KR101141511B1 - 고탄성 폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 시공방법 - Google Patents

고탄성 폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고탄성 폴리우레아 도료 조성물과 이를 이용한 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주제부는 아민 말단의 에폭시 프리폴리머 20~40중량%, 폴리프로필렌글리콜 또는 폴리에테르아민 중에서 선택된 1종 이상의 폴리머 혼합물 20~40중량%, 가교제 15~25중량%, 안료 2~8중량% 및 첨가제 2~8중량%로 구성되는 수지혼합물로 이루어지고, 상기 경화제부는 헥사메틸렌 디이소시아네이트 (Hexamethylene Diisocyanate), 이소포론 디이소시아네이트 (Isophorone Diisocyanate), 사이클로헥실메탄 디이소시아네이트(Cyclohexylmethane diisocyanate), 메틸렌 디페놀 디이소시아네이트(Methylene Diphenyl Diisocyanate) 및 톨루엔 디이소시아네이트(Toluene Diisocyanate) 중에서 선택된 1종 이상이 혼합된 이소시아네이트 혼합물 100중량부에 대하여, 폴리머 폴리올(Polymer Polyol) 70~130 중량부로 구성되고, 상기 이소시아네이트 혼합물과 폴리머 폴리올이 반응온도 60~120℃에서 3~5시간 유지시켜 제조된, NCO함량이 10~20 중량%이고, 점도는 200~2,000cps/25℃ 인 것으로 이루어지며, 상기 주제부와 경화제부는 1:1의 부피비로 혼합되도록 하는 것을 특징으로 하는, 2액형 고탄성 폴리우레아 도료 조성물과 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명에 따른 2액형 고탄성 폴리우레아 도료 조성물은 분자 구조 내에 탄성과 강인성이 부여되어, 방탄 및 방폭, 방진, 방수, 방식, 바닥재 등 다양한 용도로 사용될 수 있고, 시공시 경화시간이 수분 이내로 짧아 작업의 공기 단축 및 인건비 감소 등으로 시공 효율을 높여줄 뿐만 아니라 기존의 도료보다 탄성복원력, 기계적 물성 및 내마모성 또한 우수한 효과를 얻을 수 있게 된다.

Description

고탄성 폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 시공방법{ENVIRONMENT FRIENDLY POLYUREA PAINT COMPOSITION HAVING HIGH ELASTICITY AND METHOD USING THE SAME}
본 발명은 탄성 복원력이 우수한 친환경적인 폴리우레아 도료 조성물과 이를 이용한 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 외부에서 가해지는 물리적 및 화학적 충격이나 진동을 흡수하여 완화시킬 수 있는 기능을 갖춤과 동시에 수밀성 및 내마모성 또한 우수하여 방수 및 방식, 바닥재 등의 다양한 용도로 사용 가능한 2액형의 고탄성 폴리우레아 도료 조성물 과 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.
폴리우레아는 분자구조 내에 우레아 결합을 갖고 있는 고분자 화합물로, 일반적으로 사슬 확장자와 낮은 분자량을 갖는 디아민류와 합성되어 우레아 단위체를 만들어진다. 따라서 폴리우레아는 선택된 물질이나 분자량, 또는 반응되는 비율 등의 기타 다양한 요소에 의하여 그 성질이 폭넓게 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.
이러한 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 탄성 및 강인성에 대한 특성부여가 어렵다는 문제점이 있다.
한편, 일반적으로 사용되는 우레탄, 에폭시계 도료는 2액형의 제품으로 주제와 경화제를 정확히 배합하여 충분히 혼합하여야 하며, 이를 준수하지 못하거나 특히 작업 조건에 따라 미경화로 인한 물성저하를 초래하며 특히 동절기에는 건조시간이 24시간 이상 소요되는 단점이 있다.
