KR101512965B1 - 친환경 표면 보호제 및 이를 이용한 친환경 표면 보호공법 - Google Patents

친환경 표면 보호제 및 이를 이용한 친환경 표면 보호공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리머 100중량부를 기준으로, 충진재 10 내지 30중량부; 분산제 10 내지 30중량부; 가소제 5 내지 30중량부; 보수제 5 내지 10중량부; 증점제 1 내지 10중량부; 계면활성제 1 내지 10중량부; 방부제 0.5 내지 5중량부, 소포제 0.5 내지 5중량부; 표면평활제 0.5 내지 5중량부; 안료 1 내지 10중량부; 및 용제 50 내지 120중량부로 이루어진 친환경 표면 보호제에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 염해, 중성화방지 및 방수, 방식성능을 갖는 친환경 표면 보호제를 피 구조물의 표면상에 보호 도포하기 위한 친환경 표면 보호제 및 이를 이용한 친환경 표면 보호 공법이 제공된다.

Description

친환경 표면 보호제 및 이를 이용한 친환경 표면 보호공법{Eco-Friendly Surface Protectant and Eco-Friendly Surface Method of Surface Protection Using Thereof}
본 발명은 친환경 표면 보호제 및 이를 이용한 친환경 표면 보호공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 염해, 중성화방지 및 방수/방식기능을 갖는 친환경 표면 보호제를 피 구조물의 표면에 보호 도포하기 위한 친환경 표면 보호제 및 이를 이용한 친환경 표면보호공법에 관한 것이다.
일반적으로 화학 수지를 이용한 조성물에 있어서, 코팅특성을 갖도록 하기 위해서는 내마모성과 원가절감을 목적으로 무기물을 충전하지만, 그 사용량은 30%이내이며, 이러한 조성물은 다량의 유기용제를 함유하고 있어서 수지내에 무기물이 침지된 상태를 벗어나면 작업성이 없을 뿐만 아니라 코팅제로서 제 기능을 발휘하지 못한다.
특히, 콘크리트 구조물과 같은 표면이나 바탕면을 코팅하고자 할 때 그 표면이나 바탕면에 프라이머가 도포되지 아니한 상태에서는 시멘트와 같이 비중이 무거운 무기물이 저점도 코팅제에 적용될 경우 1회 도포되는 두께가 0.2mm 내외로 유기용제가 휘발되면서 경화되어 남는 고형분의 두께는 0.07mm정도의 얇은 박막층으로만 형성되게 된다.
그러므로 함침 범위를 벗어난 무기물은 결속력을 갖지 못하고 분리되어 형상을 유지할 수 없기 때문에 보호 보수 성능이 크게 저하되는 것이 심각한 문제로 지적되고 있다.
지금까지 국내외에서는 전반적으로 이미 열화가 진행된 콘크리트 표면을 보수하는 재료들로서는 대부분 화학수지나 화합물을 이용한 조성물을 사용하는 경우가 많다.
국내에서 신기술로 개발된 보수제의 이용과 보수공법의 종류를 보면 스틸렌-부타디엔고무(SBR)나 라텍스를 무기물 혼용제와 혼합사용하여 도포하는 방법, 수화 응고형 분말도포제 및 코팅제를 이용한 콘크리트 보호마감 이중코팅처리 기술, 기능성 수지군의 복합과 세라믹 반응을 이용한 콘크리트 구조물의 중성화와 염해 및 화학침식 방지기술, 이소시아네이트 수지(MDI)를 이용한 콘크리트 보수 몰탈제의 제조방법 및 보수공법, 실리게이트 화합물을 이용한 표면보수공법 등이 있다.
그리고 최근 들어 에폭시 수용성 타입에 시멘트를 혼합하여 바탕조정제로 사용하고 우레탄 수지에 아크릴 수지를 교합시켜 중도 및 상도 코팅 공정으로 시공하는 공법이 알려져 있다.
그러나 이러한 콘크리트 표면 보호 보수를 위한 공법들은 나름대로 특성을 갖고 있으나, 시공절차가 복잡하고 진정한 보호 보수성능을 발휘하도록 한다기보다는 단순 임시처방에 그치는 보수공법에 한정되어 있으며, 도포된 표면의 수지나 화합물이 노출된 상태로 자외선이나 각종 위해가스, 산성비 등으로 인하여 노화가 급속히 진행되는 단점이 있다.
또한, 콘크리트 습윤 상태에서의 적응성, 콘크리트 구성물인 알칼리성과의 비결합성에 의한 접착력 저하 등을 해소할만한 뚜렷한 특성이 제안되어 있지 아니하여 개선의 여지가 많았다.
특히, 열화된 콘크리트 표면을 다공체로 도포하였을 때에는 균일성이 확보되지 않는 문제점 등으로 인해 3회 이상 중첩도포를 필요로 하게 되고, 무엇보다도 표면 보호 보수제로서 기본적으로 요구되는 시공 후 콘크리트 본래 형상 회복이 필요한 문제가 아직도 해소되지 않고 있다.
이러한 문제점들은 국내뿐만이 아니라 토목 건설산업개발이 활발히 이루어지고 있는 개발도상 국가들이나 선진국들 역시 제대로 해소하지 못하여 매우 고심하고 있는 문제점들이다.
급속한 산업사회의 발달은 콘크리트 구조물의 축조가 그 바탕을 이루면서 품질에 대한 개선 지향적인 생각보다는 형태나 미관에 치중한 나머지 열화에 의한 각종 재해와 공해문제가 발생하고 있다.
