KR102329993B1 - 내구성이 향상된 막구조물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내구성이 향상된 막구조물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 내구성이 향상된 막구조물은 막재(100), 상기 막재(100) 표면에 코팅되어 형성된 프라이머층(120), 상기 프라이머층(120) 표면에 코팅되어 형성된 코팅층(140), 및 상기 코팅층(140) 표면에 코팅되어 형성된 표면처리층(160)을 포함한다.
상기한 구성에 의해 본 발명은 막구조물의 표면에 기능성 코팅액 조성물을 도포하여 코팅층을 형성함으로써 막구조물의 표면을 강화하고 친환경적이면서도 물리적, 화학적으로 안정적인 도막을 형성하여 방오성, 내부식성, 산화방지, 난연성, 내화학성 및 고내후성 등의 물성을 향상시킬 수 있다.

Description

내구성이 향상된 막구조물{MEMBRANE STRUCTURES WITH IMPROVED DURABILITY}
본 발명은 내구성이 향상된 막구조물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 막구조물의 표면에 기능성 코팅액 조성물을 도포하여 코팅층을 형성함으로써 막구조물의 표면을 강화하고 친환경적이면서도 물리적, 화학적으로 안정적인 도막을 형성하여 방오성, 내부식성, 산화방지, 난연성, 내화학성 및 고내후성 등의 물성을 향상시킬 수 있는 내구성이 향상된 막구조물에 관한 것이다.
일반적으로 천막지 또는 시트지를 포함한 이와 유사한 종류의 건축용 막구조물의 막구조는, 코팅된 직물로 된 연성 막을 구조체로 사용하여 이것에 초기장력을 주고 외관의 강성을 늘림으로서 외부하중에 대하여 안정된 형태를 유지하는 재료로 기재인 폴리에틸렌 테레프타레이트(PET:Polyethylene terephthalate) 직물 또는 유리섬유(Glass fiber) 직물의 양면에, 염화비닐수지 혼합물 코팅층 및 상기 염화비닐수지 혼합물 코팅층의 상부에 내후성 향상을 위한 표면처리층으로 구성된다.
상기 표면처리층은 막구조용 원단의 최상층에서 방오성 및 내후성을 향상시키는 역할을 하는 핵심 소재로서 일반적으로 액상 형태의 3 내지 5㎛ 두께로 불소-아크릴 수지가 도포 또는 코팅되거나, 일부 제품은 방오성 및 내후성과 내구성 향상을 위하여 15 내지 35㎛ 두께의 불소 필름이 사용된다.
또한, 상기 불소 필름은 듀폰(Dupont)사에서 1961년 개발한 불화비닐수지(PVF:Polyvinyl fluoride) 재질의 PVF 필름(상품명: '테드라 Tedlar 필름')이 주로 사용된다.
그러나 종래에 개발된 PVF 필름이 접합된 건축용 막구조물 해당제품은 방오성 및 내후성과 내구성 물성이 향상되는 효과가 일부 있으나, 기재의 외부에 구비된 염화비닐수지(PVC) 재질의 염화비닐수지 혼합물 코팅층과 불화비닐수지(PVF:Polyvinyl fluoride) 재질의 PVF 필름이 서로 이형재질로 구성됨에 따라, 염화비닐수지 혼합물 코팅층과 PVF 필름이 각각 접착제를 통하여 접착되는 공정이 필요하였다.
또한, 기존 제품의 경우 접착시키는 단계에 사용되는 접착제는 고가의 아크릴 계통 접착제를 사용하며, 접착 시 고온이 필요하고 최종 경화까지 1주일 이상인 장기간이 소요되어 생산성과 작업성이 현저히 저하되고, 사용이 불편하며, 투하공수 증가로 인한 원가가 증가되는 문제점이 발생되고 있다.
또한, 장기간 사용 시 염화비닐수지 혼합물 코팅층과 PVF 필름의 접착력 저하로 인한, 기재의 외부로 PVF 필름이 박리되는 박리현상이 일어나 사용이 곤란한 문제점이 발생되고 있는 실정이다.
본 발명과 관련된 종래기술을 살펴보면, 대한민국 등록특허 제10-0572173호(등록일자: 2006. 04. 12)의 '방오성 및 내후성 향상용 천막지의 제조방법'을 개시하고 있는데, 상기 대한민국 등록특허 제10-0572173호는 내후성 향상을 위한 불소-아크릴 수지 혼합물 코팅층의 상부에 방오성 향상을 위한 방오성 조성물을 직접 코팅 접착시, 상기 불소-아크릴 수지 내의 불소의 무극성에 의하여 코팅 접착이 불가능하여, 내후성 또는 방오성 기능만이 향상되는 조성물을 각각 사용하여 천막지를 제조하여야 함으로써 내후성 및 방오성 기능을 동시에 향상시키지 못하는 등의 문제점이 있다.
또한, 상기 대한민국 등록특허 제10-0572173호는 천막지의 웰딩(Welding) 작업시 추가적으로 상기 불소-아크릴 수지 혼합물 코팅층의 테두리부분을 긁어내는 스크랫치 처리를 포함한 후가공 처리를 한 후에, 웰딩(Welding)을 하여 천막지의 사이즈를 늘여야 하는 등의 제조상의 문제점이 있다.
따라서, 건축용 막구조물의 막구조물의 표면을 강화하고 친환경적이면서도 물리적, 화학적으로 안정적인 도막을 형성하여 방오성, 내부식성, 산화방지, 내화학성 및 고내후성 등의 물성을 향상시킴과 동시에 생산성 향상과 부착력이 향상되며 사용이 편리한 막구조물의 개발이 필요한 실정이다.
국내등록특허 제10-2196133호(2020년 12월 22일 등록) 국내공개특허 제10-2019-0065236호(2019년 06월 11일 공개) 국내등록특허 제10-1119129호(2012년 02월 15일 등록)
본 발명은 막구조물의 표면에 기능성 코팅액 조성물을 도포하여 코팅층을 형성함으로써 막구조물의 표면을 강화하고 친환경적이면서도 물리적, 화학적으로 안정적인 도막을 형성하여 방오성, 내부식성, 산화방지, 난연성, 내화학성 및 고내후성 등의 물성을 향상시킬 수 있는 내구성이 향상된 막구조물을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 내구성이 향상된 막구조물은 막재(100), 상기 막재(100) 표면에 코팅되어 형성된 프라이머층(120), 상기 프라이머층(120) 표면에 코팅되어 형성된 코팅층(140), 및 상기 코팅층(140) 표면에 코팅되어 형성된 표면처리층(160)을 포함한다.
상기 프라이머층(120)은 프라이머 조성물을 상기 막재(100) 표면에 코팅한 후 경화하여 형성되되, 상기 프라이머 조성물은 TPV(Thermo Plastic Vulcanizate; 열가소성 가교 탄성체) 수지, TPO(Thermo Plastic Polyolefine) 수지, 탄산칼슘, 겔라이트(Ge-lite), 난연제, 난연보조제 및 산화방지제를 포함할 수 있다.
상기 프라이머 조성물은 TPV 수지 60 내지 80 중량부, TPO 수지 10 내지 30 중량부, 탄산칼슘 3 내지 7 중량부, 겔라이트(Ge-lite) 0.5 내지 1.5 중량부, 난연제 1 내지 3 중량부, 난연보조제 0.5 내지 1.5 중량부 및 산화방지제 0.1 내지 1 중량부의 중량 비율로 포함될 수 있다.
