KR102563715B1 - 유무기복합 폴리우레탄 도료 조성물 및 이를 코팅한 강관파일 - Google Patents

유무기복합 폴리우레탄 도료 조성물 및 이를 코팅한 강관파일 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비교적 저분자량의 폴리올, 이소시아네이트(MDI) 및 폴리실세스퀴옥산 화합물로 개질된 제올라이트 분자체(Zeolite Molecurar Sieves)를 함유하는 2액형 폴리우레탄 수지로 이루어진 유무기복합 폴리우레탄 도료 조성물 및 이를 코팅한 강관파일에 관한 것이며, 폴리이소시아네이트 프리폴리머 및 폴리실세스퀴옥산 화합물로 개질된 제올라이트 분자체를 포함하는 제1액과, 수평균분자량 200 ~ 1000의 폴리올, 폴리실세스퀴옥산 화합물로 개질된 제올라이트 분자체, 아민폴리올가교제 및 보조첨가제를 포함하는 제2액으로 조성되고 제1액과 제2액이 부피비로 1 : 1로 조성되는 것으로 이루어진다.
본 발명의 유무기복합 폴리우레탄 도료 조성물은 도막이 강인하고, 저마찰성 및 내마모성이 우수하여 유무기복합 폴리우레탄 도료 조성물로 코팅된 강관파일은 항타작업시 도막손상이 최소화되고, 삽입공정에 유리한 특징이 있으며 또 내부식 특성이 우수하고, 고습환경에서도 도막에 기포나 미세기공의 생성 없이 스프레이 분사 작업이 가능하여 강관말뚝 피본용 무용제 폴리우레탄 코팅도료로써 우수한 효과를 나타낸다.

Description

유무기복합 폴리우레탄 도료 조성물 및 이를 코팅한 강관파일{Organic-inorganic composite polyurethane paint composition and steel pipe pile coated with it}
본 발명은 유무기복합 폴리우레탄 도료 조성물 및 이를 코팅한 강관파일(강관말뚝)에 관한 것이며, 상세하게는 폴리실세스퀴옥산으로 개질된 제올라이트 분자체를 함유하는 유무기복합 폴리우레탄 도료 조성물 및 이를 코팅한 강관파일에 관한 것이다.
토목, 건축 등의 기초 구조물을 지지하기 위해 사용되는 기둥은 콘크리트 구조물이 이용되기도 하지만, 시공의 용이성과 수명 등을 고려하여 강관으로 이루어지는 강관파일(steel pipe pile)을 이용하고 있으며, 강관말뚝으로 칭하기도 한다.
강관파일은 지반에 항타되므로 항타과정에서 발생하는 충격, 진동, 마찰 등에 대한 물리적 특성이 우수하여야 하지만, 설치 후에는 내산, 내알칼리, 내염수 등에 의한 부식방지에 대한 내화학적 특성도 우수하여야 한다.
강관파일의 방오성 내지 내부식성을 위하여 에폭시계, 아크릴계 및 고무계 도료를 강관파일의 코팅도료로 사용하고 있으나, 에폭시계의 경우 충격과 진동에 약하고, 아크릴계는 마찰에 의한 내마모성에 약하며, 고무계는 낮은 접착력과 내방청성이 대체적으로 미흡하며, 또 이들 도료는 다같이 늦은 경화성으로 생산성이 떨어지는 등의 문제점이 있으므로 이러한 문제점을 해결하기 위하여 폴리우레탄을 적절하게 디자인한 강관파일용 코팅도료 조성물이 제안되고 있지만, 폴리우레탄 특성상 수분에 대한 민감성으로 인하여 아직까지 코팅도막의 기포생성 탈루 등의 불완전성이 있어 고습환경에서도 안정적으로 도포작업이 가능하고 강관파일에서 요구되는 제반물성을 만족할 수 있는 강관파일용 폴리우레탄 코팅도료의 개발이 요구되고 있다.
