KR102366469B1

KR102366469B1 - 수용성 고분자 아크릴수지 및 마이크로분체로 이루어진 뿜칠 타설이 가능한 콘크리트 구조물용 바탕 조정제, 광촉매가 포함된 무용제 에폭시계 도료, 그리고 이를 이용한 정수장 및 수처리시설 방수 방식 공법

Info

Publication number: KR102366469B1
Application number: KR1020210089317A
Authority: KR
Inventors: 전승환
Original assignee: 주식회사 세환건업
Priority date: 2021-07-07
Filing date: 2021-07-07
Publication date: 2022-02-23

Abstract

본 발명은 수용성 고분자 아크릴수지 및 마이크로분체로 이루어진 뿜칠 타설이 가능한 콘크리트 구조물용 바탕 조정제, 광촉매가 포함된 무용제 에폭시계 도료, 그리고 이를 이용한 정수장 및 수처리시설 방수 방식 공법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 방수 및 방식에 더하여 부착강도, 미세균열발생저항성, 내충격성에 있어서 효과를 유지시키며 환경오염물질이 배출되는 한계점을 해결하기 위한 수용성 고분자 아크릴수지 및 마이크로분체로 이루어진 뿜칠 타설이 가능한 콘크리트 구조물용 바탕 조정제, 광촉매가 포함된 무용제 에폭시계 도료, 그리고 이를 이용한 정수장 및 수처리시설 방수 방식 공법에 관한 것이다.

Description

수용성 고분자 아크릴수지 및 마이크로분체로 이루어진 뿜칠 타설이 가능한 콘크리트 구조물용 바탕 조정제, 광촉매가 포함된 무용제 에폭시계 도료, 그리고 이를 이용한 정수장 및 수처리시설 방수 방식 공법{Base adjustment material for concrete structures that can be poured and made of water-soluble polymer acrylic resin and micropowder, Solvent-free epoxy-based paint containing photocatalyst, and water purification plant and water treatment facilities waterproofing method using the same}

현재 우리나라는 미세먼지와 관련된 문제가 대두시 되고있다.

미세먼지 발생원은 자연적인 것과 인위적인 것으로 구분된다. 자연적 발생원은 흙먼지, 바닷물에서 생기는 소금, 식물의 꽃가루 등이 있다. 인위적 발생원은 보일러나 발전시설 등에서 석탄, 석유 등 화석연료를 태울 때 생기는 매연, 자동차 배기가스, 건설현장 등에서 발생하는 날림먼지, 공장 내 분말형태의 원자재, 부자재 취급공정에서의 가루성분, 소각장 연기 등이 있다.

또한 휘발성 유기화합물(VOCs)은 질소산화물과 반응하여 인체에 치명적인 산화성 물질을 유발하며 이러한 물질은 대기 오염과 암을 유발하기에 대책마련이 시급한 실정이다.

질소화합물은 질소와 산소의 화합물로서 N₂O(아산화질소), NO(일산화질소), NO₂(이산화질소), N₂O₃(삼산화질소), N₂O(오산화질소)가 있으며 가스체로 존재 한다. 우리나라 환경보전법에는 NO₂에 대한 환경배출 기준과 질소산화물, 탄화수소, 산소가 합쳐질 때 발생하는 O₃에 대한 환경기준이 있다.

이런 문제의 해결방안으로 광촉매의 활용이 부각되고 있으며 여러모로 적용방법을 모색중이다. 이러하기에 광촉매(TiO₂)를 포함하는 무용제 타입의 상온경화형 에폭시 구조를 가지고 있는 도료의 사용으로 콘크리트의 부식과 오염을 효과적으로 감소시키기 때문에 아파트 물탱크, 정수장, 수영장 등에 사용하는 경우 환경오염물질이 검출되지 않는다.

이와 관련된 종래의 기술로, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2017-0068593(2017.06.01)호 "콘크리트 표면의 균열 및 부식의 발생을 억제하며 우수한 신장율을 갖는 세라믹메탈계 도장용 조성물 및 이를 이용한 방수방식 도장 공법(CERAMIC METAL BASED PAINTING COMPOSITION CAPABLE OF PRVENTING CRACK AND CORROSION ON CONCRETE SURFACE AND HAVING IMPROVED ELONGATION AND WATERPROOF AND ANTICORROSIVE PAINTING PROCESS USING THE SAME)"은 제1 조성물 및 제2 조성물이 1:1 내지 5:1의 중량비로 혼합되어 이루어지는 도장용 조성물을 제공한다. 여기서, 상기 제1 조성물은 상기 제1 조성물 전체 중량에 대하여, 35 내지 50 중량%의 실리카, 30 내지 50 중량%의 에폭시 수지, 1 내지 10 중량%의 금속 산화물, 5 내지 15 중량%의 탄성 증진제; 및 2 내지 20 중량%의 용매를 포함하며, 상기 제2 조성물은 상기 제2 조성물 전체 중량에 대하여, 25 내지 45 중량%의 벤질 알코올, 30 내지 60 중량%의 아민 화합물, 2 내지 30 중량%의 페놀 화합물 및 1 내지 5 중량%의 유기산을 포함하는 기술에 관한 것이다.

