KR102242912B1 - 방식, 방청성 및 내마모성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 시공방법 - Google Patents

방식, 방청성 및 내마모성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방식, 방청성 및 내마모성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방식, 방청성이 우수할 뿐만 아니라, 내마모성 또한 우수한 방식, 방청성 및 내마모성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.

Description

방식, 방청성 및 내마모성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 시공방법{polyuria paint composition having excellent anti-corrosiveness and abrasion resistance and construction method using the same}
본 발명은 방식, 방청성 및 내마모성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방식, 방청성이 우수할 뿐만 아니라, 내마모성 또한 우수한 방식, 방청성 및 내마모성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.
폴리우레아는 분자구조 내에 우레아 결합을 갖고 있는 고분자 화합물로, 일반적으로 사슬 확장자와 낮은 분자량을 갖는 디아민류와 합성되어 우레아 단위체를 만들어진다. 따라서 폴리우레아는 선택된 물질이나 분자량 또는 반응되는 비율 등의 기타 다양한 요소에 의하여 그 성질이 폭넓게 변화되어 나타난다. 즉, 그 성질이 부스러지기 쉬운 물질에서 단단한 물질 또는 부드러운 물질, 더 나아가서는 어떤 점성을 갖는 물질로 변화가 가능하다.
특히 폴리우레아의 경우에는 지방산의 아미드 에스테르 결합이 혼합된 결합을 가지므로 고온에서의 성질은 이들 폴리에스테르계와 폴리아미드계의 중간적 성질을 가지고 있다.
이러한 폴리우레아는 관능기를 갖는 폴리옥시에테르 폴리아민 혼합물과 이소시아네이트 프리폴리머의 반응으로 형성되는 엘라스토머 특성을 갖는 고분자 물질로 아민과 이소시아네이트의 급속한 반응성 때문에 일반적으로 상온에서 혼합하여 사용할 수 없으며 특수한 스프레이 장비를 이용하여 도장작업을 진행한다. 즉, 2액형 고온고압의 스프레이 기기를 이용하여 혼합공정 없이 혼합 충돌형 기기를 통과하며 두 용액이 합쳐져 스프레이 후 수초 또는 수분 이내에 경화되어 견고하고 두꺼운 도막 형성이 가능하다는 특징이 있다.
그러나 일반적으로 폴리우레아는 합성고무와 같은 엘라스토머 성질을 가지므로 유연성 및 신율 등의 좋은 특성을 보유하지만, 분자 내 옥시에테르의 반복구조와 현재 상용중인 원료의 제한성 때문에 탄성 및 강인성에 대한 특성부여가 어렵다는 문제점이 있다.
한편, 일반적으로 상하수도 강관, 주철관을 포함하는 상하수도 시설, 맨홀내부, 폐수처리장 등의 철재 구조물 등은 물에 의하여 높은 수압, 유속, 와류, 물의 낙하 등에 의한 물리적으로 마모, 침식이 쉽게 일어날 수 있고, 화학적으로도 염수, 탄산 등에 의한 부식 등의 쉽게 일어날 수 있는 환경에 노출되어 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 다양한 연구가 진행되어 오고 있으며, 우레탄계 방수방식재, 에폭시 수지계 등을 사용하고 있으나, 이러한 물질을 사용하는 경우, 내식, 방식, 방청성이 취약하고 내구성, 내마모성이 부족한 문제점이 있었다.
한국 등록특허번호 10-1197201호(공개일 : 2012.11.05)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 본 발명은 방식, 방청성이 우수할 뿐만 아니라, 내마모성 또한 우수한 방식, 방청성 및 내마모성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 시공방법을 제공하는데 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 방식, 방청 및 내마모성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물은 주제 및 경화제를 포함하는 2액형 폴리우레아 도료 조성물일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 주제는 중량평균분자량이 2,000 ~ 4,000인 폴리프로필렌글리콜(poly(propylene glycol)), 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 메틸렌 다이페닐 다이아이소사이아네이트(methylene diphenyl diisocyanate) 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112020103067542-pat00001
[화학식 2]
Figure 112020103067542-pat00002
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 경화제는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물, 하기 화학식 4로 표시되는 화합물, 하기 화학식 5로 표시되는 화합물 및 1,4-부탄디올을 포함할 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112020103067542-pat00003
상기 화학식 3에 있어서, R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소원자, C1 ~ C12의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C12의 분쇄형 알킬기이고, n은 2 ~ 6이다.
[화학식 4]
Figure 112020103067542-pat00004
상기 화학식 4에 있어서, R5, R6, R7 및 R8는 각각 독립적으로 수소원자, C1 ~ C12의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C12의 분쇄형 알킬기이다.
[화학식 5]
Figure 112020103067542-pat00005
