KR100736232B1 - 폴리머 코팅재 조성물 및 무기질 섬유로 보강된 폴리머코팅재 조성물의 시공방법 - Google Patents

폴리머 코팅재 조성물 및 무기질 섬유로 보강된 폴리머코팅재 조성물의 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리머 코팅재 조성물 및 무기질 섬유로 보강된 폴리머 코팅재 조성물의 시공방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 폴리머 코팅재 조성물에 있어서, 우레탄 프리폴리머와 경화제인 폴리올 혼합물을 포함한 것으로서, 상기 우레탄 프리폴리머는 이소시아네이트 20~30중량%, 및 폴리올 70~80중량%를 포함하여 구성되고, 상기 폴리올 혼합물은 폴리올 50~80중량%, 글리콜류 쇄연장제와 아민류 쇄연장제로부터 선택된 하나 이상의 쇄연장제 10~50중량%, 및 실란 0.5~2중량%를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리머 코팅재 조성물 및 무기질 섬유로 보강된 폴리머 코팅재 조성물의 시공방법에 관한 것이다. 본 발명의 상기 폴리머 코팅재 조성물 및 무기질 섬유로 보강된 폴리머 코팅재 조성물의 시공방법은 실란으로 처리된 폴리머 코팅재 조성물을 유리섬유 매트에 함침시킴으로써, 시공이 간편하고 유지관리가 용이하며 기계적 강도가 높아 기존의 바닥재에서 흔히 발생할 수 있는 균열이나, 균열 후 파손의 진행에 따른 바닥재의 파손 등을 피할 수 있으므로, 주차장, 공장, 및 창고와 같은 중·하중용 시설에 적용되는 바닥재로 널리 사용이 가능하다.
폴리머, 코팅재, 무기질 섬유, 조성물, 유리섬유 매트.

Description

폴리머 코팅재 조성물 및 무기질 섬유로 보강된 폴리머 코팅재 조성물의 시공방법{Composition of polymer coatings and the method for constructing composition of polymer coatings reinforcing with mineral fiber}
도 1 및 2는 본 발명의 폴리머 코팅재 조성물 및 무기질 섬유로 보강된 폴리머 코팅재 조성물의 시공방법에 따라 시공된 바닥면을 도시한 것이다.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>
1: 바닥면 2: 프라이머
3: 우레탄 반경질층 4: 유리섬유 매트
5: 폴리머 코팅재 조성물 6: 톱코팅재
본 발명은 주차장, 공장, 및 창고와 같은 중·하중용 시설에 적용되는 폴리머 코팅재 조성물 및 무기질 섬유로 보강된 폴리머 코팅재 조성물의 시공방법에 관 한 것으로, 좀 더 상세하게는 실란으로 처리된 것을 특징으로 하는 폴리머 코팅재 조성물과 현장에서 폴리머 코팅재 조성물을 시공 시 유리섬유 매트에 상기 폴리머 코팅재 조성물을 함침시키는 것을 특징으로 하는 무기질 섬유로 보강된 폴리머 코팅재 조성물의 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 주차장이나 공장, 창고 등은 사용 특성상 중하중용 차량 즉 지게차, 화물차 등의 통행이 많고, 화물 이동이 많으므로 콘크리트 바닥 면을 그대로 사용 시 파손이 심하고 먼지가 많이 발생해 사용자들의 건강에 문제가 있을 수 있고 관리가 되지 않기 때문에 어떤 형태로든 바닥면을 처리하게 된다. 이때 사용되는 소재로는 사용 목적에 맞도록 내구성을 확보하기 위해 기계적 강도 및 경도가 높은 제품을 사용하는 것이 보통이다.
이때 바닥재로서 고려해야할 사항으로는 ①경도가 높을 것(Shore A 80 이상), ②바닥면에서 발생된 균열에 대한 추종성을 가질 것, ③바닥면과의 접착이 우수할 것, ④기계적 강도가 높을 것, ⑤관리가 용이할 것, ⑥보수가 용이할 것 등이 있다.
현재 국내에서 많이 사용되는 소재로는 에폭시, 우레탄, 불포화폴리에스테르 등이 주로 사용되고 있으며 다양한 시공 방법을 사용하여 사용 목적에 맞도록 시공하고 있다. 그러나 이와 같은 기존의 소재 및 방법으로는 여러 장점이 있음에도 불구하고 사용 장소의 요구 조건을 완전히 해소시키지 못하는 것도 또한 사실이다.
에폭시 바닥재의 경우 2~3mm 두께의 후막공법과 1mm 이하의 박막공법으로 주로 시공되고 있으며, 후막공법의 경우 경도가 높고 접착이 우수하며 관리가 용이하 다는 장점이 있는 반면 신율이 없으므로 바닥면에 균열이 발생하였을 경우 바닥재에 그 영향이 미쳐 바닥재도 균열이 발생하고 이 부분이 바닥재의 파손으로 연결되므로 내구성이 저하되는 단점이 있다. 또한 외부 충격에 의해 바닥재에 파손이 발생된 경우 파손 부위가 충격을 받으면 보수가 어려울 정도로 확대되는 경우가 있다. 박막공법의 경우 후막공법에 비해 가격이 저렴하다는 장점에 의해 많이 사용되지만 강도가 약해 내구성이 저하되는 단점이 있다.