이에, 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하여 탄성 및 강인성의 특성을 부여한 고탄성 폴리우레아 도료 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 탄성 및 강인성의 특성을 부여한 폴리우레아 도료 조성물을 이용하여, 경화시간이 수분 이내로 짧아 작업의 공기 단축 및 인건비 감소를 포함하는 시공효율을 높여 주는 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
주제부와 경화제부로 이루어지는 2액형 폴리우레아 도료조성물에 있어서,
상기 주제부는 아민 말단의 에폭시 프리폴리머 20~40중량%, 폴리프로필렌글리콜 또는 폴리에테르아민 중에서 선택된 1종 이상의 폴리머 혼합물 20~40중량%, 가교제 15~25중량%, 안료 2~8중량% 및 첨가제 2~8중량%로 구성되는 수지혼합물로 이루어지고,
상기 경화제부는 헥사메틸렌 디이소시아네이트 (Hexamethylene Diisocyanate), 이소포론 디이소시아네이트 (Isophorone Diisocyanate), 사이클로헥실메탄 디이소시아네이트(Cyclohexylmethane diisocyanate), 메틸렌 디페놀 디이소시아네이트(Methylene Diphenyl Diisocyanate) 및 톨루엔 디이소시아네이트(Toluene Diisocyanate) 중에서 선택된 1종 이상이 혼합된 이소시아네이트 혼합물 100중량부에 대하여, 폴리머 폴리올(Polymer Polyol) 70~130 중량부로 구성되고, 상기 이소시아네이트 혼합물과 폴리머 폴리올이 반응온도 60~120℃에서 3~5시간 유지시켜 제조된, NCO함량이 10~20 중량%이고, 점도는 200~2,000cps/25℃ 인 것으로 이루어지고,
상기 주제부와 경화제부는 1:1의 부피비로 혼합되도록 하는 것을 특징으로 하는, 2액형 고탄성 폴리우레아 도료 조성물을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 폴리머 폴리올은 중량평균분자량이 2,000~6,000인 폴리프로필렌 글리콜(Polypropylene Glycol) 내에서 AIBN(Azobisisobutyronitrile: 아조비스이소브티로니트릴)을 개시제로 사용하여 폴리비닐 충진제(Polyvinyl Filler)를 분산시키거나 접붙이기하여 제조한 것으로, 수산기값(Hydroxyl Value)이 20~35 mgKOH/g인 폴리에테르 폴리올이 바람직하다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 아민 말단의 에폭시 프리폴리머는 이관능성 에폭시 수지와, 분자량이 50~250이고 관능기가 2개인 아민을, 60~80℃에서 반응시켜 제조된 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 폴리프로필렌글리콜 또는 폴리에테르아민은 중량평균분자량이 1000 내지 6000인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 가교제는 디에틸톨루엔디아민과 폴리에테르아민 중에서 선택된 1종 이상인 것이 바람직하다.
상기한 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
전처리한 피착면에 프라이머를 도포한 후, 상기 폴리우레아 도료 조성물을, 스프레이 방법으로 분사하여 도포하는 것을 특징으로 하는 고탄성 폴리우레아 도료 조성물을 이용한 시공방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 스프레이 방법에 의한 도포는, 분사시 액의 온도가 50~80℃이고, 분사 압력이 1500~2500psi인 고온 고압 스프레이 방법에 의한 도포인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 폴리우레아 도료 조성물은 분자 구조 내에 강도와 강인성이 부여되어 물리적 특성이 향상되면서도, 경화제로 폴리머 폴리올을 사용함으로써 분자 구조 내 탄성복원력을 부여하여 외부의 물리적 및 화학적 충격이나 진동을 흡수하여 완화시킬 수 있도록 한 효과가 있으며, 무용제로 인체에 무해한 친환경적인 특성을 갖는다. 