KR102132727B1 - 폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 방수방식 공법 - Google Patents

폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 방수방식 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 방수방식 공법에 관한 것으로, 탄성, 신장율, 내구성 및 내충격성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 폴리우레아 도료 및 경화제를 혼합한 후, 이를 특수 분사 장비를 사용하지 않고, 다양한 방수방식 공법에 적용이 가능하여 쉽게 방수층의 형성이 가능하며, 별도의 우레탄 상도 도장 공정이 없이 표면 황변 현상이 발생하지 않는 폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 방수방식 공법에 관한 것이다.

Description

폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 방수방식 공법{Polyurea composition and method for waterproof and anticorrosion of concrete structures using the same}
본 발명은 폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 방수방식 공법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 콘크리트 구조물의 방수방식 공법을 단순하게 하면서도, 폴리우레아 도료 조성물의 우수한 효과를 유지할 수 있는 폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 방수방식 공법에 관한 것이다.
종래 건축물에 시공되어 온 방수/방식방법 중 하나인, 아스팔트, 콜타르피치 등을 방수/방식재료로 하여 이를 도포하거나 내뿜어 방수층을 형성하는 방법은 시공도 쉽고 가격도 저렴하지만, 구조물에 금이 가면 방수층이 파괴되어 금이 간 부분은 방수효과를 잃는 문제가 있었고, 아스팔트 또는 콜타르를 함침한 종이, 펠트, 천 등으로 시공면을 덮고 그 위에 모르타르나 콘크리트 등의 보호공사를 하는 방법은 물이 샐 경우 결함부분의 발견과 보수가 어려워 세심한 시공이 필요하며 공사비가 비싼 문제가 있었다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 우수한 방수/방식성을 구비한 2액형 폴리우레아 수지를 방수/방식재로 이용하여 건축물의 옥상이나, 지붕, 내·외벽 등에 시공하는 방법이 사용되고 있다.
그러나, 종래의 2액형 폴리우레아 도료의 조성물은 A제, B제로 구성된 2액형의 액상 수지를 고온에서 부피비 1:1로 반응하여 경화되는 시스템으로 설계되어 있어, 시공하기 위한 설비의 구성에 어려움이 있었다.
또한, 종래의 2액형 폴리우레아 도료 조성물은 경화시간이 30초 이내로 매우 짧아 속경성 도료로, 경화시간의 단축을 위하여 방향족 고리화합물인 결정형 이소시아네이트를 사용하여 고분자사슬의 결정화를 높이며, 경화 시간이 30초 이내로 도료의 조성물이 결정되어진다.
하지만, 경화시간이 매우 짧고, 액상수지의 유동성이 불량하여 A제와 B제로 이루어진 2액형 고분자 수지의 화학적 결합반응에 필요한 프리폴리머(Prepolymer) 사슬의 이동이 저하되는 현상이 발생할 수 있다.
상기와 같이 A제와 B제로 이루어진 2액형 고분자 수지는 완전한 1:1 반응이 억제되어 미경화된 프리폴리머(Prepolymer)가 발생되고 이러한 미경화된 프리폴리머의 존재는 도막의 들뜸 및 박리, 액상 흘러내림, 도막 표면 불량, 수지 몰림 현상 등을 야기하여 일정한 도막 두께를 얻을 수 없게 하는 문제점이 있다.
또한, 종래의 2액형 폴리우레아 도료는 분자간 접근이 용이하여 반응속도가 빠르고, 단분자의 경질구조의 형성이 증가되며, NCO와 NH의 결합으로 경질구조의 형성이 많아져 상대적으로 연질구조가 감소되어 결합력이 저하되는 문제점이 있다.
종래 폴리우레아 도료는 방수방식 공법 상에서 폴리우레아층을 형성하고, 별도의 우레탄 상도 도장 공정을 반드시 필요로 하였다. 폴리우레아층은 별도 우레탄 상도 도장 공정이 없을 경우, 표면 황변 현상이 발생하는 문제가 발생하였다.
이러한 종래 폴리우레아 도료 조성물의 문제를 해결하며, 폴리우레아 도료 조성물의 효과는 유지하면서도, 방수방식 공법을 단순화할 수 있는 제품의 개발이 필요하다.
