KR101693833B1 - 바닥재용 우레탄 수지 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

바닥재용 우레탄 수지 조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 바닥재용 폴리우레탄 수지 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 토목 구조물의 바닥에 시공하기 위한 충격완화성, 접착력, 탄성, 항균 특성, 분산성 및 흡습성이 우수한 수지 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

Description

바닥재용 우레탄 수지 조성물 및 이의 제조방법{Urethane Resin Composition For Floor Material And Making Method Therefor}
본 발명은 바닥재용 폴리우레탄 수지 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 토목 구조물의 바닥에 시공하기 위한 충격완화성, 접착력, 탄성, 항균 특성, 분산성 및 흡습성이 우수한 수지 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
참고문헌 1(한국공개특허공보 2002-0066421)에는 폴리올과 우레탄 프리폴리머의 혼합물에 폴리하이드로카본수지를 첨가하여 조성된 수지 조성물이 기재되어 있다. 이에 의하여 우레탄 수지 조성물의 기계적 강도가 향상되는 것이 개시되어 있다.
참고문헌 2(한국특허공보 10-1580677)에는 콘크리트 구조물의 보수 및 보강재로서 아크릴에멀젼 보강수지, 장섬유 및 시멘트를 포함하여 내화학성, 방사능 차폐 효과를 향상시키는 것이 개시되어 있다.
참고문헌 3(한국특허공보 10-0978189)에는 친환경 기능성의 무기질계를 포함한 그라우트 조성물과 이의 시공방법에서, 고로슬래그, 고분자 무기질계 및 물을 포함하여 침투성 및 차수 효과를 갖는 방법이 개시되어 있다.
참고문헌 4(한국특허공보 10-1091173)에는 콘크리트 구조물의 염해 및 중성화 방지를 위한 친환경 수용성 에폭시 수지 조성물에서 아민 수지와 경화제를 사용하여 내수성, 내충격성 등을 향상하는 것이 개시되어 있다.
참고문헌 5(한국공개특허공보 10-2011-0070339) 에는 수성 우레탄 바닥재 조성물에서 시공 시 편의성이 있고, 특히 물 사용이 빈번한 식품 공장 또는 공공 식당의 바닥재 사용시 세균이나 곰팡이 발생을 방지할 수 있는 조성물이 개시되어 있다.
종래의 폴리우레탄 수지 조성물 및 그 제조방법은 참조문헌 1 내지 5에서 나타난 바와 같이 폴리우레탄 수지 조성물의 기계적 특성 향상을 위한 개발이 주요 개선 사항이었다. 그러나, 폴리우레탄 수지 조성물을 바닥재로 사용한 경우, 방수 특성이나 흡습 특성도 개선되어야 할 중요한 요인으로 여겨지고 있다.
본원발명은 우레탄 프리폴리머 40 내지 100중량부, 다가 페놀성 화합물 10 내지 20중량부, 소포제 1 내지 3중량부, 경화제 5 내지 20중량부, 경화 촉매 1 내지 5중량부, 중화제 1 내지 3 중량부, 나노입자 0.5 내지 1중량부, 용매 20 내지 80중량부, 탄성재료 5 내지 10중량부, 결합제 3 내지 10중량부 및 흡습제 5 내지 10 중량부를 포함하는 바닥재용 우레탄 수지 조성물에 관한 것이다.
본원발명은 상기 흡습제는 입자 크기가 0.1mm 내지 0.5mm를 갖는 시멘트 분말인 것을 특징으로 하는 바닥재용 우레탄 수지 조성물에 관한 것이다.
본원발명은 상기 흡습제는 고체의 실리카겔이며, 또한 비정질 입자인 것을 특징으로 하는 바닥재용 우레탄 수지 조성물에 관한 것이다.
본원발명은 상기 우레탄 수지 혼합물에 안료 5 내지 10중량부를 더욱 포함할 수 있으며, 상기 안료는 티타늄 디옥사이드, 황산바륨, 탄산칼슘 및 알루미늄 하이드록사이드에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 바닥재용 우레탄 수지 조성물에 관한 것이다.
본원발명은 상기 다가 페놀성 화합물이 2,2-비스(p-히드록시페닐)프로판, (2,4-디히드록시페닐)메탄, 비스(2-히드록시페닐)메탄, 2,2-비스(3-이소프로필-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(2-이소프로필-4-히드록시페닐)프로판, 1,1-비스(4-히드록시페닐)에탄, 1,3-비스(3-메틸-4-히드록시페닐)프로판, 비스(4-히드록시-2,6-디메틸-3-메톡시)페닐, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 바닥재용 우레탄 수지 조성물에 관한 것이다.
