KR100874657B1 - 친환경 습윤 경화형 유·무기 복합 산업용 바닥재 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 우레탄 프리폴리머 18~22중량%, 폴리올 7~11중량%, 물 6~8중량% 및 분체 65~69중량%로 구성되는 것을 특징으로 친환경 습윤 경화형 유·무기 복합 산업용 바닥재 조성물에 관한 것으로서, 기존의 유기용제 대신 물을 사용함으로써 친환경적이며, 강도와 내마모성 및 내약품성이 우수하고, 습윤면에서도 접착력이 우수하여 오랜 시간이 지나도 탈락현상이 발생하지 않을 뿐만 아니라, 기존 바닥재에 비교하여 미끄럼 저항이 탁월하여 지하 주차장에 적용시 이용자의 안전사고를 예방할 수 있는 산업용 주차장 바닥재를 제공함으로써 산업용 바닥재 시장을 활성화 시키는 효과가 있다.

습윤 경화형, 산업용 주차장 바닥재, 우레탄 프리폴리머, 폴리올, 이소시아네이트

Description

친환경 습윤 경화형 유·무기 복합 산업용 바닥재 조성물{Organic-Inorganic hybrid and environment-friendly floor materials to use wetted-concrete conditions}

본 발명은 친환경 습윤 경화형 유·무기 복합 산업용 바닥재 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유기 용제를 사용하지 않는 친환경적이고, 강도와 내마모성 및 내약품성이 우수하고, 습윤면에서도 접착력이 우수하여 오랜 시간이 지나도 탈락현상이 발생하지 않을 뿐만 아니라, 기존 바닥재와 비교하여 미끄럼 저항이 탁월하여 지하 주차장에 적용시 이용자의 안전사고를 예방할 수 있도록 하는 친환경 습윤 경화형 유·무기 복합 산업용 바닥재 조성물에 관한 것이다.

주차장은 각종 건물의 옥외, 지상, 옥내, 지하에 시공되거나 별도의 주차빌딩으로 시공되며, 그 바닥은 콘크리트, 모르타르 또는 철판 등 다양하게 이루어진다. 이러한 주차장 바닥은 물기로 철판이나 철근이 부식되거나 아래층으로 누수가 일어나지 않도록 방수바닥재 처리가 되어야 하며, 차량의 주행소음을 줄이고, 차량의 주행충격을 견딜 수 있도록 처리되어야 함과 동시에, 차량이 미끄러지지 않도록 처리되어야 한다. 예컨대, 방수재료의 특성, 바닥상태, 외부환경요건에 따라 주차장 바닥에 대한 방수가 이루어져야 하는데, 바닥의 함수율이 높으면 방수층이 바닥에 부착되어 재료의 성능을 발휘하는데 나쁜 영향을 끼치며, 시공 후 온도변화나 충격 등에 의한 수축 및 팽창에 의하여 바닥과 방수층 사이에 에어 포켓(Air Pocket)이 생기거나 방수층에 핀홀이 생기고, 방수층이 찢기거나 파단되는 현상이 야기될 수 있다. 이러한 문제점들이 나타나면, 보수공사가 이루어져야 하고, 또한 동일한 방수공법으로 보수가 이루어지더라도 마찬가지의 문제가 나타나, 주차장 바닥의 유지보수에 많은 비용이 들게 되므로, 이를 미연에 방지할 필요가 있다.

또한, 최근 주거 건물의 외부공간은 조명등을 통한 테마파크를 조성하여 입주민의 휴게 공간으로 제공되는 추세이다. 또한 경제의 급격한 발전과 자동차 보유 대수의 증가로 주차장의 수요가 증대하고 있고 건물은 고층화되어 교통량이 증가하여 주차를 위한 여유 공간이 부족한 상태이다. 이러한 이유로 세대별 적정 주차면적을 제공하기 위해서는 지하층을 주차공간으로 설계하여 주차장으로 활용할 수밖에 없다. 그런데 주차장 바닥 마감의 경우 하드너계, 에폭시계, 우레탄계, 에폭시 수지 몰탈계 등이 난립하여 적용되고 있고 바탕처리의 경우도 무근 콘크리트의 타설, STF, 방수 등이 설계자의 취향에 따라 특정 기준이 없이 설계되거나 삭제되고 있는 현실이다.

