KR101670024B1 - 탑코팅용 조성물, 그 제조방법 및 그를 이용한 콘크리트 코팅방법 - Google Patents

탑코팅용 조성물, 그 제조방법 및 그를 이용한 콘크리트 코팅방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탑코팅용 조성물, 그 제조방법 및 그를 이용한 콘크리트 코팅방법에 관한 것이다.
본 발명은 수도저장시설 콘크리트 벽면의 탑코팅용 조성물에 관한 것으로 더 상세하게는, 매립 및 방치되고 있는 굴 패각을 원료로 사용한 콘크리트 코팅용 조성물로 콘크리트를 코팅한 후 그 위에 바르는 탑코팅용 조성물과 그 제조방법, 그리고 상기 콘크리트 코팅용 조성물 및 탑코팅용 조성물을 이용하는 콘크리트 코팅방법에 관한 것이다.

Description

탑코팅용 조성물, 그 제조방법 및 그를 이용한 콘크리트 코팅방법 {Composition for Topcoating, Manufacturing Process thereof and Coating Process of Concrete Using the Same}
본 발명은 탑코팅용 조성물, 그 제조방법 및 그를 이용한 콘크리트 코팅방법에 관한 것이다.
본 발명은 수도저장시설 콘크리트 벽면의 탑코팅용 조성물에 관한 것으로 더 상세하게는, 매립 및 방치되고 있는 굴 패각을 원료로 사용한 콘크리트 코팅용 조성물로 콘크리트 벽면을 코팅한 후 그 위에 바르는 탑코팅용 조성물과 그 제조방법, 그리고 상기 콘크리트 코팅용 조성물 및 탑코팅용 조성물을 이용하는 콘크리트 코팅방법에 관한 것이다.
본 발명은 연안지역에서 발생하는 폐자원인 굴 패각을 활용한 환경 친화적인 콘크리트 코팅용 조성물에 적합한 탑코팅용 조성물과 그 제조방법, 그리고 상기 콘크리트 코팅용 조성물 및 탑코팅용 조성물을 이용하는 콘크리트 코팅방법에 관한 것이다.
굴 패각은 남해안 일대를 중심으로 매년 28-30만 여 톤이 발생되고 있으나, 총 발생량의 약 10 %만 비료 및 칼슘의 원료 등으로 재활용될 뿐, 나머지 굴 패각은 매립되거나 주변에 불법으로 야적 방치되어 악취발생 등 또 다른 해양오염원으로서 그 심각성이 대두되고 있는 실정이다.
굴 패각은 일반적으로 90 % 이상이 탄산칼슘(CaCO3)으로 이루어져 있으며, 인 성분이 함유되어 있어 코팅 시 인간의 뼈와 같은 인산칼슘을 생성하여 강도가 매우 높으며, 천연의 다공성 나노무기물로서 열 충격에 의한 수축팽창에 매우 안정하여 코팅 시 크랙을 방지할 수 있는 장점이 있다.
한편, 수도저장시설은 주로 콘크리트로 설치되어 있으며 그 표면은 대부분 에폭시수지로 코팅처리되어 있다. 이러한 수도저장시설은 정기적으로 세척을 실시하여야 하는데 세척 시 에폭시 수지의 탈리현상으로 코팅층이 박리되는 현상이 발생하게 된다. 또한, 에폭시 수지는 수산화나트륨 존재 하에 비스페놀-A와 에피클로로히드린을 반응시켜 만들어지는데, 비스페놀-A는 인체에 매우 유해하다.
이러한 문제를 해결하고자 최근에는 위와 같은 에폭시 수지 코팅에 갈음하여 콘크리트 벽면에 PE, 유리판 또는 스텐레스판을 부착하는 등 음용수의 안정성을 확보하기 위해 많은 노력들을 하고 있지만, 도포면적 1 m2 당 에폭시 수지는 3-4 만원 소요되는데 비해 PE판, 유리판 및 스텐레스판은 20-30 만원이 소요되어 경제성이 매우 떨어진다.
