KR102561686B1

KR102561686B1 - 내흐름성이 향상된 저점도 코팅제 조성물

Info

Publication number: KR102561686B1
Application number: KR1020210073648A
Authority: KR
Inventors: 박세만
Original assignee: 국도화학 주식회사
Priority date: 2021-06-07
Filing date: 2021-06-07
Publication date: 2023-07-31
Also published as: KR20220165098A

Abstract

본 발명의 다양한 실시예에 따른 내흐름성이 향상된 저점도 코팅제 조성물은 우레탄, 우레아 및 에폭시 수지 중 적어도 어느 하나의 주제; 및 경화제를 포함하고, 상기 주제 및 경화제 중 적어도 어느 하나는 흐름 조절제를 포함하되, 상기 흐름 조절제는 극성 비양자성 용매 및 이산화규소 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

Description

내흐름성이 향상된 저점도 코팅제 조성물{Coating composition with high thixotropy and low viscosity}

본 발명은 내흐름성이 향상된 저점도 코팅제 조성물에 관한 것이다. 구체적으로는, 본 발명은 콘크리트 구조물, 철 구조물, 복합소재 등의 보호, 내구성 향상 또는 외관 개선을 위한 코팅제 조성물로 300 ㎛ 이상의 코팅 두께가 요구되는 곳에 사용할 수 있는 요변성이 강한 코팅제 조성물에 관한 것이다. 또한 내흐름성이 요구되는 주입, 몰딩, 포팅 분야에 사용되는 코팅제 조성물에 관한 것이다.

페인트와 같은 코팅소재는 표준상태에서의 점도가 낮아 수지 교반 및 코팅 작업이 용이하고 얇은 두께로 코팅할 수 있는 장점이 있다.

하지만, 콘크리트 또는 철 구조물 등 바탕 소재의 보호를 주 목적으로 할 경우에는 사용 환경에 따라 일정 두께 이상의 코팅 두께를 요구하게 된다. 평평한 바닥의 경우 1회 코팅 두께에 대한 제약은 크지 않지만, 경사면 또는 수직면의 경우에는 요구되는 코팅 두께를 확보하기 위해 특별한 방법을 사용해야 한다.

경사면 또는 수직면에서 코팅제의 두께를 확보하는 방법으로는 아래와 같은 2가지 방법이 일반적으로 사용된다.

첫째. 2회 이상 반복 도장을 실시한다. 점도가 낮은 코팅제를 2회 이상 반복 도장해서 요구하는 두께를 확보한다. 일반적인 페인트는 1회 도장시 수십 ㎛에서 수백 ㎛의 코팅 두께를 얻을 수 있다. 이를 시간 간격을 두고 반복 도장함으로써 원하는 두께를 얻을 수 있다. 이 경우 반복 작업에 따른 인건비 상승과 공사기간 연장이 필연적이며 재도장 간격이 길어질 경우 코팅면의 오염 또는 층간 박리 문제가 발생할 가능성이 높다.

둘째. 내흐름성이 있는 페이스트형 제품을 사용한다. 이러한 제품은 밀가루 반죽 또는 실란트와 같이 내흐름성이 있어 원하는 두께로 1회에 코팅이 가능하여 공사기간 단축이 가능하지만 다음과 같은 단점들이 있다.

① 특별한 제조 설비가 필요하다. 페이스트형 제품은 고점도로 흐름성이 없어 프로펠러 또는 톱니 모양의 회전형 교반기가 아닌 플래너터리 믹서(Planetary Mixer)와 같은 특수한 교반기를 사용해야 균일한 액상으로 교반을 할 수 있다. 고성능 모터 사용이 필수적이며 교반 탱크의 크기에도 한계가 있으며 교반 중 제품 내에 기포가 혼합되어 최종 제품의 물성을 저하시킬 가능성이 높아진다.

② 제품 포장이 번거롭다. 제조 탱크에서 생산 후 작은 포장용기로 포장시 흐름성이 없어 밀폐 상태에서 탱크 내에 압을 가하여 밀어내는 방법으로 포장을 한다던가, 주걱 같은 기구를 사용해 포장 하는 방법을 사용해야 한다. 포장 용기의 경우 입구가 큰 페일켄을 사용하는 경우가 일반적이다. 밀폐성이 우수한 작은 크기의 뚜껑을 가진 용기를 사용하는 것은 불가능에 가깝다. 충전 무게를 조절하는 것도 액상 제품에 비해 추가적인 불편함이 있을 수밖에 없다.

