KR101003409B1 - 미끄럼방지 기능을 갖는 박막형 유-무기 하이브리드 코팅제 및 그 코팅제를 이용한 미끄럼방지 시공방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 미끄럼방지 기능을 갖는 박막형 유-무기 하이브리드 코팅제 및 그 코팅제를 이용한 미끄럼방지 시공방법에 관한 것으로서, 미끄럼 방지 성능이 우수하고, 전체적으로 일정한 미끄럼 저항성능을 갖으며, 자동화 시공이 가능한 미끄럼방지용 코팅제를 제공하고, 또한, 본 발명은 종래의 유기계 또는 무기계 코팅제가 가지고 있는 단점을 해소시키기 위해서 저장 안정성이 우수하며, 다양한 색상 구현이 가능하고, 뛰어난 작업성을 갖춘 미끄럼방지용 코팅제를 제공하는 것이다.
본 발명은 테트라메틸 오르토실리케이트(Si(OCH3)4), 테트라에틸 오르토실리케이트(Si(OC2H5)4) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 15 내지 30중량%의 금속 알콕사이드; γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(γ-methacryloxypropyl trimethoxysilane: H2C=CH(CH3)C(O)OC3H6-Si(OCH3)3), γ-글리시독시프로필 트리메톡시실란(γ-glycidoxypropyl trimethoxysilane: CH2(O)CHCH2OC3H6-Si(OCH3)3) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 11 내지 28중량%의 유기변성알콕시실란; 비스페놀 A형 에폭시 수지(Bisphenol A type Epoxy resin), 비스페놀 F형 에폭시 수지(Bisphenol F type Epoxy resin), 수소화된 비스페놀 A형 에폭시 수지(Hydrogenated Bisphenol A type Epoxy resin), 브롬화된 비스페놀 A형 에폭시 수지(Brominated Bisphenol A type Epoxy resin), 노볼락형 에폭시 수지(Novolac type Epoxy resin) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 20 내지 35중량%의 유기고분자; 10 내지 40중량%의 유기 용제; 0.1 내지 10중량%의 물 및 0.01 내지 5중량%의 촉매로 구성된 주제와;
70 내지 90중량%의 지환족 변성아민; 0.1 내지 10중량%의 아미노실란; 0.001 내지 1.0중량%의 소포제; 0.001 내지 1.5중량%의 레벨링제; 및 5 내지 25중량%의 용제로 구성된 경화제와;
외경이 1㎛ 내지 150㎛의 크기로 이루어진 구 형상으로, 내부가 중공된 공간부를 형성하되 진공상태이며, 세라믹 소재로 형성된 초경량 고경도를 갖는 세라믹볼을 주제와 경화제의 혼합물 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부로 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 미끄럼방지 기능을 갖는 박막형 유-무기 하이브리드 코팅제.
본 발명은 테트라메틸 오르토실리케이트(Si(OCH3)4), 테트라에틸 오르토실리케이트(Si(OC2H5)4) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 15 내지 30중량%의 금속 알콕사이드; γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(γ-methacryloxypropyl trimethoxysilane: H2C=CH(CH3)C(O)OC3H6-Si(OCH3)3), γ-글리시독시프로필 트리메톡시실란(γ-glycidoxypropyl trimethoxysilane: CH2(O)CHCH2OC3H6-Si(OCH3)3) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 11 내지 28중량%의 유기변성알콕시실란; 비스페놀 A형 에폭시 수지(Bisphenol A type Epoxy resin), 비스페놀 F형 에폭시 수지(Bisphenol F type Epoxy resin), 수소화된 비스페놀 A형 에폭시 수지(Hydrogenated Bisphenol A type Epoxy resin), 브롬화된 비스페놀 A형 에폭시 수지(Brominated Bisphenol A type Epoxy resin), 노볼락형 에폭시 수지(Novolac type Epoxy resin) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 20 내지 35중량%의 유기고분자; 10 내지 40중량%의 유기 용제; 0.1 내지 10중량%의 물 및 0.01 내지 5중량%의 촉매로 구성된 주제와;
70 내지 90중량%의 지환족 변성아민; 0.1 내지 10중량%의 아미노실란; 0.001 내지 1.0중량%의 소포제; 0.001 내지 1.5중량%의 레벨링제; 및 5 내지 25중량%의 용제로 구성된 경화제와;
외경이 1㎛ 내지 150㎛의 크기로 이루어진 구 형상으로, 내부가 중공된 공간부를 형성하되 진공상태이며, 세라믹 소재로 형성된 초경량 고경도를 갖는 세라믹볼을 주제와 경화제의 혼합물 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부로 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 미끄럼방지 기능을 갖는 박막형 유-무기 하이브리드 코팅제.
Description
본 발명은 상온 경화형의 주제와 경화제로 구성된 2액형 코팅제에 다양한 형태의 미끄럼방지볼을 혼합하여 내열성, 기계적인 물성, 내산성, 내화학성 및 내오염성등이 월등히 뛰어난 코팅층을 형성하면서 바닥면의 미끄럼 방지 성능을 향상시킨 미끄럼방지 기능을 갖는 박막형 유-무기 하이브리드 코팅제에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 이러한 미끄럼방지 기능을 갖는 박막형 유-무기 하이브리드 코팅제를 이용한 바닥 시공 방법에 관한 것이다.
일반적으로 욕실이나 공중목욕탕, 사우나, 수영장 등의 바닥에는 디자인의 미감을 향상시키기 위하여 각종 타일 또는 대리석 등의 무기계 바닥재들이 시공되고 있다. 이러한 무기계 바닥재는 내마모성과 내구성, 내변색성이 우수할 뿐만 아니라, 고광택 및 고평활 표면 특성을 발휘하므로 그 사용은 현저하게 증가하고 있는 추세이다.
그러나, 이러한 무기계 바닥제는 고평활성과 미끄럼 표면 특성 때문에 사람이 보행시에 미끄러지기 쉽고, 특히 수용성 물질이나 비눗물 등이 표면에 묻어 있는 경우에는 수막현상에 의해 미끄러짐이 빈발하여 종종 심각한 안전사고로까지 이어지기도 한다.
또한, 건축물의 실내 바닥이나 건물의 주차장은 주로 콘크리트로 시공되어 있으나, 이러한 콘크리트 바닥 표면에도 미끄러짐 현상이 자주 발생하여 보행자의 안전사고 및 차량의 미끄러짐에 따른 접촉사고가 종종 발생하는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하고자 기존에는 접착형태의 미끄럼 방지 물질을 도포하기도 하였으나, 이는 사용수명에의 한계가 있고, 쉽게 오염되는 문제점이 있었다.
또한, 에폭시 및 폴리우레탄 등에 규사를 혼합한 미끄럼 방지물질을 바닥 표면에 도포하기도 하였으나, 규사의 침강 현상으로 인해 혼합이 잘 이루어지지 않아 에폭시나 우레탄을 먼저 시공한 후에 규사 등의 미끄럼 방지제를 추가로 도포해야 하는 시공상의 문제점도 있었다.
뿐만 아니라, 에폭시나 우레탄을 시공한 후 규사 등의 미끄럼 방지제를 추가로 시공하는 방식은 자동화 시공이 어려우며, 규사 등의 미끄럼 방지 물질을 일정하게 도포할 수 없어 바닥면에 뭉치는 현상 등이 발생하기도 하였으며, 규사의 입자 형태에는 각이 형성되어 오염이 쉽고, 오염에 대한 세척도 쉽게 이루어지지 않았으며, 보행자가 넘어졌을 경우에는 피부에 손상(찰과상)을 입히는 문제점도 있었다.
그리고, 에폭시 및 폴리우레탄은 화재 발생시 유독가스를 발생시킬 우려도 있었다.
