KR102250528B1

KR102250528B1 - 테트라에톡시 실란화합물을 용매로 사용하여 습윤면 부착성능과 내구성이 향상되고, 일라이트 함유에 의한 원적외선 방출과 항균성이 향상된 실란변성 항균 세라믹메탈 함유 우레아수지계 방수·방식재 및 이를 이용한 방수·방식공법

Info

Publication number: KR102250528B1
Application number: KR1020200170284A
Authority: KR
Inventors: 박기형
Original assignee: 주식회사 세명크리텍; 박기형
Priority date: 2020-12-08
Filing date: 2020-12-08
Publication date: 2021-05-12

Abstract

본 발명은 테트라에톡시 실란화합물을 용매로 사용하며 습윤면 부착성능과 내구성이 향상되고, 일라이트 함유에 의한 원적외선 방출과 항균성이 향상된 실란변성 항균 세라믹메탈 함유 우레아수지계 방수·방식재 및 이를 이용한 방수·방식공법에 관한 것이다.

Description

테트라에톡시 실란화합물을 용매로 사용하여 습윤면 부착성능과 내구성이 향상되고, 일라이트 함유에 의한 원적외선 방출과 항균성이 향상된 실란변성 항균 세라믹메탈 함유 우레아수지계 방수·방식재 및 이를 이용한 방수·방식공법{UREA RESIN-BASED WATERPROOFING AND ANTICORROSIVE MATERIAL CONTAINING SILANE-MODIFIED ANTIBACTERIAL CERAMIC METAL AND WATERPROOFING AND ANTICORROSIVE METHOD USING IT}

일반적으로 정수지, 배수지, 상수도, 하/폐수처리장, 저류조 및 지하 맨홀이나 공동구, 각종 해양구조물 등의 콘크리트 구조물은 대부분 노출된 구조물이거나, 지하 밀폐된 구조물이기 때문에 필연적으로 외부 유입수의 침투 영향을 배재할 수 없으며, 또한 콘크리트 함수율이 8% 이상인 경우를 흔히 볼 수 있으며, 심한 경우에는 심층 지하 콘크리트 구조물에서 균열로 인한 누수가 발생되기도 한다.

또한, 여름철에는 결로 발생으로 콘크리트 표면에 이슬이 맺혀 습윤바탕면 부착에 어려움이 있는 방수재료를 사용하여 방수·방식층의 들뜸이나 박리현상이 초래되고 있다.

즉, 수처리시설 콘크리트 구조물은 구조적으로 수분을 다량 함유하고 있는 구조체와 더불어 염소 및 황산에 의한 부식 환경에 대한 성능유지 및 안정성을 위한 검토가 이루어지지 않고 종래의 에폭시수지계 또는 폴리우레아(polyurea; 이소시아네이트 구성요소와 합성수지 혼합 구성요소의 반응산물로부터 유도된 탄성중합체)방수공법들을 사용하는 경우에는, 콘크리트 면을 건조시키기 위하여 별도의 건조공정이 필요하며 수분을 다량 함유한 콘크리트 구조물에 에폭시수지나 폴리우레아를 도포 시 기포, 핀홀, 들뜸 현상 등이 발생하여 시공품질의 불량과 내구성 저하로 이어지는 문제점이 있었다.

본원의 배경이 되는 기술은 한국등록특허공보 제10-05337795호 및 한국공개특허공보 제10-2001-0061028호에 개시되어 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 습윤면 부착성능과 내구성이 향상되고, 일라이트 함유에 의한 원적외선 방출과 항균성이 향상된 실란변성 항균 세라믹메탈 함유 우레아수지계 방수·방식재 및 이를 이용한 방수·방식공법의 제공을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 환경유해물질의 생성을 억제하고 제거할 수 있는 테트라에톡시 실란화합물을 용매로 사용하며 습윤면 부착성능과 내구성이 향상되고, 일라이트 함유에 의한 원적외선 방출과 항균성이 향상된 실란변성 항균 세라믹메탈 함유 우레아수지계 방수·방식재 및 이를 이용한 방수·방식공법의 제공을 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 목적으로 하는 본 발명은 다음의 구성 및 특징을 갖는다.

테트라에톡시실란(TEOS)과 실란변성 고분자화합물의 프리폴리머를 포함하는 주제를 포함하는 실란변성 프라이머 및 방향족 디이소시아네이트 30~45 중량부, 폴리옥시알킬렌글리콜 50~60 중량부를 포함하는 주제 및, 일라이트를 포함하는 항균세라믹 우레아수지를 포함한다.

또한 상기 항균세라믹 우레아수지는 에폭시수지 토르마린 8∼50 중량부를 포함하는 토르마린 함유 에폭시수지를 포함할 수 있다.

또한 본 발명은 콘크리트 바탕면에 실란변성 프라이머를 도포하는 단계 및 상기 실란변성 프라이머의 상부에 상기 항균세라믹 우레아수지를 도포하는 단계를 포함한다.

상기 구성 및 특징을 갖는 본 발명은 테트라에톡시 실란화합물을 용매로 사용하여 습윤면 부착성능과 내구성이 향상되고, 일라이트 함유에 의한 원적외선 방출과 항균성이 향상된다는 효과를 갖는다.

