KR102678419B1 - 수용성 실리콘 도료, 이를 이용한 콘크리트 외벽의 오염 방지 및 유지비용 절감 도장방법 - Google Patents
수용성 실리콘 도료, 이를 이용한 콘크리트 외벽의 오염 방지 및 유지비용 절감 도장방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 수용성 실리콘 도료를 이용한 콘크리트 외벽의 오염 방지 및 유지비용 절감 도장방법에 관한 것으로, 유기용제를 전혀 사용하지 않는 도장방식으로서, 콘크리트 바탕면에 유연성과 접착성 및 침투성 등의 물성이 우수한 EVA 바탕조정재를 도포하여 방수작업을 실시한 후, 수성 고탄성 우레탄 퍼티(Putty) 시공 및 수용성 아크릴 에멀젼 프라이머를 도포하여 콘크리트 외벽 전체의 균열부위 보수 및 콘크리트 표층의 밀도를 치밀하게 하고 화학적으로 표면을 안정화시켜 콘크리트의 중성화를 예방할 수 있는 효과가 있으며, 또한 그 상부에는 상도도료로서 실리콘 변성 아크릴수지로 구성되는 수용성 실리콘 도료를 도포함으로써 콘크리트와의 밀착성이 우수한 강력한 도막을 형성하여 오염물 침투를 억제할 뿐만 아니라 자외선으로부터 도막 손상을 방지하여 내후성과 단열성이 탁월하고 도막의 수명이 연장되는 장점이 있다.
Description
본 발명은 수용성 실리콘 도료, 이를 이용한 콘크리트 외벽의 오염 방지 및 유지비용 절감 도장방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 콘크리트 바탕면에 EVA 바탕조정재를 도포하여 방수작업을 실시한 후, 수성 고탄성 우레탄 퍼티(Putty) 시공 및 수용성 아크릴 에멀젼 프라이머를 도포하여 콘크리트 외벽 전체의 균열부위 보수 및 콘크리트 표층의 밀도를 치밀하게 하고 화학적으로 표면을 안정화시켜 콘크리트의 중성화를 예방할 수 있으며, 그 위에 실리콘 변성 아크릴수지로 구성되는 수용성 실리콘 도료를 도포함으로써 콘크리트와의 밀착성이 우수하고 오염물 침투를 억제할 뿐만 아니라 자외선으로부터 도막손상을 방지하여 내후성과 단열성이 탁월한 콘크리트 외벽의 오염 방지 및 유지비용 절감 도장방법에 관한 것이다.
일반적으로, 콘크리트로 시공되는 건물은 매년 반복되는 하절기와 동절기를 거치면서 온도 변화에 따른 침투수의 동결이나 부식 또는 대기나 햇빛에 의한 변질 등이 발생하기 때문에 건물 등의 콘크리트 구조물은 외부로부터 노출된 습기와 열차단을 위한 방수공사가 필수적이다.
상기와 같은 콘크리트 구조물은 장기간에 걸쳐 산성비, 대기오염, 자외선, CO2가스, 동절기 염화칼슘의 사용 등 외부 환경에 의한 열화 및 동결융해로 인해 내구성이 저하되는 가장 해로운 원인이 콘크리트의 중성화인데, 콘크리트 중성화는 표면에 미세 공극과 균열을 일으켜 물이나 공기가 침입함에 따라 내부 철근이 부식되어 녹이 발생하고, 이에 균열이 더욱 확산되면서 콘크리트의 열화를 촉진시켜 콘크리트 구조물의 수명을 저하시킨다.
이러한 현상은 콘크리트 구조물이 공기와 수분에 노출됨에 의해 내부의 pH가 12 ~ 13, 대략 11 이상에서는 철근의 표면에 부동태 피막이 형성되어 산소가 존재하여도 잘 녹슬지 않지만, 중성화로 인해 pH가 11 이하, 대략 8.5 ~ 10 이하로 낮아지면 철근에 녹이 발생하고 이러한 부식에 의해 철근은 약 2.5배까지 체적이 팽창하는데, 이 팽창압력이 콘크리트의 응력을 넘어서면 균열이 발생하고 균열부로 물과 이산화탄소가 침투하여 결국 열화(노후화)가 급격히 진행되는 것이다.
이와 같은 콘크리트 구조물의 부식 및 중성화를 방지하기 위해서는 콘크리트 구조물의 표면에 도료를 도포하여 도막을 형성함으로써 공기, 수분 등의 침투를 방지하게 된다. 그러나 종래의 도료 조성물은 유기용제를 많이 사용하기 때문에 인체 내에 유기물이 흡수되어 작업자 또는 사용자의 건강을 위협하는 요소로 작용하고, 이 유기용제는 대부분 휘발성이어서 대기 중에 유해물질이 발산됨에 따른 문제점이 심각한 실정이므로, 현재까지 콘크리트 구조물의 내후성 및 내수성을 향상시킬 수 있는 친환경 도료 및 도장방법에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.
그리고 현대에는 실내의 쾌적한 환경을 유지하기 위해 건물 내부에 냉난방기를 이용하여 일정한 실내온도를 유지하도록 하고 있으나, 냉난방기만으로 건축물 내부의 실내온도를 조절하는 것은 전력 에너지의 손실이 클 수밖에 없다. 이에 따라 건물 옥상이나 외벽을 차열도료 또는 단열도료를 도포하여 건물의 온도를 유지하고 에너지 손실을 방지하는 방법이 많이 적용되고 있으며, 상기 차열도료는 태양광선 중 적외선을 반사해 표면의 온도상승을 억제하고 내부로 열이 전달되는 것을 방지하는 데 비해 낮은 열전도율을 이용하는 단열도료와 혼동되기도 하지만, 그 기능에 따라 차열성 및 단열성을 복합적으로 발휘할 수 있는 도료가 사용되기도 한다.