본원발명은 폴리올화합물과 지방족 폴리이소시아네이트 또는 방향족 폴리이소시아네이트의 폴리이소시아네이트를 몰비 1:1.5 내지 1:2.8로 혼합하여 우레탄 프리폴리머를 제조하는 제1 단계; 상기 우레탄 프리폴리머 40 내지 100중량부, 다가 페놀성 화합물 10 내지 20중량부, 소포제 1 내지 3중량부, 경화제 5 내지 20중량부, 경화 촉매 1 내지 5중량부, 중화제 1 내지 3 중량부, 나노입자 0.5 내지 1중량부, 용매 20 내지 80중량부, 탄성재료 5 내지 10중량부, 결합제 3 내지 10중량부를 혼합하여 반응시키는 제2 단계; 상기 제2 단계에서 제조된 우레탄 수지 혼합물에 대하여 흡습제 5 내지 10 중량부를 혼합하는 제3 단계;를 포함하는 바닥재용 우레탄 수지 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
본원발명에 의한 우레탄 수지 조성물은 토목 구조물의 바닥에 시공하기 위한 충격완화성, 접착력, 탄성, 항균 특성, 분산성 및 흡습성이 우수한 수지 조성물 및 그의 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본원발명의 1층의 우레탄 수지층을 포함하는 우레탄 바닥재의 입체도이다.
도 2는 본원발명의 2층의 우레탄 수지층을 포함하는 우레탄 바닥재의 입체도이다.
도 3은 본원발명의 2층의 우레탄 수지층을 포함하는 우레탄 바닥재의 단면도이다.
도 4는 본원발명의 2층의 우레탄 수지층을 포함하는 우레탄 바닥재의 입체도이다.
도 5는 본원발명의 2층의 우레탄 수지층을 포함하는 우레탄 바닥재의 단면도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.
본원발명은 우레탄 프리폴리머 40 내지 100중량부, 다가 페놀성 화합물 10 내지 20중량부, 소포제 1 내지 3중량부, 경화제 5 내지 20중량부, 경화 촉매 1 내지 5중량부, 중화제 1 내지 3 중량부, 나노입자 0.5 내지 1중량부, 용매 20 내지 80중량부, 탄성재료 5 내지 10중량부, 결합제 3 내지 10중량부 및 흡습제 5 내지 10 중량부를 포함하는 바닥재용 우레탄 수지 조성물에 관한 것이다.
또한, 본원발명은 폴리올화합물과 지방족 폴리이소시아네이트 또는 방향족 폴리이소시아네이트의 폴리이소시아네이트를 몰비 1:1.5 내지 1:2.8로 혼합하여 우레탄 프리폴리머를 제조하는 제1 단계; 상기 우레탄 프리폴리머 40 내지 100중량부, 다가 페놀성 화합물 10 내지 20중량부, 소포제 1 내지 3중량부, 경화제 5 내지 20중량부, 경화 촉매 1 내지 5중량부, 중화제 1 내지 3 중량부, 나노입자 0.5 내지 1중량부, 용매 20 내지 80중량부, 탄성재료 5 내지 10중량부, 결합제 3 내지 10중량부를 혼합하여 반응시키는 제2 단계; 상기 제2 단계에서 제조된 우레탄 수지 혼합물에 대하여 흡습제 5 내지 10 중량부를 혼합하는 제3 단계;를 포함하는 바닥재용 우레탄 수지 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
본원발명의 도 1은 본원발명의 1층의 우레탄 수지층을 포함하는 우레탄 바닥재의 입체도이다. 우레탄 바닥재는 기재(10) 상에 프라이머를 도포하는 제1 단계; 상기 제1 단계에서 도포된 프라이머층(20) 상에 우레탄 수지 조성물을 도포하는 제2 단계; 상기 제2 단계에서 도포된 우레탄 수지 조성물을 양생하는 제3 단계;를 포함하는 우레탄 바닥재의 시공방법에 의하여 형성될 수 있다. 상기 제3 단계에 의하여 우레탄 수지층(30)을 형성할 수 있다.
본원발명의 기재(10)는 시멘트, 대리석, 목재 등을 사용할 수 있다. 기재의 용도로서는 주차장, 건물의 옥상, 보행길, 자전거용 도로, 실내 등 다양하다.
본원발명의 프라이머층(20)은 통상적으로 사용되는 1액형 또는 2액형 우레탄 프라이머를 사용할 수 있으며, 다만 이에 한정되는 것은 아니다. 프라이머는 기재(10)의 면적 1m2에 대하여 0.1kg 내지 0.4kg 비율로 도포 할 수 있다. 도포하는 방법은 로울러, 스프레이 등 다양한 방법을 사용할 수 있고, 프라이머를 기재(10)에 도포한 뒤에 1 내지 3시간 경과 후에, 우레탄 수지 조성물을 도포하는 것이 바람직하다.
본원발명의 우레탄 수지층(30)은 우레탄 프리폴리머 40 내지 100중량부, 다가 페놀성 화합물 10 내지 20중량부, 소포제 1 내지 3중량부, 경화제 5 내지 20중량부, 경화 촉매 1 내지 5중량부, 중화제 1 내지 3 중량부, 나노입자 0.5 내지 1중량부, 용매 20 내지 80중량부, 탄성재료 5 내지 10중량부, 결합제 3 내지 10중량부 및 흡습제 5 내지 10 중량부를 포함하는 우레탄 수지 조성물을 도포하고 양생하여 얻어 질 수 있다. 양생 기간은 바람직하게 24시간 내지 48시간을 사용할 수 있다. 우레탄 수지층(30)의 두께는 바람직하게 1mm 내지 6mm일 수 있다.
운동장, 옥상, 자전거 도로 등 옥외에 설치되는 바닥재는 외부의 수분을 차단하기 위하여, 도 2 및 도3과 같이, 2개의 우레탄 수지층을 갖고, 상부의 제2 우레탄 수지층(32) 내의 제2 흡습제(42) 함량이 하부의 제1 우레탄 수지층(31) 내의 제1 흡습제(41)의 함량보다 많을 수 있다.