따라서, 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 미끄럼 방지 성능이 우수하고, 전체적으로 일정한 미끄럼 저항성능을 갖으며, 자동화 시공이 가능한 미끄럼방지용 코팅제를 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.
또한, 본 발명은 내열성, 기계적인 물성, 내산성, 내화학성 및 내오염성등이 월등히 뛰어난 코팅층을 바닥에 형성토록 한 미끄럼방지용 코팅제를 제공하는데 본 발명의 또 다른 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로, 본 발명에서는 무기물과 유기물의 복합체로 구성되는 하이브리드(Hybrid) 코팅제로서, 금속 알콕사이드, 유기변성알콕시실란, 유기고분자, 용제, 물 및 촉매로 구성된 주제와; 지환족 변성아민, 아미노실란, 소포제, 레벨링제, 충진재 및 용제로 구성된 경화제;를 포함하는 2액형 코팅제에, 내부가 중공된 구 형상으로 세라믹 또는 폴리머 소재로부터 형성된 미세한 크기의 미끄럼방지볼을 혼합하여 바닥면의 미끄럼 방지 성능을 향상시키는 기술을 강구한다.
본 발명에 따른 미끄럼방지 기능을 갖는 박막형 유-무기 하이브리드 코팅제에 의하면, 세라믹 또는 폴리머 소재로부터 형성된 미세한 크기의 미끄럼방지볼을 통해 표면 마찰력을 증대시키고, 이와 같은 미끄럼방지볼은 바닥면에 시공함에 있어서도 서로 뭉치지 않아 고른 도포가 가능하며, 내부가 중공된 형태의 초경량의 미끄럼방지볼은 침강 현상에 따른 층 분리가 일어나지 않기에 코팅물질과 혼합이 잘 이루어지며 스프레이 등을 이용한 자동화 시공이 가능한 효과가 있다.
또한, 세라믹 소재의 미끄럼방지볼은 표면 경도가 높아 내구성이 우수하고, 내 스크래치 성능이 우수한 효과도 있다.
또한, 미끄럼방지볼은 그 입자의 크기가 1㎛ 내지 150㎛로 입도 분포가 좋아 높은 마찰저항을 갖으며, 입자 형태가 구형으로 내 오염 저항성이 우수하고, 오염시에도 오염물질의 제거가 용이하며, 시공 후에도 부드러운 표면을 제공한다.
그리고, 미끄럼방지볼과 함께 혼합되는 무기물과 유기물의 복합체로 구성되는 하이브리드(Hybrid) 코팅제로부터는, 높은 경도로 인한 우수한 내마모성과, 콘크리트와 반응하여 피착제와 일체화됨으로써 높은 부착성 및 장기적인 부착성능을 나타내고, 열에 대한 안정성으로 기존의 에폭시나 우레탄계 바닥재와는 다르게 난연성을 가지며, 물에 대한 안정한 성능을 가지며, 산과 알카리에 안정하고, 내오염 성능이 우수하여 쉽게 오염되지 않고, 오염 후에도 제거가 매우 쉬운 장기적인 내구성을 가지며, 화재시에도 유독물 발생이 없는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 코팅과 종래기술에 따른 코팅에 대한 불꽃시험 사진을 나타낸 것이며,
도 2는 본 발명에 따른 코팅과 종래기술에 따른 코팅에 대한 내마모성/경도 시험의 결과이며,
도 3은 본 발명에 따른 코팅과 종래기술에 따른 코팅에 대한 내수성 시험결과이며,
도 4는 본 발명에 따른 코팅이 콘크리트상에 형성되는 경우의 부착면에 대한 현미경 사진이며,
도 5는 본 발명에 따른 코팅이 내오염성을 지님을 나타내는 사진이며,
도 6은 본 발명에 따른 세라믹볼을 현미경을 통해 확대 도시한 사진이며,
도 7은 본 발명에 따른 익스펜셀을 현미경을 통해 확대 도시한 사진이며,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 미끄럼방지용 코팅제를 도포 시공한 상태를 나타낸 예시도이며,
도 9 및 도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 미끄럼방지용 코팅제의 시공 방법을 나타낸 공정 흐름도이며,
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 미끄럼방지용 코팅제를 도포 시공한 것에 대한 물리화학적 시험을 실시한 시험성적서이고,
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 미끄럼방지용 코팅제를 도포 시공한 것에 대한 마찰계수를 측정한 시험성적서이며,
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 미끄럼방지용 코팅제를 도포 시공한 것에 대한 난연성을 측정한 시험성적서이다.
도 2는 본 발명에 따른 코팅과 종래기술에 따른 코팅에 대한 내마모성/경도 시험의 결과이며,
도 3은 본 발명에 따른 코팅과 종래기술에 따른 코팅에 대한 내수성 시험결과이며,
도 4는 본 발명에 따른 코팅이 콘크리트상에 형성되는 경우의 부착면에 대한 현미경 사진이며,
도 5는 본 발명에 따른 코팅이 내오염성을 지님을 나타내는 사진이며,
도 6은 본 발명에 따른 세라믹볼을 현미경을 통해 확대 도시한 사진이며,
도 7은 본 발명에 따른 익스펜셀을 현미경을 통해 확대 도시한 사진이며,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 미끄럼방지용 코팅제를 도포 시공한 상태를 나타낸 예시도이며,
도 9 및 도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 미끄럼방지용 코팅제의 시공 방법을 나타낸 공정 흐름도이며,
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 미끄럼방지용 코팅제를 도포 시공한 것에 대한 물리화학적 시험을 실시한 시험성적서이고,
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 미끄럼방지용 코팅제를 도포 시공한 것에 대한 마찰계수를 측정한 시험성적서이며,
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 미끄럼방지용 코팅제를 도포 시공한 것에 대한 난연성을 측정한 시험성적서이다.
본 발명은 코팅을 위해 주제와 경화제가 혼합된 2액형 코팅제에 미세한 크기의 미끄럼방지볼을 혼합한 것으로서,
테트라메틸 오르토실리케이트(Si(OCH3)4), 테트라에틸 오르토실리케이트(Si(OC2H5)4) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 15 내지 30중량%의 금속 알콕사이드;γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(γ-methacryloxypropyl trimethoxysilane: H2C=CH(CH3)C(O)OC3H6-Si(OCH3)3), γ-글리시독시프로필 트리메톡시실란(γ-glycidoxypropyl trimethoxysilane: CH2(O)CHCH2OC3H6-Si(OCH3)3) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 11 내지 28중량%의 유기변성알콕시실란; 비스페놀 A형 에폭시 수지(Bisphenol A type Epoxy resin), 비스페놀 F형 에폭시 수지(Bisphenol F type Epoxy resin), 수소화된 비스페놀 A형 에폭시 수지(Hydrogenated Bisphenol A type Epoxy resin), 브롬화된 비스페놀 A형 에폭시 수지(Brominated Bisphenol A type Epoxy resin), 노볼락형 에폭시 수지(Novolac type Epoxy resin) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 20 내지 35중량%의 유기고분자; 10 내지 40중량%의 유기 용제; 0.1 내지 10중량%의 물 및 0.01 내지 5중량%의 촉매로 구성된 주제와;
70 내지 90중량%의 지환족 변성아민; 0.1 내지 10중량%의 아미노실란; 0.001 내지 1.0중량%의 소포제; 0.001 내지 1.5중량%의 레벨링제; 및 5 내지 25중량%의 용제로 구성된 경화제;를 포함하는 2액형 코팅제와,
외경이 1㎛ 내지 150㎛의 크기를 갖으며, 세라믹 또는 폴리머 소재로 형성되되 내부가 중공된 구 형상으로 이루어진 미끄럼방지볼(세라믹볼 또는 폴리머셀)을 주제와 경화제의 혼합물 100 중량부에 대하여 0.03 내지 10 중량부로 혼합하여 이루어진 미끄럼방지 기능을 갖는 박막형 유-무기 하이브리드 코팅제를 제공한다.
