KR102614057B1 - 콘크리트 구조물용 친환경, 다기능성 에폭시 수지계 방수방식재 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수처리, 폐수처리용 시설물은 물론, 다양한 건축물, 주차장 바닥 등에도 사용 가능한 에폭시 수지계 방수방식재 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로 동절기와 같은 저온에서도 빠른 경화건조가 가능하며 무용제형으로 인체에 유해한 휘발성 유기화합물(VOCs)을 함유하지 않아 친환경적이며 치밀한 도막을 형성하여 고내구성을 갖으며, 특히 내부식성, 내수성, 내염수성과 같은 내화학성이 우수함은 물론, 내마모성, 내스크래치성과 같은 물리적 성능도 우수하며, 별도의 탄성 부여를 통해 취성을 방지하는 기능성 강화를 통해 주차장 바닥 등에도 사용 가능하며, 추가로 난연성 및 내구성이 강화된 다기능성 구현으로 다양한 건축물, 구조물 등에 사용 가능한 콘크리트 구조물용 친환경, 다기능성 에폭시 수지계 방수방식재 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 수처리, 폐수처리용 시설물은 물론, 다양한 건축물, 주차장 바닥 등에도 사용 가능한 에폭시 수지계 방수방식재 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로 동절기와 같은 저온에서도 빠른 경화건조가 가능하며 무용제형으로 인체에 유해한 휘발성 유기화합물(VOCs)을 함유하지 않아 친환경적이며 치밀한 도막을 형성하여 고내구성을 갖으며, 특히 내부식성, 내수성, 내염수성과 같은 내화학성이 우수함은 물론, 내마모성, 내스크래치성과 같은 물리적 성능도 우수하며, 별도의 탄성 부여를 통해 취성을 방지하는 기능성 강화를 통해 주차장 바닥 등에도 사용 가능하며, 추가로 난연성 및 내구성이 강화된 다기능성 구현으로 다양한 건축물, 구조물 등에 사용 가능한 콘크리트 구조물용 친환경, 다기능성 에폭시 수지계 방수방식재 조성물에 관한 것이다.
에폭시수지를 활용하는 도료는 일반적으로 상하수도관 등 강관용 도료, 철 구조물 등의 강재용 도료, 선박용 도료, 중방식 도료 및 콘크리트 구조물용 방수방식 도료로써 산업 전반에 가장 광범위하게 사용되고 있다. 일반적으로 비스페놀 A에 에피클로로하이드린의 중/축합 반응을 통하여 액상 BPA형 에폭시수지를 제조하여 많이 사용되며, 비스페놀 A와 ECH(Epichloro Hydrin)의 몰비를 조절하여 분자량 및 에폭시 당량에 따른 제품의 용도에 맞게 사용되고 있다.
하지만, 이와 같이 일반적으로 사용되는 에폭시수지의 경우 점도가 상온 25℃에서 25,000cps로, 도료 제조시에 다량의 톨루엔, 자이렌 및 알코올류 등의 휘발성 유기 용제가 사용되며, 이로 기인하여 대기 환경 오염 및 작업자 인체에 유해한 결과를 초래하고 있다. 또한, 이러한 액상 에폭시수지로 제조된 도료를 사용하는 경우, 에폭시 경화제와 경화 반응 후 생성된 도막이 취성을 가져 외부의 충격에 의해 쉽게 도막이 균열되고 그에 따라 외부 환경에 피도장물이 노출되어 구조물 등에 부식 등의 큰 결함을 야기하고 있다.
뿐만 아니라 동절기 저온에서의 도장 작업시 건조 지연으로 인한 도막의 처짐과 변색 등 외관 결함과 부착성 불량으로 인한 도막의 품질 저하와 시공성 불량으로 인한 비용 증가 등 여러 가지 문제점이 상존한다.
<특허문헌> 등록특허 제10-2398321호(2022.05.16.공고) "초저온 속경화성 에폭시 수지의 제조방법 및 이에 의해 제조된 수지를 포함하는 분체도료용 조성물"
상기 <특허문헌>에 개시된 종래 기술 역시, 저온에서의 경화촉진을 위한 목적 하에 저온 속경화성 에폭시 수지를 함유한 도료용 조성물을 개시하고 있기는 하나, 친환경성 및 내구성을 증대시키기 위한 별도의 개선 내용 등은 개시하고 있지 않다.