강관말뚝의 방오성 내지 내부식성을 위한 코팅도료와 관련하여 선행기술로 예를 들면 특허문헌 1에 비스페놀 F형 에폭시 수지; 징크 또는 마그네슘 중에서 선택된 어느 하나 이상인 금속분말; 실리콘 실란 커플링제; 나노 이산화티타늄; 운모, 카올리나이트, 질석 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 나노 플레이크 분말; 크롬 카바이드, 텅스텐 카바이드, 니켈 및 카본 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 나노 금속파우더; 실리카, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 탈크, 바륨 및 수산화알루미늄 중에서 선택되는 어느 하나 이상과 알루미나가 혼합된 무기 충진제를 포함하는 세라믹 분체도료 조성물을 코팅한 강관말뚝을 개시하고 있으며, 특허문헌 2에 폴리이소시아네이트 프리폴리머, 폴리디메틸실록산, 폴리카보네이트 함유하는 중합체로 구성되는 A제; 및 폴리프로필렌 글리콜 중합체, 폴리카보네이트, 아크릴산에스테르계 중합체, 비닐계 단량체, 디에틸렌 글리콜, 1,6-헥산디올, 1,3-프로판디올, 폴리디메틸실록산 오일, 하이드록시프로필β-사이클로덱스트린, 반응 촉진 및 안정제로써 옥사졸리딘 , 잠재성 경화제로써 실란알디민-케타민, 유화제, 가소제, 소포제, 산화방지제, 카본블랙를 함유하는 B제;로 이루어지는 2액형 도료를 포함하는 폴리우레탄 도장형 기초용 강관말뚝을 개시하고 있다.
또 특허문헌 3에 강관; 상기 강관의 내면에 코팅된 내면도막 및 상기 강관의 외면에 코팅된 외면도막을 포함하는 상수도용 내면 코팅 강관에 있어서, 상기 내면도막은, r-글리시독시 프로필 트리메톡시 실란으로 메조다공성 실리카를 혼합 분산시켜 유무기로 개질시킨 제1 개질 실록산; r-아미노프로필 트리메톡시 실란으로 메조다공성 실리카를 혼합 분산시켜 유무기로 개질시킨 제2 개질 실록산; 상기 제1 개질 실록산과 디페닐메탄-4,4-디이소시아네이트(MDI)를 혼합한 이소시아네이트 프리폴리머의 A제 및 상기 제2 개질 실록산과 혼합한 폴리올 그룹의 B제로 구성된 2액형 유무기 복합 도료로 상기 강관의 내면에 코팅한 것을 특징으로 하는 상수도용 내면 코팅 강관을 개시하고 있다.
본 발명의 발명자는 비교적 저분자량의 폴리올 및 폴리실세스퀴옥산으로 개질된 제올라이트 분자체(Zeolite Molecurar Sieves)를 함유하는 2액형 우레탄수지에 의해 고습환경에서도 안전하게 스프레이 도포가 가능하고, 강관파일에서 요구되는 물성을 제공할 수 있는 강관파일 피복용 코팅도료를 개발하고 본 발명을 완성하였다.
KR 10-1046264 B KR 10-1561404 B KR 10-1937346 B
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 방식, 방청, 내화학, 내충격, 내진동성이 우수할 뿐만 아니라, 내마모성 또한 우수한 유무기복합 폴리우레탄 도료 조성물 및 이를 코팅한 강관파일(강관말뚝)의 제공에 관한 것이며, 보다 상세하게는 고습환경에서도 안전하게 스프레이 도포가 가능하고, 강관파일에서 요구되는 방식, 방청, 내화학, 내충격, 내진동성 및 내마모성이 우수한 폴리실세스퀴옥산 화합물로 개질된 제올라이트 분자체(Zeolite Molecurar Sieves)를 함유하는 2액형 우레탄수지로 이루어진 유무기복합 폴리우레탄 도료 조성물 및 이를 코팅한 강관파일(steel pipe pile)의 제공을 목적으로 하는 것이다.
본 발명의 목적 달성을 위한 과제의 해결수단으로 유무기복합 폴리우레탄 도료 조성물은 폴리이소시아네이트 프리폴리머 및 폴리실세스퀴옥산 화합물로 개질된 제올라이트 분자체를 포함하는 제1액과, 수평균분자량 200 ~ 1000의 폴리올, 폴리실세스퀴옥산 화합물로 개질된 제올라이트 분자체, 아민폴리올가교제 및 보조첨가제를 포함하는 제2액으로 조성되는 2액형 폴리우레탄 수지로 이루어진다.