상기 화학식 5에 있어서, A1, A2, A3, B1 및 B2는 각각 독립적으로 -CH2-, -CH2CH2-, -CH2CH2CH2-, -CH2CH2CH2CH2- 또는 -CH2CH2CH2CH2CH2-이고, R9, R10 및 R11는 수소원자, C1 ~ C12의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C12의 분쇄형 알킬기이며, l, m 및 p의 합은 30 ~ 70이며, l, m 및 p은 화합물의 중량평균분자량(Mw) 1,000 ~ 5,000을 만족하는 유리수이다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 주제는 폴리프로필렌글리콜 100 중량부에 대하여, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 40 ~ 60 중량부, 메틸렌 다이페닐 다이아이소사이아네이트 40 ~ 60 중량부 및 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 8 ~ 12 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 경화제는 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물 100 중량부에 대하여, 상기 화학식 4로 표시되는 화합물 32 ~ 48 중량부, 상기 화학식 5로 표시되는 화합물 32 ~ 48 중량부 및 1,4-부탄디올 8 ~ 12 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 폴리우레아 도료 조성물은 주제 및 경화제를 1 : 0.8 ~ 1.2 부피비로 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 폴리우레아 도료 조성물은 가교제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 가교제는 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 6]
Figure 112020103067542-pat00006
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 폴리우레아 도료 조성물은 주제 및 경화제를 포함하는 혼합물 100 중량부에 대하여, 가교제 5 ~ 9 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 폴리우레아 도료 조성물은 120 ~ 180℃의 융점을 가지는 저융점 PET 섬유를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 저융점 PET 섬유는 2 ~ 6 데니어의 섬도, 40 ~ 70mm의 섬유장을 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 폴리우레아 도료 조성물은 주제 및 경화제를 포함하는 혼합물 100 중량부에 대하여, 저융점 PET 섬유 3 ~ 7 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 폴리우레아 도료 조성물은 안료 및 무기필러 중에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 무기필러는 알루미나, 실리카, 지르코늄, 아연, 산화철, 플라이애쉬, 황산마그네슘, 맥반석 분말, 대리석 분말 및 화강석 분말 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 폴리우레아 도료 조성물은 주제 및 경화제를 포함하는 혼합물 100 중량부에 대하여, 무기필러 6 ~ 10 중량부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 방식, 방청 및 내마모성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물을 이용한 시공방법은 콘크리트 또는 철재면 표면의 이물질을 제거하는 제1단계, 프라이머를 도포하는 제2단계 및 주제 및 경화제를 1 : 0.8 ~ 1.2 부피비로 혼합하여 폴리우레아 도료 조성물을 제조하고, 제조한 혼합물을 스프레이 하는 제3단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 주제는 중량평균분자량이 2,000 ~ 4,000인 폴리프로필렌글리콜, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 메틸렌 다이페닐 다이아이소사이아네이트(methylene diphenyl diisocyanate) 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 혼합하여 제조할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112020103067542-pat00007
[화학식 2]
Figure 112020103067542-pat00008
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 경화제는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물, 하기 화학식 4로 표시되는 화합물, 하기 화학식 5로 표시되는 화합물 및 1,4-부탄디올을 혼합하여 제조할 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112020103067542-pat00009
상기 화학식 3에 있어서, R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소원자, C1 ~ C12의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C12의 분쇄형 알킬기이고, n은 2 ~ 6이다.
[화학식 4]
Figure 112020103067542-pat00010
상기 화학식 4에 있어서, R5, R6, R7 및 R8는 각각 독립적으로 수소원자, C1 ~ C12의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C12의 분쇄형 알킬기이다.
[화학식 5]
Figure 112020103067542-pat00011
상기 화학식 5에 있어서, A1, A2, A3, B1 및 B2는 각각 독립적으로 -CH2-, -CH2CH2-, -CH2CH2CH2-, -CH2CH2CH2CH2- 또는 -CH2CH2CH2CH2CH2-이고, R9, R10 및 R11는 수소원자, C1 ~ C12의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C12의 분쇄형 알킬기이며, l, m 및 p의 합은 30 ~ 70이며, l, m 및 p은 화합물의 중량평균분자량(Mw) 1,000 ~ 5,000을 만족하는 유리수이다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 방식, 방청 및 내마모성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물을 이용한 시공방법의 폴리우레아 도료 조성물은 가교제를 더 혼합하여 제조되고, 가교제는 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 6]
