KR101353448B1 - 구조물 표면의 오염 방지용 도장재 조성물 및 이를 이용한 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구조물 표면의 오염 방지용 도장재 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 구조물 표면의 오염 방지용 도장재 조성물 및 이를 이용한 시공방법은 대기 중에 미세먼지나 각종 매연에 함유되어 대기 중에 방사된 유기물로부터 구조물의 표면이 오염되는 것을 방지한다. 이를 통해 구조물의 축조 후에도 외관의 청결함이 유지되어 구조물의 전체적인 미관이 훼손되는 것을 방지하는 효과가 있다. 또한 표면의 오염을 예방하기 때문에 구조물의 축조 후 시행되어야 하는 표면 세척 작업을 할 필요가 없거나 세척 횟수를 줄일 수 있어 세척시 사용되는 세제로부터 구조물의 표면이 손상되는 것을 방지한다.
또한 상기 구조물 표면의 오염 방지용 도장재 조성물은 발수성이 우수하기 때문에 수분의 접촉각을 크게 하여 염소 이온의 침투를 방지한다. 그리하여 염소이온에 의한 철근의 부식으로 철근 콘크리트 구조물이 손상되는 것을 방지하는 효과를 향상시킨 도장재 조성물이다.
또한 본 발명에 따른 구조물 표면의 오염 방지용 도장재 조성물은 동결융해 저항성이 우수하다.

Description

구조물 표면의 오염 방지용 도장재 조성물 및 이를 이용한 시공방법{Coating material composition for pollution prevention of structure surface and construction method using the same}

본 발명은 구조물 표면의 오염 방지용 도장재 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.

건설 기술의 발달로 콘크리트 및 강재 구조물을 포함한 구조물은 대형화 및 고층화되고 있는 추세이다. 또한 이러한 대형화 및 고층화 추세에서도 구조물 자체의 기능뿐 만 아니라 주변 환경과의 조화 및 미관도 중요시되고 있다. 더불어 이렇게 잘 조성된 미관을 구조물의 축조 후 어떠한 추가 작업 없이 깨끗한 상태로 장시간 동안 유지하는 것도 중요시 되고 있다. 특히 도심에서는 각종 매연에 섞인 유기물과 대기 중의 미세먼지에 의해 구조물의 축조 후 외관이 심하게 더러워져 오염된다. 더군다나 대형화되고 고층화되어 이를 세척하는 것도 쉽지 않다는 문제점이 있다.

보통의 구조물은 전기적 절연성을 가진 물질로 표면을 형성하게 되는데, 이로 인해 표면에 형성된 전기는 이동하기 어려워 축적되게 되고, 이는 결과적으로 정전기를 발생시키게 되어 미세먼지나 각종 유기물을 흡착시키게 된다. 그리하여 이러한 정전기에 의해 미세먼지나 각종 유기물이 구조물의 표면에 흡착되어 표면을 더럽히고 오염시키게 되는 것이다.

이렇게 구조물의 표면이 더럽혀지고 오염되고, 구조물을 완성하고 긴 시간이 경과한 후 이를 세척하는 것이 구조물의 대형화 및 고층화 경향으로 쉽지 않을 뿐만 아니라, 세척한다 하더라도 이에 따른 추가적 문제를 양산하게 된다. 즉, 구조물의 표면 오염물질인 미세먼지 또는 유기물을 세척하기 위해 세제를 써 구조물의 표면을 세척하는 경우, 세제에 포함된 각종 유기물에 의해 구조물의 표면을 손상시키는 결과를 초래할 뿐만 아니라, 세척 후 세제 찌꺼기를 제대로 처리하기 어려워 환경 문제를 야기하게 된다.

그러므로 구조물의 표면 오염을 사전에 차단하는 것이 이러한 문제점을 해결하는 가장 근본적인 방안이라 할 것이며, 이의 해결책으로 불소 성분을 함유한 도장재나 광촉매를 함유한 도장재를 사용하여 이러한 문제점을 해결하고자 하는 시도가 있었다.

그러나 불소 성분을 함유한 도장재의 경우, 초기에는 오염 방지의 효과가 있으나 시간이 경과함에 따라 강한 독성 성분에 의해 구조물의 표면이 오히려 오염되고, 도장재의 부착력이 크게 저하되어 부분적으로 도장재가 탈락될 뿐만 아니라 탈락된 부분의 재도장이 어려운 문제점이 있었다.

또한 광촉매를 함유한 도장재의 경우, 자외선을 흡수하여 강한 산화력을 유발함으로써 유기물을 분해하고 자가 세정을 달성하는 기능이 있으나, 자외선의 양이 부족한 경우에는 그 기능을 제대로 발휘할 수 없다는 문제점이 있으며, 이산화티탄 등 광촉매의 가격도 고가라는 문제점이 있다.

