KR101805992B1

KR101805992B1 - 메틸 메타크릴레이트계 수지를 이용한 속건형 크랙 보수재 도료 조성물

Info

Publication number: KR101805992B1
Application number: KR1020150179465A
Authority: KR
Inventors: 임호성; 정강훈; 이형준; 김성기
Original assignee: 주식회사 케이씨씨
Priority date: 2015-12-15
Filing date: 2015-12-15
Publication date: 2017-12-07
Also published as: KR20170071286A

Abstract

본 발명은 메틸 메타크릴레이트계 수지, 메틸 메타크릴레이트 단량체, n-부틸 아크릴레이트 단량체 및 탄산칼슘를 포함하는 주제부와 경화제부를 포함함으로써, 콘크리트 및 아스팔트와 접착이 우수하고, 저온 및 상온에서도 우수한 경화성을 나타내며 신율을 보유하여 크랙 저항성이 우수한 크랙 보수재 조성물에 관한 것이다.

Description

메틸 메타크릴레이트계 수지를 이용한 속건형 크랙 보수재 도료 조성물{RAPID DRYING PAINT COMPOSITION FOR REPARING CRACK USING METHYL METHACRYLATE RESIN}

본 발명은 메틸 메타크릴레이트계 수지를 이용한 속건형 크랙 보수재 도료 조성물에 관한 것이다.

기존의 크랙 보수재는 에폭시계, 우레탄계, 실란트계, 아크릴계 등 다양한 수지를 이용한 크랙보수재가 사용되고 있다. 구체적으로, 에폭시계 크랙 보수재는 도막강도와 부착은 우수하나 건조가 느리고, 특히 저온에서 확연히 느려지는 문제가 있으며, 신율이 부족하여 재크랙이 발생할 우려가 높고 내후성이 열세하다. 우레탄계 크랙 보수재는 도막유연성은 우수하나 건조가 느려 상도 작업이 오래 걸리기 때문에 효율성이 떨어진다. 또한, 실란트계 크랙 보수재는 건조가 느리고 가소제가 용출되어 상도에 영향을 끼치는 문제를 가지고 있으며, 아크릴계 크랙 보수재는 건조는 빠르나 유연성이 떨어지는 문제점을 가지고 있다.

대한민국 공개특허공보 제2005-0069491호에는 에폭시 수지, 반응성 희석제, 경화제 등을 포함하는 에폭시 그라우트 조성물이 개시된 바 있으나, 신율이 부족하고 건조가 느리다는 문제점이 있었다.

따라서, 우수한 건조성과 크랙저항성 및 방수기능을 제공할 수 있고, 콘크리트 및 아스파트와 접착이 우수한 크랙 보수재 조성물에 대한 요구가 여전히 존재하였다.

본 발명은 메틸 메타크릴레이트계 수지, 메틸 메타크릴레이트 단량체, n-부틸 아크릴레이트 단량체 및 탄산칼슘을 포함하는 주제부와 경화제부를 포함함으로써, 콘크리트 및 아스팔트와 접착이 우수하고, 저온 및 상온에서도 우수한 경화성을 나타내며 신율을 보유하여 크랙 저항성이 우수한 크랙 보수재 조성물을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.

본 발명의 크랙 보수재 도료 조성물은 주제부 및 경화제부를 포함하며, 상기 주제부는 총 100 중량%를 기준으로 메틸 메타크릴레이트계 수지 10 내지 30 중량%, 메틸 메타크릴레이트 단량체 3 내지 15 중량%, n-부틸 아크릴레이트 단량체 3 내지 15 중량%, 및 탄산칼슘 50 내지 70 중량%를 포함한다.

본 발명의 크랙 보수재 도료 조성물은 콘크리트 및 아스팔트와 접착이 우수하고, 저온 및 상온에서도 우수한 경화성을 나타내며 신율을 보유하여 크랙 저항성이 우수하므로 크랙 보수재로서 적합하게 사용될 수 있다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명의 조성물에 포함되는 메틸 메타크릴레이트계 수지는 주제부 총 100 중량%에 대하여 10 내지 30 중량% 포함될 수 있다. 10 중량% 미만인 경우 도막이 잘 부서지는 문제가 있고, 30 중량%를 초과하는 경우 점도가 너무 높아 크랙 메꿈이 어려운 문제가 있다.

