KR101988730B1 - 친환경 우레탄 방수재 도료 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 우레탄 방수 및 바닥 시공 과정에서 발생되는 인체 유해물질인 유해 중금속, 유해 프탈레이트계 가소제 및 휘발성 유기화합물질(VOCs)로 인한 피해를 최소화하면서, 기본 도막의 물성이 우수한 우레탄 방수재 도료 조성물을 제공한다.

Description

친환경 우레탄 방수재 도료 조성물{ECO-FRIENDLY URETHANE COATING COMPOSITION FOR WATERPROOF COATING}

본 발명은 인체 유해물질로 인한 피해를 최소화하면서, 기본 도막의 물성이 우수한 친환경 우레탄 방수재 도료 조성물에 관한 것이다.

우레탄 도료는 부착성, 내약품성, 내마모성 등이 우수한 도료로서 널리 사용된다. 우레탄 도료의 제조에 사용되는 경화촉진제는, 주로 납 화합물(Pb-octoates, Pb-Naphthanates)이다. 납 화합물계 경화촉진제는 상온에서도 주제부인 우레탄 프리폴리머와 폴리올 경화제의 혼합물을 용이하게 반응시켜 우수한 물리적 성능을 부여할 뿐만 아니라 가격이 비교적 저렴하다는 장점이 있다. 그러나, 납(Pb) 등의 유해금속이 우레탄 도료에 혼합 및 잔류됨으로써, 공사의 시공 시 또는 시공 후에도 인체 및 대기환경에 유해하다는 단점이 있다. 주석(Sn) 화합물의 경우, 경화 촉진제로서의 효능이 납(Pb) 화합물보다 떨어질 뿐 아니라 최근에는 주석 화합물 역시 환경 호르몬제로 지정되어 사용이 규제되고 있다.

한편, 우레탄 도료의 유연성과 탄성을 확보하기 위해서, 프탈레이트계 가소제를 사용한다. 프탈레이트(Phthalate)계 가소제는 고분자와 상용성이 우수하며, 확산속도와 증기압이 낮아 고분자에서 쉽게 이탈되지 않아 내구성이 뛰어난 가소제이다. 그러나, 최근 들어 프탈레이트계 가소제의 독성 및 유해성에 대한 이슈가 커지면서, 환경단체로부터 프탈레이트계 가소제의 사용규제에 대한 목소리가 커지고 있다. 일례로, DOP(Di-2-ethylhexylphthalate), DBP(Di-butyl phthalate), BBP(butylbenzyl phthalate) 등은 내분비계 교란물질, 생식독성, 발암성 등의 유해물질로 분류됨으로써, 대부분의 용도에서 사용이 규제되어 사용량이 급감하는 추세이며, DINP, DIDP도 경구용 어린이 완구 또는 육아용품에서는 사용이 규제된다.

전술한 경화촉진제와 가소제의 유해성 논란과 규제 강화로 인해, 이들을 친환경적인 물질로 대체하기 위한 연구가 진행되고 있다. 그러나, 개발되는 대체 물질들은 기존의 경화촉진제와 가소제에 비해 성능이 크게 떨어질 뿐만 아니라, 높은 원료가격으로 인하여 적용에 한계가 있어 널리 사용되지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 인체 유해물질을 함유하는 종래의 경화촉진제와 가소제를 친환경 물질로 대체함과 동시에, 종래의 납(Pb)계 경화촉진제와 프탈레이트(Phthalate)계 가소제를 사용하는 방수재 도막과 비교하여 동등 이상의 우수한 도막 물성을 발휘할 수 있는 친환경 우레탄 방수재 도료 조성물을 제공한다.

본 발명은 우레탄 수지, 사슬연장제, 체질안료, 비반응성 희석제, 제1가소제 및 경화촉진제를 함유하는 주제부 및 폴리올, 이소시아네이트, 제2가소제 및 비반응성 희석제를 함유하는 경화제부를 포함하고, 상기 제1가소제 및 제2가소제는 비(非)프탈레이트(Non-Phthalate)계 가소제이고, 상기 경화촉진제는 친환경적인 금속물질, 예를 들어 비(非)납(Non-Pb)계 금속화합물인 우레탄 방수재 도료 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 전술한 친환경 우레탄 방수재 도료 조성물로부터 제조된 폴리우레탄 방수재를 제공한다.

본 발명의 우레탄 방수재 도료 조성물은 비(非)프탈레이트계 가소제와 비(非)납계 금속화합물을 함유하는 경화촉진제를 혼용(混用)함으로써, KS F 3888-2 규격 내 4대 중금속(Pb, Cd, Cr⁺⁶, Hg) 및 6대 프탈레이트계 가소제(DBP, BBP, DEHP, DINP, DNOP, DIDP)에 대한 국내 환경 규제기준 및 강화되는 해외 환경규제 기준을 모두 충족시킬 수 있다.

