KR101685001B1 - 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재의 제조방법 및 그에 의해 제조된 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재 - Google Patents
콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재의 제조방법 및 그에 의해 제조된 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재의 제조방법 및 그에 의해 제조된 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재에 관한 것이다.
본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재의 제조방법은 제1 액상을 제조하는 단계; 제2 액상을 제조하는 단계; 상기 제1 액상 및 제2 액상을 혼합하여 제3 액상을 제조하는 단계; 제4 액상을 제조하는 단계; 및 상기 제3 액상 및 제4 액상을 혼합하여 제5 액상을 제조하는 단계를 포함하되, 상기 제1 액상을 제조하는 단계는 물 70 내지 80 중량부, 유화안정제 1 내지 5 중량부, 유화제 0.5 내지 3 중량부 및 카보머 10 내지 20 중량부를 순서대로 혼합하여 형성하고, 상기 제2 액상을 제조하는 단계는 옥틸트리에톡시실란 80 내지 90 중량부, 불소실란 0.5 내지 2 중량부 및 유화제 0.5 내지 3 중량부를 순서대로 혼합하여 형성하며, 상기 제1 액상 및 제2 액상을 혼합하여 제3 액상을 제조하는 단계는 제1 액상 60 내지 70 중량부 및 제2 액상 30 내지 40 중량부의 비율로 혼합하여 제3 액상을 형성하고, 상기 제4 액상을 제조하는 단계는 물 10 내지 20 중량부, 메틸트리메톡시실란 80 내지 90 중량부 및 촉매 0.1 내지 0.5 중량부를 순서대로 혼합하여 형성하며, 상기 제3 액상 및 제4 액상을 혼합하여 제5 액상을 제조하는 단계는 상기 제3 액상 80 내지 90 중량부 및 제4 액상 5 내지 10 중량부의 비율로 혼합하여 제5 액상을 형성한다.
상기한 구성에 의해 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재는 콘크리트의 구성성분과 유사한 무기질 재료를 원료로 하여 콘크리트 구조물과의 친화력을 증대시킴과 동시에 친환경적이고, 분자량이 작아 콘크리트 구조물의 표면 침투가 용이하며, 콘크리트와 완전한 화학적 복합화를 이루어 콘크리트 구조물의 열화를 방지함으로써 콘크리트 구조물의 내구성을 향상시킬 수 있고, 콘크리트 구조물의 표면 침투력이 우수하고 안정된 표층 강화 및 보호 기능을 갖는다.
본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재의 제조방법은 제1 액상을 제조하는 단계; 제2 액상을 제조하는 단계; 상기 제1 액상 및 제2 액상을 혼합하여 제3 액상을 제조하는 단계; 제4 액상을 제조하는 단계; 및 상기 제3 액상 및 제4 액상을 혼합하여 제5 액상을 제조하는 단계를 포함하되, 상기 제1 액상을 제조하는 단계는 물 70 내지 80 중량부, 유화안정제 1 내지 5 중량부, 유화제 0.5 내지 3 중량부 및 카보머 10 내지 20 중량부를 순서대로 혼합하여 형성하고, 상기 제2 액상을 제조하는 단계는 옥틸트리에톡시실란 80 내지 90 중량부, 불소실란 0.5 내지 2 중량부 및 유화제 0.5 내지 3 중량부를 순서대로 혼합하여 형성하며, 상기 제1 액상 및 제2 액상을 혼합하여 제3 액상을 제조하는 단계는 제1 액상 60 내지 70 중량부 및 제2 액상 30 내지 40 중량부의 비율로 혼합하여 제3 액상을 형성하고, 상기 제4 액상을 제조하는 단계는 물 10 내지 20 중량부, 메틸트리메톡시실란 80 내지 90 중량부 및 촉매 0.1 내지 0.5 중량부를 순서대로 혼합하여 형성하며, 상기 제3 액상 및 제4 액상을 혼합하여 제5 액상을 제조하는 단계는 상기 제3 액상 80 내지 90 중량부 및 제4 액상 5 내지 10 중량부의 비율로 혼합하여 제5 액상을 형성한다.
