KR101138268B1 - 상온 경화형 무기질 세라믹 도료 및 이를 이용한 터널 및 콘크리트 도장 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기재 표면에 하도 및 상도를 포함하는 도막의 하도 형성용 도료 조성물로서, 기재 표면에 하도 및 상도를 포함하는 도막의 상도 형성용 도료 조성물로서, 다음 식 (1)

(1)
로 표현되는 오르가노 폴리 실록산 100중량부, 상기 오르가노 폴리 실록산 100중량부에 대하여, 평균 직경이 4~40nm인 실리카를 포함하며, 고형분 농도가 1~40중량%이고, pH는 7~13인 콜로이드상 실리카 5 내지 30중량부,
유기 주석 등의 유기금속 촉매 0.05 내지 5중량부,
다음 식 (3)

(3)
으로 표현되는 아미노실란 경화제 5 내지 15중량부 및 유기용제 40 내지 50중량부를 포함하는 도료 조성물 및 이를 이용한 터널 벽면 도장방법을 제공한다.

Description

상온 경화형 무기질 세라믹 도료 및 이를 이용한 터널 및 콘크리트 도장 방법{Inorganic Ceramic Paint for Curing at Room Temperature and Painting Method Using it}

본 발명은 하도 및 상도를 포함하는 도막의 상도 형성용 도료 조성물 및 이를 이용한 터널 내부 도장방법에 관한 것으로서, 하도 도막 상에 도포되는 상도용 상온 경화형 무기질 세라믹 도료 및 이를 이용한 도장방법을 제공한다.

일반적으로 터널 보수시 터널 내부 표면의 기존 콘크리트 및 타일이 탈락된 부분을 보수함에 있어서, 상기 콘크리트의 탈락 부분은 원래의 상태로 회복시킬 수 있으나, 처음에 표면의 콘크리트 및 타일의 탈락을 야기하는데 기여한 인자들이 그대로 잔존함으로 인해 이와 같은 표면의 탈락 현상은 재현될 가능성이 높다. 나아가, 그 후의 새로운 오염원이나 염화물 또는 화합물 등이 침투하거나 또는 탄화로 인해서 더 심한 열화가 발생할 수 있다.

이를 막기 위해서 많은 공사현장에서는 보수작업이 완료된 콘크리트 표면이나 새로 제작한 부재의 표면에 시멘트 몰탈 작업, 폴리머 함침 작업, 표면 경화제에 의한 기공 채움, 에폭시 실링, 침투성 밀봉 등의 작업을 수행하고 있다. 이러한 작업들은 철근에 산소가 접근하지 못하도록 방수기능을 강화하고, 염화물 및 오염원이나 탄산가스와 아황산 등과 같은 열화의 원인 물질에 대한 높은 저항성을 제공하며, 이러한 작업에 사용되는 물질들은 상기와 같은 화학적 오염물이 침투하는 것을 방지하는데 매우 효과적인 성능을 나타낸다.

그러나, 상기와 같은 방법들은 전반적으로 작업 비용의 증대를 초래하며, 스프레이 몰탈의 탈락, 등의 문제점이 발생한다. 또한, 탈락된 콘크리트를 보수할 때에 사용되는 몰탈은 필수적으로 콘크리트를 수축시키는 작용을 하지 않아야 한다. 그러나, 몰탈을 사용하여 보수하는 경우, 보수가 이루어지는 부분 주변으로 균열이 발생하여 새로운 콘크리트의 탈락을 유발하며, 이로 인해 타일부착력이 약화되어 타일의 파손을 야기할 우려가 있다.

한편, 콘크리트의 내구성 저하로 인한 단면의 하자를 보수하는 작업이 수행된 경우, 보수작업이 완료된 콘크리트 표면에 보호 도장 작업을 통하여 보수작업을 시행하는데, 이때 사용되는 도장재료는 자외선에 의한 도막의 내식성 저하의 문제점에 대하여는 저항성을 갖는다. 그러나, 도막 표면이 분해되어 가루화되는 백화 현상이 발생되는 문제가 있으며, 또 안료의 광택을 저하시킨다. 또한, 해안 지역은 특히 자외선 량이 많아서 자외선에 의해 도장이 분해될 우려가 상대적으로 높고, 또, 해안지역에서의 염분이 도막의 열화에 중대한 영향을 미친다.

이와 같이, 다양한 오염원에 의해 도막의 내식성이 크게 저하되며, 또한, 도막 표면에 부착하여 도막을 오염시킬 수 있다. 이러한 오염원들은 유기화합물을 포함하고 있기 때문에 비교적 도막에 쉽게 부착하여 세척을 하더라도 쉽게 떨어지지 않는다. 특히, 터널 내부는 부식성 가스, 매연 등과 같은 오염원이 도막 표면에 부착하고, 또 도막 내로 침투하여 열화를 현저하게 진행시킨다.

