KR101964675B1 - 콘크리트 벽체의 중성화 방지 및 자정효과를 극대화하는 시공방법 및 이를 이용한 도막, 그리고 이들의 코팅조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 콘크리트 벽체의 중성화 방지 및 자정효과를 극대화하는 시공방법 및 이를 이용한 도막, 그리고 이들의 코팅조성물에 관한 것으로서, 콘크리트 구조물의 수명을 보강함과 동시에 시각적 효과를 향상시키며, 균열부위를 신속히 메워서 하자요인을 최소화하도록 하며, 이를 통하여 내구성을 향상함과 동시에 오염성을 최소화함으로써, 물리 화학적 성능을 극대화시키기 위한 것이다.
본 발명은 콘크리트 구조물 표면의 요철과 레이탄스를 제거하는 단계; 상기 콘크리트 구조물 표면의 이물질을 제거하기 위한 고압 세척단계 및 건조단계; 상기 건조된 콘크리트 구조물의 표면상에, 아크릴계 공중합체, 용제를 포함하는 침투형 코팅제를 도포 및 건조하는 단계; 상기 건조된 침투형 코팅제 위에 아크릴계 공중합체, 용제, 안료, 폴리실록산, 자외선 안정제를 포함하는 자정용 코팅제를 도포하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

콘크리트 벽체의 중성화 방지 및 자정효과를 극대화하는 시공방법 및 이를 이용한 도막, 그리고 이들의 코팅조성물 {Construction method for preventing the neutralization of concrete wall and maximizing the effect of self-corrosion, coating film using the same, and coating composition thereof}
본 발명은 콘크리트 벽체의 중성화 방지 및 자정효과를 극대화하는 시공방법 및 이를 이용한 도막, 그리고 이들의 코팅조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 콘크리트 구조물의 수명을 보강함과 동시에 시각적 효과를 향상시키며, 더욱이 내구성, 내스크래치성을 향상함과 동시에 오염성을 최소화함으로써, 물리 화학적 성능을 극대화시키기 위한 것이다.
일반적으로 콘크리트는 강 알카리성을 나타내며 이러한 알카리성은 철근보호막(부동태 피막)을 형성하여 철근의 부식 방지 역할을 하게 된다.
그러나 시간이 경과함에 따라 공기 중의 탄산가스의 작용을 받아 알카리성을 잃어가게 되어 콘크리 트의 중성화가 발생하게 된다.
중성화가 발생하게 되면 철근을 보호하는 부동태 피막이 파괴되어 철근의 부식으로 이어지며 콘크리트 내부 균열과 철근 콘크리트 구조물의 내구성을 현저하게 저하시키는 원인이 된다.
콘크리트 구조물의 열화의 주된 원인 중 하나는 탄산화에 의한 중성화이다.
콘크리트 탄산화란 최초 양생 후 대기 중의 이산화탄소와 직접 반응하거나 수분과 결합하여 팽창 반응하는 형태를 통해 콘크리트의 결합강도를 유지하는 바인더를 탄산화시킴으로 내부 철근 주위의 급격한 이온변화로 부식을 증대시켜 크랙 및 박리, 박락으로 급속하게 구조체 강도의 저하를 진행시키는 현상을 말한다.
콘크리트의 탄산화는 콘크리트 표면으로부터 서서히 탄화가 진행되어 철근의 보호피막을 파괴시킨다.
이와 같이 콘크리트가 알칼리성을 소실하게 되면 방청력을 상실하여 내부에 매입된 철근을 녹슬게 한다.
철근이 부식되면 부식생성물에 의하여 2 내지 10배 정도의 체적 팽창이 생겨 피복 콘크리트를 파괴하고 철근을 따라 균열이 발생하게 된다.
심한 경우 콘크리트를 박리 탈락시켜 철근이 노출되어 콘크리트 구조물의 내구성이 손상된다.
종래의 콘크리트는 반영구적인 건설재료로 인식되었으나 여러 가지 환경적, 물리적 요인에 의해 콘크리트도 성능이 저하되어 사용수명이 날로 줄어들고 있다.
특히, 콘크리트 구조물이 해양환경과 같은 지역에서 염분에 노출될 경우 콘크리트 속으로 염분이 침투, 확산된다는 것은 주지의 사실이다.
콘크리트 속으로 염분이 침투할 경우 콘크리트 속에 매입되어 있는 철근이 부식을 일으키며, 콘크리트의 균열, 박리 및 강도를 저하시켜 구조물에 치명적인 결과를 초래한다.
또한, 자동차의 배기가스에 의한 중성화 현상으로 인해 내부철근의 부식, 균열, 탈락 등이 발생하고 있다.
따라서, 상기의 원인에 의해 콘크리트 속의 철근이 부식되는 것을 방지하기 위하여 미리 콘크리트 표면에 코팅을 함으로써 탄산가스, 염분 및 수분으로부터 차단시키는 방법이 최선의 방법이다.
