KR102446826B1 - 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재 및 이를 이용한 수처리시설 방수방식공법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재 및 이를 이용한 수처리시설 방수방식공법은 표면 개질한 세라믹메탈을 사용하여 내염성, 내약품성, 내수성 및 내식성을 향상시킨 경화형 수지로, 치밀한 도막을 형성하기 때문에 콘크리트에 도포하여 고압투수 및 화학환경에 높은 방수성 및 방식성을 부여한다. 또한 토목, 건축, 상수도, 하수도 및 고도의 정수처리시설의 콘크리트 구조물의 담수 부위에 도포하므로 방수 기능은 물론 항균성, 항세균성 및 내구성을 증대시키고, 또한 철근 및 구체의 부식을 방지할 수 있으며 미관을 유지하면서 쉽게 시공이 가능한 효과를 얻을 수 있다.
Description
본 발명은 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재 및 이를 이용한 이용한 수처리시설 방수방식공법에 관한 것으로, 상세하게는 콘크리트층의 바닥면 공극을 막아주고 내수성을 부여하여 부착력을 강화시켜주고, 콘크리트층의 바탕면을 평평하게 함과 동시에 외부충격을 완화시키며 방수방식기능을 갖도록 하며, 황산이나 염산, 염소 등에 의한 부식이나 구조 손상을 방지할 수 있는 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재 및 이를 이용한 이용한 수처리시설 방수방식공법에 관한 것이다.
일반적으로, 콘크리트 구조물의 노화에 따른 콘크리트의 수밀성과 강도 저하는 물론 내부하중, 외부충격에 의한 균열이 발생하기 때문에 방수의 개념은 대두되었고, 이러한 방수시공은 토목 또는 건축물에 있어서 지붕, 실내, 수조류 및 지하 방수로 분류하여 다양한 방식으로 시행되고 있다.
이러한 종래의 방수 시공은 콘크리트를 숙성시키는 과정에서 방수액을 첨가하여 방수를 하거나, 방수액을 이용하여 적층 후에 시트를 이용하여 마감하는 방법을 이용하여 왔다.
그러나 이러한 방수 시공은 냄새가 발생되고, 화기의 위험성에 노출될 뿐만 아니라 시간이 지남에 따라 방수층의 노후 현상에 의한 방수효과가 저하되는 문제 가 발생 되었다.
또한 시트를 이용하여 방수를 하는 경우 시트가 떨어져 나가게 되어 부분적으로 누수현상이 발생되고, 지반의 콘크리트가 진동이나 지각의 뒤틀림에 의하여 균열이 발생되는 경우 방수의 효과는 현저하게 떨어진다.
따라서 상기와 같은 방수 시공에 의하면, 약 1년 내지 2년 정도 후에 부분적으로 보수공사를 해야 하고, 이러한 노력에 의해서도 누수 되는 부분을 완전하게 방수처리를 하는 것은 거의 불가능하다.
그리고 통상의 무기질계 방수 도료제는 시멘트와 모래 및 메칠셀로즈를 혼합하여 물이나 수용성 접착제로 도포하는 방수기능만을 주목적으로 하고 있다. 특히, 이와 같은 방식을 이용하여 콘크리트 구조물로 구성되는 상하수도 구조물은 기존의 무기질계 방수 도료제로는 물이나 슬러지 담수 부위에 항균작용이 없기 때문에 미생물 세균이 달라붙어 번식됨으로 인해 물의 탁도나 냄새 및 바이러스 등 독소부유물질이 발생되는 문제가 있다. 또한 이외에도 표면의 균열을 통해 유입된 빗물에 콘크리트 및 구조물을 노화시키고 부식을 발생시키기 때문에 이에 대한 대책 마련이 시급한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 콘크리트층의 바닥면 공극을 막아주고 내수성을 부여하여 부착력을 강화시켜주고, 콘크리트층의 바탕면을 평평하게 함과 동시에 외부충격을 완화시키며 방수방식기능을 갖도록 하며, 황산이나 염산, 염소 등에 의한 부식이나 구조 손상을 방지할 수 있는 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재 및 이를 이용한 이용한 수처리시설 방수방식공법에 관한 것이다.
본 발명은 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재 및 이를 이용한 이용한 수처리시설 방수방식공법에 관한 것이다.
본 발명의 일 양태는 시클로알리패틱계 에폭시수지 100 중량부에 대하여 폴리하이드록시아미노에테르 5 내지 10중량부, 반응성희석제 1 내지 20 중량부, 접착보조제 1 내지 20 중량부, 필러 1 내지 5 중량부, 표면개질된 나노 세라믹메탈 분말 10 내지 100 중량부, 4-하이드록시페닐아민 10 내지 20 중량부 및 희석제 1 내지 5 중량부를 포함하며,
상기 표면개질된 나노 세라믹메탈 분말은,
금속입자 100 중량부 대비 지르코늄 부톡사이드, 이소프로필 티타네이트, γ-메타크릴옥시프로필 트리메톡시실란 및 n-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시실란에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 유무기 하이브리드 수지 1 내지 100 중량부를 처리하여 표면개질한 것을 특징으로 하는 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재에 관한 것이다.
본 발명에서 상기 시클로알리패틱계 에폭시수지는 헥사하이드로프탈릭산 디글리시딜에스테르, 3,4-에폭시시클로헥실메틸 3,4-에폭시시클로헥산 카복실레이트 및 4-글리시딜옥시-N,N-디글리시딜 아민에서 선택되는 어느 하나 또는 복수를 포함하여 구성되며, 상기 필러는 운모, 활석, 탄산칼슘 및 목분에서 선택되는 어느 하나 또는 복수를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 양태는,
콘크리트 바닥면(10)을 정리하는 전처리단계(S10);
상기 전처리단계(S10) 처리된 콘크리트 바닥면(10)의 공극을 막아주고 내수성을 부여하여 부착력을 강화시켜주는 제1프라이머층(20)을 5 내지 25㎛의 두께로 형성하는 제1하도단계(S20);
상기 제1하도단계(S20) 처리된 제1프라이머층(20)의 오목부를 난연퍼티로 메우는 골메움층(30)을 형성하는 제2하도단계(S30);
상기 제1,2하도단계(S20)(S30) 처리된 바탕면에 내구성, 내수성, 탄성력 및 부착강도를 갖는 제2프라이머층(40)을 10~50㎛의 두께로 형성하는 제1중도단계(S40);
상기 제1중도단계(S40) 처리된 제2프라이머층(40)에 상기에 따른 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재를 100 내지 600㎛의 두께로 도포하여 방수방식재층을 형성하는 제2중도단계(S50);
상기 제2중도단계(S50) 처리된 세라믹메탈 함유 방수방식재층(50)에 내후성, 내마모성 및 내수성을 갖도록 외부 방수방식재층(60)을 10 내지 50㎛의 두께로 형성하는 상도단계(S60);
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재를 이용한 수처리시설 방수방식공법에 관한 것이다.
본 발명에서 상기 제1프라이머층(20)은, 에스테르 변성 비스페놀 F형 에폭시수지 100 중량부에 대하여, 페닐트리메톡시실란 10 내지 60중량부 및 4-하이드록시페닐아민 1 내지 20 중량부;를 포함하여 구성되는 제1프라이머를 도포하여 형성되며, 상기 골메움층(30)은, 고무변성 에폭시수지 100 중량부에 대하여 분산제 0.01 내지 1 중량부, 점도조절제 0.01 내지 5 중량부, 암모늄폴리포스페이트 1 내지 100 중량부, 펜타에리트리톨 1 내지 50 중량부, 멜라민 1 내지 100 중량부, 지당 0.01 내지 5 중량부, 실리카 0.01 내지 50 중량부, 질석 1 내지 50 중량부, 알루미나 0.01 내지 100 중량부, 암모늄옥타몰리베이트 0.01 내지 20 중량부, 수산화알루미늄 0.01 내지 30 중량부 및 제이인산소다 0.01 내지 10 중량부를 포함하여 구성되는 난연퍼티를 도포하여 형성될 수 있다.
