KR101692934B1

KR101692934B1 - 개량형 친환경 유무기융합 도료 및 이를 이용한 구조물 보호공법

Info

Publication number: KR101692934B1
Application number: KR1020160044890A
Authority: KR
Inventors: 윤병권
Original assignee: (주)노블씨엔티
Priority date: 2016-04-12
Filing date: 2016-04-12
Publication date: 2017-01-04

Abstract

본 발명은 도료를 이용한 콘크리트 구조물 또는 강구조물의 보호 기술에 관한 것으로, 염화물이나 황산염 등의 유해이온 고정화 성능을 부가하여 내마모성, 내부식성, 부착강도 등을 새로운 친환경 유무기융합 도료와 이 도료를 바람직하게 이용한 구조물 보혹공법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 친환경 유무기융합 도료는, 비스페놀A융합수지 및 이온 고정화제를 포함하는 주제와 경화제로 구성되되, 비스페놀A융합수지는 에폭시 당량이 500~1000인 비스페놀A 1중량부에 대하여 ECH(epichlorohydrine) 5~40중량부가 혼합된 에폭시 수지 1중량부에 대하여, n-octyltriethoxysilicate 1~25중량부, 커플링제(coupling agent) 0.5~5중량부, 핵분산제를 0.5~10중량부를 포함함으로써, 비스페놀A의 작용기 중 일부분 또는 전체가 n-octyltriethoxysilicate와 공유결합되어 침투반응형 작용기를 가지게 되는 것이며, 이온 고정화제는 칼슘알루미네이트 수화물 15~40중량%, 토버모라이트 25~50중량%, 수활석 30~60중량% 조성되어 분쇄기에서 분쇄 혼합된 것임을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 구조물 보호공법은, 친환경 유무기융합 도료를 콘크리트 구조물과 강구조물을 포함하는 각종 구조물에 도포하는 것을 특징으로 한다.

Description

개량형 친환경 유무기융합 도료 및 이를 이용한 구조물 보호공법{The Improved Organic-Inorgarnic Hybrid Paint and Protecting Method of Structure Using the Paint}

본 발명은 도료를 이용한 콘크리트 구조물 또는 강구조물의 보호 기술에 관한 것으로, 염화물이나 황산염 등의 유해이온 고정화 성능을 부가하여 내마모성, 내부식성, 부착강도 등을 향상시킨 개량형 친환경 유무기융합 도료와 이 도료를 바람직하게 이용한 구조물 보호공법에 관한 것이다.

콘크리트구조물은 양생과정에나 장기적으로 외부에 노출 시 미세 균열이 발생하게 되고, 이러한 균열부위를 통해 수분이나 공기가 침투되면서 부식과 열화가 발생하게 된다. 특히 해안구조물의 경우에는 해수에 함유되어 있은 염분과 기타 화학성분이 콘크리트구조물의 부식에 큰 영향을 미치게 되어 심한 부식이 진행된다. 강교와 같은 강구조물의 경우에도 산화방지를 위한 표면도포처리를 하더라도 외부환경에 장기 노출 시 쉽게 부식이 발생하게 되며 이로 인해 구조물의 내구성 저하를 가져올 수 있다.

콘크리트구조물이나 강구조물의 부식방지와 보호를 위해 다양한 특성의 도료를 도포한다. 이러한 도료는 크게 유성도료, 수성도료로 구분할 수 있는데, 아래 [표 1]은 콘크리트구조물과 강구조물의 부식방지를 위해 통상 적용되는 유성도료와 수성도료에 대한 특성을 비교하였다.

