KR101955675B1

KR101955675B1 - 수밀성 및 내식성이 향상된 속경화형 폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 시공방법

Info

Publication number: KR101955675B1
Application number: KR1020180046967A
Authority: KR
Inventors: 설태윤
Original assignee: (주)새론테크
Priority date: 2018-04-23
Filing date: 2018-04-23
Publication date: 2019-03-07
Anticipated expiration: 2038-04-23

Abstract

본 발명은 수밀성 및 내식성이 향상된 속경화형 폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리아민 혼합물 25~35 중량%, 에폭시 어덕트(adduct) 아민폴리올 20~30 중량%, 가교제 15~20 중량%, 나노 내식성필러 15~20 중량%, 금속계 세라믹 안료 5~10 중량% 및 첨가제 2~8 중량%로 구성되는 수지 혼합물; 및 이소시아네이트 혼합물 100 중량부에 대하여 폴리올, 폴리테트라메틸렌글리콜, 폴리아민 중에서 선택된 1종 이상의 혼합물 70~130 중량부를 혼합하여 얻어지는 경화제;를 포함하며, 상기 폴리아민 혼합물은 폴리옥시프로필렌 디아민 20~30 중량% 및 폴리옥시프로필렌 트리아민 5~15 중량%를 혼합하여, 중량평균분자량이 200~5000이고, 상기 에폭시 어덕트 아민폴리올은 에폭시 당량이 100~800g/eq인 다관능성 에폭시 수지와, 다관능성 아민폴리올을 80~100℃에서 2~3시간 동안 반응시켜 얻어지며, 상기 금속계 세라믹 안료는 코발트, 아연, 니켈, 티타늄, 알루미늄, 리튬 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나이고, 상기 수지 혼합물 및 경화제의 부피비는 1:1인 것을 특징으로 하는 수밀성 및 내식성이 향상된 속경화형 폴리우레아 도료 조성물과 이를 이용하는 시공방법을 개시한다.
이에 따라, 본 발명의 도료 조성물은 폴리아민 혼합물 및 가교도가 높은 에폭시 어덕트 아민 폴리올을 포함하여 조밀한 구조를 형성함으로써, 인장강도, 내마모성 등 물리적 특성은 물론 신장률, 수밀성, 내식성이 향상되는 효과가 있다.

Description

수밀성 및 내식성이 향상된 속경화형 폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 시공방법 {HIGH SPEED DRYING POLYUREA PAINT COMPOSITION HAVING EXCELLENT WATERTIGHTNESS, CORROSION RESISTANCE AND CONSTRUCTION METHOD USING THEREOF}

본 발명은 폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리아민 혼합물 및 가교도가 높은 망상구조를 가지는 에폭시 어덕트 아민 폴리올을 포함함으로써, 우수한 물리적 특성 및 조밀한 구조로 인해 수밀성 및 내식성이 향상된 속경화형 폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 상수도, 하수도 처리 시설, 제지공장, 화학공장, 식품공장 등의 콘크리트·철재 구조물들은 물, 염수, 탄산, 화학약품 등에 의해 화학적 부식이 일어나거나, 높은 수압, 유속, 와류, 물의 낙하 등에 의해 물리적 마모가 쉽게 일어날 수 있는 환경에 노출되어 있다. 이에 따라, 상기 구조물들은 부식이나 침식에 의한 누수, 유지보수비용 발생, 구조물의 크랙이나 균열 발생으로 인한 내구성능 저하로 구조물 자체의 수명감소 등의 문제점이 발생한다.

상기와 같은 현상을 방지하기 위하여 수용성 또는 무용제 에폭시계 도료, 세라믹계 도료, 폴리우레탄계 도료 등이 사용되고 있으나, 내식성 및 내구성이 다소 떨어지는 단점이 있다.

구체적으로, 에폭시계 도료 및 세라믹계 도료를 방수 코팅제로 사용할 경우, 신율이 낮아 외부의 충격으로 인해 도막에 크랙이 쉽게 발생하고, 겨울철 작업시 경화속도가 늦어 작업성이 떨어지는 단점이 있다.

그리고 폴리우레탄계 도료의 경우, 셀프 레벨링(Self-Leveling) 타입의 제품으로 벽이나 천정에 사용하기에는 시공성이 떨어지는 단점이 있다.