본 발명의 우레탄 방수재 도료 조성물은 종래의 납(Pb)계 경화촉진제와 프탈레이트(Phthalate)계 가소제를 사용하는 방수재 도료와 비교하여, 외관, 경화건조, 가사시간, 점도, 칙소값(THIXO INDEX) 및 도막 물성(예, 인장강도, 인열강도, 신장율, 경도) 면에서 동등 이상의 성능을 발휘할 수 있다.

나아가, 본 발명의 우레탄 방수재 도료 조성물은 포함되는 비반응성 희석제의 비점을 상향 조정함으로써, 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds, VOC)의 발생을 최소화하여 환경 오염이 경감되어 친환경적이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 그러나, 하기 내용에 의해서만 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 각 구성요소가 다양하게 변형되거나 선택적으로 혼용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 우레탄 방수재 도료 조성물은 우레탄 수지, 사슬연장제, 체질안료, 비반응성 희석제, 제1가소제 및 경화촉진제를 함유하는 주제부 및 폴리올, 이소시아네이트, 제2가소제 및 비반응성 희석제를 함유하는 경화제부를 포함하고, 상기 제1가소제 및 제2가소제는 비프탈레이트(Non-Phthalate)계 가소제이고, 상기 경화촉진제는 비납((Non-Pb)계 금속화합물이다.

이하, 상기 우레탄 방수재 도료 조성물의 조성을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

<주제부>

본 발명에 따른 2액형 우레탄 방수재 도료 조성물에서, 주제부는 우레탄 수지, 사슬연장제, 체질안료, 비반응성 희석제, 제1가소제 및 경화촉진제를 포함한다.

우레탄 수지

본 발명의 주제부에 포함되는 우레탄 수지로는 당 분야에 알려진 통상적인 우레탄을 사용할 수 있다.

일 구체예에 따르면, 상기 우레탄 수지는 자유 NCO(Free NCO) 함량이 3 내지 7 중량%이고, 수평균분자량(Mn)이 2,000 내지 10,000인 우레탄 프리폴리머일 수 있다.

본 발명에서, 상기 우레탄 수지의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 당해 주제부의 총 중량을 기준으로 하여 20 내지 40 중량%일 수 있다. 상기 우레탄 수지의 함량이 20 중량% 미만이면 경도, 인열강도 등에 영향을 미쳐 도막의 기계적 물성이 저하되며, 40 중량%를 초과할 경우 도막의 물성 저하 및 작업성 불량이 유발된다.

사슬연장제

본 발명의 주제부에 포함되는 사슬연장제는 폴리우레탄 조성물 내 각 성분들 간의 결합도를 증가시켜 내마모성이나 경도 등 우수한 물성을 제공하기 위해 사용된다.

상기 사슬연장제로는 당 분야에 알려진 통상적인 사슬연장제를 제한 없이 사용할 수 있으며, 일례로 디올이나 폴리올류 또는 아민류 사슬연장제 등이 있다.

상기 디올 또는 폴리올류의 비제한적인 예를 들면, 에틸렌디올, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,2-프로판디올, 1,3-부탄디올, 2,3-부탄디올, 1,3-펜탄디올, 1,2-헥산디올, 3-메틸렌펜탄-1,5-디올, 1,9-노난디올(nonanediol), 2-메틸옥탄-1,8-디올, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 1,3-부틸렌글리콜(1,3-Butylene Glycol), 메틸프로판디올(methylpropanediol), 테트라메틸렌글리콜(tetramethyleneglycol) 등이 있다.

상기 아민류의 비제한적인 예를 들면, 4,4'-메틸렌비스(2-클로로아닐린)(4,4'-methylene bis(2-chloroaniline), MOCA), 디에틸톨루엔디아민(diethyltoluenediamine), 벤젠아민(benzeneamine), 히드라진, 트리에틸아민, 폴리에테르아민, 이소포론디아민, 에틸렌디아민, 1,2-프로필렌디아민, 1,3-프로필렌디아민, N-메틸프로필렌-1,3-디아민, N,N'-디메틸에틸렌 디아민, 4,4-메틸렌-비스-2-클로로아닐린, 이소부틸-3,5-디아미노-4-클로로벤조에인트, 트리메틸렌글리콜-디-P-아미노벤조에이트, 4,4-메틸렌-비스-3-클로로-2,6-디에틸아닐린, 3,5-디메틸시오-2,4-톨루엔디아민, 3,5-디에틸톨루엔-2,4-디아민 등이 있다. 전술한 사슬연장제를 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상 혼용할 수 있다.

본 발명에서, 상기 사슬연장제의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 당해 주제부의 총 중량을 기준으로 하여 1.0 내지 4.0 중량%일 수 있다. 상기 사슬연장제의 함량이 전술한 함량 범위에 해당될 경우, 우수한 도막 물성을 나타낼 수 있다.

