KR102526375B1 - 우수한 내오염성을 갖는 1액형 유성 발수제 조성물 및 이의 제조 방법 - Google Patents

우수한 내오염성을 갖는 1액형 유성 발수제 조성물 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 우수한 내오염성을 갖는　1액형 유성 발수제 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 기존 제품에 비해 속경 시공성이 우수하고 안정된 방수층을 확보하는데 획기적인 친환경 무기질 제품이다.

Description

우수한 내오염성을 갖는 1액형 유성 발수제 조성물 및 이의 제조 방법{One-component oil-based water repellent composition having excellent stain resistance and manufacturing method thereof}
본 발명은 우수한 내오염성을 갖는　1액형 유성 발수제 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 석회·아스팔트·합성수지 등의 고착재 또는 모르타르와 같은 무기질 재료를 사용하여 건설된 콘크리크 건축물 또는 토목 구조물은 시간이 경과함에 따라 균열 또는 결로가 발생으로 인한 누수가 발생하며 이러한 문제점은 건물의 내구성을 약화시켜 건물의 노후화를 촉진시키는 역할을 한다.
따라서 이러한 하자 발생의 원인을 방지할 수 있도록 건축물 또는 구조물에 방수층을 형성하여 누수를 방지하여 건물의 내구성을 향상시키는 많은 제품들이 출시되어 시공되고 있다.
상기와 같이 건축물 또는 구조물에 방수층을 형성하여 누수를 방지하기 위해, 우레탄 방수, 시트 방수, 에폭시 방수, 2액형 방수 등으로 방수 처리를 하였다.
먼저, 우레탄 방수는 신축성이 양호하고 1mm미만의 바닥 균열에 견딜 수 있으며 바탕면과 접착성이 우수하며 냉공법으로 시공됨으로 화재나 화상의 위험은 없는 점은 있으나, 이공법은 배합이 정확치 않을 경우 품질의 편차가 심하고 특히, 바탕면이 습기가 8%이상이면 접착이 되지 않고 부풀림 현상이 생기며 경화시간이 긴 문제점이 있었다.
시트 방수는 공정 횟수가 적어 시공이 간단하고 방수층의 두께가 균일하며 신율 및 균율 저항성이 있어 거동이 있는 바탕에 사용이 가능하여 많은 건축물에 시공이 되고 있으나, 다수의 시트를 서로 연결하여 시공함으로서 이음부와 끝단부의 누수 사고가 많이 발생하고 콘크리트에 대한 접착성이 매우 낮다는 단점이 있다.
에폭시계 방수는 콘크리트 부착면과 일체화를 시킬 수 있으나, 이 또한 구조체에 크랙이 발생시 신률이 작아 크랙 부분이 완전히 방수를 하지 못하는 문제가 있다.
2액형 도막 방수는 고탄성과 바탕면과의 접착성이 우수하여 콘크리트 구조물에 크랙이 발생하여도 완벽하게 방수의 작용을 하는 장점은 있으나, 2액형으로 혼합 사용시에 교반 및 배합의 부적절한 사용으로 경화 상태가 불량이 발생할 수 있고 시공현장에서 혼합·교반하는데 따른 시간과 장비가 필요하며 이로 인한 인건비가 상승되는 문제점이 있다.
이에, 종래 방수제가 가진 문제를 해결할 수 있는 친환경 방수제 겸 발수제 제품의 개발이 필요하다.
특허공개문헌 10-2000-0024529
본 발명의 목적은 우수한 내오염성을 갖는　1액형 유성 발수제 조성물 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
삭제
본 발명의 다른 목적은 속경 시공성이 우수하고 안정된 방수층을 확보하는데 획기적인 친환경 무기질 제품이며 1액형 방수제 겸 발수제 조성물을 제공하는 것이다.
삭제
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 우수한 내오염성을 갖는　1액형 유성 발수제 조성물은 실록산 화합물, 실란 화합물, 카다놀, 1,4-시클로헥산디메탄올, 디메틸카보네이트 및 유기금속촉매를 포함할 수 있다.
