KR101797971B1 - 망상구조 아크릴 수지와 세라믹 방수재를 이용한 방수방식용 1액형 수성 도료 조성물 및 이를 이용한 시공방법 - Google Patents

망상구조 아크릴 수지와 세라믹 방수재를 이용한 방수방식용 1액형 수성 도료 조성물 및 이를 이용한 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 망상구조 아크릴 수지와 세라믹 방수재를 이용한 방수방식용 1액형 수성 도료 조성물과 이의 제조방법 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명에 따르면, 망상구조 아크릴 에멀전 수지 40~50 중량부, 소포제 3~5 중량부, 물 10~20 중량부, 동결방지제 1~3 중량부, 방부제 1~3중량부를 포함하는 망상구조 아크릴 수지 혼합물 55~81 중량부; 증점제 및 물을 1:1의 비율로 포함하는 증점제 조성물 6~10 중량부; 세라믹 수지, 실란 혼합물 및 첨가제를 5: 5: 1의 비율로 포함하는 세라믹 방수재 10~20 중량부; 조막제 1~3 중량부 및 안료 30~50 중량부를 포함하는, 망상구조 아크릴 수지와 세라믹 방수재를 이용한 방수방식용 1액형 수성 도료 조성물과 이의 제조방법 및 이를 이용한 시공방법을 개시한다.

Description

망상구조 아크릴 수지와 세라믹 방수재를 이용한 방수방식용 1액형 수성 도료 조성물 및 이를 이용한 시공방법{SINGLE-LIQUID AQUEOUS PAINT COMPOSITION USING NETWORK-STRUCTURAL ACRYL RESIN AND CERAMIC WATERPROOFING AGENT, AND THE PAINTING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 망상구조 아크릴 수지와 세라믹 방수재를 이용한 방수방식용 1액형 수성 도료 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.
우리나라 같이 사계절이 뚜렷하고 온도변화가 많은 지역의 건물 또는 구조물은 해마다 여름철에는 50~60℃의 고온과 겨울철에는 영하의 온도를 견디며, 지속적인 팽창과 수축의 반복으로 고유의 물성이 약화되어 부식되고 파열되어 균열과 크랙이 발생하며, 이는 누수와 함께 장기적으로 건물 또는 구조물에 치명적인 구조적 결함까지 가져올 수 있다. 따라서 가혹한 동절의 혹한과 하절의 혹서에도 효과적인 방수성능을 유지하도록 방수도막을 형성하도록 하는 것이 필요하다.
이에 통상적으로 방수 도료는 수성 또는 유성의 액상 형태의 방수제를 소지면에 도포하고, 수분 또는 용제를 건조하여 방수성 피막을 형성시키는 제제로서, 여기서 유제형 방수 도료는 에멀전 수지형 방수 도료라고도 하는데, 에멀전 수지를 바탕면에 덧칠하여 방수층을 만드는 방수 도료이다.
이러한 수분산성 아크릴 에멀전 수지 도료는 경화될 때 자체 수축으로 인한 균열이 적고, 유기 용제를 사용하지 않아서 친환경적인 장점이 있지만, 재질이 연약하여 면적이 넓은 장소에서는 시공이 어려운 점이 문제점으로 알려져 있다. 구체적으로 아크릴 에멀전 방수 도료는 기본적인 방수 성능에는 충족을 시키나 내화학성, 내오염성, 내후성, 내구성, 탄성, 인장력 등의 기능이 떨어지는 단점이 있다.
따라서 이러한 단점을 해결하기 위해 한국 등록특허공보 제10-0666140호 "친환경 폴리우레탄 방수 바닥재 수지 조성물"을 제안하고 있다. 제안된 문헌은 물을 경화제로 사용하고 친환경적인 원재료 및 기능성 광촉매를 선택 사용하여 환경 친화적인 폴리우레탄 방수 바닥재 수지 조성물에 관한 것으로, 제1폴리올 화합물, 방향족폴리이소시아네이트 화합물, 사슬연장제, 가소제, 충진물 및 첨가제, 착색안료를 혼합하여 주제 성분으로 하고, 여기에 제2폴리올 화합물, 수용성 난연제, 물 및 각색 염료를 주요성분으로 하는 경화제를 배합하는 것을 개시하고 있다.
그러나 2액형 우레탄 방수 도료의 경우, 현장에서 액상과 파우더를 혼합하는 공정이 포함되어 있어, 고도의 숙련자가 아니면 부정확하게 혼합되어 방수재의 품질이 균일하지 못하는 문제가 있다.
또한 방수도막의 형성시, 유연한 탄성과 소지면에 뛰어난 부착성을 부여하는 것이 중요하며, 건조 후 이음매 없이 연속적으로 도막이 형성됨으로써 뛰어난 내수성, 건물의 충격이나 수축과 팽창에 의해 도막이 갈라지거나 손상 되는 것을 방지하도록 충분한 탄성과 인장강도를 보유하도록 하는 것이 요구되고 있다.
또한 방수도막을 형성시키는 기존 일반적인 바닥 코팅제 및 마감재 조성물에는 흔히 고무탄성분말이 포함되어 있으나 바닥재에 고무탄성분말을 사용할 경우 체육 시설 바닥용으로 약간의 탄성을 주어 볼리바운드 속도를 감소시키거나 선수들의 무릎, 발목 충격을 완화효과를 줄 수 있다. 하지만 주차장 및 건축물 바닥재에 고무탄성분말이 포함되어 있을 경우 큰 하중을 받게 되면 탄성으로 인해 바닥 표면이 눌리면서 도막 표면에 얇은 크랙들이 다수 발생할 수 있으며, 비틀림 강도가 약한 탄성층의 성질상 차량 바퀴 회전 등에 의해 바닥이 비틀려 박리가 생길 가능성이 높다. 또한 탄성층의 주된 소재는 SBR(타이어 고무 분말)로써 화재발생으로 인한 바닥 연소시 불꽃이 발생하거나 유독가스가 발생하여 안전상 위험성이 크며 바닥재의 난연성을 저하시키는 주요소가 된다는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0666140호
따라서 본 발명에서는 상기와 같은 기술적 요구에 착안하여 유연한 탄성과 소지면에 뛰어난 부착성을 부여하여 내구성, 내후성을 높이면서 난연성 및 불연성을 가질 수 있도록, 망상구조 아크릴 수지와 세라믹 방수재를 이용한 방수방식용 1액형 수성 도료 조성물을 제공하는 것을 그 해결과제로 한다.
