KR100866838B1

KR100866838B1 - 음이온을 방출하는 이액형 폴리우레탄 바닥재 조성물

Info

Publication number: KR100866838B1
Application number: KR1020080005264A
Authority: KR
Inventors: 홍종구; 이석재; 김태림
Original assignee: 삼성포리머 주식회사
Priority date: 2008-01-17
Filing date: 2008-01-17
Publication date: 2008-11-04

Abstract

본 발명은 음이온을 방출하므로 음이온에 의해 건강을 증진 또는 유지할 수 있고, 이액형이기 때문에 저장성이 뛰어나며, 물성이 우수하고, 또 현장에서 직접 시공을 하기 때문에 넓은 면적을 시공할 수 있으며, 이음새가 없기 때문에 이물질이 끼거나 할 염려가 없고 청소가 쉽고 외관상으로도 오랫동안 좋은 상태를 유지할 수는 이액형 폴리우레탄 바닥재 조성물을 개시한다. 본 발명에 따른 음이온 방출 이액형 폴리우레탄 바닥재 조성물은, 주제부 총 중량에 대하여 50~70중량%의 폴리머 폴리올, 15~30중량%의 이소시아네이트 화합물 및 5~20중량%의 가소제를 혼합하여 주제부로 하고, 여기에 경화제부 총 중량에 대하여 30~40중량%의 폴리머 폴리올, 1~3중량%의 쇄연장제, 1~10중량%의 용제, 40~60중량%의 중질탄산칼슘, 1~10중량%의 일라이트, 2~7중량%의 안료, 0.1~1중량%의 첨가제 및 0.1~2.0중량%의 촉매를 주요성분으로 하는 경화제부를 배합하는 것을 특징으로 한다.

일라이트, 음이온, 우레탄 바닥재, 이액형

Description

음이온을 방출하는 이액형 폴리우레탄 바닥재 조성물{Two-component type polyurethane groundmaterials composition emitting negative ion}

본 발명은 음이온을 방출하는 폴리우레탄 바닥재 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 일라이트를 첨가하여 음이온을 방출하면서 우수한 물성도 나타내는 이액형 폴리우레탄 바닥재 조성물에 관한 것이다.

폴리우레탄 바닥재는 쿠션성, 방수성, 내구성, 내오염성, 내마모성 등의 물성이 매우 우수하므로, 운동장 트랙, 다목적 구장, 인라인 스케이트장, 주차장 바닥, 사무실 바닥, 옥상 방수재 등 광범위한 분야에서 우리 생활에 밀접하게 사용되고 있다.

그러나, 최근 생활 수준의 향상과 환경오염의 심화에 따라 건강 및 환경에 대한 관심이 높아지면서, 폴리우레탄 바닥재 분야에서도 이러한 경향에 맞추어 건강 증진 내지 유지를 할 수 있는 기능성을 부여하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.

일 예로, 음이온을 방출하는 폴리우레탄 바닥재가 개발되었다(한국공개특허 제 2007-51960 호).

즉, 음이온은 신경계통 및 혈액, 세포, 임파액 등에 생기를 주어 약화된 기능을 강화시키고 활력을 주는 자율신경계 조절 작용을 하게 되는데, 혈액 중에 미네랄 성분인 칼슘, 나트륨, 칼륨 등의 이온화율을 상승시켜 알칼리화의 진행을 통해 혈액을 정화시켜주고, 엔돌핀, 엔케피린이라는 물질을 발생시켜서 혈청 속에 칼슘과 나트륨의 이온화율의 상승으로 혈액정화, 피로회복, 체력의 회복뿐 아니라 강한 통증이 있던 부분의 세포를 건강하게 활성화시켜서 통증을 완화시키며, 세포막에서의 전기적 물질교류로 혈액을 정화해 주면서, 작용혈청 중에 포함된 면역 성분인 글로부린의 양을 증가시켜서 감염증세에 대한 저항력을 높여주는 작용을 하며, 또한 공기 중에 존재하는 여러 가지 오염물질 즉, 담배연기 아황산가스, 질소산화물, 일산화 탄소, 오존 및 각종 유기물질 들의 양이온을 침전시켜 제거하므로 공기를 깨끗하고 신선하게 유지하는 공기정화기능과 세균이나 먼지, 곰팡이, 오염된 입자들을 중화 및 제거하는 작용을 하는 것으로, 폴리우레탄 바닥재로부터 이러한 음이온이 방출되도록 하여 상기한 음이온이 갖는 유효한 효과가 발휘되도록 하였다.