이러한 문제점들은 이상적인 결합형태를 가지는 콘크리트 구조물의 장점이자 단점으로서 근본적인 해결책이 이루어지지 않고 있는 실정이다.
한편, 최근에 콘크리트 표면 보호제로서 널리 사용되고 있는 에폭시 레진을 이용한 도료에서 무기물의 혼합조성으로 나타나는 특성을 보면 다음과 같다.
건축용도로 사용되는 에폭시 레진을 주재로 하는 여러 적용 조성물의 종류를 보면 무용제형 고점도 접착제, 충전 및 퍼티제가 있으며, 바닥제로는 중점도 무용제형 라이닝제, 저점도 용제형 코팅제 등이 사용되고 있다.
에폭시 무용제형 라이닝제의 경우 무기물 충전은 주제성분의 전체함량의 30% 이내로 첨가되어 사용되고 있고, 일정부분 내마모성을 증대시키는 부분이 있으나 원가절감을 위한 첨가가 대부분이다.
그리고 중점도 무용제형 타입을 적용하는 접착제나 충전제와 같이 점착성을 요하는 조성물에는 다량의 무기물이 첨가되어 조성되어지나 전단력, 인장력 등에 있어서는 기능이 저하되는 현상이 나타나며, 단순 접착제나 퍼티제로 그 사용범위가 제한되게 된다.
그리고 일반적으로 사용되는 에폭시 수지를 이용한 저점도 유기용제 또는 수용성 타입(저점도 500∼1,000cps)의 코팅제에서 코팅성을 부여하기 위해서는 에폭시 베이스 레진이 18,000∼20,000cps 고점도 상태이므로 60%이상 많은 유기용제가 함유되어야만 작업성을 포함한 코팅제가 갖는 형상과 기능적 특성을 기대할 수 있다.
또한, 전체함량의 고형분(고형분 100%중 무기물이 30%)이 35%이내에서 조성된 코팅성을 갖는 도료일 경우에도 1회 도포할 수 있는 두께가 0.15 ~ 최대치 0.2mm까지 가능하나 그 이상일 경우 매우 불합리한 경화 조건을 만들어 원만한 물성을 가질 수 없게 된다.
그 원인으로는 코팅공정을 수행하기 위해서는 필수적으로 바탕면에 프라이머를 도포한 후 코팅을 해야 하기 때문에 바탕면의 흡수층이 차단되어 무기물이 30%이상 과량이거나 1회 도포되는 두께가 0.2mm 이상일 경우 수지와 무기물 내에 함유된 용제나 수분이 급속히 분산 휘발 또는 증발 시킬 수 있는 조건을 갖지 못하게 된다. 그리고 이러한 환경조건은 에폭시 수지가 열경화성 갖는 특성으로 평상적인 조건에서 피도면의 온도보다 대기 중에 온도가 높아 겉 표층부터 결화가 나타나면서 피막을 형성하므로 내면에 유기용제가 휘발되지 못하고 가두어지는 형태가 되어 주제와 경화제가 반응시 가교성을 크게 저해하는 결과로 인해 요구하는 경화물성을 발휘할 수 없게 되는 것이다.
그리고 수용성 타입의 경우 국내에서 생산되는 에폭시 수지 외에 일반적인 화학수지에 적용시킨 제품 역시 그 형상이 미백색으로 콘크리트와 외관상의 조화력이 크게 떨어지는데, 이는 수분산성이 완벽한 친수성을 갖지 못하기 때문이다.
지금까지 국내외적으로 화학수지를 이용한 수용성 코팅제에 대한 통상적인 개념은 화학수지를 용해시키기 위해 사용되는 유기용제의 독성을 중화시키는 데 중점을 두고 있으나, 아직까지 이러한 독성중화와 동시에 화학수지가 갖는 본래의 기능을 유지 또는 증대시키는 효과를 가져 올 수는 없는 것으로 보고되고 있고, 실질적으로 이러한 코팅제들은 기계적인 특성을 요하는 곳에는 적용되지 못하고 있는 실정이다.
또한, 일반적으로 수용성 코팅제나, 유기용제형 코팅제와 같이 저점도 타입에서는 특히 시멘트와 같이 비중이 무겁고 입도가 큰 무기물을 다량 혼입하여 프라이머가 도포되지 아니한 바탕면에 적용시 무기물이 수지 내에 침지된 범위를 벗어나게 되면 유기용제의 급속한 휘발로 인하여 결합조건에서 형상을 갖지 못하고 분리되어 경화 후 분진으로 남게 된다.
특히, 보호 보수하고자 하는 콘크리트 구조물은 대부분 외기에 노출된 형태에서 사용되고 있으므로 보호 보수용도의 재료가 대부분 은폐력을 갖도록 하기 위하여 안료를 혼합하여 조성하게 되는데, 이러한 코팅제는 콘크리트 표면에 도포시 콘크리트 본래 형상의 변질을 가져오게 되며, 조색된 칼라 역시 자외선이나 각종 산업가스 또는 산성비 등으로 인하여 손쉽게 변색되어 보호/보수 기능으로서의 실효성에 한계를 나타내고 있다.
한편, 철근콘크리트는 내구성이 우수한 건설구조재료로서 건축 및 토목구조물에 많이 사용되어 왔으나, 최근 다양한 환경조건 및 시공조건하에서 염해 및 중성화 등에 의한 콘크리트구조물의 성능저하현상이 크게 부각되고 있어, 성능저하 된 콘크리트구조물의 장수명화 및 내구성 회복에 관한 관심이 크게 증가되고 있다.