그리고, 부착방법으로는 흔히 접착제를 사용하는 방법과 천공 후 나사못 박음방법을 이용하는데, 접착제는 유해물질로 구성되어 있어 용출될 우려가 있으며, 나사못 박음방법은 천공 처리 시 콘크리트 벽면에 금이 발생되어 물이 스며들어가 오염을 유발시킬 수 있는 단점이 있어, 경제적인 측면과 실용적인 측면을 볼 때 현재 상업적으로 적용하기에는 문제점들이 많다.
본 발명의 발명자 등이 발명한 한국등록특허 제 968108 호는 굴 패각 등 무기물 성분과 폴리머를 혼합한 친환경 도료를 개시하고 있으나, 단일층으로 구성되어 있어 내구성의 개선이 요구된다. 하지만, 이처럼 무기물 성분이 다량 함유된 도막과 접착성이 뛰어난 탑코팅제는 아직 보고된 바 없어 개발이 절실히 요구되는 실정이다.
한국등록특허 제 968108 호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 무기물 성분이 다량 함유된 도막과 접착성이 뛰어난 탑코팅용 조성물을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 또한 상기 탑코팅용 조성물의 제조방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명은 또한 콘크리트 코팅용 조성물 및 상기 탑코팅용 조성물을 이용하는 콘크리트 코팅방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명의 탑코팅용 조성물은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여,
물 100 중량부,
메탈실리콘 10.5 내지 20.0 중량부,
수산화나트륨 8.0 내지 15.0 중량부, 및
보락스(borax) 6.5 내지 13.0 중량부
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 탑코팅용 조성물의 제조방법은
물 100 중량부 당 메탈실리콘 4.8 내지 9.5 중량부를 첨가하고 45 내지 60 ℃까지 가열하는 단계, 및
상기 물 및 메탈실리콘의 혼합물에 상기 물 100 중량부 당 수산화나트륨 3.7 내지 7.0 중량부 및 보락스 3.0 내지 6.0 중량부를 첨가하고 75 내지 90 ℃까지 가열한 후 2 시간 30 분 내지 4 시간 동안 유지하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 탑코팅용 조성물은 상기 탑코팅용 조성물의 제조방법으로 제조된 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 콘크리트 코팅방법은 굴 패각 5 내지 45 중량%(총 중량비; 이하 같음), 폴리아크릴릭에스테르계에멀젼 20 내지 40 중량%, 물 10 내지 15 중량%, 백시멘트 5 내지 15 중량%, 메타카올린 5 내지 10 중량%, Al2O3 5 내지 10 중량%, 및 규사 10 내지 20 중량%를 포함하는 콘크리트 코팅용 조성물로 콘크리트를 코팅하는 단계, 및
상기 콘크리트에 코팅된 콘크리트 코팅용 조성물이 경화된 후, 그 위에 청구항 1 또는 청구항 3의 탑코팅용 조성물을 코팅하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 콘크리트 코팅용 조성물은
굴 패각을 수세하고 소성시킨 후 분쇄하여 굴 패각 분말을 얻는 굴 패각 분말 제조공정;
상기 굴 패각 분말에 백시멘트, 메타카올린, Al2O3 및 규사를 건비빔으로 혼합하여 중간 조성물을 얻는 중간 조성물 제조공정; 및
상기 중간 조성물에 폴리아크릴릭에스테르계에멀젼 및 물을 첨가하는 혼합공정
으로 구성되고,
상기 굴 패각 분말 제조공정은, 염분 및 이물질을 제거하기 위해 수세과정을 거친 후 건조시키고, 600 내지 800 ℃에서 1 내지 4 시간 동안 소성 처리하여 2 내지 200 ㎛로 분쇄하는 공정이고,
상기 중간 생성물 제조공정은, 굴 패각 5 내지 45 중량%(총 중량비; 이하 같음), 백시멘트 5 내지 15 중량%, 메타카올린 5 내지 10 중량%, Al2O3 5 내지 10 중량%, 및 규사 10 내지 20 중량%을 건비빔으로 혼합하는 공정일 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명의 탑코팅용 조성물은 종래의 기술에 비해 굴 패각의 폐자원을 재활용한 콘크리트 코팅용 조성물 도막에 대해 우수한 접착성을 나타냄으로써 상기 콘크리트 코팅용 조성물 도막을 보호하고 결과적으로 전체 도막의 내구성을 향상시킨다. 나아가, 상기 굴 패각을 함유한 콘크리트 코팅용 조성물과 함께 콘크리트를 코팅함으로써 비용측면에서 경제적으로 유리하며, 종래기술에 비해 전체 도막의 부착력이 개선된다. 그리고, 도막의 성분이 수중에 용출되지 않고, 수돗물이 오염되지 않으며, 수도저장시설의 세척 및 염소성분에 의해 방수층이 침식되지 않는 환경 친화적이고 인체에 무해한 세라믹 소재를 사용함으로서 음용수로서의 안정성을 높일 수 있다. 나아가, 해양오염을 줄임과 동시에 폐자원을 활용할 수 있으며, 항구적인 대체 자원으로서 활용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 에폭시와 본 발명의 제조예 1의 콘크리트 코팅용 조성물 (A) 및 제조예 2의 콘크리트 코팅용 조성물 (B)의 부착강도 비교도이다.