상기와 같은 콘크리트 구조물에 대한 방수성과 내후성, 차열 및 단열성 등을 향상시키기 위한 도장방법으로서, 대한민국 특허 제10-1740239호에서는 수용성 폴리우레아수지, 수용성 아크릴수지, 수용성 에폭시수지, 수성 EVA수지 중에서 1종 이상의 수계 폴리머 수지 100중량부에 대해 알카리성 수용액 25 내지 75중량부, 체질안료 25 내지 75중량부, 안료 5 내지 30중량부, 물 20 내지 75중량부, 습윤분산제 2 내지 5중량부, 소포제 2 내지 5중량부, 소포제에 의해 유출되는 이산화탄소를 고정시키는 수산화리튬 5 내지 30중량부, 일정시간 경과 후 증점효과가 발현되는 디스테아디모늄헥토라이트(Disteardimonium Hectorite) 2 내지 5중량부를 포함하는 하도; 유무기 복합수지 100중량부에 대해 수용성 폴리머수지 25 내지 75중량부, 체질안료 25 내지 75중량부, 안료 5 내지 30중량부, 물 20 내지 75중량부, 습윤분산제 2 내지 5중량부, 소포제 2 내지 5중량부, 일정 시간 경과 후 증점효과가 발현되는 디스테아디모늄헥토라이트(Disteardimonium Hectorite) 2 내지 5중량부를 포함하는 상도;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유ㆍ무기 복합수지를 이용하여 중성화 및 염해방지 기능이 향상된 콘크리트 구조물 보호용 코팅제를 개시하고 있다.
또한, 동 특허 제10-1925220호는 (1)시공하고자 하는 시공 표면을 정리하는 제1단계; (2)상기 시공 표면에 메틸메타크릴레이트(MMA)수지, 과산화물계 경화제 및 첨가제를 포함하는 도포액을 1차 도포하고 이를 반응시켜 하도 도포하는 제2단계; (3)상기 하도 도포한 후 그 위에 단위면적당 중량이 10~1000g/m2, 인장력이 10~1000N/50mm, 두께가 0.05~1.0mm인 합성수지 티슈를 포설하는 제3단계; (4)상기 합성수지 티슈 상에 아크릴계 수지, 고무칩, 에어로겔 및 분체성분을 포함하는 1차 표면보호재를 도포하고 경화시키는 제4단계; 및 (5)상기 1차 표면보호제가 도포된 위에 메틸메타크릴레이트(MMA)수지를 포함하는 액상성분 100중량부와 무기분말성분 30~300중량부를 포함하는 2차 표면보호재를 상도 도포하고 경화시키는 제5단계;를 포함하며, 상기 (3)의 합성수지 티슈는 폴리아미드 또는 폴리에스테르계 수지의 박막필름을 사용하는 것을 특징으로 하고, 상기 (4)의 분체성분은 입경이 1~100㎛인 운모 5~40중량부, 석분 10~50중량부 및 산화티탄 1~10중량부를 혼합한 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 MMA수지를 포함하는 방수, 방식, 중성화 방지용 바닥재 시공방법에 관한 것이다.
또한, 동 특허 제10-2207388호는 지붕에 하도층, 단열층, 차열층 및 투명성 자외선 보호층으로 구성된 방수 도장을 형성하는 차열성 방수 도장방법으로서, (1)지붕용 기재층을 하도처리하거나 방수성 코팅 처리하여 하도층을 준비하는 단계, (2)상기 하도층 위에 중공안료 0.1∼2중량%, 백색안료 1∼5중량%, 체질안료 20∼40중량%, 탄성 바인더 수지 40∼60중량%, 희석제 1∼5중량%, 첨가제 5∼15중량% 및 잔여량의 물을 포함하는 수성 단열 페인트를 도포 및 건조하여 단열층을 형성시키는 단계, (3)상기 단열층 위에 알루미늄 금속 분말을 포함하는 차열안료 0.1∼2중량%, 백색안료 20∼40중량%, 아크릴계 바인더 수지 40∼60중량%, 희석제 1∼5중량%, 첨가제 5∼15중량% 및 잔여량의 물을 포함하는 수성 차열 페인트를 도포 및 건조하여 차열층을 형성시키는 단계, (4)상기 차열층 위에 투명성 자외선 보호층을 더욱 도포하는 단계로 구성된다.