본 발명의 조성물에 포함되는 메틸 메타크릴레이트계 수지는, 예컨대, 메틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, 프로필 (메트)아크릴레이트, n-부틸 (메트)아크릴레이트, 이소부틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메트)아크릴레이트, 2-하이드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필 (메트)아크릴레이트 및 글리시딜 (메트)아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있으며, 예컨대 메틸 메타크릴레이트계 수지 100 중량% 기준으로, 메틸메타크릴레이트 55 내지 65 중량%, n- 부틸아크릴레이트 20 내지 40중량%, 글리시딜메타크릴레이트 5 내지 15중량%를 공중합하여 제조될 수 있다.

본 발명의 메틸 메타크릴레이트계 수지는 특별히 한정하지 않으나 유리전이온도가 20 내지 40℃일 수 있다. 40 ℃를 초과하는 경우 크랙이 발생할 수 있으며, 20 ℃ 미만인 경우 너무 연질화되거나 끈적임(Tacky)이 발생하여 내연마성을 떨어뜨릴 수 있다. 또한, 메틸 메타크릴레이트계 수지는, 바람직하게는, 30,000에서 75,000인 중량평균 분자량을 갖는 메틸 메타크릴레이트계 중합체일 수 있으며, 예컨대 40,000 내지 60,000일 수 있다. 메틸 메타크릴레이트계 수지의 분자량이 30,000 미만인 경우에는 부착성이 저하되고 75,000 이상인 경우에는 점도가 지나치게 높아져 도료를 형성하기에 어려움이 있다. 본 발명에서 사용하는 메틸 메타크레이트계 수지는, 특별히 한정하지 않으나 점도가 Z2+ 내지 Z6+이고, 고형분이 50 내지 70 중량%이며, 산가는 0 초과 5 mg KOH/g 이하가 바람직하다. 산가가 5 mg KOH/g 초과인 경우에는 반응성이 떨어져 건조지연이 발생되어 바람직하지 않다.

다만, 메틸 메타크릴레이트계 수지 단독으로 사용할 경우에는 도막강도, 신율 및 점도 조절이 어려우므로, 본원발명은 경질의 메타크릴레이트 단량체와 연질의 n-부틸 아크릴레이트 단량체를 사용하여 도막강도, 신율 및 점도를 용이하게 조절한다.

상기 메틸 메타크릴레이트 단량체는 주제부 총 100 중량%에 대하여 3 내지 15 중량% 포함될 수 있다. 메틸 메타크릴레이트 단량체의 함량이 15 중량%를 초과하는 경우 도막강도는 높으나 크랙이 발생하고, 3 중량% 미만인 경우 강도가 부족하여 도막이 눌리는 문제가 발생한다.

본 발명의 조성물에 포함되는 n-부틸 아크릴레이트 단량체는 주제부 총 100 중량%에 대하여 3 내지 15 중량% 포함될 수 있다. n-부틸 아크릴레이트 단량체의 함량이 15 중량%를 초과하는 경우 크랙은 우수하나 강도가 낮아 내구성이 열세하고 도막이 눌리며 끈적임(Tacky)에 의해 오염이 발생하게 되며, 3 중량% 미만인 경우 크랙이 발생할 문제가 있다.

본 발명의 조성물에 포함되는 탄산칼슘은 충진재 역할을 하며 도막강도와 연마성을 부여하여 도막 경화 후 샌딩을 원할하게 하고 상도가 평활하게 형성되도록 한다. 상기 탄산칼슘은 주제부 총 100 중량%에 대하여 50 내지 70 중량% 포함될 수 있다. 50 중량% 미만인 경우 연마성이 부족한 문제가 있고, 70 중량%를 초과하는 경우 수지분이 부족하여 쉽게 부서지는 문제가 있다.

본 발명의 조성물에 포함되는 경화제부에는 과산화벤조일(BPO, Benzoyl peroxide), 디-tert-부틸 퍼옥사이드(Di-tert-butyl peroxide) 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 경화제를 사용할 수 있으며, 상기 경화제부는 주제부와 혼합되어 빠른 경화가 이루어지도록 하고, 특히 저온에서도 경화촉매 함량을 조절하여 빠른 경화를 설계할 수 있다. 메틸 메타크릴레이트계 수지와 경화제의 반응에서, 특히 BPO는 80 내지 120℃에서 분해되어 라디칼이 형성되고 이로 인하여 경화반응이 이루어지는데, BPO 반응은 고온에서는 빠르고 저온에서는 느리기 때문에, 경화를 유지하기 위해서는 BPO 혼합비율을 조절할 수 있다.

