KR101029660B1 - 작업성이 우수하고 견고한 폴리우레아 도료 조성물 및 그 시공방법 - Google Patents

작업성이 우수하고 견고한 폴리우레아 도료 조성물 및 그 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에폭시 프리폴리머 25 내지 45 중량%, 아민 관능성 수지 25 내지 45 중량%, 가교제 5 내지 15 중량%, 안료 2 내지 8 중량%, 첨가제 2 내지 8 중량%로 구성되는 1액의 수지 혼합물과, 이소포론 디이소시아네이트(IPDI) 또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트 트라이머(HDT) 100 중량부에 폴리프로필렌글리콜 또는 폴리옥시프로필렌 디아민 50 내지 150 중량부를 혼합하여 얻어지는 2액의 경화제를 포함하는 2액형의 폴리우레아 도료 조성물로서, 상기 아민 관능성 수지는 아민 가(amine value)가 150 내지 250이고, 당량(Equivalent weight)이 200 내지 300인 폴리아스파틱 에스테르(polyaspartic ester)인 것을 특징으로 하는 폴리우레아 도료 조성물을 개시한다. 본 발명에 따른 폴리우레아 도료 조성물은 분자 구조 내에 강도 및 강인성이 부여되고 방수, 방식, 바닥재 등의 다양한 용도로 사용될 수 있고, 기존의 도료보다 기계적 물성 및 내마모성이 우수하다.

Description

작업성이 우수하고 견고한 폴리우레아 도료 조성물 및 그 시공방법{ POLYUREA PAINT COMPOSITION HAVING EXCELLENT WORKABILITY AND SUPERIOR TOUGHNESS AND METHOD USING THE SAME}
본 발명은 작업성이 우수하고 견고한 폴리우레아 도료조성물 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 물리적 특성 및 내 마모성이 우수하여 방수, 방식, 바닥재 등의 다양한 용도로 사용가능하고 특수장비를 사용하지 않고 작업성이 용이한 2액형 폴리우레아 도료 조성물 및 상기 조성물을 이용한 시공방법에 관한 것이다.
폴리우레아의 분자는 보통의 경우 유연성을 크게 하는 요소와 경도를 크게 하는 요소들이 고르게 분포되어 있는 상태로 구성되어 있다.
일반적으로 알려진 바에 의하면, 유연성을 크게 하는 요소는 낮은 유리전이온도(glass transition temperature, Tg)를 갖는 것으로 폴리에테르(polyether), 폴리에스테르(polyester), 폴리알킬디올 (polyalkyldiol) 등으로 중량평균분자량이 400-5000 사이일 때 유연성이 커지고, 경도를 크게 하려면 높은 Tg를 갖고 있으며 준결정성의 방향족 디이소시아네이트가 낮은 분자량의 사슬 확장자(chain extender)에 결합하면 경도가 커진다.
일반적으로 폴리우레아는 사슬 확장자와 낮은 분자량을 갖는 디아민류와 합성되어 우레아 단위체를 만드는 것이다. 따라서 폴리우레아는 선택된 물질이나 분자량, 또는 반응되는 비율 등의 기타 다양한 요소에 의하여 그 성질이 폭 넓게 변화되어 나타난다. 즉, 그 성질이 부스러지기 쉬운 물질에서 단단한 물질 또는 부드러운 물질, 더 나아가서는 어떤 점성을 갖는 물질로 변화가 가능하다. 특히 폴리우레아의 경우에는 지방산의 아미드 에스테르 결합이 혼합된 결합을 가지므로 고온에서의 성질은 이들 폴리에스테르계와 폴리아미드계의 중간적 성질을 가지고 있다.
폴리우레아의 합성은 부가반응과 축합반응의 두 개의 큰 영역으로 구분할 수 있다. 부가반응은 불포화 단량체가 반응 개시(initiation)단계, 전개(propagation)단계, 종결(termination)단계에서 반응하여 일어난다. 보통 단량체들은 이중결합을 가지고 있는 간단한 분자들인데 개시단계에서 두 개의 이중결합 중 하나가 깨지면서 반응하는데 미반응 단량체가 거의 희박할 때까지 빠르게 반응이 진행된다.
