KR102582835B1 - 옥상을 포함하는 콘크리트 구조물 방수용 폴리우레탄계 도막재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 방수 시공방법 - Google Patents

옥상을 포함하는 콘크리트 구조물 방수용 폴리우레탄계 도막재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 방수 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방향족 디이소시아네이트 30 내지 50 중량%, 폴리옥시알킬렌글리콜 30 내지 50 중량%, 비프탈레이트계 가소제 1 내지 10 중량%, 기능성 혼화제 1 내지 10 중량%, 폴리에스테르 폴리올 0.1 내지 3 중량% 및 잔량의 용제를 포함하는 주제; 및
폴리올 수지 50 내지 70 중량%, 아민계 가교제 5 내지 25 중량%, 비프탈레이트계 가소제 10 내지 30 중량%, 폴리에스테르 폴리올 1 내지 10 중량% 및 잔량의 용제를 포함하는 경화제를 1: 1.5 내지 5 중량비율로 포함하되;
상기 기능성 혼화제는 탄산칼슘(CaCO3) 100 중량부에 대하여, 마그네슘 실리케이트 50 내지 80 중량부, 글라스버블 50 내지 80 중량부, 플루오로설포닐이미드염 1 내지 10 중량부, 탄산아연 0.1 내지 5 중량부 및 올레오젤 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 사용함으로써;
콘크리트 구조물의 외부면에 뛰어난 부착강도, 인장강도, 신장율, 인장접착강도, 내충격성, 투수성, 내수성, 내산성, 내알칼리성, 염해저항성, 동결융해저항성, 내노화성, 내오존성, 내후성, 단열성, 내열성, 곰팡이 저항성, 내구성 등의 우수한 물성으로 시공되어, 온도차에 의한 반복적인 수축 및 팽창으로 인한 도막의 파손을 방지할 수 있고, 장시간 태양광 또는 복사열의 직접적 노출 또는 폭서기의 고온 환경 등의 환경에서도 고단열성 및 고내구성의 방수층이 형성될 수 있을 뿐만 아니라, 경화시간이 빠르고 기포가 발생하지 않아 시공시 매우 우수한 작업성으로 시공될 수 있는 옥상을 포함하는 콘크리트 구조물 방수용 폴리우레탄계 도막재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 방수 시공방법에 관한 것이다.

Description

옥상을 포함하는 콘크리트 구조물 방수용 폴리우레탄계 도막재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 방수 시공방법{Polyurethane based coating material composition for waterproofing concrete structure like rooftop and constructing method for waterproofing concrete structure using the same}
본 발명은 콘크리트 구조물의 외부면에 뛰어난 부착강도, 인장강도, 신장율, 인장접착강도, 내충격성, 투수성, 내수성, 내산성, 내알칼리성, 염해저항성, 동결융해저항성, 내노화성, 내오존성, 내후성, 단열성, 내열성, 곰팡이 저항성, 내구성 등의 우수한 물성으로 시공되어, 온도차에 의한 반복적인 수축 및 팽창으로 인한 도막의 파손을 방지할 수 있고, 장시간 태양광 또는 복사열의 직접적 노출 또는 폭서기의 고온 환경 등의 환경에서도 고단열성 및 고내구성의 방수층이 형성될 수 있을 뿐만 아니라, 경화시간이 빠르고 기포가 발생하지 않아 시공시 매우 우수한 작업성으로 시공될 수 있는 옥상을 포함하는 콘크리트 구조물 방수용 폴리우레탄계 도막재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 방수 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 건축 구조물은 강도, 내구성 및 시공성이 우수한 콘크리트 재료로 건설된다. 이러한 건축 구조물의 옥상, 지붕, 지하 주차장 상부, 외벽, 목욕탕, 베란다, 건축물의 이음부 등과 같이 외부로 노출된 부위에는 빗물, 지하수 또는 수돗물 등에 의하여 수분이 내부로 쉽게 침투할 수 있다. 이 경우, 침투된 수분으로 인해 콘크리트 재료의 결합력이 저하되어 균열이 발생하게 되고, 이 균열을 통해 콘크리트 내로의 수분 침투율이 가속화되어 건축 구조물의 내구성을 저하시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 침투된 수분으로 인해 철근 및 철골의 부식이 발생할 수 있다. 특히, 건축 구조물의 옥상은 측벽에 비해 빗물에 의한 수분과의 접촉면적이 더욱 넓고, 외부 온도의 영향을 더욱 많이 받기 때문에 상기한 문제점은 더욱 심화될 수 있다, 따라서 콘크리트 구조물의 표면에는 불투수성의 방수층을 형성하는 방수 시공이 요구된다.
콘크리트 구조물의 방수 시공을 위하여 종래에는 아스팔트 방수공법, 시트 방수공법, 도막 방수공법 등이 사용되어 왔으며, 최근에는 이들을 복합하여 조합 적층하는 방법 등 상황에 맞는 복합 방수 공법도 적용되었다.
이중에서도 도막 방수공법은 액상의 방수재를 바탕면에 도포하여 방수막을 형성하는 공법으로, 재료의 운반이 용이하고 액상의 방수 도막재를 도포하는 것만으로 방수층을 형성하기 때문에 시공이 간단할 뿐만 아니라 복잡한 바탕면에 시공하더라도 간편한 시공이 가능하여 널리 사용되어져 왔다.
또한, 상기 도막 방수공법은 도막재의 종류에 따라 몇 가지가 있는데, 우레탄계 방수 공법이 대표적이다. 이러한 우레탄계 방수 공법은 시공할 바닥 등을 정리한 이후, 프라이머를 도포하여 바닥에 충분히 침투시켜 건조한 뒤, 바닥면에 액상의 우레탄계 도막재를 도포하여 방수층을 형성하는 방법이다. 이러한 우레탄계 방수 공법은 주제와 경화제의 2성분형으로 제공되어, 방수 시공이 필요한 현장에서 주제와 경화제를 혼합하여 시공되는데, 혼합시 주제와 경화제의 화학 반응에 의해 망상 구조의 우레탄 도막이 형성되므로 도막의 내구성, 내화학성 및 내수성이 우수한 장점이 있다. 또한, 비교적 하지 콘크리트 면과의 접착이 잘되고, 신축성이 우수하여 하지 균열에 대해서도 방수 성능을 유지할 수 있다는 장점이 있다. 뿐만 아니라 협소한 곳이나 복잡한 부위에 시공이 상대적으로 용이하고, 이음매 없는 시공이 가능할 뿐만 아니라 보수가 비교적 용이한 장점이 있다.