또한 구조물에 쓰이는 기존의 오염 방지제는 철근 콘크리트 구조물 내로 염소 이온이 포함된 수분의 침투를 방지하는 효과가 부족하였다. 구조물 중 철근 콘크리트 구조물의 경우 외부로부터 침투하는 염소 이온에 의해 내부의 철근이 부식하게 되는데 철근의 부식은 콘크리트 단면을 탈락시키고, 심한 경우에는 콘크리트 구조물의 붕괴가 발생하게 된다. 하지만 기존 구조물의 오염 방지 도장재의 경우에는 부착력과 차폐성이 떨어져서 염소 이온의 침투에 의한 철근의 부식과 그로 인해 철근 콘크리트 구조물이 손상되는 것을 효과적으로 예방하기 어렵다는 문제점이 있다.

기존의 선행기술문헌으로 대한민국 등록특허 제10-1151370호(특허문헌 1) 등이 개시되어 있다. 하지만 상기 특허문헌 1에서도 경화된 콘크리트 구조물의 표면 처리에 관한 내용만이 개시되어 있을 뿐 구조물 표면이 미세먼지나 유기물에 의해 오염되는 것을 방지하는 것에 관한 내용은 아무런 개시 또는 암시조차 되어 있지 않다.

특허문헌 1. 대한민국 등록특허 제10-1151370호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 대기 중의 미세먼지나 각종 매연에 함유되어 대기 중에 방사된 유기물로부터 구조물 표면이 오염되는 것을 방지하는 도장재 조성물 및 이를 이용한 시공방법을 제공하는 것이다. 또한 이러한 도장재 조성물을 철근 콘크리트 구조물 표면에 도포하여 염소 이온의 침투로 철근이 부식되어 철근 콘크리트 구조물이 손상되는 것을 방지하는 도장재 조성물 및 이를 이용한 시공방법을 제공하는 것이다.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 특징에 따른 구조물 표면의 오염 방지용 도장재 조성물은

66.42-66.58 중량%로 함유되는 아미노실란 화합물, 13.24-13.41 중량%로 함유되는 암모늄 화합물, 3.21-3.38 중량%로 함유되는 용제 및 16.76-16.93 중량%로 함유되는 첨가제를 포함한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 구조물 표면의 오염 방지용 도장재 조성물을 이용한 시공방법은

1) 66.42-66.58 중량%로 함유되는 아미노실란 화합물, 13.24-13.41 중량%로 함유되는 암모늄 화합물, 3.21-3.38 중량%로 함유되는 용제 및 16.76-16.93 중량%로 함유되는 첨가제를 포함하는 구조물 표면의 오염 방지용 도장재 조성물을 수득하는 단계;

2) 완성 또는 축조 중인 구조물의 표면을 청소하는 단계;

3) 상기 1)단계에 의해 수득된 도장재 조성물에 안료를 더 포함한 조성물을 수득하는 단계로서, 상기 안료는 상기 도장재 조성물 100 중량부에 대하여 1-2 중량부로 더 포함하는 단계;

4) 상기 3)단계에 의해 수득된 조성물을 구조물의 표면에 도포한 후 건조하여 제1차 내오염층을 형성하는 단계; 및

5) 상기 제1차 내오염층을 형성한 후 상기 1)단계에서 수득된 도장재 조성물을 구조물의 표면에 추가로 도포한 후 건조하여 제2차 내오염층을 형성하는 단계;

를 포함한다.

본 발명에 따른 구조물 표면의 오염 방지용 도장재 조성물 및 이를 이용한 시공방법은 대기 중에 미세먼지나 각종 매연에 함유되어 대기 중에 방사된 유기물로부터 구조물의 표면이 오염되는 것을 방지한다. 이를 통해 구조물의 축조 후에도 외관의 청결함이 유지되어 구조물의 전체적인 미관이 훼손되는 것을 방지하는 효과가 있다. 또한 표면의 오염을 예방하기 때문에 구조물의 축조 후 시행되어야 하는 표면 세척 작업을 할 필요가 없거나 세척 횟수를 줄일 수 있어 세척시 사용되는 세제로부터 구조물의 표면이 손상되는 것을 방지한다.

또한 상기 구조물 표면의 오염 방지용 도장재 조성물은 발수성이 우수하기 때문에 염소이온이 포함된 수분의 접촉각을 크게 하여 염소 이온의 침투를 방지한다. 그리하여 염소이온에 의한 철근의 부식으로 인해 철근 콘크리트 구조물이 손상되는 것을 방지하는 효과를 향상시킨 도장재 조성물이다.