대부분의 경우 부가반응은 부생산물을 만들지 않고 진행된다. 축합 또는 단계적 성장 반응은 단량체들이 고분자의 사슬을 형성하기 위해 만들어진 단계에서 이중 작용기를 갖는 분자와 반응할 때 일어난다. 이는 작은 분자량을 갖는 분자들 간의 축합반응과 유사하다. 이때 작은 분자인 물이나 이산화탄소 같은 물질은 제거되기도 한다. 부가반응은 균일 고분자나 공중합체로 구분할 수 있는데, 공중합체의 미세한 형태는 무작위, 교차, 덩어리 형태로 나눌 수 있지만 이는 반응 조건이나 농도, 단량체의 반응성 비율 등에 따라 차이가 있다. 더군다나 최종 반응 생성물인 고분자들의 반응 후 분자량이나 분자량의 분포 등을 제어하는 것은 사슬 형태를 변화시키는 시약을 사용하여 제어하는 축합반응보다도 더 어려운 것이다. 반응성의 조절은 음이온 고분자화법에 의해 조절될 수 있고 어떤 경우에는 거의 단일 연쇄상 분포의 합성도 가능하다. 축합반응은 공중합 고분자물질을 만들 때도 사용된다.
이중 작용기를 갖는 단량체(bifunctional monomers)들은 사슬형 고분자를 만들기 위해 이용되고 삼중 이상의 작용기를 갖는 것은 삼차원적 공간에 교차 결합 고분자 망을 구성할 수도 있다.
폴리우레아는 관능기를 갖는 폴리옥시에테르 폴리아민 혼합물과 이소시아네이트 프리폴리머의 반응으로 형성되는 엘라스토머 특성을 갖는 고분자 물질로 아민과 이소시아네이트의 급속한 반응성 때문에 일반적으로 상온에서 혼합하여 사용할 수 없으며 특수한 스프레이 장비를 이용하여 도장작업을 진행한다.
즉, 2액형 고온고압의 스프레이 기기를 이용하여 혼합공정 없이 혼합 충돌형 기기를 통과하며 두 용액이 합쳐져 스프레이 후 수초 또는 수분 이내에 경화되어 견고하고 두꺼운 도막 형성이 가능하다는 특징이 있다.
그러나 일반적으로 폴리우레아는 합성고무와 같은 엘라스토머 성질을 가지므로 유연성 및 신율 등의 좋은 특성을 보유하지만, 분자 내 옥시에테르의 반복구조와 현재 상용중인 원료의 제한성 때문에 강도 및 강인성에 대한 특성부여가 어렵다는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은
에폭시 프리폴리머를 폴리머 분자 내에 도입하여 최종적으로 완결되는 폴리우레아의 강도 및 강인성을 개선하고 수지 혼합물과 경화제의 배합비를 특정하지 않을 수 있어 작업성이 용이한 폴리우레아 도료 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은
특수장비를 사용하지 않고 시공이 가능하여 작업성이 용이한 2액형 폴리우레아 도료 조성물을 이용한 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
에폭시 프리폴리머 25 내지 45 중량%, 아민 관능성 수지 25 내지 45 중량%, 가교제 5 내지 15 중량%, 안료 2 내지 8 중량%, 첨가제 2 내지 8 중량%로 구성되는 1액의 수지 혼합물과,
이소포론 디이소시아네이트(IPDI) 또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트 트라이머(HDT) 100 중량부에 폴리프로필렌글리콜 또는 폴리옥시프로필렌 디아민 50 내지 150 중량부를 혼합하여 얻어지는 2액의 경화제를 포함하는 2액형의 폴리우레아 도료 조성물로서,
상기 아민 관능성 수지는 아민 가(amine value)가 150 내지 250이고, 당량(Equivalent weight)이 200 내지 300인 폴리아스파틱 에스테르(polyaspartic ester)인 것을 특징으로 하는 폴리우레아 도료 조성물을 제공한다.