체질안료

본 발명의 주제부에 포함되는 체질안료는 도막 내의 기공을 충전시키고, 도막 형성을 보완하며, 경도 및 광택을 조절하는 역할을 한다. 구체적으로, 본 발명에서는 체질안료를 포함함에 따라, 양호한 도막 외관을 얻을 수 있음과 동시에 경도, 내충격성, 방청성 등을 향상시킬 수 있다.

상기 체질안료로는 당 분야에 알려진 통상적인 체질안료를 제한 없이 사용할 수 있다. 일례로, 탄산칼슘, 클레이, 탈크, 마그네슘 실리케이트, 카올린, 마이카, 실리카, 알루미늄 실리케이트, 알루미늄하이드록사이드, 황산바륨, 바륨설페이트 등이 있고, 전술한 성분을 단독 사용하거나 2종 이상 혼용할 수 있다.

상기 체질안료의 입도는 특별히 한정되지 않으며, 방수재 도료 조성물에 적용되는 입도 범위 내에서 적절히 조절할 수 있다. 일례로, 평균 입경이 500 내지 1,000 nm인 것을 사용할 수 있다.

본 발명에서, 상기 체질안료의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 당해 주제부의 총 중량을 기준으로 하여 50 내지 65 중량% 일 수 있다. 상기 체질안료의 함량이 50 중량% 미만이면 경도 인열강도 등에 영향을 미쳐 도막의 기계적 물성이 저하되며, 65 중량%를 초과할 경우 점도 상승 및 흐름성 부분에 영향을 미쳐 도막의 물성 저하 및 작업성 불량이 유발된다.

비반응성 희석제

본 발명의 주제부에 포함되는 비반응성 희석제는 경화반응에 참여하지 않으나 도막에 잔존하여 물성에 영향을 미치는 희석제를 지칭하는 것으로서, 안료 적용의 제한성을 극복하고, 셀프레벨링 작업이 가능하도록 도료의 점도를 조절하는 역할을 한다.

상기 비반응성 희석제로는 당 분야에 알려진 통상적인 비반응성 희석제를 제한 없이 사용할 수 있다. 사용 가능한 비반응성 희석제의 예를 들면, 톨루엔(toluene), 자일렌(xylene), 벤젠(benzene) 등의 방향족 탄화수소계 화합물, n-부틸아세테이트(n-Butyl Acetate), 미네랄스프릿(Mineral Spirits), 도데실 페놀, 스타이렌 페놀, 벤질 알코올 또는 이들의 혼합물 등이 있다.

특히, 본 발명에서는 휘발성 유기화합물(VOC)의 발생을 최소화하기 위해서 고비점을 갖는 용제를 비반응성 희석제로 사용할 수 있다. 상기 고비점 용제를 단독 사용하거나 상기 언급된 비반응성 희석제와 혼용(混用)할 수 있다. 이때, 고비점 용제의 비점은 예를 들어 250 내지 420℃일 수 있으며, 다른 예로 280 내지 390℃일 수 있다.

본 발명에서, 상기 비반응성 희석제의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 당해 주제부의 총 중량을 기준으로 하여 2 내지 10 중량%일 수 있다. 상기 비반응성 희석제의 함량이 전술한 범위에 해당될 경우 도막의 우수한 물성과 작업성을 동시에 발휘할 수 있다.

제1가소제

본 발명의 주제부에 포함되는 제1가소제는 폴리우레탄의 유연성과 탄성을 부여하기 위해 투입되는 물질로서, 본 발명에서는 종래 6대 프탈레이트계 가소제(DBP, BBP, DEHP, DINP, DNOP, DIDP)를 대체하는 비(非)프탈레이트계 가소제(Non-phthlate based plasticizer)를 사용할 수 있다.

상기 제1가소제의 비제한적인 예를 들면, 디옥틸 테레프탈레이트(Dioctyl terephthalate, DOTP), 부틸 2-에틸헥실 테레프탈레이트(Butyl 2-ethylhexyl terephthalate, BOTP) 또는 이들의 혼합물 등이 있다. 상기 부틸 2-에틸헥실 테레프탈레이트의 구체예로는 GL-500 등이 포함된다.

본 발명에서, 상기 비프탈레이트계 제1가소제의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 당해 주제부의 총 중량을 기준으로 하여 1 내지 8 중량%일 수 있다. 상기 비프탈레이트계 제1가소제의 함량이 전술한 범위를 벗어날 경우 점도 조절 및 주제부와 경화제부 간의 반응속도를 조절하지 못하는 문제가 초래될 수 있다.