Figure 112020103067542-pat00012
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 방식, 방청 및 내마모성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물을 이용한 시공방법의 폴리우레아 도료 조성물은 저융점 PET 섬유를 더 혼합하여 제조되고, 저융점 PET 섬유는 2 ~ 6 데니어의 섬도, 40 ~ 70mm의 섬유장, 120 ~ 180℃의 융점을 가질 수 있다.
본 발명의 방식, 방청성 및 내마모성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 시공방법은 방식, 방청성이 우수할 뿐만 아니라, 내마모성 또한 우수하다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
본 발명의 방식, 방청 및 내마모성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물은 2액형 폴리우레아 도료 조성물로서, 주제 및 경화제를 포함할 수 있다.
먼저, 본 발명의 주제는 중량평균분자량이 2,000 ~ 4,000, 바람직하게는 2,500 ~ 3,500인 폴리프로필렌글리콜, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 메틸렌 다이페닐 다이아이소사이아네이트(methylene diphenyl diisocyanate) 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112020103067542-pat00013
[화학식 2]
Figure 112020103067542-pat00014
메틸렌 다이페닐 다이아이소사이아네이트는 2,2’-메틸렌 다이페닐 다이아이소사이아네이트, 2,4’-메틸렌 다이페닐 다이아이소사이아네이트, 4,4’- 메틸렌 다이페닐 다이아이소사이아네이트의 세 가지 이성질체로 구성된 방향족 디이소시아네이트류 화학 물질이며, CAS 번호 26447-40-5인 화합물이다.
본 발명의 주제는 폴리프로필렌글리콜 100 중량부에 대하여, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 40 ~ 60 중량부, 바람직하게는 45 ~ 55 중량부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 주제는 폴리프로필렌글리콜 100 중량부에 대하여, 메틸렌 다이페닐 다이아이소사이아네이트 40 ~ 60 중량부, 바람직하게는 45 ~ 55 중량부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 주제는 폴리프로필렌글리콜 100 중량부에 대하여, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 8 ~ 12 중량부, 바람직하게는 9 ~ 11 중량부를 포함할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 경화제는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물, 하기 화학식 4로 표시되는 화합물, 하기 화학식 5로 표시되는 화합물 및 1,4-부탄디올을 포함할 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112020103067542-pat00015
상기 화학식 3에 있어서, R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소원자, C1 ~ C12의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C12의 분쇄형 알킬기, 바람직하게는 수소원자 또는 C1 ~ C3의 직쇄형 알킬기이다.
상기 화학식 3에 있어서, n은 2 ~ 6, 바람직하게는 3 ~ 5이다.
[화학식 4]
Figure 112020103067542-pat00016
상기 화학식 4에 있어서, R5, R6, R7 및 R8는 각각 독립적으로 수소원자, C1 ~ C12의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C12의 분쇄형 알킬기, 바람직하게는 수소원자 또는 C1 ~ C12의 직쇄형 알킬기이다.
[화학식 5]
Figure 112020103067542-pat00017
상기 화학식 5에 있어서, A1, A2, A3, B1 및 B2는 각각 독립적으로 -CH2-, -CH2CH2-, -CH2CH2CH2-, -CH2CH2CH2CH2- 또는 -CH2CH2CH2CH2CH2-, 바람직하게는 -CH2-, -CH2CH2- 또는 -CH2CH2CH2-이다.
상기 화학식 5에 있어서, R9, R10 및 R11는 수소원자, C1 ~ C12의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C12의 분쇄형 알킬기, 바람직하게는 수소원자 또는 C1 ~ C12의 직쇄형 알킬기이다.
상기 화학식 5에 있어서, l, m 및 p의 합은 30 ~ 70, 바람직하게는 40 ~ 60이다.
상기 화학식 5에 있어서, l, m 및 p은 화합물의 중량평균분자량(Mw) 1,000 ~ 5,000, 바람직하게는 2,000 ~ 4,000을 만족하는 유리수이다.
본 발명의 경화제는 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물 100 중량부에 대하여, 상기 화학식 4로 표시되는 화합물 32 ~ 48 중량부, 바람직하게는 36 ~ 44 중량부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 경화제는 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물 100 중량부에 대하여, 상기 화학식 5로 표시되는 화합물 32 ~ 48 중량부, 바람직하게는 36 ~ 44 중량부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 경화제는 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물 100 중량부에 대하여, 1,4-부탄디올 8 ~ 12 중량부, 바람직하게는 9 ~ 11 중량부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 폴리우레아 도료 조성물은 주제 및 경화제를 1 : 0.8 ~ 1.2 부피비, 바람직하게는 1 : 0.9 ~ 1.1 부피비로 포함할 수 있다.
