KR102022237B1 - 차열성능이 우수한 우레탄 방수재 조성물 및 이를 이용한 차열 및 방수 시공공법 - Google Patents

차열성능이 우수한 우레탄 방수재 조성물 및 이를 이용한 차열 및 방수 시공공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차열성능이 우수한 우레탄 방수재 조성물 및 이를 이용한 차열 및 방수 시공공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 폴리옥시프로필렌글리콜-톨루엔디이소시아네이트(TDI) 프리폴리머(preploymer)와, 도막의 수축율을 저감하기 위한 메틸메타크릴레이트(MMA)수지와, TiO2분말, 알루미나분말 및 폐유리를 용융시켜서 분쇄한 구형율 90%이고, 입자크기가 1-10um인 실리카분말을 혼합한 차열성 무기분말과, 반도체 또는 태양전지용 실리콘 웨이퍼(silicon wafer) 제조과정 중 실리콘 잉곳 또는 웨이퍼를 절단하는 과정에서 발생하는 실리콘 슬러지(silicon sludge)를 건조한 입자크기 1-20um인 실리콘 슬러지 분말을 포함하는 주제부와; 폴리옥시프로필렌글리콜, 폴리에스테르폴리올, 2,2'-디클로로-4,4'-메틸렌디아닐린(2,2'-dichloro-4,4'-methylenedianiline), 아스파르트산,N,N'-(메틸렌디-4,1-사이클로헥산디일)비스-1,1',4,4'-테트라에틸 에스테르(Aspartic acid, N,N'-(methylenedi-4,1-cyclohexanediyl)bis-1,1',4,4'-tetraethyl ester; CAS No. 136210-30-5) 및 가소제를 포함하는 경화제부;를 포함하여 구성되는 차열성능이 우수한 우레탄 방수재 조성물 및 이를 이용한 차열 및 방수 시공공법에 관한 것이다.

Description

차열성능이 우수한 우레탄 방수재 조성물 및 이를 이용한 차열 및 방수 시공공법{Urethane waterproof material composition with excellent thermo-shield function and construction method of waterproofing and thermo-shield using thereof}
본 발명은 차열성능이 우수한 우레탄 방수재 조성물 및 이를 이용한 차열 및 방수 시공공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 폴리옥시프로필렌글리콜-톨루엔디이소시아네이트(TDI) 프리폴리머(preploymer)와, 도막의 수축율을 저감하기 위한 메틸메타크릴레이트(MMA)수지와, TiO2분말, 알루미나분말 및 폐유리를 용융시켜서 분쇄한 구형율 90%이고, 입자크기가 1-10um인 실리카분말을 혼합한 차열성 무기분말과, 반도체 또는 태양전지용 실리콘 웨이퍼(silicon wafer) 제조과정 중 실리콘 잉곳 또는 웨이퍼를 절단하는 과정에서 발생하는 실리콘 슬러지(silicon sludge)를 건조한 입자크기 1-20um인 실리콘 슬러지 분말을 포함하는 주제부와; 폴리옥시프로필렌글리콜, 폴리에스테르폴리올, 2,2'-디클로로-4,4'-메틸렌디아닐린(2,2'-dichloro-4,4'-methylenedianiline), 아스파르트산,N,N'-(메틸렌디-4,1-사이클로헥산디일)비스-1,1',4,4'-테트라에틸 에스테르(Aspartic acid, N,N'-(methylenedi-4,1-cyclohexanediyl)bis-1,1',4,4'-tetraethyl ester; CAS No. 136210-30-5) 및 가소제를 포함하는 경화제부;를 포함하여 구성되는 차열성능이 우수한 우레탄 방수재 조성물 및 이를 이용한 차열 및 방수 시공공법에 관한 것이다.
일반적으로 방수 공사란 다양한 재료 및 공법을 이용하여 물을 통과시키지 않는 방수층을 형성하여 구조물의 누수를 막는 공사를 말한다. 방수공사는 방수층의 형성 방법, 방수 재료, 대상 부위에 따른 분류 등 많은 종류가 있으며, 방수 재료에 따른 분류 중 우레탄 도막 방수는 우레탄 수지의 특성으로 내한성, 내충격성, 탄성, 신장율이 우수하여 소지와 일체화된 도막층을 확보할 수 있으므로 방수재료로 많이 사용되고 있다.
그러나, 상기 우레탄 방수재료는 단순히 방수성능에 국한된 물성만을 가지고 있으므로, 건물에 조사되는 태양열 에너지에 대해서 빛(열)을 차단해 주는 기능이 없어서 건물 내부의 단열효과에는 기여를 하지 못한다는 단점이 있었을 뿐만 아니라, 태양열 에너지에 의해 온도가 상승(여름철 표면온도 80℃까지 상승)함에 따라, 방수층의 열화가 발생하여 내구성 저하 및 방수층 보수작업 비용이 증가하는 문제점이 있었다.
