KR101725288B1 - 친환경 수용성 실리콘 아크릴 바닥 코팅제 및 마감재 조성물 - Google Patents

친환경 수용성 실리콘 아크릴 바닥 코팅제 및 마감재 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 불/난연성, 내마모성, 내후성을 가지며, 미끄럼 방지 기능을 나타내는 전천후 친환경 수용성 실리콘 아크릴 바닥 코팅제 및 마감재 조성물에 관한 것으로서, 실리콘 아크릴 에멀젼(Silicone Acrylic Emulsion), 증점제, 100-200 메쉬 필러, 나노 필러, 분산제, 소포제, 레벨링제, 항산화제, UV 보조제, 커플링제, 컬러 페이스트, pH 조절제, 조막제 및 물을 함유하며, 불/난연성, 미끄럼 방지, 내마모성, 내후성 등 종합적 기능이 우수하여 안전사고 예방 및 고기능성 바닥재 공급으로 현재 주차장 및 건축물 바닥재로 사용 중인 도막 방수재를 대체하여 주차장, 건축물 바닥 및 다양한 실내외 스포츠 바닥재 등에서 유용하게 사용할 수 있다.

Description

친환경 수용성 실리콘 아크릴 바닥 코팅제 및 마감재 조성물{Eco-friendly coating composition for floor or finishing comprising water soluble silicon acrylate}
본 발명은 불연 또는 난연, 내마모성, 내후성 및 미끄럼 방지기능이 있는 실리콘 아크릴 바닥 코팅제 및 마감재 조성물에 관한 것이다.
급격한 경제성장과 더불어 사회기반시설이 건설되었으며 그로 인해 지상의 건설 면적은 좁아지고 미래의 세계적 경쟁 국가로 성장하기 위한 노력으로 지하공간을 활용할 수 있는 지하구조물의 건설이 적극 추진되고 관련 연구도 증가 추세에 있다. 1980년대 건축물은 지상공간을 활용하여 주차장 및 부대시설로 사용하였고 지하주차장의 경우 1~2층이 일반화였으나, 최근 건물들이 밀집되고 주거용 고층아파트, 주상복합 건축물 및 초고층빌딩이 건설되면서 지상공간을 녹지로 조성하고 대부분 지하공간을 지하주차장 및 레져, 여가공간으로 사용하고 있다. 이에 따라 지하공간 활용이 대형화되면서 지하 6~9층 이상으로 개발되고 있다. 대부분은 지하주차장 용도로 사용되며 지하 1,2층의 경우 지하철이나 백화점, 지하상가와 같은 복합건축물과 연계 되어 사용되고 있다.
최근 삶의 질 향상과 보다 편안한 생활을 추구를 위해 자동차는 필수인 시대를 지나 가구당 1대 이상 보유하고 있는 실정이고, 이에 상응하여 일정 규모 이상의 건축물들은 공간 활용의 극대화와 법적 주차대수 확보를 위해 지하공간 및 옥상 등을 주차장으로 많이 활용하고 있다. 또한 근래에 계획되는 주차장은 근린생활시설이나 상업시설과 밀접하게 연결된 구조가 많고, 초고층 건물의 경우 주차 공간 확보를 위하여 다층의 지하공간을 주차장으로 활용하고 있기 때문에 지하주차장에서의 화재발생 시 초기 진화가 어려울 뿐만 아니라 그 재산 피해 및 인명피해의 위험성을 가지고 있다.
인구 밀도가 높은 백화점이나 지하상가의 경우 화재발생 시 재연 또는 배연과 같은 소방시설을 갖추고 있지만 밀폐성이 높고 외부공기와 내부공기의 교류가 원활하지 못한 대부분의 지하주차장의 경우 경보설비의 규정만 있을 뿐 재연 또는 배연 및 바닥재의 불연 혹은 난연에 대한 규정이 전무한 실정이다.
그런데 기존 주차장 바닥 및 건물 바닥에 사용되고 있는 바닥 마감재는 용도가 방수에 사용되는 도막 방수제로 주된 성분은 휘발성 유기화합물을 용제 및 촉매로 하는 폴리우레탄 또는 에폭시 바닥재이다. 또한 휘발성 유기화합물을 용제 및 촉매로 사용하므로 지하주차장과 같은 밀폐된 공간에서 시공시 작업자들은 유성제품에 의한 화재위험과 발암물질 가스에 심각하게 노출되는 문제점이 있다.