또한 본 발명에 따른 구조물 표면의 오염 방지용 도장재 조성물은 동결융해 저항성이 우수하다.

도 1은 실시예에 따른 내오염 도장재의 부착력 측정 결과를 보여주는 그래프이다.
도 2는 실시예에 따른 내오염 도장재의 동결융해 저항성 측정 결과를 보여주는 그래프이다.
도 3은 실시예에 따른 내오염 도장재의 철근 부식 방지 측정 결과를 보여주는 그래프이다.
도 4는 실시예에 따른 내오염 도장재에 의해 염소 이온의 침투가 방지되는 측정 결과를 보여주는 그래프이다.

이에 본 발명자들은 대기 중의 미세먼지나 유기물로부터 구조물의 표면이 오염되는 것을 방지하기 위한 도장재 조성물 및 이를 이용한 시공방법을 개발하기 위하여 예의 연구 노력한 결과, 본 발명에 따른 구조물 표면의 오염 방지용 도장재 조성물 및 이를 이용한 시공방법을 발견하여 본 발명을 완성하였다.

구체적으로 본 발명에 따른 건축 구조물 표면의 오염 방지용 도장재 조성물은 66.42-66.58 중량%로 함유되는 아미노실란 화합물, 13.24-13.41 중량%로 함유되는 암모늄 화합물, 3.21-3.38 중량%로 함유되는 용제 및 16.76-16.93 중량%로 함유되는 첨가제를 포함한다.

일반적으로 철근 콘크리트 구조물, 강재 구조물 등의 구조물 표면은 구조물의 완성 후 시간이 지남에 따라 대기 중의 미세먼지나 매연에 함유된 유기물로 인해 오염되게 된다. 특히 구조물의 표면에 이러한 오염물질이 흡착되게 되면 추가적으로 이들에 의한 정전기가 발생하여 누적되고, 상기 오염물질의 흡착도 더욱 가속화되게 된다. 본 발명에 따른 상기 구조물 표면의 오염 방지용 도장재 조성물은 정전기 발생을 억제하여 상기 미세먼지 또는 유기물 등의 오염물질로부터 구조물의 표면이 누적적으로 오염되는 것을 방지하는 효과가 있다. 이렇게 되면 구조물 표면을 세척하는 횟수가 감소되어 구조물의 유지 비용을 감소시키게 된다. 또한 상기 도장재 조성물은 기존 구조물 표면의 오염 방지용 도장재에 비해 부착력과 차폐성이 우수하기 때문에 철근 콘크리트 구조물을 염소 이온의 침투로부터 효과적으로 보호하고, 이를 통해 철근의 부식으로 인한 철근 콘크리트 구조물의 손상을 방지하게 된다. 또한 본 발명에 따른 구조물 표면의 오염 방지용 도장재 조성물은 동결융해 저항성이 우수하고, 내구성이 우수하다.

상기 아미노실란 화합물은 도장의 표면에 발수성을 부여하고, 미세먼지 또는 염소이온이 포함된 수분의 접촉각을 크게 하여 상기 미세먼지 또는 염소이온이 콘크리트 내부로 침투하는 것을 방지하는 역할을 수행한다. 또한 구조물의 자가 세정을 가능하게 한다. 상기 도장재 조성물에서 아미노실란 화합물은 66.42-66.58 중량%인 것이 바람직한데, 상기 아미노실란 화합물이 66.42 중량% 미만인 경우에는 발수성이 미흡하여 수분의 흡수에 의해 오염물질이 축적될 우려가 있어 바람직하지 않으며, 상기 아미노실란 화합물이 66.58 중량%를 초과하는 경우에는 조성물 내에서 다른 조성물질의 함량을 제한하여 조성물의 도막 형성을 방해하여 바람직하지 않다. 또한 상기 아미노실란 화합물은 3-아미노프로필메틸디에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란 및 3-아미노프로필트리에톡시실란으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.