또한 본 발명은, 망상구조 아크릴 수지와 세라믹 방수재를 이용한 방수방식용 1액형 수성 도료 조성물의 제조방법을 제공하는 것을 다른 해결과제로 한다.
또한 본 발명은, 상기 망상구조 아크릴 수지와 세라믹 방수재를 이용한 방수방식용 1액형 수성 도료 조성물을 이용한 시공방법을 제공하는 것을 또다른 해결과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
망상구조 아크릴 에멀전 수지 40~50 중량부, 소포제 3~5 중량부, 물 10~20 중량부, 동결방지제 1~3 중량부, 방부제 1~3중량부를 포함하는 망상구조 아크릴 수지 혼합물 55~81 중량부;
증점제 및 물을 1:1의 비율로 포함하는 증점제 조성물 6~10 중량부;
세라믹 수지, 실란 혼합물 및 첨가제를 5: 5: 1의 비율로 포함하는 세라믹 방수재 10~20 중량부;
조막제 1~3 중량부 및
안료 30~50 중량부를 포함하는,
망상구조 아크릴 수지와 세라믹 방수재를 이용한 방수방식용 1액형 수성 도료 조성물을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 망상구조 아크릴 에멀전 수지는,
(i) 계면활성제와 이온교환수를 혼합하고, 이를 교반하면서 승온시켜 제1 혼합물을 제조하는 단계; (ii) 지방족기를 갖고 있는 아크릴계 또는 메타크릴계 모노머, 산 모노머, 계면활성제 및 이온교환수로 이루어지는 아크릴 모노머 혼합물 프리에멀전과 개시제를 상기 제1 혼합물에 첨가하여 반응시켜 제2 혼합물을 제조하는 단계; (iii) 상기 제2 혼합물을 숙성한 후 pH를 조절하여 제3 혼합물을 제조하는 단계 및 (iv) 상기 제3 혼합물에 가교 고분자를 첨가하여 물성을 조절하는 단계;를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 조성물은 증점제 1~3 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
(a) 망상구조 아크릴 에멀전 수지 40~50 중량부, 소포제 3~5 중량부, 물 10~20 중량부, 동결방지제 1~3 중량부, 방부제 1~3중량부를 순차적으로 첨가하여 혼합하면서 1000~2000 rpm으로 교반하여 망상구조 아크릴 수지 혼합물을 제조하는 단계;
(b) 상기 (a) 단계를 거친 혼합물에, 증점제 및 물을 1:1의 비율로 혼합한 증점제 조성물 6~10 중량부를 첨가한 후, 900~1200 rpm으로 교반하는 단계;
(c) 상기 (b) 단계를 거친 혼합물에, 세라믹 수지, 실란 혼합물 및 첨가제를 5: 5: 1의 비율로 포함하는 세라믹 방수재 10~20 중량부와, 조막제 1~3 중량부를 적어도 1시간동안 첨가하면서, 1000~2000 rpm으로 교반하는 단계;
(d) 상기 (c) 단계를 거친 혼합물을 적어도 2시간 동안 1000~2000 rpm으로 숙성교반시키는 단계;
(e) 상기 (d) 단계를 거친 혼합물에, 안료 30~50 중량부를 적어도 1시간동안 첨가하면서, 1000~2000 rpm으로 교반하는 단계; 및
(f) 상기 (e) 단계를 거친 혼합물을 20~30시간 숙성시키는 단계;를 포함하여 이루어지는, 망상구조 아크릴 수지와 세라믹 방수재를 이용한 방수방식용 1액형 수성 도료 조성물의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 있어서,
상기 망상구조 아크릴 에멀전 수지는,
(i) 계면활성제와 이온교환수를 혼합하고, 이를 교반하면서 승온시켜 제1 혼합물을 제조하는 단계; (ii) 지방족기를 갖고 있는 아크릴계 또는 메타크릴계 모노머, 산 모노머, 계면활성제 및 이온교환수로 이루어지는 아크릴 모노머 혼합물 프리에멀전과 개시제를 상기 제1 혼합물에 첨가하여 반응시켜 제2 혼합물을 제조하는 단계; (iii) 상기 제2 혼합물을 숙성한 후 pH를 조절하여 제3 혼합물을 제조하는 단계 및 (iv) 상기 제3 혼합물에 가교 고분자를 첨가하여 물성을 조절하는 단계;를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서,
상기 (c) 단계는, 상기 (b) 단계를 거친 혼합물에, 세라믹 수지, 실란 혼합물 및 첨가제를 5: 5: 1의 비율로 포함하는 세라믹 방수재 10~20 중량부와, 조막제 1~3 중량부를 적어도 1시간동안 첨가하면서, 1000~2000 rpm으로 교반한 후, 증점제 1~3 중량부를 적어도 30분동안 더 첨가하면서 1000~2000 rpm으로 교반하는 단계인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 또다른 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
바탕면에 부착된 이물질을 제거하는 전처리 단계;
상기 전처리된 바탕면에 프라이머를 도포하는 단계;
상기 도포된 프라이머의 상면에, 상술한 망상구조 아크릴 수지와 세라믹 방수재를 이용한 방수방식용 1액형 수성 도료 조성물을 도포하는 것을 특징으로 하는, 방수방식용 1액형 수성 도료 조성물을 이용한 시공방법을 제공한다.
