KR101717128B1

KR101717128B1 - 에폭시계 방수도료 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물과 수처리 시설물의 표면 도장공법

Info

Publication number: KR101717128B1
Application number: KR1020160109777A
Authority: KR
Inventors: 김성일; 마영길; 김대원; 김용현
Original assignee: 리플래시기술 주식회사; 주식회사 정석케미칼
Priority date: 2016-08-29
Filing date: 2016-08-29
Publication date: 2017-03-16

Abstract

본 발명은 에폭시계 방수도료 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물과 수처리 시설물의 표면 도장공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존의 방수방식재의 한계를 극복하면서 정수장 등의 콘크리트 구조물에 대한 신축 또는 보수공사시 콘크리트 모체가 건조되어야 함에도 불구하고, 건조가 덜 되거나, 현장 여건이 구조적으로 완벽한 건조가 어려운 조건에서 바닥층의 방수방식 코팅공사가 이루어질 때, 상기 도료 소재내 중도층의 기계적 물성과 화학적 물성을 향상시켜 콘크리트 구조물의 방수방식 기능을 완벽하게 수행할 수 있는 에폭시 도료 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물과 수처리 시설물의 표면 도장공법에 관한 것이다.

Description

에폭시계 방수도료 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물과 수처리 시설물의 표면 도장공법{Epoxy Base Waterproof Paint Composition and Surface coating method of concrete structure and water treatment facility using thereof}

본 발명은 에폭시계 방수도료 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물과 수처리 시설물의 표면 도장공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수처리 시설 등에 사용되는 콘크리트 구조물의 내부 표면에 적용할 수 있는 에폭시 도료 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물과 수처리 시설물의 표면 도장공법에 관한 것이다.

수처리 시설에는 상수도 시설로서 취수장, 착수정, 혼화지, 응집지, 침전지, 여과지, 고도정수처리지, 배수지 등이 있고, 이러한 시설 중 특히 콘크리트 구조물에는 내부공간에 방수 공사를 해야만 저장수의 유출을 막고 시설물의 내구 연한을 늘려줄 수가 있다.

일반적으로 콘크리트는 사용기간이 경과됨에 따라 미세 균열 및 이음 부위의 작업불량, 외력에 의한 크랙이 발생될 수 있으며, 부식이 심화될 경우에는 매설된 철근까지도 부식되어 구조물의 내구성이 심하게 저하되어 콘크리트 구조물의 기능을 손상시키는 문제가 있고, 수분이 콘크리트 내부에 침투하게 되면 문제가 될 수 있어, 정수장 등의 바닥층에 대한 신축 또는 보수공사가 이루어질 때 수분의 일부가 증발되지 않고 건축물 내부로 침투하여 구조물의 내구성에 악영향을 주는 것을 방지하기 위해, 각종 방수 재료를 사용하여 외벽, 바닥 등의 구조물에 방수 작업을 수행한다.

이 경우, 콘크리트 표면이 습윤 상태이면 시공면에 방수/방식 도료가 시공면에 제대로 부착되지 못하면서 바탕면의 거동에 대한 대응성이 떨어져 도막이 들뜨거나 균열이 발생하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 한국등록특허공보 제0947460호(2010.03.05)에서는 폴리우레아 콘크리트 구조물에 대한 방수코팅공법으로서, 초속경화형 수지인 폴리우레아 수지를 포함하는 코팅재로, 외부 노출면을 형성하기 전에 수용성 에폭시 시멘트계로 코팅층의 핀홀 발생 현상을 방지하며, 습윤면에서 코팅층의 접착력이 견고하게 유지되도록 하는 공법이 제시되었으나, 콘크리트 바닥 또는 표면이 습윤상태인 경우에는 견고하게 코팅층을 접착시키지 못하고 있으며, 콘크리트 구조물에 수분을 포함하는 경우 도막 방수층 계면에 수증기압이 발생되거나, 기포가 팽창하여 핀홀 현상 및 부풀음 등이 발생될 수 있어 방수 공사의 하자를 초래하는 문제점이 있으며, 또한, 일본공개특허 제1996-231886호(1996.09.10)에서는 에폭시 수지 및 섬유형 또는 플레이크형 보강재를 함유하는 습윤 하지용 부풀음 방지 프라이머 조성물에 관해 기재되어 있고, 한국등록특허 제1227380호(2013.01.30)에서는 습윤 환경의 콘크리트 표면에 침투 가능한 나노사이즈의 다공성 입자와, 친수성 중공입자를 포함하는 저점도 에폭시 프라이머층을 형성하는 단계를 포함하는 콘크리트 표면 도장 공법에 관해 기재되어 있으나, 방수방식의 기능을 수행하기 위해서는 중도층의 기계적 물성과 내화학성을 향상시킬 필요성이 있으며, 나노사이즈의 다공성 입자의 에폭시 수지내 분산성이 낮은 문제점이 있었다.

따라서, 기존의 방수방식재의 한계를 극복하면서 습윤 환경의 콘크리트 표면에 침투 가능하고 기계적 물성이 향상되며, 향상된 내화학성을 가지면서도 콘크리트의 함수율이 높은 경우에 기존의 방수재가 가지는 부착불량, 워터포켓, 들뜸 등의 현상이 일어나는 문제점을 해결할 수 있는 도료 조성물에 대한 필요성은 지속적으로 요구되어지고 있다.

