KR20180009287A - 수성 에폭시 코팅제 조성물의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축폐기물 순환골재의 코팅에 사용되는 친환경 수성 에폭시 코팅제 조성물, 상기 조성물의 제조장치 및 이를 이용한 수성 에폭시 코팅제 조성물 및 순환공재의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 순환골재의 코팅시 사용되는 수성 에폭시의 주제와 경화제, 그리고 물을 자동으로 정량 공급하고 또 스크류와 실린더를 이용하여 적절하게 체류 및 진행시키면서 혼합하는 자동 믹싱 시스템으로 이루어짐으로써, 수성 에폭시의 믹싱과 관련한 전체적인 공정의 자동화를 위한 설비를 구축할 수 있고 이에 따라 생산성 향상은 물론 믹싱 공정의 효율성을 향상시킬 수 있으며, 또 각 성분의 정량 공급 및 효과적인 혼합으로 항상 일정한 품질을 확보할 수 있는 장점이 있다. 또한, 유화제가 전혀 포함되어 있지 않은 다량의 순수한 물 또는 탄산수를 후 첨가하므로 중성화를 촉진하여 순환골재의 pH 저감 효과가 극대화될 수 있고 자기 유화성이 가능하여 별도의 유화제가 필요 없으며, 초 저점도가 실현될 수 있어 순환골재 표면층의 균일한 박막화 및 신속한 건조가 가능하므로 기존의 방법보다 제조 시간을 대폭 단축시킬 수 있다.

Description

수성 에폭시 코팅제 조성물의 제조방법{Method of preparing the aqueous epoxy coating compostion}

본 발명은 수성 에폭시 코팅제 조성물의 제조방법 및 순환골재의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건축폐기물 순환골재의 코팅에 사용되는 친환경 수성 에폭시 코팅제 조성물의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 건물이나 토목 구조물의 철거시 많은 건축폐기물이 나오게 되는데, 이러한 건축폐기물을 매립하는 데에는 한계가 있고, 건축폐기물을 계속 매립에만 의존하는 경우 환경오염의 문제를 초래하기도 한다.

이에 건축폐기물의 불법 매립을 금하고 있을 뿐만 아니라, 건축폐기물에서 필요한 골재 등을 가공하여 재활용하는 방안이 적극 추진되고 있고, 건축폐기물 저감, 환경오염 저감, 자원 재활용, 비용 절약 등의 측면에서 순환골재의 사용이 점차 증가하고 있다.

순환골재는 건축폐기물 중 폐콘크리트 및 폐아스팔트 콘크리트 등을 재활용하기 위해 파쇄, 선별 등의 작업을 거쳐 품질기준에 적합한 성능을 갖도록 생산된 골재이다.

순환골재의 용도로는 도로 기층용, 도로 보조기층용, 콘크리트용, 콘크리트 제품 제조용, 아스팔트 콘크리트용 등으로 다양하며, 다만 폐콘크리트로부터 얻어진 순환골재에는 수산화석회나 탄산석회가 포함되어 있어 수분과 물이 장시간 접촉하면 침출수는 강알칼리성을 띄게 된다.

이에 순환골재의 사용시 현장조건에 따라 발생한 침출수로 인해 2차적인 환경오염이 발생할 수 있다.

따라서, 최근 기준치 이하로 pH를 조절하여 알칼리도를 저감시킨 순환골재의 사용이 의무화되었고, 향후에는 도로 기층용 등 일부 용도로는 사용할 수 없도록 규정이 강화될 것으로 예상되고 있다.

이러한 이유로 순환골재의 제조기술에 대한 연구가 국내를 위주로 활발히 이루어지고 있으며, 예를 들어 대한민국 등록특허 제10-0651232호에서는 강도보강제를 도포하는 방법을 개시하고 있고 대한민국 등록특허 제10-0975389호에서는 경량골재에 친수성 계면활성제가 포함된 단량체를 골재표면에 직접 중합하여 코팅하는 방법을 제안하였다. 그리고 대한민국 등록특허 제10-0956396호에서는 규산염 또는 유기용제를 혼용하는 멜라민 수지를 피복하는 방법을 제시하였고, 대한민국 등록특허 제10-0956161호에서는 황산을 공정수로 사용하여 반응시키고 이를 다시 세척하는 방법을 제안하고 있으며, 대한민국 등록특허 제10-0919493호에서는 실란계 수성발수제를 이용하여 침지한 후 다시 건조시키는 방법이 제안되어 있고, 대한민국 등록특허 제10-0973825호에서는 탄산수에 침지하고 다시 회수한 후 이산화탄소를 이용하여 중성화하는 방법을 개시하고 있다. 또한, 대한민국 등록특허 제10-0950099호의 경우 이산화탄소를 이용하여 밀폐된 공간에 가두어 가압 믹싱하는 방식으로 미분까지 pH를 저감시킬 수 있는 방법 등을 기술하고 있다.

