KR20020010473A - 화학 고정 접착제를 적용하는 방법 - Google Patents

Abstract

보링 구멍 내부에 화학 고정 접착제(chemical anchoring adhesive)를 적용하는 방법으로 고 점도이며, 화학 고정 접착제를 완비한 슬러그(self-contained slug of chemical anchoring adhesive)를 제공하여, 상기 슬러그를 보링 구멍에 삽입하고, 고정 핀(anchor pin)을 제공하고, 고정 핀에 회전운동을 주는 추진기(driving tool)를 사용하여 고정 핀을 보링 구멍에 넣는 단계를 포함한다. 상기 접착 슬러그는 제 1 칼라(color)와 수지(resin)를 갖는 제 1 부, 제 1 칼라와 다른 제 2 칼라 그리고 경화제(curing agent)를 갖는 제 2 부를 포함한다. 고정 핀을 회전 운동시킴에 따라 제 1 부와 제 2 부가 합쳐져서 제 1 칼라, 제 2 칼라와는 다른 제 3 칼라를 갖는 대체적으로 균일한 혼합물(homogeneous composition)을 형성한다. 제 3 칼라가 외부에 나타남으로써 결함 또는 불충분한 혼합을 최소화하게 되는 한편, 건축 현장(construction site)에서 혼합이 완료되었을 때 시간과 비용을 절약하도록 작업자에게 알려주게 된다.

Description

화학 고정 접착제를 적용하는 방법{METHOD OF APPLYING CHEMICAL ANCHORING ADHESIVE}

본 발명은 보링 구멍(borehole)에 화학 고정 접착제(chemical anchoring adhesive)를 적용하는 개선된 방법에 관한 것이다. 화학 고정 접착제는 경계를 따라 연결되어 있는 제 1 수지 함유부(resin-containing part)와 제 2 경화제 함유부(curing-containing part)를 갖는 고점도의 완비된 로프 또는 슬러그(self-contained rope or slug)의 형태로 제공된다. 상기 슬러그는 보링 구멍의 깊이 정도의 길이이며 보링 구멍에 수동으로 삽입된다. 상기 로프는 보링 구멍에 삽입 전 또는 삽입 후에 절단되어(cut) 바람직한 크기의 슬러그로 만들어 진다. 상기 제 1 부와 제 2 부는 두 개의 서로 다른 색을 가지는 데 추진기(driving tool)의 회전력(turning force)이 작용하면 혼합되어 제 3 의 색을 만들어 낸다.

혼합하였을 때 서로 반응하고 경화되는 둘 이상의 성분으로 이루어진 화학 고정 접착제가 알려져 있다. 스쿠피안(Skupian) 등에게 허여된 미국 특허(제5,730,557호)는 보링 구멍에 고정물을 화학적으로 부착시키기 위한 모르타르 혼합물 캡슐 단위체(mortar mixture capsule unit)를 개시하고 있다. 캡슐은 충전 물질(filler material)과 충전 물질내에 더 작은 캡슐로 함유된 화학적 결합제 시스템(chemical binder system)을 포함한다. 카트리지(cartridge)가 보링 구멍에 삽입되고 추진기는 고정물을 삽입하는 데 사용된다. 추진기가 고정물을 움직이게 하여, 고정물이 하우징 캡슐(housing capsule)과 상기의 하우징 캡슐 내에 함유된 더 작은 캡슐들을 파열하는데, 이렇게 되면 화학적 결합제 시스템이 충전제와 서로 상호 작용하고 섞이게 된다. 상호 작용과 혼합으로 결합 시스템/충전제의 혼합물이 반응하고 경화하는데, 이것에 의해 보링 구멍 내에 고정물을 고정시킨다. 유사한 접착 제가 상품명 "HVU"로 Hilti AG에 의해 판매된다.

모엔치(Moench) 등에게 허여된 미국 특허(제5,731,366호)는 자유 라디칼적 중합 반응이 가능한 수지(free-radically polymerizable resin)와 그것과 공간적으로 분리돼있는 자유 라디칼 개시제(free-radical initiator)를 베이스로 하는 화학적 플러깅 화합물(chemical plugging compound)을 개시하고 있다. 상기 공간적 분리는 개시제를 유리나, 젤라틴 또는 셀룰로즈 캡슐에 캡슐화 함으로써 만들어질 수 있다. 상기 플러깅 화합물은 독립적(self-supporting)이고 저장이 안정한(storage stable)것으로 설명된다.

여러 가지 종래 기술의 화학 고정 접착제와 이용 방법은 확실한 단점을 가지고 있다. 첫째 단점은 하나 또는 양 성분 모두 유체이기 때문에 사용 전에 둘러 싸지거나, 캡슐화되거나 그렇지 않으면 포장지에 넣어져야 한다. 그러므로, 작업 현장에 있을 때 보링 구멍에 사용되는 접착제 양이나 하우징 캡슐(housing capsule)의 크기를 변경하는 것이 종종 쉽지 않게 된다. 다시 말하면, 종종 표준 보다 크거나 작은 보링 구멍에도 표준 크기의 보링 구멍과 동일한 양의 미리 결정되고, 미리 포장된 접착제가 들어가게 된다.