본 발명의 상기 2액형 코팅제는, 바람직하게는, 경화제가 경화제 전체 중량을 기준으로 하여 0.01 내지 2중량%의 색분리방지제; 0.01 내지 2중량%의 안료습윤 분산제; 5 내지 40중량%의 무기안료; 및 5 내지 40중량%의 충진재를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 2액형 코팅제는, 바람직하게는, 주제중의 유기 용제가 무수 에틸 알코올(무수 C2H5OH)과; 프로필렌글리콜모노메틸 에테르(C4H10O2), 에틸렌글리콜모노프로필에테르(C6H14O2), 에틸렌글리콜모노부틸에테르(C6H14O2), 이소프로필 알코올, 셀로솔브 아세테이트(CELLOSOLVE ACETATE), 에틸 아세테이트, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 유기 보조용제의 혼합물이다.
본 발명의 상기 2액형 코팅제는, 바람직하게는, 주제중의 유기 용제가 1:3 내지 3:1의 무수 에틸 알코올:보조용제의 중량비를 지닌다.
본 발명의 상기 2액형 코팅제는, 바람직하게는, 주제중의 촉매가 이타콘산(C5H6O4), 황산(H2SO4), 질산(HNO3), 아세트산(CH3COOH), 염산(HCl) 및 붕산(H3BO3) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 상기 2액형 코팅제는, 바람직하게는, 경화제가 Docure KH-816 또는 Docure KH-818B(국도화학)의 수소화된 지환족 변성 아민인 지환족 변성 아민; γ-아미노프로필트리에톡시실란(Silquest A-1100, Momentive Performance Materials Inc.)인 아미노 실란; 플루오로실리콘 코폴리머(Dowcorning FS-1265, 300~10,000 CST), 에틸메틸, 메틸(2-페닐프로필) 실록산(Dowcorning 56 Additive), 폴리디메틸실록산(Shin-etsu, KF-96, 10~100,000 CST) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 소포제; 디메틸, 메틸(폴리에틸렌 옥사이드 아세테이트-캡핑됨)실록산(Dowcorning 57 Additive)인 레벨링제; 탈크(Talc), 황산바륨(Barium sulfate), 탄산칼슘(Calcium carbonate), 수산화알루미늄(Aluminium Hydroxide), 산화아연(Zinc Oxide), 하소된 카올린(Calcined Kaolin), 탄산마그네슘(Magnesium Carbonate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 충전재; 및 폴리에틸렌글리콜모노메틸에테르(C4H10O2), 에틸렌글리콜모노프로필에테르(C6H14O2), 에틸렌글리콜모노부틸에테르(C6H14O2) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 용제를 포함한다.
본 발명의 상기 2액형 코팅제는, 바람직하게는, 경화제의 추가 성분중 색분리 방지제가 폴리아민아미드의 카르복실산염 용액(ANTI-TERRA-205, BYK-Chemie 또는 ANTI-TERRA-204, BYK-Chemie)이고, 안료 습윤 분산제가 염 폴리아민 아미드 및 폴리에스테르(DisperBYK-2095, BYK-Chemie)로 구성되며, 안료가 TiO2, 산화철(Iron Oxide), 산화크롬(Chromium Oxide) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 상기 2액형 코팅제는, 바람직하게는, 주제 성분중에서, 유기 용제가 무수 에틸 알코올(무수 C2H5OH)과, 프로필렌글리콜모노메틸 에테르(C4H10O2), 에틸렌글리콜모노프로필에테르(C6H14O2), 에틸렌글리콜모노부틸에테르(C6H14O2) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 보조 용제의 혼합물이며; 촉매가 이타콘산(C5H6O4), 황산(H2SO4), 질산(HNO3), 아세트산(CH3COOH), 염산(HCl), 붕산(H3BO3) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고; 경화제 성분중에서, 지환족 변성 아민이 Docure KH-816(국도화학), Docure KH-818B(국도화학) 및 이들의 혼합물로부터 선택되며; 아미노실란이 γ-아미노프로필트리에톡시실란(Silquest A-1100, Momentive Performance Materials Inc.)이고; 소포제가 플루오로실리콘 코폴리머(Dowcorning FS-1265, 300~10,000 CST), 에틸메틸, 메틸(2-페닐프로필) 실록산(Dowcorning 56 Additive), 폴리디메틸실록산(Shin-etsu, KF-96, 10~100,000 CST) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되며; 레벨링제가 디메틸, 메틸(폴리에틸렌 옥사이드 아세테이트-캡핑됨)실록산(Dowcorning 57 Additive)이고; 색분리 방지제가 폴리아민아미드의 카르복실산염 용액(ANTI-TERRA-205, BYK-Chemie 또는 ANTI-TERRA-204, BYK-Chemie)이며; 안료습윤 분산제가 염 폴리아민 아미드, 폴리에스테르(DisperBYK-2095, BYK-Chemie) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고; 무기안료가 TiO2, 산화철(Iron Oxide), 산화크롬(Chromium Oxide) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되며; 충전재가 탈크(Talc), 황산바륨(Barium sulfate), 탄산칼슘(Calcium carbonate), 수산화알루미늄(Aluminium Hydroxide), 산화아연(Zinc Oxide), 하소된 카올린(Calcined Kaolin), 탄산마그네슘(Magnesium Carbonate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고; 용제가 폴리에틸렌글리콜모노메틸에테르(C4H10O2), 에틸렌글리콜모노프로필에테르(C6H14O2), 에틸렌글리콜모노부틸에테르(C6H14O2) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 상기 2액형 코팅제는, 바람직하게는, 주제중에서 유기변성 알콕시실란과 유기고분자가 상호작용에 의해서 유기고분자의 에폭시기의 고리열림 반응이 일어나며, 그러한 고리열림에 의해서 유기변성알콕시실란과 유기고분자가 공유결합되면서, 첨가된 촉매와 물의 가수분해반응으로 인해서 유기변성알콕시실란의 알콕시기가 실라놀기로 변화되며, 이때 메탄올이 발생되고, 유기변성알콕시실란으로부터 유래된 실라놀 부분과 금속 알콕사이드로부터 유래된 실라놀 부분이 O-결합에 의해서 연결된다.
본 발명의 2액형 코팅제는 주제 및 경화제로 이루어진 것이며, 상기 주제의 주요 구성 요소중 실리카 전구체로서 금속 알콕사이드는 유-무기 하이브리드 코팅제의 무기질인 실리케이트의 전구체로서 작용하며, 테트라메틸오르토실리케이트 또는 테트라에틸오르토실리케이트로 구성되는 이들은 모노머, 디머, 또는 트리머의 형태로 사용된다. 그러한 금속알콕사이드는 가수분해에 의해 다음과 같은 실라놀(Silanol) 구조를 갖는다.
Si(OCH3)4 + 4 H2O -> Si(OH)4 + 4(CH3OH)
이러한 금속알콕사이드는 본 발명의 2액형 코팅제의 내열성, 내마모성, 경도, 내화학성, 내용제성, 내오염성등을 높이는 기능을 하며, 특히, 무기계 피착재와의 결합력을 높이는 기능을 한다. 그러한 금속알콕사이드를 가수분해시킨 물질은 자연경화, 열경화 및 화학적경화가 모두 가능하며, 가수분해율을 조절하여 사용시 경화시간의 조절이 가능하다. 가수분해율이 높으면 경화속도가 빠르며, 단단한 코팅을 형성시키며, 가수분해율이 낮으면, 경화속도가 느리고 코팅은 소프트해진다. 코팅의 형태는 유리질의 유광이며, 경화시 축합반응을 하여 수분이 이탈됨으로써 건조 수축이 일어나기 쉬우며, 이로 인해 코팅의 크랙 발생으로 부스러지기 쉬운 단점이 있다.
