KR20100071506A

KR20100071506A - 아크릴계 수지의 바닥재

Info

Publication number: KR20100071506A
Application number: KR1020080130246A
Authority: KR
Inventors: 조헌영; 무사 네짐 엘세이드; 최원근; 최정규
Original assignee: 진도화성주식회사
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2010-06-29
Also published as: KR101131609B1

Abstract

본 발명은 아크릴계 수지의 바닥재에 관한 것으로, 분말 또는 펠렛 형태의 PMMA(성분-A)와, PMMA 용제로서 아크릴레이트 혼합물(성분-B)이 적용되며, 상기 PMMA 용제(성분-B)는 다음과 같은 조성으로 구성된 것을 특징으로 한다.

1) 1-관능기성 아크릴단량체 : 15∼89.9중량%

2) 2-관능기성 아크릴올리고머(분자량이 300 이상인 아크릴레이트) : 1.0∼10중량%

3) 다-관능기성 아크릴올리고머(분자량이 450 이상으로 아크릴관능기가 3개 이상인 아크릴레이트): 0.1∼5.0중량%

바닥재, MMA, PMMA, 아크릴

Description

아크릴계 수지의 바닥재{Flooring with Acrylic Resin}

본 발명은 토목ㆍ건축 분야에 사용되는 MMA(Methyl Metha Acrylate)계 수지로, 바닥재, 벽재, 도로포장재 등으로 사용되는 아크릴계 수지의 바닥재에 관한 것이다.

일반적으로 공장, 창고 등 건축구조물의 옥내 바닥 혹은 일반 보도, 보도교, 플랫홈 등의 옥외 바닥면은 바닥용 마감재로 도장하여 미관성을 향상시키고 방진성ㆍ미끄럼방지성ㆍ내약품성 등의 기능을 부여하고 있다.

바닥재에는 여러가지 종류가 있으며, 그 소재에 따라 분류하자면 목재, 석재, 화학재 등으로 구분할 수 있다. 여기서, 화학 바닥재는 바인더로서 무기질, 에폭시, 우레탄/우레아, MMA계, 아크릴에멀젼계 수지를 사용하고 적당한 양의 충전재와 안료 등을 혼합하여 많이 사용되어 왔다. 그 중 무기질 계통은 친환경소재이지만 시공 후 하자가 많이 발생하고 있고, 현재 에폭시나 폴리우레탄이 국내 화학 바닥재의 주류를 이루고 있으나 에폭시나 폴리우레탄은 경화시간이 1주일 정도 걸리 므로 시공시간이 길고, 기온이 10℃ 이하로 내려가는 겨울철에는 시공할 수 없으며, 다량의 유기용제를 사용하므로 인체나 환경에 유해한 단점이 있으므로 친환경에 대한 관심이 날로 증가하는 현재 추세에 역행하는 소재이다.

이에 따라, 최근 우레탄, 에폭시 등의 한계점을 보완하여 보다 환경 친화적이고 인체에 무해한 MMA 계열 바닥재 개발을 위한 많은 연구가 진행되고 있다.

예컨대, MMA계 수지는 경화속도가 극히 빠르고, -10℃ 이하의 저온에서도 경화하며, 하지의 수분에 대한 민감성이 적을 뿐만 아니라 우수한 내약품성ㆍ내충격성ㆍ미끄럼방지성 등을 가지고 있으므로, 신설ㆍ보수ㆍ개수에 관계없이 일반 건축물의 바닥, 공장, 창고, 냉장고, 주차장, 도로, 보도, 보도교, 유보도, 노면표시, 상ㆍ하수도 수조 등 다양한 장소에 표면의 보호 및 장식재로 사용되고 있다.