상기 코팅층(140)은 코팅액 조성물을 상기 프라이머층(120) 표면에 코팅한 후 경화하여 형성되되, 상기 코팅액 조성물은 에폭시 수지, 아크릴 에멀젼 수지, 인계 단량체, 팽창흑연분말, 무기추출물, 구리분말, 에틸렌글리콜, 분산제 및 이소시아네이트를 포함할 수 있다.
상기 표면처리층(160)은 표면처리 조성물을 상기 코팅층(140) 표면에 코팅한 후 경화하여 형성되되, 상기 표면처리 조성물은 자기유화형 에폭시 수지, 아크릴 변성 폴리에스테르 수지, 충진제, 에틸렌글리콜, 소성비드, 방동제 및 이소시아네이트를 포함할 수 있다.
상기 코팅액 조성물은 에폭시 수지 60 내지 80 중량부, 아크릴 에멀젼 수지 35 내지 45 중량부, 인계 단량체 5 내지 10 중량부, 팽창흑연분말 1 내지 5 중량부, 무기추출물 1 내지 3 중량부, 구리분말 0.1 내지 1 중량부, 에틸렌글리콜 2 내지 6 중량부, 분산제 0.5 내지 1 중량부 및 이소시아네이트 0.1 내지 0.5 중량부의 중량 비율로 포함될 수 있다.
상기 표면처리 조성물은 자기유화형 에폭시 수지 40 내지 50 중량부, 아크릴 변성 폴리에스테르 수지 10 내지 20 중량부, 충진제 3 내지 7 중량부, 에틸렌글리콜 1 내지 3 중량부, 소성비드 0.5 내지 1.5 중량부, 방동제 0.1 내지 0.5 중량부 및 이소시아네이트 0.3 내지 0.5 중량부의 중량 비율로 포함될 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명은 막구조물의 표면에 기능성 코팅액 조성물을 도포하여 코팅층을 형성함으로써 막구조물의 표면을 강화하고 친환경적이면서도 물리적, 화학적으로 안정적인 도막을 형성하여 방오성, 내부식성, 산화방지, 난연성, 내화학성 및 고내후성 등의 물성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 실시예는, 구체적으로 언급되지 않은 다양한 효과를 제공할 수 있다는 것이 충분히 이해될 수 있을 것이다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 사용되는 막구조물의 일 예를 보여주는 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 내구성이 향상된 막구조물의 단면을 개략적으로 보여주는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 내구성이 향상된 막구조물에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명한다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 사용되는 막구조물의 일 예를 보여주는 사진이고, 도 2는 본 발명에 따른 내구성이 향상된 막구조물의 단면을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 1a 내지 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 내구성이 향상된 막구조물(10)은 막재(100), 상기 막재(100) 표면에 코팅되어 형성된 프라이머층(120), 상기 프라이머층(120) 표면에 코팅되어 형성된 코팅층(140), 및 상기 코팅층(140) 표면에 코팅되어 형성된 표면처리층(160)을 포함한다.
상기 막재(100)는 천막지 또는 시트지를 포함한 이와 유사한 종류의 건축용 막구조물(10)을 구성하는 것으로, 예를 들어, 상기 막재(100)는 대규모 스타디움, 실내경기장과 같은 대공간 구조물의 주요한 구조 방식으로 널리 사용되고 있으며 최근에는 야외 공연장, 박람회 관련시설 뿐만 아니라 재래시장 개량과, 파고라, 그늘막, 시장통로의 아케이드 등 다양한 분야에 사용되고 있다.
본 발명에서 상기 막재(100)의 구성은 도 1a 내지 도 1c에 나타낸 바와 같이 다양한 분야에 사용되는 공지의 구성인바, 설명의 편의 및 본 발명의 기술적 사상의 명확성을 위하여 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
상기 프라이머층(120)은 상기 막재(100)의 표면에 코팅되어 형성되고, 상기 막재(100)를 형성하는 천막지 또는 시트지와 같은 공지의 재료들 사이 또는 공극에 침투하여 경화됨으로써 막재(100)의 물성을 강화하고, 또한 추후 공정에서 프라이머층(120) 표면에 코팅되어 형성되는 코팅층(140)과의 결합력을 강화할 수 있다.
상기 프라이머층(120)은 프라이머 조성물을 상기 막재(100) 표면에 코팅한 후 경화하여 형성될 수 있는데, 상기 프라이머 조성물은 TPV(Thermo Plastic Vulcanizate; 열가소성 가교 탄성체) 수지, TPO(Thermo Plastic Polyolefine) 수지, 탄산칼슘, 겔라이트(Ge-lite), 난연제, 난연보조제 및 산화방지제를 포함할 수 있다.
또한, 상기 프라이머 조성물은 TPV 수지 60 내지 80 중량부, TPO 수지 10 내지 30 중량부, 탄산칼슘 3 내지 7 중량부, 겔라이트(Ge-lite) 0.5 내지 1.5 중량부, 난연제 1 내지 3 중량부, 난연보조제 0.5 내지 1.5 중량부 및 산화방지제 0.1 내지 1 중량부의 중량 비율로 포함될 수 있다.
상기 TPV(Thermo Plastic Vulcanizate; 열가소성 가교 탄성체) 수지는 절연성, 내열성, 내한성이 우수한데, 상기 TPV 수지는 열가소성과 고무 탄성을 동시에 갖는 수지로서, 가교된 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(EPDM)와 폴리프로필렌을 주성분으로 하는 조성물을 일컫는다.
일반적으로 TPV(Thermo Plastic Vulcanizate; 열가소성 가교 탄성체) 수지는 탄성체의 가교도에 따라, 가교 성분이 전혀 없이 고무성분이 단순 혼합된 단순 블렌드형 열가소성 탄성체(TPO)와, 부분적으로 가교가 이루어진 부분 가교형 열가소성 가교 탄성체(TPR)과, 완전 가교가 이루어진 완전 가교형 열가소성 가교탄성체(TPV)로 분류된다.
또한, 이러한 가교도는 TPV 수지 중의 고무성분의 미세 분산성에 영향을 미치며, 결국 인장강도나 영구신장줄음율 및 영구압축줄음율 등의 탄성적 물성에 영향을 미친다. 구체적으로는 가교가 전혀 되지 않은 TPO나 가교도가 낮은 TPR의 경우 전단응력에 의해 고무상을 균일한 미세 분산상으로 하는 것에 한계가 있으며, 특히 고무의 함량이 많아질수록 미세 분산상을 얻는 것이 더욱 어려워진다. 이러한 이유로, 열가소성과 우수한 탄성이 요구되는 소재에서는, 가교가 진행될 때 전단응력에 의해 고무상을 미세 입자로 물리적으로 분쇄시키는 동적가교를 행하게 된다.
상기 TPO(Thermo Plastic Polyolefine; 열가소성 폴리올레핀계 탄성체) 수지는 인장강도, 가공성이 우수한데, 상기 TPO 수지는 우수한 내후성과, 저온에서의 우수한 유연성, 탁월한 융착성 및 작업시 유해물질이나 냄새, 먼지 발생이 없고, 방수성과 내풍성이 뛰어나고, 무엇보다도 친환경 열가소성 소재로, 높은 기계적 강도를 갖는다.
예를 들어, 상기 TPO(Thermoplastic Polyolefine) 수지는 PE(Polyethylene) 수지, PP(Polypropylene) 수지, 폴리부틸렌(Polybutylene) 수지, 에틸렌-프로필렌 공중합체 수지 및 에틸렌-비닐알코올 공중합체 수지로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 수지가 사용될 수 있다.
상기 탄산칼슘(Calcium Carbonate)은 코팅액 조성물에 포함되는 무기 충전제로 사용되고, 겉보기 점도를 높여 초기 점착을 증가시키며, 내열성 및 내구성을 향상시키는 역할을 수행할 수 있다.
