KR20130011524A - 폴리우레탄 도막 방수재 조성물 및 그 조성물을 이용한 스프레이형 도장방법 - Google Patents

폴리우레탄 도막 방수재 조성물 및 그 조성물을 이용한 스프레이형 도장방법 Download PDF

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Abstract

폴리우레탄 도막 방수재 조성물 및 그 조성물을 이용한 스프레이형 도장방법이 개시된다. 본 발명의 폴리우레탄 도막 방수재 조성물은, 방향족 디이소시아네이트 35~55wt%, 폴리옥시알킬렌글리콜 35~55wt%, 가소제 3~15wt%로 이루어지는 이소시아네이트 프리폴리머를 포함하는 주제; 및 반응기 2 내지 3, 분자량 200 내지 5000, 수산기가 20 내지 300인 폴리옥시프로필렌글리콜 및 반응기 3, 분자량 400 내지 5000, 수산기가 40 내지 700인 폴리옥시프로필렌트리올 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 폴리올 65~85wt%; 및 폴리에스테르폴리올 및 아민류 사슬확장제 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 사슬확장제 15~35wt%를 포함하는 경화제 혼합물을 포함하고, 주제: 경화제 혼합물의 부피비는 1:0.9 내지 1: 1.1인 폴리우레탄 도막 방수재 조성물을 포함한다. 이에 의하여, 방수재의 반응속도가 빠를 뿐 아니라 상온에서 경화될 수 있으므로 복잡한 형상의 구조물에 적용하기에 유리하고, 스프레이 방식으로 넓은 범위에 방수 시공을 할 수 있다. 또한, 용제를 함유하지 않으므로 시공시 악취를 최소화할 수 있다.

Description

폴리우레탄 도막 방수재 조성물 및 그 조성물을 이용한 스프레이형 도장방법{POLYURETHANE MEMBRANOUS WATERPROOF COMPOSITION AND SPRAY TYPE COATING METHOD USING THE SAME}
본 발명의 도막 방수재 조성물 및 그 조성물을 이용한 도장방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 경화속도를 높일 수 있는 조성물의 경화제를 포함시키고, 주제와 경화제를 별도의 경로로 이동, 분사되게 함으로써 상온에서 신속하게 방수막을 형성하도록 하는 스프레이형 도장방법에 관한 것이다.
건축물에 방수를 목적으로 방수공사를 실시하는 부위는 옥상, 바닥, 벽체, 지붕, 조인트 부위 등 다양하며, 적용하는 방수재의 종류로서는 건설용 도막 방수재, 합성 고분자계 방수 시트, 개량 아스팔트 방수 시트, 규산질계 분말형 도포 방수재, 시멘트 혼입 폴리머계 방수재, 콘크리트용 에폭시 수지계 방수ㆍ방식재, 폴리우레아 수지 도막 방수재, 시멘트 액체형 방수재, 콘크리트 혼입용 방수재, 투습 방수시트, 세라믹 메탈 함유 수지계 방수 방식재, 교면용 시트 방수재, 교면용 도막 방수재, 자착식형 고무화 아스팔트 방수시트 등 다양하다.
도막 방수재는 주재료에 따라 우레탄 고무계, 아크릴 고무계, 클로로프렌 고무계, 실리콘 고무계, 고무 아스팔트계 방수재가 있으며, 이중, 우레탄 고무계와 고무 아스팔트계 방수재가 주로 사용된다.
우레탄 고무계 도막 방수재의 종래 기술로서 한국특허 제10-0506142호의 이성분계 폴리우레탄 조성물은 폴리우레탄 경화시 이소시아네이트 화합물과 반응하는 활성수소 화합물을 폴리에테르 및 아민화합물 대신에 아크릴 폴리올로 첨가하고, O-에테르계 수분흡수제를 첨가함으로써 경화도막의 착색방지 및 내후성을 개선하고 도막 발포를 억제할 수 있으나, 경화속도가 매우 느린 단점이 있다.
또한, 한국특허 제10-0487065호의 자기평활성, 환경친화성 및 작업성이 우수한 이성분계폴리우레탄 방수재 조성물은 원료성분 중 타르를 함유하고 있지 않으므로 환경친화적이고, 자기평활성을 지녀 작업성이 양호하나, 경화속도가 느리며 자기평활성으로 인해 수직면이나 형상이 복잡한 건축구조물에는 도막이 경화하기 전에 흘러내리는 문제점이 있다.
한편, 한국특허 제10-0349231호의 상온 경화형의 속경화성 폴리우레탄 도막 방수재 조성물은 경화속도가 수 시간 이내에 표면 점착성이 사라질 정도로 빠르지만 가사시간이 5~100분으로 짧기 때문에 넓은 면적에 방수 시공을 하는 것은 어렵다.
