KR101368737B1 - 콘크리트 구조물 침투형 코팅제 조성물 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 산성 실라놀 졸 용액과 알칼리성 실라놀 졸 용액을 혼합하되, 상기 산성 실라놀 졸 용액과 알칼리성 실라놀 졸 용액을 각각 97~70 : 3~30 중량비로 혼합하여 구성되는 콘크리트 구조물 침투형 코팅제 조성물을 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 효과로는 콘크리트 구조체에 소수성의 코팅제를 침투시킴으로써 수분의 침투를 막고 각종 오염물질 및 손상으로부터 콘크리트를 보호하고 시멘트의 중성화를 방지함으로써 유지보수 비용을 절감하여 환경부하를 줄일 수 있도록 하는 매우 유용한 발명인 것이다.
Description
본 발명은 콘크리트 구조물 침투형 코팅제 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 콘크리트 구조체에 소수성의 코팅제를 침투시킴으로써 수분의 침투를 막고 각종 오염물질 및 손상으로부터 콘크리트를 보호할 수 있는 코팅제 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 콘크리트는 건축 구조물, 즉 빌딩, 도로, 교량 등의 핵심 재료로써, 최근 더욱 거대해지는 건축 및 토목구조물의 경우 콘크리트의 내구성 강화가 건축 및 토목구조물의 수명을 연장할 수 있음은 당연하다.
특히 콘크리트의 수명 연장을 위해서는 염해 및 이산화탄소로부터 보호하여 중성화를 방지하여야만 하는데, 무엇보다 빗물 등에 의해 콘크리트 속으로 침투되는 수분은 철근을 부식시키고 구조적 강도를 저하시키는 원인이 되고 있다.
상기와 같은 콘크리트 구조물은 대기환경에 노출될 때 다음과 같은 손상을 입게 된다.
1) 염분에 의한 철근의 부식
2) 산성가스(SO2, NO2, CO2)에 의한 시멘트의 화학부식
3) 온도변화에 따른 수축 및 팽창에 의한 균열
4) 겨울철 염화칼슘과 같은 염분에 의한 결빙손상
5) 염분의 수화반응에 의한 백화
6) 석회의 침출, 녹(rust) 얼룩, 먼지의 고착 및 곰팡이 서식
이처럼 콘크리트의 주요한 손상원인은 공기중의 수분 또는 콘크리트 사용시 투입되는 수분 및 다양한 화학물질을 포함하는 오염된 수분이라 할 것인바, 이는 동결융해 현상 또는 마감재의 들뜸과 부풀어오름의 원인이 된다.
또한, 콘크리트 페이스트 혼합시 과량으로 유입된 물로 인하여 생성되는 모세 공극(capillary porosity)을 채우고, 모세공극을 계속 방치하면 물을 비롯한 기타 액상 물질이 연속적으로 침투하여 결국, 콘크리트의 부식을 초래하므로 적어도 콘크리트 내부로 유입되는 수분의 침투를 막기만 한다면 콘크리트 수명을 연장할 수 있는 확실한 방법이 될 것이다.
종래에도 콘크리트 및 이를 이용한 다공성 구조물 즉, 벽돌 또는 블록 등의 내구성을 향상시키기 위하여 액상의 침투제가 사용되고 있는데, 최근에 각광받는 액상의 표면침투제로는 무기 물질을 콘크리트와 같은 무기재료의 표면에 적용하여 염분 또는 수분에 의한 영향을 줄이고 특히, 표면층에 소수성을 형성하여 수분함량을 조절하는 것이다. 따라서, 소수성을 제공하는 물질들의 연구로 집중되어 왔으며 대표적인 소수성을 제공하는 물질로는 실란, 알킬알콕시 실란, 실란올, 실록산, 올리고머 실록산, 폴리실록산 등이 있다.
