KR20170034546A - 축광성 표면처리제를 이용한 시설물 또는 콘크리트 구조물 표면처리공법 - Google Patents
축광성 표면처리제를 이용한 시설물 또는 콘크리트 구조물 표면처리공법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 축광성 표면처리제를 이용한 시설물 또는 콘크리트 구조물 표면처리공법에 관한 것으로, 그 목적은 시설물 및 구조물의 표면에 도포되어 도막을 형성하고, 축광에 의한 야간 시인성을 확보하여 어두운 상황에서도 안전성을 확보할 수 있는 축광성 표면처리제를 이용한 시설물 또는 콘크리트 구조물 표면처리공법을 제공하는 것이다.
본 발명은 시설물 또는 구조물에 대한 이물질을 제거하는 바탕처리 단계; 이물질이 제거된 시설물 또는 구조물의 표면에 하도재를 도포하여 하도층을 시공하는 바탕 강화단계; 하도층이 시공된 시설물 또는 구조물에 표면처리제를 뿜칠 또는 미장하여 상도층을 형성하는 보강단계;를 포함하되, 상기 표면처리재는 기능성 무기분말 100중량부에 대하여, 알콕시 시릴기 공중결합체 20∼50중량부, 불포화에스테르 수지 10∼60 중량부, 아크릴 수지 20∼70 중량부, 축광분말안료 0.2∼40 중량부, 분말 활성탄 0.2∼30 중량부, 황토분말 0.2∼60 중량부, 이산화티탄 10∼30 중량부, 레벨링제 1∼3 중량부, 발수제 3∼20 중량부, 증점제 0.5∼3 중량부, 소포제 0.3∼3 중량부, 물 30∼120 중량부를 포함하도록 되어 있다.
본 발명은 시설물 또는 구조물에 대한 이물질을 제거하는 바탕처리 단계; 이물질이 제거된 시설물 또는 구조물의 표면에 하도재를 도포하여 하도층을 시공하는 바탕 강화단계; 하도층이 시공된 시설물 또는 구조물에 표면처리제를 뿜칠 또는 미장하여 상도층을 형성하는 보강단계;를 포함하되, 상기 표면처리재는 기능성 무기분말 100중량부에 대하여, 알콕시 시릴기 공중결합체 20∼50중량부, 불포화에스테르 수지 10∼60 중량부, 아크릴 수지 20∼70 중량부, 축광분말안료 0.2∼40 중량부, 분말 활성탄 0.2∼30 중량부, 황토분말 0.2∼60 중량부, 이산화티탄 10∼30 중량부, 레벨링제 1∼3 중량부, 발수제 3∼20 중량부, 증점제 0.5∼3 중량부, 소포제 0.3∼3 중량부, 물 30∼120 중량부를 포함하도록 되어 있다.
Description
본 발명은 축광성 표면처리제를 이용한 시설물 또는 콘크리트 구조물 표면처리공법에 관한 것으로, 금속, 목재, 콘크리트 등의 재질로 이루어진 시설물 및 구조물의 표면에 적용되어, 외부 환경으로부터 시설물 및 철도구조물등의 콘크리트 구조물의 표면을 보호함과 동시에, 축광성분에 의해 야간 또는 어두운 상황에서의 시인성을 향상시킬 수 있는 축광성 표면처리제를 이용한 시설물 또는 콘크리트 구조물 표면처리공법에 관한 것이다.
일반적으로, 철도구조물 등의 콘크리트 구조물은 대부분 외부적인 원인에 의하여 열화된다. 즉, 온도변화, 계절변화에 따른 동결융해, 강우, 습도, 대기조건과 같은 환경적인 요인이 주가 되며, 중성화, 염화물 침해, 철근부식, 동결용해, 황산침해, 알칼리골재반응 등의 요인도 포함된다. 이러한 요인이 복합적으로 작용하여 수분이나 기타 외부 유해물질들이 콘크리트 내부로 침투하고, 콘크리트 자체를 열화시키거나 철근의 부식 등을 유발하여 콘크리트 구조물의 성능저하를 일으키게 된다.
이와 같은 콘크리트의 열화를 방지하기 위해서는 적당한 표면처리제를 사용하여 원인이 되는 수분 및 외부 유해물질들의 침투를 근본적으로 차단해야 한다.
기존의 콘크리트 표면 처리제는 용도를 중심으로 침투성 표면처리제와 도막형 표면처리제로 나눌 수 있으며, 침투성 표면 처리제는 그 주요성분이 규산질 계통이며, 일반적으로, 수압의 영향을 많이 받는 지하층의 내벽 방수용으로 사용되고 있는 무기질 침투성 표면 처리제들은 침투성 표면 처리제를 도포하지 않은 무도포 공시체에 비하여 우수한 방수성능을 보이지만, 콘크리트 구조체와의 접착력에 있어서는 일반 모르타르보다 떨어지는 접착력을 가지므로 시공 후 표면처리층이 들뜨는 문제와 장기적 측면에서의 내구성 문제 등이 우려되고 있다.
또한, 도막형 표면 처리제는 고무아스팔트 계통의 열공법과 수용성 제품이 건축 구조물의 옥상 및 벽면에 사용되고 있고, 우레탄계통의 타르 우레탄이 고무화 아스팔트 제품과 같은 용도로 많이 사용되고 있다. 이외에 수용성 플라스틱계의 도막형 표면처리제가 한정적으로 쓰여지고 있다.
이들 중 고무아스팔트 도막 표면 처리제의 열공법 제품은 경화시간이 30분 이내로 순간 경화형이기 때문에 도포 후 바로 후속공정을 실시할 수 있는 장점을 가지고 있으나, 2차 용융시 발생하는 유독가스 성분에 의해 환경오염의 요인이 되고 있다. 이와는 반대로 수용성 제품은 환경오염에 끼치는 영향은 없으나 기상조건에 민감하며 경화시간이 길어 후속 공정이 지연되는 단점을 가지고 있다.