상기한 구성에 의해 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재는 콘크리트의 구성성분과 유사한 무기질 재료를 원료로 하여 콘크리트 구조물과의 친화력을 증대시킴과 동시에 친환경적이고, 분자량이 작아 콘크리트 구조물의 표면 침투가 용이하며, 콘크리트와 완전한 화학적 복합화를 이루어 콘크리트 구조물의 열화를 방지함으로써 콘크리트 구조물의 내구성을 향상시킬 수 있고, 콘크리트 구조물의 표면 침투력이 우수하고 안정된 표층 강화 및 보호 기능을 갖는다.
Description
본 발명은 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재의 제조방법 및 그에 의해 제조된 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 콘크리트의 구성성분과 유사한 무기질 재료를 원료로 하여 콘크리트 구조물과의 친화력을 증대시킴과 동시에 친환경적이고, 분자량이 작아 콘크리트 구조물의 표면 침투가 용이하며, 콘크리트와 완전한 화학적 복합화를 이루어 콘크리트 구조물의 열화를 방지함으로써 콘크리트 구조물의 내구성을 향상시킬 수 있는 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재의 제조방법 및 그에 의해 제조된 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재에 관한 것이다.
일반적으로 콘크리트 구조물은 50 여년의 내구연한을 가진 것으로 알려져 있다. 그러나, 콘크리트 구조물에 대한 방수 성능의 결함으로 누수되는 경우에는 압축 강도, 동결융해 저항성, 화학적 침식에 대한 저항성 등이 저하되어 콘크리트 구조물의 수명이 단축되고, 건축물의 미관 손상과 생활공간으로서의 거주성도 크게 저하되어 경제적으로 큰 손실을 가져온다. 물리적, 화학적인 환경조건에 의한 열화 현상으로 콘크리트 구조물의 대대적인 보수나 재시공이 불가피하며, 이는 경제적으로 막대한 손실을 초래하고 있다.
오늘날, 무기물질로 건축된 현재의 많은 콘크리트 및 이를 이용한 다공성 콘크리트 구조물은 다양한 환경요소, 특히 염소성분 또는 수분에 의하여 내구성에 약해져 그의 사용 수명이 빠른 속도로 단축되고 있다.
상기 환경요소로는 자동차 배기 가스로 인한 산성비의 영향, 먼지 등의 오염물질의 부착이 있고, 또한 유기 합성 고분자계 도장재나 마감재는 콘크리트의 호흡을 방해하여 콘크리트 구조물을 노후화 시킬 뿐만 아니라, 자외선에 의한 황변현상, 쵸킹, 부풀어오름, 갈라짐, 탈락 등의 결함을 유발하여 철근 콘크리트 구조물을 조기에 부식시킨다.
특히, 해수나 동결방지용의 염분에 의하여 콘크리트 내부로 침투된 염소성분은 철근을 부식시키는 다른 원인으로 작용한다. 이외에도, 공기중의 수분 또는 콘크리트 사용시 투입되는 수분은 콘크리트 표면에 존재시, 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 초래한다.
이러한 콘크리트 구조물의 노후화에 따른 보수를 위하여 다양한 노력이 진행되어 왔으며, 대표적으로는 에폭시 또는 우레탄 등의 유기질 합성수지 또는 이러한 유기질 합성수지에 시멘트, 모래, 규사 등을 혼합하여 녹을 제거한 철근 표면에 바르거나, 또는 탈락된 부위에 채워 넣어 수밀하는 방법이 있다.
이외에도 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. 그러나 내수성이 가장 양호하다고 알려져 있는 상기 규산리튬이 아황산 가스 등과 같은 부식성 가스와 쉽게 반응하며, 무기질계 건자재를 보호하기는 하나, 알칼리성이 강하고, 아울러, 유기화합물질과의 친화성이 떨어지기 때문에 건자재의 수복 또는 보호를 위하여 발라지는 유기화합물을 주성분으로 하는 마감재의 탈락을 촉진시킨다.
또한, 다른 예로 대한민국특허 제2002-90434호에서는 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.
그러나, 종래의 표면침투성 코팅보호재는 건자재의 표면에 단순히 피막을 형성하기만 할 뿐, 건설재료와 어떠한 화학적 결합물을 형성하지 않고, 초기 발수효과가 불충분하거나, 또는 장기적인 지속성이 떨어지는 등의 결함이 있다.