그의 일례로는 대한민국특허 제2002-3714호에서는 올가노알콕시실란 또는 올가노아세톡시실란 중 적어도 하나 이상의 실란화합물을 1∼30%를 산성 또는 중성의 수용액에 용해시킨 다음, 이 수용액에 수용성 규산리튬, 수용성 규산칼륨 및 수용성 규산나트륨 중 적어도 하나 이상의 규산염 화합물을 0.5∼20%를 첨가하여 용해시켜 이 수용액을 pH 11∼12의 알칼리 상으로 조정하고 알칼리성 수용액에 용해되는 산화아연, 산화알루미늄 산화안티몬 및 산화 텅스텐 중 적어도 하나 이상의 금속산화물 0.5∼15%를 용해시켜 무기질계 건자재 보호제를 제공하고 있다.
또한, 다른 예로는 대한민국특허 제2002-90434호와 같이 고분자량의 메틸실리콘 수지 100 중량부에 50∼80 중량부의 저분자량의 알콕시 실란, 200∼300 중량부의 유기용제 및 20∼50 중량부의 발수특성증진제로 이루어진 실리콘계 침투성 방수제 조성물이 공지되어 있다.
상기한 바와 같은 종래 대부분의 콘크리트 방수제는 실리콘계 오일이 고분자 수지에 분산된 형태가 대부분이며 실리콘오일은 상온에서 콘크리트와 함께 결합하지 못하고 점차 대기 중 빗물에 의해 점차 탈락되고 대기 중 먼지가 잘 달라붙어 근본적인 해결책이 되지 못하며 함께 사용하는 고분자 수지는 자외선에 취약하고 분자량이 커서 콘크리트 표면에서 깊숙이 침투하지 못하는 단점을 갖는다.
상기한 바와 같은 목적을 성취하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 해결수단을 살펴보면, 본 발명은 산성 실라놀 졸 용액과 알칼리성 실라놀 졸 용액을 혼합하되, 상기 산성 실라놀 졸 용액과 알칼리성 실라놀 졸 용액을 각각 97~70 : 3~30 중량비로 혼합하여 구성됨을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 침투형 코팅제 조성물을 제공함을 특징으로 한다.
또 본 발명은 상기 산성 실라놀 졸 용액의 조성물로는 MTMS, GPTMS, 알콜, 탈이온수, 염산으로 이루어짐을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 침투형 코팅제 조성물을 제공함을 특징으로 한다.
또 본 발명은 상기 MTMS : GPTMS : 알콜 : 탈이온수 : 염산의 혼합비율은 각각 1 : 0.15~0.5 : 1~7 : 1~5 : 0.0001~0.1의 몰비를 갖는 sol 용액으로 이루어지며, 상기 sol 용액에 대하여 0.05~1.2wt%의 첨가제가 첨가되도록 구성됨을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 침투형 코팅제 조성물을 제공함을 특징으로 한다.
또 본 발명은 상기 알카리성 실라놀 졸 용액의 조성물로는 APTES, 알콜, 탈이온수로 이루어짐을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 침투형 코팅제 조성물을 제공함을 특징으로 한다.
또 본 발명은 상기 APTES : 알콜 : 탈이온수의 혼합비율은 각각 1 : 10~20 : 3~15의 몰비를 갖는 sol 용액으로 구성됨을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 침투형 코팅제 조성물을 제공함을 특징으로 한다.