한국등록특허공보 제0947460호(2010.03.05) 일본공개특허 제1996-231886호(1996.09.10) 한국등록특허공보 10-1227380호(2013.01.30)

본 발명의 주된 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기존의 방수방식재의 한계를 극복하면서 수처리 시설 등의 콘크리트 구조물에 대한 신축 또는 보수공사시 콘크리트 모체가 건조되어야 함에도 불구하고, 건조가 덜 되거나, 현장 여건이 구조적으로 완벽한 건조가 어려운 조건에서 바닥층의 방수방식 코팅공사가 이루어질 때, 상기 도료 소재내 중도층의 기계적 물성과 화학적 물성을 향상시켜 콘크리트 구조물의 방수방식 기능을 완벽하게 수행할 수 있는, 에폭시계 방수도료 조성물을 제공하는데 있다.

본 발명은 또한, 상기 에폭시 방수층에 보다 유연한 사슬 구조를 도입함으로써, 에폭시 방수층의 크랙의 진행을 방해하며, 에폭시 수지에 강인성을 향상시킬 수 있는 도료 조성물을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 에폭시계 방수도료 조성물을 이용함으로써, 기존의 방수재가 콘크리트의 함수율이 높고 모체에 수분이 존재할 경우에도 도막의 우수한 기계적 물성과 부착성, 내화학성으로 부착불량, 워터포켓, 들뜸 등의 현상을 방지할 수 있는 콘크리트 구조물의 표면 도장공법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 구현예는, 에폭시 수지 25 ∼ 50 중량%, 경화제 20 ∼ 40 중량%, 충전제 25 ∼ 50 중량% 및 카본 밀드 화이버 1 ∼ 30 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 도장용 에폭시계 방수도료 조성물을 제공한다.

본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 카본 밀드화이버는 평균 섬유길이가 10 ∼ 80 ㎛ 인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 에폭시 수지는 폴리프로필렌 글리콜 성분을 에폭시 수지의 말단 또는 중간부에 공유결합으로서 포함함으로써, 에폭시 중합체 성분과 폴리프로필렌글리콜의 중합체 성분을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 에폭시 중합체 및 폴리프로필렌 글리콜 중합체의 함량비는 에폭시 중합체와 폴리프로필렌 글리콜 중합체의 총중량에 대하여, 에폭시 중합체 70 ∼ 97 중량% 및 폴리프로필렌 글리콜 중합체 3 ∼ 30 중량%인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 카본 밀드 화이버의 함량은 전체 에폭시계 도료 조성물을 기준으로 1 ∼ 15 중량%의 범위를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 다른 구현예는, (a) 콘크리트 표면을 보수하고 세정하여 도막처리할 수 있도록 표면처리하는 단계; (b) 상기 표면 처리된 강재 표면에 프라이머용 조성물을 도포하여 프라이머층을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 프라이머층 표면에 상기 에폭시계 방수도료 조성물을 도포하여 에폭시 방수층을 형성하는 단계를 포함하는, 콘크리트 구조물의 표면 도장공법을 제공한다.

본 발명의 바람직한 다른 구현예에서, 상기 에폭시 방수층을 형성하는 단계 이후, 불소 함유 아크릴 수지를 함유하는 상도층을 추가로 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 바람직한 다른 구현예에서, 상기 프라이머층을 형성하는 단계;와 에폭시 방수층을 형성하는 단계;사이에 상기 프라이머층 상부에 콘크리트에 존재하는 수분과 수화 반응을 하며 콘크리트 바닥 표면을 평평하게 하는, 수용성 에폭시 수지와 경화제 및 시멘트 파우더로 이루어지는 바탕조정재층을 추가로 형성하는 단계;를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 구현예는, 콘크리트 표면에 프라이머용 조성물을 도포하여 형성된 프라이머층; 및 상기 프라이머층 표면에 상기 에폭시계 방수도료 조성물을 도포하여 형성된 에폭시 방수층;을 포함하는 콘크리트 구조물의 표면 도장용 다층도막을 제공한다.

본 발명의 바람직한 또 다른 구현예에서, 상기 프라이머층의 도장두께는 0.05 ∼ 0.30 mm이고, 상기 에폭시 방수층의 도장두께는 0.5 ∼ 1.0 mm인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 구현예에서, 상기 에폭시 방수층상에 불소 함유 아크릴 수지를 포함하는 상도층;이 추가로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 에폭시계 방수도료 조성물은 습윤면에 적용성이 탁월하여 습윤 또는 수중 환경에서도 탁월한 접착력을 가지고 있어, 다양한 소재로 이루어진 바탕면과 습윤 조건에서도 강한 결합을 형성한 도막을 형성시킬 수 있으며, 도료 조성물내 카본 밀드 화이버의 분산성이 양호하여 시공성은 물론 형성된 도막의 기계적 물성, 내화학성 등을 향상시킬 수 있어 도막의 부착불량, 워터포켓, 들뜸 등의 현상을 방지할 수 있는 동시에 우수한 방수방식 효과를 얻을 수 있다.

