KR101434809B1 - 코팅계 - Google Patents

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모하메드 사나오바
위르겐 베츨러
헤르만 루츠
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와커 헤미 아게
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Abstract

본 발명은 a) 하층, b) 중간층 및 c) 상층을 포함하는 코팅계로서, 층 a), b) 및 c)는 각각 무기물 바인더, 충전제, 1종 이상의 에틸렌성 불포화 모노머로부터의 폴리머 및 임의적인 추가의 첨가제를 기초로 하고, 중간층은 추가로 경량 골재를 포함하는 것인 코팅계를 제공한다.

Description

코팅계{COATING SYSTEMS}
본 발명은 무기물 바인더, 충전제, 폴리머를 기초로 하는 3층을 포함하는 코팅계, 특히 루핑 시스템과, 이러한 코팅계의 제조 방법에 관한 것이다.
건설 공학에서, 단열 및 방음에 대한 요건뿐만 아니라 강우 또는 강설에 대한 보호 요건을 충족하기 위해 다수의 다양한 층들을 포함하는 코팅계를 제조하는 일은 매우 일반적이다. 건물의 장기간 사용과 높은 리노베이션 비용으로 인해, 건물의 각각의 건설 단위가 높은 요구사항을 충족해야 하는 것이 매우 중요하다. 이것은 특히 루핑 시스템(roofing system)과 같은 극한 온도 및 물에 노출되는 코팅계의 경우에 그러하다. 그러므로, 코팅계의 내구성이 특히 중요하다.
따라서, 지금까지 다수의 코팅계가 개발되었다. 5층 이상의 코팅계가 가장 일반적이다. 이러한 코팅계는 예를 들어 용해된 역청으로 제조된 프라이머, 둘째로, 역청 멤브레인 또는 합성 멤브레인, 셋째로, 절연 보드, 예컨대 압출 폴리스티렌, 넷째로, 우븐(woven) 형태로 주로 폴리에스테르 또는 폴리프로필렌으로 제조된 지오 텍스타일 직물 및 마지막으로, 자갈 상층을 포함한다. 이러한 다층 코팅계의 제조는 매우 노동력, 비용 및 시간 집약적이다. 또한, 많은 다양한 성분들이 적용되어야 하며, 이로 인해 건설 현장에 복잡한 로지스틱을 초래한다. 이러한 또는 관련된 시스템에 대해서는 예를 들어 FR-A 2554151, US 4272936, KR 20040025261, CN 1417432, CN 101413326, CN 201195921 또는 CN 1777893에 기재되어 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 매우 높은 내구성과 매우 우수한 절연 특성과 같은 높은 기술적 성능을 나타내고, 더 적은 또는 더 많은 유사하게 가공할 수 있는 성분들에 기초하고, 더 시간 및 비용 효율적인 방식으로 제조될 수 있는 코팅계, 특히 루핑 시스템을 제공하는 것이었다.
이러한 목적과 추가적인 목적은 a) 하층, b) 중간층 및 c) 상층을 포함하는 코팅계로서, 층 a), b) 및 c)가 각각 무기물 바인더, 충전제, 1종 이상의 에틸렌성 불포화 모노머로부터의 폴리머 및 임의적인 추가의 첨가제를 기초로 하며, 중간층이 경량 골재를 추가로 포함하는 것인 코팅계에 의해 달성되었다.
유익하게는, 본 발명의 코팅계의 제조는 제조 시간뿐만 아니라 건설 현장에서의 로지스틱 에포트(logistic effort)에 있어서도 매우 효과적이다. 원료는 균일한 형태로 존재하여, 각각의 코팅층에 대해 단 하나의 코팅제만 취급해도 되고 상이한 층의 코팅제가 동일한 방식으로, 예를 들어 동일한 기계로 도포될 수 있도록 바로 사용할 수 있는 프리믹스로서 건설 현장에 제공될 수 있다. 또한, 본 발명의 코팅계는 높은 내수성, 기계적 변형에 대한 유연성, 태양광, 열 또는 냉기에 대한 단열 및 방음과 같은 우수한 기술적 성능을 나타낸다.
그러나, 본 발명의 가장 중요한 측면은, 상이한 층 a), b) 및 c)의 상승작용적 효과가, 계에 놀라울 정도로 높은 내구성을 제공한다는 것, 예를 들어 코팅계, 특히 루핑 시스템에 전형적인 요구사항에 대한 매우 높은 저항성, 예를 들어 열, 냉기, 물 및 성에, 태양광 또는 부식성 공기에 대한 매우 높은 저항성을 제공한다는 것이다. 이것은 코팅계뿐만 아니라 전체 건물의 수명을 연장시키고, 매우 비용 집약적인 수복에 대한 필요성을 줄인다.
본 발명의 목적은, 매우 높은 내구성과 매우 우수한 절연 특성과 같은 높은 기술적 성능을 나타내고, 더 적은 또는 더 많은 유사하게 가공할 수 있는 성분들에 기초하고, 더 시간 및 비용 효율적인 방식으로 제조될 수 있는 코팅계, 특히 루핑 시스템을 제공하는 것이었다.
이러한 목적과 추가적인 목적은 a) 하층, b) 중간층 및 c) 상층을 포함하는 코팅계로서, 층 a), b) 및 c)가 각각 무기물 바인더, 충전제, 1종 이상의 에틸렌성 불포화 모노머로부터의 폴리머 및 임의적인 추가의 첨가제를 기초로 하며, 중간층이 경량 골재를 추가로 포함하는 것인 코팅계에 의해 달성되었다.
