KR102485825B1 - 주차장 바닥용 중도코팅제 및 그 제조 방법 - Google Patents

주차장 바닥용 중도코팅제 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 주차장 바닥용 표면 코팅제 및 표면 코팅방법은, 폴리우레탄 프리폴리머를 도막두께 40 ~ 60 ㎛로 코팅처리하여 하도층을 형성하는 제1단계와; 그 위에 내충격성과 부착성 및 윤하중 저항성능이 우수한 고경도 폴리우레탄 중도층을 상온에서 도막두께 1 ~ 3 ㎜로 형성시키는 제2단계의 시스템 코팅방법을 포함한다. 상기 중도층의 고경도 폴리우레탄은 Shore A 경도가 95이상이면서 주제와 경화제의 가사시간(pot-life)이 1시간 이상으로 길면서 저장안정성이 6개월 이상으로 우수한 특징을 지닌다.

Description

주차장 바닥용 중도코팅제 및 그 제조 방법{Intermediate coating agent for parking lot floor and its manufacturing method}
본 발명은 주차장 바닥용 코팅제 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주차장 바닥용 중도 코팅제 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
차량으로부터 주차장 바닥을 보호하기 위해서 우레탄 바닥 코팅층이 시공된다. 우레탄 코팅층은 주차장 표면에 박막 코팅되는 하도층과, 후막의 중도층, 탑코팅층으로 이루어지며, 탑코팅층의 상부에는 필요에 따라 난연층과 같은 다양한 보호층이 형성될 수 있다.
우레탄 코팅 바닥층은 에폭시 바닥 코팅층이나 에스테르바닥 코팅층에 비해서 신율 및 접착성이 높아 바닥에서 생긴 균열이 코팅층을 파손하거나 코팅층에 발생된 균열이 바닥층을 파손하는 것을 방지할 수 있으며, 관리 및 보수가 용이하다는 장점이 있지만, 상대적으로 다른 종류의 바닥재에 비해 경도(Shore A ≒ 80)가 낮아 견딜 수 있는 하중이 낮다는 문제가 있다.
특허 공개 10-2007-0051111호에서는 우레탄의 낮은 경도를 보완하기 위해서, 유리섬유 매트나 폴리에스테르 매트 위에 폴리올 50~80중량%, 글리콜류 쇄연장제와 아민류 쇄연장제로부터 선택된 하나 이상의 쇄연장제 10~50중량%, 및 실란 0.5~2 중량%를 포함하여 구성된 폴리올과 이소시아네이트를 이용하여 폴리우레탄을 형성하는 방법을 제시한다.
김우영에게 허여된 대한민국 특허 제2069038호에서는 우레탄의 강도를 개선하여 우레탄으로 이루어진 고강도 주차장 바닥재를 제공할 수 있도록, 프라이머 층 과 바닥층을 차례로 형성한 후, 폴리우레아를 주성분으로 하여 Shore A경도가 75~95인 초고경도 폴리우레탄 후막 중도층을 사용하는 방법을 개시한다. 초고경질 우레탄 바닥재는 폴리우레아를 주성분으로 하고, 그 물성으로는 점도가 약 4800 ~ 15000 mPas이고, 인장강도가 16 N/mm2 이상, 인열강도가 50 N/mm이상, 신장율이 400% 이상, 가사시간이 20 ~ 40분(25℃ 조건), 지촉건조시간이 1시간 이내(25℃ 조건)인 것이 사용된다.
본원 발명에서 해결하고자 하는 과제는 주차장 바닥재로 사용될 수 있는 고강도의 폴리우레탄 중도 코팅층을 제공하는 것이다.
본원 발명에서 해결하고자 하는 다른 과제는 고강도의 폴리우레탄 중도 코팅층을 포함하는 주차장 바닥 코팅을 제공하는 것이다.
본원 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 주차장 바닥재로 사용될 수 있는 고강도의 폴리우레탄 중도 코팅층의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본원 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 고강도의 폴리우레탄 중도 코팅층을 포함하는 주차장 바닥 코팅의 시공 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은
하이브리드 폴리올을 포함하는 주제 폴리올과 경화제 폴리이소시아네이트가 반응하여 형성된 고경도 중도층을 포함하는 것을 특징으로 하는 주자창 바닥용 도막을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 중도층은 하도층의 표면에 고경도의 폴리우레탄 중도 코팅제로서, 경도가 Shore A 95 이상을 말하며, 1~3㎜로 코팅하는 것이 적합하다.
본 발명에 있어서, 상기 중도층의 경도가 낮으면 상층의 압축하중을 견디기 어려워 고압축 하중시 파손될 우려가 있다. 또한, 상기 중도층의 고경도의 폴리우레탄 코팅층의 두께가 1㎜ 이하인 경우에는 상부에서 가해지는 차량에 의한 압축하중을 견딜 수 없어 구조적 안정성과 내마모성이 떨어지며, 반대로 폴리우레탄 코팅제의 두께가 3㎜ 이상인 경우에는 내구성과 내마모성은 양호하나, 균일한 표면을 형성하기 어렵고, 기포가 발생되어 오히려 내마모성이 저하되는 문제점과 건조시간의 지연 및 시공비가 많이 소요되는 문제점이 발생한다.
