KR101593556B1 - 친환경 방수·방식 및 중성화 방지 표면 처리제 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수분산계 폴리머수지 100중량부에 대해 아크릴에멀젼 20 내지 80중량부, 탄산칼슘 20 내지 80중량부, 티타늄 10 내지 40중량부, 소광제 5 내지 10중량부, 부틸카비톨 5 내지 10중량부, 부틸셀로솔브 5 내지 10중량부, 모노에틸렌글리콜 3 내지 10중량부, 증점제 2 내지 5중량부, 소포제 0.2 내지 0.5중량부, 안료 0.2 내지 0.5중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 방수·방식 및 중성화 방지 표면 처리제 조성물에 관한 것이다.

Description

친환경 방수·방식 및 중성화 방지 표면 처리제 조성물{A composition for surface treatment}

본 발명은 유기용제를 사용하지 않아 안전하고 친환경적이면서도 타설 면과 부착성능이 우수하여 들뜸 현상이 없고 방수성능, 방식 성능 및 중성화 방지 등 콘크리트에 대한 열화인자 차단 성능이 우수하여 콘크리트 구조물 등에 도포됨으로써 구조물의 내구성능 저해 요인을 차단시켜 장기내구성능을 향상시키며 수용성 일액형 타입으로 습윤 면에서도 시공이 가능하여 시공성이 개선된 친환경 수용성 일액형 방수·방식 및 중성화 방지 표면 처리제 조성물에 관한 것이다.

콘크리트 구조물의 내구성능을 향상 시키는 친환경 수용성 일액형 방수·방식 및 중성화 방지 표면처리제의 시공방법은 통상 건식법과 습식법으로 분류할 수 있다. 이중 건식법은 콘크리트 구조물의 표면에 용제타입의 우레탄, 에폭시, 고무아스팔트 등을 도포하는 방법으로서 타설 면인 구조물 표면의 평활도, 건조 상태 등이 불량하면 시공 후 친환경 수용성 일액형 방수·방식 및 중성화 방지 표면처리제의 들뜸, 박리 현상이 발생하고 옥외에 시공하는 경우에는 산성비에 의한 중화, 부식, 노화 등의 문제점에 노출된다. 이액형 또는 일액형의 우레탄, 에폭시 친환경 수용성 일액형 방수·방식 및 중성화 방지 표면처리제가 주로 많이 사용되고 있는 데 이들의 용매가 대부분 유기용제이므로 사용자가 화재에 노출될 수 있는 문제가 있고 밀폐된 공간에서의 작업 시 유기용제로 인한 작업환경을 별도로 설치하여야 하며 사용자의 안전사고가 발생하는 친환경적이지 못한 문제가 있다. 또한 유기용제를 사용하고 대부분이 이액형 타입이며 작업 환경을 별도로 설치함으로서 시공성이 저하되는 문제가 있다.

이에 상기와 같은 문제를 야기 시키는 휘발성 유기용매(Volatile organic compounds)를 사용하지 않는 습식법에 대한 관심이 커지고 있는데 습식법은 주로 시멘트 액체방수, 몰탈 방수, 수용성 우레탄, 수용성 에폭시 등이 있으며, 우레탄 계열로는 폴리우레탄 에멀젼, 폴리우레탄 콜로이드 분산체, 폴리우레탄 수용액 등의 성상으로 하는 수분산계 폴리머 수지를 이용한 표면처리제(이하 "수용성 표면처리제"라함)를 개발하여 상용화하려는 시도가 많이 진행되고 있다. 그러나 이러한 수용성 표면처리제의 경우 경화 시에 수분증발에 따른 균열 발생, 강도저하 등 물성이 저하되는 문제가 있다.

