KR101794154B1 - 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호 방법 - Google Patents

기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호 방법에 관한 것이다. 상기 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물은 기능 개선 충전재 1~50중량% 및 기능개선 혼화제 50~99 중량%를 함유할 수 있다. 상기 기능 개선 충전재는 탄산칼슘 5~75 중량%, 견운모 5~45 중량%, 규산 알루미늄 0.1~25중량%, 일라이트 0.1~20 중량%, 제올라이트 0.01~15중량%, 마그네슘실리케이트 0.01~15중량% 및 탄산나트륨 0.01~15중량%를 포함하고, 상기 기능개선 혼화제는, 기능개선 혼화제 중량 대비, 아크릴 수지 30~98 중량%, 에틸렌-메틸아크릴레이트 메타크릴레이트 공중합체 1~25중량%, 스티렌-부틸아크릴레이트 공중합체 0.1~20중량%, 폴리비닐부틸알 0.1~20중량%, 에틸렌-비닐알코올 공중합체 0.1~15중량%, 아세틸 부틸 셀롤로오스 0.1~15중량% 및 안료 0.1~15중량%를 포함하는 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물에 의하면 침투력이 우수하고 내수성, 내화학성, 내산성, 내구성, 내염해성, 중성화 저항성, 내오염성, 항균성, 자외선 저항성 및 강도 등의 특성이 우수한 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물을 얻을 수 있다.

Description

기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호 방법{FUNCTIONAL ECO-FRIENDLY HYBRID COATING COMPOSITION FOR PROTECTING SURFACE AND METHOD FOR PROTECTING SURFACE OF CONCRETE STRUCTURE THEREWITH}
본 발명은 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기능 개선 충전재 및 기능개선 혼화제의 혼합물로 이루어진 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호 방법에 관한 것이다.
일반적으로 토목·건축 구조물을 형성하는 콘크리트나 모르타르와 같은 무기질 재료의 하지에는 균열로 인한 누수 및 결로현상이 발생하며, 이러한 문제점은 건물의 내구성을 약화시켜 건물의 노후화를 촉진시키는 역할을 한다.
한편, 철근콘크리트 구조물이나 발전소 및 화학시설물, 하수관거, 폐수처리장등의 시설물은 산성 가스나 직접적인 산성폐수에 접촉됨으로써 구조물의 노후화가 더 빨리 진행되고 있다. 또한 외부로 확인할 수 있는 시설물뿐만 아니라 지하매설 시설물이나 수중구조물에 있어서도 노후화가 진행되고 있다. 이러한 산성 환경 하에 노출된 콘크리트 구조물의 열화단면을 보수하기 위한 여러 가지 재료 및 공법이 개발 적용되어지고 있으나 현재까지도 산성 환경에 대한 내구성능이 부족한 상황이다. 더욱이, 정수장이나 배수지의 콘크리트 구조물은 염소, 오존 등으로 물을 정수하기 때문에 이러한 물질에 노출되어 열화가 촉진된다.
이러한 콘크리트 구조물의 표면을 도막공법을 이용하여 보호하고 있다.
상기 도막공법에는 일반적으로 에폭시계, 우레탄계, 폴리우레아 및 아크릴계 수지 도료 등과 같은 유기계 성분으로 이루어진 도료가 주로 사용되는데, 유기계 성분으로 이루어진 도료의 경우는 가공성이 좋고 접착성 및 유연성이 우수하다는 장점이 있으나, 도막을 형성하는 유기물이 자외선, 오존이나 수분에 의한 열화가 쉽게 발생하여 내구성이 저하되며, 내열성이 낮고 기름과 같은 유기물질이 혼입되어 오염되기 쉬운 문제점이 있다. 또한, 상기 유기계 성분의 도막재는 콘크리트의 표면 함수량이 5%이상에서는 경화가 이루어지지 않아 표면을 완전 건조하여야 하기 때문에 시공기간이 길어지고 콘크리트와의 열팽창계수가 상이하여 일체 거동이 어려워 장기간에 걸쳐 박리·박락이 발생하기 쉬운 문제점을 가지고 있다.