상기 탄산칼슘(Calcium Carbonate)은 화학식이 CaCO3로 자연계에서 존재하는 염 중에서 가장 많고, 그 형태도 다양한데, 대리석, 방해석, 선석, 석회석, 백악, 빙주석(氷洲石), 조개껍질, 달걀껍질, 산호 등으로 존재할 수 있다. 상기 탄산칼슘은 일반적으로 무색의 결정 또는 백색의 고체로, 비중 2.93이며, 825℃에서 분해될 수 있고, 가열하면 이산화탄소(CO2)를 발생하고 생석회를 얻을 수 있다(CaCO3 → CaO + CO2 ↑).
상기 탄산칼슘은 값이 싸고 비중도 크지 않아 공업 분야에 널리 사용될 수 있는데, 상기 탄산칼슘은 석회석 대리석으로서 시멘트의 주원료, 산화칼슘의 원료, 건축재료 등의 중화제(中和劑)로서 사용될 수 있다. 호분은 백색안료와 수성도료에, 침강 탄산칼슘은 안료, 도료, 치약 등에 사용되며, 고무에도 보강제로서 배합될 수 있다.
상기 겔라이트(Ge-lite)는 포졸란이라고 불리우며, 게르마늄이 약 2.0ppm 함유되어 있고 다량의 원적외선과 음이온을 함유하고 있는 것으로 대표적으로는 화산재, 규산백토, 규산토 등이 있다. 즉, 상기 겔라이트는 황토의 약 180배에 해당하는 원적외선을 방출하여 식물의 성장을 촉진하고 습도조절기능이 있으며, 음이온과 인체 활성에너지를 방출하고 유해 전자파 차단 기능이 있고, 탈취 및 살균효과와 중금속 중화 효과도 제공한다.
상기 난연제는 브롬계 난연제가 사용될 수 있는데, 일반적으로 할로겐 난연제는 연소과정에서 생성되는 라디칼에 대해 산소와 경쟁적으로 작용하며, 할로겐화 라디칼은 연쇄반응을 전파하지 않으므로 불이 꺼지게 된다.
구체적으로, 연소의 추진역할을 하는 활성 라디칼 OH와 활성 라디칼 H가 HX에 의해 트랩되어 안정화 되는데, HX는 불연성이고 희석효과와 함께 산소를 차단하는 효과가 있어 난연성이 발휘된다.
할로겐 중 요오드는 가장 효과적인 난연 원소이나 고가이며 내열성 및 내광성이 부족하고, 염소와 불소는 라디칼 포착능이 매우 떨어지거나 효과가 거의 없다.
이에 비하여 브롬은 요오드 다음으로 효과적인 난연 원소이며 고분자의 물성에 영향을 미치지 않을 정도의 소량으로 높은 난연 효과를 낼 수 있어 가장 널리 사용된다. 특히 소화 후에도 탄화 흔적만 보이는 현상은 기존의 난연제와는 차별되는 특징이다.
예를 들어, 본 발명에서 상기 브롬계 난연제로는 테트라브로모비스페놀-A(tetrabromobisphenol-A TBBA, TBBPA), 테트라브로모비스페놀-A 에테르(tetrabromobisphenol-A ether), 1,2-비스(트리브로모페녹시)에탄(1,2-bis(tribromophenoxy)ethane), 2,4,6-트리브로모페닐 글리시딜 에테르(2,4,6-tribromophenyl glycidyl ether), 테트라브로모프탈릭 안하이드리드(tetrabromophthalic anhydride), 디메틸 4-브로모프탈레이트(dimethyl 4-bromophthalate), 테트라브로모 프탈릭 디소듐(tetrabromo phthalic disodium), 데카브로모디페닐 에테르(decabromodiphenyl ether), 데카브로모디페닐 옥시드(decabromodiphenyl oxide, DBDPO), 데카브로모디페닐 에탄(decabromodiphenyl ethane, DBDPE), 1,4-비스(펜타브로모페녹시)테트라브로모벤젠(1,4-bis(pentabromophenoxy)tetrabromobenzene), 트리브로모페녹시에탄(tribromophenoxy ethane), 1,2-비스(펜타브로모페닐)에탄(1,2-bis(pentabromophenyl)ethane), 브로모 트리메틸페닐 인단(bromo trimethylphenyl indane), 펜타브로모벤질아크릴레이트 (pentabromobenzyl acrylate), 펜타브로모디페닐 벤질 브로미드(pentabromodiphenyl benzyl bromide) 및 헥사브로모벤젠 (hexabromobenzene)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있고, 바람직하게 상기 브롬계 난연제는 데카브로모디페닐 에탄(decabromodiphenyl ethane, DBDPE)가 사용될 수 있다.
상기 난연보조제는 삼산화안티몬 및 오산화안티몬과 같은 난연성 화합물, 소듐안티모네이트와 같은 금속 안티몬 및 삼염화안티몬, 그 밖에 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 징크보레이트, 주석산아연, 몰리브덴산염, 지르코늄, 및 그 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있는데, 바람직하게 상기 난연보조제는 삼산화안티몬 및 오산화안티몬이 1:1의 중량비율로 혼합하여 사용될 수 있다.
상기 안티몬 화합물은 그 자체로는 난연성이 극히 제한되나, 할로겐화 난연제와 조합하는 경우 라디칼 포착효과를 크게 증가시키는 상승효과(synergism effect)를 나타낸다.
대표적으로 상기 삼산화안티몬은 할로겐과 반응하여 SbOCl, SbCl3를 발생시키며, SbCl은 HCl을 생성해 라디칼 트랩 효과를 나타내며, SbCl3도 무거운 기체로서 산소의 차폐효과를 나타내며, SbOCl은 탈수탄화작용을 발휘한다.
상기 산화방지제는 가공중 열화를 방지하고 오염을 최대한 방지하며 막구조물(10)의 수명을 연장시키기 위하여 사용되는 것으로, 예를 들어, 상기 산화방지제는 Tetrakis[methylene-3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] methane, Tris(2,4-di-tert-butylphenyl) phosphite 및 1,2-bis(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyhydrocinnamoly) hydrazine로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 코팅층(140)은 코팅액 조성물을 상기 프라이머층(120) 표면에 코팅한 후 경화하여 형성될 수 있는데, 상기 코팅층(140)은 난연성, 방오성, 항취성, 항균성, 내후성, 내마소성 등의 물성을 향상시킬 수 있다.
상기 코팅액 조성물은 에폭시 수지, 아크릴 에멀젼 수지, 인계 단량체, 팽창흑연분말, 무기추출물, 구리분말, 에틸렌글리콜, 분산제 및 이소시아네이트를 포함한다.
또한, 상기 코팅액 조성물은 에폭시 수지 60 내지 80 중량부, 아크릴 에멀젼 수지 35 내지 45 중량부, 인계 단량체 5 내지 10 중량부, 팽창흑연분말 1 내지 5 중량부, 무기추출물 1 내지 3 중량부, 구리분말 0.1 내지 1 중량부, 에틸렌글리콜 2 내지 6 중량부, 분산제 0.5 내지 1 중량부 및 이소시아네이트 0.1 내지 0.5 중량부의 중량 비율로 포함될 수 있다.
상기 에폭시 수지는 열경화성 플라스틱의 일종으로 접착력이 우수하다. 상기 에폭시 수지는 비스페놀(Bisphenol) A형 에폭시 수지, 비스페놀(Bisphenol) F형 에폭시 수지, Brominated 에폭시 수지, Hydrogenated bisphenol-A형 에폭시 수지, Novolac 에폭시 수지, Phenol 에폭시 수지, 그 밖에 분자 내 2개 이상의 에폭시기를 갖는 에폭시 수지를 이용할 수 있는데, 바람직하게는 비스페놀(Bisphenol) A형 에폭시 수지가 사용될 수 있다.
