KR102110386B1 - 세라믹계 도료 및 이를 이용하는 철재 및 콘크리트 구조물의 도막 시공방법 - Google Patents

세라믹계 도료 및 이를 이용하는 철재 및 콘크리트 구조물의 도막 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 강재 및 콘크리트용 구조물의 방수, 방식 코팅을 위한 조성물로서, 폴리머 수지, 세라믹 분말, 방청제, 탈크, 황산바륨, 소성 알루미나, 층상 실리케이트, 판상 유리 플레이크, 첨가제 및 희석제를 혼합한 주제; 아민계 경화제, 세라믹 분말, 방청 안료, 탈크, 황산바륨, 소성 알루미나, 층상 실리케이트, 판상 유리 플레이크, 첨가제 및 가소제를 혼합한 경화제; 및 가시광선 영역의 빛에 감응하여 휘발성 유기화합물을 분해시키는 광촉매를 혼합하여 이루어지고, 상기 주제와 경화제가 부피 기준으로 1:1~5:1의 비율로 혼합되며, 상기 주제 중 상기 폴리머 수지와 상기 경화제 중의 아민계 경화제의 당량비가 1:1이고, 상기 방청제는, 지르코늄 옥사이드가 아크릴 수지의 카르복실기와 수소결합하여 컴플렉스를 형성한 상온 가교형 아크릴 수지로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

세라믹계 도료 및 이를 이용하는 철재 및 콘크리트 구조물의 도막 시공방법 {CERAMIC PAINT AND CONSTRUCTION METHOD FOR STEEL CONCRETE STRUCTURE COATING USING THAT}
본 발명은 세라믹계 도료 및 이를 이용하는 철재 및 콘크리트 구조물의 도막 시공방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 도막이 시공되는 구조물의 내부 및 외부에 열화인자를 차단하여 구조물의 내후성 및 내구성을 향상시키고, 내염수성이 우수하여 염해 지역의 콘크리트 구조물이 열화되는 것을 방지할 수 있으며, 도장재의 내구성 향상으로 도장회수 절감에 따른 유지보수 비용의 절감 효과가 가능하고, 작업장의 무방비한 휘발성 유기 화합물의 노출을 최소화하여 작업자가 안전하게 도장할 수 있으며, 가시광선 영역의 빛에 감응하여 휘발성 유기화합물을 높은 효율로 분해시키는 능력과 뛰어난 안정성을 지니고 있어 도막이 시공되는 공간의 공기청정을 위한 소재로 적용할 수 있는 세라믹계 도료 및 이를 이용하는 철재 및 콘크리트 구조물의 도막 시공방법에 관한 것이다.
콘크리트 구조물의 옥상이나 주차장 등과 같이 외부로 노출되어 있는 구조물의 표면은 공기와 수분에 의해 부식되어 내구성이 저하됨에 따라 구조물의 표면에 도막 조성물을 도포하여 보호층을 형성함으로써 구조물을 보호한다.
일반적으로 도막 조성물에는 방수성이 우수한 폴리우레탄이나 에폭시 수지 방수재가 사용되고 있으나 빛, 풍화에 취약하여 건물 옥상과 같은 실외 구조물의 방수재로는 내구성이 부족한 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 대한민국 등록특허 제10-0975477호에서는 규산염 33 내지 43 중량부에 대해서, 이산화규소 0.1 내지 5 중량부, 규화수소 2 내지 8 중량부, 증류수 40 내지 60 중량부, 계면활성제 1 내지 3 중량부가 균일하게 혼합, 용해된 콘크리트 침투형 무기질 세라믹 방수제를 모재에 여러 번 도포하여 방수제를 모재 내부로 침투시켜 방수층을 형성하는 방법을 개시하고 있다.
그러나 전술한 등록특허에서는 콘크리트와 같이 모재 내부로 침투 가능한 경우에만 적용할 수 있고 침투에 의해 방수층을 형성할 수 없는 경우 예를 들어, 콘크리트 바닥 위에 위치한 환풍기나 에어컨 실외기 처럼 콘크리트 구조물 상에 설치된 비콘크리트 설치물에는 함께 도포할 수 없어 별도 조성물로 개별적으로 시공해야 하는 문제점이 있다.
또한, 전술한 등록특허를 포함한 종래 기술에서는 물리적인 충격, 습도 내지 온도 변화에 따른 구조물의 수축과 팽창, 열화, 노화에 대응하지 못해 여전히 방수층에 크랙이 발생하거나 구조물로부터 방수층이 분리되는 문제점이 있었다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 방수 발수성을 부여하는 탄성 무기질 도막 조성물이 개발되었으며, 종래기술에 따른 조성물은, 제1조성물 35~45 중량부, 제2조성물 25~35 중량부, 무기질 탄성 수지부 3~7 중량부, 무기질 탄성 분체부 8~12 중량부, 아크릴 수지 3~7 중량부, 시멘트 또는 글라스비드 8~12 중량부를 포함한다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-2043857호(2019년 11월 12일 공고, 발명의 명칭 : 탄성 무기질 도막 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 방수 발수 공법)에 개시되어 있다.