나아가, 본 발명의 폴리우레아 도료 조성물은 가교제를 더 포함할 수 있다. 가교제는 방향족계 아민 화합물 또는 지환족계의 아민 화합물을 포함할 수 있고, 바람직하게는 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 6]
Figure 112020103067542-pat00018
또한, 본 발명의 폴리우레아 도료 조성물은 주제 및 경화제를 포함하는 혼합물 100 중량부에 대하여, 가교제 5 ~ 9 중량부, 바람직하게는 6 ~ 8 중량부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 폴리우레아 도료 조성물은 120 ~ 180℃의 융점을 가지는 저융점 PET 섬유를 더 포함할 수 있고, 저융점 PET 섬유을 포함함으로서 내마모성이 더 상승할 수 있다.
본 발명의 저융점 PET 섬유는 2 ~ 6 데니어의 섬도, 바람직하게는 3 ~ 4 데니어의 섬도, 40 ~ 70mm의 섬유장, 바람직하게는 45 ~ 55mm의 섬유장을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 폴리우레아 도료 조성물은 주제 및 경화제를 포함하는 혼합물 100 중량부에 대하여, 저융점 PET 섬유 3 ~ 7 중량부, 바람직하게는 4 ~ 6 중량부를 포함할 수 있다.
나아가, 본 발명의 폴리우레아 도료 조성물은 안료 및 무기필러 중에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있고, 바람직하게는 안료 및 무기필러를 더 포함할 수 있다.
안료는 본 발명의 폴리우레아 도료 조성물의 색상을 부여하는 것으로, 당업계에서 도료의 색상을 부여해주는 물질로서 사용될 수 있는 것이면, 무엇이든 사용할 수 있고, 바람직하게는 이산화티타늄을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 폴리우레아 도료 조성물은 주제 및 경화제를 포함하는 혼합물 100 중량부에 대하여, 안료 0.5 ~ 5 중량부, 바람직하게는 1 ~ 3 중량부를 포함할 수 있다.
무기필러는 알루미나, 실리카, 지르코늄, 아연, 산화철, 플라이애쉬, 황산마그네슘, 맥반석 분말, 대리석 분말 및 화강석 분말 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 실리카를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 폴리우레아 도료 조성물은 주제 및 경화제를 포함하는 혼합물 100 중량부에 대하여, 무기필러 6 ~ 10 중량부, 바람직하게는 7 ~ 9 중량부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 방식, 방청 및 내마모성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물을 이용한 시공방법은 콘크리트 또는 철재면 표면의 이물질을 제거하는 제1단계, 프라이머를 도포하는 제2단계 및 주제 및 경화제를 1 : 0.8 ~ 1.2 부피비, 바람직하게는 1 : 0.9 ~ 1.1 부피비로 혼합하여 폴리우레아 도료 조성물을 제조하고, 제조한 혼합물을 스프레이 하는 제3단계를 포함할 수 있다.
달리 말하면, 콘크리트 또는 철재면 표면에 이물질을 제거 후, 콘크리트 또는 철재면 표면에 파공부위가 있는 부위는 실링제로 메우고, 콘크리트 또는 철재면 표면에 프라이머로 도포한 다음 본 발명의 폴리우레아 도료 조성물을 콘크리트 또는 철재면 표면에 스프레이하여 시공할 수 있다.
폴리우레아 도료 조성물을 제조하는데 사용되는 주제는 중량평균분자량이 2,000 ~ 4,000, 바람직하게는 2,500 ~ 3,500인 폴리프로필렌글리콜, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 메틸렌 다이페닐 다이아이소사이아네이트(methylene diphenyl diisocyanate) 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 혼합하여 제조할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112020103067542-pat00019
[화학식 2]
Figure 112020103067542-pat00020
구체적으로, 주제는 폴리프로필렌글리콜 100 중량부에 대하여, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 40 ~ 60 중량부, 바람직하게는 45 ~ 55 중량부, 메틸렌 다이페닐 다이아이소사이아네이트 40 ~ 60 중량부, 바람직하게는 45 ~ 55 중량부, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 8 ~ 12 중량부, 바람직하게는 9 ~ 11 중량부를 혼합하여 제조할 수 있다.
폴리우레아 도료 조성물을 제조하는데 사용되는 경화제는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물, 하기 화학식 4로 표시되는 화합물, 하기 화학식 5로 표시되는 화합물 및 1,4-부탄디올을 혼합하여 제조할 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112020103067542-pat00021
상기 화학식 3에 있어서, R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소원자, C1 ~ C12의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C12의 분쇄형 알킬기, 바람직하게는 수소원자 또는 C1 ~ C3의 직쇄형 알킬기, n은 2 ~ 6, 바람직하게는 3 ~ 5이다.
[화학식 4]
Figure 112020103067542-pat00022
상기 화학식 4에 있어서, R5, R6, R7 및 R8는 각각 독립적으로 수소원자, C1 ~ C12의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C12의 분쇄형 알킬기, 바람직하게는 수소원자 또는 C1 ~ C12의 직쇄형 알킬기이다.
[화학식 5]
Figure 112020103067542-pat00023
