KR101701366B1

KR101701366B1 - 콘크리트 크랙 저항성 및 내진성이 보완된 내크랙방지 도료의 제조 및 시공방법

Info

Publication number: KR101701366B1
Application number: KR1020160156150A
Authority: KR
Inventors: 안효상
Original assignee: 안효상
Priority date: 2016-11-23
Filing date: 2016-11-23
Publication date: 2017-02-01

Abstract

본 발명은 옥상, 공장, 주차장 등에 시공되는 콘크리트 크랙 저항성 및 내진성이 보완된 내크랙방지 도료의 제조 및 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 (a) 관능기를 갖는 화합물, 그래핀 플레이크, 용매를 혼합하고, 상기 혼합물을 반응시켜 관능성의 그래핀을 제조하는 단계와, (b) 상기 제조된 관능성의 그래핀에 단섬유와 용매를 투입하고, 균질화시키는 단계와, (c) 상기 균질화된 균질물을 표면처리하여 관능성의 그래핀 복합 단섬유 조성물을 제조하는 단계와, (d) 상기 제조된 관능성의 그래핀 복합 단섬유 조성물에 수용성의 프리폴리머를 혼합하여 주제를 제조하는 단계를 포함하며, 상기 관능기를 갖는 화합물은 아민기를 갖는 폴리아미도아민이고 상기 수용성의 프리폴리머는 수산기를 갖는 폴리올 프리폴리머이거나, 상기 관능기를 갖는 화합물는 이소시아네이트기를 갖는 이소시아네이트 프리폴리머이고 상기 수용성의 프리폴리머는 에폭시기를 갖는 에폭시 프리폴리머인 것을 특징으로 한다.

Description

콘크리트 크랙 저항성 및 내진성이 보완된 내크랙방지 도료의 제조 및 시공방법{METHOD FOR PRODUCING COATING COMPOSITION OF CRACK RESISTANT AND METHOD FOR PAINTING USING THE SAME}

본 발명은 옥상, 공장, 주차장 등에 시공되는 콘크리트 크랙 저항성 및 내진성이 보완된 내크랙방지 도료의 제조 및 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 주차장, 병원, 공장, 상가 건물, 사무실, 식당 등 토목 및 건축물이 준공된 후에는 건물 내부의 콘크리트 바닥면을 보호하기 위하여 바닥재를 시공하여 왔다. 또한, 이러한 건축물의 옥상 및 외벽 등은 콘크리트의 균열에 따른 누수나 결로로 인해 균열이 확장되거나 내부 구조가 부식되지 않도록 하기 위하여 방수재를 시공하여 왔다.

따라서, 상기한 바닥재나 방수재는 콘크리트의 크랙 저항성 및 내진성이 우수하여 장기간 사용이 가능하여야만 바닥재 및 방수재로 인한 보수 비용이 절약되는 이점이 있다.

종래 이러한 바닥재 또는 방수재로서는 에폭시 수지 또는 우레탄 수지 등을 사용하여 왔는바, 내크랙성 및 내마모성을 더욱 높이기 위하여 경도가 높은 실리카와 전도성이 우수한 카본 등을 혼합하여 사용하였다.

그러나 이러한 종래의 방법은 주차장이나 공장 등 크랙 인자가 극히 높은 장소의 바닥 도장재로서 사용하기 위한 충분한 물성을 갖지 못하여 잦은 재도장을 하여야 하는 문제가 있었다. 또한, 옥상 또는 외벽의 방수재로서 적용하더라도 바탕면의 균열에 따라 방수재가 함께 파단되는 문제가 있었다.

즉, 상기 에폭시나 우레탄 방수재 또는 바닥재는, 콘크리트면 거동에 의한 저항성이 부족하여 내크랙성 및 내진성이 좋지 못한 단점이 있다.

이러한 단점의 개선을 위하여, 대한민국 등록특허 제10-1486475호에서는 그래핀을 이용하여 괴상의 중합체를 제조하고, 이를 부직포 또는 직포에 함침시킨 방수재를 제조함으로써, 장기간 사용이 가능하도록 하였다.

그리고 대한민국 등록특허 제10-1525212호에서는 그래핀의 표면에 관능기를 형성하고, 이를 수지 및 가교제와 혼합하여 바닥재로서 제조함으로써, 내마모성 및 내오염성이 우수하도록 하였다.

