KR101059135B1 - 콘크리트의 유해물질 용출로 인한 수중오염 방지 및 콘크리트 토목구조물의 방수, 방식, 내염해를 위한 세라믹과 고분자수지를 함유한 침투식 도료 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트 내부의 유해물질이 용출되어 발생하는 수중오염을 방지하고 콘크리트 토목구조물에 방수, 방식, 내염해 성능을 부여하기 위한, 세라믹과 고분자수지를 함유한 침투식 도료 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 침투식 도료 조성물은 콘크리트 구조물 표면에 침투하여 표면을 강화시키고, 초고강도의 세라믹 재료를 함유하여 외부 충격으로부터 콘크리트와 보호재를 지켜주며, 내구성을 장기간 유지할 수 있는 치밀하고 견고한 피막을 형성시키는 장점이 있다.

Description

콘크리트의 유해물질 용출로 인한 수중오염 방지 및 콘크리트 토목구조물의 방수, 방식, 내염해를 위한 세라믹과 고분자수지를 함유한 침투식 도료 조성물 {Permeative Paint Composition Including Ceramic and Polymer Resin Against Water, Corrosion and Salt Damage of Concrete Structures and Water Pollution by Elution of Concrete Material}

본 발명은 콘크리트 내부의 유해물질이 용출되어 발생하는 수중오염을 방지하고 콘크리트 토목구조물에 방수, 방식, 내염해 성능을 부여하기 위한, 세라믹과 고분자수지를 함유한 침투식 도료 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 도료 조성물은 특히 상수도용 콘크리트 구조물 또는 해수용 콘크리트 식생구조시설처럼 수중에 콘크리트가 직접 노출되는 구조물에서 그 장점이 두드러진다.

콘크리트의 표면에는 미세한 불순물 등과 같은 비중이 가벼운 물질들이 분리되어 표면 막을 형성하게 되는데, 이는 탄산칼슘 등이 주성분이며, 일반적으로 레이턴스(laitance)라 한다. 이들은 그 자체로 안정화되어 있기에 다른 물질과 부착하지 않으려는 특징을 갖는다. 또한 강도가 매우 약하므로 도막식 재료가 그 위에 부착될 경우 쉽게 도막이 탈리되는 원인을 제공한다. 따라서 도막을 콘크리트 위에 도포하기 전에 레이턴스를 그라인딩으로 제거하는 것을 원칙으로 하나 완전히 제거하기가 어렵고, 콘크리트마다 이 레이턴스의 두께가 일정치 않으므로 잔류하게 되어 도막이 탈리되는 주 원인을 제공하고 있다.

한편, 상수도용 콘크리트 구조물 또는 해수용 콘크리트 식생구조시설은 수중에 콘크리트를 그대로 방치하게 되므로 콘크리트 내의 유해화합물이 물속에 용출되어, 다량으로 사용될 경우 환경오염을 유발시키게 된다. 이를 방지하기 위하여 콘크리트의 배합과정에서 고분자수지를 첨가하여 유해화합물의 용출을 줄이는 방법과 콘크리트 표면에 피막을 형성하여 원천적으로 용출을 차단하는 방법 등이 주로 사용될 수 있다. 효과가 큰 것은 피막재료의 사용이지만 수중에서 쉽게 콘크리트와 피막용 방수재와의 탈리가 발생하여 2차 오염을 유발하고 있다.

나아가, 상수도용 콘크리트 시설의 경우 염소처리과정이 필수적이고, 해수에 침지되어 있는 콘크리트 시설은 항상 염과 같은 화학적 물질에 노출되어 있으며, 수압, 토사, 풍랑 등이 끊임없이 가해지고 있는 열악한 환경구조물이므로 지상의 다른 구조물보다 노화나 부식 진행속도가 매우 빠르고, 자체의 방수성 취약, 부식이나 노화에 의한 파손과 콘크리트 전반의 피로가 심각하다.

따라서, 상기 문제점을 해결할 수 있는 도료에 대한 산업계 요구는 몹시 큰 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 콘크리트의 유해물질 용출로 인한 수중오염을 방지하고, 콘크리트 토목구조물에 방수, 방식, 내염해 성능을 부여하는, 세라믹과 고분자수지를 함유한 침투식 도료 조성물 을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 침투식 도료 조성물은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여,

(A) 비스페놀A형 에폭시수지 100 중량부;

아크릴레이트수지 50 내지 62 중량부;

반응성 에폭시 희석제 14 내지 18 중량부;

비반응성 희석제 43 내지 53 중량부;

실리콘카바이드 7 내지 9 중량부;

