KR102249822B1 - 친환경 아크릴계 고강도 내구성 도막형 바닥재 조성물 및 이를 이용한 친환경 도막형 바닥재 시공공법 - Google Patents

친환경 아크릴계 고강도 내구성 도막형 바닥재 조성물 및 이를 이용한 친환경 도막형 바닥재 시공공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 친환경 아크릴계 고강도 내구성 도막형 바닥재 조성물 및 이를 이용한 친환경 도막형 바닥재 시공공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 분말수지 10~15중량부, 알루미나 시멘트 10~15중량부, 칼슘설포알루미네이트 5~10중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부를 포함하는 폴리머 콘크리트 하도제와; 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 분말수지 10~15중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부를 포함하는 폴리머 중도제와; 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 분말수지 10~15중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부 및 0.5~2mm의 급냉제강환원슬래그와 가넷이 1:1중량비로 혼합된 논슬립골재 20~30중량부를 포함하는 논슬립 상도제;를 포함하여 조성되어 상기 폴리머 콘크리트 하도제, 폴리머 중도제 및 논슬립 상도제가 순차 시공되므로 콘크리트 바닥면과 상기 폴리머 콘크리트 하도제가 유무기 하이브리드 결합되어 부착력이 강화되고, 상기 논슬립 상도제가 미끄럼방지효과와 함께 강도 및 내구성을 향상시킬 수 있는 친환경 아크릴계 고강도 내구성 도막형 바닥재 조성물 및 이를 이용한 친환경 도막형 바닥재 시공공법에 관한 것이다.

Description

친환경 아크릴계 고강도 내구성 도막형 바닥재 조성물 및 이를 이용한 친환경 도막형 바닥재 시공공법{Eco-friendly acrylic floor coating composition with high-strength and enhanced durability and the eco-friendly floor coating construction method thereof}
본 발명은 친환경 아크릴계 고강도 내구성 도막형 바닥재 조성물 및 이를 이용한 친환경 도막형 바닥재 시공공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 분말수지 10~15중량부, 알루미나 시멘트 10~15중량부, 칼슘설포알루미네이트 5~10중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부를 포함하는 폴리머 콘크리트 하도제와; 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 분말수지 10~15중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부를 포함하는 폴리머 중도제와; 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 분말수지 10~15중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부 및 0.5~2mm의 급냉제강환원슬래그와 가넷이 1:1중량비로 혼합된 논슬립골재 20~30중량부를 포함하는 논슬립 상도제;를 포함하여 조성되어 상기 폴리머 콘크리트 하도제, 폴리머 중도제 및 논슬립 상도제가 순차 시공되므로 콘크리트 바닥면과 상기 폴리머 콘크리트 하도제가 유무기 하이브리드 결합되어 부착력이 강화되고, 상기 논슬립 상도제가 미끄럼방지효과와 함께 강도 및 내구성을 향상시킬 수 있는 친환경 아크릴계 고강도 내구성 도막형 바닥재 조성물 및 이를 이용한 친환경 도막형 바닥재 시공공법에 관한 것이다.
일반적으로, 각족 콘크리트 바닥에 적용되는 바닥마감재는 주성분에 따라 크게 유기계 마감재와 무기계 마감재로 구분할 수 있다.
상기 유기계는 에폭시 수지, 우레탄 수지, 불포화 폴리에스터 수지 등을 사용한 제품이 대표적인데, 상온 경화형 가교결합을 형성하는 고분자타입으로 석유화학 유도품으로 제조되며, 질감이 우수하고 색상을 원하는 대로 거의 구현할 수 있으며, 균열발생이 적고 경우에 따라 탄성과 미끄럼방지 기능도 부여할 수 있으며, 건조가 빠르고 시공 후 유지관리도 비교적 손쉬운 제품이다.
하지만, 에폭시, 우레탄, 불포화 폴리에스터 등의 유기계 마감재는 유기 용제의 사용으로 인해 인체에 유해하고 작업환경을 열악하게 만들고, 유기계 마감재로 형성된 바닥층은 소음 발생 및 가연성의 문제가 있다.
뿐만 아니라, 종래의 대부분의 바닥 마감재는 수분과 접촉시 유해성분이 용출되고 화재발생시 휘발성 유기화합물(VOC) 등의 유독가스가 방출되어 친환경적이지 못하다.
특히, 에폭시수지 또는 우레탄수지는 내마모성, 접착력, 탄성 및 내구성이 우수하나, 에폭시수지 및 우레탄수지의 점도는 온도에 민감하여 영하의 온도에서 시공이 어려우며, 경화되는데 많은 시간이 소요되기 때문에 시공 후 3~7일 후에나 기계적 강도가 발현되는 등의 시공환경에 제약이 있다.
또한, 상기 에폭시수지 및 우레탄수지는 경화 반응시 유해한 염소가스가 발생되고, 바닥재 형성 후 시간이 경과함에 따라 표면백화 분말현상에 의해 미세 페놀성분의 먼지가 발생하므로, 인체유해성이 지적되고 있어 식당, 급식소, 화장실, 강당, 사무실 바닥 및 식자재 제조 공장 등은 물론 환경문제가 부각되는 사업장에는 시공하기 곤란하여 적용에 한계가 있었다.