③ 물성 저하가 발생한다. 경사면 또는 수직에 코팅할 수 있는 페이스트형 제품은 바닥용 제품에 비해 낮은 기계적 물성을 나타낸다. 기계적 물성이 낮아지는 원인은 크게 두 가지로 볼 수 있다. 하나는 내흐름성을 부여하기 위해 많은 양의 첨가제가 사용된다. 낮은 점도의 제품을 흐름성이 없는 제품으로 전환하기 위해서는 분말 타입의 충전제가 다량 사용되는 것이 일반적이며 특수한 고가의 요변성 첨가제를 함께 사용하는 것이 일반적이다. 이 경우 불순물 함량이 증가하면서 기계적 물성이 낮아진다. 둘째는 현장 사용 전 주제, 경화제 교반 중 회전에 의해 공기가 수지 내부에 혼합되고 빠져나오지 못하면서 최종 코팅제 도막이 치밀해지지 않는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 경사면 또는 수직면에 사용할 수 있는 내흐름성이 있는 저점도 코팅제 조성물을 제공하고자 한다.

본 발명의 조성물은 내흐름성이 필요한 다양한 분야에 적용할 수 있다. 우수한 흐름성이 있어 뛰어난 레벨링 성능이 필요한 곳도 있지만 그 반대의 경우도 많이 있다. 본 발명의 조성물은 우레탄 수지, 우레아 수지, 에폭시 수지에 공통으로 적용할 수 있는 조성물로 기존 제품의 반응성, 투명도와 기계적 물성을 크게 변화시키지 않으면서 원하는 수준의 내흐름성을 얻을 수 있다. 기존 에는 내흐름성을 확보하기 위해 다량의 물질을 첨가함으로써 배합비가 크게 변경되고 물성이 바뀌는 단점이 있었고, 제품을 처음부터 다시 디자인하는 수준으로 개발실험을 진행해야 했다. 또한 높은 점도로 인해 제조와 포장 단계, 사용 단계에서의 어려움도 컸다. 그러나, 본 발명에서는 흐름성이 높은 기존 제품의 배합비를 크게 변경하지 않고 유사한 물성의 내흐름성이 강화된 조성물을 제조할 수 있다. 이에 신규 제품 개발 기간을 단축할 수 있고 개발 비용을 절감할 수 있다.

도 1, 도 3, 도 5, 도 7은 실시예들 및 비교예의 흐름성 측정 결과이다.
도 2, 도 4, 도 6, 도 8은 실시예들 및 비교예의 평균 코팅 두께 및 칙소성 측정 결과이다.

다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.

본 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명의 다양한 실시예에 따른 내흐름성이 향상된 저점도 코팅제 조성물은 폴리우레탄 수지, 폴리우레아 수지, 에폭시 수지에 적용할 수 있는 조성물이다. 본 발명의 조성물은 방수제, 바닥재, 코팅제, 채움제, 라이닝제, 주입제, 몰딩제 등에 적용할 수 있다.

구체적으로 본 발명의 다양한 실시예에 따른 내흐름성이 향상된 저점도 코팅제 조성물은 우레탄, 우레아 및 에폭시 수지 중 적어도 어느 하나의 주제 및 경화제를 포함하는 2 액형으로 구성된다. 이러한 주제와 경화제를 일정한 비율로 혼합하여 최종 제품을 형성할 수 있다.

이때, 주제 및 경화제 중 적어도 어느 하나는 흐름 조절제를 포함할 수 있다. 즉, 주제만 흐름 조절제를 포함할 수 있고, 경화제만 흐름 조절제를 포함할 수도 있으며, 주제 및 경화제 모두 흐름 조절제를 포함할 수 있다. 바람직하게는 주제 및 경화제 모두 흐름 조절제를 포함할 수 있다. 즉, 흐름 조절제는, 주제에 포함되는 제1 흐름 조절제 및 경화제에 포함되는 제2 흐름 조절제를 포함할 수 있다.

흐름 조절제는 극성 비양자성 용매 및 이산화규소 중 적어도 어느 하나일 수 있다.

극성 비양자성 용매는, 하기 구조식과 같이 아세톤, 디메틸설폭사이드(DMSO), 디메틸포름아마이드(DMF) 및 헥사메틸포스포아마이드(HMPA)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.

이산화규소는, 발포 처리된 이산화규소로써 표면적이 100 내지 400㎡/g 인 것을 특징으로 한다.

이러한 흐름 조절제는 주제 또는 경화제와 상용성이 좋고 서로 반응하지 않아 저장 안정성이 좋은 물질들이다.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 주제에 포함되는 제1 흐름 조절제는 극성 비양자성 용매일 수 있고, 경화제에 포함되는 제2 흐름 조절제는 이산화규소일 수 있다. 또는, 주제에 포함되는 제1 흐름 조절제는 이산화규소일 수 있고, 경화제에 포함되는 제2 흐름 조절제는 극성 비양자성 용매일 수 있다.

