KR102280831B1 - 강구조물 표면 보호 도장용 친환경 도장재 조성물 및 친환경 강구조물 표면 보호 도장 공법 - Google Patents

강구조물 표면 보호 도장용 친환경 도장재 조성물 및 친환경 강구조물 표면 보호 도장 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 강구조물의 표면 보호 도장을 위한 친환경 도장재 조성물에 있어서, 망목 구조형 아크릴 수지 100 중량부당, 에틸렌에틸아크릴레이트 5 내지 15 중량부, 아크릴로니트릴스티렌 5 내지 15 중량부, 에틸렌비닐아세테이트 수지 5 내지 15 중량부, 에틸렌메타크릴메틸에시드 1 내지 10 중량부, 폴리n-부틸메타크릴레이트(PBMA) 1 내지 10 중량부, 카복시메틸스타치나트륨 0.5 내지 5 중량부 및 2-메르캅토아데닌 0.5 내지 5 중량부를 포함하는 강구조물 표면 보호 도장용 친환경 도장재 조성물 및 친환경 도장 방법을 제공한다.

Description

강구조물 표면 보호 도장용 친환경 도장재 조성물 및 친환경 강구조물 표면 보호 도장 공법{ECO-FRIENDLY PAINTING METHOD FOR SURFACE PROTECTION OF STEEL STRUCTURE AND PAINTING MATERIAL COMPOSITION}
본 발명은 강구조물 표면 보호 도장 공법 및 도장재 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강구조물의 재도장 및 부분도장 등의 유지보수를 위해 물리적, 화학적으로 안정된 도막을 형성하고, 부착성, 신축성, 균열 저항성, 내마모성, 충격강도, 인장강도, 내식성, 내후성, 내열성, 방수성 및 내광성 등이 향상되어 강구조물의 산화, 부식 및 열화를 방지하여 표면을 보호하며, 시공시 도막 입자와 분진을 흡입 제거하여 환경오염을 방지하는 친환경 강구조물 표면 보호 도장 공법 및 도장재 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 도로나 교량, 철구조물, 해상구조물 등에는 여러 가지 강구조물이 건설되어 사용되고 있다. 일례로 강구조물은 지반에 설치된 기초와, 기초 위에 설치된 교대나 교각과 같은 기둥과, 기둥의 상부에 수평으로 설치된 강상자형, 강I형, 강판형, 트러스 등 강재거더를 포함하는 구조를 갖고 있다. 그리고, 교량에는 교각과 교각 사이에서 하중을 지지하는 강구조물이 설치되고, 강구조물에는 부식과 오염을 방지하기 위해 도장재를 도포하여 도장층을 형성시킨다.
강구조물에서 발생하는 녹은 강구조물의 내구성 저하의 주요 원인이고, 가공된 금속이 자연계의 안정한 산화 화합물 상태로 되돌아가려는 과정이다. 녹은 금속 표면에 녹 발생요인이 부착되어 발생하고, 수분이 금속의 산화 피막의 결정부분에 침투하여 금속을 용해시키고 수분에 용해된 산소가 금속을 산화시켜 발생한다. 또한, 철골에 도포된 도막의 부식은 주로 도막의 노화에 의한 경우가 많고, 노화는 매우 다양한 원인에 의해 발생하며 복잡하게 진행된다. 특히 강구조물이 염분에 노출되었을 때 염분은 가장 대표적인 도막 부식의 원인이 되고 다른 노화 작용도 촉진하게 된다. 또한, 강재 부식을 촉진시키는 주된 영향인자는 환경적인 요인으로서 아황산가스, 황화수소 등의 대기 오염 물질과 온도, 습도 등의 기상인자가 복합되어 부식을 촉진시킨다.
종래에는 강구조물의 부식을 방지하기 위하여 에폭시계 수지를 주재료로 하고 금속 필러를 첨가한 도장재를 사용해 왔으나, 도막에서 완전한 층을 형성하지 못하여 침식과 부식으로 인해 부착 지속력이 저하되어 도막이 탈락되는 문제가 발생할 뿐만 아니라, 중금속이나 휘발성유기화합물이 많이 사용되어 환경친화적이지 않고, 가공성이나 작업성도 떨어지는 문제가 있다.
이와 관련된 종래기술로 특허문헌 1에는 변성 불포화 폴리에스테르 수지를 제조하고, 열차단 성분을 제조한 후, 가교성 모노머, 수산화금속염 및 세라믹 분말을 혼합하여 제조되는 강재 및 콘크리트 구조물의 표면 보호용 코팅제의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 코팅제에 관한 기술이 공개되어 있다.
하지만 상술한 종래기술은 강구조물의 수축과 팽창에 따른 대응력이 약하여 기후 변화로 인한 강구조물의 팽창률을 도막이 수렴하지 못하게 되어 도막의 균열 및 박리 현상이 쉽게 발생할 수 있다. 또한, 강구조물은 콘크리트 구조물에 비해 진동이 크기 때문에 외부 하중이나 진동에 의해 도막의 부착력이 크게 영향을 받지만, 상술한 종래기술은 도막이 진동을 흡수하지 못하여 균열이 쉽게 발생하게 되며, 도막 내 수지가 입자공간을 충분히 메우지 못하거나 균일하지 못하여 내구성이 떨어지는 문제가 있다. 또한, 다양한 환경요소, 특히 산성비, 자동차 배기가스에 포함된 질소산화물이나 황산화물, 염분 등에 의하여 도막이 열화되어 내부식성, 내수성, 내후성 및 인장강도가 떨어지고, 자외선에 의한 황변현상 등에 의해 도막이 열화되어 강구조물의 표면을 제대로 보호할 수 없고 시공후 얼마되지 않아 다시 보수해야 하며, 코팅제 시공으로 인해 중금속이나 휘발성 유기화합물이 많이 배출되는 문제가 있다.
