KR102612985B1 - 장기내구성이 우수한 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물 및 이를 이용한 바탕 구조물의 방수 시공방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 장기내구성이 우수한 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물 및 이를 이용한 바탕 구조물의 방수 시공방법에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 도막의 연질부(Soft Segment)에 폴리에테르폴리올과 오일변성 폴리올을 포함시켜 장기내구성이 우수할 뿐만 아니라 경제적인 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물 및 이를 이용한 바탕 구조물의 방수 시공방법에 관한 것이다.

Description

장기내구성이 우수한 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물 및 이를 이용한 바탕 구조물의 방수 시공방법{Waterproofing Polyurea Resin Composition Having Excellent Long-term Durability and Construction Method for Foundation Structures Using the Same}
본 발명은 장기내구성이 우수한 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물 및 이를 이용한 바탕 구조물의 방수 시공방법에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 도막의 연질부(Soft Segment)에 폴리에테르폴리올과 오일변성 폴리올을 포함시켜 장기내구성이 우수할 뿐만 아니라 경제적인 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물 및 이를 이용한 바탕 구조물의 방수 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 콘크리트 구조물, 철재 구조물, 목재 등의 다양한 건축 구조물의 지붕이나, 바닥, 지하 주차장, 창틀 등에는 수분이 내부로 스며드는 것을 방지하기 위하여 건축 구조물의 표면에 방수재를 도포하는 방수 시공이 실시된다. 이러한 방수 시공에는 시공 부위 및 방수재료에 따라 다소 차이가 있으나, 일반적으로 도막방수재, 아스팔트, 시트 등을 사용하여 그 표면에 방수 시공이 널리 실시되고 있다. 최근에는 이들을 혼합한 복합 방수 시공도 실시되고 있다.
그중에서 도막방수재 코팅 시공은 폴리우레탄 또는 에폭시 계열의 2액형 도료를 코팅하는 공법으로서, 균열이 적고 피도면의 구조나 형태에 상관없이 시공이 간편한 장점이 있다. 그러나 동절기에는 24시간 이상의 오랜 건조시간이 필요하며, 내구성 및 수명이 열악한 문제점이 있었다.
또한 폴리우레아는 엘라스토머 특성을 갖는 고분자 물질로서, 주제와 경화제를 구성하는 이소시아네이트와 아민 화합물의 급속한 반응성으로 인해 피도면에 분사된 후 신속하게 경화되어 견고하고 두꺼운 방수도막을 형성할 수 있는 장점이 있다. 나아가 폴리우레탄 또는 에폭시 계열의 도료와 달리, 친환경적으로서, 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 환경호르몬이 검출되지 않고, 인체에 유해한 유기용제를 사용하지 않기 때문에 악취가 없는 친환경 소재로 널리 알려져 있다.
한편, 폴리우레아 수지의 화학적 구조는 폴리우레탄-우레아 결합을 포함하고 있어, 다른 도료에 비해 인장강도와 신장률이 우수하다. 특히, 저온에서 인장강도비와 가열처리에서 인장강도비 등이 탁월한 제품이다.
그러나 연질부의 폴리에테르아민(Polyetheramine)에서 아민기(-NH2)의 미반응 활성수소가 양생기간에 따라 후경화가 발생하여 상온에서 인장강도 증가와 신장률 감소가 발생한다. 그에 따라 특히 -20℃에서 온도의존성, 즉 인장강도비가 품질기준에 미치지 못하며, 장기내구성에서 가장 중요한 변수인 140℃에서 가열처리 후 인장강도비는 상온 30일 양생후의 기준에 적합하지 않게 된다. 이러한 결과로 건축물의 슬라브 등의 방수목적으로 사용할 경우 현장설치와 더불어 30일 이후에 노화가 진행되어 방수재의 성능이 점차 감소되는 문제점을 가지고 있다.
본 발명인은 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물 및 이를 이용한 바탕 구조물의 방수 시공방법에 관한 연구를 계속하던 중 연질부의 폴리에테르아민 대신에 폴리에테르폴리올과 오일변성 폴리올을 사용하여 후경화에서 발생하는 뷰렛
(Biuret)결합을 최소화하여 -20℃에서 온도의존성 및 140℃에서 가열처리 후 성능 등 장기내구성 등이 우수한 본 발명을 개발하게 되었다.
