KR101223923B1 - 폴리우레탄용 프라이머 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리우레탄 콘크리트를 사용하여 산책로, 공원로 또는 자전거 도로 등의 도로 바닥을 포장할 때 적용되는 폴리우레탄용 프라이머에 관한 것으로, 본 발명의 프라이머는 주제와 경화제로 이루어지고, 주제는 고분자 폴리올 혼합물, 용제, 충전제 및 첨가제를 포함하고, 충전제는 알루미나 분말, 석분, 흡습제 중에서 선택되는 어느 하나 이상이 사용되고, 첨가제는 클로로프렌 고무와 용제가 1:1 중량비로 혼합되며, 경화제는 폴리에틸렌 폴리페닐 이소시아네이트로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의해 본 발명의 프라이머는 바닥에 수분이나 이물질이 잔류하더라도 접착성능이 그대로 유지되며, 또한 접착성능이 우수하고, 유증기의 발생이 억제되어 안전한 시공이 이루어질 수 있다.

Description

폴리우레탄용 프라이머{Primer for polyurethane}

본 발명은 폴리우레탄 콘크리트를 사용하여 도로 등의 바닥을 포장할 때 기초 콘크리트나 아스팔트 등의 보조 기층의 상부에 도포되어 보조 기층과 폴리우레탄 콘크리트를 더욱 견고하게 접착시키는 데에 사용되는 폴리우레탄용 프라이머에 관한 것이다.

생활환경이 점차 개선되면서 자전거 도로나 산책로 및 공원로 등(이하 "도로"라 통칭한다)의 도로가 대폭 증설되고 있으며, 이러한 도로는 일반적으로 콘크리트, 아스콘 등에 의해 시공되어 왔다.

그러나 이러한 콘크리트나 아스콘 등은 투수성이 낮고 친환경적이지 못하다는 이유로 최근 투수성이 우수하면서도 친환경적이며 미관이 우수한 바닥재와 그 포장방법이 연구되고 있는데, 그 하나의 예로서 폴리우레탄과 골재, 모래 또는 자갈 등의 골재를 혼합한 포장재(이하 "폴리우레탄 콘크리트"라 한다)를 이용한 도로 포장방법을 들 수 있다.

그런데 이러한 폴리우레탄 콘크리트를 사용하여 도로 등을 포장할 때에는 바인더에 의해 골재, 모래 또는 자갈 등과 폴리우레탄을 결합시켜 포장하게 되는데, 이때 일반적으로 사용되는 바인더는 폴리올 성분과 이소시아네이트 성분을 혼합하여 제조한 폴리우레탄 바인더로서 종래의 폴리우레탄 바인더는 골재를 견고하게 접착시켜 바닥 포장재로서 기능할 수 있도록 하며, 이러한 경우 외관이 미려하며 투수성이 높은 포장이 달성된다는 이점은 있으나, 상기와 같은 폴리우레탄 바인더는 물과 접촉하거나 또는 다습한 환경에 노출되는 경우 폭발의 위험성이 있고, 또한 경화시 외부 온도 조건에 민감하여 필요에 따라 100℃ 내외의 온도로 가열하여야 하거나 또는 외부 온도조건이 적절하지 않는 경우 포장작업이 곤란하게 될 수 있으며, 작업이 이루어진다 하더라도 바인더로서의 물성치가 현격하게 저하된다는 문제가 있을 뿐만 아니라 친환경적이지 못하다는 문제도 있다.

본 발명자 등은 상기와 같은 종래의 폴리우레탄 바인더가 가지는 문제점을 해결하기 위해 폴리올과 캐스트 오일을 주제로 하는 건설용 바인더(이하 "폴리우레탄 바인더"라 한다)를 개발하여 특허 등록을 받은 바 있는데, 이러한 폴리우레탄 바인더는 극한 환경 하에서도 경화가 이루어지기 때문에 물속이나 장마철 또는 동절기에도 포장작업을 진행할 수 있고, 또한 제조 후 시간이 경과되더라도 바인더의 발포가 일어나지 않기 때문에 부풀림 현상이 발생되지 않아 도로의 포장상태가 오랫동안 그대로 유지된다는 장점이 있는데, 특히 폴리우레탄 콘크리트를 제조하는 데에 적합하다.