콘크리트 표면도포용 액상형 흡수방지제는 일반적으로 콘크리트, 시멘트 모르타르, ALC 패널, 석면 슬레이트, 벽돌, 석재 등을 물, 염화물이온, 산성액 등의 외부환경으로부터 보호 또는 미세한 균열이 있는 자재의 간이 방수 등에 광범위하게 사용하고 있으며 주성분은 무기질 또는 유기질(고분자)로 구성되어 있다.
이 재료는 콘크리트 표층부에 침투하여 흡수방지층을 형성함으로 외부로부터 물 또는 염화이온의 침투를 억제하고 콘크리트 표면의 동해, 침식 및 철근부식을 방지하고자 하는 목적으로 사용되고 있다.
콘크리트 표면도포용 액상형 흡수방지제는 그 재료의 주성분에 따라 크게 유기질계와 무기질계로 구분된다.
유기질계에는 실란계, 실리콘계, 아크릴계, 우레탄 화합물계 등이 있으며, 무기질계는 규산질계가 있다.
또한, 기존에 사용하고 있는 실리콘 화합물의 건축, 토목용 발수제는 일반적으로 유기 용제(톨루엔, 크실렌, 벤젠, 공업용 가솔린, 등유 등의 솔벤트)로 희석시켜 제조된 물질을 사용하여 왔다.
이러한 유기용제형 발수제는 용제의 특성상 유독성이며, 대기의 오존층을 파괴하는 등 공해가 심하고, 흡입시 인체에 치명적인 타격을 주는 등 독성, 휘발성, 인화성 및 점화성과 같은 특성으로 인하여 그 사용이 제한되고 있는 실정이다.
또한, 유기용제형 발수제는 취급이 제한되고 제품의 원가상승의 요인이 되어 비경제적일 뿐만 아니라 근본적으로 유기 용매는 습한 콘크리트 표면에 대하여 이들을 적용할 수 없는 문제점을 갖고 있다.
그리고, 환경보호 측면이나 인체 유해 예방을 위해 수용성 도료가 관심을 끌고 있으나, 상기 수용성 도료는 용제형과 비교시 물성문제, 가격, 작업성 면에서 광범위하게 사용하기에 어려움이 있는 문제점이 있다. 한국등록특허 제10-1003546호(2010.12.28 공고)
또한, 콘크리트 구조물의 균열을 보수하는 방법으로 대한민국 등록특허번호 제10-0396851호와 같은 기술이 개시되어 있으며, 균열부위를 절단한 후 충진재를 충진하여 일정시간 경화시킴으로써 균열을 보수하고 있다.
대한민국 공개특허 제2006-0079447호에서는 CSA(Calcium sulfoaluminate)와 소정의 고미분말 결합재를 첨가하여 모르타르 조성물을 제조하는 방법을 제안한다.
그러나 상기 재료를 이용하여 제조된 모르타르 조성물은 고가의 아윈(Hauyne)계 시멘트를 사용하므로 시공 단가의 상승을 유발하고 초기 응결 시간 및 강도 면에서 충분한 결과를 얻지 못하였다.
그러나, 위 선행문헌들에 의해 개시된 보수 또는 보강공법은 공정이 복잡하고, 시공면 사이에 박리가 발생하여 시공성이 떨어진다.
또한, 균열부위에 충진재를 충진 후 거푸집으로 충진된 부위를 덮어 마감해야 하므로 비용이 과도하게 발생하며, 경화시간이 길어 완전 경화시까지 수일이 소요되므로 공사기간이 지연되는 문제점이 상존하게 된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 콘크리트 벽체의 중성화 방지 및 자정효과를 극대화하는 코팅제 및 이의 시공방법을 통하여 콘크리트 구조물의 수명을 보강함과 동시에 시각적 효과를 향상시키며, 균열부위를 신속히 메워서 하자요인을 최소화하도록 하며, 이를 통하여 내구성을 향상함과 동시에 오염성을 최소화함으로써, 물리 화학적 성능을 극대화시키기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 콘크리트 벽체의 중성화 방지 및 자정효과를 극대화하는 콘크리트 벽체의 시공방법은, 콘크리트 구조물 표면의 요철과 레이탄스를 제거하는 단계; 상기 콘크리트 구조물 표면의 이물질을 제거하기 위한 고압 세척단계 및 건조단계; 상기 건조된 콘크리트 구조물의 표면상에, 아크릴계 공중합체, 용제를 포함하는 침투형 코팅제를 도포 및 건조하는 단계; 상기 건조된 침투형 코팅제 위에 아크릴계 공중합체, 용제, 안료, 폴리실록산, 자외선 안정제를 포함하는 자정용 코팅제를 도포하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 침투형 코팅제 및 자정용 코팅제의 아크릴계 공중합체는 메틸메타크릴레이트 20 내지 30중량부; n-부틸메틸메타크릴레이트 20 내지 30중량부; 메타크릴산 5 내지 10중량부; 2-히드록시에틸 메타크릴레이트 10 내지 20 중량부, 글리시딜 메타크릴레이트 10 내지 20중량부를 가지는 아크릴계 공중합체인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 침투형 코팅제 및 자정용 코팅제의 용제는 카보네이트계 용제이며, 상기 카보네이트계 용제는 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate; PC), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate; EC), 에틸메틸 카보네이트(ethylmethyl carbonate; EMC), 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate; DEC), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate; DEC) 중에서 1종 이상 선택하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 폴리실록산은 폴리(메틸-페닐)실록산, 폴리(디메틸-디페닐)실록산, 폴리디메틸실록산 중에서 1종 이상 선택하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 자정용 코팅제는 UV흡수제, 점도조절제, 표면평활제, 침강방지제, 계면활성제, 산화방지제, 동결방지제, 부착증진제, 소포제, 가소제에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 자정용 코팅제는 충진재를 더 포함하며, 상기 충진재는 석회석, 석영, 산화철, 알루미나, 카본 블랙, 석고, 활석, 운모, 산화마그네슘, 화산재, 마이카, 펄, 클레이, 몬모릴나이트, 포틀랜드 시멘트, 규사, 실리카, 슬래그 중에서 1종 이상 선택하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 침투형 코팅제는 아크릴계 공중합체 50 내지 70중량부, 용제 30 내지 50 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 자정용 코팅제는 아크릴계 공중합체 40 내지 60중량부, 용제 30 내지 50 중량부, 안료 5 내지 10중량부; 폴리실록산 1 내지 20중량부; 자외선 안정제 1 내지 2 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 아크릴계 공중합체는 다관능성 아크릴레이트 모노머를 더 포함하며, 상기 다관능성 아크릴레이트 모노머는 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(PETA), 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트(DPPA), 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA) 및 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 화합물인 것을 특징으로 한다.
