KR100873480B1

KR100873480B1 - 액체 도포 방수제 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100873480B1
Application number: KR1020070066293A
Authority: KR
Inventors: 김현민; 조배현; 유재형; 최동훈; 최성로
Original assignee: 주식회사 케이알건설
Priority date: 2007-07-03
Filing date: 2007-07-03
Publication date: 2008-12-19

Abstract

본 발명은 폴리에틸렌 글리콜 수용액에 에틸 아크릴레이트를 부가하여 얻은 에틸 아크릴레이트로 팽윤된 폴리옥시에틸렌계 에멀젼에 중합 촉매를 부가하고 이를 열처리하여 얻는 에틸아크릴레이트로 팽윤된 폴리옥시에틸렌계 에멀젼의 중합 생성물; 및 실란 변성 수분산 폴리우레탄을 포함하는 액체 도포 방수제 및 그 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따른 액체 도포 방수제를 이용하면 일반 포틀랜드 시멘트에 뛰어난 상용성을 발휘하여 우수한 시멘트 페이스트 몰탈 및 탄성 도막이 얻어지고 경화 지연성과 발열을 억제하고 보수성이 부여되여 콘크리트 몰탈의 양생을 현저하게 발현시킬 뿐 만 아니라 내식성, 내마모성, 내약품성, 무수축성등의 성능을 유지하며 특히 발수성 물질에 의하여 그 기능이 감소되는 콘크리트와의 부착성 및 압축 강도에 있어서도 고성능을 발휘한다.

도포방수제, 내균열성 압축강도, 인장강도 내구성

Description

액체 도포 방수제 및 그 제조방법 {Liquid coating for waterproof agent and preparing method thereof}

본 발명은 액체 도포 방수제 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방수층의 내균열성, 내구성 및 방수성이 개선된 액체 도포 방수제 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

현재 건축 공사에 쓰이고 있는 시멘트 방수제로는 여러가지 종류가 알려져 있는데, 그 중에서도 매우 거칠게 시공되는 콘크리트 구조물에 대해서는 방수 효과가 충분치 못하여 새로운 방수제의 개발 요구가 높은 실정이다.

종래의 방수제중 각종 지방산을 원료로 한 제품은 방수성은 양호하나 콘크리트 구조물 모체와의 접착력이 부족하여 시간이 경과될수록 방수층의 부풀음 현상이 나타난다. 종래의 방수제중 합성 수지와 파라핀을 원료로 한 제품은 접착력과 방수성은 우수하나 방수층의 강도가 부족하여 약간의 충격에도 방수층에 균열이 생기며 그리고 각종 무기질 계통의 시멘트 방수제들은 대부분 내마모성과 내후성이 부족하여 산성비에 취약하다는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 압축강도, 투수비, 흡수비, 접착강도, 인장강도 및 신장율이 향상됨으로써 방수층의 내균열성, 내구성 및 방수성이 개선된 액체 도포 방수제 및 그 제조방법을 제공하는 데에 있다.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명에서는 폴리에틸렌 글리콜 수용액에 에틸 아크릴레이트를 부가하여 얻은 에틸 아크릴레이트로 팽윤된 폴리옥시에틸렌계 에멀젼에 중합 촉매를 부가하고 이를 열처리하여 얻는 에틸아크릴레이트로 팽윤된 폴리옥시에틸렌계 에멀젼의 중합 생성물; 및 실란 변성 수분산 폴리우레탄을 포함하는 액체 도포 방수제 및 그 제조방법을 제공한다.

본 발명의 다른 기술적 과제는 폴리에틸렌글리콜 수용액에 에틸 아크릴레이트를 부가하고 이를 열처리하여 에틸 아크릴레이트로 팽윤된 폴리에틸렌글리콜 수용액을 얻는 단계;

상기 에틸 아크릴레이트로 팽윤된 폴리에틸렌글리콜 수용액에 중합 촉매를 부가하고 이를 열처리하여 중합반응을 실시하여 에틸아크릴레이트로 팽윤된 폴리옥시에틸렌계 에멀젼의 중합 생성물을 얻는 단계; 및

상기 에틸아크릴레이트로 팽윤된 폴리옥시에틸렌계 에멀젼의 중합 생성물에 실란 변성 수분산 폴리우레탄을 부가 및 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 도포 방수제의 제조방법에 의하여 이루어진다.

