KR101971100B1

KR101971100B1 - 저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물 및 이를 이용한 시공방법

Info

Publication number: KR101971100B1
Application number: KR1020180094021A
Authority: KR
Inventors: 박정근; 박명희
Original assignee: 주식회사 광림티엔아이
Priority date: 2018-08-10
Filing date: 2018-08-10
Publication date: 2019-04-24

Abstract

본 발명은 저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.
본 발명은 이를 위해 주제부와 경화제부가 혼합되어 이루어지는 저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물에 관한 것으로, 주제부는 주제부의 총중량에 대하여, 이소시아네이트 프리폴리머 35~65중량%, 폴리올 30~60중량%, 점도조절제 1~10중량%가 포함되고, 경화제부는 경화제부의 총중량에 대하여, alpha-(2-Aminomethylethyl)-omega-(2-aminomethylethoxy)-poly(oxy(methyl-1,2-ethanediyl)) 중량평균 분자량 2000 40~65중량%와, Poly[oxy(methyl-1,2-ethanediyl)],.alpha.,.alpha.',.alpha.''-1,2,3-propanetriyltris[.omega.-(2-aminom,ethylethoxy)] 중량평균 분자량 5000 3~10중량%와, 3,5 Diethyltoluene-2,4/2,6-diamine 1~20중량%와, 4,4'-methylene Bis[N-(1-methylpropyl)benzenamine] 20~40 중량%와, 또한 규조토, 펄라이트, 에어로겔 중에서 선택된 어느 하나 1~10중량%와, UV안정제 0.1~1.0중량%가 포함됨을 특징으로 하는 저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물을 제공한다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 방열기능을 가진 반영구적인 방수 및 보호 코팅제를 제공함과 아울러 기존 초속경화형이 가진 단점을 완전히 보완할 수 있도록 한 것이고, 이로 인해 저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시키므로 사용자인 소비자들의 다양한 욕구(니즈)를 충족시켜 좋은 이미지를 심어줄 수 있도록 한 것이다.
특히, 본 발명의 실시예에서 확인된 바와 같이 코팅조성물의 인장강도를 극대화하여 기존의 방수재의 구조적 성능을 강화시킴은 물론 코팅제를 간단히 도포하여 건축물의 구조체에 대한 인장성능을 보강하여 구조보강 효과를 기대할 수 있으며 비구조체 중 조적구조로 이루어진 구조물에 있어서도 고인장성능의 코팅제를 도포함으로 구조성능 및 내진보강 성능을 기대할 수 있다.

Description

저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물 및 이를 이용한 시공방법{Low temperature curable polyurea coating composition and method of construction using the same}

본 발명의 실시예는 저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방열기능을 가진 반영구적인 방수 및 보호 코팅제를 제공함과 아울러 기존 초속경화형이 가진 단점을 완전히 보완할 수 있도록 한 것이고, 이로 인해 저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시키므로 사용자인 소비자들의 다양한 욕구(니즈)를 충족시켜 좋은 이미지를 심어줄 수 있도록 한 것이다.

특히, 본 발명의 실시예에서 확인된 바와 같이 코팅조성물의 인장강도를 극대화하여 기존의 방수재의 구조적 성능을 강화시킴은 물론 코팅제를 간단히 도포하여 건축물의 구조체에 대한 인장성능을 보강하여 구조보강 효과를 기대할 수 있으며 비구조체 중 조적구조로 이루어진 구조물에 있어서도 고인장성능의 코팅제를 도포함으로 구조성능 및 내진보강 성능을 기대할 수 있다.

주지하다시피 폴리우레아(polyurea)는 아이소사이아네이트 구성요소와 합성수지 혼합 구성요소의 반응 산물로부터 유도된 탄성중합체이다.

그러나 상기한 종래 폴리우레아는 다음과 같은 문제점을 도출하게 되었다.

즉, 종래 폴리우레아는 초속경화로 모체에 침투되는 시간이 부족하여 부착력 저하되는 커다란 문제점이 발생 되었다.

또한 종래 폴리우레아는 초속경화 형 타입의 겔링타임이 5~10초로 상당히 짧다는 문제점도 발생 되었다.

그리고 종래 폴리우레아는 고온의 재료가 모체에 피착되어 모체의 기공에서 공기대류로 인한 폴리우레아 도막면에 핀홀 발생으로 방수기능 저하 및 이를 방지하기 위하여 우레탄 중도 사용에 대한 공정추가로 인한 공사비 /공사기간 /하자발생율이 상승하는 문제점이 발생 되었다.

또한 종래 초속경화형 타입은 고온(65도)로 상승된 재료가 건으로부터 A&B가 혼합되어 피착물에 도포되는 형식으로, 이러한 고온으로 피착 된 모체는 공기의 대류현상으로 뜨거운 도포면으로 움직이게 되고 이러한 움직임이 발생되는 동시에 경화가 되어 바늘구멍 같은 핀홀 현상이 발생되는 문제점이 있었다.

