KR102489195B1 - 핀홀 방지 성능을 갖는 다기능성 초속경 폴리우레아 조성물 및 이를 이용한 방수 구조 시공 방법 - Google Patents

핀홀 방지 성능을 갖는 다기능성 초속경 폴리우레아 조성물 및 이를 이용한 방수 구조 시공 방법 Download PDF

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Abstract

개시된 다기능성 초속경 폴리우레아 조성물은 주제부 및 경화제부를 포함한다. 상기 주제부는, 폴리메틸렌 폴리페닐 이소시아네이트 50 내지 90 중량%, 인계 난연제 5 내지 45 중량% 및 시멘트 0.5 내지 5 중량%를 포함한다. 상기 경화제부는, 폴리옥시프로필렌 글리세롤 트리에테르 50 내지 95 중량%, 4,4'-메틸렌비스(N-sec-부틸아닐린) 1 내지 10 중량%, 인계 난연제 2 내지 48중량% 및 촉매 0.1 내지 2 중량%를 포함한다. 상기 다기능성 초속경 폴리우레아 조성물로 형성된 도막은 핀홀 생성을 방지 가능하며, 콘크리트 바탕면과의 부착력이 우수하고, 항균성 항 곰팡이 성능이 우수하다.

Description

핀홀 방지 성능을 갖는 다기능성 초속경 폴리우레아 조성물 및 이를 이용한 방수 구조 시공 방법{ULTRA-RAPLIDLY CURABLE POLYUREA COMPOSITION FOR MULTI-FUNCTIONAL LAYER WITH ANTI-PINHOLE PERFORMANCE AND METHOD FOR FORMING A WATER-PROOF STRUCTURE}
본 발명은 방수 구조 시공에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 핀홀 방지 성능을 갖는 다기능성 초속경 폴리우레아 조성물 및 이를 이용한 방수 구조 시공 방법에 관한 것이다.
건축물의 내외부, 예를 들어, 지하주차장, 수영장, 폐기물처리장, 정수장, 저수조, 정화조, 옥상방수, 철골구조물, 철재강관, 공장바닥, 주유소, 체육시설 등의 지붕이나, 바닥, 지하 주차장, 창틀 등에는 수분이 내부로 스며드는 것을 방지하기 위하여 건축물 또는 구조물 표면에 불투수성 방수층을 형성하여 방수 시공이 행해진다.
종래의 아스팔트 시트방수, 액체방수, 복합시트방수, 실링방수, 금속방수, 도막방수 등 방수재료와 방수공법의 문제점을 개선하기 위해 최근 폴리우레아 도막방수제를 이용한 방수시공이 점차 증가되고 있는 실정이다.
종래의 폴리우레아 방수공법에서 습기경화형 일액형 우레탄 하도는 콘크리트 모체 표면의 핀홀을 방지하지 못하여 후속공정인 일액형 또는 이액형 폴리우레탄 중도로 반드시 바탕 조정하여 핀홀을 방지한다. 종래의 폴리우레아 방수 시공에서 상기와 같이 발생된 문제점을 개선하기 위하여 실시된 폴리우레아 방수 시공은 습기경화형 일액형 우레탄 하도 도포 공정, 일액형 또는 이액형의 우레탄중도 바탕조정(핀홀 메우는 공정), 폴리우레아 스프레이 코팅 공정, 비 황변 우레탄 상도 도포 공정으로 총 4단계 공정으로 나뉘어 시공을 실시한다. 그러나, 이러한 공정은 본래 폴리우레아가 갖는 특장점이 사라지고 공사기간이 지연되어 인건비 부담이 가중되는 문제가 있으며 폴리우레아 방수 시공방법 중 공정간의 계면박리로 인해 도막간 층간 부착력이 저조하여 하자가 발생되는 문제점들이 있다.