또한 본 발명에 따른 폴리올을 포함하는 에폭시 방수층의 경우 에폭시 방수층에 유연한 사슬의 폴리올을 사용하여 폴리올과 에폭시 수지를 양이온 공중합화함으로서 크랙의 진행을 방해하며, 에폭시 수지에 강인성을 향상시키는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 표면 도장용 다층도막의 개략적인 단면도이다.

다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법 은 본 기술분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본원 명세서 전체에서, "콘크리트 구조물"이라 함은, 화학공장, 식품공장, 축사 바닥 등의 관련 구조물, 해양콘크리트 구조물, 건축구조물, 하수종말처리장, 수영장, 수중콘크리트 구조물, 지수구조물, 수리구조물, 지중구조물, 하수관거, 도로의 노면, 교량 교면, 교량의 콘크리트 슬래브, 교량 신축이음부, 프리캐스트 제품 등의 구조물로서 콘크리트로 이루어진 구조물을 의미하는 것으로 사용한다.

본 발명은 에폭시 수지 25 ∼ 50 중량%, 경화제 20 ∼ 40 중량%, 충전제 25 ∼ 50 중량% 및 카본 밀드 화이버 1 ∼ 30 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 도장용 에폭시계 방수도료 조성물에 관한 것이다.

보다 구체적으로, 종래 기술의 방수방식 도료 조성물의 경우, 가공성 및 도막의 기계적 물성, 화학적 물성 등이 좋지 않은 단점이 여전히 존재함에 따라 도막의 물성을 개선하기 위해 다양한 첨가제를 첨가하여 극복하고자 하는 시도가 이루어지고 있다. 그 중, 탄소나노튜브나 그래핀 등은 그 자체로 우수한 기계적, 물리적, 전기적 및 열적 특성을 갖고 있어, 복합재료의 필러로서 응용가능성이 제시되고 있다.

그러나 탄소나노튜브나 그래핀 등은 도료의 필러로 사용하기에는 상호응집력이 강하여 분산성이나, 고분자와의 상용성이 매우 낮아 콘크리트와의 부착력 및 밀착력이 낮을 뿐만 아니라, 고가여서 도료 조성물에 실제로 적용하기는 어려움이 있다.

이에, 본 발명에서는 탄소나노튜브나 그래핀과 유사한 특성을 나타내면서, 탄소나노튜브나 그래핀 보다 분산성이 월등히 좋으며, 저렴한 카본 밀드 화이버(carbon milled fiber)를 에폭시계 방수도료 조성물에 함유시킴으로써, 도료 소재내 중도층의 기계적 물성과 화학적 물성을 향상시켜 콘크리트 구조물의 방수방식 기능을 완벽하게 수행할 수 있는 에폭시계 방수도료 조성물을 제공한다.

상기 카본 밀드 화이버(carbon milled fiber)는 탄소 섬유를 분쇄하여 파우더처럼 단섬유화시킨 것으로, 에폭시 수지내에서도 분산성, 유동성이 좋고, 도막의 내부식성, 내마찰성, 내열성, 내구성 등의 기계적 물성과 화학적 물성을 보강시킬 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 카본 밀드 화이버는 평균 섬유길이가 10 ∼ 80 ㎛인 카본 밀드 화이버를 사용할 수 있고, 바람직하게는 평균 섬유길이가 10 ∼ 40 ㎛인 카본 밀드 화이버를 사용하는 것이 좋다. 만일, 카본 밀드 화이버의 평균 섬유길이가 10 ㎛ 미만일 경우에는 작은 크기로 인해 분산성 불량 및 제품의 점도 상승으로 인해 작업성등의 문제점이 발생될 수 있고, 80 ㎛를 초과할 경우에는 제품 경화 후 치밀성 부족으로 인해 도막의 인장성능 및 표면 불량 문제점이 발생될 수 있다.

상기 카본 밀드 화이버는 에폭시계 방수도료 조성물 총중량에 대하여, 1 ∼ 30 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1 ~ 15 중량%이 사용될 수 있으며, 상기 카본 밀드화이버의 함량이 에폭시계 방수도료 조성물 총중량에 대하여, 1 중량% 미만일 경우, 첨가량 대비 효과가 미미하고, 30 중량%를 초과할 경우에는 칙소성으로 인해 제품의 점도상승 문제점이 발생될 수 있고 상대적으로 물성 증가 폭이 미미 하다.

한편, 상기 에폭시 수지가 경화되어 우수한 방수 방식성, 보수 보강성 및 열탄성을 갖도록 하기 위해서는 조성물 총중량에 대하여 25 ∼ 50 중량%를 포함하도록 한다. 25 중량% 미만으로 포함시 경화 후 강도가 저하되는 문제점이 있고, 50 중량%를 초과하여 포함하는 경우에는 작업시 흐름성이 저하되고 점도가 높아져 작업성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명에 있어서, 상기 에폭시 수지는 고형분의 에폭시 수지로서, 방수도료에 사용되는 에폭시 수지이면 제한 없이 사용 가능하고, 바람직하게는 중합체내 유연한 사슬을 도입함으로써, 도막내에 크랙의 진행을 방해하며, 에폭시 수지에 강인성을 향상시킬 수 있도록, 에폭시 중합체 및 폴리프로필렌 글리콜 중합체를 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 상기 폴리프로필렌 글리콜 성분을 에폭시 수지의 말단 또는 중간부에 공유결합으로 포함할 수 있다.

