KR100624828B1 - 저발포용 우레탄 폼과 초고속 경화형 폴리우레아를 이용한단열.방수.방음제 및 그 도포방법 - Google Patents
저발포용 우레탄 폼과 초고속 경화형 폴리우레아를 이용한단열.방수.방음제 및 그 도포방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 저발포용 우레탄 폼과 초고속 경화형 폴리우레아을 이용한 단열.방수.방음제 및 그 도포방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 아파트 또는 건축물의 천장, 벽체, 바닥면 등의 콘크리트 표면에 경질 우레탄 폼을 저온에서 발포시켜 단열층을 형성한 후, 상기 단열층의 표면에 초고속 경화형 폴리우레아를 도포하여 방수.방음층을 형성함으로써 단열과 방수 및 방음의 효과를 동시에 얻을 수 있도록 하는 저발포용 우레탄 폼과 초고속 경화형 폴리우레아를 이용한 단열.방수.방음제 및 그 도포방법에 관한 것이다.
본 발명은 각종 건축물의 콘크리트 벽체나 옥상 등에 도포되어 단열 및 방수.방음 기능을 수행하는 것에 있어서, 상기 단열제는 우레탄 폼을 상온에서 경화시키기 위한 경화제 기능의 28~34% NCO 메틸렌 디이소시아네이트 100wt%로 이루어진 제 1 프리폴리머와, 우레탄 폼의 단열기능을 가지며 신장율과 인장강도를 조정하는 분자량 400의 폴리올 71~80wt%와, 우레탄 폼의 경화시간을 조정하기 위한 분자량 600의 폴리올 17~24wt%와, 우레탄 폼의 표면장력을 낮추어 혼화성을 향상시키고 생성된 기포의 크기를 균일하게 하며 폼의 셀구조를 조절하여 발포체에 안정성을 부여하는 실리콘 정포제 1~2wt%와, 우레탄 폼의 연소에 대한 방호막을 생성하는 난연제 1~2wt%와, 수지반응을 촉진시키며 반응성의 상승효과를 얻기 위한 촉매 0.2~0.8wt%와, 상기 제 1 프리폴리머와 반응시 가스를 방출시켜 발포를 생성하는 물 0.2~0.8wt%로 혼합되는 제 1 수지용액으로 이루어지고, 상기 방수.방음제는 폴리우레아를 상온에서 초고속으로 경화시키기 위해 13~17% NCO 메틸렌 디이소시아네이트 100wt%로 이루어진 제 2 프리폴리머와, 신장율과 인장강도를 조절하기 위한 폴리옥시프로필렌디아민 40~55wt%와, 경화시간을 조정하기 위한 분자량 5,000의 폴리에테르트리아민 4~11wt%와, 각 성분들의 가교반응을 증가시켜 주기 위해 첨가제로 사용되는 디에틸톨루엔디아민 4~6wt%와, 경화 물성 중 겔화 시간 즉, 경화시간을 조정하고 신율을 증가시켜 주는 폴리디페닐트리아민 16~24wt%와, 색상을 나타내기 위한 안료 3~4wt%와, 방수.방음제의 내마모성을 향상시키는 제 1 충진재 1~2wt%와, 상기 원료간의 혼합을 원활하게 시켜주고 도포시 소지와의 접착력을 증가시켜 주는 접착증진제 1~2wt%와, 방음성 향상을 위해 첨가되는 제 2 충진재 6~8wt%로 혼합된 제 2 수지용액으로 이루어지는 것에 특징이 있다.
Description
본 발명은 저발포용 우레탄 폼과 초고속 경화형 폴리우레아을 이용한 단열.방수.방음제 및 그 도포방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 아파트 또는 건축물의 천장, 벽체, 바닥면 등의 콘크리트 표면에 경질 우레탄 폼을 저온에서 발포시켜 단열층을 형성한 후, 상기 단열층의 표면에 초고속 경화형 폴리우레아를 도포하여 방수.방음층을 형성함으로써 단열과 방수 및 방음의 효과를 동시에 얻을 수 있도록 하는 저발포용 우레탄 폼과 초고속 경화형 폴리우레아를 이용한 단열.방수.방음제 및 그 도포방법에 관한 것이다.
통상적으로, 빌딩이나 아파트 및 주택을 포함하는 건축물을 시공함에 있어 주로 콘크리트를 이용하여 일정 두께의 바닥층이나 천장 및 벽체를 형성하여 실내공간이 확보되도록 하고 있으며, 이때 바닥층과 천장, 벽체는 콘크리트로서 단일 재질로 이루어져 있거나, 스티로폼 및 석고보드와 같은 단열제를 내부에 내.외부에 설치하여 단열과 방음 및 방수를 해결하고 있다.