이와 같이 순환골재를 재활용할 수 있는 기술들은 일반적인 합성수지를 이용한 에멜젼 또는 수분산 형태의 수용성 타입으로 코팅에 있어서 접착력이 매우 취약할 수 있고 충격에 의해 파쇄된 순환골재 표면은 강도가 매우 약화된 상태로 강알칼리성을 띠고 있으므로 손쉽게 박리를 유발할 수 있고 매립에서 장시간 수분에 접촉시 접착기능이 급속히 저하되어 부풀림 발생으로 형상의 변화를 가져올 수 있다. 또한 유기용제를 함유할 수 있고 골재표면의 피복에서 골재 본래 형상이 변질될 수 있으며, 생산성에 따른 고비용을 유발할 수도 있다.

그리고, 발수제, 탄산수, 황산수 등을 이용한 침지 및 세척하는 방법은 2차적인 환경오염을 유발할 수도 있고, CO2를 이용하여 가압에 의한 탄산화 방법의 경우 골재 내에 CO2가 증발 등에 의해 소멸할 경우 pH저감 효과가 지속될 수 있는지에 대한 의문점이 있을 수 있으며, 재활용에서 흡수율 저감, 강도증진, 경제성 그리고 폐콘크리트 자체가 가지고 있는 여러 위해성을 근본적으로 차단할 수 있는 효과가 있는지는 미지수다.

그리고 순환골재 파쇄 처리 후 노출형태의 야적으로 나타나는 비산먼지, 우수에 의한 강알칼리 유출 등에서 오는 오염을 근본적으로 차단할 수 있는 생산기술이 중요한데, 보다 효율성이 극대화된 제조기술이 절실히 필요한 실정이다.

한편, 본 발명자는 친환경 수성에폭시 조성물 관련 대한민국 등록특허 제10-093222호, 제10-0925850호, 제10-0989942호 및 PCT 출원PCT/KR11/003427에서 수지성분에서 응집제를 분산 내재시킨 후 지방족 반응성 희석제와 유화제의 이상적인 밸런스를 유지하도록 하여 물과 유화제만을 사용하여 팽윤시키는 조성물과 경화성분에서 촉매의 존재 하에 아민과 폴리아미드를 반응성 희석제와 단계별 3중으로 교차 어덕트시킨 조성물을 제안한 바 있다. 그리고 이러한 조성물 수지성분와 경화성분을 혼합한 100중량부에 유화제가 극소량 함유된 물 베이스를 500중량부까지 후 첨가하여 사용할 수 있는 조성물을 제안한 바 있다. 그러나 본 발명의 순환골재 제조에서 최적의 고품질로 하기 위해서는 초 저점도 조성으로 골재 표면층에서 내부 깊숙이 흡습이 용이하고, 초미세 박막으로 표면으로부터 형상이 변화를 가져오지 않는 조성에 대한 추가 연구가 필요하였다. 또한 동시에 골재 표면으로부터 내부면 까지 중성화 촉진이 가능하고 균일한 박막과 우수한 접착력으로 폐골재 자체가 가지고 있는 위해성을 근본적으로 저감 내지는 차단할 수 있는 조성에 관한 추가 연구가 필요하였다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 본 발명자에 의하여 제안된 대한민국 등록특허 제10-093222호, 제10-0925850호, 제10-0989942호 및 PCT 출원 PCT/KR11/003427에 기재된 조성과 유사한 조성을 이용하되, 후 첨가되는 물에서 유화제를 완전히 배제하고 자기 유화성을 갖도록 하여 다량의 물을 함유토록 하는 조성물, 상기 조성물을 제조하기 위한 장치를 제안하며, 이를 이용하여 순환골재 표면에 분무하여 보다 효과적으로 기능을 수행할 수 있는 수성 에폭시 코팅제를 제조하는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는 후 첨가되는 물에서 유화제를 전혀 사용하지 않고도 자기 유화성을 갖도록 함으로써 에폭시 본래의 기능을 저하시킬 수 있는 유기물 사용을 최소화할 수 있는 동시에 다량의 물을 혼합함으로써 초 저점도를 실현하여 골재 표면층에서 내부 깊숙이 흡습이 용이하고 초미세 박막으로 표면으로부터 형상이 변화를 가져오지 않는 순환 골재 코팅용 수성 에폭시 코팅제 조성물을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는 상기 특징 및 장점을 갖는 순환 골재 코팅용 수성 에폭시 코팅제 조성물의 제조장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 세 번째 과제는 상기 특징 및 장점을 갖는 순환 골재 코팅용 수성 에폭시 코팅제 조성물의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 첫 번째 과제를 달성하기 위하여 본 발명은

(a) 에폭시 수지 10~50중량%, 반응성 희석제 1~25중량%, 응집제, 0.1~15중량%, 촉진제 0.1~5중량%, 유화제 0.05~20중량% 및 물 10~85중량%를 포함하는 주제:

(b) 폴리아미드 5~50중량%, 아민 화합물 0.1~40중량%, 유화제 0.05~20중량%, 촉진제 0.1~10중량%, 및 물 5-200 중량%를 포함하는 경화제; 및

(c) 상기 주제성분 및 경화제 성분의 합량 100 중량부를 기준으로 물 또는 탄산수 100 ~ 2000부를 포함하는 순환 골재 코팅용 수성 에폭시 코팅제 조성물을 제공한다.