플라이애시-알루미나 60 내지 74 중량부;

지르코니아-실리카 10 내지 14 중량부;

TiO₂ 43 내지 53 중량부;

CaCO₃ 18 내지 22 중량부;

무기안료 18 내지 22 중량부;

친수성 실리카 미분 0.7 내지 0.9 중량부;

친유성 클레이 미분 0.3 내지 0.5 중량부;

소포제 0.3 내지 0.5 중량부; 및

분산제 3 내지 4 중량부;

를 포함한 주제; 및

(B) 폴리프로필렌글리콜디아민 100 중량부;

에폭시 경화촉진제 15 내지 19 중량부;

무황변 폴리이소시아네이트 경화제 7 내지 10 중량부;

비반응성 희석제 28 내지 35 중량부;

플라이애시-알루미나 44 내지 54 중량부;

지르코니아-실리카 10 내지 13 중량부;

TiO₂ 30 내지 38 중량부;

CaCO₃ 20 내지 25 중량부;

친수성 실리카 미분 1.0 내지 1.2 중량부;

친유성 클레이 미분 0.5 내지 0.6 중량부;

소포제 1.0 내지 1.2 중량부; 및

분산제 2.5 내지 3.1 중량부

를 포함한 경화제

로 이루어지고, 상기 주제:경화제의 중량비가 1:1 내지 3:1인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 비스페놀A형 에폭시수지의 에폭시 당량은 175 내지 195 g/eq인 것이 바람직하다.

또한, 상기 비스페놀A형 에폭시수지의 점도는 25 ℃에서 600 내지 1200 cps인 것이 바람직하다.

또한, 상기 반응성 에폭시 희석제의 에폭시 당량은 250 내지 350 g/eq인 것이 바람직하다.

또한, 상기 실리콘카바이드의 평균 입경은 300 내지 500 nm인 것이 바람직하다.

또한, 상기 폴리프로필렌글리콜디아민의 총 아민은 8 내지 9 Meq/g인 것이 바람직하다.

또한, 상기 무황변 폴리이소시아네이트 경화제의 점도는 230 내지 450 cps인 것이 바람직하다.

또한, 상기 플라이애시-알루미나의 평균 입경은 120 내지 300 nm인 것이 바람직하다.

또한, 상기 지르코니아-실리카의 지르코니아 및 실리카 중량비는 실리카 100 중량부 당 지르코니아 4 내지 48 중량부인 것이 바람직하다.

또한, 상기 지르코니아-실리카의 평균 입경은 500 내지 1000 nm인 것이 바람직하다.

또한, 상기 TiO₂의 평균 입경은 30 내지 50 nm인 것이 바람직하다.

또한, 상기 CaCO₃의 평균 입경은 300 내지 500 nm인 것이 바람직하다.

또한, 상기 비반응성 희석제는 자일렌, 부틸알콜, 및 메틸에틸케톤의 혼합물인 것이 바람직하다.

또한, 상기 비반응성 희석제는 자일렌 : 부틸알콜 : 메틸에틸케톤 = 1 : 0.2 내지 0.5 : 0.7 내지 1.0 중량부의 혼합물인 것이 바람직하다.

또한, 상기 친수성 실리카 미분의 평균 입경은 5 내지 10 nm인 것이 바람직하다.

또한, 상기 친수성 실리카 미분의 비표면적(BET)은 250 내지 350 m²/g인 것이 바람직하다.

또한, 상기 친유성 클레이 미분의 평균 입경은 1 내지 5 ㎛인 것이 바람직하다.

또한, 상기 친유성 클레이 미분의 벌크 밀도는 250 내지 500 g/ℓ인 것이 바람직하다.

본 발명의 침투식 도료 조성물은 콘크리트 구조물 표면에 도포시 레이턴스를 강화시킴으로서 이후 형성된 도막이 모체와 강하게 접착하도록 유도한다. 이를 통해 침투식 도료 자체만으로도 충분한 모체 강화 및 방수방식을 수행할 수 있으며, 이후 더욱 뛰어난 내구성 및 물성이 필요할 경우에는 별도의 추가 도막을 그 위에 형성함으로써 요구에 부응할 수 있다.

그리고, 본 발명의 침투식 도료 조성물에 의해 형성되는 침투식 도막은 모세관현상에 따라 콘크리트 표면에 2 내지 5 mm 깊이까지 침투, 부착되는 형태로 단순 피막형태의 도막재에 비하여 탈리의 문제가 발생하지 않고 콘크리트 모체를 강화시키는 측면에서 더욱 효율적이다.

