실리케이트 이소시아네이트{SILICATE ISOCYANATE}
본 발명은 실리케이트 분말 및 이소시아네이트를 포함하는 조성물에 관한 것이다.
실리케이트 이소시아네이트 2성분계는 잘 알려져 있다. US 제3,607,794호(Conteki)에는 알칼리 금속 실리케이트의 수용액과 이소시아네이트 기의 화학반응에 기초한 상기 2성분계의 형성에 대해 기재되어 있다. 이는 복잡한 반응을 수반한다. 상기 2성분계의 단점은 수성 알칼리 금속 실리케이트 용액과 이소시아네이트의 2개의 성분이 별도로 저장되어야 하고 사용시에 혼합되어야 한다는 점이다. 실란 조성물에 의한 이소시아네이트 프리폴리머의 변형은 비발포(non-foaming) 계(SPUR 수지)를 유발하는 것으로 알려져 있다. 그러나, 이는 시간이 걸리며 값이 비싸다. 특히, 실란은 매우 비싸며, 이소시아네이트 및 프리폴리머에 실란을 화학결합시키는 과정은 수행하기가 어렵다.
향상된 실리케이트 이소시아네이트에 대한 필요성이 존재하여 왔다. 본 발명에 따르면, 하기를 포함하는 조성물이 제공된다: (i) 수분함량이 실질적으로 0%w/w인 칼륨 실리케이트 및/또는 나트륨 실리케이트 분말, 및 (ii) 이소시아네이트. 본 발명에 따른 칼륨 실리케이트 및/또는 나트륨 실리케이트 분말에서, 수분의 중량에 의한 양은 칼륨 실리케이트 및/또는 나트륨 실리케이트 분말의 중량에 대해 상대적인 중량 퍼센트이다. 칼륨 실리케이트 및/또는 나트륨 실리케이트의 수분함량이 실질적으로 0%w/w인 조성물을 제공함으로써, 실리케이트와 이소시아네이트 사이의 경화 반응은 지연될 수 있거나 또는 충분히 느리게 진행될 것이며, 이에 따라 조성물이 사용시에 적용될 수 없는 정도까지 경화 반응이 진행되기 이전에 조성물은 사용 지점까지 이동될 수 있다. 경화 반응을 개시 및/또는 완료하기 위해, 물은 액체로서 첨가될 수 있거나 또는 주위 습기에 노출됨으로써 첨가될 수 있다. 이는 2개의 개별적인 반응성 액체 성분들을 사용하는 선행기술의 방법보다 더 간단한 것이며, 물은 일반적으로 쉽게 구할 수 있고 사용 지점까지 용이하게 이동되기 때문에 더 수월하다. 본 발명의 조성물은 다수의 다양한 적용들을 위한 접착제, 코팅 및 모르타르에서 사용하는데 적합하다. 특히, 수분함량이 실질적으로 0%w/w인 칼륨 실리케이트 및/또는 나트륨 실리케이트를 제공함으로써, 물이 첨가될 때까지 실리케이트와 이소시아네이트 사이의 경화 반응의 발생은 실질적으로 예방될 수 있다. 본 발명의 조성물의 성분 (i)의 수분함량은 성분 (i)의 중량 퍼센트로서 결정된다. 일부 구현예에서, 실질적으로 0%w/w의 수분함량은 안정적으로 저장할 수 있는 조성물을 제공하기 위해 충분히 낮은 수분함량이다. 예를 들어, 이는 약 400℃의 온도에서 4-5시간 동안 칼륨 실리케이트 및/또는 나트륨 실리케이트 분말을 오븐 건조함으로써 수득될 수 있는 수분함량이다. 일부 구현예에서, 상기 조성물은 비발포성이다. 본 발명에 따른 비발포 조성물의 이점은 공지된 SPUR 수지 계에 비해 생산하는 것이 더 용이하고 값이 더 싸다는 것이다. 추가적인 이점은 상기 조성물이 더 광범위한 적용 분야에 사용될 수 있다는 것이다. 일부 구현예에서, 칼륨 실리케이트 및/또는 나트륨 실리케이트 분말의 입자 크기는, 수분에 노출될 때 조성물의 경화 반응이 실질적으로 균등하게 일어나게 하기 위해 이소시아네이트와 밀접 혼합을 할 수 있도록 충분하게 작다. 이러한 구현예의 이점에는, 수지가 실질적으로 균일한 성질들을 갖도록 수득될 수 있다는 점, 상기 조성물이 표면상에 더 용이하게 확산될 수 있다는 점, 및 경화 반응 동안 생성된 임의의 CO 2 가 상기 조성물 내에 보유된다는 점이 포함된다. 