상기한 문제점들을 해결한 것으로, 최근에는 차열성능을 가진 방수재가 개발되었는데, 한국등록특허 10-0662602(등록일자 2006년12월21일)에는 아크릴 수지 35 중량부 - 45 중량부, 분산제 0.1 - 1 중량부, 차열안료 35 - 45 중량부, 침강방지제 0.1 - 1 중량부, 촉매 0.1 - 1 중량부 및 폴리에스테르 수지 5 - 15 중량부를 함유하는 주제부; 및 폴리이소시아네이트 40 - 50 중량부, 수분흡수제 0.1 - 1 중량부 및 희석제 50 - 60 중량부를 함유하는 경화제부를 포함 하는 2액형의 차열능을 가지는 방수재용 상도 조성물이 개발되어 공지되어 있으나, 별도의 차열안료를 사용하여야 하며, 폴리에스테르수지를 사용하므로 경제성이 없고, 차열 및 방수효과도 미흡한 문제가 있으므로 실용화되지 못하는 문제점이 있다.
또한, 한국등록특허 10-1602656(등록일자 2016년03월07일)에는 발포 유리비드, 차열 안료 또는 이들의 혼합물이 포함된 우레탄으로 이루진 차열층; 단열재가 포함된 우레탄으로 이루어진 단열층; 열가소성 수지필름을 기준으로 일측에 제1합성섬유 부직포가 형성되고, 상기 제1합성섬유 부직포에 대향되는 타 측에 제2합성섬유 부직포가 라미네이팅되어 있는 열가소성 수지필름층; 아스팔트와 고분자 수지 접착제가 1:0.5 내지 1:1의 중량비로 혼합된 접착성 아스팔트층; 및 이형층이 순차적으로 적층되는 것을 포함하되, 상기 열가소성 수지필름층의 제1합성섬유 부직포 및 제2합성섬유 부직포가 합성섬유 100중량부를 기준으로 열경화성 수지, 열가소성 수지 또는 이들의 혼합물 10내지 60중량부, 저수축제 2 내지 10중량부, 충전제 1 내지 3중량부, 자외선 차단제 0.1내지 0.3중량부, 오존열화방지제 0.3 내지 3중량부 및 개시제 0.1 내지 1중량부를 포함하는 수지 조성물이 합성섬유에 함침된 것을 포함하며, 수지 조성물은 나노세라믹 입자로서 음이온 방출물질과 원적외선 방출물질이 1:1의 중량비로 혼합된 나노세라믹 입자를 합성섬유 100중량부를 기준으로 5 내지 30중량부로 더 포함하고, 수지 조성물은 아미노기 함유 실록산을 합성섬유 100중량부를 기준으로 1 내지 8중량부로 더 포함하며, 수지 조성물은 옥틸트리에톡시실란을 합성섬유 100중량부를 기준으로 5 내지 20중량부로 더 포함하고, 수지 조성물은 박리방지제를 합성섬유 100중량부를 기준으로 10 내지 50중량부로 더 포함하며, 수지 조성물은 가교된 폴리아크릴레이트염을 합성섬유 100중량부를 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하고, 수지 조성물은 폴리스티렌아크릴에스테르 라텍스를 합성섬유 100중량부를 기준으로 0.5 내지 5중량부로 더 포함 하며, 아스팔트층은 변형방지제를 아스팔트 100중량부를 기준으로 5 내지 40중량부로 더 포함하고, 아스팔트층은 파이버를 아스팔트 100중량부를 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하며, 아스팔트층은 지연제를 아스팔트 100중량부를 기준으로 0.05 내지 2중량부로 더 포함하고, 아스팔트층은 평활제를 아스팔트 100중량부를 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하며, 아스팔트층은 테트라에틸렌펜타민을 아스팔트 100중량부를 기준으로 1 내지 10 중량부로 더 포함하는 복합방수 시트가 개발되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-1792722(등록일자 2017년10월26일)에는 아크릴 우레탄 고무계 에멀젼 30중량부 내지 60중량부, 실란 커플링제 1중량부 내지 5중량부, 소포제 0.3중량부 내지 1중량부, 분산제 0.3중량부 내지 1중량부, 암모니아수 0.1중량부 내지 0.5중량부, 물 10중량부 내지 15중 량부, 탄산칼슘 5중량부 내지 20중량부, 이산화티탄 5중량부 내지 10중량부, 진공 세라믹 분말 10중량부 내지 30중량부를 포함하며, 상기 실란 커플링제는, 아미노프로필트리에톡시 실란(Aminopropyltriethoxy silane), 아미노에틸-아미노프로필트리메톡시 실란 (Aminoethyl-aminopropyltrimethoxy