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KR101197197B1 - 방식성 ? 방청성 ? 내약품성 ? 내화학성 및 작업성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 시공방법 - Google Patents

방식성 ? 방청성 ? 내약품성 ? 내화학성 및 작업성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 시공방법 Download PDF

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KR101197197B1
KR101197197B1 KR1020120036764A KR20120036764A KR101197197B1 KR 101197197 B1 KR101197197 B1 KR 101197197B1 KR 1020120036764 A KR1020120036764 A KR 1020120036764A KR 20120036764 A KR20120036764 A KR 20120036764A KR 101197197 B1 KR101197197 B1 KR 101197197B1
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설태윤
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(주)새론테크
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Abstract

본 발명은 방식 ? 방청성, 내약품성 및 내화학성이 우수하고 현장 작업성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것으로, 주제부는 아민 말단의 에폭시 프리폴리머 25~35중량부, 아민관능성 수지 25~35중량부, 가교제 5~10중량부, 무기필러 20~30중량부, 안료 3~8중량부 및 첨가제 2~8중량부로 구성되고, 경화제부는 헥사 메틸렌 디이소시아네이트 (Hexamethylene Diisocyanate, HDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트 트라이머(HDT), 이소포론 디이소시아네이트 (Isophorone Diisocyanate, IPDI), 시클로헥실메탄 디이소시아네이트(Cyclohexylmethane diisocyanate, H12MDI), 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(Methylene Diphenyl Diisocyanate, MDI), 톨루엔 디이소시아네이트(Toluene Diisocyanate, TDI) 중에서 선택된 1종 이상이 혼합된 이소시아네이트 혼합물 100중량부에 대하여, 폴리프로필렌글리콜 및 폴리옥시프로필렌 디아민 중에서 선택된 1종 이상의 폴리머혼합물 50~150중량부를 더 혼합하여 이루어지며, 상기 주제부와 경화제부가 혼합되도록 하는 것을 특징으로 하는, 방식 ? 방청성, 내약품성 및 내화학성이 우수하고 현장 작업성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.
상기 본 발명 도료 조성물은 아민말단의 에폭시프리폴리머를 폴리우레아 분자 구조 내에 도입하고 무기필러를 포함함으로써, 방식성, 방청성, 내화학성, 내약품성 등의 화학적 특성과, 강인성, 내마모성 등의 물리적 특성이 우수하면서도, 특수장비를 사용하지 않고도 그 작업이 용이한 효과가 있다.

Description

방식성 ? 방청성 ? 내약품성 ? 내화학성 및 작업성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물 및 이를 이용한 시공방법{POLYUREA PAINT COMPOSITION HAVING EXCELLENT ANTI-CORROSIVENESS, CHEMICAL-RESISTANCE AND WORKABILITY, AND CONSTRUCTION METHOD USING THEREOF}
본 발명은 아민말단의 에폭시프리폴리머와 무기필러를 포함함으로써, 방식성, 방청성, 내화학성, 내약품성 등의 화학적 특성과, 강인성, 내마모성 등의 물리적 특성이 우수한 도료 조성물에 관한 것으로, 하수관, 맨홀내부, 폐수처리장 등의철재구조물 또는 콘크리트 구조물에 사용하여 염해나 탄산화에 대한 저항성을 향상시키고, 내구성을 가지면서도, 특수장비를 사용하지 않고 작업성이 용이한 2액형 폴리우레아 도료 조성물에 관한 것이다.
폴리우레아는 분자구조 내에 우레아 결합을 갖고 있는 고분자 화합물로, 일반적으로 사슬 확장자와 낮은 분자량을 갖는 디아민류와 합성되어 우레아 단위체를 만들어진다. 따라서 폴리우레아는 선택된 물질이나 분자량, 또는 반응되는 비율 등의 기타 다양한 요소에 의하여 그 성질이 폭넓게 변화되어 나타난다. 즉, 그 성질이 부스러지기 쉬운 물질에서 단단한 물질 또는 부드러운 물질, 더 나아가서는 어떤 점성을 갖는 물질로 변화가 가능하다. 특히 폴리우레아의 경우에는 지방산의 아미드 에스테르 결합이 혼합된 결합을 가지므로 고온에서의 성질은 이들 폴리에스테르계와 폴리아미드계의 중간적 성질을 가지고 있다.