또 다른 단점은 사용 중에, 특히 고정물이 움직여져 포장이 파열된 후 보링 구멍으로부터 유체인 접착제가 흐르거나 엎질러질 수 있다는 것이다. 이 문제는 보링 구멍의 상단이 아래쪽을 향하고 수직일 때 특히 심각하지만, 보링 구멍이 수평이거나 수평과 상단이 아래쪽인 수직사이의 각을 이룰 때도 존재한다. 심지어, 접착제가 완전히 유체가 아니어도 종래 기술의 카트리지의 모양은 대체로 자기 유지능(self-retentive)이 없다. 즉, 상기 카트리지는 위쪽 보링 구멍에서 떨어질 것이다.

또 다른 단점은 두 성분인 결합제와 충전제가 미리 상호 작용하고 반응하는 것을 막기 위해 사용 전에 완전히 분리돼야 한다는 것이다. 이를 위해 사용된 캡슐화 기술은 상당한 정밀도(precision)와 비용을 필요로 한다. 또한, 결합제를 함유하는데 사용된 더 작은 캡슐이 접착 캡슐이 사용될 때까지 충전제 내에서 균일하게 분산된 채로 있을 것인지에 대한 확신이 없다. 결합제와 충전제가 균일하게 분산되지 않으면 고정물이 균일하지 않게 또는 부적절하게 접착될 수도 있다.

카트리지 접착제는 다른 형태의 종래 기술의 접착제이다. 카트리지 접착제는 분리된 두 부분을 포함하는데, 두 부분은 주입점에 두 부분을 함께 전달하는 2배럴 코킹건(two-barrel caulking gun)을 사용하여 보링 구멍에 동시에 주입되고, 그 때문에 두 부분은 보링 구멍에 들어갈 때 반응을 하게 된다. 카트리지 접착제와 이용 방법의 단점은 과다한 포장 폐기물, 코킹 배럴에 남아있는 혼합되지 않고 사용하지않은 물질로 인한 과다한 접착제 폐기물, 그리고 물질이 수직의 위쪽 보링 구멍으로부터 나오도록 하고 수평한 보링 구멍에서는 기울도록 하는 불충분한 점도를 포함한다.

본 발명은 보링 구멍의 내부에 화학 고정 접착제를 적용하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 고 점도이고 보링 구멍의 깊이를 기준으로 하여 선택된 길이의 슬러그에 완비된 화학 고정 접착제를 준비하고, 보링 구멍 내에 슬러그를 삽입하고, 고정 핀(anchor pin)을 준비하고, 핀에 회전 운동을 주는 추진기(driving tool)를 사용하여 고정 핀을 보링 구멍에 넣는 단계를 포함한다. 접착 슬러그는 제 1 칼라를 갖는 제 1 부와 제 1 칼라와 다른 제 2 칼라를 갖는 제 2 부를 포함한다. 제 1 부는 수지(resin)를 포함하고, 제 2 부는 경화제를 포함한다. 고정 핀의 회전운동에 의해 제 1 부와 제 2 부가 혼합되고, 제 1 칼라와 제 2 칼라와는 다른 제 3 칼라를 갖는 대체로 균일한 혼합물을 얻게 된다. 제 3 칼라가 나타나고 제 1 칼라와 제 2 칼라가 사라지는 것은 혼합이 완성되었음을 나타낸다.

상기 접착제 조성물은 로프의 형태로 생산될 수도 있는데, 슬러그가 보링 구멍에 삽입되기 전이나 로프의 단부(end)가 보링 구멍에 삽입된 후에 바람직한 길이의 슬러그로 절단될 수 있다. 제 1 부와 제 2 부의 중량비는 슬러그의 총 길이를 따라 대체적으로 일정한데, 이로써 혼합시에 대체적으로 균일한 경화 조성물(cured composition)의 생성이 보장된다. 그러므로, 상기 접착제 조성물은 모양, 점도, 축 방향의 균일성(axial homogeneity)으로 인해 자기 측정력(self-measuring)과 자기유지력(self-retaining)을 갖는다.

상술한 바를 기억해보면, 높은 강도의 결합과 대체적으로 균일한 경화 조성물을 산출하는 고정 접착제를 보링 구멍에 적용하는 방법을 제공하는 것이 본 발명의 특징이며 장점이다.

혼합 전이나 또는 혼합 중에 위쪽 보링 구멍이나 수평의 보링 구멍으로부터 접착제가 엎질러지지 않게 하는 접착제 조성물을 보링 구멍에 적용하는 방법을 제공하는 것도 본 발명의 특징이며 장점이다.

접착제 두 부분의 혼합이 완성되었을 때 작업자에게 이를 알려주는 칼라 표시기(color indicator)의 사용을 포함하는 접착제 조성물을 보링 구멍에 적용하는 방법을 제공하는 것도 본 발명의 특징이며 장점이다.

상술한 그리고 그 외의 특징과 장점은 다음에 상술되는 현재로서는 바람직한 실시예와 그에 관련되어 수반되는 도면과 예로부터 더욱 명확해 질 것이다. 상기 상세한 설명, 도면 및 예는 제한하는 것이 아니라 실 예가 되는 것이며, 본 발명의 범위는 첨부한 청구항과 그것의 동등물에 의해 규정됨을 유념하여야 한다.

도 1은 보링 구멍에 고정 핀이 설치된 콘크리트 블록(concrete block)같은 기재(substrate)의 단부를 도시하는 도면.