본 발명에 있어서, 상기 고경도의 폴리우레탄 중도 코팅제는 촉매를 사용하고 흙손이나 전용레기로 코팅하여 상온에서 24시간 이내에 경화건조를 시켜 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 고경도 폴리우레탄 코팅층은 주제 폴리올과 경화제 폴리이소시아네이트 두 성분을 사용직전에 혼합하여 사용하는 이액형 타입으로서, 사용 시 혼합해서 사용하며, 혼합에 따른 불편함은 있지만 일액형에 비해 물성이 좋고 목적에 따라 혼합비를 적당히 조절해서 사용할 수 있다는 장점을 가지고 있다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 고경도 폴리우레탄 코티층을 이루는 주제 폴리올에는 사슬연장제, 소포제, 경화촉진제, 난연제, 가소제, 침강방지제 등을 혼합한 것이고, 경화제 성분에는 반응성의 이소시아네이트 성분이 들어있기 때문에 일반적으로 다른 첨가제는 첨가하지 않는다.
본 발명에 있어서, 상기 주제 폴리올에 사용되는 상기 하이브리드 폴리올은 고경도의 중도층을 얻기 위해서 사용되며, 천연 오일(rapeseed oil, castor oil, soybean oil and palm kernel oil)을 기초 원료로 사용하여 분자 구조 중에 에테르기와 에스테르기를 도입한 다관능성 폴리올로 다양한 소재에 우수한 부착성, 작업성 및 내후성이 뛰어난 물질로 내가수분해성과 소수 특성을 지녀 이소시아네이트와의 반응으로 우레탄 결합 형성시 이산화탄소 발생이 적은 친환경 물질로 습도가 높은 조건에서도 거품이나 기포 발생이 적은 100% 고형분의 폴리올이다.
상기 하이브리드 폴리올은 상업적으로 구입하거나 공지된 방법에 의해서 제조될 수 있다. 대한민국 특허 공개 제10-2014-0113645, 출원인 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨, '하이브리드 폴리에스테르-폴리에테르 폴리올의 제조 방법', 대한민국 특허 제10-1756071호, 특허권자 코스맥스 주식회사, '하이브리드형 발포 폼 및 이를 이용한 화장품 키트'을 참조할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 하이브리드 폴리올은 고경도를 발현할 수 있도록 3개 이상의 작용기, 바람직하게는 작용기가 3개 혹은 3.5개이며, OH value 170~390인 것들을 1종 또는 그 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시에 있어서, 상기 하이브리드 폴리올은 하기 화학식(1)로 표현될 수 있다.
Figure 112020109574260-pat00001
(1)
상기, R3는 상이하거나 동일할 수 있으며,
C10~C20의 직쇄 또는 가지쇄의 알킬, 알킬렌, 사이클로알킬, 또는 사이클로알킬렌에 하나 이상, 예를 들어, 1~2개의 -OH기를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시에 있어서, 상기 하이브리드 폴리올의 R3는 하기 화학식(2)로 표현될 수 있다.
R3는
Figure 112020109574260-pat00002
(1)
본 발명에 있어서, 상히 하이브리드 폴리올은 전체 주제 폴리올 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부인 것이 바람직하다. 하이브리드 폴리올의 함량이 10 중량부 미만일 경우 고경도 발현이 어렵고 가사시간이 짧아지며, 30 중량부 초과인 경우 고경도 발현 및 가사시간은 양호하나 그 사용량에 비하여 가격만 올라가는 문제점이 발생한다.
본 발명에 있어서, 주제 폴리올은 주차장 바닥재에서 요구되는 물성을 부여할 수 있도록 하이브리드 폴리올과 함께 폴리에테르 폴리올을 포함할 수 있다. 상기 폴리에테르 폴리올은 에틸렌옥사이드(EO), 프로필렌옥사이드(PO), 테트라하이드로퓨란(THF) 등으로부터 제조된 폴리에테르 폴리올이다. 본 발명의 실시에 있어서, 상기 폴리에테르 폴리올은 EO의 내수성을 보완하기 위해서 EO 와 PO가 공중합된 폴리에테르 폴리올을 사용할 수 있다.
본 발명의 실시에 있어서, 폴리에테르 폴리올의 일예로는 작용기가 2개 혹은 3개로 OH value 40~700인 것들을 사용하는 것이 바람직하며 이 범위내에서 1종 또는 그 이상을 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 폴리에테르 폴리올은 그 함량은 전체 주제 성분 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부인 것이 바람직하다. 폴리에테르 폴리올의 함량이 10 중량부 미만일 경우 이소시아네이트와의 당량비를 맞추기 어렵고, 30 중량부 초과인 경우에도 이소시아네이트와의 당량비를 맞추기 어려운 문제점이 발생한다.
