KR102028191B1 - 폴리우레아가 도포된 보강시트 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

폴리우레아가 도포된 보강시트 및 그 제조방법이 개시되어 있다.
이 중, 보강시트의 일실시예는 적어도 일면에 엠보가 형성된 기재; 상기 기재의 엠보가 형성된 면에 보강 코팅층은 폴리우레아 수지가 도포되되, 상기 폴리우레아 수지에 사용되는 주제는 메틸렌디페닐디이시소이아네이트(MDI), 헥사메틸렌디이소시아네이트(HMDI), 크실렌디이소시아네이트(XDI), 나프탈렌디이소시아네이트(NDI) 중 어느 하나이고, 상기 폴리우레아 수지에 사용되는 부제는 폴리아민 혼합물로 폴리아민 혼합물로 폴리에테르아민과 가교제로 작용하는 아민을 포함하되, 상기 폴리에테르아민은 폴리아민 혼합물 전체 중량에 대하여 40~55 중량%가 함유되며, 상기 폴리우레아 수지는 피그먼트, 자외선 차단제 및 접착촉진제를 더 포함하되, 상기 자외선 차단제는 적외선 반사 흡수 처리제로 선택된 세슘텅스텐산화물(Cesium tungsten oxide) 0.1 내지 5중량%; 아크릭 레진(Acrylic resin)로 된 바인더 수지 20 내지 35중량%; 2-(2에이치-벤조트리아졸-2-일)-피-크레졸(2-(2Hbenzotriazol-2-yl)-p-cresol)로 된 자외선 처리제 1 내지 10중량%; 초산부틸(Butyl acetate)로 된 에스테르계 용제 20 내지 35중량%; 및 1-메톡시-2-프로판올 아세트산(1-Methoxy-2-propyl acetate), 에틸렌글리콜모노부탈에테르아세트산(Ethylene Glycol Monobutyl Ether Acetate) 중 1종 이상을 포함하는 유기 용제 10 내지 50중량%인 것을 특징으로 한다.

Description

폴리우레아가 도포된 보강시트 및 그 제조방법{Reinforced sheet coated with polyurea and method for manufacturing the same}
본 발명은 방폭용, 건축물 및 교량의 보강용, 내진보강용, 군사용 옹벽 및 담장의 보강용 등에 적용되는 보강시트에 관한 것으로, 더 상세하게는 기계적, 화학적 물성이 우수한 폴리우레아가 도포된 보강시트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 폭탄의 폭약은 폭약의 저장된 에너지가 빠른 속도로 전이되는데 초음속 속도로 주변의 공기를 통해 충격파로 전송이 되며 폭발 에너지는 폭발과 즉시 상승, 붕괴되는 시간은 극히 짧은 시간에 발생된다.
특히, 최근 들어 국내 천안함 피격사건, 연평도 포격사건 등 북한의 실질적인 도발행위와 일본의 지진 발생과 관련된 폭발사고가 빈번히 발생하고 있으며 이러한 폭발사고로 인해 인명피해 뿐만 아니라, 주요 시설물에도 큰 손상이 가해져 2차, 3차의 피해가 발생된다.
상기의 폭발사고에 대해서 인명 및 시설물을 안전하게 보호하기 위해서는 기본적으로 구조물에 가해지는 폭발하중에 대한 이해가 필요하며, 이러한 폭발하중은 매우 빠른 시간 내에 콘크리트 구조물에 큰 압력으로 작용하는 하중이므로 변형률, 속도와 구조물의 국부적인 손상을 고려하여 동적응답을 평가해야 하며, 이러한 기반 위에서 방호 방폭용 보강시트가 제공되어야 한다.