우레탄 바닥재는 상기 ①~⑥까지의 요구조건을 상당부분 만족시켜주지만 기계적 강도가 타 소재에 비해 크지 않으므로 중·하중용 바닥재로의 사용은 제한이 있다. 또한 우레탄이든 에폭시든 시공 시 자체 흐름성이 있어 콘크리트 바닥면의 평활도에 따라 일정 두께의 바닥재를 확보하기 어려운 단점이 있다.
불포화폴리에스테르 바닥재는 시공현장에서 유리섬유매트를 설치하고 여기에 불포화폴리에스테르수지를 적층하는 방법으로 시공되고 있으며 기계적 강도가 높고 경도가 높으며 관리가 용이하다는 장점이 있는 반면, 신율이 없기 때문에 바닥면의 균열에 대한 추종성이 없어 콘크리트 바닥면에 균열이 발생할 경우 바닥재도 영향을 받아 균열이 발생할 가능성이 크다. 또한 접착력이 크지 않고 수축이 발생할 경우도 있어 이 경우 내구성이 크게 저하되고 유지관리가 어려워지는 단점이 있다.
이에, 본 발명자들은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 시공이 간편하고 유지관리가 용이하며 기계적 강도가 높고 바닥면의 균열에도 영향을 받지 않는 바닥재를 고안하던 중 유리섬유 매트나 폴리에스테르 매트에 폴리머 수지를 적층하는 방법으로 시공하게 되면 폴리머 수지의 종류에 따라 상기에 열거된 기존의 바닥재의 단점을 상당부분 해소할 수 있다는 것에 착안하여 다양한 폴리머 수지를 응용한 결과, 폴리머 수지 중 우레탄 수지를 유리섬유 매트나 폴리에스테르 매트에 적층하면 유연성 및 기계적 강도가 우수한 바닥재를 얻을 수 있다는 것을 확인하여 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 실란으로 처리된 폴리머 코팅재 조성물을 유리섬유 매트에 함침시킴으로써, 시공이 간편하고 유지관리가 용이하며 기계적 강도가 높아 기존의 바닥재에서 흔히 발생할 수 있는 균열이나, 균열 후 파손의 진행에 따른 바닥재의 파손 등을 피할 수 있는 폴리머 코팅재 조성물 및 무기질 섬유로 보강된 폴리머 코팅재 조성물의 시공방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 폴리머 코팅재 조성물에 있어서, 우레탄 프리폴리머와 경화제인 폴리올 혼합물을 포함한 것으로서, 상기 우레탄 프리폴리머는 이소시아네이트 20~30중량%, 및 폴리올 70~80중량%를 포함하여 구성되고, 상기 폴리올 혼합물은 폴리올 50~80중량%, 글리콜류 쇄연장제와 아민류 쇄연장제로부터 선택된 하나 이상의 쇄연장제 10~50중량%, 및 실란 0.5~2중량%를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리머 코팅재 조성물을 제공한다.
상기 폴리머 코팅재 조성물에 있어서, 상기 우레탄 프리폴리머는 쇄연장제 0~2중량%를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 폴리머 코팅재 조성물에 있어서, 우레탄 프리폴리머의 합성 후 유리 이소시아네이트의 함량은 5~15중량% 범위인 것을 특징으로 한다.
상기 폴리머 코팅재 조성물에 있어서, 글리콜류 쇄연장제는 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 모노에칠렌글리콜, 디에칠렌글리콜, 트리메칠프로판올, 및 네오펜칠글리콜로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 폴리머 코팅재 조성물에 있어서, 아민류의 쇄연장제는 4,4-메칠렌비스(2-클로로아닐린), 디에칠톨루엔디아민, 폴리프로필렌디아민, 이소포론디아민, 디페닐메탄디아민, 메타키실렌디아민, 디메칠티오톨루엔디아민, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 및 벤젠계 2차 디아민으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 폴리머 코팅재 조성물에 있어서, 실란은 에폭시실란, 아미노실란, 아크릴실란, 및 머캅토실란으로 구성된 군 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 폴리머 코팅재 조성물을 무기질 섬유로 보강하여 시공하기 위하여, 바닥면에 프라이머를 도포하는 제 1 단계; 상기 제 1 단계를 마친 상부에 유리섬유 매트를 설치하는 제 2 단계; 및 제 2 단계 후 본 발명의 상기 폴리머 코팅재 조성물을 상기 제 2 단계의 유리섬유 매트에 함침시키고 톱코팅재로 마무리하는 제 3 단계를 포함하는 방법으로 시공하는 것을 특징으로 하는 무기질 섬유로 보강된 폴리머 코팅재 조성물의 시공방법을 제공한다.
상기 무기질 섬유로 보강된 폴리머 코팅제 조성물의 시공방법에 있어서, 상기 제 1 단계와 제 2 단계 사이에 폴리우레탄 반경질층을 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 폴리우레탄 반경질층은 쇼어(Shore) 경도가 Shore A 40~70의 범위인 것을 특징으로 한다.
