KR102420431B1 - 2액형 수용성 상도제 조성물 - Google Patents

2액형 수용성 상도제 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR102420431B1
KR102420431B1 KR1020220033119A KR20220033119A KR102420431B1 KR 102420431 B1 KR102420431 B1 KR 102420431B1 KR 1020220033119 A KR1020220033119 A KR 1020220033119A KR 20220033119 A KR20220033119 A KR 20220033119A KR 102420431 B1 KR102420431 B1 KR 102420431B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
water
soluble
curing agent
main part
Prior art date
Application number
KR1020220033119A
Other languages
English (en)
Inventor
오제곤
김범식
Original Assignee
한서포리머주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한서포리머주식회사 filed Critical 한서포리머주식회사
Priority to KR1020220033119A priority Critical patent/KR102420431B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102420431B1 publication Critical patent/KR102420431B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D175/00—Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D175/04—Polyurethanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/01—Use of inorganic substances as compounding ingredients characterized by their specific function
    • C08K3/013—Fillers, pigments or reinforcing additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/36—Silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L75/00—Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L75/04—Polyurethanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D175/00—Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D175/04—Polyurethanes
    • C09D175/14—Polyurethanes having carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

본 발명은 주제부와 경화제부로 구성되는 2액형 수용성 상도제 조성물에 관한 것으로, 좀더 상세하게 설명하자면, 상기 주제부는, 폴리우레탄 입자 내부에서 아크릴 모노머가 IPN(inter-penetrating polymer networks) 구조를 형성하고 있는 수용성 폴리우레탄 아크릴레이트 수지를 기초수지로 포함하고, 상기 경화제부는 친수성 폴리이소시아네이트로 이루어짐으로써, 부착강도와 내마모성 및 내수성이 특히 우수하고, 환경오염의 우려가 없는 2액형 수용성 상도제 조성물에 관한 것이다.

Description

2액형 수용성 상도제 조성물{Water-soluble top-coating composition of two-component type}
본 발명은 주제부와 경화제부로 구성되는 2액형 수용성 상도제 조성물에 관한 것으로, 좀더 상세하게 설명하자면, 상기 주제부는, 폴리우레탄 입자 내부에서 아크릴 모노머가 IPN(inter-penetrating polymer networks) 구조를 형성하고 있는 수용성 폴리우레탄 아크릴레이트 수지를 기초수지로 포함하고, 상기 경화제부는 친수성 폴리이소시아네이트로 이루어짐으로써, 특히 부착강도와 내마모성 및 내수성이 우수하고, 환경오염의 우려가 없는 2액형 수용성 상도제 조성물에 관한 것이다.
건축물의 지붕, 바닥, 지하 주차장 등에 수분이 내부로 스며드는 것을 방지하는 방수막이나, 실내 또는 체육시설의 바닥재, 보행로 등에는 우레탄, 우레아, 에폭시, 아크릴 수지 등으로 구성된 유기질 중도층을 도포한다. 이러한 유기질 중도층은 우수한 내화학성과 내수성 및 기계적 물성을 갖추고 있으며, 시공할 때 상온 및 저온 경화가 가능하고, 피도체의 크기나 형태에 구애받지 않고 시공할 수 있다는 장점이 있다.
그러나 유기질 중도층은 시공 이후 외부에 노출된 상태로 어느 정도의 시간이 경과하면, 햇빛에 의한 변색, 광택 저하, 노화 등 내후성이 떨어지는 단점이 있다. 그래서 유기질 중도층의 단점을 보완하기 위하여 중도층 위에 유성 재료인 아크릴이나 우레탄 수지가 혼합된 유성 상도제를 도포하기도 한다.
이러한 용도로 사용되는 유성 상도제는 시공상의 편의를 도모하고, 마감 품질을 향상하기 위하여 낮은 점도가 요구되기 때문에 희석제로서 유기용제를 사용하게 된다. 그러나 이러한 희석제로 사용되는 유기용제들은 대기오염의 주요 원인이 되는 휘발성 유기 화합물이기 때문에 그 사용량에 대한 규제가 점차 강화되고 있으며, 나아가 이를 대체할 수 있는 친환경 희석제의 사용에 대한 요구가 증가하고 있는 실정이다.
이러한 요구에 따라 종래에도 물을 희석제로 사용하는 수성 또는 수용성 상도제에 대한 연구가 다양하게 진행되어 왔다. 그 결과, 최근 자동차 부품의 코팅제 나 건물 외벽용 폐인트 등은 대부분 수분산 폴리우레탄 수지나 수성 아크릴 수지 등을 단독 혹은 혼합하여 사용하고 있다.