본 발명의 2액형 코팅제 사용되는 유기변성알콕시실란은 금속알콕사이드와 유기고분자와의 화학적 결합을 시키기 위한 커플링제로서 사용된다. 그러한 유기변성알콕시실란중의 Si(OCH3)3가 물과 반응하여 Si(OH)3를 형성하며, 형성된 Si(OH)3가 금속알콕사이드의 OH기와 반응하여 산소결합을 하게 된다.
R-Si(OH)3 + Si(OH)4 -> R-Si(OH)2-O-Si(OH)3 + H2O
(상기 식에서, R은 본 발명에서 사용된 유기변성알콕시실란의 탄소수 1 내지 12의 유기부분이다)
금속알콕사이드와 산소결합을 이룬 유기변성알콕시실란은 유기변성기의 작용으로 코팅에 탄성을 부여하며, 크랙발생을 억제시킨다. 또한, 무기계의 단점인 내알카리성/내수성등의 물성을 일정부분 향상시킨다.
본 발명의 2액형 코팅제의 주제에 사용되는 유기고분자는 무기계의 단점인 내수성/내알카리성을 높이며, 코팅에 질긴 성질(Toughness)을 부여하여 강하면서도 질긴 유-무기 하이브리드 코팅을 형성하게 한다. 본 발명에서 사용되는 유기고분자의 화학구조는 다음과 같다.
비스페놀 A 타입 에폭시 수지
비스페놀 F 타입 에폭시 수지
수소화된 A 타입 에폭시 수지
브롬화된 비스페놀 A 타입 에폭시 수지
노볼락 타입 에폭시 수지
본 발명에서 사용되는 유기고분자는 유기변성알콕시실란의 유기변성기와 결합하여, 본 제품에 질김성(Toughness)을 부여하여 무기계의 부스러지기 쉬운 단점을 보완한다. 또한, 본 제품의 내수성/내알카리성을 높이는 기능을 한다. 하지만 자체적으로는 내열성이 약하고 코팅에 통기성이 없으므로 장기간 사용시 수압에 의한 들뜸 현상이 발생하기 쉽다.
본 발명의 2액형 코팅제의 주제를 형성하는 유-무기 복합체의 구성에 있어서 금속알콕사이드와 유기변성알콕시실란 및 유기고분자의 비율은 각각의 기능에 따라 결정된다. 금속알콕사이드는 무기물의 형성에 관여한다. 유기변성알콕시실란은 무기물과 유기고분자의 화학적 결합에 관여한다. 유기고분자는 유기물의 특성을 발현한다. 이러한 이유로 인해서, 이들 비율에 따라 유기물의 특성이 강하게 나오거나 무기물의 특성이 강하게 나올 수 있다.
본 발명의 2액형 코팅제에 사용되는 금속알콕사이드는 주제 전체의 중량을 기준으로 하여 15중량% 내지 30중량%의 양으로 사용된다. 금속알콕사이드의 양이 30%를 초과하게 될 경우, 코팅제에 의해서 형성된 코팅의 내수성과 내알카리성이 현저하게 저하된다. 반대로 15중량% 미만이면, 유기물의 특성이 강하게 발현되어 내열성 및 내마모성이 현저하게 저하된다. 유기변성알콕사이드는 주제의 전체 중량을 기준으로 하여 11 내지 28중량%의 양으로 사용된다. 유기변성알콕사이드의 양이 28중량%를 초과하면 너무 약해서 도막의 강도가 떨어지고, 11중량% 미만이면, 코팅의 탄성 및 내스크레치성이 저하된다. 한편, 유기고분자는 주제의 전체 중량을 기준으로 하여 20 내지 35중량%의 양으로 사용된다. 유기고분자의 양이 35중량%를 초과하면, 내열성이 약하고 도막에 통기성이 없으므로 장기간 사용시 수압에 의한 들뜸 현상이 발생하기 쉬우며, 20중량% 미만이면, 코팅제가 부스러지기 쉬운 상태가 되어 제 역할을 하기 어렵다.
본 발명의 2액형 코팅제의 주제에 사용되는 용제는 금속알콕사이드와 유기변성알콕시실란 그리고 유기고분자 물질을 균일하게 혼합하기 위하여 또한 가수분해시의 물과의 혼합을 용이하게 하게 위해서 용제를 사용한다. 그러한 용제는 단일물질이 아닌 비점이 다른 용제를 혼합 사용함으로써, 코팅의 표면 건조 속도를 조절하여 경화시의 크랙 발생을 억제하거나 코팅 내부구조의 치밀도를 높일 수 있다.
본 발명의 2액형 코팅제의 주제에 사용되는 용제는 주제의 전체 중량을 기준으로 하여 10 내지 40중량%의 양으로 사용되는데, 용제의 양이 40중량%를 초과하면, 경화시간이 너무 지연이 되고 콘크리트와 같은 피착재에 과량으로 흡수될 수 있으며, 10중량% 미만으로 사용하면 코팅에 크랙이 발생할 수 있다.
본 발명의 2액형 코팅제의 주제에 사용되는 촉매는 금속알콕사이드와 유기변성알콕시실란의 가수분해 속도를 높이고 완성된 제품의 저장안정성을 높이기 위해서 무수산이나 유기산계통의 촉매가 사용된다. 그러한 촉매의 양은 0.01 내지 5중량%의 양으로 사용되는데, 촉매의 양이 5중량%를 초과하면, 코팅에 크랙이 발생할 수 있고, 촉매의 양이 0.01중량% 미만이면, 가수분해가 충분히 진행되지 않을 수 있다.
본 발명의 2액형 코팅제의 주제에 사용되는 물은 금속알콕사이드와 유기변성실란의 가수분해를 위해서 사용되며, 첨가량은 0.1 내지 10중량%이다.
본 발명의 2액형 코팅제의 경화제에 사용되는 지방족변성아민은 아민가가 220 내지 320KOH/g인 수소화된 지환족 아민 변성된 지환족 변성아민이다. 지방족변성아민은 주제의 유기 기와과 무기물의 실라놀기와 교차결합을 하여, 코팅의 경화를 빠르게 하고, 강도를 높여주는 역할을 한다. 이러한 지방족변성아민은 경화제의 전체 중량을 기준으로 70 내지 90중량%의 양으로 사용되는데, 90중량%를 초과하면 도막의 크랙이 발생하고, 70중량% 미만이면, 도막의 경화가 늦어지는 단점이 있다.
본 발명의 2액형 코팅제의 경화제에 사용되는 아미노실란은 경화제로 지환족 변성아민만을 적용하였을 때와 비교하여, 아미노실란을 경화 보조제로 적용하면, 경화 후의 코팅의 질기기(Toughness)가 현저히 증가하며, 코팅의 내마모성이 높아진다. 이러한 아미노실란은 경화제의 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 10중량%의 양으로 사용되는데, 10중량%를 초과하면, 백탁이 발생할 가능성이 높고, 0.1중량% 미만이면, 도막의 질김성이 떨어지는 단점이 있다.
본 발명의 2액형 코팅제의 경화제에 사용되는 소포제는 졸-겔법에 의해 합성된 주제가 분자내에 친수성인 OH기와 소수성인 CH3기를 동시에 가지고 있는 계면활성제와 같은 구조로 이루어져 있으며, 이 때문에 기포가 안정되어 있어서 이들 기포를 파포시키기 위해서 사용된다. 이러한 파포에 적절한 소포제의 양은 경화제의 전체 중량을 기준으로 하여 0.001 내지 1.0중량%이다.