유성도료와 수성도료

구분	유성도료	수성도료
종류	아크릴계, 비닐에스테르계, 불소수지계, 에폭시계	무기질계, 에폭시계
장점	- 기재면(콘크리트, 강교)에 대한 부착 성능우수 - 도료 고유의 수중내구성 우수 - 에폭시계, 비닐에스테르계도료는 도료자체의 연성이 있어 물리적 충격 안정성 우수 - 불소수지계는 발수성능 우수	- 기재면에 대한 부착성능 우수 - 도료 고유의 물리적특성 및 수중내구성 우수 - 무기질계 도료는 강도, 내구성 및 열적변형에 대한 안정성 우수
단점	<아크릴계, 비닐에스테르계, 에폭시계 도료> - 기재면과의 열적특성이 상이하여 콘크리트의 건조수축 및 강교의 휨이나 고온노출시에 도막 박리 현상 발생 - 도포면 핀홀발생 시 수분의 의한 도막 박리 <불소수지계 도료> - 침투성능이 낮아 표면파손 시 수분 쉽게 침투하여 부식 발생	<에폭시계 도료> - 기재면과 열적특성이 상이해 기재면 변형시에 도막 박리 현상 - 수중 침지 시 핀홀발생에 의한 파손 및 수분에 의한 도포면 연화로 쉽게 손상 <무기질계 도료> - 연성특성이 낮아 콘크리트의 미세균열 발생 시 도포면이 쉽게 손상

한편 종래 콘크리트구조물 보호공법에는 대표적으로 특허 제10-0959415호가 있는데, 이 특허는 프라이머를 도포한 후 도료를 수차례 반복하여 도포하는 방법으로 진행하기 때문에 작업공정이 번거롭다.

또한 강구조물 보호공법의 경우에는 표면처리한 다음에, 방청프라이머 도포 양생, 중방식도료 도포, 표면보호제 도포하는 일련의 과정으로 처리하거나(특허 10-1170794호), 또는 프라이머 도포 경화, 방식도료 도포 열경화하는 과정으로 처리하거나(특허 제10-1007507호), 또는 방청도료 도포 양생, 중방식도료 도포, 표면보호제 도포하는 과정으로 처리하거나(특허 10-1371224호), 또는 프라이머 도포, 보호수지층(방식도료역할) 도료, 보호수지층 도포하는 과정으로 처리한다(특허 제10-0918616호). 그런데 이들 종래 기술들은 프라이머를 도포한 후 여러차례의 도포과정을 진행하거나 도료의 열경화 과정을 진행해야 하는 등 작업상 번거로움이 있다. 이와 같은 문제를 개선하고자 특허 제10-1404180호가 개발되어 특허받은 바 있다. 특허 제10-1404180호는 비스페놀A의 작용기 중 일부분 또는 전체가 noctyltriethoxysilicate와 공유결합된 비스페놀A융합수지를 포함하는 친환경 유무기융합 도료 및 이를 이용한 구조물 보호공법에 관한 것이다.

본 발명은 특허 제10-1404180호에 따른 비스페놀A융합수지를 포함하는 친환경 유무기융합 도료의 전반적인 성능을 더욱 개선하고자 개발된 것으로서, 염화물이나 황산염 등의 유해이온 고정화 성능을 부가하여 내마모성, 내부식성, 부착강도 등을 향상시킨 개량형 친환경 유무기융합 도료와 이 도료를 바람직하게 이용한 구조물 보호공법을 제공하는데 기술적 과제가 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 비스페놀A융합수지 및 이온 고정화제를 포함하는 주제와 경화제로 구성되되, 비스페놀A융합수지는 에폭시 당량이 500~1000인 비스페놀A 1중량부에 대하여 ECH(epichlorohydrine) 5~40중량부가 혼합된 에폭시 수지 1중량부에 대하여, n-octyltriethoxysilicate 1~25중량부, 커플링제(coupling agent) 0.5~5중량부, 핵분산제를 0.5~10중량부를 포함함으로써, 비스페놀A의 작용기 중 일부분 또는 전체가 n-octyltriethoxysilicate와 공유결합되어 침투반응형 작용기를 가지게 되는 것이며, 이온 고정화제는 칼슘알루미네이트 수화물 15~40중량%, 토버모라이트 25~50중량%, 수활석 30~60중량% 조성되어 분쇄기에서 분쇄 혼합된 것임을 특징으로 하는 개량형 친환경 유무기융합 도료를 제공한다. 이와 같은 친환경 유무기융합 도료는, 비스페놀A융합수지 15~70중량부, 이온 고정화제 0.5~10중량부, 에어로실 5~10중량부, 비반응성 희석제 3~10중량부, 안료 5~10중량부, 필러 3~10중량부, 칙소제 1~5중량부, 습윤제 0.3~3중량부를 포함하는 주제; DETA(Diethylene triamine) 5~15중량부, n-AEP(normal-aminoethyl piperazine) 5~10중량부, 경화촉진제 2~5중량부, 희석제 1.5~5중량부, 소포제 0.1~1중량부, 분산제 0.1~1중량부를 포함하는 경화제;를 포함하여 바람직하게 조성될 수 있다.