한편, 본 발명은 본 발명자가 개발한 특허 제10-2570896호(친환경 아크릴 에멀젼을 이용한 에너지 절감 방수도장방법)를 개선하여 콘크리트 바탕면에 유연성과 접착력이 우수한 EVA 바탕조정재를 도포한 후, 수성 고탄성 우레탄 퍼티(Putty) 및 수용성 아크릴 에멀젼 프라이머를 적용하였으며, 여기에 실리콘 변성 아크릴수지로 구성되는 수용성 실리콘 도료를 도포함으로써 콘크리트와의 밀착성이 우수한 강력한 도막을 형성하여 오염물 침투를 억제하고 내후성과 단열성이 탁월한 콘크리트 외벽의 오염 방지 및 유지비용 절감 도장방법을 개발하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 콘크리트 구조물의 바탕면에 유연성과 접착성 및 침투성 등의 물성이 우수한 EVA 바탕조정재를 도포하여 방수작업을 실시한 후, 수성 고탄성 우레탄 퍼티(Putty) 시공하여 콘크리트 외벽 전체의 균열부위를 보수한 다음, 수용성 아크릴 에멀젼 프라이머를 도포하여 콘크리트 표층의 밀도를 치밀하게 하고 화학적으로 표면을 안정화시켜 콘크리트의 중성화를 예방하며, 그 위에 실리콘 변성 아크릴수지로 구성되는 수용성 실리콘 도료를 도포함으로써 콘크리트와의 밀착성이 우수한 강력한 도막을 형성하여 오염물 침투를 억제할 뿐만 아니라 자외선으로부터 도막 손상을 방지하여 내후성과 단열성이 탁월한 수용성 실리콘 도료를 이용한 콘크리트 외벽의 오염 방지 및 유지비용 절감 도장방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의한 수용성 실리콘 도료는, 물(Water) 40 ~ 50중량%, 실리콘 변성 아크릴수지 25 ~ 35중량%, 이산화티타늄(Titanium dioxide) 10 ~ 20중량%, 활석(Talc) 10 ~ 20중량%, 카올린(Kaolin) 1 ~ 5중량%, 산화알루미늄(Aluminium oxide) 0.1 ~ 1중량%, 규조토(Diatomite) 0.1 ~ 1중량%의 비율로 구성되며, 고형분 용적비 43 ~ 47%, 비중(25℃) 1.37 ± 0.02 범위로 형성되는 것을 특징으로 하는바, 상기 실리콘 변성 아크릴수지는 산가 5 내지 15, 알코올가 30 내지 100, 중량평균분자량 15,000 내지 30,000, 불휘발분 40 내지 70중량%, 유리전이온도 30 내지 70℃이고, 실록산 결합을 갖는다.
상기 수용성 실리콘 도료를 이용한 콘크리트 외벽의 오염 방지 및 유지비용 절감 도장방법은, 콘크리트 바탕면의 들뜬 부위 및 요철이 있는 부위를 평평하게 정리하는 콘크리트 바탕면 전처리 단계(S10); 상기 정리된 콘크리트 바탕면에 에틸렌-비닐 아세트산 공중합체(ETHYLENE-VINYL ACETATE COPOLYMER, EVA) 50 ~ 60중량%, 물 40 ~ 50중량%의 비율로 혼합된 바탕조정재를 30 ~ 70㎛ 두께(건조도막)로 도포하는 단면복구 및 방수작업 단계(S20); 상기 건조된 바탕조정재 위에 크랙 보수 및 1차 중성화 방지를 위해 수성 고탄성 우레탄 퍼티(Putty) 시공 및 수용성 아크릴 에멀젼 프라이머를 10 ~ 30㎛ 두께(건조도막)로 도포하는 균열보수 및 하도도료 도포단계(S30); 상기 건조된 수용성 아크릴 에멀젼 프라이머 위에 물(Water) 40 ~ 50중량%, 실리콘 변성 아크릴수지 25 ~ 35중량%, 이산화티타늄(Titanium dioxide) 10 ~ 20중량%, 활석(Talc) 10 ~ 20중량%, 카올린(Kaolin) 1 ~ 5중량%, 산화알루미늄(Aluminium oxide) 0.1 ~ 1중량%, 규조토(Diatomite) 0.1 ~ 1중량%의 비율로 구성되는 수용성 실리콘 도료를 50 ~ 80㎛ 두께(건조도막)로 도포하는 수용성 실리콘 상도도료 도포단계(S40);를 차례로 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 균열보수 및 하도도료 도포단계(S30)에서 시공되는 수성 고탄성 우레탄 퍼티는 고형분 용적비 56 ~ 60%, 비중(25℃) 1.4 ± 0.02 범위로 형성되며, 또한 상기 균열보수 및 하도도료 도포단계(S30)에서 도포되는 수용성 아크릴 에멀젼 프라이머는 고형분 함량 25 ~ 35w%의 아크릴 에멀젼(ACRYL EMULSION)과 물을 1 : 2 ~ 4배의 부피비로 희석하여 피도면에 도포하고 상온에서 2 ~ 3시간 동안 양생시킨다.
본 발명에 따른 수용성 실리콘 도료, 이를 이용한 콘크리트 외벽의 오염 방지 및 유지비용 절감 도장방법은 유기용제를 전혀 사용하지 않는 도장방식으로서, 콘크리트 바탕면에 유연성과 접착성 및 침투성 등의 물성이 우수한 EVA 바탕조정재를 도포하여 방수작업을 실시한 후, 수성 고탄성 우레탄 퍼티(Putty) 시공 및 수용성 아크릴 에멀젼 프라이머를 도포하여 콘크리트 외벽 전체의 균열부위 보수 및 콘크리트 표층의 밀도를 치밀하게 하고 화학적으로 표면을 안정화시켜 콘크리트의 중성화를 예방할 수 있는 효과가 있으며, 또한 그 상부에는 상도도료로서 실리콘 변성 아크릴수지로 구성되는 수용성 실리콘 도료를 도포함으로써 콘크리트와의 밀착성이 우수한 강력한 도막을 형성하여 오염물 침투를 억제할 뿐만 아니라 자외선으로부터 도막 손상을 방지하여 내후성과 단열성이 탁월하고 도막의 수명이 연장되는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 수용성 실리콘 도료를 이용한 콘크리트 외벽의 오염 방지 및 유지비용 절감 도장방법을 나타내는 공정순서도이다.