수용성 플라스틱계 도막 표면 처리제는 인장강도, 신장률 및 사용 온도에서는 매우 우수하지만 가격이 비싸기 때문에 한정적으로 사용되고 있으며 표면 처리층의 두께 변화에 따라 경화시간이 일정하지 않아 후속 공정에 따르는 공사 진행에 많은 불편을 초래한다. 타르 우레탄계 도막 표면 처리제는 가열에 따른 심각한 성능 저하가 발생하고, 충진제로 사용하는 타르의 함량이 제조업체별로 달라서 물성에서도 차이를 보일 수 있기 때문에 품질관리 면에서도 어려운 문제점을 내포하고 있다. 무기질 탄성도막 표면 처리제는 무기질 재료로 대부분 시멘트를 주재료로 사용하기 때문에 압축강도 및 내구성은 다른 도막 표면 처리제에 비하여 우수한 특성을 보이고 있으나, 무기물과 합성수지 에멀젼의 배합에 따라 표면 처리층의 표면이 갈라지는 등 여러가지 문제점이 있었다.
또한, 철도구조물, 지하구조물, 터널, 교량 등의 시설물, 도로 등을 형성하는 철재 또는 콘크리트 표면에는 시설물 및 구조물의 수명을 연장하기 위한 표면처리제가 도포코팅되고 있으나, 종래의 표면처리제는 그 대상에 따라 별도의 표면처리제를 도포해야 하므로, 이로 인한 비용이 증가되는 문제점이 있었다.
특히, 철도구조물, 지하구조물, 터널 등과 같이 어두운 상황에 위치한 시설물 및, 도로 등에는 운전자 및 점검자의 안전을 위한 각종 예방시설이 설치되고 있으나, 이들 예방시설은 전등이 켜져 있는 상태에서 운전자의 시각에 의한 안전운전이 이루어지도록 되어 있으므로, 정전 등의 예기치 못한 상황이 발생될 경우, 이들 예방시설을 운전자가 시각적으로 인식하지 못하게 되거나, 너무 늦게 인식하게 되어 사고의 위험성이 높이지게 되는 등 여러가지 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 시설물 및 구조물의 표면에 도포되어 도막을 형성하고, 축광에 의한 야간 시인성을 확보하여 어두운 상황에서도 안전성을 확보할 수 있는 축광성 표면처리제를 이용한 시설물 또는 콘크리트 구조물 표면처리공법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 시설물 및 구조물에 도포되는 표면처리제에 다양한 기능성을 부여하여, 환경을 개선할 수 있는 축광성 표면처리제를 이용한 시설물 또는 콘크리트 구조물 표면처리공법을 제공하는 것이다.
본 발명은 시설물 또는 구조물에 대한 이물질을 제거하는 바탕처리 단계; 이물질이 제거된 시설물 또는 구조물의 표면에 하도재를 도포하여 하도층을 시공하는 바탕 강화단계; 하도층이 시공된 시설물 또는 구조물에 표면처리제를 뿜칠 또는 미장하여 상도층을 형성하는 보강단계;를 포함하되, 상기 표면처리재는 기능성 무기분말 100중량부에 대하여, 알콕시 시릴기 공중결합체 20∼50중량부, 불포화에스테르 수지 10∼60 중량부, 아크릴 수지 20∼70 중량부, 축광분말안료 0.2∼40 중량부, 분말 활성탄 0.2∼30 중량부, 황토분말 0.2∼60 중량부, 이산화티탄 10∼30 중량부, 레벨링제 1∼3 중량부, 발수제 3∼20 중량부, 증점제 0.5∼3 중량부, 소포제 0.3∼3 중량부, 물 30∼120 중량부를 포함하도록 되어 있다.
본 발명은 철도구조물 등의 시설물 또는 구조물에 축광 표면처리제가 도포되도록 되어 있어, 터널, 지하구조물 및 건물의 내부시설 등에 적용할 경우, 일시적인 전원차단현상이 발생되어도 비상유도기능 및 인식기능을 할 수 있어, 운전자 및 실내거주자의 안정을 도모할 수 있다.
본 발명은 하도재가 알콕시 시릴기 공중결합체, 불포화에스테르 수지, 아크릴 수지가 일정비율로 혼합되도록 되어 있어, 철재 또는 콘크리트 재질의 대상물 표면과의 결합력이 증대되고, 박리현상이 발생되지 않는다.
본 발명은 하도재가 콘크리트 구조물내로 침투되어 콘크리트 구조물의 공극을 효율적으로 메워주면서 콘크리트 구조물의 표면에 하도층(도막)이 일체가 되게 하여 강도증진 및 방수효과를 구비한다.
본 발명은 하도재와 상도재의 바인더가 알콕시 시릴기 공중결합체, 불포화에스테르 수지 및 아크릴 수지로 이루어져 있어, 상도층과 하도층이 분리현상 없이 견고하게 일체로 결합되어 하나의 도막을 형성하게 된다.
본 발명의 상도재와 하도재는 건조속도가 빠르고, 침투성 및 유연성이 양호하여 하도층(도막)의 박리현상(薄利現狀)이 일어나지 않을 뿐 아니라, 온도 등의 외부환경에 의한 도막의 크랙(Crack)현상이 발생되지 않는다.
본 발명은 상도재 또는 상도재와 하도재에는 축광분말이 포함되도록 되어 있어, 야간에 안전문구 또는 다양한 문양이 연출될 수 있으며, 이를 통해 운전자 및 주위 사람들에 대한 흥미를 유발시켜 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면 물품 표면의 구조나 재료에 상관없이 시설물 또는 구조물의 표면에 균일한 도막으로 형성함과 동시에 또는 도막 자체에서 방출되는 원적외선 및 음이온 발생에 의해 다양한 기능성을 부여할 수 있다.
본 발명의 기능성 무기분말은 유해물질 흡수 및 중금속 분해기능을 구비하고 있어, 본 발명의 콘크리트 표면처리제로 사용할 경우, 콘크리트의 독성을 크게 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 기능성 무기분말은 저온 열처리에 의해 헬스톤 에너지가 다량방출되도록 되어 있어, 콘크리트의 수화에 의해 형성되는 포름알데히드 등의 독성물질을 가수분해하여 무해한 자연상태로 환원시키는 친환경적 효과를 구비한다.