더불어, 강구조물의 재도장 및 부분도장 등의 유지보수를 위해 동력공구와 분사장치로 도막을 제거하는 과정에서 발생되는 도막, 분진 등이 주변 환경으로 퍼지거나 하천에 유입되어 환경을 오염시키는 문제가 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1458744호(2014.11.05. 공개)
본 발명은 상술한 문제들을 모두 해결하기 위하여 안출된 것으로, 중금속 등 유해물질을 배출하지 않고 휘발성 유기화합물이 적게 배출되어 친환경적이고, 피도면에 밀착하여 부착성이 증대되어 접착 지속력이 우수하고 도막이 안정적으로 유지되며, 외부 응력과 변형에 대해 신축 저항하여 구조물 팽창에 따른 들뜸과 박리가 방지되고 외부 응력과 진동에 따른 균열이 억제되고, 무기 충진재 시공으로 충격강도, 내마모성 및 내충격성이 증대되고 침식이 방지되며, 복합 섬유 시공으로 인장강도, 신축성 및 균열 저항성이 증대되고, 내부식제 시공으로 내식성, 내후성이 증대되며, 그 밖에 내열성, 방수성 및 내광성도 우수하여 강구조물의 산화, 부식 및 노화를 방지하며, 시공시 도막 입자와 분진을 흡입 제거하여 주변 환경으로 퍼지거나 하천에 유입되어 환경을 오염시키는 것을 방지할 수 있는 강구조물 표면 보호 도장용 친환경 도장재 조성물 및 친환경 강구조물 표면 보호 도장 공법의 제공에 그 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 강구조물의 표면 보호 도장을 위한 친환경 도장재 조성물에 있어서, 망목 구조형 아크릴 수지 100 중량부당, 에틸렌에틸아크릴레이트 5 내지 15 중량부, 아크릴로니트릴스티렌 5 내지 15 중량부, 에틸렌비닐아세테이트 수지 5 내지 15 중량부, 에틸렌메타크릴메틸에시드 1 내지 10 중량부, 폴리n-부틸메타크릴레이트(PBMA) 1 내지 10 중량부, 카복시메틸스타치나트륨 0.5 내지 5 중량부 및 2-메르캅토아데닌 0.5 내지 5 중량부를 포함하는 강구조물 표면 보호 도장용 친환경 도장재 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 제거수단에 의해 강구조물의 기존 도막과 이물질을 제거하는 도장층 제거 단계; 기존 도막 제거로 발생되는 분진을 분진처리장치로 흡입하여 처리하는 분진 처리 단계; 기존 도막과 이물질이 제거된 부위의 홈 또는 스크래치를 퍼티재로 도포하여 평탄화되도록 바탕면을 처리하는 바탕면 처리 단계; 바탕면에 프라이머를 도포하여 프라이머층을 형성하는 프라이머층 형성 단계; 및 프라이머층 위에 상술한 친환경 도장재 조성물을 도포한 후 양생하여 도장층을 형성하되, 강구조물 주변으로 분산되는 도장재를 분진처리장치로 흡입하여 처리하는 도장층 형성 단계를 포함하는 친환경 강구조물 표면 보호 도장 공법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 중금속 등 유해물질을 배출하지 않고 휘발성 유기화합물이 적게 배출되어 친환경적이고, 피도면에 밀착하여 부착성이 증대되어 접착 지속력이 우수하고 도막이 안정적으로 유지되며, 외부 응력과 변형에 대해 신축 저항하여 구조물 팽창에 따른 들뜸과 박리가 방지되고 외부 응력과 진동에 따른 균열이 억제되고, 무기 충진재 시공으로 충격강도, 내마모성 및 내충격성이 증대되고 침식이 방지되며, 복합 섬유 시공으로 인장강도, 신축성 및 균열 저항성이 증대되고, 내부식제 시공으로 내식성, 내후성이 증대되며, 그 밖에 내열성, 방수성 및 내광성도 우수하여 강구조물의 산화, 부식 및 노화를 방지하며, 시공시 도막 입자와 분진을 흡입 제거하여 주변 환경으로 퍼지거나 하천에 유입되어 환경을 오염시키는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 친환경 강구조물 표면 보호 도장 공법의 플로우차트이다.
도 2a는 강구조물의 표면에 성능이 저하된 기존 도막이 위치된 모습을 보인 단면도이고, 도 2b는 본 발명의 공법에 따라 기존 도막이 제거되는 모습을 보인 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 공법에 따라 기존 도막이 제거된 강구조물의 표면에 순차적으로 시공되는 모습을 도시한 개략도이고, 도 3b는 본 발명의 공법에 따라 시공된 상태를 보여주는 단면도이다.
이하에서, 도면을 참고하여 본 발명에 따른 강구조물 표면 보호 도장용 친환경 도장재 조성물에 대해 설명하고, 그 다음에 이를 이용한 친환경 강구조물 표면 보호 도장 공법에 대하여 실시예를 중심으로 상세하게 설명하도록 하겠다.
본 발명에 따른 강구조물 표면 보호 도장용 친환경 도장재 조성물은 교량, 철구조물, 해상구조물 등 강구조물의 재도장 및 부분도장 등의 유지보수를 위해 물리적, 화학적으로 안정된 도막을 형성하고, 부착성, 신축성, 균열 저항성, 내마모성, 충격강도, 인장강도, 내식성, 내후성, 내열성, 방수성 및 내광성 등이 향상되어 강구조물의 산화, 부식 및 열화를 방지하여 표면을 보호하기 위한 것으로, 망목 구조형 아크릴 수지 100 중량부당, 에틸렌에틸아크릴레이트 5 내지 15 중량부, 아크릴로니트릴스티렌 5 내지 15 중량부, 에틸렌비닐아세테이트 수지 5 내지 15 중량부, 에틸렌메타크릴메틸에시드 1 내지 10 중량부, 폴리n-부틸메타크릴레이트(PBMA) 1 내지 10 중량부, 카복시메틸스타치나트륨 0.5 내지 5 중량부 및 2-메르캅토아데닌 0.5 내지 5 중량부를 포함한다.
일반적으로 사용되는 아크릴 수지는 선형 구조를 갖고 있어 내유성, 내알칼리성은 우수하지만, 내수성, 표면경도가 낮아서 내구성이 떨어지는 문제가 있다. 반면에 상기 망목 구조형 아크릴 수지는 소정의 온도에서 아크릴 에멀젼 용액을 극성이 있거나 결합력이 우수한 칼슘카보네이트와 수소이온 반응을 이용하거나 하이드록시술포네이트 계면활성제를 이용한 화학적 결합을 이용하여 입자간 입체적인 결합반응을 시킨 것이다. 이와 같이, 상기 망목 구조형 아크릴 수지는 망목형 구조(self-cross linked structure)로 결합되어 있어 강구조물의 표면이 외부에 노출되지 않도록 보화고 피도면에 용이하게 접착될 수 있는 부착력을 제공하며, 내변색성, 내약품성, 내수성, 내산성, 내후성 및 탄력성 등이 우수해지고, 표면경도와 내마모성이 높으며, 장시간 침지시에도 수분이 수지 도막에 침투되어 발생하는 백탁 현상을 방지하여 강도 및 내구성이 증대된다. 다만 과도하게 포함되는 경우 내열성이 저하될 수 있으며, 본 발명의 도장재 조성물에서 망목 구조형 아크릴 수지 외 나머지 성분들의 함량은 망목 구조형 아크릴 수지 100 중량부를 기준으로 한다.
상기 에틸렌에틸아크릴레이트는 도막의 접착력을 증가시키고 접착 지속력이 유지될 수 있도록 망목 구조형 아크릴 수지 100 중량부당 5 내지 15 중량부가 첨가된다.
상기 아크릴로니트릴스티렌은 아크릴로니트릴과 스타이렌의 혼성 중합 반응으로 생성된 합성수지로 강도와 내약품성 및 내오염성이 우수하고 탄성력도 갖고 있으며, 망목 구조형 아크릴 수지 100 중량부당 5 내지 15 중량부가 포함되어 도막의 강도, 내스크래치성, 내약품성을 증가시켜 준다.
상기 에틸렌비닐아세테이트 수지는 에틸렌과 초산비닐모노머를 공중합시켜 얻어지는 중합체로, 탄성과 신축성이 뛰어나 크랙 발생이 방지되고, 내구성이 우수하여 쉽게 파손되지 않으며, 무기 충진재에 대한 피복력이 우수하여 보존성이 뛰어나고 발수성 및 방청성이 우수하여 고온 및 고습 조건에서 사용할 수 있고, 이와 같은 특성으로 인해 본 발명에서는 망목 구조형 아크릴 수지 100 중량부당 5 내지 15 중량부를 첨가한다.
