KR102634259B1 - Coating material using eco-friendly polymer with improved dispersibility and abrasion resistance - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내마모성 및 분산성이 향상된 친환경 폴리머를 이용한 코팅제에 관한 것으로, 천연 식물성 오일 유래 폴리올 30 ~ 50 중량%, 실리카 30~50 중량%, 분산안정제인 나노복합체 0.1 ~ 0.5 중량%를 포함하는 제1액과, 상기 제1액 100 중량부에 대하여 이소시아네이트 30 ~ 50 중량부 포함하는 제2액으로 구성된다. .
이에 의해, 기존 상용화 제품대비 비스페놀A와 같은 유해물질의 방출이 없으며 기존 석유계 코팅제와 동등한 수준의 내마모성, 탄성 및 인장/인열강도를 가지므로 콘크리트 기반의 구조물의 수명연장, 재도장 비용 및 유지 보수 단계에 시간과 경비의 절감이 가능하며, 나노복합체의 적용으로 분산 안정성이 확보되므로 제조 후 유통 기간에 구애를 받지 않는다는 장점이 있다.
The present invention relates to a coating agent using an eco-friendly polymer with improved wear resistance and dispersibility, and contains 30 to 50% by weight of polyol derived from natural vegetable oil, 30 to 50% by weight of silica, and 0.1 to 0.5% by weight of a nanocomposite as a dispersion stabilizer. It consists of a first liquid and a second liquid containing 30 to 50 parts by weight of isocyanate based on 100 parts by weight of the first liquid. .
As a result, there is no emission of harmful substances such as bisphenol A compared to existing commercialized products, and it has the same level of wear resistance, elasticity, and tensile/tear strength as existing petroleum-based coatings, thereby extending the lifespan of concrete-based structures, recoating costs, and maintenance. It is possible to save time and money in the repair stage, and the application of nanocomposites ensures dispersion stability, so it has the advantage of not being limited by the distribution period after manufacturing.

Description

내마모성 및 분산성이 향상된 친환경 폴리머를 이용한 코팅제{Coating material using eco-friendly polymer with improved dispersibility and abrasion resistance}Coating material using eco-friendly polymer with improved dispersibility and abrasion resistance}

본 발명은 코팅제에 관한 것으로, 종래 석유계 에폭시 제품이 주류를 이루고 있는 바닥 코팅제를 대신하여 천연 식물성 오일 유래 폴리올을 주성분으로 하고 산화규소 기반의 나노복합체를 적용한, 내마모성과 분산성이 향상된 친환경 폴리머를 이용한 코팅제에 관한 것이다. The present invention relates to a coating agent. Instead of floor coating agents, which are mainly petroleum-based epoxy products, an eco-friendly polymer with improved wear resistance and dispersibility is made using polyol derived from natural vegetable oil as a main ingredient and a silicon oxide-based nanocomposite. It relates to the coating agent used.

폴리우레탄 제품은 다수의 공업적 또는 소비자용도로 광범위하게 사용되어 왔으며, 이러한 대중성은 폴리우레탄의 상대적인 제조용이성 및 광범위한 기계적 특성에 기인한다. Polyurethane products have been widely used in many industrial or consumer applications, and this popularity is due to the relative ease of manufacture and wide mechanical properties of polyurethanes.

폴리우레탄의 합성은 디이소시아네이트와 폴리올 그리고 쇄연장제의 반응으로 이루어지며 사용되는 원료에 따라 매우 넓은 범위의 특성을 발휘할 수 있어, 섬유, 플라스틱, 목재 및 금속 재료의 코팅제나 접착제, 방수제 등의 많은 영역에 폭넓게 사용되고 있다. The synthesis of polyurethane is accomplished through the reaction of diisocyanate, polyol, and chain extender. Depending on the raw materials used, it can exhibit a very wide range of properties, and is used as a coating agent for fiber, plastic, wood, and metal materials, adhesives, and waterproofing agents. It is used widely in many areas.

폴리우레탄 제조에 사용되는 폴리올은 전형적으로 석유 유래 성분에 기초하여 왔으나, 원유가격의 상승과 더불어 특히 최근 환경에 대한 세계적인 관심이 증대되면서 사람의 건강과 환경에 대하여 부정적인 영향을 주는 유기용제의 사용에 대한 규제가 광범위하게 확장되고 있는 실정이다. Polyols used in the manufacture of polyurethane have typically been based on petroleum-derived ingredients, but with the rise in crude oil prices and especially recent global interest in the environment, the use of organic solvents, which have a negative impact on human health and the environment, has increased. Regulations are currently being expanded widely.

이에, 대듀유(soybean oil), 피마자유(castor oil), 야자유(palm oil), 유채유(rapeseed oil) 및 해바라기유(sunflower oil) 등의 천연유래 식물성 오일 기반의 폴리올을 이용하는 방법이 제안된 바 있다. Accordingly, a method of using polyols based on natural vegetable oils such as soybean oil, castor oil, palm oil, rapeseed oil, and sunflower oil has been proposed. there is.

대한민국공개특허 제2008-0053219호에는 캐슈너트쉘액의 알콕시화 반응으로 제조되는 신규한 폴리에테르 폴리올, 및 이들 신규한 폴리에테로 폴리올의 제조방법이 개시되어 있으며, 대한민국등록특허 제0849123호에는 식물성 기름인 피마자유를 사용하여 고관능기의 생분해성 폴리올을 합성하는 방법에 관한 기술이 개시되어 있다. Republic of Korea Patent Publication No. 2008-0053219 discloses a novel polyether polyol produced by an alkoxylation reaction of cashew nut shell liquid, and a method for producing these novel polyetheropolyols, and Republic of Korea Patent No. 0849123 discloses vegetable oil A technology for synthesizing highly functional biodegradable polyol using phosphorus castor oil is disclosed.

그러나, 천연 식물성 오일 유래 폴리올을 적용하여 바닥 코팅제를 개발하는 과정에서 우선적으로 중요시되는 요인은 코팅제의 분산안정성인데, 이는 합성단계에서 발생되는 부산물등이 원인이다. 따라서, 6개월 이상 저장시 침전물(caking화)의 발생으로 바닥에 도포시 표면의 균일함이 보장되지 않으며, 혼합 과정중 탈포 및 유색제품의 제조를 위한 안료와 혼합시 분산 안정성이 떨어지는 문제점이 있다. However, in the process of developing a floor coating by applying polyol derived from natural vegetable oil, the first important factor is the dispersion stability of the coating, which is caused by by-products generated during the synthesis step. Therefore, when stored for more than 6 months, uniformity of the surface is not guaranteed when applied to the floor due to the occurrence of sediment (caking), and there is a problem of poor dispersion stability when defoaming during the mixing process and mixing with pigments for manufacturing colored products. .

대한민국공개특허 제2008-0053219호Republic of Korea Patent Publication No. 2008-0053219

따라서, 본 발명의 목적은, 천연 식물성 오일 유래 폴리올을 적용함에 있어 야기되는 문제점을 해결하고자, 산화규소 기반의 나노복합체를 적용하여 상용화 제품으로 친환경 코팅제의 제조 및 저장 과정에서 발생되는 문제를 제거한 내마모성 및 분산성이 향상된 친환경 폴리머를 이용한 코팅제를 제공하는 데 있다. Therefore, the purpose of the present invention is to solve the problems that arise when applying polyol derived from natural vegetable oil, and by applying a silicon oxide-based nanocomposite, it is a commercialized product that eliminates problems that occur in the manufacturing and storage process of eco-friendly coating agents. and to provide a coating agent using an eco-friendly polymer with improved dispersibility.