즉, 상기 폴리프로필렌 글리콜 성분이 에폭시 수지의 말단 또는 중간부에 결합된 에폭시 수지[이하, '폴리프로필렌 글리콜-에폭시 중합체' 또는 'PPG-EPOXY'라 함]는 고분자내 에폭시 중합체 성분과 폴리프로필렌 글리콜의 중합체 성분을 포함하며, 상기 에폭시와 폴리프로필렌글리콜의 함량비는 에폭시 중합체 성분과 폴리프로필렌 글리콜 중합체 성분의 총중량에 대하여, 에폭시 중합체 성분 70 ∼ 97 중량%, 폴리프로필렌 글리콜 중합체 성분 3 ∼ 30 중량% 의 범위를 가질 수 있다.

일반적으로, 에폭시 수지는 접착성, 내약품성, 내열성 및 전기적 성질이 우수한 장점이 있으나, 경화과정에서 가교 결합에 의한 망상구조를 가지게 되어 높은 가교밀도를 가지는 경우에는 경화 후에 외부의 충격에 의해 깨지기 쉽고, 또한 수지내 미세 균열 또는 크랙에 의해 손상 받을 수 있다.

이에 본 발명에서는 이와 같은 문제점을 해결함과 동시에 보다 유연한 사슬 구조의 에폭시 수지를 제공하기 위해서 수지내 에폭시 중합체 성분과 폴리프로필렌글리콜의 중합체 성분을 포함하며, 상기 에폭시와 폴리프로필렌글리콜의 함량비는 에폭시 중합체 성분과 폴리프로필렌글리콜 중합체 성분의 총중량에 대하여, 에폭시 중합체 성분 70 ∼ 97 중량%, 폴리프로필렌 글리콜 중합체 성분 3 ∼ 30 중량%의 범위를 갖는, 폴리프로필렌 글리콜-에폭시 중합체를 사용할 수 있다.

이를 위해서는 상기 에폭시 중합체와 폴리프로필렌 글리콜을 루이스 산을 통하여 양이온 중합을 시킴으로써, 폴리프로필렌 글리콜-에폭시 중합체를 얻을 수 있다. 이러한 루이스산은 양이온 중합 개시제로 사용되며, 이의 성분은 에폭시 중합체 성분과 폴리프로필렌글리콜 중합체 성분의 총중량을 기준으로 0.1 ∼ 1 중량부를 사용할 수 있다.

본 발명에서 상기 폴리올 성분이 에폭시 수지에 포함되는 경우에, 용제 에폭시에 유연한 사슬을 갖는 폴리올 성분에 의해 보다 에폭시 수지가 유연한 사슬 구조를 가짐으로써, 유리 전이온도를 낮출 수 있고, 또한 강인성을 향상시킬 수 있으며, 추가적으로 에폭시 수지의 기체 투과도를 낮추어 줄 수 있는 장점이 있다.

그러나, 상기 폴리올의 함량이 3 중량부보다 낮은 경우 원하는 추가적인 효과를 기대하기 어려우며, 또한 이의 함량이 30 중량부 이상으로 증가할수록 가교밀도가 낮아져서 고분자 사슬이 너무 유연해질 수 있어, 에폭시 수지와 폴리올의 합을 기준으로 폴리올을 상기 3 내지 30 중량% 범위를 갖는 것이 바람직하다.

한편, 충전제는 충진 효과를 위해 사용하는 것으로, 탄산칼슘, 실리카 또는 산화아연을 사용할 수 있다. 충전제로 탄산칼슘, 실리카, 또는 산화아연을 사용함으로 인해 별도의 충진제가 첨가할 필요가 없으며, 기타 동결방지제, 방부제, 증점제, 은폐제 등도 첨가되지 아니하여도 무방하다.

상기 충전제는 에폭시계 방수도료 조성물 총중량에 대하여, 25 ∼ 50 중량% 의 범위를 사용할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 에폭시 방수도료 조성물에서 사용되는 경화제는 그 종류 및 투입량에 따라 가사시간, 경화시간, 경화 후 물성에 영향을 주게 되는바, 본 발명에서는 다양한 표면에 적용시킬 수 있도록 아민계 경화제를 사용할 수 있고, 바람직하게는, 변성 아민 경화제를 사용할 수 있다.