이러한 콘크리트구조물의 성능저하요인 중 염해의 경우 바다모래의 사용량 증가와 동절기 제설재의 사용 등으로 인하여 콘크리트구조물에 있어서 염해에 의한 피해가 증가하고 있으며, 중성화의 경우 대기 중의 이산화탄소 농도 증가 및 산성비 등으로 인하여 콘크리트구조물의 중성화에 의한 성능저하는 더욱 가속화되고 있다.
이와 같은 배경에서 국내에서도 성능저하 된 콘크리트구조물의 보수재료로서 유기계, 무기계 및 유·무기계 혼합형의 도포함침재, 방청처리재, 단면복구재 및 표면피복재 등 다양한 재료의 개발이 이루어지고 있으며, 보수공법에 있어서도 균열보수공법, 단면복구공법, 누수보수공법 및 표면처리공법 등 다양한 공법이 개발되고 있는 상황이다.
그러나 국내의 경우, 아직까지 콘크리트구조물의 내구성 향상 및 장수명화를 위한 보수재료·공법의 개발은 매우 불충분한 상태이며, 대상 구조물의 요구 성능, 성능저하 메커니즘, 환경조건 및 시공조건에 부합되는 보수재료·공법의 선정시스템도 미비한 실정으로 성능저하 된 콘크리트구조물의 성능저하 메커니즘 및 진행단계에 따른 체계적이고 합리적인 보수유지 및 품질관리를 위한 보수재료·공법시스템 개발이 절실히 요구되고 있다.
이러한 용도로서의 콘크리트 보수재료에 관한 종래의 기술 및 특허를 보면, 국내특허 제0448520호에서는 염해중성화를 받아 성능이 저하된 철근 콘크리트 구조물의 표면처리형 성능개선용 조성물 및 그의 제조방법이 개시되어 있는데, 이는 반응성이 큰 규산나트륨과 생화학 물질인 알긴산 나트륨이나 카제인으로 구성된 혼합물을 수회 콘크리트의 표면에 도포함으로서 콘크리트 내부의 염화물을 고정시키고, 철근의 부식 활동의 억제, 저하된 PH의 향상을 목표로 이루어진 조성물이다.
그러나 이는 신 콘크리트에 적용하여 열화를 방지 또는 지연시키기 위한 조성물로 분류되어야 할 것으로 이미 열화 되어 성능이 저하된 콘크리트에는 적용할 수 없는 조성물이라 할 수 있다.
또한, 국내특허 제0526418호에서는 콘크리트를 보호하기 위하여 유기계 화합물을 콘크리트 표면에 도포함으로서 콘크리트에 유기 화합물이 침투하여 콘크리트를 보호하는 구성으로 이루어져 있다.
기타 다양한 형태의 콘크리트 보호 또는 보수용 모르타르가 개발 되어 사용되고 있다.
이들 종래의 기술들은 비교적 콘크리트 보호성능이 안정되어 콘크리트 열화를 방지 또는 지연시키는 기능으로 다양한 콘크리트 구조물에 사용될 수 있으며 기존에 사용되고 있는 보수용 모르타르도 각각 콘크리트 보수를 위한 나름대로의 특성을 갖고 있다고 할 수 있다.
그러나 이들 종래의 기술은 모두 콘크리트 구조물의 표면에 도포함으로서, 열화 된 콘크리트를 보수하는 기능의 재료이지만, 계절적인 요인 등에 대한 대비책은 없는 실정이다. 즉, 계절적으로 온도가 높은 여름철이나, 온도가 너무 낮은 겨울철에는 보수용 재료와 콘크리트와의 열팽창률이 달라 보수층과 콘크리트 바탕면과의 사이에 에어 포켓이나 결로 등이 발생하여 쉽게 보수층이 박리되어 보수 기능을 상실하게 되는 단점이 있다.
또한, 보수용 모르타르의 경우 대부분이 재유화형 분말 수지나 에멀젼 수지를 사용하는데, 이들 수지의 경우 유리전이 온도가 높아 탄성이 낮은 단점이 있다. 탄성이 낮을 경우 콘크리트와의 부착 성능이 저하될 뿐만 아니라, 콘크리트의 수축 팽창에 대한 대응력이 약하게 되며, 동절기에는 수지 도막이 쉽게 파괴되어 모르타르의 물성을 저하시키거나 박리되는 단점이 있는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출한 것으로서, 염해, 중성화방지 및 방수/방식성능을 갖는 친환경 표면 보호제를 피 구조물의 표면에 보호 도포하기 위한 친환경 표면 보호제 및 이를 이용한 친환경 표면 보호공법을 제공하는 것에 주요 목적을 두고 있다.
