KR101791420B1 - 구조물 표면 보호용 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물 및 이를 이용한 구조물 표면 보호 방법 - Google Patents

구조물 표면 보호용 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물 및 이를 이용한 구조물 표면 보호 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 무기 혼합재 3∼95중량%, 성능 개질제 1∼75중량% 및 물 1~30중량%를 포함하며, 상기 무기 혼합재는 4,500 cm2/g 이상인 미립도 포틀랜드 시멘트 20∼90중량%, 칼슘알루미네이트 1∼30중량%, 분말도가 4,000 cm2/g 이상인 고로슬래그 미분말 1∼30중량%, 실리카질 규사 1~30중량%, 클리노프틸로라이트(clinoptilolite) 0.1~20중량%, 견운모 0.1~20중량%, 실리콘 폐슬러리 0.1∼20중량%, 화산글라스 0.1~20중량% 및 산성백토 0.01∼10중량%를 포함하고, 상기 성능 개질제는 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 35∼99중량%, 터셔리부틸아크릴레이트 0.1∼30중량%, 폴리에스테르설폰 0.01∼15중량%, 3-하이드록시프로필아크릴레이트 0.01~15중량% 및 이소프렌-이소부틸렌 공중합체 0.01∼15중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 표면 보호용 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물 및 이를 이용한 구조물 표면 보호 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 현장 적용성, 작업성, 내식성, 난연성, UV저항성, 내염해성, 중성화 저항성, 부착성, 동결융해저항성 및 내구성이 우수하여 콘크리트 구조물의 공용기간 증가, 유지보수비용 절감 및 시공성 향상을 구현할 수 있다. 또한, 피착물이 습윤 상태에서도 시공이 가능하고 우수한 접착력을 나타내 기존 유기계 수지에서처럼 건조할 필요가 없어 시공기간을 단축할 수 있어 비용 절감효과를 얻을 수 있다.

Description

구조물 표면 보호용 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물 및 이를 이용한 구조물 표면 보호 방법{ORGANIC-INORGANIC ECO-FRIENDLY SURFACE COATING MATERIAL COMPOSITION FOR PROTECTING SURFACE OF STRUCTURE AND METHOD FOR PROTECTING SURFACE OF STRUCTURE THEREWITH}
본 발명은 구조물 표면 보호용 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물 및 이를 이용한 구조물 표면 보호 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 빠른시간 내에 경화되어 시공기간이 단축되고 시공비의 절감과 표면마감기간의 단축이 가능하며, 현장 적용성, 작업성, 내식성, 난연성, UV저항성, 내염해성, 중성화 저항성, 부착성, 동결융해저항성 및 내구성이 우수하여 콘크리트 구조물의 공용기간 증가, 유지보수비용 절감 및 시공성 향상을 구현할 수 있는 구조물 표면 보호용 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물 및 이를 이용한 구조물 표면 보호 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 콘크리트 구조물은 열화 등에 의해 콘크리트에 균열이 발생하여 시간이 지나게 되면 콘크리트의 압축강도와 철근의 인장강도가 점차 떨어지게 되고, 균열 부위로 통해 노출된 콘크리트는 중성화 현상이 진행되어 철근의 부식이 일어난다. 이러한 철근의 부식 현상이 심해지면 콘크리트 구조물이 결국 붕괴될 수도 있다. 따라서, 콘크리트 구조물이 열화되어 균열이 발생하면 조속하게 열화된 부위를 보수할 필요가 있다. 콘크리트의 성능저하에 결정적 영향을 미치는 것은 균열로, 균열이 발생하면 콘크리트 내부에 유해한 외기나 수분, 화학 성분이 침투하여 콘크리트의 성능저하가 더욱 촉진된다. 또한, 콘크리트 내부에 침투한 수분, 염화물 이온 등에 의해 콘크리트 구조물 내부의 철근에 부식이 발생하여 추가적인 균열이 발생하거나 콘크리트가 탈락하는 현상이 일어남과 동시에 철근 부식에 의해 철근 단면이 감소하여 성능이 저하됨으로써 구조물이 파손될 수도 있다.
일반적인 환경에서 화학적 부식 문제가 생기는 것은 확률적으로 매우 적으며, 생활 하수 등에 포함된 유기물이 세균에 의해 반응을 일으켜 황산 이온을 생성함으로써 콘크리트를 침식하는 경우가 대부분이다. 화학적 부식을 받는 구조물로는 하수 관련 구조물, 복개 구조물, 지하구조물, 지수구조물, 교량 구조물, 화학공장, 식품공장 등의 관련 구조물, 토양 오염 및 온천 지대의 지하 구조물 등을 들 수 있다.