또한, 상기 두 번째 과제를 달성하기 위하여 본 발명은

상기 본 발명에 따른 주제, 경화제 및 물 또는 탄산수을 공급하는 수단으로서 주제 탱크, 경화제 탱크 및 물 탱크;

상기 각 탱크측과 배관으로 연결되며 공급되는 주제 및 경화제를 혼합하는 수단으로서 주제 입구 및 경화제 입구와 그의 혼합물 배출을 위한 출구를 가지는 제1실린더;

상기 제1실린더에서 혼합된 혼합물을 받아 물을 추가적으로 혼합하는 수단으로서 물 입구와 혼합물 배출을 위한 출구를 가지는 제2실린더;

상기 각 실린더의 내부에 동심원상으로 배치되어 회전하면서 각 실린더 내의 혼합물을 이송시키는 수단으로서 제1스크류 샤프트 및 제2스크류 샤프트; 및

상기 각 스크류 샤프트의 회전을 위한 구동수단인 모터를 구비하고,

상기 제1실린더와 제2실린더를 연결시키는 연결배관, 및 제2실린더에서 얻어진 주제, 경화제 및 물의 혼합물을 저장하는 저장조, 상기 저장조의 혼합물을 순환 골재에 분무하기 위한 펌프 및 노즐이 구비된 분사관을 포함하는 순환 골재 코팅용 수성 에폭시 코팅제 조성물의 제조장치를 제공한다.

또한, 상기 세 번째 과제를 달성하기 위하여 본 발명은

(A) 상기 본 발명에 따른 주제 및 경화제를 주제 탱크 및 경화제 탱크로부터 각각 공급받아 제1실린더에서 혼합하는 단계;

(B) 상기 혼합된 주제와 경화제의 혼합물을 제2실린더로 이송하여 제2실린더 내에서 물을 추가로 공급받아 혼합하는 단계; 및

(C) 상기 주제, 경화제 및 물이 혼합된 혼합물을 저장조로 이송하여 저장하는 단계를 포함하는 순환 골재 코팅용 수성 에폭시 코팅제 조성물의 제조방법을 제공한다.

본 발명에서 제공하는 수성 에폭시 코팅제 조성물, 그 제조장치 및 방법은 다음과 같은 장점이 있다.

(1) 우선, 본 발명의 수성 에폭시 코팅제 제조 장치는 순환골재의 코팅시 사용되는 수성 에폭시의 주제와 경화제, 그리고 물을 자동으로 정량 공급하고, 또 스크류와 실린더를 이용하여 적절하게 체류 및 진행시키면서 혼합하는 자동 믹싱 시스템으로 이루어짐으로써, 수성 에폭시의 믹싱과 관련한 전체적인 공정의 자동화를 위한 설비를 구축할 수 있고, 이에 따라 생산성 향상은 물론 믹싱 공정의 효율성을 향상시킬 수 있으며, 또 각 성분의 정량 공급 및 효과적인 혼합으로 항상 일정한 품질을 확보할 수 있는 장점이 있다.

(2) 또한, 유화제가 전혀 포함되어 있지 않은 다량의 순수한 물 또는 탄산수를 후 첨가하므로 중성화를 촉진하여 순환골재의 pH 저감 효과가 극대화될 수 있고, 자기 유화성이 가능하여 별도의 유화제가 필요없으며, 초 저점도가 실현될 수 있어 순환골재 표면층의 균일한 박막화 및 신속한 건조가 가능하므로 순환골재 표면층의 균일한 박막화 및 신속한 지촉 건조가 가능하므로 기존의 방법보다 제조 시간을 대폭 단축시킬 수 있다.

(3) 또한, 기존의 방법보다 pH 저감 효과가 더 크고, 야적시 비산 먼지 발생을 최소화할 수 있다.

(4) 또한, 순환 골재 표면층으로부터 내부 깊숙이 공극을 차단하여 흡수율을 크게 저감시킬 수 있으며, 이로 인하여 강도를 증진시킬 수 있다.

(5) 또한, 우수한 접착력으로 매립 또는 외부 노출시 탈락으로 인한 부품림이나 형상 변화를 가져오지 않는 장점이 있다.

(6) 또한, 악취가 전혀 없고 유기물 사용을 최소화함으로써 친환경적이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수성 에폭시 코팅제 제조 장치를 나타내는 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수성 에폭시 코팅제 제조 장치에서 혼합 수단을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수성 에폭시 코팅제 제조 장치에서 혼합부의 작동상태를 나타내는 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 수성 에폭시 코팅제 제조 장치는 건축폐기물 등의 폐콘크리트로부터 얻은 골재를 사용하여 강알칼리성을 중성에 가깝도록 알칼리도를 저하시킨 순환골재를 대량으로 생산하는 장치, 예를 들면, 수성 에폭시 코팅제를 골재 표면에 침투 및 코팅하여 물성이 우수하고 환경 친화적인 순환골재를 최종 생산하는 장치의 일부로서 수성 에폭시 코팅제를 제조하는 장치이다.