본원발명의 우레탄 바닥재의 시공방법은 제2 단계에서 우레탄 수지 조성물을 도포하는 단계로서 프라이머층(20) 상에 제1 흡습제(41) 5 내지 7중량부를 포함하는 제1 우레탄 수지 조성물을 도포하는 제2-1 단계; 제2-1 단계에서 도포된 제1 우레탄 수지 조성물 상에 제2 흡습제(42) 8 내지 10중량부를 포함하는 제2 우레탄 수지 조성물을 도포하는 제2-2 단계;를 포함할 수 있다.
다시 말해서, 제1 우레탄 수지 조성물은 우레탄 프리폴리머 40 내지 100중량부, 다가 페놀성 화합물 10 내지 20중량부, 소포제 1 내지 3중량부, 경화제 5 내지 20중량부, 경화 촉매 1 내지 5중량부, 중화제 1 내지 3 중량부, 나노입자 0.5 내지 1중량부, 용매 20 내지 80중량부, 탄성재료 5 내지 10중량부, 결합제 3 내지 10중량부 및 제1 흡습제(41) 5 내지 7중량부를 포함할 수 있다. 그리고, 제2 우레탄 수지 조성물은 우레탄 프리폴리머 40 내지 100중량부, 다가 페놀성 화합물 10 내지 20중량부, 소포제 1 내지 3중량부, 경화제 5 내지 20중량부, 경화 촉매 1 내지 5중량부, 중화제 1 내지 3 중량부, 나노입자 0.5 내지 1중량부, 용매 20 내지 80중량부, 탄성재료 5 내지 10중량부, 결합제 3 내지 10중량부 및 제2 흡습제(42) 8 내지 10중량부를 포함할 수 있다.
상기 제2-1 단계의 제1 우레탄 수지 조성물은 경화되어 제1 우레탄 수지층(31)을 형성하고, 상기 제2-2 단계의 제2 우레탄 수지 조성물은 경화되어 제2 우레탄 수지층(32)을 형성할 수 있다. 상기 제2-1 단계의 제1 우레탄 수지 조성물의 양생 시간은 완전히 경화될 때가지 기다리지 않아도 되므로 바람직하게 6시간 내지 24시간일 수 있고, 상기 제2-2 단계의 제2 우레탄 수지 조성물의 양생 시간은 바람직하게 24시간 내지 48시간일 수 있다. 제1 우레탄 수지층(31) 및 제2 우레탄 수지층(32)의 두께는 각각 바람직하게 1mm 내지 3mm일 수 있다.
도 2 및 도 3의 바닥재인 경우, 하부의 제1 우레탄 수지층(31) 내의 흡습제(41)보다 상부의 제2 우레탄 수지층(32) 내의 흡습제(42)의 함유량이 많은 이유는 옥외에서 바닥재 표면의 수분이 바닥재 상부로부터 침투를 할 때, 바닥재 상부로부터 하부로 들어가면서 수분의 양도 줄어들기 때문에 바닥재의 상부에 가까운 층이 바닥재의 하부에 가까운 층보다 흡습제의 양을 많게 하면 흡습 효율이 향상될 수 있기 때문이다. 따라서, 도 1에서와 같이 우레탄 수지층(30) 내부에 균일하게 흡습제가 분산된 경우와 비교하여, 제1 우레탄 수지층(31) 내의 제1 흡습제(41)보다 제2 우레탄 수지층(32) 내의 제2 흡습제(42)를 많이 분산시켜 흡습 효과를 높일 수 있는 장점이 있다.
한편, 실내에 설치되는 바닥재인 경우는 도 4 및 도 5에 나타난 바와 같이, 바닥으로부터 올라오는 수분을 차단하기 위하여, 2개의 우레탄 수지층을 갖고, 하부의 제3 우레탄 수지층(51) 내의 제3 흡습제(61)의 함량이 상부의 제4 우레탄 수지층(52) 내의 흡습제(62)의 함량보다 많게 함유할 수 있다.
본원발명의 우레탄 바닥재의 시공방법은 상기 제2 단계에서 우레탄 수지 조성물을 도포하는 단계로서 상기 프라이머층(20) 상에 제3 흡습제(61) 8 내지 10중량부를 포함하는 제3 우레탄 수지 조성물을 도포하는 제2-3 단계; 상기 제2-3 단계에서 도포된 제3 우레탄 수지 조성물 상에 제4 흡습제(62) 5 내지 7중량부를 포함하는 제4 우레탄 수지 조성물을 도포하는 제2-4 단계;를 포함할 수 있다.
다시 말해서, 제3 우레탄 수지 조성물은 우레탄 프리폴리머 40 내지 100중량부, 다가 페놀성 화합물 10 내지 20중량부, 소포제 1 내지 3중량부, 경화제 5 내지 20중량부, 경화 촉매 1 내지 5중량부, 중화제 1 내지 3 중량부, 나노입자 0.5 내지 1중량부, 용매 20 내지 80중량부, 탄성재료 5 내지 10중량부, 결합제 3 내지 10중량부 및 제3 흡습제(61) 8 내지 10중량부를 포함할 수 있다. 그리고, 제4 우레탄 수지 조성물은 우레탄 프리폴리머 40 내지 100중량부, 다가 페놀성 화합물 10 내지 20중량부, 소포제 1 내지 3중량부, 경화제 5 내지 20중량부, 경화 촉매 1 내지 5중량부, 중화제 1 내지 3 중량부, 나노입자 0.5 내지 1중량부, 용매 20 내지 80중량부, 탄성재료 5 내지 10중량부, 결합제 3 내지 10중량부 및 제4 흡습제(62) 5 내지 7중량부를 포함할 수 있다.