이하에서는 본 발명에 의한 수용성 실리콘 도료를 이용한 콘크리트 외벽의 오염 방지 및 유지비용 절감 도장방법에 대하여 설명하기로 하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 예시하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명의 수용성 실리콘 도료는 물(Water) 40 ~ 50중량%, 실리콘 변성 아크릴수지 25 ~ 35중량%, 이산화티타늄(Titanium dioxide) 10 ~ 20중량%, 활석(Talc) 10 ~ 20중량%, 카올린(Kaolin) 1 ~ 5중량%, 산화알루미늄(Aluminium oxide) 0.1 ~ 1중량%, 규조토(Diatomite) 0.1 ~ 1중량%의 비율로 구성되며, 고형분 용적비 43 ~ 47%, 비중(25℃) 1.37 ± 0.02 범위로 형성된다.
상기 실리콘 변성 아크릴수지는 일반적으로 고내후성, 고경도, 내스크레치성, 고광택, 내오염성, 내약품성 등의 우수한 도막물성을 갖는 것으로 알려져 있으며, 종래의 아크릴실리콘계 도료 조성물은 구성성분의 화학적 구조로 인한 저장성 문제로 주제와 경화제를 분리한 2액형 타입으로 사용됨에 따라 도장작업시 주제와 경화제를 혼합해야 하는 번거로움과 일단 혼합하면 가사시간 때문에 일정시간 내에 도료를 소진해야 하고 남은 도료는 폐기해야만 한다는 단점이 있다.
상기와 같은 2액형 아크릴실리콘계 도료 조성물은 도막 물성면에서는 불소수지 도료에 버금가는 우수한 특성을 나타내지만, 가사시간이 24시간 이내이기 때문에 도장작업에 제약이 따르는 문제는 여전히 남아 있어 1액형 타입 도료조성물의 필요성이 지속적으로 요구되고 있다.
이에 따라 본 발명에서 사용되는 수용성 실리콘 도료를 구성하는 바인더로서 실리콘 변성 아크릴수지는 산가 5 내지 15, 알코올가 30 내지 100, 중량평균분자량 15,000 내지 30,000, 불휘발분 40 내지 70중량%, 유리전이온도 30 내지 70℃인 실록산 결합을 갖는 것으로, 그로 인하여 1액형화를 위한 저장성에 문제가 없고 아크릴실리콘계 도료의 특성인 고내후성, 고경도, 내오염성, 내스크레치성, 내약품성 등의 우수한 물성을 가짐으로써 콘크리트와의 밀착성이 우수한 강력한 도막을 형성하여 오염물 침투를 억제할 뿐만 아니라 자외선으로부터 도막 손상을 방지하여 내후성과 단열성이 탁월하여 도막의 수명이 연장되는 장점을 갖는 것이다.
상기 수용성 실리콘 도료에 포함되는 평균입도 1 ~ 40㎛의 무기질 충진재는 착색안료로서 이산화티타늄(Titanium dioxide) 10 ~ 20중량%, 및 체질안료로서 활석(Talc) 10 ~ 20중량%, 카올린(Kaolin) 1 ~ 5중량%, 산화알루미늄(Aluminium oxide) 0.1 ~ 1중량%, 규조토(Diatomite) 0.1 ~ 1중량%의 비율로 구성되는 것이 가장 바람직한 것으로 연구되었다.
상기 이산화티타늄(Titanium dioxide)은 수용성 실리콘 도료 총중량을 기준으로 10 ~ 20중량% 비율로 함유함으로써 태양열 반사효과가 있고 열전도도가 낮아 우수한 단열효과를 나타내기 때문에 콘크리트로 이루어진 건축물 내부온도를 조절하여 에너지를 절약하고 구조물 자체의 내구성을 증대시킬 수 있는 상도도막을 형성할 수 있으며, 상기 이산화티타늄은 평균입도 0.2 ~ 10㎛의 분말을 사용함으로써 기존 평균입도 150㎛ 정도의 중공실리카를 배합한 단열도료에 비해 더욱 견고한 도막을 형성할 수 있음은 물론 열변형에 의한 탈락이나 파열 없이 탁월한 내구성을 가지게 되는 것이다.
그리고 수용성 실리콘 도료에 포함되는 체질안료는 상기 무기질 충진재(이산화티타늄)와의 혼련성 및 수축성 등을 고려하여 활석(Talc) 10 ~ 20중량%, 카올린(Kaolin) 1 ~ 5중량%, 산화알루미늄(Aluminium oxide) 0.1 ~ 1중량%, 규조토(Diatomite) 0.1 ~ 1중량%의 비율로 구성되는바, 특히 탈크(Talc), 즉 활석(滑石)은 마그네슘으로 이루어진 규산염 광물로서 자연산 광물 중 경도가 가장 낮은 비중 2.58 ~ 2.83 정도이고 표면의 촉감은 비누처럼 부드럽고 매끄러운 지방감을 주는데, 흔히 플라스틱, 세라믹, 제지용이나 페인트의 충전제, 화장품, 지붕재료, 고무, 농약용, 의약용 등에 활용되고 있다.
상기 탈크(Talc)는 수용성 실리콘 도료 총중량을 기준으로 10 ~ 20중량% 범위로 함유함에 따라 도막강도가 저하되지 않으면서 절연성과 내화성, 보온성이 우수하게 되고, 이를 상도도료에 사용할 시에는 표면광택성이 양호하게 된다는 점에 착안하였으며, 그 외에도 카올린(Kaolin), 산화알루미늄(Aluminium oxide), 규조토(Diatomite)는 산(Acid)에 반응하지 않기 때문에 콘크리트의 중성화 방지에 효과적인데, 이들은 고온에서도 수축에 강하고 적열에 깨지지 않기 때문에 보일러, 용광로 등과 같이 고온상태를 유지해야 하는 기구의 단열재로도 사용되고 있다.