본 발명자는 상기한 선등록 특허들과 달리, 단섬유와 그래핀 플레이크를 활용하여 내크랙성 및 내진성이 우수한 도료의 제조 및 시공 방법을 개발하여 본 발명을 완성하였다.

KR 10-1525212 B1 KR 10-1486475 B1

본 발명의 목적은, 그래핀 플레이크와 단섬유를 이용하여 방수재 또는 바닥재로의 활용이 가능한 도료를 제조 및 시공함으로써, 내크랙성 및 내진성이 우수하여 장기간 사용이 가능하도록 하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 콘크리트 크랙 저항성 및 내진성이 보완된 내크랙방지 도료의 제조방법은, 주제와 경화제의 2액형으로 되는 내크랙방지 도료의 제조방법에 있어서, (a) 관능기를 갖는 화합물, 그래핀 플레이크, 용매를 혼합하고, 상기 혼합물을 반응시켜 관능성의 그래핀을 제조하는 단계와, (b) 상기 제조된 관능성의 그래핀에 단섬유와 용매를 투입하고, 균질화시키는 단계와, (c) 상기 균질화된 균질물을 표면처리하여 관능성의 그래핀 복합 단섬유 조성물을 제조하는 단계와, (d) 상기 제조된 관능성의 그래핀 복합 단섬유 조성물에 수용성의 프리폴리머를 혼합하여 주제를 제조하는 단계를 포함하며, 상기 관능기를 갖는 화합물은 아민기를 갖는 폴리아미도아민이고 상기 수용성의 프리폴리머는 수산기를 갖는 폴리올 프리폴리머이거나, 상기 관능기를 갖는 화합물은 이소시아네이트기를 갖는 이소시아네이트 프리폴리머이고 상기 수용성의 프리폴리머는 에폭시기를 갖는 에폭시 프리폴리머인 것을 특징으로 한다.

(e) 이소시아네이트기 또는 아민기를 갖는 경화제를 제조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 (a) 단계는, 관능기를 갖는 화합물, 그래핀 플레이크, 용매를 0.01~1:1:0.3~2 중량비로 혼합하고, 상기 혼합물을 60~120℃의 온도에서 60~180분동안 반응시켜 관능성의 아민 그래핀 또는 관능성의 이소시아네이트 그래핀을 제조하고, 상기 (b) 단계는, 60~120℃에서 1~6시간 균질화시키며, 상기 (c) 단계는, 상기 균질화된 균질물에 비이온 계면활성제를 혼합하고, 100~130℃에서 3~12시간 건조하는 것을 특징으로 한다.

상기 (d) 단계는, 상기 수용성의 프리폴리머 100중량부에 대해 상기 관능성의 그래핀 복합 단섬유 조성물을 2~10중량부만큼 혼합하고, 셀프레벨링제, 수성 소포제, 수성 분산제, 접착유도제, 점도조절제 중 1종 이상의 첨가제를 더 혼합하는 것을 특징으로 한다.

상기한 방법으로 제조되는 도료의 주제와 경화제를 100:3~20 중량비로 혼합하는 단계와, 콘크리트 바탕면에 상기 혼합된 도료를 도포하거나, 이형지에 상기 혼합된 도료를 도포하고, 상기 도료가 도포된 이형지를 콘크리트 바탕면에 접착하는 단계와, 상기 도포된 도료 조성물을 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 콘크리트 크랙 저항성 및 내진성이 보완된 내크랙방지 도료의 제조 및 시공방법은, 내크랙성 및 내진성이 우수하고, 내마모성, 투습성 등이 우수하여, 유지보수 없이 장기간 사용이 가능한 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 도료의 제조공정을 나타낸 도면.

종래 바닥재 또는 방수재용으로 사용되는 도료는 대부분 에폭시 또는 우레탄을 주재로 사용하였으나, 이러한 에폭시 또는 우레탄은 내크랙성, 내진성 등이 좋지 못해 그 유지보수 비용이 증가하는 단점이 있었다.

따라서, 본 발명은 이러한 단점을 개선하기 위하여, 내크랙성, 내진성, 투습성이 우수함은 물론, 내오염성, 접착성 등이 우수하여 장기간 사용이 가능한 도료를 제조 및 시공하는 방법을 제안하는 것이다.

