JP6382351B2

JP6382351B2 - コンクリート表面の着色組成物

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Publication number: JP6382351B2
Application number: JP2016568560A
Authority: JP
Inventors: ドンギュキム
Original assignee: Woori Industrial Co ltd
Current assignee: Woori Industrial Co ltd
Priority date: 2014-05-26
Filing date: 2015-05-20
Publication date: 2018-08-29
Anticipated expiration: 2035-05-20
Also published as: JP2017520500A; WO2015182916A1; KR101524979B1; CN105272357B; CN105272357A

Description

本発明は、コンクリート表面の着色組成物に関し、特にコンクリート表面の研磨過程でコンクリート表面に浸透塗布されることにより、コンクリート表面に半永久的な耐久力を付与しながら安定的な色相発現が達成され、かつ製剤の凝集や異色と着色時のまだらや発色現象が発生せず鮮やかな色相を発現させる、コンクリート表面の着色組成物に関する。

一般的に、コンクリートの強度を決定する要素として、水とセメントの比率、セメントの使用量と混和材料の割合、骨材の大きさなどが挙げられる。しかし、前記のような要素だけで、コンクリートの仕様基準で定める凍結融解抵抗性や耐久性などの条件を満たせるのは容易ではない。そして、コンクリートの打設と養生、左官仕上げ、コンクリートの表面処理などによって、コンクリートの寿命延長のために、その条件に合わせて多くの試みがあった。逆に言えば、コンクリートの表面処理、左官仕上げ、養生などが正常的に行われなかった場合は、コンクリートの機能を発揮することが不可能になる。

コンクリート床はコンクリート自体の特性と外部の物理的と化学的環境条件によって施工前後に大小の亀裂が発生し得る。また、コンクリートの打設後、養生過程でも急激な乾燥や収縮によって亀裂が発生することもある。これらの亀裂は、最終的にコンクリートの剥離、炭酸化のような劣化に進行され、特に微細な亀裂に水分やその他の酸化物質が浸透して亀裂がさらに拡大された場合には、このような劣化現象が深刻化される問題がある。

このような問題点を解決するために、コンクリートの表面を研磨するコンクリート研磨（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）、および強化などの表面処理作業が行われるが、このとき、場合によっては、表面処理の手抜きが原因で施工表面が脆くなって、パサパサになったり亀裂面が深化される。着色剤を使用した場合にも、色相発現が容易ではなく、製剤の凝集や異色と着色時のまだらや発色現象で、施工に困難が多くある。さらに、研磨作業自体が高価の輸入製品に依存したり、技術の未発展と不十分な製品により困難している状況である。

また、コンクリート床の劣化や粗面化を防止するために、エポキシ、ウレタン、無機系または有機系の塗料による塗膜施工が行われることもあるが、このような従来の塗膜施工は、図１と図２に示すように、最初には予測できなかった塗膜の割れ、剥離、浮遊、粉砕など多くの問題が発生したため、コンクリート床の劣化や粗面化を防止するための施工として好ましくないと評価されている。

大韓民国登録特許第９２０６７２号（２００９．１０．０９．公告）は、亀裂が発生した部位に補修剤を充填して、表面強化剤をコンクリート表面に浸透させた後、コンクリート表面に顔料を塗布して着色させ、その後さらに表面強化剤を塗布する過程により、コンクリートの表面の耐久性の確保と表面塗色が行われる、具体的な表面処理方法を開示している。

しかし、前記特許第９２０６７２号は、補修剤と表面強化剤の処理による耐久性向上の過程と顔料処理による着色過程が煩わしく別個に行われるし、この二つの過程の相乗効果を得るため有機的合体が現場で直接行われるので、信頼性の確保のために、現場の作業を非常に細かく実行しなければならないという短所がある。

特に、前記特許第９２０６７２号は、本発明において最も重要である着色組成物の成分と含量について開示していない。本発明に係る着色組成物は、組成物自体に表面強化剤が含まれているため、本発明に係る着色組成物を使用する場合には、前記登録特許第９２０６７２号のように、表面強化剤の処理と着色過程を別々に行う必要がなくなる。