상기 에폭시 프리폴리머는 말단기가 아민으로 형성되고 이관능성 에폭시 수지와 중량평균분자량이 50 내지 250이고, 관능기가 2개인 아민을 60 내지 80℃에서 2시간 동안 유지 반응시켜 제조된 것이 바람직하다.
상기 아민 관능성 수지는 아민 가(amine value)가 150 내지 250인 것이 바람직하다.
상기 가교제는 방향족 및 지환족 아민 화합물 중에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
콘크리트 또는 철재면 표면의 이물질을 제거하는 단계;
프라이머를 도포하는 단계; 및
상기 조성물에서 1액의 수지 혼합물과 2액의 경화제를 혼합하여 도포하는 단계를 포함하는 폴리우레아 도료조성물을 이용한 시공방법을 제공한다.
본 발명에 따른 폴리우레아 도료 조성물은 분자 구조 내에 강도 및 강인성이 부여되고 방수, 방식, 바닥재 등의 다양한 용도로 사용될 수 있고, 수지와 경화제의 혼합 후 붓이나 롤러 또는 레기 등을 사용하여 작업이 가능하고 수지와 경화제의 배합비가 자유로우며 작업이 용이하고, 기존의 도료보다 기계적 물성 및 내마모성이 우수하다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명은 에폭시 프리폴리머 25 내지 45 중량%, 아민 관능성 수지 25 내지 45 중량%, 가교제 5 내지 15 중량%, 안료 2 내지 8 중량%, 첨가제 2 내지 8 중량%로 구성되는 1액의 수지 혼합물과, 이소포론 디이소시아네이트(IPDI) 또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트 트라이머(HDT) 100 중량부에 폴리프로필렌글리콜 또는 폴리옥시프로필렌 디아민 50 내지 150 중량부를 혼합하여 얻어지는 2액의 경화제를 포함하는 2액형의 폴리우레아 도료 조성물로서, 상기 아민 관능성 수지는 아민 가(amine value)가 150 내지 250이고, 당량(Equivalent weight)이 200 내지 300인 폴리아스파틱 에스테르(polyaspartic ester)인 것을 특징으로 하는 폴리우레아 도료 조성물을 제공한다.
본 발명의 폴리우레아는 내수성, 내화학성, 내염수성과 같은 화학적 특성과 내마모성 및 내충격성과 같은 기계적 물성이 우수한 특성을 갖는 수지로서 무용제형으로 인체에 무해한 친환경적인 특성을 갖는다.
본 발명에서는 폴리머의 강인성 부여 방법으로 에폭시 프리폴리머를 폴리우레아 분자구조 내 도입하여 최종적으로 완결되는 폴리머의 강도 및 강인성을 향상시켜 용도에 따른 물성의 차별화 및 최적화를 기대할 수 있게 하였다.
본 발명에 따른 조성물은 아민 혼합물과 이소시아네이트의 급속한 반응성을 조절하여 폴리우레아 전용 도장장비 없이 수지와 경화제의 혼합 후 붓이나 롤러 등을 이용하여 작업이 가능하면서 폴리우레아 고유의 기계적 물성 및 내마모성을 갖는다.
본 발명에 따른 에폭시 프리폴리머를 제조하는 방법은 일관능성 에폭시, 이관능성 에폭시, 다관능성 에폭시 중에서 선택된 하나 이상의 에폭시 수지에 1급 아민, 2급 아민 및/또는 그 혼합물을 반응시키고 말단에 아민이 형성된 에폭시 프리폴리머를 제조한다. 여기서 사용된 1급 아민과 2급 아민으로 구성될 수 있다.
상기 에폭시 프리폴리머는 말단기가 아민기로 형성되어 있고, 이관능성 에폭시 수지와 중량평균분자량이 50 내지 250이고, 관능기가 2개인 아민을 60 내지 80℃에서 2시간 동안 유지 반응시켜 제조될 수 있다.