이러한 폴리우레아는 관능기를 갖는 폴리옥시에테르 폴리아민 혼합물과 이소시아네이트 프리폴리머의 반응으로 형성되는 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 스프레이 후 수초 또는 수분 이내에 경화되어 견고하고 두꺼운 도막 형성이 가능하다는 특징이 있다.
그러나 일반적으로 폴리우레아는 합성고무와 같은 엘라스토머 성질을 가지므로 유연성 및 신율 등의 좋은 특성을 보유하지만, 분자 내 옥시에테르의 반복구조와 현재 상용중인 원료의 제한성 때문에 탄성 및 강인성에 대한 특성부여가 어렵다는 문제점이 있다.
한편, 일반적으로 상하수도 강관, 주철관을 포함하는 상하수도 시설, 맨홀내부, 폐수처리장 등의 철재 구조물 등은 물에 의하여 높은 수압, 유속, 와류, 물의 낙하 등에 의한 물리적으로 마모, 침식이 쉽게 일어날 수 있고, 화학적으로도 염수, 탄산 등에 의한 부식 등의 쉽게 일어날 수 있는 환경에 노출되어 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 다양한 연구가 진행되어 오고 있으며, 우레탄계 방수방식재, 에폭시 수지계 등을 사용하고 있으나, 이러한 물질을 사용하는 경우, 내식성이 취약하고 내구성이 부족한 문제점이 있었다. 특히 에폭시 수지계를 사용할 경우, 신장율이 적어 모체에 대한 균열추종성이 부족하고 시공이 어렵고, 우레탄, 에폭시계 도료는 2액형의 제품으로 주제와 경화제를 정확히 배합하여 충분히 혼합하여야 하며, 이를 준수하지 못하거나 특히 작업 조건에 따라 미경화로 인한 물성저하를 초래하는 단점이 있다.
이에, 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 아민말단의 에폭시 프리폴리머를 폴리우레아 분자구조 내에 도입하여 강인성, 내마모성을 부여하고, 무기필러를 포함하여 방식성, 방청성, 내화학성, 내약품성 등의 화학적 특성을 부여하면서도, 작업성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물을 제공하고자 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한, 본 발명은
주제부와 경화제부로 이루어지는 2액형 폴리우레아 도료조성물에 있어서,
상기 주제부는 아민 말단의 에폭시 프리폴리머 25~35중량부, 아민관능성 수지 25~35중량부, 가교제 5~10중량부, 무기필러 20~30중량부, 안료 3~8중량부 및 첨가제 2~8중량부로 구성되고,
상기 경화제부는 헥사 메틸렌 디이소시아네이트 (Hexamethylene Diisocyanate, HDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트 트라이머(HDT), 이소포론 디이소시아네이트 (Isophorone Diisocyanate, IPDI), 시클로헥실메탄 디이소시아네이트(Cyclohexylmethane diisocyanate, H12MDI), 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(Methylene Diphenyl Diisocyanate, MDI), 톨루엔 디이소시아네이트(Toluene Diisocyanate, TDI) 중에서 선택된 1종 이상이 혼합된 이소시아네이트 혼합물 100중량부에 대하여, 폴리프로필렌글리콜 및 폴리옥시프로필렌 디아민 중에서 선택된 1종 이상의 폴리머혼합물 50~150중량부를 더 혼합하여 이루어지며,
상기 주제부와 경화제부가 혼합되도록 하는 것을 특징으로 하는, 방식 ? 방청성, 내약품성 및 내화학성이 우수하고 현장 작업성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물에 관한 것이다.
바람직하게는, 상기 아민 말단의 에폭시 프리폴리머는 이관능성 에폭시 수지와, 분자량이 50~250이고 관능기가 2개인 아민을, 60~80℃에서 반응시켜 제조된 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 아민관능성 수지는 아민 가(amine value)가 150 내지 250이고, 당량(Equivalent weight)이 200 내지 300인 폴리아스파틱 에스테르(polyaspartic ester)인 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 무기필러는 알루미나, 실리카, 지르코늄, 산화철, 플라이애쉬, 황산마그네슘, 맥반석 분말, 대리석 분말 및 화강석 분말에서 선택되는 1종 또는 1종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 소지면을 전처리하는 단계; 전처리한 소지면에 프라이머를 도포하는 단계; 및 상기의 도료 조성물을 도포하는 단계;를 포함하여 이루어지는, 방식성, 방청성, 내약품성, 내화학성 및 작업성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물을 이용한 시공방법에 관한 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 폴리우레아 도료 조성물은 아민말단의 에폭시프리폴리머를 폴리우레아 분자 구조 내에 도입하고, 무기필러를 포함함으로써, 방식성, 방청성, 내화학성, 내약품성 등의 화학적 특성과, 강인성, 내마모성 등의 물리적 특성을 모두 향상시킨 효과가 있어, 하수관, 맨홀내부, 폐수처리장 등의 철재구조물 또는 콘크리트 구조물에 사용하여 염해나 탄산화에 대한 저항성을 향상시키고, 내구성을 가지는 효과가 있다.