또 본 발명은 MTMS와 GPTMS를 혼합하고 10분~30분 동안 교반하고 다시 알콜을 첨가하고 10분~30분 동안 교반하며, 다음 촉매가 녹아있는 탈이온수를 첨가하고 1시간~ 12시간 교반하고, 가수분해 시 발생되는 알콜성 가스는 방출하여 포집하고 발열반응에 의해 발생하는 증발물은 응축기를 통해 다시 회수하면서 반응시키며, 다음 첨가제를 첨가하고 30분~60분 동안 교반하고 상기 교반된 용액을 0.5~1㎛ 여과 필터를 통과시켜 불순물을 제거함으로써 산성 실라놀 졸 용액을 얻는 단계와, APTES와 알콜을 혼합하고 10분~30분 동안 교반하고, 다음 탈이온수 또는 촉매가 녹아있는 탈이온수를 첨가하고 1시간 이상 12시간 이하로 교반하며, 가수분해 시 발생되는 알콜성 가스는 방출하여 포집하고 발열반응에 의해 발생하는 증발물은 응축기를 통해 다시 회수하면서 반응시키며, 다음 상기 교반된 용액을 0.5~1㎛ 여과 필터를 통해 불순물을 제거하여 알카리성 실라놀 졸 용액을 얻는 단계와, 상기 산성 실라놀 졸 용액과 알카리성 실라놀 졸 용액을 90 : 10 의 중량비로 혼합하고 10분간 교반하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 침투형 코팅제 조성물 제조방법을 제공함을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 효과로는 방치되는 콘크리트 구조체에 소수성의 코팅제를 침투시킴으로써 수분의 침투를 막고 각종 오염물질 및 손상으로부터 콘크리트를 보호하고 시멘트의 중성화를 방지함으로써 유지보수 비용을 절감하여 환경부하를 줄일 수 있도록 하는 매우 유용한 발명인 것이다.
도 1은 본 발명 코팅제가 피복된 상태의 콘크리트 공시체 방수실험 사진도.
도 2는 본 발명 코팅제가 1회 피복된 상태의 콘크리트 공시체와 2회 피복된 상태의 콘크리트 공시체 사진도.
도 3은 1회 코팅한 시험체(콘크리트 공시체)와 2회 코팅한 시험체, 전혀 코팅하지 않은 시험체를 물속에 넣고 시간별 무게변화를 기록한 그래프도.
도 4는 본 발명 코팅제가 코팅된 콘크리트 표면과 코팅되지 않은 콘크리트 표면을 비교한 사진도.
도 5는 본 발명 코팅제가 코팅된 콘크리트 공시체를 절단하여 파단면을 촬영한 사진도.
도 2는 본 발명 코팅제가 1회 피복된 상태의 콘크리트 공시체와 2회 피복된 상태의 콘크리트 공시체 사진도.
도 3은 1회 코팅한 시험체(콘크리트 공시체)와 2회 코팅한 시험체, 전혀 코팅하지 않은 시험체를 물속에 넣고 시간별 무게변화를 기록한 그래프도.
도 4는 본 발명 코팅제가 코팅된 콘크리트 표면과 코팅되지 않은 콘크리트 표면을 비교한 사진도.
도 5는 본 발명 코팅제가 코팅된 콘크리트 공시체를 절단하여 파단면을 촬영한 사진도.
이하, 본 발명에 따른 콘크리트 구조물 침투형 코팅제 조성물 및 그의 제조방법에 대한 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면들을 참조로 하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명 코팅제가 피복된 상태의 콘크리트 공시체 방수실험 사진도이고, 도 2는 본 발명 코팅제가 1회 피복된 상태의 콘크리트 공시체와 2회 피복된 상태의 콘크리트 공시체 사진도이며, 도 3은 1회 코팅한 시험체(콘크리트 공시체)와 2회 코팅한 시험체, 전혀 코팅하지 않은 시험체를 물속에 넣고 시간별 무게변화를 기록한 그래프도이고, 도 4는 본 발명 코팅제가 코팅된 콘크리트 표면과 코팅되지 않은 콘크리트 표면을 비교한 사진도이며, 도 5는 본 발명 코팅제가 코팅된 콘크리트 공시체를 절단하여 파단면을 촬영한 사진도이다.
본 발명은 실라놀 올리고머(oligomer)는 화학식 RxSi(OR')y 의 실란으로부터 합성한다. 여기서, x+y=4이며 R은 알킬(alkyl), 아릴(aryl) 또는 유기작용기 그룹이고 OR'는 메톡시(methoxy), 에톡시(ethoxy) 또는 아세톡시(acetoxy) 그룹이다.