특히, 본 발명의 도료 조성물에 포함되어 있는 실리콘카바이드, 지르코니아 미립자 등은 초고강도의 재료로서 외부 충격으로부터 콘크리트와 보호재를 지켜주며, 내구성을 장기간 유지할 수 있는 치밀하고 견고한 세라믹계 피막을 형성시키는 장점이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 구현예에 대하여 상세히 설명한다. 또한, 하기의 설명에서는 구체적인 구성요소 등과 같은 많은 특정사항들이 설명되어 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 콘크리트 내부의 유해물질이 용출되어 발생하는 수중오염을 방지하고 콘크리트 토목구조물에 방수, 방식, 내염해 성능을 부여하기 위한, 세라믹과 고분자수지를 함유한 침투식 도료 조성물에 관한 것이다.

먼저, 본 발명의 주제를 구성하는 에폭시수지는 대표적인 에폭시수지라 할 수 있는 비스페놀A형 에폭시수지 중 에폭시 당량이 180 내지 195 g/eq의 것을 사용한다. 상기 당량 범위의 에폭시수지를 사용함으로써 목적하는 도막 물성을 확보할 수 있고, 도막의 외관 저하를 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 에폭시수지는 25 ℃에서의 점도가 11000 내지 14000 cps인 것이 상기 목적 달성 및 생산성을 담보할 수 있다. 이러한 당량 및 점도 범위를 만족시키는 비스페놀A형 에폭시수지는 후술할 변성 지환족아민 경화제와 혼합시 신너나 유기용제 없이도 방식성, 수밀성, 내화학성 등이 우수한 도막을 형성할 수 있다.

본 발명의 고분자 도료 조성물의 주제는 상기 비스페놀A형 에폭시수지 외에 아크릴레이트수지, 반응성 에폭시 희석제, 및 비반응성 희석제를 포함함으로써 방식성, 수밀성, 내화학성 등 상기 물성을 가질 수 있으며, 결합제로서의 기능이 최적화된다. 특히, 에폭시수지 외에 아크릴레이트수지를 함유함으로써 경화시 콘크리트 기재에는 에폭시수지가, 반대쪽 (외부 방향)에는 아크릴레이트수지가 위치하는 복합도막층을 얻을 수 있다. 이러한 아크릴레이트수지의 함량은 상기 비스페놀A형 에폭시수지 100 중량부 당 50 내지 62 중량부인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 주재료 성분의 점도조절 및 반응성을 제어하기 위하여 에폭시 당량 135 내지 330 g/eq 정도의 BGE(부틸 글리시딜 에테르), PGE(페닐 글리시딜 에테르), 지방족 글리시딜에테르(C₁₂-C₁₄) 등의 반응성 에폭시 희석제를 사용한다. 본 발명의 고분자 도료 조성물은 이러한 반응성 에폭시 희석제를 상기 비스페놀A형 에폭시수지 100 중량부 당 14 내지 18 중량부의 양으로 함유하는 것이 바람직하다. 14 중량부 미만이면 희석 효과가 떨어지기 때문에 조성물의 교반이 불가능하며, 18 중량부를 초과하면 주제 조성물의 점도가 지나치게 감소하며 주제와 경화제의 반응을 방해하는 역할을 한다. 그리고, 상기 반응성 에폭시 희석제의 에폭시 당량은 250 내지 350 g/eq인 것이 바람직하다.

본 발명의 도료 조성물은 상기 반응성 희석제 외에 침투성 제고를 위해 비반응성 희석제를 첨가하는 것이 필요하다. 이러한 비반응성 희석제로는 본 발명이 속하는 기술분야에서 신너(thinner)로 분류되는 물질이라면 제한 없이 사용될 수 있는데, 에폭시수지 및 아크릴레이트수지로 이루어진 본 발명에는 자일렌, 부틸알콜, 메틸에틸케톤이 바람직하며, 특히 자일렌 : 부틸알콜 : 메틸에틸케톤 = 1 : 0.2 내지 0.5 : 0.7 내지 1.0 중량부의 혼합물이 더욱 바람직하다. 본 발명의 침투성 도료 조성물은 이러한 비반응성 희석제를 상기 비스페놀A형 에폭시수지 100 중량부 당 43 내지 53 중량부의 양으로 함유하는 것이 바람직하다. 43 중량부 미만이면 희석 효과가 떨어져 콘크리트 표면에서 침투가 원활하지 않고, 53 중량부를 초과하면 주제와 경화제의 반응을 방해할 뿐만 아니라 희석제 자체의 증발로 인한 역류 때문에 침투까지 방해하는 결과를 낳는다.

