KR100581377B1 - 1액형 에폭시 수지 조성물과 이를 포함하는 시멘트 몰탈 - Google Patents

1액형 에폭시 수지 조성물과 이를 포함하는 시멘트 몰탈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 방수, 방식, 내약품성, 내마모성을 향상시켜 친환경적인 1 액형 에폭시 조성물과 이를 포함하는 시멘트 몰탈이 제시되어 있다. 또한 본 발명은 유지 보수가 용이하고 시공비와 공기를 절감시킨 경제적이고 간편한 몰탈공법이 제시되어 있다. 본 발명의 일 측면에 따르면, (a) 에폭시 에멀션 수지 20 내지 40중량부에 폴리아민수지 60 내지 80중량부를 혼합하여 아민기 말단을 가지는 화합물을 제조하는 단계, (b) 상기 에폭시 에멀션 수지 60 내지 80중량부에 상기 폴리아민수지 20 내지 40중량부를 혼합하여 에폭시기 말단을 가지는 화합물을 제조하는 단계, (c) 아크릴 에멀션 용액, 멜라민수지, 실리카졸 및 안정제를 혼합한 화합물을 제조하는 단계, (d) 단계(a)의 상기 화합물과 상기 단계(c)의 상기 화합물을 1:1 중량비로 혼합하는 단계, (e) 단계(b)의 상기 화합물과 상기 단계(c)의 상기 화합물을 1:1 중량비로 혼합하는 단계 및 (f) 단계(d)에서 얻어진 혼합물과 상기 단계(e)에서 얻어진 혼합물을 혼합하는 단계를 포함하는 1액형 에폭시 수지 조성물의 제조방법을 제시할 수 있다.
1액형 에폭시 수지 조성물, 시멘트 몰탈, 에폭시 수지 시멘트 몰탈공법

Description

1액형 에폭시 수지 조성물과 이를 포함하는 시멘트 몰탈{ONE-LIQUID TYPE EPOXY COMPOSITION AND CEMENT MORTAR COMPRISING THEREOF}
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 1액형 에폭시 수지 조성물의 온도에 따른 보존기간에 관한 그래프이다.
본 발명은 건축용 수지 조성물과 이를 포함하는 시멘트 몰탈 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 특히 시멘트 몰탈용 에폭시 수지 조성물에 관한 것이다.
일반적인 콘크리트 구조물은 반영구적인 수명을 가진 것으로 알려져 있으나 물리, 화학적 요인, 외부 환경요인, 기상적 요인 또는 재료에 의한 콘크리트의 열화로 인하여 내구력이 저하된다. 특히 콘크리트가 중성화(pH 10이하) 되면 내부 철근이 부식되어 구조물 자체의 수명을 단축시키게 된다. 더욱이 하수도 시설의 경우 콘크리트 내부의 부식이 현저하게 일어나 하수의 흐름이 막히거나 하수가 괴이게 되는 원인이 되어 유화수소 등의 부식가스가 발생하게 된다. 여기에 폐수의 수질이 악화와 밀폐구조물의 증가 등으로 이러한 부식의 원인물질이 더욱 증가하여 구조물 을 급속히 부식시키고 있는 실정이다. 이에 따라 시설물의 수명연장과 구조물의 유지와 관리를 용이하게 할 수 있는 방식 대책이 절실히 요구되고 있고, 이러한 문제의 해결은 설계단계에서부터 고민이 이루어져야 한다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 콘크리트의 부식을 억제하기위한 방법으로 에폭시계 도료의 도포나 도장의 방법, 분말 침투방수, 액체 침투방수, 아크릴계 에멀션 몰탈 방수 등이 사용되고있다. 근래에 들어서는 에폭시에 특수 골재 세라믹 분말을 혼합하여 조물의 표면에 피복하는 방법이 제안된바 있다. 그러나 이 방법에 의할 경우, 예를 들면 환경이 아주 열악한 탱크 내부에서 에폭시 수지가 팽창하여 구조물에 금이 갈 수 있고, 수분이나 레이턴스에 의해 접착불량이 쉽게 발생하며, 고습도에서 결로가 생겨 층간의 박리가 일어나는 문제점이 있다. 또 예를 들면 저수조 등에서 물에 장시간 노출되었을 때 접착성이 결여되고, 사용성 부족으로 인한 박리가 일어나는 단점이 있어 콘크리트 구조물에 적용시 콘크리트의 중성화를 막는데 큰 효과가 없다.