상기 비스페놀 A형 에폭시 수지는 에폭시 당량이 185 내지 190인 비스페놀 A형 에폭시 수지와 에폭시 당량이 500 내지 600인 비스페놀 A형 에폭시 수지의 1:1 중량 비율로 혼합한 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 아크릴 에멀젼 수지는 피막형성 온도가 낮고 가소제를 사용하지 않아도 유연성이 탁월할 뿐만 아니라 내후성, 내마모성이 우수한 장점을 가지고 있는데, 상기 아크릴 에멀젼 수지는 모노머 조성물, 가교성 모노머 및 안정제를 포함하여 제조되고, 상기 아크릴 에멀젼 수지는 모노머 조성물 100 중량부에 대하여 상기 가교성 모노머 1 내지 5 중량부 및 안정제 0.1 내지 1 중량부를 포함하여 제조될 수 있다.
상기 모노머 조성물은 알케닐 방향족 모노머(alkenyl aromatic monomer); 아크릴로니트릴(acrylonitrile); 4~22개의 탄소원자를 가지는 아크릴산(acrylic acid) 및 메트아크릴산(methacrylic acid)의 알킬(alkyl) 에스테르, (헤테로)사이클로알킬((hetero)cycloalkyl) 에스테르 또는 아랄킬(aralkyl) 에스테르; 1~18개의 탄소원자를 가지는 알킬기, 사이클로알킬기 또는 아랄킬기로 N-치환된 아크릴아마이드(acrylamide) 및 메트아크릴아마이드(methacrylamide); 비닐 아세테이트(vinyl acetate); 및 비닐 버사테이트(vinyl versatate)로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상의 모노머가 사용될 수 있다.
상기 가교성 모노머는 상기 아크릴 에멀젼 수지에 가교 기능을 부여하는 역할을 수행하고, 상기 아크릴 에멀젼 수지의 부착성을 증진시킬 수 있는데, 상기 가교성 모노머는 하이드록시(hydroxy) 기능성 모노머, 아미노(amino) 기능성 모노머, 에폭시(epoxy) 기능성 모노머, 카르보닐(carbonyl) 기능성 모노머 및 메티올(methyol) 기능성 모노머로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나가 사용될 수 있다.
상기 하이드록시 기능성 모노머는 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 2-hydroxypropyl acrylate 및 2-hydroxybutyl acrylate로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 모노머가 사용될 수 있고, 상기 아미노 기능성 모노머는 N,N-dimethyl aminoethyl methacrylate, N,N-dimethyl aminoethyl acrylate 및 N,tert-butyl aminoethyl methacrylate로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 모노머가 사용될 수 있으며, 상기 에폭시 기능성 모노머는 glycidyl methacrylate가 사용될 수 있고, 상기 카르보닐 기능성 모노머는 diacetone acrylamide 또는 acetoacetoxyrthyl metacrylate 중에서 선택된 어느 하나 이상의 모노머가 사용될 수 있으며, 상기 메틸올 기능성 모노머는 N-methylol acrylamide, N-methylol methacrylamide 및 N-n-isobutoxymethyl acrylamide로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 모노머가 사용될 수 있다.
상기 안정제는 상기 아크릴 에멀젼 수지의 물리적, 화학적 안정성을 향상시키기 위하여 첨가되는 것으로, 상기 안정제는 알릴 알킬 황산염(allyl alkyl sulfonate) 또는 공중합성 황산염 모노머(copolymerizable sulfonate manomer) 중에서 선택된 어느 하나가 사용될 수 있다.
상기 인계 단량체는 프라이머층(120)에 대한 부착성을 향상시킬 수 있는데, 상기 인계 단량체로는 모노 알킬 포스페이트(Mono alkyl phosphate) 또는 디알킬 포스페이트(Di alkyl phosphate) 중에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
구체적으로 예를 들어, 상기 인계 단량체로는 비스[2-(메타크릴옥시)에틸]포스페이트(Bis[2-(methacyloyloxy)ethyl] phosphate, DMEP), 2-(메타크릴옥시)에틸포스페이트 (2-(methacryloyloxy) ethyl phosphate, MMEP) 및 트리스 2-(메타크릴옥시)에틸 포스페이트(Tris(2-methacryloyloxy)ethyl phosphate, TMEP)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나 이상이 포함될 수 있다.
상기 팽창흑연분말은 팽창흑연을 분말화한 것으로, 일반적으로 흑연은 탄소원자의 6원자 고리가 평면적으로 무한히 연결된 평면형 거대분자가 층을 이루어 포개어진 광물로서, 그 성질은 전기의 양도체이고, 또한 폴리센의 층상구조로 인해 유연하고 활성(滑性)이 있으며, 쪼개지기는 쉽지만 거대 분자여서 반응성이 낮은 특징이 있다.
그러나 흑연은 폴리센 구조의 탄소 평면 사이가 반데르발스 힘으로 연결되어 있을 뿐이어서 탄소원자 사이의 간격인 14.2㎚에 비하여 35.5㎚로 넓기 때문에 층 사이의 틈새에 다른 원자를 삽입하여 층간화합물을 만들 수 있다. 즉, 흑연결정의 망상평면을 유지한 채로 평면 사이의 틈새에 많은 원자나 분자 또는 이온을 삽입하여 층간화합물을 만드는 것이다.
즉, 흑연의 층 사이에 황산과 같은 산을 도포한 층간화합물 또는 잔류화합물을 1000℃에 가까운 온도로 급가열하면, 산이 기화되어 가스가 발생되고 그 가스의 팽창압에 의해 흑연 층간이 수십 내지 수백 배로 팽창하는데, 이를 팽창흑연이라 한다.
상기 팽창흑연분말은 화재발생시 온도가 180℃ 이상으로 상승하는 과정에서 팽창흑연이 30 내지 50배로 팽창하며 숯(Char)을 형성하기 때문에 불연성과 함께 난연성능을 부여하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 무기추출물은 항균, 원적외선 방사, 탈취 효과가 있는 물질들을 이용하여 추출물을 제조할 수 있는데, 상기 무기추출물은 흑운모 추출물, 황토석 추출물 및 일라이트 추출물로 이루어진 무기 추출물이 이용될 수 있다.
또한, 상기 무기추출물은 흑운모 추출물 1 내지 10 중량부, 황토석 추출물 5 내지 15 중량부 및 일라이트 추출물 7 내지 13 중량부의 중량 비율로 혼합되어 포함될 수 있다.
상기 흑운모 추출물은 흑운모로부터 추출될 수 있는데, 상기 흑운모(biotite)는 단사정계(單斜晶系)에 속하는 광물로서 화학성분은 K(Mg, Fe)3(OH)2AlSi3O12이다. 판상 또는 인상((鱗狀)을 이루면 흔히 육각형 또는 능면체를 나타낸다. 밑면에 쪼개짐이 완전하고 박편은 탄성을 가지는데 금운모(金雲母)에 비하여 작다. 흑색, 갈흑색, 녹흑색 등을 띠며, 쪼개짐면은 진주광택이 있고, 때로는 금속광택을 가진다. 굳기는 25~30이고, 비중은 27~31이다. 분포는 매우 넓고 많은 화성암, 변성암에서 산출되며, 퇴적암에도 드물지 않게 산출된다. 페그마타이트에서는 거대한 흑운모 결정을 얻을 수 있다고 알려져 있다.