최근 휘발성 유기 화합물(volatile organic compounds; VOC) 사용 규제에 따른 휘발성 유기 용제의 사용량이 규제되고 있는 실정이어서, 보다 친환경적이면서도 다양한 노출 환경에서의 내구성을 증대시켜 다양한 건축물,구조물 등에 자유롭게 적용가능한 다기능성 도료용 조성물에 대한 니즈는 증대되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
본 발명의 목적은, 동절기와 같은 저온에서도 빠른 경화건조가 가능하며 무용제형으로 인체에 유해한 휘발성 유기화합물(VOCs)을 함유하지 않아 친환경적이며 치밀한 도막을 형성하여 고내구성을 갖는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 등에 대한 방수,방식용 도료 등에 적용되는 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 내부식성, 내수성, 내염수성과 같은 내화학성이 우수함은 물론, 내마모성, 내스크래치성과 같은 물리적 성능도 우수한 콘크리트 구조물용 친환경, 다기능성 에폭시 수지계 방수방식재 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 별도의 탄성 부여를 통해 취성을 방지하는 기능성 강화를 통해 주차장 등 바닥에도 사용 가능한 콘크리트 구조물용 친환경, 다기능성 에폭시 수지계 방수방식재 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 난연성 및 내구성이 강화된 다기능성 구현으로 다양한 건축물, 구조물 등에 사용 가능한 콘크리트 구조물용 친환경, 다기능성 에폭시 수지계 방수방식재 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 콘크리트 구조물용 친환경, 다기능성 에폭시 수지계 방수방식재 조성물은, 주제; 및 상기 주제와 혼합되어 사용되는 경화제;를 포함하며, 상기 주제와 경화제는 1: 0.3~0.6 중량부의 중량 비율로 혼합되어 사용되되, 상기 주제는, 비스페놀-F형 에폭시 수지 50 내지 70 중량부, 체질안료 20 내지 30 중량부, 유리 박편의 글라스 플레이크 1 내지 5 중량부, 부착력증강제 1 내지 5 중량부 및 제1첨가제 5 내지 10 중량부를 포함하며, 상기 경화제는, 알리파틱 또는 아로마틱 아민을 단독 또는 혼합 사용하는 바이오기반 폴리아민 40 내지 50 중량부, 폴리아마이드 15 내지 25 중량부, 페날카민 5 내지 15 중량부, 경화촉진제 5 내지 10 중량부 및 제2첨가제 2 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 있어서 상기 주제는, 식물성 다가 알콜 1~10중량부, 1.5-펜타메칠렌 디이소시아네이트 20 내지 50 중량부, 펜타에리트리톨 테트라키스(3-(3,5-디-터셔리-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트) 0.1 내지 3 중량부, 4-메칠-1,3-디옥소란-2-원 1 내지 10 중량부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 있어서 상기 주제는, 내염수성 및 내부식성을 강화하는 제1기능성첨가제를 추가로 포함하며, 상기 제1기능성첨가제는, 실란화합물 1 내지 5 중량부, 질산칼슘 1 내지 5 중량부, 나노세라믹입자 1 내지 5 중량부, 그래핀 1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 있어서 상기 주제는, 탄성 부여를 통해 취성을 방지하는 제2기능성첨가제를 추가로 포함하며, 상기 제2기능성첨가제는, 개질 라텍스 20 내지 30 중량부, 다공질 세라믹 5 내지 10 중량부, 금속분말 5 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 있어서 상기 주제는, 난연성 및 내구성을 강화하는 제3기능성첨가제 5 내지 10 중량부를 추가로 포함하며, 상기 제3기능성첨가제는, 에틸렌 디아민-오-포스페이트, 비스페놀 A 비스(디페닐 포스페이트), 트리스[3-(트리메톡시실릴)프로필] 이소시아누레이트, 4,4'-디플루오로벤조페논하이드록퀴논 코폴리머, 1,6-비스(트리메톡시실릴)헥산, 4-터트-부틸스티렌 및 폴리(스티렌-코-알파-메틸스티렌)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은, 동절기와 같은 저온에서도 빠른 경화건조가 가능하며 무용제형으로 인체에 유해한 휘발성 유기화합물(VOCs)을 함유하지 않아 친환경적이며 치밀한 도막을 형성하여 고내구성을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 내부식성, 내수성, 내염수성과 같은 내화학성이 우수함은 물론, 내마모성, 내스크래치성과 같은 물리적 성능도 우수한 효과를 갖는다.
본 발명은, 별도의 탄성 부여를 통해 취성을 방지하는 기능성 강화를 통해 주차장 등 바닥에도 사용 가능한 효과를 갖는다.
본 발명은, 난연성 및 내구성이 강화된 다기능성 구현으로 다양한 건축물, 구조물 등에 사용 가능한 효과를 갖는다.
이하에서는 본 발명에 따른 콘크리트 구조물용 친환경, 다기능성 에폭시 수지계 방수방식재 조성물의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 콘크리트 구조물용 친환경, 다기능성 에폭시 수지계 방수방식재 조성물은, 동절기와 같은 저온에서도 빠른 경화건조가 가능하며 친환경적이면서도 또한, 내수성, 내염해성, 내부식성 등의 내화학성은 물론 내마모성, 내스크래치성 및 취성에 강한 물리적 특성도 우수하여 수처리, 폐수처리 시설 등의 구조물이나 다양한 콘크리트 구조물, 주차장 바닥 등 다양한 용도에 적용되는 방수,방식용 도료 등에 적용되는 조성물에 관한 것으로, 주제; 및 상기 주제와 혼합되어 사용되는 경화제;를 포함하며, 상기 주제와 경화제는 1: 0.3~0.6 중량부의 중량 비율로 혼합되어 사용되는 것을 특징으로 한다. 이하에서는 상기 주제와 경화제에 포함되어 각각의 기능성을 발휘하는 주요 성분들에 대해 상세히 설명하도록 한다.