본 발명의 2액형 코팅제의 경화제에 사용되는 레벨링제는 소포제의 사용으로 코팅 표면이 거칠어질 수 있어서 이를 보완하기 위해서 사용한다. 소포제의 사용으로 인해서 코팅이 거칠어지는 것을 보완하기에 적합한 레벨링제의 양은 경화제의 전체 중량을 기준으로 하여 0.001 내지 1.5중량%이다.
본 발명의 2액형 코팅제의 경화제에 사용되는 용제는 작업후의 청소 및 제조상의 편리성 및 시공시, 작업성의 향상을 목적으로 첨가된다. 그러한 용제는 비점이 높은 것을 사용하여 기포 발생을 억제한다. 그러한 목적에 적합한 용제의 양은 5 내지 25중량%이다.
본 발명의 2액형 코팅제의 경화제는 안료, 충진재, 안료습윤 분산제 및 색분리방지제를 추가로 포함할 수 있다. 본 발명의 2액형 코팅제중의 경화제에 추가로 포함되는 안료로는 다양한 색상을 발현하기 위해 다양한 종류의 무기안료가 있으며, 유기안료는 내후성이 취약하여, 변색, 탈색의 우려가 있기 때문에 가급적 사용하지 않는 편이 좋다. 그러한 무기안료는 코팅의 색상을 고려하여 적절한 양으로 사용되며, 경화제의 전체 중량을 기준으로 하여 5 내지 40중량%의 양으로 사용된다.
본 발명의 2액형 코팅제의 경화제에 사용되는 충진재는 형성된 도막의 강도 및 질김성에 영향을 미치며 첨가량은 경화제 총량의 5 내지 40중량%이다.
한편, 무기안료가 사용되는 경우에 안료습윤 분산제 및 색분리방지제가 안료의 유동성을 증가시켜 작업을 용이하게 하고 안료간의 비중차이에 의한 색분리를 방지한다. 이러한 목적에 적절한 안료습윤 분산제 및 색분리방지제의 양은 각각 0.01 내지 2 중량% 및 0.01 내지 2중량%이다.
<주제 제조 과정>
본 발명의 2액형 코팅제의 주제는 에폭시(유기고분자)와 유기변성실란을 반응기에 넣고, 25 내지 30℃에서 30분 동안 교반한 후에, 에틸렌글리콜류 용제를 넣고, 다시 30분간 교반한다. 이어서, 증류수와 촉매 혼합물을 적가하고, 온도를 70℃로 상승시켜 2시간 동안 교반한다. 이어서, 금속알콕사이드 부분가수분해 시킨 것과 금속알콕사이드 + 에탄올 + 물 + 촉매의 혼합물을 넣고, 70℃에서 1시간 교반한다. 이어서, 증류수 + 촉매 혼합물을 반응기에 적가 방식으로 투입 후 70℃에서 2시간 교반한다. 이어서, 붕산을 넣고 70℃에서 2시간 교반하여 목적하는 주제를 얻는다.
한 가지 구체예로, 본 발명의 2액형 코팅제의 주제는 실리카 전구체로서 금속알콕사이드가 테트라에틸오르토실리케이트(Tetraethylorthosilicate)이며, 유기변성알콕시실란은 γ-글리시독시프로필트리메톡시실란(γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilane)이며, 유기고분자로는 비스페놀-A 타입의 디글리시딜 에테르(diglycidyl ether of bisphenol-A Type)의 에폭시 레진이다.
내후성을 증대시키기 위해 비스페놀-A 타입의 디글리시딜 에테르의 에폭시 레진 대신에 시클로 지방족 변성된 비스페놀 A 타입(Cyclo Aliphatic Modified Bisphenol A Type)의 에폭시 레진의 사용도 가능하다.
가수분해를 위한 매개체로서는 증류수, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 또는 무수 에틸알코올을 사용하며, 산 촉매로는 질산(60~62%), 염산(35%), 또는 붕산(99% <)을 사용한다.
본 발명의 2액형 코팅제로 제조되는 코팅의 물성은 주로 금속알콕사이드와 유기고분자의 배합비에 의해 결정되며, 유기변성알콕시실란은 사용되는 금속알콕사이드의 양에 비례하여 조정한다.
한 가지 특징으로, 본 발명의 2액형 코팅제의 주제는, 상기된 바와 같은 반응후에, 테트라에틸오르토실리케이드(Teos) 15 내지 30중량%, γ-글리시독시프로필 트리메톡시실란 11 내지 28중량%, 비스페놀-A 타입의 디글리시딜 에테르의 에폭시레진 20 내지 35중량%, 에틸렌글리콜모노프로필에테르 2.5 내지 30중량%와 무수 에틸 알코올 2.5 내지 30중량%, 및 산촉매 0.01 내지 5중량%로 구성된다.
그러한 주제의 주요 구성 성분의 반응기구는 다음과 같다
에폭시기의 존재하에서는 유기변성알콕시실란과 비스페놀 A 타입 에폭시 수지의 상호작용에 의해서 에폭시기의 고리열림 반응이 일어나며, 에폭시 고리열림으로 인해서 유기변성알콕시실란과 비스페놀 A 타입 에폭시 수지간의 유기 결합이 발생한다. 첨가된 촉매는 고리열림 반응을 촉진시킨다.
또한, 첨가된 촉매와 물의 가수분해반응으로 인해서, 유기변성알콕시실란의 알콕시기가 실라놀기로 변환되며, 이때 메탄올이 발생한다.
유기변성알콕시실란의 실라놀 부분과 가수분해된 금속알콕사이드의 실라놀 부분이 O-결합으로 연결된다.
상기의 화합물이 중합반응을 거쳐서 분자량이 커지며 되며, 투입되는 에폭시와 유기변성알콕시실란, 금속알콕사이드의 배합에 따라 부분적인 화합물로 존재할 수 있다.
<경화제 제조 과정>
한 가지 구체예로, 본 발명의 2액형 코팅제중의 경화제로는 주성분으로 수소화된 지환족 아민 변성된 지환족 변성아민(Docure KH-816, Docure KH-818B, 국도화학)가 사용되며, 경화 보조제로서 γ-아미노프로필트리에톡시실란(Silquest A-1100, Momentive Performance Materials Inc.)이 사용된다.
경화 보조제로 사용될 수 있는 γ-아미노프로필트리에톡시실란은 가사시간은 유지시켜주면서 도장된 코팅의 건조경화는 빠르게 함과 동시에, 피착재와의 부착력 및 코팅의 질김성(Toughness)를 높이는 역할을 한다.
소포제는, 예를 들어, 다우코닝 (Dowcorning) FS-1265, 300~10,000 CST, 다우코닝 56 첨가제, Shin-etsu KF-96, 10~100,000 CST이며, 레벨링제는, 예를 들어, 다우코닝 57이다.
임의 성분으로서, 색분리 방지제는 BYK ANTI-TERRA-205이며, 안료 습윤분산제는 DisperBYK-2095이다. 또한, 임의성분으로서, 색상을 발현하기 위해 경화제에 사용하는 안료는 무기안료가 적합하며, 그러한 안료 종류로는 TiO2, 산화철(Iron Oxide), 산화크롬(Chromium Oxide)등이 있고, 충진재로는 탈크(Talc), 황산바륨(Barium sulfate), 탄산칼슘(Calcium carbonate), 수산화알루미늄(Aluminium Hydroxide), 산화아연(Zinc Oxide), 하소된 카올린(Calcined Kaolin), 탄산마그네슘(Magnesium Carbonate)등의 물질이 사용될 수 있다.