: 한국등록특허 제10-2312381호(2021. 10. 06. 등록) : 한국등록특허 제10-2505082호(2023. 2. 24. 등록) : 일본공개특허공보 특개2017-206680호(2017. 11. 24. 공개)
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여 착안(着眼)된 것으로서, 장기내구성이 우수한 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물 및 이를 이용한 바탕 구조물의 방수 시공방법의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여,
주제부 및 경화제부를 포함하는 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물로서, 상기 주제부는 분자량 2,000 내지 5,000의 폴리에테르폴리올 500~750중량부, 오일변성 폴리올 50~100중량부, 분자량 1,000의 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(PTMEG) 50~100중량부, 방향족 폴리아민 50~250중량부, 비스무스(Bi) 촉매 1~5중량부, 소포제 1~5중량부를 포함하는 폴리에테르아민으로 구성되며, 상기 경화제부는 이소시아네이트 350~500중량부, 분자량 2,000~5,000의 폴리에테르폴리올 또는 분자량 2,000의 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(PTMEG) 400~500중량부, 가소제 50~100중량부, 저장안정제 1.5~5중량부, 소포제 1.5~5중량부를 포함하되, 이소시아네이트 잔존율이 13~18%인 이소시아네이트 프리폴리머로 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물에 관한 것이다.
또한 본 발명은 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물을 이용한 바탕 구조물의 방수 시공방법으로서, 1) 바탕 구조물의 표면을 청소하여 정리하는 제 1단계; 2) 상기 제 1단계의 정리된 바탕 구조물의 표면에 하도로서, 유성 2액형 습기경화형 폴리우레탄 또는 수성 2액형 아크릴-에폭시를 도포하는 제 2단계; 3) 상기 제 2단계의 도포된 하도 위에 바탕조정재로서, 2액형 습기경화형 폴리우레탄이나 2액형 폴리우레탄-우레아 또는 2액형 에폭시수지를 도포하는 제 3단계; 4) 상기 제 3단계의 바탕조정재 위에 중도로서, 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물을 도포하여 도막 방수층을 형성하는 제 4단계; 5) 상기 제 4단계의 도막 방수층 위에 상도로서, 유성 2액형 아크릴-우레탄 또는 수성 2액형 아크릴-우레탄을 도포하는 제 5단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 바탕 구조물의 방수 시공방법에 관한 것이다.
한편, 본 발명에 의한 그 밖의 구체적인 과제의 해결수단은 발명의 상세한 설명에 기재되어 있다.
본 발명에 의한 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물 및 이를 이용한 바탕 구조물의 방수 시공방법은 온도의존성인 인장강도비 및 가열처리 후 성능 등 장기내구성이 우수할 뿐만 아니라 가격이 저렴한 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물을 이용한 바탕 구조물의 방수 시공방법에 의해 형성되는 방수 도막의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물을 이용한 바탕 구조물의 방수 시공방법에 의해 형성되는 방수 도막의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
본 발명은 주제부 및 경화제부를 포함하는 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물로서, 상기 주제부는 분자량 2,000 내지 5,000의 폴리에테르폴리올 500~750중량부, 오일변성 폴리올 50~100중량부, 분자량 1,000의 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(PTMEG) 50~100중량부, 방향족 폴리아민 50~250중량부, 비스무스(Bi) 촉매 1~5중량부, 소포제 1~5중량부로 구성되며,
상기 경화제부는 이소시아네이트 350~500중량부, 분자량 2,000~5,000의 폴리에테르폴리올 또는 분자량 2,000의 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(PTMEG) 400~500중량부, 가소제 50~100중량부, 저장안정제 1.5~5중량부, 소포제 1.5~5중량부를 포함하되, 이소시아네이트 잔존율이 13~18%인 이소시아네이트 프리폴리머로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명의 각 구성을 상세히 설명하기로 한다.
먼저 본 발명에 의한 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물은 주제부 및 경화제부를 각각 독립적으로 2액형으로 준비한 후에 도포 직전에 1 : 1.1~1.2의 부피비로 혼합될 수 있다. 이때 혼합비율이 1.1 미만일 경우 습기와 장비의 혼합불량에 따른 변수가 발생하여 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물의 경화속도가 늦어질 뿐만 아니라 도막방수재의 기계적물성 하락과 경도가 낮아지는 문제가 발생되며, 1.2를 초과하면 인장강도와 경도가 증가하고 도막면 상태가 평활하지 못해 바람직하지 않다.
상기 주제부인 분자량 2,000 내지 5,000의 폴리에테르폴리올 500~750중량부, 오일변성 폴리올 50~100중량부, 분자량 1,000의 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(PTMEG) 50~100중량부, 방향족 폴리아민 50~250중량부, 비스무스(Bi) 촉매 1~5중량부, 소포제 1~5중량부를 포함하여 제조할 수 있다.