또한 상기 제2프라이머층(40)은, 에스테르 변성 비스페놀 F형 에폭시수지 100 중량부에 대하여 폴리에틸렌 테레프탈레이트 1 내지 50 중량부, 페닐트리메톡시실란 1 내지 100 중량부, 4-하이드록시페닐아민 1 내지 50 중량부 및 소포제 0.01 내지 1 중량부를 포함하여 구성되는 제2프라이머를 도포하여 형성되며, 더욱 상세하게는 상기 제2프라이머는 변성폴리우레아 1 내지 50 중량부와 제올라이트 0.01 내지 50 중량부를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 외부 방수방식재층(60)은, 아크릴 에멀젼 100 중량부에 대하여 순수 100 내지 500 중량부, 안료 1 내지 50 중량부, 포틀랜드시멘트 100 내지 500 중량부, 실리카 1 내지 100 중량부, 실리콘 에멀젼 100 내지 1,000 중량부 및 메타크실렌디아민 1 내지 100 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재 및 이를 이용한 수처리시설 방수방식공법은 표면 개질한 세라믹메탈을 사용하여 내염성, 내약품성, 내수성 및 내식성을 향상시킨 경화형 수지로, 치밀한 도막을 형성하기 때문에 콘크리트에 도포하여 고압투수 및 화학환경에 높은 방수성 및 방식성을 부여한다. 또한 토목, 건축, 상수도, 하수도 및 고도의 정수처리시설의 콘크리트 구조물의 담수 부위에 도포하므로 방수 기능은 물론 항균성, 항세균성 및 내구성을 증대시키고, 또한 철근 및 구체의 부식을 방지할 수 있으며 미관을 유지하면서 쉽게 시공이 가능한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 방수방식공법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 방수방식공법에 의한 방수구조를 나타낸 부분 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 방수방식공법에 의한 방수구조를 나타낸 부분 단면도이다.
이하 도면 및 구체예를 들어 본 발명에 따른 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재 및 이를 이용한 이용한 수처리시설 방수방식공법을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 구체예 또는 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.
또한 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 구체예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
또한 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.
본 발명은 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재를 사용하여 내수성 및 내식성을 향상시킨 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재층을 형성하는 수처리시설 방수방식공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면, 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, 기타 부식을 일으킬 수 있는 염소 등의 성분에 대한 저항성을 높이며, 내후성, 내수성, 내마모성 및 내화학성을 더욱 높인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재는 시클로 알리패틱계 에폭시 수지에 폴리하이드록시아미노에테르, 반응성희석제, 접착보조제, 필러, 표면개질된 나노 세라믹메탈 분말, 4-하이드록시페닐아민 및 희석제를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명에서 상기 시클로 알리패틱계 에폭시 수지는, 사이클로알리파틱 구조에 이중결합을 가지는 화합물과 과산화물을 반응시킨 것으로, 내열성과 기계적 물성, 그리고 접착성이 우수한 특징을 가진다.
상기 시클로 알리패틱계 에폭시 수지의 대표적인 예로는 3,4-에폭시사이클로헥실메틸-3,4 에폭시-사이클로헥산카르복실레이트, 디글리시딜에스테르 헥사하이드로프탈산, 폴리[(2-옥시라닐)-1,2-사이클로헥산디올]2-에틸-2(하이드로메틸)-1,3-프로판디올에테르, 헥사하이드로프탈릭산 디글리시딜에스테르, 3,4-에폭시시클로헥실메틸 3,4-에폭시시클로헥산 카복실레이트, 4-글리시딜옥시-N,N-디글리시딜 아민 등이 있으며, 이들은 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용하여도 무방하다.
상기 폴리하이드록시아미노에테르(PHAE)는 에폭시화합물과 아미노화합물로 생성된 수지다. 이 수지의 뛰어난 접착성은 분자 중심체인에서 내려가는 수산기가 분자 중심에 있는 다른 부분과 층간 극성 작용을 가지기 때문이다. 이 수지를 내연 강판에 180℃에서 접착시킨 경우 라인업 강도는 약 3500psi로 이는 열경화성의 2액형 에폭시수지의 강도 1500-5000psi 범위에 들어간다.
PHAE는 극성기를 가지는 PET같은 수지와 녹는점보다 꽤 낮은 온도에서 잘 접착한다. PHAE를 220℃에서 PET에 적층시킨 필름 경계면의 파괴에너지(Gic)는 45-60J/㎡에 있다.
이와 대조적으로 고배리어성 나일론수지는 PET와의 적층 필름에서 Gic는 10J/㎡ 이하다. Gic절대치 차는 크지 않으나 각종 배리어층을 이용해 통풍 성형한 다층 PET 낙하실험에서 PHAE를 배리어층으로 사용한 경우와 EVOH나 나일론수지를 배리어층으로 이용한 경우를 비교하면 3-4배 가까이 층간 박리에 대해 내성이 있는 것을 알 수 있다. PET 융점(275℃) 이상의 고온에서 PHAE를 접착하면 폴리에스테르와 PHAE 경계 영역은 용융해 그 결과 Gic치가 크게 상승해 540 J/㎡ 정도가 된다.
이와 같은 고온 접착 메카니즘은 PHAE 일급 수산기와 용융된 PET중심체인 중의 에스테르기가 에스테르 교환반응을 일으켜 PET와 PHAE 사이에 공유결합이 생성된 것으로 생각된다. PHAE의 뛰어난 접착성은 이 수지의 필러로 혼입된 무기물 등의 입자와의 사이에서 관찰 가능하다. 기존 열가소성수지 매질과 필러로서 접착강도가 그다지 크지 않아 필러가 들어 있는 수지의 기계적 강도 특히 인장응력은 필러 혼입량 증가에 따라 감소된다.
이에 대해 PHAE에 운모, 활석 탄산칼슘, 목분, 그래뉼상 등의 필러를 넣은 경우 기계적 강도는 필러양 증가에 따라 향상된다. 구체적인 예를 보면 압축 성형한 PHAE 40mil 두께 판은 필러가 없는 경우 파괴응력이 6300psi를 보이나, 이 수지에 지름 125㎛ 미만인 단단한 나무 가루를 수지 중량의 30%로 균일하게 분산시킨 후 용융 성형해 만든 40mil 두께의 판 파괴응력은 11,000psi로 크게 증가한다. 이 필러 첨가 PHAE 성형판 인장계수는 필러가 없는 경우 415,000psi에 비해 813,000psi로 된다. PHAE에 운모, 활석을 필러로 수지 중량의 20%를 균일하게 혼입한 경우 인장 강도는 13000psi나 된다.
즉, 상기 폴리하이드록시아미노에테르는 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재에 5 내지 10중량부가 포함되어 후술할 제2프라이머층(40)에 포함된 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 강한 결합으로 박리에 대한 내성이 우수한 효과를 실현케 하고, 상기 필러는 운모, 활석, 탄산칼슘, 목분 중 어느 하나 이상을 포함하여 구성됨으로써, 앞서 설명된 바와 같이, 상기 폴리하이드록시아미노에테르의 인장강도를 높여 높은 내구성을 갖도록 하는 효과를 실현케 한다.
상기 폴리하이드록시아미노에테르는 시클로알리패틱계 에폭시수지 100 중량부에 대하여 5 내지 10 중량부 포함되는 것이 좋다. 폴리하이드록시아미노에테르가 상기 범위 미만 첨가되는 경우 상술한 내박리성의 상승 효과가 미비하며, 상기 범위 초과로 첨가되는 경우 조성물의 점도가 급격히 증가하여 작업성 및 취성이 악화될 수 있다.
상기 반응성 희석제는 점도가 높은 에폭시를 희석시켜 유연성을 높이고 작업성을 향상시키기 위해 첨가하는 것으로, 종류를 한정하는 것은 아니나 라우릴알콜 글리시딜 에테르(Lauryl Alcohol Glycidyl Ether)나 부틸 글리시딜 에테르((Butyl Glycidyl Ether)와 같은 에테르 계열을 사용하는 것이 좋다.