상기 실록산 화합물은 폴리디메틸실록산, 사이클로헥사실록산, 사이클로펜타실록산, 폴리메틸하이드로실록산 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 실록산 화합물은 폴리디메틸실록산 및 폴리메틸하이드로실록산이며, 상기 폴리디메틸실록산 및 폴리메틸하이드로실록산은 1.5:1 내지 3.5:1의 중량 비율로 포함할 수 있다.
상기 실란 화합물은 메틸트리에톡시실란일 수 있다.
상기 유기금속 촉매는 디부틸틴디라우릴레이트, 디부틸틴클로라이드, 디부틸틴디아세테이트, 디부틸틴옥사이드, 디옥틸틴클로라이드 및 디옥틸틴옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 1액형 유상 발수제 조성물은 실록산 화합물 8 내지 12 중량%, 실란 화합물 1 내지 1.5 중량%, 카다놀 1 내지 5 중량%, 1,4-시클로헥산디메탄올 41 내지 45 중량%, 디메틸카보네이트 40 내지 44 중량% 및 유기금속촉매 0.5 내지 0.9 중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 우수한 내오염성을 갖는 1액형 유성 발수제 조성물의 제조방법은 실록산 화합물, 실란 화합물, 카다놀, 1,4-시클로헥산디메탄올, 디메틸카보네이트 및 유기금속촉매를 넣고 혼합하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 1액형 유상 발수제 조성물은 실록산 화합물 8 내지 12 중량%, 실란 화합물 1 내지 1.5 중량%, 카다놀 1 내지 5 중량%, 1,4-시클로헥산디메탄올 41 내지 45 중량%, 디메틸카보네이트 40 내지 44 중량% 및 유기금속촉매 0.5 내지 0.9 중량%를 포함할 수 있다.
본 발명은 속경 시공성이 우수하고 안정된 방수층을 확보하는데 획기적인 친환경 무기질 제품이다.
삭제
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
발수제는 수용성 발수제와 유성 발수제로 대별된다. 수용성 발수제의 경우 발수성능 및 내구력이 유성 발수제에 비하여 떨어지는 단점이 있으며, 유성 발수제의 경우 발수성능 및 내구력은 수용성 발수제에 비해 우수하나 낮은 인화점 및 정전기 발생에 의한 화재 위험성이 상대적으로 높은 단점이 있다. 따라서 안전한 정도의 인화 점을 가지면서 정전기 발생에 의한 화재 위험성이 낮은 유성 발수제에 대한 필요성이 상존하였다.
안전한 정도의 인화점을 위해서, 유성 발수제가 포함하는 유기 용제는 휘발성 유기 용제 함량(VOC) 규제 기준에 적합할 것이 요구되고 있다. 이러한 기준에 맞추기 위해 VOC 면제용제를 사용하는 것을 고려하게 되나, 이때, 발수 성분으로서 사용하는 물질이 그 VOC 면제용제와 반응하지 않고 저장시에도 석출되지 않아야 하는, 화학적 및 물리적 안정성을 동시에 갖출 것이 요구된다.
다만, 종래 유성 발수제는 용제로 아세톤을 사용하는 경우가 대다수로, 증발속도가 빠르고 인 화점이 낮아져 화재 발생의 위험성이 존재하며, 또한 정전기 발생 감소를 위해 투입된 불포화 식물성 오일(대두유 또는 아마인유 등)이 발수제의 침투를 방해할 수 있으며 표면에 남아 내오염성이 불량해질 수 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결할 수 있는 1액형 유성 발수제 조성물 및 이의 제조 방법을 제공할 수 있다.
구체적으로, 기존 제품에 비해 초속경 시공성이 우수하고 안정된 방수층을 확보하는데 획기적인 친환경 무기질 제품이다.
삭제
보다 구체적으로, 상기 본 발명의 우수한 내오염성을 갖는　1액형 유성 발수제 조성물은 실록산 화합물; 실란 화합물; 카다놀; 1,4-시클로헥산디메탄올; 디메틸카보네이트; 및 유기금속촉매를 포함할 수 있다.
상기 실록산 화합물은 폴리디메틸실록산, 사이클로헥사실록산, 사이클로펜타실록산, 폴리메틸하이드로실록산 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 실록산 화합물은 폴리디메틸실록산 및 폴리메틸하이드로실록산이며, 상기 폴리디메틸실록산 및 폴리메틸하이드로실록산은 1.5:1 내지 3.5:1의 중량 비율로 포함할 수 있다.