KR 10-2046145 B1
본 발명의 목적은 폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 방수방식 공법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 탄성, 신장율, 내구성 및 내충격성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 방수방식 공법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 폴리우레아 도료 및 경화제를 혼합한 후, 이를 특수 분사 장비를 사용하지 않고, 다양한 방수방식 공법에 적용이 가능하며, 별도의 우레탄 상도 도장 공정이 없이 표면 황변 현상이 발생하지 않는 폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 방수방식 공법에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리우레아 도료 조성물은 주제부 및 경화제부를 혼합하여 사용하는 폴리우레아 도료 조성물로, 상기 주제부는 이소시아네이트를 포함하며, 상기 이소시아네이트는 이소프론디이소시아네이트(IPDI, Isophorone Diisocyanate), 에테르 폴리올, 촉매 및 용매를 혼합 후 반응시키는 것을 특징으로 하며, 상기 경화제부는 지방족 폴리아민, 트리메틸올프로판 및 용매를 포함할 수 있다.
상기 이소시아네이트는 NCO(%)가 4.5% 내지 5.5%이다.
상기 이소시아네이트는 이소프론디이소시아네이트, 에테르 폴리올, 촉매 및 용매를 혼합하고, 40 내지 55℃에서 1 내지 3시간 동안 반응시킨 후, 65 내지 80℃로 0.5 내지 2시간 동안 승온 반응하여, NCO(%)가 4.5% 내지 5.5%에서 반응을 종결한 후, 용매를 추가 혼합하고, 65℃ 내지 80℃로 10 내지 30분 유지한 후, 40℃ 내지 50℃로 냉각하여 제조할 수 있다.
상기 경화제부는 피마자유(Castor oil), UV 안정화제, 습윤제, 소포제, 퓸드실리카 및 경화 조정제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 경화 조정제는 주제부 및 경화제부를 혼합하여 폴리우레아 도료 조성물로 이용 시, 경화시간을 지연시켜 수지의 유동성을 확보하는 것을 특징으로 한다.
상기 경화제부는 지방족 폴리아민, 피마자유 및 UV 안정화제를 포함하여, 고내후성을 나타낼 수 있다.
상기 폴리우레아 도료 조성물은 용제 타입의 상온 혼합형이다.
상기 폴리우레아 도료 조성물은 고탄성, 내후성, 내구성, 내수성 및 내약품성이 우수하다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 폴리우레아 도료 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 방수방식 공법은 1) 콘크리트 구조물의 바탕면에 대한 이물질을 제거하는 이물질제거 단계; 2) 이물질이 제거된 콘크리트 바닥면에 프라이머를 도장하여 하도 도장층을 형성하는 단계; 및 3) 상기 하도 도장층에 제1항에 따른 폴리우레아 도료 조성물을 도장하여 우레아 방수층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 2) 단계 이후, 2-1)우레탄 또는 3중 섬유 시트를 이용한 보강층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 방수방식 공법에 관한 것으로, 탄성, 신장율, 내구성 및 내충격성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 폴리우레아 도료 및 경화제를 혼합한 후, 이를 특수 분사 장비를 사용하지 않고, 다양한 방수방식 공법에 적용이 가능하여 쉽게 방수층의 형성이 가능하며, 별도의 우레탄 상도 도장 공정이 없이 표면 황변 현상이 발생하지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리우레아 도료 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 방수방식 공법에 관한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리우레아 도료 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 방수방식 공법에 관한 순서도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명의 폴리우레아 도료 조성물은, 종래의 2액형 폴리우레아 도료 조성물과 달리, 상온에서 주제부 및 경화제부의 혼합에 의해 쉽게 사용이 가능하고, 사용의 편의성을 높일 수 있도록 경화시간을 지연시켜 방수방식 공법에 적용 시 편의성을 높인 것을 특징으로 한다.
종래의 폴리우레아 도료 조성물은 A제, B제로 구성된 2액형의 액상 수지를 고온에서 부피비 1:1로 반응하여 경화되며, 기존 30초 이내에 도막 표면이 건조되는 특성으로 인해, 방수방식 공법에 특수 장비를 이용해야 되는 문제가 있었다.
즉, 특수 장비를 이용하지 않는 경우, 2액형 폴리우레아 도료 조성물은 경화 시간이 매우 짧아 방수방식 공법에 사용이 불가한 문제가 있었다.