본 발명은 기능성 무기분말, 황토분말, 나노분말 활성탄을 포함하도록 되어 있어, 우수한 원적외선 방사율을 구비하고, 이를 통해 혈액순환과 신진대사를 촉진하는 작용을 하게 함은 물론 탈취율을 높여 건물내 공간 또는 터널등의 공간에 대한 공기정화 효율을 높일 수 있다.
본 발명은 축광분말안료를 포함하고 있어, 철도구조물 및, 어두운 터널 내부 등의 시설물 또는 구조물에 도포될 경우, 각종 매연등의 유해물질로부터 시설물 또는 구조물 표면을 보호할 뿐 아니라, 시인성이 확보를 통해 시설물 또는 구조물에 대한 안전성을 확보할 수 있다.
본 발명은 콘크리트 구조물의 표면에 각종 이물질이 달라붙는 것을 억제하고 달라붙은 각종 이물질을 광 분해하여 청결상태를 장시간 유지하며 달라붙은 이물질을 신속하고 용이하게 제거할 수 있을 뿐만 아니라 콘크리트 구조물의 강도 향상, 열화방지 및 누수억제 등의 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 콘크리트 표면 내부로 침투하여 콘크리트 표면을 보호할 뿐 아니라, 함유되어 있는 나노분말 활성탄이 콘크리트 수화조직과 무기질 착화합물 반응을 일으켜 콘크리트와 일체화되는 화학반응에 의하여 흡착결합이 이루어지므로, 콘크리트의 미세조직 내에 약 1∼2㎚ 정도의 착화합물 미세공 구조가 형성되어, 도막에 통기성이 부여된다.
본 발명은 알콕시 시릴기 공중결합체, 불포화에스테르수지 및 아크릴 수지로 이루어진 바인더를 포함하도록 되어 있어, 각 성분들의 상호작용에 의해 단점이 보완되고, 이를 통해, 우수한 내구성, 내마모성 및 부착력을 구비하도록 하여 재질에 관계없이 시설물 및 구조물 등의 표면에 적용할 수 있는 등 많은 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 표면처리공법을 보인 블록예시도
도 2 는 본 발명에 따른 표면처리를 보인 예시도
도 3 은 본 발명에 따른 기능성 무기분말의 반응과정을 보인 예시도
도 2 는 본 발명에 따른 표면처리를 보인 예시도
도 3 은 본 발명에 따른 기능성 무기분말의 반응과정을 보인 예시도
도 1 은 본 발명에 따른 표면처리공법을 보인 블록예시도를, 도 2 는 본 발명에 따른 표면처리를 보인 예시도를 도시한 것으로,
본 발명은 시설물 또는 구조물에 대한 이물질을 제거하는 바탕처리 단계; 이물질이 제거된 시설물 또는 구조물의 표면에 하도재를 도포하여 하도층을 시공하는 바탕 강화단계; 하도층이 시공된 시설물 또는 구조물에 표면처리제를 뿜칠 또는 미장하여 상도층을 형성하는 보강단계;를 포함하되,
상기 표면처리재는 기능성 무기분말 100중량부에 대하여, 알콕시 시릴기 공중결합체 20∼50중량부, 불포화에스테르 수지 10∼60 중량부, 아크릴 수지 20∼70 중량부, 축광분말안료 0.2∼40 중량부, 분말 활성탄 0.2∼30 중량부, 황토분말 0.2∼60 중량부, 이산화티탄 10∼30 중량부, 레벨링제 1∼3 중량부, 발수제 3∼20 중량부, 증점제 0.5∼3 중량부, 소포제 0.3∼3 중량부, 물 30∼120 중량부를 포함한다.
또한, 본 발명은 상도층 표면에 마감코팅재를 도포하는 코팅단계를 더 포함한다.
상기 바탕처리단계는 시설물 또는 구조물의 이물질 또는 열화된 부분을 제거하는 단계로, 표면처리제의 도포를 위한 공지의 표면처리작업을 수행한다.
상기 시설물 또는 구조물(이하 '대상물'이라 칭함)은 금속, 목재, 타일, 콘크리트 등등의 재질을 모두 포함한다.
상기 바탕강화단계는 부착효과를 극대화하기 위한 단계로, 표면처리단계 후, 대상물(30)의 표면에 하도재를 도포하여 하도층(20)을 형성한다.
상기 하도재는 기능성 무기분말 100중량부에 대하여, 알콕시 시릴기 공중결합체 20∼50중량부, 불포화에스테르 수지 10∼60 중량부, 아크릴 수지 20∼70 중량부, 분말 활성탄 0.2∼30 중량부, 황토분말 0.2∼60 중량부, 레벨링제 1∼3 중량부, 발수제 3∼20 중량부, 증점제 0.5∼3 중량부, 소포제 0.3∼3 중량부, 물 30∼120 중량부를 포함하거나,
상기 하도재는 기능성 무기분말 100중량부에 대하여, 알콕시 시릴기 공중결합체 20∼50중량부, 불포화에스테르 수지 10∼60 중량부, 아크릴 수지 20∼70 중량부, 축광분말안료 0.2∼40 중량부, 분말 활성탄 0.2∼30 중량부, 황토분말 0.2∼60 중량부, 이산화티탄 10∼30 중량부, 레벨링제 1∼3 중량부, 발수제 3∼20 중량부, 증점제 0.5∼3 중량부, 소포제 0.3∼3 중량부, 물 30∼120 중량부를 포함한다.
상기 하도재의 각 구성성분들에 대해서는 후술되는 상도재에서 상세히 설명되어 있다.
상기와 같이 이루어진 하도재는 바인더 기능을 구비하는 알콕시 시릴기 공중결합체, 불포화에스테르 수지, 아크릴 수지가 일정비율로 혼합되도록 되어 있어, 철재 또는 콘크리트 재질의 대상물 표면과의 결합력이 증대되고, 박리현상이 발생되지 않는다. 특히 상기 하도재는 대상물(30)이 콘크리트 구조물일 경우, 표면침투 및 바탕면과의 반응에 의해 우수한 방수효과를 구비한다.