본 발명의 일 과제는, 일액형 또는 이액형 우레탄 중도의 바탕조정 공정을 생략할 수 있도록 핀홀 방지 성능을 갖는 다기능성 초속경 폴리우레아수지 조성물을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 과제는 상기 다기능성 초속경 폴리우레아수지 조성물을 이용한 방수 구조 시공 방법을 제공하는 것에 있다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급된 과제에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
상술한 본 발명의 일 과제를 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 다기능성 초속경 폴리우레아 조성물은 주제부 및 경화제부를 포함한다. 상기 주제부는, 폴리메틸렌 폴리페닐 이소시아네이트 50 내지 90 중량%, 인계 난연제 5 내지 45 중량% 및 시멘트 0.5 내지 5 중량%를 포함한다. 상기 경화제부는, 폴리옥시프로필렌 글리세롤 트리에테르 50 내지 95 중량%, 4,4'-메틸렌비스(N-sec-부틸아닐린) 1 내지 10 중량%, 인계 난연제 2 내지 48중량% 및 촉매 0.1 내지 2 중량%를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 인계 난연제는, 트리스(2-클로로에틸)포스페이트 (tris(2-chloroethyl)phosphate) 및 트리스(2-카르복시에틸)포스핀(tris(2-carboxyethyl)phosphine)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 촉매는 비스무트계 촉매를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 주제부는 상기 폴리메틸렌 폴리페닐 이소시아네이트 85 내지 90중량%, 상기 인계 난연제 8 내지 12 중량% 및 상기 시멘트 1.5 내지 3 중량%를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 경화제부는 상기 폴리옥시프로필렌 글리세롤 트리에테르 74 내지 78 중량%, 벤젠아민, 4,4'-메틸렌비스[N-(1-메틸프로필)- 1 내지 3 중량%, 상기 인계 난연제 20 내지 25중량% 및 상기 촉매 1 내지 2 중량%를 포함한다.
본 발명의 일 실시에에 따른 방수 구조 시공 방법은, 콘크리트 바탕면 상에 상기 다기능성 초속경 폴리우레아 조성물을 직접 코팅하여 하도층을 형성하는 단계, 상기 하도층 위에 폴리우레아 조성물을 코팅하여 중도층을 형성하는 단계 및 상기 중도층 위에 우레탄 조성물을 코팅하여 상도층을 형성하는 단계를 포함한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 핀홀 방지 성능을 갖는 방수 구조용 하도막을 형성할 수 있다
또한, 상기 하도막은 난연성능, 방염성능, 항균력, 항 곰팡이 저항 성능을 가질 수 있으며, 인장 강도 및 인열 강도 등과 같은 물성이 우수하다.
또한, 상기 하도막은 콘크리트 바탕면에 대한 부착력이 우수하여 방수 도막의 내구성을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 방수구조시공 방법에 따르면, 하도 자체의 핀홀 커버 성능이 우수하여 우레탄 바탕조정 공정을 생략할 수 있으며, 경화시간이 빨라 시공 시간을 단축할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방수 구조 시공 방법을 도시한 단면도들이다.
도 4는 본 발명의 실시예 10의 성능 시험 테스트 결과이다.
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. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
다기능성 초속경 폴리우레아 조성물
본 발명의 일 실시예에 따른 다기능성 초속경 폴리우레아 조성물은, 주제부 및 경화제부를 포함하는 2액형 조성물일 수 있다.
주제부
상기 주제부는 이소시아네이트 화합물, 난연제 및 시멘트를 포함할 수 있다.
상기 이소시아네이트 화합물은 말단에 이소시아네이트기(-OCN)를 갖는다. 상기 이소시아네이트 화합물은, 이소시아네이트 모노머 또는 폴리올과 이소시아네이트 모노머의 반응에 의해 얻어진 이소시아네이트 프리폴리머를 포함할 수 있다.
상기 이소시아네이트 화합물은 방향족 이소시아네이트(Aromatic Isocyanate) 또는 지방족 이소시아네이트(Aliphatic Isocyanate)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 이소시아네이트는 MDI(Methylene diphenyl diisocyanate, 메틸렌디페닐디이소시아네이트), TDI(Toluene diisocyanate, 톨루엔 디이소시아네이트), HDI(Hexamethylene diisocyanate, 헥사메틸렌 디이소시아네이트), IPDI(Isophorone diisocyanate, 이소포론 디이소시아네이트) 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 이소시아네이트 화합물은 MDI를 포함할 수 있다. 상기 MDI는, Polymeric MDI, Monomeric MDI, Modified MDI, Specal MDI 등을 포함할 수 있다. MDI 단량체는 2,2`-MDI, 2,4`-MDI, 4,4`-MDI 세 가지 이성질체로 구성되어 있다. 이중 4,4`-MDI를 Pure MDI 또는 Monomeric MDI라고 하며, Polymeric MDI(폴리머릭 MDI)는 Monomeric MDI와 더 높은 분자량의 다핵체 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트의 혼합물일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 이소시아네이트 화합물은 폴리메틸렌 폴리페닐 이소시아네이트를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 이소시아네이트 화합물은, 4,4-디페닐메탄 디이소시아네이트(4,4-diphenylmethane diisocyante)의 폴리머릭 MDI, 금호미쓰이사의 COSMONATE M-200, 바스프사의 LUPRANATE M-20S 또는 다우케미칼사의 PAPI-135K 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 난연제는 인계 난연제를 포함할 수 있다. 상기 인계 난연제를 적정량으로 사용할 경우, 난연 효과 외에 점도 조정이 가능하여 프로필렌카보네이트 등과 같은 가소제를 생략하거나 사용량을 감소시킬 수 있으나, 과도하게 사용할 경우 도막의 물성이 저하될 수 있다.