한편, 산책로나 공원로 또는 자전거 도로 등을 포장할 때에는 통상 먼저 지반의 상부에 기초 콘크리트를 타설하여 보조 기층을 형성한 다음, 이 보조 기층의 상부에 폴리우레탄 콘크리트를 포설하게 되는데, 이때 보조 기층과 폴리우레탄 콘크리트와의 결합력을 높이기 위해 보조 기층에 먼저 프라이머를 도포한 다음, 그 위에 폴리우레탄 콘크리트를 타설하는 것이 바람직하고, 이에 따라 다양한 종류의 프라이머가 개발되어 사용되고 있다.

통상적으로 자전거 도로 등을 포장할 때에는 등록특허공보 제889041호(도로포장용 바인더 조성물, 도로포장용 프라이머 조성물 및 미끄럼 방지포장용 혼합물)에 개시된 것과 같은 에폭시 또는 MMA 수지로 조성된 프라이머가 사용되는데, 이러한 종래의 프라이머는 접착력 등에서 상당히 우수한 성능을 발휘하고 있지만, 도포 후 빠른 시간에 경화가 이루어지기 때문에 가사시간이 짧아 도로 포장작업이 용이하지 않고, 또한 친수성이 부족하여 보조 기층에 약간의 수분 등이 잔류하는 경우에도 보조 기층의 상부에 타설된 폴리우레탄 콘크리트가 박리되는 등 접합성능이 저하되기 때문에 프라이머를 보조 기층의 상부에 도포하기 전에 반드시 보조 기층으로부터 수분을 완전히 제거하여야 하는 어려움이 있다.

이에 더하여 종래의 프라이머는 보조 기층에 프라이머를 도포할 때 상당한 양의 유증기가 발생되고, 이로 인해 작업자의 피로도가 증가하는 동시에 도포 적업을 기피한다는 문제도 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 도로 포장용 프라이머가 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 가사시간이 길고 접합강도가 우수한 폴리우레탄용 프라이머를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 폴리우레탄용 프라이머를, 상기 프라이머는 주제와 경화제로 이루어지고, 상기 주제는 고분자 폴리올 혼합물, 용제, 충전제 및 첨가제를 포함하며, 상기 충전제는 알루미나 분말, 석분, 흡습제 중에서 선택되는 어느 하나 이상이 사용되고, 상기 첨가제는 클로로프렌 고무와 용제가 1:1 중량비로 혼합되며, 상기 경화제는 폴리에틸렌 폴리페닐 이소시아네이트로 구성하는 것에 의해 달성된다.

이때 상기 주제에 사용되는 고분자 폴리올 혼합물은 기본 폴리올과 고분자 폴리올이 85 : 15 중량%로 혼합되어 조성되는 것이 바람직하다다.

또한 상기 충전제는 주제의 전체 성분 대비 10~20 중량%를 이루도록 혼합되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 실란은 주제의 전체 성분 대비 0.5~1 중량%의 성분비를 가지도록 혼합되는 것이 더욱 바람직하다.

또한 상기 주제와 상기 경화제는 중량 대비 5 : 1의 혼합비로 혼합되는 것이 바람직하다.

본 발명의 폴리우레탄용 프라이머는 특히, 고분자 폴리올 혼합물에 클로로프렌 고무와 용제가 1:1 중량비로 혼합된 클로로프렌 고무 용액을 혼합하여 제조함으로써 접착성능이 우수하며 가사시간이 길고, 쉽게 경화되지 않는다.