이러한 본 발명의 도료는 건축물의 바닥, 옥상, 외벽 등에 바닥재 또는 방수재로서 활용 가능한 것으로, 그래핀과 단섬유를 이용하는 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 그래핀을 관능기를 갖는 화합물과 반응시켜 관능성의 그래핀 화합물을 제조하고, 이를 단섬유에 침투시켜 관능성 그래핀 복합 단섬유 조성물을 제조한 후, 이를 프리폴리머에 혼합하여 주제를 제조하고, 상기 주제를 경화제를 반응시켜 시공하는 것이다.

즉, 본 발명은 주제와 경화제의 2액형으로 되는 도료 조성물을 제조하는 것인바, 보다 구체적으로는 (a) 관능기를 갖는 화합물, 그래핀 플레이크, 용매를 혼합하고, 상기 혼합물을 반응시켜 관능성의 그래핀을 제조하는 단계와, (b) 상기 제조된 관능성의 그래핀에 단섬유와 용매를 투입하고, 균질화시키는 단계와, (c) 상기 균질화된 균질물을 표면처리하여 관능성의 그래핀 복합 단섬유 조성물을 제조하는 단계와, (d) 상기 제조된 관능성의 그래핀 복합 단섬유 조성물에 수용성의 프리폴리머를 혼합하여 주제를 제조하는 단계를 포함하며, 상기 관능기를 갖는 화합물은 아민기를 갖는 폴리아미도아민이고 상기 수용성의 프리폴리머는 수산기를 갖는 폴리올 프리폴리머이거나, 상기 관능기를 갖는 화합물는 이소시아네이트기를 갖는 이소시아네이트 프리폴리머이고 상기 수용성의 프리폴리머는 에폭시기를 갖는 에폭시 프리폴리머인 것을 특징으로 한다.

또한, (e) 이소시아네이트기 또는 아민기를 포함하는 경화제를 제조하는 단계를 더 포함한다.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

(a) 관능기를 갖는 화합물, 그래핀 플레이크 , 용매를 혼합하고, 상기 혼합물을 반응시켜 관능성의 그래핀을 제조하는 단계.

먼저, 관능기를 갖는 화합물과 그래핀 플레이크를 반응시켜 관능성의 그래핀을 제조한다.

여기서, 상기 그래핀(grapene)은 반데르발스 힘(van der Waales force) 등에 의하여 수십만 내지 수백만 이상으로 쌓인 층상 구조를 갖는 그래파이트(graphite)로부터 분리된 단층을 일컫는 것이나, 본 발명에서의 그래핀은 이러한 단층의 그래파이트 또는 수 내지 수십 층의 그래파이트(유사 그래핀)일 수 있다. 상기 그래파이트로부터 분리된 단층의 그래핀은 물리적 및 화학적 안정성이 매우 높으며, 전기 전도성은 구리(Cu)에 비하여 약 100배 이상, 전자 이동성은 실리콘(silicone)에 비하여 약 100배 이상, 강도는 강철에 비하여 약 200배 이상, 열 전도성은 다이아몬드(diamond)에 비하여 약 2배 이상 우수하며, 초소수성으로 인하여 물기의 접근을 막아 방수재료로서 우수한 물성이 있다.

이러한 그래핀은 반응기가 있지 않아 화학적, 물리적으로 매우 안정적인 물질로서, 고분자 매질과 혼합시 단순 충진 상태로 존재하여 가교형 수지들과의 가교 반응에 중합하지 못하기 때문에, 피복 수지로 사용시 물성증진에 한계가 있다. 따라서, 상기 그래핀을 관능기를 갖는 화합물과 혼합, 반응시켜 관능성의 그래핀을 제조하면 고분자 내의 분산성이 우수해짐은 물론, 공중합이 가능하게 된다.

여기서, 상기 그래핀 플레이크란 두께 0.1nm~10nm, 면적 1~300n㎡의 그래핀을 의미하는바, 상기한 두께와 면적을 벗어나는 경우 관능성의 그래핀 제조가 어렵기 때문이다.

그리고 상기 관능기를 갖는 화합물로는, 관능기로서 아민기를 갖는 폴리아미도아민이거나, 이소시아네이트기를 갖는 이소시아네이트 프리폴리머일 수 있다.

상기 용매로는 메틸에틸케톤(MEK, methylethylketon), 메틸이소부틸케톤(MIBK, methylisobutylketon), 에틸아세테이트(EA, ethyl acetate) 중 1종 이상을 사용할 수 있으나, 그 종류를 제한하는 것은 아니다.

