KR102480581B1 - 고성능 도막방수재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 방수공법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아크릴 우레탄 100 중량부에 대하여, 메틸아크릴레이트-아크릴로니트릴 공중합체 30 내지 50 중량부, 이소시아네이트기 함유 실란 커플링제 10 내지 20 중량부, N,N'-디메틸에틸렌디아민 1 내지 10 중량부, 반응성 유화제 0.1 내지 5 중량부, 산화티탄 5 내지 15 중량부, 그래핀 분산액 1 내지 10 중량부, 질화알루미늄 1 내지 10 중량부, 철 분말 0.1 내지 5 중량부, 탄산세륨 0.1 내지 5 중량부 및 소포제 0.1 내지 5 중량부를 포함하여;
휘발성 유기화합물을 함유하는 유기용제를 첨가하지 않고, 무독성 및 무취의 조성물을 제공함으로써 친환경적이고, 인장강도, 신장율 및 인열강도 등의 기계적 물성이 탁월하고, 크랙이나 미세균열에 대한 저항성이 향상되어, 방수층의 갈라짐이나 들뜸 현상을 효과적으로 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 방수성, 내수성, 내후성, 내화학성, 내마모성, 경도 및 내구성이 우수한 고성능 도막방수재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 방수공법에 관한 것이다.

Description

고성능 도막방수재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 방수공법{HIGH-PERFORMANCE COMPOSITION FOR MEMBRANE WATERPROOF AGENT AND CONSTRUCTION METHOD FOR WATERPROOFING OF CONCRETE STRUCTURE USING THE SAME}
본 발명은 휘발성 유기화합물을 함유하는 유기용제를 첨가하지 않고, 무독성 및 무취의 조성물을 제공함으로써 친환경적이고, 인장강도, 신장율 및 인열강도 등의 기계적 물성이 탁월하고, 크랙이나 미세균열에 대한 저항성이 향상되어, 방수층의 갈라짐이나 들뜸 현상을 효과적으로 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 방수성, 내수성, 내후성, 내화학성, 내마모성, 경도 및 내구성이 우수한 고성능 도막방수재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 방수공법에 관한 것이다.
일반적으로 건물의 옥상이나 기타 토목 구조물의 외부, 지하 주차장의 바닥면 등에는 수분이 내부로 스며드는 것을 방지하기 위하여 콘크리트 구조물의 표면에 방수층을 형성하는 방수공사가 필요하다.
이러한 방수공사에 사용되는 방수재료에는 그 시공방식에 따라 시트식 방수재료, 도막식 방수재료 및 침투식 방수재료가 있다.
이 중, 침투식 방수재료를 이용한 방수공법은 과거에 교량 상판 등에 주로 사용하던 방수공법으로서, 실리케이트를 강력한 용제로 용해한 것을 액상의 침투방수재로 사용하였다. 이러한 침투식 방수재료를 이용한 방수공법은 균열에 대한 저항성이 매우 낮고, 고강도 콘크리트 구조물에는 침투가 되지 않는 문제점이 있었다. 한편, 시트식 방수공법은 균일하고 우수한 방수효과를 발휘하기는 하지만, 비용이 많이 들고, 시공과정에서 시트 간의 연결작업이 어려워 표면이 균일하지 못하고, 연결부위 누수로 인하여 방수기능을 상실하는 문제점이 있었다.
이에, 연결부위가 없는 연속시공이 가능하고, 협소한 곳이나 복잡한 부위에 대한 시공 및 보수가 용이하며, 효과면에서도 우수한 방수성능을 구현할 수 있는 도막식 방수재료를 이용한 방수공법이 널리 이용되고 있다.
이러한 도막식 방수재료를 이용한 방수공법에 사용되는 도막식 방수재료로는 에폭시계 도료, 폴리우레탄계 도료 등이 널리 사용되었다.
이 중, 에폭시계 도료는 내약품성, 내충격성 및 접착력, 기계적 강도, 내구성 등이 뛰어나고, 외관이 우수하지만, 동절기에는 경화속도가 느려 공사기간이 길어지고, 에폭시계 도료 중에 포함된 비스페놀 A(bisphenol A), 비스페놀 F(bisphenol F)가 작업자 및 콘크리트 구조물을 이용하는 이용자의 인체에 치명적인 악영향을 줄 수 있으며, 내충격성, 내굴곡성이 저하되어 충격에 의한 손상이나 굴곡부위에서의 부분 박리가 일어날 가능성이 높다는 단점을 가지고 있었다.
한편, 폴리우레탄계 도료는 강인한 방수층과 탄성 및 신장율이 탁월하여 건축물의 수축팽창시 누수침투와 균열을 효과적으로 방지할 수 있지만, 도막의 강도 및 내구성이 떨어져 외부 요인에 의해 도막의 찢김이나, 파열이 비교적 쉽게 발생되는 단점을 가지고 있었다.
뿐만 아니라, 상기 에폭시계 도료 및 폴리우레탄계 도료는 자외선에 의한 화학 결합의 파괴, 수분에 의한 결로, 태양광에 노출되는 원인으로 인하여 고분자 재료의 변형 및 분자사슬 파괴 등과 같은 복합적 열화에 의해 내구성 및 방수 성능이 상실될 수 있었다.
또한, 상기 에폭시계 도료 및 폴리우레탄계 도료는 일반적으로 휘발성 유기화합물을 함유하는 유기용제를 사용함에 따라, 환경오염 및 작업자의 안전에 악영향을 미치는 문제점이 있었다. 이에, 최근에는 친환경적인 요구에 부응하기 위하여 도막식 방수재료로서, 에멀젼형 방수제를 사용하고자 하는 시도가 있었으나, 방수성 및 내구성을 비롯한 물성면에서 기존의 유기용제를 사용한 에폭시계 도료 및 폴리우레탄계 도료보다 미흡하여, 갈라짐이나 들뜸 현상이 발생할 수 있는 문제점이 있었다.
상기한 문제점을 개선하기 위해, 도막식 방수재료로서, 고경질이고 내후성이 뛰어난 아크릴계 도료를 이용하기도 하였으나, 이러한 아크릴계 도료는 고경질의 도막 물성으로 크랙 및 탈락 등이 쉽게 발생하는 문제가 있고, 외부 충격에 매우 취약한 문제점이 여전히 남아 있었다.
