KR102567906B1 - 고침투성 폴리우레아계 방수 조성물 및 이의 시공방법 - Google Patents

고침투성 폴리우레아계 방수 조성물 및 이의 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 고침투성 폴리우레아계 방수 조성물은, 메틸렌디페닐디이소시아네이트(MDI, Methylene diphenyl diisocyanate)를 포함하는 주제 30 내지 55 중량부와, 폴리아스파틱아민(polyaspartic amine)을 포함하는 경화제 45 내지 70 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 고침투성 폴리우레아계 방수 조성물 및 이의 시공방법에 따르면, 작업대상면으로의 침투성이 뛰어나 우수한 부착성능을 나타내어 방수층이 쉽게 떨어지지 않고 지속적인 방수효과를 나타낼 수 있도록 하여 방수층의 품질이 오래 유지되는 방수 시공이 가능하다는 효과가 있다.

Description

고침투성 폴리우레아계 방수 조성물 및 이의 시공방법{Highly permeable polyurea-based waterproofing composition and construction method thereof}
본 발명은 고침투성 폴리우레아계 방수 조성물 및 이의 시공방법에 관한 것으로서, 보다 상세히 설명하면 방수 성능이 뛰어난 폴리우레아계 방수 조성물의 침투성을 높여 부착성능을 향상시킨, 고침투성 폴리우레아계 방수 조성물 및 이의 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 집이나 빌딩 등과 같은 건축물의 경우 빗물 등과 같은 수분이 스며들었을 경우, 수분의 일부가 증발되지 않고 건축물 내부로 침투하여 구조물의 내구성에 악영향을 주게 되므로, 각종 방수 재료를 사용하여 지붕, 외벽, 바닥 등의 구조물에 방수 작업을 수행한다.
종래에는 이러한 건축물의 방수 재료로서 아스팔트나 콜타르 피치 등의 재료가 주로 사용되었다. 아스팔트나 콜타르 피치를 이용한 방수 방법을 예로 들면, 먼저, 상기 아스팔트 또는 콜타르 피치를 건축물 표면에 직접 도포하거나 분사하는 방법으로 방수층을 형성하는 방법과, 아스팔트 또는 콜타르를 함침한 종이, 펠트, 천 등으로 시공면을 덮고 그 위에 모르타르나 콘크리트 등으로 보호공사를 수행하는 방법을 들 수 있다.
아스팔트 또는 콜타르 피치를 건축물 표면에 직접 도포 또는 분사하는 방법에 따르면, 시공이 용이하고 가격도 저렴한 장점이 있으나, 구조물에 균열이 발생하는 경우 방수층이 파괴되어 방수 효과를 달성할 수 없는 문제점이 있었다.
한편, 아스팔트 또는 콜타르를 함침한 종이 등으로 시공면을 덮고 그 위에 보호공사를 수행하는 방법에 따르면, 물이 샐 경우 결함부분의 발견과 보수가 어려워 세심한 시공이 필요한 문제점이 있었다.
이러한 종래 방수 공법의 문제점을 해결하기 위해 최근에는 폴리우레아 수지를 방수코팅재로 사용하여 건축물의 지붕 및 외벽 등을 시공하는 폴리우레아 방수 공법이 제안되었다.
이에 대한 선행기술로서, 한국 등록특허 제 10-1406932호에 ‘우수한 내마모성, 내오염성, 내후성 및 난연성을 갖는 기능성 알콜 변성 1액형 폴리우레아 바닥방수 코팅제 조성물 및 시공방법’이 기재되어 있다.
상기 선행기술은 바닥방수 코팅제 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 폴리올 20~30중량%, 플루오르알콜 또는 실란올 중에서 선택되는 하나 이상의 기능성 알콜 15~20중량%, 이소시아네이트 15~25중량%, 블록화제 5~8중량%, 체질안료 20~40중량%, 아민 단량체 3~10중량%, 첨가제 1~3중량% 및 유기금속 촉매 1~3중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는, 우수한 내마모성, 내후성, 내오염성 및 난연성을 갖는 기능성 알콜 변성 1액형 폴리우레아 바닥방수 코팅제 조성물에 관한 것이다.
그러나 이와 같은 종래의 폴리우레아 조성물의 경우 자외선이나 열에 장기간 노출되면 경도가 증가하고 신장률이 감소하면서 크랙이 쉽게 발생하여 부착성능이 쉽게 저하된다는 문제가 있었다.
