KR100967949B1 - 친환경 무기 복합 바닥재 조성물 및 이를 이용한 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토목건축구조물의 바닥마감용 조성물 및 그 시공방법에 관한 것으로 콘크리트 바닥체와의 일체성을 높이기 위하여 무기계 바안더를 이용한 바닥마감재로 기존의 유기계 바닥마감재(에폭시, 우레탄계 등)의 단점인 박리, 탈락, 장기접착성 저하, 열화, 시공성 불량 등의 단점을 보완하여 내마모성, 방수성, 장기접착성, 습윤접착성, 내오염성, 방화성, 환경친화성을 향상시킨 친환경 무기 복합 바닥재 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.

Description

친환경 무기 복합 바닥재 조성물 및 이를 이용한 시공방법{omitted}

본 발명은 친환경 무기 복합 바닥재 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존의 에폭시계/우레탄계/에폭시레진계/칼라하드너계 바닥재를 대체 할 수 있으며, 습기가 있는 표면에도 시공이 가능하고 불연성을 지닌 재료로, 통기성을 가지고, 콘크리트 표면에서 올라오는 수압을 통과시켜 바닥재의 들뜸 현상이 최소화되어 각종 토목 및 건축물의 바닥재로 광범위하게 적용할 수 있는 친환경 무기 복합 바닥재 조성물 및 이를 이용한 바닥마감 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 주차장, 병원, 공장, 상가 건물, 사무실, 식당 등 토목 및 건축물이 준공된 후에는 건물 내부의 콘크리트 바닥면을 보호하면서도 외형적인 미감을 향상시키기 위해 바닥재를 시공하며, 바닥재 재료로는 콘크리트 바닥면에 처리하는 마감재로서 에폭시수지, 우레탄수지, 비닐수지 등 합성수지 도료형 바닥마감재와 시멘트계 바닥마감재가 사용되고 있다.

그 중에서 현재 가장 많이 사용되고 있는 콘크리트 바닥면 처리 마감재로는 에폭시수지, 우레탄수지, 비닐수지 등을 주제로 하는 합성수지 도료형 마감재가 있으며, 상기 에폭시 및 우레탄 수지는 굴곡성, 신축성, 방진성, 내오염성이 우수하고, 작업성, 속건성이 우수할 뿐만 아니라 초기 접착력이 매우 탁월하며, 내수성이 우수하고 다량의 각종 충진제의 사용이 가능한 이점이 있다.

그러나 에폭시, 우레탄계 바닥재는 대부분 휘발성 유기화합물이 포함된 제품으로 시공시에 작업자의 작업환경 위험, 시공후 잔여 용제의 계속적인 휘발로 인한 시공자 및 이용자의 장기적 위험 노출과 같은 인체에 대한 치명적 악영향 문제가 있을 뿐만 아니라 휘발성 용제로 인한 작업시 높은 화재 발생요인 및 시공 후 화재에 매우 취약하며, 화재시 다량의 유독한 가스 발생 등으로 자칫 대형 사고를 부를 수 있는 화재의 문제가 있다.

특히, 에폭시계 바닥재는 비스페놀 A와 휘발성 환경유해화합물(VOCs 44mg/kg)이 다량 발생되고 중금속인 납성분(70mg/kg)을 다량 함유하고 있어 인체에 심각한 영향을 주며(유방암, 발기부진, 고환암, 특히 임산부에게 치명적임), 환경유해화합물(VOCs)의 수치는 기준치(4mg/kg)를 11배나 넘는 수치로 이러한 성분들은 화재시 유독가스를 배출해 많은 인명피해를 초래하는 문제점을 안고 있으므로 주차장 등에 이러한 유기계 바닥재 사용이 규제되고 있다.

또한 상기 에폭시, 우레탄계 바닥재는 표면 내수성은 우수하나 수압에 약해 박리가능성이 있고, 콘크리트와 함수율과 신축율이 달라 장기 접착력에 문제가 있으며, 인위적인 색상 및 디자인이 단순하고 자외선 및 수분에 약해 외부사용에 문제가 있을 뿐만 아니라 영상 5도 이상에서 시공해야 하는 문제가 있다.

즉, 상기 에폭시, 우레탄계 바닥재는 다음 그림과 같이 콘크리트면 거동에 의한 저항성이 부족하고, 바닥재 자체가 가지고 있는 접착특성에 의하여 콘크리트 바닥면에 단순히 접착된 상태만을 유지하므로 시간이 경과함에 따라 무기계인 시멘트 바닥면과의 파단, 박리, 탈락현상이 발생하며, 열변화에 적응력이 떨어져 고온 및 물을 사용하는 장소에서는 수분의 증발압력에 의한 시공부위 들뜸(부풀어 오름)현상이 발생하고, 가연성 재료를 사용함으로써 화재발생시 인화점이 확산되는 위험성이 상존할 뿐만 아니라 통기성이 없고, 탄성계수 차이에 의하여 2차적인 열화현상을 가속시키고 있다.

<에폭시계 바닥재의 박리, 탈락, 부풀음 현상>

<우레탄계 바닥재의 탈락현상>

상기 에폭시, 우레탄계 바닥재의 환경적, 물성적 문제점을 해결하고, 주차장 바닥 등의 분진 발생을 막기 위한 재료로써 시멘트 성분에 색상을 부여하기 위한 안료와 몇 가지 첨가제를 첨가한 시멘트계 칼라 하드너가 사용되고 있는 바, 가격이 저렴하고 일괄 시공으로 공기를 단축할 수 있는 잇점이 있으나, 표면 평활성이 없고, 수분 침투가 용이할 뿐만 아니라 다음 그림에서 나타나는 바와 같이, 도포 후 일정시기가 지난 후에는 안료의 분진화 및 색상변화(탈색)와 백화현상이 발생하는 문제점이 있다.