또한, 도장 작업 과정은 물론 도장 후에도 휘발성 유기 화합물이나 환경 호르몬, 그리고 잔류 중금속의 문제가 없어 인체에 무해한 내마모성 및 분산성이 향상된 친환경 폴리머를 이용한 코팅제를 제공하는 데 있다. In addition, the goal is to provide a coating agent using an eco-friendly polymer with improved wear resistance and dispersibility that is harmless to the human body as there are no problems with volatile organic compounds, environmental hormones, or residual heavy metals during and after painting as well as during the painting process.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 천연 식물성 오일 유래 폴리올 30 ~ 50 중량%, 실리카 30~50 중량%, 분산안정제인 나노복합체 0.1 ~ 0.5 중량%를 포함하는 제1액과, 상기 제1액 100 중량부에 대하여 이소시아네이트 30 ~ 50 중량부를 포함하는 제2액으로 구성된, 내마모성 및 분산성이 향상된 친환경 폴리머를 이용한 코팅제에 의해 달성된다. The present invention for achieving the above object is a first liquid containing 30 to 50% by weight of natural vegetable oil-derived polyol, 30 to 50% by weight of silica, and 0.1 to 0.5% by weight of a nanocomposite as a dispersion stabilizer, and the agent This is achieved by a coating agent using an eco-friendly polymer with improved wear resistance and dispersibility, which consists of a second liquid containing 30 to 50 parts by weight of isocyanate based on 100 parts by weight of the first liquid.

상기 천연 식물성 오일 유래 폴리올은 OH 당량이 170~187 이고, 점도가 700 ~ 1400 cps(20°C)로 마련될 수 있다. The natural vegetable oil-derived polyol may have an OH equivalent of 170 to 187 and a viscosity of 700 to 1,400 cps (20°C).

상기 이소시아네이트는, 변성 MDI(Methylene Diphenyl Diisocyanate) 및 Polymeric MDI 중에서 선택된 1종 이상이며, 상기 변성 MDI 및/또는 상기 Polymeric MDI의 점도는 150 ~ 250 cps(25°C)이고, NCO 함량이 30.5 ~ 32중량% ㄹ로 마련될 수 있다. The isocyanate is at least one selected from modified MDI (Methylene Diphenyl Diisocyanate) and Polymeric MDI, and the modified MDI and/or the polymeric MDI has a viscosity of 150 to 250 cps (25°C) and an NCO content of 30.5 to 32. It can be prepared by weight %.

상기 나노복합체는, SiOx 코어(core)와 폴리스티렌(Polystyrene) 쉘(shell)의 코어-쉘 형태이며, 그 크기가 250 ~ 400 nm 로 마련될 수 있다. The nanocomposite is in a core-shell form of a SiO x core and a polystyrene shell, and can be prepared with a size of 250 to 400 nm.

본 발명에 따른 내마모성 및 분산성이 향상된 친환경 폴리머를 이용한 코팅제는, 기존 상용화 제품대비 비스페놀A와 같은 유해물질의 방출이 없으며 기존 석유계 코팅제인 에폭시와 동등한 수준의 내마모성, 탄성 및 인장/인열강도를 가지므로 콘크리트 기반의 구조물의 수명연장, 재도장 비용 및 유지 보수 단계에 시간과 경비의 절감이 가능하다. The coating agent using an eco-friendly polymer with improved wear resistance and dispersibility according to the present invention does not emit harmful substances such as bisphenol A compared to existing commercial products, and has wear resistance, elasticity, and tensile/tear strength equivalent to that of epoxy, a conventional petroleum-based coating agent. It is possible to extend the lifespan of concrete-based structures and save time and money in recoating costs and maintenance stages.

또한, 본 발명에 따른 내마모성 및 분산성이 향상된 친환경 폴리머를 이용한 코팅제에 따르면, 나노복합체의 적용으로 분산 안정성이 확보되므로 제조 후 유통 기간에 구애를 받지 않는다는 장점이 있다. In addition, according to the coating agent using an eco-friendly polymer with improved wear resistance and dispersibility according to the present invention, dispersion stability is ensured by the application of nanocomposites, so there is an advantage that the distribution period after manufacture is not limited.

도 1은, 본 발명의 일실시예에 따른 내마모성 및 분산성이 향상된 친환경 폴리머를 이용한 코팅제가 시공된 시공단면의 구조도,
도 2는, 본 발명의 일실시예에 따른 내마모성 및 분산성이 향상된 친환경 폴리머를 이용한 코팅제가 코팅제의 시공단계별 작업사진,
도 3은, 본 발명의 일실시예에 따른 내마모성 및 분산성이 향상된 친환경 폴리머를 이용한 코팅제의 성능시험성적서이다.
Figure 1 is a structural diagram of a construction cross-section on which a coating using an eco-friendly polymer with improved wear resistance and dispersibility according to an embodiment of the present invention is applied;
Figure 2 is a photo of the construction step of the coating agent using an eco-friendly polymer with improved wear resistance and dispersibility according to an embodiment of the present invention;
Figure 3 is a performance test report of a coating agent using an eco-friendly polymer with improved wear resistance and dispersibility according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice it. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

한편, 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)들은 다르게 정의되지 않는 한, 기본적으로 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 그러나, 후술되는 각 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 용어의 명확한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 우선적으로 해석되어야 한다. Meanwhile, all terms (including technical and scientific terms) used, unless otherwise defined, basically have the same meaning as generally understood by those skilled in the art in the field to which the present invention pertains. However, each term described below is defined in consideration of the function in the embodiment of the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator, so a clear definition of the term is based on the content throughout the specification. It must be interpreted first.

이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

본 발명의 일실시예에 따른, 내마모성 및 분산성이 향상된 친환경 폴리머를 이용한 코팅제는, 천연 식물성 오일 유래 폴리올 30 ~ 50 중량%, 실리카 30~50 중량%, 분산안정제인 나노복합체 0.1 ~ 0.5 중량%를 포함하는 제1액과, 상기 제1액 100 중량부에 대하여 이소시아네이트 30 ~ 50 중량부 포함하는 제2액으로 구성된다. According to an embodiment of the present invention, a coating agent using an eco-friendly polymer with improved wear resistance and dispersibility includes 30 to 50% by weight of polyol derived from natural vegetable oil, 30 to 50% by weight of silica, and 0.1 to 0.5% by weight of nanocomposite as a dispersion stabilizer. It consists of a first liquid containing and a second liquid containing 30 to 50 parts by weight of isocyanate based on 100 parts by weight of the first liquid.

천연 식물성 오일 유래 폴리올은 공지된 다양한 종류로 마련될 수 있다. 예를 들어, BASF 사의 천연 식물성 오일 유래 폴리올(Natural oil-based polyol)은 시중에 나와 있는 제품의 종류가 대략 28종으로 가장 많은 제품군을 보유 및 생산하고 있다. 일반적으로 낮은 가교밀도, 높은 OH 당량(OH- equivalent weight)을 가지며, 낮은 유리 전이온도(Tg)를 갖는 제품은 높은 탄성을 가지고 있어 탄성이 필요한 방수제나 체육시설에 적합하고, 반대로 높은 가교 밀도, 높은 유리전이온도(Tg) 및 높은 OH 당량을 가지고 있는 제품은 경도가 높아 산업용 바닥제로 적용이 가능하다. BASF 사의 Sovermol 제품 중 Sovermol®750은 낮은 점도와 높은 유리전이온도(Tg), 높은 가교밀도, 높은 OH 당량을 가지고 있어 목표로 하는 에폭시 대체용 바닥제로 적합하다. ALBODUR 시리즈는 Sovermol과 동일하게 100% VOC(Volatile organic compound) Free 천연 식물성 오일 유래 폴리올로 대략 11종 정도의 제품군을 보유하고 있다. Natural vegetable oil-derived polyols can be prepared in various known types. For example, BASF's natural oil-based polyol has the largest number of products on the market, with approximately 28 types. In general, products with low cross-linking density, high OH-equivalent weight, and low glass transition temperature (Tg) have high elasticity and are suitable for waterproofing or sports facilities that require elasticity. Conversely, products with high cross-linking density, Products with a high glass transition temperature (Tg) and high OH equivalent have high hardness and can be applied as industrial flooring agents. Among BASF's Sovermol products, Sovermol®750 has low viscosity, high glass transition temperature (Tg), high crosslinking density, and high OH equivalent, making it suitable as a target epoxy replacement flooring agent. The ALBODUR series, like Sovermol, is a 100% VOC (Volatile organic compound) free polyol derived from natural vegetable oil and has approximately 11 types of product lines.

