KR940000120B1 - 2성분형 실란트 조성물 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

2성분형 실란트 조성물

본발명은 2성분형 실란트에 관한 것으로서, 폴리우레탄 프레폴리머와 자유라디칼 스캐빈져(free radical scavenger)를 새로운 조성으로 함유함으로써 내구성 및 내후성이 우수하게 되도록 개선된 건축재료용으로 유용한 2성분형 실란트 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 실란트는 건축을 비롯하여 전자, 토목, 항공분야 등으로 여러 산업분야에서 광범위하에 사용되고 있는데, 이들 각 분야마다 요구되는 실란트 조성물의 특성은 공통적인 부분도 있지만 상이한 것들이 많다.

이중에서도 공통적으로 요구되는 특성은 실란트 조성물을 사용할 때 각 피착체와의 접착성 및 신축성인데, 이러한 것들도 피착체의 종류에 따라 요구되는 정도는 상당한 차이가 있다.

즉, 피착체의 강도가 세고 열팽창계수가 큰 경우에는 실란트의 신축성이 거기에 상응할 수 있어야 하므로 모듈러스(Modulus)는 상대적으로 높지만 신축성이 좋은 제품을 사용하여야 한다. 반면에, 피착체의 강도가 낮은 경우에 사용되는 실란트는 모듈러스가 낮아야 하는데, 실란트의 모듈러스가 피착체의 강도보다 큰 경우에는 피착체 파괴가 일어나기 때문에 문제가 된다.

최근, 국내에서는 건축 경기가 특히 호황을 누리고 있으며, 그중에 아파트를 비롯한 대형 주택분야가 두드러지고 있다. 그런데, 일반적으로 저층의 소형건물을 지울때는 조적식 공법을 사용하지만 건물의 높이가 올라가면서 주택 건축공법은 조립식 판넬공법으로 변하는 추세를 보이고 있으며, 이런 공법에 따라 사용되는 판넬은 대부분 경량 기포콘크리트, 프리캐스트 콘크리트와 같은 콘크리트로 구성되어 있다.

한편, 콘트리트는 열팽창계수가 작지만 콘크리트판넬 자체의 크기가 상대적으로 크기 때문에 판넬 자체에 의한 수축 팽창변화량은 크다. 그러므로 이런 판넬부위에 사용되는 실란트는 상당한 수축팽창 변화량을 소화할 수 있어야 한다.

또한, 콘크리트는 다른 재질에 비해 다공질이며 강도가 약하므로 모듈러스가 높은 제품은 사용되지 못한다. 따라서, 이러한 요구 조건들을 수용할 수 있는 제품으로는 폴리우레탄을 기재로 한 실란트를 들 수 있는데, 그렇다 하더라도 폴리우레탄의 주쇄를 구성하고 있는 이소시아네이트와 폴리올의 에테르기의 화학적 성질에 기인하여 그 제품이 일광에 노출되면 담황색으로 변색이 일어나고, 이러한 변색은 프레폴리머의 화학적 변형에 의하여 일어나므로, 폴리머 자체가 불안정한 화합물로 변하게 되어 실란트로서 갖추어야 할 성질들을 상실하게 되는 문제가 있다. 즉, 실란트의 인장강도가 약해지면서 줄눈의 양쪽 피착체의 수축팽창에 따라 움직임을 적절히 수용하지 못하고 응집파괴가 일어나기 쉽다.