상기 구성성분 중에서 폴리에테르폴리올은 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물의 연질부 역할을 하여 신장률 향상과 저온에서 탄성을 향상시키는 효과가 있는 것으로서, 평균분자량 2,000 내지 5,000의 것을 단독 또는 혼합 사용하는 것이 바람직한데, KPX케미칼 등에서 제조 유통되는 제품을 사용할 수 있다. 상기 제품의 평균분자량이 2,000 미만인 경우 연질부의 반복단위가 짧아 상온에서의 신장률 감소와 저온에서의 신장률이 낮아지는 문제점이 발생하고, 5,000을 초과하는 경우에는 신장률 증가에 따른 인장강도 감소와 60℃에서의 인장강도비가 저하될 수 있는 문제점이 있다. 또한 그 첨가량이 500중량부 미만일 경우 가교제의 함량이 증가하여 상온 인장강도가 증가하나 신장률이 감소하는 문제가 발생하고, 750중량부를 초과하면 경질부의 사용량이 감소하여, 인장강도가 KS F 4922 기준값에 도달하지 못하여 도막 방수재의 성능이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 오일변성 폴리올은 내열성과 내구성 향상을 위한 것으로서, 아마인유나 피마자유에 프로필렌/에틸렌옥사이드가 부가중합된 것을 사용할 수 있는데, 이렇게 부가중합된 오일변성 폴리올은 폴리에테르폴리올, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜 등의 폴리올과의 상용성과 더불어 연질부의 가교밀도를 향상 시키는 목적이며, 그 첨가량은 50~100중량부로 하는 것이 바람직하다. 첨가량이 50중량부 미만이면 연질부의 가교밀도가 낮아 가열처리(-140℃) 인장강도비가 기준값을 도달하지 못하는 문제가 있고, 100중량부를 초과하면 연질부의 가교밀도가 증가하여 상온 및 저온 신장률 감소와 그에 따른 장기내구성에 문제가 있다.
상기 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(PTMEG)은 내구성, 내열성 및 신장율 향상에 효과가 있는 것으로서, 평균분자량 1,000인 제품을 사용하는 것이 바람직하다. 그 첨가량은 50~100중량부로 하는 것이 바람직한데, 그 첨가량이 50중량부 미만이면 가열처리(-140℃) 후 인장강도비가 낮게 나타나는 문제가 있고, 100중량부를 초과하면 상온에서 신장률이 감소하는 문제가 있다.
상기 방향족 폴리아민은 도막의 가교밀도를 향상시키기 위한 것으로서, 디에틸톨루엔디아민(DETDA)을 사용할 수 있다. 그 첨가량은 50~250중량부로 함유하는 것이 바람직한데, 첨가량이 50중량부 미만인 경우 폴리우레탄-우레아 결합에서 폴리우레아 결합이 감소하여 인장강도가 KS F 4922 기준을 하향하는 문제가 발생하고, 250중량부를 초과하면 상온에서의 인장강도 증가에 따른 저온에서의 신장률이 감소하는 문제가 있다.
상기 비스무스(Bi) 촉매는 반응성을 향상시켜 지촉건조시간 단축에 효과가 있는데, 1~5중량부로 첨가하는 것이 바람직하다. 그 첨가량이 1중량부 미만인 경우 지촉건조시간이 기준에 미달할 뿐만 아니라 수직부에서의 흘러내림 현상이 발생할 수 있으며, 5중량부를 초과하면 초기 경화시간이 단축되어 도막의 평활성 감소와 강도가 증가하는 문제가 있다.
상기 소포제는 경화제부와 혼합 시 발생할 수 있는 기포를 제거하기 위한 것으로서, 그 첨가량은 1~5중량부로 하는 것이 바람직하다. 그 첨가량이 1중량부 미만인 경우 제조시 발생하는 기포와 반응 후 발생하는 기포를 탈포하기 어려우며, 5중량부를 초과하면 재도장 시 폴리우레아 수지 도막방수재간의 부착에 문제가 있다. 이상 열거된 구성성분들을 하기의 적절한 조건에서 배합한 후 일정 시간 반응시켜 주제부를 제조할 수 있다.
또한 상기 주제부는 필요에 따라 부착증진제, 증점제, 착색제 등과 같은 첨가제를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 경화제부인 이소시아네이트 프리폴리머는 이소시아네이트 350~500중량부, 분자량 2,000~5,000의 폴리에테르폴리올 400~500중량부, 가소제 50~100중량부, 저장안정제 1.5~5중량부, 소포제 1.5~5중량부를 포함하되, 이소시아네이트 잔존율이 13~18%인 이소시아네이트 프리폴리머로 구성되어 제조될 수 있다. 이때 그 잔존율이 13% 미만이면 도막 형성 시 인장강도 등 전체적인 물성이 떨어질 수 있고, 18%를 초과하면 도막 형성 시 신장율이 떨어지며, 반응성이 증대되어 도막의 면 상태가 평활하지 못하여 바람직하지 못하다.