말단기가 아민인 에폭시 프리폴리머는 조성물의 강인성을 부여하는 메인 폴리머로서, 도장면에 대한 부착력과 내구성, 내후성, 균열 저항성 등의 주된 기능을 부여한다. 본 발명에서 에폭시 프리폴리머의 함량은 25 내지 45 중량%가 바람직하다. 에폭시 프리폴리머의 함량이 25 중량% 미만일 경우 조성물의 강인성의 효과가 미비하고, 에폭시 프리폴리머의 함량이 45 중량% 를 초과하는 경우 점도 상승 및 상대적으로 다른 조성물의 함량이 적어져서 원하고자 하는 물성의 폴리우레아 도료를 만들 수가 없기 때문에 바람직하지 못하다.
아민 관능성 수지 혼합물은 아민 가(Amine Value)가 150 ~ 250이고, 당량(Equivalent weight)이 200 내지 300인 폴리아스파틱 에스테르(polyaspartic ester)인 것이 바람직하다. 폴리아스파틱 에스테르는 다음의 화학식 1로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112011005817872-pat00001
상기 식에서,
R은 다음의 화학식 A-D 중에서 선택된 하나로 표시될 수 있다.
A:
Figure 112011005817872-pat00002
,
B:
Figure 112011005817872-pat00003
,
C:
Figure 112011005817872-pat00004
,
D:
Figure 112011005817872-pat00005
상기 화학식 A-D의 당량(Equivalent weight)는 200-350이고, 바람직하게는 200 - 300이다.
아민 관능성 수지 혼합물의 함량은 25 내지 45 중량%인 것이 바람직하다. 아민 관능성 수지 혼합물의 함량이 25 중량% 미만일 경우 내충격성 및 내마모성이 저하되어 바람직하지 못하고, 45 중량 %를 초과하는 경우 상대적으로 다른 조성물의 함량이 적어짐으로 인하여 원하는 물성의 폴리우레아 도료를 제조할 수 없기 때문에 바람직하지 못하다.
가교제 (Cross-linking agent)는 사슬 연장제로 사용되는 방향족계 또는 지환족계의 아민 화합물이 사용될 수 있다. 본 발명에서는 반응성이 낮은 2-관능성 디아민류 사용이 바람직하다. 자세하게는 1차 아민은 상기 폴리우레아 도료의 겔화 시간을 단축시킬 수 있고, 2차 아민은 상기 폴리우레아 도료의 겔화 시간을 연장시킬 수 있다.
가교제의 함량은 5 내지 15 중량%인 것이 바람직하다. 가교제의 함량이 5 중량% 미만인 경우에는 사슬 연장제로의 효과가 미미하여 기계적 물성의 향상을 기대하기가 어렵기 때문에 바람직하지 못하고, 15 중량%를 초과하는 경우에는 지나친 경도 향상 및 신장율의 저하를 초래하기 때문에 바람직하지 못하다.
안료는 폴리우레아 도료의 색상을 부여한다. 본 발명에서 안료는 폴리우레아 도료 조성물의 색상을 부여하기 위한 것으로 2 ~ 8 중량%를 사용하는 것이 바람직하지만 소비자의 요구나 제조자의 필요에 따라 상기의 범위에만 반드시 한정되지 아니하고 적절히 조절되어 질 수 있다.
첨가제는 상적으로 도장용 도료의 조성물에 사용되는 UV-안정제, 접착증진제 등을 2 ~ 8 중량% 범위 내에서 혼합 또는 단독 사용한다.