당업계의 통상의 기술자라면 입자 크기에 대해 적합한 중간 주요치수(median principal dimension)를 결정할 수 있을 것이며; 예를 들어 중간 주요치수가 0.02mm-0.4mm인 입자가 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 실리케이트 분말에서 SiO 2 대 K 2 O의 분자비(molecular ratio)는 0.5:1 내지 4.1:1, 예를 들어 2.6:1 - 4.1:1이다. 일부 구현예에서, 실리케이트 분말에서 SiO 2 대 K 2 O의 분자비는 0.6:1 내지 3.4:1, 예를 들어 2.6:1 - 3.4:1이다. 일부 구현예에서, 실리케이트 분말에서 SiO 2 대 Na 2 O의 분자비는 0.5:1 내지 4.1:1, 예를 들어 1.6:1 - 4.4:1이다. 일부 구현예에서, 실리케이트 분말에서 SiO 2 대 Na 2 O의 분자비는 0.6:1 내지 2.5:1, 예를 들어 1.6:1 - 2.5:1이다. 일부 구현예에서, 상기 정의된 비는 몰비(molar ratio)일 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 이소시아네이트는 지방족, 고리지방족, 방향지방족(즉, 방향족 기를 갖는 지방족 화합물), 방향족 또는 헤테로고리 이소시아네이트, 이소시아네이트 기를 갖는 증류 잔여물(즉, 증류될 수 없는 더 높은 원자가의 물질) 또는 이소시아네이트 프리폴리머이다. 본 발명에서 사용되는 이소시아네이트는 부분적으로는 조성물이 의도되는 용도에 의해 결정될 것이다. 일반적으로, 공지된 임의의 이소시아네이트가 본 발명에서 사용될 수 있다. 당업계의 통상의 기술자라면 적합한 이소시아네이트를 결정할 수 있을 것이다. 일부 구현예에서, 상기 이소시아네이트는 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트(MDI)이다. 일부 구현예에서, 상기 MDI는 MDI 프리폴리머(즉, NCO 기의 수가 감소되도록 사전 반응된 MDI) 또는 폴리머성 MDI이다. 일부 구현예에서, 상기 이소시아네이트는 분말이다. 일부 구현예에서, 상기 조성물은 하기를 포함할 수 있다: (i) 5-40%w/w, 바람직하게는 5-20%w/w의, 수분함량이 실질적으로 0%w/w인 칼륨 실리케이트 및/또는 나트륨 실리케이트 분말, (ii) 5-50%w/w 이소시아네이트, (iii) 0-1%w/w 에멀젼화제/틱소트로픽제(thixotropic agent), (iv) 30-90%w/w, 바람직하게는 30-70%w/w의 충전제, (v) 0-10%w/w 가소제, (vi) 0-3%w/w 촉매, (vii) 0-5%w/w 난연제, 및 (viii) 0-10%w/w 겔화제. 여기에서, 성분 (i) 내지 (viii)의 전체 양은 100%w/w이다. 일부 구현예에서, 상기 조성물은 본질적으로 이러한 성분들로 구성될 수 있다. "본질적으로 구성되다"라는 용어는 임의의 추가적인 성분들이 조성물의 인장강도, 휨강도, 접착 성질 및/또는 코팅 성질에 유의적인 영향을 미치지 않는 양으로 존재하는 것을 의미하도록 사용된다. 본 발명에 따른 조성물에서, 각 성분들의 중량에 의한 양은 조성물의 중량 퍼센트이다. 일부 구현예에서, 충전제는 조성물의 성분 (i) 및 (ii)와 반응하지 않도록 불활성 물질일 수 있다. 사용되는 충전제의 유형 및/또는 충전제의 양은 조성물이 어떻게 사용되는지에 따라 선택될 수 있다. 예를 들어, 취성이 더 강한 수지를 제공하기 위해 충전제가 더 많이 사용될 수 있거나, 또는 더 유연한 수지를 제공하기 위해 충전제가 더 적게 사용될 수 있다. 사용되는 충전제의 유형 및/또는 충전제의 양은 당업계의 통상의 기술자라면 용이하게 결정할 수 있을 것이며; 예를 들어, 충전제는 Al(OH) 3 (예를 들어, 분말), Al 2 O 3 , AlO(OH), 모래(예를 들어, 규사), 사암, 석회석, CaCO 3 및/또는 석영 분말일 수 있다. 