대한민국 등록특허 제10-0788021호 (2007년12월21일 공고) 대한민국 등록특허 제10-1353918호 (2014년01월22일 공고)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 콘크리트 구조물을 보호하는 경우 내수성, 내화학성, 내산성, 내구성, 내염해성, 중성화 저항성, 자외선 저항성, 불연성 및 강도 등의 특성이 우수한 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물을 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 기능 개선 충전재 및 기능 개선 혼화제를 포함하는 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물을 이용하여 콘크리트 구조물을 방수함으로서 내수성, 내화학성, 내산성, 내구성, 내염해성, 중성화 저항성, 자외선 저항성, 불연성 및 강도 등에 있어서 우수한 특성을 나타내는 콘크리트 구조물의 표면 보호 방법을 제공함에 있다.
본 발명은, 콘크리트 구조물을 보호하기 위한 조성물에 있어서, 기능 개선 충전재 및 기능 개선 혼화제를 포함하는 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물을 제공한다.
상기 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물은 기능 개선 충전재 1~50중량% 및 기능 개선 혼화제 50~99 중량%를 함유할 수 있다.
상기 기능 개선 충전재는 탄산칼슘 5~75 중량%, 견운모 5~45 중량%, 규산 알루미늄 0.1~25중량%, 일라이트 0.1~20 중량%, 제올라이트 0.01~15중량%, 마그네슘실리케이트 0.01~15중량% 및 탄산나트륨 0.01~15중량%를 포함한다.
상기 기능 개선 충전재는 알킬벤젠술폰산나트륨 0.01~10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 기능 개선 충전재는 메타인산나트륨 0.01~10중량%를 더 포함할 수 있다.
한편 상기 기능 개선 혼화제는 아크릴 수지 30~98 중량%, 에틸렌-메틸아크릴레이트 메타크릴레이트 공중합체 1~25중량%, 스티렌-부틸아크릴레이트 공중합체 0.1~20중량%, 폴리비닐부틸알 0.1~20중량%, 에틸렌-비닐알코올 공중합체 0.1~15중량%, 아세틸 부틸 셀롤로오스 0.1~15중량% 및 안료 0.1~15중량%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기능 개선 혼화제는 기능 개선 혼화제 내의 기포를 제거하여 강도 및 내구성을 높이기 위한 소포제 0.01~10중량% 를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기능 개선 혼화제는 강도 및 내구성을 개선하기 위한 고성능 감수제 0.01~10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기능 개선 혼화제는 난연성, 열저항성, 내구성을 개선하기 위하여 폴리에테르설폰 0.01~10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기능 개선 혼화제는 강도, 내열성, 내약품성 등을 개선하기 위하여 폴리페닐렌 설파이드 0.01~10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은, 콘크리트 구조물을 방수하기 위한 조성물을 제조하는 방법에 있어서, 기능 개선 충전재 1~50중량%에 기능 개선 혼화제 50~99 중량%를 첨가하여 30초~3분간 믹싱하여 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 콘크리트 구조물의 불순물, 레이턴스 및 열화 부위를 평삭기, 연마기, 파쇄기, 워터젯 등을 이용하여 제거하는 단계와, 상기 제거된 부위에 물의 침투와 염소이온 침투를 억제하며, 내수성 및 방수성을 개선하기 위하여 방수제를 도포하는 단계와, 상기 도포된 부위에 상기 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물을 붓, 로울러, 에어리스 등을 이용하여 1차 도포하여 경화된 후 상기 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물을 2차 도포하는 단계 및 도포된 상부에 방수성, 내마모성 및 방오성을 개선하기 위하여 텍코팅제를 도포하는 단계를 포함하는 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호 방법을 제공한다. 수 있다.