이에 따라 저수조 등과 같이 구조물이 장시간 물에 노출되었을 때 수중의 황산염, 염소, 염이온이나 미생물과 같은 유기물이 침적으로 방수층이 이 부식되어 수질오염을 더 악화시키는 문제점이 있습니다.
또한 종래에 따른 콘크리트 부식 억제 방법은 시공 시 각 성능에 따라 피막재를 4단계의 단계별로 도포하여야 하기 때문에 시공이 복잡하고 부가설비가 요구되는 문제점이 있다. 또 4단계의 피막 중 어느 하나의 피막에 문제가 있으면 전체 구조물에 영향을 미쳐 장기적인 내구성 확보가 어렵다는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 방수, 방식, 내약품성, 내마모성을 향상시켜 친환경적인 1 액형 에폭시 조성물과 이를 포함하는 시멘트 몰탈을 제공한다. 또한 본 발명은 유지 보수가 용이하고 시공비와 공기를 절감시킨 경제적이고 간편한 몰탈공법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, (a) 에폭시 에멀션 수지와 폴리아민수지를 혼합하여 아민기 말단을 가지는 화합물을 제조하되, 상기 에폭시 에멀션 수지 20 내지 40중량부에 상기 폴리아민수지 60 내지 80중량부로 혼합하는 단계, (b) 상기 에폭시 에멀션 수지와 상기 폴리아민수지를 혼합하여 에폭시기 말단을 가지는 화합물을 제조하되, 상기 에폭시 에멀션 수지 60 내지 80중량부에 상기 폴리아민수지 20 내지 40중량부로 혼합하는 단계, (c) 아크릴 에멀션 용액, 멜라민수지, 실리카졸 및 안정제를 혼합한 화합물을 제조하는 단계, (d) 단계(a)의 상기 화합물과 상기 단계(c)의 상기 화합물을 1:1 중량비로 혼합하는 단계, (e) 단계(b)의 상기 화합물과 상기 단계(c)의 상기 화합물을 1:1 중량비로 혼합하는 단계 및 (f) 단계(d)에서 얻어진 혼합물과 상기 단계(e)에서 얻어진 혼합물을 혼합하는 단계를 포함하는 1액형 에폭시 수지 조성물의 제조방법을 제시할 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면 상기 단계(C)에서 상기 아크릴 에멀션 용액은 80중량부, 상기 멜라민수지는 8 내지 12중량부, 상기 실리카졸는 8 내지 12중량부 및 상기 안정제는 0.05 내지 0.2중량부일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 제조방법에 의하여 제조된 1액형 에폭시 수지 조성물을 제시할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 1액형 에폭시 수지 조성물을 포함하는 시멘트 몰탈을 제시할 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면 이 시멘트 몰탈은 시멘트 1중량부에 대하여 모래 0.01 내지 3중량부 및 상기 1액형 에폭시 수지 조성물 0.2 내지 1중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, (a) 시멘트와 모래를 혼합하는 단계; 및 (b) 상기 1액형 에폭시 수지 조성물을 물로 희석하여 상기 단계(a)의 혼합물과 혼합하는 단계를 포함하는 시멘트 몰탈의 제조방법을 제시할 수 있다.
또한 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 시멘트 몰탈로 콘크리트 표면을 마감처리하는 몰탈 공법을 제시할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 1액형 에폭시 수지 조성물, 시멘트 몰탈과 이의 제조방법 및 몰탈 공법의 바람직한 실시예들로 상세히 설명하기로 한다.
먼저 본 발명에 따른 1액형 에폭시 수지 조성물에 대하여 설명하기로 한다. 본 발명에 따른 1액형 에폭시 수지 조성물은 (a) 에폭시 에멀션 수지와 폴리아민수 지를 혼합하여 아민기 말단을 가지는 화합물을 제조하는 단계, (b) 상기 에폭시 에멀션 수지와 상기 폴리아민수지를 혼합하여 에폭시기 말단을 가지는 화합물을 제조하는 단계, (c) 아크릴 에멀션 용액, 멜라민수지, 실리카졸 및 안정제를 혼합한 화합물을 제조하는 단계, (d) 단계(a)의 상기 화합물과 상기 단계(c)의 상기 화합물을 동일비로 혼합하는 단계, (e) 단계(b)의 상기 화합물과 상기 단계(c)의 상기 화합물을 동일비로 혼합하는 단계 및 (f) 단계(d)에서 얻어진 혼합물과 상기 단계(e)에서 얻어진 혼합물을 혼합하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된다.