또한 본 발명은 토르마린을 포함함으로써, 원적외선 방사율을 향상시킬 수 있으며, 더 많은 음이온을 방출할 수 있고, 환경유해물질 생성을 억제하며 제거할 수 있다는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 테트라에톡시 실란화합물을 용매로 사용하여 습윤면 부착성능과 내구성이 향상되고, 일라이트 함유에 의한 원적외선 방출과 항균성이 향상된 실란변성 항균 세라믹메탈 함유 우레아수지계 방수·방식재 및 이를 이용한 방수·방식공법에 의한 구조물을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 일 실시예에 따른 테트라에톡시 실란화합물을 용매로 사용하여 습윤면 부착성능과 내구성이 향상되고, 일라이트 함유에 의한 원적외선 방출과 항균성이 향상된 실란변성 항균 세라믹메탈 함유 우레아수지계 방수·방식재와 비교예 각각의 시간의 경과에 따른 균 분포를 나타낸 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분의 '상부' 또는 '하부'에 배치되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 배치" 되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 배치"되어 있는 경우도 포함된다.

도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 테트라에톡시 실란화합물을 용매로 사용하여 습윤면 부착성능과 내구성이 향상되고, 일라이트 함유에 의한 원적외선 방출과 항균성이 향상된 실란변성 항균 세라믹메탈 함유 우레아수지계 방수·방식재 및 이를 이용한 방수·방식공법에 의한 구조물을 도시한 단면도이다.

이하에서는 설명의 편의상 본 발명의 일 실시예에 따른 테트라에톡시 실란화합물을 용매로 사용하여 습윤면 부착성능과 내구성이 향상되고, 일라이트 함유에 의한 원적외선 방출과 항균성이 향상된 실란변성 항균 세라믹메탈 함유 우레아수지계 방수·방식재(M)를 '본 재료'라 칭하기로 한다.

도 1을 참조하면, 본 재료는 실란변성 프라이머(1) 및 항균세라믹 우레아수지(5)를 포함한다.

실란변성 프라이머(1)는 테트라에톡시실란(TEOS)과 실란변성 고분자화합물의 프리폴리머를 포함하는 주제를 포함한다.

실란변성 프라이머(1)는 콘크리트 바탕면(C)에 도포되는 것으로, 먼저 콘크리트 바탕면(C)을 바탕처리 하는 제1단계(도 1의 ① 참조)이후에 콘크리트 바탕면(C)에 도포되는 것이다. 상기 제1단계는 콘크리트 바탕면(C)의 이물질 등을 제거하는 단계로서, 해당 분야에서 통상적인 것으로 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

실란변성 프라이머(1)는 후술하는 제2단계(도 1의 ② 참조)에서 콘크리트 바탕면(C)에 도포되는 것으로 상술하였듯이 테트라에톡시실란(TEOS)과 실란변성 고분자화합물의 프리폴리머를 포함하는 주제를 포함한다.

보다 구체적으로 실란변성 프라이머(1)는 테트라에톡시실란(TEOS)과 실란변성 고분자화합물의 프리폴리머를 포함하는 주제와 아미노 실란을 가진 실란계 화합물의 경화제가 4 : 1 중량비로 혼합될 수 있다.

상기 아미노 실란은 3-Aminopropyltriethoxysilane, N-2-(Aminoethyl)-3-aminoPropyltrimethoxysilane, N-2-(Aminoethyl)-3-aminoPropyltriethoxysilane, N-2-(Aminoethyl)-3-aminopropylMethyldimethoxysilane, 3-Aminopropylmethyldiethoxysilane 중 하나 이상을 포함 할 수 있다.

실란변성 프라이머(1)는 콘크리트 바탕면(C)의 공극에 침투하여 우수한 침투성과 수밀성으로 콘크리트 바탕면(C)의 공극을 막아주어 콘크리트 바탕면(C)의 강도를 개선시키며, 방수·방식층과의 부착력을 높여주는 역할을 한다. 또한 초미세립자의 에멀젼으로 분산된 폴리머입자의 침투성능에 의한 콘크리트 바탕강화 및 후술하는 실란변성 바탕조정재(2)와의 강력한 부착력과 내구성을 향상시킨다.

상기 실란변성 프라이머(1)는 테트라에톡시실란(Tetraethoxysilane)과 실란변성 고분자화합물의 프리폴리머을 혼합한 주제에 아민기를 가진 경화제를 혼합하여 프라이머로 사용한다. 또한 상기 주제와 경화제는 4 : 1의 중량비로 혼합되고 이를 콘크리트 시공면에 로울러, 에어리스 스프레이 등의 바름기구로 균일하게 도포하여 실란변성 프라이머(1) 층을 형성한다. 또한 일반 평단부, 수직부, 모서리부, 드레인 주변, 파이프주변, 설비 기초 주변 및 이어치기 부분 등에도 일정하게 도포한다.

상기 테트라에톡시실란이 가진 소수성으로 습윤면의 물기를 밀어내는 효과와, 콘크리트에 침투해 콘크리트와 반응하여 일체화가 되는 성질, 그리고 강한 부착성을 나타내게 되는 성질을 이용한 것이다. 또한 상기 실란변성 프라이머(1)를 도포하고 일정시간 건조할 때까지 바탕면(콘크리트 바탕면(C))을 관찰하는데, 이때, 오물, 먼지 등이 떨어지지 않도록 주의하며 작업자 등이 통행하지 않도록 관리한다.

도 1을 참조하면, 항균세라믹 우레아수지(5)는 상술한 실란변성 프라이머(1)의 상부에 구비되는 것이다. 본 재료는 실란변성 프라이머(1) 상부에 구비되는 실란변성 바탕조정재(2)와 상기 실란변성 바탕조정재(2)의 상부에 구비되는 실란변성 나노세라믹수지(3)(4)를 포함할 수 있고, 상기 항균세라믹 우레아수지(5)는 상기 실란변성 나노세라믹수지(4)의 상부에 구비될 수 있다.