화학적 부식은 콘크리트가 외부에서 화학적 작용을 받아, 시멘트 경화체를 구성하는 수화 생성물을 변형 혹은 분해하여 결합 능력을 잃어버리는 열화 현상을 총칭한다. 이는 기존의 중성화, 동해, 염해에 의한 열화 현상과 혼동하기 쉬우며, 콘크리트 구조물에 내황산성 보수 모르타르가 아닌 기존의 보수용 모르타르로 타설됨으로써 결국 구조물에 균열 또는 박리 현상 등 성능 저하가 발생되어 내구성이 급격히 저하되는 경우가 빈번히 발생하고 있다.
대한민국 등록특허 제10-0788021호 (2007년12월21일 공고) 대한민국 등록특허 제10-1353918호 (2014년01월22일 공고)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 빠른 시간 내에 경화되어 시공기간이 단축되고 시공비의 절감과 보수기간의 단축이 가능하며, 현장 적용성, 작업성, 내식성, 난연성, UV저항성, 내염해성, 중성화 저항성, 부착성, 동결융해저항성 및 내구성이 우수하여 콘크리트 구조물의 공용기간 증가, 유지보수비용 절감 및 시공성 향상을 구현할 수 있는 균열저감, 동결융해저항성, 염해, 중성화 저항성이 우수한 구조물 표면 보호용 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물 및 이를 이용한 구조물 표면 보호 방법을 제공함에 있다.
본 발명은, 무기 혼합재 3∼95중량%, 성능 개질제 1∼75중량% 및 물 1~30중량%를 포함하며, 상기 성능 개질제는 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 35∼99중량%, 터셔리부틸아크릴레이트 0.1∼30중량%, 폴리에스테르설폰 0.01∼15중량%, 3-하이드록시프로필아크릴레이트 0.01~15중량% 및 이소프렌-이소부틸렌 공중합체 0.01∼15중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물을 제공한다.
상기 성능 개질제는 분산성, 내마모성, 내수성을 개선하기 위하여 스테아린산아연을 0.01∼5중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 성능 개질제는 재료분리방지를 위하여 카르복시메틸셀롤로오스나트륨 0.01∼5중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 성능 개질제는 붓자국, 로울러자국, 오렌지필(orange peal), 분화구현상(cratering), 핀홀(pin hole), 색얼룩 등의 표면에 생기는 결함을 방지하기 위하여 하이드록시프로필메틸셀롤로오스를 0.001∼5중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 성능 개질제는 연행공기의 발생으로 인한 공기량의 증가를 감소시키기 위한 소포제 0.01∼5중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 무기 혼합재는 4,500 cm2/g 이상인 미립도 포틀랜드 시멘트 20∼90중량%, 칼슘알루미네이트 1∼30중량%, 분말도가 4,000 cm2/g 이상인 고로슬래그 미분말 1∼30중량%, 실리카질 규사 1~30중량%, 클리노프틸로라이트(clinoptilolite) 0.1~20중량%, 견운모 0.1~20중량%, 실리콘 폐슬러리 0.1∼20중량%, 화산글라스 0.1~20중량% 및 산성백토 0.01∼10중량%를 포함할 수 있다.
상기 무기 혼합재는 시멘트에 의해 수축되는 것을 억제하기 위한 황산알루미늄암모늄 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 무기 혼합재는 시멘트 경화체의 내부 조직을 치밀하게 하여 수밀성 및 동결융해 저항성을 개선시키고 내구성을 증진시키기 위한 폴리카본산, 나프탈렌, 멜라민 및 리그닌 고성능 감수제 중에서 선택된 1종 이상의 물질 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 무기 혼합재는 급격하게 경화되는 것을 지연하기 위한 지연제 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 무기 혼합재는 색상을 구현하고 미관을 개선하기 위한 안료 0.01~10 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은, 콘크리트 구조물의 불순물 또는 열화부위를 그라인더, 평삭기, 숏블라스터 등으로 치핑하여 제거하는 단계와, 치핑된 부위를 핸드 워터젯, 고압살수기, 진공 흡입기 등으로 청소하는 단계와, 구체 콘크리트 구조물과 상기 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물의 부착력을 개선하고, 물의 침투와 염소이온 침투를 억제하며, 내수성 및 방수성을 개선하기 위한 표면 침투제를 도포하는 단계와, 상기 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물을 붓, 롤러, 에어리스, 뿜칠 장비 등을 이용하여 도포하는 단계; 도포된 상기 조성물 상부에 내식성, UV저항성, 내오존성, 내염해성, 중성화 저항성, 표면 경도 개선, 내수성을 개선하기 위하여 상부 코팅제를 도포하는 단계; 및 양생하는 단계를 포함하는 구조물 표면 보호 방법을 제공한다.