상기 흑운모는 토양을 정화하고 이온교환작용에 의한 산소공급을 원활히 해서 작물생육을 활성화시키고, 토양의 활력을 증진시켜 토양의 산성화를 방지하고 유해가스를 흡착하여 토양의 오염을 방지하며, 뛰어난 정화능력으로 산성화된 토지를 중화시키는 특성을 가진다.
상기 황토석 추출물은 황토석으로부터 추출될 수 있는데, 상기 황토석은 황토에서 나오는 원적외선은 일반열의 80배나 깊숙이 피하사층에 스며들어 세포를 1분에 2,000번씩 미세하게 흔들어주어 세포조직의 생명 활동을 보다 왕성하게 해주고, 혈액순환을 촉진시켜 체내 노폐물, 중금속을 배출하고 스트레스, 성인병, 부인병 질병을 예방하고, 천연 황토석은 다공성이 있어 숨을 쉬므로 습도조절 능력이 탁월하며, 항균 성능 또한 매우 우수하고, 여름에는 시원하고 겨울에는 따뜻한 성질을 지니고 있다.
황토원석은 3억년 이상 퇴적되어 고압으로 형성된 고대 원시의 자연을 그대로 간직한 건강석으로 소성되거나 가공된 흙이 아닌 중금속 등 불순물이 거의 없는 천연의 황토원석으로 황토원석은 원적외선 방사율이 우수하여 건강에 좋고 탈취효과가 뛰어나고 항균, 항곰팡이 성능이 탁월하며, 특히 다공질의 퇴적암이므로 습도조절 능력이 우수하며, 일반석재는 차가워서 바닥에 직접 앉을 경우 한기가 침습하지만 천연황토석은 황토의 성분을 그대로 가지고 있으므로 오히려 한기를 차단시키는 효과가 있다.
상기 일라이트 추출물은 일라이트(illite)로부터 추출될 수 있는데, 상기 일라이트(illite)는 대표적인 천연 점토 광물질로써 다공성 운모 미네랄로 정의되며 얇은 판상(sheel)의 구조로 요곡성과 탄성을 가지고 있어 탄성과 흡착성이 다른 광물보다 뛰어난 특성을 가지고 있다.
상기 일라이트(illite) 광물의 주 성분은 모공속의 노폐물 및 과일 피지를 제거하는 산화규소(SiO2) 57.5%, 혈액순환을 촉진 작용을 하는 산화알루미늄(Al2O3) 23.3%, 콜라겐 결합작용을 하는 산화철(Fe2O3) 6.76%, 해독작용, 스트레스 억제 및해소 작용을 하는 산화칼슘(C2O) 0.1%, 삼투압 조절 및 수분 조절 기능을 제공하는 산화나트륨(Na2O) 1.21%, 산화마그네슘(MgO) 0.38%, 산화칼륨(K2O) 6.43%, 이산화티타늄(TiO2), MnO, Li, Cr, Zn, Sr 등 4.32%가 포함되어 있으며, 주요 기능으로는 물속의 부유물질을 흡착하고, 음이온을 띠기 때문에 양이온의 부유 미립자와 전기적인 중화로 응집 침전을 유발하여, 물의 정화기능, 특정 방사성물질에 대한 흡착/분해 능력이 뛰어나고, 물/토양/대기 중에서 각종 중금속 및 유독가스를 흡착 탈취 분해하고, 세포를 활성화시키고, 면역을 증강시키며, 수중에서 다량의 용존산소를 발산하며, 물 분자를 활성화하고, 일라이트 자체에서 음이온을 다량 발생하고, 40℃에서 93%의 원적외선을 방사하고, 바이러스/박테리아/곰팡이 등의 정균 작용, 피부에 묻어있는 각종 중금속/유기물질/독성물질 등을 흡착 분해하고, 탄성이 좋고 덩어리지지 않으므로 부착성이 뛰어난 것으로 알려져 있다.
상기 무기추출물은, 예를 들어, 하기의 방법으로 제조된 무기추출물이 이용될 수 있다.
먼저, 흑운모, 황토석 및 일라이트를 준비한 후 상기 흑운모, 황토석 및 일라이트를 일정한 입도로 분쇄할 수 있다.
상기 단계에서 상기 흑운모, 황토석 및 일라이트는 볼 밀링(ball milling) 장치와 같은 공지된 분쇄기를 이용하여 분쇄할 수 있다.
다음으로, 상기 분쇄된 흑운모, 황토석 및 일라이트를 가열하여 열처리할 수 있다.
상기 단계에서는 상기 분쇄된 흑운모, 황토석 및 일라이트를 가열함으로써 상기 흑운모, 황토석 및 일라이트에 포함되어 있는 불순물과 잔류 유기물을 제거할 수 있는데, 상기 분쇄된 흑운모, 황토석 및 일라이트의 가열은 1500 내지 1700℃의 온도에서 50 내지 100분 동안 진행될 수 있다.
그 다음으로, 상기 가열된 흑운모, 황토석 및 일라이트를 세척하여 상기 흑운모, 황토석 및 일라이트의 표면에 부착되어 있는 열처리시 생성된 연소 잔류물들을 제거한 후, 상기 세척된 흑운모, 황토석 및 일라이트를 정제수에 침지시켜 숙성시킬 수 있다.
상기 단계에서 상기 흑운모, 황토석 및 일라이트의 세척은 50 내지 60℃의 정제수로 상기 흑운모, 황토석 및 일라이트의 표면을 세척함으로써 진행될 수 있고, 상기 흑운모, 황토석 및 일라이트의 숙성은 상기 세척된 흑운모, 황토석 및 일라이트 100 중량부에 대해 30 내지 50℃ 온도의 정제수 400 내지 600 중량부를 혼합한 후, 3 내지 6일 동안 밀봉하여 보관함으로써 진행될 수 있다.
이어서, 상기 숙성된 흑운모, 황토석, 일라이트 및 정제수의 혼합물에서 흑운모, 황토석 및 일라이트를 분리하여 제거한 후, 상기 정제수를 원심분리할 수 있다.
상기 단계에서 상기 정제수에는 흑운모, 황토석 및 일라이트의 유효성분들이 침출되어 있는데, 상기 정제수를 원심분리함으로써, 흑운모, 황토석 및 일라이트의 미세입자들이 위치하는 하층액과, 상기 하층액 상부에 위치하는 중층액 및 상층액으로 위치적으로 구분하여 분리할 수 있다.
다음으로, 상기 원심분리된 정제수의 중층액 및 상층액을 분리한 후, 상기 중층액 및 상층액을 가열하여 흑운모 추출물, 황토석 추출물 및 일라이트 추출물로 이루어진 무기추출물을 제조할 수 있다.
상기 단계에서는 상기 원심분리된 정제수의 중층액 및 상층액을 분리한 후, 130 내지 150℃ 온도의 열원으로 가열하여 수분을 제거함으로써 흑운모 추출물, 황토석 추출물 및 일라이트 추출물로 이루어진 무기추출물을 제조할 수 있다.
상기 구리분말은 나노 크기를 갖는 구리나노입자가 사용될 수 있고, 상기 구리나노입자는 항균성과 소취성을 부여할 수 있는데, 상기 구리나노입자는 세균이 번식하는 것을 스스로 억제시키고 각종 미생물의 신진대사를 방해하여 불쾌한 냄새의 원인을 제거하는 등 항균성 및 소취성을 부여할 수 있다.
예를 들어, 상기 구리나노입자는 산화구리나노입자가 사용될 수 있는데, 상기 산화구리나노입자는 1 내지 200nm 입자 크기를 가지는 산화구리 분말 100 중량부에 대하여, 실란 0.1 내지 2 중량부를 교반하여 표면 개질시켜 제조된 산화구리나노입자가 사용될 수 있다.