산업용 바닥재의 국내 시장규모는 약 3,000억원이고, 세계시장 규모는 50,000억원으로 추산된다. 국내에서 주로 사용되는 산업용 바닥재는 에폭시계, 우레탄계 등이 있다. 그러나 에폭시, 우레탄계 바닥재는 대부분 휘발성 유기화합물이 포함된 제품으로 지하 주차장에서 시공 시에 작업자의 작업환경 위험, 시공 후 잔여 용제의 계속적인 휘발로 인한 주거자 및 이용자의 장기적 위험 노출과 같은 인체에 대한 치명적 악영향 문제휘발성 용제로 인한 작업시 높은 화재 발생요인 및 시공 후 화재에 매우 취약하며, 화재시 다량의 유독한 가스 발생 등으로 자칫 대형 사고를 부를 수 있는 화재 문제가 있다. 또한, 최근에 부각되고 있는 환경유해물질(VOCs) 규정으로 실내 주차장 등에 이러한 유기계 바닥재 사용이 규제를 받을 예정이다. 이러한 유기계 에폭시, 우레탄 바닥재의 환경적, 물성적 문제점을 대체하기 위한 재료로써 최근에 시멘트계 불연바닥재가 대두 되고 있다. 그러나 이러한 시멘트계 바닥재는 바탕면과의 부착 성능 저하와 내약품성이 불량한 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 유기 용제 대신 물을 사용하는 친환경적이고, 강도와 내마모성 및 내약품성이 우수하며, 습윤면에서도 접착력이 우수하여 오랜 시간이 지나도 탈락현상이 발생하지 않을 뿐만 아니라, 기존 바닥재와 비교하여 미끄럼 저항이 탁월하여 지하 주차장에 적용시 이용자의 안전사고를 예방할 수 있는 친환경 습윤 경화형 유·무기 복합 산업용 바닥재 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 우레탄 프리폴리머 18~22중량%, 폴리올 7~11중량%, 물 6~8중량% 및 분체 65~69중량%로 구성되는 것을 특징으로 하는 친환경 습윤 경화형 유·무기 복합 산업용 바닥재 조성물을 제공한다.

상기 우레탄 프리폴리머는 폴리올과 디이소시아네이트를 반응시켜 제조한다. 이때, 폴리올은 2~3개의 수산기를 가지며, 분자량이 800 내지 1000인 폴리에스테르계 폴리올이 사용될 수 있는데 바람직하기로는 폴리프로필렌클리콜을 사용하는 것이 바람직하고, 디이소시아네이트는 톨루엔디이소시아네이트(TDI)는 휘발시 인체에 유해하므로 디페닐메탄-4,4-디이소시아네이트(MDI)를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 우레탄프리폴리머는 본 발명에 따른 유·무기 복합 산업용 바닥재 조성물 100중량%를 기준으로 폴리올 1~5중량% 및 디이소시아네이트 17중량%로 하여 제조하는 것이 바람직하다. 왜냐하면 폴리올과 디이소시아네이트가 반응하여 우레탄 결합을 하고 남은 여분의 유리 디이소시아네이트가 폴리올 및 물과 반응하여 최적의 점도 및 경도를 유지하기 위함이고, 경화시 과도한 경화 수축으로 인하여 콘크리트 바탕면과의 장기 부착력이 저하되는 문제를 방지하기 위해서이다.