건설재료로 사용되는 에폭시 수지는 ①콘크리트 구조물이나 강 구조물의 표면 강화와 부식을 방지하게 위한 도장재료의 일종으로 사용되거나, ②콘크리트 구조물에서 균열 및 박리현상이 발생하였을 경우 더 이상의 열화현상 진전을 방지하기위한 보수재료로 사용된다. 또 이 수지는 ③탄소 섬유나 폴리섬유류를 이용한 구조물 보강재의 접착제로 사용된다. 본 발명의 에폭시 수지 조성물도 이러한 다양한 용도로 사용될 수 있으며, 특히 방수, 방식, 내마모성, 내약품성과 고접착력이 요구되는 분야에 바람직하게 사용될 수 있다. 지금까지 본 발명과 같은 에멀션 형태의, 1액형의 에폭시 수지가 건설재료용으로 사용된 적이 없다.
이러한 1액형 에폭시 수지 조성물을 구성하는 에폭시 수지의 종류에는 제한이 없다. 건설재료로 주로 사용되는 에폭시 수지는 비스페놀A 즉, 페놀 2분자와 아세톤의 축합으로 생성된 화합물과 에티크롤로히드린 분자 속에 에폭시기를 갖는 화합물의 축합 생성물인 폴리글리시딜에테르형 수지이다. 중합도는 1 내지 4를 가지며 실용적으로는 최대 15의 중합도를 가질 수 있다. 이외에도 브롬 등과 같은 원소 로 할로겔화된 비스페놀 A형, 비스페놀 F형, 노블락형, 사이클로알리파틱형의 비스페놀 수지를 예로 들 수 있다. 이와 같은 수지는 중합반응하여 구성단위가 두 개 이상 반복되는 결합을 하게 되면 어느 정도 다른 성질을 부여할 수 있으며, 이 것은 조성의 구성단위 그 자체는 변하는 것이 아니고 중합의 정도, 중합 수에 따라 성질의 차이가 생기는 것이다.
또한 에폭시 수지의 경화제로 폴리아민, 폴리아미드, 페놀수지, 우레아수지, 멜라민수지, 이소시아네이트, 폴리에스테르, 산무수물 등의 다양한 화합물이 사용될 수 있으며, 이중 가장 많이 사용되는 것이 아민류이다. 이러한 아민에는 암모니아의 수소가 탄화수소로 치환된 수에 따라 제1(R-NH2) 아민, 제2(R2-NH) 아민, 제3(R3-N) 아민이 있으며 아민기의 수에 따라 모노아민, 디아민, 폴리아민, 치환된 탄화수소(R)의 종류에 따라 지방족 아민, 방향족 아민으로 나뉜다.
본 발명에서는 폴리아민이 바람직하다. 이러한 폴리아민은 글리시딜에테르형, 글리시딜에스터형 에폭시와 반응이 빠르고 발열이 심하며, 가사시간이 짧다. 폴리올레핀계 에폭시와는 반응이 늦고 상온경화가 되지 않아 가열 또는 산성 촉진제를 사용하거나 이를 함께 사용하여야 한다. 제3 아민을 촉진제로 사용할 경우 정량보다 경화제로서의 폴리아민을 줄이고, 경화촉진이나 저온에서 경화시켜야 할 경우에는 페놀류, 트리페놀 포스파이트, DMP-30 등을 사용할 수 있다. 이러한 폴리아민의 예로 이에 한정되지 않으나 디에틸렌트리아민(DETA)트리에틸렌트리아민(TETA), 디에틸아미노 프로필아민(DEAPA), 멘탄디아민(MDA), N-아미노에틸 피페라 진(N-AEP), M-크실렌 디아민(MXDA), 이소포론 디아민(IPDA) 등을 들 수 있다. 이중 디에틸아미노 프로필아민의 경우 분자량이 큰 에폭시 수지와 상온경화가 가능하다. 이외에도 가사시간의 연장, 경화속도 조정, 에폭시와의 상용성 향상, 독성의 감소, 수지에 대한 첨가량 증대로 계량 및 혼합을 용이하게 하는 작업성을 향상시킬 수 있는 변성 지방족 폴리아민을 사용할 수도 있다. 이러한 아민을 변성시켜 사용하는 방법으로 에폭시 수지에 폴리아민을 과잉으로 반응시켜 부가생성물을 얻는 방법 등이 있다.