도 2는 보링 구멍에 삽입되기 전의 고점도, 본질적으로는 고체인 본 발명 방법에서 사용된 고정 접착제의 단편 또는 슬러그.

도 3은 슬러그로 절단되기 전, 감겨진 로프 상태로 되어 있는 고점도의 접착제 조성물.

도 4의a 내지 도 4의i는 본 발명 방법에서 사용된 접착제 조성물의 두 부분에 대해 다양한 압출 성형 구성을 단면으로 도시한 도면.

도 5는 고점도의 접착제 조성물을 사용한 후의 보링 구멍과 보링 구멍에 고정되어 있는 고정 핀.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 슬러그(slug) 12 : 제 1 부(first part)

13 : 단부(end) 14 : 제 2 부

15 : 단부 16 : 포장지(wrapper)

17 : 경계면(interface) 18 : 혼합물

20 : 로프(rope) 30 : 구조물(structure)

31 : 입구 32 : 보링 구멍(borehole)

33 : 가장 깊은 단부(deepest end) 34 : 고정 핀(anchor pin)

35 : 전방 단부(forward end)

본 발명은 화학 고정 접착제를 보링 구멍의 내부에 적용하는 방법과 보링 구멍 내에서 고정 핀을 단단히 부착하도록 사용하는 방법을 제시하고 있다. 도 2와 도 3을 보면, 본 방법은 슬러그(10)의 형태로 화학 고정 접착제를 제공하거나 슬러그(10)가 절단될 수 있는 로프(20)의 형태로 제공되는 단계를 포함한다. 로프(20)는 보관시에 감겨진 로프 형태로 있다가, 사용시에는 풀어서 사용될 수 있다. 접착제 로프(20){또는 슬러그(10)}는 수지 성분을 포함하는 제 1 부(12)와 경화제를 포함하는 제 2 부(14)를 포함하는데, 이들은 경계면(17)을 따라서 서로 결합되고 접촉한다. 로프(20){또는 슬러그(10)}의 주위는 필름(film)(16)으로 포장될 수 있다.

로프(20){또는 슬러그(10)}는 도 4의a 내지 도 4의c{도 4의a 의 로프(또는 슬러그)가 바람직함}에 도시된 것과 같이 원통 모양 또는 타원 모양의 횡단면을 가질 수 있고, 도 4의d에 도시된 것과 같이 서로 인접한 다수의 필라멘트(filament)를 포함하는 가는 선 모양(threaded)의 횡단면을 가질 수 있고, 도 4의e 내지 도 4의g에 도시된 바와 같이 정사각형 또는 직사각형 횡단면을 가질 수 있고, 도 4의h에 도시된 바와 같이 삼각형의 횡단면을 가질 수 있고, 도 4의i에 도시된 바와 같이 둥글게 감긴 모양(curled)의 횡단면을 가질 수도 있으며, 그 외에 적절한 모양의 횡단면을 가질 수 있다. 바람직한 횡단면 모양은, 어느 정도까지는, 로프(20)가 삽입되는 보링 구멍의 모양에 달려있다. 또한, 횡단면 모양은 로프(20){또는 슬러그(10)}가 보링 구멍 특히, 보링 구멍 위쪽에서 자기 유지(self-retention)를 용이하게 할 수 있는 모양으로 선택된다.

로프(20){또는 슬러그(10)}는 전체 길이 방향을 따라서 대체적으로 일관되고 균일한 모양과 조성을 갖는다. 이는 도 4의a 내지 4의i에 도시된 로프(20)의 횡단면 모양과 제 1 부(12)와 제 2 부(14)의 중량비(weight ratio)가 로프(20){또는 슬러그(10)}의 길이 방향을 따라 대체적으로 일관되고 변하지 않는다는 것을 나타낸다. 제 1 부(12)와 제 2 부(14) 사이의 경계면(17)은 로프(20){또는 슬러그(10)}의 길이 방향으로 연장한다. 접착제 로프(20) 또는 슬러그(10)는 제 1 부(12)와 제 2부(14)의 결합 중량을 기준으로, 제 1 부(12)와 제 2 부(14)를 각각 약 20 내지 약 80중량%를 함유하여야 한다. 바람직하게는, 로프(20) 또는 슬러그(10)는 제 1 부(12)를 약 35 내지 약 75중량% 함유하고 제 2 부(14)를 약 25 내지 약 65중량% 함유하며, 더 바람직하게는, 제 1 부(12)를 약 52 내지 약 65중량%, 제 2 부(14)를 약 35 내지 약 48중량% 함유하며, 가장 바람직하게는 제 1 부를 약 57중량%, 제 2 부(14)를 약 약 43중량% 함유한다. 로프(20) 또는 슬러그(10)의 측면은 플라스틱 필름, 호일(foil), 종이 등일 수 있고 바람직하게는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 필름인 포장지(16)로 포장된다.