이와 같은 도막의 열화 기구를 예로 들면, 물과 산소의 건습이 교대로 바뀌면서 콘크리트 및 강제 표면에 마이크로 셀을 형성하여, 양극부인 도막 하부에 부식을 유발한다. 이와 같은 도막 하부의 부식은 물과 산소가 공급되면서 성장하여 도막을 관통하게 된다. 이와 같이 도막을 관통하여 형성된 부식은 외부와 접하면서 급속하게 성장하게 되며, 이로 인해 육안으로도 쉽게 부식을 확인할 수 있는 정도로까지 성장하게 된다.

이러한 도장표면은 자외선에 의한 분해, 구조물의 운영으로 인한 시간 경과에 따른 마모, 도장면의 열화 현상, 오염원에 의한 오염, 구조물의 미관면에서 석조의 적합성 및 광택도가 현저하게 저하되는 경우가 있다.

한편, 최근 환경규제에 따른 휘발성 유기화합물질(VOC)의 규격이 전세계적으로 강화되고 있으며, 각국에서는 기존의 용제형 도료에서 수화시킨 수성도료를 개발 진행 중에 있다. 수계도료의 경우 용제계 도료와는 달리 도료의 휘발성분의 대부분이 물로 이루어지기 때문에, 휘발분의 건조가 늦어 도막 형성시 새깅(sagging)이 발생하고, 얼룩 현상과 색 분리 현상이 나타나게 된다.

종래 수성베이스 코트용 아크릴 우레탄 제조 및 특징과 그 물성에 대해서는 미국 특허 제5,071,904호 제5,173,526호 제5,314,942호 제5,356,973호 등에 기재되어 있다.

상기 미국 특허에 기재된 아크릴우레탄 수지들은 고형분이 30% 이상으로 하여 솔리드화 되어 있으며 빠른 건조 속도를 가지고 있는 장점이 있으나, 모두 내수성, 부착성 및 난연성이 불량하고 도막 형성시 광택 등이 약한 단점이 있다.

본 발명은 구조물의 색채 및 광택도를 이용하여 터널 내의 시인성을 향상시켜, 교통의 안전성을 유도하고 터널 내부 콘크리트 구조물의 내구성을 증진시키고자 한다.

또, 콘크리트 구조물에 극심한 기상변화에 대한 직접 노출과 빗물 또는 제설 염화물 침투 등으로 인한 콘크리트 구조물의 조기 열화현상을 극소화할 수 있는 중성화 방지, 표면처리 기능을 제공하고자 한다.

또한, 수성 실리콘 에멀젼 수지를 이용한 광택 및 내후성 등이 우수한 도료 조성물의 제조방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.

나아가, 기존의 가열형 세라믹 코팅제의 장점을 유지하면서 상온 건조가 가능하게 하고자 한다.

더 나아가, 우수한 내수성을 가지며 밀착성, 내오염성, 내화학성, 불연성 등이 우수한 상온 경화형 무기질 세라믹 코팅제의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 기재 표면에 하도 및 상도를 포함하는 도막의 상도 형성용 도료 조성물로서, 다음 식 (1)

(1)

(상기 식 1에서, R¹은 탄소 원자수 1-8의 알킬기, γ-클로로프로필기, 비닐기, 3,3,3-트리플루오로 프로필기, γ-글리시드옥시프로필기, γ-메타크릴옥시프로필기, γ-메르캅토프로필기, 페닐기, 또는 3,4-에폭시시클로헥실에틸기이며, R²는 탄소 원자수 1-5의 알킬기 또는 탄소 원자수 1-4의 아실기이다.)로 표현되는 오르가노 폴리 실록산 100중량부, 상기 오르가노 폴리 실록산 100중량부에 대하여,

평균 직경이 4~40nm인 실리카를 포함하며, 고형분 농도가 1~40중량%이고, pH는 7~13인 콜로이드상 실리카 5 내지 30중량부,

다음 식 (2)

(2)

