KR102017008B1

KR102017008B1 - 라돈 차단 코팅 및 시공방법

Info

Publication number: KR102017008B1
Application number: KR1020190053133A
Authority: KR
Inventors: 박정규; 구자현; 박대용; 전호준
Original assignee: 주식회사 디와이케미칼; 주식회사 오페르투
Priority date: 2019-05-07
Filing date: 2019-05-07
Publication date: 2019-09-02

Abstract

본 발명은 라돈뿐만 아니라, 수증기, 휘발성 유기화합물, 유기 가스, 무기 가스 등의 기체, 및 물 등의 액체의 침입 및 투과를 억제하여 콘크리트의 내구성을 높일 수 있는 라돈 차단용 코팅제 조성물을 개시한다.

Description

라돈 차단 코팅 및 시공방법{Coating composition for blocking Radon and construction method using it}

본 발명은 라돈 차단 코팅 및 시공방법에 관한 것이다.

라돈은 222Rn의 원소 기호를 가지며, 암석이나 토양, 건축자재 등에 존재하는 우라늄이 몇 차례 붕괴를 거치는 과정에서 생성되는 무색·무취·무미의 기체로 지구상 어디에나 존재하는 자연 방사능 물질이다.

라돈은 호흡을 통해 인체에 흡입된 라돈과 라돈 자손은 붕괴를 일으키면서 알파선을 방출하여 폐조직을 파괴하는 것으로 알려져 있다. 이에 세계보건기구(WHO)는 전 세계 폐암 발생의 3 내지 14%가 라돈에 의한 것이며, 라돈을 흡연에 이은 폐암 발병 주요 원인물질로 규정하고 있다. 이러한 라돈의 위해성 때문에 WHO는'국제라돈방지 계획'을 수립·추진하며, 실내 공기 중 라돈 농도를 관리하도록 권고하고 있다

라돈은 토양과 인접한 단독 주택이나, 바닥과 벽 등에 균열이 많은 오래된 건축물, 밀폐도가 높고, 환기시설이 부족해 유입된 라돈이 잘 빠져나갈 수 없는 실내에서 농도가 높으며, 적절한 차폐 시설이 없는 경우 노후된 건물에서의 피폭량이 매우 높다.

이에 주택뿐만 아니라 학교, 지하철, 및 병원 등이 공공 건물에 대한 라돈을 차폐하거나 발생을 최소화해야 한다.

라돈 차폐 시공은 다양한 방법이 사용되고 있다. 예를 들어 건물 사이의 갈라진 틈새만 막더라도 실내 라돈 농도 저감에 큰 효과를 얻을 수 있다. 이러한 조치로도 충분한 효과를 얻지 못하였다면, 건물 밑 토양에 라돈 배출관을 설치하여 토양 중의 라돈 가스를 모아서 실내를 거치지 않고 바로 건물 외부로 배출시키는 방법이 사용될 수 있다. 또한, 공기유입용 장치를 통해 실내 공기의 압력을 건물 하부보다 인위적으로 높이면 압력 차이 때문에 라돈 가스가 실내로 들어오지 못하게 차단하는 방식이 가능하다.

상기 틈새 제거나, 라돈 배출관 및 공기유입용 장치는 라돈을 어느 정도 차폐할 수 있으나, 시공시 고비용이 소요되는 문제가 있다.

이에 라돈을 차폐할 수 있는 물질로 건물 벽면을 도장하여, 저비용이면서 시공이 간단한 라돈 차폐 시공이 제안되었다.

대한민국 특허공개 제10-2008-0104770호에서는 아크릴/스티렌 공중합 에멀젼 수지로 하도층을 형성하고, 그 상부에 아크릴/스티렌 공중합 에멀젼 수지와 무기 재료로 중도층을 형성하며, 그 상부에 아크릴/스티렌 공중합 에멀젼 수지, 이산화티탄 및 기능성 무기재료로 상도층을 형성하여, 콘크리트 벽면의 내부에서 방출되는 라돈을 차단하는 도장방법을 제시하였다.

또한, 대한민국 특허공개 제10-2017-0085700호에서도 (a) 사이클로덱스트린(cyclodextrin)을 주성분으로 하는 흡착 기능성 올리고머 1 내지 30 중량%; (b) 프로필렌 글리콜 1 내지 10 중량%; (c) 에탄올 1 내지 10 중량%;(d) 증점제, 소포제, 및 분산제가 포함된 첨가제 1 내지 3중량%; 및 (e) 잔량의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 라돈 저감용 수성 코팅제 조성물을 제시하고 있다.

상기 제시한 조성물은 콘크리트의 표면에 코팅막을 형성하는 방식이다. 건물에 시공된 콘크리트는 내부 및 그 표면에 다수의 공극이 존재하며, 이 공극으로 가스가 투과된다. 상기 제시한 코팅막으로는 콘크리트 내부를 통과하는 가스의 투과를 막지 못하며, 이로 인해 콘크리트 표면에 형성된 코팅막의 내구성이 저하된다. 이에 시간에 따라 코팅막에 손상이 발생하여 라돈 차단 효과를 장시간적으로 유지할 수 없게 된다.

대한민국 특허공개 제10-2008-0104770호 (2008.12.03. 공개), 라돈 방사선 차단 도장방법과 그 도장층 대한민국 특허공개 제10-2017-0085700호 (2017.07.25. 공개), 라돈 저감용 수성 코팅제 조성물, 이의 제조방법 및 라돈 저감화 방법

본 발명자들은 콘크리트와 같은 기재 표면에 라돈 차폐를 위한 코팅막을 형성하되, 상기 콘크리트 내부로 침투하여 이의 표면 및 내부에 존재하는 공극 및 모세 공극을 채워 라돈의 차단뿐만 아니라 가스 차단 및 방수 효과를 동시에 확보하여 코팅막의 내구성을 장시간 동안 유지할 수 있는 새로운 조성을 설계하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 라돈 차단용 코팅제 조성물을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 목적은 상기 라돈 차단용 코팅제 조성물을 이용한 건축물의 시공방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 알킬실란 화합물;

하기 화학식 2로 표시되는 알킬하이드로 실록산 화합물;

촉매; 및

용매를 포함하는 라돈 차단 코팅막 형성용 침투 강화제를 제공한다.

[화학식 1]

R_1xSi(OR₂)_4-x

(상기 화학식 1에서, R₁ 및 R₂는 명세서 내 설명한 바와 같다.)

[화학식 2]

(상기 화학식 2에서, R₃ 내지 R₈, A는 명세서 내 설명한 바와 같다.)

또한, 본 발명은 상기 라돈 차단 코팅막 형성용 침투 강화제, 폴리우레아 프리폴리머, 및 아민계 경화제를 포함하는 라돈 차단용 코팅제 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 라돈 차단용 코팅제 조성물을 콘크리트 기재에 코팅 후 건조하여 코팅막을 형성하는 시공방법을 제공한다.

본 발명에 따른 라돈 차단용 코팅제 조성물은 각종 건축물에 사용하는 콘크리트 기재에 도포되어, 내부에 존재하는 기공을 채움으로써 라돈 등의 방사능 물질을 차단한다. 상기 라돈뿐만 아니라, 수증기, 휘발성 유기화합물, 유기 가스, 무기 가스 등의 기체, 및 물 등의 액체의 침입 및 투과를 억제하여 콘크리트의 내구성을 높인다.

이러한 라돈 차단용 코팅제 조성물은 저비용으로 수행이 가능하고 간단한 시공을 통해 시행할 수 있으며, 건물 내부 및 외부에서 발생하는 라돈, 기체 및 액체의 침입 및 투과를 효과적으로 차폐할 수 있다. 이로 인해 안전한 실내 환경을 구현하여 인체의 피해를 최소화할 뿐만 아니라 건축물의 수명을 늘리는 이점이 있다.

또한, 방수 효과로 인해 별도의 방수 페인트의 시공이 불필요하여 건축 제작 비용에 대해 효과적인 절감이 가능하다.

도 1(a)는 실시예 1의 코팅제 조성물로 처리된 시편 2, 도 1(b)는 실시예 8과 같이 촉매 전처리된 시편 2를 보여주는 사진이다.
도 2(a)는 코팅막 형성 콘크리트, 도 2(b)는 코팅막 미형성 콘크리트의 사진이다.
도 3은 기체 투과율 측정을 위한 장치 사진이다.

본 발명에서는 콘크리트와 같이 기공이 존재하는 기재에 코팅되어 표면에 폴리우레아 코팅막을 형성하면서, 상기 콘크리트 내부에 침투되어 기공을 채움으로써 라돈뿐만 아니라 각종 기체 및 액체의 침입 및 투과를 억제하여 콘크리트 기재의 내구성을 높인다.

본 명세서에서 언급하는 '기공'은 미세 기공, 메조 기공, 및 거대 기공 모두를 포함하고, 기공의 크기가 수 나노미터에서 수 밀리미터의 범위를 가진 것을 포함한다. 이때 기공의 형태는 구형을 비롯하여, 각종 불규칙한 형태일 수 있으며, 상기 기공은 서로 연결되어 거대 기공을 형성할 수 있다.