また、大韓民国登録特許第９４８１９６号（２０１０．０３．１７．公告）は、カラーコンクリート組成物を開示している。しかし、前記特許第９４８１９６号は、地盤上にカラーコンクリート組成物を舗設しており、まずコンクリート床を形成した後、その表面のみに着色しようとする本発明とは関係がない。

よって、本発明が解決しようとする課題は、コンクリート表面の研磨過程でコンクリート表面に塗布されることにより、コンクリート床の表面に半永久的な耐久性を付与するとともに、安定的で美麗な色相発現を達成し、また製剤の凝集や異色と着色時のまだらや発色現象が発生されず、環境に優しいコンクリート表面の着色組成物を提供することである。

コンクリート研磨という概念は、国内に導入された期間が浅く経験が蓄積されていない床施工法であり、まだ試行錯誤を経ている状況である。本出願人は、本発明に係る着色組成物が、コンクリートの研磨施工法を一段階アップさせるのに多く資することと、今後の技術進歩の礎になってほしいという願いで、本発明を提案することになった。

前記課題を達成するため、本発明におけるコンクリート表面の着色組成物は、重量比を基準として、グリンビ緑色染料８、イオン交換水とエチレングリコールとを７：３の重量比で混合してなる希釈剤４５、メタクリル酸メチルエステル７、ポリジメチルシロキサン０．０６、フルオロポリマー０．５、コロイダルシリカ６、変性シリケート２５からなることを特徴とする。

本発明によれば、表面着色された部分のｐＨが１１〜１３であり、Ｃａ［ＯＨ］_３水酸基を有するアルカリ成分のコンクリートと同じアルカリ性を有し、２〜３ｍｍの浸透による着色がなされ、堅固でありながら美麗なコンクリート表面が完成される。また、コンクリート表面に半永久的な耐久力が付与されるとともに、安定的な色相発現が行われ、製剤の凝集や異色と着色時のまだらや発色現象が発生しない。

図１は、従来の塗膜施工の短所を説明するための写真である。図２は、従来の塗膜施工の短所を説明するための写真である。図３は、本発明に係る着色組成物を使用した場合の表面着色写真である。図４は、色素剤の含量を説明するための写真である。図５は、色素剤の含量を説明するための写真である。図６は、浸透強化剤としての変性シリケートの含量を説明するための写真である。図７は、浸透強化剤としての変性シリケートの含量を説明するための写真である。

以下において、本発明の好適な実施例を添付した図面を参照しながら詳細に説明する。下記の実施例は、本発明の内容を理解するために提示されただけであり、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内で様々な変形が可能であろう。したがって、本発明の権利範囲がこれらの実施例に限定されると解釈されてはいけない。

本発明によるコンクリート表面の着色組成物は、有・無機顔料または染料で構成される色素剤７〜９ｗｔ％、水あるいはアルコール、またはその混合物からなる希釈剤４０〜５０ｗｔ％、メタクリル酸エステル６〜８ｗｔ％、ポリジメチルシロキサン０．０５〜０．０７ｗｔ％、フルオロポリマー０．４〜０．６ｗｔ％、コロイダルシリカ５〜７ｗｔ％、および変性シリケート２０〜３０ｗｔ％を含めて構成されることを特徴とする。

前記色素剤は、コンクリートの表面着色のための最も重要な要素であり、その色相だけでなく、添加率が重要な役割をする。色素剤の添加率は、コンクリートの強度に影響を与える可能性があり、同じ配合でも混合方法と混合時間によって着色効果に差があることもあるので、十分な再現性のために、本発明に係る組成物を肉眼で見たとき、添加率による濃度の差または色の分離と異形があってはいけない。そのために有・無機顔料は、１００ｎｍ〜１μｍの粉末で構成され、前記染料は０．０１〜１．０ｎｍの粉末で構成されることが好ましい。

前記色素剤は量が多すぎる場合、凝集による色相発現の効果が低下するおそれがあり、量が少なすぎる場合には、色の発現が足りないおそれがあるため、他の成分の含量を考慮した適正量の投入が必要である。