상기 에틸렌메타크릴메틸에시드는 망목 구조형 아크릴 수지 100 중량부당 1 내지 10 중량부가 첨가되어 강도, 방오성, 내염해성 및 동결융해 저항성을 향상시킨다. 다만, 과도하게 첨가되면 작업성이 저하될 수 있다.
상기 폴리n-부틸메타크릴레이트(PBMA)는 강도와 내약품성, 내유성 및 내후성이 우수하고, 풍화작용에 강하며, 망목 구조형 아크릴 수지 100 중량부당 1 내지 10 중량부가 첨가된다. 다만, 과도하게 첨가되면 스트레스 크래킹에 의해 균열이 발생될 수 있다.
카복시메틸스타치나트륨은 전분을 구성하고 있는 포도당의 하이드록시기에 카복시메틸기가 에테르 결합한 것으로, 망목 구조형 아크릴 수지 100 중량부당 0.5 내지 5 중량부가 포함되어 도장층의 부착력을 증대시키고, 도장층의 들뜸, 탈락을 방지하며, 다만, 5 중량부를 초과하여 과도하게 첨가되면 흐름성이 저하될 수 있다.
상기 2-메르캅토아데닌은 푸린 유도체의 일종으로 망목 구조형 아크릴 수지 100 중량부당 0.5 내지 5 중량부가 첨가되고, 바늘 모양의 미세 결정을 갖고 있어 장기적으로 안정적이고 치밀한 도막을 형성하게 하여 수밀성을 향상시키고 균열을 억제하며, 안정적인 강도 증진에 기여하고, 자외선을 흡수하여 차단하는 기능도 한다.
또한, 본 발명에 따른 강구조물 표면 보호 도장용 친환경 도장재 조성물은 망목 구조형 아크릴 수지 100 중량부당, 무기 충진재 5 내지 10 중량부, 복합 섬유 5 내지 10 중량부, 폴리올레핀 플라스토머 5 내지 10 중량부, 폴리메틸메타크릴레이트 1 내지 5 중량부, 내부식제 1 내지 5 중량부, 1,4-부탄디올다이메타크릴레이트 1 내지 5 중량부, 헥사플루오르프로필렌올리고머 1 내지 5 중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 무기 충진재는 도장층의 충전성, 충격강도, 내마모성, 내충격성 및 치수 안정성을 향상시키기 위한 것으로, 망목 구조형 아크릴 수지 100 중량부당 5 내지 10 중량부가 첨가될 수 있고, 10 중량부를 초과하면 틱소트로픽성 상승에 의한 작업성이 저하될 수 있다.
상기 무기 충진재는 중량%로 탄산칼슘 30 내지 50%, 칼슘실리케이트 15 내지 25%, 실리카 분말 10 내지 20%, 경질마그네슘카보네이트 5 내지 10%, 플로고파이트 5 내지 10%, 마그네슘계 휘스커 5 내지 10%, 황산칼륨 1 내지 5% 및 질산칼륨 1 내지 5%를 포함하며, 각 성분은 무기 충진재로서의 공통된 기능을 하면서도 저마다 다른 기능도 함께 제공한다.
즉, 상기 탄산칼슘은 30 내지 50 중량%가 첨가되어 충전성, 내충격성, 내마모성, 광택도 및 분산성을 향상시키기고, 저흡수성, pH 안정성, 내부식성도 개선되며, 마그네슘 휘스커의 부식을 방지하고, 다만 탄산칼슘이 과도하면 틱소트로픽성 상승에 의한 작업성이 저하될 수 있다.
상기 칼슘실리케이트는 15 내지 25 중량%가 충진되어 도장층의 표면강도를 증가시키고, 내화학성, 내부식성이 우수하여 도장층의 내구성을 증가시키며, 프라이머층과 견고하게 밀착 결합되도록 한다.
상기 실리카 분말은 10 내지 20 중량%가 충진되어 도장층 내의 미세 공극을 채워서 치밀하게 하고, 충격강도를 증진시키며, 염화물 이온에 침투 저항성을 갖는다.
상기 경질마그네슘카보네이트는 마그네사이트에서 산출되는 백색의 미세한 분말로, 도장층 내에 고르게 분산되어 점성과 강도 및 내마모성을 증가시키고, 이를 위하여 5 내지 10 중량%가 충진되며, 5 중량% 미만이면 물성이 떨어질 수 있고, 10 중량%를 초과하면 내마모성이 불량해 질 수 있다.
상기 플로고파이트는 가볍고 강도가 높은 마그네슘이 많이 함유된 규산염 광물로, 평균 입경이 10㎛ 미만인 것을 사용하고, 5 내지 10 중량%가 첨가되어 도장층 내에 고르게 분산되면서 점성과 강도 및 내마모성을 증가시키고, 서로 전기적 반발 작용을 갖고 있어 장기간 입자들이 분산 안전성을 유지할 수 있도록 한다.
상기 마그네슘계 휘스커는 침상의 섬유체로서 5 내지 10 중량%가 포함된다. 상기 마그네슘 휘스커는 가볍고 강도가 높은 마그네슘이 포함되어 수용성 아크릴 수지 등과 혼합되면 도장층의 강도를 상승시키고 광택성을 발현하며, 내열성을 갖고, 비금속광물에 비해 비중이 가벼우며, 무독성이다. 상기 마그네슘 휘스커는 평균 길이가 20 ~ 50㎛이고, 평균 직경이 1.0 ㎛ 이하를 가지는 것이 바람직하며, 무기 충진재로서 강성 및 내충격성을 보강해주는 역할을 한다. 이때, 상기 마그네슘계 휘스커의 평균 길이가 20㎛ 미만인 경우 강성 및 내충격성이 저하될 수 있고, 50㎛ 초과인 경우 외관 노출로 표면 특성이 저하되고 흐름 방향과 수직 방향의 수축율 편차가 커질 수 있다. 더불어, 마그네슘계 휘스커의 평균 직경이 1.0 ㎛ 초과인 경우 종횡비 감소에 따른 강성 보강 효과가 감소될 수 있다. 상기 마그네슘계 휘스커가 5 중량% 미만인 경우 충격강도, 강성 및 내충격성이 감소할 수 있고, 10 중량% 초과인 경우 비중 상승으로 중량이 상승되며 도장층의 표면이 불안정해질 수 있다.
상기 황산칼륨은 무색의 가루형 결정성 분말로 1 내지 5 중량%가 첨가되어 무기 충진재로 사용되고, 통기성을 확보하여 도막이 들뜨거나 부풀어오르는 것을 방지하며, 5 중량%를 초과하면 도막의 유연성과 접착성이 저하될 수 있다.
상기 질산칼륨은 백색의 결정성 분말로 1 내지 5 중량%가 첨가되어 무기 충진재로 사용되며, 내부식성과 내염성이 있고, 염소이온을 고정시켜 염소이온의 침투에 대해 저항하여 노면의 부식을 방지할 수 있다.