여기서, 상기 표면 침투제는 스티렌-부타디엔 라텍스, 폴리 아크릴 에스테르, 아크릴, 에틸 비닐 아세테이트, 메틸메타크릴레이트 및 상기 성능 개질제 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 상부 코팅제는 아크릴-우레탄, 무기질(수성 실리카졸) 코팅제, 실란계 침투강화제, 상기 성능 개질제 중 어느 하나 이상을 포함한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 구조물 표면 보호용 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물은 현장 적용성, 작업성, 내식성, 난연성, UV저항성, 내염해성, 중성화 저항성, 부착성, 동결융해저항성 및 내구성이 우수하여 콘크리트 구조물의 공용기간 증가, 유지보수비용 절감 및 시공성 향상을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물은, 시공이 용이하고, 빠른 시간 내에 경화되어 시공기간이 단축되고 시공비의 절감과 보수기간의 단축이 가능하다.
본 발명의 구조물 표면 보호용 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물을 이용한 구조물 표면 보호 방법에 의하면, 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물이 속경성이고 높은 강도 및 내구성을 나타냄으로써, 시공기간을 단축하고, 구조물의 사용기간을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 유지보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있으며, 우수한 강도특성과 내구성을 보유하여 공용기간 증가와 유지보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있다. 또한, 피착물이 습윤 상태에서도 시공이 가능하고 우수한 접착력을 나타내 기존 유기계 수지에서처럼 건조할 필요가 없어 시공기간을 단축할 수 있어 비용 절감효과를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
이하에서, 구조물이라 함은 일반적인 하수구조물, 지하구조물, 지수구조물, 교량 구조물, 도로 및 고속도로뿐만 아니라 차량이 통행하는 시설 구조물(중앙 분리벽, 날개벽, 측구 콘크리트), 옹벽 구조물, 콘크리트 슬래브, 해양 구조물 등을 포함하는 콘크리트로 이루어진 모든 구조물의 의미로 사용한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물은 무기 혼합재, 잔골재, 성능 개질제 및 물을 포함한다.
상기 무기 혼합재는 상기 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물에 3∼95중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 성능 개질제는 시멘트 모르타르 경화체의 내부에 필름을 형성하여 휨, 인장 및 부착강도를 향상시키고 작업성 및 내구성을 개선하며 고유동성(셀프 레벨링)을 갖게 하는 역할을 하며, 상기 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물에 대하여 1∼75중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 무기 혼합재는, 4,500 cm2/g 이상인 미립도 포틀랜드 시멘트 20∼90중량%, 칼슘알루미네이트 1∼30중량%, 분말도가 4,000 cm2/g 이상인 고로슬래그 미분말 1∼30중량%, 실리카질 규사 1~30중량%, 클리노프틸로라이트(clinoptilolite) 0.1~20중량%, 견운모 0.1~20중량%, 실리콘 폐슬러리 0.1∼20중량%, 화산글라스 0.1~20중량% 및 산성백토 0.01∼10중량%를 포함할 수 있다.
상기 무기 혼합재는 시멘트에 의해 수축되는 것을 억제하기 위한 황산알루미늄암모늄 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 무기 혼합재는 시멘트 경화체의 내부 조직을 치밀하게 하여 수밀성 및 동결융해 저항성을 개선시키고 내구성을 증진시키기 위한 폴리카본산, 나프탈렌, 멜라민 및 리그닌계 고성능 감수제 중에서 선택된 1종 이상의 물질 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 무기 혼합재는 급격하게 경화되는 것을 지연하기 위한 지연제 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 무기 혼합재는 색상을 구현하고 미관을 개선하기 위한 안료 0.01~10 중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 4,500 cm2/g 이상인 미립도 포틀랜드 시멘트는 KS에 규정된 것을 사용하는 것이 바람직하며, 일반 시중에 유통되는 조강 포틀랜드 시멘트를 사용할 수 있다. 상기 미립도 포틀랜드 시멘트는 상기 무기 혼합재에 대하여 20∼90중량%를 함유되는 것이 바람직하다.
상기 칼슘알루미네이트는 초속경 재료로서 시멘트와 혼합할 때 수 일 혹은 수 십일에 얻어지는 일반 포틀랜드 시멘트의 압축강도를 수 시간 내에 얻을 수 있게 한다. 상기 칼슘알루미네이트는 상기 무기 혼합재에 대하여 1∼30중량%를 함유되는 것이 바람직하다. 상기 칼슘알루미네이트의 함량이 1중량% 미만이면 초기 강도 발현 및 내구성능 발현이 미약할 수 있고, 그 함량이 30중량%를 초과하면 작업성 및 가격경쟁력이 저하될 수 있다.
