KR102515240B1 - 차열 및 단열성이 우수한 표면방수용 폴리우레아 조성물 - Google Patents

차열 및 단열성이 우수한 표면방수용 폴리우레아 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제1제 및 제2제를 1: 0.8 내지 1.2 중량비로 포함하는 표면방수용 폴리우레아 조성물로,
상기 제1제는 말단에 이소시아네이트 작용기(NCO) 함량이 20 내지 25 몰%를 갖는 메틸렌디페닐디이소시아네이트(MDI) 프리폴리머 100 중량부, 폴리비닐알코올 10 내지 30 중량부, 피토엔으로 개질된 아크릴-실리콘 공중합체 10 내지 30 중량부, 세륨옥사이드 유분산물 1 내지 10 중량부 및 N-실릴화된 세리사이트 1 내지 10 중량부를 포함하고;
상기 제2제는 수평균 분자량이 3,000인 폴리에스터폴리올과 수평균 분자량이 5,000인 폴리에스터폴리올이 1:1 내지 1:2 중량비로 혼합된 폴리올 100 중량부, 디에틸톨루엔디아민 10 내지 30 중량부, 디메틸티오톨루엔디아민 10 내지 30 중량부, 폴리옥시프로필렌디아민 1 내지 10 중량부, 에틸페룰레이트 1 내지 10 중량부 및 카란자 오일과 티마누 오일이 6:4 내지 4:6 중량비로 혼합된 오일 혼합물 1 내지 10 중량부를 포함하는 것을 사용함으로써;
구조물 외부의 열이 내부로 전달되는 것을 방지하고 온도 변화에 따른 반복적인 수축 및 팽창으로 인한 폴리우레아 도막의 물리적 기계 물성 및 화학적 물성 저하를 방지할 수 있어 수명을 연장시키고, 단열 및 차열 성능으로 구조물 내부의 냉방부하를 최소화하고 난방효율을 향상시키며 도시 열섬화 현상을 지연시키는 등의 방수재의 기능성 향상으로 제품 경쟁력을 향상시킬 수 있는 차열 및 단열성이 우수한 표면방수용 폴리우레아 조성물에 관한 것이다.

Description

차열 및 단열성이 우수한 표면방수용 폴리우레아 조성물{Polyurea composition with excellent thermal insulation and insulation for waterproofing surface}
본 발명은 외부의 열이 내부로 전달되는 것을 방지하고 온도 변화에 따른 반복적인 수축 및 팽창으로 인한 폴리우레아 도막의 물리적 기계 물성 및 화학적 물성 저하를 방지할 수 있어 수명을 연장시키고, 도시 열섬화 현상을 지연시키는 등의 방수재의 기능성 개선으로 제품 경쟁력을 향상시킬 수 있는 차열 및 단열성이 우수한 표면방수용 폴리우레아 조성물에 관한 것이다.
폴리우레아 수지는 높은 기계적 물성을 보유하고 경화속도가 빨라서 시공 시간이 짧을 뿐만 아니라, 소수성을 가지고 있어 표면에 습기가 있거나 낮은 온도의 표면에도 직접도포가 가능하며 내열성이 강하여 그 적용 범위가 확대되고 있다.
그러나, 상기 폴리우레아 수지를 이용한 방수공법은 시공 후 자외선 등의 문제로 일정 시간이 지나는 경우 변색, 도막의 들뜸 및 박리 등이 자주 발생하고 구조물과의 결합력이 떨어져 내구성능에 대한 문제가 종종 발생되고 있다.
한편, 최근에는 새로운 관점에서 방수기술의 발전이 요구되기 시작하였다. 이는 도심 열섬현상 및 지구온난화 등 지구 환경 문제의 해결과 관련이 있으며, 에너지 사용저감 등과 같은 친환경 건축물 조성의 목적과 동일한 맥락에서 이해할 수 있다. 상기 열섬현상이란, 인구의 증가, 각종 인공시설물의 증가, 콘크리트 피복의 증가, 자동차 통행의 증가, 인공열의 방출 및 온실효과 등의 영향으로 도시 중심부의 기온이 주변 지역보다 현저하게 높게 나타나는 현상을 말한다. 구체적으로 우리나라 여름철 태양열 에너지는 1일 평균 5,900 ㎉/㎡에 달하고, 이 태양열 에너지에 의해 건축물, 도로 등 표면의 온도가 상승한다. 이에 의해서 더운 여름철 냉방에 필요한 에너지 소비가 점차 증가하고 있는 추세이다.
따라서, 건축물이 태양광선을 미리 반사하거나 건물 외부 표면에 흡수된 적외선에 의한 열에너지의 건물 내부로의 이동을 차단하도록 하여 건축물 표면 온도 변화를 최소화하고, 그를 통해 건축물 내의 냉방 등에 사용되는 에너지 소비를 줄일 필요가 있다.