따라서, 다공성 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재가 장기간 보호효과를 이루고, 표면처리된 표면 외층에 적절한 수분조건을 제공하기 위해서는 표면침투성 코팅보호재가 콘크리트 구조물 내부로 가능한 한 깊숙이 침투되어야 한다.
지금까지 국내외에서 일반적으로 이용되고 있는 표층 강화 및 코팅보호재는 알칼리계 실리케이트로 이루어져 있다. 이러한 알칼리계 실리케이트는 표면장력이 작더라도 콘크리트 주성분인 칼슘 이온과 빠르게 반응하여 칼슘 실리케이트를 형성한다. 이러한 칼슘 실리케이트는 불용성이면서 화학적으로 매우 안정된 산화물로 콘크리트의 표면을 보호해주나, 침투력이 수 mm에 불과하여 콘크리트 내부에 침투되지 못하는 문제점을 가지고 있어 콘크리트 구조물의 성능회복을 시키기에는 어려운 단점을 가지고 있다.
따라서, 콘크리트 구조물의 표면 침투력이 우수하고 안정된 표층 강화 및 보호 기능을 갖는 새로운 표층 강화 및 코팅보호재의 개발이 필요하다.
본 발명은 콘크리트의 구성성분과 유사한 무기질 재료를 원료로 하여 콘크리트 구조물과의 친화력을 증대시킴과 동시에 친환경적이고, 분자량이 작아 콘크리트 구조물의 표면 침투가 용이한 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재의 제조방법 및 그에 의해 제조된 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 콘크리트와 완전한 화학적 복합화를 이루어 콘크리트 구조물의 열화를 방지함으로써 콘크리트 구조물의 내구성을 향상시킬 수 있는 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재의 제조방법 및 그에 의해 제조된 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 콘크리트 구조물의 표면 침투력이 우수하고 안정된 표층 강화 및 보호 기능을 갖는 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재의 제조방법 및 그에 의해 제조된 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 콘크리트 구조물의 노후화현상을 근원적으로 치유하고, 내구성을 보다 향상시킬 수 있으며, 표면침투성 코팅보호재가 콘크리트 구조물의 내부 모세 공극 및 계면 사이에 미세 크랙 내로 깊이 침투하여 외부로부터 수분침입을 방지할 수 있는 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재의 제조방법 및 그에 의해 제조된 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재의 제조방법은 제1 액상을 제조하는 단계; 제2 액상을 제조하는 단계; 상기 제1 액상 및 제2 액상을 혼합하여 제3 액상을 제조하는 단계; 제4 액상을 제조하는 단계; 및 상기 제3 액상 및 제4 액상을 혼합하여 제5 액상을 제조하는 단계를 포함하되, 상기 제1 액상을 제조하는 단계는 물 70 내지 80 중량부, 유화안정제 1 내지 5 중량부, 유화제 0.5 내지 3 중량부 및 카보머 10 내지 20 중량부를 순서대로 혼합하여 형성하고, 상기 제2 액상을 제조하는 단계는 옥틸트리에톡시실란 80 내지 90 중량부, 불소실란 0.5 내지 2 중량부 및 유화제 0.5 내지 3 중량부를 순서대로 혼합하여 형성하며, 상기 제1 액상 및 제2 액상을 혼합하여 제3 액상을 제조하는 단계는 제1 액상 60 내지 70 중량부 및 제2 액상 30 내지 40 중량부의 비율로 혼합하여 제3 액상을 형성하고, 상기 제4 액상을 제조하는 단계는 물 10 내지 20 중량부, 메틸트리메톡시실란 80 내지 90 중량부 및 촉매 0.1 내지 0.5 중량부를 순서대로 혼합하여 형성하며, 상기 제3 액상 및 제4 액상을 혼합하여 제5 액상을 제조하는 단계는 상기 제3 액상 80 내지 90 중량부 및 제4 액상 5 내지 10 중량부의 비율로 혼합하여 제5 액상을 형성한다.
