KR20210147346A

KR20210147346A - 현무암섬유를 이용한 내진 보강용 씰링 플러그

Info

Publication number: KR20210147346A
Application number: KR1020200064427A
Authority: KR
Inventors: 변영후
Original assignee: 주식회사 대영하이켐
Priority date: 2020-05-28
Filing date: 2020-05-28
Publication date: 2021-12-07
Also published as: KR102377511B1

Abstract

본 발명은 현무암섬유를 이용한 내진 보강용 씰링 플러그에 관한 것으로, 우수한 경도 및 인장강도를 가져 슬리브와 레바 사이의 기밀을 유지할 수 있도록 현무암섬유를 이용한 내진 보강용 씰링 플러그에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 내부에 콘크리트가 충진되는 슬리브와 슬리브의 내부에 배치되어 콘크리트를 보강하는 레바 사이에 삽입되는 씰링 플러그에 있어서, 고무에 현무암섬유가 분산된 마스터배치를 성형하여 형성되고, 현무암섬유는 3~12mm로 절단된 것을 특징으로 하여, 슬리브와 레바 사이의 기밀을 유지하는 것을 특징으로 하는 현무암섬유를 이용한 내진 보강용 씰링 플러그를 기술적 요지로 한다.

Description

현무암섬유를 이용한 내진 보강용 씰링 플러그{SEAL PLUG FOR SEISMIC REINFORCEMENT USING BASALT FIBER}

본 발명은 현무암섬유를 이용한 내진 보강용 씰링 플러그에 관한 것으로, 슬리브와 레바 사이의 기밀을 유지할 수 있도록 현무암섬유를 이용한 내진 보강용 씰링 플러그에 관한 것이다.

지진은 자연재해 중에서 가장 극적인 지각변동과 인명 및 재산 피해를 가져오는 무서운 현상으로써, 그 역사는 인류의 역사와 함께 기록되어 왔으며, 현재 규모 8 이상의 지진이 전세계적으로 매년 2회, 그리고 규모 7 이상은 20회 정도나 일어나고 있다. 이와 같은 지진은 지진 다발 지역인 지진대에서 주로 발생하고 있으며, 그 규모와 빈도의 차이는 있지만 지구 표면 어디에서나 발생할 수 있다는 것이 지진학자들의 일반적인 견해이다.

흔히 지진이 발생하지 않는 것으로 잘못 인식되어 있는 한반도에서도 역사적으로 많은 지진 활동이 있었고, 최근에도 경주 및 포항 지역에 지진이 발생하였고 앞으로도 지진발생 가능성을 전혀 배제할 수 없다. 이러한 인식에 따라 1988년부터는 건축물에 내진설계기법이 도입되었고, 1992년부터는 도로교 표준시방서를 개정하여 교량도 내진설계를 하도록 규정하였다.

이러한 규제는 1994년 고베지진 피해 이후 건축물에 대한 내진설계의 중요성이 더욱 인식되어, 1996년 이후에는 더욱 건축물의 내진규준을 강화하여 5층 이상의 공동주택에 대해서도 실시하도록 하였으며, 최근에는 신축 공동주택(아파트)의 경우 모두 내진 규정을 적용하도록 의무화하고 있다.

한편, 공장에서 규격에 맞도록 구조물 등을 대량으로 생산하여 현지에서 조입하는 것을 프리캐스팅 공법이라 한다. 프리캐스팅은 벽, 바닥 등을 구성하는 콘크리트 부재를 미리 운반 가능한 모양과 크기로 공장에서 만드는 것이 특징인 바, 공장에서 구조물을 일반 공업제품과 같이 부품화하여 제조된 것이기 때문에 공사기간의 단축, 공사비 절감, 품질관리 용이 및 내구성 증대의 장점이 있다.

다시 말해, 프리캐스팅 공법은 공장에서 제작한 PC기둥이나 PC보 등의 PC부재를 현장으로 운송, 양중하여 조립한 후, 부재 간 접합부와 슬래브의 상부에 콘크리트를 타설하여 구조체를 일체화시키는 방식이다.

다층 구조의 구조물은 PC부재의 연결을 위해 맞닿는 각 연결 부위마다 주물로 형성된 슬리브를 매입하고, 매입된 슬리브의 내부로 주근 또는 연결근이 삽입되면 모르타르 등에 의해 접합되도록 형성된다.