접착제 조성물의 제 1 부(12)는 제 1 칼라를 갖는다. 제 1 칼라는 성분(ingredient)을 혼합해서 나타나는 자연스런 칼라일 수도 있고, 소량의 염료나 안료 등을 첨가하여 만든 칼라일 수도 있다. 접착제 조성물의 제 2 부(14)는 제 2 칼라를 갖는데, 제 1 칼라와는 다르다. 제 2 칼라는 제 2 부의 구성성분을 혼합해서 나타나는 자연스런 칼라일 수도 있고, 염료나 안료 등을 첨가하여 만든 칼라일 수도 있다. 제 2 칼라는 제 1 칼라와 충분히 달라서 제 1 부(12)와 제 2 부(14) 사이 즉, 경계면(17)을 육안으로 구분해낼 수 있어야만 한다.

제 1 부(12)와 제 2 부(14)가 보링 구멍에서 혼합되면, 경화 반응(curing reaction)을 일어나게 되는데, 제 1 칼라와 제 2 칼라는 사라지고 제 3 칼라로 대체된다. 제 3 칼라는 제 1 칼라와 제 2 칼라를 섞음에 의해서 또는 화학 반응에 의해서 또는 양쪽 모두에 의해서 나타날 수 있다. 제 3 칼라는 제 1 칼라, 제 2 칼라와는 충분히 달라서 제 1 칼라와 제 2 칼라를 대치한 제 3 칼라의 외관은 육안으로구별될 수 있어야 한다.

접착제 조성물의 로프(20)는 원하는 어떤 길이로도 절단되어 슬러그(10)를 형성할 수 있으며, 각 슬러그(10)는 도 2에 도시된 것과 같이 단부(13,15)를 갖는다. 절단작업은 건축 현장(construction site) 또는 건축 현장과 떨어진 곳에서 행해질 수 있으며, 보링 구멍의 다양한 깊이에 따라 다양한 길이의 슬러그(10)가 만들어진다. 도 5 에서 예를 들어, 로프(20)는 가능한 한 깊이 구조물(structure)(30)에 있는 보링 구멍(32)에 삽입되고 그런 후 보링 구멍의 입구에서 절단되어 대체로 보링 구멍의 깊이와 같은 길이의 슬러그(10)를 남길 수가 있다. 그렇지 않으면, 미리 절단한 슬러그(10)를 보링 구멍에 삽입시킬 수도 있다. 도 4의a 내지 도 4의i에서 어떤 모양의 슬러그(10)도 그 단부가 핀치되어(pinched) 평평해지고 넓혀질 수 있다. 상기 단부의 핀칭은 보링 구멍내에 접착제 슬러그(10)의 자기 유지와 고정을 용이하게 할 수 있다. 로프를 절단하여 슬러그로 만드는 작업 자체가 본래 상기 핀칭을 유발할 수 있다. 고정이 많게 되면 삽입 시에 접착제 일부가 보링 구멍의 벽을 더럽히게 될 수 있다.

추진기(driving tool)(도시되지 않음)는 고정 핀(34)을 보링 구멍(32)에 밀어 넣을 때 사용된다. 대표적인 고정 핀(34)은 나사홈이 있고(threaded) 평평하거나 뾰족한 전방 단부(forward end)(35)를 가질 수 있다. 일반적인 추진기는 고정핀이 보링 구멍으로 회전하면서 들어가도록 고속 회전 운동을 사용한다. 추진기는 약 500 내지 약 3000rpm으로, 적당하게는 약 1000 내지 약 2500rpm으로, 바람직하게는 약 1400 내지 약 2000rpm으로 운전될 수 있다. 어떤 추진기는 두들기는운동(hammering)(축 방향 운동)과 회전 운동을 조합해서 사용하기도 한다. 일 실시예에서 슬러그(10)는 추진기를 사용하는 동안 추진기의 단부에 물리적으로 부착되어 보링 구멍에 삽입될 수 있다.

추진기의 작동과 그에 따라 고정 핀(34)이 움직임으로 보링 구멍 내에서 포장지(16)가 분해되고 접착제 슬러그(10)의 제 1 부(12)와 제 2 부(14)가 혼합된다. 포장지(16)는 조각조각 찢어지고 접착제 부와 혼합되어, 어느 정도는, 혼합에 도움이 될 수 있다. 고정 핀(34)의 나선 줄은 혼합에 도움이 된다. 고정 핀(34)이 보링 구멍(32)에 밀려들어감에 따라 접착제 슬러그(10) 전체는 혼합되어 대체적으로 균일한 혼합물(18)이 되고 보링 구멍(32)의 내부 벽과 고정 핀(34) 사이의 공간 대부분을 채우게 된다. 이러한 혼합 작용은 또한 혼합물(18)의 실제적인 경화 작용을 일으켜 보링 구멍(32) 내에 고정 핀(34)이 견고하게 결합되도록 한다.

대표적인 경우에, 혼합으로부터 생기는 접착제 조성물의 균일화는 먼저 보링 구멍(32)의 가장 깊은 단부(33)에서 발생한 후 고정 핀(34)의 나사홈을 따라 바깥 쪽으로 진행하여 입구(31)에까지 도달하게 된다. 다시 말하면, 입구(31)근처의 접착제 조성물이 마지막으로 균일화되는 것이다. 그러므로, 고정 핀(34)을 보링 구멍 내로 밀어 넣는 작업을 하는 작업자는 입구(31)에서 접착제 조성물의 칼라가 제 3 칼라로 변하게 되면 이를 접착제 조성물이 완전히 혼합되었다는 믿을만한 시각적 표시(visual indication)로 보면 된다. 이는 시간과 돈을 절약하는 것인데, 이러한 시각적 표시가 없다면, 작업자는 접착제가 완전히 혼합되었다는 것을 확실히 하기 위하여 필요이상의 오랜 시간동안 고정 핀을 작동시킬 것이기 때문이다. 그렇지 않으면, 작업자는 의식하지 못한 채 너무 짧은 시간동안 고정 핀을 작동하여 접착제를 혼합함으로 경화가 불완전하게 되고 고정에 결함이 있게될 수도 있다.