silane), 메타크록시프로필트리메톡시 실란(Methacryloxypropyltrimethoxy silane), 글리독시프로필트리메톡시 실란(Glycidoxypropyltrimethoxy silane) 중 적어도 어느 하나인 것이며, 유기 관능기와 무기 관능기를 갖는 실란 커플링제인 것을 특징으로 하고, 상기 암모니아수는 실란커플링제를 가수분해하는 것을 특징으로 하며, 상기 진공 세라믹 분말은, 입자크기가 20㎛ 내지 75㎛이며, 열전도도가 0.06W/mK 내지 0.1W/mK이고, 열반사율이 1.53CP이며, 열저항값이 R-20 이고, 벌크비중이 0.4g/㎖이며, 경도가 6mohs인 백색의 알루미늄 실리케이트가 주성분인 것을 특징으로 하 는 차열성능을 갖는 도막방수재가 개발되어 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-1680353(등록일자 2016년11월22일)에는 폴리옥시프로필렌글리콜, 폴레에스테르 폴리올, 방향족 디이소시아네이트, 1, 4-부타디올, 디메틸 카보네이트, 비프탈레이트계 가소제 및 나노타입의 세라믹 볼을 포함하는 이소시아네이트 프리폴리머를 포함하는 주제와, 폴리옥시프로필렌 글리콜, 폴리에스테르 폴리올, 2,2'-디클로로-4,4'-메틸렌디아닐린, 터트라에틸 N,N'-메틸렌 디-4,1-사이클로헥산디일 비스 아스파르트, 비프탈레이트계 가소제, 안료, 칼슘카보네이트, 디메틸카보네이트 및 비스무트를 포함하는 경화제로 되는 것을 특징으로 하는 차열 효과를 갖는 친환경 우레탄 도막 방수재 조성물이 공지되어 있다..
또한, 한국등록특허 10-1856491(등록일자 2018년05월03일)에는 폴리옥시 프로필렌 글리콜-톨루엔 디 이소시아네이트(TDI) 프리폴리머(preploymer)인 주제부와; 가교제 1 ~ 5 중량%, 폴리올 수지 40 ~ 70 중량%, 분말 폴리머 0.1 ~ 3 중량%, TiO2, IR BLACK 중에서 선택된 하나 이상의 차열 유색 안료 1 ~ 10 중량%, 충전 안료 20 ~ 50 중량%, 규조토 0.5 ~ 10 중량%, 경화촉진제 0.1 ~ 0.7 중량%, 소포제, 분산제, 제습제, 안정제 중에서 선택된 하나 이상의 첨가제 0.1 ~ 2 중량%로 조성된 경화 제부;가 혼합되어 구성되되, 상기 주제부와 경화제부는 중량비 기준 1 : 1.6로 혼합되고, 상기 분말 폴리머는 코어 부분에 공기가 채워진 중공구 형태를 가지는 스타이렌 아크릴릭 폴리머, 메틸 메타크 릴릭 폴리머, 헥사메틸 메타크릴릭 폴리머 및 아크릴로니트릴 메타크릴로니트릴 메틸메타크릴레이트 코폴리머로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 사용하며, 상기 주제부의 폴리옥시 프로필렌 글리콜-톨루엔 디 이소시아네이트(TDI)는 폴리옥시 프로필렌 글리콜 70 중량% 와, 톨루엔 디 이소시아네이트는 30 중량%로 조성되되, 폴리옥시 프로필렌 글리콜-톨루엔 디 이소시아네이트 (TDI)는 NCO%(이소시아네이트 함량)가 6 ~ 8%이며, 점도는 가드너(gardener) 점도로 Y ~ Z2인 것을 사용하는 것 을 특징으로 하는 친환경 기능성 우레탄 방수 도료 조성물이 개발되어 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-1886687(등록일자 2018년08월02일)에는 코팅대상 바닥면에 프라이머층을 형성하는 단계와; 상기 프라이머층 위에 폴리우레아 수지와 제1 기능성 분말을 함유하는 제1 방수 조성물을 도포하여 중도층을 형 성하는 단계와; 상기 중도층 위에 MMA(Methyl methacrylate)와 제2 기능성 분말을 함유하는 제2 방수 조성물을 도포하여 상도층 을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 제1 방수 조성물은 폴리우레아 수지 100중량부를 기준으로 제1 기능성 분말 1~10중량부를 포함하며, 상기 제1기능성 분말은 알루미노 실리케이트로 이루어지는 구형 중공체 표면에 텅스텐 전구체와, 아연 전구체 를 이용한 화학기상증착 방식으로 산화텅스텐과 산화아연의 중량비가 1 : 0.1~0.3인 복합 산화 금속이 증착된 것을 특징으로 하는 차열 및 단열이 우수한 친환경 폴리우레아수지 도막 방수 공법이 공지되어 있다.