따라서 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 방수 성능이 뛰어난 폴리우레아계 방수 조성물의 침투성을 높여 부착성능을 향상시키고 내후성을 높인, 신규하고 진보한 폴리우레아계 방수 조성물 및 이의 시공방법을 개발할 필요성이 대두되는 실정이다.
한국 등록특허 제 10-1406932호
본 발명은 부착성능 및 내후성이 개선된 폴리우레아계 방수 조성물 및 이의 시공공법을 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 방수 조성물의 유연성, 가공성, 충격강도, 내열성, 내후성을 보다 향상시키는 첨가제의 조성을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 첨가제의 개량에 따라 기계적 강도, 내구성, 내열성, 내약품성, 유연성, 가공성을 전반적으로 향상시키는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 고침투성 폴리우레아계 방수 조성물은, 메틸렌디페닐디이소시아네이트(MDI, Methylene diphenyl diisocyanate)를 포함하는 주제 30 내지 55 중량부와, 폴리아스파틱아민(polyaspartic amine)을 포함하는 경화제 45 내지 70 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
나아가, 상기 방수 조성물은, 폴리카보네이트(polycarbonate)를 포함하는 기능성 첨가제 1 내지 15 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
더하여, 상기 기능성 첨가제는, 아세트산 수용액 70 내지 85 중량부, 실리카 분말 10 내지 20 중량부를 혼합하여 제 1 물질을 제조하는, 제 1 물질 제조 단계; 에탄올 95 내지 99.5 중량부, 실란커플링제 0.5 내지 5 중량부를 혼합하여 제 2 물질을 제조하는, 제 2 물질 제조 단계; 상기 제 1 물질 65 내지 85 중량부, 상기 제 2 물질 15 내지 35 중량부를 혼합한 뒤 50 내지 70℃에서 3 내지 5시간 동안 교반 처리한 뒤 여과하여 잔여물을 수득한 뒤, 상기 잔여물을 110 내지 130℃에서 20 내지 30 시간 동안 건조하여 제 3 물질을 제조하는, 제 3 물질 제조 단계; 폴리카보네이트(polycarbonate) 40 내지 60 중량부, 상기 제 3 물질 40 내지 60 중량부를 혼합한 뒤 240 내지 280℃에서 50 내지 100rpm의 속도로 5 내지 10분 동안 교반하여 기능성 첨가제를 완성하는, 기능성 첨가제 완성 단계를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 고침투성 폴리우레아계 방수 조성물 및 이의 시공방법에 따르면,
1) 작업대상면으로의 침투성이 뛰어나 우수한 부착성능을 나타내어 방수층이 쉽게 떨어지지 않고 지속적인 방수효과를 나타낼 수 있도록 하여 방수층의 품질이 오래 유지되는 방수 시공이 가능하고,
2) 폴리카보네이트를 포함하는 기능성 첨가제가 방수 조성물에 첨가됨에 따라 방수 시공에 따라 형성된 방수층의 유연성, 가공성, 충격강도, 내열성, 내후성 등이 향상되어 전반적인 물성의 향상을 기대할 수 있으며,
3) 폴리카보네이트와 실리카가 실란커플링제를 통해 안정하게 결합된 복합체로 이루어진 기능성 첨가제에 따라 기계적 강도, 내구성, 내열성, 내약품성, 유연성, 가공성을 전반적으로 향상한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 방수 조성물의 시공 방법을 나타낸 순서도.
도 2는 본 발명의 방수 구조를 나타낸 개념도.
도 3은 본 발명의 기능성 첨가제를 제조하는 단계를 나타낸 순서도.
도 4는 본 발명의 알루미나 복합체를 제조하는 단계를 나타낸 순서도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.
가장 먼저, 본 발명의 고침투성 폴리우레아계 방수 조성물은 주제 30 내지 55 중량부와, 경화제 45 내지 70 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서 주제는 이소시아네이트(Isocyanate)를 포함한 물질인 것을 특징으로 하는데, 가장 바람직하게 본 발명의 주제는 메틸렌디페닐디이소시아네이트(MDI, Methylene diphenyl diisocyanate)를 포함할 수 있다.
경화제는 아민(amine)을 포함하여 이소시아네이트(Isocyanate)와 결합될 시 폴리우레아 수지를 형성할 수 있는 것으로, 가장 바람직하게 본 발명의 경화제는 폴리아스파틱아민(polyaspartic amine)을 포함할 수 있다.
