KR100656442B1 - 폐타이어고무를 함유하는 건조 폴리머 코팅재의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐타이어고무를 함유하는 폴리머 코팅재의 제조방법에 관한 것으로서, 폴리머 100중량부에 폐타이어고무 분말 10∼20중량부와, 초속경시멘트 25∼40중량부와, 탄산칼슘 10∼20중량부 및 수축저감제인 폴리에틸렌글리콜 4∼7중량부를 첨가하는 폐타이어고무를 함유하는 건조 폴리머 코팅재의 제조방법에 있어서, 상기 폴리머로 입도가 4∼9㎛인 재유화형 아크릴 수지를 사용하고, 상기 폐타이어고무 분말로 입도가 0.001∼0.4mm인 것을 사용함을 특징으로 하는 폐타이어고무를 함유하는 건조 폴리머 코팅재의 제조방법을 제공한다. 이러한 본 발명에 따라 제조된 폴리머 코팅재는 콘크리트 구조물의 표면에 도포시 콘크리트 구조물과의 부착력이 높으면서도 우수한 수밀성을 확보할 수 있어 콘크리트 구조물의 내구성을 증진시킬 수 있을 뿐만 아니라 경화시간의 단축을 통해 작업시간의 단축을 도모할 수 있으며, 습윤 상태에서도 작업이 가능하며, 특히 현장에서 물만 배합하면 누구나 용이하게 사용할 수 있는 유용한 효과를 얻을 수 있다.
Description
본 발명은 콘크리트구조물의 내구성을 증진시키거나 콘크리트구조물의 수밀성을 높이기 위하여 콘크리트 구조물의 표면에 도포되는 폴리머 코팅재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 콘크리트 구조물의 표면에 도포시 콘크리트 구조물과의 부착력이 높으면서도 우수한 수밀성을 확보할 수 있어 콘크리트 구조물의 내구성을 증진시킬 수 있을 뿐만 아니라 경화시간의 단축을 통해 작업시간의 단축을 도모할 수 있으며, 습윤상태에서도 작업이 가능하며, 특히 현장에서 물만 배합하면 누구나 용이하게 사용 가능하도록 한 폐타이어고무를 함유하는 건조 폴리머 코팅재의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 콘크리트를 이용하여 제조되는 각종 구조물들은 여러 가지의 특수한 물리적, 화학적인 환경조건에 노출되게 되는데, 이 물리적, 화학적 환경조건 은 콘크리트 구조물에 직접 또는 간접적인 영향을 주게 된다.
예를 들어 대부분의 콘크리트 시설물은 수분에 노출되어 있는 경우가 많으며, 강우 등에 의하여도 수분과 접촉하게 되는데, 수분은 콘크리트 구조물의 성능저하(deterioration)를 일으키게 되어 내구성(durability)을 현저하게 저하시킨다. 또한 콘크리트 구조물이 대기중의 탄산가스와 접촉되거나, 해양환경과 같은 지역에서 염분에 노출될 경우 탄산가스나 염분성분이 콘크리트 속으로 침투하여 콘크리트 구조물 내부의 철근을 부식시킴에 따라 콘크리트 구조물의 균열과 박리를 촉진시키는 현상이 발생되게 되며, 그 결과 콘크리트 구조물의 수명이 단축되게 된다.
상기한 바와 같은 일련의 현상으로부터 콘크리트 구조물의 수명을 연장시키기 위하여 대부분의 콘크리트 구조물에 폴리머 코팅재를 도포하여 왔다. 이와 같이 콘크리트 구조물의 표면에 코팅재를 도포하게 되면 콘크리트 구조물 내로 수분이나 염분, 탄산가스 등이 침투되는 것을 방지할 수 있어 철근의 부식으로 인한 구조물의 내구성이 떨어지는 것을 방지할 수 있게 된다.