문헌 1 : 등록실용신안공보 제20-0403500호(전기화재방지용 방폭 소화시트)
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 주요 목적은 이형필름이나 원단으로 이루어진 기재층 상에 폴리우레아를 코팅함으로써 기계적, 화학적 물성이 우수한 시트를 제조하여, 방폭용, 건축물 및 교량의 보강용, 내진보강용, 군사용 옹벽 및 담장의 보강용으로 활용할 수 있는 폴리우레아가 도포된 보강시트를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기한 보강시트의 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 본 발명의 일 관점에 따르면, 적어도 일면에 엠보가 형성된 기재;
상기 기재의 엠보가 형성된 면에 보강 코팅층은 폴리우레아 수지가 도포되되,
상기 폴리우레아 수지에 사용되는 주제는 메틸렌디페닐디이시소이아네이트(MDI), 헥사메틸렌디이소시아네이트(HMDI), 크실렌디이소시아네이트(XDI), 나프탈렌디이소시아네이트(NDI) 중 어느 하나이고,
상기 폴리우레아 수지에 사용되는 부제는 폴리아민 혼합물로 폴리아민 혼합물로 폴리에테르아민과 가교제로 작용하는 아민을 포함하되, 상기 폴리에테르아민은 폴리아민 혼합물 전체 중량에 대하여 40~55 중량%가 함유되며,
상기 폴리우레아 수지는 피그먼트, 자외선 차단제 및 접착촉진제를 더 포함하되, 상기 자외선 차단제는 적외선 반사 흡수 처리제로 선택된 세슘텅스텐산화물(Cesium tungsten oxide) 0.1 내지 5중량%; 아크릭 레진(Acrylic resin)로 된 바인더 수지 20 내지 35중량%; 2-(2에이치-벤조트리아졸-2-일)-피-크레졸(2-(2Hbenzotriazol-2-yl)-p-cresol)로 된 자외선 처리제 1 내지 10중량%; 초산부틸(Butyl acetate)로 된 에스테르계 용제 20 내지 35중량%; 및 1-메톡시-2-프로판올 아세트산(1-Methoxy-2-propyl acetate), 에틸렌글리콜모노부탈에테르아세트산(Ethylene Glycol Monobutyl Ether Acetate) 중 1종 이상을 포함하는 유기 용제 10 내지 50중량%인, 폴리우레아가 도포된 보강시트가 제공된다.
삭제
바람직하게, 상기 기재는 이형필름으로 구성될 수 있다.
삭제
또한, 본 발명의 다른 관점에 따르면, 상기에 기재된 폴리우레아가 도포된 보강시트의 제조방법으로, 상기 기재를 코터의 로딩 척에 장착한 후 리드 기재에 연결하는 단계; 상기 기재의 종류와 보강 코팅제의 도포 두께에 따라 코터의 코팅롤 텐션과 기재의 이송스피드 및 보강 코팅제의 도포두께를 설정하는 단계; 상기 기재를 이송시킴과 아울러 이송되는 기재 상에 보강 코팅제를 코팅하되, 액상의 폴리이소시아네이트 화합물과 활성수소계 아민 화합물이 충진된 각 탱크로부터 이들 화합물을 하나의 라인으로 배출하고, 배출되는 두 화합물을 스프레이 건을 통해 충돌 혼합시켜 상기 이송되는 기재 상에 스프레이 코팅하는 단계; 및 상기 보강 코팅제가 도포된 기재를 건조기에 의해 건조한 후, 리와인딩 하는 단계;를 포함하는 폴리우레아가 도포된 보강시트의 제조방법이 제공된다.
이상의 본 발명은 이형필름이나 원단으로 이루어진 기재 상에 방폭 특성이 우수한 폴리우레아를 코팅하여, 인열강도, 인장강도, 신축성, 내마모성 및 내화학성을 강화함으로써, 이를 필요로 하는 제품의 표면이나 내부에 부착 또는 설치함에 따라 제품의 방호능력, 내진능력을 극대화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 보강시트를 롤투롤 방식으로 의해 제작함에 따라 대량생산이 가능하고, 이로 인한 원가 절감의 효과도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 폴리우레아가 도포된 보강시트의 제1 실시예
도 2는 본 발명에 따른 폴리우레아가 도포된 보강시트의 제2 실시예
도 3은 본 발명에 따른 폴리우레아가 도포된 보강시트의 제3 실시예
도 4는 본 발명에 따른 보강시트 제조장치의 개념도
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 폴리우레아가 도포된 보강시트 및 그 제조방법에 대해 상세하게 살펴본다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
첨부된 도 1은 본 발명에 따른 폴리우레아가 도포된 보강시트의 제1 실시예이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 폴리우레아가 도포된 보강시트(이하 '보강시트'라 약칭함)(10)는 시트 형상의 기재(11) 및 상기 기재의 일면에 코팅되는 보강 코팅층(12)으로 구성될 수 있다.