또한 본 발명은 프라이머의 주제로서 수산기(水酸基)를 가지는 폴리올을 사용함으로써 접착 성능이 개선되는 동시에 친수성과 침투성이 향상되어 프라이머가 빠른 시간에 경화되지 않는다.

이에 더하여 본 발명은 프라이머를 보조 기층에 도포할 때 유증기가 생성되지 않아 상대적으로 안전하고 친환경적인 도로 포장작업이 이루어질 수 있다.

도 1은 종래의 프라이머(좌)와 본 발명에 따른 프라이머(우)의 도포 상태의 변화를 보인 사진,
도 2는 본 발명에 따른 프라이머를 블록의 표면에 수분을 흡수시켜 바닥 습윤 상태로 만든 사진,
도 3은 도 2의 블록에 각각 종래의 프라이머(좌)와 본 발명에 따른 프라이머(우)를 이용하여 골재를 접착시키고, 24시간이 경과된 다음 접착 강도를 테스트한 사진이다.

이하에서는 바람직한 실시예를 도시한 첨부 도면을 통해 본 발명의 구성을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명은 산책로, 공원로 또는 자전거 도로 등의 도로 바닥을 포장할 때 사용되는 폴리우레탄용 프라이머에 관한 것으로, 본 발명의 프라이머는 주제와 경화제로 이루어진다.

주제는 고분자 폴리올 혼합물, 용제, 충전제 및 첨가제를 포함한다. 이때 사용되는 고분자 폴리올 혼합물은 기본 폴리올과 우레탄계 고분자 폴리올이 혼합된 것이 사용되는데, 이때 고분자 폴리올 혼합물의 성분비는 기본 폴리올과 고분자 폴리올이 85: 15 중량%를 이루고, 본 발명에서는 이와 같이 프라이머의 주제로서 수산기(水酸基)를 가지는 폴리올을 사용함으로써 접착 성능이 개선되는 동시에 친수성과 침투성이 향상되어 프라이머가 빠른 시간에 경화되지 않아 가사시간이 연장되며, 그 결과 프라이머 도포 작업을 서두르지 않고 충실하게 수행할 수 있다.

또한 프라이머의 친수성이 우수하여 프라이머가 도포되는 표면에 약간의 수분이나 이물질 등이 남아 있더라도 접착 성능이 유지되는 효과도 있다.

그리고 고분자 폴리올 혼합물은 프라이머로서 적합한 물성을 가지도록 주제의 전체 성분 대비 40~60 중량%의 고분자 폴리올 혼합물에 15~25 중량%의 솔벤트로 이루어진 용제가 혼합되고, 이때 주제에는 0.5~1 중량%의 실란(Silane)이 더 포함될 수 있는데, 본 발명자등은 많은 실험과 시행착오를 통해 폴리올이 주성분인 주제에 실란이 혼합되는 경우 프라이머의 접착력이 대폭 증가된다는 사실을 확인하게 되었고, 이에 따라 본 발명의 주제에 실란이 포함되게 되었다.

상기와 같이 주제에 실란이 포함됨으로써 본 발명의 프라이머의 접착력이 대폭 증가되는 것은 아마 실란이 치환기 4개가 실리콘 원자에 붙은 모노머 실리콘 컴파운드로서, 이들 치환기는 비반응성기, 무기반응성기, 유기 반응성기 중 어떤 종류의 조합도 될 수 있기 때문인 것으로 추측된다.

그리고 충전제(filler)는 주제의 전체 성분 대비 10 ~ 20 중량%를 이루도록 혼합되는데, 이때 충전제는 입자 경도가 1㎛ 이하의 것을 사용하는 것이 바람직하며, 이에 의해 충전제가 주제와 혼합되었을 때 침전되지 않고 주제 내에 균일하게 분포되면서 부유하게 된다.

