KR102163364B1 - 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물 및 그 시공 방법 - Google Patents
친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물 및 그 시공 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 상기와 같이 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 휘발성 유기화합물인 용제와 촉매를 포함하지 않으며, 충진제인 과량의 필러를 사용하지 않아 친환경적인 것을 중점으로 하고, 폴리우레아계의 초속 경화의 장점을 살리면서 수작업 및 저온. 저압의 장비로도 시공이 가능한 충분한 가사시간을 가지며 동시에 고 신장율, 인장강도 및 내구성을 가지며, 도장 표면에 미려함을 부여한 그리고 혼합 비율을 3:1 내지 1:3로 설계하여 누구나 쉽게 수작업 가능하며, 또한 누구나 쉽게 기존 폴리우레아 고온.고압 장비는 물론 저온.저압형의 장비에도 적용가능한 하이브리드 폴리우레아 수지조성물에 관한 것이다.
본 발명의 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물은 주차장, 옥상, 바닥, 수영장, 갱생관, 신설관의 방수, 방청 및 바닥재, 방탄소재 등 범용적으로 적용 가능한 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물은 주차장, 옥상, 바닥, 수영장, 갱생관, 신설관의 방수, 방청 및 바닥재, 방탄소재 등 범용적으로 적용 가능한 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물을 제공하는 것이다.
Description
본 발명은 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물 및 그의 시공방법에 관한 것으로써, 주차장, 옥상, 바닥, 수영장, 신설관, 갱생관 등의 방수, 방청 및 바닥재, 방탄소재 등 범용적으로 적용 가능한 수지 조성물로 보다 상세하게는 주제, 경화제로 이루어진 이액형의 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물 및 그 시공 방법에 관한 것이다.
종래의 기술은 방수 및 방청의 용도로 주로 열경화성 도료로 구성된 제품을 사용하고 있는데 대부분 주제, 경화제로 구성된 이액형으로 구성된 폴리우레아계, 에폭시계, 우레탄계, 가 주종을 이룬다. 종래의 기술 중 하이브리드 폴리우레아를 포함한 폴리우레아는 초속 경화, 고 신장율, 고내구성 등의 여러 장점이 있으나, 전용 도장 장비 및 숙련된 도장공이 있어야만 하는 단점이 있고, 반응성이 빨라서 스프레이 도장 시 분진의 과도한 발생과 표면에 불 규칙적인 엠보싱 발생하여 표면 외관이 미려하지 못하는 단점을 갖고 있다.
종래의 기술 중 에폭시와 폴리우레탄은 표면 외관은 미려하나, 반응성이 느려 동계에 시공 후 경화가 느려 여러 가지 어려움이 있으며 일부 물성이 저조한 단점을 갖고 있다. 에폭시의 물성은 경도와 인장강도가 높지만 신장률이 저조한 단점을 갖고 있고, 폴리우레탄의 물성은 신장률은 높지만 경도와 인장강도가 낮다는 단점을 갖고 있다. 특히 에폭시와 폴리우레탄은 시공 향상을 목적으로 전용 희석제가 포함하여 친 환경적이지 못하고 휘발성 유기화합물이 배출되어 대기환경 오염에 심각한 문제를 초래하고 있다. 또한, 일부 폴리우레탄과 하이브리드 폴리우레아는 반응성 금속촉매를 사용하고 있어서 인체에 유해한 물질인 중금속이 포함되어 있다.
에폭시계, 폴리우레탄계, 폴리우레아계의 제품들을 요약하면 다음과 같다. 예폭시계 수지는 고 인장강도와 경도, 및 내 화학성 우수하나, 신장률이 저조하며, 경화속도가 매우 느린 단점을 가진다. 그리고 폴리우레탄계 수지는 고 신장률을 가지며, 저렴한 제조가격을 가지는 장점이 있으나, 인장강도가 저조하며, 경화속도가 느리고, 내구성이 약한 등의 단점을 가진다. 그리고 폴리우레아계는 고 신장률을 가지며, 인장강도가 우수하며, 초속경화가 가능하고, 고 내구성을 가지나, 표면이 미려하지 않을 뿐 만 아니라, 제조가격이 높으며, 전용 도장기를 사용하여야 하는 단점을 가진다.
최근에는 에폭시계나 폴리우레탄계보다 초속경화, 고 신장률과 인장강도의 장점을 가진 폴리우레아계의 사용이 점차 증가하는 추세이다. 그러나 폴리우레아계는 고온, 고압의 고가 전용 도장장비 및 숙련된 도장공이 있어야만 시공할 수 있는 단점을 갖고 있어, 도장장비가 없거나 협소한 장소에서는 사용이 불가하여 폴리우레아의 물성을 지니면서 경화시간이 느린 즉 수작업 혹은 저온, 저압의 도장 장비로 시공할 수 있는 신개념의 복합 폴리머계 도료조성물의 필요성이 대두되었다.