또한, 에폭시계, 우레탄계 및 세라믹계 도료는 2액형의 제품으로 주제와 경화제의 적절한 배합비를 벗어나거나, 주제와 경화제가 충분히 혼합하지 않고 사용할 시 도료의 미경화로 인하여 물성이 저하될 수 있다.

한편, 폴리우레아는 분자구조 내에 우레아 결합을 갖고 있는 고분자 화합물로, 사슬 확장자와 낮은 분자량을 갖는 디아민류와 합성되어 우레아 단위체가 만들어진다. 따라서 폴리우레아는 선택된 물질이나 분자량, 반응되는 비율 등의 다양한 요소에 의하여 그 성질이 폭넓게 변화되어 나타난다. 특히 폴리우레아의 경우에는 지방산의 아미드 에스테르 결합이 혼합된 결합을 가지므로 고온에서의 성질은 이들 폴리에스테르계와 폴리아미드계의 중간적 성질을 가지고 있다.

그러나 일반적으로 폴리우레아는 합성고무와 같은 엘라스토머 성질을 가지므로 유연성 및 신율 등의 좋은 특성을 보유하지만, 분자 내 옥시에테르의 반복구조와 현재 상용중인 기초원료의 제한성 때문에 조밀한 구조의 도막 형성 및 내식성에 대한 특성을 부여하기에는 한계가 있다.

KR

10-2008-0018941

A

KR

10-1451974

B1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 조밀한 구조의 도막 형성 및 내식성에 대한 특성을 부여함으로써, 폴리우레아의 물성을 개선하여 수밀성 및 내식성이 향상된 속경화형 폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 경화시간을 단축시켜 작업효율을 높일 수 있는 수밀성 및 내식성이 향상된 속경화형 폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수밀성 및 내식성이 향상된 속경화형 폴리우레아 도료 조성물은 폴리아민 혼합물 25~35 중량%, 에폭시 어덕트(adduct) 아민폴리올 20~30 중량%, 가교제 15~20 중량%, 나노 내식성필러 15~20 중량%, 금속계 세라믹 안료 5~10 중량% 및 첨가제 2~8 중량%로 구성되는 수지 혼합물; 및 이소시아네이트 혼합물 100 중량부에 대하여 폴리올, 폴리테트라메틸렌글리콜, 폴리아민 중에서 선택된 1종 이상의 혼합물 70~130 중량부를 혼합하여 얻어지는 경화제;를 포함하며, 상기 폴리아민 혼합물은 폴리옥시프로필렌 디아민 20~30 중량% 및 폴리옥시프로필렌 트리아민 5~15 중량%을 혼합하여, 중량평균분자량이 200~5000이고, 상기 에폭시 어덕트 아민폴리올은 에폭시 당량이 100~800g/eq인 다관능성 에폭시 수지와, 다관능성 아민폴리올을 80~100℃에서 2~3시간 동안 반응시켜 얻어지며, 상기 금속계 세라믹 안료는 코발트, 아연, 니켈, 티타늄, 알루미늄, 리튬 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나이고, 상기 수지 혼합물 및 경화제의 부피비는 1:1인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 수밀성 및 내식성이 향상된 속경화형 폴리우레아 도료 조성물을 이용한 시공방법은 콘크리트 또는 철재면 표면의 이물질을 제거하는 전처리 단계; 상기 전처리한 표면에 프라이머를 도포하는 단계; 및 수밀성 및 내식성이 향상된 속경화형 폴리우레아 도료 조성물에서 수지 혼합물 및 경화제를 혼합하여 스프레이 하는 단계를 포함하고, 상기 혼합 시 액 온도를 50~80℃로 하고, 스프레이 분사기 압력을 1500~2500psi로 하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명의 수밀성 및 내식성이 향상된 속경화형 폴리우레아 도료 조성물은 폴리아민 혼합물 및 가교도가 높은 에폭시 어덕트 아민 폴리올을 포함하여 조밀한 구조를 형성함으로써, 인장강도, 내마모성 등 물리적 특성은 물론 신장률, 수밀성, 내식성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 폴리우레아 도료 조성물은 속경화형이므로, 경화시간을 단축시켜 작업효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 한편, 해당 기술분야의 통상적인 지식을 가진자로부터 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 상세히 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 수밀성 및 내식성이 향상된 속경화형 폴리우레아 도료 조성물은 수지 혼합물 및 경화제를 포함하는 2액형 폴리우레아 도료 조성물로, 수지 혼합물 및 경화제의 부피비는 1:1인 것을 특징으로 한다.