이와 같이 본 발명의 폴리우레아 도료 조성물은 탄성과 강인성이 우수하여 특히, 군의 작전 수행이나 전시 상황시 사용되는 총기류 및 폭발물과 같은 강력한 화력을 갖는 총기류의 탄두 및 폭발물의 파편에 의해 가해지는 외부 충격으로부터 인명을 보호함은 물론 각종 시설물 및 차량 등의 방탄 및 방폭 소재의 목적으로 사용할 수 있고, 고가다리나 교량과 같은 콘크리트 구조물이나 산업/플랜트나 철길과 같은 철제 구조물에 도장함으로써 진동이나 떨림 등에 대한 방진효과를 부여할 수 있으며, 수밀성 및 내마모성능이 우수하여 방수 및 방식, 바닥재 등으로 사용이 가능하게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 시공방법에 의할 경우, 경화시간이 수분 이내로 짧아 작업의 공기 단축 및 인건비 감소 등으로 시공 효율을 높여줄 뿐만 아니라 기존의 도료보다 탄성복원력, 기계적 물성 및 내마모성 또한 우수한 효과를 얻을 수 있게 된다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
일 양태로서 본 발명은 주제부와 경화제부로 이루어지는 2액형 폴리우레아 도료조성물에 있어서, 상기 주제부는 아민 말단의 에폭시 프리폴리머 20~40중량%, 폴리프로필렌글리콜 또는 폴리에테르아민 중에서 선택된 1종 이상의 폴리머 혼합물 20~40중량%, 가교제 15~25중량%, 안료 2~8중량% 및 첨가제 2~8중량%로 구성되는 수지혼합물로 이루어지고, 상기 경화제부는 헥사메틸렌 디이소시아네이트 (Hexamethylene Diisocyanate), 이소포론 디이소시아네이트 (Isophorone Diisocyanate), 사이클로헥실메탄 디이소시아네이트(Cyclohexylmethane diisocyanate), 메틸렌 디페놀 디이소시아네이트(Methylene Diphenyl Diisocyanate) 및 톨루엔 디이소시아네이트(Toluene Diisocyanate) 중에서 선택된 1종 이상이 혼합된 이소시아네이트 혼합물 100중량부에 대하여, 폴리머 폴리올(Polymer Polyol) 70~130 중량부로 구성되고, 상기 이소시아네이트 혼합물과 폴리머 폴리올이 반응온도 60~120℃에서 3~5시간 유지시켜 제조된, NCO함량이 10~20 중량%이고, 점도는 200~2,000cps/25℃ 인 것으로 이루어지며, 상기 주제부와 경화제부는 1:1의 부피비로 혼합되도록 하는 것을 특징으로 하는, 2액형 고탄성 폴리우레아 도료 조성물에 관한 것이다.
상기 본 발명의 폴리우레아 도료 조성물은 내수성, 내화학성, 내염수성과 같은 화학적 특성과 내마모성 및 내충격성과 같은 기계적 물성이 우수할 뿐만 아니라, 탄성복원력이 우수한 특징을 가지며 무용제로 인체에 무해한 친환경적인 특성을 갖는다. 이러한 폴리우레아 도료의 물성은 수지혼합물과 경화제의 반응에 의하여 완성되고, 수지혼합물 중 폴리머 혼합물, 가교제와, 경화제의 종류 및 성분에 따라 겔화 시간이 달라지게 되며, 폴리우레아 도료의 형태가 구분되어지는 바, 특히 본 발명에서는 폴리머에 탄성을 부여하는 방법으로서, 폴리머 폴리올(Poylmer Polyol)을 경화제에 도입하여 탄성과 통기성 증가의 극대화를 꾀하였고, 아민 말단의 에폭시 프리폴리머(ATEP)를 폴리우레아 분자구조 내 도입하여 최종적으로 완결되는 폴리머의 강인성을 향상시켜 용도에 따른 물성의 차별화 및 최적화를 기대할 수 있게 하였다.
보다 구체적으로 본 발명에 있어서, 상기 경화제는 헥사 메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene Diisocyanate), 이소포론 디이소시아네이트(Isophorone Diisocyanate), 사이클로헥실메탄 디이소시아네이트(Cyclohexylmethane diisocyanate), 메틸렌 디페놀 디이소시아네이트(Methylene Diphenyl Diisocyanate) 및 톨루엔 디이소시아네이트(Toluene Diisocyanate) 중에서 선택된 1종 이상이 혼합된 이소시아네이트 혼합물 100중량부에 대하여, 폴리머 폴리올(Polymer Polyol) 70~130 중량부를 반응온도 60~120℃에서 3~5시간 유지시켜 NCO함량이 10~20 중량%이고, 점도는 200~2000 cps/25℃ 인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 있어서 상기 폴리머 폴리올은 중량평균분자량이 2,000~6,000인 폴리프로필렌 글리콜(Polypropylene Glycol) 내에서 AIBN(Azobisisobutyronitrile)을 개시제로 하여, 폴리비닐 충진제(Polyvinyl Filler)를 분산시키거나 접붙이기하여 제조한 불용해 안정성 현탁액으로, 수산기값(Hydroxyl Value)이 20~35 mgKOH/g인 폴리에테르 폴리올이 바람직하다.