또한 본 발명의 도료 조성물은 주제부와 경화제부를 혼합한 후 특수장비를 사용하지 않고, 붓이나 롤러 또는 스프레이 장비 등을 사용하여 작업이 가능하고 주제부와 경화제부의 배합비가 자유로우며 작업이 용이하여 현장작업성이 우수한 효과가 있다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
일 양태로서 본 발명은 주제부와 경화제부로 이루어지는 2액형 폴리우레아 도료조성물에 있어서,
상기 주제부는 아민 말단의 에폭시 프리폴리머 25~35중량부, 아민관능성 수지 25~35중량부, 가교제 5~10중량부, 무기필러 20~30중량부, 안료 3~8중량부 및 첨가제 2~8중량부로 구성되고,
상기 경화제부는 헥사 메틸렌 디이소시아네이트 (Hexamethylene Diisocyanate, HDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트 트라이머(HDT), 이소포론 디이소시아네이트 (Isophorone Diisocyanate, IPDI), 시클로헥실메탄 디이소시아네이트(Cyclohexylmethane diisocyanate, H12MDI), 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(Methylene Diphenyl Diisocyanate, MDI), 톨루엔 디이소시아네이트(Toluene Diisocyanate, TDI) 중에서 선택된 1종 이상이 혼합된 이소시아네이트 혼합물 100중량부에 대하여, 폴리프로필렌글리콜 및 폴리옥시프로필렌 디아민 중에서 선택된 1종 이상의 폴리머혼합물 50~150중량부를 더 혼합하여 이루어지며,
상기 주제부와 경화제부가 혼합되도록 하는 것을 특징으로 하는, 방식 ? 방청성, 내약품성 및 내화학성이 우수하고 현장 작업성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물을 제공한다.
본 발명 도료 조성물은 상기 무기필러를 포함함으로써 도료의 접착력을 향상시키고, 결정성을 높이며, 방염 및 방청 효과가 탁월해 지면서 내열성, 내염기성, 내산성, 내약품성 및 내후성 등과 같은 화학적 특성을 향상시켜 주는 특성을 가진다.특히, 아민 말단의 에폭시 프리폴리머(ATEP)를 폴리우레아 분자구조 내 도입하여 최종적으로 완결되는 폴리머의 강인성을 향상시켜 용도에 따른 물성의 차별화 및 최적화를 기대할 수 있게 하였다.
또한 본 발명에 따른 조성물은 아민 혼합물과 이소시아네이트의 급속한 반응성을 조절하여 폴리우레아 전용 도장장비 없이 수지와 경화제의 혼합 후 붓이나 롤러 또는 스프레이 장비 등을 사용하여 작업이 가능하여 작업성이 우수하면서도 폴리우레아 고유의 기계적 물성 및 내마모성을 갖는다.
보다 구체적으로, 본 발명 도료 조성물의 주제부는 아민 말단의 에폭시 프리폴리머 25~35중량부, 아민관능성 수지 25~35중량부, 가교제 5~10중량부, 무기필러 20~30중량부, 안료 3~8중량부 및 첨가제 2~8중량부로 구성되는 수지혼합물로 이루어진다.
이 때, 상기 아민 말단의 에폭시 프리폴리머는 이관능성 에폭시수지와, 분자량이 50 내지 250이고 관능기가 2개인 아민을 60~80℃에서 2시간 동안 유지 반응시켜 제조될 수 있고, 상기 말단기가 아민인 에폭시 프리폴리머는 조성물의 강인성을 부여하는 주된 폴리머로서, 도장면에 대한 부착력과 내구성, 균열 저항성 등의 주된 기능을 부여한다. 본 발명에서 아민 말단의 에폭시 프리폴리머의 함량은 25 내지 35 중량부가 바람직하다. 에폭시 프리폴리머의 함량이 25중량부 미만인 경우에는 조성물의 강인성의 효과가 미비하고, 35중량부를 초과하는 경우 점도 상승 및 상대적으로 다른 조성물의 함량이 적어져서 원하고자 하는 물성의 폴리우레아 도료를 만들 수가 없기 때문에 바람직하지 못하다.