도 2는 일반 수도물에 본 발명 제조예 1의 콘크리트 코팅용 조성물 (A) 및 본 발명 제조예 2의 콘크리트 코팅용 조성물 (B)을 침적 시 시간경과에 따른 물의 산성도 비교 시험도이다.
도 3은 에폭시와 본 발명 제조예 1의 콘크리트 코팅용 조성물 (A) 및 제조예 2의 콘크리트 코팅용 조성물 (B)을 도포한 시편으로부터 비스페놀-A 용출 비교 시험도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 또한, 하기의 설명에서는 구체적인 구성요소 등과 같은 많은 특정사항들이 설명되어 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 탑코팅용 조성물은 물 100 중량부, 메탈실리콘 10.5 내지 20.0 중량부, 수산화나트륨 8.0 내지 15.0 중량부, 및 보락스(borax) 6.5 내지 13.0 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서 메탈실리콘은 이산화규소를 고온으로 처리하여 산소분자를 제거한 순수한 규소를 가리키는 것으로, 금속 성질을 띠고 있으며 알루미늄 합금의 첨가제, 유기 실리콘, 반도체, 태양광 산업, 철강제련, 정밀요업 등의 분야에 사용되고, 본 발명에서는 탑코팅용 조성물이 경화된 탑코팅층의 내구성을 높이는 역할을 한다.
상기 메탈실리콘은 본 발명의 탑코팅용 조성물을 구성하는 물 100 중량부 당 10.5 내지 20.0 중량부를 함유하는 것이 바람직한데, 상기 범위 미만이면 탑코팅층의 내구성이 저하되며, 반대로 상기 범위를 초과하면 다른 성분과의 혼화성 및 반응성이 저하되는 단점이 있다.
그리고, 수산화나트륨은 본 발명의 탑코팅층을 구성하는 성분들이 물에 녹을 수 있도록 염을 생성케 하는 기능을 수행한다.
상기 수산화나트륨은 본 발명의 탑코팅용 조성물을 구성하는 물 100 중량부 당 8.0 내지 15.0 중량부를 함유하는 것이 바람직한데, 상기 범위 미만이면 염의 형성이 원활히 이루어지지 않아 구성성분의 수용성이 저하되고, 반대로 상기 범위를 초과하면 구성성분들 사이의 혼화성이 저하되는 문제점이 있다.
한편, 보락스(borax)는 붕사라고도 불리우는 것으로 화학명은 사붕산나트륨 10수화염이다. 붕산, 붕산염, 붕규산유리, 특수유리, 도자기의 유약, 의약품, 화장품, 세제 등에 사용되며, 본 발명에서는 탑코팅층에 내수성 및 내열성을 부여한다.
상기 보락스는 본 발명의 탑코팅용 조성물을 구성하는 물 100 중량부 당 6.5 내지 13.0 중량부를 함유하는 것이 바람직한데, 상기 범위 미만이면 상기 내수성 및 내열성의 충분한 발현이 어렵고, 반대로 상기 범위를 초과하면 구성성분들 사이의 혼화성이 저하되는 문제점이 있다.