그러나, 상기 특허들은 상기 한국등록특허 10-0662602호를 제외하고는 모두 차열성능을 위하여 중공 세라믹볼, 중공의 마이크로스피어, 알루미노 실리케이트 중공 구형체를 사용하는 바, 상기 중공 세라믹볼, 중공의 마이크로스피어, 알루미노 실리케이트 중공 구형체는 차열 또는 단열성능을 나타내지만 재료가 고가인 문제점으로 인해 소량만을 사용하는 경우 실제적으로는 만족스러운 차열 및 단열효과를 발휘하기에는 경제적으로 문제점이 있었으며, 특히, 종래 특허들은 차열 및 방수 보조재료로서 실란커플링제 또는 아스팔트 등의 추가재료를 사용함에 따른 사용재료비의 상승 등의 경제적인 문제점이 있었다.
[특허문헌 001] 한국등록특허 10-0662602(등록일자 2006년12월21일) [특허문헌 002] 한국등록특허 10-1602656(등록일자 2016년03월07일) [특허문헌 003] 한국등록특허 10-1792722(등록일자 2017년10월26일) [특허문헌 004] 한국등록특허 10-1680353(등록일자 2016년11월22일) [특허문헌 005] 한국등록특허 10-1856491(등록일자 2018년05월03일)
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 폴리옥시프로필렌글리콜-톨루엔디이소시아네이트(TDI) 프리폴리머(preploymer)와, 도막의 수축율을 저감하기 위한 메틸메타크릴레이트(MMA)수지와, TiO2분말, 알루미나분말 및 폐유리를 용융시켜서 분쇄한 구형율 90%이고, 입자크기가 1-10um인 실리카분말을 혼합한 차열성 무기분말과, 반도체 또는 태양전지용 실리콘 웨이퍼(silicon wafer) 제조과정 중 실리콘 잉곳 또는 웨이퍼를 절단하는 과정에서 발생하는 실리콘 슬러지(silicon sludge)를 건조한 입자크기 1-20um인 실리콘 슬러지 분말을 포함하는 주제부와; 폴리옥시프로필렌글리콜, 폴리에스테르폴리올, 2,2'-디클로로-4,4'-메틸렌디아닐린(2,2'-dichloro-4,4'-methylenedianiline), 아스파르트산,N,N'-(메틸렌디-4,1-사이클로헥산디일)비스-1,1',4,4'-테트라에틸 에스테르(Aspartic acid, N,N'-(methylenedi-4,1-cyclohexanediyl)bis-1,1',4,4'-tetraethyl ester; CAS No. 136210-30-5) 및 가소제를 포함하는 경화제부;를 포함하여 구성되는 차열성능이 우수한 우레탄 방수재 조성물 및 이를 이용한 차열 및 방수 시공공법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 폴리옥시프로필렌글리콜-톨루엔디이소시아네이트(TDI) 프리폴리머(preploymer)와, 도막의 수축율을 저감하기 위한 메틸메타크릴레이트(MMA)수지와, TiO2분말, 알루미나분말 및 폐유리를 용융시켜서 분쇄한 구형율 90%이고, 입자크기가 1-10um인 실리카분말을 혼합한 차열성 무기분말과, 반도체 또는 태양전지용 실리콘 웨이퍼(silicon wafer) 제조과정 중 실리콘 잉곳 또는 웨이퍼를 절단하는 과정에서 발생하는 실리콘 슬러지(silicon sludge)를 건조한 입자크기 1-20um인 실리콘 슬러지 분말을 포함하는 주제부와; 폴리옥시프로필렌글리콜, 폴리에스테르폴리올, 2,2'-디클로로-4,4'-메틸렌디아닐린(2,2'-dichloro-4,4'-methylenedianiline), 아스파르트산,N,N'-(메틸렌디-4,1-사이클로헥산디일)비스-1,1',4,4'-테트라에틸 에스테르(Aspartic acid, N,N'-(methylenedi-4,1-cyclohexanediyl)bis-1,1',4,4'-tetraethyl ester; CAS No. 136210-30-5) 및 가소제를 포함하는 경화제부;를 포함하여 구성되는 차열성능이 우수한 우레탄 방수재 조성물을 해결수단으로 한다.
상기 주제부의 폴리옥시프로필렌글리콜-톨루엔디이소시아네이트(TDI)는 폴리옥시프로필렌글리콜 70중량%와, 톨루엔디이소시아네이트 30중량%로 조성되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 프리폴리머(preploymer)와 메틸메타크릴레이트(MMA)수지는 8:2~9:1 중량비로 혼합되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 폐유리를 용융시켜서 분쇄한 실리카분말은 반사율이 90%이상이고, 밀도가 2.5~3.4인 것을 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 바탕면의 오염물, 이물질을 제거하는 단계; 바탕면을 고르는 단계; 프라이머를 도포하는 단계; 상기 차열성능이 우수한 우레탄 방수재 조성물을 도포하여 차열 및 방수층을 형성하는 단계; 상기 차열 및 방수층을 양생 및 경화하는 단계하는 단계;를 포함하는 차열성능이 우수한 우레탄 방수재 조성물을 이용한 차열 및 방수 시공공법을 과제의 해결수단으로 한다.