여기서, 상기 방수제는 예컨대 특허 등록번호 제10-0788021호에 기재된 것과 같은 콘크리트 침투형 방수제를 사용하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 텍코팅제는 예컨대 특허 등록번호 제10-0788021호 기재된 것과 같은 콘크리트 침투형 방수제, 아크릴-우레탄, 실리카졸계 무기질 표면 강화제, 실란계 침투강화제, 상기 기능 개선 혼화제 중 어느 하나 이상을 포함한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 콘크리트 구조물을 방수하는 경우 침투력이 우수하고 내수성, 내화학성, 내산성, 내구성, 내염해성, 중성화 저항성, 내오염성, 항균성, 자외선 저항성 및 강도 등의 특성이 우수한 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물을 이용하여 토목 구조물, 건축물 옥상, 아파트 발코니, 지하 주차장, 옥외주차장, 교량 등의 노출 콘크리트 구조물 및 지수 지하 구조물을 방수하는 경우, 온도, 습도 등에 의한 수축ㅇ팽창을 유도하여 기존 콘크리트 구조물과 일체거동을 할 수 있다. 따라서, 수분의 차단효과와 더불어 염화물 또는 이산화탄소에 의한 중성화, 내수성, 내후성 및 내동결융해성이 우수한 효과를 나타낸다. 또한, 기존 에폭시, 우레탄, 우레아 등의 열경화성 표면 도막재는 도포면을 완전 건조시켜야 됨으로 시공기간이 지연되나 본 발명의 조성물에 의하면 습윤상태에서도 도포가 가능하여 시공기간을 단축하여 경제적이며 보수가 용이하여 유지관리비용을 절감할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면 향상된 방수기능은 물론 미생물 성장을 억제하는 항균기능이고 있어 수질을 안정적으로 관리할 수 있으며, 또한 코팅재의 수밀성이 높아 구체를 보호하며, 통기성능을 갖고 있어 장시간 경과하여도 들뜸이나 박리 등의 결함이 발생되지 않는 장점을 갖는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 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.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물은 기능 개선 충전재 및 기능개선 혼화제를 포함한다.
상기 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물은 기능 개선 충전재 1~50중량% 및 기능개선 혼화제 50~99 중량%를 함유할 수 있다.
상기 기능 개선 충전재는 탄산칼슘 5~75 중량%, 견운모 5~45 중량%, 규산 알루미늄 0.1~25중량%, 일라이트 0.1~20 중량%, 제올라이트 0.01~15중량%, 마그네슘실리케이트 0.01~15중량% 및 탄산나트륨 0.01~15중량%를 포함한다.
상기 탄산칼슘은 조성물의 충전효과 및 증점효과를 얻기 위하여 사용된다. 상기 탄산칼슘은 중질탄산칼슘을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 탄산칼슘의 함량은 상기 기능 개선 충전재에 대하여 5~75 중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 탄산칼슘의 함량이 5 중량%미만이면 충전효과 및 증점효과가 미흡하고, 그 함량이 35 중량%이상이면 작업성이 저하될 수 있다.
상기 견운모는 강한 흡착력과 원적외선이 방출되어 생체 활성 효과를 가지며, 탈취성, 항균성능을 부여하고 방수성능을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 견운모는 상기 기능 개선 충전재에 대하여 5~45중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 견운모의 함량이 45중량%를 넘어서면 성능은 개선되나 가격경쟁력이 저하되고, 그 함량이 5중량% 미만이면 성능 개선효과가 떨어진다.
상기 규산 알루미늄은 난연성 및 내구성 개선을 위해 사용된다. 상기 규산 알루미늄의 함량은 상기 기능 개선 충전재에 대하여 0.1~25중량% 포함하는 것이 바람직하며, 상기 규산 알루미늄의 함량이 25중량%를 초과하면 난연성 및 내구성이 개선효과가 미흡하고, 그 함량이 0.1중량% 미만이면 성능개선효과가 저하된다.
상기 일라이트는 조성물의 항균 및 방오성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 일라이트는 상기 기능 개선 충전재에 대하여 0.1∼20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 일라이트의 함량이 0.1중량% 미만이면 항균 및 방오성 개선 효과가 미약할 수 있고, 그 함량이 20중량%를 초과하면 항균 및 방오성은 개선되나, 작업성 및 경제성이 저하된다.
상기 제올라이트(zeolite)는 흡습제로서 속경화 시 기능 개선 혼화제의 수분을 흡수하여 발포를 방지함과 동시에 재료분리 저항성 및 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 제올라이트는 상기 기능 개선 충전재에 대하여 0.01~15중량% 포함하는 것이 바람직하며, 제올라이트의 함량이 15중량%를 초과하면 작업성이 저하되고, 그 함량이 0.01 중량% 미만이면 재료분리현상이 발생할 수 있다.
상기 마그네슘실리케이트는 내마모성, 점도 개선 및 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 마그네슘실리케이트는 상기 기능 개선 충전재에 대하여 0.01~15중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 마그네슘실리케이트의 함량이 0.01중량% 미만이면 작업성은 개선되나, 성능 개선 효과가 미흡하고, 상기 마그네슘실리케이트의 함량이 15중량%를 초과하면 성능은 개선되나 작업성 및 가격경쟁력이 저하된다.