또한 본 발명 도료 조성물의 주제부는 아민 말단의 에폭시 프리폴리머 20~40중량%, 폴리프로필렌글리콜 또는 폴리에테르아민 중에서 선택된 1종 이상의 폴리머 혼합물 20~40중량%, 가교제 15~25중량%, 안료 2~8중량% 및 첨가제 2~8중량%로 구성되는 수지 혼합물로 이루어진다.
이 때, 상기 아민 말단의 에폭시 프리폴리머는 일관능성 에폭시, 이관능성 에폭시, 다관능성 에폭시 중에서 선택된 하나 이상의 에폭시 수지에 1급 아민, 2급 아민 및/또는 그 혼합물을 과량으로 반응시키고 말단에 아민이 형성된 에폭시 프리폴리머를 제조할 수 있다. 또한 상기 아민 말단의 에폭시 프리폴리머는 이관능성 에폭시 수지와, 분자량이 50 내지 250이고 관능기가 2개인 아민을 60 내지 80℃에서 2시간 동안 유지 반응시켜 제조될 수 있다.
또한 상기 말단기가 아민인 에폭시 프리폴리머는 조성물의 강인성을 부여하는 주된 폴리머로서, 도장면에 대한 부착력과 내구성, 균열 저항성 등의 주된 기능을 부여한다. 본 발명에서 아민 말단의 에폭시 프리폴리머의 함량은 20 내지 40 중량%가 바람직하다. 에폭시 프리폴리머의 함량이 20 중량% 미만인 경우에는 조성물의 강인성의 효과가 미비하고, 에폭시 프리폴리머의 함량이 40 중량%를 초과하는 경우 점도 상승 및 상대적으로 다른 조성물의 함량이 적어져서 원하고자 하는 물성의 폴리우레아 도료를 만들 수가 없기 때문에 바람직하지 못하다.
또한 상기 폴리머 혼합물로는 중량평균분자량이 1000 내지 6000인 폴리프로필렌글리콜 또는 폴리에테르아민 중에서 선택된 1종 이상의 혼합물로 20 내지 40 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 폴리머 혼합물이 20 중량% 미만인 경우 도료의 신장율이 떨어지게 되고, 40 중량%를 초과하는 경우에는 인장강도는 증가하나 상대적으로 내마모성이 떨어져 내구성 저하를 초래하기 때문에 바람직하지 못하다.
또한 상기 가교제(Cross-linking agent)는 사슬 연장제로 사용되는 방향족계 또는 지환족계의 아민 화합물이 사용될 수 있다. 그 중에서도 디에틸톨루엔디아민과 폴리에테르아민 중에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다. 가교제는 폴리우레아 도료의 겔화 시간(Gel time)을 조절하는데 기여한다. 자세하게는 1차 아민은 상기 폴리우레아 도료의 겔화 시간을 단축시킬 수 있고, 2차 아민은 상기 폴리우레아 도료의 겔화 시간을 연장시킬 수 있다. 본 발명에서 가교제의 함량은 15 내지 25 중량%인 것이 바람직하다. 가교제의 함량이 15 중량% 미만인 경우에는 사슬 연장제로의 효과가 미미하여 기계적 물성의 향상을 기대하기가 어렵기 때문에 바람직하지 못하고, 25 중량%를 초과하는 경우에는 지나친 경도 향상 및 신장율의 저하를 초래하기 때문에 바람직하지 못하다.
또한 상기 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.
또한 상기 첨가제는 상적으로 도장용 도료의 조성물에 사용되는 UV-안정제, 접착증진제 등을 2 ~ 8 중량% 범위 내에서 혼합 또는 단독 사용한다.
본 발명에서 상기 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 티누빈 571(Tinuvin 571, Ciba사)를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 접착증진제는 바인더와 구성물에 대한 화학적인 작용을 통하여 소재에 대한 부착력 보강 및 도료 조성물의 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.
다른 양태로서, 본 발명은
전처리한 피착면에 프라이머를 도포한 후, 상기 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 폴리우레아 도료 조성물을, 스프레이 방법으로 분사하여 도포하는 것을 특징으로 하는 고탄성 폴리우레아 도료 조성물을 이용한 시공방법에 관한 것이다.
