KR102306348B1 - 고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물 및 이를 이용한 고습윤 환경에 노출된 콘크리트 구조물의 표면보호 시공방법 - Google Patents

고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물 및 이를 이용한 고습윤 환경에 노출된 콘크리트 구조물의 표면보호 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기능성 무기충전제 1 내지 50 중량% 및 기능성 혼화제 50 내지 99 중량%를 포함하고;
상기 기능성 무기충전제는 초미립 실리케이트 100 중량부, 티탄산칼륨마그네슘 30 내지 50 중량부, 탄산칼슘 30 내지 50 중량부, 아카가나이트 10 내지 30 중량부, 제올라이트 10 내지 30 중량부, 인산아연(Zn3(PO4)2) 1 내지 10 중량부 및 마그네슘-아미노 점토 1 내지 10 중량부를 포함하는 것이고;
상기 기능성 혼화제는 친환경 수계 아크릴 에멀전 100 중량부, 스티렌-아크릴산 에스테르 공중합체 10 내지 30 중량부, 비닐 아세테이트-에틸렌 공중합체 10 내지 30 중량부, 하기 화학식 1로 표시되는 메틸하이드로겐폴리실록산 1 내지 10 중량부, 히드록시 프로필 메틸셀룰로오스 1 내지 10 중량부, 트로폴론 0.1 내지 5 중량부 및 안료 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 사용함으로써;
우수한 방수성, 내수성, 내화학성, 내산성, 내구성, 내염해성, 중성화 저항성, 내오염성, 내후성, 자외선 저항성, 불연성 및 강도 등을 구현할 수 있고, 습윤상태에서도 신속한 도포 및 건조가 가능하고, 우수한 항균기능을 제공하여 수질을 안정적으로 관리할 수 있으며, 유해물질 방출없이 환경 친화적이어서, 정수장, 배수장, 댐하부 구조물, 하수처리장, 취수장, 착수정, 혼화지, 응집지, 침전지, 여과지 등과 같은 고습윤 환경에 노출된 콘크리트 구조물에 대하여 우수한 표면보호 효과를 제공할 수 있는 고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물 및 이를 이용한 고습윤 환경에 노출된 콘크리트 구조물의 표면보호 시공방법에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure 112021094151580-pat00011

상기 식에서,
a는 10 내지 300의 정수이다.

Description

고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물 및 이를 이용한 고습윤 환경에 노출된 콘크리트 구조물의 표면보호 시공방법{Eco-friendly hybrid surface protection coating composition for water-treated concrete structures exposed to high-humidity environment and surface protection construction method for concrete structures exposed to high-humidity environment using the same}
본 발명은 우수한 방수성, 내수성, 내화학성, 내산성, 내구성, 내염해성, 중성화 저항성, 내오염성, 내후성, 자외선 저항성, 불연성 및 강도 등을 구현할 수 있고, 습윤상태에서도 신속한 도포 및 건조가 가능하고, 우수한 항균기능을 제공하여 수질을 안정적으로 관리할 수 있으며, 유해물질 방출없이 환경 친화적이어서, 정수장, 배수장, 댐하부 구조물, 하수처리장, 취수장, 착수정, 혼화지, 응집지, 침전지, 여과지 등과 같은 고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물에 대하여 우수한 표면보호 효과를 제공할 수 있는 고습윤 환경에 노출된 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물 및 이를 이용한 고습윤 환경에 노출된 콘크리트 구조물의 표면보호 시공방법에 관한 것이다.
콘크리트 구조물은 일반적으로 사용기간이 경과됨에 따라 미세균열 및 이음부위의 작업불량, 외력에 의한 균열이나 박락이 발생될 수 있으며, 부식이 심화될 경우에는 매설된 철근까지도 부식되어 내구성이 심하게 저하될 수 있는 문제점이 있다. 이러한 경우 콘크리트 구조물의 기능성을 손상시킬 뿐만 아니라, 외부의 수분이 콘크리트 내부로 용이하게 침투하게 되어 상기한 문제점은 더욱 악화될 수 있다.
더욱이, 정수장, 배수장, 댐하부 구조물, 하수처리장, 취수장, 착수정, 혼화지, 응집지, 침전지, 여과지 등과 같은 수처리 시설을 비롯한, 해양 콘크리트, 화학공장, 식품공장, 축사 바닥, 폐수처리장, 정수장이나 배수지, 복개 구조물, 교량 측구, 중앙분리벽, 맨홀, 옹벽 등과 같은 외부로 확인할 수 있는 지상 구조물 뿐만 아니라, 이들의 지하매설 시설물이나 지하구조물(지하 암거, 지하 공동구 등), 화학적 부식을 많이 받는 철근콘크리트 구조물이나 발전소 및 화학시설물, 하수도 관련 하수관거 및 하수암거 등과 같이 고습윤 환경에 노출된 콘크리트 구조물의 경우에는 상기한 문제점이 더욱 악화될 수 있다. 또한, 고습윤 환경에 노출된 콘크리트 구조물의 경우에는 구조적으로 가장 중요한 기초 부분이거나 집중하중을 받는 경우가 많고, 쇄굴, 충격 또는 기타 사유에 의해 균열이 발생하기 쉬운 환경에 노출되어 있는 바, 물 또는 화학성분이 상기한 균열부위로 용이하게 침투할 수 있고, 내부 철근을 부식시킴으로써 콘크리트가 더욱 쉽게 파손될 수 있다. 또한, 고습윤 환경에 노출된 콘크리트 구조물의 경우에는 생활하수 등에 포함된 유기물과 세균의 반응에 의한 황산이온, 온천지대 또는 산성비 등에 의한 산성물질, 해양환경에서의 염해, 폐수 내의 산성가스, 직접적인 산성폐수, 물의 정화를 위한 염소 또는 오존 등과의 직접 접촉에 의하여 콘크리트 구조물의 화학적 부식 및 노후화가 더 빨리 진행될 수 있다.
따라서, 이러한 고습윤 환경에 노출된 콘크리트 구조물에 대하여, 균열이나 박락 등에 의한 구조물의 노후화를 방지하고, 구조물의 내구연한을 증진시킬 뿐만 아니라, 수처리 시설의 바닥, 천정, 외벽 및 벽면과 같은 경우에는 저장수의 유출을 방지하기 위하여 콘크리트 구조물의 표면보호 시공이 요구되고 있다.
이에 종래에는 에폭시계, 우레탄계, 폴리우레아 및 아크릴계 수지 도료 등과 같은 유기계 성분으로 이루어진 도료를 이용한 콘크리트 구조물의 표면보호 시공방법이 사용되었다. 이러한 유기계 성분으로 이루어진 도료는 가공성이 좋고 접착성 및 유연성이 우수한 장점이 있으나, 도막을 형성하는 유기물이 자외선, 오존이나 수분에 의한 열화가 쉽게 발생하여 내구성이 저하되며, 내열성이 낮고 기름과 같은 유기물질이 혼입되어 오염되기 쉬운 문제점이 있었다. 또한, 상기 유기계 성분의 도막재는 콘크리트의 표면 함수량이 5%이상에서는 경화가 이루어지지 않아 표면을 완전 건조하여야 하기 때문에 시공기간이 길어지고 콘크리트와의 열팽창계수가 상이하여 일체거동이 어려워 장기간에 걸쳐 박리·박락이 발생하기 쉬운 문제점이 있었다. 특히, 고습윤 환경에 노출된 콘크리트 구조물은 시공과정에서도 물과 접촉하는 것을 막기 어렵고, 타설 후에는 경화 및 접착불량, 워터포켓, 들뜸 등의 부착강도의 심각한 저하 현상으로 콘크리트 구조물의 표면보호 효과가 현저히 떨어지는 문제점이 있었다. 뿐만 아니라, 물과의 접촉에 의한 재료분리 및 환경오염 등의 여러가지 문제점이 여전히 남아있는 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-0788021호 대한민국 등록특허 제10-0922850호 대한민국 등록특허 제10-0947460호 대한민국 등록특허 제10-1353918호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 일 구현 예는 기존 콘크리트 구조물과 일체거동할 수 있고, 우수한 수밀성으로 구체를 보호하여, 고습윤 환경에 노출된 콘크리트 구조물의 노후화를 방지하고, 내구연한을 증진시킬 수 있고, 또한, 습윤상태에서도 신속한 도포 및 건조가 가능하여 시공기간을 단축할 수 있으며 들뜸이나 박리 등의 결함을 효과적으로 방지할 수 있고, 수질을 안정적으로 관리할 수 있으며, 유해물질 방출없이 환경 친화적인 고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물 및 이를 이용한 고습윤 환경에 노출된 콘크리트 구조물의 표면보호 시공방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 구현 예는 기능성 무기충전제 1 내지 50 중량% 및 기능성 혼화제 50 내지 99 중량%를 포함하고;
상기 기능성 무기충전제는 초미립 실리케이트 100 중량부, 티탄산칼륨마그네슘 30 내지 50 중량부, 탄산칼슘 30 내지 50 중량부, 아카가나이트 10 내지 30 중량부, 제올라이트 10 내지 30 중량부, 인산아연(Zn3(PO4)2) 1 내지 10 중량부 및 마그네슘-아미노 점토 1 내지 10 중량부를 포함하는 것이고;
상기 기능성 혼화제는 친환경 수계 아크릴 에멀전 100 중량부, 스티렌-아크릴산 에스테르 공중합체 10 내지 30 중량부, 비닐 아세테이트-에틸렌 공중합체 10 내지 30 중량부, 하기 화학식 1로 표시되는 메틸하이드로겐폴리실록산 1 내지 10 중량부, 히드록시 프로필 메틸셀룰로오스 1 내지 10 중량부, 트로폴론 0.1 내지 5 중량부 및 안료 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것인 고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112021094151580-pat00001
상기 식에서,
a는 10 내지 300의 정수이다.
