KR102135604B1

KR102135604B1 - 콘크리트 바닥 면처리 도장 공법 및 그에 이용되는 그물형 수성 아크릴 에멀션 도장 조성물과 그 도장 조성물 제조방법

Info

Publication number: KR102135604B1
Application number: KR1020180060424A
Authority: KR
Inventors: 김기오; 공민호; 권해원; 서태석
Original assignee: 현대엔지니어링 주식회사; 현대건설 주식회사
Priority date: 2018-05-28
Filing date: 2018-05-28
Publication date: 2020-07-21
Also published as: KR20190135229A

Abstract

본 발명은 그물형 수성 아크릴 바닥재와 하이브리드 코팅 도장재를 활용하여 유해 인자를 최소화하고 바닥 도장재 물성을 극대화할 수 있도록 한 콘크리트 바닥 면처리 도장 공법 및 그에 이용되는 그물형 아크릴 에멀션 도장 조성물과 그 도장 조성물 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 도장 바닥 콘크리트의 바닥 면처리 도장 공법에 있어서, 바닥 콘크리트 크랙 부분에 탄성아크릴 퍼티로 크랙을 보수하는 단계; 상기 크랙보수 상태의 바닥 콘크리트에 아크릴계 프라이머를 도포하는 단계; 상기 아크릴계 프라이머가 도포된 바닥 콘크리트 위에 그물형 수성 아크릴 에멀션 도장을 1차로 도포하는 단계; 상기 그물형 수성 아크릴 도장이 1차로 도포된 상태 위에 재차 그물형 수성 아크릴 에멀션 도장을 2차로 도포하는 단계; 상기 그물형 아크릴 에멀션 도장이 도포된 바닥 콘크리트 위에 마감 코팅되는 유무기 하이브리드 코팅 도장재를 도포하여 마감하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 도장 바닥 콘크리트의 바닥 면처리 도장 공법을 개시한다.

Description

콘크리트 바닥 면처리 도장 공법 및 그에 이용되는 그물형 수성 아크릴 에멀션 도장 조성물과 그 도장 조성물 제조방법{Method for Concrete structure surface painting and the painting composition of painting composition making method}

본 발명은 콘크리트 바닥 면처리 도장 공법 및 그에 이용되는 그룸형 수성 아크릴 에멀션 도장 조성물과 그 도장 조성물 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 그물형 수성 아크릴 바닥재와 하이브리드 코팅재 도장재를 활용하여 유해 인자를 최소화하고 바닥 도장재 물성을 극대화할 수 있도록 한 콘크리트 바닥 면처리 도장 공법 및 그에 이용되는 그물형 수성 아크릴 에멀션 도장 조성물과 그 도장 조성물 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 주차장 등 바닥 콘크리트 도장재로서, 기존에 사용되는 에폭시 코팅, 에폭시 라이닝의 단점인 유기용제를 사용하여 시공자 및 추후 사용자에 대한 유해한 원인이 되어 이를 개선하기 위해 수성 에폭시 코팅이 개발되었으나 물성이 떨어져 시공 후 마모가 발생하여 현장에서 적용되지 못하고 있는 실정이다.

근래에 들어 현장에서 유해인자를 최소화하고 바닥 도장재 물성을 발휘하기 위한 다양한 방법들이 시도되었으나 명확한 대안을 찾기 어려웠다.

또한, 주차장 등 바닥 콘크리트 도장 공법에 사용되는 에폭시계 도장재는 태생적으로 유기용제를 사용해야 제조가 이루어진다. 물론 무용재 타입의 제품이 있지만 이것도 최소 4% 이상 유기용제를 함유하고 있고, 여기에 사용된 유기용제는 톨루엔, 자일렌, 벤질 알콜 및 반응성 용제등으로 인체에 매우 유해한 성분들이다.

실제로 약 10,000m2 면적을 에폭시 코팅으로 주차장 마감을 할 경우 약 4톤의 에폭시 코팅이 소요되며 요기에 유해한 용제가 약 1.6톤이 사용된다.

이는 시공시에 1.6톤의 유해한 용제가 작업자, 사용자, 대기오염을 발생하는 막대한 피해를 주고 있는 실정이다.

이를 개선하기 위해 페인트 업체들이 수성 에폭시를 개발하였으나 물성이 떨어져 현장에서 적용이 어려운 상태이다. 따라서 계속적인 환경성과 바닥 도장재의 품질을 동시에 만족하는 공법 및 도장 조성물에 대한 요구를 충족하기 위해 바닥 코팅재에 따른 도장 조성물 및 그 도장공법을 필요로 하였다.

하지만 계속적인 환경성과 바닥 도장재의 품질을 동시에 만족하는 공법 및 도장 조성물에 대한 요구를 충족하기 위해 코팅재를 도장하는 공법 및 도장 조성물의 개발을 통해 작업시 유해용제를 최소화하고 바닥 도장재로의 내마모 성능과 내오염 성능을 극대화할 수 있는 효과를 나타낼 수 있고, 시장 경쟁력도 같이 확보 할 수 있었다.

그러나, 이 역시 기존에 주차장 사용되는 에폭시 코팅재의 문제점인 벗겨짐, 내마모 및 부착성능 저하로 인한 하자발생이 빈번하게 일어나고 있다.

이를 개선하기 위한 요구들이 많았지만 에폭시 코팅재의 가격 경쟁력 때문에 대체하기가 매우 어려웠다.

여기에, 품질이 높은 대체품들이 나왔으나 번번히 가격과 범용적인 시공공법으로 추후 하자에 대해 부분을 앉고 시공이 이루어졌다.