고무 아스팔트계 도막 방수재의 종래 기술로서 한국특허 제10-0585225호의 스프레이식 고무화 아스팔트 매스틱 방수재 조성물은 스프레이 방식으로 작업하여 수 작업으로 펴 바름 시공하는 매스틱 방수재의 단점을 극복하였으나, 방수재를 시공하기 위해 재료를 가열 용융하는 과정에서 화재의 위험성이 있으며, 휘발분에 의한 악취로 작업 환경이 저해되며, 작업자가 화상을 입을 수 있는 등의 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 방수재 경화의 속도를 상승시켜 형상이 복합한 구조물에 적용이 가능하고, 상온에서 경화되어 가열이 필요 없으며, 스프레이 방식으로 넓은 범위에 방수시공이 가능한 도막 방수재 조성물 및 그 조성물을 이용한 도장방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 폴리우레탄 도막 방수재 조성물은, 방향족 디이소시아네이트 35~55wt%, 폴리옥시알킬렌글리콜 35~55wt%, 가소제 3~15wt%로 이루어지는 이소시아네이트 프리폴리머인 주제; 및 반응기 2 내지 3, 분자량 200 내지 5000, 수산기가 20 내지 300인 폴리옥시프로필렌글리콜 및 반응기 3, 분자량 400 내지 5000, 수산기가 40 내지 700인 폴리옥시프로필렌트리올 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 폴리올 65~85wt%, 폴리에스테르폴리올 및 아민류 사슬확장제 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 사슬확장제 15~30wt%를 포함하는 경화제 혼합물을 포함하고, 상기 주제: 경화제 혼합물의 부피비는 1:0.9 내지 1: 1.1이다.
상기 경화제 혼합물은, 경화제 충중량에서, 디부틸틴디라우레이트, 리드 Ⅱ 네오데카노에이트, 스테너스 옥토에이트, 포타슘 아세테이트, 비스무스 트리스-2-에틸 헥소에이트, 1,4-디아자바이싸이클로[2.2.2]옥탄 및 비스무스트리옥사이드 중 적어도 어느 하나를 포함하는 촉매 0.3~2.0wt%, N-(4-에톡시카르보닐페닐)-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘 및 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리디닐)-세바케이트 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 방향족 디이소시아네이트는, 모노머릭 디페닐메탄디이소시아네이트, 변성 디페닐메탄디이소시아네이트 및 폴리머릭 디페닐메탄디이소시아네이트 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 모노머릭 디페닐메탄디이소시아네이트는, 2,4-디페닐메탄디이소시아네이트 및 4,4＇-디페닐메탄디이소시아네이트 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 변성 디페닐메탄디이소시아네이트는, 변성 메틸렌 비스페닐 일 수 있다.
상기 폴리머릭 디페닐메탄디이소시아네이트는, 폴리메틸렌폴리페닐이소시아네이트일 수 있다.
상기 폴리옥시알킬렌글리콜은, 분자량 400~3,000범위인 폴리옥시프로필렌글리콜일 수 있다.
상기 가소제는, 디옥틸프탈레이트 및 프로필렌카르보네이트(Propylene carbonate) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 폴리에스테르폴리올은, 메틸프로판디올 또는 테트라메틸렌글리콜일 수 있다.
상기 아민류 사슬확장제는, 4,4＇-메틸렌 비스(2-클로로아닐린), 디에틸톨루엔디아민 및 벤젠아민 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
상기 경화제 혼합물은, 조색제 1~5wt%를 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방수용 도막은 상기 폴리우레탄 도막 방수재 조성물을 포함한다.
상기 방수용 도막은, 하도층, 중도층 및 상도층을 포함하는 다층 도료 피막으로 이루어지고, 상기 폴리우레탄 도막 방수재 조성물은 상기 중도층에 포함될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방수용 도막을 형성하는 스프레이형 도장방법은, 건축물 표면에 2액형 에폭시 하도 코팅층, 1액형 우레탄 하도 코팅층 및 2액형 방청 에폭시 하도 코팅층 중 어느 하나를 형성하는 하도층 형성단계; 상기 하도층상에 상기 폴리우레탄 도막 방수재 조성물을 포함하는 코팅층을 형성하는 중도층 형성단계; 및 상기 중도층상에 폴리우레탄 코팅층을 형성하는 상도층 형성단계를 포함한다.
상기 하도층 형성단계 또는 상도층 형성단계는, 붓, 롤러 및 스프레이 중 어느 하나를 이용해 도장하는 것일 수 있다.