이에 따라, 시공편리성과 인체 무해성을 갖춘 아크릴계, 특히 MMA(메틸메타크릴레이트) 수지를 주제로 한 바닥재가 개발되어 상용화되고 있는데, MMA(메틸메타크릴레이트) 수지는 과산화물 경화제와의 반응과정에서, 최소 98%이상 반응하여 바닥재 시공 중의 유해가스 배출 및 바닥재 시공 후, 잔여물질에 의한 하자가 발생하지 않으며, 외부의 작용기와의 반응성이 없으므로 내산성, 내알칼리성 및 내염해성에 강하다.
또한, MMA수지 자체가 콘택트렌즈, 인체 내 관절용 뼈 및 인공치아에 이르기까지 생체재료로서 다양하게 사용될 정도로 인체 무해하고, 점도가 온도의 변화에 민감하지 않기 때문에 영하 30℃의 온도에서도 용이하게 바닥재 형성이 가능하며, 시공 후 1시간 이내에 경화가 완결 및 기계적 강도가 발현되어 물성이 우수한 장점이 있다.
종개 개발된 MMA계 도막형 바닥재에 관한 기술들을 살펴 보면, 한국등록특허 10-0849901(등록일자 2008년07월28일)에 바닥기저층 상에 메틸메타크릴레이트(MMA) 반응수지를 함유하는 도포액을 이용하여 하부층, 중간층 및 상부층으로 순차 시공하여 바닥재를 형성하되, 상기 하부층 내에 50～300kgf/㎠의 인장강도를 가지는 보강포가 삽입된 것을 특징으로 하는 친환경 바닥재로서, 바닥기저층 상에 MMA 수지 80～84중량%, 과산화물계 경화제 1～2중량% 및 첨가제 15～18중량%를 혼합 반응시킨 하부층용 도포액을 1차 도포하고 인장강도가 50～300kgf/㎠인 보강포를 바닥기저층 저면에 삽입한 후, 상기 하부층용 도포액을 2차 도포하여 하부층을 형성하고, 상기 하부층 상에 MMA 수지 30～35중량%, 필러 60～68중량%, 안료 1～2중량% 및 과산화물계 경화제 1～2중량%를 혼합 반응시킨 중간층용 도포액을 도포하여 중간층을 형성하고, 상기 중간층 상에 MMA 수지 98～99중량% 및 과산화물계 경화제 1～2중량%를 혼합 반응시킨 상부층용 도포액을 도포하는 것으로 이루어진 친환경 바닥재의 제조방법이 개발된 바 있다.
또한, 한국등록특허 10-2001651(등록일자 2019년07월12일)에는 메틸메타크릴레이트(methyl methacrylate) 수지, 메틸메타크릴레이트 단량체, 2-에틸헥실아크릴레이트(2-ethylhexyl acrylate) 단량체, 규사 및 충진제를 포함하는 주제부; 및 과산화벤조일(benzoyl peroxide), 디옥틸프탈레이트(dioctylphthalate), 및 실란커플링제를 포함하는 경화제부; 로 이루어지며, 상기 충진제는 알루미나 및 불화 다각형 올리고머 실세스퀴옥산(Fluorinated Polyhedral Oligomeric Silsesquioxanes)의 혼합물인 것을 특징으로 하는 미끄럼 방지용 포장재 조성물이 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-2060506(등록일자 2019년12월23일)에는 기능성 친환경 도막형 바닥재 조성물로서, 주제 : 경화제가 중량비 1 : 01~07 비율로 혼합되며, 상기 주제는, 주제 중량 대비 오가노 실리카 졸 5 ~ 75 중량%, 유기 실란디올 1 ~ 30 중량%, 2-에틸헥실아크릴레이트-메틸메타크릴레이트 1~25 중량%, 무기 필러 분산액 1~25 중량%, 그래핀 분산액 1~25 중량% 및 알콕시 실란 가수분해물 1~65 중량%를 포함하고, 상기 경화제는, 경화제 중량 대비 알콕시 실란 가수분해물 20 ~ 65 중량% 및 알코올 35 ~ 80 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 친환경 도막형 바닥재 조성물이 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-2068100(등록일자 2020년01월14일)에는 메틸메타크릴레이트(methyl methacrylate) 수지, 메틸메타크릴레이트 단량체, 2-에틸헥실아크릴레이트(2-ethylhexyl acrylate) 단량체, 규사 및 방수제를 포함하는 주제부; 및 아크릴산, 알킬아민, 질산리튬 및 리그닌을 포함하는 경화제부;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도막형 바닥재용 조성물이 공지되어 있다.