본 발명에 있어서, 상기 주제 폴리올은 상기 폴리올들과 함께 사슬 연장제를 포함할 수 있다. 상기 사슬연장제(chain extender)는 폴리이소시아네이트 프리폴리머 등의 장사슬 분자를 다시 연결시키거나, 폴리올과 더불어 최초부터 우레탄화 반응에 참가하여 중합, 분자간 가교를 진행하기 위해 이용되는 반응성 단분자를 말하며 디올(diol), 트리올(triol), 아민알콜, 디아민(Diamne) 등이 있다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 사슬연장제는 디올로 1,3-부틸렌글리콜, 1,4-부타디엔, 트리올로 트리메틸올프로판, 아민알콜로 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 디아민으로 헥사메틸렌디아민(Hexamethylenediamine), 메타페닐렌아민(m-Phenyleneamine), N,N'-디알킬아미노-디페닐메탄 중 적어도 어느 하나인 것을 사용할 수 있으며, 본 발명에서는 디아민계 사슬연장제를 사용하였다. 그 함량은 전체 주제 성분 100 중량부에 대하여, 5 내지 10 중량부인 것이 바람직하다. 사슬연장제의 함량이 5 중량부 미만일 경우 분자간 가교가 미흡하여 경도 및 인장강도가 떨어지며, 10 중량부 초과인 경우 경도와 강도는 증가하나 가사시간이 짧아지는 문제점이 발생한다.
본 발명에 있어서, 상기 주제 폴리올은 상기 폴리올들과 함께 착색 안료를 포함할 수 있다. 상기 착색안료는 코팅제의 색상을 부여하기 위한 것으로, 그 함량은 전체 주제 성분 100 중량부에 대하여, 2 내지 5 중량부인 것이 바람직하다. 착색안료의 함량이 2 중량부 미만일 경우 색상발현과 은폐력이 떨어지며, 5 중량부 초과인 경우 그 사용량에 비하여 가격만 올라가고 은폐력 향상 효과가 떨어진다. 착색 안료의 일예로는 TiO2, 코발트 블루, 시아닌 블루, 카본블랙, 산화철 흑, 산화철 적, 옥사이드 그린 등이 사용되며, 이 중에서 1종 또는 그 이상을 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 주제 폴리올은 상기 폴리올들과 함께 체질 안료를 포함할 수 있다. 상기 체질안료(Extender)인 충전제는 건조속도와 도막강도를 증진시키는 역할을 하며, 투과되는 소음을 열에너지로 전환시키는 역할도 수행하는데, 그 함량은 전체 주제 성분 100 중량부에 대하여, 30 내지 60 중량부인 것이 바람직하다. 충전제의 함량이 30 중량부 미만일 경우 프라이머와의 부착성, 내마모성은 양호하나 경화속도와 도막경도가 떨어지며, 60 중량부 초과인 경우 경화속도가 빠르고 가격이 저렴한 장점이 있으나 부착성, 내마모성 및 내수성이 불량해진다. 상기 충전제의 일례로는 납분말, 납화합물, 철분, 산화철 슬러그와 같은 비중이 큰 물질을 사용하거나 실리카, Talc, Clay, 탄산칼슘, 게르마늄 중탄, 바라이트(황산바륨)와 같은 알칼리 금속산화물 또는 알칼리토류 금속산화물 등이 사용며, 이 중에서 1종 또는 그 이상을 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 주제 폴리올은 폴리올들과 함께 첨가제를 더 포함할 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 첨가제는 도막의 형성, 도막의 물성 향상 및 작업성 향상을 위해서 사용될 수 있으며, 바람직하게는 난연 특성을 부여하기 위한 난연제, 항균 특성을 부여하기 위한 항균제, 거품의 발생을 억제하기 하고 균일한 도막을 형성할 수 있도록 소포제와 흐름 침강 방지제를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 난연제(Flame retardant)로는 일반적으로 할로겐(Halogen)계와 인(Phosphate)계로 구분되고, 첨가제형(비반응형)과 반응형으로 제품을 구분할 수 있으며, 본 발명에서는 무독성이면서 화재시 탈수소 및 탈수반응을 거쳐 탄화층을 형성시키는 첨가제형 인계 난연제를 전체 주제 성분 100 중량부에 대하여 0.5~5 중량부, 일 예로 3 중량부를 사용할 수 있으며, 상기 첨가제형 인계 난연제로 트리스(2, 4-디클로로프로필)포스페이트, 트리스(2-클로로프로필)포스페이트(일명:TCPP) 또는 트리스(2-클로로에틸)포스페이트(일명:TCEP)에서 선택된 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 항균제(Antimicrobial)는 곰팡이나 균류로부터의 방균 및 항균을 목적으로 항균제를 더 첨가하여 발포시킬 수도 있으며, 항균제로는 페놀계, 유기주석계, 유기수은계, 트리아진계, 제4급암모니아염계, 할로겐화술포닐 피리딘계, 켑탄계, 유기동계, 유기질소계, 요오드계, 은계, 크롤나프탈린류, 디하이드로아비에틸아민페타크페놀, 펜타크롤라울렛트 등을 사용할 수 있으나, 본 발명에서는 무독성으로 항균성이 뛰어난 BIT(1,2-Bezisothiazolin-3-one)를 전체 주제 성분 100 중량부에 대하여 0.5~2 중량부, 일 예로 1.2 중량부 사용할 수 있다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 소포제(Defoamer)는 실리콘계와 비실리콘계로 구분하고, 비실리콘계는 미네랄오일형과 고분자형으로 구분되는데, 본 발명에서는 비실리콘계 고분자형으로 Koyeisha사 Flowlen AC-2000을 전체 주제 성분 100 중량부에 대하여 0.1~0.5 중량부, 일 예로 0.3 중량부를 사용할 수 있다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 흐름침강방지제(Flow & Anti-settling agent)는 작업성과 저장성에 큰 영향을 미치며, 제품의 고급화에 기여하는 성질이다. 