본 발명의 차열성능이 우수한 우레탄 방수재 조성물 및 이를 이용한 차열 및 방수 시공공법은 폴리옥시프로필렌글리콜-톨루엔 디이소시아네이트(TDI) 프리폴리머(preploymer)와, 수축율을 저감하기 위한 메틸메타크릴레이트(MMA)수지와, TiO2분말, 알루미나분말 및 폐유리를 용융시켜서 분쇄한 구형율 90%이고, 입자크기가 1-10um인 실리카분말을 혼합한 차열성 무기분말과, 반도체 또는 태양전지용 실리콘 웨이퍼(silicon wafer) 제조과정 중 실리콘 잉곳 또는 웨이퍼를 절단하는 과정에서 발생하는 실리콘 슬러지(silicon sludge)를 건조한 입자크기 1-20um인 실리콘 슬러지 분말을 포함하는 주제부와; 폴리옥시프로필렌글리콜, 폴리에스테르폴리올, 2,2'-디클로로-4,4'-메틸렌디아닐린(2,2'-dichloro-4,4'-methylenedianiline), 아스파르트산,N,N'-(메틸렌디-4,1-사이클로헥산디일)비스-1,1',4,4'-테트라에틸 에스테르(Aspartic acid, N,N'-(methylenedi-4,1-cyclohexanediyl)bis-1,1',4,4'-tetraethyl ester; CAS No. 136210-30-5) 및 가소제를 포함하는 경화제부;를 포함하여 구성되어 폐유리를 재활용한 실리카 분말 및 반도체 또는 태양전지용 실리콘 웨이퍼(silicon wafer) 제조과정 중 발생하는 실리콘 슬러지(silicon sludge)분말을 재활용하여 고가의 차열재료를 사용하지 않고도 산업폐기물을 재활용하여 우수한 차열성능을 나타내므로 비용 경제적인 면에서 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 차열성능이 우수한 우레탄 방수재 조성물을 이용한 차열 및 방수시공 단계를 나타내는 흐름도
도 2는 본 발명의 차열성능이 우수한 우레탄 방수재 조성물을 이용한 차열 및 방수구조를 나타낸 단면도
본 발명은, 폴리옥시프로필렌글리콜-톨루엔디이소시아네이트(TDI) 프리폴리머(preploymer)와, 도막의 수축율을 저감하기 위한 메틸메타크릴레이트(MMA)수지와, TiO2분말, 알루미나분말 및 폐유리를 용융시켜서 분쇄한 구형율 90%이고, 입자크기가 1-10um인 실리카분말을 혼합한 차열성 무기분말과, 반도체 또는 태양전지용 실리콘 웨이퍼(silicon wafer) 제조과정 중 실리콘 잉곳 또는 웨이퍼를 절단하는 과정에서 발생하는 실리콘 슬러지(silicon sludge)를 건조한 입자크기 1-20um인 실리콘 슬러지 분말을 포함하는 주제부와; 폴리옥시프로필렌글리콜, 폴리에스테르폴리올, 2,2'-디클로로-4,4'-메틸렌디아닐린(2,2'-dichloro-4,4'-methylenedianiline), 아스파르트산,N,N'-(메틸렌디-4,1-사이클로헥산디일)비스-1,1',4,4'-테트라에틸 에스테르(Aspartic acid, N,N'-(methylenedi-4,1-cyclohexanediyl)bis-1,1',4,4'-tetraethyl ester; CAS No. 136210-30-5) 및 가소제를 포함하는 경화제부;를 포함하여 구성되는 차열성능이 우수한 우레탄 방수재 조성물을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 주제부의 폴리옥시프로필렌글리콜-톨루엔디이소시아네이트(TDI)는 폴리옥시프로필렌글리콜 70중량%와, 톨루엔디이소시아네이트 30중량%로 조성되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 프리폴리머(preploymer)와 메틸메타크릴레이트(MMA)수지는 8:2~9:1 중량비로 혼합되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 폐유리를 용융시켜서 분쇄한 실리카분말은 반사율이 90%이상이고, 밀도가 2.5~3.4인 것을 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 바탕면의 오염물, 이물질을 제거하는 단계; 바탕면을 고르는 단계; 프라이머를 도포하는 단계; 상기 차열성능이 우수한 우레탄 방수재 조성물을 도포하여 차열 및 방수층을 형성하는 단계; 상기 차열 및 방수층을 양생 및 경화하는 단계하는 단계;를 포함하는 차열성능이 우수한 우레탄 방수재 조성물을 이용한 차열 및 방수 시공공법을 기술구성의 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예 및 도면을 통하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예 및 도면에 한정되지 않는다.