본 발명의 고분자 도료 조성물은 또한 나노세라믹 입자를 다량 함유하는데, 구체적으로 실리콘카바이드, 플라이애시-알루미나, 지르코니아-실리카, TiO₂, 및 CaCO₃가 포함된다. 이들 세라믹입자는 평균 입경이 나노 범위인 것이 바람직한데, 구체적으로 상기 실리콘카바이드의 평균 입경은 300 내지 500 nm, 상기 플라이애시-알루미나의 평균 입경은 120 내지 300 nm, 상기 지르코니아-실리카의 평균 입경은 500 내지 1000 nm, 상기 TiO₂의 평균 입경은 30 내지 50 nm, 그리고 CaCO₃의 평균 입경은 300 내지 500 nm인 것이 바람직하다.

이 중에서도 실리콘카바이드는 천연광물로 존재하지 않으므로 인공적으로 합성하며, 고온에서의 화학적 안정성 및 내식성이 뛰어나고 높은 경도를 갖는다. 이러한 실리콘카바이드와 알루미나 초미립자 분말이 건조 중에 도막의 표면으로 부상하여 치밀하고 경도가 높은 도막을 형성하기 때문에, 수증기와 기타 기체, 액체의 투과를 방지함은 물론, 내습성, 내구성, 내후성, 내충격성, 내약품성이 뛰어나고 도장 면은 빛을 반사하여 자외선으로부터 도막을 보호하게 된다. 또한, 실리콘카바이드와 알루미나의 뛰어난 열적 안정성으로 인하여 피착물의 온도상승을 방지함으로써 콘크리트의 수축, 팽창을 감소시키며 수지의 중성화/염화를 방지하여 도장의 내구성을 장기간 유지시킨다. 본 발명의 고분자 도료 조성물은 이러한 실리콘카바이드 분말을 비스페놀A형 에폭시수지 100 중량부 당 7 내지 9 중량부 함유한다. 실리콘카바이드가 7 중량부 미만이면 내약품성 및 제 특성을 발휘하지 못하고, 9 중량부를 초과하면 점도 증가로 인하여 작업성이 떨어지고 도막의 경도가 지나치게 증가하여 취성파괴를 일으킬 수 있다.

그리고, 본 발명의 주제 및 경화제는 또한 플라이애시-알루미나를 함유하는데, 높은 경도를 가지며 강도 및 내식성이 매우 뛰어나다. 포졸란반응재료 중 하나로 플라이애시 성분인 나노미터 크기의 알루미나 (Al₂O₃ , 평균입경 120 내지 300 nm)는 콘크리트의 공극으로 침투하여 시멘트의 2차 생성물인 수산화칼슘[Ca(OH)₂]과 상온에서 반응하여 불용성의 화합물을 만든다. 이는 콘크리트와의 장기간에 걸친 반응에 의해 접착력을 지속적으로 강화시키는 동시에 콘크리트 모체를 더욱 강화시켜 도막재의 접착력을 획기적으로 증대시킨다. 그리고 조직을 더욱 조밀하게 만들어 투수 또는 투습성의 차단력이 증대하게 되며, 알루미나 성분 자체의 특성인 내화학성 증대 및 재료안정성이 나노미터 입자의 사용으로 더욱 향상되어 재료 자체의 성능이 향상된다. 주제에서 이러한 플라이애시-알루미나의 함량은 상기 비스페놀A형 에폭시수지 100 중량부 당 플라이애시-알루미나 60 내지 74 중량부를 함유하는 것이 바람직한데, 60 중량부 미만이면 자외선반사, 부식방지 등의 기능을 발휘하지 못하고, 74 중량부를 초과하면 점도 및 비중 증가로 인하여 작업성이 떨어진다.

또한, 본 발명은 도료 조성물의 강도, 내화학성 및 내열안정성을 증대시키는 역할을 수행하는 지르코니아-실리카를 세라믹 성분 중 하나로 함유하는 점이 큰 특징이다. 특히, 지르코니아-실리카는 본 발명의 도료 조성물을 제조하는 데 사용되는 다양한 세라믹 성분의 분쇄시 분쇄효율을 30 % 이상 향상시켜 시간적 측면에서나 에너지 측면에서 절감효과가 뛰어나다. 뿐만 아니라, 이러한 지르코니아-실리카를 도입함으로써 각 성분의 혼합이 용이해져 결과적으로 유기용제 없이도 균질한 도료 조성물을 수득할 수 있다. 본 발명의 도료 조성물 중 주제에서 지르코니아-실리카의 중량비는 비스페놀A형 에폭시수지 100 중량부 당 10 내지 14 중량부인 것이 바람직한 바, 상기 범위 미만에서는 충분한 강도, 내화학성 및 내열안정성을 기대하기 어렵고, 분쇄효율의 저하로 인해 제조시간 및 에너지 소모가 증가하는 단점이 있다. 반대로 14 중량부를 초과하면 함량 증가에 비해 성능 개선정도가 미미하여 경제적으로 바람직하지 못하며, 결합제 역할을 하는 상기 에폭시수지 및 아크릴레이트수지의 지르코니아-실리카에 대한 상대적 중량이 떨어져 상기 수지들이 지르코니아-실리카 입자 사이를 완전히 에워싸지 못함에 따라 결합효율의 저하를 가져온다.