경량 골재는 일반적으로 저밀도 골재, 예컨대 버미큘라이트, 펄라이트, 포라버(poraver) 유리 비드, 중공 유리구, 천연 경량 골재, 예컨대 부석, 팽창 점토 또는 셰일, 예컨대 릿지라이트(ridgelite) 또는 우테라이트(utelite), 소결 풍화 석탄연소 고형 폐기물(sintered pulverised fuel ash)로서 알려져 있다.
에틸렌성 불포화 모노머로부터의 적절한 폴리머는, 예를 들어 탄소 원자수 1∼15의 카복실산의 비닐 에스테르, 탄소 원자수 1∼15의 비분지 또는 분지 알코올과 카복실산의 메타크릴산 에스테르 또는 아크릴산 에스테르, 올레핀 및 디엔, 비닐 방향족 화합물 및 비닐 할라이드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 모노머를 기초로 하는 것들이다.
바람직한 비닐 에스테르는 비닐 아세테이트, 비닐 프로피오네이트, 비닐 부티레이트, 비닐-2-에틸헥사노에이트, 비닐 라우레이트, 1-메틸비닐 아세테이트, 비닐 피발레이트 및 탄소 원자수 9∼13의 α-분지 모노카복실산의 비닐 에스테르, 예를 들어 VeoVa9R 또는 VeoVa10R(Shell의 상표명)이다. 비닐 아세테이트가 특히 바람직하다.
바람직한 메타크릴산 에스테르 또는 아크릴산 에스테르는 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 노르보닐 아크릴레이트이다. 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트 및 2-에틸헥실 아크릴레이트가 바람직하다.
바람직한 올레핀 및 디엔은 에틸렌, 프로필렌 및 1,3-부타디엔이다. 바람직한 비닐방향족 화합물은 스티렌 및 비닐톨루엔이다. 적절한 비닐 할라이드는 비닐 클로라이드이다.
임의적으로, 베이스 폴리머의 총 중량을 기준으로 0.05∼20 중량%, 바람직하게는 1∼10 중량%의 보조 모노머가 공중합되어 도입될 수 있다. 보조 모노머의 예로는 에틸렌성 불포화 모노카복실산 및 디카복실산, 바람직하게는 아크릴산, 메타크릴산, 푸마르산 및 말레산; 에틸렌성 불포화 카복사미드 및 카복실릭 니트릴, 바람직하게는 아크릴아미드 및 아크릴로니트릴; 푸마르산 및 말레산의 모노에스테르 및 디에스테르, 예를 들어 디에틸 및 디이소프로필 에스테르, 및 말레산 무수물, 에틸렌성 불포화 설폰산 또는 이의 염, 바람직하게는 비닐설폰산, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설폰산을 들 수 있다. 추가적인 예로는 예비가교결합 코모노머, 예컨대 다중 에틸렌성 불포화 코모노머, 예를 들어 디비닐 아디페이트, 디알릴 말레에이트, 알릴 메타크릴레이트 또는 트리알릴 시아누레이트, 또는 후가교결합 코모노머, 예를 들어 아크릴아미도글리콜산(AGA), 메틸 메틸아크릴아미도글리콜레이트(MAGME), N-메틸올아크릴아미드(NMA), N-메틸올메타크릴아미드(NMMA), N-메틸올 알릴 카바메이트, 알킬 에테르, 예컨대 이소부톡시 에테르, 또는 N-메틸올아크릴아미드, N-메틸올메타크릴아미드 및 N-메틸올 알릴 카바메이트의 에스테르가 있다. 에폭시 작용성 코모노머, 예컨대 글리시딜 메타크릴레이트 및 글리시딜 아크릴레이트도 적합하다. 추가적인 예로는 규소 작용성 코모노머, 예컨대 아크릴옥시프로필트리(알콕시)실란 및 메타크릴옥시프로필트리(알콕시)실란, 비닐트리알콕시실란 및 비닐메틸디알콕시실란이 있으며, 여기서 예를 들어, 메톡시, 에톡시 및 에톡시프로필렌 글리콜 에테르 라디칼이 알콕시 기로서 존재할 수 있다. 하이드록시 또는 CO 기를 갖는 모노머, 예를 들어 하이드록시알킬 메타크릴레이트 및 아크릴레이트, 예를 들어 하이드록시에틸, 하이드록시프로필 또는 하이드록시부틸 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 및 디아세톤아크릴아미드 및 아세틸아세톡시에틸 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트와 같은 화합물도 예로 들 수 있다. 또 다른 예로는 비닐 에테르, 예컨대 메틸, 에틸 또는 이소부틸 비닐 에테르를 들 수 있다.
적절한 호모폴리머 및 코폴리머의 예로는 비닐 에스테르 호모폴리머, 1종 이상의 비닐 에스테르와 에틸렌의 코폴리머, 비닐 아세테이트와 에틸렌 및 1종 이상의 다른 비닐 에스테르의 코폴리머, 1종 이상의 비닐 에스테르와 에틸렌 및 아크릴산 에스테르의 코폴리머, 스티렌-아크릴산 에스테르 코폴리머, 스티렌-1,3-부타디엔 코폴리머, 1종 이상의 비닐 할로겐화물과 α-올레핀, 예컨대 에틸렌 또는 프로필렌의 코폴리머, 및/또는 탄소 원자수 1∼15의 비분지 또는 분지 알코올의 비닐 에스테르, 예컨대 비닐 아세테이트, 및/또는 (메트)아크릴산 에스테르, 예컨대 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, 프로필(메트)아크릴레이트, n-부틸(메트)아크릴레이트, t-부틸(메트)아크릴레이트, 또는 2-에틸-헥실(메트)아크릴레이트가 있다.