상기 반응성 희석제는 시클로알리패틱계 에폭시수지 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부 첨가하는 것이 좋다. 반응성 희석제가 상기 범위 미만 첨가되는 경우 에폭시 수지의 점도 증가로 인해 작업성이 크게 떨어질 수 있으며, 상기 범위 초과로 첨가하는 경우 조성물의 코팅 후 박리강도가 하락할 수 있다.
본 발명에서 상기 접착보조제는 상술한 에폭시 수지의 접착력을 증가시키고, 동시에 산이나 염소 등의 침투를 억제하여 콘크리트의 부식이나 강도 약화 등을 방지하기 위한 것으로, 주로 벤질알콜류를 포함할 수 있다.
상기 접착보조제로 더욱 바람직하게는 하기 화학식 1 내지 2의 벤질알콜류를 포함할 수 있다.
[화학식 1]
[화학식 2]
(상기 화학식 1, 2에서 X1 및 X2는 수소 또는 C1-C6의 알킬이며,
R은 C1-C20의 포화 또는 불포화 알킬이다.)
또한 상기 화학식 1 또는 2에서 R은 하기와 같은 구조를 가질 수 있다.
[화학식 3]
상기와 같은 벤질알콜류는 나무의 열매나 씨앗으로부터 추출되는 천연물질이고, 긴 알킬기를 갖고 있기 때문에 오일의 특성을 가지며, 공기 중의 산소와 접촉함에 따라 상기 벤질알콜류 간의 결합이 발생하여 3차원 구조의 막을 형성하기 때문에 염소와 같은 부식성분과 반응하지 않고 침투를 차단할 수 있으며, 콘크리트나 기타 구조물과 부식성분이 접촉하는 것을 완벽히 차단할 수 있다.
더욱 바람직하게는 상기 접착보조제로 화학식 1의 조성물와 화학식 2의 조성물을 혼합하여 사용할 수 있다. 이때 상기 조성물의 혼합비를 한정하는 것은 아니나 화학식 1의 조성물 : 화학식 2의 조성물이 각각 1 : 0.2 내지 0.5 중량비로 혼합하는 것이 좋다. 조성물의 조성비가 상기 범위를 벗어나는 경우 접착 특성 및 내염성의 저하로 염수에 노출되었을 때 도막의 기계적 물성이 저하될 수 있다.
상기 접착보조제는 시클로알리패틱계 에폭시수지 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 접착보조제가 상기 범위 미만 첨가되는 경우 상술한 도막의 기계적 물성, 내염성의 상승 효과가 미비하며, 상기 범위를 초과하는 경우 혼합 과정에서 유입되는 공기 중 산소에 의해 급격히 반응함에 따라 도막의 작업성이 하락하고, 오랜지필이나 크랙 등이 발생하여 결과적으로 도막의 기계적 물성이 하락할 수 있다.
본 발명에서 상기 필러는 도막의 기계적 물성을 높이기 위해 첨가하는 것으로, 특히 상술한 폴리하이드록시아미노에테르의 인장강도를 높여 도막 전체의 내스크래치성, 인장강도, 파단강도 등을 상승시키는 효과를 가진다.
상기 필러로 예를 들면 운모, 활석, 탄산칼슘, 목분 등이 있으며, 이들은 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용하여도 좋다.
상기 필러는 시클로알리패틱계 에폭시수지 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부 첨가하는 것이 좋다. 필러가 상기 범위 미만 첨가되는 경우 조성물의 기계적 물성 상승 효과가 미비하며, 상기 범위 초과로 첨가되는 경우 조성물의 유동성이 하락하고 필러가 크랙으로 작용하여 오히려 기계적 물성이 낮아질 수 있다.
본 발명에서 상기 표면개질된 나노 세라믹메탈 분말은 조성물의 내약품성, 내마모성을 향상시키기 위해 첨가하는 것으로, 특히 상술한 접착보조제와 혼합할 경우, 접착보조제의 내약품성, 내염성을 크게 상승시키는 효과를 가진다.
상기 표면개질된 나노 세라믹메탈 분말은 금속 입자의 표면에 하나 또는 복수의 졸겔 수지를 코팅시켜 제조될 수 있으며, 더욱 상세하게는 금속입자, 졸겔 수지 및 용매를 포함하여 제조될 수 있다.
상기 금속입자는 조성물의 방수기능을 부여하기 위한 재료로서, 일반적인 입자 형태로 좋으나 금속편과 같이 작은 시트 형상을 가지는 것이 방수 기능 향상을 위해 바람직하다.
더욱 바람직하게는 상기 금속입자는 장축의 길이가 5 내지 10㎛인 것이 바람직하다. 장축의 길이가 5㎛ 미만이면 산화하기 쉽고 장축의 길이가 10㎛보다 크면 내산성이 저하하는 문제점이 있기 때문이다.
이때 금속편의 장축이란 금속편의 면을 가로지르는 선분 중 가장 긴 선분을 말한다. 또한 각 금속편의 크기에는 미세한 차이가 있지만, 가장 많은 장축의 길이 또는 장축의 길이의 평균을의 장축의 길이로 한다.
상기 금속입자는 재질을 한정하지 않는다. 일예로 상기 금속입자는 알루미늄, 마그네슘, 아연 등에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
상기 유무기 하이브리드 수지(졸겔 수지)는 금속편에 대한 결합력이 우수하고 조직이 치밀하여 조성물에 내식성, 내산성, 내열성 및 내스크래치성을 부여하는 효과를 가진다.
상기 유무기 하이브리드 수지는 졸겔 반응(Sol-Gel Reaction)으로 얻어진 겔상 수지라면 종류에 한정치 않으며, 이들의 예를 들면 지르코늄 부톡사이드, 이소프로필 티타네이트, γ-메타크릴옥시프로필 트리메톡시실란 및 n-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시실란 등에서 선택되는 어느 하나 또는 복수일 수 있다.
상기 유무기 하이브리드 수지는 금속입자 100 중량부 대비 1 내지 100 중량부 포함하는 것이 바람직하다. 유무기 하이브리드 수지의 함량이 상기 범위 미만인 경우 상술한 내스크래치성, 내식성, 내산성이 하락할 수 있으며, 상기 범위를 초과하면 나노 세라믹메탈 분말의 저장안정성이 하락하는 문제가 있다.
본 발명에서 용매는 종류 및 첨가량을 제한되는 것은 아니나, 물, 아세톤, 디프로필렌글리콜, 부틸디글리콜, 이소프로필 알코올 등이 포함될 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용하여도 좋다. 첨가량은 금속입자 100 중량부 대비 300 중량부 내외에서 자유롭게 첨가하는 것이 좋다.
또한 상기 표면개질된 나노 세라믹메탈 분말은 필요에 따라 폴리우레탄 프리폴리머를 더 첨가하여도 좋다. 상기 폴리우레탄 프리폴리머는 상술한 유무기 하이브리드 수지의 내식성 및 내충격성을 더욱 강화하기 위한 것으로, 이소시아네이트 함량이 2 내지 5, 중량평균분자량이 10,000 내지 100,000인 폴리우레탄 프리폴리머를 포함할 수 있다.
상기 폴리우레탄 프리폴리머는 자기 유화형이며 이소시아네이트류와 폴리올류를 중합시켜 제조한다. 이소시아네이트류로서는 이소포론 디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 사이클로헥산 디이소시아네이트 등이 사용할 수 있고 폴리올류로서는 폴리카보네이트 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올 등을 사용할 수 있다.
상기 폴리우레탄 프리폴리머는 금속입자 100 중량부 대비 1 내지 20 중량부 포함하는 것이 바람직하다. 첨가량이 상기 범위 미만인 경우 세라믹메탈 분말의 내부식성, 내약품성이 하락할 수 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우 코팅되는 조성물의 반응성 증가로 코팅층이 제대로 형성되지 않을 수 있다.
상기 표면개질된 나노 세라믹메탈 분말은 제조방법을 한정하지 않는다. 일예로 상기 표면개질된 나노 세라믹메탈 분말은 먼저 용매, 금속편 및 졸겔 수지를 20 내지 30℃의 온도 하에서 가열한 후, 여기에 필요에 따라 폴리우레탄 프리폴리머를 첨가하여 제조할 수 있다. 이때 폴리우레탄 프리폴리머를 혼합한 후에는 점도가 급격히 상승할 수 있으므로 100 내지 2,000 rpm의 교반속도를 10 내지 120분간 유지하여 제조하는 것이 바람직하다.