본 발명의 2액형 코팅제중의 경화제에 첨가되는 용제는 에틸렌글리콜모노프로필에테르(Eastmann)이다.
바람직하게는, 본 발명의 2액형 코팅제중의 경화제 원료배합은 경화제 전체 중량을 기준으로 하여 70 내지 90중량%의 KH-816 또는 KH-818B, 0.1 내지 10중량%의 Silquest A-1100, 0.001 내지 0.5중량%의 FS-1265, 0.001 내지 1.0중량%의 다우코닝 56, 0.001 내지 1.5중량%의 다우코닝 57, 0.001 내지 1.0중량%의 KF-96, 5 내지 25중량%의 에틸렌글리콜모노프로필에테르이다.
또한, 경화제 전체 중량의 5 내지 40중량%의 무기안료, 5 내지 40중량%의 충진재, 0.01 내지 2중량%의 DisperBYK-2095, 0.01 내지 2중량%의 ANTI-TERRA-205이다.
본 발명은 상기와 같이 주제와 경화제로 이루어진 2액형 코팅제에 미세한 크기의 미끄럼방지볼을 혼합한 것으로서, 미끄럼방지볼은 외경이 1 ~ 150㎛의 크기를 갖는 구 형태로 이루어지며, 내부가 중공된 형태로 매우 가볍고, 용도에 따라 세라믹 소재로 형성되어 내마모성 및 내구성을 향상시키거나, 폴리머 소재로 형성되어 쿠션감을 향상시킬 수 있다.
상기와 같은 미끄럼방지볼은 세라믹 소재로 이루어진 세라믹볼(Ceramic ball)이 혼합될 경우 주제와 경화제의 혼합물 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부로 혼합되고, 미끄럼방지볼이 폴리머 소재로 이루어진 폴리머셀이 적용될 경우에는 주제와 경화제의 혼합물 100 중량부에 대하여 0.03 내지 1 중량부로 혼합된다.
상기의 미끄럼방지볼의 사용량이 주제와 경화제의 혼합물 100 중량부에 대하여 세라믹볼의 경우 3 중량부, 폴리머셀의 경우 0.03 중량부 미만일 경우에는 미끄럼 저항계수가 0.5 이하로 미끄럼 저항지수가 충분치 않아 부적합할 수 있으며, 미끄럼방지볼의 사용량이 주제와 경화제의 혼합물 100 중량부에 대하여 세라믹볼의 경우 5 중량부, 폴리머셀의 경우 1 중량부 이상일 경우에는 미끄럼 저항지수는 좋으나 오염이 심해져서 청소에 어려움이 발생할 수 있다.
또한, 상기 세라믹볼은 내구성 및 내마모성이 좋기 때문에 주차장 및 건물 바닥용 등으로 사용됨이 적합하고, 상기 폴리머셀은 쿠션감이 좋기 때문에 보행용 바닥에 사용됨이 적합하다.
본 발명에 따른 미끄럼방지 기능을 갖는 박막형 유-무기 하이브리드 코팅제를 사용하여 코팅층을 형성시키는 과정은 다음과 같다.
먼저, 주제:경화제를 11:7 내지 3.5:1의 중량비로 혼합한 후 주제와 경화제의 혼합물 100 중량부에 대하여 0.03 내지 10 중량부에 해당하는 미끄럼방지볼을 추가 혼합한다.
보다 상세하게는, 코팅제를 칼라로 형성할 경우에 주제:경화제를 11:7의 중량비로 혼합하고, 코팅제를 투명하게 형성할 경우 주제:경화제를 3.5:1의 중량비로 혼합한다.
또한, 미끄럼방지볼은 세라믹볼이 적용될 경우 주제와 경화제의 혼합물 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부로 혼합되는 것이며, 폴리머셀이 적용될 경우 주제와 경화제의 혼합물 100 중량부에 대하여 0.03 내지 1 중량부로 혼합되는 것이다.
상기와 같이 주제와 경화제와 미끄럼방지볼이 혼합된 코팅 조성물은 3분이상 교반한 다음 롤러, 붓, 스프레이 등을 이용하여 피착제에 1차 도포한다.
미끄럼방지용 코팅 조성물의 1차 도포 후 10 ~ 30℃에서 3 ~ 6시간 경과에 따른 건조과정을 거친 후, 주제 및 경화제만으로 이루어진 투명상태의 코팅 조성물을 2차 도포하고 24시간 이상 건조함으로써 미끄럼방지 성능을 갖는 코팅층을 형성한다.
상기에서 미끄럼방지용 코팅제의 1차 도포시에는 도포층이 30㎛ 내지 100㎛ 두께가 되도록 도포 시공하고, 코팅제의 2차 도포시에는 도포층이 10㎛ 내지 100㎛ 두께가 되도록 도포 시공하는 것으로, 이때 함께 도포된 미끄럼방지볼로부터 바닥면에 요철부가 형성되도록 코팅층의 2차 도포시에는 그 두께를 조절 시공한다.
또한, 본 발명에 따른 미끄럼방지용 코팅제를 시공함에 있어서, 미끄럼방지용 코팅제의 도포 대상이 큰 마찰력이 요구되는 목욕탕 및 베란다의 바닥면일 경우, 코팅제의 2차도포 없이 1차 도포 및 24시간 이상 건조하는 과정만으로 그 시공과정을 완료한다.
실시예
<주제의 제조>
실시예 1
TEOS 760g과 무수에탄올 530g을 5리터 용량의 둥근바닥 플라스크에 투입하여, 30℃를 유지한 채 30분간 강하게 교반한다. 상기 혼합물에, 증류수 87.28g에 염산 3.83g을 섞은 용액을 적가 방식으로 투입하여 온도상승을 확인하고 온도상승이 끝나면 40℃를 유지한 채 1시간 동안 교반 한다. 1시간 교반시킨 혼합물에 붕산 7.6g을 투입하여 40℃를 유지한 채 1시간 동안 교반한다. 상기 혼합물에 비스페놀-A 타입의 디글리시딜 에테르의 에폭시 수지 1236g, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란 530.30g, 에틸렌글리콜모노프로필에테르 794.58g을 예비 혼합한 혼합물을 투입하여, 30℃로 온도를 유지하여 30분간 교반한다. 30분 교반 후에 증류수 45.82g에 질산 4.3g을 섞은 용액을 플라스크에 적가 방식으로 투입하여 온도상승을 확인한 후 70℃로 승온하여 4시간동안 반응시킨 후 자연 냉각시킨다.
반응물은 투명하면서 약간 노란색을 띤 액체이며, 저장안정성은 5개월 이상 이상 없음을 확인하였다. 경화제와 혼합 시, 작업가능한 가사시간은 40분 정도로 짧았으며, 코팅의 상태는 투명하나 약간 물렀다.
실시예 2
TEOS 750g과 무수에탄올 550g을 5리터 용량의 둥근바닥 플라스크에 투입하여, 30℃를 유지한 채 30분간 강하게 교반한다. 상기 혼합물에, 증류수 60g에 염산 3.75g을 섞은 용액을 적가 방식으로 투입하여 온도상승을 확인하고 온도상승이 끝나면 40℃를 유지한 채 1시간 동안 교반 한다. 상기 혼합물에 비스페놀-A 타입의 디글리시딜 에테르의 에폭시 수지 1250g, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란 575g, 에틸렌글리콜모노프로필에테르 825g을 예비 혼합한 혼합물을 투입하여, 30로 온도를 유지하여 60분간 교반한 후 70℃로 온도를 승온하여 4시간 교반한다. 증류수 30g에 질산 3.25g을 섞은 용액을 플라스크에 적가 방식으로 투입하여 온도상승을 확인한 후 70℃로 승온하여 2시간동안 반응 시킨 후 자연 냉각시켰다.
