KR102337057B1 - 도료비산 저감설비를 부착한 스프레이를 이용하는 공동주택 외부도장 마감공법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 콘크리트 구조물의 보수 부위에서 이물질을 제거하는 단계; 상기 이물질이 제거된 보수 부위에 모르타르 조성물을 충전하는 단계; 상기 모르타르 조성물의 도포 부위 또는 미세균열 부위에 퍼티재 조성물을 도포하는 단계; 및 상기 퍼티재 조성물의 도포 부위에 도료비산 방지장치가 부착된 스프레이건을 이용하여 도료를 도장하는 단계를 포함하는 공동주택 외부도장 마감공법에 관한 것이다.

Description

도료비산 저감설비를 부착한 스프레이를 이용하는 공동주택 외부도장 마감공법{SURFACE PAINTING FINISH METHOD OF APARTMENT HOUSE USING APPARATUS FOR SPRAYING}
본 발명은 장기수선계획을 수립하는 공동주택에서 시행하는 건물외부 도장공사에서 고탄성 퍼티재와 보수용 모르타르를 이용하여 전처리 작업을 마친 후 도료도장 과정에서 도료비산 저감설비를 부착한 분사설비(스프레이 건)를 이용하여 현장 주변의 환경오염을 억제시키는 공동주택 외부 마감 도장공법을 제공하고자 한다.
빌딩, 아파트 등과 같은 공동주택(건축물)은 대부분 물, 시멘트, 골재 등을 주성분으로 하는 시멘트 조성물로 제조된 콘크리트 구조물에 해당한다.
상기 콘크리트 구조물에는 물과 시멘트의 수화 반응 과정에서 형성된 공극이 필연적으로 존재하게 되는데, 이러한 공극은 콘크리트 구조물에 수분이 침투하는 경로가 된다. 상기 콘크리트 구조물에 형성된 공극을 통해 수분이 침투하면 동결, 융해 등에 의하여 미세균열이 발생할 수 있고, 미세균열 부분이 점점 패일 경우 철근 등이 부식되면서 콘크리트 구조물의 수명 저하가 유발될 수 있다.
구체적으로 콘크리트 구조물은 4계절이 뚜렷한 국내 환경 온도변화에 따른 수축·팽창에 의한 균열, 박리, 박락 등이 일어나거나 해안에 인접한 경우 비래염분이 콘크리트 구조물에 침투하면서 철근에 조성된 부동태 피막이 소실(파괴)되어 철근의 부식이 일어나 노후화가 일어난다. 또한 콘크리트 구조물 표면은 오염된 대기 중에 장기간 노출되면서 탄산가스와 시멘트 수화물이 반응하여 중성화됨으로써 이 또한 철근 부식을 유발한다. 여기서 철근 부식은 체적 팽창을 유발하여 콘크리트 구조물의 균열 및 단면 탈락으로 이어져 구조물의 노후화가 일어나는 것으로, 이러한 구조물의 노후화는 내구성을 저하시키기 때문에 유지관리 차원에서 주기적으로 구조물의 보수·보강을 하여야 한다.
상기 콘크리트 구조물의 보수공법에서 단면복구 공법으로는, 콘크리트 구조물 외벽의 박리/박락된 부분을 철거하고 청소 후 그 부위에 고분자 수지가 혼입된 폴리머 모르타르를 충전하여 단면을 복구하는 공법과 미세 균열이 발생한 부위에 퍼티재를 도포하는 공법이 주로 이루어지고 있다.
그러나 종래의 단면복구용 폴리머 모르타르는 공기 단축을 목적으로 하는 토목 구조물의 특성에 맞추어져 있어 가사시간이 짧다는 문제점이 있으며, 미세 균열 보수용 퍼티재의 경우에는 양생되는 과정에서 단면수축이 발생하여 2-3회 반복작업을 해야 하는 문제점이 있다.
한편 폴리머 모르타르 또는/및 퍼티재의 도포가 이루어진 보수 부위에는 내수성, 내화학성, 외관 등을 높이기 위해 도료(페인트) 도장이 이루어진다.
건축물 외벽에 도료를 도장하는 방법에는 붓이나 롤러를 이용하거나 스프레이를 이용한 도장 방법이 적용될 수 있다. 스프레이를 이용한 도장 방법은 붓이나 롤러를 이용한 방법에 비하여 공정시간이 단축되고 시공비가 절감되는 장점을 가지고 있어, 최근까지 건설 현장에서 널리 이용되고 있다. 그러나 스프레이를 이용한 도장 방법은 도장 과정에서 도료가 공기 중으로 비산하여 작업장 주변 환경을 오염시키는 등의 문제가 있다. 이에 따라 최근 환경부는 관련 고시(환경부고시 제2021-2호)를 통해 스프레이 도장 공정에서 비산을 저감시키는 설비를 필수적으로 적용할 것을 규정하고 있다.
이에 따라 스프레이건에 도료비산 저감설비인 도료비산 방지장치를 결합하여 도료의 비산 및 손실을 줄이고자 하는 시도가 이루어진 바 있으나, 도료비산 방지장치를 결합하는 조작이 쉽지 않고 그 무게가 무거워 반복적인 고공작업을 시행하는 작업자의 피로도가 급속히 상승하여 안전사고 발생의 우려가 있다. 따라서, 스프레이 도장 공정에서 도막의 균일성을 유지하면서도 작업자의 편의를 고려한 새로운 방식의 도료비산 방지장치 및 이를 이용한 공동주택 외부(외벽)도장 마감공법 개발의 필요성이 매우 크다.
특허문헌 1: 대한민국공개특허공보 제2021-0011689호 특허문헌 2: 대한민국등록특허공보 제10-1366521호
본 발명은 가사시간 및 부착강도가 개선된 모르타르 조성물과, 물성 및 분산 안정성이 개선된 고탄성 퍼티재 조성물을 이용하여 균열부위 또는 열화부위를 보수한 후 도료의 비산을 효과적으로 억제하고, 도막의 두께 등에 대한 균일성을 확보하며, 작업자의 작업능률을 향상시킬 수 있는 도료비산 방지장치를 이용한 환경친화형 공동주택 외부도장 마감공법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 달성하기 위해 본 발명은, 콘크리트 구조물의 보수 부위에서 이물질을 제거하는 단계; 상기 이물질이 제거된 보수 부위에 모르타르 조성물을 도포하는 단계; 상기 모르타르 조성물의 도포 부위 또는 미세균열 부위에 퍼티재 조성물을 도포하는 단계; 및 상기 퍼티재 조성물의 도포 부위에 도료비산 방지장치가 부착된 스프레이건을 이용하여 도료를 도장하는 단계를 포함하고,
상기 모르타르 조성물은 수경성 시멘트 30 내지 45 중량부, 제1 순환골재 15 내지 20 중량부, 제2 순환골재 10 내지 20 중량부, 제3 순환골재 10 내지 20 중량부, 팽창재 1 내지 3 중량부, 재유화형 분말수지 1 내지 3 중량부, 응결지연제 0.1 내지 1 중량부, 유동화제 0.1 내지 1 중량부, 증점제 0.01 내지 1 중량부, 섬유보강재 0.01 내지 0.5 중량부 및 습윤안정제 0.01 내지 0.5 중량부를 포함하는 베이스 기재 100 중량부; 및 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 갖는 제1 실록산 화합물의 제1 가수분해 반응물과 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 갖는 제2 실록산 화합물의 제2 가수분해 반응물로 표면 개질된 제4 순환골재 2 내지 10 중량부를 포함하며,
[화학식 1]
Figure 112021043902915-pat00001
(상기 화학식 1에서, R1 내지 R4 중 적어도 하나는 치환기를 갖거나 갖지 않으며, 그 말단에 아미노기, 에폭시기, 비닐기, 알릴기, 아크릴레이트기, 메타크릴레이트기, 스타이렌기 및 메르캅토기로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 경화기를 갖는 작용기이고, 그 나머지는 수소 원자, C1 내지 C10의 알킬기 및 C6 내지 C30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되며, n은 1 내지 4의 정수이다.)
상기 퍼티재 조성물은 아크릴레이트계 코폴리머 수지 20 내지 45 중량부, 무기질 충전재 40 내지 60 중량부, 실란커플링제로 표면 개질된 무기질 충전재 3 내지 10 중량부, 증점제 0.1 내지 3 중량부, 증점안정제 0.05 내지 0.5 중량부, pH 조절제 0.01 내지 0.2 중량부, 가소제 0.01 내지 0.4 중량부, 소포제 0.1 내지 0.4 중량부, 방부제 0.05 내지 0.2 중량부 및 분산제 0.01 내지 0.3 중량부를 포함하고,
상기 실란커플링제는 γ-아미노프로필트리메톡시실란(γ-Aminopropyltrimethoxysilane), γ-글리시딜프로필트리메톡시실란(γ-Glycidylpropyltrimethoxysilane), 비닐메톡시실란(Vinylmethoxysilane), γ-메르캅토프로필트리메톡시실란(γ-Mercaptopropyltrimethoxysilane), γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilane), γ-아미노프로필메틸디에톡시실란(γ-Aminopropylmethyldiethoxysilane), γ-아미노프로필메틸트리에톡시실란(γ-Aminopropylmethyltriethoxysilane) 및 3-글리시독시프로필트리메톡시실란(3-glycidoxypropyltrimethoxysilane)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것인 공동주택 외부도장 마감공법을 제공한다.
상기 도료비산 방지장치는 일측에 스프레이건 결합홀이 구비되고, 다른 일측 방향으로 단면적이 증가하는 소정의 공간을 가지며 상기 다른 일측이 개방되어 있는 결합부 몸체를 포함하는 스프레이건 결합부; 상기 결합부 몸체의 개방된 방향에 연결되고, 소정의 길이로 연장되어 4면을 밀폐시키면서 연장된 방향의 끝 부분에 분사 개방부가 형성된 가이드부 몸체를 포함하는 분사 가이드부; 상기 분사 가이드부의 상부에 형성되고, 스프레이건에서 분사된 공기가 배출되는 공기 배출구; 상기 분사 가이드부의 하부에 형성된 도료 배출구; 및 상기 도료 배출구에 연결되고 배출된 도료를 임시 저장할 수 있는 도료받이 탱크를 포함하고, 상기 결합부 몸체에는 스프레이건이 탄성결합될 수 있는 스프레이건 체결부가 형성되어 있고, 상기 스프레이건 결합부와 상기 분사 가이드부는 서로 대응되는 위치에 탄성력을 이용한 체결 클립이 각각 복수개로 형성되어 있고, 상기 스프레이건 결합부의 상부에는 와이어를 연결할 수 있는 와이어 연결고리가 형성되고, 상기 공기 배출구에는 배출된 공기를 아래쪽으로 유도하여 배출하기 위한 공기배출 유도부가 형성되어 있으며, 상기 공기배출 유도부는 상부가 곡면으로 돌출되고 아래쪽으로 경사지어 연장되는 상부 캡과 상기 상부 캡의 경사진 방향으로 공기를 배출하기 위한 공기 배출로를 포함하고, 상기 결합부 몸체는 상기 가이드부 몸체의 내부 공간에 돌출되어 형성되고 상기 내부 공간의 중앙부를 통과하는 도료의 일부를 반사시켜 배출하는 분사 가림부를 포함하는 것일 수 있다.