일부 구현예에서, 석영 분말의 과립 범위는 0-0.5mm이다. 일부 구현예에서, 적합한 석영 분말은 Euroquarz GmbH에서 시판되는 Silimix 260이다. 일부 구현예에서, 에멀젼화제/틱소트로픽제는 조성물을 안정화시키거나 및/또는 진하게 만드는 불활성 물질일 수 있다. 사용되는 에멀젼화제/틱소트로픽제의 유형 및/또는 양은 조성물이 어떻게 사용되는지에 따라 선택되며, 당업계의 통상의 기술자라면 용이하게 결정할 수 있을 것이며; 예를 들어, 에멀젼화제/틱소트로픽제는 발열성 실리카, 예컨대 Wacker에서 상표명 HDK로 시판되는 것(다른 HDK 유형들이 사용될 수 있더라도) 또는 수화된 피마자유일 수 있다. 일부 구현예에서, 가소제는 조성물이 사용되는 방법에 적합한 플라스틱 성질들을 제공하기 위해 선택된 불활성 물질일 수 있다. 일부 구현예에서, 사용되는 가소제의 양은 0 내지 5%w/w일 수 있다. 예를 들어, 사용되는 가소제의 유형 및/또는 양은 조성물이 어떻게 사용되는지에 따라 선택될 수 있다. 예를 들어, 취성이 더 강한 수지를 제공하기 위해 가소제가 더 적게 사용될 수 있거나, 또는 더 유연한 수지를 제공하기 위해 가소제가 더 많이 사용될 수 있다. 사용되는 가소제의 유형 및/또는 양은 당업계의 통상의 기술자라면 용이하게 결정할 수 있을 것이며; 예를 들어, 가소제는 디에틸헥실 아디페이트(DEHA), 트리에틸 포스페이트(TEP), 부틸 디글리콜아세테이트(BDGA), 트리스(2-클로로프로필)포스페이트(TCPP), 이염기성 에스테르(DBE), 예컨대 디에틸 말로네이트(DEM), 카복실산의 에스테르 및/또는 지방산 에스테르일 수 있다. 일부 구현예에서, 사용되는 난연제의 유형 및/또는 양은 조성물이 어떻게 사용되는지에 따라 선택될 수 있다. 일부 구현예에서, 충전제가 많은 양으로 존재한다면, 충전제는 조성물의 연소를 지연시킬 것이기 때문에, 난연제는 필요하지 않을 수 있다. 충전제의 양이 더 적은 더 유연한 수지를 위해, 난연제가 필요할 수 있다. 사용되는 난연제의 유형 및/또는 양은 당업계의 통상의 기술자라면 용이하게 결정할 수 있을 것이다. 일부 구현예에서, 난연제와 가소제는 동일한 물질일 수 있으며; 이러한 물질의 예에는 디메틸 메틸포스포네이트(DMMP) 및 트리에틸 포스페이트(TEP)가 포함된다. 일부 구현예에서, 상기 조성물은 촉매를 포함할 수 있다. 촉매는 칼륨 및/또는 나트륨 실리케이트와 이소시아네이트 사이의 반응에 대해 촉매작용을 할 수 있다. 사용되는 촉매의 유형 및/또는 양은 당업계의 통상의 기술자라면 용이하게 결정할 수 있을 것이다. 일부 구현예에서, 촉매는 0-3%w/w의 양으로 존재할 수 있다. 일부 구현예에서, 촉매는 0-1%w/w의 양으로 존재할 수 있다. 일부 구현예에서, 촉매는 2,2'-디모르폴리노 디에틸 에테르(DMDEE)이다. 일부 구현예에서, 상기 조성물은 겔화제를 포함할 수 있다. 겔화제는 경화된 조성물의 초기 점도를 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 경화를 촉진할 수 있다. 이는 조성물의 록 볼팅(rock bolting) 적용 분야에 유용할 수 있다. 적합한 겔화제는 이관능성 유기실란(예컨대 3-글리시딜옥시프로필 트리메톡시실란) 및/또는 글리세롤의 아세트산 에스테르, 예를 들어 모노아세틴, 디아세틴 또는 트리아세틴이다. 일부 구현예에서, 상기 조성물은 추가적으로 성분 (ix) 0-1%w/w 건조제(dessicant)를 포함할 수 있다. 적합한 건조제는 퓸드 실리카(fumed silica)이다. 조성물이 건조제를 포함하는 경우, 성분 (i) 내지 (ix)의 전체 양은 100%w/w이다. 