또한, 복합 폴리머계 도료조성물에 사용되는 경화제는 이소포론디이소시아네이트(IPDI) 메틸렌디페닐디이소시아네이트(MDI) 톨루엔디이소시아네이트(TDI) 핵산메틸렌디이소시아네이트(HDI) 등을 들 수 있으며, 이들을 이용하여 수작업용(BRUSH TYPE) 혼합형 및 저온저압 충돌 혼합형인 폴리우레아가 개발되었다. 그러나, 이소포론디이소시아네이트(IPDI)와 핵산메틸렌디이소시아네이트(HDI)는 원재료의 가격이 비싸며 수지 조성물의 가격을 낮추기 위해 과량의 충진제를 사용하여 장기적으로는 내구성이 취약한 문제가 발생된다. 특히, 고온의 환경에서 내열성이 취약한 문제와 저온저압 충돌혼합으로 뿜칠 시에는 수지 고유의 악취가 발생하여 실제 현장에서는 범용적 적용이 어려운 실태이다.
그리고 종래의 상수도용 배관의 내부 도장은 액상 에폭시, 분체 에폭시, 분체 폴리에틸렌, 시멘트 모르타르 등이 사용되고 있으나, 이 들 제품에서는 다양한 유해 물질이 용출되어 인체에 해로운 비스페놀A라는 환경호르몬으로 인해 내분비계에 장애를 일으켜 체내의 정상적인 호르몬과 유사한 작용을 해서 비 정상적인 활동을 유발하기 때문에 캐나다는 2008년부터 유아용품 BPA 사용을 금지하고 독성 물질로 등록하였다. 현재는 젖병과 물통 등 직접적인 식생활과 관련된 물건에서만 BPA가 규제가 될 것인지 이슈가 되고 있다. 또한, 우리나라에서도 환경호르몬 규제가 시작되어 식품의약안전처는 캔식품 등의 안전성을 위하여 에폭시 수지에 신종 유해물질로 Bisphenol A Diglycidyl ether Bisphenol F diglycidyl ether을 추가하고, 내열성 수지제인 Polyamide를 신설하는 기구 및 용기포장의 기준 규격을 개정 고시하여 에폭시 수지 중 일부에 들어가서 우수한 유화성, 분산성, 습윤성을 가진 비 이온의 타입의 계면활성제로 건축용 수성도료 전제품에 습윤제로 사용하고 있는 Nonylphenol도 규제대상으로 페인트에 첨가되는 것이 금지되었고 유해화학물질관리법의 취급 제한 물질로 지정되어 있다. 따라서 국내에서도 인체에 무해하고 에폭시 수지와 비교 시 기계적, 화학적 물성이 동등 이상이며 범용성을 가지는 적합한 수지 개발이 절실히 필요한 실정이다.
그리하여 본 발명은 종래의 기술 중 에폭시계, 폴리우레탄계, 폴리우레아계의 단점들을 보완한 친환경적인 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물의 발명을 완성하게 되었다.
본 발명은 상기와 같이 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 휘발성 유기화합물인 용제와 촉매를 포함하지 않으며, 충진제인 과량의 필러를 사용하지 않아 친환경적인 것을 중점으로 하고, 폴리우레아계의 초속 경화의 장점을 살리면서 수작업 및 저온. 저압의 장비로도 시공이 가능한 충분한 가사시간을 가지며 동시에 고 신장율, 인장강도 및 내구성을 가지며, 도장 표면에 미려함을 부여한 그리고 혼합 비율을 3:1 내지 1:3로 설계하여 누구나 쉽게 수작업 가능하며, 또한 누구나 쉽게 기존 폴리우레아 고온,고압 장비는 물론 저온,저압형의 장비에도 적용가능한 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물을 제공하는 것이다.
본 발명은 친환경성과 시공성, 고 내구성, 경제성을 향상으로 종래의 발명된 기술 중 경쟁에서 우월한 하이브리드 폴리우레아 수지조성물로 주차장, 옥상, 바닥, 수영장, 갱생관, 신설관의 방수, 방청 및 바닥재, 방탄소재 등 범용적으로 적용 가능한 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물을 제공하는 것이다.
그리고 도장시 분진이 전혀 발생치 않고, 사용후에 도장 라인의 크리닝에 극 소량의 청소용 용제만을 사용하는 친환경의 저온, 저압의 장비를 개발하여 본 발명의 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물을 도장 현장에 적용하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물 및 그 시공 방법에 관한 것으로 상기 폴리우레아계 도료조성물은 (1) 화학식 1로 표시되는 다가알코올, 가교제, 사슬연장제, 화학식 2로 표시되는 반응성 폴리올, 자외선 방지제, 착색제를 포함하는 주제부; (2) 프레폴리머 경화제, 화학식 4로 표시되는 폴리에테르폴리올(polyetherpolyol), 반응안정제를 포함하는 경화제부;를 가지며, 상기 주제부와 경화제는 중량비를 기준으로 3: 1 내지 1: 3으로 혼합하는 것을 특징으로 한다.