메틸렌디페닐디이소시아네이트MDI, Methylene diphenyl diisocyanate)와 폴리아스파틱아민(polyaspartic amine) 사이의 반응을 통해 폴리우레아계 수지가 제조되며, 이와 같은 주제와 경화제의 혼합에 따라 작업대상면(10)으로의 침투성이 뛰어나 부착성능이 향상되어 결론적으로 방수성이 향상된 방수층을 얻을 수 있다.
나아가 이와 같은 주제와 경화제가 혼합되어 제조되는 방수 조성물은 폴리우레아계 수지 조성물이므로, 경화 속도가 빠른 만큼 고속 믹싱을 수행하고 혼합된 방수 조성물을 바로 도포 처리하는 것을 기본으로 한다.
여기서 주제에 대해 보다 상세히 설명하면, 메틸렌디페닐디이소시아네이트(MDI, Methylene diphenyl diisocyanate)를 유효 성분으로 포함하는 것으로, 여기서 메틸렌디페닐디이소시아네이트는 방향족 디이소시아네이트류 화학 물질이고, 메틸렌디페닐디이소시아네이트는 크게 MDI 단량체와 Polymeric MDI로 구분되는데, MDI 단량체는 2,2’-MDI, 2,4’-MDI, 4,4’-MDI 세 가지 이성질체로 구성되어 있다.
이중 4,4’-이성질체를 pure MDI 또는 Monomeric MDI라고 하며, Polymeric MDI는 monomeric MDI와 더 높은 분자량의 다핵체 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트의 혼합물질이다. 본 발명에서의 메틸렌디페닐디이소시아네이트는 세 가지 이성질체 중 어느 하나일 수 있으나, 가장 바람직하게는 4,4’-MDI 일 수 있다.
나아가 본 발명의 메틸렌디페닐디이소시아네이트는 작업대상면(10)에 대한 침투성을 보다 향상시키기 위해 중량평균분자량이 300 내지 1500g/mol인 것을 선택할 수 있으며, 이에 따라 작업대상면(10)에 대한 침투성을 높임으로써 방수 성능을 보다 향상하는 것이 가능하다.
이러한 주제는 메틸렌디페닐디이소시아네이트를 기본으로 포함하는 상태에서 헥사메틸렌디이소시아네이트(HMDI), 크실렌디이소시아네이트(XDI), 나프탈렌디이소시아네이트(NDI)와 같은 다른 이소시아네이트계열 물질을 더 포함할 수 있으나, 가장 바람직하게는 주제가 곧 메틸렌디페닐디이소시아네이트일 수 있다.
경화제는 아민기를 포함하여 상술한 주제와 혼합될 시 폴리우레아를 형성할 수 있는 것으로, 가장 바람직하게 본 발명의 경화제는 폴리아스파틱아민(polyaspartic amine)을 포함하는 것일 수 있다. 나아가 침투성의 향상을 위해 본 발명의 폴리아스파틱아민은 중량평균분자량이 300 내지 1000g/mol인 것을 선택하여 이용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 방수 조성물의 시공 방법을 나타낸 순서도이고, 도 2는 본 발명의 방수 구조를 나타낸 개념도이다.
도 1 및 도 2를 참조로 하여 설명하면, 본 발명의 방수 조성물을 이용한 시공 방법은 바람직하게 제 1 단계(S1), 제 2 단계(S2), 제 3 단계(S3)를 포함할 수 있다.
(S1) 제 1 단계
제 1 단계는 작업대상면(10)의 불순물을 제거하고 바탕을 정리하는 전처리 과정이라 할 수 있다.
여기서 작업대상면(10)은 건축 구조물이나 기타 구조물 등에 있어 방수 시공이 이루어질 면을 말하며, 제 1 단계에서 작업대상면(10)의 불순물을 제거하고, 고르지 못한 표면을 평탄하게 정리할 수 있다.
따라서 전처리로써 작업대상면(10)에 존재할 수 있는 먼지, 콘크리트 조각 등을 제거할 수 있으며, 이때 블로잉, 브러싱 등의 다양한 방법으로 불순물을 제거할 수 있다. 더불어 표면이 고르지 않은 경우 표면에 별도의 평탄화 처리를 함께 수행하여 고르지 못한 표면에 대한 정리를 수행할 수 있다.
더불어 작업대상면(10)에 수분이 포함되어 있는 경우, 수분을 제거하는 것이 바람직하다 할 수 있으며, 그 외에도 공지의 방수 공법에 따른 표면 처리 과정 등이 수행될 수 있음은 물론이다.