한편, 중성화 오염방지를 위한 도막은 콘크리트 벽체의 중성화 방지 및 자정효과를 극대화하는 콘크리트 벽체의 시공방법을 이용하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
여기서. 상기 도막은 교량, 옹벽, 바닥, 도로, 구조체 중 어느 하나에 적용하는 것을 특징으로 한다.
한편, 콘크리트 벽체의 중성화 방지 및 자정효과를 극대화하는 콘크리트 벽체용 코팅 조성물은, 아크릴계 공중합체, 용제를 포함하며, 상기 아크릴계 공중합체는 메틸메타크릴레이트 20 내지 30중량부; n-부틸메틸메타크릴레이트 20 내지 30중량부; 메타크릴산 5 내지 10중량부; 2-히드록시에틸 메타크릴레이트 10 내지 20 중량부, 글리시딜 메타크릴레이트 10 내지 20중량부를 가지는 아크릴계 공중합체이며,
상기 용제는 카보네이트계 용제로써, 상기 카보네이트계 용제는 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate; PC), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate; EC), 에틸메틸 카보네이트(ethylmethyl carbonate; EMC), 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate; DEC), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate; DEC) 중에서 1종 이상 선택하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 콘크리트 벽체용 코팅조성물은 안료, 폴리실록산, 자외선 안정제를 포함하며, 상기 폴리실록산은 폴리(메틸-페닐)실록산, 폴리(디메틸-디페닐)실록산, 폴리디메틸실록산 중에서 1종 이상 선택하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 콘크리트 벽체용 코팅조성물은 UV흡수제, 점도조절제, 표면평활제, 침강방지제, 계면활성제, 산화방지제, 동결방지제, 부착증진제, 소포제, 가소제에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 콘크리트 벽체용 코팅조성물은 충진재를 더 포함하며, 상기 충진재는 석회석, 석영, 산화철, 알루미나, 카본 블랙, 석고, 활석, 운모, 산화마그네슘, 화산재, 마이카, 펄, 클레이, 몬모릴나이트, 포틀랜드 시멘트, 규사, 실리카, 슬래그 중에서 1종 이상 선택하는 것을 특징으로 한다.
또한, 콘크리트 벽체용 코팅조성물은 아크릴계 공중합체 40 내지 60중량부, 용제 30 내지 50 중량부, 안료 5 내지 10중량부; 폴리실록산 1 내지 20중량부; 자외선 안정제 1 내지 2 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 아크릴계 공중합체는 다관능성 아크릴레이트 모노머를 더 포함하며, 상기 다관능성 아크릴레이트 모노머는 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(PETA), 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트(DPPA), 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA) 및 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 한다.
본 발명에 따르면, 콘크리트 구조물의 수명을 보강함과 동시에 시각적 효과를 향상시키며, 균열부위를 신속히 메워서 하자요인을 최소화하도록 하며, 이를 통하여 내구성을 향상함과 동시에 오염성을 최소화함으로써, 물리 화학적 성능을 극대화는 등의 효과를 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 콘크리트 벽체의 중성화 방지 및 자정효과를 극대화하는 시공방법을 나타낸 순서도.