그리고 종래 기술은 초속경화형의 경우 셀프 레벨링성이 부족하여 모체의 모양으로 나타나 미관상 좋지 않다는 문제점이 발생 되었다.

또한 종래 기술은 고온/고압 스프레이 장비의 고가로 대중화가 안되는 문제점도 발생 되었다.

상기한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 아래와 같은 선행기술문헌들이 개발되었으나, 여전히 상기한 종래 기술의 문제점을 일거에 해결하지 못하는 커다란 문제점이 발생 되었다.

대한민국 등록특허공보 제1029660호(2011. 04. 08)가 등록된바 있다. 대한민국 등록특허공보 제1141511호(2012. 04. 24)가 등록된바 있다. 대한민국 등록특허공보 제1512966호(2015. 04. 13)가 등록된바 있다. 대한민국 등록특허공보 제1790990호(2017. 10. 23)가 등록된바 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 주제부는 이소시아네이트 프리폴리머, 폴리올, 점도조절제를 포함하여 구성되고, 경화제부는 alpha-(2-Aminomethylethyl)-omega-(2-aminomethylethoxy)-poly(oxy(methyl-1,2-ethanediyl))과, Poly[oxy(methyl-1,2-ethanediyl)],.alpha.,.alpha.',.alpha.''-1,2,3-propanetriyltris[.omega.-(2-aminom,ethylethoxy)]과, 3,5 Diethyltoluene-2,4/2,6-diamine과, 4,4'-methylene Bis[N-(1-methylpropyl)benzenamine]과, 또한 규조토, 펄라이트, 에어로겔 중에서 선택된 어느 하나 이상과, UV안정제가 포함됨을 제1목적으로 한 것이고, 상기한 기술적 구성에 의한 본 발명의 제2목적은 기존 방수기능을 가진 고온/고압형 폴리우레아를 변형하여 방열기능을 부여한 것으로 옥상방수 시공 시 여름철 고온의 열을 방열하여 내부 온도를 낮게 하여 에너지 절감을 가능케 하는 기능을 부여한 것이며, 제3목적은 저온경화형으로 경화시스템을 변형하여 초속경화 형에 비해 모체에 깊은 침투력을 발생시키는 동시에 겔링타임(gelling time)이 초속경화형 타입보다 현저히 느려 모체에서 발생되는 핀홀현상을 완전히 제거해 줌으로써 우수한 방수/보호 코팅효과를 부여하는 것이고, 제4목적은 시공단계를 축소하여 경제적인 이익과 단계별 발생되는 하자율을 현저히 절감시킬 수 있도록 한 것이며, 제5목적은 겔링타임이 2~10분으로 상당히 길게 조정이 되어 모체에 침투되는 시간이 길어 상대적으로 부착 면이 커지고 이로인하여 부착강도가 높아지는 효과를 제공하고, 제6목적은 저온경화 형으로 개발되어 피착면에 도포가 되더라도 공기의 대류현상이 발생되지 않아 핀홀의 발생이 일어나지 않고 또한 겔링타임이 2~10분으로 길어 기포가 발생되더라도 다시 메꾸어주는 역할을 하여 2중으로 핀홀을 방지하는 효과를 제공하게 되며, 제7목적은 핀홀을 방지하기 위하여 사용되었던 공정이 사라지게 되어 재료비가 절감이 되고 공사기간이 단축되고 또한 공정에서 발생되는 하자발생율이 감소하여 경제적 절감에서 상당한 효과를 제공하고, 제8목적은 겔링타임이 2~10분으로 셀프 레벨링성 기능이 있어 모체의 면이 평탄하지 않더라도 레벨링성으로 미려한 면을 나타낼 수 있도록 한 것이며, 제9목적은 저온/저압의 기술이 적용되어 장비의 간소화가 가능하고 간단한 구조로 코팅이 가능하며 대중화가 가능하여 누구나 사용이 가능하도록 한 것이며, 제10목적은 이로 인해 저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시키므로 사용자인 소비자들의 다양한 욕구(니즈)를 충족시켜 좋은 이미지를 심어줄 수 있도록 한 저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물 및 이를 이용한 시공방법을 제공하고, 제 11목적은 코팅조성물의 인장강도를 극대화하여 기존의 방수재의 구조적 성능을 강화시킴은 물론 코팅제를 간단히 도포하여 건축물의 구조체에 대한 인장성능을 보강하여 구조보강 효과를 기대할 수 있으며 비구조체 중 조적구조로 이루어진 구조물에 있어서도 고인장성능의 코팅제를 도포함으로 구조성능 및 내진보강 성능을 기대할 수 있도록 한 것이다.