구체적으로, 본 발명에 따른 라돈 차단을 위한 코팅제 조성물은 폴리우레아 프리폴리머와 아민계 경화제와의 반응이 일어나 도막을 형성하며, 침투 강화제를 통해 상기 도막의 물성을 개선함과 동시에 콘크리트 내부의 기공을 채우는 역할을 한다. 보다 구체적으로는 폴리우레아 프리폴리머, 아민계 경화제 및 침투 강화제를 포함하며, 이하 각 조성물을 상세히 설명한다.

침투 강화제

본 발명에 따른 침투 강화제는 도막의 물성을 개선함과 동시에 콘크리트 내부의 기공을 채우는 역할을 하며, 알킬실란 화합물, 알킬하이드로 실록산 화합물, 촉매 및 용매를 포함한다. 이러한 침투 강화제는 종래 프라이머 대비 보다 강력한 침투력과 함께 폴리우레아 도막의 물성을 동시에 향상시킨다.

이하 각 조성을 상세히 설명한다.

구체적으로, 알킬실란 화합물은 졸-겔 반응을 통해 실리카졸로 전환이 가능한 화합물이다.

실리카 함유 물질은 소수성 건축 재료, 특히 콘크리트를 만드는데 많이 쓰이는 물질이다. 화학 구조와 구성 물질에 따라 그 성질 또한 달리한다. 상기 실리카 함유 물질은 소수성을 나타내어 액체의 투과는 어느 정도 억제하나 가스 투과는 막을 수 없다. 통상 폴리우레아 코팅막은 코팅 대상, 즉 기재의 표면에만 위치하는 데, 콘크리트와 같이 내부에 기공을 갖는 기재의 경우 상기 기공을 채우는 것이 기체 투과 방지에 보다 유리하다.

본 발명에서 제시하는 알킬실란 화합물은 물/촉매 존재 하에 가수분해 및/또는 축합 반응이 이루어지는 졸-겔(sol-gel) 반응을 통해 겔(gel) 상태의 수백 나노 미터의 실리카로 전환된다. 상기 실리카는 높은 점착성을 가지며, 건조 이후 10~1000 nm, 바람직하기로 100 내지 800nm의 나노 입자 형태를 가지며, 이로 인해 기재 내 미세 기공을 효과적으로 채울 수 있다. 그 결과, 소수성으로 인해 코팅막을 통과하고자 하는 액체뿐만 아니라 기체 투과 또한 효과적으로 억제할 수 있다.

특히, 기재가 콘크리트인 경우, 콘크리트 기재 내 존재하는 수분에 의해 졸-겔 반응이 더욱 진행되고, 콘크리트의 염기성(pH 11~12)으로 인해 상기 졸-겔 반응의 촉매 반응이 이루어질 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 알킬실란 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이다.

[화학식 1]

R_1xSi(OR₂)_4-x

(상기 화학식 1에서,

R₁은 C1~C10의 알킬기, C6~C20의 아릴기 또는 C2~C10의 알케닐기이고, R₂는 C1~C6의 알킬기이며, x는 0≤x<4의 정수를 나타낸다.)

이때 상기 R₁및 R₂는 서로 같거나 다를 수 있다.

본 명세서에서 알킬기는 직쇄 또는 측쇄 알킬기일 수 있으며, C1~C20, 바람직하기로 C1~C15, 더욱 바람직하기로 C1~C10일 수 있다. 상기 알킬기의 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-메틸-부틸, 1-에틸-부틸, 펜틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 헥실, n-헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 4-메틸-2-펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 헵틸, n-헵틸, 1-메틸헥실, 사이클로펜틸메틸, 사이클로헥실메틸, 옥틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸-프로필, 1,1-디메틸-프로필, 이소헥실, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.

본 명세서에서 아릴기는 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있으며, C6~C30, 바람직하기로 C6~C20, 더욱 바람직하기로 C6~C12일 수 있다. 상기 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 쿼터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 페릴레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 페날레닐기, 파이레닐기, 테트라세닐기, 크라이세닐기, 펜타세닐기, 플루오레닐기, 인데닐기, 아세나프틸레닐기, 벤조플루오레닐기, 스피로플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에서 알케닐기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있으며, C2~C30, 바람직하기로 C2~C20, 더욱 바람직하기로 C2~C10일 수 있다. 상기 알케닐기로는 비닐, 1-프로페닐, 이소프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-부테닐, 1-펜테닐, 2-펜테닐, 3-펜테닐, 3-메틸-1-부테닐, 1,3-부타디에닐, 알릴, 1-페닐비닐-1-일, 2-페닐비닐-1-일, 2,2-디페닐비닐-1-일, 2-페닐-2-(나프틸-1-일)비닐-1-일, 2,2-비스(디페닐-1-일)비닐-1-일, 스틸베닐기, 스티레닐기 등이 있으나 이들에 한정되지 않는다.

보다 구체적으로, 상기 화학식 1에서, C6~C10 의 아릴기는 페닐기 또는 톨릴기 등이 포함되며, C3~C10의 알케닐기로는 알릴기, 1-프로페닐기, 1-부테닐기, 2-부테닐기 또는 3-부테닐기 등이 포함될 수 있다.

상기 화학식 1로 표시되는 알킬실란 화합물은 R₂가 알킬기인 경우, x가 0인 경우 4개의 알콕시기를 가지는 사작용기 알콕시 실란, x가 1인 경우 3개의 알콕시기를 가지는 삼작용기 알콕시 실란, x가 2인 경우 2개의 알콕시기를 가지는 이작용기성 알콕시 실란으로 나타날 수 있다.

본 발명의 화학식 1에 따른 알킬실란 화합물은 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라프로폭시실란, 테트라이소프로폭시실란, 테트라-n-부톡시실란, 테트라-sec-부톡시실란, 테트라-tert-부톡시실란, 트리메톡시실란, 트리에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 프로필트리메톡시실란, 프로필트리에톡시실란, 이소부틸트리에톡시실란, 사이클로헥실트리메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 알릴트리메톡시실란 알릴트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 디페닐디메톡시실란 및 디페닐디에톡시실란 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 아니한다. 바람직하기로는 테트라에톡시실란, 트리에톡시실란, 에틸트리에톡시실란, i-부틸트리에톡시실란 등이 가능하다.

필요한 경우, 상기 알킬기, 아릴기, 또는 알케닐기는 치환 또는 비치환될 수 있다.

본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 하이드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미노기; 포스핀옥사이드기; 알콕시기; 아릴옥시기; 알킬티옥시기; 아릴티옥시기; 알킬술폭시기; 아릴술폭시기; 실릴기; 붕소기; 알킬기; 사이클로알킬기; 알케닐기; 아릴기; 아르알킬기; 아르알케닐기; 알킬아릴기; 알킬아민기; 아랄킬아민기; 헤테로아릴아민기; 아릴아민기; 아릴포스핀기; 및 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되거나, 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환 또는 비치환된 것을 의미한다. 예컨대, "2 이상의 치환기가 연결된 치환기"는 바이페닐기일 수 있다. 즉, 바이페닐기는 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수 있다.

본 발명에 따른 화학식 1의 알킬실란 화합물은 하기 반응식 1에 나타낸 바와 같은 가수분해 반응이 단계적으로 일어난다(R₁ 및 R₂가 서로 동일)

[반응식 1]

(1) Si(OR)₄ +H₂O → (RO)₃SiOH + H₂O

(2) 2(RO)₃SiOH → (RO)₃Si-O-Si(OR)₃ + H₂O → (RO)₃Si-O-Si(OR)₂OH + H₂O

(3) (RO)₃SiOH + (RO)₃Si-O-Si(OR)₂OH → RO(Si(OR)₂O]₃R + H₂O

상기 반응식 1의 (1)에 따르면, 알킬실란 화합물은 물에 의해 가수분해가 일어나고, (2) 이들은 다시 축합 반응이 일어나며, 다시 (3) 이들 간의 축합 반응을 통해 고분자화가 일어난다.

이러한 알킬실란 화합물은 전체 침투 강화제 내에 10 내지 70 중량%, 바람직하기로 15 내지 60 중량%, 더욱 바람직하기로 20 내지 50 중량%로 포함된다. 만약 그 함량이 상기 범위 미만이면 기재 내부의 기공을 효과적으로 막지 못해 기체 투과를 억제할 수 없고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 폴리우레아 코팅막의 소수성을 충분히 확보할 수 없어, 액체의 투과를 억제할 수 없는 문제가 발생하므로, 상기 범위 내에서 적절히 사용한다.

상기 알킬실란 화합물의 졸-겔 반응을 통해 기재 내의 기공이 채워지는데, 이를 지속하기 위해선 코팅제 조성물이 폴리우레아 코팅막 형태를 가지며, 이때 상기 폴리우레아 코팅막의 물성을 개선시킬 수 있는 조성을 함께 사용하는 것이 바람직하다.

