KR102164891B1 - 세라믹 코팅 및 침투방수제 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 상온에서 반응성을 가지고 처리대상의 균열 또는 패인 부위의 홈 또는 틈새를 메우는 동시에 표면에 방수막을 형성하여 장기간 내구성을 확보할 수 있게 하는 세라믹 코팅 및 침투방지제에 관한 것이다.
Description
본 발명은 세라믹 코팅 및 침투방수제에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상온에서 반응성을 가지고 처리대상의 균열 또는 패인 부위의 홈 또는 틈새를 메우는 동시에 표면에 방수막을 형성하여 장기간 내구성을 제공하는 세라믹 코팅 및 침투방지제에 관한 것이다.
주거 용도 또는 공공 용도의 구조물들은 내구성이 큰 재료인 콘크리트나 시멘트를 사용하여 제조되나, 콘크리트나 시멘트는 재료의 특성상 양생고화시 수축이 발생하여 균열이 발생하거나, 외부환경 변화, 진동, 자체 하중 등에 의해 역시 구조물에 균열 또는 패임이 발생하는 경우가 있다.
콘크리트 구조물의 균열이나 패임 현상은 설계 하중 초과, 시공 불량, 물리적인 손상, 철근 부식 등에 의해 발생하는 구조적인 크랙과, 소성 수축 균열, 동결융해에 의한 균열, 염해에 의한 균열 등 비구조적/환경적인 크랙이 있다.
콘크리트 구조물의 크랙은 일단 발생하면 지속적으로 균열 부위가 커지게 되므로 신속한 대응이 필요하다.
크랙의 보수 방법은 크랙이 미세한 경우에는 도막 탄성 방수재, 시멘트 페이스트, 충전제 등을 도포하고 피복막을 형성하며, 크랙이 비교적 큰 경우에는 콘크리트를 적절한 폭으로 U자 또는 V자 형태로 잘라내고 보수재를 충전하게 된다.
그러나, 이들 보수 방법에 따르면 크랙 발생 부위의 사이즈에 따라 다른 처리를 필요로 할 뿐 아니라 균열 부위가 커지는 것을 장기간 방지할 정도로 효과가 뛰어나지 않다.
일정한 점성의 방수접착제를 주입하여 실링하는 기술 또는 부직포를 사용하여 크랙의 진행 및 발생을 억제하는 기술이 개발되었으나, 균열 크랙의 크기가 작거나 이로부터 갈라진 미세 공극이 존재하는 경우 방수접착제는 균열 크랙의 깊은 부위까지 주입되지 못하고 그 입구부위에서 응고되는 문제가 있으며, 부직포가 가지는 신축성으로 인해 콘크리트에 발생하는 응력을 억제하고 균열 부위가 커지는 것을 효과적으로 막기 어려운 문제가 있다.
이러한 단점을 극복하도록, 테트라에틸오르소실리케이트와 같은 속경화성 실란 커플링제를 사용한 세라믹 침투방지제가 개발되고 있으나, 경화가 빨리 이루어지고 메우는 효과도 우수한 반면 40도 이상의 고온처리를 필요로 하는 등 시공 작업성의 어려움이 있다.
본 발명의 목적은 열처리 공정 없이 침투성과 방수성을 제공하는 세라믹 코팅 및 침투방수제를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 콘크리트 구조물에 생기는 틈새에 그 형태를 따라 메워져 구조물의 강성을 유지하고, 접착력으로 틈새가 더 벌어지는 것을 방지하며 외력에 의한 크랙 진행을 장시간 방지할 수 있는 세라믹 코팅 및 침투방수제를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 구현에에 따르면,
상온반응성 실란 커플링제들과 가수분해 촉매에 의한 실록산 결합구조를 가지고,
상기 실록산 결합구조들과 경화제에 의한 가교결합 구조를 가지며,
상기 가교결합 구조는 상기 실록산 결합구조와 상기 실록산 결합구조 사이를 연결하는 산화된 -C-C- 가교결합으로 이루어지고,
상기 상온반응성 실란 커플링제는 트리알킬 말단기를 구비한 알콕시실란 화합물, 비닐 말단기를 구비한 알콕시실란 화합물 및 알콕시실릴기를 구비한 (메트)아크릴레이트 화합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상이고,
상기 가교결합 구조는 TiO2 광촉매에 의해 개시되는 세라믹 코팅 및 침투방수제를 제공한다.