본 발명에서 UV 안정제는 자외선에 의한 조기 열화 현상을 방지하며, 1 ~ 4 중량%를 첨가하는 것이 바람직하다. UV 안정제의 첨가량이 1 중량% 미만인 경우에는 자외선에 의한 조기 열화 현상의 방지 효과가 저하되고, UV 안정제의 첨가량이 4 중량%를 초과할 경우에는 자외선에 의한 조기 열화 방지 효과는 더 이상 향상되지 않는 반면 코팅제 조성물의 다른 물성을 저하시킬 우려가 있다. UV 안정제의 예를 구체적으로 들면 수계에 사용가능한 티누빈 571(Tinuvin 571, Ciba사)를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 접착증진제는 바인더와 구성물에 대한 화학적인 작용을 통하여 소재에 대한 부착력 보강 및 도료조성물의 강도를 보강하는 역할을 하며, 1 ~ 4 중량%를 첨가하는 것이 바람직하다. 접착증진제의 첨가량이 1 중량% 미만인 경우에는 코팅제 조성물과 콘크리트 면과의 접착력이 저하할 우려가 있고, 접착증진제의 첨가량이 4 중량%를 초과할 경우에는 코팅제 조성물과 콘크리트 면과의 접착력이 더 이상 현저히 향상되지 않고 코팅제 조성물의 다른 물성을 저하시킬 우려가 있기 때문에 바람직하지 못하다. 접착증진제의 예를 구체적으로 들면 다우코닝사의 실란 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 제조된 에폭시 프리폴리머에는 폴리머로서 아민 관능성 수지 혼합물과 가교제, 안료, 첨가제가 예비혼합된 1액의 수지혼합물을 얻는다. 다음으로 경화제로서 이소시아네이트 프리폴리머를 사용하여 특수 장비를 사용하지 않고, 수지와 경화제의 배합비를 1:1로 혼합할 필요없이 자유롭게 배합가능하며 붓이나 롤러 등을 사용하여 도포가 가능하므로 작업성이 용이하다.
경화제인 이소시아네이트 프리폴리머는 헥사 메틸렌 디이소시아네이트 (Hexamethylene Diisocyanate, HDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트 트라이머(HDT), 이소포론 디이소시아네이트 (Isophorone Diisocyanate, IPDI), 시클로헥실메탄 디이소시아네이트(Cyclohexylmethane diisocyanate, H12MDI), 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(Methylene Diphenyl Diisocyanate, MDI), 톨루엔 디이소시아네이트(Toluene Diisocyanate, TDI) 중에서 선택된 1종 이상이 혼합된 이소시아네이트 혼합물 100 중량부에 대하여 수산기(-OH)를 가진 폴리올(Polyol) 또는 폴리아민(Polyamine) 혼합물 중에서 선택된 1종 이상이 혼합된 50 ~ 150 중량부를 반응온도 60 ~ 120℃에서 3 ~ 5시간 유지시켜 NCO함량이 15 ~ 25 중량% 이고, 점도는 200 ~ 2,000cps/25℃ 인 것이 바람직하다.
강인성이 우수한 본 발명의 2액형 폴리우레아 도료 조성물은 상기 1액의 수지 혼합물과 2액의 경화제를 혼합하여 완성되고 수지 혼합물에서 폴리머의 종류, 가교제, 경화제의 종류 및 성분에 따라 겔화 시간이 달라지게 되고 폴리우레아 도료의 형태가 구분되어 진다.
본 발명의 강인성이 우수한 친 환경적인 폴리우레아 도료조성물은 물리적 특성 및 내 마모성이 우수하여 방수, 방식, 바닥재 등의 다양한 용도로 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 일 태양에 따르면, 콘크리트 또는 철재면 표면의 이물질을 제거하는 단계; 프라이머를 도포하는 단계; 및 상기 조성물에서 1액의 수지 혼합물과 2액의 경화제를 혼합하여 도포하는 단계를 포함하는 폴리우레아 도료조성물을 이용한 시공방법을 제공한다.
작업공정을 구체적으로 살펴보면, 콘크리트 바닥면에는 콘크리트 표면의 레이턴스층 및 기타 오염물질을 제거한다. 다음으로 파공부위가 있는 부위는 실링제로 메우고 프라이머로 도포한 다음 상기 폴리우레아 도료를 도포하여 완성한다. 철재면의 경우에는 철재면을 블라스트 표면처리하여 녹과 이물질을 제거하고 방청 프라이머를 도포한다. 다음으로 상기 폴리우레아 도료를 도포하여 완성한다.