이와 같이, 열섬현상에 의해 발생하는 심각한 문제점을 최소화하기 위한 방안으로 차열페인트가 제시되며, 건축물에 시공된 방수층에 차열페인트를 도포함으로써 방수성능과 차열성능을 만족하도록 하고 있다. 그러나, 건축물에 방수층 및 차열페인트 각각을 시공하여야 하는 번거로움과 시공단가가 추가되는 문제점이 있다. 또한, 방수층 및 차열페인트 도포에 따른 시공공정의 추가로 인해 시공시간이 오래걸리는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-2160782호 대한민국 등록특허 제10-1974533호 대한민국 공개특허 제10-2010-0008480호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 외부의 열이 내부로 전달되는 것을 방지하고 온도 변화에 따른 반복적인 수축 및 팽창으로 인한 폴리우레아 도막의 물리적 기계 물성 및 화학적 물성 저하를 방지할 수 있어 수명을 연장시키고, 도시 열섬화 현상을 지연시키는 등의 방수재의 기능성 개선으로 제품 경쟁력을 향상시킬 수 있는 차열 및 단열성이 우수한 표면방수용 폴리우레아 조성물을 제공하고자 하는 것이다.
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 발명의 일 구현예는 제1제 및 제2제를 1: 0.8 내지 1.2 중량비로 포함하는 표면방수용 폴리우레아 조성물로,
상기 제1제는 말단에 이소시아네이트 작용기(NCO) 함량이 20 내지 25 몰%를 갖는 메틸렌디페닐디이소시아네이트(MDI) 프리폴리머 100 중량부, 폴리비닐알코올 10 내지 30 중량부, 피토엔으로 개질된 아크릴-실리콘 공중합체 10 내지 30 중량부, 세륨옥사이드 유분산물 1 내지 10 중량부 및 N-실릴화된 세리사이트 1 내지 10 중량부를 포함하고;
상기 제2제는 수평균 분자량이 3,000인 폴리에스터폴리올과 수평균 분자량이 5,000인 폴리에스터폴리올이 1:1 내지 1:2 중량비로 혼합된 폴리올 100 중량부, 디에틸톨루엔디아민 10 내지 30 중량부, 디메틸티오톨루엔디아민 10 내지 30 중량부, 폴리옥시프로필렌디아민 1 내지 10 중량부, 에틸페룰레이트 1 내지 10 중량부 및 카란자 오일과 티마누 오일이 6:4 내지 4:6 중량비로 혼합된 오일 혼합물 1 내지 10 중량부를 포함하는 것인 차열 및 단열성이 우수한 표면방수용 폴리우레아 조성물을 제공한다.
상기 피토엔으로 개질된 아크릴-실리콘 공중합체는 폴리실록산과 아크릴레이트계 화합물을 유기용매 하에서 반응시켜 아크릴-실리콘 공중합체를 제조하는 단계; 테트라데케인 1 중량비, 옥테인 1 내지 5 중량비 및 피토엔 0.1 내지 1 중량비로 함유된 혼합용매 100 중량부에, 상기 아크릴-실리콘 공중합체 10 내지 50 중량부를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 혼합물을 압력 3 내지 20 torr 및 온도 50 내지 100 ℃ 조건하에서 진공 증류법으로 유기용제를 제거하여 피토엔으로 개질된 아크릴-실리콘 공중합체를 제조하는 단계를 포함하는 방법으로 제조될 수 있다.
상기 혼합용매는 테트라데케인 1 중량비, 옥테인 1 내지 5 중량비, 피토엔 0.1 내지 1 중량비 및 페루릭산 0.1 내지 0.5 중량부가 함유될 수 있다.
상기 세륨옥사이드 유분산물은 알루미늄스테아레이트 100중량부, 세륨옥사이드 1 내지 50 중량부 및 소포로지질(SLP) 1 내지 10 중량부가 혼합하여 제조될 수 있다.
상기 N-실릴화된 세리사이트는 정제수, 트리에톡시실란계 화합물 및 세리사이트를 혼합하여 20 내지 30℃에서 혼합하는 단계를 포함하는 방법으로 제조될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 차열 및 단열성이 우수한 표면방수용 폴리우레아 조성물은 구조물 외부의 열이 내부로 전달되는 것을 방지하고 온도 변화에 따른 반복적인 수축 및 팽창으로 인한 폴리우레아 도막의 물리적 기계 물성 및 화학적 물성 저하를 방지할 수 있어 수명을 연장시키고, 단열 및 차열 성능으로 구조물 내부의 냉방부하를 최소화하고 난방효율을 향상시키며 도시 열섬화 현상을 지연시키는 등의 방수재의 기능성 개선으로 제품 경쟁력을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 차열 및 단열성이 우수한 표면방수용 폴리우레아 조성물은 한 번의 시공으로 방수성능과 단열 및 차열 성능을 동시에 만족하여 시공기간을 단축시킬수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 차열 및 단열성이 우수한 표면방수용 폴리우레아 조성물은 구조물 표면과의 접착력, 인장성능 및 신장율이 우수하고, 방수성, 내충격성, 내마모성, 내화학성, 내한성, 내열성, 차열성, 단열성, 내수성, 내구성, 내후성 등이 우수한 고품질의 방수도막을 형성할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 일 구현예는 제1제 및 제2제를 1: 0.8 내지 1.2 중량비로 포함하는 표면방수용 폴리우레아 조성물로,
상기 제1제는 말단에 이소시아네이트 작용기(NCO) 함량이 20 내지 25 몰%를 갖는 메틸렌디페닐디이소시아네이트(MDI) 프리폴리머 100 중량부, 폴리비닐알코올 10 내지 30 중량부, 피토엔으로 개질된 아크릴-실리콘 공중합체 10 내지 30 중량부, 세륨옥사이드 유분산물 1 내지 10 중량부, N-실릴화된 세리사이트 1 내지 10 중량부를 포함하고;