상기 무기질 섬유로 보강된 폴리머 코팅재 조성물의 시공방법에 있어서, 상기 제 1 단계에서 바닥면과의 접착을 향상시키기 위해 사용되는 프라이머는 우레탄계 프라이머 또는 에폭시계 프라이머를 일반 포틀랜드 시멘트와 중량비 1/1~1/2로 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 무기질 섬유로 보강된 폴리머 코팅재 조성물의 시공방법에 있어서, 상기 제 3 단계의 유리섬유 매트는 유리 표면이 실란으로 처리된 것으로, 중량이 제곱미터당 100~500g 범위인 것을 특징으로 한다.
상기 무기질 섬유로 보강된 폴리머 코팅재 조성물의 시공방법에 있어서, 상기 실란은 에폭시실란, 아미노실란, 아크릴실란, 및 머캅토실란으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 좀 더 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 폴리머 코팅재 조성물은, 상기 우레탄 프리폴리머와 경화제인 폴리올 혼합물을 시공현장에서 혼합 및 교반하여 사용하게 된다.
상기 우레탄 프리폴리머는 이소시아네이트, 및 폴리올을 포함하는 것으로, 이들을 혼합하여 제조한다. 이때, 쇄연장제를 더 포함할 수 있다.
상기 이소시아네이트는 디페닐메탄디이소시아네이트 또는 톨루엔디이소시아네이트를 사용할 수 있다. 또한, 디페닐메탄디이소시아네이트의 경우 디페닐메탄디이소시아네이트는 모노 디페닐메탄디이소시아네이트, 폴리메릭 디페닐메탄디이소시아네이트, 및 변성 디페닐메탄디이소시아네이트로 구성된 군 중에서 선택된 하나 이상인 것이며, 이를 우레탄 프리폴리머에 20~30중량%로 포함할 수 있다.
상기 폴리올은 2 내지 3개의 활성화 수소기를 가지며, 분자량이 1000 내지 5000인 폴리에테르폴리올인 것이며, 이를 우레탄 프리폴리머에 70~80중량%로 포함할 수 있다. 이때, 폴리에테르폴리올로서는 폴리프로필렌글리콜, 폴리프로필렌에칠렌글리콜, 또는 폴리옥시테트라메칠렌글리콜 등이 바람직하다.
상기 우레탄 프리폴리머에 더 포함할 수 있는 쇄연장제는 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 모노에칠렌글리콜, 디에칠렌글리콜, 트리메칠프로판올, 및 네오펜칠글리콜로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상인 것이며, 이를 0~2중량%로 포함할 수 있다.
일반적으로 쇄연장제는 최종 도막의 경도 및 기계적 강도에 큰 영향을 미치는 것으로, 상기 쇄연장제의 경우 2중량% 초과로 사용할 경우에는 우레탄 프리폴리머의 점도를 상승시키는 원인이 되므로 최종 도막의 물성 및 우레탄 프리폴리머의 점도를 고려하여 2중량% 이하에서 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 우레탄 프리폴리머는 이소시아네이트 20~30중량%, 폴리올 70~80중량% 등을 합성용기 내 질소기류 하에서 70~80℃로 4~8시간 합성하여 제조할 수 있다.
이때, 상기와 같이 합성된 우레탄 프리폴리머의 합성 후 유리 이소시아네이트의 함량은 5~15중량% 범위인 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 7~10중량%이다.
이는 상기 유리 이소시아네이트의 함량이 15중량% 초과인 경우에는 점도를 낮출 수 있고 경도를 올릴 수 있는 반면 유리 이소시아네이트가 공기 중 또는 경화제 중에 포함되어 있는 수분과 반응하여 도막의 부풀음 등을 유발할 수 있고 저장안정성이 나빠질 우려가 있기 때문이며, 상기 유리 이소시아네이트의 함량이 5중량% 미만인 경우에는 점도가 높아 현장에서 사용하기가 어려우며 최종 도막의 쇼어 경도를 Shore A 80 이상 발휘하기가 어려운 문제가 있을 수 있기 때문이다.
상기 경화제로서의 폴리올 혼합물은 상기 우레탄 프리폴리머 말단의 유리 이소시아네이트와 반응하여 우레탄 탄성도막을 형성하는 것으로, 폴리올, 글리콜류 쇄연장제와 아민류 쇄연장제로부터 선택된 하나 이상의 쇄연장제, 및 실란 등을 포함하며, 이들을 혼합하여 제조된다.
상기 폴리올은 2 내지 3개의 활성화 수소기를 가지며, 분자량이 1000 내지 5000인 폴리에테르폴리올인 것이며, 이를 폴리올 혼합물에 50~80중량% 포함할 수 있고, 이때, 폴리에테르폴리올로서는 폴리프로필렌글리콜, 폴리프로필렌에칠렌글리콜, 또는 폴리옥시테트라메칠렌글리콜 등이 바람직하다.
상기 쇄연장제로서는 글리콜류 쇄연장제와 아민류 쇄연장제로부터 선택된 하나 이상의 쇄연장제일 수 있다.