비닐 아세테이트 호모폴리머; 비닐 아세테이트와 1∼40 중량%의 에틸렌의 코폴리머; 비닐 아세테이트와 1∼40 중량%의 에틸렌 및 1∼50 중량%의 1종 이상의 다른 코모노머(카복실산 라디칼 내에 1∼20개의 탄소 원자를 갖는 비닐 에스테르, 예를 들어 비닐 프로피오네이트, 비닐 라우레이트, 탄소 원자수 9∼13의 알파-분지 카복실산의 비닐 에스테르, 예를 들어 VeoVa9R, VeoVa10R, VeoVa11R로 이루어진 군에서 선택되는 코모노머)의 코폴리머; 비닐 아세테이트, 1∼40 중량%의 에틸렌 및 바람직하게는 1∼60 중량%의, 탄소 원자수 1∼15의 비분지 또는 분지 알코올의 아크릴산 에스테르, 특히 n-부틸 아크릴레이트 또는 2-에틸헥실 아크릴레이트의 코폴리머; 및 30∼75 중량%의 비닐 아세테이트, 1∼30 중량%의 비닐 라우레이트 또는 탄소 원자수 9∼11의 알파-분지 카복실산의 비닐 에스테르 및 1∼30 중량%의, 탄소 원자수 1∼15의 비분지 또는 분지 알코올의 아크릴산 에스테르(특히 n-부틸 아크릴레이트 또는 2-에틸헥실 아크릴레이트)를 포함하는 코폴리머(이것은 1∼40 중량%의 에틸렌을 추가로 포함할 수 있음); 비닐 아세테이트, 1∼40 중량%의 에틸렌 및 1∼60 중량%의 비닐 클로라이드를 포함하는 코폴리머; 30∼75 중량%의 비닐 클로라이드, 1∼30 중량%의 비닐 라우레이트 또는 탄소 원자수 9∼11의 알파-분지 카복실산의 비닐 에스테르, 및 1∼40 중량%의 에틸렌을 포함하는 코폴리머가 바람직하며, 여기서 폴리머는 상기에 언급된 보조 모노머를 표시된 양으로 추가로 포함할 수 있고, 각각의 경우 중량%로 표시된 값은 합계가 100 중량%이다.
또한, (메트)아크릴산 에스테르 폴리머, 예컨대 n-부틸 아크릴레이트 또는 2-에틸헥실 아크릴레이트의 코폴리머, 또는 메틸 메타크릴레이트와 n-부틸 아크릴레이트 및/또는 2-에틸헥실 아크릴레이트와, 임의적으로, 에틸렌의 코폴리머; 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 모노머를 포함하는 스티렌-아크릴산 에스테르 코폴리머; 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트와, 임의적으로, 에틸렌으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 모노머를 포함하는 비닐 아세테이트-아크릴산 에스테르 코폴리머; 스티렌-1,3-부타디엔 코폴리머; 비닐 할로겐화물 폴리머, 예컨대 비닐 클로라이드와 에틸렌의 코폴리머가 바람직하며, 여기서 폴리머는 상기에 언급된 보조 모노머를 표시된 양으로 추가로 포함할 수 있으며, 각각의 경우 중량%로 표시된 값은 합계가 100 중량%이다.
모노머, 및 코모노머의 중량에 대한 비율은, 일반적으로, 유리 전이 온도(Tg)가 -50℃∼+50℃, 바람직하게는 -30℃∼+40℃가 되도록 선택된다. 폴리머의 유리 전이 온도(Tg)는 시차 주사 열량분석법(DSC)에 의해 알려진 방식으로 측정될 수 있다. Tg는 또한 Fox 식에 의해 사전에 개략적으로 계산될 수 있다. 문헌[Fox T. G., Bull. Am. Physics Soc. 1, 3, p. 123 (1956)]에 따르면, 1/Tg = x1/Tg1 + x2/Tg2 + ... + xn/Tgn이고, 여기서 xn은 모노머 n의 질량 분율(중량%/100)이고, Tgn은 모노머 n의 호모폴리머의 유리 전이 온도(켈빈 온도)이다. 호모폴리머에 대한 Tg 값은 문헌[Polymer Handbook 2판, J. Wiley & Sons, New York (1975)]에 기재되어 있다.
폴리머는 알려진 방식으로, 바람직하게는 수성 매질 중에서, 일반적으로 에멀션 중합법에 의해, 예를 들어 DE-A 102006007282에 기재된 바와 같이 제조된다. 유화제에 의해 안정화된 분산물 또는 보호 콜로이드에 의해 안정화된 분산물을 사용할 수 있다. 분산물은 바람직하게는 모노머의 총 중량을 기준으로 보호 콜로이드를 1∼20 중량% 포함한다. 보호 콜로이드는 음이온성이거나 바람직하게는 비이온성 또는 양이온성이거나, 또는 비이온성 콜로이드와 양이온성 콜로이드의 조합일 수 있다. 바람직한 비이온성 보호 콜로이드는 폴리비닐 알코올이다. 적절한 양이온성 보호 콜로이드는 양전하를 갖는 폴리머이다. 그러한 폴리머는, 예를 들어 문헌[E.　W.　Flick, Water-Soluble Resins - an Industrial Guide, Noyes Publications, Park Ridge, N.J., 1991]에 기재되어 있다. 수재분산성 폴리머 분말 형태로 폴리머를 제조하기 위해서는, 수성 분산액 형태로 얻어진 폴리머를, 바람직하게는 폴리비닐 알코올과 같은 건조 조제를 첨가한 후에, 건조시킨다. 건조 방법은 분무 건조, 동결 건조, 또는 분산물의 응집 후의 유동상 건조일 수 있다. 분무 건조가 바람직하다. 수재분산성 분말 형태의 폴리머는 보호 콜로이드를 바람직하게는 폴리머 성분의 총 중량을 기준으로 3∼30 중량%의 양으로 포함한다.
폴리머는 바람직하게는 1종 이상의 보호 콜로이드에 의해 안정화시킨 수재분산성 분말의 형태로 적용된다.