상기 표면개질된 나노 세라믹메탈 분말은 시클로알리패틱계 에폭시수지 100 중량부에 대하여 10 내지 100 중량부 포함하는 것이 좋다. 세라믹메탈 분말이 상기 범위 미만인 경우 상술한 내부식성, 내약품성 강화 등의 효과가 미비하며, 상기 범위를 초과하는 경우, 조성물 내에서 상기 세라믹메탈 분말이 크랙으로 작용하여 오히려 기계적 물성이 하락할 수 있다.
본 발명에서 상기 4-하이드록시페닐아민은 상술한 에폭시 수지를 경화하기 위해 첨가하는 것으로, 본 발명에서는 4-하이드록시페닐아민만을 한정하였으나, 이외에도 상기 에폭시 수지를 경화할 수 있는 다양한 방향족 아민 경화제를 더 포함하여도 무방하다.
이러한 방향족 아민 경화제로 예를 들면 메타페닐렌디아민, 파라페닐렌디아민, 4,4-메틸렌디아민, 에틸톨루엔디아민, 디아미노디페닐설폰, 메타페닐렌디아민과 파라페닐렌디아민의 공융혼합물, 메타페닐렌디아민과 4,4-메틸렌디아민 등이 있으며, 이들은 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용하여도 좋다.
상기 4-하이드록시페닐아민은 시클로알리패틱계 에폭시수지 100 중량부에 대하여 10 내지 20 중량부 포함하는 것이 좋다. 아민의 함량이 상기 범위 미만인 경우 에폭시 수지의 경화가 제대로 이루어지지 않아 도막의 기계적 물성이 떨어질 수 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우 조성물의 경화가 급속도로 진행되어 작업성 및 취성이 악화될 수 있다.
본 발명은 상기 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재를 이용한 수처리시설 방수방식공법을 포함할 수 있다. 이때 상기 방수방식공법은,
콘크리트 바닥면(10)을 정리하는 전처리단계(S10);
상기 전처리단계(S10) 처리된 콘크리트 바닥면(10)의 공극을 막아주고 내수성을 부여하여 부착력을 강화시켜주는 제1프라이머층(20)을 5 내지 25㎛의 두께로 형성하는 제1하도단계(S20);
상기 제1하도단계(S20) 처리된 제1프라이머층(20)의 오목부를 난연퍼티로 메우는 골메움층(30)을 형성하는 제2하도단계(S30);
상기 제1,2하도단계(S20)(S30) 처리된 바탕면에 내구성, 내수성, 탄성력 및 부착강도를 갖는 제2프라이머층(40)을 10~50㎛의 두께로 형성하는 제1중도단계(S40);
상기 제1중도단계(S40) 처리된 제2프라이머층(40)에 상기에 따른 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재를 100 내지 600㎛의 두께로 도포하여 방수방식재층을 형성하는 제2중도단계(S50);
상기 제2중도단계(S50) 처리된 세라믹메탈 함유 방수방식재층(50)에 내후성, 내마모성 및 내수성을 갖도록 외부 방수방식재층(60)을 10 내지 50㎛의 두께로 형성하는 상도단계(S60);
를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 본 발명의 전처리단계(S10)는 건축물의 바닥 즉, 콘크리트의 바닥면(10)을 정리하는 단계로서, 하기의 제1하도단계(S10)에서 도포되는 제1프라이머가 콘크리트의 바닥면(10) 표면에 긴밀하고 안정적으로 고착될 수 있도록 이물질 또는 기 도포된 도료를 제거하고 표면을 평탄하게 다듬어 바탕조정하며, 표면에 균열이 있거나 파손된 부분이 있으면 V커팅 연마함으로써, 하기의 제2하도단계(S20)에서 난연퍼티를 충진하여 골메움층(30)을 형성할 수 있도록 콘크리트 바닥면(10)의 표면을 정리하는 것이다.
아울러, 본 발명의 전처리단계(S10)는 콘크리트 바닥면(10)으로 누수되는 일정크기 이상의 크랙부위에 V커팅 연마 후 실링제 등의 충진제를 주입하여 마감할 수 있고, 노후화된 면과 들뜬 부위는 이음매 및 굴곡이 없도록 기존 바닥과 동일하게 평탄하도록 마감할 수 있다. 그러나 상기 실링제 등의 충진제는 이후에 설명될 제1프라이머가 콘크리트의 바닥면(10)에 충분히 침투될 수 있도록 크랙이 비교적 크게 발생되어 있는 경우에 주입되는 것이 바람직하다.
다음으로, 본 발명의 제1하도단계(S20)는 상기 전처리단계(S10) 처리된 콘크리트 바닥면(10)의 공극을 막아주고 내수성을 부여하여 부착력을 강화시켜주는 제1프라이머층(20)을 5 내지 25㎛의 두께로 형성하는 것으로서, 이후에 자세히 설명될 골메움층(30) 및 제2프라이머층(40)과의 밀접한 결합을 형성한다.
구체적으로, 상기 제1프라이머층(20)은 에스테르 변성 비스페놀 F형 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 페닐트리메톡시실란(Phenyltrimethoxy silane) 10 내지 60 중량부 및 4-하이드록시페닐아민(4-hydroxyphenylamine) 1 내지 20중량부를 포함하여 구성되는 제1프라이머를 도포하여 형성된다.
환경호르몬을 함유한 에스테르 변성 비스페놀 A형 에폭시수지와 달리 에스테르 변성 비스페놀 F형 에폭시수지는 상하(폐)수처리장과 같은 수처리시설의 방수방식공사에 사용이 가능한 환경 친화적인 에폭시조성물이고, 에스테르 변성 비스페놀 F형 에폭시수지의 함량이 상기 범위 미만이면 전체적인 물성이 저하되어 투수성과 접착성이 낮으며, 상기 범위를 초과하면 저점성의 특성상 도포 후 경화가 더딘 문제가 있어 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 페닐트리메톡시실란(Phenyltrimethoxy silane)은 제1프라이머층(20)과 콘크리트 바닥면(10)에 대한 접착력을 강화시키고 들뜸현상을 방지하는 역할을 하며, 상기 4-하이드록시페닐아민(4-hydroxyphenylamine)는 경화제 역할을 하고, 효율적인 효과를 얻기 위해 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
아울러, 본 발명의 제1하도단계(S20)는 상기와 같은 제1프라이머를 도포하여 제1프라이머층(20)을 형성한 후 약 60분 이상의 시간이 경과되도록 하여 이후에 자세히 설명될 난연퍼티를 상기 제1프라이머층(20)의 공극과 균열 부위에 충진할 수 있도록 한다.
다음으로, 본 발명의 제2하도단계(S30)는 상기 제1하도단계(S20) 처리된 제1프라이머층(20)의 오목부 즉, 상기 제1프라이머층(20)의 공극과 균열 부위를 난연퍼티로 메워 골메움층(30)을 형성하는 것으로서, 평탄한 바탕면이 형성되도록 한다.
구체적으로, 상기 골메움층(30)은 고무변성 에폭시수지(rubber-modified epoxy resin) 100 중량부에 대하여 분산제 0.01 내지 1 중량부와 점도조절제 0.01 내지 5 중량부와 암모늄폴리포스페이트(ammonium polyphosphate) 1 내지 100 중량부와 펜타에리트리톨(pentaerythrito) 1 내지 50 중량부와 멜라민(melamine) 1 내지 100 중량부와 지당 0.01 내지 5 중량부와 실리카(silica) 0.01 내지 50 중량부와 질석 1 내지 50 중량부와 알루미나(alumina) 0.01 내지 100 중량부와 암모늄옥타몰리베이트 0.01 내지 20 중량부와 수산화알루미늄(aluminium hydroxide) 0.01 내지 30 중량부 및 제이인산소다 0.01 내지 10 중량부를 포함하여 구성되는 난연퍼티를 도포하여 형성된다.