이를 위해서는 통상의 수지가 사용될 수 있으나, 코팅제 조성물로서 폴리우레아 프리폴리머, 아민계 경화제 및 알킬실란 화합물과 혼합시 높은 혼화성으로 상분리가 발생하지 않으며, 폴리우레아 코팅막의 소수성을 유지 및 강화할 수 있는 물질이 유리하다. 또한, 상기 알킬실란 화합물의 졸-겔 반응에 영향을 주지 않아야 한다.

이에 본 발명에서는 알킬하이드로 실록산 화합물을 사용한다. 상기 알킬하이드로 실록산 화합물은 분자 구조 내 Si-H 결합을 포함하며, 물에 의해 가수분해가 일어나 경화 반응에 의해 서로 간의 강한 결합을 이룰 수 있으며, 기재에 대한 높은 부착력을 유지하는 특징이 있다.

바람직하기로, 알킬하이드로 실록산 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물이다.

[화학식 2]

(상기 화학식 2에서,

R₃내지 R₈은 서로 같거나 다르며 각각 독립적으로, 수소, C1~C10의 알킬기, C6~C20의 아릴기, 또는 C2~C10의 알케닐기이고, A는 하기 화학식 3으로 표시된다.)

[화학식 3]

(상기 화학식 3에서,

R₉내지 R₁₄는 서로 같거나 다르며 각각 독립적으로, 수소 또는 C1~C10의 알킬기이고, p, q, r은 각각 독립적으로 0 ~ 200에서 선택되는 정수이며, p+q+r 〉0이다.)

이때 R₃ 내지 R₁₄가 알킬기인 경우 서로 같거나 다를 수 있다.

상기 화학식 2의 알킬기, 아릴기, 및 알케닐기는 화학식 1에서 정의한 바를 따른다.

바람직하기로, R₃ 내지 R₁₄는 수소 또는 C1~C4의 알킬기이다.

더욱 바람직하기로, 화학식 2의 알킬하이드로 실록산 화합물은 하기 화학식으로 표시되는 화합물일 수 있다.

이때 알킬하이드로 실록산 화합물의 수소 함유량(Hydrogen content)은 1 내지 100 mmole/g, 바람직하기로 2 내지 80 mmole/g의 범위를 갖는다.

상기 언급한 바와 같이, 분자 구조 내 Si-H의 결합이 물과 반응하여 가수분해가 일어나 서로 간의 강한 결합을 이루어, 여러 가지 형태, 즉 선형, 고리모양, 나뭇가지 모양의 폴리머를 형성한다. 상기 결합은 Si-O-Si 결합과 Si-C-C-Si 결합, Si-C-C-C-Si 결합, Si-C-C-C-C-Si 결합을 생성하여 중합체들을 연결함으로써 망상 구조의 막 구조물을 이루게 된다. 이들 결합은 견고하게 결합하기 때문에, Si-O 결합으로만 이루어진 경우에 비하여 매우 높은 경도를 가지게 되며, 이러한 결합구조가 폴리우레아 코팅막의 내구성, 내수성, 내후성, 경도 등의 기계적 물성을 더욱 높일 수 있다. 또한, 기재에 대한 높은 접착력을 가져, 고온 다습한 환경에 장시간 노출된 경우에도 그 물성을 장기간 동안 유지할 수 있다.

본 발명의 알킬하이드로 실록산 화합물은 중량평균분자량이 1,000 ~ 100,000, 바람직하게는 2,000 ~ 50,000, 더욱 바람직하게는 5,000 ~ 20,000 범위에 있는 것이 좋다. 상기 중량평균분자량이 상기 범위 미만이면 목적하는 코팅막을 형성하기 어려우며, 반대로 상기 범위를 초과하는 경우 높은 점도로 인해 코팅제 조성물의 제조가 어려워질 수 있다.

본 발명의 알킬하이드로 실록산 화합물은 전체 침투 강화제 내에 5 내지 60 중량%, 바람직하기로 10 내지 50 중량%, 더욱 바람직하기로 15 내지 45 중량%로 포함된다. 만약 그 함량이 상기 범위 미만이면 코팅막의 형성이 쉽게 이루어지지 않고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 코팅제 조성물의 콘크리트 기재 내부로의 침투력이 저하되는 문제가 발생하므로, 상기 범위 내에서 적절히 사용한다.

바람직하기로, 본 발명의 알킬실란 화합물과 알킬하이드로 실록산 화합물은 1:0.1 내지 1:1.2, 바람직하기로 1:0.3 내지 1:0.9의 중량비로 혼합된다. 이들 함량 범위는 콘크리트 기재 상에 코팅막을 적절히 형성하는 것과, 기재 내부로 침투하여 기재 내 기공을 효과적으로 막을 수 있는 것에 기인한다. 만약, 함량 범위가 상기 범위에 미치지 못하거나 이를 초과하게 되면, 본 발명에서 얻고자 하는 기체/액체의 투과 및 침입 차단 및 라돈 차단 효과를 확보할 수 없다.

전술한 바의 알킬실란 화합물의 졸-겔 반응은 촉매를 사용함으로써 반응 속도를 높이고 시간을 단축시킬 수 있다.

사용 가능한 촉매는 무기산, 유기산, 고체산, 아민, 유기알칼리, 금속수산화물, 루이스산, 티탄화합물, 알루미늄 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 가수분해 촉매에 의해 가수분해 및 축중합 반응이 수행될 수 있다.

대표적으로, 염산, 불산, 질산, 황산, 인산, 과염소산, 불화실리식수소산(H2SiF6) 등의 무기산; 포름산, 아세트산, 젖산, 옥살산, 석신산, 구연산, 톨루엔술폰산, 트리플루오로아세트산, 트리플루오로메탄술폰산 등의 유기산; 약산성 이온교환 수지, 강산성 이온교환 수지, 활성 산화알미늄 등의 고체산; 암모니아, 메틸아민, 디메틸아민, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 이소프로필아민, 부틸아민, 트리부틸아민, 트리옥틸아민, 사이클로헥실아민, 벤질아민, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 피페라딘(Pepirazine), 폴리에틸렌아민 등의 아민류; 수산화테트라메틸아민, 수산화테트라부틸아민, 수산화부틸트리메틸아민, 수산화테트라메틸암모늄, 수산화트리페닐포스포니움 등의 유기알칼리; 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘, 수산화스트론튬, 수산화바륨 등의 금속수산화물; 나트륨메톡사이드, 나트륨에톡사이드 등의 알칼리알콕사이드; 염화알루미늄, 트리페닐포스핀, 삼불화붕소산 등의 루이스산; 염화티탄(IV), 황산티타닐, 질산티타닐, 티탄테트라이소프로폭사이드, 티탄테트라-n-부톡사이드, 티타늄테트라스테아레이트, 비스아세틸아세토나이트디이소프로폭시티타늄, 테트라키스(아세틸아세토나토)티탄 등의 티탄화합물; 황산 알루미늄, 질산 알루미늄, 아세트산 알루미늄, 트리스(아세틸아세토나토)알루미늄 등의 알루미늄 화합물을 사용할 수 있다. 이 중에서도 트리옥틸아민 또는 수산화칼슘이 사용될 수 있다.

상기 촉매는 알킬실란 화합물의 졸-겔 반응에 참여할 뿐만 아니라 알킬하이드로 실록산의 축합 반응에도 참여할 수 있다.

이러한 촉매의 함량은 반응 물질은 알킬실란 화합물과 알킬하이드로 실록산의 함량을 고려하여 선정될 수 있으며, 전체 침투 강화제 내에 0.01 내지 10 중량%, 바람직하기로 0.1 내지 7 중량%, 더욱 바람직하기로 0.5 내지 5 중량%로 포함된다. 만약 그 함량이 상기 범위 미만이면 촉매 사용 효과를 기대할 수 없고, 상기 범위를 초과하더라도 사용량 대비 촉매 효과의 증가가 미비하므로, 경제적인 면을 고려하여 상기 범위 내에서 적절히 사용한다.

용매는 물을 제외한 유기용매일 수 있으며, 도포를 위한 액상 상태의 코팅제 조성물의 제조를 위해 사용한다.