상기 주제는, 비스페놀-F형 에폭시 수지 50 내지 70 중량부, 체질안료 20 내지 30 중량부, 유리 박편의 글라스 플레이크 1 내지 5 중량부, 부착력증강제 1 내지 5 중량부 및 제1첨가제 5 내지 10 중량부, 식물성 다가 알콜 1~10중량부, 1.5-펜타메칠렌 디이소시아네이트 20 내지 50 중량부, 펜타에리트리톨 테트라키스(3-(3,5-디-터셔리-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트) 0.1 내지 3 중량부, 4-메칠-1,3-디옥소란-2-원 1 내지 10 중량부를 포함할 수 있다.
상기 비스페놀 F형 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지의 분자 가운데 CH3 대신에 H가 있는 수지로서, 비스페놀 A형에 비해 저점도이며 가소성이 우수하며 고반응성이다. 특히, 전기전자재료로서 내열성 및 기계적 물성이 좋게 하기 위하여 필러의 고충진화가 지향되면서 저점도 에폭시수지가 개발 출시되고 있는데, 이러한 저점도 에폭시수지로서 비스페놀 F형 에폭시수지가 널리 알려져 있다. 비스페놀-F형 에폭시수지로는 에폭시 당량(EEW) 160～180, 점도(Viscosity)는 25℃에서 600～7,000cps 인 것을 사용한다. 일반적으로 에폭시수지로서 비스페놀 A형 에폭시수지가 널리 알려져 있고, 고형 에폭시수지로서는 비스페놀 A형 에폭시수지를 축합반응을 하여 분자량을 증대시킨 것이 사용되고 있으나, 톨루엔, 자일렌 및 알코올류 등의 휘발성 유기용제를 첨가하여 용해시킨 후 사용하게 됨에 따라 대기 환경오염과 작업자 인체 유해성의 문제가 초래되는바, 본 발명에서는 상기 비스페놀 F형 에폭시수지를 주제의 주요 요소로 활용함으로써, 무용제형으로 보다 친환경적인 도료 제조를 가능하게 한다.
상기 체질안료는 도막의 내수성, 내화학성 및 기계적 특성 등을 강화하기 위하여 포함될 수 있는데, 탈크, 황산바륨, 견운모, 백운모, 실리카로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 글라스 플레이크(Glass flake)는 편상의 세라믹계인 유리 박편이며, 특히 본 발명에서는 콘크리트 구조물용 방수/방식재 도막의 내수성, 내염수성, 내화학성, 내마모성 및 내스크래치성 등의 물성을 증진시키기 위하여 사용되며, 이를 통한 내화학성 및 물리적 성능 개선은 본 발명에 따른 조성물을 포함한 도료가 특히, 수처리 또는 폐수처리 시설물이나 건축물 옥상 등 취약한 환경조건에서도 다양하게 적용 및 활용될 수 있게 한다.
상기 부착력 증강제는 실란 커플링에이전트(Silane Coupling Agent) 계열로서, 2-(3,4 epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, 3-Glycidoxypropyl methyldimethoxysilane, 3-Glycidoxypropyl trimethoxysilane, 3-Glycidoxypropyl methyldiethoxysilane, 3-Glycidoxypropyl triethoxysilane 중에서 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있는데, 도료 등의 피구조물 등에 대한 부착성능을 강화시키게 된다.
상기 제1첨가제는 주제에 포함되어 주제의 물성을 안정화시키기 위하여 포함되는 기능성 성분으로, 실란 커플링에이전트, 습윤·분산제, 소포·탈포제, 레벨링제, 침강방지제 및 흐름방지제로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.
상기 식물성 다가 알콜은 지속가능한 식물성 원료로 만들어지는 것으로, 일 예로 1.3-프로판디올(CAS NO: 504-63-2) 등이 활용될 수 있는데, 주제 내 도입되어 도막의 강성과 내화학성을 향상시키게 되며, 바람직하게는 1 내지 10중량부 범위에서 포함되게 된다. 특히, 친환경성 원료로 제조되기 때문에 본 발명 조성물의 친환경성을 보다 강화시키게 된다.
상기 1.5-펜타메칠렌 디이소시아네이트(CAS NO: 4538-42-5)는 주제 내 주요 우레탄 골격으로 점도 조절이 용이하고 강성과 유연성이 우수한 특징을 발휘하게 되며, 바람직하게는 20 내지 50중량부 범위에서 포함될 수 있다. 한편, 일부는 1,5-펜타메칠렌 디이소시아네이트 호머폴리머(CAS NO: 1976005-08-9)를 1 내지 10중량부 범위에서 사용할 수 있다. 이와 같은 용이한 점도 조절은 저온에서의 신속 경화를 위한 기능성을 강화할 수 있으며 또한, 유연성 부여를 통해 내마모성, 내스크래치성 등의 내구성 증대를 구현할 수 있도록 한다.