종래기술에 따른 도막 조성물은, 도장재의 내구성이 상대적으로 떨어져서 도장 회수가 증가하고, 이로 인해 유지보수 비용이 증대되고, 내후성과 내마모성이 상대적으로 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 종래기술에 따른 도막 조성물은, 친환경적인 도료를 이루기 위한 별도의 기술구성이 구비되지 않기 때문에 도막 조성물이 시공되는 지역의 환경오염을 방지 하는 별도의 작용 효과가 구비되지 않아 친환경적인 도료를 요구하는 시공현장의 요구를 충족시키기 어려운 문제점이 있다.
따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 도막이 시공되는 구조물의 내부 및 외부에 열화인자를 차단하여 구조물의 내후성 및 내구성을 향상시키고, 내염수성이 우수하여 염해 지역의 콘크리트 구조물이 열화되는 것을 방지할 수 있으며, 도장재의 내구성 향상으로 도장회수 절감에 따른 유지보수 비용의 절감 효과가 가능하고, 작업장의 무방비한 휘발성 유기 화합물의 노출을 최소화하여 작업자가 안전하게 도장할 수 있으며, 가시광선 영역의 빛에 감응하여 휘발성 유기화합물을 높은 효율로 분해시키는 능력과 뛰어난 안정성을 지니고 있어 도막이 시공되는 공간의 공기청정을 위한 소재로 적용할 수 있는 세라믹계 도료 및 이를 이용하는 철재 및 콘크리트 구조물의 도막 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은, 강재 및 콘크리트용 구조물의 방수, 방식 코팅을 위한 조성물로서, 폴리머 수지, 세라믹 분말, 방청제, 탈크, 황산바륨, 소성 알루미나, 층상 실리케이트, 판상 유리 플레이크, 첨가제 및 희석제를 혼합한 주제; 아민계 경화제, 세라믹 분말, 방청 안료, 탈크, 황산바륨, 소성 알루미나, 층상 실리케이트, 판상 유리 플레이크, 첨가제 및 가소제를 혼합한 경화제; 및 가시광선 영역의 빛에 감응하여 휘발성 유기화합물을 분해시키는 광촉매를 혼합하여 이루어지고, 상기 주제와 경화제가 부피 기준으로 1:1~5:1의 비율로 혼합되며, 상기 주제 중 상기 폴리머 수지와 상기 경화제 중의 아민계 경화제의 당량비가 1:1이고, 상기 방청제는, 지르코늄 옥사이드가 아크릴 수지의 카르복실기와 수소결합하여 컴플렉스를 형성한 상온 가교형 아크릴 수지로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 광촉매는 페로센 유래 철 산화물층으로 이루어지고, 15,000 내지 30,000 cm2/g의 입도로 이루어지는 무기산화물로 이루어지는 비드에 코팅되어 혼합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 페로센 유래 철 산화물층에서 철의 함량이 상기 무기산화물 대비 0.001 내지 3 중량%인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 상온 가교형 아크릴 수지와 콤플렉스되는 지르코늄 옥사이드의 양은 상기 아크릴수지 100 중량% 대비 0.15 내지 3 중량%인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, (a) 콘크리트 구조물 또는 철재 구조물의 표면에 열화된 부분이나 이물질을 제거하는 표면처리단계; 및 (b) 표면처리된 콘크리트 구조물 또는 철재 구조물에 강재 및 콘크리트용 구조물의 방수, 방식 코팅을 위한 조성물로서, 폴리머 수지, 세라믹 분말, 방청제, 탈크, 황산바륨, 소성 알루미나, 층상 실리케이트, 판상 유리 플레이크, 첨가제 및 희석제를 혼합한 주제와, 아민계 경화제, 세라믹 분말, 방청 안료, 탈크, 황산바륨, 소성 알루미나, 층상 실리케이트, 판상 유리 플레이크, 첨가제 및 가소제를 혼합한 경화제와, 가시광선 영역의 빛에 감응하여 휘발성 유기화합물을 분해시키는 광촉매를 혼합하여 이루어지는 도료를 도포하여 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 세라믹계 도료 및 이를 이용하는 철재 및 콘크리트 구조물 의 도막 시공방법은, 도장재의 내구성 향상으로 도장회수 절감에 따른 유지보수 비용의 절감 효과가 가능하며, 환경 친화적인 강재 및 콘크리트 도장재로 적용할 수 있도록 하고, 고내후성 실리콘 수지를 적용하여 내후성을 향상시키며, 고기능성 세라믹 원료를 적용하여 내마모성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 세라믹계 도료 및 이를 이용하는 철재 및 콘크리트 구조물의 도막 시공방법은, 중금속을 포함한 휘발성 유기 화합물을 최소화 하여 작업자의 건강에 위해를 가하지 않으며, 작업장을 비롯한 주변 환경오염을 최소화 시키고, 철근 및 콘크리트 구조물에 강하게 접착하여 수분과 산소를 차단하기 때문에 방청성, 내수성, 내습성, 부착강도, 신장률 등이 우수하며, 내후성 및 광택이 우수하여 장기간 내구성이 유지되므로 추가보수가 요구되지 않는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 세라믹계 도료 및 이를 이용하는 철재 및 콘크리트 구조물의 도막 시공방법은, 가시광선 영역의 빛에 감응하여 휘발성 유기화합물을 높은 효율로 분해시키는 능력과 뛰어난 안정성을 지니고 있어 실내외 공기청정을 위한 소재로 효과적으로 적용할 수 있는 이점이 있다
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹계 도료를 이용하는 철재 및 콘크리트 구조물의 도막 시공방법이 도시된 블록도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 세라믹계 도료 및 이를 이용하는 철재 및 콘크리트 구조물의 도막 시공방법의 일 실시예를 설명한다.