나아가, 본 발명은 상기와 같은 친환경 유무기융합 도료의 바람직한 이용방법으로, 친환경 유무기융합 도료를 콘크리트 구조물과 강구조물을 포함하는 각종 구조물에 도포하는 것을 특징으로 하는 구조물 보호공법을 제공한다.

본 발명에 따른 도료는 유무기 융합구조를 가지는 비스페놀A융합수지를 포함하고 있어 유기도료의 기재면과 열팽창특성 차이에 의한 부착성능 저하문제를 해결하면서 무기도료의 기재면 균열 시 도막 파손을 억제할 수 있으며, 동시에 이온 고정화제를 포함하고 있어 이온 고정화 효과로 유해성분이나 이산화탄소, 수분 등의 침투를 효과적으로 방지할 수 있다. 실제 시험을 통해 본 발명에 따른 도료는 내마모성, 내부식성, 부착강도 등이 향상된 효과를 확인할 수 있었다. 이에 따라 일반건축물, 해안공업지역 콘크리트구조물, 상하수도 정하수 시설물, 공업단지지역 내부식성 요구 철구조물, 강교의 주요부위 및 수중 강재 부위, 오폐수 및 용수 이송용도의 철재관이나 콘크리트 관로 등 각종 구조물의 보수, 보호에 유리하게 적용할 수 있을 것으로 기대된다. 특히 본 발명에 따른 도료를 콘크리트구조물에 적용한다면 도료의 미세기공침투로 인해 수중의 이온이나 공기 중의 부식영향을 주는 이온, 기체 등의 침투를 효과적으로 방지할 수 있고, 강구조물에 적용한다면 우수한 발수성능과 도막형성으로 인해 부식을 효과적으로 차단(방청기능)할 수 있기 때문에 외부보호제 도포 등 별도의 조치를 취하지 않아도 되어 간단한 작업진행으로 작업성을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 구조물 보호용 도료 배합에서 비스페놀A의 작용기 중 일부분 또는 전체를 n-octyltriethoxysilicate와 공유결합구조를 가지는 비스페놀A융합수지와 함께 칼슘알루미네이트 수화물, 토버모라이트, 수활석을 분쇄기에서 분쇄 혼합한 이온 고정화제를 혼입한다는데 특징이 있다.

본 발명에서 비스페놀A융합수지는 silicate 무기계 반응기에 의하여 기재면(콘크리트, 철재)에 침투, 부착함으로써 무기계-무기계 결합을 이루어 결합력이 향상된다. 이러한 비스페놀A융합수지는 에폭시 수지 1중량부에 대하여 n-octyltriethoxysilicate 1~25 중량부, 커플링제(coupling agent) 0.5~5중량부, 핵분산제(seed dispersing agent)를 0.5~10중량부를 포함하도록 조성하여 제조한다. 제조공정을 살펴보면, 먼저 비스페놀A와 ECH(epichlorohydrine)를 혼합하고, 여기에 NaOH를 더 혼합한 후 20~100℃ 조건을 유지하여 1차적으로 에폭시 수지를 제조한다. 위 온도범위에서 벗어날 경우 제조반응이 너무 늦어지거나 빨라져 에폭시 수지 제조에 어려움이 있다. 이어 제조된 에폭시 수지에 n-octyltriethoxysilicate, 커플링제, 핵분산제를 첨가한 후 24시간 이상 교반하며, 이로써 비스페놀A융합수지가 제조된다.