그러나, 이러한 종래의 음이온을 방출하는 바닥재는 대부분 블록이나 매트로 성형을 해서 시공하는 방식으로, 사용처가 인도나 놀이터 등으로 한정되어 있고, 또 작업을 해 놓고 나서 내구성이 떨어져서 1~2년이 지나면 블록 자체가 조금씩 분해가 되는 현상이 발생을 하는 문제점이 있었다.

또한, 블록들끼리 위치가 조금씩 변해서 전체적으로 모양이 흐트러지기 때문에 외관상으로도 보기가 좋지 않고, 또 틈이 많이 벌어진 곳이 발생하여 안전성 면에서도 문제가 있었다.

또한, 넓은 면적을 시공하기 위해서는 많은 양의 매트가 필요하므로, 많은 시간과 비용을 필요로 하고, 시공 후에도 매트나 블록 사이에 홈이 생기므로 이물질 등이 쉽게 끼기 때문에 내구성이 떨어지는 문제점이 있었다.

이에 본 발명자들은 상기한 문제점을 해결하면서 음이온을 방출할 수 있는 폴리우레탄 바닥재를 제공하기 위하여 연구를 거듭한 결과, 종래의 이액형 폴리우레탄 바닥재 조성물의 경화제 성분에 일라이트를 첨가하면, 일라이트에 의해 음이온이 방출되면서 내구성, 내수성 등의 물성의 저하도 없으면서, 이액형이기 때문에 저장성이 뛰어나고, 또 현장에서 직접 시공을 하기 때문에 넓은 면적을 시공할 수 있으며, 또 이음새가 없기 때문에 이물질이 끼거나 할 염려가 없고 청소가 쉽고 외관상으로도 오랫동안 좋은 상태를 유지할 수가 있음을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명의 목적은 음이온을 방출함과 동시에 물성이 우수한 이액형 폴리우레탄 바닥재 조성물을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 음이온 방출 이액형 폴리우레탄 바닥재 조성물은, 주제부 총 중량에 대하여 50~70중량%의 폴리머 폴리올, 15~30중량%의 이소시아네이트 화합물 및 5~20중량%의 가소제를 혼합하여 주제부로 하고, 여기에 경화제부 총 중량에 대하여 30~40중량%의 폴리머 폴리올, 1~3중량%의 쇄연장제, 1~10중량%의 용제, 40~60중량%의 중질탄산칼슘, 1~10중량%의 일라이트, 2~7중량%의 안료, 0.1~1중량%의 첨가제 및 0.1~2.0중량%의 촉매를 주요성분으로 하는 경화제부를 배합하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 환경 친화적이고 건강에 도움이 되는 폴리우레탄 바닥재를 제공할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따르면 음이온 방출 효과 뿐만 아니라 탈취효과(암모니아 탈취율 90%) 및 항균효과(대장균 감소율 76.5%, 녹농균 감소율 80.0%)를 갖는 폴리우레탄 바닥재를 제공할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따르면 운동장 트랙, 다목적 구장, 주차장 바닥, 사무실 바닥, 옥상 방수 등에 다양하게 시공할 수 있는 폴리우레탄 바닥재를 제공할 수 있게 된다.

본 발명의 폴리우레탄 바닥재는 주제부와 경화제부로 구성된 이액형 폴리우레탄 바닥재 조성물의 경화제부에 경화제부 총 중량에 대하여 1~10중량%의 일라이트를 배합하므로써, 음이온이 방출되면서 동시에 폴리우레탄이 갖는 우수한 물성도 유지될 수 있도록 한 것이다.

또한 이액형으로 종래의 음이온 방출하는 폴리우레탄 바닥재들이 갖는 시공장소에 대한 제한 없이 어느 장소에서나 시공이 가능하고, 틈없이 균일하게 시공할 수 있으므로 안전성, 외관상, 내구성 면에서 우수한다.