보다 구체적으로, 상기 관능성의 그래핀을 제조하는 방법은, 관능기를 갖는 화합물, 그래핀 플레이크, 용매를 0.01~1:1:0.3~2 중량비로 혼합하고, 60~120℃의 온도에서 60~180분동안 반응시켜 관능성의 아민 그래핀 또는 관능성의 이소시아네이트 그래핀을 제조한다. 즉, 그래핀은 물리적으로 안정한 상태하나, 상기 고온에서의 반응을 통해 강력한 반응성을 갖는 아민기 또는 이소시아네이트기가 그래핀의 표면에 반응하게 되는 것이다.

이때, 상기 아민기를 갖는 화합물인 폴리아미도아민(polyamidoamine)은, 아민기를 관능기로 가져 후술될 경화제 내의 이소시아네이트기와 반응하는 것으로, 아민가(TAV) 200~550(mgKOH/g), 점도(Viscosity(cps at 25℃)) 150~1,500 정도인 것을 사용함이 바람직한바, 이러한 아민가와 점도를 갖는 폴리아미도아민이 그래핀 플레이크와 반응하여 관능성의 아민 그래핀을 형성하기에 용이하기 때문이다.

그리고 상기 이소시아네이트기를 갖는 이소시아네이트 프리폴리머는, 과량의 이소시아네이트와 폴리올의 예비중합을 통해 제조된 이소시아네이트 말단 우레탄 프리폴리머로서, 이소시아네이트기를 관능기로 가져 후술될 경화제 내의 아민기와 반응하는 것으로, 이소시아네이트(NCO)의 함량이 2~8%이고, 고형분 함량이 55~100중량%인 메틸렌 디페닐 이소시아네이트(Methylene diphenyl diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanat) 프리폴리머를 사용할 수 있는바, 이러한 메틸렌 디페닐 이소시아네이트와 그래핀과의 반응이 용이하기 때문이다.

여기서, 상기 아민류 또는 이소시아네이트 프리폴리머로서, 상기한 종류 이외 공지된 다양한 아민류 또는 이소시아네이트 프리폴리머를 사용할 수 있는바, 이를 제한하지 않는다.

즉, 이 단계를 통해 제조된 관능성의 아민 그래핀 또는 관능성의 이소시아네이트 그래핀은 후술될 단섬유에 침투되어 경화제와 공중합하기 때문에 도료의 물성을 현저히 개선할 수 있게 된다.

(b) 상기 제조된 관능성의 그래핀에 단섬유와 용매를 투입하고, 균질화시키는 단계.

다음으로, 상기 제조된 관능성의 아민 그래핀 또는 관능성의 이소시아네이트 그래핀에 단섬유와 용매를 투입하고 균질화시킨다.

이때, 상기 단섬유로는 폴리아미드 단섬유를 사용함이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 길이 1~12mm, 직경 12~36㎛, 비중 1.13~1.16의 것을 이용할 수 있다. 또한, 부수적으로, 공정수분율 4.5%, 인장강도 min. 800Mpa, 탄성계수 min. 3.5Gpa, 녹는점 210℃ 이상의 것을 사용함이 바람직하다. 본 발명에서 상기 단섬유를 투입하는 이유는, 상기 단섬유에 관능성의 그래핀을 용이하게 침투시켜 단섬유와 그래핀의 작용으로 강력한 내크랙성을 발휘하는 것은 물론, 투습성 역시 향상시키기 위함이다.

그리고 상기 균질화란, 60~120℃에서 1~6시간 동안 혼합하여 관능성의 그래핀이 단섬유에 용이하게 균일 침투되도록 하는 것을 의미한다.

이때, 상기 관능성의 그래핀, 단섬유 및 용매는 1:1~6:1~9 중량비로 혼합함이 바람직한바, 단섬유의 사용량이 너무 적으면 투습성이 좋지 못해지고, 과량이 되면 상대적으로 그래핀의 함량이 적어져 내크랙성, 내진성 등의 개선효과가 적어지며, 용매의 혼합량이 적거나 많으면 관능성의 그래핀이 단섬유에 용이하게 침투되지 못하기 때문이다.

(c) 상기 균질화된 균질물을 표면처리하여 관능성 그래핀 복합 단섬유 조성물을 제조하는 단계.

다음으로, 상기 균질화된 균질물을 표면처리하여, 관능성 그래핀 복합 단섬유 조성물을 제조한다.

