KR102725319B1 - 하이브리드 도료 조성물의 제조방법 및 이로부터 제조된 하이브리드 도료 조성물을 이용한 시공방법 - Google Patents
하이브리드 도료 조성물의 제조방법 및 이로부터 제조된 하이브리드 도료 조성물을 이용한 시공방법 Download PDFInfo
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Abstract
하이브리드 도료 조성물의 제조방법 및 이로부터 제조된 하이브리드 도료 조성물 및 상기 하이브리드 도료 조성물을 이용한 콘크리트 또는 금속의 표면을 시공하는 방법을 제공한다.
Description
본 발명은 하이브리드 도료 조성물의 제조방법 및 이로부터 제조된 하이브리드 도료 조성물을 이용한 콘크리트 또는 금속의 표면 시공방법에 관한 것이다. 보다 상세하게, 표면에 실라놀기가 활성화된 메탈실리콘과 에폭시 수지, 아크릴 에멀전, 비닐 수지, 안료 및 습윤분산제를 혼합한 하이브리드 도료 조성물 상에 글라스비드를 분산시켜 조성물과 글라스비드 응집 결속력이 개선되고 재귀반사율이 증가된 콘크리트 노출 표면 또는 금속 표면 시공방법에 관한 것이다.
콘크리트 또는 금속의 표면은 오염된 대기중에 장기간 노출되면서 탄산가스와 시멘트 수화물이 반응하여 중성화됨으로써 철근 부식의 원인이 된다. 이때 철근 부식은 철근의 체적 팽창을 유발하여 콘크리트 또는 금속 표면의 균열과 단면 탈락으로 건축물의 내구성이 저하됨에 따라 유지관리 차원에서 주기적으로 보수·보강을 하여야 한다.
이러한 콘크리트 또는 금속 표면 보수 또는 보강에 사용되는 건설용 에멀전 수지 조성물은 폴리머를 유화시켜 사용하기 때문에 콘크리트 또는 금속 구조물의 결함을 보수하는데 적합하고 외부 오염물과 수분 등으로부터 콘크리트 또는 금속 구조물을 보호할 수 있다.
나아가, 콘크리트 또는 금속 표면 보수 또는 보강에 사용되는 건설용 에멀전 수지 조성물에 글라스비드와 같은 기능성 재료를 혼합하여 사용함으로써 건물의 외장, 차량 주행 도로의 터널 내벽 등과 같은 면에서 빛의 산란을 증가시켜 광 확산 매체로 활용된다.
이러한 조성물은 아스팔트 면, 콘크리트 면 또는 금속 표면과 부착성이 우수하면서, 밤길이나 어두운 길에서 빛을 반사하게 하여 도로 표지를 선명하게 해주는 글라스비드 등과의 부착력이 우수하여야 한다. 또한 경화 후 자외선에 의한 황변성과 광택 저하와 같은 경시 변화가 없으며 여름철 또는 겨울철의 온도 변화에 따른 기계적 물성의 저하가 없어야 한다. 나아가, 여름철 우기시 빗물에 의한 탈리 및 부착력 저하가 없이 내수성이 우수하여야 한다.
최근 글라스비드를 이용하여 도료 조성물의 표면에 노출시켜 반사특성을 이용한 기술이 늘어나고 있으며 이때 글라스비드의 반사 효과를 유지하면서 쉽게 탈락되지 않는 부착력을 지닌 도료 조성물을 이용한 콘크리트 또는 금속 표면 보수공법에 대한 요구가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 실라놀기가 활성화된 메탈실리콘 입자를 이용한 하이브리드 도료 조성물을 제조하는 방법을 제공하고, 상기 방법으로 제조된 하이브리드 도료 조성물을 이용하여 콘크리트 면의 시멘트 성분 또는 금속 면과 도료 조성물 간의 이온결합을 유도하여 도료 조성물의 부착강도를 개선하면서 상기 조성물에 분산된 글라스비드의 돌출 비율을 조절하여 반사 효율을 높인 콘크리트 또는 금속 표면 시공방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 메탈실리콘 분말, 물 및 염산수용액을 혼합 및 교반하여 표면에 실라놀기가 활성화된 메탈실리콘 입자를 포함하는 메탈실리콘 수용액을 형성하는 단계, 상기 메탈실리콘 수용액에 에폭시 수지를 혼합 및 교반하여 메탈실리콘 수용액 페이스트를 제조하는 단계, 상기 메탈실리콘 수용액 페이스트, 아크릴 에멀전 및 비닐 알콜 또는 비닐 부티랄 수지 중 어느 하나 이상을 혼합 및 교반하여 제1 혼합물을 제조하는 단계, 상기 제1 혼합물과 안료 및 습윤분산제를 혼합하여 제2 혼합물을 제조하는 단계, 상기 제2 혼합물을 1시간 동안 감압하여 진공에서 탈포하는 단계, 및 상기 탈포 단계를 거친 제2 혼합물에 아민계 경화제와 물을 혼합 및 교반하여 제3 혼합물을 제조하는 단계를 포함하는 하이브리드 도료 조성물의 제조방법을 제공한다. 또한, 상기 제조방법으로 제조된 하이브리드 도료 조성물을 이용한 콘크리트 또는 금속 표면 시공방법을 제공한다.
본 발명에 따르면 콘크리트 또는 금속과 부착강도가 개선되고 추후 결합될 글라스비드와의 접촉각을 낮추어 응집력이 강화된 하이브리드 도료 조성물을 제공할 수 있다. 또한 공중에 부유하는 먼지나 퇴적물에 의하더라도 반사특성이 유지되는 콘크리트 또는 금속 표면 시공방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 도료 조성물의 제조방법의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 도료 조성물을 이용하여 콘크리트 또는 금속 표면을 시공하는 방법의 모식도이다.
