KR101551278B1 - 고탄성 및 고내구성을 가지는 유무기 복합 표면보호재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 및 강 구조물의 친환경 표면보호공법 - Google Patents

고탄성 및 고내구성을 가지는 유무기 복합 표면보호재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 및 강 구조물의 친환경 표면보호공법 Download PDF

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KR101551278B1 KR1020150032901A KR20150032901A KR101551278B1 KR 101551278 B1 KR101551278 B1 KR 101551278B1 KR 1020150032901 A KR1020150032901 A KR 1020150032901A KR 20150032901 A KR20150032901 A KR 20150032901A KR 101551278 B1 KR101551278 B1 KR 101551278B1
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Abstract

본 발명은 강도, 탄성, 접착력, 내산성, 내열성 및 내구성이 우수한 유무기 복합 표면보호재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 또는 강 구조물의 친환경 표면보호공법에 관한 것으로서, 무기 바인더 15∼75중량% 및 폴리머 바인더 25∼85중량%를 포함한 유무기 복합 표면보호재 조성물과 상기 유무기 복합표면보호재 조성물은 양생 후 도포하기 위한 무기 코팅재 조성물을 포함하여 이루어짐으로써, 철구조물, 강교량, 복상판, 해양콘크리트 구조물, 수중콘크리트 구조물, 열악한 환경하의 콘크리트 구조물, 하수관거 등의 화학적 침식으로 인한 콘크리트 구조물 또는 강 구조물의 부식, 방식 등을 방지함과 아울러, 이에 사용되는 유지관리 비용을 현저히 절감할 수 있게 된다.

Description

고탄성 및 고내구성을 가지는 유무기 복합 표면보호재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 및 강 구조물의 친환경 표면보호공법{Compositon of organic-inorganic hybrid having high elasticity and durability and protection method of concrete and steel structure using the composition}
본 발명은 강도, 탄성, 접착력, 내산성, 내열성 및 내구성이 우수한 유무기 복합 표면보호재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 및 강 구조물의 친환경 표면보호공법에 관한 것이다.
콘크리트 구조물의 성능 저하는 중성화, 염해, 동해, 화학적 침식, 알칼리 골재 반응, 피로, 풍화, 화재 등으로 시간이 경과함에 따라 콘크리트가 원래의 기능을 발휘하지 못하고 특성이 저하되는 것을 의미한다. 콘크리트는 타설이나 성형 후 일정 기간이 경과하면 그 성능이 점차 저하되므로 이와 같은 콘크리트 구조물은 주기적으로 보수ㅇ보강이 이루어져야 한다. 콘크리트의 성능저하에 결정적 영향을 미치는 것은 균열로서 균열이 발생하면 콘크리트 내부에 유해한 외기나 수분, 화학 성분이 침투하여 콘크리트의 성능 저하를 더욱 촉진한다. 또한, 콘크리트 내부에 침투한 수분, 염화물 이온 등에 의해 콘크리트 구조물 내부의 철근에 부식이 발생하여 추가적인 균열이 발생하거나 콘크리트가 탈락하는 현상이 일어남과 동시에 철근 부식에 의해 철근단면이 감소하여 성능이 저하됨으로써 구조물이 파손된다.
또한, 강 구조물도 가혹해지는 환경조건에 대한 피해는 더욱 심각하다. 건설 분야에서 교량, 고가 도로, 철골 구조물 등에 널리 사용되는 철은 유한 지구 자원일 뿐만 아니라 부식이라는 숙명적인 결함을 가지고 있다.
강재 부식을 촉진시키는 주된 영향 인자는 환경적인 요인으로서 대기 중의 오염 물질인 아황산가스(SO2), 황화수소(H2S), 해염 입자, 기상 인자인 온도 및 습도는 일반적으로 부식을 촉진시킨다.
강 구조물의 외부 환경적 요인에 의한 부식을 방지하는 방법으로서 도장 공법이 지속적으로 개발 및 발전하였으나 아직도 만족할만한 수준에 도달하지 못하여 보다 친환경적인 도장 공법에 대한 기술 개발이 절실하다.
종래의 기술들은 내산성, 내알칼리성, 내염수성 등의 내화학성의 성능만을 강조하여, 기후(온도)변화로 인한 구조체의 팽창률을 수렴하지 못하여, 도막의 균열 및 박리박락 현상이 발생하게 된다. 또한, 콘크리트 구조물에 비해 철재(강교)구조물의 진동이 크기 때문에 진동에 의한 도장과 피도면의 부착력에 영향을 받는다. 또한, 기존 도료의 표면보호재는 광택, 기계적 물성이 급격하게 변하여 도막에서 수지가 안료 간 입자공간을 충분히 메우지 못하게 된다. 즉, 도막층에서 안료 입자 간의 공극을 충분히 메울 수 있는 구조를 가지지 못한다.
또한, 철재(강교) 구조물의 재도장을 위한 기존 도장공법의 경우 표면처리가 표면적의 95%이상까지 보이는 모든 이물질의 제거를 요구하기 때문에 도심지에서는 교통체증 유발, 해안 산간지역에서는 환경문제를 일으킬 수 있다. 또한, 기존 도장공법의 경우 외부하중 작용 시 그 충격을 흡수할 수 있는 구조가 제시되지 않아 시공 후 균열 등 구조적 안정성이 저하되는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 강도 및 내구성이 우수한 무기 바인더와 탄성, 접착력, 내산성, 내열성 및 내구성이 우수한 폴리머 바인더 등을 사용하여 탄성, 강도 및 내구성이 우수한 고탄성, 강도 및 내구성이 우수한 유무기 복합 표면보호재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 및 철 구조물의 친환경 표면보호공법을 제공함에 있다.
본 발명은 인체나 환경에 유해한 중금속이 용출되지 않는 고탄성 및 고내구성을 가지는 유무기 복합 표면보호재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 및 강 구조물의 친환경 표면보호공법을 제공하려는 것이다.
본 발명의 유무기 복합 표면보호재 조성물은 무기 바인더 15∼75중량% 및 폴리머 바인더 25∼85중량%를 포함한다.
상기 무기 바인더는 탄산칼슘 15∼85중량%, 탈크 10∼55중량%, 알루미늄 분말 1∼30중량%, 실리카 분말 1~20중량%, 산화마그네슘 1∼20중량%, 산화아연 1∼20중량%, 황산 알루미늄 칼륨 0.01∼10중량%, 제올라이트 0.01∼10중량% 및 알칼리금속 실리케이트 0.01∼10중량%를 포함하여 이루어지고, 상기 폴리머 바인더는 폴리 우레아 50∼99중량%, 폴리스티렌-부틸아크릴레이트 0.1∼20중량%, 폴리염화비닐 0.1∼20중량%, 비스페놀 0.1∼20중량%, 폴리옥시프로필렌글리콜 0.1~20중량% 및 멜라민 수지 0.1~10중량%를 포함하여 이루어진다.