제1 흐름 조절제는 주제 100 중량%를 기준으로 0.1 내지 10 중량% 혼합될 수 있다. 제1 흐름 조절제가 0.1 중량 % 미만으로 포함될 경우 흐름 조절의 효과가 미미할 수 있고, 10 중량 % 초과할 경우 점도가 너무 높아질 수 있다.

제2 흐름 조절제는 경화제 100 중량%를 기준으로 0.1 내지 10 중량% 혼합될 수 있다. 제2 흐름 조절제가 0.1 중량 % 미만으로 포함될 경우 흐름 조절의 효과가 미미할 수 있고, 10 중량 % 초과할 경우 점도가 너무 높아질 수 있다.

한편, 우레탄 또는 우레아 수지의 주제는 이소시아네이트 관능기를 갖는 성분일 수 있다. 예를 들면, 우레탄 또는 우레아 수지의 주제는 톨루엔디이소시아네이트 또는 이의 유도체, 다이페닐메탄디이소시아네이트 또는 이의 유도체, 헥사메틸렌디이소시아네이트 또는 이의 유도체, 디아이소포론디이소시아네이트 또는 이의 유도체를 주성분으로 포함할 수 있다. 우레탄 또는 우레아 수지의 주제는 이러한 주성분이 둘 이상이 혼합된 물질 및 용제, 안정제, 첨가제 등을 더 포함할 수 있다.

에폭시 수지의 주제는 최소 2개 이상의 옥시란기를 갖는 물질로써, 대표적으로 에피클로로히드린과 비스페놀A의 축합반응에 의해 생산되는 디글리시딜에테르일 수 있다.

경화제는 활성수소기를 갖는 물질을 주성분으로 하며 여기에 희석제, 충진제, 안정제, 소포제, 안료, 침강방지제 등 각종 첨가제가 하나 이상 혼합될 수 있다. 활성수소기를 갖는 물질로는 폴리올, 아민, 아스파틱수지, 아마이드, 우레아, 우레탄, 카르복실산, 에폭사이드 등이 있다.

본 발명의 조성물은 흐름성이 높은 기존 제품의 배합비를 크게 변경하지 않아 유사한 물성을 가지면서도 내흐름성이 강화될 수 있다. 즉, 기존 제품의 반응성, 투명도 및 기계적 물성은 크게 변화시키지 않으면서 원하는 수준의 내흐름성을 가질 수 있다. 이에 신규 제품 개발 기간을 단축할 수 있고 개발 비용을 절감할 수 있다.

본 발명의 조성물은 주제와 경화제가 각각 분리되어 흐름 조절제를 포함함으로써 개별적인 수지는 저점도 액상 상태를 유지하지만 혼합되면 내흐름성이 있는 상태가 될 수 있다.

이하, 본원에 대하여 실시예를 이용하여 좀더 구체적으로 설명하지만, 하기 실시예는 본원의 이해를 돕기 위하여 예시하는 것일 뿐, 본원의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1: 폴리우레탄 코팅제 제조 및 특성 평가>

폴리우레탄 코팅제 제조

톨루엔디이소시아네이트(KONNATE T-80, 한화솔루션) 17.5 중량%, 폴리에테르폴리올(POLYDO DP-2000, 국도화학) 45 중량%, 폴리에테르폴리올(POLYDO GY-3000, 국도화학) 22.5 중량%, 가소제(LGflex GL500, LG화학) 15 중량%를 사용하여 주제1의 이소시아네이트 프리폴리머를 합성하였다. 반응 조건은 65~75℃에서 4시간 질소 충전 하에서 반응하였다.

폴리에테르폴리올(POLYDO DP-3000, 국도화학) 33 중량%, 폴리에테르폴리올(POLYDO GY-4000, 국도화학) 14 중량%, 아민(4,4'-메틸렌비스(2-클로로아닐린)) 4 중량%, 탄산칼슘(S1000, 렉셈) 37 중량%, 가소제(LGflex GL500, LG화학) 9 중량%, 소포제(BYK-066N, BYK-Chemie) 1 중량%, 안료(JD GR-950, 정도이앤피) 2 중량%, 촉매(JY-106, 진양화성) 2 중량% 혼합하고 200~800RPM에서 30분간 교반하여 경화제1을 제조하였다.

흐름 조절제 혼합 후 점도 측정

상기 제조한 주제1과 경화제1에 각각 흐름 조절제를 하기 표 1과 같이 혼합하여 점도를 측정하였다. 이때, 주제1에 포함되는 흐름 조절제1로써 변성우레아와 극성 비양자성 용매인 DMSO가 혼합된 BYK-D410를 사용하였고, 경화제1에 포함되는 흐름 조절제2로써 Fumed silica 를 사용하였다.

하기 표 1에서 확인하는 바와 같이, 주제1에 흐름 조절제1(BYK-D410)이 2 중량% 혼합된 A2의 경우 A1에 비해 점도가 낮아졌으며, 경화제1에 흐름 조절제2(Fumed silica)가 2 중량% 혼합된 B2의 경우 B1에 비해 점도가 높아졌다.