하지만 하자에 따른 건설사의 비용증가 및 이미지 저하와 사용자의 불편함이 계속적으로 대두되고 있어서 상승 비용을 최소화하면서 물성을 개선하려는 움직임있었고 여기에 수성에폭시, 아크릴 도장재 등이 대안으로 나왔으나 주차장 도장재로서의 물성이 떨어져 범용화 되지 못하고 있는 실정이다.

KR 등록특허공보 B1 10-0912816 (2009. 08. 12) KR 등록특허공보 B1 10-1794471 (2017. 10. 31)

따라서, 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 그물형 수성 아크릴 도장재와 유무기 하이브리드 코팅 도장재를 활용하여 유해 인자를 최소화하고 바닥 도장재 물성을 극대화할 수 있도록 하는 콘크리트 바닥 면처리 도장 공법 및 그에 이용되는 그물형 수성 아크릴 에멀션 도장 조성물을 제공하기 위함이다.

본 발명의 다른 목적은, 계속적인 환경성과 바닥 도장재의 품질을 동시에 만족하는 공법 및 도장재에 대한 요구를 충족하기 위해 그물형 수성 아크릴 도장재 위에 하이브리드 코팅재를 도장하는 공법 및 그 그물형 수성 아크릴 에멀션 도장 조성물과 그 도장 조성물 제조방법을 제공하기 위함이다.

본 발명의 또 다른 목적은 그물형 수성 아크릴 도장재 위에 하이브리드 코팅재를 도장하는 공법 및 그 도장재를 통해 작업시 유해용제를 최소화하고 바닥 도장재로의 내마모 성능과 내오염 성능을 극대화할 수 있는 효과를 나타낼 수 있고, 시장 경쟁력도 같이 확보할 수 있도록 함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 주차장 콘크리트 바닥 도장 공법 및 이에 사용되는 아크릴 도장재의 선형구조를 그물형 그물형로 하여 내마모 성능을 개선하고 수성재료의 한계를 극복하기 위해 유무기 하이브리드 상도로 마무리 하여 가격과 물성을 동시에 만족하도록 하는 그물형 수성 아크릴 에멀션 도장 조성물 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 도장 바닥 콘크리트의 바닥 면처리 도장 공법에 있어서, 바닥 콘크리트 크랙 부분에 탄성아크릴 퍼티로 크랙을 보수하는 단계; 상기 크랙보수 상태의 바닥 콘크리트에 아크릴계 프라이머를 도포하는 단계; 상기 아크릴계 프라이머가 도포된 바닥 콘크리트 위에 그물형 수성 아크릴 에멀션 도장을 1차로 도포하는 단계; 상기 그물형 수성 아크릴 도장이 1차로 도포된 상태 위에 재차 그물형 수성 아크릴 에멀션 도장을 2차로 도포하는 단계; 상기 그물형 아크릴 에멀션 도장이 도포된 바닥 콘크리트 위에 마감 코팅되는 유무기 하이브리드 코팅 도장재를 도포하여 마감하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 도장 바닥 콘크리트의 바닥 면처리 도장 공법을 개시한다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 도장 바닥 콘크리트의 바닥 면처리 도장 공법에 제공되는 그물형 수성 아크릴 에멀션 도장 조성물 제조방법으로, (a) 증류수 95~99 중량%과, 계면활성제 1~5 중량%을 80~85℃의 온도 조건하에서 혼합 반응시켜 반응준비물을 형성하는 단계; (b) 증류수 45~63 중량%, 이온성/비이온성 계면활성제 1~5 중량%, 메타아크릴산 에스테르 단량체 34-38 중량%, 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체 1~6 중량% 및 가교 가능한 단량체 1~6 중량%의 조성비로 혼합 조성하는 단량체 혼합물을 형성하는 단계; (c) 단계 (a)에서 형성된 반응준비물 80∼87 중량%, 단계 (b) 과정에서 조성된 초기 반응액으로의 단량체 혼합물 10∼15 중량%, 반응개시제 3∼6 중량%와 증류수 94∼97 중량%로 혼합 조성된 초기 반응 개시물 3∼5 중량%를 투입하여 초기 반응물을 형성하는 단계; (d) 단계 (c)의 과정에서 형성된 초기반응물 48∼60 중량%, 단계 (b)의 과정에서 조성된 단량체 혼합물 35∼40 중량%, 반응개시제 2∼5 중량%와 증류수 95∼98 중량%로 조성된 반응개시물 5∼12 중량%를 일시 또는 다단계로 적하하여 3∼3.5시간 동안 80~85℃의 온도 조건하에서 중합반응시키는 단계; (e) 단계 (d)의 중합반응 과정에서 80∼83℃의 온도를 유지하는 가운데 1시간 동안 숙성시키는 단계; (f) 단계 (e)의 과정을 통해 숙성이 완료된 중합반응물의 전체 중량에 대하여 0.06~0.1 중량%의 후처리제를 2회 나누어 투입하고, 온도 투입 조건은 70~75℃ 온도 조건하에서 후처리제를 투입하여 전환률을 높이는 단계; 및 (g) 단계 (f)의 과정을 통해 중합반응물의 전환률을 높인 다음 45℃ 이하로 냉각시켜 첨가제를 투입하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 그물형 수성 아크릴 에멀션 도장 조성물 제조방법을 개시할 수 있다.

또한, 상기 단량체 혼합물로는 2-에틸헥실아크릴레이트(2-ethyl hexyl crylate)와 n-부틸아크리레이트(n-butyl acrylate)와 스틸렌(styrene)으로 구성된 그룹으로부터 선택된 최소 1종 이상이 사용됨을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체는 메타아크릴산, 아크릴산, 이타콘산 중 선택된 1종 또는 2종 이상으로 이루어짐을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 가교 가능한 단량체로는 저온 분해 유지력을 높일 수 있도록 6개 이하의 관능기를 갖는 소 관능성 단량체, 글리시딜 메타크릴레이트, 아크릴 아마이드 및 2- 하이드록시에틸메타크릴레이트 중 선택된 1종 또는 2종 이상으로 이루어짐을 특징으로 할 수 있다.