상기 구성성분 중에서 이소시아네이트는 모노머릭 MDI(Methylene Diphenyl Diisocyanate) 또는 폴리머릭 MDI(Methylene Diphenyl Diisocyanate) 중에서 1종 이상을 사용할 수 있다. 그 첨가량은 350~500중량부로 하는 것이 바람직하다. 그 첨가량이 350중량부 미만인 경우 경질부의 함량이 낮아져 도막의 물성이 KS F 4922 기준값 이하를 보이는 문제가 있고, 500중량부를 초과하면 인장강도 증가와 신장률을 감소시키는 문제가 있다.
상기 폴리에테르폴리올은 평균분자량 2,000~5,000의 제품 중에서 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 분자량이 2,000 미만이면 도막 형성 시 굴곡성 및 내충격성이 취약해지고, 5,000을 초과하면 도막 형성 시 건조속도가 늦어질 뿐만 아니라 점도가 높아 기포 문제로 미건조가 발생될 수 있다. 또는 분자량 2,000의 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(PTMEG)을 사용할 수 있다. 그 첨가량은 400~500중량부로 하는 것이 바람직하다. 첨가량이 400중량부 미만인 경우 경질부의 함량이 증가하여 신장률이 감소하는 문제가 있고, 500중량부를 초과하면 경질부 감소에 따른 인장강도가 감소하는 문제가 있다.
상기 가소제는 트리스(2-클로로이소프로필)포스페이트, 디(2-프로필헵틸)프탈레이트 중에서 선택 사용할 수 있다. 그 첨가량은 50~100중량부로 하는 것이 바람직하다. 첨가량이 50중량부 미만인 경우 동절기 저장안정성 감소와 탄성이 낮아지는 문제가 있고, 100중량부를 초과하면 탄성증가와 가열처리 후 인장강도비가 낮아지는 문제가 있다.
이상 열거된 구성성분들을 하기의 적절한 조건에서 배합한 후 일정 시간 반응시켜 경화제부를 제조할 수 있다.
나아가 본 발명의 다른 일 구현예는 상기 도막 방수용 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물을 이용한 바탕구조물의 방수 시공방법으로서,
1) 바탕 구조물의 표면을 청소하여 정리하는 제 1단계; 2) 상기 제 1단계의 정리된 바탕 구조물의 표면에 하도로서, 유성 2액형 습기경화형 폴리우레탄 또는 수성 2액형 아크릴-에폭시를 도포하는 제 2단계; 3) 상기 제 2단계의 도포된 하도 위에 바탕조정재로서, 2액형 습기경화형 폴리우레탄이나 폴리우레탄-우레아 또는 2액형 에폭시수지를 도포하는 제 3단계; 4) 상기 제 3단계의 바탕조정재 위에 중도로서, 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물을 도포하여 도막 방수층을 형성하는 제 4단계; 5) 상기 제 4단계의 도막 방수층 위에 상도로서, 유성 2액형 아크릴-우레탄 또는 수성 2액형 아크릴-우레탄을 도포하는 제 5단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 바탕 구조물의 방수 시공방법을 제공한다.
본 발명에 따른 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물을 이용한 바탕 구조물의 방수 시공방법에 의해 형성되는 방수 도막의 구조를 개략적인 단면도는 도 1과 같다.
상기 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물을 이용한 바탕 구조물의 방수 시공방법을 이하에서 각 단계별로 구체적으로 설명하기로 한다.
상기 제 1단계는 바탕 구조물의 표면을 청소하여 정리하는 단계이다. 구체적으로 설명하면, 상기 바탕 구조물의 표면에 존재하는 불순물, 레이탄스 및 열화 부위를 제거하고, 청소하여 바탕면을 정리할 수 있다. 이때 상기 불순물 등은 평삭기, 그라인더, 숏블라스터, 연마기 등의 통상의 절삭장비를 이용하여 제거하고, 상기 제거된 부위는 워터젯, 고압살수기 등의 통상의 절삭장비를 이용하여 청소하고 진공흡입기로 청소할 수 있다. 또한, 상기 제 1단계 이후 바탕 구조물에 균열이 발생한 경우에는 폴리우레탄 실링제, 초속경 퍼티 또는 에폭시 퍼티를 이용하여 균열 부위를 보수하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제 2단계는 상기 제 1단계의 정리된 바탕 구조물의 표면에 하도로서, 유성 2액형 습기경화형 폴리우레탄 또는 수성 2액형 아크릴-에폭시를 도포하는 단계이다. 구체적으로 설명하면, 접착제 역할을 하는 유성 2액형 습기경화형 폴리우레탄 또는 수성 2액형 아크릴-에폭시를 이용하여 정리된 바탕 구조물의 표면에 긴밀하게 도포시키기 위한 공정이다.
