KR101088361B1 - Improved Method of Polymer Impregnation Process for Stones by Using Surface Treatment Agent - Google Patents
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Abstract
본 발명은 손상된 석조문화재를 보존하기 위하여 석조문화재에 단량체 화합물을 함침시키고 중합시키는 보존처리공정에서 석조문화재 표면에 처리제를 도포하여 표면에 남는 잔류물질을 용이하게 제거하는 것에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전처리 공정으로 석재문화재의 표면처리제로 평균분자량이 1,000 ~ 10,000인 퍼플루오로 알킬( perfluoro alkyl)기를 함유하는 화합물로서 이온성 작용기를 가지고 있는 불소계발수제로 물 혹은 탄소수가 1-2개의 알코올과 같은 극성용매에 0.5 ~ 10wt%로 용해하여 석재 표면을 도포하는 표면처리제를 단량체 함침 전에 석재의 표면에 도포 처리하는 방법은 암석의 표면에 남는 잔류물질의 제거를 용이하게 하는 기술에 관한 것이다. 본 발명을 석조물의 보존처리 공정에 사용할 경우보다 쉽게 이물질 혹은 잔류물질의 제거가 가능할 뿐만 아니라 처리된 석조물의 발수성도 증가시킬 수 있는 장점이 있다.The present invention relates to an easy removal of residual material remaining on the surface by applying a treatment agent to the surface of the stone cultural heritage material in the preservation process of impregnating and polymerizing the monomer compound in the stone cultural property to preserve the damaged stone cultural property, more specifically It is a surface treatment agent of stone cultural properties as a pretreatment process and contains a perfluoro alkyl group with an average molecular weight of 1,000 to 10,000. It is a fluorine-based water-repellent agent with ionic functionalities, and has the same polarity as water or alcohol having 1-2 carbon atoms. The method of coating the surface of the stone prior to monomer impregnation with a surface treating agent which dissolves 0.5 to 10 wt% in a solvent to apply the surface of the stone is directed to a technique for facilitating removal of residues remaining on the surface of the rock. When the present invention is used in the preservation process of the masonry, there is an advantage that it is possible to easily remove foreign substances or residues, and also increase the water repellency of the treated masonry.
석조물, 보존처리, 함침제, 표면처리, 발수제, 불소계 화합물 Masonry, Preservation, Impregnation, Surface Treatment, Water Repellent, Fluorine Compound
Description
본 발명은 손상된 석조문화재를 보존하기 위하여 석조문화재에 단량체 화합물을 함침시키고 중합시키는 보존처리공정에서 석조문화재 표면에 처리제를 도포하여 표면에 남는 잔류물질을 용이하게 제거하는 것에 관한 것이다.The present invention relates to an easy removal of residual material remaining on the surface by applying a treatment agent on the surface of the stone cultural heritage material in the preservation process of impregnating and polymerizing the monomer compound in the stone cultural property to preserve the damaged stone cultural property.