상기 경화제부는 주제부 총 100 중량%에 대해 0.5 내지 3 중량%로 포함된다. 0.5 중량% 미만인 경우 미경화 문제가 있고, 3 중량%를 초과하는 경우 가사시간이 짧아 작업성에 문제가 있다.

특별히 한정하지 않으나 본 발명의 조성물에 포함되는 주제부는, 안료, 증점제, 분산제, 소포제, 경화촉매제 및 중합안정제로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.

안료는 소지와의 색상을 유사하게 하거나, 상도의 색상형성에 도움을 주기 위하여 혼합하는 것으로, 종래에 사용하는 안료라면 제한없이 사용할 수 있다. 분산제는 안료 분산성을 용이하게 하며 안료들간의 뭉침과 침전을 방지하기 위해 사용할 수 있으며, 종래에 사용하는 분산제라면 제한없이 사용할 수 있다. 소포제는 재료 혼합 또는 도장시 기포의 형성을 억제하거나 파포하기 위해 사용한다. 중합안정제는 저장중 화학적 반응을 억제하여 도료의 안정성을 부여하기 위하여 첨가하며 작업중 가사시간을 늘리기도 한다.

증점제는 조성물의 점도를 높이고 요변성을 부여하여 크랙을 완전히 충진하지 않고 일정부분을 채워 소요량을 줄이고 도막이 크랙공간을 평활하게 형성되도록 하여 크랙보수를 용이하게 한다. 특별히 한정하지 않으나, 증점제로는 유기점토(organo clay)계 증점제, 실리카계 증점제, 왁스계 증점제, 우레아계 증점제 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 사용할 수 있다.

경화촉매는 경화제가 상온에서 반응할 수 있도록 사용한다. 경화촉매로는 디메틸 아닐린(Dimethyl Anniline, DMA), 바이소머 파라-톨루이딘(Bisomer Para-Toluidine)이 사용될 수 있다.

특별히 한정하지 않으나 상기 첨가제의 함량은 주제부 총 100 중량%에 대해 0.01 내지 10 중량%일 수 있다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

메틸 메타크릴레이트계 수지(Tg 30℃) 20중량%, 메틸 메타크릴레이트 단량체 5 중량%, n-부틸 아크릴레이트 13.5 중량%, 분산제 0.1 중량%, 중합안정제 0.05 중량%, 탄산칼슘 60 중량%, 증점제 1 중량% 및 경화촉매제 0.35 중량%를 혼합한 주제부 및 상기 주제부 총 100 중량%에 대해 2 중량%인 경화제(BPO)를 포함하는 크랙보수재를 제조하였다.

[비교예 1]

메틸 메타크릴레이트계 수지 20중량%, 메틸 메타크릴레이트 단량체 17.5 중량%, n-부틸 아크릴레이트 1 중량%, 분산제 0.1 중량%, 중합안정제 0.05 중량%, 탄산칼슘 60 중량%, 증점제 1 중량% 및 경화촉매제 0.35 중량% 를 혼합한 주제부 및 상기 주제부 총 100 중량%에 대해 2 중량%인 경화제(BPO)를 포함하는 크랙보수재를 제조하였다.

[비교예 2]

메틸 메타크릴레이트계 수지 20중량%, 메틸 메타크릴레이트 단량체 1 중량%, n-부틸 아크릴레이트 17.5 중량%, 분산제 0.1 중량%, 중합안정제 0.05 중량%, 탄산칼슘 60 중량% 및 경화촉매제 0.35 중량%를 혼합한 주제부 및 상기 주제부 총 100 중량%에 대해 2 중량%인 경화제(BPO)를 포함하는 크랙보수재를 제조하였다.

[비교예 3]

실시예 1에서, 분자량 40000~55000, Tg: 30℃, 고형분 60 중량%, 산가 7 mg KOH/g인 메틸 메타크릴레이트계 수지를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 크랙보수재를 제조하였다.

[비교예 4]

실시예 1에서, 분자량 40000~55000, Tg: 30℃, 고형분 80 중량%, 산가 3 mg KOH/g인 메틸 메타크릴레이트계 수지를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 크랙보수재를 제조하였다.

[비교예 5]

실시예 1에서, 분자량 40000~55000, Tg: 10℃, 고형분 60 중량%, 산가 3 mg KOH/g)인 메틸 메타크릴레이트계 수지를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 크랙보수재를 제조하였다.

메틸 메타크릴레이트계 수지 1: 분자량 40000~55000, Tg: 30℃, 고형분 60 중량%, 산가 3 mg KOH/g

메틸 메타크릴레이트계 수지 2: 분자량 40000~55000, Tg: 30℃, 고형분 60 중량%, 산가 7 mg KOH/g

메틸 메타크릴레이트계 수지 3: 분자량 40000~55000, Tg: 30℃, 고형분 80 중량%, 산가 3 mg KOH/g

메틸 메타크릴레이트계 수지 4: 분자량 40000~55000, Tg: 10℃, 고형분 60 중량%, 산가 3 mg KOH/g)

분산제(BYK사 BYK-163)

중합안정제(2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol)

탄산칼슘(오미야사 제품)

증점제(Hydrophilic Fumed Silica, 점도: 30~50(g/l), SiO₂ 함량≥99.8)

경화촉매제(N,N-bis-(2-hydroxyethyl)-para-toluidine, MW:207)

경화제(Benzoyl peroxide)

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 크랙보수재에 대하여 다음과 같이 물성을 측정하여 표 2에 나타내었다.

1) 경화시간

주제와 경화제를 일정비율로 혼합후 도막두께가 1mm가 되도록 도막을 형성 시킨다. 경화건조는 도막면에 팔이 수직이 되도록 하여 엄지손가락으로 힘껏 누르면서 90˚ 각도로 비틀어 볼 때 도막이 늘어나거나 주름이 생기지 않고 이상이 없는 상태를 말함

2) Thixo

도료의 온도를 25℃로 맞추고 Brookfield 점도계를 사용하여 측정한다. 시편들 속도 5rpm 점도와 50rpm 점도를 측정하고 5rpm 점도를 50rpm 점도로 나눈값을 Thixo Index라 한다.

3) 신율

주제와 경화제를 일정비율로 혼합후 도막두께가 1~3mm가 형성되도록 시편을 만들다. 시편을 KS M 3006의 1호형 시험편을 이용하여 제단하고 이를 UTM 기기를 이용하여 일정한 힘으로 시편을 절단될 때까지 당긴다. 신장률은 시편이 늘어난 길이를 이전의 시편 길이로 나눈 백분율이다.

4) 접착력

주제와 경화제를 일정비율로 혼합후 도막두께가 1~3mm가 형성되도록 콘크리트 또는 아스팔트에 도장한다. 시편은 표준상태(온도 20±2℃, 습도 65±5%)에서 24시간 건조하고 Dolly test 기기를 이용하여 부착을 확인한다.

5) 작업성

주제와 경화제를 일정비율로 혼합하고 이를 퍼티칼을 이용하여 크랙 메꿈 작업을 하여 작업성을 확인한다.

상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 비교예 1과 같이 메틸 메타크릴레이트 단량체 함량이 높으면 경화 후 신율이 낮아 크랙이 발생할 우려가 있고, 반대로 비교예 2와 같이 n-부틸 아크릴레이트 단량체 함량이 높으면 신율은 높으나 도막에 덜마름(Tacky)가 잔존하여 도막오염이 문제될 수 있다.

반면 본 발명의 크랙보수재인 실시예 1은 적절한 신율 및 접착력을 가지며, 증점제가 적용되었기 때문에 요변성이 높아지고 이로 인하여 크랙사이에 평활하게 도막이 형성되어 작업성이 향상되었음을 알 수 있다.

Claims

주제부 및 경화제부를 포함하는 크랙 보수재 도료 조성물에 있어서,
상기 주제부는 총 100 중량%를 기준으로 메틸 메타크릴레이트계 수지 10 내지 30 중량%, 메틸 메타크릴레이트 단량체 3 내지 15 중량%, n-부틸 아크릴레이트 단량체 3 내지 15 중량% 및 탄산칼슘 50 내지 70 중량%를 포함하고,
상기 주제부를 구성하는 성분들이 혼합되어 이루어진 것인, 크랙 보수재 도료 조성물.
제1항에 있어서, 메틸 메타크릴레이트계 수지는 유리전이온도가 20 내지 40℃인, 크랙 보수재 도료 조성물.
제1항에 있어서, 메틸 메타크릴레이트계 수지는 고형분의 함량이 50 내지 70%인, 크랙 보수재 도료 조성물.
제1항에 있어서, 메틸 메타크릴레이트계 수지는 산가가 0 초과 5 mg KOH/g 이하인, 크랙 보수재 도료 조성물.