상기 펜타에리트리톨 테트라키스(3-(3,5-디-터셔리-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트)(CAS No:6683-19-8)는 도막의 노화를 방지하기 위한 산화방지제 기능성을 위해 부여되는 구성으로, 바람직하게는 0.1 ~ 3중량부 범위에서 포함될 수 있는데, 이와 같은 산화방지 기능 발휘를 통해 본 발명이 적용된 도막의 장기적인 내구성을 증진시키게 된다.
상기 4-메칠-1,3-디옥소란-2-원(CAS NO: 108-32-7)는 특히 동절기 도막의 깨짐을 방지하기 위한 기능성 성분으로, 작은 충격 등에도 쉽게 깨질 수 있는 취성을 방지하여 내구성을 강화하며, 바람직하게는 1 ~ 10중량부 범위에서 포함될 수 있다.
상기 경화제는, 알리파틱 또는 아로마틱 아민을 단독 또는 혼합 사용하는 바이오기반 폴리아민 40 내지 50 중량부, 폴리아마이드 15 내지 25 중량부, 페날카민 5 내지 15 중량부, 경화촉진제 5 내지 10 중량부 및 제2첨가제 2 내지 10 중량부를 포함할 수 있다.
상기 바이오기반 폴리아민 혼합물은 알리파틱 또는 아로마틱 아민을 단독 또는 혼합 사용할 수 있는데, 일 예로 상기 폴리아민으로는 저점도의 100% 바이오기반 다이머 다이아민으로 도막의 유연성과 접착성 및 내수성과 내화학성을 강화할 수 있는 크로다사의 프리아민 1071 등이 사용될 수 있다. 이와 같이 주제 외에 경화제의 메인 성분으로 100% 바이오기반 폴리아민을 활용함으로써, 본 발명의 친환경성 기능성을 더욱 강화시킬 수 있으며 또한, 상기 성분의 도막 내 유연성과 접착성, 내화학성 증대 기능 구현으로 도막의 내구성을 증대시킬 수 있다.
상기 폴리아마이드는 지방산(Fatty acid)과 TETA(Triethylenetetramine) 등의 아민과의 중/축합 반응으로 제조되며, 전 아민가(Total Amine value) 100～450, 활성수소당량(Active Hydrogen Equivalent Weight) 60～250 인 것을 활용할 수 있다.
상기 페날카민(Phenalkamine)은 캐슈너트 쉘 액체(CNSL)로부터 합성될 수 있고, 폴리아마이드(저 독성, 우수한 유연성 및 내화학성)의 특성과 지방족 아민(빠른 경화, 우수한 내화학성)의 특성을 동시에 갖는 특징이 있다. 또한, 상기 페날카민은 저온에서의 경화 특성(35°F), 비임계 혼합비(넓은 범위의 혼합비), 우수한 내수성, 유연성 및 다양한 유형의 에폭시 수지와의 우수한 혼화성(호환성), 불충분한 표면처리면에 대해서도 우수한 접착력을 가지고 있는 특성으로 인해, 거의 모든 에폭시 도장에 적합한 경화제 성분으로서 기능할 수 있다. 더욱 상세하게 설명하면, 페닐카민(Phenalkamine)은 속건형이며 저온 경화성이 우수하고 습도가 높은 상황에서 우수한 성능을 발휘하는데, 페날카민을 포함하는 경화제의 가장 큰 장점은 뛰어난 저온 경화 성능을 갖는다는 것이다. 또한, 페날카민을 포함하는 경화제는 도장 초기의 수분에 강하다는 장점을 갖는데, 폐날카민 분자 특유의 소수성(Hydorphobic)은 물 분자와의 접촉에 의한 영향을 최소화하여 약간의 수분이 잔존하는 소재 위에도 도장이 가능하게 된다.
상기 경화촉진제로는 도데실 페놀(Dodecyl Phenol), 3급 아민류(예 : Tris-2,4,6-dimethylaminomethyl phenol) 등을 활용할 수 있다.
상기 제2첨가제는 경화제에 포함되어 경화제의 물성을 안정화시키기 위하여 포함되는 성분으로, 습윤·분산제, 소포·탈포제, 레벨링제, 침강방지제 및 흐름방지제로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.
한편, 본 발명의 콘크리트 구조물용 친환경, 다기능성 에폭시 수지계 방수방식재 조성물은, 본 발명의 조성물에 대해 내구성은 물론 내염수성 및 내부식성과 같은 내화학성을 추가로 강화하는 제1기능성첨가제를 (주제 내에)추가로 포함할 수 있는데, 상기 제1기능성첨가제는, 실란화합물 1 내지 5 중량부, 질산칼슘 1 내지 5 중량부, 나노세라믹입자 1 내지 5 중량부, 그래핀 1 내지 5 중량부를 포함할 수 있다.
상기 실란화합물로는, 일 예로 퍼플루오로메톡시실란, 퍼플루오로에톡시실란 등의 퍼플루오로알콕시실란 또는 테트라메톡시실란, 테트라 에톡시실란 등의 테트라알콕시실란, 디알콕시실란, 실란옥사이드, 알콕시실란, 실란옥사이드 또는 이들의 혼합물이 활용될 수 있는데 특히, 상기 실란화합물은 그것이 포함되는 조성물 내 내화학성 등을 증가시키고, 열적안정성 및 기계적 물성을 향상시키는 기능성 부여를 통해 본 발명이 포함된 도막 등의 내구성 등을 증대시키는 기능은 물론 조성물 내 성분들 간의 유기적 혼합을 이룰 수 있도록 보조한다.