에틸렌성 불포화 모노머로부터의 폴리머는 또한 바람직하게는 1종 이상의 보호 콜로이드로 안정화시킨, 에틸렌성 불포화 모노머로부터의 1종 이상의 폴리머 및 1종 이상의 추가의 첨가제, 예컨대 소수화 첨가제 H)를 포함하는 폴리머 조성물 형태로 적용될 수 있다. 그러한 소수화 첨가제 H)의 예는 첨가제 H1), 즉, 지방산 또는 지방산 유도체 및/또는 첨가제 H2), 즉, 유기규소 화합물이다. 일반적으로, 첨가제 H)는 각각의 경우에 폴리머 조성물의 총 중량을 기준으로 1∼20 중량%, 바람직하게는 1∼10 중량%의 양으로 사용된다.
일반적으로, 탄소 원자수 8∼22의 지방산, 이들의 금속 비누, 이들의 아미드, 및 탄소 원자수 1∼14의 1가 알코올, 글리콜, 폴리글리콜, 폴리알킬렌 글리콜, 글리세롤, 모노-, 디- 또는 트리에탄올아민, 또는 모노사카라이드와의 에스테르로 이루어진 군에서 선택되는 지방산 화합물이 첨가제 H)로서 사용하기에 적합하다.
지방산의 예는 n-도데칸산, n-테트라데칸산, n-헥사데칸산, n-옥타데칸산 및 9-도데센산이다. 적절한 금속 비누는 주족 금속 리튬, 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 칼슘, 알루미늄 및 아연으로부터 선택되는 금속을 갖는 상기에 언급된 지방산, 및 암모늄 화합물을 갖는 상기에 언급된 지방산이다. 적절한 지방산 아미드는 모노- 또는 디에탄올아민에 의해 얻을 수 있는 것 및 상기에 언급된 C8-C22 지방산에 의해 얻을 수 있는 것이다. 지방산 에스테르는, 예를 들어 상기 C8-C22 지방산의 C1-C14 알킬 및 알킬아릴 에스테르, 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸 및 에틸헥실 에스테르, 및 벤질 에스테르이다. 적절한 지방산 에스테르는 또한 C8-C22 지방산의 모노-, 디- 및 폴리글리콜 에스테르이다. 다른 적절한 지방산 에스테르는 폴리에틸렌 글리콜 및 폴리프로필렌 글리콜과 같은 20개 이하의 옥시알킬렌 단위를 갖는 폴리글리콜 및/또는 폴리알킬렌 글리콜의 모노에스테르 및 디에스테르이다. 글리세롤과 상기 C8-C22 지방산의 모노-, 디- 및 트리-지방산 에스테르, 및 모노-, 디- 및 트리에탄올아민과 상기 C8-C22 지방산의 모노-, 디- 및 트리-지방산 에스테르도 적합하다. 솔비톨 및 만니톨의 지방산 에스테르도 적합하다.
라우르산의 C1-C14 알킬 및 알킬아릴 에스테르, 라우르산 및 올레산의 모노- 및 디글리콜 에스테르, 및 글리세롤과 라우르산 및 올레산의 모노-, 디- 및 트리-지방산 에스테르가 특히 바람직하다.
적절한 첨가제 H2)는 규산 에스테르 Si(OR')4, 실란, 예컨대 테트라오가노실란 SiR4 및 오가노오가녹시실란 SiRn(OR')4-n(여기서, n은 1∼3임), 바람직하게는 일반식 R3Si(SiR2)nSiR3(여기서, n은 0∼500임)을 갖는 폴리실란, 오가노실란올 SiRn(OH)4-n, 일반식 RcHdSi(OR')e(OH)fO(4-c-d-e-f)/2(여기서, c는 0∼3, d는 0∼1, e는 0∼3, f는 0∼3이고, c+d+e+f의 합은 단위당 3.5 이하이며, R은 각각의 경우에 동일하거나 상이하고, 탄소 원자수 1∼22의 분지 또는 비분지 알킬 라디칼, 탄소 원자수 3∼10의 사이클로알킬 라디칼, 탄소 원자수 2∼4의 알킬렌 라디칼, 및 탄소 원자수 6∼18의 아릴, 아랄킬 및 알킬아릴을 나타내고, R'은 동일하거나 상이한, 각각 탄소 원자수 1∼4의 알킬 라디칼 및 알콕시알킬렌 라디칼, 바람직하게는 메틸 및 에틸이며, 또한 라디칼 R 및 R'은 Cl과 같은 할로겐에 의해 또는 에테르, 티오에테르, 에스테르, 아미드, 니트릴, 하이드록실, 아민, 카복실, 설폰산, 카복실산 무수물 및 카보닐 기에 의해 치환될 수 있고, 폴리실란의 경우, R이 정의 OR'을 가질 수 있도 있음)의 단위로 이루어진 디-, 올리고- 및 폴리실록산이다. 카보실란, 폴리카보실란, 카보실록산, 폴리카보실록산 및 폴리실릴렌디실록산이 또한 적합하다.