상기 고무변성 에폭시수지는 수지 조성물의 접착성, 내열성 및 절연성을 높이는 역할을 수행한다. 일반적으로, 러버는 선형구조의 고분자 물질로 미량의 미반응기를 가지고 있다. 이러한 러버의 미반응기는 경화반응에 참가하기 어려워 경화되는 러버의 가교밀도를 떨어뜨리기 때문에 이는 결국 내열성 저하의 원인이 된다.
따라서, 본 발명은 러버와 에폭시 수지를 중합시켜 러버의 미반응기가 최소화됨에 따라 경화반응성이 향상된 러버 변성 에폭시 수지를 사용하는 것을 특징으로 한다.
이러한 고무변성 에폭시수지는 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(NBR: acrylonitrile-butadiene rubber), 카복시 말단 부타디엔-아크릴로니트릴(CTBN: carboxyl terminated butadiene acrylonitrile) 고무, 에폭시 말단 부타디엔-아크릴로니트릴(ETBN: epoxy terminated butadiene acrylonitrile) 고무 및 아민 말단 부타디엔-아크릴로니트릴(ATBN: amine terminated butadiene acrylonitrile) 고무로 이루어지는 군에서 선택되는 고무로 변성된 에폭시 수지인 것이 바람직하다.
여기서, 러버 변성 에폭시 수지는 카복시 말단 부타디엔-아크릴로니트릴(CTBN) 고무와 페놀 노볼락형 에폭시 수지를 중합시켜 변성한 수지 또는 카복시 말단 부타디엔-아크릴로니트릴(CTBN) 고무와 비스페놀 A형 에폭시 수지를 중합시켜 변성한 수지인 것이 더욱 바람직하다.
한편, 러버와 에폭시 수지를 중합시킬 때 반응비율(중량%)은 특별히 한정되지 않으나, 접착성, 내열성 및 경화 반응성 등을 고려할 때 러버와 에폭시 수지를 2:8 내지 6:4의 비율로 반응시키는 것이 바람직하며, 3:7의 비율로 반응시키는 것이 더욱 바람직하다.
이러한 고무변성 에폭시수지는 당량(epoxy equivalent weight)이 300 내지 500g/eq이고, 중량평균분자량(Mw)이 30,000 내지 60,000인 것이 바람직하다. 상기 범위 내의 당량 및 중량평균분자량을 가지는 고무 변성 에폭시수지를 사용할 경우 수지 조성물의 접착성, 내열성을 보다 높일 수 있기 때문이다. 본 발명에서의 '에폭시 당량'은 에폭시기 1개당 에폭시 공중합체의 분자량으로 정의될 수 있다.
한편, 본 발명의 난연퍼티에 포함되는 고무변성 에폭시수지의 함량은 특별히 한정되지 않으나 난연퍼티의 물성(접착성, 내열성, 절연성 등) 및 제조효율(제조과정 및 비용)을 고려할 때, 상기 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
상기와 연관하여, 난연퍼티에 포함되는 분산제 및 점도조절제는 각각 분산을 돕고 배합시 발생하는 마찰열을 줄여주고, 점도를 낮춰 용이하게 배합하기 위한 것으로서, 상술한 범위의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 암모늄폴리포스페이트는 난연제로 획스트(Hoechst) 사의 Hostaflam AP462, AP422, (주)유니버샬켐텍사의 melfree FR-M 및 쉬안다케미컬 (Shifang Anda Chemical Co.,Ltd.) 사 APP 제품이 사용가능하며 장쇄형을 사용하는 것이 바람직하고, 상기 범위 미만으로 첨가되는 경우에는 난연성이 낮아지며, 상기 범위를 초과하여 첨가하는 경우에는 난연퍼티의 부착성이 떨어지므로 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 펜타에리트리톨은 콘크리트 열화시 탄소막을 부풀게하는 성분으로 상기 범위 미만인 경우에는 유효 효과가 미미하며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 난연퍼티의 난연성이 저하되므로 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 멜라민은 콘크리트 열화 시 250 내지 300℃에서 분해가스를 방출하는 동시에 탄소막을 부풀게하는 작용을 하는 성분으로, 상기 범위 미만인 경우 팽창성이 떨어지고 상기 범위를 초과하는 경우에는 난연퍼티의 부착성이 떨어질 수 있으므로 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 지당은 내열제로, 상기 범위 미만인 경우에는 내열성이 떨어지며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 난연퍼티 시공 시 손에 묻어남이 증가되어 작업성이 저하되므로 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 실리카는 상기 지당과 별개의 내열제로, 상기 범위 미만인 경우에는 내열성이 떨어지며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 난연퍼티 시공성이 떨어지므로 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 질석은 상기 지당, 실리카와 별개의 내열제로, 상기 범위 미만인 경우에는 난연퍼티의 고온 흐름성이 증가되며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 점도가 증가하여 난연퍼티 제조가 어려워지므로 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 질석은 락스미무역상사(Laxmi Trading Industry)의 chemical grade150, 프레미어 마이카(Premier Mica Company) 사의 Raw / Crude Vermiculite(40 mesh) 제품이 사용가능하며 마이카는 프레미어 마이카(Premier Mica Company)사의 PREMICA-ACL, PREMICA-30 제품이 사용가능하며 50 ㎛ 미만의 미분말화된 제품을 사용하는 것이 분산에 바람직하다,
상기 알루미나는 별개의 내열제로, 상기 범위 미만인 경우에는 유효 효과가 미미하며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 난연퍼티의 제조가 어려워지므로 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 암모늄옥타몰리베이트와 수산화알루미늄은 연기저감제로 징크하이드록시스태넌트, 징크보레이트가 함께 혼합되어 사용될 수 있고, 콘크리트 열화시 가스 및 연기를 줄여주는 성분으로, 상기 범위 미만인 경우에는 저감제의 성능이 미미하고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 난연퍼티의 유연성이 나빠지므로 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 제이인산소다는 난연퍼티의 유연성을 조절하는 성분으로, 상기 범위 미만인 경우에는 난연퍼티의 유연성이 떨어지며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 고온 유동성이 증가되므로 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
즉, 본 발명에서 상기와 같은 난연퍼티에 의해 형성되는 골메움층(30)은 내열성이 뛰어나고 시공 후 경화가 되지 않아 재시공이 가능하며, 콘크리트 열화 시 유해가스 발생량을 줄일 수 있는 효과를 실현케 한다.
다음으로, 본 발명의 제1중도단계(S40)는 상기 제1,2하도단계(S20)(S30) 처리된 바탕면 즉, 제1프라이머층(20)의 상부와 골메움층(30)의 상부에 내구성, 내수성, 탄성력 및 강한 부착강도를 갖는 제2프라이머층(40)을 10 내지 50㎛의 두께로 형성하는 하는 것으로서, 이후에 자세히 설명될 세라믹메탈 함유 방수방식재층(50)과 강한 부착력으로 박리성에 대한 우수한 내성이 형성되도록 한다.
구체적으로, 상기 제2프라이머층(40)은 앞서 설명된 제1프라이머층(40)과 골메움층(40)과의 부착력을 높이기 위해 주재로 에스테르 변성 비스페놀 F형 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 페닐트리메톡시실란(Phenyltrimethoxy silane) 1 내지 100 중량부와 4-하이드록시페닐아민(4-hydroxyphenylamine) 1 내지 50 중량부를 포함하고, 이와 더불어 이후에 자세히 설명될 세라믹메탈 함유 방수방식재층(50)과의 부착력 및 박리에 대한 내성을 높이기 위해 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 1 내지 50 중량부를 포함하여 구성되는 제2프라이머를 도포하여 형성된다.
즉, 상기 제2프라이머층(40)은 제1프라이머층(20)과 골메움층(30) 사이의 간극을 메워 상기 제1프라이머층(20)과 골메움층(30)에 의해 형성된 바탕면을 더욱더 평탄하게 할 뿐만 아니라 이후에 자세히 설명될 세라믹메탈 함유 방수방식재층(50)과의 부착력 및 박리에 대한 내성이 향상되도록 하고, 내구성, 내수성을 갖도록 하는 효과를 실현케 한다.