본 발명의 콘크리트 벽체의 중성화 방지 및 자정효과를 극대화하는 시공방법은 (1) 콘크리트 구조물 표면의 요철과 레이탄스를 제거하는 단계; (2) 상기 콘크리트 구조물 표면의 이물질을 제거하기 위한 고압 세척단계 및 건조단계; (3) 상기 건조된 콘크리트 구조물의 표면상에, 아크릴계 공중합체, 용제를 포함하는 침투형 코팅제를 도포 및 건조하는 단계; (4) 상기 건조된 침투형 코팅제에 위에 아크릴계 공중합체, 용제, 안료, 폴리실록산, 자외선 안정제를 포함하는 자정용 코팅제를 도포하는 단계; 를 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명에서 콘크리트 벽체의 중성화 방지 및 자정효과를 극대화하는 시공방법 및 이를 이용한 도막, 그리고 콘크리트 벽체의 중성화 방지 및 자정효과를 극대화하는 위한 코팅조성물은 아크릴계 공중합체, 용제를 포함하는 것으로 상기 코팅조성물은 (1) 침투형 코팅제, (2) 자정용 코팅제로 구분할 수 있다. 상기 침투형 코팅제는 벽체의 균열부위 등에 침투함으로써, 표면의 균열을 메워 접착력을 강화할 수 있으며, 상기 자정용 코팅제는 도막을 형성하기 위한 것으로 내구성 등의 향상을 가져올 수 있다.
결국, 본 발명은 기재인 콘크리트 등의 표면 위에 (1) 침투형 코팅제를 도포한 후 건조하고, 이후 건조된 침투형 코팅제 위에 (2) 자정용 코팅제를 도포하여 구성된다.
상기 침투형 코팅제는 아크릴계 공중합체 50 내지 70중량부, 용제 30 내지 50 중량부를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 자정용 코팅제는 아크릴계 공중합체 40 내지 60중량부, 용제 30 내지 50 중량부, 안료 5 내지 10중량부; 폴리실록산 1 내지 20중량부; 자외선 안정제 1 내지 2 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 상기 침투용 코팅제 및 자정용 코팅제의 아크릴계 공중합체는 메틸메타크릴레이트 20 내지 30중량부; n-부틸메틸메타크릴레이트 20 내지 30중량부; 메타크릴산 5 내지 10중량부; 2-히드록시에틸 메타크릴레이트 10 내지 20 중량부, 글리시딜 메타크릴레이트 10 내지 20중량부로 구성된다.
또한, 상기 아크릴계 공중합체는 중량평균 분자량이 5000 내지 100000 Mw인 것이 바람직하며, 상기 범위 이하인 경우에는 구조물과의 코팅제 사이의 표면 결합력이 미흡하며, 범위 이상인 경우에는 구조물과 코팅제 상이의 표면 결합력은 우수하나, 표면크랙이 발생하는 단점을 가지고 있다. 또한, 본 발명에서 아크릴계 공중합체의 점도는 물성의 강도 등을 저하시키지 않은 범위인 50 내지 2000 cps (g/cm·s)인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 아크릴계 공중합체에 다관능성 아크릴레이트 모노머를 더 포함할 수 있으며, 상기 다관능성 아크릴레이트 모노머는 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(PETA), 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트(DPPA), 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA) 및 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 화합물인 것이 바람직하다. 또한, 아크릴계 공중합체 100 중량부에 대하여 다관능성 아크릴레이트 모노머가 5 내지 30 중량부를 가지는 것이 바람직하며, 이하의 범위에서는 내약품성이 떨어지고, 이상의 범위에서는 경화도막이 깨어지기 쉬운 문제가 있을 수 있다.
또한, 본 발명에서는 아크릴계 공중합체에 가교된 아크릴계 공중합체를 더 포함할 수 있다. 상기 가교된 아크릴계 공중합체는 메틸메타크릴레이트 20 내지 30중량부; n-부틸메틸메타크릴레이트 20 내지 30중량부; 메타크릴산 5 내지 10중량부; 2-히드록시에틸 메타크릴레이트 10 내지 20 중량부, 글리시딜 메타크릴레이트 10 내지 20중량부에 다관능성 아크릴레이트 모노머가 더 부가될 수 있으며, 상기 다관능성 아크릴레이트 모노머가 5 내지 30 중량부 범위를 가질 수 있다.
또한, 본 발명에서는 아크릴계 공중합체와 가교된 아크릴계 공중합체의 혼합비(중량부 비율)는 3:1 내지 1:3의 범위를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 이하의 범위에서는 내약품성, 내스크래치성이 떨어지고, 이상의 범위에서는 경화도막이 깨어지기 쉬운 문제가 있을 수 있다.
본 발명에서 침투형 코팅제 및 자정용 코팅제의 용제는 카보네이트계 용제로써, 상기 카보네이트계 용제는 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate; PC), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate; EC), 에틸메틸 카보네이트(ethylmethyl carbonate; EMC), 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate; DEC), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate; DEC) 중에서 1종 이상 선택하는 것이 바람직하나, 이에 한정된 것은 아니다. 더욱 바람직하게는 침투형 코팅제 및 자정용 코팅제의 용제로서 카보네이트계 용제는 디메틸카보네이트인 것이 바람직하다. 상기 디메틸카보네이트를 사용할 경우에는 도막의 속건성 등의 효과를 가져와, 도막을 빠르고, 안정적으로 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에서 자외선안정제는 하이드록시페닐-s-트리아진, 하이드록시페닐벤조트리아졸, 포름아미딘, 벤조페논 중에서 1종 이산 선택하는 것이 바람직하며, 이에 한정된 것은 아니다. 상기 자외선안정제를 사용할 경우에는 1 내지 2 중량부의 범위내에서 사용하는 것이 바람직하며, 상기 범위내에서 도막의 내구성 등을 향상하는 효과를 가져올 수 있다.