그리고 충전제로서는 필요에 따라 알루미나, 석분 및 흡습제가 혼합된 혼합물 또는 이 중에서 선택된 하나 이상의 혼합물로 실시되는데, 알루미나 분말은 경도와 강도가 보강되도록 하고, 또한 흡습제는 발포성을 억제하여 바인더를 사용하여 산책로 등을 포장하더라도 흡습에 의한 발포가 방지되도록 하며, 이에 의해 시간 경과에 따라 부풀림 현상이 억제되고 따라서 당초의 작업상태 또는 제조상태가 그대로 유지된다.

여기서 알루미나 분말과 석분은 경도와 강도가 보강하는 효과가 있고, 흡습제는 발포성을 억제하여 바인더를 사용하여 산책로 등을 포장하더라도 흡습에 의한 발포가 방지되는 효과가 있으며, 이에 의해 시간 경과에 따라 부풀림 현상이 억제되고 따라서 당초의 작업 상태 또는 제조상태가 그대로 유지된다.

그리고 본 발명의 주제에는 첨가제로서 클로로프렌고무와 용제가 1:1로 혼합된 클로로프렌 고무 용액이 첨가되는데, 이때 용제로서는 솔벤트(solvent)가 사용되며, 이러한 클로로프렌 고무 용액은 주제의 전체 성분 대비 5~15 중량%의 함량을 가지도록 혼합된다.

본 발명에 사용되는 클로로프렌 고무(Chloroprene Rubber)는 클로로프렌을 산소가 존재하는 상태에서 중합시킨 합성 고무로서, 내유성, 내노화성 및 내구성이 우수한데, 이러한 클로로프렌 고무를 솔벤트와 같은 용매에 용해시키게 되면 초기 접착 성능이 우수한 조성물이 제조될 수 있으며, 그 결과 프라이머로서의 기능을 충실히 수행할 수 있게 된다.

본 발명은 상기한 바와 같이 특히, 고분자 폴리올 혼합물과 용제가 혼합된 혼합물에 클로로프렌 고무와 용제가 1:1 중량비로 혼합된 클로로프렌 고무 용액이 혼합되어 프라이머를 제조함으로써 접착성능이 우수하며 가사시간이 길고, 쉽게 경화되지 않는 프라이머가 제조되는 것이다.

한편, 상기와 같은 성분과 성분비로 이루어진 주제에 혼합되는 경화제는 폴리에틸렌 폴리페닐 이소시아네이트이 사용되고, 이때 주제와 경화제는 중량대비 5 : 1의 혼합비로 혼합된다. 이때 위에서 설명한 5 : 1의 혼합비를 벗어나게 되면 경화가 너무 빠르거나 느릴 수 있으므로 상기 혼합비로 혼합되는 것이 바람직하다.

이상과 같은 조성으로 이루어진 본 발명의 프라이머의 조성비를 요약하여 나타내면 아래의 표 1과 같다.

원료명		혼합량(중량%)
주제	고분자 폴리올 혼합물	40~60%
	실란	0.5~1%
	용제(솔벤트)	15~25%
	충전제	10~20%
	클로로프렌 고무 용액	5~15%
경화제		주제 : 경화제 = 5 : 1

본 발명자 등은 이상 설명한 바와 같은 조성으로 이루어진 본 발명의 도로 포장용 프라이머의 유효성을 확인하기 위해 도 1의 사진에서와 같이 콘크리트로 제작된 보조 기층을 준비하고, 각각의 표면에는 유성잉크를 이용하여 열십자(+)를 표시한 후, 좌측 사진의 보조 기층에는 종래의 프라이머를 도포하고, 우측 사진의 보조 기층에는 본 발명에 따른 프라이머를 도포한 다음, 건조과정에서 발생하는 변화를 관찰하였다.

관찰 결과, 종래의 프라이머를 도포한 보조 기층(좌측의 사진)에서는 프라이머를 도포하는 과정에서 유성잉크가 심하게 번진다는 것을 확인할 수 있었고, 또한 종래의 프라이머가 도포된 후 약 10분이 지나 종래의 프라이머가 완전히 경화된다는 사실도 아울러 확인할 수 있었다. 그리고 종래의 프라이머를 사용하는 경우 상당한 정도의 유증기가 발생된다는 것도 알 수 있었다.