(S2) 제 2 단계
이어서, 불순물 제거 및 바탕 정리가 완료된 작업대상면(10)에 프라이머제를 도포하고 건조하여 프라이머층(20)을 형성한다. 이때 프라이머층(20)을 형성하는 이유는 후술할 방수 조성물의 접착력을 높이고 방수성을 증대시키기 위함이다.
프라이머라 함은 접착을 유발할 수 있는 다수개의 화학적 반응기를 포함하는 것으로서, 콘크리트 슬라브, 목재, 철재 등의 구조물 표면에 도포되며, 표면에 피막을 형성하여 표면을 매끄럽게 정리하고 후술할 방수 시트 및 방수재와의 접착력을 높여주는 특징이 있다.
이때 프라이머제 도포 후 프라이머제 표면에 이물질이 침투되지 않도록 유의해야 한다. 프라이머제(프라이머) 도포를 위해서는 솔, 롤러, 뿜칠기 등이 이용될 수 있으며, 약 0.5mm 내외의 두께로 프라이머를 도포하는 것이 바람직하다. 프라이머가 도포된 뒤에는 건조(양생) 공정이 수행되는데, 바람직하게는 약 20분 내지 1시간 동안 건조 공정이 진행된다.
여기서 프라이머로 이용되는 물질의 조성에는 별도의 제한을 두지 않으므로, 종래의 도료용 프라이머 또는 방수용 프라이머를 선택하여 이용할 수 있으며, 바람직하게는 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA)를 포함하는 종래의 1액형 프라이머를 이용할 수 있다.
(S3) 제 3 단계
다음으로, 프라이머층(20)의 상면에 본 발명의 방수 조성물을 도포하고 건조하여 방수층(30)을 형성하게 된다.
여기서 방수 조성물은 롤러나 솔, 뿜칠기 등을 이용하여 도포될 수도 있으나, 본 발명의 방수 조성물은 폴리우레아계 수지로서 빠른 경화속도를 나타내는 만큼 프라이머층(20)의 상면에 방수 조성물을 빠르게 분사하여 빠른 도포를 수행하는 것이 바람직하다 할 수 있다.
보다 바람직하게 방수층(30)은 0.1 내지 3mm 두께를 가질 수 있으며, 따라서 해당 두께를 형성하도록 방수 조성물을 반복 도포함으로써 높은 수준의 부착성 및 수밀성을 나타내도록 할 수 있다.
나아가 본 발명의 방수 조성물의 침투성을 보다 향상시켜 부착력을 높이고, 그에 따라 방수 성능을 보다 향상시키기 위해 프라이머층(20)의 상면에 70 내지 80℃로 가열된 방수 조성물을 분사하여 도포한 후 건조하여 방수층을 형성하는 것도 가능하다.
이를 위해서는 방수 조성물을 수용하는 탱크와, 탱크와 연결되어 방수 조성물을 분사하는 분사 노즐을 포함하는 분사 장비의 탱크에 방수 조성물을 투입한 뒤, 탱크를 70℃ 내지 80℃로 가열하여 방수 조성물을 활성화함과 동시에 흐름성을 높인 상태에서 분사를 수행할 수 있다. 이때 방수층(30)의 두께나 표면을 고르게 하기 위해서는 분사 장비의 분사 압력을 일정하게 유지해야함은 물론이다.
이와 같은 본 발명의 고침투성 폴리우레아계 방수 조성물 및 이의 시공방법에 따르면, 작업대상면(10)으로의 침투성이 뛰어나 우수한 부착성능을 나타내어 방수층(30)이 쉽게 떨어지지 않고 지속적인 방수효과를 나타낼 수 있도록 하여 방수층의 품질이 오래 유지되는 방수 시공이 가능하다는 특징이 있다.
나아가 본 발명의 방수 조성물의 기계적 강도 및 내구성을 보다 향상시키기 위해, 본 발명의 방수 조성물은 폴리카보네이트(polycarbonate)를 포함하는 기능성 첨가제 1 내지 15 중량부를 더 포함할 수 있다.
이 경우 본 발명의 방수 조성물은 주제 30 내지 55 중량부, 경화제 45 내지 70 중량부, 기능성 첨가제 1 내지 15 중량부를 포함하는 혼합물일 수 있다.
여기서 기능성 첨가제는 폴리카보네이트를 유효 성분으로 포함하는데, 폴리카보네이트는 열가소성 플라스틱의 일종으로서 내충격성, 내열성, 내후성, 자기 소화성 등의 특징이 있으며 강화 유리의 약 150배 이상의 충격강도를 지니고 있어 유연성 및 가공성이 우수한 물질이다.