상기 제1 실록산 화합물의 분자량은 225 내지 245 g/mol이고, 상기 제2 실록산 화합물의 분자량은 215 내지 224 g/mol이고, 상기 제1 가수분해 반응물과 상기 제2 가수분해 반응물의 사용비율이 1:1 내지 1:2의 중량비일 수 있다.
상기 실란커플링제로 표면 개질된 무기질 충전재는 탄산칼슘, 뵘석 및 규회석으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 표면이 상기 실란커플링제로 개질된 것이며, 평균 입경이 5 내지 15 ㎛이고, 비중이 2.7 내지 3.0일 수 있다.
상기 제4 순환골재는 평균 입경이 0.69 내지 1.23 mm인 순환골재, 평균 입경이 0.34 내지 0.71 mm인 순환골재 및 평균 입경이 0.09 내지 0.36 mm인 순환골재가 혼합된 것일 수 있다.
본 발명은 부착강도가 우수하면서 90 분 이상의 가사시간이 확보되는 모르타르 조성물과, 신장율, 인장강도, 저온굴곡저항성, 상도적합성, 내수성, 내알칼리성이 우수한 고탄성 퍼티재 조성물을 이용하여 균열 부위 또는 열화 부위를 보수하기 때문에 콘크리트 구조물인 공동주택의 내구성을 높이고 노후화가 일어나는 것을 최소화할 수 있다.
또한 본 발명은 도료 도장 시 무게가 가볍고 특정 구조를 갖는 도료비산 방지장치와 결합시킨 스프레이건을 이용하기 때문에 고공작업을 시행해야만 하는 로프공의 작업환경을 개선하면서 비산도료에 의한 환경오염 문제가 최소화되어 경제성을 확보할 수 있다.
도 1과 도 2는 본 발명의 도료 도장 과정에서 사용되는 도료비산 방지장치의 일례를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 도료 도장 과정에서 사용되는 도료비산 방지장치 중 분사 가이드부를 도시한 것이다.
도 4와 도 5는 본 발명의 도료 도장 과정에서 사용되는 도료비산 방지장치 중 스프레이건 결합부를 도시한 것이다.
도 6은 상기 분사 가이드부와 스프레이건 결합부의 결합 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 도료 도장 과정에서 사용되는 도료비산 방지장치의 일례를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 도료 도장 과정에서 사용되는 도료비산 방지장치에 적용되는 분사 가림부의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 상기 분사 가림부의 실시형태 중 하나를 도시한 것이다.
도 10은 상기 분사 가림부의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 도료 도장 과정에서 사용되는 도료비산 방지장치 중 공기 배출구에서 배출되는 공기의 방향과 그로 인한 힘의 반작용 방향을 나타낸 것이다.
도 12는 상기 공기 배출구에 형성된 공기배출 유도부를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 도료 도장 과정에서 사용되는 도료비산 방지장치에 적용되는 절곡 테두리부의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 도료 도장 과정에서 사용되는 도료비산 방지장치에 적용되는 경사 테두리부의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 설명 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는, 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명은 특정 모르타르 조성물과 특정 퍼티재 조성물로 콘크리트 구조물인 공동주택의 보수 부위를 메꾼 후, 도료비산 방지장치가 결합된 스프레이건을 이용하여 메꿈 부위 및 바탕면을 도장함으로써 공동주택의 보수가 효율적으로 이루어지도록 할 수 있는 공동주택 외부도장 마감공법에 관한 것으로, 이에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 콘크리트 구조물인 공동주택의 보수 부위에서 이물질을 제거한다. 구체적으로 콘크리트 구조물의 바탕면에 발생한 균열, 열화, 패임, 박리, 박락 등의 보수 부위에 존재하는 먼지, 모래 등을 제거한다. 경우에 따라 고압 살수세척을 추가로 거쳐 이물질을 보다 완벽하게 제거할 수 있다. 또한 보수 부위의 표면에 요철이 존재하는 경우 그라인더 등으로 면고르기하는 과정을 거칠 수 있다. 또 보수 부위에 녹이 쓴 철근이 존재하는 경우, 철근에 존재하는 녹을 와이어 브러시, 샌드 브라스트, 액체 호닝, 배럴연마, 산세, 전해연마 등으로 제거하는 과정을 거칠 수 있다.
다음, 이물질이 제거된 보수 부위에 모르타르 조성물을 도포한다. 구체적으로 패여 있는 보수 부위에 모르타르 조성물을 충전하여 메꾸는 작업을 진행하는 것이다. 본 발명에서의 모르타르 조성물은 가사시간이 짧아 작업효율이 떨어지던 종래의 모르타르 조성물과 달리, 90분 이상의 가사시간을 확보하면서 우수한 물성을 나타낼 수 있는 모르타르 조성물이다. 구체적으로 본 발명에 따른 모르타르 조성물은 수경성 시멘트, 제1 순환골재, 제2 순환골재, 제3 순환골재, 팽창재, 재유화형 분말수지, 응결지연제, 유동화제, 증점제, 섬유보강재 및 습윤안정제를 포함하는 베이스 기재 100 중량부; 및 표면 개질된 제4 순환골재 2 내지 10 중량부를 포함한다.
상기 베이스 기재에 포함되는 수경성 시멘트는 포틀랜드 시멘트, 백색 포틀랜드 시멘트, 알루미나 시멘트 및 조강포틀랜드 시멘트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. 이러한 수경성 시멘트는 분말도가 3,000 내지 3,500 ㎠/g이고 비중이 3 이상인 것일 수 있다.
상기 수경성 시멘트는 베이스 기재 100 중량부를 기준으로, 30 내지 45 중량부로 포함될 수 있다. 수경성 시멘트의 함유량이 30 중량부 미만이면 압축강도가 저하될 수 있고, 45 중량부를 초과하면 반죽질기가 저하되어 작업성이 떨어지거나 경화과정에서 균열이 발생할 수 있다.
상기 베이스 기재에 포함되는 제1 내지 제3 순환골재 각각은 폐 콘크리트를 분쇄 및 분리하는 과정에서 수집된 골재를 의미한다. 구체적으로 제1 순환골재는 평균 입경이 0.7 내지 1.2 mm이고 비중이 2.5 이상인 순환골재(국토교통부 순환골재 품질기준 중 입도 규격에 해당하는 5호를 의미)일 수 있고, 제2 순환골재는 평균 입경이 0.35 내지 0.7 mm이고 비중이 2.5 이상인 순환골재(상동 6호를 의미)일 수 있고, 제3 순환골재는 평균 입경이 0.1 내지 0.35 mm이고 비중이 2.5 이상인 순환골재(상동 7호를 의미)일 수 있다. 이러한 제1 내지 제3 순환골재는 흡착 수분을 제거하기 위해 150 ℃ 오븐에서 1시간 이상 건조한 후 상온으로 냉각하는 과정을 거칠 수 있다.
상기 베이스 기재 100 중량부를 기준으로, 제1 순환골재는 15 내지 20 중량부, 제2 순환골재는 10 내지 20 중량부, 제3 순환골재는 10 내지 20 중량부로 각각 포함될 수 있다. 상기 제1 내지 제3 순환골재의 각 함유량이 하한값 미만이면 휨강도, 압축강도가 저하될 수 있고, 각 함유량이 상한값을 초과하면 경화과정에서 균열이 발생할 수 있다.
상기 베이스 기재에 포함되는 팽창재는 모르타르 조성물의 경화 시 수축에 의한 균열을 저감시키기 위한 것으로, 통상적으로 공지된 성분을 사용할 수 있다. 구체적으로 팽창재는 분말도가 3,700 ㎠/g이고 비중이 2.86인 CSA계 팽창재(Calsium-Sulpo-Aluminate)일 수 있다.
이러한 팽창재는 베이스 기재 100 중량부를 기준으로, 1 내지 3 중량부로 포함될 수 있다. 팽창재의 함유량이 1 중량부 미만이면 수축 저감 효과가 미미하며, 3 중량부를 초과하면 과팽창에 의해 균열발생 및 단면탈락이 유발될 수 있다.
상기 베이스 기재에 포함되는 재유화형 분말수지는 모르타르 조성물의 부착강도, 휨 강도 및 내수성을 높이기 위한 것으로, 폴리비닐아세테이트(polyvinyl acetate), 에틸렌비닐아세테이트(ethylene vinyl acetate), 스티렌-부타디엔(styrene butadiene) 중합체 및 스티렌-아크릴레이트(styrene acrylate) 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다. 구체적으로 재유화형 분말수지는 평균 입경이 100 ㎛이고, 비중이 0.5이고, Tg값이 16 ℃인 폴리비닐아세테이트일 수 있다.
이러한 재유화형 분말수지는 베이스 기재 100 중량부를 기준으로, 1 내지 3 중량부로 포함될 수 있다. 재유화형 분말수지의 함유량이 1 중량부 미만이면 부착강도, 휨 강도 및 내수성의 증진 효과가 미미하며, 3 중량부를 초과하면 점도 상승, 재료분리 및 가격 상승에 의한 경제성이 저하될 수 있다.
상기 베이스 기재에 포함되는 응결지연제는 모르타르 조성물의 응결시간을 조절하기 위한 것으로, 천연석고, 무수석고, 이수석고 및 티탄석고로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다. 구체적으로 응결지연제는 분자량이 136.0±5 g/mol이고 비중이 2.95±0.05인 백색 무수석고일 수 있다.
이러한 응결지연제는 베이스 기재 100 중량부를 기준으로, 0.1 내지 1 중량부로 포함될 수 있다. 응결지연제의 함유량이 0.1 중량부 미만이면 응결지연 효과가 미미하며, 1 중량부를 초과하면 응결지연에 의한 처짐 현상이 나타나거나 강도발현이 늦어질 수 있다.