또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제1020180024769(2018.02.28)호 "초속경화 무기불연 방수방식 세라믹 바닥마감재 조성물과 이를 이용한 바닥마감 시공방법(Quick hardening Environment-friendly waterproof Material and Constructing Methods Using Thereof)"은 영하기온에서도 시공이 가능하고 단시간내(30분~60분)에 완전경화되어 바로 사용이 가능한 바닥 마감재를 제공하며 콘크리트 구조체와의 강력한 부착력,우수한 압축강도발현,모체로부터 올라오는 수분이 투과되는 통기성능 및 물이 침투하지 못하는 방수성능,물을 접촉함과 동시에 물을 흡수하여 미끄럼방지성능을 발휘하며, 고열(1000℃~1200℃)조건에서도 물성 변화가 없는 불연성능, 모체로부터 수분 기체압력을 뿜어내어 도막층의 부식을 방지하는 방식성능,도막재의 성능을 오랜시간 유지할 수 있는 내구성을 지닌 무기불연분말 바인더 조성물을 제공하는 기술에 관한 것이다.

또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2020-0120230(2020.09.18)호 "세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재 및 이를 이용한 수처리시설 방수방식공법(Ceramic metal-containing resin-based waterproofing method and water treatment facility waterproofing method using the same)"은 콘크리트층의 바닥면 공극을 막아주고 내수성을 부여하여 부착력을 강화시켜주고, 콘크리트층의 바탕면을 평평하게 함과 동시에 외부충격을 완화시키며 방수방식기능을 갖도록 하며, 수처리시설 즉, 정수처리장의 입상 활성탄의 화학작용이나 세균에 의해 유발되는 황산에 의한 침식을 견디고 내후성, 내수성, 내마모성 및 내화학성이 우수한 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재 및 이를 이용한 수처리시설 방수방식공법에 관한 기술이다.

또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2012-0135865 (2012.11.28)호 "수처리 시스템의 방수방식 도막 및 그 도막의 도포 방법(WATERPROOF AND ANTICORROSION PAINTING MEMBRANE FOR WATER TREATMENT SYSTEM AND METHOD FOR PAINTING THE SAME)"은 아크릴 우레탄 공중합 에멀젼 수지에 수용성 실리콘 아크릴 공중합 에멀젼 수지를 결합시켜 1액형의 방수방식재를 형성하고, 그 방수방식재에 의해 수처리 시스템의 바탕면에 적어도 3층의 방수방식층을 형성하는 기술에 관한 것이다.

그러나 이러한 종래의 기술들은 방수 및 방식 기능에 치중한 나머지 부착강도, 미세균열발생저항성, 내충격성에 있어서 효과가 떨어지는 한계점 뿐만 아니라, 환경오염물질이 다량으로 배출되는 한계점이 있어 왔다.

대한민국 특허출원 출원번호 제10-2017-0068593(2017.06.01)호 "콘크리트 표면의 균열 및 부식의 발생을 억제하며 우수한 신장율을 갖는 세라믹메탈계 도장용 조성물 및 이를 이용한 방수방식 도장 공법(CERAMIC METAL BASED PAINTING COMPOSITION CAPABLE OF PRVENTING CRACK AND CORROSION ON CONCRETE SURFACE AND HAVING IMPROVED ELONGATION AND WATERPROOF AND ANTICORROSIVE PAINTING PROCESS USING THE SAME)" 대한민국 특허출원 출원번호 제1020180024769(2018.02.28)호 "초속경화 무기불연 방수방식 세라믹 바닥마감재 조성물과 이를 이용한 바닥마감 시공방법(Quick hardening Environment-friendly waterproof Material and Constructing Methods Using Thereof)" 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2020-0120230(2020.09.18)호 "세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재 및 이를 이용한 수처리시설 방수방식공법(Ceramic metal-containing resin-based waterproofing method and water treatment facility waterproofing method using the same)" 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2012-0135865 (2012.11.28)호 "수처리 시스템의 방수방식 도막 및 그 도막의 도포 방법(WATERPROOF AND ANTICORROSION PAINTING MEMBRANE FOR WATER TREATMENT SYSTEM AND METHOD FOR PAINTING THE SAME)"

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광촉매가 포함된 무용제 에폭시계 도료, 그리고 이를 이용한 정수장 및 수처리시설 방수 방식 공법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 방수 및 방식에 더하여 부착강도, 미세균열발생저항성, 내충격성에 있어서 효과를 유지시키며 환경오염물질이 배출되는 한계점을 해결하기 위한 수용성 고분자 아크릴수지 및 마이크로분체로 이루어진 뿜칠 타설이 가능한 콘크리트 구조물용 바탕 조정제, 광촉매가 포함된 무용제 에폭시계 도료, 그리고 이를 이용한 정수장 및 수처리시설 방수 방식 공법을 제공하기 위한 것이다.