상기 제3 액상을 제조하는 단계는 상기 제1 액상 60 내지 70 중량부를 일정한 용기에 수용한 후 30 내지 40 중량부의 제2 액상을 드롭핑(dropping)하여 교반함으로써 제조될 수 있다.
상기 교반은 1500 rpm 내지 2000rpm의 범위에서 10분 내지 30분간 교반하며 수행될 수 있다.
상기 유화제는 비이온계, 음이온계, 불소계 및 실시콘계 중 어느 하나 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 촉매는 질산 또는 초산이 사용될 수 있다.
상기 제5 액상을 제조하는 단계는 상기 제3 액상 80 내지 90 중량부를 일정한 용기에 수용한 후 5 내지 10 중량부의 제4 액상을 드롭핑(dropping)하여 교반함으로써 제조될 수 있다.
상기 제5 액상은 트리에탄올아민 0.5 내지 2 중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 콘크리트 구조물은 콘크리트로 형성된 도로일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재의 제조방법은 물 75g, 유화안정제 3g, 유화제 2g 및 카보머 15g을 순서대로 혼합하여 제1 액상을 준비하고, 옥틸트리에톡시실란 85g, 불소실란 1g 및 불소계 유화제 2g을 사용하여 제2 액상을 제조하며, 상기 제1 액상 65g이 수용된 용기에 제2 액상 35g을 1800rpm에서 15분간 드롭핑(dropping)하며 교반 및 혼합함으로써 제3 액상을 제조하고, 물 15g, 메틸트리메톡시실란 85g 및 촉매로 질산과 초산 혼합용액 0.3g을 사용하여 제4 액상을 준비하며, 상기 제1 액상 및 제2 액상을 혼합하여 형성된 제3 액상 85g이 수용된 용기에 제4 액상 7g을 1800rpm에서 15분간 드롭핑(dropping)하며 트리에탄올아민 1g을 첨가하여 교반 및 혼합함으로써 제5 액상을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기한 제조방법 중 어느 하나의 방법에 의해 제조된 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재를 포함한다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재는 콘크리트의 구성성분과 유사한 무기질 재료를 원료로 하여 콘크리트 구조물과의 친화력을 증대시킴과 동시에 친환경적이고, 분자량이 작아 콘크리트 구조물의 표면 침투가 용이하다.
또한, 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재는 콘크리트와 완전한 화학적 복합화를 이루어 콘크리트 구조물의 열화를 방지함으로써 콘크리트 구조물의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재는 콘크리트 구조물의 표면 침투력이 우수하고 안정된 표층 강화 및 보호 기능을 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재는 콘크리트 구조물의 노후화현상을 근원적으로 치유하고, 내구성을 보다 향상시킬 수 있으며, 표면침투성 코팅보호재가 콘크리트 구조물의 내부 모세 공극 및 계면 사이에 미세 크랙 내로 깊이 침투하여 외부로부터 수분침입을 방지할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 실시예는, 구체적으로 언급되지 않은 다양한 효과를 제공할 수 있다는 것이 충분히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따라 제조된 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재를 보여주는 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재를 도포하기 위한 콘크리트 구조물의 샘플을 보여주는 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재를 콘크리트 구조물에 도포한 후 콘크리트 구조물의 표면 침투 깊이를 보여주는 사진이다.
도 5는 발명에 따른 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재를 콘크리트 구조물에 도포한 후 콘크리트 구조물의 표면에서의 발수력을 보여주는 사진이다.
도 2는 본 발명에 따라 제조된 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재를 보여주는 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재를 도포하기 위한 콘크리트 구조물의 샘플을 보여주는 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재를 콘크리트 구조물에 도포한 후 콘크리트 구조물의 표면 침투 깊이를 보여주는 사진이다.