이하, 본 발명을 조성 성분별로 상세하게 설명한다.

본 발명의 폴리우레탄 바닥재 조성물은 주제부에 경화제부를 배합하여 이루 어진 이액형으로, 주제부는 이소시아네이트 화합물, 폴리머 폴리올 및 가소제로 이루어진다.

이중, 이소시아네이트 화합물로는 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네이트와 같은 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(pure-MDI, modified-MDI, polymer-MDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 이소포론 디이소시아네이트(IPDI) 등이 있으며, 단독 혹은 이들의 혼합물들을 조합하여 사용할 수 있다. 상업성 등을 고려할 때, 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(pure-MDI, modified-MDI, polymer-MDI)를 사용하는 것이 바람직하다.

폴리머 폴리올은 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올 등을 사용할 수 있는데, 본 발명에서는 내수성이 좋고, 신축성이 뛰어나며, 내마모성이 우수한, 분자량 1,000~4,000의 폴리에테르 폴리올을 사용한다. 구체적으로는, 폴리부타디엔 디올, 폴리테트라메틸렌에테르 글리콜, 폴리프로필렌 옥사이드 글리콜 및 트리올, 폴리부틸렌 옥사이드 글리콜 및 트리올 등이 있다.

가소제로는 당 분야에서 통상 사용되어 있는 것을 적의하게 선정하여 사용할 수 있다. 구체적으로는 DOP(디옥틸프탈레이트), DINP(디이소노닐프탈레이트), DOA(디옥틸아디페이트), TOTM(트리옥틸트리멜리테이트), DBP(디부틸프탈레이트), DIDP(디이소데실프탈레이트), DOM (디옥틸멜레이트), DINA (디이소노닐아디페이트) 등을 사용할 수 있다.

상기 이소시아네이트 화합물, 폴리머 폴리올 및 가소제를 각각 주제부 총 중 량에 대하여, 이소시아네이트 화합물 15~30중량%, 폴리머 폴리올 50~70중량% 및 가소제 5~20중량%의 양으로 배합하여 본 발명의 주제부가 합성한다.

특히, 상기한 배합량을 벗어나는 경우, 바닥제가 원하는 물성을 제공할 수 없고, 아울러, 반응속도가 너무 빨라져서 현장에서 작업이 불가능한 문제점이 생길 수 있으므로, 주제부의 배합시 상기한 비율로 배합하는 것을 바람직하다.

상기한 주제부 이외에 본 발명의 폴리우레탄 바닥재 조성물의 경화제부는 폴리머 폴리올에 쇄연장제, 용제, 중질탄산칼슘, 일라이트, 안료, 촉매 및 첨가제를 배합하여 합성된다.

이중, 폴리머 폴리올은 상기 주제부 합성시 사용된 폴리머 폴리올과 동일한 성분을 사용한다.

쇄연장제는 각 성분들의 결합도를 증가시켜 내마모성이나 경도 등 우수한 물성을 제공하기 위하여, 분자량이 50~300정도인 지방족 디올 또는 디아민을 사용한다. 구체적으로는 에틸렌 글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,2-프로판디올, 1,3-부탄디올, 2,3-부탄디올, 1,3-펜탄디올, 1,2-헥산디올, 3-메틸렌펜탄-1,5-디올, 1,9-노난디올, 2-메틸옥탄-1,8-디올, 1,4-사이

클로헥산디메탄올 등의 디올류, 이소포론디아민, 에틸렌디아민, 1,2-프로필렌디아민, 1,3-프로필렌디아민, N-메틸프로필렌-1,3-디아민, N,N'-디메틸에틸렌 디아민

4,4-메틸렌-비스-2-클로로아닐린, 이소부틸-3,5-디아미노-4-클로로벤조에인트, 트리메틸렌글리콜-디-P-아미노벤조에이트, 4,4-메틸렌-비스-3-클로로-2,6-디에틸아닐 린, 3,5-디메틸시오-2,4-톨루엔디아민, 3,5-디에틸톨루엔-2,4-디아민 등의 디아민류를 사용한다. 특히, 반응속도를 빠르게 해주고, 물성을 향상시킬 수 있는 디아민류 쇄연장제를 사용하는 것이 바람직하다.