前記希釈剤は、本発明による組成物のうち最もモル量が多い。本発明の場合、エタノールなどの１価アルコールや、グリセロールなどの３価アルコールよりエチレングリコール、ポリエチレングリコール、メチルグリコールなどの２価アルコールを使用した方が良い。その理由は、２価アルコールの方が化学的親和性により、他の成分が溶解しやすいからである。水の場合は、溶解性を高めるためにイオン交換水を用いることが良い。

メタクリル酸エステルは、酸とアルカリ性に強い耐性を有し、難燃性で火災による事故を未然に防止することができる利点があり、人体に無害であるため、施工時に有毒ガスによる現場の災害が発生しなく、環境に優しい。価格は多少高いが、本発明における優秀な色味を出すために、必須的な要素である。

ポリジメチルシロキサンは、５〜３００ｃｐｓの粘度を有し、特異な界面的特性により分散力を高めてくれる界面活性剤としての役割をするだけでなく、消泡剤としての役割もする。界面活性による分散力は、全組成物の性能を決定づけるほど重要である。

ポリジメチルシロキサンは、耐熱性と耐寒性を有し、物理化学的に安定で湿軟性を有し、紫外線硬化用として使用され得る。ポリジメチルシロキサンは、コンクリート表面と密着して作用するが、通気性が良く、有機的な側面もあり、混合剤として非常に望ましい機能性を有している。

フルオロポリマーは、摩擦係数の少ない潤滑性を有し、環境による変化に強く、様々な種類の樹脂溶剤に優れた相溶性を有する。頻繁に起こるクレーター効果に抵抗性を有し、無色透明で、撥水、撥油、撥汚機能があり、清潔性を有するため、人体に無害で環境に優しい。

コロイダルシリカは、コロイド状態のＳｉＯ_２粒子であり、半透膜の条件で通過できない１０^−７〜１０^−５ｍｍの大きさである。これは、粘着性を高め、まだらを防止し、光沢の維持を助け、除湿機能を行う。また、化学的に人体に無害であり環境にも優しい。コンクリート内部に深く浸透してＣａ［ＯＨ］_２と反応した後、アルカリ性を維持して化学的に安定になり、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を形成する。

変性シリケートは、コンクリートと反応して耐久力を持つことになり、化学物質に対する安全性が高く、表面の光沢を提供する。これは、高硬度の維持が必要であるコンクリート表面の性質上、欠かせない重要な要素である。これによりコンクリート表面は、強化された属性を有する。

メタクリル酸エステルとしてメタクリル酸メチルエステルを使用し、色素剤としては、０．０１〜１．０ｎｍの粉末で構成されたグリンビ緑色染料が使用されたが、これに限定されず、１００ｎｍ〜１μｍの粉末で構成された無機顔料または有機顔料を使用してもよい。希釈剤としては、イオン交換水とエチレングリコールが７：３の重量比で用いることができ、水のみを使用したり、２価アルコールのみ使用してもよい。

グリンビ緑色染料、希釈剤（水＋エチレングリコール）、メタクリル酸メチルエステル、ポリジメチルシロキサン、フルオロポリマー、コロイダルシリカ、変性シリケートは、８：４５：７：０．０６：０．５：６：２５の重量比に常温で、自動撹拌機を使用して混合し、このとき組成物の全体量は１Ｌであった。

コンクリート打設試験片を１５日養生基準に１５Ｍｐａの条件で、常温で行って作成し、表面研削および研磨を施した後、柔らかいブラシを使用して、前記実施例１による着色組成物を試験片の表面に塗布した。塗布後１０時間の乾燥時間を経た後、特性評価が行われた。

図３は、実施例１に係る結果の写真であり、表１は、特性評価結果表である。

表１による物理化学的実験で、試験片を蒸留水に浸けた後のｐＨ測定値がアルカリ性であり、コンクリート面が化学的に下部層のアルカリ成分（ｐＨ１１〜１３）と一致して好ましく、強度および製剤の展開性も良かった。剥離および白化が発生しなかったので、強化された属性を有したことと判断され、光沢も優秀であった。亀裂は発見できず、２−３ｍｍの適切な深さまで浸透し、図３に示すように優秀な表面が完成された。