상기 베이스 기재에 포함되는 유동화제는 배합수의 첨가량 저감에 따른 강도상승 효과와 작업성 개선을 위한 것으로, 폴리카르본산계(polycarboxylate) 화합물, 멜라민계(melamine type) 화합물 및 나프탈렌계(naphthalene type) 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다. 구체적으로 유동화제는 pH 5±1.5이고 연갈색 미분말의 폴리카르본산계 화합물일 수 있다.
이러한 유동화제는 베이스 기재 100 중량부를 기준으로, 0.1 내지 1 중량부로 포함될 수 있다. 유동화제의 함유량이 0.1 중량부 미만이면 강도저하 및 작업성 개선의 효과가 미미하고, 1 중량부를 초과하면 모르타르 조성물의 유동성이 급격히 증가함에 따라 작업 시 처짐 현상이 발생할 수 있다.
상기 베이스 기재에 포함되는 증점제는 모르타르 조성물의 시공 시 처짐 현상을 방지하면서 도포 두께를 최소 50 mm까지 가능하게 하기 위한 것으로, 메틸셀룰로오스계 화합물 및 폴리비닐아세테이트계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다.
이러한 증점제는 베이스 기재 100 중량부를 기준으로, 0.01 내지 1 중량부로 포함될 수 있다. 증점제의 함유량이 0.01 중량부 미만이면 재료분리 및 처짐 현상 억제 효과가 미미하며, 1 중량부를 초과하면 점도 상승으로 작업성이 저하될 수 있다.
상기 베이스 기재에 포함되는 섬유보강재는 모르타르 조성물의 경화 시 발생하는 소성수축 및 건조수축의 결함을 보완하기 위한 것으로, 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 나이론화이버(nylon fiber) 및 천연셀룰로오즈로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다. 구체적으로 섬유보강재는 비중이 1.2±0.1이고, 인장강도가 700 MPa 이상이고, 탄성계수가 4,000 MPa 이상이고, 섬유길이가 3 내지 19 mm이고, 인장신도가 25 % 이하인 나이론화이버일 수 있다.
이러한 섬유보강재는 베이스 기재 100 중량부를 기준으로, 0.01 내지 0.5 중량부로 포함될 수 있다. 섬유보강재의 함유량이 0.01 중량부 미만이면 인장성능 개선 효과가 미미하고, 0.5 중량부를 초과하면 모르타르 조성물의 제조과정에서 뭉침 현상이 발생할 수 있다.
상기 베이스 기재에 포함되는 습윤안정제는 모르타르 조성물의 가사시간을 조절하기 위한 것으로, 비중이 1 이하인 글리콜계 화합물일 수 있다. 구체적으로 습윤안정제는 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 다이에틸렌글리콜, 트라이에틸렌글리콜, 다이프로필렌글리콜, 헥실렌글리콜, 부틸렌글리콜 및 이들의 무수물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
이러한 습윤안정제는 베이스 기재 100 중량부를 기준으로, 0.01 내지 0.5 중량부로 포함될 수 있다. 습윤안정제의 함유량이 0.01 중량부 미만이면 가사시간 연장 효과가 미미하고, 0.5 중량부를 초과하면 응결 및 강도발현이 늦어질 수 있다.
이와 같은 성분을 포함하는 베이스 기재는 비중이 1 이상인 부착 보조제를 더 포함할 수 있다. 상기 부착 보조제는 구체적으로 소디움 글루코네이트(비중 1.789), 타르타르산(비중 1.7598) 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
이러한 부착 보조제는 베이스 기재 100 중량부를 기준으로, 0.05 내지 2 중량부로 포함될 수 있다. 부착 보조제의 함유량이 상기 범위 내임에 따라 부착 강도를 개선하면서 가사시간을 길게 유지하는 효과를 얻을 수 있다.
또한 베이스 기재는 필요에 따라 알루미늄 지르코늄 포스포실리케이트, 알루미늄 실리케이트, 돌로마이트, 규조토, 규불화염, 플루오린실리케이트, 아질산칼륨, 인산칼륨 등과 같은 무기물; 또는 트리에폭시실란계 화합물 등과 같은 유기물을 더 포함할 수 있다.
상기 베이스 기재와 함께 본 발명의 모르타르 조성물에 포함되는 표면 개질된 제4 순환골재는 수경성 시멘트와 화학적으로 반응하여 보수 부위와 일체화되는 특성을 나타내어 모르타르 조성물의 부착강도를 높일 수 있다. 구체적으로 제4 순환골재는 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 갖는 제1 실록산 화합물의 제1 가수분해 반응물과 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 갖는 제2 실록산 화합물의 제2 가수분해 반응물이 순환골재와 반응하여 그 표면이 개질된 것일 수 있다.
[화학식 1]
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상기 화학식 1에서, R1 내지 R4 중 적어도 하나는 치환기를 갖거나 갖지 않으며, 그 말단에 아미노기, 에폭시기, 비닐기, 알릴기, 아크릴레이트기, 메타크릴레이트기, 스타이렌기 및 메르캅토기로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 경화기를 갖는 작용기이고, 그 나머지는 수소 원자, C1 내지 C10의 알킬기 및 C6 내지 C30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되며, n은 1 내지 4의 정수이다.
구체적으로 상기 화학식 1에서 R2는 아미노기, 에폭시기, 아크릴레이트기, 비닐기 및 메르캅토기로 이루어진 군에서 선택되는 경화기를 갖는 작용기이고, R1, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소, 메틸기, 에틸기 또는 프로필기일 수 있다.
보다 구체적으로 제1 실록산 화합물과 제2 실록산 화합물은 각각 독립적으로 γ-아미노프로필트리메톡시실란(APMS:γ-Aminopropyltrimethoxysilane), γ-아미노프로필트리에톡시실란(APES:γ-Aminopropyltriethoxysilane), γ-글리시딜프로필트리메톡시실란(GPS:γ-Glycidylpropyltrimethoxysilane), 디메틸디메톡시실란(DDMS: dimethyl-dimethoxysilane), 비닐메톡시실란(VS:Vinylmethoxysilane), γ-메르캅토프로필트리메톡시실란(MGPS:γ-Mercaptopropyltrimethoxysilane), γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(MPS:γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilane), γ-아미노프로필메틸-디에톡시실란(APDES:γ-AminoPropylmethyl-Diethoxysilane), γ-아미노프로필메틸-트리에톡시실란(APTES:γ-Aminopropylmethyltriethoxysilane), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란(GPTMS, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane), 3-글리시독시프로필트리에톡시실란(GPTES:3-Glycidoxypropyltriethoxysilane), 3-아미노프로필트리메톡시실란(APTMS: 3-aminopropyltrimethoxysilane) 및 3-아미노프로필트리에톡시실란(APTES:3-aminopropyltriethoxysilane)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. 여기서 제1 실록산 화합물은 비중이 1 이상(구체적으로 1 내지 1.5)이고 분자량이 225 내지 245 g/mol일 수 있고, 제2 실록산 화합물은 비중이 1 미만(구체적으로 0.5 내지 0.99)이고 분자량이 215 내지 224 g/mol일 수 있다. 구체적으로 제1 실록산 화합물은 비중이 1.07이고, 분자량이 236.34 g/mol인 γ-글리시독시프로필트리메톡시실란(GPTMS)일 수 있고, 제2 실록산 화합물은 비중이 0.946이고, 분자량이 221.27 g/mol인 3-아미노프로필메틸트리에톡시실란(APTES)일 수 있다.
이러한 제1 실록산 화합물과 제2 실록산 화합물 각각의 가수분해 반응을 통해 제1 기수분해 반응물과 제2 가수분해 반응물이 얻어지는데, 이때, 상기 가수분해 반응은 산 해교제(pH 조절제) 존재 하에 이루어질 수 있다. 상기 산 해교제는 구체적으로 아세트산, 질산, 황산, 염산, 불산, 붕산, 붕사, 옥살산, 인산, 에탄올 및 메탄올로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다.
상기 가수분해 반응은 pH 3 내지 5 범위에서 이루어질 수 있다. 구체적으로 가수분해 반응 촉진과 겔화 형성 억제를 고려할 때, 제1 실록산 화합물의 가수분해 반응은 pH 4.5 내지 5에서 이루어질 수 있고, 제2 실록산 화합물의 가수분해 반응은 pH 3.5 내지 4에서 이루어질 수 있다.
이와 같은 가수분해 반응에 의해 얻어진 제1 가수분해 반응물과 제2 가수분해 반응물이 순환골재와 반응하여 제4 순환골재가 얻어지는데, 이때, 제1 가수분해 반응물과 제2 가수분해 반응물의 사용비율(반응비율)은 1:1 내지 1:2의 중량비일 수 있고, 구체적으로는 1:1의 중량비일 수 있다. 또한 제1 가수분해 반응물과 제2 가수분해 반응물이 반응한 복합 반응물과 순환골재의 사용비율(반응비율)은 1:0.5 내지 1의 중량비일 수 있다.
또한 제1 가수분해 반응물 및 제2 가수분해 반응물과 반응하는 순환골재는 평균 입경이 0.69 내지 1.23 mm인 순환골재, 평균 입경이 0.34 내지 0.71 mm인 순환골재 및 평균 입경이 0.09 내지 0.36 mm인 순환골재가 혼합된 혼합 순환골재일 수 있다. 즉, 이러한 혼합 순환골재가 제1 가수분해 반응물 및 제2 가수분해 반응물과 반응하여 표면 개질된 제4 순환골재가 얻어지는 것이다. 이와 같이 평균 입경이 상이한 순환골재가 혼합되어 있음에 따라 모르타르 조성물의 경화 시 조립율이 높아져 휨강도, 부착강도 및 압축강도를 높일 수 있다.
이러한 표면 개질된 제4 순환골재는 베이스 기재 100 중량부 대비 2 내지 10 중량부로 모르타르 조성물에 포함될 수 있다. 제4 순환골재의 함유량이 2 중량부 미만이면 휨강도, 부착강도 및 압축강도가 저하될 수 있고, 10 중량부를 초과하면 점도 상승으로 인해 작업성이 저하될 수 있다.