본 발명은 천연적으로 얻어지는 암석으로 구성되는 모든 석조물, 그 중에서 중요하게는 석조문화재의 보존처리 기술의 하나로 제시되고 있는 단량체(monomer) 함침처리 기술, 특히 가압용기 내에서 압력을 가해 단량체를 함침하고 중합을 통해 최종적으로 고분자물질이 함침 되는 보존처리 기술의 공정개선 방법에 관한 것이다. 구체적으로 위와 같이 석조물의 보존처리를 위해 함침 처리제 및 접착제나 보강제를 사용할 경우, 처리 후 최종적으로 암석의 표면에 남는 잔류물질의 제거를 용이하게 하는 기술에 관한 것이다. 좀 더 상세하게는 기존에 석조문화재의 보존처리 기술로서 암석의 균열, 박리, 탈락을 보수하거나 암석의 발수성 및 물리적 물성 의 개선을 위해 실리케이트계 발수경화제 혹은 아크릴계 단량체를 사용할 경우 중합 후 표면에 생성되는 이물질 혹은 남아 있는 잔류물의 제거를 용이하게 하고 아울러 석조문화재의 발수성을 개선하는 기술이다. 종전의 기술로서 독일의 JBach사에서 개발 한 아크릴계 고분자를 이용한 발수경화 처리기술에 의하면 발수경화제의 함침처리 공정에서 동물 아교를 암석의 표면에 바르고 처리 후 제거하는 방법을 이용하여 암석의 표면에 이물질이 남지 않게 하는 기술이 사용되고 있다. 하지만 함침 처리 후 암석 표면에 발라진 아교가 잔류 할 수 있고 잔류 아교는 이물질로서 습한 환경에서는 부패현상이 발생되어 암석표면에 생화학적 오염에 의한 풍화를 촉진하는 등 오히려 나쁜 영향을 미칠 수 있기 때문에 완전히 제거해야 하지만 실제의 경우 완벽한 제거가 용이하지 않다. 하지만 본 발명에 의하면 발수경화처리 후 암석 표면에 남는 이물질의 제거가 거의 완벽하면서도 용이하고 이루어 질 수 있고 함침처리 후의 암석 표면에 잔류하여 오히려 발수성도 함께 개선시킬 수 있는 장점이 있다.The present invention is to impregnate monomer by applying pressure in monomer impregnation treatment technology, especially pressurized vessel, which is proposed as one of the preservation treatment technology of all the stone products, among which the stone cultural property, which is composed of naturally obtained rock. The present invention relates to a process improvement method of a preservation technology in which a polymer material is finally impregnated through polymerization. Specifically, when using the impregnation treatment agent and the adhesive or reinforcing agent for the preservation treatment of the stone as described above, the present invention relates to a technology that facilitates the removal of residues remaining on the surface of the rock after the treatment. In more detail, as a preservation treatment technology of stone cultural properties, when silicate-based water-repellent or acrylic monomers are used to repair cracks, peeling and dropping of rocks, or to improve water repellency and physical properties of rocks, they are formed on the surface after polymerization. It is a technology that facilitates the removal of foreign substances or residues and improves the water repellency of stone cultural properties. According to the previous technology, the water-repellent curing treatment technology using acrylic polymer developed by JBach of Germany shows that foreign substances are deposited on the surface of the rock by applying the animal glue to the surface of the rock in the impregnation process of the water-repellent hardener and removing it after treatment. The technique which does not remain is used. However, after the impregnation treatment, the glue on the surface of the rock may remain, and the remaining glue is a foreign substance, which may cause decay in a humid environment, which may adversely affect the surface of the rock such as weathering due to biochemical contamination. In practice, however, complete removal is not easy. However, according to the present invention, the removal of foreign matter remaining on the rock surface after the water-repellent hardening treatment can be almost perfect and easy and can be achieved and remaining on the rock surface after the impregnation treatment has the advantage that can be improved rather than water repellency.
본 발명의 목적은 손상된 석재문화재의 보존처리를 위해 표면처리제를 이용한 석조물의 개선된 고분자 함침처리 방법은 석조물를 압력용기 내에서 압력을 가해 단량체를 함침시키고 중합시켜 고분자 물질이 함침되는 석조문화제 처리방법에서 석조물에 단량체를 함침시킨 후 석조물의 표면에 도포된 잔류이물질의 제거를 용이하게 하기 위한 것이다.An object of the present invention is an improved polymer impregnation treatment method of a stone using a surface treatment agent for the preservation treatment of damaged stone cultural properties in the stone culture agent treatment method in which the polymer material is impregnated by applying a pressure in the pressure vessel to impregnate and polymerize the monomer. After the impregnation of monomer in the stone to facilitate the removal of the foreign matter applied to the surface of the stone.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 보존처리를 위한 처리제, 즉 단량체를 함침하기 전에 표면에 사용되며 동시에 단량체의 함침을 방해하지 않아 함침이 효과적으로 이루어지도록 해야 되고 함침 된 단량체의 중합 후 표면에 남는 이물질의 제거가 용이하도록 함과 동시에 함침처리 공정이 끝난 후 표면처리제의 제거 공정 없이 보존처리가 마무리되어야 하는 표면처리제의 선정이며 그에 따른 공정개선 효과이다. The present invention is to be used on the surface before impregnating the treatment agent, that is, the monomer for preservation treatment in order to achieve the above object and at the same time do not interfere with the impregnation of the monomer should be made to effectively impregnate the surface after polymerization of the impregnated monomer It is the selection of surface treatment agent to be able to easily remove the remaining foreign substances and to finish the preservation treatment without removing the surface treatment agent after the impregnation treatment process is completed.