한편, 본 발명의 상기 탑코팅용 조성물의 제조방법은 먼저 물 100 중량부 당 메탈실리콘 4.8 내지 9.5 중량부를 첨가하고 45 내지 60 ℃까지 가열하는 단계로부터 시작된다. 상기 물 및 메탈실리콘의 혼합물의 온도가 45 내지 60 ℃에 도달하면, 상기 혼합물을 구성하는 물 100 중량부 당 수산화나트륨 3.7 내지 7.0 중량부 및 보락스 3.0 내지 6.0 중량부를 첨가하고 75 내지 90 ℃까지 가열한 후 2 시간 30 분 내지 4 시간 동안 유지하여 본 발명의 탑코팅용 조성물을 제조한다.
상기 수산화나트륨과 보락스를 첨가한 후 가열온도가 상기 범위 미만이면 구성성분 사이의 반응속도가 저하되며, 반대로 상기 범위를 초과하면 반응이 의도한 대로 진행되지 않아 원하는 탑코팅층의 물성을 발현시킬 수 없다.
한편, 본 발명의 탑코팅용 조성물은 상기 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 상기 탑코팅용 조성물은 전술한 바와 같은 굴 패각을 함유한 콘크리트 코팅용 조성물 도막 위에 도포되어 상기 도막과 강하게 결합함으로써 상기 도막을 보호하고 내구성을 향상시키게 된다.
여기서, 상기 콘크리트 코팅용 조성물은, 수화반응과 함께 아크릴과 겔화되지 않은 수산화칼슘과의 화학결합으로 안정화되는 것으로서, 아크릴과 시멘트입자 표면과의 반응으로 표면을 아크릴로 둘러싸게 하는 반응을 가진다.
본 발명의 콘크리트 코팅방법에서 수도저장시설 콘크리트 벽면에 1차적으로 도포되는 콘크리트 코팅용 조성물은 수세, 소성 및 분쇄 단계를 통해 얻은 굴 패각 분말, 백시멘트, 메타카올린, Al2O3, 규사, 폴리아크릴릭에스테르계에멀젼 및 물을 혼합하여 폴리머 기능성과 세라믹의 표면 효과를 갖는다.
상기 조성물에 있어서의 조성비는, 굴 패각이 5 내지 45 중량% (총 중량비; 이하 같음), 백시멘트는 5 내지 15 중량%, 메타카올린은 5 내지 10 중량%, Al2O3는 5 내지 10 중량%, 규사는 10 내지 20 중량%, 폴리아크릴릭에스테르계에멀젼은 20 내지 40 중량%, 물은 10 내지 15 중량%인 것이 바람직하다.
위와 같은 조성을 가지는 콘크리트 코팅용 조성물의 제조방법은:
굴 패각을 수세하고 소성시킨 후 분쇄하는 굴 패각 분말 제조공정;
굴 패각 분말에 백시멘트, 메타카올린, Al2O3 및 규사를 건비빔으로 혼합하여 중간 조성물을 얻는 중간 조성물 제조공정; 및
상기 중간 조성물에 물과 폴리아크릴릭에스테르계에멀젼을 첨가하는 혼합공정;
으로 구성된다.
이 중에서 굴 패각을 수세하고 소성시킨 후 분쇄하는 굴 패각 분말 제조공정은, 염분 및 이물질을 제거하기 위해 수세과정을 거치며, 수세 후 건조시키고, 600 내지 800 ℃에서 1 내지 4 시간 소성 처리하여 2 내지 200 ㎛로 분쇄하는 공정으로 구성됨이 바람직하다.
그리고, 중간생성물 제조공정은, 굴 패각 분말 5 내지 45 중량%에 대하여, 백시멘트는 5 내지 15 중량%, 메타카올린은 5 내지 10 중량%, Al2O3는 5 내지 10 중량%, 규사는 10 내지 20 중량%를 건비빔으로 혼합하는 공정으로 구성됨이 바람직하다.