여기서, 천연 식물성 오일 유래 폴리올의 경우, OH 당량이 낮으면 결합력은 우수하여 화학적 물성은 향상되나 도막의 경도가 증가하여 충격에 파손되기 쉽고, 이소시아네이트와 반응이 빨라져 충분한 작업시간이 확보되지 않는 단점이 있다. 반대로 OH 당량이 높으면 가교 결합력이 약해져 도막이 무르게 되어 주차장 등의 바닥제로는 사용하기 어려운 단점이 있다. 한편, 점도가 낮으면 제품의 점도가 낮아져 레벨링성이 향상되지만 비중이 높은 안료나 실리카의 침전이 빨라져 저장성 문제를 야기시키며, 반대로 점도가 높으면 제품의 점도도 높아지므로 레벨링성이 저하되고 실리카 함량을 증대시킬 수 없어 내마모성이 저하되는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 반복적인 실험결과, 화학적 물성 유지, 작업시간 확보, 레벨링성 및 저장성 등을 고려하여 OH 당량 170 ~ 187, 점도 700 ~ 1400 cps (20℃) 범위를 선택하였다. Here, in the case of polyol derived from natural vegetable oil, if the OH equivalent is low, the bonding strength is excellent and the chemical properties are improved, but the hardness of the coating film increases, making it easy to be damaged by impact, and the reaction with isocyanate is rapid, so sufficient working time is not secured. there is. Conversely, if the OH equivalent is high, the cross-linking strength becomes weak and the coating becomes soft, making it difficult to use as a flooring agent in parking lots. On the other hand, if the viscosity is low, the viscosity of the product is lowered and leveling performance is improved, but pigments or silica with high specific gravity precipitate faster, causing storage problems. Conversely, if the viscosity is high, the viscosity of the product increases, which reduces leveling performance and reduces the silica content. There is a problem that wear resistance decreases because it cannot be increased. Therefore, in the present invention, a range of OH equivalent weight of 170 to 187 and viscosity of 700 to 1400 cps (20°C) was selected in consideration of repeated test results, maintenance of chemical properties, securing working time, leveling ability and storage ability, etc.

이하 실험예에서는 전술한 Sovermol®750과, ALBODUR 제품군 중 탄성이 높은 제품과 낮은 제품, 가교 밀도가 높은 제품과 낮은제품의 경화성 비교를 위해 아래 표와 같이 ALBODUR 904, 921, 956의 3가지 제품을 선정하여 실험하였으며, 선택된 제품의 특성은 다음과 같다. In the following experimental example, three products, ALBODUR 904, 921, and 956, are used as shown in the table below to compare the curability of the aforementioned Sovermol®750 and products with high and low elasticity and products with high and low crosslink density among the ALBODUR product line. The selected product was selected and tested, and the characteristics of the selected product are as follows.

제품product OH 함량
(OH-content)
OH content
(OH-content)
경도
(Shore A/D)
Hardness
(Shore A/D)
파단 연신율
(Elongation at break)
Elongation at break
(Elongation at break)
점도
(mPa·s)
viscosity
(mPa·s)
Applications/PropertieApplications/Properties


Albodur®904


Albodur®904


6.48%


6.48%


70/25


70/25


220%


220%


500~800


500~800
저온에서도 높은 유연성을 갖는 탄성코팅용(예: 균열가교막 , 냉장 창고 바닥, 조인트 및 산업용 지붕)For elastic coatings with high flexibility even at low temperatures (e.g. crack cross-linking membranes, refrigerated warehouse floors, joints and industrial roofs)
Albodur ®921 VPAlbodur®921 VP 6.62%6.62% 98/6598/65 53%53% 700~1,000700~1,000 뛰어난 안료 습윤성, 일반 산업용 바닥재 및 주차장 데크용 중경도 수지 코팅, 제형화 용이 Excellent pigment wettability, medium hardness resin coating for general industrial flooring and parking decks, easy to formulate Albodur®956Albodur®956 9.24%9.24% 95/4595/45 75%75% 2,3002,300 반응성 및 기능성이 우수한 경질 폴리올로 장식용 바닥 코팅 및 투명 및 착색 실러용A highly reactive and functional rigid polyol for decorative floor coatings and clear and pigmented sealers.

이소시아네이트는 MDI(Methylene Diphenyl Diisocyanate), TDI(Toluene Diisocyanate), HDI(Hexamethylene Diisocyanate), IPDI(Isophorone Diisocyanate) 등 다양한 종류가 사용될 수 있다. 일반적으로 MDI와 TDI는 바닥 방수제로, HDI, IPDI는 느린 반응성으로 인하여 공업용 도료의 경화제로 많이 사용하고 있다. Various types of isocyanates can be used, such as MDI (Methylene Diphenyl Diisocyanate), TDI (Toluene Diisocyanate), HDI (Hexamethylene Diisocyanate), and IPDI (Isophorone Diisocyanate). In general, MDI and TDI are used as floor waterproofing agents, and HDI and IPDI are used as hardeners for industrial paints due to their slow reactivity.

본 발명이 적용되는 코팅제의 경우, 이소시아네이트는 점도와 NCO 함량이 적절히 선택되어야 한다. 이는 이소시아네이트의 점도가 낮으면 제품 사용 전 1액과의 혼합 후 점도가 낮아져 유동성이 증대되고, 반응성이 빨라져 충분한 작업시간을 확보할 수 없다. 반대로 점도가 높으면 1액과의 혼합 후 점도가 높아져 충분한 레벨링성을 확보할 수 없다. 한편, 이소시아네이트의 NCO 함량이 낮으면 천연 식물성 오일 유래 폴리올의 OH 기와의 반응수가 감소되어 물성의 저하를 가져오며, 반대로 NCO 함량이 높은 경우 반응속도가 증가되어 충분한 작업시간을 확보할 수 없고, 경도가 높아져 충격성이 저하되는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 반복적인 실험결과, 레벨링성, 충분한 작업시간 확보 및 물성 유지 적합성을 고려하여 점도가 150 ~ 250 cps, NCO 함량 30.5 ~ 32 중량% 범위를 선택하였다. In the case of a coating agent to which the present invention is applied, the isocyanate must be appropriately selected for viscosity and NCO content. This means that if the viscosity of the isocyanate is low, the viscosity decreases after mixing with the first liquid before use of the product, increasing fluidity and speeding up reactivity, making it impossible to secure sufficient working time. Conversely, if the viscosity is high, the viscosity increases after mixing with the first liquid and sufficient leveling properties cannot be secured. On the other hand, if the NCO content of the isocyanate is low, the number of reactions with the OH groups of the polyol derived from natural vegetable oil is reduced, resulting in a decrease in physical properties. Conversely, if the NCO content is high, the reaction rate increases, making it impossible to secure sufficient working time, and hardness. There is a problem that the impact resistance decreases as the . Therefore, in the present invention, a viscosity of 150 to 250 cps and an NCO content of 30.5 to 32% by weight were selected in consideration of repetitive test results, leveling ability, securing sufficient working time, and suitability for maintaining physical properties.

본 실험에서는 경화가 빠르고 가격이 상대적으로 저렴한 MDI 타입을 사용하였으며, 구체적으로 상기 점도 및 NCO함량에 근접한 Whaua 사의 WANNATE ® PM-200 인 polymeric MDI 를 사용하였다. In this experiment, a type of MDI that cures quickly and is relatively inexpensive was used. Specifically, polymeric MDI, WANNATE ® PM-200 from Whaua, which has a viscosity and NCO content close to the above, was used.