(화학식 1)
(화학식 2)
(화학식 4)
상기 화학식 4에서 n 은 1 내지 30의 정수이다.
또한, 본 발명의 폴리우레아수지계 도료조성물에 있어서, 또한 본 발명의 폴리우레아수지계 도료조성물에 있어서, 주제부는 상기 화학식 1로 표시되는 다가알코올 30 내지 90부 중량부, 가교제 5내지 50중량부, 사슬연장제 2 내지 20중량부, 상기 화학식 2로 표시되는 반응성 폴리올 2 내지 20중량부, 자외선 방지제 0.1 내지 3중량부, 안료 0.5 내지 3중량부를 포함하며, 또한 상기 경화제부는 프레폴리머 경화제 50 내지 95중량부, 상기 화학식4 로 표시되는 폴리에테르폴리올 5 내지 50중량부, 반응안정제 0.01 내지 5중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물을 25 내지 45(℃)의 온도에서 100 내지 1500(psi)의 압력으로 뿜칠하여 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물을 이용하여 도막을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서는 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물을 도포하기 위하여 대상 구조물의 표면의 이물질이나 파편 등을 제거하기 위한 고압 세척단계; 상기 세척된 대상 구조물의 표면에 프라이머 처리하는 단계; 상기 프라이머 처리된 표면에 본 발명의 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물을 도포하는 단계; 및 상기 도포된 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물을 건조하는 단계;를 포함하는 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물의 시공방법을 통하여 도포를 실시할 수 있다. 더욱이 본 발명에서는 상기 도포단계와 건조 단계를 1회 이상 더 반복하는 단계를 더욱 포함하여 도포를 실시할 수 있다.
또한, 상기 프라이머는 공지의 프라이머를 이용할 수 있다. 또한 본 발명의 프라이머의 구체예로 수용성 아크릴계 또는 수용성 라텍스계 프라이머를 물과 1:2~3비율로 희석하여 도포하여 실시할 수 있다.
본 발명의 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물을 사용한 주차장, 옥상, 바닥, 수영장, 갱생관, 강관, 철재 등의 방수, 방청 및 바닥재, 방탄소재 등 고 내구성, 시공성, 친환경성, 경제성을 더욱 향상시켜 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물은 전반적인 건설 및 산업현장 시장확대 파급효과를 가진다.
이하에서는 본 발명의 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물 및 이의 시공방법을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물은 (1) 주제부와 (2) 경화제부를 포함하는 이액형으로, (1) 화학식 1로 표시되는 다가알코올, 가교제, 사슬연장제, 화학식 2로 표시되는 반응성 폴리올, 자외선 방지제, 착색제를 포함하는 주제부; (2) 프레폴리머 경화제, 화학식4 로 표시되는 폴리에테르폴리올, 반응안정제를 포함하는 경화제부;를 가지며, 상기 주제부와 경화제는 중량비를 기준으로 3: 1 내지 1: 3으로 혼합할 수 있다.
(화학식 1)
(화학식 2)
(화학식 4)
상기 화학식 4에서 n 은 1 내지 30의 정수이다.
또한, 본 발명의 폴리우레아수지계 도료조성물에 있어서, 주제부는 상기 화학식 1로 표시되는 다가알코올 30 내지 90부, 중량부, 가교제 5내지 50중량부, 사슬연장제 2 내지 20중량부, 상기 화학식 2로 표시되는 반응성 폴리올 2 내지 20중량부, 자외선 방지제 0.1 내지 3중량부, 안료 0.5 내지 3중량부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 경화제부는 프레폴리머 경화제 50 내지 95중량부, 상기 화학식4 로 표시되는 폴리에테르폴리올 5 내지 50중량부, 반응안정제 0.01 내지 5중량부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 경화제부에 폴리카보네이트를 추가로 더 포함할 수 있으며, 상기 폴리카보네이트의 구체적인 예로는 헌츠만사의 JEFF PC(폴리카보네이트) 등이 있으며, 상기 폴리카보네이트는 경화제부를 기준으로 상기 폴리카보네이트는 2 내지 20중량부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다가알코올은 상기 화학식 1로 표시되는 것으로, 주제부를 기준으로 다가알코올은 30 내지 90 중량부의 범위에서 사용하는 것이 바람직하며, 사용범위 미만에서는 기계적 물성이 저하될 수 있고, 사용범위를 초과할 경우 경도 등의 도막물성이 저하되는 문제가 있다.
