KR102626929B1 - 타일의 접착제 겸용 줄눈제 조성물 및 이를 이용한 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면 처리 방법 - Google Patents

타일의 접착제 겸용 줄눈제 조성물 및 이를 이용한 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 타일의 접착제 겸용 줄눈제 조성물 및 이를 이용한 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면 처리 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일실시예에 따른 타일의 접착제 겸용 줄눈제 조성물은 결합제, 골재, 수축저감 팽창시멘트, 점착력 증강제, 접착력 증강제, 셀룰로오스 섬유, 및 그래핀을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 강도와, 내구성과, 내산성과, 내알칼리성과, 내수성이 우수한 타일의 접착제 겸용 줄눈제 조성물을 제공할 수 있다.

Description

타일의 접착제 겸용 줄눈제 조성물 및 이를 이용한 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면 처리 방법 { COMPOSITION FOR USE OF TILE ADHESIVE AND GROUT AND METHOD OF TREATING CONCRETE STRUCTURE FOR WATER AND SEWAGE USING SAME }
본 발명은 타일의 접착제 겸용 줄눈제 조성물 및 이를 이용한 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면 처리 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 고분말도를 가지는 그래핀을 이용하여 강도 및 내구성이 우수하고, 휨인성, 내산성, 내알칼리성, 중성화 저항성, 동결융해 저항성 및 내수성을 개선할 수 있는 타일의 접착제 겸용 줄눈제 조성물에 관한 것이다.
주택이나 사무실 공장 등에서는 신축이나 보수 시 내 외부 장식 및 마감 처리재로서 내구성이 우수하고 색상과 무늬가 미려한 세라믹 타일을 주로 사용하고 있다. 최근에는 작업의 편이성 및 시공 시간의 절약을 위하여 타일의 크기도 점차 대형화되는 추세이다. 또한 장소에 상관없이 습기가 많은 화장실이나 세면장, 욕실 등에도 타일 시공을 원하고 있다. 그러한 이유로 타일 접착제는 갈수록 고부착성, 고내수성을 요구하고 있다.
한편, 정수장이나 배수지 또는 아파트단지 내에 설치되는 대용량의 물저장 탱크와 같은 방수설비는 콘크리트 벽체로 외관을 이루며, 콘크리트 벽체의 내부 각 측면과 바닥면 사이의 공간을 통해 물수용 공간을 형성하게 된다.
이러한 방수설비는 콘크리트 벽체 내면이 상기 물수용 공간에 수용되는 물과 직접 접촉하는 구조를 갖게 되는데, 콘크리트의 경우 내수성과 내화학성이 약해 장기간 사용할 경우 쉽게 침식 및 부식되면서 방수설비의 수밀성을 저하시킬 우려가 있다.
한편, 타일 시멘트 모르타르는 건축물의 내부, 외부 및 천장의 최종 마감에 사용되는 것으로, 시멘트 및 모래 등의 주재료 외에 점성, 접착력 및 작업가능시간 등의 물성을 강화하기 위하여 혼화제를 추가로 첨가한다.
또한, 타일 줄눈이 파손될 경우 그 줄눈 사이로 물이 스며들어 아래층으로 누수가 발생할 수 있으며, 특히 물 청소 시 줄눈 파손물이 자주 발생하여 타일 시공된 장소가 지저분하고, 먼지가 발생할 수 있으며, 이로 인해 주거자의 건강을 해칠 수 있다는 문제점이 있었다. 또한, 줄눈이 파손될 경우 대부분의 보수방법은 파손된 줄눈은 드라이버와 같은 날카로운 연장을 사용하여 뜯어내고, 그 줄눈이 제거된 공간에 다시 백색 시멘트를 채워 넣는 방법으로 보수공사를 실시하였다. 그러나, 백색 시멘트 등을 사용할 경우 시간이 경과하면 상기한 문제점들이 다시 반복된다는 문제점을 가지고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 종래에 제안된 타일 줄눈제 또는 접착제 및 이를 이용한 타일 시공방법으로서, 백색 시멘트에 기능성 수지 성분을 혼합함으로써 탄성 및 접착력을 보강한 줄눈제의 예(등록특허공보 제10-0904841호(2009.06.25.공고) '접착력이 뛰어난 타일용 줄눈제'), 2액형 에폭시 수지계로서 내오염성을 보강한 줄눈제의 예들(등록특허공보 제10-0934561호(2009.12.29.공고) '내오염성이 뛰어난 타일용 에폭시 줄눈제', 등록특허공보 제10-1249986호(2013.04.02.공고) '줄눈용 접착제') 등이 알려져 있고, 타일과 몰탈과의 일체화 성능을 향상시킨 타일 접착제 및 그를 이용한 시공방법의 예(등록특허공보 제10-1065295호(2011.09.16.공고) '타일용 접착제 및 그를 이용한 타일시공방법')가 알려져 있다. 통상적으로 타일을 시공할 때는 접착제를 이용하여 타일을 벽면에 접착시킨 후, 타일 사이의 줄눈에 줄눈제를 충전하는 것이 일반적이나, 접착제와 줄눈제를 서로 다른 물질로 시공하는 경우, 보수 작업시 재료 준비가 번거롭고 복잡할 뿐만 아니라, 서로 다른 물질을 사용하는데서 오는 성능 저하 문제도 발생하게 된다.
