KR100641639B1

KR100641639B1 - 수경화성 폴리우레탄수지 조성물

Info

Publication number: KR100641639B1
Application number: KR1020040118159A
Authority: KR
Inventors: 김충엽; 이응목
Original assignee: 김충엽
Priority date: 2004-12-31
Filing date: 2004-12-31
Publication date: 2006-11-02
Also published as: KR20050008624A

Abstract

폴리우레탄 프리폴리머에 각종 금속산화물 및 금속 수산화물, 각종 규산염, 알루민산 마그네슘, 규조토등에서 선택된 발포억제제를 첨가하고 필요에 따라 충전제, 안료, 가소제, 용제, 소포제, 분산제, 경화촉진제 및 안정제를 첨가하거나 첨가하지 않은 것으로 구성된 습기경화성 폴리우레탄수지 조성물에 있어서, 상기 폴리우레탄수지 조성물에 탄소수가 10~17인 파라핀계 탄화수소를 희석제겸 탈포제로하여 상기 폴리우레탄수지 조성물 전체에 대하여 1~15wt% 첨가하여 수경화성 폴리우레탄수지 조성물을 얻고 그 얻어진 수지 조성물을 시공부위에 도포시에 상기 얻어진 조성물에 대하여 2~50wt%의 물이나 2~100wt%의 아크릴수지 에멀션, 아스팔트 에멀션 또는 고무라텍스중 어느 하나를 첨가하여 시공하므로써, 대기중의 습기에는 무관하게 자체 수분에 의해 경화가 빠르고, 어떠한 두께의 도막으로도 시공이 가능하며 도막의 탄성도 개선되며 저가의 재료사용에의한 원가절감효과는 물론 유독한 휘발성 유기용제를 사용하지 않으므로서 친환경적인 장점도 있는 것이다.

Description

수경화성 폴리우레탄수지 조성물 {Hydraulic polyurethane resin composition}

본 발명은 수분에 의해 경화되는 수경화성 폴리우레탄수지 조성물에 관한 것으로서, 특히 사용시에 물과 혼합하여 사용하되, 시공부위에 두껍게 도포하드라도 점도가 양호하여 도포하기가 쉽고 기포가 발생되지 않고 속성으로 경화가 되는 수경화성 폴리우레탄수지 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 표면코팅제, 도막방수제, 실링제 및 접착제등으로 사용되는 종래의 습기경화성 폴리우레탄수지 조성물은 시공면에 도포하게되면 대기중의 습기를 흡수하여 그 습기에의해 경화가 이루어지므로 대기중의 습도와 온도등 기후조건에 따라 경화속도가 수시로 달라지는데다가 대기중의 습기와 반응하여 경화될때 이소시아네이트기(-NCO)와 습기의 반응에의해 탄산가스가 발생하여 도막층내에 기포를 형성하게되어 도막의 물성을 저하시키게되는 결점이 있었고 이러한 탄산가스에의한 기포발생을 억제하기위해, 일본특허 특공소 44-2114 및 동 특공소 53-33993호에는 습기경화성 폴리우레탄수지 조성물의 기초물질인, 말단에 이소시아네이트기를 갖는 폴리우레탄 프리폴리머(이하 폴리우레탄 프리폴리머라고 함)에 산화칼슘, 산화마그네슘, 산화바륨, 수산화칼슘, 수산화 마그네슘, 수산화바륨, 규산마그네슘, 규산알루미늄, 알루민산 마그네슘 및 규조토중에서 선택된 어느한가지나 또는 2종이상의 발포억제제를 혼합하여 다음과 같은 일예의 반응식과 같이 반응하여 습기경화성 폴리우레탄수지 조성물을 도포한 도막층에서 탄산가스의 발생을 억제하도록한 예가 공개된 바 있었다.

* 발포억제제로 산화칼슘을 사용한 예;

CaO + H₂O → Ca(OH)₂

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃+ H₂O

그러나 상기한 바와같은 발포억제제들은 모두 고체이므로 도포시에 습기 및 탄산가스와 충분히 접촉되어 반응을 용이하게하도록 하기위하여는 그 발포억제제를 미세하게 분말화하여야하고 또한 그 폴리우레탄수지 조성물과 습기에의해 발생되는 탄산가스를 충분히 제거하기 위해서는 그 발포억제제 분말을 탄산가스와의 반응당량(이론량)이상의 과량으로 충분히 첨가하여야하는데 이와같이 미세한 분말의 발포억제제를 과량으로 우레탄수지 조성물에 첨가하게되면 조성물의 점도가 높아져서 시공부위에 고르게 도포하기기 어려울 뿐 아니라 도막층이 너무 두껍게 시공되게되면 습기의 흡수 침투가 어려워 경화속도가 느리거나 도막층 내부에는 완전경화가 이루어지지 않는 등의 결점때문에 어느두께 이상의 두꺼운 시공은 거의 불가능할 뿐 아니라 도막의 탄성도 저하되는 결점이 있었다.