또한 상기 아민 관능성 수지는 아민 가(Amine Value)가 150~250이고, 당량(Equivalent weight)이 200~300인 폴리아스파틱 에스테르(polyaspartic ester)인 것이 바람직하다. 폴리아스파틱 에스테르는 다음의 화학식 1로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112012028187115-pat00001
상기 식에서,
R은 다음의 화학식 A-D 중에서 선택된 하나로 표시될 수 있다.
A:
Figure 112012028187115-pat00002
,
B:
Figure 112012028187115-pat00003
,
C:
Figure 112012028187115-pat00004
,
D:
Figure 112012028187115-pat00005
상기 화학식 A-D의 당량(Equivalent weight)는 200~350이고, 바람직하게는 200~300이다.
이 때, 아민 관능성 수지의 함량은 25 내지 35중량부인 것이 바람직하다. 아민 관능성 수지 혼합물의 함량이 25중량부 미만일 경우 내충격성 및 내마모성이 저하되어 바람직하지 못하고, 35중량부를 초과하는 경우 상대적으로 다른 조성물의 함량이 적어짐으로 인하여 원하는 물성의 폴리우레아 도료를 제조할 수 없기 때문에 바람직하지 못하다.
또한, 본 발명에 있어서 상기 무기 필러는 도료의 접착력을 향상시키고, 결정성을 높이며, 방염 및 방청 효과가 탁월해 지면서 내열성, 내염기성, 내산성, 내약품성 및 내후성을 향상시키기 위한 것으로서, 이러한 목적을 위해 당업계에서 통상적으로 사용하는 필러라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 세라믹 분말 계열 알루미나, 실리카, 지르코늄, 아연, 산화철, 플라이애쉬, 황산마그네슘, 맥반석 분말, 대리석 분말, 화강석 분말 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋다. 적용분야에 따라 첨가되는 성분을 적절하게 선택할 수 있으며, 이 경우 알루미나, 실리카, 지리코늄의 경우에는 입자의 크기가 1~10㎛인 것을 사용할 수 있고, 상기 아연, 산화철, 플라이애쉬, 황산마그네슘, 맥반석 분말, 대리석 분말, 화강석 분말은 30~150㎛인 것을 사용할 수 있다. 본 발명 일 실시예에서는 방식성,방청성 및 내약품성?내화학성의 효과적인 발현을 위하여 실리카를 사용하였다.
이 때, 그 함량비는 20 내지 30중량부인 것이 바람직하다. 무기 필러의 함량이 20중량부 미만일 경우 내염기성, 내산성, 및 내화학성?내약품성이 저하되어 바람직하지 못하고, 30중량부를 초과하는 경우 상대적으로 수지의 함량이 적어짐으로 인하여 도료에의 접착력이 저하되는 문제점이 있어서 바람직하지 못하다.
또한, 본 발명에 있어서 가교제(Cross-linking agent)는 사슬 연장제로 사용되는 방향족계 또는 지환족계의 아민 화합물이 사용될 수 있다. 본 발명에서는 반응성이 낮은 2-관능성 디아민류 사용이 바람직하다. 자세하게는 1차 아민은 상기 폴리우레아 도료의 겔화 시간을 단축시킬 수 있고, 2차 아민은 상기 폴리우레아 도료의 겔화 시간을 연장시킬 수 있다.
가교제의 함량은 5 내지 10중량부인 것이 바람직하다. 가교제의 함량이 5중량부 미만인 경우에는 사슬 연장제로의 효과가 미미하여 기계적 물성의 향상을 기대하기가 어렵기 때문에 바람직하지 못하고, 10중량부를 초과하는 경우에는 지나친 경도 향상 및 신장율의 저하를 초래하기 때문에 바람직하지 못하다.
또한, 본 발명에 있어서 안료는 폴리우레아 도료의 색상을 부여하는 것으로, 3 내지 8중량부를 사용하는 것이 바람직하지만 소비자의 요구나 제조자의 필요에 따라 상기의 범위에만 반드시 한정되지 아니하고 적절히 조절되어 질 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서 첨가제는 상적으로 도장용 도료의 조성물에 사용되는 UV-안정제, 접착증진제 등을 2 내지 8 중량부 범위 내에서 혼합 또는 단독 사용한다.