앞서 설명한 바와 같이, 환경호르몬을 함유한 에스테르 변성 비스페놀 A형 에폭시수지와 달리 에스테르 변성 비스페놀 F형 에폭시수지는 상하(폐)수처리장과 같은 수처리시설의 방수방식공사에 사용이 가능한 환경 친화적인 에폭시조성물이고, 에스테르 변성 비스페놀 F형 에폭시수지의 함량이 상기 범위 미만이면 전체적인 물성이 저하되어 투수성과 접착성이 낮으며, 상기 범위를 초과하면 저점성의 특성상 도포 후 경화가 더딘 문제가 있어 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 페닐트리메톡시실란(Phenyltrimethoxy silane)은 제1프라이머층(20)과 콘크리트 바닥면(10)에 대한 접착력을 강화시키고 들뜸현상을 방지하는 역할을 하며, 상기 4-하이드록시페닐아민(4-hydroxyphenylamine)는 경화제 역할을 하고, 효율적인 효과를 얻기 위해 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 이후에 자세히 설명될 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재에 포함되는 폴리하이드록시아미노에테르(polyhydroxy aminoether, PHAE)에 의해 세라믹메탈 함유 방수방식재층(50)이 상기 제2프라이머층(40)과 강한 부착력 및 박리에 대한 강한 내성을 갖도록 한다.
또한, 상기 제2프라이머층(40)을 형성하는 제2프라이머는 소포제 0.01 내지 1 중량부를 포함하여 구성되고, 상기 소포제는 액상의 표면장력을 감소시켜 액상의 안정성을 유지시켜주는 역할을 하고 주재와 경화재를 교반하였을 때 기포가 발생하는 것을 억제한다. 이때 소포제의 함량이 상기 범위 미만이면 유효 효과가 미미하며 상기 범위를 초과하더라도 소포의 효과는 크게 달라지지 않으므로 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
아울러, 본 발명의 제1중도단계(S40)는 상기와 같은 제2프라이머 즉, 이후에 설명될 변성폴리우레아가 포함되지 않은 제2프라이머를 도포하여 제2프라이머층(40)을 형성한 후 약 60분 이상의 시간이 경과되도록 하여 이후에 자세히 설명될 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재를 상기 제2프라이머층(40)의 상부에 도포될 수 있도록 하고, 상기 변성폴리우레아가 포함되는 경우 변성폴리우레아의 빠른 경화 특성에 의해 약 15 내지 30분 이상의 시간이 경과된 후 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재를 상기 제2프라이머층(40)의 상부에 도포될 수 있도록 할 수 있다.
또한, 상기 제2프라이머는 변성폴리우레아 1 내지 50 중량부를 더 포함하여 구성될 수 있는데, 상기 변성폴리우레아는 이소시아네이트 프리폴리머와 폴리에테르아민이 연쇄적 반응하여 생성하고, 겔타임 10 내지 20(초)로서 우수한 시공성을 갖도록 하며, 제2프라이머층(40)의 내구성, 탄성력과 부착강도 등의 성능을 증진시킨다. 이러한 상기 변성폴리우레아는 상기 범위 미만인 경우에는 원활한 탄성 및 부착강도 효과를 기대할 수 없고, 상기 범위를 초과하는 경우 성능개선효과는 동일하나 재료비 추가로인해 경제적이지 못하므로 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 제2프라이머층(40)은 상기 제2프라이머에 상기 변성폴리우레아가 더 포함하여 구성되는 경우 스프레이를 이용하여 상기 제2프라이머를 도포하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2프라이머는 제올라이트 1 내지 50 중량부를 더 포함하여 구성될 수 있는데, 상기 제올라이트는 다공성물질로 흡수 및 흡착력을 가짐으로써, 재료간의 부착성을 향상시키는 것으로서, 상기 범위 미만인 경우에는 부착성 효과가 미미하고, 상기 범위를 초과하는 경우 부착성 효과는 동일하나 재료비 추가로 경제적이지 못하므로 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
다음으로, 본 발명의 제2중도단계(S50)는 상기 제1중도단계(S40) 처리된 제2프라이머층(40)에 내후성, 내수성 및 향균성을 갖는 세라믹메탈 함유 방수방식재층(50)을 100 내지 600㎛의 두께로 형성하는 것으로서, 항균, 항진균성을 갖는 표면 개질된 나노 세라믹메탈이 혼합되어 토목, 건축, 상수도, 하수도 및 고도의 정수처리시설의 콘크리트 구조물의 담수 부위에 도포하므로 방수 기능은 물론 항균성, 항세균성 및 내구성을 증대시키고, 또한 철근 및 구체의 부식을 방지할 수 있으며 미관을 미려하게 유지하면서 쉽게 시공이 가능한 효과를 실현케 한다.
구체적으로, 상기 세라믹메탈 함유 방수방식재층(50)은 시클로알리패틱계 에폭시수지 100 중량부에 대하여 폴리하이드록시아미노에테르 5 내지 10중량부, 반응성희석제 1 내지 20 중량부, 접착보조제 1 내지 20 중량부, 필러 1 내지 5 중량부, 표면개질된 나노 세라믹메탈 분말 10 내지 100 중량부, 4-하이드록시페닐아민 10 내지 20 중량부 및 희석제 1 내지 5 중량부를 포함하는 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재를 도포 및 건조하여 형성될 수 있다.
이때 상기 방수방식재층은 조성물의 혼합이나 제조방법을 한정하지 않으며, 구체적으로 용매에 필러 및 4-하이드록시페닐아민을 제외한 성분 전부를 혼합하여 충분히 교반한 후, 필러와 4-하이드록시페닐아민을 30 내지 60℃에서 100 내지 200 rpm의 속도로 1 내지 4시간 동안 반응시킨 다음 제조된 조성물을 도포하여 경화한다.
다음으로 본 발명의 상기 제2중도단계(S50) 처리된 세라믹메탈 함유 방수방식재층(50)에 내후성, 내마모성 및 내수성을 갖도록 외부 방수방식재층(60)을 10 내지 50㎛의 두께로 형성하는 것으로서, 상기 세라믹메탈 함유 방수방식재층(50)을 보호하여 사용기한을 증대시킨다.
구체적으로, 상기 외부 방수방식재층(60)은 아크릴 에멀젼 100 중량부에 대하여 순수 100 내지 500 중량부, 안료 1 내지 50 중량부, 포틀랜드시멘트 100 내지 500 중량부, 실리카 1 내지 100 중량부, 실리콘 에멀젼 100 내지 1,000 중량부 및 메타크실렌디아민 1 내지 100 중량부를 균일하게 혼합하여 조성된 아크릴 방수방식재를 도포하여 형성된다.
상기 아크릴 에멀젼은 접착성, 저온유연성, 내열성을 향상시키기 위한 합성 고분자 에멀젼이고, 상기 이온교환수는 통상의 이온교환법으로 정제하여 양이온, 음이온 외에 유리 탄산, 황화수소, 암모니아 등을 거의 제거한 순수한 물이며, 상기 실리콘 에멀젼은 발수 및 방수 성능을 개선하기 위해 사용된다.
아울러, 상기 아크릴 에멀젼의 함량은 상기 범위 미만인 경우에는 아크릴 에멀젼에 의한 유효 효과가 미미할 수 있고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 실리콘 에멀젼에 의한 발수 및 방수 성능이 저하될 수 있으므로 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 이온교환수, 안료 및 실리카의 함량은 상기와 같은 함량 범위 미만이거나 초과하는 경우 유효 효과가 미미하거나 아크릴 에멀젼과 실리콘 에멀젼에 의한 유효 효과가 저하되므로 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 실리콘 에멀젼의 함량은 상기 범위를 초과할 경우 재료분리현상이 발생되고 포틀랜드시멘트의 강도를 저하시킬 수 있으며, 그 함량이 상기 범위 미만일 경우 발수 및 방수 성능 개선 효과가 저하되므로 상기와 같은 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
종합하여 설명하면, 상기 제1프라이머층(20)은 이후에 형성되는 제2프라이머층(40)과 들뜨는 현상이 발생되지 않는 작용을 하고, 주재와 경화제 혼합물을 붓이나 롤러를 이용하여 콘크리트 바닥면(10)의 표면에 제1프라이머가 고르게 도포되도록 하고, 상기 와 같이 제1프라이머층(20)을 형성한 다음 약 60분 이상의 시간이 경과한 후 난연퍼티로 제1프라이머층(20)의 공극과 균열 부위를 충진함으로써, 바탕면을 더욱 평활하게 하는 골메움층(30)을 형성한다.
