본 발명의 일 특징에 따른 접착 조성물은 우레탄 프리폴리머를 포함하는 경화제부 100 중량부 및 폴리올, 아민, 필러 및 첨가제를 포함하는 주제부 180 내지 220 중량부를 포함한다. 상기 접착 조성물의 이소시아네이트기와 히드록시기의 몰비는 1:1 내지 1.3:1이다.
예를 들어, 상기 우레탄 프리폴리머는 폴리에테르 폴리올, 폴리테트라메틸렌 디올 및 저급 알콜로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 폴리올과 디페닐메탄 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 뷰렛 및 헥사메틸렌 디이소시아네이트트리머로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 이소시아네이트가 반응하여 얻어질 수 있다.
예를 들어, 상기 주제부의 폴리올은 자일렌 변성 폴리올을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 아민은 N-메틸-1,6-헥산디아민, 디에틸렌트리아민, N-(2-하이드록시에틸)에틸렌디아민, 이소포론디아민, 디에탄올아민, 에틸렌디아민, 테트라메틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 헵타-메틸렌디아민, 옥타메틸렌디아민, 폴리옥시알킬렌디아민 및 폴리에테르아민으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 필러는 탄산칼슘, 탈크 및 실리카로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 상기 첨가제는 침강 방지제, 소포제, 안료, 가소제, 촉매 및 증점제로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따른 방수 시공 방법에 따르면, 우레탄 프리폴리머를 포함하는 경화제부 100 중량부 및 폴리올, 아민, 필러 및 첨가제를 포함하는 주제부180 내지 220 중량부를 포함하고, 이소시아네이트기와 히드록시기의 몰비가 1:1 내지 1.3:1인 접착 조성물을 대상물에 도포하여 접착층을 형성한다. 상기 접착층 위에 방수 시트를 부착한다.
예를 들어, 상기 방수 시트는 아스팔트, 개량 아스팔트, 고무 및 개질 고무 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바에 따르면, 방수 시공시 작업자에게 유해할 염려가 없을 뿐만 아니라, 접착성, 내수성, 박리 강도 등의 물성이 우수한 접착층을 형성할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 접착 조성물 및 방수 시공 방법에 관하여 실시예를 통하여 상세하게 설명하기로 한다.
접착 조성물
본 발명의 일 실시예에 따른 접착 조성물은 우레탄 프리폴리머를 포함하는 경화제부 및 주제부를 포함한다. 상기 주제부는 폴리올, 아민, 필러 및 첨가제를 포함한다.
상기 우레탄 프리폴리머는 폴리올과 이소시아네이트를 반응시켜 얻어질 수 있다. 상기 폴리올로는 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리카프코로락톤 폴리올, 폴리테트라메틸렌에테르 디올, 저급 알콜 등을 예로 들 수 있으며, 바람직하게는 폴리에테르 폴리올, 폴리테트라메틸렌 디올, 저급 알콜 등이 사용될 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 이소시아네이트로는 디페닐메탄 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 뷰렛, 헥사메틸렌 디이소시아네이트트리머 등을 예로 들 수 있으며, 바람직하게는 디페닐메탄 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트 등이 사용될 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 폴리올의 히드록시기와 상기 이소시아네이트의 이소시아네이트기가 반응하여 우레탄 결합을 형성하며, 상기 우레탄 프리폴리머의 말단은 이소시아네이트기를 갖는다. 상기 우레탄 프리폴리머를 포함하는 경화제부의 이소시아네이트기 잔존율은 약 5 내지 20% 일 수 있으며, 바람직하게는 6 내지 15%일 수 있다.
상기 이소시아네이트기 잔존율은 ASTM D-2572에 의해 측정되는 값이다.
상기 우레탄 프리폴리머의 분자량은 약 5,000 내지 약 100,000일 수 있다.