(상기 식 (2)에서 R³ 및 R⁴은 각각 독립적으로, 탄소수 11 이하의 알킬기, 아릴기 및 알콕시기이고, R⁵ 및 R⁶은 각각 독립적으로, R³ 및 R⁴와 동일한 군으로부터 선택되거나, 할로겐, 황 및 산소로 이루어진 군으로부터 선택된다.)로 표현되는 유기 주석, 납 옥토이트, 납 네오데카노에이트, 비스무트 나이트레이트, 비스무트 옥토에이트, 비스무트 네오데카노에이트, 비스무트 나프테네이트, 비스무트 베르살레이트, 망간 나프테네이트/펜토에이트, 비스무트 네오데카오에이트, 제2주석 클로라이트, 제1주석 옥토에이트, 아연 나프테네이트, 아연 옥토에이트, 제1철 아세틸아세토네이트, 코발트 옥토에이트, 지르코늄 아세틸아세토네이트, 수은 아세테이트, 페닐수은 아프로피오네이트, 오가노폴리수은 화합물, 및 란탄계 금속의 크라운 에테르 착체로부터 선택되는 적어도 하나의 유기금속 촉매 0.05 내지 5중량부,

다음 식 (3)

(상기 식 3에서, R⁷은 탄소수 2 내지 10의 알킬렌기이고, R⁸은, 탄소수 1 내지 8의 알킬기, 아릴기, 알콕시기 또는 아릴옥시기이며, R⁹는 탄소수 1 내지 8의 알킬기이고, p는 0 내지 2의 정수이다.)로 표현되는 아미노실란 경화제 5 내지 15중량부 및

1가 알코올, 2가 알코올, 또는 글리콜 유도체의 알코올 또는 비점이 120℃ 이상인 저비점 친수성 유기용제의 유기용제 40 내지 50중량부를 포함하는 도료 조성물을 제공한다.

제2 구현예로서, 상기 오르가노 폴리 실록산은 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, n-프로필트리메톡시실란, n-프로필트리에톡시실란, i-프로필트리메톡시실란,i-프로필트리에톡시실란, γ-클로로프로필트리메톡시실란, γ-클로로프로필트리에톡시실란, 비닐트리 메톡시실란, 3,3,3-트리플루오로프로필트리메톡시실란, 3,3,3-트리플루오로프로필트리에톡시실란, γ-글리시드옥시프로필트리메톡시실란, γ-글리시드옥시프로필트리에톡시실란, γ-메타글릴옥시프로필트리메톡시실란, γ-메타글릴옥시프로필트리에톡시실란, γ-메르캅토프로필트리메톡시실란, γ-메르캅토프로필트리에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 3,4-에폭시시클로헥실에틸트리메톡시실란 및 3,4-에폭시시클로헥실에틸트리에톡시실란으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 도료 조성물.

제3 구현예로서, 상기 유기 주석의 유기금속촉매는 다이부틸 주석 다이라우레이트, 다이부틸 주석 다이아세테이트 및 다이주석 다이아세틸다이아세토네이로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 도료 조성물을 제공한다.

제4 구현예로서, 상기 아미노 실란 경화제는 아미노에틸트라이에톡시실란, γ-아미노프로필트라이에톡시실란, γ-아미노프로필메틸다이에톡시실란, γ-아미노프로필에틸다이에톡시실란, γ-아미노프로필페닐다이에톡시실란, γ-아미노프로필트라이메톡시실란, 아미노부틸트라이에톡시실란, 아미노부틸에틸다이에톡시실란 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 도료 조성물을 제공한다.

제5 구현예로서, 상기 유기 용제는 메탄올, 에탄올, n-프로필알코올, i-프로필알코올, n-부틸알코올, sec-부틸알코올, tert-프로필알코올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노부틸에테르 또는 아세트산 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 아세톤, 메틸에틸케톤 또는 테트라히드로퓨란을 들 수 있다.

본 발명의 다른 견지로서, 벽면에 폴리머 몰탈을 도포하여 양생하는 단계, 하도 도막을 형성하는 단계 및 상기 상도 형성용 도료 조성물을 사용하여 상도 도막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널 벽면 도장 방법을 제공한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 도료조성물을 사용함으로써, 터널 내장재 타일 대체용으로 사용하더라도 터널 이용자로부터 시인성을 확보하고, 2차 차량 사고를 예방할 수 있어 안전성을 확보할 수 있다.

또, 콘크리트 구조물의 중성화 방지 및 표면보호, 도시미관을 개선하고, 콘크리트 구조물의 내구성을 증진시킬 수 있다.

또한, 부착성 내수성 광택 내염수성 내후성 등이 우수하며, 외부오염원에 쉽게 오염되지 않아, 사용 수명을 연장시킬 수 있다.

나아가, 본 발명의 일 구현예에 의한 상온 경화형 무기질 세라믹 도료는 종래의 타일 등을 사용하는 경우에 발생할 수 있는 2차 피해를 방지할 수 있다.