이러한 목적 달성을 위하여 본 발명은 주제부와 경화제부가 혼합되어 이루어지는 저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물에 관한 것으로,

주제부는, 주재부의 총중량에 대하여 이소시아네이트 프리폴리머 35~65중량%, 폴리올 30~60중량%, 점도조절제 1~10중량%가 포함되고,

경화제부는, 경화제부의 총중량에 대하여, alpha-(2-Aminomethylethyl)-omega-(2-aminomethylethoxy)-poly(oxy(methyl-1,2-ethanediyl)) 중량평균 분자량 2000 40~65중량%와, Poly[oxy(methyl-1,2-ethanediyl)],.alpha.,.alpha.',.alpha.''-1,2,3-propanetriyltris[.omega.-(2-aminom,ethylethoxy)] 중량평균 분자량 5000 3~10중량%와, 3,5 Diethyltoluene-2,4/2,6-diamine 1~20중량%와, 4,4'-methylene Bis[N-(1-methylpropyl)benzenamine] 20~40 중량%와, 또한 규조토, 펄라이트, 에어로겔 중에서 선택된 어느 하나 이상 1~10중량%와, UV안정제 0.1~1.0중량%가 포함됨을 특징으로 하는 저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물을 스프레이 방법으로 분사하여 도포하는 것을 특징으로 하는 저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물을 이용한 시공방법을 제공한다.

상기에서 상세히 살펴본 바와 같이 본 발명은 주제부는 이소시아네이트 프리폴리머, 폴리올, 점도조절제가 포함되고, 경화제부는 alpha-(2-Aminomethylethyl)-omega-(2-aminomethylethoxy)-poly(oxy(methyl-1,2-ethanediyl)) 중량평균 분자량 2000과, Poly[oxy(methyl-1,2-ethanediyl)],.alpha.,.alpha.',.alpha.''-1,2,3-propanetriyltris[.omega.-(2-aminom,ethylethoxy)] 중량평균 분자량 5000과, 3,5 Diethyltoluene-2,4/2,6-diamine과, 4,4'-methylene Bis[N-(1-methylpropyl)benzenamine]과, 또한 규조토, 펄라이트, 에어로겔 중에서 선택된 어느 하나 이상과, UV안정제가 포함되는 것이다.

상기한 기술적 구성에 의한 본 발명의은 기존 방수기능을 가진 고온/고압형 폴리우레아를 변형하여 방열기능을 부여한 것으로 옥상방수 시공 시 여름철 고온의 열을 방열하여 내부 온도를 낮게 하여 에너지 절감을 가능케 하는 기능을 부여한 것이다.

또한 본 발명은 저온경화형으로 경화시스템을 변형하여 초속경화 형에 비해 모체에 깊은 침투력을 발생시키는 동시에 겔링타임(gelling time)이 초속경화형 타입보다 현저히 느려 모체에서 발생되는 핀홀현상을 완전히 제거해 줌으로써 우수한 방수/보호 코팅효과를 부여하는 것이다.

그리고 본 발명은 시공단계를 축소하여 경제적인 이익과 단계별 발생되는 하자율을 현저히 절감시킬 수 있도록 한 것이다.

또한 본 발명은 겔링타임이 2~10분으로 상당히 길게 조정이 되어 모체에 침투되는 시간이 길어 상대적으로 부착 면이 커지고 이로인하여 부착강도가 높아지는 효과를 제공한다.

그리고 본 발명은 저온경화 형으로 개발되어 피착면에 도포가 되더라도 공기의 대류현상이 발생되지 않아 핀홀의 발생이 일어나지 않고 또한 겔링타임이 2~10분으로 길어 기포가 발생되더라도 다시 메꾸어주는 역할을 하여 2중으로 핀홀을 방지하는 효과를 제공하게 된다.

특히 본 발명은 핀홀을 방지하기 위하여 사용되었던 공정이 사라지게 되어 재료비가 절감이 되고 공사기간이 단축되고 또한 공정에서 발생되는 하자발생율이 감소하여 경제적 절감에서 상당한 효과를 제공한다.

아울러 본 발명은 겔링타임이 2~10분으로 셀프 레벨링성 기능이 있어 모체의 면이 평탄하지 않더라도 레벨링성으로 미려한 면을 나타낼 수 있도록 한 것이다.

더하여 본 발명은 저온/저압의 기술이 적용되어 장비의 간소화가 가능하고 간단한 구조로 코팅이 가능하며 대중화가 가능하여 누구나 사용이 가능하도록 한 것이다.

본 발명은 상기한 효과로 인해 저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시키므로 사용자인 소비자들의 다양한 욕구(니즈)를 충족시켜 좋은 이미지를 심어줄 수 있도록 한 매우 유용한 발명인 것이다.

이하에서는 이러한 효과 달성을 위한 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 적용된 저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물 및 이를 이용한 시공방법은 다음과 같이 구성되는 것이다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.

먼저, 본 발명은 주제부와 경화제부가 혼합되어 이루어지는 저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물에 관한 것으로, 다음과 같이 구성된다.