<시멘트계 칼라 하드너 탈락 및 백화현상>

전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 최근에는 친환경 무기계 바닥재가 많이 개발되고 있는바, 그 주요 바닥재들을 살펴 보면 다음과 같다.

한국등록특허 제873051호에는 시멘트 혼화용 고무 라텍스 수성 에멀젼 및 무기질 칼라 파우더를 1:4~1:4.5의 중량비로 포함하고, 상기 무기질 칼라 파우더가 백시멘트 35∼50 중량%, 천연 또는 인조 규사 40∼48중량%, 마이크로 실리카, 석회, 금강사(미분), 탄산칼슘, 점토, 구형 실리카(마이크로 쉘 형태) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종의 무기 충진제 5∼10 중량%, 알루미나 시멘트 0.1∼10 중량%, 무수석고 0.1∼8 중량%, 메타 카올린 2∼10 중량%, 천연 화이바, 미세점토 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종의 점성 안정제 0.2∼1 중량%, 분산제 0.2∼0.7 중량%, 소포제 0.2∼0.5 중량%, 경화 촉진제 0.1∼0.2 중량%, 지연제 0.1∼0.2중량%, 및 무기안료 0.5∼5 중량%를 포함하는 무기계 폴리머 수지몰탈 마감재 조성물이 개발되어 있다.

한국등록특허 제803970호에는 (A) 백시멘트 25∼60 중량% 및 규사 40∼75 중량%의 합 100 중량부에 대해, 충진재 5∼10 중량부, 알루미나 시멘트 2∼10 중량부, 무수석고 1∼8 중량부, 메탈카올린(백색기) 1∼5 중량부, 증점제 0.05∼0.2 중량부, 소포제 0.1∼0.2 중량부, 경화 촉진제 0.1∼0.2 중량부, 지연제 0.1∼0.2 중량부, 및 무기안료 1∼5 중량부를 포함하는 무기계 분말; 및 (B) 시멘트 혼화용 고무 라텍스, 시멘트 혼화용 수지 에멀젼 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종의 수성 에멀젼 수지를 포함하되, 상기 무기계 수성 폴리머수지 몰탈 조성물은 수성 에멀젼 수지와 무기계 분말은 1:4∼1:4.5의 중량비로 포함하는 것인 무기계 수성 폴리머수지 몰탈 조성물이 공지되어 있다.

또한, 한국등록특허 제874657호에는 우레탄 프리폴리머 18~22중량%, 폴리올 7~11중량%, 물 6~8중량% 및 분체 65~69중량%로 구성되는 친환경 습윤 경화형 유·무기 복합 산업용 바닥재 조성물에 있어서, 상기 분체는 백시멘트 45~46중량%, 규사 11~12중량%, 수산화칼슘 3~4중량%, 탄산칼슘 3~3.5중량% 및 이산화크롬 3~3.5중량%로 구성되는 것을 특징으로 하는 친환경 습윤 경화형 유·무기 복합 산업용 바닥재 조성물이 공지되어 있다.

또한, 한국등록특허 제118356호에는 80중량%의 분말상태의 중도용 무기질 컬러 모르타르 혼합물과, 20중량%의 희석제를 함유하되, 상기 분말상태의 중도용 무기질 컬러 모르타르 혼합물은 23.53중량% 내지 33.90중량%의 시멘트와, 40.08중량% 내지 54.05중량%의 규사분말과, 6.50중량% 내지 8.80중량%의 팽창제와, 0.01중량% 내지 0.03중량%의 증점제와, 0.02중량% 내지 0.04중량%의 소포제와, 4.81중량% 내지 6.50중량%의 무수석고와, 4.57중량% 내지 6.38중량%의 중탄과, 0.60중량% 내지 0.81중량%의 크랙방지제와, 0.68중량% 내지 0.92중량%의 유동화제와, 0.06중량% 내지 0.08중량%의 지연제와, 0.01중량% 내지 0.03중량%의 촉진제와, 2.93중량% 내지 3.45중량%의 안료를 함유하는 것을 특징으로 하는 중도용 무기질 컬러 바닥재 조성물이 공지되어 있다.

그러나 상기 특허기술들도 모두 무기계 또는 시멘트를 주제로 하거나 우레탄을 사용한 것이어서 바닥재 자체가 가지고 있는 접착력에 의하여 콘크리트 바닥면에 단순히 접착된 상태만을 유지하므로 시간이 경과함에 따라 바닥면과의 파단, 박리, 탈락현상이 발생하며, 시멘트계의 특성상 표면 평활성이 없고, 수분 침투가 용이하며, 도포 후 일정시기가 지난 후에는 분진화 및 탈색, 백화현상을 근본적으로 해결하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 종래의 합성수지계 및 시멘트계 바닥마감재의 문제점을 해결하기 위하여 유기계 합성수지 바인더 사용을 최소화하고, 무기계 분말과 아크릴 에멀젼을 사용하여 콘크리트 바닥체와 일체화시킴으로써 시간의 경과에 따라 발생할 수 있는 바닥재의 문제점인 박리, 탈락, 열화현상을 방지하고 셀프레벨링성을 향상시켜 시공성, 보수용이성, 외관향상 및 경제성을 향상시킨 친환경 무기 복합 바닥재 조성물 및 이를 이용한 시공방법을 제공하는 것을 해결하려는 과제로 한다.