비스페놀A융합수지 제조에서 에폭시 수지는 에폭시 당량이 500~1000인 비스페놀A 1중량부에 대하여 ECH(epichlorohydrine) 5~40중량부를 혼합하여 마련한다. 여기서 ECH가 5중량부 미만이면 미반응된 비스페놀A가 잔존하고, 40중량부 초과하면 ECH 미반응물이 잔존한다. 에폭시 수지는 비스페놀A와 ECH가 혼합된 제1화합물 1중량부에서 대하여 NaOH 0.1~5중량부를 더 첨가하여 마련할 수 있는데, NaOH의 첨가로 에폭시 제조반응을 향상시킬 수 있다. 여기서 NaOH가 0.1중량부 미만이면 에폭시 제조반응이 완전하지 않고, 5중량부 초과하면 강알칼리로 인해 수지의 경화가 나타난다. n-octyltriethoxysilicate는 비스페놀A에 silicate 무기계 반응기를 부여하는 재료가 된다. n-octyltriethoxysilicate가 1중량부 미만이면 비스페놀A와의 반응이 부족해 반응성이 낮아지고 25중량부 초과하면 과량으로 인해 층분리가 나타난다. 커플링제는 n-aminopropyltriethoxysilane이면 바람직하다. 커플링제가 0.5중량부 미만이면 결합반응이 완전하지 않고, 5중량부 초과하면 미반응물 잔존으로 인해 층분리가 발생한다. 핵분산제는 KOH, NaOH 중 하나 이상 선택하면 적당하다. 핵분산제가 0.5중량부 미만이면 분산효과 부족하고 10중량부 초과하면 급격한 핵형성으로 결정물이 석출될 우려가 있다.

본 발명에서 이온 고정화제는 칼슘알루미네이트 수화물과 토버모라이트의 미세구조가 1.1Å내지 1.6Å의 층간 간격을 가지는 판상 구조체이므로 그 층간 사이에 Cl^-와 SO₄ ^2- 등의 음이온이 흡착하게 되면서 특히 칼슘알루미네이트 수화물과는 이온결합을 함으로써 영구적으로 이온 고정화를 하게 되는 것으로 추정되는데, 층간 구조에 의해 음이온 흡착이 유도되고 이어 흡착 그리고 이온결합에 의해 이온 고정화가 이루어지는 것으로 본다. 이온 고정화제에서 수활석은 Cl^-와 SO₄ ^2-의 결합을 촉진하는 역할을 하는 것으로 추정되며, 또한 칼슘알루미네이트 수화물은 콘크리트 경화체 내의 모세관 공극을 막아 물의 이동을 억제함으로써 침투성을 떨어뜨려 결국 수밀성을 증대시킬 수 있을 것으로 본다.

이온 고정화제에서 칼슘알루미네이트 수화물은 알루미네이트 클링커(3CaO·Al₂O₃) 분체를 충분한 물과 20~80℃의 수온에서 완전 수화시켜 얻은 수화생성물을 원심분리공정과 분무건조공정을 통해 분말화하여 제조한다. 토버모라이트는 산화칼슘과 실리케이트 광물을 원료로 하여 CaO/SiO₂의 몰비(molar ratio)가 1.3~1.6이 되도록 배합한 후, 약 10기압, 약 180℃의 조건에서 수열합성공정을 통해 섬유상 구조를 가지도록 제조한다. 수활석은 수산화마그네슘이 주요 구성성분으로 이루어진 광물인데, 본 발명에서는 수산화마그네슘 함량을 90~97중량% 포함하면서 수산화알루미늄(Al(OH)₃) 함량을 3~10중량% 포함하는 것이 바람직하다. 여기서 수산화마그네슘을 90~97중량% 포함하는 것은 알칼리나 칼슘 등의 이물질의 함량을 제한하기 위함이고, 수산화알루미늄(Al(OH)₃) 함량을 3~10중량% 포함하는 것은 흡착 응집 효과를 부가하기 위함이다.