그러나 조금만 습기가 있는 상태에서 작업을 하거나, 너무 낮고 높은 온도, 또는 심한 온도 변화, 콘크리트 바닥의 균열 발생이 비교적 크게 일어나면, 콘크리트 바탕면에서 발생하는 수증기압에 의해 방수막의 일부가 부풀어 오르거나, 바탕면의 기공에 의해 핀홀이 발생할 우려가 있고, 재료의 잘못된 배합에 의한 경화불량 등의 현상이 발생하여 시공된 우레탄 도막이 손상되기 쉽고, 방수 능력을 상실하게 되는 문제점이 있었다. 특히, 옥상과 같이 외부로 노출된 콘크리트 구조물의 경우에는 내후성의 저하가 빠르게 진행되고 자외선에 장시간 노출되면 색상 및 광택의 소실뿐만 아니라 도막이 유실되는 문제점이 있었다. 더욱이 우레탄계 방수 공법이 차량이 많이 다니는 주차장에 시공될 경우, 반복되는 하중과 충격으로 도막의강도, 내구성의 저하가 더욱 가속화됨으로써, 도막의 들뜸과 균열이 빠르게 발생하고, 누수가 발생하여 방수 시공에 대한 수명이 더욱 저하되는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-1042282호 대한민국 등록특허 제10-1569973호 대한민국 등록특허 제10-1916821호 대한민국 등록특허 제10-2336007호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 일 구현예는 옥상, 지붕, 지하 주차장 상부, 외벽, 목욕탕, 베란다, 건축물의 이음부 등과 같은 콘크리트 구조물의 외부면에 시공되어, 온도차에 의한 반복적인 수축 및 팽창으로 인한 도막의 파손을 방지할 수 있고, 장시간 태양광 또는 복사열의 직접적 노출 또는 폭서기의 고온 환경 등에서도 고단열성 및 고내구성의 방수층이 형성될 수 있는 옥상을 포함하는 콘크리트 구조물 방수용 폴리우레탄계 도막재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 방수 시공방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 구현예는 방향족 디이소시아네이트 30 내지 50 중량%, 폴리옥시알킬렌글리콜 30 내지 50 중량%, 비프탈레이트계 가소제 1 내지 10 중량%, 기능성 혼화제 1 내지 10 중량%, 폴리에스테르 폴리올 0.1 내지 3 중량% 및 잔량의 용제를 포함하는 주제; 및
폴리올 수지 50 내지 70 중량%, 아민계 가교제 5 내지 25 중량%, 비프탈레이트계 가소제 10 내지 30 중량%, 폴리에스테르 폴리올 1 내지 10 중량% 및 잔량의 용제를 포함하는 경화제를 1: 1.5 내지 5 중량비율로 포함하되;
상기 기능성 혼화제는 탄산칼슘(CaCO3) 100 중량부에 대하여, 마그네슘 실리케이트 50 내지 80 중량부, 글라스버블 50 내지 80 중량부, 플루오로설포닐이미드염 1 내지 10 중량부, 탄산아연 0.1 내지 5 중량부 및 올레오젤 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것인 옥상을 포함하는 콘크리트 구조물 방수용 폴리우레탄계 도막재 조성물을 제공한다.
상기 탄산아연은 염기성 탄산아연인 것이고;
상기 염기성 탄산아연은 황산철이 5 중량% 이내로 존재하는 황산아연 100 중량부를 2 내지 5배 중량의 물에 용해한 후; 여기에 아연분말 0.5 내지 3 중량부를 첨가하여 65 내지 85 ℃로 가열 교반한 후; 여과하여 얻어진 액체에 5 내지 20 중량% 농도의 탄산염 수용액을 가하여 형성된 침전물을 회수하고; 여기에 암모니아수를 가하여 탄산아연 암모니아 착염을 액상으로 얻은 후; 이를 여과하여 얻어진 여액에 탄산나트륨 또는 수산화나트륨 1 내지 10 중량부를 첨가하여 90 내지 110 ℃의 온도에서 열분해 및 석출시킴으로써 제조되는 것일 수 있다.
상기 올레오젤은 식물성 유지와 왁스를 7 내지 15: 1 중량비율로 혼합한 후, 상기 혼합물 100 중량부에, 메틸 자스모네이트(methyl jasmonate) 0.5 내지 5 중량부를 더욱 혼합하여 균질화한 것일 수 있다.
상기 기능성 혼화제는 상기 탄산칼슘(CaCO3) 100 중량부에 대하여, 잠분분말 0.1 내지 5 중량부를 더 포함하는 것이고;
상기 잠분분말은 잠분의 이물질을 제거하여 굵고 검은색을 띄는 우수한 잠분을 선별하는 전처리 단계; 상기 전처리 단계를 거친 잠분을 영하 40 내지 50 ℃에서 4 내지 7 시간 동안 예비냉각 후, 영하 70 내지 80 ℃에서 1 내지 2 시간 동안 챔버를 가동시키고, 2 내지 3 시간 동안 4 내지 5 mbar(밀리바)의 압력으로 진공처리를 수행한 후, 영상 20 내지 30 ℃에서 건조시킴으로써, 동결건조하는 동결건조 단계; 및 상기 동결건조 단계를 거친 잠분을 80 내지 140 메시의 크기로 분말화하는 분말화 단계;를 포함하는 방법으로 제조되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 구현예는 상기 옥상을 포함하는 콘크리트 구조물 방수용 폴리우레탄계 도막재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 방수 시공방법으로서,
시공 대상면에 부착된 이물질을 제거하는 바탕처리 단계; 상기 전처리된 시공 대상면에 부착성능 증진을 위한 프라이머를 도포한 후, 건조하여 프라이머층을 형성하는 단계; 및 상기 프라이머층 상에 상기 옥상을 포함하는 콘크리트 구조물 방수용 폴리우레탄계 도막재 조성물을 도포 및 건조하여, 방수층을 형성하는 단계;를 포함하는 콘크리트 구조물의 방수 시공방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 옥상을 포함하는 콘크리트 구조물 방수용 폴리우레탄계 도막재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 방수 시공방법에 의하면; 옥상, 지붕, 지하 주차장 상부, 외벽, 목욕탕, 베란다, 건축물의 이음부 등과 같은 콘크리트 구조물의 외부면에 뛰어난 부착강도, 인장강도, 신장율, 인장접착강도, 내충격성, 투수성, 내수성, 내산성, 내알칼리성, 염해저항성, 동결융해저항성, 내노화성, 내오존성, 내후성, 단열성, 내열성, 곰팡이 저항성, 내구성 등의 우수한 물성으로 시공될 수 있는 효과가 있다. 이로써, 콘크리트 구조물에 지속적으로 우수한 균열저항성능을 제공할 수 있어, 온도차에 의한 반복적인 수축 및 팽창으로 인한 도막의 파손을 방지할 수 있고, 장시간 태양광 또는 복사열의 직접적 노출 또는 폭서기의 고온 환경 등의 도막의 물성이 안정적으로 유지되기 어려운 환경에서도 고단열성 및 고내구성의 방수층이 형성되기 때문에 장기적인 관점에서 유지 및 관리가 효율적이고 경제적인 효과가 있다. 뿐만 아니라, 경화시간이 빠르고 기포가 발생하지 않아 시공시 매우 우수한 작업성으로 시공될 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 옥상을 포함하는 콘크리트 구조물 방수용 폴리우레탄계 도막재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 방수 시공방법의 시공순서도를 나타낸 것이다.