본 발명에서 제공하는 수성 에폭시 코팅제의 조성은 대한민국 등록특허 제10-0932222호, 제10-0925850호, 제10-0989942호 등에 개시되어 있는 것을 응용하여 적용할 수 있다. 특히 대한민국 등록특허 제10-0989942호에 기재된 조성과 유사한 조성을 사용할 수 있으나, 상기 특허에 기재된 발명과 동일하게 적용하는 것은 아니고, 후 첨가되는 물로서 기존의 순수한 물 이외에도 탄산이 혼합된 탄산수를 사용할 수 있다는 점, 후 첨가되는 물에서 유화제의 사용을 완전히 배제하였다는 점, 및 후 첨가되는 물의 사용량을 최대 2000 중량부까지 증량이 가능하다는 점에서 차이가 있다. 이러한 차이점으로 인해 상기 대한민국 등록특허에서는 얻을 수 없었고 보완이 필요했던 효과를 얻을 수 있었다는 것이 본 발명의 특징이다.

본 발명에 따른 순환 골재 코팅용 수성 에폭시 코팅제의 조성을 제안하면 하기와 같다. 즉, 본 발명에 따른 순환 골재 코팅용 수성 에폭시 코팅제 조성물은

(a) 에폭시 수지 10~50중량%, 반응성 희석제 1~25중량%, 응집제, 0.1~15중량%, , 촉진제 0.1~5중량%, 유화제 0.05~20중량% 및 물 10~85중량%를 포함하는 주제:

(b) 폴리아미드 5~50중량%, 아민 화합물 0.1~40중량%, 유화제 0.05~20중량%, 촉진제 0.1~10중량%, 및 물 5-200중량%를 포함하는 경화제; 및

(c) 상기 주제성분 및 경화제 성분의 합량 100 중량부를 기준으로 물 또는 탄산수 100 ~ 2000부를 포함한다.

상기 조성물에서 상기 주제와 경화제는 주제 100중량부에 대하여 경화제가 5-200중량부로 포함되는 것이 바람직하다.

상기 본 발명에 따른 조성물에서 사용되는 각각의 성분들에 관하여 좀 더 구체적인 화합물을 제안하면 하기와 같다.

즉, 본 발명에 있어서 상기 반응성 희석제는 n-부틸글리시딜에테르, 알리파틱글리시딜에테르, 2-에틸헥실글리시딜에테르, 페닐글리시딜에테르, O-크레실글리시딜에테르, 노닐페닐글리시딜에테르, p-터트부틸페닐글리시딜에테르, 1.4-부탄디올디글리시딜에테르, 1.6-헥산디올디글리시딜에테르, 네오펜틸글리시딜에테르, 1.4-사이클로헥산디메틸올디글리시딜에테르, 폴리프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 디에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 레조어사이놀디글리시딜에테르, 하이드로겐네이트비스페놀에이글리시딜에테르, 트리메틸올프로펜트리글리시딜에티르, 글리세롤폴리글리시딜에테르, 디글리세롤폴리글리시딜에테르, 펜테리트리톨폴리글리시딜에테르, 케스톨글리시딜에테르, 서비톨폴리글리시딜에테르, 네오케녹에시드글리시딜에테르, 디글리시딜-1.2-사이클로핵산디카복실레이트, 디글리시딜-O-프탈레이트, n,n-디글리시딜아민, n,n-디글리시딜-O-톨루디엔, 트리글리시딜-p-아미노페놀, 테트라글리시딜-디아미노디페닐메탄, 트리글리시딜-이소시아네이트, 1.4-부탄디올디글리시딜에테르, 1.6-헥산디올디글리시딜에테르, 폴리프러필렌글리시딜디글리시딜에테르 및 트리에틸롤프로펜트리글리시딜에테르로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다.

그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 통상의 지식을 가진 자에 의해 더 확장될 수 있다.

또한 본 발명에 있어서 상기 응집제는 실리콘 디옥사이드, 에어로질, 벤토나이트 나노입자, 실리카 나노입자, 화이트카본, 실리케이트 및 아소베스트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 통상의 지식을 가진 자에 의해 더 확장될 수 있다.

본 발명에 있어서 상기 촉진제는 페놀, 노닐페놀, 3급아민, 디브틸틴디아세데이트, 스텐너스옥데이트, 디브틸틴디라우레이트, 모노브틸틴옥사이드, 모노브틸틴클로라이드디하이드록시드, 부틸틴트리(2-에틸헥산네이트), 디브틸틴멜라이트, 포테이즘옥데이트, 비스므스트리-2-에틸헥산네이트 및 벤질트리에틸암모니윰클로라이드으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 통상의 지식을 가진 자에 의해 더 확장될 수 있다.