WANNATE ® PM-200 물리화학적 물성 WANNATE ® PM-200 physical and chemical properties 성상(Appearance) Appearance 갈색 액체 brown liquid 점도(25℃)/(mPa·s)Viscosity (25℃)/(mPa·s) 150 ~ 250 150~250 NCO Content/%NCO Content/% 30.5 - 32.030.5 - 32.0 밀도(25℃)/(g/cm3)Density (25℃)/(g/cm 3 ) 1.220 - 1.2501.220 - 1.250 산도(Acid Content/%)Acid Content/% ≤0.030≤0.030 가수분해성 염소(Hydrolysable Chlorine/%)Hydrolysable Chlorine/% ≤0.20≤0.20

한편, 가교제는 고분자의 폴리올과 이소시아네이트가 반응하면서 우레탄 결합을 형성함과 동시에 고분자 내의 사슬을 연장시켜 물성을 향상시키는 역할을 한다. 폴리올과 이소시아네이트 만으로 충분한 가교 결합을 하면 가교제를 추가로 사용할 필요가 없을 수도 있으며, 그 반응성에 따라 사용이 제한될 수도 있다. 일반적으로 2개의 하이드록시(Hydroxy)나 아민(Amine)을 함유하고 있는 가교제를 사용할 수 있지만, 아민은 하이드록시보다 반응성이 훨씬 빨라 가사 시간(pot life) 문제로 사용할 수 없으며, 4개의 하이드록시 기를 가지는 Quadrol®(BASF)은 분자 구조 내에 3차 아민을 포함하고 있어 우레탄 반응의 자체 촉매 역할을 할 수 있다. Meanwhile, the cross-linking agent forms a urethane bond when the polyol and isocyanate of the polymer react and simultaneously extends the chain within the polymer to improve physical properties. If sufficient crosslinking is achieved using only polyol and isocyanate, there may be no need to use additional crosslinking agents, and their use may be limited depending on their reactivity. In general, a cross-linking agent containing two hydroxy or amine can be used, but amine is much more reactive than hydroxy, so it cannot be used due to pot life issues, and a cross-linking agent containing four hydroxy groups can be used. Quadrol® (BASF) contains tertiary amines in its molecular structure, so it can act as a self-catalyst for the urethane reaction.

실험예 1 : 선택된 식물성 오일 유래 폴리올과 이소시아네이트의 반응성 실험 Experimental Example 1 : Reactivity test between selected vegetable oil-derived polyols and isocyanate

이하, 실험예에 의해 본 개시의 목적 및 이점을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 개시는 이들 실험예에 한정되는 것이 아니다. Hereinafter, the purpose and advantages of the present disclosure will be described in more detail through experimental examples, but the present disclosure is not limited to these experimental examples.

아래 표 3은 다양한 식물성 오일 및 가교제와 이소시아네이트의 반응성을 실험한 것이다. Table 3 below shows an experiment on the reactivity of isocyanate with various vegetable oils and cross-linking agents.

아래 반응성 실험에 있어, 피마자유(caster oil)를 포함한 다양한 천연 식물성 오일 유래 폴리올과 이소시아네이트와의 반응성을 빠르게 진행하기 위하여 우레탄 반응 촉진제인 Unilink® 2130을 추가하여 실험비교하였다. In the reactivity test below, Unilink® 2130, a urethane reaction accelerator, was added and compared to quickly progress the reactivity between polyols derived from various natural vegetable oils, including castor oil, and isocyanate.



시료
번호


sample
number
폴리올polyol Wannate PM-200 1wt% 에 대한 혼합비(wt)Mixing ratio (wt) for Wannate PM-200 1wt% 가사
시간
lyrics
hour
겔타임
시간
gel time
hour
지촉
건조
시간
touch
dry
hour
고화
건조
시간
solidification
dry
hour
경도Hardness
1One Castor oilCastor oil 2.92.9 60m60m 60m60m 4.5h4.5h 7h 이상7h or more 무름frailty 22 Sovermol® 750Sovermol® 750 1.31.3 25m25m 30m30m 50m50m 1.5h1.5h 70D70D 33 Albodur® 904Albodur® 904 1.81.8 31m31m 44m44m 120m120m 1일 이상1 day or more 무름 frailty 44 Albodur® 921Albodur® 921 1.81.8 50m50m 80m80m 120m120m 1일 이상1 day or more 50D50D 55 Albodur® 956Albodur® 956 1.31.3 17m17m 19m19m 17m17m 3h3h 75D75D 66 Albodur® 904/0.3% unilink 2130Albodur® 904/0.3% unilink 2130 1.81.8 28m28m 37m37m 100m100m 1일 이상1 day or more 무름 frailty 77 Albodur® 921/0.3% unilink 2130Albodur® 921/0.3% unilink 2130 1.81.8 34m34m 48m48m 100m100m 1일 이상1 day or more 50D50D 88 Albodur® 956/0.3% unilink 2130Albodur® 956/0.3% unilink 2130 1.31.3 9m9m 12m12m 14m14m 2h2h 75D75D 99 Castor oil/ Albodur® 956 1:2Castor oil/Albodur® 956 1:2 1.61.6 19m19m 20m20m 25m25m 5h5h 72D72D 1010 Castor oil/ Albodur® 921 1:2Castor oil/Albodur® 921 1:2 22 23m23m 30m30m 35m35m 7h7h 52D52D 1111 Castor oil/Quadrol 4:1Castor oil/Quadrol 4:1 1.41.4 2m2m 4m4m 7m7m 16h16h 67D67D 1212 Castor oil/ Albodur® 921/Quadrol 1:2:0.17Castor oil/Albodur® 921/Quadrol 1:2:0.17 1.81.8 15m15m 25m25m 35m35m 12h12h 70D70D

바닥제에 적용하기 위해서는 가사시간이 길고 반응시간이 짧을 수록 유리하다. 가사시간은 15분 이상, 경화시간인 고화건조시간은 3시간 이하, 경도를 70D 이상으로 하였을 때, Sovermol® 750, Albodur® 956 단독으로 사용하는 경우와, Castor oil/ Albodur® 921/Quadrol(1:2:0.17) 혼합 사용하는 경우인 시료번호 2, 5, 12의 반응성이 바람직한 것을 알 수 있다. For application to flooring, longer pot life and shorter reaction time are more advantageous. When the pot life is 15 minutes or more, the hardening drying time is 3 hours or less, and the hardness is 70D or more, when Sovermol® 750 or Albodur® 956 is used alone, Castor oil/Albodur® 921/Quadrol (1 :2:0.17) It can be seen that the reactivity of sample numbers 2, 5, and 12 when mixed is used is desirable.

실험예 2 : 도막의 물리적 성질 확인 실험 Experimental Example 2 : Experiment to confirm the physical properties of the coating film

상기 실험예 1의 실험결과를 바탕으로 3가지 도막시트를 약 2mm 두께로 제조하여 물리적 성질을 확인하였다. Based on the experimental results of Experiment 1 above, three types of coated sheets were manufactured to a thickness of about 2 mm and their physical properties were confirmed.

시료
번호
sample
number
폴리올polyol Wannate PM-200 1wt% 에 대한 혼합비(wt)Mixing ratio (wt) for Wannate PM-200 1wt% 인장강도(MPa)Tensile strength (MPa) 신장율(%)Elongation rate (%)
22 Sovermol® 750Sovermol® 750 1.31.3 40.940.9 1515 44 Albodur® 921Albodur® 921 1.81.8 17.817.8 8080 55 Albodur® 956Albodur® 956 1.31.3 32.532.5 5555 1212 Castor oil/ Albodur® 921/Quadrol(1:2:0.17)Castor oil/ Albodur® 921/Quadrol (1:2:0.17) 1.81.8 18.918.9 100100

실험결과, 시료번호 2의 경우에 가장 높은 인장강도를 나타내며, 15%의 신장율을 가지는 것으로 나타나 에폭시 대체용 바닥제로 적용이 가능한 것으로 나타난다. As a result of the experiment, sample number 2 showed the highest tensile strength and an elongation rate of 15%, indicating that it can be applied as a flooring agent to replace epoxy.