즉, 상기 하도재는 콘크리트 구조물내로 침투되어 콘크리트 구조물의 공극을 효율적으로 메워주면서 콘크리트 구조물의 표면에 하도층(도막)이 일체가 되게 하여 강도증진 및 방수효과를 구비한다.
또한, 상기 하도재는 건조속도가 빠르고, 침투성 및 유연성이 양호하여 하도층(도막)의 박리현상(薄利現狀)이 일어나지 않을 뿐 아니라, 온도 등의 외부환경에 의한 하도층(도막)의 크랙(Crack)현상이 발생되지 않는다.
또한, 상기 하도재는 콘크리트 구조물의 표면에 쉽게 침투하므로, 초기작업성이 우수할 뿐 아니라, 접착성 및 접착강도가 우수한 도막을 형성할 수 있다.
상기 보강단계는 바탕강화단계에 의해 형성된 하도층(20)에 표면처리제를 도포하여 상도층(10)을 형성한다. 상기 표면처리재는 기능성 무기분말 100중량부에 대하여, 알콕시 시릴기 공중결합체 20∼50중량부, 불포화에스테르 수지 10∼60 중량부, 아크릴 수지 20∼70 중량부, 축광분말안료 0.2∼40 중량부, 분말 활성탄 0.2∼30 중량부, 황토분말 0.2∼60 중량부, 이산화티탄 10∼30 중량부, 레벨링제 1∼3 중량부, 발수제 3∼20 중량부, 증점제 0.5∼3 중량부, 소포제 0.3∼0.3 중량부, 물 30∼120 중량부를 포함한다.
상기 기능성 무기분말은 칼슘, 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 철, 알루미늄, 수산기, 플루오르 등을 함유하고 있으며, 25℃의 온도에서 세포의 분자운동 에너지인 9.36Micron의 에너지를 중심으로 4∼16 Micron 의 에너지를 강하게 방사하고, 자체에서 원적외선과 음이온, 미네랄산 등을 다량 방출하는 친환경소재로써, 아래 [표1]에 따른 화학적 성분 및 물리적 성질을 구비하는 생광석계에 속하는 광물이다.
[표1]
[표1]에서와 같이, 이산화규소(SiO2 ) 및 산화알루미늄(Al2O3)의 함량이 높은 본 발명의 기능성 무기분말은 불밀(ball mill)에 의해 분말도 약 4,000∼6,000㎠/ｇ을 구비하도록 분쇄된 것을 사용하며, 바람직하게는 분말도 4,000∼5,000㎠/ｇ을 구비하는 것을 사용한다.
즉, 상기 기능성 무기분말은 3∼8㎛, 0.05∼0.2㎛ 범위의 기공이 주로 생성되어 있어, 이를 알콕시 시릴기 공중결합체, 불포화에스테르 수지, 아크릴 수지, 발수제, 분말활성탄, 황토분말 및 물 등과 혼합할 경우, 3∼8㎛ 의 조대한 기공이 폐쇄되는 현상이 발생되어, 전체 표면적이 저하되며, 이로 인해 원적외선 및 음이온 방출 효과가 그리 크게 나타나지 않게 되어 현장에서 적용하기 곤란한 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 기능성 무기분말을 볼밀(직경 20㎜ Al2O3 ball)에 의해 80∼120rpm으로 3∼4 시간동안 분쇄하여 3㎛를 초과하는 조대한 기공과 0.2㎛ 미만의 미세한 기공이 소멸되도록 하고, 0.2∼3㎛ 의 기공들만이 연속적으로 존재하도록 미분말화하였으며, 이와 같은 고른 분포의 기공을 구비하는 본 발명의 기능성 무기분말은 다른 성분들과의 혼합시에도 기공의 폐쇄현상이 발생되지 않을 뿐 아니라, 고른 기공분포를 통해 원적외선 및 음이온 방출이 최대화되는 특성을 구비하게 된다.
특히, 3∼8㎛, 0.05∼0.2㎛ 범위의 기공이 주로 생성되어 있는 기능성 무기분말은 볼밀(ball mill)이 아닌, attritor mill 등등 다른 분쇄기에 의해 분쇄할 경우, 3∼8㎛의 조대기공은 줄어들고, 0.05∼0.2㎛ 범위의 미세기공은 그 양이 증가되는 경향이 있으며, 이와 같이 0.05∼0.2㎛ 범위의 미세기공이 많게 되면, 수분흡착력이 증가되어, 전체 조성물에 좋지 않은 영향을 주게될 뿐 아니라, 표면처리제의 경화후 균열현상이 발생된다.
또한, 상기 기능성 무기분말은 볼밀(직경 20㎜ Al2O3 ball)에 의해 4 시간을 초과하여 분쇄할 경우, 기공도에 큰 변화가 없으며, 3시간 미만으로 분쇄할 경우, 조대기공이 다수 존재하게 되어, 본 발명에 따른 기능성 무기분말의 효과가 저하되는 현상이 발생된다.
상기와 같이 분말화된 기능성 무기분말은 방사율 0.930, 방사에너지 3.74×102 (Ｗ/㎡,㎛,37℃)의 우수한 원적외선 방사율 및 항곰팡이성을 구비한다.
또한, 상기 볼밀에 의해 기공도가 조절된 기능성 무기분말은 저온열처리에 의해 헬스톤 에너지가 다량 방출되도록 활성화시켜 사용할 수 있다. 즉, 상기 기능성 무기분말은 그 자체에서 소정의 헬스톤 에너지가 방출되고 있으나, 천연상태에서는 그 방출량이 미비하여 효과를 기대할 수 없으며, 특히 다른 성분들과 혼합하여 사용할 경우, 실질적으로 헬스톤 에너지에 의한 유해물질 제거효과는 기대할 수 없었다.