상기 UV 안정제는 자외선에 의한 조기 열화 현상을 방지하며, 1 내지 4중량부를 첨가하는 것이 바람직하다. UV 안정제의 첨가량이 1 중량부 미만인 경우에는 자외선에 의한 조기 열화 현상의 방지 효과가 저하되고, UV 안정제의 첨가량이 4중량부를 초과할 경우에는 자외선에 의한 조기 열화 방지 효과는 더 이상 향상되지 않는 반면 코팅제 조성물의 다른 물성을 저하시킬 우려가 있다. UV 안정제의 예를 구체적으로 들면 티누빈 571(Tinuvin 571, Ciba사)를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 접착증진제는 바인더와 구성물에 대한 화학적인 작용을 통하여 소재에 대한 부착력 보강 및 도료조성물의 강도를 보강하는 역할을 하며, 1 내지 4 중량부를 첨가하는 것이 바람직하다. 접착증진제의 첨가량이 1중량부 미만인 경우에는 코팅제 조성물과 콘크리트나 철재면과의 접착력이 저하할 우려가 있고, 접착증진제의 첨가량이 4중량부를 초과할 경우에는 코팅제 조성물과 콘크리트나 철재면과의 접착력이 더 이상 현저히 향상되지 않고 코팅제 조성물의 다른 물성을 저하시킬 우려가 있기 때문에 바람직하지 못하다. 접착증진제의 예를 구체적으로 들면 다우코닝사의 실란 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 있어서 상기 경화제부는 헥사 메틸렌 디이소시아네이트 (Hexamethylene Diisocyanate, HDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트 트라이머(HDT), 이소포론 디이소시아네이트 (Isophorone Diisocyanate, IPDI), 시클로헥실메탄 디이소시아네이트(Cyclohexylmethane diisocyanate, H12MDI), 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(Methylene Diphenyl Diisocyanate, MDI), 톨루엔 디이소시아네이트(Toluene Diisocyanate, TDI) 중에서 선택된 1종 이상이 혼합된 이소시아네이트 혼합물 100중량부에 대하여, 폴리프로필렌글리콜 및 폴리옥시프로필렌디아민 중에서 선택된 1종 이상의 폴리머혼합물 50~150중량부를 혼합하고, 반응온도 60~120℃에서 3~5시간 유지시켜 NCO함량이 15~25 중량%이고, 점도는 200~2000 cps/25℃ 인 것이 바람직하다.
또한 다른 양태로서, 본 발명은 소지면을 전처리하는 단계; 전처리한 소지면에 프라이머를 도포하는 단계; 및 상기 폴리우레아 도료 조성물을 도포하는 단계;를 포함하여 이루어지는 시공방법에 관한 것으로, 상기 본 발명의 폴리우레아 도료 조성물은 고압의 전용 도장장비 없이 붓이나 롤러 또는 스프레이 장비 등을 사용하여 작업이 가능하고 주제부와 경화제부의 배합비가 자유로우며 작업이 용이한 특징이 있다. 이 때, 상기 방식 ? 방청성, 내약품성 및 내화학성이 우수한 상기 본 발명 2액형 폴리우레아 도료 조성물은 주제부와 경화제부를 혼합하여 완성되고, 주제부에서 폴리머의 종류, 가교제, 경화제의 종류 및 성분에 따라 겔화 시간이 달라지게 되고 폴리우레아 도료의 형태가 구분될 수 있다.
작업공정을 구체적으로 살펴보면, 콘크리트 면에는 콘크리트 표면의 레이턴스층 및 기타 오염물질을 제거한다. 다음으로 파공부위가 있는 부위는 실링제로 메우고 프라이머로 도포한 다음 상기 폴리우레아 도료를 도포하여 완성한다. 철재면의 경우에는 철재면을 블라스트 표면처리하여 녹과 이물질을 제거하고 방청 프라이머를 도포한다. 다음으로 상기 폴리우레아 도료를 도포하여 완성한다.
이하, 본 발명을 실시예와 비교예를 들어 상세히 설명하기로 하나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
먼저 경화제를 제조하기 위하여 이소포론 디이소시아네이트(IPDI) 53.0중량%와 폴리옥시프로필렌 디아민 D-2000 47.0중량%를 혼합하여 반응온도 100 ~ 120℃에서 5시간 유지시켜 NCO 함량이 18.1%인 경화제를 제조하였다.