이 때, 상기 상온반응성 실란 커플링제는 비중이 0.50cSt 이하인 실란 커플링제와 비중(kinematic viscosity)이 0.50cSt 초과 1.0cSt 이하인 실란 커플링제, 그리고 비중이 1.0cSt 초과인 실란 커플링제를 혼용할 수 있다.
상기 상온반응성 실란 커플링제는 트리알킬 말단기를 구비한 알콕시실란 화합물 100 중량부 기준으로, 비닐 말단기를 구비한 알콕시실란 화합물 54 내지 66 중량부 및 알콕시실릴기를 구비한 (메트)아크릴레이트 화합물 3 내지 15 중량부로 포함할 수 있다.
또한, 상기 가수분해 촉매는 질산, 염산 및 포름산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 상기 트리알킬 말단기를 구비한 알콕시실란 화합물 100 중량부 기준으로, 5 중량부 이하일 수 있다.
또한, 상기 TiO2 광촉매는 티타늄 이소프로폭사이드의 가수분해물이며, 상기 티타늄 이소프로폭사이드는 상기 트리알킬 말단기를 구비한 알콕시실란 화합물 100 중량부 기준으로 7 내지 19 중량부 범위 내일 수 있다.
상기 실록산 결합구조는 물과 대기 중의 습기 존재하에 제공되는 가수분해 및 탈수축합 구조일 수 있다.
상기 가수분해 및 탈수축합 구조는 물의 실란 커플링제에 대한 가수분해를 통해 알코올이 제거되고 실리콘 분자에 수산기가 생성된 상태로 탈수축합 반응하여 Si-O 결합에 의해 서로 연결되는 구조를 골격으로 가지는 것일 수 있다.
또한, 상기 실록산 결합구조는 처리대상의 균열 또는 패인 부위에 침투하여 상기 균열 또는 패인 부위의 홈 또는 틈새를 메우는 것일 수 있다.
또한, 상기 가교결합 구조는 하기 화학식으로 나타내는 구조를 가지고, 처리대상의 표면에 경화막을 형성하는 것일 수 있다:
[화학식 1]
이 때, 상기 처리대상은 콘크리트 구조물일 수 있다.
상기 세라믹 코팅 및 침투방수제는 상기 처리대상에 상기 세라믹 코팅 및 침투방수제의 처리온도와 한국산업표준 KS F 4042 시험방법에 따라 표준조건에서 측정한 부착강도값을 곱한 값이 65 미만이고, 여기서 상기 세라믹 코팅 및 침투방수제의 처리온도는 5 내지 35도 온도범위 내일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면,
처리대상의 균열 또는 패인 부위에 상온반응성 실란 커플링제들과 가수분해 촉매 및 경화제로 이루어진 세라믹 코팅 및 침투방수제를 도포하는 단계;
상기 세라믹 코팅 및 침투방수제는 물 또는 대기 중의 습기 존재 하에 상온반응성 실란 커플링제들과 가수분해 촉매에 의한 실록산 결합구조가 형성되며,
상기 실록산 결합구조는 상기 처리대상의 균열 또는 패인 부위에 침투하여 균열 또는 패인 부위의 홈 또는 틈새를 메우는 동시에,
상기 상온반응성 실란 커플링제들 중 일부가 상기 상온반응성 실란 커플링제들 사이에 존재하는 규소를 매개로 한 결합을 통해 서로 연결되어 산화된 -C-C- 가교결합을 가지고 상기 처리대상의 표면에 방수막을 형성하는 단계;를 포함하는 세라믹 코팅 및 침투방수제의 이용방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 세라믹 코팅 및 침투방수제는 콘크리트 구조물에 생기는 홈과 틈새에 형태를 따라 메워져 구조물의 강성을 유지하고, 접착력으로 틈새가 더 벌어지는 것을 방지하는 효과가 우수하다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 세라믹 코팅 및 침투방수제는 외력에 의한 크랙이 진행되는 것을 장시간 방지하는 효과가 우수하다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 세라믹 코팅 및 침투방수제는 상온반응성을 가져 상온에서 속건형이므로 취급성이 우수한 효과를 제공할 수 있다.
나아가 본 발명의 실시예에 따른 세라믹 코팅 및 침투방수 조성물은 특히 고층건물 외벽등의 균열 예방 및 방수 처리에도 효과를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한 기술적으로 통상의 기술을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
본 명세서 및 청구범위의 전반에 걸쳐서 다른 언급이 없는 한, 포함(comprise, comprises, comprising)이라는 용어는 언급된 물건 또는 단계나, 일군의 물건 또는 일군의 단계를 포함하는 것을 의미하고, 임의의 어떤 다른 물건 또는 단계, 일군의 물건 또는 일군의 단계를 배제하는 의미로 사용된 것은 아니다.