본 발명에서는 상기 카올린, 산화알루미늄, 규조토의 함량을 상도도료로 사용되는 수용성 실리콘 도료의 내화학성, 내수축성, 내열성 등을 고려하여 각각 1 ~ 5중량%, 0.1 ~ 1중량%, 0.1 ~ 1중량%의 비율로 첨가하는 것이 바람직한 것으로 연구되었으며, 이를 과량 사용할 경우 미세한 다공질로 인해 흡수성이 증가되어 상도도료의 발수성이 저하되는 현상이 발생할 우려가 있다.
그로 인하여 상기 수용성 실리콘 도료는 고형분 용적비 43 ~ 47%, 비중(25℃) 1.37 ± 0.02 범위로 형성되는 것이 오염물 침투를 적합하게 억제할 뿐만 아니라 자외선으로부터의 도막 손상을 적절하게 방지하여 내후성과 단열성이 탁월한 것으로 확인되었다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 콘크리트 외벽의 오염 방지 및 유지비용 절감 도장방법은, 콘크리트 바탕면의 들뜬 부위 및 요철이 있는 부위를 평평하게 정리하는 콘크리트 바탕면 전처리 단계(S10); 상기 정리된 콘크리트 바탕면에 에틸렌-비닐 아세트산 공중합체(ETHYLENE-VINYL ACETATE COPOLYMER, EVA) 50 ~ 60중량%, 물 40 ~ 50중량%의 비율로 혼합하여 점도 4400 ~ 5400mPa.s/25℃로 형성된 바탕조정재를 30 ~ 70㎛ 두께(건조도막)로 도포하는 단면복구 및 방수작업 단계(S20); 상기 건조된 바탕조정재 위에 크랙 보수 및 1차 중성화 방지를 위해 수성 고탄성 우레탄 퍼티(Putty) 시공 및 수용성 아크릴 에멀젼 프라이머를 10 ~ 30㎛ 두께(건조도막)로 도포하는 균열보수 및 하도도료 도포단계(S30); 상기 건조된 수용성 아크릴 에멀젼 프라이머 위에 물(Water) 40 ~ 50중량%, 실리콘 변성 아크릴수지 25 ~ 35중량%, 이산화티타늄(Titanium dioxide) 10 ~ 20중량%, 활석(Talc) 10 ~ 20중량%, 카올린(Kaolin) 1 ~ 5중량%, 산화알루미늄(Aluminium oxide) 0.1 ~ 1중량%, 규조토(Diatomite) 0.1 ~ 1중량%의 비율로 구성되는 수용성 실리콘 도료를 50 ~ 80㎛ 두께(건조도막)로 도포하는 수용성 실리콘 상도도료 도포단계(S40);를 차례로 포함하여 이루어지며, 상기에서 도포되는 도료들의 두께는 경화된 ‘건조도막’을 기준으로 한다.
먼저, 콘크리트 바탕면 전처리 단계(S10)는 콘크리트 바탕면의 들뜬 부위 및 요철이 있는 부위를 평평하게 정리하는 공정으로서, 고강도 콘크리트인 경우에는 그라인딩처리 시 부착력 불량이 발생될 수 있기 때문에 블라스팅(blasting) 방법으로 표면처리를 실시하여 퍼티(Putty), 방수재 등의 부착성과 방수성능을 향상시킬 수 있으며, 상기와 같은 콘크리트 바탕면은 피도면의 유분, 수분, 모래, 먼지 등 기타 이물질을 완전히 제거한 다음, 콘크리트의 함수율을 8% 이하로 양생시킨 후에 후속작업을 실시하는 것이 도막의 수명 유지에 더욱 효과적이다.
다음으로, 단면복구 및 방수작업 단계(S20)는 상기 정리된 콘크리트 바탕면에 에틸렌-비닐 아세트산 공중합체(ETHYLENE-VINYL ACETATE COPOLYMER, EVA) 50 ~ 60중량%, 물 40 ~ 50중량%의 비율로 혼합하여 점도 4400 ~ 5400mPa.s/25℃로 형성된 바탕조정재를 30 ~ 70㎛ 두께(건조도막)로 도포하는 공정인데, 상기 EVA는 에틸렌과 비닐아세테이트를 결합한 열가소성 수지로서 투명하고 접착성과 유연성이 우수하여 신발 밑창, 코팅용, 접착제, 태양전지용 시트 등과 같은 다양한 용도에 널리 사용되고 있으며, PVC보다 30% 정도 가볍고, 유연성, 성형성, 충격흡수성, 내굴곡성, 접착력, 침투성이 좋다. 초산비닐(VINYL ACETATE)의 증가로 높은 투명도를 얻을 수 있으므로, 본 발명에서 사용되는 EVA는 초산비닐 함유량이 10 ~ 40%로서 인장강도와 탄력성이 우수한 신소재이다.
상기 EVA수지의 기본 성질은 광선 투과율이 높고 항장력과 신장력이 우수할 뿐만 아니라 저온에 잘 굳지 않고 고온에도 물러지지 않아 내후성이 탁월하며, 또한 내화학성이 강하고 가스 발생이나 독성이 없고 무기재료(몰탈 등)와의 상용성이 우수하다는 사실에 입각하여 친환경 바탕조정재로 선택하였으며, 이에 따라 점도 4400 ~ 5400mPa.s/25℃로 조절된 EVA 바탕조정재가 30 ~ 70㎛ 두께로 도포됨으로써 콘크리트 바탕면에 원활하게 함침되어 콘크리트 외벽에 대한 단면복구 및 방수작업과 더불어 콘크리트가 박리되는 현상을 근원적으로 예방할 수 있음을 확인하였다.