예를 들어, 상기 난연제는, 트리스(2-클로로에틸)포스페이트(tris(2-chloroethyl)phosphate), 트리스(2-카르복시에틸)포스핀(tris(2-carboxyethyl)phosphine) 등을 포함할 수 있다.
시멘트는 기경성 시멘트, 수경성 시멘트, 혼합시멘트, 특수시멘트로 구분할 수 있으며, 일반적인 시멘트는 포틀랜드 시멘트로 지칭될 수 있다. 포틀랜드 시멘트는 석회, 실리카, 알루미나, 산화철을 주성분으로 함유하고 있으며, 혼합시멘트는 포틀랜드 시멘트의 성질을 개선하기 위해 혼합제를 넣은 것을 지칭할 수 있다. 또한, 특수시멘트는 사용 목적에 따라 여러 혼합제와 첨가물을 넣어 만든 시멘트이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 주제부에 포함되는 시멘트는 석회, 실리카, 알루미나, 산화철을 주성분으로 포함하는 포틀랜드 시멘트일 수 있다.
상기 주제부에 포함된 시멘트는 바탕면의 콘크리트와의 상호 작용으로 부착력을 증가시킬 수 있으며, 실리카, 알루미나, 산화철, 석회 등의 알칼리성의 특징으로 항균력과 항 곰팡이 저항성이 우수해진다. 또한, 상기 시멘트는 콘크리트내 잔존하는 수분 및 수증기를 제거하여, 도막의 부풀음, 박리 현상 등을 개선할 수 있으나, 과도하게 사용할 경우, 도막의 내충격성 등이 저하될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 주제부는 폴리메틸렌 폴리페닐 이소시아네이트 50 내지 90 중량%, 인계 난연제 5 내지 45 중량% 및 시멘트 0.5 내지 5 중량%를 포함할 수 있으며, 바람직하게, 폴리메틸렌 폴리페닐 이소시아네이트 80 내지 90중량%, 인계 난연제 5 내지 17 중량% 및 시멘트 1 내지 5 중량%를 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게, 폴리메틸렌 폴리페닐 이소시아네이트 85 내지 90중량%, 인계 난연제 8 내지 12 중량% 및 시멘트 1.5 내지 3 중량%를 포함할 수 있다.
경화제부
상기 경화제는 폴리올, 2차 아민, 난연제 및 촉매를 포함할 수 있다.
상기 폴리올은 적어도 둘 이상의 히드록시기를 갖는다. 일 실시예에 따르면, 상기 폴리올은 폴리에테르 폴리올일 수 있다. 예를 들어, 폴리에테르 폴리올은 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리테트라메틸렌에테르 글리콜(PTMG), 폴리카프로락톤 디올(Polycaprolactonediol) 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 폴리에테르 폴리올은 우레아 변성 폴리올, 우레탄 변성 폴리올, 아민 변성 폴리올등을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 2차 아민은 벤젠아민, 4,4'-메틸렌비스[N-(1-메틸프로필)-(benzeneamine, 4,4'-methylenebis[N-(1-Methylpropyl)-)(4,4'-메틸렌비스(N-sec-부틸아닐린))을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 폴리에테르 폴리올은 폴리옥시프로필렌 글리세롤 트리에테르(글리세롤폴리프로필렌글리콜트리에테르, α,α', α"-1,2,3-Propanetriyltris [ω-hydroxypoly[oxy(methyl-1,2-ethanediyl)]])를 포함할 수 있다. 상기 2차 아민 및 폴리옥시프로필렌 글리세롤 트리에테르를 경화제로 사용하여 얻어진 폴리우레아 도막은 내가수분해성, 저온 특성 및 인열 강도가 향상될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 난연제는 상기 주제부에서 예시된 인계 난연제를 포함할 수 있다. 상기 인계 난연제를 적정량으로 사용할 경우, 난연 효과 외에 점도 조정이 가능하여 프로필렌카보네이트 등과 같은 가소제를 생략할 수 있으나, 과도하게 사용할 경우 도막의 물성이 저하될 수 있다.