본 발명의 유무기복합 폴리우레탄 도료 조성물에 따른 구체적인 일 실시형태는 폴리이소시아네이트 프리폴리머 100중량부에 대하여 폴리실세스퀴옥산 화합물로 개질된 제올라이트 분자체 15 ~ 20중량부를 포함하는 제1액과, 수평균분자량 200 ~ 1000의 폴리올 레진 혼합물 100중량부에 대하여 폴리실세스퀴옥산 화합물로 개질된 제올라이트 분자체 20 ~ 30중량부, 아민폴리올가교제 10 ~ 15중량부, 보조제로 산화방지제 2 ~ 5중량부, 자외선안정제 2 ~ 5중량부, 습윤제 2~ 5중량부, 소포제 2 ~ 5중량부 및 흐름성조절제 2 ~ 5중량부를 포함하는 제2액으로 조성되고, 제1액과 제2액이 부피비로 1 : 1로 조성되는 2액형 우레탄 수지로 이루어진다.
본 발명의 또 다른 목적 달성을 위한 과제의 해결수단으로 유무기복합 폴리우레탄 도료 조성물로 코팅된 강관파일은 강관파일의 외부표면으로 폴리이소시아네이트 프리폴리머 100중량부에 대하여 폴리실세스퀴옥산 화합물로 개질된 제올라이트 분자체 15 ~ 20중량부를 포함하는 제1액과, 수평균분자량 200 ~ 1000의 폴리올 레진 혼합물 100중량부에 대하여 폴리실세스퀴옥산 화합물로 개질된 제올라이트 분자체 20 ~ 30중량부, 아민폴리올가교제 10 ~ 15중량부, 보조제로 산화방지제 2 ~ 5중량부, 자외선안정제 2 ~ 5중량부, 습윤제 2~ 5중량부, 소포제 2 ~ 5중량부 및 흐름성조절제 2 ~ 5중량부를 포함하는 제2액이 부피비로 1 : 1로 조성되어 코팅된 강관파일로 이루어진다.
본 발명의 폴리실세스퀴옥산 화합물로 개질된 제올라이트 분자체를 함유하는 유무기복합 폴리우레탄 도료는 도막이 강인하고, 저마찰성 및 내마모성이 우수하여 강관파일 항타작업시 도막손상이 최소화되고, 삽입공정에 유리한 특징이 있으며 또 내부식 특성이 우수하고, 고습환경에서도 도막에 기포나 미세기공의 생성 없이 스프레이 분사 작업이 가능하여 강관파일 피복용 무용제 폴리우레탄 코팅도료로써 우수한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 도막의 기포생성 억제에 대한 현미경 사진
도 2는 비교예에 따른 도막의 기포생성 억제에 대한 현미경 사진
아래에서는 본 발명에 따른 유무기복합 폴리우레탄 도료 조성물에 대한 실시를 위하여 구체적으로 설명하지만 아래 기재에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 유무기복합 폴리우레탄 도료 조성물은 폴리이소시아네이트 프리폴리머 100중량부에 대하여 폴리실세스퀴옥산 화합물로 개질된 제올라이트 분자체 15 ~ 20중량부를 포함하는 제1액과, 수평균분자량 200 ~ 1000의 폴리올 레진 혼합물 100중량부에 대하여 폴리실세스퀴옥산 화합물로 개질된 제올라이트 분자체 20 ~ 30중량부, 아민폴리올가교제 10 ~ 15중량부, 보조제로 산화방지제 2 ~ 5중량부, 자외선안정제 2 ~ 5중량부, 습윤제 2~ 5중량부, 소포제 2 ~ 5중량부 및 흐름성조절제 2 ~ 5중량부를 포함하는 제2액으로 조성되고, 상기 제1액과 제2액이 부피비로 1 : 1로 조성되는 2액형 폴리우레탄 수지로 이루어진다.
본 발명에 따른 상기 제1액의 일 성분으로 조성되는 폴리이소시아네이트 프리폴리머는 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI)로부터 제조되며, 이에 한정되지 않고 톨릴렌 디이소시아네이트(TDI), 이소포론 디이소시아네이트(IPDI) 또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI)로부터 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 제1액의 또 다른 일 성분으로 조성되는 폴리실세스퀴옥산 화합물로 개질된 제올라이트 분자체는 미세 다공성의 제올라이트 분자체 100중량부에 대하여 를 폴리실세스퀴옥산 화합물 70 ~ 80중량부를 120℃ 정도에서 반응시켜 폴리실세스퀴옥산 화합물로 개질된 제올라이트 분자체를 제조할 수가 있다.