여기서, 상기 표면처리는 수분산성의 표면처리공정으로서, 비이온 계면활성제를 이용하여 표면처리하는 것이다.

보다 구체적으로는 비이온 계면활성제를 상기 균질화된 균질물에 혼합하고, 100~130℃에서 3~12시간 건조하여 용매를 제거하면 수분산성을 갖는 관능성의 그래핀 복합 단섬유 조성물을 얻는 것이다. 여기서, 상기 비이온성 계면활성제로는 Alkyl Nonyl phenyl Ether, Nonyl phenyl Ether, Octyl phenyl Ether, Tristyrenated phenyl Ether, Alkyl Ether, Lauryl Ether, Cetyl Ether, Stearyl Ether, Oleyl Ether, High alkyl Ether, Branched decyl Ether, Tridecyl Ether 중 1종 이상을 사용할 수 있는바, 단독으로 사용할 수도 있고, 수용액으로 사용할 수도 있다. 이때, 상기 수용액의 농도는 5~95% 정도일 수 있으나, 표면처리공정의 효율성을 고려할때, 10~20% 정도가 가장 바람직하다.

또한, 상기 비이온 계면활성제의 사용량 역시 제한하지 않으나, 앞서 사용된 관능성의 그래핀과 비이온성 계면활성제(10% 수용액 기준), 1:1~2 중량비 정도가 되도록 사용하는 것이 가장 효율적이다.

(d) 상기 제조된 관능성의 그래핀 복합 단섬유 조성물에 수용성의 프리폴리머를 혼합하여 주제를 제조하는 단계

다음으로, 상기 제조된 관능성의 그래핀 복합 단섬유 조성물에 수용성의 프리폴리머를 혼합한다.

상기 제조된 그래핀 복합 단섬유 조성물과 상기 수용성의 프리폴리머는, 상기 수용성의 프리폴리머 100중량부에 대해 상기 제조된 그래핀 복합 단섬유 조성물을 2~10중량부 정도로 혼합하는 것이 바람직한바, 상기 그래핀 복합 단섬유 조성물의 함량이 적으면 충분한 내크랙성, 내진성의 확보가 어렵고, 과량이 되면 도료로서의 물성이 떨어질 수 있기 때문이다.

여기서, 상기 수용성의 프리폴리머는 앞서 그래핀 복합 단섬유 조성물의 제조시 사용된 관능기의 종류에 따라 달리 사용하는바, 관능기로서 아민기를 사용한 경우 수산기를 갖는 폴리올 프리폴리머를 사용하고, 관능기로서 이소시아네이트기를 사용한 경우 에폭시기를 갖는 에폭시 프리폴리머를 사용한다. 즉, 상기 아민기와 폴리올 프리폴리머의 수산기를 포함하는 주제를 제조하여, 후술될 경화제 내 이소시아네이트기를 통해 상기 주제 내 아민기와 폴리올을 중합반응시키는 것이며, 이소시아네이트기와 에폭시 프리폴리머의 에폭시기를 포함하는 주제를 사용하여, 후술될 경화제 내 아민기를 통해 상기 주제 내 이소시아네이트기와 에폭시기를 중합반응시키는 것이다.

이때, 상기 폴리올 프리폴리머는 폴리올과 이소시아네이트를 반응기에서 예비중합하여서 되는 다가 알콜로서, 중량평균분자량이 1,500~8,000 정도면 족하다. 그리고 부수적으로, 고형분이 30~34%, 점도(cps/25℃) 550~3,000, pH 7.5~9, 음이온성이면 더욱 바람직하다.

그리고 상기 에폭시 프리폴리머는 관능기로서 에폭시기를 갖도록 비스페놀에이와 에피클로로히드린을 축합반응 시킨 것으로, 중량평균분자량이 2,500~6,000 정도면 족하다. 또한, 부수적으로 폴리올 프리폴리머와 동일하게 고형분이 30~34%, 점도(cps/25℃) 1,000~10,000, pH 7.5~9, 음이온성이면 더욱 바람직하다.