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 방향족 디이소시아네이트 30 내지 50 중량%, 폴리옥시알킬렌글리콜 30 내지 50 중량%, 비프탈레이트계 가소제 1 내지 10 중량%, 기능성 혼화제 1 내지 10 중량%, 폴리에스테르 폴리올 0.1 내지 3 중량% 및 잔량의 용제를 포함하는 주제; 및
폴리올 수지 50 내지 70 중량%, 아민계 가교제 5 내지 25 중량%, 비프탈레이트계 가소제 10 내지 30 중량%, 폴리에스테르 폴리올 1 내지 10 중량% 및 잔량의 용제를 포함하는 경화제를 1: 1.5 내지 5 중량비율로 포함하되;
상기 기능성 혼화제는 탄산칼슘(CaCO3) 100 중량부에 대하여, 마그네슘 실리케이트 50 내지 80 중량부, 글라스버블 50 내지 80 중량부, 플루오로설포닐이미드염 1 내지 10 중량부, 탄산아연 0.1 내지 5 중량부 및 올레오젤 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것인 옥상을 포함하는 콘크리트 구조물 방수용 폴리우레탄계 도막재 조성물을 제공한다.
이러한 본 발명의 일 구현예에 따른 옥상을 포함하는 콘크리트 구조물 방수용 폴리우레탄계 도막재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 방수 시공방법에 의하면; 옥상, 지붕, 지하 주차장 상부, 외벽, 목욕탕, 베란다, 건축물의 이음부 등과 같은 콘크리트 구조물의 외부면에 뛰어난 부착강도, 인장강도, 신장율, 인장접착강도, 내충격성, 투수성, 내수성, 내산성, 내알칼리성, 염해저항성, 동결융해저항성, 내노화성, 내오존성, 내후성, 단열성, 내열성, 곰팡이 저항성, 내구성 등의 우수한 물성으로 시공될 수 있는 효과가 있다. 이로써, 콘크리트 구조물에 지속적으로 우수한 균열저항성능을 제공할 수 있어, 온도차에 의한 반복적인 수축 및 팽창으로 인한 도막의 파손을 방지할 수 있고, 장시간 태양광 또는 복사열의 직접적 노출 또는 폭서기의 고온 환경 등의 도막의 물성이 안정적으로 유지되기 어려운 환경에서도 고단열성 및 고내구성의 방수층이 형성되기 때문에 장기적인 관점에서 유지 및 관리가 효율적이고 경제적인 효과가 있다. 뿐만 아니라, 경화시간이 빠르고 기포가 발생하지 않아 시공시 매우 우수한 작업성으로 시공될 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 옥상을 포함하는 콘크리트 구조물 방수용 폴리우레탄계 도막재 조성물은 방향족 디이소시아네이트 30 내지 50 중량%, 폴리옥시알킬렌글리콜 30 내지 50 중량%, 비프탈레이트계 가소제 1 내지 10 중량%, 기능성 혼화제 1 내지 10 중량%, 폴리에스테르 폴리올 0.1 내지 3 중량% 및 잔량의 용제를 포함하는 주제; 및 폴리올 수지 50 내지 70 중량%, 아민계 가교제 5 내지 25 중량%, 비프탈레이트계 가소제 10 내지 30 중량%, 폴리에스테르 폴리올 1 내지 10 중량% 및 잔량의 용제를 포함하는 경화제를 1: 1.5 내지 5 중량비율로 포함한다. 이는 상기 주제와 경화제 내 관능기, 도막의 물성, 시공상의 작업성 등을 고려한 것이다.
보다 구체적으로, 상기 주제는 방향족 디이소시아네이트 30 내지 50 중량%, 폴리옥시알킬렌글리콜 30 내지 50 중량%, 비프탈레이트계 가소제 1 내지 10 중량%, 기능성 혼화제 1 내지 10 중량%, 폴리에스테르 폴리올 0.1 내지 3 중량% 및 잔량의 용제를 포함한다. 상기 주제는 폴리옥시알킬렌글리콜과 과잉의 이소시아네이트가 반응하여 일종의 우레탄 프리폴리머를 형성함으로써, 이소시아네이트의 휘발성, 독성과 같은 변동성이 저하되어 최종적으로 형성된 폴리우레탄계 도막재의 물성이 일정하게 유지되는 장점이 있다.
상기 주제에 포함되는 방향족 디이소시아네이트는 상기 주제의 폴리옥시알킬렌글리콜과 반응하여 우레탄 프리폴리머를 형성한 이후, 경화제의 폴리올 수지와 반응함으로써, 도막의 물리적 강도, 부착강도, 신장율, 내충격성 등의 성능을 개선하는 기능을 한다. 이러한 개선효과를 고려하여, 상기 방향족 디이소시아네이트는 상기 주제에 30 내지 50 중량% 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로, 상기 방향족 디이소시아네이트는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지 않으나, 비제한적인 예를들면, 2,4-디페닐메탄디이소시아네이트(2,4-diphenylmethane diisocyanate), 4,4＇-디페닐메탄디이소시아네이트(4,4＇-diphenylmethane diisocyanate), 톨루엔 디이소시아네이트(Toluene Diisocyanate), 변성 메틸렌 비스페닐 이소시아네이트(modified methylene bisphenyl isocyanate), 폴리메틸렌폴리페닐이소시아네이트(polymethylene polyphenyl isocyanate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다.
상기 주제에 포함되는 폴리옥시알킬렌글리콜은 상기 주제의 방향족 디이소시아네이트과 반응하여 우레탄 프리폴리머를 형성한 이후, 경화제의 폴리올 수지와 반응함으로써, 도막의 물리적 강도, 부착강도, 신장율, 내충격성 등의 성능을 개선하는 기능을 한다. 이러한 개선효과를 고려하여, 상기 폴리옥시알킬렌글리콜은 상기 주제에 30 내지 50 중량% 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로, 상기 폴리옥시알킬렌글리콜은 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지 않으나, 비제한적인 예를들면, 폴리옥시에틸렌 글리콜(PEG), 폴리옥시프로필렌 글리콜(PPG) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다. 보다 바람직한 상기 폴리옥시알킬렌글리콜은 부착강도, 신장율 및 내충격성의 강도성능을 고려하여, 수평균 분자량 300 내지 1000의 폴리옥시프로필렌 글리콜(PPG) 및 수평균 분자량 2500 내지 3000의 폴리옥시프로필렌 글리콜(PPG)을 1: 0.1 내지 0.5 중량비율로 혼합한 것을 사용하는 것이 좋다.