흐름 및 침강방지제는 왁스형을 주로 사용하는데, 폴리에틸렌 왁스와 아마미드 왁스의 2종류로 구분되는데, 본 발명에서는 아마미드 왁스로 HS CHEM Monoral 3300을 전체 주제 성분 100 중량부에 대하여 0.1~2 중량부, 예를 들어, 0.5 중량부 사용할 수 있다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 주제 폴리올은 100 중량부가 하이브리드 폴리올 10~30 중량부, 폴리에테르 폴리올 10~30 중량부, 사슬연장제 5~10 중량부, 착색안료 2~5 중량부, 체질안료 30~60 중량부, 첨가제 1~10 중량부로 이루어질 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시에 있어서, 폴리우레탄 중도 코팅용 주제 폴리올은 천연오일 베이스로 관능기수가 3 내지 3.5이고, OH value 170~390이며, 한 분자내에 내가수분해성이 우수한 폴리에테르기와 소수성을 지닌 폴리에스테르를 같이 지닌 하이브리드 폴리올을 10 내지 30중량부, 관능기수가 3으로 OH value 40~700인 폴리에테르 폴리올 10 내지 30중량부, 디아민계 사슬연장제 5 내지 10 중량부에 착색안료 3 중량부, 체질안료로 탄산칼슘 30중량부, Talc 7중량부, BaSO4 5중량부와 인계 난연제 트리스(2, 4-디클로로프로필)포스페이트로 3중량부, 항균제 BIT로 1.2중량부를 혼합하여 30분간 교반한 후 분산기(Attrition Mill)로 입도가 NS(North Standard Graduations)단위로 5이상이 되도록 분산한 다음, 후첨으로 소포제 Flowlen AC-2000(Koyeisha Co) 0.3중량부와 흐름 침강방지제 Monoral 2000X(HS CHEM) 0.5중량부를 첨가한 후 30분간 더 교반하여 제공될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 경화제 폴리이소시아네이트(Polyisocyanate) 화합물은 폴리이소시아네이트 프리폴리머로 방향족 이소시아네이트인 TDI, MDI 등의 이소시아네이트 화합물과 활성 수소기(-OH)를 가지고 있는 폴리올의 부가반응에 의하여 형성된 것으로서, 우레탄 결합을 일정량 이상 함유하고, 1000mol/L이상의 분자가 결합된 고분자 화합물이며, 우레탄은 segmented block copolymer로서 일반적으로 연질부분(soft segmented)과 경질부분(hard segmented)으로 구분되며 연질부분에 속하는 폴리올은 400~3000mol/L의 분자량을 갖는 폴리에스테르 혹은 폴리에테르계 폴리올로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 경화제 폴리이소시아네이트를 이루는 TDI(toluene diisocyanate)는 상온에서 액체 상태이며 2,4-및 2,6-isomer가 80:20 ~ 65:35 비율로 혼합된 TDI를 사용할 수 있다. 본 발명의 다른 실시에 있어서, 상기 경화제 폴리이소시아네이트는 MDI(4,4-diphenylmethane diisocyanate)를 사용할 수 있으며, 주로 아닐린과 포름알데히드로부터 제조되어 분자량 및 관능기수가 다른 여러 가지의 종류가 혼합된 폴리머릭 MDI를 정제하여 관능기수가 일정한 제품을 사용할 수 있다. 상기 TDI 및/또는 MDI는 폴리이소시아네이트 100 중량부에서 25~45 중량부의 범위로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 경화제 폴리이소사이네이트를 이루는 폴리에테르 폴리올은 에틸렌옥사이드(EO), 프로필렌옥사이드(PO), 테트라하이드로퓨란(THF) 등으로부터 제조된 폴리에테르 폴리올일 수 있으며, 바람직하게는 관능기가 2 내지 3이며, 분자량이 100 내지 5,000, 보다 바람직하게는 200-3,000인 폴리에테를 폴리올을 사용할 수 있다. 상기 폴리에테르 폴리올은 폴리이소시아네이트 100 중량부에 대해서 55~75 중량부로 사용될 수 있으며, 일예로 2 내지 3가의 폴리프로필렌 글리콜을 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 경화제 폴리이소시아네이트의 NCO 함량은 20% 이하, 바람직하게는 15% 이하, 보다 바람직하게는 10% 이하로 조절될 수 있으며, 예를 들어, 5~9%로 조절될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시에 있어서, 상기 경화제 폴리이소시아네이트는 TDI-80(Toluene Diisocyanate) 35중량부, 반응안정제인 Benzoyl Chloride 0.03 중량부를 4구 flask에 투입하여 가열 교반하면서 27±3 ℃까지 승온시킨 다음, 여기에 PP-400(Polypropylene Glycol, 관능기=2, 분자량 400) 30중량부, GP-280(Polypropylene Glycol, 관능기=3, 분자량 280) 10중량부, GP-3000(Polypropylene Glycol, 관능기=3, 분자량 3000) 25중량부의 혼합용액을 3시간 동안 균일하게 점액첨가한 후 1시간에 걸쳐 반응온도를 88±3 ℃로 승온시키고, 동일 온도에서 4시간 더 반응시킨 후 반응을 종료하여 이소시아네이트 프리폴리머(고형분 100%, 색상(Gardner) 4, NCO(%)=9.0)를 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제조된 주제와 경화제는 NCO/OH 당량비를 1/1로 혼합하여 사용시 경화촉진제로 24% Bi octoate를 총 조성물에 대하여 0.3중량% 혼합하여 사용하여 Shore A 95 이상인 고경도 폴리우레탄 중도층을 형성할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 주차장 바닥 코팅층은 주차장 바닥에 상기 중도층을 코팅하기 위한 하도층을 포함할 수 있으며, 상기 하도층은 상기 폴리우레탄계 중도층과 높은 상용성을 가질 수 있도록 폴리우레탄계 하도층을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 폴리우레탄 하도층을 형성하기 위한 폴리우레탄 프리폴리머로는 통상의 방법으로 제조된 것을 사용할 수 있다.