상기 중도층 형성단계는, 2액형 도장기를 이용하여, 상기 주제와 경화제를 각각 다른 경로로 이동시키고, 상기 도장기에 포함되는 도장 건 말단에 설치된 스태틱 믹서에서 혼합하여 분사하는 것일 수 있다.
상기 중도층 형성단계는, 충돌혼합방식에 의하는 것일 수 있다.
본 발명은 도막 방수재 조성물에 포함되는 경화제에 사슬확장제(chain extender)와 촉매를 도입하여 반응속도가 빠를 뿐 아니라 상온에서 경화될 수 있으므로 복잡한 형상의 구조물에 적용하기에 유리하고, 스프레이 방식으로 넓은 범위에 방수 시공을 할 수 있다. 또한, 용제를 함유하지 않으므로 시공시 악취가 발생하지 않는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 폴리우레탄 도막 방수재 조성물에 대해 설명한 후, 상기 방수재 조성물을 이용한 스프레이형 도장방법에 관해 설명하도록 한다.
본 발명의 도막 방수재 조성물은 이성분계 폴리우레탄으로서, 주제와 경화제 혼합물을 포함한다. 여기서, 상기 주제는 이소시아네이트 프리폴리머를 포함하고, 상기 경화제 혼합물은 폴리올, 사슬확장제를 포함하며, 촉매, 자외선 안정제, 안료를 더 포함할 수 있다.
상기 이소시아네이트 프리폴리머를 포함하는 주제는 방향족 디이소시아네이트, 폴리옥시알킬렌글리콜 및 가소제를 포함한다. 여기서, 방향족 디이소시아네이트 35~55wt%, 폴리옥시알킬렌글리콜 35~55wt%, 가소제 3~15wt% 범위로 함유하는 것이 바람직하다.
이때, 방향족 디이소시아네이트와 폴리옥시알킬렌글리콜을 투입 후 승온반응시켜 합성한 후, 가소제를 혼합할 수 있다. 방향족 디이소시아네이트와 폴리옥시알킬렌글리콜의 비율을 적절히 조절하여 조성물을 이용하는 방수 도막의 경도 등의 물리적 특성을 조절할 수 있다.
상기 방향족 디이소시아네이트는, 모노머릭(monomeric) 디페닐메탄디이소시아네이트, 변성 디페닐메탄디이소시아네이트 및 폴리머릭(polymeric) 디페닐메탄디이소시아네이트 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
여기서, 상기 모노머릭(monomeric) 디페닐메탄디이소시아네이트는 2,4-디페닐메탄디이소시아네이트(2,4-diphenylmethane diisocyanate) 및 4,4＇-디페닐메탄디이소시아네이트(4,4＇-diphenylmethane diisocyanate) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 변성 디페닐메탄디이소시아네이트는 변성 메틸렌 비스페닐 이소시아네이트(modified methylene bisphenyl isocyanate)일 수 있으며, 상기 폴리머릭(polymeric) 디페닐메탄디이소시아네이트는 폴리메틸렌폴리페닐이소시아네이트(polymethylene polyphenyl isocyanate)일 수 있다.
상기 방향족 디이소시아네이트들의 화학구조식은 각각 하기 화학식 1 내지 화학식 3에 나타낸 바와 같다.
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
상기 폴리옥시알킬렌글리콜은 폴리옥시프로필렌글리콜(polyoxypropyleneglycol)로 할 수 있고, 그 분자량은 400~3,000 인 것이 바람직하다. 상기 분자량을 조절함으로써 방수도막의 파단시 신장률 등의 물리적 특성을 조절할 수 있다.
상기 가소제는 디옥틸프탈레이트(dioctyl phthalate), 프로필렌카르보네이트(propylene carbonate) 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
상기 가소제는 주제의 점도를 조절하고 주제와 경화제의 반응이 안정적으로 진행되도록 할 수 있다. 이때, 전체 주제 중량기준 3wt% 보다 적게 투입하면 주제의 점도가 높아져 도장 작업성이 떨어질 수 있고, 15wt% 보다 크게 투입하면 인장강도 등 기계적 물성이 저하될 수 있다.
상기 가소제들의 화학구조식은 각각 하기 화학식 4 및 화학식 5에 나타낸 바와 같다.
Figure pat00004
Figure pat00005
상기 폴리올은 반응기(functionality)가 2~3, 분자량 200~5000, 수산기가(hydroxyl value)가 20~300인 폴리옥시프로필렌글리콜(polyoxypropyleneglycol), 반응기 3, 분자량 400~5000, 수산기가가 40~700인 폴리옥시프로필렌트리올(polyoxypropylenetriol) 중 어느 하나로 하는 것이 바람직하다.