상기 복합 섬유는 도장층의 인장강도, 신축성 및 균열 저항성을 보강하기 위한 섬유체로, 망목 구조형 아크릴 수지 100 중량부당 5 내지 10 중량부가 첨가되고, 10 중량부를 초과하면 내열성이 저하되어 강구조물이 열화될 수 있다.
상기 복합 섬유는 중량%로 나일론 섬유 30 내지 40%, 저밀도 폴리에틸렌 섬유 20 내지 30%, 폴리우레탄 섬유 10 내지 20%, 면 섬유 5 내지 10%, 마 섬유 5 내지 10% 및 알루미나 섬유 1 내지 5%를 포함할 수 있다.
상기 나일론 섬유는 30 내지 40 중량%가 첨가되되, 폴리아미드계 합성섬유로 가볍고 가늘며 마찰에 강하고 인장강도가 다른 섬유에 비해 매우 크며, 물에 젖어도 강도에 변함이 없고, 탄력성도 갖고 있다. 본 발명에서 보강섬유로 작용하되 도장층 내에 고르게 분산되어 강구조물의 진동, 팽창 및 수축 등에 따른 휨강도와 인장강도를 증진시키고, 탄력성이 있어서 도막의 균열을 방지하여 내구성을 증가시킨다. 이때, 상기 나일론 섬유는 길이가 5 내지 10 mm, 직경이 0.1 내지 1.0 mm이고, 열처리로 꼬아진 울리나일론 섬유 또는 크레이프 나일론 섬유와 같이 신축성이 좋고 부피가 증가된 것을 사용할 수 있다.
상기 저밀도 폴리에틸렌 섬유는 20 내지 30 중량%가 도장층에 고르게 첨가되어 그 신축성과 탄력성으로 인해 도장층의 균열을 억제하고, 방습성이 있어 수분을 차단하여 강구조물의 부식을 방지할 수 있다.
상기 폴리우레탄 섬유는 폴리우레탄을 방사하여 얻어진 합성섬유로 인장강도, 탄성회복력, 굽힘성, 마찰강도 및 내광성이 우수하여 10 내지 20 중량%가 포함되고, 다만 20 중량%를 초과하면 내열성이 저하될 수 있다.
상기 면 섬유는 길이는 40~60mm이고 굵기는 10~20㎛로 가늘고 긴 형태를 사용하는 것이 바람직하며, 측면에 꼬임이 있고, 식물의 세포벽을 구성하는 셀룰로오스를 그대로 갖고 있으며, 클리코시드 결합에 의해 수백~수천개의 글루코오스가 결합되어 있다. 가늘고 긴 형태로 인하여 강도와 내열성이 비교적 양호하여 5 내지 10 중량%가 포함되고, 10 중량%를 초과하면 신축성과 내광성이 저하될 수 있다.
상기 마섬유는 표피, 피층, 형성층, 목질부, 고객이로 구성되어 있고, 펙틴, 리그닌 등으로 접착되어 있으며, 원통형 또는 편평한 띠모양으로 되어 있고, 강도가 우수하여 5 내지 10 중량%가 포함되고, 다만, 10 중량%를 초과하면 신축성이 저하될 수 있다.
상기 알루미나 섬유는 알루미나의 미결정이 응집된 구조를 갖는 섬유로 탄성률이 높고 내열성과 내식성 및 내마모성이 우수하여 1 내지 5 중량%가 포함된다.
상기 폴리올레핀 플라스토머는 이중결합 1개 이상을 가진 사슬형 또는 고리형 불포화 탄화수소 중합체인 폴리올레핀 공중합체 중에서 밀도가 0.885~0.915g/㎤인 열가소성 물질인 플라스토머로, 망목 구조형 아크릴 수지 100 중량부당 5 내지 10 중량부가 첨가되되, 외부 충격시 도장층에 가소성과 질김성을 부여하고, 내충격성과 내열성을 향상시키며, 탄성도 어느 정도 보유하고 있다. 물론, 폴리올레핀 공중합체에는 폴리올레핀 엘라스토머도 있으나 밀도가 너무 낮아 고무와 같은 탄성을 갖기 때문에 어느 정도 강성이 요구되는 도장재에는 적합하지 않다. 상기 폴리올레핀 플라스토머가 5 중량부 미만이면 내열성 및 내충격성 등이 저하될 수 있고, 10 중량부를 초과하면 다른 물질들의 낮은 혼련성으로 인해 다른 물성이 열화될 수 있다.
상기 폴리메틸메타크릴레이트는 메타크릴산 메틸 CH2=C(CH3)COOCH3를 중합하여 얻어지는 고분자로, 내광성 및 내후성이 뛰어나 내구성이 우수하고, 단단한 표면 경도를 갖고 있어 내스크래치성이 좋다. 이러한 성질 발현을 위하여 본 발명에서 상기 폴리메틸메타크릴레이트는 망목 구조형 아크릴 수지 100 중량부당 1 내지 5 중량부가 첨가된다. 다만, 5 중량부를 초과하면 신축성이 저하될 수 있다.
상기 내부식제는 도장층의 내식성, 내후성 등을 향상시키기 위한 것으로, 망목 구조형 아크릴 수지 100 중량부당 1 내지 5 중량부가 첨가되고, 5 중량부를 초과하면 도막의 균열, 처짐 및 수축 방지 효과가 저하될 수 있다.
상기 내부식제는 중량%로 폴리불화비닐 30 내지 50%, 몰리브덴산나트륨 20 내지 40%, 토코페릴아세테이트 10 내지 20%, 부틸메톡시디벤조일메탄 5 내지 10%를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 폴리불화비닐은 불화비닐의 중합에 의해 얻어지는 열가소성 수지로, 30 내지 50 중량%가 첨가되어 도장층에 막을 형성하여 내부식성과 내마모성 및 내스크래치성을 향상시킨다.
상기 몰리브덴산나트륨은 흰색의 결정성 분말로 20 내지 40 중량%가 포함되어 몰리브덴의 염을 형성하여 산소가 도장층을 통과하는 것을 억제함으로써 강구조물을 보호하여 내식성을 증대시킨다.
상기 토코페릴아세테이트는 10 내지 20 중량%가 첨가되어 도장층의 산화를 억제하여 보호한다.
상기 부틸메톡시디벤조일메탄은 5 내지 10 중량%가 포함되고 내부식성이 있어 도장층의 부식을 방지한다
상기 1,4-부탄디올다이메타크릴레이트는 망목 구조형 아크릴 수지 100중량부당 1 내지 5 중량부가 첨가되어 도장재 조성물에 점성을 증가시키고, 도장재 조성물의 전이성과 부착력을 증대시키며, 도장층의 들뜸, 탈락을 방지하고, 다만, 5 중량부를 초과하여 과도하게 첨가되면 흐름성이 저하될 수 있다.