위와 같은 콘크리트 코팅용 조성물은, 물과 시멘트 입자가 결합하는 수화반응이 서서히 진행되어 가사시간을 늘리고, 겔화되지 않은 수산화칼슘과의 화학결합으로 안정화되는 구조를 갖게 하는 물과 시멘트 입자간의 수화반응을 얻을 수 있으며, 아크릴과 시멘트입자 표면과의 반응으로 표면을 아크릴로 둘러싸게 하는 반응을 가지게 하여, 완전히 수화된 콘크리트의 표면을 아크릴막으로 둘러싸게 함으로써, 폴리머와 세라믹 소재의 표면효과를 가진 코팅제를 제공할 수 있게 하여 수질의 안정성을 높이고, 폐자원 활용으로 인한 비용절감 효과를 가지게 하며, 수밀성이 높아 코팅되는 벽체를 보호하며, 통기성능을 갖고 있어 장시간 경과하여도 박리현상이 발생되지 않도록 하는 구성을 가지는 코팅제를 제공한다.
각 구성원소의 배합내용은 표 1과 같다.
사용재료의 배합비
성분명 굴패각 폴리아크릴릭에스테르계에멀젼 물 백시멘트 메타카올린 Al2O3 규사
중량% 5-45 20-40 10-15 5-15 5-10 5-10 10-20
상기 굴 패각은 점도 그리고 표면경도 및 부착력의 증진을 목적으로 사용되는데 5 내지 45 중량%일 때 가장 좋은 성능을 나타내었다. 하지만 상기 하한수치보다 적으면 부착강도 및 코팅제의 내구성이 감소하는 문제점이 있고, 상한수치보다 크면 배합 시 원료들이 균일하게 분산되지 않는 문제점이 있어 상기와 같이 수치범위를 한정하였다.
상기 풀리아크릴릭에스테르계에멀젼은 접착성, 수밀성, 방수성을 위한 목적으로 조성되는데, 20 내지 40 중량%일 때 가장 좋은 접착성, 수밀성, 방수성을 가지게 된다. 하지만 상기 하한수치보다 적으면, 균열추종성과 접착력에 문제점이 있고, 상한수치보다 크면 강도에 문제점이 있어 상기와 같이 수치 범위를 한정하였다.
상기 물은 시멘트와의 수화반응을 위한 목적으로 조성되는데, 10 내지 15 중량% 구간범위일 때 가장 좋은 성능을 나타낸다. 하지만, 상기 하한수치보다 낮으면 경도가 약한 문제점이 있고, 상한수치보다 크면 pH가 상당히 높은 문제점이 있어 상기와 같이 수치 범위를 한정하였다.
상기 메타카올린은 시멘트 수화반응 중 미수화된 수산화칼슘을 칼슘실리케이트하이드레이트로 변화시켜 시멘트의 강도, 밀도, 내구성을 강화시켜 주는 목적으로 조성되는데, 5 내지 10 중량%일 때 가장 좋은 성능을 나타내었다. 하지만 상기 하한수치보다 적으면 내구성 강화기능이 미미한 문제점이 있고, 상한수치보다 크면 가사시간이 짧은 문제점이 있어 상기와 같이 수치 범위를 한정하였다.
상기 규사는 물, 시멘트나 다른 세라믹의 보완재로서의 균열방지를 목적으로 사용되는데, 5 내지 10 중량%일 때 가장 좋은 성능을 나타내었다. 하지만 상기 하한수치보다 적으면 균열저감 효과가 미미한 문제점이 있고, 상한수치보다 크면 재료분리와 분산성의 문제점이 있어 상기와 같이 수치를 한정하였다.
이하 콘크리트 코팅용 조성물을 구성하는 주원료인 굴 패각과 폴리아크릴릭에스테르계에멀젼의 특징을 보다 구체적으로 설명한다.
가. 굴 패각
굴 패각은 염분 및 이물질을 제거하기 위해 수세과정을 거친 후 건조기로 100 ℃로 24 시간 건조하고, 600 내지 800 ℃에서 1 내지 4 시간 소성 처리하여 2 내지 200 ㎛로 분쇄하여서 된 분말인 것을 특징으로 한다. 상기 굴 패각을 전기로에 넣고 소성시킨 결과 600 ℃에서 소성 시 표면의 기공과 유기물의 제거가 만족스러웠으며, 700 ℃에서 소성 시 굴 패각은 탄산칼슘의 구조와 산화칼슘(CaO)구조로 열분해되어 있는 두 가지 상태가 혼합되어 있었으며, 900 ℃에서 소성 시 굴 패각은 완전한 산화칼슘(CaO)구조를 나타내었다. 따라서 가장 바람직한 소성 온도는 600 ℃로 보여지며 2 시간 정도 소성시간을 취하는 것이 그 효과가 현저하게 나타났다. 굴 패각의 물리화학적 특성은 표 2와 같다.
