KR101385668B1 - 방수 및 방식 성능을 갖는 저탄성 아크릴 수지 조성물 및 그의 제조방법 - Google Patents

방수 및 방식 성능을 갖는 저탄성 아크릴 수지 조성물 및 그의 제조방법 Download PDF

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KR101385668B1 KR1020130111967A KR20130111967A KR101385668B1 KR 101385668 B1 KR101385668 B1 KR 101385668B1 KR 1020130111967 A KR1020130111967 A KR 1020130111967A KR 20130111967 A KR20130111967 A KR 20130111967A KR 101385668 B1 KR101385668 B1 KR 101385668B1
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김순식
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Abstract

아크릴레이트 모노머 100중량부; 아크릴 수지 1 내지 100중량부; 및 세라믹 입자 1 내지 60중량부;를 포함하는 아크릴 수지 조성물이 제공된다. 이에 의하여, 본 발명의 아크릴 수지 조성물을 콘크리트 구조물 및 수처리 탱크 등에 코팅 처리하여 내마모성, 내화학성, 내후성이 향상시킬 수 있다. 특히, 수처리 탱크에 사용됨으로써 음용수의 품질을 향상시키며, 시간에 따른 마모성이 낮아 보수 및 교체 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

방수 및 방식 성능을 갖는 저탄성 아크릴 수지 조성물 및 그의 제조방법{LOW EALASTICITY ACRYLIC RESIN COMPOSITION HAVING WATERPROOF AND CORROSION PROTECTION FUNCTION AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}
본 발명은 아크릴 수지 조성물에 관한 것으로, 콘크리트 구조물, 정수 처리조, 상수도 주철관, 각종 탱크 등의 부식, 마모 방지를 위한 피복재 및 혼합재로 이용될 수 있는 내마모성, 내화학성, 내후성 등이 향상된 저탄성 아크릴 수지 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
현재 상하수도시설, 폐수처리시설, 화학공장의 바닥 또는 외벽, 화학탱크 등의 내화학성 향상, 창고의 바닥, 주차장 바닥, 도로 등의 내마모성 등의 향상을 위하여 이와 관련된 모재인 콘크리트 구조물이나 금속탱크의 표면에 피복처리를 수행할 수 있다.
각종 탱크, 콘크리트 구조물 등에 적용될 수 있는 피복 재료는 에폭시수지계, 폴리에스테르계, 폴리우레탄계 물질이 통상적으로 사용되고 있다. 그러나 종래 사용되던 고분자 피복재료들은 마모가 쉽게 일어나고, 표면층이 파단되거나 박리되는 등의 내구성에 문제점이 발생하고 있다.
특히, 상수도 주철관, 수처리 콘크리트 구조물 및 탱크 등에 산, 오존, 약품에 의한 화학적인 부식이나, 동결이나 융해에 따른 열화 원인에 따른 내구성 저하의 문제가 발생할 경우에는 음용수의 수질이 저하되어 궁극적으로 국민의 건강을 위협하는 요소로 작용할 수 있다.
이에 따라, 내마모성, 내산성, 내오존성, 내화학성, 내후성 등이 우수하고, 부착 모재와의 박리현상을 최소화할 수 있으며, 다양한 구조물에 적용하여 모재의 내구성을 향상시킬 수 있으며, 경화시간을 최소화하여 적용이 매우 경제적인 내부식 피복재료가 필요한 실정이다.
한국공개특허공보 제10-2012-0084011호
본 발명의 목적은 내마모성, 내화학성, 내후성 등이 우수한 구조물의 피복재료로 사용될 수 있는 아크릴 수지 조성물 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 아크릴레이트 모노머 100중량부; 아크릴 수지 1 내지 100중량부; 우레탄 수지 1 내지 20중량부 및 세라믹 입자 0.1 내지 60중량부;를 포함하는 아크릴 수지 조성물이 제공된다.
상기 세라믹 입자가 플라이애쉬 및 천매암 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 플라이애쉬의 입도가 500 내지 10,000 메쉬(mesh)일 수 있다.
상기 천매암 입자의 입도가 500 내지 10,000 메쉬(mesh)일 수 있다.
상기 천매암 입자가 지방산, 지방산 아마이드, 지방산 에스테르, 실란, 티타네이트 및 지르코네이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물로 표면처리된 것일 수 있다.