상기 경화제의 폴리올 함량은 경화제 총중량의 65~85 wt% 범위인 것이 바람직하다.
상기 폴리올들의 화학구조식은 각각 하기 화학식 6 및 화학식 7과 같다.
Figure pat00006
Figure pat00007
상기 사슬확장제는 폴리에스테르폴리올(polyesterpolyol), 아민류 사슬확장제 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 그 함량은 경화제 총중량의 15~30wt%인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 폴리에스테르폴리올은 메틸프로판디올(methyl propanediol), 테트라메틸렌글리콜(tetramethylene glycol) 등을 적용할 수 있고, 상기 아민류 사슬확장제는 4,4＇-메틸렌 비스(2-클로로아닐린) (4,4＇-methylene bis(2-chloroaniline)), 디에틸톨루엔디아민(diethyltoluenediamine), 벤젠아민(benzenamine) 등으로 할 수 있다.
상기 사슬확장제들의 화학구조식을 각각 화학식 8 내지 화학식 12에 나타내었다.
Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00010
Figure pat00011
Figure pat00012
상기 촉매(catalyst)는 디부틸틴디라우레이트(dibutyltin dilaurate), 리드 Ⅱ 네오데카노에이트(lead Ⅱ neodecanoate), 스테너스 옥토에이트(stannous octoate), 포타슘 아세테이트(potassium acetate), 비스무스 트리스-2-에틸 헥소에이트(bismuth tris-2-ethyl hexoate), 1,4-디아자바이싸이클로[2.2.2]옥탄 (1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane) 및 비스무스트리옥사이드(bismuth trioxide) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
그 함량은 경화제 총중량의 0.3~2.0wt%인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 0.3wt% 미만인 경우, 경화속도가 느려져 도막이 깨지는 현상이 발생할 수 있고, 2.0wt%를 초과하면 경화속도가 빨라 도장 건(gun)의 이용이 어려울 수 있기 때문이다.
상기 촉매들의 화학구조식을 화학식 13 내지 화학식 18에 나타내었다.
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015
Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00018
상기 자외선 안정제(UV stabilizer)는 도막에 발생하는 황변을 막아주는 기능을 하는 것으로서, N-(4-에톡시카르보닐페닐)-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘, 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리디닐)-세바케이트 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
그 함량은 경화제 총중량의 0.5~3wt%인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 0.5 wt% 미만일 경우에는 자외선 차단 효과를 얻기 어렵고, 3wt%를 초과하면 도막의 물리적 특성이 저하될 수 있기 때문이다.
상기 자외선 안정제들의 화학구조식을 하기 화학식 19 및 화학식 20에 나타내었다.
Figure pat00019
Figure pat00020
상기 조색제(colorant)는 도막에 색상을 부여하기 위하여 첨가할 수 있다.
상기 조성물은 주제:경화제의 혼합비율을 1:0.9 내지 1:1.1의 부피비로 하는 것이 바람직하며, 1:1로 하는 것이 더욱 바람직하다.
이하, 바람직한 실시예를 들어 설명하도록 한다.
하기 표 1은 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 5에 따른 폴리우레탄 도막 방수재 조성물의 성분 및 함량을 나타낸 것이다. 여기서 단위는 wt%이다.
여기서, 1)폴리옥시프로필렌글리콜 (polyoxypropyleneglycol, CAS 25322-69-4) : 분자량 약 2000, 2)프로필렌카르보네이트 (propylene carbonate, CAS 108-32-7) : 헌츠만(HUNTSMAN)사, Jeffsol, 3)폴리옥시프로필렌글리콜 (polyoxypropyleneglycol, CAS 25322-69-4) : 분자량 약 1000, 4)폴리옥시프로필렌글리콜 (polyoxypropyleneglycol, CAS 25322-69-4): 분자량 약 5000, 5)폴리옥시프로필렌트리올(polyoxypropylenetriol, CAS 25791-96-2) : 분자량 약 3000, 6)N-(4-에톡시카르보닐페닐)-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘(CAS No. 57834-33-0)이다.