접착제 로프 또는 슬러그의 제 1 부(12)의 점도는 25℃에서 약 5백만cp(centipoise) 내지 약 5천만cp 이고, 바람직하게는 약 2천만cp 내지 약 4천5백만cp 이며, 더욱 바람직하게는 약 3천만cp 내지 약 4천만cp이다. 점도는 Brookfield Engineering Co.에서 제작한, Model DV-3의, Brookfield 점도계로 제조업자가 설명한 지침에 있는 절차에 따라 측정할 수 있다. 접착제 로프 또는 슬러그의 제 2 부(14)의 점도는 25℃에서 약 5백만cp 내지 약 5천만cp 이고, 바람직하게는 약 2천만cp 내지 약 4천5백만cp이며, 더욱 바람직하게는 약 3천만cp 내지 약 4천만cp이다. 앞서 말한 점도는 제 1 부(12) 와 제 2 부(14)가 본질적으로 고체상(solid phase)이고, 퍼티와 같은 농도(putty-like consistency)를 가져서, 접착제 로프(20)가 절단되어 슬러그(10)가 되고, 압축되며, 그렇지 않으면 마음대로 변형되지만, 접착제 조성물이 흐르고, 엎질러지고, 그 밖의 임의적으로 변형되는 것을 방지하도록 보장해 준다.

두 부분의 접착제 로프(20)의 제조와 나중에 보링 구멍에서 두 부분의 혼합을 용이하게 하기 위해서, 두 부분(12,14)의 점도는 서로 비슷하여야 하고, 바람직하게는 대체적으로 같아야 한다. 일반적으로, 제 2 부(14)의 점도는 제 1 부(12) 점도의 70% ∼ 130% 범위에 들어야 한다. 바람직하게는, 제 2 부(14)의 점도는 제 1 부(12) 점도의 80% ∼ 120% 범위에 들어야 한다. 더욱 바람직하게는, 제 2 부(14)의 점도는 제 1 부(12) 점도의 90% ∼ 110% 범위에 들어야 한다. 가장 바람직하게는, 두 부분의 점도는 대체로 같아야 한다.

일 실시예에서 접착제의 제 1 부(12)는 약 20 내지 약 45중량%의 에폭시 수지(epoxy resin)와 약 10 내지 약 40 중량%의 제 1 미립자(particulate) 충전제와 약 40 내지 약 65중량%의 제 2 미립자 충전제를 포함한다. 바람직하게는, 접착제의 제 1 부(12)는 약 25 내지 약 35중량%의 에폭시 수지와 약 12 내지 약 25중량%의 제 1 미립자(particulate) 충전제와 약 45 내지 약 60중량%의 제 2 미립자 충전제를 포함한다. 더욱 바람직하게는, 접착제의 제 1 부(12)는 약 26 내지 약 30중량%의 에폭시 수지와 약 16 내지 약 20중량%의 제 1 미립자(particulate) 충전제와 약 52 내지 약 58중량%의 제 2 미립자 충전제를 포함한다.

에폭시 수지는 바람직하게는 액체 에폭시 유도체(derivative)이다. Novolac 에폭시 수지가 특히 적당하고 비스페놀(bisphenol) 에폭시 수지가 바람직하다. 한가지 특히 바람직한 비스페놀 에폭시 수지는 상품명 EPON(등록상표)828로 Shell Chemical Co.에서 나온 것이다. EPON(등록상표)828은 액체 에폭시에서 유도된 두 기능을 가진(bifunctional) 비스페놀 A/에피클로로히드린(bisphenol A/epichlorohydrin)이다. 그 밖의 적절한 에폭시 수지는 Ciba-Geigy에서 만든 ARALDITE(등록상표)610, Dow Chemical Co.에서 만든 DER 331을 포함한다.

제 1 미립자 충전제는 ASTM D281-31을 이용하여 측정했을 때, 적어도 약 30의 오일 흡수치(oil absorption value)를 가져야 한다. 바람직하게는, 제 1 미립자 충전제는 적어도 약 40의 오일 흡수치를 가져야 하며, 더욱 바람직하게는, 적어도 약 50의 오일 흡수치를 가져야 한다. 한 가지 적절한 제 1 충전제는 탈크(talc)인데, 약 1μ내지 약 50μ의 입자 크기를 갖는다. 한 가지 적절한 탈크 충전제는 Whitaker, Clark & Daniels Corporation에서 판매되는 Talc 399이다. 그 밖의 적절한 탈크는 Cyprus Minerals에서 나오는 Mistron ZSC와 Pfizer Chemical Co.에서 나오는 MP12-50이다. 그 밖의 유사한 입자 크기 범위를 갖고 있는 적절한 제 1 미립자 충전제는 칼슘 카보네이트, 유리 비드(glass beads), 실리카, 플라이 애쉬(fly ash), 점토(clay) 등을 포함한다. 이러한 충전제는 탈크보다는 덜 바람직하다.