대한민국 등록특허 제10-0982820호 대한민국 등록특허 제10-1144971호 대한민국 등록특허 제10-1625115호 대한민국 등록특허 제10-1786296호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 일 구현예는 휘발성 유기화합물을 함유하는 유기용제를 첨가하지 않아 친환경적이면서도, 기계적 물성이 개선되고, 크랙이나 미세균열에 대한 저항성이 향상되어, 방수층의 갈라짐이나 들뜸 현상을 방지할 수 있고, 방수성 및 내구성을 향상시킬 수 있는 고성능 도막방수재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 방수공법을 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 구현예는 아크릴 우레탄 100 중량부에 대하여, 메틸아크릴레이트-아크릴로니트릴 공중합체 30 내지 50 중량부, 이소시아네이트기 함유 실란 커플링제 10 내지 20 중량부, N,N'-디메틸에틸렌디아민 1 내지 10 중량부, 반응성 유화제 0.1 내지 5 중량부, 산화티탄 5 내지 15 중량부, 그래핀 분산액 1 내지 10 중량부, 질화알루미늄 1 내지 10 중량부, 철 분말 0.1 내지 5 중량부, 탄산세륨 0.1 내지 5 중량부 및 소포제 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것인 고성능 도막방수재 조성물을 제공한다.
상기 반응성 유화제는 폴리옥시에틸렌카르복실레이트 메타아크릴레이트, 폴리옥시에텔렌하이드록시 메타아크릴레이트, 폴리옥시에틸렌글리콜 메타아크릴레이트, 폴리옥시프로필렌카르복실레이트 메타아크릴레이트, 폴리옥시프로필렌하이드록시 메타아크릴레이트, 폴리옥시프로필렌글리콜 메타아크릴레이트, 폴리옥시에틸렌카르복실레이트 아크릴레이트, 폴리옥시에텔렌하이드록시 아크릴레이트, 폴리옥시에틸렌글리콜 아크릴레이트, 폴리옥시프로필렌카르복실레이트 아크릴레이트, 폴리옥시프로필렌하이드록시 아크릴레이트, 폴리옥시프로필렌글리콜 아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이고;
상기 이소시아네이트기 함유 실란 커플링제는 2-이소시아네이트에틸트리메톡시실란, 2-이소시아네이트에틸트리에톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리메톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란, 4-이소시아네이트부틸트리메톡시실란, 4-이소시아네이트부틸트리에톡시실란, 디이소시아네이트메톡시에틸실란, 디이소시아네이트에톡시에틸실란, 디이소시아네이트메톡시프로필실란, 디이소시아네이트에톡시프로필실란 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다.
상기 철 분말은 침상의 다공성 철분말인 것이고;
상기 침상의 다공성 철분말은 300 내지 500 g/L의 염화제일철 수용액을 85 내지 125 ℃의 온도에서 농축하여 이수염화제일철을 제조하는 단계; 상기 이수염화제일철을 고액분리하여 이수염화제일철 분말을 제조하는 단계; 상기 이수염화제일철 분말을 산소분위기의 800 내지 1200 ℃의 온도에서 열처리하여 산화시키는 단계; 및 상기 산화된 이수염화제일철을 수소분위기의 500 내지 700 ℃의 온도에서 열처리하여 환원하는 단계를 포함하는 제조방법으로 제조되는 것일 수 있다.
상기 탄산세륨은 판상형의 탄산세륨인 것이고;
상기 판상형의 탄산세륨은 반응 몰 농도비가 1: 1 내지 7인 세륨 전구체 및 탄산 전구체 혼합 용액을 pH 2.0 내지 2.5로 조절하여, 70 내지 150 ℃에서 침전 반응시켜 판상형의 탄산세륨 분말을 형성하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 제조되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 구현예는 상기 고성능 도막방수재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 방수공법으로서,
콘크리트 구조물 표면의 불순물, 레이탄스 또는 열화 부위를 평삭기, 그라인더, 숏블라스터 또는 연마기로 제거하고, 상기 제거된 부위를 워터젯 또는 고압살수기로 청소하고 진공흡입기로 청소하는 단계; 청소 이후 발생된 균열, 홈 또는 열화부위를 속경성 퍼티재를 이용하여 바탕면을 정리하는 단계; 상기 정리된 바탕면의 상부에 프라이머를 도포하여 프라이머층을 형성하는 단계; 상기 프라이머층의 상부에 상기 고성능 도막방수재 조성물을 도포하여 도막방수층을 형성하는 단계; 및 상기 도막방수층의 상부에 탑코팅제를 도포하여 탑코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는 것인 콘크리트 구조물의 방수공법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 고성능 도막방수재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 방수공법에 의하면, 휘발성 유기화합물을 함유하는 유기용제를 첨가하지 않고, 무독성 및 무취의 조성물을 제공함으로써 친환경적일 뿐만 아니라 주거환경과 작업환경을 개선할 수 있는 효과가 있다. 또한, 시공대상인 콘크리트 구조물의 표면이 습윤한 경우에도 시공이 가능하여 작업성이 개선되는 효과가 있다.
또한, 인장강도, 신장율 및 인열강도 등의 기계적 물성이 탁월하게 개선되고, 시공대상인 콘크리트 구조물 표면과 방수층 사이의 부착성을 증가시키는 효과가 있다. 이로써, 콘크리트 구조물 표면의 크랙이나 미세균열에 대한 저항성이 향상되어, 콘크리트 구조물의 진동과 기온 및 기후의 변화, 수축 및 팽창에 의한 방수층의 갈라짐이나 들뜸 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.
뿐만 아니라, 방수성, 내수성, 내후성, 내화학성, 내마모성, 경도 및 내구성이 우수하여, 장기 내구성을 상승시킴으로써 유지보수에 따른 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 구현예를 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 아크릴 우레탄 100 중량부에 대하여, 메틸아크릴레이트-아크릴로니트릴 공중합체 30 내지 50 중량부, 이소시아네이트기 함유 실란 커플링제 10 내지 20 중량부, N,N'-디메틸에틸렌디아민 1 내지 10 중량부, 반응성 유화제 0.1 내지 5 중량부, 산화티탄 5 내지 15 중량부, 그래핀 분산액 1 내지 10 중량부, 질화알루미늄 1 내지 10 중량부, 철 분말 0.1 내지 5 중량부, 탄산세륨 0.1 내지 5 중량부 및 소포제 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것인 고성능 도막방수재 조성물을 제공한다.