경화촉진제

본 발명의 주제부에 포함되는 경화촉진제는 우레탄 반응을 촉진하는 역할을 한다. 본 발명에서는 경화촉진제로 비(非)납(Non-Pb)계 금속화합물을 사용함으로써, 친환경적인 동시에 도료 조성물의 기계적 물성을 향상시키고 KS 물성을 만족시키는 효과를 얻을 수 있다. 본 발명의 비납계 금속화합물은 비납계 금속물질과 유기산의 반응물인 금속화합물일 수 있다.

상기의 비납(Non-Pb)계 금속물질의 비제한적인 예는 셀레늄(Se), 구리(Cu), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 비스무트(Bi), 아연(Zn) 등으로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 특히 비스무트와 아연을 함유하는 화합물을 사용할 경우, 경화반응 중 가교반응 촉진 작용에 의한 기계적 강도 향상효과와 경화반응시간 조절에 따른 작업성 향상효과를 추가로 얻을 수 있다. 상기 유기산의 비제한적인 예는 옥탄산, 나프텐산, 프로피온산, 말레인산, 네오데칸산, 네오판탄산 등으로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.

일례로 비스무트 화합물을 사용할 수 있으며, 비스무트 화합물은 15족 비중금속 계열을 특성을 가지고 있으므로, 친환경적이며 제품 경화 촉진의 장점을 나타낼 수 있다. 상기 비스무트 화합물의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 비스무트 옥토에이트, 비스무트 나프텐네이트, 비스무트 프로피오네이트, 비스무트 말레이네이트, 비스무트 네오테카노이드, 비스무트 네오펜타노이드 및 비스무트 카르복실레이트 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다.

또 다른 예로 아연 화합물을 사용할 수 있으며, 그 종류는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어 아연 옥토에이트, 아연 나프텐에이트, 아연 프로피오네이트, 아연 말레이네이트, 아연 네오테카노이드, 아연 네오펜타노이드, 아연 카복실레이트 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다.

또한, 경화촉진제로 비스무트와 아연을 함유하는 화합물을 사용할 수 있다. 상기 비스무트와 아연을 함유하는 화합물은 비스무트와 아연을 동시에 함유하면서, 폴리우레탄 경화촉진제 역할을 하는 물질이라면 특별히 제한되지 않는다. 일례로, 비스무트 화합물과 아연 화합물을 함유하되, 당해 비스무트(Bi)와 아연(Zn)의 중량비가 1 : 0.5 내지 1.0 범위로 포함되는 화합물일 수 있다. 상기와 같이 비스무트와 아연의 몰비가 조절되는 경우, 경화 반응 중 가교반응 촉진작용에 의하여 기계적 강도 향상 및 경화반응시간 조절 효과를 나타낼 수 있다.

본 발명에서, 상기 경화촉진제의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 당해 주제부의 총 중량을 기준으로 하여 0.1 내지 1.0 중량%일 수 있다. 상기 경화촉진제의 함량 범위를 벗어날 경우 도막의 경도 및 기계적 물성 등이 저하되며, 도막 외관이 불량해질 수 있다. 상기 경화촉진제 내의 인체에 무해한 비납계 금속물질의 함량은 경화촉진제의 총 중량을 기준으로 하여 5 내지 20 중량%일 수 있다.

첨가제

본 발명의 친환경 우레탄 방수재 도료 조성물을 구성하는 주제부는 상기 조성물의 고유 특성을 해하지 않는 범위 내에서, 당 업계에 알려진 통상적인 첨가제를 포함할 수 있다.

사용 가능한 첨가제의 비제한적인 예로는 분산제, 침강방지제, 소포제, 탈포제, 레벨링제, 내후성 첨가제, 건조제, 외관 조절제, 커플링제, 수분흡수제, 조색제, 접착 증진제 또는 이들의 1종 이상 혼합물 등이 있다. 구체적으로, 침강방지제, 분산제, 소포제, 수분흡수제 및 조색제로 구성된 군에서 선택되는 2종 이상의 첨가제를 혼용할 수 있다. 본 발명에서, 상기 첨가제의 함량은 당 분야에 공지된 함량 범위 내에서 적절히 조절할 수 있으며, 일례로 당해 주제부의 총 중량을 기준으로 하여 0.5 내지 3 중량%일 수 있다.

침강방지제는 재료들의 침강을 막아 도막이 균일한 성상으로 형성하도록 하는 역할을 하는 것으로서, 당 분야에 알려진 통상적인 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 일례로, 클레이(clay) 타입, 왁스 타입, 우레탄 고분자 타입의 침강방지제 등이 있다. 상기 침강 방지제의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 0.05 내지 0.5 중량%일 수 있다. 침강방지제의 함량이 전술한 범위에 해당될 경우 도막의 레벨링과 저장 안정성이 우수하게 발휘될 수 있다.

분산제는 조성물을 구성하는 각 재료들을 분산시키고 거리 유지를 통해 재응집을 막아 도막의 균일한 물성을 발현하도록 하는 역할을 한다. 상기 분산제로는 당 분야에 알려진 통상적인 것을 사용할 수 있으며, 일례로 고분자량의 블록 공중합체 타입의 분산제 등이 있다.