본 발명에 따른 고성능 폴리에틸렌글리콜계 에멀젼의 중합 생성물과 실란 변성 수분산 폴리우레탄을 주성분으로 하는 액체 도포 방수제를 이용하면, 일반 포틀랜드 시멘트에 뛰어난 상용성을 발휘하여 우수한 시멘트 페이스트 몰탈 및 탄성 도막이 얻어지고 또 경화 지연성과 발열을 억제하고 보수성이 부여되여 콘크리트 몰탈의 양생을 현저하게 발현시킬 뿐만 아니라 내식성, 내마모성, 내약품성, 무수축성등의 성능을 유지하며 특히 발수성 물질에 의하여 그 기능이 감소되는 콘크리트와의 부착성 및 압축강도에 있어서도 고성능을 발휘한다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 액체 도포 방수제는 고성능 폴리에틸렌글리콜 수용액에 에틸 아크릴레이트를 투입하여 에틸 아크릴레이트로 팽윤된 폴리에틸렌글리콜계 에멀젼을 형성하고 이의 중합반응 결과 얻어진 중합 생성물 및 실란 변성 수분산 폴리우레탄으로 이루어진다.

상기 에틸 아크릴레이트로 팽윤된 폴리에틸렌글리콜계 에멀젼의 중합 생성물과 실란 변성 수분산 폴리우레탄의 혼합 중량비는 1:0.5 내지 1:10인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1:1 내지 1:4이다. 여기에서 상기 에틸 아크릴레이트로 팽윤된 폴리에틸렌글리콜계 에멀젼의 중합 생성물 및 실란 변성 수분산 폴리우레탄의 함량은 고형분 기준으로 정한 것이다. 만약 상기 에틸 아크릴레이트로 팽윤된 폴리에틸렌글리콜계 에멀젼의 중합 생성물에 대한 실란 변성 수분산 폴리우레탄의 함량이 상기 범위를 벗어나면 완전히 경화된 몰탈 표면에 하얀 고체가 형성되어 부착력이 현저하게 감소되며, 방수제를 장기간 보존시 층 분리 현상이 발생하여 바람직하지 못하다.

본 발명에 따른 액체 도포 방수제의 제조방법을 살펴 보면 다음과 같다.

먼저 폴리에틸렌글리콜 수용액에 에틸 아크릴레이트를 부가하고 이를 혼합 및 열처리하고 이를 충분히 교반하여 에틸 아크릴레이트로 팽윤된 폴리에틸렌글리콜 에멀젼을 얻는다.

상기 에틸 아크릴레이트는 유리전이온도가 -30℃로서 저온 유연성이 매우 우수하며, 실란 변성 수분산 폴리우레은 음이온계로서 pH 7.0-8.0, 인장강도 700 kgf/cm²신장율 500%, 접착강도 30kgf/cm²인 방수성과 내화학성 및 내후성이 우수한 물질로서, 그 함량은 폴리에틸렌글리콜 수용액에서 폴리에틸렌글리콜 100 중량부를 기준으로 하여30 내지 60 중량부인 것이 바람직하다. 만약 에틸 아크릴레이트의 함량이 상기 범위를 벗어나면 액체 도포 방수제를 이용하여 형성된 도막의 방수성, 내화학성 및 내후성이 저하되어 바람직하지 못하다.

상기 열처리온도는 상온 (20℃) 내지 70℃, 바람직하게는 60℃이다.

상기 교반시간은 열처리온도 등에 따라 달라지며, 1 내지 4시간 범위에서 실시한다. 그리고 교반은 200 내지 600rpm, 특히 500 rpm 범위에서 실시하는 것이 혼합이 균일하게 이루어진다.

이어서 상기 에틸 아크릴레이트로 팽윤된 폴리에틸렌글리콜 에멀젼에 중합 촉매를 부가하고 이를 열처리하여 중합반응을 실시하여 에틸 아크릴레이트로 팽윤된 폴리옥시에틸렌계 에멀젼의 중합 생성물을 얻는다.

상기 중합 촉매는 에틸 아크릴레이트로 팽윤된 폴리에틸렌글리콜 수용액에서 불포화 결합을 포함하고 있는 에틸 아크릴레이트간의 중합 반응을 촉진하기 위한 것으로서, 소듐퍼설페이트, 암모늄퍼설페이트중에서 선택된 하나 이상을 사용한다.