상기와 같이 콘크리트 내.외부에 단열 및 방수.방음제로서 스티로폼과 석고보드 등을 사용할 경우 시공시 많은 인력과 시간이 소요될 뿐만 아니라, 장기간 사용을 하게 되면 그 틈새가 벌어지게 되고, 이로 인해 단열 및 방수가 되지 않아 난방비의 증가를 초래하는 문제점을 야기시키고 있으며, 또한 그 틈새로 습기가 유입되어 곰팡이와 같은 각종 세균이 번식하는 문제점이 있는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 28~34% NCO 메틸렌 디이소시아네이트를 주재료로 하는 프리폴리머 용액(이하 '제 1 프리폴리머'이라함)과, 폴리올, 실리콘 정포제, 난연제, 촉매, 물이 혼합되어 구성된 수지용액(이하 제 1 수지용액'이라함)으로 이루어지는 저발포용 우레탄 용액을 구비하고, 또한 11~28% NCO(N=C=O결합) 메틸렌 디이소시아네이트를 주재료로 하는 프리폴리머 용액(이하 '제 2 프리폴리머'이라함)과, 폴리옥시프로필렌디아민, 분자량 5,000의 폴리에테르트리아민, 디에틸톨루엔디아민, 폴리디페닐트리아민, 안료, 내마모성 향상용 충진제, 접착증진제, 방음성 향상용 충진제가 혼합되어 이루어진 수지용액(이하 '제 2 수지용액'이라함)으로 이루어지 초고속 경화형 폴리우레아를 각각 제조하고, 콘크리트 표면에 2액형 고압 스프레이를 사용하여 상기 제 1 프리폴리머와 제 1 수지용액을 동일한 비율로 분사 및 발포시킴으로써 저발포 우레탄 폼층을 형성한 후, 상기 저발포 우레탄 폼층 위에 2액형 고압 스프레이를 사용하여 상기 제 2 프리폴리머와 제 2 수지용액을 동일한 비율로 분사하여 초고속 경화형 폴리우레아층을 형성한 것이다.
따라서 상기 저발포 우레탄 폼은 독립기공으로 형성된 발포체로서 유,무기 단열제중에서 열전도율이 가장 낮고, 우수한 압축강도와 내습, 내수성 및 자기소화성을 가짐으로써 우수한 단열효과를 얻을 수 있으며, 상기 초고속 경화형 폴리우레아는 제 2 프리폴리머와 제 2 수지용액이 합쳐져 스프레이 후 1~2분 이내에 경화되어 견고하고 두꺼운 도막 형성됨으로써 우수한 신율, 탄성율은 물론, 우수한 내마모성과 방수.방음성 및 내구성, 그리고 높은 접착력을 가짐으로써 시공시 인력과 시간을 현저히 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 장기간 사용시에도 균열이 발생되지 않음으로 인한 습기의 유입을 막아 곰팡이와 같은 각종 세균의 번식을 억제할 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 각종 건축물의 콘크리트 벽체나 옥상 등에 도포되어 단열 및 방수.방음 기능을 수행하는 것에 있어서, 상기 단열제는 우레탄 폼을 상온에서 경화시키기 위한 경화제 기능의 28~34% NCO 메틸렌 디이소시아네이트 100wt%로 이루어진 제 1 프리폴리머와, 우레탄 폼의 단열기능을 가지며 신장율과 인장강도를 조정하는 분자량 400의 폴리올 71~80wt%와, 우레탄 폼의 경화시간을 조정하기 위한 분자량 600의 폴리올 17~24wt%와, 우레탄 폼의 표면장력을 낮추어 혼화성을 향상시키고 생성된 기포의 크기를 균일하게 하며 폼의 셀구조를 조절하여 발포체에 안정성을 부여하는 실리콘 정포제 1~2wt%와, 우레탄 폼의 연소에 대한 방호막을 생성하는 난연제 1~2wt%와, 수지반응을 촉진시키며 반응성의 상승효과를 얻기 위한 촉매 0.2~0.8wt%와, 상기 제 1 프리폴리머와 반응시 가스를 방출시켜 발포를 생성하는 물 0.2~0.8wt%로 혼합되는 제 1 수지용액으로 이루어지고, 상기 방수.방음제는 폴리우레아를 상온에서 초고속으로 경화시키기 위해 13~17% NCO 메틸렌 디이소시아네이트 100wt%로 이루어진 제 2 프리폴리머와, 신장율과 인장강도를 조절하기 위한 폴리옥시프로필렌디아민 40~55wt%와, 경화시간을 조정하기 위한 분자량 5,000의 폴리에테르트리아민 4~11wt%와, 각 성분들의 가교반응을 증가시켜 주기 위해 첨가제로 사용되는 디에틸톨루엔디아민 4~6wt%와, 경화 물성 중 겔화 시간 즉, 경화시간을 조정하고 신율을 증가시켜 주는 폴리디페닐트리아민 16~24wt%와, 색상을 나타내기 위한 안료 3~4 wt%와, 방수.방음제의 내마모성을 향상시키는 제 1 충진재 1~2wt%와, 상기 원료간의 혼합을 원활하게 시켜주고 도포시 소지와의 접착력을 증가시켜 주는 접착증진제 1~2wt%와, 방음성 향상을 위해 첨가되는 제 2 충진재 6~8wt%로 혼합된 제 2 수지용액으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 각종 건축물의 콘크리트 벽체나 옥상 등에 단열 및 방수.