도 3은 글라스비드가 도막 위에 부유한 상태를 나타내는 종래의 조성물을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 도료 조성물에 분산되어 고정된 글라스비드를 나타낸다.
도 5는 시공 전의 터널 측벽을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 도료 조성물 상에 글라스비드를 분산시키는 모습을 나타낸다.
도 7은 시공 후 기존의 콘크리트 측벽보다 밝아진 콘크리트 표면을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 도료 조성물을 이용하여 콘크리트 또는 금속 표면을 시공하는 방법의 모식도이다.
도 3은 글라스비드가 도막 위에 부유한 상태를 나타내는 종래의 조성물을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 도료 조성물에 분산되어 고정된 글라스비드를 나타낸다.
도 5는 시공 전의 터널 측벽을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 도료 조성물 상에 글라스비드를 분산시키는 모습을 나타낸다.
도 7은 시공 후 기존의 콘크리트 측벽보다 밝아진 콘크리트 표면을 나타낸다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 본 발명은 특정 실시예에 대해 한정되지 아니며, 본 발명의 실시예들의 다양한 변경(Modification), 균등물(Equivalent) 및/또는 대체물(Alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
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본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(Configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(Suitable for)", "~하는 능력을 가지는(Having the capacity to)", "~하도록 설계된(Designed to)", "~하도록 변경된(Adapted to)", "~하도록 만들어진(Made to)", 또는 "~를 할 수 있는(Capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성(또는 설정)된"은 "특별히 설계된(Specifically designed to)"것 만을 반드시 의미하지는 않는다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
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이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예의 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
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.
이하에서는 본 발명에 대하여, 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 도료 조성물의 제조방법은 메탈실리콘 분말, 물 및 염산수용액을 혼합 및 교반하여 표면에 실라놀기가 활성화된 메탈실리콘 입자를 포함하는 메탈실리콘 수용액을 형성하는 단계, 상기 메탈실리콘 수용액에 에폭시 수지를 혼합 및 교반하여 메탈실리콘 수용액 페이스트를 제조하는 단계, 상기 메탈실리콘 수용액 페이스트, 아크릴 에멀전 및 비닐 알콜 또는 비닐 부티랄 수지 중 어느 하나 이상을 혼합 및 교반하여 제1 혼합물을 제조하는 단계, 상기 제1 혼합물과 안료 및 습윤분산제를 혼합하여 제2 혼합물을 제조하는 단계, 상기 제2 혼합물을 1시간 동안 감압하여 진공에서 탈포하는 단계 및 상기 탈포 단계를 거친 제2 혼합물에 아민계 경화제와 물을 혼합 및 교반하여 제3 혼합물을 제조하는 단계를 포함한다. 이하에서는 각 단계에 대하여 상세하게 설명한다.
상기 메탈실리콘 분말, 물 및 염산수용액을 혼합 및 교반하여 표면에 실라놀기가 활성화된 메탈실리콘 입자를 포함하는 메탈실리콘 수용액을 형성하는 단계는 표면에 활성화된 실라놀기를 이용하여 최종 조성물과 콘크리트 노출 표면 또는 금속 표면과 직접 공유결합을 유도하여 강한 결합을 유지하게 하기 위한 것이다.
상기 메탈실리콘은 천연적으로 실리카 또는 실리케이트 형태로 구성되어 있으며, 실리콘 함량이 97% 이상이다. 이러한 메탈실리콘을 분말화하고 이를 물과 염산수용액과 혼합하면 메탈실리콘 분말은 가수분해되어 입자 표면에 실라놀기가 형성되는 것이다. 실라놀기를 활성화시켜 이후 단계에서 메탈실리콘 분말과 에폭시 수지, 아크릴 에멀전 및 비닐 수지와 이온결합이 가능하게 되므로 하이브리드 도료 조성물은 콘크리트 또는 금속의 수분 함량에 영향을 받지 않고 부착강도를 유지할 수 있으며 물이 침투해도 녹지 않는 비가역적인 특성을 가지게 된다.
상기 실라놀기(-Si-O-H)는 일반적인 실란커플링제가 가지는 가수분해성 그룹이 수용액 또는 공기 중의 수분이나 무기재료 표면의 흡착 수성 성분에 의해 가수분해 되어 형성될 수 있다. 실라놀기는 극성 작용기로서 무기재료와 반응하고 수용액 중에서는 약산성을 나타내고 pH가 3 내지 5로 비교적 안정하다.
상기 메탈실리콘 분말, 물 및 염산수용액을 혼합 및 교반하여 표면에 실라놀기가 활성화된 메탈실리콘 입자를 포함하는 메탈실리콘 수용액을 형성하는 단계에서 상기 메탈실리콘 분말, 물 및 염산수용액의 중량비는 1 : 1 내지 10 : 0.1 내지 1일 수 있다. 바람직하게는, 상기 중량비는 1 : 1 내지 5 : 0.1 내지 0.5 일 수 있다. 상기 물이 상기 수치범위 미만으로 포함될 경우 하이브리드 도료 조성물의 유동성이 감소하여 이후 단계에서 분산될 글라스비드가 도료 조성물에 파묻히게 되어 반사효율이 오히려 낮아질 수 있다. 상기 물이 상기 수치범위를 초과하여 포함될 경우 수분 함량이 높아지므로 조성물이 연화되면서 추후 콘크리트 또는 금속 면과 결합력이 약해지고 도막의 변형과 탈락이 발생할 수 있다. 상기 염산수용액이 상기 수치범위 미만으로 포함될 경우 메탈실리콘 분말의 가수분해가 충분히 이루어지지 못하므로 실라놀기가 입자 표면에 충분히 형성될 수 없고, 추후 혼합할 에폭시 수지, 아크릴 에멀전 및 비닐 알코올 또는 비닐 부티랄 수지 중 어느 하나 이상과 공유결합력이 약해져 콘크리트 또는 금속 골재의 입자간 결속을 약화시킬 수 있다. 상기 염산수용액이 상기 수치범위를 초과하여 포함될 경우 최종 조성물이 부착강도가 저하될 수 있다.