상기 폴리우레탄 하도층은 TDI-80(toluene diisocyanate, 관능기=2.0, 분자량 174)와 PP-400(Polypropylene Glycol, 관능기=2, 분자량 400), PP-1000(Polypropylene Glycol, 관능기=2, 분자량 1000) 및 Trimethylolpropane(관능기=3, 분자량 135)과 사슬연장제로 1,4-butanediol과 가소제로 GL-300(LG화학)를 반응시켜 제조된 NCO(%)=6.0인 프라이머 코팅용 폴리우레탄 프리폴리머를 제조하여 사용하였다. 이와 같이 제조된 폴리우레탄 프리폴리머는 통상적으로 첨가되는 소포제, 수분흡수제, 용제 등을 첨가혼합하여 교반한 후 사용시 반응촉매로 디부틸틴디라우레이트(DBTDL)을 0.1중량% 혼합하여 프라이머로 제조된다.
이때, 상기 폴리우레탄 프리폴리머를 콘크리트 구조물에 코팅시 두께가 40 ∼ 60㎛가 되도록 하는 것이 바람직하다. 이것은 도막의 두께가 40 ㎛ 미만인 경우 피도물인 콘크리트 구조물과의 부착력이 저하하여 상층에 부착되는 폴리우레탄과의 결합력이 부족하여 중간에 들뜨는 현상이 발생할 수 있고, 반대로 도막의 두께가 60 ㎛ 이상인 경우에는 건조시간이 길어져 작업성이 불량하게 되기 때문이다.
상기 폴리우레탄 프리폴리머는 촉매를 사용하여 로울러나 스프레이법으로 코팅하여 상온에서 30분 내지 1시간에 경화건조를 시킨 후, 곧바로 다음공정인 폴리우레탄을 도포하여 내충격성과 부착성이 우수한 고경도 중도 코팅층을 형성하게 된다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 주차장 바닥 코팅층의 중도층은 경도가 높아 표면 노출이 가능하다. 이 경우, 별도의 상도용 탑 코팅층 시공을 생략할 수 있다. 본 발명에 다른 실시에 있어서, 상기 주차장 바닥 코팅층은 중도층의 표면에 다양한 기능의 상도용 코팅층을 더 형성하는 것도 가능하며, 상기 중도용 코팅층의 표면에 다양한 기능의 상도층이 형성되는 것을 제한하지 않는다.
본 발명은 일 측면에서,
주차장 바닥에 하도용 프라이머를 시공하는 단계; 및
하이브리드 폴리올을 포함하는 주제 폴리올과 경화제 폴리이소시아네이트가 반응시켜 Shore 경도 95 이상의 고경도를 가지는 중도층을 형성하는 단계;를 포함하는 주자창 바닥용 도막 시공 방법을 제공한다.
본 발명은 다른 일 측면에서,
하이브리드 폴리올을 포함하는 주제 폴리올과 경화제 폴리이소시아네이트로 이루어진 중도용 코팅 조성물을 제공한다.
본 발명은 또 다른 일측면에서,
하이브리드 폴리올을 포함하는 주제 폴리올과 경화제 폴리이소시아네이트로 이루어지며, Shore 경도 95 이상의 고경도를 가지며, 1~3 mm의 두께를 가지는 중도용 코팅을 제공한다.
본 발명에 있어서, 주차장 바닥용 중도층 고경도 폴리우레탄은 Shore A 경도가 95이상이면서 주제와 경화제의 가사시간(pot-life)이 1시간 이상으로 길면서 저장안정성이 6개월 이상으로 우수한 특징을 지닌다.
본 발명의 주차장 바닥용 표면 코팅제 및 표면 코팅방법은, 폴리우레탄 프리폴리머를 도막두께 40 ~ 60 ㎛로 코팅처리하여 하도층을 형성하는 제1단계와; 그 위에 내충격성과 부착성 및 윤하중 저항성능이 우수한 고경도 폴리우레탄 중도층을 상온에서 도막두께 1 ~ 3 ㎜로 형성시키는 제2단계의 시스템 코팅방법을 포함한다.