상술한 본 발명에 따른 방수방식용 1액형 수성 도료 조성물은 우수한 방수방식성, 편리한 작업성 및 친환경성을 가지는 효과가 있다. 구체적으로, 망상구조 아크릴 수지를 포함함으로써 건조성이 향상되어 시공의 편의성을 높일 수 있게 됨은 물론, 망상구조에 의하여 특히 소지면과의 접착력이 우수한 아크릴 도막을 형성하게 됨에 따라 방수 및 방식성능, 내오염성이 우수하면서도 내구성을 현저하게 향상시킬 수 있게 된다. 또한 산 및/또는 염기에 강하고, 자외선에 의한 변색이나 구조노화를 방지하는 내후성, 난(難)황변성을 제공하는 동시에 표면 광택을 부가할 수 있을 뿐만 아니라, 불연성 및 난연성을 제공할 수 있다. 또한 본 발명의 도료 조성물은 세라믹 방수재를 더 포함함으로써 모재에 대한 접착력과 발수 및 방수성을 보다 향상시키면서 시공의 편의성을 현저하게 향상시킬 수 있다.
이와같이 본 발명에 따른 도료 조성물은 특수 망상 구조의 아크릴 수지에 의한 불연성과, 5년 이상의 황변성능, 내후성을 나타낼 수 있고, 철판 도장이 가능하며, 음용수용에도 적용할 수 있고, 1~2회의 도장만으로도 은폐력을 나타낼 수 있고, 수성도료로서 무독, 무취, 무포름알데히드의 작업환경을 조성하여 친환경적 시공이 가능하고 실내외 모두 시공이 가능하며, 망상구조 아크릴 수지와 세라믹 방수재에 의하여 10분 이내의 우수한 속건성을 나타내어 작업효율을 현저하게 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 따라서 가혹한 동절의 혹한과 하절의 혹서에도, 우수한 부착성, 내구성 및 내후성으로 인해 이음매 없이 연속적으로 도막이 형성되어 뛰어난 내수성을 나타내므로, 본 발명에 따른 방수방식용 수성 도료 조성물은 신규 건축물 또는 보수가 요구되는 건축물의 내/외부 또는 강제로 이루어진 교량, 고가도로, 철탑 등의 철골 구조물의 외부 및 기타 방수방식 기능이 요구되는 곳에 코팅재로서 두루 적용될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도료 조성물의 품질시험 검사성적서를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도료 조성물의 불연재료 품질검사성적서를 나타낸 것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함한다" 또는 "가지다"등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
먼저, 본 발명은 망상구조 아크릴 수지와 세라믹 방수재를 이용한 방수방식용 1액형 수성 도료 조성물에 관한 것으로, 망상구조 아크릴 에멀전 수지 40~50 중량부, 소포제 3~5 중량부, 물 10~20 중량부, 동결방지제 1~3 중량부, 방부제 1~3중량부를 포함하는 망상구조 아크릴 수지 혼합물 55~81 중량부; 증점제 및 물을 1:1의 비율로 포함하는 증점제 조성물 6~10 중량부; 세라믹 수지, 실란 혼합물 및 첨가제를 5: 5: 1의 비율로 포함하는 세라믹 방수재 10~20 중량부; 조막제 1~3 중량부 및 안료 30~50 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명의 방수방식용 도료 조성물은, 망상구조 아크릴 에멀전 수지와 소포제, 물, 동결방지제 및 물을 순차적으로 혼합하면서 교반하여 아크릴 수지 혼합물을 조성한 다음, 여기에 상기 아크릴 수지 혼합물에 증점제 및 물을 1:1의 비율로 혼합한 증점제 조성물을 투입하고 교반하여 혼합물을 형성하고, 다시 세라믹 방수재와 조막제를 투입하여 교반하여 준 후, 안료를 더 투입하고 교반한 후, 숙성하여 포장함으로써 본 발명의 수성 도료 조성물을 조성한다.
본 발명에 있어서, 상기 물은 방수방식용 도료 조성물을 구성하는 구성성분을 용해하는 용제로서 수성 도료 조성물을 조성하게 되어 친환경적인 시공이 가능하게 된다. 따라서 본 발명에 따른 방수방식용 수성 도료 조성물은 신규 건축물 또는 보수가 요구되는 건축물의 내/외부 또는 강제로 이루어진 교량, 고가도로, 철탑 등의 철골 구조물의 외부 및 기타 방수방식 기능이 요구되는 곳에 친환경적으로 적용될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 도료 조성물은 아크릴 수지를 이용함으로써 산 및/또는 염기에 강하고, 자외선에 의한 변색이나 구조노화를 방지하는 내후성을 제공하는 동시에 표면 광택을 부가하게 된다. 이 때, 본 발명에서는 상기 아크릴 수지로서, 망상구조의 아크릴 에멀전 수지를 포함함으로써 도료 조성물이 도막을 형성하고자 하는 시공표면에 용이하게 접착할 수 있도록 하는 접착력을 현저하게 향상시킬 수 있게 된다.
바람직하게는 상기 망상구조 아크릴 에멀전 수지는, (i) 계면활성제와 이온교환수를 혼합하고, 이를 교반하면서 승온시켜 제1 혼합물을 제조하는 단계; (ii) 지방족기를 갖고 있는 아크릴계 또는 메타크릴계 모노머, 산 모노머, 계면활성제 및 이온교환수로 이루어지는 아크릴 모노머 혼합물 프리에멀전과 개시제를 상기 제1 혼합물에 첨가하여 반응시켜 제2 혼합물을 제조하는 단계; (iii) 상기 제2 혼합물을 숙성한 후 pH를 조절하여 제3 혼합물을 제조하는 단계 및 (iv) 상기 제3 혼합물에 가교 고분자를 첨가하여 물성을 조절하는 단계;를 포함하여 제조된다.