한편, 상기 우레탄 프리폴리머와 반응하는 폴리올은 분자량이 800 내지 1000인 폴리에스테르계 폴리올이 사용될 수 있는데, 바람직하기로는 폴리프로필렌클리콜을 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 폴리올은 가사시간을 늘리고 작업성을 개선하기 위하여 본 발명에 따른 유·무기 복합 산업용 바닥재 조성물 100중량%를 기준으로 7~11중량% 범위로 혼합하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 물은 기존의 유기 용제의 사용으로 인한 TVOC(Total Volatile Organic Compounds)를 적게 하기 위하여 사용되는 것으로서, 본 발명에 따른 유·무기 복합 산업용 바닥재 조성물 100중량%를 기준으로 6~8중량%인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 범위를 벗어나는 경우에는 본 발명의 유·무기 복합 산업용 바닥재 조성물의 경화시 물리적 성능이 저하되는 문제가 있기 때문이다.

또한, 상기 분체는 우레탄 프리폴리머의 유리 디이소시아네이트와 물의 우레아 반응에 의하여 발생하는 기포(이산화탄소)를 소포하는 역할 뿐만 아니라 콘크리트 바탕면과의 부착력을 강화시키는 역할을 하는 것으로서, 본 발명에 따른 유·무기 복합 산업용 바닥재 조성물 100중량%를 기준으로 65~69중량%인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 65중량% 미만의 경우에는 경화시 과도한 경화수축으로 인하여 콘크리트 바탕면과의 장기 부착력이 저하되는 문제가 있고, 69중량% 초과의 경우에는 흐름성이 저하되어 작업성에 문제가 있기 때문이다.

이때, 상기 분체는 백시멘트, 규사, 수산화칼슘, 탄산칼슘 및 이산화크롬으로 구성되는데, 상기 백시멘트는 시멘트 콘크리트 바탕면과의 수화반응을 형성하여 시멘트 바탕면과 결합을 시키는 바인더로서의 역할을 하기 위하여 45~46중량% 범위로 하는 것이 바람직하고, 수산화칼슘은 물과 유리 디이소시아네이트와의 우레아 반응으로 생성된 이산화탄소와 시멘트 반응을 하여 이산화탄소를 제거하는 역할을 위하여 3~4중량% 범위로 하는 것이 바람직하며, 규사는 충진제 역할을 하는 것으로서 11~12중량%범위로 하는 것이 바람직하고, 탄산칼슘은 내마모성을 개선시키기 위한 것으로 3~3.5중량% 범위로 하는 것이 바람직하며, 이산화크롬은 안료로서 3~3.5중량%로 하는 것이 바람직하다.

이상에서와 같이, 본 발명은 강도와 내마모성 및 내약품성이 우수하고 습윤면에서도 접착력이 우수하여 오랜 시간이 지나도 탈락현상이 발생하지 않을 뿐만 아니라, 기존 바닥재에 비교하여 미끄럼 저항이 탁월하여 지하 주차장에 적용시 이용자의 안전사고를 예방할 수 있는 산업용 주차장 바닥재를 제공함으로써 기존의 유기용제 대신 물을 사용함으로써 친환경적인 산업용 바닥재 시장을 활성화 시키는 효과가 있다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나 다음의 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당업자에 의한 통상적인 변화가 가능하다.

<실시예 1>

1-1 우레탄 프리폴리머의 제조

4구 플라스크에 질소를 주입시키면서 디페닐메탄-4,4-디이소시아네이트(외관:암갈색 액상, 점도: 50~100 mPa·s/25℃, 비중: 1.22/25℃) 17중량%와 평균 분자량이 1000인 폴리프로필렌클리콜 5중량%를 첨가 혼합시켜 25~50℃에서 1시간 이상 반 응시켜 유리 이소시아네이트를 포함하는 우레탄 프리폴리머 22중량%를 제조하였다.

1-2 분체의 제조

백시멘트 45중량%, 규사 11중량%, 수산화칼슘 3중량%, 탄산칼슘 3중량% 및 이산화크롬 3중량%를 각각 혼합기에 혼합하여 골고루 섞이도록 충분히 교반하여 분체 65중량%를 제조하였다.

1-3 유·무기 복합 산업용 바닥재 조성물의 제조

상기 실시예 1-1의 우레탄 프리폴리머 22중량%에 평균 분자량이 1000인 폴리프로필렌클리콜 7중량%와 물 6중량%를 동시에 첨가하고 500rpm으로 20분간 교반한 후 상기 실시예 1-2의 분체 65중량%를 첨가하여 혼합한 후 저속전동믹서(500rpm이하)를 이용하여 교반하여 본 발명에 따른 유·무기 복합 산업용 바닥재 조성물을 제조하였다.