즉, 항균세라믹 우레아수지(5)는 후술하는 제4단계(도 1의 ④, ⑤ 참조) 이후에 실란변성 프라이머(1) 상부(실란변성 나노세라믹수지(4) 상부)에 도포된다(제5단계 (도 1의 ⑥ 참조)).

항균세라믹 우레아수지(5)는 방향족 디이소시아네이트 30~45 중량부, 폴리옥시알킬렌글리콜 50~60 중량부를 포함하는 주제를 포함한다.

항균세라믹 우레아수지(5)의 주제는 가소제 2~10중량부를 포함하는 이소시아네이트 프리폴리머를 포함할 수 있다. 그리고 '경화제'로 디에틸톨루엔디아민(Diethyltoluenediamine; DETDA)), MOCA (4,4'-Methylenebis-(2-Chlorobenzenamine)), 폴리옥시프로필렌글리콜을 포함하는 폴리아민 60~80 중량부를 포함할 수 있다. 그리고 경화제에 추가로 혼합되는 혼합물로서, 폴리에스테르폴리올 또는 아민류 사슬확장제를 포함하는 사슬확장제 5~10 중량부를 더 포함할 수 있다. 이 때 주제 : 경화제 혼합물의 부피비는 '1:1.5'인 것이 바람직하다.

이때, 항균세라믹 우레아수지(5)의 주제에서 디이소시아네이트의 함량이 30 중량부 미만일 경우 소수성이 낮아 콘크리트 표면에 물을 밀어내는 성질이 약하고, 45 중량부를 초과하는 경우는 도막의 형성이 불완전하다. 경화제의 경우 폴리아민 함량이 60 중량부 미만인 경우 입자간 결합력의 약화를 초래하여 건조도막의 물성의 저하를 초래하며 80 중량부 이상일 경우 제조 원가가 상승되며, 건조된 도막과의 접착력에 문제가 발생한다.

항균세라믹 우레아수지(5)는 텅스텐 또는 몰리브덴은 1 내지 5 중량부를 포함할 수 있고, 1 중량부 이하인 경우에는 방수·방식층의 내열성 및 내구성이 저하되며, 5 중량부를 초과하면 제조 원가가 과도하게 상승하고 도막과의 접착력에도 문제가 발생할 수 있다.

아울러 실란변성 항균세라믹 우레아수지(5)는 자외선 차단을 위해 산화아연, 산화마그네슘, 산화주석, 산화알루미늄, 산화티탄, 산화규소 및 규산마그네슘 중 하나 이상의 산화물을 5 내지 10 중량부 더 포함할 수 있고, 6.5 내지 7.5 중량부를 포함하는 경우 가격 대비 자외선 차단 효과가 가장 우수하다.

또한 실란변성 탄성세라믹 우레아수지 방수·방식재에는 고온에서 안정성이있는 무기계 난연제가 더 첨가되는 것이 바람직하며, 수산화알루미늄(Aluminiumhydroxide), 수산화마그네슘(Magnesium hydroxide), 산화세륨(Cerium Oxide), 산화안티몬(Antimony oxide), 산화규소(Silicon oxide), 주석산 아연(Tartaric acid zinc), 몰리브덴산염(Molybdates), 구아니딘계 화합물, 및 지르코늄(Zirconium) 중에서 선택 된 하나 이상의 무기계 난연제가 포함될 수 있다.

항균 세라믹 우레아수지(5)는 일라이트를 포함할 수 있다. 예시적으로 일라이트는 항균세라믹 우레아수지(5) 전체에서 약 3~20 중량%가 포함될 수 있다. 일라이트는 항균 세라믹 우레아수지(5)에서 5~15 중량%가 포함되는 것이 보다 바람직할 수 있다.

상기 일라이트는 광물학적 구조가 점토질 구조로 되어 있고, 비중 2.6∼2.9, 알루미늄이 풍부한 이질 또는 응회암질 퇴적암 중에 산출되며, 열수성 광상모암의 변질광물로서 산출된다. 또한, 일라이트는 구조상 미세한 다공질로서 강력한 흡착기능과 이온교환기능을 가지고 있고, 자연 상태에서 음이온 및 원적외선을 방사한다.

예시적으로 일라이트는 이산화규소 48.3 중량%, 산화알루미늄 33.5 중량%, 산화철 2.0 중량%, 이산화티탄 0.42 중량%, 산화마그네슘 3.5 중량%, 산화망간 0.03 중량%, 산화구리 0.75 중량%, 산화나트륨 0.5 중량%, 산화칼륨 11.0 중량%를 포함할 수 있다.

특히 일라이트는 이산화 타이타늄(이산화티탄)을 포함하고 있어, 항균 및 살균에 효능이 우수하다.

상기 일라이트는 항균세라믹 우레아수지(5)에서 5~15 중량%로 함유되는 것이 바람직하며, 5 중량% 미만이면 일라이트 특성이 미미하여 효과가 저하되고, 15 중량%를 초과하면 점도 상승 및 분산의 어려움이 발생할 수 있다.

아래 표 1은 본 재료의 방사율 및 방사에너지 시험 결과를 나타낸 표이고, 표 2는 항균 시험 결과를 나타낸 표이다. 또한 도 2는 본 발명에 일 실시예에 따른 테트라에톡시 실란화합물을 용매로 사용하여 습윤면 부착성능과 내구성이 향상되고, 일라이트 함유에 의한 원적외선 방출과 항균성이 향상된 실란변성 항균 세라믹메탈 함유 우레아수지계 방수·방식재와 비교예 각각의 시간의 경과에 따른 균 분포를 나타낸 도면이다.