즉, 본 발명 주제부는, 주재부의 총중량에 대하여 이소시아네이트 프리폴리머 35~65중량%, 폴리올 30~60중량%, 점도조절제 1~10중량%가 포함된다.

또한 본 발명 경화제부는, 경화제부의 총중량에 대하여, alpha-(2-Aminomethylethyl)-omega-(2-aminomethylethoxy)-poly(oxy(methyl-1,2-ethanediyl)) 중량평균 분자량 2000 40~65중량%와, Poly[oxy(methyl-1,2-ethanediyl)],.alpha.,.alpha.',.alpha.''-1,2,3-propanetriyltris[.omega.-(2-aminom,ethylethoxy)] 중량평균 분자량 5000 3~10중량%와, 폴리우레아 경화제인 3,5 Diethyltoluene-2,4/2,6-diamine 1~20중량%와, 겔링타임지연을 위한 디아민인 4,4'-methylene Bis[N-(1-methylpropyl)benzenamine] 20~40 중량%와, 또한 규조토, 펄라이트, 에어로겔 중에서 선택된 어느 하나 이상(표 3 참조) 1~10중량%와, UV안정제 0.1~1.0중량%가 포함된다.

이때 상기 이소시아네이트 프리폴리머가 35중량% 이하이면 경도 및 인장강도가 낮아져 설계강도에 도달하지 못하는 문제점이 있고, 65중량% 이상이면 경도가 높아져 취성이 생겨 쉽게 파괴되는 문제점이 있다. 여기서 상기 이소시아네이트 프리폴리머는 50중량%가 바람직하다.

또한 폴리올이 30중량% 이하면 연신율이 낮아지는 문제와 취성이 발생되며 경도가 높아지는 문제점이 있고, 60중량% 이상이면 연신율은 높아지나 인장강도를 높이는게 어려워지는 문제점이 있다. 여기서 상기 폴리올은 45중량%가 바람직하다.

그리고 점도조절제가 1중량% 이하면 충분한 점도를 얻지 못하는 문제점이 있고, 10중량% 이상이면 점도가 과다하게 높아질 뿐 아니라 물리적 강도도 저하되는 문제점이 있다. 여기서 상기 점도조절제는 5중량%가 바람직하다.

또한 alpha-(2-Aminomethylethyl)-omega-(2-aminomethylethoxy)-poly(oxy(methyl-1,2-ethanediyl)) 중량평균 분자량 2000이 40중량% 이하이면 연신율을 확보하기 어려운문제점이 있고, 65중량% 이상이면 A와B제의 몰비 조절에 문제가 발생하여 경화속도 조절이 불가능한 문제점이 있다. 여기서 상기 alpha-(2-Aminomethylethyl)-omega-(2-aminomethylethoxy)-poly(oxy(methyl-1,2-ethanediyl)) 중량평균 분자량 2000은 49.5중량%가 바람직하다.

또한 Poly[oxy(methyl-1,2-ethanediyl)],.alpha.,.alpha.',.alpha.''-1,2,3-propanetriyltris[.omega.-(2-aminom,ethylethoxy)] 중량평균 분자량 5000이 3중량% 이하이면 찢김 강도가 저하되는 문제점이 있고, 10중량% 이상이면 연신율을 확보가히 어려운 문제점이 있다. 여기서 상기 Poly[oxy(methyl-1,2-ethanediyl)],.alpha.,.alpha.',.alpha.''-1,2,3-propanetriyltris[.omega.-(2-aminom,ethylethoxy)] 중량평균 분자량 5000은 5.0중량%가 바람직하다.

또한 폴리우레아 경화제인 3,5 Diethyltoluene-2,4/2,6-diamine이 1중량% 이하이면 경화지연이 되는 문제점이 있고, 20중량% 이상이면 너무빠른 경화로 인한 취성이 발생할 수 있는 문제점이 있다. 여기서 상기 폴리우레아 경화제인 3,5 Diethyltoluene-2,4/2,6-diamine은 2.0중량%가 바람직하다.

또한 겔링타임지연을 위한 디아민인 4,4'-methylene Bis[N-(1-methylpropyl)benzenamine]이 20중량% 이하이면, 겔링타임 확보가 어려운 문제점이 있고, 40중량% 이상이면 너무긴 겔링타임으로 인해 경화지연 및 내수성이 약해지는 문제점이 있다. 여기서 상기 겔링타임지연을 위한 디아민인 4,4'-methylene Bis[N-(1-methylpropyl)benzenamine]은 37.0중량%가 바람직하다.

또한 규조토, 펄라이트, 에어로겔 중에서 선택되는 어느 하나 이상(표 3 참조)이 1중량% 이하이면 방열에 대한 효과를 얻기 어려운 문제점이 있고, 10중량% 이상이면 과도한 점도 상승으로 인해 스프레이건이 막히는 등의 문제점이 있다. 여기서 상기 규조토, 펄라이트, 에로겔 중에서 선택되는 어느 하나 이상은 6.0중량%가 바람직하다.