組成物の表面浸透深さが浅すぎると、着色後に発色が生じる可能性があり、製剤の浅い浸透により強化と保護が行われず、亀裂は発生し得る。一方、組成物の浸透深さが深すぎると、浸透に困難もあるが、色相が暗く、組成物の消費が過度になる問題がある。

比較例１．
実施例１に比べて色素剤の量が相対的に少なかった。即ち、グリンビ緑色染料、希釈剤（水＋エチレングリコール）、メタクリル酸メチルエステル、ポリジメチルシロキサン、フルオロポリマー、コロイダルシリカ、変性シリケートは、１：４５：７：０．０６：０．５：６：２５の重量比で提供された。

比較例２．
実施例１に比べて色素剤の量が相対的に多かった。即ち、グリンビ緑色染料、希釈剤（水＋エチレングリコール）、メタクリル酸メチルエステル、ポリジメチルシロキサン、フルオロポリマー、コロイダルシリカ、変性シリケートは１２：４５：７：０．０６：０．５：６：２５の重量比で提供された。

比較例３．
実施例１に比べて浸透強化剤の役割をする変性シリケートの量が相対的に少なかった。即ち、グリンビ緑色染料、希釈剤（水＋エチレングリコール）、メタクリル酸メチルエステル、ポリジメチルシロキサン、フルオロポリマー、コロイダルシリカ、変性シリケートは、８：４５：７：０．０６：０．５：６：１０の重量比で提供された。

比較例４．
実施例１に比べて浸透強化剤の役割をする変性シリケートの量を相対的に多かった。即ち、グリンビ緑染料、希釈剤（水＋エチレングリコール）、メタクリル酸メチルエステル、ポリジメチルシロキサン、フルオロポリマー、コロイダルシリカ、変性シリケートは、８：４５：７：０．０６：０．５：６：４０の重量比で提供された。

表２は、実施例１と比較例１〜４の成分含量をまとめたものである。

図４、図５は、色素剤の含量を説明するための図であり、図４は比較例１に係り、図５は比較例２に係る。

比較例１の場合は、混合製剤の濃度が薄く、製剤の混合過程で色素剤の不足現象があった。また、塗布する時、図４に示すように、色素剤が離れる現象が起こった。

比較例２の場合は、過度な色素剤の使用により、製剤の混合時に多少の凝集現象があり、塗布時に組成物がスムーズに展開されず、一定に塗布されなく、厚く塗られた。また、図５に示すように、色が濁りすぎて美麗な表面ではなく、くすんだ色が発現された。

実施例１の場合は、混合製剤を肉眼で見たとき異形異色がなく、製剤が一体化された。塗布する時、図３に示すように製剤の凝集がなくスムーズに展開された。

図６と図７は、浸透強化剤としての変性シリケートの含量を説明するための図であり、図６は比較例３、図７は比較例４に係る。

比較例３の場合は、製剤の混合時には、特別な問題は発見されなかったが、塗布する時には、図６に示すように製剤が表面に薄く広がって色相が発現がされるように見えたが、浸透が弱く製剤がコンクリートの表面に塗られず、塗布の問題で製剤の適合性が低下した。

比較例４の場合は、混合製剤の混合過程で少し凝集する現象があった。これは、硬化剤の属性が浸透によって決まると考えて、その量を増やしたら浸透が良くなると思ったが、混合過程で若干の問題が発生したため、長時間保管した時には混合された物質が分離される可能性があり、塗布する時、図７に示すように、部分的に凝集があった。これも製剤として不適合であった。

上述したように、本発明は、各成分が適切な量で混合されるときに、その効果が発揮される。本発明によって製造された着色組成物は、製剤の混合時にも問題が発生せず、安定的であり、着色時に優れた色相が発現されて、コンクリート表面に半永久的な耐久力が付与されるとともに、製剤の凝集や異色と着色時のまだらや発色現象が発生しない。

Claims

重量比を基準として、グリンビ緑色染料８、イオン交換水とエチレングリコールとを７：３の重量比で混合してなる希釈剤４５、メタクリル酸メチルエステル７、ポリジメチルシロキサン０．０６、フルオロポリマー０．５、コロイダルシリカ６、変性シリケート２５からなる、コンクリート表面の着色組成物。