상기 질산칼슘은 칼슘계 인산아연 피막을 형성하기 위한 것으로서, 피막 결정을 미세화하여 내마모성, 내식성 등과 같은 표면 물성을 향상시키는 칼슘이온을 제공할 수 있다. 바람직한 질산칼슘의 사용량은 주제 내에 1 내지 5중량부를 사용하는 것이 좋다.
상기 나노세라믹 입자는 본 발명의 조성물이 포함된 도막의 경화 중에 표면으로 부상하여 치밀하고 경도가 높은 표면을 형성하기 때문에, 내습성, 내구성, 내후성, 내충격성, 내약품성 등을 향상시킬 수 있는데, 상기 나노세라믹 입자의 사용량은 주제 내에서 1 내지 5중량부인 것이 좋고, 바람직한 나노세라믹 입자는 실리콘카바이드, 알루미나, 실리카, 지르코니아-실리카, ZnO, TiO2 및/또는 CaCO3가 포함될 수 있다.
상기 그래핀은 탄소 동소체 중 하나로 원자 단위의 벌집형 격자로 이루어진 구조를 가지며 해수담수화에 수처리 필터로도 사용되는 소재인데, 이러한 그래핀은 염소이온의 침투를 차단하는 내염수성, 내부식성을 부여할 수 있고 또한 판상형의 구조를 통해 본 발명의 조성물이 포함된 도막의 강도를 증가시키는 동시에 부식제의 이동을 저해함으로써 내부식성에 시너지적 효과 및 도막의 접착력 및 내구성을 증대시킬 수 있게 한다.
또한, 본 발명의 콘크리트 구조물용 친환경, 다기능성 에폭시 수지계 방수방식재 조성물은, 본 발명의 조성물이 포함된 도막 등에 탄성 부여를 통해 취성을 방지하는 제2기능성첨가제를 (주제 내에)추가로 포함할 수 있는데, 상기 제2기능성첨가제는, 개질 라텍스 20 내지 30 중량부, 다공질 세라믹 5 내지 10 중량부, 금속분말 5 내지 10 중량부를 포함할 수 있다.
상기 개질 라텍스는 합성수지계 에멀젼 라텍스로서, 구체적으로는 아크릴 수지 10~20 중량비, SBR(Styrene-Butadiene rubber) 고무 10~20 중량비, 하이드록실 아크릴레이트 모노머 5~10 중량비, 분산제 5~10 중량비, 물 40~70 중량비의 비율로 포함되어 구성될 수 있으며 특히, 도막 등에 대한 탄성 부여를 통해 취성을 방지하는 기능성 부여에 핵심 기능을 수행하게 된다.
상기 아크릴 수지는 2-하이드록시에틸메타크릴산(2-HEMA : 2-hydroxyethyl methacrylate), 메타크릴산메틸(MMA: methyl methacrylate), n-부틸 아크릴레이트(n-BA : n-butyl acrylate) 및 아크릴산(AAc : acrylic acid) 중 선택된 어느 하나의 아크릴레이트 단량체 및 음이온 또는 비이온 유화제 및 개시제를 첨가하여 합성된 폴리 아크릴레이트 하이브리드 에멀젼을 사용할 수 있다. 상기 아크릴 수지는 건조가 빠르고 외부 폭로조건에서도 우수한 내후성, 내구성, 자외선안정성을 나타내며 수용성으로 이루어져 있어 친환경적이다.
상기 SBR 고무는 완충과 같은 기능 구현을 위한 탄성을 유지하기 위해 고형분이 50% 이상인 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 표면에서 부식을 방지하는 역할을 하는 동시에 용매에 분산되어 있는 형태를 하고 있으며, 용매로는 에틸렌 글리콜계의 2가 알코올을 사용할 수 있다.
상기 하이드록실 아크릴레이트 모노머는 가교밀도를 향상시켜 망목상 상태를 증대시키는 역할을 하여 물성을 향상시키는 기능을 한다. 이러한 하이드록실 아크릴레이트 모노머로는 하이드록실 에틸아크릴레이트, 하이드록실프로필아크릴레이트, 하이드록실 에틸메틸아크릴레이트 등을 사용할 수 있다.
상기 분산제는 각 성분의 혼합시 액상 내에서 내부 성분을 고르게 분산시켜 균일한 도막을 형성하기 위한 것으로, 본 발명에서는 비이온 타입의 폴리옥시알킬렌형 계면활성제 또는 음이온 타입의 폴리카르복실염계 계면활성제 중 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 다공질 세라믹은 스펀지법(polymeric sponge method), 충전법(stacking method) 및 기포발생법(bubble generation method) 등을 이용하여 제조할 수 있는데, 이러한 다공질 세라믹은 통상 ㎛ 단위의 기공들을 갖는다. 다공질 세라믹을 혼합하게 되면, 우선적으로 탄성 부여에 따른 진동흡수 능력이 용이해짐은 물론 도막 내 미세기공의 크기를 용이하게 설정할 수 있게 되므로, 필요한 상황에 따른 탄성 부여 기능성도 맞춤형으로 조절/제어할 수 있게 된다.