상기 폴리올 프리폴리머와 에폭시 프리폴리머는 이 기술이 속하는 분야에서 충분히 공지된 사항으로서, 그 예비중합 방법 등은 공지된 방법에 따르는 것이며, 조건에 부합되는 공지되거나 시판되는 프리폴리머를 이용할 수 있는 것이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

한편, 상기 (d) 단계에서는 셀프레벨링제, 수성 소포제, 수성 분산제, 접착유도제 중 1종 이상의 첨가제를 더 혼합할 수 있는바, 그 혼합량은 상기 수용성의 프리폴리머 100중량부를 기준으로, 셀프레벨링제 1~5중량부, 수성 소포제 0.1~1중량부, 수성 분산제 0.5~2중량부, 접착유도제 0.1~3중량부의 범위로 사용가능하다. 보다 구체적으로는 상기 셀프레벨링제로서 미네랄셀프레벨링제, 예시적으로, Acti-Gel® 208 (제조사 : Ative Minerals International), 수성 소포제로서 NOPCO8034L(제조사:한국산노프코(주)), 수성 분산제로서 SN-DISPERSANT(제조사:한국산노프코(주))를, 접착유도제로서 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올이소부티레이트 또는 N-메틸피롤리딘을 사용함으로써, 도료의 물성을 더욱 개선할 수 있다.

또한, 상기 수용성 프리폴리머의 혼합 후, 증점제를 추가로 투입, 교반, 용해시켜 그 점도를 높일 수 있는바, 상기 증점제로는 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose) 0.1~2중량부를 사용할 수 있다.

여기서, 상기 첨가제는 증점제를 제외하고 상기 관능성의 그래핀 복합 단섬유 조성물과 함께 혼합하고, 최종적으로 증점제를 혼합하여 점도를 조절함이 바람직하나, 이를 반드시 제한하는 것은 아니다.

상기와 같이 제조되는 주제는 단섬유에 관능성의 그래핀을 침투시킴으로써, 내크랙성, 내진성, 내마모성, 투습성 등이 우수한 방수재 또는 바닥재로서의 사용이 가능하다.

(e) 이소시아네이트기 또는 아민기를 갖는 경화제를 제조하는 단계.

다음으로, 상기 주제와는 별도로 주제와의 중합반응을 위한 경화제를 준비한다. 상기 경화제는 주제와 별도로 제조되는 것이므로, 주제의 제조 전 준비할 수도 있고, 주제의 제조와 동시에 준비할 수도 있으며, 주제의 제조 후 준비할 수도 있는 것으로, 그 순서가 무관하다.

상기 경화제로는 이소소시아네이트기 또는 아민기가 사용되는바, 앞서 프리폴리머로서 폴리올 프리폴리머가 사용되었다면 이소시아네이트기를 포함하는 경화제를, 앞서 프리폴리머로서 에폭시 프리폴리머가 사용되었다면 아민기를 갖는 경화제를 제조한다.

여기서, 이소시아네이트기를 갖는 경화제로는, 이소시아네이트의 함량이 2~8%이고, 고형분 함량이 55~100중량%인 이소시아네이트기를 갖는 우레탄 프리폴리머를 제조하여 사용하며, 아민기를 갖는 경화제로는 아민가(TAV)가 190~250 mgKOH/g(Total Amine Value (0.1N-HCl Method)), 점도(cps at 25℃)가 3,000~10,000인 아민 어덕트 화합물을 사용할 수 있다.

상기 과량의 이소시아네이트와 폴리올을 반응시켜 이소시아네이트기를 갖는 우레탄 프리폴리머를 제조하는 구성과, 과잉의 폴리아민과 에폭시를 반응시켜 아민 어덕트 화합물을 제조하는 구성은, 이는 이 기술이 속하는 분야에서 충분히 공지된 것이므로, 이에 대해 상세한 설명은 생략하며, 별도로 제조하지 않고 시판 상품을 구입하여 사용하는 것도 가능하다.

또한, 상기한 경화제 이외에 공지된 다양한 종류의 경화제 역시 사용 가능함은 당연하다.

상기와 같이 제조된 내크랙성 도료는 우수한 내크랙성 및 내진성은 물론, 투습성, 접착성, 인장강도, 신장률 등의 물성이 우수하여 바닥재 또는 방수재로서 장기간 사용이 가능하다는 장점이 있다.

상기와 같은 도료는 주제와 경화제를 100:3~20 중량비로 혼합하는 단계와, 콘크리트 바탕면에 상기 혼합된 도료 조성물을 도포하거나, 이형지에 상기 혼합된 도료 조성물을 도포하여 콘크리트 바탕면에 접착하는 단계와, 상기 도포된 도료 조성물을 건조하는 단계를 포함하여 시공된다.

