KR100827296B1

KR100827296B1 - 나노 탄산칼슘을 이용한 통기성 방수 코팅제

Info

Publication number: KR100827296B1
Application number: KR1020070101031A
Authority: KR
Inventors: 전종기; 고영수; 박종선; 오형진; 유창석; 장광희
Original assignee: 공주대학교 산학협력단; (주)미주화인켐
Priority date: 2007-10-08
Filing date: 2007-10-08
Publication date: 2008-05-06

Abstract

본 발명은 나노 탄산칼슘을 이용한 통기성 방수 코팅제에 관한 것으로서, 건축물을 누수로부터 보호하기 위한 표면 코팅제를 제공하고자 한다. 본 발명의 콘크리트 건축물용 통기성 방수 코팅제는 반사율이 우수하여 피복된 콘크리트 구조물을 효과적으로 보호할 수 있으며, 콘크리트의 균열, 박리, 백화현상 및 부식 방지 및 고광택을 구현할 수 있으므로 콘크리트 건축물의 미관을 크게 개선시킬 수 있다. 또한, 방수제의 접착력과 난연성을 부여하기 위해 친환경 물질인 디페닐크레실포스페이트를 이용하여 기존의 방수제보다 친환경성을 증대하였다.

방수 코팅제, 고광택, 통기성, 나노 탄산칼슘, 중정석, 디페닐크레실포스페이트

Description

나노 탄산칼슘을 이용한 통기성 방수 코팅제{POROUS WATERPROOF COATING FOR USING NANO CALCIUM CARBONATE}

본 발명은 나노 탄산칼슘을 이용한 통기성 방수 코팅제에 관한 것이다.

종래의 건축구조물은 표면 처리 작업이 없이 콘크리트 상태 그대로 방치되고 있었다. 콘크리트 구조물의 누수는 구조물의 성능 및 내구성 저하와 밀접하게 관련되어 있다. 수분은 아주 작은 균열을 통해 자유롭게 이동하고, 건축 재료의 조직을 통해서 침입하여 동결 및 융해 과정에서 변형과 파괴를 가져온다. 즉, 콘크리트 상태로 방치될 경우에 콘크리트 표면에 발생한 미세한 균열 사이로 수분이 침투하게 되고 동절기에는 침투된 수분이 동결함으로써 부피가 팽창하게 되어 균열을 더욱 촉진시키게 된다. 균열이 진행된 콘크리트 구조물은 콘크리트 자체의 강도가 저하됨은 물론이고 내부 철근의 부식을 유발하여 콘크리트 구조물의 강도가 저하되어 수명이 단축되고 유지보수 비용이 상승하게 된다. 건축 구조물의 보호를 위하여 여러 가지 형태의 방수재가 사용되고 있다.

대한민국특허 제 10-0356354호에 의하면 포졸란 활성제인 플라이에쉬와 실리카흄을 주재료로 발명한 합성조성물을 콘크리트에 혼입 사용 할 경우 시멘트 수화 반응 과정에서 물리, 화학적 반응으로 강도증진, 투수성감소, 흡수성감소 등의 콘크리트 혼화제의 성능과 구체 방수 조건이 개선되었다. 이 기술은 초기 강도가 조기에 발현하는 장점은 있으나, 지속적인 경화진행으로 인한 미세균열의 발생, 자외선에 노출, 대기오염과의 접촉 등으로 인한 변퇴색의 발생, 시멘트와 아크릴 에멀션과의 접착력 약화로 인한 탈락 등의 문제점이 있다. 또한 이 기술은 표면 코팅용 피복제가 아니고 콘크리트용 구체방수제이기 때문에 표면을 보완 및 수리하는 데는 한계가 있고, 비용이 과다하게 들어가는 단점이 있다.

대한민국특허 제 10-0206413에 의하면 에틸렌-비닐아세테이트 중합체, 아크릴모노머, 보호콜로이드, 유화제, 기포제거제, 무기충전재 등으로 구성된 고분자-무기물로 구성된 도막용 방수제를 사용하면 콘크리트의 균열, 박리, 백화현상 및 부식을 방지할 수 있고, 콘크리트 구조물에 곰팡이가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 그러나 기존에 알려진 고분자-무기물 도막용 방수제는 광택이 좋지 않아 외관상 밝은 느낌을 주지 못하는 단점이 있다. 폴리우레탄계 또는 에폭시계 방수제를 사용하면 표면 광택이 뛰어나지만 통기성이 발휘되지 못하는 단점이 있다.