이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.
그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹계 도료는, 강재 및 콘크리트용 구조물의 방수, 방식 코팅을 위한 조성물로서, 폴리머 수지, 세라믹 분말, 방청제, 탈크, 황산바륨, 소성 알루미나, 층상 실리케이트, 판상 유리 플레이크, 첨가제 및 희석제를 혼합한 주제와, 아민계 경화제, 세라믹 분말, 방청 안료, 탈크, 황산바륨, 소성 알루미나, 층상 실리케이트, 판상 유리 플레이크, 첨가제 및 가소제를 혼합한 경화제와, 가시광선 영역의 빛에 감응하여 휘발성 유기화합물을 분해시키는 광촉매를 혼합하여 이루어진다.
본 실시예에 따른 세라믹계 도료는, 주제와 경화제가 부피 기준으로 1:1~5:1의 비율로 혼합되며, 주제 중 폴리머 수지와 경화제 중의 아민계 경화제의 당량비가 1:1이다.
본 실시예의 주제는 폴리머 수지, 세라믹 분말, 방청 안료, 탈크, 황산바륨, 소성 알루미나, 층상 실리케이트, 판상 유리 플레이크, 첨가제 및 희석제를 혼합한다.
그리고 경화제는 아민계 경화제, 세라믹 분말, 방청 안료, 탈크, 황산바륨, 소성 알루미나, 층상 실리케이트, 판상 유리 플레이크, 첨가제 및 가소제를 혼합한다.
한편, 폴리머 수지는 실리콘 에폭시 혼성수지이고, 주제 전체 중량을 기준으로 30~50중량%로 혼합되는 데, 30중량% 미만으로 혼합하는 경우에는 수지의 절대량이 부족하여 기지 재료(matrix)로서의 바인더 역할을 할 수 없어서 경화제와의 가교 결합시 가교 밀도가 떨어져 내산성, 내알칼리성과 같은 물성이 저하될 수 있으며, 50 중량%를 초과하는 경우에는 흐름성이 증가하고 기타 성분의 함량이 부족하여 물성 및 작업성이 불량하게 될 수 있다.
본 실시예의 아민계 경화제는 경화제 전체 중량을 기준으로 30~50중량%로 혼합되는 데, 상기의 조성 범위는 폴리머 수지와의 당량비를 바람직하게는 1:1로 맞추기 위한 적절한 비율로서, 한쪽 성분이 과량으로 존재할 경우에는 미반응된 과잉의 물질이 조성물 내에 잔존하여 건조가 느려지고 가교밀도가 낮아져 내수성, 내후성 등의 물성이 불량해질 수 있고, 30중량% 미만으로 혼합하는 경우에는 도막의 강도가 떨어질 수 있으며, 50중량%를 초과하는 경우에는 필요 이상으로 과량 투입된 결과로 미반응과 경화 지연 등의 문제점들이 발생되어 질 수 있다.
본 실시예의 세라믹 분말은 입도 분포가 0.2~50㎛ 범위의 실리콘카바이드, 이산화티탄, 탄산칼슘, 운모, 실리카중 선택된 어느 하나이고, 주제 전체 중량 또는 경화제 전체 중량을 기준으로 10~15중량%로 혼합되는 데, 내구력 향상, 기계적 강도 보강, 작업성 향상 및 광택 조정의 역할을 하며, 10중량% 미만으로 혼합하는 경우에는 기계적 강도가 저하될 수 있고, 15중량%를 초과하는 경우에는 임계 안료 체적 농도를 초과하여 도료 제조가 곤란하고 도막 물성이 급격히 저하될 수 있다.
본 실시예의 방청제는, 지르코늄 옥사이드가 아크릴수지 의 카르복실기와 수소결합하여 컴플렉스를 형성한 상온 가교형 아크릴 수지로 이루어진다.