상기 주제에 포함되는 비프탈레이트계 가소제는 점도의 조절 및 주제와 경화제의 반응속도를 조절하는 기능을 한다. 또한, 종래의 프탈레이트계 가소제는 동물이나 사람의 체내에 들어가서 호르몬의 작용을 방해하거나 혼란시키는 내분비계 교란물질로 의심되어 논란이 되고 있는 바, 본 발명에서는 이러한 프탈레이트계 가소제의 사용을 제한함으로써, 친환경적인 효과가 있다. 이러한 개선효과를 고려하여, 상기 비프탈레이트계 가소제는 상기 주제에 1 내지 10 중량% 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로, 상기 비프탈레이트계 가소제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지 않으나, 비제한적인 예를들면, C8-C20 알코올계, 에스테르계, 카르복실레이트계, 지방족계, 벤조에이트계 및 이들의 혼합 가소제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 비프탈레이트계 에스테르 가소제의 비제한적인 예를들면, 인산 에스테르 가소제, 폴리에스테르 가소제, 테트라브로모프탈산 비스 에스테르, 알킬아릴포스페이트 에스테르 등을 사용할 수 있고; 상기 비프탈레이트계 카르복실레이트 가소제의 비제한적인 예를들면, 디노닐시클로헥산 디카르복실레이트 등을 사용할 수 있고; 상기 비프탈레이트계 지방족 가소제의 비제한적인 예를들면, DOA, DOS 등을 사용할 수 있고; 상기 비프탈레이트계 벤조에이트 가소제의 비제한적인 예를들면, Benzoflex®와 같은 벤조에이트 에스테르 가소제 등을 사용할 수 있다. 다만, 본 발명의 비프탈레이트계 가소제가 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 주제에 포함되는 기능성 혼화제는 콘크리트 구조물의 외부면에 뛰어난 부착강도, 인장강도, 신장율, 인장접착강도, 내충격성, 투수성, 내수성, 내산성, 내알칼리성, 염해저항성, 동결융해저항성, 내노화성, 내오존성, 내후성, 내열성, 곰팡이 저항성, 내구성 등의 우수한 물성으로 시공될 수 있도록 하는 기능을 한다. 또한, 우수한 균열저항성능, 빠른 경화시간 및 우수한 작업성을 제공하는 기능을 한다. 이러한 개선효과를 고려하여, 상기 기능성 혼화제는 상기 주제에 1 내지 10 중량% 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로, 상기 기능성 혼화제는 탄산칼슘(CaCO3) 100 중량부에 대하여, 마그네슘 실리케이트 50 내지 80 중량부, 글라스버블 50 내지 80 중량부, 플루오로설포닐이미드염 1 내지 10 중량부, 탄산아연 0.1 내지 5 중량부 및 올레오젤 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
이때, 상기 탄산칼슘(CaCO3)은 도막내의 기공을 충전시키고 경도, 도막 형성 등의 보완 및 광택을 조절하는 역할을 하며, 우수한 방청성, 내알칼리성, 염해저항성, 동결융해저항성, 균열저항성능 등을 제공하는 기능을 한다.
이하, 상기 기능성 혼화제를 구성하는 다른 구성성분들의 함량은 상기 탄산칼슘(CaCO3) 100 중량부를 기준으로 한다.
상기 마그네슘 실리케이트는 콘크리트 구조물의 외부면에 뛰어난 부착강도, 인장강도, 인장접착강도, 내수성, 내산성, 내알칼리성, 염해저항성, 동결융해저항성, 내오존성, 내후성, 내구성 등을 제공하는 기능을 한다.
상기 마그네슘 실리케이트는 상기 탄산칼슘(CaCO3) 100 중량부에 대하여, 50 내지 80 중량부 범위로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 마그네슘 실리케이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 마그네슘 실리케이트의 함량이 너무 많은 경우에는 더이상의 성능개선효과는 기대하기 어려워 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 글라스버블은 Na2CO3의 소다(soda), CaO, MgO, Al2O3 등의 라임(lime) 및 보로실리케이트(borosilicate)를 포함하는 저밀도 중공입자로서, 내수성, 단열성, 내열성, 염해저항성, 동결융해저항성, 내오존성, 내후성, 내구성 등을 제공하는 기능을 한다.
이러한 상기 글라스버블은 상업적으로 입수하여 사용할 수 있으며, 예를들어, 3M사의 K 시리즈(K1, K15, K20, K25, K37, K46 등)를 사용할 수 있다.
상기 글라스버블은 상기 탄산칼슘(CaCO3) 100 중량부에 대하여, 50 내지 80 중량부 범위로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 글라스버블의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 글라스버블의 함량이 너무 많은 경우에는 더이상의 성능개선효과는 기대하기 어려워 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 플루오로설포닐이미드염은 콘크리트 구조물의 외부면에 뛰어난 부착강도, 인장접착강도, 투수성, 내수성, 내산성, 내알칼리성, 염해저항성, 동결융해저항성, 내노화성, 내오존성, 내후성, 내열성, 곰팡이 저항성, 내구성, 균열저항성능 등을 제공하는 기능을 한다. 또한, 빠른 경화시간을 제공하는 기능을 한다.
이러한 상기 플루오로설포닐이미드염은 하기 화학식 1로 표시되는 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드, 하기 화학식 2로 표시되는 암모늄 비스(플루오로술포닐)이미드(NH4FSI) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용함으로써, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다. 보다 바람직하기로는 빠른 경화시간, 내오존성 및 내후성을 고려하여, 하기 화학식 1로 표시되는 리튬 비스(플루오로술포닐)이미드 및 하기 화학식 2로 표시되는 암모늄 비스(플루오로술포닐)이미드(NH4FSI)을 1: 0.5 내지 1 중량비율로 혼합한 것을 사용하는 것이 좋다.
[화학식 1]
[화학식 2]
상기 플루오로설포닐이미드염은 상기 탄산칼슘(CaCO3) 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부 범위로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 플루오로설포닐이미드염의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 플루오로설포닐이미드염의 함량이 너무 많은 경우에는 기계적 강도가 저하되거나 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 탄산아연은 우수한 인장강도, 신장율, 내충격성, 내산성, 내알칼리성, 염해저항성, 동결융해저항성, 내노화성, 내열성, 곰팡이 저항성, 내구성, 균열저항성능 등을 제공하는 기능을 한다.
이러한 상기 탄산아연은 염기성 탄산아연인 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 염기성 탄산아연은 황산철이 5 중량% 이내로 존재하는 황산아연 100 중량부를 2 내지 5배 중량의 물에 용해한 후; 여기에 아연분말 0.5 내지 3 중량부를 첨가하여 65 내지 85 ℃로 가열 교반한 후; 여과하여 얻어진 액체에 5 내지 20 중량% 농도의 탄산염 수용액을 가하여 형성된 침전물을 회수하고; 여기에 암모니아수를 가하여 탄산아연 암모니아 착염을 액상으로 얻은 후; 이를 여과하여 얻어진 여액에 탄산나트륨 또는 수산화나트륨 1 내지 10 중량부를 첨가하여 90 내지 110 ℃의 온도에서 열분해 및 석출시킴으로써 제조되는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
이때, 상기 탄산염 수용액은 탄산나트륨, 탄산칼륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용하는 것이 좋다.
상기 탄산아연은 상기 탄산칼슘(CaCO3) 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 탄산아연의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 탄산아연의 함량이 너무 많은 경우에는 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 올레오젤은 내충격성, 투수성, 내수성, 내산성, 내알칼리성, 염해저항성, 동결융해저항성, 내노화성, 내오존성, 내후성, 내구성, 균열저항성능 및 우수한 작업성을 제공하는 기능을 한다.
이러한 상기 올레오젤은 식물성 유지와 왁스를 7 내지 15: 1 중량비율로 혼합한 후, 상기 혼합물 100 중량부에 토코페릴 리놀레이트 0.5 내지 5 중량부를 혼합하고 70 내지 120 ℃의 온도에서 균질화한 후, 상온에서 겔화(gelation)가 이루어질 때까지 냉각시킴으로써 제조되는 것을 사용함으로써, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
이때, 상기 식물성 유지는 피마자유, 아마씨유, 해바라기씨유, 포도씨유 및 이들의 혼합유로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있고; 상기 왁스는 비즈 왁스, 카타우바 왁스, 칸델리나 왁스 및 이들의 혼합 왁스로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다.