본 발명의 1액형 에폭시 수지 조성물을 제조하는데 아크릴 에멀션 용액, 멜라민수지, 실리카졸 및 안정제를 혼합한 화합물도 포함된다. 여기서 아크릴 에멀션 용액은 에폭시 수지 조성물의 내구성을 보완하는 역할을 하고, 이를 포함하지 않고 에폭시 수지만으로 화합물이 구성되는 경우 반응이 급격하게 일어나 반응기 내에서 굳어져 몰탈이나 접착제, 바닥조정재 등으로 활용이 어려워진다. 또 멜라민 수지는 유동화제로 역할을 수행하고, 실리카졸은 충전제로서 조성물의 강도를 높이고 조직을 세밀화하는데 기여한다. 안정제는 형성된 조성물을 구조물의 표면에 도포시 구조물과의 반응이 안정적으로 일어나도록 돕는다. 따라서 이러한 안정제가 사용되지 않으면 도포 후 수지 조성물이 구조물과 밀착하지 못하고 떠버리는 문제가 발생할 수 있다.
여기서 단계(a)에서는 에폭시 수지에 대하여 1:1 반응에 필요한 당량이상의 아민을 가하여 <반응식 1>과 같은 반응이 일어나도록 한다. 이렇게 형성된 화합물은 2개의 아민말단기를 가지게 된다.
<반응식 1>
Figure 112005034093514-pat00001
단계(b)에서는 아민에 대하여 1:1 반응에 필요한 당량이상의 에폭시 수지를 가하여 <반응식 2>와 같은 반응이 일어나도록 한다. 이렇게 형성된 화합물은 2개 이상의 에폭시 말단기를 가지게 된다.
<반응식 2>
Figure 112005034093514-pat00002
여기서 R, R'은 상술한 에폭시 수지나 아민의 예에서와 같이 치환 또는 비치환된 지방족 탄화수소, 치환 또는 비치환된 방향족 탄화수소, -O-기 등을 포함하는 반복단위 일 수 있다. 이렇듯 에폭시기를 2개 이상 가진 에폭시 화합물을 주제로 하여 활성 수소기를 가진 아민이 반응하여 에폭시기의 개환반응에 의하여 사슬과 사슬사이에 다리가 놓인 망상구조가 형성되어 부착력, 내약품성, 내수성 및 기계적 물성(내마모성, 내충격성 등)이 우수한 몰탈을 얻을 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면 단계(a)에서 에폭시 에멀션 수지는 20 내지 40중량부이고 폴리아민수지는 60 내지 80중량부로 혼합하는 것이 바람직하며, 에폭시 수지 30중량부에 폴리아민수지 70중량부를 혼합하는 것이 더 바람직하다. 이와 같은 비율로 혼합하여야 상술한 반응식 1과 같은 반응을 일으키기 적합하기 때문이다. 또 단계(b)에서 에폭시 에멀션 수지는 60 내지 80중량부이고 폴리아민수지 20 내지 40중량부로 혼합하는 것이 바람직하고, 에폭시 수지 70중량부에 폴리아민수지 30중량부로 혼합하는 것이 더 바람직하다. 여기서 이와 같은 비율로 혼합하는 것은 상술한 반응식 2와 같은 반응을 일으키기 적합하기 때문이다. 또한 단계(c)에서 아크릴 에멀션 용액은 80중량부, 멜라민수지는 8 내지 12중량부, 실리카졸는 8 내지 12중량부 및 안정제는 0.05 내지 0.2중량부로 혼합하는 것이 바람직하다. 아크릴 에멀션 용액 80중량부에 대하여 멜라민수지 10중량부, 실리카졸 10중량부, 안정제 0.1중량부로 혼합하는 것이 더 바람직하다. 아크릴 에멀션 용액의 경우 최종적으로 수득되는 조성물의 점도를 30 내지 40%로 유지하기 위해서 80 중량부로 첨가되는 것이 바람직하다. 이 조성물의 점도가 이 이상인 경우 조성물 자체나 몰탈로 제조하였을 때 점도가 높아 도포하기 힘들고, 특히 천장, 벽면의 경우 도포가 어려워진다.