즉, 상기 주제와 경화제를 혼합하고, 이를 정리된 콘크리트 바탕면에 직접 도포하거나, 이형지에 상기 도료를 도포하고, 상기 도료가 도포된 이형지를 콘크리트 바닥면에 접착한 후, 이형지를 제거한다. 이때, 상기 도료의 도포량은 제한하지 않으나, 건조도막 두께로서 50~5,000㎛ 정도로 도포할 수 있다.

또한, 이렇게 도포된 도료는 통상의 방법에 따라 약 5~10일간 건조하여 시공을 완료한다.

상기와 같이 시공된 도막은 앞서 설명된 바와 같이 우수한 내크랙성 및 내진성은 물론, 방수재 및 바닥재로서의 기본 물성 역시 우수하다는 장점이 있다.

한편, 본 발명은 상기 수용성의 상기 수용성의 프리폴리머로서 수산기를 갖는 폴리올 프리폴리머 또는 에폭시기를 갖는 에폭시 프리폴리머를 사용하였는바, 상기 폴리올 프리폴리머를 사용한 도료는 방수재로서, 에폭시 프리폴리머를 사용한 도료는 바닥재로서 사용함이 더욱 바람직하다.

이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

(실시예 1)

폴리아미도아민(Polyamidoamine : 아민가(mgKOH/g) 400, 점도 (Viscosity(cps at 25°C) 1,000) 100g, 그래핀 플레이크(두께 0.1nm~10nm 면적 1~300n㎡) 300g, MEK 300g을 혼합하고, 90℃의 온도에서 90분간 반응시켜 관능성의 아민 그래핀을 제조하였다. 이어서 관능성의 아민 그래핀 100g에 폴리아미드 단섬유(Dry (공정수분율 4.5%), 비중 1.13, 직경 30㎛, 인장강도 Min. 800Mpa, 탄성계수 Min. 3.5Gpa, 녹는점 210℃이상, 길이 3mm) 300g과 EA 300g을 투입하고, 90℃에서 2시간 균질화시켰다. 그리고 이에 다시 비이온 계면활성제인 옥틸 페닐 에테르 10% 수용액 200g을 혼합하고, 110℃에서 6시간 건조시켜 관능성의 그래핀복합 단섬유 조성물을 제조하였다.

다음으로, 수산기를 갖는 수용성의 폴리올 우레탄 프리폴리머(색상:유백색, 고형분: 32±2, 점도(cps/25℃) 1100, pH : 8, 이온성 : 음이온, 중량평균 분자량 5500) 100g에 셀프레벨링제(제품명:Acti-Gel® 208, 제조사 : Ative Minerals International) 3g, 수성 소포제(제품명:NOPCO8034L, 제조사:한국산노프코(주)) 0.5g, 수성 분산제(제품명:SN-DISPERSANT, 제조사:한국산노프코(주)) 1g 및 접착유도제 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올이소부티레이트 2g, 상기의 그래핀 복합 단섬유 조성물 5g을 균일하게 혼합하였다. 그리고 증점제로서 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose) 0.5g을 추가 혼합하고, 용해시켜 도료의 주제를 준비하였다.

그리고 경화제로서는 NCO기의 함량이 5%이고, 고형분 함량이 63중량%인 톨루엔이소시아네이트계 우레탄 프리머 10g을 준비하였다.

다음으로, 상기 준비된 주제와 경화제를 모두 혼합하고, 이를 시험용 테프론이 코팅된 유리판의 표면에 헤라를 이용하여 건조도막두께가 500㎛가 되도록 도포하였다. 그리고 이를 25℃에서 7일간 건조하였다.

(실시예 2)

실시예 1과 동일하게 실시하되, 폴리아미도아민을 대신하여 이소시아네이트 함량이 5%이고 고형분 함량이 63중량%인 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트계 폴리우레탄 프리폴리머 10g을 사용하였으며, 수산기를 갖는 수용성의 폴리올 우레탄 프리폴리머를 대신하여 에폭시기를 갖는 수용성의 에폭시 프리폴리머(색상:유백색, 고형분 32±2, 점도(cps/25℃) 2300, pH : 8, 이온성 : 음이온, 중량평균 분자량 4500)를 사용하였다.

그리고 경화제로서는 아민가 190~250mgKOH/g(0.1N-HCl Method), Viscosity(cps at 25 °C) 5,000인 아민 어덕트 화합물 10g을 준비하였다.