또한, 초기 반응 개시물을 구성하는 상기 반응 개시제로는 암모늄퍼설페이트, 포타슘설페이트 중 선택된 1종 또는 2종이 이상으로 이루어짐을 특징으로 할 수 있다.

또한, 강도를 부여하기 위한 상기 단량체 혼합물로는 메틸메타아크릴레이트, 메틸아크릴 레이트, 부틸메탈크릴레이트, t-부틸아크릴레이트,아이소부틸메타크릴레이트및 메틸올아크릴아마이드로 구성되는 그룹으로부터 선택된 최소 1종 이상이 사용됨을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 계면활성제는 총 단량체 혼합물의 중량비 대비 0.1~4 중량%으로 상기 아크릴 단량체와 물의 혼합물인 반응물에 투입됨을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 가교 가능한 단량체로는 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 이타콘산, 말레산, 푸마르산, 2-하이드록시메타아크릴레이트 및 아크릴 아마이드로 구성되는 그룹으로부터 선택된 최소 3종이 포함됨을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 이온성/비이온성 계면활성제는 초기 단계에 1차 장입되고, 비이온성 계면활성제 및 이온성 계면활성제는 반응 단계에서 2차 장입되는 방식으로 분할하여 첨가됨을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 후처리제로는 증류수 92~96 중량%, 롱가리트 2~4 중량% 및 t-부틸하이드록시페록사이드 2~4 중량% 조성비로 이루어짐을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 그물형 수성 아크릴 도장 조성물 제조방법을 통해 제조되는 그물형 수성 아크릴 에멀션 도장 조성물을 제공할 수 있다.

본 발명은, 그물형 수성 아크릴 도장재와 유무기 하이브리드 코팅 도장재를 활용하여 유해 인자를 최소화하고 바닥 도장재 물성을 극대화할 수 있다.

또한, 본 발명은 도장재를 통해 작업시 유해용제를 최소화하고 바닥 도장재로의 내마모 성능과 내오염 성능을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 그물망형(Network) 아크릴 도장재는 아크릴 에멀젼에 실란가교제를 첨가하여 기존 선형 구조(linear)를 갖는 아크릴을 그물망형으로 하여 기존 에폭시 코팅과 같은 열경화성 구조와 유사하게 제작하여 수성이면서 물성을 강화하도록 함에 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 유무기 하이브리드 코팅 도장재는 실리케이트와 알콕시 실란을 합성한 제품으로 여기에 사용되는 용제는 주정용 에틸알콜을 사용하여 초기 휘발이 빠르고 인체에 유해한 성분을 최소화하여 작업자 및 사용자의 건강을 최우선으로 할 수 있는 개발 제품을 제공한다.

또한 본 발명에 따른 도장공법은 아크릴계 프라이머를 도포하고, 여기에 그물망형 아크릴 코팅제 2회 도포, 유무기 하이브리드 코팅 1회로 마감하여 주차장 바닥재의 요구 성능인 부착력, 내마모 성능 및 내오염 성능을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명에 의한 콘크리트 바닥 면처리 도장 공법 및 그에 이용되는 그룸형 수성 아크릴 에멀션 도장 조성물과 그 도장 조성물 제조방법에 따른 실시 예를 보인 것으로,
도 1은 본 발명에 의한 콘크리트 바닥 면처리 도장 공법에 따른 과정 순서를 보인 공정 순서도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1 은 본 발명에 의한 콘크리트 바닥 면처리 도장 공법 및 그에 이용되는 그물형 수성 아크릴 에멀션 도장 조성물과 그 도장 조성물 제조방법에 따른 실시 예를 보인 것으로서, 도 1은 본 발명에 의한 콘크리트 바닥 면처리 도장 공법에 따른 과정 순서를 보인 공정 순서도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 도장 바닥 콘크리트의 바닥 면처리 도장 공법은, 바닥 콘크리트 크랙 부분에 탄성아크릴 퍼티로 크랙을 보수하는 단계(S10); 상기 크랙보수 상태의 바닥 콘크리트에 아크릴계 프라이머를 도포하는 단계(S20); 상기 아크릴계 프라이머가 도포된 바닥 콘크리트 위에 그물형 수성 아크릴 도장재를 1차로 도포하는 단계(S30); 상기 그물형 수성 아크릴 도장재가 1차로 도포된 상태 위에 재차 그물형 아크릴 도장재를 2차로 도포하는 단계(S40); 상기 그물형 아크릴 도장재가 도포된 바닥 콘크리트 위에 마감 코팅되는 유무기 하이브리드 코팅 도장재를 도포하여 마감하는 단계(S50)를 포함하여 구성할 수 있다.

한편, 도장 바닥 콘크리트의 바닥 면처리 도장 공법에 제공되는 그물형 수성 아크릴 에멀션 도장 조성물은 단량체 혼합물로 2-에틸헥실아크릴레이트(2-ethyl hexylacrylate)와, n-부틸아크리레이트(n-butyl acrylate)와 스틸렌(styrene)메틸메타아크리레이트(methyl methacrylate)이 사용되었으며, 개시제로는 과황산암모늄(ammoniumpersulfate),과황산나트륨(sodiumpersulfate)이 사용되었고, 유화제로는 SLS(sodium lauryl sulfate)와 나트륨라우레스설페이트(sodium laureth sulfate), 탈이온수(DDI)는 초순수제조장치로 사용된 조성물로 제공할 수 있다.