또한 상기 발포억제제를 폴리우레탄 프리폴리머에 첨가하였다고 하드라도 그 발포억제제가 그 조성물의 도막층에서 발생되는 탄산가스 전체와 완벽하게 반응하여 완전한 발포억제효과가 나타난다고 볼 수 없고, 또한 도포작업중에 혼입된 공기로 인하여 도막층의 물성을 저하시키는 결점이 있었다.

따라서 본원은 상기한 바와같이 미세분말의 발포억제제를 과량으로 폴리우레탄 프리폴리머에 첨가할때의 높은 점도로 인한 사용상의 어려움과 도막층의 탄성등 물성을 저하시키게되는 결점을 해소하기위하여 폴리우레탄 프리폴리머에 공지의 발포억제제를 첨가하여 발포억제작용을 하도록하되, 조성물을 도포시에 편리한 점도로 희석시켜주는 희석작용과 그 조성물의 도포작업 초기에 도막층에서 발생되어 미처 발포억제제와 반응하지 않은 탄산가스와 도포작업중에 대기에서 혼입되는 공기가 소위 볼 베어링 현상에의해 대기중으로 쉽게 탈출될 수 있게하는 희석제겸 탈포제를 상기 수지 조성물에 별도로 첨가하므로서, 수지 조성물의 발포억제 효과는 그대로 유지하면서, 폴리우레탄수지 조성물이 시공에 편리한 점도가 되어 도포층의 두께를 임의로 조절할 수 있으면서 도포층의 두께도 단번에 두껍게 도포할 수 있게하고 또한 도포층내에 기포도 쉽게 탈출할 수 있게함은 물론 우수한 탄력을 갖는 도막도 형성할 수 있게하며, 또한 상기 우레탄수지 조성물을 시공부위에 도포시에 물, 합성수지 에멀션, 아스팔트 에멀션, 고무라텍스중에서 선택된 어느하나를 함께 혼합하여 시공하므로서 도포시공후에 대기중의 습기와 결합하여 경화되는 시간을 기다릴 필요없이 자체 수분에의해 짧은 시간내에 경화가 이루어지게하고 도막두께도 임의로 두껍게 도포할 수 있고 도막의 탄성도 개선할 수 있으며 재료절감에 다른 원가절감효과와 함께 유독한 휘발성 유기용제를 사용하지 않기 때문에 공해유발요인이 없어 친환경적인 장점도 부여하는 수경화성 폴리우레탄수지 조성물을 제공코저하는 것으로서 이를 실례를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.

말단에 이소시아네이트기(-NCO)를 갖는 폴리우레탄 프리폴리머에 발포억제제로서 산화칼슘, 산화마그네슘, 산화바륨, 수산화칼슘, 수산화 마그네슘, 수산화바륨, 규산마그네슘, 규산알루미늄, 알루민산 마그네슘 및 규조토중에서 선택된 한가지나 두가지 이상을 첨가하고 거기에 필요에 따라 충전제, 안료, 가소제, 용제, 분산제, 경화촉진제 및 안정제를 선택적으로 첨가하거나 첨가하지 않은 것으로 이루어지는 대기중의 습기에의해 경화되는 습기경화성 폴리우레탄수지 조성물에 있어서,

희석제겸 탈포제로서 탄소수가 10~17인 파라핀계 탄화수소(C_nH_2n+2)(이 식에서 n= 10~17)를 상기 폴리우레탄수지 조성물 총 중량을 기준으로 1~15wt%를, 바람직하기는 1~10wt%를 첨가하여 수경화성 폴리우레탄수지 조성물을 얻고, 상기 얻어진 수경화성 폴리우레탄수지 조성물을 시공부위에 도포작업시에는 수경화성 폴리우레탄수지 조성물 총 중량을 기준으로 2~50wt%, 바람직하기는 5~15wt%의 물이나 2~100wt%의 아크릴수지 에멀션, 아스팔트 에멀션 또는 고무라텍스중에서 선택된 어느하나를 첨가하여 경화되도록 시공부위에 도포하는 것으로 구성된다.