전처리 공정으로 석재문화재의 표면처리제로 평균분자량이 1,000 ~ 10,000인 퍼플루오로 알킬( perfluoro alkyl)기를 함유하는 화합물로서 이온성 작용기를 가지고 있는 불소계발수제로 물 혹은 탄소수가 1-2개의 알코올과 같은 극성용매에 0.5 ~ 10wt%로 용해하여 석재표면을 도포하는 표면처리제를 단량체 함침 전에 석재의 표면에 도포 처리하는 방법에 관한 것이다.It is a surface treatment agent of stone cultural properties as a pretreatment process and contains a perfluoro alkyl group with an average molecular weight of 1,000 to 10,000. It is a fluorine-based water-repellent agent having an ionic functional group. The present invention relates to a method of applying a surface treatment agent which dissolves 0.5 to 10 wt% in a solvent to apply a stone surface to a surface of a stone before monomer impregnation.
압력을 이용하여 아크릴계 단량체를 암석에 함침시키는 가압함침공정에서 함침효과를 저하시키지 않으며, 함침 후 표면에 잔존하는 단량체로부터 중합 공정 후 생성되는 고분자 이물질을 석재 표면으로부터 제거가 용이하도록 하였다. 이에 따른 효과로 표면에 잔류되는 고분자물질로 인한 변색을 방지하여 석재 고유색의 변화를 최소화할 수 있음으로써 석재의 보존처리 기술, 특히 문화재의 보존처리 기술로서 가압 함침처리 기술이 개선되었다. 또한 부수적인 효과로 최종적으로 잔존하는 표면처리제는 발수성을 개선해주는 역할을 하여 암석의 풍화요소를 차단한다.In the pressure impregnation process in which the acrylic monomer is impregnated into the rock using pressure, the impregnation effect is not lowered, and the polymer foreign substances generated after the polymerization process are easily removed from the stone surface from the monomer remaining on the surface after the impregnation. As a result, it is possible to prevent discoloration due to the polymer material remaining on the surface, thereby minimizing the change in the intrinsic color of the stone. Thus, the pressure impregnation treatment technology has been improved as a preservation treatment technology of stone, in particular, a preservation treatment technology of cultural properties. In addition, the last remaining surface treatment agent as a side effect serves to improve the water repellency to block the weathering element of the rock.
본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the configuration of the present invention in detail as follows.
본 발명에 따른 손상된 석재문화재의 보존처리를 위해 표면처리제를 이용한 석조물의 개선된 고분자 함침처리 방법은 석조물를 압력용기 내에서 압력을 가해 단량체를 함침시키고 중합시켜 고분자 물질이 함침되는 석조문화제 처리방법에서 석조물에 단량체를 함침시키기 전에 석조물에 용액상의 표면처리제를 도포하여 석조물의 표면에 잔류이물질의 제거를 용이하게 하기 위한 것이다.The improved polymer impregnation treatment method of the stone using the surface treatment agent for the preservation treatment of the damaged stone cultural property according to the present invention is a stone material in the stone culture agent treatment method in which the polymer material is impregnated by applying the pressure in the pressure vessel to impregnate and polymerize the monomer. Before impregnating the monomer in the masonry to apply a solution-like surface treatment agent to facilitate the removal of residual foreign matter on the surface of the masonry.