본 발명은 종래 사용되던 타일 등을 대신하여 이용자에게 시인성을 제공하고, 나아가, 조도를 증진시키며, 오염을 방지하기 위해 터널 등의 벽면에 설치되는 도막을 형성하기 위한 도료 조성물로서, 상기 도료 조성물은 콘크리트 표면에 도포하거나 또는 콘크리트 상에 하도층을 형성하고, 그 위에 도포하여 기재의 최 외각에 형성된다.

상기 상온 경화형 무기질 세라믹 코팅 조성물은 오르가노 폴리 실록산, 콜로이드상 실리카, 반응촉매, 친수성 유기용매, 경화제를 포함한다.

상기 오르가노 폴리실록산은 결합제로 작용하는 것으로서, 이하의 화학식 1로 표현되는 오르가노 알콕시실란을 가수분해 및 중축합시켜 얻을 수 있다.

상기 식 1에서, R¹은 탄소 원자수 1-8의 유기기로서, 예를 들면, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, i-프로필기 등의 알킬기, γ-클로로프로필기, 비닐기, 3,3,3-트리플루오로 프로필기, γ-글리시드옥시프로필기, γ-메타크릴옥시프로필기, γ-메르캅토프로필기, 페닐기, 3,4-에폭시시클로헥실에틸기 등을 들 수 있으며, 그리고, R²는 탄소 원자수 1-5의 알킬기 또는 탄소 원자수 1-4의 아실기로서, 예를 들어, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, i-프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 아세틸기 등을 들 수 있다.

이러한 오르가노 폴리 실록산의 구체적인 예로서는, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, n-프로필트리메톡시실란, n-프로필트리에톡시실란, i-프로필트리메톡시실란,i-프로필트리에톡시실란, γ-클로로프로필트리메톡시실란, γ-클로로프로필트리에톡시실란, 비닐트리 메톡시실란, 3,3,3-트리플루오로프로필트리메톡시실란, 3,3,3-트리플루오로프로필트리에톡시실란, γ-글리시드옥시프로필트리메톡시실란, γ-글리시드옥시프로필트리에톡시실란, γ-메타글릴옥시프로필트리메톡시실란, γ-메타글릴옥시프로필트리에톡시실란, γ-메르캅토프로필트리메톡시실란, γ-메르캅토프로필트리에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 3,4-에폭시시클로헥실에틸트리메톡시실란, 3,4-에폭시시클로헥실에틸트리에톡시실란 등을 들 수 있다.

상기 콜로이드상 실리카는 본 발명의 조성물의 투명성을 보존하면서 고형분 함량을 증가시키기 위해 사용하는 것으로서, 얻어지는 도막의 두께를 조절할 수 있다. 상기 콜로이드상 실리카는 고순도의 무수규산을 물에 분산시켜 놓은 것으로서, 평균 직경이 4~40nm인 실리카를 사용하는 것이 바람직하며, 콜로이드상 실리카의 고형분 농도가 1~40중량%인 것이 바람직하다. 한편, 콜로이드상 실리카의 pH는 7~13인 것이 바람직하다.

상기와 같은 콜로이드상 실리카는 조성물 중에서의 비율은 상기 오르가노 폴리실록산 100중량부에 대해서 5~30중량부, 바람직하게는 10~20중량부로 사용할 수 있다. 상기 범위로 콜로이드상 실리카를 사용하는 경우에 도막의 후막화 및 균일화를 달성하기가 용이하고, 내후성 및 내수성을 확보할 수 있다.

본 발명의 상온 경화형 무기질 세라믹 코팅 조성물은, 일 실시태양으로서, 반응촉매로서 유기금속 촉매를 포함할 수 있다. 상기 유기금속 촉매는 넓은 온도 범위에 걸쳐 상기 코팅 조성물로부터 보호성 필름 코팅으로의 경화 속도를 촉진시키는데 유용하며, 특히 상온 경화를 필요로 하는 경우에 상온 조건에서 가속화된 경화 속도를 제공할 수 있다. 본 발명에서 적합한 촉매는 하기 화학식 2로 표현되는 화합물을 촉매로 사용할 수 있다.

상기 식 2에서 R³ 및 R⁴은 각각 독립적으로, 탄소수 11 이하의 알킬기, 아릴기 및 알콕시기이고, R⁵ 및 R⁶은 각각 독립적으로, R³ 및 R⁴와 동일한 군으로부터 선택되거나, 할로겐, 황 및 산소와 같은 무기 원자로 이루어진 군으로부터 선택된다. 이러한 유기금속촉매의 구체적인 예로서는, 반드시 이로서 한정하는 것은 아니지만, 다이부틸 주석 다이라우레이트, 다이부틸 주석 다이아세테이트, 다이주석 다이아세틸다이아세토네이트와 같은 유기주석 및 유기티타네이트를 들 수 있다.