또한, 메타아크릴산 에스테르 단량체로 유화중합하여 얻어지는 아크릴계 공중합체 35~40 중량%, 개시제 1~2 중량%, 계면활성제 2~4 중량%, 이온수는 57~60 중량%인 조성물로 제공할 수 있다.

또한, 메타아크릴산 에스테르를 주 단량체로 유화중합하여 얻어지는 아크릴계 공중합체는 35~40 중량%의 고형분과, 물 55~60 중량%을 갖으며, 계면활성제는 아크릴계 공중합체의 단량체 중량 대비 이온성 계면활성제는 1.7~2.5 중량%, 비이온성 계면활성제는 1.6 중량%이고, 가교제는 1.7~2 중량%이며, 유화중합 후에 첨가되는 방부제와 소포제는 방부제 0.03~0.1 중량부, 및 소포제는 0.05~0.3 중량부 조성물로 이루어질 수도 있다.

또한, 상기 가교성 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 이타콘산, 말레산, 푸마르산, 2-하이드록시메타아크릴레이트 및 아크릴 아마이드로 구성되는 그룹으로부터 선택된 최소 3종이 포함되는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 도장 바닥 콘크리트의 바닥 면처리 도장 공법에 제공되는 그물형 아크릴 에멀션 도장 조성물을 제조하는 방법을 제공할 수 있다.

아크릴 단량체와 물의 혼합물에 활성작용을 하는 계면활성제를 첨가하면 중합체 라텍스 시드 입자가 형성되기 시작하고, 이를 중심으로 단량체들이 반응하여 형성된다.

첨가되는 계면활성제의 종류, 사용비율 조절, 투입시점 및 분할 투입 첨가방법에 입자 크기를 크게 또는 입경 분포가 넓게 나타나는 다양한 입자크기를 같은 시드 입자가 형성되도록 조절할 수 있다.

접착성을 부여하기 위한 아크릴 단량체로는 2-에틸헥실아크릴레이트(2-ethyl hexyl crylate)와 n-부틸아크리레이트(n-butyl acrylate)와 스틸렌(styrene)으로 구성된 그룹으로부터 최소1종 이상이 사용될 수 있다.

접착성 부여 아크릴 단량체의 함량이 50 중량% 미만이면 접착성이 저조하므로 바람직하지 않다. 강도를 부여하기 위한 아크릴 단량체로는 메틸메타아크릴레이트, 메틸아크릴 레이트, 부틸메탈크릴레이트, t-부틸아크릴레이트,아이소부틸메타크릴레이트및 메틸올아크릴아마이드로 구성되는 그룹으로부터 선택된 최소 1종이상이 사용될 수 있다.

강도 부여 단량체의 함량이 14 중량% 미만이면 강도 발현 성능이 떨어지기 때문에 바람직하지 않으며, 34 중량%를 초과하면 너무 딱딱해져서 접착성이 떨어진다.

가교성을 부여하기 위한 아크릴 단량체로는 아크릴산, 메타크릴산, 2-하이드록시메타크릴레이트, 이타콘산 및 아크릴 아마이드로 구성되는 그룹으로부터 선택된 최소 1종 이상이 사용될 수 있다.

가교성 단량체의 함량이 1 중량% 미만이면 응집력이 저하되고 강도가 떨어지며, 6 중량% 를 초과하면 가교도가 너무 높아 여과시 찌꺼기 발생율이 커지고 물성이 저하된다.

본 발명의 아크릴 에멀션 도장 조성물은 수성베이스로서 물을 용매로 하여 상기 아크릴 단량체들이 배합된다.

물과 아크릴 단량체들의 배합비는 특히 한정되지 않으며, 아크릴 단량체들이 용이하게 배합되고 용도에 적합한 점도를 나타내도록 이 기술 분야에 일반적으로 알려져 있는 범위로 배합될 수 있다. 아크릴 에멀션 제조에서 중합체 라텍스 시드입자의 형성을 촉진하는 촉매 작용을 하는 계면활성제로 이온성 계면활성제와 비이온성 계면활성제가 사용된다.

이온성 계면활성제와 비이온성 계면활성제를 포함하는 계면활성제는 총 아크릴 단량체의 중량비 대비 0.1~5 중량%로 상기 아크릴 단량체와 물의 혼합물인 반응물에 투입된다.

계면활성제의 함량이 0.1 중량% 미만이면 반응전환이 힘들고 제품의 안정성이 저하되며, 5 중량%를 초과하면 접착력이 저하되거나, 건조속도가 느려지는 점에서 바람직하지 않다.

아크릴 에멀션 도장 조성물 제조방법에서 프리-에멀션 단계와 에멀션 반응단계를 포함하며, 프리-에멀션 단계에서 아크릴 단량체 및 계면활성제가 예비 배합되고 이들 예비 배합물이 그 후 반응기로 이송되고 여기서 에멀션 반응이 진행된다.

본 발명의 발명에 사용되는 비이온성 계면활성제와 이온성 계면활성제는 프리-에멀션 단계와 에멀션 반응단계를 포함하는 총 에멀션 제조공정에는 비이온성 계면활성제 대 이온성 계면활성제가 1:1~1:3 중량비로 투입되며, 이중, 프리-에멀션 단계에는 상기 이온성 계면활성제 대비 비이온성 계면활성제가 1:2~1:3 중량비로 투입된다.

전체 반응에서, 이온성 계면활성제가 비이온성 계면활성제에 대하여 1 중량비 미만이면 에멀션 자체의 안정성이 저하되어 반응진행중이나, 반응 종료 후 입자들 간의 응집현상이나, 침강 현상들이 발생할 수 있다는 점에서 바람직하지 않으면, 3 중량비를 초과하면 초기 반응전환이 어렵고 내수가 저하되는 등의 문제점이 발생하여 바람직하지 않다.