상기 메탈실리콘 수용액에 에폭시 수지를 혼합 및 교반하여 메탈실리콘 수용액 페이스트를 제조하는 단계는 에폭시 수지의 표면도 실라놀기를 포함하게 하여 부착력을 개선하고 물이 침투해도 조성물이 물에 녹지 않도록 기계적 강도, 내수성, 내후성 및 내열성의 특성을 향상시킬 수 있다.
상기 메탈실리콘 수용액에 에폭시 수지를 혼합 및 교반하여 메탈실리콘 수용액 페이스트를 제조하는 단계에서 상기 메탈실리콘 수용액과 에폭시 수지의 중량비는 1 : 0.1 내지 10일 수 있다. 바람직하게 상기 중량비는 1 : 0.2 내지 4일 수 있다. 상기 에폭시 수지가 상기 수치범위 미만으로 포함될 경우 하이브리드 도료 조성물의 기계적 강도가 저하될 수 있으며 최종 조성물이 시공작업 이후 균열 또는 박리의 문제를 발생시킬 수 있고, 상기 수치범위를 초과하여 포함될 경우 에폭시 수지의 표면이 충분히 실라놀기로 개질되지 못하여 입자간 결속력이 약해질 수 있다.
상기 메탈실리콘 수용액 페이스트, 아크릴 에멀전 및 비닐 알콜 또는 비닐 부티랄 수지 중 어느 하나 이상을 혼합 및 교반하여 제1 혼합물을 제조하는 단계는 이전 단계에서 표면에 실라놀기를 포함하는 에폭시 수지와 아크릴 에멀전, 비닐 수지와 결시켜도료 조성물의 부착강도를 증진시키기 위한 것이다. 비닐 알코올 또는 비닐 부티랄 수지 중 어느 하나 이상을 혼합하는 이유는 최종 생성물인 하이브리드 도료 조성물을 콘크리트 또는 금속 표면에 적용하였을 때 내산화성이 강한 특성에 의해 탈리를 방지하기 위한 것이다.
상기 아크릴 에멀전은 최종 조성물의 균일한 혼합을 유도하면서 메탈실리콘 수용액 페이스트의 침투력을 향상시키는 역할을 수행할 수 있다. 아크릴 에멀전이 실라놀기로 개질된 메탈실리콘 수용액 페이스트와 혼합되어 콘크리트 또는 금속 구조물에의 부착성능을 향상시킬 수 있다.
상기 비닐 알코올 또는 비닐 부티랄 수지는 콘크리트 시멘트가 경화되는 과정에서 수분 증발을 억제하여 소성 수축 현상을 방지하고, 콘크리트 또는 금속 표면에 시공한 뒤 경화된 이후에 외부에서 침입하는 수분 또는 이산화탄소 등의 유해물질을 차단하여 내구성을 향상시키는 역할을 수행할 수 있다.
상기 메탈실리콘 수용액 페이스트, 아크릴 에멀전 및 비닐 알콜 또는 비닐 부티랄 수지 중 어느 하나 이상을 혼합하여 제1 혼합물을 제조하는 단계에서 상기 메탈실리콘 수용액 페이스트, 아크릴 에멀전 및 비닐 알코올 또는 비닐 부티랄 수지 중 어느 하나 이상의 중량비는 1 : 0.01 내지 0.2 : 0.01 내지 0.5일 수 있다. 상기 아크릴 에멀전이 상기 수치범위 미만으로 포함될 경우 경우 조성물의 부착강도를 증진시킬 수 없으며 상기 수치범위를 초과하여 포함할 경우 조성물의 인장강도와 신장률이 저하되어 시공 효율이 저하될 수 있다. 상기 비닐 알코올 또는 비닐 부티랄 수지 중 어느 하나의 중량이 상기 수치범위 미만으로 포함될 경우 시멘트가 경화되는 과정에서 수분 증발이 충분히 이루어지지 못하여 조성물의 내수성이 저하될 수 있고 상기 수치범위를 초과하여 포함될 경우 입자간 결속을 약화시켜 시공 후 글라스비드의 탈락이 쉽게 발생하여 반사효율이 저하될 수 있다.