상기 제올라이트 분자체로는 Molecular Sieves 5 ~ 10Å이 선택되며 Molecular Sieves 5A가 바람직하며, Molecular Sieves 5A는 미세 다공성을 가진 입자로 유효 기공이 5옹스트롬인 알칼리 금속 알루미노실리케이트 구성된 화합물로 2가 칼슘 양이온의 강력한 이온력으로 인해 이산화탄소, 일산화탄소, 알코올 및 기타 산화물, 황화수소, 메틸 및 에틸 메르캅탄 및 기타 극성 분자를 제거하는데 탁월하며, 추가적으로 노멀 및 이소파라핀 탄화수소의 벌크 분리에도 효과적인 물질로 알려져 있다.
상기 폴리실세스퀴옥산(Polysilsesquioxne) 화합물은 일반식 (RSiO3/2)n으로 표시되는 폴리실록산의 4가지의 구조명칭 중 T단위구조로 표시되는 화합물로 트리알콕시실란(RSi(OR)3)을 이용한 가수분해-중합법 또는 트리클로로실란(RSiCl3)을 이용한 가수분해-중합법에 의해 제조된다.
본 발명에서는 시판되고 있는 CAS NO. 137125-44-1, 폴리(하이드리도실세스퀴옥산)- T8, 수소치환(Poly(Hydro Silsesquioxane)-T8, Hydride Substituted), CAS NO. 69655-76-1, 폴리비닐실세스퀴옥산(Poly(Vinyl Silsesquioxane) 또는 CAS NO. 68554-70-1, 폴리메틸실세스퀴옥산(Poly Methyl Silsesquioxane)을 선택하며, 액상이므로 취급이 용이한 폴리비닐실세스퀴옥산이 바람직하다.
상기 폴리(하이드리도실세스퀴옥산)- T8, 수소치환의 폴리실세스퀴옥산 화합물은 수산기를 분자구조 말단에 가지고 있어 Molecular Sieves 5A와의 반응은 물론, 이소시아네이트와도 반응성이 우수하기 때문에 우레탄 반응에 있어서도 매우 우수한 반응성을 가지고 있어 우레탄 분자내부에서 화학적 결합을 형성하여 폴리실세스키옥산 특유의 내열성, 내후성은 물론이고 낮은 표면장력 특성은 낮은 점도를 제공하고 접착력을 증대하는 효과와 함께 폴리우레탄 도막 표면을 더욱 더 매끄럽게 형성하는 효과를 동시에 제공한다.
상기 폴리실세스키옥산은 최근에 개발된 유무기 특성을 가진 신소재로 실리콘 원소당 한 개의 유기연결기가 있어 이를 통하여 기능설계가 가능하며 구조는 규칙적인 사다리형 구조(Ladder Structure), 바구니형 구조(Cage Structure)등으로 구성되어 있어 특유의 무기고분자 특성과 유기고분자 특성을 부여할 수 있는 소재로 알려지면서 전자부품을 비롯하여 무기고분자의 특성을 부여하고자 하는 분야에 적극 검토되고 있는 소재로 당 발명에서도 폴리실세스키옥산을 폴리우레탄에 접목하여 그동안 폴리우레탄 도료가 구현하기 어려웠던 물성의 분야를 개선을 통하여 강관파일용 폴리우레탄 코팅도료와 이를 도장한 강관파일을 제공하는데 그 목적이 있다
본 발명에 따른 상기 제2액의 일 성분으로 조성되는 폴리올은 수평균분자량 200 ~ 1000의 폴리올이 조성되며, 제2액 역시 상기한 폴리실세스퀴옥산 화합물로 개질된 Molecular Sieves 분자체가 조성된다.
상기 폴리올은 폴리테트라메틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리옥시프로필렌글리콜, 폴리옥시부틸렌글리콜, 폴리에테르계 폴리올, 폴리부타디엔 폴리폴리올, 아디페이트계 폴리올, 락톤계 폴리올에서 선택되는 하나 또는 2 이상의 성분으로 이루어진다.
상기 제2액의 성분으로 조성되는 상기 아민가교제는 특별히 한정되는 것은 아니며, 통상적으로 사용하는 트리에틸아민, 트리이소부틸아민, 트리옥틸아민, 트리이소데실아민 또는 트리에탄올아민으로부터 선택된다.