구분 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5
주제
2,4-디페닐메탄디이소시아네이트 27.0 28.0 29.0 20.0 28.0
4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트 21.0 25.0 22.0 19.0 22.0
폴리옥시프로필렌글리콜 1) 43.0 39.0 41.0 53.0 42.0
프로필렌카르보네이트 2) 9.0 8.0 8.0 8.0 8.0
소계 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0
경화제
디에틸톨루엔디아민 13.0 24.0 18.0 18.0 18.0
4,4'-메틸렌 비스(2-클로로아닐린) 10.0
테트라메틸렌글리콜 2.5 3.0
폴리옥시프로필렌글리콜 3) 10.0 22.0 26.0 50.0 23.0
폴리옥시프로필렌글리콜 4) 20.0 45.0
폴리옥시프로필렌트리올 5) 39.0 50.5 26.0 53.0
리드 Ⅱ 네오데카노에이트 1.0 1.0
1,4-디아자바이싸이클로[2.2.2]옥탄 0.45 1.0
스테너스 옥토에이트 0.05 0.5
자외선안정제 6) 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
조색제 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0
소계 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0
본 발명의 실시예 1에 따른 조성물은 주제 및 경화제 혼합물을 각각 제조하였다.
주제는 전체 주제 중량에 대하여 2,4-디페닐메탄디이소시아네이트, 4,4＇-디페닐메탄디이소시아네이트 및 폴리옥시프로필렌글리를 상기 표 1의 중량비로 계량하여 투입하고, 80 내지 100℃까지 승온 시킨 후, 그 온도를 유지하며 3시간 동안 반응시켰다. 상기 반응이 종료되면, 프로필렌카르보네이트를 투입하여 교반기를 이용하여 저속으로 교반하였다.
경화제 혼합물은 상기 표 1의 원료를 상기 중량비로 혼합하여 교반기를 이용하여 저속 교반하였다.
본 발명의 실시예 2에 따른 조성물은 주제 및 경화제의 성분 및 조성비는 상기 표 1에 제시된 바와 같이 하였으며, 주제와 경화제의 제조방법은 상기 실시예 1에서와 동일하게 하였다.
본 발명의 실시예 3에 따른 조성물은 주제 및 경화제의 성분 및 조성비는 상기 표 1에 제시된 바와 같이 하였으며, 주제와 경화제의 제조방법은 상기 실시예 1에서와 동일하게 하였다.
본 발명의 실시예 4에 따른 조성물은 주제 및 경화제의 성분 및 조성비는 상기 표 1에 제시된 바와 같게 하였으며, 주제와 경화제의 제조방법은 상기 실시예 1에서와 동일하게 하였다.
본 발명의 실시예 5에 따른 조성물은 주제 및 경화제의 성분 및 조성비는 상기 표 1에 제시된 바와 같게 하였으며, 주제와 경화제의 제조방법은 상기 실시예 1에서와 동일하게 하였다.
[비교예 1]
비교예 1의 조성물은 등록특허 제10-0751072호의 실시예 1에 따라 제조된 무용제형 에폭시 도료 조성물로 하였다.
상세하게는, 비스페놀-A 타입의 무용제형 에폭시수지(고형분 100%, 점도 11,000～14,000 cps, EEW: 184 ～ 194) 70wt%, 벤질알콜 타입의 비반응성 희석제 5 중량%, 폴리옥시프로필렌디아민 20wt%, 아미노에틸피페라진 5wt%를 투입 교반시켜 도료 조성물을 얻었다.
[비교예 2]
비교예 2의 조성물은 등록특허 제10-0506142호의 실시예 1에 따라 제조된 이성분계 폴리우레탄 조성물로 하였다.
상세하게는, 평균분자량 2,000인 폴리카보네이트 디올(상품명:다이셀社프라셀 CD220PL) 350 중량부와 평균분자량이 3,000인 폴리카프로락톤 트리올(상품명:프라셀330AL) 530 중량부에 가소제인 디옥틸프탈레이트 120 중량부를 혼합하여 수분함량이 0.1% 이하 되도록 탈수시킨 후 톨루엔디이소시아네이트를 140 중량부 첨가하여 반응온도 80～90℃로 유지시켜서 유리 이소시아네이트 함량이 2.6%인 우레탄 프레폴리머를 제조하였다.
또한, 수산기가가 65인 아크릴 폴리올 25wt%, 가소제로서 디옥틸프탈레이트 16wt%을 가하고 평균입도 0.05㎛인 경탄탄산칼슘 15wt%과 2.1㎛인 중탄탄산칼슘 35wt%을 혼합기에 넣은 후 안료, 산화방지제, 촉매 및 수분흡수제를 가하여 감압 하에서 균일하게 혼합한 후 탈포시켜서 경화제를 제조하였다.
[실험예 1]
실험예 1은 상기 실시예 및 비교예에 따른 도막 방수재 조성물의 물성시험에 대한 것이다.
물성시험은 한국산업규격 KS F 4922 폴리우레아 수지 도막 방수재 규격에 따라 실시하였으며, 경도 시험은 ASTM D 2240 규격에 따라 실시하였다.
