KR101045699B1

KR101045699B1 - 적벽돌의 방수 및 오염방지 공법

Info

Publication number: KR101045699B1
Application number: KR1020110025264A
Authority: KR
Inventors: 노창섭; 최영선
Original assignee: 티오켐 주식회사
Priority date: 2011-03-22
Filing date: 2011-03-22
Publication date: 2011-06-30

Abstract

본 발명은 적벽돌의 표면에 코팅 시 인체에 무해하며 내마모성, 내후성 등이 있는 무기나노소재와 내후성 및 오염방지 기능이 있는 불소 재료를 함유한 세라믹코팅제를 사용함으로써 나노크기의 무기소재가 적벽돌의 구조물 공극에 침투하여 표면강도를 증가시켜 방수 및 오염방지 효과를 구현하는 공법에 관한 것이다.
상기한 적벽돌의 방수 및 오염방지 공법은 적벽돌의 질감을 그대로 살리면서 백화(白化)나 오염된 부분을 고압세척 및 콤프레셔로 면처리하는 단계, 줄눈 부위로 누수가 되지 않게 세라믹몰탈로 줄눈을 보수하는 단계, 불소가 함유된 침투성 세라믹 코팅제를 도포하여 방수 및 오염방지 처리하는 단계로 이루어져 있다.

Description

적벽돌의 방수 및 오염방지 공법{Method for Waterproofing and Antifouling of Red bricks}

본 발명은 적벽돌의 방수 및 오염방지 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 적벽돌의 표면에 코팅 시 인체에 무해하며 내마모성, 내후성 등이 있는 무기나노소재와 내후성 및 오염방지 기능이 있는 불소 재료를 함유한 세라믹코팅제를 사용함으로써 나노크기의 무기소재가 적벽돌의 구조물 공극에 침투하여 표면강도를 증가시켜 방수 및 오염방지 효과를 구현하는 공법에 관한 것이다.

적벽돌은 산화철을 많이 함유한 점토나 고령토, 황토 등을 주원료로 하여 1,100~1,200℃의 고온에서 구운 건축 재료로서 주택의 외벽 또는 내벽에 사용되며, 붉은색을 띄어 적연와(赤煉瓦), 점토를 많이 함유하므로 점토벽돌, 소성하여 만들어지므로 화장벽돌, 건축 외장재로 많이 쓰이므로 미장벽돌 등여러 가지 명칭으로 불린다.

적벽돌은 불연재 및 내수재로서 단열, 보온, 방음 효과가 우수할 뿐만 아니라 돌마감이나 타일마감에 비해 공기가 짧고 공사비가 적게 드는 등 다른 건축 재료가 따를 수 없는 특유의 장점과 특성을 지니고 있다. 또 유지관리비가 적게 들고 내후성이 강하여 반영구적이며, 질감이나 색상에서 느껴지는 친밀성 때문에 오랜 시간이 지나도 싫증이 나지 않는다. 구조재로서 치장재의 효과도 갖고 있기 때문에 미려한 분위기를 창출할 수 있고, 내마성이 있어 균열에 강한 장점이 있다. 이외에도 통기성이 우수하여 습도조절이 자연적으로 이루어지며, 다공벽돌이나 속빈 벽돌을 사용하면 무게가 가벼워 고층건물의 시공도 가능하다. 근래에 들어서는 인체에 유익한 원적외선을 방출하여 인간의 생체리듬을 활성화하고 혈액순환과 신진대사를 촉진하여 노화방지 및 피로회복에 도움을 주는 것으로 알려져 있다.

한편, 시멘트를 사용하는 건축물의 외부면에 백색의 물질이 발생되는 경우가 있는데, 이를 흔히 백화(白化)라고 하며, 백화가 발생하면 외관이 나쁠 뿐만 아니라 벽돌과 혼용한 석재에 작용하여 표면을 박리시킬 때도 있다. 벽돌에서의 백화 생성과정을 간단히 요약하면, 시멘트 중의 물에 녹을 수 있는 수산화칼슘, 황산칼슘, 황산소다, 황산칼륨 등과 같은 가용성 알칼리 염류와 시공시에는 혼합수, 조적(組積) 완료 후에는 침투된 물에 의해 용해되어 직접 줄눈 외부로 이동하거나 벽돌 내부로 침투하였다가 벽돌 외부면이 건조되면서 용해물이 모세관을 통해 표면으로 이동하여 수분이 증발한 후 염류가 하얗게 남는 것이다. 또한 벽돌로 된 건축물의 외부에는 표면에 먼지 등의 이물질이 많이 부착되어 외관을 나쁘게 한다.