굴패각의 물리화학적 조성
외관 비중 주성분 비표면적 공극크기
(Pore Size)		 공극량
(Pore Volume)
회백색 고체 2.62 CaCO3 (92.08 %) 329 m2/ g 3.44 Å 0.25 cc/ g
나. 폴리아크릴릭에스테르계에멀젼
콘크리트 코팅용 조성물에 사용한 에멀젼은 시멘트와 혼화성이 좋은 장점을 갖고 있으며, 물리적 특성은 다음과 같다.
시멘트와 혼합할 경우 발생되는 반응 메카니즘은 크게 두가지로 분류할 수 있는데, 첫째 물과 건조한 시멘트-세라믹 입자간의 수화반응과, 둘째 아크릴과 시멘트 표면과의 반응으로 나눌 수 있다.
즉, 물과 시멘트의 수화반응에 의한 결합 시 방해되지 않고 서서히 시멘트와 결합되면서 가사시간을 늘리고, 표면을 아크릴막으로 둘러싼다. 그리고 아크릴과 겔화되지 않은 수산화칼슘과의 화학결합으로 안정화되는 구조를 갖는다.
이러한 폴리아크릴릭에스테르계에멀젼의 물리적 특성은 표 3과 같고, 그 화학구조는 화학식 1과 같다.
폴리아크릴릭에스테르계에멀젼의 물리적 특성
외관 비중 pH 고형분 점도 (cP) 입자크기 (nm)
백색액상 1.012 7 51 30 100
Figure 112014016392516-pat00001
본 발명의 콘크리트 코팅방법은 이러한 콘크리트 코팅용 조성물을 물탱크와 같은 수도저장시설의 콘크리트 내벽에 코팅하여 바탕층 도막을 형성하고, 상기 바탕층 도막의 경화가 완료되면 본 발명의 탑코팅용 조성물을 코팅하는 것을 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.
실시예
제조예 1: 콘크리트 코팅용 조성물의 제조 (1)
제1공정: 굴 패각 분말 제조공정
굴 양식장에서 버려진 굴 패각을 채취하여 염분을 제거하기 위하여 충분히 세척한 후 세척한 굴 패각을 건조기에 100 ℃로 24 시간 건조한 후, 전기로에서 600 ℃의 온도에서 2 시간 동안 소성하여 입자를 2 내지 200 ㎛의 크기로 분쇄하였다. 수세하고 소성된 굴패각의 화학적 조성을 표 4에 나타내었다.
수세한 굴 패각의 화학적 조성( %)
성분 SiO2 Al2O3 CaCO3 K2O Na2O P2O5 SrO SO3 Fe2O3 강열함량
함량 0.60 0.93 92.08 0.35 0.98 0.27 0.57 0.41 0.93 43.40
제2공정: 중간 조성물(A) 제조공정
상기 제1공정에서 얻은 굴 패각 30 g과 분말형태의 무기재료인 백시멘트 10 g, 메타카올린 5 g, Al203 5 g, 규사 10 g을 건조된 상태에서 건비빔으로 혼합하여 중간 조성물(A)를 제조했다.
제3공정: 최종공정
중간 조성물(A) 30 g과, 에멀젼으로 제조된 폴리아크릴릭에스테르계에멀젼 35 g 및 물 10 g을 혼합한 후, 전동식 믹서기로 5분 연속해서 혼합하여 콘크리트 코팅용 조성물을 제조했다.
제조예 2: 콘크리트 코팅용 조성물의 제조 (2)
제1공정: 굴 패각 분말 제조공정
제조예 1에 있어서의 제1공정과 동일하게 수행했다.
제2공정: 중간 조성물(B) 제조공정
상기 제1공정에서 얻은 굴 패각 30 g과 분말형태의 무기재료인 백시멘트 5 g, 메타카올린 5 g, Al203 5 g, 규사 15 g을 건조된 상태에서 건비빔으로 혼합하여 조성물(B)를 제조했다.