작업공정을 구체적으로 살펴보면, 콘크리트 바닥면의 경우에는 콘크리트 표면의 레이턴스층 및 기타 오염물질을 제거하고, 다음으로 파공부위가 있는 부위는 실링제로 메우고 프라이머로 도포한 다음 상기 폴리우레아 도료를 스프레이하여 완성한다. 철재면의 경우에는 철재면을 블라스트 표면처리하여 녹과 이물질을 제거하고 방청 프라이머를 도포한다. 다음으로 상기 폴리우레아 도료를 스프레이하여 완성한다.
본 발명에 따른 시공방법에 있어서 상기 스프레이 방법에 의한 도포는 고온 고압의 스프레이 기기를 이용하여 시공되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 이러한 고온 고압의 스프레이 기기는 수지혼합물과 경화제를 혼합 충돌시에 스프레이 분사기의 분사 압력을 1500~2500psi로 유지하는 것이 바람직하다. 압력이 1500 psi 보다 낮아질 때에는 혼합 불량으로 미경화로 인한 물성저하의 문제점이 있고, 압력이 2,500 psi 보다 높아지면 평활한 도장면을 얻을 수가 없다. 또한, 혼합충돌시의 수지와 경화제의 온도는 50 ~ 80℃로 유지하는 것이 바람직하다. 온도가 50℃ 이하가 될 경우에는 혼합 불량의 문제점이 생기고, 온도가 80℃ 이상이 되면 주제와 경화제의 반응속도가 빨라져 평활한 도장면을 얻을 수가 없기 때문에 바람직하지 못하다.
이와 같은 본 발명의 폴리우레아 도료는 경화시간이 수분 이내로 짧아 작업의 공기 단축 및 인건비 감소 등으로 시공 효율을 높여줄 뿐만 아니라 기존의 도료보다 탄성복원력과, 기계적 물성 및 내마모성이 우수한 도장면을 얻을 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예와 비교예를 들어 상세히 설명하기로 하나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
1-1 경화제의 제조
이소포론 디이소시아네이트(Isophorone Diisocyanate, IPDI) 46.5 중량%와 폴리머 폴리올(Polymer Polyol) 53.5 중량%를 혼합하여 반응온도 100~120℃에서 5시간 유지시켜 NCO 함량이 16.3 중량%인 경화제를 제조하였다. 상기 폴리머폴리올로는 KPX chemical사의 KONIX FA-733 (수산기값(Hydroxyl Value)이 24~28mgKOH/g인 폴리에테르 폴리올)을 구입하여 사용하였다.
1-2 수지혼합물의 제조
이관능성 에폭시 수지와 분자량이 50~250이고 작용기가 2개인 아민을 60~80℃에서 2시간 유지 반응시켜 만들어진 ATEP(Amine Terminated Epoxy Prepolymer) 수지 35 중량%를 사용하였다.
폴리머 혼합물로는, 폴리옥시프로필렌 디아민 D-2000 29 중량%와 폴리옥시프로필렌 트리아민 T-5000 6 중량%로 이루어진 폴리머 혼합물 35 중량%을 사용하였다.
가교제로는, 디에틸톨루엔디아민 17 중량%와 폴리에테르아민 D-400 3 중량%로 이루어진 가교제 20 중량%를 사용하였다.
안료로 이산화티타늄 (TiO2) 5 중량%, 첨가제로는 UV Absorber(Ciba사의 Tinuvin 571) 3 중량%와, 접착증진제(다우코닝사의 실란화합물) 2 중량%를 사용하였다.
<실시예 2>
2-1 경화제의 제조
메틸렌 디페놀 디이소시아네이트(Methylene Diphenyl Diisocyanate, MDI) 55 중량%와 폴리머 폴리올 45 중량%를 혼합하여 반응온도 80~90℃에서 3시간 유지시켜 NCO 함량이 16.0 중량%인 경화제를 제조하였다. 상기 폴리머 폴리올로는 KPX chemical사의 KONIX FA-733 (수산기값이 24~28mgKOH/g인 폴리에테르 폴리올)을 구입하여 사용하였다.
2-2 수지혼합물의 제조
이관능성 에폭시 수지와 분자량이 50~250이고 작용기가 2개인 아민을 60~80℃에서 2시간 유지 반응시켜 만들어진 ATEP 수지 25 중량%를 사용하였다.
폴리머 혼합물로는, 폴리옥시프로필렌 디아민 D-2000 33 중량%와 폴리옥시프로필렌 트리아민T-5000 7 중량%로 이루어진 폴리머 혼합물 40 중량%을 사용하였다.