한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히, 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징들과 결합될 수 있다.
본 발명의 구현예에 따른 세라믹 코팅 및 침투방수제는 앞서 제시한 방수제의 단점을 보완하고 침투력과 방수력을 동시에 높이고 장기간 내구성을 확보할 수 있는 침투방수제를 제시한다. 또한 본 발명의 구현예에 따른 세라믹 코팅 및 침투방수제는 균열 발생 후처리뿐 아니라 발생 예방제로도 사용이 가능하다.
가수분해 및 축합 공정을 상온반응성으로 구현할 뿐 아니라 자외선 경화에 따른 속경화성 또한 제공하여 처리대상의 보수를 신속하고 효과적으로 수행한다. 해당 균열 또는 패임 부위에 형태에 따른 침투가 가능하고 표면에 방수막을 형성하게 되므로 기존의 방수제에 비하여 우수한 성능이 나타난다.
본 명세서에서 "상온반응성"이란 용어는 일반적으로 1 내지 35도, 또는 15 내지 25도의 온도 범위에서 반응이 일어나는 특성을 갖는 것을 지칭한다.
또한, 본 명세서에서 사용하는 용어 "알킬” 또는 “알콕시"는 달리 특정하지 않는 한, 탄소개수가 1 내지 5인 것을 지칭한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상온반응성 실란 커플링제들과 가수분해 촉매에 의한 실록산 결합구조를 가지며, 상기 실록산 결합구조들과 경화제에 의한 가교결합 구조를 가지며, 상기 상온반응성 실란 커플링제는 트리알킬 말단기를 구비한 알콕시실란 화합물, 비닐 말단기를 구비한 알콕시실란 화합물 및 알콕시실릴기를 구비한 (메트)아크릴레이트 화합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 세라믹 코팅 및 침투방수제를 제공한다.
상기 실록산 결합구조는 물과 대기 중의 습기 존재하에 제공되는 가수분해 및 탈수축합 구조일 수 있다.
구체적으로, 상기 가수분해 및 탈수축합 구조는 물의 실란 커플링제에 대한 가수분해를 통해 알코올이 제거되고 실리콘 분자에 수산기가 생성된 상태로 탈수축합 반응하여 Si-O 결합에 의해 서로 연결되는 구조를 골격으로 가지는 구조일 수 있다.
상기 실록산 결합구조는 처리대상의 균열 또는 패인 부위에 깊게 침투하여 상기 균열 또는 패인 부위의 홈 또는 틈새를 그 형태에 따라 메우는 개선된 침투성을 제공할 수 있다.
상기 실록산 결합구조는 전술한 바와 같이, 상온반응성 실란 커플링제들과 가수분해 촉매에 의해 제공된다.
구체적인 반응식은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
[반응식 1]
상기 반응식 1에 따르면, 물 또는 대기 중의 습기의 존재 하에 가수분해를 통해 실란 커플링제들에 존재하는 알콕시기(OR)가 실라놀기(OH)로 전환되게 된다.
이와 같이 전환된 실라놀기(OH)들은 이어서 물 축합 반응을 통해 상기 실라놀기(OH)들이 Si-O-SI 결합으로 연결하면서 실리카 망상구조를 형성한다.
본 발명에 사용가능한 상온반응성 실란 커플링제로는 트리알킬 말단기를 구비한 알콕시실란 화합물, 비닐 말단기를 구비한 알콕시실란 화합물 및 알콕시실릴기를 구비한 (메트)아크릴레이트 화합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 들 수 있다.
상온반응성 실란 커플링제로서, 트리알킬 말단기를 구비한 알콕시실란 화합물과 비닐 말단기를 구비한 알콕시실란 화합물을 병용하거나, 트리알킬 말단기를 구비한 알콕시실란 화합물과 알콕시실릴기를 구비한 (메트)아크릴레이트 화합물을 병용하는 등 2종을 사용할 경우 1종 단독 사용시보다 추가된 분지쇄가 침투부위에 접착력을 개선시킬 수 있어 바람직하며, 3종을 모두 사용할 경우에는 더욱 다양한 분지쇄 효과를 제공할 수 있어 더욱 바람직하다.