상기 폴리머 바인더는 알콕시 실란, 반응개시제, 가소제, 폴리아민, 안료, 소포제 또는 감수제 중 선택된 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 유무기 복합표면보호재 조성물은 양생 후 도포하기 위한 무기 코팅재 조성물을 포함하여 이루어진다.
상기 무기 코팅재 조성물은 주제 : 경화제를 중량비로 1 : 0.1~0.6 비율로 혼합되는 것이 바람직하다.
상기 무기 코팅재 조성물의 주제는 하기 반응식을 통해 물의 존재 하에 알콕시 실란 간의 가수분해와 축합반응으로 제조된다.
[반응식 1]
Figure 112015023144194-pat00001
[반응식 2]
Figure 112015023144194-pat00002
상기 반응식 1 내지 2에서 R은 선형 또는 분지형의 C1 ∼ C20 알킬기, C3 ∼ C20 사이클로알킬기, C2 ∼ C20 알케닐기, C2 ∼ C20 알키닐기, C6 ∼ C20 아릴기, 아크릴기, 메타크릴기, 할로겐기, 아미노기, 머캅토기, 에테르기, 에스테르기, 카르보닐기, 카르복실기, 비닐기, 나이트로기, 술폰기, 알키드기로 이루어진 군에서 1종 이상의 작용기를 포함한다.
상기의 반응식을 이용한 실록산 화합물의 제조할 시 반응속도를 조절하기 위해 촉매는 염산, 아세트산, 질산, 황산, 클로로술폰산, 요오드산 또는 필로인산으로 이루어지는 산 촉매 및 암모니아, 수산화칼륨, 수산화바륨 또는 이미다졸로 이루어지는 염기 촉매 중 선택된 하나 또는 하나 이상의 조합으로 이루어진다.
상기 산 촉매 또는 염기 촉매는 알콕시 실란 중량에 대하여 0.0001~1 중량%를 첨가하여 이루어진다.
상기의 가수분해 및 축합반응은 상온에서 약 2 ~ 24시간 정도 교반에 의해 진행될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
상기 알콕시 실란은 하기 화학식으로부터 선택된 1종 이상으로 이루어진다.
[화학식]
R1 nSi(OR2)4-n
예를 들면, 상기 화학식으로 표시되는 알콕시 실란은 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리프로폭시실란, 다이메틸다이메톡시실란, 다이메틸다이에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 다이페닐다이메톡시실란, 다이페닐다이에톡시실란, 트리페닐메톡시실란, 트리페닐에톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 프로필에틸트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리프로폭시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리에톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리프로폭시실란, 3-아크릴옥시프로필메틸비스(트리메톡시)실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리프로폭시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리프톡시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리프로폭시실란, N-(아미놀에틸-3-아미노프로필)트리메톡시실란, N-(아미놀에틸-3-아미노프로필)트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 클로로프로필트리메톡시실란, 크롤로프로필트리에톡시실란, 헵타데카플루오르데실트리메톡시실란 으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로 이루어진다.
상기 무기 코팅재 조성물의 경화제는 상기 무기 코팅재 조성물의 주제와 동일한 방법으로 알콕시 실란의 가수분해와 축합반응을 통해 제조된다.
상기 알콕시 실란은 하기 화학식으로부터 1종 이상 선택하여 사용할 수 있다.
[화학식]
R1 nSi(OR2)4-n
예를 들면, 상기 화학식으로 표시되는 알콕시 실란은 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리프로폭시실란, 다이메틸다이메톡시실란, 다이메틸다이에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 다이페닐다이메톡시실란, 다이페닐다이에톡시실란, 트리페닐메톡시실란, 트리페닐에톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 프로필에틸트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리프로폭시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리에톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리프로폭시실란, 3-아크릴옥시프로필메틸비스(트리메톡시)실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리프로폭시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리프톡시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리프로폭시실란, N-(아미놀에틸-3-아미노프로필)트리메톡시실란, N-(아미놀에틸-3-아미노프로필)트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 클로로프로필트리메톡시실란, 크롤로프로필트리에톡시실란, 헵타데카플루오르데실트리메톡시실란 으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로 이루어진다.
본 발명의 콘크리트 또는 강 구조물의 친환경 표면보호공법은 콘크리트 구조물 및 강 구조물의 이물질을 제거하는 단계; 상기 이물질이 제거된 부위를 퍼티재로 도포하는 바탕면 처리단계; 상기 처리된 바탕면에 프라이머층을 형성하는 단계; 상기 프라이머층 상부에 상기 유무기 복합 표면보호재 조성물을 도포하여 양생하는 단계; 및 양생된 후 상기 무기 코팅재 조성물을 도포하는 단계를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 의하면 강구조물, 강교량, 복상판, 해양콘크리트 구조물, 수중콘크리트 구조물, 열악한 환경하의 콘크리트 구조물, 하수관거 등의 화학적 침식으로 인한 콘크리트 구조물 또는 강 구조물의 부식, 방식 등을 방지함과 아울러, 이에 사용되는 유지관리 비용을 현저히 절감할 수 있는 효과가 있다. 즉, 본 발명의 고탄성 및 고내구성을 가지는 유무기 복합 표면보호재 조성물에 의하면 콘크리트 구조물 또는 강 구조물과의 부착력이 우수하여 바탕면에서 쉽게 박리되거나 도장된 표면에서 쉽게 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 종래 에폭시 수지계 표면보호재에 비해 표면에 도장되어 부식을 방지하는 효과가 더욱 향상된다. 또한, 본 발명의 고탄성 및 고내구성을 가지는 유무기 복합 표면보호재 조성물에 의하면 내굽힘성 및 내충격성이 우수하여 내구성을 향상시킴과 아울러 콘크리트 구조물이나 강 구조물의 부식, 자외선 및 기타 열화인자를 차단하여 내구성을 증진시킬 수 있다.
본 발명에 의하면 화재 시 콘크리트 구조물 및 강 구조물의 보호를 위해 내열성과 방청 표면보호재의 기능을 함께 발현할 수 있음은 물론이고 유해 중금속의 용출이 없어 인체에 안전한 친환경적인 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 이하의 실시예는 이 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 유무기 복합 표면보호재 조성물은 무기 바인더 15∼75중량% 및 폴리머 바인더 25∼85중량%를 포함하여 이루어진다.