상기 도막 방수제의 경우는 유성 고무계열의 재료로서 박리, 탈락 등의 장기접착성 저하의 단점으로 유지보수 비용이 증가하게 되고 마찰로 인한 소음과 표면 수분에 의한 미끄럼 현상으로 이용자 및 자동차 낙상사고 등의 안전사고에 대한 위험성이 높다. 시공 후 사용과정에서 주차장 바닥재의 마모와 균열에 의한 분진 발생으로 지하공간의 공기오염도 심각하다. 또한, 화재 발생시 유독가스가 심각하게 발생하며, 가연성 소재의 특성으로 인해 화재발생 시 낮은 발화점으로 인하여 짧은 시간에 화재를 전파 시키며, 열가소성 수지의 특성으로 인해 표면이 열에 쉽게 녹아 소방대 진입방해와 소방 활동에 상당한 위험을 초래하고 있다.
지하공간의 대표적인 사고사례로 대구지하철 화재사고를 들 수 있는데 초기 진화 실패로 인하여 유기화합물이 포함된 각종 마감재에서 불연소에 의한 매연과 유독가스로 인하여 총 343명의 사상자와 614억7700만원의 재산 피해가 발생한 사례가 있다.
대한민국 특허등록 제10-1131609호에는 분말 또는 펠렛 형태의 PMMA(Poly Methyl Metha Acrylate; 성분-A)와, PMMA 용제로서 아크릴레이트 혼합물(성분-B)이 적용되며, 상기 PMMA 용제(성분-B)는 100중량%를 기준으로 1) 1-관능기성 아크릴단량체 : 95.83중량% 2) 2-관능기성 아크릴올리고머(중량평균분자량이 300 이상인 아크릴레이트) : 2.78중량% 3) 다-관능기성 아크릴올리고머(중량평균분자량이 450 이상으로 아크릴관능기가 3개 이상인 아크릴레이트): 1.39중량% 바닥재, MMA, PMMA, 아크릴과 같은 조성으로 구성되는 아크릴계 수지의 바닥재가, 대한민국 특허등록 제10-0967949호에는 콘크리트 바닥체와의 일체성을 높이기 위하여 무기계 바인더를 이용한 바닥마감재로 기존의 유기계 바닥마감재(에폭시, 우레탄계 등)의 단점인 박리, 탈락, 장기접착성 저하, 열화, 시공성 불량 등의 단점을 보완하여 내마모성, 방수성, 장기접착성, 습윤접착성, 내오염성, 방화성, 환경친화성을 향상시킨 친환경 무기 복합 바닥재 조성물 및 이를 이용한 시공방법이, 대한민국 특허등록 제10-1050213호에는 고무칩 및 우레탄 수지를 포함하는 제1탄성체층; 상기 제1탄성체층 상에 형성되며, 완충 유체가 내재된 실리콘볼을 포함하는 완충층; 고무칩 및 우레탄 수지를 포함하며, 상기 완충층 상에 적층된 제2탄성체층으로서, 상기 제1 탄성체층보다 경질인 제2탄성체층; 및 상기 제2탄성체층 상에 순차적으로 적층된 제1 및 제2 아크릴층을 포함하되, 상기 제1탄성체층은 상기 제2탄성체층보다 더 두꺼운, 탄성바닥재 및 그 시공방법이 각각 개시되어 있다.
그러나 이들 선행기술들의 대부분은 미끄럼 방지, 내마모성 및 방수의 목적을 주된 내용으로 하는 기술들이 대부분이며, 이들 기술 대부분의 주된 재료는 복합 유기화합물을 주요 재료로 사용하는 기술이거나 주요 재료로 무기계 아크릴 수지 중 MMA 계열의 수지를 활용하고 있으므로 가격 경쟁력이 낮아 현실적으로 시장에 적용하기 어려워 기존은 도막형 방수재를 대체하지 못하였다.