상기 금속분말 역시 상기 다공질 세라믹과 함께 탄성 부여 기능성 내지 내구성 등을 증진시키는 기능을 구현하게 되고, 이를 위해 다공질 금속 등이 활용될 수 있다.
추가적으로, 본 발명의 콘크리트 구조물용 친환경, 다기능성 에폭시 수지계 방수방식재 조성물은, 본 발명의 조성물 내에 추가로 난연성 및 내구성을 강화하는 제3기능성첨가제를 주제 내에 5 내지 10 중량부를 추가로 포함할 수 있는데, 이 때 상기 제3기능성첨가제는, 에틸렌 디아민-오-포스페이트 20 내지 30중량부, 비스페놀 A 비스(디페닐 포스페이트) 20 내지 30중량부, 트리스[3-(트리메톡시실릴)프로필] 이소시아누레이트 20 내지 30중량부, 4,4'-디플루오로벤조페논-하이드록퀴논 코폴리머 7 내지 13중량부, 1,6-비스(트리메톡시실릴)헥산 7 내지 10중량부, 4-터트-부틸스티렌 15 내지 25중량부, 폴리(스티렌-코-알파-메틸스티렌) 7 내지 10중량부 및 중합촉진제 0.01 내지 2중량부를 포함하는 조성물을 반응시켜 제조되는 것을 특징으로 한다. 이러한 추가적인 난연성 및 내구성이 강화된 다기능성 구현으로 본 발명에 따른 방수방식재 조성물은 다양한 건축물, 구조물 등에 보다 폭넓게 사용 가능하게 된다.
상기 에틸렌 디아민-오-포스페이트(Ethylene diamine-o-phosphate, CAS No. : 14852-17-6)는 비스페놀 A 비스(디페닐 포스페이트)와 함께 본 발명의 조성물이 포함된 도막의 난연성 기능성 부여를 위해 사용되는 구성으로 20 내지 30중량부 범위에서 사용되게 된다.
상기 비스페놀 A 비스(디페닐 포스페이트)(Bisphenol A Bis(diphenyl phosphate, CAS No. : 5945-33-5)는 에틸렌 디아민-오-포스페이트와 함께 본 발명의 조성물이 포함된 도막의 난연성 기능성 부여를 위해 사용되는 구성으로, 20 내지 30중량부 범위에서 사용되게 된다.
상기 트리스[3-(트리메톡시실릴)프로필] 이소시아누레이트(Tris[3-(trimethoxysilyl)propyl] isocyanurate, CAS No. : 26115-70-8)는 제3기능성첨가제의 제조용이성을 향상시키기 위해 사용되는 구성으로, 20 내지 30중량부 범위에서 사용되게 된다.
상기 4,4'-디플루오로벤조페논-하이드록퀴논 코폴리머(4,4′- Difluorobenzophenone-hydroquinone copolymer, CAS No. : 29658-26-2)는 본 발명의 조성물이 포함된 도막층 등이 다양한 극한 환경 특히, 고온 및 다습한 환경에서 오랫 동안 노출되는 경우에 발생할 수 있는 제품의 물성 저하를 방지해 종국적으로 본 발명의 조성물이 포함된 도막층의 화학적 또는 물리적 내구성을 증대시키는 기능을 수행하는 구성으로, 7 내지 13중량부 범위에서 사용되게 된다.
상기 1,6-비스(트리메톡시실릴)헥산(1,6-Bis(trimethoxysilyl)hexane, CAS No. : 87135-01-1) 역시 상기 트리스[3-(트리메톡시실릴)프로필] 이소시아누레이트(Tris[3-(trimethoxysilyl)propyl] isocyanurate, CAS No. : 26115-70-8)와 함께 제3기능성첨가제를 구성하는 성분의 결합력을 증대시키기 위해 사용하는 구성으로, 7 내지 10중량부 범위에서 사용되게 된다.
상기 4-터트-부틸스티렌(4-tert-Butylstyrene, CAS No. : 1746-23-2)는 제3기능성첨가제의 수지 내에서의 분산성을 향상시키기 위해 사용하는 구성으로, 15 내지 25중량부 범위에서 사용되게 된다.
상기 폴리(스티렌-코-알파-메틸스티렌)(Poly(styrene-co-αmethylstyrene), CAS No.: 9011-11-4)는 수지와의 상용성을 향상시키기 위해 사용하는 구성으로, 7 내지 10중량부 범위에서 사용되게 된다.
상기 중합촉진제는 중합을 촉진하는 구성으로, 0.01 내지 2중량부 범위에서 사용되며, 종래의 다양한 중합촉진제가 사용될 수 있으며 예컨대 비스(3,5,5-트리메틸헥사노일)퍼옥사이드(bis(3,5,5-Trimethylhexanoyl) peroxide, CAS No. : 3851-87-4)가 사용될 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 콘크리트 구조물용 친환경, 다기능성 에폭시 수지계 방수방식재 조성물이 적용된 실시예 및 비교예를 들어 그 효과에 대해 설명하도록 한다.