그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 바탕 조정제와 무용제 에폭시계 도료를 이용한 정수장 및 수처리시설 방수 방식 공법은, 콘크리트 구조물(100)의 손상부위를 제거하는 제 1 단계; 콘크리트 구조물(100) 상부에 하이브리드 바탕조정제를 도포하여 하이브리드 바탕조정제층(300)을 형성하는 제 2 단계; 및 광촉매가 포함된 무용제 에폭시계 도료를 하이브리드 바당조정제층(300) 상부에 도포함으로써, 광촉매가 포함된 무용제 에폭시계 도료층(400)을 형성하는 제 3 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명은, 상기 제 3 단계 이후, 7일 내지 14일 사이의 양생 과정을 거치는 제 4 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 상기 제 4 단계 이후, 물청소를 수행하는 제 5 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서, 상기 무용제 에폭시계 도료는, 광촉매로 이산화티타늄(TiO2)을 사용하는 것을 특징으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드형 바탕 조정제는, 수용성 고분자 아크릴계 수지와, 시멘트계 마이크로분말, 그리고 물로 이루어지며, 배합을 의한 중량비로 수용성 고분자 아크릴계 수지 : 분체 : 물은 5 내지 15 : 100 : 35 내지 55로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 수용성 고분자 아크릴수지 및 마이크로분체로 이루어진 뿜칠 타설이 가능한 콘크리트 구조물용 바탕 조정제, 광촉매가 포함된 무용제 에폭시계 도료, 그리고 이를 이용한 정수장 및 수처리시설 방수 방식 공법은, 광촉매가 포함된 무용제 에폭시계 도료, 그리고 이를 이용한 정수장 및 수처리시설 방수 방식 공법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 방수 및 방식에 더하여 부착강도, 미세균열발생저항성, 내충격성에 있어서 효과를 유지시키며 환경오염물질이 배출되는 한계점을 해결할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 바탕 조정제와 광촉매(이산화티타늄, TiO₂)가 포함된 무용제 에폭시계 도료를 이용한 정수장 및 수처리시설 방수 방식 공법을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 공법으로 형성된 방수 방식 구조(1)를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

본 발명에 따른 수용성 고분자 아크릴수지 및 마이크로분체로 이루어진 뿜칠 타설이 가능한 콘크리트 구조물용 하이브리드 바탕 조정제와, 광촉매(이산화티타늄, TiO₂)가 포함된 무용제 에폭시계 도료를 이용한 정수장 및 수처리시설 방수 방식 공법에서 사용하는 사용재료의 특징에 대해서 살펴본다.

먼저, 수용성 고분자 아크릴수지 및 마이크로분체로 이루어진 뿜칠 타설이 가능한 콘크리트 구조물용 하이브리드 바탕 조정제(이하, 하이브리드형 바탕 조정제)의 특징에 대해서 살펴본다.

여기서, 하이브리드형 바탕 조정제는 수용성 고분자 아크릴계 수지와, 시멘트계 마이크로분말, 그리고 물로 이루어지며, 배합을 의한 중량비로 수용성 고분자 아크릴계 수지 : 분체 : 물은 5 내지 15 : 100 : 35 내지 55로 이루어질 수 있다.

한편, 시멘트계 마이크로분말에 해당하는 분체 사용재료 및 중량비율은 하기의 표 1과 같다.

시멘트	결합재 실리카흄	필러	규사	분말수지	섬유	기타 첨가제
35~50	8~20	3~10	10~20	1.0~3.0	0.3~1	2~5

즉, 시멘트, 결합재로 실리카흄, 필러, 규사, 분말수지, 섬유, 기타 첨가제의 중량비는 25 내지 50, 8 내지 20, 3 내지 10, 10 내지 20, 1.0 내지 3.0, 0.3 내지 1, 2 내지 5로 이루어질 수 있다.

이와 같은 구성으로 제조되는 하이브리드형 바탕 조정제와 달리 기존 바탕 조정제에 해당하는 일반적으로 사용하는 1액형 시멘트계 바탕조정제는 습기 및 물에 취약하여 수처리시설에 적용시 하자발생 및 도료도장에 어려움이 있었으며, 또한 숏크리트(shotcrete)로 타설이 불가능하여 인력 시공을 해야 하기에 공사기간이 길며 작업자의 숙련도에 따라 하자 발생이 일정치 않았다. 이로 인해 크렉, 들뜸, 흡수율이 높아 도료 도장시 이색 발생 등의 문제점이 발생하였다.

이와 달리 본 발명에 따른 하이브리드형 바탕 조정제는 수용성 고분자 아크릴계 수지를 사용함으로써, 경화가 빠르며 습기에 강하다. 또한, 부착강도 및 휨강도등 물성이 획기적으로 상승하여 하자발생이 적을 뿐만 아니라, 워커빌리티(workability), 피니셔빌리티(finishability), 컨시스턴시(consistency)가 좋아 뿜칠 시공도 가능하고, 내구성이 향상되어 동결융해저항성 및 화학저항이 좋고, 습윤면에도 시공이 가능하고, 양생이 빨라 후속공정이 빨라지며, 표면강도가 좋아 도장시 흡수율이 낮아 이로 인한 이색이 발생하지 않는 장점을 갖는다.

한편, 본 발명에 따른 하이브리드형 바탕 조정제에 대한 시험결과(시험기준 KS F 4716) 하기의 표 2와 같은 결과를 획득하였다.