본 발명은
수용성아크릴 수지인 폴리머로 100중량부를 기준으로,
충진재로서 수산화칼슘 10 내지 30중량부; 분산제로서 폴리에테르변성실록산 10 내지 30중량부; 가소제로서 테레프탈산 금속염 5 내지 30중량부; 보수제로서 구아검 5 내지 10중량부; 증점제로서 하이드록시 에틸 셀룰로오즈 1 내지 10중량부; 계면활성제로서 폴리에틸렌글리콜 1 내지 10중량부; 방부제로서 이소티아조린 유도체 0.5 내지 5중량부; 소포제로서 미네랄오일 0.5 내지 5중량부; 표면평활제로서 변성 스타치 에테르 0.5 내지 5중량부; 안료 1 내지 10중량부; 및 용제로서 물 50 내지 120중량부로 이루어진 친환경 표면 보호제에,
나노세라믹입자로서 실리콘카바이드를 폴리머 100중량부를 기준으로 5 내지 20중량부로 더 포함하고,
자외선 안정제를 폴리머 100중량부를 기준으로 0.5 내지 2중량부로 더 포함하며,
자외선 차단제를 폴리머 100중량부를 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하고,
비중이 1.0 이상이고 60℃ 점도가 110 cPs인 폴리인산계 박리방지제를 폴리머 100중량부를 기준으로 10 내지 30중량부로 더 포함하며,
수용성 폴리머로서 카르복실메칠셀룰로오즈를 폴리머 100중량부를 기준으로 0.2 내지 10중량부로 더 포함하고,
수축저감제로서 프로필렌글리콜을 폴리머 100중량부를 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하며,
옥틸트리에톡시실란을 폴리머 100중량부를 기준으로 20 내지 40중량부로 더 포함하는 친환경 표면 보호제를 제공한다.
삭제
또한, 본 발명은
콘크리트 구조물 표면의 요철과 레이탄스를 제거하는 단계;
상기 콘크리트 구조물 표면의 이물질을 제거하기 위한 고압 세척단계;
상기 콘크리트 구조물의 표면상에 퍼티재를 도포하는 바탕 처리단계;
상기 콘크리트 구조물의 표면상에, 수용성아크릴 수지인 폴리머로 100중량부를 기준으로, 충진재로서 수산화칼슘 10 내지 30중량부, 분산제로서 폴리에테르변성실록산 10 내지 30중량부, 가소제로서 테레프탈산 금속염 5 내지 30중량부, 보수제로서 구아검 5 내지 10중량부, 증점제로서 하이드록시 에틸 셀룰로오즈 1 내지 10중량부, 계면활성제로서 폴리에틸렌글리콜 1 내지 10중량부, 방부제로서 이소티아조린 유도체 0.5 내지 5중량부, 소포제로서 미네랄오일 0.5 내지 5중량부, 표면평활제로서 변성 스타치 에테르 0.5 내지 5중량부, 안료 1 내지 10중량부, 및 용제로서 물 50 내지 120중량부로 이루어진 친환경 표면 보호제에, 나노세라믹입자로서 실리콘카바이드를 폴리머 100중량부를 기준으로 5 내지 20중량부로 더 포함하고, 자외선 안정제를 폴리머 100중량부를 기준으로 0.5 내지 2중량부로 더 포함하며, 자외선 차단제를 폴리머 100중량부를 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하고, 비중이 1.0 이상이고 60℃ 점도가 110 cPs인 폴리인산계 박리방지제를 폴리머 100중량부를 기준으로 10 내지 30중량부로 더 포함하며, 수용성 폴리머로서 카르복실메칠셀룰로오즈를 폴리머 100중량부를 기준으로 0.2 내지 10중량부로 더 포함하고, 수축저감제로서 프로필렌글리콜을 폴리머 100중량부를 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하며, 옥틸트리에톡시실란을 폴리머 100중량부를 기준으로 20 내지 40중량부로 더 포함하는 친환경 표면 보호제를 1차적으로 도포하여 하도층을 형성한 후 1차 양생하는 단계;
상기 하도층의 표면상에 상기 하도층과 동일 성분의 친환경 표면 보호제를 2차적으로 도포하여 중도층을 형성한 후 2차 양생하는 단계; 및
상기 중도층의 표면상에 상기 중도층과 동일 성분의 친환경 표면 보호제를 3차적으로 도포하여 상도층을 형성한 후 3차 양생하는 단계를 포함하는 친환경 표면 보호 공법을 제공한다.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
이상의 본 발명은 염해, 중성화방지 및 방수, 방식성능을 갖는 친환경 표면 보호제를 피 구조물의 표면상에 보호 도포하기 위한 친환경 표면 보호제 및 이를 이용한 친환경 표면 보호 공법이 제공된다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.
한 가지 관점에서, 본 발명은 폴리머 100중량부를 기준으로, 충진재 10 내지 30중량부; 분산제 10 내지 30중량부; 가소제 5 내지 30중량부; 보수제 5 내지 10중량부; 증점제 1 내지 10중량부; 계면활성제 1 내지 10중량부; 방부제 0.5 내지 5중량부, 소포제 0.5 내지 5중량부; 표면평활제 0.5 내지 5중량부; 안료 1 내지 10중량부; 및 용제 50 내지 120중량부로 이루어진 친환경 표면 보호제를 제공한다.
다른 관점에서, 본 발명은 본 발명은 콘크리트 구조물 표면의 요철과 레이탄스를 제거하는 단계; 상기 콘크리트 구조물 표면의 이물질을 제거하기 위한 고압 세척단계; 상기 콘크리트 구조물의 표면상에 퍼티재를 도포하는 바탕 처리단계; 상기 콘크리트 구조물의 표면상에, 폴리머 100중량부를 기준으로 충진재 10 내지 30중량부, 분산제 10 내지 30중량부, 가소제 5 내지 30중량부, 보수제 5 내지 10중량부, 증점제 1 내지 10중량부, 계면활성제 1 내지 10중량부, 방부제 0.5 내지 5중량부, 소포제 0.5 내지 5중량부, 표면평활제 0.5 내지 5중량부, 안료 1 내지 10중량, 및 용제 50 내지 120중량부로 이루어진 친환경 표면 보호제로 이루어진 친환경 표면 보호제를 1차적으로 도포하여 하도층을 형성한 후 1차 양생하는 단계; 상기 하도층의 표면상에 상기 하도층과 동일 성분의 친환경 표면 보호제를 2차적으로 도포하여 중도층을 형성한 후 2차 양생하는 단계; 및 상기 중도층의 표면상에 상기 중도층과 동일 성분의 친환경 표면 보호제를 3차적으로 도포하여 상도층을 형성한 후 3차 양생하는 단계를 포함하는 친환경 표면 보호 공법을 제공한다.