상기 제1 혼합물과 안료 및 습윤분산제를 혼합하여 제2 혼합물을 제조하는 단계는 안료와 습윤분산제를 동시에 혼합하여 습윤분산제로 안료 입자를 둘러싸 화학적으로 안정화시켜 에폭시 수지, 아크릴 에멀전, 비닐 알코올 수지 또는 비닐 부티랄 수지와 상용성을 증대시키고 도료 조성물의 분산 효과를 증대시키기 위한 것이다. 습윤분산제는 입체적, 전기적으로 입자 상호간 반발을 유도하고 저장 시에 입자 상호간 응집을 저해하므로 도료 조성물의 저장성을 증대시킬 수 있다. 상기 제1 혼합물과 안료 및 습윤분산제를 혼합하여 제2 혼합물을 제조하는 단계에서 상기 제2 혼합물, 안료 및 습윤분산제의 중량비는 1 : 0.01 내지 0.5 : 0.01 내지 0.5일 수 있다. 바람직하게 상기 중량비는 1 : 0.03 내지 0.1 : 0.03 내지 0.1일 수 있다. 상기 안료가 상기 수치범위 미만으로 포함될 경우 도료 조성물의 시인성이 저하될 수 있고 상기 수치범위를 초과하여 포함될 경우 습윤분산제가 안료 입자를 충분하게 둘러싸지 못하여 화학적으로 안정화되지 못할 수 있다. 상기 습윤분산제가 상기 수치범위 미만으로 포함될 경우 안료 입자의 침강을 억제하지 못할 수 있고 상기 수치범위를 초과하여 포함될 경우 도료 조성물의 저장성이 저하될 수 있다.
상기 제2 혼합물을 1시간 동안 감압하여 진공에서 탈포하는 단계는 제2 혼합물을 균일하게 혼합하고 기포를 제거함으로써 추후 혼합될 글라스비드와의 결속력을 증가시키고 도료 조성물과 글라스비드를 이용한 시공 이후 외부 충격에 의해 손상되지 않도록 하며 압축강도 저하 문제가 발생하지 않도록 하기 위한 것이다.
상기 탈포 단계를 거친 제2 혼합물에 아민계 경화제와 물을 혼합 및 교반하여 제3 혼합물을 제조하는 단계는 도료 조성물의 점도를 유지하면서 내열성 및 부착성을 강화하기 위해 혼합된다.
상기 아민계 경화제는 폴리아민, 폴리아마이드 수지을 이용할 수 있다.
상기 폴리아민으로서 폴리옥시에틸렌디아민 또는 MXDA(Meta Xylene Diamine) 변성아민을 이용할 수 있고, 상기 폴리옥시에틸렌디아민의 구체적인 예로는 BASF사의 Jeffamine D-230, Huntman의 HK-511 등이 있으며 이 중에서 1종 이상 선택하여 사용할 수 있다. 상기 MXDA 변성아민의 구체적인 예로는 국도화학(주)의 H-3808, 헥시온사의 LM-177, 휴앤비사의 KCA4112등이 있으며 이 중에서 1종 이상 선택하여 사용할 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 폴리아마이드 수지의 구체적인 예로는 국도화학(주)의 G-5022, G-0930, G-1034, G-0331, G-0240, G-A0533, GA0432 등이 있으며 이 중에서 1종 이상 선택하여 사용할 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 탈포 단계를 거친 제2 혼합물에 아민계 경화제와 물을 혼합 및 교반하여 제3 혼합물을 제조하는 단계에서 상기 제2 혼합물과 아민계 경화제의 중량비는 1 : 0.01 내지 1일 수 있다. 바람직하게 상기 중량비는 1 : 0.09 내지 0.7일 수 있다. 상기 아민계 경화제가 상기 수치범위 미만으로 포함될 경우 도료 조성물의 내열성과 내수성이 저하될 수 있으며 점도가 저하되어 부착강도 저하를 유발하여 상기 수치범위를 초과하여 포함될 경우 작업성이 저하될 수 있다.
상기 각 단계에서의 구성 요소들에 대한 중량부는 이하와 같으며, 중량부의 기준으로는 메탈실리콘 수용액을 형성하는 단계에서의 메탈실리콘 분말 1 내지 100 중량부로 한다.
상기 메탈실리콘 분말, 물 및 염산수용액을 혼합 및 교반하여 표면에 실라놀기가 활성화된 메탈실리콘 입자를 포함하는 메탈실리콘 수용액을 형성하는 단계에서, 상기 메탈실리콘 분말 1 내지 100 중량부, 물 50 내지 500 중량부 및 염산수용액 5 내지 50 중량부로 혼합 및 교반할 수 있다. 상기 메탈실리콘 분말을 가수분해하여 메탈실리콘 입자 표면에 실라놀기를 활성화시켜 이종 소재 간의 부착력을 개선하기 위한 것이므로 상기 메탈실리콘 분말을 1 내지 100 중량부로 포함하여 도료 조성물의 콘크리트 또는 금속 면에 대한 부착력을 극대화시킬 수 있다. 상기 물과 염산수용액이 각각 상기 수치범위 미만으로 포함될 경우 메탈실리콘 분말의 가수분해가 충분히 이뤄지지 않고 실라놀기가 입자 표면에 충분히 형성되지 않아 공유결합과 같은 화학적 결합이 저하되므로 이종 재료 간의 결합력이 저하될 수 있다. 상기 물과 염산수용액이 각각 상기 수치범위를 초과하여 포함될 경우 최종적으로 제조되는 도료 조성물이 부착강도가 저하될 수 있다.
상기 메탈실리콘 수용액에 에폭시 수지를 혼합 및 교반하여 메탈실리콘 수용액 페이스트를 제조하는 단계에서, 상기 에폭시 수지를 40 내지 800 중량부로 혼합 및 교반하여 메탈실리콘 수용액 페이스트를 제조할 수 있다. 상기 에폭시 수지가 상기 수치범위 미만일 경우 하이브리드 도료 조성물의 기계적 강도가 저하될 수 있으며 최종 조성물이 시공작업 이후 균열 또는 박리의 문제를 발생시킬 수 있고, 상기 수치범위를 초과할 경우 에폭시 수지의 표면이 충분히 실라놀기로 개질되지 못하여 입자간 결속력이 약해질 수 있다.