하지만 슬리브는 PC부재와 일체화함에 있어서, 콘크리트 타설 전에 개구된 하부를 통해 고무를 삽입한 후 몰드 바닥면을 관통한 고정볼트가 고무에 나사체결되면서 슬리브 내부의 콘크리트가 유실되는 것을 방지하도록 하였으나, 이러한 고무 끼움 고정방식은 조임이 강해지면 재질 특성상 탄성 변형 또는 조임 압력에 따른 밀착 여부가 상이하고 편차가 커 오히려 콘크리트가 외부로 쉽게 유출되는 문제점이 있다.

이를 해결해보기 위하여, '시멘트 페이스트 유입방지와 고정장치를 개선한 스플라이스 슬리브(등록번호: 10-1596663)'에서는 콘크리트가 타설 및 양생되기 전에 슬리브가 몰드로부터 기립 또는 안착되면 중공체의 내측 하부에 형성된 나선홈에 고정용 볼트가 완전 나사체결 방식으로 조립되도록 하는 기술을 제시한 바 있으나, 이는 구조적인 접근에 불과하여 콘크리트 유출은 여전히 문제점으로 남아있다.

따라서 슬리브 출입구의 기밀을 유지할 수 있는 물성을 가지면서 콘크리트의 유출을 방지할 수 있는 기술개발 연구가 절실히 요구되고 있는 시점이다.

국내 등록특허공보 제10-1596663호, 2016.02.17.자 등록.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 슬리브와 레바 사이의 기밀을 유지함으로써, 슬리브와 레바 사이에 충진되는 콘크리트의 유출을 방지할 수 있도록 현무암섬유를 이용한 내진 보강용 씰링 플러그를 제공하는 것을 기술적 해결과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 내부에 콘크리트가 충진되는 슬리브와 상기 슬리브의 내부에 배치되어 상기 콘크리트를 보강하는 레바 사이에 삽입되는 씰링 플러그에 있어서, 고무에 현무암섬유가 분산된 마스터배치를 성형하여 형성되고, 상기 현무암섬유는 3~12mm로 절단된 것을 특징으로 하여, 상기 슬리브와 상기 레바 사이의 기밀을 유지하는 것을 특징으로 하는 현무암섬유를 이용한 내진 보강용 씰링 플러그를 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 현무암섬유는, 상기 고무 100중량부에 대하여 1~7중량부가 혼합되어 분산되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 마스터배치는, 상기 고무에 나일론섬유, PET섬유 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 합성섬유를 더 분산시켜 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 과제의 해결 수단에 의한 본 발명의 현무암섬유를 이용한 내진 보강용 씰링 플러그에 따르면, 고무에 현무암섬유를 분산시켜 마스터배치를 제조하고, 이렇게 제조된 마스터배치를 씰링 플러그 형상으로 성형할 수 있으므로, 대량생산이 가능한 효과가 있다.

특히, 기존에 일반 고무소재로 만들어졌던 씰링 플러그는 경도가 70Hs에 못미치고, 인장강도 역시 10MPa 미만이어서 지진력에 견디기 어려워 슬리브 내부의 콘크리트 유출이 쉬웠던 반면, 본 발명에 따른 씰링 플러그는 슬리브의 출입구와 레바 사이에 삽입하게 되었을 때 현무암섬유에 의해 레바와 슬리브 사이에 기밀이 안정적으로 유지되므로, 지진력이 발생하게 되더라도 슬리브 내부에 충진된 콘크리트가 유출되지 않을 뿐만 아니라, 외부의 콘크리트 또한 슬리브 내부로 유입되지 않는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 씰링 플러그를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 씰링 플러그를 나타낸 상부사시도.
도 3은 본 발명에 따른 씰링 플러그를 나타낸 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 씰링 플러그를 나타낸 저면도.
도 5는 본 발명에 따른 씰링 플러그를 나타낸 측면도.
도 6은 본 발명에 따른 씰링 플러그를 나타낸 사진.
도 7은 본 발명에 따른 씰링 플러그의 사용예시를 나타낸 모식도.
도 8은 본 발명에 따라 고무에 현무암섬유가 분산된 마스터배치를 나타낸 개념도.
도 9는 본 발명에 따른 현무암섬유의 표면개질 전후 SEM 사진.
도 10은 본 발명에 따른 압축성형의 예시도.
도 11 및 도 12은 실시예 1 내지 10에 따른 씰링 플러그 시편의 물성을 나타낸 시험성적서.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 씰링 플러그를 사시도로 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 씰링 플러그를 상부사시도로 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명에 따른 씰링 플러그를 평면도로 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명에 따른 씰링 플러그를 저면도로 나타낸 것이며, 도 5는 본 발명에 따른 씰링 플러그를 측면도로 나타낸 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 씰링 플러그를 사진으로 나타낸 것으로, 도 6(a)는 씰링 플러그를 상부 측면에서 바라본 모습을 사진으로 나타낸 것이고, 도 6(b)는 씰링 플러그를 상부에서 바라본 모습을 사진으로 나타낸 것이며, 도 6(c)는 씰링 플러그를 측면에서 바라본 모습을 사진으로 나타낸 것이다.