상기 폴리디메틸실록산은 CH3[Si(CH3)20]nSi(CH3)3이며, 상기 n은 30 내지 50인 정수일 수 있다. 상기 폴리디메틸실록산은 폴리메틸하이드로실록산과 함께 유성 발수제 조성물에 포함되어, 우수한 발수 성능을 발휘할 수 있고, 내오염성을 나타낼 수 있다. 상기 폴리디메틸실록산은 표면 장력을 강하게 저하시켜 소재 습윤성을 향상시키며, 또한 표면 유동성 및 레벨링성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 폴리디메틸실록산 및 폴리메틸하이드로실록산은 1.5:1 내지 3.5:1의 중량 비율로 포함하여, 별도의 경화제 없이도, 상온에서 경화시킬 수 있도록 하여, 작업 조건을 완화시킬 수 있다.
상기 실란 화합물은 메틸트리에톡시실란일 수 있다. 상기 메틸트리에톡시실란은 유성 발수제 조성물에 포함되어, 우수한 부착력을 구현하여, 방수 및 발수성능을 더욱 개선할 수 있는 효과가 있다. 상기 실란 화합물은 발수제 조성물 전체 중량에 대해, 실란 화합물 1 내지 1.5 중량%로 포함될 수 있으며, 상기 범위 미만으로 포함시에는 실란 화합물의 포함에 따른 개선 효과가 미비한 문제가 있을 수 있으며, 상기 범위를 초과하여 포함하는 경우는 백태현상이 나타나, 발수층이 쉽게 부서지는 문제가 발생할 수 있다.
상기 카다놀은 그 메타(meta) 위치에 4 종류의 알킬기를 갖는 페놀 유도체 혼합물이다. 상기 카다놀은 열대 우림의 캐슈 열매(Cashew Nut)로부터 천연적으로 추출하여 얻어지는 식물성 오일이기 때문에 환경적인 측면에서 친환경적인 물질이고, 또한 매우 저렴한 가격으로(500∼700 원/kg) 얻을 수 있는 장점이 있다. 상기 카디놀은 종래 유성 발수제에 포함되던 불포화 식물성 오일(대두유 또는 아마인유 등)을 대체하여 포함될 수 있고, 상기 불포화 식물성 오일과 같이 정전기 발생을 방지할 수 있고, 발수제의 침투를 방해하지 않을 뿐 아니라, 표면에 남아 내오염성이 불량해지는 문제가 발생하지 않는다. 즉, 종래 유성 발수제에 포함되는 불포화 식물성 오일이 가지는 문제점을 해결할 수 있다.
상기 1,4-시클로헥산디메탄올은 VOC 면제용제로 포함될 수 있다. 또한, 디메틸카보네이트도 VOC 면제용제로 포함하여, VOC 함유량 규제치를 만족시킬 수 있다.
상기 유기금속촉매는 넓은 온도 범위에 걸쳐 경화 속도를 촉진시키기 위하여 첨가되는 것으로, 바람직하게는 주석계 촉매로서 디부틸틴디라우릴레이트, 디부틸틴클로라이드, 디부틸틴디아세테이트, 디부틸틴옥사이드, 디옥틸틴클로라이드 및 디옥틸틴옥사이드로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. 이 때, 상기 유기금속촉매는 조성물 전체 중량에 대하여 0.5 중량% 미만으로 포함시 그 효과가 미미하고, 0.9 중량%를 초과하여 포함하는 경우에는 저장안정성이 저하되고, 과경화되므로, 0.5 내지 0.9 중량% 범위내에서 적절하게 포함하도록 하여, 상온 조건에서도 가속화된 경화 속도를 제공할 수 있도록 한다.