상기 분말도가 4,000cm2/g 이상인 고로슬래그 미분말은 잠재수경성 물질로 시멘트 경화체의 장기강도를 증진시키며 시멘트 경화체의 수화조직을 치밀하게 하여 화학저항성과 내구성을 증대시키는 역할을 한다. 상기 고로슬래그 미분말은 상기 무기 혼합재에 대하여 1∼30중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 고로슬래그 미분말의 함량이 1중량% 미만이면 장기 강도 발현 및 내구성 개선효과가 저하되고, 그 함량이 30중량%를 초과하면 초기강도 발현이 지연될 수 있다.
상기 실리카질 규사는 상기 무기 혼합재에 대하여 1~30중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 잔골재는 6호규사 : 7호규사를 중량비로 0.1~0.8 : 1로 혼합한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 클리노프틸로라이트(clinoptilolite)는 천연 실리카질 물질로서 포졸란 특성을 가지고 있으나, 재료 자체의 함수율이 높아 내수성은 작다. 상기 클리노프틸로라이트는 상기 무기 혼합재에 대하여 0.1~20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 클리노프틸로라이트의 함량이 0.1중량% 미만일 경우에는 조성물의 초기강도는 발현되나 장기강도 및 내구성이 저하될 수 있고, 상기 클리노프틸로라이트의 함량이 20중량%를 초과하는 경우에는 조성물의 작업성 및 장기강도는 개선되나 초기강도 발현을 지연시킬 수 있다.
상기 견운모는 천연 포졸란 물질로 장기강도 증진 및 내구성 개선뿐만 아니라 원적외선 방출, 단열, 방수성능 및 자기치유성능을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 견운모는 상기 무기 혼합재에 대하여 0.1∼20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 견운모의 함량이 0.1중량% 미만이면 장기강도 발현, 내구성, 지수성능 및 자기치유성능이 저하되고, 그 함량이 20중량%를 초과하면 작업성이 저하되고 초기강도 발현이 지연될 수 있다.
상기 실리콘 폐슬러리는 태양광 전지에서 발생되는 산업부산물로서 초기 반응성을 촉진하여 초기 강도 발현 및 내구성 증진을 위하여 사용하는데, 중량비가 증가하면 초기 강도 및 내구성은 개선된다. 상기 실리콘 폐슬러지는 상기 무기 혼합재에 대하여 0.1~20중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 실리콘 폐슬러지의 함량이 0.1중량% 미만일 경우에는 조성물의 초기 반응성이 저하되어 초기강도 발현 및 내구성 개선효과가 저하될 수 있고, 상기 실리콘 폐슬러지의 함량이 20중량%를 초과하는 경우에는 초기 강도 및 내구성은 개선되나 과팽창이 발생하기 쉽다.
상기 화산글라스는 잠재 수경성 특성, 장기 강도 발현 및 내구성 증진을 위하여 사용한다. 화산글라스의 중량비가 증가하면 초기 강도는 저하되나, 장기 강도 발현 및 내구성이 증가한다. 상기 화산글라스는 상기 무기 혼합재에 대하여 0.1~20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 화산글라스의 함량이 0.1중량% 미만일 경우에는 조성물의 초기강도는 발현되나 장기강도 및 내구성이 저하될 수 있고, 상기 화산글라스의 함량이 20중량%를 초과하는 경우에는 조성물의 작업성 및 장기강도는 개선되나, 초기강도 발현을 지연시킬 수 있다.
상기 산성백토는 흡습성이 우수하여 재료분리를 방지하기 위하여 사용한다. 상기 산성백토는 상기 무기 혼합재에 대하여 0.01∼10중량%를 함유되는 것이 바람직하다. 상기 산성백토의 함량이 0.01중량% 미만이면 재료분리가 발생되기 쉬우며, 그 함량이 10중량%를 초과하면 작업성 및 강도발현이 저하될 수 있다.
상기 황산알루미늄암모늄은 시멘트에 의해 수축되는 것을 억제하는 역할을 한다. 상기 황산알루미늄암모늄은 상기 무기 혼합재에 대하여 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 황산알루미늄암모늄의 함량이 0.01중량% 미만이면 시멘트에 의한 수축을 억제하는 효과가 미약할 수 있고, 그 함량이 10중량%를 초과하면 작업성이 저하될 수 있다.