	주제1	흐름 조절제1 (BYK-D410)	경화제1	흐름 조절제2 (Fumed silica)	점도^* (cPs/25C)
A1	100	0	-	-	2,484
A2	100	2	-	-	1,897
B1	-	-	100	0	975
B2	-	-	100	2	1,538

^* 점도측정 조건: 점도계 Brookfield CAP 2000+, Spindle #1, RPM 60

주제 및 경화제 혼합 후 흐름성 측정

주제와 경화제를 1:2 비율로 혼합하여 흐름성을 측정하였다. 흐름성 측정은 혼합한 수지 20g을 20t HDPE 평판 위 한 점에 부어 동그랗게 퍼진 원의 지름으로 평가하였다. 흐름성이 높을수록 원의 지름은 커지고 얇게 코팅되었으며 내흐름성이 높을수록 원의 지름이 작고 두껍게 코팅되었다. 그 결과를 하기 표 2 및 도 1에 도시하였다. 표 2 및 도 1을 참고하면, A2 및 B2를 혼합한 실시예3의 경우 비교예1에 비해 40 % 수준으로 원의 지름이 감소하였다 (175 → 70).

배합비 A/B = 1/2	비교예1 A1/B1	실시예1 A1/B2	실시예2 A2/B1	실시예3 A2/B2
흐름성, Ø㎜/20g	175	83	190	70

평균 코팅 두께 비교

수지 무게를 원의 면적으로 나눠 평균 두께를 계산하여 하기 표 3 및 도 2에 나타내었다. 내흐름성이 증가할수록 원의 크기가 작아지고 중앙과 테두리의 두께 편차가 커지는 것을 확인할 수 있었다. 비교예1 대비 실시예3의 경우 평균 두께가 6.3배로 증가하였다 (0.83 → 5.20). 코팅 두께를 추가로 증가시키기 위해 Fumed silica를 증량하게 되면 경화제 점도가 증가하여 흐름성이 없는 Paste 상태가 되어 제조 및 사용상 불편함이 발생하게 된다.

'평균점도'는 주제와 경화제 각각의 점도를 배합비를 반영하여 이론적으로 계산한 것으로 일반적으로 수지 점도가 증가하면 내흐름성이 증가하여 두껍게 코팅되는데 본 발명은 점도가 낮으면서도 두껍게 코팅 가능한 기술로써 이를 수치적으로 보여주기 위해서 코팅 두께를 수지 점도로 나눈 '두께÷점도' 수치를 사용하였다. '두께÷점도'가 커진다는 의미는 동일한 점도에서도 칙소성이 증가하여 내흐름성이 향상되고 두껍게 코팅 가능하다는 의미이며, 칙소성 증가와 함께 점도가 함께 증가하면 내흐름성은 더 커지게 된다. 그 결과 하기 표 3과 같다. 실시예3의 경우 비교예1에 비해 '두께÷점도'가 5.6배로 증가하였다 (0.56 → 3.14). Fumed silica만을 사용한 실시예1 대비 점도는 11% 감소하였으나(1,853 → 1,658) 코팅 두께는 오히려 40% 이상 증가하였다 (3.70 → 5.20).

배합비 A/B = 1/2	비교예1 A1/B1	실시예1 A1/B2	실시예2 A2/B1	실시예3 A2/B2
평균 코팅 두께, ㎜	0.83	3.70	0.71	5.20
평균점도, cPs/25℃	1,478	1,853	1,282	1,658
두께÷점도, m/cPs	0.56	1.99	0.55	3.14

기계적 물성 측정

HDPE 20mm 두께의 판을 사용하여 1.5~2.0mm 두께로 Film 시편을 제작하였으며, KS F 3211:2015 규격에 따라 표준상태 (20±2℃, 65±20RH%)에서 168시간 이상 건조 경화시킨 후 주요 기계적 물성을 측정하였다. 그 결과는 하기 표 4와 같다. 비교예1과 실시예1, 2, 3의 표준편차는 매우 낮게 측정되었으며 물성 차이가 크지 않았다. 실시예3의 경우 비교예1에 비해 인장강도는 동일하고, 파단시 신장률과 인열강도는 약 1% 감소하는 결과를 보였다. 결론적으로 매우 강한 내흐름성을 확보하였으면서도 주요 물성은 크게 변하지 않고 유지되는 것을 확인할 수 있었다.

배합비 A/B = 1/2	비교예1 A1/B1	실시예1 A1/B2	실시예2 A2/B1	실시예3 A2/B2	표준편차
인장강도, MPa	6.3	6.4	6.2	6.3	0.08
파단시 신장률, %	145	153	135	144	7.37
인열강도, N/㎜	33.9	33.5	33.1	33.7	0.34

* 측정조건: 장비명 Lloyd LR30K+, Load cell 500N, speed 500mm/min.