제 2 미립자 충전제는 제 1 미립자 충전제와는 다르며, U.S. 시브(Sieve) 사이즈에 의해 규정될 수 있다. 적어도 충전제 입자의 약 70중량%가 16과 45도 포함하여 16과 45 사이의 U.S. 시브 사이즈여야 한다. 바람직하게는, 적어도 충전제 입자의 약 80중량%, 더욱 바람직하게는, 약 90중량%가 16과 45사이의 U.S. 시브 사이즈여야 한다. 미립자 충전제의 크기가 이 범위 내에 존재하면 제조시 최적의 압출(extrusion)과, 사용시 추진기 작동에 의한 접착제의 우수한 혼합과, 혼합시 포장지(16)의 파열과, 경화된 접착제의 우수한 결합 강도(bond strength)가 용이하다. 충전제의 상당량의 입자 크기가 더 크게 되면(더 낮은 U.S. 시브 사이즈) 구멍에서의 혼합과 포장지 파열은 잘 되나, 접착제 로프 제조시 압출 및/또는 성형(forming)이 어려워진다. 충전제의 상당량의 입자 크기가 더 작게 되면(더 높은 U.S. 시브 사이즈) 접착제 제조시 압출 및/또는 성형이 잘 되나, 구멍에서의 혼합과 포장지 파열과 접착제의 결합 강도가 불충분하게 되기 쉽다.

A부와 B부의 구멍 내에서의 혼합에 도움이 되는 적절한 제 2 충전제는 실리카샌드(silica sand), 유리 비드(glass beads), 석영(quartz)을 포함한다. 한가지특히 적절한 충전제는, 예를 들어 Agsco Company에 의해 AGSCO(등록상표)Sand No.1으로 판매되는 실리카 샌드와 같은 샌드(sand)이다. 이 샌드는 입자의 약89.4중량%가 U.S. 시브 사이즈 16과 45사이에 존재한다.

일 실시예에서, 접착제의 제 2 부(14)는 3차 아민(tertiary amine)이 아닌 아민 또는 그 화학 유도체를 의미하는 아민 화합물 약 5 내지 약 20중량%, 3차 아민 또는 그 유도체인 3차 아민 화합물 약 0.1 내지 약 15중량%, 제 1 미립자 충전제 약 1 내지 약 23중량%, 제 2 미립자 충전제 약 52 내지 약 87중량%를 포함한다. 바람직하게는, 제 2 부(14)는 아민 화합물 약 10 내지 약 18중량%, 3차 아민 화합물 약 1 내지 약 10중량%, 제 1 미립자 충전제 약 5 내지 약 18중량%, 제 2 미립자 충전제 약 58 내지 약 72중량%를 포함한다. 더욱 바람직하게는, 제 2 부(14)는 아민 화합물 약 12 내지 약 16중량%, 3차 아민 화합물 약 1 내지 약 5중량%, 제 1 미립자 충전제 약 7 내지 약 12중량%, 제 2 미립자 충전제 약 62 내지 약 68중량%를 포함한다.

제 2 부(14)에서의 제 1, 2 충전제는 접착제 조성물의 제 1 부(12)에서의 제 1, 2 충전제와 같은 충전제 그룹에서 선택되며, 제 1 부(12)에서의 제 1, 2 충전제와 같거나 다를 수 있다. 제 1 부(12)와 제 2 부(14)가 혼합되면 아민 화합물은 경화제로 작용한다. 3차 아민 화합물은 경화 반응의 촉진제(accelerator)로 작용한다.

적절한 아민 화합물은 아민, 지방족 아민(aliphatic amines), 아미노에틸피페라진(aminoethylpiperazine), 아미도 아민(amido amines), 시클로알리파틱 아민(cycloaliphatic amines) 등을 포함한다. 바람직한 지방족 아민은 마니히 염기(Mannich bases)를 포함한다. 한가지 적절한 마니히 염기는 ANCAMINE(등록상표)1856의 상품명으로 Air Products Co.에 의해 판매되고 있다. 그 밖의 적절한 지방족 아민은 ANCAMINE(등록상표)1767과 ANCAMINE(등록상표)1768을 포함한다.

적절한 3차 아민 화합물은 Air Products Co.에 의해 판매되는 ANCAMINE(등록상표)110, ANCAMINE(등록상표)K61B, ANCAMINE(등록상표)K54와 Shell Chemical Co.에 의해 판매되는 EPICURE(등록상표)3253을 포함한다. 바람직한 3차 아민은 ANCAMINE(등록상표)K54라는 상품명으로 Air Products Co.에 의해 판매되는 것과 트리스-(디메틸아미노메틸)페놀{tris-(dimethylaminomethyl)phenol}이다.