본 발명에 있어서 상기 유화제는 폴리옥시에틸렌 및 폴리옥시프로필렌의 공중합체, 폴리옥시에틸렌 및 폴리옥틸페닐에테르의 공중합체 및 소디움도데실벤젠설파이드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 통상의 지식을 가진 자에 의해 더 확장될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 폴리아미드는 중량평균분자량이 1,000~5,000인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 상기 아민 화합물은 폴리옥시프로필렌 디아민, 트리에틸렌 테트라아민, 디에틸렌 트리아민, 이소포론 디아민, 메타크실렌 디아민, 메타페닐렌 디아민, 디메틸 아민, 디아미노 디페닐 설폰 아민, 디에틸렌아미노 프로필 아민 및 멘탄 디아민으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 통상의 지식을 가진 자에 의해 더 확장될 수 있다.

이에 본 발명에서는 친환경 순환골재를 생산하는 장치에 공급하기 위한 수성 에폭시 코팅제를 효과적으로 혼합하는 제조장치에 관하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수성 에폭시 코팅제 조성물의 제조장치를 나타내는 정면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 수성 에폭시의 원료가 되는 주제 및 경화제, 그리고 물을 공급하기 위하여 일정량의 주제가 저장되어 있는 주제 탱크(10) 및 일정량의 경화제가 저장되어 있는 경화제 탱크(11), 그리고 일정량의 물이 저장되어 있는 물 탱크(12)가 마련되고, 이 때의 각 탱크(10,11,12)는 후술하는 제1실린더(18) 및 제2실린더(18a)측과 각각의 배관(13a,13b,13c)으로 연결되어, 각 배관(13a,13b,13b)을 통한 주제, 경화제 및 물이 각각 실린더(18, 18a)측으로 공급될 수 있게 된다. 물 탱크(12)의 상층면에는 탄산가스를 가압시 혼합할 수 있는 모터(미도시)가 설치될 수 있다. 또한, 주제 탱크(10) 및 경화제 탱크(11)에는 일정한 에어 압력을 가하여 수지액을 밀어낼 수 있는 가압장치(미도시)가 부착될 수 있다.

여기서, 각 탱크(10,11,12)와 실린더(18, 18a) 사이의 배관(13a,13b,13b)에는 주제, 경화제 및 물을 정해진 비율대로 정량 공급하기 위한 수단으로 정량토출펌프(23a,23b,23c)가 설치되며, 이에 따라 제어반(미도시)에 의해 제어되는 정량토출펌프(23a,23b,23c)가 작동하게 되면, 각 배관(13a,13b,13c)을 통해 내용물, 즉 주제, 경화제 및 물이 정량 토출되면서 실린더(18, 18a)의 내부로 이송될 수 있게 된다.

그리고, 상기 각각의 배관(13a,13b,13c)에는 배관을 따라 이송되는 주제, 경화제, 물을 단속하기 위한 차단밸브(24a,24b,24c)가 설치되며, 이때의 차단밸브(24a,24b,24c)는 수동 밸브, 솔레노이드 밸브, 전자제어 밸브 등 다양한 형식의 것을 적용할 수 있다.

도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 수성 에폭시 코팅제 조성물 제조 장치에서 혼합수단을 나타내는 사시도 및 단면도이다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 주제 탱크(10), 경화제 탱크(11) 및 물 탱크(12)로부터 공급되는 주제, 경화제 및 물을 혼합하는 수단으로 실린더(18, 18a)가 마련되고, 상기 실린더(18, 18a)의 내부에는 축과 스크류 조합으로 이루어진 스크류 샤프트(19)가 동심원상으로 나란하게 설치된다.

상기 제1실린더(18)는 주제 및 경화제의 혼합을 위한 공간을 제공하는 수단으로서 대략 원통형으로 이루어져 있으며, 그 실린더 길이방향의 전단부와 중간부에는 각각 탱크(10,11)측에서 연장되는 배관(13a,13b)과 연결되면서 주제 및 경화제를 각각 공급받는 주제 입구(14) 및 경화제 입구(15)가 형성되고, 후단부에는 연결배관(27)으로 연장되는 배관과 연결되면서 주제 및 경화제의 혼합물을 배출하기 위한 혼합물 출구가 형성된다. 또한, 상기 제2실린더(18a)는 주제 및 경화제의 혼합물과 물을 혼합하기 위한 공간을 제공하는 수단으로서 대략 원통형으로 이루어져 있으며, 상기 제1실린더에서 배출되는 주제 및 경화제의 혼합물을 공급받는 입구와 물 탱크(12) 측에서 연장되는 배관(13c)과 연결되면서 물을 공급받는 물 입구(16)가 형성되고, 후단부에는 저장조(26) 측으로 연장되는 배관(29)과 연결되면서 주제, 경화제 및 물의 혼합물을 배출하기 위한 혼합물 출구(17)가 형성된다.

다시 말해, 상기 주제 입구(14) 및 경화제 입구(15)는 상기 제1실린더(18)의 전단부에 연결되고 상기 물 입구(16)는 상기 제2실린더(18a)의 전단부에 연결된다. 이에 따라, 제1실린더(18)의 내부로 유입된 주제 및 경화제는 제1실린더 전단구간에서 물이 없는 상태에서 혼합이 이루어지게 되므로, 좀더 치밀하고 밀도있는 혼합이 이루어질 수 있게 된다.