상기와 같이 골메움층(30)을 형성한 다음 약 30분 이상의 시간이 경과한 후에 제1프라이머층(20)을 형성하는 방식과 동일한 방식으로 주재와 경화제혼합물을 붓이나 롤러를 이용하여 바탕면에 고르게 제2프라이머가 도포되도록 하거나 속경화 스프레이건을 이용하여 제2프라이머를 도포하여 제2프라이머층(20)을 형성한 다음 약 30 내지 60분 이상의 시간이 경과한 후 방수는 물론 정수 처리에 사용되는 입상 활성탄이나 세균에 의해 발생하는 황산에 의한 부식을 막기위해 제1,2프라이머층(20)을 형성하는 방식과 동일한 방식으로 주재와 경화재를 표준 배합비로 혼합하여 붓 또는 흙손을 이용하여 바평활한 표면이 형성되게 세라믹메탈 함유 수지계 방수장식재를 도포하여 세라믹 함유 방수방식재층(50)을 형성한다.
상기와 같이 세라믹메탈 함유 방수방식재층(50)을 형성한 다음 약 60분 이상의 시간이 경과한 후에 입상 활성탄이나 여과제로 인한 침식을 견딜 수 있고 방수 기능은 물론 항균성, 항진균성 및 내구성을 증대시키고, 또한 철근 및 구체의 부식을 방지할 수 있으며 미관을 미려하기 위해 다시 세라믹메탈 함유 방수방식재층(50)을 형성하는 방식과 동일한 방식으로 아크릴 방수방식재를 붓 또는 흙손을 이용하여 평활한 표면이 형성되게 도포하여 외부방수방식재층(60)을 형성한다.
이와 같이 방수층을 형성하는 시공에 있어서, 콘크리트 바닥면(10) 즉, 콘크리트층의 표면이 완전히 건조된 경우 프라이머층(20)의 도포가 용이하지 않기 때문에 물을 살포하여 표면이 습윤상태를 유지하도록 한 후에 시공해야 하며, 또한 기온이 0℃ 이하로 낮아지게 되면 시공을 중단하여야 한다. 그리고 방수방식재의 보관은 습기가 없는 건조한 곳에 보관을 하여야 하고 동절기에는 경화재가 얼지 않도록 충분한 보온 상태를 유지하도록 하여야 한다.
기존의 방수시공과 본 발명의 방수방식공법을 비교를 하여 보면, 종래의 방수재를 이용하여 정수장의 내부 구조물을 방수하는 경우 통상의 에폭시를 2 내지 3회 정도 도포하여 도막의 두께가 약 1~2mm가 되어 내구 시한이 약 6개월 정도의 수명을 갖게 되므로 상기 기간 내에 다시 방수재를 도포하지 않는 경우 시멘트의 유동성과 부유물질의 접착 및 유해균의 발생으로 인하여 치어들의 성장과정에 악영향을 미치게 되고, 또한 염수로 인하여 구조물 자체의 부식이 발생하게 되나, 본 발명에 따른 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재 이용한 수처리시설 방수방식공법은 내부식성, 내염성, 내약품성, 내스크래치성 등의 기계적, 화학적 물성이 보완됨에 따라 정수장의 구조물을 방수방식 하는 경우에 내구 시한이 약 5년 내지 10년 정도가 된다.
이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예들은 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예들에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예를 통해 제조된 시편의 물성을 다음과 같이 측정하였다.
(도막 조성)
도막을 구성하는 각 층의 조성은 하기 표 1과 같다.
[표 1]
(표면 개질된 나노 세라믹메탈 분말)
표면 개질된 나노 세라믹메탈 분말의 제조를 위해 먼저 장축길이 10㎛의 아연 금속입자에 지르코늄 부톡사이드 50 중량부 및 아세톤 200 중량부 및 폴리우레탄 프리폴리머 15 중량부를 혼합한 후, 상온에서 1,500rpm을 유지하면서 10분간 교반하고 건조하여 제조를 완료하였다.
(도막 형성 조건)
표면이 정리된 콘크리트 시편(200㎜×200㎜)을 준비한 후, 상온(20℃) 상대습도 80±2%의 조건에서 시료를 도포하였으며, 도포 후 24시간 동안 완전히 건조하였다.
(부착강도)
실시예 및 비교예의 시료를 도포한 후 도막의 박리현상이 있는지 육안으로 관찰하여 정상이면 ○, 박리가 발생하면 ×로 판정하였다.
(내마모성)
회전하는 원판에 시편을 고정시킨 다음, 시편의 위를 자유로 회전하는 마모륜을 일정한 하중을 압부하여 마모시켜 마모현상이 있는지 여부와 후술할 염수분무시험 후 동일한 조건으로 마모시험을 실시하여 마모 여부를 확인하였다(CS-17 : 마모륜의 종류, 1Kg: 마모륜의 무게, 1,000회: 회전수). 그리고 마모가 발생하지 않으면 ◎, 마모가 미세하게 발생하면 ○, 마모 및 스크래치가 발생하면 △, 도막의 찢김 현상이 발생하면 ×로 판정하였다.
(내화학성)
시편을 5% 염산에 720시간 침지 후 제작시편의 이상 유무 변화를 관찰하였으며, 도막에 부식이나 변성의 흔적이 발견되지 않으면 ◎, 표면에 부풀음이 발생하면 ○, 부풀음과 들뜸이 심하게 발생하면 △, 도막의 파손이 발생하면 ×로 판정하였다.
(염소분무시험)
KS D 9504(염수 분무 시험 방법(중성, 아세트산 및 캐스 분무 시험))에 의거하여 소금물을 시편에 240시간 동안 분무하였으며, 분무 후 시편의 표면을 관찰하여 도막에 변성의 흔적이 발견되지 않으면 ◎, 표면에 부풀음이 발생하면 ○, 부풀음과 들뜸이 심하게 발생하면 △, 도막의 파손이 발생하면 ×로 판정하였다.
(실시예 1)
전처리된 콘크리트 시편에 제1프라이머층을 위한 조성물 0.3㎏을 10㎛ 두께로 도포하고 경화하였다. 그리고 제1프라이머층의 오목부에 골메움층을 위한 조성물(난연퍼티)을 도포하여 경화한 후, 다시 그 표면에 제2프라이머층 조성물을 30㎛ 두께로 도포하고 경화하였다.
다음으로 세라믹메탈을 함유하는 방수방식재층 조성물 0.6㎏을 300㎛의 두께로 도포하여 경화한 후, 다시 외부 방수방식재층 조성물 0.3㎏을 10㎛ 두께로 도포하고 경화하여 도막을 완성하였다. 완성된 도막의 물성을 측정하여 하기 표 2에 기재하였다.
(실시예 2)
상기 실시예 1에서 시편 제조 시 세라믹메탈을 함유하는 방수방식재층 조성물에 하기 화학식 4의 벤질알콜류 접착보조제를 10 중량부 더 첨가한 것을 제외하고 동일한 방법으로 도막을 완성하였다. 완성된 도막의 물성을 측정하여 하기 표 2에 기재하였다.
[화학식 4]
(실시예 3)
상기 실시예 2에서 시편 제조 시 세라믹메탈을 함유하는 방수방식재층 조성물에 하기 화학식 4와 화학식 5의 벤질알콜류 접착보조제를 1 : 0.5 중량비로 혼합된 조성물 10 중량부 더 첨가한 것을 제외하고 동일한 방법으로 도막을 완성하였다. 완성된 도막의 물성을 측정하여 하기 표 2에 기재하였다.