상기 무기 바인더는 강도 및 내구성을 높이기 위한 것으로서, 경질 탄산칼슘 15∼85중량%, 탈크 10∼55중량%, 알루미늄 분말 1∼30중량%, 실리카 분말 1~20중량%, 산화마그네슘 1∼20중량%, 산화아연 1∼20중량%, 황산 알루미늄 칼륨 0.01∼10중량%, 제올라이트 0.01∼10중량% 및 알칼리금속 실리케이트 0.01∼10중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 경질탄산칼슘은 충전성 및 강도를 개선하기 위하여 사용된다. 상기 경질탄산칼슘은 상기 무기 바인더에 15∼85중량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 경질탄산칼슘의 함량이 85중량%를 초과하면 강도는 개선되나 작업성이 저하되고 경제성이 떨어지고, 상기 경질탄산칼슘의 함량이 15중량% 미만이면 작업성은 개선되나 충전성 및 강도 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 탈크는 충전성 및 충격강도를 개선하기 위하여 사용된다. 상기 탈크는 상기 무기 바인더에 10~55 중량%함유되는 것이 바람직하며, 상기 탈크의 함량이 55중량%를 초과하면 충격강도는 개선되나 작업성이 저하되고, 상기 탈크의 함량이 10중량%미만이면 작업성은 개선되나 충격강도 개선효과가 미약할 수 있다.
상기 알루미늄 분말은 조성물의 수축을 방지하기 위하여 사용된다. 상기 알루미늄 분말은 상기 무기 바인더에 1∼30중량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 알루미늄 분말의 함량이 30중량%를 초과하면 수축저감 효과는 개선되나 작업성이 저하될 수 있고, 상기 알루미늄 분말의 함량이 1중량% 미만이면 작업성은 개선되나 수축저감 효과가 미약할 수 있다.
상기 실리카 분말은 포졸란 특성, 규산이온에 의해 칼슘실리케이트 수화물을 생성하여 장기 강도 발현 및 내구성 증진을 위하여 사용한다. 상기 실리카 분말의 중량비가 증가하면 조기 강도는 저하되나, 장기 강도 발현 및 내구성이 증가한다. 상기 실리카 분말은 상기 무기 바인더에 1∼20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 실리카 분말의 함량이 1중량% 미만일 경우 강도 및 내구성 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 실리카 분말의 함량이 20중량%를 초과할 경우에는 조기 강도 발현 효과가 저하된다.
상기 산화마그네슘은 난연성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 산화마그네슘은 상기 무기 바인더에 1∼20중량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 산화마그네슘의 함량이 20중량%를 초과하면 난연성은 개선되나 작업성 및 강도가 저하될 수 있고, 상기 산화마그네슘의 함량이 1중량% 미만이면 작업성 및 강도는 증가하나 난연 효과가 미약할 수 있다.
상기 산화아연은 방오, 방부 및 항균 역할을 위해 사용할 수 있다. 상기 산화아연은 상기 무기 바인더에 1∼20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 산화아연의 중량비가 증가하면 방오 성능을 나타내며, 상기 산화아연의 함량이 1중량% 미만일 경우 방부, 항균 및 방오 성능 효과가 미약할 수 있고, 상기 산화아연의 함량이 20중량%를 초과할 경우에는 강도 발현이 저하되고 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하다.
상기 황산 알루미늄 칼륨은 시멘트에 일부 소량 첨가 시, 시멘트 경화체의 수축을 보상하여 시멘트 경화체의 자기수축 및 건조수축으로 인하여 발생하는 균열과 내구성능 저하를 방지하기 위해 사용한다. 상기 황산 알루미늄 칼륨은 상기 무기 바인더에 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 황산 알루미늄 칼륨의 중량비가 증가하면 팽창효과를 나타내며, 상기 황산 알루미늄 칼륨의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 수축보상 효과가 미약할 수 있고, 상기 황산 알루미늄 칼륨의 함량이 10중량%를 초과할 경우에는 과도한 팽창으로 인하여 오히려 균열이 발생할 수 있다.
상기 제올라이트는 다공성 무기재로서 흡착재 역할을 수행한다. 상기 제올라이트는 상기 무기 바인더에 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 제올라이트의 중량비가 증가하면 친수성, 점도 개선 성능을 나타내며, 상기 제올라이트의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 친수성, 점도 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 제올라이트의 함량이 10중량%를 초과할 경우에는 작업성이 저하되고 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하다.
상기 알칼리금속 실리케이트는 알칼리 부여, 내수성 및 내구성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 알칼리실리케이트는 상기 무기계 결합재에 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 알칼리금속 실리케이트의 함량이 10중량%를 초과하면 내수성 및 내구성이 개선되나 가격경쟁력이 저하될 수 있고, 상기 알칼리금속 실리케이트의 함량이 0.01중량% 미만이면 내수성 및 내구성 개선 효과가 미약할 수 있다. 상기 알칼리금속 실리케이트는 칼슘실리케이트, 칼륨실리케이트, 리튬실리케이트 중에 어느 하나이상을 선택하여 사용할 수 있다.
상기 폴리머 바인더는 유무기 복합 표면보호재 조성물에 25∼85중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리머 바인더의 함량이 85중량%를 초과하면 점도가 낮아져 재료 분리가 발생되기 쉽고, 가격경쟁력이 저하될 수 있다. 그리고, 상기 폴리머 바인더의 함량이 25중량% 미만이면 가사시간, 작업성, 탄성, 유동성, 강도, 접착력, 내산성, 내열성 및 내구성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 폴리머 바인더는 폴리 우레아 50∼99중량%, 폴리스티렌-부틸아크릴레이트 0.1∼20중량%, 폴리염화비닐 0.1∼20중량%, 비스페놀 0.1∼20중량%, 폴리옥시프로필렌글리콜 0.1~20중량% 및 멜라민 수지 0.1~10중량%를 포함할 수 있다.
상기 폴리 우레아는 강도 및 부착력을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 폴리 우레아는 상기 폴리머 바인더에 50∼99중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 폴리 우레아의 함량이 50중량% 미만일 경우에는 무기물 간의 결합력, 부착력 및 내구성 개선의 효과가 미약하고, 상기 폴리 우레아의 함량이 99중량%를 초과하는 경우에는 더 이상의 부착력 및 내구성 개선 효과를 기대하기 어렵다.
