부재(52) 및 제 2 구조 부재(54)는 각각 블록아웃(즉, 오목화된 섹션)(56 및 58)을 함유한다. 블록아웃(56 및 58)은 헤더 물질(62 및 64)로 충전된다. 제 1 플랜지(82) 및 제 2 플랜지(84)는 슬립 밀봉부(102)를 블록아웃(56 및 58)에 각각 부착한다.
신축 이음 시스템의 예시적인 실시양태가 도 7에 도시되어 있다. 도 7은 제 1 구조 부재(52) 및 제 2 구조 부재(54)를 포함하는 신축 이음 시스템(50)을 도시한다. 제 1 구조 부재(52) 및 제 2 구조 부재(54)는 각각 블록아웃(즉, 오목화된 섹션)(56 및 58)을 각각 함유한다. 신축 이음(66)은 백킹 막대(backing rod)(60)를 포함한다. 블록아웃(56 및 58)은 헤더 물질(62 및 64)로 충전되어 신축 이음(66)을 구조 부재(52 및 54)에 부착하여 방수가 되도록 한다.
신축 이음 시스템의 예시적인 실시양태가 도 8에 도시되어 있다. 도 8은 제 1 구조 부재(202) 및 제 2 구조 부재(204)를 포함하는 신축 이음 시스템(200)을 도시한다. 제 1 및 제 2 구조 부재(202 및 204)는 각각 블록아웃(즉, 오목화된 섹션)(206 및 208)을 함유한다. 블록아웃(206 및 208)은 헤더 물질(210 및 212)로 충전된다. 미리-형성된 신축 이음 밀봉부(214)가 제 1 구조 부재(202) 및 제 2 구조 부재(204) 사이의 간격(216)에 배치된다. 미리-형성된 밀봉부(214)는 홈 또는 채널(218, 220)을 포함한다. 접착제 물질(222, 224)을 홈(218, 220)에 도포하여 미리-형성된 밀봉부(214)를 경화된 헤더 물질(210, 212)에 접착제로 접착한다. 제한하는 것은 아니지만, 미리-형성된 밀봉부(214)는 취입된 저 밀도 폐쇄형 셀의 에틸렌 비닐 아세테이트 폴리에틸렌 공중합체를 포함할 수도 있다.
신축 이음 시스템의 예시적인 실시양태가 도 9에 도시되어 있다. 도 9는 제 1 구조 부재(302) 및 제 2 구조 부재(304)를 포함하는 신축 이음 시스템(300)을 도시한다. 제 1 구조 부재(302) 및 제 2 구조 부재(304)는 블록아웃(즉, 오목화된 섹션)(306 및 308)을 각각 함유한다. 블록아웃(306 및 308)은 헤더 물질(310 및 312)로 충전된다. 미리-형성된 신축 이음 밀봉부(314)는 제 1 구조 부재(302)와 제 2 구조 부재(304) 사이의 간격(316)에 배치된다. 미리-형성된 밀봉부(314)가 적합한 접착제(318 및 320)로 경화된 헤더 물질(310, 312)에 접착제로 결합된다. 제한하는 것은 아니지만, 미리-형성된 밀봉부(314)는, 실리콘 밀봉제로 적소에 결합된 미리-형성된 실리콘 스트립 밀봉부를 포함할 수도 있다.
따라서, 신축 이음은 구조 부재 사이에서 한정되는 간격을 갖는 제 1 및 제 2 인접 구조 부재; 상기 제 1 및 제 2 인접 구조 섹션의 표면에 형성된 오목부; 및 상기 제 1 및 제 2 인접 구조 부재의 하나 이상의 상기 오목부 내에 위치한 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 조성물을 포함한다.
전술한 실시양태의 신축 이음은 상기 간격을 관통하여 연장되는 밀봉부를 추가로 포함할 수도 있다.