상기 변성 아민은, 사슬구조를 갖고 있는 것으로, 주제의 유기기와 가교결합 밀도를 높이면서 반응하여 표면경도와 부착력을 향상시키며 경화를 촉진하는 역할을 한다. 본 발명의 변성 아민은 저점도로서 상기 에폭시 수지와 혼합이 용이하며 가사시간이 길고 독성이 거의 없는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

구체적으로, 상기 변성 아민은, 변성 지방족 아민, 변성 방향족 아민 또는 이들의 혼합물이고, 상기 변성 지방족 아민은 디에틸렌트리아민(Diethylene Triamine : DETA), 트리에틸렌테트라아민(Triethylene Tetramine: TETA), 디에틸아미노프로필아민(Diethylamino propyl amine: DEAPA), 멘탄디아민(Menthane diamine: MDA), N-아미노에틸피페라진(N-aminoethyl piperazine: N-AEP), 엠크실렌디아민( M-xylene diamine: MXDA) 및 이소포론디아민(Isophorone diamine: IPDA)군에서 선택된 하나 이상이며, 상기 변성 방향족 아민은 메타 페닐렌 디아민(Meta phenylene diamine: MPD), 디아미노디페닐메탄(Diaminodiphenyl methane: DDM) 및 디아미노디페닐 설폰(Diaminodipheny sulphone: DDS)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다. 이때, 상기 변성 아민은 아민가가 300 ∼ 400 mg KOH/g이고, 활성수소 당량이 80 ∼ 100이며, 점도가 1,000 ∼ 2,500 cps(25 ℃)인 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 경화제는 조성물 총 중량에 대하여 20 ∼ 40 중량%를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 범위 미만으로 포함시 적절한 경화효과를 부여할 수 없고, 상기 범위를 초과하여 포함하는 경우에는 과도한 경화로 인하여 도막의 경도가 지나치게 높아지는 문제점이 있게 되므로, 상기 범위 내에서 적용되는 표면에 따라 적절하게 사용하도록 한다.

한편, 본 발명에 따른 에폭시계 방수도료 조성물은 전술된 성분 이외에 조성물 물성을 저해하지 않는 조건하에서 TiO₂등의 안료, 탄화수소계 용매 등의 희석제, 공지의 기타 첨가제 등을 첨가할 수 있다.

본 발명에서는 상기 콘크리트 구조물의 도장용 에폭시계 방수도료 조성물을 도료로서 이용하여 형성된 방수재용 도막을 제공할 수 있으며, 상기 형성된 도막은 통상 콘크리트 구조물 표면에 형성될 수 있고, 바람직하게는 콘크리트 표면에 직접 형성되거나, 또는 상기 콘크리트 표면에 프라이머층을 도포하여 형성한 후에 상기 프라이머층 상부에 본 발명의 에폭시 방수층을 포함하는 도막이 형성될 수 있다.

여기서, 상기 프라이머층의 도장두께는 0.05 ∼ 0.30 mm의 범위를 사용할 수 있고, 상기 에폭시 방수층의 도장두께는 0.5 ∼ 1.0 mm의 범위를 사용할 수 있다.

한편, 본 발명에서는 상기 에폭시 방수층상에 불소 함유 아크릴 수지를 포함하는 상도층이 추가로 형성되어 얻어지는 도막을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 에폭시계 방수도료 조성물을 이용하여 다층도막을 형성하는 콘크리트 구조물의 표면 도장공법을 제공할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 콘크리트 구조물의 표면 도장공법은 (a) 콘크리트 표면을 보수하고 세정하여 도막처리할 수 있도록 표면처리하는 단계; (b) 상기 표면 처리된 강재 표면에 프라이머용 조성물을 도포하여 프라이머층을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 프라이머층 표면에 에폭시계 방수도료 조성물을 도포하여 에폭시 방수층을 형성하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 에폭시 방수층을 형성하는 단계 이후에, 선택적으로 상기 에폭시 방수층 상에 내산화성 및 내후성을 갖기 위해, 불소 함유 아크릴 수지를 함유하는 상도층용 조성물을 도포하여 상도층을 추가로 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 프라이머층과 에폭시 방수층 사이에는 상기 프라이머층 상부에 콘크리트에 존재하는 수분과 수화 반응을 하며 콘크리트 바닥 표면을 평평하게 하는, 수용성 에폭시 수지와 경화제 및 시멘트 파우더로 이루어지는 바탕조정재층을 추가로 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 에폭시계 방수도료 조성물을 이용하여 콘크리트 구조물 표면 도장공법에 의하여 도장된 콘크리트 구조물(10)을 도시하는 단면도이다.

상기 콘크리트 표면처리 단계(a)는 상기 콘크리트 구조물(10)의 바닥층에 대한 균열상태와 누수 및 용수 부분을 보강하며, 상기 콘크리트 구조물의 바닥층으로 프라이머 조성물의 침투가 용이하게 이루어지도록 먼지, 표면의 유분, 염분, 수분, 먼지 등 기타 이물질을 제거하는 단계로서, 콘크리트 표면이 깨끗한 경우에는 통상 생략 가능하다. 이때, 구조물 표면의 공극은 공지의 바탕조정재로 충진하고 열화가 상당 부분 진행되어 생긴 균열 등의 결손 부분에는 모르타르를 충진하는 과정을 거칠수도 있다.

상기 프라이머층의 형성 단계(b)는 상기 표면 처리된 콘크리트층 전체에 프라이머층(30)을 형성하는 것으로, 기존의 콘크리트 표면 도장용으로 사용되는 프라이머용 조성물이라면 종류에 제한되지 않고 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 프라이머층(30)은 주제로 에폭시 수지나, 아크릴 수지, 폴리우레탄 수지 등을 이용할 수 있다.