상기 폴리스티렌-부틸아크릴레이트는 유무기 복합 표면보호재 조성물의 점도를 저하시켜 작업성 및 연성의 성질을 증진시키기 위해 사용된다. 또한, 상기 폴리스티렌-부틸아크릴레이트는 내산 및 내알칼리성이 우수하여 강도를 개선하는 효과가 있다. 상기 폴리스티렌-부틸아크릴레이트는 상기 폴리머 바인더에 0.1∼20중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 폴리스티렌-부틸아크릴레이트의 함량이 20중량%를 초과하면 유무기 복합 표면보호재 조성물의 성능은 개선되나 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 폴리스티렌-부틸아크릴레이트의 함량이 0.1중량% 미만이면 내산성 및 강도 개선효과가 미약할 수 있다.
상기 폴리염화비닐은 유무기 복합 표면보호재 조성물의 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 폴리염화비닐은 상기 폴리머 바인더에 0.1∼20중량%가 혼입되는 것이 바람직한데, 상기 폴리염화비닐의 함량이 20중량%를 초과하면 유무기 복합 표면보호재 조성물의 성능은 개선되나 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 폴리염화비닐의 함량이 0.1중량% 미만이면 강도 및 내구성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 비스페놀은 접착력 및 내구성을 부여하기 위하여 사용된다. 상기 비스페놀은 상기 폴리머 바인더에 0.1∼20중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 비스페놀의 함량이 20중량%를 초과하면 성능은 개선되나 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 비스페놀의 함량이 0.1중량% 미만이면 작업성은 개선되나 접착력 및 내구성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 폴리옥시프로필렌글리콜은 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 폴리옥시프로필렌글리콜은 상기 폴리머 바인더에 0.1∼20중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 폴리옥시프로필렌글리콜의 함량이 20중량%를 초과하면 성능은 개선되나 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 폴리옥시프로필렌글리콜의 함량이 0.1중량% 미만이면 작업성은 개선되나 강도 및 내구성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 멜라민 수지는 내열성, 내충격성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 멜라민 수지는 상기 폴리머 바인더에 0.1∼10중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 멜라민 수지의 함량이 10중량%를 초과하면 성능은 개선되나 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 멜라민 수지의 함량이 0.1중량% 미만이면 내열성 및 내충격성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 폴리머 바인더는 실시예로서 알콕시 실란을 더 포함할 수 있다. 상기 알콕시 실란은 소수성, 발수성 및 내수성을 개선하기 위해 사용한다. 상기 알콕시 실란은 상기 폴리머 바인더에 0.1∼20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 알콕시 실란의 함량이 20중량%를 초과하면 내수성이 개선되나 재료분리 현상이 발생되기 쉽고, 상기 알콕시 실란의 함량이 0.1중량% 미만이면 내수성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 폴리머 바인더는 실시예로서 촉진제를 더 포함할 수 있다. 상기 촉진제로는 디부틸틴 딜로레이트(Dibutyltin dilaurate)를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 디부틸틴 딜로레이트는 유기금속 화합물로서 폴리우레아의 경화촉진제로 사용된다. 상기 디부틸틴 딜로레이트는 복합 메탈 화합물질계로 폴리우레아 반응과 경화 촉진제로 사용되는데, 다른 금속계에 비해 인체에 대한 안전도가 뛰어나며, 촉매 능력 및 열안정성이 탁월하고, 특히 우레탄 수지, 에스테르 등의 반응 속도를 증가시킨다. 또한, 모노부틸틴(Monobutyltin; MBT), 디부틸틴(Dibutyltin; DBT), 트리부틸틴(Tributyltin; TBT), 테트라부틸틴(Tetrabutyltin; TeBT), 모노옥틸틴(Monooctyltin; MOT), 디옥틸틴(Dioctyltin; DOT), 트리시클로헥실틴(Tricyclohexyltin; TchT), 트리페닐틴(Triphenyltin; TPT) 등의 유해물질이 검출되지 않는다. 상기 디부틸틴 딜로레이트는 상기 폴리머 바인더에 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 디부틸틴 딜로레이트의 함량이 0.01중량% 미만이면 반응속도가 저하되어 경화시간이 늦어지며, 상기 디부틸틴 딜로레이트의 함량이 10중량%를 초과하면 경화시간이 빨라져 작업성이 저하될 수 있다.
상기 폴리머 바인더는 실시예로서 반응개시제를 더 포함할 수 있다. 상기 반응개시제로는 벤조일 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 디라우릴 퍼옥사이드, 디-터트-부틸 퍼옥사이드, 쿠밀 히드로퍼옥사이드, 과산화수소 및 과황산칼륨 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 상기 폴리머 바인더에 0.01∼5중량%를 더 포함할 수 있다. 상기 반응개시제 함량이 5중량%를 초과하면 반응속도가 빨라져 작업성이 저하되고, 상기 반응개시제 함량이 0.01중량%미만이면 반응속도가 늦어져 성능발현 효과가 저하된다.
상기 폴리머 바인더는 실시예로서 가소제를 더 포함할 수 있다. 상기 가소제는 트리아릴 이소시아누레이트를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 트리아릴 이소시아누레이트는 상기 폴리머 바인더에 0.01∼15중량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 트리아릴 이소시아누레이트의 함량이 15중량%를 초과하면 유연하고 내한성 및 작업성은 좋아지나 재료분리 현상이 발생되기 쉽고, 상기 트리아릴 이소시아누레이트의 함량이 0.01중량% 미만이면 유연성, 내한성 및 작업성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 폴리머 바인더는 실시예로서 폴리아민을 더 포함할 수 있다. 상기 폴리아민은 유동성, 응집력 및 재료분리 방지성을 부여하여 안정적인 콘크리트 구조체를 형성하는데 기여할 수 있으며, 부수적으로는 탁월한 응집력에 의해 수중 오염방지, 콘크리트 구조물의 철근 보호, 자기보수기능 등의 부수적인 효과를 거둘 수 있다. 상기 폴리아민은 상기 폴리머 바인더에 0.01∼5중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리아민 함량이 5중량%를 초과하면 유무기 복합 표면보호재 조성물의 점도가 높아져 작업성이 저하될 수 있으며, 상기 폴리아민 함량이 0.1중량% 미만이면 유무기 복합 표면보호재 조성물의 작업성은 개선되나 유동성, 응집력 및 재료분리 방지성 부여 효과가 미약할 수 있다.