그러나, 본 발명은 다단 저온열처리에 의해 기능성 무기분말로부터 다량의 헬스톤 에너지가 방출되도록 되어 있다. 즉, 본 발명은 볼밀에 의해 기공도가 조절된 기능성 무기분말을 100℃∼120℃까지 승온시킨 후 20∼30분동안 유지시키는 제1단계; 제1단계후, 150℃∼180℃ 까지 승온시킨 후 50∼70 분동안 유지시키는 제2단계; 제2단계후, 200℃∼250℃ 까지 승온시킨 후 50∼70 분동안 유지시키는 제3단계; 제3단계 이후, 70℃∼100℃로 냉각시키고 50∼60 분동안 유지시키는 제4단계; 제4단계 이후, 20℃∼25℃ 로 냉각시키는 제5단계에 의해 기능성 무기분말의 기공이 유지되면서 헬스톤 에너지가 다량방출되도록 할 수 저온열처리하여 사용할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 기능성 무기분말은 100℃∼120℃에서 열처리하는 제1단계, 150℃∼180℃에서 열처리하는 제2단계, 200℃∼250℃에서 열처리하는 제3단계의 단계적 온도상승 열처리에 의해 기능성 무기분말의 기공도가 확장 또는 파괴되지 않고 헬스톤 에너지가 방출되도록 활성화될 뿐 아니라, 제3단계 후, 70℃∼100℃ 온도를 유지하면서 예비냉각하는 제4단계 후, 상온으로 냉각시키도록 되어 있어, 기능성 무기분말의 기공(0.2∼3㎛)에 균열 및 파괴현상이 발생되지 않으면서 유해물질을 제거할 수 있는 헬스톤 에너지가 다량 방출되도록 되어 있다.
상기 헬스톤 에너지는 본 발명의 기능성 무기분말에서 방출되는 기능성 친환경 신소재 에너지로, 원적외선 에너지라고도 할 수 있으나, 일반 원적외선 에너지와 다른 특성을 구비하고 있다. 즉, 상기 헬스톤 에너지는 도 3 에 도시된 바와 같이, 천연광물분말로부터 방출되어 공기중의 수분을 단분자 음이온화하여 히드로키실 음이온(물분자 음이온)을 생성하게 되며, 상기 생성된 히드로키실 음이온(물분자음이온)은 일반적인 콘크리트의 수화에 의해 형성되는 유해물질 및 목재 등에 함유되어 있는 포름알데히드 등의 독성물질을 가수분해하여 무해한 자연상태로 환원시키는 작용을 한다.
또한, 상기 기능성 무기분말은 유해물질 흡수 및 중금속 분해기능을 구비하고 있어, 본 발명의 콘크리트 표면처리제로 사용할 경우, 콘크리트 속의 유해성분의 방출을 차단하고, 기공에서 흡착중화하여 콘크리트의 독성을 크게 저감시키는 부수적 효과를 더 구비한다.
상기 알콕시 시릴기 공중합체는 접착력을 증대시키고, 방수성 및 화학물질에 대한 저항성, 크랙저항성, 동결저항성을 향상시키기 위하여 첨가되는 것으로, 카르복실레이티드 스티렌-부타디엔 공중합체를 사용할 수 있으며, 20 중량부 미만으로첨가될 경우, 접착력 및 크랙저항성이 저하되고, 50중량부를 초과하여 첨가될 경우, 점도가 높아져 작업성이 저하될 뿐 아니라, 다른 성분들의 함량에 좋지 않은 영향을 미치게 되므로, 적정범위내에서 첨가한다.
상기 불포화에스테르수지는 글리콜, 프탈산 및 메틸 메타크릴레이트(MMA)를 중합 개질(modified)하여 제조할 수 있으며, 바람직하게는 관능기가 2개 이상인 글리콜(Glycol), 관능기가 2개인 프탈산(Phthalic Acid) 및 메틸 메탈크릴레이트(Methyl metacrylate, MMA)를 중합 반응하여 얻을 수 있다.
상기 불포화 에스테르 수지는 분자량 3,000∼10,000, 바람직하게는 6,000∼7,000 의 것을 사용하며, 분자량 3,000 미만인 경우에는 경도가 높아 크랙발생이 생길 수 있고, 10,000을 초과하면 점도가 높아 작업성 조절에 어려움이 있다.
상기 불포화 폴리에스테르수지는 본 발명에 따른 분말들과 단독으로 혼합되면 불완전한 경화가 발생될 뿐 아니라, 경화시 수축성 및 광중합시 불균일하게 중합되는 경향이 있으므로, 아크릴 수지를 혼합하여 사용한다.
상기 아크릴수지는 도막의 내수성, 경도 및 유연성을 부여하기 위하여 첨가되는 것으로, 분자량이 50,000∼60,000, 점도 200∼1,000, 바람직하게는 300∼500cps(40% in toluene)의 것을 사용하며, 이와 같은 아크릴 수지는 아크릴로니트릴, 부틸아크릴레이트, 부틸 메타아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 아크릴산, 2-히드록시에틸(메타)크릴레이트, 메틸(메타)아크릴레이트, 스타이렌 모노머, 글리시딜(메타)아크릴레이트, 이소옥틸아크릴레이트, 스테아릴메타크릴레이트 등의 모노머가 공중합된 것 중 선택된 하나 또는 하나 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 알콕시 시릴기 공중합체, 불포화에스테르수지, 아크릴수지는 본 발명에서 바인더 기능을 구비하는 것으로, 본 발명에 따른 성분비는 도막을 형성하면서도 우수한 접착력 및 내후성을 구비하고 침투성과 방수성을 동시에 구비할 수 있도록 하기 위한 것이다. 즉, 본 발명은 알콕시 시릴기 공중합체, 불포화에스테르수지, 아크릴수지의 배합에 의해 바인더를 형성함으로써, 금속 또는 콘크리트 구조물에 모두 적용이 가능하도록 되어 있다.
상기 축광안료분말은 희토류 원소가 도핑된 알루미나성분(Al2O3-SrO3-B2O3)의 축광안료분말을 사용하며, 이와 같은 축광안료분말은, 잔광 휘도, 잔광 시간 및 내광성 등에 대한 축광 성능이 우수하고 인체에 유익한 원적외선과 음이온이 방출된다.