제3공정: 최종공정
중간 조성물(B) 30 g과, 폴리아크릴릭에스테르계에멀젼 30 g과, 물 10 g을 혼합한 후, 전동식 믹서기로 5분 연속해서 혼합하여 본 발명의 코팅제 조성물을 제조했다. 제조된 본 발명의 코팅제 조성물의 비스페놀-A 용출 시험, pH측정 및 부착강도 측정을 위하여 시편을 마련하였다.
시험예 1: 콘크리트 코팅용 조성물
콘크리트 코팅용 조성물의 비스페놀-A 용출 시험과 pH 측정을 위해서는, 200 mm(가로)× 70 mm(세로)× 3 mm(두께)의 유리판의 양면에 콘크리트 코팅용 조성물을 붓칠로 도포하여 시편을 마련하였으며, 부착강도 측정용 시편은, 시멘트, 모래, 물을 1:2:3으로 배합하여 15 mm(가로)× 140 mm(세로)× 20 mm(두께)의 크기의 판체를 제작하고, 이를 28 일간 양생한 후 콘크리트 코팅용 조성물을 붓칠로 도포하고, 콘크리트 코팅용 조성물을 도포한 판체를 온도 20 ± 3 ℃, 습도 80 %의 조건으로 설정된 습기함에 13 일간 양생한 다음 온도 20 ± 15 ℃, 상대습도 65 ± 20 %의 실험실 내에서 24 시간 건조하여 마련하였다.
위와 같이 하여 마련된 시편으로 비스페놀-A 용출 시험, pH 측정 및 부착강도 측정을 한 결과는 다음과 같다.
가. 부착강도
일반적으로 한국산업규격에 제시된 폴리머계 방수재료의 부착강도는 약 8 내지 10 kgf/cm2 이상으로 규정하고 있는데, 본 발명의 조성물은 약 22 내지 24 kgf/cm2의 높은 부착강도를 나타냈다. (도 1 참조)
나. pH
콘크리트 코팅용 조성물을 도포한 유리시편을 물에 침적하여 각 시료의 pH를 측정한 결과 초기에는 약 pH 7.9 내지 8.5의 높은 범위를 나타냈으나 일정시간이 경과 후 측정범위가 약 pH 7.4 내지 7.6의 낮은 수준을 나타냈다. (도 2 참조)
다. 비스페놀-A 용출
콘크리트 코팅용 조성물을 도포한 유리시편을 물에 침적하여 각 시료의 비스페놀-A 용출 농도를 측정한 결과 에폭시 수지로 코팅한 시편은 2.8 ㎍/L가 용출되었으나, 콘크리트 코팅용 조성물은 검출되지 않았다. (도 3 참조)
첨부된 도면에는 제조예 1에 의한 코팅제는 A, 제조예 2에 의한 코팅제는 B로 표시하였다.
콘크리트 코팅용 조성물은 상기 내용과 같이 폐자원인 굴 패각을 주원료로 사용하여 기존 코팅제에 비해 환경호르몬인 비스페놀-A 검출이 없으면서 콘크리트와의 부착력도 개선되어 폐자원 활용측면에서 경제적으로 유리하며, 세라믹 소재를 사용함으로써 음용수로써의 안정성을 높일 수 있는 효과가 있다. 또한, 해양오염을 줄임과 동시에 폐자원을 활용할 수 있는 용도를 확대하고 항구적인 대체 자원으로서 활용할 수 있는 점에서 우수하다고 보여진다.
상기 콘크리트 코팅용 조성물은 완성된 형태로 제공될 수 있으며, 중간조성물(A, B)과 폴리아크릴릭에스테르계에멀젼을 별도로 제공하여 시공 현장에서 제조하여 사용될 수 있다.
실시예 : 탑코팅용 조성물의 제조
물 40 kg에 메탈실리콘 3 kg을 첨가하고 55 ℃까지 가열한 후, 수산화나트륨 2 kg 및 보락스 2 kg을 첨가하고 85 ℃까지 가열한 다음 3 시간 30 분 동안 유지하여 본 발명의 탑코팅용 조성물을 제조하였다.
시험예 2: 탑코팅용 조성물
상기 시험예 1에서 코팅한 콘크리트 코팅용 조성물 도막 위에 상기 실시예의 탑코팅용 조성물을 코팅한 후 경화시키고 부착강도를 측정한 결과는 다음 표 5와 같다.