상기 중도층의 고경도 폴리우레탄은 Shore A 경도가 95이상이면서 주제와 경화제의 가사시간(pot-life)이 1시간 이상으로 길면서 저장 안정성이 6개월 이상으로 우수한 특징을 지니면서 KS F 4937의 주차장 바닥용 표면 마감재의 모든 시험 항목을 만족하기 때문에 콘크리트 구조물의 장기간 내구성 확보가 가능하여 환경보호에 이바지할 수 있는 유용한 발명이다.
도 1은 본 발명의 일 실시에 따른 주차장용 도막의 단면을 보여주는 도면이다.
이하, 실시예를 통해서 본 발명을 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다.
하도용 프라이머
톨루엔 15중량부, TDI-80(toluene diisocyanate) 30.30중량부, 반응촉매인 DBTDL(Di-n-butyltindilaurate) 0.02중량부를 4구 flask에 투입하여 가열 교반하면서 57±3 ℃까지 승온시킨 다음, 여기에 PP-400(Polypropylene Glycol, 관능기=2, 분자량 400), PP-1000(Polypropylene Glycol, 관능기=2, 분자량 1000) 및 Trimethylolpropane(관능기=3, 분자량 135) 57.89중량부와 사슬연장제인 1,4-butanediol 1.79중량부 및 가소제 10중량부를 톨루엔 27.86중량부에 투입하여 혼합한 용액을 2시간 동안 천천히 점액첨가한 후 1시간에 걸쳐 반응온도를 88±3 ℃로 승온시키고, 동일 온도에서 4시간 더 반응시킨 후 반응을 종료하여 폴리우레탄 프리폴리머(고형분 70%, 색상(Gardner) 3, NCO(%)=6.0)를 제조하였다.
상기 폴리우레탄 프리폴리머 50중량부와, 에틸아세테이트 5중량부, 수분흡수제인 Additive TI(Bayer Co.) 2.5중량부, 분산제인 안티테라-유(Anti-Terra-U : BYK-Chemi) 1.5중량부, 체질안료 Talc 35중량부를 혼합하여 30분간 교반한 후, 분산기(Attrition mill)로 입도가 NS(North Standard graduations)단위로 5이상이 되도록 분산한 다음, 후첨으로 소포제 BYK-066N(BYK-Chemie) 0.3중량부, 흐름성 조절제 BYK-410(BYK-Chemie) 0.5중량부, 혼합용제 5중량부를 첨가한 후 30분 교반하여 본 발명에 따른 프라이머 코팅제를 제조하였다.
중도용 경화제 폴리이소시아네이트
TDI-80(Toluene Diisocyanate) 35중량부, 반응안정제인 Benzoyl Chloride 0.03중량부를 4구 flask에 투입하여 가열 교반하면서 27±3 ℃까지 승온시킨 다음, 여기에 PP-400(Polypropylene Glycol, 관능기=2, 분자량 400) 30중량부, GP-280(Polypropylene Glycol, 관능기=3, 분자량 280) 10중량부, GP-3000(Polypropylene Glycol, 관능기=3, 분자량 3000) 25중량부의 혼합용액을 3시간 동안 균일하게 점액 첨가한 후 1시간에 걸쳐 반응온도를 88±3 ℃로 승온시키고, 동일 온도에서 4시간 더 반응시킨 후 반응을 종료하여 이소시아네이트 프리폴리머(고형분 100%, 색상(Gardner) 4, NCO(%)=9.0)를 제조하였으며, 이렇게 제조된 이소시아네이트 프리폴리머를 고경도 폴리우레탄 중도 코팅제의 경화제를 제조하였다.
중도용 주제 폴리올
하기 표 1에서와 같은 조성으로 하이브리드 폴리올 15~25 중량부와, 폴리에테르 폴리올 17.7~27,7 중량부와, 디아민계 사슬연장제 7 중량부와, 녹색안료 3 중량부와, 탄산칼슘 30중량부, Talc 7중량부, BaSO4 5중량부로 이루어진 체질안료 42 중량부와, 인계 난연제 트리스(2, 4-디클로로프로필)포스페이트로 3중량부, 항균제 BIT로 1.2중량부를 혼합하여 30분간 교반한 후 분산기(Attrition Mill)로 입도가 NS(North Standard Graduations)단위로 5이상이 되도록 분산한 다음, 후첨으로 소포제 Flowlen AC-2000(Koyeisha Co) 0.3중량부와 흐름 침강방지제 Monoral 2000X(HS CHEM) 0.5중량부를 첨가한 후 30분간 더 교반하여 폴리우레탄 중도 코팅제의 주제로 사용하였다.
주차장 바닥 코팅층의 시공
하기 표 1에서와 같이, 상기 합성한 폴리우레탄 프리폴리머를 사용하여 프라이머를 동일하게 적용하고, 중도에서의 하이브리드 폴리올 도입에 따른 도막의 특성을 알아보기 위해 하기 표 1과 같이 사슬연장제를 고정하고, 하이브리드 폴리올의 함량 변화에 따라 폴리에테르 폴리올의 OH value를 조정하여 합성한 폴리이소시아네이트 프리폴리머(NCO=9%)를 사용하여 폴리우레탄 녹색 바닥재를 제조하였는데 NCO/OH의 당량비를 1/1로 하여 제조하였다.