상기 축광안료분말은 평균입경 20∼2,000㎛, 바람직하게는 30∼300㎛ 의 비교적 입경이 큰 것을 사용하며, 이와 같이 입경을 구비한 축광분말은 보다 큰 에너지가 흡수되어 장시간의 발광 지속을 가능하게 한다.
또한, 상기 축광안료분말은 유리에나멜계 또는 황화아연계를 사용하며, 바람직하게는 유리에나멜계를 사용한다.
또한, 상기 축광안료분말은 40 중량부까지 첨가될 수 있으며, 40 중량부를 초과할 경우, 도막의 경화가 늦어지게 될 뿐 아니라, 균일한 도막 및 경화된 도막에 좋지 못한 영향을 주게 되므로, 적정범위내에서 첨가되는 것이 바람직하다
상기 나노분말 활성탄은 직경 3∼100Å의 미세기공을 구비하도록 나노수준에서 합성된 무기질 활성탄으로, 본 발명에 따른 콘크리트 표면처리제에 의해 형성되는 도막의 박리현상을 방지하는 기능을 구비한다.
상기 나노분말 활성탄은 본 발명의 콘크리트 표면처리제에 첨가되어 콘크리트 표면에 도포될 시, 콘크리트 수화조직과 무기질 착화합물 반응을 일으켜 콘크리트와 일체화되는 화학반응에 의하여 흡착결합이 이루어지며, 이를 통해 콘크리트의 미세조직 내에 약 1∼2㎚ 정도의 착화합물 미세공 구조를 형성하게 된다.
즉, 종래의 합성수지계 표면처리제는 콘크리트 표면에 도포되어 콘크리트 표면 전체에 폐쇄도막을 형성하게 되므로, 장기간 경과시 콘크리트 내부의 수분으로 인한 부풀음 및 탈락현상이 발생되고 있으나, 나노분말 활성탄이 첨가된 본 발명은 콘크리트의 미세조직 내에 약 1∼2㎚ 정도의 착화합물 미세공 구조를 형성하게 되므로, 콘크리트 내부의 수분을 외부로 방출하는 기능 및, 통기성을 구비하여 장기적으로 도막의 박리가 발생되지 않는 안정적인 결합이 이루어지게 된다.
또한, 상기 나노분말 활성탄은 본 발명에 따른 콘크리트 표면처리제에 첨가될 경우, 원적외선 방사, 항균성 작용, 음이온 방출, 공기정화, 통기성 확보 등의 기능을 부여한다.
또한, 상기 나노분말 활성탄은 무기계 콘크리트와의 부착력이 우수하고 건조후에 친수성을 나타내어 수분의 확산을 차단할 수 있으며, 이로 인해 장기적으로 부착력이 탁월한 동질 재료간의 화합물 형태를 유지시키는 기능을 구비하게 된다.
상기 나노분말 활성탄은 0.2 중량부 미만으로 첨가될 경우, 통기성이 저하되어 도막의 박리현상이 발생될 수 있으며, 30 중량부를 초과하여 첨가될 경우, 도막의 형성에 좋지 않은 영향을 주게 된다.
상기 황토분말은 부착력 증대를 위하여 입경 0.002∼0.005㎜의 것을 사용한다. 상기 황토분말은 산소가 풍부하고, 원적외선을 방출하며, 황토에서 나오는 원적외선은 파장은 8∼14㎛으로 인체의 에너지 영역과 거의 일치하여 세포의 분자를 활성화시키며 이를 통해 신진 대사를 촉진하는 기능을 구비한다.
상기 황토분말은 0.2 중량부 미만으로 첨가될 경우, 황토분말에 의한 원적외선 방출 기능을 기대할 수 없으며, 30 중량부를 초과하여 첨가될 경우, 도막의 형성에 좋지 않은 영향을 주게 된다.
상기 이산화티탄은 콘크리트 표면제에 의해 형성되는 도막 표면에 분포되어 광촉매 작용에 의해 방오성을 부여하기 위하여 첨가되며, 10중량부 미만으로 첨가될 경우, 방오성이 미약하고, 30 중량부를 초과하여 첨가될 경우, 도막의 형성에 좋지 않은 영향을 주게 된다.
상기 발수제는 수용성 실리콘 유제로서, 침투력 및 발수성이 우수하며, 수분의 침투 저항성이 높고, 통기성이 있으며, 내부 수분은 증기 형태로 배출되고, 백화현상 및 미생물의 번식을 예방하는 기능을 구비하고 있다. 또한, 약 200℃의 열처리에서도 수분과 같이 배출되지 않고, 경화체 내부에 그대로 남아있으며, 열린공극 및 모세관을 차단하여, 경화체 내부의 수분 이동을 차단해 줌으로써 동결융해 저항성을 향상시키고 표면에 발생하는 백화를 예방할 수 있을 뿐 아니라, 물성(흡수율.압축강도)을 향상시키게 된다.
상기 발수제는 물과 1(발수제) : 2(물) 의 중량비로 혼합하여 기능성 무기분말, 분말활성탄 및 황토분말과 혼합코팅하여 첨가된다. 이와 같은 발수제는 기능성 무기분체, 분말활성탄 및 황토분말의 표면에 코팅되어, 상기 분말들의 기공이 다른 이물질로 충전되는 것을 방지하는 기능 및 분말들이 바인더내에서 균일하게 혼합분산되도록 하는 기능을 구비하게 된다. 즉, 상기 발수제는 기능성 무기분말, 분말활성탄 및 황토분말과 혼합될 시, 분말의 표면코팅 또는 미세기공에 일시 저장되었다가, 상기 알콕시 시릴기 공중결합체, 불포화에스테르 수지, 아크릴 수지 등과 배합될 시 서서히 분해 및 분산되어 기능성 무기분말, 분말활성탄 및 황토분말의 기공이 그대로 유지될 수 있도록 하는 기능을 구비한다.