이외에 다른 유용한 유기금속 촉매로는, 납 옥토이트, 납 네오데카노에이트, 비스무트 나이트레이트, 비스무트 옥토에이트, 비스무트 네오데카노에이트, 비스무트 나프테네이트, 비스무트 베르살레이트, 망간 나프테네이트/펜토에이트,비스무트 네오데카오에이트, 제2주석 클로라이트, 제1주석 옥토에이트, 아연 나프테네이트, 아연 옥토에이트, 제1철 아세틸아세토네이트, 코발트 옥토에이트, 지르코늄 아세틸아세토네이트, 수은 아세테이트, 페닐수은 아프로피오네이트, 오가노폴리수은 화합물, 및 란탄계 금속의 크라운 에테르 착체 등을 들 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.

이와 같은 유기금속 촉매는 오르가노 폴리실록산 100중량부에 대하여 0.05 내지 5중량부의 범위로 사용할 수 있다. 예를 들어, 0.05 내지 3중량부, 0.05 내지 2중량부로 사용할 수 있다.

본 발명의 상온경화형 무기질 세라믹 코팅 조성물은 경화제로서 다음 화학식 3으로 표시되는 아미노실란을 사용할 수 있다.

상기 식 3에서, R⁷은 탄소수 2 내지 10의 알킬렌기이고, R⁸은, 탄소수 1 내지 8의 알킬기, 아릴기, 알콕시기 또는 아릴옥시기이며, R⁹는 탄소수 1 내지 8의 알킬기이고, p는 0 내지 2의 값을 갖는다. 본 발명의 특정 실시태양에 있어서, R¹⁷은 탄소수 2 내지 5의 알킬렌기이고, p는 0일 수 있다. 이와 같은 경화제는 상기 오르가노 폴리실록산 100중량부에 대해서 5~15중량부의 함량으로 사용할 수 있다. 이와 같은 경화제를 사용함으로써, 가루가 생성되지 않는 필름을 10분 이내와 같은 단시간에 형성할 수 있고, 또, 완전히 경화된 도막을 24시간 이내와 같은 단시간에 얻을 수 있다.

본 발명의 경화제에 사용하기 적합한 상기 아미노실란의 구체적인 예로는, 아미노에틸트라이에톡시실란, γ-아미노프로필트라이에톡시실란, γ-아미노프로필메틸다이에톡시실란, γ-아미노프로필에틸다이에톡시실란, γ-아미노프로필페닐다이에톡시실란, γ-아미노프로필트라이메톡시실란, 아미노부틸트라이에톡시실란, 아미노부틸에틸다이에톡시실란을 들 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 특정 실시태양에 있어서, 상기 아미노실란은 γ-아미노프로필트라이알콕시실란을 사용할 수 있다.

본 발명의 상온 경화형 무기질 세라믹 코팅 조성물은, 친수성 유기용매를 포함하며, 상기 친수성 유기용매는 상기 오르가노 폴리실록산과 콜로이드상 실리카 성분을 균일하게 혼합시키고 고형분 함량을 조정함과 동시에 여러 가지 도장법에 적용될 수 있고, 조성물의 분산 안정성 및 보존 안정성을 갖는 것이라면 적합하게 사용될 수 있다.

이러한 친수성 유기용매로서는 알코올류, 또는 비점이 120℃ 이하인 저비점 친수성 유기 용제가 적합하다. 상기 알코올류로서는, 예를 들어, 1가 알코올, 2가 알코올, 또는 글리콜 유도체 등을 들 수 있으며, 구체적으로는, 메탄올, 에탄올, n-프로필알코올, i-프로필알코올, n-부틸알코올, sec-부틸알코올, tert-프로필알코올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 아세트산 에틸렌글리콜모노에틸에테르 등을 들 수 있다. 또한, 비점이 120℃ 이하인 저비점 친수성 유기 용제로서는, 예를 들어, 아세톤, 메틸에틸케톤, 테트라히드로퓨란 등을 들 수 있다.

상기 친수성 유기 용매 중, 바람직하기로는 i-프로필알코올, sec-부틸알코올, n-프로필알코올, n-부틸알코올, 디에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 아세트산 에틸렌글리콜모노에틸에테르를 들 수 있고, 특히 바람직하기로는 i-프로필 알코올 및 아세트산 에틸렌글리콜모노에틸에테르를 들 수 있다. 이들 친수성 유기 용매는 1종을 단독으로 사용할 수도 있고, 또한 2종 이상을 병용하여 사용할 수도 있다.