메탈 콤플렉스된 아크릴 수지 는 본 발명의 친환경적인 도료 조성물의 바인더로 사용되는 것으로 수분의 이동 및 침입을 차단하고 도료 조성물과 구조물의 부착력을 증대시키기 위한 것이다.
아크릴 수지와 금속 옥사이드의 콤플렉스 형성은 아크릴 수지 100 중량% 대비 금속 옥사이드 0.15 내지 3중량%의 비율로 이루어지는 것이 바람직하다.
아크릴 수지는 메타 아크릴레이트, 부틸메타아크릴레이트, 헥실메타아크릴레이트, 옥틸메타아크릴레이트, 스티렌, 아크릴산, 메타아크릴산, 글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타아크릴레이트, 하이드록시에틸아크릴레이트,하이드록시에틸메타아크릴레이트, 하이드록시프로필아크릴레이트 하이드록시프로필메타아크릴레이트, 아세톤 아크릴아미드를 공중합하여 사용하는 것이 바람직하고, 단량체의 유리전이 온도는 0 내지 50℃, 바람직하게는 10 내지 30℃이다.
본 실시예의 탈크는 입도 분포가 3.5~15㎛ 범위로 KC-5000C, KC-3000, KC-2000, KCM-6300, KCNAP-[0035] 400(N), KCNAP-400, PG-600, MG-400, SG-400, SP-3000, M40중 선택된 어느 하나이고, 주제 전체 중량 또는 경화제 전체 중량을 기준으로 각각 5~10중량%로 혼합되는 데, 도료에서 충진제 역할과 백색도, 전기절연성, 내열성, 화학안정성을 위한 것으로, 5중량% 미만으로 혼합하는 경우에는 백색도, 전기절연성, 내열성, 화학안정성이 저하될 수 있고, 10중량%를 초과하는 경우에는 다른 기능성 충진제의 함량 부족으로 내후성, 광택도, 칼라 구현이 저하될 수 있다.
황산바륨은 입도 분포가 2~10㎛ 범위로 KCB-01, KCB-02, KCB-03, KCB-07, KCB-8000, BSB-8000, BSP중 선택된 어느 하나이고, 주제 전체 중량 또는 경화제 전체 중량을 기준으로 각각 5~10중량%로 혼합되는 데, 도료에서 충진제 역할과 금속보호와 광택유지, 경도, 내마모성, 내후성 향상을 위한 것으로, 5중량% 미만으로 혼합하는 경우에는 금속보호와 광택유지 저하, 경도/내마모성/내후성이 저하될 수 있고, 10중량%를 초과하는 경우에는 다른 기능성 충진제의 함량 부족으로 내후성, 광택도, 칼라 구현 등의 기계적 물성이 저하될 수 있다.
본 실시예의 소성 알루미나는 입도 분포가 1~10㎛ 범위로 KSA-S, KSA-SC, KSA-CF, CA-83F, CA-50F, SA-50D, SA-50DS, SA-SCSP, CA-5M중 선택된 어느 하나이고, 주제 전체 중량 또는 경화제 전체 중량을 기준으로 각각 3~7중량%로 혼합되는 데, 용융 온도가 높고 모스경도가 높은 편이며, 전기저항력이 높고 산 또는 알칼리에 안정한 충진제로 사용되어지기 위한 것으로, 5중량% 미만으로 혼합하는 경우에는 내마모성, 전기저항성, 내약품성, 난연성이 저하될 수 있고, 10중량%를 초과하는 경우에는 다른 기능성 충진제의 함량 부족으로 내후성, 광택도, 칼라 구현 등의 기계적 물성이 저하될 수 있다.
층상 실리케이트는 몬모릴로나이트(montmorillonite), 운모(mica), 카올리나이트(kaolinite) 및 질석(vermiculate)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이고, 입도 분포가 0.1~50㎛ 범위이며, 폴리머 수지를 포함하는 조성물 내에서 단일층 내지 수십 층으로 구성된 판상 형태로 박리(exfoliation)되어 균일하게 분산되어 있는 것이 중요하기 때문에, 유기물로 인터칼레이션(intercalation) 처리된 유기 층상 실리케이트(organic silicates) 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 경우에 따라서는, 재료에 통상적인 고속/고온 교반, 초음파 분산법 등의 방법을 적용할 수도 있다.
본 실시예의 층상 실리케이트는 주제 전체 중량 또는 경화제 전체 중량을 기준으로 3~7중량%로 혼합되는 데, 3중량%미만으로 포함하는 경우에는 충진재의 차단 효과를 발현하기 어려울 수 있고, 7중량%를 초과하는 경우에는 점도가 급격히 증가하여 도료 제조가 곤란하고 도막 물성이 급격히 저하될 수 있다.