<실시예 2: 폴리우레탄 방수재 제조 및 특성 평가>

폴리우레탄 방수재 제조 및 점도 측정

아크로픽스 우레탄 방수재는 KR건설에서 판매하는 폴리우레탄 도막 방수재로 주제는 TDI (Toluene diisocyanate) 프리폴리머이며, 경화제는 폴리에테르 폴리올, 아민 쇄연장제, 희석제, 충진제, 안료 등이 혼합된 제품이다. 이때, 주제에 포함되는 흐름 조절제1로써 변성우레아와 극성 비양자성 용매인 DMSO가 혼합된 BYK-D410를 사용하였고, 경화제에 포함되는 흐름 조절제2로써 Fumed silica 를 사용하여 점도를 비교하였고, 그 결과는 하기 표 5와 같다.

	아크로픽스 주제	흐름 조절제1 (BYK-D410)	아크로픽스 경화제	흐름 조절제2 (Fumed silica)	점도^* (cPs/25C)	점도^** (cPs/25C)
A3	100	0	-	-	1,112	-
A4	100	3	-	-	803	-
B3	-	-	100	0	-	3,594
B4	-	-	100	1.5	-	5,113

^* 점도측정 조건: 점도계 Brookfield CAP 2000+, Spindle #1, RPM 60^** 점도측정 조건: 점도계 Brookfield CAP 2000+, Spindle #1, RPM 30

주제 및 경화제 혼합 후 흐름성 측정

주제와 경화제를 1:2.5 비율로 혼합하여 흐름성을 측정하였다. 흐름성 측정은 혼합한 수지 20g을 20t HDPE 평판 위 한 점에 부어 동그랗게 퍼진 원의 지름으로 측정하였다. 흐름성이 높을수록 원의 지름은 커지고 얇게 코팅되었으며 내흐름성이 높을수록 원의 지름이 작고 두껍게 코팅되었다. 그 결과를 하기 표 6 및 도 3에 도시하였다. 표 6 및 도 3을 참고하면, 실시예6의 경우 비교예2에 비해 62% 수준으로 원의 지름이 감소하였다 (109 → 68).

배합비 A/B = 1/2.5	비교예2 A3/B3	실시예4 A3/B4	실시예5 A4/B3	실시예6 A4/B4
흐름성, Ø㎜/20g	109	97	116	68

평균 코팅 두께 비교

수지 무게를 원의 면적으로 나눠 평균 두께를 계산하여 하기 표 7 및 도 4에 나타내었다. 내흐름성이 증가할수록 원의 크기가 작아지고 중앙과 테두리의 두께 편차가 커지는 것을 확인할 수 있었다. 비교예2 대비 실시예6의 경우 평균 두께가 2.6배로 증가하였다 (2.14 → 5.51). 코팅 두께를 추가로 증가시키기 위해 Fumed silica를 증량하게 되면 경화제 점도가 증가하여 흐름성이 없는 Paste 상태가 되어 제조 및 사용상 불편함이 발생하게 된다.

'평균점도'는 주제와 경화제 각각의 점도를 배합비를 반영하여 이론적으로 계산한 것으로 일반적으로 수지 점도가 증가하면 내흐름성이 증가하여 두껍게 코팅되는데 점도가 낮으면서도 두껍게 코팅 가능한 것이 본 특허의 기술로 이를 수치적으로 보여주기 위해서 코팅 두께를 수지 점도로 나눈 '두께÷점도' 수치를 사용하였다. 그 결과는 하기 표 7과 같다. '두께÷점도'가 커진다는 의미는 동일한 점도에서도 칙소성이 증가하여 내흐름성이 향상되고 두껍게 코팅 가능하다는 의미이며, 칙소성 증가와 함께 점도가 증가하면 내흐름성은 더 커지게 된다. 실시예6의 경우 비교예2에 비해 '두께÷점도'가 1.9배로 증가하였다 (0.74 → 1.42). Fumed silica만을 사용한 실시예4 대비 점도는 2% 감소하였으나(3,970 → 3,882) 코팅 두께는 오히려 103% 이상 크게 증가하였다 (2.71 → 5.51).