즉 본 발명 코팅제는 산성 실라놀 졸(silanol sol) 용액과 알칼리성 실라놀 졸(silanol sol) 용액으로 각각 구성되며, 이때 상기 산성 실라놀 졸 용액과 알칼리성 실라놀 졸 용액의 혼합비는 중량비로 97~70 : 3~30 으로 혼합된다.
이때 상기 알칼리성 실라놀 졸 용액의 투입은 경화속도 및 표면경도 조절을 위한 것으로, 상기 알카리성 실라놀 졸 용액이 3%이하로 너무 적은 경우 경화속도가 현저히 느리고 표면경도가 저하되며 알카리성 실라놀 졸 용액이 30% 이상으로 너무 많은 경우에는 경화속도가 매우 빨라서 작업시간이 부족하게 되고 콘크리트 내부로 침투가 원활하지 못하게 된다.
상기 산성 실라놀 졸 용액의 유기작용기는 알카리성 실라놀 졸 용액의 유기작용기와 반응하여 서서히 경화되고 각각의 실라놀(Si-OH) 분자단은 서로 중축합하여 3차원 망목구조를 형성하고 겔화(gelation)된 후 빨리 경화되도록 한다.
따라서 본 발명 코팅제의 가장 바람직한 혼합비는 산성 실라놀 졸 용액 : 알카리성 실라놀 졸 용액 = 90 : 10 이며, 이 혼합용액이 콘크리트 표면에서부터 침투하여 2시간 이내 건조되며, 12시간 이후 완전 경화된다.
이처럼 상기와 같이 산성 실라놀 졸 용액과 알칼리성 실라놀 졸 용액을 혼합하게 되면 pH 6~8의 범위인 약산성 및 약알칼리성의 코팅액이 된다.
상기 산성 실라놀 졸 용액의 조성물로는 MTMS(methyltrimethoxysilane, (CH3O)3SiCH3 ), GPTMS(3-Glycidoxypropyltrimethoxysilane, CH2(O)CHCH2OC3H6-Si(OCH3)3 ), 알콜, 탈이온수, 염산으로 이루어지며, 이때 MTMS : GPTMS : 알콜 : 탈이온수 : 염산의 혼합비율은 각각 1 : 0.15~0.5 : 1~7 : 1~5 : 0.0001~0.1의 몰비를 갖는 sol 용액으로 이루어지며, 상기 sol 용액에 대하여 0.05~1.2wt%의 첨가제(Organically modified polysiloxane)로 구성된다. 이때 상기 첨가제는 sol의 반응 전 또는 후에 투여할 수 있으며 0.05wt% 이하인 경우와 1.2wt% 이상인 경우는 기재와의 젖음성, 기포제거, 크레이터(crater) 방지, 분산성, 흐름성 , 표면경도, 점도 효과 등이 나빠져 0.05~1.2wt%를 첨가함이 바람직하다.
상기 MTMS은 MTMS에만 한정되지 않고 가수분해하여 Alkyl-Si(OH)3 또는 [유기작용기그룹]-Si(OH)3 또는 Aryl-Si(OH)3 또는 Acetyl-Si(OH)3 를 형성하는 실란을 포함할 수도 있다. 단, 유기작용기그룹에서는 아민 또는 아미노기를 포함하지 않는다. 즉 CH3CH3Si(OCH3)3(isobutyltrimethoxysilane), C6H5Si(OCH3)3(Phenyltrimethoxysilane), CH2=CHSi(OCH3)3(Vinyltrimethoxysilane), ClC3H6-Si(OCH3)3(Chloropropyltrimethoxysilane), H2C=CH(CH3)C(O)OC3H6-Si(OCH3)3(Methacryloxypropyltrimethoxysilane) 등이 사용될 수 있다.
또 상기 GPTMS은 GPTMS에만 한정하지 않고 가수분해하여 glycidoxy-Si(OH)3를 형성하는 실란을 포함할 수도 있다. 즉, 이는 Glycidoxy-alkyl-tri-alkoxy-silane으로 대표하여 표현할 수 있다.