그런데, 적벽돌의 표면을 보수하여 방수 및 오염방지를 위한 종래의 기술을 보면, 종래의 에폭시수지, 우레탄수지, 아크릴수지 등으로 된 유기화합물계 코팅제는 콘크리트와의 열팽창계수, 탄성계수의 차이 등으로 인해 접착강도가 저하되고, 햇빛에 장기간 노출 시 변색될 뿐만 아니라 결로현상 및 들뜸현상이 발생되는 문제가 있다. 이에 대한 대책으로 대한민국 등록특허 10-0494993호는 콘크리트나 시멘트구조물의 표면의 공극에 알콕시실란(Alkoxy silane)과 같은 침투형 발수제를 처리하고 있다. 이 방법은 초기 방수성능이 뛰어나서 수분의 침투를 억제하는 데에 효과적이나, 시간이 지남에 따라 알콕시실란이 구조물에서 이탈되는 현상이 발생되며 미세균열을 견디지 못하므로 다시 도장을 해야만 하고 남아있는 발수제의 친유성층에 의해 접착성이 현저히 떨어지는 단점과 자외선에 노출이 될 경우 쉽게 분해되는 단점들이 있어 기능을 발현하지 못하는 등의 문제점이 있다. 또한 대한민국 공개특허공보 2001-0064300호는 알칼리금속규산염 수용액을 콘크리트 표면에 도포하여 콘크리트 내부로 침투된 알칼리금속 규산염 성분이 콘크리트 내부의 수산화칼슘과 반응하여 불용성 겔을 생성함으로써 방수효과를 얻을 수 있는 침투성 방수제에 관한 것이나, 알칼리금속 규산염 수용액은 소듐실리케이트, 포타슘실리케이트, 리튬실리케이트 등을 사용하는데 이들은 콘크리트와의 급격한 반응에 의해 콘크리트 내부로 침투하기 이전에 콘크리트 표면에서 겔화반응이 진행되어 침투하기 어려우며 친수성의 성질 때문에 장기간 물과 접촉 시 용해되는 단점을 가지고 있다. 한편 대한민국 등록특허 10-0943158호는 콘크리트나 시멘트와 같은 피처리물의 표면 위를 고압수 세정기를 이용하여 청소하고 보수하는 표면처리단계, 피처리물 위에 하도용 세라믹코팅제를 도포하는 하도처리단계, 상기 하도처리단계 후 수성 세라믹계 시멘트 바탕조정제를 사용하여 바탕을 정리하는 바탕처리단계, 상기 바탕처리단계 후 하도용 세라믹코팅제에 각종 색상의 무기안료가 첨가된 중도용 세라믹코팅제를 코팅하는 중도처리단계, 상기 중도처리단계 후 하도용 세라믹코팅제에 불소수지가 함유된 상도용 세라믹코팅제를 코팅하는 상도처리단계로 이루어진 콘크리트, 시멘트용 침투성 도장공법이 개시되어 있으나, 이 공법은 그 처리대상이 콘크리트나 시멘트로서 적벽돌과는 다르고, 처리공정이 하도, 중도, 상도처리의 3단계로 나누어져 있어 여러 단계를 거치므로 공정이 매우 복잡한 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 적벽돌의 표면에 나노크기의 무기소재를 침투시켜 표면강도를 증가시킬 뿐만 아니라 불소가 함유된 세라믹코팅제를 사용한 방수성, 내후성 부여 및 오염방지를 위한 공법을 제공함으로써 적벽돌 특유의 질감을 유지하며, 특성을 획기적으로 향상시키는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 적벽돌의 표면에 불소가 함유된 세라믹코팅제를 코팅시켜 방수 및 오염을 방지하는 공법에 있어서, 1) 적벽돌의 표면 위를 고압수세정기 및 콤프레셔를 이용하여 면처리하는 표면처리단계; 2) 줄눈 부위의 균열 및 탈락이 발생한 곳에는 누수가 되지 않게 세라믹몰탈로 충전하여 줄눈을 보수하는 단계; 3) 상기 적벽돌 및 줄눈 보수단면 부위에 나노크기의 실리카졸, 티타늄졸 및 알루미나졸이 첨가된 침투성 나노소재와 불소 재료가 함유된 세라믹코팅제를 도포하는 상도처리단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 적벽돌의 방수 및 오염방지공법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 구현 예들의 구체적인 상황은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.

본 발명에 따른 적벽돌의 방수 및 오염방지공법은 나노 크기의 실리카 등의 무기소재 및 불소가 함유된 세라믹코팅제가 적벽돌의 표면에 침투하여 표면강도를 증가시켜 방수성, 내후성 부여 및 내오염성을 향상시킨다.