도 5는 발명에 따른 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재를 콘크리트 구조물에 도포한 후 콘크리트 구조물의 표면에서의 발수력을 보여주는 사진이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재의 제조방법에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재는 도로와 같은 콘크리트 구조물에 사용될 수 있는 것으로, 콘크리트의 구성성분과 유사한 무기질 재료를 원료로 하여 콘크리트 구조물과의 친화력을 증대시킴과 동시에 친환경적이고, 분자량이 작아 콘크리트 구조물의 표면 침투가 용이하며, 콘크리트와 완전한 화학적 복합화를 이루어 콘크리트 구조물의 열화를 방지함으로써 콘크리트 구조물의 내구성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재의 제조방법은 제1 액상을 제조하는 단계(S100), 제2 액상을 제조하는 단계(S200), 제1 액상 및 제2 액상을 혼합하여 제3 액상을 제조하는 단계(S300), 제4 액상을 제조하는 단계(S400), 및 상기 제3 액상 및 제4 액상을 혼합하여 제5 액상을 제조하는 단계(S500)를 포함한다.
상기 제1 액상을 제조하는 단계(S100)는 하기에서 설명될 제2 액상과 혼합되는 제1 액상의 물질을 형성하는 단계로, 상기 제1 액상은 물, 유화안정제, 유화제 및 카보머를 포함한다.
상기 물은 용매로 작용하고, 본 발명에 따른 제1 액상을 제조하는 단계에서 상기 물은 70 내지 80 중량부가 포함될 수 있다.
상기 유화안정제는 유화형성과 형성된 유화의 안정화에 도움을 주는 성분으로 전기적 반발, 점도변경, 유화막에 필름 형성 등의 기전으로 에멀젼끼리 합체되는 것을 막아주거나 감소시켜 주기 위하여 사용된다. 본 발명에서 상기 유화안정제는 1 내지 5 중량부가 포함될 수 있는데, 상기 유화안정제가 1 중량부 미만 포함되거나 5 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 유화안정성이 떨어질 수 있다. 따라서, 본 발명에서 상기 유화안정제는 1 내지 5 중량부가 포함되는 것이 바람직하다.
상기 유화제는 유탁액 중에 분산되어 있는 입자에 보호막을 형성하고 유화를 도와서 안정화시키기 위하여 사용되며, 각종 계면활성제가 이용될 수 있다. 본 발명에서 상기 유화제는 비이온계, 음이온계 및 불소계 중 어느 하나 이상이 혼합되어 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 유화제는 0.5 내지 3 중량부가 포함될 수 있는데, 상기 유화제가 0.5 중량부 미만이면 유화가 이루어지지 않고, 3 중량부를 초과하면 제품의 성능이 저하되는 문제점이 발생한다. 따라서, 본 발명에서 상기 유화제는 0.5 내지 3 중량부가 포함되는 것이 바람직하다.
상기 카보머(카복시비닐폴리머; Carbomer)는 산성 고분자 화합물로 주로 아크릴산이 중합된 것으로, 점도증가를 위하여 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 카보머는 10 내지 20 중량부가 포함될 수 있는데, 상기 카보머가 10 중량부 미만이면 증점효과가 떨어지고, 20 중량부를 초과하면 점도 상승이 커지므로 작업성에 어려움이 있다. 따라서, 본 발명에서 상기 카보머는 10 내지 20 중량부 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 제1 액상을 제조하는 단계(S100)는 상기 제1 액상을 구성하는 물 70 내지 80 중량부, 유화안정제 1 내지 5 중량부, 유화제 0.5 내지 3 중량부 및 카보머 10 내지 20 중량부를 순서대로 혼합함으로써 형성될 수 있다.
상기 제2 액상을 제조하는 단계(S200)는 상기한 제1 액상과 혼합되는 제2 액상의 물질을 형성하는 단계로, 상기 제2 액상은 옥틸트리에톡시실란, 불소실란 및 유화제를 포함한다.
상기 옥틸트리에톡시실란은 수분이 표면장력이 작고 콘크리트 화합물과 직접적인 반응이 없어 콘크리트 구조물 내부 깊숙히 침투해 들어갈 수 있도록 하기 위하여 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 옥틸트리에톡시실란은 80 내지 90 중량부가 포함될 수 있는데, 상기 옥틸트리에톡시실란이 80 중량부 미만이면 콘크리트 구조물의 침투깊이 확보가 어려우며, 90 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 원가 상승의 문제점이 있다. 따라서, 본 발명에서 상기 옥틸트리에톡시실란은 80 내지 90 중량부 포함되는 것이 바람직하다.