상기 폴리카본산, 나프탈렌, 멜라민 및 리그닌계 고성능 감수제 중에서 선택된 1종 이상의 물질은 시멘트 경화체의 내부 조직을 치밀하게 하여 수밀성 및 동결융해 저항성을 개선시키고 내구성을 증진시킨다. 상기 폴리카본산, 나프탈렌, 멜라민 및 리그닌계 고성능 감수제 중에서 선택된 1종 이상의 물질은 상기 무기 혼합재에 대하여 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 지연제는 일정 시간 동안 작업성을 확보하기 위해 급격하게 경화되는 것을 지연하기 위하여 사용되는 것으로서, 상기 무기 혼합재에 대하여 0.01∼10중량%를 함유되는 것이 바람직하다. 지연제로는 일반적으로 잘 알려진 물질을 사용할 수 있는데, 예컨대 포도당, 글루코오스, 텍스트린, 덱스트란과 같은 당류, 글루콘산, 사과산, 구연산, 시트릭산(citric acid)과 같은 산류 또는 그의 염, 아미노카복실산 또는 그의 염, 포스폰산 또는 그의 유도체, 글리세린과 같은 다가알코올 등을 사용할 수 있다.
상기 안료는 색상을 구현하고 미관을 개선하기 위하여 사용하는 것으로서, 상기 무기 혼합재에 대하여 0.01~10 중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 안료는 식별이 용이하도록 첨가되며, 보다 선명한 색상으로 식별이 용이하고 색상의 지속성이 향상될 수 있다. 상기 안료는 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬 (CrO3), 자색 산화철 및 흑색 산화철(카본 블랙) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 물질을 사용할 수 있으며, 이에 의해 적색, 녹색, 황색, 흑색, 청색, 흰색 등 다양한 색상을 구현할 수 있다.
상기 성능 개질제는 시멘트 모르타르 경화체에 분산되면서 시멘트 모르타르 경화체의 내부에 필름을 형성하여 휨, 인장 및 부착강도를 향상시키고 보수성을 개선하여 중성화, 염화물 이온 침투, 동결융해 등의 내구성을 향상시킬 수 있으며, 고유동성(셀프 레벨링)을 갖게 하는 역할을 한다.
상기 성능 개질제는 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 35∼99중량%, 터셔리부틸아크릴레이트 0.1∼30중량%, 폴리에스테르설폰 0.01∼15중량%, 3-하이드록시프로필아크릴레이트 0.01~15중량% 및 이소프렌-이소부틸렌 공중합체 0.01∼15중량%를 포함한다.
상기 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체는 상기 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물 내부에 폴리머 필름을 형성하여 유연성 증가, 휨 및 인장 강도 개선, 접착력 및 내구성을 개선시키는 등의 현저한 효과를 제공할 수 있다. 상기 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체는 상기 성능 개질제에 대하여 35∼99중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체의 함량이 35중량% 미만이면 강도 및 내구성 개선효과가 저하되고, 그 함량이 99중량%를 초과하면 개선효과는 뚜렷하나 경제성이 떨어진다.
상기 터셔리부틸아크릴레이트는 시멘트를 비롯한 골재들과의 혼합 시 접착제로서의 성능뿐만 아니라 감수 효과가 탁월하여 고강도의 성능발현 및 내구성능개선과 크렉방지 효과가 있다. 상기 터셔리부틸아크릴레이트는 상기 성능 개질제에 대하여 0.1∼30중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 터셔리부틸아크릴레이트의 함량이 0.1중량% 미만이면 성능 개선효과가 저하되고, 그 함량이 30중량%를 초과하면 성능은 개선되나 재료분리 현상이 발생되기 쉽다.
상기 폴리에스테르설폰은 물-시멘트비(W/C)를 저감시켜 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 폴리에스테르설폰은 상기 성능 개질제에 대하여 0.01∼15중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리에스테르설폰의 함량이 0.01중량% 미만이면 분산성이 저하되어 성능 개선효가 미흡하게 되고, 그 함량이 15중량%를 초과하면 작업성은 좋아지나 재료분리가 발생하기 쉽다.
상기 3-하이드록시프로필아크릴레이트는 부착력 및 인성을 개선하는 역할을 한다. 상기 3-하이드록시프로필아크릴레이트는 상기 성능 개질제에 대하여 0.01∼15중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 3-하이드록시프로필아크릴레이트의 함량이 0.01중량% 미만일 경우에는 부착력 및 인성 개선의 효과가 미약할 수 있고, 상기 비닐아세테이트의 함량이 15중량%를 초과하는 경우에는 더 이상의 부착력 및 인성 개선 효과를 기대하기 어렵고 경제적이지 못하다.