이 단계(a)에서 얻어진 화합물과 단계(c)에서 얻어진 화합물을 1:1 중량비율로 혼합하고, 또 단계(b)에서 얻어진 화합물과 단계(c)에서 얻어진 화합물을 1:1 중량비율로 혼합한다. 그 후 각각 혼합된 혼합물들을 서로 재 혼합하면 본 발명의 1액형 에폭시 수지 조성물을 얻을 수 있다. 이때 재 혼합하는 비율도 1:1이다.
이렇게 얻어진 1액형 에폭시 수지 조성물은 수분의 흡수비가 극히 낮아 방수효과가 뛰어나며, 안정성이 높고, 부착강도가 우수하며, 내산성, 내알칼리성, 내 염수성, 염화칼슘에 대한 저항성이 우수하다. 또 조성물을 이루는 화합물들이 2개 이상의 활성 성분을 가지고 있어, 이 화합물들이 상호작용하여 시멘트와 혼합될 때 물성이 우수한 몰탈을 형성할 있다. 또 본 발명의 1액형 에폭시 수지 조성물은 수산화 칼슘(이들의 수화물 포함)의 촉매 하에서 강한 접착성을 가지는 에폭시 필름을 형성할 수 있어 경화제와 골재를 강고히 결합시킬 수 있다. 본 발명에서 얻어진 조성물은 고형분이 약 35중량%를 차지하고, pH가 9 내지 10인 것이 바람직하다. 이러한 고형분 함량을 유지하여야 소망하는 점도를 가져 바닥, 천장, 벽면에 도포되기 용이하다. 또 pH가 상술한 바와 같이 유지되어야 급격한 반응으로 인하여 수지가 용기 내에 침전하는 것을 방지하여 저장안정성을 보장받을 수 있다.
종래에 2액형 에폭시 수지가 시멘트 몰탈에 사용되지 못하였는데, 이는 에폭시가 발열반응을 일으키기 때문에 표면에 기포가 발생하여 균일한 피막을 형성하기 어렵기 때문이다. 또한 2액형 에폭시의 경우 점성이 강하여 미장하기 어려운 단점이 있었다. 이에 반하여 본 발명의 1액형 에폭시 수지 조성물의 경우 에폭시 수지와 폴리아민을 과잉으로 반응시켜 아민기의 활성수소를 이용하여 부가생성물을 형성시키는 단계를 포함하여 이러한 발열반응이 일어나지 않아 건축자재로서 안정적으로 활용될 수 있다.
더욱이 종래의 2액형 에폭시 수지의 경우 저장 안정성의 문제로 사용 전에 결합용액과 경화제를 혼합한 후 수 시간 내에 소모해야 하는 단점이 있었다. 도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 1액형 에폭시 수지 조성물의 온도에 따른 보존기간에 관한 그래프이다. 본 발명의 1액형 에폭시 수지의 경우 도 1에 도시된 바와 같이 상온 즉 25℃에서 6개월이상의 저장 안정성을 가져 산업상 이용에 편리하다.
도 1을 참조하면, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 1액형 에폭시 수지 조성물의 1액성화를 유지하는 방법으로 저온을 유지하면서 보관하는 것이 바람직하다. 이 저온 저장법으로 드라이 아이스를 이용한 저온 저장방법이 있고, 이외에도 마이크로 캡슐화하는 방법, 습기 경화법, 일정온도 이상에서 활성화하는 열반응성 경화제를 미리 혼합하는 잠재성 경화제법 등이 1액성화를 유지하는 방법으로 알려져 있다.
이상에서 1액형 에폭시 수지 조성물에 대하여 설명하였고 이하 이 조성물을 포함하는 시멘트 몰탈과 몰탈공법에 대하여 설명하기로 한다.
일반적으로 시멘트 몰탈의 표준 배합비는 시멘트 1중량부에 대하여 모래 3중량부, 에폭시 수지 0.5중량부를 포함하여 제조한다. 본 발명의 시멘트 몰탈은 [표 1]에 기재된 바와 같은 배합비로 혼합한다.