접착제 로프(20)를 제조하기 위해, 제 1 부(12)의 성분은 제 1 혼합기에 혼합되고, 제 2 부(14)의 성분은 제 2 혼합기에 혼합된다. 상기 독립된 혼합기는 드럼 텀블러(drum tumbler), 시그마 블레이드 혼합기(sigma blade mixer), 유성형 혼합기(planetary mixer), 압출 혼합기(extrusion mixer), 프레스 혼합기(press mixer) 등이다. 제 1 부(12)와 제 2 부(14) 각각의 성분이 균일하게 분포되도록 하기 위해 열이 추가되지 않고 전단(shear)을 요하는 격렬한 혼합이 사용될 수 있다. 그런 후 도 3에서 도시된 바와 같이 제 1 부(12)와 제 2 부(14) 사이에 경계면(17)을 갖는 이성분(biconstituent) 접착제 로프를 형성하기 위해 싱글 다이(die)로 모이는 분리된 압출기 및/또는 압착기를 사용하여 제 1 부와 제 2 부가 인접되도록 압출 및/또는 압착될 수 있다. 일단 접착제 로프가 만들어지면, 상기에 설명되었듯이 플라스틱, 호일, 종이 등으로 제조될 수 있는 포장지(16)로 포장될 수 있지만바람직하게는 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀으로 만들어지는 포장지(16)로 포장된다. 도 3에 도시된 바와 같이 접착제 로프는 감겨진 로프로 저장된 후에 건축 현장에서나 건축 현장에 들어가기 전에 원하는 크기로 절단되거나 잘려져 각각의 슬러그(10)가 된다.

<실시예>

도 3과 도 4의a 의 형태를 갖는 고점도, 본질적으로는 고체상의 접착제 로프가 제 1 부와 제 2 부에 대한 다음의 조성과 제 1 부와 제 2 부에 대해 4:3의 중량비로 제조되었다. 제 2 부보다 제 1 부가 더 많은 이유는 제 1 부의 수지에 대한 제 2 부의 경화제의 화학양론적(stoichiometric) 밸런스를 약 5%미만으로 유지하기 위함이다. 반응되지 않은 경화제는 고정 접착제의 크리프(creep) 현상이 용이하게 발생되도록 할 수 있다. 반응되지 않은 경화제의 양은 이 방법으로 최소화된다. 제 1 부의 점도는 4천만cp 이었고, 제 2 부의 점도도 4천만cp 였다. 조성물은 직경이 1.27㎝(0.5인치)인 로프로 압출되었다. 압출된 로프는 두께가 0.0013㎝(0.5mil) 고밀도 폴리에틸렌 필름에 포장되었으며, 절단되어 길이가 11.43㎝(4.5인치)인 슬러그가 되었다.

제 1 부(수지)
재 료	중량%
EPON(등록상표)828 (비스페놀 A 에폭시 수지)	28.00
Talc 399 (Whitaker, Clark & Daniels)	17.30
AGSCO(등록상표)Sand#1 (실리카 샌드)	54.70
합 계 : 100.00

제 2 부(경화제)
재 료	중량%
ANCAMINE(등록상표)1856 (변형된 지방족 아민)	14.67
ANCAMINE(등록상표)K54 (3차 아민)	1.73
Talc 399	9.33
AGSCO(등록상표)Sand#1	65.34
합 계 : 100.00

EXP 220으로 명명된, 고점도, 실제적으로는 고체상의 로프 접착제인 본 발명품이 Granite 5와 Ceramic 6이라는 명칭으로 ITW Ramset/Redhead에 의해 판매된 종래 기술의 에폭시를 베이스로 하는(epoxy-based) 액체 접착제와 비교 평가되었다. 상기 접착제들은 직경이 1.27㎝(0.5인치)인 강철 고정 막대(steel anchor rod)와 압축 강도 27580㎪(4000psi)의 콘크리트로 제작된 1.43㎝ ×11.43㎝(0.563인치 ×4.5인치)의 보링 구멍을 사용하여 평가되었다. 고정 막대에는 1.5도로 테이퍼되는(tapered) 나사홈이 있다. 추진기는 수동으로 1600rpm에서 작동되었다.

건조 콘크리트로의 뽑힘 강도(pullout strength)는 고정물을 삽입한 지 24시간까지 다양한 시간 간격으로 상온(ambient temperature)에서 측정되었으며, 고정물을 삽입하기 전과 후 24시간 동안 물 속에 있었던 콘크리트에 대해서도 측정되었으며, 고정물을 삽입하기 전과 후 24시간 동안 43℃(110℉)에서 유지된 건조 콘크리트에 대해서도 측정되었다. ㎏(파운드 포스)단위의 뽑힘 강도는 인스트론 하중 시험기(Instron load tester)를 사용하여 측정되었다. 표 1은 이러한 시험들에 의한 뽑힘 강도를 나타내고 있다.

뽑힘 강도(파운드)

시험번호	접착제	건조 콘크리트,4시간	건조 콘크리트,24시간	젖은 콘크리트,24시간	건조 콘크리트,43℃(110℉)24시간
1	EXP220(발명품)	7218.6(15,900)	7264(16,000)	5675(12,500)	6560(14,450)
2	Granite 5(비교품)	2678.6(5,900)	7127.8(15,700)	5675(12,500)	3859(8,500)
3	Ceramic 6(비교품)	7854(17,300)	8126.6(17,900)	6129(13,500)	7400(16,300)

위에서 나타난 바와 같이, 본 발명 방법에 따라서 제조되고 사용된 접착제는 종래 기술의 액체 에폭시 접착제 중 하나 보다는 더 높고, 다른 하나와는 맞먹는 고정력(anchoring force)을 나타내었다.