그러나, 상기 종래 특허기술들은, 콘크리트 기재층과의 결합부착력의 고려 없이 도막형으로 코팅되는 바닥재 조성물만을 제시하고 있을 뿐이어서, [도 1]에 나타난 바와 같이, 현재까지 문제가 되고 있는 콘크리트 기재에서의 들뜸, 박리, 탈리 등의 내구성을 전혀 고려하지 않고 있어 지속적인 보수, 보강이 필요하고, 수시로 재시공하여야 하는 문제점이 있었다.
이에 본 발명자들은 인체 무해성을 갖춘 MMA계 도막형 바닥재를 개발하되, 중량물에 의한.바닥재의 파손, 계속되는 물사용으로 인한 바닥재의 파손, 트랜치 주변의 들뜸과 벌어짐, 매지 사이의 들뜸과 그로 인한 바닥재의 파손, 파손부위로 인한 악취와 세균번식, 파손부위의 확산, 부적절한 소재를 이용한 잦은보수와 파손의 반복, 물과 기름에 의한 미끄럼 사고의 위험성 증대 원인을 면밀히 분석하고, 그 결과 콘크리트 기재층과의 결합부착력 및 도막형 바닥재의 강도 향상이 중요한 결정요인임을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
[특허문헌 001] 한국등록특허 10-0849901(등록일자 2008년07월28일) [특허문헌 002] 한국등록특허 10-2001651(등록일자 2019년07월12일) [특허문헌 003] 한국등록특허 10-2060506(등록일자 2019년12월23일) [특허문헌 004] 한국등록특허 10-2068100(등록일자 2020년01월14일)
본 발명은 상기 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 분말수지 10~15중량부, 알루미나 시멘트 10~15중량부, 칼슘설포알루미네이트 5~10중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부를 포함하는 폴리머 콘크리트 하도제와; 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 분말수지 10~15중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부를 포함하는 폴리머 중도제와; 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 분말수지 10~15중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부 및 0.5~2mm의 급냉제강환원슬래그와 가넷이 1:1중량비로 혼합된 논슬립골재 20~30중량부를 포함하는 논슬립 상도제;를 포함하여 조성되어 상기 폴리머 콘크리트 하도제, 폴리머 중도제 및 논슬립 상도제가 순차 시공되므로 콘크리트 바닥면과 상기 폴리머 콘크리트 하도제가 유무기 하이브리드 결합되어 부착력이 강화되고, 상기 논슬립 상도제가 미끄럼방지효과와 함께 강도 및 내구성을 향상시킬 수 있는 친환경 아크릴계 고강도 내구성 도막형 바닥재 조성물 및 이를 이용한 친환경 도막형 바닥재 시공공법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 분말수지 10~15중량부, 알루미나 시멘트 10~15중량부, 칼슘설포알루미네이트 5~10중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부를 포함하는 폴리머 콘크리트 하도제와; 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 분말수지 10~15중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부를 포함하는 폴리머 중도제와; 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 분말수지 10~15중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부 및 0.5~2mm의 급냉제강환원슬래그와 가넷이 1:1중량비로 혼합된 논슬립골재 20~30중량부를 포함하는 논슬립 상도제;를 포함하여 조성되는 친환경 아크릴계 고강도 내구성 도막형 바닥재 조성물을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 폴리머 콘크리트 하도제, 폴리머 중도제 및 논슬립 상도제의 메틸메타크릴레이트(MMA)수지는 그 사용 중량의 15~30중량%를 트리메틸올프로판트리메타크릴레이트(TMPTMA)로 대체 사용되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 폴리머 콘크리트 하도제, 폴리머 중도제 및 논슬립 상도제의 메틸메타크릴레이트(MMA)수지는 그 사용 중량의 15~30중량%를 불포화폴리에스터수지(Unsaturated polyester resin)로 대체 사용되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 폴리머 콘크리트 하도제, 폴리머 중도제 및 논슬립 상도제의 실란커플링제는 3-메틸아크릴옥시비닐실란(3-methylacryloxyviny1 silane ; MAOS)인 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 분말수지는 비닐아세테이트(Vinyl acetate)와 2-Phenoxy ethanol(Ethylene Glycol Monophenyl Ether)를 포함하는 폴리머 성분으로 이루어지는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 분말수지는 액상수지 비닐 아세테이트 단량체(Vinyl acetate monomer) 35~40중량%, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol) 0.5~2중량%, 2-페녹시에탄올(2-Phenoxyethanol) 1~5중량% 및 물 55~60중량%를 혼합하여 제조된 액상수지를 스프레이 건조하여 제조한 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 급냉제강환원슬래그는 턴디시에서 낙하되는 용융상태의 제강환원슬래그에 고속의 공기를 분사하여 입자크기 0.5~2mm의 액적으로 비산시켜 급냉시킨 유리산화칼슘(f-CaO)이 생성되지 않은 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 가넷은 연마재용 가넷슬러지 또는 워터젯 커팅용 가넷슬러지로부터 회수 재활용된 것을 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 본 발명은, 콘크리트 바닥 기재층 상에 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 분말수지 10~15중량부, 알루미나 시멘트 10~15중량부, 칼슘설포알루미네이트 5~10중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부를 포함하는 폴리머 콘크리트 하도제를 도포하여 하도층을 형성하는 단계; 상기 하도층 상에 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 분말수지 10~15중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부를 포함하는 폴리머 중도제를 도포하여 중도층의 형성하는 단계; 상기 중도층 상에 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 분말수지 10~15중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부 및 0.5~2mm의 급냉제강환원슬래그와 가넷이 1:1중량비로 혼합된 논슬립골재 20~30중량부를 포함하는 논슬립 상도제를 도포하여 상도층을 형성하는 단계;를 포함하는 친환경 아크릴계 고강도 내구성 도막형 바닥재 조성물을 이용한 친환경 도막형 바닥재 시공공법을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 논슬립 골재에는 칼라규사, 칼라칩 또는 칼라콜츠를 더 포함하는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