또한 이러한 통기성 방수제들은 방수제의 접착력을 증가시키고 난연성을 주기 위하여 염화파라핀을 사용하고 있으나 이는 발암성 물질로서 환경의 문제를 야기 시키고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 안출된 것으로서, 건축물을 누수로부터 보호하기 위한 통기성 방수 코팅제를 제공하고자 한다.

따라서 본 발명의 목적은 방수 성능과 통기성을 발휘함과 동시에 고광택을 발휘할 수 있는 나노 탄산칼슘을 이용한 통기성 방수 코팅제를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 다른 목적은, 발암성 물질 대신 디페닐크레실포스페이트(diphenylcresylphosphate)를 사용하여 친환경성이 부여된 통기성 방수 코팅제를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 해결하기 위하여, 본 발명은 폴리머 디스퍼젼 20 ~ 60 중량%, 물 13 ~ 23 중량%, 무기안료 1 ~ 7 중량%, 나노 탄산칼슘 10 ~ 50 중량%, 포스페이트계 난연제 1 ~ 30 중량%를 포함하는 통기성 방수 코팅제를 제공하고자 한다.

본 발명의 또 다른 양태는, 폴리머 디스퍼젼 20 ~ 60 중량%, 물 13 ~ 23 중량%, 무기안료 1 ~ 7 중량%, 나노 탄산칼슘 10 ~ 50 중량%, 포스페이트계 난연제 1 ~ 30 중량%를 포함하는 통기성 방수 코팅제에, 2 ~ 10 중량%의 중정석 분말을 더 포함하는 통기성 방수 코팅제를 제공하고자 한다.

본 발명의 또 다른 양태는, 폴리머 디스퍼젼 20 ~ 60 중량%, 물 13 ~ 23 중량%, 무기안료 1 ~ 7 중량%, 나노 탄산칼슘 10 ~ 50 중량%, 포스페이트계 난연제 1 ~ 30 중량%를 포함하는 통기성 방수 코팅제에서, 상기 나노 탄산칼슘은 평균 입자크기가 100 ~ 10000 nm인 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 통기성 방수 코팅제를 제공하고자 한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

이 때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가진다.

또한, 종래와 동일한 기술적 구성 및 작용에 대한 반복되는 설명은 생략하기로 한다.

상기 폴리머 디스퍼젼은 통기성 방수 코팅제의 주재료로서, 에틸렌-비닐아세테이트 에멀젼과 아크릴 에멀젼을 단독 또는 혼합하여 사용한다. 본 발명에서 에틸렌-비닐아세테이트 에멀젼과 아크릴 에멀젼은 방수층에 신축성을 부여하기 위해 첨가한다. 상기 폴리머 디스퍼젼은 고형분 기준으로 20 ~ 60 중량%로 한다. 상기 에틸렌-비닐아세테이트 에멀젼과 아크릴 에멀젼 혼합 시에는, 폴리머 디스퍼젼의 고형분 20 ~ 60 중량%를 기준으로 할 때 에틸렌-비닐아세테이트 에멀젼과 아크릴 에멀젼의 중량비는 40 내지 60 중량% : 60 내지 40 중량%로 한다.

에틸렌-비닐아세테이트 에멀젼과 아크릴 에멀젼을 각각 사용할 경우에, 각 사용량이 20 중량% 미만인 경우에는 방수층의 탄성이 낮아져서 균열이 발생하게 되는 문제점이 있으며, 각 사용량이 60 중량% 초과인 경우에는 지나치게 연질이 되어서 내알칼리성과 내후성이 부족하게 되는 문제점이 발생한다. 상기 에틸렌-비닐아세테이트 에멀젼은 에틸렌-비닐아세테이트를 공중합 시켜서 얻어지는 폴리머로써, 그 성상은 분자량과 아세트산 비닐의 함량에 따라 크게 다르다. 즉 분자량이 커질수록 강인성, 내스트레스크랙성, 내충격성이 향상되고 성형성이나 표면광택은 저하된다. 또한, 상기 아크릴 에멀젼은 시멘트 혼화용 폴리머로써, 유화 결합방식으로 제조되며 상기 에멀젼을 사용할 때 모르타르나 콘크리트가 아크릴수지 고유의 옥외 내구성, 내수성, 내약품성 및 뛰어난 밀착성 등을 갖게 된다. 특히 아크릴 폴리머 에멀젼은 Ca⁺나 Al⁺ 및 알칼리에 의한 높은 pH 상태에서도 응결 지연에 대한 강한 저항성을 가지며 우수한 화학적 안정성을 가지고 있다.