상기 암모늄 화합물은 도장재의 표면에 정전기 발생을 방지하여 대기 중의 미세먼지 또는 유기물이 구조물의 표면에 흡착하는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한 상기 암모늄 화합물은 정전기가 발생되는 것을 방지하는 대전방지(Antistatic) 효과가 우수한 제4급 암모늄화합물인 것이 바람직한데, 상기 제4급 암모늄화합물은 질소원자 1개에 4개의 탄화수소기가 결합하여 생긴 제4급의 암모늄 이온염과 결합된 화합물이다. 또한 상기 도장재 조성물에서 암모늄 화합물은 13.24-13.41 중량%로 함유되는 것이 바람직한데, 상기 암모늄 화합물이 13.24 중량% 미만으로 포함되면 대전 방지 기능이 미흡하여 표면에 오염 물질이 흡착될 우려가 있어 바람직하지 않고, 상기 암모늄 화합물이 13.41 중량%를 초과하게 되면 도장재의 표면에 핀홀이 발생하여 오염물질 및 염소이온이 콘크리트나 강재 내부로 쉽게 침투하게 되어 바람직하지 않다. 또한 상기 암모늄 화합물은 폴리아크릴산에스테르 제4급 암모늄염, 히드록시알킬 제4급 암모늄염 및 아실로일히드록시알킬 제4급 암모늄염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.

상기 용제는 상기 도장재 조성물 내에서 조성물의 점도를 조절하는 역할을 한다. 또한 상기 용제는 상기 도장재 조성물에서 3.21-3.38 중량%로 함유되는 것이 바람직한데, 상기 용제가 3.21 중량% 미만으로 함유되면 도장재 조성물의 점도가 높아져 작업성이 불량해지기 때문에 바람직하지 않으며, 상기 용제가 3.38 중량%를 초과하여 함유되면 도장재 조성물의 점도가 너무 낮아 과도한 흐름이 발생하여 바람직하지 않다. 또한 상기 용제는 에탄올, 이소프로필알콜 및 이소부틸알콜로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.

상기 첨가제는 상기 도장재 조성물의 전체적인 물성을 개량하기 위하여 도장재 조성물에 함유된다. 상기 도장재 조성물에서 상기 첨가제는 16.76-16.93 중량%로 함유되는 것이 바람직한데, 상기 첨가제가 16.76 중량% 미만으로 함유되면 도장재 조성물의 전체적인 물성을 향상시키기 어려워 바람직하지 않으며, 상기 첨가제가 16.93 중량%를 초과하여 함유되면 도장재 조성물의 도막 형성이 원활하지 못해 바람직하지 않다. 또한 상기 첨가제는 흐름방지제, 가소제, 소포제 및 침강방지제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다. 특히 상기 흐름방지제는 지방산 아미드계, 폴리에스테르계 및 아크릴계로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다. 또한 상기 가소제는 아디핀산계, 프탈레이트계 및 말레인산염계로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다. 또한 상기 소포제는 실리콘계, 광물계 및 알콜계로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다. 또한 상기 침강방지제는 유기벤토나이트계 또는 실리카계인 것이 바람직하다.

한편 본 발명에 따른 도장재에는 특별한 제한이 있는 것은 아니지만, 안료를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 안료는 도막에 색상을 구현하여 구조물의 외적 미관을 향상시키기 위해 상기 도장재 조성물에 함유하는 것이 바람직하다. 또한 상기 도장재 조성물에서 상기 안료는 도장재 조성물 100 중량부에 대하여 1.0-2.0 중량부로 포함되는 것이 바람직한데, 상기 안료가 1.0 중량부 미만으로 포함되면 은폐력이 떨어져 구조물의 외적 미관이 저하되어 바람직하지 않으며, 상기 안료가 2.0 중량%를 초과하게 되면 도장재 조성물의 점도가 높아져 작업성이 불량해지므로 바람직하지 않다. 또한 상기 안료는 당업계에 안료로서 사용되는 것이라면 특별한 제한 없이 모두 포함될 수 있으며, 바람직하게는 유기안료 또는 무기안료일 수 있다. 또한 상기 유기안료는 아조계 또는 프탈로시아닌계인 것이 바람직하다. 또한 상기 무기안료는 티타늄계, 아연계, 구리계 및 크로뮴계로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 구조물 표면의 오염 방지용 도장재 조성물을 이용한 시공방법은

1) 66.42-66.58 중량%로 함유되는 아미노실란 화합물, 13.24-13.41 중량%로 함유되는 암모늄 화합물, 3.21-3.38 중량%로 함유되는 용제 및 16.76-16.93 중량%로 함유되는 첨가제를 포함하는 구조물 표면의 오염 방지용 도장재 조성물을 수득하는 단계;

2) 완성 또는 축조 중인 구조물의 표면을 청소하는 단계;

3) 상기 1)단계에 의해 수득된 도장재 조성물에 안료를 더 포함한 조성물을 수득하는 단계로서, 상기 안료는 상기 도장재 조성물 100 중량부에 대하여 1-2 중량부로 더 포함하는 단계;

4) 상기 3)단계에 의해 수득된 조성물을 구조물의 표면에 도포한 후 건조하여 제1차 내오염층을 형성하는 단계; 및

5) 상기 제1차 내오염층을 형성한 후 상기 1)단계에서 수득된 도장재 조성물을 구조물의 표면에 추가로 도포한 후 건조하여 제2차 내오염층을 형성하는 단계;

를 포함한다.