상기 이소프렌-이소부틸렌 공중합체는 인장강도, 내후성, 내오존성 및 내약품성을 개선하기 위하여 첨가한다. 상기 이소프렌-이소부틸렌 공중합체는 상기 성능 개질제에 대하여 0.01∼15중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 이소프렌-이소부틸렌 공중합체의 함량이 0.01중량% 미만이면 인장강도, 내후성 및 내약품성 개선효과가 미흡하고, 그 함량이 15중량%를 초과하면 점도가 높아져 작업성이 저하된다.
상기 성능 개질제는 분산성, 내마모성, 내수성을 개선하기 위하여 스테아린산아연을 0.01∼5중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 성능 개질제는 재료분리방지를 위하여 카르복시메틸셀롤로오스나트륨 0.01∼5중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 성능 개질제는 붓자국, 로울러자국, 오렌지필(orange peal), 분화구현상(cratering), 핀홀(pin hole), 색얼룩 등의 표면에 생기는 결함을 방지하기 위하여 하이드록시프로필메틸셀롤로오스를 0.001∼5중량% 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 성능 개질제는 연행공기의 발생으로 인한 공기량의 증가를 감소시키기 위한 소포제 0.01∼5중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 성능 개질제는 물-시멘트비를 감소시키고 유동성을 개선하기 위한 고성능 감수제 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물은 무기 혼합재 3∼95중량%, 성능 개질제 1∼75중량% 및 물 1~30중량%를 혼합하여 소정시간 (예를 들어 1~5분간)제조할 수 있다.
본 발명에 따른 구조물 표면 보호용 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물을 이용한 구조물 표면 보호 방법은, 콘크리트 구조물의 불순물 또는 열화부위를 그라인더, 평삭기, 숏블라스터 등으로 치핑하여 제거하는 단계와, 치핑된 부위를 핸드 워터젯, 고압살수기, 진공 흡입기 등으로 청소하는 단계와, 구체 콘크리트 구조물과 상기 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물의 부착력을 개선하고, 물의 침투와 염소이온 침투를 억제하며, 내수성 및 방수성을 개선하기 위한 표면 침투제를 도포하는 단계와, 상기 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물을 붓, 롤러, 에어리스, 뿜칠 장비 등을 이용하여 도포하는 단계; 도포된 상기 조성물 상부에 내식성, UV저항성, 내오존성, 내염해성, 중성화 저항성, 표면 경도 개선, 내수성을 개선하기 위하여 상부 코팅제를 도포하는 단계; 및 양생하는 단계를 포함한다.
상기 표면 침투제는 스티렌-부타디엔 라텍스, 폴리 아크릴 에스테르, 아크릴, 에틸 비닐 아세테이트, 메틸메타크릴레이트 및 상기 성능 개질제 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 물질을 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 상기 상부 코팅제는 아크릴-우레탄, 무기질(수성 실리카졸) 코팅제, 실란계 침투강화제, 상기 성능 개질제 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 물질을 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하에서, 본 발명에 따른 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
무기 혼합재 50중량%, 성능 개질제 45중량% 및 물 5중량%를 강제식 믹서로 2분간 교반하여 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 무기 혼합재는, 4,500 cm2/g 이상인 미립도 포틀랜드 시멘트 45중량%, 칼슘알루미네이트 20중량%, 분말도가 4,000 cm2/g 이상인 고로슬래그 미분말 10중량%, 클리노프틸로라이트 5중량%, 견운모 5중량%, 실리콘 폐슬러리 5중량%, 화산글라스 5중량%, 산성백토 3중량%, 황산알루미늄암모늄 0.5중량%, 구연산계 지연제 0.5중량%, 폴리카본산계 고성능 감수제 0.5중량% 및 적색 안료 0.5 중량%를 혼합하여 사용하였다.
상기 성능 개질제는 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 91중량%, 터셔리부틸아크릴레이트 2중량%, 폴리에스테르설폰 1중량%, 3-하이드록시프로필아크릴레이트 1중량%, 이소프렌-이소부틸렌 공중합체 1중량%, 스테아린산 아연 1중량%, 카르복시메틸셀롤로오스나트륨 1중량%, 하이드록시프로필메틸셀롤로오스 1중량%, 실리콘계 소포제 0.5중량% 및 폴리카본산계 고성능 감수제 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다.
<실시예 2>
무기 혼합재 50중량%, 성능 개질제 45중량% 및 물 5중량%를 강제식 믹서로 2분간 교반하여 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 무기 혼합재는, 4,500 cm2/g 이상인 미립도 포틀랜드 시멘트 45중량%, 칼슘알루미네이트 20중량%, 분말도가 4,000 cm2/g 이상인 고로슬래그 미분말 10중량%, 클리노프틸로라이트 5중량%, 견운모 5중량%, 실리콘 폐슬러리 5중량%, 화산글라스 5중량%, 산성백토 3중량%, 황산알루미늄암모늄 0.5중량%, 구연산계 지연제 0.5중량%, 폴리카본산계 고성능 감수제 0.5중량% 및 적색 안료 0.5 중량%를 혼합하여 사용하였다.