상기 탄산나트륨은 내식성을 개선하기 위해 사용한다. 상기 탄산나트륨은 상기 기능 개선 충전재에 대하여 0.01∼15중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 탄산나트륨의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 내식성 개선 효과가 떨어질 수 있으며, 상기 탄산나트륨의 함량이 15중량%를 초과하면 작업성이 저하되고 가격경쟁력이 저하된다.
상기 기능 개선 충전재는 알킬벤젠술폰산나트륨을 더 포함할 수 있다. 상기 알킬벤젠술폰산나트륨은 방수, 방청 성능 및 수축 저감 효과를 개선하기 위하여 사용한다. 상기 알킬벤젠술폰산나트륨은 상기 기능 개선 충전재에 대하여 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 알킬벤젠술폰산나트륨의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 성능개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 알킬벤젠술폰산나트륨의 함량이 10중량%를 초과할 경우에는 성능 개선효과가 우수하나 작업성 및 가격경쟁력이 저하된다.
또한, 기능 개선 충전재는 메타인산나트륨을 더 포함할 수 있다. 상기 메타인산나트륨은 반응성을 개선하여 강도 발현, 내오염성, 재료분리 방지를 위해 사용한다. 상기 메타인산나트륨은 상기 기능 개선 충전재에 대하여 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 메타인산나트륨의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 성능개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 메타인산나트륨의 함량이 10중량%를 초과할 경우에는 성능 개선효과가 우수하나 작업성 및 가격경쟁력이 저하된다.
상기 기능 개선 혼화제는 아크릴 수지 30~98 중량%, 에틸렌-메틸아크릴레이트 메타크릴레이트 공중합체 1~25중량%, 스티렌-부틸아크릴레이트 공중합체 0.1~20중량%, 폴리비닐부틸알 0.1~20중량%, 에틸렌-비닐알코올 공중합체 0.1~15중량%, 아세틸 부틸 셀롤로오스 0.1~15중량% 및 안료 0.1~15중량%로 이루어진다.
상기 아크릴 수지는 강도, 내구성, 내후성 개선을 위해 사용된다. 상기 아크릴 수지의 함량은 상기 기능 개선 혼화제에 대하여 30~98 중량% 포함하는 것이 바람직하다. 상기 아크릴 수지 의 함량이 98 중량%를 초과하면 내후성이 개선되나 가격경쟁력이 저하되고, 그 함량이 30 중량% 미만이면 내후성 개선효과가 미흡하다.
상기 에틸렌-메틸아크릴레이트 메타크릴레이트 공중합체는 침투성이 강하여 부착력을 강하 시키는데 중요한 역할을 한다. 상기 에틸렌-메틸아크릴레이트 메타크릴레이트 공중합체의 함량은 상기 기능 개선 혼화제에 대하여 1~25 중량% 포함하는 것이 바람직하다. 상기 에틸렌-메틸아크릴레이트 메타크릴레이트 공중합체의 함량이 25 중량%를 초과하면 부착력은 개선되나 재료분리현상이 발생되기 쉽고, 그 함량이 1 중량% 미만이면 부착력 개선효과가 미흡하다.
상기 스티렌-부틸아크릴레이트 공중합체는 부착강도가 우수하고 연성, 내약품성 및 내마모성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 스티렌-부틸아크릴레이트 공중합체는 상기 기능 개선 혼화제에 대하여 0.1~20중량% 함유되는 것이 바람직하며, 스티렌-부틸아크릴레이트 공중합체의 함량이 20중량%를 초과하면 연성이 강해져 하중에 의한 변형이 발생되기 쉽고, 그 함량이 0.1중량% 미만이면 취성이 강해져 충격강도가 저하된다.
상기 폴리비닐부틸알은 접착성, 내한성, 내후성, 내충격성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 폴리비닐부틸알의 함량은 상기 기능 개선 혼화제에 대하여 0.1~20 중량% 포함하는 것이 바람직하다. 상기 폴리비닐부틸알의 함량이 20 중량%를 초과하면 강도 및 내구성이 개선되나 취성 현상이 발생되기 쉽고, 그 함량이 0.1 중량% 미만이면 강도 및 내구성이 저하된다.
상기 에틸렌-비닐알코올 공중합체는 점도 조절 및 접착강도를 개선하기 위하여 사용된다. 상기 에틸렌-비닐알코올 공중합체의 함량은 상기 기능 개선 혼화제에 대하여 0.1~15 중량% 포함하는 것이 바람직하다. 상기 폴리아크릴산의 함량이 15 중량%를 초과하면 접착강도는 개선되나 점도가 높아져 작업성이 저하되고, 그 함량이 0.1 중량% 미만이면 재료분리가 발생될 수 있다.