본 재료의 방사율 및 방사에너지 시험은 37℃에서 시험하였으며, FT-IR Spectrometer를 이용한 BLACK BODY 대비 측정결과이다. 또한 상기 항균 시험의 시험방법은 KCL-FIR-1003 : 2018이며, 시험환경(37.0±0.2)℃에 접종원 농도(CFU/mL) : 대장균 : 2.1×105 황색포도상구균 : 3.5×105에 의한 측정결과이다.

[표 1]

[표 2]

위 표 1을 참조하면, 본 재료는 원적외선 방사율이 0.930(단위 위 표 1 참조)이고, 방사에너지는 3.56×102(단위 위 표 1 참조)인 것을 확인 할 수 있다.

또한 위 표 2와 도 2에서 'BLANK'는 본 재료의 대조편(비교예)으로서, 스토마커 필름(Stomacher film)이고, '항균세라믹'은 본 재료를 나타낸다. 위 표 2 및 도 2를 참조하면, 대조편(BLANK)은 24시간 경과후 대장균과 황색포도상주균이 증가된 것을 확인할 수 있으나, 본 재료는 24시간 경과후 감소율이 99.9%인 것을 확인할 수 있다.

즉, 본 재료는 원적외선을 방출하는 동시에 대장균과 황색포도상구균을 효과적으로 제거한 것을 확인할 수 있다.

즉, 본 재료는 실란변성 프라이머(1)를 포함하여 습윤면 부착성능과 내구성이 향상될 뿐만 아니라, 일라이트를 포함함으로써 원적외선 방출과 항균성이 향상된다는 이점이 있다.

또한 본 재료는 일라이트를 포함함으로써, 각종 중금속 및 유독가스를 흡착 탈취 분해하고, 탄성이 좋고, 부착성이 뛰어나며, 물속의 부유물질을 흡착하며, 인체의 면역력 등을 향상시킨다는 이점이 있다.

한편, 항균세라믹 우레아수지(5)는 토르마린 8∼50 중량부를 포함할 수 있다.

토르마린(Tourmaline)은 육방정계의 붕 규산염 이온결정 광물로 압력, 온도변화에 전기가 발생하여 결정 양끝이 +, - 로 대전(帶電)하기 때문에 전기석이라 하며 경도 7.0~7.5, 비중 2.98~3.25, 굴절도 1.62~ 1.64, 화학적 조성 ＸＹ3Ｚ6(BO3)3Si6O18(OH,F)4의 복잡한 양상을 가지며 5개 그룹 12종류의 그룹을 형성하는 광물이다(여기서 X는 Ca, Na, K, Mn 중 어느 하나이거나 하나 이상을 포함하며 Y는 Mg, Fe, Al, Cr, Mn, Ti, Li 중 어느 하나이거나 하나 이상을 포함한다).

토르마린(기능성 광물)은 Buergerite, Chromdravite, Dravite, Elbaite, Feruvite, Foitite, Fluorliddicoatite, Magnesiofoitite, Olenite, Povondraite, Rossmanite, Schorl, Fluor-uvite, Vanadiumdravite 중 어느 하나 또는 1종 이상을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 본 재료는 토르마린을 포함함으로써, 원적외선 방사율을 향상시킬 수 있으며, 더 많은 음이온을 방출할 수 있고, 환경유해물질 생성을 억제하며 제거할 수 있다는 이점이 있다.

도 1을 참조하면, 상술하였듯이, 본 재료는 실란변성 바탕조정재(2), 실란변성 나노세라믹수지(3)(4)를 포함할 수 있다고 하였다.

먼저 실란변성 바탕조정재(2)는 상기 2단계(도 1의 ② 참조) 이후에 실란변성 프라이머(1)의 상부에 도포된다(제3단계(도 1의 ③ 참조)).

실란변성 바탕조정재(2)(바탕조정용 모르타르)는 폴리머 주제와 경화제 및 무기질 파우더를 포함하며, ⓐ 비스페놀 F타입의 에폭시, 실란변성 고분자화합물의 프리폴리머 및 테트라에톡시실란(TEOS)의 혼합물을 포함하는 주제와 ⓑ 아민류의 경화제와 아미노실란의 혼합물, 그리고 ⓒ 이산화티탄(TiO2,), 탄산칼슘(CaCO3), 산화알미늄(Al2O3) 중 하나 이상을 포함하는 무기분체가 'ⓐ : ⓑ : ⓒ' = '1: 2.5: 8' 의 중량비로 배합될 수 있다.

또한 일정한 중량비로 배합된 바탕조정용 모르타르는 도포된 후 실온에서 36시간이상 건조하는 것이 바람직하다. 또한 배합은 실란변성 바탕조정재(2)용 폴리머에 무기질 파우더를 천천히 넣으면서 핸드믹서로 충분히 혼합하여 응어리와 기포가 발생하지 않도록 한다.

나아가 상기 세이프 바탕조정재를 도포함으로써 콘크리트의 간극 또는 공극을 수밀하게 하여 방수성 및 부착 안정성을 강화시키고, 도막두께와 바탕의 평활성을 높여준다. 또한 시멘트 수화물과 폴리머 복합체의 특성을 극대화시키며, 정수장, 하/폐수처리장 및 저류조등에 탁월한 기능성 모르타르를 사용하여 콘크리트와 실란변성 세라믹메탈 함유 방수·방식재에 대하여 우수한 내화학성과 부착력 및 구체와의 박리 등의 복합장벽을 형성하게 된다.