또한 상기 산성 실라놀 졸 용액의 조성물 중 염산은 질산, 황산, 수용성 염화금속화합물, 아세트산 등 물에 녹아 H+ 이온을 발생시키는 촉매로 대체될 수도 있다.
상기 알카리성 실라놀 졸 용액의 조성물로는 APTES(Aminopropyltriethoxysilane, H2NC3H6-Si(OC2H5)3), 알콜, 탈이온수로 이루어지며, 상기 APTES : 알콜 : 탈이온수의 혼합비율은 각각 1 : 10~20 : 3~15의 몰비를 갖는 sol 용액으로 구성된다.
상기 APTES은 APTES에만 한정하지 않으며, 가수분해하여 [아민(-NH) 또는 아미노기(-NH2)를 포함하는 유기작용기그룹]-Si(OH)3을 형성하는 실란을 포함할 수도 있다. 즉 NH2(CH2)2NHC3H6Si(OCH3)3(aminoethylaminopropyltrimethoxysilane), Vinylbenzyl-aminoethyl-aminopropyl-trimethoxysilane 등이 사용될 수 있다.
상기 알콜은 10~20의 몰비가 바람직하며, 이는 10 이하의 경우는 저장안정성 이 결여되고, 20 이상의 경우는 sol 농도가 상대적으로 낮아 산성 실라놀 졸 용액과 반응성이 낮기때문이다.
또 상기 탈이온수는 3~15의 몰비가 바람직하며, 이는 3이하의 경우는 가수분해에 필요한 물의 양이 부족하여 가수분해가 완결되지 않기 때문이고, 15이상은 저장안성성 및 sol 농도가 상대적으로 낮아 산성 실라놀 졸 용액과 반응성이 낮아지기 때문이다.
이처럼 본 발명 코팅제 조성물은 실라놀 올리고머를 합성하여 콘크리트 표면에서부터 침투속도가 빠르고 소수성의 코팅층을 형성할 수 있도록 한 것이다. 상기 올리고머는 나노 크기의 분자그룹으로 축합하기 전에는 입자가 성장하지 않으므로 콘크리트 미세 공극에 빨리 침투할 수 있게 되는 것이다.
상기 본 발명 코팅제, 즉 혼합된 산성 실라놀 졸 용액과 알칼리성 실라놀 졸 용액에 충전재로써, 무기물 충전재 및 카본, 그라파이트, 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(graphene), 금속분말, 고분자 수지 중 어느 하나를 선택한 것, 또는 하나 이상의 성분을 혼합한 것을 각각 본 발명 코팅재 : 충전재 = 99.99:0.01~ 50:50의 중량비로 혼합하여 사용할 수도 있다. 이때 상기 충전재의 혼합비율이 0.01이하인 경우에는 충전재로서의 기능이 부족하게 되고, 50이상인 경우에는 코팅제의 양이 너무 적어 충분한 코팅성능을 기대하기 힘들기 때문이다.
상기 무기물 충전재 및 카본, 그라파이트, 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(graphene), 금속분말은 모두 분말(粉末)상이며, 고분자 수지는 액상이다.
무기물 충전재는 본 발명 코팅제 조성물에 은폐, 방열, 내열, 단열, 내화학성 증대, 소광 또는 불투명도 증가, 표면강도 증진 등의 목적으로 첨가되고, 카본, 그라파이트, 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(graphene), 금속분말은 전기전도성 및 열전도성, 열반사 등을 목적으로 첨가되며, 고분자 수지는 유연성 또는 내화학성을 증대시기키 위해 첨가된다. 상기 고분자 수지로는 에폭시, 우레탄, 아크릴, PP, PE, 멜라민, 스티렌 등이 사용된다.
또한 본 발명 코팅제 조성물에 강도 증진 및 내화확성 증대 등의 목적을 달성하기 위하여 1종 이상의 대체 가능한 실란 및 1종 이상의 실리카졸, 콜로이달실리카, 지르코니아졸, 알루미나졸 등 sol 용액을 혼합하거나 공가수분해시킬 수도 있다.