즉, 콘크리트가 양생이 되면 칼슘실리케이트수화물(calcium silicate hydrate, C-S-H)이 형성되어 강도가 발현되지만, 부산물로 수산화칼슘과 에트링가이트(ettringite)가 함께 만들어져 차후 콘크리트 열화(deterioration)의 원인이 된다. 또한, 양생된 콘크리트는 다공질이어서 콘크리트 표면의 수산화칼슘(Ca(OH)2)은 공기 중의 수분, CO2가스, 산성 공해물질과 쉽게 만나 중화반응을 하게 됨에 따라 콘크리트 표면부터 부식이 진행되어 심각한 구조적 결함이 초래될 수도 있다.
이러한 현상을 방지하기 위해 콘크리트 표면이 수분이나 공기 중의 CO2가스, 산성 공해물질과 쉽게 반응하지 않도록 콘크리트와 일체화될 수 있는 성분으로 표면처리를 해준다면 콘크리트를 보호하고 수명 연장을 기할 수 있는바, 상기 EVA 바탕조정재(방수제)는 투명한 액체로서 강도 250㎏f/㎠ 이상의 신규 콘크리트에 대해서는 0.2L/㎡ 정도로 사용하고, 노후 콘크리트나 250㎏f/㎠ 미만의 강도를 갖는 콘크리트의 경우에는 0.3L/㎡ 정도로 사용하는 것이 바람직하며, 실제 사용량은 콘크리트 바탕면의 공극상태에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.
그 다음, 균열보수 및 하도도료 도포단계(S30)는 상기 건조된 바탕조정재 위에 크랙 보수 및 1차 중성화 방지를 위해 수성 고탄성 우레탄 퍼티(Putty) 시공 및 수용성 아크릴 에멀젼 프라이머를 10 ~ 30㎛ 두께(건조도막)로 도포하는 공정으로, 상기 균열부위 보수는 콘크리트 바탕면에 생긴 틈새, 홈, 크랙 등에 대해 V-커팅 등을 거쳐 메운 후 연마하는 것이 일반적이며, 퍼티(Putty)는 벌어진 틈새를 메우거나 움푹 패인 곳을 채우는 일종의 접착제로서 아크릴, 우레탄, 에폭시, 폴리에스테르 등의 수지를 주성분으로 하는 퍼티를 많이 사용하고 있다.
본 발명에서 사용하는 수성 고탄성 우레탄 퍼티는 우레탄수지를 주성분으로 하는 고형분 용적비 56 ~ 60%, 비중(25℃) 1.4 ± 0.02 범위로 형성되는 1액형 퍼티로서, 기본적으로 물 20 ~ 30중량%, 석회석 분말 40 ~ 50중량%와 이산화티타늄(Titanium dioxide) 1 ~ 5중량%의 비율로 포함되는바, 특히 열안정성 및 충진성 등의 물성이 안정적이고 콘크리트와의 친화성이 우수한 무기질 분말재료로서 평균입도 1 ~ 40㎛의 석회석 분말과 이산화티타늄을 적정 비율로 배합함에 따라 접착력 및 내구성이 탁월하기 때문에 상기 수성 고탄성 우레탄 퍼티는 외벽 크랙보수 및 관리에 적합하며, 인장강도가 우수하고 두꺼운 코킹면에도 적용할 수 있다.
상기 수성 고탄성 우레탄 퍼티의 경화건조시간(20℃)은 48시간 이내이고 재도장 간격(20℃)은 최저 72시간(건조도막 500㎛ 기준)인데, 상기 고탄성 퍼티는 1액형 백색 페이스트(paste)로서 대기온도 5 ~ 35℃, 상대습도 85% 이하의 대기상태에서 시공하는 것이 바람직하며, 통상 상도작업이 가능한 건조시간은 1일 이상으로 헤라(주걱), 고무헤라, 코킹용 건 등과 같은 기구를 사용하여 시공한다.
상기 고탄성 우레탄 퍼티(Putty)를 한국화학융합시험연구원(KTR)에 의뢰하여 인장강도, 파단시의 시장률을 측정한 결과, 아래 [표 1]과 같은 시험결과를 나타내었다.
| 시험항목 | 단위 | 결과치 | 시험방법 |
| 인장강도 | N/㎟ | 1.83 | KS F 3211:2015 |
| 파단 시의 신장률 | % | 507 | KS F 3211:2015 |
그리고 상기 고탄성 우레탄 퍼티(Putty) 시공 후에 1차 중성화 방지를 위해 도포하는 10 ~ 30㎛ 두께(건조도막)로 도포하는 수용성 아크릴 에멀젼 프라이머는 고형분 함량 25 ~ 35w%의 아크릴 에멀젼(ACRYL EMULSION)과 물을 1 : 2 ~ 4배의 부피비로 희석하여 피도면에 도포하고 상온에서 2 ~ 3시간 동안 양생시키는 것이 바람직한데, 상기 프라이머는 피도면의 기공 내에 잘 스며들도록 매우 낮은 비중으로 설계되었기 때문에 콘크리트 바탕면과 일체로 형성되어 구조물의 수밀성을 증가시키고 응집력을 강화시킴으로써 장기간 콘크리트의 중성화 및 열화를 방지함은 물론 내충격성을 증대시킬 수 있다.