상기 아세틸 부틸 셀롤로오스는 폴리머 입자의 엉김을 방지하고 분산성을 개선하기 위해 사용된다. 상기 아세틸 부틸 셀롤로오스의 함량은 상기 기능 개선 혼화제에 대하여 0.1~15 중량% 포함하는 것이 바람직하다. 상기 아세틸 부틸 셀롤로오스의 함량이 15 중량%를 초과하면 안정성이 개선되나 재료분리현상이 발생되기 쉽고, 그 함량이 0.1 중량% 미만이면 성능 개선효과가 미흡하다.
상기 안료는 운모형 산화철 안료를 사용한다. 상기 안료의 함량은 상기 기능 개선 혼화제에 대하여 0.1∼15 중량% 범위인 것이 바람직하다. 상기 안료의 함량이 0.1 중량% 미만이면 적외선 반사효과가 저하되고, 함량이 15 중량%를 초과하면 가격경쟁력이 저하된다.
상기 소포제는 기능 개선 혼화제 내의 기포를 제거하여 강도 및 내구성을 높이기 위하여 사용한다. 또한, 상기 소포제가 기능 개선 혼화제에 첨가되면 공기연행 효과를 부여하여 작업성 및 가사시간을 향상시킬 수 있다. 상기 소포제는 상기 기능 개선 혼화제에 대하여 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 소포제로는 알콜계 소포제, 실리콘계 소포제, 지방산계 소포제, 오일계 소포제, 에스테르계 소포제, 옥시알킬렌계 소포제 등을 사용할 수 있다. 상기 실리콘계 소포제로는 디메틸실리콘유, 폴리오가노실록산, 플루오로실리콘유 등이 있다. 상기 지방산계 소포제로는 스테아린산, 올레인산 등이 있다. 상기 오일계 소포제로는 등유, 동식물유, 피마자유 등이 있다. 상기 에스테르계 소포제로는 솔리톨트리올레이트, 글리세롤모노리시놀레이트 등이 있다. 상기 옥시알킬렌계 소포제로는 폴리옥시알킬렌, 아세틸렌에테르류, 폴리옥시알킬렌지방산에스테르, 폴리옥시알킬렌알킬아민 등이 있다. 상기 알콜계 소포제로는 글리콜(glycol) 등이 있다.
또한, 상기 고성능 감수제는 강도 및 내구성을 개선하고 기능 개선 혼화제의 유동성을 확보하기 위하여 사용한다. 기능 개선 혼화제에 고성능 감수제가 첨가되면 물비가 저감된다. 상기 고성능 감수제는 기능 개선 혼화제에 대하여 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 고성능 감수제는 폴리카르본산계, 멜라민계 또는 나프탈렌계 감수제를 사용할 수 있으나, 나프탈렌계와 멜라민계는 폴리카르본산계에 비하여 조성물의 강도가 떨어지고 작업성 및 가사시간을 저하시킬 수 있으므로 조성물의 강도, 작업성 및 가사시간을 저하시키지 않는 폴리카르본산계 감수제를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 폴리에테르설폰은 난연성, 열저항성, 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 폴리에테르설폰은 상기 기능 개선 혼화제에 대하여 0.01~10중량% 함유되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 폴리페닐렌 설파이드는 강도, 내열성, 내약품성 등을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 폴리페닐렌 설파이드는 기능 개선 혼화제에 대하여 0.01~10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은, 콘크리트 구조물을 보호하기 위한 조성물을 제조하는 방법에 있어서, 기능 개선 충전재 1~50중량% 및 기능 개선 혼화제 50~99 중량%를 첨가하여 30초~3분간 믹싱하여 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 콘크리트 구조물의 불순물, 레이턴스 및 열화 부위를 평삭기, 연마기, 파쇄기, 워터젯 등을 이용하여 제거하는 단계와, 상기 제거된 부위에 물의 침투와 염소이온 침투를 억제하며, 내수성 및 방수성을 개선하기 위하여 방수제를 도포하는 단계와, 상기 도포된 부위에 상기 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물을 붓, 로울러, 에어리스 등을 이용하여 1차 도포하여 경화된 후 상기 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물을 2차 도포하는 단계 및 도포된 상부에 방수성, 내마모성 및 방오성을 개선하기 위하여 텍코팅제를 도포하는 단계를 포함하는 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 표면 보호 방법을 제공한다.