본 발명에 따른 친환경 표면 보호제, 특정적으로 표면보호 공법용 친환경 표면 보호제는 콘크리트의 표면에 도포되어 콘크리트가 염해피해를 받거나 중성화되는 것을 방지하고, 콘크리트에 방수 및 방식 성능을 제공하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 친환경 표면 보호제라면 특별히 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 폴리머는 친환경 표면 보호제에 포함되어 콘크리트가 외부에 노출되지 않도록 하여 염해, 중성화방지 및 방수/방식 성능을 제공하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 위해 통상적으로 사용하는 폴리머라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 수용성아크릴수지, 에틸렌 초산 비닐(EVA), 스틸렌-부타디엔고무(SBR) 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
여기서, 상기 수용성아크릴수지는 산 및/또는 염기에 강하고, 자외선에 의한 변색이나 구조노화를 방지하는 내후성을 제공하는 동시에 표면 광택을 부가할 수 있다.
또한, 상기 폴리머는 표면 보호제에 포함되어 표면 보호제가 도막을 형성하고자 하는 시공표면에 용이하게 접착할 수 있도록 하는 접착력을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 표면 보호제, 특정적으로 친환경 표면 보호제의 폴리머 외 나머지 성분들의 함량은 폴리머 100중량부를 기준으로 한다.
본 발명에 따른 충진재는 표면 보호제의 치수 안정성 및 내모마성을 향상시키기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 충진재라면 특별히 한정되지 않는다.
바람직한 충진재는 탄산칼슘, 실리카분말, 초미립실리카분말, 수산화칼슘 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 사용할 수 있으며, 그 사용량은 폴리머 100중량부를 기준으로 30 내지 50중량부인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 충진제의 사용량이 10중량부 미만이면 치수 안정성 및 내마모성, 칙소성(Thixotropic)의 저하를 가져와 내구성이 좋지 않고, 30중량부를 초과하는 경우에는 칙소 상승에 의한 작업성 저하 및 내충격성 저하 등의 영향을 가져오므로 바람직하지 못하다.
본 발명에 따른 분산제는 친환경 표면 보호제가 용이하게 분산되도록 하기 위한 것이다.
바람직한 분산제는 당업계에서 통상적으로 사용되는 분산제라면 특별히 한정되지 않지만, 추천하기로는 비이온계, 음이온계 및/또는 양이온계 분산제를 사용하는 것이 좋고, 보다 바람직하게는 폴리에테르변성실록산, 아크릴레이트공중합체, 폴리카르본산계 분산제를 추천하며, 그 사용량은 폴리머 100중량부를 기준으로 10 내지 30중량부인 것이 좋다.
본 발명에 따른 가소제는 표면 보호제를 구성하는 구성성분들 간의 혼합을 원활하게 수행할 수 있도록 한다.
바람직한 가소제는 테레프탈산 금속염, 스테아린산 금속염, 석유수지, 저분자량 폴리에틸렌 및 저분자량 폴리아미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 좋고, 그 사용량은 폴리머 100중량부를 기준으로 5 내지 30중량부인 것이 좋다.
본 발명에 따른 보수제는 수분을 유지할 수 있도록 하는 것으로서, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스, 에틸하이드록시에틸셀룰로오스, 메틸하이드록시에틸셀룰로오스, 구아검, 잔탄검 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
상기 보수제의 사용랑은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 폴리머 100중량부를 기준으로 5 내지 10중량부인 것이 좋다.
본 발명에 따른 증점제는 표면 보호제의 점도를 조절하여 표면 보호제의 사용을 용이하게 하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 위해 당업계에서 통상적으로 사용되는 증점제라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 하이드록시 에틸 셀룰로오즈(HydroxyEthyl Cellulose), 소수성 우레탄변성계 증점제 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것을 추천한다.
상기 증점제의 사용량은 방수방식용 폴리머 100중량부를 기준으로 1 내지 10중량%인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 증점제로 사용되는 하이드록시 에틸 셀룰로오즈는 보수성을 갖을 수 있다.
본 발명에 따른 계면활성제는 표면 보호제의 내열성, 강도 및 경도를 강화시키기 위해 사용되는 것으로서, 이러한 목적을 위한 계면활성제라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 음이온 또는 비이온계 계면활성제를 사용하는 것이 좋고, 보다 바람직하게는 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌글리콜 노닐 페닐에테르, 폴리프로필렌 글리콜 노닐 페닐 에테르, 폴리에틸렌 글리콜 노닐 페닐 에테르와 폴리프로필렌 글리콜노닐 페닐 에테르의 블록 코폴리머, 소듐 디옥틸 설포석시네이트, 폴리에틸렌 글리콜 알킬 에테르, 폴리에틸렌글리콜 패티 에씨드 에스터 중에서 선택된 적어도 하나 이상인 것이 좋고, 그 사용량은 폴리머 100중량부를 기준으로 1 내지 10중량부인 것을 추천한다.
본 발명에 따른 방부제는 이소티아조린(Isothiazoline) 유도체를 포함하는 방부제를 사용하는 것이 좋고, 사용량은 폴리머 100중량부를 기준으로 0.5 내지 5중량부인 것이 좋다.