방음제를 도포하도록 하는 것에 있어서, 콘크리트면의 이물질을 제거하고, 크랙 부분이나 피팅 부위를 채운 후, 프리머를 도포하여 부착력을 증대시키는 전처리과정과, 상기 전처리과정 후 2액형 고압 스프레이 기기를 사용하여 28~34% NCO 메틸렌 디이소시아네이트 100wt%로 이루어진 제 1 프리폴리머와, 분자량 400의 폴리올 71~80wt%, 분자량 600의 폴리올 17~24wt%, 실리콘 정포제 1~2wt%, 난연제 1~2wt%, 촉매 0.2~0.8wt%, 물 0.2~0.8wt%로 혼합되는 제 1 수지용액을 1:1 비율로 분사하여 저발포 우레탄 폼의 단열층을 형성하는 단열층 형성과정과, 상기와 같이 단열층 형성과정 후 상기 단열층 위에 2액형 고압 스프레이 기기를 사용하여 13~17% NCO 메틸렌 디이소시아네이트 100wt%로 이루어진 제 2 프리폴리머와, 폴리옥시프로필렌디아민 40~55wt%, 분자량 5,000의 폴리에테르트리아민 4~11wt%, 디에틸톨루엔디아민 4~6wt%, 폴리디페닐트리아민 16~24wt%, 안료 3~4 wt%, 제 1 충진재 1~2wt%, 접착증진제 1~2wt%, 제 2 충진재 6~8wt%로 혼합된 제 2 수지용액을 1:1 비율로 분사하여 초고속 경화형 폴리우레아의 방수.방음층을 형성하는 방수.방음층 형성과정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명에 따른 저발포용 우레탄 폼과 초고속 경화형 폴리우레아를 이용한 단열.방수.방음제의 조성물 및 제조과정과 그 도포방법을 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명은 단열제 기능을 갖는 저발포용 우레탄 폼과 방수.방음제 기능을 갖는 초고속 경화형 폴리우레아로 이루어지며, 상기 저발포용 우레탄 폼은 경화제 역할을 하는 제 1 프리폴리머와, 상기 제 1 프리폴리머와 혼합시 발포 및 경화되어 실질적인 단열제의 역할을 하는 제 1 수지용액으로 구성된다.
여기서 일반적인 우레탄 폼의 경우 발포 두께가 20~50mm이나, 저발포 우레탄 폼은 발포 두께가 5~10mm로 고경도, 고강도 우레탄 폼으로 단열층을 형성하는 것으로 이하 '저발포 우레탄 폼'이라 약칭한다.
또한, 방수.방음제 기능을 갖는 초고속 경화형 폴리우레아는 경화제 역할을 하는 제 2 프리폴리머와, 상기 제 2 프리폴리머와 혼합시 신율, 탄성율, 내마모성, 방음성, 내구성 등을 가져 실질적인 방수.방음제로서 역할을 하는 제 2 수지용액으로 구성된다.
상기 저발포용 우레탄 폼을 구성하는 제 1 프리폴리머은 28~34% NCO 메틸렌 디이소시아네이트 100wt%로 이루어진 것으로서, 상기 메틸렌 디이소시아네이트는 전체 경도와 내후성, 신장율 등 물성을 좌우하는 재료로 N=C=O결합(이하 'NCO'라함)을 사용하였으며, NCO 함유량이 높아질수록 경화 후 도막의 경도는 높아지고, NCO 함유량이 낮아질수록 경화 후 도막의 경도는 낮아지는 것으로서, 이러한 NCO 함유량은 본 발명에서는 28~34% NCO 메틸렌 디이소시아네이트를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 저발포용 우레탄 폼을 구성하는 제 1 수지용액은 우레탄 폼의 신장율과 인장강도를 조정하는 분자량 400의 폴리올(polyol) 71~80wt%와, 우레탄 폼의 경화시간을 조정하기 위한 분자량 600의 폴리올(polyol) 17~24wt%와, 우레탄 폼의 표면장력을 낮추어 혼화성을 향상시키고 생성된 기포의 크기를 균일하게 하며 폼(foam)의 셀(cell)구조를 조절하여 발포체에 안정성을 부여하는 실리콘 정포제 1~2wt%와, 우레탄 폼의 연소에 대한 방호막을 생성하는 난연제 1~2wt%와, 수지반응을 촉진시키며 반응성의 상승효과를 얻기 위한 촉매 0.2~0.8wt%와, 상기 제 1 프리폴리머와 반응시 이산화탄소(CO2) 가스를 방출시켜 발포를 생성하는 물 0.2~0.8wt%로 이루어진다.
여기서 상기 분자량 400의 폴리올은 반응 관능기 4가인 자당(sucrose) 성분의 폴리올으로서 작업의 특성상 71wt% 미만으로 첨가되어 질 때에는 도막의 신율이 떨어지며, 80wt%이상이 초과되면 신율과 인장강도는 증가하지만 내구성 저하를 초래함으로써 71~80wt% 범위내가 바람직하다.
상기 분자량 600의 폴리올은 반응 관능기 2가인 에틸렌 옥사이드(ethylene oxide) 성분의 폴리올으로서 24wt% 이상 투입될 경우 경화시간이 너무 빠르게 진행되어 외관의 저하와 부착력 저하를 가져오며, 17wt% 미만 첨가될 경우 경화시간이 많이 지연되어 작업 효율이 저하됨으로써 17~24wt% 범위내에서 투입하는 것이 바람직하다.