대한민국 특허등록 제10-1131609호 (2012. 3. 22. 등록) 대한민국 특허등록 제10-0967949호 (2010. 6. 28. 등록) 대한민국 특허등록 제10-1050213호 (2011.7. 12. 등록)
본 발명에서는, 불연 또는 난연, 내마모성, 내후성 및 미끄럼 방지기능이 있는 아크릴 바닥 코팅제 및 마감재 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명은 실리콘 아크릴 에멀젼(Silicone Acrylic Emulsion) 75-85 중량부, 증점제 1-2 중량부, 100-200 메쉬 필러 60-70 중량부, 나노 필러 5-10 중량부, 분산제 1-2 중량부, 소포제 1-2 중량부, 레벨링제 1-2 중량부, 항산화제 2-5 중량부, UV 보조제 2-5 중량부, 커플링제 1-3 중량부, 컬러 페이스트 10-30 중량부, pH 조절제 0.1-0.2 중량부, 조막제 2-4 중량부, 및 물 20-30 중량부를 함유하는 실리콘 아크릴 도료 조성물이 불/난연성, 내마모성, 내후성 및 미끄럼 방지기능을 갖는다는 점을 확인함으로써 상기 과제를 해결하였다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 증점제는 셀룰로오스 에테르 증점제(Cellulose Ethers Thickener) 및 폴리우레탄 결합성 증점제(Polyurethane Associative Thickener)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상이다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 나노 필러(Nano Filler)는 나노 탄산칼슘(Nano Calcium Carbonate), 나노실리카(nano-silica), 나노 마그네시아(Nano Magnesia), 나노 실리콘 파우더(Nano silicon powder)가 질량비 1: (0.8-1.2) : (0.8-1.2) : (0.8-1.2)로 구성된다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 항산화제는 아인산 에스테르 항산화제(Phosphite ester antioxidant) 및 힌더드 페놀 항산화제(Hindered phenolic antioxidant)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상이다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 커플링제(Coupling Agent)는 실란 커플링제(Silane Coupling Agent), 티탄산염 커플링제(Titanate coupling agent) 및 알루민산염 커플링제(Aluminate coupling agent)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상이다.
삭제
본 발명의 일 양태에서, 상기 조막제(Coalescing Agent)는 텍산올 에스테르 알코올이다.
본 발명에 통해 개발되는 고성능 수용성 아크릴 바닥 제품은 불/난연성, 미끄럼 방지, 내마모성, 내후성 등 종합적 기능이 우수한바 안전사고 예방 및 고기능성 바닥재 공급으로 현재 주차장 및 건축물 바닥재로 사용 중인 도막 방수재를 대체하여 우리나라 국토 면적보다 넓게 공급되어진 주차장, 건축물 바닥 및 다양한 실내외 스포츠 바닥재 등에서 유용하게 사용할 수 있다.
본 발명은 실리콘 아크릴 에멀젼(Silicone Acrylic Emulsion) 75-85 중량부, 증점제 1-2 중량부, 100-200 메쉬 필러 60-70 중량부, 나노 필러 5-10 중량부, 분산제 1-2 중량부, 소포제 1-2 중량부, 레벨링제 1-2 중량부, 항산화제 2-5 중량부, UV 보조제 2-5 중량부, 커플링제 1-3 중량부, 컬러 페이스트 10-30 중량부, pH 조절제 0.1-0.2 중량부, 조막제 2-4 중량부, 및 물 20-30 중량부를 함유하는 불연성, 난연성, 내마모성, 내후성을 가지며, 미끄럼 방지 기능을 나타내는 수용성 실리콘 아크릴 바닥 코팅제 및 마감재 조성물을 제공한다.
기존 일반적인 바닥 코팅제 및 마감재 조성물에는 흔히 고무탄성분말이 포함되어 있으나 본 발명에 따른 수용성 실리콘 아크릴 바닥 코팅제 및 마감재 조성물에는 고무탄성 분말이 포함되어 있지 않다. 일반적으로 바닥재에 고무탄성분말을 사용할 경우 체육 시설 바닥용으로 약간의 탄성을 주어 볼리바운드 속도를 감소시키거나 선수들의 무릎, 발목 충격을 완화효과를 줄 수 있다. 하지만 주차장 및 건축물 바닥재에 고무탄성분말이 포함되어 있을 경우 큰 하중을 받게 되면 탄성으로 인해 바닥 표면이 눌리면서 아크릴 도막 표면에 얇은 크랙들이 다수 발생할 수 있으며, 비틀림 강도가 약한 탄성층의 성질상 차량 바퀴 회전 등에 의해 바닥이 비틀려 박리가 생길 가능성이 높다. 또한 탄성층의 주된 소재는 SBR(타이어 고무 분말)로써 화재발생으로 인한 바닥 연소시 불꽃이 발생하거나 유독가스가 발생하여 안전상 위험성이 크며 바닥재의 난연성을 저하시키는 주요소가 된다. 따라서 기존의 일반적 바닥재와 달리 고무탄성분말을 포함하지 않는 본 발명의 수용성 실리콘 아크릴 바닥 코팅제 및 마감재 조성물은 난연성 및 우수한 비틀림 강도를 가지며 큰 하중을 견딜 수 있어 바닥재로 적절히 사용가능하다.
한편, 고무탄성분말을 사용하지 않고도 난연성, 비틀림 강도 및 하중을 견디는 바닥재의 우수한 물성을 발현하기 위한 물성 개선을 위한 연구를 수행한 결과, 종래 고무탄성분말을 포함하는 제품의 미끄럼 저항성 향상 및 형태 유지를 위해 일반적으로 사용되는 위스커 필러(whisker filler) 대신 100-200 메쉬 필러를 사용하는 경우, 본 발명의 목적에 적합하게 물성이 개선되는 것을 확인할 수 있었다.