보다 구체적으로 상기 (i)단계는 계면활성제 0.2 내지 1.0 중량%와 이온교환수 99.0 내지 99.8 중량%를 혼합하고, 혼합된 혼합물을 80~130RPM으로 교반하면서 75 내지 85℃로 승온시켜 조성한다. 이 때, 상기 계면활성제는 나트륨도데실벤젤설포네이트, 소듐도데실벤젤설포네이트, 논이온에테르설페이트, 디알킬설폭산에스테르로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용하는 것이 좋다.
이어서 상기 (ii)단계는 상기 (i)단계에서 80 내지 85℃로 승온된 혼합물에 암모늄퍼설페이트, 소듐퍼설페이트, 포타슘퍼설페이트 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 개시제 0.2 내지 0.3 중량%와 지방족기를 갖고 있는 아크릴계 또는 메타크릴계 모노머, 산 모노머, 계면활성제, 이온교환수로 조성된 아크릴 모노머 혼합물 프리에멀전 99.7 내지 99.8 중량%을 첨가하여 조성한다.
이 때, 상기 아크릴 모노머 혼합물 프리에멀전을 한꺼번에 첨가하면 많은 수의 모노머들의 급작스런 반응으로 겔(gel)화 되는 문제가 발생한다. 따라서 혼합물에 첨가되는 아크릴 모노머 혼합물 프리에멀전 100 중량부에 대해 5 내지 10 중량%를 선 투입한 다음, 5~20분간 1차 반응시키고, 나머지 90 내지 95 중량%를 1~4시간 적하하면서 2차 반응시키는 것이 중요하다.
상기 지방족기를 갖고 있는 아크릴계 또는 메타크릴계 모노머는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소프로필메타크릴레이트, 노말부틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 라우릴메타크릴레이트, 스테아릴메타크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 노말프로필메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 글라시딜메타크릴레이트, 라우릴메타크릴레이트 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용한다.
이러한 아크릴계 또는 메타크릴계 모노머는 아크릴 모노머 혼합물 프리에멀전 총 100 중량부에 대해 60 내지 90 중량%로 조성되는 것이 좋다.
또한, 산 모노머는 메타크릴산, 아크릴산, 무수말레인산, 이타코닉산으로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용한다. 이러한 산 모노머는 아크릴 모노머 혼합물 프리에멀전 총 100 중량부에 대해 0.5 내지 3.0 중량%로 조성되는 것이 좋다.
또한 계면활성제는 상술한 계면활성제를 이용할 수 있으며, 상기 아크릴 모노머 혼합물 프리에멀전 총 100 중량부에 대해 0.5 내지 3.0 중량부로 조성되는 것이 좋다.
이어서 상기 (iii)단계는 (ii)단계의 혼합물을 65 내지 75℃에서 60~120분간 방치시켜 숙성한 다음, 숙성된 혼합물의 pH를 7 내지 10으로 조절한다. 즉, (ii)단계의 혼합물을 숙성하는 과정은 반응하지 못한 잔류 모노머들을 추가적으로 반응시키기 위함으로, 개시제를 후 첨가 할 경우 잔류 모노머 제거에 도움을 줄 수 있으며, 60 내지 120분간 숙성하는 것이 잔류 모노머 제거에 적절하다. 그리고 숙성된 혼합물은 pH가 2 내지 6의 산성이기에 혼합물의 저장 안정성에 알맞게 pH를 7 내지 10으로 조절하는 것이 바람직하다.
마지막으로 상기 (iv)단계는 (iii)단계의 혼합물 97 내지 99.5 중량%에 가교 고분자 0.5 내지 3.0 중량%를 첨가한 다음, 30~60분간 교반하여 물성을 조절해 망상구조 아크릴 에멀전 수지를 제조하게 된다.
여기서 가교 고분자의 함량이 3.0 중량%을 초과하더라도 물성의 특성이 상향되지 않거나 오히려 감소하는 경향이 발생할 수 있으므로 혼합물 총 100 중량%에 대해 0.5 내지 3.0 중량%로 첨가하는 것이 바람직하다. 그리고 가교 고분자는 페놀 포름알데히드, 에폭시, 불포화 폴리에스테르, 멜라민, 아마이드, 우레아중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
이러한 본 발명의 수성 도료 조성물은 망상구조 아크릴 에멀전 수지를 포함함으로써 건조성이 향상되어 시공의 편의성을 높일 수 있게 됨은 물론, 망상구조에 의하여 특히 소지면과의 접착력이 우수한 아크릴 도막을 형성하게 됨에 따라 방수 및 방식성능, 내오염성이 우수하면서도 내구성을 현저하게 향상시킬 수 있게 된다. 또한 산 및/또는 염기에 강하고, 자외선에 의한 변색이나 구조노화를 방지하는 내후성, 난(難)황변성을 제공하는 동시에 표면 광택을 부가할 수 있을 뿐만 아니라, 불연성 및 난연성을 제공할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 있어서 상기 아크릴 수지 혼합물은 상기 망상구조 아크릴 에멀전 수지와 소포제, 물, 동결방지제 및 물을 순차적으로 혼합하면서 교반하여 조성된다.