다음으로 주제인 수지 혼합물을 제조한다. 이관능성 에폭시 수지인 비스페놀 A의 디글리시딜에테르 (DGEBA)와 분자량이 50~250이고 관능기가 2개인 아민을 60~80℃에서 2시간 유지 반응시켜 만들어진 아민 말단의 에폭시 프리폴리머 수지 28중량%를 사용하였다. 아민관능성 수지로서 상품명 Desmophen NH-1520(구입처: Bayer) 20중량% 및 Desmophen NH-1420 10중량%를 함유한 폴리아스파틱 에스테르(polyaspartic ester) 30중량%를 얻었다. 또한 가교제 Unilink 4200(구입처: UOP사) 8중량%를 혼합하였다. 안료 TiO2 5중량%, 첨가제로서 UV Absorber(Ciba사의 Tinuvin 571) 2중량%와 접착증진제(다우코닝사의 실란 화합물) 3중량%를 사용하였다. 또한 무기필러로서 실리카를 24중량% 혼합하였다.
실시예 2
먼저 경화제를 제조하기 위하여 헥사메틸렌 디이소시아네이트 트라이머(HDT) 를 베이스로 하는 지방족 폴리이소시아네이트 65.0중량%와 폴리프로필렌 글리콜 PPG-6000 35.0중량%를 혼합하여 반응온도 100~120℃에서 5시간 유지시켜 NCO 함량이 18.0%인 경화제를 제조하였다.
다음으로 수지 혼합물을 제조한다. 이관능성 에폭시 수지인 비스페놀 A의 디글리시딜에테르(DGEBA)와 분자량이 50~250이고 관능기가 2개인 아민을 60~80℃에서 2시간 유지?반응시켜 만들어진 아민말단의 에폭시 프리폴리머 수지 25중량%를 사용하였다. 아민관능성 수지로서 상품명 Desmophen NH-1520(구입처: Bayer) 27중량% 및 Desmophen NH-1420 8중량%를 함유한 폴리아스파틱 에스테르(polyaspartic ester) 35중량%를 얻었다. 또한 가교제 Unilink 4200(구입처: UOP사) 10중량%를 혼합하였다. 안료 TiO2 5중량%, 첨가제로서 UV Absorber(Ciba사의 Tinuvin 571) 2중량%와 접착증진제(다우코닝사의 실란 화합물) 3중량%를 사용하였다. 또한 무기필러로서 실리카를 20중량% 혼합하였다.
실시예 3
먼저 경화제를 제조하기 위하여 이소포론 디이소시아네이트(IPDI) 53.0 중량%와 폴리프로필렌 글리콜 PP-2000과 PP-3000을 1:1 혼합비로 47.0 중량%를 투입하여 반응온도 100~120℃에서 5시간 유지시켜 NCO 함량이 18.4%인 경화제를 제조하였다.
다음으로 수지 혼합물을 제조한다. 이관능성 에폭시 수지인 비스페놀 A의 디글리시딜에테르(DGEBA)와 분자량이 50~250이고 관능기가 2개인 아민을 60~80℃에서 2시간 유지 반응시켜 만들어진 아민 말단의 에폭시 프리폴리머 수지 30중량%를 사용하였다. 아민관능성 수지로서 상품명 Desmophen NH-1520(구입처: Bayer) 26중량%를 얻었다. 또한 가교제로서 Unilink 4200(구입처: UOP사) 6중량%를 제조하고 혼합하였다. 안료 TiO2 5중량%, 첨가제로서 UV Absorber(Ciba사의 Tinuvin 571) 2중량%와 접착증진제(다우코닝사의 실란 화합물) 3중량%를 사용하였다. 또한 무기필러로서 실리카를 28중량% 혼합하였다.
비교예 1
먼저 이소포론 디이소시아네이트(IPDI) 46.5중량% 와 폴리옥시프로필렌 디아민 D-2000 53.5중량%를 혼합하여 반응온도 100~120℃에서 5시간 유지시켜 NCO 함량이 15.3%인 경화제를 제조하였다.