종래의 콘크리트 표면의 코팅에 사용되는 코팅재는 주로 유기계 에폭시수지나 아크릴수지를 사용하여 왔다. 그러나, 이러한 유기계 코팅재료들은 콘크리트와의 이질적인 물리적 특성 때문에 부착력이 떨어져 콘크리트의 표면에서 탈락되거나 도막이 파괴되는 문제점이 있다. 뿐만 아니라 콘크리트 구조물이 함수상태에 있는 경우 콘크리트 구조물의 표면에 접착되지 않기 때문에 콘크리트를 완전히 건조시킨 후에 시공을 해야 하는 단점이 있다.
상기한 문제점을 해소하기 위하여 근래에는 무기계 재료와 폴리머를 혼합하 여 얻어진 무기계 폴리머 코팅재료를 콘크리트 구조물 표면에 코팅하고 있으나, 여전히 콘크리트구조물과 코팅재간의 부착력이 떨어져 접착면에서의 들뜸현상이 발생하는 문제점이 있으며, 충분한 수밀성이 확보되지 않아 콘크리트 구조물의 내구성이 충분히 개선되지 못한 문제점이 있다.
뿐만 아니라 기존의 무기계 폴리머 코팅재는 그 원료들을 시공현장까지 운반한 다음 일일이 적정 배합비로 혼합하여 사용하고 있어 시공이 복잡하고, 작업시간이 길어지며, 경화시간이 24시간 이상 소요됨에 따라 작업 후 24시간 이상의 건조양생과정이 필요하다는 단점을 가지고 있다.
이에 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 콘크리트 구조물의 표면에 도포시 콘크리트 구조물과의 부착력이 높으면서도 우수한 수밀성을 확보할 수 있어 콘크리트 구조물의 내구성을 증진시킬 수 있을 뿐만 아니라 경화시간의 단축을 통해 작업시간의 단축을 도모할 수 있으며, 습윤 상태에서도 작업이 가능하며, 특히 현장에서 물만 배합하면 누구나 쉽게 용이하게 코팅재를 제조하여 사용할 수 있는 폐타이어고무를 함유하는 폴리머 코팅재의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
삭제
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 폴리머 100중량부에 폐타이어고무 분말 10∼20중량부와, 초속경시멘트 25∼40중량부와, 탄산칼슘 10∼20중량부 및 수축저감제인 폴리에틸렌글리콜 4∼7중량부를 첨가하는 폐타이어고무를 함유하는 건조 폴리머 코팅재의 제조방법에 있어서, 상기 폴리머로 입도가 4∼9㎛인 재유화형 아크릴 수지를 사용하고, 상기 폐타이어고무 분말로 입도가 0.001∼0.4mm인 것을 사용함을 특징으로 하는 폐타이어고무를 함유하는 건조 폴리머 코팅재의 제조방법을 제공한다.
삭제
상기와 같이 제조된 건조 폴리머 코팅재는 현장에서 물만 배합하면 누구나 쉽게 사용할 수 있으며, 폐타이어고무 분말과 초속경시멘트가 폴리머와 콘크리트구조물의 표면과의 부착력을 증진시켜주고 우수한 수밀성을 확보할 수 있도록 도와준다.
이하 본 발명에 따른 폴리머 코팅재의 제조방법을 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 폴리머 코팅재는 폴리머 100중량부에 대하여 폐타이어고무 분말 10∼20중량부와, 초속경시멘트 25∼40중량부와, 탄산칼슘 10∼20중량부 및 수축저감제 4∼7중량부를 포함한다.
상기한 조성의 폴리머 코팅재는 사용성과 시공성을 고려하여 시공하고자 하는 현장에서 일정비율로 물만 배합하면 누구나 쉽게 사용할 수 있도록 구성되어 있는데, 현장에서 물을 배합하게 되면 용이하게 폴리머가 재유화되어 분산되도록 하기 위하여 폴리머로 재유화형 분말수지가 사용된다.