이 때, 상기 소포제는 도료 조성물 내의 기포를 억제하여 고른 도막을 형성하기 위한 것으로서, 본 발명에서는 비이온계 또는 실리콘계 중 선택된 어느 하나의 성분으로 구성된다. 상기 소포제는 도료 조성물의 사용시 잔존하는 기포를 제거하는 역할을 하며, 3 중량부 미만이면 이러한 기포제거효과가 저하되고 5중량부를 초과하면 사용량 대비 효율성이 낮은 문제가 있다.
또한 상기 동결방지제는 -5℃의 추운 온도에서도 물성의 안정성을 확보하면서 빠른 건조를 지연시켜 도료 조성물의 도포작업이 용이해지도록 하는 효과를 제공하는 것으로서, 1 중량부 미만이면 이러한 효과들이 저하되는 문제가 있을 수 있고 3중량부를 초과하면 사용량 대비 효율성이 낮은 문제가 있을 수 있다.
또한, 상기 방부제는 상온에서의 저장안정성을 확보하는 역할을 하며, 1 중량부 미만이면 이러한 상온에서의 저장안정성이 저하되어 보관 중에 제품의 물성이 변화되는 문제가 있을 수 있고 3 중량부를 초과하면 사용량 대비 효율성이 낮은 문제가 있을 수 있다.
또한 본 발명에 있어서 상기 증점제는 방수방식용 도료 조성물의 점도를 조절하여, 착색안료의 침강을 방지하고 도장시 작업성을 향상시키기 위한 것으로서, 본 발명에서는 하이드록시에틸 셀룰로오스계, 벤토나이트계, 우레탄계, 아크릴계 중 선택된 어느 하나의 성분으로 이루어지게 된다. 본 발명에서는 1차적으로 증점제를 물과 1:1의 비율로 혼합한 증점제 조성물을 이용하여 점도를 조절하며, 6 내지 10 중량부 포함하도록 하는 것이 바람직하다. 필요에 따라서는 도료 조성물 제조시 안료를 더 투입하기 전에 다시 증점제 1 내지 3 중량부를 더 포함시켜 점도를 조절하도록 할 수 있다.
또한 본 발명에 있어서 상기 세라믹 방수재는 세라믹 수지와, 실란 및 첨가제를 5: 5: 1의 비율로 포함하는 것으로서, 상기 세라믹 방수재를 도료 조성물에 포함함으로써 시공이 간편하고, 모재에 대한 침투성과 접착성이 뛰어나고, 발수 및 방수성, 내구성을 보다 개선할 수 있으며, 탄성을 가지고 있어 붓이나 롤러 또는 스프레이 장비 등을 이용한 간단한 도포작업이 가능하게 된다. 이때, 상기 세라믹 방수재의 함량이 10 중량부 미만이면 상기 모재에 대한 접착성, 발수성/방수성이 저하되는 문제가 있고 20 중량부를 초과하면 사용량 대비 효율성이 낮은 문제가 있다. 또한 상기 세라믹 수지는 규산칼륨 또는 규산나트륨 등의 알칼리 실리케이트를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 실란은 도장시 모재와의 점착성을 높이고 도료 조성물의 도포 및 양생 후에 모재 내부에 침투 및 방수막을 형성하면서 방수성을 향상시키는 역할을 한다. 이 때, 상기 실란은 예컨대 메틸 트리 메톡시 실란과 같은 알콕시실란을 사용하는 것이 바람직하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 첨가제로는 바람직하게는 유동성조정제, 계면활성제를 사용할 수 있다.
또한 본 발명에 있어서 상기 조막제는 1 내지 3 중량부로 포함시키도록 하고 있는 바, 상기 범위 미만인 경우 저온에서 도장 시 갈라짐 등의 문제가 있을 수 있고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 건조시간이 너무 느려서 작업성에 문제가 있을 수 있다.
또한 본 발명에 있어서 상기 안료는 본 발명의 방수방식용 도료 조성물에 색상을 부가하기 위해 사용되는 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 안료라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다. 바람직한 안료로는 무기계 안료 및/또는 유기계 안료를 사용하는 것이 좋다. 상기 무기계 안료는 산화철, 수산화철, 산화크롬, 산화티탄 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 이때, 산화철, 수산화철은 적갈색을 나타내고, 산화크롬은 녹색을 나타내고, 산화티탄은 백색을 나타낸다. 상기 유기계 안료는 카본 블랙, 아조피그먼트 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋다. 상기 안료의 사용량은 특별히 한정되는 것은 아니나 30 내지 50 중량부인 것이 바람직하다.
이와 같이 본 발명에 따른 망상구조 아크릴 수지와 세라믹 방수재를 이용한 방수방식용 1액형 수성 도료 조성물은, 망상구조 아크릴 에멀전 수지를 포함함으로써 망상구조에 의하여 특히 소지면과의 접착력이 우수하고, 방수 및 방식 성능, 내오염성, 내화학성, 내후성, 난황변성이 우수하면서 표면 광택을 부가하며, 불연성 및 난연성을 제공하고, 세라믹 방수재를 더 포함함으로써 모재에 대한 접착력과 발수 및 방수성, 내구성, 불연성 및 난연성을 보다 향상시키면서 시공의 편의성을 현저하게 향상시킬 수 있게 된다.
이를 위해 본 발명에 따른 도료 조성물은 망상구조 아크릴 에멀전 수지와 소포제, 물, 동결방지제 및 물을 순차적으로 혼합하면서 교반하여 아크릴 수지 혼합물을 조성한 다음, 여기에 상기 아크릴 수지 혼합물에 증점제 및 물을 1:1의 비율로 혼합한 증점제 조성물을 투입하고 교반하여 혼합물을 형성하고, 다시 세라믹 방수재와 조막제를 투입하여 교반하여 준 후, 안료를 더 투입하고 교반한 후, 숙성하여 포장함으로써 본 발명의 수성 도료 조성물을 조성하도록 하고 있다.