예를 들면, 특허 제10-1159151호(2012년 06월 18일)에는, 디이소시아네이트 화합물에 활성 수소기를 가지는 지방산 및 폴리올 화합물을 반응시킨 우레탄 프리폴리머에, 다관능성 폴리이소시아네이트 화합물과 석시네이트계 술폰산 염을 배합하고, 중화 처리 후에 사슬 연장 반응을 행한 수성 폴리우레탄계 수지로 이루어진 (A) 성분과, 상기 (A) 성분에 분산 가능한 다관능성 폴리이소시아네이트 화합물로 이루어진 (B) 성분으로 구성되는 2액형 수성 폴리우레탄계 수지 조성물이 소개되어 있다.
이러한 수성 폴리우레탄계 수지 조성물은 도막의 내충격성 및 저온 유연성은 우수하지만 내가수분해성 및 내수성, 내광성이 미흡하여 자외선, 온도, 습도에 의한 가교, 주쇄 절단에 따른 황변, 표면 노화 등의 물성 저하가 발생하는 단점이 있다.
또한, 특허 제10-2081371호(2020년 02월 19일)에는, 수계형 폴리아크릴레이트 디스퍼젼 수지를 포함하는 주제부와 폴리이소시아네이트를 포함하는 경화제부로 구성되는 수성 2액형 폴리우레탄 코팅 도료가 제시되어 있다. 여기서 상기 수계형 폴리아크릴레이트 디스퍼젼 수지는 히드록실기를 함유하고, 수평균 분자량이 5,000~45,000인 제1 수계형 폴리아크릴레이트 디스퍼젼 수지 15~40 중량부 및 수평균 분자량이 50,000~100,000이고, 고형분 함량이 45~60 중량%이고, 히드록실기 함량이 고형분 기준으로 3~5 중량%인 제2 수계형 폴리아크릴레이트 디스퍼젼 수지 15~40 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그러나 이와 같이 주제부의 기초수지로서 폴리아크릴레이트 수지를 사용할 경우, 착색성, 내광성, 안료 혼합성 등이 우수한 장점이 있으나, 열 충격에 의해 급격한 물성 저하를 보이거나, 유리전이온도(Tg)의 영역 매우 좁아서 우리나라와 같이 기온 변화가 심한 환경에서는 그 용도가 제한적이라는 한계가 있다.
한편, 본 발명자들은 국내 특허 제10-1009997호(2011년 01월 14일) 및 특허 제10-1009998호(2011년 01월 14일)에서 폴리우레탄 입자 내부에 아크릴 모노머를 침투시켜서 폴리우레탄 입자 내부에서 아크릴 모노머가 IPN(inter- penetrating polymer networks) 구조를 형성하고 있는 수용성 폴리우레탄 아크릴레이트의 제조방법을 제시한 바 있다.
이러한 IPN 구조의 수용성 폴리우레탄 아크릴레이트는 아크릴레이트가 하드코어(hard core)를 형성하고 폴리우레탄이 소프트 셀(soft shell)를 형성하여 물리적 결합과 화학적 결합을 동시에 확보할 수 있다. 따라서, 두 화합물의 유리전이온도(Tg)를 일체화하여 폴리우레탄 유리전이온도(Tg)의 거동을 나타내도록 함으로써, 도막의 내수성과 강도는 물론, 조성물의 저장 안정성과 온도 변화에 대한 사용 편의성을 크게 개선할 수 있다.
특허 제10-1009997호(2011년 01월 14일) 특허 제10-1009998호(2011년 01월 14일) 특허 제10-1159151호(2012년 06월 18일) 특허 제10-2081371호(2020년 02월 19일)
본 발명의 목적은 주제부와 경화제부로 이루어지는 2액형 상도제 조성물에 있어서, 주제부를 구성하는 기초수지로서 IPN 구조를 갖는 수용성 폴리우레탄 아크릴레이트를 사용하고, 경화제부로는 친수성 폴리이소시아네이트를 사용함으로써, 종래의 유성 상도제나 수성 아크릴 상도제에 비해 내후성, 내수성, 내광성, 내화학성, 내마모성 및 기계적 강도가 우수하고, 중도층과의 접착력이 우수하며, 휘발성 유기 화합물을 사용하지 않아서 환경오염의 우려가 없는 2액형 수용성 상도제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 2액형 수용성 상도제 조성물은 주제부와 경화제부로 구성되고, 상기 주제부는, 폴리우레탄 입자 내부에서 아크릴 모노머가 IPN(inter- penetrating polymer networks) 구조를 형성하고 있는 수용성 폴리우레탄 아크릴레이트 수지 15~60 중량%와, 소광제 3~8 중량%와, 충진제 10~20 중량%와, 가소제 2~5 중량%와, 안료 2~10 중량%와, 보강제 1~4 중량%와, 첨가제 0.5~4 중량%와, 희석제로서 물 15~40 중량%로 구성되며, 상기 경화제부는 친수성 폴리이소시아네이트로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 수용성 폴리우레탄 아크릴레이트 수지는, COOH 함량이 수지 전체의 0.3~2 중량%이고, 고형분 함량이 20~50 중량%인 것을 특징으로 한다.