본 발명은 초미립 시멘트 : 고로슬래그 분체 : 풍쇄슬래그 분체가 중량비 1:1:1로 혼합된 무기바인더 100중량부에 대하여, 알루미나 : 무수석고 : 메타카올린 : 무기안료가 중량비 1:1:1:1로 혼합된 무기계 첨가제 10~20중량부, 아크릴 합성수지 에멀젼 120~150중량부, 불투명 고분자수지 10~20중량부, 증점제 3~10중량부, 발수제 3~10중량부, 유동화제 2~5중량부, 소포제 2~5중량부, 분산제 1~2중량부, 경화촉진제 1~2중량부를 포함하여 구성되는 친환경 무기 복합 바닥재 조성물을 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.

또한, 본 발명은 콘크리트 바닥체 표면에 2~5mm의 두께로 상기 친환경 무기 복합 바닥재 조성물을 도포하여 친환경 무기 복합 바닥재층을 형성하는 1-코트 타입 시공방법을 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.

또한, 본 발명은 메틸메타크릴레이트(MMMA)수지 40~50중량부, 알루미나 시멘트 30~40중량부, 과산화물계 경화제 2~3중량부를 포함하여 구성되는 프라이머를 바닥면에 도포하여 프라이머층을 형성하는 제1단계; 초미립 시멘트 : 고로슬래그 분체 : 풍쇄슬래그 분체가 중량비 1:1:1로 혼합된 무기바인더 100중량부에 대하여, 알루미나 : 무수석고 : 메타카올린 : 무기안료가 중량비 1:1:1:1로 혼합된 무기계 첨가제 10~20중량부, 아크릴 합성수지 에멀젼 120~150중량부, 불투명 고분자수지 10~20중량부, 증점제 3~10중량부, 발수제 3~10중량부, 유동화제 2~5중량부, 소포제 2~5중량부, 분산제 1~2중량부, 경화촉진제 1~2중량부를 포함하여 구성되는 친환경 무기 복합 바닥재 조성물을 상기 프라이머층 위에 도포하여 친환경 무기 복합 바닥재층을 형성하는 제2단계; 상기 친환경 무기 복합 바닥재층 위에 아크릴계 상도조성물을 도포하여 상도층을 형성하는 제3단계;를 포함하여 구성되는 3-코트 타입 시공방법을 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.

본 발명은 콘크리트 바닥체와의 일체성을 높이는 무기계 바안더를 이용하고, 기존의 유기계 바닥마감재(에폭시, 우레탄계 등)의 단점인 박리, 탈락, 장기접착성 저하, 열화, 시공성 불량 등의 단점을 보완하여 내마모성, 방수성, 장기접착성, 습윤접착성, 내오염성, 방화성, 환경친화성, 외관을 향상시키는 현저한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 친환경 무기 복합 바닥재 조성물을 이용한 1-코트 타입 시공방법을 나타낸 작업도
도 2는 본 발명의 친환경 무기 복합 바닥재 조성물을 이용한 3-코트 타입 시공방법을 나타낸 작업도
도 3은 본 발명의 친환경 무기 복합 바닥재 조성물을 이용한 1-코트 타입 시공순서를 나타낸 시공사진
도 4 내지 도 8은 본 발명의 친환경 무기 복합 바닥재 조성물을 이용한 바닥재 시공완료 사진

본 발명의 친환경 무기 복합 바닥재 조성물은 초미립 시멘트 : 고로슬래그 분체 : 풍쇄슬래그 분체가 중량비 1:1:1로 혼합된 무기바인더 100중량부에 대하여, 알루미나 : 무수석고 : 메타카올린 : 무기안료가 중량비 1:1:1:1로 혼합된 무기계 첨가제 10~20중량부, 아크릴 합성수지 에멀젼 120~150중량부, 불투명 고분자수지 10~20중량부, 증점제 3~10중량부, 발수제 3~10중량부, 유동화제 2~5중량부, 소포제 2~5중량부, 분산제 1~2중량부, 경화촉진제 1~2중량부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 친환경 무기 복합 바닥재 조성물을 이용한 바닥재 시공방법은 콘크리트 바닥체 표면에 2~5mm의 두께로 상기 친환경 무기 복합 바닥재 조성물을 도포하여 친환경 무기 복합 바닥재층을 형성하는 1-코트 타입 시공방법을 기술구성의 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 친환경 무기 복합 바닥재 조성물을 이용한 바닥재 시공방법은 메틸메타크릴레이트(MMMA)수지 40~50중량부, 알루미나 시멘트 30~40중량부, 과산화물계 경화제 2~3중량부를 포함하여 구성되는 프라이머를 바닥면에 도포하여 프라이머층을 형성하는 제1단계; 초미립 시멘트 : 고로슬래그 분체 : 풍쇄슬래그 분체가 중량비 1:1:1로 혼합된 무기바인더 100중량부에 대하여, 알루미나 : 무수석고 : 메타카올린 : 무기안료가 중량비 1:1:1:1로 혼합된 무기계 첨가제 10~20중량부, 아크릴 합성수지 에멀젼 120~150중량부, 불투명 고분자수지 10~20중량부, 증점제 3~10중량부, 발수제 3~10중량부, 유동화제 2~5중량부, 소포제 2~5중량부, 분산제 1~2중량부, 경화촉진제 1~2중량부를 포함하여 구성되는 친환경 무기 복합 바닥재 조성물을 상기 프라이머층 위에 도포하여 친환경 무기 복합 바닥재층을 형성하는 제2단계; 상기 친환경 무기 복합 바닥재층 위에 아크릴계 상도조성물을 도포하여 상도층을 형성하는 제3단계;를 포함하여 구성되는 3-코트 타입 시공방법을 기술구성의 특징으로 한다.