바람직한 첨가제 H2)는 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 메틸트리프로폭시실란, 메틸트리(에톡시에톡시)실란, 비닐트리(메톡시에톡시)실란, (메트)아크릴로일옥시프로필트리메톡시실란, (메트)아크릴로일옥시프로필트리에톡시실란, γ-클로로프로필트리에톡시실란, β-니트릴로에틸트리에톡시실란, γ-머캅토프로필트리메톡시실란, γ-머캅토프로필트리에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 이소옥틸트리에톡시실란, n-옥틸트리에톡시실란, 헥사데실트리에톡시실란, 디프로필디에톡시실란, 메틸페닐디에톡시실란, 디페닐디메톡시실란, 메틸비닐트리(에톡시에톡시)실란, 테트라메틸디에톡시디실란, 트리메틸트리메톡시디실란, 트리메틸트리에톡시디실란, 디메틸테트라메톡시디실란, 디메틸테트라에톡시디실란, 트리메틸실록시 기로 말단이 블로킹된 메틸하이드로폴리실록산, 트리메틸실록시 기로 말단이 블로킹된 메틸하이드로실록산 및 디메틸실록산 단위의 코폴리머, 디메틸폴리실록산, 및 말단 단위에 Si-OH 기를 갖는 디메틸폴리실록산이다. 오가노오가녹시실란 SiRn(OR')4-n(여기서 n은 1∼3임), 특히 이소옥틸트리에톡시실란, n-옥틸트리에톡시실란 및 헥사데실트리에톡시실란이 가장 바람직하다.
폴리머 조성물은 수성 분산액의 형태로 또는 바람직하게는 수재분산성 분말의 형태로 존재할 수 있다. 폴리머 조성물의 제조는 당업계에 공지되어 있으며, 예를 들어 EP-A 1763553에 기재되어 있다.
적절한 무기물 바인더는, 예를 들어 시멘트, 예컨대 포트랜드 시멘트(Portland cement) 또는 고로 시멘트, 알루미네이트 시멘트(aluminate cement), 규진 시멘트, 석고, 물유리 또는 소석회이다. 포트랜드 시멘트가 바람직하고, 임의적으로 이것은 알루미네이트 시멘트와 함께 사용된다.
사용될 수 있는 충전제의 예로는 백운석, 방해석 및 백악 형태의 탄산칼슘 등의 탄산염이 있다. 추가의 예로는 규산염, 예컨대 탈크 형태의 규산마그네슘, 또는 롬(loam) 및 클레이(clay)와 같은 규산알루미늄; 석영 분말, 석영 모래, 고분산 실리카, 장석, 헤비 스파(heavy spar) 및 라이트 스파(light spar), 포졸란 반응을 갖는 충전제, 예컨대 플라이 애시, 메타카올린, 마이크로실리카 또는 고무 슈레드(rubber shred)가 있다. 섬유성 충전제도 적합하다. 실제로, 다양한 충전제의 혼합물이 흔히 사용된다. 일반적으로, 충전제의 총량을 기준으로 10 중량% 미만, 바람직하게는 5 중량% 미만의 자갈을 사용한다. 자갈을 사용하지 않는 것이 더 바람직하다.
충전제는 바람직하게는 평균 직경이 0.01∼4 mm이고, 특히 바람직하게는 0.05∼0.5 mm이다.
추가의 첨가제의 예로는 안료가 있으며, 그 예로 무기 안료로서의 이산화티탄과 통상적인 유기 안료가 있다. 다른 첨가제의 예로 각각의 배합물의 총 중량을 기준으로 일반적으로 0.1∼0.5 중량%의 비율로 사용되는 습윤제가 있다. 그 예로 나트륨 또는 칼륨 폴리포스페이트, 폴리아크릴산 및 그 염이 있다. 언급될 수 있는 다른 첨가제로는 증점제가 있으며, 이것은 일반적으로 각각의 배합물의 총 중량을 기준으로 0.01∼2.0 중량%의 양으로 사용된다. 통상적인 증점제는 무기 증점제의 예로서 셀룰로스 에테르, 전분, 파일로실리케이트, 또는 벤토나이트를 들 수 있다. 그 밖의 첨가제로는 방부제, 소포제, 기공형성제, 가소제, 지연제, 촉진제 및 성에 방지제가 있다.
하층 a)의 제조를 위한 전형적인 배합물은 5∼25 중량%, 바람직하게는 8∼20 중량%의 1종 이상의 무기물 바인더, 10∼30 중량%, 바람직하게는 10∼25 중량%의 1종 이상의 폴리머, 및 50∼85 중량%, 바람직하게는 60∼80 중량%의 1종 이상의 충전제, 및 임의적으로 0.01∼5 중량%, 바람직하게는 0.1∼2 중량%의 1종 이상의 첨가제를 포함하며, 배합물 중의 중량%로 표시된 양은 합계가 100 중량%이다. 또한, 배합물의 총 중량을 기준으로 20∼40 중량%의 물이 사용된다.
1종 이상의 비닐 에스테르 및 에틸렌의 단위를 포함하는 폴리머가 하층 a)에 바람직하다. 하층 a)의 제조에 사용되는 폴리머는 유리 전이 온도(Tg)가 바람직하게는 -20℃∼+20℃이다. 폴리머의 양과 유리 전이 온도(Tg)는 하층 a)의 유연성에 기여하며, 코팅계의 균열 발생을 방지하는 작용을 한다.
중간층 b)의 제조를 위한 전형적인 배합물은 30∼70 중량%, 바람직하게는 40∼60 중량%의 1종 이상의 무기물 바인더, 0.1∼10 중량%, 바람직하게는 0.5∼5 중량%의 1종 이상의 폴리머 및 10∼50 중량%, 바람직하게는 20∼40 중량%의 1종 이상의 경량 골재, 10∼30 중량%, 바람직하게는 15∼25 중량%의 경량 골재 이외의 1종 이상의 충전제, 0∼5 중량%, 바람직하게는 0.1∼2 중량%의 1종 이상의 첨가제, 바람직하게는 가소재 또는 지연제를 포함하며, 배합물 중의 중량%로 표시된 양은 합계가 100 중량%이다. 또한, 배합물의 총 중량을 기준으로 20∼30 중량%의 물이 사용된다.