판상 유리 플레이크는 조성물에 의해 형성되는 코팅층의 두께보다 작은 길이를 가지는 바, 장축의 평균 길이가 코팅층의 두께 대비 1/4 이하인 것이 바람직하다. 이로 인해, 앞서 설명한 바와 같은 종래기술에서 장축의 길이가 코팅층의 두께보다 커짐으로써 발생하는 문제점들을 해결할 수 있다. 하나의 구체적인 예에서, 판상 유리 플레이크는 장축의 평균 길이가 15~55㎛이고, 두께가 0.1~0.5㎛ 일 수 있다.
이러한 판상 유리 플레이크(glass flake)로는 유리 망목 형성제(network former)와 망목 수식제(network modifier)를 포함하는 유리 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
유리 망목 형성제로는 바람직하게는 SiO2를 사용하고, 망목 수식제로는 재료의 다양한 물리적 성질을 조절하기 위해 바람직하게는 Al2O3, B2O3, MgO, CaO, SrO, ZnO, Na2O, Li2O, K2O 및 그 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
판상 유리 플레이크는, 물, 수증기, 할로겐족 이온, 산 및 알칼리 이온 등의 확산 및 투과를 저지할 수 있고, 도막의 강도와 내마모성을 향상시켜 경화수축을 적게 함으로써 크랙 현상을 방지하는 특성을 가지는 것이 요구된다.
따라서 유리 망목 형성제는 판상 유리 플레이크 전체 중량을 기준으로 50~70중량%이고, 망목 수식제는 판상 유리 플레이크 전체 중량을 기준으로 30~50중량%의 조성 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
일례로, 망목 수식제는 판상 유리 플레이크 전체 중량을 기준으로 MgO+CaO+SrO+ZnO 5~35중량%, Li2O+Na2O+K2O 1~20중량% 및 Al2O3+B2O3 1~10중량%의 조성으로 이루어질 수 있다.
판상 유리 플레이크는 주제 전체 중량 또는 경화제 전체 중량을 기준으로 3~7중량%로 혼합되는 데, 3중량%미만으로 포함하는 경우에는 판상 유리 플레이크 고유의 기능을 제대로 발휘하기 어려울 수 있고, 7중량%를 초과하는 경우에는 점도가 상승하여 작업성이 불량해질 수 있다.
본 실시예의 첨가제는 도막의 형성, 도막 물성의 향상 및 작업성 향상을 위해 조성물에 포함되며, 여기에는 소포제, 분산제, 레벨링제, 침강방지제, 커플링제가 사용된다.
첨가제는 주제 전체 중량을 기준으로 2~5 중량%로 혼합되고, 경화제 전체 중량을 기준으로 1~5 중량%로 혼합되는 것이 바람직하고, 상기의 범위보다 적은 양을 포함하는 경우에는 도막 및 작업성에 문제점이 발생할 수 있고, 상기의 범위를 초과하는 경우에는 도막에서의 크레이터링 발생 또는 도막의 열화 현상이 발생할 수 있다.
소포제로는 BYK-054, BYK-066N, BYK-A555, BYK-1790(독일 BYK사 제품), EFKA-SI 2008, EFKA-2040(독일 BASF사 제품) 중에서 1종 또는 그 이상을 사용할 수 있다.
분산제로는 DISPERBYK-110, DISPERBYK-182, DISPERBYK-2051, DISPERBYK-2264(독일 BYK사 제품), EFKA4330, EFKA-5044, EFKA-5220(독일 BASF사 제품) 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
레벨링제는 BYK-320, BYK-333, BYK-342, BYK-354, BYK-358N, Silclean 3700(독일 BYK사 제품), EFKA-3030, EFKA-3570, EFKA-3580, EFKA-3778(독일 BASF사 제품) 중에서 1종 또는 그 이상을 사용할 수 있다.
본 실시예의 침강방지제로는 BYK-410, BYK-7410ET(독일 BYK사 제품) 중에서 1종 또는 그 이상을 사용할 수 있다.
본 실시예의 커플링제로는 BYK-C8000(독일 BYK사 제품), XIAMETER OFS-6011, XIAMETER-6040(미국 Dowcorning사 제품), SILA ACE S-510(일본 Chisso사 제품) 중에서 1종 또는 그 이상을 사용할 수 있다.
본 실시예의 희석제는 점도를 조정하여 작업성을 향상시키고 도막 두께를 조절하며, 코팅 재료의 저장 안정성에 기여하며, 이러한 희석제로는 PG-207P(PPGDGE type), BGE(Butyl glycidyl ether), LGE(Aliphatic glycidyl ether), 1,6HDGE(1,6Hexanediol diglycidyl ether) 중에서 1종 또는 그 이상을 사용할 수 있다.
희석제는 주제의 전체 중량을 기준으로 5~15 중량%로 조성물 내에 포함되는 것이 바람직하다. 5 중량% 미만으로 포함하는 경우에는 희석 효과가 떨어져 점도가 높고 교반이 불가능해질 수 있으며, 15 중량부를 초과하는 경우에는 조성물의 점도가 지나치게 감소하여 도막 두께를 확보하기 곤란하고 부착성이 저하될 수 있다.