상기 보조첨가제 역시 통상적으로 첨가되는 산화방지제 , 자외선안정제, 습윤제, 소포제 및 흐름성조절제가 조성되며, 보조첨가제는 본 발명이 속하는 기술분야의 숙련자이면 쉽게 입수하여 조성할 수가 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 2액형 폴리우렌탄 도료는 제1액과 제2액이 부피비로 1 : 1의 비율로 조성되어 강관파일에 도포되는 것으로 이루어진다.
일반적으로 강관파일 피복용 폴리우레탄 도료는 무용제 도료로써 희석제를 전혀 사용하지 않기 때문에 자체 수지의 점도가 200cps/60℃ 이하로 낮아야 스프레이 분사가 가능하여 비교적 저분자량 즉, 수산기(OH)가 높은 폴리올을 사용할수록 낮은 점도 특성을 나타낸다.
그러나 낮은 분자량의 폴리올은 높은 수산기로 인하여 흡습성이 매우 높아 스프레이 분사과정에서 대기 중의 수분을 쉽게 흡수하여 흡수된 수분은 폴리우레탄 반응에 참여하여 CO2를 발생하므로 도막에 기포나 미세기공을 생성하여 코팅도료로 가치를 잃어버려 사용이 불가능하게 된다.
상기한 문제를 피하기 위하여 대부분 비교적 높은 분자량을 가지는 분자량 1000 ~ 3000의 흡습, 흡착성이 낮은 폴리올로 디자인된 무용제형 폴리우레탄을 사용하고 있으나 강관파일 피복용 코팅도료가 요구하는 물성에서 강성 부분이 미흡하고 또 이소시아네이트기(-NCO) 대 히드록시기(-OH)의 당량비가 1:3 또는 1:4로 조성되기 때문에 스프레이 도포 시 균일한 배합비를 유지하기 어려워 도막의 불량요인으로 작용하는 단점이 있다.
본 발명에 따른 상기 2액형 폴리우렌탄 도료에 따른 특징은 상기한 제1액과 제2액 각각에 따른 조성성분의 비율 및 제1액과 제2액의 배합비에 의해 도료 분사 시에 대기 중의 수분 흡수로 인한 도막에 기포나 미세기공 생성을 방지함과 동시에 강관파일 피복용 코팅도료에서 요구되는 내부식성, 내충격 및 내마모성의 특성을 만족시킬 수 있는 이소시아네이트기(-NCO) 대 히드록시기(-OH)의 당량비가 조성되는 것에 특징이 있다.
그리고 본 발명에 따른 유무기복합 폴리우레탄 도료 조성물로 코팅된 강관파일은 강관파일의 외부표면으로 폴리이소시아네이트 프리폴리머 100중량부에 대하여 폴리실세스퀴옥산 화합물로 개질된 제올라이트 분자체 15 ~ 20중량부를 포함하는 제1액과, 수평균분자량 200 ~ 1000의 폴리올 레진 혼합물 100중량부에 대하여 폴리실세스퀴옥산 화합물로 개질된 제올라이트 분자체 20 ~ 30중량부, 아민폴리올가교제 10 ~ 15중량부, 보조제로 산화방지제 2 ~ 5중량부, 자외선안정제 2 ~ 5중량부, 습윤제 2~ 5중량부, 소포제 2 ~ 5중량부 및 흐름성조절제 2 ~ 5중량부를 포함하는 제2액이 부피비로 1 : 1로 조성되어 코팅된 강관파일로 이루어진다.
이하에서는 <실시예> 및 <시험예>를 통하여 본 발명에 따른 유무기복합 폴리우레탄 도료 조성물 및 이를 이용하여 코팅된 강관파일을 설명하기로 한다.
<실시예 1> Molecular Sieves 5A 개질
A. 개질분자체 A; 폴리(하이드리도실세스퀴옥산)- T8, 수소치환으로 개질
교반기, 적하 깔때기, 온도계, 교반기, 진공펌프를 구비한 반응용기에 건조된 질소로 퍼지하고 용매로서 중량비 THF 100kg을 투입하고 교반하면서 반응기 내부온도를 30℃로 맞추고 폴리(하이드리도실세스퀴옥산)- T8, 수소치환 화합물 90kg을 약 30분에 걸쳐 적하 하고 질소퍼지를 멈추고, 적하 종료 후 약 3시간에 걸쳐 용매인 THF에 폴리(하이드리도실세스퀴옥산)- T8, 수소치환 화합물이 완전히 용해될 때까지 교반을 실시하여 투명한 용해생성물을 얻는다.