임의의 전술한 실시양태의 신축 이음으로서, 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 블렌드의 상기 폴리우레아 성분이 아민과 폴리올의 반응 생성물을 포함하고, 상기 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 블렌드의 폴리우레탄 성분이 아이소시아네이트와 폴리올의 반응 생성물을 포함한다.
임의의 전술한 실시양태의 신축 이음으로서, 상기 아이소시아네이트가 방향족 아이소시아네이트, 지방족 아이소시아네이트, 및 이들의 혼합물 중 하나 이상을 포함한다.
임의의 전술한 실시양태의 신축 이음으로서, 상기 방향족 아이소시아네이트가 메틸렌 다이페닐 다이아이소시아네이트(MDI), 톨루엔 다이아이소시아네이트(TDI), 중합체 메틸렌 다이페닐 다이아이소시아네이트(PMDI), p-피닐 다이아이소시아네이트(PDI), 나프탈렌 다이아이소시아네이트(NDI), 및 이들의 혼합물로 구성된 군 중에서 선택된다.
임의의 전술한 실시양태의 신축 이음으로서, 상기 아이소시아네이트가 메틸렌 다이페닐 다이아이소시아네이트를 포함한다.
임의의 전술한 실시양태의 신축 이음으로서, 상기 폴리올이 지방산 에스터를 포함한다.
임의의 전술한 실시양태의 신축 이음으로서, 상기 지방산 에스터가 천연 지방산 에스터, 합성 지방산 에스터, 및 이들의 혼합물로 구성된 군 중에서 선택된다.
임의의 전술한 실시양태의 신축 이음으로서, 상기 천연 지방산 에스터가 카놀라유, 카스톨유, 코코넛유, 면실유, 아마 기름, 삼씨 기름, 호호바유, 올리브유, 팜유, 땅콩유, 호박씨유, 홍화유, 참기름, 대두유, 해바라기유, 및 이들의 혼합물 중에서 선택된다.
임의의 전술한 실시양태의 신축 이음으로서, 상기 천연 지방산 에스터가 카스톨유를 포함한다.
임의의 전술한 실시양태의 신축 이음으로서, 상기 아민이 1작용성 아민, 2작용성 아민, 3작용성 아민 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
임의의 전술한 실시양태의 신축 이음으로서, 상기 아민이 2개의 2작용성 아민 및 3작용성 아민을 포함한다.
임의의 전술한 실시양태의 신축 이음으로서, 상기 2작용성 아민 중 하나 이상이 방향족 아민을 포함한다.
임의의 전술한 실시양태의 신축 이음으로서, 상기 방향족 아민이 4,4'-메틸렌비스[N-2급-부틸아닐린]을 포함한다.
임의의 전술한 실시양태의 신축 이음으로서, 상기 2작용성 아민의 하나 이상이 올리고머 다이아민을 포함한다.
임의의 전술한 실시양태의 신축 이음으로서, 상기 올리고머 다이아민이 폴리테트라메틸렌옥사이드-다이-p-아미노벤조에이트를 포함한다.
임의의 전술한 실시양태의 신축 이음으로서, 상기 3작용성 아민이 폴리에터아민을 포함한다.
임의의 전술한 실시양태의 신축 이음으로서, 상기 폴리에터아민이 폴리옥시프로필렌다이아민을 포함한다.
임의의 전술한 실시양태의 신축 이음으로서, 상기 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물이 추가로 촉매, 안료, 소포제, 습기 소거 분자, 습기 민감도 감소 첨가제, 접착제, 점도 강하제, 또는 자외선 흡수 첨가제 중 하나 이상을 추가로 포함한다.
임의의 전술한 실시양태의 신축 이음으로서, 촉매가 1,8-다이아자바이사이클로[5.4.0]운데크-7-엔; 1,5-다이아자-바이사이클[5.4.0]운데크-5-엔; 및 이들의 혼합물 중 하나 이상을 포함한다.