등록특허공보 제10-0904841호 등록특허공보 제10-0934561호 등록특허공보 제10-1065295호 등록특허공보 제10-1249986호
따라서 본 발명은 그래핀을 이용하여 강도 및 내구성이 우수하고, 휨인성, 내산성, 내알칼리성, 중성화 저항성, 동결융해 저항성 및 내수성을 개선할 수 있는 타일의 접착제 겸용 줄눈제 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 그래핀을 이용하여 강도 및 내구성이 우수하고, 휨인성, 내산성, 내알칼리성, 중성화 저항성, 동결융해 저항성 및 내수성을 개선할 수 있는 타일의 접착제 겸용 줄눈제 조성물 및 이를 이용한 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적은, 상기 타일 접착제 및 줄눈제 조성물은 결합제, 골재, 수축저감 팽창시멘트, 점착력 증강제, 접착력 증강제, 셀룰로오스 섬유, 및 그래핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 타일 접착제 겸용 줄눈제 조성물에 의해 달성된다.
일 실시예에서, 상기 타일 접착제 및 줄눈제 조성물은 결합제 35 내지 45 중량부, 골재 45 내지 55 중량부, 수축저감 팽창시멘트 3 내지 5 중량부, 점착력 증강제 1 내지 2 중량부, 접착력 증강제 1 내지 2 중량부, 셀룰로오스 섬유 0.2 중량부 이하, 및 그래핀 2 내지 4 중량부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 결합제는 백시멘트를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 결합제는 고황산염 시멘트를 추가로 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 결합제는 지오폴리머를 추가로 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 골재는 규사를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 골재는 흑운모 또는 일라이트를 추가로 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 점착력 증강제는 메틸 셀룰로오스, 검(gum), 및 알지네이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 접착력 증강제는 비닐 네오데카노에이트(Vinyl neodecanoate)를 포함할 수 있다.
한편, 상기 타일 접착제 및 줄눈제 조성물을 이용한 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면 처리 방법에 의해서도 상기 목적은 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 타일의 접착제 겸용 줄눈제 조성물에 의하면, 정수장 등 KC 인증이 요구되는 타일의 접착제 겸용 줄눈제 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 타일의 접착제 겸용 줄눈제 조성물에 의하면, 강도가 우수한 타일의 접착제 겸용 줄눈제 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 타일의 접착제 겸용 줄눈제 조성물에 의하면, 내구성이 우수한 타일의 접착제 겸용 줄눈제 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 타일의 접착제 겸용 줄눈제 조성물에 의하면, 내산성이 우수한 타일의 접착제 겸용 줄눈제 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 타일의 접착제 겸용 줄눈제 조성물에 의하면, 내알칼리성이 우수한 타일의 접착제 겸용 줄눈제 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 타일의 접착제 겸용 줄눈제 조성물에 의하면, 내수성이 우수한 타일의 접착제 겸용 줄눈제 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 구성요소 등이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 구성요소 등이 존재하지 않거나 부가될 수 없음을 의미하는 것은 아니다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
줄눈용 접착제는 타일 또는 대리석 등의 사이에 좁은 공간(약 1~20mm)을 메우는 충진재이다. 타일은 욕실 등에서 사용되어 항상 습도가 높은 곳에서 사용이 되며, 세면 및 목욕을 위한 빈번한 출입으로 인하여 여러 가지 오염 원인에 자주 노출이 된다. 또한 대리석 등은 실외에서 사람들의 통행이 많은 곳에 설치가 되어 쉽게 오염이 되고, 환경 변화에도 자주 노출이 된다. 따라서, 타일 또는 대리석 등의 이음새를 메우는 줄눈제 역시 쉽게 오염이 되고, 수명 또한 짧다. 타일 또는 대리석 등의 이음새를 메우기 위해서, 현재 국내에서 사용되는 줄눈제로 타일시멘트에 물을 첨가해 반죽하여 사용하고 있다. 하지만, 이와 같이 이음새를 메우게 되면, 시간이 지나면 쉽게 오염이 되고 깨지게 된다.