상기 실리콘 정포제는 실리옥산 폴리에테르(siloxane polyether)를 사용하는 것으로 2wt% 이상 첨가시에는 요구되는 압축성 특성이 저하됨으로써 이완현상이 발생되고, 1wt% 미만 첨가시 압축성의 특성이 나아지고 이완현상은 없어지는 반면에 표면장력을 낮추기에는 부적합하여 생성된 기포의 크기가 불균일하게 되어 폼의 셀구조 조절이 어려워 발포체에 안정성을 부여할 수 없는 문제점이 있어 1~2wt% 범위내에서 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 난연재는 tris(2,3-dichloropropyl) 인산염(phosphate)을 사용하고, 인계화합물과의 분해, 탈수소, 탈수반응으로 탄화물이 형성되어 연소에 대한 방호막을 생성시키는 역할을 하는 것으로 2wt% 이상 첨가될 경우 난연 기능은 향상되나 발포체의 결합력을 떨어뜨리게 되며, 1wt% 미만 첨가시 난연 기능이 현저히 저하됨으로써 1~2wt% 범위내에서 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 촉매는 옥테이트 배열(stannous octoate)의 주석을 함유하는 성분으로 수지반응을 촉진시키며 반응성의 상승효과를 가져오는 역할을 하는 것으로서 0.8wt% 이상을 넘어서면 수지화 반응이 너무 빨라 폼 셀벽이 지나치게 강해지므로서 밀폐셀(closed cell)이 많아져 수축이 생기는 문제점이 있으며, 0.2wt% 미만 첨가시 수지반응의 촉진 저하를 가져오게 되어 0.2~0.8wt% 범위내에서 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 물은 제 1 프리폴리머와 반응시 이산화탄소(CO2) 가스를 방출시켜 발포를 생성하는 것으로 0.8wt% 이상 첨가시 발포된 폼이 부스러지는 현상이 발생할 수 있고 이는 접착력 저하의 원인이 되며, 0.2wt% 미만 첨가시 발포가 원할히 이루어지지 못하는 문제점이 발생되어 0.2~0.8wt% 범위내에서 첨가하는 것이 바람직하다.
이와 같은 성분으로 이루어진 제 1 수지용액의 제조과정은 분자량 400의 폴리올 71~80wt%와, 분자량 600의 폴리올 17~24wt%와, 실리콘 정포제 1~2wt%와, 난연제 1~2wt%와, 촉매 0.2~0.8wt%와, 물 0.2~0.8wt%을 반응조에 투입하여 200~300rpm속도로서 약 20~30분간 교반하여 완성한다.
또한, 방수.방음제 기능을 갖고 초속 경화형 폴리우레아를 구성하는 제 2 프리폴리머은 13~17% NCO 메틸렌 디이소시아네이트 100wt%로 이루어진 것으로서, 상기 메틸렌 디이소시아네이트는 전체 경도와 내후성, 신장율 등 물성을 좌우하는 재료로 N=C=O결합(이하 'NCO'라함)을 사용하였으며, NCO 함유량이 높아질수록 경화 후 도막의 경도는 높아지고, NCO 함유량이 낮아질수록 경화 후 도막의 경도는 낮아지는 것으로서, 이러한 NCO 함유량은 본 발명에서는 13~17% NCO 메틸렌 디이소시아네이트를 사용하는 것이 바람직하다.
그리고 초속 경화형 폴리우레아를 구성하는 제 2 수지용액은 방수.방음제의 신장율과 인장강도를 조절하기 위한 폴리옥시프로필렌디아민(polyoxypropylene- diamine) 40~55wt%와, 경화시간을 조정하기 위한 분자량 5,000의 폴리에테르트리아민(polyethertriamine) 4~11wt%와, 각 성분들의 가교반응을 증가시켜 주기 위해 첨가제로 사용되는 디에틸톨루엔디아민(Polydiethyltoluenediamine) 4~6wt%와, 경화 물성 중 겔화 시간 즉, 경화시간을 조정하고 신율을 증가시켜 주는 폴리디페닐트리아민(Polydiphenyltriamine) 16~24wt%와, 색상을 나타내기 위한 안료(pigment) 3~4 wt%와, 방수.방음제의 내마모성 향상시키는 나노(Nano) 입자의 제 1 충진재 1~2wt%와, 상기 원료간의 혼합을 원활하게 시켜주고 도포시 소지와의 접착력을 증가시켜 주는 접착증진제 1~2wt%와, 방음성 향상을 위해 첨가되는 나노(Nano) 입자의 제 2 충진재 6~8wt%로 이루어진다.
여기서, 신장율과 인장강도를 조절하기 위한 상기 폴리옥시프로필렌디아민은 40wt% 미만 첨가시 도막의 신장율이 현저히 떨어지고, 55wt% 이상 초과하여 첨가하면 신장율과 인장강도가 증가하지만 내마모성이 떨어져 쉽게 파괴됨으로써 작업의 특성상 40~55wt% 범위내에서 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 경화시간을 조정하기 위한 분자량 5,000의 폴리에테르트리아민은 4wt% 미만으로 혼합될 경우 경화시간이 늦어져 작업성이 저하되고, 11wt% 초과 적용 시 경화시간이 너무 빠르게 되어 콘크리트 바닥면과의 부착력이 저하됨으로써 4~11wt% 범위내에서 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 각 성분들의 가교반응을 증가시켜 주기위해 첨가제로 사용되는 상기 디에틸톨루엔디아민은 4wt% 미만 첨가시 미반응 물질이 남아 표면의 점성이 잔존하여 경화반응이 느리게 되며, 6wt% 이상 사용시 요구되는 표면의 경도보다 높게되고 소지와의 접착력이 저하되어 신장율이 감소됨으로써 4~6wt% 범위내에서 혼합하는 것이 바람직하다.