먼저, 본 발명의 차열성능이 우수한 우레탄 방수재 조성물은 폴리옥시프로필렌글리콜-톨루엔디이소시아네이트(TDI) 프리폴리머(preploymer)와, 도막의 수축율을 저감하기 위한 메틸메타크릴레이트(MMA)수지와, TiO2분말, 알루미나분말 및 폐유리를 용융시켜서 분쇄한 구형율 90%이고, 입자크기가 1-10um인 실리카분말을 혼합한 차열성 무기분말과, 반도체 또는 태양전지용 실리콘 웨이퍼(silicon wafer) 제조과정 중 실리콘 잉곳 또는 웨이퍼를 절단하는 과정에서 발생하는 실리콘 슬러지(silicon sludge)를 건조한 입자크기 1-20um인 실리콘 슬러지 분말을 포함하는 주제부와; 폴리옥시프로필렌글리콜, 폴리에스테르폴리올, 2,2'-디클로로-4,4'-메틸렌디아닐린(2,2'-dichloro-4,4'-methylenedianiline), 아스파르트산,N,N'-(메틸렌디-4,1-사이클로헥산디일)비스-1,1',4,4'-테트라에틸 에스테르(Aspartic acid, N,N'-(methylenedi-4,1-cyclohexanediyl)bis-1,1',4,4'-tetraethyl ester; CAS No. 136210-30-5) 및 가소제를 포함하는 경화제부;를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 주제부의 폴리옥시프로필렌글리콜-톨루엔디이소시아네이트(TDI)는 폴리옥시프로필렌글리콜 70중량%와, 톨루엔디이소시아네이트 30중량%로 조성되는 것이 방수재 도막의 물성면에서 바람직하다.
본 발명에서 도막의 수축율을 저감하기 위하여 사용되는 상기 메틸메타아크릴레이트(MMA) 수지는 무색 투명한 액체로, C4 유분을 원료로 하여 제조된 터트-부틸 알코올(Tert-Butyl Alcohol; TBA)을 기체상태에서 산화시켜 메타아크릴산을 제조한 후, 메탄올로 에스테르화하여 제조할 수 있다.
상기 메틸메타아크릴레이트(MMA) 수지는 투명성, 내후성, 착색성이 우수하여 많은 분야에서 사용되고 있다. 고분자 물질은 분자량에 따라 다른 성질을 갖지만, 메틸메타아크릴레이트(MMA) 수지는 경질 타입이면서 유연성도 갖고 있으며, 저온에서 라디칼 중합하면 고분자 사슬구조가 연속된 규칙성을 나타내는 신디오탁틱(Syndiotactic) 구조의 비율이 증가하는 특성을 나타낸다. 일반적으로 아크릴 수지는 높은 열팽창 계수를 갖지만, 메틸메타아크릴레이트(MMA) 수지는 안정성이 매우 높은 편에 속한다. 메틸메타아크릴레이트(MMA) 수지는 CH2=C(CH3)CO2CH3의 화학식을 갖는다.
특히, 본 발명에서는 상기 메틸메타아크릴레이트(methylmethacrylate; MMA) 수지는 햇빛 등의 날씨 및 기후에 견디는 성질인 내후성이 우수하고, 도막의 부착강도 및 인성을 개선하고, 안료 등에 의한 착색성을 좋게 하기 위하여 사용할 뿐만 아니라, 도막의 수축성을 방지하기 위하여 사용한다.
상기 메틸메타아크릴레이트(MMA)의 방수재 조성물중의 사용량은 상기 프리폴리머(preploymer) 대비 메틸메타크릴레이트(MMA)수지 중량비로 8:2~9:1 범위로 혼합 사용하는 것이 바람직하며, 상기 범위로 사용하는 경우, 경화시 강한 기계적 강도와 화학적 물성을 나타내고, 특히 약품성이 우수할 뿐만 아니라 압축강도가 높고 습도에 민감하지 않는 특성을 가진다.
한편, 본 발명에서 폐유리를 용융시켜서 분쇄한 구형율 90%이고, 입자크기가 1-10um인 실리카분말을 사용하여 차열성능을 한층 향상시키는 것이 특징적 기술구성이다.
일반적으로, 기판유리의 제조 및 가공공정에서 용해불량, 외관불량 및 치수불량 등이 발생하면 불량품으로 간주하여 폐기해야 하는데, 이 과정에서 폐유리 및 파유리가 다량 발생한다. 통상적으로 파유리는 유리 원재료 제조 중에 발생하는 불량(스크래치 발생) 및 유리 원판을 가공하고 남는 스크랩 유리(표면 코팅 및 가공되지 않은)이며, 폐유리는 디스플레이 패널 공정에서 전극, 흑화 코팅, 필름 압착 등 의 가공으로 인하여 표면이 오염된 스크랩 유리를 일컫는다.
특히, 디스플레이 부품으로서 기판유리의 지속적인 품질을 보장하기 위해서, 불량이 발생하면 이는 다시 LCD/OLED 기판유리 제작과정에서 재활용되지 않으며, 이들 폐유리는 그대로 매립 등에 의해 폐기되는데, 그 양이 상당량에 달한다.