이러한 본 발명의 일 구현예에 따른 고성능 도막방수재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 방수공법에 의하면, 휘발성 유기화합물을 함유하는 유기용제를 첨가하지 않고, 무독성 및 무취의 조성물을 제공함으로써 친환경적일 뿐만 아니라 주거환경과 작업환경을 개선할 수 있는 효과가 있다. 또한, 시공대상인 콘크리트 구조물의 표면이 습윤한 경우에도 시공이 가능하여 작업성이 개선되는 효과가 있다.
또한, 인장강도, 신장율 및 인열강도 등의 기계적 물성이 탁월하게 개선되고, 시공대상인 콘크리트 구조물 표면과 방수층 사이의 부착성을 증가시키는 효과가 있다. 이로써, 콘크리트 구조물 표면의 크랙이나 미세균열에 대한 저항성이 향상되어, 콘크리트 구조물의 진동과 기온 및 기후의 변화, 수축 및 팽창에 의한 방수층의 갈라짐이나 들뜸 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.
뿐만 아니라, 방수성, 내수성, 내후성, 내화학성, 내마모성, 경도 및 내구성이 우수하여, 장기 내구성을 상승시킴으로써 유지보수에 따른 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
먼저, 상기 아크릴 우레탄은 우수한 기계적 물성 및 부착성을 증가시키고, 방수성, 내수성, 내후성, 내화학성, 내마모성, 경도 및 내구성을 향상시키는 기능을 한다.
이러한 상기 아크릴 우레탄은 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 그 종류를 특별히 제한하지 않으나, 보다 바람직하기로는 부틸아크릴레이트 5 내지 20 중량%, 하이드록시프로필(메트)아크릴레이트 10 내지 40 중량%, 4 내지 6 관능 반응성 아크릴 단량체 10 내지 40 중량%, 에틸렌성 불포화 카르복실산 단량체 1 내지 10 중량% 및 N-메틸올아크릴아마이드 5 내지 20 중량%를 포함하는 아크릴 단량체 혼합물을 반응시켜, 수득된 아크릴 폴리올 100 중량부를 디이소시아네이트계 화합물 70 내지 90 중량부와 반응시켜 제조되는 것을 사용하여, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
이때, 상기 아크릴 단량체 혼합물 중에서 상기 부틸아크릴레이트는 우수한 인장강도, 신장율 등의 강도 특성과 우수한 접착력, 수밀성, 내후성을 제공하는 기능을 한다.
상기 부틸아크릴레이트는 상기 아크릴 폴리올을 수득하기 위하여 첨가되는 혼합물의 총 중량에 대하여, 5 내지 20 중량% 범위로 함유될 수 있다. 상기 부틸아크릴레이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 부틸아크릴레이트의 함량이 너무 많은 경우에는 도막의 내구성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 상기 아크릴 단량체 혼합물 중에서 상기 하이드록시프로필(메트)아크릴레이트는 우수한 친수성을 제공하여, 습윤한 환경에 대해서도 우수한 시공성을 제공하고, 우수한 강도 특성과 접착력, 수밀성, 방수성, 내수성을 제공하는 기능을 한다.
상기 하이드록시프로필(메트)아크릴레이트는 상기 아크릴 폴리올을 수득하기 위하여 첨가되는 혼합물의 총 중량에 대하여, 10 내지 40 중량% 범위로 함유될 수 있다. 상기 하이드록시프로필(메트)아크릴레이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 하이드록시프로필(메트)아크릴레이트의 함량이 너무 많은 경우에는 도막의 내구성이 저하되거나 도막표면의 레벨링성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 상기 아크릴 단량체 혼합물 중에서 상기 4 내지 6 관능 반응성 아크릴 단량체는 우수한 친수성을 제공하여, 습윤한 환경에 대해서도 우수한 시공성을 제공하고, 우수한 강도 특성과 접착력, 수밀성, 방수성, 내수성, 내화학성을 제공하는 기능을 한다.
보다 구체적으로, 상기 4 내지 6 관능 반응성 아크릴 단량체는 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 디트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트, 에톡시레이티드 테트라아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 4 내지 6 관능 반응성 아크릴 단량체는 상기 아크릴 폴리올을 수득하기 위하여 첨가되는 혼합물의 총 중량에 대하여, 10 내지 40 중량% 범위로 함유될 수 있다. 상기 4 내지 6 관능 반응성 아크릴 단량체의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 4 내지 6 관능 반응성 아크릴 단량체의 함량이 너무 많은 경우에는 반응속도가 지나치게 상승하여 작업성이 저하되거나 도막표면의 레벨링성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 상기 아크릴 단량체 혼합물 중에서 상기 에틸렌성 불포화 카르복실산 단량체는 우수한 강도 특성, 수밀성, 내마모성, 내후성 및 경도를 제공하는 기능을 한다.
보다 구체적으로, 상기 에틸렌성 불포화 카르복실산 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 말레산, 푸말산, 이타콘산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 단량체를 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 에틸렌성 불포화 카르복실산 단량체는 상기 아크릴 폴리올을 수득하기 위하여 첨가되는 혼합물의 총 중량에 대하여, 1 내지 10 중량% 범위로 함유될 수 있다. 상기 에틸렌성 불포화 카르복실산 단량체의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 에틸렌성 불포화 카르복실산 단량체의 함량이 너무 많은 경우에는 도막의 균열저항성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 상기 아크릴 단량체 혼합물 중에서 상기 N-메틸올아크릴아마이드는 우수한 강도 특성과 접착력, 내수성, 내화학성을 제공하는 기능을 한다.
상기 N-메틸올아크릴아마이드는 상기 아크릴 폴리올을 수득하기 위하여 첨가되는 혼합물의 총 중량에 대하여, 5 내지 20 중량% 범위로 함유될 수 있다. 상기 N-메틸올아크릴아마이드의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 N-메틸올아크릴아마이드의 함량이 너무 많은 경우에는 도막의 균열저항성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
한편, 상기 디이소시아네이트계 화합물은 상기 수득된 아크릴 폴리올의 하이드록시기(OH)와 결합하여, 경화 반응을 일으킨다.