또한, 본 발명의 가교제는 공지의 2차아민을 사용할 수 있으며, 2차 아민의 예로는 디에틸아민, 디이소프로필아민, 디이소프로판올아민, 디-n-프로필아민, 디-n-부틸아민, 디이소부틸아민, 디-2차-부틸아민, 디알릴아민, 디아밀아민, N-에틸-1,2-디메틸프로필아민, N-메틸헥실아민, 디-n-옥틸아민, 피페리딘, 2-피페콜린, 3-피페콜린, 4-피페콜린, 몰폴린, 디에틸톨루엔디아민 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 화학식 3로 표시되는 2차아민계 화합물을 사용할 수 있다. 또한 본 발명에서의 가교제는 5 내지 50 중량부의 범위에서 사용하는 것이 바람직하며, 사용범위 미만에서는 고신장성, 인장강도 등의 기계적 물성이 저하될 수 있고, 사용범위를 초과할 경우 내구성 등의 도막물성이 저하되는 문제가 있다.
(화학식 3)
본 발명의 사슬연장제의 구체적인 예로는, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리프로필렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 2,3-부탄디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 네오펜틸글리콜, 2-메틸-1,3-프로판디올, 2-메틸-2-프로필-1,3-프로판디올, 2-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올, 2-에틸-1,3-헥산디올, 2,5-디메틸-2,5-헥산디올, 2-부틸-2-헥실-1,3-프로판디올, 1,8-옥탄디올, 2-메틸-1,8-옥탄디올, 1,9-노난디올 등의 지방족 글리콜, 비스히드록시메틸시클로헥산 등의 지환족 글리콜, 자일릴렌글리콜, 비스히드록시에톡시벤젠 등의 방향 고리를 갖는 글리콜 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 1,4-부탄디올을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 본 발명의 사슬연장제는 2 내지 20중량부의 범위에서 사용하는 것이 바람직하며, 사용범위 미만에서는 인장강도 등의 기계적 물성이 저하될 수 있고, 사용범위를 초과할 경우 내구성 등의 도막물성이 저하되는 문제가 있다.
본 발명의 반응성 폴리머는 상기 화학식 2로 표시되는 반응성 폴리올인 것이 바람직하며, 상기 반응성 폴리머는 2 내지 20중량부의 범위에서 사용하는 것이 바람직하며, 사용범위 미만에서는 인장강도 등의 기계적 물성이 저하될 수 있고, 사용범위를 초과할 경우 내구성 등의 도막물성이 저하되는 문제가 있다.
본 발명의 경화제부의 프레폴리머 경화제는 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(Methylene Diphenyl Diisocyanate, MDI), 4,4-dicyclohexylmethane diisocyanate(H12MDI), Xylene diisocyanate(XDI), Tetramethylxylenediisocyanate(TMXDI), Hydrogenated Xylene diisocyanate(HXDI), Naphthalene 1,5- diisocyanate(NDI),Ρ-Phenlenediisocyanate (PPDI), 3,3'- dimethyldiphenyl-4,4-diisocyanate(DDDI),Hexamethylenediisocyanate(HDI),2,2,4trimethylhexamethylenediisocyanate(TMDI), Isophoronediisocyanate(IPDI), Norbornanediisocyanate(NDI), 4,4'- dibenzyldiisocyanate(DBDI) 중에서 선택된 1종 이상 선택할 수 있으며, 바람직하게는 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(Methylene Diphenyl Diisocyanate, MDI)이다. 또한 상기 바람직하게는 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트의 구체적인 상품의 예로는 금호미쓰이사의 제품명 M-200과 DOW CHEMICAL의 제품명 PAPI-135, BASF사의 제품명 M20S등이 있다. 또한 본 발명의 프레폴리머 경화제는 경화제부 기준으로 프레폴리머 경화제는 50 내지 95중량부의 범위에서 사용하는 것이 바람직하며, 사용범위 미만에서는 기계적 물성이 저하될 수 있고, 사용범위를 초과할 경우 경도 등의 도막물성이 저하되는 문제가 있다.
본 발명의 경화제부의 폴리에테르폴리올(PolyEtherPolyol)은 분자구조에 에테르기가 반복적으로 결합되어 있는 구조로, 평균분자량이 400~5,000 정도의 범위 내에 있는 것이 주로 사용되며 수산기(-0H)가 2~3개인 것이 주로 사용된다. 폴리에스테르 폴리올은 분자구조에 에스테르기가 반복적으로 결합되어 있는 구조로 말단에 수산기를 포함하고 있다. 또한, 폴리에테르 폴리올은 평균분자량이 400~5,000 정도의 범위 내에 있는 것이 주로 사용한다. 또한, 상기 폴레에테르폴리올의 구체적인 상품의 예로는 관능기 3개짜리 폴리에테르 폴리올의 종류로는 PPG-2100, PPG-4000, PPG-280, PPG-2070, PPG-4701, PPG-6000(제조사 금호석유화학) 있으며, 관능기 4개짜리 폴리에테르 폴리올의 종류로는 PPG-750, PPG-640, PPG366, PPG-391, PPG-500,PPG-401(제조사 금호석유화학), ED-750, ED-500, TD-405, PN-400, TD-400(제조사 국도 화학), L-3700, RP-707, RP-708, RP-709, AR-403, L-3424, VP-9234(제조사 바스프), NP-300, NP-400, KR6350,KR-6450,KR-403,HD-402(제조사 한국 폴리올), 관능기 5개짜리 폴리에테르 폴리올의 종류로는 PPG-360, PPG-455(제조사 금호석유화학), SC-381, SC-450(제조사 국도화학), RP-381, RP-450(제조사 바스프), KR-380P, HR-450P(제조사 한국폴리올), 관능기 6개짜리 폴리에테르 폴리올의 종류로는 PPG-482, PPG-460D(제조사 금호석유화학), ST-481, ST-480(제조사 국도화학), L-3422(제조사 바스프), SP-750(제조사 한국 폴리올) 중 어느 하 를 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 폴리에테르폴리올의 바람직한 예로는 화학식 4로 표시되는 폴리에테르 폴리올 및/또는 KPX사의 GP-4000을 사용할 수 있다. 또한 본 발명의 폴리에테르 폴리올은 경화제부를 기준으로 상기 폴리에테르폴리올은 5 내지 50중량부의 범위에서 사용하는 것이 바람직하며, 사용범위 미만에서는 기계적 물성이 저하될 수 있고, 사용범위를 초과할 경우 경도 등의 도막물성이 저하되는 문제가 있다.