그리고, 경화 물성 중 겔화 시간 즉 경화시간을 조정하고 신장율을 증가시켜주는 폴리디페닐트리아민은 16wt% 미만 첨가시 표면에 점착성의 물질이 잔존하여 경화후에도 끈적임이 남아 표면 오염이 잘되고 내마모성 또한 저하되며, 24wt% 초과 첨가시 경화시간이 빠른 반면 경화 후 쉽게 끊어지거나 부서지는 현상이 발생됨으로써 16~24wt% 범위내에서 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 색상을 나타내는 원료로 사용되는 안료는 3wt% 이하로 첨가하면 은폐되는 색상이 나타나지 않아 도장하기 전 바닥의 색상이 그대로 나타나며, 4wt%를 초과하여 첨가하면 도막의 작업 점도가 상승하여 작업성이 떨어짐으로써 3~4wt% 범위내에서 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 방수.방음제의 내마모성 향상을 위해 첨가되는 나노(nano) 입자를 가진 제 1 충진재는 규석(SiO2)을 분쇄한 것으로 입자가 거칠고 경도가 높은 특수 필러로 광의 굴절율이 낮으며 도료 연마재 물질로서 6wt% 미만일 경우 내마모성이 떨어지며, 10wt% 이상의 경우 비중이 높아져 반응에 영향을 주게 되어 6~10wt% 범위내에서 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 각 원료간의 혼합을 원활하게 하고, 도포시 소지와의 접착력을 증가시켜주는 역할을 하는 접착증진제는 무기물 성질과 유기물의 양쪽 특성을 가지고 있는 실란 커플링제인 베타-(3,4-에폭시싸이클로헥실) 에틸트리메톡시실란(β-(3,4- epoxycyclohexyl)ethyltrimethoysilane), 감마-글리시드옥시프로필 메톡시실란(Gamma-glycidoxypropyltrimethoxysilane), 감마-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(Gamma-methacryloxypropyltrimethoxysilane) 중에서 어느 하나를 택일하여 사용하며, 이러한 접착증진제는 1wt% 미만 첨가시 접착력이 현저히 떨어지게 되고, 2wt% 이상 첨가시도 마찬가지로 접착력이 증대되어 작성 효율성이 저하되고 재료 전체의 기계적 물성을 저하시킴으로서 1~2wt% 범위내에서 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 방음성을 갖기 위해 첨가되는 나노 입자를 가진 제 2 충진재는 중정석(barite.)을 나노 입자로 분쇄하여 제조한 특수 필러로 6wt% 미만 첨가시 방음성이 저하되며, 8wt% 이상 첨가시에는 그 이상의 방음효과를 얻을 수 없으므로 6~8wt% 범위내에서 혼합하는 것이 바람직하다.
이와 같은 성분으로 이루어진 제 2 수지용액의 제조과정은 폴리옥시프로필렌디아민 40~55wt%와, 분자량 5,000의 폴리에테르트리아민 4~11wt%와, 디에틸톨루엔디아민 6~1wt%와, 폴리디페닐트리아민 16~24wt%와, 안료 3~4 wt%와, 제 1 충진재 1~2wt%와, 접착증진제 1~2wt%와, 제 2 충진재 6~8wt%를 반응조에 투입하여 200~ 300rpm 속도로서 약 20~30분간 교반하여 완성한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 저발포용 폼과 초고속 경화형 폴리우레아 용액을 이용하여 단열.방수.방음층을 형성하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 콘크리트층(1) 표면을 파워툴(POWER TOOL) 등으로 전처리하여 이물질을 제거하고, 크랙 부분이나 피팅(PITTING) 부위를 매워준 다음, 프라이머(PRIMER)를 도포하여 콘크리트층(1)과 본 발명에 따른 조성물과의 부착력을 증대시키기 위한 전처리과정을 진행한다.
상기 전처리과정이 완료되면 콘크리트층(1) 표면에 2액형 고압 스프레이 기기를 이용하여 압력 2,000psi 이상, 호스온도는 70~80℃ 조건하에서 단열제 기능을 갖는 저발포 우레탄 폼을 형성하는 경화제용액인 제 1 프리폴리머와 우레탄수지인 제 1 수지용액을 1:1 비율로 동시에 분사하는 분사과정을 진행하게 된다.
상기 분사과정에 의해 경화제용액인 제 1 프리폴리머와 제 1 수지용액이 콘크리트면에 1:1 비율로 스프레이 분사되면 상기 제 1 프리폴리머와 제 1 수지용액이 화학반응을 일으키면서 상온에서 발포됨과 동시에 약 2~4분 후에 경화되어 도 1a에서와 같이 콘크리트층(1) 표면에 단열층(2)을 형성하게 되는 단열층 형성과정을 진행하게 되며, 이러한 단열층(2)은 열전도율이 0.016-0.020 Kcal/mh℃ 정도로서 매우 우수한 단열의 효과를 얻을 수 있다.