상기 화학식 5에 있어서, A1, A2, A3, B1 및 B2는 각각 독립적으로 -CH2-, -CH2CH2-, -CH2CH2CH2-, -CH2CH2CH2CH2- 또는 -CH2CH2CH2CH2CH2-, 바람직하게는 -CH2-, -CH2CH2- 또는 -CH2CH2CH2-, R9, R10 및 R11는 수소원자, C1 ~ C12의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C12의 분쇄형 알킬기, 바람직하게는 수소원자 또는 C1 ~ C12의 직쇄형 알킬기, l, m 및 p의 합은 30 ~ 70, 바람직하게는 40 ~ 60, l, m 및 p은 화합물의 중량평균분자량(Mw) 1,000 ~ 5,000, 바람직하게는 2,000 ~ 4,000을 만족하는 유리수이다.
구체적으로, 경화제는 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물 100 중량부에 대하여, 상기 화학식 4로 표시되는 화합물 32 ~ 48 중량부, 바람직하게는 36 ~ 44 중량부, 상기 화학식 5로 표시되는 화합물 32 ~ 48 중량부, 바람직하게는 36 ~ 44 중량부, 1,4-부탄디올 8 ~ 12 중량부, 바람직하게는 9 ~ 11 중량부를 혼합하여 제조할 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 구현예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명의 구현예를 한정하는 것이 아니며, 본 발명의 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 구현예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
준비예 1 : 주제의 제조
중량평균분자량이 3,000인 폴리프로필렌글리콜 100 중량부에 대하여, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 50 중량부, 메틸렌 다이페닐 다이아이소사이아네이트(CAS 번호 : 26447-40-5) 50 중량부, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 10 중량부를 80℃에서 6시간동안 혼합 및 반응시켜 주제를 제조하였다.
[화학식 1]
Figure 112020103067542-pat00024
[화학식 2]
Figure 112020103067542-pat00025
준비예 2 ~ 4, 비교준비예 1 : 주제의 제조
준비예 1과 동일한 방법으로 주제를 제조하였다. 다만, 하기 표 1과 같이 사용된 화합물의 함량을 각각 달리하여 주제를 제조하였다.
Figure 112020103067542-pat00026
준비예 6 : 경화제의 제조
하기 화학식 3-1로 표시되는 화합물 100 중량부에 대하여, 하기 화학식 4-1로 표시되는 화합물 40 중량부, 하기 화학식 5-1로 표시되는 화합물 40 중량부 및 1,4-부탄디올 10 중량부를 90℃에서 3시간동안 혼합 및 반응시켜 경화제를 제조하였다.
[화학식 3-1]
Figure 112020103067542-pat00027
상기 화학식 3-1에 있어서, R1 및 R2는 메틸기이고, R3 및 R4는 수소원자이며, n은 4이다.
[화학식 4-1]
Figure 112020103067542-pat00028
상기 화학식 4-1에 있어서, R5 및 R7는 에틸기이고, R6는 메틸기이며, R8는 수소원자이다.
[화학식 5-1]
Figure 112020103067542-pat00029
상기 화학식 5-1에 있어서, A1, A2, A3, B1 및 B2는 -CH2-이고, R9, R10 및 R11는 메틸기이며, l + m + p = 50, l, m 및 p은 화합물의 중량평균분자량(Mw) 3,000를 만족하는 유리수이다.
준비예 7 ~ 10 : 경화제의 제조
준비예 6과 동일한 방법으로 경화제를 제조하였다. 다만, 하기 표 2과 같이 사용된 화합물의 함량을 각각 달리하여 주제를 제조하였다.
Figure 112020103067542-pat00030
실시예 1 : 폴리우레아 도료 조성물의 제조
준비예 1에서 제조한 주제 및 준비예 6에서 제조한 경화제를 1 : 1 부피비로 혼합하여 혼합물을 제조하고, 제조한 혼합물 100 중량부에 대하여, 가교제인 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물 7 중량부, 안료인 이산화티타늄(TiO2) 2 중량부 및 무기필러인 실리카 8 중량부를 균일하게 혼합하여 폴리우레아 도료 조성물을 제조하였다.
[화학식 6]
Figure 112020103067542-pat00031
실시예 2 : 폴리우레아 도료 조성물의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 폴리우레아 도료 조성물을 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 준비예 1에서 제조한 주제를 사용하지 않고, 준비예 2에서 제조한 주제를 사용하여 폴리우레아 도료 조성물을 제조하였다.
실시예 3 : 폴리우레아 도료 조성물의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 폴리우레아 도료 조성물을 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 준비예 1에서 제조한 주제를 사용하지 않고, 준비예 3에서 제조한 주제를 사용하여 폴리우레아 도료 조성물을 제조하였다.
실시예 4 : 폴리우레아 도료 조성물의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 폴리우레아 도료 조성물을 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 준비예 1에서 제조한 주제를 사용하지 않고, 준비예 4에서 제조한 주제를 사용하여 폴리우레아 도료 조성물을 제조하였다.
실시예 5 : 폴리우레아 도료 조성물의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 폴리우레아 도료 조성물을 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 준비예 1에서 제조한 주제를 사용하지 않고, 준비예 5에서 제조한 주제를 사용하여 폴리우레아 도료 조성물을 제조하였다.
실시예 6 : 폴리우레아 도료 조성물의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 폴리우레아 도료 조성물을 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 준비예 6에서 제조한 경화제를 사용하지 않고, 준비예 7에서 제조한 경화제를 사용하여 폴리우레아 도료 조성물을 제조하였다.