이때, 글리콜류 쇄연장제는 상기 우레탄 프리폴리머의 제조 시에 사용되는 글리콜, 예를 들면 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 모노에칠렌글리콜, 디에칠렌글리 콜, 트리메칠프로판올, 및 네오펜칠글리콜로 이루어진 군 중에서 사용 목적에 따라 선택된 하나 이상일 수 있다.
아민류의 쇄연장제는 폴리올과의 상용성, 반응성, 및 기계적 강도 등을 고려하여 선택된 것으로, 이를 위해 아민류의 쇄연장제는 4,4-메칠렌비스(2-클로로아닐린), 디에칠톨루엔디아민, 폴리프로필렌디아민, 이소포론디아민, 디페닐메탄디아민, 메타키실렌디아민, 디메칠티오톨루엔디아민, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 및 벤젠계 2차 디아민으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상인 것, 바람직하게는 4,4-메칠렌비스(2-클로로아닐린) 또는 디메칠티오톨루엔디아민일 수 있다.
좀 더 설명하면, 상기와 같은 아민 쇄연장제는 최종 우레탄 도막의 기계적 물성에 미치는 효과가 클 뿐 아니라 주제의 유리 이소시아네이트와의 반응에 큰 영향을 미치므로 사용되는 아민의 종류 및 사용량을 최종 도막의 물성 및 주제, 경화제 혼합 시의 가사시간, 경화시간 등을 충분히 고려하여 결정하여야 한다.
따라서, 아민류의 쇄연장제는 반응성이 비교적 빠르지 않아 작업현장에서 작업이 가능한 가사시간인 혼합 후 1시간 정도의 가사시간을 확보할 수 있고 최종 도막의 물성을 사용 목적에 맞도록 조절이 가능한 아민인, 4,4-메칠렌비스(2-클로로아닐린)(일명 "MOCA") 및 디메칠티오톨루엔디아민이 더 바람직하다.
또한, 상기 쇄연장제의 함량은 중량비로 경화제인 폴리올 혼합물 전체의 10~30중량%가 바람직하다.
이는 사용량이 10중량% 미만인 경우 가사시간은 충분히 확보할 수 있었지만 기계적 물성이 낮아지게 되고, 사용량이 30중량% 초과인 경우 도막의 물성은 충분히 확보할 수 있지만 가사시간이 짧아지므로 현장작업이 어렵게 되기 때문이다.
통상적으로 우레탄 수지는 유리섬유와의 접착력이 강하지 않아 매트릭스화 하였을 경우 적정 강도를 유지하기 어렵다. 상용의 유리섬유 매트의 경우 표면을 실란 처리하여 접착력을 증강시켜 놓았지만 우레탄수지 내에도 어떤 처리를 하지 않으면 원하는 강도를 얻기 어렵다.
따라서 본 발명자들은 이와 같은 접착력을 증가시키기 위해 여러 실험을 하던 중 하기 화학식 1로 표시되는 반응성 있는 실란을 도입하여 실란분자의 한 끝은 이소시아네이트와 반응하고 다른 한 끝은 유리섬유의 실란과 반응하여 접착력을 높일 수 있다는 것을 알았다.
Rn-Si(X)4-n
(상기 식에서 X는 OCH3 또는 OC2H5이고, n은 0, 1, 2, 3 또는 4이다.)
상기 화학식 1에서 R에 해당하는 부분이 이소시아네이트와 반응할 수 있는 작용기로, 다양한 실험을 한 결과 감마글리시독시프로필트리메톡시실란(gamma-Glycidoxypropyltrimethoxysilane), 감마머캅토프로필트리메톡시실란(gamma-Mercaptopropyltrimethoxysilane), 감마아미노프로필트리에톡시실란(gamma- Aminopropyltriethoxysilane) 등이 우수한 결과를 보였다.
따라서, 실란은 에폭시실란, 아미노실란, 아크릴실란, 및 머캅토실란으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상인 것으로, 그 함량은 경화제 전체량의 0.5~2중량% 범위일 수 있다.
이는 상기 실란의 함량이 0.5중량% 미만인 경우에는 접착강도가 원하는 만큼 발휘되지 않으며, 2중량% 초과인 경우에는 첨가량이 증가해도 접착력의 증가가 이루어지지 않아 그 이상의 첨가는 의미가 없기 때문이다.
또한, 상기 폴리올 혼합물은 점도를 낮추고 도막의 가소화를 위해 가소제를 더 첨가할 수 있으며, 가소제는 프탈레이트계, 에스테르계, 포스파이트계, 및 에폭시계로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상인 것을 사용할 수 있다.
이때, 상기 가소제의 사용량은 경화제 시스템의 점도, 최종도막의 기계적 물성 등을 종합적으로 검토하여 사용해야 하며, 통상적으로 경화제의 5~20중량%범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 제조된 우레탄 프리폴리머와 폴리올 혼합물을 혼합 반응 시 우레탄 프리폴리머의 이소시아네이트와 경화제인 폴리올 혼합물의 폴리올, 쇄연장제가 반응하여 우레탄 도막을 형성한다. 이때 우레탄 프리폴리머 말단의 이소시아네이트는 공기 중 또는 경화제 중에 포함되어있는 수분과 반응하여 도막의 부풀음 등의 하자를 유발할 수 있으므로 경화제 내에 수분흡수제를 더 첨가할 수있다.