상기 촉매는 트리에틸렌다이아민(TEDA 1,4- 지아자비시쿠로 옥탄 또는 DABCO), 디메틸 시클로 헥실 아민 (DMCHA) 및 디메틸 에탄올 아민 (DMEA) 등과 같은 아민계 촉매 또는 금속계 촉매(금속 착물)를 포함할 수 있다.
상기 금속계 촉매는 수은, 납, 주석, 비스무트, 또는 아연을 포함할 수 있으며, 독성 및 물에 대한 안정성 등을 고려할 때, 비스무트계 촉매를 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 경화제부는 폴리옥시프로필렌 글리세롤 트리에테르 50 내지 95 중량%, 2차아민 1 내지 10 중량%, 인계 난연제 2 내지 48중량% 및 촉매 0.1 내지 2 중량%를 포함할 수 있으며, 바람직하게 폴리옥시프로필렌 글리세롤 트리에테르 70 내지 80 중량%, 2차 아민 1 내지 5 중량%, 인계 난연제 18 내지 28중량% 및 금속계 촉매 1 내지 2 중량%를 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게 폴리옥시프로필렌 글리세롤 트리에테르 74 내지 78 중량%, 2차 아민 1 내지 3 중량%, 인계 난연제 20 내지 25중량% 및 금속계 촉매 1 내지 2 중량%를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능성 초속경 폴리우레아 조성물은 필요에 따라, 프로필렌 카보네이트, 톨루엔 등과 같은 용제(가소제)를 더 포함할 수 있다. 다만, 상기 용제(가소제)의 함량은 최소화될 수 있으며, 예를 들어, 1 내지 20중량%로 포함될 수 있다.
방수 구조 시공 방법
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방수 구조 시공 방법을 도시한 단면도들이다.
도 1을 참조하면, 소지(10)의 바탕면 상에 하도층(23)을 형성한다. 상기 소지(10)는 콘크리트 등일 수 있다. 상기 하도층(23)을 형성하기 전에, 소지(10) 상에 존재하는 이물질 및 레이턴스를 그라인딩 공정으로 제거하거나, 200bar 이상의 고압살수(워터젯)하여 세정할 수 있다. 상기 콘크리트 소지는 재료 성질에서 기인하는 미세 공극(PH, 핀홀)을 가질 수 있다.
상기 하도층(23)은 위에서 설명된 다기능성 초속경 폴리우레아 조성물로 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 하도용 폴리우레아 조성물은 폴리우레아 전용 도장 장치에 의해 상기 소지(10)에 분사될 수 있다.
예를 들어, 상기 하도용 폴리우레아 조성물은 저온 저압 조건 또는 고온 고압 조건에서 분사될 수 있다. 예를 들어, 상기 저온 저압 조건은, 약 30℃ 내지 약 50℃, 토출 압력은 약 100 psi 내지 약 500 psi일 수 있고, 상기 고온 고압 조건은, 약 60℃ 내지 약 70℃, 토출 압력은 약 1,500 psi 내지 약 2,000 psi일 수 있다.
예를 들어, 상기 하도용 폴리우레아 조성물은 경화 속도를 조절하기 위하여, 또는 비산분진을 최소화하기 위하여 저온 저압 조건에서 분사될 수 있다. 또한, 도장시 발생될 수 있는 미세 부유물을 억제(작업자 안전 및 주변 구조물에 영향 최소화)할 수 있으며, 소지와의 기질과의 기밀성이 높고, 평탄한 상면을 형성하여 후속 도장되는 폴리우레아 중도층의 마감면을 미려하게 유지시킬 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않으며, 상기 하도용 폴리우레아 조성물은 고온 고압 조건에서도 우수한 하도막을 형성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 하도용 폴리우레아 조성물의 경화제부와 주제부는 스프레이 건(30)에서 고온 고압으로 충돌 혼합된 후 분사될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 상기 하도용 폴리우레아 조성물의 경화제부와 주제부는 저온 저압 상태에서 스태틱 믹서(static-mixer)에 의해 스크류 혼합될 수도 있다.