중간층 b)은 경량 골재로서 바람직하게는 버미큘라이트, 펄라이트, 포라버 유리 비드, 중공 유리구, 천연 경량 골재, 예컨대 부석, 팽창 점토 또는 셰일, 예컨대 릿지라이트 또는 우테라이트, 소결 풍화 석탄연소 고형 폐기물 또는 이들의 다양한 혼합물을 포함한다. 더 바람직한 경량 골재는 펄라이트, 포라버 유리 비드 또는 버미큘라이트이다. 경량 골재는 바람직하게는 평균 직경이 1∼4 mm, 특히 바람직하게는 2∼4 mm이다.
중간층 b)은 바람직하게는 초미세(superfine) 충전제, 예컨대 마이크로 실리카, 실리카 분말, 탄산칼슘을, 바람직하게는 상기에 언급된 충전제와 함께 포함한다. 초미세 충전제의 양은 충전제의 총량을 기준으로 바람직하게는 1∼5 중량%, 더 바람직하게는 1.5∼4 중량%이다. 초미세 충전제의 적용은 코팅계의 세공의 수 또는 세공 부피를 줄여서 코팅계의 밀도를 개선시킨다.
중간층 b)에 적용되는 무기물 바인더는 바람직하게는 알루미네이트 시멘트와 1종 이상의 추가의 무기물 바인더의 조합이다. 알루미네이트 시멘트 대 시멘트의 비는 바람직하게는 1:3∼3:1이다. 이러한 양은 코팅계의 제조 속도를 촉진한다.
중간층 b)에는 하나 이상의 비닐 에스테르 및 에틸렌의 단위를 포함하는 폴리머가 바람직하다.
상층 c)의 제조를 위한 전형적인 배합물은 35∼50 중량%, 바람직하게는 40∼50 중량%의 1종 이상의 무기물 바인더, 1∼5 중량%, 바람직하게는 1∼5 중량%의 1종 이상의 폴리머 및/또는 1종 이상의 소수화 첨가제 H)를 포함하는 1종 이상의 폴리머 조성물, 및 40∼60 중량%, 바람직하게는 45∼55 중량%의 충전제, 0∼5 중량%, 바람직하게는 0.05∼2 중량%의 1종 이상의 첨가제, 예컨대 증점제 또는 안료를 포함하며, 배합물 중의 중량%로 표시된 양의 합계는 100 중량%이다. 또한, 배합물의 총 중량을 기준으로 20∼40 중량%, 바람직하게는 20∼30 중량%의 물이 사용된다.
비닐 클로라이드, 1종 이상의 비닐 에스테르, 예컨대 비닐 아세테이트 및/또는 비닐 라우레이트, 및 에틸렌의 단위를 포함하는 폴리머가 상층 c)에 바람직하다.
코팅제 a), b) 또는 c)는 하층 a), 중간층 b) 또는 상층 c)에 대한 각각의 배합물의 성분으로부터 제조된다. 코팅제의 제조는 임의의 특수한 수단과 관련되어 있지 않으며, 잘 알려진 장치를 사용하여 수행할 수 있다. 바람직하게는, 먼저 각각의 배합물의 건조 성분을 혼합하고, 그 후 물과 액체 성분을 첨가한다.
하층 a)의 적절한 하부구조(underground)는 시멘트 접합 하부구조, 예컨대 콘크리트 또는 스크리드, 암석(rock) 또는 보울더(boulder)이다.
코팅제 a), b) 및 c)는 각각 수작업 또는 분무 기계의 사용과 같은 기계적 방법에 의해 도포될 수 있다. 코팅제는 일반적으로 건축 부분에서의 통상적인 온도에서, 예컨대 0∼50℃의 온도에서 도포한다. 코팅계의 제조를 위해, 하부구조를 코팅제 a)의 하나 이상의 층으로 코팅하고, 그 위에 코팅제 b)의 하나 이상의 층을 도포하고, 그 위에 코팅제 c)의 하나 이상의 층을 도포한다. 중간층 b)는 바람직하게는 하층 a) 위에 바로 도포한다. 상층 c)는 바람직하게는 중간층 b) 위에 바로 도포한다. 일반적으로, 코팅제 a), b) 및 c)는 그 위에 다른 코팅제를 도포하기 전에 경화된 상태이다.
대안으로, 하부구조를, 코팅제 a)를 도포하기 전에, 하나 이상의 프라이머로 코팅할 수 있다. 덜 바람직하지만 대안으로, 층 a)와 b) 사이에, 또는 중간층 b)와 상층 c) 사이에 추가의 코팅을 도포할 수 있다. 또한, 상층 c)를 타일과 같은 마감재로 코팅할 수 있다.
일반적으로, 코팅제 a)를 도포한 지 0.5∼10일 후, 더 바람직하게는 1∼5일 후 코팅제 b)를 도포한다. 코팅제 c)는, 코팅제 b)를 도포한 지 0.5∼10일 후, 더 바람직하게는 1∼5일 후 도포한다. 전체 코팅계는 하부 코팅 a)가 도포된 지 바람직하게는 10일, 더 바람직하게는 7일 후 경화된다.
하층 a)의 두께는 바람직하게는 0.1∼1 cm, 더 바람직하게는 0.2∼0.4 cm이다. 중간층 b)의 두께는 바람직하게는 1∼5 cm, 더 바람직하게는 2∼3 cm이다. 상층 c)의 두께는 바람직하게는 0.1∼1 cm, 더 바람직하게는 0.2∼0.4 cm이다. 전체 코팅계의 두께는 바람직하게는 2∼7 cm, 더 바람직하게는 2∼4 cm이다.
코팅계의 가장 바람직한 용도는 루핑 시스템에 사용하는 것이다.