[표 1]
용도 표준배합(중량비) 두께(mm)
시멘트 모래 1액형 에폭시 수지 조성물
포장재 1 3 0.2 내지 0.3 5 내지 10
바닥재 1 3 0.3 내지 0.5 10 내지 15
방수재 1 2 내지 3 0.3 내지 0.5 5 내지 20
방식재 1 2 내지 3 0.4 내지 0.6 10 내지 15
접착재 1 0 내지 2 0.2 이상 -
갑판 커버링재 하도 1 2 내지 3 0.9 내지 1.0 1 내지 2
중도 1 3 0.4 내지 0.6 5 내지 6
상도 1 3 0.5 내지 0.6 3 내지 4
바탕조정재 세라믹 혼합 분말 2 0.5 1
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 시멘트 몰탈은 다음과 같은 단계를 거쳐 형성된다. 먼저 시멘트와 하천의 모래를 위와 같은 비율로 균일하게 충분히 혼합한다. 이때 혼합은 흙손으로 하거나 몰탈 믹서기에 의할 수 있다. 다음으로 위 배합비율에 따른 본 발명의 1액형 에폭시 수지 조성물을 첨가수로 희석하여 혼합된 시멘트와 모래에 첨가한다. 첨가되는 물의 양은 소망하는 점도를 가지면서 조성물의 물성을 잃지안는 범위내에서 첨가되면 되고, 1액형 에폭시 수지 조성물 100 중량부에 대하여 1 내지 10중량부로 첨가하는 것이 바람직하다. 이때 이 조성물은 한번에 첨가하는 것이 바람직하고 첨가한 즉시 흙손이나 몰탈 믹서기로 반죽한다. 이 혼합된 몰탈을 반죽 후 1시간 이내에 시공하여야 하며 그 이상의 시간이 경과하면 시멘트 몰탈의 접착력이나 강도가 발현되고, 시멘트와 모래의 수화작용으로 조성물 내의 수분을 잃어버려 몰탈 자체가 굳어지므로 시공이 어렵다.
이렇게 얻어진 시멘트 몰탈을 콘크리트 면에 도장하면 방수성, 방식성, 접착성이 우수하고, 내마모성, 내염성, 내약품성이 뛰어난 구조물을 얻을 수 있다. 이때 본 발명의 시멘트 몰탈을 콘크리트 피복면에 1회에 두께 7 내지 10mm로 도장하면 형성된 구조물이 위와 같은 우수한 물성을 가질 수 있어 간편하고 경제적인 몰탈 공법임을 알 수 있다. 이러한 몰탈 공법은 콘크리트 도로, 교량, 수처리시설과 같은 콘크리트 구조물 등에 적용할 수 있으며, 정수장, 하수처리장 등과 같은 방수성, 방식성, 내염성, 내약품성이 요구되는 구조물에 더 바람직하게 적용될 수 있다. 더욱이 본 발명의 1액형 에폭시 수지 조성물의 경우 접착성이 강하고, 구조물과의 상용성이 뛰어나 쉽게 박리되지 않고, 유기물 침적에 대한 부식저항성이 강 하다. 따라서 방수층의 박리 또는 이탈에 따른 2차 수질오염을 막아 정수장이나 하수처리장과 같은 수처리시설에 적용할 경우 친환경적인 구조물을 형성할 수 있다. 여기서 몰탈 공법은 에폭시 수지 시멘트 몰탈(EMC)을 사용한 건축공법을 말한다.
또한 콘크리트 면에 피복하는 외에서 신콘크리트 용법에 응용할 수 있는 접착재나 갑판 커버링재, 바탕 조정제로 사용될 수 있다. 콘크리트와 같은 구조물의 표면에 에폭시 수지로 도포하는 경우 콘크리트 표면에 존재하는 미세한 기공에 의해 수지가 바람직하게 도포될 수 없다. 이때 콘크리트 표면의 기공을 메워주기 위해 사용되는 것을 바탕 조정제라 한다. 또 접착재로 사용되는 경우 모래를 혼합하지 않고 사용될 수 있다.
이와 같은 몰탈을 도장할 때 다음과 같은 조건을 만족시키는 것이 바람직하다. 샌드 브라스트, 와이어 브러쉬 등을 이용하여 약한 레이턴스(laitance) 층이나 진흙탕, 먼지 등을 제거하고, 용제로 기름이나 구리스와 같은 이물질을 제거한 하는 것이 바람직하다. 또 타설 불량부분 및 이음 크랙부위는 V-커팅하여 본 발명의 몰탈을 충진하고 드레인 주위나, 파이프 통관부 등도 V-커팅한 수 이 몰탈을 충지시키는 것이 바람직하다. 그 후 콘크리트 표면을 고압 세척기로 깨끗이 세척하고, 잔유 수분을 콤프레셔 등의 에어로 제거한 후, 본 발명의 시멘트 몰탈을 용도에 따라 1회 도장한다. 이때 도장 두께는 7 내지 10mm로 하는 것이 바람직하고, 약 1시간 후 흙손에 본 발명의 에폭시 수지 조성물을 적셔 약간의 압력을 가하면서 표면을 문질러 준다. 이 에폭시 수지 조성물로 표면처리하는 공정은 선택적으로 행하여 질 수 있으며, 몰탈이 도포된 표면을 평활하게 하여 도막이 더 견고하게 형성될 수 있도록 한다. 그러면 방수, 방식성을 가지는 도포층이 형성된다. 표면처리된 콘크리트를 상온에서 대기 중 자연 경화시킨다. 시공 후 빠르면 2 내지 10일이면 이 표면처리된 콘크리트 구조물을 사용할 수 있다.