상기 성능 개질제는 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 84중량%, 터셔리부틸아크릴레이트 3중량%, 폴리에스테르설폰 2중량%, 3-하이드록시프로필아크릴레이트 2중량%, 이소프렌-이소부틸렌 공중합체 2중량%, 스테아린산 아연 2중량%, 카르복시메틸셀롤로오스나트륨 2중량%, 하이드록시프로필메틸셀롤로오스 2중량%, 실리콘계 소포제 0.5중량% 및 폴리카본산계 고성능 감수제 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다.
<실시예 3>
무기 혼합재 50중량%, 성능 개질제 45중량% 및 물 5중량%를 강제식 믹서로 2분간 교반하여 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 무기 혼합재는, 4,500 cm2/g 이상인 미립도 포틀랜드 시멘트 45중량%, 칼슘알루미네이트 20중량%, 분말도가 4,000 cm2/g 이상인 고로슬래그 미분말 10중량%, 클리노프틸로라이트 5중량%, 견운모 5중량%, 실리콘 폐슬러리 5중량%, 화산글라스 5중량%, 산성백토 3중량%, 황산알루미늄암모늄 0.5중량%, 구연산계 지연제 0.5중량%, 폴리카본산계 고성능 감수제 0.5중량% 및 적색 안료 0.5 중량%를 혼합하여 사용하였다.
상기 성능 개질제는 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 77중량%, 터셔리부틸아크릴레이트 4중량%, 폴리에스테르설폰 3중량%, 3-하이드록시프로필아크릴레이트 3중량%, 이소프렌-이소부틸렌 공중합체 3중량%, 스테아린산 아연 3중량%, 카르복시메틸셀롤로오스나트륨 3중량%, 하이드록시프로필메틸셀롤로오스 3중량%, 실리콘계 소포제 0.5중량% 및 폴리카본산계 고성능 감수제 0.5중량%를 혼합하여 사용하였다.
상술한 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물의 물성과 비교하기 위하여, 현재 일반적으로 널리 사용되고 있는 도장재 조성물을 비교예 1로서 제시한다.
<비교예 1>
보통 포틀랜드 시멘트 50중량%, 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 45중량% 및 물 5중량%를 강제식 믹서로 2분간 교반하여 폴리머 도장재 조성물을 제조하였다.
<시험예 1> 시험용 공시체의 제작
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서 제시한 배합에 따라 KS F 4936(콘크리트 보호용 도막재)에 의하여 제조하고, 치수 100×100mm(도막형성 후 겉모양), 100×100×100mm모르타르판(중성화깊이), 100×50mm모르타르판(염화물이온침투저항성), 150mm시험편(투습도), 150×40mm모르타르판(내투수성) 및 70×70×20mm모르타르판(부착강도)을 사용하여 시험체를 제작하였으며, 온도(20±2)℃, 습도(65±10)%로 양생하여 시험을 실시하였다.
<시험예 2> 도막형성후의 겉모양
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 조성물의 도막형성 후의 겉모양을 아래의 표 1에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
표준양생 후 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
촉진내후성시험 후
온·냉반복시험 후
내알칼리성시험 후
내염수성시험 후
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 조성물 모두 도막형성 후의 겉모양은 이상없이 나타났다.
<시험예 3> 중성화 깊이
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 조성물의 중성화 깊이 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
중성화깊이
(mm)		 0.04 0.01 0 0.06
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물은 비교예 1에 따라 제조된 조성물과 비교하여 중성화 저항성이 매우 우수함을 알 수 있었다.
<시험예 4> 염화물 이온 침투 저항성
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 조성물의 염화물 이온 침투 저항성 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
염화물이온
침투저항성
(Coulombs)		 200 180 160 250
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물은 비교예 1에 따라 제조된 조성물과 비교하여 매우 우수한 염화물 이온 침투 저항성을 나타내었다.
<시험예 5> 투습도
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물과 비교예 1 에 따라 제조된 조성물의 투습도를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
투습도
(g/m2·℃)		 19 17 16 20
상기 표 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물은 비교예 1 에 따라 제조된 조성물과 비교하여 투습도가 낮게 나타났다.