또한, 상기 올레오젤은 식물성 유지와 왁스를 7 내지 15: 1 중량비율로 혼합한 후, 상기 혼합물 100 중량부에, 메틸 자스모네이트(methyl jasmonate) 0.5 내지 5 중량부를 더욱 혼합하여 균질화함으로써, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 콘크리트 구조물의 외부면에 뛰어난 부착강도 및 인장접착강도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
상기 올레오젤은 상기 탄산칼슘(CaCO3) 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 올레오젤의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 올레오젤의 함량이 너무 많은 경우에는 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 상기 기능성 혼화제는 상기 탄산칼슘(CaCO3) 100 중량부에 대하여, 잠분분말 0.1 내지 5 중량부를 더 포함하는 것일 수 있다. 이러한 잠분분말은 인, 칼륨, 마그네슘 등의 무기물을 다량 함유하여, 더욱 우수한 강도성능, 내열성, 내구성, 균열저항성능 등을 제공하는 기능을 한다.
이러한 상기 잠분분말은 잠분의 이물질을 제거하여 굵고 검은색을 띄는 우수한 잠분을 선별하는 전처리 단계; 상기 전처리 단계를 거친 잠분을 영하 40 내지 50 ℃에서 4 내지 7 시간 동안 예비냉각 후, 영하 70 내지 80 ℃에서 1 내지 2 시간 동안 챔버를 가동시키고, 2 내지 3 시간 동안 4 내지 5 mbar(밀리바)의 압력으로 진공처리를 수행한 후, 영상 20 내지 30 ℃에서 건조시킴으로써, 동결건조하는 동결건조 단계; 및 상기 동결건조 단계를 거친 잠분을 80 내지 140 메시의 크기로 분말화하는 분말화 단계;를 포함하는 방법으로 제조되는 것을 보다 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 주제에 포함되는 폴리에스테르 폴리올은 상기 주제의 방향족 디이소시아네이트과 반응하여 우레탄 프리폴리머를 형성한 이후, 경화제의 폴리올 수지와 반응하여, 사슬확장제로서 작용함으로써, 도막의 물리적 강도, 인장강도, 경도, 신장율, 내충격성, 난연성, 내화학성 등의 성능을 개선하는 기능을 한다. 이러한 개선효과를 고려하여, 상기 폴리에스테르 폴리올은 상기 주제에 0.1 내지 3 중량% 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로, 상기 폴리에스테르 폴리올의 비제한적인 예를들면, 폴리카르복실산과 폴리하이드릭 알코올의 축합반응에 의해 생성되는 것을 사용하는 것이 좋다. 이때, 상기 폴리카르복실산은 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 세바스산, 프탈산 무수물, 테트라클로로프탈산 무수물, 디메틸테레프탈레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있고; 상기 폴리하이드릭 알코올은 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 네오펜틸 글리콜, 1,6-헥산디올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다.
상기 주제에 포함되는 용제는 점도의 조절, 작업성 및 도막물성의 균일성을 개선하는 기능을 한다. 이러한 개선효과를 고려하여, 상기 용제는 상기 주제에 잔량의 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로, 상기 용제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지 않으나, 비제한적인 예를들면, 톨루엔, 자일렌, 디메틸포름아미드, 메틸포름아세트아미드, 디에틸 톨루엔 디아민, 메틸에틸케톤, 디메틸 카보네이트 및 이들의 혼합 용제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다. 보다 바람직한 상기 용제는 친환경성, 작업성 및 도막물성의 균일성을 고려하여, 메틸포름아세트아미드, 디에틸 톨루엔 디아민 및 메틸에틸케톤을 1: 1: 1 내지 5 중량비율로 혼합한 것을 사용하는 것이 좋다.
한편, 상기 경화제는 폴리올 수지 50 내지 70 중량%, 아민계 가교제 5 내지 25 중량%, 비프탈레이트계 가소제 10 내지 30 중량%, 폴리에스테르 폴리올 1 내지 10 중량% 및 잔량의 용제를 포함한다.
상기 경화제에 포함되는 폴리올 수지는 상기 주제와 반응하여, 도막의 물리적 강도, 부착강도, 신장율, 내충격성 등의 성능을 개선하는 기능을 한다. 이러한 개선효과를 고려하여, 상기 폴리올 수지는 상기 경화제에 50 내지 70 중량% 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로, 상기 폴리올 수지는 디올 또는 트리올의 폴리에테르 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올, 알키드 폴리올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다. 보다 바람직한 상기 폴리올 수지는 수평균분자량이 700 내지 2000인 폴리에테르 디올 및 수평균분자량 700 내지 2000인 알키드 폴리올을 1: 0.1 내지 0.5 중량비율로 혼합한 것을 사용하는 것이 좋다. 이때, 상기 알키드 폴리올은 다가 산 및 알코올의 축합반응에 의해 생성되는 것을 사용하는 것이 좋다. 이때, 상기 다가 산은 지방산, 무수프탈산, 다이머산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있고; 상기 다가 알코올은 디에틸렌글리콜, 펜타에리트리톨, 글리세린 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다.
상기 경화제에 포함되는 아민계 가교제는 화합물의 말단에 아민기(-NH2)를 갖는 것으로 도막의 우레탄 결합을 보완하여 강한 도막의 물리적 강도와 경화 속도를 조절하는 기능을 한다. 이러한 개선효과를 고려하여, 상기 아민계 가교제는 상기 경화제에 5 내지 25 중량% 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로, 상기 아민계 가교제는 히드라진, 에틸렌디아민, 1,4-사이클로디아민, 2,4-톨루엔디아민, 이소포론디아민, 디에틸톨루엔디아민, 4,4-디아미노디사이클로헥실메탄, N,N-디에틸사이클로헥실아민, 4,4-메틸렌비스(2-클로로아닐린), 테트라하이드로-1,4-옥사진, 3,3'-디클로로-4,4'-디아미노디페닐메탄, 트리에틸아민, 2,6-디메틸모르포린, 디메틸아미노에틸아디페이트, 디에틸에탄올아민, N,N-디메틸벤질아민, 폴리에테르아민 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용할 수 있다.
상기 경화제에 포함되는 비프탈레이트계 가소제는 점도의 조절 및 주제와 경화제의 반응속도를 조절하는 기능을 한다. 또한, 종래의 프탈레이트계 가소제는 동물이나 사람의 체내에 들어가서 호르몬의 작용을 방해하거나 혼란시키는 내분비계 교란물질로 의심되어 논란이 되고 있는 바, 본 발명에서는 이러한 프탈레이트계 가소제의 사용을 제한함으로써, 친환경적인 효과가 있다. 이러한 개선효과를 고려하여, 상기 비프탈레이트계 가소제는 상기 경화제에 10 내지 30 중량% 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
이러한 상기 비프탈레이트계 가소제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지 않으나, 앞서 주제에서 설명한 것과 동일한 것을 사용할 수 있다.
상기 경화제에 포함되는 폴리에스테르 폴리올은 상기 주제와 반응하여, 사슬확장제로서 작용함으로써, 도막의 물리적 강도, 인장강도, 경도, 신장율, 내충격성, 난연성, 내화학성 등의 성능을 개선하는 기능을 한다. 이러한 개선효과를 고려하여, 상기 폴리에스테르 폴리올은 상기 경화제에 1 내지 10 중량% 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
이러한 상기 폴리에스테르 폴리올은 앞서 주제에서 설명한 것과 동일한 것을 사용할 수 있다.