상기 아미노실란 화합물은 3-아미노프로필메틸디에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란 및 3-아미노프로필트리에톡시실란으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.

상기 암모늄 화합물은 폴리아크릴산에스테르 제4급 암모늄염, 히드록시알킬 제4급 암모늄염 및 아실로일히드록시알킬 제4급 암모늄염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.

상기 용제는 에탄올, 이소프로필알콜 및 이소부틸알콜로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.

또한 상기 첨가제는 흐름방지제, 가소제, 소포제 및 침강방지제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다. 특히 상기 흐름방지제는 지방산 아미드계, 폴리에스테르계 및 아크릴계로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다. 또한 상기 가소제는 아디핀산계, 프탈레이트계 및 말레인산염계로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다. 또한 상기 소포제는 실리콘계, 광물계 및 알콜계로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다. 또한 상기 침강방지제는 유기벤토나이트계 또는 실리카계인 것이 바람직하다.

상기 2)단계에 의해 완성 또는 축조 중인 구조물 표면의 청소는 특별한 제한 없이 수행될 수 있다.

특별한 제한이 있는 것은 아니지만 상기 3)단계와 같이 안료를 더 포함하게 되면 도막에 색상을 구현하여 구조물의 외적 미관을 향상시키게 된다.

상기 4)단계에서는 안료를 포함하기 때문에 상기 제1차 내오염층은 본 발명에 따른 도장재 조성물로 달성하려는 효과뿐 만 아니라 구조물의 외적 미관도 향상시키게 된다. 또한 상기 5)단계에서 안료를 제외하여 제2차 내오염층을 형성하기 때문에 본 발명에 따른 도장재 조성물로 달성하려는 효과가 극대화되게 된다.

또한 상기 4)단계 및 5)단계에서 시행하는 도포의 방법은 특별한 제한이 없으며 바람직하게는 솔(brush) 또는 스프레이를 사용하여 도포될 수 있다. 또한 상기 4)단계 및 5)단계에서 건조의 온도 및 시간은 특별한 제한이 없다.

또한 특별한 제한이 있는 것은 아니지만 상기 내오염층을 형성하기 이전에 중성화 저항층(탄산화 저항층)을 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 중성화 저항층은 대기 중의 이산화탄소에 의한 콘크리트의 탄산화를 막기 위한 것으로서 에폭시, 아크릴, 우레탄 및 우레아로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 조성물에 의해 형성될 수 있다.

한편, 상기 4)단계에서 형성되는 제1차 내오염층은 20-40 ㎛로 형성되는 것이 바람직하고, 상기 5)단계에서 형성되는 제2차 내오염층은 1-3㎛로 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 제1차 내오염층이 20 ㎛ 미만으로 형성되면 내오염성 및 염소이온 침투 저항 성능이 부족하여 바람직하지 않으며, 상기 제1차 내오염층이 40 ㎛를 초과하여 형성되면 도장재의 경화 시간이 지연되어 제2차 내오염층 시공 시간이 지연되어 바람직하지 않다.

또한 상기 제2차 내오염층이 1 ㎛ 미만으로 형성되면 도장재 표면의 평활성이 불량하여 자가 세정 효과가 부족하기 때문에 바람직하지 않으며, 상기 제2차 내오염층이 3 ㎛를 초과하여 형성되면 과도한 두께로 경제성이 불리하여 바람직하지 않다.

상기 구조물 표면의 오염 방지용 도장재 조성물의 시공방법에 의해 구조물을 시공하게 되면 구조물이 대기 중의 미세먼지나 유기물에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다. 또한 염소 이온이 철근 콘크리트 구조물 내로 침투하여 철근의 을 부식시키고, 이로 인한 철근 콘크리트 구조물의 손상을 방지할 수 있다.

이하 본 발명을 바람직한 실시예를 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예

아래 표 1의 배합비로 제조된 콘크리트 시편을 준비하였다. 그리고 상기 콘크리트 시편의 표면을 고압수 세척기의 압력을 조절하면서 세척하였다. 또한 추가적으로 그라인딩 및 친환경 중성 세제를 사용하여 깨끗하게 세척하였다.