유익하게는, 본 발명의 코팅계의 제조는 제조 시간뿐만 아니라 건설 현장에서의 로지스틱 에포트(logistic effort)에 있어서도 매우 효과적이다. 원료는 균일한 형태로 존재하여, 각각의 코팅층에 대해 단 하나의 코팅제만 취급해도 되고 상이한 층의 코팅제가 동일한 방식으로, 예를 들어 동일한 기계로 도포될 수 있도록 바로 사용할 수 있는 프리믹스로서 건설 현장에 제공될 수 있다. 또한, 본 발명의 코팅계는 높은 내수성, 기계적 변형에 대한 유연성, 태양광, 열 또는 냉기에 대한 단열 및 방음과 같은 우수한 기술적 성능을 나타낸다.
그러나, 본 발명의 가장 중요한 측면은, 상이한 층 a), b) 및 c)의 상승작용적 효과가, 계에 놀라울 정도로 높은 내구성을 제공한다는 것, 예를 들어 코팅계, 특히 루핑 시스템에 전형적인 요구사항에 대한 매우 높은 저항성, 예를 들어 열, 냉기, 물 및 성에, 태양광 또는 부식성 공기에 대한 매우 높은 저항성을 제공한다는 것이다. 이것은 코팅계뿐만 아니라 전체 건물의 수명을 연장시키고, 매우 비용 집약적인 수복에 대한 필요성을 줄인다.
이하의 실시에는 본 발명을 추가로 예시하기 위한 것이다.
EN 14891:2006에 기재된 바와 같이, 배합물의 건조 성분의 총 중량을 기준으로 하기 성분들을 혼합함으로써 코팅제 a)를 제조하였다:
모래(0∼0.3 mm) 55 중량%,
그레이 시멘트 12 중량%,
탄산칼슘(충전제) 10 중량%,
포마스터(Foamaster)(소포제) 0.2 중량%,
벤토닐(Bentonil) CF(충전제) 1.5 중량%,
마이크로 실리카 0.55 중량%,
아보셀(Arbocel) BC 1000(첨가제) 0.75 중량%,
비나파스(Vinnapas) 5044N* 20 중량%, 및
50 중량%.
*: 수재분산성 분말의 형태의 폴리비닐 알코올 안정화 비닐 아세테이트-에틸렌 코폴리머.
코팅제 a)를 콘크리트 기재 상에 스트레이트 엣지(straight edge)의 흙손을 사용하여 도포하여, 두께 0.3 cm의 하층 a)을 얻었다. EN 14891:2006에 정의된 바와 같은 표준 조건 하에 28일 동안 저장한 후, 하층 a)을 EN 14891:2006에 따라 테스트하였다. 그 결과를 하기 표 1에 요약하였다.
Figure 112013009002098-pct00001
EN 196-1:2004에 기재된 바와 같이, 배합물의 건조 성분의 총 중량을 기준으로 하기 성분들을 혼합함으로써 코팅제 b)를 제조하였다:
포트랜드 시멘트 CEM 42.5 10.9 중량부,
시멘트 폰두(Cement Fondu)(HAC) 21.8 중량부,
소석회(무기물 바인더) 0.87 중량부,
시트르산(첨가제) 0.35 중량부,
안하이드레이트 - 셀렉타(selecta)(무기물 바인더) 11.63 중량부,
수퍼 가소제 - Melflux PP 100F 0.28 중량부,
실리카 모래(0∼300 mic) 17.24 중량부,
비나파스(VINNAPAS) 5044 N* 2.0 중량부,
펄라이트(1∼4 mm) 32.5 중량부,
마이크로 실리카 2.43 중량부, 및
25%의 물.
*: 수재분산성 분말의 형태의 폴리비닐 알코올 안정화 비닐 아세테이트-에틸렌 코폴리머.
코팅제 b)를 콘크리트 기재 상에 스트레이트 엣지의 흙손을 사용하여 도포하여, 두께 2.5 cm의 중간층 b)를 얻었다. EN 13813:2005에 정의된 바와 같은 표준 조건 하에 하기 표 2에 기재된 시간 동안 저장한 후, 중간층 b)를 EN 13813:2005에 따라 테스트하였다. 그 결과를 하기 표 2에 요약하였다.
Figure 112013009002098-pct00002
EN 196-1:2004에 기재된 바와 같이, 배합물의 건조 성분의 총 중량을 기준으로 하기 성분들을 혼합함으로써 코팅제 c)를 제조하였다:
백색 시멘트 45 중량부,
모래(0∼0.6 mm) 51.5 중량부,
왈로셀(Walocel) MKX 6000 PF01(메틸 셀룰로스; 증점제) 0.2 중량부,
비나파스(Vinnapas) 8034 H* 3 중량부,
벤토닐(Bentonil) CF(충전제) 0.3 중량부, 및
25%의 물.
*: 스테아르산칼슘, 및 비닐 클로라이드, 비닐 아세테이트 및 에틸렌으로부터의 터폴리머를 포함하는 수재분산성 분말 형태의 폴리비닐 알코올 안정화 폴리머 조성물.
코팅제 c)를 콘크리트 기재 상에 스트레이트 엣지의 흙손을 사용하여 도포하여, 두께 0.3 cm의 상층 c)를 얻었다. EN 14891에 정의된 바와 같은 표준 조건 하에 28일 동안 저장한 후, 상층 c)를 EN 14891에 따라 테스트하였다. 그 결과를 하기 표 3에 요약하였다.