도 1은 백화나 오염된 부위를 갖는 적벽돌의 단면도 및 도포 처리 공정도이다.

상기한 적벽돌의 방수 및 오염방지공법을 별지 [도면 1]을 참고하여 상세히 설명하기로 한다.

먼저 적벽돌의 표면에 발생된 백화(白化)나 오염된 부위를 고압수세정기 및 콤프레셔를 이용하여 청소함으로써 이물질을 제거하는 표면처리를 실시한다. 이어서 줄눈 부위의 균열 및 탈락이 발생한 곳에는 줄눈 부위로 누수가 되지 않도록 세라믹몰탈로 충전하여 줄눈을 보수하는 작업을 실시하고, 계속하여 적벽돌 및 줄눈의 보수단면 부위에 나노 크기의 실리카졸, 티타늄졸, 알루미나졸이 첨가된 침투성 나노소재와 불소가 함유된 세라믹코팅제를 도포하는 상도처리단계로 실시한다.

상기 세라믹코팅제는 메틸트리에톡시실란, γ-메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란을 혼합한 다음 이소프로판올 및 부탄올을 넣고 가열 교반시키면서 실리카졸, 티타늄졸, 알루미나졸을 적하시킨 후 초산으로 pH를 조절하여 얻은 것에 불소재료로서 불소알킬실란(Perfluoro alkylsilane)의 일종인 헵타데카플루오로데실 트리메톡시실란(Heptadecafluorodecyl trimethoxysilane, CF₃(CF₂)₇C₂H₄Si(OCH₃)₃을 함유시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 적벽돌의 방수 및 오염방지 공법은 표면처리단계, 줄눈보수단계, 세라믹코팅 처리단계를 순차적으로 수행하여 상기 적벽돌 표면을 코팅하는 공법이다. 이하, 상기한 바와 같은 단계로 이루어지는 본 발명에 따른 적벽돌 방수 및 오염방지공법을 각 단계별로 나누어 상세히 설명한다.

1. 세라믹 몰탈

줄눈보수단계에서 사용되는 세라믹 몰탈은 수성세라믹 코팅제와 세라믹 파우더로 이루어진 것으로 티오켐주식회사 제품(THC-452)을 구입하여 사용하였다.

2. 불소가 함유된 세라믹코팅제의 제조

냉각기 및 교반기가 부착된 5ℓ 반응기에 메틸트리에톡시실란 300g, γ-메타아크릴옥시프로필트리메톡시실란 15g, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란 40g을 혼합한 다음 이소프로판올 150g, 부탄올 80g을 넣고 45℃에서 1 시간 동안 가열 교반시키면서 평균 입자 크기가 12nm인 실리카졸(30wt% SiO₂) 60g, 평균입자크기가 10nm인 티타늄졸(10wt% TiO₂) 60g과 알루미나졸(20wt% Al₂O₃) 60g을 각각 서서히 적하시켰다. 모두 적하시킨 후 초산을 사용하여 pH 4로 조정하고 12시간 동안 계속 반응시켜 세라믹코팅제를 얻었다. 여기에 불소를 함유시키기 위하여 불소알킬실란의 일종인 Heptadecafluorodecyl trimethoxysilane CF₃(CF₂)₇C₂H₄(Si(OCH₃)₃을 15g 가한 후 상온에서 5일간 숙성시켜 불소가 함유된 세라믹코팅제를 제조하였다.

상기 세라믹코팅제를 적벽돌의 표면에 도포하는데 그 도포량은 3~5㎡/L로 하며, 이때 5㎡/L을 초과할 경우 내후성 및 발수도가 저하되는 문제가 발생되며, 3㎡/L 미만일 경우에는 코팅두께가 두꺼워져 코팅면이 깨지는 현상이 발생될 수 있으므로 주의를 요한다.

이하 상기한 바와 같은 단계로 이루어지는 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것일 뿐 본 발명이 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

첫째, 오염된 적벽돌의 표면 위를 고압수세정기 및 콤프레셔를 이용하여 청소하고 이물질을 제거한다.

둘째, 줄눈부위의 균열 및 탈락이 발생한 부위를 줄눈부위로 누수가 되지 않게 세라믹몰탈(THC-452, 티오켐주식회사 제품)로 충전하여 줄눈을 보수한다.

셋째, 상기 제조된 세라믹코팅제는 붓, 롤러, 스프레이로 사용 가능하며, 도막두께는 20㎛로 스프레이 도포 시 2회 도포하여 도포량을 3㎡/L으로 한다.