임의의 전술한 실시양태의 신축 이음으로서, 상기 소포제가 다이아이소부틸케톤을 포함하고; 상기 안료가 카본 블랙을 포함하고; 상기 습기 소거 분자가 분자체 제올라이트를 포함하고; 상기 습기 민감도 감소 첨가제가 옥사졸리딘을 포함하고; 상기 접착제 첨가제가 3-글리시딜옥시프로필트라이메톡시실란을 포함하고; 상기 자외선 흡수제가 메틸 1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜 세바케이트를 포함한다.
임의의 전술한 실시양태의 신축 이음으로서, 소포제가 점도 강하제로서 작용한다.
임의의 전술한 실시양태의 신축 이음으로서, 상기 점도 강하제가 약 30 내지 약 60중량%의 폴리옥시알킬렌, 약 30 내지 약 60중량%의 트라이에틸렌 글리콜 모노부틸 에터, 및 약 10 내지 약 30중량%의 알킬렌 글리콜의 올리고머를 포함한다.
임의의 전술한 실시양태의 신축 이음으로서, 상기 골재가 0.1% 미만의 습기 함량을 갖는 골재를 포함한다.
임의의 전술한 실시양태의 신축 이음으로서, 오목부 체적의 약 50% 내지 약 60%가 저 수분 함량 골재로 충전되고, 신축 이음 체적의 약 40% 내지 약 50%가 헤더 물질로 충전된다.
임의의 전술한 실시양태의 신축 이음으로서, 상기 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물이 약 225%의 파단 신도를 갖는다.
임의의 전술한 실시양태의 신축 이음으로서, 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물의, 완전 겔화까지의 경화 시간이 75℉(24℃)에서 약 4 내지 약 10 분이다.
임의의 전술한 실시양태의 신축 이음으로서, 상기 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물의 완전 겔화까지의 경화 시간이 75℉(24℃)에서 약 1 내지 약 3 시간이다.
따라서, 상기 신축 이음은, 상기 구조 부재 사이에서 한정되는 간격을 갖는 제 1 및 제 2 인접 구조 부재; 상기 제 1 및 제 2 인접 구조 부재의 표면에 형성된 오목부; 및 상기 제 1 및 제 2 인접 구조 부재 중 하나 이상의 상기 오목부 내에 위치한 전술한 실시양태 중 임의의 하나의 헤더 조성물을 포함하고, 상기 헤더 조성물이 중합체 조성물 및 저 수분 함량 골재를 포함한다.
따라서, 신축 이음에 헤더 조성물을 도포하는 방법은, 제 1 저장 용기로부터 하나 이상의 아이소시아네이트를 제 1 도관을 통해 믹스 챔버에 도입하는 단계, 하나 이상의 폴리올 및 아민을 제 2 저장 용기로부터 제 2 도관을 통해 믹스 챔버에 도입하는 단계, 아이소시아네이트, 폴리올 및 아민을 믹스 챔버에 도입하여 전술한 실시양태 중 임의의 하나의 헤더 조성물을 형성하는 단계, 및 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물을, 이동식 배출구를 통해 신축 이음 헤더에 형성된 오목부에 도포하는 단계를 포함한다.
전술한 실시양태의 방법으로서, 상기 제 1 성분이 펌핑에 의해 제 1 저장 용기로부터 믹스 챔버에 도입되고, 제 2 성분이 펌핑에 의해 제 2 저장 용기로부터 믹스 챔버에 도입된다.
임의의 전술한 실시양태의 방법으로서, 상기 믹스 챔버에 펌핑된 제 1 성분의 양 및 제 2 성분의 양이 연속적으로 모니터링되고 조절되어, 적절한 혼합비가 달성됨을 보장한다.
임의의 전술한 실시양태의 방법으로서, 인접한 제 1 및 제 2 구조 부재 중 하나 이상의 표면에 형성된 오목부 내부에 여러개의 천공을 갖는 도관을 배치하는 단계; 및 상기 혼합물을, 신축 이음 헤더 내에 형성된 오목부에 도포하는 단계를 추가로 포함한다.