또한 물과 같은 석조물의 손상 저해물질과의 친화성이 낮으면서도 분자구조상 적절한 작용기를 가져 일부 암석 구성물과 친화성을 가질 수 있는 것이 적당하다. 하지만 이들이 암석의 구성성분과 직접적인 화학반응을 하여 암석조직에 나쁜 영향을 미치고 그로 인한 손상을 가져오지 않아야 한다.In addition, it is appropriate to have affinity with some rock constituents while having a low affinity with a damage inhibitor of a stone such as water while having an appropriate functional group in the molecular structure. However, they should not directly react with the constituents of the rock, adversely affecting the rock tissue and causing no damage.
이러한 조건을 충족시킬 수 있는 표면 처리제로 석조물의 표면에 적용 가능한 발수제는 크게 불소계와 실리콘계로 나눌 수 있는데, 실리콘계는 실리콘작용기 즉 실록산 작용기가 암석의 주요 구성성분인 실리카 성분과 강한 친화성을 가지기 때문에 처리 후 효과적인 제거가 어렵거나 구성성분을 변성시켜 변색이나 구조적인 열화가 우려되며 불소계에 비하여 발수효과가 비교적 낮다. 하지만 불소계 발수제는 발수효과 뿐만 아니라 암석과 다른 고분자 함침물질과도 친화성이 없고 표면에서 적절하게 제거가 가능하기 때문에 본 발명의 목적에 맞는 더 효율적인 함침 전 처리용 표면처리제라 할 수 있다.As a surface treatment agent that can satisfy these conditions, the water-repellent agent applicable to the surface of the stone can be divided into fluorine-based and silicon-based.Since the silicon-based group has a strong affinity with the silica component which is the main component of the rock After treatment, effective removal is difficult or the components are denatured, which may cause discoloration or structural degradation. The water repellent effect is relatively lower than that of fluorine. However, the fluorine-based water repellent is not only a water repellent effect but also affinity with rocks and other polymer impregnated materials and can be properly removed from the surface can be said to be a more effective surface treatment agent for treatment before impregnation for the purpose of the present invention.
불소계발수제에서 탄화수소(hydrocarbon)쇄에 대하여 탄화불소 (fluorocarbon)쇄는 매우 높은 계면활성을 나타내어 표면자유에너지를 현저하게 저하시킨다. 이 때문에 강력한 발수효과를 나타내는 것이다. 즉, -CF3 또는 -CF2로 석조물 표면을 커버하면 -CH3 또는 -CH2로 커버된 표면보다도 훨씬 큰 접촉각θ를 나타내기 때문이다.Fluorocarbon chains with respect to hydrocarbon chains in fluorine-based water repellents have very high surface activity, which significantly reduces surface free energy. This is because of the strong water repellent effect. In other words, when the surface of the stone is covered with -CF 3 or -CF 2 , it exhibits a much larger contact angle θ than the surface covered with -CH 3 or -CH 2 .
접촉각은 표면 위에서 열역학적으로 평형을 이룰 때 표면이 이루는 각으로 표면의 상태와 액체의 종류에 따라 그 각이 달라지기 때문에, 접촉각으로 부터 표면 에너지와 표면의 균일성·친수성 정도를 알 수 있다. 따라서 불소계발수제는 물에 대한 접촉각을 60도 이상 유지 할 수 있는 충분한 발수성능을 가지고 있어야 한다. 또한 석조물의 함침공정인 진공오븐에서도 견딜 수 있도록 200℃에서도 내열 성을 가지고 있어야 한다.The contact angle is the angle formed by the surface when it is thermodynamically balanced on the surface, and the angle varies depending on the state of the surface and the type of liquid. Therefore, the contact angle shows the surface energy and the degree of uniformity and hydrophilicity of the surface. Therefore, fluorine-based water repellent should have sufficient water repellency to maintain the contact angle to water more than 60 degrees. In addition, it must have heat resistance at 200 ℃ to withstand the vacuum oven which is the impregnation process of masonry.