배합비 A/B = 1/2.5	비교예2 A3/B3	실시예4 A3/B4	실시예5 A4/B3	실시예6 A4/B4
평균 코팅 두께, ㎜	2.14	2.71	1.89	5.51
평균점도, cPs/25℃	2,885	3,970	2,797	3,882
두께÷점도, m/cPs	0.74	0.68	0.68	1.42

기계적 물성 측정

HDPE 20mm 두께의 판을 사용하여 1.5~2.0mm 두께로 Film 시편을 제작하였으며, KS F 3211:2015 규격에 따라 표준상태 (20±2℃, 65±20RH%)에서 168시간 이상 건조 경화시킨 후 주요 기계적 물성을 측정하였다. 그 결과는 아래 표 8과 같다. 비교예2와 실시예4, 5, 6의 표준편차는 매우 낮게 측정되었으며 물성 차이가 크지 않았다. 실시예6의 경우 비교예2에 비해 인장강도는 3% 감소하고 파단시 신장률과 인열강도는 약 1% 감소하는 결과를 보였다. 결론적으로 매우 강한 내흐름성을 확보하였으면서도 주요 물성은 크게 변하지 않고 유지되는 것을 확인할 수 있었다.

배합비 A/B = 1/2.5	비교예2 A3/B3	실시예4 A3/B4	실시예5 A4/B3	실시예6 A4/B4	표준편차
인장강도, MPa	2.9	2.8	2.9	2.8	0.05
파단시 신장률, %	530	515	542	527	11.09
인열강도, N/㎜	17.4	17.1	17.5	17.2	0.18

* 측정조건: 장비명 Lloyd LR30K+, Load cell 500N, speed 500mm/min

<실시예 3: 폴리우레아 타일 줄눈제 제조 및 특성 평가>

폴리우레아 타일 줄눈제 제조 및 점도 측정

POLYDO KPU-HG800은 폴리우레아 타일 줄눈제로 주제 (POLYDO KPU-HG800A, 국도화학)는 HDI trimer를 주원료로 희석제와 첨가제를 혼합한 제품이며, 경화제 (POLYDO KPU-HG800B, 국도화학)는 아스파틱 아민을 주원료로 희석제와 첨가제를 혼합한 제품이다. 이때, 주제에 포함되는 흐름 조절제1로써 변성 우레아와 극성 비양자성 용매인 DMSO가 혼합된 BYK-D410를 사용하였고, 경화제에 포함되는 흐름 조절제2로써 Fumed silica 를 사용하여 점도를 비교하였고, 그 결과는 하기 표 9와 같다.

	KPU-HG800A	흐름 조절제1 (BYK-D410)	KPU-HG800B	흐름 조절제2 (Fumed silica)	점도^* (cPs/25C)
A5	100	0	-	-	644
A6	100	5	-	-	391
B5	-	-	100	0	1,194
B6	-	-	100	4	2,469

* 점도측정 조건: 점도계 Brookfield CAP 2000+, Spindle #1, RPM 60

주제 및 경화제 혼합 후 흐름성 측정

주제와 경화제를 1:1 비율로 혼합하여 흐름성을 측정하였다. 흐름성 측정은 혼합한 수지 20g을 20t HDPE 평판 위 한 점에 부어 동그랗게 퍼진 원의 지름으로 평가하였다. 흐름성이 높을수록 원의 지름은 커지고 얇게 코팅되었으며 내흐름성이 높을수록 원의 지름이 작고 두껍게 코팅되었다. 그 결과를 하기 표 10 및 도 5에 도시하였다. 표 10 및 도 5를 참고하면, 실시예9의 경우 비교예3에 비해 39% 수준으로 원의 지름이 감소하였다 (145 → 56).

배합비 A/B = 1/1	비교예3 A5/B5	실시예7 A5/B6	실시예8 A6/B5	실시예9 A6/B6
흐름성, Ø㎜/20g	145	107	148	56

평균 코팅 두께 비교

수지 무게를 원의 면적으로 나눠 평균 두께를 계산하여 하기 표 11 및 도 6에 나타내었다. 내흐름성이 증가할수록 원의 크기가 작아지고 중앙과 테두리의 두께 편차가 커지는 것을 확인할 수 있었다. 비교예3 대비 실시예9의 경우 평균 두께가 6.7배로 증가하였다 (1.21 → 8.12). 코팅 두께를 추가로 증가시키기 위해 Fumed silica를 증량하게 되면 경화제 점도가 증가하여 흐름성이 없는 Paste 상태가 되어 제조 및 사용상 불편함이 발생하게 된다.

'평균점도'는 주제와 경화제 각각의 점도를 배합비를 반영하여 이론적으로 계산한 것으로 일반적으로 수지 점도가 증가하면 내흐름성이 증가하여 두껍게 코팅되는데 점도가 낮으면서도 두껍게 코팅 가능한 것이 본 특허의 기술로 이를 수치적으로 보여주기 위해서 코팅 두께를 수지 점도로 나눈 '두께÷점도' 수치를 사용하였다. 그 결과는 아래 표 11과 같다. '두께÷점도'가 커진다는 의미는 동일한 점도에서도 칙소성이 증가하여 내흐름성이 향상되고 두껍게 코팅 가능하다는 의미이며, 칙소성 증가와 함께 점도가 증가하면 내흐름성은 더 커지게 된다. 실시예9의 경우 비교예3에 비해 '두께÷점도'가 4.3배로 증가하였다 (1.32 → 5.68). Fumed silica만을 사용한 실시예7 대비 점도는 8% 감소하였으나(1,557 → 1,430) 코팅 두께는 오히려 265% 이상 크게 증가하였다 (2.22 → 8.12).