이와 같이 콘크리트 표면에 도포된 몰탈은 경화 전에는 유동성이 증가하여 시공성(workability)을 요하는 물과 시멘트간의 비가 감소하고, 공기의 통행성이 있으며, 보수성이 향상되고, 혼합 시 재료 분리가 잘 일어나지 않는 장점이 있다. 본 발명의 시멘트 몰탈이 경화된 후에는 굴곡성, 인장강도, 신율이 증대되고, 건조 수축이 거의 일어나지 않고, 크랙이 발생 우려가 낮으며, 방수성이 우수하고, 동시에 동결융해가 잘 일어나지 않는 장점이 있다. 또한 시공 후 산, 알카리, 중성염, 유류 등에 대한 내약품성이 우수한 도막이 형성된다.
실시예 1: 1액형 에폭시 수지 조성물의 제조
(a) 에폭시 에멀션 수지 KEM-128-70(대한민국, 국도화학제품) 70중량부와 폴리아민 KH-700(대한민국, 국도화학제품) 30중량부를 혼합하고 3시간동안 상온에서 반응시켜 안민기 말단을 가지는 화합물을 제조하였다. (b) 상기 KEM-128-70 30중량부와 KH-700 70중량부를 혼합하고 3시간동안 상온에서 반응시켜 에폭시 말단을 가지는 화합물을 제조하였다. (c) 아크릴 에멀션 수지(296D, 20중량% 용액, 독일 Basf사제품) 80중량부, 멜라민수지(50중량% 용액) 10중량부, 실리카졸 10중량부, 사급암모늄염 0.1중량부를 혼합하여 화합물을 제조하였다. (d) 상기 단계(a)의 화합물과 상기 단계(c)의 화합물을 50:50 중량비율로 혼합하여 1시간 교반하였다. 또 (e) 상기 단계(b)의 화합물과 상기 단계(c)의 화합물을 50:50 중량비율로 혼합하여 1시간 교반하였다. 상기 단계(d)와 단계(e)에 의해 얻어진 혼합물을 다시 50:50의 중량비율로 혼합하고 1시간 교반하여 1액형 에폭시 수지 조성물을 제조하였다. 이와 같은 실시예 1에 의해 제조된 조성물의 물성을 KS 표준에 따라 시험한 결과를 [표 2]에 기재하였다.
[표 2]
시험항목(단위) 시험치 시험방법
응결시험(분) 초결 3:30 KS F 2451
종결 7:20
흡수비 24시간 0.08
압축강도(kg/㎠) 442
투수비 0.09
안정성 이상 없음
부착강도(kg/㎠) 표준상태 23
침수상태 21
내산성(H2SO4 5%용액, 168시간 침지) 압축강도(kg/㎠) 439 KS M5000-90 KS F 2451
흡수비(24시간) 0.11
내알카리성(NaOH 5%용액, 168시간 침지) 압축강도(kg/㎠) 441
흡수비(24시간) 0.09
내염수성(NaCl 포화용액, 168시간 침지) 압축강도(kg/㎠) 442
흡수비(24시간) 0.08
CaCl2 포화용액, 168시간 침지 압축강도(kg/㎠) 442
흡수비(24시간) 0.08
동결, 융해 반복시험(-20±2℃×20시간, 80±2℃×20시간, 3회 반복) 이상 없음 KS M 5307
실시예 2: 시멘트 몰탈의 제조(방수재) 및 몰탈공법
시멘트 1중량부와 모래(川砂) 3중량부를 흙손으로 충분히 혼합시켰다. 여기에 실시예 1에서 제조된 1액형 에폭시 수지 조성물 0.5중량부를 첨가수 0.05중량부로 희석하여 한번에 첨가시키고 흙손으로 5분간 반죽하였다. 이 반죽된 몰탈을 1시간 이내에 소망하는 콘크리트 건축물의 표면 두께 7mm로 도포하였다. 이후 1시간 후에 이 1액형 에폭시 수지 조성물을 약간의 힘을 가하여 표면에 문질러 주었다. 이를 상온에서 자연경화 시켰다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 1액형 에폭시 수지 조성물은 수분의 흡수비가 극히 낮아 방수효과가 뛰어나며, 안정성이 높고, 부착강도가 우수하며, 내산성, 내알칼리성, 내염수성, 염화칼슘에 대한 저항성이 우수하다.