상기 제2제는 수평균 분자량이 3,000인 폴리에스터폴리올과 수평균 분자량이 5,000인 폴리에스터폴리올이 1:1 내지 1:2 중량비로 혼합된 폴리올 100 중량부, 디에틸톨루엔디아민 10 내지 30 중량부, 디메틸티오톨루엔디아민 10 내지 30 중량부, 폴리옥시프로필렌디아민 1 내지 10 중량부, 에틸페룰레이트 1 내지 10 중량부, 카란자 오일과 티마누 오일이 6:4 내지 4:6 중량비로 혼합된 오일 혼합물 1 내지 10 중량부를 포함하는 것인 차열 및 단열성이 우수한 표면방수용 폴리우레아 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 차열 및 단열성이 우수한 표면방수용 폴리우레아 조성물은 구조물 외부의 열이 내부로 전달되는 것을 방지하고 온도 변화에 따른 반복적인 수축 및 팽창으로 인한 폴리우레아 도막의 물리적 기계 물성 및 화학적 물성 저하를 방지할 수 있어 수명을 연장시키고, 단열 및 차열 성능으로 구조물 내부의 냉방부하를 최소화하고 난방효율을 향상시키며 도시 열섬화 현상을 지연시키는 등의 방수재의 기능성 향상으로 제품 경쟁력을 향상키기는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 차열 및 단열성이 우수한 표면방수용 폴리우레아 조성물은 한 번의 시공으로 방수성능과 단열 및 차열 성능을 동시에 만족하여 시공기간을 단축시킬수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 차열 및 단열성이 우수한 표면방수용 폴리우레아 조성물은 구조물 표면과의 접착력, 인장성능 및 신장율이 우수하고, 방수성, 내충격성, 내마모성, 내화학성, 내한성, 내열성, 차열성, 단열성, 내수성, 내구성, 내후성 등이 우수한 고품질의 방수도막을 형성할 수 있는 효과가 있다.
이하 본 발명에 따른 차열 및 단열성이 우수한 표면방수용 폴리우레아 조성물을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명의 일 구현예에 따른 차열 및 단열성이 우수한 표면방수용 폴리우레아 조성물은 분자구조 내에 우레아 결합을 갖고 있는 폴리우레아 함유 조성물로서, 이소시아네이트기(-N=C-O)를 가지고 있는 제1제와 활성아민기(NH2)를 가지고 있는 제2제가 연쇄적으로 반응함으로써 생성될 수 있다. 상기 제1제 및 제2제는 1: 0.8 내지 1.2 중량비율로 포함함으로써, 미반응된 잔류성분 없이 충분한 반응을 이루어 상기한 본 발명의 효과를 극대화할 수 있다.
본 발명에 따른 제1제는 말단에 이소시아네이트 작용기(NCO) 함량이 20 내지 25 몰%를 갖는 메틸렌디페닐디이소시아네이트(MDI) 프리폴리머 100 중량부, 폴리비닐알코올 10 내지 30 중량부, 피토엔으로 개질된 아크릴-실리콘 공중합체 10 내지 30 중량부, 세륨옥사이드 유분산물 1 내지 10 중량부 및 N-실릴화된 세리사이트 1 내지 10 중량부를 포함한다.
상기 말단에 이소시아네이트 작용기(NCO) 함량이 20 내지 25 몰%를 갖는 메틸렌디페닐디이소시아네이트(MDI) 프리폴리머는 단열성 및 탄성 등을 제공하는 역할을 한다. 상기 메틸렌디페닐디이소시아네이트(MDI) 프리폴리머는 메틸렌디페닐디이소시아네이트(MDI)를 폴리올을 반응시켜 제조될 수 있으며, 예를 들면 메틸렌디페닐디이소시아네이트(MDI) 및 폴리프로필렌 글리콜을 반응시켜 제조될 수 있다. 이러한 메틸렌디페닐디이소시아네이트(MDI) 프리폴리머의 이소시아네이트 작용기(NCO) 함량이 상기 범위 미만이면 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 범위를 초과하는 경우는 성능 향상이 미미하고 고가의 프리폴리머 제작에 따라 비용 상승이 발생되는 문제점이 있다.
상기 폴리비닐알코올은 안정화제로 역할을 수행하며, 메틸렌디페닐디이소시아네이트(MDI) 프리폴리머 100 중량부에 대하여 10 내지 30 중량부를 사용할 수 있다. 상기 폴리비닐알코올의 함량이 상기 범위 미만이면 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 범위를 초과하는 경우는 도막과의 부착성능이 저하되고 방수성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 피토엔으로 개질된 아크릴-실리콘 공중합체는 도막과의 부착성과 내마모성, 내충격성, 내구성, 내후성을 향상시키고 차열성 및 단열성을 개선하는 역할을 한다.
상기 피토엔으로 개질된 아크릴-실리콘 공중합체는 구체적으로 폴리실록산과 아크릴레이트계 화합물을 유기용매 하에서 반응시켜 아크릴-실리콘 공중합체를 제조하는 단계; 테트라데케인 1 중량비, 옥테인 1 내지 5 중량비 및 피토엔 0.1 내지 1 중량비로 함유된 혼합용매 100 중량부에, 상기 아크릴-실리콘 공중합체 10 내지 50 중량부를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 혼합물을 압력 3 내지 20 torr 및 온도 50 내지 100 ℃ 조건하에서 진공 증류법으로 유기용제를 제거하여 피토엔으로 개질된 아크릴-실리콘 공중합체를 제조하는 단계를 포함하는 방법으로 제조될 수 있다.