상기 폴리머 바인더는 실시예로서 안료를 더 포함할 수 있다. 상기 안료는 산화티탄, 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬(Cr2O3), 자색 산화철, 흑색 산화철 및 카본블랙 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어질 수 있다. 상기 안료는 상기 폴리머 바인더에 0.01~5중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 폴리머 바인더는 실시예로서 폴리머 바인더 내의 기포를 제거하여 강도 및 내구성을 높이기 위한 소포제를 더 포함할 수 있다. 상기 소포제는 상기 폴리머 바인더 내의 기포를 제거하여 강도 및 내구성을 높이기 위하여 사용한다. 또한, 상기 소포제가 폴리머 바인더에 첨가되면 공기연행 효과를 부여하여 작업성 및 가사시간을 향상시킬 수 있다. 상기 소포제는 상기 폴리머 바인더에 0.01∼5중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 소포제로는 알콜계 소포제, 실리콘계 소포제, 지방산계 소포제, 오일계 소포제, 에스테르계 소포제, 옥시알킬렌계 소포제 등을 사용할 수 있다. 상기 실리콘계 소포제로는 디메틸실리콘유, 폴리오가노실록산, 플루오로실리콘유 등이 있다. 상기 지방산계 소포제로는 스테아린산, 올레인산 등이 있다. 상기 오일계 소포제로는 등유, 동식물유, 피마자유 등이 있다. 상기 에스테르계 소포제로는 솔리톨트리올레이트, 글리세롤모노리시놀레이트 등이 있다. 상기 옥시알킬렌계 소포제로는 폴리옥시알킬렌, 아세틸렌에테르류, 폴리옥시알킬렌지방산에스테르, 폴리옥시알킬렌알킬아민 등이 있다. 상기 알콜계 소포제로는 글리콜(glycol) 등이 있다.
상기 폴리머 바인더는 실시예로서 물-시멘트비를 감소시켜 강도 및 내구성을 개선하기 위한 감수제를 더 포함할 수 있다. 상기 감수제는 물-시멘트비를 감소시켜 강도 및 내구성을 개선하고 폴리머 바인더의 유동성을 확보하기 위하여 사용한다. 폴리머 바인더에 감수제가 첨가되면 물-시멘트비가 저감된다. 상기 감수제는 폴리머 바인더에 0.01∼5중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 감수제는 폴리카본산계, 멜라민계 또는 나프탈렌계 감수제를 사용할 수 있으나, 나프탈렌계와 멜라민계는 폴리카본산계에 비하여 조성물의 강도가 떨어지고 작업성 및 가사시간을 저하시킬 수 있으므로 조성물의 강도, 작업성 및 가사시간을 저하시키지 않는 폴리카본산계 감수제를 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명은 자외선, 내오염성, 불연성 등을 개선하기 위해서 무기 코팅재 조성물을 포함하여 구성한다.
상기 무기 코팅재 조성물은 주제 : 경화제를 중량비로 1 : 0.1~0.6 비율로 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 무기 코팅재 주제는 물의 존재 하에 알콕시 실란 간의 가수분해와 축합반응을 통해 제조되는데, 하기 반응식 1 내기 반응식 2는 물과 촉매의 존재 하에 알콕시 실란의 가수분해와 축합 반응을 나타낸 것이다.
[반응식 1]
Figure 112015023144194-pat00003
[반응식 2]
Figure 112015023144194-pat00004
상기 반응식 1 내지 2에서, R은 선형 또는 분지형의 C1 ∼ C20 알킬기, C3 ∼ C20 사이클로알킬기, C2 ∼ C20 알케닐기, C2 ∼ C20 알키닐기, C6 ∼ C20 아릴기, 아크릴기, 메타크릴기, 할로겐기, 아미노기, 머캅토기, 에테르기, 에스테르기, 카르보닐기, 카르복실기, 비닐기, 나이트로기, 술폰기, 알키드기 등으로 이루어진 군에서 1종 이상의 작용기를 포함할 수 있다.
상기의 반응식 1은 출발 물질인 알콕시 실란의 알콕시기가 물에 의해 가수분해되어 수산화기를 형성하는 것을 나타낸 것이다. 이를 통해 형성된 수산화기는 반응식 2에서 볼 수 있듯이 다른 실란의 수산화기 또는 알콕시 간의 축합반응을 통해서 실록산 결합을 형성한다.
상기의 반응식을 이용하여 실록산 화합물을 제조할 시 반응속도를 조절하기 위해 촉매를 사용하게 되는데, 사용 가능한 촉매로는 예를 들어 염산, 아세트산, 질산, 황산, 클로로술폰산, 요오드산 또는 필로인산 등의 산 촉매와 암모니아, 수산화칼륨, 수산화바륨 또는 이미다졸 등의 염기 촉매가 있으며, 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되어 사용될 수 있다. 상기 촉매의 양은 특별히 제한되지 않으나 산 촉매 및 염기 촉매의 경우 알콕시 실란 중량에 대하여 0.01~ 1 중량%를 첨가할 수 있다.
상기의 가수분해 및 축합반응은 상온에서 2 ~ 24시간 정도 교반에 의해 진행될 수 있다.
상기 알콕시 실란은 하기 화학식으로부터 1종 이상 선택하여 사용할 수 있다.
[화학식]
R1 nSi(OR2)4-n
예를 들면, 상기 화학식으로 표시되는 알콕시 실란은 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리프로폭시실란, 다이메틸다이메톡시실란, 다이메틸다이에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 다이페닐다이메톡시실란, 다이페닐다이에톡시실란, 트리페닐메톡시실란, 트리페닐에톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 프로필에틸트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리프로폭시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리에톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리프로폭시실란, 3-아크릴옥시프로필메틸비스(트리메톡시)실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리프로폭시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리프톡시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리프로폭시실란, N-(아미놀에틸-3-아미노프로필)트리메톡시실란, N-(아미놀에틸-3-아미노프로필)트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 클로로프로필트리메톡시실란, 크롤로프로필트리에톡시실란, 헵타데카플루오르데실트리메톡시실란으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로 이루어진다.
상기 무기 코팅재 경화제는 상기 무기 코팅재 조성물의 주제와 동일한 방법으로 알콕시 실란 가수분해와 축합반응을 통해 제조된다.
상기 알콕시 실란은 하기 화학식로부터 1종 이상 선택하여 사용할 수 있다.