즉, 산화구리 분말의 표면은 일반적으로 친수성이므로 OH기에 의해 수지 내에서 분산되지 못하고 상호 응집될 수 있으나, 본 발명에서는 상기와 같이 실란으로 산화구리 분말의 표면을 개질함에 따라 실란의 SIOH 그룹과 산화구리 분말 표면의 OH 그룹 간에 가수분해를 일으켜 결합함으로써, 실란 중 소수성인 OR 그룹이 산화구리 분말의 표면으로 위치하여 OR 그룹 간의 반발력, 즉 산화구리 분말 간의 반발력으로 인해 분산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 실란은 상기와 같이 분산성을 향상시키기 위하여 비닐트리에톡시실란(Vinyltriethoxysilane), 비닐트리메톡시실란(Vinyltrimethoxysilane) 또는 비닐트리(2-메톡시에톡시)실란(Vinyltri(2-methoxyethoxy)silane)을 사용할 수 있으나, 반드시 여기에 한정되는 것은 아니고 이미 공지된 다양한 실란의 사용이 가능하다.
상기 에틸렌글리콜(ethylene glycol)은 경화 전에는 유동성 및 작업성을 향상시키고, 경화 후에는 물리적, 화학적 성능을 향상시키기 위하여 첨가될 수 있다.
상기 분산제는 코팅액 조성물의 침전을 방지하고 분산 특성을 갖도록 하기 위하여 사용될 수 있는데, 예를 들어, 상기 분산제로는 폴리에스터 폴리디메틸실록산 공중합체(Polyether-polydimethylsiloxane copolymer), 디메틸올 부타논산(DMBA), 디메틸올 프로피온산(DMPA), 메틸렌디에탄올아민 및 폴리에틸렌옥사이드 유도체로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 이소시아네이트(isocyanate)는 경화제로 기능할 수 있는데, 예를 들어, 상기 이소시아네이트(isocyanate)는 헥사 메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene Diisocyanate, HDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트 트라이머(HDT), 이소포론 디이소시아네이트(Isophorone Diisocyanate, IPDI) 및 시클로헥실메탄 디이소시아네이트(Cyclohexylmethanediisocyanate, H12MDI) 중에서 선택된 1종 이상의 이소시아네이트가 사용될 수 있고, 바람직하게는 헥사 메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene Diisocyanate, HDI)가 사용될 수 있다.
상기 표면처리층(160)은 표면처리 조성물을 상기 코팅층(140) 표면에 코팅한 후 경화하여 형성될 수 있는데, 상기 표면처리층(160)은 막구조물(10)의 부식 차단 효과, 방수성, 내마모성 등의 효과를 향상시킬 수 있다.
상기 표면처리 조성물은 자기유화형 에폭시 수지, 아크릴 변성 폴리에스테르 수지, 충진제, 에틸렌글리콜, 소성비드, 방동제 및 이소시아네이트를 포함한다.
또한, 상기 표면처리 조성물은 자기유화형 에폭시 수지 40 내지 50 중량부, 아크릴 변성 폴리에스테르 수지 10 내지 20 중량부, 충진제 3 내지 7 중량부, 에틸렌글리콜 1 내지 3 중량부, 소성비드 0.5 내지 1.5 중량부, 방동제 0.1 내지 0.5 중량부 및 이소시아네이트 0.3 내지 0.5 중량부의 중량 비율로 포함될 수 있다.
상기 자기유화형 에폭시 수지는 자체 내에 유화시킬 수 있는 활성기를 가지고 있는 에폭시 수지로, 상기 자기유화형 에폭시 수지는 에폭시 당량이 200 내지 230g/eq인 자기유화형 변성 에폭시 수지가 사용됨으로써, 도막의 강도, 내후성, 내수성 등의 물성을 현저히 개선할 수 있다.
상기 아크릴 변성 폴리에스테르 수지는 디올 80~90 중량% 및 트리올 10~20 중량%를 포함하는 다가 알코올을 무수산 40~50 중량% 및 지방족산 50~60 중량% 포함하는 다염기산과 축합 중합시켜 수산기값이 45~65mgKOH/g, 산값이 3mgKOH/g 이하, 유리전이온도가 5~20℃이며 중량평균분자량(Mw)이 2,500~3,500인 폴리에스테르 수지를 제조하고, 상기 폴리에스테르 수지 50~60 중량% 및 아크릴 단량체 40~50 중량%를 그래프트(graft) 시켜서 중량평균분자량(Mw) 5,000~7,000, 수산기값이 50~60mgKOH/g, 산값이 3mgKOH/g 이하, 및 유리전이 온도가 10~20℃ 범위인 아크릴 변성 폴리에스테르 수지를 제조할 수 있다.
상기 충진제는 열적·물리적 강도향상, 마모방지 및 인열에 영향을 미치며 내부식성, 내후성 및 광택을 향상시키는 기능을 부여하고, 고온에 장시간 노출에 의한 도막의 도화 또는 열화현상을 방지하여 차열기능을 높일 수 있다.
예를 들어, 상기 충진제로는 일라이트-운모(Illite-Mica), 제올라이트(Zeolite), 규사, 맥반석, 황토석, 감람석(Olivine), 고령토(Kaolin), 규산염 광물(Silica Mineral), 규조토(Diatomite), 규회석(Wollastonite), 납석(Pyrophyllite) 및 돌로마이트(Dolomite)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 에틸렌글리콜(ethylene glycol)은 경화 전에는 유동성 및 작업성을 향상시키고, 경화 후에는 물리적, 화학적 성능을 향상시키기 위하여 첨가될 수 있다.
상기 소성비드는 표면처리층(160)의 물성을 강화하기 위해 포함될 수 있는데, 상기 소성비드는 하기의 방법으로 제조된 소성비드가 사용될 수 있다.
먼저, 상기 소성비드를 제조하기 위하여, 미연탄소분, 바텀애쉬, 황토 및 준설토를 준비하고, 상기 미연탄소분, 바텀애쉬, 황토 및 준설토를 일정한 형상으로 성형하기 위한 결합제로 물을 준비할 수 있다. 이때, 상기 황토 및 준설토는 미연탄소분 및 바텀애쉬의 점결성을 향상시키기 위하여 사용될 수 있다.
또한, 상기 미연탄소분, 바텀애쉬, 황토 및 준설토는 각각 미연탄소분 5 내지 10 중량부, 바텀애쉬 3 내지 7 중량부, 황토 2 내지 4 중량부 및 준설토 1 내지 2 중량부의 중량 비율로 혼합되고, 상기 물은 상기 미연탄소분, 바텀애쉬, 황토 및 준설토 전체 100 중량부에 대하여 30 내지 40 중량부의 중량 비율로 혼합될 수 있다.
다음으로, 상기 미연탄소분, 바텀애쉬, 황토 및 준설토와 물을 혼합하여 혼합물을 제조한 후, 상기 혼합물을 일정한 형상으로 성형하여 성형체를 형성할 수 있다.
즉, 상기 성형체는 미연탄소분 5 내지 10 중량부, 바텀애쉬 3 내지 7 중량부, 황토 2 내지 4 중량부 및 준설토 1 내지 2 중량부의 중량 비율로 혼합하고, 상기 미연탄소분, 바텀애쉬, 황토 및 준설토 전체 100 중량부에 대하여 물 30 내지 40 중량부의 중량 비율로 혼합하여 혼합물을 제조한 후, 상기 혼합물을 구형, 펠릿형 등 다양한 형상으로 성형함으로써 성형체를 제조할 수 있다.