본 발명의 세라믹 코팅 및 침투방수제에 사용하는 상온반응성 실란 커플링제는 상온에서 측정한 비중(kinematic viscosity)이 1cSt 초과인 실란 커플링제와 역시 상온에서 측정한 비중(kinematic viscosity)이 1cSt 이하인 실란 커플링제를 혼용하는 것이 본 발명에서 목적으로 하는 침투성과 방수성을 개선하여 장기간 내구성을 제공할 수 있어 바람직하다.
더욱 바람직하게는 비중이 0.50cSt 이하인 실란 커플링제와 비중(kinematic viscosity)이 0.50cSt 초과 1.0cSt 이하인 실란 커플링제, 그리고 비중이 1.0cSt 초과인 실란 커플링제를 혼용하는 것이 좋다. 구체적인 예로, 비중이 0.50cSt이고 분자량이 13.66 g/mol인 트리알콕시(알킬)실란, 비중이 0.60cSt이고 분자량이 148.23g/mol인 비닐트리알콕시실란, 그리고 비중이 2cSt이고 분자량이 248.35g/mol인 트리알콕시(실릴)프로필메타크릴레이트를 선택하여 혼용하는 것이 바람직하다.
다만, 종래 방수재에서 실란 커플링제로 사용되던 테트라알킬 말단기를 구비한 알콕시실란 화합물, 예를 들어, 테트라에틸 오르소실리케이트(TEOS)는 분자량 조절에 따라 상술한 비중 범위를 만족하는 화합물에 해당하지만, 후술하는 실험예에서 알 수 있듯이 가수분해시 열을 가하지 않으면 원하는 침투력을 제공할 수 없는 것으로 확인되므로, 본 발명의 실란 커플링제 성분에서 제외한다.
상온반응성 실란 커플링제로서 트리알킬 말단기를 구비한 알콕시실란 화합물과 비닐 말단기를 구비한 알콕시실란 화합물의 2종이상을 사용할 경우, 상기 비닐 말단기를 구비한 알콕시실란 화합물의 사용량은 상기 트리알킬 말단기를 구비한 알콕시실란 화합물 100 중량부 기준으로, 54 내지 66 중량부, 또는 58 내지 65 중량부 범위 내인 것이 개선된 침투력과 방수력을 동시에 제공할 수 있어 바람직하다.
또한 상온반응성 실란 커플링제로서 트리알킬 말단기를 구비한 알콕시실란 화합물과 알콕시실릴기를 구비한 (메트)아크릴레이트 화합물의 2종 이상을 사용할 경우, 상기 알콕시실릴기를 구비한 (메트)아크릴레이트 화합물의 사용량은 상기 트리알킬 말단기를 구비한 알콕시실란 화합물 100 중량부를 기준으로 3 내지 15 중량부, 또는 5 내지 10 중량부 범위 내인 것이 또한 개선된 침투력과 방수력을 제공하기에 바람직하다.
이 때, 상기 가수분해 촉매는 질산, 염산 및 포름산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 상기 트리알킬 말단기를 구비한 알콕시실란 화합물 100 중량부 기준으로, 5 중량부 이하, 또는 0.1 내지 3 중량부범위 내인 것이 가수분해 반응을 최적화 수행할 수 있기에 바람직하다.
상기 가교결합 구조는 상기 실록산 결합구조와 상기 실록산 결합구조 사이를 연결하는 산화된 -C-C- 가교결합으로 이루어지며, 상기 가교결합 구조는 TiO2 광촉매에 의해 개시된다.
구체적인 반응식을 살펴보면 다음과 같이 나타낼 수 있다:
[반응식 2]
상기 반응식 2에 따르면, 전술한 반응식 1에 따라 도식화된 실리카 망목 구조에 존재하는 가교결합 작용기(예를 들어, (메트)아크릴레이트기 등)가 자외선에 의해 가교결합이 유도되게 되고, 이에 의해 C=C 결합은 자외선이 존재하는 C-C 결합으로 전이된다.
즉, 가교결합된 메타크릴레이트기를 예로 들어보면, 아래 식으로 나타낸 것과 같이 상기 실리카 망목구조에 존재하는 규소 성분을 서로 연결하여 실리카 망상구조를 생성하면서 표면에 경화막을 제공하게 된다. 이렇게 형성된 경화막이 발수능을 함께 제공한다.
[반응식 3]
본 발명의 구현예에서 자외선 조사반응을 개시할 수 있는 TiO2 광촉매는 티타늄 이소프로폭사이드의 가수분해에 의해 생성될 수 있다.