본 발명의 개시내용은 다양한 예시적인 실시양태와 함께 기술되어 있지만, 다른 유사한 실시양태가 사용될 수도 있다는 점 또는 본원의 개시 내용으로부터 벗어나지 않으면서 본원에서 개시된 것과 동일한 작용을 수행하기 위해서, 기술된 실시양태가 변형되거나 이에 첨가될 수도 있음이 이해되어야 한다. 대안으로 목적하는 특성을 제공하기 위해서 다양한 실시양태가 조합될 수도 있기 때문에, 전술한 실시양태는 필수적인 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 개시내용은 임의의 단일 실시양태로 제한되지 않고, 오히려 첨부된 특허청구범위의 언급에 따른 폭 및 범주 측면에서 이해되어야만 한다.

Claims (24)

  1. 구조 부재 사이에서 한정되는 간격을 갖는 제 1 및 제 2 인접 구조 부재;
    상기 제 1 및 제 2 인접 구조 섹션의 표면에 형성된 오목부; 및
    상기 제 1 및 제 2 인접 구조 부재 중 하나 이상의 상기 오목부 내에 위치한 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 조성물
    을 포함하는, 신축 이음.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 간격을 관통하여 연장되는 밀봉부를 추가로 포함하는, 신축 이음.
  3. 제 1 항에 있어서,
    하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 블렌드의 상기 폴리우레아 성분이 아민과 폴리올의 반응 생성물을 포함하고, 상기 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 블렌드의 폴리우레탄 성분이 아이소시아네이트와 폴리올의 반응 생성물을 포함하는, 신축 이음.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 아이소시아네이트가 방향족 아이소시아네이트, 지방족 아이소시아네이트, 및 이들의 혼합물 중 하나 이상을 포함하는, 신축 이음.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 방향족 아이소시아네이트가 메틸렌 다이페닐 다이아이소시아네이트(MDI), 톨루엔 다이아이소시아네이트(TDI), 중합체 메틸렌 다이페닐 다이아이소시아네이트(PMDI), p-피닐 다이아이소시아네이트(PDI), 나프탈렌 다이아이소시아네이트(NDI), 및 이들의 혼합물로 구성된 군 중에서 선택되는, 신축 이음.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 아이소시아네이트가 메틸렌 다이페닐 다이아이소시아네이트를 포함하고, 상기 폴리올이 지방산 에스터를 포함하는, 신축 이음.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 지방산 에스터가 천연 지방산 에스터, 합성 지방산 에스터, 및 이들의 혼합물로 구성된 군 중에서 선택되는, 신축 이음.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 천연 지방산 에스터가 카놀라유, 카스톨유, 코코넛유, 면실유, 아마 기름, 삼씨 기름, 호호바유, 올리브유, 팜유, 땅콩유, 호박씨유, 홍화유, 참기름, 대두유, 해바라기유, 및 이들의 혼합물로 구성된 군 중에서 선택되는, 신축 이음.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 아민이 1작용성 아민, 2작용성 아민, 3작용성 아민 및 이들의 혼합물 중 하나 이상을 포함하는, 신축 이음.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 아민이 2개의 2작용성 아민 및 3작용성 아민을 포함하는, 신축 이음.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 2작용성 아민 중 하나 이상이 방향족 아민을 포함하는, 신축 이음.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 2작용성 아민 중 하나 이상이 올리고머 다이아민을 포함하는, 신축 이음.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 3작용성 아민이 폴리에터아민을 포함하는, 신축 이음.
  14. 제 3 항에 있어서,
    상기 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물이 촉매, 안료, 소포제, 습기 소거 분자, 습기 민감도 감소 첨가제, 접착제, 점도 강하제, 및 자외선 흡수 첨가제 중 하나 이상을 추가로 포함하는, 신축 이음.