이러한 상기 디이소시아네이트계 화합물은 당분야에서 일반적으로 사용하는 것으로 그 종류를 특별히 한정하지 않는다. 다만, 상기 디이소시아네이트계 화합물의 비제한적인 예를들면, 2,4-톨리엔디이소시아네이트, 2,6-톨리엔디이소시아네이트, 1,3-자일렌디이소시아네이트, 1,4-자일렌디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌디이소시아네이트, 2,4-트리렌디이소시아네이트, 2,6-트리렌디이소시아네이트, 1,3-크실렌디이소시아네이트, 디페닐메탄-4,4-디이소시아네이트, 3-메틸-디페닐메탄디이소시아네이트, 메틸렌 다이페닐 디이소시아네이트(MDI), 1,6-헥산디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 디사이클로헥실메탄디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
보다 바람직하기로는 메틸렌 다이페닐 디이소시아네이트(MDI) 및 1,6-헥산디이소시아네이트를 1: 0.7 내지 1.2 중량비율로 혼합한 것을 사용함으로써, 내수성, 내후성 및 내화학성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
상기 디이소시아네이트계 화합물은 상기 수득된 아크릴 폴리올 100 중량부에 대하여, 70 내지 90 중량부 범위로 첨가되는 것이 바람직하다. 상기 디이소시아네이트계 화합물의 함량이 너무 적은 경우에는 도막 내에서 경화 반응이 충분치 이루어지지 않아 미경화 물질이 잔류하거나, 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 디이소시아네이트계 화합물의 함량이 너무 많은 경우에는 경화에 참여하지 않은 디이소시아네이트계 화합물로 인하여 도막의 강도 및 내구성 등의 물성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
이하, 상기 고성능 도막방수재 조성물을 구성하는 다른 구성성분들의 함량은 상기 아크릴 우레탄 100 중량부를 기준으로 한다.
상기 메틸아크릴레이트-아크릴로니트릴 공중합체는 부착강도, 내후성, 내화학성, 내마모성, 경도 및 내구성을 향상시키는 기능을 한다.
상기 메틸아크릴레이트-아크릴로니트릴 공중합체는 상기 아크릴 우레탄 100 중량부에 대하여, 30 내지 50 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 메틸아크릴레이트-아크릴로니트릴 공중합체의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 메틸아크릴레이트-아크릴로니트릴 공중합체의 함량이 너무 많은 경우에는 도막의 균열저항성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 이소시아네이트기 함유 실란 커플링제는 시공대상인 콘크리트 구조물 표면과 방수층 사이의 부착성을 증가시키고, 뿐만 아니라 도막의 수밀성, 방수성, 내수성, 내마모성, 경도, 내구성 및 강도특성을 매우 향상시킬 수 있는 기능을 한다.
이러한 상기 이소시아네이트기 함유 실란 커플링제는 2-이소시아네이트에틸트리메톡시실란, 2-이소시아네이트에틸트리에톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리메톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란, 4-이소시아네이트부틸트리메톡시실란, 4-이소시아네이트부틸트리에톡시실란, 디이소시아네이트메톡시에틸실란, 디이소시아네이트에톡시에틸실란, 디이소시아네이트메톡시프로필실란, 디이소시아네이트에톡시프로필실란 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 이소시아네이트기 함유 실란 커플링제는 상기 아크릴 우레탄 100 중량부에 대하여, 10 내지 20 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 이소시아네이트기 함유 실란 커플링제의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 이소시아네이트기 함유 실란 커플링제의 함량이 너무 많은 경우에는 도막의 균열저항성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 N,N'-디메틸에틸렌디아민은 우수한 강도개선효과와 방수성, 내수성, 내후성, 내마모성, 경도 및 내구성을 매우 향상시키는 효과가 있다.
상기 N,N'-디메틸에틸렌디아민은 상기 아크릴 우레탄 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 N,N'-디메틸에틸렌디아민의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 N,N'-디메틸에틸렌디아민의 함량이 너무 많은 경우에는 작업성이 저하되거나 도막표면의 레벨링성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 반응성 유화제는 조성물 간의 상용성 및 최종 도막이 일정하고 안정적인 물성을 구현할 수 있도록 하는 기능을 한다.
이러한 상기 반응성 유화제는 폴리옥시에틸렌카르복실레이트 메타아크릴레이트, 폴리옥시에텔렌하이드록시 메타아크릴레이트, 폴리옥시에틸렌글리콜 메타아크릴레이트, 폴리옥시프로필렌카르복실레이트 메타아크릴레이트, 폴리옥시프로필렌하이드록시 메타아크릴레이트, 폴리옥시프로필렌글리콜 메타아크릴레이트, 폴리옥시에틸렌카르복실레이트 아크릴레이트, 폴리옥시에텔렌하이드록시 아크릴레이트, 폴리옥시에틸렌글리콜 아크릴레이트, 폴리옥시프로필렌카르복실레이트 아크릴레이트, 폴리옥시프로필렌하이드록시 아크릴레이트, 폴리옥시프로필렌글리콜 아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 이로써, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 우수한 내후성, 내화학성을 구현할 수 있어, 최종도막의 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
상기 반응성 유화제는 상기 아크릴 우레탄 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 반응성 유화제의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 반응성 유화제의 함량이 너무 많은 경우에는 도막의 강도 특성 및 접착력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 산화티탄은 도막 내 기공을 충전하고 경도 및 강도를 향상시킬 뿐만 아니라, 태양광선 차단효과와 내후성을 향상시키는 기능을 한다.
상기 산화티탄은 상기 아크릴 우레탄 100 중량부에 대하여, 5 내지 15 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 산화티탄의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 산화티탄의 함량이 너무 많은 경우에는 점도가 지나치게 높아져 작업성과 부착력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 그래핀 분산액은 도막 내 기공을 충전하고 경도 및 강도를 향상시킬 뿐만 아니라, 방수성, 내화학성 및 내부식성이 우수하여, 장기 내구성을 매우 향상시키는 기능을 한다.