상기 100-200 메쉬 필러는 바람직하게는 100-200 메쉬 탄산칼슘(CaCO3), 100-200 메쉬 황산바륨(BaSO4), 100-200 메쉬 실리카 필러(Silica filler)를 사용함이 바람직하다. 상기 100-200 메쉬 필러를 사용할 경우 고무탄성분말이 포함된 바닥재 물성보완을 위해 일반적으로 첨가하는 위스커 필러를 사용하는 것보다 고무탄성분말이 포함되어 있지 않은 바닥재의 기계적 물성을 효과적으로 보완 및 증가시킬 수 있으며, 원가 절감 측면에서 유리하다.
상기 실리콘 아크릴 에멀젼은 조성물 전체 중량부에 대하여 75-85 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 실리콘 아크릴 에멀젼의 함량이 75 미만으로 포함되는 경우 에멀젼의 반응안정성 및 저장안정성, 접착력 등의 기능이 충분치 못하게 되는 문제점이 있을 수 있고, 반대로 85 중량부를 초과하는 경우, 수득되는 본 발명의 아크릴 실리콘 에멀젼 수지 조성물의 점도안정성이 저하되고, 결과적으로 내수성이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
상기 증점제는 조성물 전체 중량부에 대하여 1-2 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 증점제의 함량이 1 중량부 미만으로 포함되는 경우 색상이 균일하지 않을 수 있고 저장안정성에 악영향을 미칠 수 있으며, 2 중량부를 초과하면 점도가 높아져서 실제 시공시에 도막의 평활성이 저하될 수 있다.
상기 100-200 메쉬 필러는 조성물 전체 중량부에 대하여 60-70 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 60 중량부 미만인 경우 바닥재의 강도, 내열성 및 내구성이 낮아지고 70 중량부를 초과하는 경우 가공성이 떨어지며, 최종 제품의 표면 강도 및 내스크래치성이 저하되는 문제가 있다.
상기 나노 필러는 조성물 전체 중량부에 대하여 5-10 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 함량이 5 중량부 미만인 경우 강화 정도가 감소하고 광택 효과가 부족하며, 10 중량부를 초과하는 경우 도막형성이 되지 않는 문제점이 있다.
상기 분산제는 조성물 전체 중량부에 대하여 1-2 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 함량이 1 중량부 미만일 경우 색분리, 광택불량이 나타나며 2 중량부를 초과할 경우, 입자가 부분적으로 뭉치는 현상을 보이며 점도가 상승하는 문제점이 있다.
상기 소포제는 조성물 전체 중량부에 대하여 1-2 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 함량이 1 중량부 미만일 경우 바닥재 내부 공극에 갇혀 있는 기포를 파포시키기 어려워 표면에 터지지 않은 기포들로 인해 깨끗한 표면을 확보하기 어려우며 수밀성이 떨어질 수 있고 2 중량부를 초과할 경우 사용량에 비해 소포성 향상을 크게 기대하기 어렵고 비경제적이라는 문제점이 있다.
상기 레벨링제는 조성물 전체 중량부에 대하여 1-2중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 1-2 중량부를 포함하는 경우 코팅 후 레벨링제가 도막 표면에 분포하여 표면 평활성 작용을 해서 도막 표면의 성질을 개선하는데 가장 효과적이며 광택이 우수하고 깨끗한 표면의 외관을 얻기에 적합하다.
상시 항산화제는 조성물 전체 중량부에 대하여 2-5 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 2-5 중량부를 포함하는 경우 수지 혼합물에 첨가될 때 항산화작용이 발생하고 화합물의 수명이 연장되며 훌륭한 내열성과 내산소성을 갖기에 가장 적절하다.
상기 UV보조제는 조성물 전체 중량부에 대하여 2-5 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 2-5 중량부를 포함할 경우 빛이나 산소에 의한 바닥재의 기계적, 물리적 성질 저하와 자외선에 의해 개시되는 가속된 산화반응을 억제효과가 가장 적절하게 나타난다.
상기 커플링제는 조성물 전체 중량부에 대하여 1-3 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 함량이 1 중량부 미만일 경우에는 내충격성과 표면강도 상승효과, 유동성 향상의 효과가 없으며 3 중량부를 초과하면 점도가 급격히 상승하여 작업성이 저하되며 도막에 균열이 발생한다는 단점이 발생한다.