예를 들어, 상기 주제부와 경화제부의 배합비는 부피비로 약 1:1 이 될 수 있으며, 상기 경화제부의 반응기(히드록시기)와 주제부의 이소시아네이트기의 몰비는 약 1.0:1.1 내지 약 1.0:1.2일 수 있다.
예를 들어, 상기 하도용 폴리우레아 조성물은 스프레이 방법으로, 총 2회 코팅될 수 있다. 예를 들어, 1차로 0.5mm의 두께를 형성하고 30분 내지 1시간의 도장간격을 두고 다시 0.5mm의 두께로 도막을 형성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 하도층의 두께는 0,5mm 내지 3mm 일 수 있다.
상기 하도용 폴리우레아 조성물은, 낮은 경화 속도와 높은 유동성을 가짐으로써 상기 소지(10)의 미세 공극(PH)을 충분히 충진할 수 있다. 따라서, 종래의 폴리우레탄 바탕 조정층 없이 하도층을 형성할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 하도층(23) 위에 중도층(24)을 형성한다.
상기 중도층(24)은 폴리우레아 조성물로 형성될 수 있다. 상기 중도용 폴리우레아 조성물은 하도용 폴리우레아 조성물보다 경화 속도가 높을 수 있으며, 더 높은 경도를 갖는 도막을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 폴리우레아 조성물은 동 출원인의 특허출원 2021-0183846호에 기재된 다기능성 폴리우레아 조성물일 수 있다.
구체적으로, 상기 다기능성 폴리우레아 조성물은 주제부 및 경화제부를 포함한다. 상기 주제부는, 이소시아네이트 프리폴리머 및 난연제를 포함한다. 상기 경화제부는 폴리에테르아민, 가교제, 안료, 세라믹 중공안료, 에어로젤, 제올라이트, 백탄, 난연제 및 자외선 안정제를 포함한다. 상기 이소시아네이트 프리폴리머는 2,2`-MDI 10 내지 20 중량%, 2,4`-MDI 10 내지 20 중량% 및 4,4`-MDI 20 내지 30 중량% 및 폴리프로필렌글리콜 30 내지 60 중량%를 반응시켜 얻어지며, 14 내지 16%의 NCO%를 갖는다. 상기 세라믹 중공안료, 상기 에어로젤, 상기 제올라이트 및 상기 백탄을 포함하는 기능성 파우더 성분의 함량은 상기 경화제부 전체 중량에 대하여 3 내지 5 중량%이다.
일 실시예에 따르면, 상기 주제부 및 상기 경화제부 내에서 상기 난연제의 함량은, 각각 5 중량% 내지 10 중량%이며, 상기 난연제는 트리스(2-클로로에틸)포스페이트(Tris(2-chloroethyl)phosphate)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 가교제는 방향족 아민 화합물을 포함하고, 상기 경화제부는, 상기 폴리에테르 아민 55 중량% 내지 75 중량% 및 상기 가교제 20 중량% 내지 25 중량%를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 가교제는 디에틸톨루엔디아민을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 안료는 카본블랙(Carbon black), 이산화티탄(TiO2), 산화철황(Iron oxide yellow) 및 산화철적(Iron oxide red) 및 프탈로 시아닌그린(Phthalocyanine green)으로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 경화제부는 상기 안료 1 중량% 내지 5 중량%를 포함할 수 있다.
그러나, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술 분야에서 알려진 다른 중도용 폴리우레아 조성물로 형성될 수도 있다.
상기 중도층(24)은, 폴리우레아 전용 도장 장치에 의해 형성될 수 있으며, 고온 고압 조건으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 고온 고압 조건은, 약 65℃ 내지 약 75℃(호스 가열 온도), 분사 챔버는 약 0.42 인치 내지 약 0.60 인치를 사용하고, 토출 압력(스프레이 분사 압력)은 약 2,000 psi 내지 약 3,000 psi일 수 있다. 또한, 도막 두께는 약 1,000㎛ 내지 약 2,000㎛일 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 중도층(24) 위에 상도층(26)을 형성한다. 예를 들어, 상기 상도층(26)은, 우레탄 수지, 아크릴 수지, 우레탄아크릴 수지, 에폭시 수지 또는 이들의 조합을 이용하여 형성될 수 있으며 일 실시예에 따르면, 우레탄 조성물을 롤러 또는 에어리스를 사용하여 도포하여 형성할 수 있다.