반응물은 투명하면서 약간 노란색을 띤 액체이며, 3일 경과 후 뿌연 이물질이 형성됨을 볼 수 있었다. 경화제와 혼합 시, 작업 가능한 가사시간은 30분 정도로 짧았으며, 코팅의 상태는 불투명하며 경화 후 균열이 발생했다.
실시예 3
1.2톤 용량의 스텐레스 반응기에 지환족 변성 비스페놀-A 타입의 에폭시 레진 290Kg, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란 200Kg, 에틸렌글리콜모노프로필에테르 185.3Kg을 예비 혼합한 혼합물을 투입하여, 25℃에서 30분 동안 강하게 교반 한다. 상기 혼합물에 증류수 3.6 Kg에 질산 900g을 섞은 용액을 반응기에 적가 방식으로 투입하여 온도상승을 확인한 후 70℃로 승온하여 2시간동안 교반한다. 상기혼합물에 TEOS 210Kg, 무수에탄올 90Kg, 증류수 5.43Kg, 염산 260g으로 부분가수분해 시킨 혼합물을 반응기에 투입하여 70℃에서 1시간 교반한 후, 상기 혼합물에 증류수 12.67Kg에 염산 780g을 섞은 혼합물을 반응기에 적가 방식으로 투입하여 70℃에서 2시간 동안 교반 한다. 상기혼합물에, 붕산 1.06 Kg을 투입하여 70℃에서 2시간 동안 반응시킨 후 자연냉각한다.
상기된 바와 같이 제조된 반응 생성물은 무색투명한 액체이며, 6개월 이상 경과해도 이상 없었다. 경화제와 혼합 시, 작업 가능한 가사시간은 4시간 정도로 길었으며, 코팅의 상태는 투명하며 강도 및 내마모성 등 제물성이 뛰어나며, 표면 상태는 평탄하였다.
실시예 4
실시예 3의 배합에서 지환족 변성 비스페놀-A 타입의 에폭시 레진을 시클로 지방족 변성된 비스페놀 A 타입(Cyclo Aliphatic Modified Bisphenol A Type) 에폭시 레진으로 대체하여 실험하였다.
생성물은 실시예 3의 경우와 비슷한 물성이나 내후성이 실시예 3보다 높아졌다.
<경화제의 제조>
실시예 5
4리터 용량의 PE용기에 KH-816 1200g과 Silquest A-1100 40g, 에틸렌글리콜모노프로필에테르 100g을 투입하여 중속으로 교반한다. 여기에 DisperBYK-2095 12g, FS-1265 0.4g, 다우코닝 56 4g, KF-96 0.4g을 에틸렌글리콜모노프로필에테르 100g에 희석하여 PE용기에 투입하여 고속으로 20분간 교반한다. 이 후 934.4g의 TiO2와 105.2g의 산화철(Iron Oxide)(Black)과 충진재 280g를 액상 혼합물에 투입하여 고속으로 안료를 분산시킨다. 안료와 충진재가 분산된 것을 확인한 후, 상기 혼합물을 4리터 용량의 Ring Mill에 투입하여 1시간 이상 충분히 안료입자를 분쇄시킨다. 이 후 Ring Mill 에서 안료 혼합물을 PE용기로 옮겨 고속 교반하면서, 다우코닝 57 12g, ANTI-TERRA-205 12g을 순차적으로 투입하여 20분간 고속 교반 후 별도의 저장용기에 저장한다.
생성물은 안료의 침전이 없으며, 저장안정성이 우수하며, 색분리현상이 발생하지 않으며, 소포효과 우수하였다.
실시예 6
4리터 용량의 PE용기에 KH-816 1200g과 Silquest A-1100 40g, 에틸렌글리콜모노프로필에테르 100g 을 투입하여 중속으로 교반한다. 여기에 DisperBYK-2095 12g, FS-1265 0.4g, 다우코닝 56 4g, KF-96 0.4g을 에틸렌글리콜모노프로필에테르 100g에 희석하여 PE용기에 투입하여 고속으로 20분간 교반한다. 이 후 1039.6g의 산화크롬 그린(Chromium Oxide green)과 충진재 280g을 액상 혼합물에 투입하여 고속으로 안료를 분산시킨다. 안료가 분산된 것을 확인한 후, 상기 혼합물을 4리터 용량의 Ring Mill에 투입하여 1시간 이상 충분히 안료입자를 분쇄시킨다. 이 후 Ring Mill 에서 안료 혼합물을 PE용기로 옮겨 고속 교반하면서, 다우코닝 57 12g, ANTI-TERRA-205 12g을 순차적으로 투입하여 20분간 고속교반 후 별도의 저장용기에 저장한다.
생성물은 안료의 침전이 없으며, 저장안정성이 우수하며, 색분리현상이 발생하지 않으며, 소포효과 우수하였다.
실시예 7
4리터 용량의 PE용기에 KH-818B 2400g과 Silquest A-1100 160g, 에틸렌글리콜모노프로필에테르 160g 을 투입하여 중속으로 교반한다. 여기에 FS-1265 5.6g, 다우코닝 56 8g, 다우코닝 57 24g을 160g의 에틸렌글리콜모노프로필에테르에 희석하여 PE용기에 투입하여 고속으로 30분간 교반 후 별도의 저장용기에 저장한다.
생성물은 저장성이 우수하며, 투명하고 고강도의 투명코팅이 형성되었다.
<
미끄럼방지볼의
혼합>
실시예 8
주제:경화제를 3.5:1로 혼합한 후 주제와 경화제의 혼합물 100 중량부에 대한 5 중량부에 해당하는 미끄럼방지볼을 더 혼합한다. 상기 미끄럼방지볼은 내부가 중공된 공간부를 형성하되 진공상태이며, 외형은 구 형상이고, 세라믹 소재로 이루어진 것이며, 외경은 1㎛ 내지 150㎛의 크기를 갖는 세라믹볼(Ceramic ball)(판매원 : (주)에스아이교역 , http://www.coatblok.com , 품명 : HEAT BLOK-40, HEAT BLOK-80, HEAT BLOK-150)을 적용한다.
상기 세라믹볼에 해당되는 HEAT BLOK-40, HEAT BLOK-80, HEAT BLOK-150은 Alumino Silicate(규산 알루미늄)이 주성분인 세라믹 분말로, 내부가 중공된 공간부를 형성하되 진공상태인 구 형상으로 비중이 가볍고 강한 압축강도 및 단단한 표면을 갖도록 형성된 것이다.
상기 실시예에 따라 적용된 세라믹볼의 물성값은 아래와 같다.
| 항목 | 물성값 |
| 입자크기 | 12~300㎛ |
| 밀도 | 400kg/㎥ |
| 상대비중 | 0.6~0.8 |
| 압축강도 | 456kg/㎠ |
| 경도 | 6mohs |
| 융점 | 1800℃ |
| pH | 6~8 |
| 열전도율 | 0.056kcal/m.h.℃ |
| 열반사율 | 1.53CP |
| 열저항값 | R-20 |
| 친환경성 | 중금속미검출 |
또한, 상기 실시예에 따라 적용된 세라믹 볼을 이루는 화학적 성분(%)은 아래와 같은 구성을 포함하여 이루어진다.
| 성분 | 함량(%) |
| SiO2 | 72 |
| Al2O3 | 12.31 |
| Fe2O3 | 0.54 |
| FeO | 0.8 |
| TiO2 | 0.09 |
| MnO | 0.06 |
| CaO | 1.0 |
| K2O | 4.67 |
| Na2O | 3.29 |
| P2O5 | 0.04 |
| LOI | 4.94 |
| MgO | 0.15 |
실시예 9
주제:경화제를 3.5:1로 혼합한 후 주제와 경화제의 혼합물 100 중량부에 대한 1 중량부에 해당하는 미끄럼방지볼을 더 혼합하되, 상기 미끄럼방지볼은 외피가 아크릴폴리머 소재로 이루어진 구 형상으로, 중공된 내부 공간에는 부틸가스가 충진된채 기밀 형성되며, 1㎛ 내지 150㎛의 크기로 이루어진 초경량이면서 쿠션감을 형성하는 폴리머셀을 적용한다.