이와 같은 친수성 유기 용매는 상기 오르가노 폴리실록산 100중량부에 대해서 40-50중량부의 함량으로 사용할 수 있다.

이하, 상기와 같은 상온 경화형 무기질 세라믹 코팅 조성물을 이용한 터널 및 콘크리트 도장하는 방법에 대하여 설명한다.

본 발명의 일 실시태양에서 제공하는 도장 방법은 먼저 콘크리트 보호몰탈 작업하여 충분한 양생 후에, 하도를 형성하거나 형성하지 않고 본 발명에서 제공하는 상온 경화형 무기질 세라믹 코팅 조성물을 도포하여 상도층을 형성한다.

본 발명의 다른 실시태양으로서, 콘크리트 내벽의 바탕면을 정리하여 콘크리트 내벽에 일반적으로 사용되는 폴리머 몰탈을 도포하여 양생한 후, 하도층을 형성하지 않거나 하도층을 1회 또는 2회 코팅한 후, 본 발명의 상온 경화형 무기질 세라믹 코팅 조성물 도료를 탑 코팅함으로써 형성할 수 있다.

상기 본 발명의 상온 경화형 무기질 세라믹 코팅 조성물 도료를 코팅하기 전에 형성될 수 있는 하도층은 특별히 한정하지 않으며, 통상적으로 콘크리트 등의 표면에 착색 및 코팅하기 위해 사용되는 것으로서, 수성 실리콘 에멀젼 수지에 안료, 분산제 또는 소포제 등을 포함하며, 색상을 부여할 수 있는 도료 조성물이라면 특별히 한정하지 않는다.

상기와 같은 본 발명에 의해 제공되는 상온 경화형 무기질 세라믹 도료를 이용하여 콘크리트 등의 표면에 도장하는 경우, 도장면에 형성된 도막은 자외선에 강하고, 초내구성을 발휘함과 동시에 불연성, 내약품성, 내오염성에 뛰어난 효과를 발휘할 수 있다.

그리고, 본 발명의 일 실시태양에 따른 도료 조성물을 사용하여 터널 내부 등의 콘크리트 표면을 도장하는 경우 기존의 터널 내장 타일이나 판넬을 사용하는 경우에 비하여 공사기간이 짧으며, 시공비의 절약을 도모할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 도료를 사용하는 경우에 비하여 타일 시공의 경우에는 20-30%, 판넬을 사용하는 경우에는 3-4배 정도의 시공비가 더 소요된다. 또한, 타일 적용시에는 약 10년, 판넬 적용시에는 약 15년의 대규모의 주기로 수선이 요구되나, 본 발명에 따른 도료 조성물을 사용하는 경우에는 상기와 같은 내구성을 가져 약 25년 정도로 수선주기를 연장시킬 수 있을 것으로 예상된다.

또한, 본 발명의 일 실시태양에 따른 도료 조성물을 사용하여 도장함으로써 천정면에 대한 시공이 가능함은 물론, 타일이나 판넬을 사용하여 시공한 경우, 그 타일이나 판넬의 탈락으로 인한 2차 피해, 오염방지 등을 방지할 수 있고, 청소작업 측면에서 타일 공법이나 판넬 공법에 비해 우수하다.

이하, 본 발명을 실시예를 통해 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 발명의 일 예를 나타내는 것으로서, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

실시 예

실시예 1

환류냉각기, 교반기가 장착된 반응기에 오르가노 폴리 실록산으로서 메틸트리메톡시실란 100중량부를 투입한 후, 고형분 함량이 20중량%인 콜로이드상 실리카(평균 입자 직경 25㎚)에 염산을 적하하여 pH를 10으로 조정하여 준비한 후, 상기 오르가노 폴리실록산을 포함하는 반응기에 15중량부를 투입하였다. 나아가, 친수성 유기용매로서 아세트산 에틸렌글리콜모노에틸에테르 45중량부를 투입하여 10분간 교반 후 70℃로 승온 후 2시간 동안 방치하였다. 나아가 유기금속 촉매로서 다이부틸 주석 다이라우레이트 0.1중량부를 투입하여 70℃에서 1시간 방치한 후, 자연 냉각하여, 무기질 세라믹 도료를 얻었다.

용액 안정성 평가

상기 얻어진 무기질 세라믹 도료에 대하여 겔화 유무를 판정함으로써 용액 안정성을 평가하였다. 용액 안정성 평가는 다음과 같은 방법으로 수행하였다.

상온에서 폴리에틸렌제 병 속에 23℃ 온도로 3개월간 밀폐 보존하고 육안으로 관찰하여 겔화의 유무를 관찰하였다. 측정 결과를 아래 표 1에 나타내었다.