이러한 상기 그래핀 분산액은 평균입경이 0.5 내지 5 μm인 제1 그래핀 및 평균입경이 15 내지 50 μm인 제2 그래핀을 2 내지 5: 1 중량비율로 혼합한 그래핀 분말을 분산용매에 0.5 내지 5 중량%의 고형분 농도로 분산시킨 것을 사용함으로써, 상기한 효과를 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이때, 상기 분산용매는 알코올 및 디메틸술폭시드가 1: 0.1 내지 0.5 부피비율로 혼합된 분산용매를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 알코올의 비제한적인 예를들면, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로필알코올, 부탄올, 에탄올아민, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜 등을 들 수 있다.
상기 그래핀 분산액은 상기 아크릴 우레탄 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 그래핀 분산액의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 그래핀 분산액의 함량이 너무 많은 경우에는 점도가 지나치게 높아져 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 질화알루미늄은 도막 내 기공을 충전하고 경도 및 강도를 향상시킬 뿐만 아니라, 내화학성 및 내부식성이 우수하여, 장기 내구성을 매우 향상시키는 기능을 한다.
이러한 상기 질화알루미늄은 표면이 하기 화학식 1로 표시되는 티올 화합물 및 유기산으로 개질된 것을 사용하여, 상기한 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 표면이 하기 화학식 1로 표시되는 티올 화합물 및 유기산으로 개질된 질화알루미늄은 에탄올 100 중량부에 대하여, 하기 화학식 1로 표시되는 티올 화합물 1 내지 30 중량부 및 유기산 0.1 내지 7 중량부를 혼합하여 혼합 용액을 제조하는 단계; 상기 혼합 용액에 질화알루미늄 분말 15 내지 35 중량부를 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계; 상기 슬러리를 150 내지 200 ℃에서 12 내지 24 시간 동안 열처리하는 단계; 및 상기 열처리된 슬러리를 세척 후 건조하여 표면이 하기 화학식 1로 표시되는 티올 화합물 및 유기산으로 개질된 질화알루미늄을 수득하는 단계를 포함하는 방법으로 제조되는 것일 수 있다. 이로써, 우수한 강도 특성 뿐만 아니라, 방수성, 내수성, 내화학성 및 내부식성을 매우 개선하면서, 경화속도를 향상시킬 수 있어, 시공대상인 콘크리트 구조물의 표면이 습윤한 경우에도 시공이 용이해져 작업성이 개선되는 효과가 있다.
[화학식 1]
Figure 112022041436219-pat00001
상기 식에서,
m은 1 또는 2의 정수이다.
이때, 상기 유기산은 옥살산(Oxalic Acid), 말론산(Malonic Acid), 세바식산(Sebacic Acid), 시트르산(Citric Acid), 타르타르산(Tartaric Acid), 말산(Malic Acid), 아세트산(Acetic Acid) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 질화알루미늄은 상기 아크릴 우레탄 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 질화알루미늄의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 질화알루미늄의 함량이 너무 많은 경우에는 점도가 지나치게 높아져 작업성과 부착력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 철 분말은 경도 및 강도를 향상시킬 뿐만 아니라, 균열저항성 및 내부식성이 우수하여, 장기 내구성을 매우 향상시키는 기능을 한다.
상기 철 분말은 침상의 다공성 철분말인 것을 사용함으로써, 경도 및 균열저항성을 더욱 향상시킬 수 있다.
이러한 상기 침상의 다공성 철분말은 300 내지 500 g/L의 염화제일철 수용액을 85 내지 125 ℃의 온도에서 농축하여 이수염화제일철을 제조하는 단계; 상기 이수염화제일철을 고액분리하여 이수염화제일철 분말을 제조하는 단계; 상기 이수염화제일철 분말을 산소분위기의 800 내지 1200 ℃의 온도에서 열처리하여 산화시키는 단계; 및 상기 산화된 이수염화제일철을 수소분위기의 500 내지 700 ℃의 온도에서 열처리하여 환원하는 단계를 포함하는 제조방법으로 제조되어, 길이가 300 내지 700 μm이고 종횡 비율(aspect ratio)이 2 내지 10이 되며, 비표면적이 0.1 내지 3 m2/g 인 것을 더욱 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 철 분말은 상기 아크릴 우레탄 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 철 분말의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 철 분말의 함량이 너무 많은 경우에는 점도가 지나치게 높아져 작업성과 부착력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 탄산세륨은 도막 내 기공을 충전하고 경도 및 강도를 향상시킬 뿐만 아니라, 내수성, 균열저항성 및 내부식성이 우수하여, 장기 내구성을 매우 향상시키는 기능을 한다.
이러한 상기 탄산세륨은 판상형의 탄산세륨인 것을 사용하여, 수평면적이 극대화되어 상기한 개선효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 판상형의 탄산세륨은 반응 몰 농도비가 1: 1 내지 7인 세륨 전구체 및 탄산 전구체 혼합 용액을 pH 2.0 내지 2.5로 조절하여, 70 내지 150 ℃에서 침전 반응시켜 판상형의 탄산세륨 분말을 형성하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 제조되는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
이때, 상기 세륨 전구체는 농도 1 내지 10 M의 세륨 아세테이트를 바람직하게 사용할 수 있고, 상기 탄산 전구체는 농도 1 내지 50 M의 우레아를 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 상기 pH의 조절은 질산, 염산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 산으로 조절할 수 있다.
상기 탄산세륨은 상기 아크릴 우레탄 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 탄산세륨의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 탄산세륨의 함량이 너무 많은 경우에는 점도가 지나치게 높아져 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 소포제는 기포 생성을 억제하고, 발생한 기포는 파포하여, 도막의 물성이 저하되는 것을 방지하는 기능을 한다.
이러한 상기 소포제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로, 그 종류를 특별히 한정하지 않지만, 예를들면, 실리콘계 소포제를 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 소포제는 상기 아크릴 우레탄 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 소포제의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 소포제의 함량이 너무 많은 경우에는 부착성능이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 구현예는 상기 고성능 도막방수재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 방수공법으로서,
콘크리트 구조물 표면의 불순물, 레이탄스 또는 열화 부위를 평삭기, 그라인더, 숏블라스터 또는 연마기로 제거하고, 상기 제거된 부위를 워터젯 또는 고압살수기로 청소하고 진공흡입기로 청소하는 단계; 청소 이후 발생된 균열, 홈 또는 열화부위를 속경성 퍼티재를 이용하여 바탕면을 정리하는 단계; 상기 정리된 바탕면의 상부에 프라이머를 도포하여 프라이머층을 형성하는 단계; 상기 프라이머층의 상부에 상기 고성능 도막방수재 조성물을 도포하여 도막방수층을 형성하는 단계; 및 상기 도막방수층의 상부에 탑코팅제를 도포하여 탑코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는 것인 콘크리트 구조물의 방수공법을 제공한다.