상기와 같이 단열층 형성과정을 진행하여 단열층(2)의 경화가 완전히 이루어진 다음, 상기 단열층(2) 위에 초고속 경화형 폴리우레아를 구성하는 제 2 프리폴리머와 제 2 수지용액을 2액형 고압 스프레이 기기를 이용하여 압력 2,000psi 이상, 호스 온도는 70~80℃ 조건하에서 1:1 비율로 동시에 분사하는 분사과정을 진행하게 되면 상기 제 2 프리폴리머와 제 2 수지용액이 화학반응을 일으키면서 약 1~2분 후에 초고속 경화되어 도 1b에서와 같이 단열층(2) 위에 방수.방음층(3)을 형성하게 되는 방수.방음층 형성과정을 진행하게 된다.
따라서, 저발포용 우레판폼의 단열층(2)에 의해 단열 효과를 얻음과 동시에 초속경화형 폴리우레아의 방수.방음층(3)에 의해 방음과 방수의 효과를 동시에 얻을 수 있는 것이다.
이하 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 일실시예에 따른 조성물 함량비를 표 1 내지 표 4에 나타내었다.
아래의 표 1은 저발포용 우레탄 폼의 단열층(2)을 형성하는 제 1 수지용액인 분자량 400의 폴리올 76wt%, 분자량 600의 폴리올 20wt%, 실리콘 정포제 1.5wt%, 난연제 1.5wt%, 촉매 0.5wt%, 물 0.5wt%로 고정한 상태에서 경화제용액인 제 1 프리폴리머의 NCO 함량을 변화시키면서 그때의 경화시간 및 밀도를 측정하였다.
(표 1) 실시예 1 내지 3의 조성물 함량 비율 및 측정결과표
| 저발포용 폼 | 성 분 | 혼합비율(wt%) | |||
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 스티로폼 | ||
| 경화제용액(제1프리폴리머) | NCO 메틸렌 디이소시아네이트 | 100 | 100 | 100 | |
| NCO% | 26% | 30% | 34% | ||
| 수지용액 (제1수지용액) | 분자량 400의 폴리올 | 76 | 76 | 76 | |
| 분자량 600의 폴리올 | 20 | 20 | 20 | ||
| 실리콘 정포제 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | ||
| 난연제 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | ||
| 촉매 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | ||
| 물 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | ||
| 측정항목 | 경화시간(분) | 4 | 3 | 2 | |
| 밀도(Kg/m3) | 100 | 120 | 160 | 80 | |
상기 표 1에서 보는 바와같이 NCO% 함량이 높을수록 밀도가 너무 높아 도막이 깨지기 쉬우며, NCO% 함량이 낮을 경우 밀도가 낮아 경도 및 밀도가 떨어짐을 확인 할 수 있다.
아래의 표 2는 저발포용 우레탄 폼의 단열층(2)을 형성하는 제 1 프리폴리머를 30% NCO 메틸렌 디이소시아네이트로 고정하고, 제 1 수지용액인 분자량 400의 폴리올과 분자량 600의 폴리올의 함량을 변화시키면서 그때의 경화시간 및 밀도를 측정하였다.
(표 2) 실시예 4 내지 6의 조성물 함량 비율 및 측정결과표
| 저발포용 우레탄 폼(단열층) | 성 분 | 혼합비율(wt%) | |||
| 실시예 4 | 실시예 5 | 실시예 6 | 스티로폼 | ||
| 경화제용액(제1프리폴리머) | NCO 메틸렌 디이소시아네이트 | 100 | 100 | 100 | |
| NCO% | 30% | 30% | 30% | ||
| 수지용액 (제1수지용액) | 분자량 400의 폴리올 | 70 | 75 | 80 | |
| 분자량 600의 폴리올 | 26 | 21 | 16 | ||
| 실리콘 정포제 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | ||
| 난연제 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | ||
| 촉매 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | ||
| 물 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | ||
| 측정항목 | 경화시간(분) | 3 | 2 | 3 | |
| 열전도율(Kcal/mh℃) | 0.023 | 0.018 | 0.025 | 0.037 | |
| 밀도 (Kg/m3) | 110 | 121 | 116 | 50 | |
상기 표 2에서 보는 바와 같이 분자량400의 폴리올 75%,분자량600의 폴리올 21% 일때 열전도율 및 밀도가 우수한 물성을 나타냈다.
아래의 표 3은 초고속 경화형 폴리우레아로 이루어지는 방수.방음층을 형성하는 제 2 수지용액인 폴리옥시프로필렌디아민 52wt%, 분자량 5,000의 폴리에테르트리아민 10wt%, 디에틸톨루엔디아민 5wt%, 폴리디페닐트리아민 22wt%, 안료 3wt%, 제 1 충진재 2wt%, 접착증진제 1wt%, 제 2 충진재 5wt%로 고정한 상태에서 경화제용액인 제 2 프리폴리머의 NCO 함량을 변화시키면서 그때의 경화시간, 내구성, 인장강도를 측정하였다.