기타 나노세라믹 입자들의 함량은 상기 비스페놀A형 에폭시수지 100 중량부 당 TiO₂ 43 내지 53 중량부, 및 CaCO₃ 18 내지 22 중량부인 것이 본 발명 도료의 물성 발휘를 위해 바람직하다. TiO₂ 및 CaCO₃ 함량이 상기 범위 미만이면 자외선 차단 및 반사효과 그리고 오염물 정화효과를 기대할 수 없으며, 상기 범위를 초과하면 도막이 빛을 과도하게 반사함으로써 도로 등 안전을 요하는 구조물에 사용할 수 없다.

다음으로, 본 발명의 주제를 구성하는 안료는 무기안료를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 무기안료는 주제를 구성하는 비스페놀A형 에폭시수지 100 중량부 당 18 내지 22 중량부를 첨가하는 것이 바람직한데, 18 중량부 미만에서는 선명한 색을 발현시키지 못하고, 22 중량부를 초과하면 도막이 경화하는 데 시간이 지나치게 길어져 경제성이 현저히 떨어지며, 도막의 표면조도가 거칠어지는 등 물성에 나쁜 영향을 줄 수 있다.

한편, 본 발명의 또 하나의 커다란 특징을 이루는 것은 친환경성 제고를 위해 요변제 역시 세라믹 미분상 요변제를 사용하였다는 것이다. 본 발명의 주제를 구성하는 세라믹 미분상 요변제는 친수성 실리카 미분 및 친유성 클레이 미분의 혼합물인 것이 바람직하다.

상기 친수성 실리카 미분은 특히 평균 입경 5 내지 10 nm 범위의 것이 바람직하며, 비표면적(BET)은 250 내지 350 m²/g 범위의 것이 본 발명의 목적 구현을 위해 바람직하다.

그리고, 친유성 클레이 미분은 평균 입경 1 내지 5 ㎛ 범위의 것이 바람직하며, 벌크 밀도는 250 내지 500 g/ℓ 범위의 것이 바람직하다.

상기 친수성 실리카 미분 및 친유성 클레이 미분의 함량은 본 발명의 주제를 구성하는 비스페놀A형 에폭시수지 100 중량부 당 각각 0.7 내지 0.9 중량부 및 0.3 내지 0.5 중량부를 함유하는 것이 도막의 흐름성 및 유변학적 특성을 향상시킬 수 있어 도막의 강도, 경도 및 표면조도의 발현을 위해 바람직하다. 상기 함량 범위 미만에서는 상기 효과를 기대할 수 없으며, 반대로 상기 범위를 초과하는 경우 도막의 표면조도 및 작업성에 나쁜 영향을 미치며, 심하면 도막이 아예 형성되지 않고 페이스트 형태로 남는다.

전술한 나노세라믹 입자와 상기 세라믹 미분상 요변제를 함유함으로 인해 본 발명의 고분자 도료 조성물은 고농도의 염분으로 인한 염해, 중성화 및 오염으로부터 콘크리트 구조체의 표면을 보호하고, 용출에 의한 수중오염을 예방할 수 있게 된다.

본 발명에서는 또한 주제 제조시 발생하는 기포의 제거를 위해 소포제를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 소포제의 첨가량은 상기 비스페놀A형 에폭시수지 100 중량부 당 0.3 내지 0.5 중량부가 바람직한데, 0.3 중량부 미만에서는 소포기능이 나타나지 않으며, 0.5 중량부를 초과하면 도막의 열화 및 블러싱 현상이 나타난다.

그리고, 상기 제 성분의 균일한 분산을 위해 분산제를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 사용되는 분산제는 주제를 구성하는 비스페놀A형 에폭시수지 및 무기안료를 고려하여 안료친화기를 갖는 고분자량의 블록공중합체 용액을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 본 발명의 주제에 사용되는 분산제의 첨가량은 비스페놀A형 에폭시수지 100 중량부 당 3 내지 4 중량부가 바람직한데, 상기 범위를 벗어나면 안료의 응집, 광택저하 및 접착의 결함이 발생되고, 도막의 견고성이 떨어질 뿐만 아니라 황화 등이 발생하는 문제가 있다.