그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
구분 단위 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 비교예1 비교예2
지촉건조시간 초 16 8 12 20 22 3시간 5시간
인장강도 N/㎟ 5 8 13 8 13 194 3
파단시 신장률 % 250 400 313 548 356 2 850
인열성능 N/㎜ 35 47 48 51 48 불가 1) 14
경도 쇼어 A 89 95 89 77 88 100 2) 45
여기서, 비교예 1의 인열성능은 기기한계치를 넘으므로 측정이 불가하였고, 경도는 쇼어 D로 측정시 86으로 측정되었다.
이하, 본 발명의 폴리우레탄 도막 방수재 조성물을 이용한 스프레이형 도장방법을 설명한다.
본 발명의 도장방법은 하도층 형성단계, 중도층 형성단계 및 상도층 형성단계를 포함한다.
먼저, 하도층 형성단계는. 건축물의 방수부위 표면상에 형성되는 하도층을 형성하는 단계로서, 소지가 콘크리트일 경우 저점도의 2액형 에폭시 하도층 또는 1액형 우레탄 하도층을 형성할 수 있다. 또한, 소지가 금속면일 경우에는 2액형 방청 에폭시 하도층을 형성할 수 있다. 본 발명의 하도층 도장 방법에는 특별한 제한이 없다.
소지가 콘크리트일 경우에는 저점도의 2액형 에폭시 하도의 주제와 경화제를 알려진 혼합비에 따라 충분히 혼합, 바람직하게는 교반기로 2~3분 동안 교반한 후 붓, 롤러, 스프레이 등으로 콘크리트 면에 도장할 수 있다. 또는, 1액형 우레탄 하도를 붓, 롤러, 스프레이 등을 이용하여 도장할 수 있다.
소지가 금속면일 경우에는 2액형 방청 에폭시 하도의 주제와 경화제를 알려진 혼합비에 따라 충분히 혼합, 바람직하게는 교반기로 2~3분 동안 교반한 후 붓, 롤러, 스프레이를 이용하여 건축물의 방수부위 표면에 도장할 수 있다.
상기 하도층은 1회 도막 두께가 50㎛ 정도가 되도록 하는 것이 바람직하다.
중도층 형성단계는, 특별한 방식의 제한을 받지 않으며 예컨대, 2액형 도장기를 이용하여 스태틱 믹서에서 혼합, 분사하는 방식 또는 충돌혼합방식으로 수행될 수 있다.
먼저, 2액형 도장기를 이용하여 스태틱 믹서에서 혼합, 분사하는 방식은, 2액형 도장기에서 주제와 경화제가 각각 다른 경로로 이동하여 도장 건 끝에 설치 된 스태틱 믹서를 통해 혼합 및 분사하여 도장할 수 있다.
이때, 주제와 경화제의 혼합비율은 부피비 1:0.9 내지 1.1 범위로 하는 것이 바람직하다. 상기 주제 및 경화제를 이송펌프를 통해 폴리우레탄 도막 방수재 전용 장비의 호스를 통과하여 도장 건으로 흘러들어 가도록 하고, 건의 말단에 설치된 스태틱 믹서를 통해 저압으로 혼합하여, 혼합된 주제와 경화제를 하도층상에 분사한다.
이때, 도장 건으로부터 연결된 공기 호스를 스태틱 믹서의 끝 부분에 설치하여 공기량을 조절함으로써 분사되는 패턴을 조절할 수 있다.
폴리우레탄 도막 방수재 전용 장비의 작업조건은 노즐(nozzle) 구경 0.024~0.040inch, 분사온도는 상온, 분사압력 300psi 이상으로 하는 것이 바람직하다. 노즐 구경이 0.024inch 보다 작으면, 방수재 토출량이 적어 작업시간이 길어지며, 0.040inch 보다 크면 토출량이 많아져 도막 외관 품질이 떨어질 수 있다. 분사압력이 300psi 보다 작으면, 토출 속도가 현저하게 줄어들어 스태틱 믹서 내부에서 방수재 조성물의 경화가 진행될 수 있다.
한편, 충돌혼합방식은 주제와 경화제가 각각 이송펌프를 통하여 충돌혼합식 도장장비의 미터링 펌프로 흘러들어 가도록 하고, 장비의 가온부에서 65~75℃의 온도로 가열시킨다. 이후, 내압 보존 호스에서 상기 주제와 경화제의 온도를 유지하며 도장 건으로 보내고, 건의 혼합실을 통과시켜 고압 충돌혼합방식으로 도장할 수 있다.