또한, 상기 폴리실록산은 폴리(메틸-페닐)실록산, 폴리(디메틸-디페닐)실록산, 폴리디메틸실록산 중에서 1종 이상 선택하는 것이 바람직하며, 이에 한정된 것은 아니다. 더욱 바람직하게는 폴리실록산은 폴리디메틸실록산인 것이 바람직하다. 상기 폴리디메틸실록산은 1 내지 20중량부의 범위내에서 사용하는 것이 바람직하며, 상기 범위 내에서 도막의 오염을 최소화 할 수 있고, 방오성능, 내오염성 향상 등의 효과를 가져올 수 있다.
본 발명에서 안료는 체질안료, 착색안료 등을 사용할 수 있고, 체질안료에는 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 실리카, 실리카-알루미나, 유리분말, 유리구슬, 운모, 흑연, 환산바륨, 수산화알루미늄, 탈크, 고령토, 산성점토, 활성백토, 벤토나이트, 규조토, 몬모릴로나이트, 백운석 등의 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있으나, 이에 한정한 것은 아니다. 착색안료에는 예를 들어 산화티탄, 아연화, 카민 6B(C.I.12490), 프탈로시아닌 그린(C.I. 74260), 프탈로시아닌 블루(C.I. 74160), 미쓰비시 카본 블랙 MA100, 페릴렌 블랙(BASF K0084. K0086), 시아닌 블랙, 리놀옐로우(C.I.21090), 리놀 옐로우GRO(C.I. 21090), 벤지딘 옐로우4T-564D, 미쓰비시 카본 블랙 MA-40, 빅토리아 퓨어 블루(C.I.42595), C.I. PIGMENT RED97, 122, 149, 168, 177, 180, 192, 215, C.I. PIGMENT GREEN 7, 36, C.I. PIGMENT 15:1, 15:4, 15:6, 22, 60, 64, C.I. PIGMENT 83, 139 C.I. PIGMENT VIOLET 23 등의 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있으나, 이에 한정한 것은 아니다. 또한 상기 안료는 5 내지 10중량부의 범위에서 사용하는 것이 바람직하며, 상기 범위내에서 사용할 경우에 도막의 내구성, 미관향상 등의 효과를 가져올 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 자정용 코팅제는 UV흡수제, 점도조절제, 표면평활제, 침강방지제, 계면활성제, 산화방지제, 동결방지제, 부착증진제, 소포제, 가소제에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 동결방지제의 구체적인 종류로서는 저분자의 글리콜을 사용할 수 있는데, 사용 가능한 것으로는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 글리세린 등이 있다. 또한 동결방지제는 조성물 100 중량부에 대하여 1 ~ 2중량부의 함량비로 첨가되는 것이 바람직한데, 이는 상기의 범위 내로 첨가되어야 과도한 비용 발생 없이 접착력과 강도유지 등의 효과가 우수하게 나타나기 때문이다.
본 발명의 부착증진제는 인산계 부착증진제를 사용한다. 상기 인산계 부착증진제는 수평균 분자량이 500~1000이며, 옥사이드 및 하이드록시 옥사이드 기(Group)을 가지고 있어서, 도료와 소재 표면과의 부착력을 증가시킬 수 있다. 상기 부착증진제는 조성물 100 중량부에 대하여 1 내지 2 중량부의 함량비로 첨가되는 것이 바람직한데, 이는 상기의 범위 내로 첨가되어야 과도한 비용 발생 없이 접착력과 내수성을 유지할 수 있다.
상기 침강방지제는 수지에 분산된 입자들의 재응집을 방지하여 조성물의 저장안정성을 유지하는 역할을 하는 것으로 침강방지제는 공지의 침강방지제를 제한없이 사용할 수 있다. 이러한 침강방지제는 조성물 100 중량부에 대하여, 1 내지 2 중량부의 함량비로 첨가되는 것이 바람직한데, 이는 상기의 범위 내로 첨가되어야 과도한 비용 발생 없이 재응집에 대한 방지 효과가 우수하게 나타나기 때문이다.
상기 UV흡수제는 2-(3-t-부틸-5-메틸-2-히드록시페닐)-5-클로로-벤조트리아졸, 또는 알콕시 벤조페논 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정한 것은 아니다. 또한 점도조절제, 표면평활제는 공지의 점도조절제 및 표면평활제를 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 산화방지제는 2,2-티오비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 또는 2,6-di-t-부틸페놀 등을 사용할 수 있고, 상기 자외선 흡수제는 2-(3-t-부틸-5-메틸-2-히드록시페닐)-5-클로로-벤조트리아졸, 또는 알콕시 벤조페논 등을 사용할 수 있다. 또한 상기 열중합방지제는 히드로퀴논, p-메톡시페놀, 디-t-부틸-p-크레졸, 피로가롤, t-부틸카테콜, 벤조퀴논, 4,4-티오비스(3-메틸-6-t-부틸페놀), 2,2-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 또는 2-머캅토이미다졸 등의 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있으나, 이에 한정한 것은 아니다.
상기 계면활성제로는 예를 들어 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 양성 계면활성제, 반응성 계면활성제 등을 사용할 수 있다. 계면활성제로는, 통상 탄소수 4 이상의 알킬기, 알케닐기, 알킬아릴기 또는 알케닐아릴기를 소수기로서 갖는 것을 사용한다. 비이온성 계면활성제로는, 예를 들어 폴리옥시에틸렌세틸에테르, 폴리옥시에틸렌스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 모노라우린산 폴리옥시에틸렌솔비탄 등을 들 수 있다. 음이온성 계면활성제로는, 예를 들어 도데실벤젠술폰산 나트륨, 술포숙신산 나트륨, 라우릴황산 나트륨, 폴리옥시에틸렌라우릴 황산 에테르나트륨 등을 들 수 있다. 양이온성 계면활성제로는, 예를 들어 염화 스테아릴트리메틸암모늄, 브롬화 세틸트리메틸암모늄 등을 들 수 있다. 양성 계면활성제로는, 예를 들어 라우릴디메틸아미노아세트산 베타인 등을 들 수 있다. 또, 상기 계면활성제에 라디칼 중합성 관능기를 갖는 이른바 반응성 계면활성제 등을 사용할 수 있고, 반응성 계면활성제를 사용했을 경우에는 이 수지 분산체를 사용하여 형성된 피막의 내수성을 향상시킬 수 있다. 대표적인 시판 반응성 계면활성제로는, 엘레미놀 JS-2 (산요 화성 공업 제조), 라테물 S-180 (카오사 제조) 을 들 수 있다.
또한, 점도조절제, 표면평활제는 공지의 점도조절제 및 표면평활제를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에서 자정용 코팅제는 충진재를 더 포함할 수 있으며, 상기 충진재는 석회석, 석영, 산화철, 알루미나, 카본 블랙, 석고, 활석, 운모, 산화마그네슘, 화산재, 마이카, 펄, 클레이, 몬모릴나이트, 포틀랜드 시멘트, 규사, 실리카, 슬래그 중에서 1종 이상 선택하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 콘크리트 벽체의 중성화 방지 및 자정효과를 극대화하는 콘크리트 벽체의 시공방법을 이용하여 제조되는 중성화 오염방지를 위한 도막인 것을 특징으로 한다. 또한 도막의 적용범위는 교량, 옹벽, 바닥, 도로, 구조체 중 어느 하나에 적용할 수 있다.
본 발명에서 조성물의 기포제거 기능을 부여하기 위하여 사용하는 소포제로는기포를 파괴하는 폴리머 및 폴리실록산 용액이 주성분인 BYK-Chemie사의 BYK-A501를 사용한다. 또한, EFKA사의 EFKA8203, Impag사의 퍼레놀 E8(Perenol E8) 등을 사용할 수 있다. 본 발명에서는 이러한 소포제를 주재료 전체 중량을 기준으로 1 내지 2중량부의 양으로 사용한다. 이러한 소포제는 1중량부 이하에서는 소포기능이 나타나지 않으며, 2 중량부이상에서는 도막의 열화, 블러싱 현상을 발생시킨다. 또한 가소제는 공지의 가소제를 사용할 수 있으며, 이들은 접착제의 접착력, 강도의 물성을 저하시키지 않는 각각 1 내지 2 중량부 범위에서 소량 첨가되는 것이 바람직하다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 이하, 본 발명의 콘크리트 벽체의 중성화 방지 및 자정효과를 극대화하는 시공방법 및 이를 이용한 도막, 그리고 이들의 코팅조성물에 대하여 바람직한 실시형태를 들어 더 자세하게 설명한다.
하기 표 1은 콘크리트 벽체의 중성화 방지 및 자정효과를 극대화하는 도막을 제조하기 위하여 (1) 아크릴계 공중합 용제를 포함하는 침투형 코팅제를 제조하였고, (2) 아크릴계 공중합체, 용제, 안료, 폴리실록산, 자외선 안정제를 포함하는 자정용 코팅제를 제조하였다. 또한 비교예들은 하기 표 1에서 기재한 함량에 따라서 콘크리트 벽체 도포용 조성물을 제조하였다.
(제조예 1: 아크릴계 공중합체 제조)
질소가스가 환류되고 온도조절이 용이하도록 냉각장치를 설치한 1 L의 반응기 안에 자일렌 100 중량부에 대하여 개시제가 개시 가능한 온도(BPO는 85℃, AIBN은 80℃)를 유지시켰다. 그리고 이후, 단량체인 메틸메타크릴레이트 20 g, n-부틸메틸메타크릴레이트 20g; 메타크릴산 5g; 2-히드록시에틸 메타크릴레이트 10g, 글리시딜 메타크릴레이트 10g 각각 혼합하여 준비하고 혼합단량체 100 중량부에 대하여 벤질퍼옥사이드(BPO 0.2 중량부)를 예비 혼합한 뒤 반응조 안에 한 방울씩 떨어뜨렸다. 상기 반응조의 온도조건은 80℃ 내지 90℃이고, 임펠러(impeller)의 rpm은 300rpm, 단량체 피딩(feeding) 속도는 2 방울/초로 하여 8시간 중합하였다. 중합 결과 [메틸메타크릴레이트]-[n-부틸메틸메타크릴레이트]-[메타크릴산]-[2-히드록시에틸 메타크릴레이트]-[글리시딜 메타크릴레이트]의 공중합체 수지가 제조하였고, 제조된 아크릴계 공중합체 수지의 분자량은 37000Mw이다.
(제조예 2: 가교된 아크릴계 공중합체 제조)
제조예 1의 아크릴계 공중합체 제조방법과 동일하며, 다만 가교성능을 더욱 향상하게 하기 위하여 혼합단량체에 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA) 5g을 더 투입하였다. 중합결과, [메틸메타크릴레이트]-[n-부틸메틸메타크릴레이트]-[메타크릴산]-[2-히드록시에틸 메타크릴레이트]-[글리시딜 메타크릴레이트]의 공중합체 수지에 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트가 가교된 아크릴계 공중합체를 제조하였다. 그리고 제조예 2의 가교된 아크릴계 공중합체의 분자량은 65000Mw이다.
하기의 표 1은 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3에 대하여, 본 발명의 콘크리트 벽체의 중성화 방지 및 자정효과를 극대화하는 코팅조성물의 각 구성성분, 그리고 이들의 함량을 나타내었다.
실시예 1 실시예2 실시예3 실시예 4 실시예 5 비교예 1 비교예2 비교예3
침투형
코팅제		 (1) 제조예 1의 수지 60 70 30 60
(2) 제조예 2의 수지 60 70 30
(3) PMMA수지 60 60
(4) 용제 40 30 40 30 40 40 40 40
자정용
코팅제		 (1) 제조예1의 수지 40 60 30
(2) 제조예 2의 수지 40 30 30
(3) PMMA수지 40 40 40
(4) 용제 60 40 60 40 40 60 60 60
(5) 안료 5 5 5 5 5 5 5 5
(6) 폴리실록산 1 1 1 1 1 1 1
(7) 자외선 안정제 1 1 1 1 1 1 1 1
- 상기 표 1의 함량은 중량부임.
(1) 제조예 1의 수지 (아크릴계 공중합체)
(2) 제조예 2의 수지 (가교된 아크릴계 공중합체)
(3) PMMA수지 (CAS : 9011-14-7, 중량평균분자량 50000, 시그마알드리치)
(4) 용제 : 디메틸 카보네이트
(5) 프탈로시아닌 블루(C.I. 74160)
(6) 폴리디메틸실록산
(7) 하이드록시페닐벤조트리아졸
표 2는 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3에 대하여 제조된 본 발명의 콘크리트 벽체의 중성화 방지 및 자정효과를 극대화하기 위한 코팅조성물에 대한 물성을 테스트한 결과이다. 물성 테스트를 위하여 콘크리트 시편 위에 표 1에서 기재된 침투형 코팅제를 도포하고, 이를 건조한 이후에, 다시 자정용 코팅제를 도포하여 건조하여 도막을 제조하였고, 이후 이를 테스트 시편 시험체로 하였다.
<내접착성 시험방법>
콘크리트 시편에 침투형 코팅제를 도포한 후, 자정용 코팅제를 도포하여 테스트 시편 시험체를 만들었다. 접착시험은 폭 25mm의 직사각형으로 잘라내어서 3회 시험한 평균값에 의한 90° 박리접착력(단위 N/25mm)으로 내접착성을 평가하였다. 이때 부착력이 우수하여 콘크리트 기재의 재료파괴의 효과가 나타나며, 양호, 피복수지층의 재료파괴가 나타나면 불량으로 판단한다.
<작업성>
스프레이를 사용하여 도포하였고, 작업의 용이성, 레벨링, 소포성 등을 관찰하였다.
<도막외관>
도포된 도막의 광택 및 미세크랙 발생여부 등을 관찰하였다.
<내구성>
300mm x 300mm x 3.2mm의 판에 침투형 코팅제를 도포한 후, 자정용 코팅제를 도포하여 도막의 두께를 40㎛두께로 도포하여, 도막을 형성하고 2일 동안 실온에서 유지한 후 충격실험을 하였다.(KS M 5000)
<내스크레치성 평가>
300mm x 300mm x 3.2mm의 판에 침투형 코팅제를 도포한 후, 자정용 코팅제를 도포하여 도막의 두께를 40㎛두께로 도포하여, 도막을 형성하고 7일 동안 실온에서 유지한 후 내스크레치성 평가를 실시하였다.
<크랙방지 및 오염물 제거 평가>
300mm x 300mm x 3.2mm의 판에 침투형 코팅제를 도포한 후, 자정용 코팅제를 도포하여 도막의 두께를 40㎛두께로 도포하여, 도막을 형성하고, 7일 동안 실온에서 유지한 후 도막 표면의 크랙을 평가하였으며, 오염물 제거 평가를 실시하였다.