[화학식]
R1 nSi(OR2)4-n
예를 들면, 상기 화학식으로 표시되는 알콕시 실란은 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리프로폭시실란, 다이메틸다이메톡시실란, 다이메틸다이에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 다이페닐다이메톡시실란, 다이페닐다이에톡시실란, 트리페닐메톡시실란, 트리페닐에톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 프로필에틸트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리프로폭시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리에톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리프로폭시실란, 3-아크릴옥시프로필메틸비스(트리메톡시)실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리프로폭시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리프톡시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리프로폭시실란, N-(아미놀에틸-3-아미노프로필)트리메톡시실란, N-(아미놀에틸-3-아미노프로필)트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 클로로프로필트리메톡시실란, 크롤로프로필트리에톡시실란, 헵타데카플루오르데실트리메톡시실란 으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유무기 복합 표면보호재 조성물의 제조방법을 설명하기로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유무기 복합 표면보호재 조성물은 무기 바인더 15∼75중량% 및 폴리머 바인더 25∼85중량%를 강제식 믹서나 연속식 믹서로 소정시간(예컨대, 1∼10분) 동안 믹싱하여 제조할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 무기 코팅재 조성물의 주제는 알콕시 실란 50 ~ 80중량%, 증류수 5 ~ 20%, 촉매 약 0.01 ~ 1%를 반응기에서 소정온도(예컨대 상온 ~ 60℃)에서 소정시간(예컨대, 2 ~ 24시간) 동안 가수분해 및 축합반응을 하여 제조할 수 있다. 또한 경화제는 알콕시 실란 자체를 사용할 수 있다.
이하, 상술한 유무기 복합 표면보호재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 또는 강 구조물의 친환경 포면 보호법을 제시한다.
여기서 콘크리트 구조물이라 함은 화학공장, 식품공장, 축사 바닥 등의 관련 구조물, 해양콘크리트 구조물, 수중콘크리트 구조물, 지수구조물, 지하구조물, 하수관거, 도로의 노면, 교량 교면, 교량의 콘크리트 슬래브, 교량 신축이음부 등의 구조물로서 콘크리트로 이루어진 구조물을 포함하는 의미로 사용한다. 또한, 강구조물이라 함은 강교, 복공판, 교량 시설물 등의 강재로 이루어진 구조물을 포함하는 의미로 사용한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콘크리트 구조물 또는 강재 구조물의 친환경 표면보호공법은 콘크리트 구조물 또는 강 구조물의 불순물, 레이턴스, 이물질 등을 핸드 워터젯 또는 고압수 세척기로 제거하는 단계, 상기 이물질 등이 제거된 부위에 퍼티재 등을 도포하는 바탕면 처리단계, 처리된 바탕면에 프라이머층을 형성하는 단계, 상기 프라이머층 상부에 상기 유무기 복합 표면보호재 조성물을 도포하여 양생하는 단계 및 양생된 후 자외선, 내오염성 등을 개선하기 위한 상기 무기 코팅재 조성물을 도포하는 단계를 포함한다. 상기 퍼티재는 폴리우레탄, 비스페놀수지, 폴리우레아 등으로 탄성을 가지는 재료를 사용하여 콘크리트 구조물 또는 강구조물의 수축 팽창에 따른 미세 균열이 발생 시 이러한 망상균열 혹은 미세 균열을 보수함과 동시에 초기 소성 균열 발생을 방지할 수 있다.
이하에서, 본 발명에 따른 유무기 복합 표면보호재 조성물의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시한다.
<유무기 복합 표면보호재 조성물>
<실시예 1>
무기 바인더 30중량% 및 폴리머 바인더 70중량%를 첨가하여 2분간 강제식 믹서로 교반하여 유무기 복합 표면보호재 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 무기 바인더는 경질 탄산칼슘 50중량%, 탈크 15중량%, 알루미늄 분말 5중량%, 실리카 분말 5중량%, 산화마그네슘 5중량%, 산화아연 5중량%, 황산 알루미늄 칼륨 5중량%, 제올라이트 5중량% 및 알칼리금속 실리케이트 5중량%를 혼합하여 사용하고, 상기 폴리머 바인더는 폴리 우레아 90중량%, 폴리스티렌-부틸아크릴레이트 1중량%, 폴리염화비닐 1중량%, 비스페놀 1중량%, 폴리옥시프로필렌글리콜 1중량%, 멜라민 1중량%, 알콕시 실란 1중량%, 촉진제 0.5중량%, 반응개시제 0.5중량%, 가소제 0.5중량%, 폴리아민 0.5중량%, 안료 1중량%, 소포제 0.5중량% 및 감수제 0.5중량%를 사용하였다. 상기 촉진제는 디부틸틴 딜로레이트를 사용하였다. 상기 반응개시제는 벤조일 퍼옥사이드를 사용하였다. 상기 가소제는 트리아릴 이소시아누레이트를 사용하였다. 상기 안료는 산화티탄을 사용하였다. 상기 소포제는 실리콘계 소포제를 사용하였다. 상기 감수제는 폴리카본산계 감수제를 사용하였다.
<실시예 2>
무기 바인더 30중량% 및 폴리머 바인더 70중량%를 첨가하여 2분간 강제식 믹서로 교반하여 유무기 복합 표면보호재 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 무기 바인더는 경질 탄산칼슘 50중량%, 탈크 15중량%, 알루미늄 분말 5중량%, 실리카 분말 5중량%, 산화마그네슘 5중량%, 산화아연 5중량%, 황산 알루미늄 칼륨 5중량%, 제올라이트 5중량% 및 알칼리금속 실리케이트 5중량%를 혼합하여 사용하고, 상기 폴리머 바인더는 폴리 우레아 80중량%, 폴리스티렌-부틸아크릴레이트 3중량%, 폴리염화비닐 3중량%, 비스페놀 3중량%, 폴리옥시프로필렌글리콜 3중량%, 멜라민 3중량%, 알콕시 실란 1중량%, 촉진제 0.5중량%, 반응개시제 0.5중량%, 가소제 0.5중량%, 폴리아민 0.5중량%, 안료 1중량%, 소포제 0.5중량% 및 감수제 0.5중량%를 사용하였다. 상기 촉진제는 디부틸틴 딜로레이트를 사용하였다. 상기 반응개시제는 벤조일 퍼옥사이드를 사용하였다. 상기 가소제는 트리아릴 이소시아누레이트를 사용하였다. 상기 안료는 산화티탄을 사용하였다. 상기 소포제는 실리콘계 소포제를 사용하였다. 상기 감수제는 폴리카본산계 감수제를 사용하였다.