또한, 상기 폴리머셀은 현재 시판중인 익스펜셀(EXPANCEL)(품명:EXPANCEL 091 DE 80 D30, 551 WE 20 d36, 820 SLU, 551 WU 40, 007 WUF 40, 092 DU 120, 461 DUT 40, 461 DUTX 80, 461 DET 40, 092 MB 120 ; 제조사:AKZO NOBEL)을 적용한다.
<코팅제의 도포>
실시예 10
주제:경화제를 3.5:1로 혼합한 후 주제와 경화제의 혼합물 100 중량부에 대한 5 중량부에 해당하는 세라믹볼을 더 혼합한 미끄럼방지 코팅 조성물을 3분동안 교반한다.
이후, 표면의 이물질을 제거한 목재형 피착재에 롤러를 이용하여 70㎛ 내지 90㎛ 두께로 1차 도포하고, 이후, 20℃ 상온에서 4시간동안 건조하였다.
이후, 세라믹볼이 포함되지 않은 주제와 경화제만으로 이루어진 2액형 코팅제를 40㎛ 내지 60㎛ 두께로 2차 도포하여 마무리하였다.
2차 도포 후 24시간 후에는 투명하고 단단한 코팅층이 형성되었으며, 코팅층 상부면으로는 다수의 세라믹볼에 의한 요철부가 돌출 형성되었다.
실시예 11
소형 포장에 의한 휴대용 시공방법으로, 350ml 용기에 충진된 주제와, 100ml 용기에 충진된 경화제와, 20ml 용기에 충진된 세라믹볼을, 내부가 비어있는 500ml 스프레이 용기에 혼합한 후 3분동한 흔들어 세라믹볼이 골고루 섞이도록 한다.
이후, 스프레이 방식으로 도포 대상에 30㎛ 내지 100㎛ 두께로 도포한 후 24시간 이상 건조하였다.
건조된 코팅층 상부면으로는 다수의 세라믹볼에 의한 요철부가 돌출 형성됨을 확인할 수 있었다.
시험예
<물리화학적 특성에 대한 시험>
실시예 10에서 형성된 코팅에 대한 일반적인 물리화학적 시험 데이터를 이하 표로 나타낸다.
상기 표에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 2액형 코팅제로부터 제조된 코팅은 고경도/고강도 (연필경도 3H이상임). 높은 내스크래치/내마모성 (Taber Abrasion 시험시, 에폭시 대비 2배 이상의 물성이 나옴), 및 높은 내산성/내알카리성/내수성 등을 나타내고 있다.
<내열성 비교 시험>
실시예 10에서 형성된 코팅과 종래기술에 따른 코팅에 대한 불꽃시험 사진을 도 1에 도시한다. 도 1에서 알 수 있는 바와 같이 내열성 면에서 본 발명에 따른 코팅이 종래기술에 따른 코팅에 비해서 월등히 우수하다.
<H-22, 1,000g, 500사이클 하의 내마모성/경도 비교시험>
실시예 10에서 형성된 코팅과 종래기술에 따른 코팅에 대한 내마모성/경도 시험의 결과를 도 2에 도시한다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이 내마모성/경도 면에서 본 발명에 따른 코팅이 종래기술에 따른 코팅에 비해서 월등히 우수하다.
<내수성 비교 시험>
실시예 10에서 형성된 코팅과 종래기술에 따른 코팅에 대한 내수성 시험결과를 도 3에 도시한다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이 내수성 면에서 본 발명에 따른 코팅이 종래기술에 따른 코팅에 비해서 월등히 우수하다.
<콘크리트에 대한 부착력 시험>
실시예 10에서 형성된 코팅이 콘크리트상에 형성되는 경우의 부착면에 대한 현미경 사진을 도 4에 도시한다. 도 4에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 코팅은 콘크리드와 수화 반응을 하여 콘크리드트에 강력하게 부착되고 있다.
<내오염성 시험>
실시예 10에서 형성된 코팅이 유성매직에 오염되지 않음을 도 5에 도시하고 있다. 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 코팅은 유성매직에도 오염되지 않고 있다.
<미끄럼방지 시험>
시험예 : 실시예 10의 과정을 통해 형성된 코팅층
비교예 : 미끄럼방지볼을 혼합하지 않은 것으로, 주제:경화제를 10:3의 중량 비율로 혼합하고, 3분 동안 교반한 다음, 롤러로 목재 피착재에 1차 도포하였다. 1차 도포 후 4시간 경과 후 2차 도포하여 마무리 하였다. 2차 도포 후 24시간 후에, 투명하고 단단한 코팅이 형성되었다.
| 시험항목 |
비교예 | 시험예 | ||
| 건조상태 | 습윤상태 | 건조상태 | 습윤상태 | |
| 정적마찰계수 | 0.45 | 0.44 | 0.77 | 0.76 |
상기의 시험결과를 통해 알 수 있듯이, 주제와 경화제로 이루어진 2액형 코팅제에 미끄럼방지볼을 혼합하였을 경우, 자율안전확인기준(기술표준원고시 제2007-34호, 부속서1)에 따른 정적마찰계수 합격 기준인 0.5 이상의 결과값을 얻을 수 있었다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 기술적 사상을 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있는 것이다.
Claims (10)
- 유기물과 무기물의 복합체로 이루어진 하이브리드 바닥 코팅제에 있어서,
테트라메틸 오르토실리케이트(Si(OCH3)4), 테트라에틸 오르토실리케이트(Si(OC2H5)4) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 15 내지 30중량%의 금속 알콕사이드; γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(γ-methacryloxypropyl trimethoxysilane: H2C=CH(CH3)C(O)OC3H6-Si(OCH3)3), γ-글리시독시프로필 트리메톡시실란(γ-glycidoxypropyl trimethoxysilane: CH2(O)CHCH2OC3H6-Si(OCH3)3) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 11 내지 28중량%의 유기변성알콕시실란; 비스페놀 A형 에폭시 수지(Bisphenol A type Epoxy resin), 비스페놀 F형 에폭시 수지(Bisphenol F type Epoxy resin), 수소화된 비스페놀 A형 에폭시 수지(Hydrogenated Bisphenol A type Epoxy resin), 브롬화된 비스페놀 A형 에폭시 수지(Brominated Bisphenol A type Epoxy resin), 노볼락형 에폭시 수지(Novolac type Epoxy resin) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 20 내지 35중량%의 유기고분자; 10 내지 40중량%의 유기 용제; 0.1 내지 10중량%의 물 및 0.01 내지 5중량%의 촉매로 구성된 주제와;
70 내지 90중량%의 지환족 변성아민; 0.1 내지 10중량%의 아미노실란; 0.001 내지 1.0중량%의 소포제; 0.001 내지 1.5중량%의 레벨링제; 및 5 내지 25중량%의 용제로 구성된 경화제와;
외경이 1㎛ 내지 150㎛의 크기로 이루어진 구 형상으로, 내부가 중공된 공간부를 형성하되 진공상태이며, 세라믹 소재로 형성된 초경량 고경도를 갖는 세라믹볼을 주제와 경화제의 혼합물 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부로 혼합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 미끄럼방지 기능을 갖는 박막형 유-무기 하이브리드 코팅제. - 삭제
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