본 발명 코팅제의 제조방법은 다음과 같다.
먼저 MTMS와 GPTMS를 혼합하고 10분~30분 동안 교반하고 다시 알콜을 첨가하고 10분~30분 동안 교반하며, 다음 촉매가 녹아있는 탈이온수를 첨가하고 1시간~ 12시간 교반하고, 가수분해 시 발생되는 알콜성 가스는 방출하여 포집하고 발열반응에 의해 발생하는 증발물은 응축기를 통해 다시 회수하면서 반응시키며, 다음 첨가제를 첨가하고 30분~60분 동안 교반하고 상기 교반된 용액을 0.5~1㎛ 여과 필터를 통과시켜 불순물을 제거함으로써 산성 실라놀 졸 용액을 얻는 단계와,
APTES와 알콜을 혼합하고 10분~30분 동안 교반하고, 다음 탈이온수 또는 촉매가 녹아있는 탈이온수를 첨가하고 1시간 이상 12시간 이하로 교반하며, 가수분해 시 발생되는 알콜성 가스는 방출하여 포집하고 발열반응에 의해 발생하는 증발물은 응축기를 통해 다시 회수하면서 반응시키며, 다음 상기 교반된 용액을 0.5~1㎛ 여과 필터를 통해 불순물을 제거하여 알카리성 실라놀 졸 용액을 얻는 단계와,
상기 산성 실라놀 졸 용액과 알카리성 실라놀 졸 용액을 90 : 10 의 중량비로 혼합하고 10분간 교반하는 단계로 이루어진다.
이때 상기 모든 교반 속도는 300~600rpm으로 교반함이 바람직하다. 이는 거품이 발생하지 않도록 하기 위한 것으로, 300rpm 이하는 교반이 잘되지 않고, 600rpm이상은 거품이 너무 많이 발생하기 때문이다.
상기 교반시간에서 1시간 이하는 올리고머 합성이 충분치 않고 미반응 실란이 발생하여 균질한 sol 용액을 얻기 힘들고 12시간 이상에서는 오히려 중축합반응이 진행되어 분자구조가 지나치게 커질 우려가 있다.
상기 알카리성 실라놀 졸 용액 제조에 있어 촉매는 불필요할 경우가 많다. 이는 아민 또는 아미노계 실란의 경우 자체 촉매작용으로 가수분해가 원활하기 때문이다. 더욱 반응을 빨리하기 위해 아민 또는 아미노계 실란의 경우 암모니아 또는 아민기 또는 아미노기가 있는 2-amino-methyl-1-propano 등을 사용할 수도 있다.
본발명 코팅제의 제조방법 실시예는 다음과 같다. 이때, 실험조건은 상온 20℃, 습도 80%에서 실시하였다.
실시예
먼저 산성 실라놀 졸 용액의 제조방법은 다음과 같다. 즉 2000ml의 비이커에 MTMS 2.4 mole 과 GPTMS 0.4 mole을 계량하고 혼합하여 20분간 300rpm으로 교반하였다. 다음으로 IPA(isopropyl alcohol)을 6.0 mole을 첨가하고 다시 20분간 300rpm으로 교반하였다. 500ml의 비이커에 DI water 6.2 mole과 HCl(염산) 0.001 mole을 계량하고 혼합하여 10분간 교반한 용액을 실란과 알콜이 혼합된 2000ml 비이커에 천천히 적하하고 4시간동안 400rpm으로 혼합 교반하였다. 이 때 가수분해 반응 중 생성된 알콜성 가스는 포집하여 회수하고 증발물은 응축기를 통해 다시 회수하면서 반응시켰다. 여기에 Organically modified polysiloxane을 전체무게에 대하여 0.2%를 첨가하여 다시 1시간 동안 교반하였다. 다음으로 1㎛ 여과 필터를 통해 불순물을 제거하여 산성 실라놀 졸 용액을 완성하였다.