시험종목	시험방법	시험기준
부착강도	KS F 4716	1.0 이상
미세균열발생저항성	KS F 4716	이상없어야함
내충격성	KS F 4716	이상없어야함

또한, 후술하는 본 발명에서 하이브리드형 바탕 조정제는 수용성 고분자 아크릴계 수지와, 시멘트계 마이크로분말, 그리고 물로 이루어지며, 배합을 의한 중량비로 수용성 고분자 아크릴계 수지 : 분체 : 물은 5 내지 15 : 100 : 35 내지 55로 이루어지고, 시멘트계 마이크로분말에 해당하는 분체 사용재료는 시멘트, 결합재로 실리카흄, 필러, 규사, 분말수지, 섬유, 기타 첨가제의 중량비는 25 내지 50, 8 내지 20, 3 내지 10, 10 내지 20, 1.0 내지 3.0, 0.3 내지 1, 2 내지 5로 이루어지는 기초 하이브리드형 바탕 조정제 구성요소 100 중량부를 기준으로 불소변성수지 30 내지 40 중량부, 폴리우레탄 프리폴리머 12 내지 15 중량부, 나노 셀룰로오스 2 내지 3 중량부, 증점제 0.2 내지 0.5 중량부, 가소제 0.1 내지 0.2 중량부, 희석제 0.05 내지 0.07, 잠재성경화제 0.04 내지 0.05 중량부를 혼합하여 형성될 수 있으며, ASTM F-1249의 방법에 의해 투습도를 측정하고, KSM ISO 11997-1의 방법에 의거하여 염화물 이온 침투 저항성 및 복합 사이클 내식 저항성을 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

여기서 비교예 1, 비교예 2, 비교예 3은 기초 하이브리드형 바탕 조정제에 추가로 혼합되는 성분 중 불소변성수지 30 내지 40 중량부를 혼합하지 않은 경우(비교예 1), 그리고 나노 셀룰로오스 2 내지 3 중량부를 혼합하지 않은 경우(비교예 2), 그리고 불소변성수지 30 내지 40 중량부 및 나노 셀룰로오스 2 내지 3 중량부를 모두 혼합하지 않은 경우(비교예 3)를 의미하며, 실시예는 모든 추가 구성요소가 혼합된 경우를 의미한다.

	투습도(g/m², day)	염화물이온 침투저항성(coulombs)	복합사이클 내식저항성(600hr, %)
실시예	0.12	0.0	0.0
비교예 1	3.6	3.0	2.1
비교예 2	4.1	2.0	3.5
비교예 3	8.2	6.2	6.8

표 3의 결과로부터 본 발명에 따른 하이브리드형 바탕 조정제 조성물을 모두 사용하여 정수장 및 수처리시설 방수 방식 콘크리트 구조물 표면을 도장한 경우 방수 및 방식 성능이 매우 우수한 것에 비해, 비교예에 따른 도료의 경우는 비교적 그 성능이 떨어지는 것을 확인할 수 있다.

다음으로 광촉매(이산화티타늄, TiO₂)가 포함된 무용제 에폭시계 도료에 대해서 살펴본다.

본 발명에 따른 광촉매가 포함된 무용제 에폭시계 도료의 사용처는 첫번째로, 식수용 철재, 콘크리트 탱크 내부, 정수장 및 기타수처리시설에 사용되거나, 둘째로, 습기가 존재하는 지하실 내부 등에 사용할 수 있다.

이러한 광촉매가 포함된 무용제 에폭시계 도료의 구성은 하기의 표 4와 같을 수 있다.

물질명	이명(관용명)	CAS 번호	함유량(중량비)
산화규소 (결정처 석영)	-	14808-60-7	30 내지 60
이산화티타늄(TiO₂)	-	13463-67-7	1 내지 5
에피클로로하이드린-비스페놀 A 수지	비스페놀 A-에피클로하이드린 수지(BISPHENOA A-EPICHLOROHYDRIN RESIN)	25068-38-6	20 내지 30
기타 첨가제	-	-	1 내지 10

즉, 산화규소(결정처 석영), 이산화티타늄(TiO₂), 에피클로로하이드린-비스페놀 A 수지, 기타 첨가제의 중량비를 30 내지 60 : 1 내지 5 : 20 내지 30 : 1 내지 10로 구성될 수 있다.

본 발명에 사용되는 광촉매인 이산화티타늄(TiO₂)의 특징 및 장점에 대해서 살펴본다.

먼저, 광촉매란 광, 즉 빛을 받으면 촉매반응을 일으키는 물질로, 광촉매가 빛을 받으면 오존과 같은 강력한 산화력이 발생하며, 이의 작용으로 유해 유기화학 물질을 물과 탄산가스로 변환하여 무독, 무취의 물질로 분해하는 원리이다.

광촉매는 수처리나, 공기에서의 화학 물질을 분해하여 무해하고 냄새가 없고, 무균화로 변환시키는 것으로, 오염물질의 분해와 자정작용이 있도록 하는 등의 기능이 있는 기술로서 유해한 화학물질에 대한 강력한 분해력으로 환경분야 뿐 아니라 많은 분야에 널리 사용되고 있다.

광촉매는 빛을 흡수하여 높은 에너지의 상태로 되고, 이 에너지가 반응 물질에서 화학반응을 하는데 기여할 수 있는 물질로 된다. 광촉매를 이용하는 것은 반도체나 금속 교란으로 되는 것이다. 광촉매 중에서 가장 많이 사용되는 것은 산화티타늄으로 이는 내산성, 내알카리성 등이 좋으며, 인체에 무해하기 때문에 이의 연마 가루나 화장품 식품 첨가물에 사용할 정도로 안전성과 무독성 그리고 값싼 내구성이 우수한 물질이다.