(화학식 4)
상기 화학식 4에서 n 은 1 내지 30의 정수이다.
또한, 본 발명의 반응안정제의 구체적인 예로는 벤조산 또는 옥살산과 같은 유기산, 염화벤젠 또는 벤질클로라이드(Bz-Cl)인 방향족 염화물, 염산이나 황산 및 인산 중에서 선택된 무기산을 사용할 수 있으며, 바람직한 예로는 인산(phosphoric acid)를 사용할 수 있다. 본 발명에서 반응안정제는 경화제부를 기준으로 상기 반응안정제는 0.01 내지 5중량부의 범위에서 사용하는 것이 바람직하며, 사용범위 미만에서는 기계적 물성이 저하될 수 있고, 사용범위를 초과할 경우 경도 등의 도막물성이 저하되는 문제가 있다.
또한, 본 발명에서는 주제부에 공지의 첨가제인 자외선 방지제, 착색제, 부착증진제, 계면활성제, 흡습제, 점도조절제, 표면평활제, 산화방지제, 동결방지제, 침강방지제, 소포제에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 착색제에는 체질안료, 착색안료, 염료 등을 사용할 수 있고, 체질안료에는 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 실리카, 실리카-알루미나, 유리분말, 유리구슬, 운모, 흑연, 수산화알루미늄, 탈크, 고령토, 산성점토, 활성백토, 벤토나이트, 규조토, 몬모릴로나이트, 백운석 등의 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있으나, 이에 한정한 것은 아니다. 착색안료에는 예를 들어 산화티탄, 아연화, 카민 6B(C.I.12490), 프탈로시아닌 그린(C.I. 74260), 프탈로시아닌 블루(C.I. 74160), 미쓰비시 카본 블랙 MA100, 페릴렌 블랙(BASF K0084. K0086), 시아닌 블랙, 리놀옐로우(C.I.21090), 리놀 옐로우GRO(C.I. 21090), 벤지딘 옐로우4T-564D, 미쓰비시 카본 블랙 MA-40, 빅토리아 퓨어 블루(C.I.42595), C.I. PIGMENT RED97, 122, 149, 168, 177, 180, 192, 215, C.I. PIGMENT GREEN 7, 36, C.I. PIGMENT 15:1, 15:4, 15:6, 22, 60, 64, C.I. PIGMENT 83, 139 C.I. PIGMENT VIOLET 23 등의 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있으나, 이에 한정한 것은 아니다.
본 발명의 동결방지제의 구체적인 종류로서는 저분자의 글리콜을 사용할 수 있는데, 사용 가능한 것으로는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 글리세린 등이 있다. 하지만 극도로 추운 -20℃ 이하에서는 5중량부 이상을 사용하여도 별로 효과가 없으므로 제품을 보온 창고에 보관해야 하며, 또한 동결방지제는 0.5 ~ 5중량부의 함량비로 첨가되는 것이 바람직한데, 이는 상기의 범위 내로 첨가되어야 과도한 비용 발생 없이 접착력과 강도유지 등의 효과가 우수하게 나타나기 때문이다.
본 발명의 부착증진제는 인산계 부착증진제 또는 실란커플링제를 사용한다. 상기 인산계 부착증진제는 수평균 분자량이 500~1000이며, 옥사이드 및 하이드록시 옥사이드 기(Group)을 가지고 있어서, 도료와 소재 표면과의 부착력을 증가시킬 수 있다. 또한 상기 실란커플링제는 공지의 실란 커플링제를 사용할 수 있으며, 상기 부착증진제는 0.5 ~ 5중량부의 함량비로 첨가되는 것이 바람직한데, 이는 상기의 범위 내로 첨가되어야 과도한 비용 발생 없이 접착력과 내수성을 유지할 수 있다.