상기 아크릴레이트 모노머가 메틸 메타아크릴레이트, 메타크릴 산, 부틸 메타아크릴레이트, 하이드록시프로필 메타아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디메타아크릴레이트, 부틸렌글리콜 트리 메타아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 트리 메타아크릴레이트, 펜타아크릴디올 트리메타아크릴레이트, 알킬 메타아크릴레이트, 사이클로알킬 메타아크릴레이트, 에틸 메타아크릴레이트, 이소부틸 메타아크릴레이트, t-부틸 메타아크릴레이트, 트리에틸프로판 트리 메타아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리 메타아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타아크릴레이트, 2-히드록시프로필 메타아크릴레이트, 4-히드록시부틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 및 4-히드록시부틸 메타아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 아크릴 수지가 메틸 메타아크릴레이트, 메타크릴 산, 부틸 메타아크릴레이트, 하이드록시프로필 메타아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디메타아크릴레이트, 부틸렌글리콜 트리 메타아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 트리 메타아크릴레이트, 펜타아크릴디올 트리메타아크릴레이트, 알킬 메타아크릴레이트, 사이클로알킬 메타아크릴레이트, 에틸 메타아크릴레이트, 이소부틸 메타아크릴레이트, t-부틸 메타아크릴레이트, 트리에틸프로판 트리 메타아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리 메타아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타아크릴레이트, 2-히드록시프로필 메타아크릴레이트, 4-히드록시부틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 및 4-히드록시부틸 메타아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상 모노머의 중합으로 이루어진 것일 수 있다.
상기 우레탄 수지가 중량평균분자량이 20,000 내지 200,000일 수 있다.
상기 아크릴 수지 조성물이 경화제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 경화제가 벤조일퍼옥사이드(benzol peroxide), 디벤조일퍼옥사이드(dibenzol peroxide), 디옥틸프탈레이트(Dioctyl Phthalate), 디사이클로헥실프탈레이트(dicyclohexyl phthalate), 및 디프로필렌 글리콜 디벤조에이트(Dipropylene glycol dibenzoate)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 경화제가 상기 아크릴 수지 조성물 100 중량부 기준으로 0.5 내지 10 중량부를 추가로 포함될 수 있다.
상기 아크릴레이트 모노머가 다관능성 아크릴레이트를 포함할 수 있다.
상기 다관능성 아크릴레이트가 3 내지 6 관능형 아크릴레이트 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 다관능성 아크릴레이트가 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 트리(메타)아크릴레이트, 프로피온산 변성 디펜타에리스리톨 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리(메타)아크릴레이트, 프로필렌옥시드 변성 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트, 3관능형 우레탄 (메타)아크릴레이트, 트리스(메타)아크릴록시에틸이소시아누레이트, 아크릴레이트는 디글리세린 테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라(메타)아크릴레이트, 프로피온산 변성 디펜타에리스톨 펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 디펜타에리스리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 및 이소시아네이트 변성 우레탄 (메타)아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 아크릴 수지 조성물이 콘크리트 구조체, 금속제 탱크, 건축물 바닥, 도로의 모재 표면에 적용되는 피복재로 사용되거나, 상기 모재 원재료에 혼합되는 혼화재로 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 또 하나의 측면에 따르면, 아크릴레이트 모노머에 아크릴 수지와 우레탄 수지를 녹여 아크릴 수지 용액을 제조하는 단계(단계 a); 및 상기 아크릴 수지 용액에 세라믹 입자를 첨가하여 아크릴 수지 조성물을 제조하는 단계(단계 b);를 포함하는 아크릴 수지 조성물의 제조방법이 제공된다.
상기 아크릴 수지 조성물의 제조방법은 단계 a 이후에 상기 아크릴 수지 용액에 경화제를 첨가하는 단계(단계 c)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 아크릴 수지 조성물의 제조방법은 단계 b 이후에 상기 아크릴 수지 조성물에 경화제를 첨가하는 단계(단계 c´)를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 아크릴 수지 조성물은 콘크리트 구조물 및 수처리 탱크 등 각종 탱크에 코팅되어 내마모성, 내화학성, 내후성이 향상시킬 수 있다. 특히, 수처리 탱크에 사용됨으로써 음용수의 품질을 향상시키며, 시간에 따른 마모성이 낮아 보수 및 교체 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 실시예 7에 따른 수처리 저장조의 내오존성 및 내화학성 시험성적서이다.