도 7은 본 발명에 따른 씰링 플러그의 사용예시를 모식도로 나타낸 것으로, 본 발명에 따른 씰링 플러그(Sealing Plug)는 내부에 콘크리트가 충진되는 슬리브(Sleeve)와, 슬리브의 내부에 배치되어 콘크리트를 보강하는 레바(Rebar)의 사이에 설치됨을 알 수 있다. 도 7을 참고하면, 씰링 플러그의 외주면이 나사산으로 형성되고, 슬리브 출입구의 내주면 또한 나사산으로 형성되어, 이들의 나사결합을 통하여 슬리브와 레바 사이의 완전한 기밀을 이룰 수 있게 된다.

이러한 도 1 내지 도 7에서와 같은 씰링 플러그는 고무에 현무암섬유를 분산시켜 마스터배치를 제조하고, 이렇게 제조된 마스터배치를 성형하여 형성됨으로써, 슬리브의 출입구와 레바 사이에 삽입되어 슬리브와 레바 사이의 기밀을 유지함에 따라 레바와 슬리브 사이에 충진된 콘크리트의 유출이 되지 않는 것을 특징으로 한다.

도 8은 본 발명에 따라 고무에 현무암섬유가 분산된 마스터배치를 개념도로 나타낸 것으로, 도 8을 참조하면 현무암섬유 또는 경우에 따라 합성섬유를 함께 준비하고, 이를 고무에 분산시킴으로써, 고무에 현무암섬유가 분산된 마스터배치가 형성됨을 알 수 있다. 단, 고무에 현무암섬유가 분산된 마스터배치는 고무 내에 현무암섬유를 분산시킨 상태를 의미한다.

본 발명의 고무는 슬리브와 레바 사이에 콘크리트 타설 시 기포발생 최소화 및 생산성 향상을 달성할 수 있도록 한다.

고무는 천연고무(natural rubber), 불소고무(fluorocarbon rubber), 실리콘고무(silicone rubber), EPDM(ethylene-propylene-diene), SBR(styrene-butadiene rubber), BR(butadiene rubber), IR(isoprene rubber), IIR(butyl rubber), NBR(acrylonitrile-butadiene rubber), HNBR(hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber) 및 CR(chloroprene rubber) 중 어느 하나 이상이 선택되어 사용될 수 있다.

그 중 슬리브와 레바 사이에 충진되는 콘크리트에 대해 내화학성능을 갖도록 경도 70Hs 이상, 인장강도 11MPa 이상을 얻기 위해 Ethylene, Propylene, Non-conjugated Diene으로 이루어진 합성고무인 EPDM인 것이 바람직하다.

본 발명의 현무암섬유는 용암이 굳어져 형성된 현무암만을 사용하여 제조되는 순수한 무기섬유로써, 열에 대한 안정성이 뛰어나 사용온도가 매우 넓고, 고강도, 내화학성 및 내충격성을 갖는다. 즉 현무암섬유는 섬유에 현무암이 함유되어 있어 유리섬유와 비슷하지만, 유리섬유보다 물리화학적 성질이 우수하고, 탄소섬유보다 저렴할 뿐만 아니라 내화성능이 좋다. 이는 아래의 표 1에서 확인 가능하다.