가교제로는, 디에틸톨루엔디아민 22 중량%와 폴리에테르아민 D-400 3 중량%로 이루어진 가교제 25 중량%를 사용하였다.
안료로 이산화티타늄 (TiO2) 5 중량%, 첨가제로는 UV Absorber(Ciba사의 Tinuvin 571) 3 중량%와, 접착증진제(다우코닝사의 실란화합물) 2 중량%를 사용하였다.
<실시예 3>
3-1 경화제의 제조
MDI 52.9 중량%와 폴리머 폴리올 47.1 중량%를 혼합하여 반응온도 80~90℃에서 3시간 유지시켜 NCO 함량이 15.3 중량%인 경화제를 제조하였다. 상기 폴리머폴리올로는 KPX chemical사의 KONIX FA-733 (수산기값이 24~28mgKOH/g인 폴리에테르 폴리올)을 구입하여 사용하였다.
3-2 수지혼합물의 제조
이관능성 에폭시 수지와 분자량이 50~250이고 작용기가 2개인 아민을 60~80℃에서 2시간 유지 반응시켜 만들어진 ATEP 수지 38 중량%를 사용하였다.
폴리머 혼합물로는, 폴리옥시프로필렌 디아민 D-2000 26 중량%와 폴리옥시프로필렌 트리아민T-5000 4 중량%로 이루어진 폴리머 혼합물 30 중량%을 사용하였다.
가교제로는, 디에틸톨루엔디아민 22 중량%를 사용하였다.
안료로 이산화티타늄 (TiO2) 5 중량%, 첨가제로는 UV Absorber(Ciba사의 Tinuvin 571) 3 중량%와, 접착증진제(다우코닝사의 실란화합물) 2 중량%를 사용하였다.
<비교예 1>
1-1 경화제의 제조
IPDI 46.5 중량%와 폴리옥시프로필렌 디아민 D-2000 53.5 중량%를 혼합하여 반응온도 100~120℃에서 5시간 유지시켜 NCO 함량이 15.3 중량%인 경화제를 제조하였다.
1-2 수지혼합물의 제조
이관능성 에폭시 수지와 분자량이 50~250이고 작용기가 2개인 아민을 60~80℃에서 2시간 유지 반응시켜 만들어진 ATEP 수지 10 중량%를 사용하였다.
폴리머 혼합물로는, 폴리옥시프로필렌 디아민 D-2000 54 중량%와 폴리옥시프로필렌 트리아민T-5000 6 중량%로 이루어진 폴리머 혼합물 60 중량%을 사용하였다.
가교제로는, 디에틸톨루엔디아민 10 중량%와 폴리에테르아민 D-400 10중량%로 이루어진 가교제 20 중량%를 사용하였다.
안료로 이산화티타늄 (TiO2) 5 중량%, 첨가제로는 UV Absorber(Ciba사의 Tinuvin 571) 3 중량%와, 접착증진제(다우코닝사의 실란화합물) 2 중량%를 사용하였다.
<비교예 2>
2-1 경화제의 제조
MDI 55 중량%와 폴리프로필렌 글리콜 PPG-4000 45 중량%를 혼합하여 반응온도 80~90℃에서 3시간 유지시켜 NCO 함량이 15.7 중량%인 경화제를 제조하였다.
2-2 수지혼합물의 제조
이관능성 에폭시 수지와 분자량이 50~250이고 작용기가 2개인 아민을 60~80℃에서 2시간 유지 반응시켜 만들어진 ATEP 수지 62 중량%를 사용하였다.
폴리머 혼합물로는, 폴리옥시프로필렌 디아민 D-2000 14 중량%를 사용하였다.
가교제로는, 디에틸톨루엔디아민 8 중량%와 폴리에테르아민 D-400 6 중량%로 이루어진 가교제 14 중량%를 사용하였다.
안료로 이산화티타늄 (TiO2) 5 중량%, 첨가제로는 UV Absorber(Ciba사의 Tinuvin 571) 3 중량%와, 접착증진제(다우코닝사의 실란화합물) 2 중량%를 사용하였다.