<비교예>

비스페놀 A형과 에피클로로히드린을 반응시킨 후 사용 목적, 용도, 조건에 맞추기 위해 충진재, 기타 첨가제 등을 혼합하여 제조되는 공지의 에폭시 수지계 바닥재 조성물의 제조 방법에 따른 에폭시 수지계 바닥재 조성물을 제조하였다.

<시험예>

상기 실시예 1-3의 본 발명의 친환경 습윤 경화형 유·무기 복합 산업용 바닥재 조성물과 상기 비교예의 에폭시 수지계 바닥재 조성물을 각각 300×300×50mm의 콘크리트 시편에 도포한 후 표준 상태에서 1주일 경화시킨 후 아래의 시험을 하였다.

내충격성능 시험

주차장 바닥 마감재는 사용과정에서 다양한 형태의 외력(중량물체의 낙하, 자동차 주행 하중, 보행자의 보행 충격 등)이 작용하게 되는데 이에 적정 품질 수준을 유지하기 위해서는 내충격 저항성이 유지되어야 한다. 따라서 KS F 2221에서 규정하는 모래 위 전체면 지지방법으로 수평하게 유지한 시험체 표면에 구형추 W₂-1000(기호)을 높이 500㎜에서 떨어뜨려 주차장 바닥 마감재의 구멍 뚫림, 균열, 잔갈림 및 떨어져나감(밑판과의 벗겨짐) 유무를 육안으로 관찰하였다.

그 결과를 표 1에 나타내었다.

상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 친환경 습윤 경화형 유·무기 복합 산업용 바닥재 조성물은 콘크리트 마감재의 구멍 뚫림, 균열, 잔갈림 및 떨어져나감(밑판과의 벗겨짐) 현상이 발생하지 않아 내충격성능이 우수함을 알 수 있었다.

부착성능 시험(습윤면 부착 성능)

주차장 바닥 마감재의 하자는 대부분 타이어 회전마찰과 하중에 의한 콘크리트 바탕면과 주차장 바닥 마감재의 부착강도의 저하로 인한 들뜸 및 파손에 있으므로, KS F 2561 부착성능시험 방법에 따라 습윤면 부착 성능을 시험하였다.

그 결과를 표 2에 나타내었다.

상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 친환경 습윤 경화형 유·무기 복합 산업용 바닥재 조성물은 부착강도가 2.2 로서 품질 기준(1.2 이상)이상이어서 습윤면 부착성능이 우수함을 알 수 있었다.

윤하중 저항 성능 시험

현장 환경과 유사한 실제 차량용 타이어를 이용하여 바닥재의 마모도를 평가하기 위하여 KS F 4937의 윤하중 저항시험법에 의하여 윤하중 저항 성능 시험을 하였다.

그 결과를 표 3에 나타내었다.

상기 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 친환경 습윤 경화형 유·무기 복합 산업용 바닥재 조성물은 콘크리트 바닥의 표면 상태가 이상이 없었으며, 두께 감소 깊이가 1.25로서 품질 기준(3mm 이하)이하 이어서 윤하중 저항 성능이 우수함을 알 수 있었다.

수밀성 시험

주차장 내부에서 차량의 세척 및 물청소가 일반화 되어 있어 치밀한 방수성과 투수 저항성 성능을 시험하기 위하여 KS F 4919의 시험 방법에 따라 시험을 하였다.

그 결과를 표 4에 나타내었다.

상기 표 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 친환경 습윤 경화형 유·무기 복합 산업용 바닥재 조성물은 물이 바탕체 표면으로 투수되지 않아 수밀성이 우수함을 알 수 있었다.