상기 경화제에 포함되는 용제는 점도의 조절, 작업성 및 도막물성의 균일성을 개선하는 기능을 한다. 이러한 개선효과를 고려하여, 상기 용제는 상기 경화제에 잔량의 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
이러한 상기 용제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지 않으나, 앞서 주제에서 설명한 것과 동일한 것을 사용할 수 있다. 보다 바람직한 상기 용제는 친환경성, 작업성 및 도막물성의 균일성을 고려하여, 디메틸 카보네이트를 사용하는 것이 좋다.
또한, 본 발명의 다른 일 구현예는 상기 옥상을 포함하는 콘크리트 구조물 방수용 폴리우레탄계 도막재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 방수 시공방법으로서,
시공 대상면에 부착된 이물질을 제거하는 바탕처리 단계; 상기 전처리된 시공 대상면에 부착성능 증진을 위한 프라이머를 도포한 후, 건조하여 프라이머층을 형성하는 단계; 및 상기 프라이머층 상에 상기 옥상을 포함하는 콘크리트 구조물 방수용 폴리우레탄계 도막재 조성물을 도포 및 건조하여, 방수층을 형성하는 단계;를 포함하는 콘크리트 구조물의 방수 시공방법을 제공한다.
이러한 본 발명의 일 구현예에 따른 옥상을 포함하는 콘크리트 구조물 방수용 폴리우레탄계 도막재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 방수 시공방법의 다양한 시공순서도를 도 1 및 도 2에 도시하였다.
먼저, 상기 바탕처리 단계는 상기 시공 대상면에 부착된 이물질을 제거하는 단계와 함께 크랙 및 보수 보강이 필요한 부분을 보수하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
또한, 상기 프라이머는 당분야에서 일반적으로 사용되는 부착성능 증진을 위하여 사용되는 것으로, 예를들면, 우레탄 프라이머, 아스팔트 프라이머, 에폭시 프라이머, 수용성 에폭시 프라이머 또는 수성 아크릴 프라이머를 사용할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 상기 프라이머층은 50 내지 500 μm 두께로 도포되는 것이 좋다.
또한, 상기 프라이머층을 형성하는 단계; 이후 및 방수층을 형성하는 단계; 이전에는 통상의 노출형 또는 비노출형의 방수시트를 부착함으로써, 더욱 강력한 방수 시공을 수행할 수 있다.
보다 구체적으로 상기 노출형의 방수시트를 사용하는 경우에는 방수시트가 시공 대상면에 부착될 면에 접착면을 포함하고 있기 때문에 상기 프라이머층을 형성하는 단계;는 생략될 수 있다. 이후, 상기 방수시트 상에, 다수개의 방수시트가 교접하는 부분에 또는 이들 모든 부위에 방수층을 형성할 수 있다. 이는 콘크리트 구조물, 특히, 옥상과 같은 콘크리트 구조물이 외부로 노출되어 있는 경우에 더욱 유용하다.
한편, 상기 비노출형의 방수시트를 사용하는 경우에는 상기 프라이머층 상에 비노출형의 방수시트를 접착시킨 후, 상기 방수시트 상에 방수층을 형성할 수 있다. 이는 콘크리트 구조물, 특히, 옥상과 같은 콘크리트 구조물이 외부로 노출되어 있지 않은 경우에 더욱 유용하다.
또한, 상기 방수층은 1 내지 5 mm의 두께로 형성될 수 있다.
또한, 상기 방수층을 형성하는 단계; 이후, 상기 방수층 상에 초속경 마감재 또는 통상의 모르타르를 도포 및 양생하여 표면을 마무리할 수 있다. 이때, 상기 초속경 마감재 또는 통상의 모르타르는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로, 그 종류를 특별히 제한하지 않는다.
또한, 상기 방수층을 형성하는 단계; 또는 상기 방수층 상에 초속경 마감재를 도포 및 양생하여 표면을 마무리한 이후, 상기 방수층 상에 또는 초속경 마감재로 마무리된 표면에, 표면강화제를 도포 및 건조하여, 2 내지 7 mm의 두께의 탑코팅층을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 표면강화제는 스티렌-부타디엔 라텍스, 폴리에틸렌메틸아크릴레이트-부틸아크릴레이트-부타디엔 공중합체, 폴리 아크릴 에스테르, 아크릴 에멀젼, 아크릴-우레탄 에멀젼, 실리케이트계 침투 강화제, 수성실리카 졸계 침투 강화제, 실리카와 실록산 화합물계 침투 강화제 및 이들의 혼합으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 사용할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 따른 옥상을 포함하는 콘크리트 구조물 방수용 폴리우레탄계 도막재 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 방수 시공방법에 의하면; 옥상, 지붕, 지하 주차장 상부, 외벽, 목욕탕, 베란다, 건축물의 이음부 등과 같은 콘크리트 구조물의 외부면에 뛰어난 부착강도, 인장강도, 신장율, 인장접착강도, 내충격성, 투수성, 내수성, 내산성, 내알칼리성, 염해저항성, 동결융해저항성, 내노화성, 내오존성, 내후성, 단열성, 내열성, 곰팡이 저항성, 내구성 등의 우수한 물성으로 시공될 수 있는 효과가 있다. 이로써, 콘크리트 구조물에 지속적으로 우수한 균열저항성능을 제공할 수 있어, 온도차에 의한 반복적인 수축 및 팽창으로 인한 도막의 파손을 방지할 수 있고, 장시간 태양광 또는 복사열의 직접적 노출 또는 폭서기의 고온 환경 등의 도막의 물성이 안정적으로 유지되기 어려운 환경에서도 고단열성 및 고내구성의 방수층이 형성되기 때문에 장기적인 관점에서 유지 및 관리가 효율적이고 경제적인 효과가 있다. 뿐만 아니라, 경화시간이 빠르고 기포가 발생하지 않아 시공시 매우 우수한 작업성으로 시공될 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]
염기성 탄산아연의 준비
철분이 약 2.3% 존재하는 황산아연 1수화염 100 중량부를 3배 중량의 물에 용해한 후; 여기에 아연분말 1.5 중량부를 첨가하여 70 ℃로 가열 교반한 후; 여과하여 얻어진 액체에 10 중량% 농도의 탄산염 수용액을 상기 황산아연과 동일한 당량비율로 첨가하여 침전물을 침전시키고 이를 여과하여 반고형의 탄산아연(수분 함량: 약 55 중량%)을 얻었다. 여기에 25 중량% 농도의 암모니아수를 20배 중량으로 첨가하고, 교반하면서 다시 2배 중량의 물을 가하였다. 이를 여과하여 얻은 여액에 탄산나트륨 2 중량부를 첨가하여 95 ℃의 온도에서 열분해 및 석출시킴으로써, 염기성 탄산아연을 얻었다. 이후, 이를 수세하고, 135 ℃ 오븐에서 건조하여 염기성 탄산아연[3Zn(OH)2·2ZnCO3]을 얻었다.