이온 고정화제는 칼슘알루미네이트 수화물 15~40중량%(바람직하게는 20~28중량%), 토버모라이트 25~50중량%(바람직하게는 35~40중량%), 수활석 30~60중량%(바람직하게는 35~45중량%)를 포함하여 조성되는데, 이러한 조성범위는 유해이온과의 결합 속도 등 충분한 결합효과와 모르타르의 물성 등을 고려한 결과이다. 이와 같은 이온 고정화제 조성물은 분말도(Blaine)가 1,200~4,000㎠/g가 되도록 혼합분쇄 또는 원료별 분쇄하여 혼합하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 2,000~3,500㎠/g 블레인(Blaine) 범위이다. 분말도가 1,200㎠/g 미만이면 흡착성능이 현저히 떨어지고, 4,000㎠/g 초과하면 초기 시멘트 혼합물의 성능에 지대한 영향을 미친다.

본 발명에 따른 친환경 유무기융합 도료에서 전술한 비스페놀A융합수지와 이온 고정화제는 친환경 유무기융합 도료의 주제로 사용한다. 이 경우 비스페놀A융합수지 15~70중량부, 이온 고정화제 0.5~10중량부, 에어로실 5~10중량부, 비반응성희석제 3~10중량부, 안료 5~10중량부, 필러 3~10중량부, 칙소제 1~5중량부, 습윤제 0.3~3중량부를 포함하도록 주제로 조성한다. 경화제는 DETA(Diethylene triamine) 5~15중량부, n-AEP(normal-aminoethyl piperazine) 5~10중량부, 경화촉진제 2~5중량부, 희석제 1.5~5중량부, 소포제 0.1~1중량부, 분산제 0.1~1중량부를 포함하도록 경화제로 조성한다.

주제에서 비스페놀A융합수지는 15중량부 미만이면 경화제와 반응하기 위한 주제함량이 부족하고, 70중량부 초과하면 과량으로 인해 미반응물이 잔존한다. 이온 고정화제는 0.5중량부 미만이면 이온 고정화효과 발현이 어렵고, 10중량부 초과하면 강도저하가 우려되고 경제성도 떨어진다. 에어로실은 도료의 일정 점성 확보를 위한 재료이며, 5중량부 미만이면 도료의 점성이 낮아지고, 10중량부 초과하면 점성이 너무 높아 도막형성이 부족하게 된다. 비반응성희석제는 dioctyl phthalate가 적당한데, 3중량부 미만이면 도료의 흐름성이 떨어지고 10중량부 초과하면 도막형성 후 도막의 경도가 낮아진다. 안료는 색상발현과 더불어 필러로서 역할을 하는데 TiO₂ 등 백색안료가 적당하며, 5중량부 미만이면 색상발현 내지 필러로서의 효과 구현이 부족하고 10중량부 초과하면 입자간 엉김현상으로 도막이 불량하게 된다. 필러 또한 3중량부 미만 내지 10중량부 초과할 경우 필러 효과 부족과 입자간 엉김현상이 나타난다. 칙소제는 도료의 일정 점성 확보를 위한 재료가 되는데 아크릴코폴리머 칙소제가 적당하며, 1중량부 미만이면 도료의 점성저하 효과가 낮아 작업성이 저하되고 5중량부 초과하면 오히려 점성이 너무 낮아져 도막형성 효과가 떨어진다. 습윤제는 0.3중량부 미만일 경우 도막의 부착특성이 떨어지고 3중량부 초과하면 필러의 분리현상을 일으킨다.