상기 방수가 요구되는 콘크리트 구조물의 표면은 콘크리트 구조물의 내외부 모두에 적용 가능하다. 일례로, 콘크리트 구조물의 옥상, 지붕, 외벽, 내벽, 바닥, 기둥 등에 적용될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 속경성 퍼티재는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 그 종류를 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 에폭시 퍼티, 우레탄 퍼티, 초속경 시멘트계 퍼티 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
또한, 상기 프라이머층은 상기 콘크리트 구조물의 표면에 상기 고성능 도막방수재 조성물이 잘 부착될 수 있도록 하는 기능을 한다. 이때, 상기 프라이머는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 그 종류를 특별히 한정하지 않으나, 예를들면, 통상의 에폭시계, 실리콘계 또는 아크릴계 수지를 사용할 수 있다.
또한, 상기 고성능 도막방수재 조성물의 도포는 공지된 바의 스프레이, 롤러, 또는 붓 등을 이용한 코팅 방식에 의하여 수행될 수 있다.
또한, 상기 탑코팅층은 자외선이나 열 또는 오염으로부터 도막방수층을 보호하는 기능을 한다. 이때, 상기 탑코팅제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 그 종류를 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 실리카계 무기 코팅제 및 또는 아크릴계 수지를 사용할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 고성능 도막방수재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 방수공법에 의하면, 휘발성 유기화합물을 함유하는 유기용제를 첨가하지 않고, 무독성 및 무취의 조성물을 제공함으로써 친환경적일 뿐만 아니라 주거환경과 작업환경을 개선할 수 있는 효과가 있다. 또한, 시공대상인 콘크리트 구조물의 표면이 습윤한 경우에도 시공이 가능하여 작업성이 개선되는 효과가 있다.
또한, 인장강도, 신장율 및 인열강도 등의 기계적 물성이 탁월하게 개선되고, 시공대상인 콘크리트 구조물 표면과 방수층 사이의 부착성을 증가시키는 효과가 있다. 이로써, 콘크리트 구조물 표면의 크랙이나 미세균열에 대한 저항성이 향상되어, 콘크리트 구조물의 진동과 기온 및 기후의 변화, 수축 및 팽창에 의한 방수층의 갈라짐이나 들뜸 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.
뿐만 아니라, 방수성, 내수성, 내후성, 내화학성, 내마모성, 경도 및 내구성이 우수하여, 장기 내구성을 상승시킴으로써 유지보수에 따른 비용을 절감할 수 있는 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>
그래핀 분산액의 제조
냉각수 자켓이 장착된 10ℓ 반응기에 40 ml의 citric acid (농도; 1mg/ml) 수용액에 평균입경이 0.7 μm인 그래핀을 Teflonlined autoclave에 넣고 200℃에서 3시간 동안 교반한 후, 상온으로 냉각시킨 후에 NaOH를 이용해서 pH를 8로 조절하여 그래핀 분산액을 제조한다. 그래핀 분산액 내 분산된 그래핀의 농도는 3.8 중량%로 조절하였다.
<제조예 2>
그래핀 분산액의 제조
냉각수 자켓이 장착된 10ℓ 반응기에 이소프로필알코올 및 디메틸술폭시드가 1: 0.5 부피비율로 혼합된 40 ml의 분산용매에 평균입경이 0.7 μm인 제1 그래핀 및 평균입경이 22 μm인 제2 그래핀을 4: 1 중량비율로 혼합한 그래핀을 Teflonlined autoclave에 넣고 200℃에서 3시간 동안 교반한 후, 상온으로 냉각시켜 그래핀 분산액을 제조한다. 그래핀 분산액 내 분산된 그래핀의 농도는 3.5 중량%로 조절하였다.
<제조예 3>
표면이 티올 화합물 및 유기산으로 개질된 질화알루미늄 분말의 준비
에탄올 100 중량부에 대하여, 하기 화학식 1-1로 표시되는 티올 화합물 15 중량부 및 옥살산 5 중량부를 혼합하여 혼합 용액을 제조하였다. 상기 혼합 용액에 통상의 질화알루미늄 분말 25 중량부를 혼합하여 슬러리를 제조하였다. 상기 슬러리를 170 ℃에서 24 시간 동안 열처리한 이후, 상기 열처리된 슬러리를 세척 후 건조함으로써, 표면이 티올 화합물 및 옥살산으로 개질된 질화알루미늄 분말을 준비하였다.
[화학식1-1]
Figure 112022041436219-pat00002
상기 식에서, m은 1이다.
<제조예 4>
침상의 다공성 철분말 제조
410 g/L의 염화제일철 수용액을 115 ℃의 온도에서 증발농축하여 이수염화제일철을 석출시킨 이후; 상기 이수염화제일철을 원심분리기를 이용하여 고액분리하여 이수염화제일철 분말을 수득하였다. 이후, 상기 이수염화제일철 분말을 산소분위기의 1200 ℃의 온도에서 열처리하여 산화시킨 이후; 상기 산화된 이수염화제일철을 수소분위기의 580 ℃의 온도에서 열처리하여 환원함으로써, 길이가 398 μm이고 종횡 비율(aspect ratio)이 5.9이며, 비표면적이 1.9 m2/g 인 침상의 다공성 철분말을 제조하였다.
<제조예 5>
구형 탄산세륨 입자의 제조
세륨 아세테이트 0.5 mol을 증류수 100 ml에 용해시키고, 우레아 1.5 mol을 증류수 100ml에 용해시켜, 500ml 침전 반응기에서 상기 두 용액을 혼합하였다. 교반기를 이용하여 200rpm의 속도로 저어주면서, 1N 질산 용액으로 pH를 0.9로 조절하여, 90 ℃에서, 45 분 동안 침전반응시켰다. 반응이 완료된 후 자연 냉각시키고 증류수로 세척하여 유기물을 제거하였다. 이후, 열풍 건조기를 이용 건조하여 탄산세륨 분말을 얻을 수 있었다.