여기서, 상기 방수제는 통상적으로 사용하는 무기질 방수제를 사용할 수 있으며, 또는 예컨대 특허 등록번호 제10-0788021호에 기재된 바와 같은 콘크리트 침투형 방수제를 사용하는 것이 바람직하다. 그러나 상기 방수제를 무기질 방수제 또는 콘크리트 침투 방수제로만 제한될 필요는 없고, 콘크리트 구조물에 사용될 수 있는 방수제라면 제한 없이 사용가능하다.
여기서, 상기 텍코팅제는 예컨대 특허 등록번호 제10-0788021호에 기재된 바와 같은 콘크리트 침투형 방수제, 아크릴-우레탄, 실리카졸계 무기질 표면 강화제, 실란계 침투강화제, 상기 기능 개선 혼화제 중 어느 하나 이상을 포함한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다.
<실시예 1>
기능 개선 충전재 20 중량% 및 기능 개선 혼화제 80중량%를 강제식 믹서에 2분간 혼합하여 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물을 제작하였다.
이때, 상기 기능 개선 충전재는 탄산칼슘 50 중량%, 견운모 15 중량%, 규산 알루미늄 5중량%, 일라이트 5 중량%, 제올라이트 5중량%, 마그네슘실리케이트 5중량%, 탄산나트륨 5중량%, 알킬벤젠술폰산나트륨 5중량% 및 메타인산나트륨 5중량%를 혼합하여 사용하였다.
이때, 상기 기능 개선 혼화제는 아크릴 수지 89 중량%, 에틸렌-메틸아크릴레이트 메타크릴레이트 공중합체 2중량%, 스티렌-부틸아크릴레이트 공중합체 1중량%, 폴리비닐부틸알 1중량%, 에틸렌-비닐알코올 공중합체 1중량%, 아세틸 부틸 셀롤로오스 1중량%, 안료 1중량%, 소포제 1중량%, 고성능 감수제 1중량%, 폴리에테르설폰 1중량% 및 폴리페닐렌 설파이드 1중량%를 혼합하여 사용하였다. 이때, 상기 소포제는 알콜계 소포제를 사용할 수 있다. 상기 고성능 감수제는 폴리카본산계 고성능 감수제를 사용하였다.
<실시예 2>
기능 개선 충전재 20 중량% 및 기능 개선 혼화제 80중량%를 강제식 믹서에 2분간 혼합하여 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물을 제작하였다.
이때, 상기 기능 개선 충전재는 탄산칼슘 50 중량%, 견운모 15 중량%, 규산 알루미늄 5중량%, 일라이트 5 중량%, 제올라이트 5중량%, 마그네슘실리케이트 5중량%, 탄산나트륨 5중량%, 알킬벤젠술폰산나트륨 5중량% 및 메타인산나트륨 5중량%를 혼합하여 사용하였다.
이때, 상기 기능 개선 혼화제는 아크릴 수지 84 중량%, 에틸렌-메틸아크릴레이트 메타크릴레이트 공중합체 4중량%, 스티렌-부틸아크릴레이트 공중합체 2중량%, 폴리비닐부틸알 2중량%, 에틸렌-비닐알코올 공중합체 2중량%, 아세틸 부틸 셀롤로오스 2중량%, 안료 1중량%, 소포제 1중량%, 고성능 감수제 1중량%, 폴리에테르설폰 1중량% 및 폴리페닐렌 설파이드 1중량%를 혼합하여 사용하였다. 이때, 상기 소포제는 알콜계 소포제를 사용할 수 있다. 상기 고성능 감수제는 폴리카본산계 고성능 감수제를 사용하였다.
<실시예 3>
기능 개선 충전재 20 중량% 및 기능 개선 혼화제 80중량%를 강제식 믹서에 2분간 혼합하여 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물을 제작하였다.
이때, 상기 기능 개선 충전재는 탄산칼슘 50 중량%, 견운모 15 중량%, 규산 알루미늄 5중량%, 일라이트 5 중량%, 제올라이트 5중량%, 마그네슘실리케이트 5중량%, 탄산나트륨 5중량%, 알킬벤젠술폰산나트륨 5중량% 및 메타인산나트륨 5중량%를 혼합하여 사용하였다.