따라서 본 발명은 다른 양태로서 망상구조 아크릴 수지와 세라믹 방수재를 이용한 방수방식용 1액형 수성 도료 조성물의 제조방법을 제공한다.
먼저, (a) 망상구조 아크릴 에멀전 수지 40~50 중량부, 소포제 3~5 중량부, 물 10~20 중량부, 동결방지제 1~3 중량부, 방부제 1~3중량부를 순차적으로 첨가하여 혼합하면서 1000~2000 rpm으로 교반하여 망상구조 아크릴 수지 혼합물을 제조하게 된다. 상기 교반 속도로 적어도 1시간 교반해줌으로써 균질하게 혼합이 이루어지면서 망상구조의 아크릴 수지 혼합물을 제조할 수 있게 된다. 이 때, 상기 망상구조 아크릴 수지에 대해서는 상술한 바와 같다.
이어서 (b) 점도를 조절하는 단계로서, 상기 (a) 단계를 거친 혼합물에, 증점제 및 물을 1:1의 비율로 혼합한 증점제 조성물을 1~3 중량부 첨가한 후, 900~1200 rpm으로 교반하여 점도를 조절하게 된다.
다음으로 (c) 단계는 세라믹 방수재를 투입하는 단계로서, 상기 (b) 단계를 거친 혼합물에, 세라믹 수지, 실란 혼합물 및 첨가제를 5: 5: 1의 비율로 포함하는 세라믹 방수재 10~20 중량부와, 조막제 1~3 중량부를 적어도 1시간동안 첨가하면서, 1000~2000 rpm으로 교반하여 준다. 이 단계에서 망상구조의 아크릴 수지 혼합물과 세라믹 방수재가 잘 혼합되어야 모재에의 침투 및 접착성을 높일 수 있게 되므로, 혼합이 잘 이루어지게 하기 위해서는 세라믹 방수재를 적어도 1시간 이상에 걸쳐 천천히 첨가하면서 상기 교반속도로 교반하여 주는 것이 중요하다.
또한 바람직하게는 상기 (c) 단계에서 점도의 조절이 더 필요한 경우에는 세라믹 방수재 10~20 중량부와, 조막제 1~3 중량부를 적어도 1시간동안 첨가하면서, 1000~2000 rpm으로 교반하여 준 다음, 증점제 1~3 중량부를 적어도 30분동안 더 첨가하면서 1000~2000 rpm으로 교반할 수 있다.
다음으로 (d) 숙성교반 단계로서, 상기 (c) 단계를 거친 혼합물을 적어도 2시간 동안 1000~2000 rpm으로 교반하여 준다. 이 단계를 통해 도료 조성물의 구성 성분간 완전하고 균질한 혼합이 이루어질 수 있게 된다.
다음으로 (e) 안료를 투입하는 단계로서, 상기 (d) 단계를 거친 혼합물에, 안료 30~50 중량부를 적어도 1시간동안 첨가하면서, 1000~2000 rpm으로 교반한다. 이 단계에서 색상을 부여하게 되며, 안료의 투입 역시 균질한 혼합을 위하여 적어도 1시간 이상에 걸쳐 천천히 첨가하면서 상기 교반속도로 교반하여 주는 것이 중요하다.
다음으로 (f) 숙성시키는 단계로서, 상기 (e) 단계를 거친 혼합물을 20~30시간 숙성시키는 단계이다. 이 단계에서 숙성이 이루어지지 않으면 기포 또는 갈라지는 현상이 발생할 수 있는 바, 혼합물을 안정화할 수 있도록 숙성시키는 것이 중요하며 바람직하게는 24시간 숙성시키도록 한다.
마지막으로 상기 숙성이 완료된 도료 조성물은 포장을 통해 제품화가 이루어진다.
또한 본 발명의 또 다른 양태로서, 상기 망상구조 아크릴 수지와 세라믹 방수재를 이용한 방수방식용 1액형 수성 도료 조성물을 이용하는 시공방법이 제공된다. 구체적으로 바탕면에 부착된 이물질을 제거하는 전처리 단계; 상기 전처리된 바탕면에 프라이머를 도포하는 단계; 상기 도포된 프라이머의 상면에 상기 망상구조 아크릴 수지와 세라믹 방수재를 이용한 방수방식용 1액형 수성 도료 조성물을 도포하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 망상구조 아크릴 수지와 세라믹 방수재를 이용한 방수방식용 1액형 수성 도료 조성물은 1액형이므로 신속하고 간편하게 시공할 수 있는 바, 프바탕면의 종류에 따라, 바탕면을 전처리 한 후, 각 바탕면에 맞는 프라이머를 도포한 후, 프라이머의 상면에 도포함으로써 시공을 완료할 수 있어, 그 시공이 매우 간편하고, 수성도료로서 친환경성을 제공할 수 있게 된다.
상기 시공방법으로 형성된 방수방식 도막은 우수한 부착성, 내마모성, 내후성, 방수방식성, 불연성 및 난연성을 나타낼 수 있으므로, 신규 건축물 또는 보수가 요구되는 건축물의 내/외부 또는 강제로 이루어진 교량, 고가도로, 철탑 등의 철골 구조물의 외부 및 기타 방수방식 기능이 요구되는 곳에 친환경적으로 적용 및 시공될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 들어 상세히 설명하기로 하나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1~3> 망상구조 아크릴 수지의 제조
본 실시예에서는 아크릴 수지를 특수 망상형으로 변성시키는 반응과정을 각 조건에 따라 시료를 제작하고, 그 물성을 측정하였다.