본 발명의 친환경 아크릴계 고강도 내구성 도막형 바닥재 조성물은 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 분말수지 10~15중량부, 알루미나 시멘트 10~15중량부, 칼슘설포알루미네이트 5~10중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부를 포함하는 폴리머 콘크리트 하도제와; 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 분말수지 10~15중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부를 포함하는 폴리머 중도제와; 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 분말수지 10~15중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부 및 0.5~2mm의 급냉제강환원슬래그와 가넷이 1:1중량비로 혼합된 논슬립골재 20~30중량부를 포함하는 논슬립 상도제;를 포함하여 조성되어 상기 폴리머 콘크리트 하도제, 폴리머 중도제 및 논슬립 상도제가 순차 시공되므로 콘크리트 바닥면과 상기 폴리머 콘크리트 하도제가 유무기 하이브리드 결합되어 부착력이 강화되고, 상기 논슬립 상도제가 미끄럼방지효과와 함께 강도 및 내구성을 향상시킬 수 있는 우수한 효과가 있다.
도 1은 종래 도막형 바닥재의 들뜸, 박리의 문제를 나타낸 사진 도면
도 2는 본 발명의 친환경 아크릴계 고강도 내구성 도막형 바닥재 단면도
도 3은 본 발명의 친환경 아크릴계 고강도 내구성 도막형 바닥재 시공사진
본 발명은, 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 분말수지 10~15중량부, 알루미나 시멘트 10~15중량부, 칼슘설포알루미네이트 5~10중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부를 포함하는 폴리머 콘크리트 하도제와; 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 분말수지 10~15중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부를 포함하는 폴리머 중도제와; 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 분말수지 10~15중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부 및 0.5~2mm의 급냉제강환원슬래그와 가넷이 1:1중량비로 혼합된 논슬립골재 20~30중량부를 포함하는 논슬립 상도제;를 포함하여 조성되는 친환경 아크릴계 고강도 내구성 도막형 바닥재 조성물을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 폴리머 콘크리트 하도제, 폴리머 중도제 및 논슬립 상도제의 메틸메타크릴레이트(MMA)수지는 그 사용 중량의 15~30중량%를 트리메틸올프로판트리메타크릴레이트(TMPTMA)로 대체 사용되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 폴리머 콘크리트 하도제, 폴리머 중도제 및 논슬립 상도제의 메틸메타크릴레이트(MMA)수지는 그 사용 중량의 15~30중량%를 불포화폴리에스터수지(Unsaturated polyester resin)로 대체 사용되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 폴리머 콘크리트 하도제, 폴리머 중도제 및 논슬립 상도제의 실란커플링제는 3-메틸아크릴옥시비닐실란(3-methylacryloxyviny1 silane ; MAOS)인 것을기술구성의 특징으로 한다.
상기 분말수지는 비닐아세테이트(Vinyl acetate)와 2-Phenoxy ethanol(Ethylene Glycol Monophenyl Ether)를 포함하는 폴리머 성분으로 이루어지는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 분말수지는 액상수지 비닐 아세테이트 단량체(Vinyl acetate monomer) 35~40중량%, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol) 0.5~2중량%, 2-페녹시에탄올(2-Phenoxyethanol) 1~5중량% 및 물 55~60중량%를 혼합하여 제조된 액상수지를 스프레이 건조하여 제조한 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 급냉제강환원슬래그는 턴디시에서 낙하되는 용융상태의 제강환원슬래그에 고속의 공기를 분사하여 입자크기 0.5~2mm의 액적으로 비산시켜 급냉시킨 유리산화칼슘(f-CaO)이 생성되지 않은 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 가넷은 연마재용 가넷슬러지 또는 워터젯 커팅용 가넷슬러지로부터 회수 재활용된 것을 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 콘크리트 바닥 기재층 상에 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 분말수지 10~15중량부, 알루미나 시멘트 10~15중량부, 칼슘설포알루미네이트 5~10중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부를 포함하는 폴리머 콘크리트 하도제를 도포하여 하도층을 형성하는 단계; 상기 하도층 상에 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 분말수지 10~15중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부를 포함하는 폴리머 중도제를 도포하여 중도층의 형성하는 단계; 상기 중도층 상에 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 분말수지 10~15중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부 및 0.5~2mm의 급냉제강환원슬래그와 가넷이 1:1중량비로 혼합된 논슬립골재 20~30중량부를 포함하는 논슬립 상도제를 도포하여 상도층을 형성하는 단계;를 포함하는 친환경 아크릴계 고강도 내구성 도막형 바닥재 조성물을 이용한 친환경 도막형 바닥재 시공공법을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 논슬립 골재에는 칼라규사, 칼라칩 또는 칼라콜츠를 더 포함하는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예 및/또는 도면을 통하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예 및/또는 도면에 한정되지 않는다.