실시예 1 실시예2 실시예3 실시예 4 실시예 5 비교예 1 비교예 2 비교예 3
작업성 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호
도막외관 우수 우수 우수 우수 우수 보통 미흡 미흡
내구성 우수 우수 우수 우수 우수 보통 보통 미흡
접착성 우수 우수 우수 우수 우수 보통 보통 미흡
내스크래치성 우수 우수 우수 우수 우수 미흡 보통 미흡
오염물 제거 우수 우수 우수 우수 우수 우수 미흡 우수
크랙발생여부 없음 없음 없음 없음 없음 보통 보통 보통
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예의 콘크리트 벽체의 중성화 방지 및 자정효과를 극대화하기 위한 코팅조성물을 이용하여 제공되는 도막은 콘크리트와의 접착력이 매우 우수할 뿐만 아니라, 피도포물 표면에 치밀한 코팅 도막을 형성할 수 있고, 구조물에 도포할 경우에는 빠른 건조속도를 가지며, 접착성, 내구성, 내스크래치성, 내오염성 등의 우수한 물리화학적 성능을 가질 수 있다.
이상 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 보다 상세하게 설명하였다. 상기 실시예는 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 하는 예시적인 것일 뿐이고, 이에 의해 본 발명의 기술적 사상의 본질이 변하거나 범위가 축소되는 것은 아니다. 상기 실시예에서 제시되지 않은 여러 가지 실시예 및 적용예들이 가능함은 당업자에게 있어 당연할 것이다.

Claims (17)

  1. 콘크리트 구조물 표면의 요철과 레이탄스를 제거하는 단계;
    상기 콘크리트 구조물 표면의 이물질을 제거하기 위한 고압 세척단계 및 건조단계;
    상기 건조된 콘크리트 구조물의 표면상에, 아크릴계 공중합체, 용제를 포함하는 침투형 코팅제를 도포 및 건조하는 단계;
    상기 건조된 침투형 코팅제 위에 아크릴계 공중합체, 용제, 안료, 폴리실록산, 자외선 안정제를 포함하는 자정용 코팅제를 도포하는 단계;를 포함하며,
    상기 침투형 코팅제는 아크릴계 공중합체 50 내지 70중량부, 용제 30 내지 50 중량부를 포함하고;
    상기 자정용 코팅제는 아크릴계 공중합체 40 내지 60중량부, 용제 30 내지 50 중량부, 안료 5 내지 10중량부; 폴리실록산 1 내지 20중량부; 자외선 안정제 1 내지 2 중량부를 포함하며;
    상기 침투형 코팅제의 아크릴계 공중합체, 및 자정용 코팅제의 아크릴계 공중합체는 메틸메타크릴레이트 20 내지 30중량부; n-부틸메틸메타크릴레이트 20 내지 30중량부; 메타크릴산 5 내지 10중량부; 2-히드록시에틸 메타크릴레이트 10 내지 20 중량부, 글리시딜 메타크릴레이트 10 내지 20중량부의 범위를 가지는 5원계 아크릴계 공중합체이고,
    상기 침투형 코팅제 및 자정용 코팅제의 용제는 카보네이트계 용제로서, 상기 카보네이트계 용제는 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate; PC), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate; EC), 에틸메틸 카보네이트(ethylmethyl carbonate; EMC), 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate; DEC), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate; DEC) 중에서 1종 이상 선택하며;
    상기 폴리실록산은 폴리(메틸-페닐)실록산, 폴리(디메틸-디페닐)실록산, 폴리디메틸실록산 중에서 1종 이상 선택하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 벽체의 중성화 방지 및 자정효과를 극대화하는 콘크리트 벽체의 시공방법.
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  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 자정용 코팅제는 UV흡수제, 점도조절제, 표면평활제, 침강방지제, 계면활성제, 산화방지제, 동결방지제, 부착증진제, 소포제, 가소제에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 벽체의 중성화 방지 및 자정효과를 극대화하는 콘크리트 벽체의 시공방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 자정용 코팅제는 충진재를 더 포함하며, 상기 충진재는 석회석, 석영, 산화철, 알루미나, 카본 블랙, 석고, 활석, 운모, 산화마그네슘, 화산재, 마이카, 펄, 클레이, 몬모릴나이트, 포틀랜드 시멘트, 규사, 실리카, 슬래그 중에서 1종 이상 선택하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 벽체의 중성화 방지 및 자정효과를 극대화하는 콘크리트 벽체의 시공방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴계 공중합체는 다관능성 아크릴레이트 모노머를 더 포함하며, 상기 다관능성 아크릴레이트 모노머는 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(PETA), 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트(DPPA), 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA) 및 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 콘크리트 벽체의 중성화 방지 및 자정효과를 극대화하는 콘크리트 벽체의 시공방법.
  10. 제1항, 제5항, 제6항, 제9항 중 어느 한 항에 기재된 콘크리트 벽체의 중성화 방지 및 자정효과를 극대화하는 콘크리트 벽체의 시공방법을 이용하여 제조되는 중성화 오염방지를 위한 도막.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 도막은 교량, 옹벽, 바닥, 도로, 구조체 중 어느 하나에 적용하는 것을 특징으로 하는 중성화 오염방지를 위한 도막.
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