다른 시간과 장소에서 동일한 조건으로, 27580㎪(4000psi)의 콘크리트를 사용하여 행해진 제 2 세트의 실험에서, 동일의 본 발명 접착제는 a) Devcon Co.에서 제조되고 Ace Hardware Corp. 등에 의해 판매되는 백색 에폭시 퍼티 스틱(white epoxy putty sticks)과 b) 독일 Waldstetlen의 Hilti AG에 의해 제조되고 판매되는 HVU 접착제와 동일한 과정으로 비교 테스트 되었다. 백색 에폭시 퍼티 스틱은 일반적으로 수리용으로 사용되고 고정 접착제로는 여겨지지 않는다. HVU 접착제는 정보와 믿음에 의하면, 모엔치 등에게 허여된 미국 특허 5,731,366에 기술된 것과 동일한 것이다. HVU 접착제는 성긴 상태(loose)의 충전상(filler phase)과 충전상에 분산된 캡슐에 포함되어 있는 액체 화학상(liquid chemical phase)을 포함하고 있다. 두 상은 원통모양의 플라스틱 포장지에 담겨져 있다.

표 4는 각 3 개의 접착제에 대한 평균 유지 강도(average holding strength)를 나타내고 있는데, 건조된, 상온의 콘크리트를 24시간 후에 측정한 것이다.

뽑힘 강도 {㎏(파운드)}

시험 번호	접착제	건조 콘크리트,24시간
4	EXP 220(발명품)	5580(12,291)
5	Devcon 퍼티 스틱(비교품)	2443(5,382)
6	Hilti HVU(비교품)	5692(12,538)

위에 나타난 바와 같이, 본 발명 방법에 의해 제조되고 사용된 접착제는 종래 기술의 퍼티 스틱보다 더 나은 유지력(holding force)을 나타내었고, 종래 기술의 유체/캡슐 접착제 시스템과는 유사한 유지력을 나타내었다.

여기에 기술된 본 발명의 실시예는 현재로서는 바람직하지만, 본 발명의 범위와 취지에 벗어나지 않는 다양한 변형과 개선이 있을 수 있다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항에 의해 나타내어지며, 동등물의 취지와 범위내에 들어가는 모든 변형은 거기에 포함됨을 유념해야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 보링 구멍 내부에 화학 고정 접착제를 적용하는 개선된 방법을 제공함으로써, 그 성능은 종래 기술의 접착제보다 동등 또는 이상을 나타내면서 종래 기술의 단점 즉, 접착제 양 변경의 어려움, 접착제가 흐르거나 엎질러지는 문제, 비용의 문제, 폐기물 문제 등을 개선하고, 칼라 표시기를 사용함으로써 시간과 비용을 절약하는 데 효과가 있다.

Claims (10)

1. 보링 구멍(borehole)의 내부에 화학 고정 접착제(chemical anchoring adhesive)를 적용하는 방법에 있어서,

   슬러그의 길이 방향으로 확장하는 경계면에서 결합된 제 1 부와 제 2 부를 포함하는 화학 고정 접착제의 슬러그를 제공하는 단계;

   상기 제 1 부에 수지(resin)를 포함시키고 제 1 칼라를 부여하는 단계;

   상기 제 2 부에 경화제(curing agent)를 포함시키고 제 1 칼라와는 다른 제 2 칼라를 부여하는 단계;

   보링 구멍에 상기 슬러그를 삽입하는 단계;

   고정 핀(anchor pin)을 제공하는 단계; 및

   상기 고정 핀에 회전 운동을 주는 추진기(driving tool)를 사용하며 상기 보링 구멍 내에 상기 고정 핀을 밀어 넣는 단계를 포함하고,

   상기 고정 핀의 회전에 의해 상기 제 1 부와 제 2 부를 혼합하여 상기 제 1 칼라와 제 2 칼라와는 다른 제 3 칼라를 갖는 조성물을 생성하는,

   보링 구멍의 내부에 화학 고정 접착제를 적용하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 부와 제 2 부중 적어도 하나는 염료 또는 안료를 또한 포함하는, 보링 구멍의 내부에 화학 고정 접착제를 적용하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 접착제 슬러그는 포장지를 또한 포함하는, 보링 구멍의 내부에 화학 고정 접착제를 적용하는 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 포장지는 플라스틱 필름을 포함하는, 보링 구멍의 내부에 화학 고정 접착제를 적용하는 방법.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 포장지는 폴리에틸렌을 포함하는, 보링 구멍의 내부에 화학 고정 접착제를 적용하는 방법.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 포장지는 폴리프로필렌을 포함하는, 보링 구멍의 내부에 화학 고정 접착제를 적용하는 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 고정 핀은 나사홈의 샤프트(shaft)를 포함하는, 보링 구멍의 내부에 화학 고정 접착제를 적용하는 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 추진기는 약 500 내지 약 3000rpm의 회전 운동을 주는, 보링 구멍의 내부에 화학 고정 접착제를 적용하는 방법.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 추진기는 또한 상기 고정 핀에 축 방향 운동을 주는, 보링 구멍의 내부에 화학 고정 접착제를 적용하는 방법.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 접착제 슬러그는 상기 보링 구멍의 길이와 대체로 같은 길이를 갖는, 보링 구멍의 내부에 화학 고정 접착제를 적용하는 방법.