상기 메탈실리콘 수용액 페이스트, 아크릴 에멀전 및 비닐 알콜 또는 비닐 부티랄 수지 중 어느 하나 이상을 혼합 및 교반하여 제1 혼합물을 제조하는 단계에서, 상기 아크릴 에멀전 10 내지 200 중량부 및 비닐 알코올 또는 비닐 부티랄 수지 중 어느 하나를 10 내지 500 중량부로 혼합할 수 있다. 상기 아크릴 에멀전이 상기 수치범위 미만일 경우 아크릴 에멀전과 에폭시 수지의 결합에 따른 부착강도를 증진시킬 수 없으며 상기 아크릴 에멀전이 상기 수치범위를 초과할 경우 도료 조성물의 인장강도와 신장률이 저하될 수 있다. 상기 비닐 알코올 또는 비닐 부티랄 수지 중 어느 하나가 상기 수치범위 미만으로 포함될 경우 시멘트가 경화되는 과정에서 도료 조성물의 건조가 지나치게 빨라지므로 건조 수축과 응력의 발생으로 콘크리트 또는 금속 면으로부터 탈락될 수 있고, 상기 수치범위를 초과할 경우 경도가 저하되어 글라스비드와의 결속력이 저하되면서 반사효과가 저하될 수 있다.
상기 제1 혼합물과 안료 및 습윤분산제를 혼합하여 제2 혼합물을 제조하는 단계에서, 상기 안료 10 내지 100 중량부 및 습윤분산제 10 내지 100 중량부로 포함할 수 있다. 상기 안료가 상기 수치범위 미만일 경우 도료 조성물의 시인성이 저하될 수 있고 상기 수치범위를 초과할 경우 습윤분산제가 안료 입자를 충분하게 둘러싸지 못하여 화학적으로 안정화되지 못할 수 있다. 상기 습윤분산제가 상기 수치범위 미만일 경우 안료 입자의 침강을 억제하지 못할 수 있고 상기 수치범위를 초과할 경우 도료 조성물의 저장성이 저하될 수 있다.
상기 탈포 단계를 거친 제2 혼합물에 아민계 경화제와 물을 혼합 및 교반하여 제3 혼합물을 제조하는 단계에서, 상기 아민계 경화제를 100 내지 800 중량부로 포함할 수 있다. 상기 아민계 경화제가 상기 수치범위 미만으로 포함될 경우 도료 조성물의 내열성과 내수성이 저하될 수 있으며 점도가 저하되어 부착강도 저하를 유발하여 상기 수치범위를 초과하여 포함될 경우 작업성이 저하될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 메탈실리콘 분말을 1 내지 100 중량부로, 물을 50 내지 500 중량부로, 염산수용액을 5 내지 50 중량부로, 에폭시 수지를 40 내지 800 중량부로, 아크릴 에멀전을 10 내지 200 중량부로, 비닐 알콜 또는 비닐 부티랄 수지 중 어느 하나를 10 내지 500 중량부로, 안료를 10 내지 100 중량부로, 습윤분산제를 10 내지 100 중량부로, 아민계 경화제를 100 내지 800 중량부로 포함하는 것인 하이브리드 도료 조성물을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면 하이브리드 도료 조성물을 이용한 콘크리트 또는 금속 표면 시공방법은, 고압 세척하여 1차 표면처리가 완료된 콘크리트 또는 금속의 표면에 하이브리드 도료 조성물을 도포하는 단계, 및 상기 하이브리드 도료 조성물이 도포되어 도막이 형성된 콘크리트 또는 금속의 표면에 글라스비드를 스프레이 방식으로 도포하여 하이브리드 도료 조성물과 글라스비드를 결속시키는 단계를 포함한다. 이하에서는 각 단계에 대하여 상세하게 설명한다.
상기 고압 세척하여 1차 표면처리가 완료된 콘크리트 또는 금속의 표면에 하이브리드 도료 조성물을 도포하는 단계는 상기 콘크리트 또는 금속 표면에서 하이브리드 도료 조성물의 화학적 결합이 용이하게 일어날 수 있도록 고압 하에서 세척하여 콘크리트 또는 금속에 전해질 역할을 하는 함수율을 최대한 확보하기 위한 것이다. 도 5에 따르면 고압 세척 전 터널 측벽의 어두운 모습을 확인할 수 있다.
상기 하이브리드 도료 조성물이 도포되어 도막이 형성된 콘크리트 또는 금속의 표면에 글라스비드를 스프레이 방식으로 도포하여 하이브리드 도료 조성물과 글라스비드를 결속시키는 단계는 하이브리드 도료 조성물 상에 글라스비드의 분산도를 높이기 위한 것이다. 상기 하이브리드 도료 조성물은 실라놀기가 폴리머의 표면장력을 흡수하면서 표면장력이 낮아져 글라스비드와 부착 증진효과가 있으며 부착력이 증가된 글라스비드는 시공 이후 탈락이 발생하지 않는다.
상기 글라스비드는 구형도 90% 이상의 유리알을 콘크리트 또는 금속 표면에 부착시켜 오래 보전하면서 특히 야간에 자동차의 전조등 불빛에 반사성이 좋아 운전자나 보행자가 육안으로 쉽게 도로 상의 표지를 인식할 수 있게 된다. 글라스비드는 빛을 잘 반사하여 시인성 확보가 가능하도록 적용되어야 한다.