현무암섬유를 일정 길이로 절단하여 마스터배치 내에 균일하게 분산화시키게 되면 씰링 플러그의 내진강도 보강으로 프리캐스팅 공정 효율이 향상된다. 즉 종래 일반적인 고무소재로만 성형되어왔던 씰링 플러그에 현무암섬유를 도입하여 내진 보강을 달성할 수 있도록 한 것이다.

현무암섬유를 고무에 균일한 분산을 이루게 하기 위하여 3~12mm 범위 내로 절단이 필요하며, 바람직하게는 3~6mm로 절단될 수 있다. 현무암섬유가 3mm 미만으로 절단되면 씰링 플러그 본연의 기능을 수행하지 못하고, 6mm를 초과하여 절단되면 현무암섬유가 너무 길어 마스터배치 내에 균일한 분산을 이룰 수 없게 된다.

이때 현무암섬유와 고무의 접착성능을 높이기 위해 현무암섬유를 기상산화, 액상산화 및 양극산화 플라즈마 중 어느 하나 이상의 방식으로 현무암섬유의 표면을 처리함으로써, 현무암섬유를 표면개질하는 것이 바람직하다.

도 9는 본 발명에 따른 현무암섬유의 표면개질 전후 SEM 사진을 나타낸 것으로, 도 9(a)는 표면개질 되기 전에 현무암섬유의 단면을 나타낸 SEM 사진이고, 도 9(b)는 표면개질이 이루어진 현무암섬유의 단면을 나타낸 SEM 사진이다.

이러한 도 9를 참조하면, 현무암섬유를 표면개질 하기 전에는 현무암섬유를 구성하는 현무암의 미세분말들로 인하여 현무암섬유의 표면이 불규칙하여 매끄럽지 못했던 반면, 현무암섬유를 표면개질 한 후에는 그 표면이 매끄럽게 형성됨을 확인할 수 있다.

현무암섬유는 고무 100중량부에 1~7중량부가 혼합될 수 있는데, 현무암섬유가 1중량부 미만이면 씰링 플러그의 강도가 약해 탄성 변형 또는 조임 압력 정도에 따라 슬리브와 레바 사이에 완전한 기밀이 되지 않아 내부의 콘크리트가 유출되거나, 반대로 외부의 콘크리트가 내부로 유입될 수 있다. 현무암섬유가 7중량부를 초과하면 씰링 플러그의 강도가 좋아 내진 기능에 우수하긴 하지만, 비용측면에서 비효율적이다.

현무암섬유는 다소 비싼 단점을 갖기 때문에, 현무암섬유에 비해 가격이 저렴한 합성섬유를 함께 사용하여 고무에 분산시키게 되면, 원가 절감 측면에서 효율적이 된다. 합성섬유의 예로는, 나일론섬유, PET섬유 중 어느 하나 이상일 수 있으며, 상술한 종류에 한정되는 것만은 아니라 현무암섬유와 함께 사용되어 현무암섬유의 강도를 보강하면서 원가 절감을 할 수 있는 합성섬유라면 다양하게 사용 가능하다.

합성섬유의 경우, 고무 100중량부에 대해 1~7중량부로 혼합될 수 있다. 합성섬유가 1중량부 미만으로 혼합되면 비용절감 측면에서 바람직하지 못하고, 합성섬유가 7중량부를 초과하여 혼합되면 씰링 플러그의 강도가 약해져 레바와 슬리브 사이에서 조임 압력이 충분히 발현되지 않는 단점이 있다.

한편, 고무에 현무암섬유 또는 합성섬유를 함께 추가하고, 또한 마스터배치 형성을 위한 첨가제가 함께 분산이 이루어진 마스터배치를 155~165℃에서 400~800초 동안 압축성형(compression molding)을 통하여 씰링 플러그 형상으로 제조가 이루어진다. 압축성형은 캐비티 및 오버플로우 홈(Overflow Groove)이 형성된 하형(Bottom Plate)과, 하형의 상부에 하형과 대응되게 배치된 상형으로 이루어져, 캐비티에 마스터배치를 배치한 후 155~165℃ 하에서 400~800초 동안 상하형 간에 프레스되면서, 씰링 플러그가 제조될 수 있다. 이는 본 발명에 따른 압축성형을 예시도로 나타낸 도 10을 통해 확인된다.