실시예 7 : 폴리우레아 도료 조성물의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 폴리우레아 도료 조성물을 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 준비예 6에서 제조한 경화제를 사용하지 않고, 준비예 8에서 제조한 경화제를 사용하여 폴리우레아 도료 조성물을 제조하였다.
실시예 8 : 폴리우레아 도료 조성물의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 폴리우레아 도료 조성물을 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 준비예 6에서 제조한 경화제를 사용하지 않고, 준비예 9에서 제조한 경화제를 사용하여 폴리우레아 도료 조성물을 제조하였다.
실시예 9 : 폴리우레아 도료 조성물의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 폴리우레아 도료 조성물을 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 준비예 6에서 제조한 경화제를 사용하지 않고, 준비예 10에서 제조한 경화제를 사용하여 폴리우레아 도료 조성물을 제조하였다.
실시예 10 : 폴리우레아 도료 조성물의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 폴리우레아 도료 조성물을 제조하였다. 다만, 혼합물 100 중량부에 대하여, 가교제인 상기 화학식 6으로 표시되는 화합물을 7 중량부를 사용하지 않고, 3 중량부를 사용하여 폴리우레아 도료 조성물을 제조하였다.
실시예 11 : 폴리우레아 도료 조성물의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 폴리우레아 도료 조성물을 제조하였다. 다만, 혼합물 100 중량부에 대하여, 가교제인 상기 화학식 6으로 표시되는 화합물을 7 중량부를 사용하지 않고, 11 중량부를 사용하여 폴리우레아 도료 조성물을 제조하였다.
실시예 12 : 폴리우레아 도료 조성물의 제조
준비예 1에서 제조한 주제 및 준비예 6에서 제조한 경화제를 1 : 1 부피비로 혼합하여 혼합물을 제조하고, 제조한 혼합물 100 중량부에 대하여, 안료인 이산화티타늄(TiO2) 2 중량부 및 무기필러인 실리카 8 중량부를 균일하게 혼합하여 폴리우레아 도료 조성물을 제조하였다.
실시예 13 : 폴리우레아 도료 조성물의 제조
준비예 1에서 제조한 주제 및 준비예 2에서 제조된 경화제를 1 : 1 부피비로 혼합하여 혼합물을 제조하고, 제조한 혼합물 100 중량부에 대하여, 가교제인 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물 7 중량부, 안료인 이산화티타늄(TiO2) 2 중량부, 무기필러인 실리카 8 중량부 및 저융점 PET 섬유(융점 : 120 ~ 180℃, 섬도 : 3 데니어, 섬유장 : 50mm) 5 중량부를 균일하게 혼합하여 폴리우레아 도료 조성물을 제조하였다.
[화학식 6]
Figure 112020103067542-pat00032
비교예 1 : 폴리우레아 도료 조성물의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 폴리우레아 도료 조성물을 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 준비예 1에서 제조한 주제를 사용하지 않고, 비교준비예 1에서 제조한 주제를 사용하여 폴리우레아 도료 조성물을 제조하였다.
비교예 2 : 폴리우레아 도료 조성물의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 폴리우레아 도료 조성물을 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 준비예 6에서 제조한 경화제를 사용하지 않고, 비교준비예 2에서 제조한 경화제를 사용하여 폴리우레아 도료 조성물을 제조하였다.
비교예 3 : 폴리우레아 도료 조성물의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 폴리우레아 도료 조성물을 제조하였다. 다만, 실시예 1과 달리 준비예 6에서 제조한 경화제를 사용하지 않고, 비교준비예 3에서 제조한 경화제를 사용하여 폴리우레아 도료 조성물을 제조하였다.
실험예 1 : 방식, 방청성 시험(= 염수분무 시험)
150cm×150cm×1mm 크기의 철로된 시편에 실시예 1 ~ 13 및 비교예 1 ~ 3에서 제조된 폴리우레아 도료 조성물 각각을 스프레이 도장한 다음 7일간 건조하고, 이후 각각의 도장된 시편을 염수분무 시험기에 설치하여 1,000시간 경과 후 성능을 평가하여, 하기 표 3에 나타내었다.
염수분무 시험은 KS D 9502(5% NaCl 를 35℃에서 분무) 에 따르며, 도장면이 주름, 부풀음, 갈라짐, 적녹 발생유무 등을 평가하였다. (◎ : 우수, ○ : 양호 , △ : 보통 , × : 불량)
- 도장기계 : Gusmer 사의 폴리우레아 전용 도장기계 사용
- 스프레이 분사시 액의 온도 : 65℃
- 스프레이 분사시의 압력 : 2000psi
실험예 2 : 내마모성 시험
150cm×150cm×1mm 크기의 철로된 시편에 실시예 1 ~ 13 및 비교예 1 ~ 3에서 제조된 폴리우레아 도료 조성물 각각을 스프레이 도장한 다음 7일간 건조하고, 회전하는 원판에 도장된 시편을 고정시킨 후, 도장된 시편의 상부에 자유로 회전하는 마모륜(CS-17)을 통해 일정한 하중으로 압부하고 마모시켜 마모현상이 있는지 여부를 평가형, 하기 표 3에 나타내였다. (◎◎ : 매우우수, ◎ : 우수, ○ : 양호 , △ : 보통 , × : 불량)
- 도장기계 : Gusmer 사의 폴리우레아 전용 도장기계 사용
- 스프레이 분사시 액의 온도 : 65℃
- 스프레이 분사시의 압력 : 2000psi
Figure 112020103067542-pat00033
상기 표 3에 기재된 것처럼, 실시예 1에서 제조된 폴리우레아 도료 조성물은 방식, 방청성이 우수할 뿐만 아니라, 내마모성 또한 우수함을 확인할 수 있었다.
본 발명의 단순한 변형이나 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해서 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (15)