상기 하이브리드 도료 조성물이 도포되어 도막이 형성된 콘크리트 또는 금속의 표면에 글라스비드를 스프레이 방식으로 도포하여 하이브리드 도료 조성물과 글라스비드를 결속시키는 단계에서, 상기 글라스비드는 비중이 2.0 내지 2.5인 것을 포함할 수 있다. 상기 글라스비드의 비중이 상기 수치범위 미만일 경우 도료 조성물 상에 노출되는 표면적이 증가하고 이는 글라스비드와 도료 조성물의 결합력을 약화시킬 수 있으며, 상기 수치범위를 초과할 경우 도료 조성물에 깊숙하게 묻히게 되어 시공 후 시인성이 저하될 수 있다.
상기 하이브리드 도료 조성물이 도포되어 도막이 형성된 콘크리트 또는 금속의 표면에 글라스비드를 스프레이 방식으로 도포하여 하이브리드 도료 조성물과 글라스비드를 결속시키는 단계에서, 상기 글라스비드의 평균입경은 10 내지 1,000㎛일 수 있다. 상기 평균입경을 가지는 글라스비드를 사용하여 시공함으로써 우천에 의한 재귀반사율 저하 발생을 억제할 수 있다. 상기 글라스비드의 평균입경이 상기 수치범위 미만일 경우 도료 조성물과 화학적 결합력이 저하될 수 있고 상기 수치범위를 초과할 경우 반사성이 높아져 시공 후 휘도 문제점이 발생할 수 있다. 상기 글라스비드의 굴절율은 외부 광원에 대한 빛의 반사로써 시인성 확보를 위해 재귀 반사율이 중요하다. 따라서, 시인성 확보를 위해 구형도 90% 이상인 글라스비드를 이용할 수 있다.
상기 하이브리드 도료 조성물이 도포되어 도막이 형성된 콘크리트 또는 금속의 표면에 글라스비드를 스프레이 방식으로 도포하여 하이브리드 도료 조성물과 글라스비드를 결속시키는 단계에서 상기 하이브리드 도료 조성물과 글라스비드의 중량비는 1 : 0.01 내지 1일 수 있다. 바람직하게, 상기 중량비는 1 : 0.05 내지 0.5일 수 있다. 상기 글라스비드가 상기 수치범위 미만으로 포함될 경우 도막에 함몰되어 재귀반사 성능을 유지하는데 어려울 수 있고, 상기 수치범위를 초과하여 포함될 경우 도료 조성물과의 부착력이 저하되어 반사효과가 저하될 수 있다. 도 7을 참조하면 상기 방법으로 시공 후 기존 콘크리트 측벽보다 반사율이 높아져 밝아진 면을 확인할 수 있다.
상기 하이브리드 도료 조성물이 도포되어 도막이 형성된 콘크리트 또는 금속의 표면에 글라스비드를 스프레이 방식으로 도포하여 하이브리드 도료 조성물과 글라스비드를 결속시키는 단계에서 상기 도막의 두께가 상기 글라스비드의 직경의 50 내지 80%일 수 있다. 평면상태의 도막에 글라스비드를 스프레이하여 분사시키면 글라스비드 주변으로 도막이 분화구 형태로 모이게 되고 보강효과를 일으키며 이때 도막의 두께가 글라스비드의 직경의 50% 미만일 경우 보강효과가 유지될 수 없고, 도막의 두께가 글라스비드의 직경의 80%를 초과하면 글라스비드가 도막에 함몰되어 재귀반사효과가 감소할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
제조예
반응 탱크에 메탈실리콘 분말 50g, 40℃ 물 140g, 염산 수용액 10g을 넣고 혼합하고 40℃에서 8시간 교반하여 메탈실리콘 수용액을 제조하였다(S1).
상기 준비된 메탈실리콘 수용액 200g에 에폭시 수지 600g을 혼합하고 2시간 교반하여 메탈실리콘 수용액 페이스트를 제조하였다(S2).
상기 메탈실리콘 수용액 페이스트 800g과 아크릴 에멀전 80g 및 비닐 알코올 수지 80g을 혼합하여 제1 혼합물을 제조하였다(S3).
상기 제1 혼합물 1kg과 안료 50g 및 습윤분산제 50g을 혼합하여 제2 혼합물을 제조하였다(S4).
*상기 제2 혼합물을 1시간 동안 감압하여 진공에서 탈포하였다(S5).
상기 탈포 단계를 거친 제2 혼합물에 국도화학의 G-0330 경화제 600g을 혼합하여 하이브리드 도료 조성물을 수득하였다(S6).
실시예 1
고압으로 세척하여 콘크리트 또는 금속의 표면을 1차 처리하였고, 제조예 1에 따라 제조된 하이브리드 도료 조성물 100g을 콘크리트 또는 금속 1 ㎡ 표면에 10μm 두께로 도포하였다(S7).
상기 하이브리드 도료 조성물이 도포되어 도막이 형성된 콘크리트 또는 금속 표면에 비중이 2.2이고, 평균입경이 100μm인 글라스비드 100g을 스프레이 방식으로 도포하여 하이브리드 도료 조성물과 글라스비드를 결속시켜 콘크리트 또는 금속 면을 시공하였다(S8).
실시예 2
상기 실시예 1의 S8 단계에서 글라스비드 10g을 스프레이 방식으로 도포한 것을 제외하고 실시예 1과 마찬가지로 실시하였다.
실시예 3
상기 실시예 1의 S8 단계에서 글라스비드 50g을 스프레이 방식으로 도포한 것을 제외하고 실시예 1과 마찬가지로 실시하였다.