압축성형 시, 155℃ 미만으로 성형을 진행하게 되면 온도가 낮아 성형에 필요한 시간이 소요되며, 165℃를 초과하여 성형을 하게 되면 온도가 너무 높아 씰링 플러그의 물성이 균일하지 못한 단점이 있다. 그리고 400초 미만으로 성형을 하게 되면 씰링 플러그로 성형되지 못한 잔여 마스터배치가 생길 수 있으며, 800초를 초과하면 공정시간이 비효율적이 되기 때문에 바람직하지 못하다. 마스터배치가 씰링 플러그로 완전한 성형이 이루어지기 위해서는 160℃에서 600초 동안 실시되는 것이 가장 바람직하다.

참고로, 첨가제로는 가교제, 산화아연, 스테아르산, 카본블랙 및 프로세스오일 등이 될 수 있다.

예컨대 가교제는 가황제로써, 가열처리에 의해 고무 분자간 가교사슬을 형성하는 것으로, 유황계 가교제, 유기과산화물 등을 선택적으로 사용할 수 있다. 가교제는 고무 100중량부에 대해 1~10중량부 혼합될 수 있는데, 가교제가 1중량부 미만이면 고무가 제대로 가황되지 않아 씰링 플러그로의 성형에 어려움이 발생하고, 10중량부를 초과하면 조기 가황이 일어나 오히려 마스터배치의 경도가 급격히 상승하여, 역시 씰링 플러그로의 성형에 어려움이 발생한다.

산화아연은 금속산화물로써, 가교 속도 조절을 하며 가교 촉진제를 활성화시키는 역할을 한다. 만약 산화아연이 고무 100중량부에 대해 1중량부 미만으로 혼합되면 미가교 현상이 발생할 수 있으며, 10중량부를 초과하여 혼합되면 오히려 과가교되어 물성 저하를 초래할 수 있으므로, 1~10중량부(가장 바람직하게는, 5중량부) 범위 내에서 첨가하는 것이 바람직하다.

스테아르산은 고무에 현무암섬유를 혼합할 때 유연성을 부여하여 현무암섬유의 균일한 분산을 하기 위한 것으로, 100중량부에 대해 0.1~5중량부 혼합될 수 있다. 스테아르산이 0.1중량부 미만이면 마스터배치의 유연성 감소로 압축성형에 따라 씰링 플러그의 표면이 매끄럽지 못해지고, 5중량부를 초과하면 마스터배치에 블루밍(blooming) 현상 발생으로 씰링 플러그의 표면 침출 문제점이 생길 수 있을 뿐만 아니라, 마스터배치의 표면으로 스테아르산이 용출될 우려가 있다. 마스터배치의 유연성 확보를 위해 산화아연은 고무 100중량부에 대해 1중량부가 혼합되는 것이 가장 바람직하다.

특히, 카본블랙은 최종 제조되는 씰링 플러그의 압축영구줄음률을 향상시키는 것으로, 고무 100중량부에 대해 30~70중량부가 혼합될 수 있다. 카본블랙이 30중량부 미만으로 첨가되면 압축영구줄음률 개선 효과가 미미하며, 70중량부를 초과하면 마스터배치의 탄성이 저하될 우려가 있어 슬리브와 레바 사이에서 나사결합이 용이하지 못하다. 씰링 플러그의 압축영구줄음률 개선과 탄성 유지를 위해 고무 100중량부에 대해 카본블랙이 50중량부로 혼합되는 것이 가장 바람직하다.

프로세스오일의 경우, 마스터배치의 성형을 용이하게 하는 것으로, 고무 100중량부에 대해 15중량부 미만으로 혼합되면 우수한 가공효과를 기대할 수 없으며, 25중량부를 초과하여 혼합되면 오히려 마스터배치의 물성 저하로 씰링 플러그에서 요구되는 물성을 만족시키기 어렵다. 마스터배치의 성형성을 높이기 위해서는 고무 100중량부에 대해 20중량부의 프로세스오일을 첨가하는 것이 가장 바람직하다.

다만, 첨가제는 상술한 종류에 한정되는 것만은 아니고 고무 마스터배치 제조 시 미성형을 방지하면서 최적 성형을 위해 첨가될 수 있는 첨가제라면 다양하게 사용 가능하다.