따라서 이러한 폴리카보네이트를 포함하는 기능성 첨가제가 방수 조성물에 첨가됨에 따라 방수 시공에 따라 형성된 방수층의 유연성, 가공성, 충격강도, 내열성, 내후성 등이 향상되어 전반적인 물성의 향상을 기대할 수 있다.
나아가 기능성 첨가제는 폴리카보네이트 이외에도 추가적인 조성을 더 포함할 수 있는데, 이러한 기능성 첨가제를 제조하는 단계에 대해 도면과 함께 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 기능성 첨가제를 제조하는 단계를 나타낸 순서도이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 기능성 첨가제는 제 1 물질 제조 단계(S11), 제 2 물질 제조 단계(S12), 제 3 물질 제조 단계(S13), 기능성 첨가제 완성 단계(S14)를 통해 제조될 수 있다.
(S11) 제 1 물질 제조 단계
제일 먼저, 제 1 물질 제조 단계는 아세트산 수용액 75 내지 85 중량부, 실리카 분말 15 내지 25 중량부를 혼합하여 제 1 물질을 제조하는 과정이다.
이때, 아세트산 수용액은 실리카 분말이 분산되는 분산 용매이며 pH가 약 5인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 실리카 분말은 실리카를 분말의 형태로 분쇄한 규산물 광물로서 내열, 내충격성, 내약품성의 특징이 있는 물질이다.
(S12) 제 2 물질 제조 단계
이어서, 제 2 물질 제조 단계는 에탄올 95 내지 99.5 중량부, 실란커플링제 0.5 내지 5 중량부를 혼합하여 제 2 물질을 제조하는 과정이다. 여기서, 실란커플링제는 같은 분자에 유기와 무기의 두 개의 서로 다른 반응기를 가지고 있는 실리콘에 기반한 물질로서 무기소재, 유기폴리머 등과 같은 유기 물질의 두 가지 서로 다른 물질들의 결합을 위하여 중간에서 접점의 역할을 수행한다.
본 발명에서는 상술한 실리카 분말과 후에 첨가될 폴리카보네이트의 결합을 위하여 첨가되었으며, 실란커플링제로는 N-b-(아미노에틸)-g-아미노프로필 트리메톡시실란(APTS:N-b-(Aminoethyl)-g-aminopropyl-Trimethoxysilane), g-메타크릴록시프로필트리메톡시실란(MPTS:g-Methacryloxypropyltrimethoxysilane) 중 어느 하나가 이용될 수 있다. 더하여, 에탄올은 실란커플링제가 용해되는 용매로서 역할을 수행한다.
(S13) 제 3 물질 제조 단계
다음으로, 제 1 물질 65 내지 85 중량부, 상기 제 2 물질 15 내지 35 중량부를 혼합한 뒤 50 내지 70℃에서 3 내지 5시간 동안 교반 처리한 뒤 여과하여 잔여물을 수득한 뒤, 상기 잔여물을 110 내지 130℃에서 20 내지 30시간 동안 건조하여 제 3 물질을 제조한다.
이때 제 1 물질과 제 2 물질의 혼합 및 교반 처리를 통해 실란커플링제가 실리카 분말과 우선 반응하여 실란커플링제-실리카 복합체를 수득할 수 있으며, 이와 같이 형성된 복합체는 후술할 폴리카보네이트와의 반응을 위한 준비 물질로서 이용된다.
(S14) 기능성 첨가제 완성 단계
마지막으로, 폴리카보네이트(polycarbonate) 40 내지 60 중량부, 상기 제 3 물질 40 내지 60 중량부를 혼합한 뒤 240 내지 280℃에서 50 내지 100rpm의 속도로 5 내지 10분 동안 교반하여 기능성 첨가제를 완성하게 된다.
폴리카보네이트는 상술한 설명에서와 같이 열가소성 플라스틱의 일종으로서 내충격성, 내열성, 내후성, 자기 소화성 등의 특징이 있으며 강화 유리의 약 150배 이상의 충격강도를 지니고 있어 유연성 및 가공성이 우수한 물질이라 하였다.
이러한 폴리카보네이트와 제 3 물질 사이의 교반을 통해 제 3 물질에 포함된 실란커플링제를 매개로 하여 폴리카보네이트와 실리카 분말이 상호 결합될 수 있으며, 따라서 이와 같이 제조되는 기능성 첨가제는 폴리카보네이트와 실리카가 실란커플링제를 매개로 결합된 복합체라 할 수 있다.