본 발명의 침강방지제는 수지에 분산된 입자들의 재응집을 방지하여 조성물의 저장안정성을 유지하는 역할을 하는 것으로 침강방지제는 공지의 침강방지제를 제한없이 사용할 수 있으며, 상기 침강방지제는 0.1 ~ 1중량부의 함량비로 첨가되는 것이 바람직한데, 이는 상기의 범위 내로 첨가되어야 과도한 비용 발생 없이 재응집에 대한 방지 효과가 우수하게 나타나기 때문이다.
또한, 본 발명의 산화방지제는 2,2-티오비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 또는 2,6-di-t-부틸페놀 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 상기 계면활성제로는 예를 들어 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 양성 계면활성제, 반응성 계면활성제 등을 사용할 수 있다. 계면활성제로는, 통상 탄소수 4 이상의 알킬기, 알케닐기, 알킬아릴기 또는 알케닐아릴기를 소수기로서 갖는 것을 사용한다. 비이온성 계면활성제로는, 예를 들어 폴리옥시에틸렌세틸에테르, 폴리옥시에틸렌스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 모노라우린산 폴리옥시에틸렌솔비탄 등을 들 수 있다. 음이온성 계면활성제로는, 예를 들어 도데실벤젠술폰산 나트륨, 술포숙신산 나트륨, 라우릴황산 나트륨, 폴리옥시에틸렌라우릴 황산 에테르나트륨 등을 들 수 있다. 양이온성 계면활성제로는, 예를 들어 염화 스테아릴트리메틸암모늄, 브롬화 아세틸트리메틸암모늄 등을 들 수 있다. 양성 계면활성제로는, 예를 들어 라우릴디메틸아미노아세트산 베타인 등을 들 수 있다. 또한, 상기 계면활성제에 라디칼 중합성 관능기를 갖는 이른바 반응성 계면활성제 등을 사용할 수 있고, 반응성 계면활성제를 사용했을 경우에는 이 수지 분산체를 사용하여 형성된 피막의 내수성을 향상시킬 수 있다. 대표적인 시판 반응성 계면활성제로는, 엘레미놀 JS-2 (산요 화성 공업 제조), 라테물 S-180 (카오사 제조), BYK-SPECIAL(BYK)을 들 수 있다.
상기 자외선 방지제는 2-(3-t-부틸-5-메틸-2-히드록시페닐)-5-클로로-벤조트리아졸, 알콕시 벤조페논 또는 Tinuvin 1130 (Bis(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidinyl 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정한 것은 아니다.
또한, 점도조절제, 표면평활제, 흡습제, 소포제는 공지의 점도조절제, 표면평활제, 흡습제, 소포제를 사용할 수 있다. 또한 상기 흡습제의 예로 UOPL(UOP사) 등을 사용할 수 있으며, 소포제의 예로 BYK-066N(BYK사) 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물 및 그 시공 방법을 이용하여 주차장, 옥상, 바닥, 수영장, 갱생관, 강관, 철재 등의 방수, 방청에 사용할 수 있으며, 또한 바닥재, 방탄소재의 보강을 통하여 장기적인 내구성을 향상할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물을 도포하기 위하여 대상 구조물의 표면의 이물질이나 파편 등을 제거하기 위한 고압 세척단계; 상기 세척된 대상 구조물의 표면에 프라이머 처리하는 단계; 상기 프라이머 처리된 표면에 본 발명의 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물을 도포하는 단계; 및 상기 도포된 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물을 건조하는 단계;를 포함하는 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물의 시공방법을 통하여 도포를 실시할 수 있다. 더욱이 본 발명에서는 상기 도포단계와 건조 단계를 1회 이상 더 반복하는 단계를 더욱 포함하여 도포를 실시할 수 있다.
또한, 상기 프라이머는 공지의 프라이머를 이용할 수 있다. 또한 본 발명의 프라이머의 구체예로 수용성 아크릴계 또는 수용성 라텍스계 프라이머를 물과 1:2~3비율로 희석하여 도포하여 실시할 수 있다.
또한, 본 발명의 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물을 도포하여 형성하는 도막의 두께는 0.3 내지 10mm를 가질 수 있다.
본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 하기의 실시예에서 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명이 이들에 의해 한정되지는 않는다.
본 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물을 제조하기 위하여 각각 주제 및 경화제부를 제조하였고, 이들 주제 및 경화제를 혼합하여 폴리우레아수지계 도료조성물을 제조하여, 이들의 성능평가를 실시하였다.