정리하면, 본 발명은 내부에 콘크리트가 충진되는 슬리브와, 슬리브의 내부에 배치되어 콘크리트를 보강하는 레바 사이에 삽입되는 씰링 플러그에 관한 것으로, 특히 고무에 현무암섬유 경우에 따라 합성섬유를 추가하여 분산시켜 마스터배치를 형성하고, 마스터배치를 성형하여 형성되어, 슬리브와 레바 사이의 기밀을 유지함으로써, 슬리브와 레바 사이에 충진된 콘크리트의 유출을 방지할 수 있는 장점이 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. 단, 이하의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시하는 것일 뿐, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

EPDM 100중량부에 3mm 현무암섬유 6중량부, 3mm 나일론섬유 24중량부, 산화아연 5중량부, 스테아르산 1중량부, HAF(N330) 50중량부, N2Oil 20중량부, TT 1중량부, M 0.5중량부 및 S8 1.5중량부를 분산시켜 마스터배치를 제조하였다. 이렇게 제조된 마스터배치를 압축성형기를 이용하여 160℃에서 600초 동안 프레스하여 씰링 플러그 시편을 제조하였다.

<실시예 2>

EPDM 100중량부에 3mm 현무암섬유 9중량부, 3mm 나일론섬유 21중량부, 산화아연 5중량부, 스테아르산 1중량부, HAF(N330) 50중량부, N2Oil 20중량부, TT 1중량부, M 0.5중량부 및 S8 1.5중량부를 분산시켜 마스터배치를 제조하였다. 이렇게 제조된 마스터배치를 압축성형기를 이용하여 160℃에서 600초 동안 프레스하여 씰링 플러그 시편을 제조하였다.

<실시예 3>

EPDM 100중량부에 3mm 현무암섬유 15중량부, 3mm 나일론섬유 15중량부, 산화아연 5중량부, 스테아르산 1중량부, HAF(N330) 50중량부, N2Oil 20중량부, TT 1중량부, M 0.5중량부 및 S8 1.5중량부를 분산시켜 마스터배치를 제조하였다. 이렇게 제조된 마스터배치를 압축성형기를 이용하여 160℃에서 600초 동안 프레스하여 씰링 플러그 시편을 제조하였다.

<실시예 4>

EPDM 100중량부에 3mm 현무암섬유 21중량부, 3mm 나일론섬유 9중량부, 산화아연 5중량부, 스테아르산 1중량부, HAF(N330) 50중량부, N2Oil 20중량부, TT 1중량부, M 0.5중량부 및 S8 1.5중량부를 분산시켜 마스터배치를 제조하였다. 이렇게 제조된 마스터배치를 압축성형기를 이용하여 160℃에서 600초 동안 프레스하여 씰링 플러그 시편을 제조하였다.

<실시예 5>

EPDM 100중량부에 3mm 현무암섬유 24중량부, 3mm 나일론섬유 6중량부, 산화아연 5중량부, 스테아르산 1중량부, HAF(N330) 50중량부, N2Oil 20중량부, TT 1중량부, M 0.5중량부 및 S8 1.5중량부를 분산시켜 마스터배치를 제조하였다. 이렇게 제조된 마스터배치를 압축성형기를 이용하여 160℃에서 600초 동안 프레스하여 씰링 플러그 시편을 제조하였다.

<실시예 6>

EPDM 100중량부에 6mm 현무암섬유 6중량부, 6mm 나일론섬유 24중량부, 산화아연 5중량부, 스테아르산 1중량부, HAF(N330) 50중량부, N2Oil 20중량부, TT 1중량부, M 0.5중량부 및 S8 1.5중량부를 분산시켜 마스터배치를 제조하였다. 이렇게 제조된 마스터배치를 압축성형기를 이용하여 160℃에서 600초 동안 프레스하여 씰링 플러그 시편을 제조하였다.

<실시예 7>

EPDM 100중량부에 6mm 현무암섬유 9중량부, 6mm 나일론섬유 21중량부, 산화아연 5중량부, 스테아르산 1중량부, HAF(N330) 50중량부, N2Oil 20중량부, TT 1중량부, M 0.5중량부 및 S8 1.5중량부를 분산시켜 마스터배치를 제조하였다. 이렇게 제조된 마스터배치를 압축성형기를 이용하여 160℃에서 600초 동안 프레스하여 씰링 플러그 시편을 제조하였다.