상기 수분흡수제는 제올라이트, 파라톨루엔설포닐이소시아네이트(PTSI), 트리에칠올소포메이트, 및 포마이딘아세테이트로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이 상인 것이며, 그 함량은 0.5~10중량%가 바람직하다.
이외에도 상기 폴리올 혼합물은 자외선에 의한 도막의 열화를 방지하기 위해 힌더드아민 등의 자외선 안정제를 첨가할 수도 있으며, 시공 후 도막 내에 존재하는 기포를 제거하기위한 소포제, 충전제 등을 첨가할 수도 있다.
이들은 통상적으로 우레탄 경화제 제조 시 사용되는 종류와 양을 적절히 사용할 수 있는데 일반적으로 0.1~0.5중량% 범위 내에서 함유하는 것이 바람직하다.
한편, 도면을 참고로 본 발명에 의한 상기 폴리머 코팅재 조성물을 이용하여 중·하중용 시설에 적용되는 무기질 섬유로 보강된 폴리머 코팅재 조성물을 시공하는 방법을 설명하면, 폴리머 코팅재 조성물을 무기질 섬유로 보강하여 시공하기 위하여, 바닥면(1)에 프라이머(2)를 도포하는 제 1 단계; 상기 제 1 단계를 마친 상부에 유리섬유 매트(4)를 설치하는 제 2 단계; 및 제 2 단계 후 본 발명의 상기 폴리머 코팅재 조성물(5)을 상기 유리섬유 매트에 함침시키고 톱코팅재(6)로 마무리하는 제 3 단계를 포함하는 방법(도 2 참조)으로 시공할 수 있다. 또한, 상기 제 1 단계와 제 2 단계 사이에 폴리우레탄 반경질층(3)을 도포하는 단계를 더 포함하는 방법(도 1 참조)으로 시공할 수도 있다.
상기 폴리우레탄 반경질층(3)은 쇼어 경도가 Shore A 40~70의 범위인 것을 사용할 수 있다.
이는 상기 쇼어 경도가 40미만인 폴리우레탄 반경질층을 사용할 경우에는 반경질층에서의 탄성이 부족해 보행감이 나쁘고 기계적 강도가 낮아 차량 운행 시 파손의 우려가 있으며, 쇼어 경도가 70 초과인 폴리우레탄 반경질층을 사용할 경우 역시 탄성이 부족해 탄성층으로서의 역할을 기대하기 어렵고 보행감이 나쁘기 때문이다.
상기 제 1 단계에서 프라이머(2)는 바닥면(1)과의 접착을 향상시키기 위해 사용되며, 우레탄계 프라이머 또는 에폭시계 프라이머를 일반 포틀랜드 시멘트와 중량비 1/1~1/2로 혼합하여 사용할 수 있다.
상기에서 포틀랜드 시멘트를 프라이머보다 적은 양 사용할 경우(1/1 미만)에는 점도가 낮아 사용이 편하다는 장점이 있으나 접착력이 약하고, 포틀랜드 프라이머의 2배 이상 사용할 경우(1/2 초과)에는 점도가 높아 사용이 어려우며 접착력 또한 낮아지는 단점이 있다.
또한, 상기 제 2 단계에서 유리섬유 매트(4)는 유리 표면이 실란으로 처리된 것으로, 중량이 제곱미터당 100~500g 범위인 것을 특징으로 한다.
이는 상기 중량이 제곱미터당 100g 미만인 경우에는 유리섬유 매트의 두께가 얇아져 원하는 기계적 강도를 얻기 어려워 외력에 의해 쉽게 파손될 가능성이 있으며, 상기 중량이 제곱미터당 500g 초과인 경우에는 기계적 강도는 우수하나 두께가 너무 두꺼워 우레탄 수지가 충분히 함침되기 어려워 바닥면과의 접착력이 약해지게 되기 때문이다.
상기 실란은 에폭시실란, 아미노실란, 아크릴실란, 및 머캅토실란으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 사용할 수 있다.
상기 톱코팅재(6)는 바닥재의 물성에 영향을 미치는 재료는 아니며, 자외선 등으로부터 바닥재를 보호하기 위하여 코팅하는 재료로서, 일반적으로 아크릴 변성 우레탄 제품을 사용한다. 아크릴 변성 우레탄 톱코팅재는 주제와 경화제의 2액형으로 사용되며, 주제는 유리 이소시아네이트의 함량이 4% 정도인 우레탄 프리폴리머이고, 경화제는 이소시아네이트와 반응성을 갖는 아크릴로 이루어져 있으며, 작업현장에서 두 액을 혼합하여 붓, 롤러 등으로 시공한다.