또 본 발명에 따른 시멘트 몰탈은 경화 후 굴곡성, 인장강도, 신율이 증대되고, 건조 수축이 거의 일어나지 않고, 크랙이 발생 우려가 낮으며, 방수성이 우수하고, 동시에 동결융해가 잘 일어나지 않는 장점이 있다. 또한 시공 후 산, 알카리, 중성염, 유류 등에 대한 내약품성이 우수한 도막이 형성된다. 더욱이 본 발명의 시멘트 몰탈은 접착성과 상용성이 우수하여 도포막의 박리에 따른 수질오염을 근본적으로 막을 수 있어 친환경적이다.
본 발명에 따른 몰탈 공법은 시공이 간편하고, 유지 보수가 용이하며, 시공비와 공기를 절감시킬 수 있는 경제적인 공법이다. 또한 이 공법에 의해 우수한 물성을 가진 친환경적인 도포막을 형성할 수 있다.

Claims (7)

  1. (a) 에폭시 에멀션 수지와 폴리아민수지를 혼합하여 아민기 말단을 가지는 화합물을 제조하되, 상기 에폭시 에멀션 수지 20 내지 40중량부에 상기 폴리아민수지 60 내지 80중량부로 혼합하는 단계;
    (b) 상기 에폭시 에멀션 수지와 상기 폴리아민수지를 혼합하여 에폭시기 말단을 가지는 화합물을 제조하되, 상기 에폭시 에멀션 수지 60 내지 80중량부에 상기 폴리아민수지 20 내지 40중량부로 혼합하는 단계;
    (c) 아크릴 에멀션 용액, 멜라민수지, 실리카졸 및 안정제를 혼합한 화합물을 제조하는 단계;
    (d) 단계(a)의 상기 화합물과 상기 단계(c)의 0:상기 화합물을 1:1 중량비로 혼합하는 단계;
    (e) 단계(b)의 상기 화합물과 상기 단계(c)의0: 상기 화합물을 1:1 중량비로 혼합하는 단계; 및
    (f) 단계(d)에서 얻어진 혼합물과 상기 단계(e)에서 얻어진 혼합물을 혼합하는 단계를 포함하는 1액형 에폭시 수지 조성물의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 단계(C)에서 상기 아크릴 에멀션 용액은 80중량부, 상기 멜라민수지는 8 내지 12중량부, 상기 실리카졸는 8 내지 12중량부 및 상기 안정제는 0.05 내지 0.2중량부인 1액형 에폭시 수지 조성물의 제조방법.
  3. 청구항 1 또는 2의 제조방법에 의하여 제조된 1액형 에폭시 수지 조성물.
  4. 청구항 3의 1액형 에폭시 수지 조성물을 포함하는 시멘트 몰탈.
  5. 청구항 4에 있어서,
    시멘트 1중량부에 대하여 모래 0.01 내지 3중량부 및 상기 1액형 에폭시 수지 조성물 0.2 내지 1중량부를 포함하는 시멘트 몰탈.
  6. (a) 시멘트와 모래를 혼합하는 단계; 및
    (b) 청구항 3의 상기 1액형 에폭시 수지 조성물을 물로 희석하여 상기 단계(a)의 혼합물과 혼합하는 단계를 포함하는 시멘트 몰탈의 제조방법.
  7. 청구항 4의 상기 시멘트 몰탈로 콘크리트 표면을 마감처리하는 몰탈 공법.
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KR101725764B1 (ko) * 2016-03-31 2017-04-26 삼중씨엠텍(주) 방수성 바탕조정용 보호 모르타르 조성물 및 이를 이용하는 방수·방식·보호 코팅재 시공방법

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