소포제는 도장 시 발생되는 기포를 억제함으로써 도막의 외관을 높여주는 역할을 하는 것으로서, 당 분야에 알려진 통상적인 소포제를 제한 없이 사용할 수 있다. 일례로, 폴리실록산 타입의 소포제를 사용할 수 있다.

레벨링제는 상기 조성물이 평탄하고 매끄럽게 코팅되도록 레벨링함으로써, 조성물 내의 접착력을 증진시키면서 도막의 외관 특성을 향상시키기 위한 것이다. 상기 레벨링제로는 당 분야에 알려진 통상적인 것을 제한 없이 사용할 수 있으며, 일례로 아크릴계, 실리콘계, 폴리에스테르계, 아민계 레벨링제 등이 있다.

접착증진제는 상기 조성물을 구성하는 물질간의 화학적인 작용을 통하여 바탕면에 대한 부착력 보강 및 조성물의 강도를 보강하기 위하여 첨가되는 것으로서, 당 분야에 알려진 통상적인 실란 커플링제 등의 실란 화합물, 수분산 폴리올레핀 등을 사용할 수 있다.

<경화제부>

본 발명에 따른 2액형 우레탄 방수재 도료 조성물에서, 경화제부는 폴리올, 이소시아네이트, 제2가소제 및 비반응성 희석제를 포함한다.

폴리올

본 발명의 경화제부에 포함되는 폴리올로는 당 분야에서 폴리우레탄 합성에 사용되는 통상적인 폴리올을 특별한 제한 없이 사용할 수 있다.

상기 폴리올의 비제한적인 예로는, 폴리에테르(polyether) 폴리올, 폴리에스테르(polyester) 폴리올, 폴리카프로락톤 폴리올, 폴리테트라메틸렌에테르 디올, 폴리부타디엔 디올(polybuthadiene diol), 폴리테트라메틸렌에테르(polytetra methylene ether) 디올, 폴리프로필렌 옥사이드(polypropylene oxide) 디올, 폴리부틸렌옥사이드(polybutyleneoxide) 디올, 트리올(triol) 등이 있다. 전술한 성분을 단독 사용하거나 또는 2종 이상 혼용할 수 있다.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 폴리올은 중량평균분자량(Mw)이 1,000 내지 4,000의 폴리에테르 폴리올일 수 있다. 상기 폴리에테르 폴리올의 중량평균분자량이 1,000 미만일 경우 유연성이 저하될 수 있으며, 4,000을 초과하는 경우 도막의 경도 및 내마모성이 저하될 수 있다.

본 발명에서, 상기 폴리올의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 당해 경화제부의 총 중량을 기준으로 하여 40 내지 70 중량%일 수 있다. 상기 폴리올의 함량이 40 중량% 미만이면 우레탄 조성물의 경도가 약화될 수 있으며, 70 중량%를 초과할 경우 충격에 대한 안정성, 인열강도가 약화될 수 있다.

이소시아네이트

본 발명의 경화제부에 포함되는 이소시아네이트는, 분자 내 포함된 이소시아네이트기(-NCO)가 전술한 폴리올의 히드록시기(-OH)와 반응하여 우레탄 수지를 형성하는 역할을 한다.

상기 이소시아네이트로는 당 분야에서 폴리우레탄 합성에 사용되는 통상적인 이소시아네이트 화합물을 제한 없이 사용할 수 있다. 일례로, 메틸렌 디페닐 디이소사이아네이트(Methylene Diphenyl Diisocyanate, MDI), 톨루엔 디이소시아네이트(Toluene diisocyante, TDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Hexa Methylene Di-isocyanate, HMDI), 이소프론 디이소시아네이트(Isophorone Di-isocyanate, IPDI), 메타 자일렌 디이소시아네이트(MXDI), 테트라메틸자일렌 디이소시아네이트(TMXDI), 상기 MDI의 벤젠고리에 수소를 첨가하여 지환족으로 만든 디이소시아네이트(H12 MDI), 자일렌 디이소시아네이트(XDI)의 벤젠고리에 수소를 첨가하여 지환족으로 만든 디이소시아네이트(수첨 XDI) 등이 있다. 전술한 성분을 단독 사용하거나 또는 2종 이상 혼용할 수 있다.

본 발명에서, 상기 이소시아네이트의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 당해 경화제부의 총 중량을 기준으로 하여 15 내지 25 중량%일 수 있다. 상기 이소시아네이트의 함량이 15 중량% 미만이면 당해 우레탄 조성물에 히드록시기가 남게 되어 도막의 경도 및 강도가 저하될 수 있으며, 25 중량%를 초과할 경우 이소시아네이트기가 남게 되어 수분과의 결합으로 인한 발포 현상, 도막의 크랙 등이 발생할 수 있다.