실험예 3 : 천연 식물성 오일 유래 폴리올과 혼합시 효율이 높은 분산제 선택실험 Experimental Example 3: Experiment to select a dispersant with high efficiency when mixed with polyol derived from natural vegetable oil

본 실험에서는, 기존 석유계 에폭시를 대체하는 천연 식물성 오일 유래 폴리올을 사용하여 가교제와 반응화를 통해 우레탄 결합을 형성하였다. 상기 천연 식물 유래 폴리올은 예를 들어, 전술한 실험예의 실험결과를 바탕으로 시료번호 2(Sovermol®750)를 사용한다. 이를 이용하여 분산제의 종류를 달리하여 바닥코팅제를 제조하고 이의 안정화정도를 검토하였다. In this experiment, polyol derived from natural vegetable oil, which replaces existing petroleum-based epoxy, was used to form a urethane bond through reaction with a crosslinking agent. For the natural plant-derived polyol, for example, Sample No. 2 (Sovermol®750) is used based on the experimental results of the above-mentioned experimental example. Using this, floor coatings were manufactured using different types of dispersants, and their degree of stabilization was examined.

실험방법은, 먼저 시료번호 2(Sovermol®750)와, 내마모성 향상 목적의 체질안료로서 실리카(Si), 색상을 구현하는 안료의 일예로 이산화티타늄(TiO2)의 함량을 각각 49.5 중량%, 47.0 중량%로 고정하였다. 한편, 통상 바닥제에 사용되는 상용화 분산제 3종을 혼합/분산 후 안정성을 검토하여 그 중 가장 안정화된 분산제 1종을 선택하고, 본 발명의 구성인 나노복합체의 함량을 달리하여 추가함으로써 나노복합체가 안정에 기여하는 역할을 확인하였다. 안정제를 각각 달리 혼합한 3개의 비교예와 2개의 실시예를 통해 각각 혼합/분산 후 안정성을 검토한 후 제조된 코팅제는 제조 1주일 경과 후 내마모제로 이용된 파우더 형태의 실리카와 안료인 이산화티나늄의 침전상태와 고화(caking) 상태를 분석, 평가하였다. . The experimental method is, first, sample number 2 (Sovermol®750), the contents of silica (Si) as an extender pigment for improving wear resistance, and titanium dioxide (TiO 2 ) as an example of a color pigment are 49.5% by weight and 47.0% by weight, respectively. It was fixed as weight percent. Meanwhile, after mixing/dispersing three types of commercially available dispersants commonly used in flooring, the stability was examined, one of the most stabilized dispersants was selected, and the nanocomposite of the present invention was added in varying amounts to ensure stability of the nanocomposite. The contributing role was confirmed. The coating agent prepared after examining the stability after mixing/dispersing through three comparative examples and two examples in which stabilizers were mixed differently, respectively, was produced after one week of production. Silica in powder form used as an anti-wear agent and titanium dioxide as a pigment were used. The sedimentation state and solidification (caking) state were analyzed and evaluated. .

본 발명에서 천연 식물성 오일 유래 폴리올은, 그 함량이 낮으면 제품인 코팅제의 점도가 높아 레벨링성 및 가교 결합력이 저하되어 충격에 파손되기 쉬우며, 반대로 함량이 높으면 체질안료인 실리카(Si)의 함량이 적어지게 되어 내마모성의 향상을 기대하기 어려우므로, 다른 조성물과의 혼합비율을 고려하여 본원 출원인의 반복적인 실험결과 30 ~ 50 중량%으로 선택하였다. 한편, OH 당량 및 점도의 함량 선택에 대하여는 전술한 바와 같다. In the present invention, if the content of polyol derived from natural vegetable oil is low, the viscosity of the coating agent as a product is high, which reduces the leveling property and cross-linking strength, making it easy to be damaged by impact. Conversely, if the content is high, the content of silica (Si), which is an extender pigment, is high. Since it is difficult to expect improvement in wear resistance as the amount decreases, 30 to 50% by weight was selected as a result of repeated experiments by the applicant in consideration of the mixing ratio with other compositions. Meanwhile, the selection of OH equivalent and viscosity content is as described above.

실리카(Si)의 경우, 함량이 낮으면 도막 내의 실리카 함량이 감소되어 내마모성이 저하되며, 반대로 함량이 높으면 내마모성은 향상되나 흡유량으로 인하여 점도가 높아져 레벨링성이 저하되므로, 본원 출원인의 반복적인 실험결과를 통하여 내마모성과 레벨링성을 고려하여 그 함량을 30 ~ 50 중량%로 선택하였다. 여기서, 실리카(Si)는 바람직하게는 이산화규소(SiO2) 함량이 98% 이상이고, 입자크기는 3 ~ 10 마이크로미터, 비중은 2.6 ~ 2.7, 흡유량은 35 ~ 40, 모스경도 7 이상으로 마련될 수 있다. In the case of silica (Si), if the content is low, the silica content in the coating film is reduced and the wear resistance is lowered. Conversely, if the content is high, the wear resistance is improved, but the viscosity increases due to oil absorption and the leveling property decreases. As a result of repeated experiments by the applicant of the present application. Considering wear resistance and leveling properties, the content was selected to be 30 to 50% by weight. Here, the silica (Si) preferably has a silicon dioxide (SiO 2 ) content of 98% or more, a particle size of 3 to 10 micrometers, a specific gravity of 2.6 to 2.7, an oil absorption of 35 to 40, and a Mohs hardness of 7 or more. It can be.

본 발명에 따른 상기 나노복합체는 탄화수소계 폴리머를 쉘(Shell)로하고, 실리카(Si) 계열의 무기물을 코어(core)로 하여 중합하여 분말형태로 제조한다. 일예로, 폴리스티렌(Polystyrene)의 근간이 되는 스티렌 단량체와 Si계열 무기물(예를 들어, 황토)을 수상에서 혼합하는 단계와, 상기 혼합 후 70±10℃의 온도범위로 가열하여 수용성 개시제와 가교제를 첨가하여 중합하는 단계와, 중합 이후 코어-쉘 구조의 형성을 위해 혼합액을 600±50 rpm의 회전수로 교반하는 단계와, 중합과정이 진행되도록 18±2 시간동안 형성시간을 마련하는 단계로 제조될 수 있다. 상기 방법으로 제조된 코어-쉘 형태의 나노복합체는 최종적으로 밝은 백색을 갖는 파우더(분말) 형태로 회수되며, 이러한 분말 형태의 나노복합체는 실온에서 장기간 보관이 가능하다는 장점이 있다. 상기 나노복합체는 주사현미경으로 측정하여 보면 그 형상이 거의 구형에 가가운 형태를 갖는다. 본 발명에서, 제조된 나노복합체의 수력학적 지름은 300±50 nm의 범위로 마련되는 것이 바람직한 바, 이는 상기 범위보다 큰 경우 투명도의 저하가 심한 반면 인열강도의 향상에는 효과가 미비하며, 상기 범위보다 작은 경우에는 입자의 크기가 작아 코팅액의 침투를 효과적으로 방지할 수 없어 인열강도의 향상이 어렵기 때문에, 본원 출원인의 반복적인 실험결과 최적의 범위를 도출한 것이다. The nanocomposite according to the present invention is manufactured in powder form by polymerizing a hydrocarbon-based polymer as the shell and a silica (Si)-based inorganic material as the core. For example, mixing styrene monomer, which is the basis of polystyrene, with a Si-based inorganic material (e.g., red clay) in an aqueous phase, followed by heating to a temperature range of 70 ± 10°C to add a water-soluble initiator and a crosslinking agent. It is prepared by adding and polymerizing the mixture, stirring the mixture at a rotation speed of 600 ± 50 rpm to form a core-shell structure after polymerization, and providing a formation time of 18 ± 2 hours to allow the polymerization process to proceed. It can be. The core-shell type nanocomposite prepared by the above method is finally recovered in the form of a bright white powder, and this powder type nanocomposite has the advantage of being able to be stored for a long time at room temperature. The nanocomposite has a nearly spherical shape when measured with a scanning microscope. In the present invention, the hydraulic diameter of the produced nanocomposite is preferably set in the range of 300 ± 50 nm. If it is larger than the above range, the transparency is severely reduced, but the effect on improving the tear strength is insignificant. If it is smaller than the range, the particle size is small and cannot effectively prevent penetration of the coating solution, making it difficult to improve the tear strength. Therefore, the optimal range was derived as a result of repeated experiments by the applicant.