상기와 같은 무기바인더, 무기첨가제, 아크릴 에멀젼, 불투명 고분자수지 및 기타 첨가제들은 기온변화에서 오는 수축과 팽창에 의해 야기되는 박리현상을 방지하고 바닥면과 바닥마감재의 서로 다른 함유수분에 따른 들뜸현상을 근본적으로 해결하며, 그외 여러가지 물성을 향상시키도록 바닥재 조성성분의 최적함량범위를 갖도록 제어된 것이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 친환경 무기 복합 바닥재 조성물을 이용한 1-코트 타입 시공방법을 나타낸 작업도이고, 도 2는 본 발명의 친환경 무기 복합 바닥재 조성물을 이용한 3-코트 타입 시공방법을 나타낸 작업도이며, 도 3은 본 발명의 친환경 무기 복합 바닥재 조성물을 이용한 1-코트 타입 시공순서를 나타낸 시공사진이며, 도 4 내지 도 8은 본 발명의 친환경 무기 복합 바닥재 조성물을 이용한 바닥재 시공완료 사진이다.

본 발명에 따른 친환경 무기 복합 바닥재 조성물은 무기바인더, 무기첨가제, 아크릴 에멀젼, 불투명 고분자수지 및 기타 첨가제들을 포함하여 구성된다.

무기바인더는 초미립 시멘트 : 고로슬래그 분체 : 풍쇄슬래그 분체가 중량비 1:1:1로 혼합되어 구성된 것을 사용한다.

상기 초미립 시멘트는 그 블레인(Blaine) 분말도가 4,500-7,000㎠/g으로 일반 보통 포틀랜드 시멘트의 블레인 분말도 약 2,800-3,500㎠/g과 비교하여 매우 미세하므로 물과 접촉하여 일반 시멘트보다 수화반응이 빠르기 때문에 초기강도를 증진시킬 뿐만 아니라 강도 내구성도 뛰어나다.

따라서 본 발명에 상기 초미립 시멘트를 바닥재의 강도 및 우수한 색상발현과 에트린가이트에트린가이트(Ettringite) 수화물 생성의 안정성을 높이기 위해 사용하며 상기 조성중량비 이하로 사용하면 강도가 낮아지고 상기 조성중량비를 초과하여 사용하면 색상이 어두워지거나 백색도가 떨어져 색상발현이 고르지 못하다.

상기 고로슬래그 분체는 그 블레인(Blaine) 분말도가 7,000-10,000㎠/g 정도인 잠재수경성의 무기질계 분체로 시멘트 경화체의 강도를 증진시키며 시멘트 경화체의 수화조직을 치밀하게 하여 화학저항성과 내구성을 증대시키며 유동성과 초속경성을 증진시키는데 상기 조성중량비 이하로 사용하면 강도가 낮아지고 상기 조성중량비를 초과하여 사용하면 점도가 증가하여 작업성에 문제가 있게 된다.

상기 풍쇄슬래그 분체는 작은 물입자가 혼입된 공기를 일정한 송풍압력으로 분무하여 분무지역을 형성하고 상기의 분무지역에 용융상태의 제강슬래그를 직접 통과시키는‘아토마이징 공정’을 통해 스피넬구조를 갖는 강도와 경도가 매우 높은 구형의 결정체로서 입경이 0.001～5.0mm까지 다양한 크기로 생성되는데 특히 입도분포는 0.1～2.5mm범위가 90%를 점유하고 있으므로 입도분포가 매우 균일하다.

또한, 풍쇄슬래그 분체는 기존 제강슬래그 또는 고로슬래그에 비해 팽창성이 없어 안전하고 강도가 훨씬 높아 파손의 염려가 없으며 더 무거운 하중으로 압밀성이 우수하고 구형의 형상으로 투수성이 좋을 뿐만 아니라 구조상 치밀한 조직을 만들 수 있는 많은 장점을 가지며, 본 발명에서 풍새슬래그를 상기 조성중량비 이하로 사용하면 강도 및 압밀성이 낮아지고 상기 조성중량비를 초과하여 사용하면 작업성 및 경제성이 문제가 된다.

상기 무기첨가체로는 알루미나 : 무수석고 : 메타카올린 : 무기안료가 중량비 1:1:1:1로 혼합된 것을 사용한다.

상기 알루미나(산화알루미늄)는 CaO ·Al2O3 및 5CaO ·3Al2O3이 주성분으로 현재 일반적으로 사용되고 있는 포틀랜드 시멘트의 문제점인 황산 이온에 침식되기 쉬운 문제가 전혀 없고, 내식성 및 내화성 등이 상기 포틀랜드 시멘트보다 우수하므로 바닥재의 부식 및 침식방지를 위해 사용하며, 상기 조성중량비 이하로 사용하면 내식성에 문제가 있고, 상기 조성중량비를 초과하여 사용하면 작업성 및 경제성이 문제가 된다.

상기 무수석고는 화학성분은 CaSO4이고, 보통 괴상·섬유상·입상 등을 이루며, 쪼개짐은 서로 직각으로 교차하여 3방향으로 완전하므로 압축강도를 증가시키기 위하여 사용하며 그 함량이 상기 조성비 미만이면 도막이 치밀하지 못하고 강도가 저하되는 문제가 발생하고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 도막에 균열이 발생하는 문제가 발생한다.