여기서 재유화형 분말수지는 현장에서 물을 배합하게 되면 재유화하여 수성 폴리머 디스퍼젼으로 행동하게 되며, 경화과정에서 망상구조를 형성하게 되어 내수성을 증진시키게 된다. 상기 재유화형 분말수지로는 통상적으로 사용되는 것에서 선택하여 사용할 수 있는데, 바람직하게는 콘크리트 구조물과의 접착성을 고려하여 아크릴 수지를 사용하는 것이 좋으며, 빠른 재유화를 고려하여 그 입도가 4∼9㎛인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
폐타이어고무 분말은 폴리머와의 혼화성과 결합성이 우수하여 첨가되는 초속경시멘트와의 상호작용에 의해 콘크리트 구조물에 코팅시 코팅층이 구조물의 표면에 견고하게 부착될 수 있도록 함과 아울러 충분한 수밀성을 확보할 수 있도록 도와준다.
이때, 폐타이어고무 분말의 입도가 0.4mm를 초과하는 경우 콘크리트 표면에 코팅시 균일한 표면을 갖는 코팅층을 얻는 것이 곤란할 뿐만 아니라 코팅재의 수밀성을 떨어뜨리는 문제점이 있으며, 그 입도가 0.001mm 미만의 것을 사용하게 되면 비빔시 미분으로 인하여 배합이 힘들어 작업성이 떨어지는 문제점이 있으므로 폐타이어고무 분말은 그 입도가 0.001∼0.4mm인 것을 사용하는 것이 좋다.
상기한 입도의 폐타이어고무 분말은 폴리머 100중량부에 대하여 10∼20중량 부 첨가되는데, 그 첨가량이 10중량부 미만일 경우 폐타이어고무 분말의 혼입 효과가 떨어져 콘크리트 표면과의 부착성이 저하되는 문제점이 있으며, 그 첨가량이 20중량부를 초과할 경우 상대적으로 폴리머의 량이 줄어들게 되어 수밀성이 저하되는 문제점이 있으므로 상기 범위내에서 폐타이어고무 분말을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 폐타이어고무 분말과의 상호작용에 의해 폴리머 코팅층이 콘크리트 구조물의 표면에 견고하게 부착될 수 있도록 함과 아울러 빠르게 경화하여 조기에 원하는 발현강도를 얻을 수 있도록 하고, 습윤상태에서도 코팅재의 사용이 가능하도록 하기 위하여 초속경시멘트가 첨가된다.
상기 초속경시멘트는 폴리머 100중량부에 대하여 25∼40중량부 첨가되는데, 그 첨가량이 25중량부 미만일 경우 경화시간이 길어져 조기에 원하는 강도를 얻을 수 없을 뿐만 아니라 콘크리트 표면과의 부착성이 떨어지는 문제점이 발생하게 되고, 그 첨가량이 40중량부를 초과할 경우 상대적으로 폴리머의 함량이 줄어들어 수밀성이 저하되는 문제점이 발생하게 되므로 상기 범위내에서 초속경시멘트를 첨가하는 것이 바람직하다.
탄산칼슘은 충진제로서 폴리머 100중량부에 대하여 10∼20중량부 첨가되는데, 그 첨가량이 10중량부 미만일 경우 코팅층의 강도가 떨어지는 문제점이 있으며, 그 첨가량이 20중량부를 초과할 경우 폴리머의 양이 상대적으로 줄어들어 수밀성이 떨어지게 되는 문제점이 있으므로 상기 범위내에서 탄산칼슘을 첨가하는 것이 바람직하다.
코팅재의 주재인 폴리머는 현장에 물을 배합하여 콘크리트 구조물의 표면에 도포하게 되면 경화가 진행되게 되는데, 이때 수축이 심하게 발생되므로 이를 방지할 목적으로 수축저감제를 통상적으로 첨가하는 범위 내에서 첨가하게 된다. 본 발명에서는 폴리머 100중량부에 대하여 4중량부 내지 7중량부 첨가하였다.
상술한 바와 같이 폴리머에 폐타이어고무 분말과, 초속경시멘트, 탄산칼슘 및 수축저감제를 첨가하게 되면 본 발명에 따른 건조 폴리머 코팅재를 제조할 수 있으며, 이외에도 필요에 따라 경화촉진재 등과 같은 첨가제를 더 첨가할 수도 있다.