그 후 3-아미노프로필트리에톡시실란 66.50 g, 폴리아크릴산에스테르 제4급 암모늄염 13.37 g, 이소부틸알콜 3.27 g, 고급지방산 아미드계 흐름방지제 10.74 g, 아디핀산계 가소제 6.12 g을 혼합하여 전체 100 g인 구조물 표면의 오염 방지용 도장재 조성물(내오염 도장재)을 제조하였다. 그 후 상기 내오염 도장재에 무기안료 2 g을 혼합하여 수득한 조성물을 콘크리트 시편에 20 ㎛ 두께로 도포하여 제1차 내오염층을 형성한 후 이를 건조하였다. 그 후 안료가 첨가되지 않은 상기 내오염 도장재를 상기 콘크리트 시편에 1 ㎛ 두께로 도포하여 제2차 내오염층을 형성하였다. 상기 제1차 및 제2차 내오염층은 붓으로 도포하였다.

비교예

비교예 1

상기 실시예에 따른 도장재 조성물 대신에 국내 K 사의 불소성분 함유 내오염 도장재를 도포한 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일한 방법을 사용하여 도장재 조성물이 도포된 콘크리트 시편을 제작하였다.

비교예 2

상기 실시예에 따른 도장재 조성물 대신에 대한민국 S 사의 광촉매 함유 내오염 도장재를 도포한 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일한 방법을 사용하여 도장재 조성물이 도포된 콘크리트 시편을 제작하였다.

실험예

< 실험예 1: 부착력 측정>

상기 실시예, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 콘크리트 시편을 가지고 각각의 도장재 조성물의 부착력을 측정하는 실험을 진행하였다. 이러한 평가를 위해 70×70×20mm의 크기로 각각의 콘크리트 시편을 준비한 후, 대기 중에서 7일간 양생시켰다. 그 후 내오염 도장재 조성물이 도포된 각각의 콘크리트 시편 표면에 40×40 mm의 인장용 강철 지그를 접착제로 부착시키고 경화시킨 후 지그 주변을 따라 도포된 내오염 도장재의 아래에 있는 콘크리트 밑판에 닿을 때까지 홈을 내고 지그에 연직방향으로 인장력을 가하여 최대 하중을 구하였다. 내오염 도장재의 부착력은 측정된 최대 하중(단위: N)을 지그의 면적인 1,600(단위: mm)으로 나누어 산출하였고, 시험체 3개의 평균값으로 하였다.

부착력 시험 결과 도 1과 같이 본 발명에 따른 내오염 도장재의 부착력이 가장 높게 측정되어 본 발명에 따른 내오염 도장재의 부착력은 우수함을 알 수 있었다.

< 실험예 2: 내오염성 측정>

본 발명에 따른 내오염 도장재의 내오염성을 평가하기 위해 내오염 시험 중 매직 Test는 도장재 표면에 유성 매직으로 표시 후 에탄올로 표시를 제거하였을 때 도장재 표면에 유성 매직의 표시가 남아 있는지를 관찰하여 남아 있지 않는 경우는 X로 표기하고 남아 있는 경우는 O로 표기하였다.

또한 내오염 시험 중 먼지부착 Test는 도장재의 표면에 정전기를 발생시킨 후 입자 밀도가 낮은 담뱃재를 이용하여 담뱃재가 부착되는지를 관찰하여 부착이 되지 않는 경우는 X로 표기하고 부착이 되는 경우는 O로 표시하였다.

내오염 시험 결과 표 1과 같이 본 발명에 따른 내오염 도장재는 매직 Test에서 유성 매직의 표시가 남아 있지 않았으며, 먼지부착 Test에서도 담뱃재가 부착되지 않아 본 발명에 따른 내오염 도장재의 내오염성은 우수함을 알 수 있었다. 이러한 결과를 통해 본 발명에 따른 내오염 도장재는 유기물 및 대기 중의 미세먼지를 쉽게 흡착시키지 않아 내오염성이 우수한 것으로 확인되었다.

< 실험예 3: 동결융해 저항 측정>

본 발명에 따른 내오염 도장재의 동결융해 저항성을 평가하기 위해 표 1에 따른 배합비를 가지며 10×10×40 cm 크기의 콘크리트 바탕체를 제작하여 대기 중에서 2 일, 수중에서 12 일간 양생시킨 후 상기 실시예, 비교예 1 및 비교예 2의 내오염 도장재를 콘크리트 전면에 도포하고 7 일간 대기 중에서 양생시켰다. 그 후 내오염 도장재를 도포한 시험체와 내오염 도장재를 도포하지 않고 대기 중에서 2 일, 수중에서 19 일간 양생시킨 시험체(Con)를 동결융해 시험기 안에 넣고 KS F 2456 급속 동결 융해에 대한 콘크리트의 저항 시험방법에 따라 동결융해 시험을 하였으며 이때 동결 시 -18 ℃, 융해 시 +7 ℃가 되게 하여 1 사이클로 하였고, 동결융해의 1 사이클에 소요되는 시간을 약 2.5 시간으로 하여 상대동탄성계수가 60 %가 되거나 상대동탄성계수가 60 %를 초과할지라도 동결융해 사이클 수가 300 사이클이 될 때 시험을 종료하여 동결융해에 대한 내구성 지수를 하기 식 1을 구한 후 식 2에 의해 구하였다.