유기용매로는 메탄올, 에탄올, 2-프로판올, 1-프로판올, 이소프로판올, 1-부탄올, 2-부탄올, 1-펜타놀, 3-메틸부탄올, 2-메틸부탄올, 2-펜타놀, 4-메틸-2-펜타놀, 사이클로헥사놀, 메틸사이클로헥사놀, n-헥사놀, 퍼퓨릴알코올, 퍼퓨릴메탄올, 테트라하이드로퍼퓨릴알콜, 벤질알콜 등 알코올류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 메틸n-부틸케톤, 메틸t-부틸케톤, 메틸n-펜틸케톤, 메틸n-헥실케톤, 디에틸케톤, 디이소프로필케톤, 디이소부틸케톤, 사이클로펜타논, 사이클로헥사논, 메틸사이클로헥사논, 사이클로헵타논, 사이클로옥타논, 2,4-펜타네디온, 2,5-헥사디온, 아세토페논 등 케톤류; n-펜탄, 이소펜탄, n-헥산, 이소헥산, n-헵탄, 이소헵탄, 옥탄, 이소옥탄, 2,2,4-트리에틸펜탄, 사이클로헥산, 메틸사이클로헥산, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 트리에틸벤젠, 에틸벤젠, 메틸에틸벤젠, n-프로필벤젠, 이소프로필벤젠, 펜틸벤젠, 디에틸벤젠, 이소부틸벤젠, 트리에틸벤젠, 디이소프로필벤젠 등 하이드로카본류; 테트라하이드로퓨란, 2-메틸테트라하이드로퓨란, 디에틸에테르, 디-n-프로필에테르, 디-이소프로필에테르, 디-n-부틸에테르, 디-이소부틸에테르, 디-n-헥실에테르, 아니솔, 페네톨, 디페닐에테르, 에틸벤질에테르, bis(2-에틸헥실)에테르, 에틸렌옥사이드, 1,2-프로필렌옥사이드, 1,4-디옥산, 4-메틸디옥솔레인, 디메틸디옥솔레인, 디벤질에테르, 부틸페닐에테르 등 에테르류; 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, n-프로필아세테이트, 이소프로필아세테이트, n-부틸아세테이트, 이소부틸아세테이트, sec-부틸아세테이트, n-펜틸아세테이트, sec-펜틸아세테이트, 메틸펜틸아세테이트, 2-에틸부틸아세테이트, 2-에틸헥실아세테이트, 벤질아세테이트, 사이클로헥실아세테이트, 메틸사이클로헥실아세테이트, n-노닐아세테이트, 메틸아세토아세테이트, 에틸아세토아세테이트, 에틸프로피오네이트, n-부틸프로피오네이트, 이소아밀프로피오네이트, 메틸피루베이트, 에틸피루베이트, 디에틸옥살레이트, 디-n-부틸옥살레이트, 메틸락테이트, 에틸락테이트, 부틸락테이트, n-펜틸락테이트, 메틸메톡시프로피오네이트, 에틸에톡시프로피오네이트, 디에틸말로네이트, 디메틸프탈레이트, 디에틸프탈레이트, 디에틸카보네이트, 프로필렌카보네이트 등 에스테르류; 감마-부티로락톤, 감마-발레로락톤, 델타-발레로락톤 등 락톤류; 아세토니트릴, 프로피오노니트릴, 아크릴로니트릴 등 니트릴류; 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,2-펜탄디올, 2,4-펜탄디올, 2-메틸펜탄-2,4-디올, 2,5-헥산디올, 2,4-헵탄디올, 2-에틸헥산-1,3-디올, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 트리프로필렌글리콜 등 글리콜류; 하이드록시아세톤(아세톨), 3-하이드록시-3-메틸-2-부타논, 4-하이드록시-3-메틸-2-부타논, 5-하이드록시-2-펜타논, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜타논 등 하이드록시케톤류; 글리콜에테르류로서, 에틸렌글로콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노n-부틸에테르, 에틸렌글리콜모노n-펜틸에테르, 에틸렌글리콜모노n-헥실에테르, 에틸렌글리콜모노2-에틸부틸에테르, 에틸렌글리콜모노2-에틸헥실에테르, 에틸렌글리콜모노페닐에테르 등 에틸렌글리콜모노에테르류; 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 에틸렌글리콜디부틸에테르 등 에틸렌글리콜디에테르류; 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노n-부틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜디아세테이트 등 에틸렌글리콜아세테이트류; 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노n-프로필에테르, 프로필렌글리콜모노n-부틸에테르, 프로필렌글리콜모노t-부틸에테르 등 프로필렌글리콜모노에테르류; 프로필렌글리콜디메틸에테르, 프로필렌글리콜디에틸에테르, 프로필렌글리콜메틸에틸에테르 등 프로필렌글리콜디에테르류; 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노n-프로필에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노n-부틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜디아세테이트 등 프로필렌글리콜아세테이트류; 3-메톡시-1-부탄올, 3-메톡시부틸아세테이트, 3-메틸-3-메톡시-1-부탄올, 3-메톡시-1-부틸아세테이트, 3-메틸-3-메톡시-1-부틸아세테이트 등 부틸렌글리콜유도체, 디에틸글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노프로필에테르, 디에틸렌글리콜모노n-부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노n-헥실에테르 등 디에틸글리콜모노에테르류; 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르류, 디에틸렌글리콜디에틸에테르 등 디에틸렌글리콜디에테르류; 디에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노프로필에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노n-부틸에테르아세테이트 등 디에틸렌글리콜아세테이트류; 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노에틸에테르, 디프로필렌글리콜모노프로필에테르 등 디프로필렌글리콜모노에테르류; 디프로필렌글리콜디메틸에테르 등 디프로필렌글리콜디에테르류; 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트 등 글리콜에테르아세테이트류; 또는 불균질화합물로서, N-메틸피롤리디논, 포름아미드, N-메틸포름아미드, N-에틸포름아미드, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디에틸포름아미드, N-메틸아세트아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N,N-디에틸아세트아미드, N-메틸프로피온아미드, N,N-디메틸술폭사이드, 술포레인, 1,3-프로페인설톤 등을 용매로 포함할 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 바람직하기로 이소프로판올을 사용하는 것이 코팅제 조성물의 제조나 제조된 코팅막의 평탄성을 향상시킬 수 있다.

이러한 용매는 전체 침투 강화제 내에 100 중량%를 만족하기 위한 잔부로 사용한다. 다만, 그 함량이 너무 적을 경우에는 침투 강화제의 제조가 어려우며, 이와 반대로 과도하게 사용하면 낮은 점도로 인해 여러 번의 코팅 공정을 수행하여야 하므로, 상기 범위 내에서 적절히 사용한다.

추가 첨가제

본 발명에 따른 침투 강화제는 상기 조성 이외에 여러 가지 목적의 첨가제를 더욱 포함한다. 사용 가능한 첨가제로는 라디칼 개시제, 실란 커플링제, pH 조절제, 충격보강제, 발수제, 항균제, 이형제, 열안정제, 산화방지제, 광안정제, 착색제, 안정제, 안료, 염료 및 불투명화제 등의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 본 발명에 있어서, 첨가제는 전체 침투 강화제 내에 0.01 내지 10 중량%로 포함되는 것이 본 발명에서 요구되는 물성을 발현할 수 있어 바람직하며, 더 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%로 포함되는 것이 좋다.

일례로, 본 발명에서는 코팅막 형성을 위해 라디칼 개시제를 도입하여 경화 반응을 개시 및 진행시킴으로써 보다 높은 효율로 Si-(C-)_nSi 결합구조가 이루어지도록 한다.

라디칼 개시제로는 바람직하게 아조화합물, 아조-아미드화합물, 퍼옥사이드, 디페닐알케인, 벤조페논 유도체 등을 사용할 수 있다. 특히, 다양한 용매에 대한 용해성 및 높은 안정성을 나타내며, 저온에서 고효율의 중합반응이 가능한 유기 퍼옥사이드가 바람직하다.

실란 커플링제는 졸-겔 반응을 통해 얻어진 실리카 나노 입자와 매트릭스로 사용하는 알킬하이드로 실록산과의 연결을 강하게 하는 결합제 역할을 한다.

사용 가능한 실란 커플링제 화합물로는 알킬 실란, 알콕시 실란, 아미노 실란, 에폭시 실란, 아크릴 실란, 메르캅토 실란, 불소 실란, 메타크록시 실란, 비닐 실란, 페닐 실란, 클로로 실란 및 실라잔으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이 사용될 수 있다. 구체적인 예로서 아미노프로필트리에톡시실란(APS), 글리시독시프로필트리메톡시실란(GPS), 메틸트리메톡시실란(MTMS), 글리시독시프리필트리메톡시실란(GPTMS), 메타크릴옥시프리필트리메톡시실란(MPTMS), 에틸트리에톡시실란, 에틸트리이소프록폭시실란, 에틸트리부톡시실란, 부틸트리메톡시실란, 테트라에틸올소실리케이트, 메틸트리메톡시실란, 프로필트리에톡시실란, 감마-아미노프로필트리메톡시실란, 감마-글리시딜록시프로필트리메톡시실란, 감마-글리시딜록시프로필트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디에틸디에톡시실란, 프로필트리메톡시실란, 감마-아미노프로필트리에톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 테트라프로폭시실란, 테트라이소프로록시실란, 테트라-n-부톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리부톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 트리플루오르메틸트리메톡시실란, 트리플루오르메틸트리에톡시실란, 트리플루오르프로필트리메톡시실란, 트리플루오르프로필트리에톡시실란, 노나플루오르부틸에틸트리메톡시실란, 노나플루오르부틸에틸트리에톡시실란, 노나플루오르헥실트리메톡시실란, 노나플루오르헥실트리에톡시실란, 헵타데카플루오르데실트리메톡시 실란, 헵타데카플루오르데실트리에톡시실란, 헵타테카플루오르데실트리이소프로필실란, 3-트리메톡시실릴프로필펜타데카플루오르옥테이트, 3-트리에톡시실릴프로필펜타데카플루오르옥테이트, 3-트리메톡시실릴프로필펜타데카플루오르옥틱아미드, 3-트리에톡시실릴프로필펜타데카플루오르옥틱아미드, 2-트리메톡시시릴에틸펜타데카플루오르데실술피드, 2-트리에톡시실릴에틸펜타데카플루오르데실술피드, 펜타플루오르페닐트리메톡시실란, 펜타플루오르페닐트리에톡시실란, 4-(퍼플루오르토릴)트리메톡시실란, 4-(퍼플루오르토릴)트리에톡시실란, 디메톡시비스(펜타플루오르페닐)실란, 디에톡시비스(4-펜타플루오르토릴)실란 등이 있으나, 이에 제한되지 않는다.