도 2 및 도 3은 실시예 7에 따른 수처리 저장조의 용출안정성 시험성적서이다.
도 4 및 도 5는 실시예 7에 따른 수처리 저장조의 물성시험 성적서이다.
도 6 내지 도 11은 실시예 7에 따른 수처리 저장조의 용출안정성 시험성적서이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다.
그러나, 이하의 설명은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 단계로 표현된 공정은 단계별로 순차적으로 수행되는 것으로 한정하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 아크릴 수지 조성물은 아크릴레이트 모노머 100 중량부, 아크릴 수지 1 내지 100 중량부, 우레탄 수지 1 내지 20중량부 및 세라믹 입자 1 내지 60 중량부를 포함한다.
상기 세라믹 입자로서 플라이애쉬 또는 천매암 등을 단독 또는 병행하여 사용할 수 있다.
상기 플라이애쉬는 석탄화력발전소의 보일러에서 나오는 가스 중에 포함된 재의 미분입자를 집진기로 포집한 것으로, 주성분으로 실리카 및 알루미나를 포함하는 물질이다.
본 발명의 아크릴 수지 조성물에는 KS L5405, ASTM 규격 C급 플라이애쉬 및 F급 플라이애쉬 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 아크릴 수지 조성물에 포함되는 플라이애쉬의 입도는 500 내지 10,000메쉬(mesh)인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 천매암은 점토질의 퇴적층이 열수변질에 의한 가수분해작용 및 변성, 풍화, 부식 등의 과정을 거쳐 생성된 변성암의 일종으로, 주성분은 실리카와 알루미나이며, 여러 종류의 금속산화물을 포함한다. 천매암 분말은 내부에 여러 크기의 공극을 포함하고 있어 비석(zeolite)과 거의 유사한 공극률을 가지면서도 거포의 분율이 큰 특징이 있어 통기성과 흡유성이 뛰어난 소재이다.
본 발명의 아크릴 수지 조성물에 포함되는 천매암 분말의 입도는 500 내지 10,000메쉬(mesh)인 것이 바람직하다.
천매암 분말의 입도가 10,000 메쉬를 초과하는 경우는 기계적 분쇄 가공 방법으로 제조가 힘들며, 500 메쉬 미만인 경우에는 접착성 감소 정도가 심해서 바람직하지 못하다.
천매암 분말의 경우 유기화 표면 처리한 것도 사용 가능하다. 표면처리는 각종 지방산, 지방산 아마이드, 지방산 에스테르, 실란, 티타네이트, 지르코네이트 화합물 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 아크릴 수지 조성물은 상기 플라이애쉬 및 천매암 분말 중 선택된 1종 이상을 포함하는 세라믹 입자를 아크릴 수지 조성물 100 중량부 기준으로 1 내지 60 중량부를 포함할 수 있다.
세라믹 입자의 함량이 1 중량부 미만인 경우에는 첨가 효과가 미미하므로 바람직하지 못하고, 60 중량부를 초과하는 경우에는 점도가 급증하여 가공하기 어려워 바람직하지 못하다.
상기 아크릴레이트 모노머는 메틸 메타아크릴레이트, 메타크릴 산, 부틸 메타아크릴레이트, 하이드록시프로필 메타아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디메타아크릴레이트, 부틸렌글리콜 트리 메타아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 트리 메타아크릴레이트, 펜타아크릴디올 트리메타아크릴레이트, 알킬 메타아크릴레이트, 사이클로알킬 메타아크릴레이트, 에틸 메타아크릴레이트, 이소부틸 메타아크릴레이트, t-부틸 메타아크릴레이트, 트리에틸프로판 트리 메타아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리 메타아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타아크릴레이트, 2-히드록시프로필 메타아크릴레이트, 4-히드록시부틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 4-히드록시부틸 메타아크릴레이트 등을 적용할 수 있으나, 여기에 한정되는 것은 아니다.
상기 아크릴 수지는 상술한 아크릴레이트 모노머들 중 1종 이상의 중합체 또는 공중합체일 수 있다.
상기 우레탄 수지가 중량평균분자량이 20,000 내지 200,000일 수 있다.