본 실시예의 가소제는 도막의 가소성을 부여하기 위한 것으로 DBP(디부틸프탈레이트), DOP(디옥틸프탈레이트), DIDP(디이오데실프탈레이트), DPGDB(디프로필렌글리콜디벤조에이트), ESBO(Epoxidized Soybean Oil), NEO-T,NEO-T3, NEO-S,PYROCIZER(애경유화), GL-100, GL-300(LG화학), DOTP(EASTMAN) 중에서 1종 또는 그 이상을 사용할 수 있다.
가소제는 경화제 전체 중량을 기준으로 5~15 중량%로 조성물 내에 혼합되는 것이 바람직한 데, 5 중량% 미만으로 포함하는 경우에는 도막의 가소성이 떨어져 굴곡성 저하로 인한 도막의 크랙이 발생되어 질 수 있으며, 15중량%를 초과하는 경우에는 가소성은 좋아질 수 있으나 건조 지연과 도막 상부로의 가소제 마이그레이션 현상이 발생되어질 수 있다.
본 실시예의 광촉매는, 페로센 유래 철 산화물층으로 이루어지고, 15,000 내지 30,000 cm2/g의 입도로 이루어지는 무기산화물로 이루어지는 비드에 코팅되어 혼합되고, 페로센 유래 철 산화물층에서 철의 함량이 무기산화물 대비 0.001 내지 3 중량%으로 이루어진다.
본 실시예의 무기산화물은, 빛 에너지를 흡수하여 촉매활성을 나타내는 무기반도체화합물이며, 예를 들어, Ti, Zn, Al, Fe, W, Sn, Bi, Ta, Cu, Si, Ru, Sr, Ba 및 Ce으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 산화물이며, 바람직하게는 Ti, Zn, Al 및 Sn일 수 있다. 구체적으로, TiO2, Al2O3, ZnO2, ZnO, SrTiO3, Fe2O3, Ta2O5, WO3, SnO2, Bi2O3, NiO, Cu2O, SiO, SiO2, MoS2, InPb, RuO2, CeO2 등일 수 있다. 또한, 산화물 외에 CdS, GaP, InP, GaAs, InPb 등의 반도체 화합물을 더 포함할 수 있다.
무기산화물은, 비드 형태로 이루어지고, 무기산화물의 크기는 1 nm 이상; 10 nm 이상; 30 nm 내지 500 ㎛; 30 nm 내지 100 ㎛; 또는 30nm 내지 1 ㎛일 수 있다. 비드의 크기는, 형태에 따라 직경, 두께, 길이 등을 의미할 수 있다.
페로센 유래 철 산화물층은, 페로센 도핑 공정에 의해서 형성된 것이다. 예를 들어, 상기 무기산화물 상에 형성된 페로센층을 열처리하여 페로센을 열분해하고, 이러한 열분해 공정에 의해 페로센에서 전환된 철 산화물을 포함할 수 있다.
페로센 유래 철 산화물은, 페로센, 페로센 유도체 중 적어도 하나에 의해 유래된 철 산화물이며, 페로센 유도체는, 페로센 알데히드, 페로센 케톤, 페로센 카르복시산, 페로센 알콜, 페놀 또는 에테르 화합물, 질소-함유 페로센 화합물, 황-함유 페로센 화합물, 인-함유 페로센 화합물, 규소-함유 페로센 화합물, 1,1'-디코퍼 페로센(1,1'-di-copper ferrocene), 페로센 보로닉산(ferrocene boric acid), 페로세닐 큐프러스 아세틸라이트(ferrocenyl cuprous acetylide) 및 비스페로세닐 티타노센(bisferrocenyl titanocene)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
페로센 유래 철 산화물층에서 철의 함량이 상기 무기산화물 대비 0.001 내지 10 중량%; 0.01 내지 10 중량%; 0.01 내지 3 중량%; 0.01 내지 1.5 중량%; 또는 0.01 내지 1 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에 포함되면, 가시광 영역에서 광촉매 활성을 증가시켜 광분해 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 철의 함량이 증가하면 가시광 영역의 흡수가 증가할 수 있으나, 이러한 철 함량 증가에 의한 광촉매 활성의 저하가 발생할 수 있으므로, 범위 내의 철의 함량을 포함하는 것이 바람직하고 더 바람직하게는 상기 철의 함량은, 0.01 내지 1중량%일 수 있다.