본 발명의 친환경 아크릴계 고강도 내구성 도막형 바닥재 조성물은, 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 분말수지 10~15중량부, 알루미나 시멘트 10~15중량부, 칼슘설포알루미네이트 5~10중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부를 포함하는 폴리머 콘크리트 하도제와; 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 분말수지 10~15중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부를 포함하는 폴리머 중도제와; 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 분말수지 10~15중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부 및 0.5~2mm의 급냉제강환원슬래그와 가넷이 1:1중량비로 혼합된 논슬립골재 20~30중량부를 포함하는 논슬립 상도제;를 포함하여 조성되어 상기 폴리머 콘크리트 하도제, 폴리머 중도제 및 논슬립 상도제가 순차 시공되므로 콘크리트 바닥면과 상기 폴리머 콘크리트 하도제가 유무기 하이브리드 결합되어 부착력이 강화되고, 상기 논슬립 상도제가 미끄럼방지효과와 함께 강도 및 내구성을 향상시킬 수 있는 것이다.
즉, [도 2]를 참조하여 설명하면, 본 발명의 친환경 아크릴계 고강도 내구성 도막형 바닥재 조성물은, 콘크리트 바닥 기재층(100) 상에 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 분말수지 10~15중량부, 알루미나 시멘트 10~15중량부, 칼슘설포알루미네이트 5~10중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부를 포함하는 폴리머 콘크리트 하도제를 도포하여 하도층(200)을 형성하고, 상기 하도층(200) 상에 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 분말수지 10~15중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부를 포함하는 폴리머 중도제를 도포하여 중도층(300)을 형성하며, 상기 중도층(300) 상에 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 분말수지 10~15중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부 및 0.5~2mm의 급냉제강환원슬래그와 가넷이 1:1중량비로 혼합된 논슬립골재 20~30중량부를 포함하는 논슬립 상도제를 도포하여 상도층(400)을 형성하여 친환경 도막형 바닥재를 형성한다.
여기서, 상기 친환경 아크릴계 고강도 내구성 도막형 바닥재 조성물에 사용되는 폴리머인 메틸메타크릴레이트(MMA)수지는 경질 타입이면서 유연성이 있고, 저온에서 라디칼 중합하면 고분자 사슬구조가 연속된 규칙성을 나타내는 신디오탁틱(Syndiotactic) 구조의 비율이 증가하는 특성을 나타내므로 내구성, 내열성, 내화학성, 내마모성, UV안전성 등 물성이 뛰어나며, 햇빛 등의 날씨 및 기후에 견디는 성질인 내후성이 우수하여 외부 환경 변화(날씨 및 기후 변화)에 의한 부식 등을 억제함과 동시에 콘크리트 구조체로 침투하여 일체화 시켜줌으로써 부착강도 및 인성을 개선하고, 안료 등에 의한 착색성이 좋은 특성이 있으며, 높은 열팽창 계수를 갖지만, 안정성이 매우 높은 수지이므로 투명성, 내후성, 착색성이 우수하여 많은 분야에서 사용되고 있다.
그러나, 상기 메틸메타아크릴레이트(MMA) 수지는 수지량의 2~5% 정도 소량의 경화제를 첨가하면 경화를 시작하는데, 경화 개시 후 1시간 이내에 완전히 경화가 완료되는 초속경성 수지이고, 통상 작업 가능시간은 20분 내외로서 작업성이 우수하여 넓은 면적에 포설 및 마무리를 수행할 수 있으며, 이러한 MMA수지는 경화 후 그 강도가 대단히 우수하나 내균열성 및 휨추종성이 부족할 뿐만 아니라 바탕체와의 열팽창 특성이 상이함으로 인해, 실내가 아닌 야외에서 사용할 경우 균열이 발생하기 쉽다는 문제점이 있었다.
이에 따라, 본 발명에서는 상기 폴리머 콘크리트 하도제, 폴리머 중도제 및 논슬립 상도제의 메틸메타크릴레이트(MMA)수지는 그 사용 중량의 15~30중량%를 트리메틸올프로판트리메타크릴레이트(TMPTMA)로 대체 사용한다.