[제조예 2]
올레오젤의 준비
피마자유와 비즈왁스를 9: 1 중량비율로 혼합한 혼합물을 90 ℃의 수조(water bath)에 넣고 왁스가 완전히 녹을 때까지 균질화시켰다. 왁스가 완전히 녹은 후 꺼내어 실온에서 1시간 동안 냉각시켜 올레오젤을 제조하였다.
[제조예 3]
올레오젤의 준비
피마자유와 비즈왁스를 9: 1 중량비율로 혼합한 후, 상기 혼합물 100 중량부에 토코페릴 리놀레이트 3.5 중량부를 혼합한 혼합물을 90 ℃의 수조(water bath)에 넣고 왁스가 완전히 녹을 때까지 균질화시켰다. 왁스가 완전히 녹은 후 꺼내어 실온에서 1시간 동안 냉각시켜 올레오젤을 제조하였다.
[제조예 4]
올레오젤의 준비
피마자유와 비즈왁스를 9: 1 중량비율로 혼합한 후, 상기 혼합물 100 중량부에 토코페릴 리놀레이트 3.5 중량부 및 메틸 자스모네이트(methyl jasmonate) 1.5 중량부를 혼합한 혼합물을 90 ℃의 수조(water bath)에 넣고 왁스가 완전히 녹을 때까지 균질화시켰다. 왁스가 완전히 녹은 후 꺼내어 실온에서 1시간 동안 냉각시켜 올레오젤을 제조하였다.
[제조예 5]
잠분분말의 준비
잠분 중 곰팡이에 오염된 것을 제거하고, 잠분에 묻은 이물질은 송풍장치에서 발생하는 바람으로 제거하여 굵고 검은색을 띄는 우수한 잠분을 선별하고, 선별된 잠분을 영하 45℃에서 6 시간 동안 예비냉각 후, 영하 75 ℃에서 2 시간 동안 챔버를 가동시키고, 2 시간 동안 5 mbar(밀리바)의 압력으로 진공처리를 수행한 후, 영상 25 ℃에서 건조시킴으로써, 동결건조하였다. 상기 동결건조 단계를 거친 잠분을 분쇄기를 이용하여 100메시의 크기로 분쇄하여 잠분분말을 제조하였다.
<실시예 및 비교예>
하기 표 1에 나타낸 바와 같은 성분 및 함량으로 혼합된 주제; 및 하기 표 2에 나타낸 바와 같은 성분 및 함량으로 혼합된 경화제를 1: 2.5 중량비율로 혼합함으로써, 옥상을 포함하는 콘크리트 구조물 방수용 폴리우레탄계 도막재 조성물 및 비교용 도막재 조성물을 제조하였다.
주제(중량%) 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
4,4＇-디페닐메탄디이소시아네이트 45 45 45 45 45
폴리옥시프로필렌 글리콜(PPG)
[수평균 분자량: 850]		 7 16 25 32 32
폴리옥시프로필렌 글리콜(PPG)
[수평균 분자량: 2750]		 25 16 7 - -
비프탈레이트계 가소제[벤조에이트 에스테르 가소제, Benzoflex®] 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5
폴리에스테르 폴리올 (1) 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
디메틸 카보네이트 - - - 10 10
메틸포름아세트아미드 10 5 2 - -
디에틸 톨루엔 디아민 - - 2 - -
메틸에틸케톤 - 5 6 - -
기능성 혼화제 7 7 7 7 7
(중량부) 탄산칼슘 100 100 100 100 100
마그네슘 실리케이트
[FRITMAGTM,
Ceram-Sna사(Sherbrooke, Qc, Canada)]		 70 70 70 - -
글라스버블 50 50 50 - 120
리튬 비스(플루오로술포닐)이미드[화학식1] 5 - 3 - -
암모늄 비스(플루오로술포닐)이미드[화학식2] - 5 2 - -
탄산아연 3
[통상의 탄산아연 분말]		 3
[제조예1]		 3
[제조예1]		 - -
올레오젤 2
[제조예2]		 2
[제조예3]		 2
[제조예4]		 - -
잠분분말 - - 1.5
[제조예5]		 - -
(1) 폴리에스테르 폴리올: 폴리카르복실산(아디프산)과 폴리하이드릭 알코올(에틸렌 글리콜 및 1,4-부탄디올의 1: 1 중량비율 혼합물)의 축합반응에 의해 생성되는 것을 사용함.
경화제(중량%) 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
폴리에테르 디올
[수평균 분자량: 1500]		 18 29 40 58 58
알키드 폴리올
[수평균 분자량: 1000]		 40 29 18 - -
아민계 가교제[디에틸에탄올아민] 17 17 17 17 17
비프탈레이트계 가소제[벤조에이트 에스테르 가소제, Benzoflex®] 12 12 12 12 12
폴리에스테르 폴리올 8 8 8 - 8
디메틸 카보네이트 5 5 5 5 5
(1) 알키드 폴리올: 다가 산(무수프탈산) 및 알코올(디에틸렌글리콜)의 축합반응에 의해 생성되는 것을 사용함.

(2) 폴리에스테르 폴리올: 폴리카르복실산(아디프산)과 폴리하이드릭 알코올(에틸렌 글리콜 및 1,4-부탄디올의 1: 1 중량비율 혼합물)의 축합반응에 의해 생성되는 것을 사용함.
아래의 시험예들은 상기에 개시한 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 1 및 비교예 2의 특성을 비교한 실험결과들을 나타낸 것이다.
<시험예 1>
도막 물성평가
콘크리트 시험체를 제조한 후 그 표면에 발생한 레이턴스(laitance)를 제거하고 면을 정리하는 전처리 공정을 시행하였다. 상기 전처리된 시험체의 표면에 롤러를 이용하여 상기 실시예 1 내지 3에서 제조된 옥상을 포함하는 콘크리트 구조물 방수용 폴리우레탄계 도막재 조성물과, 비교예 1 및 2에서 제조된 비교용 도료조성물을 도포하였다.
상기 제조된 시험체에 대하여, 한국산업규격 KS F 4921에 따른 도막 물성평가 시험, KS F 3211(건설용 도막 방수재)에 따른 인장강도, 신장률 및 인장접착강도 시험, ASTM 2240 시험방법에 따른 경도시험(Shore D) 및 하기 시험방법에 따른 내수성, 내산성, 내알칼리성, 염해저항성(염수분무시험), 촉진내후성, 곰팡이 저항성의 물성 평가를 실시하였고, 각각의 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
-. 내수성: 유리판(60mm×140mm×5mm)에 필름 어플리케이터(Film Applicator)로 건조 도막 두께가 약 50 μm가 되도록 도포하고 실온에서 7일 동안 자연건조시켜, 증류수에 168시간 동안 침적시킨 후, 도막의 이상 유무를 육안검사한다.
-. 내산성: 유리판(60mm×140mm×5mm)에 필름 어플리케이터(Film Applicator)로 건조 도막 두께가 약 50 μm가 되도록 도포하고 실온에서 7일 동안 자연건조시켜, 5% 황산 수용액에 168시간 동안 침적시킨 후, 도막의 이상 유무를 육안검사한다.
-. 내알칼리성: 유리판(60mm×140mm×5mm)에 필름 어플리케이터(Film Applicator)로 건조 도막 두께가 약 50 μm가 되도록 도포하고 실온에서 7일 동안 자연건조시켜, 5% 수산화나트륨 수용액에 168시간 동안 침적시킨 후, 도막의 이상 유무를 육안검사한다.