상기 톱코팅재(6)는 아크릴 변성 우레탄 톱코팅재로 주제로서는 TC-26A(상품명, 삼성포리머(주)), 경화제로서 TC-23(상품명, 삼성포리머(주)) 또는 TC-26(상품명, 삼성포리머(주))을 사용할 수 있다. 이 외에도 톱코팅재(6)로서 당업계에 알려진 것들을 적절하게 선택하여 사용가능하다.
하기에서 실시예를 통하여 본 발명을 더 구체적으로 설명한다. 그러나, 아래의 실시예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 예시의 목적으로만 제공된 것일 뿐 본 발명의 범주 및 범위가 여기에 한정되지 않음을 밝혀둔다.
<실시예 1>
1-1. 우레탄 프리폴리머의 제조
수분을 제거한 4구 플라스크에 질소를 통과시키면서 톨루엔디이소시아네이트를 227g을 투입하고 평균분자량이 3000인 폴리프로필렌글리콜 트리올(PPG) 304g과 평균분자량이 2000인 폴리프로필렌글리콜 디올 304g을 첨가 혼합시켜 질소기류 하에서 80±2℃의 반응온도로 유리 이소시아네이트 함량이 10중량%인 우레탄 프리폴리머를 제조하였다.
1-2. 폴리올 혼합물의 제조
평균당량이 1000인 폴리프로필렌글리콜 디올 35중량부 및 평균당량이 1000인 폴리프로필렌글리콜 트리올을 35중량부, 아민류 쇄연장제로서 4,4-메칠렌비스(2-클로로아닐린) 20중량부, 글리콜류 쇄연장제로서 1,3-부탄디올 1중량부, 수분흡수제로서 제올라이트 5중량부, 소포제로서 BYK-054(BYK-Chemie) 0.5중량부, 기타 자외선 안정제로서 티누빈 326(시바가이기) 0.5중량부, 및 감마머캅토프로필트리메톡시실란 0.5중량부를 첨가한 후 1시간동안 분산, 혼합하여 경화제로서 폴리올 혼합물을 제조하였다.
1-3. 폴리머 코팅재 조성물의 제조
상기 1-1 단계에서 제조된 우레탄 프리폴리머와 상기 1-2 단계에서 제조된 폴리올 혼합물을 기포가 들어가지 않도록 정해진 배합비(NCO 당량/OH 당량=1.2/1)로 잘 혼합한 후 유리섬유매트(225g/m2, 한국 오웬스코닝사 제품)에 1kg/m2의 양으로 기포가 들어가지 않도록 함침시킨 후 표준상태(25±2℃, 60±20% RH)의 실내에서 1주일 경화시킨 후 KSM-6518 가황고무의 물리시험방법에 따라 기계적 물성을 측정하였고, 이에 대한 결과를 하기 표 1에 나타내었다(도 2 참조).
<실시예 2>
상기 실시예 1의 1-1 단계에서 제조된 우레탄 프리폴리머와 1-2 단계에서 제 조된 폴리올 혼합물을 기포가 들어가지 않도록 정해진 배합비(NCO당량/OH 당량=1.2/1)로 잘 혼합한 후 유리섬유매트(300g/m2, 한국 오웬스코닝사 제품)에 1.5kg/m2의 양으로 기포가 들어가지 않도록 함침시킨 후 표준상태(25±2℃, 60±20% RH)의 실내에서 1주일 경화시킨 후 KSM-6518 가황고무의 물리시험방법에 따라 기계적 물성을 측정하였고, 이에 대한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
<실시예 3>
상기 실시예 1의 1-1 단계에서 제조된 우레탄 프리폴리머와 1-2 단계에서 제조된 폴리올 혼합물을 기포가 들어가지 않도록 정해진 배합비(NCO당량/OH 당량=1.2/1)로 잘 혼합한 후 유리섬유매트(380g/m2, 한국 오웬스코닝사 제품)에 2kg/m2의 양으로 기포가 들어가지 않도록 함침시킨 후 표준상태(25±2℃, 60±20% RH)의 실내에서 1주일 경화시킨 후 KSM-6518 가황고무의 물리시험방법에 따라 기계적 물성을 측정하였고, 이에 대한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
<실시예 4>
상기 실시예 1의 1-1 단계에서 제조된 우레탄 프리폴리머와 1-2 단계에서 제조된 폴리올 혼합물을 기포가 들어가지 않도록 정해진 배합비(NCO당량/OH 당량=1.2/1)로 잘 혼합한 후 유리섬유매트(450g/m2, 한국 오웬스코닝사 제품)에 2.5kg/m2의 양으로 기포가 들어가지 않도록 함침시킨 후 표준상태(25±2℃, 60±20% RH)의 실내에서 1주일 경화시킨 후 KSM-6518 가황고무의 물리시험방법에 따라 기계적 물성을 측정하였고, 이에 대한 결과를 표 1에 나타내었다.