즉, 상기 트리메틸올프로판트리메타크릴레이트(TMPTMA)는 상기 메틸메타크릴레이트(MMA)수지의 공가교제 역할을 하여 상기 MMA수지의 압축강도와 휨강도를 향상시키며, 이때, 그 사용량을 상기 범위를 벗어나게 되면 MMA수지 물성 자체를 변성시킬 우려가 있다.
또한, 선택적으로, 상기 폴리머 콘크리트 하도제, 폴리머 중도제 및 논슬립 상도제의 메틸메타크릴레이트(MMA)수지는 그 사용 중량의 15~30중량%를 불포화폴리에스터수지(Unsaturated polyester resin)로 대체 사용할 수 있다.
특히, 상기 불포화 폴리에스터 수지(Unsaturated polyester resin)는 여러 수지에 비해 기계적, 내약품성이 우수하고, 경화성이 뛰어나며, 상온에서도 자유롭게 경화시킬 수 있으므로 본 발명의 상기 메틸메타크릴레이트(MMA) 수지의 물성보강에 사용되며, 이때, 상기 메틸메타크릴레이트(MMA) 수지의 사용 중량의 30중량%를 초과하게 되면, 상기 메틸메타크릴레이트(MMA) 수지의 강도에 영향을 미치고 15중량% 미만 사용하게 되면 상기 메틸메타크릴레이트(MMA) 수지의 단점 보완이 미흡하게 된다.
또한, 상기 폴리머 콘크리트 하도제, 폴리머 중도제 및 논슬립 상도제의 실란커플링제는 유무기 하이브리드 결합제로서 3-메틸아크릴옥시비닐실란(3-methylacryloxyviny1 silane ; MAOS)인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 분말수지는 액상수지 비닐 아세테이트 단량체(Vinyl acetate monomer) 35~40중량%, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol) 0.5~2중량%, 2-페녹시에탄올(2-Phenoxyethanol) 1~5중량% 및 물 55~60중량%를 혼합하여 제조된 액상수지를 스프레이 건조하여 제조한 것으로, 물에 분산시키면 안전한 액상수지가 되며, 물에 분산된 분말수지는 건조 후 물에 녹지 않는 비가역적인 폴리머를 형성하는데, 시멘트와 혼합사용되어 인장, 휨강도 등을 향상시키며 PVC, 목재, 금속표면 등 유기 또는 무기계 바탕제와 접착력을 증가시키는 역활을 한다.
뿐만 아니라, MMA는 바탕체와의 열팽창 특성이 상이함으로 인해, 실내가 아닌 야외에서 사용할 경우 균열이 발생하기 쉽다는 문제점이 있었으므로 본 발명에서는 상기 MMA단점을 보완하기 위하여 MMA물성보강재로도 사용한다.
또한, 상기 알루미나시멘트는 알루민산칼슘을 주성분으로 한 특수시멘트로, 조강성, 화학저항성 및 내화성을 부여한다. 또한, 상기 알루미나 시멘트는 초기 팽창을 부여하고 건조수축을 줄일 수 있는 역할을 수행을 위하여, 산화알루미늄이 30∼40wt% 의 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 칼슘설포알루미네이트는 수화반응성을 증가시키고 균열 억제를 위해 첨가하는 무기계 속경성 광물 재료로서, 물과 접촉할 때 순식간에 물과 반응하여 에트린자이트(Ettringite) 수화물을 생성함으로써, 알루미나시멘트와 혼합할 때 단시간 내에 우수한 압축강도를 얻을 수 있게 한다.
또한, 상기 급냉제강환원슬래그는 턴디시에서 낙하되는 용융상태의 제강환원슬래그에 고속의 공기를 분사하여 입자크기 0.5~2mm의 액적으로 비산시켜 급냉시킨 유리산화칼슘(f-CaO)이 생성되지 않은 것을 사용한다.
즉, 상기 급냉제강환원슬래그는, 제강환원슬래그를 상용하기 위하여 고속의 공기를 이용하여 용융상태의 제강환원슬래그를 급냉시키는 방법으로 유리 산화칼슘(f-CaO)의 생성량을 제어하는 방법이 개발되어 상용되고 있는데, 상기의 방법에 의해 생산된 제강환원슬래그는 구형화되었기 때문에 아토마이징 제강 슬래그(ASS, Atomizing Steel Slag)라고도 하고, 급냉공정에 의해 제조되었으므로 급냉제강슬래그(RCSS, Rapidly Cooled Steel Slag)라고도 하며, PS Ball(Precious Slag Ball)이라는 이름으로 상용화되고 있다.
이와 같은 PS Ball은 유리 산화칼슘(f-CaO)이 없어 팽창 붕괴의 위험이 없고, 입형이 구형에 가까운 잔골재 형태를 갖기 때문에 콘크리트용 건설재료로써 활용할 경우 볼베어링효과(Ball Bearing Effect)에 의해 유동성이 증가하고 레벨링성이 우수한 장점이 있으며, 콘크리트를 구성하는 다른 재료에 비하여 밀도가 높아 도로포장, 웨이트재 등의 다양한 용도를 활용이 시도되고 있다.