다음, 상술한 모르타르 조성물의 도포가 완료되면, 모르타르 조성물의 도포 부위 또는 미세균열 부위에 퍼티재 조성물을 도포한다. 구체적으로 상술한 모르타르 조성물이 충전된 메꿈 부위 또는 미세한 크랙이 발생한 부위에 퍼티재 조성물을 충전하여 메꾸는 작업을 진행하는 것이다. 본 발명에서의 퍼티재 조성물은 표면 개질된 무기질 충전재를 포함하여 처짐 방지, 부착 강도 증진, 점도 개선에 따른 작업성 향상 등을 나타낼 수 있는 퍼티재 조성물이다. 구체적으로 본 발명에 따른 퍼티재 조성물은 아크릴레이트계 코폴리머 수지, 무기질 충전재, 실란커플링제로 표면 개질된 무기질 충전재, 증점제, 증점안정제, pH 조절제, 가소제, 소포제, 방부제 및 분산제를 포함한다.
상기 퍼티재 조성물에 포함되는 아크릴레이트계 코폴리머 수지는 바인더 역할을 하는 것으로, 히드록시에틸아크릴레이트(hydroxyethyl acrylate), 히드록시에틸메타아크릴레이트(hydroxyethyl methacrylate), 에틸헥사아크릴레이트(ethyl hexaacrylate), n-부틸아크릴레이트(n-butyl acrylate) 및 n-부틸메타아크릴레이트(n-butyl methacrylate)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 모노머의 중합물이 사용될 수 있다.
이러한 아크릴레이트계 코폴리머 수지는 퍼티재 조성물 100 중량부를 기준으로, 20 내지 45 중량부로 포함될 수 있다. 아크릴레이트계 코폴리머 수지의 함유량이 20 중량부 미만이면 부착강도, 내수성 및 내화학성(내알칼리성)이 저하되고, 45 중량부를 초과하면 점도가 높아 작업성이 저하될 수 있다.
상기 퍼티재 조성물에 포함되는 무기질 충전재는 건조시간을 단축시키고 표면 평활성을 확보하기 위한 것으로, 경질탄산칼슘, 중질탄산칼슘, 황산바륨, 벤토나이트 및 규사로 이루어진 군에 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다. 구체적으로 무기질 충전재는 평균 입경이 325 내지 400 메쉬이고, 진비중이 2.5 내지 2.7이고, 경도가 2 내지 4인 경질탄산칼슘일 수 있다.
이러한 무기질 충전재는 퍼티재 조성물 100 중량부를 기준으로, 40 내지 60 중량부로 포함될 수 있다. 무기질 충전재의 함유량이 40 중량부 미만이면 적정한 두께의 도포면을 얻기 어렵거나 경화시간이 지연될 수 있고, 60 중량부를 초과하면 점도 상승으로 인해 작업성이 저하될 수 있다.
상기 퍼티재 조성물에 포함되는 실란커플링제로 표면 개질된 무기질 충전재는 퍼티재 조성물의 처짐 방지, 부착 강도 증진, 점도 개선 향상을 위한 것으로, 무기질 충전재가 실란커플링제로 표면 개질된 것이다.
상기 표면 개질되는 무기질 충전재는 탄산칼슘, 뵘석 및 규회석으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 무기질일 수 있다. 이러한 무기질은 평균 입경이 5 내지 15 ㎛이고, 비중이 2.7 내지 3.0일 수 있다. 구체적으로 표면 개질된 무기질 충전재는 평균 입경이 6 내지 12 ㎛이고 pH 8.0 내지 10.0이고 비중이 2.8 내지 2.92이고 분자량이 340 내지 350 g/mol인 규회석일 수 있다.
상기 실란커플링제는 통상적으로 공지된 성분일 수 있고, 구체적으로는 γ-아미노프로필트리메톡시실란(γ-Aminopropyltrimethoxysilane), γ-글리시딜프로필트리메톡시실란(γ-Glycidylpropyltrimethoxysilane), 비닐메톡시실란(Vinylmethoxysilane), γ-메르캅토프로필트리메톡시실란(γ-Mercaptopropyltrimethoxysilane), γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilane), γ-아미노프로필메틸디에톡시실란(γ-Aminopropylmethyldiethoxysilane), γ-아미노프로필메틸트리에톡시실란(γ-Aminopropylmethyltriethoxysilane) 및 3-글리시독시프로필트리메톡시실란(3-glycidoxypropyltrimethoxysilane)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 실란커플링제로 무기질 충전재가 표면 개질되는 반응은 산 해교제 존재 하에 이루어지는 가수분해 반응일 수 있다. 구체적으로 산 해교제 존재 하에 pH 3 내지 4 범위에서 실란커플링제의 가수분해 반응이 이루어져 얻어진 반응물이 무기질 충전재와 반응하여 무기질 충전재의 표면 개질이 이루어지는 것이다. 여기서 산 해교제는 구체적으로 아세트산, 질산, 황산, 염산, 불산, 붕산, 붕사, 옥살산, 인산, 에탄올 및 메탄올로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다.
이러한 실란커플링제로 표면 개질된 무기질 충전재는 퍼티재 조성물 100 중량부를 기준으로, 3 내지 10 중량부로 포함될 수 있다. 표면 개질된 무기질 충전재의 함유량이 3 중량부 미만이면 아크릴레이트계 코폴리머 수지와 무기질 충전재 간의 결합력 또는 이질 재료와 도포면과의 부착력 증대 효과가 미미하고, 10 중량부를 초과하면 점도가 급격히 상승하여 작업성이 저하될 수 있다.
상기 퍼티재 조성물에 포함되는 증점제는 퍼티재 조성물 저장 과정에서의 침강 방지 및 작업 시 처짐 현상을 방지하기 위한 것으로, 셀룰로오스 에테르계인 히드록시에틸셀룰로오스(Hydroxy ethyl cellulose), 소수성기가 치환된 히드록시에틸셀룰로오스(Hydroxy ethyl cellulose), 히드록시프로필메틸셀룰로오스(Hydroxy propyl methyl cellulose) 및 히드록시메틸에틸셀룰로오스(Hydroxy methylethyl cellulose)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다. 구체적으로 증점제는 점도가 10,000 내지 15,000 cps이고, 히드록시알킬기 치환도가 45 내지 75%인 히드록시에틸셀룰로오스, 또는 히드록시알킬기 치환도가 45 내지 75%이고 소수성기의 치환도가 0.1 내지 0.3%인 히드록시에틸셀룰로오스일 수 있다.
이러한 증점제는 퍼티재 조성물 100 중량부를 기준으로, 0.1 내지 3 중량부로 포함될 수 있다. 증점제의 함유량이 0.1 중량부 미만이면 재료분리 및 처짐 현상 억제 효과가 미미하며, 3 중량부를 초과하면 점도의 급격한 상승으로 인해 작업성이 저하될 수 있다.
상기 퍼티재 조성물에 포함되는 증점안정제는 증점제의 기능을 향상시키면서 퍼티재 조성물의 처짐 방지 및 분산 입자들의 안정성 향상을 위한 것으로, 전분질계 화합물 및 무기질계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다. 구체적으로 증점안정제는 비중이 2.2 내지 2.5이고 점도(brookfield)가 3,000 내지 3,500 cps이고 pH가 9 내지 9.5이고 평균 입경이 325 내지 400 메쉬인 규산알루미늄계 무기질 화합물일 수 있다.
이러한 증점안정제는 퍼티재 조성물 100 중량부를 기준으로, 0.05 내지 0.5 중량부로 포함될 수 있다. 증점안정제의 함유량이 0.05 중량부 미만이면 그 첨가 효과가 미미하고, 0.5 중량부를 초과하면 점도가 높아 작업성이 저하되며 건조시간이 길어질 수 있다.
상기 퍼티재 조성물에 포함되는 pH 조절제는 퍼티재 조성물의 산도를 조절하기 위한 것으로, 암모니아 무수물(anhydrous ammonia), 암모늄 포스페이트(ammonium phosphate), 디메틸에탄올아민(dimethylethanolamine), 포름산(formic acid), 탄산수소나트륨(sodium bicarbonate) 및 트리에틸 아민(triethyl amine)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다. 구체적으로 pH 조절제는 비중이 1.0 내지 1.1이고 pH가 12 내지 13이고 점도가 500 내지 550 mPa·s인 암모니아 무수물일 수 있다.
이러한 pH 조절제는 퍼티재 조성물 100 중량부를 기준으로 0.01 내지 0.2 중량부로 포함될 수 있다. pH 조절제의 함유량이 0.01 중량부 미만이면 산도 조절 효과가 미미하고, 0.2 중량부를 초과하면 내수성이 저하될 수 있다.
상기 퍼티재 조성물에 포함되는 가소제는 퍼티재 조성물이 고르게 도포될 수 있도록 하기 위한 것으로, 디옥틸아디페이트(DOA: Dioctyl Adipate), 디옥틸테레프탈레이트(DOTP: Dioctylterephthalate), 디-N-옥틸프탈레이트(DnOP: Di-N-octylphthalate), 디(2-에틸헥실)프탈레이트(DEHP: Di(2-ethylhexyl)phthalate), 디이소닐프탈레이트(DINP: Diisononylphthalate), 디소데실프탈레이트(DIDP: Diisodecylphthalate), 디부틸프탈레이트(DBP: Dibutylphthalate) 및 벤질부틸프탈레이트(BBP: Benzylbutylphthalate)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다. 구체적으로 가소제는 비중이 0.9 내지 0.95이고 굴절률이 1.4 내지 1.5이고 에스텔가가 300 내지 350이고 산가가 0.03 내지 0.05이고, 가열감량이 0.1 내지 0.2%인 디옥틸아디페이트(DOA)일 수 있다.
이러한 가소제는 퍼티재 조성물 100 중량부를 기준으로, 0.01 내지 0.4 중량부로 포함될 수 있다. 가소제의 함유량이 0.01 중량부 미만이면 조막 형성 효과가 미미하며, 0.4 중량부를 초과하면 부착력이 저하될 수 있다.
상기 퍼티재 조성물에 포함되는 소포제는 미세 기포 제거 및 도포 과정에서 내부 함유된 기포가 신속히 표면으로 빠져나오게 하여 도포면을 평활하게 하기 위한 것으로, 광물유계 화합물, 실리카실리콘계 화합물 및 변성실리콘계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다. 구체적으로 소포제는 pH가 5.0 내지 5.5이고 비중이 0.8 내지 0.9이고 비이온성을 나타내는 광물유계 화합물일 수 있다.
이러한 소포제는 퍼티재 조성물 100 중량부를 기준으로, 0.1 내지 0.4 중량부로 포함될 수 있다. 소포제의 함유량이 0.1 중량부 미만이면 기포 제거 효과가 미미하고, 0.4 중량부를 초과하면 부착력과 표면 강도가 저하되거나 건조시간이 지연될 수 있다.