이렇게 제조된 건조 폴리머 코팅재는 일정량 포장하여 시판할 수 있으며, 상기 폴리머 코팅재는 현장에서 일정량의 물만 배합하여 혼합하게 되면 폴리머가 재유화되면서 분산되게 되어 콘크리트 구조물의 코팅재로 사용할 수 있게 되며, 부착성과 수밀성이 우수하여 콘크리트 구조물의 내구성을 증진시킬 수 있게 된다. 아울러 3시간 내에 경화가 완료됨에 따라 조기에 원하는 강도의 발현이 가능하게 되는 이점이 있다.
이하 본 발명을 하기 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명하기로 하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1 내지 13>
입도가 4∼9㎛인 아크릴 수지와 입도가 0.001∼0.4mm인 폐타이어고무 분말, 초속경시멘트, 탄산칼슘 및 수축저감제로 폴리에틸렌 글리콜을 하기 표 1의 조성으로 배합하여 건조 폴리머 코팅재를 제조하였다.
이렇게 제조된 폴리머 코팅재 10Kg당 물 5Kg을 배합한 다음 아래와 같은 방법으로 부착강도, 수밀성, 경화시간, 인장강도를 측정하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
- 부착강도 -
JIS A 6916 (마무리 도장재용 바탕조정재)에 의하여 인스트롱 만능시험기를 이용해서 크로스벡터 속도 1 mm/min로 강제 축을 접착한 공시체의 인장접착강도 시험을 실시하였다.
- 수밀성 -
수밀성 시험은 KS F 4919(시멘트 혼입 폴리머계 방수재)에 규정된 방법에 의해 실시하였고, 70×70×20mm의 모르타르판에 시료를 쇠흙손, 솔 롤러 등으로 평탄하게 도포한 후 양생실 온도20±3℃, 습도(90±5%)의 양생조건하에서 재령 14일까지 양생하여 도포면을 제외한 4측면을 수지로 완전히 밀봉한 것을 시험체로 하였다.
- 경화시간 -
KS F 2436 (관입저항침에 의한 콘크리트 응결시간 시험방법)에 준하여 공시체의 응결(종결)시간을 측정하였다.
- 인장강도 -
KS L 5104 (시멘트 모르타르의 인장강도시험방법)에 의하여 공시체의 인장강 도시험을 실시하였다.
| 구분 | 아크릴수지 (Kg) | 폐타이어고무 분말 첨가량(Kg) | 초속경시멘트 (Kg) | 탄산칼슘 (Kg) | 수축저감제 (Kg) |
| 실시예 1 | 10 | 0.5 | 3.0 | 1.5 | 0.5 |
| 실시예 2 | 10 | 1.0 | 3.0 | 1.5 | 0.5 |
| 실시예 3 | 10 | 1.5 | 3.0 | 1.5 | 0.5 |
| 실시예 4 | 10 | 2.0 | 3.0 | 1.5 | 0.5 |
| 실시예 5 | 10 | 2.5 | 3.0 | 1.5 | 0.5 |
| 실시예 6 | 10 | 1.5 | 2.0 | 1.5 | 0.5 |
| 실시예 7 | 10 | 1.5 | 2.5 | 1.5 | 0.5 |
| 실시예 8 | 10 | 1.5 | 4.0 | 1.5 | 0.5 |
| 실시예 9 | 10 | 1.5 | 4.5 | 1.5 | 0.5 |
| 실시예 10 | 10 | 1.5 | 3.0 | 0.5 | 0.5 |
| 실시예 11 | 10 | 1.5 | 3.0 | 1.0 | 0.5 |
| 실시예 12 | 10 | 1.5 | 3.0 | 2.0 | 0.5 |
| 실시예 13 | 10 | 1.5 | 3.0 | 2.5 | 0.5 |
| 구분 | 부착강도 (kgf/cm2) | 수밀성 (%) | 경화시간 (분) | 시간경과에 따른 인장강도 | ||||
| 3시간 | 7시간 | 24시간 | 72시간 | 168시간 | ||||
| 실시예1 | 28 | 1.0 | 45 | 1.1 | 1.9 | 2.6 | 2.8 | 2.4 |