따라서, 본 발명에서 상기 급냉제강슬래그를 논슬립재로 사용하게 되면 미끄럼방지효과와 함께 급냉제강슬래그의 자체 강도에 의해 바닥재의 강도 및 내구성을 향상시키는 효과가 있게 된다.
또한, 본 발명에서 미끄럼방지 논슬립재로서 사용되는 상기 가넷은 연마재용 가넷슬러지 또는 워터젯 커팅용 가넷슬러지로부터 회수 재활용된 것을 사용한다.
상기, 가넷은 규산염광물로서 다양한 성분으로 구성되고 규사를 포함하는 잔골재보다 높은 경도 및 비중을 가지고 있어 다음 [표 1]에 나타난 바와 같이, 샌드블라스팅 등의 연마재용으로 사용되거나, 또는 다음 [표 2]에 나타난 바와 같이, 워터젯 커팅용으로 사용되므로, 본 발명에서는 상기 가넷의 높은 경도 및 비중에 의하여 메틸메타크릴레이트(MMA)수지와의 결합력이 우수하여 표면마찰 등에 탈리저항이 우수하므로 미끄럼방지 논슬립재로서 사용된다.
Figure 112021022299933-pat00001
Figure 112021022299933-pat00002
이때, 상기 회수 재활용되는 가넷은 비중 3.4~3.9g/cm, 모스(MOHS)경도 6.0~8.0인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 친환경 아크릴계 고강도 내구성 도막형 바닥재 조성물은, 콘크리트 바닥 기재층 상에 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 분말수지 10~15중량부, 알루미나 시멘트 10~15중량부, 칼슘설포알루미네이트 5~10중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부를 포함하는 폴리머 콘크리트 하도제를 도포하여 하도층을 형성하는 단계; 상기 하도층 상에 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 분말수지 10~15중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부를 포함하는 폴리머 중도제를 도포하여 중도층의 형성하는 단계; 상기 중도층 상에 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 분말수지 10~15중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부 및 0.5~2mm의 급냉제강환원슬래그와 가넷이 1:1중량비로 혼합된 논슬립골재 20~30중량부를 포함하는 논슬립 상도제를 도포하여 상도층을 형성하는 단계;를 포함하는 방법에 의하여 친환경 도막형 바닥재를 시공할 수 있다.
이때, 상기 논슬립 골재에는 칼라규사, 칼라칩 또는 칼라콜츠를 더 포함하여 다양한 칼라를 현출할 수 있도 있다.
[본 발명의 친환경 아크릴계 고강도 내구성 도막형 바닥재 조성물의 제조]
메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30kg, 분말수지 10kg, 알루미나 시멘트 10kg, 칼슘설포알루미네이트 5kg, 실란커플링제 5kg, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1kg를 포혼합한 폴리머 콘크리트 하도제와; 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30kg, 분말수지 10kg, 실란커플링제 5kg, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1kg를 포함하는 폴리머 중도제와; 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30kg, 분말수지 10kg, 실란커플링제 5kg, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1kg 및 0.5~2mm의 급냉제강환원슬래그와 가넷이 1:1중량비로 혼합된 논슬립골재 20kg를 포함하는 논슬립 상도제;를 각각 제조하였다.
[본 발명의 내구성 도막형 바닥재 시편 제조]
상기 [실시예 1]에서 각각 제조된 폴리머 콘크리트 하도제, 폴리머 중도제 및 논슬립 상도제를 이용하여, 200×200㎜의 콘크리트 시편 표면에 하도층, 중도층 및 상도층을 각각 1~2mm로 도포하여, 30분 간 경화한 후 도막두께 약 5mm의 시편을 제조하였다.
[본 발명의 내구성 도막형 바닥재 시편의 마모성, 부착성 시험]
상기 [실시예 2]에서 제조된 시편을 항온항습기에 넣고 60℃에서 700시간 동안 물성 변화를 측정하였다. 촉진내후성을 측정하기 위하여 KS B 5549에 따라 촉진내후성 장비로 측정하고, ASTM D 4060에 따라 CS-17, 1㎏, 1,000회의 조건으로 마모율을 평가하였다. 또한, Peel test를 실시하여 표면의 부착상태를 평가하였다. 그 결과 700시간 경과 후의 시편은 마모상태가 23㎎으로 우수한 것으로 나타났고, 부착상태가 우수한 것으로 나타났다.
[본 발명의 내구성 도막형 바닥재 구조체 시편의 미끄럼 시험]
상기 [실시예 2]에서 제조된 시편을 KS F 2375에 따라 미끄럼저항성을 평가하였다. 그 결과, 76~78 BPN의 미끄럼 저항성능을 나타내어 미끄럼 방지 특성에 대한 양호한 결과를 얻었다.
[본 발명의 내구성 도막형 바닥재의 현장 시공 시험]
상기 [실시예 1]에서 각각 제조된 폴리머 콘크리트 하도제, 폴리머 중도제 및 논슬립 상도제를 이용하여, 현장에서 하도층, 중도층 및 상도층을 각각 도포하되, 상도층에 칼라콜츠를 선택 적용하여 도막형 바닥재를 급식소 바닥, 화장실 바닥, 교실 바닥, 바닥에 시공하였으며, 그 결과를 [도 3]의 사진에 나타내었다.