용제는 제품의 점도를 낮추어서 작업성이 좋게 하기 위하여 크실렌, 톨루엔, 메틸에틸케톤, 메틸이소 부틸케톤 등을 단독 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

중질 탄산칼슘은 바닥재에 사용하기에 적합한 탄성을 제공하는 충전제(filler)로서 사용한다.

일라이트는 (K,H₃O)Al₂(Si,Al)₄O₁₀(H₂O,OH)₂의 분자식을 갖는 격자 구조의 물질로, 적은양으로 높은 효과를 내기 위하여 음이온 방출량이 높은 고순도 일라이트(15,000~25,000 ion/cc)를 사용한다.

안료는 제품의 색상을 내기 위하여, 바닥재의 사용용도에 따라, 소비자가 요구에 따라 적합한 색상의 안료를 선정하여 사용한다. 특히, 본 발명에서는 가격이 저렴하고 내후성이 뛰어난 무기 안료 중 적합한 색상의 안료를 선정하여 사용한다.

촉매로는 폴리우레탄 바닥재 조성물에서 일반적으로 사용되는 산 촉매, 금속 촉매 등을 사용한다.

이외에도 분산제, 자외선 안정제, 소포제, 침강 방지제, 수분흡수제 등에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 사용할 수 있다. 특히, 기포 발생을 억제하기 위하여 소포제를 사용하는 것이 바람직하다. 소포제로는 폴리우레탄에 적합한 실리콘계의 소포제가 바람직하며, 예를 들어 Airex931(Tego chemie사), BYK-066N(BYK chemie사), EFKA2020(EFKA사)이 사용될 수 있다.

경화제부를 구성하는 상기한 각각의 성분은 경화제부 총 중량에 대하여 각각 30~40중량%의 폴리머 폴리올, 1~3중량%의 쇄연장제, 1~10중량%의 용제, 40~60중량%의 중질탄산칼슘, 1~10중량%의 일라이트, 2~7중량%의 안료, 0.1~1중량%의 첨가제 및 0.1~2.0중량%의 촉매로 배합하는 것이 바람직하다.

특히, 본 발명의 목적하는 효과인 음이온 방출을 위하여 배합되는 일라이트는 비중이 높고 흡유량이 중질 탄산칼슘에 비해 매우 적기 때문에 10중량%를 초과하여 배합하게 되면 합성 후에 층 분리 현상이 일어나게 되고, 또 인장강도 인열강도 경도, 점도 등의 물성의 저하되는 문제점이 있으므로, 1~10중량%의 양으로 배합하는 것이 바람직하다.

한편, 경화제부는 폴리우레탄 바닥재에 칙소성(Thixotropic)을 부여하기 위하여 경질탄산칼슘을 경화제부 총 중량에 대하여 10중량% 이하의 양으로 더 포함할 수 있다.

상기한 성분들로 구성된 주제부와 경화제부를 1:1 ~ 1:4 범위의 중량비로 배합하여 원하는 장소에 시공을 하면 주제에 남아 있는 -NCO-와 경화제에 있는 -OH기가 반응해서 -NH-COO-의 우레탄 결합을 이루어져 우레탄 도막이 형성되고, 형성된 도막으로부터 음이온이 방출되게 된다.

이하 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 상세히 설명하지만 본 발명이 이들예에 의해 한정하는 것은 아니다.

[실시예 1]

[1-1] 주제의 합성

톨루엔 디이소시아네이트(TDI) 20중량%, 분자량 2000의 폴리에테르 폴리올 67중량%, 디옥틸프탈레이트 13중량%를 각각 첨가한 후, 80℃에서 5시간 동안 교반하여 주제부를 합성하였다.

[1-2] 경화제의 합성

분자량 3000의 폴리에테르 폴리올 33중량%, 4,4'-메틸렌비스(2-클로로아닐린) 2중량%, 중질탄산칼슘 31~50중량%, 일라이트 1중량%, BYK-066N 0.3중량%, 24% 옥틸산납 2중량%를 모두 첨가한 후, 2000rpm으로 1시간 동안 교반하여 경화제부를 합성하였다.