[화학식 5]
(실시예 4)
상기 실시예 2에서 시편 제조 시 세라믹메탈을 함유하는 방수방식재층 조성물에 벤질알콜류 접착보조제를 25 중량부 더 첨가한 것을 제외하고 동일한 방법으로 도막을 완성하였다. 완성된 도막의 물성을 측정하여 하기 표 2에 기재하였다.
(실시예 5)
상기 실시예 4에서 시편 제조 시 접착보조제 조성물을 25 중량부 더 첨가한 것을 제외하고 동일한 방법으로 도막을 완성하였다. 완성된 도막의 물성을 측정하여 하기 표 2에 기재하였다.
(비교예 1)
상기 실시예 1에서 시편 제조 시 표면개질된 나노 세라믹메탈 분말을 첨가하지 않은 것을 제외하고 동일한 방법으로 도막을 완성하였다. 완성된 도막의 물성을 측정하여 하기 표 2에 기재하였다.
[표 2]
상기 표 2와 같이 본 발명에 따라 제조된 방수방식재는 부착강도, 내마모성과 같은 기계적인 물성은 유지하면서도 내화학성, 내염소성이 비약적으로 상승한 것을 알 수 있다. 특히 접착보조제를 더 첨가한 실시예 2와 3은 염수시험 후 내마모성, 내화학성 등이 향상되었으며, 두 종류의 접착보조제를 혼합하여 첨가한 실시예 3은 가장 우수한 물성을 보였다. 그러나 접착보조제의 함량이 적절한 범위를 초과한 실시예 4, 5는 접착보조제가 크랙으로 작용하여 오히려 오렌지필과 들뜸 현상이 더 과도하게 발생한 것을 확인할 수 있었다.
상기는 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.
10 : 콘크리트 바닥면
20 : 제1프라이머층
30 : 골메움층
40 : 제2프라이머층
50 : 세라믹메탈 함유 방수방식재층
60 : 외부 방수방식재층
20 : 제1프라이머층
30 : 골메움층
40 : 제2프라이머층
50 : 세라믹메탈 함유 방수방식재층
60 : 외부 방수방식재층
Claims (10)
- 시클로알리패틱계 에폭시수지 100 중량부에 대하여 폴리하이드록시아미노에테르 5 내지 10중량부, 반응성희석제 1 내지 20 중량부, 필러 1 내지 5 중량부, 표면개질된 나노 세라믹메탈 분말 10 내지 100 중량부, 4-하이드록시페닐아민 10 내지 20 중량부, 접착보조제 1 내지 20 중량부 및 희석제 1 내지 5 중량부를 포함하며,
상기 접착보조제는 상기 화학식 1의 조성물 및 상기 화학식 2의 조성물이 각각 1 : 0.2 내지 0.5 중량비로 혼합된 것이며,
상기 표면개질된 나노 세라믹메탈 분말은,
금속입자 100 중량부 대비 지르코늄 부톡사이드, 이소프로필 티타네이트, γ-메타크릴옥시프로필 트리메톡시실란 및 n-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시실란에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 유무기 하이브리드 수지 1 내지 100 중량부를 처리하여 표면개질한 것을 특징으로 하는 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재.
[화학식 1]
[화학식 2]
(상기 화학식 1, 2에서 X1 및 X2는 수소 또는 C1-C6의 알킬이며,
R은 C1-C20의 포화 또는 불포화 알킬이다.)
또한 상기 화학식 1 또는 2에서 R은 하기와 같은 구조를 가질 수 있다.
[화학식 3]
- 제 1항에 있어서,
상기 시클로알리패틱계 에폭시수지는 헥사하이드로프탈릭산 디글리시딜에스테르, 3,4-에폭시시클로헥실메틸 3,4-에폭시시클로헥산 카복실레이트 및 4-글리시딜옥시-N,N-디글리시딜 아민에서 선택되는 어느 하나 또는 복수를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재.
- 제 1항에 있어서,
상기 필러는 운모, 활석, 탄산칼슘 및 목분에서 선택되는 어느 하나 또는 복수를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재.
- 콘크리트 바닥면(10)을 정리하는 전처리단계(S10);
상기 전처리단계(S10) 처리된 콘크리트 바닥면(10)의 공극을 막아주고 내수성을 부여하여 부착력을 강화시켜주는 제1프라이머층(20)을 5 내지 25㎛의 두께로 형성하는 제1하도단계(S20);
상기 제1하도단계(S20) 처리된 제1프라이머층(20)의 오목부를 난연퍼티로 메우는 골메움층(30)을 형성하는 제2하도단계(S30);
상기 제1,2하도단계(S20)(S30) 처리된 바탕면에 내구성, 내수성, 탄성력 및 부착강도를 갖는 제2프라이머층(40)을 10~50㎛의 두께로 형성하는 제1중도단계(S40);
상기 제1중도단계(S40) 처리된 제2프라이머층(40)에 제1항 내지 제3항에서 선택되는 어느 한 항에 따른 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재를 100 내지 600㎛의 두께로 도포하여 방수방식재층을 형성하는 제2중도단계(S50);
상기 제2중도단계(S50) 처리된 세라믹메탈 함유 방수방식재층(50)에 내후성, 내마모성 및 내수성을 갖도록 외부 방수방식재층(60)을 10 내지 50㎛의 두께로 형성하는 상도단계(S60);
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재를 이용한 수처리시설 방수방식공법.
- 제 4항에 있어서,
상기 제1프라이머층(20)은,
에스테르 변성 비스페놀 F형 에폭시수지 100 중량부에 대하여, 페닐트리메톡시실란 10 내지 60중량부 및 4-하이드록시페닐아민 1 내지 20 중량부;를 포함하여 구성되는 제1프라이머를 도포하여 형성되는 것을 특징으로 하는 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재를 이용한 수처리시설 방수방식공법.
- 제 4항에 있어서,
상기 골메움층(30)은,
고무변성 에폭시수지 100 중량부에 대하여 분산제 0.01 내지 1 중량부, 점도조절제 0.01 내지 5 중량부, 암모늄폴리포스페이트 1 내지 100 중량부, 펜타에리트리톨 1 내지 50 중량부, 멜라민 1 내지 100 중량부, 지당 0.01 내지 5 중량부, 실리카 0.01 내지 50 중량부, 질석 1 내지 50 중량부, 알루미나 0.01 내지 100 중량부, 암모늄옥타몰리베이트 0.01 내지 20 중량부, 수산화알루미늄 0.01 내지 30 중량부 및 제이인산소다 0.01 내지 10 중량부를 포함하여 구성되는 난연퍼티를 도포하여 형성되는 것을 특징으로 하는 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재를 이용한 수처리시설 방수방식공법.
- 제 4항에 있어서,
상기 제2프라이머층(40)은,
에스테르 변성 비스페놀 F형 에폭시수지 100 중량부에 대하여 폴리에틸렌 테레프탈레이트 1 내지 50 중량부, 페닐트리메톡시실란 1 내지 100 중량부, 4-하이드록시페닐아민 1 내지 50 중량부 및 소포제 0.01 내지 1 중량부를 포함하여 구성되는 제2프라이머를 도포하여 형성되는 것을 특징으로 하는 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재를 이용한 수처리시설 방수방식공법.
- 제 7항에 있어서,
상기 제2프라이머는 변성폴리우레아 1 내지 50 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재를 이용한 수처리시설 방수방식공법.
- 제 7항에 있어서,
상기 제2프라이머는 제올라이트 0.01 내지 50 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재를 이용한 수처리시설 방수방식공법.
- 제 4항에 있어서,
상기 외부 방수방식재층(60)은,
아크릴 에멀젼 100 중량부에 대하여 순수 100 내지 500 중량부, 안료 1 내지 50 중량부, 포틀랜드시멘트 100 내지 500 중량부, 실리카 1 내지 100 중량부, 실리콘 에멀젼 100 내지 1,000 중량부 및 메타크실렌디아민 1 내지 100 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹메탈 함유 수지계 방수방식재를 이용한 수처리시설 방수방식공법.
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| KR101355034B1 (ko) | 2013-06-11 | 2014-01-29 | 한일콘(주) | 세라믹 메탈함유 수지계 방수방식재층을 형성한 방수시공방법 및 방수구조 및 방수방식재 조성물 |
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