상기 충돌혼합식 도장장비의 작업조건은 노즐 구경(플랫패턴(flat pattern): 0.024~0.048inch, 라운드패턴(round pattern): 0.020~0.086inch), 분사온도 65~75℃, 분사압력은 2,000~3,500psi로 하는 것이 바람직하다. 중도층의 1회 도막 두께는 400~600㎛ 가 되도록 하는 것이 바람직하다.
그러나 본 발명의 중도층 형성방법은 상기 두 가지 방법에 한정되지 않으며, 본 발명의 범주 내에서 가능한 공지의 모든 도장방법을 적용할 수 있다.
상도층 형성단계는, 상기 형성된 중도층상에 내후성이 우수한 폴리우레탄 코팅층을 형성함으로써 수행한다. 경우에 따라, 상기 상도층과 중도층 사이에 임의의 층이 단일 또는 복수로 개재될 수 있다.
상기 상도층은 붓, 롤러, 스프레이 등을 사용하여 형성할 수 있으며, 도막 두께는 50㎛ 이상 되도록 하는 것이 바람직하다. 그러나 상도층의 형성방법은 상기 방법에 한정되지 않으며, 본 발명의 범주 내에서 가능한 도장방법을 적용할 수 있다.
이하, 바람직한 실시예를 들어 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예 5에 따른 폴리우레탄 도막 방수재 조성물을 이용한 스프레이형 도장방법은, 콘크리트 시험체를 제조한 뒤, 그 표면에 발생한 레이턴스(laitance)를 제거하고 면을 정리하는 전처리 공정을 시행하였다. 상기 전처리된 시험체의 표면에 롤러를 이용하여 2액형 에폭시 방수재를 도막 두께 50㎛로 하도층을 도장하였다.
다음으로, 상기 형성된 하도층상에, 중도층을 형성하였다.
상세하게는, 상기 실시예 5의 주제와 경화제를 부피비 1:1이 되도록 하여, 이들을 각각의 이송펌프를 통해 스프레이형 폴리우레탄 도막 방수재 전용 장비의 호스를 통과하여, 도장 건으로 흘러 들어가도록 하였다. 이후, 건 말단에 설치된 스태틱 믹서를 통해 혼합하고, 분사하여 도막두께 약 2.0㎜로 도장하였다.
상기 스프레이형 폴리우레탄 도막 방수재 전용 장비의 작업조건은 하기와 같다.
사용장비: 그레이코(GRACO)사, Reactor E-10
사용건(Gun): 그레이코(GRACO)사, 249634 Cold spray kit
분사온도: 23℃,
분사압력 1000 psi,
노즐 구경: 주제, 경화제 모두 0.024 inch,
스태틱믹서 구경: 0.25 inch
공기압축기(compressor) 압력: 5 마력
마지막으로, 상기 형성된 중도층상에 내자외선 성능과 내오염 성능이 우수한 폴리우레탄계 상도 도료를 롤러를 이용하여 도막 두께 약 50㎛로 도장하였다.
[실험예 2]
실험예 2는 상기 실시예 6에 따른 콘크리트 시험체의 방수성능시험에 관한 것이다.
상기 콘크리트 시험체에 형성된 방수도막의 방수성능을 확인하기 위해 한국산업규격 KS F 4921 콘크리트용 에폭시 수지계 방수ㆍ방식 도료 규격에 따라 물성시험을 실시하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
구분 단위 시험체1 시험체2 시험체3 평균
부착강도 N/㎟ 1.60 1.70 1.60 1.63
내충격성 - 균열ㆍ박리 발생 없음
투수성 - 투수되지 않음
저온ㆍ고온 반복시험 - 균열ㆍ벗겨짐이 없음
[실험예 3]
실험예 3은 본 발명에 따른 방수 도막의 중도층에 있어서의 자외선 흡수제 함량에 따른 내자외선 성능 평가시험에 관한 것이다.
상세하게는, 상기 실시예 6과 동일한 조건의 도장방법으로 방수도막을 형성하되, 자외선 흡수제의 함량만을 달리하여 성능을 시험하였다.