수지 혼합물은 폴리아민 혼합물 25~35 중량%, 에폭시 어덕트 아민폴리올 20~30 중량%, 가교제 15~20 중량%, 나노 내식성필러 15~20 중량%, 금속계 세라믹 안료 5~10 중량% 및 첨가제 2~8 중량%로 구성된다.

그리고 경화제는 이소시아네이트 혼합물 100 중량부에 대하여 폴리올, 폴리테트라메틸렌글리콜, 폴리아민 중에서 선택된 1종 이상의 혼합물 70~130 중량부를 혼합하여 얻어진다.

본 발명에 따른 수지 혼합물 및 경화제를 구체적으로 설명하고자 한다.

먼저, 수지 혼합물의 폴리아민 혼합물은 유연한 도막의 형성을 위한 신율과, 내충격성, 균열 저항성, 내마모성 등의 우수한 기계적 특성을 부여하는 것으로, 본 발명의 폴리아민 혼합물은 폴리옥시프로필렌 디아민 20~30 중량% 및 폴리옥시프로필렌 트리아민 5~15 중량%를 혼합하여 형성된 것을 특징으로 한다. 예를 들면, 본 발명에서 폴리아민 혼합물은 huntsman사의 Jeffamine 시리즈(Jeffamine T-5000, Jeffamine D-2000, Jeffamine D-230, Jeffamine D-400, Jeffamine T-403)를 사용할 수 있다.

폴리아민 혼합물의 함량은 25~35 중량%인 것이 바람직한데, 함량이 25 중량% 미만일 경우 도막의 유연성과 내충격성 등 물리적 특성에 대한 효과가 미미하며, 35 중량%를 초과할 경우 점도가 상승하고 상대적으로 다른 조성물의 함량이 적어져서 원하고자 하는 물성의 폴리우레아 도료 조성물을 만들기 어려운 단점이 있다. 또한, 폴리아민 혼합물의 중량평균분자량은 200~5000인 것이 바람직하다.

에폭시 어덕트(adduct) 아민폴리올은 아민폴리올과 에폭시 화합물을 어덕트 반응시켜 제조된 물질로서, 가교도가 높은 망상구조를 가지고 있어 조밀한 구조의 도료 조성물을 제조할 수 있으므로, 소지면과의 밀착성, 수밀성, 내방식성 등의 주된 기능을 부여한다.

본 발명에서 에폭시 어덕트 아민폴리올은 에폭시 당량이 100~800g/eq인 다관능성 에폭시 수지와, 다관능성 아민폴리올을 80~100℃에서 2~3시간 동안 반응시켜 얻어진다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 다관능성 아민폴리올은 2 이상의 아민기를 가지는 알킬렌아민과, 에폭시드 화합물의 부가반응 생성물로서, 아민가(amine value)가 300~500 mgKOH/g이고, 수산가(hydroxyl value)가 600~800 mgKOH/g이며, 관능기가 4개 이상인 알킬렌아민 베이스 폴리에테르 폴리올일 수 있다.

덧붙이자면, 상기 2 이상의 아민기를 가지는 알킬렌아민은 하기 화학식 1로 표시될 수 있고, 상기 에폭시드 화합물은 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드, 이소부틸렌옥사이드 및 스티렌옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.

[화학식 1]

(단, 상기 식에서 X는 수소 또는 아민기이고, R은 C₁~C₆인 알킬기이다.)

예를 들어, 본 발명의 아민폴리올은 알킬렌아민으로서 에틸렌디아민과, 에폭시드 화합물로서 에틸렌옥사이드 또는 프로필렌옥사이드를 반응시켜 생성된 에틸렌 디아민 베이스 폴리에테르 폴리올인 것이 바람직하다.

또한, 상기 알킬렌아민 및 에폭시드 화합물의 부가반응 시, 가교제가 더 첨가될 수 있는데, 예를 들어 우레탄 계열의 가교제일 수 있으며, KPX 케미칼 사의 NEWPOL NP-300, NEWPOL NP-400, KONIX KR-6350을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.

에폭시 어덕트 아민폴리올의 함량은 20~30 중량%인 것이 바람직한데, 함량이 20 중량% 미만일 경우 조밀한 구조를 갖는 조성물을 제조하기 어려울 수 있고, 30 중량%를 초과할 경우 조성물의 점도 상승으로 인해 작업성이 저하될 수 있다.