상기 제2-3 단계의 제3 우레탄 수지 조성물은 경화되어 제3 우레탄 수지층(51)을 형성하고, 상기 제2-4 단계의 제4 우레탄 수지 조성물은 경화되어 제4 우레탄 수지층(52)을 형성할 수 있다. 상기 제2-3 단계의 제3 우레탄 수지 조성물의 양생 시간은 완전히 경화될 때가지 기다리지 않아도 되므로 바람직하게 6시간 내지 24시간일 수 있고, 상기 제2-4 단계의 제4 우레탄 수지 조성물의 양생 시간은 바람직하게 24시간 내지 48시간일 수 있다. 제3 우레탄 수지층(51) 및 제4 우레탄 수지층(52)의 두께는 각각 바람직하게 1mm 내지 3mm일 수 있다.
도 4 및 도 5의 바닥재인 경우, 하부의 제3 우레탄 수지층(51) 내의 제3 흡습제(61)의 함량이 상부의 제4 우레탄 수지층(52) 내의 제4 흡습제(62)의 함량보다 많은 이유는 실내에서 바닥으로부터의 수분이 바닥재 하부로 침투할 때, 바닥재 하부로부터 상부로 들어가면서 수분의 양도 줄어들기 때문에 바닥재의 하부에 가까운 층이 바닥재의 상부에 가까운 층보다 흡습제의 양을 많게 하면 흡습 효율이 향상될 수 있기 때문이다. 따라서, 도 1에서와 같이 우레탄 수지층(30) 내부에 균일하게 흡습제가 분산된 경우와 비교하여 제4 우레탄 수지층(52) 내의 제4 분산제(62)보다 제3 우레탄 수지층(51) 내의 제3 흡습제(61)를 많이 분산시켜 흡습 효과를 높일 수 있는 장점이 있다.
본원발명은 도 1의 우레탄 수지층(30)인 경우, 흡습제의 사용량은 5 내지 10 중량부를 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게는 흡습제 7 내지 8 중량부를 포함할 수 있다. 흡습제가 5중량부 미만이면 제습 효과가 저하되며, 10중량부를 초과하면 탄성이 감소하는 단점이 있다.
또한, 본원발명은 도 2 및 도 3에서와 같이, 상부 제2 우레탄 수지층(32) 내의 제2 흡습제(42)가 하부 제1 우레탄 수지층(31) 내의 제1 흡습제(41)보다 함량이 많은 경우, 제1 흡습제(41)는 5 내지 7중량부, 제2 흡습제(42)는 8 내지 10중량부가 바람직하다. 상기 범위를 사용함으로써 바닥재 상부로부터 흡수되는 수분의 양을 효과적으로 흡습할 수 있다.
또한, 본원발명은 도 4 및 도 5에서와 같이, 하부 제3 우레탄 수지층(51) 내의 제3 흡습제(61)가 상부 제4 우레탄 수지층(52) 내의 제4 흡습제(62)보다 함량이 많은 경우, 제3 흡습제(61)는 8 내지 10중량부, 제4 흡습제(62)는 5 내지 7중량부가 바람직하다. 상기 범위를 사용함으로써 바닥재 하부로부터 흡수되는 수분의 양을 효과적으로 흡습할 수 있다.
제1 흡습제(41)와 제2 흡습제(42), 제3 흡습제(61)와 제4 흡습제(62)는 서로 같은 종류이어도 되고, 서로 다른 종류이어도 된다.
본원발명의 우레탄 프리폴리머는 중량평균 분자량이 500∼6,000인 폴리올화합물과 한 분자에 이소시아네이트기를 두 개 또는 그 이상 갖는 화합물로서 폴리이소시아네이트로 구성되며, 폴리올화합물과 폴리이소시아네이트는 바람직하게 몰비 1:1.5 내지 1:2.8를 사용할 수 있으며, 폴리이소시아네이트로는 디페닐메탄 디이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트, 자이렌 디이소시아네이트 등과 같은 방향족 폴리이소시아네이트와 이소필렌 디이소시아네니트, 트리메틸 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 디싸이클로 헥사메탄디이소시아네이트 등과 같은 지방족 폴리이소시아 네이트에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있고, 폴리올 화합물은 폴리카보네이트 폴리올, 폴리카프로락톤 폴리올 및 폴리에스테르 폴리올 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.
상기 우레탄 프리폴리머를 제조하는 경우에, 반응 온도는 20 에서 80℃에서 행하는 것이 바람직하고, 별도의 가열 장치를 필요로 하지 않는다는 점에서 상온에서 반응시키는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 반응 시간은 1시간 내지 5시간 내에서 진행할 수 있다.