표면처리제는 표면에너지가 작고 발수성이 우수하며 분자량이 적당하여 단량체가 침투되는 모세관이나 암석 내부에 까지 침투되지 않을 정도의 충분히 높은 분자량을 가지며 함침처리 후에도 남아있어 석조물의 최대 손상요인인 수분과의 접촉에서 발수기능으로 풍화를 예방할 수 있어야 한다. 따라서 평균분자량이 1,000 ~ 10,000이며, 더 바람직하게는 1,500 ~ 3,000인 퍼플루오로 알킬( perfluoro alkyl)기를 함유하는 화합물로서 이온성 작용기를 가지고 있는 불소계발수제인 것을 특징으로 한다. 불소계발수제의 분자량이 10,000 이상일 경우 비교적 저렴하며 처리되는 대상물에 나쁜 영향을 미치지 않는 물이나 알코올과 같은 용매에 잘 용해되지 않아 기타 적절한 용매를 찾기 힘들고 아울러 효과를 나타내는 농도에서 높은 점성을 나타냄으로 인해 균일한 표면도포가 어려우며 처리되는 석재의 표면에 충분한 부착성을 가지지 못하는 문제점이 있다. The surface treatment agent has small surface energy, excellent water repellency, moderate molecular weight, high molecular weight enough to not penetrate into the capillary or rock through which monomer penetrates, and remains after impregnation treatment, so it is in contact with water, which is the most damaging factor of masonry. It should be possible to prevent weathering by water repellent function. Therefore, the average molecular weight is 1,000 to 10,000, more preferably 1,500 to 3,000 compound containing a perfluoro alkyl (perfluoro alkyl) group is characterized in that the fluorine-based water-repellent agent having an ionic functional group. When the molecular weight of the fluorinated water-repellent agent is more than 10,000, it is relatively inexpensive and does not dissolve well in a solvent such as alcohol or water, which does not adversely affect the treated object. Therefore, it is difficult to find other suitable solvents and is uniform due to its high viscosity at the effective concentration. One surface coating is difficult and there is a problem that does not have sufficient adhesion to the surface of the stone to be treated.
상기 불소계발수제의 분자쇄 일부에 이온성 작용기를 가지고 있어 처리되는 물질의 표면 구성물질과의 적절한 친화성을 유지함과 동시에 처리물질 내부로 깊숙이 침투하지 않아 이후 함침되는 물질의 함침을 방해하지 않으면서도 불소작용기에 의한 발수성을 나타낸다. Part of the molecular chain of the fluorine-based water-repellent agent has an ionic functional group to maintain proper affinity with the surface constituents of the material to be treated and does not penetrate deeply into the treatment material without interfering with the impregnation of the subsequently impregnated material. Water repellency by functional groups.
상기 불소계발수제는 물 혹은 탄소수가 1-2개의 알코올과 같은 극성용매에 0.5 ~ 10wt%로 용해하여 낮은 점도의 용액상으로 석재의 표면에 적용이 가능하기 때문에 편리성 또한 우수하다. 극성용매를 0.5wt% 이하로 사용하면 표면 잔존 및 부착 가능성이 있는 단량체 및 중합물의 제거에 있어 충분한 이형성을 발휘하지 못함과 동 시에 최종적으로 나타내는 발수 효과의 저하가 있을 수 있다. 반면에 10wt%이상 사용하면 높은 농도로 인하여 점성이 상승함에 따라 동시에 붓칠이나 스프레이와 같이 간단한 방법으로 균일한 표면 도포를 행하기 어려우며 너무 많은 양이 장기간 표면에 잔존함에 따라 발생이 가능한 해로운 효과와 비싼 표면처리제의 낭비가 우려된다.The fluorine-based water-repellent is dissolved in a polar solvent such as water or carbon atoms of 1-2 alcohols in 0.5 ~ 10wt%, it is also excellent in convenience because it can be applied to the surface of the stone as a low viscosity solution. If the polar solvent is used in an amount of 0.5 wt% or less, sufficient releasability may not be exhibited in the removal of monomers and polymers that may have surface retention and adhesion, and at the same time, there may be a decrease in water repellent effect. On the other hand, when it is used more than 10wt%, it is difficult to apply uniform surface by simple method such as brushing or spraying as viscosity increases due to high concentration, and harmful effect and expensive that can occur as too much amount remains on the surface for a long time The waste of the surface treatment agent is concerned.