따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 개선하면서도 동시에 타일 접착제로 활용할 수 있는 조성물을 제공하고자 한다.
이러한 조성물은 결합제, 골재, 수축저감 팽창시멘트, 점착력 증강제, 접착력 증강제, 셀룰로오스 섬유, 및 그래핀을 포함을 포함할 수 있다. 보다 상세하게는 상기 조성물은 결합제 35 내지 45 중량부, 골재 45 내지 55 중량부, 수축저감 팽창시멘트 3 내지 5 중량부, 점착력 증강제 1 내지 2 중량부, 접착력 증강제 1 내지 2 중량부, 셀룰로오스 섬유 0.2 중량부 이하, 및 그래핀 2 내지 4 중량부를 포함할 수 있다.
이하, 각각의 구성요소별로 본 발명의 조성물을 보다 상세히 설명한다.
1) 결합제
결합제는 백시멘트를 포함할 수 있다.
백색시멘트는 접착제의 기초 성분으로서 조성물에 포함된 물과 수화반응하여 조성물을 응결, 강화시켜 접착력을 향상시킨다. 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물 중에서 백색시멘트는 물과 혼합되면서 수산화칼슘을 생성하고 이때의 pH 값은 12 내지 14 이다. 강한 알칼리 상태에서 수산화물은 콘크리트의 부식을 방지하고 물의 침투를 막아 방수하고 수산화물에 의해 강한 알칼리 상태를 유지할 수 있어 콘크리트 구조물의 중성화를 방지하며, 백색시멘트가 물과 혼합되면서 생성된 수산화칼슘은 방수제의 실리카 분산용액과 반응하여 불용성 화합물을 생성하여 방수제와 조성물 간의 내부조직을 치밀하게 하여 방수제와 조성물간의 결합력을 높여 준다. 특히, 방수제와 조성물간의 결합력이 높아지면 콘크리트 구조물에 대한 타일의 부착력이 향상될 수 있다.
백색시멘트는 타일의 접착제와 줄눈재로 조성물 총 100 중량부 중 35 내지 45 중량부로 포함될 수 있다. 백색시멘트가 35 중량부 미만일 경우에는 조성물의 접착력이 떨어질 수 있으며, 백색시멘트가 45 중량부를 초과할 경우에는 조성물의 강도가 높아져 탄성분말에 의한 탄성효과가 떨어지고, 온도 및 외부 압력에 의한 유연성이 저하될 수 있다. 특히, 유연성이 저하될 경우 균열 및 부식이 빠르게 진행되어 콘크리트 구조물 사이로 물과 공기가 스며들어 콘크리트의 중성화가 발생될 수 있다. 다만 그 하한은 35 중량부, 36 중량부, 37 중량부, 또는 38 중량부일 수 있으며, 그 상한은 45 중량부, 44 중량부, 43 중량부, 또는 42 중량부일 수 있다.
다만, 백색시멘트로 1종 보통 포틀랜드 시멘트 KL S 5201과 KL S 5204 중 어느 하나를 사용하였으나 실시예에서 제시한 포틀랜드 시멘트에 제한되지 않으며 수조에 사용되는 용도를 고려하여 미관상 청결함을 줄 수 있는 백색의 시멘트는 제한 없이 사용될 수 있다.
또한, 상기 결합제는 황산염 시멘트 또는 지오폴리머를 추가로 포함할 수 있다. 알칼리성분이 높은 시멘트인 고황산염 시멘트(supersulfate cement)나 무기폴리머(geopolymer)를 사용하면 알칼리성분이 낮아지고 황산염 등에 강하고 내 화학성이 증가된다. 특히, 특히 고황산염 시멘트나 지오폴리머는 그 입자 크기가 시멘트의 1/2 정도이므로 접착력이 증가할 수 있다.
2) 골재
상기 골재는 규사를 포함할 수 있다.
규사는 본 발명의 조성물의 경화 속도와 접착력에 영향을 주며, 타일 시공 후 조성물이 균열없이 경화할 수 있도록 하고 타일 간의 좁은 줄눈홈에 충진되어 치밀하게 결합하며 타일과 시공 콘크리트 표면의 접착력이 우수하게 할 수 있도록 한다.