본원발명의 다가 페놀성 화합물은 우레탄 수지에 우수한 접착력을 부여하는 장점이 있다. 본원발명의 다가 페놀성 화합물 사용량은 10 내지 20중량부가 바람직하다. 다가 페놀성 화합물 사용량이 10 중량부 미만일 경우 조성물의 접착력이 감소하고, 20 중량부를 초과할 경우 시공단계에서 작업 안정성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
상기 다가 페놀성 화합물로는 1분자당 적어도 2개 이상의 하이드록시기를 가지는 페놀수지와 같은 중합체가 사용될 수도 있고, 2,2-비스(p-히드록시페닐)프로판, (2,4-디히드록시페닐)메탄, 비스(2-히드록시페닐)메탄, 2,2-비스(3-이소프로필-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(2-이소프로필-4-히드록시페닐)프로판, 1,1-비스(4-히드록시페닐)에탄, 1,3-비스(3-메틸-4-히드록시페닐)프로판, 비스(4-히드록시-2,6-디메틸-3-메톡시)페닐, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.
특히, 경화안정성 및 난연성의 관점에서 하기 화학식 1과 같이 브롬(Br)으로 치환된 다가 페놀성 화합물을 사용할 수 있다.
Figure 112016110130973-pat00001
[화학식 1]
본원발명은 소포제 1 내지 3중량부를 바람직하게 포함할 수 있다. 소포제가 1중량부 미만이면 우레탄 수지 조성물의 기포를 충분히 제거할 수 없는 문제가 있다. 소포제는 통상적으로 사용되는 것이면 되고, BYK Gardner사의 BYK-A501 등을 사용할 수 있다.
본원발명의 경화제는 바람직하게 5 내지 20중량부일 수 있고, 경화제는 2급 아민과 모노에폭사이드를 혼합하여 제조할 수 있다. 2급 아민과 모노에폭사이드의 혼합은 몰비로 1:0.7 내지 1:1.4인 것이 바람직하다. 이는 2급 아민 1몰당 모노에폭사이드의 반응 몰비가 0.7미만이면 아민 반응이 완전히 진행되지 않고, 1.4를 초과하면 미반응 모노에폭사이드에 의해 수분산 수지의 제조시 분산성 저하의 문제가 있을 수 있기 때문이다. 2급 아민으로는 디에탄올아민, N-메틸에탄올아민, 2-(에틸아미노)에탄올, 2-(부틸아미노)에탄올 등을 사용할 수 있다. 그리고, 모노에폭사이드는 1,2-부틸렌 옥사이드, 1,2-펜텐 옥사이드, 1,2-도데센 옥사이드, 스티렌 옥사이드 및 글리시딜을 포함하는 C2 내지 C30의 알킬렌 옥사이드에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.
본원발명의 경화 촉매 사용량은 1 내지 5중량부를 사용할 수 있다. 1 중량부 미만이면 경화촉매 활성도가 낮아서 경화가 지연되는 문제점이 있고, 5 중량부를 초과하면 저장안정성이 떨어지는 문제점이 있다.
본원발명의 경화 촉매는 바람직하게 아민 화합물을 사용할 수 있고, 바람직하게는 중량평균 분자량이 50~1,000일 수 있다. 이러한 아민 화합물의 예로는 디에틸트리아민(DETA), 에틸렌디아민(EDA), 트리에틸렌테트라아민(TETA), 테트라에틸렌펜타아민(TEPA), 디에틸아미노프로필아민(DEAPA) 등의 지방족 디아민류를 사용할 수 있다. 또한, 메탄디아민(MDA), N-아미노에틸피페라딘(N-AEP), m-크실렌디아민(m-XDA), 1,3-비스 아미노메틸 사이클로헥산(1,3-AC)이소포론디아민,디아미노시클로헥산,４,４-비스 파라아미노-시클로헥실메탄, N,N-디에틸프로판디아민(N,N-Diethyl-1,3-propanediamine), N-(2-하이드록시에틸)-1,3-펜탄디아민(N-(2-hydroxyethyl)-1,3-pentanediamine), N,N-디-n-디부틸-1,3-프로판디아민(N,N-di-n-butyl-1,3-propanediamine) 등의 방향족 디아민류를 사용할 수 있다.
본원발명은 흡습제의 사용량은 5 내지 10 중량부를 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게는 흡습제 7 내지 8 중량부를 포함할 수 있다. 흡습제가 5중량부 미만이면 제습 효과가 저하되며, 10중량부를 초과하면 탄성이 감소하는 단점이 있다.
본원발명의 흡습제는 고체로서는 시멘트 분말, 실리카겔, 염화칼슘을 사용할 수 있고, 액체로서는 염화리튬 또는 하기 화학식 2로 표시되는 다가 알코올 화합물을 사용할 수 있다
Figure 112016110130973-pat00002
[화학식 2]
상기 흡습제는 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 본원발명의 흡습제가 액체인 화학식 2의 다가 알코올 화합물인 경우는 고체 흡습제인 경우에 비해서 우레탄 수지 조성물에 분산성에서 더 우수한 효과를 가질 수 있다.