상기 불소계발수제를 극성용매에 용해시킨 용액을 석제문화재의 표면에 붓칠이나 스프레이공정으로 도포 처리하여 함침처리를 실시한다.The solution in which the fluorine-based water repellent is dissolved in a polar solvent is applied to the surface of the stone culture material by brushing or spraying to perform impregnation treatment.
이하, 실시예에 의거하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며 본 발명을 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the following Examples are intended to illustrate the present invention and do not limit the present invention.
1. 실험 재료1. Experimental Materials
암석시편은 석조문화재의 재료로 가장 많이 사용되고 있는 화강암으로 경기도 포천시에서 생산되고 있는 포천석(P-stone)과 경주시 남산일대의 풍화된 남산석(N-stone)을 사용하였다. 시편의 크기는 50×50×50mm의 함침 시험용 육면체 시편으로 절단하여 사용하였다. 함침제로는 아크릴계 모노머인 메틸메타아크릴레이트(methyl methacrylate,MMA)를 사용하였다. 개시제로는 라디칼게시제로 퍼옥사이드(peroxide)계의 벤조일퍼옥사이드(benzoyl peroxide, BPO)를 사용하였다. 모노머와 개시제는 정제하지 않고 그대로 사용하였다. 표면처리제는 평균분자량이 2,400~3,100인 과불화 알킬옥시 올리고머(Solvay Solexis사, 상품명 Fluorolink F-10) 를 에탄올에 용해하여 약 10% 농도의 표면처리제 용액(이하 "F-10"으로 호칭) 을 제조하여 사용하였다.The rock specimens are granite which is most used as a material of stone cultural property, and it uses P-stone produced in Pocheon-si, Gyeonggi-do, and N-stone weathered in Namsan area in Gyeongju-si. The size of the specimen was used by cutting into a cube cube for impregnation test of 50 × 50 × 50mm. As the impregnation agent, methyl methacrylate (MMA), an acrylic monomer, was used. As an initiator, benzoyl peroxide (BPO) of peroxide type was used as a radical initiator. The monomer and the initiator were used as they were without purification. The surface treating agent was dissolved in ethanol by dissolving a perfluorinated alkyloxy oligomer (Solvay Solexis, Fluorolink F-10) having an average molecular weight of 2,400 to 3,100, to give a surface treating agent solution of about 10% concentration (hereinafter referred to as "F-10"). It was prepared and used.
2. 모노머 함침 및 중합을 통한 고분자의 함침2. Impregnation of polymer through monomer impregnation and polymerization
진공온븐(Vacuum oven)에서 완전히 건조된 암석 시편을 사용하여 실험하였다. 건조된 시편은 수분이 없는 상태에서 상온까지 식힌 후 F-10을 2회 스프레이를 이용하여 도포하여 사용하였다. 시편이 준비되면 무게를 측정하여 함침전의 무게를 측정하였다. 개시제를 모노머의 1wt%로 녹여 용액상태로 만든 다음 만들어진 용액은 최대한 안전하게 보관하기 위해서 냉장고에 보관하였다. 암석시편과 모노머를 용기에 넣어 최대압력 35atm까지 견딜 수 있도록 제작된 고압함침기(autoclave)에 넣고 6atm에서 12시간동안 천천히 가압하였다. 함침된 암석시편은 표면에 묻은 모노머를 제거하고 알루미늄 호일로 감싸고 봉지와 지퍼백을 이용하여 밀봉하였다. 밀봉된 암석 시편은 70℃의 물중탕기(water bath)에 넣어 8시간 동안 중합반응 시킴으로서 암석 내 기공에 고분자가 함침 되도록 하였다.Experiments were carried out using rock specimens completely dried in a vacuum oven. The dried specimen was cooled to room temperature in the absence of moisture, and then applied with F-10 twice using a spray. When the specimen was prepared, the weight was measured to determine the weight before impregnation. The initiator was dissolved in 1wt% of the monomer to make a solution, and the resulting solution was stored in a refrigerator to keep it as safe as possible. Rock specimens and monomers were placed in a container and placed in an autoclave designed to withstand a maximum pressure of 35 atm and then slowly pressurized at 6 atm for 12 hours. The impregnated rock specimens were removed with the monomer on the surface, wrapped with aluminum foil, and sealed using a bag and a zipper bag. The sealed rock specimens were polymerized in a water bath at 70 ° C. for 8 hours to impregnate the polymer with pores in the rock.