제2가소제

본 발명의 경화제부는 비(非)프탈레이트계 제2가소제를 포함한다.

상기 제2가소제는 전술한 주제부의 제1가소제 성분과 동일하거나 또는 상이할 수 있으며, 일례로 디옥틸 테레프탈레이트(Dioctyl terephthalate, DOTP), 부틸 2-에틸헥실 테레프탈레이트(Butyl 2-ethylhexyl terephthalate, BOTP) 또는 이들의 혼합물 등이 있다.

본 발명에서, 상기 제2가소제의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 당해 경화제부의 100 중량%를 만족시키는 잔량일 수 있으며, 다른 예로 당해 경화제부의 총 중량을 기준으로 하여 1.0 내지 15 중량%일 수 있다. 상기 비프탈레이트계 제2가소제의 함량이 전술한 범위를 벗어날 경우 점도 조절 및 주제부와 경화제부 간의 반응속도를 조절하지 못하는 문제가 초래될 수 있다.

비반응성 희석제

본 발명의 경화제부는 당 분야에 알려진 통상적인 비반응성 희석제를 포함한다.

상기 비반응성 희석제는 전술한 주제부의 비반응성 희석제 성분과 동일하거나 또는 상이할 수 있으며, 예를 들면, 톨루엔(toluene), 자일렌(xylene), 벤젠(benzene) 등의 방향족 탄화수소계 화합물, n-부틸아세테이트(n-Butyl Acetate), 미네랄스프릿(Mineral Spirits), 도데실 페놀, 스타이렌 페놀, 벤질 알코올 또는 이들의 혼합물 등이 있다.

특히, 본 발명에서는 휘발성 유기화합물(VOC)의 발생을 최소화하기 위해서 고비점을 갖는 용제를 비반응성 희석제로 사용할 수 있다. 상기 고비점 용제를 단독 사용하거나 상기 언급된 비반응성 희석제와 혼용(混用)할 수 있다. 이때, 고비점 용제의 비점은 예를 들어 250 내지 420℃일 수 있으며, 다른 예로 280 내지 390℃일 수 있다.

본 발명에서, 상기 비반응성 희석제의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 당해 경화제부 100 중량%를 만족시키는 잔량일 수 있으며, 다른 예로 당해 경화제부의 총 중량을 기준으로 하여 10 내지 40 중량%일 수 있다. 상기 비반응성 희석제의 함량이 전술한 범위에 해당될 경우 작업성이 개선되고 도막의 우수한 물성을 발휘할 수 있다.

첨가제

본 발명의 경화제부는 상기 조성물의 고유 특성을 해하지 않는 범위 내에서, 당 업계에 알려진 통상적인 첨가제를 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 전술한 주제부의 첨가제 성분과 동일하거나 또는 상이할 수 있다.

사용 가능한 첨가제의 비제한적인 예로는 분산제, 침강방지제, 소포제, 탈포제, 레벨링제, 내후성 첨가제, 건조제, 외관 조절제, 커플링제, 수분흡수제, 조색제, 접착 증진제 또는 이들의 1종 이상 혼합물 등이 있다. 구체적으로, 침강방지제, 분산제, 소포제, 수분흡수제 및 조색제로 구성된 군에서 선택되는 2종 이상의 첨가제를 혼용할 수 있다. 본 발명에서, 상기 첨가제의 함량은 당 분야에 공지된 함량 범위 내에서 적절히 조절할 수 있으며, 일례로 당해 경화제부의 총 중량을 기준으로 하여 0.5 내지 3 중량%일 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 우레탄 방수재 도료 조성물은 우레탄 수지 20 내지 40 중량%, 사슬연장제 1.0 내지 4.0 중량%, 체질안료 50 내지 65 중량%, 비반응성 희석제 2 내지 10 중량%, 비(非)프탈레이트계 제1가소제 1 내지 8 중량% 및 비(非)납계 금속화합물을 함유하는 경화촉진제 0.1 내지 1.0 중량%를 함유하는 주제부; 및 폴리올 40 내지 70 중량%, 이소시아네이트 15 내지 25 중량%, 비(非)프탈레이트계 제2가소제 1 내지 15 중량% 및 비반응성 희석제 10 내지 40 중량%를 함유하는 경화제부를 포함한다.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 우레탄 방수재 도료 조성물에서 상기 주제부와 경화제부는 2.5 내지 3.5 : 1 중량비로 혼합된다.

본 발명에서, "중량비"는 원료 성분간의 중량비율, 예컨대 주제부와 경화제부 간의 중량 비율(혼합 비율)을 의미한다.