상기 인산아연(Zn3(PO4)2)은 판상형 인산아연인 것이고;
상기 판상형 인산아연은 수산화아연을 물 또는 15 내지 30 중량% 농도로 희석된 염산으로 용해하는 단계; 상기 용해액에 15 내지 30 중량% 농도의 탄산염 수용액을 천천히 적가하면서 탄산아연의 석출물을 제조하는 단계; 상기 탄산아연의 석출물을 함유하는 용해액에 15 내지 30 중량% 농도의 인산염 수용액을 천천히 적가하면서 판상형의 인산아연 석출물을 제조하는 단계; 상기 판상형의 인산아연 석출물을 함유하는 용해액을 여과, 수세 및 건조하는 단계를 포함하는 제조방법으로 제조되는 것일 수 있다.
상기 마그네슘-아미노점토는 염화마그네슘수화물(MgCl2·6H2O)을 에탄올 용매에 용해시키고 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-Aminopropyltriethoxysilane)을 첨가하되, 상기 3-아미노프로필트리에톡시실란의 규소(Si)에 대해 상기 염화마그네슘수화물의 마그네슘(Mg)을 1: 1 내지 1.5 몰 비율로 첨가하여, 침전물을 생성하는 단계; 상기 생성된 침전물을 포함하는 용액 100 중량부를 키토산과 젤라틴의 복합 하이드로겔 1 내지 10 중량부와 혼합하여, 표면을 키토산과 젤라틴의 복합 하이드로겔로 처리한 침전물을 생성하는 단계; 및 상기 생성된 침전물을 포함하는 용액을 원심분리, 건조 및 분쇄하여 마그네슘-아미노점토 분말을 생성하는 단계;를 포함하는 제조방법으로 제조되는 것이고;
상기 키토산과 젤라틴의 복합 하이드로겔은 키토산 및 젤라틴을 1: 0.3 내지 0.7 중량비율로 혼합한 혼합물을 3 내지 10 중량배의 0.5 내지 8N 아세트산 수용액에 용해시켜 용해용액을 제조한 후, 상기 용해용액에 1 내지 10 중량% 농도의 글루타르알데히드(glutaraldehyde) 수용액을 적하함으로써 제조되는 것일 수 있다.
상기 친환경 수계 아크릴 에멀전은 계면활성제 및 중합개시제 존재하에서, (메타)아크릴산 에스테르 단량체 50 내지 80 중량%, 비닐에스테르기를 갖는 단량체 10 내지 30 중량%, 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체 1 내지 15 중량%, 에폭시기를 갖는 단량체 1 내지 15 중량% 및 가교제 0.1 내지 5 중량%로 이루어지는 단량체 혼합물이 유화중합되어 제조되는 것이고;
상기 계면활성제는 HLB 값이 10 내지 19의 범위인 비이온성 계면활성제 및 하기 화학식 2로 표시되는 프로페닐 폴리옥시에틸렌 알킬페닐 에테르 암모늄 설페이트를 1: 0.1 내지 0.5 중량비율로 혼합한 것일 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112021094151580-pat00002
상기 식에서,
n은 2 내지 30의 정수이고, x는 1 내지 20의 정수이다.
또한, 본 발명의 다른 일 구현 예는 상기 고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물을 이용한 고습윤 환경에 노출된 콘크리트 구조물의 표면보호 시공방법으로서,
콘크리트 구조물의 불순물, 레이턴스 또는 열화부위를 제거하고 청소하는 단계; 상기 청소된 부위에 속경성 퍼티재를 이용하여 바탕면을 정리하는 단계; 상기 정리된 바탕면에 침투 결합형 표면보수 및 표면강화재를 도포하여 표면보수 및 표면강화층을 형성하는 단계; 상기 형성된 표면보수 및 표면강화층의 표면에 상기 고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물을 도포하는 단계; 및 양생하는 단계를 포함하는 고습윤 환경에 노출된 콘크리트 구조물의 표면보호 시공방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현 예에 따른 고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물 및 이를 이용한 고습윤 환경에 노출된 콘크리트 구조물의 표면보호 시공방법에 의하면, 기능성 무기충전제 및 친환경 수계 아크릴 에멀전을 포함하는 기능성 혼화제를 혼합 사용함으로써, 기존 콘크리트 구조물과 일체거동할 수 있고, 우수한 수밀성으로 구체를 보호하여, 우수한 방수성, 내수성, 내화학성, 내산성, 내구성, 내염해성, 중성화 저항성, 내오염성, 내후성, 자외선 저항성, 불연성 및 강도 등을 구현할 수 있는 효과가 있다.
이에, 정수장, 배수장, 댐하부 구조물, 하수처리장, 취수장, 착수정, 혼화지, 응집지, 침전지, 여과지 등과 같은 수처리 시설과 같은 고습윤 환경에 노출된 콘크리트 구조물의 바닥, 천정, 외벽 및 벽면에 대하여 우수한 표면보호 효과를 제공하는 효과가 있다. 이로써, 고습윤 환경에 노출된 콘크리트 구조물의 노후화를 방지하고, 내구연한을 증진시킬 뿐만 아니라, 특히, 수처리 시설에 대해서는 저장수의 유출을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 일액형 타입으로 시공이 용이하고, 습윤상태에서도 신속한 도포 및 건조가 가능하여 시공기간을 단축할 수 있고, 경제적이며 보수가 용이하여 유지관리비용을 절감할 수 있다.
또한, 통기성능을 갖고 있어 장시간 경과하여도 들뜸이나 박리 등의 결함을 효과적으로 방지할 수 있고, 미생물의 성장을 억제하는 항균기능을 제공할 수 있어 수질을 안정적으로 관리할 수 있으며, 물과의 접촉에 의한 재료분리 및 환경오염을 방지하고, 유해물질의 방출이 없어 환경 친화적인 효과가 있다.
도 1은 본 발명에서 사용된 판상형 인산아연의 SEM(Scanning Electron Microscope) 관찰 이미지를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 고습윤 환경에 노출된 콘크리트 구조물의 표면보호 시공사례의 실제 이미지를 나타낸 것이다.