가교제는 도료의 경화시간에 영향을 주고, 가교도를 증가시켜 내구성을 포함한 기계적 물성을 향상시키는 역할을 한다. 본 발명에서 가교제는 사슬 연장제로 사용되는 방향족계 또는 지환족계의 아민 화합물이 사용될 수 있고, 그 중에서 디에틸톨루엔 디아민, 4,4-메틸렌비스아닐린 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다.

가교제의 함량은 15~20 중량%인 것이 바람직한데, 함량이 15 중량% 미만일 경우 사슬 연장제로의 효과가 미미하여 기계적 물성의 향상을 기대하기 어렵고, 20 중량%를 초과할 경우 지나친 경도 향상 및 신율의 저하를 초래하기 때문에 바람직하지 못하다.

나노 내식성필러는 나노 사이즈의 층상 또는 판상 형태의 필러로, 조성물 내에서 불규칙적으로 배열되어 부식을 유발하는 물질 등 외부물질로부터 소지면을 보호하여 내식성, 내화학성, 내약품성을 향상시킬 수 있는 것으로, 중정석(barite), 실리카, 규조토, 마이카, 탈크, 제올라이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다.

나노 내식성필러의 함량은 15~20 중량%인 것이 바람직한데, 함량이 15 중량% 미만일 경우 원하는 내식성, 내화학성, 내약품성이 저하되고, 20 중량%를 초과할 경우 조성물의 점도 상승으로 인해 작업성이 저하될 수 있다.

금속계 세라믹 안료는 폴리우레아 도료의 색상을 부여하기 위해 금속 화합물을 고온에서 결합시켜 만든 안료로, 내열성, 내화학성, 내약품성, 내용제성을 향상시켜 화학적으로 안정적인 도막을 형성할 수 있게 하는 것으로, 코발트, 아연, 니켈, 티타늄, 알루미늄, 리튬 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다. 예를 들어, Hanil 사의 P120(Co-Al-Li 안료), P521(Co-Al 안료), P600(Co-Ni-Zn-Ti 안료) 등이 사용될 수 있다.

금속계 세라믹 안료의 함량은 5~10 중량%인 것이 바람직하며, 화학적으로 안정적인 도막을 형성하고, 원하는 농도의 색상을 표현하기 위해 상기한 범위 내에서 적절히 조절될 수 있다.

첨가제는 통상적으로 도료의 조성물에 사용되는 접착증진제, 소포제, UV 안정제 등을 2~8 중량% 범위 내에서 혼합 또는 단독 사용할 수 있다.

접착증진제는 소지면에 대한 부착력 및 도료 조성물의 강도를 보강하는 역할을 하며, 예를 구체적으로 들면 Shin-Etsu 사의 아미노실란을 사용할 수 있다.

소포제는 기포의 발생을 방지하기 위하여 첨가되는 것으로, 미네랄 오일계 소포제, 실리콘계 소포제, 비실리콘계 폴리머 소포제 중에서 하나 이상 선택하여 사용할 수 있으며, 예를 들면, 비실리콘계 폴리머 소포제인 BYK 사의 BYK-054 제품을 사용할 수 있다.

UV 안정제는 자외선에 의한 조기 열화현상을 방지하며, 예를 구체적으로 들면 Ciba 사의 Tinuvin 328 제품을 사용할 수 있다.

첨가제는 도료 조성물의 물성을 고려하여 소지면에 대한 부착력 보강, 조성물의 강도 보강, 기포의 억제 및 조기 열화현상 방지 등을 고려하여 첨가하되, 2 중량% 미만일 경우 그 효과가 미미하고, 8 중량%를 초과할 경우 그 효과가 더 이상 현저히 향상되지 않고 조성물의 다른 물성을 저하시킬 우려가 있으므로 바람직하지 못하다.

한편, 본 발명의 경화제는 이소시아네이트 혼합물 100 중량부에 대하여 수산기를 가지는 폴리올, 폴리테트라메틸렌글리콜, 아민기를 가지는 폴리아민 중에서 선택된 1종 이상의 혼합물 70~130 중량부를 혼합하여 얻어지며, 60~120℃에서 3~5시간 유지시켜 NCO 함량이 10~20 중량%이고, 점도는 500~2500cps/25℃인 것이 바람직하다.