본 발명의 2액형 우레탄 방수재 도료 조성물은 당 분야에 공지된 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있으며, 일례로 전술한 조성의 주제부와 경화제부를 각각 구성한 후, 이들을 특정 비율로 혼합함으로써 제조될 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 우레탄 방수재 도료 조성물은 인체 및 환경에 유해한 성분, 즉 유해 중금속 경화촉진제, 프탈레이트계 가소제 등을 포함하지 않아 친환경적이고 KS 물성을 만족시킬 뿐만 아니라, 경화 후 도막 외관이 미려하며, 인장강도, 인열강도, 신장율, 경도 등의 도막 강도가 우수하다. 따라서, 본 발명의 우레탄 방수재 도료 조성물은 방수나 바닥재를 시공하는 용도로 적용될 수 있으나, 이에 특별히 제한되지 않고, 다양한 공정 단계 및 용도에 적용 가능하다.

본 발명은 상기 폴리우레탄 방수재 도료 조성물을 도료로서 이용하여 형성된 친환경 폴리우레탄 방수재 도막을 제공한다. 여기서, 상기 도막은 통상 콘크리트 표면에 형성될 수 있고, 콘크리트 표면에 직접 형성되거나 또는 상기 콘크리트 표면에 프라이머층을 도포하여 형성한 후에 상기 프라이머층 상부에 본 발명의 도막이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 우레탄 방수재 도료 조성물은 폴리우레탄 방수의 시공을 위한 방수재로 사용될 수 있으며, 고무화 아스팔트 및 그 외 다른 방수 시트와 함께 복합방수 시공 방법에 이용될 수도 있다.

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

[ 실시예 1-3]

하기 표 1에 기재된 조성에 따라 우레탄 수지, 체질안료, 비반응성 희석제, 가소제, 경화촉진제 및 분산제 등을 사용하여 주제부를 구성하였으며, 폴리올, 이소시아네이트, 사슬연장제, 가소제, 비반응성 희석제 등을 사용하여 경화제부를 구성한 후, 상기 주제부와 경화제부를 3 : 1 중량비로 혼합하여 실시예 1-3의 2액형 우레탄 방수재 도료 조성물을 각각 제조하였다. 하기 표 1에서 각 조성물의 사용량 단위는 중량%이며, 사용된 원료 물질의 사양은 표 2에 나타내었다.

[ 비교예 1-7]

하기 표 3에 기재된 조성에 따라 주제부와 경화제부를 각각 구성한 후, 상기 주제부와 경화제부를 3 : 1 중량비로 혼합하여 비교예 1-7의 2액형 우레탄 방수재 도료 조성물을 제조하였다. 하기 표 3에서 각 조성물의 사용량 단위는 중량%이며, 사용된 원료 물질의 사양은 상기 표 2에 나타내었다.

[ 실험예 . 친환경 방수용 도료 조성물의 물성 평가]

상기 실시예 1-3 및 비교예 1-7의 방수용 도료 조성물을 사용하여 도막을 형성하였으며, 이들의 물성을 측정하여 그 결과를 하기 표 4, 표 5에 각각 나타내었다.

<물성측정방법>

(1) 점도

틴캔에 도료 조성물을 80 부피% 정도 담은 후 Brookfield 점도계로 다음과 같은 조건[25℃, #5, 10rpm]으로 검사하였다

(2) THIXO INDEX

틴캔에 도료 조성물을 80 부피% 정도 담은 후 Brookfield 점도계로 다음과 같은 조건[25℃, #5, 5rpm/50rpm]으로 검사하였다

(3) 가사시간

틴캔에 도료 조성물을 80 부피% 정도 담은 후, Brookfield 점도계로 다음과 같은 조건[25℃, #6, 10rpm, Max. 10,0000cps]으로 검사하였다

(4) 레벨링

주제부와 경화제부를 혼합하여 교반한 후 SAG METER 및 RAKE를 이용하여 레벨링을 관찰하였다. 레벨링(RAKE)은 1(열세) 내지 5(우수)로 평가하였다.

(5) 경화 건조

주제부와 경화제부를 혼합하여 MDF 패널(150 * 300㎜) 상에 일정량 도포를 한 후, 시간대에 따른 경화 정도를 관찰하였다.

(6) 내발포성

주제부와 경화제부를 혼합하여 우레탄 구도막 시편위에 도료 조성물을 도장하고 60℃ * 80% 조건으로 양생하여 도막 부풀음의 발생 유/무를 확인하였다. 내발포성은 1(열세) 내지 5(우수)로 평가하였다.

(7) 작업성

주제부와 경화제부를 혼합한 후 고무레끼를 이용하여 작업성을 확인하였다. 작업성은 1(열세) 내지 5(우수)로 평가하였다.

(8) 용출

주제부와 경화제부를 혼합한 후 4L 틴캔에 150g을 넣고 일자에 따른 용출 발생 유/무를 확인하였다. 용출 정도를 1(열세) 내지 5(우수)로 평가하였다.