구체적으로, 계면활성제 3g과 이온교환수 600g를 혼합하고, 혼합된 혼합물을 100RPM으로 교반하면서 80℃로 승온한 실시예 1 내지 3 시료를 준비하였다. 각 실시예에 개시제 4g와 아크릴 모노머 혼합물 프리에멀전 1400g을 첨가하여 반응시킨 다음, 70℃에서 90분간 방치시켜 숙성한 이후, 숙성된 혼합물의 pH를 9로 조절하는데 이어 가교 고분자 30g을 첨가시켜 50분간 교반해 수지를 완성하였다.
반응조건은 다음과 같다.
실시예 1 시료는 아크릴 모노머 혼합물 프리에멀전 1400g을 한꺼번에 첨가하여 반응시켰고, 실시예 2 시료는 아크릴 모노머 혼합물 프리에멀전 1400g을 3시간 적하하면서 반응시켰고, 실시예 3 시료는 혼합물에 첨가되는 아크릴 모노머 혼합물 프리에멀전 1400g에 대해 100g을 선 투입한 다음, 15분간 1차 반응시키고, 나머지 1300g을 3시간 적하하면서 2차 반응시켰다.
물성 측정 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
시험 항목 시험 방법 실시예 1 실시예 2 실시예 3
경면 광택도 KS M ISO 2813
유리판에 도부200 μm		 60 62 67
Scratching hardness
(연필법)		 KS M ISO 15184
연필 경필경도		 2B B H
내마모성(mg)
(마모륜법)		 JIS K 5600-5-9
마모륜CS-17
하중500g×2·1000회전 		71 73 82
내수법 KS M ISO 2812
수돗물에 168시간 침지 		이상 없음 이상 없음 이상 없음
내알칼리성 KS M ISO 2812 탄산나트륨5% 수용액에 168시간 침지 이상 없음 이상 없음 이상 없음
내산성 KS M ISO 2812 황산5% 수용액에 168시간 침지 이상 없음 이상 없음 이상 없음
내온수성 70℃온수에 48시간 침지, 건조 후 이상 없음 이상 없음 이상 없음
포름알데히드 방산량 JIS K 5970 데시케이타법 0.10mg/L
이하		 0.10mg/L
이하		 0.10mg/L
이하
망상구조 모폴로지
Figure 112017047791796-pat00001
Figure 112017047791796-pat00002
Figure 112017047791796-pat00003
상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 아크릴 모노머 혼합물 프리에멀전을 한꺼번에 첨가하거나 천천히 적하하여 반응시킨 실시예 1과 실시예 2 보다 1차와 2차로 나누어 특수 망상형으로 변성 반응시킨 실시예 3의 성능이 전반적으로 우수한 것을 확인할 수 있는 바, 본 발명에 따라 제조된 망상구조 아크릴 수지는 특수한 망상형 구조를 형성함으로써 시공 표면에의 접착력을 현저하게 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있다.
<제조예 1> 도료 조성물의 제조
하기 표 2는 도료 조성물의 배합비를 나타낸 것으로, 먼저, ①~⑤까지 교반을 동시에 하면서 순차적으로 교반통에 투입후 1000~2000rpm 속도로 60분간 교반하였다. 다음으로, ⑥ 증점제와 물을 1:1 비율로 선믹싱 후, 교반통에 투입하여 900~1200rpm 속도로 20~30분간 교반하였다. 다음으로, ⑦, ⑧을 천천히 60분 이상에 걸쳐서 교반통에 투입하고 1000~2000rpm 속도로 교반하였다. 추가로 ⑨ 증점제를 아주 천천히 30분 이상에 걸쳐서 교반통에 투입하고 1000~2000rpm 속도로 교반하였다. 이후, 약 2시간 정도 숙성교반을 1000~2000rpm 속도로 실시하고, ⑩ 안료를 색상에 따라 천천히 60분 이상에 걸쳐서 투입하고 1000~2000rpm 속도로 교반한 다음, 24시간 숙성 후 제품으로 포장하였다.
제품명　 제조사 중량
(단위: g)
① 수지 　 40~50　
② 소포제 　BYK-028 BYK 3~5
③ 물 　- - 10~20
④ 동결방지제 　P.G DOW 1~3
⑤ 방부제 　PORXEL AM Astra Zeneca 1~3
⑥ 증점제 조성물 증점제 　RM-8W DOW 3~5　
물 - - 3~5
⑦ 세라믹 방수재 세라믹 수지 posil 35 ㈜에스켐텍 5~10
실란 실란 5~10
첨가제 BYK-425 BYK 1~2
⑧ 조막제 　TEXANOL 이스트만 1~3
⑨ 증점제 　BYK-420 BYK 1~3　
⑩ 안료 　ECO YELLOW OX23 칼라런트 30~50
<시험예>
상기 제조예에서 제조된 도료 조성물에 대하여 건설시험연구원 및 한국건설산업품질연구원에 품질시험을 의뢰하여 도료 조성물의 물성 및 불연성에 대하여 평가하였다.
도 1 및 도 2는 품질시험 검사성적서를 나타낸 것으로서, 망상구조 아크릴 수지와 세라믹 방수재에 의하여 지촉건조시간이 10분이고 경화건조시간이 60분인 우수한 속건성을 나타내어 작업효율을 현저하게 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있다. 또한 본 발명의 도료 조성물은 내열성, 내수성, 내알칼리성, 내산성이 모두 우수하고 부착강도, 내충격성, 내세척성 등에서 우수한 물성을 나타내며, 불연성을 나타냄을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 도료 조성물은 산 및/또는 염기에 강하고, 자외선에 의한 변색이나 구조노화를 방지하는 내후성을 부가할 수 있을 뿐만 아니라, 불연성 및 난연성을 제공할 수 있다.