상기 컬러 페이스트는 조성물 전체 중량부에 대하여 10-30 중량부 포함되는 것이 바람직하다. 바닥재의 기능성을 저하시키지 않으면서, 효과적으로 색상을 표현하기 위한 역할은 하며 상기 컬러 페이스트의 함량이 10 중량부 미만인 경우에는 효과적으로 색상을 표현하기 어려우며, 30 중량부를 초과하는 경우에는 다른 바닥재 구성성분의 기능이 저하되는 문제가 있다.
상기 pH 조절제는 조성물 전체 중량부에 대하여 0.1-0.2 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 0.1-0.2 중량부를 포함할 경우 바닥재 조성물의 제조 공정에서 냄새에 의한 자극을 효과적으로 줄여 주고 분산제, 증점제 등의 각 첨가제의 성능 향상 및 이에 따른 사용량 감량 효과를 유도하며 각종 첨가제의 안정성 향상에 도움을 주어 조성물의 저장성 향상에 도움을 준다.
상기 조막제는 조성물 전체 중량부에 대하여 2-4 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 함량이 2 중량부 미만으로 포함되면 저온에서 도장 시 갈라짐 등의 문제가 있을 수 있고 4 중량부를 초과하면 건조시간이 너무 느려서 작업성에 문제가 있을 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 증점제는 셀룰로오스 에테르 증점제(Cellulose Ethers Thickener) 및 폴리우레탄 결합성 증점제(Polyurethane Associative Thickener)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상이다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 나노 필러(Nano Filler)는 나노 탄산칼슘(Nano Calcium Carbonate), 나노 실리카(nano-silica), 나노 마그네시아(Nano Magnesia), 나노 실리콘 파우더(Nano silicon powder)가 질량비 1 : (0.8-1.2) : (0.8-1.2) : (0.8-1.2)로 하여 이루어진다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 항산화제는 아인산 에스테르 항산화제(Phosphite ester antioxidant) 및 힌더드 페놀 항산화제(Hindered phenolic antioxidant)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상이다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 커플링제(Coupling Agent)는 실란 커플링제(Silane Coupling Agent), 티탄산염 커플링제(Titanate coupling agent) 및 알루민산염 커플링제(Aluminate coupling agent)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상이다.
삭제
본 발명의 일 양태에서, 상기 조막제(Coalescing Agent)는 텍산올 에스테르 알코올이다.
본 발명의 구체적인 실시예, 비교예 및 시험예에서 우수한 난연성, 내마모성, 내후성 및 미끄럼 방지 기능을 가지는 수용성 실리콘 아크릴 바닥 코팅제 및 마감재 조성물의 구성성분과 조성비율을 확인하였다.
결론적으로, 본 발명의 구성성분과 조성비율에 따라 제조된 수용성 실리콘 아크릴 바닥 코팅제 및 마감재 조성물은 우수한 난연성, 내마모성, 내후성 및 미끄럼 방지 기능이 우수한바, 안전사고 예방 및 고기능성 바닥재 공급이 가능하며 다양한 실, 내외 바닥재 등에 활용될 수 있다.
이하 본 발명에 대해 실시예, 비교예 및 시험예를 통해 보다 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이지 본 발명의 권리범위를 이로 한정하는 것을 의도하지 않는다.
< 실시예 1>
아크릴 실리콘 에멀젼 75 중량부, 100-200 메쉬 탄산칼슘 10 중량부, 100-200 메쉬 황산바륨 20 중량부, 100-200 메쉬 실리카 30 중량부, 카르복시메틸셀룰로오스 0.5 중량부, 하이드록시에칠셀룰로오스 0.5 중량부, 나노탄산칼슘 1 중량부, 나노실리카 1 중량부, 나노마그네시아 1 중량부, 나노실리콘파우더 2 중량부, 분산제 BYK-P104 1 중량부, 소포제 BYK-141 1 중량부, 레벨링제 BYK-300 1 중량부, 항산화제 1010 1 중량부, 항산화제 168 0.5 중량부, 항산화제 1076 0.5 중량부, UV-P 2 중량부, 커플링제 KH550 1 중량부, 컬러 페이스트 10 중량부, AMP-95 0.1 중량부, 텍산올 에스테르 알코올 2 중량부, 물 20 중량부로 이루어지는 불/난연성, 내마모성, 내후성을 가지며, 미끄럼 방지 기능을 나타내는 실리콘 아크릴 바닥 코팅제 및 마감재 조성물을 제조하였다.