상기 친수성 폴리이소시아네이트는, 분자 중에 2개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 지방족 또는 지환족 폴리이소시아네이트를 출발물질로 사용하여 비이온성 친수기를 결합한 폴리이소시아네이트로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 주제부와 경화제부의 사용비율은, 주제부 100 중량부에 대하여 경화제부 2~10 중량부인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 2액형 수용성 상도제 조성물은 주제부의 기초수지로서 IPN 구조를 갖는 수용성 폴리우레탄 아크릴레이트 수지를 사용함으로써, 내후성, 내수성, 내광성, 내화학성 및 기계적 강도가 높고, 중도층과의 접착력 및 내마모성이 우수할 뿐 아니라, 휘발성 유기 화합물을 사용하지 않기 때문에 환경오염의 우려가 없는 친환경적인 방수층, 바닥재 또는 보행로를 시공할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다. 다만 본 발명을 실시하는데 꼭 필요한 구성이라 하더라도 종래기술에 소개되어 있거나, 통상의 기술자가 공지기술로부터 용이하게 실시할 수 있는 사항에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다. 또한 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 명시된 구성요소에 더하여 필요에 따라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 2액형 수용성 상도제 조성물은 수용성 폴리우레탄 아크릴레이트를 기초수지로 포함하는 주제부와, 친수성 폴리 이소시아네이트로 이루어진 경화제부로 구성된다. 상기 주제부와 경화제부는 통상적인 2액형 도료와 마찬가지로 서로 분리된 상태로 보관 및 제공되며, 사용시에 적절한 비율로 혼합하여 사용한다.
먼저 상기 주제부는, IPN 구조를 갖는 수용성 폴리우레탄 아크릴레이트 수지15~60 중량%와, 소광제 3~8 중량%와, 충진제 10~20 중량%와, 가소제 2~5 중량%와, 안료 2~10 중량%와, 보강제 1~4 중량%와, 첨가제 0.5~4 중량%와, 희석제로서 물 15~40 중량%로 이루어진다.
먼저 상기 IPN 구조를 갖는 수용성 폴리우레탄 아크릴레이트 수지는, 주제부를 구성하는 기초수지로서, 앞서 배경기술에서 인용한 특허 제10-1009997호에 따라 제조될 수 있다. 참고로 특허 제10-1009997호의 제조방법을 소개하면, A) 폴리우레탄 아이오노머(ionomer)를 합성하는 단계와, B) 폴리우레탄 에멀젼을 합성하는 단계, 그리고 C) 수용성 폴리우레탄 아크릴레이트를 제조하는 단계로 이루어진다.
먼저 A) 단계에서는, 분자 내에 COOH기 3~10 중량%를 포함하면서 수평균분자량이 200~3000인 폴리올과 지방족이나 방향족 또는 지환족 이소시아네이트를 반응시키고, 여기에 글리콜류 또는 디아민류 사슬연장제를 첨가하여 NCO 함량이 3~10 중량%, COOH 함량이 1~7 중량%이며, 고형분 함량이 50~100 중량%인 폴리우레탄 아이오노머를 합성한다.
다음 B) 단계에서는, 별도로 증류수에다 중화제로서 TEA(triethyl amine)를 투입하고, 여기에 상기 폴리우레탄 아이오노머를 드롭핑(dropping) 하여 분산시킨 후, 디아민류 사슬연장제를 드롭핑 하여 COOH 함량이 0.5~2 중량%이고, 고형분 함량이 15~50중량%인 폴리우레탄 에멀젼을 합성한다.
마지막 C) 단계에서는, 상기 폴리우레탄 에멀젼을 증류수와 혼합하고, 여기에 상기 폴리우레탄 에멀젼의 고형분에 대하여 1~50 중량%의 아크릴 모노머를 드롭핑 하면서 혼합한 후, 이 혼합물을 중합개시제와 함께 증류수에 드롭핑 하여 폴리우레탄 아크릴레이트를 제조한다.
이러한 방법으로 제조되는 폴리우레탄 아크릴레이트 수지는 폴리우레탄 입자 내부에서 아크릴 모노머가 IPN 구조를 형성하고 있으며, 나아가 COOH 함량이 수지 전체에 대해 0.3~2 중량%, 바람직하기로는 1 중량% 이고, 고형분 함량이 20~50 중량%, 바람직하기로는 30~45 중량%인 수용성 폴리우레탄 아크릴레이트 수지를 수득할 수 있다.
상기 수용성 폴리우레탄 아크릴레이트 수지는 중도층과의 접착력과 내마모성 및 내수성을 향상하는 기능을 하며, 그 함량은 주제부 전체에 대하여 15~60 중량%인 것이 바람직하다. 만일 상기 수용성 폴리우레탄 아크릴레이트 수지의 함량이 15 중량% 미만이면, 각 구성 성분들 간의 응집력 및 중도층과의 접착력이 떨어지고, 내마모성, 내수성이 저하되는 문제가 있고, 반대로 60 중량%를 초과하면 점도가 상승하여 점도의 조절이 어려우며 작업성이 떨어지는 문제가 있다.