<시험예 6> 부착강도
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물과 비교예 1 에 의하여 제조된 조성물의 부착강도 시험을 수행하였고, 그 결과를 표 5에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
부착강도
(N/mm2)		 표준양생 후 1.5 1.6 1.75 1.3
촉진내후성시험 후 1.4 1.5 1.7 1.2
온·냉반복시험 후 1.45 1.5 1.6 1.15
내알칼리성시험 후 1.4 1.5 1.6 1.2
내염수성시험 후 1.4 1.45 1.55 1.2
위의 표 5에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3이 비교예 1에 비하여 높은 부착강도를 나타내는 것을 알 수 있었다.
<시험예 7> 내투수성
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 조성물의 내투수성 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
내투수성 투수되지않음 투수되지않음 투수되지않음 투수되지않음
상기 표 6에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 조성물 모두 내투수성이 우수함을 알 수 있었다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (6)

  1. 구조물 표면 보호용 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물로서,
    무기 혼합재 3∼95중량%, 성능 개질제 1∼75중량% 및 물 1~30중량%를 포함하며,
    상기 성능 개질제는 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 35∼99중량%, 터셔리부틸아크릴레이트 0.1∼30중량%, 폴리에스테르설폰 0.01∼15중량%, 3-하이드록시프로필아크릴레이트 0.01~15중량% 및 이소프렌-이소부틸렌 공중합체 0.01∼15중량%를 포함하고,
    상기 무기 혼합재는 4,500 cm2/g 이상인 미립도 포틀랜드 시멘트 20∼90중량%, 칼슘알루미네이트 1∼30중량%, 분말도가 4,000 cm2/g 이상인 고로슬래그 미분말 1∼30중량%, 실리카질 규사 1~30중량%, 클리노프틸로라이트(clinoptilolite) 0.1~20중량%, 견운모 0.1~20중량%, 실리콘 폐슬러리 0.1∼20중량%, 화산글라스 0.1~20중량% 및 산성백토 0.01∼10중량%를 포함하는
    것을 특징으로 하는 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 성능 개질제는
    분산성, 내마모성, 내수성을 개선하기 위하여 스테아린산아연을 0.01∼5중량% 더 포함하거나;
    재료분리방지를 위하여 카르복시메틸셀롤로오스나트륨 0.01∼5중량% 더 포함하거나;
    표면에 생기는 붓자국, 로울러자국, 오렌지필(orange peal), 분화구현상(cratering), 핀홀(pin hole), 또는 색얼룩 중 어느 하나를 포함하는 결함을 방지하기 위하여 하이드록시프로필메틸셀롤로오스를 0.001∼5중량% 더 포함하거나; 또는
    연행공기의 발생으로 인한 공기량의 증가를 감소시키기 위한 소포제 0.01∼5중량%를 더 포함하는
    것을 특징으로 하는 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기 혼합재는
    시멘트에 의해 수축되는 것을 억제하기 위한 황산알루미늄암모늄 0.01∼10중량%를 더 포함하거나;
    시멘트 경화체의 내부 조직을 치밀하게 하여 수밀성 및 동결융해 저항성을 개선시키고 내구성을 증진시키기 위한 폴리카본산, 나프탈렌, 멜라민 및 리그닌 고성능 감수제 중에서 선택된 1종 이상의 물질 0.01∼10중량%를 더 포함하거나;
    급격하게 경화되는 것을 지연하기 위한 지연제 0.01∼10중량%를 더 포함하거나; 또는
    상기 무기 혼합재는 색상을 구현하고 미관을 개선하기 위한 안료 0.01~10 중량%를 더 포함하는
    것을 특징으로 하는 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물을 이용하는 구조물 표면 보호 방법으로서,
    콘크리트 구조물의 불순물 또는 열화부위를 제거하고 청소하는 단계;
    구체 콘크리트 구조물과 상기 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물의 부착력을 개선하고, 물의 침투와 염소이온 침투를 억제하며, 내수성 및 방수성을 개선하기 위한 표면 침투제를 도포하는 단계;
    상기 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물을 도포하는 단계;
    도포된 상기 유무기 복합 친환경 표면 도장재 조성물 상부에 내식성, UV저항성, 내오존성, 내염해성, 중성화 저항성, 표면 경도 개선, 내수성을 개선하기 위하여 상부 코팅제를 도포하는 단계; 및
    양생하는 단계를
    포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 표면 보호 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 표면 침투제는 스티렌-부타디엔 라텍스, 폴리 아크릴 에스테르, 아크릴, 에틸 비닐 아세테이트, 메틸메타크릴레이트 및 상기 성능 개질제 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 표면 보호 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 상부 코팅제는 아크릴-우레탄, 무기질 코팅제, 실란계 침투강화제, 상기 성능 개질제 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 표면 보호 방법.
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