구체적인 반응식을 다음과 같이 나타낸다:
[반응식 4]
이 때, 티타늄 이소프로폭사이드는 상기 트리알킬 말단기를 구비한 알콕시실란 화합물 100 중량부 기준으로 7 내지 19 중량부, 또는 8 내지 14 중량부 범위 내인 것이 자외선 조사시 가교 반응을 위한 TiO2 광촉매를 적절한 함량으로 제공할 수 있어 바람직하다.
본 발명의 구현예에 따르면, 상기 처리대상은 균열 또는 패임이 발생하여 보수 처리를 필요로 하는 콘크리트 구조물 등일 수 있다.
또한, 전술한 세라믹 코팅 및 침투방수제는 무용제 타입으로 사용할 수 있어 취급성이 개선된 효과를 제공한다. 이는 실란 커플링제는 상온에서 대부분 저점도 액체상의 제품으로서, 수분에 의한 가수분해 반응에 의해 본 발명의 세라믹 코팅 침투방수제가 제조될 수 있기 때문에 가능하다.
또한 본 발명의 세라믹 코팅 및 침투방수제가 콘크리트 구조물에 생기는 미세한 홈과 틈새에 깊숙이 침투하는 원리는 모세관 현상을 이용한 것으로서, 세라믹 코팅 및 침투방수제는 그 자체의 물성에 있어서 물과 같이 점도가 거의 없고 표면장력이 낮아진 물성을 지니고 있기 때문이다.
세라믹 코팅 및 침투방수제의 이용방법을 예로 들면 처리대상의 균열 또는 패인 부위에 세라믹 코팅 및 침투방수제를 도포하기에 앞서 바탕면 처리 또는 프라이머 도포 처리 등을 필요에 따라 수행할 수 있다.
이 때 바탕면 처리는 균열 부위인지 패임 부위인지에 따라 달리할 수 있다. 일례로, 패임 부위에 대한 바탕면 처리는 해당 부위를 치핑하고 노출된 철근의 녹을 제거하는 단계, 치핑된 부위에 물을 분사한 다음 건조시키는 단계로 구성될 수 있다. 또한 균열 부위에 대한 바탕면 처리는 해당 부위에서 이물질을 제거하는 단계로 구성될 수 있다.
또한 상기 프라이머 도포처리는 통상의 조성을 갖는 프라이머를 사용할 수 있으며, 경우에 따라서는 해당 프라이머 도포처리를 생략할 수 있다.
그런 다음 상온반응성 실란 커플링제들과 가수분해 촉매 및 경화제로 이루어진 세라믹 코팅 및 침투방수제를 도포한다.
이때 도포량은 균열 또는 패인 부위의 면적과 패인 정도에 따라 상이하나, 해당 부위를 충분히 덮을 수 있는 함량을 적용하면 충분하다.
이렇게 균열 또는 패인 부위에 도포된 세라믹 코팅 및 침투방수제는 물 또는 대기 중의 습기 존재 하에 상온반응성 실란 커플링제들과 가수분해 촉매에 의한 실록산 결합구조를 형성하게 되며, 형성된 실록산 결합구조는 상기 처리대상의 균열 또는 패인 부위에 깊게 침투하여 균열 또는 패인 부위의 홈 또는 틈새를 메우게 된다.
더불어, 상기 상온반응성 실란 커플링제들 중 일부가 상기 상온반응성 실란 커플링제들 사이에 존재하는 규소를 매개로 한 결합을 통해 서로 연결되어 산화된 -C-C- 가교결합을 가지고 상기 처리대상의 표면에 경화막을 형성하게 되며, 이로부터 방수능을 함께 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 세라믹 코팅 및 침투방수제는 상기 처리대상에 상기 세라믹 코팅 및 침투방수제의 처리온도와 한국산업표준 KS F 4042 시험방법에 따라 표준조건에서 측정한 부착강도값을 곱한 값이 65 미만, 30 초과 60 이하, 또는 35 내지 50이고, 여기서 상기 세라믹 코팅 및 침투방수제의 처리온도는 5 내지 35도 온도범위 내일 수 있다.
본 발명에 따른 세라믹 코팅 및 침투방수제는 서로 다른 반응기전에 의하여 상온에서도 충분한 경화력을 제공하고 개선된 침투력과 방수력을 제공하는 기능을 한다.
또한, 본 발명은 배합 및 시공이 편리하며, 보수 및 재시공이 용이하며, 40도 이상인 경우를 제외하고는 시공이 가능하여 현장의 요구조건에 맞게 적용이 가능하다.