(9) 외관

주제부와 경화제부를 혼합한 후 시편틀 위에 양장을 하여 1주일 간 도막펴짐 정도 및 광택, 기포꺼짐 정도를 확인을 하여 외관 정도를 1(열세) 내지 5(우수)로 평가하였다.

(10) 저장성

주제부를 60℃ 오븐에 투입하고 30일 경과 후 도료의 침전 상태를 확인하였다. 침전 정도를 1(열세) 내지 5(우수)로 평가하였다.

(11) 인장강도

시험편을 표준 상태에서 1시간 이상 방치한 후 인장 시험기에 물림 간격이 60 mm가 되도록 시험편을 부착하고, 우레탄 고무계는 500 mm/min의 인장 속도로 시험편이 파단될 때까지 인장하였다. 인장강도는 자동 기록된 차트지에서 최대 하중을 읽고 3개의 평균값으로 확인하였다.

(12) 인열강도

시험편을 표준 상태에서 1시간 이상 방치한 후 인장 시험기에 물림 간격이 60 mm가 되도록 시험편을 부착하고, 우레탄 고무계는 500 mm/min의 인장 속도로 시험편이 파단될 때까지 인장하였다. 인열강도는 자동 기록된 차트지에서 최대 하중을 읽고 3개의 평균값으로 확인하였다

(13) 신장율

시험편을 표준 상태에서 1시간 이상 방치한 후 인장 시험기에 물림 간격이 60mm가 되도록 시험편을 부착하고, 우레탄 고무계는 500 mm/min의 인장 속도로 시험편이 파단될 때까지 인장하였다. 신장율는 도막 상,하단부가 파단이 될 때까지 그 거리를 측정하였다.

(14) 경도

주제부와 경화제부를 혼합하여 시편틀로 양장을 하여 1주일 뒤 도막경도 측정계 SHORE A TYPE으로 측정하였다.

상기 표 4 및 표 5에 나타난 바와 같이, 실시예 1-3의 본 발명에 따른 우레탄 방수재 도료 조성물은 인체 유해물질인 유해중금속 경화촉진제, 프탈레이트계 가소제, 휘발성 유기화합물질을 포함하지 않음에도 불구하고, 종래 우레탄 방수재 도막(비교예 1-7)과 비교하여 동등 이상의 도막 물성 효과를 발휘한다는 것을 알 수 있었다.

Claims (10)

1. 우레탄 수지 20 내지 40 중량%, 사슬연장제 1.0 내지 4.0 중량%, 체질안료 50 내지 65 중량%, 비반응성 희석제 2 내지 10 중량%, 제1가소제 1 내지 8 중량% 및 경화촉진제 0.1% 내지 1.0 중량%를 함유하는 주제부 및
   폴리올 40 내지 70 중량%, 이소시아네이트 15 내지 25 중량%, 제2가소제 1 내지 15 중량% 및 비반응성 희석제 10 내지 40 중량%를 함유하는 경화제부를 포함하고,
   상기 제1가소제 및 제2가소제는 비프탈레이트(Non-Phthalate)계 가소제이고,
   상기 경화촉진제는 비납(Non-Pb)계 금속화합물인 우레탄 방수재 도료 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 비프탈레이트계 가소제는 디옥틸 테레프탈레이트(Dioctyl terephthalate, DOTP) 및 부틸 2-에틸헥실 테레프탈레이트(Butyl 2-ethylhexyl terephthalate, BOTP)로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 우레탄 방수재 도료 조성물.
3. 제1항에 있어서, 상기 비납(Non-Pb)계 금속화합물의 금속은 셀레늄(Se), 구리(Cu), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 비스무트(Bi) 및 아연(Zn)으로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 우레탄 방수재 도료 조성물.
4. 제1항에 있어서, 상기 비납(Non-Pb)계 금속화합물은 비납(Non-Pb)계 금속물질과 유기산의 반응물인 우레탄 방수재 도료 조성물.
5. 제4항에 있어서, 상기 유기산은 옥탄산, 나프텐산, 프로피온산, 말레인산, 네오데칸산 및 네오판탄산으로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 우레탄 방수재 도료 조성물.
6. 제1항에 있어서, 상기 경화촉진제는 비스무트와 아연을 함유하는 화합물이고, 비스무트(Bi)와 아연(Zn)의 중량비가 1 : 0.5 내지 1.0인 범위로 포함하는 것인 우레탄 방수재 도료 조성물.
7. 제1항에 있어서, 상기 경화촉진제 내의 금속물질의 함량은 경화촉진제의 총 중량을 기준으로 하여 5 내지 20 중량%인 우레탄 방수재 도료 조성물.
8. 제1항에 있어서, 상기 비반응성 희석제는 비점이 250 내지 420℃인 고비점 용제인 우레탄 방수재 도료 조성물.
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