또한, 본 발명에서, 분산안정제인 나노복합체는 0.1 ~ 0.5 중량%로 마련되는 바, 이는, 나노복합체의 함량이 이보다 낮으면 실리카와의 결합력이 저하되어 비중이 상대적으로 높은 실리카의 침전속도가 빨라지게 되어 코팅제의 저장성 문제가 야기되며, 반대로 이보다 높으면 실리카의 침전을 방지할 수는 있으나, 제조비용이 상승하여 제품 경쟁력 저하가 발생하므로 본 출원인의 반복실험결과 최적의 범위를 결정한 것이다. In addition, in the present invention, the nanocomposite as a dispersion stabilizer is prepared in an amount of 0.1 to 0.5% by weight. This means that if the content of the nanocomposite is lower than this, the binding force with silica decreases, and the precipitation rate of silica with a relatively high specific gravity is fast. If it is higher than this, it causes problems with the storage of the coating agent. Conversely, if it is higher than this, precipitation of silica can be prevented, but the manufacturing cost increases and product competitiveness decreases, so the applicant determined the optimal range as a result of repeated experiments.

안료는 예를 들어, 이산화티타늄으로 마련될 수 있으며, 1 ~ 3 중량%로 마련될 수 있다. 이는, 안료의 함량이 낮으면 은폐율이 저하되어 작업 후 바탕면이 보이게 되며, 반대로 함량이 높을수록 충분한 은폐율을 보유하지만 안료 사용량 증대로 인한 가격 경쟁력이 저하되는 문제가 있다. The pigment may be, for example, titanium dioxide and may be present in an amount of 1 to 3% by weight. This means that if the pigment content is low, the hiding rate is lowered and the background surface becomes visible after work. Conversely, if the pigment content is high, a sufficient hiding rate is maintained, but there is a problem that price competitiveness is reduced due to the increased amount of pigment used.

이하, 본 실험예에서는 전술한 나노복합체를 분산제의 형태로 추가 투입하여 안정성을 확인하였다. 제조후 1주일 경과 후 내마모제로 이용된 파우더 형태의 실리카 (예를 들어, MILLISIL®)와 백색안료인 이산화티탄(TiO2 )의 침전상태와 고화(caking) 상태를 분석한다. Hereinafter, in this experimental example, the above-described nanocomposite was additionally added in the form of a dispersant to confirm stability. One week after manufacturing, the precipitation and solidification (caking) states of powdered silica (for example, MILLISIL®) used as an anti-wear agent and titanium dioxide (TiO 2 ), a white pigment, are analyzed.

구체적 실시예로서, 먼저 1단계로, 천연 식물성 오일 유래 폴리올인 시료번호 2(Sovermol®750)와 상용화 분산제 각각 3종을 혼합하고, 전술한 나노복합제를 분산제의 형태로 투입한다. 분산제와 함께 바닥 코팅제의 내마모성 증가를 목적으로 분말형태의 실리카(Milisil, 10㎛)를 추가하며(2단계), 마지막으로 안료인 이산화티타늄(TiO2)을 분말형태로 혼합한다(3단계). 다음, 1주일후 내마모제인 실리카 및 와 백색안료인 이산화티타늄 침전상태와 고화(caking) 상태를 분석한다(4단계). As a specific example, in the first step, sample number 2 (Sovermol®750), a polyol derived from natural vegetable oil, and three types of commercially available dispersants are mixed, and the above-described nanocomposite is added in the form of a dispersant. In order to increase the wear resistance of the floor coating, along with the dispersant, powdered silica (Milisil, 10㎛) is added (step 2), and finally, titanium dioxide (TiO 2 ), a pigment, is mixed in powder form (step 3). Next, after one week, the precipitation and solidification (caking) states of silica and white pigment, which are anti-wear agents, and titanium dioxide are analyzed (step 4).

비교예1Comparative Example 1 비교예2Comparative example 2 비교예3Comparative example 3 실시예4Example 4 실시예5Example 5 천연 식물성 오일 유래 폴리올(Sovermol®750)Polyol derived from natural vegetable oil (Sovermol®750) 49.549.5 49.549.5 49.549.5 49.049.0 49.449.4 분산제1
(EFKA 4063)
Dispersant 1
(EFKA 4063)
0.50.5 -- -- -- --
분산제2
(Te해 Dispers 651)
Dispersant 2
(Te Dispers 651)
-- 0.50.5 -- -- --
분산제3
(BYK 180)
Dispersant 3
(BYK 180)
-- -- 0.50.5 0.50.5 0.50.5
나노복합체nanocomposite -- -- -- 0.50.5 0.10.1 실리카(10um)Silica (10um) 4747 4747 4747 4747 4747 안료
(TiO2)
pigment
(TiO 2 )
33 33 33 33 33
합계Sum 100100 100100 100100 100100 100100 점도(KU)Viscosity (KU) 8282 8787 7575 7676 7676 안정화상태stable state 완전 침전되어 caking화Completely precipitates and becomes caking. 완전 침전되어 caking화Completely precipitates and becomes caking. 침전되나 caking화 되지 않음Precipitates but does not caking 약간의 실리카 및 이산화티타늄 침전,
caking화 되지 않음
slight silica and titanium dioxide precipitation;
Not caking
약간의 실리카 및 이산화티타늄 침전,
caking화 되지 않음
slight silica and titanium dioxide precipitation;
Not caking

현재 상용화된 천연 식물성 오일 유래 폴리올인 Sovermol®750을 대상으로 분산제의 종류를 달리하여 안정화 정도를 분석한 결과를 상기 표 5에 나타내었다. 우선적으로 요구되는 사항은 코팅에 적절한 점도를 유지하여야 하며, 특히 바닥 코팅제는 점도가 낮을 수록 표면의 레벨링성이 우수하다. The results of analyzing the degree of stabilization of Sovermol®750, a currently commercialized polyol derived from natural vegetable oil, by using different types of dispersants are shown in Table 5 above. The priority is to maintain an appropriate viscosity for the coating. In particular, the lower the viscosity of a floor coating, the better the surface leveling properties.