<실시예 8>

EPDM 100중량부에 6mm 현무암섬유 15중량부, 6mm 나일론섬유 15중량부, 산화아연 5중량부, 스테아르산 1중량부, HAF(N330) 50중량부, N2Oil 20중량부, TT 1중량부, M 0.5중량부 및 S8 1.5중량부를 분산시켜 마스터배치를 제조하였다. 이렇게 제조된 마스터배치를 압축성형기를 이용하여 160℃에서 600초 동안 프레스하여 씰링 플러그 시편을 제조하였다.

<실시예 9>

EPDM 100중량부에 6mm 현무암섬유 21중량부, 6mm 나일론섬유 9중량부, 산화아연 5중량부, 스테아르산 1중량부, HAF(N330) 50중량부, N2Oil 20중량부, TT 1중량부, M 0.5중량부 및 S8 1.5중량부를 분산시켜 마스터배치를 제조하였다. 이렇게 제조된 마스터배치를 압축성형기를 이용하여 160℃에서 600초 동안 프레스하여 씰링 플러그 시편을 제조하였다.

<실시예 10>

EPDM 100중량부에 6mm 현무암섬유 24중량부, 6mm 나일론섬유 6중량부, 산화아연 5중량부, 스테아르산 1중량부, HAF(N330) 50중량부, N2Oil 20중량부, TT 1중량부, M 0.5중량부 및 S8 1.5중량부를 분산시켜 마스터배치를 제조하였다. 이렇게 제조된 마스터배치를 압축성형기를 이용하여 160℃에서 600초 동안 프레스하여 씰링 플러그 시편을 제조하였다.

상술한 실시예 1 내지 10의 씰링 플러그 시편 각각에 대한 물성을 실험해 보았으며, 도 11 및 도 12을 살펴보면, 실시예 1 내지 10에 따른 씰링 플러그 시편의 물성을 시험성적서로 나타낸 것임을 알 수 있다. 평가항목의 측정방법은 아래의 표 2에 정리하여 나타내었다.

평가항목	측정방법
경도	ASTM D2000, Shore A type 경도계를 사용하여 경도측정
인장강도	ASTM D2000, 500mm/min으로 시편을 양쪽으로 잡아당겨 파괴될 때 까지의 힘을 측정
신장률	ASTM D2000, 500mm/min으로 시편을 양쪽으로 잡아당겨 파괴될 때 까지의 늘어난 길이를 측정
인열강도	ASTM D624, DIE C 시편, 500mm/min 으로 시편을 양쪽으로 잡아당기다 찢어질 때 까지의 힘을 측정
압축영구줄음률 (compression set)	ASTM D395, 100(±2)℃ × 22hr 환경에 방치 후 시편의 복원성을 확인

ASTM D2000 표준규격에 따른 경도의 경우, 도 11 및 도 12에 나타난 바와 같이, 실시예 1에서는 74Hs, 실시예 2에서는 75Hs, 실시예 3에서는 74Hs, 실시예 4에서는 75Hs, 실시예 5에서는 75Hs, 실시예 6에서는 75Hs, 실시예 7에서는 75Hs, 실시예 8에서는 76Hs, 실시예 9에서는 73Hs, 실시예 10에서는 75Hs로써, 실시예 1 내지 실시예 10에서 경도는 73~76Hs 범위임이 확인된다.

ASTM D2000 표준규격에 따른 인장강도는 씰링 플러그 시편을 500mm/min으로 양쪽으로 잡아당겨 파괴될 때까지의 힘을 측정하여 나타나는 값으로, 실시예 1에서는 14.8MPa, 실시예 2에서는 16.4MPa, 실시예 3에서는 17.3MPa, 실시예 4에서는 16.9MPa, 실시예 5에서는 17.3MPa, 실시예 6에서는 16.1MPa, 실시예 7에서는 15.5MPa, 실시예 8에서는 15.3MPa, 실시예 9에서는 17.0MPa, 실시예 10에서는 19.3MPa로써, 실시예 1 내지 실시예 10에서 인장강도는 14.8~19.3MPa 범위임이 확인된다.