<비교예 1 내지 4>
실시예 1의 1-1 단계에서 제조된 우레탄 프리폴리머와 실란을 첨가하지 않고 실시예 1의 1-2 단계와 동일한 방법으로 제조되 폴리올 혼합물을 기포가 들어가지 않도록 정해진 배합비(NCO당량/OH 당량=1.2/1)로 잘 혼합한 후 유리섬유매트(비교예 1 내지 4의 순서대로 각각 225, 300, 380, 450g/m2, 한국 오웬스코닝 사제품)에 각각 비교예 1 내지 4의 순서대로 실시예 1 내지 4와 동일한 양으로 기포가 들어가지 않도록 함침시킨 후 표준상태(25±2℃, 60±20% RH)의 실내에서 1주일 경화시킨 후 KSM-6518 가황고무의 물리시험방법에 따라 기계적 물성을 측정하였고, 이에 대한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시 예 1 실시 예 2 실시 예 3 실시 예 4 비교 예 1 비교 예 2 비교 예 3 비교 예 4
인장강도 160 162 185 192 137 144 156 170
인열강도 57 64 71 80 45 48 58 68
쇼어 경도 83 82 83 85 82 86 83 85
※ 물성시험은 KSM-6518(가황고무의 물리적 시험방법)에 따라 시험했으며 내용은 아래와 같다.
인장강도 : 아령 3호형. 단위 kgf/cm2.
인열강도 : 인열 B형. 단위 kgf/cm, 쇼어 경도 : Shore A
실험 결과, 상기 표 1에서 보는 바와 같이, 실란으로 처리된 우레탄과 실란을 첨가하지 않은 우레탄과의 물성은 실란을 첨가한 것이 약 10% 정도 기계적 물성이 향상되는 것을 알 수 있으며, 이는 실제 현장에서 시공하였을 시 사용상 내 구성을 향상시켜 주는 요인으로 상당히 중요한 결과라 할 수 있다.
<실시예 5>
우레탄 프라이머(TP-11, 삼성포리머(주))에 무게비 1:1로 포틀란트 시멘트를 혼합한 후 1 톤(ton)의 지게차가 1일 평균 120회 왕복하는 창고에 m2당 0.2kg의 양으로 1m2 도포하였다. 3시간 후 프라이머가 건조 경화된 것을 확인 후, 유리섬유매트(300g/m2, 한국 오웬스코닝사 제품)를 그 위에 설치하고 상기 실시예 1에서 제조된 폴리머 코팅재 조성물인 우레탄 수지를 m2당 1.5kg의 양으로 1m2 도포하였다(도 2참조).
그 다음 1주일 경화 시킨 후 비교를 위해 가운데 부분을 강제적으로 10cm 길이로 시멘트 부위까지 절개한 후 정상적으로 지게차 운행을 1년 하였고, 파손 및 기타 이상 유무를 하기 표 2에 나타내었다.
<실시예 6>
상기 실시예 5와 동일한 방법으로 프라이머를 도포한 후 반경질 우레탄(UFN-60A/B. 쇼어 경도 Shore A 60, 삼성포리머(주)을 2mm 두께로 도포하고 24시간 경화시킨 후 유리섬유매트(300g/m2, 한국 오웬스코닝사 제품)를 그 위에 설치하고 상기 실시예 1에서 제조된 폴리머 코팅재 조성물인 우레탄 수지를 m2당 1.5kg의 양으로 1m2 도포하였다(도 1 참조).
그 다음 1주일 경화 시킨 후 비교를 위해 가운데 부분을 강제적으로 10cm 길이로 시멘트 부위까지 절개한 후 정상적으로 지게차 운행을 1년 하였고, 파손 및 기타 이상 유무를 하기 표 2에 나타내었다.
<비교예 5>
상기 실시예 5와 동일한 방법으로 프라이머를 도포한 후 통상 창고바닥재로 사용하는 고경도 우레탄 바닥재(쇼어 경도 Shore A 85)를 경화도막 3mm의 두께로 1m2 도포하였다. 1주일 경화시킨 후 비교를 위해 가운데 부분을 강제적으로 10cm 길이로 시멘트 부위까지 절개한 후 정상적으로 지게차 운행을 1년 하였고, 파손 및 기타 이상 유무를 하기 표 2에 나타내었다.
<비교예 6>
콘크리트 바닥에 에폭시 프라이머(EP-A/B, 삼성포리머(주))를 m2당 0.2kg의 양으로 1m2 도포하였다. 12시간 후 프라이머가 건조 경화 된 것을 확인 후 압축강도 800kg/cm2되는 에폭시 바닥재를 3mm 두께로 1m2 도포하였다. 1주일 경화시킨 후 비교를 위해 가운데 부분을 강제적으로 10cm 길이로 시멘트 부위까지 절개한 후 정상적으로 지게차 운행을 1년 하였고, 파손 및 기타 이상 유무를 하기 표 2에 나타내었다.
절개부위 이상유무 기타부위 이상유무
실시예 5 절개부위에서 더 이상의 파손이 진행되지 않음. 절개 부위 이외의 부위에서 파손 등 기타 이상 발생 없음.
실시예 6 절개부위에서 더 이상의 파손이 진행되지 않음. 절개 부위 이외의 부위에서 파손 등 기타 이상 발생 없음.
비교예 5 절개부위 양 끝에서 파손이 진행되어 우레탄 도막이 찢어짐 절개 부위 이외의 부위에서 파손 등 기타 이상 발생 없음.