상기 프라이머층(30)은 콘크리트 표면의 부식이나 물리적 충격으로부터 보호하고, 이후에 도장되는 에폭시 방수층이 원활하게 형성되도록 한다.

또한, 상기 프라이머층(30)은 콘크리트나 모체에 있는 습기와 반응하여 견고한 도막을 형성하는 방식으로, 로울러나 붓, 에어리스 스프레이 등의 공지의 방법을 이용하여 도포하는 방식으로 콘크리트 구조물 표면에 도장할 수 있고, 도장이 완료된 후에는 충분한 건조 시간을 거친다.

상기 프라이머층(30)의 도장두께는 0.05 ∼ 0.30 ㎜ 범위 내에서 하는 것이 바람직하며, 이는 1회 도장시의 두께가 0.2 ㎜ 이상인 경우, 건조가 매우 느려 24시간 이상 경과하여도 도막 밀림 현상이 발생할 수 있고 바탕체의 수분이 효과적으로 배출될 수 없으며, 0.30 ㎜ 초과하여 과도장할 경우에는 크랙이 발생할 수 있기 때문이다.

이후의 추가 단계로서, 상기 프라이머층(30)과 후술되는 본 발명의 에폭시 방수층(50) 사이에는 상기 프라이머층 상부에 콘크리트에 존재하는 수분과 수화 반응을 하며 콘크리트 바닥 표면을 평평하게 하는 바탕조정재층(40)를 추가로 형성할 수 있다.

상기 바탕조정재층(40)은 주제로 수용성 에폭시 수지를 사용하고 경화제로 아민 혼합물을 사용하며 시멘트 세라믹 혼합물을 파우더로 사용하는 3액형 에폭시 시멘트 몰탈재로서 콘크리트의 바탕조정과 강도 보강의 목적으로 사용되며, 본 발명을 통하여서는 모체의 수분과 반응하여 수분을 소비하는 역할을 한다.

또한, 바탕조정재층(40)은 콘크리트의 바탕조정과 강도를 보강하는 역할을 수행하며, 상도층(60)은 프라이머층의 상부에 형성된 에폭시 방수층(50)을 보호하고, 2차적으로 콘크리트의 손상, 파손조건에 대한 저항성 등을 향상시킬 수 있다.

이때, 상기 바탕조정재(40)층은 수용성 에폭시 수지 10 ∼ 15 중량%, 경화제 20 ∼ 30 중량% 및 시멘트 파우더 55 ∼ 70 중량%를 포함하는 바탕조정재층용 조성물을 프라이머층상에 도포하여 형성될 수 있다.

이후의 단계로서, 본 발명에서의 에폭시 방수층의 형성단계(c)는 상기 형성된 바탕조정재층(40) 상부 또는 프라이머층(30) 상부에 본 발명에 따른 에폭시계 방수도료 조성물을 도포하여 에폭시 방수층(50)을 형성한다.

상기 프라이머층(30) 표면에 형성된 에폭시 방수층(50)은 콘크리트 구조물의 방수방식 기능과 더불어 프라이머층이 유실되는 것을 방지하고, 외부조건으로부터 상기 프라이머층을 보호하며, 콘크리트 구조물의 부식에 다른 들뜸 또는 크랙의 생성 또는 진행을 방해하는 동시에 콘크리트 산화되는 조건을 최대로 배제시킴으로써, 미세균열 및 크랙이 발생하는 문제를 보다 개선하여 도막 및 콘크리트의 장기 안정성을 도모할 수 있다.

본 발명에 따른 콘크리트 구조물의 표면 도장공법은 에폭시계 방수도료에 카본 밀드 화이버를 보다 분산시켜 방수제용 다층 도막을 형성함으로써, 에폭시 특유의 물성과 카본 밀드 화이버의 물성을 충분히 방수제용 도막에 활용하는 동시에, 스프레이 작업이 가능하여 방수제용 도막 형성시 작업능률을 향상시킬 수 있고, 도막의 기계적 물성, 내화학성 등을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

상기 에폭시 방수층(50)은 전술된 바와 같이, 에폭시 수지 25 ∼ 50 중량%; 경화제 20 ∼ 40 중량%; 충전제 25 ∼ 50 중량%; 및 카본 밀드 화이버 1 ∼ 30 중량%를 포함하는 에폭시계 방수도료 조성물을 붓 또는 로울러, 에어리스 스프레이 기기를 이용하여 균일하게 도포하여 형성한다. 이때, 상기 에폭시 방수층의 도장두께는 0.5 ∼ 1.0 ㎜ 범위 내에서 하는 것이 바람직하며, 이는 1회 도장시의 두께가 0.5 ㎜ 미만일 경우에는, 인장강도 부족으로 인해 미세크랙 대응성 부족 문제점이 발생될 수 있으며, 0.1 ㎜을 초과하여 과도장을 할 경우에는 크랙이 발생할 수 있다.