  1. 주제 및 경화제를 1 : 0.8 ~ 1.2 부피비로 포함하는 2액형 폴리우레아 도료 조성물에 있어서,
    상기 주제는 중량평균분자량이 2,000 ~ 4,000인 폴리프로필렌글리콜 100 중량부에 대하여, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 45 ~ 55 중량부, 메틸렌 다이페닐 다이아이소사이아네이트(methylene diphenyl diisocyanate) 45 ~ 55 중량부 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 8 ~ 12 중량부를 포함하고,
    상기 경화제는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물 100 중량부에 대하여, 하기 화학식 4로 표시되는 화합물 36 ~ 44 중량부, 하기 화학식 5로 표시되는 화합물 36 ~ 44 중량부 및 1,4-부탄디올 8 ~ 12 중량부를 포함하며,
    상기 주제 및 경화제가 혼합된 혼합물 100 중량부에 대하여, 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물 5 ~ 9 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방식, 방청 및 내마모성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 112021000818295-pat00034

    [화학식 2]
    Figure 112021000818295-pat00035

    [화학식 3]
    Figure 112021000818295-pat00036

    상기 화학식 3에 있어서, R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소원자, C1 ~ C12의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C12의 분쇄형 알킬기이고, n은 2 ~ 6이며,
    [화학식 4]
    Figure 112021000818295-pat00037

    상기 화학식 4에 있어서, R5, R6, R7 및 R8는 각각 독립적으로 수소원자, C1 ~ C12의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C12의 분쇄형 알킬기이고,
    [화학식 5]
    Figure 112021000818295-pat00038