이와 같이, 상기 수용성 아크릴 에멀젼 프라이머는 아크릴 에멀젼을 주성분으로 한 알칼리성 기재의 전처리제로서 콘크리트 표면의 백아화 및 풍화현상을 방지하는데 효과적이므로 신축 시멘트 및 보수도장 건축물의 전처리제로서 붓, 로라, 스프레이 등으로 적용하는데 적합한 것으로 연구되었다.
상기 수용성 아크릴 에멀젼 프라이머를 한국화학융합시험연구원(KTR)에 의뢰하여 비중, 점도, 비휘발분, 고화건조시간 등의 물성을 측정한 결과, 아래 [표 2]와 같은 시험결과를 나타내었다.
| 시험항목 | 단위 | 결과치 | 시험방법 |
| 비중 | - | 1.01 | KS M ISO 2811-1:2016 |
| 점도 | KU(cP) | 81(900) | KS M 5000:2019 |
| 비휘발분(105±2℃, 60min) | % | 32.5 | KS M ISO 3251:2008 |
| 작업성 | - | 이상없음 | KS M 5000:2019 |
| 고화건조시간 | hr | 2 | KS M 5000:2019 |
마지막으로, 수용성 실리콘 상도도료 도포단계(S40)는 상기 건조된 수용성 아크릴 에멀젼 프라이머 위에 물(Water) 40 ~ 50중량%, 실리콘 변성 아크릴수지 25 ~ 35중량%, 이산화티타늄(Titanium dioxide) 10 ~ 20중량%, 활석(Talc) 10 ~ 20중량%, 카올린(Kaolin) 1 ~ 5중량%, 산화알루미늄(Aluminium oxide) 0.1 ~ 1중량%, 규조토(Diatomite) 0.1 ~ 1중량%의 비율로 구성되는 수용성 실리콘 도료를 50 ~ 80㎛ 두께(건조도막)로 도포하는 공정이다.
본 발명은 상도도료로서 상기와 같은 실리콘 변성 아크릴수지로 구성되는 수용성 실리콘 도료를 도포함으로써 콘크리트와의 밀착성이 우수한 강력한 도막을 형성하여 오염물 침투를 억제할 뿐만 아니라 자외선으로부터 도막 손상을 방지하여 내후성과 단열성이 탁월하고 도막의 수명이 연장되는 효과를 가짐에 따라 콘크리트 외벽의 오염 방지 및 유지비용 절감 도장방법을 구현할 수 있는 것이다.
상기 수용성 실리콘 도료를 구성하는 바인더로서 실리콘 변성 아크릴수지는 산가 5 내지 15, 알코올가 30 내지 100, 중량평균분자량 15,000 내지 30,000, 불휘발분 40 내지 70중량%, 유리전이온도 30 내지 70℃이고 실록산 결합을 갖는 것으로, 그로 인하여 1액형화를 위한 저장성에 문제가 없고 아크릴실리콘계 도료의 특성인 고내후성, 고경도, 내오염성, 내스크레치성, 내약품성 등의 우수한 물성을 가짐으로써 콘크리트와의 밀착성이 우수한 강력한 도막을 형성하여 오염물 침투를 억제할 뿐만 아니라 자외선으로부터 도막 손상을 방지하여 내후성과 단열성이 탁월하여 도막의 수명이 연장되는 효과를 갖는 것이다.
상기 수용성 실리콘 상도도료를 한국화학융합시험연구원(KTR)에 의뢰하여 인장강도, 파단 시의 신장률, 발수도 등의 물성을 측정한 결과, 아래 [표 3]과 같은 시험결과를 나타내었다.
| 시험항목 | 단위 | 결과치 | 시험방법 |
| 인장강도 | N/㎟ | 1.38 | KS F 3211:2015 |
| 파단 시의 신장률 | % | 453 | KS F 3211:2015 |
| 발수도 | - | R9 | KS M 7057:2018(준용) |
| 도막 형성 후의 겉모양(표준 양생 후) | - | 이상없음 | KS F 4936:2018 |
| 도막 형성 후의 겉모양(촉진내후성 시험 후) | - | 이상없음 | KS F 4936:2018 |
| 도막 형성 후의 겉모양(온냉 반복 시험 후) | - | 이상없음 | KS F 4936:2018 |
| 도막 형성 후의 겉모양(내알칼리성 시험 후) | - | 이상없음 | KS F 4936:2018 |
| 도막 형성 후의 겉모양(내염수성 시험 후) | - | 이상없음 | KS F 4936:2018 |
| 중성화 깊이 | ㎜ | 0.4 | KS F 4936:2018 |
| 염화물 이온 침투저항성 | Coulombs | 773 | KS F 4936:2018 |
| 투습도 | g/㎡·day | 7.8 | KS F 4936:2018 |
| 내투수성 | - | 이상없음 | KS F 4936:2018 |
| 부착강도(표준 양생 후) | MPa | 2.0 | KS F 4936:2018 |
| 부착강도(촉진내후성 시험 후) | MPa | 1.5 | KS F 4936:2018 |
| 부착강도(온냉 반복 시험 후) | MPa | 1.5 | KS F 4936:2018 |
| 부착강도(내알칼리성 시험 후) | MPa | 1.7 | KS F 4936:2018 |
| 부착강도(내염수성 시험 후) | MPa | 1.7 | KS F 4936:2018 |
| 균열 대응성(-20℃) | - | 이상없음 | KS F 4936:2018 |
| 균열 대응성(20℃) | - | 이상없음 | KS F 4936:2018 |
| 균열 대응성(촉진내후성 시험 후) | - | 이상없음 | KS F 4936:2018 |
상기 [표 3]에서와 같이, 본 발명에서 상도도료로 사용되는 수용성 실리콘 도료는 인장강도, 파단 시의 신장률, 발수도 등의 물성에 대한 시험결과로 비추어 볼 때, 본 발명이 목적으로 하고 있는 도막의 표면특성 향상으로 인한 오염 방지, 및 내구성 증진으로 인한 유지비용 절감을 효과적으로 구현할 수 있다는 사실을 확인할 수 있으며, 실제로 KS F 4936 콘크리트 보호용 도막재 시험에 관한 모든 항목에서 공인성적서 규격을 만족하고 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 유기용제를 전혀 사용하지 않는 환경친화적인 도장방식으로서, 콘크리트 바탕면 전처리 단계(S10); 단면복구 및 방수작업 단계(S20); 균열보수 및 하도도료 도포단계(S30); 수용성 실리콘 상도도료 도포단계(S40);를 차례로 거치는 콘크리트 외벽의 오염 방지 및 유지비용 절감 도장방법에 의해 방수도막을 형성함으로써 열전도도가 낮아 혹한, 혹서기에도 단열성과 방수성능이 양호하므로 콘크리트는 물론 철재 구조물로 이루어진 건축물조차 그 내부온도를 잘 유지할 수 있으며, 그로 인하여 에너지를 절약하고 구조물 자체의 내구성을 증대시키는 작용을 발휘할 수 있다.