본 발명에서는 전술한 바와 같이, 규사의 함량을 기준으로 다른 구성요소의 함량을 규정한다. 다만, 규사의 함량이 다른 구성요소에 비하여 너무 적은 경우에는 접착력이 저하되고 경화속도가 느려져 타일 부착 시 타일이 미끄러지는 문제가 발생될 수 있고, 규사의 함량이 너무 많은 경우에는 경화 속도가 빨라 조성물의 유연성과 작업성이 떨어질 수 있다. 특히, 조성물의 유연성이 떨어지는 경우 균열 및 줄눈 탈락 등의 문제가 발생할 수 있다. 다만 그 하한은 45 중량부, 46 중량부, 47 중량부, 또는 48 중량부일 수 있으며, 그 상한은 55 중량부, 54 중량부, 53 중량부, 또는 52 중량부일 수 있다.
골재는 규사 외에 필러를 추가할 수 있다. 흑운모나 일라이트를 추가할 수 있다, 흑운모나 일라이트 등은 원적외선이 방출되어, 내항균성, 내항곰팡이성 등의 효과를 제공할 수 있다.
3) 수축저감 팽창시멘트
수축저감 팽창시멘트는 CSA계 시멘트를 포함할 수 있다. 구체적인 종류는 한정하지 않는다. 그 함량은 3 내지 5 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 그 하한은 3 중량부, 3.3 중량부, 3.6 중량부, 또는 3.9 중량부일 수 있으며, 그 상한은 5 중량부, 4.7 중량부, 4.4 중량부, 또는 4.1 중량부일 수 있다.
4) 점착력 증강제,
상기 점착력 증강제는 메틸 셀룰로오스, 검(gum), 및 알지네이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 검(gum)은 그 종류를 특별히 한정하는 것은 아니다.
점착력을 증가시키면 작업성이 좋아지는데 유변성(Rheology)이 좋아진다. 메틸 셀룰로오스 이외에 다른 첨가물을 혼용하면 특성이 향상되고, 생산단가를 낮출수 있다.
그 함량은 조성물 총 100 중량부 중 1 내지 2 중량부이다. 그 하한은 1 중량부, 1.1 중량부, 1.2 중량부, 또는 1.3 중량부일 수 있으며, 그 상한은 2 중량부, 1.9 중량부, 1.8 중량부, 또는 1.7 중량부일 수 있다.
5) 접착력 증강제,
상기 접착력 증강제는 비닐 네오데카노에이트(Vinyl neodecanoate)를 포함할 수 있다. 점착력은 몰탈 상호간 점도라면 접착력은 콘크리트와 몰탈간의 접착이다. 본 발명은 점착력과 접착력 모두를 확보할 수 있다.
그 함량은 조성물 총 100 중량부 중 1 내지 2 중량부이다. 그 하한은 1 중량부, 1.1 중량부, 1.2 중량부, 또는 1.3 중량부일 수 있으며, 그 상한은 2 중량부, 1.9 중량부, 1.8 중량부, 또는 1.7 중량부일 수 있다.
6) 셀룰로오스 섬유,
셀룰로오스 섬유는 조성물 내에서 시멘트와 혼합되어 결합하면서 균열을 방지하고 타일이 미끄러지지 않도록 한다. 본 발명에서 셀룰로오스 섬유는 전체 조성물 100 중량부 대비 0.2 중량부 이하로 포함될 수 있다. 다만 그 상한은 0.2 중량부, 0.15 중량부, 0.10 중량부, 또는 0.05 중량부일 수 있다.
7) 그래핀
그래핀은 강도, 특히 휨 및 인장강도를 개선함과 동시에 방수성, 내식성, 내마모성 등의 내구성능을 개선하기 위하여 사용한다. 그래핀은 탄소원자들이 2차원 상에서 sp2결합에 의한 육각형 벌집모양의 배열로 구성되어 있으며 원자 한 층의 두께를 가진 반금속성 물질로, 구조적, 화학적으로 매우 안정할 뿐만 아니라, 우수한 기계적 물성과 뛰어난 전기, 열 전도체로서의 특징을 가지고 있다. 또한, 그래핀은 비표면적이 2,000 내지 3,000m2/g으로 매우 크며, 철의 100배 정도의 인장강도, 수소나 헬륨 원소도 차단하는 높은 기밀성을 가져 내구성이 우수하다. 일반적으로 그래핀을 포함하는 경우 그래핀을 분말상태로 사용하기에는 분말도가 너무 커서 혼입이 어렵기 때문에 사용성을 개선하기 위하여 그래핀을 물에 분산하여 사용한다. 그러나, 본 발명에서는 분말 상태의 그래핀을 사용하고, 특별히 물에 분산하여 사용하지 않는다. 다만, 본 발명의 조성물이 사용되는 경우 조성물 전체가 물에 혼합되어 사용될 수는 있다.