상기 실시예1 내지 실시예 3, 비교예 1 및 비교예 2에 대한 상세 함량을 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
주제부 ATEP 35 25 38 10 62
폴리머
혼합물 		폴리옥시프로필렌
디아민 		29 33 26 54 14
폴리옥시프로필렌
트리아민 		6 7 4 6 -
가교제 디에틸톨루엔디아민 17 22 22 10 8
폴리에테르아민 3 3 - 10 6
안료(TiO 2 ) 5 5 5 5 5
첨가제 UV Absorber 3 3 3 3 3
접착증진제 2 2 2 2 2
소계 100 100 100 100 100
경화제부 이소시아
네이트
혼합물 		IPDI 46.5 - - 46.5 -
MDI - 55 52.9 - 55
폴리머 폴리올 53.5 45 47.1 - -
폴리옥시프로필렌 디아민 - - - 53.5 -
폴리프로필렌 글리콜 - - - - 45
소계 100 100 100 100 100
<물성 시험 방법>
상기 실시예 1 내지 실시예 3과 비교예 1 및 비교예 2에서 제조된 폴리우레아 도료 조성물의 물성을 측정하기 위하여, 탈형이 용이한 판에 스프레이 도장을 한 후 하기 시험 방법에 따라 물성을 측정하였다.
구체적으로 스프레이 도장 조건과 시험방법은 다음과 같다.
스프레이 도장 조건
* 도장기계 : Gusmer 사의 폴리우레아 전용 도장기계 사용
* 스프레이시 액온도 : 65 ℃
* 스프레이 분사시의 압력 : 2000psi
시험방법
* 인열강도 및 신장률(ASTM D 638)
플라스틱의 인장특성 시험 방법으로 폭 6 mm인 아령모양의 시편을 제작한 후 인장시험기에 제작한 시편에 외력을 가하여 그 재료가 파괴될 때의 인장강도와 신장률을 측정한다.
* 인열강도(ASTM D 624)
가황고무와 열가소성 엘라스토머의 인열 및 T-Peel 시험방법으로 측정한다.
* 경도(ASTM D 2240)
고무 및 플라스틱의 경도측정장비인 고무경도계(ASKER)를 사용하여 측정한다.
* 탄성(BS 903)
고무, 플라스틱 및 스폰지의 물리적인 반발탄성을 측정하는 방법으로, 시료에 충격을 가해 반발하는 순간적인 정지위치를 기록하여 측정한다.
* 내마모시험(ASTM D 4060)
회전판 원판에 시편을 고정 시킨후 시료의 위를 자유로 회전하는 마모륜을 일정한 하중을 압부하여 마모시키는 시험법이다. (H-18: 마모륜의 종류 , 1Kg: 마모륜의 무게, 1000회: 회전 수)
<시험 결과 및 분석>
하기 표 2 및 표 3에 상기 물성시험방법에 따른 시험결과와 기존 폴리우레아 도료의 물성표를 나타내었다.
시험항목
(단위) 		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) 		20.9 24.9 23.0 16.4 25.2 ASTM D 638
인열강도
(N/cm) 		798 1151 849 628 790 ASTM D 624
신장율
(%) 		480 352 348 388 48 ASTM D 638
반발탄성 우수 우수 우수 보통 불량 BS 903
내마모 ? Taber
( mg loss ) 		67.2 99.0 83.9 142.3 350 ASTM D 4060
(H-18, 1Kg, 1000회)
시험항목 B사 S사 시험 방법
경도
(Scale) 		A 91 94 ASTM D 2240
D 39 45
인장강도
(Mpa) 		18.4 21.5 ASTM D 638
인열강도
(N/cm) 		680 660 ASTM D 624
신장율
(%) 		370 310 ASTM D 638
반발탄성 보통 보통 BS 903
내마모?Taber
(mg loss) 		128 167 ASTM D 4060
(H-18, 1Kg, 1000회)
상기 표 2 및 표3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 2, 기존 제품의 경우에는, 비교예 2를 제외하고는 폴리우레아 수지 도막 방수재에 관한 표준 규격 KS F 4922(인장강도 16Mpa 이상, 신장율 250% 이상, 인열강도 500N/cm 이상)를 만족하나, 반발탄성에 있어서 비교예 1 및 기존 제품(B사, S사)과 비교할 때 실시예 1 내지 3의 경우에 반발탄성이 보다 우수하고, 특히 비교예 2의 경우에는 반발탄성이 현저하게 떨어짐을 확인할 수 있었다.