이와같이 제조된 본 발명의 도료 조성물은, 특수 망상 구조의 아크릴 수지에 의한 불연성과, 5년 이상의 황변성능, 내후성을 나타낼 수 있고, 철판 도장이 가능하며, 음용수용에도 적용할 수 있고, 1~2회의 도장만으로도 은폐력을 나타낼 수 있고, 수성도료로서 무독, 무취, 무포름알데히드의 작업환경을 조성하여 친환경적 시공이 가능하고 실내외 모두 시공이 가능하여, 난/불연성 및 방수방식이 요구되는 곳에 코팅재로서 두루 적용가능하다.

Claims (7)

  1. 망상구조 아크릴 에멀전 수지 40~50 중량부, 소포제 3~5 중량부, 물 10~20 중량부, 동결방지제 1~3 중량부, 방부제 1~3중량부를 포함하는 망상구조 아크릴 수지 혼합물 55~81 중량부;
    증점제 및 물을 1:1의 비율(중량비)로 포함하는 증점제 조성물 6~10 중량부;
    세라믹 수지, 실란 혼합물 및 첨가제를 5: 5: 1의 비율(중량비)로 포함하는 세라믹 방수재 10~20 중량부;
    조막제 1~3 중량부 및
    안료 30~50 중량부를 포함하는,
    망상구조 아크릴 수지와 세라믹 방수재를 이용한 방수방식용 1액형 수성 도료 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 망상구조 아크릴 에멀전 수지는,
    (i) 계면활성제와 이온교환수를 혼합하고, 이를 교반하면서 승온시켜 제1 혼합물을 제조하는 단계; (ii) 지방족기를 갖고 있는 아크릴계 또는 메타크릴계 모노머, 산 모노머, 계면활성제 및 이온교환수로 이루어지는 아크릴 모노머 혼합물 프리에멀전과 개시제를 상기 제1 혼합물에 첨가하여 반응시켜 제2 혼합물을 제조하는 단계; (iii) 상기 제2 혼합물을 숙성한 후 pH를 조절하여 제3 혼합물을 제조하는 단계 및 (iv) 상기 제3 혼합물에 가교 고분자를 첨가하여 물성을 조절하는 단계;를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는,
    망상구조 아크릴 수지와 세라믹 방수재를 이용한 방수방식용 1액형 수성 도료 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 조성물은 증점제 1~3 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    망상구조 아크릴 수지와 세라믹 방수재를 이용한 방수방식용 1액형 수성 도료 조성물.
  4. (a) 망상구조 아크릴 에멀전 수지 40~50 중량부, 소포제 3~5 중량부, 물 10~20 중량부, 동결방지제 1~3 중량부, 방부제 1~3중량부를 순차적으로 첨가하여 혼합하면서 1000~2000 rpm으로 교반하여 망상구조 아크릴 수지 혼합물을 제조하는 단계;
    (b) 상기 (a) 단계를 거친 혼합물에, 증점제 및 물을 1:1의 비율(중량비)로 혼합한 증점제 조성물 6~10 중량부를 첨가한 후, 900~1200 rpm으로 교반하는 단계;
    (c) 상기 (b) 단계를 거친 혼합물에, 세라믹 수지, 실란 혼합물 및 첨가제를 5: 5: 1의 비율(중량비)로 포함하는 세라믹 방수재 10~20 중량부와, 조막제 1~3 중량부를 적어도 1시간동안 첨가하면서, 1000~2000 rpm으로 교반하는 단계;
    (d) 상기 (c) 단계를 거친 혼합물을 적어도 2시간 동안 1000~2000 rpm으로 숙성교반시키는 단계;
    (e) 상기 (d) 단계를 거친 혼합물에, 안료 30~50 중량부를 적어도 1시간동안 첨가하면서, 1000~2000 rpm으로 교반하는 단계; 및
    (f) 상기 (e) 단계를 거친 혼합물을 20~30시간 숙성시키는 단계;를 포함하여 이루어지는,
    망상구조 아크릴 수지와 세라믹 방수재를 이용한 방수방식용 1액형 수성 도료 조성물의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 망상구조 아크릴 에멀전 수지는,
    (i) 계면활성제와 이온교환수를 혼합하고, 이를 교반하면서 승온시켜 제1 혼합물을 제조하는 단계; (ii) 지방족기를 갖고 있는 아크릴계 또는 메타크릴계 모노머, 산 모노머, 계면활성제 및 이온교환수로 이루어지는 아크릴 모노머 혼합물 프리에멀전과 개시제를 상기 제1 혼합물에 첨가하여 반응시켜 제2 혼합물을 제조하는 단계; (iii) 상기 제2 혼합물을 숙성한 후 pH를 조절하여 제3 혼합물을 제조하는 단계 및 (iv) 상기 제3 혼합물에 가교 고분자를 첨가하여 물성을 조절하는 단계;를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는,
    망상구조 아크릴 수지와 세라믹 방수재를 이용한 방수방식용 1액형 수성 도료 조성물의 제조방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 (b) 단계를 거친 혼합물에, 세라믹 수지, 실란 혼합물 및 첨가제를 5: 5: 1의 비율(중량비)로 포함하는 세라믹 방수재 10~20 중량부와, 조막제 1~3 중량부를 적어도 1시간동안 첨가하면서, 1000~2000 rpm으로 교반한 후, 증점제 1~3 중량부를 적어도 30분동안 더 첨가하면서 1000~2000 rpm으로 교반하는 단계인 것을 특징으로 하는,
    망상구조 아크릴 수지와 세라믹 방수재를 이용한 방수방식용 1액형 수성 도료 조성물의 제조방법.
  7. 바탕면에 부착된 이물질을 제거하는 전처리 단계;
    상기 전처리된 바탕면에 프라이머를 도포하는 단계;
    상기 도포된 프라이머의 상면에 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 도료 조성물을 도포하는 것을 특징으로 하는, 방수방식용 1액형 수성 도료 조성물을 이용한 시공방법.
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