상기 중합 촉매의 함량은 폴리에틸렌글리콜 수용액에서 폴리에틸렌글리콜 100 중량부를 기준으로 하여 0.3 내지 0.6 중량부인 것이 바람직하다. 만약 중합 촉매의 함량이 0.6 중량부를 초과하면 미반응 중합촉매가 잔류하고 0.3 중량부 미만이면 상기 중합반응의 반응성이 저하되어 바람직하지 못하다.

상기 중합반응을 위한 열처리온도는 60 내지 90℃, 특히 80℃인 것이 바람직하다. 만약 열처리온도가 상기 범위 미만이면 중합 반응의 수율이 저하되고 상기 범위를 초과하면 부반응 물질이 생성되어 바람직하지 못하다.

상기 중합반응의 반응시간은 열처리시간 등에 따라 달라지지만 5 내지 20시간, 특히 10 시간인 것이 바람직하다.

상기 과정에 따라 얻어진 에틸 아크릴레이트로 팽윤된 폴리옥시에틸렌계 에멀젼의 중합 생성물에 실란 변성 수분산 폴리우레탄을 부가 및 혼합하는 단계를 거친다.

상기 혼합시 반응온도는 특별히 제한되지는 않으나 20 내지 70℃, 특히 50℃ 범위에서 실시한다. 그리고 혼합시간은 반응온도에 따라 가변적이지만, 1 내지 10 시간, 특히 2 시간 정도이다.

상술한 바와 같이 상기 에틸아크릴레이트로 팽윤된 폴리옥시에틸렌계 에멀젼의 중합 생성물과 실란 변성 수분산 폴리우레탄의 혼합중량비는 1:1 내지 1:4인 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 실란 변성 수분산 폴리우레탄은 NCO INDEX가 2~2.5이고 이론 NCO%가 10~15 범위에서 제조한 중량 평균분자량이 100,000 이상인 이소시아네이트 말단 프리폴리머, 아민메톡시실란 및 에폭시에톡시실란을 반응하여 얻은 것을 사용한다.

먼저 NCO INDEX가 2~2.5이고 이론 NCO%가 10~15 범위에서 제조한 중량 평균 분자량이 100,000 이상인 이소시아네이트 말단 프리폴리머에 아민메톡시실란, 에폭시에톡시실란을 첨가하여 90 내지 100℃에서 반응시켜 실란 변성 폴리우레탄을 제조한다. 여기에서 상기 반응시 용매가 부가되며, 용매의 구체적인 예로는 톨루엔, 자일렌, 디메틸포름아미드(DMF) 등을 사용한다. 그리고 용매의 함량은 이소시아네이트 말단 프리폴리머 100 중량부를 기준으로 하여 30 내지 50 중량부이다. 만약 용매의 함량이 상기 범위를 초과하면 고형분이 감소하여 기계적 강도가 저하하고, 범위 미만이면 점도가 높아 도막방수제를 제조하기가 어렵기 때문에 바람직하지 못하다.

상기 반응온도는 90 내지 100℃, 특히 약 95℃인 것이 바람직하며, 만약 반응온도가 90℃ 미만인 경우에는 이소시아네이트 말단 프리폴리머와 아민메톡시실란, 에폭시에톡시실란의 반응성이 저하되고, 반응온도가 100℃ 초과하는 경우에는 부가반응물이 형성되기 때문에 바람직하지 못하다.

상기 반응 시간은 반응온도에 따라 가변적이지만 1 내지 10시간 특히, 2 내지 3시간 범위인 것이 바람직하다.

상기 아민메톡시실란의 함량은 이소시아네이트 말단 프리폴리머 100 중량부에 10~20 증량부인 것이 바람직하고, 상기 에폭시에톡시실란의 함량이 이소시아네이트 말단 프리폴리머 100 중량부에 10~20 증량부인 것이 바람직하다. 만약 아민메톡시실란과 에폭시에톡시실란의 함량이 각각 10증량부 미만이면 프리폴리머에 잔류 이소시아네이트기가 존재하여 시공시 수분과 반응하여 부풀음 현상이 발생할 수 있으며, 또한 20중량부를 초과하면 프리폴리머의 점도가 높아 도막방수제를 제조하기가 힘들다.

상기 에폭시에톡시실란의 혼합비는 아민메톡시실란 100 중량부를 기준으로 하여 100 내지 130 중량부인 것이 바람직하다.