다음 알카리성 실라놀 졸 용액의 제조방법은 다음과 같다. 즉 200ml 비이커에 APTES 0.08 mole과 IPA 1.2 mole을 혼합하고 30분 동안 300rpm으로 교반하였다. 다음으로 탈이온수(DI water) 1 mole를 첨가하고 4시간 동안 400 rpm으로 교반하였다. 가수분해 반응 시 발생되는 알콜성 가스는 방출하여 포집하고 발열반응에 의해 발생하는 증발물은 응축기를 통해 다시 회수하면서 반응시켰다. 다음으로 1㎛ 여과 필터를 통해 불순물을 제거하여 알카리성 실라놀 졸 용액을 완성하였다.
상기 제조된 산성 실라놀 졸 용액과 알카리성 실라놀 졸 용액을 90 : 10 의 중량비로 혼합하고 10분간 교반하여 본 발명 코팅제를 제조하였다.
이처럼 제조된 본 발명 코팅제의 경화시간, 표면경도, 내화학성 등의 성능을 평가하였고, 이를 표 1에 표시하였다.
| 평가항목 | 성 능 | 비 고 | |
| 지촉건조시간 | 1시간 | 유리표면에 20㎛ 두께 코팅 | |
| 완전경화시간 | 12시간 후 6H~8H(연필경도) | 유리표면에 20㎛ 두께 코팅 | |
| 내 화 학 성 |
5% 소금물 | 이상 없음 | 1500시간 침지 |
| 5% 염화칼슘 | 이상 없음 | 24시간 침지 | |
| 2% 염산 | 이상 없음 | 24시간 침지 | |
| 2% 암모니아 | 이상 없음 | 24시간 침지 | |
| 95% 에탄올 | 이상 없음 | 24시간 침지 | |
| DI water | 이상 없음 | 24시간 침지 | |
그 결과 본 발명 코팅제는 표면박리, 부풂, 탈락, 황변, 갈라짐 등이 관찰되지 않아 양호한 결과를 얻을 수 있었다.
또한 본 발명 코팅제의 코팅 효과를 알아보기 위해 도 1에 도시된 바와 같은 본 발명 코팅제가 피복된 콘크리트 공시체를 제작하여 방수실험을 실시하였다.
이때 산성 실라놀 졸 용액과 알카리성 실라놀 졸 용액를 무게비 90 : 10으로 혼합한 후 10분간 300~600rpm으로 교반하였다. 이 혼합된 액을 콘크리트 공시체에 붓바름하여 코팅하였다. 방수실험에 사용된 시험체는 KS규격 콘크리트 공시체를 사용하였다. 실험 후 2회 코팅한 경우 침투깊이는 약 5~8mm이며 72시간 후 흡수율이 0.02%이하로 매우 낮았으며 표면은 소수성을 유지하였다.
다음 표 2는 1회 코팅한 시험체(콘크리트 공시체)와 2회 코팅한 시험체, 전혀 코팅하지 않은 시험체를 물속에 넣고 시간별 무게변화를 기록한 표이다.
[표 2]
즉 도 3에 도시된 바와 같이 2회 코팅된 시편은 흡수율 0.02%이하의 특성을 보이며 코팅제가 콘크리트 미세공극에 침투하여 콘크리트 속의 무기물과 단단한 화학결합을 완성한 것으로 보인다. 1회 도포에 사용된 코팅액 소모량은 100g/㎡이다. 즉, 2회 코팅의 경우 총 소모량은 200g/㎡이다.
도 4의 경우 본 발명 코팅제가 코팅된 콘크리트 표면과 코팅되지 않은 콘크리트 표면을 비교한 것으로, 본 발명 코팅제가 코팅된 표면은 소수성 특성 발현에 따라 발수현상을 일으키나 코팅되지 않은 표면은 흡수가 빨리 진행됨을 확인할 수 있었다.