상기 제 3단계는 상기 제 2단계의 도포된 하도 위에 바탕조정재로서, 2액형 습기경화형 폴리우레탄이나 2액형 폴리우레탄-우레아 또는 2액형 에폭시수지를 도포하는 단계이다. 구체적으로는 위에 열거된 바탕조정재 중 어느 하나를 바탕 구조물의 표면 상태 및 하도로 도장된 상태를 고려하여 사용이 가능하다. 이때 바탕조정재는 바탕 구조물에 우수한 침투성으로 침투하여 뛰어난 부착력을 제공할 수 있게 된다.
상기 제 4단계는 상기 제 3단계의 바탕조정재 위에 중도로서, 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물을 도포하여 도막 방수층을 형성하는 단계이다. 구체적으로는 상기 바탕조정재가 도포된 부위의 상부에 중도로서, 장기내구성이 탁월한 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물을 도포하는 것이다. 이때 상기 장기내구성이 탁월한 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물의 도포는 1 내지 3회 수행될 수 있고, 형성된 도막의 두께는 0.8 내지 3.5㎜일 수 있다.
이때 상기 도포는 스프레이 장비를 사용하여 시공될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 스프레이 장비의 제한적인 예를 들면, Fusion MP 스프레이건(Mixing module XF 2929 장착)을 사용할 수 있다. 이때, 온도를 60 내지 80℃로 유지하고, 분사압력은 1,500 내지 3,500psi로 하면서 도포 시공될 수 있다.
이때 온도가 60℃ 미만일 경우 주제와 경화제 간의 혼합불량에 따른 물성 저하가 발생되고, 80℃를 초과하면 경화속도 증가와 과열로 인한 부풀음 문제가 발생할 수 있다. 또한 분사압력이 1,500psi 미만일 경우 혼합모듈에서 주제와 경화제의 혼합불량이 발생하고, 3,500psi를 초과하면 분사속도가 빨라 도포면의 평탄성에 문제가 발생할 수 있다.
상기 제 5단계는 상기 제 4단계의 중도 위에 상도로서, 유성 2액형 아크릴-우레탄 또는 수성 2액형 아크릴-우레탄을 도포하는 단계이다. 구체적으로 상도로서, 유성 2액형 아크릴-우레탄 또는 수성 2액형 아크릴-우레탄을 도포할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 장기내구성이 우수한 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물을 이용한 바탕 구조물의 방수 시공방법에 의하면, 콘크리트나 금속과 같은 바탕 구조물과의 온도의존성인 인장강도비 및 가열처리 후 성능 등 장기내구성이 우수할 뿐만 아니라 가격이 저렴한 장점이 있다.
이하 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 좀 더 상세하게 설명하지만, 본 발명이 이들 예로만 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
<제조예 1> 주제부의 제조
폴리에테르폴리올인 KPX케미칼 제품 KONIX SC2204 530g, SC3513 180g, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(PTMEG 1000) 100g, 오일변성 폴리올로서 아마인유에 프로필렌옥사이드가 부가중합된 제품(KPX케미칼, KONIX BI-1200) 50g, 방향족 폴리아민 디에틸톨루엔디아민(DETDA) 170g, Bi 촉매 5g, 소포제(일본 공영사 제품 Flowlen ac-1160) 5g을 반응용기에 투입한 후, 1,000 rpm 속도로 교반하면서 서서히 상온에서 2시간 동안 균일하게 하여 주제부를 제조하였다.
이하에서는 다음 표 1, 2와 같이, 원료 배합량을 여러 가지로 변화시켜 위와 같은 동일한 방법으로 주제부를 제조하였다.