본 발명의 무기안료는 산화철, 프탈로시아닌블루, 코발트블루, 인단스텐블루, 퍼머넨트레드, 한사옐로우, 카본블랙에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있으나, 본 발명에서 사용 가능한 무기안료의 재료는 상기 화합물에 제한되는 니다. 본 발명에서 무기안료는 방수 코팅제에 색을 부여하고 외관을 보기 좋게 하기 위해 첨가하는데, 상기 사용 가능한 화합물은 전체 조성물에 대해 1 ~ 7 중량%로 사용한다. 1 중량% 미만인 경우에는 색깔이 충분하게 발현되지 않게 되는 문제점이 있으며, 7 중량% 초과인 경우에는 코팅제 내에서 분산이 제대로 이루어지지 않아 색깔이 균일하지 못하게 되는 문제점이 있다.

본 발명의 나노 탄산칼슘은 방수 코팅제의 표면 보호역할을 하며 광택을 발현하는 역할을 한다. 분쇄형 나노 탄산칼슘 또는 침강형 나노 탄산칼슘을 사용할 수 있으며, 상기 나노 탄산칼슘은 평균 입자크기는 100 ~ 10000 nm가 바람직하다. 100 nm 미만인 경우에는 코팅제를 구성하는 다른 성분과 혼합성이 떨어지고, 혼합 시 교반이 잘 되지 않아서 제조 공정에 문제점이 발생한다. 10000 nm 초과인 경우에는 광택 발현 효과가 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 나노 탄산칼슘은 전체 조성물에 대해 10 ~ 50 중량%를 사용하는 것이 바람직하다. 이 때 10 중량% 미만인 경우에는 광택 효과가 부족하며, 50 중량% 초과인 경우에는 도막형성이 되지 않는 문제점이 발생한다.

본 발명에서 사용되는 중정석 분말은 코팅제 표면을 매끄럽게 해주어 광택을 더욱 증진시키는 역할을 한다. 또한, 본 발명에 있어서 나노크기의 탄산칼슘으로 인한 광택 효율이 상기 중정석 분말을 첨가함으로써 더 향상되는 효과를 가져 온다. 중정석 분말의 평균 입자크기는 100 ~ 15000 nm가 바람직하다. 이 때 100 nm 미만인 경우에는 광택 효율이 떨어지는 문제점이 발생되며,15000 nm의 경우에는 코팅제 표면의 결이 고르지 못한 문제점이 있다. 바람직한 사용량은 2 ~ 10 중량%로 한다. 2 중량% 미만인 경우에는 미만인 경우에는 매끄럽게 해주는 효과가 부족하며, 10 중량% 초과인 경우에는 코팅제의 흐름성이 떨어져서 작업성이 떨어지고 색상의 발현이 떨어지는 문제점이 발생한다.

본 발명의 포스페이트계 난연제는 본 발명에서 크게 제한되지 않지만, 예를 들면 디페닐크레실포스페이트, 트리페닐포스페이트, 트리아릴포스페이트, 트리클로 로포스페이트, 클로르에틸포스페이트, 클로르프로필포스페이트, 할로겐함유축합인산에스테르 등에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있으며, 본 발명에서 사용 가능한 포스페이트계 난연제의 재료는 상기 성분에 제한되는 것은 아니며, 예를 들면 친환경성과 난연 성능을 향상시켜주는 디페닐크레실포스페이트를 사용한다. 본 발명의 포스페이트계 난연제는 방수제에 접착력을 향상시키는 역할과 난연성을 부가하는 역할을 한다. 이에 바람직한 사용량은 1 ~ 30 중량%이다. 1 중량% 미만인 경우에는 난연성이 떨어져 불에 쉽게 연소되며, 30 중량% 초과인 경우에는 접착력이 떨어져 시간이 지남에 따라 균열이 일어날 때 쉽게 떨어지는 지는 문제점이 발생한다.

이상과 같이, 본 발명의 통기성 방수 코팅제는 반사율이 우수하여 피복된 콘크리트 구조물을 효과적으로 보호할 수 있으며, 콘크리트의 균열, 박리, 백화현상 및 부식 방지 및 고광택을 구현할 수 있으므로 콘크리트 건축물의 미관을 크게 개선시킬 수 있다. 또한, 방수제의 접착력과 난연성을 부여하기 위해 친환경 물질인 디페닐크레실포스페이트를 이용하여 기존의 방수제보다 친환경성을 증대하였다.

이하, 본 발명을 구체적인 실시 예에 의해 보다 더 상세히 설명하고자 한다. 하지만, 본 발명은 하기 실시 예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 여러 가지 변형 또는 수정할 수 있음은 이 분야에서 당업자에게 명백한 것이다.