[제조예 1]: 주제의 제조방법
주 원료인 상기 화학식 1로 표시되는 다가알코올 30내지 90중량부, 가교제 (Wanalink-6200) 5내지 50중량부를 투입하고, 사슬연장제인 1.4부탄디올(1.4-butanediol) 2내지 20중량부 및 상기 화학식 2로 표시되는 반응성 폴리올을 2내지 20중량부 투입하며, 부착증가제 A-187 (Silane Coupling Agent) 0.5내지 5중량부 및 자외선 방지제인 Tinuvin 1130 (Bis(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidinyl) 0.1내지 3중량부를 투입하고, 흡습제 UOPL을 2내지 15중량부 투입한 후, 교반기는 100내지 2000(rpm)속도로 10분간 혼합한다. 또한 안료 분산은 Tio2 및/또는 카본블랙을 쓰리롤밀 (Three Roll Mill) 또는 볼밀 (Ball Mill)로 1내지 3회 분산한다. 분산된 안료를 주제 혼합물에 투입하고 10 내지 30(min)분간 100 내지 2000(rpm)고속으로 혼합하여 제조한다.
[제조예 2]: 경화제부의 제조방법
하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물에 있어서, 경화제부를 제조하기 위하여 반응기 온도를 50℃ 승온하여 폴리메릭엠디아이 (Polymeric MDI) 인 4,4'- diphenylmethanediisocyanate 50내지 95 중량부를 투입하고, 상기 화학식 4로 표시되는 폴리에테르폴리올(PolyEtherPolyol)의 수산기가는 40 (mgKOH/g) 내지44 (mgKOH/g), 분자량4000(mw), 5 내지 50중량부를 투입하고 혼합속도 30 내지 300(rpm)속도로 10분간 혼합을 유지하며 80 내지 90 (℃)의 온도로 승온하여 2시간 내지 4시간으로 혼합속도 30(rpm)내지 300(rpm) 속도로 반응을 유지한다. 1차 반응이 종료되면 혼합을 유지하며 이후 온도를 50 내지 60(℃)의 온도로 하강한 후, 이후 반응안정제 인산 (Phosphoric acid)을 0.01 내지 0.5중량부를 투입하여 30분간 혼합을 유지한다. 그리고 다시 30(℃) 이내의 온도로 하강하여 2차 반응 안정화를 종료하고 필터링하여 전용 용기에 포장하고 질소가스(nitrogen gas)를 충진하고 전용 용기를 밀폐시켜서, 경화제부를 제조한다.
상기 주제 및 경화제부의 배합량은 아래 [표 1]과 같다.
| 주제 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 |
| 화학식 1로 표시되는 다가알코올 | 46.5 | 58.5 | 70.5 | 70.5 |
| 사슬연장제 | 3 | 3 | 2 | 2 |
| 화학식2로 표시되는 반응성 폴리머 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 디에틸톨루엔디아민 | 10 | 14 | 10 | |
| 화학식 3의 가교제 | 30 | 14 | 10 | |
| 흡습제 | 7 | 7 | ||
| 안료 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| 부착증진제 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 소포제 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 자와선 방지제 | 0.5 | 005 | 0.5 | 0.5 |
| 계면활성제 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 경화제부 | 실시예1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예4 |
| 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 | 74.9 | 79.9 | 84.9 | 90 |
| GP-4000(KPX) | 15 | |||
| 폴리카보네이트 | 9.9 | |||
| 화학식 4의 폴리에테르폴리올 | 25 | 20 | ||
| 인산 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
(단위 : 중량부)
이후 상기 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물을 제조하기 위하여 실시예 1 내지 실시예 4에서 제조된 주제부와 경화제부를 중량부를 기준으로 하여 1:1로 혼합하였다.
이후 실시에 1 내지 4를 통하여 제조된 폴리우레아수지계 도료조성물을 이용하여 시료를 제작하고, 도막을 양생한 후 물성을 확인하였다(표2).
| 항 목 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 |
| 경도(Shore D) | 68 | 70 | 75 | 79 |
| 인장강도(MPa) | 14 | 17 | 26 | 21 |
| 가사시간(min) | 3 | 6 | 50 | 10 |
| 건조시간(hour) | 1 | 1 | 4 | 1 |
| 신장률(%) | 60 | 55 | 95 | 35 |
본 발명의 실시예 1 내지 4의 제조방법으로 제조한 경화제 및 주제를 스프레이 분사방식을 이용하여 시료를 제작하였으며, 이때, 주제부와 경화제부의 혼합비율은 중량부를 기준으로 하여 1:1로 혼합하였다. 또한 스프레이 분사방식을 이용한 조건은 온도는 35℃이고 압력은 500PSI이며, 0.5 내지 3(mm) 두께로 도막을 형성하여 시편을 제작 양생한 후 이들의 물성은 확인하였다(표3).
| 항 목 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 |
| 경도(Shore D) | 67 | 71 | 74 | 78 |
| 인장강도(MPa) | 13 | 18 | 25 | 20 |
| 지촉건조(min) | 6 | 12 | 60 | 21 |
| 건조시간(hour) | 1.5 | 2 | 6 | 2 |
| 신장률(%) | 60 | 55 | 95 | 35 |
물성의 변화는 크게 없으나 건조시간이 수작업보다 느린 것을 알 수 있다.
본 발명의 실시예 1 내지 4의 제조방법으로 제조한 경화제 및 주제를 스프레이 분사방식을 이용하여 시료를 제작하였으며, 이때, 주제부와 경화제부의 혼합비율은 중량부를 기준으로 하여 1:2로 혼합하였고, 이후 시료를 제작하고, 도막을 양생한후 물성을 확인하였다(표4 참조).
| 항 목 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 |
| 경도(Shore D) | 76 | 77 | 80 | 85 |
| 인장강도(MPa) | 26 | 29 | 31 | 27 |
| 가사시간(min) | 50 | 45 | 20 | 1 |
| 건조시간(hour) | 4 | 3.5 | 2 | 1 |
| 신장률(%) | 75 | 65 | 40 | 30 |
상기와 같이 물성 시험방법 중 경도시험은 GS-702N TYPE D경도계를 사용하여 측정하였고 인장강도와 신장률 시험은 KS F 4922의 아령3호 시험편을 제작하여 UTM(Computerized Universal Testing Mac)시험기를 이용하여 측정하였고, 가사시간과 건조시간은 KS M 5000 시험규격으로 측정하였다.
아래의 표 5에서 폴리우레탄 조성물(제조사 : 조광페인트, 상품명 : 데스몬 C)과 공지의 에폭시조성물(제조사: 조광페인트, 상품명 : KSM 6030-6종) 및, 본 발명의 실시예 1에 따른 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물의 물성 비교를 하였다.
| 시험 항목 | 공지의 폴리우레탄 조성물 | 공지의 에폭시 조성물 | 본 발명의 실시예 1 |
| 내 충격성 | ◎ | △ | ◎ |
| 내 마모성 | □ | ◎ | ◎ |
| 내 화학성 | △ | ◎ | ○ |
| 인장강도 | △ | ◎ | ◎ |
| 신장률 | ◎ | △ | ○ |
| 내 황변성 | ○ | △ | ○ |
◎: 매우 우수 ○:우수 □:용도에 따라 지장있음 △: 지장있음
상기 표5과 같이 공지의 폴리우레탄 조성물은 신장률과 내충격성이 우수하나 내화학성, 인장강도의 물성은 열세이며, 공지의 에폭시 조성물은 인장강도, 내 화학성, 내마모성은 우수하나 신장률, 내충격성의 물성은 열세이나, 본 발명의 실시예 1에 따른 하이브리드 폴리우레아 도료조성물의 물성은 대부분 매우 우수한 물성이 보인다.
Claims (7)
- 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물에 있어서, (1) 화학식 1로 표시되는 다가알코올, 가교제, 사슬연장제, 화학식 2로 표시되는 반응성 폴리올, 자외선 방지제, 착색제를 포함하는 주제부; (2) 프레폴리머 경화제, 화학식 4로 표시되는 폴리에테르폴리올(polyetherpolyol), 반응안정제를 포함하는 경화제부;를 가지며, 상기 주제부와 경화제는 중량비를 기준으로 3: 1 내지 1: 3으로 혼합하는 것을 특징으로 하는 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물.
(화학식 1)
(화학식 2)
(화학식 4)
상기 화학식 4에서 n 은 1 내지 30의 정수이다.
- 제1항에 있어서,
상기 주제부는 화학식 1로 표시되는 다가알코올 30 내지 90부, 중량부, 가교제 5내지 50중량부, 사슬연장제 2 내지 20중량부, 화학식 2로 표시되는 반응성 폴리올 2 내지 20중량부, 자외선 방지제 0.1 내지 3중량부, 착색제 0.5 내지 3중량부를 포함하며,
상기 경화제부는 프레폴리머 경화제 50 내지 95중량부, 화학식4 로 표시되는 폴리에테르폴리올 5 내지 50중량부, 반응안정제 0.01 내지 5중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 주제부에 공지의 첨가제인 부착증진제, 계면활성제, 흡습제, 점도조절제, 표면평활제, 산화방지제, 동결방지제, 침강방지제, 소포제에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물.
- 제2항에 있어서,
상기 경화제부는 폴리카보네이트는 2 내지 20중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물.
- 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물을 도포하기 위하여 (1) 대상 구조물의 표면의 이물질이나 파편을 제거하기 위한 고압 세척단계; (2) 상기 세척된 대상 구조물의 표면에 프라이머 처리하는 단계; (3) 상기 프라이머 처리된 표면에 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 기재된 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물을 도포하는 단계; 및 (4) 상기 도포된 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물을 건조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물의 시공방법.
- 제5항에 있어서, 상기 (3)의 도포단계는 25 내지 45(℃)의 온도에서 100 내지 1500(psi)의 압력으로 뿜칠하는 것을 특징으로 하는 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물의 시공방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 친환경 하이브리드 폴리우레아수지계 도료조성물을 도포하여 형성하는 도막이 있어서, 상기 도막의 두께는 0.3 내지 10mm를 가지는 것을 특징으로 하는 도막.
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Legal Events
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