이때, 이소시아네이트 혼합물은 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(Methylene Diphenyl Diisocyanate, MDI), 톨루엔 디이소시아네이트(Toluene Diisocyanate, TDI), 헥사 메틸렌 디이소시아네이트 (Hexamethylene Diisocyanate, HDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트 트라이머(HDT), 이소포론 디이소시아네이트 (Isophorone Diisocyanate, IPDI) 및 시클로 헥실메탄 디이소시아네이트 (Cyclohexylmethane Diisocyanate, H₁₂MDI)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 혼합하여 얻어진 것일 수 있다.

또한, 특별히 한정하는 것은 아니나, 폴리올은 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리부틸렌 글리콜 및 폴리이소프렌 글리콜로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 혼합물일 수 있고, 폴리아민은 폴리옥시프로필렌 디아민 및 폴리옥시프로필렌 트리아민으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 혼합물일 수 있다.

본 발명의 폴리우레아 도료 조성물은 상기 수지 혼합물과 경화제를 혼합하여 완성되고, 수지 혼합물에서 폴리머의 종류, 가교제, 경화제의 종류 및 성분에 따라 겔화 시간이 달라지게 되며, 폴리우레아 도료의 형태가 구분되어 진다.

이때, 폴리우레아는 엘라스토머 특성을 갖는 고분자 물질로 아민과 이소시아네이트의 급속한 반응성 때문에 일반적으로 상온에서 혼합하여 사용할 수 없으며 특수한 스프레이 장비를 이용하여 도장작업을 진행한다. 즉, 2액형 고온고압의 스프레이 기기를 이용하여 혼합공정 없이 혼합 충돌형 기기를 통과하며 두 용액이 합쳐져 스프레이한 후 수 초 또는 수 분 이내에 경화되어 견고하고 두꺼운 도막 형성이 가능하다는 특징이 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면 수밀성 및 내식성이 향상된 속경화형 폴리우레아 도료 조성물을 이용한 시공방법은 콘크리트 또는 철재면 표면의 이물질을 제거하는 전처리 단계; 상기 전처리한 표면에 프라이머를 도포하는 단계; 및 수밀성 및 내식성이 향상된 속경화형 폴리우레아 도료 조성물에서 수지 혼합물 및 경화제를 혼합하여 스프레이 하는 단계를 포함하고, 상기 혼합 시 액 온도를 50~80℃로 하고, 스프레이 분사기 압력을 1500~2500psi로 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 시공방법을 구체적으로 살펴보면, 콘크리트 바닥면에는 콘크리트 표면의 레이턴스층 및 기타 오염물질을 제거한다. 다음으로 파공부위가 있는 부위는 실링제로 메우고 프라이머로 도포한 다음 상기 폴리우레아 도료를 스프레이하여 완성한다. 철재면의 경우에는 철재면을 블라스트 표면처리하여 녹과 이물질을 제거하고 방청 프라이머를 도포한다. 다음으로 상기 폴리우레아 도료를 스프레이하여 완성한다.

본 발명에 따른 시공에서 2액형 고온 고압의 스프레이 기기의 조건은 다음과 같다. 수지 혼합물과 경화제를 혼합 충돌시의 스프레이 분사기의 압력은 1500~2500 psi로 유지하는 것이 바람직하다. 압력이 1500 psi보다 낮아질 때에는 혼합 불량으로 미경화로 인한 물성저하의 문제점이 있고, 압력이 2,500 psi보다 높아지면 평활한 도장면을 얻을 수가 없다.

한편, 혼합충돌시의 수지 혼합물 및 경화제의 온도는 50~80℃로 유지하는 것이 바람직하다. 온도가 50℃ 이하일 경우 혼합 불량의 문제점이 생기고, 80℃를 초과할 경우 수지 혼합물 및 경화제의 반응속도가 빨라져 평활한 도장면을 얻을 수가 없기 때문에 바람직하지 못하다.

통상의 우레탄, 에폭시계 도료는 2액형의 제품으로 수지 혼합물과 경화제를 정확히 배합하여 충분히 혼합하여야 하는데, 이를 준수하지 못하거나 작업 조건에 따라 미경화로 인한 물성저하가 초래될 수 있고, 동절기에는 건조시간이 24시간 이상 소요되는 단점이 있다. 반면에, 본 발명의 폴리우레아 도료 조성물을 이용하여 시공할 경우, 경화시간이 수분 이내로 짧아 작업시간의 단축 및 인건비 감소 등으로 시공 효율을 높여줄 뿐만 아니라 기존의 도료보다 기계적 물성 및 내마모성 또한 우수하다.