반응기를 질소로 퍼지하면서 상기 용해생성물에 나노입자사이즈로 mill 분쇄하였지만, 기공 사이즈가 물분자 크기보다 커서 흡수가 용이하도록 분쇄 처리한 Molecular Sieves 5A 120kg을 투입하고 질소 퍼지를 멈추고, 반응기의 온도를 60℃로 상승하여 1시간 유지 후 다시 반응기 온도를 90℃로 상승하여 1시간을 유지한다.
또 다시 반응기 온도를 120℃로 상승하여 2시간에 걸쳐 반응을 수행한 후 종료하고 배출밸브를 개방하여 비점이 낮은 미반응 물질을 1시간에 걸쳐 배출하고 반응기 온도를 정지한 후, 서냉하여 폴리(하이드리도실세스퀴옥산)- T8, 수소치환 화합물로 개질된 Molecular Sieves 5A 216kg을 얻었다(개질분자체 A).
B. 개질분자체 B; 폴리비닐실세스퀴옥산으로 개질
상기 개질분자체 A 제조에서 사용한 폴리(하이드리도실세스퀴옥산)- T8, 수소치환을 폴리비닐실세스퀴옥산으로 대체 사용한 것 외에는 상기 개질분자체 A와 동일한 방법으로 개질하여 폴리비닐실세스퀴옥산으로 개질된 Molecular Sieves 5A(개질분자체 B)을 얻었다.
C. 개질분자체 C; 폴리메틸실세스퀴옥산으로 개질
상기 개질분자체 A 제조에서 사용한 폴리(하이드리도실세스퀴옥산)- T8, 수소치환을 폴리메틸실세스퀴옥산으로 대체 사용한 것 외에는 상기 개질분자체 A와 동일한 방법으로 개질하여 폴리메틸실세스퀴옥산으로 개질된 Molecular Sieves 5A(개질분자체 C)을 얻었다.
<실시예 2>
A. 제1액 조제
1). 제1-1액조제; 교반기, 적하 깔때기, 온도계, 교반기를 구비한 반응용기에 건조된 질소로 퍼지하고 이소시아네이트(MDI) 100kg을 투입하고, 교반하면서 반응기의 온도를 조절여 90℃에 도달하면 1시간 유지하면서 상기 제조한 개질분자체 A 20kg을 1시간에 걸쳐 분산투입하고, 질소퍼지를 중지한 후, 3시간 동안 반응시켜 개질분자체 A를 함유하는 하이브리드(hybrid)화된 이소시아네이트 프리폴리머 120kg을 얻었다(제1액).
2). 제1-2액조제; 교반기, 적하 깔때기, 온도계, 교반기를 구비한 반응용기에 건조된 질소로 퍼지하고 이소시아네이트(MDI) 100kg을 투입하고, 교반하면서 반응기의 온도를 조절여 90℃에 도달하면 1시간 유지하면서 상기 제조한 개질분자체 B 20kg을 1시간에 걸쳐 분산투입하고, 질소퍼지를 중지한 후, 3시간 동안 반응시켜 개질분자체 B를 함유하는 하이브리드(hybrid)화된 이소시아네이트 프리폴리머 120kg을 얻었다(제1액).
3). 제1-3액조제; 교반기, 적하 깔때기, 온도계, 교반기를 구비한 반응용기에 건조된 질소로 퍼지하고 이소시아네이트(MDI) 100kg을 투입하고, 교반하면서 반응기의 온도를 조절여 90℃에 도달하면 1시간 유지하면서 상기 제조한 개질분자체 C 20kg을 1시간에 걸쳐 분산투입하고, 질소퍼지를 중지한 후, 3시간 동안 반응시켜 개질분자체 C를 함유하는 하이브리드(hybrid)화된 이소시아네이트 프리폴리머 120kg을 얻었다(제1액).