본 발명의 폴리우레아 도료 조성물은 고압의 전용 도장장비 없이 수지 혼합물과 경화제를 혼합 후 붓이나 롤러 등을 이용하여 작업이 가능하면서 폴리우레아 고유의 기계적 물성 및 내마모성을 갖기 때문에 작업성이 용이하다는 특징을 갖는다.
이하 본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명하나, 본 발명이 다음의 실시예에 반드시 한정되는 것은 아니다.
실시예
실시예 1
먼저 경화제를 제조하기 위하여 이소포론 디이소시아네이트(IPDI) 53.0 중량%와 폴리옥시프로필렌 디아민 D-2000 47.0 중량%를 혼합하여 반응온도 100 ~ 120℃에서 5시간 유지시켜 NCO 함량이 18.1%인 경화제를 제조하였다.
다음으로 수지 혼합물을 제조한다. 이관능성 에폭시 수지인 비스페놀 A의 디글리시딜에테르 (DGEBA)와 중량평균분자량이 50~250이고 관능기가 2개인 아민을 60 ~ 80℃에서 2시간 유지 반응시켜 만들어진 아민 말단의 에폭시 프리폴리머 수지 35 중량%를 사용하였다. 아민관능성 수지로서 상품명 Desmophen NH 1520(구입처: Bayer) 30 중량% 및 Desmophen NH 1420 10 중량%를 함유한 폴리아스파틱 에스테르(polyaspartic ester) 40 중량%를 얻었다. 또한 가교제 Unilink 4200 (구입처: UOP사) 15 중량%를 혼합하였다. 안료 TiO2 5 중량%, 첨가제로서 UV Absorber (Ciba사의 Tinuvin 571) 3 중량%와 접착증진제(다우코닝사의 실란 화합물) 2 중량%를 사용하였다.
실시예 2
먼저 경화제를 제조하기 위하여 헥사메틸렌 디이소시아네이트 트라이머(HDT) 를 베이스로 하는 지방족 폴리이소시아네이트 65 중량%와 폴리프로필렌 글리콜 PPG-6000 35 중량 %를 혼합하여 반응온도 100 ~ 120℃에서 5시간 유지시켜 NCO 함량이 18.0%인 경화제를 제조하였다.
다음으로 수지 혼합물을 제조한다. 이관능성 에폭시 수지인 비스페놀 A의 디글리시딜에테르 (DGEBA)와 중량평균분자량이 50~250이고 관능기가 2개인 아민을 60 ~ 80℃에서 2시간 유지 반응시켜 만들어진 아민말단의 에폭시 프리폴리머 수지 38 중량%를 사용하였다. 아민관능성 수지로서 상품명 Desmophen NH 1520(구입처: Bayer) 32 중량% 및 Desmophen NH 1420 10 중량% D-2000를 함유한 폴리아스파틱 에스테르(polyaspartic ester) 42 중량%를 얻었다. 또한 가교제 Unilink 4200 (구입처: UOP사) 10 중량%를 혼합하였다. 안료 TiO2 5 중량%, 첨가제로서 UV Absorber (Ciba사의 Tinuvin 571) 3 중량%와 접착증진제(다우코닝사의 실란 화합물) 2 중량%를 사용하였다.
실시예 3
먼저 경화제를 제조하기 위하여 이소포론 디이소시아네이트(IPDI) 53.0 중량%와 폴리프로필렌 글리콜 PP-2000과 PP-3000을 1:1 혼합비로 47.0 중량%를 투입하여 반응온도 100 ~ 120℃에서 5시간 유지시켜 NCO 함량이 18.4%인 경화제를 제조하였다.
다음으로 수지 혼합물을 제조한다. 이관능성 에폭시 수지인 비스페놀 A의 디글리시딜에테르 (DGEBA)와 중량평균분자량이 50~250이고 관능기가 2개인 아민을 60 ~ 80℃에서 2시간 유지 반응시켜 만들어진 아민 말단의 에폭시 프리폴리머 수지 44 중량%를 사용하였다. 아민관능성 수지(상품명 Desmophen NH 1520)(구입처: Bayer) 33 중량%를 얻었다. 또한 가교제로서 Unilink 4200 (구입처: UOP사) 13중량%를 제조하고 혼합하였다. 안료 TiO2 5 중량%, 첨가제 (UV Absorber Ciba사의 Tinuvin 571) 3 중량%와 소재에 대한 부착력 보강을 위해 접착증진제(다우코닝사의 실란 화합물) 2 중량%를 혼합하였다.