본 발명에 따른 소포제는 연행공기의 발생으로 인한 공기량의 증가를 감소시키기 위한 것이다.
바람직한 소포제의 사용량은 폴리머 100중량부를 기준으로 0.5 내지 5중량부를 사용하는 것을 추천한다.
바람직한 소포제로는 등유, 파라핀, 미네랄오일, 에탄올합성오일 등과 같은 광유계 소포제, 동식물유, 참기름, 피마자유와 이들의 알킬렌옥사이드 부가물 등과 같은 유지계 소포제, 올레인산, 스테아린산과 이들의 알킬렌옥사이드 부가물 등과 간은 지방산계 소포제, 글리세린모노리시놀레이트, 알케닐호박산 유동체, 솔비톨모노라울에이트, 솔비톨트리올레이트, 천연 왁스 등과 같은 지방산 에스테르계 소포제, 폴리옥시알킬렌류, (폴리)옥시알킬에테르류, 아세틸렌에테르류, (폴리)옥시알킬렌알킬인산에스테르류, (폴리)옥시알킬렌알킬아민류,(폴리)옥시알킬렌아미드 등과 같은 옥시알킬렌계 소포제, 옥틸알콜, 헥사데실알콜, 아세틸렌알콜, 글리콜류 등과 같은 알콜계 소포제, 아크릴레이트폴리아민 등과 같은 아미드계 소포제, 인산트리부틸, 나트륨옥틸포스페이트 등과 같은 인산에스테르계 소포제, 알루미늄스테아레이트, 칼슘올레이트 등과 같은 금속비누계 소포제, 디메틸실리콘유, 실리콘 페이슷, 실리콘 에멀젼, 유기변성 폴리실록산(디메틸폴리실록산 등의 폴리오르가노실록산). 플루오로실리콘유 등과 같은 실리콘계 소포제로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 표면평활제는 셀프 레벨링(자기충전성능)을 개선하기 위하여서 첨가되는 것으로, 변성 스타치 에테르(Modified Starch ether), 폴리옥사이드계, 우레탄계 및 폴리카본산계 중에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 당업계에서 통상적으로 사용되는 종류가 사용될 수 있다.
상기 표면평활제의 사용량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 추천하기로는 폴리머 100중량부를 기준으로 0.5 내지 5중량부인 것이 좋다.
본 발명에 따른 안료는 표면 보호제에 색상을 부여하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 안료라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다.
바람직한 안료로는 산화철, 산화크롬, 유산바륨, 탄산바륨, 이산화티탄, 이산화망간, 이산화 티타늄, 규산 지르코늄, 및 카본 블랙 중 한 가지 이상을 사용할 수 있으며, 이에 따른 색상의 선택은 산화철 등의 적갈색 안료, 수산화철 등의 황색 안료, 산화크롬 등의 녹색 안료, 나트륨알루미노실리케이트 등의 군청색 안료, 산화티탄 등의 백색 안료 등으로서 통상적으로 이 분야에 시판되는 안료가 선택된다.
바람직한 안료의 사용량은 폴리머 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부인 것이 좋다.
본 발명에 따른 용제는 표면 보호제를 구성하는 구성성분을 용해하는 용제로서 물을 사용할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
바람직한 용제의 사용량은 폴리머 100중량부를 기준으로 50 내지 120중량부인 것이 좋다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 표면 보호제, 특정적으로 친환경 표면 보호제는 나노세라믹 입자를 더 포함할 수 있다.
바람직한 나노세라믹 입자는 실리콘카바이드, 알루미나, 실리카, 지르코니아-실리카, ZnO, TiO2 및/또는 CaCO3가 포함된다.
이들 세라믹입자는 평균 입경이 나노 범위인 것이 바람직한데, 구체적으로 상기 실리콘카바이드의 평균 입경은 300 내지 500nm, 상기 알루미나의 평균 입경은 500 내지 1000nm, 상기 실리카의 평균 입경은 700 내지 1500nm, 상기 지르코니아-실리카의 평균 입경은 500 내지 1000nm, 상기 ZnO의 평균 입경은 500 내지 1000nm, 상기 TiO2의 평균 입경은 100 내지 300nm, 그리고 CaCO3의 평균 입경은 500 내지 1000nm인 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.
상기 나노세라믹 입자의 사용량은 사용자의 선택에 따라 변경 가능 하지만, 추천하기로는 폴리머 100중량부 기준으로 5 내지 20중량부인 것이 바람직하다.
다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 도료 조성물은 자외선 안정제 및/또는 자외선 차단제를 더 포함할 수 있다.
상기 자외선 안정제는 표면 보호제가 외부에 노출될 경우, 자외선에 의해 불안정하게 되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 자외선 안정제라면 특별히 한정되지 않고, 그 사용량은 폴리머 100중량부 기준으로 0.5 내지 2중량부를 사용하는 것을 추천한다.
또한, 본 발명에 따른 자외선 차단제는 외부의 자외선으로부터 표면 보호제를 보호함으로써, 자외선 차단성을 제공하는 동시에 도막의 변색 및 들뜸 현상을 방지하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 자외선 차단제라면 특별히 한정되지 않고, 그 사용량은 폴리머 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부를 사용하는 것을 추천한다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 표면 보호제는 피착 대상면으로부터 쉽게 박리되는 것을 방지하기 위해 박리방지제를 더 포함할 수 있다.
바람직한 박리방지제는 폴리인산계, 아민계, 또는 인산 에스테르계 박리방지제를 사용하는 것이 좋다.