B. 제2액 조제
1). 제2-1액 조제; 교반기, 적하 깔때기, 온도계, 교반기를 구비한 반응용기에 건조된 질소로 퍼지하고 반응기 온도를 60℃ 조정하여 교반하면서 폴리올(수평균분자량 600) 72kg, 아민가교제 8kg을 투입하고, 반응기 온도 60℃에서 1시간을 유지하면서 산화방지제, 자외선안정제, 습윤제, 소포제, 흐름성조절제, 안료로 구성된 보조첨가제 10kg을 투입하고 반응기 온도가 90℃에 도달하면 1시간 유지하면서 상기에서 제조한 개질분자체 A 30kg을 1시간에 걸쳐 분산투입하고 질소퍼지를 중지한 후 3시간 반응을 수행하여 개질분자체 A를 함유하는 하이브리드(hybrid)화된 폴리올 레진믹스 120kg을 얻었다(제2액).
2). 제2-2액 조제; 교반기, 적하 깔때기, 온도계, 교반기를 구비한 반응용기에 건조된 질소로 퍼지하고 반응기 온도를 60℃ 조정하여 교반하면서 폴리올(수평균분자량 600) 72kg, 아민가교제 8kg을 투입하고, 반응기 온도 60℃에서 1시간을 유지하면서 산화방지제, 자외선안정제, 습윤제, 소포제, 흐름성조절제, 안료로 구성된 보조첨가제 10kg을 투입하고 반응기 온도가 90℃에 도달하면 1시간 유지하면서 상기에서 제조한 개질분자체 B 30kg을 1시간에 걸쳐 분산투입하고 질소퍼지를 중지한 후 3시간 반응을 수행하여 개질분자체 B를 함유하는 하이브리드(hybrid)화된 폴리올 레진믹스 120kg을 얻었다(제2액).
3). 제2-3액 조제; 교반기, 적하 깔때기, 온도계, 교반기를 구비한 반응용기에 건조된 질소로 퍼지하고 반응기 온도를 60℃ 조정하여 교반하면서 폴리올(수평균분자량 600) 72kg, 아민가교제 8kg을 투입하고, 반응기 온도 60℃에서 1시간을 유지하면서 산화방지제, 자외선안정제, 습윤제, 소포제, 흐름성조절제, 안료로 구성된 보조첨가제 10kg을 투입하고 반응기 온도가 90℃에 도달하면 1시간 유지하면서 상기에서 제조한 개질분자체 C 30kg을 1시간에 걸쳐 분산투입하고 질소퍼지를 중지한 후 3시간 반응을 수행하여 개질분자체 C를 함유하는 하이브리드(hybrid)화된 폴리올 레진믹스 120kg을 얻었다(제2액).
<실시예 3>
강관파일에 도포하는 2액형 폴리우레탄 도료는 상기 <실시예 2>에서 제조한 제1액과 제2액을 아래 [표 1]로 나타낸 바와같이 조합되게 사용하며, 제1액 및 제2액이 부피비로 1 :1 의 비율(-NCO 대 -OH의 당량비 110:100)로 조성되어 강관파일에 코팅한다.
구분 제1액
제1-1액 제1-2액 제1-3액
제2액 제2-1액 ◎ ◎ ◎
제2-2액 ◎ ◎ ◎
제2-3액 ◎ ◎ ◎
<시험예 1>
상기 <실시예 3>의 [표 1]에 기재된 제1액과 제2액으로 조합되는 본 발명의 코팅용 도료 중에서 제1-1액과 제2-1액으로 조합되는 [도료 1]과 제1-3액과 제2-3액으로 조합되는 [도료 2]를 시료로 선정하여 각각 그레이코사 XP-2 이액형 고압도장기를 이용하여 강관파일에 도포한 후 기포생성 및 물성에 대하여 시험하였다.
시험결과에 의하면 대부분 도막내에 기포생성 억제에 매우 만족스러웠고, 도포작업도 활하게 이루어졌으며, 도막의 탄성율 및 내충격성도 만족스러웠다.
<비교예 1> 및 <비교예 2>
본 발명에 따른 상기 <시험예 1>의 [도료 1] 및 [도료 2]의 기포형성 억제에 대한 평가를 위하여 선행기술인 특허문헌 3에서 강관코팅용 유무기복합도료에 조성하고 있는 r-글리시독시 프로필 트리메톡시 실란 및 r-아미노프로필 트리 메톡시 실란을 각각 개질제로 사용하여 개질한 메조다공성 실리카를 이용하여(아래 [표 2] 참조) 상기 <실시예 2>와 동일한 방법으로 제1액 및 제2액을 조제하였다.