이관능성 에폭시 수지 비스페놀 A의 디글리시딜에테르(DGEBA)와 분자량이 50~250이고, 기능기가 2개인 아민을 60~80℃에서 2시간 유지 반응을 시켜 만들어진 아민말단의 에폭시 프리폴리머 수지 40중량%를 사용하였다. 아민관능성 수지로서 상품명 Desmophen NH-1520(구입처: Bayer) 22중량% 및 Desmophen NH-1420 10중량%를 함유한 폴리아스파틱 에스테르(polyaspartic ester) 32중량%를 혼합하고, 가교제로서 Unilink 4200(구입처: UOP사) 10중량%를 사용하였다. 여기에 안료 TiO2 5중량%를 추가하였고 첨가제로서 UV Absorber(Ciba사의 Tinuvin 571) 2중량%, 접착증진제(다우코닝사의 실란 화합물) 3중량%를 혼합하였다. 또한 무기필러로서 실리카를 8중량% 혼합하였다.
비교예 2
먼저 경화제를 제조하기 위하여 이소포론 디이소시아네이트(IPDI) 53.0 중량%와 폴리프로필렌 글리콜 PP-2000과 PP-3000을 1:1 혼합비로 47.0 중량%를 투입하여 반응온도 100~120℃에서 5시간 유지시켜 NCO 함량이 18.4%인 경화제를 제조하였다.
이관능성 에폭시 수지 비스페놀 A의 디글리시딜에테르(DGEBA)와 분자량이 50~250이고, 기능기가 2개인 아민을 60~80℃에서 2시간 유지 반응을 시켜 만들어진 아민말단의 에폭시 프리폴리머 수지 20중량%를 사용하였다. 아민관능성 수지로서 상품명 Desmophen NH-1520(구입처: Bayer) 23중량%를 혼합하고, 가교제로서 Unilink 4200(구입처: UOP사) 7중량%를 사용하였다. 여기에 안료 TiO2 5중량%를 추가하였고 첨가제로서 UV Absorber(Ciba사의 Tinuvin 571) 2중량%, 접착증진제(다우코닝사의 실란 화합물) 3중량%를 혼합하였다. 또한 무기필러로서 실리카를 40중량% 혼합하였다.
상기 실시예1 내지 실시예 3, 비교예 1 및 비교예 2에 대한 상세 함량을 하기 표 1에 나타내었다.
Figure 112012028187115-pat00006
<도료 조성물의 물성 시험>
실시예 1 내지 3, 비교예 1, 2에서 제조된 도료 조성물의 물성을 하기 시험 방법에 의하여 측정하였다.
1. 염수분무 시험 (Salt Spray Test)
70*150*1mm 사이즈의 전처리가 된 철시편 3매에 상기 실시예 및 비교예에서 제조한 각각의 조성물을 앞면과 뒷면 및 옆면에 도장한 다음 7일간 건조하고, 이후 각각의 도장된 시편을 염수분무 시험기에 설치하여 1,000시간 경과 후 성능을 평가 하였다.
염수분무 시험은 KS D 9502(5% NaCl 를 35℃에서 분무) 에 따르며, 도장면이 주름, 부풀음, 갈라짐, 적녹 발생 유무 등을 평가 하였다.
( ? : 우수 , ○ : 양호 , △ : 보통 , Ｘ : 불량 )
2. 접착력 시험
전처리가 된 철시편에 상기 실시예 및 비교예에서 제조한 각각의 조성물을 도포한 다음 접착불량으로 인한 도막의 박리현상이 있는지 여부를 검토 하였다.
( ? : 우수 , ○ : 양호 , △ : 보통 , Ｘ : 불량 )
3. 침지 시험
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 각각의 조성물을 탈형이 용이한 판에 도장한 후 시트형태로 제작 하였다.
시트형태로 제작된 각각의 시편을 10% 황산 , 10% 수산화나트륨, 10% 염산, 5% 염화나트륨, 등유1호, 휘발유, 톨루엔에 168시간동안 침지한 후 제작시편의 이상유무 변화를 관찰 하였다.
( ? : 우수 , ○ : 양호 , △ : 보통 , Ｘ : 불량 )
<도료조성물의 물성 시험 결과>
도료조성물의 물성 시험에 따른 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
항 목 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
염수분무 시험 ? ? ? △ ?
접착력 시험 ? ? ? ? X


침지
시험		 10% 황산 ? ? ? △ ?
10% 수산화나트륨 ? ? ? △ ?
10% 염산 ? ? ? △ ?
5% 염화나트륨 ? ? ? △ ?
등유1호 ? ? ? △ ?
휘발유 ? ? ? △ ?
톨루엔 ? ? ? △ ?