상기에서 고무라텍스는 천연고무라텍스, 스틸렌-부타디엔 고무라텍스, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무라텍스, 클로로프렌 고무라텍스중에서 선택된 어느하나로 한다.

또한 상기에서 아크릴수지 에멀션, 아스팔트 에멀션, 또는 고무라텍스는 고형분이 10~80wt%, 바람직하기는 30~80wt% 함유한 것으로 한다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 폴리우레탄수지 조성물은 이소시아네이트기(-NCO)와 물과의 반응에의하여 발생되는 탄산가스를 제거 또는 억제하기 위하여 기존의 각종 발포억제제를 분말상태로 첨가함에 따른 점도증가등의 결점을 해소하기위하여 희석제겸 탈포제인 탄소수 10~17인 파라핀계 탄화수소(C_nH_2n+2)를 전체 폴리우레탄수지 조성물에 대하여 1~15wt% 첨가하므로서 조성물을 물과 혼합하여 시공부위에 도포시에 가장 알맞은 점도가 되어 목적하는 두께로, 특히 단번에 두꺼운 두께로도 도포가 가능하고 그러면서도 경화속도가 빠르면서 기포발생이 없이 도막층의 탄성을 양호하게하는 특징이 있는데, 여기에서 희석제겸 탈포제는 상기한 바와같이 수지 조성물을 적절한 점도로 희석시켜 시공을 용이하게 할 뿐만 아니라, 동시에 그 수지 조성물을 적절한 점도로하여 도포작업 초기에 도막층에서 발생되어 미처 발포억제제와 반응하지 않은 탄산가스나 도포작업중에 대기중에서 혼입된 공기가 소위 볼베어링 현상에의하여 조성물 도막층내에서 상승하여 대기중으로 쉽게 탈출되도록 하므로써 도막층내에 기포가 남지 않게하는 작용을 하면서 도막의 탄성도 좋게하는 특징을 부여하게 된다.

상기에서 파라핀계 탄화수소의 탄소수를 10~17로 제한하는 것은 그 범위이하의 탄화수소는 휘발성이 높고 인하점이 낮기때문에 부적절하고 그 범위이상의 탄화수소는 왁스상태여서 점성이 높기 때문에 부적절한 반면, 상기 범위내의 액체상태인 탄화수소는 적절한 점성과 유동성 및 낮은 휘발성을 갖기 때문이다.

상기에서 희석제겸 탈포제의 첨가량은 상기한 양 이하에서는 희석효과가 적어서 점도가 시공에 부적절하고 또한 볼 베어링 현상에의한 가스의 탈출효과도 기대할 수 없는 결점이 있게되며 상기한 양 이상에서는 폴리우레탄 프리폴리머와 상용성이 너무 낮아 상분리 현상이 발생할 수 있다.

또한 본 발명의 수경화성 폴리우레탄수지 조성물은 시공부위에 도포시에 전체 조성물에 대하여 2~50wt%의 물이나 2~100wt%의 합성수지 에멀션, 아스팔트 에멀션, 고무라텍스중에서 선택된 어느하나를 첨가하여 혼합한 다음 시공하게되므로 대기중의 습기에의해 장시간에 걸쳐 경화되도록할 필요없이 자체 수분에의해 단시간에 경화되는 효과가 있고 또한 도포작업시 단번에 도막 두께도 두껍게 도포할 수 있는 특징이 있으며, 도막의 탄성도 개선되며, 저가의 재료사용으로 인하여 원가절감효과도 있고 특히 유독한 휘발성 유기용제를 사용하지 않으므로 공해우려가 없는 환경친화적인 장점이 있는데 상기에서 첨가되는 물질의 양을 상기 량이하로 첨가시에는 충분한 경화가 이루어지기 어렵고 상기 량이상으로 첨가시에는 조성물이 과잉 희석되어 도막층의 탄성 및 강도등이 저하되는 현상이 있게 되며, 또한 상기에서 라텍스나 에멀션의 고형물 함량은 상기 범위에서 폴리우레탄 조성물과의 혼용성 및 도막의 탄성을 좋게하기 때문이다.

(실시예)

◇ 폴리우레탄 프리폴리머의 제조

평균분자량 2000의 2관능 폴리프로필렌그리콜 1000g 및 1,3부탄디올 22g의 폴리올 혼합물과 톨루엔디이소시아네이트(2,4 및 2,6TDI 80:20 혼합물) 230g을 건조질소기류중에서 약 80℃로 6시간 반응시켜 이소시아네이트기 함량 3.8%인 폴리우레탄 프리폴리머 1252g을 제조하였다.