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

< 실시예 >

실시예 1

먼저, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI) 52.5 중량%와 폴리프로필렌 글리콜 PP-2000 47.5 중량%를 혼합하고, 80~90℃에서 3시간 유지시켜 NCO 함량이 15.6%인 경화제를 제조하였다.

다음으로, 수지 혼합물을 제조한다. 폴리옥시프로필렌 디아민 20 중량%와 폴리옥시프로필렌 트리아민 7 중량%를 함유한 폴리아민 혼합물 27 중량%를 얻었고, 에폭시 어덕트 아민폴리올 25 중량%를 사용하였다. 그리고 디에틸톨루엔 디아민 12 중량% 및 4,4-메틸렌비스아닐린 8 중량%를 포함한 가교제 20 중량%를 제조하였고, 나노 내식성필러 15 중량% 및 금속계 세라믹 안료 7 중량%를 준비하였다. 또한, 첨가제로서 접착증진제 2 중량%, 소포제 2 중량% 및 UV 안정제 2 중량%를 사용하여 혼합하였다.

실시예 2

먼저, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI) 50.5 중량%와 폴리프로필렌 글리콜 PP-3000 49.5 중량%를 혼합하고, 80~90℃에서 3시간 유지시켜 NCO 함량이 15.6%인 경화제를 제조하였다.

다음으로, 수지 혼합물을 제조한다. 폴리옥시프로필렌 디아민 22 중량%와 폴리옥시프로필렌 트리아민 8 중량%를 함유한 폴리아민 혼합물 30 중량%를 얻었고, 에폭시 어덕트 아민폴리올 20 중량%를 사용하였다. 그리고 디에틸톨루엔 디아민 10 중량% 및 4,4-메틸렌비스아닐린 9 중량%를 포함한 가교제 19 중량%를 제조하였고, 나노 내식성필러 18 중량% 및 금속계 세라믹 안료 7 중량%를 준비하였다. 또한, 첨가제로서 접착증진제 2 중량%, 소포제 2 중량% 및 UV 안정제 2 중량%를 사용하여 혼합하였다.

실시예 3

먼저, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI) 49 중량%와 폴리프로필렌 글리콜 PP-4000 51 중량%를 혼합하고, 80~90℃에서 3시간 유지시켜 NCO 함량이 15.4%인 경화제를 제조하였다.

다음으로, 수지 혼합물을 제조한다. 폴리옥시프로필렌 디아민 21 중량%와 폴리옥시프로필렌 트리아민 9 중량%를 함유한 폴리아민 혼합물 30 중량%를 얻었고, 에폭시 어덕트 아민폴리올 21 중량%를 사용하였다. 그리고 디에틸톨루엔 디아민 9 중량% 및 4,4-메틸렌비스아닐린 10 중량%를 포함한 가교제 19 중량%를 제조하였고, 나노 내식성필러 17 중량% 및 금속계 세라믹 안료 7 중량%를 준비하였다. 또한, 첨가제로서 접착증진제 2 중량%, 소포제 2 중량% 및 UV 안정제 2 중량%를 사용하여 혼합하였다.

비교예 1

다음으로, 수지 혼합물을 제조한다. 폴리옥시프로필렌 디아민 28 중량%와 폴리옥시프로필렌 트리아민 7 중량%를 함유한 폴리아민 혼합물 35 중량%를 얻었고, 에폭시 어덕트 아민폴리올 15 중량%를 사용하였다. 그리고 디에틸톨루엔 디아민 14 중량% 및 4,4-메틸렌비스아닐린 6 중량%를 포함한 가교제 20 중량%를 제조하였고, 나노 내식성필러 16 중량% 및 금속계 세라믹 안료 8 중량%를 준비하였다. 또한, 첨가제로서 접착증진제 2 중량%, 소포제 2 중량% 및 UV 안정제 2 중량%를 사용하여 혼합하였다.

비교예 2

다음으로, 수지 혼합물을 제조한다. 폴리옥시프로필렌 디아민 25 중량%와 폴리옥시프로필렌 트리아민 10 중량%를 함유한 폴리아민 혼합물 35 중량%를 얻었고, 에폭시 어덕트 아민폴리올 25 중량%를 사용하였다. 그리고 디에틸톨루엔 디아민 11 중량% 및 4,4-메틸렌비스아닐린 8 중량%를 포함한 가교제 19 중량%를 제조하였고, 나노 내식성필러 11 중량% 및 금속계 세라믹 안료 4 중량%를 준비하였다. 또한, 첨가제로서 접착증진제 2 중량%, 소포제 2 중량% 및 UV 안정제 2 중량%를 사용하여 혼합하였다.