또한, 상기 혼합용매는 테트라데케인 1 중량비, 옥테인 1 내지 5 중량비, 피토엔 0.1 내지 1 중량비 및 페루릭산 0.1 내지 0.5 중량부가 함유된 것일 수 있다.
상기 혼합용매는 아크릴-실리콘 공중합체를 희석시키고 단열 및 차열 특성을 부여하기 위한 것이다. 구체적으로 상기 테트라데케인 및 옥테인은 아크릴-실리콘 공중합체를 희석시키는 역할을 하고, 상기 피토엔 및 페루릭산은 차열성 및 단열성을 개선하는 역할을 한다. 상기 혼합용매의 함량비는 상기한 역할을 발휘하기 위한 최적의 범위이다.
상기 피토엔은 카로티노이드 화합물의 일종이고, 상기 페루릭산은 쌀에서 추출한 오일을 글리세린, 글리콜유, 경화 피마자유 등을 첨가하여 고온에서 증발, 농축시킨 것으로 본 발명은 시판되는 GFN제품(독일)을 사용하였다.
상기 아크릴-실리콘 공중합체는 혼합용매 100 중량부에 대하여 10 내지 50 중량부를 사용할 수 있다. 상기 아크릴-실리콘 공중합체의 함량이 상기 범위 미만이면 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 범위를 초과하는 경우는 반응시 국부적인 반응이 발생하거나 반응기의 온도 유지가 어려울 수 있는 문제점이 있다.
상기 진공 증류는 압력 및 온도가 상기 범위 미만이면 유기 용제의 제거가 부족할 수 있는 문제점이 있고 상기 범위를 초과하는 경우에는 에너지 소비량이 증가하여 경제성이 저하되거나 혼합용매의 폐기량이 많거나 아크릴-실리콘 공중합체가 분해될 수 있는 문제점이 있다.
이러한 피토엔으로 개질된 아크릴-실리콘 공중합체는 메틸렌디페닐디이소시아네이트(MDI) 프리폴리머 100 중량부에 대하여 10 내지 30 중량부를 사용할 수 있다. 상기 피토엔으로 개질된 아크릴-실리콘 공중합체의 함량이 상기 범위 미만이면 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 범위를 초과하는 경우는 방수성 등이 약해져 방수재로서의 기능을 충분히 할 수 없다.
본 발명은 도포되는 도막 방수재에서 태양 복사열을 흡수하지 않고 열 반사시켜 도막 내부의 냉방부하를 최소화하고 난방효율을 향상시키며, 도시 열섬화현상을 최소화시키는 등의 효과를 가지도록 차열성을 부여하는 역할을 하는 성분으로 세륨옥사이드 유분산물 및 N-실릴화된 세리사이트를 사용한다.
상기 세륨옥사이드 유분산물은 알루미늄스테아레이트 100 중량부, 세륨옥사이드 1 내지 50 중량부 및 소포로지질(SLP) 1 내지 10 중량부가 혼합하여 제조된 것일 수 있다.
상기 세륨옥사이드는 평균입경이 0.8 내지 1.5 마이크로미터인 것이 바람직하다. 또한, 알루미늄스테아레이트는 세륨옥사이드를 분산시키기 위한 분산매로 사용하는 것이고 상기 소포로지질(SLP)는 세륨옥사이드를 뭉침 및 엉김없이 분산시키기 위해 사용되는 것으로 스타메렐라(Starmerella) 계통의 다양한 효모에 의해 생산되는 당지질 바이오 계면활성제이다. 상기 알루미늄스테아레이트 및 소포로지질(SLP)의 함량은 세륨옥사이드의 효율적인 분산을 유도하기 위한 것으로 상기 범위 내에서 적절히 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 세륨옥사이드 유분산물은 메틸렌디페닐디이소시아네이트(MDI) 프리폴리머 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부를 사용할 수 있다. 상기 세륨옥사이드 유분산물의 함량이 상기 범위 미만이면 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 범위를 초과하는 경우는 차열성 유지하여 단열성은 발휘되나 도막과의 부착성 및 방수성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 상기 N-실릴화된 세리사이트는 폴리우레아 조성물 내의 혼화성을 더욱 향상시키기 위한 것으로, 알콕시 실란계 화합물로 실릴화된 세리사이트를 사용할 수 있다. 구체적으로 정제수, 트리에톡시실란계 화합물 및 세리사이트를 혼합하여 20 내지 30 ℃에서 혼합하는 단계를 포함하는 방법으로 제조된 것일 수 있다.