또한, 앞서 설명한 바와 같이 고온에서 반응하여 경화해야 되는데, 구체적인 고온 조건은 70 내지 80℃, 2,000psi 이상의 조건 하에서 스프레이 분사 방식으로 작업이 진행되어야 한다.
상기 스프레이 분사 방식으로 방수방식 공법을 적용하게 되면, 비산 유기물 및 먼지 등의 발생으로 인한 환경 오염 문제의 발생이 유발될 수 있을 뿐 아니라, 협소 부위 및 복잡한 구조물의 섬세한 시공이 불가하게 된다. 뿐만 아니라, 소규모 부분 보수 작업의 어려움이 발생하게 된다.
상기와 같은 문제를 방지하기 위해, 본 발명은 종래 2액형 폴리우레아 도료 조성물과 같은, 2액형 폴리우레아 도료 조성물을 제공하는 것에 관한 것으로, 고온 조건이 아닌 상온 조건 하에서 주제부 및 경화제부를 혼합하여 사용할 수 있고, 특수 장비를 이용하여, 스프레이 분사 방식이 아닌, 레기, 롤러 및 붓 작업과 같이 통상적인 장비를 이용하더라도, 폴리우레아층의 형성이 가능한 폴리우레아 도료 조성물을 제공하고자 한다.
보다 구체적으로 본 발명의 폴리우레아 도료 조성물은 주제부 및 경화제부를 혼합하여 사용하는 폴리우레아 도료 조성물로, 상기 주제부는 이소시아네이트를 포함하며, 상기 이소시아네이트는 이소프론디이소시아네이트(IPDI, Isophorone Diisocyanate), 에테르 폴리올, 촉매 및 용매를 혼합 후 반응시키는 것을 특징으로 하며, 상기 경화제부는 지방족 폴리아민, 트리메틸올프로판 및 용매를 포함할 수 있다.
상기 폴리우레아는 분자구조 내에 우레아 결합을 갖고 있는 고분자 화합물로서 활성아민기(-NH2)를 가지고 있는 경화제부와 이소시아네이트기(-N=C-O)를 가지고 있는 주제부가 연쇄적으로 반응함으로서 생성되는 결합이다.
주제부는 이소시아네이트(isocyanate)와 폴리올(polyol)이 반응하여 생성된 우레탄 프리폴리머(urethane prepolymer)를 포함한다.
이소시아네이트는 이소시아네이트기(-N=C-O)를 포함하는 물질로서, 이소시아네이트로 이소프론 디이소시아네이트(IPDI, isophorne diisocyanate)를 이용할 수 있다.
폴리올은 탄화수소 사슬에 히드록시기(-OH)가 2개 이상 붙어 있는 액상 고분자 물질로서, 폴리에테르 폴리올(polyether polyol) 또는 폴리테트라메틸렌 디올(polytetamethylene diol) 중 적어도 하나를 포함하여 사용된다.
상기 우레탄 프리폴리머는 폴리올의 히드록시기와 이소시아네이트의 이소시아네이트기가 반응하여 우레탄 결합을 형성하면서 만들어진다.
이때, 반응 정도를 높이기 위해, 촉매를 사용하여 반응을 진행할 수 있다.
상기 이소시아네이트는 이소프론디이소시아네이트(IPDI, Isophorone Diisocyanate), 에테르 폴리올, 촉매 및 용매를 혼합 후 반응시키는 것을 특징으로 한다.
보다 구체적으로 이소프론디이소시아네이트, 에테르 폴리올, 촉매 및 용매를 혼합하고, 상기 혼합한 혼합물을 40 내지 55℃에서 1 내지 3시간 동안 반응시킨 후, 65℃ 내지 80℃로 0.5 내지 2시간 동안 승온 반응하며, NCO(%)가 4.5% 내지 5.5%에서 반응을 종결한 후, 용매를 추가 혼합하고, 65℃ 내지 80℃로 10 내지 30분 유지한 후, 40℃ 내지 50℃로 냉각하여 제조할 수 있다.
상기 반응 종결 조건은, NCO(%)가 4.5% 내지 5.5%이고, 점도가 2270.0 내지 3620.0cPs로 확인되는 경우 승은 반응을 종결하고, 용매를 추가 혼합하여 이후 반응을 진행한다.