특정적으로, 상기 박리방지제는 액상형으로 비중이 1.0 이상이고 60℃ 점도가 110 cPs인 폴리인산계 박리방지제; 산가가 10 ㎎KOH/g 이하이고, 총 아민가가 140 내지 400㎎HCl/g인 아민계 박리방지제일 수 있다.
바람직한 박리방지제의 사용량은 폴리머 100중량부를 기준으로 10 내지 30중량부인 것을 추천한다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 표면 보호제는 폴리머 100중량부 기준으로, 수용성 폴리머 0.2 내지 10중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 수용성 폴리머는 물에 녹아 표면 보호제의 점성을 향상시키고, 이 점성이 향상된 표면 보호제가 피착물과의 접착력을 향상시켜 휨 강도를 향상시키는 역할을 하게 된다.
바람직한 수용성 폴리머로는 폴리비닐알콜, 카르복실메칠셀루로오즈, 하이드록시에칠셀루로오즈 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물이다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 표면 보호제는 폴리머 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부의 수축저감제를 더 포함할 수 있다.
상기 수축저감제는 표면 보호제의 건조수축을 방지하기 위하여 첨가되는 것으로, 폴리에테르계, 에틸렌글리콜 및 프로필렌글리콜 중에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 당 업계에서 통상적으로 사용되는 종류가 사용될 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 표면 보호제는 접착성을 향상시키기 위하여 옥틸트리에톡시실란을 더 포함할 수 있다.
상기 옥틸트리에톡시실란은 단량체 형태로 사용 가능하며, 상기 단량체의 분자량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 150 내지 450Da인 것이 좋고, 그 사용량은 폴리머 100중량부를 기준으로 20 내지 40중량부인 것을 추천한다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 표면 보호제는 실온에서 효과적으로 경화하고 내열성, 저온 성능, 내화학성, 내용매성 및 내유성과 같은 개선된 특성을 제공하기 위하여 아미노기 함유 실록산(Aminofunctional siloxane)을 폴리머 100중량부 기준으로 3 내지 10중량부를 사용하는 것이 좋다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 표면 보호제, 특정적으로 친환경 표면 보호제를 이용한 친환경 표면 보호공법을 설명하면 다음과 같다. 여기서, 하기 표면 보호공법은 표면 보호제의 일 실시양태로서 이에 한정되지 않고, 당업계의 통상적인 표면 보호제을 이용한 표면 보호공법이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다.
본 발명에 따른 표면 보호제를 이용한 표면 보호공법은 콘크리트 구조물 표면의 요철과 레이탄스를 제거하는 단계;
상기 콘크리트 구조물 표면의 이물질을 제거하기 위한 고압 세척단계;
상기 콘크리트 구조물의 표면상에 퍼티재를 도포하는 바탕 처리단계;
상기 콘크리트 구조물의 표면상에, 폴리머 100중량부를 기준으로 충진재 10 내지 30중량부, 분산제 10 내지 30중량부, 가소제 5 내지 30중량부, 보수제 5 내지 10중량부, 증점제 1 내지 10중량부, 계면활성제 1 내지 10중량부, 방부제 0.5 내지 5중량부, 소포제 0.5 내지 5중량부, 표면평활제 0.5 내지 5중량부, 안료 1 내지 10중량부, 및 용제 50 내지 120중량부로 이루어진 친환경 표면 보호제로 이루어진 친환경 표면 보호제를 1차적으로 도포하여 하도층을 형성한 후 1차 양생하는 단계;
상기 하도층의 표면상에 상기 하도층과 동일 성분의 친환경 표면 보호제를 2차적으로 도포하여 중도층을 형성한 후 2차 양생하는 단계; 및
상기 중도층의 표면상에 상기 중도층과 동일 성분의 친환경 표면 보호제를 3차적으로 도포하여 상도층을 형성한 후 3차 양생하는 단계를 포함한다.
이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 하기의 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
[실시예 1]
수용성아크릴수지 100g, 수산화칼슘 15g, 폴리에테르변성실록산 10g, 테레프탈산 금속염 10g, 구아검 7g, 하이드록시 에틸 셀룰로오즈 5g, 폴리에틸렌글리콜 5g, 이소티아조린 유도체 3g, 미네랄오일 3, 변성 스타치 에테르 3g, 산화철 5g, 및 물 80g을 혼합하여 친환경 표면 보호제를 제조하였다.
[실시예 2]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 실리콘카바이드로 이루어진 나노세라믹입자 10g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 3]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 비중이 1.0 이상이고 60℃ 점도가 110 cPs인 폴리인산계 박리방지제 15g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 4]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 카르복실메칠셀루로오즈로 이루어진 수용성 폴리머 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 5]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 프로필렌글리콜로 이루어진 수축저감제 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 6]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 옥틸트리에톡시실란 30g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 7]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 아미노기 함유 실록산 5g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 8]
콘크리트 구조물 표면의 요철과 레이탄스를 제거하였다.
그 다음, 상기 레이탄스가 제거된 표면을 고압 세척하였다.
그 다음, 상기 고압 세척한 표면상에 퍼티재를 도포하였다.
그 다음, 퍼티재가 도포된 상면에 실시예 1에 따라 제조된 표면 보호제를 도포하여 하도층을 형성한 후 양생하였다.
그 다음, 상기 하도층의 표면상에 실시예 1에 따라 제조된 표면 보호제를 도포하여 중도층을 형성한 후 양생하였다.