페로센 유래 철 산화물층은, 0.01 nm 이상; 0.1 nm 이상; 10 nm 이상; 또는 1 nm 내지 100 nm의 두께를 갖는 것일 수 있고, 두께 범위 내에 포함되면, 코팅층의 두께 증가에 따른 광촉매의 다공도 저하를 방지하고, 표면에 수분, OH- 이온, 분해 대상 등의 흡착량을 증가시켜 광분해 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 페로센 유래 철 산화물층은, 0.01 nm 이상; 0.1 nm 이상; 10 nm 이상; 또는 1 nm 내지 100 nm의 크기를 갖는 페로센 유래 철산화물을 포함할 수 있고, 크기는 형태에 따라 길이, 직경, 두께 등을 의미할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹계 도료 및 이를 이용하는 철재 및 콘크리트 구조물의 도막 시공방법을 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹계 도료를 이용하는 철재 및 콘크리트 구조물의 도막 시공방법이 도시된 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹계 도료를 이용하는 철재 및 콘크리트 구조물의 도막 시공방법은, 콘크리트 구조물 또는 철재 구조물의 표면에 열화된 부분이나 이물질을 제거하는 표면처리단계와, 표면처리된 콘크리트 구조물 또는 철재 구조물에 강재 및 콘크리트용 구조물의 방수, 방식 코팅을 위한 조성물로서, 폴리머 수지, 세라믹 분말, 방청제, 탈크, 황산바륨, 소성 알루미나, 층상 실리케이트, 판상 유리 플레이크, 첨가제 및 희석제를 혼합한 주제와, 아민계 경화제, 세라믹 분말, 방청 안료, 탈크, 황산바륨, 소성 알루미나, 층상 실리케이트, 판상 유리 플레이크, 첨가제 및 가소제를 혼합한 경화제와, 가시광선 영역의 빛에 감응하여 휘발성 유기화합물을 분해시키는 광촉매를 혼합하여 이루어지는 도료를 도포하여 경화시키는 단계를 포함한다.
먼저, 실리콘 에폭시 혼성수지(EVONIC SILIKOPON EF) 35중량%, 세라믹 분말(실리콘카바이드, 이산화티탄, 탄산칼슘, 운모, 실리카) 12중량%, 방청안료 10중량%, 탈크(Finntalc M40(Mg-Silicate)) 8중량%, 황산바륨(BaSO4#325(Barium Sulfate)) 7중량%, 소성 알루미나(CA-50F(Calcined Alumina)) 5중량%, 층상 실리케이트(Sud Chemi 93A) 5중량%, 판상 유리 플레이크(Glass flake limited사의 Micronized glass flake) 5중량%, 첨가제(소포제(BYK-054,066N), 분산제(BYK-110), 레벨링제(BYK-320,358N), 침강방지제(BYK-410) 및 커플링제(BYK-C8000) 3중량% 및 희석제(반응성/비반응성 희석제, PG-207P, BGE) 10중량%를 혼합하여 주제를 제조한다.
또한, 변성지환족아민(국도화학 KH-816, 818B, 820) 35중량%, 세라믹 분말 42중량%, 방청안료 10중량%, 탈크 8중량%, 황산바륨 7중량%, 소성 알루미나 5중량%, 층상 실리케이트 5중량%, 판상 유리 플레이크 5중량%, 첨가제 3중량% 및 가소제(DPGDB, ESBO) 10중량%를 혼합하여 경화제를 제조한다.
상기한 바와 같이 제조되는 주제와 경화제를 시공 현장에서 혼합하여 표면처리된 콘크리트 구조물 또는 철재 구조물의 표면에 도포하여 경화시킴으로써, 본 실시예에 따른 세라믹계 도료를 이용하는 도막을 시공하게 된다.
본 실시예에 따른 도막 시공방법은, 상기한 주제와 경화제를 3차에 걸처 도포하여 이루어지며, 1차 도포단계, 2차 도포단계 및 3차 도포단계 사이의 일정 시간의 경화시간이 제공되고, 경화시간은 현장 조건에 따라 12~24시간 동안 이루어질 수 있다.