-. 염수분무시험: KS D 9502의 염수분무 시험방법에 따라 철재 시험편에 1mm의 두께로 도포한 다음, 실온에서 7일 동안 자연건조시킨 후, (5±1)% NaCl 수용액에 침적시켜 35±2℃의 온도에서 3일간 방치한 후 도막의 접착 상태 및 부식 정도를 육안검사하였다.
-. 촉진내후성: KS M 5000의 시험방법 3231에 따라 시험편을 촉진내후성기(ATLAS Ci5/DMC Weather-ometer)에 600시간 노출시킨 후 도막외관의 이상 유무를 육안검사한다.
-. 곰팡이저항성: KCL에 의뢰하여 곰팡이 저항성을 측정하였으며, 5종의곰팡이균에 대한 혼합포자 현탁액을 제조하여 시료표면에 접종하여 약 4주간 배양하며, 곰팡이 증식 정도에 따라 등급을 나누어 평가하는 ASTM G21-15 시험규격을 사용하였다.
0등급: 시험편의 접종한 부분에 균사의 발육이 인지되지 않음.
1등급: 시험편의 접종한 부분에 인지되는 균사발육 부분의 면적이 전면적의 10% 미만
2등급: 시험편의 접종한 부분에 인지되는 균사발육 부분의 면적이 전면적의 10 내지 30%
3등급: 시험편의 접종한 부분에 인지되는 균사발육 부분의 면적이 전면적의 30 내지 60%
4등급: 시험편의 접종한 부분에 인지되는 균사발육 부분의 면적이 전면적의 60% 이상
구분 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
부착강도(N/mm2) 1.8 1.8 1.9 1.3 1.5
내충격성 이상없음 이상없음 이상없음 균열발생 박리발생
투수성 이상없음 이상없음 이상없음 투수발생 이상없음
저온/고온반복시험 이상없음 이상없음 이상없음 균열/박리발생 균열/박리발생
인장강도(Kgf/cm2) 124 129 135 82 93
신장률(%) 540 555 575 325 405
20℃_
인장접착강도(Kgf/cm2)		 20 22 23 12 15
60℃_
인장접착강도(Kgf/cm2)		 19 20 22 10 13
-20℃_
인장접착강도(Kgf/cm2)		 18 20 21 9 13
온/냉 10회반복후 17 18 20 7 11
경도 (Shore D) 61 63 63 42 47
내수성 이상없음 이상없음 이상없음 부풀음 이상없음
내산성 이상없음 이상없음 이상없음 부풀음 부풀음
내알칼리성 이상없음 이상없음 이상없음 부풀음 부풀음
염수분무시험 이상없음 이상없음 이상없음 녹 발생 이상없음
촉진내후성 이상없음 이상없음 이상없음 변색 변색
곰팡이 저항성 1등급 1등급 1등급 2등급 1등급
상기 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 3에서 제조된 옥상을 포함하는 콘크리트 구조물 방수용 폴리우레탄계 도막재 조성물은 비교예 1 및 2에서 제조된 비교용 도료조성물을과 비교하여, 우수한 도막 물성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (5)

  1. 방향족 디이소시아네이트 30 내지 50 중량%, 폴리옥시알킬렌글리콜 30 내지 50 중량%, 비프탈레이트계 가소제 1 내지 10 중량%, 기능성 혼화제 1 내지 10 중량%, 폴리에스테르 폴리올 0.1 내지 3 중량% 및 잔량의 용제를 포함하는 주제; 및
    폴리올 수지 50 내지 70 중량%, 아민계 가교제 5 내지 25 중량%, 비프탈레이트계 가소제 10 내지 30 중량%, 폴리에스테르 폴리올 1 내지 10 중량% 및 잔량의 용제를 포함하는 경화제를 1: 1.5 내지 5 중량비율로 포함하되;
    상기 기능성 혼화제는 탄산칼슘(CaCO3) 100 중량부에 대하여, 마그네슘 실리케이트 50 내지 80 중량부, 글라스버블 50 내지 80 중량부, 플루오로설포닐이미드염 1 내지 10 중량부, 탄산아연 0.1 내지 5 중량부 및 올레오젤 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 옥상을 포함하는 콘크리트 구조물 방수용 폴리우레탄계 도막재 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄산아연은 염기성 탄산아연인 것이고;
    상기 염기성 탄산아연은 황산철이 5 중량% 이내로 존재하는 황산아연 100 중량부를 2 내지 5배 중량의 물에 용해한 후; 여기에 아연분말 0.5 내지 3 중량부를 첨가하여 65 내지 85 ℃로 가열 교반한 후; 여과하여 얻어진 액체에 5 내지 20 중량% 농도의 탄산염 수용액을 가하여 형성된 침전물을 회수하고; 여기에 암모니아수를 가하여 탄산아연 암모니아 착염을 액상으로 얻은 후; 이를 여과하여 얻어진 여액에 탄산나트륨 또는 수산화나트륨 1 내지 10 중량부를 첨가하여 90 내지 110 ℃의 온도에서 열분해 및 석출시킴으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 옥상을 포함하는 콘크리트 구조물 방수용 폴리우레탄계 도막재 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 올레오젤은 식물성 유지와 왁스를 7 내지 15: 1 중량비율로 혼합한 후, 상기 혼합물 100 중량부에, 메틸 자스모네이트(methyl jasmonate) 0.5 내지 5 중량부를 더욱 혼합하여 균질화한 것을 특징으로 하는 옥상을 포함하는 콘크리트 구조물 방수용 폴리우레탄계 도막재 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기능성 혼화제는 상기 탄산칼슘(CaCO3) 100 중량부에 대하여, 잠분분말 0.1 내지 5 중량부를 더 포함하는 것이고;
    상기 잠분분말은
    잠분의 이물질을 제거하여 굵고 검은색을 띄는 우수한 잠분을 선별하는 전처리 단계; 상기 전처리 단계를 거친 잠분을 영하 40 내지 50 ℃에서 4 내지 7 시간 동안 예비냉각 후, 영하 70 내지 80 ℃에서 1 내지 2 시간 동안 챔버를 가동시키고, 2 내지 3 시간 동안 4 내지 5 mbar(밀리바)의 압력으로 진공처리를 수행한 후, 영상 20 내지 30 ℃에서 건조시킴으로써, 동결건조하는 동결건조 단계; 및 상기 동결건조 단계를 거친 잠분을 80 내지 140 메시의 크기로 분말화하는 분말화 단계;를 포함하는 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 옥상을 포함하는 콘크리트 구조물 방수용 폴리우레탄계 도막재 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중에서 선택되는 어느 한항에 따른 옥상을 포함하는 콘크리트 구조물 방수용 폴리우레탄계 도막재 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 방수 시공방법으로서,
    시공 대상면에 부착된 이물질을 제거하는 바탕처리 단계; 상기 전처리된 시공 대상면에 부착성능 증진을 위한 프라이머를 도포한 후, 건조하여 프라이머층을 형성하는 단계; 및 상기 프라이머층 상에 상기 옥상을 포함하는 콘크리트 구조물 방수용 폴리우레탄계 도막재 조성물을 도포 및 건조하여, 방수층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물의 방수 시공방법.
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