상기 불소실란은 콘크리트 구조물 표면의 발수 성능 향상을 위하여 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 불소실란은 0.5 내지 2 중량부가 포함될 수 있는데, 상기 불소실란이 0.5 중량부 미만이면 콘크리트 구조물의 표면 발수 성능이 저하되는 문제점이 있고, 2 중량부를 초과하는 경우에는 원가가 상승하여 제조비용이 증가되는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명에서 상기 불소실란은 0.5 내지 2 중량부가 포함되는 것이 바람직하다.
상기 유화제는 유탁액 중에 분산되어 있는 입자에 보호막을 형성하고 유화를 도와서 안정화시키기 위하여 사용되며, 각종 계면활성제가 이용될 수 있다. 본 발명에서 상기 유화제는 비이온계, 음이온계, 불소계 및 실시콘계 중 어느 하나 이상이 혼합되어 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 유화제는 0.5 내지 3 중량부가 포함될 수 있는데, 상기 유화제가 0.5 중량부 미만이면 유화가 이루어지지 않고, 3 중량부를 초과하면 제품의 성능이 저하되는 문제점이 발생한다. 따라서, 본 발명에서 상기 유화제는 0.5 내지 3 중량부가 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 제2 액상을 제조하는 단계(S200)는 상기 제2 액상을 구성하는 옥틸트리에톡시실란 80 내지 90 중량부, 불소실란 0.5 내지 2 중량부 및 유화제 0.5 내지 3 중량부를 순서대로 혼합함으로써 형성될 수 있다.
상기 제3 액상을 제조하는 단계(S300)는 상기한 비율로 형성된 제1 액상과 제2 액상을 일정한 비율로 교반하여 혼합함으로써 제3 액상을 제조할 수 있다.
상기 제3 액상은 제1 액상 60 내지 70 중량부 및 제2 액상 30 내지 40 중량부의 혼합비율로 교반하여 형성될 수 있다. 본 발명에서 상기 제1 액상이 60 중량부 미만이면 유화안정성이 떨어지고, 70 중량부를 초과하면 제품 성능이 떨어져 제 기능을 수행하지 못하는 문제점이 발생한다. 또한, 상기 제2 액상이 30 중량부 미만이거나 40 중량부를 초과하는 경우에는 콘크리트 구조물의 표면 침투 깊이 확보가 어려우며 제품 성능이 떨어져 제 기능을 수행하지 못하는 문제점이 발생한다. 따라서, 본 발명에서 상기 제3 액상은 제1 액상 60 내지 70 중량부 및 제2 액상 30 내지 40 중량부의 혼합비율로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 제3 액상의 제조방법에서는 상기 제1 액상 60 내지 70 중량부를 일정한 용기에 수용한 후 30 내지 40 중량부의 제2 액상을 천천히 드롭핑(dropping)하여 교반함으로써 제조될 수 있다. 상기 교반은 1500 rpm 내지 2000rpm의 범위에서 10분 내지 30분간 고속 교반하며 수행될 수 있다.
상기 제4 액상을 제조하는 단계(S400)는 메틸트리메톡시실란(MTMS(methyltrimethoxysilane))을 사용하여 물과 산성 pH에서 졸겔 반응을 통해 가수분해 및 축합반응을 통해 실란올을 제조하기 위해 수행될 수 있다. 본 발명에서 상기 제4 액상은 물, 메틸트리메톡시실란 및 촉매가 사용될 수 있다.
상기 물은 용매로 작용하고, 본 발명에 따른 제4 액상을 제조하는 단계에서 상기 물은 10 내지 20 중량부가 포함될 수 있다.
상기 메틸트리메톡시실란은 내구 성능이 저하된 콘크리트의 성능을 회복시키면서 방수는 물론 콘크리트 내부 및 외부를 보호해 줄 수 있으며, 기존의 콘크리트 구조물이 염해 또는 중성화 등의 성능저하 요인에 의해 철근의 부식 및 피복콘크리트의 균열 및 탈락 등이 발생하는 것을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 상기 메틸트리메톡시실란은 콘크리트 구조물의 내구성이 저하된 경우 부식된 철근의 방청처리와 함께 콘크리트의 pH를 향상시키거나 콘크리트 구조물의 내부에 침입한 염분을 고정화시켜 보수 이후의 중성화 또는 염해에 의한 철근의 이차부식을 억제하고 콘크리트의 강도 및 수밀성 등의 향상을 통하여 성능이 저하된 콘크리트의 내구성능을 향상시키게 하기 위하여 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 메틸트리메톡시실란은 80 내지 90 중량부가 포함될 수 있다.