본원발명의 흡습제가 고체인 경우는 입자 크기가 0.1mm 내지 0.5mm인 비결정질 입자인 것이 바람직하다. 흡습제 입자가 바닥재용 우레탄 수지 조성물은 혼합에서 자유 유동을 허용하기 위해서 상기 범위가 바람직하며, 입자 크기는 우레탄 수지 조성물의 안정성에 영향력을 미치며, 이것은 도포된 후의 흡습 효과에 영향을 미친다. 입자 크기가 0.1mm 내지 0.5mm인 비결정질 입자와 같이 미세 입자의 브라운 운동(Brownian motion)은 입자의 응집을 예방하는데 도움이 될 것이다.
본원발명의 흡습제로서 시멘트 분말을 사용하는 경우, 포틀랜드시멘트 또는 특수 시멘트를 사용할 수 있다. 포틀랜드시멘트로서 보통 포틀랜드시멘트, 중용열 포틀랜드시멘트, 조강 포틀랜드시멘트, 저열 포틀랜드시멘트, 내황산염 포틀랜드시멘트를 사용할 수 있다. 특수 시멘트로서 마이크로 시멘트, 알루미나 시멘트, 토질안정개량 시멘트를 사용할 수 있다.
포틀랜드 시멘트 분말을 사용하는 경우, 입자 직경이 0.1mm 내지 0.5mm를 사용하는 것이 내구성 및 흡습특성에 유리하다. 또한, 더욱 바람직하게는 0.4mm 내지 0.5mm를 사용하는 것이 균열 보수인 경우에 좋다.
마이크로 시멘트는 시멘트계 무기질 재료로 토양이나 지하수오염을 일으키지 않는 무공해 재료로써, 재료의 물리, 화학적 특성은 보통 포틀랜드 시멘트와 큰 차이가 없으나, 나노 수준으로의 졸겔합성으로 분말도가 높아 수화조직이 치밀해지므로 강도는 보통 포틀랜드 시멘트의 1.5 내지 2배 높은 것이 특징이다. 연약지반, 절토부의 안정 및 토석의 유출 방지, 사면 경사지대의 지반 안정 및 강화 등에 사용되고 있어서, 바닥재로서 우수한 특성을 갖는다. 마이크로 시멘트의 입자 분포는 500㎠/g 내지 1,000㎠/g인 것이 바람직하다. 입자 분포가 500㎠/g미만인 경우 균일한 분산 특성을 얻을 수 없고, 1,000㎠/g를 초과하는 경우 흡습 특성에서 저하가 일어나기 쉽다.
본원발명의 중화제는 바람직하게 1 내지 3중량부를 포함할 수 있으며, 아민계 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들어, 암모니아, 트리에틸아민, 디에탄올아민, N,N-디메틸에탄올아민, 2-아미노-2-메틸-1-프로판올, N,N-디에틸에탄올아민, 2-디메틸아미노-2-메틸-1-프로판올, 모노이소프로판올, 트리이소프로판올아민, 트리부틸아민, 모노에탄올아민, 트리에탄올아민, N-메틸디에탄올아민, N-메틸디에탄올아민 및 몰포린으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택될 수 있다.
본원발명의 바닥재용 우레탄 수지 조성물은 추가적으로 안료 5 내지 10중량부를 포함할 수 있으며, 상기 안료는 티타늄 디옥사이드, 황산바륨, 탄산칼슘 및 알루미늄 하이드록사이드에서 선택되는 1종 또는 2종일 수 있다. 안료가 5중량부 미만인 경우 광택 특성이 저하될 수 있고, 안료가 10중량부를 초과하면 점도가 높아져 퍼짐성이 감소되는 문제점이 있을 수 있다.
본원발명의 바닥재용 우레탄 수지 조성물은 접착성을 향상하기 위해서 추가적으로 실란 화합물 10 내지 30중량부를 포함할 수 있다. 실란 화합물의 예로서 베타-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 감마-글리시독시프로필트리메톡시실란, 감마-머캅토프로필트리메톡시실란 등을 사용할 수 있고, 또한 하기 화학식으로 표시되는 실란 화합물을 사용할 수 있다.
Xa(R1)bSi(OR2)4 -a-b
(상기 식에서 R1 및 R2는 탄소수 1~4의 알킬기, X는 에폭시기, a 및 b는 0 내지 2의 정수를 나타낸다)
본원발명의 나노입자는 항균 및 살균기능, 공기정화기능, 및 탈취기능을 갖을 수 있다. 나노입자가 공기 중에 부유하는 세균, 곰팡이 등에 침투하여 이들의 대사를 불활성화시켜 강력한 항균기능을 발휘하게 되며, 인체에 무해하여 다양한 분야에 응용되고 있다. 특히, 나노입자는 악취의 원인인 암모니아, 트리메틸아민, 황화수소 및 메틸메르캅탄을 흡착 및 분해하여 우수한 탈취기능을 발휘할 수 있다.
본원발명의 나노입자의 종류는 매우 다양하며, 금속 나노입자 또는 고령토 나노입자를 사용할 수 있다. 금속 나노입자는 바람직하게 은 나노입자, 금 나노입자, 백금 나노입자, 팔라듐 나노입자 및 구리 나노입자에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 사용하거나, 친환경 소재인 고령토 나노입자를 사용할 수 있다. 또한, 본원발명에 사용되는 나노입자의 크기는 입자의 평균 직경이 10 내지 100㎚인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 입자의 평균 직경이 10㎚ 미만인 나노입자는 생산이 어렵고, 입자의 평균직경이 100㎚를 초과하는 경우는 상기 항균 및 살균기능, 공기정화기능, 및 탈취기능이 현저히 저하되는 문제가 있다. 또한, 본원발명의 나노입자의 함량은 0.5 내지 1중량부인 것이 바람직하다. 0.5중량부 미만인 경우는 충분한 항균 및 탈취 기능을 발휘하지 못하는 문제가 있고, 1중량부를 초과하는 경우는 제조비용이 상승하여 비경제적인 문제 및 이를 포함하는 우레탄 수지 조성물의 안정성이 저하되는 문제가 발생한다.