마지막으로 UV안정제가 0.1중량% 이하이면 UV에 대한 저항성이 떨어져 황변이 나타나는 문제점이 있고, 1.0중량% 이상이면 물리적 강도에 영향을 미쳐 강도가 저하되는 문제점이 있다. 여기서 상기 UV안정제는 0.5중량%가 바람직하다.

특히 본 발명에 적용된 상기 이소시아네이트 프리폴리머는 다음과 같이 구성된다.

즉, Monomeric MDI(4,4-,2,4-,2,2-diphenylmethane diisocyanate), Modified MDI(P,P'-Methylenediphenyl Diisocyanate), Modified MDI(4,4'-Methylenediphenyl Diisocyanate), Polymeric MDI(Methylenebis(4,1-Phenylene)Diisocyanate), 무황변 MDI(Hexamethylene Diisocyanate), 무황변 MDI(Isoporon diisocyanate)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 한다.

본 발명 조성물을 표로 정리하면 다음과 같다.

주제부 배합비

주제부는 이소시아네이트를 프리폴리머화 하여 사용 되며,

이소시아네이트는 아래 표1의 조성물 가 와 같이 구성되며 1개 혹흔 2개이상 혼합 사용이 가능하다.

조성물 가

Monomeric MDI
(4,4-,2,4-,2,2-diphenylmethane diisocyanate)

Modified MDI
(P,P'-Methylenediphenyl Diisocyanate)

Modified MDI
(4,4'-Methylenediphenyl Diisocyanate)

Polymeric MDI
(Methylenebis(4,1-Phenylene)Diisocyanate)

무황변 MDI
(Hexamethylene Diisocyanate)

무황변 MDI
(Isoporon diisocyanate)

총중량

조성물 가 의 이소시아네이트에 표2와 같이 폴리올(분자량 1000~3000)을 추가하여 프리폴리머화 하며 여기에 점도조절제를 첨가하여 점도를 조절한다.

이소시아네이트 프리폴리머	최적배합(W%)	최소~최대배합(W%)
조성물 가	50	35~65
폴리올(분자량1000~3000)	45	30~60
점도조절제 Propylene carbonate	5	1~10
총중량	100

이때 이소시아네이트 프리폴리머의 NCO%는 15.4몰%로 조절한다.

상기 NCO몰%는 조성물안에 반응할수 있는 반응기의 몰%이다. 즉, 분자량 1000~3000을 사용하여 NCO몰%를 15.4로 맞추기 위함이다.

한편, 경화제부 배합비는 아래 표3과 같다.

조성물	최적배합 (W%)	최소~최대배합(W%)
alpha-(2-Aminomethylethyl)-omega-(2-aminomethylethoxy)-poly(oxy(methyl-1,2-ethanediyl)) 중량평균 분자량 2000	49.5	40~65
Poly[oxy(methyl-1,2-ethanediyl)],.alpha.,.alpha.',.alpha.''-1,2,3-propanetriyltris[.omega.-(2-aminom,ethylethoxy)] 중량평균 분자량 5000	5.0	3~10
폴리우레아 경화제인 3,5 Diethyltoluene-2,4/2,6-diamine	2.0	1~20
겔링타임 지연을 위한 디아민인 4,4'-methylene Bis[N-(1-methylpropyl)benzenamine]	37.0	20~40
규조토 ,펄라이트 ,에어로겔 중 1개이상(방열기능성)	6.0	1~10
uv안정제	0.5	0.1~1.0
총중량	100

주제부와 경화제부는 중량비 1:1 비율로 각각 공기중에 뿌려져 공기중에서 결합하며 반응하여 경화가 진행된다.

즉, 1:1로 분사하는 것이 조성물에서 설계된 분자량과 NCO%에 의한 반응기에 가장 적합하다. 반응기라는게 결국 주제와 경화제가 만났을 때 결합할 수 있는건데 완벽한 결합이 이루어지려면 1:1이 바람직하다. 다만 실시예에서 보듯이 1:1.04 까지 테스트 해보니 괜찮은 것으로 도출 되었으며, 수치한정을 하자면 1:0.9 ~ 1:1.1의 중량비로 한정하면 좋다. 이유는 분자량과 반응기의 설계가 1:1 로 설계가 되었으므로, 1:0.9이하면 반응이 미반응 부분이 생겨 완벽한 화학적 결합이 어렵고, 1:1.1이상 가면 급속한 결합으로 인해 강도가 저하되고 크랙이 발생하기 때문이다.

이때 주제와 경화제의 온도와 압력은 두가지 방법으로 구분되는 것이 특징이다.