이때, ⓑ 경화제와 아미노실란의 혼합물의 비율이 2.5 중량비율 미만이면 경화반응이 잘 진행되지 않고, 2.5 중량비율을 초과하면 경화 후 미반응 아민이 잔류하게 된다. ⓒ 무기분체는 콘크리트 패인 홈을 메우거나 울퉁불퉁한 요철을 메워주기 위해서는 8 중량비율이 적절하며, 이때 8 중량비율 미만이면 요철을 메우기 힘들어지며 8 중량비율을 초과하는 경우는 점도가 높아서 작업성이 떨어진다. 이 ⓒ 무기분체의 성분은 이산화티탄 : 탄산칼슘 : 산화알미늄 = 4: 4: 2 중량비율이 가장 적절하다.

실란변성 나노세라믹수지(3)(4)는 상기 3단계(도 1의 ③ 참조) 이후에 실란변성 바탕조절재(2)의 상부에 도포된다(제4단계(도 1의 ④ 참조)).

실란변성 나노세라믹수지(3)(4)는 비스페놀 F타입의 에폭시 수지 10-40 중량부, 테트라에톡시씰란 10-40 중량부, 지방족에폭시수지 10∼30 중량부, 환상지방족에폭시수지 10∼30 중량부, 에폭시 실란 0.1∼5 중량부, 비이온계 계면활성제 0.1∼0.3 중량부, 실리콘계 소포제 0.1∼0.3 중량부, 텅스텐 분말 1∼3 중량부, 몰리브덴 분말 1∼3 중량부, 세라믹 분말 5∼15 중량부 및 탄소나노선재 분말 3~5 중량부를 포함하는 주제와, 지방성 폴리아민계 경화제 30∼80 중량부, Anhydride 계 경화제 10∼15 중량부, 환상지 방족아민계 경화제 5∼10 중량부, 비이온성계면활성제 5∼15 중량부, 세라믹분말 1∼3 중량부의 경화제 구성을 포함할 수 있다.

실란변성 나노세라믹수지 방수·방식재는 강력한 부착력과 강도를 가진 무용제형 방식피복재로써, 내화학성, 내수성, 내마모성이 양호한 물성을 가지며 냄새, 휘발성분이 없어 밀폐환경에서도 안전하게 시공할 수 있다. 또한 무용제 타입의 특수 화합물을 사용하여 유, 무기 고분자복합체인 실란변성 나노세라믹 수지를 부착시켜 우수한 부착성능을 나타내며, 다양한 부식환경에 대해 저항성이 우수하고 장기적인 내구성을 유지하는 등 내부저항력에 대하여 우수한 내구성을 유지한다.

이 실란변성 나노세라믹 수지의 각 구성성분에 대하여 설명하면 다음과 같다.

테트라에톡시실란은 소수성물질로 콘크리트 표면의 물을 밀어내는 역할을 수행하여 콘크리트와 바탕조정층이 습윤 상태일지라도 실란변성 세라믹메탈 함유 방수·방식 피복층이 바탕조정층 면에 안착할 수 있도록 유도한다. 이때 테트라에톡시실란의 함량이 10 중량부 미만인 경우는 습윤면에서 물을 밀어내는 효과가 미미하여 습윤면에 서의 초기 부착력이 약하게 되고 테트라에톡시실란의 함량이 40 중량부 이상인 경우는 도막에서 무기질의 함량이 너무 높아져서 표면상태가 평활하지 않는 결과를 초래한다. 이 때 테트라에톡시실란의 함량이 20 중량부에서 30 중량부 범위에서 효과가 우수하며 25 중량부에서 최적의 효과가 나타난다.

환경호르몬을 함유한 비스페놀 A타입의 에폭시와 달리 비스페놀 F타입의 에폭시는 상/하(폐)수처리장 방수·방식공사에 사용이 가능한 환경 친화적인 에폭시조성물이다. 이때 비스페놀 F타입의 함량이 10 중량부 미만이면 전체적인 나노세라믹 수지 방수·방식 피복층의 물성이 저하되고 비스페놀 F타입의 함량이 40 중량부를 초과하면 나노세라믹 수지 방수·방식 피복재층의 도막이 형성되었을 때 표면경도가 저하되는 문제점을 야기한다. 이때 28∼32 중량부 사이의 범위가 효과적이며 30 중량부 정도의 값에서 최적치를 나타낸다.

환상지방족에폭시는 벤젠링을 가진 에폭시 조성물과 달리 자외선에 노출되더라도 황변현상을 야기 하지 않으며 환상구조로 인한 강인한 물성을 보유하고 있다. 이때 환상지방족 에폭시수지의 함량이 10 중량부 미만이면 전체적인 나노세라믹 방식층의 물성이 저하되고 환상지방족 에폭시수지의 함량이 30 중량부를 초과하면 나노세라믹 수지 방수·방식층의 도막이 형성되었을 때 표면물성이 쉽게 깨지는 문제점을 야기한다.

비이온계 계면활성제는 무기입자를 분산하는 역할을 수행하며 경화 반응시 반응에 참여하여 전체적인 물성에 악영향을 끼치지 않으며 반응속도를 조절하는 역할을 수행한다. 이때 비이온계 계면활성제의 함량이 0.1 중량부 미만이면 무기질과 금속 입자의 분산이 원활하지 못하여 뭉침 현상이 발생하고 0.3 중량부 이상이면. 액상의 안정성에 문제점을 일으킬 수 있다.