◇ 수경화성 폴리우레탄수지 조성물의 제조

상기 제조된 폴리우레탄 프리폴리머 805g에 산화마그네슘분말 80g, 산화티타늄 안료 15g, DOP(가소제) 20g 및 C₁₄~C₁₇의 혼합물로된 N- 파라핀 탄화수소 80g을 혼합하여 수경화성 폴리우레탄수지 조성물 1000g을 제조하였다.

◇ 경화시 기포발생시험 1

상기에서 얻은 수경화성 폴리우레탄수지 조성물 100g에 물 10g을 첨가하여 균일하게 혼합한 다음 약 10㎜깊이의 직경 100㎜인 유리접시에 충전하여 상온에서 24시간 경과후 완전경화되었을때 관찰한 결과 체적증가가 전혀 없었고 경화물 단면에 기포도 보이지 않았다.

◇ 경화시 기포발생시험 2

상기에서 얻은 수경화성 폴리우레탄수지 조성물 100g에, 충전제로서 미리 준 비된 폐타이어분말 70g과 물 30g의 혼합물을 첨가하여 약2분간 저속으로 교반하여 균일하게 혼합한 후 약10㎜깊이의 직경 100㎜인 유리접시에 충전한 후 수중에서 24시간 경과후 완전경화되었을때 관찰한 결과 체적증가가 전혀 없었다.

(비교예)

상기 실시예에서 얻은 폴리우레탄 프리폴리머 805g에 DOP 100g, 산화마그네슘분말 80g 및 산화티타늄 15g을 혼합하여 수경화성 폴리우레탄수지 조성물을 얻고, 상기 조성물 100g에 물 10g을 균일하게 혼합한 다음 약 10㎜깊이의 직경 100㎜의 유리접시에 충전하여 상온에서 24시간 경과후 완전경화되었을 때 관찰한 결과 경화물 단면에 약간의 기포가 존재함을 확인하였다.

이상과 같이 구성되는 본 발명 수경화성 폴리우레탄수지 조성물은 희석제겸 탈포제를 첨가하였으므로 조성물의 점도조절이 용이하여 시공이 편리한 효과가 있고 시공부위에 적용시에는 물을 함께 혼합하여 도포하므로 대기중의 습기에 무관하게 신속한 경화가 가능하고 또한 단번에 어떠한 두께의 도막으로도 시공할 수 있어서 얇게 여러번 반복하여 도포할 필요가 없으므로 작업이 효율적이고 간편한 효과가 있다.

Claims

말단에 이소시아네이트기(-NCO)를 갖는 폴리우레탄 프리폴리머에 발포억제제로서 산화칼슘, 산화마그네슘, 산화바륨, 수산화칼슘, 수산화 마그네슘, 수산화바륨, 규산마그네슘, 규산알루미늄, 알루민산 마그네슘 및 규조토중에서 선택된 한가지나 두가지 이상을 첨가하고 거기에 필요에 따라 충전제, 안료, 가소제, 용제, 소포제, 분산제, 경화촉진제 및 안정제를 선택적으로 첨가하거나 첨가하지 않은 것으로 이루어지는 대기중의 습기에의해 경화되는 습기경화성 폴리우레탄수지 조성물에 있어서,

희석제겸 탈포제로서 탄소수가 10~17인 파라핀계 탄화수소(C_nH_2n+2)(이 식에서 n= 10~17)를 상기 폴리우레탄수지 조성물 총 중량을 기준으로 1~15wt%를 첨가함을 특징으로하는 수경화성 폴리우레탄수지 조성물.
제1항의 수경화성 폴리우레탄수지 조성물을 시공부위에 도포작업시에는 수경화성 폴리우레탄수지 조성물 총 중량을 기준으로 2~50wt%의 물이나 2~100wt%의 아크릴수지 에멀션, 아스팔트 에멀션 또는 고무라텍스중에서 선택된 어느 하나를 포함을 특징으로하는 수경화성 폴리우레탄수지 조성물.
제2항에 있어서, 고무라텍스는 천연고무 라텍스, 스틸렌-부타디엔 고무라텍스, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무라텍스, 클로로프렌 고무라텍스중에서 선택된 어느 하나로 함을 특징으로하는 수경화성 폴리우레탄수지 조성물.
제2항에 있어서, 아크릴수지 에멀션, 아스팔트 에멀션 또는 고무라텍스는 고형분이 10~80wt%로 함유하는 것을 특징으로하는 수경화성 폴리우레탄수지 조성물.