그리고, 건축용으로 사용되는 실란트는 외관상의 문제도 고려되어야 하는데, 특히 국내에서의 일반적인 시공방법과 같이 외벽 마감을 하고나서 실란트를 충진할 경우 실란트가 외부로 노출될 경우 변색되어 외관이 보기 흉하게 되기 때문에 이러한 변색을 감추기 위해 제품의 색깔을 진한색으로 선택해야 하고 그런 이유로 인해 색깔선택의 폭이 제한되는 또다른 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 종래와는 달리 폴리우레탄 프로폴리머와 자유라디칼 스캐빈져를 적절한 조성으로 사용하여 프레폴리머 자체의 불안정성을 완화해 주어 실란트의 내구성을 증진시키고 변색을 방지하여 내후성을 증진시킨 새로운 조성의 2성분형 실란트 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본발명은 폴리우레탄을 기제로 하고 여기에 자외선안정제, 자외선흡수제, 산화방지제, 무기충전재, 촉매, 가소제 및 염료가 혼합되어 있는 실란트 조성물에 있어서, 기제로서 다음 구조식(I)로 표시되는 폴리우레탄 프레폴리머가 실란트 전체의 10~50중량%로 함유되어 있고, 자유라디칼 스캐빈져로서 다음 구조식(II)로 표시되는 화합물이 0.01~5.0중량%로 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 2성분형 실란트 조성물이다.

상기식에서, R₁은 탄소수 6~15개의 지방족화합물 또는 방향족화합물의 탄화수소기를 나타내며, m은 100 내지 1,000 사이의 정수이고, n은 0 또는 100 사이의 정수를 나타낸다.

상기식에서, R₂는 메틸기이며, X는 1 내지 5의 정수이고, a, b, c, d는 각각 0 또는 1 내지 8의 정수를 나타낸다.

이와같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본발명은 상기 구조식(I)의 폴리우레탄 프레폴리머를 실란트 전체무게의 10~50중량%를 사용하고 여기에 자외선안정제, 자외선흡수제, 산화방지제, 부기충진재, 촉매, 가소제, 염료등의 첨가제가 혼합되어 있으며, 추가적으로 자유라디칼 안정제를 사용하므로서 기제로 사용하는 폴리우레탄의 화학적 불안정성을 보안해 주므로써 건축용으로 유용한 실란트의 내후성과 내구성이 강화되도록 한 것이다.

이때, 상기 구조식(I)의 폴리우레탄 프레폴리머가 10중량%보다 적게 사용되면 실란트로서의 특유물성이 나타나지 않게 되고 50중량% 초과시에는 제조원가가 높아질뿐 경제적이지 못하므로 상기 범위가 적당하다.

본발명에 사용된 폴리우레탄 프레폴리머는 상기 구조식(I)의 화합물로서 수평균 분자량이 5,000에서 50,000 사이인데, 건축용 실란트의 경우에는 특히 10,000에서 25,000 사이의 것이 적당하다.

여기서, 프레폴리머의 분자량이 5,000 미만일 때에는 실란트의 모듈러스가 부족하게 되고, 50,000을 초과할 경우에는 실란트의 모듈러스가 지나치게 높아져서 작업성이 나빠지므로 바람직하지 못하다.

본발명에 따르면 프레폴리머의 제조에 사용된 디이소시아네이트는 선형적인 알킬계통이나 벤젠고리가 1개이상으로 이루어진 방향족계통의 것을 사용하였고, 폴리올은 폴리에스터 폴리올이나 폴리에테르 폴리올이 모두 이용가능하지만, 본발명에서는 주로 폴리에테르 폴리올을 사용하였으며 이중에서도 폴리옥시프로필렌과 폴리옥시에틸렌을 사용하였다.

그리고, 2성분형의 경화제 부분에 사용되는 폴리올은 분자량이 1000에서 5,000 사이의 디올과 1,000에서 8,000 사이의 트리올을 사용하였는데 디올과 트리올은 1 : 1에서 1 : 2 사이의 비로 사용하였다.

한편, 일반적으로 자외선흡수제는 자체의 고유한 발색단에 의해 일광중 해당하는 파장의 빛을 흡수하게되는데, 본발명에 사용되는 폴리우레탄 프레폴리머는 클로로포름 용매에 의해 280~300nm 파장에서 최고의 흡광도를 보이는 물질로서 Atlas사의 탄소봉 습도계(weatherometer)를 사용하여 자외선 복사를 받게할 때 경과시간에 따라 전체적으로 흡광도가 증가하는데, 그중에서도 파장이 280에서 300nm 사이에서 가장 급속한 증가를 나타낸다.