  15. 제 1 항에 있어서,
    0.1% 미만의 습기 함량을 갖는 골재가 상기 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물과 혼합되는, 신축 이음.
  16. 제 15 항에 있어서,
    오목부 체적의 약 50% 내지 약 60%가 저 수분 함량 골재로 충전되고, 신축 이음 체적의 약 40% 내지 약 50%가 헤더 물질로 충전되는, 신축 이음.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물이, (i) 상기 헤더 조성물의 파단 신도가 약 225%라는 점, (ii) 상기 헤더 조성물의 완전 겔화까지의 경화 시간이 75℉(24℃)에서 약 4 내지 약 10 분이라는 점, 및 (iii) 상기 헤더 조성물의 완전 겔화까지의 경화 시간이 75℉(24℃)에서 약 1 내지 약 3 시간이라는 점 중 하나 이상에 의해 특징화되는, 신축 이음.
  18. 구조 부재 사이에서 한정되는 간격을 갖는 제 1 및 제 2 인접 구조 부재;
    상기 제 1 및 제 2 인접 구조 부재의 표면에 형성된 오목부; 및
    상기 제 1 및 제 2 인접 구조 부재 중 하나 이상의 상기 오목부 내에 위치한 헤더 조성물
    을 포함하되, 상기 헤더 조성물이 중합체 조성물 및 저 수분 함량 골재를 포함하는 신축 이음.
  19. 제 1 저장 용기로부터 헤더 조성물의 제 1 성분을 제 1 도관을 통해 믹스 챔버에 도입하는 단계,
    상기 헤더 조성물의 제 2 성분을 제 2 저장 용기로부터 제 2 도관을 통해 믹스 챔버에 도입하는 단계,
    상기 제 1 및 제 2 성분을 혼합하여 상기 제 1 및 제 2 성분들 사이의 반응을 개시하는 단계, 및
    상기 제 1 및 제 2 성분의 혼합물을, 제 1 및 제 2 인접 구조 부재 중 하나 이상의 표면 내부에 형성된 오목부에 도포하는 단계
    를 포함하는, 신축 이음에 헤더 조성물을 도포하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 믹스 챔버가 정적 믹스 헤드를 포함하는, 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 성분이 펌핑에 의해 제 1 저장 용기로부터 믹스 챔버에 도입되고, 상기 제 2 성분이 펌핑에 의해 제 2 저장 용기로부터 믹스 챔버에 도입되는, 방법.
  22. 제 19 항에 있어서,
    도포 단계가, 상기 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물을, 이동식 배출구를 통해 신축 이음 헤더에 형성된 오목부에 도포함을 포함하는, 방법.
  23. 제 19 항에 있어서,
    인접한 제 1 및 제 2 구조 부재 중 하나 이상의 표면에 형성된 오목부 내부에 여러개의 천공을 갖는 도관을 배치하는 단계; 및
    상기 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 조성물을 상기 도관을 통해 신축 이음 헤더 내에 형성된 오목부에 도포하는 단계
    를 추가로 포함하는, 방법.
  24. 제 19 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 아이소시아네이트를 제 1 저장 용기로부터 제 1 도관을 통해 믹스 챔버로 도입하는 단계;
    하나 이상의 폴리올 및 아민을 제 2 저장 용기로부터 제 2 도관을 통해 믹스 챔버로 도입하는 단계;
    상기 아이소시아네이트, 폴리올 및 아민을 믹스 챔버에서 혼합하여 헤더 물질을 형성하는 단계; 및
    상기 하이브리드 폴리우레아-폴리우레탄 헤더 물질을, 여러개의 천공을 갖는 제 3 도관을 통해 신축 이음에 도포하되, 상기 제 3 도관이 제 1 및 제 2 인접 구조 부재 중 하나 이상의 표면에 형성된 오목부 내부에 위치하는, 단계
    를 포함하는, 방법.
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