따라서 이와 같은 기능성 첨가제는 폴리카보네이트를 통해 충격강도, 유연성, 가공성을 개질할 수 있음과 동시에 실리카를 통해 내열, 내충격성, 내약품성을 향상시킴으로써 방수층의 기계적 강도, 내구성, 내열성, 내약품성, 유연성, 가공성을 전반적으로 향상시킬 수 있는 기능을 제공하며, 나아가 폴리카보네이트와 실리카가 실란커플링제를 통해 안정하게 결합되어 혼합된 물질 사이의 분리가 쉽게 일어나지 않는다는 장점이 있다.
이와 같은 본 발명의 기능성 첨가제의 물성을 설명하기 위해 실시예 및 비교예의 평가 결과를 비교하여 설명하도록 한다. 실시예는 본 발명의 기능성 첨가제를 포함하는 바람직한 실시예 1 내지 3으로 구성되어 있고, 비교예는 기능성 첨가제를 포함하지 않는 공지의 방수재이다.
[실시예 1]
기능성 첨가제로서 폴리카보네이트를 준비하였다.
중량평균분자량이 1000g/mol인 메틸렌디페닐디이소시아네이트 40g, 중량평균분자량이 700g/mol인 폴리아스파틱아민 50g, 기능성 첨가제 10g을 혼합하여 방수 조성물 100g을 제조하였다.
[실시예 2]
아세트산 수용액 80g, 실리카 분말 20g을 혼합하여 제 1 물질 100g을 제조하였다.
에탄올 98g, 실란커플링제로서 N-b-(아미노에틸)-g-아미노프로필 트리메톡시실란(APTS:N-b-(Aminoethyl)-g-aminopropyl-Trimethoxysilane) 2g을 혼합하여 제 2 물질 100g을 제조하였다.
제 1 물질 70g, 제 2 물질 30g을 혼합하여 60℃에서 4시간 교반한 뒤 여과하여 잔여물을 수득하고, 잔여물을 120℃에서 24시간 동안 건조하여 고형분인 제 3 물질 14.6g을 제조하였다.
폴리카보네이트(polycarbonate) 15g, 제 3 물질 14.6g을 혼합한 뒤 260℃에서 80rpm의 속도로 7분 동안 교반하여 기능성 첨가제를 완성하였다.
중량평균분자량이 1000g/mol인 메틸렌디페닐디이소시아네이트 40g, 중량평균분자량이 700g/mol인 폴리아스파틱아민 50g. 기능성 첨가제 10g을 혼합하여 방수 조성물 100g을 제조하였다.
[비교예 1]
중량평균분자량이 1000g/mol인 메틸렌디페닐디이소시아네이트 40g, 중량평균분자량이 700g/mol인 폴리아스파틱아민 60g을 혼합하여 방수 조성물 100g을 제조하였다.
[비교예 2]
중량평균분자량이 1000g/mol인 메틸렌디페닐디이소시아네이트 40g, 중량평균분자량이 700g/mol인 폴리옥시프로필렌디아민 60g을 혼합하여 방수 조성물 100g을 제조하였다.
[성능시험]
1) 도막시편의 제조
Gusmer 사의 폴리우레아 전용 스프레이 도장기를 사용하여 실시예 1,2 내지 비교예 1,2의 조성물을 분사하여 가로 300mm x 세로 300mm, 도막두께 2,000㎛인 도막시편을 제조하였다. 이때, 스프레이 온도는 65℃, 분사압력은 2000psi의 조건에서 실시하였다.
2) KS 품질기준 적합 인증시험
상기 도막시편에 대하여 각각 한국산업표준(KS)의 KS F 4922 시험방법에 따라 폴리우레아수지 방수도료로 사용하기에 적합한지 여부를 확인하는 인증시험을 실시하고 그 결과를 다음 표 1에 수록하였다.
표 1은 KS 품질기준 적합 인증시험 결과를 나타낸 표이다.
시험항목 품질기준 시험결과
실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
지촉
건조시간(초) 		30초 이내 22 20 28 29
인장강도
(N/mm²)		 16 이상 21 24 19 16
파단시 신장율(%) 300 이상 401 412 385 321
인열강도
(N/mm)		 50 이상 72 78 64 58
표 1을 참조하여 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 2의 방수 조성물은 비교예의 방수 조성물에 비해 지촉 건조시간, 인장강도, 파단시 신장율, 인열강도를 포함하는 물성이 전반적으로 우수함을 확인할 수 있다.