| 실시예2 | 36 | 0.3 | 38 | 1.9 | 2.4 | 3.1 | 3.6 | 4.2 |
| 실시예3 | 35 | 0.3 | 40 | 1.8 | 2.3 | 3.0 | 3.5 | 4.0 |
| 실시예4 | 33 | 0.2 | 40 | 1.7 | 2.1 | 2.8 | 3.5 | 4.0 |
| 실시예5 | 28 | 0.6 | 56 | 1.4 | 1.7 | 2.0 | 2.6 | 2.9 |
| 실시예6 | 22 | 1.0 | 60 | 1.2 | 1.6 | 2.0 | 2.6 | 2.9 |
| 실시예7 | 34 | 1.2 | 62 | 1.8 | 2.3 | 2.9 | 3.6 | 4.0 |
| 실시예8 | 35 | 0.4 | 36 | 1.9 | 2.3 | 2.9 | 3.5 | 4.1 |
| 실시예9 | 28 | 0.4 | 35 | 1.4 | 1.8 | 2.1 | 2.5 | 2.8 |
| 실시예10 | 25 | 0.8 | 50 | 1.6 | 1.9 | 2.2 | 2.4 | 2.7 |
| 실시예11 | 33 | 0.3 | 45 | 1.8 | 2.3 | 3.0 | 3.6 | 3.9 |
| 실시예12 | 32 | 0.4 | 47 | 1.7 | 2.4 | 2.9 | 3.4 | 3.8 |
| 실시예13 | 26 | 0.8 | 50 | 1.4 | 1.8 | 2.3 | 2.7 | 2.9 |
상기 표 2에서 보는 바와 같이 폐타이어고무 분말의 첨가량을 변화시키면서 코팅재를 제조한 실시예 1 내지 5에서 본 발명의 바람직한 범위내에서 폐타이분말을 첨가한 실시예 2 내지 4의 경우 부착강도와 수밀성이 우수할 뿐만 아니라 경화시간이 짧고 조기강도가 우수하게 나타남을 알 수 있다.
또한, 초속경시멘트의 첨가량을 변화시키면서 코팅재를 제조한 실시예 6 내지 9에서 초속경시멘트의 첨가량이 본 발명의 범위 내인 실시예 7과 8의 경우 부착강도와 수밀성이 우수하며, 경화시간이 짧고 조기강도가 우수하게 나타남을 확인할 수 있다.
아울러 탄산칼슘의 첨가량을 변화시키면서 코팅재를 제조한 실시예 10 내지 13에서 탄산칼슘의 첨가량을 본 발명의 범위내로 첨가한 실시예 11과 12의 경우 부착강도와 수밀성이 우수하며, 경화시간이 짧고 조기강도가 우수하게 나타남을 확인할 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 콘크리트 구조물의 표면에 도포시 콘크리트 구조물과의 부착력이 높으면서도 우수한 수밀성을 확보할 수 있어 콘크리트 구조물 내로 수분이나 염분, 탄산가스 등이 침투되는 것을 방지할 수 있어 콘크리트 구조물의 내구성을 증진시킬 수 있으며, 경화시간을 3시간 이내로 단축시킬 수 있어 조기에 원하는 강도를 얻음과 아울러 작업시간의 단축을 도모할 수 있으며, 습윤 상태에서도 작업이 가능하고, 특히 현장에서 물만 배합하면 누구나 용이하게 사용할 수 있으므로 사용이 편리한 폐타이어고무를 함유하는 건조 폴리머 코팅재의 제조방법을 제공하는 유용한 효과가 있다.
Claims (4)
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- 폴리머 100중량부에 폐타이어고무 분말 10∼20중량부와, 초속경시멘트 25∼40중량부와, 탄산칼슘 10∼20중량부 및 수축저감제인 폴리에틸렌글리콜 4∼7중량부를 첨가하는 폐타이어고무를 함유하는 건조 폴리머 코팅재의 제조방법에 있어서,상기 폴리머로 입도가 4∼9㎛인 재유화형 아크릴 수지를 사용하고, 상기 폐타이어고무 분말로 입도가 0.001∼0.4mm인 것을 사용함을 특징으로 하는 폐타이어고무를 함유하는 건조 폴리머 코팅재의 제조방법.
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