상기 제조된 프라이머 코팅제는 코팅시 반응촉매인 DBTDL을 총조성물에 대하여 0.1중량% 첨가 혼합하고, 로울러나 스프레이법으로 코팅하여 상온에서 30분 내지 1시간에 경화건조시켜, 바닥면에 40~60 ㎛ 두께의 프라이머 코팅층을 형성하였다.
상기 제조된 중도용 주제와 경화제는 사용시 경화촉진제로 24% Bi octoate를 총 조성물에 대하여 0.3중량% 혼합하여 조팅상기 고경도의 폴리우레탄 중도 코팅제는 촉매를 사용하고 흙손이나 전용레기를 사용하여 코팅하여 상온에서 24시간 이내에 경화건조시켜 주차장 도막을 완성시켰다.
구분 실시예-1 실시예-2 실시예-3 비교예 비고
하도
(두께 50㎛)		 폴리우레탄 프리폴리머 50 50 50 50 합성품
고형분 70%, NCO=6%
체질안료 35 35 35 35 Talc
용제 10 10 10 10 MIXTURE
첨가제 4.9 4.9 4.9 4.9 소포제, 수분흡수제 등
경화촉매 0.1 0.1 0.1 0.1 DBTDL
계 100 100 100 100
중도
(주제)		 하이브리드 폴리올
mixture
(f=3~3.5 OHV=170~315)		 15 20 25 - OHV=242.5
Polyether polyol
GP-400(f=3)		 13.85 11.6 9.4 20.4 OHV=42
Polyether polyol
GP-4000(f=3)		 13.85 11.1 8.3 22.3 OHV=400
사슬연장제 7 7 7 7 미국 UOP사 UNILINK 4200(N,N'-Dialkylamino-diphenylmethane)
OHV=362
녹색안료 3 3 3 3 독일 Bayer Chemicals사 Chrome oxide green GX
체질안료 42 42 42 42 CaCO3, Talc, BaSO4
첨가제 5 5 5 5 난연제, 항균제, 소포제, 흐름침강방지제
경화촉진제 0.3 0.3 0.3 0.3 진양화성,
JY-106(24%Bismuth)octoate)
계 100 100 100 100
중도
(경화제)		 Polyisocyanate prepolymer 102.3 102.3 102.3 102.3 합성품
고형분 100%, NCO=9%
물성 평가용 도막
도막성능 시험 시편은 다음과 같이 제조하였다.
우선 콘크리트 표면의 소지 정리를 한 다음 프라이머로 폴리우레탄 프리폴리머를 사용하여 건조도막두께(DFT) 50㎛으로 분무도장하여 자연 건조시킨 후에, 고경도 폴리우레탄 코팅제를 3mm 도막두께로 도장하여 1일간 자연건조시켜 시험도막을 얻은 후 도막성능을 조사하여 표 2에 나타내었다. 또한 경시변화를 알아보기 위해 7일 경과 후 도막의 경도변화를 측정하였다.
도막 성능시험은 다음과 같이 일반적인 도막물성 평가방법에 따라 평가하였다.
1. 부착성능 시험은 KS F 4937의 주차장 바닥용 표면 마감재의 시험방법에 따라 소정의 양생이 끝난 시험체를 양생실 내에 수평하게 놓고, 시료 도포면에 접착제를 바른 후 상부에 인장용 지그(강철제)를 조용히 올려놓고 가볍게 문질러 접착시킨 후, 다시 그 위에 질량 1㎏의 추를 얹어 주위에 베어 나온 접착제를 신중히 제거한다. 24시간 조용히 둔 후 추를 제거하고 시료면에 대해 수직방향으로 하중속도는 1,500N/min에서 2,000N/min로 인장력을 가해 최대 인장하중을 구한다. 부착강도는 다음 식에 의해 계산하고, 소수점 이하 1자리로 끝맺음한다.
부착강도 N/㎟ =
Figure 112020109574260-pat00003
여기에서 T : 최대 인장하중(N)
2. 윤하중 저항성능 시험은 KS F 4937의 주차장 바닥용 표면 마감재의 시험방법에 따라 300㎏의 수직하중, 주행속도는 5㎞/h에서 80,000회 평가하여 두께 감소 깊이를 측정하였다.
3. 경도 시험은 KS M ISO 18517의 가황 또는 열가소성 고무 경도 시험방법에 따라 Shore A 경도계로 측정하였다. 경시 변화를 알아보기 위해 1일과 7일 경과 후의 경도를 비교하였다.
4. 가사 시간 측정은 KS M ISO 9514 도료와 바니시-액체계의 가사시간 시험방법에 따라 혼합한 시료 약 250 mL를 용량 약 300 mL의 안지름(70 ~ 80) mm인 깡통, 유리병 또는 폴리에틸렌병에 넣고 10 분 간격으로 혼합물을 조사한다. 시간별로 혼합한 직후에 비하여 사용이 불가능할 정도의 심한 점도 상승이나 겔화가 있는 지 조사한다.
5. 저장안정성 시험은 SPS-KPIC 1011-1733：2017 탄성 폴리우레탄 도료 시험방법에 따라 주제부 및 경화제부를 각각 밀봉된 캔에 상온에서 저장후 1개월 간격으로 개봉하여 교반했을 때 쉽게 균일하게 되어야 하며 엉김 및 겔(gel) 등의 결함 유무와 초기점도의 20KU이상을 벗어나지 않을 경우를 안정성이 양호한 것으로 판정하였다.