나아가 본 발명에 따른 세라믹 코팅 및 침투방수제는 물성에 악영향을 미치지 않는한, 당 분야에서 사용하는 첨가제들을 필요에 따라 포함할 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적인 실시예를 들어 설명하고자 하나, 본 발명의 기술적 사상이 이하의 실시예들에 의해 제한되는 것은 아니다.
<실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4>
세라믹 코팅 및 침투방수제 제조
하기표 1 및 2에 나타낸 재료를 제시된 배합비에 따라 배합하여 실시예 1 내지 4의 세라믹 코팅 및 침투방수제와 비교예 1 내지 4의 세라믹 코팅 및 침투방수제를 준비하였다.
구체적으로는, 모든 원료를 혼합하여 서서히 교반하였다. 상온으로 유지하면서 물 또는 대기 중의 습기 존재 하에 가수분해 반응을 진행하였다. 상온(25도)에서 약 20시간 동안 저속으로 교반하면서 탈수축합 반응을 수행하고 나아가 자외선 조사반응을 통한 가교결합을 수행하고 세라믹 코팅 및 침투방수제를 얻었다.
| 구분 | 화합물명 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 |
| 실란 커플링제1 | 트리메톡시(메틸)실란 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 실란 커플링제2 | 트리메톡시(실릴)프로필메타크릴레이트 | 54.54 | 58.18 | 61.81 | 65.45 |
| 실란 커플링제3 | 비닐트리메톡시실란 | 8.72 | 8.72 | 8.72 | 8.72 |
| 실란 커플링제4 | 테트라에틸 오르소실리케이트(TEOS) | - | - | - | - |
| 경화제 | 티타늄 이소프로폭사이드 | 18.18 | 14.54 | 10.90 | 7.27 |
| 촉매 | 염산 | 0.36 | 0.36 | 0.36 | 0.36 |
(상기 함량은 실란 커플링제 1의 100 중량부에 기초한 중량부 단위임)
| 구분 | 화합물명 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | 비교예4 |
| 실란 커플링제1 | 트리메톡시(메틸)실란 | - | - | - | - |
| 실란 커플링제2 | 트리메톡시(실릴)프로필메타크릴레이트 | 54.54 | 58.18 | 61.81 | 65.45 |
| 실란 커플링제3 | 비닐트리메톡시실란 | 8.72 | 8.72 | 8.72 | 8.72 |
| 실란 커플링제4 | 테트라에틸 오르소실리케이트(TEOS) | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 경화제 | 티타늄 이소프로폭사이드 | 18.18 | 14.54 | 10.90 | 7.27 |
| 촉매 | 염산 | 0.36 | 0.36 | 0.36 | 0.36 |
(상기 함량은 실란 커플링제 4의 100 중량부에 기초한 중량부 단위임)
<물성 시험>
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4에서 제조한 침투방수제에 대하여 한국산업표준 KS F 4042 시험방법에 따라 부착강도, 휨 강도, 압축강도, 투수량, 습기투과저항성, 길이변화율에 대한 실험을 실시하였다.
측정 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
| 구분 | 부착강도 (N/mm2) |
휨 강도 (N/mm2) |
압축강도 (N/mm2) |
투수량 (g) |
습기투과저항성 (m) | 길이변화율(%) |
| 실시예1 | 1.5 | 11.1 | 62.0 | 1.1 | 1.1 | -0.07 |
| 실시예2 | 1.7 | 12.3 | 63.2 | 1.6 | 1.1 | -0.10 |
| 실시예3 | 2.0 | 13.1 | 71.4 | 2.8 | 1.1 | -0.13 |
| 실시예4 | 1.8 | 12.4 | 66.0 | 1.4 | 1.1 | -0.05 |
| 비교예1 | 0.8 | 5.0 | 15.0 | 10.0 | 1.3 | +0.01 |
| 비교예2 | 0.9 | 5.3 | 18.0 | 7.0 | 1.2 | +0.03 |
| 비교예3 | 1.2 | 5.8 | 19.0 | 5.5 | 1.3 | -0.03 |
| 비교예4 | 0.9 | 5.6 | 16.0 | 10.0 | 1.3 | +0.05 |
| 품질기준 | 1.0 이상 | 6.0 이상 | 20.0 이상 | 20.0 이하 | 2 이하 | ±0.15 이내 |
상기 표 3에서 보듯이, 종래 세라믹 방수제로서 흔히 사용되던 테트라에틸 오르소실리케이트(TEOS)는 가수분해시 열처리를 하지 않는 경우(비교예 1 내지 4), 즉 상온반응형으로는 침투력과 방수능 효과가 불량한 결과를 확인하였다.