한편, 본 발명에서 사용되는 경화제는 도막의 베이스를 구성하는 비스페놀A형 에폭시수지와의 반응성을 고려하여 폴리프로필렌글리콜디아민을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 특히 습한 환경 나아가 물 속에서도 경화가 가능한 저온경화형을 구비하는 것이 바람직하다. 이를 위해서는 상기 경화제의 총 아민이 8 내지 9 Meq/g인 것이 특히 바람직하다. 이를 통해 신너나 유기용제 없이도 요구조건을 충족시키는 도막을 형성할 수 있으며, 특히 철근 콘크리트에의 적용시 뛰어난 물성을 확보할 수 있다.

나아가, 본 발명의 경화제는 상기 비스페놀A형 에폭시수지와 폴리프로필렌글리콜디아민 경화제 사이의 경화반응을 촉진하는 에폭시 경화촉진제를 추가로 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 이러한 에폭시 경화촉진제는 관련 기술분야에서의 전문가라면 주제와 경화제의 종류에 따라 적절히 선택할 수 있을 정도로 공지되어 있으며, 사용량은 상기 폴리프로필렌글리콜디아민 100 중량부 당 15 내지 19 중량부인 것이 경화시간의 조절에 바람직하다.

한편, 본 발명의 경화제에는 상기 폴리프로필렌글리콜디아민 외에 무황변(non-yellowing) 폴리이소시아네이트 경화제를, 바람직하게는 점도 230 내지 450 cps의 무황변 폴리이소시아네이트 경화제를, 상기 폴리프로필렌글리콜디아민 100 중량부 당 7 내지 10 중량부 포함함으로써 경화와 함께 황변을 예방하는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명의 경화제는 상기 주제와 마찬가지로 침투성 제고를 위해 비반응성 희석제를 첨가하는 것이 필요하다. 이러한 비반응성 희석제로는 본 발명이 속하는 기술분야에서 신너(thinner)로 분류되는 물질이라면 제한 없이 사용될 수 있는데, 에폭시수지 및 아크릴레이트수지로 이루어진 본 발명에는 자일렌, 부틸알콜, 메틸에틸케톤이 바람직하며, 특히 자일렌 : 부틸알콜 : 메틸에틸케톤 = 1 : 0.2 내지 0.5 : 0.7 내지 1.0 중량부의 혼합물이 더욱 바람직하다. 본 발명의 침투성 도료 조성물은 이러한 비반응성 희석제를 상기 폴리프로필렌글리콜디아민 100 중량부 당 28 내지 35 중량부의 양으로 함유하는 것이 바람직하다. 28 중량부 미만이면 희석 효과가 떨어져 콘크리트 표면에서 침투가 원활하지 않고, 35 중량부를 초과하면 주제와 경화제의 반응을 방해할 뿐만 아니라 희석제 자체의 증발로 인한 역류 때문에 침투까지 방해하는 결과를 낳는다.

본 발명의 콘크리트 방수방식용 고분자 도료 조성물에 사용되는 경화제는 전술한 주제에서와 마찬가지로 나노세라믹 입자, 특히 플라이애시-알루미나, 지르코니아-실리카, TiO₂ 및 CaCO₃를 함유하는 것이 바람직하다. 이들 나노세라믹 입자의 기능은 앞서 주제에서 설명한 바와 같으며, 함량은 폴리프로필렌글리콜디아민 100 중량부 당 플라이애시-알루미나 44 내지 54 중량부, 지르코니아-실리카 10 내지 13 중량부, TiO₂ 30 내지 38 중량부, CaCO₃ 20 내지 25 중량부인 것이 바람직하다.

본 발명의 경화제에는 또한 전술한 평균 입경, 비표면적 및 벌크 밀도 범위를 갖는 세라믹 미분상 요변제를 포함할 수 있는데, 친수성 실리카 미분 및 친유성 클레이 미분은, 본 발명의 폴리프로필렌글리콜디아민 100 중량부 당 각각 1.0 내지 1.2 중량부, 및 0.5 내지 0.6 중량부를 포함하는 것이 바람직하며, 제시한 함량 미만인 경우 도막의 강도, 경도 및 표면조도가 요구조건을 충족시키지 못하고, 초과하는 경우에는 도막의 표면조도 및 작업성에 나쁜 영향을 미친다.