    상기 화학식 5에 있어서, A1, A2, A3, B1 및 B2는 각각 독립적으로 -CH2-, -CH2CH2-, -CH2CH2CH2-, -CH2CH2CH2CH2- 또는 -CH2CH2CH2CH2CH2-이고, R9, R10 및 R11는 수소원자, C1 ~ C12의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C12의 분쇄형 알킬기이며, l, m 및 p의 합은 30 ~ 70이며, l, m 및 p은 화합물의 중량평균분자량(Mw) 1,000 ~ 5,000을 만족하는 유리수이다.
    [화학식 6]
    Figure 112021000818295-pat00046

  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 폴리우레아 도료 조성물은 120 ~ 180℃의 융점을 가지는 저융점 PET 섬유를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방식, 방청 및 내마모성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 저융점 PET 섬유는 2 ~ 6 데니어의 섬도, 40 ~ 70mm의 섬유장을 가지는 것을 특징으로 하는 방식, 방청 및 내마모성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 폴리우레아 도료 조성물은 주제 및 경화제를 포함하는 혼합물 100 중량부에 대하여, 저융점 PET 섬유 3 ~ 7 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 방식, 방청 및 내마모성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 폴리우레아 도료 조성물은 안료 및 무기필러 중에서 선택된 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방식, 방청 및 내마모성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 무기필러는 알루미나, 실리카, 지르코늄, 아연, 산화철, 플라이애쉬, 황산마그네슘, 맥반석 분말, 대리석 분말 및 화강석 분말 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 방식, 방청 및 내마모성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 폴리우레아 도료 조성물은 주제 및 경화제를 포함하는 혼합물 100 중량부에 대하여, 무기필러 6 ~ 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 방식, 방청 및 내마모성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물.
  13. 콘크리트 또는 철재면 표면의 이물질을 제거하는 제1단계;
    프라이머를 도포하는 제2단계; 및
    주제 및 경화제를 1 : 0.8 ~ 1.2 부피비로 혼합하여 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물 100 중량부에 대하여, 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물 5 ~ 9 중량부를 더 혼합하여 폴리우레아 도료 조성물을 제조하고, 제조한 폴리우레아 도료 조성물을 스프레이 하는 제3단계; 를 포함하고,
    상기 주제는 중량평균분자량이 2,000 ~ 4,000인 폴리프로필렌글리콜 100 중량부에 대하여, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 45 ~ 55 중량부, 메틸렌 다이페닐 다이아이소사이아네이트(methylene diphenyl diisocyanate) 45 ~ 55 중량부 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 8 ~ 12 중량부를 혼합하여 제조하고,
    상기 경화제는 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물 100 중량부에 대하여, 하기 화학식 4로 표시되는 화합물 36 ~ 44 중량부, 하기 화학식 5로 표시되는 화합물 36 ~ 44 중량부 및 1,4-부탄디올 8 ~ 12 중량부를 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 방식, 방청 및 내마모성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물을 이용한 시공방법.
    [화학식 1]
    Figure 112021000818295-pat00040

    [화학식 2]
    Figure 112021000818295-pat00041

    [화학식 3]
    Figure 112021000818295-pat00042

    상기 화학식 3에 있어서, R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소원자, C1 ~ C12의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C12의 분쇄형 알킬기이고, n은 2 ~ 6이며,
    [화학식 4]
    Figure 112021000818295-pat00043

    상기 화학식 4에 있어서, R5, R6, R7 및 R8는 각각 독립적으로 수소원자, C1 ~ C12의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C12의 분쇄형 알킬기이고,
    [화학식 5]
    Figure 112021000818295-pat00044

    상기 화학식 5에 있어서, A1, A2, A3, B1 및 B2는 각각 독립적으로 -CH2-, -CH2CH2-, -CH2CH2CH2-, -CH2CH2CH2CH2- 또는 -CH2CH2CH2CH2CH2-이고, R9, R10 및 R11는 수소원자, C1 ~ C12의 직쇄형 알킬기 또는 C3 ~ C12의 분쇄형 알킬기이며, l, m 및 p의 합은 30 ~ 70이며, l, m 및 p은 화합물의 중량평균분자량(Mw) 1,000 ~ 5,000을 만족하는 유리수이다.
    [화학식 6]
    Figure 112021000818295-pat00047

  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서,
    상기 폴리우레아 도료 조성물은 저융점 PET 섬유를 더 혼합하여 제조되고,
    상기 저융점 PET 섬유는 2 ~ 6 데니어의 섬도, 40 ~ 70mm의 섬유장, 120 ~ 180℃의 융점을 가지는 것을 특징으로 하는 방식, 방청 및 내마모성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물을 이용한 시공방법.
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