다음으로 상기 소광제는 도막의 소광성과 수지의 칙소성(thixotropic)을 조정하는 기능을 제공하는 것으로, 흄드 실리카(fumed silics), 실리카졸, 실리카 콜로이드, 실리카 슬러리, 제올라이트 실리카, 플라이 애쉬(fly ash) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 소광제의 함량은 주제부 전체에 대하여 3~8 중량%인 것이 바람직하다. 상기 소광제의 함량이 3 중량% 미만일 경우 소광성이 떨어지는 문제가 있고, 반대로 8 중량%를 초과하면 수지의 점도가 높고 표면에 돌출된 입자가 많아져서 햇빛에 의한 노화 및 외부 충격 등에 의해 안료와 함께 색상이 묻어나는 현상이 발생할 수 있다.
상기 충진제는 도막의 강도를 강화하고, 중도층을 은폐하는 기능을 제공하는 것으로, 탄산칼슘, 실리카, 탈크, 황산바륨, MgO, Al(OH)3 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 충진제의 함량은 10~20 중량%인 것이 바람직하다. 상기 충진제의 함량이 10 중량% 미만이면 중도층에 대한 은폐력이 떨어지고, 20 중량%를 초과하면 점도가 높고 도막 강도가 강해져서 경화 후에 크랙이 발생할 수 있다.
상기 가소제는 도막의 저온 유연성을 향상하고 점성이나 소성을 줄이는 목적으로 사용되는 것으로, 프탈레이트를 포함하지 않는 비프탈레이트계 친환경 가소제를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 에스테르계, 카르복실레이트계, 지방족계 및 벤조에이트계 가소제 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 가소제의 함량은 2~5 중량%인 것이 바람직하다. 상기 가소제의 함량이 2 중량% 미만이면 도막의 저온 유연성을 향상시키는 효과가 거의 없고, 5 중량%를 초과하면 내구성이 저하되어 경화 도막이 쉽게 손상 되거나 가소제가 이행되는 문제점이 있다.
상기 안료는 색상을 제공하는 것으로, 필요에 따라 적절한 색상을 제공하는 안료를 사용할 수 있다. 예를 들면 산화철, 수산화철, 산화크롬, 유산바륨, 탄산바륨, 산화티탄, 이산화티탄, 이산화망간, 이산화티타늄, 규산지르코늄, 카본블랙 및 나트륨 알루미노 실리케이트 중에서 선택되는 하나 이상의 안료를 사용할 수 있다.
상기 안료의 함량은 2~10 중량%인 것이 바람직한데, 2 중량% 미만이면 착색이 잘 발현되지 않는 문제점이 있고, 10 중량%를 초과하면 제조 원가가 상승하고, 칙소성이 너무 강해서 취급이 용이하지 않는 문제점이 있다.
상기 보강제는 주제부를 구성하는 입자들 사이를 물리적으로 연결하여 물성을 향상하는 기능을 제공하는 것으로, 크기가 0.1~5mm인 유리섬유(glass fiber)나 세라믹 섬유(ceramic fiber) 등을 사용할 수 있다.
상기 보강제의 함량은 1~4 중량%인 것이 바람직하다. 상기 보강제의 함량이 1 중량% 미만이면 보강제로서의 기능이 충분히 발현되지 않으며, 4 중량%를 초과하면 도막 강도가 너무 높아지고 신장률이 저하되어 도막 표면에 크랙이 발생할 수 있고, 점도가 높아 사용상의 문제가 발생할 수 있다.
상기 첨가제로는 소포제, 분산제, 레벨링제, 증점제 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다. 여기서, 소포제는 도장 시 도막에 발생하는 기포의 형성을 억제하거나 발생한 기포를 제거하고, 분산제는 유색 도료의 제조공정에서 액상 수지에 고체 안료를 균일하게 분산시켜 연화 성능의 향상 및 안료의 재응집을 방지한다. 그리고, 레벨링제는 도막 형성시의 대류 현상 또는 표면장력의 차이 등에 의해 발생하는 도막 표면의 결함을 방지하고, 증점제는 수지의 점도를 조절한다.
상기 첨가제의 함량은 0.5~4 중량%인 것이 바람직하다. 상기 첨가제의 함량이 0.5 중량% 미만이면, 수지의 산화, 유동성 저하, 침전 등의 문제와 함께 도포 후에 크레터링(cratering)이나 핀홀(pinhole)이 발생할 우려가 있고, 4 중량%를 초과하면 첨가제의 이행, 이색과 원가의 상승 등의 문제점이 있다.