여러 예별 원료 배합량
제조예
1-1		 제조예
1-2		 제조예
1-3		 제조예
1-4		 제조예
1-5		 제조예
1-6		 제조예
1-7
KONIX SC2204 530 350 550 530 530 530 530
KONIX SC3513 180 140 210 180 180 180 180
PTMEG 1000 100 100 100 45 115 100 100
DETDA 170 170 170 170 170 210 170
KONIX BI-1200 50 50 50 50 50 50 110
촉매(BINL-A9) 5 5 5 5 5 5 5
소포제 5 5 5 5 5 5 5
여러 예별 원료 배합량
제조예
1-8		 제조예
1-9		 비교
제조예
1-1		 비교
제조예
1-2		 비고
KONIX SC2204 530 530 710 672 비교 제조예 1-1, 1-2는 폴리올 대신에 각각 폴리에테르아민(평균분자량 2000, 5000)을 배합
KONIX SC3513 180 180
PTMEG 1000 100 100
DETDA 170 170 240 260
KONIX BI-1200 50 50 - 50
촉매(BINL-A9) 6 5 - -
소포제 5 6 - -
<제조예 2> 경화부의 제조
모노머릭 MDI(BASF Lupranate MI) 380g, 폴리머릭 MDI(금호미쓰이화학 Cosmonate LL) 80g, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(KPX케미칼 PTMEG 2000) 450g, 가소제 디(2-프로필헵틸)프탈레이트 90g, 저장안정제 염화벤조일 2g, 소포제 비닐/올레핀 폴리머 2g을 각각 반응용기에 투입한 후, 이들을 70~80℃에서 3~4시간 100~500rpm으로 균일하게 교반하여 NCO 함량이 17.8%인 이소시아네이트 프리폴리머를 제조하였다.
이하에서는 다음 표 3, 4와 같이, 원료 배합량을 여러 가지로 변화시켜 위와 같은 동일한 방법으로 이소시아네이트 프리폴리머를 제조하였다.
여러 예별 원료 배합량
제조예
2-1		 제조예
2-2		 제조예
2-3		 제조예
2-4		 제조예
2-5		 제조예
2-6		 제조예
2-7
모노머릭 MDI 380 280 410 380 380 380 380
폴리머릭 MDI 80 60 100 80 80 80 80
폴리올PP-2000 - - - 70 100 - -
″ PEG-4000 - - - 70 100 - -
PTMEG 2000 450 450 450 250 310 450 450
가소제 NEO-P 90 90 90 90 90 48 90
소포제 2 2 2 2 2 2 2
저장안정제 2 2 2 2 2 2 2
여러 예별 원료 배합량
제조예
2-8		 제조예
2-9		 비교
제조예
2-1		 비교
제조예
2-2		 비 고
모노머릭 MDI 380 380 380 480
폴리머릭 MDI 80 80 90 -
폴리올 PP-2000 - - 440 53
″ PEG-4000 - - - 394
PTMEG 2000 450 450 - -
가소제 NEO-P 90 90 - -
소포제 6 2 - -
저장안정제 2 6 - -
<실시예 및 비교예> 도막의 형성
Fusion MP 스프레이건(Mixing module XF 2929장착)을 이용하여, 상기와 같이 각각 제조된 주제부 및 경화제부가 1 : 1 부피비로 혼합된 폴리우레아수지 도막방수재 조성물을 65~70℃에서 1500~2500psi 분사압력으로 300㎜×300㎜ 넓이의 도막 시험편에 2㎜의 도막 두께로 코팅하였다.
이때 상기 주제부 및 경화제부의 여러 가지 혼합예는 다음 표 5와 같다.
여러 예별 혼합예
주제부 경화제부
실시예 1 제조예 1-1 제조예 2-1
실시예 2 제조예 1-2 제조예 2-2
실시예 3 제조예 1-3 제조예 2-3
실시예 4 제조예 1-4 제조예 2-4
실시예 5 제조예 1-5 제조예 2-5
실시예 6 제조예 1-6 제조예 2-6
실시예 7 제조예 1-7 제조예 2-7
실시예 8 제조예 1-8 제조예 2-8
실시예 9 제조예 1-9 제조예 2-9
비교예 1 비교제조예 1-1 비교제조예 2-1
비교예 2 비교제조예 1-2 비교제조예 2-2
<시험예>
상기 실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 2에 의한 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물이 코팅된 도막의 기계적 물성 등 시험방법 및 시험 결과를 다음 표 6 내지 8에 각각 나타내었다.