실시예 4
상기 실시예 1의 S8 단계에서 글라스비드 500g을 스프레이 방식으로 도포한 것을 제외하고 실시예 1과 마찬가지로 실시하였다.
실시예 5
상기 실시예 1의 S8 단계에서 글라스비드 1kg을 스프레이 방식으로 도포한 것을 제외하고 실시예 1과 마찬가지로 실시하였다.
실시예 6
상기 실시예 1의 S8 단계에서 비중이 1.7인 중공 글라스비드를 스프레이 방식으로 도포한 것을 제외하고 실시예 1과 마찬가지로 실시하였다.
실시예 7
상기 실시예 1의 S8 단계에서 비중이 2.0인 글라스비드를 스프레이 방식으로 도포한 것을 제외하고 실시예 1과 마찬가지로 실시하였다.
실시예 8
상기 실시예 1의 S8 단계에서 비중이 2.4인 글라스비드를 스프레이 방식으로 도포한 것을 제외하고 실시예 1과 마찬가지로 실시하였다.
실시예 9
상기 실시예 1의 S8 단계에서 비중이 2.5인 글라스비드를 스프레이 방식으로 도포한 것을 제외하고 실시예 1과 마찬가지로 실시하였다.
실시예 10
*상기 실시예 1의 S8 단계에서 비중이 3.0인 E-글라스비드를 스프레이 방식으로 도포한 것을 제외하고 실시예 1과 마찬가지로 실시하였다.
실시예 11
상기 실시예 1의 S8 단계에서 평균입경이 1μm인 글라스비드를 스프레이 방식으로 도포한 것을 제외하고 실시예 1과 마찬가지로 실시하였다.
실시예 12
상기 실시예 1의 S8 단계에서 평균입경이 10μm인 글라스비드를 스프레이 방식으로 도포한 것을 제외하고 실시예 1과 마찬가지로 실시하였다.
실시예 13
상기 실시예 1의 S8 단계에서 평균입경이 500μm인 글라스비드를 스프레이 방식으로 도포한 것을 제외하고 실시예 1과 마찬가지로 실시하였다.
실시예 14
상기 실시예 1의 S8 단계에서 평균입경이 1,000μm인 글라스비드를 스프레이 방식으로 도포한 것을 제외하고 실시예 1과 마찬가지로 실시하였다.
비교예 1
상기 제조예의 S1 단계에서 메탈실리콘 분말을 혼합하지 않고 제조한 하이브리드 도료 조성물로 실시예 1과 마찬가지로 실시하였다.
비교예 2
상기 실시예 1에서 S8 단계를 실시하지 않은 것을 제외하고 실시예 1과 마찬가지로 실시하였다.
실험예 1
상기 실시예 1 내지 14 및 비교예 1 내지 2에 따른 물성 평가를 위해 물성 평가용 시험체를 별도 제조하여 실험하였다. 상기 제조된 물성 평가용 시험체에 대하여, KS M 5000에 의하여 비중, 불휘발분, 45°및 0°확산반사율, 연화도, 색상, 용기내에서의 상태, 건조 도막의 상태, 내굴곡성, 내알칼리성(5% NaOH 168hr), 내산성(5% H2SO4 168hr), 고화건조시간, 가사시간을 실시하였고, 그 결과를 하기 표 1 및 2에 나타내었다.
| 시험항목 | 비중 (g/cm2) |
불휘발분 (%) |
45°및 0° 확산반사율 (%) |
연화도 (N·S) |
색상 | 용기 내에서의 상태 | 건조 도막의 상태 |
| 실시예 1 | 0.95 | 67.5 | 83 | 6 | White | 이상없음 | 이상없음 |
| 실시예 2 | 0.95 | 67.5 | 11 | 6 | White | 이상없음 | 이상없음 |
| 실시예 3 | 0.95 | 67.5 | 35 | 6 | White | 이상없음 | 이상없음 |
| 실시예 4 | 0.95 | 67.5 | 92 | 6 | White | 이상없음 | 이상없음 |
| 실시예 5 | 0.95 | 67.5 | 91 | 6 | White | 이상없음 | 이상없음 |
| 실시예 6 | 0.95 | 67.5 | 18 | 6 | White | 이상없음 | 이상없음 |
| 실시예 7 | 0.95 | 67.5 | 84 | 6 | White | 이상없음 | 이상없음 |
| 실시예 8 | 0.95 | 67.5 | 83 | 6 | White | 이상없음 | 이상없음 |
| 실시예 9 | 0.95 | 67.5 | 83 | 6 | White | 이상없음 | 이상없음 |
| 실시예 10 | 0.95 | 67.5 | 67 | 6 | White | 이상없음 | 이상없음 |
| 실시예 11 | 0.95 | 67.5 | 09 | 6 | White | 이상없음 | 이상없음 |
| 실시예 12 | 0.95 | 67.5 | 18 | 6 | White | 이상없음 | 이상없음 |
| 실시예 13 | 0.95 | 67.5 | 80 | 6 | White | 이상없음 | 이상없음 |
| 실시예 14 | 0.95 | 67.5 | 69 | 6 | White | 이상없음 | 이상없음 |
| 비교예 1 | 0.90 | 55 | 비드탈락 | - | 에폭시재료분리 | ||
| 비교예 2 | 0.95 | 67.5 | 일반도막 | 6 | - | - | - |
| 시험항목 | 내산성(5% H2SO4,168hr) | 고화건조 시간(20℃) |
가사시간(20℃) | 내굴곡성 | 내알칼리성(5% NaOH, 168hr) |
| 실시예 1 | 이상없음 | 6 | 4 | 이상없음 | 이상없음 |
| 실시예 2 | 이상없음 | 6 | 4 | 이상없음 | 이상없음 |
| 실시예 3 | 이상없음 | 6 | 4 | 이상없음 | 이상없음 |
| 실시예 4 | 이상없음 | 6 | 4 | 이상없음 | 이상없음 |