상기 헥사플루오르프로필렌올리고머는 단량체보다는 분자량이 크고 고분자보다는 분자량이 작은 중간 분자량을 갖는 프로필렌계 올리고머로, 밀착성이 우수하고, 유연성, 경도, 안정성이 우수하며, 다이스테아디모늄헥토라이트 등과 혼합되어 틱소트로픽성이 증가되고, 부착성능이 증대되며, 망목 구조형 아크릴 수지 100 중량부당 1 내지 5 중량부로 포함되는 것이 바람직한데, 5 중량부를 초과하면 분산성 및 흐름성이 저하될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 강구조물 표면 보호 도장용 친환경 도장재 조성물은 망목 구조형 아크릴 수지 100 중량부당, EPM 분말 0.5 내지 1 중량부, 실리카디메틸실릴레이트 0.5 내지 1 중량부, 세트리모늄 클로라이드 0.5 내지 1 중량부, 트리히드록시스테아르산 0.5 내지 1 중량부 및 착색안료 0.5 내지 1 중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 EPM 분말은 에틸렌-프로필렌 공중합체 고무로, 에틸렌-프로필렌 코폴리머 고무 등을 사용할 수 있고, 신축성이 있고 탄성과 유연성을 나타내며, 망목 구조형 아크릴 수지 100 중량부당 0.5 내지 1 중량부가 첨가되어 도장층의 신축성, 인장성 및 접착성을 향상시키는 기능을 한다. 다만, 과도하게 첨가시 점도가 증가되어 작업성이 저하되고, 내열성이 저하될 수 있다.
상기 실리카디메틸실릴레이트는 실리카 유도체로 분산성을 증가시키고, 도장재 표면에 피막을 형성하여 도장층 표면을 보호하며, 이를 위하여 망목 구조형 아크릴 수지 100 중량부당 0.5 내지 1 중량부가 첨가된다.
상기 세트리모늄 클로라이드는 망목 구조형 아크릴 수지 100 중량부당 0.5 내지 1 중량부가 첨가된다. 도장재 조성물의 소수성에 의해 도장재 조성물이 불균일하게 분산될 경우 안정적인 성질을 얻을 수 없고 태양빛에 지속적으로 노출되는 경우 광분해나 변색이 발생할 수 있다. 하지만, 세트리모늄 클로라이드를 첨가하면 분자량이 큰 세트리모늄 클로라이드가 피막을 형성하고, 입자간 뭉침을 최소화하며, 입자의 침전의 생성 및 침강을 방지하고, 분산성이 증대되어 균일하게 분산될 수 있도록 하며, 광안정성도 증가하게 된다. 다만, 상기 세트리모늄 클로라이드가 1 중량부를 초과하면 세트리모늄 클로라이드의 상호 작용이 과도하여 도장층의 안정성이 저하될 수 있다.
상기 트리히드록시스테아르산은 흐름 조절제로 분산성과 흐름성을 향상시키기 위하여 망목 구조형 아크릴 수지 100 중량부당 0.5 내지 1 중량부를 첨가한다.
상기 착색안료는 망목 구조형 아크릴 수지 100 중량부당 0.5 내지 1 중량부가 포함되고, 도장층에 색상을 부여하여 도장면의 미관을 향상시키기 위한 것으로, 다양한 색상을 위한 착색안료가 사용될 수 있고, 일례로 이산화티탄이 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 강구조물 표면 보호 도장용 친환경 도장재 조성물은 망목 구조형 아크릴 수지 100 중량부당, 다이스테아디모늄헥토라이트 0.1 내지 0.5 중량부, 하이퍼로사이드 0.1 내지 0.5 중량부 및 옥틸메톡시신나메이트 0.1 내지 0.5 중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 다이스테아디모늄헥토라이트는 망목 구조형 아크릴 수지 100 중량부당 0.1 내지 0.5 중량부가 첨가되어 도장재 조성물의 점도를 조절하고, 수지와 올리고머에 틱소트로픽성을 부여하며, 다른 성분들이 잘 분산되도록 한다.
상기 하이퍼로사이드는 UV 흡수 물질로 망목 구조형 아크릴 수지 100 중량부당 0.1 내지 0.5 중량부가 첨가되어 UV를 흡수하여 차단할 수 있다.
상기 옥틸메톡시신나메이트는 광안정성을 갖고 있어 안료의 변색을 방지하고 자외선을 차단하는 효과가 있으며, 망목 구조형 아크릴 수지 100 중량부당 0.1 내지 0.5 중량부가 첨가된다.
아울러, 상기 도장재 조성물은 그 밖에 망목 구조형 아크릴 수지 100 중량부당 경화제 0.5 내지 1.5 중량부, 소포제 0.1 내지 1.0 중량부 및 지연제 0.05 내지 0.1 중량부가 포함될 수 있다.
이하에서, 도면을 참고하여 본 발명에 따른 친환경 강구조물 표면 보호 도장 공법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1a 내지 도 2b를 참고하면, 본 발명에 따른 친환경 강구조물 표면 보호 도장 공법은 먼저 강구조물(1)의 재도장 및 부분도장 등의 유지보수를 위해 동력공구, 샌드블래스팅, 숏블래스팅 등 분사장치의 제거수단에 의해 보수할 강구조물의 성능이 저하된 기존 도막(10)을 제거하면서 녹, 분진, 흑피 등의 이물질을 함께 제거하고 표면을 정리하는 도막 제거 단계(S10)를 수행한다.
도막 제거 단계(S10)를 시작한 후 기존 도막(10)의 제거로 발생되는 도막날림과 이물질 등의 분진을 분진처리장치로 진공 흡입하여 친환경적으로 처리하는 분진 처리 단계(S20)를 수행한다. 이로써, 동력공구와 분사장치로 기존 도막(10)을 제거하는 과정에서 발생되는 기존 도막, 이물질 등의 분진이 주변 환경으로 퍼지거나 하천에 유입되어 환경을 오염시키는 것을 방지할 수 있다.
다음에, 기존 도막(10)과 이물질이 제거된 부위의 홈 또는 스크래치를 퍼티재로 도포하여 평탄화되도록 바탕면을 정리하는 바탕면 처리 단계(S30)를 수행한다.
그리고, 도 1b를 참고하면 바탕면에 방청제를 도포하는 방청제 도포 단계(S40)를 수행할 수 있다.
다음에, 처리된 바탕면에 프라이머를 도포하여 프라이머층(20)을 형성하는 프라이머층 형성 단계(S50)를 수행한다. 강구조물의 보수를 위해서는 피도면의 접착력 증가와 접착 지속력이 요구되고, 피도면에 도장재 조성물을 직접 시공하게 되면 들뜸이나 박리가 발생할 수 있고, 균열의 원인으로 작용하며, 이로 인해 수분, 산성물질, 염화물 등의 침투가 용이하게 되어 강구조물의 열화가 급속히 진행되어 강구조물의 내구성에 심각한 영향을 주게 된다. 이러한 강구조물의 바탕면과 도장재 조성물의 계면상 접착력 증가를 위하여 프라이머를 강구조물의 바탕면 부위에 붓이나 롤러, 에어스프레이, 분사기 등을 이용하여 도포하며, 표면의 비표면적을 증가시키고, 도장층의 들뜸, 박리 등을 방지할 수 있다.