유기화합물을 구성하는 분자 중 탄소와 탄소(C-C)의 결합, 탄소와 수소(C-H)의 결합, 탄소와 질소(C-N)의 결합, 탄소와 산소(C-O)의 결합, 산소와 수소(O-H)의 결합, 질소와 수소와(N-O)의 결합 에너지는 각각 83kcal/mol, 99kcal/mol, 73kcal/mol, 84kcal/mol, 111kcal/mol, 93kcal/mol인 것에 비해 본 발명에 따른 "이산화티타늄(TiO2)"에 빛(자외선)을 조사하게 되면 결정표면에 생기는 전자가 이탈한 정공이 물분자와 반응해서 형성되는 산화력이 큰 하이드록시 라디컬인 O-H 라디칼(radical)의 에너지는 120kcal/mol 이상의 상당히 큰 값으로 이들의 결합을 간단히 끊어 분해시킨다.

이러한 작용으로 수중에 용해된 각종의 유해한 오염물질이나 악취물질, 공기 중에 오염된 화학물질을 분해하여 무해화하는 것이다. 그리고 O-H라디칼은 소독, 살균에 사용되는 염소, 차아염소 산, 과산화수소, 오존 등에 비해 월등한 살균력을 가지고 있다. 따라서 클린 에너지로서 무진장한 태양에너지를 사용함으로서 환경오염 물질을 안전하게 효률적으로 처리하며, 반영구적으로 사용하기 때문 에 많은 이점을 가지는 기술이다.

수중의 오염제거 방법인 수처리법은 활성오니법이나, 미생물처리법, 활성탄 흡착법, 탈기법 등이 많이 이용되고 있다. 이러한 폐수처리법은 처리 후에 발생한 슬러지의 소각, 분해에 의한 2차 오염이 발생하거나, 고가의 화학물질을 이용해야 하므로 처리비용이 많이 든다는 문제가 있다. 광촉매인 산화티타늄으로 폐수를 처리할 경우 태양 광만으로 폐수처리를 할 수 있어 폐수처리를 위한 별도의 에너지가 투입되지 않으면서 2차오염이 발생하지 않기 때문에 폐수처리에 있어서 획기적인 방법으로 알려져 있다. 향후 태양광이 없을 때의 대치방법, 물의 혼탁 시 태양광의 침투 곤란, 기존의 폐수 시스템에로의 적용 문제 등을 개선할 수 있다.

즉, 이산화티타늄(TiO₂)의 장점으로는 유해물질이 검출되지 않으며, 밀폐된 공간에서 작업이 용이하며, 습기면에도 접착력이 우수할 뿐만 아니라, 내약품성 및 기타화학 저항성이 우수하고, 이음부분이 없이 평활 하여 청소가 편리하며 부분시공이 용이한 장점을 제공할 수 있다.

이러한 상술한 하이브리드 바탕 조정제와 광촉매(이산화티타늄, TiO2)가 포함된 무용제 에폭시계 도료를 이용한 정수장 및 수처리시설 방수 방식 공법은 도 1과 같을 수 있으며, 이러한 공법으로 형성된 방수 방식 구조(1)는 도 2와 같다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 먼저, 구조물에 해당하는 콘크리트 구조물(100)의 손상부위를 제거하고(S11), 신구접착제 도포를 수행함으로써, 신구접착제 도포층(200)을 형성한다(S12).

보다 구체적으로, 바탕 처리를 위해 콘크리트 구조물(100) 하지면의 부유물(레이턴스), 유분, 스케일, 먼지, 수분 기타 이물질을 철저히 제거하고, 들뜬 부위, 파손된 부위 등이 있으면 샌드블라스터, 다이몬드휠, 와이어 브러쉬등을 이용하여 완전히 제거한다. 그리고, 균열부위 및 손상부위는 폴리머몰탈 및 퍼티로 단면복구 및 바탕정리한다.

보다 구체적으로, 전동믹서를 이용하여 상하 및 좌우로 신구접착제가 잘 섞이도록 5분 정도 충분히 교반하고, 도포를 위해 로울러, 에어리스, 붓 등으로 뭉치지 않게 골고루 도포하며 조밀하지 못한 부위는 1회 더 도포하는 것이 바람직하다.

단계(S12) 이후, 단면복구 및 바탕조정을 위해 신구접착제 도포층(200) 상부에 하이브리드 바탕조정제를 도포하여 하이브리드 바탕조정제층(300)을 형성한다(S13).

보다 구체적으로, 전동믹서를 이용하여 상하 및 좌우로 하이브리드 바탕조정제가 잘 섞이도록 5분 정도 충분히 교반하고, 도포를 위해 로울러, 에어리스, 붓 등으로 뭉치지 않게 골고루 도포하며 조밀하지 못한 부위는 1회 더 도포하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 하이브리드형 바탕 조정제는 수용성 고분자 아크릴계 수지와, 시멘트계 마이크로분말, 그리고 물로 이루어지며, 배합을 의한 중량비로 수용성 고분자 아크릴계 수지 : 분체 : 물은 5 내지 15 : 100 : 35 내지 55로 이루어지고, 시멘트계 마이크로분말에 해당하는 분체 사용재료는 시멘트, 결합재로 실리카흄 외, 필러, 규사, 분말수지, 섬유, 기타 첨가제의 중량비는 25 내지 50, 8 내지 20, 3 내지 10, 10 내지 20, 1.0 내지 3.0, 0.3 내지 1, 2 내지 5로 이루어지는 기초 하이브리드형 바탕 조정제 구성요소 100 중량부를 기준으로 불소변성수지 30 내지 40 중량부, 폴리우레탄 프리폴리머 12 내지 15 중량부, 나노 셀룰로오스 2 내지 3 중량부, 증점제 0.2 내지 0.5 중량부, 가소제 0.1 내지 0.2 중량부, 희석제 0.05 내지 0.07, 잠재성경화제 0.04 내지 0.05 중량부를 혼합하여 형성될 수 있다.