<실시예1>
주제 및 경화제를 1:0.5의 중량 비율로 혼합한 콘크리트 구조물용 친환경, 다기능성 에폭시 수지계 방수방식재 조성물을 이용하여 에폭시 도료를 제조하였다.
이때, 상기 주제는, 비스페놀-F형 에폭시 수지 50 내지 70 중량부, 체질안료 20 내지 30 중량부, 유리 박편의 글라스 플레이크 1 내지 5 중량부, 부착력증강제 1 내지 5 중량부 및 제1첨가제 5 내지 10 중량부, 식물성 다가 알콜 1~10중량부, 1.5-펜타메칠렌 디이소시아네이트 20 내지 50 중량부, 펜타에리트리톨 테트라키스(3-(3,5-디-터셔리-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트) 0.1 내지 3 중량부, 4-메칠-1,3-디옥소란-2-원 1 내지 10 중량부의 중량 비율로 혼합하여 제조하고,
또한, 상기 경화제는, 알리파틱 또는 아로마틱 아민을 단독 또는 혼합 사용하는 바이오기반 폴리아민 40 내지 50 중량부, 폴리아마이드 15 내지 25 중량부, 페날카민 5 내지 15 중량부, 경화촉진제 5 내지 10 중량부 및 제2첨가제 2 내지 10 중량부의 중량 비율로 혼합하여 제조하였다.
<실시예2>
실시예2는 상기 실시예1에서 주제에 추가적으로 실란화합물 1 내지 5 중량부, 질산칼슘 1 내지 5 중량부, 나노세라믹입자 1 내지 5 중량부, 그래핀 1 내지 5 중량부, 제3기능성첨가제 5 내지 10 중량부를 포함하여 제조한 것 외에는 실시예1과 동일하다.
<실시예3>
실시예3은 상기 실시예2에서 주제에 추가적으로 개질 라텍스 20 내지 30 중량부, 다공질 세라믹 5 내지 10 중량부, 금속분말 5 내지 10 중량부를 포함하여 제조한 것 외에는 실시예2와 동일하다.
<비교예>
시중에서 판매되고 있는 비스페놀-A형 에폭시 수지를 주제로 하는 콘크리트 구조물용 방수방식재인 에폭시 수지계 도료를 사용하였다.
1. 저온 경화성능 시험
상기 실시예들과 비교예 각각에 따른 도료의 온도별 건조시간을 측정하여 저온 경화성능을 시험하였고, 그 결과를 하기 [표 1]에 나타내었다.
| 온도(℃) | 고화건조(시간) | |||
| 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 비교예 | |
| 0 | 40 | 39 | 41 | 72 |
| 5 | 25 | 24 | 25.5 | 48 |
| 25 | 8.5 | 8 | 8.5 | 19 |
상기 [표 1]을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 방수방식재 조성물을 이용한 도료가 비교예 대비하여 상온 이하 특히, 5~25℃에서의 저온경화성능이 월등히 우수함을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 방수방식재 조성물을 도료로 사용하는 경우 그 시공시간이 절반 정도로 단축되어 신속 시공이 필요한 특수한 작업환경 등에 최적임을 확인할 수 있다.
2. 내수성, 내염수성, 내화학성 시험
상기 실시예들과 비교예 각각에 따른 도료의 내화학성 시험, 내수성 시험 및 염수분무 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 [표 2]에 나타내었다.
| 구분 |
실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 비교예 | |
| 내화학성시험 (15일, 침적시험) |
5%-H2SO4 | 이상없음, 미세변색 | 이상없음 | 이상없음 | 변색발생, 미세수포발생 |
| 5%-H3PO4 | 이상없음, 미세변색 | 이상없음 | 이상없음 | 변색발생, 미세수포발생 | |
| 5%-NaOH | 이상없음, 미세변색 | 이상없음 | 이상없음 | 변색 심함 | |
| 5%-NaCl | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | 미세변색 | |
| 5%-EtOH | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | 미세변색 | |
| 내수성시험(1,000시간, 침적시험) | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | 수포발생 및 발청됨 | |
| 염수분무시험(500시간) | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | 수포발생 및 발청됨 | |
내화학성 시험은 5종의 시약을 5% 수용화하여 15일간 침적시험을 실시하였고, 내수성 시험은 50℃의 항온수조에 시험편을 침적하여 실시하였으며, 염수분무 시험은 KS D-9502, Salt Spray Test로 실시하였다.
상기 [표 2]를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 방수방식재 조성물을 이용한 도료가 비교예 대비하여 내화학성, 내수성 및 내염수성 성능이 우수함을 확인할 수 있고 특히, 실시예2와 실시예3의 내화학적 성능이 매우 우수함을 확인할 수 있다.