비교예 6 절개부위 양 끝에서 파손이 진행되어 에폭시 도막이 파열됨. 절개부위 이외의 부위에서 균열 등의 파손이 발생.
상기 표 2에서 보듯이, 기존의 우레탄 및 에폭시 바닥재는 외부의 어떤 힘에 의해 부분 손상을 입었을 시 파손 부위가 확대되어 전체 바닥재의 내구성을 저하시키는 단점이 있으며, 또한 에폭시 바닥재가 자체 기계적 물성은 높지만 유연성이 떨어지기 때문에 지속적인 외력(지게차에 의한)에 의해 부분적으로 깨져서 내구성이 크게 저하되는 것을 확인할 수 있다. 그러나 본 발명에 의한 폴리머 코팅재 조성물인 우레탄 바닥재의 경우 유리섬유 매트에 의해 외력을 분산시켜 더 이상의 파손이 진행되지 않으며 우레탄 특유의 유연성에 의해 지속적인 외력에도 파손되지 않음을 알 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 상기 폴리머 코팅재 조성물 및 무기질 섬유로 보강된 폴리머 코팅재 조성물의 시공방법은 실란으로 처리된 폴리머 코팅재 조성물을 유리섬유 매트에 함침시킴으로써, 시공이 간편하고 유지관리가 용이하며 기계적 강도가 높아 기존의 바닥재에서 흔히 발생할 수 있는 균열이나, 균열 후 파손의 진행에 따른 바닥재의 파손 등을 피할 수 있으므로, 주차장, 공장, 및 창고와 같은 중·하중용 시설에 적용되는 바닥재로 널리 사용이 가능하다.

Claims (12)

  1. 폴리머 코팅재 조성물에 있어서,
    우레탄 프리폴리머와 경화제인 폴리올 혼합물을 포함한 것으로서,
    상기 우레탄 프리폴리머는 이소시아네이트 20~30중량%, 및 폴리올 70~80중량%를 포함하여 구성되고,
    상기 폴리올 혼합물은 폴리올 50~80중량%, 글리콜류 쇄연장제와 아민류 쇄연장제로부터 선택된 하나 이상의 쇄연장제 10~30중량%, 및 실란 0.5~2중량%를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리머 코팅재 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 우레탄 프리폴리머는 쇄연장제 0~2중량%를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리머 코팅재 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 우레탄 프리폴리머의 합성 후 유리 이소시아네이트의 함량은 5~15중량% 범위인 것을 특징으로 하는 폴리머 코팅재 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 글리콜류 쇄연장제는 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 모노에 칠렌글리콜, 디에칠렌글리콜, 트리메칠프로판올, 및 네오펜칠글리콜로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 폴리머 코팅재 조성물.
  5. 제 1항에 있어서, 아민류의 쇄연장제는 4,4-메칠렌비스(2-클로로아닐린), 디에칠톨루엔디아민, 폴리프로필렌디아민, 이소포론디아민, 디페닐메탄디아민, 메타키실렌디아민, 디메칠티오톨루엔디아민, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 및 벤젠계 2차 디아민으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 폴리머 코팅재 조성물.
  6. 제 1항에 있어서, 실란은 에폭시실란, 아미노실란, 아크릴실란, 및 머캅토실란으로 구성된 군 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 폴리머 코팅재 조성물.
  7. 폴리머 코팅재 조성물을 무기질 섬유로 보강하여 시공하기 위하여,
    바닥면에 프라이머를 도포하는 제 1 단계;
    상기 제 1 단계를 마친 상부에 유리섬유 매트를 설치하는 제 2 단계; 및
    제 2 단계 후 상기 청구항 1에 기재된 폴리머 코팅재 조성물을 상기 제 2 단 계의 유리섬유 매트에 함침시키고 톱코팅재로 마무리하는 제 3 단계를 포함하는 방법으로 시공하는 것을 특징으로 하는 무기질 섬유로 보강된 폴리머 코팅재 조성물의 시공방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 제 1 단계와 제 2 단계 사이에 폴리우레탄 반경질층을 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무기질 섬유로 보강된 폴리머 코팅재 조성물의 시공방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 폴리우레탄 반경질층은 쇼어 경도가 Shore A 40~70의 범위인 것을 특징으로 하는 무기질 섬유로 보강된 폴리머 코팅재 조성물의 시공방법.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 제 1 단계에서 바닥면과의 접착을 향상시키기 위해 사용되는 프라이머는 우레탄계 프라이머 또는 에폭시계 프라이머를 일반 포틀랜드 시멘트와 중량비 1/1~1/2로 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 무기질 섬유로 보강된 폴리머 코팅재 조성물의 시공방법.
  11. 제 7항에 있어서, 상기 제 3 단계의 유리섬유 매트는 유리 표면이 실란으로 처리된 것으로, 중량이 제곱미터당 100~500g 범위인 것을 특징으로 하는 무기질 섬유로 보강된 폴리머 코팅재 조성물의 시공방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 실란은 에폭시실란, 아미노실란, 아크릴실란, 및 머캅토실란으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 무기질 섬유로 보강된 폴리머 코팅재 조성물의 시공방법.
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