따라서 본 발명에 의한 수용성 실리콘 도료를 이용한 콘크리트 외벽의 오염 방지 및 유지비용 절감 도장방법은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능한 것으로, 콘크리트 건물의 옥상은 물론 콘크리트 구조물의 노출된 벽체나 바닥재 등의 표면에도 그 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 용도와 형태로 적용될 수 있다.
Claims (5)
- 물(Water) 40 ~ 50중량%;
실리콘 변성 아크릴수지 25 ~ 35중량%;
이산화티타늄(Titanium dioxide) 10 ~ 20중량%;
활석(Talc) 10 ~ 20중량%;
카올린(Kaolin) 1 ~ 5중량%;
산화알루미늄(Aluminium oxide) 0.1 ~ 1중량%;
규조토(Diatomite) 0.1 ~ 1중량%;의 비율로 구성되며,
고형분 용적비 43 ~ 47%, 비중(25℃) 1.37 ± 0.02 범위로 형성되는 것을 특징으로 하는 수용성 실리콘 도료. - 제1항에 있어서,
상기 실리콘 변성 아크릴수지는 산가 5 내지 15, 알코올가 30 내지 100, 중량평균분자량 15,000 내지 30,000, 불휘발분 40 내지 70중량%, 유리전이온도 30 내지 70℃이고, 실록산 결합을 갖는 것을 특징으로 하는 수용성 실리콘 도료. - 콘크리트 바탕면의 들뜬 부위 및 요철이 있는 부위를 평평하게 정리하는 콘크리트 바탕면 전처리 단계(S10);
상기 정리된 콘크리트 바탕면에 에틸렌-비닐 아세트산 공중합체(ETHYLENE-VINYL ACETATE COPOLYMER, EVA) 50 ~ 60중량%, 물 40 ~ 50중량%의 비율로 혼합하여 점도 4400 ~ 5400mPa.s/25℃로 형성된 바탕조정재를 30 ~ 70㎛ 두께(건조도막)로 도포하는 단면복구 및 방수작업 단계(S20);
상기 건조된 바탕조정재 위에 크랙 보수 및 1차 중성화 방지를 위해 수성 고탄성 우레탄 퍼티(Putty) 시공 및 수용성 아크릴 에멀젼 프라이머를 10 ~ 30㎛ 두께(건조도막)로 도포하는 균열보수 및 하도도료 도포단계(S30);
상기 건조된 수용성 아크릴 에멀젼 프라이머 위에 물(Water) 40 ~ 50중량%, 실리콘 변성 아크릴수지 25 ~ 35중량%, 이산화티타늄(Titanium dioxide) 10 ~ 20중량%, 활석(Talc) 10 ~ 20중량%, 카올린(Kaolin) 1 ~ 5중량%, 산화알루미늄(Aluminium oxide) 0.1 ~ 1중량%, 규조토(Diatomite) 0.1 ~ 1중량%의 비율로 구성되는 수용성 실리콘 도료를 50 ~ 80㎛ 두께(건조도막)로 도포하는 수용성 실리콘 상도도료 도포단계(S40);
를 차례로 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 외벽의 오염 방지 및 유지비용 절감 도장방법. - 제3항에 있어서,
상기 균열보수 및 하도도료 도포단계(S30)에서 시공되는 수성 고탄성 우레탄 퍼티는 고형분 용적비 56 ~ 60%, 비중(25℃) 1.4 ± 0.02 범위로 형성되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 외벽의 오염 방지 및 유지비용 절감 도장방법. - 제3항에 있어서,
상기 균열보수 및 하도도료 도포단계(S30)에서 도포되는 수용성 아크릴 에멀젼 프라이머는 고형분 함량 25 ~ 35w%의 아크릴 에멀젼(ACRYL EMULSION)과 물을 1 : 2 ~ 4배의 부피비로 희석하여 피도면에 도포하고 상온에서 2 ~ 3시간 동안 양생시키는 것을 특징으로 하는 콘크리트 외벽의 오염 방지 및 유지비용 절감 도장방법.
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