3. 도막 물성시험
상기 실시예들과 비교예 각각에 따른 도료의 인장강도, 굴곡강도, 내충격성, 내마모성, 연필경도, 수증기 투과율 등의 물성을 시험하였고, 그 결과를 하기 [표 3]에 나타내었다.
| 구분 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 비교예 |
| 인장강도(MPa) | 46.8 | 47.2 | 48 | 35.2 |
| 굴곡강도(MPa) | 66.8 | 67 | 70.1 | 49.9 |
| 내충격성(500g*1/2inch*50cm) | 이상없음 | 이상없음 | 이상없음 | 미세크랙 발생 |
| 내마모성(mg) | 75 | 72 | 70 | 129 |
| 연필경도 | 4H 이상 | 4H 이상 | 4H 이상 | 2H |
| 수증기투과율(g/m2·24hr) | 0.07 | 0.07 | 0.06 | 0.15 |
상기 [표 3]을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 방수방식재 조성물을 이용한 도료가 비교예 대비하여 인장강도, 굴곡강도, 내충격성, 내마모성, 연필경도, 수증기 투과율 등의 다양한 물성 성능이 우수함을 확인할 수 있고 특히, 실시예3의 경우 추가적 탄성 부여에 따른 인장강도, 굴곡강도, 내충격성 성능에서 탁월하게 우수함을 확인할 수 있다.
이상에서, 출원인은 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (5)
- 삭제
- 주제; 및 상기 주제와 혼합되어 사용되는 경화제;를 포함하며,
상기 주제와 경화제는 1: 0.3~0.6 중량부의 중량 비율로 혼합되어 사용되되,
상기 주제는, 비스페놀-F형 에폭시 수지 50 내지 70 중량부, 체질안료 20 내지 30 중량부, 유리 박편의 글라스 플레이크 1 내지 5 중량부, 부착력증강제 1 내지 5 중량부, 제1첨가제 5 내지 10 중량부, 식물성 다가 알콜 1~10중량부, 1.5-펜타메칠렌 디이소시아네이트 20 내지 50 중량부, 펜타에리트리톨 테트라키스(3-(3,5-디-터셔리-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트) 0.1 내지 3 중량부, 4-메칠-1,3-디옥소란-2-원 1 내지 10 중량부를 포함하며,
상기 경화제는, 알리파틱 또는 아로마틱 아민을 단독 또는 혼합 사용하는 바이오기반 폴리아민 40 내지 50 중량부, 폴리아마이드 15 내지 25 중량부, 페날카민 5 내지 15 중량부, 경화촉진제 5 내지 10 중량부 및 제2첨가제 2 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물용 친환경, 다기능성 에폭시 수지계 방수방식재 조성물. - 제 2 항에 있어서,
상기 주제는, 내염수성 및 내부식성을 강화하는 제1기능성첨가제를 추가로 포함하며,
상기 제1기능성첨가제는, 실란화합물 1 내지 5 중량부, 질산칼슘 1 내지 5 중량부, 나노세라믹입자 1 내지 5 중량부, 그래핀 1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물용 친환경, 다기능성 에폭시 수지계 방수방식재 조성물. - 제 3 항에 있어서,
상기 주제는, 탄성 부여를 통해 취성을 방지하는 제2기능성첨가제를 추가로 포함하며,
상기 제2기능성첨가제는, 개질 라텍스 20 내지 30 중량부, 다공질 세라믹 5 내지 10 중량부, 금속분말 5 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물용 친환경, 다기능성 에폭시 수지계 방수방식재 조성물. - 제 4 항에 있어서,
상기 주제는, 난연성 및 내구성을 강화하는 제3기능성첨가제 5 내지 10 중량부를 추가로 포함하며,
상기 제3기능성첨가제는, 에틸렌 디아민-오-포스페이트, 비스페놀 A 비스(디페닐 포스페이트), 트리스[3-(트리메톡시실릴)프로필] 이소시아누레이트, 4,4'-디플루오로벤조페논하이드록퀴논 코폴리머, 1,6-비스(트리메톡시실릴)헥산, 4-터트-부틸스티렌 및 폴리(스티렌-코-알파-메틸스티렌)을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물용 친환경, 다기능성 에폭시 수지계 방수방식재 조성물.
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|---|---|---|---|
| KR1020230036288A KR102614057B1 (ko) | 2023-03-21 | 2023-03-21 | 콘크리트 구조물용 친환경, 다기능성 에폭시 수지계 방수방식재 조성물 |
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| KR (1) | KR102614057B1 (ko) |
Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| KR20140131696A (ko) * | 2013-05-06 | 2014-11-14 | 에이비티코리아 주식회사 | 저수조의 방수 코팅용 도료 |
| KR102310558B1 (ko) * | 2021-06-28 | 2021-10-08 | 건일스틸 주식회사 | 기능성 무기재료 함유 저온 경화형 변성 에폭시수지도료 |
| KR20230031960A (ko) * | 2020-07-30 | 2023-03-07 | 주고꾸 도료 가부시키가이샤 | 에폭시 수지계 방식 도료 조성물, 방식 도막, 적층 방오 도막, 방오 기재 및 방오 기재의 제조방법 |
-
2023
- 2023-03-21 KR KR1020230036288A patent/KR102614057B1/ko active IP Right Grant
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