도 3은 실시예 1의 고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물에 대한 물성평가 시험성적서를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 구현 예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 일 구현예는 기능성 무기충전제 1 내지 50 중량% 및 기능성 혼화제 50 내지 99 중량%를 포함하고;
상기 기능성 무기충전제는 초미립 실리케이트 100 중량부, 티탄산칼륨마그네슘 30 내지 50 중량부, 탄산칼슘 30 내지 50 중량부, 아카가나이트 10 내지 30 중량부, 제올라이트 10 내지 30 중량부, 인산아연(Zn3(PO4)2) 1 내지 10 중량부 및 마그네슘-아미노 점토 1 내지 10 중량부를 포함하는 것이고;
상기 기능성 혼화제는 친환경 수계 아크릴 에멀전 100 중량부, 스티렌-아크릴산 에스테르 공중합체 10 내지 30 중량부, 비닐 아세테이트-에틸렌 공중합체 10 내지 30 중량부, 하기 화학식 1로 표시되는 메틸하이드로겐폴리실록산 1 내지 10 중량부, 히드록시 프로필 메틸셀룰로오스 1 내지 10 중량부, 트로폴론 0.1 내지 5 중량부 및 안료 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것인 고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112021094151580-pat00003
상기 식에서,
a는 10 내지 300의 정수이다.
이러한 본 발명의 일 구현예에 따른 고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물 및 이를 이용한 고습윤 환경에 노출된 콘크리트 구조물의 표면보호 시공방법에 의하면, 기능성 무기충전제 및 친환경 수계 아크릴 에멀전을 포함하는 기능성 혼화제를 혼합 사용함으로써, 기존 콘크리트 구조물과 일체거동할 수 있고, 우수한 수밀성으로 구체를 보호하여, 우수한 방수성, 내수성, 내화학성, 내산성, 내구성, 내염해성, 중성화 저항성, 내오염성, 내후성, 자외선 저항성, 불연성 및 강도 등을 구현할 수 있는 효과가 있다.
이에, 정수장, 배수장, 댐하부 구조물, 하수처리장, 취수장, 착수정, 혼화지, 응집지, 침전지, 여과지 등과 같은 수처리 시설과 같은 고습윤 환경에 노출된 콘크리트 구조물의 바닥, 천정, 외벽 및 벽면에 대하여 우수한 표면보호 효과를 제공하는 효과가 있다. 이로써, 고습윤 환경에 노출된 콘크리트 구조물의 노후화를 방지하고, 내구연한을 증진시킬 뿐만 아니라, 특히, 수처리 시설에 대해서는 저장수의 유출을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 일액형 타입으로 시공이 용이하고, 습윤상태에서도 신속한 도포 및 건조가 가능하여 시공기간을 단축할 수 있고, 경제적이며 보수가 용이하여 유지관리비용을 절감할 수 있다.
또한, 통기성능을 갖고 있어 장시간 경과하여도 들뜸이나 박리 등의 결함을 효과적으로 방지할 수 있고, 미생물의 성장을 억제하는 항균기능을 제공할 수 있어 수질을 안정적으로 관리할 수 있으며, 물과의 접촉에 의한 재료분리 및 환경오염을 방지하고, 유해물질의 방출이 없어 환경 친화적인 효과가 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물은 상기한 본 발명의 우수한 효과를 고려하여, 기능성 무기충전제 1 내지 50 중량% 및 기능성 혼화제 50 내지 99 중량%를 포함한다.
상기 기능성 무기충전제는 우수한 수밀성으로 구체를 보호하여, 우수한 방수성, 내수성, 내구성, 불연성, 내마모성 및 강도 등을 구현하고, 습윤상태에서도 신속한 도포 및 건조가 가능하도록 하며, 장시간 경과하여도 들뜸이나 박리 등의 결함을 효과적으로 방지할 수 있고, 미생물의 성장을 억제할 수 있는 항균기능을 제공하는 기능을 한다. 이러한 우수한 효과를 고려하여, 상기 기능성 무기충전제는 본 발명의 고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물에 1 내지 50 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로, 상기 기능성 무기충전제는 초미립 실리케이트 100 중량부, 티탄산칼륨마그네슘 30 내지 50 중량부, 탄산칼슘 30 내지 50 중량부, 아카가나이트 10 내지 30 중량부, 제올라이트 10 내지 30 중량부, 인산아연(Zn3(PO4)2) 1 내지 10 중량부 및 마그네슘-아미노 점토 1 내지 10 중량부를 포함하는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
먼저, 상기 초미립 실리케이트는 콘크리트 내부에 존재하는 시멘트 수화물과 반응하여 우수한 수밀성으로 구체를 보호하여, 우수한 강도 및 방수성, 내수성, 내화학성, 내산성, 내구성, 내염해성, 중성화 저항성을 개선하는 기능을 한다. 특히, 고습윤 환경에서도 신속한 도포 및 건조가 가능하도록 하는 기능을 한다.
이러한 상기 초미립 실리케이트는 평균입경이 100 내지 500 nm인 실리카 및 판상의 초미립 실리케이트를 1: 0.1 내지 0.5 중량비율로 혼합한 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다. 이때, 상기 판상의 초미립 실리케이트는 평균두께 0.5 내지 2 nm, 평균길이 20 내지 800 nm인 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다. 보다 구체적인 상기 판상의 초미립 실리케이트는 몬모릴로나이트, 라포나이트, 사포나이트, 헥토라이트, 플루오로헥토라이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다.
이하, 상기 기능성 무기충전제를 구성하는 다른 성분들의 함량은 상기 초미립 실리케이트 100 중량부를 기준으로 한다.
상기 티탄산칼륨마그네슘은 기존 콘크리트 구조물과 일체거동할 수 있도록 하고, 우수한 수밀성으로 구체를 보호하여, 우수한 방수성, 내수성, 내화학성, 내산성, 내구성, 내염해성, 중성화 저항성, 내마모성, 불연성 및 강도를 개선하는 기능을 한다.
이러한 상기 티탄산칼륨마그네슘은 산화티타늄원, 산화칼륨원 및 산화마그네슘원을 70 내지 80: 15 내지 25: 5 내지 15 중량비로 혼합한 것을 1300 내지 1500℃의 온도로 용융시키고, 냉각한 후, 평균입경이 1 내지 30 μm가 되도록 분쇄하여 제조되는 것을 사용함으로써, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
이때, 상기 산화티타늄원은 TiO2의 함량이 95 내지 100 중량%인 천연 루타일, 합성 루타일, 합성아나타아제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이고; 상기 산화칼륨원은 탄산칼륨의 함량이 95 내지 100 중량%인 것이고; 상기 산화마그네슘원은 산화마그네슘의 함량이 95 내지 100 중량%인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 티탄산칼륨마그네슘은 상기 초미립 실리케이트 100 중량부에 대하여, 30 내지 50 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 티탄산칼륨마그네슘의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 티탄산칼륨마그네슘의 함량이 너무 많은 경우에는 성능은 개선되나 작업성 및 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 탄산칼슘은 충전효과 및 증점효과를 부여하여, 우수한 수밀성과 내마모성을 구현하여 구체를 보호하는 기능을 한다.
상기 탄산칼슘은 상기 초미립 실리케이트 100 중량부에 대하여, 30 내지 50 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 탄산칼슘의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 탄산칼슘의 함량이 너무 많은 경우에는 성능은 개선되나 내충격성이 저하되거나 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 아카가나이트는 우수한 강도, 내마모성, 내충격성, 내수성, 내화학성, 내산성, 내구성, 내염해성, 중성화 저항성을 개선하는 기능을 한다. 또한, 수질을 안정적으로 관리할 수 있으며, 물과의 접촉에 의한 재료분리 및 환경오염을 방지하고, 유해물질의 방출이 없어 환경 친화적인 효과를 매우 개선할 수 있다.
이러한 상기 아카가나이트는 철 전구체와 염기를 반응시켜 pH가 8 내지 10 범위가 되도록 제조되는 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 이때, 상기 철 전구체로는 염화철을 바람직하게 사용할 수 있고; 상기 염기로는 암모늄 카보네이트를 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 아카가나이트는 상기 초미립 실리케이트 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 아카가나이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 아카가나이트의 함량이 너무 많은 경우에는 성능은 개선되나 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 제올라이트는 우수한 강도, 수밀성 및 내마모성을 구현하여 구체를 보호하는 기능을 한다. 또한, 습윤상태에서도 신속한 도포 및 건조가 가능하도록 하며, 장시간 경과하여도 들뜸이나 박리 등의 결함을 효과적으로 방지할 수 있고, 미생물의 성장을 억제할 수 있는 항균기능 뿐만 아니라, 수질을 안정적으로 관리할 수 있으며, 물과의 접촉에 의한 재료분리 및 환경오염을 방지하는 기능을 한다.