따라서, 이러한 LCD/OLED 폐유리 및 파유리의 재활용에 관한 관심이 높아지고 있으며, 폐기물의 발생을 줄이기 위하여 그 재활용방법 및 재활용 용도가 지속적으로 발전, 확대되어야 할 필요가 있다.
이에 본 발명에서는 폐유리를 용융시켜서 분쇄한 구형율 90%이고, 입자크기가 1-10um인 실리카분말을 차열재료로 사용하는데, 상기 실리카분말은 반사율이 90%이상을 나타내며, 밀도가 2.5~3.4인 것이 바람직하다.
이때, 상기 밀도가 3.4를 초과하게 되면, 방수재조성물중에 침천 분리되어 반사율을 나타내지 못하는 문제점이 있게 된다.
한편, 본 발명에서, 반도체 또는 태양전지용 실리콘 웨이퍼(silicon wafer) 제조과정 중 실리콘 잉곳 및 웨이퍼를 절단하는 과정에서 발생하는 실리콘 슬러지(silicon sludge)를 건조한 입자크기 1-20um인 실리콘 슬러지 분말을 방수재 조성물의 도막 강도향상을 위한 무기필러로 사용한다.
상기 실리콘 슬러지 분말은 반도체 또는 태양전지용 실리콘 웨이퍼(silicon wafer) 제조 과정 중 실리콘 잉곳 또는 웨이퍼를 와이어 소(wire saw)에 의해 절단하는 과정에서 다량의 실리콘 슬러지(silicon sludge)가 발생함에 따라 부산물로 생성된다.
실리콘 슬러지는 절삭을 위하여 사용하는 절삭재(평균입경 20㎛의 실리콘 카바이드(SiC)) 및 절삭 과정에서 마모되어 탈리되는 마모 입자 형태인 절삭분(실리콘 입자, 와이어에서 마모되어 유입되는 철을 포함하는 금속 입자 등)이 절삭 과정에서 발생하는 열을 제거하기 위하여 사용하는 절삭유에 분산된 형태로 존재한다.
이러한 실리콘 슬러지는 산업폐기물로 분류되나, 절삭분과 절삭유를 함유하므로 단순히 소각 처리할 수 없으며, 단순 매립 시 심각한 토양 오염이 우려된다.
이와 같이 발생되는 슬러지로부터 재활용할 수 있는 성분을 분리 회수하여 재활용 하는 경우에 있어서도 최종적인 잔류물로 남아 배출되는 폐슬러지가 2010년 기준으로 연간 약 21,000톤 정도인 것으로 알려져 있으며, 추후 태양광 실리콘 웨이퍼 산업의 급격한 성장과 함께 폐슬러지의 발생량 또한 크게 증가할 것으로 예상된다.
이러한 관점에서, 상기 실리콘 슬러지를 재활용하여, 처분 또는 폐기에 요하는 비용을 절감과 동시에 자원의 활용성을 높이는 계기가 필요하며, 이에 본 발명에서는 상기 실리콘 슬러지를 건조 분쇄하여 방수재 조성물의 도맏강화 무기필러로 사용하는 것이 특징적인 기술이다.
아울러, 본 발명에서 경화제로 사용되는 폴리옥시프로필렌글리콜, 폴리에스테르폴리올 및 2,2'-디클로로-4,4'-메틸렌디아닐린(2,2'-dichloro-4,4'-methylenedianiline)은 사슬확장제로 사용되며, 상기 아스파르트산,N,N'-(메틸렌디-4,1-사이클로헥산디일)비스-1,1',4,4'-테트라에틸 에스테르(Aspartic acid, N,N'-(methylenedi-4,1-cyclohexanediyl)bis-1,1',4,4'-tetraethyl ester; CAS No. 136210-30-5)는 이소시아네이트와 반응하여 결합 체계가 동시에 실행되므로, 방수재 도막의 가교밀도가 높고, 기계적 강도가 우수하게 된다.
또한, 내약품성, 내열성, 내수성, 내 마모성 등이 우수하여 외부 환경이나 외부 스트레스에 영향을 적게 받으며, 내구성이 강화된다.
즉, 상기 아스파르트산,N,N'-(메틸렌디-4,1-사이클로헥산디일)비스-1,1',4,4'-테트라에틸 에스테르(Aspartic acid, N,N'-(methylenedi-4,1-cyclohexanediyl)bis-1,1',4,4'-tetraethyl ester; CAS No. 136210-30-5)는 고리구조로 구성되기 때문에 아민 특유의 냄새가 없으면서도 점도 또한 낮아 제품에 적용시 점도 조절이 용이하며, 반응성 역시 조절할 수 있다는 특징이 있다.
특히, 본 발명에서 주제 및 경화제의 혼합비와 경화제의 각 성분은 적절한 범위내에서 가사시간 또는 경화시간을 고려하여 조절될 수 있음은 물론이다.