< 실시예 2>
아크릴 실리콘 에멀젼 85 중량부, 100-200 메쉬 탄산칼슘 10 중량부, 100-200 메쉬 황산바륨 30 중량부, 100-200 메쉬 실리카 30 중량부, 카르복시메틸셀룰로오스 1 중량부, 하이드록시에칠셀룰로오스 1 중량부, 나노탄산칼슘 1 중량부, 나노실리카 1 중량부, 나노마그네시아 1 중량부, 나노실리콘파우더 7 중량부, 분산제 BYK-P104 2 중량부, 소포제 BYK-141 2 중량부, 레벨링제 BYK-300 2 중량부, 항산화제 1010 1 중량부, 항산화제 168 2 중량부, 항산화제 1076 2 중량부, UV-P 5 중량부, 커플링제 KH550 3 중량부, 컬러 페이스트 30 중량부, AMP-95 0.2 중량부, 텍산올 에스테르 알코올 3 중량부, 물 30 중량부로 이루어지는 실리콘 아크릴 바닥 코팅제 및 마감재 조성물을 제조하였다.
< 실시예 3>
아크릴 실리콘 에멀젼 80 중량부, 100-200 메쉬 탄산칼슘 10 중량부, 100-200 메쉬 황산바륨 25 중량부, 100-200 메쉬 실리카 30 중량부, 카르복시메틸셀룰로오스 1 중량부, 하이드록시에칠셀룰로오스 1 중량부, 나노탄산칼슘 1 중량부, 나노실리카 1 중량부, 나노마그네시아 1.5 중량부, 나노실리콘파우더 5 중량부, 분산제 BYK-P104 1.5 중량부, 소포제 BYK-141 2 중량부, 레벨링제 BYK-300 1.5 중량부, 항산화제 1010 1 중량부, 항산화제 168 2 중량부, 항산화제 1076 2 중량부, UV-P 5 중량부, 커플링제 KH550 2.5 중량부, 컬러 페이스트 28 중량부, AMP-95 0.15 중량부, 텍산올 에스테르 알코올 2.5 중량부, 물 28 중량부로 이루어지는 실리콘 아크릴 바닥 코팅제 및 마감재 조성물을 제조하였다.
< 비교예 1>
아크릴 실리콘 에멀젼 80 중량부, 100-200 메쉬 탄산칼슘 5 중량부, 100-200 메쉬 황산바륨 10 중량부, 100-200 메쉬 실리카 15 중량부, 카르복시메틸셀룰로오스 1 중량부, 하이드록시에칠셀룰로오스 1 중량부, 나노탄산칼슘 1 중량부, 나노실리카 1 중량부, 나노마그네시아 1.5 중량부, 나노실리콘파우더 5 중량부, 분산제 BYK-P104 1.5 중량부, 소포제 BYK-141 2 중량부, 레벨링제 BYK-300 1.5 중량부, 항산화제 1010 1 중량부, 항산화제 168 2 중량부, 항산화제 1076 2 중량부, UV-P 5 중량부, 커플링제 KH550 2.5 중량부, 컬러 페이스트 28 중량부, AMP-95 0.15 중량부, 텍산올 에스테르 알코올 2.5 중량부, 물 28 중량부로 이루어지는 실리콘 아크릴 바닥 코팅제 및 마감재 조성물을 제조하였다.
< 비교예 2>
아크릴 실리콘 에멀젼 80 중량부, 100-200 메쉬 탄산칼슘 20 중량부, 100-200 메쉬 황산바륨 50 중량부, 100-200 메쉬 실리카 60 중량부, 카르복시메틸셀룰로오스 1 중량부, 하이드록시에칠셀룰로오스 1 중량부, 나노탄산칼슘 1 중량부, 나노실리카 1 중량부, 나노마그네시아 1.5 중량부, 나노실리콘파우더 5 중량부, 분산제 BYK-P104 1.5 중량부, 소포제 BYK-141 2 중량부, 레벨링제 BYK-300 1.5 중량부, 항산화제 1010 1 중량부, 항산화제 168 2 중량부, 항산화제 1076 2 중량부, UV-P 5 중량부, 커플링제 KH550 2.5 중량부, 컬러 페이스트 28 중량부, AMP-95 0.15 중량부, 텍산올 에스테르 알코올 2.5 중량부, 물 28 중량부로 이루어지는 실리콘 아크릴 바닥 코팅제 및 마감재 조성물을 제조하였다.