마지막으로 상기 희석제는 수지의 점도 및 경화시간, 작업성을 조정하는 기능을 하는 것으로 물을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 희석제로서 물의 함량은 주제부 전체에 대하여 15~40 중량%인 것이 바람직하다. 상기 물의 함량이 15 중량% 미만이면 수지의 점도가 너무 높고 경화시간이 빨라 하절기 도포 작업성이 저하되는 문제가 있고, 40 중량%를 초과하면 계면 장력이 높아져 중도층에 균일하게 도포되지 않는 문제가 있다.
한편, 상기 경화제부는 상기 주제부와 혼합되어 기초수지의 가교도를 높여서 중도층과의 접착력 및 도막의 물리적 성능을 향상하는 기능을 한다. 이러한 경화제부로 사용되는 친수성 폴리 이소시아네이트로는, 분자 중에 2개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 지방족 또는 지환족 폴리이소시아네이트를 출발 물질로 사용하여 비이온성 친수기를 결합한 폴리이소시아네이트로 이루어지는 것이 바람직하다.
참고로 상기 경화제부로서 방향족 폴리이소시아네이트를 사용할 경우, 반응 속도가 너무 빨라서 경화시간을 조정하기가 곤란하고, 물과 반응하여 이산화탄소가 발생하면서 도막이 발포되어 물리적 성능 및 접착력이 저하되는 문제가 있고, 나아가 햇빛에 노출되면 방향족 수지의 이중결합이 깨지면서 황변 현상이 발생하는 등에 문제가 있다.
상기 경화제부의 사용량은, 주제부 100 중량부에 대하여 경화제부 2~10 중량부인 것이 바람직하다. 상기 경화제부의 사용량이 2 중량부 미만이면, 가교 효과가 미약하여 물성의 향상을 기대할 수 없는 문제가 있고, 반대로 10 중량부를 초과하면 이소시아네이트기가 잔류하여 부가반응을 일으켜서 도막의 물성이 저하되는 문제가 있다. 상기 경화제부로는 시중에서 판매되고 있는 친수성 폴리이소시아네이트 제품, 예컨대 Covestro 사의 ‘Desmodur DN’ 등을 구입하여 사용할 수 있다.
이하, 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 들어보면 다음과 같다.
[ 실시예 ]
다음 [표 1]과 같은 구성성분 및 함량비율로 본 발명에 따른 2액형 수용성 상도제 조성물의 주제부를 제조하였다.
구성성분 함량비율(중량%)
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
기초수지 1 30 40 50 -
기초수지 2 - - - 40
소광제 3 3 3 3
충진제 15 15 15 15
가소제 3 3 3 3
안료 8 8 8 8
보강제 2.5 2.5 2.5 2.5
첨가제 소포제 0.2 0.2 0.2 0.2
분산제 0.2 0.2 0.2 0.2
레벨링제 0.4 0.4 0.4 0.4
증점제 1.5 1 0.5 0.8
희석제(물) 36.2 26.7 17.2 26.9
합 계 100 100 100 100
고형분 함량(중량%) 42.6 45.1 47.9 50.9
점도(cP, 23℃) 3,200 3,200 3,200 3,200
상기 [표 1]에서, 기초수지로는 특허 제10-1009997호에 따라 제조된 IPN 구조를 갖는 수용성 폴리우레탄 아크릴레이트를 사용하였다. 이때, 기초수지 1은 COOH 함량이 1 중량%이고 고형분이 30 중량%인 폴리우레탄 아크릴레이트 수지를 사용하였고, 기초수지 2로는 COOH 함량이 1 중량%이고 고형분 45 중량%인 폴리우레탄 아크릴레이트 수지를 사용하였다.
상기 [표 1]에서 기타 구성성분의 구체적인 사용례는 다음과 같다.
- 소광제 : 흄드 실리카 / Matting Agent A360T (Three-A Chemical industry)
- 충진제 : 탄산칼슘 / Omyacarb 20-CN (오미아코리아)
- 가소제 : 카르복실레이트계 / LGflex GL500 (LG 화학)
- 안료 : 이산화티타늄 / R-902+ (Dupont)
- 보강제 : 세라킥파이버 / SUPERWOOL PLUS BULK (Morgan)
- 소포제 : TEGO FOAMEX 810 (TEGO)
- 분산제 : BYK-P104S (BYK)
- 레벨링제 : TEGO Flow 425 (TEGO)
- 증점제 : EFP-1010 (친환경 고분자)
그리고 경화제부로는 상기 실시예 1~실시예 4에서 모두 친수성 폴리이소시아네이트인 Covestro 사의 ‘Desmodur DN’ 제품을 사용하였다.
[ 시험체 준비 ]
통상적인 콘크리트 바닥 위에 우레탄 프라이머를 도포하고, 중도층으로 경도가 Shore 60A인 반경질 우레탄 수지를 2mm 두께로 도포한 후 상온에서 1일 동안 경화시켜 시험체를 준비하였다. 상기 실시예 1~4에 따라 제조된 주제부와 경화제부를 혼합하고, 스프레이 건을 이용하여 상기 시험체 위에 도포량 0.15 kg/m2 의 로 도포하여 본 발명에 따른 시험체 1~8을 준비하였다.