또한, 프리-에멀션 단계에는 이온성 계면활성제와 아크릴 단량체의 이온 간의 상호작용에 의한 흡착력은 최대가 되고 반발력은 억제되어 큰 입자분포를 갖는 아크릴 에멀션으로 제조되도록 비이온성 계면활성제가 이온성 계면활성제와 함께 투입되며, 특히 이온성 계면활성제 대비 비이온성 계면활성제가 1:2~1:5 중량비로 투입된다.

프리-에멀션 단계에서 이온성 계면활성제 대비 비이온성 계면활성제 함량이 1:2~1:5 중량비를 벗어나면 이온성 계면활성제와 아크릴 단량체의 반발력이 흡착력에 비하여 상대적으로 커지므로 원하는 아크릴 에멀션 제조에 바람직하지 않다.

또한 본 발명의 반응 개시제로는 암모늄퍼설페이트, 포타슘퍼설페이트 중 선택된 1종이 적용될 수 있다.

후처리제로는 증류수 92~96 중량%, 롱가리트 2~4 중량% 및 t-부틸하이드록시페록사이드 2~4 중량% 조성비로 이루어질 수 있다.

단량체 혼합물은 탄소수가 2 내지 8개인 알킬기를 갖는 아크릴산 에스테르단량체, 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체 및 가교 가능한 단량체를 포함하고, 일정 조성비로 혼합한 정체 중량 중 일정량의 단량체 혼합물을 증류수와 계면활성제로 혼합 조성된 반응준비물에 투입하는 한편 반응 개시제와 증류수로 혼합 조성된 초기 반응 개시물을 투입하여 초기 반응물을 형성하고, 형성된 초기 반응물에 나머지의 단량체 혼합물과 그리고 일정량의 반응 개시제와 증류수로 혼합 조성된 반응 개시물을 투입하여 중합반응을 유도하며, 중합반응을 유도하는 과정 중 일정 온도 조건하에서 숙성시킨 후 일정 온도조건하에서 후처리제를 투입하여 중합반응을 완료한 다음 냉각을 통해 제조된다.

이하 본 발명에 따른 그물형 수성 아크릴 에멀션 도장 조성물의 제조방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

(a) 반응준비물을 형성하는 단계,

(b) 단량체 혼합물을 형성하는 단계,

(c) 초기 반응물을 형성하는 단계,

(d) 중합반응을 유도하는 단계,

(e) 숙성시키는 단계,

(f) 후처리제의 투입을 통해 전환률을 높이는 단계,

(g) 냉각시켜 제품을 완성하는 단계를 통해 사계절용 친환경 타일접착제 조성물을 제조한다.

전술한 바와 같은 사계절용 친환경 타일접착제 조성물의 제조과정을 설명하면

먼저, 단계(a)의 과정은 반응준비물을 형성하는 과정으로, 이 과정에서는 증류수와 이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제를 일정 조성비로 혼합 반응시켜 반응준비물을 형성한다.

전술한 바와 같은 반응 준비물의 형성 과정은 반응탱크를 통해서 이루어진다.

반응 준비물의 조성은 증류수 95~99 중량%와, 이온성/비이온성 계면활성제 1~5 중량%의 조성비로 이루어진다. 이때, 반응준비물의 조성 과정에서 증류수 95~99 중량%와, 이온성/비이온성 계면활성제 1~5 중량%의 조성비로 이루어지는 반응준비물은 80~85℃의 온도 조건하에서 혼합 반응되어 조성된다.

단계(b)의 과정은 단량체 혼합물을 형성하는 과정으로, 이 단계에서는 증류수, 이온성/비이온 계면활성제 아크릴산 에스테르 단량체, 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체 및 가교 가능한 단량체를 일정 조성비로 상온에서 혼합하여 단량체 혼합물을 조성한다.

전술한 바와 같은 단계(b)의 단량체 혼합물을 조성하는 과정에서 단량체 혼합물의 조성은 증류수 45~63 중량%, 이온성/비이온성 계면활성제 1~5 중량%, 메타아크릴산 에스테르 단량체 34~38 중량%, 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체 1~6 중량%, 및 가교 가능한 단량체 1~6 중량%의 조성비로 혼합 조성된다.

이때, 단량체 혼합물의 조성과정은 유화탱크를 통해 이루어진다. 그리고, 단계(b)의 단량체 혼합물을 조성하는 과정에서 2-에틸헥실아크릴레이트(2-ethylhexylcrylate)와 n-부틸아크리레이트(n-butyl acrylate)와 스틸렌(styrene)으로 구성된 그룹으로부터 최소 1종 이상이 혼합 적용될 수 있다. 중합체의 유리전이온도, 잔탄율 및 각각의 제반특성을 고려하여 선택된다.

그리고 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체는 아크릴산 에스테르 단량체와 공중합 할 수 있는 것으로, 각각의 단량체들을 가교시킬 수 있는 역할을 담당하는 단량체에 해당한다.

이러한 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체로는 메타아크릴산, 아크릴산, 이타콘산 중 선택된 1종 또는 2종 이상으로 이루어질 수 있다.

또한 가교 가능한 단량체로는 저온 분해 유지력을 높일 수 있도록 6개 이하의 관능기를 갖는 소 관능성 단량체, 글리시딜 메타크릴레이트, 아크릴 아마이드 및 2- 하이드록시에틸메타크릴레이트 중 선택된 1종 또는 2종 이상으로 이루어질 수 있다.

전술한 바와 같이 가교 가능한 단량체는 과잉 투입할 경우 가교 밀도를 증가시켜 평활성 및 연소성을 저하하기 때문에 이 기능을 저하시키지 않는 정도의 적정량을 첨가하는 것이 적당하다.