상기 주제부의 폴리올로는 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리카프코로락톤 폴리올, 폴리테트라메틸렌에테르 디올, 저급 알콜, 자일렌 변성 폴리올 등을 예로 들 수 있으며, 바람직하게는 폴리에테르 폴리올, 폴리테트라메틸렌 디올, 저급 알콜, 자일렌 변성 폴리올 등이 사용될 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 아민은 N-메틸-1,6-헥산디아민, 디에틸렌트리아민, N-(2-하이드록시에틸)에틸렌디아민, 이소포론디아민, 디에탄올아민, 에틸렌디아민, 테트라메틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 헵타-메틸렌디아민, 옥타메틸렌디아민, 3,5-디에틸톨루엔-2,4-디아민, 3,5-디에틸톨루엔-2,6-디아민, 폴리옥시알킬렌디아민, 폴리에테르아민 등을 예로 들 수 있으며, 구체적으로 D-400, D-2000, T-403(이상 제품명, JEFFAMINE, 미국), U-4230 (제품명, UOP, 미국) 등이 사용될 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다. 이때, 상기 아민으로 폴리에테르아민을 사용하는 경우 폴리에테르아민 내부의 폴리올 부분의 경화로 접착력이 강화될 수 있다.
상기 필러로는 탄산칼슘, 실리카, 탈크 등이 사용될 수 있다.
상기 첨가제는 침강 방지제, 소포제, 안료, 가소제, 촉매, 증점제 등을 포함할 수 있으며, 상기 침강 방지제, 소포제, 안료, 가소제, 촉매 및 증점제는 종래에 사용되는 것들이 사용될 수 있다.
구체적으로, 상기 주제부는 폴리올 약 10 내지 약 30 중량%, 아민 약 0.1 내지 약 1 중량%, 필러 약 60 내지 약 80 중량% 및 첨가제 약 3 내지 약 15 중량%를 포함할 수 있다.
상기 경화제부의 폴리우레탄 프리폴리머와 상기 주제부의 폴리올 및 아민은 서로 반응하여 결합을 형성함으로써 대상물을 접착시킨다. 상기 접착 조성물에서 이소시아네이트기와 히드록시기의 비율은 약 1:1 내지 1.3:1일 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 방수 시공 방법에 대하여 실시예를 참조하여 설명하기로 한다.
방수 시공 방법
본 발명의 일실시예에 따른 방수 시공 방법에 따르면, 대상물의 표면에 우레탄 프리폴리머를 포함하는 경화제부 및 주제부를 포함하는 접착 조성물을 도포하여 접착층을 형성한다. 상기 접착층 위에 방수 시트를 부착한다. 상기 주제부는 폴리올, 아민, 필러 및 첨가제를 포함한다.
상기 방수 시트는 아스팔트, 개량 아스팔트, 고무, 개질 고무 등을 포함할 수 있다.
상기 접착 조성물은 기 설명된 본 발명의 일 실시예에 따른 접착 조성물과 실질적으로 동일하므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방수 시공 방법에 따르면, 기존의 방수 시공 방법과 달리, 휘발성 용제를 포함하지 않으므로 작업자에게 영향을 줄 염려가 없을 뿐만 아니라, 프라이머를 도포할 필요가 없으므로 공정 단축을 가능하게 한다.
이하에서는 구체적인 합성예, 실시예, 비교예 및 실험예를 통하여 본 발명의 일 실시예에 따른 접착 조성물 및 방수 시공 방법에 대하여 설명하기로 한다.
합성예 1
3구 플라스크에 분자량 약 1000의 2관능 폴리에테르 폴리올 약 27.6 중량부, 분자량 약 4000의 3관능 폴리에테르 폴리올 약 27.6 중량부 및 1,3-부틸렌 글리콜 약 0.5 중량부를 투입하고 칼피셔 수분 측정기를 이용하여 수분이 약 0.05%이하인 것을 확인하고 질소 가스를 투입하였다. 다음으로, 이소포론 디이소시아네이트 약 44.3 중량부를 투입하고 약 90℃로 가열하고 교반하여 약 3시간 동안 유지 반응시켰다. 이후 이소시아네이트기를 측정하여 약 13%가 되었을 때 반응을 종료하여 우레탄 프리폴리머를 얻었다.
합성예 2
3구 플라스크에 분자량 약 4000의 3관능 폴리에테르 폴리올 약 27.6 중량부, 분자량 약 1000의 폴리테트라메틸렌 에테르 약 27.6 중량부 및 1,3-부틸렌 글리콜 약 0.5 중량부를 투입하고 칼피셔 수분 측정기를 이용하여 수분이 약 0.05%이하인 것을 확인하고 질소 가스를 투입하였다. 다음으로, 이소포론 디이소시아네이트 약 44.3 중량부를 투입하고 약 90℃로 가열하고 교반하여 약 3시간 동안 유지 반응시켰다. 이후 이소시아네이트기를 측정하여 약 13%가 되었을 때 반응을 종료하여 우레탄 프리폴리머를 얻었다.