상기 제올라이트는 상기 초미립 실리케이트 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 제올라이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 제올라이트의 함량이 너무 많은 경우에는 성능은 개선되나 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 인산아연(Zn3(PO4)2)은 우수한 내구성, 내마모성, 내화학성, 내산성, 내구성, 내염해성, 중성화 저항성, 불연성 및 강도를 개선하고, 장시간 경과하여도 들뜸이나 박리 등의 결함을 효과적으로 방지하는 기능을 한다.
이러한 상기 인산아연(Zn3(PO4)2)은 판상형 인산아연인 것을 사용하여, 상기한 효과를 더욱 개선할 뿐만 아니라 습윤상태에서도 신속한 도포 및 건조가 가능하도록 하는 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
보다 구체적으로 상기 판상형 인산아연은 수산화아연을 물 또는 15 내지 30 중량% 농도로 희석된 염산으로 용해하는 단계; 상기 용해액에 15 내지 30 중량% 농도의 탄산염 수용액을 천천히 적가하면서 탄산아연의 석출물을 제조하는 단계; 상기 탄산아연의 석출물을 함유하는 용해액에 15 내지 30 중량% 농도의 인산염 수용액을 천천히 적가하면서 판상형의 인산아연 석출물을 제조하는 단계; 상기 판상형의 인산아연 석출물을 함유하는 용해액을 여과, 수세 및 건조하는 단계를 포함하는 제조방법으로 제조되어 평균입경이 0.1 내지 3 μm인 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 이러한 판상형 인산아연의 SEM(Scanning Electron Microscope) 관찰 이미지를 도 1에 나타내었다.
이때, 상기 탄산염은 탄산나트륨, 중탄산나트륨, 탄산암모늄(Ammonium carbonate), 중탄산암모늄(Ammonium bicarbonate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 바람직하게 사용할 수 있고; 상기 인산염은 인산칼륨, 제1인산칼륨, 제2인산칼륨, 인산암모늄, 제1인산암모늄, 제2인산암모늄 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 인산아연(Zn3(PO4)2)은 상기 초미립 실리케이트 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 인산아연(Zn3(PO4)2)의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 인산아연(Zn3(PO4)2)의 함량이 너무 많은 경우에는 성능은 개선되나 작업성 및 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 마그네슘-아미노점토는 기존 콘크리트 구조물과 일체거동할 수 있도록 하고, 우수한 수밀성으로 구체를 보호하여, 우수한 방수성, 내수성, 내구성, 내염해성, 내마모성, 불연성 및 강도를 개선하는 기능을 한다. 또한, 습윤상태에서도 신속한 도포 및 건조가 가능하도록 하는 효과를 개선하는 기능을 한다.
이러한 상기 마그네슘-아미노점토는 염화마그네슘수화물(MgCl2·6H2O)을 에탄올 용매에 용해시키고 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-Aminopropyltriethoxysilane)을 첨가하되, 상기 3-아미노프로필트리에톡시실란의 규소(Si)에 대해 상기 염화마그네슘수화물의 마그네슘(Mg)을 1: 1 내지 1.5 몰 비율로 첨가하여, 침전물을 생성하는 단계; 상기 생성된 침전물을 포함하는 용액 100 중량부를 키토산과 젤라틴의 복합 하이드로겔 1 내지 10 중량부와 혼합하여, 표면을 키토산과 젤라틴의 복합 하이드로겔로 처리한 침전물을 생성하는 단계; 및 상기 생성된 침전물을 포함하는 용액을 원심분리, 건조 및 분쇄하여 마그네슘-아미노점토 분말을 생성하는 단계;를 포함하는 제조방법으로 제조되는 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 이로써, 상기한 개선효과를 더욱 향상시킬 뿐만 아니라, 우수한 부착력으로 기존 콘크리트 구조물과 일체거동함으로써, 우수한 탄성 및 인성을 제공할 수 있는 바, 시공후, 균열에 대한 저항성 및 우수한 내구성을 구현할 수 있는 효과가 있다.
이때, 상기 키토산과 젤라틴의 복합 하이드로겔은 키토산 및 젤라틴을 1: 0.3 내지 0.7 중량비율로 혼합한 혼합물을 3 내지 10 중량배의 0.5 내지 8N 아세트산 수용액에 용해시켜 용해용액을 제조한 후, 상기 용해용액에 1 내지 10 중량% 농도의 글루타르알데히드(glutaraldehyde) 수용액을 적하함으로써 제조되는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 마그네슘-아미노 점토는 상기 초미립 실리케이트 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 마그네슘-아미노점토의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 마그네슘-아미노점토의 함량이 너무 많은 경우에는 성능은 개선되나 작업성 및 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
한편, 상기 기능성 혼화제는 우수한 부착력으로 기존 콘크리트 구조물과 일체거동함으로써, 우수한 방수성, 내수성, 내화학성, 내산성, 내구성, 내염해성, 중성화 저항성, 내오염성, 내후성, 자외선 저항성 및 강도 등을 구현하고, 습윤상태에서도 더욱 신속한 도포 및 건조가 가능하도록 하며, 장시간 경과하여도 들뜸이나 박리 등의 결함을 효과적으로 방지할 수 있고, 미생물의 성장을 억제하는 항균기능을 제공할 수 있어 수질을 안정적으로 관리할 수 있으며, 물과의 접촉에 의한 재료분리 및 환경오염을 효과적으로 방지하는 기능을 한다. 이러한 우수한 효과를 고려하여, 상기 기능성 혼화제는 본 발명의 고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물에 50 내지 99 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로, 상기 기능성 혼화제는 친환경 수계 아크릴 에멀전 100 중량부, 스티렌-아크릴산 에스테르 공중합체 10 내지 30 중량부, 비닐 아세테이트-에틸렌 공중합체 10 내지 30 중량부, 하기 화학식 1로 표시되는 메틸하이드로겐폴리실록산 1 내지 10 중량부, 히드록시 프로필 메틸셀룰로오스 1 내지 10 중량부, 트로폴론 0.1 내지 5 중량부 및 안료 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112021094151580-pat00004
상기 식에서,
a는 10 내지 300의 정수이다.
먼저, 상기 친환경 수계 아크릴 에멀전은 우수한 부착력, 탄성 및 인성으로 기존 콘크리트 구조물과 일체거동함으로써, 우수한 방수성, 내수성, 내화학성, 내산성, 내구성, 내염해성, 중성화 저항성, 내후성 및 강도 등을 구현하고, 습윤상태에서도 더욱 신속한 도포 및 건조가 가능하도록 하는 기능을 한다.
이러한 상기 친환경 수계 아크릴 에멀전은 계면활성제 및 중합개시제 존재하에서, (메타)아크릴산 에스테르 단량체 50 내지 80 중량%, 비닐에스테르기를 갖는 단량체 10 내지 30 중량%, 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체 1 내지 15 중량%, 에폭시기를 갖는 단량체 1 내지 15 중량% 및 가교제 0.1 내지 5 중량%로 이루어지는 단량체 혼합물이 유화중합되어 제조되는 것을 사용하여 상기한 효과를 매우 향상시킬 수 있다.
이때, 상기 중합개시제는 암모늄퍼설페이트, 포타슘퍼설페이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 상기 계면활성제는 HLB 값이 10 내지 19의 범위인 비이온성 계면활성제 및 하기 화학식 2로 표시되는 프로페닐 폴리옥시에틸렌 알킬페닐 에테르 암모늄 설페이트를 1: 0.1 내지 0.5 중량비율로 혼합한 것을 사용하여, 우수한 침투성 및 부착력을 제공하고, 습윤상태에서도 우수한 작업성으로 더욱 신속한 도포 및 건조가 가능하도록 하는 기능을 더욱 향상시킬 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112021094151580-pat00005
상기 식에서,
n은 2 내지 30의 정수이고, x는 1 내지 20의 정수이다.