일부 구현예에서, 상기 조성물은 본질적으로 성분 (i) 내지 (ix)로 구성될 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 조성물은 성분 (i) 내지 (viii) 또는 성분 (i) 내지 (ix)로 구성될 수 있다. 수지를 형성하는 화학반응이 완료된 후에, 형성된 수지는 향상된 접착력을 갖는다. 특히, 젖은 표면에 대해 더 우수한 접착력이 달성될 수 있다. 이는 임의의 표면 수분이 수지에 포함될 것이기 때문이다. 반면, 선행기술의 수성 실리케이트 계에서는 표면의 수분이 계에 의해 흡수되지 않으며; 대신에 상기 계의 반응은 추가적인 표면의 수분을 생성할 수 있다. 이는 계가 수성이기 때문에 물이 수지-형성 반응에 필요한 정도를 초과하여 상기 계에 존재하기 때문이다. 수지가 형성될 때, 이러한 과량의 수분이 수지의 표면으로 나온다. 이러한 과량의 수분은 표면에 존재하기 때문에 수지의 접착 성질에 더 불리하게 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 젖은 표면에 선행기술의 계를 부착시키는 것은 어렵다. 또한, 취성이 있는 생성물 또는 유연성이 있는 생성물이 필요한지 여부에 관계없이 수지의 성질들은 다루기가 더 쉽다. 또한, 형성된 수지는 쉽게 타지 않는 무기 성분들을 포함할 수 있기 때문에, 난연제 수지를 제조하는 것도 더 용이하다. 상기 수지는 2개의 매우 안정한 화학 구조인 실리케이트 계와 요소 계가 함께 융합된 유기-미네랄 계이다. 이러한 물리적 힘은 접착 성질에 대해 긍정적인 효과를 가질 수 있다. 본 발명에 따르면, 록 볼트가 본 발명에 따른 조성물로 충전된 인렛(inlet) 및 아웃렛(outlet)을 갖는 공동(hollow) 록 볼트(rock bolt)를 포함하는 충전된 록 볼트가 또한 제공된다. 일부 구현예에서, 록 볼트의 인렛 및 아웃렛은 밀봉되며, 예를 들어 수분이 들어가는 것을 방지하기 위해 밀봉된다. 아웃렛은 제거가능한 캡에 의해 밀봉될 수 있다. 인렛은 본 발명에 따른 조성물과 인렛 사이에 실질적으로 방수 밀봉을 제공하는 탄성 플러그(resilient plug)에 의해 밀봉될 수 있다. 탄성 플러그는 선택적으로 구형이며, 공동 록 볼트의 내직경과 실질적으로 동일한 직경을 가질 수 있다. 탄성 플러그는 공동 록 볼트 내에서 움직일 수 있다. 본 발명에 따르면, 불투수 막으로부터 형성되고 본 발명에 따른 조성물 및 선택적으로는 물의 공급원을 포함하는 록 볼팅 캡슐이 또한 제공된다. 일부 구현예에서, 본 발명에 따른 캡슐은 불투수 막으로부터 형성된 부분에 물의 공급원(source)을 포함할 수 있다. 선택적으로, 물의 공급원은 하나 이상의 물 캡슐, 예를 들어 물을 포함한 플라스틱 또는 유리 캡슐을 포함한다. 본 발명에 따르면, 상기 기재된 조성물의 제조방법이 또한 제공되며, 이 제조방법은 하기 단계를 포함한다: (i) 칼륨 실리케이트 및/또는 나트륨 실리케이트를 건조시켜, 수분함량이 0-30%w/w인 실리케이트 분말을 형성하는 단계, 및 (ii) 상기 실리케이트 분말을 이소시아네이트와 혼합하는 단계. 일부 구현예에서, 상기 건조 단계는 분무 건조 및/또는 오븐 내 건조를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 실리케이트는 분말이다. 본 발명에 따르면, 상기 기재된 조성물의 경화방법이 또한 제공되며, 이 경화방법은 하기 단계를 포함한다: (i) 상기 기재된 조성물을 제공하는 단계, 및 (ii) 상기 조성물에 물을 첨가함으로써 조성물을 경화시키는 단계. 물은 주위 습기에 노출됨으로써 첨가될 수 있거나, 또는 액체로서 첨가될 수 있다(예컨대, 젖은 표면에 조성물을 적용함).