상기 메타카올린은 filler, 내화물, 고무, 페인트, 화학, 제약 등 폭 넓게 사용 가능한 카올린을 특수 처리하여 콘크리트용 혼화재료로 제조한 것으로서 단기적으로 ettringite의 생성과 시멘트 중의 C3S의 활성화로 초기강도가 증가되며 중장기적으로 시멘트의 수산화칼슘과의 포졸란 반응으로 압축강도 및 내구성을 향상시키는 역할을 한다.

또한 상기 메타 카올린은 고로슬래그, 풍쇄슬래그와 달리 산업 폐 부자재가 아닌 천연 고령토를 소성한 제품으로, 색상도 백색이어서, 다양한 색상 연출이 가능한 이점이 있으므로 이러한 메타카올린의 함량은 전술한 바의 효과를 충분히 확보하기 위해 상기 중량비로 사용하는 것이 바람직하다.

상기 무기 안료로는 본 발명에서 한정하지 않으며, 이 분야에서 공지된 바의 모든 무기안료가 가능하며, 대표적인 성분으로 크롬산납염, 이산화티타늄(TiO2) 또는 산화철그린(Iron Oxide Green) 및 산화철레드(Iron Oxide Red) 등에서 선택, 혼합하여 사용하고 그 함량은 상기 중량비로 사용하는 것이 바람직하다.

상기 아크릴 합성수지 에멀젼은 바닥재의 수성 유기계 바인더로서 아크릴계 모노머 180~220중량부와; 관능성 모노머 180~220중량부와; 공중합 가능한 모노머 30~50중량부와; 탈이온수 400~500중량부와; 비이온성 유화제 2~16중량부와; 중합개시제 0.8~1.5중량부와; 중합촉진제 0.8~1.5중량부 및 중화제 3~5중량부를 포함하여 조성되는 것을 사용한다.

상기 아크릴 합성수지 에멀젼 제조방법을 상세히 설명하면, 용제로서 물 200~250중량부, 비이온성 유화제 1~10중량부, 아크릴계 모노머 180~220중량부, 관능성 모노머 180~220중량부 및 공중합 가능한 모노머 30~50중량부를 배합기내에서 배합, 교반하여 유화시키고, 반응기내에 질소가스를 주입하여 60 내지 70℃로 승온시킨다.

다음, 반응기내에 물 200~250중량부 및 비이온성 유화제 1~6중량부와 중합개시제 0.3~0.5중량부 및 중합촉진제 0.3~0.5중량부를 투입, 교반하면서 70 내지 80℃로 승온시킨 후, 중합온도 70 내지 80℃에서 배합기내의 유화물과 중합개시제 0.5~1중량부, 중합촉진제 0.5~1중량부를 반응기내에 drop방식으로 적하하면서 5~8시간 동안 중합시킨다.

다음, 중합온도 70~80℃에서 2~3시간 숙성을 유지하면서 질소주입을 차단한 후 50~60℃로 냉각한 다음 중화제를 투입하고 중합을 완료하여 아크릴 에멀젼을 수득한다.

상기 방법은 유화 중합을 진행시키는 데 필요한 배합기, 교반장치, 중합온도 조절수단, 예를 들어, 중합 반응기 내의 온도를 측정하여 그에 따라 중합 반응기를 가열량을 조절하는 온도 제어 장치가 구비된 스팀 자켓(steam jacket), 온수 자켓(hot water jacket), 전열장치(electric heating device), 기타 본 발명이 속하는 기술 분야에서 공지된 임의의 가열 수단, 응축기(condenser)가 구비되고, 중합 반응기 내의 분위기를 불활성 질소 분위기로 만들고 유지하기 위한 질소 퍼지(purge) 수단이 구비된 중합 반응기내에서 수행된다.

중합시간은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 5~8시간의 범위가 적당하며, 더욱 바람직하게는 약6시간의 범위가 좋다. 중합시간은 이 범위보다 너무 짧거나 너무 길면, 중합율의 저하나 생산성의 저하를 초래하여 바람직하지 못하다.

상기 불투명 고분자(opaque polymer)수지는 중공구조(void core/sheath)를 갖는 라텍스(latex)형 합성수지 안료(plastic pigment)로서 단일 입자들내에 미세 기공(microvoid)이 각각 형성되어 있으며 입경이 균일하고 입자들이 분리된(discrete) 상태를 나타내는 특징이 있다.

이러한 불투명 고분자수지는 수성페인트와 혼합하여 도막을 형성시킬때 경질(hard)의 외피를 가지므로 페인트의 피막형성 수지(binder resin)처럼 용화(coalesce)되지 않고, 그 원래의 중공구조를 유지하므로, 필름을 형성하지 않는(non-film fonning) 성질을 가지고 있다.

또한, 상기 불투명 고분자수지는 Styrene-Acrylic polymer 외피막(shell)과 중공으로 구성되어 있으며, 에멀젼(Emulsion)상태에서는 중공(core)이 물로 차있는 상태로 있다가 수성페인트와 혼합사용되고 건조하게 되어 페인트 도막이 형성될 때에는 중공(core)에 들어있는 물이 외피막을 빠져나와 증발되고, 중공은 공기로 차게 되어 미세 기공(microvoid)을 형성하는 중공구조가 된다.