이때, 상기 HLB 값이 10 내지 19의 범위인 비이온성 계면활성제의 비제한적인 예로는 폴리에틸렌 에테르계, 소르비탄 에스테르계, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 에스테르계, 폴리옥시에틸렌 지방산 에스테르계 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 보다 바람직하기로는 HLB 값이 12.4인 폴리에틸렌 글리콜 올레일 에테르 및 HLB 값이 14.9인 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노스테아레이트를 1: 1 내지 3 중량비율로 혼합한 것을 더욱 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 단량체 혼합물에 포함되는 상기 (메타)아크릴산 에스테르 단량체는 에틸(메타)아크릴레이트, 프로필(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, n-부틸(메타)아크릴레이트, 헥실(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 옥틸(메타)아크릴레이트, 노닐(메타)아크릴레이트, 데실(메타)아크릴레이트, 스테아릴(메타)아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 이때, 상기 (메타)아크릴산 에스테르 단량체의 보다 바람직한 예로는 프로필 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트 및 스테아릴 아크릴레이트를 0.1 내지 0.5: 0.5 내지 1: 0.5 내지 1: 0.1 내지 0.5의 중량비율로 혼합한 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 단량체 혼합물에 포함되는 상기 비닐에스테르기를 갖는 단량체는 프로피온산 비닐, 아루릴산 비닐, 비닐 스테아레이트, 비닐피롤리돈 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 단량체 혼합물에 포함되는 상기 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체는 메타아크릴산, 아크릴산, 이타콘산, 푸마르산, 말레산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 단량체 혼합물에 포함되는 상기 에폭시기를 갖는 단량체는 글리시딜(메타)아크릴레이트, 알파메틸글리시딜(메타)아크릴레이트, 알릴글리시딜 에테르, 옥소시클로헥실(메타)아크릴레이트, 3,4-에폭시시클로헥실메틸(메타)아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 단량체 혼합물에 포함되는 상기 가교제는 3-부탄디올 디아크릴레이트, 1,3-부탄디올 디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올 디아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디메타크릴레이트, 알릴 아크릴레이트, 알릴 메타크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디메타크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 이때, 상기 가교제의 보다 바람직한 예로는 1,4-부탄디올 디아크릴레이트 및 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트를 1: 1의 중량비율로 혼합한 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
이하, 상기 기능성 혼화제를 구성하는 다른 성분들의 함량은 상기 친환경 수계 아크릴 에멀전 100 중량부를 기준으로 한다.
상기 스티렌-아크릴산 에스테르 공중합체는 우수한 부착력, 유연성, 밀착성, 탄성 및 인성으로 기존 콘크리트 구조물과 일체거동함으로써, 우수한 방수성, 내수성, 내화학성, 내산성, 내구성, 내후성 및 강도 등을 구현하는 기능을 한다.
상기 스티렌-아크릴산 에스테르 공중합체는 상기 친환경 수계 아크릴 에멀전 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 스티렌-아크릴산 에스테르 공중합체의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 스티렌-아크릴산 에스테르 공중합체의 함량이 너무 많은 경우에는 변형 저항성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 비닐 아세테이트-에틸렌 공중합체는 우수한 침투성 및 부착력으로 기존 콘크리트 구조물과 일체거동함으로써, 우수한 내수성, 내화학성, 내산성, 내구성, 내후성 및 강도 등을 구현하는 기능을 한다.
상기 비닐 아세테이트-에틸렌 공중합체는 상기 친환경 수계 아크릴 에멀전 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 비닐 아세테이트-에틸렌 공중합체의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 비닐 아세테이트-에틸렌 공중합체의 함량이 너무 많은 경우에는 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 메틸하이드로겐폴리실록산은 우수한 부착력, 내오염성, 내후성, 자외선 저항성, 불연성 및 강도 등을 구현하고, 습윤상태에서도 더욱 신속한 도포 및 건조가 가능하도록 하며, 장시간 경과하여도 들뜸이나 박리 등의 결함을 효과적으로 방지하는 기능을 한다.
이러한 상기 화학식 1로 표시되는 메틸하이드로겐폴리실록산은 상기 화학식 1에서 a가 10 내지 70의 정수인 것과: a가 150 내지 250의 정수인 것을 1: 0.5 내지 1.5 중량비율로 혼합 사용함으로써, 상기한 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 메틸하이드로겐폴리실록산은 상기 친환경 수계 아크릴 에멀전 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 화학식 1로 표시되는 메틸하이드로겐폴리실록산의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 화학식 1로 표시되는 메틸하이드로겐폴리실록산의 함량이 너무 많은 경우에는 작업성 및 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 히드록시 프로필 메틸셀룰로오스는 분산성이 우수하여, 우수한 작업성 및 레벨링성을 구현하고, 흡수성이 우수하여, 습윤상태에서도 재료분리 없이, 우수한 작업성으로 더욱 신속한 도포 및 건조가 가능하도록 하는 기능을 한다.
상기 히드록시 프로필 메틸셀룰로오스는 상기 친환경 수계 아크릴 에멀전 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 히드록시 프로필 메틸셀룰로오스의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 히드록시 프로필 메틸셀룰로오스의 함량이 너무 많은 경우에는 점도가 지나치게 높아져 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 트로폴론은 우수한 내오염성 및 내후성을 더욱 개선하고, 분산성이 우수하여, 우수한 작업성 및 레벨링성을 구현하며, 습윤상태에서도 재료분리 없이, 우수한 작업성으로 더욱 신속한 도포 및 건조가 가능하도록 하는 기능을 한다. 또한, 미생물의 성장을 억제하는 항균기능을 제공할 수 있어 수질을 안정적으로 관리할 수 있는 기능을 한다.
상기 트로폴론은 상기 친환경 수계 아크릴 에멀전 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 트로폴론의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 트로폴론의 함량이 너무 많은 경우에는 더이상의 성능 개선효과는 기대하기 어렵고, 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 안료는 조성물이 색을 발현할 수 있도록 하는 기능을 한다.
상기 안료는 상기 친환경 수계 아크릴 에멀전 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 안료의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 안료의 함량이 너무 많은 경우에는 더이상의 성능 개선효과는 기대하기 어렵고, 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 상기 기능성 혼화제는 상기 친환경 수계 아크릴 에멀전 100 중량부에 대하여, 소포제 0.1 내지 5 중량부 및 고성능 감수제 0.1 내지 5 중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 소포제는 기능성 혼화제 내의 기포를 제거하여 강도 및 내구성을 개선하는 기능을 한다. 또한, 상기 소포제가 기능성 혼화제에 첨가되면 공기연행 효과를 부여하여 작업성 및 가사시간을 향상시킬 수 있다. 상기 소포제는 상기한 개선효과를 고려하여, 상기 친환경 수계 아크릴 에멀전 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
이러한 상기 소포제로는 알콜계 소포제, 실리콘계 소포제, 지방산계 소포제, 오일계 소포제, 에스테르계 소포제, 옥시알킬렌계 소포제, 알콜계 소포제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다. 상기 소포제의 비제한적인 예로서, 상기 실리콘계 소포제로는 디메틸실리콘유, 폴리오가노실록산, 플루오로실리콘유 등이 있다. 상기 지방산계 소포제로는 스테아린산, 올레인산 등이 있다. 상기 오일계 소포제로는 등유, 동식물유, 피마자유 등이 있다. 상기 에스테르계 소포제로는 솔리톨트리올레이트, 글리세롤모노리시놀레이트 등이 있다. 상기 옥시알킬렌계 소포제로는 폴리옥시알킬렌, 아세틸렌에테르류, 폴리옥시알킬렌지방산에스테르, 폴리옥시알킬렌알킬아민 등이 있다. 상기 알콜계 소포제로는 글리콜(glycol) 등이 있다.