상기 에테르 폴리올은 2종 이상의 에테르 폴리올을 혼합하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 폴리(프로필렌 글리콜)(poly(propylene glycol)) 및 2-(2-하이드록시프로폭시)프로판-1-올(2-(2-hydroxypropoxy)propan-1-ol)을 혼합하여 사용할 수 있으나, 상기 예시에 국한되지 않고 이소프론디이소시아네이트와 혼합하여 사용할 수 있는 에테르 폴리올은 제한 없이 모두 사용 가능하다.
상기 촉매는 이소프론디이소시아네이트 및 에테르 폴리올의 반응을 효율적으로 하기 위해 포함되는 것으로, 디부틸틴 디라우레이트(Dibutyltin dilaurate)를 사용할 수 있으나 상기 예시에 국한되지 않는다.
상기 용매는 아세테이트계 용매를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 부틸 아세테이트 및 이소부틸 아세테이트를 사용할 수 있으나 상기 예시에 국한되지 않는다.
상기 주제부는, 습윤 분산제를 추가로 포함할 수 있다.
바람직하게, 본 발명의 주제부는 이소프론디이소시아네이트(Isophorone Diisocyatate), 에테르 폴리올, 촉매, 아세테이트계 용매 및 습윤 분산제를 포함하여 반응시켜, 우레탄 프리폴리머를 제조할 수 있다.
이때, 에테르 폴리올은 2종을 혼합하여 사용할 수 있고, 아세테이트계 용매 또한 2종을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 주제부는 이소프론디이소시아네이트(Isophorone Diisocyatate) 22 내지 45 중량%, 폴리(프로필렌 글리콜) 14 내지 25 중량%, 2-(2-하이드록시프로폭시)프로판-1-올 35 내지 50 중량%, 촉매 0.5 내지 1 중량%, 부틸아세테이트 5 내지 10 중량%, 이소부틸 아세테이트 8 내지 20 중량%, 및 습윤 분산제 0.4 내지 0.9 중량%를 포함할 수 있다.
상기 범위에서 혼합하여 사용하는 경우, 고탄성, 고신장율, 내구성 및 내충격성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물로의 제공을 가능하게 한다.
상기 2종 이상 혼합하여 사용하는 에테르 폴리올은 적정범위 초과하여 사용될 경우, 빠른 반응시간으로 급격히 결정성이 증가하여 최종 도막의 신장률(%)이 저하되는 문제가 발생하고, 특히 NCO 함량(%) 조절이 어렵게 된다.
이렇게 생성된 우레탄 프리폴리머가 후술할 경화제부와 혼합되면서 본 발명의 실시예에 따른 상온 폴리우레아 도료에 신장력을 부여하면서 굴곡성이 우수한 물성을 갖게 할 수 있다.
우레탄 프리폴리머의 말단에는 이소시아네이트기를 가지고 있는데, 우레탄 프리폴리머의 이소시아네이트기의 잔존율은 4.5% 내지 5.5%일 수 있다. 만약, 우레탄 프리폴리머의 이소시아네이트기가 4.5% 미만이면, 본 발명의 실시 예에 따른 폴리우레아 도료를 이용하여 도막 형성 시 내마모성, 도막경도가 떨어질 수 있다.
또한, 우레탄 프리폴리머의 이소시아네이트기가 5.5%를 초과하면, 본 발명의 실시예에 따른 폴리우레아 도료 조성물을 이용하여 도막 형성 시 내굴곡성이 떨어지며 반응성이 증대되어 수작업, 즉 레기 또는 롤러를 이용한 도장작업이 불가능할 수 있다.
우레탄 프리폴리머의 수평균 분자량은 3,000 내지 4,000일 수 있다. 만약, 우레탄 프리폴리머의 수평균 분자량이 3,000 미만이면, 해당 폴리우레아 도료를 이용하여 도막 형성 시 굴곡성 및 내충격성이 취약해질 수 있다. 반대로 우레탄 프리폴리머의 수평균 분자량이 4,000을 초과하면, 해당 폴리우레아 도료를 이용하여 도막 형성 시 도료의 점도가 높아 레기 또는 롤러를 이용한 도장 작업성이 나빠질 수 있다.
상기 경화제부는 지방족 폴리아민, 트리메틸올프로판 및 용매를 포함할 수 있다.