실험결과 상기 표 5에 나타낸 바와 같이, 일반적으로 바닥제에 사용되는 분산제만 사용할 경우, 상대적으로 비중이 높은 안료와 실리카가 침전되거나 고화(Caking)가 나타나는 것을 알 수 있다. 반면, 나노복합체와 분산제(3, BYK 180)을 함께 사용한 경우 점도값 및 안정성이 가장 우수한 결과가 나타남을 확인할 수 있다. 따라서, 천연 식물성 오일 유래 폴리올과 혼합되는 분산안정제로서 나노복합체를 혼합하여 사용하는 것이 저장안정성 측면에서 가장 우수한 결과를 나타남을 알 수 있다. 한편, 실시예 4 및 5를 참조하면, 나노복합체가 혼합되는 비율이 각각 0.5 중량%와 0.1 중량%를 사용한 경우 점도와 저장안정성에 큰 차이가 없는 것으로나타난 바, 나노복합체를 소량으로 사용하더라도 안정성을 확보할 수 있는 것을 알 수 있다. 이는 나노복합체는 분말형태이고 나노입자의 크기가 250~400 nm 이므로 부피대비 표면적 비율이 높은 특성이 있으므로 함량을 0.1 중량% 수준으로 낮추어도 실시예 5와 같이 우수한 안정성을 갖는 것을 확인할 수 있다. As shown in Table 5 above, the experimental results show that when only dispersants commonly used in flooring agents are used, pigments and silica with relatively high specific gravity precipitate or solidify (caking). On the other hand, it can be seen that when the nanocomposite and dispersant (3, BYK 180) are used together, the best viscosity value and stability results are obtained. Therefore, it can be seen that using a nanocomposite as a dispersion stabilizer mixed with a polyol derived from natural vegetable oil shows the best results in terms of storage stability. Meanwhile, referring to Examples 4 and 5, it was found that there was no significant difference in viscosity and storage stability when the nanocomposite mixing ratio was 0.5% by weight and 0.1% by weight, respectively, so even if the nanocomposite was used in a small amount, the stability It can be seen that it can be secured. This is because the nanocomposite is in powder form and the size of the nanoparticles is 250-400 nm, so it has a high surface area to volume ratio, so it can be confirmed that it has excellent stability as in Example 5 even when the content is lowered to 0.1% by weight.

실험예 4: 천연 식물성 오일 유래 폴리올과 혼합시 소포제 종류에 따른 소포효과 검증실험 Experimental Example 4: Experiment to verify defoaming effect according to type of defoaming agent when mixed with polyol derived from natural vegetable oil

천연 식물성 오일 유래 폴리올과 분산제 및 다양한 소포제를 혼합하여 우레탄 반응에 의해 도막이 형성될 때 소포정도를 분석 및 평가하여 바닥 코팅제 물성 확보의 기반으로 제공할 수 있다. When a coating film is formed by a urethane reaction by mixing natural vegetable oil-derived polyol with a dispersant and various anti-foaming agents, the degree of defoaming can be analyzed and evaluated to provide a basis for securing the physical properties of floor coatings.

본 발명에 따른 코팅제를 바닥 코팅 목적으로 적용하고자 할 때, 소포가 완전히 일어나지 않으면 기포에 의해 도막의 표면이 매끈하게 유지되기 어려우며 이는 차후 코팅막 형성에 장애가 될 수 있다. 이에, 바닥 코팅제의 경우 생산공정 중 기포가 형성되는 경우 기포막으로 소포제의 침투를 유도하고, 유도된 소포제는 기포의 계면에서 확산하여 기포를 안정화하는 계면활성제를 밀어내며, 자체탄성과 안정화물질에 의해 안정화된 기포막은 감소된 결합력과 낮은 표면장력을 갖는 기포층으로 변화하게 된다. When applying the coating agent according to the present invention for floor coating purposes, if defoaming does not occur completely, it is difficult to maintain a smooth surface of the coating film due to air bubbles, which may hinder the formation of a coating film in the future. Accordingly, in the case of floor coatings, when bubbles are formed during the production process, the antifoam agent is induced to penetrate into the bubble membrane, and the induced antifoam agent diffuses at the interface of the bubbles, pushing out the surfactant that stabilizes the bubbles, and the self-elasticity and stabilizing material. The stabilized bubble film changes into a bubble layer with reduced bonding force and low surface tension.

실험방법은 천연 식물성 오일 유래 폴리올, 분산제, 소포제 및 본 발명에 따른 나노복합체를 혼합하고, 혼합된 각 원재료를 2000rpm 에서 1시간 고속 분산 시킨다. 평가 방법은 제조된 제품을 polymeric MDI(Isocyanate) 인 WANNATE® PM-200 을 이용하여 무게비로 약 2.6:1 비율로 혼합, 가사시간내(약 30분)에 기포 제거 효과를 관찰한다. 가사시간은 이소시아네이트를 폴리올과 혼합 시 사용가능한 시간으로 15분 이상이며 본 실험에서는 30분을 최대 이용가능 시간으로 설정하여 테스트를 진행하였다. (이는 현장에서 바닥에 코팅을 실시하는 조건을 기준으로 설정한 것임.)The experimental method is to mix natural vegetable oil-derived polyol, dispersant, antifoaming agent, and nanocomposite according to the present invention, and disperse each mixed raw material at high speed at 2000 rpm for 1 hour. The evaluation method is to mix the manufactured product with WANNATE® PM-200, a polymeric MDI (Isocyanate), at a weight ratio of about 2.6:1, and observe the bubble removal effect within the pot life (about 30 minutes). The pot life is more than 15 minutes when mixing isocyanate with polyol, and in this experiment, the test was conducted with 30 minutes set as the maximum usable time. (This is set based on the conditions for coating the floor in the field.)

구분division 원재료Raw materials 실시예 6Example 6 비교예 4Comparative Example 4 비교예 5Comparative Example 5 비교예 6Comparative Example 6 1액1 liquid 천연 식물성 오일 유래 폴리올(Sovermol®750)Polyol derived from natural vegetable oil (Sovermol®750) 48.448.4 48.448.4 48.448.4 48.448.4 분산제3
(BYK 180)
Dispersant 3
(BYK 180)
0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.50.5
나노복합체nanocomposite 0.10.1 0.10.1 0.10.1 0.10.1 실리카(10um)Silica (10um) 4747 4747 4747 4747 안료
(TiO2)
pigment
(TiO 2 )
33 33 33 33
소포제1
(BYK 1790)
Defoamer 1
(BYK 1790)
0.50.5 0.50.5 0.50.5 --
소포제2
(BYK 066)
Defoamer 2
(BYK 066)
0.50.5 -- -- 0.50.5
소포제3
(BYK 901)
Defoamer 3
(BYK 901)
-- 0.50.5 -- 0.50.5
소포제4
(EFKA 2720)
Defoamer 4
(EFKA 2720)
-- -- 0.50.5 --
합계Sum 100100 100100 100100 100100 2액2 liquid 이소시아네이트(WANNATE® PM-200)Isocyanate (WANNATE® PM-200) 38.538.5 38.538.5 38.538.5 38.538.5 소포효과defoaming effect 가사시간 내
완전탈포
Within the lyrics time
Completely degassed
가사시간 내
일부탈포
Within the lyrics time
Partial defoaming
가사시간 내
일부탈포
Within the lyrics time
Partial defoaming
가사시간 내
탈포 불가
Within the lyrics time
Defoaming is not possible

실험결과, 소포제 1 및 소포제 2를 나노복합체와 함께 적용한 실시예 6에서 가사시간 이내에 완전 탈포(기포파괴)가 일어나는 것을 확인하였다. 나머지 소포제만 이용한 그룹에서는 가사시간 이내에 100% 완전 탈포가 일어나지 않음을 확인하였다. As a result of the experiment, it was confirmed that complete defoaming (bubble destruction) occurred within the pot life in Example 6 in which defoamer 1 and defoamer 2 were applied together with the nanocomposite. In the remaining group using only the defoamer, it was confirmed that 100% complete defoaming did not occur within the pot life.

실험예 5 : 도막 물성 시험 Experimental Example 5: Test of coating film properties

도막 물성을 확인하기 위하여 실험예 4의 실시예 6의 배합으로 바닥용 코팅제를 제조하여 다음과 같은 시험결과 값을 확인하였으며, 특히 내마모성이 기존 석유계 에폭시 바닥 코팅제보다 훨씬 우수한 결과를 얻었다. In order to confirm the film properties, a floor coating was prepared using the mixture of Example 6 in Experimental Example 4 and the following test results were confirmed. In particular, the wear resistance was much better than that of the existing petroleum-based epoxy floor coating.