본 발명은 첨부된 도면의 도에 의해 설명되지만, 이는 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 충전된 록 볼트의 도식적 단면도를 나타낸다.
도 2는 록 볼팅 캡슐의 도식적 단면도를 나타낸다.
도 1에 도시된 충전된 록 볼트(10)는 구멍이 뚫린 록 홀(rock hole)(이는 도시되지 않음)에 삽입하기 위한 원위단부(20)와 근위단부(30)를 갖는다. 록 볼트(10)는 압연강으로부터 형성된 바디(40)를 갖는다. 바디(40)는 그의 원위단부(20)에서 점점 가늘어져 아웃렛(50)을 형성한다. 바디(40)는 그의 근위단부(30)에서 인렛(60)을 갖는다. 바디(40)는 본 발명에 따른 조성물(80)로 충전되고, 인렛(60)은 탄성 플러그(70)에 의해 차단되고, 아웃렛(50)은 캡(90)에 의해 차단된다. 탄성 플러그(70)는 고무 공의 형태를 가질 수 있다. 본 발명에 따른 충전된 록 볼트(10)를 제조하기 위하여, 하기의 단계가 수행된다: (i) 아웃렛(50)이 캡(90)에 의해 차단되는 단계; (ii) 본 발명에 따른 조성물이 속인 빈 공동의 록 볼트로 주입되는 단계; 및 (iii) 인렛(60)이 탄성 플러그(70)에 의해 차단되는 단계. 본 발명에 따른 충전된 록 볼트(10)를 사용하기 위하여, 하기의 방법 단계가 수행된다: 록 홀이 광산 또는 터널 내에 구멍 뚫리는 단계, 충전된 록 볼트(10)가 상기 록 홀에 삽입되는 단계, 어댑터(이는 도시되지 않음)가 인렛(60)에 밀봉적으로 고용된 충전된 록 볼트(10)의 근위단부(30)에 적용되는 단계, 및 공동 볼트를 통해 록 홀로 본 발명에 따른 조성물(80)을 밀어내기 위해, 탄성 플러그(70)에 대해 수압(약 100 bar)이 어댑터를 통해 적용되는 단계. 수압을 적용하는 단계에서, 캡(90)은 아웃렛(50)에서 떨어져나간다. 탄성 플러그(70)는 본 발명에 따른 조성물(80)과 수압 사이의 실질적인 밀봉 부분으로서 작용한다. 탄성 플러그(70)는 아웃렛(50)의 밖으로 밀쳐내지지 않을 정도로 크기가 크므로, 수압에 대해 아웃렛(50)을 밀봉한다. 본 발명에 따른 조성물은 록 홀을 충전하며, 록 홀에 존재하는 임의의 수분(예를 들어 주위 습기에 기인한 것)과 즉시 반응하여 공동 볼트 주위와 록 홀 내의 조성물의 경화 및 고화를 유발함으로써, 적어도 부분적으로 볼트를 캡슐화시킨다. 본 발명에 따른 충전된 록 볼트(10)을 사용하는 방법의 테스트가 직경이 34 mm인 젖은 록 홀과 함께 수행되었다. 본 테스트에서 사용되는 충전된 록 볼트(10)는 볼트 직경이 32 mm이고 길이가 600 mm였다(이는 실질적으로 록 홀의 길이와 동일하다). 사용된 조성물은 하기의 실시예 8에 기재된 바에 따라 제조되었다. 첫번째 테스트의 결과는 인장강도가 268 kN을 나타내고, 두번째 테스트의 결과는 271 kN을 나타내었으며; 또한, 볼트는 두번째 테스트에서 부러졌다. 도 2에 도시된 록 볼팅 캡슐(100)은 불투수 막으로부터 형성된 바디(110)를 갖는다. 바디(110)는 본 발명에 따른 조성물(120) 및 물 캡슐(130)을 위한 용기를 형성한다. 물 캡슐(130)은 물이 충전된 플라스틱 캡슐의 형태를 갖는다. 물 캡슐(130)에 대한 대안으로서, 록 볼팅 캡슐(100)은 물이 충전된 챔버를 가질 수 있다. 록 볼팅 캡슐(100)이 매우 습한 환경에서 사용되는 경우에 물 캡슐(130)에 대한 또다른 대안으로서, 캡슐(100)은 환경의 주위 습기가 본 발명에 따른 조성물을 경화하는데 사용되도록 물 캡슐(130)이 없을 수 있다. 본 발명에 따른 록 볼팅 캡슐(100)을 사용하기 위하여, 하기의 방법 단계가 수행된다: 록 홀이 광산 또는 터널 내에 구멍 뚫리는 단계, 하나 이상의 록 볼팅 캡슐(100)이 상기 록 홀에 삽입되는 단계, 캡슐을 포함하는 록 볼트가 록 홀을 향해 회전하여 들어가고, 이에 따라 록 볼트는 캡슐의 바디(100)를 파열시키고, 본 발명에 따른 조성물은 록 홀을 충전하며, 물 캡슐(130) 및/또는 록 홀에 존재하는 수분과 즉시 반응하여 공동 볼트 주위와 록 홀 내의 조성물의 경화 및 고화를 유발함으로써, 적어도 부분적으로 볼트를 캡슐화시키는 단계. 본 발명은 하기의 실시예에 의해 설명되지만, 이는 본 출원의 범위 또는 청구항의 범위를 제한하려는 것은 아니다.
실시예 1 Portil A(Cognis)의 샘플이 분무 건조되고, 그 후 오븐에서 건조되었으며, 이에 따라 수분함량이 실질적으로 0%w/w가 된다. 실리케이트 이소시아네이트 수지-형성 조성물은 하기의 성분들을 혼합하여 제조되었다: 60%w/w 수산화 알루미늄, 규사 및 CaCO 3 , Cognis로부터 구입된 8%w/w Portil A(상표명), Wacker로부터 구입된 0.5%w/w HDK(상표명), 30%w/w 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트 프리폴리머, 1.5%w/w TEP/TCPP. 물(4g, 즉 4%w/w)이 조성물에 첨가되어 수지를 형성하였다. 30분 후에 수지의 접착력(DIN EN 1542에 따라 테스트됨)은 1MPa보다 컸다.
실시예 2 물유리(즉, 나트륨 실리케이트)의 샘플이 분무 건조되고, 그 후 오븐에서 건조되었으며, 이에 따라 수분함량이 실질적으로 0%w/w가 된다. 실리케이트 이소시아네이트 수지-형성 조성물은 하기의 성분들을 혼합하여 제조되었다: 50%w/w Silimix 260(Euroquarz GmbH), 30%w/w 물유리 분말, 19.7%w/w 폴리머성 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트, 0.3%w/w 2,2'-디모르폴리노 디에틸 에테르. 물이 조성물의 전체 중량의 0.5%w/w 내지 10%w/w의 양으로 조성물에 첨가되었다. 생성된 비발포 물질의 압축 강도(ISO 604로 테스트됨)는 30MPa였다.