그리고, 본 발명에서 해결하고자 하는 문제라 할 수 있는 자외선 복사를 받을 때 변색이 일어나는 문제가 생긴다. 즉, 자외선이 조사됨에 따라서 300nm보다 장파장의 영역에서 흡광도가 조사시간에 따라 상당한 속도로 증가하게 되고 흡광영역도 점점 장파장으로 이동하게 된다.

이와같은 현상을 막기 위하여 종래에는 현재 상업적으로 유통되고 있는 여러가지 자외선 안정제를 사용하고 있다.

일반적으로 실란트 조성물에 사용되는 자외선 안정제는 단순히 기제의 폴리머가 흡수하는 영역의 빛을 대신 흡수하여 기제를 안정화시키는 역할을 하는데, 일광의 일사량이 많을 경우 소량의 자외선 안정제로 안정화시키는데도 한계가 있다.

따라서, 상기와 같은 자외선안정제 이외에 또다른 첨가제인 자유라디칼 스캐빈져를 사용한 것이 본 발명의 특징이라 할 수 있다. 즉, 폴리우레탄 프레폴리머는 일광을 받을 때이 분래하여 라디칼을 형성하거나 폴리올부분의 알파 수소의 과산화물의 형성에 의해 라디칼이 형성되어 부가적인 반응이 계속 진행되는데, 이러한 현상을 방지하기 위하여 본발명에서는 상기 구조식(II)의 자유라디칼 스캐빈져를 사용한다.

본발명에 따르면, 상기자유라디칼 스캐빈져는 상기 구조시(II)의 부자유아민계통의 화합물로서 실란트 전체량의 0.01~5.0중량%로 사용한다. 만일 그 첨가량이 0.01중량%보다 적으면 첨가효과가 거의 없게 되고 5.0중량%를 넘게 되면 오히려 실란트 자체의 물성이 나빠져서 좋지 않게 된다.

한편, 일반적으로 실란트에는 유변적인 성질을 개선하기 위하여 가소제를 한 종류 이상씩 사용하는데, 이런 물질은 수분을 함유하지 않아야 하고 화학적으로 이소시아네이트에 비활성이어야 하며 기제로 사용하는 폴리머와 상용성이 좋아야 한다.

이러한 요건들을 만족하는 가소제로서는 디부틸프탈레이트, 디옥틸프탈레이트, 할로겐화된 방향족 탄화수소, 염화파라핀 등이 있는데, 본 발명에서는 가소제를 5~30중량%로 사용한다. 만일 그 사용량이 5중량%보다 적으면 작업시 압출성이 떨어지게 되고 30중량%보다 많게 되면 오히려 실란트 조성물의 물성이 저하되게 된다.

또한, 본발명에서 실란트에 사용되는 촉매는 카르복실산의 금속염이 사용되는데, 주로 디부틸틴 디라우레이트, 디부틸틴티아세테이트, 레드옥틸레이트 등이 사용된다.

일반적으로 그 촉매의 사용량은 전체무게의 0.01~1중량% 정도이다. 만일 그 사용량이 0.01중량%보다 적으면 경화속도가 낮아지게 되고 1중량%를 초과하면 경화속도가 너무 빨라져서 작업성이 좋지 않게 된다.