또한, 상기 고성능 감수제는 강도 및 내구성을 개선하고, 물비가 저감되어 기능성 혼화제의 유동성을 확보하는 기능을 한다. 상기 고성능 감수제는 상기한 개선효과를 고려하여, 상기 친환경 수계 아크릴 에멀전 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
이러한 상기 고성능 감수제로는 폴리카르본산계, 멜라민계 또는 나프탈렌계 감수제를 사용할 수 있다. 보다 바람직하기로는 조성물의 강도, 작업성 및 가사시간을 고려하여, 폴리카르본산계 감수제를 사용할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 구현 예에 따른 상기 고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물은 기능성 무기충전제 1 내지 50 중량% 및 기능성 혼화제 50 내지 99 중량%를 혼합장치에서 0.5 내지 3 분 동안 혼합함으로써, 제조될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 구현 예는 상기 고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물을 이용한 고습윤 환경에 노출된 콘크리트 구조물의 표면보호 시공방법으로서,
콘크리트 구조물의 불순물, 레이턴스 또는 열화부위를 제거하고 청소하는 단계; 상기 청소된 부위에 속경성 퍼티재를 이용하여 바탕면을 정리하는 단계; 상기 정리된 바탕면에 침투 결합형 표면보수 및 표면강화재를 도포하여 표면보수 및 표면강화층을 형성하는 단계; 상기 형성된 표면보수 및 표면강화층의 표면에 상기 고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물을 도포하는 단계; 및 양생하는 단계를 포함하는 고습윤 환경에 노출된 콘크리트 구조물의 표면보호 시공방법을 제공한다.
상기 콘크리트 구조물의 불순물, 레이턴스 또는 열화부위를 제거하고 청소하는 단계는 구조물의 불순물, 레이턴스 또는 열화부위를 그라인더, 평삭기, 숏블라스터, 핸드 워터젯, 고압살수기 등으로 제거하고, 진공 흡입기 등으로 청소할 수 있다.
상기 청소된 부위에 속경성 퍼티재를 이용하여 바탕면을 정리하는 단계는 청소된 부위의 균열, 홈, 핀홀 등을 속경성 퍼티재를 이용하여 바탕면을 정리할 수 있다. 이때, 상기 속경성 퍼티재는 에폭시 퍼티, 우레탄 퍼티 및 초속경 시멘트계 퍼티 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 정리된 바탕면에 침투 결합형 표면보수 및 표면강화재를 도포하여 표면보수 및 표면강화층을 형성하는 단계는 상기 고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물과의 부착력 및 상용성을 개선할 뿐만 아니라, 안정적인 침투깊이를 확보하면서, 신속하게 콘크리트 내부로 침투하여 콘크리트 내부조직을 치밀화함으로써, 우수한 부착강도, 변형방지, 방수성, 내화학성, 탄산화 저항성, 동결융해 저항성, 염화물 침투 저항성 등의 내구성을 확보하여, 콘크리트 구조물의 표면보수 및 강화효과를 극대화시키기 위하여 수행될 수 있다. 이때, 상기 침투 결합형 표면보수 및 표면강화재는 알칼리 실리케이트계 화합물을 포함하는 것일 수 있다. 또한, 상기 침투 결합형 표면보수 및 표면강화재는 붓, 롤러, 에어리스, 뿜칠 장비 등을 이용하여 도포할 수 있다.
상기 형성된 표면보수 및 표면강화층의 표면에 상기 고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물을 도포하는 단계는 상기 고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물을 붓, 롤러, 에어리스, 뿜칠 장비 등을 이용하여 도포할 수 있다.
이러한 본 발명의 고습윤 환경에 노출된 콘크리트 구조물의 표면보호 시공사례의 실제 이미지를 도 2에 나타내었다.
본 발명의 일 구현예에 따른 고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물 및 이를 이용한 고습윤 환경에 노출된 콘크리트 구조물의 표면보호 시공방법에 의하면, 기능성 무기충전제 및 친환경 수계 아크릴 에멀전을 포함하는 기능성 혼화제를 혼합 사용함으로써, 기존 콘크리트 구조물과 일체거동할 수 있고, 우수한 수밀성으로 구체를 보호하여, 우수한 방수성, 내수성, 내화학성, 내산성, 내구성, 내염해성, 중성화 저항성, 내오염성, 내후성, 자외선 저항성, 불연성 및 강도 등을 구현할 수 있는 효과가 있다.
이에, 정수장, 배수장, 댐하부 구조물, 하수처리장, 취수장, 착수정, 혼화지, 응집지, 침전지, 여과지 등과 같은 수처리 시설과 같은 고습윤 환경에 노출된 콘크리트 구조물의 바닥, 천정, 외벽 및 벽면에 대하여 우수한 표면보호 효과를 제공하는 효과가 있다. 이로써, 고습윤 환경에 노출된 콘크리트 구조물의 노후화를 방지하고, 내구연한을 증진시킬 뿐만 아니라, 특히, 수처리 시설에 대해서는 저장수의 유출을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 일액형 타입으로 시공이 용이하고, 습윤상태에서도 신속한 도포 및 건조가 가능하여 시공기간을 단축할 수 있고, 경제적이며 보수가 용이하여 유지관리비용을 절감할 수 있다.
또한, 통기성능을 갖고 있어 장시간 경과하여도 들뜸이나 박리 등의 결함을 효과적으로 방지할 수 있고, 미생물의 성장을 억제하는 항균기능을 제공할 수 있어 수질을 안정적으로 관리할 수 있으며, 물과의 접촉에 의한 재료분리 및 환경오염을 방지하고, 유해물질의 방출이 없어 환경 친화적인 효과가 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
<제조예 1>
티탄산칼륨마그네슘의 제조
산화티타늄원(TiO2의 함량이 99 중량%인 인조루타일(Rutile)), 산화칼륨원(탄산칼륨의 함량이 99.5 중량%인 것) 및 산화마그네슘원(산화마그네슘의 함량이 99.5 중량%인 것)을 74: 18: 8의 중량비로 배합하여 더블콘믹스(Double cone mixer)에서 20분간 혼합하였다. 이후, 고주파 유도로에서 1,500 ℃로 온도를 상승시켜 용융한 후 측면 배출구를 통해 용탕을 저장용기로 배출 후 자연 냉각하여 티탄산칼륨마그네슘(K2OMgO6TiO2)를 용융 합성하였다. 이후, 죠크라셔(Jaw crusher)에서 평균입경이 약 30 mm가 되도록 1차 분쇄하고, 핀밀에서 평균입경이 약 1 mm가 되도록 2차 분쇄한 후, 공기분급분쇄기(ACM)에서 평균입경이 약 22 μm가 되도록 3차 분쇄 및 분급함으로써, 티탄산칼륨마그네슘을 제조하였다.
<비교제조예 1>
티탄산칼륨의 제조
산화티타늄원(TiO2의 함량이 99.5 중량%인 인조루타일(Rutile)) 및 산화칼륨원(탄산칼륨의 함량이 99.5 중량%인 것)을 55: 55의 중량비로 배합하여 더블콘믹스(Double cone mixer)에서 20분간 혼합하였다. 이후, Muffle Furnace에서 1,100 ℃로 1시간 동안 소성한 후 2티탄산칼륨(K2Oㆍ2TiO2)을 합성하였다. 이후, 핀밀(Pin mill)에서 평균입경이 약 105 μm가 되도록 분쇄한 후, 산처리 및 수처리를 하여 6티탄산칼륨(K2Oㆍ6TiO2)를 제조하고 건조한 후, 900 ℃에서 열처리함으로써, 티탄산칼륨을 제조하였다.
<제조예 2>
아카가나이트의 제조
0.1M 염화철 수용액에 0.1M 암모늄 카보네이트 수용액을 100mL/분의 속도로 주입하여 pH가 8.5가 되도록 함으로써, 아카가나이트 분말을 석출하였다. 이후 30분 정도 교반한 후 석출된 아카가나이트 분말을 가라앉혀 고액 분리하고 나서, 분리된 아카가나이트 분말을 40℃ 배양기에서 하루 동안 건조시켜 최종 아카가나이트 분말을 제조하였다.
<제조예 3>
판상형 인산아연의 제조
수산화아연을 물 또는 20 중량% 농도로 희석된 염산과 혼합하여, 가열판(Hot plate)에서 가열 및 용해하고, 냉각한 후, 상기 용해액에 20 중량% 농도의 탄산나트륨 수용액을 천천히 적가하면서 탄산아연의 석출물을 제조하였다. 상기 탄산아연의 석출물을 함유하는 용해액을 500 rpm으로 교반하면서, 20 중량% 농도의 제1인산나트륨(NaH2PO4) 수용액을 천천히 적가하여 판상형의 인산아연 석출물을 제조하였다. 이후, 상기 판상형의 인산아연 석출물을 함유하는 용해액을 여과 및 세척을 3회 실시한 다음 100 ℃의 오븐에서 가열, 건조하여 평균입경이 0.51 μm인 판상형 인산아연 분말은 제조하였다.