이러한 N-실릴화된 세리사이트는 메틸렌디페닐디이소시아네이트(MDI) 프리폴리머 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부를 사용할 수 있다. 상기 N-실릴화된 세리사이트의 함량이 상기 범위 미만이면 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 범위를 초과하는 경우는 차열성 유지하여 단열성은 발휘되나 도막과의 부착성 및 인장강도 등의 물성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 본 발명에 따른 제1제는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 인계 난연제 등의 첨가제를 추가로 사용할 수 있다. 상기 인계 난연제는 구체적으로 트리페닐 포스페이트(Triphenyl phosphate), 트리크레실포스페이트(Tricresyl phosphate), tert-부틸페닐 디페닐 포스페이트(tert-Butylphenyl diphenyl phosphate), 테트라페닐 m-페닐렌 디포스페이트(Tetraphenyl m-phenylene diphosphate) 및 트리스(2,4-디브로모페닐)포스페이트(Tris(2, 4-dibromophenyl) phosphate)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
이러한 인계 난연제는 메틸렌디페닐디이소시아네이트(MDI) 프리폴리머 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부를 사용할 수 있다. 상기 인계 난연제의 함량이 상기 범위 미만이면 난연 효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 범위를 초과하는 경우는 유동성 및 작업성이 저하될 수 있고, 코팅 후 균열 등이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 제2제는 수평균 분자량이 3,000인 폴리에스터폴리올과 수평균 분자량이 5,000인 폴리에스터폴리올이 1:1 내지 1:2 중량비로 혼합된 폴리올 100 중량부, 디에틸톨루엔디아민 10 내지 30 중량부, 디메틸티오톨루엔디아민 10 내지 30 중량부, 폴리옥시프로필렌디아민 1 내지 10 중량부, 에틸페룰레이트 1 내지 10 중량부 및 카란자 오일과 티마누 오일이 6:4 내지 4:6 중량비로 혼합된 오일 혼합물 1 내지 10 중량부를 포함한다.
본 발명은 수평균 분자량이 3,000인 폴리에스터폴리올과 수평균 분자량이 5,000인 폴리에스터폴리올이 1:1 내지 1:2 중량비로 혼합된 폴리올을 사용한다.
상기 폴리에스터폴리올은 글리세린과 같은 개시제에 산화프로필렌을 반응시켜 제조하는 것으로서, 수평균 분자량에 따라 물성의 차이를 가진다. 폴리에스터폴리올은 수평균 분자량 3,000인 경우 인장, 인열강도 및 경도와 같은 물성을 향상시킬 수 있고, 수평균 분자량 6,000이면 신율 향상과 경화시간을 제어하게 된다. 상기와 같이, 수평균 분자량이 상이한 성분을 특정의 비로 혼합 사용하여 구조물 표면과의 접착력을 향상시킴과 동시에 인장성능, 신장율, 내충격성, 내마모성, 내구성 등의 물성을 개선하는 역할을 수행할 수 있다.
본 발명은 활성아민기(NH2)를 가져 연쇄적인 반응으로 수행하는 쇄연장제로 디에틸톨루엔디아민, 디메틸티오톨루엔디아민, 폴리옥시프로필렌디아민을 사용한다.
상기 디에틸톨루엔디아민은 폴리우레아의 가교도를 증가시키고, 가교도(사슬연장제), 인장강도, 경도, 겔타임, 가사시간을 조절하는 역할을 한다. 이러한 디에틸톨루엔디아민은 폴리올 100 중량부에 대하여 10 내지 30 중량부를 사용할 수 있다. 상기 디에틸톨루엔디아민의 함량이 상기 범위 미만이면 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 범위를 초과하는 경우는 인장강도 및 경도가 상승하지만 도막의 자가 평활성이 저하되어 미려한 외관을 구현하기 어려우며, 스프레이 도장을 하는 경우, 분진이 증가하여 시공 시 재료의 손실이 증가할 뿐만 아니라, 겔타임 및 가사시간이 감소될 수 있는 문제점이 있다.
상기 디메틸티오톨루엔디아민은 폴리우레아의 가교도를 증가시키고, 상대적으로 느린 반응으로 가사 시간(Gel time) 및 도막의 자기 평활성을 증가시키는 역할을 한다. 이러한 디메틸티오톨루엔디아민은 폴리올 100 중량부에 대하여 10 내지 30 중량부를 사용할 수 있다. 상기 디메틸티오톨루엔디아민의 함량이 상기 범위 미만이면 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 범위를 초과하는 경우는 제2제의 점도가 상승하여 제1제와와 부피비로 반응할 시에 원활한 고분자화가 이뤄지지 않고 도막에 기포가 다량으로 발생하여 도막물성이 저하될 수 있는 문제가 있다.
상기 폴리옥시프로필렌디아민은 폴리우레아의 강도 및 신율에 개선하는 역할을 한다. 이러한 폴리옥시프로필렌디아민은 폴리올 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부를 사용할 수 있다. 상기 폴리옥시프로필렌디아민의 함량이 상기 범위 미만이면 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 범위를 초과하는 경우는 인장강도 및 경도 등의 제어가 용이하지 않을 수 있는 문제점이 있다.
상기 에틸페룰레이트는 차열성 및 단열성, 내마모성, 경도성능, 내한성, 내열성 등을 개선하는 역할을 한다.
이러한 에틸페룰레이트는 폴리올 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부를 사용할 수 있다. 상기 에틸페룰레이트의 함량이 상기 범위 미만이면 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 범위를 초과하는 경우는 도막과의 부착성 및 속경성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 오일 혼합물은 반응의 종결, 속도제어 및 저장 안정성을 개선하여 시공성을 개선함과 동시에, 차열성 및 단열성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 오일 혼합물은 카란자 오일과 티마누 오일이 6:4 내지 4:6 중량비로 혼합된 오일 혼합물을 사용한다.