이러한 수용성 방수제에 관한 기술의 예로서 대한민국 특허등록 제1042282호에서는 실리콘 에멀젼을 제1 방수층(Waterproofing layer)으로서 포함하고, 수용성 아크릴 우레탄 조성물을 제2 방수층으로서 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 방수제 조성물에 있어서, 상기 실리콘 에멀젼이 실란 100 중량부, 콜로이드 실리카 2~20 중량부, 유화제 2~40 중량부 및 알코올 80~150 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 수용성 아크릴우레탄 조성물이 수분산 폴리우레탄(PUD-Polyunrethane dispersion) 40-80 중량부; 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소프로필메타크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, n-헥실메타크릴레이트, 라우릴메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트, 하이드록시프로필메타크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트 및 2-에틸헥실아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 아크릴레이트 모노머 30-80 중량부; 2,2-아조비스(2-아미디노프로판)디하이드로클로라이드, 2,2-아조비스이소부티로니트릴, 2-터셔리부틸아조-2-시아노프로판, 2-터셔리부틸아조-2-시아노부탄, 2-터셔리부틸아조-2-시아노-4-메틸펜텐, 큐밀퍼옥사이드네오데카노에이트 및 터셔리부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트로 이루어진 군에서 선택된 아크릴레이트 개시제 0.01-6 중량부; 탄산칼슘, 실리카, 황산바륨, 탈크, 규조토, 벤토나이트 및 셀룰로스로 이루어진 군에서 선택된 충진제 5-60중량부, 안료 1-20 중량부; 및 스테아린산나트륨, 올레인산칼륨 및 올레인산나트륨으로 이루어진 군에서 선택된 알카리금속염비누 1-5 중량부를 포함하며, 상기 수용성 아크릴우레탄 조성물에 규산질계 분말을 1:2의 중량비로 첨가한 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 방수제 조성물에 대해서 제시하고 있다.

그러나 상기 기술에 의하더라도 상기에서 언급한 바와 같이 수용성 방수제의 단점인 물성을 충분히 향상시킬 수 없는 문제가 있다.

대한민국 특허등록 제1042282호

본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 유기용제를 사용하지 않아 안전하고 친환경적이면서도 시공성, 균열저항성, 강도 및 열화 인자 차단 성능을 개선하여 방수 성능, 방식 성능, 중성화 방지성능 등 물성을 향상시켜 장기 내구성능을 향상 시킨 친환경 방수·방식 및 중성화 방지 표면 처리제 조성물을 제공하고자 함이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수용성 표면 처리제 조성물은 수분계 폴리머수지 100중량부에 대해 아크릴에멀젼 20 내지 80중량부, 탄산칼슘 20 내지 80중량부, 티타늄 10 내지 40중량부, 소광제 5 내지 10중량부, 부틸카비톨 5 내지 10중량부, 부틸셀로솔브 5 내지 10중량부, 모노에틸렌글리콜 3 내지 10중량부, 증점제 2 내지 5중량부, 소포제 0.2 내지 0.5중량부, 안료 0.2 내지 0.5중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 수분계 폴리머 수지 100중량부에 대해 폴리부타디엔 3 내지 5중량부, 트리메틸화실리카 1 내지 3중량부, 알루미늄 분말 1 내지 3중량부가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 상기 증점제는 아크릴계 증점제로서 고형분이 전체 100중량부에 대해 15 내지 30중량부인 것을 특징으로 한다.

하나의 예로 수분산계 폴리머수지 100중량부에 대해 디부틸히드록시톨루엔 0.05 내지 0.1중량부가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명인 수용성 표면 처리제 조성물은 일액형 타입이고 유기용제를 사용하지 않음에 따라 화재 및 인체 손상 등의 위험성과 환경성 및 시공성을 제고한 장점이 있다.

또한 본 발명인 수용성 표면처리제 조성물은 부착력이 우수하여 물과 접하는 수중에서도 들뜸 현상이 없이 부착 성능, 균열저항성 및 강도 등이 우수하고 열화인자 차단성능을 향상시켜 방수성능, 방식 성능 및 중성화 방지 성능이 우수한 장점이 있다.

아래에서는 본 발명에 따른 양호한 실시 예를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 수용성 표면 처리제 조성물은 수분산계 폴리머 수지 100중량부에 대해 아크릴에멀젼 20 내지 80중량부, 탄산칼슘 20 내지 80중량부, 티타늄 10 내지 40중량부, 소광제 5 내지 10중량부, 부틸카비톨 5 내지 10중량부, 부틸셀로솔브 5 내지 10중량부, 모노에틸렌글리콜 3 내지 10중량부, 증점제 2 내지 5중량부, 실리콘에멀젼 소포제 0.2 내지 0.5중량부, 안료 0.2 내지 0.5중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서 수분산계 폴리머 수지와 아크릴 에멀젼은 부착성능이 우수하고 열화인자 차단 성능이 우수하여 방수성능, 방식성능 및 중성화 방지 성능을 향상시키기 위한 것이다.

상기 탄산칼슘은 충진제로서 강도를 보강하는 기능을 하며 본 발명의 도포 시 모체의 음폐력을 높이는 기능을 하는 것이다.