따라서 상기 중공속의 공기와 이를 둘러싼 외피막(shell)의 굴절율의 차이로 인하여 입사하는 빛을 효과적으로 산란시키므로 불투명 고분자수지(opaque polymer)의 역할을 하게 된다. 이와 같은 중공구조(void core)를 갖는 불투명 고분자 수지는 속이찬(filled core) 구조의 합성수지안료들보다 훨씬 효과적으로 빛을 산란시키므로 단위중량당 불투명성 및 은폐력의 효과가 크다

상기 불투명 고분자 수지는 도료의 백색도와 은폐력향상을 위해 평균입자경이 0.4 - 0.5 um인 미세입자가 바람직하며, 사용량은 10~20중량부 사용하는 것이 바람직하며, 이산화티타늄과 크기가 비슷하여 배합시 이산화티타늄을 분산시킴으로서 이산화티타늄이 응집되지 않게 하고 이산화티타늄의 성능을 증가시키는 장점이 있으나 상기 중량부 범위를 초과하면 경제성에 문제가 있게 된다.

기타 첨가제로서 증점제, 발수제, 유동화제, 소포제, 분산제, 경화촉진제 등을 사용한다.

증점제는 바닥재 조성물의 점도를 조절하여 바닥재의 시공을 용이하게 한다. 본 발명에서 사용되는 증점제는 종래의 화학물질(농축)이 아닌 천연재료로 이루어진 천연 증점제로 천연화이바와 활성점토가 혼합된 조성을 가지며, 바닥재의 증점 효과와 더불어 각 조성의 분리를 방지하고, 보수성 부여 및 작업시간 확보할 뿐만 아니라 윤활성, 미장성, 응집성 부여에 의한 작업성 개선하는 잇점이 있다.

상기 증점제를 10중량부 초과 사용하면 점도가 증가되어 작업성이 떨어져서 바람직하지 못하고, 상기 증점제를 3중량부 미만 사용하면 점도가 떨어져서 작업성은 좋으나 접착강도가 떨어져서 층분리가 발생하므로 바람직하지 못하다

상기 발수제는 Silane이 주성분인 에멀젼 타입의 수분산성 건축용 발수제(수성발수제)를 사용하는데, 기존 유성 발수제의 화재위험, 수도권 대기질 관리법에 의한 환경부의 규제 등을 해결하고, 우수한 통기성 및 침투조밀성으로 건물의 내구성을 향상시키기 위해 사용하며, 상기 발수제를 3중량부 미만 사용하는 경우에는 발수효과가 미흡하며, 10중량부 초과사용시 바닥재의 접착강도에 문제가 발생한다.

상기 유동화제는 2~5중량부 사용하는 것이 바람직한데, 5중량부 초과 사용하면 유동성이 증가되어 작업성이 양호하나, 경화시간이 증가되어 작업능률이 떨어져서 바람직하지 못할 뿐만 아니라, 무기바인더 및 무기첨가제가 침전되어 바람직하지 못하고, 상기 유동화제를 2중량부 미만 사용하면 유동성이 떨어져서 작업능률을 향상시킬 수 없어 바람직하지 못하다.

상기 분산제는 입자들이 조성물 내에 서로 뭉치지 않고 균일하게 존재시키는 역할을 한다. 이러한 분산제는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 이 분야에서 통상적으로 사용하는 분산제이면 어느 것이든 가능하다. 상기 분산제의 함량이 상기 범위 미만이면 전술한 바의 분산제로서의 효과를 발휘할 수 없고, 상기 범위를 초과하더라도 효과상 더 이상 증대가 없어 비경제적이므로, 상기 범위 내에서 적절히 사용한다.

상기 소포제는 마감재 조성물의 기포발생을 억제하기 위한 것으로서 이러한 기포에 의해 바닥재 조성물의 점도가 저하되며 도막을 형성하는 경우 접착능이 저하되고, 기포에 의해 도막 표면에 틴트(tint) 등이 발생하여 물성이 저하되고, 강도가 저하되는 등의 문제를 야기하므로 상기 중량부 범위내에서 사용하는 것이 기포발생 억제에 바람직하다.

상기 경화촉진제는 본 발명에 따른 바닥재 조성물을 시공한 후 경화속도를 촉진하기 위해 사용한다. 이러한 경화 촉진제는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 이 분야에서 통상적으로 사용하는 경화 촉진제면 어느 것이든 가능한데, 상기 경화촉진제의 함량은 1~2중량부가 바람직하며, 그 함량이 상기 범위 미만이면 경화촉진제 사용에 따른 효과를 확보할 수 없고, 상기 범위를 초과하여 사용하더라도 효과상큰 차이가 없을 수 있으며, 경우에 따라 도포 전에 너무 빨리 경화하는 문제가 발생할 우려가 있다.

상기 첨가제들 외에 본 발명에 따른 조성물에는 추가로 커플링제, 레벨링제, 방유제, 안정제, 방부제, 녹 제거제 등의 첨가제를 첨가할 수도 있다.

한편, 본 발명에 따른 친환경 무기 복합 바닥재 조성물을 이용한 바닥재 시공방법은 콘크리트 바닥체 표면에 2~5mm의 두께로 상기 친환경 무기 복합 바닥재 조성물을 도포하여 친환경 무기 복합 바닥재층을 형성하는 1-코트 타입으로 시공한다.

먼저, 바닥체 표면을 깨끗이 한 다음, 완전히 건조시킨 후, 본 발명에 따른 친환경 무기 복합 바닥재 조성물을 2~5mm의 두께로 도포하여 1-코트 타입 친환경 무기 복합 바닥재층을 형성하고, 경화시킨다. 경화시에는 직사일광이나 바람 등에 의한 급속한 경화를 피하며, 경화 초기에는 충격·진동 등의 영향을 주지 않도록 한다.