상기 그래핀은 조성물 총 100 중량부 대비 2 내지 4 중량부로 포함될 수 있다. 상기 그래핀 분산액의 함량이 2 중량부 미만이면 성능개선효과가 저하되고, 그 함량이 4 중량부를 초과하면 성능은 개선되나 작업성 및 경제성이 저하된다. 다만 그 하한은 2 중량부, 2.2 중량부, 2.4 중량부, 2.6 중량부, 또는 2.8 중량부일 수 있으며, 그 상한은 4 중량부, 3.8 중량부, 3.6 중량부, 3.4 중량부, 또는 3.2 중량부일 수 있다.
8) 기타 첨가제
분말수지는 조성물에 유연성(Rheology) 및 탄성을 부여하고 조성물 간의 성분들의 결합제 역할을 하며, 비닐아세테이트-비닐버자테이트 코폴리머(Vinyl acetate- vinyl versatate co-polymer), 비닐아세티이트-에틸렌 코폴리머(Vinyl acetate-ethylene co-polymer), 비닐아세테이트-에틸렌-비닐클로라이드 터폴리머(Vinyl acetate-Etylene-vinyl chloride terpolymer), 및 비닐아세테이트-비닐 버자테이트-부틸아크릴레이트 터폴리머(Vinyl acetate-vinyl versatate-buthylacrylate terpoymer) 중 적어도 하나를 포함하는 재유화형 분말과 실리콘, 세노스페어 (cenosphere) 중 적어도 하나를 포함하는 탄성분말을 혼합하여 사용한다. 전술한 분말수지가 혼합된 조성물은 타일 간의 좁은 줄눈홈에 충진되어 줄눈에 유연성 및 탄성을 부여해 온도 변화 및 내충격에 견딜 수 있도록 한다.
분말 수지에 포함되는 재유화형 분말은 조성물 내의 타 성분들과 혼합되어 백색시멘트와 셀룰로오스 섬유들 간의 결합제 역할을 하며 시멘트와 물의 혼합 시 발생되는 수화열에 의한 균열을 방지하여 콘크리트의 수명을 연장한다. 또한, 재유화형 분말은 방수제와 혼합되어 방수 성능을 향상시키며, 후술하게 될 본 발명의 타일의 접착제와 줄눈재로 동시에 이용 가능한 조성물에 포함되는 백색시멘트의 수화 작용 중에 생성된 수화물과 반응하여 모노릭 네트워크를 형성함으로써 균열을 방지하고 인장력과 화학 저항성을 향상시킨다.
분말수지에 포함되는 탄성 분말은 실리콘, 세노스페어 중에서 선택될 수 있으며, 탄성분말은 조성물 내에서 콘크리트 구조물에 가해질 수 있는 충격, 진동 및 구조물 내부의 열변형, 비틀림 등의 변형에 유동적으로 반응하여 충격 및 변형에 저항함으로써 타일과 줄눈의 들뜸 및 탈락을 최소화한다.
또한, 전술한 바와 같이, 재유화형 분말은 방수제와 혼합되어 방수 성능을 향상시킨다. 종래에는 이러한 기능을 보완하기 위하여, 소수성 첨가제를 포함하였다. 예를 들어, 마그네슘스테아레이트, 칼슘스테아레이트, 징크스테아레이트, 알루미늄스테아레이트 중 적어도 하나를 사용한다. 다만, 이러한 성분은 고가이며, 그 효과도 크지 않아서, 본 발명에서는 이러한 기능을 강화하기 위하여, 케이폭 섬유를 추가로 포함한다.
케이폭 섬유는 동남아시아와 아프리카의 열대수종인 카폭 나무(Ceiba pentandra(L.) Gaertn)의 열매에서 채취되는 것으로서, 면섬유와 유사하게 각각의 섬유가 단일세포로 이루어진 중공성 천연섬유이다. 일반적으로 천연 섬유는 낮은 소수성을 나타내지만 케폭 섬유는 보통 식물의 세포벽보다 월등히 높은 소수성을 띄고 있으며, 현재로는 폐유처리용 소재로 사용되고 있다. 다만, 케이폭 섬유의 물리화학적 특성으로 인한 방수효과가 있다.
이러한 케이폭 섬유는 전체 조성물 100 중량부 대비 케이폭 섬유 1 내지 10 중량부를 추가로 포함할 수 있다. 그 하한은 1 중량부, 2 중량부, 3 중량부, 4 중량부, 또는 5 중량부일 수 있으며, 그 상한은 10 중량부, 9 중량부, 8 중량부, 7 중량부, 또는 6 중량부일 수 있다.