여기서, 상기 보강 코팅층(12)인 폴리우레아 수지는 주제인 이소시아네이트(Isocyanate)와 초고속 경화반응을 만드는 아민(Amine)의 중합반응(polymerization)에 의해 화학적으로 안정된 우레아 결합을 생성하여 얻어지는 것으로, 일반적으로 방청 및 내화학성이 우수하여 탄력적이면서도 매끄러운 막을 형성하고, 반응성 및 경화속도가 매우 빨라 속건성의 특징이 있다.
폴리우레아 수지는 구체적으로 다음과 같은 장점이 있다.
1. 친환경성이 우수하고 100% 고형분이며, 인체에 미치는 독성이 없다.
2. 원자재 및 시공 전후에도 휘발성 유기화합물(VOC)이 발생하지 않는다.
3. 초고속 경화형 수지의 특징으로 시공기간이 대폭 단축된다.
4. 원하는 두께로 층을 자유롭게 형성할 수 있고, 도포 대상물 대부분에서 우수한 접착력을 보여준다.
5. 내화학성, 내충격성, 산/알칼리에 대한 내염수성, 내마모성, 내열성, 내수성, 내구성 등이 우수하다.
이러한, 폴리우레아가 도포된 보강시트는 다음과 같은 특성이 있다.
인장강도 120~150kgf/m2
인열강도 30~40kgf/m
신율 50~800%
지촉건조 30~60sec
본 발명에 따른 폴리우레아액에 사용되는 주제에는 메틸렌디페닐디이시소이아네이트(MDI), 헥사메틸렌디이소시아네이트(HMDI), 크실렌디이소시아네이트(XDI), 나프탈렌디이소시아네이트(NDI) 중 어느 하나가 될 수 있으며, 반응속도가 빠르고 미끄럼방지와 강도 증가를 위해 메틸렌디페닐디이소시아네이트(MDI)가 사용될 수 있다. 부제로는 폴리아민 혼합물로 폴리에테르아민과 가교제(Chain Extender)로 작용하는 저분자량의 아민을 포함하며, 또한 폴리우레아 수지와 같은 도장용 조성물에 일반적으로 사용되는 성분들로 피그먼트, 자외선차단제, 접착촉진제 등을 추가로 포함할 수 있다. 폴리에테르아민은 부제의 성분인 폴리아민 혼합물 전체 중량에 대하여 33 내지 55중량%로 함유할 수 있으며, 다른 실시예로는 40~55 중량%로 함유될 수 있다.
여기서, 자외선차단제는 적외선 반사 흡수 처리제로 선택된 세슘텅스텐산화물(Cesium tungsten oxide) 0.1 내지 5중량%; 바인더 수지 20 내지 35중량%; 자외선 처리제 1 내지 10중량%; 에스테르계 용제 20 내지 35중량%; 및 유기 용제 10 내지 50중량%를 포함하여 이루어지는 것으로, 상기 바인더 수지가 아크릭 레진(Acrylic resin);이고, 상기 자외선 처리제는 2-(2에이치-벤조트리아졸-2-일)-피-크레졸(2-(2Hbenzotriazol-2-yl)-p-cresol);이며, 상기 에스테르계 용제는 초산부틸(Butyl acetate);이고, 상기 유기 용제는 1-메톡시-2-프로판올 아세트산(1-Methoxy-2-propyl acetate), 에틸렌글리콜모노부탈에테르아세트산(Ethylene Glycol Monobutyl Ether Acetate) 중 1종 이상을 포함하여 조성될 수 있다.