[실시예 1]

본 발명의 나노입자를 이용한 콘크리트 건축물용 통기성 방수 코팅제의 제조는 다음과 같은 방법으로 실시하였다.

에틸렌-비닐아세테이트 에멀젼(에어프로덕트사, 고형함량 55 %) 125 g과 아크릴 에멀젼((주)대광고분자, SR-700, 47%) 140 g, 물 170 g, 디페닐크레실포스페이트 45 g을 넣고 잘 교반한 다음 여기에 평균 입경이 10000 nm인 산화철 분말 32.5 g, 평균 입경이 2000 nm인 분쇄형 나노 탄산칼슘 257 g을 넣고 다시 잘 교반하여 방수 코팅제를 얻었다. 상기 제조한 방수 코팅제를 도포한 후 충분히 건조시키고 20˚, 60˚ 및 85˚ 경면 광택도 측정 규격(KSMISO 2813)에 의거해 광택을 테스트하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 도료 도막의 20˚, 60˚ 및 85˚ 경면 광택도를 반사계로 측정하는 시험 방법으로써, 20°, 60°, 85° 에서의 반사율은 각각 0.4, 2.8, 14.6%였다.

[실시예 2]

에틸렌-비닐아세테이트 에멀젼 125 g과 아크릴 에멀젼 140 g, 물 170 g, 디페닐크레실포스페이트 45 g을 넣고 잘 교반한 다음 여기에 평균 입경이 10000 nm인 산화철 분말 32.5 g, 평균 입경이 5000 nm인 분쇄형 나노 탄산칼슘 257 g을 넣고 다시 잘 교반하여 방수 코팅제를 얻었다. 상기 제조한 방수 코팅제를 도포한 후 충분히 건조시키고 20˚, 60˚ 및 85˚ 경면 광택도 측정 규격(KSMISO 2813)에 의거해 광택을 테스트하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 도료 도막의 20˚, 60˚ 및 85˚ 경면 광택도를 반사계로 측정하는 시험 방법으로써, 20°, 60°, 85° 에서의 반사율은 각각 0.3, 4.0, 9.5%였다.

[실시예 3]

에틸렌-비닐아세테이트 에멀젼 125 g, 아크릴 에멀젼 140 g, 물 170 g, 디페닐크레실포스페이트 45 g을 넣고 잘 교반한 다음 여기에 평균 입경이 10000 nm인 산화철 32.5 g, 평균 입경이 2000 nm인 분쇄형 나노 탄산칼슘 129 g 과 평균 입경이 20000 nm인 분쇄형 나노 탄산칼슘 129 g다시 잘 교반하여 방수 코팅제를 얻었다. 상기 제조한 방수 코팅제를 도포한 후 충분히 건조시키고 20˚, 60˚ 및 85˚ 경면 광택도 측정 규격(KSMISO 2813)에 의거해 광택을 테스트하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 도료 도막의 20˚, 60˚ 및 85˚ 경면 광택도를 반사계로 측정하는 시험 방법으로써, 20°, 60°, 85°에서의 반사율은 각각 0.3, 2.2, 10.0%였다.

[실시예 4]

에틸렌-비닐아세테이트 에멀젼 125 g, 아크릴 에멀젼 140 g, 물 170 g, 디페닐크레실포스페이트 45 g을 넣고 잘 교반한 다음 여기에 평균 입경이 10000 nm인 산화철 32.5 g, 평균 입경이 1400 nm인 침강형 나노 탄산칼슘(백광소재, HIT-1000L) 129 g 과 평균 입경이 20000 nm인 분쇄형 나노 탄산칼슘 129 g을 넣고 다시 잘 교반하여 방수 코팅제를 얻었다. 상기 제조한 방수 코팅제를 도포한 후 충분히 건조시키고 20˚, 60˚ 및 85˚ 경면 광택도 측정 규격(KSMISO 2813)에 의거해 광택을 테스트하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 도료 도막의 20˚, 60˚ 및 85˚ 경면 광택도를 반사계로 측정하는 시험 방법으로써, 20°, 60°, 85°에서의 반사율은 각각 0.4, 3.7, 14.1%였다.