항균제는 은(Ag), 구리(Cu), 망간(Mn), 아연(Zn) 중 적어도 하나를 포함하는 무기물과 알콜, 알데히드, 아미드, 이미다졸, 아졸, 할로겐 중 적어도 하나를 포함하는 유기물을 혼합하여 사용함으로써 더 높은 항균 효과를 얻도록 한다.
은, 구리, 망간, 아연과 같은 무기물은 박테리아, 조류, 곰팡이 등 일부 생물체에는 독성을 나타내지만 인체에는 독성이 거의 없고, 공기 또는 물과 쉽게 반응하지 않는 안정한 상태의 물질로서 항균 효과가 오랫동안 지속될 수 있도록 한다. 또한, 알콜, 알데히드, 아미드, 이마졸, 아졸, 할로겐과 같은 유기물은 물에 녹아 나오면서 항균 효과를 보이며, 복수 개의 타일 사이에 노출되어 줄눈재로 사용되는 조성물에 포함된 유기물은 물과 접촉하여 녹아 나오며 항균 작용을 한다. 다만, 물에 녹아 나옴으로써 항균 효과를 내는 유기물은 초기 항균 효과는 좋으나 지속력이 떨어지는 문제가 있으므로 본 발명에서는 초기 항균 효과가 좋은 유기물과 항균 효과가 오래 지속되는 무기물을 혼합하여 사용함으로써 우수한 항균효과를 오랫동안 지속되도록 한다.
항균제는 조성물 100 중량부 대비 1 내지 2 중량부로 포함될 수 있다. 1 중량부 미만일 경우에는 초기 항균 효과가 떨어질 수 있으며, 2 중량부를 초과할 경우에는 초기 항균 효과는 높으나 지속력이 떨어짐에 따라 콘크리트 구조물의 수명이 짧아질 수 있다. 다만 그 하한은 1 중량부, 1.1 중량부, 1.2 중량부, 1.3 중량부, 1.4 중량부, 또는 1.5 중량부일 수 있으며, 그 상한은 2 중량부, 1.9 중량부, 1.8 중량부, 1.7 중량부, 또는 1.6 중량부일 수 있다.
증점제는 조성물의 점성을 증가시키기 위해 첨가하며 메틸셀룰로오스, 카르복실메틸셀룰로오스, 폴리비닐알콜, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌옥사이드 중 적어도 하나를 포함하고, 본 발명에서 증점제는 조성물의 점성을 증가시키는 기능 이외에 접착력, 강도 등의 효과에 크게 영향을 미치지 않아 입자크기에 제한을 두지는 않는다.
증점제는 조성물 100 중량부 대비 1 내지 2 중량부로 포함될 수 있다. 증점제가 1 중량부 미만일 경우에는 조성물의 점도가 떨어지고 경화 속도가 빨라짐에 따라 작업성이 떨어질 수 있으며, 증점제가 2 중량부를 초과할 경우에는 점도가 지나치게 높아져 타일 부착 작업이 어려울 수 있다.
본 발명은 자기 치유성, 내구성 및 강도 향상을 위해 추가로 자가 치유성이 우수한 자가 치유제로서, 나노 고분자 자가 치유제를 포함할 수 있다.
특히, 자가 치유제는 코어 물질로서 중합체 단량체를 함유한 미세캡슐을 제조하여 재료 내부에 분산시키는 방법을 통하여 제공될 수 있다. 캡슐을 함유한 재료의 내부에서 크랙이 형성되고 전파될 때, 크랙이 전파되는 위치에 있는 캡슐이 파괴되어 단량체가 크랙면 사이로 흘러나오게 되고, 크랙에 스면든 단량체가 촉매에 의한 중합반응을 일으켜 크랙이 치유된다. 즉, 상기 자가 치유제는 캡슐형태의 코어-쉘 구조로서 포함될 수 있다. 이러한 구조를 통하여, 타일 접착제나 줄눈제가 경화된 이후 크랙이 전파되는 과정에서 캡슐이 파괴되고, 코어에 위치한 자가 치유제가 크랙면 사이로 유출되어, 크랙이 치유될 수 있다.
자가 치유제는 조성물 100 중량부 대비 1 내지 2 중량부로 포함될 수 있다. 또한, 자가 치유제는 정제수 100 중량부 대비, 규산나트륨 100 내지 200 중량부 및 실란계 수용액 1 내지 5 중량부를 포함할 수 있다.