1) 고온고압 분사조건 온도 65~70℃와 압력 1800~2500psi

2) 저온/저압 분사조건 온도 30℃ 압력 700~1500psi

그리고 본 발명에 적용된 상기 이소시아네이트 프리폴리머의 NCO몰% 함량은 반응성, 인장강도, 경도, 신장율을 조절하기 위해 12~18%로 이루어짐이 바람직하다.

즉, 이소시아네이트는 성분 내 NCO몰% 함량으로 조성비율을 조절하는데 NCO몰% 함량이 12~18%함량으로 조절하여 반응성, 인장강도, 경도, 신장율을 조절하도록 선택한다.

좀더 자세히 기술하면 방수용도로 사용으로는 Monomeric MDI와 Modified MDI를 사용하는 것이 바람직하고, 무황변 코팅제로는 Hexamethylene Diisocyanate 및 Isoporon Diisocyanate 사용이 바람직하다.

이를 무게비로 환산하면 이소시아네이트가 주제 100% 중량에 중량비로 45~80%를 사용한다.

즉, 주제의 가장 핵심은 이소시아네이트로 주제의 거의 대부분을 차지하게 되는데 45%이하이면 함께 구성되는 폴리올, 점도 조절제 등의 보조제의 성능이 과하게 발현되어 강도가 저하되며, 80%이상을 차지하게 되면 보조제의 성능이 발휘되지 않는다.

또한 본 발명은 프리폴리머화를 위하여 폴리올을 사용하는데 이때 사용되는 폴리올은 분자량이 1000~3000사이가 적당하며 신장율, 반응성을 고려하여 분자량 2000과 3000을 사용함이 바람직하다.

즉, 분자량이 1000이하이면 반응성이 올라가고 신장율일 떨어지지만 경도가 높아지고, 분자량이 3000이상이면 신장율이 상승하는 반면 경도가 상대적으로 낮아지는 현상을 초래한다.

이때 폴리올의 사용량은 100% 중량에 중량비로 10~50%가 적당하다.

즉, 이소시아네이트가 45~80%일 때 화학적 결합을 위해서 분자량을 고려하면 10~50%가 되어야하며 이 이하이면 분자량이 부족하여 결합이 이뤄지지 않게되고 이상이면 과분자량으로 급격한 결합으로 인한 크랙 및 파괴가 일어난다.

그리고 이소시아네이트 프리폴리머는 점도가 높아 점도조절제 Propylene carbonate 1~10중량%를 첨가하여 점도 조절을 한다.

즉, 1중량%이하이면 점도가 낮아지지 않게 되고, 10중량%이상이면 점도가 높아지나 강도가 저하된다.

이렇게 하여 방열기능을 가진 저온/저압형 폴리우레아용 주제파트를 제조한다.

상기 NCO몰%는 , 반응이 가능한 즉 결합이 가능한 분자구조를 가지고 있는 이소시아네이트의 %를 말하는 것이고 몰수를 조절하여 NCO몰%를 조절 할 수 있다.

또한 본 발명에 적용된 상기 경화제부에는 다양한 칼라를 위해 피그먼트(안료: pigment)를 5~10중량%가 포함됨이 바람직하다.

즉, 5중량%이하로 사용하면 원하는 색상이 충분히 나오지 않으며, 10중량%이상을 사용하면 구조적 강도가 떨어지게 된다.

특히 본 발명은 변색방지를 위하여 uv안정제를 중량부 0.5%를 사용하고, 다양한 칼라를 위해 피그먼트를 중량부 5~10%사용하여 방열기능을 가진 저온저압형 폴리우레아 경화제를 제조한다.

즉, U.V안정제 또한 0.5중량%이하이면 충분한 성능이 나오지 않아 황변등의 현상이 발생할 소지가 높고, 10중량% 이상을 사용하면 구조적 강도가 떨어지게 된다.

상기 피그먼트는 첨가 또는 무첨가 사용이 가능하다.

아울러 본 발명에 적용된 상기 점도조절제는 점도조절을 위해 프로필렌 카보네이트(Propylene Carbonate)가 사용됨이 바람직하다.

한편, 본 발명에 적용된 상기 저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물을 스프레이 방법으로 분사하여 도포하는 것을 특징으로 하는 저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물을 이용한 시공방법을 제공한다.

이때 상기 스프레이 방법에 의한 도포는, 분사시 액의 온도가 65~70℃이고, 분사압력은 1800~2500psi인 고온 고압 스프레이 방법에 의한 도포인 것을 특징으르 한다.

즉, 온도가 65도이하이면 점도가 높아 분사가 어렵고 공기중에서 결합이 어렵다. 또한 70도가 넘어가게 되면 급격한 결합이 이루어져 분자간 결합이 다 이뤄지지 않은채 경화가되어 목적강도가 나오지 않게 된다. 그리고 압력이 1800이하일때는 미세하게 분사가 되지않고 흐르듯이 나올 수 있어 저온저합형 전용장비를 사용하는 것이 바람직하다. 2500이상의 압력을 사용하면 모체에 분사시 리바운드(튀는현상) 현상이 발생해서 재료의 손실이 많이 생길뿐 아니라 표면이 매끄럽지 않게된다.