상기 타타늄의 경우도 충진제로서 강도를 보강하는 기능을 하며 또한 도포시 모체의 음폐력을 높이는 기능을 하는 것이고 이에 더하여 티타늄은 자체 탄성이 있어 온도변화에 따른 변형을 자체적으로 흡수할 수 있어 온도균열 등을 방지하여 내구성 저하포인트를 제어하도록 하는 것이다.

또한 본 발명의 조성물은 부틸카비톨(Butyl Carbitol), 부틸셀로솔브(Butyl Cellosolve)가 첨가되는 바, 상기 조성은 수용성 용제로서 습윤성 활성화 기능을 하는 것이다. 이와 같이 본 발명은 수성으로 유기용제를 사용하지 않음에 따라 도포과정에서 화재발생의 문제가 제어되는 것이고, 친환경적인 것이다.

또한 본 발명의 조성물에는 모노에틸렌글리콜이 첨가되는 바, 이는 동절기에 어느점을 낮춰줌으로써 동결에 대한 저항성을 향상시키는 것이며 균열에 대한 저항성도 향상시키도록 하는 것이다. 즉 수용성 표면처리제의 경우 경화과정에서 수분이 증발되나 페이스트 내부에 잔존하는 수분이 있을 수 있는데 이러한 수분은 계절이 변화하면서 동결 및 융해과정이 반복에 의해 부피의 변화가 발생되고 이러한 부피의 변화는 내부균열을 초래하게 되어 열화인자 차단 성능 및 내구성의 저하 포인트로서 작용하게 되는 바, 본 발명에서는 모노에틸렌글리콜이 첨가되도록 하여 어는점을 낮춤으로써 이러한 동결 및 융해에 대한 저항성, 열화인자 차단 성능 및 내구성을 향상시키도록 하는 것이다.

상기 소광제(quencher)는 도막의 광을 소거시키는 기능을 하는 것으로 표면경도를 배가시키는 기능을 하는 것이다.

한편 본 발명은 수용성으로 도포 후에는 경화과정에서 수분의 건조에 의한 수증기가 페이스트 내부 또는 표면에 기포 및 핀홀을 형성하며 경화되기 때문에 수용성 표면 처리제의 강도가 저하되는 문제가 있다.

이에 본 발명에서는 소포제로 실리콘에멀젼 소포제가 사용되는데 이러한 소포제는 배합에 의해 연행되는 기포 및 상기에서 언급한 바와 같이 경화과정에서 연행되는 기포를 제거하여 강도저하를 방지하기 위한 것이다. 특히 본 발명에서는 실리콘에멀젼 소포제가 사용되는 바, 이는 억포형 소포제로서 공기연행 자체를 제어토록 하는 것이다. 이와 대비하여 파포형 소포제가 사용되는 경우는 배합 및 경화과정에서의 기포를 연행시키되 연행된 공기가 파포형 소포제에 의해 제거되도록 하는데 이러한 파포형 소포제는 일단 기포를 연행시키고 연행된 기포를 제거함에 따라 연행된 기포의 제거에 따라 발생되는 가스에 의한 부식의 문제가 발생될 수 있다.

즉 본 발명의 조성물은 수용성에 의해 배합은 물론 경화과정에서 기포가 발생될 수 밖에 없는데 이러한 기포는 강도를 저하시키고 기포의 터짐에 의해 발생되는 가스에 의해 페이스트의 부식을 야기할 수 있으므로 기포자체의 발생을 제어할 수 있는 실리콘에멀젼 소포제가 사용되는 것이다.

또한 본 발명은 수용성으로 도포 후에는 경화과정에서 도포한 수용성 표면처리제층이 흘러내리기 때문에 일정한 두께를 유지하기 위해서는 2-5회 반복시공이 필요로 하는 문제가 있을 수 있어 증점제를 더 첨가하도록 한다. 특히 증점제로는 아크릴계 증점제가 사용되는데 이는 항복응력이 높고 소성점도가 높아 도포 후에 타설 면과 부착성능이 발현되어 시공의 용이성을 도모하고 평활성을 배가시키도록 하는 것이다. 여기서 아크릴계 증점제는 고형분이 전체 100중량부에 대해 15 내지 30중량부이고 점도는 35 내지 50cPs 이며, pH는 2.5 내지 5.5인 것이 타당하다.

한편 본 발명은 수용성으로 도포 후에는 경화과정에서 수분의 증발되는 경우에 미세간극 및 균열이 형성되는데 이러한 미세간극 및 균열은 열화인자 차단 성능을 저하시키는 요인이 되는 것이며 내구성 저하의 요인이 되는 것이다.