구분 메조다공성 실리카의 개질제
비교예 1 제1액 r-글리시독시 프로필 트리메톡시 실란
제2액
비교예 2 제1액 r-아미노프로필 트리 메톡시 실란
제2액
<시험예 2>
본 발명에 따른 상기 <시험예 1> 코팅도료의 기포형성 억제에 대한 평가를 위하여 상기 <비교예1> 및 <비교예 2>에서 조제한 제1액과 제2액으로 이루어지는 코팅용 도료를 상기 <시험예 1>과 동일한 방법으로 강관파일에 도포한 후 코팅도료의 기포형성 억제에 대하여 비교하고, 그 결과를 [도 1]및 [도 2](현미경사진)로 첨부하였다.
비교시험결과, 첨부한 현미경사진 [도 1] 및 [도 2]에 의하면 <비교예1> 및 <비교예 2>의 도료는 도막 내에 기포생성 억제가 본 발명에 따른 코팅도료에 의한 <시험예 1> 보다 만족스럽지 않았으며, 이러한 비교결과는 선행기술인 특허문헌 3에서는 r-글리시독시 프로필 트리메톡시 실란으로 개질된 메조다공성 실리카와 수분과 개환 반응하여 물 분자를 수산기로 변화시키는 작용을 하여 도막의 기포생성을 억제하는 역할을 하는 옥사졸라딘을 함께 조합사용하고 있으나, <비교예1> 및 <비교예 2>에서는 상기한 잠재성 경화제인 옥사졸라딘을 조합사용지 않음으로써 나타난 결과로 예상할 수가 있다.
상기한 비교시험 결과로부터 본 발명은 상기한 잠재성 경화제인 옥사졸라딘의 조합사용 없이 폴리실세스퀴옥산으로 개질된 Molecular Sieves 5A의 조합만으로 도막의 기포생성 억제에 대한 우수한 효과를 얻을 수 있어 기술적으로나 상업적으로 유리한 장점이 있는 것을 알 수가 있다.

Claims (6)

  1. 폴리이소시아네이트 프리폴리머 및 폴리실세스퀴옥산 화합물로 개질된 제올라이트 분자체를 포함하는 제1액과; 수평균분자량 200 ~ 1000의 폴리올, 폴리실세스퀴옥산 화합물로 개질된 제올라이트 분자체, 아민가교제 및 보조첨가제를 포함하는 제2액으로 조성되고; 상기 제1액 및 제2액이 부피비로 1 : 1의 비율로 조성되는 2액형 폴리우레탄수지로 이루어지되,
    상기 제1액은 폴리이소시아네이트 프리폴리머 100중량부에 대하여 폴리실세스퀴옥산 화합물로 개질된 제올라이트 분자체 15 ~ 20중량부를 포함하여 조성되고, 제2액은 수평균분자량 200 ~ 1000의 폴리올 레진 혼합물 100중량부에 대하여 폴리실세스퀴옥산 화합물로 개질된 제올라이트 분자체 20 ~ 30중량부, 아민폴리올가교제 10 ~ 15중량부 및 보조제 10 ~ 25중량부를 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 유무기복합 폴리우레탄 도료 조성물.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 폴리실세스퀴옥산 화합물로 개질된 제올라이트 분자체는 제올라이트 분자체 100중량부에 대하여 폴리실세스퀴옥산 화합물 70 ~ 80중량부를 120℃에서 반응시켜 개질하는 것을 특징으로 하는 유무기복합 폴리우레탄 도료 조성물.
  4. 청구항 3에 있어서, 폴리실세스퀴옥산 화합물은 폴리(하이드리도실세스퀴옥산)- T8, 수소치환, 폴리비닐실세스퀴옥산 또는 폴리메틸실세스퀴옥산이고, 제올라이트 분자체는 Molecular Sieves 5A인 것을 특징으로 하는 유무기복합 폴리우레탄 도료 조성물.
  5. 청구항 4에 있어서 아민가교제는 트리에틸아민, 트리이소부틸아민, 트리옥틸아민, 트리이소데실아민 또는 트리에탄올아민이고, 보조첨가제는 산화방지제 , 자외선안정제, 습윤제, 소포제 및 흐름성조절제가 조성되는 것을 특징으로 하는 유무기복합 폴리우레탄 도료 조성물.
  6. 청구항 1 과 청구항 3 내지 청구항 5 중 어느 하나의 항에 기재된 유무기복합 폴리우레탄 도료 조성물로 피복된 것을 특징으로 하는 강관파일.
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