상기 아크릴 수지 조성물은 경화제를 추가로 포함할 수 있고, 상기 경화제는 벤조일퍼옥사이드(benzoyl peroxide), 디벤조일퍼옥사이드(dibenzoyl peroxide), 디옥틸프탈레이트(Dioctyl Phthalate), 디사이클로헥실프탈레이트(dicyclohexyl phthalate), 디프로필렌 글리콜 디벤조에이트(Dipropylene glycol dibenzoate) 등을 적용할 수 있으나, 여기에 한정되는 것은 아니다.
상기 경화제는 분말 또는 액상의 형태로 사용될 수 있다.
상기 경화제는 상기 아크릴 수지 조성물 100 중량부 기준으로 0.5 내지 10 중량부만큼 추가로 포함될 수 있고, 더욱 바람직하게는 2 내지 7 중량부만큼 추가로 포함될 수 있다. 상기 경화제의 사용량은 경화 온도 조건에 따라 달라질 수 있으며, 온도가 높을수록 사용량은 적어질 수 있다. 예를 들면, 약 2℃의 온도에서는 아크릴 수지 조성물 100 중량부 기준 6 중량부 가량 사용될 수 있고, 약 30℃에서는 아크릴 수지 조성물 100 중량부 기준 2 중량부 사용으로 충분할 수 있다.
상기 아크릴레이트 모노머는 3개 이상의 관능기를 포함하는 3 관능형 이상의 다관능성 아크릴레이트를 포함할 수 있다.
상기 다관능성 아크릴레이트는 조성물 내의 가교구조를 형성하여 내구성을 향상시키는 역할을 수행할 수 있으며, 1,000 미만의 분자량을 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 다관능성 아크릴레이트는 3 내지 6 관능형 아크릴레이트를 사용하는 것이 바람직하다.
예를 들면, 3 관능형 아크릴레이트는 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 트리(메타)아크릴레이트, 프로피온산 변성 디펜타에리스리톨 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리(메타)아크릴레이트, 프로필렌옥시드 변성 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트, 3관능형 우레탄 (메타)아크릴레이트, 트리스(메타)아크릴록시에틸이소시아누레이트 등일 수 있다.
4 관능형 아크릴레이트는 디글리세린 테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라(메타)아크릴레이트 등일 수 있고, 5 관능형 아크릴레이트는 프로피온산 변성 디펜타에리스톨 펜타(메타)아크릴레이트 등일 수 있으며, 6 관능형 아크릴레이트는 디펜타에리스리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 디펜타에리스리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 이소시아네이트 변성 우레탄 (메타)아크릴레이트 등일 수 있다.
본 발명의 아크릴 수지 조성물은 본 기술분야의 종사들에게 공지된 분산제, 소포제, 반응 안정제, 해리제, 착색 안료, 체질 안료, 및 증점제 등을 필요에 따라 더 포함할 수 있으며, 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.
이하, 본 발명의 아크릴 수지 조성물의 용도에 관해 살펴 보도록 한다.
본 발명의 아크릴 수지 조성물은 각종 콘크리트 구조체, 상하수도시설, 폐수처리시설, 화학공장 내부, 화학탱크, 각종 창고의 바닥, 주차장 바닥, 도로 등의 표면에 피복하여 내마모성, 내화학성, 내약품성, 내오존성 등을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 아크릴 수지는 상기 각종 구조체의 피복재료뿐 아니라 모재의 원재료에 혼합하여 사용되는 혼화재로도 사용될 수 있다.
특히, 피복재료로 사용되는 경우에는 아크릴 수지 조성물에 경화제를 혼합한 후, 가사시간 내에 모재의 표면에 아크릴 수지 조성물을 도포한다. 상기 가사시간은 15분 내지 20분 가량일 수 있으며, 경화시간은 30분 이상일 수 있고, 바람직하게는 하루 이상 경화시간을 둔다.
상기 도포방법은 필요에 따라 붓, 롤러, 스프레이어 등을 사용할 수 있다.
이하, 본 발명의 아크릴 수지 조성물의 제조방법에 대해 설명하도록 한다.
먼저, 아크릴레이트 모노머에 아크릴 수지와 우레탄 수지를 녹여 아크릴 수지 용액을 제조한다(단계 a).
상기 아크릴 수지 용액에 세라믹 입자를 첨가하여 아크릴 수지 조성물을 제조한다(단계 b).
상기 단계 a 이후에 경화제를 첨가하는 공정(단계 c)를 추가로 수행하거나, 또는 단계 b 이후에 경화제를 첨가하는 공정을 추가로 수행할 수 있다(단계 c´).