이에 본 발명에서는 상기 조성 외에도 수분산계 폴리머수지 100중량부에 대해 폴리부타디엔 3 내지 5중량부, 트리메틸화실리카 1 내지 3중량부, 알루미늄 분말 1 내지 3중량부가 더 포함되도록 하는 예를 제시한다.

상기와 같이 폴리부타디엔과 트리메틸화실리카를 같이 첨가하는 이유는 폴리부타디엔에 상기 트리메틸화실리카가 분산되고 상호 반응하여 치밀한 도막을 만들도록 하기 위한 것으로 페이스트의 밀실한 구조가 발현되도록 하기 위한 것이다.

또한 상기 2가지 조성이 반응을 하여 물에 일부 용해됨에 따라 알칼리성 분위기를 조성하게 되는 바, 페이스트에 존재하는 기포로부터 가스가 유출되는 경우 페이스트의 산성, 부식을 방지하기 위한 것이며 산성비로부터의 산성화 방지 및 중성화 방지를하기 위한 것이다.

상기와 같이 폴리부타디엔 및 트리메틸화실리카의 배합범위를 한정하는 이유는 2가지 조성중 하나가 미만으로 첨가되는 경우 코팅층의 내구성이 현저히 떨어지며, 2가지 조성중 하나가 초과되는 경우 겔 반응이 일어나 코팅층의 균열, 시공성 저하 등의 문제가 발생되어 상기와 같이 한정하는 것이다.

또한 폴리부타디엔과 트리메틸화실리카에 더하여 알루미늄 분말이 더 첨가되도록 하는 이유는 본 발명의 경화과정에서 수분의 증발 등에 의한 수축에 대해 팽창제로서 기능을 수행토록 하여 온도균열을 방지토록 하기 위한 것이다. 또한 시공후에는 알루미늄 분말이 방열의 기능을 수행토록 함에 따라 하절기 등에 코팅층의 열에 의한 변형을 제어하고 열에 의한 열화를 제어토록 하는 것이다.

또한 본 발명에서는 소포제를 사용하는 경우라도 기포의 완전한 제거가 이루어지지 않거나 상기 범위를 초과하여 소포제를 사용하는 경우 유동성 확보가 용이하지 않은 문제가 있어 상기 범위로 소포제를 첨가함에 따라 시공 후 기포가 잔존하게 된다.

그런데 잔존하는 기포는 시공후 기포가 터지면서 가스에 의해 페이스트 내부의 산화를 유발하게 되고 이러한 산화는 페이스트 전체 내구성 저하의 문제를 유발할 수 있는데 이에 본 발명에서는 디부틸히드록시톨루엔 0.05 내지 0.1중량부가 더 첨가되도록 하는 예를 제시하고 있다. 이와 같이 디부틸히드록시톨루엔이 더 첨가되어 시공후 잔존하는 기포에 의해 페이스트 내부의 부식, 산화 및 중성화 방지 등 내구성 저하를 방지토록 하는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않음은 물론이며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 기술적 지식을 가진 자에 의해 상기 기재된 내용으로부터 다양한 수정 및 변형이 가능할 수 있음은 물론이다.

Claims (4)

1. 수분산계 폴리머 수지 100중량부에 대해 아크릴에멀젼 20 내지 80중량부, 탄산칼슘 20 내지 80중량부, 티타늄 10 내지 40중량부, 소광제 5 내지 10중량부, 부틸카비톨 5 내지 10중량부, 부틸셀로솔브 5 내지 10중량부, 모노에틸렌글리콜 3 내지 10중량부, 증점제 2 내지 5중량부, 소포제 0.2 내지 0.5중량부, 안료 0.2 내지 0.5중량부, 폴리부타디엔 3 내지 5중량부, 트리메틸화실리카 1 내지 3중량부, 및 알루미늄 분말 1 내지 3중량부가를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 방수·방식 및 중성화 방지 표면 처리제 조성물.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 증점제는 아크릴계 증점제로서 고형분이 전체 100중량부에 대해 15 내지 30중량부인 것을 특징으로 하는 친환경 방수·방식 및 중성화 방지 표면 처리제 조성물.
   
4. 제 1항에 있어서,
   수분산계 폴리머수지 100중량부에 대해 디부틸히드록시톨루엔 0.05 내지 0.1중량부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 친환경 방수·방식 및 중성화 방지 표면 처리제 조성물.