경화제에서 DETA는 5중량부 미만이면 도료의 경화특성이 떨어지고, 15중량부 초과하면 경화가 너무 빨라 도포작업이 어려워진다. n-AEP 또한 5중량부 미만 내지 10중량부 초과 시에 DETA와 유사한 특성을 나타낸다. 경화촉진제는 이미다졸계가 적당한데, 2중량부 미만일 경우 도료 도포 후 경화가 늦어져 흐름현상이 나타나고 5중량부 초과하면 초기 경화시간이 짧아 작업성이 떨어진다. 희석제는 glycidyl methacrylate를 채택하면 적당하며, 1.5중량부 미만 시 점성이 높아 혼합성이 떨어지고 5중량부 초과 시 경화시간 지연 발생한다. 소포제는 0.1중량부 미만이면 소포효과가 떨어지고 1중량부 초과하면 도포도막 건조 시 표면에 소포제성분이 잔존한다. 분산제는 0.1중량부 미만이면 분산효과가 떨어지고 1중량부 초과하면 도료 건조 시에 표면에 분산제가 잔존하게 된다.

위와 같은 친환경 유무기융합 도료는 콘크리트 구조물과 강구조물을 포함하는 각종 구조물에 도포하는 것으로 구조물 보호공법을 실현할 수 있다. 즉, 일반건축물 보수 및 해안공업지역 콘크리트 구조물의 보수, 상하수도 정하수 시설물, 공업단지지역 내부식성 요구 철구조물, 강교의 주요부위 및 수중 강제 부위, 오폐수 및 용수 이송용도의 철재관 또는 콘크리트 관로 등에 적용이 가능한 것이다.

본 발명의 친환경 유무기융합 도료는 주제로 사용하는 비스페놀A융합수지와 이온 고정화제에 의해 우수한 침투, 부착성능을 가지므로, 도포 도막 형성시 하도와 상도만을 도포하는 것으로 충분하며, 이로써 전반적인 작업공정을 간소화할 수 있다. 콘크리트구조물의 경우에는 프라이머를 도포한 후 본 발명의 친환경 유무기융합 도료를 도포하는 것으로 보호공법을 완료할 수 있는데, 도료의 미세기공침투로 인해 수중의 이온이나 공기 중의 부식영향을 주는 이온, 기체 등의 침투를 효과적으로 방지할 수 있기 때문에 도료의 도포회수를 늘이거나 추가적인 표면보호제를 도포하지 않아도 효과적으로 콘크리트구조물에 보호효과를 줄 수 있으며, 이로써 본 발명에 따르면 종래기술에 비해 작업공정을 간소화할 수 있다.

또한 강구조물의 경우에는 표면처리하여 세척한 후 프라이머를 도포하고 본 발명의 친환경 유무기융합 도료를 도포하여 양생하는 것으로 보호공법을 완료할 수 있는데, 도료의 우수한 발수성능과 도막형성으로 인해 부식을 효과적으로 차단(방청기능)할 수 있기 때문에 보호제 도포 등 별도의 조치를 취하지 않아도 되어 간소한 작업진행으로 작업성을 향상시킬 수 있다.

이하에서는 실시예에 의거하여 본 발명을 상세히 살펴본다. 다만, 아래의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 이로써 한정되는 것은 아니다.

[실시예] 친환경 유무기융합도료

1. 이온 고정화제

이온 고정화제는 칼슘알루미네이트 수화물, 토버모라이트, 수활석을 [표 2]과 같은 재료와 조성으로 준비하여 분말도 3,300이 되도록 혼합 분쇄하여 제조하였다.

이온 고정화제

구성	조성(중량%)	주요 성분	특 징	비 고
칼슘알루미네이트 수화물	25	3CaO· Al₂O₃· 6H₂O	50℃양생, 분무건조 2,500 Blaine	-
토버모라이트	45	CaO·1.4SiO₂·xH₂O	수열합성, 2,150 Blaine	-
수활석	30	95% Mg(OH)₂, Al(OH)₃	2,200 Blaine	C사 제품
합계	100	-	-	-

2. 친환경 유무기융합도료 제조

먼저 비스페놀A:ECH=1:14중량부 혼합 후 혼합액상 대비 NaOH를 1.3중량부 첨가 후 50~60℃ 조건에서 1차반응물을 제조한다. 이어 1차반응물 대비 n-octyltriethoxysilicate 17중량부, n-aminopropyltriethoxysilane 1.1중량부, KOH 2.0중량부 첨가 후 24시간 이상 교반하여 비스페놀A융합수지를 제조하였다.