상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 또는 비교예의 도료조성물은 아민말단의 에폭시 프리폴리머를 함유하고 있어서 방식성?방청성, 내화학성?내약품성이 일정 정도 양호한 물성을 나타내지만, 특히 실시예 1 내지 실시예 3의 도료조성물의 경우, 염수분무시험 및 접착력 시험 모두에서 우수한 물성을 나타내었다. 또한 실시예 1 내지 실시예 3의 경우에는 침지시험에서 강산, 강염기 및 화학제품에도 모두 우수한 물성을 나타내어, 본 발명의 도료 조성물이 방식성, 방청성, 내화학성, 내약품성에 있어서 현저하게 우수한 물성을 나타냄을 확인할 수 있었다.
반면, 비교예 1의 경우에는 무기 필러의 함량이 적어 염수분무 시험이나 침지시험의 결과가 실시예 1 내지 실시예 3의 경우에 비하여 떨어지는 것으로 나타났고, 비교예 2의 경우에는 무기 필러의 함량이 과다하여 염수분무 시험이나 침지시험은 성능이 우수하나, 상대적으로 수지분의 함량이 적어짐으로 인하여, 접착력이 불량한 것으로 나타났다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
본 발명의 도료 조성물은 방식성, 방청성, 내화학성, 내약품성 등의 화학적 특성과, 강인성, 내마모성 등의 물리적 특성이 모두 향상되면서도, 수도용 자재 및 제품의 위생 안전 기준을 만족하는 무용제형 친환경 도료 조성물로서, 콘크리트 수조 및 배수지와 같은 상수도 처리 시설의 음용수용 구조물, 상수도 공급용 주철관 또는 강관 내부의 코팅용으로도 사용될 수 있어 산업상 이용가능성이 매우 높을 것으로 기대된다.

Claims (5)

  1. 주제부와 경화제부로 이루어지는 2액형 폴리우레아 도료조성물에 있어서,
    상기 주제부는 아민 말단의 에폭시 프리폴리머 25~35중량부, 아민관능성 수지 25~35중량부, 가교제 5~10중량부, 무기필러 20~30중량부, 안료 3~8중량부 및 첨가제 2~8중량부로 구성되고,
    상기 경화제부는 헥사 메틸렌 디이소시아네이트 (Hexamethylene Diisocyanate, HDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트 트라이머(HDT), 이소포론 디이소시아네이트 (Isophorone Diisocyanate, IPDI), 시클로헥실메탄 디이소시아네이트(Cyclohexylmethane diisocyanate, H12MDI), 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(Methylene Diphenyl Diisocyanate, MDI), 톨루엔 디이소시아네이트(Toluene Diisocyanate, TDI) 중에서 선택된 1종 이상이 혼합된 이소시아네이트 혼합물 100중량부에 대하여, 폴리프로필렌글리콜 및 폴리옥시프로필렌 디아민 중에서 선택된 1종 이상의 폴리머혼합물 50~150중량부를 더 혼합하여 이루어지며,
    상기 주제부와 경화제부가 혼합되도록 하는 것을 특징으로 하고,
    상기 무기필러는 알루미나, 실리카, 지르코늄, 산화철, 플라이애쉬, 황산마그네슘, 맥반석 분말, 대리석 분말 및 화강석 분말에서 선택되는 1종 또는 1종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 방식성 ? 방청성 ? 내약품성 ? 내화학성 및 작업성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 아민 말단의 에폭시 프리폴리머는 이관능성 에폭시 수지와, 분자량이 50~250이고 관능기가 2개인 아민을, 60~80℃에서 반응시켜 제조된 것을 특징으로 하는, 방식성 ? 방청성 ? 내약품성 ? 내화학성 및 작업성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 아민관능성 수지는 아민 가(amine value)가 150 내지 250이고, 당량(Equivalent weight)이 200 내지 300인 폴리아스파틱 에스테르(polyaspartic ester)인 것을 특징으로 하는, 방식성 ? 방청성 ? 내약품성 ? 내화학성 및 작업성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물.
  4. 삭제
  5. 소지면을 전처리하는 단계;
    전처리한 소지면에 프라이머를 도포하는 단계; 및
    상기 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 도료 조성물을 도포하는 단계;를 포함하여 이루어지는, 방식성 ? 방청성 ? 내약품성 ? 내화학성 및 작업성이 우수한 폴리우레아 도료 조성물을 이용한 시공방법.
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