다음에, 프라이머가 도포된 프라이머층(20) 위에 상술한 도장재 조성물을 붓, 롤러, 에어스프레이, 분사기 등의 도포수단을 이용하여 도포한 후 양생하여 도장층(30)을 형성하는 도장층 형성 단계(S60)를 수행한다.
그리고. 도 3a 및 도 3b를 참고하면 양생된 상기 도장층(30) 위에 표면보호재로 코팅제 조성물을 도포한 후 양생하여 코팅층(40)을 형성하는 코팅층 형성 단계(S70)를 수행하여 보호 조치한다. 상기 코팅층(40)은 도장층(30)을 보호하고, 열화인자의 침입을 방지하여 강구조물(1)의 수명을 연장시킬 수 있다.
상기 코팅제 조성물은, 중량%로 우레탄 수지 30 내지 50%, 테트라하이드로퓨란 15 내지 25%, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 10 내지 20%, 폴리프로필렌 수지 5 내지 10%, 산화지르코늄 1 내지 5%, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산에스테르 1 내지 5%, 제올라이트 1 내지 5%, 입실론 카프로락탐 1 내지 5%, 트리3-머캡토프로피오닐옥시에틱이소시아누레이트 1 내지 5%, 1,4-페닐렌비스옥사졸린 0.5 내지 1.5%, 부틸메톡시디벤조일메탄 0.5 내지 1.5%, 카르보닐비스카프로락탐 0.5 내지 1.5%, 시녹세이트 0.5 내지 1.5%, 폴리클로로프렌 0.5 내지 1.5% 및 트리에탄올아민 0.5 내지 1.5%를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 우레탄 수지는 탄성력, 인장강도, 접착강도 등의 기계적 성질이 우수하고, 내열성, 내가수분해안정성, 내스크래치성, 내수성 및 내오염성이 우수하며, 30 내지 50 중량%가 첨가되되, 30 중량% 미만이면 유연성 및 접착성이 저하되고, 50 중량%를 초과하면 작업성 및 통기성이 저하되어 도막이 부풀어 올라 기능이 약화될 수 있다.
상기 테트라하이드로퓨란은 퓨란을 니켈 촉매로 접촉 환원하여 제조되는 것으로, 탄소 4원자, 산소 1원자로 된 오원자 복소 고리화합물이고, 무색의 성질을 갖고 있으며, 15 내지 25 중량%가 첨가되어 용제로 사용된다.
상기 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트는 10 내지 20 중량%가 첨가되어 코팅제 조성물을 희석하고 분산시키고, 10 중량% 미만이면 흐름성이 저하되고 건조시간이 증가되며, 20 중량%를 초과하면 코팅제 조성물의 농도가 낮아져 물성이 저하되거나 휘발성 증가로 저장안정성이 저하될 수 있다.
상기 폴리프로필렌 수지는 내열성이 우수하고, 경첩 힌지성과 스트레스 크래킹 특성이 우수하여 강구조물 진동시 균열 발생을 억제하고, 산, 알칼리, 염수, 오일 등에 강하여 5 내지 10 중량%를 첨가한다.
상기 산화지르코늄은 1 내지 5 중량%가 첨가되는 바, 산화지르코늄은 투명한 성질을 갖고 있고, 녹는점이 2,677℃로 매우 높아 우수한 내열성 및 내구성을 제공하고, 열적 불안정성에 의한 코팅층의 들뜸이나 탈색, 변색을 방지한다.
상기 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산에스테르는 코팅층의 분산성을 증가시키고 유동성을 향상시키기 위하여 1 내지 5 중량%가 포함된다.
상기 제올라이트는 다공성 무기재로서 흡착제 역할을 수행한다. 이는 수분을 흡수하여 외부의 염분 및 수분이 내부 금속층으로 이동하는 것을 차단하였다가 외부로 배출하여 강구조물의 부식을 억제하는 역할을 하고, 상기 제올라이트는 1 내지 5 중량%가 첨가되는 것이 바람직하고, 1 중량% 미만이면 친수성 재료 분리 저항성 개선 성능이 미약할 수 있고, 분리 저항성 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 제올라이트의 함량이 5 중량%를 초과할 경우에는 성능은 개선되나 작업성이 저하될 수 있다.
상기 입실론 카프로락탐은 환형 구조를 가진 화합물로, 1 내지 5 중량%가 첨가되어 코팅층의 흡습성을 감소시키고 내충격성을 증가시킨다.
상기 트리3-머캡토프로피오닐옥시에틱이소시아누레이트는 분자 내에 치올기를 2개 이상 함유한 폴리치올 수지로, 접착력 증가와 고온 또는 다습한 환경에서도 접착력과 안정성이 유지되어 층의 신뢰성을 높이기 위하여 첨가되며, 1 내지 5 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 1,4-페닐렌비스옥사졸린은 아민계 첨가제로 내광성과 내구성을 증가시켜 코팅층의 손상을 방지하기 위해 첨가하는 것으로 0.5 내지 1.5 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 부틸메톡시디벤조일메탄은 0.5 내지 1.5 중량%가 포함되고 내부식성이 있어 코팅층과 도장층의 부식을 방지한다
상기 카르보닐비스카프로락탐은 내열성을 향상시키기 위해 첨가하는 것으로 태양열 및 집열에 대한 저항력을 증가시키기 위함이며, 0.5 내지 1.5 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 시녹세이트는 방향족 유기화합물로, 자외선을 흡수하여 차단하고, 반사율을 낮추며, 평활도를 증가시키고, 이를 위하여 0.5 내지 1.5 중량%를 첨가하며, 다만 1.5 중량%를 초과하면 내스크래치성이 저하될 수 있다.
상기 폴리클로로프렌은 클로로프렌을 중합하여 합성한 고분자 화합물로 0.5 내지 1.5 중량%가 포함되어 내열성, 내약품성, 내유성 등을 증가시킨다.
상기 트리에탄올아민은 강알칼리성 물질로 지방산을 중성화하고, pH를 염기성으로 조절하며, 중성화를 지연시키고, 계면활성이 있어 분산성을 증가시키며, 0.5 내지 1.5 중량%를 첨가한다.
이하에서, 본 발명에 따른 친환경 강구조물 표면 보호 도장 공법용 도장재 조성물에 대한 실시예를 설명한다.
먼저, 망목 구조형 아크릴 수지를 제조한다. 메틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 하이드록시프로필(메트)아크릴레이트 및 (메트)아크릴로니트릴을 2:1:1:0.5 중량비로 혼합한 모노머와, (메트)아크릴산 및 모노메틸 이타코네이트를 1:1 중량비로 혼합한 산성 모노머를 수중에서 가교 반응시킨 아크릴 에멀젼 용액 55 중량%와, 소듐마그네슘실리케이트 30 중량%와, 테트라알콕시실리케이트 5 중량%와, 리시놀레에이트 2 중량% 및 아연 스테아레이트 7 중량%를 혼합한 후 백금(Pt) 촉매 1 중량%를 혼합하여 약 250℃ 온도에서 반응시킴으로써 망목 구조형 아크릴 수지를 제조하였다.