3. 결과3. Results
(1) 이형성(1) release
아크릴 모노머를 함침처리 후 중합과정을 거치는 동안에 암석의 표면에 잔류하거나 내부로부터 흘러나온 모노머가 표면에서 중합되어 코팅되는 현상이 발생된다. 이러한 현상이 발생되면 암석표면에서 제거하여 이질감이 생기지 않게 해야 한다. 하지만 암석의 미세기공 사이에서 중합된 함침처리제는 제거가 용이하지 않다. 이를 보완하기 위해 불소계 표면처리제인 F-10을 암석 표면에 처리한 후 B72를 표면에 코팅한 후 제거하여 이형성을 살펴보았다. 도1은 암석에 F-10을 표면처리 하여 이형성을 비교한 사진이다. F-10을 미처리한 시편은 암석표면에 B72가 완전히 붙어 떨어지지 않았지만, F-10을 함침 처리한 암석의 경우 잘 떨어졌다. 이를 통해 함침 처리 전 암석표면에 F-10을 도포할 경우 표면의 잔여 고분자 물질의 제거가 용이함을 알 수 있다.During the polymerization process after impregnating the acrylic monomer, a phenomenon that the monomer remaining on the surface of the rock or flowing out from the inside is polymerized and coated on the surface occurs. If this happens, it should be removed from the rock surface to prevent any heterogeneity. However, the impregnating agent polymerized between the micropores of the rock is not easy to remove. To compensate for this, the fluorine-based surface treatment agent F-10 was treated on the rock surface, and then B72 was coated on the surface and then removed to examine the releasability. 1 is a photograph comparing the releasability by surface treatment of F-10 on the rock. F-10 untreated specimens did not drop B72 completely on the rock surface, but fell well on rocks impregnated with F-10. It can be seen that when F-10 is applied to the rock surface before the impregnation treatment, it is easy to remove the residual polymer material on the surface.
(2) 발수성(2) water repellency
F-10은 금속, 석재, 종이 등의 발수제로도 사용이 가능한 물질이며 특히 암석과 같이 세라믹 물질의 표면에 F-10을 처리할 경우 좋은 발수 효과를 기대할 수 있다. 도2는 미처리 암석시편과 F-10 표면처리 시편의 물과 접촉각을 측정한 것이다. F-10을 처리한 암석시편의 접촉각이 약 1.6배정도 증가되는 것을 확인할 수 있었다.F-10 is a material that can be used as a water repellent such as metal, stone, and paper. Especially, when F-10 is treated on the surface of a ceramic material such as rock, a good water repellent effect can be expected. 2 is a measurement of the contact angle with water of the untreated rock specimens and F-10 surface treatment specimens. It was confirmed that the contact angle of the F-10-treated rock specimens increased by about 1.6 times.
도 3은 포천석의 물 흡수율을 측정한 결과이다. 미처리 암석은 2일정도면 포화 흡수율까지 도달하는 반면 F-10으로 처리한 포천석은 10일이 지나도 포화 물 흡수율보다 낮은 값을 나타냈다. F-10과 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethyl methacrylate,PMMA)함침을 동시에 실시한 시편의 경우 물 흡수율과 흡수 속도가 가장 낮았다.3 is a result of measuring the water absorption rate of pocheonseok. Untreated rock reached saturation absorption in about 2 days, while Pocheon stone treated with F-10 showed lower than saturation water absorption after 10 days. The water absorption rate and the rate of absorption were lowest for the specimens which were simultaneously impregnated with F-10 and polymethyl methacrylate (PMMA).