비교예 3

시중에 판매되는 무용제 에폭시계 도료이다.

비교예 4

시중에 판매되는 세라믹 메탈계 도료이다.

상기 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 4에 대한 상세 함량을 하기 표 1에 나타내었다.

도료 조성물의 물성 시험

실시예 1~3 및 비교예 1~4에서 제조된 도료 조성물의 물성을 하기 시험방법에 의하여 측정하였다.

이때, 스프레이 도장방법은 다음의 조건으로 수행하였다.

- 도장기계 : Gusmer 사의 폴리우레아 전용 도장기계 사용

- 스프레이 시 액의 온도 : 65℃

- 스프레이 분사시의 압력 : 2000psi

1. 인장강도 및 신장률

실시예 1~3 및 비교예 1~4에서 제조한 각각의 도료 조성물을 도포하여 폭 5 mm로 아령 모양의 시편을 제작한 후, 인장시험기를 이용하여 시편에 외력을 가하고, 그 시편이 파괴될 때의 인장강도 및 신장률을 평가하였다.

2. 내마모성

실시예 1~3 및 비교예 1~4에서 제조한 각각의 도료 조성물을 도포한 시편을 제작하고, 회전하는 원판에 시편을 고정시킨 후, 시편의 위를 자유로 회전하는 마모륜을 통해 일정한 하중으로 압부하고 마모시켜 마모현상이 있는지 여부를 검토하였다.

(마모륜의 종류 : CS-17/H-18, 마모륜의 무게 : 1Kg, 회전수 : 1000회)

3. 투수성

실시예 1~3 및 비교예 1~4에서 제조한 각각의 도료 조성물을 도포한 시편을 제작한 후, 투수유무를 검토하였다(KS F 4921).

4. 균열대응성

실시예 1~3 및 비교예 1~4에서 제조한 각각의 도료 조성물을 도포한 시편을 제작한 후, -20℃ 및 20℃에서 도막의 잔갈림 및 파단유무를 검토하였다(KS F 4936).

5. 충격시험

실시예 1~3 및 비교예 1~4에서 제조한 각각의 도료 조성물을 도포한 시편을 제작하고, 500mm의 높이에서 300g의 추를 시편 위에 떨어뜨린 후, 도막에 박리 또는 균열 발생 유무를 검토하였다.

6. 접착강도

전처리가 된 콘크리트 및 철재 시편에 실시예 1~3 및 비교예 1~4에서 제조한 각각의 도료 조성물을 스프레이 도포한 다음 접착 불량으로 인한 도막의 박리현상이 있는지 여부를 검토하였다(KS F 4936).

7. 염수분무시험

온도가 35℃인 챔버 내에 실시예 1~3 및 비교예 1~4에서 제조한 각각의 도료 조성물을 도포한 시편을 넣고, 5% 염화나트륨 수용액(pH 6.5~7.2)을 500시간 동안 분부하여 도막의 부풀음, 갈라짐, 들뜸, 벗겨짐 녹 발생 유무를 평가하였다(KS D 9502).

8. 내산성 시험

실시예 1~3 및 비교예 1~4에서 제조한 각각의 도료 조성물을 도포한 시편을 제작하고, 시편을 5% 황산 수용액에 168시간 침지한 후, 도막의 균열, 부풀음 등의 상태 변화를 관찰하였다.

9. 내알칼리성 시험

실시예 1~3 및 비교예 1~4에서 제조한 각각의 도료 조성물을 도포한 시편을 제작하고, 시편을 5% 수산화나트륨 수용액에 168시간 침지한 후, 도막의 균열, 부풀음 등의 상태 변화를 관찰하였다.

10. 지촉건조시간

실시예 1~3 및 비교예 1~4에서 제조한 각각의 도료 조성물을 도포한 시편을 제작하고, 손가락으로 시편을 가볍게 접촉한 다음 손가락에 도료 조성물이 묻어나지 않을 때의 시간을 측정하였다.

실시예 1~3 및 비교예 1~4에서 제조된 도료 조성물의 물성 시험에 따른 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

(○ : 양호, △ : 보통, × : 불량)

상기 표 2를 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 3은 시험 항목 모두에서 우수함을 나타내는 반면, 비교예 1은 상기 실시예들과 비교하여 에폭시 어덕트 아민폴리올의 함량이 낮음에 따라 투수성, 접착강도 및 염수분무시험에서 다소 저하되어 보통인 것으로 나타났다.