그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
구분 제조예1 제조예2 제조예3 제조예4 제조예5
자외선 흡수제 투입량(%) 0.0 0.5 1.0 2.0 3.0
색차 1일 후 △ ○ ○ ◎ ◎
2일 후 X △ ○ ○ ◎
3일 후 X △ △ ○ ◎
7일 후 X X △ △ ○
(범례: ◎ 매우 우수, ○ 우수, △ 보통, X 불량)
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 그 기술적 사상을 벗어나지 않고 다양하게 변형 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위는 특정 실시예가 아니라, 첨부된 특허청구범위에 의해 정해지는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (17)

  1. 방향족 디이소시아네이트 35~55wt%, 폴리옥시알킬렌글리콜 35~55wt%, 가소제 3~15wt%로 이루어지는 이소시아네이트 프리폴리머를 포함하는 주제; 및
    반응기 2 내지 3, 분자량 200 내지 5000, 수산기가 20 내지 300인 폴리옥시프로필렌글리콜 및 반응기 3, 분자량 400 내지 5000, 수산기가 40 내지 700인 폴리옥시프로필렌트리올 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 폴리올 65~85wt%; 및 폴리에스테르폴리올 및 아민류 사슬확장제 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 사슬확장제 15~35wt%를 포함하는 경화제 혼합물을 포함하고,
    상기 주제: 경화제 혼합물의 부피비는 1:0.9 내지 1: 1.1인 폴리우레탄 도막 방수재 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 경화제 혼합물은,
    경화제 혼합물 충중량에서, 디부틸틴디라우레이트, 리드 Ⅱ 네오데카노에이트, 스테너스 옥토에이트, 포타슘 아세테이트, 비스무스 트리스-2-에틸 헥소에이트, 1,4-디아자바이싸이클로[2.2.2]옥탄 및 비스무스트리옥사이드 중 적어도 어느 하나를 포함하는 촉매 0.3~2.0wt%, N-(4-에톡시카르보닐페닐)-N'-메틸-N'-페닐포름아미딘 및 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리디닐)-세바케이트 중 적어도 어느 하나를 포함하는 자외선 안정제 0.5~3wt%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 도막 방수재 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 방향족 디이소시아네이트는,
    모노머릭 디페닐메탄디이소시아네이트, 변성 디페닐메탄디이소시아네이트 및 폴리머릭 디페닐메탄디이소시아네이트 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 도막 방수재 조성물.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 모노머릭 디페닐메탄디이소시아네이트는,
    2,4-디페닐메탄디이소시아네이트 및 4,4＇-디페닐메탄디이소시아네이트 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 도막 방수재 조성물.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 변성 디페닐메탄디이소시아네이트는,
    변성 메틸렌 비스페닐 이소시아네이트인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 도막 방수재 조성물.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 폴리머릭 디페닐메탄디이소시아네이트는,
    폴리메틸렌폴리페닐이소시아네이트인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 도막 방수재 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리옥시알킬렌글리콜은,
    분자량 400~3,000범위인 폴리옥시프로필렌글리콜인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 도막 방수재 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 가소제는,
    디옥틸프탈레이트 및 프로필렌카르보네이트(Propylene carbonate) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 도막 방수재 조성물.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리에스테르폴리올은,
    메틸프로판디올 또는 테트라메틸렌글리콜인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 도막 방수재 조성물.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 아민류 사슬확장제는,
    4,4＇-메틸렌 비스(2-클로로아닐린), 디에틸톨루엔디아민 및 벤젠아민 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 도막 방수재 조성물.
  11. 청구항 2에 있어서,
    상기 경화제 혼합물은,
    조색제를 경화제 혼합물 총중량에서1~5wt% 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 도막 방수재 조성물.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항의 폴리우레탄 도막 방수재 조성물을 포함하는 방수용 도막.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 방수용 도막은,
    하도층, 중도층 및 상도층을 포함하는 다층 도료 피막으로 이루어지고, 상기 폴리우레탄 도막 방수재 조성물은 상기 중도층에 포함되는 것을 특징으로 하는 방수용 도막.
  14. 건축물 표면에 2액형 에폭시 하도 코팅층, 1액형 우레탄 하도 코팅층 및 2액형 방청 에폭시 하도 코팅층 중 어느 하나를 형성하는 하도층 형성단계;
    상기 하도층상에 상기 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항의 폴리우레탄 도막 방수재 조성물을 포함하는 코팅층을 형성하는 중도층 형성단계; 및
    상기 중도층상에 폴리우레탄 코팅층을 형성하는 상도층 형성단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스프레이형 도장방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 하도층 형성단계 또는 상도층 형성단계는,
    붓, 롤러 및 스프레이 중 어느 하나를 이용해 도장하는 것을 특징으로 하는 스프레이형 도장방법.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 중도층 형성단계는,
    2액형 도장기를 이용하여, 상기 주제와 경화제를 각각 다른 경로로 이동시키고, 상기 도장기에 포함되는 도장 건 말단에 설치된 스태틱 믹서에서 혼합하여 분사하는 것을 특징으로 하는 스프레이형 도장방법.
  17. 청구항 14에 있어서,
    상기 중도층 형성단계는,
    충돌혼합방식에 의하는 것을 특징으로 하는 스프레이형 도장방법.
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