일자 별 KS F 4922 도막방수재 기준에 의한 물성 측정
상온 5일차(20℃, 65%)
인장
강도
(N/㎟)		 인열
강도
(N/㎜)		 신장률
(%)		 온도의존성 가열처리(140℃)
-20℃ 60℃ 인장
강도비(%)		 신장률
(%)
인장강
도비(%)		 신장
률(%)		 인장강
도비(%)		 신장
률(%)
KSF 4922
기준		 ≥16 ≥50 ≥300 ≥150 ≥100 ≥60 ≥150 ≥80 ≥250
실시예 1 17.0 68 500 182 255 73 266 81 520
실시예 2 17.5 71 450 179 240 70 265 79 440
실시예 3 17.8 65 380 150 220 75 250 78 390
실시예 4 16.5 60 510 181 260 62 300 75 515
실시예 5 16.2 58 500 175 250 65 295 74 498
실시예 6 15.8 52 460 165 240 68 285 75 470
실시예 7 17.5 69 465 175 245 72 250 80 450
실시예 8 17.2 70 450 173 235 71 240 79 430
실시예 9 17.1 69 430 168 240 70 235 80 410
비교예 1 16.5 86.5 350 166 154 75 243 81 267
비교예 2 24.2 112 440 161 130 73 220 94 438
상온 14일차(20℃, 65%)
인장
강도
(N/㎟)		 인열
강도
(N/㎜)		 신장
률(%)		 온도의존성 가열처리(140℃)
-20℃ 60℃ 인장
강도비(%)		 신장
률(%)
인장강
도비(%)		 신장
률(%)		 인장강
도비(%)		 신장
률(%)
KSF 4922
기준		 ≥16 ≥50 ≥300 ≥150 ≥100 ≥60 ≥150 ≥80 ≥250
실시예 1 17.5 75 450 180 239 73 263 86 500
실시예 2 17.8 78 430 178 210 71 258 81 475
실시예 3 17.9 68 370 160 213 73 260 79 380
실시예 4 17.2 63 530 179 270 60 290 74 520
실시예 5 16.8 60 495 170 240 63 300 73 511
실시예 6 16.5 53 470 170 230 69 295 72 495
실시예 7 17.8 73 430 168 225 73 255 82 450
실시예 8 17.9 71 420 165 230 72 245 81 440
실시예 9 17.3 70 410 166 241 71 240 81 420
비교예 1 18.2 79.3 400 159 184 74 270 83 400
비교예 2 25.2 120 420 152 165 77 280 80 380
상온 28일차(20℃, 65%)
인장
강도
(N/㎟)		 인열
강도
(N/㎜)		 신장
률(%)		 온도의존성 가열처리(140℃)
-20℃ 60℃ 인장
강도비(%)		 신장
률(%)
인장강
도비(%)		 신장
률(%)		 인장강
도비(%)		 신장
률(%)
KSF 4922
기준		 ≥16 ≥50 ≥300 ≥150 ≥100 ≥60 ≥150 ≥80 ≥250
실시예 1 19.4 79 470 173 224 63 266 87 520
실시예 2 19.8 81 430 170 205 60 259 79 480
실시예 3 20.1 83 340 155 200 60 240 75 350
실시예 4 18.8 76 500 163 250 58 250 70 510
실시예 5 17.8 69 505 160 255 57 255 70 510
실시예 6 18.1 59 485 160 245 61 260 71 505
실시예 7 19.5 74 460 158 235 63 265 78 490
실시예 8 19.4 73 451 160 225 62 255 78 465
실시예 9 18.3 69 425 163 240 58 245 81 450
비교예 1 23.2 188.1 333 147 128 69 219 77 250
비교예 2 26.4 123 400 135 122 65 200 70 280
<시험예 2> 바탕조정재와 부착성
상기 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물을 바탕 구조물(콘크리트, 금속 등) 위에 온도 16~22℃, 습도 57%의 조건에서 별지 [도 1]에 나타낸 바와 같이, ① 하도, ② 바탕조정재, ③ 중도 - 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물, ④ 상도 총 4개의 도장 시스템으로 도장을 진행하였다. 특히, 바탕조정재와 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물, 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물과 상도의 부착성이 중요한데, 부착력 미 확보시 박리가 발생된다.
이에 옥외에 ② 바탕조정재 및 ③ 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물의 시편을 거취(去取)한 후 경과시간(1일, 3일, 5일)에 따라 각 도장재와의 부착성 검증을 진행하였다.
시험결과 당김강도 시 부착상태가 우수하였고, 강제 박리 시 박리가 발생하지 않았다. 특히, 바탕조정재 별로 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물의 부착성이 모두 양호하였다.
<시험예 3> 상도와 부착성
시험방법 ASTM D3359에 따라 Cross-cut(폭1㎜) 코팅부착력을 시험하였다.
실시예 1 내지 9 및 비교예 1, 2의 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물을 도포한 후 2일부터 5일 후에 상도를 도장하여 부착성을 확인하였다. 그 결과 상도와의 부착성은 비교예 1, 2와 유사하였으며, 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물 도포 후 4일차까지 상도와의 부착성이 확보되었다.
<시험 결과 분석>
상기 표 6 내지 8과 같이, 본 발명에 의한 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물이 코팅된 도막은 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
첫째, 시간에 따른 물성인 온도의존성(인장강도비)에 있어 경시 변화가 발생되었다. 즉, 14일 경화 후에 비교예 1과, 실시예 1의 경우 KS F 4922 품질기준을 만족하였다. 그러나 28일 경화 후에 실시예 1의 경우만 품질 성능이 가장 우수하게 유지되었을 뿐이고, 비교예 1, 2 경우는 동 품질기준을 만족시키지 못하였다. 또한 실시예 2 내지 9는 동 품질기준을 만족시키지 못하는 경우가 일부 발생하였다.