본 발명에서 기초 하이브리드형 바탕 조정제 구성요소를 사용하되, "불소수지란 수지"로 불소(F) 분자를 2개 함유한 열가소성, 결정성 고분자인 불화 비닐리덴 수지(PVdF, Poly-Vinyliden di-Fluoride)로서, 불화 비닐리덴은 수지의 분자량이 상당히 크고 내용제성이 우수하여 상온에서 용제에 쉽게 용해하지 않는 안정한 구조를 지니는 특징이 있다.

따라서 본 발명에서는 불소수지가 내후성, 내약품성 등 불소도료의 기본 물성을 좌우하므로 장기간의 외부 노출에 의해서도 색 안정성이 우수하며 내구력이 우수하도록 구성한다.

본 발명에서 기초 하이브리드형 바탕 조정제 구성요소 100 중량부에 대해서 2 내지 3 중량부를 사용하는 셀룰로오스 나노 섬유는 상업용 목재펄프인 활엽수 또는 침엽수를 TEMPO((2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-1-일)옥시)를 사용하여 산화시킨 후, 제조한 것을 사용할 수 있으며, 카르복시기 함량이 2.4 내지 2.6 mmol/셀룰로오스 g, 섬유길이는 1 내지 2nm, 섬유폭은 10 내지 20μm인 것을 사용함으로써, 셀룰로오스 나노 섬유의 낮은 열전도도(0.0029W/mK)로 인해 하이브리드형 바탕 조정제층 내부로의 단열성 성능을 제공할 뿐만 아니라, 그래핀 섬유의 기계적 강도를 보강할 수 있다.

여기서, 셀룰로오스 나노 섬유가 2 중량부 미만일 경우 하이브리드형 바탕 조정제 구성요소의 용해시 치수안정성 개선효과가 떨어지며, 2 중량부를 초과하였을 경우 경화시 내구 및 내열성이 현저하게 저하되는 우려가 발생할 수 있다.

증점제는 실리카, 흄실리카, 벤토나이트, 클레이, 아마이드, 셀룰로오스로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상 혼합한 것을 사용한다.

가소제는 디이소데실프탈레이트디이소노닐프탈레이트, 디옥틸프탈레이트, 디부틸프탈레이트, 디옥틸아디페이트로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상 혼합한 것을 사용한다.

희석제는 하이브리드형 바탕 조정제 조성물에 대한 수지의 점도를 감소시키기 위하여 전형적으로 스티렌을 사용하거나, 크리프(creep)에 악영향이 없이 하이브리드형 바탕 조정제 조성물 도포후의 작용 시간을 연장하도록, 하이브리드형 바탕 조정제 조성물용으로 유용한 폴리머 반응성 희석제로서 기능이 있는, 저분자량, 폴리머 수반응성(moisture reactive) 조성물을 활용할 수 있다.

즉, 중량 평균분자량이 500 내지 600인 하나 이상의 폴리머, 다작용성 폴리올, 이소시아네이트 그룹 대 히드록실 그룹(NCO/OH)의 비가 2.2 내지 3.2이며 유리 이소시아네이트 그룹의 양이 조성물의 총량을 기준으로 하여, 1 내지 2 중량% 사이의 하나 이상의 폴리이소시아네이트를 함유하는 폴리머 반응성 희석제를 활용함으로써, 하이브리드형 바탕 조정제 조성물와 신구접착제와의 작용 시간을 연장하는 효과를 제공할 수 있다.

폴리머는 희석제의 총중량을 기준으로 하여 65 내지 76 중량%의 양으로 존재하고, 다작용성 폴리올 성분은 희석제의 총중량을 기준으로 하여 2 내지 3 중량%의 양으로 존재하고, 폴리이소시아네이트는 희석제의 총중량을 기준으로 하여 6 내지 9 중량%의 양으로 존재하는 것이 바람직하다.

한편, 다작용성 폴리올은 디올, 트리올, 테트라올, 펜타올, 헥사올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 이들의 폴리에테르 아민 폴리올 폴리머 블렌드, 및 이들의 혼합물을 포함하나, 이들에 한정되지 않는다.

잠재성경화제는 옥사졸리딘, 케타진, 알디민, 케티민, 알디민-케티민을 포함하는 그룹에서 1차 또는 2차 아민이 잠재된 성질을 갖고 있는 물질 중 어느 하나 또는 2종 이상 혼합한 것을 사용한다.

단계(S13) 이후, 도료 도장 과정(S14)으로 상술한 광촉매가 포함된 무용제 에폭시계 도료를 하이브리드 바당조정제층(300) 상부에 도포함으로써, 광촉매가 포함된 무용제 에폭시계 도료층(400)을 형성한다(S14).

보다 구체적으로, 전동믹서를 이용하여 상하 및 좌우로 광촉매가 포함된 무용제 에폭시계 도료가 잘 섞이도록 5분 정도 충분히 교반하고, 혼합한 광촉매가 포함된 무용제 에폭시계 도료는 로울러, 붓등으로 1㎡ 당 0.2~ 0.8kg을 뭉치지 않게 골고루 도포한다.