상기 발수제는 3 중량부 미만으로 첨가될 경우, 그 효능을 기대하기 어려우며, 20중량부를 초과하여 첨가할 경우, 성분의 분리형상이 발생되어 도막경화에 좋지 않은 영향을 주게 된다.
상기 레벨링제는 표면평활성을 부여하기 위하여, 증점제는 점도를 증진시키기 위하여, 소포제는 거품발생을 억제하기 위하여 각각 첨가되는 것으로, 공지의 것을 사용하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
실시예 1
기능성 무기분말(볼밀가공 분말도 4,000∼6,000㎠/ｇ) 100중량부에 대하여, 알콕시 시릴기 공중결합체(카르복실레이티드 스티렌-부타디엔 공중합체) 30 중량부, 불포화에스테르 수지 40 중량부, 아크릴 수지 40 중량부, 축광분말안료(유리에나멜계) 10 중량부, 분말 활성탄 10 중량부, 황토분말 5 중량부, 이산화티탄 10 중량부, 레벨링제 2 중량부, 발수제(실리콘유제) 2 중량부, 증점제 1 중량부, 소포제 2 중량부, 물 70 중량부를 포함하여, 표면처리제를 제조하였다. 이때, 상기 레벨링제, 증점제 및 소포제는 MUNZING CHEMIE GMBH사에서 판매하고 있는 공지의 제품을 사용하였으며, 이와 같이 제조된 표면처리제에 대한 물성을 측정하여 [표2]에 나타내었다.
[표2]
위의 [표2]에서와 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 표면처리제는 우수한 물성을 구비하고 있음을 알 수 있다.
실시예 2
실시예1 에 따라 제조된 표면처리제를 금속패널 및 콘크리트 패널에 도포하여 도막을 형성한 후, 이에 따른 부착강도를 측정하였으며, 그 결과는 아래 [표3]에 나타내었다. 비교예1은 바인더로 우레탄계 수지(알콕시 시릴기 공중결합체, 불포화에스테르 수지, 아크릴 수지 대체) 110 중량부를, 비교예2는 에폭시계 수지(알콕시 시릴기 공중결합체, 불포화에스테르 수지, 아크릴 수지 대체) 110 중량부를 첨가하고, 나머지 성분은 실시예1 의 조성과 동일하게 하여 도막을 형성하였다.
[표3]
실시예 3
실시예1 에 따라 제조된 표면처리제를 콘크리트 재질의 시편에 도포하여 도막을 형성한 후, 28일 동안 염수에 침지시킨 후, 염분침투 저항성을 측정하였으며, 그 결과는 도 4 에 나타내었다.
도 4 의 (A)는 무처리, (B)는 수성에폭시계 표면처리제, (C)는 실시예3을 도시한 것으로, 도 4 에서 알 수 있는 바와 같이, 최종 염분의 침투깊이는 무처리 경우 17.97㎜, 수성 에폭시계의 경우 6.72㎜, 실시예3의 표면 처리를 실시 한 경우 0.94㎜로 측정되었다.
이와 같이, 현재 널리 사용되어지고 있는 수성에폭시계 표면처리제(B)를 사용할 경우, 무처리 시험체(A)에 비해 약 50%의 염분침투 깊이 감소를 보인데 반하여, 실시예1 에 따라 제조된 표면처리제가 도포된 시편(실시예3)는 무처리 시편에 비해 약 90% 이상을 감소시킨 것을 알 수 있으며, 이를 통해 본 발명은 염분침투 저항성이 매우 우수함을 알 수 있다.
실시예 4
실시예1 에 따라 제조된 표면처리제를 콘크리트 재질의 시편에 도포하여 도막을 형성한 후, 이에 대한 촉진 중성환 시험을 통하여, 35일 경과후의 중성화 깊이 변화를 측정하였으며, 그 결과는 도 5 에 나타내었다.
도 5 의 (A)는 무처리, (B)는 수성에폭시계 표면처리제, (C)는 실시예4 을 도시한 것으로, 도 5 에서 알 수 있는 바와 같이, 현재 널리 사용되어지고 있는 수성에폭시계 표면처리제(B)를 사용할 경우, 무처리 시험체(A)에 비해 약 50%의 염분침투 깊이 감소를 보인데 반하여, 실시예1 에 따라 제조된 표면처리제가 도포된 시편(실시예4)는 무처리 시편에 비해 약 10%에 해당되는 중성화만이 진행되었음을 알 수 있다.
실시예 5
기능성 무기분말(볼밀가공 분말도 4,000∼6,000㎠/ｇ,저온열처리) 100중량부에 대하여, 알콕시 시릴기 공중결합체(카르복실레이티드 스티렌-부타디엔 공중합체) 30 중량부, 불포화에스테르 수지 40 중량부, 아크릴 수지 40 중량부, 축광분말안료 10 중량부, 분말 활성탄 10 중량부, 황토분말 5 중량부, 이산화티탄 10 중량부, 레벨링제 2 중량부, 발수제(실리콘유제) 2 중량부, 증점제 1 중량부, 소포제 2 중량부, 물 70 중량부를 포함하여, 표면처리제를 제조하였으며, 이와 같이 표면처리제에 의해 목재(합판)층의 표면에 약 25∼28㎛ 두께의 도막을 형성, 실온(약25℃)에서 약 10분동안 건조경화시킨 후, 이에 대한 포름알데히드 방산량을 측정하였으며, 그 결과는 아래 [표4]에 나타내었다.
이때, 상기 레벨링제, 증점제 및 소포제는 MUNZING CHEMIE GMBH사에서 판매하고 있는 공지의 제품을 사용하였으며, 상기 기능성 무기분말은 100℃∼120℃까지 승온시킨 후 30분동안 유지하고, 다시 150℃∼180℃ 까지 승온시킨 후 60분동안 유지한 다음, 다시 200℃∼250℃ 까지 승온시킨 후 60 분동안 유지시켜 저온열처리하였으며, 이를 90℃∼100℃에서 50 분동안 냉각시킨 후, 상온(20℃∼25℃)으로 냉각시킨 것을 사용하였다.