배합비 A/B = 1/1	비교예3 A5/B5	실시예7 A5/B6	실시예8 A6/B5	실시예9 A6/B6
평균 코팅 두께, ㎜	1.21	2.22	1.16	8.12
평균점도, cPs/25℃	919	1,557	793	1,430
두께÷점도, m/cPs	1.32	1.43	1.47	5.68

기계적 물성 측정

HDPE 20mm 두께의 판을 사용하여 1.5~2.0mm 두께로 Film 시편을 제작하였으며, KS F 4922:2007 규격에 따라 표준상태 (20±2℃, 65±20RH%)에서 120시간 이상 건조 경화시킨 후 주요 기계적 물성을 측정하였다. 그 결과는 아래 표 12와 같다. 비교예3과 실시예7,8,9의 표준편차는 매우 낮게 측정되었으며 물성 차이가 크지 않았다. 실시예9의 경우 비교예3에 비해 인장강도는 5% 감소하고, 파단시 신장률은 동일하며, 인열강도는 3% 감소하는 결과를 보였다. 결론적으로 매우 강한 내흐름성을 확보하였으면서도 주요 물성은 크게 변하지 않고 유지되는 것을 확인할 수 있었다.

배합비 A/B = 1/1	비교예3 A5/B5	실시예7 A5/B6	실시예8 A6/B5	실시예9 A6/B6	표준편차
인장강도, MPa	11.7	12.0	10.9	11.1	0.51
파단시 신장률, %	155	165	148	155	6.99
인열강도, N/㎜	68.3	70.4	65.6	66.4	2.14

* 측정조건: 장비명 Lloyd LR30K+, Load cell 500N, speed 500mm/min

<실시예 4: 에폭시 코팅제 제조 및 특성 평가>

EXR/H 680은 2액형 에폭시 코팅제로 주제 (EXR 680, 정도이앤피)는 BPA 기반 에폭시 수지를 주원료로 사용한 제품이며, 경화제 (EXH 680, 정도이앤피)는 폴리옥시프로필렌디아민을 주원료로 사용한 제품이다. 이때, 주제에 포함되는 흐름 조절제1로써 Fumed silica를 사용하였고, 경화제에 포함되는 흐름 조절제2로써 변성 우레아와 극성 비양성자성 용매인 DMSO가 혼합된 BYK-D410 를 사용하여 점도를 비교하였고, 그 결과는 하기 표 13과 같다.

	EXR 680	흐름 조절제1 (Fumed silica)	EXH 680	흐름 조절제2 (BYK-D410)	점도^* (cPs/25C)	점도^** (cPs/25C)
A3	100	0	-	-	584	-
A4	100	4	-	-	1,797	-
B3	-	-	100	0	-	581
B4	-	-	100	5	-	323

* 점도측정 조건: 점도계 Brookfield CAP 2000+, Spindle #1, RPM 60

** 점도측정 조건: 점도계 Brookfield CAP 2000+, Spindle #1, RPM 120

주제 및 경화제 혼합 후 흐름성 측정

주제와 경화제를 1:2 비율로 혼합하여 흐름성을 측정하였다. 흐름성 측정은 혼합한 수지 20g을 20t HDPE 평판 위 한 점에 부어 동그랗게 퍼진 원의 지름으로 평가하였다. 흐름성이 높을수록 원의 지름은 커지고 얇게 코팅되었으며 내흐름성이 높을수록 원의 지름이 작고 두껍게 코팅되었다. 그 결과를 하기 표 14 및 도 7에 도시하였다. 표 14 및 도 7을 참고하면, 실시예12의 경우 비교예4에 비해 29% 수준으로 원의 지름이 크게 감소하였다 (210 → 61).

배합비 A/B = 1/2	비교예4 A9/B9	실시예10 A9/B10	실시예11 A10/B9	실시예12 A10/B10
흐름성, Ø㎜/20g	210	235	98	61

평균 코팅 두께 비교

수지 무게를 원의 면적으로 나눠 평균 두께를 계산하여 하기 표 15 및 도 8에 나타내었다. 내흐름성이 증가할수록 원의 크기가 작아지고 중앙과 테두리의 두께 편차가 커지는 것을 확인할 수 있었다. 비교예4 대비 실시예12의 경우 평균 두께가 11.8배로 크게 증가하였다 (0.58 → 6.84). 코팅 두께를 추가로 증가시키기 위해 Fumed silica를 증량하게 되면 경화제 점도가 증가하여 흐름성이 없는 Paste 상태가 되어 제조 및 사용상 불편함이 발생하게 된다.