한편, 산화규소(결정처 석영), 이산화티타늄(TiO₂), 에피클로로하이드린-비스페놀 A 수지, 기타 첨가제의 중량비를 30 내지 60 : 1 내지 5 : 20 내지 30 : 1 내지 10로 구성되는 광촉매가 포함된 무용제 에폭시계 도료 기초 조성물에 에틸렌 비닐아세테이트(Ethylenevinyl acetate, EVA)와 PCM 캡슐 파우더(Phase Change Material Microcapsul Powder), 그리고 첨가제를 혼합하여 제조될 수 있다.

에틸렌 비닐아세테이트(Ethylenevinyl acetate, EVA)는 1930년대 영국의 IC1에서 LDPE(Low Density Polyethylene)의 기존성질에 VA(Vinyl Acetate)를 새롭게 도입하여 EVA(Ethylene Vinyl Acetate)라는 소재를 처음 개발한 소재이다.

EVA는 Ethylene과 VA의 공중합체를 뜻하는 용어로서 일반적으로 Polyethylene의 주쇄(Backbone)에 VA가 랜덤하게 중합된 공중합체를 지칭할 때 사용한다. 따라서 기본적으로 LDPE의 성질을 띠면서 VA가 어느 정도 포함되어 있느냐에 따라서 성질이 좌우 되기에VA의 함량에 따라 EVA의 기본성질을 설명할수 있다. 예를 들어 VA의 함량이 5%이하 대에서 30%대로 증가될 때, 결정화도(Crystallinity), 녹는 점(Melting Temp.), 유연성(Flexibility), 투명도(Clarity), 용해도(Solubility), 그리고 EVA 내에서 저 분자량의 확산속도(Diffusion Rate)가 확연하게 달라진다.

이러한 EVA는 Filler loading에 매우 유리하고, 섞였을 때 물성이 저하되지 않고 가교(crosslinking)가 용이하기에 Wire와 Cable의 반도전(semi-conductive)이나 쟈켓(jacket)의 제조 및 투명성, 강인성, 긁힘성(Stretch), 자기 점착성, 낮은 Sealing 온도 등의 특성으로 인한 필름이나 Sheet,의료용 파우치, 신축성 봉투, 백인 박스포장(bag-in box) 등으로 사용된다.

뿐만 아니라 태양광 발전 모듈에서 Cell, 유리, 그리고 백시트를 완전히 접합시키는 접착기능과 셀을 습기, 먼지 등으로부터 완전히 차단시키기 위하여 투명한 고분자 봉지재가 사용되는데, 태양광 발전 시장에서 사용되는 봉지재의 재료 중에서는 고투명성과 강인선이 우수한 EVA가 가장 많이 사용되고, 특유의 유연성과 열가소성형으로 인하여 주로 차량용 방음, 흡음재료로 사용된다.

본 발명에서 사용되는 PCM 캡슐 파우더(Phase Change Material Microcapsul Powder)는 상전이 물질로, 고체, 용융, 열에너지 흡수, 액체, 응결, 열에너지 방출, 고체로 반복적으로 변하는 재질로 형성된다. 한편, 본 발명에서의 PCM 캡슐 파우더는 상변화물질, 사이즈 5/1000mm(5㎛), 이온반발성, 음이온수지, 대류, 열분산/확산, 분산성/확산성 우수 등에 대한 특성을 가짐으로써, 시공대상물인 콘크리트 구조물의 상부에 형성되는 내오존 도료 조성층로의 태양열에 의한 발열을 발열이 한곳에 집중되지 않고 발열부를 중심으로 열전이에 의해 방열 효율을 향상시킬 수 있다. 보다 구체적으로 무용제 에폭시계 도료 기초 조성물 100 중량부를 기준으로 PCM 캡슐 파우더 12 내지 13 중량부, EVA 23 내지 26, 첨가제 0.1 내지 0.2 중량부를 혼합하여 제조할 수 있다.

한편, 무용제 에폭시계 도료 도포층(400) 상부에는 보강용 콤브 구조체를 시공할 수 있다.

보다 구체적으로, 무용제 에폭시계 도료 도포층(400)에 의해 염화물 이온 침투저항성을 향상시키며, 그 상부의 보강용 콤브 구조체는 그 전에 시공되는 무용제 에폭시계 도료 도포층(400) 및 하이브리드 바탕조정제층(300)에 균열이 발생하여도 무용제 에폭시계 도료 도포층(400) 및 하이브리드 바탕조정제층(300)를 보호해줄 수 있는 완충역할을 제공하는 구조 뿐만 아니라, 무용제 에폭시계 도료 도포층(400) 및 하이브리드 바탕조정제층(300)이 완전히 경화되기 전에 투입됨으로써, 콘크리트 구조물(100)과의 일체성을 통해 경화전에 손상이 적도록 하는 효과를 제공할 수 있다.

본 발명에서 보강용 콤브 구조체는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유, 바잘트(Basalt) 섬유 중 적어도 하나 이상의 소재를 기반으로 형성되며, 롤러 장치를 이용하여 자동 포설할 수 있다. 그리고, 보강용 콤브 구조체 몸체는 방수포로 부직포 등을 사용할 수 있으며, 방수포는 부직포 필름에 대한 연신 후 열안정화 과정 사이에 필름에 대한 연성화와 함께 메쉬 공정에 따라 허니콤브 형상 구조의 메쉬 구조를 형성할 수 있다. 이와 같은 구조를 형성함으로써, 유연성을 제공하고, 복수의 방수포 필름을 적층하고 보강용 콤브 구조체를 안착시키는 구조를 제공할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 보강용 콤브 구조체는 모두 재생 폴리프로필렌에 상술한 셀룰로오스 나노 섬유와 난연제를 첨가한 재생 폴리프로필렌 수지를 활용할 수 있다.