상기 퍼티재 조성물에 포함되는 방부제는 온도 및 습도의 변화로 인해 퍼티재 조성물이 변질되는 것을 방지하기 위한 것으로, 메탄티올(methanethiol), 에탄티올(ethanethiol), 펜탄티올(pentanethiol), 이소티아졸(isothiazol), 살리실산(salicylate), 시스테인(cysteine), 2-머캅토에탄올(2-mercaptoethanol) 및 트랜스글루타미나제(transglutaminase)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다. 구체적으로 방부제는 pH가 8.0 내지 9.5이고, 비중이 1.02 내지 1.04이고, 점도가 5.0 내지 5.5 mPa·s인 이소티아졸일 수 있다.
이러한 방부제는 퍼티재 조성물 100 중량부를 기준으로, 0.05 내지 0.2 중량부로 포함될 수 있다. 방부제의 함유량이 0.05 중량부 미만이면 변질 방지 효과가 미미하고, 0.2 중량부를 초과하면 부착력 및 기타 물성이 저하될 수 있다.
상기 퍼티재 조성물에 포함되는 분산제는 퍼티재 조성물 내의 입자(고형분)를 고르게 분산시키기 위한 것으로, 구연산나트륨(sodium citrate), 무수말레인산소듐염(sodiumsalt of a maleic anhydride), 카르복실산 고분자전해질의 소듐염(sodium salt of a carboxylatepolyelectrolyte), 스테아르산칼슘(Calcium Stearate), 아연스테아레이트(Zinc Stearate) 및 디메틸디스테아릴암모늄염(dimethyldistearyl ammonium chloride)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다. 구체적으로 분산제는 비중이 1.0 내지 1.2이고 pH가 10 내지 11이고 고형분이 23 내지 27%이고 점도가 100 내지 150 cps인 무수말레인산소듐염일 수 있다.
이러한 분산제는 퍼티재 조성물 100 중량부를 기준으로, 0.01 내지 0.3 중량부로 포함될 수 있다. 분산제의 함유량이 0.01 중량부 미만이면 분산 효과가 미미하고, 0.3 중량부를 초과하면 재료분리 및 내수성이 저하될 수 있다.
그 다음, 상술한 퍼티재 조성물의 도포가 완료되면, 퍼티재 조성물의 도포 부위에 도료비산 방지장치가 결합된 스프레이건을 이용하여 도료를 도장한다. 본 발명에서의 도료비산 방지장치는 도료의 주변 비산을 효율적으로 방지하면서 작업자의 작업환경을 향상시킬 수 있고, 균일한 두께를 갖는 도막을 형성시킬 수 있는 것으로, 구체적으로는 스프레이건 결합부, 분사 가이드부, 공기 배출구, 도료 배출구 및 도료받이 탱크를 포함한다. 이러한 도료비산 방지장치에 대해 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에서의 도료비산 방지장치(100)는 스프레이건(미도시)이 장착되는 스프레이건 결합부(110)와 상기 스프레이건 결합부(110)에 체결되는 분사 가이드부(120)를 포함한다. 상기 스프레이건 결합부(110)는 내부에 빈 공간이 형성되어 있고, 도료의 분사방향으로 갈수록 단면적이 넓어지는 형상을 하고 있어서 스프레이건에서 분사된 도료가 넓은 면적으로 도장면에 도달할 수 있도록 한다. 상기 분사 가이드부(120)는 스프레이건 결합부(110)에서 도료 분사 방향으로 평행하게 연장된 벽을 포함하는 사방이 밀폐된 형상으로 이루어지고, 단면적은 럭비공 형상을 하고 있다. 이러한 분사 가이드부(120)는 분사된 도료가 지나치게 외측으로 퍼지는 것을 방지하여 도막의 두께가 소정의 범위에서 균일하게 유지될 수 있도록 한다.
구체적으로 상기 스프레이건 결합부(110)는 내부의 빈 공간을 형성하는 결합부 몸체(111)를 포함하고, 상기 결합부 몸체(111)의 일측에는 스프레이건 결합홀(112)이 형성되어 있다. 또한 결합부 몸체(111)에는 스프레이건이 체결될 수 있도록 스프레이건 체결부(113)가 형성되어 있는데, 스프레이건 체결부(113)는 대칭으로 양측에 형성되고 스프레이건에 형성된 상대 체결부와 탄성방식으로 체결될 수 있다. 또한 결합부 몸체(111)의 다른 일측에는 분사 가이드부(120)와 결합하기 위한 체결 클립(114)이 총 14개 형성되어 있다. 여기서 체결 클립(114)의 개수는 복수개로 적절히 조절될 수 있다.
한편 분사 가이드부(120)를 이루는 가이드부 몸체(121)의 일측에는 결합부 몸체(111)와 결합하기 위한 체결 클립(114, 124)이 대응하는 위치에 대응하는 개수로 형성되어 있다. 상기 체결 클립들(114, 124)은 탄성방식이나 강제 끼움방식으로 체결될 수 있고, 결합을 보다 견고하게 하기 위한 체결볼트(140)가 상기 체결 클립을 관통하여 결합될 수 있도록 관통홀이 형성될 수 있다. 결합부 몸체(111)의 상부에는 와이어를 연결할 수 있는 와이어 연결고리(115)가 형성되어 있다.
상기 가이드부 몸체(121)의 일측은 결합부 몸체(111)에 결합되고, 다른 일측에는 도료의 분사가 이루어질 수 있도록 개방된 분사 개방부(125)가 형성되어 있다. 또한 가이드부 몸체(121)의 상부에는 공기 배출구(122)가 형성되어 있는데, 상기 공기 배출구(122)는 스프레이건에서 압축 분사된 공기가 외부로 배출될 수 있도록 하는 통로이다. 또 가이드부 몸체(121)의 하부에는 도료 배출구(123)가 형성되어 있는데, 상기 도료 배출구(123)는 도료비산 방지장치(100)의 내부에서 흘러내린 도료가 외부로 배출될 수 있도록 하는 통로이다. 상기 도료 배출구(123)에는 도료받이 탱크(130)가 결합되고, 결합된 도료받이 탱크(130)는 배출된 도료를 임시 저장할 수 있고, 도료의 원활한 유입을 위한 공기 배출부(132)를 포함한다.
도 3은 도료비산 방지장치(100) 중 분사 가이드부(120)를 도시한 것이다. 도 3을 참조하면, 분사 가이드부(120)에 포함되는 가이드부 몸체(121)는 도료의 분사가 이루어질 수 있도록 개방된 분사 개방부(125)와, 가이드부 몸체(121)의 상부에 형성된 공기 배출구(122)와, 가이드부 몸체(121)의 하부에 형성된 도료 배출구(123)를 포함한다. 상기 도료 배출구(123)에는 도료받이 탱크(130)가 결합되고, 도료받이 탱크(130)에는 도료의 원활한 유입을 위한 공기 배출부(132)가 형성되어 있다.
이러한 분사 가이드부(120)는 럭비공 형상의 단면을 가지고 평행하게 연장되는 4면을 가지는 가이드부 몸체(121)를 포함한다. 가이드부 몸체(121)의 단면 형상이 럭비공 형상인 것은 스프레이건에서 분사되는 도료의 양이 럭비공 형상의 중앙부에 집중되므로, 가능한 한 많은 양의 도료가 도장면에 도달하게 하기 위함이다. 만약 가이드 몸체(121)의 단면 형상이 럭비공 형상이 아닌 직사각형 형상이라면, 직사각형의 모서리에 가까운 영역에서는 도료의 도달 양이 적어서 도막의 두께 차이가 지나치게 커질 수 있다. 다만, 도료의 분사량이 중앙부에 집중되는 것은 도막의 두께 균일성에 나쁜 영향을 미칠 수 있고, 도막의 두께 편차를 줄이기 위해서는 작업자가 중복하여 도장하여야 하는 경계 영역의 폭이 넓어져 작업속도가 늦어질 수 있다. 이를 보완하기 위해 본 발명의 도료비산 방지장치는 도 8 및 도 9에 도시된 분사 가림부(117a, 117b)를 포함하는 것으로, 이는 해당 도면에서 다시 설명하기로 한다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 도료비산 방지장치(100) 중 스프레이건 결합부(110)를 도시한 것이다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 스프레이건 결합부(110)는 내부의 빈 공간을 형성하는 결합부 몸체(111)와, 일측에 형성된 스프레이건 결합홀(112)과, 스프레이건을 체결하기 위한 스프레이건 체결부(113)와, 분사 가이드부(120)와 결합하기 위한 체결 클립(114)과, 와이어를 연결할 수 있는 와이어 연결고리(115)를 포함한다.
도 6은 분사 가이드부(120)와 스프레이건 결합부(110)의 결합 방식을 설명하기 위한 도면이다. 도 6을 참조하면, 분사 가이드부(120)와 스프레이건 결합부(110)는 서로 대응하는 위치에 체결 클립이 형성되어 있고, 상기 체결 클립들이 서로 맞물리면서 체결이 이루어질 수 있다.
도 7은 본 발명의 도료비산 방지장치를 서로 다른 각도에서 도시한 것이고, 구조와 형상의 파악이 용이하도록 명암과 색깔을 추가하여 각 구성 요소들을 보다 명확히 표현한 것이다.
본 발명의 도료비산 방지장치는 도장 과정에서 도료가 외부로 비산하는 것을 방지하는 목적 이외에 도막 두께의 균일성 확보라는 목적도 가지고 있다. 스프레이건 방식의 도장은 원리 상 스프레이건의 노즐에 가까운 영역에서는 도료의 분사량이 많고, 주변 영역으로 갈수록 분사량이 적어지게 된다. 작업자는 이러한 특성을 고려하여 도장된 주변 영역 일부를 중첩되게 도장하는 것이 일반적이지만, 근본적으로 도막의 두께 편차가 발생하는 것을 억제할 수는 없다.