그 다음으로, 상기 성형체를 가열하여 소성할 수 있다.
상기 성형체의 소성은 상기 성형체를 가마에서 가열하여 소성할 수 있는데, 상기 가마로는 예를 들어, 터널 가마(tunnel kiln) 또는 불연속 가마가 이용될 수 있고, 상기 가마는 내부 온도를 380 내지 420℃의 온도로 유지하고, 상기 가마의 내부에 상기 성형체를 투입한 후 1000 내지 1100℃의 온도까지 서서히 높이면서 10 내지 20 시간 동안 산화 또는 환원(중성)분위기로 소성할 수 있다.
상기 단계에서는 상기 가마의 내부 온도를 처음 380 내지 420℃로 유지한 후 성형체를 투입할 수 있는데, 상기와 같은 온도 조건으로 가마의 내부 온도를 유지함으로써 초기 급열에 의한 성형체의 폭열 및 파손을 방지할 수 있다.
또한, 상기 성형체를 투입한 후 1000 내지 1100℃의 온도까지 서서히 높이면서 10 내지 20 시간 동안 산화 또는 환원(중성)분위기로 소성하는데, 상기와 같은 온도 및 시간 조건 미만으로 소성되는 경우에는 흡수율의 저하 및 원하는 압축강도의 소성비드를 제조하기 어려운 문제가 발생할 수 있고, 상기한 온도 및 시간 조건을 초과하여 소성되는 경우에는 소성비드 물성의 향상 효과가 미미하게 나타나는 반면 오히려 고온처리에 소요되는 비용이 증가하게 되어 생산원가가 상승하게 되는 문제점이 발생할 수 있다.
이어서, 상기 소성된 성형체를 냉각하여 소성비드를 제조할 수 있다.
상기 단계에서 상기 소성된 성형체의 냉각은 상기 성형체를 가마로부터 꺼낸 후 200 내지 250℃의 온도에서 2 내지 4시간 동안 냉각한 후, 40 내지 60℃의 온도에서 5 내지 10시간 동안 냉각할 수 있는데, 상기와 같이 2 단계의 냉각 과정을 거쳐 상기 소성된 성형체를 냉각함으로써 급냉에 따른 소성된 성형체의 표면 균열 및 압축 강도의 저하를 방지할 수 있다.
상기 방동제는 방동성을 부여하기 위하여 사용될 수 있는데, 예를 들어, 상기 방동제로는 질산칼슘 및 아질산칼슘의 혼합물이 사용될 수 있고, 상기 방동제는 질산칼슘 5 내지 10 중량부 및 아질산칼슘 3 내지 7 중량부의 중량 비율로 혼합되어 제조될 수 있다.
상기 이소시아네이트(isocyanate)는 경화제로 기능할 수 있는데, 상기 이소시아네이트(isocyanate)는 헥사 메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene Diisocyanate, HDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트 트라이머(HDT), 이소포론 디이소시아네이트(Isophorone Diisocyanate, IPDI) 및 시클로헥실메탄 디이소시아네이트(Cyclohexylmethanediisocyanate, H12MDI) 중에서 선택된 1종 이상의 이소시아네이트가 사용될 수 있는데, 바람직하게는 상기 이소시아네이트(isocyanate)로는 헥사 메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene Diisocyanate, HDI)가 사용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 내구성이 향상된 막구조물에 대한 실시예 및 비교예를 들어 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
< 실시예 1 >
막재, 상기 막재 표면에 프라이머 조성물을 코팅하여 형성된 프라이머층, 상기 프라이머층 표면에 코팅액 조성물을 코팅하여 형성된 코팅층, 및 상기 코팅층 표면에 표면처리 조성물을 코팅하여 형성된 표면처리층으로 이루어진 막구조물을 제조하였다.
여기서, 상기 프라이머 조성물은 TPV 수지 70 중량부, TPO 수지 20 중량부, 탄산칼슘 5 중량부, 겔라이트(Ge-lite) 1 중량부, 난연제 2 중량부, 난연보조제 1 중량부 및 산화방지제 0.5 중량부의 중량 비율로 포함되었다.
또한, 상기 코팅액 조성물은 에폭시 수지 70 중량부, 아크릴 에멀젼 수지 40 중량부, 인계 단량체 8 중량부, 팽창흑연분말 3 중량부, 무기추출물 2 중량부, 구리분말 0.5 중량부, 에틸렌글리콜 4 중량부, 분산제 0.8 중량부 및 이소시아네이트 0.3 중량부의 중량 비율로 포함되었다.
또한, 상기 표면처리 조성물은 자기유화형 에폭시 수지 45 중량부, 아크릴 변성 폴리에스테르 수지 15 중량부, 충진제 5 중량부, 에틸렌글리콜 2 중량부, 소성비드 1 중량부, 방동제 0.3 중량부 및 이소시아네이트 0.4 중량부의 중량 비율로 포함되었다.
< 실시예 2 >
막재, 상기 막재 표면에 프라이머 조성물을 코팅하여 형성된 프라이머층, 상기 프라이머층 표면에 코팅액 조성물을 코팅하여 형성된 코팅층, 및 상기 코팅층 표면에 표면처리 조성물을 코팅하여 형성된 표면처리층으로 이루어진 막구조물을 제조하였다.
여기서, 상기 프라이머 조성물은 TPV 수지 75 중량부, TPO 수지 15 중량부, 탄산칼슘 7 중량부, 겔라이트(Ge-lite) 0.6 중량부, 난연제 2.5 중량부, 난연보조제 0.7 중량부 및 산화방지제 0.9 중량부의 중량 비율로 포함되었다.
또한, 상기 코팅액 조성물은 에폭시 수지 65 중량부, 아크릴 에멀젼 수지 44 중량부, 인계 단량체 6 중량부, 팽창흑연분말 5 중량부, 무기추출물 1 중량부, 구리분말 0.9 중량부, 에틸렌글리콜 2 중량부, 분산제 0.6 중량부 및 이소시아네이트 0.5 중량부의 중량 비율로 포함되었다.
또한, 상기 표면처리 조성물은 자기유화형 에폭시 수지 42 중량부, 아크릴 변성 폴리에스테르 수지 11 중량부, 충진제 7 중량부, 에틸렌글리콜 3 중량부, 소성비드 0.6 중량부, 방동제 0.2 중량부 및 이소시아네이트 0.3 중량부의 중량 비율로 포함되었다.
< 실시예 3 >
막재, 상기 막재 표면에 프라이머 조성물을 코팅하여 형성된 프라이머층, 상기 프라이머층 표면에 코팅액 조성물을 코팅하여 형성된 코팅층, 및 상기 코팅층 표면에 표면처리 조성물을 코팅하여 형성된 표면처리층으로 이루어진 막구조물을 제조하였다.
여기서, 상기 프라이머 조성물은 TPV 수지 63 중량부, TPO 수지 28 중량부, 탄산칼슘 4 중량부, 겔라이트(Ge-lite) 1.4 중량부, 난연제 1.2 중량부, 난연보조제 1.4 중량부 및 산화방지제 0.2 중량부의 중량 비율로 포함되었다.
또한, 상기 코팅액 조성물은 에폭시 수지 77 중량부, 아크릴 에멀젼 수지 36 중량부, 인계 단량체 9 중량부, 팽창흑연분말 2 중량부, 무기추출물 2.5 중량부, 구리분말 0.2 중량부, 에틸렌글리콜 5 중량부, 분산제 1 중량부 및 이소시아네이트 0.2 중량부의 중량 비율로 포함되었다.