이어 상기와 같이 제조한 비스페놀A융합수지를 이용하여, 아래 [표 3]과 같은 조성으로 친환경 유무기융합도료를 제조하였다.

친환경 유무기융합도료 조성

구분	구성성분	비교예1	비교예2	실시예1	실시예2
주제	이온고정화제	-	-	1	3
	비스페놀A융합수지	50	53	50	53
	에어로실	5	7	5	7
	비반응성희석제	7	5	7	5
	백색안료(TiO₂)	5	7	5	7
	필러(탄산칼슘)	5	5	4	2
	아크릴코폴리머 칙소제	3	3	3	3
	습윤제	1	0.8	1	0.8
경화제	DETA	10	9	10	9
	n-AEP	8	4	8	4
	이미다졸계 경화촉진제	2	2	2	2
	희석제	3	3	3	3
	소포제	0.6	0.7	0.6	0.7
	분산제	0.4	0.5	0.4	0.5
계		100	100	100	100

3. 친환경 유무기융합 도료 특성

상기 제조예에 따른 친환경 유무기융합 도료의 특성을 확인하였으며, 그 특성 확인 결과는 아래 [표 4]와 같다. 친환경 유무기융합 도료는 1차로 하도를 도포한 후에 2차로 상도를 도포하여 기건에서 건조하는 방식으로 도막을 형성하였다.

친환경 유무기융합 도료의 특성

특성		비교예1	비교예2	실시예1	실시예2	비고
가사시간(25℃,hr)		1~1.5	1~1.5	1~1.5	1~1.5	-
내마모성(mg)		150	155	158	160	KS M 5333
부식발생소요시간(주)		43	45	65	80	ASTM C 867
내염수성 시험		이상무	이상무	이상무	이상무	KS F 4936 (NaCl 3% 용액에 7일간 침지 후 박리, 변형유무 확인)
내산성	10%H₂SO₄	이상무	이상무	이상무	이상무	(용액 7일간 침지 후 박리, 변형유무 확인)
내산성	50%H₂SO₄	이상무	이상무	이상무	이상무	(용액 7일간 침지 후 박리, 변형유무 확인)
내알칼리성		이상무	이상무	이상무	이상무	(NaOH 5% 용액에 7일간 침지 후 박리, 변형유무 확인)
부착강도 (kgf/㎠)	콘크리트면	28.9	27.5	27.8	29.8	-
	스테인레스강	92	87	93	97	-
	용융아연도금장	81	78	82	85	-

위의 [표 4]에서와 같이 가사시간은 이온 고정화제 혼입 유무와 무관하게 비교예1,2와 실시예1,2가 유사한 수준으로 확인되었으며, 이에 따라 이온 고정화제 혼입하여도 작업성에 변화는 없다고 할 수 있다. 내마모성 평가결과는 실시예1,2가 비교예1,2보다 마모에 따른 감량이 더 낮은 것으로 나타냈으며, 이를 통해 이온 고정화제의 혼입으로 물리적 충격에 대한 마모성능이 향상되었다고 할 수 있다. 부식발생소요기간을 확인한 결과는 비교예1,2에 비해 실시예1,2의 도료가 부식방지특성이 우수한 것을 알 수 있는데, 이온 고정화제의 혼입으로 우수한 방식 및 방청효과를 나타낸다고 할 수 있다. 내염수성 평가결과, 비교예1,2와 실시예1,2 모두에서 도포면에 표면주름, 잔갈림, 변형 등의 이상이 없는 것으로 나타났다. 내산성 평가를 위해 도포 후 경화건조된 시험체를 각각 10% H₂SO₄ 용액과 50% H₂SO₄ 용액에 7일동안 상온(20~25℃)에 보관하여 꺼낸 후 외형을 확인하였는데, 그 결과 비교예1,2와 실시예1,2 모두 이상이 없었다. NaOH 5% 용액 침지를 통한 내알칼리성 평가결과도 비교예1,2 및 실시예1,2 모두 변형이나 핀홀 등의 이상 현상이 나타나지 않았다. 부착강도 평가결과는, 콘크리트면에 대해서는 비교예1,2와 실시예1,2가 유사하게 나타냈지만 스테인레스강 또는 용융아연도금강에는 비교예1,2에 비해 실시예1,2가 향상된 결과를 나타내어 실시예1,2의 도료는 콘크리트 구조물은 물론 강교 구조물에도 유리하게 적용할 수 있을 것으로 본다.