상기 아크릴레이트 모노머, 아크릴 수지, 세라믹 입자 및 경화제에 대한 상세한 설명은 본 발명의 아크릴 수지 조성물의 설명에서 상술한 바와 같으므로 그 부분을 참조하기로 한다.
[실시예]
이하 본 발명의 구성을 아래의 실시예를 통해 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
우레탄 수지의 제조
제조예 1
반응조에 수평균분자량이 1,000인 폴리테트라메틸렌글라이콜(PTMG, 일본폴리우레탄공업회사) 1몰부를 칭량하여 투입한 다음에 디메틸포름아미드(DMF)를 소량 투입하여 교반하면서 녹였다. 미리 80℃에서 1시간 동안 충분히 용융시킨 4,4'-디페닐-메탄 디아이소시아네이트(MDI, 미츠이화학회사)를 2몰부 칭량하여 투입하고, 질소를 통과시키면서 120rpm으로 교반하면서 2시간 반응시켜 프리폴리머를 얻었다. 반응온도는 초기 0.5시간은 30℃, 나머지 1.5시간은 65℃로 유지하였다.
얻어진 프리폴리머에 부탄디올(BD) 1몰부를 칭량하여 소량의 DMF에 녹인 후 반응조에 투입한 다음, 질소를 통과시키고 120rpm으로 교반하면서 5시간 동안 반응시켰다. 반응온도는 초기 0.5시간은 30℃, 이후 4.5시간은 65℃로 유지하였다. 반응이 진행됨에 따라 반응용액의 점도가 증가하면 DMF를 적당히 분배하여 투입하였다. 최종 고형분/DMF 농도는 0.2g/ml가 되도록 하였다.
중합반응이 끝난 후 미반응의 이소시아네이트기는 최종 고형분의 0.5wt%에 해당하는 메탄올을 투입하여 65℃에서 1시간 반응시켜 제거하였고, 이 용액을 유리판 위에 붓고 스테인레스스틸 바(bar)로 밀어서 코팅하고 80℃의 컨벡션 오븐에서 4시간 건조시켜 두께 0.15mm의 폴리우레탄 필름을 얻었다. 이 필름을 유리판에서 분리하고 가로 및 세로를 약 0.5mm x 0.5mm 규격으로 잘라 우레탄 수지 분말을 얻었다.
중합된 폴리우레탄 수지의 중량평균분자량은 122,000이었고, 폴리우레탄 수지 중에서 MDI와 BD의 총함량은 37wt%였다.
제조예 2
4,4'-디페닐-메탄 디아이소시아네이트(MDI)를 2몰부 대신에 3몰부를 사용하고, 부탄디올을 1몰부 대신에 2몰부를 사용한 것을 제외하면 제조예 1과 동일한 방법으로 폴리우레탄수지를 제조하였다.
중합된 우레탄 수지의 중량평균분자량은 82,000이었고, 우레탄수지 중에서 MDI와 BD의 총함량은 48wt%였다.
제조예 3
4,4'-디페닐-메탄 디아이소시아네이트(MDI)를 2몰부 대신에 4몰부를 사용하고, 부탄디올을 1몰부 대신에 3몰부를 사용한 것을 제외하면 제조예 1과 동일한 방법으로 폴리우레탄수지를 제조하였다.
중합된 우레탄 수지의 중량평균분자량은 81,000이었고, 우레탄수지 중에서 MDI와 BD의 총함량은 56wt%였다.
분자량 측정
중합된 폴리우레탄의 분자량은 Waters사의 겔투과크로마토그래피를 사용하여 측정하였다. 컬럼은 boundagel E-Linear 2개를 연결하여 사용하였고, 테트라히드로퓨란에 1mg/ml 농도로 녹여 유량 1.5ml/min으로 측정하고 표준시료는 폴리스티렌을 사용하였다.
실시예 1
반응조에 메틸 메타아크릴레이트(MMA, 로지트사) 100 중량부를 투입하고, 용융질량 흐름속도(MFR, Melt Mass-Flow Rate, ASTM D1238)가 2.3g/10min인 폴리메틸 메타크릴레이트(LG MMA사, IH830) 50 중량부, 제조예 1의 우레탄 수지 5중량부와 촉진제인 디메틸p톨루이딘(Dimethylptoluidine, 시켐인터내셔날) 0.5중량부를 투입하고 녹여 아크릴 수지 용액을 제조하고, 여기에 4,000mesh의 체를 통과한 플라이애쉬(KS L5405) 30 중량부를 첨가하고 교반하여 아크릴 수지 조성물을 제조하였다.