(비교예 1)

실시예 1과 동일하게 실시하되, 그래핀 플레이크를 사용하지 않았다.

(비교예 2)

실시예 2와 동일하게 실시하되, 그래핀 플레이크를 사용하지 않았다.

그리고 상기 실시예 1, 2, 비교예 1, 2의 부착강도, 인장강도, 신장율을 테스트하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

구분	실시예 1	비교예 1	실시예 2	비교예 2
부착강도(kgf/㎠)	21	12.5	26	14.0
인장강도(kgf/㎠)	54	36	152	121
신장율(%)	520	320	558	367
부착강도:ASTM D 4541-89에 따름 인장강도:ASTM D 638-91 방법에 따름. 신장율:ASTM D638-91 방법에 따름.

상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1, 2 모두 비교예1, 2에 비해 부착강도, 인장강도, 신장율이 우수함을 확인할 수 있었다.

따라서, 본 발명의 도료는 우수한 내크랙성 및 내진성을 가지므로, 별도의 유지보수 없이 장기간 사용이 가능함을 알 수 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

Claims

주제와 경화제의 2액형으로 되는 내크랙방지 도료의 제조방법에 있어서,
(a) 관능기를 갖는 화합물, 그래핀 플레이크, 용매를 혼합하고, 상기 혼합물을 반응시켜 관능성의 그래핀을 제조하는 단계와,
(b) 상기 제조된 관능성의 그래핀에 단섬유와 용매를 투입하고, 균질화시키는 단계와,
(c) 상기 균질화된 균질물을 표면처리하여 관능성의 그래핀 복합 단섬유 조성물을 제조하는 단계와,
(d) 상기 제조된 관능성의 그래핀 복합 단섬유 조성물에 수용성의 프리폴리머를 혼합하여 주제를 제조하는 단계를 포함하며,
상기 관능기를 갖는 화합물은 아민기를 갖는 폴리아미도아민이고 상기 수용성의 프리폴리머는 수산기를 갖는 폴리올 프리폴리머이거나,
상기 관능기를 갖는 화합물은 이소시아네이트기를 갖는 이소시아네이트 프리폴리머이고 상기 수용성의 프리폴리머는 에폭시기를 갖는 에폭시 프리폴리머인 것을 특징으로 하는 콘크리트 크랙 저항성 및 내진성이 보완된 내크랙방지 도료의 제조방법.
제 1항에 있어서,
(a) 단계의 전 또는 (d) 단계 후,
(e) 이소시아네이트기 또는 아민기를 갖는 경화제를 제조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 크랙 저항성 및 내진성이 보완된 내크랙방지 도료의 제조방법.
제 1항에 있어서,
상기 (a) 단계는,
관능기를 갖는 화합물, 그래핀 플레이크, 용매를 0.01~1:1:0.3~2 중량비로 혼합하고, 상기 혼합물을 60~120℃의 온도에서 60~180분동안 반응시켜 관능성의 아민 그래핀 또는 관능성의 이소시아네이트 그래핀을 제조하고,
상기 (b) 단계는,
60~120℃에서 1~6시간 균질화시키며,
상기 (c) 단계는,
상기 균질화된 균질물에 비이온 계면활성제를 혼합하고, 100~130℃에서 3~12시간 건조하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 크랙 저항성 및 내진성이 보완된 내크랙방지 도료의 제조방법.
제 3항에 있어서,
상기 (d) 단계는,
상기 수용성의 프리폴리머 100중량부에 대해 상기 관능성의 그래핀 복합 단섬유 조성물을 2~10중량부만큼 혼합하고,
셀프레벨링제, 수성 소포제, 수성 분산제, 접착유도제, 점도조절제 중 1종 이상의 첨가제를 더 혼합하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 크랙 저항성 및 내진성이 보완된 내크랙방지 도료의 제조방법.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 하나의 방법으로 제조되는 도료의 주제와 경화제를 100:3~20 중량비로 혼합하는 단계와,
콘크리트 바탕면에 상기 혼합된 도료를 도포하거나, 이형지에 상기 혼합된 도료 조성물을 도포하고, 상기 도료가 도포된 이형지를 콘크리트 바탕면에 접착하는 단계와,
상기 도포된 도료 조성물을 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 크랙 저항성 및 내진성이 보완된 내크랙방지 도료의 시공방법.