Claims

비스페놀A융합수지와 이온 고정화제를 포함하는 주제와, 경화제로 구성되되,
상기 비스페놀A융합수지는, 에폭시 당량이 500~1000인 비스페놀A 1중량부에 대하여 ECH(epichlorohydrine) 5~40중량부가 혼합된 에폭시 수지 1중량부에 대하여, n-octyltriethoxysilicate 1~25중량부, 커플링제(coupling agent) 0.5~5중량부, 핵분산제를 0.5~10중량부를 포함함으로써, 비스페놀A의 작용기 중 일부분 또는 전체가 n-octyltriethoxysilicate와 공유결합되어 침투반응형 작용기를 가지게 되는 것이며,
상기 이온 고정화제는, 알루미네이트 클링커 광물(3CaO·Al₂O₃)을 물에서 수화시켜 얻은 수화생성물을 원심분리공정과 분무건조공정을 통해 분체로 제조한 칼슘알루미네이트 수화물 15~40중량%; 칼슘실리케이트 화합물을 수열합성공정을 통해 제조한 분체로서, CaO/SiO₂의 몰비(molar ratio)가 1.3~1.6이면서 섬유상 구조를 가지는 토버모라이트 25~50중량%; 수산화마그네슘 90~97중량%와 수산화알루미늄(Al(OH)₃) 3~10중량%를 포함하여 함유하는 수활석 30~60중량%;를 포함하여 조성되되, 분말도(Blaine)가 1,200~4,000㎠/g이 되도록 분쇄기에서 분쇄 혼합한 것임을 특징으로 하는 비스페놀A융합수지와 이온 고정화제를 포함하는 개량형 친환경 유무기융합 도료.
제1항에서,
상기 에폭시 수지는, 비스페놀A와 ECH가 혼합된 제1화합물 1중량부에서 대하여 NaOH 0.1~5중량부가 더 혼합된 것이고,
상기 커플링제는, n-aminopropyltriethoxysilane이고,
상기 핵분산제는, KOH, NaOH 중 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 개량형 친환경 유무기융합 도료.
제1항 또는 제2항에서,
상기 비스페놀A융합수지 15~70중량부, 이온 고정화제 0.5~10중량부, 에어로실 5~10중량부, 비반응성 희석제 3~10중량부, 안료 5~10중량부, 필러 3~10중량부, 칙소제 1~5중량부, 습윤제 0.3~3중량부를 포함하는 주제;
DETA(Diethylene triamine) 5~15중량부, n-AEP(normal-aminoethyl piperazine) 5~10중량부, 경화촉진제 2~5중량부, 희석제 1.5~5중량부, 소포제 0.1~1중량부, 분산제 0.1~1중량부를 포함하는 경화제;
로 구성되는 것을 특징으로 하는 개량형 친환경 유무기융합 도료.
제3항에서,
상기 주제 중 비반응성 희석제는 dioctyl phthalate이고, 안료는 TiO₂이고, 필러는 탄산칼슘이고, 칙소제는 아크릴코폴리머이며,
상기 경화제 중 경화촉진제는 이미다졸계이고, 희석제는 glycidyl methacrylate인 것을 특징으로 하는 개량형 친환경 유무기융합 도료.
보호대상 콘크리트구조물 표면에 프라이머를 도포한 후 제3항에 따른 친환경 유무기융합 도료를 도포하는 것을 특징으로 하는 콘크리트구조물 보호공법.
보호대상 강구조물 표면을 처리하여 세척한 다음, 프라이머를 도포한 후 제3항에 따른 친환경 유무기융합 도료를 도포하는 것을 특징으로 하는 강구조물 보호공법.