먼저 시험체 1~4에서는 각각 상기 실시예 1~4의 주제부를 순서대로 사용하고, 경화제부의 혼합비율은 모두 주제부 100 중량부에 대하여 경화제부 2 중량부를 혼합하였다. 그리고 시험체 4~8에 대해서는 모두 상기 실시예 4의 주제부를 사용하되, 경화제부의 혼합비율을 순서대로 4 중량부, 6 중량부, 8 중량부 및 10 중량부로 증량하였다.
한편, 비교시험체로서, 종래의 유성 상도제인 한서포리머(주)의 ‘HS-200G’ 을 동일한 방법으로 도포한 비교시험체 1과, 종래의 수성 아크릴 상도제인 한서포리머(주)의 ‘HSA-GS300G’ 를 동일한 방법으로 도포한 비교시험체 2를 준비하였다. 또한 상기 실시예 4의 주제부를 사용하되, 경화제부를 혼합하지 않고 주제부만 사용하여 비교시험체 3을 준비하였다.
[ 시험 방법 ]
상기 시험체 및 비교시험체들을 각각 상온에서 7일간 방치한 후 아래와 같은 방법으로 성능과 품질을 평가하였다.
1) 부착강도 시험 ; KS F 3211(건설용 도막 방수재)에 따라 다음과 같이 시험하였다.
① 각 시험체의 상도층 표면에 인장용 강제의 어태치먼트를 접착하고, 각 어태치먼트의 4면을 절단한다.
② 각 시험체에 부착된 어태치먼트에 대하여 수직 방향으로 2 mm/min의 인장 속도로 인장하여 최대 하중을 구한다.
③ 시험 결과를
Figure 112022028715854-pat00001
의 계산식에 따라 계산하고, 시험체 3개의 평균값으로 나타낸다. 상기 계산식에서, Tf ：부착 강도(N/mm2), Tn：최대 하중(N), A ：시험체의 단면적(mm2) 이다.
④ KS F 3211(건설용 도막 방수재) 우레탄 고무계 1류 부착강도 기준 0.7 N/mm2 이상
2) 내마모성 시험 ; KS F 2813의 시험방법(연마지법)에 따라 시험하고, 그 결과에 따라 ‘매우 우수 > 우수 > 양호 > 미흡 > 불량’ 의 5단계로 분류하였다.
3) 내수성 시험 ; 각 시험체를 40℃의 물에 침수하여 7일간 방치하였다가 꺼낸 다음, 다시 24시간 동안 상온에 방치한 후 도막 상태를 육안으로 관찰하였다.
4) 내용제성 시험 ; 상기 시험체 및 비교시험체를 톨루엔 및 메틸에틸케톤 용제에 각각 24시간 동안 침지하고, 도막에 주름, 팽창, 균열, 벗겨짐 등이 발생하는 정도를 육안으로 관찰 및 평가하였다.
[ 시험 결과 ]
상기 시험결과를 다음 [표 2] 및 [표 3]에 수록하였다.
구 분 본 발명의 시험체 비교시험체
1 2 3 4 1 2
부착강도 0.8 1.2 1.5 1.7 2.1 0.5
내마모성 양호 양호 양호 우수 매우우수 미흡
내수성 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 블리스터
내용제성 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 주름발생 이상없음
상기 [표 2]의 결과에서 확인되는 바와 같이, 통상적인 유성 상도제를 사용한 비교시험체 1의 경우, 부착강도가 2.1 N/mm2 이상으로 중도층과 상도층의 접착력이 매우 우수하고, 내마모성도 매우 우수하였으나 상대적으로 내용제성이 불량한 것으로 나타냈다.
그리고 수성 아크릴 상도재를 사용한 비교시험체 2의 경우, 내용제성은 이상이 없었으나, 부착강도가 0.5 N/mm2 에 불과하여 접착력이 미흡하고, 내마모성이 미흡하며 내수성 시험에서 도막에 블리스터가 발생하는 것으로 확인되었다.
반면, 본 발명에 따른 시험체 1~4는, 부착강도가 0.8~1.7 N/mm2 정도이고, 내마모성이 ‘양호’ 내지 ‘우수’ 로서 모두 상도제로 사용 하기에 충분한 접착력과 내마모성을 확보하고 있으며, 내수성 및 내용제성도 우수한 것으로 확인되었다.
다만, 주제부에 포함되는 기초수지의 함량이 증가하거나, 기초수지에 포함되는 고형분의 함량이 증가함에 따라 부착강도는 증가하지만, 내마모성은 이에 반비례 하여 감소하는 것으로 나타났다.