ASTM D2000 표준규격에 따른 신장률의 경우, 실시예 1에서는 326%, 실시예 2에서는 357%, 실시예 3에서는 364%, 실시예 4에서는 352%, 실시예 5에서는 374%, 실시예 6에서는 361%, 실시예 7에서는 361%, 실시예 8에서는 323%, 실시예 9에서는 405%, 실시예 10에서는 384%로써, 실시예 1 내지 실시예 10에서 신장률은 323~405% 범위임이 확인된다.

ASTM D624 표준규격에 따른 인열강도의 경우, 실시예 1에서는 31.3kN/m, 실시예 2에서는 30.7kN/m, 실시예 3에서는 30.6kN/m, 실시예 4에서는 27.3kN/m, 실시예 5에서는 32.9kN/m, 실시예 6에서는 30.3kN/m, 실시예 7에서는 32.8kN/m, 실시예 8에서는 31.0kN/m, 실시예 9에서는 31.5kN/m, 실시예 10에서는 29.3kN/m로써, 실시예 1 내지 실시예 10에서 인열강도는 27.3~32.8kN/m 범위임이 확인된다.

ASTM D395 표준규격에 따른 압축영구줄음률은 기밀성, 압축강도를 대체할 수 있는 성능지표라고도 할 수 있는 바, 복원력이 좋을수록 기밀유지가 잘됨을 의미한다. 압축영구줄음률의 경우, 실시예 1에서는 5%, 실시예 2에서는 4%, 실시예 3에서는 7%, 실시예 4에서는 8%, 실시예 5에서는 8%, 실시예 6에서는 8%, 실시예 7에서는 8%, 실시예 8에서는 7%, 실시예 9에서는 7%, 실시예 10에서는 9%로써, 실시예 1 내지 실시예 10을 통하여 압축영구줄음률은 4~9% 범위임이 확인할 수 있다.

상기한 결과로부터 본 발명에 따른 씰링 플러그는 73~76Hs의 경도, 14.8~19.3MPa의 인장강도, 323~405%의 신장률, 27.3~32.8kN/m의 인열강도 및 4~9%의 압축영구줄음률을 가짐으로써, 지진력을 분산시켜 레바와 레바의 결합부분이 파손되는 것을 방지할 수 있음을 확인할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 현무암섬유를 고무에 분산시켜 형성된 마스터배치를 씰링 플러그를 성형함으로써, 이렇게 성형된 씰링 플러그가 레바와 슬리브 사이에 삽입되어 기밀을 유지함으로 인해 슬리브 내부에 충진된 콘크리트의 유출을 방지하는데 특징이 있습니다.

상술한 바에 따르면, 기존 고무소재로 제조되어 판매되고 있는 씰링 플러그는 경도가 70Hs에 못미치고, 인장강도 역시 10MPa 미만이기 때문에 프리캐스팅 공법 시 지진력 발생에 의한 충격을 충분히 흡수하여 견디지 못한 반면, 본 발명의 씰링 플러그는 경도 73~76Hs 및 인장강도 14.8~19.3MPa를 달성하여 충격 및 지진에 견딜 수 있을 뿐만 아니라, 콘크리트와의 접촉에 대한 저항력이 우수하므로, 건축 구조물 내진보강용에 활발히 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다. 본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

내부에 콘크리트가 충진되는 슬리브와 상기 슬리브의 내부에 배치되어 상기 콘크리트를 보강하는 레바 사이에 삽입되는 씰링 플러그에 있어서,
고무에 현무암섬유가 분산된 마스터배치를 성형하여 형성되고, 상기 현무암섬유는 3~12mm로 절단된 것을 특징으로 하여,
상기 슬리브와 상기 레바 사이의 기밀을 유지하는 것을 특징으로 하는 현무암섬유를 이용한 내진 보강용 씰링 플러그.
제1항에 있어서,
상기 현무암섬유는,
상기 고무 100중량부에 대하여 1~7중량부가 혼합되어 분산되는 것을 특징으로 하는 현무암섬유를 이용한 내진 보강용 씰링 플러그.
제1항에 있어서,
상기 마스터배치는,
상기 고무에 나일론섬유, PET섬유 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 합성섬유를 더 분산시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 현무암섬유를 이용한 내진 보강용 씰링 플러그.