상기의 실시예 1에서 세라믹코팅제의 도포량을 5㎡/L으로 하는 것 외에는 실시예 1과 동일하게 제조 및 도포하였다.

상기의 실시예 1에서 세라믹코팅제의 도포량을 2㎡/L으로 하는 것 외에는 실시예 1과 동일하게 제조 및 도포하였다.

상기의 실시예 1에서 세라믹코팅제의 도포량을 6㎡/L으로 하는 것 외에는 실시예 1과 동일하게 제조 및 도포하였다.

비교예)

상기의 실시예 1의 세라믹코팅제 제조 시 실리카졸, 티타늄졸, 알루미나졸의 첨가를 제외한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 제조 및 도포하였다.

<시험방법>

먼저 위 실시예 1 내지 4 및 비교예에서 얻어진 세라믹코팅제에 대하여 하기와 같은 여러 가지 항목의 시험을 하기 위하여 세라믹 코팅제가 코팅된 20cm×20cm 유리시험편을 얻었다.

1) 경도측정

경도측정방법은 연필경도 측정기를 사용하여 1kg_f 힘으로 10mm 그어 5회 반복(KS D 6711)하여 연필경도를 측정하였다.

2) 내후성시험

내후성 시험방법은 KS F 2274에 준하여 촉진내후성을 실험을 하였다(WS-A, 200시간).

3) 방수성 시험

적벽돌에 대한 방수성은 발수성테스트로 가늠할 수 있는데, 발수성테스트는 상기 유리시험편들을 150℃에서 20분간 건조한 후 JIS-S-1092 스프레이법으로 발수도를 측정하였다. 발수도는 100 : 표면에 부착된 습기가 없는 정도, 90 : 표면에 부착된 습기가 약간 있는 정도, 80 : 표면에 물방울로 약간 젖은 정도, 70 : 표면에 상당한 부분이 젖은 정도를 나타낸다.

4) 내오염성 시험

내오염성 시험방법은 주택공사시방서 : 2009에 준하여 실험하였다.

5) 시험결과

위 실시예 1 내지 4 및 비교예에 대한 여러 가지 시험의 결과인 성능비교표를 아래 [표 1]에 나타내었다.

본 발명에서 세라믹코팅제의 도포량의 수치한정 범위 이내의 실시예 1, 2는 그 범위 밖인 실시예 3, 4 및 비교예와 비교하여 경도, 내후성, 발수도 및 내오염성에서 모두 우수한 성능이 있음을 알 수 있고, 특히 비교예는 유성매직의 실험결과 지워지지 않는 것으로 보아 내오염성이 낮다는 것을 알 수 있다.

성능비교표

항 목	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	비교예
경도	8H	8H	7H	7H	4H
내후성 (WS-A, 200시간 색차)	1.0	0.8	1.2	1.4	2.3
발수도	100	100	90	90	80
내오염성	이상 없음	이상 없음	이상 없음	이상 없음	이상 있음

Claims

적벽돌의 표면에 불소가 함유된 세라믹코팅제를 코팅시켜 방수 및 오염을 방지하는 공법에 있어서,
1) 적벽돌의 표면 위를 고압수세정기 및 콤프레셔를 이용하여 면처리하는 표면처리단계;
2) 줄눈 부위의 균열 및 탈락이 발생한 곳에는 누수가 되지 않게 세라믹몰탈로 충전하여 줄눈을 보수하는 단계;
3) 상기 적벽돌 및 줄눈 보수단면 부위에 나노크기의 실리카졸, 티타늄졸 및 알루미나졸이 첨가된 침투성 나노소재와 불소 재료가 함유된 세라믹코팅제를 도포하는 상도처리단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 적벽돌의 방수 및 오염방지공법.
제1항에 있어서, 상기 불소 재료는 불소알킬실란(Perfluoro akylsilane)인 것을 특징으로 하는 적벽돌의 방수 및 오염방지공법.
제1항에 있어서, 상기 불소 재료는 헵타데카플루오로데실 트리메톡시실란(Heptadecafluorodecyl trimethoxysilane)인 것을 특징으로 하는 적벽돌의 방수 및 오염방지공법.
제1항에 있어서, 상기 세라믹코팅제를 적벽돌 표면에 3~5㎡/L로 도포하는 것을 특징으로 하는 적벽돌의 방수 및 오염방지공법.
제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 상도처리단계 이후 KS F 2274에 준하여 내후성이 0.8 내지 1.0이고, JIS-S-1092 스프레이법에 의한 발수도가 100인 것을 특징으로 하는 적벽돌의 방수 및 오염방지공법.