실리콘계 소포제는 액상의 표면장력을 감소시켜 액상의 안정성을 유지시켜주는 역할을 하고 주제와 경화제를 교반하였을 때 기포가 발생하는 것을 억제한다. 이때 실리콘 소포제의 함량이 0.1 중량부 미만이면 그 효과가 미미하며 0.3 중량부를 초과를 하더라도 소포의 효과는 크게 달라지지 않는다.

텅스텐 분말과 몰리브덴 분말은 금속결합을 통한 도막의 경도를 향상시키고 강인한 도막을 형성시켜주는 역할을 하며 이때 1 중량부 미만이면 그 효과가 미미하며 3 중량부를 초과하는 경우는 금속 분말의 함량이 너무 많아 도막의 형성이 어렵고 분산이 제대로 이루어지지 않는 문제점을 나타낸다. 이때 1∼3 중량부 사이의 범위가 효과적이다.

세라믹 분말은 금속분말의 보조제로 사용되며 금속과 금속의 공극을 채워주는 역할을 하게 된다. 이때 5 중량부 미만의 함량에서는 그 역할이 미미하며 15 중량부를 초과하는 경우는 금속 분말과 마찬가지로 함량이 너무 많아 도막의 형성이 어렵고 분산이 제대로 이루어지지 않는 문제점을 나타내며, 8 내지 10 중량부일 경우 최적의 효과가 나타난다.

탄소나노선재 분말은 단일벽탄소나노튜브, 이중벽탄소나노튜브 다중벽탄소나노튜브, 탄소나노섬유, 나노카본, 그래핀 및 플러랜 중 하나 이상을 포함하며, 금속(텅스텐, 몰리브덴) 분말 및 세라믹 분말 사이의 공극도 채워주는 역할을 한다. 이 때 3 중량부 미만의 함량에서는 그 역할이 미미하며, 5 중량부를 초과하는 경우는 도막 형성이 어렵고 금속과 세라믹 분말 내 입자 분말 공극을 채우기 어려운 문제점을 나타낸다.

다음으로 상기 주제에 혼합되는 경화제 조성물의 경우 지방족 폴리아민계 경화재는 벤젠고리를 분자내부에 함유하고 있지 않아 자외선 노출시 황변현상을 억제할 수 있는 특징을 가진다. 이때 지방족 폴리아민계 경화재의 함량이 30 중량부 미만인 경우 경화후 물성의 저하가 나타나며 80 중량부를 초과하는 경우 도막이 깨지는 현상이 나타난다. 이때 지방족 폴리아민경화제의 점도가 2000∼4000 cps정도의 경화제를 선정하는 것이최종제품의 점도를 유지시키는데 바람직하며 이러한 제품으로는 국도화학의 KH-240, KH-240R이나 Hexion사의 EPH137, EPH177을 사용하는 것이 바람직하다.

또한 이때 경화제의 함량이 40∼60중량부일 때 효과적이며 45 중량부 일때 최대 물성치를 나타낸다. Anhydride 계 경화제의 경우 강한 물성을 유도하기 위한 구성이며, 이때 10 중량부 미만이면 물성의 저하가 나타나고 15 중량부를 초과하는 경우는 황변현상의 문제를 야기할 수 있다. 이때 사용가능한 Anhydride 계 경화제는 메틸헥사하이드로프탈릭 언하이드라이드(Methylhexahydrophthalicanhydride), 헥사하이드라이드(Haxahydride), 테트라하이드로프탈릭 언하이 드라이드(tetrahydrophthalicanhydride), 메틸테트라프탈릭 언하이드라이드(Methyltetraphthalicanhydride), 벤조페논테트라카복실 언하이드라이드(Benzophenonetetracarboxylanhydride) 중 하나 이상의 혼합물이다.

환상 지방족아민계 경화제는 황변 현상을 야기하지 않으며 강한 물성을 부여하기 위한 구성이며, 이 환상 지방족아민계 경화제가 5 중량부 미만으로 투입되면 그 특성을 기대하기가 힘들고 10 중량부를 초과하는 경우는 도막이 브리틀(brittle)하게 되는 현상을 초래할 수 있다.

비이온성 계면활성제는 분산과 가사 시간의 조절 목적으로 사용한다. 이때 비이온성 계면활성제가 5 중량부 미만인 경우는 주제와 경화제의 반응속도가 너무 빨라 가사시간이 짧아지는 문제점을 나타내며 15 중량부를 초과하는 경우는 반응시간이 너무 지연되는 단점을 보인다.

세라믹 분말은 도막물성의 경도를 유지시켜주기 위한 구성이며, 5 중량부 미만이 투입되면 그 효과가 미미하며 15 중량부를 초과하는 경우는 도막의 물성이 브리틀(brittle)하게 되는 현상을 초래하게 된다. 이때 사용 가능한 세라믹분말은 수산화알미늄, 수산화마그네슘, 이산화티탄, 탈크, 경탄, 중탄 등이며 이들 중 하나 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 테트라에톡시 실란화합물을 용매로 사용하며 습윤면 부착성능과 내구성이 향상되고, 일라이트 함유에 의한 원적외선 방출과 항균성이 향상된 실란변성 항균 세라믹메탈 함유 우레아수지계 방수·방식재를 이용한 방수·방식공법(이하 '본 방법'이라 함)에 대해 설명한다. 다만 본 방법은 상술한 본 재료를 이용한 방수·방식공법에 관한 것으로서, 본 재료와 동일하거나 상응하는 기술적 특징을 포함하므로, 앞서 언급한 구성과 동일하거나 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하고, 중복되는 설명은 간략히 하거나 생략하기로 한다.