[도 3]에 도시한 바와 같이, 본 발명의 친환경 아크릴계 고강도 내구성 도막형 바닥재 조성물을 이용한 친환경 도막형 바닥재는 도막 외관이 미려할 뿐만 아니라, 도막부착, 미끄럼방지효과가 우수함을 확인할 수 있었다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및/또는 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및/또는 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 비닐아세테이트(Vinyl acetate)와 2-Phenoxy ethanol(Ethylene Glycol Monophenyl Ether)를 포함하는 분말수지 10~15중량부, 알루미나 시멘트 10~15중량부, 칼슘설포알루미네이트 5~10중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부를 포함하는 폴리머 콘크리트 하도제와; 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 상기 분말수지 10~15중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부를 포함하는 폴리머 중도제와; 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 상기 분말수지 10~15중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부 및 0.5~2mm의 급냉제강환원슬래그와 가넷이 1:1중량비로 혼합된 논슬립골재 20~30중량부를 포함하는 논슬립 상도제;를 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 친환경 아크릴계 고강도 내구성 도막형 바닥재 조성물
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리머 콘크리트 하도제, 폴리머 중도제 및 논슬립 상도제의 메틸메타크릴레이트(MMA)수지는 그 사용 중량의 15~30중량%를 트리메틸올프로판트리메타크릴레이트(TMPTMA)로 대체 사용되는 것을 특징으로 하는 친환경 아크릴계 고강도 내구성 도막형 바닥재 조성물
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리머 콘크리트 하도제, 폴리머 중도제 및 논슬립 상도제의 메틸메타크릴레이트(MMA)수지는 그 사용 중량의 15~30중량%를 불포화폴리에스터수지(Unsaturated polyester resin)로 대체 사용되는 것을 특징으로 하는 친환경 아크릴계 고강도 내구성 도막형 바닥재 조성물
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리머 콘크리트 하도제, 폴리머 중도제 및 논슬립 상도제의 실란커플링제는 3-메틸아크릴옥시비닐실란(3-methylacryloxyviny1 silane ; MAOS)인 것을 특징으로 하는 친환경 아크릴계 고강도 내구성 도막형 바닥재 조성물
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 분말수지는 액상수지 비닐 아세테이트 단량체(Vinyl acetate monomer) 35~40중량%, 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol) 0.5~2중량%, 2-페녹시에탄올(2-Phenoxyethanol) 1~5중량% 및 물 55~60중량%를 혼합하여 제조된 액상수지를 스프레이 건조하여 제조한 것을 특징으로 하는 친환경 아크릴계 고강도 내구성 도막형 바닥재 조성물
  7. 제1항에 있어서,
    상기 급냉제강환원슬래그는 턴디시에서 낙하되는 용융상태의 제강환원슬래그에 고속의 공기를 분사하여 입자크기 0.5~2mm의 액적으로 비산시켜 급냉시킨 유리산화칼슘(f-CaO)이 생성되지 않은 것을 특징으로 하는 친환경 아크릴계 고강도 내구성 도막형 바닥재 조성물
  8. 제1항에 있어서,
    상기 가넷은 연마재용 가넷슬러지 또는 워터젯 커팅용 가넷슬러지로부터 회수 재활용된 것을 특징으로 하는 친환경 아크릴계 고강도 내구성 도막형 바닥재 조성물
  9. 콘크리트 바닥 기재층 상에 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 비닐아세테이트(Vinyl acetate)와 2-Phenoxy ethanol(Ethylene Glycol Monophenyl Ether)를 포함하는 분말수지 10~15중량부, 알루미나 시멘트 10~15중량부, 칼슘설포알루미네이트 5~10중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부를 포함하는 폴리머 콘크리트 하도제를 도포하여 하도층을 형성하는 단계; 상기 하도층 상에 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 상기 분말수지 10~15중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부를 포함하는 폴리머 중도제를 도포하여 중도층의 형성하는 단계; 상기 중도층 상에 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 30~40중량부, 상기 분말수지 10~15중량부, 실란커플링제 5~10중량부, 벤조일퍼옥사이드(BPO) 경화제 1~2중량부 및 0.5~2mm의 급냉제강환원슬래그와 가넷이 1:1중량비로 혼합된 논슬립골재 20~30중량부를 포함하는 논슬립 상도제를 도포하여 상도층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제4항, 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 친환경 아크릴계 고강도 내구성 도막형 바닥재 조성물을 이용한 친환경 도막형 바닥재 시공공법
  10. 제9항에 있어서,
    상기 논슬립 골재에는 칼라규사, 칼라칩 또는 칼라콜츠를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 아크릴계 고강도 내구성 도막형 바닥재 조성물을 이용한 친환경 도막형 바닥재 시공공법
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