상기 1액형 유상 발수제 조성물은 실록산 화합물 8 내지 12 중량%, 실란 화합물 1 내지 1.5 중량%, 카다놀 1 내지 5 중량%, 1,4-시클로헥산디메탄올 41 내지 45 중량%, 디메틸카보네이트 40 내지 44 중량% 및 유기금속촉매 0.5 내지 0.9 중량%를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 폴리디메틸실록산 6 내지 8 중량%, 폴리메틸하이드로실록산 2 내지 4 중량%, 실란 화합물 1 내지 1.5 중량%, 카다놀 1 내지 5 중량%, 1,4-시클로헥산디메탄올 41 내지 45 중량%, 디메틸카보네이트 40 내지 44 중량% 및 유기금속촉매 0.5 내지 0.9 중량%를 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 유성 발수제 조성물은 치장벽돌, 드라이비트, 노출콘크리트, 목재, 철재 구조물, 타일석재, 목재 구조물 등에 사용할 수 있다.
상기 구조물 등에 사용하기 위해선, 시공 중 현장 여건에 따라 하도, 중도, 상도로 총 2회 도포하며 하도 도포 후 중도, 상도를 바로 이어서 도포할 수 있다. ㎡당 사용량은 0.8 내지 1.2kg을 사용하며 2회 시공할 수 있다. 시공 후 양생시간은 약 1시간으로, 상기 양생 시간이 경과되면, 경화된다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 우수한 내오염성을 갖는 1액형 유상 발수제 조성물의 제조 방법은 실록산 화합물, 실란 화합물, 카다놀, 1,4-시클로헥산디메탄올, 디메틸카보네이트 및 유기금속촉매를 넣고 혼합하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 유성 발수제 조성물은 앞서 설명한 바와 같이, 1액형으로, 발수제로 사용 시, 별도의 혼합 공정을 필요로 하지 않고, 필요한 곳에 바로 도포하여 사용할 수 있다.
상기 구성 성분에 대한 구체적인 설명은 앞서 내용과 동일한 바 생략하도록 한다.
제조예
1액형 유성 발수제 조성물의 제조
폴리디메틸실록산, 폴리메틸하이드로실록산, 메틸트리에톡시실란, 카다놀, 1,4-시클로헥산디메탄올, 디메틸카보네이트 및 디부틸틴디라우릴레이트를 넣고 혼합하여 제조하였다.
상기 1액형 유성 발수제 조성물에 대한 구성 성분의 함량은 구체적으로 하기와 같다:
실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
폴리디메틸실록산 7 6 8 7 7
폴리메틸하이드로실록산 3 2 4 7 1.5
메틸트리에톡시실란 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
카다놀 3 3 3 3 3
1,4-시클로헥산디메탄올 43 43 43 43 43
디메틸카보네이트 42 44 40 39 43.5
디부틸틴디라우릴레이트 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
(단위 중량%)
실험예
도막 물성 시험
상기 실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 2에서 제조된 조성물을 하기 조건으로 롤러 도장한 후, 물성을 측정하였다.
표면이 정리된 콘크리트 시편준비: 1 X 1(m)
작업 온도: 20~25
Figure 112022088113100-pat00001
상대습도: 80% 이하
도장 후 3시간 건조
부착강도 시험
표면이 정리된 콘크리트 시편에 상기 실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 2에서 제조된 조성물을 도포한 다음, 접착불량으로 인한 도막의 박리현상이 있는지 여부를 검토하였다.
내마모성 시험
상기 실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 2에서 제조된 조성물을 도포한 시편을 제작한 후, 회전하는 원판에 시편을 고정 시킨 다음, 시편의 위를 자유로 회전하는 마모륜을 일정한 하중을 압부하여 마모시켜 마모현상이 있는지 여부를 검토하였다(CS-17 : 마모륜의 종류, 1Kg: 마모륜의 무게, 1,000회: 회전수).
내충격성 시험
상기 실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 2에서 제조된 조성물을 도포한 시편을 제작한 후, 300mm 의 높이에서 강구를 시편 위에 떨어뜨린 후, 도막에 박리 또는 균열 발생 유무를 검토하였다.
내후성 시험
상기 시편에 상기 실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 2에서 제조된 조성물을 도포한 후, 촉진내후 시험을 하였다.
UV 안전성 시험(황변 시험)
상기 실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 2에서 제조된 조성물을 도포한 시편을 제작한 후, 상기 시편을 미국재료시험협회 (ASTM)의 기준에 따라 10 in로 커팅한 후, 40±1
Figure 112022088113100-pat00002
조건에서 300w 백열등을 사용해 3시간 동안 양생하여 시편의 색상변화 여부를 확인하였다.