합성예 3
3구 플라스크에 분자량 약 4000의 3관능 폴리에테르 폴리올 약 23.7 중량부, 분자량 약 1000의 폴리테트라메틸렌 에테르 약 23.7 중량부 및 1,3-부틸렌 글리콜 약 0.5 중량부를 투입하고 칼피셔 수분 측정기를 이용하여 수분이 약 0.05%이하인 것을 확인하고 질소 가스를 투입하였다. 다음으로, ISONATE 143LP(제품명, 다우 케미컬, 미국) 약 27.5 중량부 및 LUPRANATE MI(제품명, BASF, 독일) 약 24.6 중량부를 투입하고 약 90℃로 가열하고 교반하여 약 3시간 동안 유지 반응시켰다. 이후 이소시아네이트기를 측정하여 약 13%가 되었을 때 반응을 종료하여 우레탄 프리폴리머를 얻었다.
합성예 4
3구 플라스크에 분자량 약 1000의 2관능 폴리에테르 폴리올 약 21.5 중량부, 분자량 약 4000의 3관능 폴리에테르 폴리올 약 12.4 중량부, 분자량 약 400의 2관능 폴리에테르 폴리올 약 7.5 중량부 및 1,3-부틸렌 글리콜 약 0.5 중량부를 투입하고 칼피셔 수분 측정기를 이용하여 수분이 약 0.05%이하인 것을 확인하고 질소 가스를 투입하였다. 다음으로, LUPRANATE MI 약 53.9 중량부 및 가소제로서 디옥틸프탈레이트 약 4.2 중량부를 투입하고 약 90℃로 가열하고 교반하여 약 3시간 동안 유지 반응시켰다. 이후 이소시아네이트기를 측정하여 약 13%가 되었을 때 반응을 종료하여 우레탄 프리폴리머를 얻었다.
실시예
하기의 표 1의 조성에 따라 주제부의 제조예 1 내지 4를 준비하였다.
표 1 (단위:중량부)
|
제조예 1 |
제조예 2 |
제조예 3 |
제조예 4 |
2관능 폴리에스테르 폴리올(분자량 약 800) |
7.5 |
5.8 |
5.8 |
- |
2관능 폴리테트라메틸렌 에테르(분자량 약 1000) |
1.3 |
5.8 |
5.8 |
5.8 |
2관능 폴리에테르 폴리올(분자량 약 1000) |
- |
1.7 |
- |
- |
2관능 폴리에스테르 폴리올(분자량 약 400) |
- |
5.8 |
5.8 |
11.6 |
3관능 폴리에테르 폴리올(분자량 약 250) |
2.5 |
3.5 |
3.5 |
3.5 |
2관능 자일렌 변성 폴리올(분자량 약 400) |
1.3 |
3.8 |
3.8 |
3.8 |
DETDA(제품명, Huntsman, 미국) |
0.3 |
0.6 |
0.6 |
0.6 |
U-4230(제품명, UOP, 미국) |
- |
0.2 |
- |
- |
탄산칼슘 |
73.95 |
66.95 |
68.65 |
68.65 |
BYK-410(제품명, BYK, 독일) |
1.2 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
E5(제품명, 코그니스, 독일) |
0.3 |
0.3 |
0.3 |
0.3 |
안료 |
2.0 |
2.0 |
2.0 |
2.0 |
디옥틸프탈레이트 |
9.6 |
2.5 |
2.7 |
2.7 |
10% 디부틸 틴 디라우릴레이트 |
0.05 |
0.05 |
0.05 |
0.05 |
계 |
100 |
100 |
100 |
100 |
상기 DETDA(diethyltoluenediamine) 및 U-4230은 아민이며, 상기 BYK-410은 침강 방지제이고, 상기 E5는 소포제이다. 안료는 폴리에테르 폴리올에 분산된 카본 블랙 페이스트를 사용하였다.
합성예 1 내지 4의 경화제부 및 제조예 1 내지 4의 주제부를 이용하여 하기의 표 2에 따라, 실시예 1 내지 6의 접착 조성물을 준비하였다.