Figure 112013009002098-pct00003
코팅계를 하기 단계를 하기 순서로 수행함으로써 구성하였다:
- 상기에 기재한 실험으로부터 얻은 코팅제 a)를 스트레이트 엣지의 흙손을 사용하여 콘크리트 기재 상에 도포하여 두께 0.3 cm의 층을 얻었다;
- 이렇게 얻은 층을 EN 14891:2006에 정의된 표준 조건 하에 3일 동안 저장하여 하층 a)을 얻었다;
- 상기에 기재한 실험으로부터 얻은 코팅제 b)를 스트레이트 엣지 흙손을 사용하여 상기 하층 a) 위에 도포하였다;
- 이렇게 얻은 코팅계를 EN 14891:2006에 정의된 표준 조건 하에 3일 동안 저장하였으며, 그 후 코팅제 a) 및 b)에 기초한 코팅계는 두께가 2.8 cm였다;
- 상기에 기재한 실험으로부터 얻은 코팅제 c)를 스트레이트 엣지의 흙손을 사용하여 코팅제 a) 및 b)에 기초한 상기에 언급된 코팅계 상에 도포하였다;
- 이렇게 얻은 코팅계를 EN 14891:2006에 정의된 표준 조건 하에 1일 동안 저장하였고, 그 후 전체 코팅계, 예를 들어 코팅제 a), b) 및 c)에 기초한 코팅계는 두께가 3.1 cm였다.
전체 코팅계를 이하의 두 표준에 대하여 테스트하였다:
1) ASTM C 518에 따른 열 전도율 및 그 결과는 평균 0.2 W/m.K였다. 표본을 24시간 내에 질량 변화가 1% 미만이 되도록 컨디셔닝하였다. 표본의 컨디셔닝은 ASTM C 518-02. 7.3항에 따라 수행하였다.
2) ASTM E-90:2004에 따른 방음 테스트. 코팅계를 사용하여 개선된 STC는 4 dB이었다.

Claims (13)

  1. a) 하층, b) 중간층 및 c) 상층을 포함하는 코팅 적층체로서, 층 a), b) 및 c)는 각각
    시멘트, 석고, 물유리 및 소석회로 이루어진 군에서 선택되는 무기물 바인더,
    탄산염, 규산염, 석영 분말, 석영 모래, 고분산 실리카, 장석, 헤비 스파(heavy spar) 및 라이트 스파(light spar), 포졸란 반응을 갖는 충전제, 고무 슈레드(rubber shred) 및 섬유성 충전제로 이루어진 군에서 선택되는 충전제,
    탄소 원자수 1∼15의 카복실산의 비닐 에스테르, 탄소 원자수 1∼15의 비분지 또는 분지 알코올과 카복실산의 메타크릴산 에스테르, 탄소 원자수 1∼15의 비분지 또는 분지 알코올과 카복실산의 아크릴산 에스테르, 올레핀, 디엔, 비닐 방향족 화합물 및 비닐 할라이드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 에틸렌성 불포화 모노머로부터의 폴리머, 및
    임의적인 추가의 첨가제
    를 기초로 하고, 상기 중간층은 버미큘라이트, 펄라이트, 포라버(poraver) 유리 비드, 중공 유리구, 부석, 팽창 점토, 셰일 및 소결 풍화 석탄연소 고형 폐기물(sintered pulverised fuel ash)로 이루어진 군에서 선택되는 경량 골재를 추가로 포함하는 것인 코팅 적층체.
  2. 제1항에 있어서, 폴리머가 에틸렌성 불포화 모노머로부터의 1종 이상의 폴리머, 및 H1) 지방산 또는 지방산 유도체 및 H2) 유기규소 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 소수화 첨가제 H)를 포함하는 폴리머 조성물의 형태로 도포되는 것을 특징으로 하는 코팅 적층체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 충전제가 0.01∼4 mm의 평균 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 코팅 적층체.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하층 a)의 제조를 위한 배합물이 5∼25 중량%의 1종 이상의 무기물 바인더, 10∼30 중량%의 1종 이상의 폴리머, 및 50∼85 중량%의 1종 이상의 충전제, 및 임의적으로 0.01∼5 중량%의 1종 이상의 첨가제를 포함하고, 배합물 중의 중량%로 표시된 양의 합계가 100 중량%인 것을 특징으로 하는 코팅 적층체.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 중간층 b)의 제조를 위한 배합물이 30∼70 중량%의 1종 이상의 무기물 바인더, 0.1∼10 중량%의 1종 이상의 폴리머, 및 10∼50 중량%의 1종 이상의 경량 골재, 10∼30 중량%의 경량 골재 이외의 1종 이상의 충전제, 및 임의적으로 0∼5%의 1종 이상의 첨가제를 포함하고, 배합물 중의 중량%로 표시된 양의 합계가 100 중량%인 것을 특징으로 하는 코팅 적층체.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 중간층 b)의 제조를 위한 배합물이 마이크로 실리카, 실리카 분말 및 탄산칼슘으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 초미세 충전제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 적층체.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상층 c)의 제조를 위한 배합물이 35∼50 중량%의 1종 이상의 무기물 바인더, 1∼5 중량%의 1종 이상의 폴리머 및/또는 1종 이상의 소수화 첨가제 H)를 포함하는 폴리머 조성물, 및 40∼60 중량%의 1종 이상의 충전제, 및 임의적으로 0∼5 중량%의 1종 이상의 첨가제를 포함하고, 배합물 중의 중량%로 표시된 양의 합계가 100 중량%인 것을 특징으로 하는 코팅 적층체.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상층 c)의 1종 이상의 폴리머가 비닐 클로라이드, 비닐 에스테르 및 에틸렌으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 모노머 단위를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 적층체.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하층 a)의 두께가 0.1∼1 cm이고, 중간층 b)의 두께가 1∼5 cm이며, 상층 c)의 두께가 0.1∼1 cm인 것을 특징으로 하는 코팅 적층체.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 코팅 적층체가 루핑 시스템(roofing system)인 것을 특징으로 하는 코팅 적층체.
  11. 제1항 또는 제2항에 따른 코팅 적층체의 제조 방법으로서, 하부구조(underground)를 코팅제 a)의 하나 이상의 층으로 코팅하고, 그 위에 코팅제 b)의 하나 이상의 층을 도포하고, 그 위에 코팅제 c)의 하나 이상의 층을 도포하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
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