상기 플라이애쉬는 다이옥신 및 중금속을 제거된 것을 사용하였다. 먼저, 다이옥신이 주로 생성되는 보일러에 활성탄을 주입하여 플라이애쉬 내의 다이옥신 농도를 저감 시킨 다음, 가열로에서 플라이애쉬를 약 500~700℃로 가열 처리하여 완전 연소시킴으로써 플라이 애쉬에 함유된 다이옥신 및 중금속을 휘발시켜 제거하여 사용하였다. 다이옥신의 비등점은 300~500℃이므로, 상기 가열처리에 의해 플라이애쉬에 함유된 다이옥신은 휘발되어 제거되었다.
실시예 2
플라이애쉬 대신에 5,000mesh 체를 통과한 천매암 분말(㈜제원나노소재, FR-5,000)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 아크릴 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 3
플라이애쉬 대신에 5,000mesh 체를 통과하고 스테아린 산으로 표면처리된 천매암 분말(㈜제원나노소재, FR-5000S)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 아크릴 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 4
실시예 1에 따라 제조된 아크릴 수지 조성물에 분말 형태의 벤조일퍼옥사이드를 상기 아크릴 수지 조성물 100 중량부 기준으로 3 중량부를 첨가하고 교반하여 경화제를 포함하는 아크릴 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 5
실시예 2에 따라 제조된 아크릴 수지 조성물에 분말 형태의 벤조일퍼옥사이드를 상기 아크릴 수지 조성물 100 중량부 기준으로 3 중량부를 첨가하고 교반하여 경화제를 포함하는 아크릴 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 6
실시예 3에 따라 제조된 아크릴 수지 조성물에 분말 형태의 벤조일퍼옥사이드를 상기 아크릴 수지 조성물 100 중량부 기준으로 3 중량부를 첨가하고 교반하여 경화제를 포함하는 아크릴 수지 조성물을 제조하였다.
실시예 7
수처리 저장조를 만들기 위하여 콘크리트 저장조의 내부 표면에 프라이머(한국 산노프코, BMR301) 처리 하여 하도층이 약 50㎛ 두께로 형성되도록 하였다. 하도층 상에 실시예 4에 따라 아크릴 수지 조성물을 제조하고, 20분 이내에 롤러로 도포하여 약 150㎛ 두께의 중도층이 형성되도록 하고 1시간 동안 건조시켰다. 다음으로, 상기 중도층 상에 실시예 4에 따라 아크릴 수지 조성물을 제조하고 20분 이내에 롤러로 도포하여 약 150㎛ 두께의 상도층을 형성하고 1일 동안 건조시켜 수처리 저장조를 제조하였다.
실시예 8
실시예 4에 따라 제조된 아크릴 수지 조성물 대신에 실시예 5에 따라 제조된 아크릴 수지 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일한 방법으로 수처리 저장조를 제조하였다.
실시예 9
실시예 4에 따라 제조된 아크릴 수지 조성물 대신에 실시예 6에 따라 제조된 아크릴 수지 조성물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일한 방법으로 수처리 저장조를 제조하였다.
비교예 1
실시예 4에 따라 제조된 아크릴 수지 조성물 대신에 세라믹계 피복재를 사용한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일한 방법으로 수처리 저장조를 제조하였다.
비교예 2
실시예 4에 따라 제조된 아크릴 수지 조성물 대신에 폴리우레아계 피복재를 사용한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일한 방법으로 수처리 저장조를 제조하였다.
비교예 3
실시예 4에 따라 제조된 아크릴 수지 조성물 대신에 에폭시계 피복재를 사용한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일한 방법으로 수처리 저장조를 제조하였다.
[시험예]
시험예 1: 내오존성 및 내화학성 시험
실시예 7 내지 9에 따라 제조된 수처리 저장조의 내오존성 및 내화학성을 분석하여 아래의 표 1에 나타내었고, 도 1에 실시예 7에 따른 수처리 저장조의 내오존성 및 내화학성 시험성적서를 도시하였다.