이에 반해 본 발명에 따른 우레탄 프라이머를 도포한 보조 기층(우측 사진)에서는 도포 과정에서 마킹된 유성잉크가 전혀 번지지 않았고, 또한 약 1시간이 경과한 후에도 프라이머가 경화되지 않고 점성이 유지된 상태로 남아 있음을 확인할 수 있었으며, 또한 건조과정에서 유증기도 전혀 발생되지 않았다.

또한 가사시간(프라이머가 도포된 후, 정상적으로 접착성능을 유지할 수 있는 시간)을 비교하기 위한 실험도 행하였는데, 종래의 프라이머의 경우 가사시간이 30~60분 정도로 유지되는 반면, 본 발명에 따른 프라이머는 90~200분정도로 나타나 본 발명에 따른 프라이머의 가사시간이 최소 1.5~2배 정도로 연장된다는 사실을 확인할 수 있었다.

또한, 본 발명에 따른 우레탄 프라이머의 습윤 상태 및 이종 재질 간의 접착 성능을 시험하기 위해 도 2에 첨부된 사진에서와 같이 하나의 블록을 준비하고, 준비된 블록의 표면에 적정 수분을 흡수시킨 후, 좌측면과 우측면으로 구분하여 좌측에는 종래의 프라이머를 도포하고, 우측에는 본 발명에 따른 프라이머를 도포한 후, 동일한 입자크기를 가지는 골재를 블록의 표면에 도포한 다음, 24시간 동안 실온에 두고 완전히 경화시켰다.

그 결과 도 3의 사진에서와 같이 종래의 프라이머는 블록의 표면에서 골재가 덩어리 채로 박리되는 현상이 발생(도 4의 사진 중 좌측 블록과 골재 사이의 2개의 노란색 블록은 골재가 블록으로부터 박리된 상태를 보이기 위한 받침부재이다)한 반면, 본 발명에 따른 프라이머가 적용된 블록에서는 골재가 블록과 견고하게 접착된 상태가 그대로 유지되고 있어 종래의 프라이머에 비해 그 접착성능도 우수하다는 것을 가시적으로 확인할 수 있었다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 보조 기층의 표면에 습기가 잔류하는 경우에도 접착 성능이 그대로 유지될 수 있고, 또한 접착 성능이 우수하며 가사시간이 길며, 아울러 도포 과정에서 유증기가 발생되지 않아 안전하고 친환경적인 시공이 가능하다.

Claims (5)

1. 폴리우레탄 콘크리트를 사용하여 산책로, 공원로 또는 자전거 도로 등의 도로 바닥을 포장할 때 사용되는 도로 포장용 프라이머에 있어서,
   상기 프라이머는 주제와 경화제로 이루어지고,
   상기 주제는 상기 주제의 전체 성분 대비 고분자 폴리올 혼합물 40~60 중량%, 용제 15~25 중량%, 충전제 10~20 중량%, 첨가제 5 ~15 중량%를 포함하며,
   상기 충전제는 알루미나 분말, 석분, 흡습제 중에서 선택되는 어느 하나 이상이 사용되고,
   상기 첨가제는 클로로프렌 고무와 용제가 1:1 중량비로 혼합되며,
   상기 경화제는 폴리에틸렌 폴리페닐 이소시아네이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄용 프라이머.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 주제에 사용되는 고분자 폴리올 혼합물은 기본 폴리올과 고분자 폴리올이 85 : 15 중량%로 혼합되어 조성되는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄용 프라이머.
   
3. 삭제
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 주제의 전체 성분 대비 0.5~1 중량%의 성분비를 가지도록 실란이 더 혼합되는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄용 프라이머.
   
5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 주제와 상기 경화제는 중량대비 5 : 1의 혼합비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄용 프라이머.

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