더하여 실시예 1,2 사이의 비교를 통해 기능성 첨가제로서 폴리카보네이트만을 첨가한 실시예 1에 비하여 폴리카보네이트 이외에도 다양한 조성의 물질을 더 포함한 실시예 2의 지촉 건조시간, 인장강도, 파단시 신장율, 인열강도가 뛰어난 것을 확인할 수 있다.
나아가, 상술한 제 1 물질은 알루미나 복합체를 추가로 포함하여 기계적 강도 및 내구성을 더욱 향상시킬 수 있으며 열이나 산화 등으로부터 방수재를 더욱 효과적으로 보호할 수 있다.
이를 위해 상기 제 1 물질은 알루미나 복합체 1 내지 10 중량부를 더 포함하여 아세트산 수용액 70 내지 85 중량부, 실리카 분말 10 내지 20 중량부의 혼합물로 이루어질 수 있다.
여기서 알루미나 복합체는 바람직하게 알루미나를 포함한 상태에서 다른 물질이 알루미나와 복합체를 이루어 물성을 보다 강화한 것으로, 가장 바람직하게 본 발명의 알루미나 복합체는 알루미나-산화구리-산화아연이 중합 반응된 복합체를 의미한다.
따라서 기존의 알루미나에 비해 기계적 강도, 녹는점, 내열성, 내산화성을 강화할 수 있는 특징이 있는데, 이러한 알루미나 복합체를 제조하는 방법에 대해 도면과 함께 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 알루미나 복합체를 제조하는 단계를 나타낸 순서도이다.
도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 알루미나 복합체는 제 1 용액 제조 단계(S21), 제 2 용액 제조 단계(S22), 제 3 용액 제조 단계(S23), 알루미나 복합체 완성 단계(S24)를 통해 제조될 수 있다.
(S21) 제 1 용액 제조 단계
제일 먼저, 물 80 내지 99 중량부, 알루미늄 전구체 1 내지 20 중량부를 혼합하여 제 1 용액을 제조한다. 이때 제 1 용액의 제조 시 60 내지 90℃에서 10분 내지 2시간 교반 처리가 이루어지도록 하는 것이 보다 바람직하다.
여기서 알루미늄 전구체는 알루미나를 포함하는 것이라면 그 종류에 제한을 주지 않으나, 가장 바람직하게 알루미늄 전구체로서는 물과 혼합 시 쉽게 분해되어 알루미늄 이온을 제공하며 선택적 환원성이 있는 알루미늄 이소프로폭시드(aluminum isopropoxide)가 사용될 수 있다.
(S22) 제 2 용액 제조 단계
이어서, 제 1 용액 70 내지 99 중량부, 질산구리 용액 0.1 내지 15 중량부, 질산아연 용액 0.1 내지 15 중량부를 혼합하여 제 2 용액을 제조한다.
여기서 제 2 용액의 제조 과정에서 바람직하게는 30분 내지 5시간 동안의 교반이 이루어질 수 있으며, 여기서 첨가되는 질산구리 용액 및 질산아연 용액은 알루미나 복합체에 구리 이온 및 아연 이온을 제공하는 기능을 제공한다.
(S23) 제 3 용액 제조 단계
이어서, 제 2 용액 95 내지 99.9 중량부, 질산 0.1 내지 5 중량부를 혼합하여 제 3 용액을 제조한다. 여기서 첨가되는 질산은 산성의 촉매로서의 역할을 수행하여 질산구리 및 질산아연에 포함된 구리 및 아연 이온의 해리, 나아가 알루미나 복합체 형성을 촉진하는 기능을 수행한다.
(S24) 알루미나 복합체 완성 단계
마지막으로, 제 3 용액을 건조시킨 후 분쇄하여 중간 분말을 제조하고, 상기 중간 분말을 500 내지 1500℃에서 열처리하여 알루미나 복합체를 완성한다.
먼저 제조된 제 3 용액을 바람직하게 100 내지 200℃에서 36 내지 60 시간 동안 건조한 뒤 분쇄하여 제 3 용액 내에 포함된 용매를 완전히 건조시켜 중간 분말을 제조하고, 제조된 중간 분말을 열처리하여 최종적으로 구리 이온 및 아연 용액이 알루미나와 반응하여 알루미나-산화구리-산화아연이 중합 반응된 알루미나 복합체를 완성하는 과정이다.