상기 카란자(Karanja)는 아시아에서 유래하는 콩과(legume family)의 식물이로 이의 씨앗을 압착하여 추출한 오일이고, 타마누 오일(tamanu oil)은 타마누나무(Calophyllum inophyllum)의 씨앗을 압착하여 추출한 오일이다. 상기 압착 추출은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 방법으로 본 발명은 특별히 한정하지는 않는다.
이러한 오일 혼합물은 폴리올 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부를 사용할 수 있다. 상기 오일 혼합물의 함량이 상기 범위 미만이면 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 범위를 초과하는 경우는 강도 및 속경성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 제2제는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 유색안료, 소포제, 경화촉진제 등의 첨가제를 추가로 함유할 수 있다.
상기 유색안료는 dyno mill로 온도 35 내지 45 ℃에서 6 내지 8 pass 정도 밀링(milling)하여 입도 분포가 0.06 내지 0.20 μm 이고 평균 입도가 0.10 내지 0.16 μm인 것이 바람직하다. 본 발명은 시판되는 제품으로 예를 들면 PIGMENT RED 254(CAS NO. 84632-65-5), PIGMENT GREEN7(CAS NO. 1328-53-6), PIGMENT BLUE 60(CAS NO. 81-77-6), PIGMENT BLACK 7(CAS NO. 84632-65-5)등을 사용할 수 있다.
이러한 유색안료는 폴리올 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부를 사용할 수 있다. 상기 유색안료의 함량이 상기 범위 미만이면 원하는 색상 발현이 어려울 수 있는 문제점이 있고, 상기 범위를 초과하는 경우는 방수성능이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 소포제는 제품 혼합 시 발생하는 기포와 실리콘계 분말 방수재가 혼합할 때에 발생되는 기포의 생성을 막고 생성된 기포를 제거하기 위하여 사용되는 것으로, 상기 소포제는 실리콘수지로 포함되거나 이루어지는 것이 바람직하다.
이러한 소포제는 폴리올 100 중량부에 대하여 0.1 내지 1 중량부를 사용할 수 있다. 상기 소포제의 함량이 상기 범위 미만이면 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 범위를 초과하는 경우는 방수성능이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 경화촉진제는 주석계 촉매로서 디부틸틴디라우릴레이트(DBTDL)를 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 경화촉진제는 폴리올 100 중량부에 대하여 0.1 내지 1 중량부를 사용할 수 있다. 상기 경화촉진제의 함량이 상기 범위 미만이면 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 범위를 초과하는 경우는 방수성능이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
이상과 같이 본 발명의 일 구현예에 따른 차열 및 단열성이 우수한 표면방수용 폴리우레아 조성물은 구조물 외부의 열이 내부로 전달되는 것을 방지하고 온도 변화에 따른 반복적인 수축 및 팽창으로 인한 폴리우레아 도막의 물리적 기계 물성 및 화학적 물성 저하를 방지할 수 있어 수명을 연장시키고, 단열 및 차열 성능으로 구조물 내부의 냉방부하를 최소화하고 난방효율을 향상시키며 도시 열섬화 현상을 지연시키는 등의 방수재의 기능성 향상으로 제품 경쟁력을 향상키기는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 차열 및 단열성이 우수한 표면방수용 폴리우레아 조성물은 한 번의 시공으로 방수성능과 단열 및 차열 성능을 동시에 만족하여 시공기간을 단축시킬수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 차열 및 단열성이 우수한 표면방수용 폴리우레아 조성물은 구조물 표면과의 접착력, 인장성능 및 신장율이 우수하고, 방수성, 내충격성, 내마모성, 내화학성, 내한성, 내열성, 차열성, 단열성, 내수성, 내구성, 내후성 등이 우수한 고품질의 방수도막을 형성할 수 있는 효과가 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
<비교제조예 1> 아크릴-실리콘 공중합체
반응 용기에 메타크릴옥시프로필 폴리디메틸실록산 50 중량부, 부틸메타크릴레이트 15 중량부, 2-에틸헥실아크릴레이트 15 중량부, 메틸메타크릴레이트 20 중량부 및 유기용제로 아이소파 E(Exxon mobile사 제품, 끓는점: 114~136℃) 100 중량부를 넣고, 100 ℃에서 점도가 500 cP가 될 때까지 반응시켜 아크릴-실리콘 공중합체를 제조하였다.
<제조예 1> 피토엔으로 개질된 아크릴-실리콘 공중합체
반응 용기에 메타크릴옥시프로필 폴리디메틸실록산 50 중량부, 부틸메타크릴레이트 15 중량부, 2-에틸헥실아크릴레이트 15 중량부, 메틸메타크릴레이트 20 중량부 및 유기용제로 아이소파 E(Exxon mobile사 제품, 끓는점: 114~136℃) 100 중량부를 넣고, 100 ℃에서 점도가 500 cP가 될 때까지 반응시켜 아크릴-실리콘 공중합체를 제조했다.
이후에 테트라데케인 1 중량비, 옥테인 3 중량비 및 피토엔 0.5 중량비로 함유된 혼합용매 100 중량부에, 상기에서 제조된 아크릴-실리콘 공중합체 40 중량부를 혼합하고 압력 10 torr 및 온도 95 ℃에서 3시간 동안 진공 증류하여 유기용제인 아이소파 E를 제거하여 피토엔으로 개질된 아크릴-실리콘 공중합체를 제조하였다.