표 2 (단위:중량부)
|
실시예 1 |
실시예 2 |
실시예 3 |
실시예 4 |
실시예 5 |
실시예 6 |
합성예 1 |
100 |
- |
- |
- |
- |
- |
합성예 2 |
- |
100 |
100 |
100 |
- |
- |
합성예 3 |
- |
- |
- |
- |
100 |
- |
합성예 4 |
- |
- |
- |
- |
- |
100 |
제조예 1 |
200 |
- |
- |
- |
- |
- |
제조예 2 |
- |
200 |
- |
- |
- |
- |
제조예 3 |
- |
- |
200 |
- |
- |
- |
제조예 4 |
- |
- |
- |
200 |
200 |
200 |
계 |
300 |
300 |
300 |
300 |
300 |
300 |
실험예 - 접착 성능 평가
상기 실시예 1 내지 6의 접착 조성물 각각을 콘크리트 소지에 도포하고 경화하여 얻어진 도막의 인장강도 및 신율을 측정하고 표면에서의 발포 발생 여부를 관찰하여 그 결과를 하기의 표 3에 나타내었다. 또한, 각 접착 조성물을 콘크리트 소지에 도포하고 개량 아스팔트계 방수 시트와 고무계 방수시트를 각각 부착하여 시편을 제작한 후, 각 시편의 박리 강도를 측정하여 그 결과를 하기의 표 3에 나타내었다. 각 접착 조성물의 도포량은 약 1kg/m2였다. 각 도막의 인장강도 및 신율은 한국산업규격(KS-F3211 우레탄 고무계 2류) 규정의 시험방법에 의해 주제와 경화제를 혼합하여 진공 탈포한 후 시트화한 것이며 각 접착 조성물을 상온에서 약 7일동안 방치한 후, 약 70℃에서 약 5시간 양생하여 인장강도 및 신율을 측정하였다. 각 시편 중 실시예 1 내지 3의 접착 조성물을 이용하여 제조된 시편의 가사 시간은 약 60분이고, 실시예 4 내지 6의 접착 조성물을 이용하여 제조된 시편의 가사 시간은 약 35분이었다.
또한, 비교예로서 2액형 우레탄계 도막방수재인 블랙탄(제품명, DPI 홀딩스, 한국)을 이용하여 약 1.3kg/m2의 도포량으로 시편을 제작한 후, 인장 강도, 신율 및 박리 강도를 측정하고, 표면에서의 발포 발생 여부를 관찰하여 그 결과를 하기의 표 3에 나타내었다.
상기 각 도막의 경화 시간은 약 12시간이었다.
표 3
구 분 |
실시예 1 |
실시예 2 |
실시예 3 |
실시예 4 |
실시예 5 |
실시예 6 |
비교예 |
인장강도(kg/cm2) |
50 |
52 |
54 |
57 |
61 |
56 |
30 |
신율(%) |
530 |
625 |
670 |
650 |
710 |
770 |
600 |
개량아스팔트 방수시트 박리강도(kg/cm, 상온/물 침적 7일) |
3.5/2.5 |
5.0/3.7 |
5.5/4.0 |
6.0/5.9 |
6.1/6.0 |
6.2/5.4 |
0.7/0.5 |
표면 외관 |
약 발포 |
양호 |
양호 |
양호 |
양호 |
양호 |
양호 |
고무계 방수시트 박리강도(kg/cm, 상온/물 침적 7일) |
3.7/2.6 |
5.5/3.9 |
6.3/4.5 |
6.4/6.2 |
6.7/6.3 |
6.6/5.7 |
0.9/0.7 |
표 3을 참조하면, 실시예 1 내지 6의 접착 조성물을 이용하여 제조된 시편은 비교예를 이용하여 제조된 시편에 비하여, 인장 강도, 접착력 및 박리 강도가 우수함을 알 수 있다. 특히, 실시예 4 내지 5의 접착 조성물을 이용하여 제조된 시편은 내수성이 현저하게 증가함을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 의한 접착조성물은 방수시트 접착제 용도로 사용 뿐만 아니라 KS F-3211 우레탄 2류계 도막방수재 규격에도 적합한 도막방수재 용도의 물성을 나타내고 있다.