내오염성 시험
상기 실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 2에서 제조한 각각의 조성물을 도포한 시편을 제작한 후, 낙서도구를 이용하여 도막을 오염시키고 상온에서 3시간 방치한 다음 오염물질을 제거한 후 도막의 오염상태를 육안으로 판정하였다.
난연성 시험
상기 실시예 1 내지 3, 비교예 1 및 2에서 제조된 조성물을 도포한 시편을 제작 한 후, KS F ISO 1182, KS F 2271 에 의하여 난연성 시험을 실시하였다.
상기 실험에 대한 평가는 ○는 우수, △는 보통, X는 불량으로 평가하였다. 상기 실시예 1~3 및 비교예 1~2에서 제조된 조성물의 물성 시험에 따른 결과는 하기 표 2와 같다:
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
부착강도 ○ ○ ○ △ △
내마모성 ○ ○ ○ △ △
내충격성 ○ ○ ○ X X
내후성 ○ ○ ○ △ △
UV 안정성 ○ △ △ △ △
내오염성 ○ ○ ○ X X
난연성 ○ ○ ○ X X
삭제
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (8)

  1. 실록산 화합물;
    실란 화합물;
    카다놀;
    1,4-시클로헥산디메탄올;
    디메틸카보네이트; 및
    유기금속촉매를 포함하는 우수한 내오염성을 갖는 1액형 유상 발수제 조성물이고,
    상기 실록산 화합물은 폴리디메틸실록산 및 폴리메틸하이드로실록산이며,
    상기 폴리디메틸실록산 및 폴리메틸하이드로실록산은 1.5:1 내지 3.5:1의 중량 비율로 포함되고,
    상기 실란 화합물은 메틸트리에톡시실란이며,
    상기 유기금속 촉매는 디부틸틴디라우릴레이트, 디부틸틴클로라이드, 디부틸틴디아세테이트, 디부틸틴옥사이드, 디옥틸틴클로라이드 및 디옥틸틴옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    상기 1액형 유상 발수제 조성물은 폴리디메틸실록산 6 내지 8 중량%, 폴리메틸하이드로실록산 2 내지 4 중량%, 실란 화합물 1 내지 1.5 중량%, 카다놀 1 내지 5 중량%, 1,4-시클로헥산디메탄올 41 내지 45 중량%, 디메틸카보네이트 40 내지 44 중량% 및 유기금속촉매 0.5 내지 0.9 중량%을 포함하는 우수한 내오염성을 갖는 1액형 유상 발수제 조성물.
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  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 실록산 화합물, 실란 화합물, 카다놀, 1,4-시클로헥산디메탄올, 디메틸카보네이트 및 유기금속촉매를 넣고 혼합하는 단계를 포함하는 우수한 내오염성을 갖는 1액형 유상 발수제 조성물의 제조 방법이고,
    상기 실록산 화합물은 폴리디메틸실록산 및 폴리메틸하이드로실록산이며,
    상기 폴리디메틸실록산 및 폴리메틸하이드로실록산은 1.5:1 내지 3.5:1의 중량 비율로 포함되고,
    상기 실란 화합물은 메틸트리에톡시실란이며,
    상기 유기금속 촉매는 디부틸틴디라우릴레이트, 디부틸틴클로라이드, 디부틸틴디아세테이트, 디부틸틴옥사이드, 디옥틸틴클로라이드 및 디옥틸틴옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    상기 1액형 유상 발수제 조성물은 폴리디메틸실록산 6 내지 8 중량%, 폴리메틸하이드로실록산 2 내지 4 중량%, 실란 화합물 1 내지 1.5 중량%, 카다놀 1 내지 5 중량%, 1,4-시클로헥산디메탄올 41 내지 45 중량%, 디메틸카보네이트 40 내지 44 중량% 및 유기금속촉매 0.5 내지 0.9 중량%를 포함하는 우수한 내오염성을 갖는 1액형 유상 발수제 조성물의 제조 방법.
  8. 삭제
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