이하에서는, 구체적인 실시예 및 실험을 통하여, 본 발명에 따른 폴리우레아 조성물 및 이를 이용하여 형성된 도막의 기계적 성능 및 기능성에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
실시예
아래 표 1에 따라 실시예 1 내지 5 및 비교예 1의 폴리우레아 조성물을 준비하였다. (함량: 중량%)
Figure 112022021895148-pat00001
구체적으로, 실시예 1 내지 5의 주제부 제조를 위하여, 폴리메틸렌 폴리페닐 이소시아네이트로서 금호미쓰이사의 COSMONATE M-200 및 인계 난연제로서 Tris(2-chloroethyl)phosphate(TCPP)를 투입하고, 1000 내지 2000 rpm으로 10분 내지 30분간 교반하였다.
비교예 1의 주제부 제조를 위하여, COSMONATE M-200 및 PP-2000을 투입하고, 30 내지 100 rpm 속도로 교반하며 80℃ 내지 90℃ 온도를 유지하고 3시간 내지 4시간 동안 반응을 한 후 60℃ 온도로 하강하고, Tris(2-chloroethyl)phosphate를 투입하고, 교반하였다.
실시예 1 내지 5의 경화제부 제조를 위하여, 폴리옥시프로필렌 글리세롤 트리에테르(금호석유화학), Tris(2-chloroethyl) phosphate 및 비스무트계 촉매(A-9, 진양화성)를 투입하고 1000 내지 2000 rpm으로 10분 내지 30분간 교반하였다.
비교예 1의 경화제부 제조를 위하여, 폴리옥시프로필렌 글리세롤 트리에테르 대신 인도산 피마자유(Castor oil)를 투입하고 동일한 방법으로 교반하였다.
상기와 같이 제조된 주제와 경화제를 폴리우레아 전용 도장장비의 그레이코사의 E-10의 장비와 Fusion AP Gun을 이용하여 주제 및 경화제의 온도 65℃를 설정한 후 Flat Type 쳄버 AF 2020과 장비압력 2000psi를 유지하여 스프레이 코팅하여 시험편을 제작한 후 상온에서 7일 양생하여 실시예 1 내지 5와 비교예1의 물성을 측정하였다. 물성시험은 ASTM 2240의 경도시험(Shore D), KS F 4922시험의 신장률, 인장강도, 인열강도, 지촉건조 시험방법으로 측정하고 수직연소성시험(UL-94), 방염성시험(DIN 4102-1 CLASS B-2)은 공인시험기관에 시험의뢰하여 결과를 확인하였으며, 핀홀방지 성능 확인은 표면 레이턴스층이 제거된 콘크리트판에(300mm x 300mm) 1회코팅 스프레이와 2회코팅 스프레이 분사 방법으로 실시하였다. 상기 실험의 결과는 하기의 표 2에 나타내었다.
Figure 112022021895148-pat00002
표 2를 참고하면, 폴리옥시프로필렌 글리세롤 트리에테르 및 비스무트계 촉매의 투입량이 증가되면 경도, 인장강도, 인열강도의 물성이 향상되고 지촉건조시간이 빨라지는 것을 확인할 수 있었다.
다음으로, 시멘트 추가의 효과를 확인하기 위하여, 아래 표 3에 따라 실시예 6 내지 10 및 비교예 2의 폴리우레아 조성물을 준비하였다. (함량: 중량%) 2차 아민으로는 벤젠아민, 4,4'-메틸렌비스[N-(1-메틸프로필)-을 사용하였다.
Figure 112022021895148-pat00003
상기에 따라 제조된 주제와 경화제를 폴리우레아 전용 도장장비의 그레이코사의 E-10의 장비와 Fusion AP Gun을 이용하여 주제 및 경화제의 온도 65℃를 설정한 후 Flat Type 쳄버 AF 2020과 장비압력 2000psi를 유지하여 스프레이 코팅하여 시험편을 제작한 후 상온에서 7일 양생하여 실시예1 내지 실시예5와 비교예1의 물성을 측정하였다. 물성시험은 ASTM 2240의 경도시험(Shore D), KS F 4922시험의 신장률, 인장강도, 인열강도, 지촉건조 시험방법으로 측정하고 수직연소성시험(UL-94), 방염성시험(DIN 4102-1 CLASS B-2), 부착성능 무처리(KS F 4922), 항균성시험(JIS Z 2801), 항곰팡이 저항성 시험(ASTM G-21)은 공인시험기관에 시험의뢰하여 결과를 확인하였으며, 핀홀방지 성능 확인은 표면 레이턴스층이 제거된 콘크리트판에(300mm x 300mm) 1회코팅 스프레이와 2회코팅 스프레이 분사 방법으로 실시하였다. 상기 실험의 결과는 하기의 표 4에 나타내었다.