구체적으로, 비교예 2의 경우에는 신장율이 100% 이하로 확인되었는 바, 도막방수재로써의 물성 기준을 만족하지 못하고 내마모 시험 역시 마모감량이 많아 내구성이 떨어지며, 비교예 1의 경우에는 KS F 4922(폴리우레아 수지 도막 방수재)의 물성은 만족하나, 실시예 1 내지 실시예 3과 비교할 때 인장강도 및 내마모성이 다소 떨어지는 결과를 얻었다. 또한 기존의 폴리우레아 도료의 경우에도 마찬가지로 KS F 4922(폴리우레아 수지 도막 방수재)의 물성을 만족하나, 실시예 1 내지 실시예 3과 비교할 때 인장강도 및 내마모성이 다소 떨어지는 결과를 얻을 수 있었다.
결과적으로, 이상의 시험결과로부터 경화제에 폴리머 폴리올을 적용한 본 발명의 폴리우레아 도료 조성물은 인장강도 및 내마모성을 비롯한 여러 물성에서 강인성이 우수하면서도 반발탄성이 우수한 도료임을 확인할 수 있었다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 주제부와 경화제부로 이루어지는 2액형 폴리우레아 도료조성물에 있어서,
    상기 주제부는 아민 말단의 에폭시 프리폴리머 20~40중량%, 폴리프로필렌글리콜 또는 폴리에테르아민 중에서 선택된 1종 이상의 폴리머 혼합물 20~40중량%, 가교제 15~25중량%, 안료 2~8중량% 및 첨가제 2~8중량%로 구성되는 수지혼합물로 이루어지고,
    상기 경화제부는 헥사메틸렌 디이소시아네이트 (Hexamethylene Diisocyanate), 이소포론 디이소시아네이트 (Isophorone Diisocyanate), 사이클로헥실메탄 디이소시아네이트(Cyclohexylmethane diisocyanate), 메틸렌 디페놀 디이소시아네이트(Methylene Diphenyl Diisocyanate) 및 톨루엔 디이소시아네이트(Toluene Diisocyanate) 중에서 선택된 1종 이상이 혼합된 이소시아네이트 혼합물 100중량부에 대하여, 폴리머 폴리올(Polymer Polyol) 70~130 중량부로 구성되고, 상기 이소시아네이트 혼합물과 폴리머 폴리올이 반응온도 60~120℃에서 3~5시간 유지시켜 제조된, NCO함량이 10~20 중량%이고, 점도는 200~2,000cps/25℃ 인 것으로 이루어지며,
    상기 주제부와 경화제부는 1:1의 부피비로 혼합되도록 하는 것을 특징으로 하는, 2액형 고탄성 폴리우레아 도료 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리머 폴리올은 중량평균분자량이 2,000~6,000인 폴리프로필렌 글리콜(Polypropylene Glycol) 내에서 AIBN(Azobisisobutyronitrile)을 개시제로 하여, 폴리비닐 충진제(Polyvinyl Filler)를 분산시키거나 접붙이기하여 제조한 것으로, 수산기값(Hydroxyl Value)이 20~35 mgKOH/g인 폴리에테르 폴리올인 것을 특징으로 하는, 2액형 고탄성 폴리우레아 도료 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 아민 말단의 에폭시 프리폴리머는 이관능성 에폭시 수지와, 분자량이 50~250이고 관능기가 2개인 아민을, 60~80℃에서 반응시켜 제조된 것을 특징으로 하는, 2액형 고탄성 폴리우레아 도료 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌글리콜 또는 폴리에테르아민은 중량평균분자량이 1000 내지 6000인 것을 특징으로 하는, 2액형 고탄성 폴리우레아 도료 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가교제는 디에틸톨루엔디아민과 폴리에테르아민 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 2액형 고탄성 폴리우레아 도료 조성물.
  6. 전처리한 피착면에 프라이머를 도포한 후,
    상기 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 2액형 고탄성 폴리우레아 도료 조성물을, 스프레이 방법으로 분사하여 도포하는 것을 특징으로 하는 고탄성 폴리우레아 도료 조성물을 이용한 시공방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스프레이 방법에 의한 도포는, 분사시 액의 온도가 50~80℃이고, 분사 압력이 1500~2500psi인 고온 고압 스프레이 방법에 의한 도포인 것을 특징으로 하는 고탄성 폴리우레아 도료 조성물을 이용한 시공방법.
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