전술한 바의 조성을 포함하는 침투 강화제는 폴리우레아 프리폴리머 100 중량부에 대하여 0.1 내지 50 중량부, 바람직하기로 0.5 내지 30 중량부로 포함된다. 만약, 그 함량이 상기 범위 미만이면 콘크리트 기재의 기공 내부로의 침투가 용이하지 않아 전술한 바의 효과를 확보할 수 없고, 반대로 상기 범위를 초과하면 최종 얻어지는 폴리우레아 코팅막의 물성(예, 기계적 물성, 강도 등)이 저하될 우려가 있으므로, 상기 범위 내에서 적절히 사용한다.

폴리우레아 프리폴리머

폴리우레아는 수산기(-OH)를 갖고 있는 폴리올과 아민기(-NH=)를 갖고 있는 이소시아네이트 화합물의 부가중합 반응(Addition Polycmrization Reaction)에 의해 (-NHCONH-)의 우레아 구조를 갖는다.

본 발명에 사용하는 폴리올은 특별히 한정하지 않으며, 이 분야에서 공지된 바의 폴리에스테르계 폴리올, 폴리에테르계 폴리올, 폴리락톤계 폴리올, 폴리올레핀계 폴리올 등을 사용할 수 있다.

폴리에스테르계 폴리올은 2∼12개의 탄소 원자를 갖는 다염기성 카르복실산과 다가 알콜의 축합을 통해 주로 제조된다.

일 구체예에서, 다가 알콜은 2∼12개의 탄소 원자, 바람직하게는 2∼6개의 탄소 원자를 갖는 디올, 예컨대 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 부탄 디올-1,4 또는 부탄 디올-1,3이다. 글리세롤 또는 트리메틸올 프로판으로서 소량의 삼작용성 이상의 알콜을 사용하는 것이 가능하다.

다염기성 카르복실산은, 예컨대 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 수버산, 아젤라산, 세바스산, 데칸디카르복실산, 말레산, 푸마르산, 또는 바람직하게는 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 또는 이성질체 나프탈렌디카르복실산이다. 아디프산, 프탈산, 이소프탈산, 및 테레프탈산이 가장 바람직하다.

폴리에테르계 폴리올은 알킬렌 옥사이드(예를 들면, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 부틸렌 옥사이드 등의 탄소수 2 내지 4개의 알킬렌 옥사이드)의 중합물을 사용할 수 있고, 구체적으로 폴리프로필렌 글리콜또는 폴리에스틸렌 글리콜 등을 들 수 있다

상기 폴리락톤계 폴리올은 글리콜류나 트리올류의 중합 개시제에 (α-, β-, γ-, ε-)카프로락톤, α-메틸-ε-카프로락톤, ε-메틸-ε-카프로락톤 등 또는 β-메틸-δ-발레로락톤 등을 유기 금속 화합물 또는 지방산 금속 아실 화합물 등의 촉매의 존재하에서 부가 중합시키고 얻어지는 폴리올 등 들 수 있다.

상기 폴리올레핀계 폴리올은 폴리부타디엔 또는 부타디엔과 스틸렌 또는 아크릴로니트릴과의 공중합체의 말단에 수산기를 도입한 폴리부타디엔계 폴리올을 들 수 있다

이러한 폴리올은 폴리우레아 코팅막의 물성(탄성, 복원력, 내열성, 난연성 등)에 따라 단독으로 사용하거나 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

폴리올은 중량평균분자량이 1,500g/mol 내지 5,000g/mol 이고, 수산기값은 2 KOH/mg 내지 50KOH/mg인 것을 사용할 수 있다. 상기 범위의 폴리올을 사용시 경화제와의 중합 반응이 용이하게 일어나, 탄성 복원성, 내구성, 유연성 등의 물리적 성질이 우수할 수 있다.

이소시아네이트 화합물은 방향족 이소시아네이트, 지환족 이소시아네이트, 또한 2 이상의 그러한 이소시아네이트들의 혼합물, 및 그러한 이소시아네이트의 변성(modification)으로부터 얻어진 변성된 폴리이소시아네이트들이 있다.

적합한 방향족 이소시아네이트 화합물의 예로는 디페닐메탄 디이소시아네이트 (MDI)의 4,4'-, 2,4' 및 2,2'-이성질체, 그의 블렌드 및 중합체성 및 단량체성 MDI 블렌드, 톨루엔-2,4- 및 2,6-디이소시아네이트 (TDI), m- 및 p페닐렌디이소시아네이트, 클로로페닐렌-2,4-디이소시아네이트, 디페닐렌-4,4'-디이소시아네이트, 4,4'-디이소시아네이트-3,3'-디메틸디페닐, 3-메틸디페닐-메탄-4,4'-디이소시아네이트 및 디페닐에테르디이소시아네이트 및 2,4,6-트리이소시아나토톨루엔 및 2,4,4'-트리이소시아나토디페닐에테르를 포함한다.

지방족 이소시아네이트 화합물의 예로는 에틸렌 디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 사이클로헥산 1,4-디이소시아네이트, 4,4'-디사이클로헥실메탄 디이소시아네이트, 상기 언급한 방향족 이소시아네이트의 포화 유사체 및 이들의 혼합물을 포함한다

폴리이소시아네이트의 혼합물, 예컨대 톨루엔 디이소시아네이트의 2,4-이성질체와 2,6-이성질체의 상업적으로 입수가능한 혼합물을 사용할 수 있다. 조질(crude) 폴리이소시아네이트, 예컨대 크루드(crude) 메틸렌 디페닐아민의 포스겐화에 의해 수득된 크루드(crude) 디페닐메탄 디이소시아네이트 또는 톨루엔 디아민의 혼합물의 포스겐화에 의해 수득된 크루드(crude) 톨루엔 디이소시아네이트 또한 본 발명의 실시에 사용할 수 있다. TDI/MDI 블렌드 또한 사용할 수 있다.

추가로 상기 프리폴리머에 첨가제를 첨가할 수 있으며, 대표적인 첨가제로는 가소제로 다이아이소부틸프탈레이트, 다이부틸프탈레이트, 벤질부틸프탈레이트, 다이노말옥틸프탈레이트, 다이아 이소데실프탈레이트, 디에틸헥실프탈레이트, 디이소노닐프탈레이트, 프로필렌카보네이트 중에서 선택된 하나 이상이 사용될 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 폴리우레아 프리폴리머는 이소시아네이트 화합물 100 중량부, 폴리올 20 내지 50 중량부 및 알킬렌 카보네이트 10 내지 20 중량부를 혼합하여 프리폴리머를 합성한다.

아민계 경화제

아민계 경화제는 아민 화합물, 바람직하기로 폴리아민이 사용될 수 있다.

폴리아민은 1종 이상의 폴리옥시알킬렌아민, 바람직하게는 2종 이상의 폴리옥시알킬렌아민(폴리에테르 아민으로 알려짐)의 혼합물이 사용된다. 그러한 폴리옥시알킬렌아민은, 수평균 분자량이 350 g/mol 이상, 예를 들어 350∼6000 g/mol, 바람직하게는 380∼5100 g/mol의 범위인, 바람직하게는 아민 말단 이작용성 또는 보다 고작용성의 폴리알킬렌 옥사이드고, 일반적으로 폴리옥시에틸렌 옥사이드 또는 폴리옥시프로필렌 옥사이드고, 여기서 아미노기는 바람직하게는 지방족 결합된다. 아민 말단 폴리테트라하이드로푸란(PTHF)을 사용하는 것도 가능하다. 폴리에테르 아민의 아민 기는 바람직하게는 1차 아민 기이다. 1종의 폴리에테르 아민만을 사용할 수도 있다. 폴리에테르 아민은 특히 디아민 또는 트리아민이다. 이러한 화합물은, 예를 들어, Huntsman에 의해 상표명 Jeffamine ®으로 또는 BASF에 의해 상표명 Baxxodur®으로 폴리에테르 아민으로서 시판된다.

아민계 경화제는 프리폴리머 100 중량부에 대해 50 내지 200 중량부, 바람직하기로 100 내지 150 중량부로 사용한다. 만약 그 함량이 상기 범위 미만이면 폴리올의 경화 반응이 100% 진행이 어려워 미반응 폴리올이 존재하여 코팅막의 물성이 저하될 수 있고, 반대로 상기 범위를 초과하면, 이 또한 미반응된 경화제가 존재하거나 과도한 경화로 코팅막이 딱딱해지는 등 인장강도가 저하되는 문제가 있다.

상기 조성에 더하여, 본 발명에 따른 코팅제 조성물은 여러 가지 목적을 위해 첨가제를 더욱 포함한다. 이러한 첨가제는 폴리우레아의 제조에 사용되는 모든 공지의 첨가제일 수 있다.