또한, 상기 경화제부는 피마자유(Castor oil), UV 안정화제, 습윤제, 소포제, 퓸드실리카 및 경화 조정제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 지방족 폴리아민은 이소포론디아민(IPDA), 비스-(p-아미노시클로헥실) 메탄(PACM), 시클로헥산디아민(DCH), 메틸렌 가교된 폴리지환족 폴리아민(MPCA), [5,2,1,0]-트리시클로데칸-2,6-비스-헥사메틸렌디아민, 노르보란 디아민(NBDA) 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 바람직하게는 이소프론디아민이지만, 상기 예시에 국한되지 않는다.
상기 지방족 폴리아민은 바람직하게 1개 내지 4개의 비방향족 고리, 3개 이상 및 전형적으로 3개 내지 20개의 활성 아민-수소, 2개 이상 및 전형적으로 2개 내지 10개의 아미노기 및 4개 내지 30개, 바람직하게는 6개 내지 20개의 탄소 원자를 함유하는 폴리아민으로 구성된 군으로부터 선택되고, 여기서 아민기는 고리, 또는 고리로부터 확장하는 알킬 사슬에 부착할 수 있거나, 고리, 이들의 조합물, 전술한 것의 혼합물 내로 혼입될 수 있다.
상기 경화제부는 지방족 폴리아민, 트리메틸올프로판 및 용매를 포함하며, 상기 용매는 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(PMA, Propylene glycol methyl acetate)를 사용할 수 있으며, 상기 예시에 국한되지 않고 제한 없이 사용 가능하다.
상기 경화제부는 피마자유(Castor oil), UV 안정화제, 습윤제, 소포제, 퓸드실리카 및 경화 조정제를 추가로 포함함에 따라, 주제부 및 경화제부를 혼합하여 폴리우레아 도료 조성물로 이용 시, 경화시간을 지연시켜 수지의 유동성을 확보할 수 있고, 고내후성을 나타낼 수 있다.
보다 구체적으로, 경화제부는 피마자유(Castor oil) 및 UV 안정화제를 추가로 포함함에 따라 고내후성의 물성을 발휘하여, 별도의 우레탄 상도 도장이 불필요하게 할 수 있다.
즉, 종래 폴리우레아 도료 조성물을 이용하여 방수방식 공법을 적용하게 되면, 표면 황변 현상의 발생으로 인해, 상층에 우레탄 상도 도장 공법을 필요로 하였다.
본 발명의 경우에는 이러한 별도의 우레탄 상도 도장 공법을 적용하지 않더라도, 폴리우레아 층의 황변 현상의 발생을 막을 수 있어, 작업 공정을 간편화할 수 있는 것을 주요 특징으로 한다.
바람직하게, 본 발명의 경화제부는 경화 조정제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 경화 조정제는 종래 2액형 폴리우레아 도료 조성물이 기존 30초 이내에 도막 표면이 건조되는 특성으로 인해, 사용의 어려움이 발생하는 문제를 해소하기 위해 포함되는 것으로, 경화 조정제의 포함으로 인해, 종래 2액형 폴리우레아 도료 조성물에 비해 혼합 후 충분한 가사시간(Pot life)을 확보할 수 있다.(40분 내지 90분)
보다 바람직하게, 상기 경화제부는 지방족 폴리아민, 트리메틸올프로판 용매, 피마자유(Castor oil), UV 안정화제, 습윤제, 소포제, 퓸드실리카 및 경화 조정제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 범위 내에서 혼합하여 사용하는 경우, 주제부와 경화제부를 혼합하여 사용 시 경화 속도를 늦춰 도료 조성물의 사용 편의성을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 고내후성의 물성을 나타낼 수 있고, 표면 황변 현상을 방지하여, 별도의 우레탄 상도 도장 공정이 불필요하게 된다.
상기 본 발명의 폴리우레아 도료 조성물은 주제부 및 경화제부를 2:1 내지 4:1의 중량 비율로 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하며, 바람직하게는 3:1이지만 상기 예시에 국한되지 않는다.