상기 촉매는 반응을 촉진시키기 위하여 사용될 수 있다. 상기 촉매는 질산, 초산 등 산성타입의 촉매가 사용될 수 있는데, 본 발명에서 상기 촉매는 질산 또는 초산이 사용될 수 있고, 0.1 내지 0.5 중량부가 포함될 수 있다. 상기 촉매의 양이 0.1 중량부 미만인 경우에는 반응성 향상 효과가 미비하고, 0.5 중량부를 초과하는 경우에는 액안정성이 떨어지는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명에서 상기 촉매는 0.1 내지 0.5 중량부가 포함되는 것이 바람직하다.
상기 제5 액상을 제조하는 단계(S500)는 상기한 비율로 제조된 제3 액상과 제4 액상을 일정한 비율로 교반하여 혼합함으로써 제5 액상을 제조할 수 있다.
상기 제5 액상은 제3 액상 80 내지 90 중량부 및 제4 액상 5 내지 10 중량부의 혼합비율로 교반하여 형성될 수 있다. 본 발명에서는 제4 액상의 실란올 그룹이 제2 액상의 옥틸트리에톡시실란과 가교반응하여 좀더 견고하게 코팅층을 형성하고 치밀하게 제조할 수 있다. 본 발명에서 상기 제4 액상이 5 중량부 미만이면 가교반응이 잘 이루어지지 않고, 10 중량부를 초과하면 반응이 너무 빨리 진행되므로 저장 안정성이 떨어지는 문제점이 발생하게 된다. 따라서, 본 발명에서 상기 제5 액상은 제3 액상 80 내지 90 중량부 및 제4 액상 5 내지 10 중량부의 혼합비율로 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제5 액상은 트리에탄올아민(triethanolamine; TEA) 0.5 내지 2 중량부를 더 포함할 수 있다. 상기 트리에탄올아민은 상기 카보머와 반응하여 점도를 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 제5 액상의 제조방법에서는 상기 제3 액상 80 내지 90 중량부를 일정한 용기에 수용한 후 5 내지 10 중량부의 제4 액상을 천천히 드롭핑(dropping)하여 교반함으로써 제조될 수 있다. 상기 교반은 1500 rpm 내지 2000rpm의 범위에서 10분 내지 30분간 고속 교반하며 수행될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재의 제조방법에 대한 실시예를 더욱 상세히 설명한다.
< 실시예 >
먼저, 물 75g, 유화안정제 3g, 유화제 2g 및 카보머 15g을 순서대로 혼합하여 제1 액상을 준비하였다. 다음으로, 옥틸트리에톡시실란 85g, 불소실란 1g 및 불소계 유화제 2g을 사용하여 제2 액상을 제조하였다.
그 다음으로, 상기한 방법으로 준비된 제1 액상 65g이 수용된 용기에 제2 액상 35g을 1800rpm에서 15분간 천천히 드롭핑(dropping)하며 교반 및 혼합함으로써 제3 액상을 제조하였다.
이어서, 물 15g, 메틸트리메톡시실란 85g 및 촉매로 질산과 초산 혼합용액 0.3g을 사용하여 제4 액상을 준비하였다.
그리고, 제1 액상 및 제2 액상을 혼합하여 형성된 제3 액상 85g이 수용된 용기에 제4 액상 7g을 1800rpm에서 15분간 천천히 드롭핑(dropping)하며 교반 및 혼합함으로써 도 2에 나타낸 바와 같은 제5 액상을 제조하였다. 이때, 트리에탄올아민 1g을 첨가하여 카보머와 반응하여 점도가 상승되게 하였다.
상기와 같이 제조된 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재의 품질을 평가하기 위하여 도 3에 나타낸 바와 같은 콘크리트 구조물의 표면에 상기와 같이 제조된 제5 액상을 도포한 후 물성을 평가하였다.