본원발명의 용매는 20 내지 80중량부로 첨가될 수 있다. 상기 용매의 첨가량이 20중량부 미만인 경우는 우레탄 수지 조성물의 분산성이 저하되는 문제가 발생하며, 80중량부를 초과하는 경우는 농도가 떨어져 바닥재 코팅 후에 균일한 도포가 이루어지지 않는 문제점이 있다.
본원발명의 용매는 아세톤 (acetone), 메틸에틸케톤 (methylethylketone), 시클로헥사논(cyclohexanone), 메틸셀루솔브 (methylcellusolve), 에틸셀루솔브 (ethylcellusolve), 부틸셀루솔브(butylcel lusolve), 에틸아세테이트 (ethylacetate), 및 부틸아세테이트 (butylacetate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있다.
본원발명의 탄성재료는 바람직하게 5 내지 10중량부일 수 있다. 탄성재료를 우레탄 수지 조성물에 혼합하여 바닥재의 탄성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 탄성 재료로서 폐타이어 칩 또는 코르크를 사용할 수 있다. 친환경적인 측면에서 코르크가 더욱 바람직하다. 상기 폐타이어 칩 또는 코르크의 크기는 우레탄 수지 조성물의 분산성 및 탄성에 적합하게 입자 크기가 5mm 내지 10mm의 원형 또는 5X5mm 내지 10X10mm 사각형이 사용될 수 있다.
본원발명의 결합제는 3 내지 10중량부를 바람직하게 포함할 수 있다. 상기 결합제는 우레탄 프리폴리머와 결합하여 유동이 용이한 저점도의 우레탄 수지 조성물이 되고, 저점도의 우레탄 수지 조성물은 성분 사이에 존재하는 공기를 배출하고 하나의 응집체를 형성할 수 있게 해준다.
본원발명의 결합제에 대한 예로서, 아크릴레이트 화합물을 사용할 수 있다. 보다 상세하게는 메틸메타아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트, 메틸아크릴레이트 등을 사용할 수 있다. 특히, 부착 특성 및 점성을 조절하기 위해서 하기 화학식 3으로 표시되는 아크릴레이트계 화합물을 사용할 수 있다.
Figure 112016110130973-pat00003
[화학식 3]
본원발명의 우레탄 수지 조성물을 적용할 수 있는 기재는 시멘트, 대리석, 목재 상에 코팅하여 바닥재로서 사용할 수 있다. 기재의 용도로서는 주차장, 건물의 옥상, 보행길, 자전거용 도로 등 다양한 곳일 수 있다.
(실시예)
우레탄 수지 바닥재를 시공하기 위해서, 1액형 우레탄 프라이머 조성물을 기재에 대하여 1m2에 대하여 롤러를 사용하여 0.3kg을 도포하였다. 그리고, 폴리올화합물로서 폴리카프로락톤 폴리올과 폴리이소시아네이트로서 톨루엔 디이소시아네이트를 몰비로 1:2로 반응시켜 우레탄 프리폴리머를 제조하고, 실시예 1 내지 4는 하기 [표 1]에 나타난 바와 같이, 우레탄 프리폴리머, 다가 페놀성 화합물, 소포제, 디에탄올아민과 1,2-부틸렌옥사이드를 몰비로 1:1로 혼합한 경화제, 경화 촉매, 중화제, 금속 나노입자, 용매, 탄성재료, 결합제를 혼합하고, 그 후 흡습제를 혼합하여 바닥재용 우레탄 수지 조성물을 제조한 후, 콘크리트층에 3mm가 되도록 도포하여 36시간 양생한 후, 코팅된 바닥재의 특성을 평가하였다.
또한, 실시예 5는 [표 2]에 나타난 바와 같이, 실시예 1의 흡습제 성분을 달리하는 것을 제외하고는 동일한 성분비의 우레탄 수지 조성물을 사용하였다. 제1 우레탄 수지층과 제2 우레탄 수지층을 각각 1.5mm가 되도록 도포하여 제1 우레탄 수지 조성물은 12시간 양생하고, 제2 우레탄 수지 조성물은 36시간 양생 한 후, 코팅된 바닥재의 특성을 평가하였다.
또한, 실시예 6은 [표 2]에 나타난 바와 같이, 실시예 1의 흡습제 성분을 달리하는 것을 제외하고는 동일한 성분비의 우레탄 수지 조성물을 사용하였다. 제3 우레탄 수지층과 제4 우레탄 수지층을 각각 1.5mm가 되도록 도포하여 제3 우레탄 수지 조성물은 12시간 양생하고, 제4 우레탄 수지 조성물은 36시간 양생 한 후, 코팅된 바닥재의 특성을 평가하였다.