또한, 또 다른 시공 실시예로 본 발명의 친환경 무기 복합 바닥재 조성물을 이용한 바닥재 시공방법은 메틸메타크릴레이트(MMMA)수지 40~50중량부, 알루미나 시멘트 30~40중량부, 과산화물계 경화제 2~3중량부를 포함하여 구성되는 프라이머를 바닥면에 도포하여 프라이머층을 형성하는 제1단계; 초미립 시멘트 : 고로슬래그 분체 : 풍쇄슬래그 분체가 중량비 1:1:1로 혼합된 무기바인더 100중량부에 대하여, 알루미나 : 무수석고 : 메타카올린 : 무기안료가 중량비 1:1:1:1로 혼합된 무기계 첨가제 10~20중량부, 아크릴 합성수지 에멀젼 120~150중량부, 불투명 고분자수지 10~20중량부, 증점제 3~10중량부, 발수제 3~10중량부, 유동화제 2~5중량부, 소포제 2~5중량부, 분산제 1~2중량부, 경화촉진제 1~2중량부를 포함하여 구성되는 친환경 무기 복합 바닥재 조성물을 상기 프라이머층 위에 도포하여 친환경 무기 복합 바닥재층을 형성하는 제2단계; 상기 친환경 무기 복합 바닥재층 위에 아크릴계 상도조성물을 도포하여 상도층을 형성하는 제3단계;를 포함하여 구성되는 3-코트 타입으로 시공한다.

먼저, 콘크리트 바닥표면에 프라이머 처리하여 프라이머층을 형성한다. 상기 프라이머는 메틸메타크릴레이트(MMMA)수지 40~50중량부, 알루미나 시멘트 30~40중량부, 과산화물계 경화제 2~3중량부를 포함하여 구성되는 것으로 속경성이며, 바닥표면에 침투하여 모체를 강화시켜주고, 기공을 차단하여 시공시 바탕면의 흡수율을 일정하게 유지시켜주며, 시공성을 향상시킬뿐만 아니라 표면 강도와 접착력을 증진시키는 역할을 하고, 바닥표면에 0.5~1mm 두께로 도포하는 것이 바람직하다.

다음으로 초미립 시멘트 : 고로슬래그 분체 : 풍쇄슬래그 분체가 중량비 1:1:1로 혼합된 무기바인더 100중량부에 대하여, 알루미나 : 무수석고 : 메타카올린 : 무기안료가 중량비 1:1:1:1로 혼합된 무기계 첨가제 10~20중량부, 아크릴 합성수지 에멀젼 120~150중량부, 불투명 고분자수지 10~20중량부, 증점제 3~10중량부, 발수제 3~10중량부, 유동화제 2~5중량부, 소포제 2~5중량부, 분산제 1~2중량부, 경화촉진제 1~2중량부를 포함하여 구성되는 친환경 무기 복합 바닥재 조성물을 상기 프라이머층 위에 도포하여 친환경 무기 복합 바닥재층을 형성하는데 상기 바닥재층의 두께는 2~5mm의 두께로 한다.

다음으로 상기 친환경 무기 복합 바닥재층 위에 아크릴계 상도조성물을 도포하여 상도층을 형성하는데, 상기 아크릴계 상도조성물은 통상의 상도조성물로서 본 발명에서는 특별히 제한되지 않는다.

<실시예 >

1. 아크릴 에멀젼의 제조

배합기내에 탈이온수 250.0g, 폴리옥시에틸렌 이소옥틸페닐 에테르(Polyoxyethylene isooctylphenyl ether) 10g, 2-에틸헥실아크릴레이트(2-Ethyhexylacrylate; 2-EHA) 200.0g, 글리시딜(메타)아크릴레이트(Glycidylmethacrylate; GMA) 250.0g, 메타크릴산(MAA) 40.0g을 투입하고 배합, 교반하여 유화시켰다.

온도계, 교반기, 적하 로트, 질소 도입관 및 환류 냉각기를 구비한 유리제 반응 용기내를 질소 치환하고, 질소 분위기하에, 65℃로 승온시키고, 반응용기내에 탈이온수 250.0g 및 폴리옥시에틸렌 이소옥틸페닐 에테르(Polyoxyethylene isooctylphenyl ether) 5g과 과황산암모늄(Ammonium persulfate) 0.5g 및 메타이아황산나트륨(Sodium Metabissulfate) 0.5g을 투입, 교반하면서 75℃로 승온시켰다.

다음에, 중합온도 75℃에서 배합기내의 유화물과 과황산암모늄(Ammonium persulfate) 1g 및 메타이아황산나트륨(Sodium Metabissulfate) 1g을 반응기내에 drop방식으로 적하하면서 6시간 동안 중합시킨 후, 중합온도 75℃에서 2시간 숙성을 유지하면서 질소주입을 차단하고, 50℃로 냉각한 다음 암모니아를 투입하여 중화한 후 중합을 완료하여 아크릴 에멀젼을 수득하였다.

2. 무기바인더 및 무기첨가제 제조

초미립 시멘트 : 고로슬래그 분체 : 풍쇄슬래그 분체가 중량비 1:1:1로 혼합된 무기바인더 100g을 혼합기에 넣고, 알루미나 : 무수석고 : 메타카올린 : 무기안료(TiO2)가 중량비 1:1:1:1로 혼합된 무기계 첨가제 20g을 혼합기에서 혼합하여 골고루 섞이도록 충분히 교반하여 무기바인더 및 무기첨가제 120g을 제조하였다.