도 4는 남산석의 물 흡수율을 측정한 결과이다. 미처리 암석시편은 2일 정도면 포화 흡수율에 가까워진다. F-10을 처리한 시편은 발수성능을 가져 5일이 지나 야 포화 물 흡수율에 근접하였다. 남산석은 포천석에 비해 기공의 크기가 크기 때문에 F-10은 표면에 반발력만으로 좋은 발수성을 기대 할 수 없었다. 반면 함침한 시편은 PMMA가 기공을 채워 물의 흡수를 원천적으로 막아 물 흡수율이 약 50%이하로 떨어졌다. F-10과 PMMA를 함께 처리한 시편이 가장 낮은 물 흡수율을 나타냈다.4 is a result of measuring the water absorption of Namsanite. Untreated rock specimens are close to saturation absorption in about two days. F-10-treated specimens had water repellency and approached saturated water absorption only after 5 days. Since Namsan stone has a larger pore size than Pocheon Stone, F-10 could not expect good water repellency only by repulsive force on the surface. The impregnated specimens, on the other hand, had PMMA filling the pores, preventing the absorption of water from the source, causing the water absorption rate to drop below about 50%. The specimens treated with F-10 and PMMA showed the lowest water absorption.
(3) 함침성(3) impregnation
포천석과 남산석 암석시편을 F-10으로 처리하고 MMA를 함침 후 중합하였다. 표1은 F-10에 따른 암석시편의 함침율 변화를 나타낸 것이다. 포천석과 남산석 모두 F-10을 처리한 시편이 F-10미처리 시편보다 낮은 PMMA 함침율을 나타냈다. F-10은 표면에서 MMA가 함침되는 일부분의 기공을 차지하고 있어 함침된 PMMA의 양이 소량 감소한다. Pocheon and Namsan rock specimens were treated with F-10 and polymerized after impregnation with MMA. Table 1 shows the change in impregnation rate of rock specimens according to F-10. In both Pocheon and Namsan, F-10 treated specimens showed lower PMMA impregnation rates than F-10 untreated specimens. F-10 occupies a portion of the pores where MMA is impregnated on the surface, which reduces the amount of PMMA impregnated.
표1. Table 1.
반면 표면에 생성되는 잔여물질의 제거가 용이하고 균일한 색을 가지게 하는 성질이 있다. 도5는 F-10 처리에 따른 표면특성을 나타낸 그림이다. 그림과 같이 F-10을 처리한 시편은 균일한 색을 가지고 잔여물질의 제거가 쉽지만 반면 F-10미 처리 시편은 잔여물질의 제거가 힘들었다.On the other hand, it is easy to remove the residues generated on the surface and has the property of having a uniform color. 5 is a view showing the surface characteristics according to the F-10 treatment. As shown in the figure, the F-10 treated specimens had a uniform color and were easy to remove residues, whereas the F-10 untreated specimens were difficult to remove.
도 1은 표면처리제 처리와 미처리 암석 시편의 표면 이형성 비교 사진.1 is a photograph showing a comparison of the surface release property of the surface treatment agent treated and untreated rock specimens.
도 2는 표면처리제 처리에 따른 암석시편의 접촉각 측정사진.Figure 2 is a photograph measuring the contact angle of the rock specimens according to the surface treatment agent treatment.
도 3은 F-10 처리된 포천석(P-stone)의 시간에 따른 물 흡수율 변화.Figure 3 is the change in water absorption rate of F-10 treated Pocheonseok (P-stone) with time.
도 4는 F-10 처리된 남산석(N-stone)의 시간에 따른 물 흡수율 변화.Figure 4 is a change in water absorption rate of F-10 treated N-stone (N-stone) over time.
도 5는 F-10 처리와 미처리 포천석(P-stone)의 표면 사진.5 is a surface photograph of F-10 treated and untreated P-stone.
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