한편, 종래의 MMA계 바닥재용 수지는 1) 올리고머(oligomer : 소중합체라고도 하며, 분자량이 대략 10,000 이하의 것을 말한다. 중합 정도가 높은 고분자 화합물 같은 수지상(樹脂狀) 물질이 아니며, 보통의 유기물과 마찬가지로 증류ㆍ분리할 수 있고 용액으로 만들 수 있다.) 형태의 PMMA(Poly Methyl Metha Acrylate) 수지를 합성하여, 2) 반응성모노머로 작용하는 MMA, 2-EHA(2-Ethyl Hexyl Acrylate), MAA 등의 단량체로 희석하여 적당한 점도와 물성이 되도록 조합하여 아크릴 시럽(syrup)을 제조하고, 3) 충전제, 안료, 점도조절제 등과 같은 첨가제를 가하고 균일하게 혼합한 다음, 4) BPO 등과 같은 레독스계 과산화제를 개시제로 사용하여 경화시켜서 도막형 마감재로 사용한다.

이러한 종래의 올리고머형태 PMMA 수지를 합성하여 아크릴시럽을 제조하는 방법은 PMMA 올리고머 합성 시에 반응의 조절이 어렵고 다량의 반응열이 발생하여 폭발의 위험성이 있으므로 각별한 주의가 요구된다.

또한 분자량이 200 이하로 낮은 MMA, 2-EHA, MAA 등의 단량체를 사용하여 아크릴시럽을 제조하면, MMA계 바닥재 시공 시에 다량의 방향성물질이 휘발하여 바닥재의 시공 작업자나 거주자의 호흡기를 자극하고 기관지에 통증을 유발하는 등 열악한 환경이 조성되는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 과제는 경제적이면서도 인체에 대한 자극성과 방향성이 적은 친환경적인 아크릴계 수지의 바닥재를 제공하는 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 올리고머형 PMMA를 자체 합성하는 대신에 제조 완료된 분말 혹은 펠렛 형태의 PMMA(성분-A)를 사용하고, PMMA 용제로 분자량이 450 이상의 저방향성 아크릴레이트 혼합물(성분-B)을 사용하여 아크릴 시럽을 제조하여 친환경적인 아크릴계 수지의 바닥재가 제공된다.

본 발명에 의하면, 기존에 합성된 PMMA를 사용하여 MMA계 바닥재용 수지를 제조하면 PMMA 수지를 합성하여 제조하는 제조원단위에 비하여 50% 정도를 절감할 수 있으며, PMMA 용제로 부틸메타아크릴레이트(n-BuMA)와 스테아릴아크릴레이트(SA)를 사용하고 2-관능기성 아크릴레이트로 폴리에틸렌글리콜 #600 디아크릴레이트(PEG#600DA)와 다-관능기성 아크릴레이트로 EO변성 트리메틸롤프로판트리아크릴레이트(EO-TMPA)를 사용하면 MMA, 2-EHA, MAA를 주요 희석제로 사용하는 기존 제품 보다 상온에서 시공 시에 발생하는 방향성 물질을 50% 정도로 현격하게 감소시 킬 수 있다.

이하에서는, 본 발명에 의한 아크릴계 수지의 바닥재의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명의 바닥재에 사용되는 아크릴계 수지는 분말 또는 펠렛 형태의 PMMA(성분-A)와, PMMA 용제로서 아크릴레이트 혼합물(성분-B)이 포함된다.

이러한 아크릴계 수지를 사용하여 바닥재의 표면을 형성하는 방법으로는, 하지와의 접착력을 확보하기 위하여 하도(primer)를 도포하고 아크릴계 수지에 골재(충전재)와 안료를 혼합한 다음 중합개시제와 경화 촉진제를 혼합하여 도포한다.

이때, 본 발명의 아크릴계 수지를 제조하는데 기재로 사용되는 올리고머 형태의 PMMA(성분-A)는 분자량(Mw)이 40K∼430K, 유리전이온도(Tg)가 50∼120℃, 산가(A.V.)가 1.0∼18.0인 MMA 단중합체(homopolymer) 또는 공중합체(copolymer)가 적용된다.

또한, 본 발명의 아크릴계 수지를 제조하는데 사용되는 PMMA 용제(성분-B)는 1) 1-관능기성 아크릴단량체, 2) 2-관능기성 아크릴올리고머(분자량이 300 이상인 아크릴레이트), 3) 다-관능기성 아크릴올리고머(분자량이 450 이상으로 아크릴관능기가 3개 이상인 아크릴레이트)가 포함된 아크릴(MMA)계 용액으로, 제조 완료되는 아크릴 수지의 경도, 압축강도, 유리전이온도 등을 감안하였을 때 성분-A 중량의 50∼80중량%가 적용되는 것이 바람직하다.