만약 에폭시에톡시실란의 함량이 아민메톡시실란 100 중량부를 기준으로 하여 130 중량부를 초과하는 경우에는 미반응 실란이 존재하고, 100 중량부 미만인 경우에는 접착강도가 저하되어 바람직하지 못하다.

상기 이소시아네이트 말단 프리폴리머는 아민메톡시실란과 에폭시에톡시실란과 반응하여 우레탄 결합을 형성하는 물질로서, 예를 들면 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HMDI), 이소포론 디이소시아네이트(IPDI)와 지방족 이소시아네이트계 화합물 및/또는 톨루엔 디이소시아네이트(TDI)와 같은 방향족 이소시아네이트계 화합물 을 들 수 있다. 그 중에서도 H₁₂MDI와 같은 지방족 이소시아네이트계 화합물을 사용하는 것이 내후성 측면에서 바람직하다.

상기 이소시아네이트 말단 프리폴리머는 NCO INDEX가 2~2.5이고 이론 NCO몰%가 10~15 범위에서 제조된 것이 바람직한데 만약 NCO INDEX 및 이론 NCO몰%가 상기 범위를 벗어나면 도막의 경도 및 기계적강도 측면에서 바람직하지 못하다. 상기 이소시아네이트 말단 프리폴리머의 중량 평균 분자량은 100,000 이상, 특히 120,000 내지 150,000인 것이 바람직하다.

상기 과정에 따라 실시하면 고형분이 50 내지 65 중량%, 특히 60 중량%의 실란 변성 폴리우레탄이 얻어진다. 여기에서 고형분을 제외한 나머지는 상술한 톨루엔, 자일렌과 같은 용매 성분이다.

이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 설명하기로 하되, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.

합성예 1: 실란 변성 폴리우레탄의 제조

NCO INDEX가 2~2.5이고 이론 NCO%가 10~15 범위에서 제조한 중량 평균 분자량이 약 120000인 디사이클로헥실메탄디이소시아네이트 말단 프리폴리머 100 중량부에 아민메톡시실란 15 중량부, 에폭시에톡시실란 15 증량부를 첨가하여 95℃에서 2~3시간 반응시켜 고형분 약 60중량%의 실란 변성 폴리우레탄을 제조하였다.

실시예 1: 액체 도막 방수제의 제조

폴리에틸렌글리콜 수용액 100 중량부에 에틸아크릴레이트 50 중량부를 첨가 하여 60℃로 온도를 상승 시켜 500rpm으로 3시간 동안 교반하여 에틸아크릴레이트로 팽윤된 폴리에틸렌글리콜계 수용액을 제조하여 여기에 소듐퍼설페이트 0.5 중량부를 첨가하여 80℃ 에서 10시간 반응시킨 후 브틸아크릴레이트로 팽윤된 폴리옥시에틸렌계 에멀젼의 중합 생성물을 합성하였다.

상기 과정에 따라 얻은 중합 생성물 100 중량부에 합성예 1에 따라 얻은 실란 변성 수분산 폴리우레탄 100 중량부를 첨가하여 50℃에서 2시간 브렌딩하여 액체 도포 방수제를 제조하였다.

실시예 2: 액체 도막 방수제의 제조

실란 변성 수분산 폴리우레탄의 함량이 200 중량부로 변화된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 액체 도포 방수제를 제조하였다.

실시예 3: 액체 도막 방수제의 제조

실란 변성 수분산 폴리우레탄의 함량이 300 중량부로 변화된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 액체 도포 방수제를 제조하였다.

실시예 4: 액체 도막 방수제의 제조

실란 변성 수분산 폴리우레탄의 함량이 400 중량부로 변화된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 액체 도포 방수제를 제조하였다.

상기 실시예 1-4에 따라 얻은 액체 도포 방수제의 성능을 평가하기 위하여

KSF2451 규격에 의하여 방수제 15: 레미탈 20(시멘트1:모래4)배합의 시험체를 제작하여 24시간 경과 후 탈형한 후 10일간 양생후 압축강도, 인장강도 및 흡수시험 특성을 평가하였고 KSF4918에 의거 부착강도 시험을 행하였고, 그 결과를 하 기 표 1에 나타내었다.