[표4]
[표4]에서와 같이, 본 발명에 따른 실험체는 대비군1(에폭시수지계 표면처리제) 및, 대비군2(우레탄계 표면처리제)에 비해, 포름알데히드 방산량이 현저하게 저하됨을 알 수 있었다. 이는 본 발명에 따른 저온열처리된 기능성 무기분말에 의한 것으로, 본 발명의 표면처리제는 저온열처리에 의해 헬스톤 에너지가 방출되어, 포름알데히드(HCHO) 및 유기성화합물(VOCs)의 방산량을 감소시키는 효과가 있음을 알 수 있다.
실시예 6
실시예1에 따른 표면처리제를 타일면에 도포하여 도막을 형성하였으며, 이와 같이 형성된 도막에 대한 잔광휘도 및 잔광시간을 측정하였다. 그 결과는 [표5]에 나타내었다.
[표5]
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.
(10) : 상도층
(20) : 하도증
(30) : 대상물
(20) : 하도증
(30) : 대상물
Claims (10)
- 시설물 또는 구조물에 대한 이물질을 제거하는 바탕처리 단계;
이물질이 제거된 시설물 또는 구조물의 표면에 하도재를 도포하여 하도층을 시공하는 바탕 강화단계;
하도층이 시공된 시설물 또는 구조물에 표면처리제를 뿜칠 또는 미장하여 상도층을 형성하는 보강단계;를 포함하되,
상기 표면처리재는 기능성 무기분말 100중량부에 대하여, 알콕시 시릴기 공중결합체 20∼50중량부, 불포화에스테르 수지 10∼60 중량부, 아크릴 수지 20∼70 중량부, 축광분말안료 0.2∼40 중량부, 분말 활성탄 0.2∼30 중량부, 황토분말 0.2∼60 중량부, 이산화티탄 10∼30 중량부, 레벨링제 1∼3 중량부, 발수제 3∼20 중량부, 증점제 0.5∼3 중량부, 소포제 0.3∼3 중량부, 물 30∼120 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 축광성 표면처리제를 이용한 시설물 또는 콘크리트 구조물 표면처리공법.
- 청구항 1 에 있어서;
상기 하도재는 기능성 무기분말 100중량부에 대하여, 알콕시 시릴기 공중결합체 20∼50중량부, 불포화에스테르 수지 10∼60 중량부, 아크릴 수지 20∼70 중량부, 분말 활성탄 0.2∼30 중량부, 황토분말 0.2∼60 중량부, 레벨링제 1∼3 중량부, 발수제 3∼20 중량부, 증점제 0.5∼3 중량부, 소포제 0.3∼3 중량부, 물 30∼120 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 축광성 표면처리제를 이용한 시설물 또는 콘크리트 구조물 표면처리공법.
- 청구항 1 에 있어서;
상기 하도재는 기능성 무기분말 100중량부에 대하여, 알콕시 시릴기 공중결합체 20∼50중량부, 불포화에스테르 수지 10∼60 중량부, 아크릴 수지 20∼70 중량부, 축광분말안료 0.2∼40 중량부, 분말 활성탄 0.2∼30 중량부, 황토분말 0.2∼60 중량부, 이산화티탄 10∼30 중량부, 레벨링제 1∼3 중량부, 발수제 3∼20 중량부, 증점제 0.5∼3 중량부, 소포제 0.3∼3 중량부, 물 30∼120 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 축광성 표면처리제를 이용한 시설물 또는 콘크리트 구조물 표면처리공법.
- 청구항 1 에 있어서;
기능성 무기분말은 [표1]에 따른 화학적 성분 및 물리적 성질을 구비하는 것을 특징으로 하는 축광성 표면처리제를 이용한 시설물 또는 콘크리트 구조물 표면처리공법.
[표1]
- 청구항 1 또는 청구항 4 에 있어서;
기능성 무기분말은 불밀(ball mill)에 의해 분말도 4,000∼6,000㎠/ｇ을 구비하도록 분쇄되어, 0.2∼3㎛ 의 기공을 구비하도록 한 것을 특징으로 하는 축광성 표면처리제를 이용한 시설물 또는 콘크리트 구조물 표면처리공법.
- 청구항 4 에 있어서;
기능성 무기분말은 저온열처리된 것을 특징으로 하는 축광성 표면처리제를 이용한 시설물 또는 콘크리트 구조물 표면처리공법.
- 청구항 6 에 있어서;
기능성 무기분말은 100℃∼120℃까지 승온시킨 후 20∼30분동안 유지시키는 제1단계; 제1단계후, 150℃∼180℃ 까지 승온시킨 후 50∼70 분동안 유지시키는 제2단계; 제2단계후, 200℃∼250℃ 까지 승온시킨 후 50∼70 분동안 유지시키는 제3단계; 제3단계 이후, 70℃∼100℃로 냉각시키고 50∼60 분동안 유지시키는 제4단계; 제4단계 이후, 20℃∼25℃ 로 냉각시키는 제5단계에 의해 기능성 무기분말의 기공이 유지되면서 헬스톤 에너지가 다량방출되도록 할 수 저온열처리된 것을 특징으로 하는 축광성 표면처리제를 이용한 시설물 또는 콘크리트 구조물 표면처리공법.
- 청구항 1 에 있어서;
기능성 무기분말, 분말활성탄, 황토분말은 발수제에 의해 코팅된 것을 특징으로 하는 축광성 표면처리제를 이용한 시설물 또는 콘크리트 구조물 표면처리공법.
- 청구항 1 또는 청구항 8 에 있어서;
발수제는 수용성 실리콘 유제이고,
상기 발수제는 물과 1(발수제) : 2(물) 의 중량비로 혼합되어 기능성 무기분말, 분말활성탄, 황토분말에 혼합코팅되는 것을 특징으로 하는 축광성 표면처리제를 이용한 시설물 또는 콘크리트 구조물 표면처리공법.
- 청구항 1 에 있어서;
상기 축광안료분말은 유리에나멜계 축광안료분말인 것을 특징으로 하는 축광성 표면처리제를 이용한 시설물 또는 콘크리트 구조물 표면처리공법.
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