<제조예 4>
마그네슘-아미노점토 분말의 제조
염화마그네슘수화물(MgCl2·6H2O)을 에탄올 용매에 840 g/L 농도로 용해시키고 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-Aminopropyltriethoxysilane)을 첨가하되, 상기 3-아미노프로필트리에톡시실란의 규소(Si)에 대해 상기 염화마그네슘수화물의 마그네슘(Mg)을 1: 1.34 몰 비율로 첨가하고, 하루 동안 교반하여 침전물을 생성하였다. 이후, 상기 생성된 침전물을 300 rpm에서 15 분 동안 원심분리한 후, 세척 및 약 65 ℃에서 건조한 후, 분쇄하여 마그네슘-아미노점토 분말을 제조하였다.
<제조예 5>
마그네슘-아미노점토 분말의 제조
염화마그네슘수화물(MgCl2·6H2O)을 에탄올 용매에 840 g/L 농도로 용해시키고 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-Aminopropyltriethoxysilane)을 첨가하되, 상기 3-아미노프로필트리에톡시실란의 규소(Si)에 대해 상기 염화마그네슘수화물의 마그네슘(Mg)을 1: 1.34 몰 비율로 첨가하고, 하루 동안 교반하여 침전물을 생성하였다. 이후, 상기 생성된 침전물을 포함하는 용액 100 중량부를 키토산과 젤라틴의 복합 하이드로겔 5 중량부와 혼합하여, 표면을 키토산과 젤라틴의 복합 하이드로겔로 처리한 침전물을 생성하였다. 이후, 상기 생성된 침전물을 300 rpm에서 15 분 동안 원심분리한 후, 세척 및 약 65 ℃에서 건조한 후, 분쇄하여 마그네슘-아미노점토 분말을 제조하였다.
이때, 상기 키토산과 젤라틴의 복합 하이드로겔은 키토산 및 젤라틴을 1: 0.7 중량비율로 혼합한 혼합물을 5.5 중량배의 2.5N 아세트산 수용액에 용해시켜 용해용액을 제조한 후, 상기 용해용액에 7 중량% 농도의 글루타르알데히드(glutaraldehyde) 수용액을 적하함으로써 제조되는 것을 사용하였다.
<제조예 6>
친환경 수계 아크릴 에멀전의 제조
소르비탄 모노스테아레이트(HLB: 4.7) 비이온성 계면활성제 및 중합개시제(암모늄퍼설페이트) 존재하에서;
(메타)아크릴산 에스테르 단량체(n-부틸 메타크릴레이트 및 2-에틸헥실아크릴레이트를 1: 1의 중량비율로 혼합) 89 중량%, 푸마르산 8 중량% 및 가교제(트리메틸올프로판 트리아크릴레이트) 3 중량%를 혼합한 단량체 혼합물을 유화중합시킴으로써, 친환경 수계 아크릴 에멀전을 제조하였다.
<제조예 7>
친환경 수계 아크릴 에멀전의 제조
HLB 값이 12.4인 폴리에틸렌 글리콜 올레일 에테르 및 HLB 값이 14.9인 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노스테아레이트를 1: 1.5 중량비율로 혼합한 비이온성 계면활성제: 및 하기 화학식 2-1로 표시되는 프로페닐 폴리옥시에틸렌 알킬페닐 에테르 암모늄 설페이트를 1: 0.32 중량비율로 혼합한 계면활성제 및 중합개시제(암모늄퍼설페이트) 존재하에서;
(메타)아크릴산 에스테르 단량체(프로필 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트 및 스테아릴 아크릴레이트를 0.3: 1: 1: 0.3의 중량비율로 혼합) 62 중량%, 비닐 스테아레이트 20 중량%, 푸마르산 5 중량%, 에폭시기를 갖는 단량체(글리시딜 메타크릴레이트 및 옥소시클로헥실아크릴레이트를 1: 1의 중량비율로 혼합) 11 중량% 및 가교제(1,4-부탄디올 디아크릴레이트 및 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트를 1: 1의 중량비율로 혼합) 2 중량%를 혼합한 단량체 혼합물을 유화중합시킴으로써, 친환경 수계 아크릴 에멀전을 제조하였다.
[화학식 2]
Figure 112021094151580-pat00006
상기 식에서, n은 8이고, x는 11이다.
<실시예 및 비교예>
하기 표 1에 나타낸 바와 같은 성분 및 함량으로 기능성 무기충전제 및 기능성 혼화제를 혼합장치에서 3 분 동안 교반 및 혼합함으로써, 고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물 및 비교용 조성물을 제조하였다.
구분(중량%) 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
기능성 무기충전제 17 17 17 17 17
(중량부) 실리카
(평균입경: 135 nm)		 100 80 80 100 100
몬모릴로나이트 - 20 10 - -
라포나이트 - - 10 - -
티탄산칼륨마그네슘
[제조예1]		 38
 38 38 - -
티탄산칼륨
[비교제조예1]		 - - - 38
탄산칼슘 42 42 42 42 42
아카가나이트[제조예2] 15 15 15 - -
제올라이트 12 12 12 - 12
인산아연 8
[통상의
인산아연 분말]		 8
[제조예3]		 8
[제조예3]		 - -
마그네슘-아미노 점토 5
[제조예4]		 5
[제조예4]		 5
[제조예5]		 - -
기능성 혼화제 83 83 83 83 83
(중량부) 친환경 수계 아크릴 에멀전 100
[제조예6]		 100
[제조예7]		 100
[제조예7]		 100
[제조예6]		 100
[제조예6]
스티렌-아크릴산 에스테르 공중합체 22 22 22 - 22
비닐 아세테이트-에틸렌 공중합체 18 18 18 - 18
메틸하이드로겐폴리실록산[화학식1-1] 3
 - 1.5 - -
메틸하이드로겐폴리실록산[화학식1-2] - 3 1.5 - -
히드록시 프로필 메틸셀룰로오스 3 3 3 - 3.5
트로폴론 1.5 1.5 1.5 - -
안료 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
실리콘계 소포제 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
폴리카르본산계 감수제 0.5 0.5 0.5 1 0.5
[화학식 1-1]
Figure 112021094151580-pat00007


상기 식에서, a는 48이다.

[화학식 1-2]
Figure 112021094151580-pat00008

상기 식에서, a는 205이다.
이하에서는 상기 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 상기 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 1 및 2의 특성을 비교한 실험결과들을 나타낸 것이다.
<시험예 1>
상기 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물과 비교예 1 및 2에 따라 제조된 비교용 조성물에 대하여; KS F 4936에 의한 중성화 촉진시험을 수행하였고, KS M 2274에 의하여 촉진내후성 시험을 수행하였으며, KS F 4936에 의하여 부착강도, 도막형성 겉모양, 내균열성, 내투수성, 염화물 이온 침투 저항성 및 투습도 시험을 수행하였고, KS M ISO 2812에 의하여 내약품성(황산, 염산, 수산화 나트륨) 시험을 수행하였으며, KS D 6711에 의하여 내충격성 시험을 수행하였으며, 주택공사 전문시방-2006에 의하여 내오염성 시험을 수행하였고, 먹는 물 수질공정 시험법에 의하여 음용수용출 46개 항목 시험을 수행하였으며, 500g연필로 도막을 긁어 스크레치가 나지 않는 정도를 측정하여 연필경도시험을 실시하여 각각의 결과를 하기 표 2 및 도 3에 나타내었다.