단계 (c)의 과정은 초기반응물을 형성하는 과정으로, 이 단계 (c)의 과정에서는 반응탱크에서 조성된 반응 준비물과 초기 반응으로써의 단량체 혼합물 및 초기 반응 개시물을 혼합하여 초기 반응물을 형성하게 된다. 이러한 초기 반응물의 형성 과정은 반응탱크 내의 반응준비물에 초기 반응액으로서, 단량체 혼합물과 초기 반응 개시물을 일정 비율로 투입하여 초기 반응물을 형성하게 된다.

한편, 전술한 바와 같은 단계 (c)의 초기 반응물을 형성하는 과정에서 초기 반응물의 조성은 단계 (a) 과정에서 조성된 반응 준비물 80~87 중량%과 단계 (b) 과정에서 조성된 초기 반응액으로서 단량체 혼합물 10~15중량%, 및 초기 반응 개시물 3~5 중량%의 조성비로 이루어진다. 이때, 초기 반응 개시물은 반응 개시제 3~6 중량%와 증류수 94~97 중량%로 조성된다.

전술한 단계 (c)의 초기반응물을 형성하는 과정에서 초기 반응 개시물을 구성하는 반응 개시제로는 암모늄퍼설페이트, 포타슘설페이트 중 선택된 1종 혹 2종이 적용될 수 있다.

단계 (d)의 과정은 중합반응을 유도하는 과정으로서, 단계 (c) 과정에서 조성되는 반응탱크 내의 초기 반응물에 단계 (b)의 과정에서 조성된 단량체 혼합물과 반응개시물을 일시 또는 다단계로 적하하여 중합반응을 유도한다. 전술한 단계 (d)의 중합반응을 유도하는 과정에서의 초기 반응물, 단량체 혼합물 및 반응개시물의 조성비는 초기 반응물 48~60 중량%, 단량체 혼합물 35~40 중량%, 및 반응 개시물 5~12 중량%로 조성된다. 이때, 반응 개시물은 반응 개시제 2~5 중량%와 증류수 95~98 중량%로 조성된다.

한편, 전술한 바와 같이 반응기 내부의 온도조건은 80~85로 3~3.5 시간 동안 유지하는 가운데 중합반응을 유도한다.

단계 (e)의 과정은 단계 (d) 과정의 중합반응 과정에서 중합반응물을 숙성시키는 단계로 약 1시간동안 숙성시키게 된다. 이때 80~83℃의 온도 조건으로 유지한다.

단계 (f)의 과정은 후처리제를 투입하여 중합반응물의 전환률을 향상시키는 단계로, 이 단계 (f)의 과정에서는 단계 (e)의 과정을 통해 숙성이 완료된 중합 반응물을 일정 온도조건하에서 후처리제를 투입하여 중합반응물의 전환률을 높이게 된다.

한편, 전술한 바와 같이 중합반응물의 전환률을 높이기 위해 (e)의 과정을 통해 숙성이 완료된 중합반응물에 투입하는 후처리제는 숙성 완료된 중합반응물의 전체 중량에 대하여 0.06~0.1 중량%를 2회 나누어 투입하고, 후처리제 온도 투입 조건은 70~75℃의 온도 조건하에서 투입한다. 물론, 후처리제의 투입 또한 반응기에서 이루어진다.

전술한 단계 (f)의 과정에서 숙성 완료된 중합반응물에 투입하는 후처리제로는 롱가리트, 증류수 및 t-부틸하이드록시페록사이드가 투입된다.

단계 (g)의 과정은 중합반응이 완료된 중합반응물을 냉각시켜 조성물을 완성하는 단계로서 45℃ 이하로 냉각시켜 첨가제를 투입하게 된다. 이에 첨가제로 소포제 및 중화제, 방부제를 투입할 수 있다.

바람직하게는, 본 발명의 그물형 수성 아크릴 에멀션 도장 조성물을 이용하는 콘크리트 바닥 면처리 도장 공법은, 구체적으로 아크릴계 프라이머 도포, 그물망형 아크릴 코팅제 2회 도포, 유무기 하이브리드 코팅 1회 마감을 하여 부착력, 내마모성 및 내오염성능을 높인 시공 공법으로 제공할 수 있다.

여기에 사용된 아크릴계 프라이머는 콘크리트 침투 성능이 우수한 입자가 20nm 이하인 고형분 35%, Tg(유리전이온도)가 0인 제품을 사용한다.

본 발명에 따른 그물망형 아크릴 도장재는 수성제품으로 유해 용제를 사용하지 않고 물성이 수성에폭시 코팅과 유성 에폭시 코팅의 중간으로 환경성과 품질을 동시에 만족하지만 오랜 기간 바닥재로서의 물성을 발휘하기 위해는 부족한 점이 있다.

따라서, 이러한 부족한 점을 채우기 위해 유무기 하이브리드 코팅재를 도포하여 내마모, 내오염 성능을 높였다.

상기 유무기 하이브리드 코팅재는 테트라 메틸 오르토실리케이트(Si(OC₂H₃)₄), 테트라에틸 오르토실리케이트(Si(OCH₃)₄) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 50 내지 80중량 %의 금속 알콕사이드 - Y-메타크릴 옥시프로필 트리메톡시 실란(H₂C=CH(CH₃)C(O)OC₃H₆-Si(OCH₃)₃),Y-글리시독시프로필트리메톡시실란(CH2(O)CHCH₂OC₃H₆-Si(OCH₃)₃) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 10내지 30중량%의 유기변성 알콕시 실란을 합성하여 제조하는데 이때 침투성을 높이기 위해 주정용 에틸알콜을 10 내지 20% 중량을 희석하여 제조한다.

이때 침투성을 높이기 위해 주정용 에틸알콜을 10 내지 20% 중량을 희석하여 제조할 수 있다.