본 발명의 도료비산 방지장치는 스프레이건 결합부(120)의 결합부 몸체(111) 내부에 분사 가림부를 형성하여 스프레이건 노즐에 가까운 영역에서 도포 양이 상대적으로 많아지는 것을 완화시킬 수 있다. 구체적으로 스프레이건의 노즐에서 분사된 도료들은 주변으로 방사상 형태로 퍼지게 되는데, 분사 가림부는 분사되는 도료의 일부를 외측으로 재반사시켜서 도막이 균일하게 형성되도록 한다. 여기서 분사 가림부가 지나치게 분사 가이드부 방향의 위치에 형성되어 있으면, 중앙부의 도막 일부에는 도료가 지나치게 적게 도달할 수 있으므로, 분사 가림부는 적절한 위치에 형성되어야 한다. 이를 위하여 스프레이건 결합부(110)는 분사 가이드부(120)의 분사 방향쪽 길이보다 1.5 내지 2.5배 긴 길이를 가지는 것이 좋고, 분사 가림부는 스프레이건 결합부(110) 길이를 100 %라고 할 때, 스프레이건 결합홀(112)에서 15 내지 30 % 위치에서 시작하여 40 내지 60 %의 위치에서 끝나도록 연장되는 것이 바람직하다. 분사 가림부는 결합부 몸체(111)의 럭비공 형상 단면에서 중앙부로 갈수록 폭이 넓어지는 것이 바람직하고, 폭이 넓어지는 기울기는 2 내지 5 도의 범위에 있는 것이 바람직하며, 이때 분사 가림부의 최대 폭은 럭비공 형상의 장축 길이의 0.1 내지 0.5 %에 해당하는 것이 바람직하다. 분사 가림부는 럭비공 형상 장축 길이의 중앙에서 양측으로 ±20 %의 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 분사 가림부는 도료의 분사 방향으로 연장될수록 폭이 넓어지는 단면을 가지는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 삼각형의 단면을 가질 수 있다. 분사 가림부가 도료의 분사 방향으로 연장되면서 폭이 넓어지는 기울기는 0.5 내지 3 도의 범위에 있는 것이 바람직하다. 분사 가림부는 럭비공 형상의 결합부 몸체(111)에서 단축 방향의 양측에 대칭으로 형성될 수 있고, 장축 방향으로 대칭된 형태로 복수개로 형성될 수도 있으며, 바람직하게는 도 9에 도시한 바와 같이 각각의 단축 방향에 각각 5개의 분사 가림부가 형성될 수 있다. 본 발명에서는 도막의 두께 균일성에 관한 실험을 통해 앞에서 언급한 분사 가림부의 형상과 개수가 상기 수치 범위인 경우에 도막 두께의 전체적인 균일도와 국부적인 균일도가 최적 범위에 있는 것을 확인하였다. 이러한 분사 가림부의 구성과 가능에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 8은 본 발명의 도료비산 방지장치에 적용될 수 있는 분사 가림부의 적용예를 설명하기 위한 도면으로서, 도 8의 (나)는 (가)에 표시한 X-X' 방향의 단면을 도시한 것이다. 도 8을 참조하면, 스프레이건 결합부(110)의 결합부 몸체(110) 내부 공간에는 럭비공 형상의 단축 방향으로 연장된 분사 가림부(117a, 117b)가 대칭된 위치에 형성되어 있다. 상기 분사 가림부(117a, 117b)는 단축의 중앙부 방향으로 갈수록 폭이 넓어지는 단면 형상을 가지고 있다. 이는 럭비공 형상의 중앙부로 갈수록 도료의 분사량이 많아지는 것을 고려하여 이를 분산시키기 위함이다.
도 9는 본 발명에 적용될 수 있는 분사 가림부의 다른 실시 형태를 도시한 것이다. 도 9를 참조하면, 스프레이건 결합부(120)의 결합부 몸체(110) 내부 공간에는 럭비공 형상의 단축 방향으로 연장된 분사 가림부(117a, 117b)가 대칭된 위치에 형성되어 있다. 이때, 분사 가림부(117a, 117b)는 럭비공 형상의 장축 방향의 중앙부에 1개, 좌측과 우측에 각각 2개가 소정의 간격으로 이격되어 설치되어 있고, 위쪽과 아래쪽으로 대칭된 형상으로 총 5개가 설치되어 있다. 이와 같이 좌우대칭으로 복수개의 분사 가림부(117a, 117b)가 형성된 경우에는 도 8에 도시한 구조와 비교하여 도막의 두께 균일성이 보다 향상되는 실험 결과를 확인하였다.
도 10은 분사 가림부의 효과를 설명하기 위한 도면이다. 도 10의 (가)를 참조하면, 결합부 몸체(111) 내부에 분사 가림부가 설치되지 않은 경우에는 스프레이 방식의 도료 분사 특성상 중앙부(A2)의 도막 두께가 주변부(A1, A3)보다 두꺼워진다. 오른쪽의 그래프는 A1, A2, A3 영역에서의 도막 두께를 도식적으로 나타낸 것이다. 도 10의 (나)를 참조하면, 결합부 몸체(111) 내부에 분사 가림부(117a)가 설치된 경우에는 분사 가림부(117a)에 의하여 중앙부로 분사된 도료가 일부 반사되어 A1, A2, A3 영역의 두께 편차가 감소하게 된다. 도면에서는 도료의 이동 경로를 빨간색 점선 화살표로 직선 형태로 도시하였지만, 실제 도료의 이동 경로는 공기 중에서 분산되므로 분사 가이드부(120)를 통과한 후의 도료는 A2 영역의 모든 면적에 도포될 수 있다.
스프레이건을 이용한 도장 공정에 작업자가 불편과 피로감을 느끼는 부분 중 하나는 스프레이건 및 도료비산 방지장치의 무게이다. 오랜 시간 도장 작업을 하는 작업자는 장치들의 무게에 의하여 손목 등에 무게감을 느끼고, 이는 신체적인 피로와 부상으로 이어질 수 있다. 따라서 도료비산 방지장치의 무게감을 줄이는 것이 매우 중요하다. 도료비산 방지장치의 무게감은 그 자체의 무게도 있지만, 스프레이건에서 분사된 공기가 외부로 배출되는 과정에서 힘의 작용과 반작용에 의해 발생하는 추가적인 무게감도 영향을 미친다. 본 발명의 도료비산 방지장치는 공기 배출구에 공기배출 유도부를 결합시켜 공기의 배출 방향을 중력 방향으로 전환시켜 이러한 문제점을 완화시킬 수 있는데, 이에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 11은 본 발명의 도료비산 방지장치의 공기 배출구에서 배출되는 공기의 방향과 그로 인한 힘의 반작용 방향을 나타낸 것이다. 도 11을 참조하면, 스프레이건에서 도료와 함께 분사된 공기는 도료비산 방지장치 내부의 압력을 높이고 분사 가이드부(120)의 상부에 형성된 공기 배출구(122)를 통해 외부로 배출된다. 이때 공기 배출구(122)는 도료비산 방지장치의 위쪽으로 개방되어 있으므로 공기의 흐름은 빨간색 화살표 방향으로 형성되고, 이에 대한 힘의 반작용으로 도료비산 방지장치는 회색 화살표 방향인 아래쪽으로 힘을 받게 된다. 이러한 반작용의 힘은 중력 방향이므로 작업자에게는 도료비산 방지장치를 손으로 지지하는데 추가적인 어려움을 줄 수 있다.
도 12는 본 발명의 도료비산 방지장치에 적용될 수 있는 공기배출 유도부의 구성과 효과를 설명하기 위한 도면이다. 도 12의 (가)를 참조하면, 공기배출 유도부(150)는 공기 배출구(122)에 체결된다. 이때 공기 배출구(122)를 통해 외부로 배출되는 공기는 공기배출 유도부(150)의 내부 공간에서 경로가 바뀌어 아래쪽으로 경사진 공기 배출로(154)를 통해 아래쪽으로 분사되게 된다. 이러한 공기의 배출 방향에 의해 도료비산 방지장치에 작용하는 힘은 위쪽으로 향하게 되고, 작업자가 느끼는 무게감을 감소시킬 수 있다. 도 12의 (나)를 참조하면, 공기배출 유도부(150)는 아래쪽에 하부 연결부가 형성되어 있고, 하부 연결부의 개방된 공기 유입부(153)로 공기가 유입된다. 공기배출 유도부(150)의 상부에는 상부 캡(152)이 형성되어 있고, 상부 캡(152)은 상부가 위쪽으로 곡면 형상으로 돌출되어 있고 양측이 아래쪽으로 경사지어 연장되면서 공기 배출로(154)를 형성한다.
스프레이 도장 과정에서 분사된 도료는 일정시간 동안 마르지 않은 상태로 도장면에 머물고, 일부는 아래쪽으로 흘러내려 도장면의 아랫부분은 도막의 두께가 두꺼워지게 된다. 본 발명의 도료비산 방지장치는 이러한 현상을 최소화할 수 있는데, 이에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 13은 본 발명의 도료비산 방지장치에 적용될 수 있는 절곡 테두리부를 설명하기 위한 도면으로, 도 13의 (나)는 도 13의 (가)의 Y-Y' 방향 단면을 도시한 것이다. 도 13을 참조하면, 분사 가이드부(120)의 분사 개방부(125) 테두리 영역에는 판상의 소재가 안쪽으로 말려들어간 형상의 절곡 테두리부(126)가 형성되어 있다. 이러한 절곡 테두리부(126)는 분사 가이드부(120)의 내부 벽면에 분사된 도료가 절곡 테두리부(126)의 안쪽에 형성된 도료 흐름로(126a)를 따라 아래쪽으로 이동하여 하부의 배출 연결부(131)를 통해 외부로 배출되게 하기 위함이다. 이때 아래쪽에 형성된 절곡 테두리부(126)의 주변 영역에서는 분사된 공기가 절곡부에서 반사되어 벽체 방향으로 이동하는 것이 억제된다. 이러한 경우는 앞에서 설명한 바와 같이 도막 하부 영역(201)의 두께가 두꺼워질 수 있다.
도 14는 본 발명의 도료비산 방지장치에 적용될 수 있는 경사 테두리부를 설명하기 위한 도면이다. 도 14를 참조하면, 분사 개방부(125)의 테두리 영역 중 위쪽과 양측에는 절곡 테두리부(126)가 형성되어 있고, 아래쪽에는 경사 테두리부(127)가 형성되어 있다. 상기 경사 테두리부(127)는 도료의 분사 방향으로 높아지는 경사턱이 형성되어 있고, 상기 경사턱은 공기를 반사시키는 공기 반사면(127a)을 형성하게 된다. 상기 공기 반사면(127a)에서 반사된 공기는 도막 하부 영역(201')에서 위쪽으로 공기가 흐르도록 하여 도료의 흐름에 의해 도막의 두께가 두꺼워지는 것을 방지할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 90 분 이상의 가사시간이 확보되는 모르타르 조성물과, 우수한 물성을 나타내는 고탄성 퍼티재 조성물을 이용하여 콘크리트 구조물인 공동주택의 균열 보수 부위를 메꾼 후, 무게가 가볍고 도료의 비산이 효율적으로 방지되는 도료비산 방지장치가 결합된 스프레이건을 이용하여 도장 작업을 진행하기 때문에 공동주택의 외부보수 시공 효율을 최적화하면서 미려한 외관을 확보할 수 있다.