<제조예 2> 피토엔으로 개질된 아크릴-실리콘 공중합체
상기 제조예 1과 동일하게 실시하되, 테트라데케인 1 중량비, 옥테인 3 중량비, 피토엔 0.5 중량비 및 페루릭산(GFN제품, 독일) 0.3 중량비가 혼합된 혼합용매를 사용하여 피토엔으로 개질된 아크릴-실리콘 공중합체를 제조하였다.
<제조예 3> 세륨옥사이드 유분산물
알루미늄스테아레이트 100 중량부에, 세륨옥사이드 30 중량부와, 소포로지질(SLP) 5 중량부를 첨가 및 교반하여 세륨옥사이드 유분산물을 제조하였다.
<제조예 4> N-실릴화된 세리사이트
정제수 100 중량부에, 3-아미노프로필트리에톡시실란 50 중량부와 N-(N-부틸)-3-아미노프로필트리에톡시실란 50 중량부를 첨가 및 교반하여 수화시킨 후, 세리사이트 70 중량부를 투입하고 실온에서 약 2시간동안 교반하여 반응시킨 후 여과 수세하여, 파우더를 제조하였다.
<제조예 5> 폴리올
수평균 분자량이 3,000인 폴리에스터폴리올과 수평균 분자량이 5,000인 폴리에스터폴리올 1:1.1 중량비로 혼합된 것을 사용하였다.
<제조예 6> 폴리올
수평균 분자량이 3,000인 폴리에스터폴리올과 수평균 분자량이 5,000인 폴리에스터폴리올 1:1.7 중량비로 혼합된 것을 사용하였다.
<실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2>
하기 표 1의 성분 및 함량으로 제1제와 제2제를 혼합하여 차열 및 단열성이 우수한 표면방수용 폴리우레아 조성물 및 비교용 조성물을 제조하였다.
구분 (중량비) 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
제1제 1 1 1 1 1
(중량부) 메틸렌디페닐디이소시아네이트(MDI) 프리폴리머 (1) 100 100 100 100 100
폴리비닐알코올 20 20 20 20 20
피토엔으로 개질된 아크릴-실리콘 공중합체 17
[제조예1]		 17
[제조예2]		 17
[제조예2]		 - -
아크릴-실리콘
공중합체
[비교제조예1]		 - - - 17 17
세륨옥사이드 유분산물[제조예3] 7 7 7 - -
세륨옥사이드 - - - - 7
N-실릴화된 세리사이트[제조예4] 5 5 5 - -
세리사이트 - - - - 5
차열소재
(이산화티타늄)		 - - - 15 -
테트라페닐 m-페닐렌 디포스페이트 2 2 2 2 2
제2제 1 1 1 1 1
(중량부) 폴리올 100
[제조예5]		 100
[제조예5]		 100
[제조예6]		 - 100
[제조예5]
폴리에스터폴리올
[수평균 분자량: 3,000]		 - - - 100 -
디에틸톨루엔디아민 15 15 15 15 15
디메틸티오톨루엔디아민 10 10 10 10 10
폴리옥시프로필렌디아민 6 6 6 6 6
에틸페룰레이트 5 5 5 - -
오일 혼합물 (2) 3 3 3 - -
PIGMENT BLACK 7 2 2 2 2 2
실리콘수지 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
디부틸틴디라우릴레이트 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
(1) 프리폴리머: 말단에 이소시아네이트 작용기(NCO) 함량이 21 몰%를 갖는 메틸렌디페닐디이소시아네이트(MDI) 프리폴리머
(2) 오일 혼합물: 카란자 오일과 티마누 오일 5:5 중량비로 혼합
<시험예>
이하에서는 상기 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 폴리우레아 조성물의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 상기 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 1 및 2의 특성을 비교한 실험결과들을 나타낸 것이다.
<시험예 1>
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2의 폴리우레아 조성물의 차열 성능 시험을 한 결과를 아래 표 2에 기재하였다. 가로,세로,높이가 각각 30 cm인 박스 형태의 콘크리트 공시체 상면에 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2의 폴리우레아 조성물을 코팅한 다음, 적외선 램프와 가시광선을 방사하는 할로겐 램프를 동시에 1시간 동안 조사하였다. 이후에 초기 온도와의 온도차를 계산하여 차열 성능을 측정하였다.
구분 초기 1시간 후 온도차
상면 내부 표면 온도
(℃)		 실시예1 17.2 38.4 21.2
실시예2 17.2 36.9 19.7
실시예3 17.1 35.2 18.1
비교예1 17.1 70.8 53.7
비교예2 17.2 68.0 50.8
실내 온도
(℃)		 실시예1 17.4 22.1 4.7
실시예2 17.5 21.4 3.9
실시예3 17.4 20.8 3.4
비교예1 17.6 43.2 25.6
비교예2 17.4 40.5 23.1
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 실시예 1 내지 3에서 제조한 차열 및 단열성이 우수한 표면방수용 폴리우레아 조성물은 비교예 1 및 2에서 제조한 비교용 조성물과 비교하여, 우수한 차열 및 단열 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
<시험예 2>
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 및 2에서 제조한 폴리우레아 조성물을 스프레이 코팅하여 준비한 시험체에 대하여, 도막 물성 평가를 수행하였고, 그 결과를 표 3에 나타내었다.