실란트 조성물에 있어서 거의 필수적으로 사용되는 것이 충전재이며, 크게 두가지 종류로 분류되는데, 물성을 증진시키는 보강충전재와 원가절감을 위한 충전재가 있으며 그 예로는 칼슘카보네이트, 카본블랙, 침전실리카, 퓸드실리카, 탈크, 실리케이트, 마이카, 점토등이 사용되고, 그 사용량은 경화제부분의 나머지 전체무게의 50~200중량% 정도로 사용한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 새로운 조성의 실란트 조성물은 프레폴리머의 조성과 자유라디칼 스캐빈져의 사용으로 인해 안정도를 향상시켜 줌으로서 내구성 및 내후성을 개선시킨 것으로서, 건축용이나 토목용 등에 사용할 수 있을 뿐아니라 특히, 건축용으로서 거대 건축물의 조립식 판넬을 이용하는 부위등에 사용할 경우 바람직하게 이용될 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1~3]

다음 표 1의 조성에 따라 디올성분과 트리올성분을 배합기에서 혼합하고 여기에 칼슘카보네이트와 촉매로서 레드옥틸레이트를 가하고 20분간 교반한다. 이렇게 교반하는 동안에 가소제로서 디옥틸프탈레이트를 가하고 난 다음, 자외선안정제, 산화방지제 및 자유라디칼 스캐빈져를 넣고 다시 30분간 교반하여 충전재(실리카)를 가한다. 이 단계에서 서서히 가압하면서 상기 배합기를 가온시킨다. 최종조건이 내온 60℃ 이하, 압력 700mmHg가 되도록 유지하면서 약 1시간 가량 교반한다.

그 다음에 부가적인 가소제 및 기타 첨가제를 가한다. 이 단계에서 상온, 상압으로 20분간 교반한 후 서서히 감압하여 추가적으로 20분간 교반한다. 이렇게 만든 경화제 부분과 분자량이 15,000인 폴리우레탄 프레폴리머를 3 : 1의 비율로 섞어 실란트 조성물을 얻었다.

[비교예]

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되 다음 표 1의 조성으로 하여 실란트 조성물을 얻었다.

[표 1]

상기 표 1에서,

* u-1 : 2-(2-하이드록시-5-메틸페닐)-2H-(벤조트리아졸) : 펜타에리쓰리틸-테트라키스[3-(3, 5-디텨셔리부틸-4-하이드록시페닐)]-프로피로네이트(비율 3 : 1)

* u-2 : 2-(2'-하이드록시-3', 5'-디텨셔리부틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸 : 펜타에리쓰리틸-테트라키스[3-(3,5-디텨셔리부틸-4-하이드록시페닐)]-프로피로네이트(비율 3 : 1)

*u-3 : U-2+상기 구조식(II)의 부자유아민계 자유라디칼 스캐빈져(비율 3 : 1 : 2)

상기 실시예 1~3 및 비교예로부터 얻은 실란트를 가지고 Atlas사의 탄소-아크 weatherometer로 50± 3℃, 상대습도 60% 조건에서 장시간 자외선 안정성 실험을 실시하였다. 각 실시예에 대해, 경과시간에 따라 변색의 정도를 colorometer로 측정하여 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.

[표 2]

상기 표 2로부터 본 발명에 따른 실란트 조성물이 시간이 경과됨에 따라 자외선안정도가 우수함을 알 수 있다.

Claims (2)

1. 폴리우레탄올을 기제로 하는 2성분형 실란트 조성물에 있어서, 기제로서 다음 구조식(I)로 표시되는 폴리우레탄 프레폴리머가 실란트 전체의 10~50중량%로 함유되어 있고, 자유라디칼 스캐빈져로서 다음 구조식(II)로 표시되는 화합물이 0.01~5.0중량%로 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 2성분형 실란트 조성물.

   상기식에서, R₁은 탄소수 6~15개의 지방족화합물 또는 방향족화합물의 탄화수소기를 나타내며, m은 100 내지 1,000 사이의 정수이고, n은 0 또는 100 사이의 정수를 나타낸다.

   상기식에서, R₂는메틸기이며, X는 1 내지 5의 정수이고, a, b, c, d는 각각 0 또는 1 내지 8의 정수를 나타낸다.
2. 제1항에 있어서, 상기 구조식(I)의 폴리우레탄 프로폴리머는 그 분자량이 5,000~50,000인 것을 특징으로 하는 2성분형 실란트 조성물.