항목 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
중성화깊이 (mm) 0 0 0 0.2 0.08
촉진내후성 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
부착강도(N/mm2) 표준양생 후 1.7 1.9 2.1 1.2 1.4
촉진내후성 후 1.6 1.7 1.9 1.0 1.3
온냉반복 후 1.5 1.7 2.0 1.1 1.3
내알칼리성 후 1.6 1.8 1.9 0.9 1.1
내염수성 후 1.7 1.8 1.9 1.1 1.2
도막형성 겉모양 표준양생 후 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
촉진내후성 후 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
온냉반복 후 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
내알칼리성 후 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
내염수성 후 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
내균열성 20 ℃ 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
-20 ℃ 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
촉진내후성 후 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
내투수성 투수되지않음 투수되지않음 투수되지않음 투수되지않음 투수되지않음
염화물이온침투저항성(C) 57 52 37 356 174
투습도 0.8 0.7 0.5 1.8 1.3
내약품성 황산 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
염산 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
수산화나트륨 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
내충격성　 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
내오염성 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
음용수용출46개항목 용출안됨 용출안됨 용출안됨 용출안됨 용출안됨
연필경도 4H 5H 5H 3H 4H
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물과 비교예 1 및 2에 따라 제조된 비교용 조성물은 모두 도막형성 후의 겉모양은 이상없이 나타났고, 모두 촉진내후성, 내균열성, 내투수성, 내약품성 및 내오염성이 우수였으며, 먹는 물 수질공정 시험법에 의하여 음용수용출 46개 항목 시험 결과 모두 용출없이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물은 비교예 1 및 2에 따라 제조된 비교용 조성물과 비교하여, 중성화 저항성 및 염화물 이온 침투 저항성이 매우 우수하고, 낮은 투습도, 높은 부착강도 및 연필경도를 갖는 바, 성능이 매우 우수함을 확인할 수 있었다.
<시험예 2>
상기 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물과 비교예 1 및 2에 따라 제조된 비교용 조성물에 대하여; 국토교통부고시 제 2015-744호에 의하여 불연성 및 가스유해성 시험을 수행하였고, KS F 2813에 의하여 내마모성 시험을 수행하였고, AASHTO TP 60에 의하여 열팽창계수 시험을 수행하였고, KFIA-FI-1004에 의하여 암모니아 가스검지관에 따른 탈취성 시험을 수행하였고, 수도용 자재 및 제품의 위생안전기준 공정시험방법(환경부 고시 제 2015-103)에 의하여 중금속 용출시험을 수행하여 각각의 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
항목 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
불연재료(불연성, 가스유해성) 적합 적합 적합 적합 적합
내마모성 (500g, 500회) (%) 0.13 0.13 0.11 0.97 0.33
열팽창계수 (×10-6/℃) 6.2 6.0 5.8 8.6 6.8
탈취성 (탈취율, %) 95 97 98 71 82
중금속용출
(mg/L)		 맛 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
냄새 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
색도 (도) 0.2 0.1 0.1 0.2 0.2
탁도 (NTU) 0.08 0.05 0.04 1.2 1.1
1,2-디클로로에탄 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음
1,1-디클로로에틸렌 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음
1,1,2-트리클로로에탄 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음
트리클로로에틸렌 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음
벤젠 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음
1,1,1-트리클로로에탄 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음
디클로로메탄 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음
시스-1,2-디클로로에틸렌 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음
에피클로로히드린 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음
아세트산비닐 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음
스티렌 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음
1,2-부타디엔 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음
1,3-부타디엔 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음
N,N-디메틸아닐린 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음
Hg 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음
사염화탄소 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음
과망간칼륨소비량 0.21 0.16 0.11 0.97 0.52
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물과 비교예 1 및 2에 따라 제조된 비교용 조성물은 동등 이상의 우수한 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (5)

  1. 기능성 무기충전제 1 내지 50 중량% 및 기능성 혼화제 50 내지 99 중량%를 포함하고;
    상기 기능성 무기충전제는 초미립 실리케이트 100 중량부, 티탄산칼륨마그네슘 30 내지 50 중량부, 탄산칼슘 30 내지 50 중량부, 아카가나이트 10 내지 30 중량부, 제올라이트 10 내지 30 중량부, 인산아연(Zn3(PO4)2) 1 내지 10 중량부 및 마그네슘-아미노 점토 1 내지 10 중량부를 포함하는 것이고;
    상기 기능성 혼화제는 친환경 수계 아크릴 에멀전 100 중량부, 스티렌-아크릴산 에스테르 공중합체 10 내지 30 중량부, 비닐 아세테이트-에틸렌 공중합체 10 내지 30 중량부, 하기 화학식 1로 표시되는 메틸하이드로겐폴리실록산 1 내지 10 중량부, 히드록시 프로필 메틸셀룰로오스 1 내지 10 중량부, 트로폴론 0.1 내지 5 중량부 및 안료 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 112021094151580-pat00009

    상기 식에서,
    a는 10 내지 300의 정수이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인산아연(Zn3(PO4)2)은 판상형 인산아연인 것이고;
    상기 판상형 인산아연은 수산화아연을 물 또는 15 내지 30 중량% 농도로 희석된 염산으로 용해하는 단계; 상기 용해액에 15 내지 30 중량% 농도의 탄산염 수용액을 천천히 적가하면서 탄산아연의 석출물을 제조하는 단계; 상기 탄산아연의 석출물을 함유하는 용해액에 15 내지 30 중량% 농도의 인산염 수용액을 천천히 적가하면서 판상형의 인산아연 석출물을 제조하는 단계; 상기 판상형의 인산아연 석출물을 함유하는 용해액을 여과, 수세 및 건조하는 단계를 포함하는 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마그네슘-아미노점토는 염화마그네슘수화물(MgCl2·6H2O)을 에탄올 용매에 용해시키고 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-Aminopropyltriethoxysilane)을 첨가하되, 상기 3-아미노프로필트리에톡시실란의 규소(Si)에 대해 상기 염화마그네슘수화물의 마그네슘(Mg)을 1: 1 내지 1.5 몰 비율로 첨가하여, 침전물을 생성하는 단계; 상기 생성된 침전물을 포함하는 용액 100 중량부를 키토산과 젤라틴의 복합 하이드로겔 1 내지 10 중량부와 혼합하여, 표면을 키토산과 젤라틴의 복합 하이드로겔로 처리한 침전물을 생성하는 단계; 및 상기 생성된 침전물을 포함하는 용액을 원심분리, 건조 및 분쇄하여 마그네슘-아미노점토 분말을 생성하는 단계;를 포함하는 제조방법으로 제조되는 것이고;
    상기 키토산과 젤라틴의 복합 하이드로겔은 키토산 및 젤라틴을 1: 0.3 내지 0.7 중량비율로 혼합한 혼합물을 3 내지 10 중량배의 0.5 내지 8N 아세트산 수용액에 용해시켜 용해용액을 제조한 후, 상기 용해용액에 1 내지 10 중량% 농도의 글루타르알데히드(glutaraldehyde) 수용액을 적하함으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 친환경 수계 아크릴 에멀전은 계면활성제 및 중합개시제 존재하에서, (메타)아크릴산 에스테르 단량체 50 내지 80 중량%, 비닐에스테르기를 갖는 단량체 10 내지 30 중량%, 카르복실기를 갖는 에틸렌성 불포화 단량체 1 내지 15 중량%, 에폭시기를 갖는 단량체 1 내지 15 중량% 및 가교제 0.1 내지 5 중량%로 이루어지는 단량체 혼합물이 유화중합되어 제조되는 것이고;
    상기 계면활성제는 HLB 값이 10 내지 19의 범위인 비이온성 계면활성제 및 하기 화학식 2로 표시되는 프로페닐 폴리옥시에틸렌 알킬페닐 에테르 암모늄 설페이트를 1: 0.1 내지 0.5 중량비율로 혼합한 것을 특징으로 하는 고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물.
    [화학식 2]
    Figure 112021094151580-pat00010

    상기 식에서,
    n은 2 내지 30의 정수이고, x는 1 내지 20의 정수이다.
  5. 제1항 내지 제4항 중에서 선택되는 어느 한항에 따른 고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물을 이용한 고습윤 환경에 노출된 콘크리트 구조물의 표면보호 시공방법으로서,
    콘크리트 구조물의 불순물, 레이턴스 또는 열화부위를 제거하고 청소하는 단계; 상기 청소된 부위에 속경성 퍼티재를 이용하여 바탕면을 정리하는 단계; 상기 정리된 바탕면에 침투 결합형 표면보수 및 표면강화재를 도포하여 표면보수 및 표면강화층을 형성하는 단계; 상기 형성된 표면보수 및 표면강화층의 표면에 상기 고습윤 환경에 노출된 수처리 콘크리트 구조물용 친환경 하이브리드 표면보호 코팅재 조성물을 도포하는 단계; 및 양생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고습윤 환경에 노출된 콘크리트 구조물의 표면보호 시공방법.
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