이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 통상의 기술자에게 있어서 명백한 것이며, 이들 만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
[ 준비예 1] 모르타르 조성물 준비
1) 제4 순환골재 표면 개질
- 평균 입경이 0.1-0.35 mm(5호, 6호, 7호) 범위인 순환골재가 혼합된 혼합 순환골재를 180℃ 오븐에서 3시간 동안 건조 후 상온으로 냉각하는 과정을 거쳐 흡착 수분이 제거된 제4 순환골재를 얻었다.
- 상온에서 아세트산과 정제수의 비율을 80:20(v/v%)으로 하여 300 ml를 만든 후 호모게나이져로 교반하면서 아세트산을 첨가하여 pH 4-4.5 범위로 조절된 용매를 500 round flask에 옮긴 후 유리마개로 막고 300 rpm으로 15분 동안 교반하였다. 교반 후 제1 실록산 화합물로서 γ-글리시독시프로필트리메톡시실란(GPTMS, 비중 1.07) 30.90g을 혼입한 후 90℃에서 6시간 동안 300 rpm으로 교반하여, 제4 순환골재 표면과 축합반응(Si-O-M)이 이루어지는 실라놀기(Si-OH)가 도입된 제1 가수분해 반응물을 얻었다.
- 상온에서 옥살산(oxalic)과 정제수의 비율을 90:10(v/v%)으로 하여 300 ml를 만든 후 호모게나이져로 교반하면서 옥살산을 첨가하여 pH 3.5-4.0 범위로 조절된 용매를 500 round flask에 옮긴 후 유리마개로 막고 300 rpm으로 30 분 동안 교반하였다. 교반 후 제2 실록산 화합물로서 γ-아미노프로필메틸트리에톡시실란(APTES, 비중 0.946) 30.90g을 혼입한 후 반응 온도를 유지하면서 6시간 동안 300 rpm으로 교반하여, 제4 순환골재 표면과 축합반응(Si-O-M)이 이루어지는 실라놀기(Si-OH)가 도입된 제2 가수분해 반응물을 얻었다.
- 상기 제1 가수분해 반응물과 상기 제2 가수분해 반응물을 반응기에 1:1 중량비로 투입하고 300 rpm으로 교반하여 복합 반응물을 얻었다. 이후 얻어진 복합 반응물 6.0g과 흡착 수분이 제거된 제4 순환골재 6.0g을 혼합하고 300 rpm으로 2시간 동안 교반하였다. 교반 후 원심분리기를 이용하여 30분 동안 원심분리 후 상청액을 제거하고 에탄올로 2회 세척하였다. 다음 재차 원심분리한 후 120 ℃ 오븐에서 15분 동안 건조시키는 과정을 거쳐 표면 개질된 제4 순환골재(건조 비중: 2.41)를 얻었다.
2) 베이스 기재 준비
하기 표 1의 조성으로 각 성분을 혼합하여 베이스 기재를 준비하였다.
성분 함량(중량부)
수경성시멘트(비중 3 이상) 43
제1 순환골재(5호, 비중 2.5 이상) 11
제2 순환골재(6호, 비중 2.5 이상) 20
제3 순환골재(7호, 비중 2.5 이상) 20
팽창재(CSA, 비중 2.8 이상) 2
재유화형분말수지(폴리비닐아세테이트, 비중 0.8 이하) 1.5
응결지연제(무수석고, 비중 2.9 이상) 0.5
유동화제(폴리카르본산계 AE 감수제, 비중 0.8 이하) 0.5
증점제(폴리비닐아세테이트, 비중 0.6 이상) 1.0
섬유보강재(나이론 화이바, 비중 1.1-1.3) 0.2
습윤안정제(프로필렌글리콜, 비중 0.5) 0.3
합계 100
3) 모르타르 조성물 제조
하기 표 2의 조성으로 각 성분을 혼합하여 모르타르 조성물을 각각 제조하였다.
구분 베이스 기재 표면 개질된 제4 순환골재
모르타르 조성물 1 100 중량부 2 중량부
모르타르 조성물 2 100 중량부 4 중량부
모르타르 조성물 3 100 중량부 6 중량부
모르타르 조성물 4 100 중량부 8 중량부
모르타르 조성물 5 100 중량부 10 중량부
[ 실험예 1]
준비예 1에서 각각 제조된 모르타르 조성물의 물성을 하기와 같이 평가하였다. 이때, 비교예로는 표면 개질된 제4 순환골재가 혼합되지 않은 베이스 기재를 모르타르 조성물로 적용하였다.
1) 응결시간
모르타르 조성물의 응결시간(초결) 시험을 한국산업표준 KS F 4041 시험방법에 의거하여 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
구분 응결시간(시간:분)
모르타르 조성물 1 1:43
모르타르 조성물 2 1:42
모르타르 조성물 3 1:46
모르타르 조성물 4 1:44
모르타르 조성물 5 1:47
비교예 1:57
상기 표 3을 참조하면, 본 발명에 따른 모르타르 조성물은 90 분 이상의 가사시간(응결:초결)이 확보되는 것을 확인할 수 있었다.2) 부착강도
모르타르 조성물의 부착강도 시험을 한국산업표준 KS F 4042 시험방법(품질기준: 1.0 이상)에 의거하여 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
구분 단위(N/㎟)
모르타르 조성물 1 1.6
모르타르 조성물 2 1.8
모르타르 조성물 3 2.1
모르타르 조성물 4 2.3
모르타르 조성물 5 2.3
비교예 1.2
상기 표 4를 참조하면, 본 발명에 따른 모르타르 조성물은 부착강도가 우수한 것을 확인할 수 있었다. 특히, 표면 개질된 제4 순환골재의 함량이 증가할수록 부착강도가 높아지는 것을 확인할 수 있었다. 이는 본 발명에 따른 표면 개질된 제4 순환골재가 부착강도 상승에 영향을 미친다는 것을 뒷받침하는 것이라 볼 수 있다.
3) 습기투과 저항성(Sd)
모르타르 조성물의 습기투과 저항성 시험을 한국산업표준 KS F 4042 시험방법(품질기준: 2 이하)에 의거하여 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
구분 단위(m)
모르타르 조성물 1 1.0
모르타르 조성물 2 1.1
모르타르 조성물 3 1.0
모르타르 조성물 4 1.1
모르타르 조성물 5 1.1
비교예 1.3
상기 표 5를 참조하면, 본 발명에 따른 모르타르 조성물은 습기투과 저항성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
4) 염화물이온 침투 저항성
모르타르 조성물의 염화물이온 침투 저항성 시험을 한국산업표준 KS F 4042 시험방법(품질기준: 1000 이하)에 의거하여 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.
구분 단위(Coulombs)
모르타르 조성물 1 602
모르타르 조성물 2 578
모르타르 조성물 3 510
모르타르 조성물 4 508
모르타르 조성물 5 480
비교예 724
상기 표 6을 참조하면, 본 발명에 따른 모르타르 조성물은 습기투과 저항성이 우수한 것을 확인할 수 있었다. 특히, 표면 개질된 제4 순환골재의 함량이 증가할수록 염화물이온 침투 저항성이 개선되는 것을 확인할 수 있었다. 이는 본 발명에 따른 표면 개질된 제4 순환골재가 염화물이온 침투 저항성 상승에 영향을 미친다는 것을 뒷받침하는 것이라 볼 수 있다.
[ 준비예 2] 퍼티재 조성물 준비
1) 무기질 충전재 표면 개질
- 무기질로서 규회석을 130℃ 오븐에서 3시간 동안 건조 후 상온으로 냉각하는 과정을 거쳐 흡착 수분이 제거된 규회석을 얻었다.
- 상온에서 95% 에탄올과 정제수의 비율을 80:20(v/v%)으로 하여 300 ㎖를 만든 후, 마그네틱 교반기로 교반하면서 아세트산을 첨가하여 pH 3.0-3.5 범위로 조절된 용매를 500 round flask에 옮긴 후 유리마개로 막고 300 rpm으로 30분 동안 교반하였다. 교반 후 실란커플링제로서 γ-아미노프로필트리메톡시실란(APS, 비중 1.019) 30 g을 혼입한 후, 80℃에서 6시간 동안 300 rpm으로 교반하여 가수분해를 촉진시키고 축합반응을 유도한 후에, 흡착 수분이 제거된 규회석 6.0 g을 넣고 300 rpm으로 교반하였다. 교반 후 원심분리기를 이용하여 3,000 rpm에서 30분 동안 원심분리 후 상청액을 제거하고 에탄올로 2회 세척하였다. 다음 재차 원심분리한 후 180 ℃ 오븐에서 1시간 동안 건조 및 상온 진공오븐에서 24시간 동안 건조시키는 과정을 거쳐 표면 개질된 규회석을 얻었다.
2) 퍼티재 조성물 제조
하기 표 7의 조성으로 각 성분을 혼합하여 퍼티재 조성물을 각각 제조하였다.
성분 퍼티재 조성물 1 퍼티재 조성물 2 퍼티재 조성물 3
아크릴레이트계 코폴리머 수지 35 35 35
무기질 충전재(경질탄산칼슘) 55 53 51
표면 개질된 무기질 충전재(표면 개질된 규회석) 5 7 9
증점제(히드록시에틸셀룰로스) 3 3 3
증점안정제(규산알루미튬계) 0.5 0.5 0.5
pH조절제(암모니아무수물) 0.2 0.2 0.2
가소제(DOA) 0.5 0.5 0.5
소포제(광물유계) 0.4 0.4 0.4
방부제(이소티아졸계) 0.2 0.2 0.2
분산제(무수알레인산소듐염계) 0.2 0.2 0.2
합계 100 100 100
[ 실험예 2]
준비예 2에서 각각 제조된 퍼티재 조성물의 물성을 하기와 같이 평가하였다. 이때, 비교예로는 표면 개질된 규회석 대신에 표면 개질되지 않은 규회석이 혼합된 모르타르 조성물 1의 조성을 적용하였다.
1) 부착강도
퍼티재 조성물의 부착강도 시험을 한국산업표준 KS M 6010 시험방법(품질기준: 49 이하)에 의거하여 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 8에 나타내었다.