[식 1]

[식 2]

동결융해 저항 시험 결과 도 2와 같이 모든 시험체가 동결융해 300 사이클에서 시험이 종료되었으며, 본 발명에 따른 내오염 도장재를 도포한 시험체에서의 내구성 지수가 가장 높게 나타났다. 그리하여 본 발명에 따른 내오염 도장재의 내흡수성 및 내투수성 효과가 우수하여 동결융해 저항 성능이 우수하며, 내구성 또한 우수함을 확인할 수 있었다.

< 실험예 4: 철근 부식 방지 성능 측정>

본 발명에 따른 내오염 도장재의 철근 부식 방지 성능을 평가하기 위해 직경 10 mm의 원형 철근을 상기 표 1의 배합비로 제작된 80×80×100 mm의 콘크리트 속에 매입시킨 후 48 시간 동안 대기 중에서 양생시키고 원형 철근이 매입된 콘크리트 시편의 양단면은 에폭시로 코팅하여 경화시킨 후 이외의 모든 면은 상기 실시예, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 내오염 도장재를 도포하였다. 각각의 내오염 도장재를 도포한 시험체는 7일간 대기 중에서 양생시키고 이 후 내오염 도장재를 도포한 시험체와 내오염 도장재를 도포하지 않은 시험체(Con)를 3.5 %의 염화나트륨 용액에 약 20 mm 침지시키면서 자연전위를 측정하였으며, 표 3과 같이 ASTM C 876-1991 “Standard Test Method for Corrosion Potentials of Uncoated Reinforcing Steel in Concrete”에 의해 철근 부식 방지 성능을 평가하였다.

철근의 부식 방지 성능을 평가하기 위해 자연전위를 측정한 결과 도 3과 같이 본 발명에 따른 내오염 도장재를 도포한 시험체에서 자연전위가 가장 낮게 측정되어 본 발명에 따른 내오염 도장재의 철근 부식 방지 성능은 우수함을 알 수 있었다. 이러한 결과를 통해 본 실시예에 따른 내오염 도장재가 콘크리트 시편 내로 염소이온의 침투를 막아 철근의 부식을 방지함을 확인할 수 있었다.

< 실험예 5: 염소이온 침투 저항 성능 측정>

상기 실험예 4와는 별개로 본 발명에 따른 내오염 도장재가 콘크리트 내부로 침투하는 염소이온을 직접적으로 차단하는 효과가 있는 것인지를 측정하는 실험을 진행하였다.

상기 표 1의 배합비로 직경 100 mm, 길이 50 mm의 콘크리트를 제조하여 대기 중에서 48 시간 양생 후 탈형하여 대기 중에서 18 일간 양생시켰다. 그 후 콘크리트의 원형 단면의 일면을 제외하고 모두 에폭시로 밀봉한 후 경화시켰고, 에폭시로 밀봉하지 않은 원형 단면의 일면은 실시예, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 내오염 도장재를 도포한 후 대기 중에서 7 일간 양생시켰다.

이 후 내오염 도장재를 도포한 면을 아래로 하여 내오염 도장재를 도포한 시험체와내오염 도장재를 도포하지 않은 시험체(Con)를 3.5 %의 염화나트륨 용액에 7일간 약 20 mm 침지시키고, 시험체를 꺼내어 상온에서 24 시간 건조시켰다.

건조시킨 시험체를 침지시킨 방향으로 2분할하여 분할된 단면에 질산은 0.1 N 수용액을 분무하고 연속해서 우라닌 1 % 수용액을 분무하여 발색부분을 염소 이온이 침투된 깊이로 하였으며, 3개의 시험체에 대한 평균값을 구하였다.