항목 단위 품질기준 결과치 시험방법
실시예7 실시예8 실시예9
내오존성능 겉모양 기중처리 - 주름, 균열, 패임, 부풀음,
핀홀, 박리 등이 없을 것
이상 없음 이상 없음 이상 없음 오존 농도
5±0.5 PPM
200시간 처리
용존처리 이상 없음 이상 없음 이상 없음
질량변화량 기중처리 g/m2 - -0.001 -0.001 -0.001
용존처리 - -0.001 -0.001 -0.001
부착강도 무처리 N/mm2 1.5 이상 2.1 2.0 2.1
기중처리 - 1.9 1.8 1.8
용존처리 - 2.0 2.0 2.0
내투수성 무처리 - 투수되지 않음 투수되지 않음 투수되지 않음 투수되지 않음
기중처리 투수되지 않음 투수되지 않음 투수되지 않음
용존처리 투수되지 않음 투수되지 않음 투수되지 않음
내화학성능 겉모양 황산(35%) - 주름, 균열, 패임, 부풀음,
핀홀, 박리 등이 없을 것
이상 없음 이상 없음 이상 없음 168시간 침지
질산(35%) 이상 없음 이상 없음 이상 없음
염산(35%) 이상 없음 이상 없음 이상 없음
아래의 표 2에는 실시예 7 내지 9, 및 비교예 1 내지 3에 따른 수처리 저장조의 오존 테스트에 의한 질량변화량(g/m2)을 비교하여 나타내었다.
오존 테스트는 오존 용해 농도 5ppm인 20℃의 수중에 200시간 침적 후 질량변화량을 측정한 것이다.
구분 질량 변화량(g/m2)
실시예 7 0.001
실시예 8 0.002
실시예 9 0.001
비교예 1 2.85
비교예 2 4.76
비교예 3 8.57
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 7 내지 9에 따른 수처리 저장조는 비교예 1 내지 3에 따라 제조된 수처리 저장조에 비하여 질량변화량이 아주 작은 것으로 나타났다. 즉, 본 발명의 아크릴 수지 조성물로 코팅된 수처리 저장조는 종래의 수처리 저장조에 비하여 시간 경과에 따른 마모도가 낮고, 따라서 내구성이 매우 높음을 알 수 있다.
시험예 2: 용출 안정성 시험
본 발명의 아크릴 수지 조성물로 코팅된 수처리 저장조의 용출 안정성을 시험하기 위하여 본 발명의 실시예 7 내지 9에 따라 제조된 수처리 저장조에 대하여 수돗물의 용출 시험을 수행하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
아래의 용출 시험 기준은 「서울특별시 수도조례」제35조 및 같은 조례 시행규칙 제41조 제1항 제3호에 따른 감시항목이며, 이에 따른 검사성적 결과를 나타낸 것이다.
검사항목 기 준
(CFU/100mL)
검사결과
실시예 7 실시예 8 실시예 9
장구균 불검출 불검출 불검출 불검출
노닐페놀 0.3 이하 불검출 불검출 불검출
글라이포세이트 0.7 이하 불검출 불검출 불검출
마이크로시스텐 0.001 이하 불검출 불검출 불검출
심미적 물질 입자수 - 40 38 41
총유기탄소 5 이하 0.18 0.20 0.20
도 2 및 3에 실시예 7에 따른 수처리 저장조의 용출안정성 시험성적서가 도시되어 있으며, 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 아크릴 수지 조성물로 코팅처리된 수처리 저장조로 처리된 수돗물은 서울특별시의 항목 기준을 모두 만족하는 것으로 나타났다.
시험예 3: 물성 시험
도 4 및 도 5에 실시예 7에 따른 수처리 저장조의 물성시험 성적서가 도시되어 있으며, 본 발명의 아크릴 수지 조성물로 코팅된 오존 접촉조의 다양한 물성을 시험하여 아래의 표 4에 나타내었다.