그리고 비교예 2는 에폭시 어덕트 아민폴리올이 적정량 함유됨에 따라 투수성 및 접착강도가 양호하게 나타났으나, 상기 실시예들과 비교하여 나노 내식성필러 및 금속계 세라믹 안료의 함량이 낮음에 따라 내산성이 다소 저하되고 염수분무시험에 있어서는 불량하게 나타났다.

또한, 비교예 3 및 비교예 4는 실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 폴리우레아 도료 조성물과 비교하여 내마모성, 충격시험, 접착강도가 다소 저하되고 신장률, -20℃에서의 균열대응성에 있어서는 불량하게 나타났다.

이에 따라, 상기 실시예의 결과로부터 본 발명의 폴리우레아 도료 조성물은 폴리아민 혼합물 및 가교도가 높은 에폭시 어덕트 아민 폴리올을 포함하여 조밀한 구조를 형성함으로써, 신장률, 인장강도 및 내마모성이 우수할 뿐만 아니라, 내식성, 투수성, 내충격성, 접착강도, 내약품성, 내화학성이 우수하며, 통상적인 도료 조성물에 비해 건조시간이 단축되어 작업성을 개선할 수 있는 것으로 판단된다.

전술한 내용은 후술할 발명의 청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 상술하였다. 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

폴리아민 혼합물 25~35 중량%, 에폭시 어덕트 아민폴리올 20~30 중량%, 가교제 15~20 중량%, 나노 내식성필러 15~20 중량%, 금속계 세라믹 안료 5~10 중량% 및 첨가제 2~8 중량%로 구성되는 수지 혼합물; 및
이소시아네이트 혼합물 100 중량부에 대하여 폴리올, 폴리테트라메틸렌글리콜, 폴리아민 중에서 선택된 1종 이상의 혼합물 70~130 중량부를 혼합하여 얻어지는 경화제;를 포함하며,
상기 폴리아민 혼합물은 폴리옥시프로필렌 디아민 20~30 중량% 및 폴리옥시프로필렌 트리아민 5~15 중량%를 혼합하여, 중량평균분자량이 200~5000이고,
상기 에폭시 어덕트(adduct) 아민폴리올은 에폭시 당량이 100~800g/eq인 다관능성 에폭시 수지와, 관능기가 4개 이상인 다관능성 아민폴리올을 80~100℃에서 2~3시간 동안 반응시켜 얻어지며,
상기 금속계 세라믹 안료는 코발트, 아연, 니켈, 티타늄, 알루미늄, 리튬 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나이고,
상기 수지 혼합물 및 경화제의 부피비는 1:1인 것을 특징으로 하는 수밀성 및 내식성이 향상된 속경화형 폴리우레아 도료 조성물.
제1항에 있어서,
상기 다관능성 아민폴리올은 2 이상의 아민기를 가지는 알킬렌아민과, 에폭시드 화합물의 부가반응 생성물로서, 아민가(amine value)가 300~500 mgKOH/g이고, 수산가(hydroxyl value)가 600~800 mgKOH/g이며, 관능기가 4개 이상인 알킬렌아민 베이스 폴리에테르 폴리올인 것을 특징으로 하는 수밀성 및 내식성이 향상된 속경화형 폴리우레아 도료 조성물.
제1항에 있어서,
상기 나노 내식성필러는 중정석(barite), 실리카, 규조토, 마이카, 탈크, 제올라이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 수밀성 및 내식성이 향상된 속경화형 폴리우레아 도료 조성물.
제1항에 있어서,
상기 가교제는 디에틸톨루엔 디아민, 4,4-메틸렌비스아닐린 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 수밀성 및 내식성이 향상된 속경화형 폴리우레아 도료 조성물.
콘크리트 또는 철재면 표면의 이물질을 제거하는 전처리 단계;
상기 전처리한 표면에 프라이머를 도포하는 단계; 및
상기 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 도료 조성물에서 수지 혼합물 및 경화제를 혼합하여 스프레이 하는 단계를 포함하고,
상기 혼합 시 액 온도를 50~80℃로 하고, 스프레이 분사기 압력을 1500~2500psi로 하는 것을 특징으로 하는 수밀성 및 내식성이 향상된 속경화형 폴리우레아 도료 조성물을 이용한 시공방법.