둘째, 장기 내구성이 우수하였다. 즉, 방수재 용도로 사용할 경우 온도의존성과 가열처리 성능이 가장 중요한 요소로서, 반드시 그 물성이 장기간 유지되어야만 한다. 온도의존성 중 저온(-20℃)에서 비교예 1은 28일 경화 후에 기준값 이하의 물성을 보인데 비하여, 실시예 1은 28일 경화 후에도 기준값 이상의 가장 우수한 결과를 보임을 알 수 있다. 또한 가열처리(140℃) 물성은 28일 경화 후에 인장강도비가 비교예 1, 2는 기준값을 만족하지 못한데 비하여, 실시예 1은 기준값 이상의 가장 우수한 인장강도비를 보이고 있다. 또한 실시예 2 내지 9는 동 품질기준을 만족시키지 못하는 경우가 일부 발생하였다.
셋째, 본 발명은 현재 시장에 판매되어 사용되고 있는 폴리우레아 수지 제품의 비해 20~30% 원가를 절감할 수 있어 경제성 효과가 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
01 : 바탕체 02 : 하도
03 : 바탕조정재 04 : 중도
05 : 상도

Claims (8)

  1. 주제부 및 경화제부를 포함하는 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물로서,
    상기 주제부는 분자량 2,000 내지 5,000의 폴리에테르폴리올 500~750중량부, 오일변성 폴리올 50~100중량부, 분자량 1,000의 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(PTMEG) 50~100중량부, 방향족 폴리아민 50~250중량부, 비스무스(Bi) 촉매 1~5중량부, 소포제 1~5중량부로 구성되며,
    상기 경화제부는 이소시아네이트 350~500중량부, 분자량 2,000~5,000의 폴리에테르폴리올 또는 분자량 2,000의 폴리테트라메틸렌에테르글리콜(PTMEG) 400~500중량부, 가소제 50~100중량부, 저장안정제 1.5~5중량부, 소포제 1.5~5중량부를 포함하되, 이소시아네이트 잔존율이 13~18%인 이소시아네이트 프리폴리머로 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 주제부 및 경화제부는 1 : 1.1~1.2 부피비로 포함하는 것을 특징으로 하는 도막 방수용 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 주제부 중 오일변성 폴리올은 피마자유나 아마인유에 프로필렌/에틸렌옥사이드가 부가중합된 것을 특징으로 하는 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 경화제부 중 이소시아네이트는 모노머릭 MDI(Methylene Diphenyl Diisocyanate), 폴리머릭 MDI(Methylene Diphenyl Diisocyanate) 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 경화제부 중 방향족 폴리아민은 디에틸톨루엔디아민(DETDA)인 것을 특징으로 하는 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중에서 선택되는 어느 하나의 항에 따른 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물을 이용한 바탕 구조물의 방수 시공방법으로서,
    1) 바탕 구조물의 표면을 청소하여 정리하는 제 1단계;
    2) 상기 제 1단계의 정리된 바탕 구조물의 표면에 하도로서, 유성 2액형 습기경화형 폴리우레탄 또는 수성 2액형 아크릴-에폭시를 도포하는 제 2단계;
    3) 상기 제 2단계의 도포된 하도 위에 바탕조정재로서, 2액형 습기경화형 폴리우레탄이나 2액형 폴리우레탄-우레아 또는 2액형 에폭시수지를 도포하는 제 3단계;
    4) 상기 제 3단계의 바탕조정재 위에 중도로서, 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물을 도포하여 도막 방수층을 형성하는 제 4단계;
    5) 상기 제 4단계의 도막 방수층 위에 상도로서, 유성 2액형 아크릴-우레탄 또는 수성 2액형 아크릴-우레탄을 도포하는 제 5단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 바탕 구조물의 방수 시공방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 4단계의 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물은 스프레이건을 포함하는 도장 장비를 이용하여 바탕조정재 위에 직접 분사되는 것을 특징으로 하는 바탕 구조물의 방수 시공방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물은 압력 1,500~3,500Psi, 온도 60~80℃에서 분사되는 것을 특징으로 하는 바탕 구조물의 방수 시공방법.
KR1020230140357A 2023-10-19 2023-10-19 장기내구성이 우수한 폴리우레아 수지 도막방수재 조성물 및 이를 이용한 바탕 구조물의 방수 시공방법 KR102612985B1 (ko)

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JP2017206680A (ja) 2016-04-21 2017-11-24 有限会社ヨシカネ ポリウレア形成組成物、ポリウレア塗膜及び塗膜形成方法
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