[표 1]

시험항목	단위	실시예 2	실시예 3	실시예 4	시제품 A^*
응결 시간 초결 종결	시간:분 시간:분	3:20 5:10	3:10 5:30	3:50 4:50	3:30 5:50
안정성 (끊임법)		안정	안정	안정	불안정
흡수비 1시간 5시간 24시간		0.17 0.20 0.30	0.20 0.21 0.28	0.11 0.15 0.19	0.60 0.80 0.89
투수비		0.22	0.25	0.20	0.91
압축강도비	%	102	105	109	73
부착강도	kgf/cm²	25.0	26.3	27.5	15.0

* 시제품 A는 일반 아크릴 에멀젼계 액체방수제이다.

상기 표 1에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 실시예 1-4의 액체 도포

방수제는, 일반적인 아크릴 에멀젼계 액체방수제인 시제품 A에 비하여 안정성이 양호하고 흡수비와 투수비가 우수하면서도 부착강도, 압축강도, 인장강도 및 신장율이 현저히 뛰어난 성능을 발휘하였다. 본 발명에 따른 고성능 폴리에틸렌글리콜계 에멀젼의 중합 생성물과 실란 변성 수분산 폴리우레탄을 주성분으로 하는 액체 도포 방수제를 이용하면, 일반 포틀랜드 시멘트에 뛰어난 상용성을 발휘하여 우수한 시멘트 페이스트 몰탈 및 탄성 도막이 얻어지고 또 경화 지연성과 발열을 억제하고 보수성이 부여되여 콘크리트 몰탈의 양생을 현저하게 발현시킬 뿐만 아니라 내식성, 내마모성, 내약품성, 무수축성등의 성능을 유지하며 특히 발수성 물질에 의하여 그 기능이 감소되는 콘크리트와의 부착성 및 압축강도에 있어서도 고성능을 발휘한다.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으 로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

폴리에틸렌 글리콜 수용액에 에틸 아크릴레이트를 부가하여 얻은 에틸 아크릴레이트로 팽윤된 폴리옥시에틸렌계 에멀젼에 중합 촉매를 부가하고 이를 열처리하여 얻는 에틸아크릴레이트로 팽윤된 폴리옥시에틸렌계 에멀젼의 중합 생성물; 및 실란 변성 수분산 폴리우레탄을 포함하는 액체 도포 방수제.
제1항에 있어서, 상기 에틸아크릴레이트로 팽윤된 폴리옥시에틸렌계 에멀젼의 중합 생성물과 실란 변성 수분산 폴리우레탄의 혼합 중량비는 1:1 내지 1:4인 것을 특징으로 하는 액체 도포 방수제.
폴리에틸렌글리콜 수용액에 에틸 아크릴레이트를 부가하고 이를 열처리하여 에틸 아크릴레이트로 팽윤된 폴리에틸렌글리콜 수용액을 얻는 단계;

상기 에틸 아크릴레이트로 팽윤된 폴리에틸렌글리콜 수용액에 중합 촉매를 부가하고 이를 열처리하여 중합반응을 실시하여 에틸아크릴레이트로 팽윤된 폴리옥시에틸렌계 에멀젼의 중합 생성물을 얻는 단계; 및

상기 에틸아크릴레이트로 팽윤된 폴리옥시에틸렌계 에멀젼의 중합 생성물에 실란 변성 수분산 폴리우레탄을 부가 및 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 도포 방수제의 제조방법.
제3항에 있어서, 상기 에틸 아크릴레이트의 함량은 폴리에틸렌글리콜 100 중량부를 기준으로 하여 30 내지 60 중량부인 것을 특징으로 하는 액체 도포 방수제의 제조방법.
제3항에 있어서, 상기 에틸아크릴레이트로 팽윤된 폴리옥시에틸렌계 에멀젼의 중합 생성물과 실란 변성 수분산 폴리우레탄의 혼합중량비는 1:1 내지 1:4인 것을 특징으로 하는 액체 도포 방수제의 제조방법.
제3항에 있어서, 상기 중합 촉매가 소듐퍼설페이트 및 암모늄퍼설페이트로부터 선택된 하나 이상이고,

상기 중합촉매의 함량이 폴리에틸렌글리콜 100 중량부를 기준으로 하여 0.3 내지 0.6 중량부인 것을 특징으로 하는 액체 도포 방수제의 제조방법.
제3항에 있어서, 상기 중합반응을 위한 열처리온도는 60 내지 90℃인 것을 특징으로 하는 액체 도포 방수제의 제조방법.