시험 항목 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예
부착 강도 (N/㎟) 1.5 1.4 1.3 1.2
윤하중 저항성능(두께 감소깊이) mm 0.3 0.5 0.9 5.2
도막경도
(Shore A) 		1일 경과 후 96 95 94 82
7일 경과 후 98 97 96 84
가사시간 (분) 60 70 80 30
저장안정성 (개월) 주제/경화제 6 7 8 3
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 3의 조성물을 이용했을 때보다 비교예의 조성물을 이용했을 때, 윤하중 저항성능이 불량하고 도막 경도가 낮았으며, 특히 가사시간이 짧고 저장안정성이 짧게 나타났다.
하이브리드 폴리올의 함량이 증가할수록 부착 강도, 윤하중 저항성능 및 도막경도에는 큰 영향이 없었으나 가사시간과 저장안정성이 증가하는 경향을 나타내었다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 하여 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 하이브리드 폴리올과 폴리에테르 폴리올을 포함하는 주제 폴리올과, 경화제 폴리이소시아네이트를 반응시켜 형성된 고경도 폴리우레탄을 중도층을 포함하고,
    여기서, 상기 하이브리드 폴리올은 C=C 결합을 포함하며,
    상기 하이브리드 폴리올은 주제 폴리올 100 중량부에서 10~30 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 주차장 바닥용 도막.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중도층은 경도가 Shore A 95 이상인 코팅층인 것을 특징으로 하는 주차장 바닥용 도막.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 중도층은 1~3 mm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 주차장 바닥용 도막.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 하이브리드 폴리올은 작용기가 3.0~3.5이며, OH value는 170~390인 것을 특징으로 하는 주차장 바닥용 도막.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 하이브리드 폴리올은 하기 화학식(1)로 표현되며,
    Figure 112022080961473-pat00004
    (1)
    상기, R3는 상이하거나 동일할 수 있으며,
    C10~C20의 직쇄 또는 가지쇄의 알킬렌 또는 사이클로알킬렌에 하나 이상의 -OH기를 가지는 것을 특징으로 하는 주차장 바닥용 도막.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 주제폴리올은 사슬연장제, 착색안료, 체질안료, 및 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주차장 바닥용 도막.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 첨가제는 난연제, 항균제, 소포제 및 흐름 침강 방지제를 포함하는 것을 특징으로 하는 주차장 바닥용 도막.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 폴리이소시아네이트는 NCO %가 5~20 이하인 것을 특징으로 하는 주차장 바닥용 도막.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 폴리이소시아네이트는 관능기가 2~3이며 분자량이 100~5,000인 폴리올과 이소시아네이트 화합물의 공중합체인 것을 특징으로 하는 주차장 바닥용 도막.
  12. 삭제
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 주차장 바닥 코팅층은 주차장 바닥에 상기 중도층이 코팅되는 폴리우레탄 하도층을 포함하는 것을 특징으로 하는 주차장 바닥용 도막.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 주차장 바닥 코팅층은 상기 중도층의 표면에 탑코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주차장 바닥용 도막.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 하도층은 40 ∼ 60 ㎛의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 주차장 바닥용 도막.
  16. 주차장 바닥에 프라이머 하도층을 시공하는 단계; 및
    상기 하도층의 표면에 폴리에테르 폴리올과 하이브리드 폴리올을 포함하는 주제 폴리올과 경화제 폴리이소시아네이트를 반응시켜 Shore 경도 95 이상의 고경도를 가지는 중도층을 형성하는 단계;를 포함하고,
    여기서, 상기 하이브리드 폴리올은 C=C 결합을 포함하며,
    상기 하이브리드 폴리올은 주제 폴리올 100 중량부에서 10~30 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 주자창 바닥용 도막 시공 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 중도층에 상도층을 더 코팅하는 것을 특징으로 하는 주차장 바닥용 도막 시공 방법.
  18. 주제 폴리올과 경화제 폴리이소시아네이트를 포함하는 이액형 폴리우레탄에 있어서,
    상기 주제 폴리올은 하이브리드 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 사슬연장제, 착색 안료, 체질안료, 및 첨가제를 포함하고, 그리고 상기 폴리이소시아네이트는 NCO %가 5~20이며,
    상기 하이브리드 폴리올은 C=C 결합을 포함하며,
    상기 하이브리드 폴리올은 주제 폴리올 100 중량부에서 10~30 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 이액형 폴리우레탄 코팅제.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 주제 폴리올은 100 중량부가 하이브리드 폴리올 10~30 중량부, 폴리에테르 폴리올 10~30 중량부, 사슬연장제 5~10 중량부, 착색안료 2~5 중량부, 체질안료 30~60 중량부, 첨가제 1~10 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이액형 폴리우레탄 코팅제.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 이액형 폴리우레탄 코팅제는 가사시간이 60 분 이상인 것을 특징으로 하는 이액형 폴리우레탄 코팅제.
KR1020200134178A 2020-10-16 2020-10-16 주차장 바닥용 중도코팅제 및 그 제조 방법 KR102485825B1 (ko)

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