이들 첨가제는 공지된 바의 첨가 함량으로 사용이 가능하며, 일례로 폴리올 100 중량부에 대하여 10 중량부, 바람직하기로 5 중량부 이하로 사용한다.

첨가제로서 촉매는 폴리올의 OH기와 이소시아네이트기와의 우레탄화 반응, 또는 OH기와 아민기와의 우레아화 반응을 가속화하기 위해 사용한다.

사용 가능한 촉매로는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으나, 바람직하기로 공지의 아민계 촉매 또는 금속 촉매가 사용될 수 있다.

구체적으로, 상기 아민계 촉매는 디메틸에탄올아민(dimethyletanol amine, DMEA), 디메틸사이클로헥실아민(dimethylcyclohexyl amine, DMCHA), 펜타메틸렌디에틸렌트리아민(pentametylenediethylene triamine, PMDETA), 및 테트라메틸렌-헥실디아민(tertamethylene-hexyldiamine, TMHDA)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.

금속 촉매는 주석, 티타늄, 납, 비스무트, 코발트, 칼륨 등의 금속을 포함할 수 있으며, 구체적으로 디부틸주석디라우레이트, 디옥틸주석말레이트, 옥틸산주석, 디부틸주석옥사이드 등의 주석 화합물, 테트라부틸티타네이트 등의 티타늄 화합물, 나프텐산 납, 옥틸산 납 등의 납 화합물, 네오데칸산 비스무트, 옥틸산 비스무트 등의 비스무트 화합물, 나프텐산 코발트, 옥틸산 코발트 등의 코발트 화합물, 옥틸산 칼륨, 아세트산 칼륨, 포름산 칼륨 등의 칼륨 화합물 등을 들 수 있다.

필요한 경우 상기 아민계 촉매 및 금속 촉매는 단독으로 사용하거나 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

촉매는 폴리우레아 프리폴리머 100 중량부에 대해 0.05 내지 10 중량부, 바람직하기로 0.1 내지 5 중량부로 사용한다. 만약 그 함량이 상기 범위 미만이면 경화 시간이 길어지고 반대로 상기 범위를 초과하면 반응 속도의 조절이 어려워 작업성이 저하될 우려가 있다.

가교제로서 사용되는 저분자 화합물로서는 예를 들면, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 글리세린, 트리메틸올프로판, 트리에탄올아민, 펜타에리트리톨 등을 들 수 있고, 이들 1종 또는 2종 이상을 병용할 수 있다. 특히 1,4-부탄디올 혹은 에틸렌글리콜은 가교제로서 적합한 것이다. 상기 가교제는 상기 폴리우레아 프리폴리머 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위에서 가교 결합이 용이할 수 있다.

난연제로는 인계 난연제, 질소계 난연제, 무기계 난연제, 및 할로겐계 난연제로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 폼의 난연성을 실현함과 동시에 폴리우레아 중합반응 시 발생할 수 있는 부반응을 억제할 수 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는, 상기 서술한 첨가제 이외에, 핵제나 탄산칼슘, 황산바륨 등의 충전제, 산화 방지제, 자외선 흡수제 등의 노화 방지제, 가소제, 착색제, 항곰팡이제, 파포제, 분산제, 변색 방지제 등을 들 수 있다. 구체적인 조성 등은 공지된 바의 것을 따른다.

코팅제 조성물의 제조방법

본 발명에 따른 코팅제 조성물의 제조는 특별히 한정하지 않으며, 일예로 혼합기 내에 폴리우레아 프리폴리머, 아민계 경화제 및 침투 강화제를 혼합하여 제조가 가능하다.

이때 침투 강화제는

(a) 혼합기 내에 화학식 1의 알킬 실란 화합물 및 촉매를 혼합한 후 에이징하는 단계;

(b) 얻어진 혼합물에 용매를 첨가하는 단계;

(c) 여기에 화학식 2의 알킬하이드로 실록산 화합물을 첨가한 후 에이징하는 단계를 거쳐 제조한다.

상기 혼합은 상온에서 수행하는 것이 바람직하다.

이때 에이징은 상온에서 1시간 내지 4일 동안 방치하는 공정으로, 이 에이징으로 인해 보다 균일한 조성물을 얻을 수 있다.

상기 단계를 거쳐 제조된 본 발명에 따른 코팅제 조성물은 점도가 50 내지 5000 cps, 바람직하기로 100 내지 1000 cps를 갖는다. 만약 점도가 너무 낮게 되면, 기재 내부로의 침투력을 우수하나 조성 함량이 상대적으로 낮아 여러 번의 코팅 공정이 요구된다. 반대로, 점도가 너무 높게 되면, 각 조성의 혼합이 균일하게 이뤄지지 않을 수 있고, 기재에 코팅 시 코팅막이 균일하지 않으며 기재 내부로의 침투가 용이하지 않을 수 있다.

시공방법

본 발명에 따른 코팅제 조성물은 다양한 방법으로 콘크리트 기재에 시공될 수 있다. 상기 시공 방식은 통상적인 습식 코팅 방식이 적용될 수 있다.

일례로, 분무 코팅， 스핀 코팅, 닥터블레이드, (doctor blade)코팅，접촉프린팅，상부피드리버스(feed reverse) 프린팅，하부피드 리버스 (feed reverse)프린팅，노즐피드리버스 (nozzle feed reverse) 프린팅，그라비어 (gravure)프린팅，마이크로그라비어 (micro gravure) 프린팅，리버스마이크로그라비어 (reverse micro gravure) 프린팅, 롤러코팅，슬롯 다이 (slot die) 코팅, 모세관코팅，잉크젯 프린팅，젯 (jet)침착, 분무침착으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. 이러한 방식은 기재의 종류 및 형태에 따라 달라질 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 기재가 콘크리트인 경우 분무 코팅이 적용될 수 있다.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 코팅제 조성물을 기재에 적용하기 전에 촉매 조성물을 우선적으로 코팅하는 전처리 공정을 더욱 수행할 수 있다.

촉매 조성물은 촉매 단독 또는 용매에 용해된 촉매 용액이 사용될 수 있으며, 코팅제 조성물 내 촉매와 서로 같거나 다른 종류가 사용될 수 있다.

이러한 전처리 공정의 수행은 촉매가 콘크리트 기재 표면 및 기공 내부에 먼저 코팅됨에 따라 이후 코팅되는 코팅제 조성물의 가수 분해 및 가교 반응을 촉진할 수 있다.

상기한 습식 코팅 방식으로 본 발명에 따른 코팅제 조성물을 코팅 후 건조하면, 콘크리트 기재 상에 폴리우레아 코팅막을 형성하여, 라돈, 기체 및 액체의 투과 및 침입을 효과적으로 차단한다.

상기 기체는 미세 먼지를 함유한 공기, 여름철의 뜨겁거나 겨울철의 차가운 공기일 수 있으며, 수증기, 휘발성 유기화합물, 각종 배기 가스, 유기 가스, 무기 가스 등일 수 있다. 또한, 액체는 물, 비(rain) 또는 유해물질 함유의 액체일 수 있다.

코팅제 조성물은 침투 강화제로 인해 콘크리트 기재 내부로 침투하여 기공을 매꾸는데, 이 메워진 기공으로 인해 라돈, 기체 및 액체의 진행 방향을 바꿔 전달 속도를 늦출 수 있다. 특히, 폴리우레아 코팅막이 형성된 콘크리트 기재의 상부측으로 갈수록 상기 코팅제 조성물로 인해 메워지는 기공 수가 더욱 증가하여, 이를 통과하는 라돈, 기체 및 액체의 진행 속도를 더욱 늦출 수 있다. 더욱이, 콘크리트 기재 표면에 형성된 폴리우레아 코팅막으로 인해 진행 속도가 늦어진 라돈, 기체 및 액체가 더 이상 진행되지 않아 콘크리트 내부에 쉽게 포집(또는 갇혀진 상태)됨에 따라 상기 라돈, 기체 및 액체의 투과 및 침입을 엄격히 차단한다.

본 발명의 폴리우레아 코팅막의 두께는 0.01mm 내지 10mm의 범위일 수 있으며, 콘크리트 기재의 종류 및 사용 목적에 따라 다양한 두께로 변형될 수 있다. 상기 두께 범위는 라돈, 기체 및 액체의 투과 및 침입을 효과적으로 차단할 수 있는 두께를 확보하기 위함으로, 상기 범위 미만일 경우 이 효과를 안정적으로 확보할 수 없다.

특히, 본 발명의 폴리우레아 코팅막은 코팅제 조성물이 콘크리트 기재 내부로 침투하여, 상기 콘크리트 기재 내부에 존재하는 기공이 봉공된 형태를 갖는다. 즉, 콘크리트 기재는 구조 자체가 여러 크기의 기공이 존재하며, 이를 통해, 라돈, 기체 및 액체가 투과된다. 종래의 수지 재질로는 콘크리트 표면에만 폴리우레아 코팅막이 형성되거나 프라이머 처리를 수행하더라도 콘크리트 기재의 표면 바로 아래 정도까지 침투하는 수준으로, 기공 자체를 봉공하지는 못한다. 이에 시간에 따라 폴리우레아 코팅막에 손상이 발생하고, 기공을 통한 라돈, 기체 및 액체의 투과를 막지 못한다. 그러나, 본 발명에서 제시하는 코팅제 조성물은 콘크리트 기재 내부로 침투하여 상기 콘크리트 기재 내부의 기공을 봉공함에 따라 이러한 문제를 해소할 수 있다.