콘크리트 코팅용 조성물 부착강도
제조예 1 22 kgf/cm2
제조예 2 20 kgf/cm2
상기 표 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 탑코팅용 조성물은 굴 패각을 함유하는 콘크리트 코팅용 조성물 도막에 대단히 우수한 부착강도를 나타내어 상기 콘크리트 코팅용 조성물 도막에 대한 보호 효과가 뛰어나고 그 결과 전체 도막의 내구성이 향상됨을 알 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본원 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 범위는 위의 실시예에 국한해서 해석되어서는 안되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 물 100 중량부,
    메탈실리콘 10.5 내지 20.0 중량부,
    수산화나트륨 8.0 내지 15.0 중량부, 및
    보락스(borax) 6.5 내지 13.0 중량부
    를 포함하고,
    수도저장시설 콘크리트 벽면을 탑코팅하고,
    상기 수도저장시설 콘크리트 벽면은 상기 탑코팅 이전에 굴 패각 함유 조성물로 코팅된 것을 특징으로 하는, 수도저장시설 콘크리트 벽면의 탑코팅용 조성물.
  2. 물 100 중량부 당 메탈실리콘 4.8 내지 9.5 중량부를 첨가하고 45 내지 60 ℃까지 가열하는 단계, 및
    상기 물 및 메탈실리콘의 혼합물에 상기 물 100 중량부 당 수산화나트륨 3.7 내지 7.0 중량부 및 보락스 3.0 내지 6.0 중량부를 첨가하고 75 내지 90 ℃까지 가열한 후 2 시간 30 분 내지 4 시간 동안 유지하는 단계
    를 포함하는,
    굴 패각 함유 조성물로 코팅된 수도저장시설 콘크리트 벽면의 탑코팅용 조성물의 제조방법.
  3. 청구항 2의 제조방법으로 제조되는,
    굴 패각 함유 조성물로 코팅된 수도저장시설 콘크리트 벽면의 탑코팅용 조성물.
  4. 굴 패각 5 내지 45 중량%(총 중량비; 이하 같음), 폴리아크릴릭에스테르계에멀젼 20 내지 40 중량%, 물 10 내지 15 중량%, 백시멘트 5 내지 15 중량%, 메타카올린 5 내지 10 중량%, Al2O3 5 내지 10 중량%, 및 규사 10 내지 20 중량%를 포함하는 콘크리트 코팅용 조성물로 콘크리트를 코팅하는 단계, 및
    상기 콘크리트에 코팅된 콘크리트 코팅용 조성물이 경화된 후, 그 위에 청구항 1 또는 청구항 3의 굴 패각 함유 조성물로 코팅된 수도저장시설 콘크리트 벽면의 탑코팅용 조성물을 코팅하는 단계
    를 포함하는 수도저장시설 콘크리트 벽면의 코팅방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 콘크리트 코팅용 조성물은
    굴 패각을 수세하고 소성시킨 후 분쇄하여 굴 패각 분말을 얻는 굴 패각 분말 제조공정;
    상기 굴 패각 분말에 백시멘트, 메타카올린, Al2O3 및 규사를 건비빔으로 혼합하여 중간 조성물을 얻는 중간 조성물 제조공정; 및
    상기 중간 조성물에 폴리아크릴릭에스테르계에멀젼 및 물을 첨가하는 혼합공정
    으로 구성되고,
    상기 굴 패각 분말 제조공정은, 염분 및 이물질을 제거하기 위해 수세과정을 거친 후 건조시키고, 600 내지 800 ℃에서 1 내지 4 시간 동안 소성 처리하여 2 내지 200 ㎛로 분쇄하는 공정이고,
    상기 중간 생성물 제조공정은, 굴 패각 5 내지 45 중량%(총 중량비; 이하 같음), 백시멘트 5 내지 15 중량%, 메타카올린 5 내지 10 중량%, Al2O3 5 내지 10 중량%, 및 규사 10 내지 20 중량%을 건비빔으로 혼합하는 공정임을 특징으로 하는 수도저장시설 콘크리트 벽면의 코팅방법.
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