비교예 1
먼저 이소포론 디이소시아네이트(IPDI) 46.5 중량% 와 폴리옥시프로필렌 디아민 D-2000 53.5 중량%를 혼합하여 반응온도 100~120℃에서 5시간 유지시켜 NCO 함량이 15.3%인 경화제를 제조하였다.
이관능성 에폭시 레진 비스페놀 A의 디글리시딜에테르 (DGEBA)와 중량평균분자량이 50 ~ 250이고, 기능기가 2개인 아민을 60 ~ 80℃에서 2시간 유지 반응을 시켜 만들어진 아민말단의 에폭시 프리폴리머 수지 15 중량%를 사용하였다. 아민관능성 수지로서 상품명 Desmophen NH 1520(구입처: Bayer) 50 중량% 및 Desmophen NH 1420 10 중량%를 함유한 폴리아스파틱 에스테르(polyaspartic ester) 60 중량%를 혼합하고, 가교제로서 Unilink 4200 (구입처: UOP사) 15 중량%를 사용하였다. 여기에 안료 TiO2 5 중량%를 추가하였고 첨가제로서 UV Absorber (Ciba사의 Tinuvin 571) 3 중량%, 접착증진제(다우코닝사의 실란 화합물) 2 중량%를 혼합하였다.
비교예 2
먼저 이소포론 디이소시아네이트 53.0중량%와 Polypropylene Glycol PP-2000과 PP-3000을 1:1의 혼합비로 47.0 중량%를 혼합하여 반응온도 100~120℃에서 5시간 유지시켜 NCO 함량이 18.4%인 경화제를 제조하였다.
이관능성 에폭시 레진 비스페놀 A의 디글리시딜에테르 (DGEBA)와 중량평균분자량이 50~250이고, Function이 2개인 아민을 60~80℃에서 2시간 유지 반응을 시켜 만들어진 아민말단의 에폭시 프리폴리머 수지 62 중량%를 사용하였다. 아민관능성 수지(상품명 Desmophen NH 1520)(구입처: Bayer) 14 중량%, 가교제로서 Unilink 4200 (구입처: UOP사) 14 중량%를 사용하였고, 안료 TiO2 5 중량%, 첨가제로서 UV Absorber (Ciba사의 Tinuvin 571) 3중량%, 접착증진제(다우코닝사의 실란 화합물) 2 중량%를 혼합하였다.
상기 실시예 1 내지 실시예 3과 비교예 1, 2에 대한 상세한 함량을 아래의 표 1에 표시하였다.
구분
 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
경화제
 이소시아네이트 53.0 65.0 53.0 46.5 53.0
폴리올
(폴리아민)		 47.0 35.0 47.0 53.5 47.0
수지 혼합물



 아민 말단의 에폭시 프리폴리머 35 38 44 15 62
아민관능성 수지 40 42 33 60 14
가교제 15 10 13 15 14
안료 5 5 5 5 5
첨가제 5 5 5 5 5
도료조성물의 물성시험
실시예 1 ~ 3과 비교예 1, 2에서 제조된 폴리우레아 도료의 조성물을 물성을 측정하기 위하여 탈형이 용이한 판에 도장을 한 후 ASTM 시험 방법에 따라 상기 물성을 측정하였다.
<시험 방법>
□ 인열강도 및 신장율
플라스틱의 인장특성 시험방법으로 폭 6mm 인 아령 모양의 시편을 제작한 후 인장시험기에 제작한 시편에 외력을 가하여 그 재료가 파괴될 때의 인장강도와 신장율을 측정한다(ASTM D 638).
□ 인열강도
가황고무와 열가소성 엘라스토머의 인열 및 T-Peel 시험방법으로 측정한다(ASTM D 624).