또한, 상기 제1실린더(18) 및 제2실린더의 후단에 형성되는 혼합물 출구의 경우, 실린더 후단 면적의 상부에 위치되어, 다시 말해 실린더 후단면의 윗쪽에 위치되어, 실린더(18, 18a)의 내부에서 섞인 혼합물은 실린더 윗쪽으로부터 배출될 수 있게 된다.

한편, 상기 실린더(18, 18a)의 내부에는 혼합물이 통과하는 다수의 홀(21)을 가지면서 실린더 길이방향을 따라 일정 간격으로 배치되는 다수 개의 차단판(22)이 설치되는 것이 바람직하다. 차단판(22)은 내부를 따라 이송하는 내용물의 진행을 적절히 제어하여, 즉 적절히 체류되도록 하여 혼합 효율을 높일 수 있도록 한다.

상기 차단판(22)은 대략 원판으로 되어 있으며, 실린더(18, 18a)의 내부에 동심원상으로 위치되면서 실린더 길이방향을 따라 일정간격으로 배치되는 다수 개로 이루어진다.

본 발명의 일 예에서의 차단판(22)은 용접 등으로 실린더 내벽에 일체 설치될 수 있게 된다.

특히, 상기 차단판(22)에는 혼합물의 통과를 위한 다수의 홀(21)(차단판 두께를 관통하는 홀)이 형성되어 있으며, 이에 따라 실린더 내의 혼합물은 홀(21)을 통해 차단판(22)을 건너서 그 다음 영역으로 계속 이송될 수 있게 된다.

이때, 상기 실린더(18, 18a)에 설치되는 차단판(22)의 경우, 전체 차단판(22) 중에서 가장 앞쪽으로 배치되는 차단판(22), 즉 실린더(18, 18a)의 전단에서 후단으로 갈 때 첫번째 위치되는 차단판(22)은 원판 전체 면적의 상부 1/2～1/3 면적에 걸쳐 홀(21)이 형성되어 있고, 나머지 하부 면적은 막혀 있는 형태로 이루어지는 것이 더 욱 바람직하다.

그리고, 상기 첫번째의 차단판(22)을 제외한 나머지 차단판(22)들은 원판 전체 면적에 걸쳐 다수의 홀(21)이 골고루 분포되어 있는 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.

이에 따라, 상기 실린더(18, 18a) 내부의 전단으로 유입되는 초기의 주제 및 경화제의 혼합물 및 주제, 경화제 및 물의 혼합물은 막혀 있는 차단판(22)의 하부 면적에 의해 항상 일정수위 채워져 있는 상태가 되고, 결국 이러한 상태에서 주제와 경화제, 또는 주제, 경화제 및 물의 혼합이 충분히 이루어지게 되므로, 혼합물이 충분히 섞이지 않은 채로 진행되는 것을 최대한 방지할 수 있게 된다. 이 때, 제2실린더(18a)의 최전단 차단판은 하부면적이 막혀있는 형태가 아닌 것을 사용할 수도 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 포함된다.

이러한 차단판은 각 실린더에서 최소한 1개 이상, 바람직하게는 2개 이상 설치되는 것이 좋고, 이송 효율을 위해서는 5개를 초과하여 설치되는 것은 바람직하지 않다. 가장 바람직하기로는 각 실린더에 2개가 포함되는 것이다.

또한, 실질적으로 주제, 경화제 및 물을 혼합하면서 한쪽으로 이송시켜주는 수단으로 스크류 샤프트(19)가 마련된다.

상기 스크류 샤프트(19)는 실린더(18, 18a)의 내부에 동심원상으로 위치되면서 축선을 따라 나란하게 배치되는 일종의 교반용 샤프트로서, 실린더(18, 18a)의 전단과 후단의 외측에서 베어링 등에 의해 양단 지지되는 구조로 설치되며, 샤프트 한쪽 끝은 구동수단인 모터(20)의 축과 연결되어, 모터(20)에 의해 회전될 수 있도록 되어 있다.

이에 따라, 실린더(18, 18a)의 내부로 유입된 주제, 경화제 및 물은 회전하는 스크류 샤프트(19)에 의해 적절히 혼합되고, 또 스크류의 진행력에 의해 뒷쪽으로 이송되어, 최종 실린더 후단을 통해 배출될 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수성 에폭시 코팅제 혼합 장치에서 혼합부의 작동상태를 나타내는 단면도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 주제 탱크, 경화제 탱크 및 물 탱크로부터 각각 공급되는 주제 및 경화제, 그리고 물은 각각의 배관(13a,13b,13c)을 통해 실린더(18, 18a)의 내부로 유입된다.

즉, 제1실린더(18)의 전단부 구간으로는 주제 입구(14)와 경화제 입구(15)를 통해 주제과 경화제가 유입되고, 제2실린더(18a)의 전단부 구간으로는 물 입구(16)를 통해 물이 유입된다.

이렇게 제1실린더(18)의 앞쪽 구간으로 유입된 주제와 경화제는 회전하는 스크류 샤프트(19)의 스크류 날개에 의해 섞이게 된다.