(표 3) 실시예 7 내지 9의 조성물 함량 비율 및 측정결과표
| 초고속 경화형 폴리우레아 | 성 분 | 혼합비율(wt%) | |||
| 실시예 7 | 실시예 8 | 실시예 9 | 스티로폼 | ||
| 경화제용액(제2프리폴리머) | NCO 메틸렌 디이소시아네이트 | 100 | 100 | 100 | |
| NCO% | 13% | 14% | 15% | ||
| 수지용액 (제2수지용액) | 폴리옥시프로필렌디아민 | 52 | 52 | 52 | |
| 분자량 5,000의 폴리에테르트리아민 | 10 | 10 | 10 | ||
| 폴리디페닐트리아민 | 22 | 22 | 22 | ||
| 디에틸톨루엔디아민 | 5 | 5 | 5 | ||
| 안료 | 3 | 3 | 3 | ||
| 제 1 충진재 | 2 | 2 | 2 | ||
| 접착증진제 | 1 | 1 | 1 | ||
| 제 2 충진재 | 5 | 5 | 5 | ||
| 측정항목 | 경화시간(초) | 40 | 40 | 30 | |
| 신율(%) | 300 | 310 | 330 | ||
| 인장강도(Kgf/cm2) | 120 | 135 | 170 | ||
상기 표 3에서 보는 바와 같이 NCO% 15% 함량에서 인장강도 및 신율이 뛰어난 물성을 나타내었다.
아래의 표 4는 초속경화형 폴리우레아의 방수.방음층을 형성하는 제 2 프리폴리머를 15% NCO 메틸렌 디이소시아네이트로 고정하고, 제 2 수지용액인 폴리옥시프로필렌디아민, 폴리디페닐트리아민, 제 2 충진재의 함량을 변화시키면서 그때의 경화시간, 방수, 방음정도를 측정하였다.
(표 4) 실시예 10 내지 12의 조성물 함량 비율 및 측정결과표
| 초속경화형 폴리우레아 | 성 분 | 혼합비율(wt%) | |||
| 실시예 10 | 실시예 11 | 실시예12 | 스티로폼 | ||
| 경화제용액(제2프리폴리머) | NCO 메틸렌 디이소시아네이트 | 100 | 100 | 100 | |
| NCO% | 13% | 14% | 15% | ||
| 수지용액 (제2수지용액) | 폴리옥시프로필렌디아민 | 55 | 52 | 47 | |
| 분자량 5,000의 폴리에테르트리아민 | 10 | 10 | 10 | ||
| 폴리디페닐트리아민 | 18 | 20 | 24 | ||
| 디에틸톨루엔디아민 | 5 | 5 | 5 | ||
| 안료 | 3 | 3 | 3 | ||
| 제 1 충진재 | 2 | 2 | 2 | ||
| 접착증진제 | 1 | 1 | 1 | ||
| 제 2 충진재 | 6 | 7 | 8 | ||
| 측정항목 | 경화시간(초) | 30 | 35 | 30 | |
| 투수량(g) | 50 | 53 | 32 | ||
| 바닥충격음(db) | 55 | 53 | 51 | 70 | |
상기 표 4에서 보는 바와 같이 실시예12에서 방수성능 측정을 위해 투수량 시험을 통해 결과를 얻었으며, 방음 성능을 측정하기 위해 바닥 충격음 시험을 실시하여 종래의 스티로플에 비해 우수한 물성의 결과를 얻었다. 투수량 및 바닥충격음의 수치가 낮을수록 방수 및 소음 등의 방음 성능이 뛰어 남을 의미한다.
이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 28~34% NCO 메틸렌 디이소시아네이트를 주재료로 하는 제 1 프리폴리머와, 폴리올, 실리콘 정포제, 난연제, 촉매, 물이 혼합되어 구성된 제 1 수지용액으로 이루어지는 저발포용 우레탄 용액을 구비하고, 또한 11~28% NCO 메틸렌 디이소시아네이트를 주재료로 하는 제 2 프리폴리머와, 폴리옥시프로필렌디아민, 분자량 5,000의 폴리에테르트리아민, 디에틸톨루엔디아민, 폴리디페닐트리아민, 안료, 내마모성 향상용 충진제, 접착증진제, 방음성 향상용 충진제가 혼합되어 이루어진 제 2 수지용액으로 이루어지 초고속 경화형 폴리우레아를 각각 제조하고, 콘크리트 표면에 2액형 고압 스프레이를 사용하여 상기 제 1 프리폴리머와 제 1 수지용액을 동일한 비율로 분사 및 발포시킴으로써 저발포 우레탄 폼의 단열층을 형성한 후, 상기 저발포용 우레탄 폼층 위에 2액형 고압 스프레이를 사용하여 상기 제 2 프리폴리머와 제 2 수지용액을 동일한 비율로 분사하여 초고속 경화형 폴리우레아의 방수.방음층을 형성한 것이다.
따라서 상기 저발포 우레탄 폼의 단열층은 독립기공으로 형성된 발포체로서 유,무기 단열제중에서 열전도율이 가장 낮고, 우수한 압축강도와 내습, 내수성 및 자기소화성을 가짐으로써 우수한 단열효과를 얻을 수 있으며, 상기 초고속 경화형 폴리우레아의 방수.방음층은 제 2 프리폴리머와 제 2 수지용액이 합쳐져 스프레이 후 1~2분 이내에 경화되어 견고하고 두꺼운 도막 형성됨으로써 우수한 신율, 탄성율은 물론, 우수한 내마모성과 방수.방음성 및 내구성, 그리고 높은 접착력을 가짐으로써 시공시 인력과 시간을 현저히 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 장기간 사용시에도 균열이 발생되지 않음으로 인한 습기의 유입을 막아 곰팡이와 같은 각종 세균의 번식을 억제할 수 있는 효과가 있는 것이다.