도막의 물성 테스트

상기 얻어진 상온 경화형 무기질 세라믹 도료 조성물로부터 얻어진 도막의 물성을 평가하고자 다음과 같은 시편을 제작하였다. 알루미늄판 2mm에 120메쉬 샌드블라스트를 한 후 스프레이 도장하여 건조도막의 두께가 50㎛가 되도록 도포하고 상온 20℃에서 10일간 자연 건조한 후 도막의 물성을 평가하였다.

밀착성: JIS K 5400에 의해 가로×세로로 10×10의 바둑판 눈 테스트 후, 테이프 박리 시험을 3회 실시하였다. 박리된 눈의 개수를 파악하여, 그 평균을 취하였다.

표면 광택도: 얻어진 도막 표면에 대하여 광택도를 KS M ISO 2813의 방법에 따라 측정하였다. 측정 결과 60 이상인 경우 이상 없음으로 판정하였다.

내투수성: 상온(23℃)의 수돗물에 60일간 침지시켜 도포막의 상태를 관찰했다. 침지 후의 도막의 상태가 벗겨지거나 도막 표면에 가루화되는 현상이 없는 경우를 이상 없음으로 판정하였다.

경도: JIS K 5400에 의한 연필 경도를 측정하였다.

내후성: JIS K 5400에 의하여 선샤인 웨져 미터로 5,000시간 동안 조사 시험을 행하여 도포막의 상태를 관찰하였다. 도막의 두께 변화가 없는 경우를 이상 없음으로 판정하였다.

내열성: 400℃의 전기로에서 30분 동안 유지하여 자연 방냉시킨 후, 도포막의 상태를 관찰하였다. 관찰 결과, 도막의 깨짐이나 열화가 발생하지 않는 경우를 이상 없음으로 판정하였다.

내오염성: 중성 세제, 살충제 및 유용성 잉크를 1시간 부착한 후 닦아 내었을 때의 외관 및 유용성 잉크를 부착시킨 후 에탄올로 닦아낸 외관을 관찰하였다. 관찰결과 외관상 오염의 흔적이 없는 경우를 이상 없음으로 평가하였다.

내용제성 및 내약품성: 표 3에 기재된 바와 같은 시험액을 도포막 상에 1㎖ 적하하고 뚜껑이 붙은 샤알레 중에서 하루 정치시킨 후, 세척하여 도포막의 상태를 관찰하였다. 관찰결과 외관상 오염의 흔적이 없는 경우를 이상 없음으로 평가하였다.

상기 물성평가에 따른 평가 결과를 아래 표 1에 나타내었다.

시 험 항 목		시 험 결 과
용액 안정성		이상 없음
밀착성		100/100
광택도		82도
내투수성		이상 없음
경도		3H
내후성		이상 없음
내열성		이상 없음
내오염성	중성세제	이상 없음
	살충제	이상 없음
	유용성 잉크	이상 없음
내용제성	에탄올	이상 없음
내약품성	5%수산화나트륨	이상 없음
	3%황산	이상 없음

상기 표 3의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 용액의 겔화가 관찰되지 않았으며, 내열성, 내후성 및 내투수성 평가 후에 도막의 깨짐이나 변색이 발견되지 않았다. 그리고, 에탄올 용제, 수산화나트륨 및 황산 용액에 침지한 후에 도막 표면에 변화가 관찰되지 않았는바, 내용제성, 및 내약품성이 우수한 것으로 판단되었다. 또한, 중성세제, 살충제 및 유용성 잉크를 적용한 후에도 도막 표면에 어떠한 오염도 관찰되지 않았다.

나아가, 경도는 3H의 연필경도를 나타내어, 도막으로서 요구되는 충분한 경도를 갖는 것으로 평가되었으며, 밀착성 테스트 결과 눈금으로부터 도막이 탈락되는 부분이 관찰되지 않아 우수한 밀착성을 갖는 것으로 평가되었다.

또한, 표면 광택도가 82의 값을 나타내어 우수한 광택특성을 가짐을 알 수 있다.