이후의 단계로서, 본 발명에서는 선택적으로 상도층을 형성할 수 있고, 상기 상도층 형성 단계는 상기 에폭시 방수층상에 상도층용 조성물을 도포하여 상도층(60)을 형성하는 것으로, 종래의 상도층 형성용으로 사용되는 상도용 조성물이라면 종류에 제한되지 않고 사용될 수 있다.

일 실시예로, 아크릴, 아크릴 우레탄, 불소, 실리콘 등의 주제에 친수성 부여제, 가수분해촉진제 및 경화제를 포함할 수 있고, 바람직하게는 불소 함유 수지로는 수산기가 고형분 기준으로 50 ∼ 150 ㎎ KOH이고, 분자량이 2,000 ∼ 100,000인 불소수지를 사용할 수 있다.

일 실시예로서, 상기 불소수지는 불소 아크릴 우레탄을 사용하거나 또는 폴리실록산에 불소수지를 3 ∼ 15%를 포함하는 것을 사용할 수 있다. 또한, 에폭시 방수층상의 오존, 오염물 등에 의하여 변색 또는 변형이 일어나지 않도록 하는 측면에서 불소함유 아크릴레이트 또는 불소함유 메타아크릴레이트를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 상도층의 도장 방법에는 특별한 제한이 없으며, 예컨대 스프레이(Spray) 또는 롤러(Roller)를 사용하여 건조 도막 두께가 바람직하게는 50 ㎛ 이상이 되도록 도장할 수 있다.

이와 같은 콘크리트 구조물의 표면 도장방법에 의해 형성된 다층도막은 콘크리트 표면에 프라이머용 조성물을 도포하여 형성된 프라이머층(30); 및 상기 프라이머층 표면에 에폭시계 방수도료 조성물을 도포하여 형성된 에폭시 방수층(50)을 포함하고, 선택적으로 상기 프라이머층(30)상에 바탕조정재층(40)과 에폭시 방수층상에 상도층(60)을 포함할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

[제조예 1: 프라이머용 조성물]

국도화학의 DGEBA 타입의 에폭시 YD-128(12500 cps, E.E.W = 185 g/mol, n = 0.12) 60 wt%, 물 10 wt% 및 airproduct 사의 modified cycloaliphatic amine타입 ancamine 2635 (AHEW=78) 30 wt%를 동력 교반기를 사용하여 (RPM 700)로 약 2 ∼ 5분간 균일하게 혼합하여 프라이머용 조성물을 제조하여 콘크리트에 도포하였다.

[제조예 2 : 바탕조정재용 조성물]

수용성 에폭시 수지인 YD-115CA(국도화학) 12 중량%, 경화제 H-4121(국도 에폭시) 25 중량%, 시멘트 파우더 (가야산업) 63 중량%을 포함하여 바탕조정재용 조성물을 제조하여 상기 프라이머층에 도포하였다.

[제조예 3: 에폭시 방수층용 도료 조성물]

하기 표 1에 기재된 성분으로 혼합하여 에폭시계 방수도료 조성물을 제조하여 상기 바탕조정제층에 도포하였다. 이때, 폴리프로필렌 글리콜-에폭시 중합체(PPG-EPOXY)는 에폭시와 폴리올 총 중량에 대하여 루이스산인 BF₃(CH₂CH₂OCH₂CH₃) 0.5wt%를 폴리프로필렌 글리콜(중량평균분자량 400 g/mol, PPG) 20 wt%에 첨가시켜 교반한 다음, 여기에 에폭시 79.5 wt%를 첨가하여 120 ℃에서 5시간 동안 양이온 중합시켜 제조하였다. 상기 에폭시는 국도화학의 DGEBA 타입의 에폭시 YD-128(12500 cps, E.E.W = 190 g/mol, n = 0.13)를 사용하였다.

(주)(1) EPOXY : 국도화학의 DGEBA 타입의 에폭시 YD-128(12500 cps, E.E.W = 190 g/mol, n = 0.13)

(2) 아민 경화제 : 국도화학 사의 디에틸렌트리아민(아민가 350mg KOH/g, 활성수소 당량 90, 점도 2,000 cps(25 ℃)

(3) 카본 밀드화이버 : ZOLTEK 사의 RMF 0150

(4) Quartz(SiO₂) : 한남 머트리얼 사의 Silica S-300

(5) Talc : 일신소재 사의 TALC ISM-A 325

(6) Ethylene oxide : NIHON OXIRANE 사의 Oxirane, mono[(alkyl(C=13)oxy)methyl] derivs

[실시예 1 내지 6, 비교예 1 내지 2 ]

본 발명에서의 에폭시계 방수도료 조성물의 물성을 점검하기 위하여, 콘크리트 구조물 시험체를 양생한 후 7일 동안 침수하고 상온(25 ℃)에서 2시간 동안 건조시켜 함수율 40 %의 시험체를 제작한 후, 상기 제조예 3-1 내지 3-6, 비교제조예 3-2 및 3-2에 의해 얻어지는 에폭시 도료 조성물을 이용한 도막의 물성평가를 위하여 아래와 같이 도막을 형성하였다.