도 5는 본 발명 코팅제가 코팅된 콘크리트 표면을 파단하여 코팅액의 침투 깊이(2회 코팅 후 1시간 경과 후)를 관찰한 결과, 코팅액이 5~8mm 깊이로 콘크리트 미세공극에 침투하여 콘크리트 속의 무기물과 단단한 화학결합이 이루어졌음을 확인할 수 있었고, 이는 본 발명 코팅제의 방수효과를 입증하는 것이다.
상술 한 바와 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예들에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다 할 것이다.
Claims (7)
- 삭제
- 산성 실라놀 졸 용액과 알칼리성 실라놀 졸 용액을 혼합하되, 상기 산성 실라놀 졸 용액과 알칼리성 실라놀 졸 용액을 각각 97~70 : 3~30 중량비로 혼합하여 구성되는 콘크리트 구조물 침투형 코팅제 조성물에 있어서,
상기 산성 실라놀 졸 용액의 조성물로는 MTMS, GPTMS, 알콜, 탈이온수, 염산으로 이루어짐을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 침투형 코팅제 조성물.
- 청구항 2에 있어서, 상기 MTMS : GPTMS : 알콜 : 탈이온수 : 염산의 혼합비율은 각각 1 : 0.15~0.5 : 1~7 : 1~5 : 0.0001~0.1의 몰비를 갖는 sol 용액으로 이루어지며, 상기 sol 용액에 대하여 0.05~1.2wt%의 첨가제가 첨가되도록 구성됨을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 침투형 코팅제 조성물.
- 산성 실라놀 졸 용액과 알칼리성 실라놀 졸 용액을 혼합하되, 상기 산성 실라놀 졸 용액과 알칼리성 실라놀 졸 용액을 각각 97~70 : 3~30 중량비로 혼합하여 구성되는 콘크리트 구조물 침투형 코팅제 조성물에 있어서,
상기 알카리성 실라놀 졸 용액의 조성물로는 APTES, 알콜, 탈이온수로 이루어짐을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 침투형 코팅제 조성물.
- 청구항 4에 있어서, 상기 APTES : 알콜 : 탈이온수의 혼합비율은 각각 1 : 10~20 : 3~15의 몰비를 갖는 sol 용액으로 구성됨을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 침투형 코팅제 조성물
- 청구항 4항에 있어서, 상기 코팅제 조성물에 무기물 충전재 및 카본, 그라파이트, 탄소나노튜브, 그래핀, 금속분말, 고분자 수지 중 어느 하나를 선택하거나 또는 하나 이상의 성분을 혼합한 것을 각각 99.99:0.01~50:50의 중량비로 혼합하여 구성됨을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 침투형 코팅제 조성물.
- MTMS와 GPTMS를 혼합하고 10분~30분 동안 교반하고 다시 알콜을 첨가하고 10분~30분 동안 교반하며, 다음 촉매가 녹아있는 탈이온수를 첨가하고 1시간~ 12시간 교반하고, 가수분해 시 발생되는 알콜성 가스는 방출하여 포집하고 발열반응에 의해 발생하는 증발물은 응축기를 통해 다시 회수하면서 반응시키며, 다음 첨가제를 첨가하고 30분~60분 동안 교반하고 상기 교반된 용액을 0.5~1㎛ 여과 필터를 통과시켜 불순물을 제거함으로써 산성 실라놀 졸 용액을 얻는 단계와,
APTES와 알콜을 혼합하고 10분~30분 동안 교반하고, 다음 탈이온수 또는 촉매가 녹아있는 탈이온수를 첨가하고 1시간 이상 12시간 이하로 교반하며, 가수분해 시 발생되는 알콜성 가스는 방출하여 포집하고 발열반응에 의해 발생하는 증발물은 응축기를 통해 다시 회수하면서 반응시키며, 다음 상기 교반된 용액을 0.5~1㎛ 여과 필터를 통해 불순물을 제거하여 알카리성 실라놀 졸 용액을 얻는 단계와,
상기 산성 실라놀 졸 용액과 알카리성 실라놀 졸 용액을 97~70 : 3~30의 중량비로 혼합하고 10분간 교반하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 침투형 코팅제 조성물 제조방법.
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