시험항목 실시예6 실시예7 실시예8 실시예9 실시예10 비교예2
경도(SHORE D) 80 80 79 79 81 75
인장강도(N/㎟) 45 44 42 35 43 35
신장률(%) 30 30 35 35 30 50
인열강도(N/mm) 46 45 55 75 98 70
지촉건조 4분 4분 4분 4분 4분 5분
수직연소성시험 V-0 V-0 V-0 V-0 V-0 V-2
방염성시험 B-2만족 B-2만족 B-2만족 B-2만족 B-2만족 B-2만족
핀홀방지 성능 확인 양호 양호 양호 양호 양호 양호
부착성능 무처리(N/㎟) 1.7 2.1 2.3 2.2 2.4 2.7
항균력 1.1 1.4 1.7 2.2 4.3 6.1
항 곰팡이 저항성 3등급 3등급 2등급 1등급 1등급 0등급
표 4를 참고하면, 포틀랜드 시멘트(Portland cement)의 사용에 의해 부착력 항균력 및 항 곰팡이 저항성이 우수해지나 과량(5wt% 이상) 사용할 경우, 경도, 인장강도, 인열강도의 물성 감소가 나타나는 것을 확인할 수 있다.
또한, 2차아민을 적정량으로 사용할 경우(실시예 10) 인열 강도가 크게 증가된 것을 확인할 수 있다.
또한, 수직연소성 및 방염성능 측정 결과를 참조하면, 본 발명에 따른 폴리우레아 조성물로 형성된 도막방수재는 높은 난연성능 및 방염 성능을 갖고 있음을 알 수 있다.
본 발명에 따른 폴리우레아 조성물로 형성된 도막방수재는 높은 항균성 및 항곰팡이 성능을 가짐에 따라, 결로 현상에 의한 곰팡이 번식 등을 방지할 수 있음을 알 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예 들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 폴리우레아 조성물 및 방수 시공 방법은 다양한 구조물의 방수 시공에 이용될 수 있다.

Claims (6)

  1. 주제부 및 경화제부를 포함하고,
    상기 주제부는 폴리메틸렌 폴리페닐 이소시아네이트 50 내지 90 중량%, 인계 난연제 5 내지 45 중량% 및 시멘트 0.5 내지 5 중량%를 포함하고,
    상기 경화제부는, 폴리옥시프로필렌 글리세롤 트리에테르 50 내지 95 중량%, 4,4'-메틸렌비스(N-sec-부틸아닐린) 1 내지 10 중량%, 인계 난연제 2 내지 48중량% 및 촉매 0.1 내지 2 중량%를 포함하는, 다기능성 초속경 폴리우레아 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 인계 난연제는, 트리스(2-클로로에틸)포스페이트(tris(2-chloroethyl)phosphate) 및 트리스(2-카르복시에틸)포스핀(tris(2-carboxyethyl)phosphine)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능성 초속경 폴리우레아 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 촉매는 비스무트계 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능성 초속경 폴리우레아 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 주제부는 상기 폴리메틸렌 폴리페닐 이소시아네이트 85 내지 90중량%, 상기 인계 난연제 8 내지 12 중량% 및 상기 시멘트 1.5 내지 3 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능성 초속경 폴리우레아 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 경화제부는 상기 폴리옥시프로필렌 글리세롤 트리에테르 74 내지 78 중량%, 상기 4,4'-메틸렌비스(N-sec-부틸아닐린) 1 내지 3 중량%, 상기 인계 난연제 20 내지 25중량% 및 상기 촉매 1 내지 2 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능성 초속경 폴리우레아 조성물.
  6. 콘크리트 바탕면 상에 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 다기능성 초속경 폴리우레아 조성물을 직접 코팅하여 하도층을 형성하는 단계;
    상기 하도층 위에 폴리우레아 조성물을 코팅하여 중도층을 형성하는 단계; 및
    상기 중도층 위에 우레탄 조성물을 코팅하여 상도층을 형성하는 단계를 포함하는 방수 구조 시공 방법.
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