기공의 봉공은 콘크리트 기재에 대한 침투 깊이(penentrate depth)와 관련이 있다. 즉, 침투 깊이는 콘크리트 기재 내부에 코팅제 조성물이 어느 정도 침투되었는지를 직접적으로 알 수 있는 파라미터이다. 상기 침투 깊이가 길수록 콘크리트 기재 내부의 기공이 코팅제 조성물로 인해 효과적으로 봉공됨을 의미한다,

본 발명에 따른 폴리우레아 코팅막의 침투 깊이는 코팅막이 형성된 콘크리트 기재를 수평으로 배치하였을 경우 수직 방향의 두께 대비 10% 내지 90%, 20% 내지 90%의 범위를 갖는다. 즉, 콘크리트 두께가 10cm일 경우, 상기 침투 깊이는 10mm 내지 90mm가 될 수 있다. 만약 침투 깊이가 상기 범위 미만이면, 폴리우레아 코팅막이 콘크리트 기재의 표면 및 내부 일부에만 존재하게 되므로 코팅제 조성물로 기공을 효과적으로 채울 수 없어, 라돈, 기체 및 액체의 투과 및 침입을 효과적으로 억제할 수 없다. 이러한 침투 깊이는 코팅제 조성물의 농도 조절 및 촉매 전처리 공정을 통해 더욱 증가시킬 수 있다.

또한, 폴리우레아 코팅막의 형성을 통해 콘크리트 기재의 방수성이 더욱 향상된다.

방수성이란 물이 스며들거나 배어들지 못하게 하는 성질을 의미한다. 콘크리트 기재의 경우 방수 페이트란 이름으로 방수성을 위한 별도의 코팅제를 사용하여 코팅막을 형성한다. 외부로부터 콘크리트 기재 내부로 유입되는 물로 인해 상기 콘크리트 기재로 제작된 건축물이 뒤틀리거나 틈이 발생하는 문제가 발생한다. 그러나, 본 발명에서는 별도의 방수 페인트 사용 없이도, 본 발명에서 제시하는 코팅제 조성물의 처리만으로도 상기 방수 페인트와 동일한 효과를 기대할 수 있다.

본 발명에서 제시하는 콘크리트 기재는 각종 건축물의 제작 시공에 사용되며, 라돈, 기체 및 액체의 투과 및 침입을 차단하며, 다양한 기계적 물성을 만족함으로써 추가적인 방수 페이트의 사용이 불필요하다.

상기 건축물은 주택, 맨션, 아파트, 오피스 빌딩, 학교, 병원, 도서관, 공장, 도로, 방음벽, 연구실 등 다양한 분야에 적용될 수 있다.

[실시예]

이하 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다. 그러나 본 발명의 실시상태는 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

실시예 1

(1) 폴리우레아 프리폴리머 제조

혼합기에 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI) 70 중량%, 폴리옥시프로필렌 글리콜(2000 g/mol, 수산기값은 2 KOH/mg) 20 중량% 프로필렌 카보네이트 10 중량%를 혼합한 후 2시간 동안 상온에서 교반하여 폴리우레아 프리폴리머를 제조하였다.

(2) 침투 강화제 제조

혼합기에 TEOS(tetraethoxysilane) 전구체 3ml와 트리옥틸아민 촉매(30% 농도, 이소프로판올 용액) 0.25 ml를 혼합한 후, 20℃에서 40시간 동안 에이징 공정을 수행하였다.

여기에 용매로 이소프로판올을 혼합한 후, 알킬하이드로 실록산으로 FD506(Hydrogen content: 15.9 mmole/g, 다미폴리켐사 제품)을 첨가 후 12시간 동안 상온에서 교반하여 코팅제 조성물을 제조하였다. 이때 TEOS:이소프로판올:알킬하이드로 실록산은 1:1:0.5 중량비로 혼합하였다.

FD506

(3) 코팅제 조성물 제조

혼합기에 상기 (1)에서 제조한 폴리우레아 프리폴리머 100 중량부에 대해, 아민계 경화제 30 중량부, 및 상기 (2)에서 제조한 침투 강화제 20 중량부를 첨가한 후 교반하여 코팅제 조성물을 제조하였다.

이때 아민계 경화제는 폴리에테르디아민: 폴리옥시프로필렌디아민: 디에틸화 톨루엔트리아민: N,N-디알킬메틸렌디아닐 = 2:8:1:4의 중량비로 혼합된 것을 사용하였다.

실시예 2

MDI 대신 메틸렌 비스 (p-사이클로헥실 이소시아네이트)(H₁₂MDI)를 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 코팅제 조성물을 제조하였다.

실시예 3

TEOS 전구체 대신 에틸트리에톡시 실란(ethyltriethoxysilane)을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 코팅제 조성물을 제조하였다.

실시예 4

알킬하이드로 실록산으로 FD503(Hydrogen content: 7.2 mmole/g, 다미폴리켐사 제품)을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 코팅제 조성물을 제조하였다.

FD503

실시예 5

촉매로 트리옥틸아민 대신 Ca(OH)₂를 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 코팅제 조성물을 제조하였다.

비교예 1

혼합기에 상기 실시예 1의 (1)에서 제조한 폴리우레아 프리폴리머 100 중량부에 대해, 아민계 경화제 30 중량부를 첨가한 후 교반하여, 침투 강화제를 포함하지 않는 폴리우레아 코팅제 조성물을 제조하였다.

비교예 2

상기 실시예 1의 (2)에서 제조한 침투 강화제만을 코팅제 조성물로 사용하였다.

비교예 3

시판되는 에폭시 수지 조성물을 구입하여 사용하였다.

실험예 1 : 침투율 분석 및 측정

(1) 시편 코팅

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 코팅제 조성물을 두 종류의 시편(모래:시멘트:물=2:1:0.5 중량비)에 두 번 스프레이로 도포한 후, 30일 동안 방치하여 2mm 두께의 코팅막을 형성하였다. 시편 1에 코팅제 조성물을 완전 포화 시키기 위해 쓰인 코팅제 조성물의 양은 2mL이고, 시편 2에는 10mL을 사용하였다.

시편 1: 직육면체 콘크리트 시편(40*45*15mm)

시편 2: 실란더형 콘크리트 시편(30mm*15mm)

이때 실시예 6으로서, 콘크리트 시편에 Ca(OH)₂ 촉매 조성물을 1차 처리한 후, 상기 실시예 1의 코팅제 조성물을 코팅하였다. 또한, 비교예 4로서 우레탄계 프라이머 처리 후, 비교예 1의 폴리우레아 코팅제 조성물을 코팅하였다.

(2) 침투깊이(Depth of penetration (mm) 측정

침투깊이는 시편에 코팅제 조성물이 존재하는 깊이까지 자를 이용하여 측정하였고, 그 결과를 하기 표에 나타내었다.

	침투깊이(mm)
(시편 1)	10분	60분	2시간	24시간	3일
실시예1	10mm	15mm	20mm	24mm	45mm
실시예2	9.5mm	14mm	18mm	23mm	45mm
실시예3	9.8mm	14.5mm	17.5mm	22mm	45mm
실시예4	9.7mm	13.5mm	18mm	23mm	45mm
실시예5	9.5mm	14mm	16mm	22mm	45mm
실시예6	15mm	20mm	25mm	32mm	45mm
비교예1	2mm	5mm	10mm	10mm	10mm
비교예2	15mm	17mm	23mm	25mm	45mm
비교예3	1.5mm	3.5mm	3.5mm	4mm	4mm
비교예4	5mm	7mm	10mm	15mm	22mm

	침투깊이(mm)
(시편 2)	10분	60분	2시간	24시간	3일
실시예1	9.8mm	16mm	20mm	25mm	30mm
실시예2	9.0mm	14mm	18mm	22mm	30mm
실시예3	9.5mm	15mm	17.5mm	24mm	30mm
실시예4	9.4mm	14mm	17.5mm	22mm	30mm
실시예5	9.0mm	13.5mm	16.5mm	20mm	30mm
실시예6	15mm	22mm	26mm	30mm	30mm
비교예1	2mm	7mm	10mm	10mm	10mm
비교예2	16mm	20mm	25mm	30mm	30mm
비교예3	1.4mm	2.5mm	3.0mm	3.5mm	3.5mm
비교예4	6mm	7.5mm	11mm	14.5mm	21mm

상기 표 1 및 표 2를 참조하면, 콘크리트 시편에 실시예의 코팅제 조성물을 적용할 경우 3일 후 시편의 끝까지 코팅제 조성물이 존재하여 우수한 침투력을 보였다.

또한, 실시예 6과 같이 촉매 전처리가 침투력을 높이는 효과를 가짐을 알 수 있다. 도 1(a)는 실시예 1의 코팅제 조성물로 처리된 시편 2, 도 1(b)는 실시예 6과 같이 촉매 전처리된 시편 2를 보여주는 사진이다. 도 1을 보면, 촉매로 전처리하는 경우 침투 깊이가 보다 깊어짐을 알 수 있다. 즉, 촉매로 사용하는 Ca(OH)₂가 콘크리트 안의 OH- 그룹을 증가시킴에 따라, 보다 가속화된 침투력을 보였다.

이와 비교하여, 비교예 1의 폴리우레탄만을 사용하거나 비교예 3의 에폭시 수지를 사용한 경우 표면에서만 존재하는 결과를 나타냈다. 또한, 비교예 2와 같이 침투 강화제만을 사용한 경우 높은 침투력은 나타내었으나 표면의 코팅막이 연속적으로 형성되지 않은 결과를 보였다.

더불어, 프라이머를 사용한 비교예 4의 경우 비교예 1 대비 약간 증가된 침투력을 보였으나, 실시예 대비 낮은 침투력을 가짐을 알 수 있다.

실험예 2 : 코팅막의 방수 효과 비교 분석

본 발명에 따른 코팅제 조성물의 액체 차단 효과, 즉 방수 효과를 확인하기 위해 하기와 같이 수행하였다.

실시예 1의 코팅제 조성물로 콘크리트 표면(시편 1)에 코팅 후 물을 뿌려 방수 효과를 측정하였다. 도 2(a)는 코팅막 형성 콘크리트, 도 2(b)는 코팅막 미형성 콘크리트의 사진이다.

도 2(a)를 보면, 코팅막을 형성하게 되면 물을 뿌리더라도 색상 변화가 없어, 상기 코팅막의 형성에 의해 방수 효과가 나타남을 알 수 있다. 반면에, 도 2(b)는 물을 뿌린 후 검게 색깔이 바뀌어 방수 효과가 전혀 없었을 알 수 있다.

이러한 결과는 실시예 2 내지 6의 코팅제 조성물에서도 동일하게 나타났다.

실험예 3 : 코팅막의 기체 투과율 비교 분석

본 발명에 따른 코팅제 조성물의 기체 차단 효과를 확인하기 위해, 별도의 장치(도 3 참조)를 구성하고, 이를 이용하여 기체 투과율을 측정하였다.

(1) 시험 방법

모든 실험에서 공기의 receiver의 공기압은 110kPa (1.086 atm)이었다. Gate1로 공기의 압력을 조절하였다. 콘크리트 시편의 높이는 15-20mm이고, 지름은 30mm였다. 이때 가스의 투과율 계수 K는 다음과 같은 식에 의해 결정될 수 있다.

(식1)

여기서 Dt는 콘크리트 샘플로 가스가 통과하는 시간이고, ΔV는 콘크리트 샘플로 통과하는 가스의 부피이며, Δp는 샘플 안에서의 압력이 떨어진 값이다. S는 샘플의 면적이고, d는 샘플의 두께이다.

이때 식2에 의해 코팅제 조성물로 처리한 콘크리트 샘플(K)과 미처리 콘크리트 샘플(K₀)의 가스 투과율 계수의 관계 R를 측정할 수 있다. 이때 R^-1값이 높을수록 가스 투과율이 낮다는 것을 의미한다.

(식2)

주입되는 기체는 공기(Air) 및 아르곤(Ar)을 사용하였다.

(2) 시험 결과

상기 실시예 및 비교예의 코팅제 조성물 0.5L/m²의 양으로 콘크리트 시편 표면에 도포 후 건조하여 상기 시험에 따른 결과를 하기 표에 나타내었다.

	R^-1 (Air 가스 투과율)		R^-1 (Ar 가스투과율)
	3일	14일	3일	14일
실시예1	1.0	2.5	1.0	2.2
실시예2	1.0	2.0	1.0	1.9
실시예3	1.0	1.8	1.0	1.8
실시예4	1.0	1.9	1.0	1.8
실시예5	1.0	1.7	1.0	1.7
실시예6	1.0	3.0	1.0	2.9
비교예1	0.1	0.5	0.1	0.7
비교예2	0.5	0.8	0.4	0.8
비교예3	0.4	0.9	0.4	1.0
비교예4	0.5	0.8	0.4	0.9

상기 표 3을 참조하면, 실시예 1 내지 6의 코팅제 조성물을 적용한 경우 공기 및 아르곤 가스를 효과적으로 차단할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 실시예 8과 같이 촉매 전처리를 수행할 경우 보다 우수한 기체 차단 효과를 가짐을 보여주고 있다.

이와 비교하여, 비교예 1 내지 4의 결과를 보면, 실시예의 코팅제 조성물 대비 낮은 가스 투과율을 가짐을 확인하였다.

실험예 4 : 라돈 차단율 측정 및 결과

본 발명에 따른 코팅제 조성물의 라돈 차단 효과를 확인하기 위해, 라돈 측정기를 이용하여 라돈 방사량 측정 시험을 수행하였다.

(1) 시험 방법

라돈 방사량 측정 시험은 실시간 라돈 측정기를 이용하여 24 시간 동안 블랭크값을 확인한 후, 코팅막을 형성한 다음 다시 라돈 측정기를 이용하여 24시간 동안 라돈 방출 농도를 분석하였다.

(2) 시험 결과

	블랭크(Bq/m³)	설치 후(Bq/m³)	라돈 차단율
실시예1	597.45	22.2	96.28%
실시예2	654.54	25.2	96.15%
실시예3	642.01	26.2	95.92%
실시예4	597.12	26.6	95.55%
실시예5	599.48	27.5	95.41%
실시예6	598.14	13.5	97.74%
비교예1	607.25	254.5	58.09%
비교예2	599.99	400.5	33.25%
비교예3	589.45	433.5	26.46%
비교예4	602.11	305.5	49.26%

상기 표 4의 결과를 보면, 본 발명에 따른 코팅제 조성물을 사용한 경우 라돈 차단율이 95% 이상의 높은 수치를 가짐을 알 수 있다.

이와 비교하여, 비교예 1 내지 4의 코팅제 조성물을 사용한 경우 약 20 내지 60%로 낮은 수치를 나타내었다.

Claims

하기 화학식 1로 표시되는 알킬실란 화합물;
하기 화학식 2로 표시되는 알킬하이드로 실록산 화합물;
촉매; 및
용매를 포함하는 라돈 차단 코팅막 형성용 침투 강화제.
[화학식 1]
R_1xSi(OR₂)_4-x
(상기 화학식 1에서,
R₁은 C1~C10의 알킬기, C6~C20의 아릴기 또는 C2~C10의 알케닐기이고, R₂는 C1~C6의 알킬기이며, x는 0≤x<4의 정수를 나타낸다.)
[화학식 2]

(상기 화학식 2에서,
R₃내지 R₈은 서로 같거나 다르며 각각 독립적으로, 수소, C1~C10의 알킬기, C6~C20의 아릴기, 또는 C2~C10의 알케닐기이고, A는 하기 화학식 3으로 표시된다.)
[화학식 3]

(상기 화학식 3에서,
R₉내지 R₁₄는 서로 같거나 다르며 각각 독립적으로, 수소 또는 C1~C10의 알킬기이고, p, q, r은 각각 독립적으로 0 ~ 200에서 선택되는 정수이며, p+q+r 〉0이다.)
제1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물은 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라프로폭시실란, 테트라이소프로폭시실란, 테트라-n-부톡시실란, 테트라-sec-부톡시실란, 테트라-tert-부톡시실란, 트리메톡시실란, 트리에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 프로필트리메톡시실란, 프로필트리에톡시실란, 이소부틸트리에톡시실란, 사이클로헥실트리메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 알릴트리메톡시실란 알릴트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 디페닐디메톡시실란 및 디페닐디에톡시실란 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물인 라돈 차단 코팅막 형성용 침투 강화제.
제1항에 있어서,
상기 화학식 2로 표시되는 알킬하이드로 실록산 화합물은 하기 화학식으로 표시되는 1종 또는 2종 이상의 화합물인, 라돈 차단 코팅막 형성용 침투 강화제.
제1항에 있어서,
상기 촉매는 무기산, 유기산, 고체산, 아민, 유기알칼리, 금속수산화물, 루이스산, 티탄화합물, 알루미늄 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인, 라돈 차단 코팅막 형성용 침투 강화제.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 라돈 차단 코팅막 형성용 침투 강화제;
폴리우레아 프리폴리머; 및
아민계 경화제를 포함하는 라돈 차단용 코팅제 조성물.
제5항에 있어서,
상기 라돈 차단용 코팅제 조성물은
폴리우레아 프리폴리머 100 중량부에 대하여, 아민계 경화제 50 내지 200 중량부, 및 침투 강화제 0.1 내지 50 중량부를 포함하는, 라돈 차단용 코팅제 조성물.
제5항에 따른 라돈 차단용 코팅제 조성물을 콘크리트 기재에 코팅 후 건조하여 폴리우레아 코팅막을 형성하는 시공방법.