이로써, 도막이 시공되는 구조물의 내부 및 외부에 열화인자를 차단하여 구조물의 내후성 및 내구성을 향상시키고, 내염수성이 우수하여 염해 지역의 콘크리트 구조물이 부식되는 것을 방지할 수 있으며, 도장재의 내구성 향상으로 도장회수 절감에 따른 유지보수 비용의 절감 효과가 가능하고, 작업장의 무방비한 휘발성 유기 화합물의 노출을 최소화하여 작업자가 안전하게 도장할 수 있으며 가시광선 영역의 빛에 감응하여 휘발성 유기화합물을 높은 효율로 분해시키는 능력과 뛰어난 안정성을 지니고 있어 도막이 시공되는 공간의 공기청정을 위한 소재로 적용할 수 있는 세라믹계 도료 및 이를 이용하는 철재 및 콘크리트 구조물의 도막 시공방법을 제공할 수 있게 된다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
또한, 세라믹계 도료 및 이를 이용하는 철재 및 콘크리트 구조물의 도막 시공방법을 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 세라믹계 도료 및 이를 이용하는 철재 및 콘크리트 구조물의 도막 시공방법이 아닌 다른 제품에도 본 발명의 도료 및 이를 이용하는 시공방법이 사용될 수 있다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 강재 및 콘크리트용 구조물의 방수, 방식 코팅을 위한 조성물로서, 폴리머 수지, 세라믹 분말, 방청제, 탈크, 황산바륨, 소성 알루미나, 층상 실리케이트, 판상 유리 플레이크, 첨가제 및 희석제를 혼합한 주제; 아민계 경화제, 세라믹 분말, 방청 안료, 탈크, 황산바륨, 소성 알루미나, 층상 실리케이트, 판상 유리 플레이크, 첨가제 및 가소제를 혼합한 경화제; 및 가시광선 영역의 빛에 감응하여 휘발성 유기화합물을 분해시키는 광촉매를 혼합하여 이루어지고, 상기 주제와 경화제가 부피 기준으로 1:1~5:1의 비율로 혼합되며, 상기 주제 중 상기 폴리머 수지와 상기 경화제 중의 아민계 경화제의 당량비가 1:1이고, 상기 방청제는, 지르코늄 옥사이드가 아크릴 수지의 카르복실기와 수소결합하여 컴플렉스를 형성한 상온 가교형 아크릴 수지로 이루어지는 세라믹계 도료에 있어서,
    상기 세라믹 분말은 입도 분포가 0.2~50㎛ 범위의 실리콘카바이드, 이산화티탄, 탄산칼슘, 운모, 실리카 중 선택된 어느 하나이고,
    상기 광촉매는 페로센 유래 철 산화물층으로 이루어지고, 15,000 내지 30,000 cm2/g의 입도로 이루어지는 무기산화물로 이루어지는 비드에 코팅되어 혼합되고,
    상기 페로센 유래 철 산화물층에서 철의 함량이 상기 무기산화물 대비 0.001 내지 3 중량%이고,
    상기 세라믹계 도료는, 철근 및 콘크리트 구조물에 접착되어 수분과 산소를 차단함과 동시에 가시광선 영역의 빛에 감응하여 휘발성 유기화합물을 분해시키므로 상기 세라믹계 도료가 도포되는 공간의 공기청정을 위한 소재로 적용될 수 있는 것을 특징으로 하는 세라믹계 도료.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상온 가교형 아크릴 수지와 콤플렉스되는 지르코늄 옥사이드의 양은 상기 아크릴수지 100 중량% 대비 0.15 내지 3 중량%인 것을 특징으로 하는 세라믹계 도료.
  5. (a) 콘크리트 구조물 또는 철재 구조물의 표면에 열화된 부분이나 이물질을 제거하는 표면처리단계; 및
    (b) 표면처리된 콘크리트 구조물 또는 철재 구조물에 도막을 시공하고, 상기 도막은, 강재 및 콘크리트용 구조물의 방수, 방식 코팅을 위한 조성물로서, 폴리머 수지, 세라믹 분말, 방청제, 탈크, 황산바륨, 소성 알루미나, 층상 실리케이트, 판상 유리 플레이크, 첨가제 및 희석제를 혼합한 주제; 아민계 경화제, 세라믹 분말, 방청 안료, 탈크, 황산바륨, 소성 알루미나, 층상 실리케이트, 판상 유리 플레이크, 첨가제 및 가소제를 혼합한 경화제; 및 가시광선 영역의 빛에 감응하여 휘발성 유기화합물을 분해시키는 광촉매를 혼합하여 이루어지고, 상기 주제와 경화제가 부피 기준으로 1:1~5:1의 비율로 혼합되며, 상기 주제 중 상기 폴리머 수지와 상기 경화제 중의 아민계 경화제의 당량비가 1:1이고, 상기 방청제는, 지르코늄 옥사이드가 아크릴 수지의 카르복실기와 수소결합하여 컴플렉스를 형성한 상온 가교형 아크릴 수지로 이루어지는 세라믹계 도료를 이용하는 철재 및 콘크리트 구조물의 도막 시공방법에 있어서,
    상기 세라믹 분말은 입도 분포가 0.2~50㎛ 범위의 실리콘카바이드, 이산화티탄, 탄산칼슘, 운모, 실리카 중 선택된 어느 하나이고,
    상기 광촉매는 페로센 유래 철 산화물층으로 이루어지고, 15,000 내지 30,000 cm2/g의 입도로 이루어지는 무기산화물로 이루어지는 비드에 코팅되어 혼합되고,
    상기 페로센 유래 철 산화물층에서 철의 함량이 상기 무기산화물 대비 0.001 내지 3 중량%이고,
    상기 세라믹계 도료는, 철근 및 콘크리트 구조물에 접착되어 수분과 산소를 차단함과 동시에 가시광선 영역의 빛에 감응하여 휘발성 유기화합물을 분해시키므로 상기 세라믹계 도료가 도포되는 공간의 공기청정을 위한 소재로 적용될 수 있는 것을 특징으로 하는 세라믹계 도료를 이용하는 철재 및 콘크리트 구조물의 도막 시공방법.
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