< 비교예 3>
아크릴 실리콘 에멀젼 80 중량부, 탄성 고무분말 55 중량부, 위스커 필러(whisker filler) 7 중량부, 카르복시메틸셀룰로오스 1 중량부, 하이드록시에칠셀룰로오스 1 중량부, 나노탄산칼슘 1 중량부, 나노실리카 1 중량부, 나노마그네시아 1.5 중량부, 나노실리콘파우더 5 중량부, 분산제 BYK-P104 1.5 중량부, 소포제 BYK-141 2 중량부, 레벨링제 BYK-300 1.5 중량부, 항산화제 1010 1 중량부, 항산화제 168 2 중량부, 항산화제 1076 2 중량부, UV-P 5 중량부, 커플링제 KH550 2.5 중량부, 컬러 페이스트 28 중량부, AMP-95 0.15 중량부, 텍산올 에스테르 알코올 2.5 중량부, 물 28 중량부로 이루어지는 실리콘 아크릴 바닥 코팅제 및 마감재 조성물을 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에 따른 조성물 함량을 하기 표 1에 나타내었다.
원료
 중량부
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
아크릴 실리콘 에멀젼 75 85 80 80 80 80
카르복시메틸셀룰로오스 0.5 1 1 1 1 1
하이드록시에칠셀룰로오스 0.5 1 1 1 1 1
탄성 고무분말 - - - - - 55
100-200
메쉬 탄산칼슘		 10 10 10 5 20 -
100-200
메쉬 황산바륨		 20 30 25 10 50 -
100-200
메쉬 실리카		 30 30 30 15 60 -
위스커 필러
(whisker filler)		 - - - - - 7
나노탄산칼슘 1 1 1 1 1 1
나노실리카 1 1 1 1 1 1
나노마그네시아 1 1 1.5 1.5 1.5 1.5
나노실리콘파우더 2 7 5 5 5 5
분산제BYK-P104 1 2 1.5 1.5 1.5 1.5
소포제 BYK-141 1 2 2 2 2 2
레벨링제 BYK-300 1 2 1.5 1.5 1.5 1.5
항산화제 1010 1 1 1 1 1 1
항산화제 168 0.5 2 2 2 2 2
항산화제 1076 0.5 2 2 2 2 2
UV-P 2 5 5 5 5 5
커플링제 KH550 1 3 2.5 2.5 2.5 2.5
컬러 페이스트 10 30 28 28 28 28
AMP-95 0.1 0.2 0.15 0.15 0.15 0.15
텍산올 에스테르 알코올 2 3 2.5 2.5 2.5 2.5
물 20 30 28 28 28 28
< 시험예 1>
상시 실시예 1 내지 3에서 제조된 조성물을 주지 사실로 알려진 기존의 시공 방법인 롤러 코딩 방법을 사용하여 하기 조건으로 롤러 도장한 후, 물성을 측정하였으며 그 결과를 [표 2]에 나타내었다:
- 표면이 정리된 콘크리트 시편준비 200 X 200 (mm)
- 작업 온도 : 20~25℃ 상대습도 80%이하
- 도장 후 24시간 건조
항목 지표
용기중의 상태 휘저어 섞은 후 덩어리가 없고, 고르고 균일한 상태
건조시간(표면건조) < 2h
내수성(96h) 이상 무
내알칼리성(96h) 이상 무
내인공노화성능(400h) 무박락/무균열/무거품
인장강도/MPa 3-3.5 MPa
내세척성 > 15000
코팅온도변형(5차 순환) 이상 무
건조상태 마찰계수 0.7
< 시험예 2>
이하 물성은 다음의 측정방법으로 측정하였다.
도막성능시험 시편은 상기 배합에 의해 제조된 수용성 실리콘 아크릴 바닥 코팅제 및 마감재 조성물을 여러 가지 소재에 도장한 후 7일간 자연건조시켜 시험도막을 얻은 후 도막성능을 조사하였다. 도막 성능시험은 다음과 같이 일반적인 도막물성 평가방법에 따라 평가하였다.
1. 내마모성 시험
내마모성 측정은 ASTM D-4060의 도료의 내마모성 시험방법에 따라 시편은 냉간압연강판(KS D 3512)을 전처리(KSM 2000-1111. 4.4) 방법으로 처리하여 Abrasion Tester(Toyoseiki Seisakusho Co,)의 CS-10 wheel을 사용하여 1 kg의 하중을 주고서 1,000회전 하였을 때의 무게감량을 측정하는 방법으로 시험 전의 시편중량과 마모 후의 중량차(mg loss/1,000 cycle)로써 내마모성을 결정하였다.
2. 미끄럼저항성 시험
미끄럼저항성 측정은 ASTM E-303의 미끄럼저항성 시험방법에 따라 British Pendulum Tester(BPT)를 사용하여 시편에 수막이 형성될 정도로 충분한 물을 뿌린 후 연속적으로 4번 시험을 반복하고 그 결과를 기록하였다. 이때 매번 시험마다 물을 뿌리고 접촉길이(125±1.6mm)가 변함없는지 확인하였다. 각 지점의 4회 BPN(British Pendulum Number)측정치의 평균치를 BPN값으로 평가하였다.(*BPN : 미끄럼 마찰저항을 BPT를 이용하여 정향화한 값으로 이 값이 클수록 마찰력이 크다.)
3. 내후성
상기 시편에 상기 실시예 및 비교예에서 제조된 조성물을 도포한 후, 촉진내후 시험을 하였다.
4. 난연성 시험
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 조성물을 도포한 시편을 제작한 후 KS F ISO 1182, KS F 2271에 의하여 난연성 시험을 실시하였다.
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 조성물의 물성 시험에 따른 결과를 하기 [표 3]에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
내마모성 ◎ ◎ ◎ △ △ △
미끄럼
저항성		 ◎ ◎ ◎ △ ◎ △
내후성 ◎ ◎ ◎ △ △ △
난연성 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ X
(◎ : 양호 , △ : 보통 , X : 불량)
상기 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 조성물인 실시예 1 내지 3의 경우, 내마모성, 미끄럼저항성, 내후성, 난연성 등 대부분의 물성 시험결과가 우수한 것으로 나타났다. 반면 비교예 1의 경우 100-200 메쉬 필러의 중량부가 60중량부 이하로 내마모성, 미끄럼저항성, 내후성이 전반적으로 저하되었으며 비교예 2의 경우 100-200 메쉬 필러의 중량부가 70 중량부 이상으로 미끄럼 저항성은 우수했지만 메쉬필러의 양이 과도하게 첨가되어 다른 구성성분들의 효과를 오히려 낮춰 내마모성과 내후성이 저하되었으며 물성의 효과증가는 크지 않지만 메쉬 필러를 많은 양 사용해야 하기에 비용적인 면에서 불리하다.
상기 실시예 1 내지 3으로부터 상기 구성성분과 조성비율로 구성된 실리콘 아크릴 바닥 코팅제 및 마감재 조성물의 경우, 우수한 내마모성, 미끄럼저항성, 내후성, 난연성을 가지는 것으로 확인하였다. 특히, 상기 실시예 1 내지 3의 경우 탄성고무분말을 포함하지 않기 때문에 우수한 난연성을 가짐을 확인할 수 있었다.

Claims (7)

  1. 실리콘 아크릴 에멀젼(Silicone Acrylic Emulsion) 75-85 중량부,
    증점제 1-2 중량부,
    100-200 메쉬 필러 60-70 중량부,
    나노 필러 5-10 중량부,
    분산제 1-2 중량부,
    소포제 1-2 중량부,
    레벨링제 1-2 중량부,
    항산화제 2-5 중량부,
    UV 보조제 2-5 중량부,
    커플링제 1-3 중량부,
    컬러 페이스트 10-30 중량부,
    pH 조절제 0.1-0.2 중량부,
    조막제 2-4 중량부, 및
    물 20-30 중량부를 함유하는,
    불연성, 난연성, 내마모성, 내후성을 가지며,
    미끄럼 방지 기능을 나타내는,
    수용성 실리콘 아크릴 바닥 코팅제 및 마감재 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 증점제는 셀룰로오스 에테르 증점제(Cellulose Ethers Thickener) 및 폴리우레탄 결합성 증점제(Polyurethane Associative Thickener)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 수용성 실리콘 아크릴 바닥 코팅제 및 마감재 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 나노 필러(Nano Filler)는 나노 탄산칼슘(Nano Calcium Carbonate), 나노실리카(nano-silica), 나노 마그네시아(Nano Magnesia), 나노 실리콘 파우더(Nano silicon powder)가 질량비 1 : (0.8-1.2) : (0.8-1.2) : (0.8-1.2)로 하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수용성 실리콘 아크릴 바닥 코팅제 및 마감재 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 항산화제는 아인산 에스테르 항산화제(Phosphite ester antioxidant) 및 힌더드 페놀 항산화제(Hindered phenolic antioxidant)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 수용성 실리콘 아크릴 바닥 코팅제 및 마감재 조성물.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 커플링제(Coupling Agent)는 실란 커플링제(Silane Coupling Agent), 티탄산염 커플링제(Titanate coupling agent) 및 알루민산염 커플링제(Aluminate coupling agent)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 수용성 실리콘 아크릴 바닥 코팅제 및 마감재 조성물.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 조막제(Coalescing Agent)는 텍산올 에스테르 알코올인 것을 특징으로 하는 수용성 실리콘 아크릴 바닥 코팅제 및 마감재 조성물.
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