이때, 상기 기능 개선 혼화제는 아크릴 수지 78 중량%, 에틸렌-메틸아크릴레이트 메타크릴레이트 공중합체 5중량%, 스티렌-부틸아크릴레이트 공중합체 3중량%, 폴리비닐부틸알 3중량%, 에틸렌-비닐알코올 공중합체 3중량%, 아세틸 부틸 셀롤로오스 3중량%, 안료 1중량%, 소포제 1중량%, 고성능 감수제 1중량%, 폴리에테르설폰 1중량% 및 폴리페닐렌 설파이드 1중량%를 혼합하여 사용하였다. 이때, 상기 소포제는 알콜계 소포제를 사용할 수 있다. 상기 고성능 감수제는 폴리카본산계 고성능 감수제를 사용하였다.
상기의 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명의 실시예들과 비교할 수 있는 비교예 1을 제시한 것이다.
<비교예 1>
탄산칼슘 30 중량% 및 아크릴 수지 70중량%를 강제식 믹서에 2분간 혼합하여 조성물을 제작하였다.
본 발명은 하기의 실험예를 참고로 더욱 상세히 설명되며, 이 실험예가 본 발명을 제한하려는 것은 아니다.
<시험예 1> 부착강도시험
실시예 1 내지 실시예 3에서 제조한 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물 및 비교예 1에서 제조한 조성물의 부착강도 특성을 비교하기 위하여, KS F 4919(시멘트 혼입 폴리머계 방수재)에 준하여 70㎜×70㎜×20㎜의 시험체 상부에 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1에서 제조한 조성물을 건조면, 수중 침지면, 습윤면에 도포하여 부착강도 시험을 수행하였고, 내화학성 후 부착성능을 비교하기 위하여 시험용 밑판(300×300×60㎜) 상부에 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1에서 제조한 조성물을 도포한 후 시험용 밑판에 실리콘을 이용하여 밀실하게 아크릴 판을 설치한 후 염산 5%, 차아염소산나트륨 1% 및 수산화나트륨 5%의 화학수를 침지한 후 부착강도를 측정하였다. 또한, 습윤건조반복시험 후 부착강도를 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
시험항목 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
부착강도
(N/mm2) 		일반조건 건조면 2.66 2.78 2.9 2.5
수중 침지 2.4 2.56 2.63 2.3
습윤면 부풀음, 박리없음 부풀음, 박리없음 부풀음, 박리없음 부풀음, 박리없음
내화학성 염산 1.85 1.92 2.1 1.65
차아염소산 2.3 2.39 2.45 2.21
수산화나트륨 2.35 2.41 2.5 2.28
내후성 습윤건조반복
(100사이클)		 2.2 2.28 2.36 2.12
상기 표 1에서 나타난 바와 같이 실시예 1 내지 실시예 3이 비교예 1보다 매우 높은 부착성능을 나타내었다.
<시험예 2> 내충격성
실시예 1 내지 실시예 3에서 제조한 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물과 비교예 1의 조성물을 내충격성을 평가하기 위하여 콘크리트 밑판 300mm×300mm×60mm 표면에 조성물을 도포한 후 구형인 추(500g±2g의 철재구)를 그 끝에서부터 표면까지의 높이 0.5m의 위치부터 낙하시킨다. 차례로 0.5m, 1m, 1.5m의 높이에서 추를 낙하시켜 표면손상 유무를 관찰하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
시험항목 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
내충격성 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1에서 표면 손상은 발생하지 않았다.
<시험예 3> 균열대응성
실시예 1 내지 실시예 3에서 제조한 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물과 비교예 1의 조성물의 균열대응성을 비교하기 위하여, KS F 4936에 의하여 균열대응성 시험을 실시하였다. 그 결과를 표 3에 나타내었다.
시험항목 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
균열대응성 20℃ 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
-20℃ 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1에서 파단이 발생하지 않았다.
<시험예 4> 내투수성
실시예 1 내지 실시예 3에서 제조한 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물과 비교예 1의 조성물의 내투수성을 비교하기 위하여, KS F 4925에 의하여 내투수성을 측정하였다. 그 결과를 표 4에 나타내었다.
시험항목 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
내투수성 투수되지않음 투수되지않음 투수되지않음 투수되지않음
상기 표 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1에서 투수되지 않아 내투수성이 우수함을 알 수 있었다.
