| 최종목표 |
1. 건설 분야에서 바닥재, 접착제 등에 폴리우레탄의 적용성을 증가시키는 것이다. 특히 폴리우레탄과 골재를 조합시킨 폴리우레탄 모르타르는 종래의 시멘트 모르타르에 비해서 용도에 따라 경화 시간 및 가사시간을 쉽게 제어할 수 있고, 조기에 고강도 발현이 가능하다. 특히 수밀성, 접착성, 내마모성, 내약품성 및 동결융해에 대한 저항성 등이 우수한 장점을 가지고 있다. 기존에 폴리머 모르타르 재료로 사용된 에폭시 경화물은 고밀도의 가교도로 인한 취성(brittleness)을 지니고 있어서 설치 후에 자주 하자가 발생하고, 내구성이 떨어진다. 따라서 충격 및 진동에 강한 후타재(폴리우레탄 제조기술, 배합비)를 개발하는 것이다.2. 충격과 진동에 강한 후타재에 적합한 앵커를 개발하는 것이다. 기존의 신축이음장치에 사용되는 앵커는 충격과 진동에 대한 저항성이 약하기 때문에 신축이음장치와 앵커가 외부에서 반복하중이 작용하는 경우에 일체화 거동을 하지 못한다. 그러나 본 연구개발에서는 새로운 앵커를 도입해서 사용함으로서 신축이음장치와 후타재가 일체화 거동을 할 수 있도록 하는 것이다.
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| 연구내용 및 범위 |
기존에 후타재로 사용하고 있는 무수축모르타르, 에폭시수지모르타르는 높은 압축강도와는 달리 취성이기 때문에 약한 충격에도 파손된다. 특히 에폭시수지모르타르에서 바인더인 에폭시수지의 점도조절제로 사용하는 부틸글리시딜에테르(BGE) 또는 3급카르복시산글리시딜에테르(CGE)가 독성이 강하여 취급자는 물론 주민들로부터 민원이 발생하는 경우가 많으며, 황변현상이 일어나고 가격이 비싼 단점을 가지고 있다. 따라서 최근 미국/일본 등 선진국에서는 연성구조와 경성구조를 한 분자 내에 가지고 있으며, 상온에서 수경화성이 있고, 에폭시수지보다 가격이 저렴하고 독성이 적은 폴리우레탄을 이용한 폴리머콘크리트가 활발하게 개발되고 있다 폴리우레탄은 분자 중에 우레탄 결합(-NHCOO)을 갖는 구조로 디이소시아네이트와 폴리올과의 반응에 의하여 제조되며 원료의 종류, 분자량, 함량, 상혼합 정도, 가교 등의 인자로 강인성, 마모성 등의 기계적 성질을 조절할 수 있는 우수한 고분자이다. 폴리우레탄은 경직한 분자쇄인 하드세그먼트(hard segment, HS)와 유연한 구조의 소프트세그먼트(soft segment, SS)로 이루저서, 불록으로 구분된 코폴리머(segmented block copolymer)이다. 각 세그먼트(segment)는 서로 열역학적인 불친화성으로 인해서 HS는 HS와 수소 결합 등의 물리적 가교결합을 이루어 높은 융점을 갖는 하드도메인(hard domain)을 형성하고, 낮은 Tg를 갖는 SS로 인해 고무탄성을 발현하는 사용온도 범위가 넓고 안정한 HS가 고분자 사슬간 미끄러짐을 방지하며 엔트로피 효과에 의한 SS의 회복으로 탄성 성질을 발현한다. 따라서 HS와 SS의 조합에 의해서 폴리우레탄의 물성을 폭넓게 변화시킬 수 있으며, SS를 구성하는 부분에 에폭시수지/아크릴수지/실리콘수지 등으로 치환하여 새로운 특성을 창출할 수 있는 각종 폴리우레탄계 변성 바인더를 새롭게 개발한다. 본 연구 개발에서는 후타재용 골재로 내마모성이 우수하고, 흡수율이 적으면서 환경친화적인 슬래그 골재와 폐기물인 페유리를 사용할 예정이다. 제강슬래그의 제조과정은 용융된 슬래그를 서냉시켜 임팩트 브레이커로 파쇄한 후, Free CaO에 의한 팽창 붕괴성을 해결하기 위하여 약 6개월간 야적하여 에이징(Aging) 처리시켜 사용용도에 맞게 재분쇄 또는 그대로 도로용 도반재 등으로 사용된다. 그러나 본 연구 개발에 사용되는 제강슬래그는 용융된 슬래그를 고압의 공기로 급냉시켜 특수가공 처리함으로써 Free CaO의 함량이 1%이하의 안정화된 구상형의 잔골재를 활용할 예정이다. 슬래그 골재의 입형은 구형이 되고, 스핀넬 구조로 되어있어 흡수율이 매우 낮다. 또한 경도가 6.5 ~ 8로 매우 견고하여 내풍화성, 내식성이 우수하다. 유리미분말은 각종 폐유리(판유리, 병유리, 산업용유리 등)를 분쇄하여 입자 크기에 따라 분류하여 원료화한 제품으로 세라믹 분야는 물론, 건축/토목분야 등 각종 산업분야에 다양하게 사용이 가능한 제품이다. 따라서 본 연구 개발에서는 폴리우레탄 바인더에 환경 친화적 골재를 혼합해서 탄성력이 우수하고, 외부에서 가해지는 충격 및 진동에 저항성이 강한 에폭시변성폴리우레탄 모르타르를 개발하는 것으로 그 결과는 강도에 비해서 변형율이 우수한 후타재가 될 것이다. 또한 기존의 신축이음장치에 사용되는 앵커는 충격과 진동에 대한 저항성이 약하기 때문에 신축이음장치와 앵커가 외부에서 반복하중이 작용하는 경우에 일체화 거동을 하지 못한다. 그러나 본 연구개발에서는 새로운 앵커를 도입해서 사용함으로서 신축이음장치와 후타재가 일체화 거동을 할 수 있도록 하는 것이다.
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