이때, 제1실린더(18)의 앞쪽 구간에서는 하부에 홀이 없는 차단판(22)에 의해 주제와 경화제가 일정량이 어느 정도 채워진 상태에서 혼합이 이루어지므로, 충분한 혼합효과를 얻을 수 있게 되며, 여기서 혼합된 주제와 경화제의 혼합물은 차단판(22)의 상부 면적에 형성되어 있는 홀(21)을 통해 윗쪽으로 오버플로우되는 형태로 넘어서 빠져나갈 수 있게 된다.

이렇게 첫번째 차단판(22)을 넘어서 진행되는 주제와 경화제는 계속해서 이송과 더불어 혼합이 된 후에 연결배관(27)을 통하여 제2실린더로 넘어가게 되며, 제2실린더 전단부 구간에서 물과 만나면서 이때부터는 함께 섞여있는 주제 및 경화제와 물의 혼합이 이루어지게 되고, 계속해서 주제, 경화제 및 물은 스크류 샤프트(19)의 회전 이송력 및 교반작용에 의해 제2실린더(18a)의 후단 구간쪽으로 진행 및 혼합되면서 제2실린더(18a)의 후단에 있는 혼합물 출구(17) 및 배출관(29)을 통해 저장조(26)로 배출된다. 이 때 제1실린더(18) 및 제2실린더(18a)의 하단에는 여액의 혼합물을 흘러 보낼 수 있도록 드레인관(38)이 설치될 수 있고, 이 드레인관(38)에는 드레인관 차단밸브(38)가 설치될 수 있다.

그리고, 제2실린더(18a)의 배출관(29)를 통해 배출되는 주제, 경화제 및 물의 혼합물, 즉 수성 에폭시 코팅제는 친환경적인 순환골재를 최종 생산하는 장치에 속해 있는 분사관(25)으로 보내지게 된다. 이 때 분사관의 전단부에는 분사를 원활하게 하는 분사펌프(28)가 구비되며, 댜수의 분사노즐(25a)을 통해 순환 골재에 분사되게 된다. 따라서 분사관(25)를 통해 분사되는 수성 에폭시 코팅제가 최종적으로 골재에 코팅됨으로써, 수성 에폭시 코팅제가 코팅된 환경 친화적인 순환골재를 제조할 수 있게 되는 것이다.

본 발명에 있어서, 상기 주제 탱크(10)에 연장된 배관(13a) 및 경화제 탱크(11)[0089] 에 연장된 배관(13b)에 각각 설치된 각 정량토출펌프(24a, 24b)는 상기 주제 및 경화제가 100:5~200중량부로 혼합되도록 조절되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 100:150~200이다. 이러한 비율로 조절할 경우 박막이 형성된 표면에서 지촉 건조가 상온에서 10분 내외로 빨라 속건성 건조 특성을 가질 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 물 탱크(12)에 연장된 배관(13c)에 설치된 정량토출펌프(24c)는 제1실린더(18)에서 배출되는 수성 에폭시 수지 혼합물 성분과 제2실린더(18a)로 혼입되는 물이 100:10~2000 중량부로 혼합되도록 조절되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 100:300~1500 중량부이다. 본 발명에 있어서, 상기 물 탱크에 저장된 물은 순수한 물이거나 탄산이 혼합된 물을 사용할 수 있다. 상기 탄산이 혼합된 물은 순수한 물에 CO2가스를 0.1~3기압으로 가압 혼합하여 탄산의 농도가 0.1~50%인 탄산수인 것을 사용하는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 같이 다량의 물 또는 탄산수를 후 첨가할 경우 초 저점도 형상의 혼합물 제조가 가능하여 순환골재 표면에 분무하여 함침될 경우 함수율이 7~50%, 침투 깊이는 10mm 내외가 될 수 있다.

또한, 이와 같이 다량의 물 또는 탄산수를 후 첨가하여 간력의 활성화와 원만한 상용성을 갖는 수성 에폭시 조성물은 본 발명자가 발명한 대한민국 등록특허 제10-0989942호에 기재되어 있으며, 여기에 기재된 조성물에 폴리알킬렌폴리에테르폴리올 화합물을 더 포함할 경우 자기 유화성이 좋아지며, 고 당량의 에폭시 수지(200 ~1500 g/eq)를 사용할 경우 점착성과 응집체의 상호 작용으로 다량의 물을 함유하여 초 저점도 형상에서 상용성, 경화물성이 탁월해 질 수 있어, 순환골재 제조에서 보다 효과적으로 함침 및 균일한 박막이 얻어질 수 있다.