먼저, 콘크리트 구조물의 침투 깊이를 측정한 결과, 도 4에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재는 콘크리트 구조물의 표면으로부터 5mm 이상의 침투부를 형성하는 것을 확인하였다.
또한, 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재를 콘크리트 구조물에 도포한 후 상기 콘크리트 구조물의 표면에서의 물방울 형태를 관찰한 결과, 도 5에 나타낸 바와 같이 발수력이 부여되는 것을 확인하였다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
Claims (10)
- 제1 액상을 제조하는 단계;
제2 액상을 제조하는 단계;
상기 제1 액상 및 제2 액상을 혼합하여 제3 액상을 제조하는 단계;
제4 액상을 제조하는 단계; 및
상기 제3 액상 및 제4 액상을 혼합하여 제5 액상을 제조하는 단계를 포함하되,
상기 제1 액상을 제조하는 단계는 물 70 내지 80 중량부, 유화안정제 1 내지 5 중량부, 유화제 0.5 내지 3 중량부 및 카보머 10 내지 20 중량부를 순서대로 혼합하여 형성하고,
상기 제2 액상을 제조하는 단계는 옥틸트리에톡시실란 80 내지 90 중량부, 불소실란 0.5 내지 2 중량부 및 유화제 0.5 내지 3 중량부를 순서대로 혼합하여 형성하며,
상기 제1 액상 및 제2 액상을 혼합하여 제3 액상을 제조하는 단계는 제1 액상 60 내지 70 중량부 및 제2 액상 30 내지 40 중량부의 비율로 혼합하여 제3 액상을 형성하고,
상기 제4 액상을 제조하는 단계는 물 10 내지 20 중량부, 메틸트리메톡시실란 80 내지 90 중량부 및 촉매 0.1 내지 0.5 중량부를 순서대로 혼합하여 형성하며,
상기 제3 액상 및 제4 액상을 혼합하여 제5 액상을 제조하는 단계는 상기 제3 액상 80 내지 90 중량부 및 제4 액상 5 내지 10 중량부의 비율로 혼합하여 제5 액상을 형성하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 제3 액상을 제조하는 단계는 상기 제1 액상 60 내지 70 중량부를 일정한 용기에 수용한 후 30 내지 40 중량부의 제2 액상을 드롭핑(dropping)하여 교반함으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재의 제조방법.
- 제 2항에 있어서,
상기 교반은 1500 rpm 내지 2000rpm의 범위에서 10분 내지 30분간 교반하며 수행되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 제5 액상을 제조하는 단계는 상기 제3 액상 80 내지 90 중량부를 일정한 용기에 수용한 후 5 내지 10 중량부의 제4 액상을 드롭핑(dropping)하여 교반함으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재의 제조방법.
- 제 4항에 있어서,
상기 제5 액상은 트리에탄올아민 0.5 내지 2 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 유화제는 비이온계, 음이온계 및 불소계 중 어느 하나 이상이 혼합되어 사용되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 촉매는 질산 또는 초산이 사용되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 콘크리트 구조물은 콘크리트로 형성된 도로인 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재의 제조방법.
- 물 75g, 유화안정제 3g, 유화제 2g 및 카보머 15g을 순서대로 혼합하여 제1 액상을 준비하고,
옥틸트리에톡시실란 85g, 불소실란 1g 및 불소계 유화제 2g을 사용하여 제2 액상을 제조하며,
상기 제1 액상 65g이 수용된 용기에 제2 액상 35g을 1800rpm에서 15분간 드롭핑(dropping)하며 교반 및 혼합함으로써 제3 액상을 제조하고,
물 15g, 메틸트리메톡시실란 85g 및 촉매로 질산과 초산 혼합용액 0.3g을 사용하여 제4 액상을 준비하며,
상기 제1 액상 및 제2 액상을 혼합하여 형성된 제3 액상 85g이 수용된 용기에 제4 액상 7g을 1800rpm에서 15분간 드롭핑(dropping)하며 트리에탄올아민 1g을 첨가하여 교반 및 혼합함으로써 제5 액상을 제조하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재의 제조방법.
- 제 1항 내지 제 8항 중 어느 하나의 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 표면침투성 코팅보호재.
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