<발명예 1>
상기 망목 구조형 아크릴 수지 1000g, 에틸렌에틸아크릴레이트 140g, 아크릴로니트릴스티렌 140g, 에틸렌비닐아세테이트 수지 120g, 에틸렌메타크릴레이트 90g, 폴리n-부틸메타크릴레이트 90g, 카복시메틸스타치나트륨 40g 및 2-메르캅토아데닌 40g을 혼합하여 친환경 도장재 조성물을 제조하였다.
<발명예 2>
상기 망목 구조형 아크릴 수지 1000g, 에틸렌에틸아크릴레이트 100g, 아크릴로니트릴스티렌 100g, 에틸렌비닐아세테이트 수지 100g, 에틸렌메타크릴레이트 50g, 폴리n-부틸메타크릴레이트 50g, 카복시메틸스타치나트륨 30g, 2-메르캅토아데닌 30g, 무기 충진재 70g, 복합 섬유 90g, 폴리올레핀 플라스토머 70g, 폴리메틸메타크릴레이트 20g, 내부식제 40g, 1,4-부탄디올다이메타크릴레이트 20g, 헥사플루오르프로필렌올리고머 20g을 혼합하여 친환경 도장재 조성물을 제조하되, 무기 충진재는 탄산칼슘을 사용하고, 복합 섬유는 나일론 섬유와 폴리우레탄 섬유를 혼합하여 사용하며, 내부식제는 폴리불화비닐을 사용하였다.
<발명예 3>
상기 망목 구조형 아크릴 수지 1000g, 에틸렌에틸아크릴레이트 100g, 아크릴로니트릴스티렌 100g, 에틸렌비닐아세테이트 수지 110g, 에틸렌메타크릴레이트 50g, 폴리n-부틸메타크릴레이트 50g, 카복시메틸스타치나트륨 30g, 2-메르캅토아데닌 8g, EPM 분말 6g, 실리카디메틸실릴레이트 6g, 세트리모늄 클로라이드 7g, 트리히드록시스테아르산 8g, 착색안료 7g을 혼합하여 친환경 도장재 조성물을 제조하였다.
<발명예 4>
상기 망목 구조형 아크릴 수지 1000g, 에틸렌에틸아크릴레이트 100g, 아크릴로니트릴스티렌 100g, 에틸렌비닐아세테이트 수지 110g, 에틸렌메타크릴레이트 50g, 폴리n-부틸메타크릴레이트 50g, 카복시메틸스타치나트륨 30g, 2-메르캅토아데닌 20g, 다이스테아디모늄헥토라이트 2g, 하이퍼로사이드 3g 및 옥틸메톡시신나메이트 3g을 혼합하여 친환경 도장재 조성물을 제조하였다.
<발명예 5>
상기 망목 구조형 아크릴 수지 1000g, 에틸렌에틸아크릴레이트 100g, 아크릴로니트릴스티렌 100g, 에틸렌비닐아세테이트 수지 70g, 에틸렌메타크릴레이트 50g, 폴리n-부틸메타크릴레이트 50g, 카복시메틸스타치나트륨 30g, 2-메르캅토아데닌 20g, 무기 충진재 80g, 복합 섬유 60g, 폴리올레핀 플라스토머 70g, 폴리메틸메타크릴레이트 20g, 내부식제 40g, 1,4-부탄디올다이메타크릴레이트 30g, 헥사플루오르프로필렌올리고머 20g, EPM 분말 7g, 실리카디메틸실릴레이트 7g, 세트리모늄 클로라이드 7g, 트리히드록시스테아르산 6g, 착색안료 6g, 다이스테아디모늄헥토라이트 3g, 하이퍼로사이드 3g 및 옥틸메톡시신나메이트 2g을 혼합하여 친환경 도장재 조성물을 제조하되, 무기 충진재는 중량%로 탄산칼슘 35%, 칼슘실리케이트 20%, 실리카 분말 12%, 경질마그네슘카보네이트 8%, 플로고파이트 8%, 마그네슘계 휘스커 9%, 활산칼륨 4% 및 질산칼륨 4%로 사용하고, 복합 섬유는 중량%로 나일론 섬유 38%, 저밀도 폴리에틸렌 섬유 27%, 폴리우레탄 섬유 15%, 면섬유 8%, 마 섬유 8% 및 알루미나 섬유 4%를 사용하며, 내부식제는 중량%로 폴리불화비닐 45%, 몰리브덴산나트륨 35%, 토코페릴아세테이트 13% 및 부틸메톡시디벤조일메탄 7%를 사용하였다.
<비교예 1>
수용성 아크릴 수지 1000g, 탄산칼슘 100g, 폴리메틸메타크릴레이트 150g, 1,4-부탄디올다이메타크릴레이트 30g, 헥사플루오르프로필렌올리고머 70g, 실리카디메틸실릴레이트 3g, 트리히드록시스테아르산 3g, 착색안료 2g, 다이스테아디모늄헥토라이트 2g, 옥틸메톡시신나메이트 2g을 혼합하여 제조하였다.
<비교예 2>
수용성 아크릴 수지 1000g, 탄산칼슘 150g, 폴리메틸메타크릴레이트 90g, 1,4-부탄디올다이메타크릴레이트 50g, 실리카디메틸실릴레이트 10g, 세트리모늄 클로라이드 8g, 트리히드록시스테아르산 5g, 착색안료 3g, 다이스테아디모늄헥토라이트 2g, 하이퍼로사이드 2g을 혼합하여 제조하였다.
<시험예>
상기 발명예 1 내지 5와 비교예 1 내지 2에 따라 제조된 조성물을 이용하여 1 평방미터의 강구조물 표면상에 약 100 마이크로미터 두께의 도막을 형성한 후 표준상태에서의 안정도, 표면경도, 소성변화 및 박리성 등을 측정하여 아래의 표 1로 나타내었다.
[표 1]
Figure 112021062336175-pat00001
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 강구조물 표면 보호 도장용 친환경 도장재 조성물은 소성변화가 적고, 안정도, 표면경도 등이 양호할 뿐만 아니라, 강구조물의 표면으로부터 쉽게 박리되지 않는 것을 확인할 수 있다.
또한, 내식성(염해방지성능평가) 시험으로 1,000 시간 동안 염수를 분무하여 그 결과를 시험하여 그 결과를 표 2에 나타내었고, 도막의 부착강도, 내산성, 내굴곡성, 내수성에 대하여 시험하여 그 결과를 표 3에 나타내었다.
[표 2]
Figure 112021062336175-pat00002
[표 3]
Figure 112021062336175-pat00003
상기 표 2와 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 강구조물 표면 보호 도장용 친환경 도장재 조성물은 강구조물에 도막 시공시 비교예들에 비하여 내식성, 부착성, 신축성 등 물성이 우수함을 확인할 수 있다.
또한, 발명예 및 비교예에 따라 제조된 조성물을 1 평방미터의 강구조물 표면상에 약 100 마이크로미터 두께의 도막을 형성한 후 1개월 간 옥외에 방치한 후, 오염된 강구조물을 별도의 세정 작업없이 물만 뿌려서 세정한 후, 표면의 상태를 4단계의 척도로 분류하여 평가하였다. 즉, 깨끗하게 원상태로 회복되면 "매우 우수"로, 외관상 스테인이 심하게 발생하여 방오성이 불량한 경우에는 "불량"으로 평가하여 그 결과를 표 4에 나타내었다.