상기 범위 값 미만으로 사용하게되면, 폴리우레아 도료 조성물의 주제부가 소량 첨가되어, 방수층의 형성 효과가 미비할 수 있고, 상기 범위 값을 초과하여 사용하게 되면, 경화속도의 늦춤 현상, 내후성, 표면 황변 현상 방지 등의 효과가 나타나지 않는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 폴리우레아 도료 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 방수방식 공법은 1) 콘크리트 구조물의 바탕면에 대한 이물질을 제거하는 이물질제거 단계; 2) 이물질이 제거된 콘크리트 바닥면에 프라이머를 도장하여 하도 도장층을 형성하는 단계; 및 3) 상기 하도 도장층에 상기 폴리우레아 도료 조성물을 도장하여 우레아 방수층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 폴리우레아 도료 조성물을 사용하면, 상기 3) 단계를 특수 장비를 이용하여, 고온 고압 조건 하에서 스프레이 분사 방식을 적용하지 않더라도, 통상적인 레기, 롤러, 붓 작업이 가능한 폴리우레아 도료를 이용한 다용도 방수공법의 적용이 가능하게 된다.
또한, 3) 단계 이후, 별도의 우레탄 상도 도장 공정이 불필요한 것을 주요 특징으로 한다.
또한, 상기 2) 단계 이후, 현장 바탕면 및 구조물의 여건에 따라, 2-1) 보강층을 추가로 형성하고, 이후 3) 단계를 진행할 수 있다.
상기 2-1) 단계는, 우레탄 또는 3중 섬유 시트를 이용한 보강층을 형성하는 것으로, 우레탄층 또는 3중 섬유 시트층을 형성한 후, 폴리우레아 도료 조성물을 도장하게 되면, 우레탄층 또는 3중 섬유 시트층과의 결합력이 향상되어 구조물의 여건과 무관하게 우수한 방수층의 형성을 가능하게 한다.
주제부의 제조
이소프론디이소시아네이트(IPDI), 촉매, 2종의 폴리올 및 용매를 혼합하고, 50℃에서 2시간 동안 반응을 진행하고, 이후 70℃로 승온하여 1시간 동안 반응을 진행한다.
상기 승온 반응을 1시간 동안 진행한 후 반응물의 NCO(%)가 4.5% 내지 5.5%이고, 점도가 2270.0 내지 3620.0cPs로 확인되면, 추가로 용매를 혼합하고, 70℃에서 20분간 유지한 후, 50℃로 냉각하여 주제부를 제조하였다.
경화제부의 제조
상기 경화제부는 지방족 폴리아민, 트리메틸올프로판 용매, 피마자유(Castor oil), UV 안정화제, 습윤제, 소포제, 퓸드실리카 및 경화 조정제를 혼합하여 제조하였다.
상기 주제부 및 경화제부의 구체적인 성분 및 성분의 함량은 하기 표 1 및 2와 같다.
주제부
Isophorone Diisocyanate 22 중량% 내지 45 중량%
Catalyst T-12 0.5 중량% 내지 1.0 중량%
Polyol PPG-1025/P1010 35 중량% 내지 50 중량%
Poly-G 20-265 14 중량% 내지 25 중량%
Butyl Acetate 5 중량% 내지 10 중량%
Isobutyl Acetate 8 중량% 내지 20 중량%
BYK-080 0.4 중량% 내지 0.9 중량%
경화제부
Trimethylolpropane 1 중량% 내지 2 중량%
IPDA 40 중량% 내지 60 중량%
피마자유 2 중량% 내지 4 중량%
PM Acetate 12 중량% 내지 20 중량%
Tinuvin 328 0.2 중량% 내지 1.5 중량%
Cyagard UV-9 0.5 중량% 내지 1.5 중량%
NaNO2 1 중량% 내지 5 중량%
Cab-o-sil TS-720 2 중량% 내지 10 중량%
CaCO3 12 중량% 내지 30 중량%
Blue PIG(유기 안료) 4 중량% 내지 10 중량%
Baylith L Paste/3a 4 중량% 내지 8 중량%
Byk P 104 0.3 중량% 내지 1.3 중량%
Sanduvor 3055 1 중량% 내지 2 중량%
폴리우레아 도료 조성물의 물성 평가
상기 제조된 주제부 및 경화제부는 2:1 내지 4:1로 혼합하여 사용하였으며, 이에 대한 물성을 측정하였다. 그 결과는 표 3과 같다. 대조군으로 시중에 판매중인 2액형 폴리우레아 도료 조성물을 사용하여 동일한 환경에서의 물성을 평가하였다.
대조군 실시예 1 실시예 2 실시예 3
인장강도(N/m3) 23 23.3 27.2 25.5
신장율(%) 405 452 535 550
경도(Shore D) 71 68 50 55
지촉건조시간(sec) 3 9 15 10
상기 실시예 1은 주제부 및 경화제부를 2:1로 혼합하여 사용한 것이며, 실시예 2는 3:1로, 실시예 3은 4:1로 혼합하여 사용한 것이다.