내약품성 시험

주차장 바닥은 차량에서 발생하는 각종 오일류의 누유에 의한 바닥오염과 겨울철 염화칼슘의 사용에 의한 바닥재의 열화정도를 측정하기 위하여 상기 실시예 1-3의 본 발명의 친환경 습윤 경화형 유·무기 복합 산업용 바닥재 조성물을 도포한 경화체와 에폭시 수지계 바닥재를 도포한 경화체를 각각 하기 표 5의 시험액 속에 20℃에서 7일간 침적시킨 후 중량변화를 측정하였다.

그 결과를 표 5에 나타내었다.

상기 표 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 친환경 습윤 경화형 유·무기 복합 산업용 바닥재 조성물은 에폭시계 바닥재와 비교하여 광범위한 약품에 대하여 내구성이 우수하여 내약품성이 우수함을 알 수 있었다.

휘발성 유기화합물량 및 포름알데히드량 측정

다중이용시설 등의 실내공기질 관리법에 따르면 2,000㎡ 이상의 실내주차장에는 오염물질을 방출하는 자재의 사용을 금지하고 있으며, 날로 증대되고 있는 친환경 제품에 대한 요구의 적합성을 평가하기 위하여 소형 챔버법 GC/MS에 의하여 시험을 하였다.

그 결과를 표 6에 나타내었다.

상기 표 6에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 친환경 습윤 경화형 유·무기 복합 산업용 바닥재 조성물은 포름알데히드 및 휘발성 유기화합물의 방출량이 각각 1.12, 0.15로서 품질 기준(1.25 이하, 4 이하)이하 이어서 친환경 적임을 알 수 있었다.

미끄럼 저항성 측정

건축물 등의 구조체인 콘크리트 상부 주차장 바닥에 별도의 마감이 시공될 경우, 특히 칼라 코팅 마감재의 경우 바닥면의 미끄럼 저항성이 저하된다. 에폭시 코팅 마감재와 우레탄 코팅 마감재와 같은 고분자 재료는 바닥에 물이 있을 경우 주차장 바닥이 매우 미끄러워 주차장 내에서 발생하는 차량의 사고와 보행자의 안저사고에 매우 위험한 요인이다. 따라서, KS F 2375의 시험 방법에 따라 British Pendulum Tester(BPT)를 사용하여 노면의 미끄럼 저항을 측정하였다.

그 결과를 표 7에 나타내었다.

상기 표 7에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 친환경 습윤 경화형 유·무기 복합 산업용 바닥재 조성물은 에폭시계 바닥재, 우레탄계 바닥재와 비교하여 미끄럼 저항성능이 월등히 우수한 것을 알 수 있었다.

압축강도 성능 시험

주차장 바닥 마감재의 압축강도는 마모저항성능 만큼이나 중요하다고 할 수 있다. 차량 등의 지속적인 운행에 의하여 마모가 발생하지만, 압축강도가 낮을 경우 중량물의 하중에 의한 바닥재의 파손이 발생할 수 있다. 따라서, KS F 4041 압축강도 시험방법에 따라 주차장 바닥 마감재의 압축강도 성능을 시험하였다.

그 결과를 표 8에 나타내었다.

상기 표 8에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 친환경 습윤 경화형 유·무기 복합 산업용 바닥재 조성물은 압축강도가 42로 품질 기준(28 이상) 이상 이어서 압축강도 성능이 우수함을 알 수 있었다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 우레탄 프리폴리머 18~22중량%, 폴리올 7~11중량%, 물 6~8중량% 및 분체 65~69중량%로 구성되는 친환경 습윤 경화형 유·무기 복합 산업용 바닥재 조성물에 있어서,

   상기 분체는 백시멘트 45~46중량%, 규사 11~12중량%, 수산화칼슘 3~4중량%, 탄산칼슘 3~3.5중량% 및 이산화크롬 3~3.5중량%로 구성되는 것을 특징으로 하는 친환경 습윤 경화형 유·무기 복합 산업용 바닥재 조성물.
4. 제3항에 있어서,

   상기 폴리올은 폴리에스테르계 폴리올인 것을 특징으로 하는 친환경 습윤 경화형 유·무기 복합 산업용 바닥재 조성물.
5. 삭제