추가로, 본 발명의 경화제는 상기 주제에 첨가된 것과 같은 소포제를 더 포함하는 것이 바람직한데, 첨가량은 폴리프로필렌글리콜디아민 100 중량부 당 1.0 내지 1.2 중량부가 바람직하며, 1.0 중량부 미만에서는 소포기능이 나타나지 않고, 1.2 중량부를 초과하면 도막의 열화 및 블러싱 현상이 나타난다.

마지막으로, 본 발명의 경화제는 상기 주제에 첨가된 것과 같은 분산제를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 상기 분산제의 첨가량은 폴리프로필렌글리콜디아민 100 중량부 당 2.5 내지 3.1 중량부가 바람직한데, 상기 범위를 벗어나면 광택저하 및 접착의 결함이 발생되고, 도막의 견고성이 떨어질 뿐만 아니라 황화 등이 발생하는 문제가 있다.

본 발명의 상기 주제:경화제의 배합비율은 중량비 기준으로 1:1 내지 3:1인 것이 바람직하다. 주제:경화제 = 3:1 보다 경화제의 양이 적으면 에폭시기와 반응할 아민기가 절대적으로 부족하게 되어 도료로서의 성능을 발휘할 수 없으며, 1:1 보다 경화제의 양이 많으면 주제 조성물과 급격히 반응하거나, 미반응된 과잉의 아민 화합물이 조성물 내에 잔존하여 물성의 저하를 초래할 수 있다.

본 발명의 콘크리트 방수방식용 도료 조성물은 주제와 경화제가 대기중 또는 물 속에서 서로 혼합될 때 30 분 이내에 경화되기 시작하여 일반적으로 6 시간 이내에 완전히 경화되므로, 주제와 경화제를 혼합하여 사용하는 2액형 조성물의 형태로 제조한다.

먼저, 주제는 비스페놀A형 에폭시수지와 소량의 분산제를 먼저 저속으로 혼합한 다음, 소포제와 요변제를 제외한 나머지 성분들을 투입하여 고속으로 충분히 분산시킨다. 다음으로 친수성 실리카 미분과 친유성 클레이 미분의 요변제를 조금씩 투입하면서 4000 rpm 이상의 고속으로 30 분 이상 혼합한다. 최종적으로는 생성된 혼합물에 소량의 소포제를 넣고 저속으로 교반하여 방수방식용 도료 조성물 내부의 기포를 제거한 다음, 감압용기 내에서 감압하여 완전히 탈포 처리를 하여 주제 성분을 완성한다.

경화제 역시 상기 주제의 제조방법과 동일한 방법으로 제조된다.

이렇게 제조된 본 발명의 침투식 도료 조성물은 구조물 표면에 도포시 레이턴스를 강화시킴으로서 모체 강화 및 방수방식을 수행할 수 있으며, 이후 형성된 도막이 모체와 강하게 접착하도록 유도한다. 그리고, 본 발명의 침투식 도료 조성물에 의해 형성되는 침투식 도막은 모세관현상에 따라 콘크리트 표면에 2 내지 5 mm 깊이까지 침투, 부착되는 형태로 단순 피막형태의 도막재에 비하여 탈리의 문제가 발생하지 않고 콘크리트 모체를 강화시키킬 수 있다.

콘크리트 표면에 침투한 본 발명의 도료 조성물은 콘크리트 구조물의 표면에 실리콘카바이드, 플라이애시-알루미나, 지르코니아-실리카, TiO₂, CaCO₃ 등의 세라믹 성분이 혼합된 층을 형성하고, 이들 세라믹 성분은 2 중의 고분자 성분 (에폭시와 아크릴)으로 이루어진 바인더에 고루 분포하게 된다. 이들 세라믹 성분은 초고강도의 재료로서 치밀한 도막층을 형성하여 염화물 및 외부로부터 침투되는 화학성분을 원천적으로 차단시킬 수 있다.

나아가, 본 발명의 침투식 도료 조성물은 에폭시 및 폴리프로필렌글리콜디아민과 더불어 아크릴레이트 및 무황변 폴리이소시아네이트 경화제를 복합화한 도료로서 경화시에 에폭시수지는 콘크리트 기재의 접착면에 주로 존재하게 되고 아크릴레이트수지는 외부로 부상하게 되어 1 회 도포만으로도 2 중의 복합도막층을 형성하게 된다. 이를 통해 자외선에 쉽게 황변되고 광분해되는 에폭시수지의 단점을 아크릴레이트수지층으로 완벽하게 극복할 수 있게 되는 것이다. 따라서, 방수, 방식, 염해방지를 비롯한 유해화합물 차단기능을 한층 더 높여 도막의 수명을 획기적으로 증대시킬 수 있다. 따라서 부착성 및 내구성, 내수성 및 내습성, 내약품성 및 내열성, 내충격성 및 균열추종성, 내후성 등이 타 도료에 비해 월등하게 우수하기 때문에 피착물인 콘크리트를 완벽하게 보호하는 도막을 형성하며, 어떠한 가혹한 자연 또는 인공의 조건에서도 도장의 내구성을 장기간 유지시킨다.