이하 본 발명의 의한 콘크리트 바닥 면처리 도장 공법 및 그에 이용되는 그물형 아크릴 에멀션 도장 조성물과 그 도장 조성물 제조방법에 따른 실시 예 및 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.

콘크리트 하지면 위에 본 발명에 따른 주차장 콘크리트 도장 시공 방법으로 시공을 하여 물성을 측정하였다.

시험항목	시험방법	결과
부착강도	KS F 4041	2.5 Mpa
광택도		70 이상
연필경도		3H 이상
내마모성	ASTM D 4060 :10	30mg 이하

* 내마모성(CS-17, 1,000g, 1,000회)

[비교예 1]

본 발명에 따른 주차장 콘크리트 도장재에서 최종 도포되는 하이브리드 코팅재를 제외하고 에폭시 코팅재를 도포했을 때 물성을 측정하였다.

시험항목	발명 공법	에폭시 코팅재 상도 적용
부착강도	2.5 Mpa	2.0 Mpa
광택도	70 이상	80 이상
연필경도	3H 이상	1 H
내마모성	30mg 이하	72mg

에폭시 코팅재 상도 대비 유무기 하이브리드 상도를 적요한 것이 연필경도 및 내마모성능이 우수해서 주차장 바닥재에 적합함을 알 수 있었다.

[비교예 2]

본 발명에 따른 주차장 콘크리트 도장에서 그물형 아크릴 에멀션 도장조성물을 사용하지 않고 일반 아크릴 도장 조성물을 도포했을 때 물성을 측정하였다.

시험항목	발명 공법	일반 아크릴 도장재 적용
부착강도	2.5 Mpa	1.4 Mpa
광택도	70 이상	70 이상
연필경도	3H 이상	3H 이상
내마모성	30mg 이하	55mg

일반 아크릴 도장 조성물 사용시 부착강도 및 내마모 성능이 저하됨을 알 수 있다. 특히 유무기 하이브리드 상도를 적용해도 중도인 아크릴 도장재의 품질에 따라 내마모성능이 차이가 있음을 알 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의한 콘크리트 바닥 면처리 도장 공법 및 그에 이용되는 아크릴 에멀션 도장 조성물과 그 도장 조성물 제조방법을 통해 그물형 수성 아크릴 도장재와 유무기 하이브리드 코팅 도장재를 활용하여 유해 인자를 최소화하고 바닥 도장재 물성을 극대화할 수 있으며, 도장재를 통해 작업시 유해용제를 최소화하고 바닥 도장재로의 내마모 성능과 내오염 성능을 극대화할 수 있는 것이다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims

도장 바닥 콘크리트의 바닥 면처리 도장 공법에 있어서,
바닥 콘크리트 크랙 부분에 탄성아크릴 퍼티로 크랙을 보수하는 단계;
상기 크랙보수 상태의 바닥 콘크리트에 아크릴계 프라이머를 도포하는 단계;
상기 아크릴계 프라이머가 도포된 바닥 콘크리트 위에 그물형 수성 아크릴 에멀션 도장을 1차로 도포하는 단계;
상기 그물형 수성 아크릴 도장이 1차로 도포된 상태 위에 재차 그물형 수성 아크릴 에멀션 도장을 2차로 도포하는 단계; 및
상기 그물형 수성 아크릴 에멀션 도장이 도포된 바닥 콘크리트 위에 마감 코팅되는 유무기 하이브리드 코팅 도장재를 도포하여 마감하는 단계를 포함하고,
상기 그물형 수성 아크릴 에멀션 도장은,
(a) 증류수 95~99 중량%과, 이온성/비이온성 계면활성제 1~5 중량%을 80~85℃의 온도 조건하에서 혼합 반응시켜 반응준비물을 형성하는 단계;
(b) 증류수 45~63 중량%, 이온성/비이온성 계면활성제 1~5 중량%, 메타아크릴산 에스테르 단량체 34-38 중량%, 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체 1~6 중량% 및 가교 가능한 단량체 1~6 중량%의 조성비로 혼합 조성하는 단량체 혼합물을 형성하는 단계;
(c) 단계 (a)에서 형성된 반응준비물 80∼87 중량%, 단계 (b) 과정에서 조성된 초기 반응액으로의 단량체 혼합물 10∼15 중량%, 반응개시제 3∼6 중량%와 증류수 94∼97 중량%로 혼합 조성된 초기 반응 개시물 3∼5 중량%를 투입하여 초기 반응물을 형성하는 단계;
(d) 단계 (c)의 과정에서 형성된 초기반응물 48∼60 중량%, 단계 (b)의 과정에서 조성된 단량체 혼합물 35∼40 중량%, 반응개시제 2∼5 중량%와 증류수 95∼98 중량%로 조성된 반응개시물 5∼12 중량%를 일시 또는 다단계로 적하하여 3∼3.5시간 동안 80~85℃의 온도 조건하에서 중합반응시키는 단계;
(e) 단계 (d)의 중합반응 과정에서 80∼83℃의 온도를 유지하는 가운데 1시간 동안 숙성시키는 단계;
(f) 단계 (e)의 과정을 통해 숙성이 완료된 중합반응물의 전체 중량에 대하여 0.06~0.1 중량%의 후처리제를 2회 나누어 투입하고, 온도 투입 조건은 70~75℃ 온도 조건하에서 후처리제를 투입하여 전환률을 높이는 단계; 및
(g) 단계 (f)의 과정을 통해 중합반응물의 전환률을 높인 다음 45℃ 이하로 냉각시켜 첨가제를 투입하는 단계를 포함하며,
상기 이온성/비이온성 계면활성제는 초기 단계에 1차 장입되고, 비이온성 계면활성제 및 이온성 계면활성제는 반응 단계에서 2차 장입되는 방식으로 분할하여 첨가되어 이루어진 것인 것을 특징으로 하는 도장 바닥 콘크리트의 바닥 면처리 도장 공법.
도장 바닥 콘크리트의 바닥 면처리 도장 공법에 제공되는 그물형 수성 아크릴 에멀션 도장 조성물 제조방법으로,
(a) 증류수 95~99 중량%과, 이온성/비이온성 계면활성제 1~5 중량%을 80~85℃의 온도 조건하에서 혼합 반응시켜 반응준비물을 형성하는 단계;
(b) 증류수 45~63 중량%, 이온성/비이온성 계면활성제 1~5 중량%, 메타아크릴산 에스테르 단량체 34-38 중량%, 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체 1~6 중량% 및 가교 가능한 단량체 1~6 중량%의 조성비로 혼합 조성하는 단량체 혼합물을 형성하는 단계;
(c) 단계 (a)에서 형성된 반응준비물 80∼87 중량%, 단계 (b) 과정에서 조성된 초기 반응액으로의 단량체 혼합물 10∼15 중량%, 반응개시제 3∼6 중량%와 증류수 94∼97 중량%로 혼합 조성된 초기 반응 개시물 3∼5 중량%를 투입하여 초기 반응물을 형성하는 단계;
(d) 단계 (c)의 과정에서 형성된 초기반응물 48∼60 중량%, 단계 (b)의 과정에서 조성된 단량체 혼합물 35∼40 중량%, 반응개시제 2∼5 중량%와 증류수 95∼98 중량%로 조성된 반응개시물 5∼12 중량%를 일시 또는 다단계로 적하하여 3∼3.5시간 동안 80~85℃의 온도 조건하에서 중합반응시키는 단계;
(e) 단계 (d)의 중합반응 과정에서 80∼83℃의 온도를 유지하는 가운데 1시간 동안 숙성시키는 단계;
(f) 단계 (e)의 과정을 통해 숙성이 완료된 중합반응물의 전체 중량에 대하여 0.06~0.1 중량%의 후처리제를 2회 나누어 투입하고, 온도 투입 조건은 70~75℃ 온도 조건하에서 후처리제를 투입하여 전환률을 높이는 단계; 및
(g) 단계 (f)의 과정을 통해 중합반응물의 전환률을 높인 다음 45℃ 이하로 냉각시켜 첨가제를 투입하는 단계를 포함하고,
상기 이온성/비이온성 계면활성제는 초기 단계에 1차 장입되고, 비이온성 계면활성제 및 이온성 계면활성제는 반응 단계에서 2차 장입되는 방식으로 분할하여 첨가되는 것을 특징으로 하는 그물형 수성 아크릴 에멀션 도장 조성물 제조방법.
제2 항에 있어서,
상기 단량체 혼합물로는 2-에틸헥실아크릴레이트(2-ethyl hexyl crylate)와 n-부틸아크리레이트(n-butyl acrylate)와 스틸렌(styrene)으로 구성된 그룹으로부터 선택된 최소 1종 이상이 사용됨을 특징으로 하는
그물형 수성 아크릴 에멀션 도장 조성물 제조방법.
제2 항에 있어서,
상기 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체는 메타아크릴산, 아크릴산, 이타콘산 중 선택된 1종 또는 2종 이상으로 이루어짐을 특징으로 하는
그물형 수성 아크릴 에멀션 도장 조성물 제조방법.
제2 항에 있어서,
상기 가교 가능한 단량체로는 저온 분해 유지력을 높일 수 있도록 6개 이하의 관능기를 갖는 소 관능성 단량체, 글리시딜 메타크릴레이트, 아크릴 아마이드 및 2- 하이드록시에틸메타크릴레이트 중 선택된 1종 또는 2종 이상으로 이루어짐을 특징으로 하는
그물형 수성 아크릴 에멀션 도장 조성물 제조방법.
제2 항에 있어서,
초기 반응 개시물을 구성하는 반응 개시제로는 암모늄퍼설페이트, 포타슘설페이트 중 선택된 1종 또는 2종이 이상으로 이루어짐을 특징으로 하는
그물형 수성 아크릴 에멀션 도장 조성물 제조방법.
제2 항에 있어서,
강도를 부여하기 위한 상기 단량체 혼합물로는 메틸메타아크릴레이트, 메틸아크릴 레이트, 부틸메탈크릴레이트, t-부틸아크릴레이트,아이소부틸메타크릴레이트및 메틸올아크릴아마이드로 구성되는 그룹으로부터 선택된 최소 1종 이상이 사용됨을 특징으로 하는
그물형 수성 아크릴 에멀션 도장 조성물 제조방법.
제2 항에 있어서,
상기 계면활성제는 총 단량체 혼합물의 중량비 대비 0.1~4 중량%으로 아크릴 단량체와 물의 혼합물인 반응물에 투입됨을 특징으로 하는
그물형 수성 아크릴 에멀션 도장 조성물 제조방법.
제2 항에 있어서,
상기 가교 가능한 단량체로는 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 이타콘산, 말레산, 푸마르산, 2-하이드록시메타아크릴레이트 및 아크릴 아마이드로 구성되는 그룹으로부터 선택된 최소 3종이 포함됨을 특징으로 하는
그물형 수성 아크릴 에멀션 도장 조성물 제조방법.
삭제
제2 항에 있어서,
상기 후처리제로는 증류수 92~96 중량%, 롱가리트 2~4 중량% 및 t-부틸하이드록시페록사이드 2~4 중량% 조성비로 이루어짐을 특징으로 하는
그물형 수성 아크릴 에멀션 도장 조성물 제조방법.
청구항 2항 내지 9항 및 11항 중, 어느 한 항의 제조방법을 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 그물형 수성 아크릴 에멀션 도장 조성물.