<실시예 3>
무기 바인더 30중량% 및 폴리머 바인더 70중량%를 첨가하여 2분간 강제식 믹서로 교반하여 유무기 복합 표면보호재 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 무기 바인더는 경질 탄산칼슘 50중량%, 탈크 15중량%, 알루미늄 분말 5중량%, 실리카 분말 5중량%, 산화마그네슘 5중량%, 산화아연 5중량%, 황산 알루미늄 칼륨 5중량%, 제올라이트 5중량% 및 알칼리금속 실리케이트 5중량%를 혼합하여 사용하고, 상기 폴리머 바인더는 폴리 우레아 70중량%, 폴리스티렌-부틸아크릴레이트 5중량%, 폴리염화비닐 5중량%, 비스페놀 5중량%, 폴리옥시프로필렌글리콜 5중량%, 멜라민 5중량%, 알콕시 실란 1중량%, 촉진제 0.5중량%, 반응개시제 0.5중량%, 가소제 0.5중량%, 폴리아민 0.5중량%, 안료 1중량%, 소포제 0.5중량% 및 감수제 0.5중량%를 사용하였다. 상기 촉진제는 디부틸틴 딜로레이트를 사용하였다. 상기 반응개시제는 벤조일 퍼옥사이드를 사용하였다. 상기 가소제는 트리아릴 이소시아누레이트를 사용하였다. 상기 안료는 산화티탄을 사용하였다. 상기 소포제는 실리콘계 소포제를 사용하였다. 상기 감수제는 폴리카본산계 감수제를 사용하였다.
상기의 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명의 실시예들과 비교할 수 있는 비교예들을 제시하며, 후술할 비교예 1 및 2는 현재 일반적으로 널리 사용되고 있는 보통 표면보호재 조성물 및 폴리머 표면보호재조성물을 제시한 것이다.
<비교예 1>
경질탄산칼슘 30중량% 및 폴리 우레아 70중량%를 첨가하여 2분간 강제식 믹서로 교반하여 표면보호재 조성물을 제조하였다.
아래의 시험예들은 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 1의 특성을 비교한 실험결과들을 나타낸 것이다.
<시험예 1>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 유무기 복합 표면보호재 조성물과 비교예에서 제조한 표면보호재 조성물의 물리적 특성을 비교하기 위하여 위에서 설명한 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 유무기 복합 표면보호재 조성물과 비교예 1에 의하여 제조된 표면보호재 조성물을 KS F 4936에 의한 중성화촉진시험을 수행하였고, KS D 9502에 의하여 염수분무 시험을 수행하였고, KS M 2274에 의하여 촉진내후성 시험을 수행하였으며, KS F 4936에 의하여 부착강도, 도막형성 겉모양, 내투수성, 염화물 이온 침투 저항성 및 투습도 시험을 수행하였고, KS M ISO 2812에 의하여 내약품성(황산, 염산, 수산화 나트륨) 시험을 수행하였으며, KS M 5000에 의하여 내굴곡성 시험을 수행하였고, KS D 6711에 의하여 내충격성 시험을 수행하였으며, 주택공사 전문시방-2006에 의하여 내오염성 시험을 수행하였고, 먹는물 수질공정 시험법에 의하여 음용수용출 46개 항목 시험을 수행하여 각각의 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
Figure 112015023144194-pat00005
상기 표 1에 나타난 바와 같이 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 유무기 복합 표면보호재 조성물의 휨, 압축, 인장 및 접착강도는 비교예 1에 따라 제조된 표면보호재 조성물에 비하여 월등히 높았다.
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 유무기 복합 표면보호재 조성물이 비교예1에서 제조한 표면보호재 조성물과 비교하여 강도 면에서 월등히 우수함을 확인할 수 있었다.
<무기 코팅재 조성물>
<실시예 4>
무기 코팅재의 주제와 경화제를 중량비로 9 : 1 비율로 혼합하여 무기 코팅재 조성물을 제조하였다. 이때 주제는 테트라에톡시실란(Dynasil-A, 에보닉사) 75중량%, 페닐트리메톡시실란 (KBM-1003, 신에츠사) 13 중량%를 미리 50L 반응기에 투입하여 40℃에 1시간 동안 충분히 교반 혼합하고, 따로 준비한 순수한 물 10 중량%와 염산 2 중량%를 순차적으로 투입하여 10시간동안 가수분해, 축합반응을 하여 주제를 제조하였다. 또한, 경화제는 3-글리시독시프로필트리메톡시실란(KBM-403, 신에츠사)을 사용하였다.
<실시예 5>
무기 코팅재의 주제와 경화제를 중량비로 9 : 1 비율로 혼합하여 무기 코팅재 조성물을 제조하였다. 이때 주제는 테트라에톡시실란(Dynasil-A, 에보닉사) 80중량%, 페닐트리메톡시실란 (KBM-1003, 신에츠사) 8 중량%를 미리 50L 반응기에 투입하여 40℃에 1시간 동안 충분히 교반 혼합하고, 따로 준비한 순수한 물 10 중량%와 염산 2 중량%를 순차적으로 투입하여 10시간동안 가수분해, 축합반응을 하여 주제를 제조하였다. 또한, 경화제는 3-글리시독시프로필트리메톡시실란(KBM-403, 신에츠사)을 사용하였다.
<실시예 6>
무기 코팅재의 주제와 경화제를 중량비로 9 : 1 비율로 혼합하여 무기 코팅재 조성물을 제조하였다. 이때 주제는 테트라에톡시실란(Dynasil-A, 에보닉사) 85중량%, 페닐트리메톡시실란 (KBM-1003, 신에츠사) 3 중량%를 미리 50L 반응기에 투입하여 40℃에 1시간 동안 충분히 교반 혼합하고, 따로 준비한 순수한 물 10 중량%와 염산 2 중량%를 순차적으로 투입하여 10시간동안 가수분해, 축합반응을 하여 주제를 제조하였다. 또한, 경화제는 3-글리시독시프로필트리메톡시실란(KBM-403, 신에츠사)을 사용하였다.
상기의 실시예 4 내지 실시예 6의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명의 실시예들과 비교할 수 있는 비교예를 제시한 것이다.
<비교예 2>
무기 코팅재의 주제와 경화제를 중량비로 9 : 1 비율로 혼합하여 무기 코팅재를 제조하였다. 이때, 주제는 페닐트리메톡시실란 (KBM-1003, 신에츠사) 88중량%를 미리 50L 반응기에 투입하여 30℃에 1시간 동안 충분히 교반 혼합하고, 따로 준비한 순수한 물 10중량%와 아세트산 2중량%를 순차적으로 투입하여 10시간동안 가수분해, 축합반응을 하여 주제를 제조하였다. 또한, 경화재는 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란(KBM-503, 신에츠사)을 사용하였다.