본 방법은 콘크리트 바탕면(C)에 실란변성 프라이머(1)를 도포하는 단계(이하 제2단계(도 1의 ② 참조))를 포함한다.

본 방법은 실란변성 프라이머(1) 상부에 실란변성 바탕조정재(2)를 도포하는 단계(제3단계(도 1의 ③ 참조))를 포함할 수 있다.

또한 본 방법은 실란변성 바탕조정재(2) 상부에 실란변성 나노세라믹수지(3)(4)를 도포하는 단계(제4단계(도 1의 ④, ⑤ 참조))를 포함할 수 있다.

본 방법은 실란변성 프라이머(1)의 상부(상기 실란변성 나노세라믹수지(3)(4)의 상부)에 항균세라믹 우레아수지(5)를 도포하는 단계(제5단계(도 1의 ⑥ 참조)를 포함한다.

상기 항균세라믹 우레아수지(5)는 방향족 디이소시아네이트 30~45 중량부, 폴리옥시알킬렌글리콜 50~60 중량부를 포함하는 주제 및, 일라이트를 포함한다.

또한 항균세라믹 우레아수지(5)는 토르마린 8∼50 중량부를 포함할 수 있다.

-실시예-

본 방법을 시공 단계별로 정리하면 다음 표와 같다.

KSF 4929에서 규정하고 있는 조건에서, 본 발명에 따라 시험시편을 만들고 제조한 시편을 KS F 4929(세라믹메탈 함유 수지계 방수·방식재)에 준하여 시험을 실시하고 다음과 같은 결과를 얻었다.

① 부착성능

② 방수·방식 성능

③ 물성시험

④ 음용수 용출성 시험

세라믹메탈 함유 수지계 방수·방식재의 품질기준(KS F 4929)은 아래와 같으며, 본 방법의 시험결과, 표와 같이 품질기준을 모두 만족하는 결과가 나타났다.

한편, 본 재료는 무기화합물 및 티트리 오일을 포함하는 살균제 100 중량부, 4-디시안메틸렌-2-메틸-6-(p-디메틸아미노스티릴)-4H-피란(DCM), 6-프로피오닐-2-(디메틸아미노)나프탈렌(PRODAN) 및 N-메틸-2-니트로아닐린(NM2NA)을 포함하는 균반응제 20 중량부, 하이드록시프로필셀룰로오스-베타-사이클로덱스트린(hydroxypropyl-beta-cyclodextrin)을 포함하는 건식유지제 1 중량부, 2,2 ', 5,5'- 테트라메틸벤지딘(Tetramethylbenzidin) 100 중량부 대비, 전분 및 요오드 100 중량부를 포함하는 선별향상제 1 중량부 및, 고농축 전분 및 석고 페이스트를 포함하는 점도가변제 10 중량부를 포함하는 보호제를 포함할 수 있다.

상기 보호제는 항균세라믹 우레아수지(5)의 상부에 구비되거나, 항균세라믹 우레아수지(5)에 포함되는 구성일 수 있다.

상술하였듯이 본 재료는 일라이트를 포함하여, 항균 기능이 있다고 하였다. 보호제의 살균제는 균의 증식을 억제(항균)하는 것이 아닌 균을 제거하기 위한 것으로, 무기화합물 및 티트리 오일을 포함할 수 있다. 무기화합물은 예시적으로 황산구리, 산화아연, 붕산 등일 수 있다. 티트리 오일(Tea tree oil)은 티트리 잎과 잔가지에서 추출한 에센셜 오일로 박테리아, 진균류에 효과적으로 작용하는 것이다. 티트리 오일은 보호제의 용매로서 작용할 수 있다.

상기한 균반응제는 용매에 용해된 상태로 용매를 제1색상(예시적으로 청색)으로 유지시킨다. 이후에 상기 균반응제가 균, 미생물 등과 접촉할 경우, 제1색상의 용매를 약 10초 이내에 제2색상(예시적으로 무색)으로 변화시킨다.

균반응제는 상기 항균세라믹 우레아수지(5) 또는 실란변성 나노세라믹수지(4)에서 균들이 있는 부분을 용매의 색상 변화를 통해 사용자가 인지할 수 있도록 하기 위한 용도로 사용되었으며, 균반응제가 20 중량부 미만일 경우, 균반응제가 균과 접촉 하여도 색상의 변화가 뚜렷하지 않고, 균반응제가 20 중량부를 초과할 경우 경제적이지 않다.

균반응제는 4-디시안메틸렌-2-메틸-6-(p-디메틸아미노스티릴)-4H-피란(DCM) 10 중량부 대비 6-프로피오닐-2-(디메틸아미노)나프탈렌(PRODAN) 5 중량부, N-메틸-2-니트로아닐린(NM2NA) 5 중량부가 포함되는 것이 바람직하다.

한편, 용매가 소량 휘발될 경우, 상기한 균반응제가 균과 접촉하여도 용매의 색상 변화 시간이 보다 오래 소요되며, 용매의 색상 변화의 차이가 크지 않고, 균반응제의 감도가 저하될 수 있다.

건식유지제는 균반응제의 상기한 문제 발생을 억제하기 위한 것으로, 균반응제가 세균과 접촉된 상태에서, 용매가 소량 휘발할 경우에도 상기한 균반응제의 감도와 색상 대비의 차이를 유지하고, 용매의 색상 변화 시간을 유지할 수 있다.

건식유지제가 1 중량부 미만일 경우, 용매가 소량 증발될 경우에 균반응제의 성능을 충분히 유지할 수 없다는 문제점이 있다.