'평균점도'는 주제와 경화제 각각의 점도를 배합비를 반영하여 이론적으로 계산한 것으로 일반적으로 수지 점도가 증가하면 내흐름성이 증가하여 두껍게 코팅되는데 점도가 낮으면서도 두껍게 코팅 가능한 것이 본 특허의 기술로 이를 수치적으로 보여주기 위해서 코팅 두께를 수지 점도로 나눈 '두께÷점도' 수치를 사용하였다. 그 결과는 아래 표 15와 같다. '두께÷점도'가 커진다는 의미는 동일한 점도에서도 칙소성이 증가하여 내흐름성이 향상되고 두껍게 코팅 가능하다는 의미이며, 칙소성 증가와 함께 점도가 증가하면 내흐름성은 더 커지게 된다. 실시예12의 경우 비교예4에 비해 '두께÷점도'가 5.3배로 크게 증가하였다 (0.99 → 5.24). Fumed silica만을 사용한 실시예11 대비 점도는 4% 감소하였으나(1,392 → 1,306) 코팅 두께는 오히려 158% 이상 크게 증가하였다 (2.65 → 6.84).

배합비 A/B = 1/2	비교예4 A9/B9	실시예10 A9/B10	실시예11 A10/B9	실시예12 A10/B10
평균 코팅 두께, ㎜	0.58	0.46	2.65	6.84
평균점도, cPs/25℃	583	497	1,392	1,306
두께÷점도, m/cPs	0.99	0.93	1.91	5.24

기계적 물성 측정

HDPE 20mm 두께의 판을 사용하여 1.5~2.0mm 두께로 Film 시편을 제작하였으며, KS F 4922:2007 규격에 따라 표준상태 (20±2℃, 65±20RH%)에서 120시간 이상 건조 경화시킨 후 주요 기계적 물성을 측정하였다. 그 결과는 아래 표 16과 같다. 비교예4와 실시예10,11,12의 표준편차는 매우 낮게 측정되었으며 물성 차이가 크지 않았다. 실시예12의 경우 비교예4에 비해 인장강도, 압축강도 모두 거의 동일하게 유지되었다. 결론적으로 매우 강한 내흐름성을 확보하였으면서도 주요 물성은 크게 변하지 않고 유지되는 것을 확인할 수 있었다.

배합비 A/B = 1/2	비교예4 A9/B9	실시예10 A9/B10	실시예11 A10/B9	실시예12 A10/B10	표준편차
인장강도, MPa	41.2	38.6	42.3	41.1	1.56
압축강도, MPa	88.7	85.2	90.5	89.6	2.32

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수도 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위, 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

우레탄, 우레아 및 에폭시 수지 중 적어도 어느 하나의 주제; 및
경화제를 포함하는 2액형 조성물로,
상기 주제 및 경화제는 서로 다른 종류의 흐름 조절제를 각각 포함하되,
상기 흐름 조절제는 극성 비양자성 용매 및 이산화규소 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 내흐름성이 향상된 저점도 코팅제 조성물.
제1항에 있어서,
상기 극성 비양자성 용매는,
아세톤, 디메틸설폭사이드(DMSO), 디메틸포름아마이드(DMF) 및 헥사메틸포스포아마이드(HMPA)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 내흐름성이 향상된 저점도 코팅제 조성물.
제1항에 있어서,
상기 이산화규소는,
발포 처리된 이산화규소로써 표면적이 100 내지 400㎡/g 인 것을 특징으로 하는 내흐름성이 향상된 저점도 코팅제 조성물.
제1항에 있어서,
상기 흐름 조절제는,
상기 주제에 포함되는 제1 흐름 조절제; 및
상기 경화제에 포함되는 제2 흐름 조절제를 포함하는 것을 특징으로 하는 내흐름성이 향상된 저점도 코팅제 조성물.
제4항에 있어서,
상기 제1 흐름 조절제는 극성 비양자성 용매인 것을 특징으로 하고,
상기 제2 흐름 조절제는 이산화규소인 것을 특징으로 하는 내흐름성이 향상된 저점도 코팅제 조성물.
제4항에 있어서,
상기 제1 흐름 조절제는 이산화규소인 것을 특징으로 하고,
상기 제2 흐름 조절제는 극성 비양자성 용매인 것을 특징으로 하는 내흐름성이 향상된 저점도 코팅제 조성물.
제4항에 있어서,
상기 제1 흐름 조절제는 상기 주제 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 10 중량부 혼합되는 것을 특징으로 하고,
상기 제2 흐름 조절제는 상기 경화제 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 10 중량부 혼합되는 것을 특징으로 하는 내흐름성이 향상된 저점도 코팅제 조성물.