| 실시예 5 | 이상없음 | 6 | 4 | 이상없음 | 이상없음 |
| 실시예 6 | 이상없음 | 6 | 4 | 이상없음 | 이상없음 |
| 실시예 7 | 이상없음 | 6 | 4 | 이상없음 | 이상없음 |
| 실시예 8 | 이상없음 | 6 | 4 | 이상없음 | 이상없음 |
| 실시예 9 | 이상없음 | 6 | 4 | 이상없음 | 이상없음 |
| 실시예 10 | 이상없음 | 6 | 4 | 이상없음 | 이상없음 |
| 실시예 11 | 이상없음 | 6 | 4 | 이상없음 | 이상없음 |
| 실시예 12 | 이상없음 | 6 | 4 | 이상없음 | 이상없음 |
| 실시예 13 | 이상없음 | 6 | 4 | 이상없음 | 이상없음 |
| 실시예 14 | 이상없음 | 6 | 4 | 이상없음 | 이상없음 |
| 비교예 1 | - | - | - | - | - |
| 비교예 2 | - | 6 | 4 | - | - |
실험예 2
상기 실시예 1 내지 14 및 비교예 1 내지 2에 따른 물성 평가를 위해 물성 평가용 시험체를 별도 제조하여 실험하였다. 상기 제조된 물성 평가용 시험체에 대하여, 블리딩성, 내마모성, 내수성 및 내알칼리성 시험을 실시하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 블리딩성은 (콘크리트 또는 금속) 상에 칠했을 때 심한 블리딩이 없어야 한다. 내마모성은 500 mg이하이어야 한다. 내수성은 물에 24시간 침지시켰을 때 갈라짐, 부풀음, 주름, 변색 등이 없어야 한다. 내알칼리성은 수산화칼슘 포화용액에 18시간 침지시켜도 갈라짐 및 변색이 없어야 한다.
| 시험항목 | 블리딩성 | 내마모성 | 내수성 | 내알칼리성 |
| 실시예 1 | 없음 | 10 | 변화없음 | 변화없음 |
| 실시예 2 | 없음 | 10 | 변화없음 | 변화없음 |
| 실시예 3 | 없음 | 10 | 변화없음 | 변화없음 |
| 실시예 4 | 없음 | 10 | 변화없음 | 변화없음 |
| 실시예 5 | 없음 | 10 | 변화없음 | 변화없음 |
| 실시예 6 | 없음 | 10 | 변화없음 | 변화없음 |
| 실시예 7 | 없음 | 10 | 변화없음 | 변화없음 |
| 실시예 8 | 없음 | 10 | 변화없음 | 변화없음 |
| 실시예 9 | 없음 | 10 | 변화없음 | 변화없음 |
| 실시예 10 | 없음 | 10 | 변화없음 | 변화없음 |
| 실시예 11 | 없음 | 10 | 변화없음 | 변화없음 |
| 실시예 12 | 없음 | 10 | 변화없음 | 변화없음 |
| 실시예 13 | 없음 | 비드탈락 | 변화없음 | 변화없음 |
| 실시예 14 | 없음 | 비드탈락 | 변화없음 | 변화없음 |
| 비교예 1 | 76 | 도막 연화 | 도막변색 | 변색발생 |
| 비교예 2 | 80 | 67 | 변화없음 | - |
Claims (5)
- 메탈실리콘 분말, 물 및 염산수용액을 혼합 및 교반하여 표면에 실라놀기가 활성화된 메탈실리콘 입자를 포함하는 메탈실리콘 수용액을 형성하는 단계;
상기 메탈실리콘 수용액에 에폭시 수지를 혼합 및 교반하여 메탈실리콘 수용액 페이스트를 제조하는 단계;
상기 메탈실리콘 수용액 페이스트, 아크릴 에멀전 및 비닐 알콜 또는 비닐 부티랄 수지 중 어느 하나 이상을 혼합 및 교반하여 제1 혼합물을 제조하는 단계;
상기 제1 혼합물과 안료 및 습윤분산제를 혼합하여 제2 혼합물을 제조하는 단계;
상기 제2 혼합물을 1시간 동안 감압하여 진공에서 탈포하는 단계; 및
상기 탈포 단계를 거친 제2 혼합물에 아민계 경화제와 물을 혼합 및 교반하여 제3 혼합물을 제조하는 단계
를 포함하는 하이브리드 도료 조성물의 제조방법.
- 청구항 1의 제조방법에 의해 제조된 하이브리드 도료 조성물.
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1의 제조방법에 의해 제조된 하이브리드 도료 조성물은
상기 메탈실리콘 분말을 1 내지 100 중량부로, 물을 50 내지 500 중량부로, 염산수용액을 5 내지 50 중량부로, 에폭시 수지를 40 내지 800 중량부로, 아크릴 에멀전을 10 내지 200 중량부로, 비닐 알콜 또는 비닐 부티랄 수지 중 어느 하나를 10 내지 500 중량부로, 안료를 10 내지 100 중량부로, 습윤분산제를 10 내지 100 중량부로, 아민계 경화제를 100 내지 800 중량부로 포함하는 것인 하이브리드 도료 조성물.
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|---|---|---|---|
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2024
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Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20240923 Patent event code: PE09021S01D |
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