우선, 시험체 표면에 하기 표 2에 기재된 바와 같이 제조예 1에서 수득된 프라이머용 조성물을 에어리스 스프레이 기기를 이용하여 도막두께 0.05㎜로 도포하여 24 시간 동안 경화시켜 프라이머층을 형성하고, 제조예 2에서 수득된 바탕조정재용 조성물을 에어리스 스프레이 기기를 이용하여 1회 도포(도포량 : 0.5 m²/kg) 하여 72 동안 경화시켜 도막두께가 1 ㎜인 바탕조정재층을 형성하였다.

이후, 제조예 3-1 내지 3-6, 비교제조예 3-1 및 3-2에서 수득된 에폭시계 방수도료 조성물을 에어리스 스프레이 기기를 이용하여 상기 바탕조정재층상에 2회 도포하여 72시간 동안 경화시켜 에폭시 방수층(도막 두께 1 ㎜, 도포량 0.97 m²/L)을 형성하였다.

상기와 같이 실시예 1 내지 6과 비교예 1 및 2에 따른 본 발명의 다층 도료 피막이 형성된 콘크리트 시험체의 성능비교표를 하기 표 3에 나타내었으며, 이의 평가를 위한 구체적 항목을 아래에 기재하였다.

(1) 부착강도 측정

시멘트 몰탈 위에 KS F 4929에 준하여 표준상태의 부착강도를 측정하였다.

(2) 인장강도 측정

도막시편으로 KS F 4929에 준하여 표준상태의 인장강도를 측정하였다.

(3) 점도 측정

KSM5000-'09의 2122에 준하여 점도를 측정하였다.

(4) 내산성 측정

도막시편으로 KS F 4929에 준하여 표준상태의 인장강도와 산처리후 인장강도

를 측정하였다.

(5) 방오성 측정

RSM 0030으로 내오염성을 측정하였다.

표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 다층도막은 인장강도, 부착강도 등의 기계적 물성과 내산성 등의 화학적 물성이 비교예 1 및 2에서 제조된 다층도막에 비해 우수한 것으로 나타남을 알 수 있다.

본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

10 : 콘크리트 구조물
30 : 프라이머층
40 : 바탕조정재층
50 : 에폭시 방수층
60 : 상도층

Claims

에폭시 수지 25 ∼ 50 중량%, 경화제 20 ∼ 40 중량%, 충전제 25 ∼ 50 중량% 및 카본 밀드 화이버 1 ∼ 30 중량%를 포함하며,
상기 카본 밀드화이버는 평균 섬유길이가 10 ∼ 80 ㎛ 이고,
상기 에폭시 수지는 폴리프로필렌 글리콜 성분을 에폭시 수지의 말단 또는 중간부에 공유결합으로서 포함함으로써, 에폭시 중합체 성분과 폴리프로필렌글리콜의 중합체 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 도장용 에폭시계 방수도료 조성물.
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삭제
제1항에 있어서,
상기 에폭시 중합체 및 폴리프로필렌 글리콜 중합체의 함량비는 에폭시 중합체와 폴리프로필렌 글리콜 중합체의 총중량에 대하여, 에폭시 중합체 70 ∼ 97 중량% 및 폴리프로필렌 글리콜 중합체 3 ∼ 30 중량%인 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 도장용 에폭시계 방수도료 조성물.
제1항에 있어서,
카본 밀드 화이버의 함량은 전체 에폭시계 도료 조성물을 기준으로 1 ∼ 15 중량%의 범위를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 도장용 에폭시계 방수도료 조성물.
(a) 콘크리트 표면을 보수하고 세정하여 도막처리할 수 있도록 표면처리하는 단계;
(b) 상기 표면 처리된 강재 표면에 프라이머용 조성물을 도포하여 프라이머층을 형성하는 단계; 및
(c) 상기 프라이머층 표면에 제1항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항의 에폭시계 방수도료 조성물을 도포하여 에폭시 방수층을 형성하는 단계를 포함하는, 콘크리트 구조물의 표면 도장공법.
제6항에 있어서,
상기 에폭시 방수층을 형성하는 단계 이후, 불소 함유 아크릴 수지를 함유하는 상도층을 추가로 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 표면 도장공법.
제6항에 있어서,
상기 프라이머층을 형성하는 단계;와 에폭시 방수층을 형성하는 단계;사이에 상기 프라이머층 상부에 콘크리트에 존재하는 수분과 수화 반응을 하며 콘크리트 바닥 표면을 평평하게 하는, 수용성 에폭시 수지와 경화제 및 시멘트 파우더로 이루어지는 바탕조정재층을 추가로 형성하는 단계;를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 표면 도장공법.
콘크리트 표면에 프라이머용 조성물을 도포하여 형성된 프라이머층; 및
상기 프라이머층 표면에 제1항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항의 에폭시계 방수도료 조성물을 도포하여 형성된 에폭시 방수층;을 포함하는 콘크리트 구조물의 표면 도장용 다층도막.
제9항에 있어서,
상기 프라이머층의 도장두께는 0.05 ∼ 0.30 mm이고,
상기 에폭시 방수층의 도장두께는 0.5 ∼ 1.0 mm인 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 표면 도장용 다층도막.
제9항에 있어서,
상기 에폭시 방수층상에 불소 함유 아크릴 수지를 포함하는 상도층;이 추가로 형성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 표면 도장용 다층도막.