반면, 본 발명의 구현예에 따른 실시예 1 내지 4의 세라믹 코팅 및 침투방수제는 열처리를 수반해야 하는 TEOS를 배제하고도 콘크리트 구조물에 생기는 미세한 홈과 틈새에 깊숙이 침투하고, 표면에 경화막을 형성하여 방수성이 우수한 성능을 제공하는 것을 알 수 있다. 구체적으로는, 침투성과 방수성 관련 측정한 부착강도, 휨 강도, 압축강도, 투수량, 습기투과저항성 및 길이변화율 등 전체 시험 항목들에서 개선된 효과를 제공하는 것으로 나타났다.
<참고예 1 내지 4>
상기 비교예 1 내지 4의 세라믹 코팅 및 침투방수제를 50도 이상 열처리하여 가수분해한 것을 제외하고는 동일한 공정을 반복하고 제시한 물성 시험을 수행하였다.
측정 결과를 대비하도록 비교예 1 내지 비교예 4의 측정결과와 함께 하기 표 4에 나타내었다.
| 구분 | 부착강도 (N/mm2) |
휨 강도 (N/mm2) |
압축강도 (N/mm2) |
투수량 (g) |
습기투과저항성(m) | 길이변화율(%) |
| 참고예1 | 1.3 | 11.0 | 61.0 | 1.3 | 1.1 | -0.05 |
| 참고예2 | 1.5 | 12.4 | 62.3 | 1.4 | 1.1 | -0.09 |
| 참고예3 | 1.9 | 12.9 | 74.1 | 2.5 | 1.2 | -0.11 |
| 참고예4 | 1.8 | 12.3 | 68.0 | 1.6 | 1.1 | -0.04 |
| 비교예1 | 0.8 | 5.0 | 15.0 | 10.0 | 1.3 | +0.01 |
| 비교예2 | 0.9 | 5.3 | 18.0 | 7.0 | 1.2 | +0.03 |
| 비교예3 | 1.2 | 5.8 | 19.0 | 5.5 | 1.3 | -0.03 |
| 비교예4 | 0.9 | 5.6 | 16.0 | 10.0 | 1.3 | +0.05 |
| 품질기준 | 1.0 이상 | 6.0 이상 | 20.0 이상 | 20.0 이하 | 2 이하 | ±0.15 이내 |
상기 표 4에서 보듯이, 비교예 1 내지 4의 침투방수제를 가수분해 단계에서 열처리한 참고예 1 내지 4에 따르면 실시예 수준의 물성치를 제공하는 것으로 확인되었다. 이로부터 비교예 1 내지 4의 침투방수제는 본 발명에서 목적으로 하는 상온반응형 세라믹 코팅 및 침투방수제로는 적절하지 않은 것을 알 수 있다.
<적용예 1 내지 2: 균열 부위와 패임 부위에 대한 시공예>
균열 부위와 패임 부위별 상이한 바탕면 처리 및 시공처리 사례를 다음과 같이 수행하였다.
가.균열 부위에 대한 시공예
콘크리트 건축물의 균열 부위를 바탕면 처리하였다. 이 때 바탕면 처리는 해당 부위에서 이물질을 제거하여 수행하였다.
이어서 통상 사용하는 에폭시계 또는 아크릴계 프라이머층을 도포한 다음 일정 시간 경과후 상기 실시예 1 내지 4에서 준비된 세라믹 코팅 및 침투방수제중 1종 이상을 해당 부위를 충분히 덮을 정도로 함량 범위로 도포하였다.
나.패임 부위에 대한 시공예
콘크리트 건축물의 패임 부위를 바탕면 처리하였다. 이 때 바탕면 처리는 해당 부위를 치핑하고 노출된 철근의 녹을 제거한 다음 치핑된 부위에 물을 분사한 다음 건조시켜 수행하였다.
이어서 통상 사용하는 에폭시계 또는 아크릴계 프라이머층을 도포한 다음 일정 시간 경과후 상기 실시예 1 내지 4에서 준비된 세라믹 코팅 및 침투방수제중 1종 이상을 해당 부위를 충분히 덮을 정도로 함량 범위로 도포하였다.