보다 구체적으로, 폐합성수지인 재생 폴리에틸렌에 상술한 셀룰로오스 나노 섬유를 첨가 혼합하여 섬유 강화 플라스틱(FRP, Fiber Reinforced Plastic)인 폴리에틸렌 수지를 수득하게 되는데, 섬유 강화 폴리에틸렌 수지는 철보다 강하고 알루미늄보다 가벼우며 녹슬지 않고 가공성이 우수하다는 장점이 있다.

여기서 폴리에틸렌 기반 원료는 폴리에틸렌 100 중량부에 대해서 에틸렌비닐초산 코폴리머(EVA) 12 내지 13 중량부, 폴리우레탄 2 내지 3 중량부로 구성되는 수지조성물 100 중량부에 무기질 필러 12 내지 13 중량부, 난연제를 2 내지 3 중량부를 첨가 혼합하여, 폴리에틸렌만을 사용한 수지에 의해 인장강도, 굴곡강도, 하중변형온도, 아이죠드 충격강도에서 향상된 성능을 나타낼 뿐만 아니라, 조성재료 자체가 저렴하여 제조하는 원가를 낮출 수 있다.

무기질 필러는 보강용 콤브 구조체의 원가절감 및 물리적 강도를 높이기 위하여 사용되는 것으로, 그 종류로는 탄산칼슘(중탄, 경탄), 탈크, 마이카, 클레이, 침상형 무기질 분말(wallastonite, pangel 이상 상품명) 등을 이용할 수 있다

본 발명에서 보강용 콤브 구조체는 롤러 장치를 이용하여 자동 포설할 수 있다.

단계(S14) 이후, 최소 7일 이상 양생 과정을 거치며(S15), 동절기에는 14일 이상의 양생 과정을 거친다(S15a).즉, 양생 과정에서는 현장여건에 따라 변동이 있으므로 완전 경화될때까지 양생하는 것이 바람직하다.

단계(S15) 및 단계(S15a) 이후, 청소(S16)을 수행하는데 168시간 이상 지난후 물청소를 수행한다.

이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

1 : 정수장 및 수처리시설 방수 방식 구조
100 : 콘크리트 구조물
200 : 신구접착제 도포층
300 : 하이브리드 바탕조정제층
400 : 광촉매가 포함된 무용제 에폭시계 도료층

Claims

콘크리트 구조물(100)의 손상부위를 제거하는 제 1 단계; 및
콘크리트 구조물(100) 상부에 하이브리드 바탕조정제를 도포하여 하이브리드 바탕조정제층(300)을 형성하는 제 2 단계;
광촉매가 포함된 무용제 에폭시계 도료를 하이브리드 바탕조정제층(300) 상부에 도포함으로써, 광촉매가 포함된 무용제 에폭시계 도료층(400)을 형성하는 제 3 단계;
상기 제 3 단계 이후 7일 내지 14일 사이의 양생 과정을 거치는 제 4 단계;
상기 제 4 단계 이후 물청소를 수행하는 제 5 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 바탕 조정제와 무용제 에폭시계 도료를 이용한 정수장 및 수처리시설 방수 방식 공법으로서,
상기 하이브리드 바탕조정제는 수용성 고분자 아크릴계 수지와 시멘트계 마이크로분말, 물로 이루어지며, 배합을 중량비로 수용성 고분자 아크릴계 수지 : 분말 : 물은 5 내지 15 : 100 : 35 내지 55로 이루어지는 것을 특징으로 하되,
상기 시멘트계 마이크로분말은 시멘트, 실리카퓸, 필러, 규사, 분말수지, 섬유 및 첨가제가 각각 25~50 : 8~20 : 3~10 : 10~20 : 1~3 : 0.3~1 : 2~5의 중량 비율로 포함하는것을 특징으로 하고,
상기 수용성 고분자 아크릴계 수지와 시멘트계 마이크로분말, 물로 이루어지는 기초 하이브리드 바탕조정제 100 중량부를 기준으로 불소변성수지 30~40 중량부, 폴리우레탄 프리폴리머 12~15 중량부, 나노 셀룰로오스 2~3 중량부, 증점제 0.2~0.5 중량부, 가소제 0.1~0.2 중량부, 희석제 0.05~0.07 중량부 및 잠재성경화제 0.04~0.05 중량부를 혼합하여 구성되는 것을 특징으로 하며,
상기 광촉매가 포함된 무용제 에폭시계 도료는 산화규소, 이산화티타늄, 에피클로로히드린-비스페놀A 수지 및 첨가제를 30~60 : 1~5 : 20~30 : 1~10의 중량비율로 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 무용제 에폭시계 도료의 상부에는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유, 바잘트 섬유 중에서 선택된 하나 이상의 소재로 형성된 보강용 콤브 구조체가 시공되되, 상기 보강용 콤브 구조체는 상기 무용제 에폭시계 도료층 및 상기 하이브리드 바탕조정제층이 완전 경화되기 전에 투입되어 시공되는 것을 특징으로 하는
하이브리드 바탕 조정제와 무용제 에폭시계 도료를 이용한 정수장 및 수처리시설 방수 방식 공법.
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