규산나트륨은 콘크리트 구조물에 내재된 수산화 칼슘(Ca(OH)2)와 반응하여 C-S-H계의 결정(젤 상태의 무기폴리머)을 생성하게 되어 균열 부분을 충진시키기 위해 포함되는 물질이다. 콜로이드질 규산나트륨계 함침재는 수용액 상태에서 사슬 형태의 분자가 나트륨 원자에 둘러쌓여 있는 구조를 가지는 폴리 실리게이트 구조로 존재한다. 이러한 폴리 실리게이트 구조(약 50μm)는 규산나트륨이온(약 30μm)의 집합체보다 크나, 나노사이즈 형태의 규산나트륨은 약 1~2nm정도로 작기 때문에, 콜로이드질 규산나트륨계 함침재와 비교하였을 때 침투속도, 침투깊이, 반응속도 등이 더 우수하며, 방수성능에서도 차이가 있다. 른 나노 고분자 콘크리트 자가 치유제가 콘크리트 구조물에 도포되는 경우, 콘크리트에 내재된 수산화 칼슘과 나노 고분자 콘크리트 자가 치유제가 반응하여 C-S-H계의 백색 결정이 생성되어 생성물이 균열 부위에 충진되어 조직을 치밀화시킬 수 있다.
또한, 실란계 수용액은 표면 보호제로 작용한다.
이러한 다양한 조합을 통하여, 고분말도를 가지는 그래핀을 이용하여 강도 및 내구성이 우수하고, 휨인성, 내산성, 내알칼리성, 중성화 저항성, 동결융해 저항성 및 내수성을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명은 타일 접착제 및 줄눈제 조성물을 이용한 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면 처리 방법을 제공한다. 구체적인 처리 방법은 특별히 한정하는 것은 아니며, 본 발명이 속한 기술분야에서 공지된 다양한 방법에 적용될 수 있다.
일 예시로서, 상기 방법은 콘크리트 구조물의 표면에 액상의 방수제를 도포함으로써 상기 콘크리트 구조물 표면에 1차 방수층을 형성하는 방수제적용단계, 상기 도포된 방수제의 표면에 타일의 접착제와 줄눈제로 동시에 이용 가능한 액상의 조성물을 도포함으로써 상기 콘크리트 구조물 표면에 2차 방수층을 형성하는 조성물 적용단계, 및 상기 도포된 조성물의 표면에 복수 개의 타일을 부착함으로써 상기 콘크리트 구조물의 표면 처리를 완료하는 타일부착단계를 포함할 수 있다.
이하, 실험예를 통하여 본 발명에 대해 보다 상세히 설명한다.
[실시예 1]
결합제 40 중량부, 골재 50 중량부, 수축저감 팽창시멘트 4 중량부, 점착력 증강제 1 중량부, 접착력 증강제 2 중량부, 셀룰로오스 섬유 0.1 중량부, 및 그래핀 3 중량부를 포함하고, 상온 온도 20℃, 습도 65%의 환경에서 교반하여 충분히 혼합하여 샘플을 제작하였다.
[실시예 2]
결합제 42 중량부, 골재 47 중량부, 수축저감 팽창시멘트 5 중량부, 점착력 증강제 2 중량부, 접착력 증강제 2 중량부, 셀룰로오스 섬유 0.2 중량부, 및 그래핀 2 중량부를 포함하고, 상온 온도 20℃, 습도 65%의 환경에서 교반하여 충분히 혼합하여 샘플을 제작하였다.
[실시예 3]
결합제 35 중량부, 골재 55 중량부, 수축저감 팽창시멘트 3 중량부, 점착력 증강제 1 중량부, 접착력 증강제 1 중량부, 셀룰로오스 섬유 0.2 중량부, 및 그래핀 4 중량부를 포함하고, 상온 온도 20℃, 습도 65%의 환경에서 교반하여 충분히 혼합하여 샘플을 제작하였다.
[비교예 1]
결합제 35 중량부, 골재 55 중량부, 수축저감 팽창시멘트 3 중량부, 점착력 증강제 1 중량부, 접착력 증강제 1 중량부, 및 셀룰로오스 섬유 0.2 중량부를 포함하고, 상온 온도 20℃, 습도 65%의 환경에서 교반하여 충분히 혼합하여 샘플을 제작하였다.
[비교예 2]
결합제 35 중량부, 골재 55 중량부, 수축저감 팽창시멘트 1 중량부, 점착력 증강제 1 중량부, 셀룰로오스 섬유 0.2 중량부, 및 그래핀 1 중량부를 포함하고, 상온 온도 20℃, 습도 65%의 환경에서 교반하여 충분히 혼합하여 샘플을 제작하였다.
[비교예 3]
결합제 45 중량부, 골재 55 중량부, 수축저감 팽창시멘트 5 중량부, 점착력 증강제 2 중량부, 접착력 증강제 2 중량부, 및 그래핀 4 중량부를 포함하고, 상온 온도 20℃, 습도 65%의 환경에서 교반하여 충분히 혼합하여 샘플을 제작하였다.