상기 얻어진 탄산세륨 분말에 대하여, XRD 결정상을 분석한 결과, 결정구조는 육방정계(Hexagonal)이었고, SEM을 이용하여 분석한 결과, 입자의 형상은 구형이고, 평균입경은 320 nm인 것으로 관찰되었다.
<제조예 6>
판상형 탄산세륨 입자의 제조
세륨 아세테이트 0.5 mol을 증류수 100 ml에 용해시키고, 우레아 1.5 mol을 증류수 100ml에 용해시켜, 500ml 침전 반응기에서 상기 두 용액을 혼합하였다. 교반기를 이용하여 200rpm의 속도로 저어주면서, 1N 질산 용액으로 pH를 2.5로 조절하여, 90 ℃에서, 45 분 동안 침전반응시켰다. 반응이 완료된 후 자연 냉각시키고 증류수로 세척하여 유기물을 제거하였다. 이후, 열풍 건조기를 이용 건조하여 탄산세륨 분말을 얻을 수 있었다.
상기 얻어진 탄산세륨 분말에 대하여, XRD 결정상을 분석한 결과, 결정구조는 육방정계(Hexagonal)이었고, SEM을 이용하여 분석한 결과, 입자의 형상은 판상형이고, 너비가 770nm이며, 두께는 135 nm인 것으로 관찰되었다.
<실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2>
하기 표 1에 나타낸 바와 같은 성분을 하기 표 1에 나타낸 바와 같은 함량 범위로 포함하는 고성능 도막방수재 조성물 및 비교용 조성물을 제조하였다.
이때, 상기 아크릴 우레탄은 부틸아크릴레이트, 하이드록시프로필(메트)아크릴레이트, 4 내지 6 관능 반응성 아크릴 단량체, 에틸렌성 불포화 카르복실산 단량체 및 N-메틸올아크릴아마이드를 포함하는 아크릴 단량체 혼합물을 반응시켜, 수득된 아크릴 폴리올 100 중량부를 디이소시아네이트계 화합물 85 중량부와 반응시켜 제조된 것을 사용하였다.
구분(중량부) 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
아크릴 우레탄 100 100 100 100 100
부틸아크릴레이트(중량%) 17 17 17 45 39
하이드록시프로필메타크릴레이트(중량%) 28 28 28 42 39
펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트(중량%) 33 33 33 - -
크로톤산(중량%) 8 8 8 13 8
N-메틸올아크릴아마이드
(중량%)		 14 14 14 - 14
아크릴 폴리올
 100 중량부 100 중량부 100 중량부 100 중량부 100 중량부
디이소시아네이트계 화합물_메틸렌 다이페닐 디이소시아네이트(MDI) 70 중량부 30 중량부 40 중량부 85 중량부 85 중량부
디이소시아네이트계 화합물_1,6-헥산디이소시아네이트 15 중량부 55 중량부 45 중량부 - -
메틸아크릴레이트-아크릴로니트릴 공중합체 33 33 33 - 33
이소시아네이트기 함유 실란 커플링제_3-이소시아네이트프로필트리메톡시실란 18 - 10 - -
이소시아네이트기 함유 실란 커플링제_디이소시아네이트메톡시프로필실란 - 18 8 - -
글리시독시프로필 트리메톡시실란 - - - - 18
N,N'-디메틸에틸렌디아민 5 5 5 -
반응성 유화제_폴리옥시에틸렌카르복실레이트 메타아크릴레이트 1.5 - 1.0 - -
반응성 유화제_폴리옥시에텔렌하이드록시 메타아크릴레이트 - 1.5 0.5 - -
유화제_솔비탄모노스테아레이트 - - - - 1.5
산화티탄 12 12 12 12 12
그래핀 분산액 9
[제조예1]		 9
[제조예2]		 9
[제조예2]		 - -
질화알루미늄 7
[통상의 질화알루미늄 분말]		 7
[통상의 질화알루미늄 분말]		 7
[제조예3]		 - -
철 분말 2
[통상의 철 분말]		 2
[제조예4]		 2
[제조예4]		 - -
탄산세륨 3
[제조예5]		 3
[제조예5]		 3
[제조예6]		 - -
실리콘계 소포제 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5
아래의 시험예들은 상기에 개시한 본 발명에 따른 실시예들의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명에 따른 실시예들과 비교예들의 특성을 비교한 실험결과들을 나타낸 것이다.
<시험예>
기본물성 평가
상기 실시예 1 내지 3에 따라서 제조된 고성능 도막방수재 조성물 및 비교예 1 내지 2에 따라서 제조된 비교용 조성물에 대하여, 기본물성 평가를 실시하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
시험항목 시험방법 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
인장강도(N/mm2) KS F 3211 4.3 4.5 4.5 2.1 2.5
신율(%) KS F 3211 587 603 614 378 419
인열강도(N/m) KS F 3211 18.5 18.9 19.6 12.3 15.4
부착강도(N/mm2) KS F 3211 1.6 1.8 1.9 0.8 1.1
내피로 성능 KS F 3211 없음 없음 없음 구멍뚫림 파단
투수시험 *
(투수량, g)		 KS F 4921 0.00 0.00 0.00 0.24 0.05
내수성 (1) 양호 양호 양호 불량 보통
내후성 (2) 1.85 1.81 1.72 7.94 4.63
내산성 (3) 양호 양호 양호 박리 일부 들뜸
내용제성 (4) 양호 양호 양호 일부 들뜸 보통
내마모성 (5) 0.0092 0.0047 0.0041 0.022 0.019
경도 JIS K-5400
연필경도법		 4H 5H 5H 2H 3H
* 0.1 N/㎜2의 수압에서 1시간 정치
(1) 내수성: 40℃ 온수에서 7일간 도막을 침적시킨 후에 이상유무를 육안으로 판정
(2) 내후성: Q-Panel사의 QUV 기기를 이용하여 1,500시간 경과 후 시편의 ΔE 측정. 이때 값이 작을수록 내후성이 우수한 것으로 판단
(3) 내산성: 황산 5%용액에 1일간 침적하여 이상유무를 육안으로 판정
(4) 내용제성: 자일렌 용액에 1시간 침적하여 이상유무를 육안으로 판정
(5) 내마모성: Gardner laboratory사의 Heavy-duty wear tester를 이용하여 연마제 (CS10)를 500g의 무게로 1,000회 시험하는 것으로 Wear index로 수치가 작을수록 우수
상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 실시예 1 내지 3에 따라서 제조된 고성능 도막방수재 조성물은 비교예 1 내지 2에 따라서 제조된 비교용 조성물과 비교하여, 우수한 인장강도, 신율, 인열강도, 부착강도, 내피로 성능, 낮은 투수량, 우수한 내수성, 내후성, 내화학성(내산성, 내용제성), 내마모성 및 경도를 갖는 것을 확인할 수 있었다.