[1-3] 폴리 우레탄 바닥재 합성

상기에서 합성된 주제부와 경화제부를 1:2.5로 배합하여 폴리우레탄 바닥재를 합성하였다.

[실시예 2]

일라이트 양을 5%로 첨가한다는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리우레탄 바닥재를 합성하였다.

[실시예 3]

일라이트 양을 10%로 첨가한다는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리우레탄 바닥재를 합성하였다.

[비교예 1]

경화제 합성시 일라이트를 첨가하지 않는다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리우레탄 바닥재를 합성하였다.

[비교예 2]

일라이트 양을 20%로 첨가한다는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리우레탄 바닥재를 합성하였다.

[시험예 1] 음이온 방출량 측정

표 1의 사토 샤오우지사(SATO SHAOUJI INC)의 EB-15를 사용하여 실시예 1~3 및 비교예 1~2의 폴리우레탄 바닥재의 음이온 방출량을 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

폴리우레탄 바닥재	음이온 방출양(ion/cc)
실시예 1	283
실시예 2	1,426
실시예 3	2,098
비교예 1	0
비교예 2	3,004

[시험예 2] 바닥재 물성 시험

실시예 1~3 및 비교예 2의 폴리우레탄 바닥재에 대한 점도, 인장강도, 인열강도, 신장율 및 경도를 하기의 방법으로 측정하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.

점도는 Brookfield사의 DVⅡ+를 이용하여 25℃에서 측정을 하였다.

한편 본 실험에서 인장강도, 인열강도, 신장률은 오리엔탈 사의 Universal Testing Machine을 이용하여 측정을 하였으며, 테스트 속도는 KS M 3211규격에 따라 500mm/min의 속도로 측정을 하였다. 그리고 인장강도와 신장률은 KS M 3211규격에 따라 아령형 3호를 이용하여 cutting한 뒤 측정을 하였으며, 인열강도는 KS M 3211규격에 따라 인열B형을 이용하여 cutting한 뒤 측정을 하였다. 또한 상기 경도는 Shore A 등급의 경도계를 이용하여 측정하였으며, 모든 측정은 25℃에서 이루어졌다.

폴리우레탄바닥재	점도(at 25℃) [Cps]	인장강도 [N/㎠]	인열강도 [N/cm]	신장률 [%]	경도 [Shore A]
실시예 1	5250	270.9	144.6	659	50
실시예 2	4300	263.1	128.3	673	49
실시예 3	4230	240.5	119.9	680	49
비교예 1	3420	198.9	114.4	570	45

상기 표 1 및 2로부터, 본 발명의 조성물은 일라이트 함량에 따라 음이온의 방출량은 증가하지만, 일라이트 함량이 10중량%를 초과하게 되면 인장강도가 급격히 떨어지고, 인열강도, 경도 등의 다른 물성도 저하된다는 것을 알 수 있었다.

지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 폴리우레탄 바닥재의 음이온 방출량을 측정하는 장치에 대한 사진이다.

Claims

주제부 총 중량에 대하여 50~70중량%의 폴리머 폴리올, 15~30중량%의 이소시아네이트 화합물 및 5~20중량%의 가소제를 혼합하여 주제부로 하고,

여기에 경화제부 총 중량에 대하여 30~40중량%의 폴리머 폴리올, 1~3중량%의 쇄연장제, 1~10중량%의 용제, 40~60중량%의 중질탄산칼슘, 1~10중량%의 일라이트, 2~7중량%의 안료, 0.1~1중량%의 첨가제 및 0.1~2.0중량%의 촉매를 주요성분으로 하는 경화제부를 배합하는 것을 특징으로 하는 음이온 방출 이액형 폴리우레탄 바닥재 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 경화제부에 10중량% 이하의 경질탄산칼슘을 더 배합하는 것을 특징으로 하는 음이온 방출 이액형 폴리우레탄 바닥재 조성물.
제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주제부와 경화제부를 1:1 ~ 1:4의 중량비로 배합함을 특징으로 하는 음이온 방출 이액형 폴리우레탄 바닥재 조성물.
제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 첨가제는 소포제임을 특징으로 하는 음이온 방출 이액형 폴리우레탄 바닥재 조성물.