[실시예 5]

에틸렌-비닐아세테이트 에멀젼 125 g, 아크릴 에멀젼 140 g, 물 170 g, 디페닐크레실포스페이트 45 g을 넣고 잘 교반한 다음 여기에 평균 입경이 10000 nm 산화철 분말 32.5 g, 평균 입경이 2000 nm인 분쇄형 나노 탄산칼슘 257 g 평균 입경이 10000 nm인 중정석 60 g을 넣고 다시 잘 교반하여 방수 코팅제를 얻었다. 상기 제조한 방수 코팅제를 도포한 후 충분히 건조시키고 20˚, 60˚ 및 85˚ 경면 광택도 측정 규격(KSMISO 2813)에 의거해 광택을 테스트하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 도료 도막의 20˚, 60˚ 및 85˚ 경면 광택도를 반사계로 측정하는 시험 방법으로써, 20°, 60°, 85° 에서의 반사율은 각각 0.4, 3.7, 14.1%였다.

[실시예 6]

에틸렌-비닐아세테이트 에멀젼 125 g, 아크릴 에멀젼 140 g, 물 170 g, 디페닐크레실포스페이트 45 g을 넣고 잘 교반한 다음 여기에 평균 입경이 10000 nm인 산화철 32.5 g, 평균 입경이 2000 nm인 분쇄형 나노 탄산칼슘 129 g 과 평균 입경이 20000 nm인 분쇄형 나노 탄산칼슘 129 g, 평균 입경이 10000 nm인 중정석 60 g 을 넣고 다시 잘 교반하여 방수 코팅제를 얻었다. 상기 제조한 방수 코팅제를 도포한 후 충분히 건조시키고 20˚, 60˚ 및 85˚ 경면 광택도 측정 규격(KSMISO 2813)에 의거해 광택을 테스트하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 도료 도막의 20˚, 60˚ 및 85˚ 경면 광택도를 반사계로 측정하는 시험 방법으로써, 20°, 60°, 85°에서의 반사율은 각각 0.4, 3.5, 13.8%였다.

[실시예 7]

에틸렌-비닐아세테이트 에멀젼 125 g, 아크릴 에멀젼 140 g, 물 170 g, 디페닐크레실포스페이트) 45 g을 넣고 잘 교반한 다음 여기에 평균 입경이 10000 nm인 산화철 32.5 g, 평균 입경이 1400 nm인 침강형 나노 탄산칼슘 129 g 과 평균 입경이 20000 nm인 분쇄형 나노 탄산칼슘 129 g, 중정석 60 g을 넣고 다시 잘 교반하여 방수 코팅제를 얻었다. 상기 제조한 방수 코팅제를 도포한 후 충분히 건조시키고 20˚, 60˚ 및 85˚ 경면 광택도 측정 규격(KSMISO 2813)에 의거해 광택을 테스트하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 도료 도막의 20˚, 60˚ 및 85˚ 경면 광택도를 반사계로 측정하는 시험 방법으로써, 20°, 60°, 85°에서의 반사율은 각각 0.3, 2.3, 16.4%였다.

[비교예 1]

평균 입경이 20000 nm인 분쇄형 나노 탄산칼슘을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 방수 코팅제를 제조하였다. 실시예 1과 동일한 방법으로 광택을 테스트하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 20°, 60°, 85°에서의 반사율은 각각 0.2, 1.3, 6.9%였다.

[표 1]

Claims

폴리머 디스퍼젼 20 ~ 60 중량%, 물 13 ~ 23 중량%, 무기안료 1 ~ 7 중량%, 100 ~ 10000 nm의 나노 탄산칼슘을 함유한 탄산칼슘 10 ~ 50 중량%, 포스페이트계 난연제 1 ~ 30 중량%를 포함하는 통기성 방수 코팅제.
제 1항에 있어서,

상기 폴리머 디스퍼젼은 에틸렌-비닐아세테이트 에멀젼과 아크릴 에멀젼을 단독 또는 혼합하여 사용하는 통기성 방수 코팅제.
제 2항에 있어서,

상기 방수 코팅제는 전체에 대하여 100 ~ 15000 nm 크기의 중정석 분말을 2 ~ 10 중량%로 더 포함하는 통기성 방수 코팅제.
제 1항에 있어서,

상기 무기안료는 산화철, 프탈로시아닌블루, 코발트블루, 인단스텐블루, 퍼머넨트레드, 한사옐로우, 카본블랙에서 선택되는 어느 하나 이상의 안료를 사용하 는 통기성 방수 코팅제.
제 1항에 있어서,

상기 포스페이트계 난연제는 디페닐크레실포스페이트, 트리페닐포스페이트, 트리아릴포스페이트, 트리클로로포스페이트, 클로르에틸포스페이트, 클로르프로필포스페이트, 할로겐함유축합인산에스테르에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 통기성 방수 코팅제.
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