구분 단위(N/㎠)
퍼티재 조성물 1 165
퍼티재 조성물 2 186
퍼티재 조성물 3 210
비교예 94
상기 표 8을 참조하면, 본 발명에 따른 퍼티재 조성물은 부착강도가 우수한 것을 확인할 수 있었다. 특히, 표면 개질된 규회석의 함량이 증가할수록 부착강도가 높아지는 것을 확인할 수 있었다. 이는 본 발명에 따른 표면 개질된 무기질 충전재가 부착강도 상승에 영향을 미친다는 것을 뒷받침하는 것이라 볼 수 있다.
2) 내수성
퍼티재 조성물의 내수성 시험을 한국산업표준 KS M 6010 시험방법(품질기준: 물에 24시간 침지 시 이상 없을 것)에 의거하여 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 9에 나타내었다.
구분 구분
퍼티재 조성물 1 이상없음
퍼티재 조성물 2 이상없음
퍼티재 조성물 3 이상없음
비교예 부풀음 현상발생
상기 표 9를 참조하면, 본 발명에 따른 퍼티재 조성물은 내수성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
3) 내알칼리성
퍼티재 조성물의 내알칼리성 시험을 한국산업표준 KS M 6010 시험방법(품질기준: 수산화칼슘 포화 용액에 30일 침지 시 이상 없을 것)에 의거하여 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 10에 나타내었다.
구분 구분
퍼티재 조성물 1 이상없음
퍼티재 조성물 2 이상없음
퍼티재 조성물 3 이상없음
비교예 부풀음 현상발생
상기 표 10을 참조하면, 본 발명에 따른 퍼티재 조성물은 내수성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
[ 실시예 1] 균열 부위 보수
콘크리트 바탕면의 보수 부위에 존재하는 먼지, 모래 등의 각종 이물질을 1차 제거하고, 고압 살수세척을 통해 이물질을 2차 제거한 후 보수 부위를 건조시켰다.
다음, 준비예 1에서 제조된 모르타르 조성물 5를 미장에 사용되는 기구를 이용하여 이물질이 제거된 보수 부위에 도포하였다. 구체적으로 모르타르 조성물 5 20 kg과 물 3 kg을 혼합한 다음 전동 믹서기로 3분 이상 교반한 재료를 보수 부위에 충전하였다. 이때, 충전하고자 하는 개소의 깊이에 따라 완전히 충전하되, 1회에 최대 깊이 50 mm까지 충전하였으며, 보다 깊을 경우에는 1 내지 3회에 걸쳐 충전하였다. 이후 상온에서 48시간 동안 양생시켰다.
그 다음, 퍼티재 조성물 3을 모르타르 조성물 5가 충전된 보수 부위 또는 미세균열 부위에 고무헤라를 이용하여 도포하였다. 구체적으로 최소 성막 두께가 0.5 mm가 되도록 밀실하면서도 평탄하게 퍼티재 조성물 5를 보수 부위 또는 미세균열 부위에 충전하였다. 이후 24시간 동안 시공 면을 손상없이 유지하여 양생시켰다.
다음, 도 1 내지 도 14에 도시된 도료비산 방지장치가 결합된 스프레이건으로 도료를 도장하여 시공 면을 마무리하는 작업을 완료하였다. 이때, 도료로는 통상적으로 공지된 상도 도료를 사용하였다.
이러한 과정을 통해 콘크리트 바탕면의 보수 부위를 보수함에 따라 균열 보수가 효율적으로 이루어진 것을 확인할 수 있었다.
100: 도료비산 방지장치 110: 스프레이건 결합부
111: 결합부 몸체 112: 스프레이건 결합홀
113: 스프레이건 체결부 114: 체결 클립
115: 와이어 연결고리 116: 몸체 개방부
117a, 117b: 분사 가림부
120: 분사 가이드부 121: 가이드부 몸체
122: 공기 배출구 123: 도료 배출구
124: 체결 클립 125: 분사 개방부
126: 절곡 테두리부 126a: 도료 흐름로
127: 경사 테두리부 127a: 공기 반사면
130: 도료받이 탱크 131: 배출 연결부
132: 공기 배출부 140: 체결볼트
150: 공기배출 유도부 151: 하부 연결부
152: 상부 캡 153: 공기 유입부
154: 공기 배출로
200: 도막 201: 도막 하부 영역

Claims (5)

  1. 콘크리트 구조물의 보수 부위에서 이물질을 제거하는 단계;
    상기 이물질이 제거된 보수 부위에 모르타르 조성물을 도포하는 단계;
    상기 모르타르 조성물의 도포 부위 또는 미세균열 부위에 퍼티재 조성물을 도포하는 단계; 및
    상기 퍼티재 조성물의 도포 부위에 도료비산 방지장치가 결합된 스프레이건을 이용하여 도료를 도장하는 단계를 포함하고,
    상기 모르타르 조성물은 수경성 시멘트 30 내지 45 중량부, 제1 순환골재 15 내지 20 중량부, 제2 순환골재 10 내지 20 중량부, 제3 순환골재 10 내지 20 중량부, 팽창재 1 내지 3 중량부, 재유화형 분말수지 1 내지 3 중량부, 응결지연제 0.1 내지 1 중량부, 유동화제 0.1 내지 1 중량부, 증점제 0.01 내지 1 중량부, 섬유보강재 0.01 내지 0.5 중량부 및 습윤안정제 0.01 내지 0.5 중량부를 포함하는 베이스 기재 100 중량부; 및 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 갖는 제1 실록산 화합물의 제1 가수분해 반응물과 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 갖는 제2 실록산 화합물의 제2 가수분해 반응물로 표면 개질된 제4 순환골재 2 내지 10 중량부를 포함하며,
    [화학식 1]
    Figure 112021107548260-pat00003

    (상기 화학식 1에서, R1 내지 R4 중 적어도 하나는 치환기를 갖거나 갖지 않으며, 그 말단에 아미노기, 에폭시기, 비닐기, 알릴기, 아크릴레이트기, 메타크릴레이트기, 스타이렌기 및 메르캅토기로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 경화기를 갖는 작용기이고, 그 나머지는 수소 원자, C1 내지 C10의 알킬기 및 C6 내지 C30의 아릴기로 이루어진 군에서 선택되며, n은 1 내지 4의 정수이다.)
    상기 퍼티재 조성물은 아크릴레이트계 코폴리머 수지 20 내지 45 중량부, 무기질 충전재 40 내지 60 중량부, 실란커플링제로 표면 개질된 무기질 충전재 3 내지 10 중량부, 증점제 0.1 내지 3 중량부, 증점안정제 0.05 내지 0.5 중량부, pH 조절제 0.01 내지 0.2 중량부, 가소제 0.01 내지 0.4 중량부, 소포제 0.1 내지 0.4 중량부, 방부제 0.05 내지 0.2 중량부 및 분산제 0.01 내지 0.3 중량부를 포함하고,
    상기 실란커플링제는 γ-아미노프로필트리메톡시실란(γ-Aminopropyltrimethoxysilane), γ-글리시딜프로필트리메톡시실란(γ-Glycidylpropyltrimethoxysilane), 비닐메톡시실란(Vinylmethoxysilane), γ-메르캅토프로필트리메톡시실란(γ-Mercaptopropyltrimethoxysilane), γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilane), γ-아미노프로필메틸디에톡시실란(γ-Aminopropylmethyldiethoxysilane), γ-아미노프로필메틸트리에톡시실란(γ-Aminopropylmethyltriethoxysilane) 및 3-글리시독시프로필트리메톡시실란(3-glycidoxypropyltrimethoxysilane)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이고,
    상기 도료비산 방지장치는,
    일측에 스프레이건 결합홀이 구비되고, 다른 일측 방향으로 단면적이 증가하는 소정의 공간을 가지며 상기 다른 일측이 개방되어 있는 결합부 몸체를 포함하는 스프레이건 결합부;
    상기 결합부 몸체의 개방된 방향에 연결되고, 소정의 길이로 연장되어 4면을 밀폐시키면서 연장된 방향의 끝 부분에 분사 개방부가 형성된 가이드부 몸체를 포함하는 분사 가이드부;
    상기 분사 가이드부의 상부에 형성되고, 스프레이건에서 분사된 공기가 배출되는 공기 배출구;
    상기 분사 가이드부의 하부에 형성된 도료 배출구; 및
    상기 도료 배출구에 연결되고 배출된 도료를 임시 저장할 수 있는 도료받이 탱크를 포함하고,
    상기 결합부 몸체에는 스프레이건이 탄성결합될 수 있는 스프레이건 체결부가 형성되어 있고,
    상기 스프레이건 결합부와 상기 분사 가이드부는 서로 대응되는 위치에 탄성력을 이용한 체결 클립이 각각 복수개로 형성되어 있고,
    상기 스프레이건 결합부의 상부에는 와이어를 연결할 수 있는 와이어 연결고리가 형성되고,
    상기 공기 배출구에는 배출된 공기를 아래쪽으로 유도하여 배출하기 위한 공기배출 유도부가 형성되어 있으며,
    상기 공기배출 유도부는 상부가 곡면으로 돌출되고 아래쪽으로 경사지어 연장되는 상부 캡과 상기 상부 캡의 경사진 방향으로 공기를 배출하기 위한 공기 배출로를 포함하고,
    상기 결합부 몸체는, 결합부 몸체의 내부 공간에 돌출되어 형성되고 상기 내부 공간의 중앙부를 통과하는 도료의 일부를 반사시켜 배출하는 분사 가림부를 포함하고,
    상기 분사 가림부는 도료가 분사되는 방향으로 갈수록 폭이 넓어지는 단면을 갖는 것인 공동주택 외부도장 마감공법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 실록산 화합물의 분자량은 225 내지 245 g/mol이고, 상기 제2 실록산 화합물의 분자량은 215 내지 224 g/mol이고,
    상기 제1 가수분해 반응물과 상기 제2 가수분해 반응물의 사용비율이 1:1 내지 1:2의 중량비인 것인 공동주택 외부도장 마감공법
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 실란커플링제로 표면 개질된 무기질 충전재는 탄산칼슘, 뵘석 및 규회석으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 표면이 상기 실란커플링제로 개질된 것이며, 평균 입경이 5 내지 15 ㎛이고, 비중이 2.7 내지 3.0인 것인 공동주택 외부도장 마감공법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제4 순환골재는 평균 입경이 0.69 내지 1.23 mm인 순환골재, 평균 입경이 0.34 내지 0.71 mm인 순환골재 및 평균 입경이 0.09 내지 0.36 mm인 순환골재가 혼합된 것인 공동주택 외부도장 마감공법.
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