여기서, 유기화합물의 성질은 몇 개의 원자가 결합한 원자단에 의해 결정된다. 이러한 원자단을 관능기(작용기)라 하며, 화합물의 성질을 결정하는 역할을 한다.

1-관능기성 아크릴단량체는 100중량%의 성분-B를 기준으로 15∼89.9중량%가 적용된다. 이러한 1-관능기성 아크릴단량체로는 MMA, 2-EHA, MAA, 2-HEMA, n-BuMA, 2-HBuA, 라우릴아크릴레이트, 이소테트라데실아크릴레이트, 스테아릴아크릴레이트, 부톡시에틸아크릴레이트, 이소아밀아크릴레이트, 메톡시 트리에티렌글리콜 아크릴레이트, 이톡시 디에틸렌글리콜 아크릴레이트, 2-에틸핵실 디글리콜 아크릴레이트, 메톡시 폴리에틸렌 글리콜 아크릴레이트, 메톡시 디푸로필렌글리콜 아크릴레이트, 페녹시 에틸 아크릴레이트, 페녹시 폴리에틸렌글리콜 아크릴레이트, 노닐페놀 EO 부가물 아크릴레이트, 테트라하이드로 푸르푸릴 아크릴레이트, 이소보닐 아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시 푸르푸릴 아크릴레이트 등이 있다.

2-관능기성 아크릴올리고머는 제조되는 바닥재용 아크릴 수지의 방향성 및 휘발성 저감에 따른 자극성을 감소시켜 주며, 100중량%의 성분-B를 기준으로 1.0∼10중량%가 적용된다. 이러한 2-관능기성 아크릴올리고머로는 히드록시피바린산네오펜틸글리콜아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 #200∼600 디아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜 #400 디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 폴리테트라메틸렌글리콜 디아크릴레이트, 네오펜틸 디아크릴레이트, 3-메틸-1,5-펜탄디올 디아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디아크릴레이트, 1,6-핵산디올 디아크릴레이트, 2-부틸-2에틸-1,3-프로판디올 디아크릴레이트, 1,9-노난디올 디아크릴레이트, 2-메틸-1,8- 옥탄디올 디아크릴레이트, 디메틸올 트리사이클로 데칸 디아크릴레이트, 비스페놀A EO 부가물 디아크릴레이트 등이 있다.

다-관능기성 아크릴올리고머는 제조되는 바닥재용 아크릴 수지의 압축강도 등과 같은 기계적인 물성을 향상시키고 유리전이온도를 조절하며, 100중량%의 성분-B를 기준으로 0.1∼5.0중량%가 적용된다. 이때, 다-관능기성 아크릴단량체는 2-관능기성 아크릴올리고머와 함께 경도막이 그물구조를 이루어 경화되도록 가교역할을 할 수 있으며, 다-관능기성 아크릴올리고머는 광관능기가 많아서 경화도 면에서는 2-관능기성 아크릴단량체보다 우수한 효과를 나타낸다. 그러나, 이러한 성분이 5중량%를 초과하여 과다하게 포함되면 표면경화가 발생할 수 있다. 이러한 다-관능기성 아크릴올리고머로는 트리메티롤프로판트리아크릴레이트, EO변성트리메티롤프로판트리아크릴레이트, 펜타에리트롤트리아크릴레이트, 펜타에리트롤테트라아크릴레이트, 디펜타에리트롤핵사아크릴레이트 등이 있다.

이와 같이 조성된 본 발명에 의한 아크릴계 수지의 실시예를 아래의 [표 1]에 기재하였다. 여기서, 비교예-1,2의 pre-polymer는 MMA을 자체 중합하여 사용한 것이고, 본 실시예의 pre-polymer는 LGMMA(주) IH830 제품을 사용한 것이다.