본 발명은 건축물의 옥상이나 지붕 등의 단열 및 방수.방음제로도 사용될 수 있으며, 그 적용 범위는 제한하지 않는다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 저발포용 우레탄 폼과 초고속 경화형 폴리우레아를 이용한 단열.방수.방음제의 도포공정도.
1 : 콘크리트층 2 : 단열층
3 : 방수.방음층
Claims (2)
- 각종 건축물의 콘크리트 벽체나 옥상 등에 도포되어 단열 및 방수.방음 기능을 수행하는 것에 있어서,상기 단열제는 우레탄 폼을 상온에서 경화시키기 위한 경화제 기능의 28~34% NCO 메틸렌 디이소시아네이트 100wt%로 이루어진 제 1 프리폴리머와,우레탄 폼의 단열기능을 가지며 신장율과 인장강도를 조정하는 분자량 400의 폴리올 71~80wt%와, 우레탄 폼의 경화시간을 조정하기 위한 분자량 600의 폴리올 17~24wt%와, 우레탄 폼의 표면장력을 낮추어 혼화성을 향상시키고 생성된 기포의 크기를 균일하게 하며 폼의 셀구조를 조절하여 발포체에 안정성을 부여하는 실리콘 정포제 1~2wt%와, 우레탄 폼의 연소에 대한 방호막을 생성하는 난연제 1~2wt%와, 수지반응을 촉진시키며 반응성의 상승효과를 얻기 위한 촉매 0.2~0.8wt%와, 상기 제 1 프리폴리머와 반응시 가스를 방출시켜 발포를 생성하는 물 0.2~0.8wt%로 혼합되는 제 1 수지용액으로 이루어지고,상기 방수.방음제는 폴리우레아를 상온에서 초고속으로 경화시키기 위해 13~17% NCO 메틸렌 디이소시아네이트 100wt%로 이루어진 제 2 프리폴리머와,신장율과 인장강도를 조절하기 위한 폴리옥시프로필렌디아민 40~55wt%와, 경화시간을 조정하기 위한 분자량 5,000의 폴리에테르트리아민 4~11wt%와, 각 성분들의 가교반응을 증가시켜 주기 위해 첨가제로 사용되는 디에틸톨루엔디아민 4~6wt%와, 경화 물성 중 겔화 시간 즉, 경화시간을 조정하고 신율을 증가시켜 주는 폴리디페닐트리아민 16~24wt%와, 색상을 나타내기 위한 안료 3~4 wt%와, 방수.방음제의 내마모성을 향상시키는 제 1 충진재 1~2wt%와, 상기 원료간의 혼합을 원활하게 시켜주고 도포시 소지와의 접착력을 증가시켜 주는 접착증진제 1~2wt%와, 방음성 향상을 위해 첨가되는 제 2 충진재 6~8wt%로 혼합된 제 2 수지용액으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저발포용 우레탄 폼과 초고속 경화형 폴리우레아를 이용한 단열.방수.방음제
- 각종 건축물의 콘크리트 벽체나 옥상 등에 단열 및 방수.방음제를 도포하도록 하는 것에 있어서,콘크리트면의 이물질을 제거하고, 크랙 부분이나 피팅 부위를 채운 후, 프리머를 도포하여 부착력을 증대시키는 전처리과정과,상기 전처리과정 후 2액형 고압 스프레이 기기를 사용하여 28~34% NCO 메틸렌 디이소시아네이트 100wt%로 이루어진 제 1 프리폴리머와, 분자량 400의 폴리올 71~80wt%, 분자량 600의 폴리올 17~24wt%, 실리콘 정포제 1~2wt%, 난연제 1~2wt%, 촉매 0.2~0.8wt%, 물 0.2~0.8wt%로 혼합되는 제 1 수지용액을 1:1 비율로 분사하여 저발포 우레탄 폼의 단열층을 형성하는 단열층 형성과정과,상기와 같이 단열층 형성과정 후 상기 단열층 위에 2액형 고압 스프레이 기기를 사용하여 13~17% NCO 메틸렌 디이소시아네이트 100wt%로 이루어진 제 2 프리폴리머와, 폴리옥시프로필렌디아민 40~55wt%, 분자량 5,000의 폴리에테르트리아민 4~11wt%, 디에틸톨루엔디아민 4~6wt%, 폴리디페닐트리아민 16~24wt%, 안료 3~4 wt%, 제 1 충진재 1~2wt%, 접착증진제 1~2wt%, 제 2 충진재 6~8wt%로 혼합된 제 2 수지용액을 1:1 비율로 분사하여 초고속 경화형 폴리우레아의 방수.방음층을 형성하는 방수.방음층 형성과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저발포용 우레탄 폼과 초고속 경화형 폴리우레아를 이용한 단열.방수.방음제의 도포방법.
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