전술한 각 실시예에서 예시된 특징, 구조 및 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (11)
- 상온반응성 실란 커플링제들과 가수분해 촉매에 의한 실록산 결합구조를 가지며,
상기 실록산 결합구조들과 경화제에 의한 가교결합 구조를 가지며,
상기 상온반응성 실란 커플링제는 트리알킬 말단기를 구비한 알콕시실란 화합물 100 중량부 기준으로, 비닐 말단기를 구비한 알콕시실란 화합물 54 내지 66 중량부 및 알콕시실릴기를 구비한 (메트)아크릴레이트 화합물 3 내지 15 중량부를 포함하고,
상기 경화제는 티타늄 이소프로폭사이드를 포함하며,
상기 가교결합 구조는 상기 티타늄 이소프로폭사이드의 가수분해에 의해 생성된 TiO2가 광촉매로서 작용하여 자외선 조사반응을 개시하며, 상기 자외선에 의해 상기 알콕시실릴기를 구비한 (메트)아크릴레이트 화합물이 가교결합을 유도하여 C-C-간 결합을 가지는 망상구조를 생성하여 처리대상의 표면에 방수막을 형성하는 세라믹 코팅 및 침투방수제. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 가수분해 촉매는 질산, 염산 및 포름산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 상기 트리알킬 말단기를 구비한 알콕시실란 화합물 100 중량부 기준으로, 5 중량부 이하인 세라믹 코팅 및 침투방수제. - 제1항에 있어서,
상기 티타늄 이소프로폭사이드는 상기 트리알킬 말단기를 구비한 알콕시실란 화합물 100 중량부 기준으로 7 내지 19 중량부 범위 내인 세라믹 코팅 및 침투방수제. - 제1항에 있어서,
상기 실록산 결합구조는 물과 대기 중의 습기 존재하에 제공되는 가수분해 및 탈수축합 구조인 세라믹 코팅 및 침투방수제. - 제5항에 있어서,
상기 가수분해 및 탈수축합 구조는 물의 실란 커플링제에 대한 가수분해를 통해 알코올이 제거되고 실리콘 분자에 수산기가 생성된 상태로 탈수축합 반응하여 Si-O 결합에 의해 서로 연결되는 구조를 골격으로 가지는 세라믹코팅 및 침투방수제. - 제5항에 있어서,
상기 실록산 결합구조는 처리대상의 균열 또는 패인 부위에 침투하여 상기 균열 또는 패인 부위의 홈 또는 틈새를 메우는 세라믹 코팅 및 침투방수제. - 제1항에 있어서,
상기 가교결합 구조는 하기 화학식으로 나타내는 구조를 가지고, 처리대상의 표면에 방수막을 형성하는 세라믹 코팅 및 침투방수제:
[화학식]
- 제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 처리대상은 콘크리트 구조물인 세라믹 코팅 및 침투방수제. - 제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 세라믹 코팅 및 침투방수제는 상기 세라믹 코팅 및 침투방수제의 처리온도(단위 ℃)와 한국산업표준 KS F 4042 시험방법에 따라 표준조건에서 측정한 부착강도값(단위 N/mm2)을 곱한 값이 65 미만이고, 이 때 상기 세라믹 코팅 및 침투방수제의 처리온도는 5~35도 범위 내인 세라믹 코팅 및 침투방수제. - 처리대상의 균열 또는 패인 부위에 상온반응성 실란 커플링제들과 가수분해 촉매 및 경화제로 이루어진 세라믹 코팅 및 침투방수제를 도포하는 단계;
상기 세라믹 코팅 및 침투방수제는 물 또는 대기 중의 습기 존재 하에 상온반응성 실란 커플링제들과 가수분해 촉매에 의한 실록산 결합구조가 형성되며,
상기 실록산 결합구조는 상기 처리대상의 균열 또는 패인 부위에 침투하여 균열 또는 패인 부위의 홈 또는 틈새를 메우는 동시에,
상기 상온반응성 실란 커플링제는 트리알킬 말단기를 구비한 알콕시실란 화합물 100 중량부 기준으로, 비닐 말단기를 구비한 알콕시실란 화합물 54 내지 66 중량부 및 알콕시실릴기를 구비한 (메트)아크릴레이트 화합물 3 내지 15 중량부를 포함하고, 상기 알콕시실릴기를 구비한 (메트)아크릴레이트 화합물이 가교결합을 유도하여 C-C- 간 결합구조를 가지고 상기 처리대상의 표면에 방수막을 형성하는 단계;를 포함하는 세라믹 코팅 및 침투방수제의 이용방법.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20240033459A (ko) * | 2022-09-05 | 2024-03-12 | 영남방수 주식회사 | 콘크리트 구조물의 단열, 방수, 방음, 내진 성능 향상을 위한 폴리우레아 수지의 시공 방법 |
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