이를 통해 제조되는 알루미나 복합체는 기존의 알루미나에 비해 기계적 강도 및 내열성, 내산화성이 향상된다는 특성을 갖는다.
이와 같은 알루미나 복합체가 기능성 첨가제에 더 포함됨에 따라, 기능성 첨가제가 첨가된 방수 조성물의 기계적 강도, 내열성, 내산화성을 보다 높일 수 있어 보다 혹독한 환경에서도 방수 조성물이 안정적으로 유지될 수 있으며, 나아가 외부의 충격에 의해 부착 성능이 떨어져 방수 효과가 저해되는 것을 추가적으로 방지할 수 있다는 효과를 갖는다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 고침투성 폴리우레아계 방수 조성물 및 이의 시공방법의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
10 : 작업대상면 20 : 프라이머층
30 : 방수층

Claims (7)

  1. 고침투성 폴리우레아계 방수 조성물으로서,
    메틸렌디페닐디이소시아네이트(MDI, Methylene diphenyl diisocyanate)를 포함하는 주제 30 내지 55 중량부와, 폴리아스파틱아민(polyaspartic amine)을 포함하는 경화제 45 내지 70 중량부 및, 기능성 첨가제 1 내지 15 중량부를 포함하되,
    상기 기능성 첨가제는,
    아세트산 수용액 70 내지 85 중량부, 실리카 분말 10 내지 20 중량부를 혼합하여 제 1 물질을 제조하는, 제 1 물질 제조 단계;
    에탄올 95 내지 99.5 중량부, 실란커플링제 0.5 내지 5 중량부를 혼합하여 제 2 물질을 제조하는, 제 2 물질 제조 단계;
    상기 제 1 물질 65 내지 85 중량부, 상기 제 2 물질 15 내지 35 중량부를 혼합한 뒤 50 내지 70℃에서 3 내지 5시간 동안 교반 처리한 뒤 여과하여 잔여물을 수득한 뒤, 상기 잔여물을 110 내지 130℃에서 20 내지 30시간 동안 건조하여 제 3 물질을 제조하는, 제 3 물질 제조 단계;
    폴리카보네이트(polycarbonate) 40 내지 60 중량부, 상기 제 3 물질 40 내지 60 중량부를 혼합한 뒤 240 내지 280℃에서 50 내지 100rpm의 속도로 5 내지 10분 동안 교반하여 기능성 첨가제를 완성하는, 기능성 첨가제 완성 단계를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는, 고침투성 폴리우레아계 방수 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 메틸렌디페닐디이소시아네이트는, 중량평균분자량이 300 내지 1500g/mol이고,
    상기 폴리아스파틱아민은, 중량평균분자량이 300 내지 1000g/mol인 것을 특징으로 하는, 고침투성 폴리우레아계 방수 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 물질은,
    알루미나 복합체 1 내지 10 중량부를 더 포함하되,
    상기 알루미나 복합체는,
    물 80 내지 99 중량부, 알루미늄 전구체 1 내지 20 중량부를 혼합하여 제 1 용액을 제조하는, 제 1 용액 제조 단계;
    상기 제 1 용액 70 내지 99 중량부, 질산구리 용액 0.1 내지 15 중량부, 질산아연 용액 0.1 내지 15 중량부를 혼합하여 제 2 용액을 제조하는, 제 2 용액 제조 단계;
    상기 제 2 용액 95 내지 99.9 중량부, 질산 0.1 내지 5 중량부를 혼합하여 제 3 용액을 제조하는, 제 3 용액 제조 단계;
    상기 제 3 용액을 건조시킨 후 분쇄하여 중간 분말을 제조하고, 상기 중간 분말을 500 내지 1500℃에서 열처리하여 알루미나 복합체를 완성하는, 알루미나 복합체 완성 단계를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는, 고침투성 폴리우레아계 방수 조성물.
  4. 제 1항에 따른 방수 조성물의 시공 방법으로서,
    작업대상면의 불순물을 제거하고 바탕을 정리하는, 제 1 단계;
    상기 작업대상면에 프라이머제를 도포하고 건조하여 프라이머층을 형성하는, 제 2 단계;
    상기 프라이머층의 상면에 상기 방수 조성물을 도포하고 건조하여 방수층을 형성하는, 제 3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방수 조성물의 시공 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 3 단계는,
    상기 프라이머층의 상면에 70 내지 80℃로 가열된 상기 방수 조성물을 분사하여 도포한 후 건조하여 방수층을 형성하는 것을 특징으로 하는, 방수 조성물의 시공 방법.
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