[표 4]
Figure 112021062336175-pat00004
상기 표 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 강구조물 표면 보호 도장용 친환경 도장재 조성물은 강구조물에 도막 시공시 비교예들에 비하여 방오성이 우수한 것을 확인할 수 있다.
결국, 본 발명에 따른 강구조물 표면 보호 도장용 친환경 도장재 조성물 및 친환경 강구조물 표면 보호 도장 공법은 중금속 등 유해물질을 배출하지 않고 휘발성 유기화합물이 적게 배출되어 친환경적이고, 피도면에 밀착하여 부착성이 증대되어 접착 지속력이 우수하고 도막이 안정적으로 유지되며, 외부 응력과 변형에 대해 신축 저항하여 구조물 팽창에 따른 들뜸과 박리가 방지되고 외부 응력과 진동에 따른 균열이 억제되고, 무기 충진재 시공으로 충격강도, 내마모성 및 내충격성이 증대되고 침식이 방지되며, 복합 섬유 시공으로 인장강도, 신축성 및 균열 저항성이 증대되고, 내부식제 시공으로 내식성, 내후성이 증대되며, 그 밖에 내열성, 방수성 및 내광성도 우수하여 강구조물의 산화, 부식 및 노화를 방지하며, 시공시 도막 입자와 분진을 흡입 제거하여 주변 환경으로 퍼지거나 하천에 유입되어 환경을 오염시키는 것을 방지할 수 있는 것이다.
본 발명에서 상기 실시 형태는 하나의 예시로서 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고 동일한 작용효과를 이루는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
1. 강구조물
10. 기존 도장
20. 프라이머층
30. 도장층
40. 코팅층

Claims (8)

  1. 강구조물의 표면 보호 도장을 위한 친환경 도장재 조성물에 있어서,
    망목 구조형 아크릴 수지 100 중량부당, 에틸렌에틸아크릴레이트 5 내지 15 중량부, 아크릴로니트릴스티렌 5 내지 15 중량부, 에틸렌비닐아세테이트 수지 5 내지 15 중량부, 에틸렌메타크릴메틸에시드 1 내지 10 중량부, 폴리n-부틸메타크릴레이트(PBMA) 1 내지 10 중량부, 카복시메틸스타치나트륨 0.5 내지 5 중량부 및 2-메르캅토아데닌 0.5 내지 5 중량부를 포함하는 강구조물 표면 보호 도장용 친환경 도장재 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    망목 구조형 아크릴 수지 100 중량부당, 무기 충진재 5 내지 10 중량부, 복합 섬유 5 내지 10 중량부, 폴리올레핀 플라스토머 5 내지 10 중량부, 폴리메틸메타크릴레이트 1 내지 5 중량부, 내부식제 1 내지 5 중량부, 1,4-부탄디올다이메타크릴레이트 1 내지 5 중량부, 헥사플루오르프로필렌올리고머 1 내지 5 중량부를 더 포함하는 강구조물 표면 보호 도장용 친환경 도장재 조성물.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 무기 충진재는 중량%로 탄산칼슘 30 내지 50%, 칼슘실리케이트 15 내지 25%, 실리카 분말 10 내지 20%, 경질마그네슘카보네이트 5 내지 10%, 플로고파이트 5 내지 10%, 마그네슘계 휘스커 5 내지 10%, 황산칼륨 1 내지 5% 및 질산칼륨 1 내지 5%를 포함하고,
    상기 복합 섬유는 중량%로 나일론 섬유 30 내지 40%, 저밀도 폴리에틸렌 섬유 20 내지 30%, 폴리우레탄 섬유 10 내지 20%, 면 섬유 5 내지 10%, 마 섬유 5 내지 10% 및 알루미나 섬유 1 내지 5%를 포함하는 강구조물 표면 보호 도장용 친환경 도장재 조성물.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 내부식제는 중량%로 폴리불화비닐 30 내지 50%, 몰리브덴산나트륨 20 내지 40%, 토코페릴아세테이트 10 내지 20% 및 부틸메톡시디벤조일메탄 5 내지 10%를 포함하는 강구조물 표면 보호 도장용 친환경 도장재 조성물.
  5. 제 1항에 있어서,
    망목 구조형 아크릴 수지 100 중량부당, EPM 분말 0.5 내지 1 중량부, 실리카디메틸실릴레이트 0.5 내지 1 중량부, 세트리모늄 클로라이드 0.5 내지 1 중량부, 트리히드록시스테아르산 0.5 내지 1 중량부 및 착색안료 0.5 내지 1 중량부를 더 포함하는 강구조물 표면 보호 도장용 친환경 도장재 조성물
  6. 제 1항에 있어서,
    망목 구조형 아크릴 수지 100 중량부당, 다이스테아디모늄헥토라이트 0.1 내지 0.5 중량부, 하이퍼로사이드 0.1 내지 0.5 중량부 및 옥틸메톡시신나메이트 0.1 내지 0.5 중량부를 더 포함하는 강구조물 표면 보호 도장용 친환경 도장재 조성물
  7. 제거수단에 의해 강구조물의 기존 도막과 이물질을 제거하는 도막 제거 단계;
    기존 도막 제거로 발생되는 분진을 분진처리장치로 흡입하여 처리하는 분진 처리 단계;
    도장층과 이물질이 제거된 부위의 홈 또는 스크래치를 퍼티재로 도포하여 평탄화되도록 바탕면을 처리하는 바탕면 처리 단계;
    바탕면에 프라이머를 도포하여 프라이머층을 형성하는 프라이머층 형성 단계; 및
    프라이머층 위에 청구항 1 내지 6 중에서 선택된 어느 하나의 친환경 도장재 조성물을 도포한 후 양생하여 도장층을 형성하는 도장층 형성 단계를 포함하는 친환경 강구조물 표면 보호 도장 공법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 바탕면 처리 단계 후에 바탕면에 방청제를 도포하는 방청제 도포 단계와, 도장층 위에 표면 보호 강화를 위한 코팅제 조성물을 도포한 후 양생하여 코팅층을 형성하는 코팅층 형성 단계를 더 포함하되,
    상기 코팅제 조성물은, 중량%로 우레탄 수지 30 내지 50%, 테트라하이드로퓨란 15 내지 25%, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 10 내지 20%, 폴리프로필렌 수지 5 내지 10%, 산화지르코늄 1 내지 5%, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산에스테르 1 내지 5%, 제올라이트 1 내지 5%, 입실론 카프로락탐 1 내지 5%, 트리3-머캡토프로피오닐옥시에틱이소시아누레이트 1 내지 5%, 1,4-페닐렌비스옥사졸린 0.5 내지 1.5%, 부틸메톡시디벤조일메탄 0.5 내지 1.5%, 카르보닐비스카프로락탐 0.5 내지 1.5%, 시녹세이트 0.5 내지 1.5%, 폴리클로로프렌 0.5 내지 1.5% 및 트리에탄올아민 0.5 내지 1.5%를 포함하는 친환경 강구조물 표면 보호 도장 공법.
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