구분 division 결과result 점도viscosity 77.2 KU77.2 KU 입도particle size 15 ㎛15㎛ 비중importance 1.381.38 고형분 용적비Solids volume ratio 99%99% 불휘발분Non-volatile matter 99.5%99.5% VOCsVOCs 10g/L10g/L 가사시간(Pot life)Pot life 30분30 minutes 지촉건조Touch dry 100분100 minutes 고화건조solidification drying 6시간6 hours 완전경화Fully cured 10시간10 hours 경도 Hardness 72D72D 인장강도tensile strength 32.1 MPa32.1 MPa 인열강도Tear strength 2.9 N/mm2.9N/mm 신장률elongation rate 25%25% 내마모성능(Taber Abraser CS 17/1,000회 / 1kgAbrasion resistance performance (Taber Abraser CS 17/1,000 times / 1kg 34 mg
(무용제 에폭시 코팅제의 경우 약 70 mg)
34mg
(approximately 70 mg for solvent-free epoxy coating)

한편, 상기 배합으로 제조된 본 발명에 따른 바닥 코팅제의 신뢰성 검증을 위해 한국건설생활환경시험연구원(KCL)에서 시험하였는 바, 내충격성, 부착성능, 수밀성능, 내마모성넝, 비휘발분 이상 5개 항목에서 도 3에 나타난 바와 같은 결과를 얻었다. Meanwhile, in order to verify the reliability of the floor coating according to the present invention manufactured with the above combination, the Korea Construction and Living Environment Testing & Research Institute (KCL) tested it and found that it was tested in five items including impact resistance, adhesion performance, watertightness, abrasion resistance, and non-volatile content. The results shown in Figure 3 were obtained.

본 발명에 따른 내마모성과 분산성이 향상된 친환경 폴리머를 이용한 코팅제(100)의 작업성을 확인하기 위하여 도 2에서 보는 바와 같이, 콘크리트 바닥면에 시공 테스트를 진행하였다. 시공 테스트는 콘크리트(200) 바탕의 표면처리 작업(a), 제1액과 제2액의 혼합(b), 도포 및 평탄화 작업 및 색상 무늬작업(c) 단계로 진행하였으며, (d)는 시공이 완료된 상태를 나타낸다. 시공 테스트 결과 가사시간 내에 충분한 작업이 가능하며, 레빌링성과 작업성이 우수함을 확인할 수 있었다. 에폭시 코팅제와 같은 용제 냄새가 전혀 없고, 도장 후 환기가 필요 없을 정도로 친환경적인 효과를 가지고 있다는 것을 확인할 수 있었다. In order to confirm the workability of the coating agent 100 using an eco-friendly polymer with improved wear resistance and dispersibility according to the present invention, a construction test was conducted on a concrete floor, as shown in FIG. 2. The construction test was conducted in the following stages: surface treatment work on the concrete (200) base (a), mixing of the first and second liquids (b), application and leveling work, and color pattern work (c), and (d) was the construction work. This indicates the completed state. As a result of the construction test, it was confirmed that sufficient work was possible within the pot life and that leveling and workability were excellent. It was confirmed that there is no solvent smell like epoxy coating and that it is environmentally friendly to the extent that ventilation is not required after painting.

도 1은, 본 발명의 일실시예에 따른 내마모성과 분산성이 향상된 친환경 폴리머를 이용한 코팅제의 시공 단면을 나타낸 것이다. 콘크리트(200)의 상부에 프라이머(하도)(11), 중도(13), 본 발명에 따른 코팅제(100) 및 상도(15)가 형성될 수 있다. (참조부호 110은 코팅제(100) 내에 분산된 실리카(110)를 표시한다). Figure 1 shows a cross-section of a coating agent using an eco-friendly polymer with improved wear resistance and dispersibility according to an embodiment of the present invention. A primer (base coat) 11, a middle coat 13, a coating agent 100 according to the present invention, and a top coat 15 may be formed on the top of the concrete 200. (Reference numeral 110 indicates silica 110 dispersed in the coating agent 100).

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 천연 식물성 오일 유래 폴리올이 포함된 내마모성과 분산성이 향상된 친환경 폴리머를 이용한 코팅제는, 내마모성 및 분산안정성이 우수한 2액형 무용제형 바닥제 조성물로서, 기본 에폭시가 가지는 단점인 비스페놀A와 유기용제를 전혀 포함하지 않으며, 석유계 에폭시 원재료를 사용하지 않으므로 탄소저감형 코팅용 소재로서 우수한 품질 특성을 보유함과 아울러, 아파트 옥상이나 지하 주차장, 콘크리트 수처리 시설이나 물놀이 시설, 연못 또는 공장 바닥 등의 콘크리트 방수용 바닥의 피복 코팅제로서 우수한 품질 특성을 보유하는 장점이 있다. As seen above, the coating agent using an eco-friendly polymer with improved wear resistance and dispersibility containing natural vegetable oil-derived polyol according to the present invention is a two-component solvent-free flooring composition with excellent wear resistance and dispersion stability, and has the disadvantages of basic epoxy. It does not contain phosphorus bisphenol A or organic solvents, and does not use petroleum-based epoxy raw materials, so it has excellent quality characteristics as a carbon-reduction coating material and can be used on apartment rooftops, underground parking lots, concrete water treatment facilities, water play facilities, and ponds. Alternatively, it has the advantage of having excellent quality characteristics as a covering coating for concrete waterproofing floors such as factory floors.

이상에서 설명한 실시예들은 본 발명을 구현하는 실시예들로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 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. 즉, 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. The embodiments described above are embodiments of the present invention, and those skilled in the art will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for illustrative purposes, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. In other words, the scope of protection of the present invention should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of rights of the present invention.

11 : 프라이머(하도) 13 : 중도
15 : 상도
100 : 코팅제 110 : 실리카
200 : 콘크리트
11: Primer (base coat) 13: Middle coat
15: top coat
100: coating agent 110: silica
200: concrete

Claims (4)

천연 식물성 오일 유래 폴리올 30 ~ 50 중량%, 실리카 30~50 중량%, 분산안정제인 나노복합체 0.1 ~ 0.5 중량%를 포함하는 제1액과, 상기 제1액 100 중량부에 대하여 이소시아네이트 30 ~ 50 중량부를 포함하는 제2액으로 구성되되,
상기 천연 식물성 오일 유래 폴리올은 OH 당량이 170~187 이고, 점도가 700 ~ 1400 cps(20°C)이며,
상기 이소시아네이트의 점도는 150 ~ 250 cps(25°C)이고, NCO 함량이 30.5 ~ 32중량% 이며,
상기 나노복합체는 실리카(Si) 계열의 무기물을 코어(core)로 하고 폴리스티렌(Polystyrene)을 쉘(shell)로 하는 코어-쉘(core-shell) 형태이며, 그 크기가 250 ~ 400 nm 로 마련되는, 내마모성 및 분산성이 향상된 친환경 폴리머를 이용한 코팅제.
A first liquid containing 30 to 50% by weight of polyol derived from natural vegetable oil, 30 to 50% by weight of silica, and 0.1 to 0.5% by weight of a nanocomposite as a dispersion stabilizer, and 30 to 50 parts by weight of isocyanate based on 100 parts by weight of the first liquid. Consisting of a second liquid containing wealth,
The polyol derived from natural vegetable oil has an OH equivalent of 170 to 187 and a viscosity of 700 to 1400 cps (20°C),
The viscosity of the isocyanate is 150 to 250 cps (25°C), and the NCO content is 30.5 to 32% by weight,
The nanocomposite is in a core-shell form with a silica (Si)-based inorganic material as the core and polystyrene as the shell, and has a size of 250 to 400 nm. , A coating agent using an eco-friendly polymer with improved wear resistance and dispersibility.
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