<시험예 5> 내피로 성능
실시예 1 내지 실시예 3에서 제조한 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물과 비교예 1의 조성물의 내피로 성능을 비교하기 위하여, 200mm×80㎜의 CRC보드 중간에 120mm×60㎜의 조성물을 도포한 후 거동 폭 0.5~2.5㎜, 거동 속도 5회/min로 -10℃의 온도에서 2,000회의 거동을 준 다음 시험체를 2.5㎜로 신장하여 손상(구멍 뚫림, 찢김, 파단 등) 유·무를 관찰하였다. 그 결과를 표 5에 나타내었다.
시험항목 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
내피로성능 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
상기 표 5에 나타난 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1에서 표면의 찢김, 파단, 구멍은 발생하지 않았다.
<시험예 6> 동결융해저항성
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물과 비교예 1 에 따라 제조된 조성물의 동결융해저항성을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
내구성지수 92 93 94 90
상기 표 6에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물이 비교예 1 에 따라 제조된 조성물보다 내구성 지수가 높게 나타나 동결 융해 저항성이 우수함을 알 수 있었다.
<시험예 7> 수도용 자재 및 제품의 위생 안전 기준
실시예 1 내지 실시예 3에서 제조한 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물과 비교예 1의 조성물의 수도용 자재 및 제품의 위생 안전 기준을 비교하기 위하여, 수도용 자재 및 제품의 위생 안전 기준 공정 시험방법 (환경부 고시 제 2015-103호)에 용출 시험을 실시하였다. 그 결과를 표 7에 나타내었다.
시험항목 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
26가지 항목 불검출 불검출 불검출 불검출
상기 표 7에 나타난 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1 모두 검출되지 않았다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (8)

  1. 콘크리트 구조물을 보호하기 위한 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물로서,
    기능 개선 충전재 1~50중량% 및 기능 개선 혼화제 50~99 중량%를 포함하며,
    상기 기능 개선 충전재는, 기능 개선 충전재 중량 대비, 탄산칼슘 5~75 중량%, 견운모 5~45 중량%, 규산 알루미늄 0.1~25중량%, 일라이트 0.1~20 중량%, 제올라이트 0.01~15중량%, 마그네슘실리케이트 0.01~15중량% 및 탄산나트륨 0.01~15중량%를 포함하고,
    상기 기능 개선 혼화제는, 기능 개선 혼화제 중량 대비, 아크릴 수지 30~98 중량%, 에틸렌-메틸아크릴레이트 메타크릴레이트 공중합체 1~25중량%, 스티렌-부틸아크릴레이트 공중합체 0.1~20중량%, 폴리비닐부틸알 0.1~20중량%, 에틸렌-비닐알코올 공중합체 0.1~15중량%, 아세틸 부틸 셀롤로오스 0.1~15중량% 및 안료 0.1~15중량%를 포함하는
    것을 특징으로 하는 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기능 개선 충전재는 알킬벤젠술폰산나트륨 0.01~10중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기능 개선 충전재는 메타인산나트륨 0.01~10중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기능 개선 혼화제는 기능 개선 혼화제 내의 기포를 제거하여 강도 및 내구성을 높이기 위한 소포제 0.01~10중량% 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 기능 개선 혼화제는 강도 및 내구성을 개선하기 위한 고성능 감수제 0.01~10중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기능 개선 혼화제는 난연성, 열저항성, 내구성을 개선하기 위하여 폴리에테르설폰 0.01~10중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 기능 개선 혼화제는 강도, 내열성, 내약품성 등을 개선하기 위하여 폴리페닐렌 설파이드 0.01~10중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물을 이용하여 콘크리트 구조물의 표면을 보호하는 방법으로서,
    콘크리트 구조물의 불순물, 레이턴스 및 열화 부위를 제거하는 단계;
    상기 제거된 부위에 물의 침투와 염소이온 침투를 억제하며, 내수성 및 방수성을 개선하기 위하여 방수제를 도포하는 단계;
    상기 도포된 부위에 상기 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물을 1차 도포하여 경화된 후 상기 기능성 친환경 하이브리드 표면 보호용 도막재 조성물을 2차 도포하는 단계; 및
    도포된 상부에 방수성, 내마모성 및 방오성을 개선하기 위하여 텍코팅제를 도포하는 단계를
    포함하는 콘크리트 구조물의 표면 보호 방법.
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