[실험예]
타일 줄눈에 실시예 1 및 비교예 1, 2, 3, 4 시료를 5mm 두께로 도포하고, 3일간 자연 경화시킨 후 그 결과치를 다음과 같은 평가기준에 따라 측정하였다.
압축강도는 혼합방법에 혼합된 반죽을 KS L 5105의 9.의 설명과 같이 시험편을 성형할 때 찧는 순서의 방법에 따라 5×5×5cm 규격의 큐브몰드 5개에 반죽을 채운다. 시험편은 성형이 끝난 후 KS L 1592의 7.4 압축강도 부분에 따라 시험편을 저장하고 측정하였다. 발수성은 3일 자연 경화된 상부에 물을 떨어뜨려 나타나는 비딩(BEADING)을 육안으로 관찰하였다. 내오염성은 커피와 잉크를 표면에 도포하여 30분 경과 후 청소하여 그 결과를 확인하였고, 표 1에 나타내었다.
실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2 비교예3
압축강도
(N/mm2)		 40 42 45 22 25 31
발수성 좋음 좋음 좋음 약함 약함 약함
내오염성 좋음 좋음 좋음 보통 보통 약함
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기 술 분야의 숙련된 통상의 기술자는 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 결합제 35 중량부, 골재 55 중량부, 수축저감 팽창시멘트 3 중량부, 점착력 증강제 1 중량부, 접착력 증강제 1 중량부, 셀룰로오스 섬유 0.2 중량부 및 그래핀 4 중량부를 포함하는 타일 접착제 및 줄눈제 조성물로서, 상기 타일 접착제 및 줄눈제 조성물은 상온 온도 20, 습도 65%의 환경에서 교반되고,
    상기 결합제는 백시멘트, 고황산염 시멘트, 및 지오폴리머를 포함하고, 상기 골재는 규사, 흑운모 및 일라이트를 포함하며, 상기 점착력 증강제는 메틸 셀룰로오스, 검(gum), 및 알지네이트를 포함하고, 상기 타일 접착제 및 줄눈제 조성물은 전체 조성물 100 중량부 대비 케이폭 섬유 1 내지 10 중량부를 추가로 포함하고,
    상기 타일 접착제 및 줄눈제 조성물은 재유화형 분말과 탄성분말을 혼합한 분말수지를 추가로 포함하고,
    상기 타일 접착제 및 줄눈제 조성물은 은(Ag), 구리(Cu), 망간(Mn), 아연(Zn) 중 적어도 하나를 포함하는 무기물과 알콜, 알데히드, 아미드, 이미다졸, 아졸, 할로겐 중 적어도 하나를 포함하는 유기물을 혼합하여 구성된 항균제를 전체 조성물 100 중량부 대비 1 내지 2 중량부로 추가로 포함하고,
    상기 타일 접착제 및 줄눈제 조성물은 증점제를 전체 조성물 100 중량부 대비 1 내지 2 중량부로 추가로 포함하고,
    상기 타일 접착제 및 줄눈제 조성물은 나노 고분자 자가 치유제를 전체 조성물 100 중량부 대비 1 내지 2 중량부로 추가로 포함하고,
    상기 타일 접착제 및 줄눈제 조성물은 콘크리트 구조물 표면에 도포된 액상의 방수제에 의해 1차 방수층이 형성된 후 상기 콘크리트 구조물 표면에 도포되어 2차 방수층을 형성하도록 하고,
    상기 타일 접착제 및 줄눈제 조성물에 의해 상기 2차 방수층이 형성된 후 상기 콘크리트 구조물 표면에 타일이 부착되되,
    상기 복수 개의 타일들은 상기 타일 접착제 및 줄눈제 조성물의 접착 기능에 의해 상기 콘크리트 구조물 표면에 부착되고, 상기 복수 개의 타일 사이 각각의 1mm 내지 20mm의 공간은 상기 타일 접착제 및 줄눈제 조성물의 줄눈 기능에 의해 메워지는 타일 접착제 및 줄눈제 조성물.
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  9. 제1항에 있어서,
    상기 접착력 증강제는 비닐 네오데카노에이트(Vinyl neodecanoate)를 포함하는 타일 접착제 및 줄눈제 조성물.
  10. 제1항 또는 제9항의 타일 접착제 및 줄눈제 조성물을 이용한 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면 처리 방법.
KR1020220124460A 2022-09-29 2022-09-29 타일의 접착제 겸용 줄눈제 조성물 및 이를 이용한 상하수도용 콘크리트 구조물의 표면 처리 방법 KR102626929B1 (ko)

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