실시예 3 실리케이트 이소시아네이트 수지-형성 조성물은 하기의 성분들을 혼합하여 제조되어, 분말이 형성되었다: 90%w/w Silimix 260(Euroquarz GmbH), 수분함량이 20%w/w인 10%w/w Portil A(Cognis). 그 후, 상기 분말은 10부의 분말 대 1부의 물의 비율로 물과 혼합되었다. 상기 혼합물에 1부의 액체 폴리머성 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트가 첨가되었다. 생성된 비발포 물질의 휨강도(ISO 178로 테스트됨)는 22MPa였다. 그러나, 상기의 수분함량을 갖는 조성물은 저장 안정성이 없었다는 점이 나중에 발견되었다. 따라서, 본 실시예는 비교 실시예이다.
실시예 4 실리케이트 이소시아네이트 수지-형성 조성물이 하기의 성분들로부터 하기와 같이 제조되었다: 55 w/w% Silimix 260(모래 유형), 15 w/w% Portil, 29.5 w/w% 이소시아네이트(Elastogran에서 구입한 Lupranat M20S), 0.5 w/w% DMDEE(2,2-디모르폴리노디에틸에테르). Portil은 4 내지 5시간 동안 400℃에서 건조되어, 수분함량이 거의 0%w/w가 되었다. 그 후, Silimix, Portil 및 이소시아네이트 성분들이 상기 나타낸 비율로 함께 첨가되었으며, 분 당 3000 회전으로 60초 동안 밀폐 컵에서 교반되었다. 이에 따라 수득된 조성물에 대해 가속 저장 테스트가 수행되었다. 50℃에서 1주일 후에(이는 22℃에서 10주 저장과 유사함), 어떠한 고형화도 관찰되지 않았다. 조성물을 경화시키는데 충분한 물과 혼합시킨 후에, 생성된 비발포 물질의 휨강도(ISO 178로 테스트됨)는 20MPa보다 컸다. 본 실시예는 Elastogran에서 구입한 Lupranat M20S를 85%w/w로 포함하고, 디메틸메틸포스포네이트(DMMP), 트리에틸포스페이트(TEP), 부틸 디글리콜아세테이트(BDGA) 및 이염기성 에스테르(DBE) 중 어느 하나를 15%w/w로 포함하는 이소시아네이트 성분을 사용하여 반복되었다. 각 조성물에 대해 유사한 결과들이 얻어졌다.
실시예 5 실리케이트 이소시아네이트 수지-형성 조성물은 하기의 성분들로부터 하기에 따라 제조되었다: 50 중량부 Silimix 260(모래 유형), 15 중량부 Portil, 7.5 중량부 디에틸헥실아디페이트(DOA), 29.5 중량부 이소시아네이트(Elastogran에서 구입한 Lupranat M20S), 0.5 중량부 DMDEE(2,2-디모르폴리노디에틸에테르). Portil은 4 내지 5시간 동안 400℃에서 건조되어, 수분함량이 거의 0%w/w가 되었다. 그 후, 다른 성분들이 상기 나타낸 비율로 함께 첨가되었으며, 분 당 3000 회전으로 60초 동안 밀폐 컵에서 교반되었다. 이에 따라 수득된 조성물에 대해 가속 저장 테스트가 수행되었다. 50℃에서 1주일 후에(이는 22℃에서 10주 저장과 유사함), 어떠한 고형화도 관찰되지 않았다. 조성물을 경화시키는데 충분한 물과 혼합시킨 후에, 생성된 비발포 물질의 휨강도(ISO 178로 테스트됨)는 20MPa보다 컸다.
실시예 6 실리케이트 이소시아네이트 수지-형성 조성물이 하기의 성분들로부터 하기와 같이 제조되었다: 50 중량부 Silimix 260(모래 유형), 15 중량부 Portil, 7.5 중량부 트리아세틴, 29.5 중량부 이소시아네이트(Elastogran에서 구입한 Lupranat M20S), 0.5 중량부 DMDEE(2,2-디모르폴리노디에틸에테르). Portil은 4 내지 5시간 동안 400℃에서 건조되어, 수분함량이 거의 0%w/w가 되었다. 그 후, 다른 성분들이 상기 나타낸 비율로 함께 첨가되었으며, 분 당 3000 회전으로 60초 동안 밀폐 컵에서 교반되었다. 이에 따라 수득된 조성물에 대해 가속 저장 테스트가 수행되었다. 50℃에서 1주일 후에(이는 22℃에서 10주 저장과 유사함), 어떠한 고형화도 관찰되지 않았다. 조성물을 경화시키는데 충분한 물과 혼합시킨 후에, 생성된 비발포 물질의 휨강도(ISO 178로 테스트됨)는 20MPa보다 컸다.