본 발명에 사용되는 순환 골재는 직경이 0.01 ~ 50mm 정도인 것을 사용할 수 있으며, 함수율이 1~25 정도인 것을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

따라서 본 발명에 따른 순환 골재 코팅용 수성 에폭시 코팅제 조성물의 제조방법은 하기의 구성으로 이루어진다. 즉 본 발명에 따른 순환 골재 코팅용 수성 에폭시 코팅제 조성물의 제조방법은

(A) 청구항 1에 따른 주제 및 경화제를 주제 탱크 및 경화제 탱크로부터 각각 공급받아 제1실린더에서 혼합하는 단계;

(B) 상기 혼합된 주제와 경화제의 혼합물을 제2실린더로 이송하여 제2실린더 내에서 물을 추가로 공급받아 혼합하는 단계; 및

(C) 상기 주제, 경화제 및 물이 혼합된 혼합물을 저장조로 이송하여 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 (A) 단계에서 혼합되는 주제 성분 및 경화제 성분의 중량 비율은 100:5~200이고, 상기 (B) 단계에서 혼합되는 물의 비율은 상기 주제 성분 및 경화제 성분의 혼합물 100 중량부에 대하여 100~2000 중량부인 것을 특징으로 한다.

10 : 주제 탱크 11 : 경화제 탱크
12 : 물 탱크 13a,13b,13c : 배관
14 : 주제 입구 15 : 경화제 입구
16 : 물 입구 17 : 혼합물 출구
18 : 제1실린더 18a : 제2실린더
19 : 스크류 샤프트 20 : 모터
21 : 홀 22 : 차단판
23a,23b,23c : 정량토출펌프 24a,24b,24c : 차단밸브
25 : 분사관 25a : 분사노즐
26 : 저장조 27 : 연결배관
28 : 분사펌프 29 : 혼합물 배출관
30 : 송풍기 31 : 콘베이어 벨트
32 : 골재 33 : 바이브레이터

Claims (7)

1. (a) 에폭시 수지 10~50중량%, 반응성 희석제 1~25중량%, 응집제, 0.1~15중량%, 촉진제 0.1~5중량%, 유화제 0.05~20중량% 및 물 10~85중량%를 포함하는 주제:
   (b) 폴리아미드 5~50중량%, 아민 화합물 0.1~40중량%, 유화제 0.05~20중량%, 촉진제 0.1~10중량%, 및 물 5-50중량%를 포함하는 경화제; 및
   (c) 상기 주제성분 및 경화제 성분의 합량 100 중량부를 기준으로 물 또는 탄산수 100 ~ 2000부를 포함하는 순환 골재 코팅용 수성 에폭시 코팅제 조성물.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 주제 100중량부에 대하여 상기 경화제가 5-200중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 순환 골재 코팅용 수성 에폭시 코팅제 조성물.
3. 청구항 1에 따른 주제, 경화제 및 물 또는 탄산수을 공급하는 수단으로서 주제 탱크, 경화제 탱크 및 물 탱크;
   상기 각 탱크측과 배관으로 연결되며 공급되는 주제 및 경화제를 혼합하는 수단으로서 주제 입구 및 경화제 입구와 그의 혼합물 배출을 위한 출구를 가지는 제1실린더;
   상기 제1실린더에서 혼합된 혼합물을 받아 물을 추가적으로 혼합하는 수단으로서 물 입구와 혼합물 배출을 위한 출구를 가지는 제2실린더;
   상기 각 실린더의 내부에 동심원상으로 배치되어 회전하면서 각 실린더 내의 혼합물을 이송시키는 수단으로서 제1스크류 샤프트 및 제2스크류 샤프트; 및
   상기 각 스크류 샤프트의 회전을 위한 구동수단인 모터를 구비하고,
   상기 제1실린더와 제2실린더를 연결시키는 연결배관, 및 제2실린더에서 얻어진 주제, 경화제 및 물의 혼합물을 저장하는 저장조, 상기 저장조의 혼합물을 순환 골재에 분무하기 위한 펌프 및 노즐이 구비된 분사관을 포함하는 순환 골재 코팅용 수성 에폭시 코팅제 조성물의 제조장치.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 제1실린더 및 제2실린더의 내부에는 혼합물이 통과되는 다수의 홀을 가지면서 실린더 길이 방향을 따라 일정간격으로 배치되는 다수 개의 차단판이 설치되는 것을 특징으로 하는 순환 골재 코팅용 수성 에폭시 코팅제 조성물의 제조장치.
5. 청구항 3에 있어서, 상기 제1실린더에 설치되는 차단판 중에서 가장 앞쪽으로 배치되는 차단판은 전체 면적의 상부 1/2～1/3 면적에 걸쳐 홀이 형성되어 있고, 나머지 하부 면적은 막혀 있는 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 순환 골재 코팅용 수성 에폭시 코팅제 조성물의 제조장치.
6. 청구항 3에 있어서, 상기 주제 입구 및 경화제 입구는 제1실린더 전단부에 연결되고, 상기 물 입구는 상기 제2실린더의 전단부에 연결되는 것을 특징으로 하는 순환 골재 코팅용 수성 에폭시 코팅제 조성물의 제조장치.
7. 청구항 3에 있어서, 상기 제1실린더 및 제2실린더의 후단에 형성되는 혼합물 출구는 후단 면적의 상부에 위치되어, 각 실린더의 내부에서 섞인 혼합물은 실린더 윗쪽으로부터 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 순환 골재 코팅용 수성 에폭시 코팅제 조성물의 제조장치.

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