검사항목 단위 검사결과
실시예 7 실시예 8 실시예 9
부착성능 건조상태 N/mm2 3.43(1등급) 3.42(1등급) 3.42(1등급)
수중 28일 침지 2.97(1등급) 2.95(1등급) 2.96(1등급)
염산 28일 침지 2.40(1등급) 2.40(1등급) 2.40(1등급)
차아염소산 28일 침지 3.20(1등급) 3.10(1등급) 3.20(1등급)
수산화나트륨 28일 침지 2.42(1등급) 2.30(1등급) 2.41(1등급)
습윤건조 반복
(내후성)
2.56(1등급) 2.50(1등급) 2.55(1등급)
내투수성능 - 투수 안됨 투수 안됨 투수 안됨
내충격성능 - 이상 없음 이상 없음 이상 없음
균열대응성능 - 이상 없음 이상 없음 이상 없음
내피로성능 - 이상 없음 이상 없음 이상 없음
*시험방법: 서울특별시 상수도 사업본부 내부 지침
표 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 아크릴 수지 조성물로 코팅된 수처리 저장조는 부착성능 등의 물성이 우수한 것으로 나타났다.
시험예 4: 음용수 및 항균성 시험
도 6 내지 11에 실시예 7에 따른 수처리 저장조의 용출안정성 시험성적서가 도시되어 있으며, 본 발명의 아크릴 수지 조성물로 코팅된 수처리 저장조의 음용수 안정성 및 항균성을 시험하여 아래의 표 5에 대표적인 결과만 나타내었다.
검사항목 기 준 검사결과
실시예 7 실시예 8 실시예 9
먹는물 수질 이상 없을 것 이상 없음 이상 없음 이상 없음
비스페놀-A 검출 이상 없을 것 이상 없음 이상 없음 이상 없음
대장균 검출되지 않을 것 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음
녹농균 검출되지 않을 것 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음
곰팡이 균주 검출되지 않을 것 검출되지 않음 검출되지 않음 검출되지 않음
표 5에 나타난 바와 같이, 본 발명의 아크릴 수지 조성물로 코팅된 수처리 저장조는 항균성이 우수하여 음용수로서 문제가 없는 것으로 나타났다.

Claims (6)

  1. 아크릴레이트 모노머 100중량부;
    아크릴 수지 1 내지 100중량부;
    우레탄 수지 1 내지 20중량부; 및
    플라이애쉬 및 천매암 중에서 선택된 어느 하나 0.1 내지 60중량부;를
    포함하는 아크릴 수지 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 천매암 입자가 지방산, 지방산 아마이드, 지방산 에스테르, 실란, 티타네이트 및 지르코네이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물로 표면처리된 것을 특징으로 하는 아크릴 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴레이트 모노머가 메틸 메타아크릴레이트, 메타크릴 산, 부틸 메타아크릴레이트, 하이드록시프로필 메타아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디메타아크릴레이트, 부틸렌글리콜 트리 메타아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 트리 메타아크릴레이트, 펜타아크릴디올 트리메타아크릴레이트, 알킬 메타아크릴레이트, 사이클로알킬 메타아크릴레이트, 에틸 메타아크릴레이트, 이소부틸 메타아크릴레이트, t-부틸 메타아크릴레이트, 트리에틸프로판 트리 메타아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리 메타아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타아크릴레이트, 2-히드록시프로필 메타아크릴레이트, 4-히드록시부틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 및 4-히드록시부틸 메타아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 아크릴 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴 수지가 메틸 메타아크릴레이트, 메타크릴 산, 부틸 메타아크릴레이트, 하이드록시프로필 메타아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디메타아크릴레이트, 부틸렌글리콜 트리 메타아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 트리 메타아크릴레이트, 펜타아크릴디올 트리메타아크릴레이트, 알킬 메타아크릴레이트, 사이클로알킬 메타아크릴레이트, 에틸 메타아크릴레이트, 이소부틸 메타아크릴레이트, t-부틸 메타아크릴레이트, 트리에틸프로판 트리 메타아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리 메타아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타아크릴레이트, 2-히드록시프로필 메타아크릴레이트, 4-히드록시부틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 및 4-히드록시부틸 메타아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 모노머의 중합으로 이루어진 중합체 또는 공중합체인 것을 특징으로 하는 아크릴 수지 조성물.
  6. 아크릴레이트 모노머 100중량부에 아크릴 수지 1 내지 100중량부와 우레탄 수지 1 내지 20중량부를 녹여 아크릴 수지 용액을 제조하는 단계(단계 a); 및
    상기 아크릴 수지 용액에 플라이애쉬 및 천매암 중에서 선택된 어느 하나 0.1 내지 60중량부를 첨가하여 아크릴 수지 조성물을 제조하는 단계(단계 b);를
    포함하는 아크릴 수지 조성물의 제조방법.
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