또한 상기를 저온저압형식으로 분사시 액의 온도는 20~40℃이고, 분사압력은 700~1500psi인 저온 저압 스프레이 방법에 의한 도포인 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 이유는 온도를 더 낮은 상태에서 사용하게끔 설계가 되어 가열하는 에너지가 적게 들고 낮은 온도에서도 충분한 점도가 발현되어 분사가 가능하나 40도가 넘어가면 역시나 급격한 반응이 오게 된다. 점도의 조절로 인해 분사압력도 현저히 낮아진 것이며 낮은 압력에서도 분사가 가능하여 작업이 용이하며 보다 매끄러운 면이 가능해지고 섬세한 작업이 가능해진다. 그러나 1500이상 압력이 되면 앞서말한 장점이 축소된다.

(실시예)

(4,4'-Methylenediphenyl Diisocyanate) MDI 45g 및 Polypropyleneglycol 폴리올(PPG-3000)을 질소가 채워진 가열반응기에 48g을 첨가하여 90도까지 승온시키고 90도에서 2시간 프리폴리머화 되도록 유지하여 NCO를 측정하여 설계 NCO에 도달하였을 경우 냉각하여 점도조절을 위하여 점도 조절제 Propylene carbonate 5g을 첨가하고 상안정제를 위하여 특급인산을 2g을 첨가한다.

이렇게 하여 방열기능이 포함된 저온경화형 폴리우레아 수지용 주제 1이 완성이 되었다.

경화제를 위하여 다음과 같은 실시예로 제조 되었다.

2관능기 중량평균 분자량 2000의 제품은 경화후 인장과 신장률에 큰 영향을 미치는 인자로 JEFFAMINE　D-2000 polyoxypropylenediamine (HUNTSMAN 社)를 사용하고 3관능기 중량평균 분자량 5000의 제품은 반응성과 인장 인열강도에 영향을 미치는 인자로 JEFFAMINE　T-5000 polyoxypropylenediamine (HUNTSMAN 社)를 사용한다.

쇄연장제 ETHACURE 100 Diethyltoluenediamine (ALBEMARLE社) , 쇄연장기능과 함께 겔타임을 연장해주기 위하여 ETHACURE 420 N,N'-Bis(sec-butylamino)diphenylmethane (ALBEMARLE社)

방열기능을 위하여 AEROGEL은 GIOS AeroVa(GIOS社) 아래와 같은 성능을 지닌 분말을 사용하였다.

입도범위 <20 um [D95]

평균기공~20 nm

가비중0.03 ~ 0.1 g/cm

열전도율 0.017 ~ 0.022 W/m·k

비표면적600 ~ 800 m /g

또한 UV에 대한 저항성을 위하여 ZIKASORB-BS (ZIKO社)를 사용하여 다음 표4와 같은 실시예를 제조하여 비교 실험을 진행하였다.

구분	실시예1	실시예2	실시예3
D-2000	55.5	52.5	49.5
T-5000	5.0	5.0	5.0
ETHACURE 100	2.0	2.0	2.0
ETHACURE 420	37.0	37.0	37.0
JIOS AeroVa	0	3.0	6.0
ZIKASORB-BS	0.5	0.5	0.5
Index (A/B)	1.02	1.03	1.04

이때 상기 수치의 단위(kg)는 구성 비율로, 합치면 100이 된다.

상기와 같은 주제부와 경화제부는 실시예 1, 실시예2, 실시예3을 각각 혼합하여 다음 표5와 같은 항목을 측정하여 결과값을 도출하였다.

1) Gelling time: 주제 경화제 각각 50g씩 계량하여 핸드믹싱으로 100회 혼합하여 셀프레벨링성이 나타나지 않을 때 까지 측정함.

2) 방열온도 측정: 온도 전이가 잘되는 sus 철판(0.3mm)에 혼합된 폴리우레아를 2mm 도포후 7일을 양생하여 전열구로 일정한 높이에서 10분 및 30분가열하여 코팅하지 않는 반대편에서 전이되는 온도를 측정하여 상대적으로 방열효과를 측정함.

3) 인장강도

4) 신장율

5) 경도(Shore A)

6) 부착강도 (Full off , 콘크리트시편

구분	주제1 경화제 실시예 1	주제1 경화제 실시예2	주제1 경화제 실시예 3
Gelling time(분:초)	3분30초	3분47초	3분47초
온도(℃) 10분	29.2	27.3	25.7
온도(℃) 30분	34.3	32.0	29.8
인장강도(Mpa) 8시간	18.3	18.1	17.7
인장강도(Mpa) 24시간	38.9	38.6	37.2
신장율(%)	500	490	470
경도(Shore A)	93	93	91
부착강도 (Mpa)	2.1	2.1	2.2

상기 도출결과 에어로겔을 첨가한 부분은 첨가량에 따라 확연한 온도차이를 보이고 있어 이를 옥상 방수로 사용시 에너지절감에 큰 효과를 줄수있는 결과를 보이고 있다.