이어서 본 발명의 고분자 도료 조성물을 콘크리트 구조물에 도포하는 공법을 설명한다. 본 발명의 침투성 도료 조성물을 2100 psi 이상의 고압 에어리스 스프레이로 콘크리트 표면에 도포하면, 일차적인 압력으로 본 발명의 도료 조성물이 콘크리트 기재에 스며들게 되고, 이후 모세관현상에 의하여 추가적으로 침투하게 되어 총 2 내지 5 mm의 깊이로 콘크리트와 일체화된 방수방식층을 형성하게 된다. 이 방수방식층은 콘크리트 자체의 균열억제와 더불어 표면강화 효과를 나타낸다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

실시예

실시예: 침투식 도료 조성물

실시예는 표 1의 함량에 따라 혼합하여 조성물을 제조하였다.

시험예: 물성 측정

상기 실시예에서 제조한 2액형 조성물로 이루어진 침투식 도료 조성물의 주제와 경화제를 혼합하고 콘크리트 시편에 스프레이 도포한 후 경화시켜 시험한 결과를 표 2에 나타내었다.

상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 침투성 도료 조성물은 방수, 방식 및 내염해성이 뛰어나며 유해물질의 용출이 전혀 발생하지 않음을 확인할 수 있다. 나아가, 주제 및 경화제의 배합비율 조절을 통해 가사시간을 조절할 수 있어, 현장에서의 작업성 또한 대단히 뛰어난 장점이 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본원 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 범위는 위의 실시예에 국한해서 해석되어서는 안되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (2)

1. (A) 비스페놀A형 에폭시수지 100 중량부;
   아크릴레이트수지 50 내지 62 중량부;
   반응성 에폭시 희석제 14 내지 18 중량부;
   비반응성 희석제 43 내지 53 중량부;
   실리콘카바이드 7 내지 9 중량부;
   플라이애시-알루미나 60 내지 74 중량부;
   지르코니아-실리카 10 내지 14 중량부;
   TiO₂ 43 내지 53 중량부;
   CaCO₃ 18 내지 22 중량부;
   무기안료 18 내지 22 중량부;
   친수성 실리카 미분 0.7 내지 0.9 중량부;
   친유성 클레이 미분 0.3 내지 0.5 중량부;
   소포제 0.3 내지 0.5 중량부; 및
   분산제 3 내지 4 중량부;
   를 포함한 주제; 및
   (B) 폴리프로필렌글리콜디아민 100 중량부;
   에폭시 경화촉진제 15 내지 19 중량부;
   무황변 폴리이소시아네이트 경화제 7 내지 10 중량부;
   비반응성 희석제 28 내지 35 중량부;
   플라이애시-알루미나 44 내지 54 중량부;
   지르코니아-실리카 10 내지 13 중량부;
   TiO₂ 30 내지 38 중량부;
   CaCO₃ 20 내지 25 중량부;
   친수성 실리카 미분 1.0 내지 1.2 중량부;
   친유성 클레이 미분 0.5 내지 0.6 중량부;
   소포제 1.0 내지 1.2 중량부; 및
   분산제 2.5 내지 3.1 중량부
   를 포함한 경화제로 이루어지고,
   상기 주제:경화제의 중량비가 1:1 내지 3:1이고,
   상기 비스페놀A형 에폭시수지의 에폭시 당량은 175 내지 195 g/eq이고,
   상기 비스페놀A형 에폭시수지의 점도는 25 ℃에서 600 내지 1200 cps이고,
   상기 반응성 에폭시 희석제의 에폭시 당량은 250 내지 350 g/eq이고,
   상기 폴리프로필렌글리콜디아민의 총 아민은 8 내지 9 Meq/g이고,
   상기 무황변 폴리이소시아네이트 경화제의 점도는 230 내지 450 cps이고,
   인 것을 특징으로 하는 침투식 도료 조성물.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 비반응성 희석제는 자일렌 : 부틸알콜 : 메틸에틸케톤 = 1 : 0.2 내지 0.5 : 0.7 내지 1.0 중량부의 혼합물인 것을 특징으로 하는 침투식 도료 조성물.