염소 이온 침투 저항 성능 시험 결과 도 4와 같이 내오염 도장재를 도포하지 않은 시험체에 비해 내오염 도장재를 도포한 시험체에서의 염소 이온 침투 깊이가 작게 나타났으며, 본 발명에 따른 내오염 도장재를 도포한 시험체에서 염소 이온 침투 깊이가 가장 작게 나타나 본 발명에 따른 내오염 도장재의 염소 이온이 침투 저항 성능은 우수함을 알 수 있었다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 첨부된 특허 청구 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (12)

1. 66.42-66.58 중량%로 함유되는 아미노실란 화합물, 13.24-13.41 중량%로 함유되는 대전방지 효과를 가지는 암모늄 화합물, 3.21-3.38 중량%로 함유되는 용제 및 16.76-16.93 중량%로 함유되는 첨가제를 포함하는 콘크리트 구조물의 오염 방지용 도장재 조성물.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 아미노실란 화합물은 3-아미노프로필메틸디에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란 및 3-아미노프로필트리에톡시실란으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 오염 방지용 도장재 조성물.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 대전방지 효과를 가지는 암모늄 화합물은 폴리아크릴산에스테르 제4급 암모늄염, 히드록시알킬 제4급 암모늄염 및 아실로일히드록시알킬 제4급 암모늄염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 오염 방지용 도장재 조성물.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 용제는 에탄올, 이소프로필알콜 및 이소부틸알콜로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 오염 방지용 도장재 조성물.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 첨가제는 흐름방지제, 가소제, 소포제 및 침강방지제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하며,
   상기 흐름방지제는 지방산 아미드계, 폴리에스테르계 및 아크릴계로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하고,
   상기 가소제는 아디핀산계, 프탈레이트계 및 말레인산염계로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하며,
   상기 소포제는 실리콘계, 광물계 및 알콜계로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하고,
   상기 침강방지제는 유기벤토나이트계 또는 실리카계인 것을 특징으로 하는 구조물 표면의 오염 방지용 도장재 조성물.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 도장재 조성물 100 중량부에 대하여 1-2 중량부의 안료를 더 포함하는 콘크리트 구조물의 오염 방지용 도장재 조성물.
   
7. 1) 66.42-66.58 중량%로 함유되는 아미노실란 화합물, 13.24-13.41 중량%로 함유되는 대전방지 효과를 가지는 암모늄 화합물, 3.21-3.38 중량%로 함유되는 용제 및 16.76-16.93 중량%로 함유되는 첨가제를 포함하는 구조물 표면의 오염 방지용 도장재 조성물을 수득하는 단계;
   2) 완성 또는 축조 중인 구조물의 표면을 청소하는 단계;
   3) 상기 1)단계에 의해 수득된 도장재 조성물에 안료를 더 포함한 조성물을 수득하는 단계로서, 상기 안료는 상기 도장재 조성물 100 중량부에 대하여 1-2 중량부로 더 포함하는 단계;
   4) 상기 3)단계에 의해 수득된 조성물을 구조물의 표면에 도포한 후 건조하여 제1차 내오염층을 형성하는 단계; 및
   5) 상기 제1차 내오염층을 형성한 후 상기 1)단계에서 수득된 도장재 조성물을 구조물의 표면에 추가로 도포한 후 건조하여 제2차 내오염층을 형성하는 단계;
   를 포함하는 콘크리트 구조물의 오염 방지용 도장재 조성물을 이용한 시공방법.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 아미노실란 화합물은 3-아미노프로필메틸디에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란 및 3-아미노프로필트리에톡시실란으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 오염 방지용 도장재 조성물을 이용한 시공방법.
   
9. 제 7항에 있어서,
   상기 대전방지 효과를 가지는 암모늄 화합물은 폴리아크릴산에스테르 제4급 암모늄염, 히드록시알킬 제4급 암모늄염 및 아실로일히드록시알킬 제4급 암모늄염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 오염 방지용 도장재 조성물을 이용한 시공방법.
   
10. 제 7항에 있어서,
    상기 용제는 에탄올, 이소프로필알콜 및 이소부틸알콜로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 오염 방지용 도장재 조성물을 이용한 시공방법.
    
11. 제 7항에 있어서,
    상기 첨가제는 흐름방지제, 가소제, 소포제 및 침강방지제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하며,
    상기 흐름방지제는 지방산 아미드계, 폴리에스테르계 및 아크릴계로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하고,
    상기 가소제는 아디핀산계, 프탈레이트계 및 말레인산염계로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하며,
    상기 소포제는 실리콘계, 광물계 및 알콜계로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하고,
    상기 침강방지제는 유기벤토나이트계 또는 실리카계인 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 오염 방지용 도장재 조성물을 이용한 시공방법.
    
12. 제 7항에 있어서,
    상기 4)단계에서 형성되는 제1차 내오염층은 20-40 ㎛로 형성되는 것을 특징으로 하고, 상기 5)단계에서 형성되는 제2차 내오염층은 1-3㎛로 형성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 오염 방지용 도장재 조성물을 이용한 시공방법.
    
    

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