3. 바닥재 조성물의 제조

상기 제조된 아크릴 에멀젼 120g을 교반기에 넣고 500rpm으로 30분간 교반한 후 상기 무기바인더 및 무기첨가제 120g을 혼합하여 저속 전동믹서(500rpm이하)를 이용하여 30분간 교반 혼합하였다. 그 후 상기 혼합물에 불투명 고분자수지(SNOWTEX, 영주양행) 15g, 증점제(bentone) 5g, 발수제(CT110, 건설화학) 5g, 유동화제(씨카멘트 FF86) 5g, 소포제(BYK-163) 5g, 분산제(ADEKANOL C-101) 2g, 경화촉진제(리튬카보네이트:FMC Coporation) 2g을 첨가하고 다시 500rpm으로 30분간 교반하여 본 발명에 따른 친환경 무기 복합 바닥재 조성물을 제조하였다.

< 시험예 >

1. 물리적 특성시험

상기 바닥재 조성물을 교반한 후 콘크리트시편에 300×300×1.5㎜로 도포한 후 표준 상태에서 28일 동안 상온에서 대기 양생 후 탈형하여 표준 상태에서 4일 이상 경과시켜 도막 시편을 제작하고, KS F 4041 압축강도시험, KS F 2561 부착강도시험, KS F 2429 마모저항시험, KS F 2221 내충격성시험, KS F 2408 휨강도시험방법에 따라 시험하고 결과를 다음 표에 나타내었다.

시험항목	산업용 기준	실시예
압축강도(N/mm2)	28.0 이상	40
부착강도(N/mm2)	1.2 이상	2.0
휨강도(N/mm2)	6.0 이상	10.9
내마모성(mg/mm2)	0.15 이하	0.14
내충격성	갈라짐 및 벗겨짐 없을 것	갈라짐 및 벗겨짐 없음

2. 기존제품과 특성비교

구분	특성	본 발명	우레탄계바닥재	에폭시계바닥재
환경성	포름알데히드	불검출	다량검출	다량검출
	휘발성유기화합물	불검출	다량검출	다량검출
	중금속	불검출	다량검출	다량검출
	가소제	사용안함	사용	사용
제품형태	성상	2액형	2액형	2액형
	용매	물	유기용제	유기용제
	냄새/작업환경	없음/우수함	있음/유해환경	있음/유해환경
시공성	가사시간	우수	보통	보통
	작업시간	단기(연속식)	장기(회분식)	장기(회분식)
	시공성	탁월	보통	보통
	경화시간(공기)	빠름/속건성	늦음	늦음
가공물성	계면접착력	우수	보통	보통
	내마모성	우수	우수	우수
	내구성	우수	우수	우수
	난연성	우수	보통	보통
	내충격성	우수	우수	우수
경제성	시공능력	대량시공	소량시공	소량시공
	시공방법	스프레이	스프레이	스프레이
	양생시간	24시간	24시간	24시간
	유지보수비용	적음	많음	많음

상기 물리적 특성시험 및 기존제품과의 특성 비교에서 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 친환경 무기 복합 바닥재는 압축강도, 부착강도, 내마모성, 내충격성휨강도에 있어서 우수함을 알 수 있으며, 기존 제품과 비교하여 환경성 등의 모든 면에서 우수함을 알 수 있었다.

1 : 콘크리트 바닥체 2 : 프라이머층
3 : 바닥재층 4 : 상도층

Claims (5)

1. 초미립 시멘트 : 고로슬래그 분체 : 풍쇄슬래그 분체가 중량비 1:1:1로 혼합된 무기바인더 100중량부에 대하여, 알루미나 : 무수석고 : 메타카올린 : 무기안료가 중량비 1:1:1:1로 혼합된 무기계 첨가제 10~20중량부, 아크릴 합성수지 에멀젼 120~150중량부, 불투명 고분자수지 10~20중량부, 증점제 3~10중량부, 발수제 3~10중량부, 유동화제 2~5중량부, 소포제 2~5중량부, 분산제 1~2중량부, 경화촉진제 1~2중량부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 친환경 무기 복합 바닥재 조성물
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 아크릴 합성수지 에멀젼은 아크릴계 모노머 180~220중량부와; 관능성 모노머 180~220중량부와; 공중합 가능한 모노머 30~50중량부와; 탈이온수 400~500중량부와; 비이온성 유화제 2~16중량부와; 중합개시제 0.8~1.5중량부와; 중합촉진제 0.8~1.5중량부 및 중화제 3~5중량부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 친환경 무기 복합 바닥재 조성물
   
3. 콘크리트 바닥체 표면에 제1항 또는 제2항에 따른 바닥재 조성물을 도포하여 2~5mm 두께의 바닥재층을 형성하는 1-코트 타입 시공을 특징으로 하는 친환경 무기 복합 바닥재 조성물을 이용한 시공방법
   
4. 콘크리트 바닥체 표면에 프라이머를 도포하여 0.5~1mm두께의 프라이머층을 형성하는 제1단계;
   상기 프라이머층 위에 제1항 또는 제2항에 따른 바닥재 조성물을 도포하여 2~5mm두께의 바닥재층을 형성하는 제2단계;
   상기 바닥재층 위에 아크릴계 상도조성물을 도포하여 상도층을 형성하는 제3단계;를 포함하여 구성되는 3-코트 타입 시공을 특징으로 하는 친환경 무기 복합 바닥재 조성물을 이용한 시공방법
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 프라이머는 메틸메타크릴레이트(MMMA)수지 40~50중량부와, 알루미나 시멘트 30~40중량부 및 과산화물계 경화제 2~3중량부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 친환경 무기 복합 바닥재 조성물을 이용한 시공방법

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