균반응제는 염소산 나트륨, 염소, 황산나트륨 등과 같은 불순물과 접촉할 경우, 균과 접촉하지 않아도 색상이 변화될 수 있다.

선별향상제는 상기한 균반응제의 문제점을 극복하기 위한 것인데, 2,2 ', 5,5'- 테트라메틸벤지딘(Tetramethylbenzidin)은 무색의 상태에서 염소 또는 염소산 나트륨과 접촉하여 빨간색으로 변화하며, 전분과 요오드는 염소산염과 반응하여 흑색으로 변화한다.

예를 들어 선별향상제는 2,2 ', 5,5'- 테트라메틸벤지딘(Tetramethylbenzidin) 0.5 중량부 전분 및 요오드의 혼합물이 0.5 중량부를 포함할 수 있다.

상기 혼합물이 0.5 중량부를 초과하는 경우 선별향상제가 염소(또는 염소산 나트륨) 및 염소산염과 동시에 반응하였을 때 염소의 검출이 어려울 수 있으며, 상기 혼합물이 0.5 중량부 미만일 경우, 선별향상제가 염소 및 염소산염과 동시에 반응하였을 때 염소산염의 검출이 어려울 수 있다.

점도가변제는 시간이 흐름에 따라 보호제의 점도를 향상시키기 위한 용도로 사용되었다. 점도가변제는 예를 들어 보호제의 각 성분(상기 점도가변제를 제외한 성분)의 혼합 과정에서는 배제되어, 보호제의 점도를 낮게 유지함으로써 보호제에 포함되는 각 성분(상기 점도가변제를 제외한 성분)들이 혼합이 잘 이루어지도록 한다.

보호제의 혼합 이후에, 점도가변제가 첨가되고 점도가변제에 전단력이 발생되는 경우, 시간이 지남에 따라 점도가 향상되는데, 상기한 전단력은 분무 장치의 노즐과의 접촉 또는 항균레사믹 우레아수지(5) 또는 실란변성 나노세라믹수지(4) 등의 접촉 등에 의해 발생되는 것일 수 있다.

또한 공정 상 보호제의 각 성분이 혼합되는 과정에서 점도가변제가 첨가될 수도 있는데, 점도가변제는 시간이 흐름에 따라 점도가 증가하는 것으로 혼합 과정에서 초기에 보호제의 점도를 낮게 유지하여 혼합을 용이하게 하고 혼합 공정 이후에는 점도를 향상시키도록 해 보호제가 보다 쉽게 도포되도록 할 수 있다.

이와 같이, 점도가변제가 시간이 지남에 따라 보호제의 점도를 증가시킴으로써, 보호제가 도포된 상태에서 쉽게 흘러내리지 않게 되고, 따라서 보호제의 기능을 장시간 유지할 수 있다.

특히 보호제가 점도가변제에 의해 점도가 증가됨에 따라 접촉력이 향상됨으로써, 보호제에 포함되어 있는 균반응제 또한 균과 장시간 용이하게 접촉할 수 있고, 따라서 균이 증식된 부분을 보다 용이하게 파악할 수 있다.

균반응제에 의해 색상이 변한 부분은 세균이 많이 있는 곳으로 인지되고, 이후에 세균이 많다고 파악되는 부분에 보호제를 더 도포하여 효과적으로 살균을 수행할 수 있다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명한 본 발명은 통상의 기술자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

실란변성 프라이머: 1
실란변성 바탕조정재: 2
실란변성 나노세라믹수지: 3, 4
항균세라믹 우레아수지: 5
콘크리트 바탕면: C

Claims

테트라에톡시실란(TEOS)과 실란변성 고분자화합물의 프리폴리머를 포함하는 주제를 포함하는 실란변성 프라이머; 및
방향족 디이소시아네이트 30~45 중량부, 폴리옥시알킬렌글리콜 50~60 중량부를 포함하는 주제 및, 일라이트를 포함하는 항균세라믹 우레아수지를 포함하고,
무기화합물 및 티트리 오일을 포함하는 살균제 100 중량부,
4-디시안메틸렌-2-메틸-6-(p-디메틸아미노스티릴)-4H-피란(DCM), 6-프로피오닐-2-(디메틸아미노)나프탈렌(PRODAN) 및 N-메틸-2-니트로아닐린(NM2NA)을 포함하는 균반응제 20 중량부,
하이드록시프로필셀룰로오스-베타-사이클로덱스트린(hydroxypropyl-beta-cyclodextrin)을 포함하는 건식유지제 1 중량부,
2,2 ', 5,5'- 테트라메틸벤지딘(Tetramethylbenzidin) 100 중량부 대비, 전분 및 요오드 100 중량부를 포함하는 선별향상제 1 중량부 및,
고농축 전분 및 석고 페이스트를 포함하는 점도가변제 10 중량부를 포함하는 보호제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실란변성 항균 세라믹메탈 함유 우레아수지계 방수·방식재.
청구항 1에 있어서,
상기 항균세라믹 우레아수지는 토르마린 8∼50 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실란변성 항균 세라믹메탈 함유 실란변성 항균 세라믹메탈 함유 우레아수지계 방수·방식재.
삭제
청구항 1에 기재된 실란변성 항균 세라믹메탈 함유 우레아수지계 방수·방식재를 이용한 방수·방식공법에 있어서,
콘크리트 바탕면에 실란변성 프라이머를 도포하는 단계; 및
상기 실란변성 프라이머의 상부에 상기 항균세라믹 우레아수지를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실란변성 항균 세라믹메탈 함유 우레아수지계 방수·방식재를 이용한 방수·방식공법.