실시예 7 실리케이트 이소시아네이트 수지-형성 조성물이 하기의 성분들로부터 하기와 같이 제조되었다: 55 w/w% Silimix 260(모래 유형), 15 w/w% Portil, 29.5 w/w% 이소시아네이트(Elastogran에서 구입한 Lupranat M 200R), 0.5 w/w% DMDEE(2,2-디모르폴리노디에틸에테르). Portil은 4 내지 5시간 동안 400℃에서 건조되어, 수분함량이 거의 0%w/w가 되었다. 그 후, Silimix, Portil 및 이소시아네이트 성분들이 상기 나타낸 비율로 함께 첨가되었으며, 분 당 3000 회전으로 60초 동안 밀폐 컵에서 교반되었다. 이에 따라 수득된 조성물에 대해 가속 저장 테스트가 수행되었다. 50℃에서 1주일 후에(이는 22℃에서 10주 저장과 유사함), 어떠한 고형화도 관찰되지 않았다. 조성물을 경화시키는데 충분한 물과 혼합시킨 후에, 생성된 비발포 물질의 휨강도(ISO 178로 테스트됨)는 20MPa보다 컸다.
실시예 8 실리케이트 이소시아네이트 수지-형성 조성물은 하기의 이소시아네이트 조성을 먼저 혼합함으로써 제조되었다: 81 w/w% 프리폴리머(NCO 함량 29%), 15 w/w% 부틸 디글리콜아세테이트, 3 w/w% Dynasylan Glymo(3-글리시딜옥시프로필 트리메톡시실란을 함유함), 0.5 % 디에틸말로네이트, 0.5 % DMDEE(2,2-디모르폴리노디에틸에테르). 그 후, 실리케이트 이소시아네이트 수지-형성 조성물은 하기의 성분들을 혼합하여 제조되었다: 20 w/w% 상기에서 제조된 이소시아네이트 조성물, 20 w/w% 수분함량이 약 0%인 나트륨 메타실리케이트, 0.1 w/w% HDK H18(Wacker에서 구입한 퓸드 실리카), 59.9 w/w% Silimix 260. 수분함량이 약 0%w/w인 나트륨 메타실리케이트가 상기에 기재된 바와 같이 제조되었다. 상기 조성물은 본 발명에 따른 충전된 록 볼트에서 상기 기재된 바에 따라 사용되었으며, 그 후 이의 인장강도가 측정되어 직경이 34mm이고 길이가 600mm인 시추공에서 268kN 및 271kN인 것으로 발견되었다.
비교예 1 수지-형성 조성물이 하기의 성분들을 혼합함으로써 제조되었다: 80%w/w Silimix 260(Euroquarz GmbH), 19.7%w/w 폴리머성 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트, 0.3%w/w 2,2'-디모르폴리노 디에틸 에테르. 물이 조성물의 전체 중량의 0.5%w/w 내지 10%w/w의 양으로 조성물에 첨가되었다. 상기 조성물은 발포하였다.
비교예 2 수지-형성 조성물이 Silimix 260(Euroquarz GmbH) 분말과 물을 10부의 분말 대 1부의 물의 비율로 혼합함으로써 제조되었다. 상기 혼합물에 1부의 액체 폴리머성 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트가 첨가되었다. 상기 조성물은 발포하였다.
비교예 3 조성물이 하기의 성분들을 혼합함으로써 또한 제조되었다. 68%w/w Al(OH) 3 , Al 2 O 3 , AlO(OH), 모래, 사암, 석회석 및 CaCO 3 , 0.5%w/w HDK, 30%w/w 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트 프리폴리머, 1.5%w/w TEP/TCPP. 물(4g, 즉 4%w/w)이 조성물에 첨가되었으며, 30분 후에 발포된 생성물의 접착력(DIN EN 1542에 따라 테스트됨)은 0.5MPa보다 작았다. |