□ 경도
고무 및 플라스틱의 경도측정장비인 고무경도계(ASKER)를 사용하여 측정한다(ASTM D 2240).
□ 내마모시험
회전판 원판에 시편을 고정시킨 후 시료의 위를 자유로 회전하는 마모륜을 일정한 하중을 압부하여 마모시키는 시험법이다(ASTM D 4640).
< H-18 : 마모륜의 종류 , 1Kg : 마모륜의 무게 , 1000회 : 회전 수 >
실험결과 및 분석
실시예 1 ~ 3과 비교예 1, 2에서 제조된 폴리우레아 도료의 조성물에 대한 경도, 인장강도, 인열강도, 신장율, 내마모성에 대한 시험결과를 표 2에 정리하였다.
시험항목 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예1 비교예2 시험 방법
경도
(Scale) 		A 92 95 93 82 99 ASTM D 2240
D 40 48 45 33 67
인장강도
(Mpa)		 16.4 17.0 16.6 13.6 19.3 ASTM D 638
인열강도
(N/cm)		 606 510 577 491 670 ASTM D 624
신장율
(%)		 294 305 286 488 48 ASTM D 638
내마모·Taber
(mg loss)		 87.5 108 94.3 205 432 ASTM D 4060
(H-18, 1Kg ,
1000회)
*KS F 4922 기준
(인장강도 16Mpa 이상 , 신장율 250% 이상, 인열강도 500N/cm 이상)
표 2를 참조하면, 실시예 1 내지 3은 KS F 4922*(폴리우레아 수지 도막 방수재)의 물성을 만족하고 있다. 실시예 1 내지 3은 경도, 인장강도, 인열강도면에서 비교예 1보다 우수한 결과를 나타내고 있으며, 비교예 1은 인장강도 및 내마모성이 다소 실시예 1 내지 3과 비교하여 낮은 것을 나타내고 있다. 비교예 2는 신율이 100% 미만으로 도막 방수재로서 물성이 기준을 만족하지 못하고 내마모 시험 역시 마모감량이 많이 내구성이 저하된 결과를 나타내고 있다.
따라서 이상의 시험결과로부터 본 발명에 따른 도료 조성물은 경도, 인장강도를 비롯한 여러 물성에서 강인성이 우수한 폴리우레탄 도료라는 것을 확인할 수 있다.

Claims (4)

  1. 에폭시 프리폴리머 25 내지 45 중량%, 아민 관능성 수지 25 내지 45 중량%, 가교제 5 내지 15 중량%, 안료 2 내지 8 중량%, 첨가제 2 내지 8 중량%로 구성되는 1액의 수지 혼합물과,
    이소포론 디이소시아네이트(IPDI) 또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트 트라이머(HDT) 100 중량부에 폴리프로필렌글리콜 또는 폴리옥시프로필렌 디아민 50 내지 150 중량부를 혼합하여 얻어지는 2액의 경화제를 포함하는 2액형의 폴리우레아 도료 조성물로서,
    상기 아민 관능성 수지는 아민 가(amine value)가 150 내지 250이고, 당량(Equivalent weight)이 200 내지 300인 폴리아스파틱 에스테르(polyaspartic ester)인 것을 특징으로 하는 폴리우레아 도료 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시 프리폴리머는 말단기가 아민기로 형성되어 있고, 이관능성 에폭시 수지와 중량평균분자량이 50 내지 250이고, 관능기가 2개인 아민을 60 내지 80℃에서 반응시켜 제조된 것을 특징으로 하는 폴리우레아 도료 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가교제는 방향족계 및 지환족계의 아민화합물 중에서 선택된 하나 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 폴리우레아 도료 조성물.
  4. 콘크리트 또는 철재면 표면의 이물질을 제거하는 단계;
    프라이머를 도포하는 단계; 및
    제1항에 따른 조성물에서 1액의 수지 혼합물과 2액의 경화제를 혼합하여 도포하는 단계를 포함하는 폴리우레아 도료조성물을 이용한 시공방법.
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