한편, 본 발명의 차열성능이 우수한 우레탄 방수재 조성물을 이용한 차열 및 방수 시공공법은 [도 1] 내지 [도 2]에 도시한 바와 같이, 바탕면(1)의 오염물, 이물질을 제거하는 단계; 바탕면(1)을 고르는 단계; 프라이머(2)를 도포하는 단계; 상기 차열성능이 우수한 우레탄 방수재 조성물을 도포하여 차열 및 방수층(3)을 형성하는 단계; 상기 차열 및 방수층(3)을 양생 및 경화하는 단계;를 포함하는 시공공법으로 시공될 수 있다.
[본 발명의 우레탄 방수재 조성물의 제조]
폴리옥시프로필렌글리콜 7kg과 톨루엔디이소시아네이트 3kg으로 프리폴리머ㄹ를 제조하고, 여기에, MMA수지 1.5kg을 혼합한 다음, TiO2분말 50g, 알루미나분말 100g, 폐유리를 용융시켜서 분쇄한 입자크기 10um인 실리카분말 500g 및 실리콘 슬러지(silicon sludge)를 건조한 입자크기 20um인 실리콘 슬러지 분말 500g을 혼합하여 주제부를 제조하였다.
다음, 폴리옥시프로필렌글리콜 2kg, 폴리에스테르폴리올 2kg, 2,2'-디클로로-4,4'-메틸렌디아닐린(2,2'-dichloro-4,4'-methylenedianiline) 10kg, 아스파르트산,N,N'-(메틸렌디-4,1-사이클로헥산디일)비스-1,1',4,4'-테트라에틸 에스테르(Aspartic acid, N,N'-(methylenedi-4,1-cyclohexanediyl)bis-1,1',4,4'-tetraethyl ester; CAS No. 136210-30-5) 10kg 및 폴리에스테르 가소제 5kg을 혼합하여 경화제부를 제조하였다.
상기 주제부 : 경화제부를 1 : 1.5의 중량비로 혼합하여 우레탄 방수재 조성물을 제조하였다.
[본 발명의 우레탄 방수재 조성물로 형성된 방수재층의 물성측정]
상기 [실시예 1]에서 제조된 우레탄 방수재 조성물로 형성된 차열 및 방수층의 차열성능을 측정하기 위하여, JIS K 5602에 의한 일사반사율을 측정하고, KS F 3211(우레탄 고무계 1류)에 의한 물성을 측정하고 그 결과를 다음 [표 1]에 나타내었다.
Figure 112019043126493-pat00001
상기 [표 1]에 나타난 바와 같이, 본 발명의 우레탄 방수재 조성물로 형성된 방수재층은 일사반사율이 85%로서 차열성능이 우수한 것을 알 수 있으며, 인장강도, 신장률 및 인열강도도 만족스러운 결과를 나타내고 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 바탕면
2 : 프라이머층
3 : 본 발명의 차열성능이 우수한 우레탄 방수재층

Claims (5)

  1. 폴리옥시프로필렌글리콜-톨루엔디이소시아네이트(TDI) 프리폴리머(preploymer)와, 도막의 수축율을 저감하기 위한 메틸메타크릴레이트(MMA)수지와, TiO2분말, 알루미나분말 및 폐유리를 용융시켜서 분쇄한 구형율 90%이고, 입자크기가 1-10um인 실리카분말을 혼합한 차열성 무기분말과, 반도체 또는 태양전지용 실리콘 웨이퍼(silicon wafer) 제조과정 중 실리콘 잉곳 또는 웨이퍼를 절단하는 과정에서 발생하는 실리콘 슬러지(silicon sludge)를 건조한 입자크기 1-20um인 실리콘 슬러지 분말을 포함하는 주제부와; 폴리옥시프로필렌글리콜, 폴리에스테르폴리올, 2,2'-디클로로-4,4'-메틸렌디아닐린(2,2'-dichloro-4,4'-methylenedianiline), 아스파르트산,N,N'-(메틸렌디-4,1-사이클로헥산디일)비스-1,1',4,4'-테트라에틸 에스테르(Aspartic acid, N,N'-(methylenedi-4,1-cyclohexanediyl)bis-1,1',4,4'-tetraethyl ester; CAS No. 136210-30-5) 및 가소제를 포함하는 경화제부;를 포함하여 구성되며,
    상기 주제부의 폴리옥시프로필렌글리콜-톨루엔디이소시아네이트(TDI) 프리폴리머는 폴리옥시프로필렌글리콜 70중량%와, 톨루엔디이소시아네이트 30중량%로 조성되고,
    상기 프리폴리머(preploymer)와 메틸메타크릴레이트(MMA)수지는 8:2~9:1 중량비로 혼합되며,
    상기 폐유리를 용융시켜서 분쇄한 실리카분말은 반사율이 90%이상이고, 밀도가 2.5~3.4인 것을 특징으로 하는 차열성능이 우수한 우레탄 방수재 조성물
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