Claims (6)

1. 콘크리트의 기재 표면에 하도 및 상도를 포함하는 도막의 상도 형성용 도료 조성물로서, 다음 식 (1)
   

   

   (1)
   (상기 식 1에서, R¹은 탄소 원자수 1-8의 알킬기, γ-클로로프로필기, 비닐기, 3,3,3-트리플루오로 프로필기, γ-글리시드옥시프로필기, γ-메타크릴옥시프로필기, γ-메르캅토프로필기, 페닐기, 또는 3,4-에폭시시클로헥실에틸기이며, R²는 탄소 원자수 1-5의 알킬기 또는 탄소 원자수 1-4의 아실기이다.)로 표현되는 오르가노 폴리 실록산 100중량부, 상기 오르가노 폴리 실록산 100중량부에 대하여,
   평균 직경이 4~40nm인 실리카를 포함하며, 고형분 농도가 1~40중량%이고, pH는 7~13인 콜로이드상 실리카 5 내지 30중량부,
   다음 식 (2)
   

   

   (2)
   (상기 식 (2)에서 R³ 및 R⁴은 각각 독립적으로, 탄소수 11 이하의 알킬기, 아릴기 및 알콕시기이고, R⁵ 및 R⁶은 각각 독립적으로, R³ 및 R⁴와 동일한 군으로부터 선택되거나, 할로겐, 황 및 산소로 이루어진 군으로부터 선택된다.)로 표현되는 유기 주석, 납 옥토이트, 납 네오데카노에이트, 비스무트 나이트레이트, 비스무트 옥토에이트, 비스무트 네오데카노에이트, 비스무트 나프테네이트, 비스무트 베르살레이트, 망간 나프테네이트/펜토에이트, 비스무트 네오데카오에이트, 제2주석 클로라이트, 제1주석 옥토에이트, 아연 나프테네이트, 아연 옥토에이트, 제1철 아세틸아세토네이트, 코발트 옥토에이트, 지르코늄 아세틸아세토네이트, 수은 아세테이트, 페닐수은 아프로피오네이트, 오가노폴리수은 화합물, 및 란탄계 금속의 크라운 에테르 착체로부터 선택되는 적어도 하나의 유기금속 촉매 0.05 내지 5중량부,
   다음 식 (3)
   

   

   
   (상기 식 3에서, R⁷은 탄소수 2 내지 10의 알킬렌기이고, R⁸은, 탄소수 1 내지 8의 알킬기, 아릴기, 알콕시기 또는 아릴옥시기이며, R⁹는 탄소수 1 내지 8의 알킬기이고, p는 0 내지 2의 정수이다.)로 표현되는 아미노실란 경화제 5 내지 15중량부 및
   1가 알코올, 2가 알코올, 또는 글리콜 유도체의 알코올 또는 비점이 120℃ 이상인 저비점 친수성 유기용제의 유기용제 40 내지 50중량부를 포함하는 도료 조성물.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 오르가노 폴리 실록산은 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, n-프로필트리메톡시실란, n-프로필트리에톡시실란, i-프로필트리메톡시실란,i-프로필트리에톡시실란, γ-클로로프로필트리메톡시실란, γ-클로로프로필트리에톡시실란, 비닐트리 메톡시실란, 3,3,3-트리플루오로프로필트리메톡시실란, 3,3,3-트리플루오로프로필트리에톡시실란, γ-글리시드옥시프로필트리메톡시실란, γ-글리시드옥시프로필트리에톡시실란, γ-메타글릴옥시프로필트리메톡시실란, γ-메타글릴옥시프로필트리에톡시실란, γ-메르캅토프로필트리메톡시실란, γ-메르캅토프로필트리에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 3,4-에폭시시클로헥실에틸트리메톡시실란 및 3,4-에폭시시클로헥실에틸트리에톡시실란으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 유기 주석의 유기금속촉매는 다이부틸 주석 다이라우레이트, 다이부틸 주석 다이아세테이트 및 다이주석 다이아세틸다이아세토네이로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 아미노 실란 경화제는 아미노에틸트라이에톡시실란, γ-아미노프로필트라이에톡시실란, γ-아미노프로필메틸다이에톡시실란, γ-아미노프로필에틸다이에톡시실란, γ-아미노프로필페닐다이에톡시실란, γ-아미노프로필트라이메톡시실란, 아미노부틸트라이에톡시실란, 아미노부틸에틸다이에톡시실란 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
   
5. 제 1항에 있어서, 상기 유기 용제는 메탄올, 에탄올, n-프로필알코올, i-프로필알코올, n-부틸알코올, sec-부틸알코올, tert-프로필알코올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 아세트산 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 아세톤, 메틸에틸케톤 또는 테트라히드로퓨란인 것을 특징으로 하는 도료 조성물.
   
6. (a) 벽면에 폴리머 몰탈을 도포하여 양생하는 단계
   (b) 하도 도막을 형성하는 단계 및
   (c) 상도 도막을 형성하는 단계를 포함하되,
   상기 상도 도막은 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 기재된 도료 조성물을 사용하는 것을 특징으로 하는 터널 벽면 및 지하차도, 구조물 도장 방법.