친환경성 평가
상기 실시예 1 내지 3에 따라서 제조된 고성능 도막방수재 조성물에 대하여, 친환경성 평가시험을 수행하였고, 그 결과는 하기 표 3에 나타내었다.
시험항목 시험방법 실시예1 실시예2 실시예3
4대
중금속
(mg/kg)		 납(Pb) KS M ISO 3856-1 불검출 불검출 불검출
카드뮴(Cd) KS M ISO 3856-4 불검출 불검출 불검출
수은 (Hg) KS M ISO 3856-7 불검출 불검출 불검출
6가 크로뮴(Cr6+) KS M ISO 3856-5 불검출 불검출 불검출
VOCs (g/L) KS M ISO 11890-2 기준 만족 기준 만족 기준 만족
VACs (%) ASTM D 3257 불검출 불검출 불검출
용출시험 수도용 자재 및 제품의 위생 안전기준 공정시험방법 기준 만족 기준 만족 기준 만족
상기 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 실시예 1 내지 3에 따라서 제조된 고성능 도막방수재 조성물은 납, 카드뮴, 수은, 6가 크로뮴 등이 전혀 검출되지 않았고, 유기용제를 포함하지 않아 휘발성유기화합물의 배출기준을 만족하면서, 휘발성 방향족탄화수소도 검출되지 않았으며, 수도용 자재 및 제품의 위생안전기준에 적합한 것을 확인할 수 있었는 바, 친환경성을 만족하는 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. 아크릴 우레탄 100 중량부에 대하여, 메틸아크릴레이트-아크릴로니트릴 공중합체 30 내지 50 중량부, 이소시아네이트기 함유 실란 커플링제 10 내지 20 중량부, N,N'-디메틸에틸렌디아민 1 내지 10 중량부, 반응성 유화제 0.1 내지 5 중량부, 산화티탄 5 내지 15 중량부, 그래핀 분산액 1 내지 10 중량부, 질화알루미늄 1 내지 10 중량부, 철 분말 0.1 내지 5 중량부, 탄산세륨 0.1 내지 5 중량부 및 소포제 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고성능 도막방수재 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반응성 유화제는 폴리옥시에틸렌카르복실레이트 메타아크릴레이트, 폴리옥시에텔렌하이드록시 메타아크릴레이트, 폴리옥시에틸렌글리콜 메타아크릴레이트, 폴리옥시프로필렌카르복실레이트 메타아크릴레이트, 폴리옥시프로필렌하이드록시 메타아크릴레이트, 폴리옥시프로필렌글리콜 메타아크릴레이트, 폴리옥시에틸렌카르복실레이트 아크릴레이트, 폴리옥시에텔렌하이드록시 아크릴레이트, 폴리옥시에틸렌글리콜 아크릴레이트, 폴리옥시프로필렌카르복실레이트 아크릴레이트, 폴리옥시프로필렌하이드록시 아크릴레이트, 폴리옥시프로필렌글리콜 아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이고;
    상기 이소시아네이트기 함유 실란 커플링제는 2-이소시아네이트에틸트리메톡시실란, 2-이소시아네이트에틸트리에톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리메톡시실란, 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란, 4-이소시아네이트부틸트리메톡시실란, 4-이소시아네이트부틸트리에톡시실란, 디이소시아네이트메톡시에틸실란, 디이소시아네이트에톡시에틸실란, 디이소시아네이트메톡시프로필실란, 디이소시아네이트에톡시프로필실란 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 고성능 도막방수재 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 철 분말은 침상의 다공성 철분말인 것이고;
    상기 침상의 다공성 철분말은
    300 내지 500 g/L의 염화제일철 수용액을 85 내지 125 ℃의 온도에서 농축하여 이수염화제일철을 제조하는 단계; 상기 이수염화제일철을 고액분리하여 이수염화제일철 분말을 제조하는 단계; 상기 이수염화제일철 분말을 산소분위기의 800 내지 1200 ℃의 온도에서 열처리하여 산화시키는 단계; 및 상기 산화된 이수염화제일철을 수소분위기의 500 내지 700 ℃의 온도에서 열처리하여 환원하는 단계를 포함하는 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 고성능 도막방수재 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탄산세륨은 판상형의 탄산세륨인 것이고;
    상기 판상형의 탄산세륨은 반응 몰 농도비가 1: 1 내지 7인 세륨 전구체 및 탄산 전구체 혼합 용액을 pH 2.0 내지 2.5로 조절하여, 70 내지 150 ℃에서 침전 반응시켜 판상형의 탄산세륨 분말을 형성하는 단계를 포함하는 제조방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 고성능 도막방수재 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중에서 선택되는 어느 한항에 따른 고성능 도막방수재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 방수공법으로서,
    콘크리트 구조물 표면의 불순물, 레이탄스 또는 열화 부위를 평삭기, 그라인더, 숏블라스터 또는 연마기로 제거하고, 상기 제거된 부위를 워터젯 또는 고압살수기로 청소하고 진공흡입기로 청소하는 단계; 청소 이후 발생된 균열, 홈 또는 열화부위를 속경성 퍼티재를 이용하여 바탕면을 정리하는 단계; 상기 정리된 바탕면의 상부에 프라이머를 도포하여 프라이머층을 형성하는 단계; 상기 프라이머층의 상부에 상기 고성능 도막방수재 조성물을 도포하여 도막방수층을 형성하는 단계; 및 상기 도막방수층의 상부에 탑코팅제를 도포하여 탑코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 방수공법.
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