아래의 시험예들은 본 발명에 따른 실시예 4 내지 실시예 6의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 2의 특성을 비교한 실험결과들을 나타낸 것이다.
<시험예 2>
실시예 4 내지 실시예 6에 따라 제조된 무기 코팅재 조성물과 비교예 1에서 제조한 무기 코팅재 조성물의 물리적 특성을 비교하기 위하여 위에서 설명한 실시예 4 내지 실시예 6에 따라 제조된 무기 코팅재 조성물과 비교예 2에 의하여 제조된 무기 코팅재 조성물을 KS F 4936에 의한 중성화촉진시험을 수행하였고, KS D 9502에 의하여 염수분무 시험을 수행하였고, KS M 2274에 의하여 촉진내후성 시험을 수행하였으며, KS F 4936에 의하여 부착강도, 도막형성 겉모양, 내투수성, 염화물 이온 침투 저항성 및 투습도 시험을 수행하였고, KS M ISO 2812에 의하여 내약품성(황산, 염산, 수산화 나트륨) 시험을 수행하였으며, KS M 5000에 의하여 내굴곡성 시험을 수행하였고, KS D 6711에 의하여 내충격성 시험을 수행하였으며, 주택공사 전문시방-2006에 의하여 내오염성 시험을 수행하였고, 먹는물 수질공정 시험법에 의하여 음용수용출 46개 항목 시험을 수행하여 각각의 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
Figure 112015023144194-pat00006
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 4 내지 실시예 6에 따라 제조된 무기 코팅재 조성물은 비교예 2에 따라 제조된 무기코팅재 조성물에 비하여 성능이 월등히 높았다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 유무기 복합 표면보호재 조성물로서,
    무기 바인더 15∼75중량% 및 폴리머 바인더 25∼85중량%를 포함하여 이루어지고,
    상기 무기 바인더는 탄산칼슘 15∼85중량%, 탈크 10∼55중량%, 알루미늄 분말 1∼30중량%, 실리카 분말 1~20중량%, 산화마그네슘 1∼20중량%, 산화아연 1∼20중량%, 황산 알루미늄 칼륨 0.01∼10중량%, 제올라이트 0.01∼10중량% 및 알칼리금속 실리케이트 0.01∼10중량%를 포함하여 이루어지고,
    상기 폴리머 바인더는 폴리 우레아 50∼99중량%, 폴리스티렌-부틸아크릴레이트 0.1∼20중량%, 폴리염화비닐 0.1∼20중량%, 비스페놀 0.1∼20중량%, 폴리옥시프로필렌글리콜 0.1~20중량% 및 멜라민 수지 0.1~10중량%를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유무기 복합 표면보호재 조성물.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 폴리머 바인더는 알콕시 실란, 반응개시제, 가소제, 폴리아민, 안료, 소포제 또는 감수제 중 선택된 어느 하나 이상을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유무기 복합 표면보호재 조성물.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 유무기 복합표면보호재 조성물은 양생 후 도포하기 위한 무기 코팅재 조성물을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유무기 복합 표면보호재 조성물.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 무기 코팅재 조성물은 주제 : 경화제를 중량비로 1 : 0.1~0.6 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 유무기 복합 표면보호재 조성물.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 무기 코팅재 조성물의 주제 또는 경화제는 하기 반응식을 통해 물의 존재 하에 알콕시 실란 간의 가수분해와 축합반응으로 제조되는 것을 특징으로 하는 유무기 복합 표면보호재 조성물.
    [반응식 1]
    Figure 112015074598610-pat00007

    [반응식 2]
    Figure 112015074598610-pat00008

    상기 반응식 1 내지 2에서 R은 선형 또는 분지형의 C1 ∼ C20 알킬기, C3 ∼ C20 사이클로알킬기, C2 ∼ C20 알케닐기, C2 ∼ C20 알키닐기, C6 ∼ C20 아릴기, 아크릴기, 메타크릴기, 할로겐기, 아미노기, 머캅토기, 에테르기, 에스테르기, 카르보닐기, 카르복실기, 비닐기, 나이트로기, 술폰기, 알키드기로 이루어진 군에서 1종 이상의 작용기를 포함한다.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기의 반응식을 이용한 실록산 화합물의 제조 시 반응속도를 조절하기 위한 촉매를 사용하되, 상기 촉매는 염산, 아세트산, 질산, 황산, 클로로술폰산, 요오드산 또는 필로인산으로 이루어지는 산 촉매 및 암모니아, 수산화칼륨, 수산화바륨 또는 이미다졸로 이루어지는 염기 촉매 중 선택된 하나 또는 하나 이상의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유무기 복합 표면보호재 조성물.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 산 촉매 또는 염기 촉매는 알콕시 실란 중량에 대하여 0.0001~1 중량%를 첨가하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유무기 복합 표면보호재 조성물.
  9. 청구항 6에 있어서, 상기의 가수분해 및 축합반응은 상온에서 2 ~ 24시간의 교반에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 유무기 복합 표면보호재 조성물.
  10. 청구항 6에 있어서, 상기 알콕시 실란은 하기 화학식으로부터 선택된 1종 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유무기 복합 표면보호재 조성물.
    [화학식]
    R1 nSi(OR2)4-n
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 화학식으로 표시되는 알콕시 실란은 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리프로폭시실란, 다이메틸다이메톡시실란, 다이메틸다이에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 다이페닐다이메톡시실란, 다이페닐다이에톡시실란, 트리페닐메톡시실란, 트리페닐에톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 프로필에틸트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리프로폭시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리에톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리프로폭시실란, 3-아크릴옥시프로필메틸비스(트리메톡시)실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리프로폭시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리프톡시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리프로폭시실란, N-(아미놀에틸-3-아미노프로필)트리메톡시실란, N-(아미놀에틸-3-아미노프로필)트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 클로로프로필트리메톡시실란, 크롤로프로필트리에톡시실란, 헵타데카플루오르데실트리메톡시실란으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유무기 복합 표면보호재 조성물.
  12. 콘크리트 구조물 또는 강 구조물의 이물질을 제거하는 단계;
    상기 이물질이 제거된 부위를 퍼티재로 도포하는 바탕면 처리단계;
    상기 처리된 바탕면에 프라이머층을 형성하는 단계;
    상기 프라이머층 상부에 청구항 2 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 기재된 유무기 복합 표면보호재 조성물을 도포하여 양생하는 단계; 및
    양생된 후 무기 코팅재 조성물을 도포하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유무기 복합 표면보호재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물 또는 강 구조물의 표면보호공법.
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