그 다음, 상기 중도층의 상부에 실시예 1에 따라 제조된 표면 보호제를 도포하여 상도층을 형성한 후 양생하여 표면 보호제를 코팅하였다.
[실험 1]
실시예에 따라 제조된 조성물을 시공면에 도포한 후 기계적 물성, 예를 들면 겔타임, 분산성, 압축강도, 휨강도, 부착강도 등을 측정하였다.
그 결과를 표 1로 나타냈다.
겔타임(분) 분산성(%) 압축강도(N/mm2) 휨강도(N/mm2) 부착강도(N/mm2)
실시예 1 68 97 45.4 14.4 1.6
실시예 2 70 96 44.7 11.7 1.5
실시예 3 69 98 47.4 13.5 1.7
실시예 4 70 96 44.8 12.8 1.6
실시예 5 73 95 41.5 11.6 1.4
실시예 6 72 97 41.5 13.1 1.5
실시예 7 71 97 43.2 12.2 1.6
표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 7에 따라 제조된 표면 보호제는 경화가 신속히 이루어질 뿐만 아니라, 압축강도와 휨강도가 좋고, 부착성이 우수한 것으로 나타났다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (4)

  1. 수용성아크릴 수지인 폴리머로 100중량부를 기준으로,
    충진재로서 수산화칼슘 10 내지 30중량부; 분산제로서 폴리에테르변성실록산 10 내지 30중량부; 가소제로서 테레프탈산 금속염 5 내지 30중량부; 보수제로서 구아검 5 내지 10중량부; 증점제로서 하이드록시 에틸 셀룰로오즈 1 내지 10중량부; 계면활성제로서 폴리에틸렌글리콜 1 내지 10중량부; 방부제로서 이소티아조린 유도체 0.5 내지 5중량부; 소포제로서 미네랄오일 0.5 내지 5중량부; 표면평활제로서 변성 스타치 에테르 0.5 내지 5중량부; 안료 1 내지 10중량부; 및 용제로서 물 50 내지 120중량부로 이루어진 친환경 표면 보호제에,
    나노세라믹입자로서 실리콘카바이드를 폴리머 100중량부를 기준으로 5 내지 20중량부로 더 포함하고,
    자외선 안정제를 폴리머 100중량부를 기준으로 0.5 내지 2중량부로 더 포함하며,
    자외선 차단제를 폴리머 100중량부를 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하고,
    비중이 1.0 이상이고 60℃ 점도가 110 cPs인 폴리인산계 박리방지제를 폴리머 100중량부를 기준으로 10 내지 30중량부로 더 포함하며,
    수용성 폴리머로서 카르복실메칠셀룰로오즈를 폴리머 100중량부를 기준으로 0.2 내지 10중량부로 더 포함하고,
    수축저감제로서 프로필렌글리콜을 폴리머 100중량부를 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하며,
    옥틸트리에톡시실란을 폴리머 100중량부를 기준으로 20 내지 40중량부로 더 포함하는 친환경 표면 보호제.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 콘크리트 구조물 표면의 요철과 레이탄스를 제거하는 단계;
    상기 콘크리트 구조물 표면의 이물질을 제거하기 위한 고압 세척단계;
    상기 콘크리트 구조물의 표면상에 퍼티재를 도포하는 바탕 처리단계;
    상기 콘크리트 구조물의 표면상에, 수용성아크릴 수지인 폴리머로 100중량부를 기준으로, 충진재로서 수산화칼슘 10 내지 30중량부, 분산제로서 폴리에테르변성실록산 10 내지 30중량부, 가소제로서 테레프탈산 금속염 5 내지 30중량부, 보수제로서 구아검 5 내지 10중량부, 증점제로서 하이드록시 에틸 셀룰로오즈 1 내지 10중량부, 계면활성제로서 폴리에틸렌글리콜 1 내지 10중량부, 방부제로서 이소티아조린 유도체 0.5 내지 5중량부, 소포제로서 미네랄오일 0.5 내지 5중량부, 표면평활제로서 변성 스타치 에테르 0.5 내지 5중량부, 안료 1 내지 10중량부, 및 용제로서 물 50 내지 120중량부로 이루어진 친환경 표면 보호제에, 나노세라믹입자로서 실리콘카바이드를 폴리머 100중량부를 기준으로 5 내지 20중량부로 더 포함하고, 자외선 안정제를 폴리머 100중량부를 기준으로 0.5 내지 2중량부로 더 포함하며, 자외선 차단제를 폴리머 100중량부를 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하고, 비중이 1.0 이상이고 60℃ 점도가 110 cPs인 폴리인산계 박리방지제를 폴리머 100중량부를 기준으로 10 내지 30중량부로 더 포함하며, 수용성 폴리머로서 카르복실메칠셀룰로오즈를 폴리머 100중량부를 기준으로 0.2 내지 10중량부로 더 포함하고, 수축저감제로서 프로필렌글리콜을 폴리머 100중량부를 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하며, 옥틸트리에톡시실란을 폴리머 100중량부를 기준으로 20 내지 40중량부로 더 포함하는 친환경 표면 보호제를 1차적으로 도포하여 하도층을 형성한 후 1차 양생하는 단계;
    상기 하도층의 표면상에 상기 하도층과 동일 성분의 친환경 표면 보호제를 2차적으로 도포하여 중도층을 형성한 후 2차 양생하는 단계; 및
    상기 중도층의 표면상에 상기 중도층과 동일 성분의 친환경 표면 보호제를 3차적으로 도포하여 상도층을 형성한 후 3차 양생하는 단계를 포함하는 친환경 표면 보호 공법.
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