실시예 1 내지 6에서 접착력, 탄성, 항균 특성, 분산성 및 코팅 후 수분에 노출 했을 때에 흡습성에서 우수한 우레탄 수지 조성물을 나타냄을 알 수 있었다. 그러나, 비교예 1에는 코팅 후 수분에 노출한 때에 흡습성에서 좋지 않았다. 특히, 실시예 5 및 6는 실시예 1보다 흡습제의 사용량은 줄어들었으나 실시예 1과 유사한 정도의 흡습성을 나타내었다.
(단위:중량부)
성분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1
우레탄 프리폴리머 70 70 70 70 70
다가 페놀성 화합물 2,2-비스(p-히드록시페닐)프로판 15 - 15 15 15
[화학식 1]의 화합물 - 15 - - -
소포제 BYK-A501 2 2 2 2 2
경화제 7 7 7 7 7
경화 촉매 DEAPA 2 2 2 2 2
중화제 2-아미노-2-메틸-1-프로판올 2 2 2 2 2
나노입자 고령토(평균 직경 80nm) 0.7 0.7 0.7 - 0.7
구리 나노입자(평균 직경 70nm) - - - 0.7 -
용매 부틸아세테이트 30 30 30 30 30
탄성재료 폐타이어 칩 6 6 6 6 6
결합제 [화학식 3]의 화합물 4 4 4 4 4
흡습제 포틀랜드 시멘트 분말 10 - - 8 -
실리카겔 - 8 - - -
[화학식 2]의 화합물 - - 8 - -
(단위:중량부)
실시예 5 실시예 6
성분 제1우레탄수지조성물 제2우레탄수지조성물 제3우레탄수지조성물 제4우레탄수지조성물
우레탄 프리폴리머 70 70 70 70
다가 페놀성 화합물 2,2-비스(p-히드록시페닐)프로판 15 15 15 15
소포제 BYK-A501 2 2 2 2
경화제 7 7 7 7
경화 촉매 DEAPA 2 2 2 2
중화제 2-아미노-2-메틸-1-프로판올 2 2 2 2
나노입자 고령토(평균 직경 80nm) 0.7 0.7 0.7 0.7
용매 부틸아세테이트 30 30 30 30
탄성재료 폐타이어 칩 6 6 6 6
결합제 [화학식 3]의 화합물 4 4 4 4
흡습제 포틀랜드 시멘트 분말 6 9 9 6
10 기재
20 프라이머층
30 우레탄 수지층
31 제1 우레탄 수지층
32 제2 우레탄 수지층
41 제1 흡습제
42 제2 흡습제
51 제3 우레탄 수지층
52 제4 우레탄 수지층
61 제3 흡습제
62 제4 흡습제

Claims (6)

  1. 우레탄 프리폴리머 40 내지 100중량부, 다가 페놀성 화합물 10 내지 20중량부, 소포제 1 내지 3중량부, 경화제 5 내지 20중량부, 경화 촉매 1 내지 5중량부, 중화제 1 내지 3 중량부, 나노입자 0.5 내지 1중량부, 용매 20 내지 80중량부, 탄성재료 5 내지 10중량부, 결합제 3 내지 10중량부 및 흡습제 5 내지 10 중량부를 포함하는 바닥재용 우레탄 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흡습제는 입자 크기가 0.1mm 내지 0.5mm를 갖는 시멘트 분말인 것을 특징으로 하는 바닥재용 우레탄 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 흡습제는 고체의 실리카겔이며, 또한 비결정질 입자인 것을 특징으로 하는 바닥재용 우레탄 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 우레탄 수지 조성물에 안료 5 내지 10중량부를 더욱 포함할 수 있으며, 상기 안료는 티타늄 디옥사이드, 황산바륨, 탄산칼슘 및 알루미늄 하이드록사이드에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 바닥재용 우레탄 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 다가 페놀성 화합물은 2,2-비스(p-히드록시페닐)프로판, (2,4-디히드록시페닐)메탄, 비스(2-히드록시페닐)메탄, 2,2-비스(3-이소프로필-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(2-이소프로필-4-히드록시페닐)프로판, 1,1-비스(4-히드록시페닐)에탄, 1,3-비스(3-메틸-4-히드록시페닐)프로판, 비스(4-히드록시-2,6-디메틸-3-메톡시)페닐, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 바닥재용 우레탄 수지 조성물.
  6. 폴리올화합물과 지방족 폴리이소시아네이트 또는 방향족 폴리이소시아네이트의 폴리이소시아네이트를 몰비 1:1.5 내지 1:2.8로 혼합하여 우레탄 프리폴리머를 제조하는 제1 단계;
    상기 우레탄 프리폴리머 40 내지 100중량부, 다가 페놀성 화합물 10 내지 20중량부, 소포제 1 내지 3중량부, 경화제 5 내지 20중량부, 경화 촉매 1 내지 5중량부, 중화제 1 내지 3 중량부, 나노입자 0.5 내지 1중량부, 용매 20 내지 80중량부, 탄성재료 5 내지 10중량부, 결합제 3 내지 10중량부를 혼합하여 반응시키는 제2 단계;
    상기 제2 단계에서 제조된 우레탄 수지 혼합물에 대하여 흡습제 5 내지 10 중량부를 혼합하는 제3 단계;
    를 포함하는 바닥재용 우레탄 수지 조성물의 제조방법.
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