구분 시험방법 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
인장강도(N/mm2) KS F 4922 22.1 22.4 23.7 16.7 18.6
신장률(%) 362 381 412 275 303
인열성능(N/mm) 79 84 96 52 63
인장강도비(%) -20℃ 162 163 164 141 153
60℃ 66 68 70 53 59
신장률(%) -20℃ 135 138 151 104 116
20℃ 238 243 256 201 212
60℃ 336 357 368 293 311
가열신축성상(%) -0.5 -0.3 -0.2 -0.9 -0.7
인장강도비(%) 가열처리후 88 88 90 80 82
알칼리처리후 86 89 93 76 80
산처리후 84 88 89 75 81
염화나트륨처리후 87 89 89 78 80
촉진노출처리후 87 88 92 80 81
파단시
신장률(%)		 가열처리후 307 308 311 281 296
알칼리처리후 305 307 310 274 292
산처리후 310 312 313 283 297
염화나트륨처리후 307 310 312 278 295
촉진노출처리후 296 298 300 267 284
신장시
열화성상		 가열처리후 이상없음 이상없음 이상없음 갈라진잔금발생 이상없음
촉진노출처리후 이상없음 이상없음 이상없음 갈라진잔금발생 갈라진잔금발생
부착성능(N/mm2) 무처리 1.9 2.1 2.2 1.3 1.5
알칼리처리후 2.0 2.2 2.2 1.2 1.6
산처리후 1.9 2.0 2.1 1.1 1.5
염화나트륨처리후 2.2 2.3 2.3 1.4 1.5
냉온반복처리후 이상없음 이상없음 이상없음 갈라짐 이상없음
내피로성능 이상없음 이상없음 이상없음 주름발생 이상없음
열전도율(10mm,
w/m·K)		 KS L
9016:2010		 0.113 0.109 0.102 0.270 0.148
내투수성 KS F 4919 투수되지않음 투수되지않음 투수되지않음 투수되지않음 투수되지않음
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 실시예 1 내지 3에서 제조한 차열 및 단열성이 우수한 표면방수용 폴리우레아 조성물은 비교예 1 및 2에서 제조한 비교용 조성물과 비교하여, 우수한 도막성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (5)

  1. 제1제 및 제2제를 1: 0.8 내지 1.2 중량비로 포함하는 표면방수용 폴리우레아 조성물로,
    상기 제1제는 말단에 이소시아네이트 작용기(NCO) 함량이 20 내지 25 몰%를 갖는 메틸렌디페닐디이소시아네이트(MDI) 프리폴리머 100 중량부, 폴리비닐알코올 10 내지 30 중량부, 피토엔으로 개질된 아크릴-실리콘 공중합체 10 내지 30 중량부, 세륨옥사이드 유분산물 1 내지 10 중량부 및 N-실릴화된 세리사이트 1 내지 10 중량부를 포함하고;
    상기 제2제는 수평균 분자량이 3,000인 폴리에스터폴리올과 수평균 분자량이 5,000인 폴리에스터폴리올이 1:1 내지 1:2 중량비로 혼합된 폴리올 100 중량부, 디에틸톨루엔디아민 10 내지 30 중량부, 디메틸티오톨루엔디아민 10 내지 30 중량부, 폴리옥시프로필렌디아민 1 내지 10 중량부, 에틸페룰레이트 1 내지 10 중량부 및 카란자 오일과 티마누 오일이 6:4 내지 4:6 중량비로 혼합된 오일 혼합물 1 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차열 및 단열성이 우수한 표면방수용 폴리우레아 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피토엔으로 개질된 아크릴-실리콘 공중합체는
    폴리실록산과 아크릴레이트계 화합물을 유기용매 하에서 반응시켜 아크릴-실리콘 공중합체를 제조하는 단계;
    테트라데케인 1 중량비, 옥테인 1 내지 5 중량비 및 피토엔 0.1 내지 1 중량비로 함유된 혼합용매 100 중량부에, 상기 아크릴-실리콘 공중합체 10 내지 50 중량부를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및
    상기 혼합물을 압력 3 내지 20 torr 및 온도 50 내지 100 ℃ 조건하에서 진공 증류법으로 유기용제를 제거하여 피토엔으로 개질된 아크릴-실리콘 공중합체를 제조하는 단계를 포함하는 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 차열 및 단열성이 우수한 표면방수용 폴리우레아 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 혼합용매는
    테트라데케인 1 중량비, 옥테인 1 내지 5 중량비, 피토엔 0.1 내지 1 중량비 및 페루릭산 0.1 내지 0.5 중량부가 함유된 것을 특징으로 하는 차열 및 단열성이 우수한 표면방수용 폴리우레아 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 세륨옥사이드 유분산물은
    알루미늄스테아레이트 100중량부, 세륨옥사이드 1 내지 50 중량부 및 소포로지질(SLP) 1 내지 10 중량부가 혼합하여 제조된 것을 특징으로 하는 차열 및 단열성이 우수한 표면방수용 폴리우레아 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 N-실릴화된 세리사이트는
    정제수, 트리에톡시실란계 화합물 및 세리사이트를 혼합하여 20 내지 30℃에서 혼합하는 단계를 포함하는 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 차열 및 단열성이 우수한 표면방수용 폴리우레아 조성물.
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