구분 본 발명의 시험체 비교시험체
5 6 7 8 3
부착강도 2.0 2.1 이상 2.1 이상 1.9 0.5
내마모성 우수 매우우수 매우우수 우수 미흡
내수성 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 블리스터
내용제성 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음 균열
또한, 상기 [표 3]의 결과에 따르면, 본 발명의 청구범위 내에서 경화제의 사용량이 증가할수록 부착강도와 내마모성이 조금씩 증가하지만, 경화제의 함량이 8 중량%를 초과하면서 도막의 강도가 너무 강해져서 부착강도와 내마모성이 오히려 저하되는 현상을 보여주고 있다. 그리고 경화제를 사용하지 않은 비교시험체 3의 경우, 부착강도와 내마모성이 현저히 떨어지고, 내수성 및 내용제성도 불량한 것으로 확인되었다.

Claims (7)

  1. 주제부와 경화제부로 구성되고,
    상기 주제부는, 폴리우레탄 입자 내부에서 아크릴 모노머가 IPN(inter- penetrating polymer networks) 구조를 형성하고 있는 수용성 폴리우레탄 아크릴레이트 수지 15~60 중량%와, 소광제 3~8 중량%와, 충진제 10~20 중량%와, 가소제 2~5 중량%와, 안료 2~10 중량%와, 보강제 1~4 중량%와, 첨가제 0.5~4 중량%와, 희석제로서 물 15~40 중량%로 구성되며,
    상기 경화제부는, 분자 중에 2개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 지방족 또는 지환족 폴리이소시아네이트를 출발물질로 사용하여 비이온성 친수기를 결합한 친수성 폴리이소시아네이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 2액형 수용성 상도제 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수용성 폴리우레탄 아크릴레이트 수지는, COOH 함량이 수지 전체의 0.3~2 중량%이고, 고형분 함량이 20~50 중량%인 것을 특징으로 하는, 2액형 수용성 상도제 조성물.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 소광제는, 흄드 실리카(fumed silics), 실리카졸, 실리카 콜로이드, 실리카 슬러리, 제올라이트 실리카 또는 플라이 애쉬(fly ash) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는, 2액형 수용성 상도제 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 충진제는, 탄산칼슘, 실리카, 탈크, 황산바륨, MgO, Al(OH)3 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는, 2액형 수용성 상도제 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 주제부와 경화제부의 사용비율은, 주제부 100 중량부에 대하여 경화제부 2~10 중량부 인 것을 특징으로 하는, 2액형 수용성 상도제 조성물.
  7. 주제부 100 중량부에 대하여 경화제부 2~10 중량부로 구성되고,
    상기 주제부는, 폴리우레탄 입자 내부에서 아크릴 모노머가 IPN(inter- penetrating polymer networks) 구조를 형성하되 COOH 함량이 1 중량이고 고형분이 30~45 중량%인 수용성 폴리우레탄 아크릴레이트 수지 30~50 중량%와, 소광제 3 중량%와, 충진제 15 중량%와, 가소제 3 중량%와, 안료 8 중량%와, 보강제 2.5 중량%와, 소포제 0.2 중량%와, 분산제 0.2 중량%와, 레벨링제 0.4 중량%와, 증점제 0.5~1.5 중량%와, 물 17.2~36.2 중량%로 구성되며,
    상기 경화제부는, 분자 중에 2개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 지방족 또는 지환족 폴리이소시아네이트를 출발물질로 사용하여 비이온성 친수기를 결합한 친수성 폴리이소시아네이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 2액형 수용성 상도제 조성물.
KR1020220033119A 2022-03-17 2022-03-17 2액형 수용성 상도제 조성물 KR102420431B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220033119A KR102420431B1 (ko) 2022-03-17 2022-03-17 2액형 수용성 상도제 조성물

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220033119A KR102420431B1 (ko) 2022-03-17 2022-03-17 2액형 수용성 상도제 조성물

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102420431B1 true KR102420431B1 (ko) 2022-07-14

Family

ID=82407121

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220033119A KR102420431B1 (ko) 2022-03-17 2022-03-17 2액형 수용성 상도제 조성물

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102420431B1 (ko)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02140276A (ja) * 1988-11-21 1990-05-29 Yokohama Rubber Co Ltd:The 塗り床用プライマー組成物および塗り床材の施工方法