그리고 일반 폴리우레아와 물리적 특성값이 유사한 값을 도출하여 에어로겔을 첨가하여 방열기능을 첨가하여 방수 및 코팅제로 충분한 기능을 발휘할수 있는 제품이 완성 되었다.

또한 겔링타임이 3분 30초~50초 사이로(위 표에서 보면 3분30~47초로 경화시간이 나와 있는 것으로, 실험 결과치이다)저온저압으로 시공이 가능한 시간을 확보하고 있고 이로인한여 레벨링 기능성도 확보가 되었다.

상기한 본 발명은 상기 저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물을 스프레이 방법으로 분사하여 도포함에 있어서 비구조체 중 조적벽체의 구조보강 및 외벽방수를 위해 대상면의 고압세척, 크랙보수, 면처리, 실링작업 후 저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물을 도포한 뒤 UV코팅제를 도포함이 바람직하다.

한편 본 발명은 상기의 구성부를 적용함에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다.

그리고 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims

주제부와 경화제부가 혼합되어 이루어지는 저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물에 관한 것으로,
주제부는 주제부의 총중량에 대하여, 이소시아네이트 프리폴리머 35~65중량와, 폴리올 30~60중량%와, 점도조절제 1~10중량%를 포함하여 구성되고,
경화제부는 경화제부의 총중량에 대하여, alpha-(2-Aminomethylethyl)-omega-(2-aminomethylethoxy)-poly(oxy(methyl-1,2-ethanediyl)) 중량평균 분자량 2000 40~65중량%와, Poly[oxy(methyl-1,2-ethanediyl)],.alpha.,.alpha.',.alpha.''-1,2,3-propanetriyltris[.omega.-(2-aminom,ethylethoxy)] 중량평균 분자량 5000 3~10중량%와, 3,5 Diethyltoluene-2,4/2,6-diamine 1~20중량%와, 4,4'-methylene Bis[N-(1-methylpropyl)benzenamine] 20~40 중량%와, 또한 규조토, 펄라이트, 에어로겔 중에서 선택된 어느 하나 1~10중량%와, UV안정제 0.1~1.0중량%를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물.
청구항 1 에 있어서,
상기 이소시아네이트 프리폴리머는,
Monomeric MDI(4,4-,2,4-,2,2-diphenylmethane diisocyanate), Modified MDI(P,P'-Methylenediphenyl Diisocyanate), Modified MDI(4,4'-Methylenediphenyl Diisocyanate), Polymeric MDI(Methylenebis(4,1-Phenylene)Diisocyanate), 무황변 MDI(Hexamethylene Diisocyanate), 무황변 MDI(Isoporon diisocyanate)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물.
청구항 1 또는 2 에 있어서,
상기 이소시아네이트 프리폴리머의 NCO 몰%는 조성물안에 반응할수 있는 반응기의 몰%로, 반응성, 인장강도, 경도, 신장율을 조절하기 위해 12~18%로 이루어짐을 특징으로 하는 저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물.
청구항 1 에 있어서,
상기 경화제부에는,
다양한 칼라를 위해 피그먼트(안료: pigment)를 5~10중량%가 더 포함됨을 특징으로 하는 저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물.
청구항 1 에 있어서,
상기 점도조절제는 프로필렌 카보네이트(Propylene Carbonate)임을 특징으로 하는 저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물.
청구항 1 에 있어서,
상기 주제부와 경화제부의 중량 비율은 1:0.9 ~ 1:1.1임을 특징으로 하는 저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물.
청구항 1로 이루어진 저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물을 스프레이 방법으로 분사하여 도포하는 것을 특징으로 하는 저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물을 이용한 시공방법.
청구항 7 에 있어서,
상기 스프레이 방법에 의한 도포는,
분사시 액의 온도가 65~70℃이고, 분사압력은 1800~2500psi인 고온 고압 스프레이 방법에 의한 도포인 것을 특징으로 하는 저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물을 이용한 시공방법.
청구항 7 에 있어서,
분사시 액의 온도가 20~40℃이고, 분사압력은 700~1500psi인 저온 저압 스프레이 방법에 의한 도포인 것을 특징으로 하는 저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물을 이용한 시공방법.
청구항 7 에 있어서,
상기 저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물을 스프레이 방법으로 분사하여 도포함에 있어서,
비구조체 중 조적벽체의 구조보강 및 외벽방수를 위해 대상면의 고압세척, 크랙보수, 면처리, 실링작업 후 저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물을 도포한 뒤 UV코팅제를 도포하는 것을 특징으로 하는 저온경화형 폴리우레아 코팅 조성물을 이용한 시공방법.