위의 [표 1]에 기재된 바와 같이, 본 발명에 의하면 올리고머형 PMMA를 자체 합성하는 대신에 LGMMA(주), 대산MMA(주) 등과 같은 대기업에서 제공하는 분말 혹은 펠렛 형태의 PMMA(성분-A)를 사용하고, PMMA 용제로 분자량이 300 이상의 아크릴레이트 혼합물(성분-B)을 사용하여 아크릴 수지가 제조됨으로써, 경도나 인장강도 등의 기계적인 물성은 기존의 제품과 대등하면서도 방향성이나 자극성은 현저하게 감소시킨 친환경적인 아크릴계 수지의 바닥재 제조가 가능하다.

Claims

분말 또는 펠렛 형태의 PMMA(성분-A)와, PMMA 용제로서 아크릴레이트 혼합물(성분-B)이 적용되며, 상기 PMMA 용제(성분-B)는 100중량%를 기준으로 다음과 같은 조성으로 구성된 것을 특징으로 하는 아크릴계 수지의 바닥재.

1) 1-관능기성 아크릴단량체 : 15∼89.9중량%

2) 2-관능기성 아크릴올리고머(분자량이 300 이상인 아크릴레이트) : 1.0∼10중량%

3) 다-관능기성 아크릴올리고머(분자량이 450 이상으로 아크릴관능기가 3개 이상인 아크릴레이트): 0.1∼5.0중량%
청구항 1에 있어서,

상기 올리고머 형태의 PMMA(성분-A)는 분자량(Mw)이 40K∼430K, 유리전이온도(Tg)가 50∼120℃, 산가(A.V.)가 1.0∼18.0인 MMA 단중합체(homopolymer) 또는 공중합체(copolymer)가 적용되는 것을 특징으로 하는 아크릴계 수지의 바닥재.
청구항 2에 있어서,

상기 PMMA 용제(성분-B)는 성분-A 중량의 50∼80중량%가 사용되는 것을 특징 으로 하는 아크릴계 수지의 바닥재.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,

상기 1-관능기성 아크릴올리고머는 MMA, 2-EHA, MAA, 2-HEMA, n-BuMA, 2-HBuA, 라우릴아크릴레이트, 이소테트라데실아크릴레이트, 스테아릴아크릴레이트, 부톡시에틸아크릴레이트, 이소아밀아크릴레이트, 메톡시 트리에티렌글리콜 아크릴레이트, 이톡시 디에틸렌글리콜 아크릴레이트, 2-에틸핵실 디글리콜 아크릴레이트, 메톡시 폴리에틸렌 글리콜 아크릴레이트, 메톡시 디푸로필렌글리콜 아크릴레이트, 페녹시 에틸 아크릴레이트, 페녹시 폴리에틸렌글리콜 아크릴레이트, 노닐페놀 EO 부가물 아크릴레이트, 테트라하이드로 푸르푸릴 아크릴레이트, 이소보닐 아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시 푸르푸릴 아크릴레이트 중 선택된 하나 이상으로 구성된 것을 특징으로 하는 아크릴계 수지의 바닥재.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,

상기 2-관능기성 아크릴올리고머는 히드록시피바린산네오펜틸글리콜아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 #200~600 디아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜 #400 디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 폴리테트라메틸렌글리콜 디아크릴레이트, 네오펜틸 디아크릴레이트, 3-메틸-1,5-펜탄디올 디아크릴레이트, 1,4-부탄 디올 디아크릴레이트, 1,6-핵산디올 디아크릴레이트, 2-부틸-2에틸-1,3-프로판디올 디아크릴레이트, 1,9-노난디올 디아크릴레이트, 2-메틸-1,8-옥탄디올 디아크릴레이트, 디메틸올 트리사이클로 데칸 디아크릴레이트, 비스페놀A EO 부가물 디아크릴레이트 중 선택된 하나 이상으로 구성된 것을 특징으로 하는 아크릴계 수지의 바닥재.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,

상기 다-관능기성 아크릴올리고머는 트리메티롤프로판트리아크릴레이트, EO변성트리메티롤프로판트리아크릴레이트, 펜타에리트롤트리아크릴레이트, 펜타에리트롤테트라아크릴레이트, 디펜타에리트롤핵사아크릴레이트 중 선택된 하나 이상으로 구성된 것을 특징으로 하는 아크릴계 수지의 바닥재.