JP2002167423A (ja) * 2000-11-30 2002-06-11 Daicel Chem Ind Ltd 低ラクトン変性ヒドロキシアルキル（メタ）アクリル酸エステル組成物を用いた硬化性樹脂組成物、及びその塗料
KR100594822B1 (ko) * 2001-09-29 2006-07-03 주식회사 헵스켐 1액형 폴리우레탄 시스템의 제조방법
KR20100017655A (ko) * 2007-05-04 2010-02-16 바스프 코팅스 악티엔게젤샤프트 우레탄을 기초로 한 수계열 2-코트 코팅 시스템, 이의 용도, 및 이러한 코팅 시스템으로 코팅된 기재
KR101009998B1 (ko) 2010-04-20 2011-01-21 한서포리머주식회사 수용성 폴리우레탄 아크릴레이트의 제조방법
KR101009997B1 (ko) 2010-04-20 2011-01-21 한서포리머주식회사 수용성 폴리우레탄 아크릴레이트의 제조방법
KR101159151B1 (ko) 2007-03-02 2012-06-22 닛폰 폴리우레탄 고교 가부시키가이샤 수성 폴리우레탄계 수지 조성물 및 이것을 사용한 도료 조성물
KR102081371B1 (ko) 2018-03-09 2020-02-25 (주)노루페인트 수성 2액형 폴리우레탄 코팅도료 및 이를 이용한 상도용 우레탄 코팅막 형성방법

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02140276A (ja) * 1988-11-21 1990-05-29 Yokohama Rubber Co Ltd:The 塗り床用プライマー組成物および塗り床材の施工方法
JP2002167423A (ja) * 2000-11-30 2002-06-11 Daicel Chem Ind Ltd 低ラクトン変性ヒドロキシアルキル（メタ）アクリル酸エステル組成物を用いた硬化性樹脂組成物、及びその塗料
KR100594822B1 (ko) * 2001-09-29 2006-07-03 주식회사 헵스켐 1액형 폴리우레탄 시스템의 제조방법
KR101159151B1 (ko) 2007-03-02 2012-06-22 닛폰 폴리우레탄 고교 가부시키가이샤 수성 폴리우레탄계 수지 조성물 및 이것을 사용한 도료 조성물
KR20100017655A (ko) * 2007-05-04 2010-02-16 바스프 코팅스 악티엔게젤샤프트 우레탄을 기초로 한 수계열 2-코트 코팅 시스템, 이의 용도, 및 이러한 코팅 시스템으로 코팅된 기재
KR101009998B1 (ko) 2010-04-20 2011-01-21 한서포리머주식회사 수용성 폴리우레탄 아크릴레이트의 제조방법
KR101009997B1 (ko) 2010-04-20 2011-01-21 한서포리머주식회사 수용성 폴리우레탄 아크릴레이트의 제조방법
KR102081371B1 (ko) 2018-03-09 2020-02-25 (주)노루페인트 수성 2액형 폴리우레탄 코팅도료 및 이를 이용한 상도용 우레탄 코팅막 형성방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102043961B1 (ko) 경화 반응 시간 조절이 가능한 건축물 방수용 폴리우레아 수지 조성물
KR102352078B1 (ko) 폴리우레아 도료 조성물
CN111794548B (zh) 一种钢筋混凝土裂缝追随性涂层体系及其防腐蚀应用
KR101736146B1 (ko) 친환경 보호 코팅제 조성물 및 이를 이용한 시공방법
KR101993155B1 (ko) 경화 열변색성을 가지는 저점도 및 상온 속경화형 콘크리트 구조물 균열 보수 및 보강용 2액형 고강도 및 고탄성 폴리우레탄 수지조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물 균열 보수 및 보강 시공방법
KR101188321B1 (ko) 친환경 탄성접착제용 습기경화형 폴리우레탄 수지 조성물 및 그 제조방법
CA2539599C (en) Two-component composition for the production of polyurethane gel coats for epoxy resin and vinyl ester resin composite materials
KR101556706B1 (ko) 내화학성·내후성·부착성을 갖는 다가알코올을 이용하여 제조된 우레탄 변성 에폭시 수지를 포함하는 방수방식용 도료 조성물 및 이를 이용한 시공방법
KR102028103B1 (ko) 지건성, 고경도 및 고신축성 폴리우레아 도막재 조성물, 이의 사용방법 및 이를 이용한 방수방근공법
CN113444439B (zh) 一种有机硅-氟改性单组份聚氨酯防水涂料及其制备方法
CN111334175B (zh) 玄武岩防护涂料及其制备方法
JP2002364128A (ja) ウレタン系塗膜防水工法
JP2005058918A (ja) ポリウレタン系塗膜の施工方法
KR102420431B1 (ko) 2액형 수용성 상도제 조성물
KR102590879B1 (ko) 수작업이 가능한 우레탄 우레아 하이브리드 친환경 방수재 조성물 및 이를 사용한 방수 시공방법
KR100663186B1 (ko) 실란 변성 폴리우레탄 도막 방수재 조성물 및 그 제조 방법
KR102053023B1 (ko) 반응형 바닥코팅제 조성물 및 이의 제조방법
KR102337544B1 (ko) 수용성 우레탄 몰탈 조성물
KR102274620B1 (ko) 속경화형 도막 방수재용 조성물 및 이를 이용한 방수 시공 방법
WO2022270826A1 (ko) 내후성 및 내충격성이 우수한 구조용 접착제 조성물
CN115536783A (zh) 无溶剂的、丙烯酸杂化的聚氨酯树脂、其制备方法、包含其的组合物及制备和应用
JP2000007985A (ja) ポリウレタン塗料
JPH0119344B2 (ko)
JP2021087918A (ja) 構造物の保護方法
JP4959374B2 (ja) 硬化性組成物

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant