KR100465447B1 - 폴리우레탄 방수재, 그를 이용한 폴리우레탄 방수시트 및그 폴리우레탄 방수시트의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리우레탄 방수재, 그를 이용한 폴리우레탄 방수시트 및 그 폴리우레탄 방수시트의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주제와 경화제로 이루어지는 이성분계 폴리우레탄 방수재에 있어서, 상기 주제는 중량평균분자량이 800∼1200인 폴리에스테르 폴리올 35∼45중량부, 중량평균 분자량이 1400∼1800인 폴리에스테르 폴리올 35∼45중량부, 에틸렌 글리콜 5∼10중량부, 촉매 2∼5중량부, 안료 1∼2중량부, 및 기타 첨가제 5∼7중량부로 구성로 구성되고, 상기 경화제는 중량평균분자량이 1800∼2200인 폴리에테르 폴리올 25∼30 중량%와 변성 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 70∼75중량%를 축중합하여 형성된 폴리우레탄 프리폴리머로 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 방수재 등에 관한 것이며, 본 발명에 의해 경화시간의 조절이 자유롭고, 인장강도, 인열강도, 신장율, 경도 등의 물성이 뛰어나며, 시공이 편리하고, 시공기간이 단축된 폴리우레탄 방수재를 제공할 수 있다.

Description

폴리우레탄 방수재, 그를 이용한 폴리우레탄 방수시트 및 그 폴리우레탄 방수시트의 제조방법 {Polyurethane waterproof material, polyurethane waterproof sheet using the same, and method for producing the waterproof sheet}

본 발명은 폴리우레탄 방수재, 그를 이용한 폴리우레탄 방수시트 및 그 폴리우레탄 방수시트의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 경화시간의 조절이 자유롭고, 인장강도, 인열강도, 신장율, 경도 등의 물성이 뛰어난 폴리우레탄 방수재 등에 관한 것이다.

종래 사용되어온 방수시트로서는 클로로프렌 시트, 부틸시트, 염화비닐시트, 폴리에틸렌 시트, 아스팔트 폴리에틸렌 합성시트, 동섬유 시트, EPDM 시트 등이 있는데, 이러한 방수시트들은 시트 작업 후 반드시 보호 마감재를 이용하여 보호마감을 하여야 그 성능을 오랫동안 유지할 수 있다는 단점이 있다.

근래에 사용되고 있는 SSAP 방수공법, MAS 방수공법, STAR Poly VA복합 방수공법 등은 방수시트 시공후 우레탄 등의 탄성 도막 방수재를 이용하여 보호마감을 해야하므로, 그 시공이 힘들고 시공기한을 단축시키는데 한계가 있다는 문제점이 있다. 또한 마감 시공시 빈번히 발생되는 경화문제, 핀홀 문제, 부풀음 문제 등도 시공을 어렵게 하는 요건 중의 하나이다.

최근에는 폴리우레탄 계통의 방수시트도 사용되는 경우가 있으나, 이러한 공지된 폴리우레탄 방수시트는 폴리프로필렌 글리콜과 같은 에테르 계통의 폴리올을 사용함으로 인하여 경화시간의 조절이 자유롭지 못하였고, 인장강도, 인열강도, 신장율, 또는 경도와 같은 물성 측면에 있어서도 여전히 개선의 여지가 남아 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 경화시간의 조절이 자유롭고, 인장강도, 인열강도, 신장율, 경도 등의 물성이 뛰어나며, 시공이 편리하고, 시공기간이 단축된 폴리우레탄 방수재를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 폴리우레탄 방수재를 이용하여 제조된 폴리우레탄 방수시트를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 폴리우레탄 방수시트의 제조방법을 제공하는 것이다.

즉, 본 발명의 하나의 측면은 주제와 경화제로 이루어지는 이성분계 폴리우레탄 방수재에 있어서, 상기 주제는 중량평균분자량이 800∼1200인 폴리에스테르 폴리올 35∼45중량부, 중량평균 분자량이 1400∼1800인 폴리에스테르 폴리올 35∼45중량부, 에틸렌 글리콜 5∼10중량부, 촉매 2∼5중량부, 안료 1∼2중량부, 및 기타 첨가제 5∼7중량부로 구성되고, 상기 경화제는 중량평균분자량이 1800∼2200인 폴리에테르 폴리올 25∼30 중량%와 변성 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 70∼75중량%를 축중합하여 형성된 폴리우레탄 프리폴리머로 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 방수재에 관한 것이다.

본 발명의 다른 측면은 상기 폴리우레탄 방수재를 단독으로 코팅하거나, 또는 부직포, 나이론 직물, 유리섬유 직물, 고무형 아스팔트 시트, 또는 고무형 아스팔트 시트 위에 부직포 또는 유리섬유가 함침된 형태의 복합시트 위에 코팅하여 형성된 폴리우레탄 방수시트에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 측면은 상기 폴리우레탄 방수재를 2액형 고압 스프레이기를 이용하여 코팅하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 방수시트의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 측면은 상기 폴리우레탄 방수재를 판넬몰딩법에 의하여 코팅하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 방수시트의 제조방법에 관한 것이다.

도 1a 내지 1c는 본 발명에 의한 폴리우레탄 방수시트의 구체적인 예시를 나타내는 도면,

도 2는 2액형 고압 스프레이기를 이용하여 폴리우레탄 방수시트를 제조하는 방법을 나타낸 개략도, 및

도 3은 판넬몰딩법에 의하여 폴리우레탄 방수시트를 제조하는 방법을 나타낸 개략도이다.

이하에서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명의 폴리우레탄 방수재는 주제와 경화제의 2성분을 혼합하여 형성되는 2액형 타입이다.

상기 주제 성분은 중량평균분자량이 800∼1200인 폴리에스테르 폴리올, 중량평균분자량이 1400∼1800인 폴리에스테르 폴리올, 에틸렌 글리콜, 촉매, 안료, 및 기타 첨가제로 구성된다.

이때, 폴리에스테르 폴리올은 디메틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜과 같은 에테르 글리콜을 아디프 산과 같은 불포화 2염기산과 축합반응시켜 제조된 것이다. 본 발명에서는 중량평균분자량이 800∼1200인 폴리에스테르 폴리올과 중량평균분자량이 1400∼1800인 폴리에스테르 폴리올을 혼합하여 사용함으로써 제조되는 폴리우레탄이 분자 구조적으로 치밀해지는 효과를 가져올 수 있다. 상기 두 종류의 폴리에스테르 폴리올은 각각 35∼45중량부의 범위로 혼합된다.

상기 에틸렌 글리콜은 분자량을 조절 및 저분자로써 구조적으로 보다 높은 강도를 지니게 하는 목적으로 혼합된 것으로, 5∼10중량부의 범위로 혼합된다.

상기 촉매는 폴리우레탄 반응을 촉진시켜 경화속도를 조절하기 위하여 첨가되는 것으로, 구체적으로는 Pb, DABCO(Triethylene diamnie) 등을 사용할 수 있으며, 그 첨가량은 2∼5중량부의 범위로 한다.

상기 첨가되는 안료성분은 폴리우레탄 방수재에 다양한 색상을 부여하기 위한 것으로, 구체적으로는 TiO₂, 프탈로시아닌 그린(Phtalocyanine Green), 황색 산화철(Iron Oxide Yellow) 등을 사용할 수 있다. 상기 안료성분의 첨가량은 1∼2중량부의 범위로 한다.

상기 주제에 첨가되는 첨가제 성분으로는 당해 기술 분야에서 통상적으로 예측되는 소포제, 수분흡수제, 침전방지제, 분산제 등이 첨가될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 첨가제 성분의 혼합량은 5∼7중량부의 범위로 한다.

상기 경화제 성분은 중량평균분자량이 1800∼2200인 폴리에테르 폴리올과 변성 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트를 축중합하여 형성된 폴리우레탄 프리폴리머로 구성된다.

상기 폴리우레탄 프리폴리머는 중량평균분자량이 1800∼2200인 폴리에테르 폴리올 25∼30중량%와 변성 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 70∼75중량%를 40℃까지 가열시킨 후, 가열을 중단하고 반응에 따른 온도상승을 체크하여 78∼80℃에서 2시간 동안 지속시킨 후, 반응을 중단시켜 제조할 수 있다.

상기 변성 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트로서 바람직하게는 당량이 142∼157이고 산도가 0.1 이하이며, 점도가 33cps(35℃)이고, 변성에 의해 NCO함량이 28.6∼29.6% 범위로 조절된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이때 상기 폴리우레탄 프리폴리머의 제조 이후, NCO함량은 바람직하게는 20%로 조정되는 것이 좋다.

상기 주제와 경화제를 혼합하여 폴리우레탄 방수재 제조시, 주제와 경화제의 혼합 비율은 상기 경화제와 상기 주제의 부피비가 1:0.8∼1:1.2 범위가 되도록 조절한다.

상기 폴리우레탄 방수재를 단독으로 코팅하여 방수시트를 형성하거나, 또는 부직포, 나이론 직물, 유리섬유 직물, 고무형 아스팔트 시트, 또는 고무형 아스팔트 시트 위에 부직포 또는 유리섬유가 함침된 형태의 복합시트 위에 코팅하여 폴리우레탄 방수시트를 제조할 수 있다. 이러한 폴리우레탄 방수시트의 구체적인 예시가 도 1a 내지 1c에 도시되어 있다.

본 발명의 폴리우레탄 방수재에서, 주제와 경화제를 혼합하면 주제 속의 OH기와 경화제 속의 NCO기가 우레탄 반응을 일으켜 경화가 이루어진다. 본 발명에서는 촉매의 양을 적절히 조절하여 경화시간을 10초에서 12시간까지 조절하는 것이 가능하며, 또한 주제 및 경화제의 점도가 300∼800cps정도로 낮으므로, 필요에 따라 2액형 고압스프레이를 사용하거나, 또는 판넬 몰딩법에 의하여 방수시트를 제조할 수 있다.

도 2에는 2액형 고압 스프레이를 사용하여 폴리우레탄 방수시트를 제조하는 방법이 개략적으로 나타나 있다. 고압 스프레이를 사용하는 방법은 시트 재질 위에경화시간이 10초 이내로 조절된 본 발명의 폴리우레탄 방수재를 고압 스프레이기로 분사하여 균일하게 코팅시키는 방법이다. 여기에 사용되는 고압스프레이기는 2액형 타입으로서, A, B액이 라인을 통해 따로 공급되어 스프레이 건 노즐부분에서 고압은 혼합분사되는 형태이다.

도 3에는 판넬몰딩법에 의하여 폴리우레탄 방수시트를 제조하는 방법이 개략적으로 나타나 있다. 판넬몰딩법은 시트 재질 위에 경화시간이 1분 이내(특성에 따라 조절가능)로 조절된 본 발명의 폴리우레탄 방수재를 고압 분사기로 분사한 후 가열장치가 부착된 평판기를 통하게 하여 면을 평탄화한 다음, 신속하게 경화시키는 방법이다. 여기에서 고압 분사기는 2액형 타입의 것으로 A, B액이 라인을 통해 고압으로 공급되면서 분사기 내부에서 완벽히 교반되어 분사되는 방식으로 분사기는 일정양이 분사된 후 액이 재충전되어 재분사되어야 하므로, 일정량 분사 이후 분사기 내부에 제품이 잔존해 있지 않도록 설계되어야 한다. 가열장치는 분사된 후 평판기에 의해 일정한 두께로 평탄화된 폴리우레탄을 순간 가열을 통해 경화시간을 단축시키는 보조장치로 램프식과 가열식을 사용할 수 있으나, 가열식 사용시 아스팔트 시트의 용융현상을 발생할 수 있으므로 주의하여야 한다.

이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 하나 하기의 실시예는 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예

(1) 폴리에스테르 폴리올의 합성

아디프산 50g 및 디에틸렌 글리콜 50g을 측량하여 반응기에 투입하고, 교반시키면서 승온시켜, 143∼150℃에서 1시간 동안 유지시킨 후, 6∼6.5시간동안 225℃로 승온시켰다. 다음으로 촉매로서 F-4100(신화기연社 제품) 0.005g을 투입후, 감압회수로 생성수를 회수하여 산가를 0.3 이하로 조절하여 분자량 1000인 폴리에스테르 폴리올을 합성하였다.

또한 아디프산 53g 및 디에틸렌 글리콜 47g을 측량하여 반응기에 투입하고, 교반시키면서 승온시켜, 143∼150℃에서 1시간 동안 유지시킨 후, 6∼6.5시간동안 225℃로 승온시켰다. 다음으로 촉매로서 F-4100(신화기연社 제품) 0.01g을 투입후, 감압회수로 생성수를 회수하여 산가를 0.3 이하로 조절하여 분자량 1600인 폴리에스테르 폴리올을 합성하였다.

(2) 주제의 제조

상기에서 제조된 중량평균분자량이 1000인 폴리에스테르 폴리올 5g, 안료((주)아해, AH-100) 1.9g, 침전방지제(Pangel B-20) 0.2g, 및 분산제(BYK社, BYK-110) 0.1g을 혼합한 후, 3본 롤러로 충분히 롤링하였다. 여기에 다시 중량평균분자량이 1000인 폴리에스테르 폴리올 41.7g, 중량평균분자량이 1600인 폴리에스테르 폴리올 33.7g, 및 난연제 (TCPP 제품) 5g을 첨가하고 100∼140℃에서 진공으로 탈수하여 수분 함유량이 0.03% 이하가 되도록 하였다. 이를 80∼100℃로 승온하고 에틸렌 글리콜 7.8g을 투입하여 냉각한 후, 촉매 ((주)아해, DABCO 27%) 4g, 소포제(BYK社, A-501제품) 0.1g, 및 수분흡수제 (ZEOSIVE) 0.5g를 투입하여 교반후 냉각하였다.

(3) 경화제의 제조

변성된 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 73g과 중량평균 분자량이 2000인 폴리에테르 폴리올 27g을 반응기에 투입후 가열하여 40℃가 되면 가열을 중단하고, 원액의 반응에 따른 온도상승을 체크하여 발열이 끝나면 78∼80℃에서 2시간 동안 반응을 유지시켜 경화제 성분을 제조하였다.

(4) 방수재의 물성측정

상기에서 제조된 2액형 폴리우레틴 방수재를 이용하여 시편을 제작하고, 이에 대한 인장강도, 인열강도 등의 물성을 측정하여 이를 하기 표 1에 나타내었다.

비교예

(1) 주제의 제조

2∼3가의 폴리에테르 폴리올 68g, 1,3-부틸렌 글리콜 1.5g, DOP(디옥틸프탈레이트) 10g을 균일하게 혼합한 후 50℃에서 인산, 산화방지제를 투입하고, pH를 조절한 후 톨루엔 디이소시아네이트를 혼합한 후 80℃에서 승온반응시켜 주제를 제조하였다.

(2) 경화제의 제조

2∼3가 폴리에테르 폴리올 32g, 4,4-메틸렌 비스 2-클로로아닐린 4g, 안료 (일신화학社 NAC-600) 56g, 안료(경기색소社 Green 5000) 4g, BYK-A-501 0.3g, BYK-110 0.2g, 용제(SWASOL) 3g, 및 금속촉매(Pb 24%) 0.6g을 균일하게 혼합하여 경화제를 제조하였다.

(3) 방수재의 물성측정

상기에서 제조된 2액형 폴리우레탄 방수재를 이용하여 시편을 제작하고, 이에 대한 인장강도, 인열강도 등의 물성을 측정하여 이를 하기 표 1에 나타내었다.

(4) 방수시트의 제조

상기 폴리우레탄 방수재를 아스팔트 복합시트를 이용하여 하기와 같은 방법으로 방수시트화하였다. 먼저 아스팔트 복합시트를 깔고 이음새 부분에 제조된 주제, 경화제를 혼합하여 일정 가사시간 내에 채워넣어 경화시킨 다음, 이음새 부분이 경화가 되면 제조된 주제, 경화제를 혼합하여 복합시트 위에 골고루 도포하여 방수시트화 하였다. 그러나 이 방법에 의하는 경우, 경화시간이 24시간 이상이 소요되어 시공기간이 길었다. 또한 상기 폴리우레판 방수재의 경우 점도가 높고 경화시간 조절의 어려움이 있어 경화시간을 10초 이내로 한 고압스프레이 작업은 불가능하였다.

구 분	실시예	비교예
인장강도(Kg/㎠)	208	28
인열강도(Kg/㎠)	94	20
신장율(%)	468	500
경도(Shor A)	74	65

[물성측정방법]

·인장강도, 인열강도, 신장율 : Servo Universal Testing을 사용하여 KSF3211 기준에 따라 측정하였다.

본 발명에 의해 경화시간의 조절이 자유롭고, 인장강도, 인열강도, 신장율, 경도 등의 물성이 뛰어나며, 시공이 편리하고, 시공기간이 단축된 폴리우레탄 방수재를 제공할 수 있다.

Claims (7)

1. 주제와 경화제로 이루어지는 이성분계 폴리우레탄 방수재에 있어서,

   상기 주제는 중량평균분자량이 800∼1200인 폴리에스테르 폴리올 35∼45중량부, 중량평균 분자량이 1400∼1800인 폴리에스테르 폴리올 35∼45중량부, 에틸렌 글리콜 5∼10중량부, 촉매 2∼5중량부, 안료 1∼2중량부, 및 기타 첨가제 5∼7중량부로 구성되고,

   상기 경화제는 중량평균분자량이 1800∼2200인 폴리에테르 폴리올 25∼30 중량%와 변성 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 70∼75중량%를 축중합하여 형성된 폴리우레탄 프리폴리머로 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 방수재.
2. 제 1항에 있어서, 상기 경화제와 주제가 부피비로 1:0.8∼1:1.2가 되는 범위에서 혼합되는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 방수재.
3. 제 1항에 있어서, 상기 폴리에스테르 폴리올이 불포화 2염기산과 에테르 글리콜을 축합반응시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 방수재.
4. 제 3항에 있어서, 상기 불포화 2염기산이 아디프산이고, 상기 에테르 글리콜이 디에틸렌 글리콜인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 방수재.
5. 제 1항의 폴리우레탄 방수재를 단독으로 코팅하거나, 또는 부직포, 나이론 직물, 유리섬유 직물, 고무형 아스팔트 시트, 또는 고무형 아스팔트 시트 위에 부직포 또는 유리섬유가 함침된 형태의 복합시트 위에 코팅하여 형성된 폴리우레탄 방수시트.
6. 제 1항의 폴리우레탄 방수재를 2액형 고압 스프레이기를 이용하여 코팅하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 방수시트의 제조방법.
7. 제 1항의 폴리우레탄 방수재를 판넬몰딩법에 의하여 코팅하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 방수시트의 제조방법.