또한, 상기 표면처리 조성물은 자기유화형 에폭시 수지 49 중량부, 아크릴 변성 폴리에스테르 수지 19 중량부, 충진제 4 중량부, 에틸렌글리콜 1 중량부, 소성비드 1.4 중량부, 방동제 0.5 중량부 및 이소시아네이트 0.5 중량부의 중량 비율로 포함되었다.
< 비교예 1 >
실시예 1과 동일한 조성물을 이용하여 막구조물을 제조하였는데, 비교예 1에서는 프라이머층 및 표면처리층을 형성하지 않고 코팅층만을 막재에 코팅하여 막구조물을 제조하였다.
< 비교예 2 >
실시예 1과 동일한 조성물을 이용하여 막구조물을 제조하였는데, 비교예 2에서는 프라이머층 및 코팅층을 형성하지 않고 표면처리층만을 막재에 코팅하여 막구조물을 제조하였다.
아래의 시험예는 본 발명에 따른 실시예들의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명에 따른 실시예 1, 2, 3과 비교예 1, 2의 특성을 비교한 실험결과들이다.
< 시험예 1 >
실시예 1, 2, 3 및 비교예 1, 2의 방법과 같이 제조된 막구조물을 형성한 후 표준상태에서의 안정도, 표면경도, 방수성, 부착성 및 박리성 등을 측정하였고, 측정 결과를 하기 [표 1]에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
안정도(kg/f) 1425 1419 1422 851 837
표면경도 이상무 이상무 이상무 약함 약함
방수성(%) 99% 99% 99% 82% 80%
부착성 아주좋음 아주좋음 아주좋음 중간 중간
박리성 미박리 미박리 미박리 약간박리 약간박리
상기한 [표 1]에 나타낸 바와 같이, 실시예 1, 2, 3에 따른 조성물을 이용하여 제조된 막구조물은 방수성 및 부착성이 좋을 뿐만 아니라, 표면으로부터 쉽게 박리되지 않고 안정도도 우수한 것을 확인할 수 있었다.
< 시험예 2 >
(1) 표면 경도 평가
KS D 6711에 따라 연필경도를 측정하였다.
(2) 내수성 평가
90℃ 열수에서 연속으로 표면 변형(균열, 블리스터 등)이 일어나는 시간을 측정하였다.
상기 평가 결과를 [표 2]에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
표면경도 3H 3H 3H 1H 1H
내수성 756hr 744hr 749hr 358hr 341hr
상기한 [표 2]에 나타낸 바와 같이, 실시예 1, 2, 3에 따른 조성물을 이용하여 제조된 막구조물은 표면경도 및 내수성이 현저하게 우수함을 확인할 수 있다.
< 시험예 3 >
실시예 1에 따라 제조된 막구조물의 난연성(발연성)을 측정하였고, 이에 대한 측정 기준을 하기의 [표 3]에 나타내었으며, 측정 결과를 하기의 [표 4]에 나타내었다.
등급 시험 항목 시험조건 적합기준
불연재료
(1급)		 불연성
(전기로 연소)		 최고온도와 최종평형 온도와의온도차(℃) 750℃,
20분 연소		 20℃ 이하
질량감소율 30% 이하
가스유해성 평균행동정지시간 마우스 9분 이상
준불연재료
(2급)		 콘칼로리미터 총열방출량(MJ/m2) 약 800℃,
10분 연소		 8 MJ/m2 이하
열방출율이 20kW/m2를 초과하는 시간(초) 10초 이하
심재의 전부용융, 관통하는 균열 및 구멍 등의 변화 육안 심재의 균열, 구멍 및 용융이 없을 것
가스유해성 평균행동정지시간 마우스 9분 이상
난연재료
(3급)		 콘칼로리미터 총열방출량(MJ/m2) 약 800℃,
5분 연소		 8 MJ/m2 이하
열방출율이 20kW/m2를 초과하는 시간(초) 10초 이하
심재의 전부용융, 관통하는 균열 및 구멍 등의 변화 육안 심재의 균열, 구멍 및 용융이 없을 것
가스유해성 평균행동정지시간 마우스 9분 이상
실시예 기준
콘칼로리미터 총방출률(MJ/m2) 5.75 8 MJ/m2 이하
열방출율이 20kW/m2를 초과하는 시간(초) 0 10초 이하
심재의 전부용융, 관통하는 균열 및 구멍 등의 변화 없음 심재의 균열, 구멍 및 용융이 없을 것
발연 없음 -
판정 난연 2급 상당
상기 [표 4]에 나타낸 것처럼, 실시예 1에 따라 제조된 막구조물은 난연성이 우수하여 난연 2급에 해당하는 물성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
이상, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10; 막구조물
100; 막구조물
120; 프라이머층
140; 코팅층
160; 표면처리층

Claims (4)

  1. 막재(100), 상기 막재(100) 표면에 코팅되어 형성된 프라이머층(120), 상기 프라이머층(120) 표면에 코팅되어 형성된 코팅층(140), 및 상기 코팅층(140) 표면에 코팅되어 형성된 표면처리층(160)을 포함하고,
    상기 프라이머층(120)은 프라이머 조성물을 상기 막재(100) 표면에 코팅한 후 경화하여 형성되되, 상기 프라이머 조성물은 TPV(Thermo Plastic Vulcanizate; 열가소성 가교 탄성체) 수지, TPO(Thermo Plastic Polyolefine) 수지, 탄산칼슘, 겔라이트(Ge-lite), 난연제, 난연보조제 및 산화방지제를 포함하며,
    상기 프라이머 조성물은 TPV 수지 60 내지 80 중량부, TPO 수지 10 내지 30 중량부, 탄산칼슘 3 내지 7 중량부, 겔라이트(Ge-lite) 0.5 내지 1.5 중량부, 난연제 1 내지 3 중량부, 난연보조제 0.5 내지 1.5 중량부 및 산화방지제 0.1 내지 1 중량부의 중량 비율로 포함되고,
    상기 코팅층(140)은 코팅액 조성물을 상기 프라이머층(120) 표면에 코팅한 후 경화하여 형성되되, 상기 코팅액 조성물은 에폭시 수지, 아크릴 에멀젼 수지, 인계 단량체, 팽창흑연분말, 무기추출물, 구리분말, 에틸렌글리콜, 분산제 및 이소시아네이트를 포함하며,
    상기 표면처리층(160)은 표면처리 조성물을 상기 코팅층(140) 표면에 코팅한 후 경화하여 형성되되, 상기 표면처리 조성물은 자기유화형 에폭시 수지, 아크릴 변성 폴리에스테르 수지, 충진제, 에틸렌글리콜, 소성비드, 방동제 및 이소시아네이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 내구성이 향상된 막구조물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 코팅액 조성물은 에폭시 수지 60 내지 80 중량부, 아크릴 에멀젼 수지 35 내지 45 중량부, 인계 단량체 5 내지 10 중량부, 팽창흑연분말 1 내지 5 중량부, 무기추출물 1 내지 3 중량부, 구리분말 0.1 내지 1 중량부, 에틸렌글리콜 2 내지 6 중량부, 분산제 0.5 내지 1 중량부 및 이소시아네이트 0.1 내지 0.5 중량부의 중량 비율로 포함되고,
    상기 표면처리 조성물은 자기유화형 에폭시 수지 40 내지 50 중량부, 아크릴 변성 폴리에스테르 수지 10 내지 20 중량부, 충진제 3 내지 7 중량부, 에틸렌글리콜 1 내지 3 중량부, 소성비드 0.5 내지 1.5 중량부, 방동제 0.1 내지 0.5 중량부 및 이소시아네이트 0.3 내지 0.5 중량부의 중량 비율로 포함되는 것을 특징으로 하는 내구성이 향상된 막구조물.
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