기존 2액형 폴리우레아 도료 조성물에 비해, 인장강도, 신장율에서 우수한 효과가 나타남을 확인하였으며, 지촉건조시간도 크게 증가하는 것을 확인하였다.
표면 황변 현상 발생 여부
상기 대조군 및 실시예 1 내지 3의 도료 조성물을 이용하여 기재상에 층을 형성하고, 자외선을 조사하여 표면 황변 현상의 발생여부를 확인하였다.
자외선을 일정시간 조사하고, 황변 현상이 나타나면 실험을 중단하였으며, 황변 현상 발생여부는 외관 관찰을 통해 확인하였으며, 변화 정도에 따라, O는 전반적으로 황변현상이 발생함을 의미하며, △는 부분적으로 일부 황변 현상이 발생함을 의미하고, X는 황변 현상이 발생하지 않음을 의미한다.
대조군 실시예 1 실시예 2 실시예 3
황변 현상 O △ X X
일반적으로 황변 현상은 외부 빛에 노출 시, 빛에 포함된 자외선에 의해 에폭시 수지가 투명한 색에서 변색하는 것을 의미하는 것으로, 내후성을 의미하는 것이다.
종래 대조군의 경우, 별도의 상도 작업을 진행하지 않음에 따라 자외선 노출 시 층 전반에 황변 현상이 발생함을 확인하였으며, 실시예 1에서도 미세하게 나마 황변 현상이 발생함을 확인하였다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (10)

  1. 주제부 및 경화제부를 혼합하여 사용하는 폴리우레아 도료 조성물로,
    상기 주제부는 이소시아네이트를 포함하며,
    상기 이소시아네이트는 이소프론디이소시아네이트(IPDI, Isophorone Diisocyanate), 에테르 폴리올, 촉매 및 용매를 혼합 후 반응시킨 것을 특징으로 하며,
    상기 경화제부는 지방족 폴리아민, 트리메틸올프로판 및 용매를 포함하고,
    상기 경화제부는 피마자유(Castor oil), UV 안정화제, 습윤제, 소포제, 퓸드실리카 및 경화 조정제를 추가로 포함하는 폴리우레아 도료 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이소시아네이트는 NCO(%)가 4.5% 내지 5.5%인 폴리우레아 도료 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이소시아네이트는 이소프론디이소시아네이트, 에테르 폴리올, 촉매 및 용매를 혼합하고,
    40 내지 55℃에서 1 내지 3시간 동안 반응시킨 후, 65 내지 80℃로 0.5 내지 2시간 동안 승온 반응하여, NCO(%)가 4.5% 내지 5.5%에서 반응을 종결한 후,
    용매를 추가 혼합하고, 65℃ 내지 80℃로 10분 내지 30분 유지한 후, 40℃ 내지 50℃로 냉각하여 제조하는 것인 폴리우레아 도료 조성물.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 경화 조정제는 주제부 및 경화제부를 혼합하여 폴리우레아 도료 조성물로 이용 시, 경화시간을 지연시켜 수지의 유동성을 확보하는 것을 특징으로 하는 폴리우레아 도료 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 경화제부는 지방족 폴리아민, 피마자유 및 UV 안정화제를 포함하여, 고내후성을 나타내는 폴리우레아 도료 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 폴리우레아 도료 조성물은 용제 타입의 상온 혼합형인 폴리우레아 도료 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 폴리우레아 도료 조성물은 고탄성, 내후성, 내구성, 내수성 및 내약품성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물.
  9. 1) 콘크리트 구조물의 바탕면에 대한 이물질을 제거하는 이물질제거 단계;
    2) 이물질이 제거된 콘크리트 바닥면에 프라이머를 도장하여 하도 도장층을 형성하는 단계; 및
    3) 상기 하도 도장층에 제1항에 따른 폴리우레아 도료 조성물을 도장하여 우레아 방수층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 2) 단계 이후, 2-1)우레탄 또는 3중 섬유 시트를 이용한 보강층을 형성하는 단계를 포함하는 폴리우레아 도료 조성물을 이용한 콘크리트 구조물의 방수방식 공법.
  10. 삭제
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