또한, 아민은 부제의 성분인 폴리아민 혼합물 전체 중량에 대하여 10 내지 35 중량%로 또는 25 내지 28 중량%로 함유될 수 있다. 특히 옥외에 시공되는 경우에는 태양광에 노출되는 탄성우레아롤시트의 수명과 내구성을 향상시키기 위하여 적절하게 적외선차단제를 함유할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 주제와 반응하여 분자내 우레아 결합을 형성시키는 아민화합물을 포함하는 아민혼합물 용액이 주제와 부피기준으로 1:1로 혼합되어 마련될 수 있으며, 메틸렌비스옥시클로로아닐린이 부제의 100중량%에 대해 1~10중량%가 함유되어 이루어져 초고속 경화가 가능한 폴리우레아 스프레이 조성물이 제공될 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 실시에예 따른 폴리우레아액은 통상 폴리우레아액이 도포된 후 신속하게 반응하여 경화되는 우레아 반응을 유도하여서 대기온도에 따라 경화가 지연되는 문제를 해소하였고, 폴리우레아에 의한 우레아층의 화학적 저항성, 높은 경도, 우수한 내열 안정성, 내수성 및 유연성을 부여하는 한편, 하부의 기재(11)와의 결합력을 강화해 보강시트(10)에 대한 결속력이 증가함에 따라 전체시트의 내구성이 향상되는 장점이 있다. 이러한 장점은 후술될 실시예에서도 동일하게 발현되므로 후술되는 실시예에서는 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
이러한 제1 실시예의 보강시트(10)는 보강 코팅층(12)으로부터 이형필름인 기재(11)를 떼어낸 후, 보강 코팅층(12)을 제품의 보강이 필요한 부위에 부착함으로써 해당 부위의 방폭 성능 및 강도를 보강할 수 있게 된다.
첨부된 도 2는 본 발명에 따른 폴리우레아가 도포된 보강시트의 제2 실시예이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 보강시트(20)는 시트 형상의 기재(21) 및 상기 기재의 일면에 코팅되는 보강 코팅층(22)으로 구성되어 있어서, 기본적인 구성은 제1 실시예와 동일하다.
다만, 제1 실시예의 보강시트와의 차이점은 상기 기재(21)의 적어도 일면에 엠보(21a)가 형성되어 있다는 것이다. 엠보(21a)는 기재(21)의 강도를 강화할 수 있음과, 보강 코팅층(22)을 코팅할 때 접지면적을 넓힐 수 있어서 코팅 접착력을 강화할 수 있다는 점과, 엠보(21a)가 표면을 이루도록 하여 부착할 경우 미끄럼 방지효과를 얻을 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 폴리우레아가 도포된 보강시트의 제3 실시예이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 보강시트(30)는 시트 형상의 기재(31) 및 상기 기재의 일면에 코팅되는 보강 코팅층(32)으로 구성될 수 있어서, 기본적인 구성은 제1, 2 실시예와 동일하다.
다만, 제1, 2 실시와의 차이점은 보강시트(30)를 사용할 때, 글라스화이버, 카본화이버, 메시원단 중 어느 하나로 된 기재(31)와, 이 기재 상에 보강 코팅층(32)이 코팅된 상태 그대로를 사용하게 된다.
한편, 도 4는 본 발명에 따른 보강시트의 제조장치(40)로서, 도면상 우측에 코팅전 기재(11,21,31)가 풀림되는 언와인딩 롤(41)이 구성되고, 그 차기 위치에는 상기 언와인딩 롤(41)로부터 풀려져 나오는 기재(11,21,31)를 도면상 좌측방향으로 이송시켜주는 피딩유닛(42)이 구성되며, 그 차기 위치에는 상기 기재(11,21,31) 상에 보강 코팅제(12,22,32)를 스프레이 코팅하기 위한 코팅유닛(43)이 구성되고, 그 차기 위치에는 상기 보강 코팅제(12,22,32)를 건조시키기 위한 건조유닛(44)이 구성되며, 그 차기 위치에는 코팅이 완료된 보강시트(10,20,30)를 리와인딩 하기 위한 리와인딩 롤(45)로 구성된다.
여기서, 상기 코팅유닛(43)은 액상의 폴리이소시아네이트 화합물이 충진된 제1 탱크(43a)와, 액상의 활성수소계 아민 화합물이 충진된 제2 탱크(43b)와, 상기 제1, 2 탱크에서 배출되는 2개의 화합물을 혼합하는 제1, 2 믹서(43c,43d)와, 상기 제1, 2 믹서에 각각 연결되어 상기 기재(11,21,31)의 좌측과 우측에서 2개의 혼합물이 믹싱된 보강 코팅제(12,22,32)를 스프레이 형태로 각각 분사해 주는 제1, 2 스프레이 노즐(43e,43f)로 구성될 수 있다.
이러한 제조장치(40)는 보강시트(10,20,30)를 롤투롤 방식에 의해 제조하여, 시트를 롤 상으로 보관할 수 있어서 필요시에 적정한 길이로 절단하여 사용할 수 있는 장점이 있다.
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함되는 것은 자명하다.
10, 20, 30 : 보강시트
11, 21, 31 : 기재
12, 22, 32 : 보강 코팅제

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 적어도 일면에 엠보가 형성된 기재;
    상기 기재의 엠보가 형성된 면에 보강 코팅층은 폴리우레아 수지가 도포되되,
    상기 폴리우레아 수지에 사용되는 주제는 메틸렌디페닐디이시소이아네이트(MDI), 헥사메틸렌디이소시아네이트(HMDI), 크실렌디이소시아네이트(XDI), 나프탈렌디이소시아네이트(NDI) 중 어느 하나이고,
    상기 폴리우레아 수지에 사용되는 부재는 폴리아민 혼합물로 폴리에테르아민과 가교제로 작용하는 아민을 포함하되, 상기 폴리에테르아민은 폴리아민 혼합물 전체 중량에 대하여 40~55 중량%가 함유되며,
    상기 폴리우레아 수지는 피그먼트, 자외선 차단제 및 접착촉진제를 더 포함하되, 상기 자외선 차단제는 적외선 반사 흡수 처리제로 선택된 세슘텅스텐산화물(Cesium tungsten oxide) 0.1 내지 5중량%; 아크릭 레진(Acrylic resin)로 된 바인더 수지 20 내지 35중량%; 2-(2에이치-벤조트리아졸-2-일)-피-크레졸(2-(2Hbenzotriazol-2-yl)-p-cresol)로 된 자외선 처리제 1 내지 10중량%; 초산부틸(Butyl acetate)로 된 에스테르계 용제 20 내지 35중량%; 및 1-메톡시-2-프로판올 아세트산(1-Methoxy-2-propyl acetate), 에틸렌글리콜모노부탈에테르아세트산(Ethylene Glycol Monobutyl Ether Acetate) 중 1종 이상을 포함하는 유기 용제 10 내지 50중량%인, 폴리우레아가 도포된 보강시트.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 기재는 이형필름인 것을 특징으로 하는 폴리우레아가 도포된 보강시트.
  4. 삭제
  5. 청구항 2에 기재된 폴리우레아가 도포된 보강시트의 제조방법으로,
    상기 기재를 코터의 로딩 척에 장착한 후 리드 기재에 연결하는 단계;
    상기 기재의 종류와 보강 코팅제의 도포 두께에 따라 코터의 코팅롤 텐션과 기재의 이송스피드 및 보강 코팅제의 도포두께를 설정하는 단계;
    상기 기재를 이송시킴과 아울러 이송되는 기재 상에 보강 코팅층을 코팅하되, 액상의 폴리이소시아네이트 화합물과 활성수소계 아민 화합물이 충진된 각 탱크로부터 이들 화합물을 하나의 라인으로 배출하고, 배출되는 두 화합물을 스프레이 건을 통해 충돌 혼합시켜 상기 이송되는 기재 상에 스프레이 코팅하는 단계; 및
    상기 보강 코팅층이 도포된 기재를 건조기에 의해 건조한 후, 리와인딩 하는 단계;를 포함하는 폴리우레아가 도포된 보강시트의 제조방법.
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