KR101585170B1 - 폴리우레아 도막 방수제, 그 제조방법 및 그 방수제를 이용한 방수, 방식 공법 - Google Patents

폴리우레아 도막 방수제, 그 제조방법 및 그 방수제를 이용한 방수, 방식 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 디올레일토코페릴메틸실란올 100중량부에 쇼듐락테이트메틸실란올 70~90중량부, N-폴리옥시알킬-N-알킬아민 30~50중량부 및 안료 3~5중량부로 구성되는 제1혼합물과; 1,12-도데카노디이소시아네이트 100중량부에 폴리옥시알킬렌글리콜카르복실레이트 70~80중량부, 세틸알콜에틸렌프로필렌코폴리머 60~70중량부, 트리에톡시테트라플로보레이트 30~40중량부 및 3,3-비스클로로메틸옥사사이클로뷰탄 10~20 중량부로 구성되는 제2혼합물을 포함하는 폴리우레아 도막 방수제, 그 제조방법 및 그 방수제를 이용한 방수,방식 공법을 제공한다.

Description

폴리우레아 도막 방수제, 그 제조방법 및 그 방수제를 이용한 방수,방식 공법{Polyurea waterproofing materials, method for thereof and method for waterproofing and protection against corrosion using thereof}
본 발명은 폴리우레아 도막 방수제에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디올레일토코페릴메틸실란올과 쇼듐락테이트메틸실란올을 폴리머 분재 내에 도입하여 최종적으로 완결되는 폴리우레아의 내구성을 개선하여 물성 저하가 발생되지 않도록 할 수 있는 폴리우레아 도막 방수제, 그 제조방법 및 그 방수제를 이용한 방수,방식 공법에 관한 것이다.
일반적으로, 콘크리트 구조물의 수분에 의한 부식이나 파손 등을 방지하기 위해서는 콘크리트 구조물 표면에 코팅 처리를 하는 것이 요구된다. 이러한 코팅 처리는 일반적으로 고분자 수지를 콘크리트 구조물의 표면에 도포함으로써 이루어진다.
종래 일반적인 콘크리트 구조물 표면의 도막 공법은, 등록특허 10-1024534호 등에 개시된 바와 같이, 구조물의 표면에 묻은 오염물을 제거하고 평탄화하는 전처리 단계와, 상기 전처리된 표면에 프라이머를 코팅하여 프라이머층을 형성하는 단계와, 상기 프라이머층 상에 폴리우레아를 도포하는 단계를 포함하고 있다.
이 중, 상기 폴리우레아는, 그 분자가 보통의 경우 유연성을 크게 하는 요소와 경도를 크게 하는 요소들이 고르게 분포되어 있는 상태로 구성된다.
여기서, 상기 폴리우레아에 있어서, 일반적으로 알려진 바에 의하면, 유연성을 크게 하는 요소는 낮은 유리전이온도(Tg)를 갖는 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리알킬디올 등이 400 내지 5000 사이의 중량평균분자량(Weight Average Molecular Weight)일 때 이고, 경도를 크게 하는 요소는 높은 유리전이온도를 가지는 준결정성의 방향족 디이소시아네이트가 낮은 분자량의 사슬 확장자에 결합될 때 이다.
일반적으로 폴리우레아는, 사슬 확장자와 낮은 분자량을 가지는 디아민류와 합성되어 우레아 단위체를 만드는 것으로, 선택된 물질이나 분자량, 또는 반응 비율 등의 다양한 요소에 의해 그 성질이 폭 넓게 변화되어 나타나는데, 다시 말해서, 그 성질이 부스러지기 쉬운 물질에서 단단한 물질 또는 부드러운 물질, 더 나아가서는 어떤 점성을 가지는 물질로의 변화가 가능하고, 특히 지방산의 아미드 에스테르가 혼합된 결합을 가지므로 고온에서의 성질은 폴리에스테르계와 폴리아미드계의 중간적 성질을 가진다.
이러한 폴리우레아의 합성은 부가반응과 축합반응의 두 개의 큰 영역으로 구분된다. 여기서, 상기 부가반응은 불포화 단량체가 개시단계, 전개단계, 종결단계에서 반응하여 발생되고, 이때, 보통 단량체들은 이중 결합을 가지고 있는 간단한 분자들인데 개시단계에서 두 개의 이중 결합 중 하나가 깨지면서 반응하는데, 미반응 단량체가 거의 희박할 때까지 빠르게 반응이 진행되며, 대부분의 경우 부가반응은 부생산물을 만들지 않고 진행된다. 상기 축합반응(또는 단계적 성장 반응)은 단량체들이 고분자의 사슬을 형성하기 위해 만들어진 단계에서 이중 작용기를 가지는 분자와 반응할 때 발생하며, 작은 분자량을 갖는 분자들 간의 축합반응과 유사하다. 이때, 작은 분자인 물이나 이산화탄소와 같은 물질은 제거되기도 한다.
여기서, 상기 부가반응은 균일 고분자나 공중합체로 구분할 수 있는데, 공중합체의 미세한 형태는 무작위, 교차, 덩어리 형태로 나눌 수 있지만, 이는 반응조건이나 농도, 단량체의 반응성 비율 등에 따라 차이가 있다. 더군다나 최종 반응 생성물인 고분자들의 반응 후 분자량이나 분자량의 분포 등을 제어하는 것은 사슬 형태를 변화시키는 시약을 사용하여 제어하는 축합반응 보다도 더 어려우며, 대부분 음이온 고분자화법에 의해 반응성이 조절되거나 어떤 경우에는 거의 단일 연쇄상 분포의 합성을 통해 반응성이 조절된다.
또한, 상기 축합반응은 공중합 고분자물질을 만들 때도 사용되는데, 이중 작용기를 가지는 단량체들은 사슬형 고분자를 만들기 위해 이용되고 삼중 이상의 작용기를 가지는 단량체들은 3차원적 공간에 교차 결합 고분자 망을 구성할 수도 있다.
한편, 상기와 같은 폴리우레아는, 관능기(또는 작용기)를 가지는 폴리옥시에테르 폴리아민 혼합물과 이소시아네이트 프리폴리머의 반응으로 형성되는 엘라스토머 특성을 갖는 고분자 물질로 아민과 이소시아네이트의 급속한 반응성 때문에 일반적으로 상온에서 혼합 사용할 수 없으며 이에, 특수한 스프레이 장비를 이용하여 도장 작업을 진행한다. 또한, 상기와 같은 폴리우레아는 합성고무와 같은 엘라스토머 성질을 가지기 때문에 콘크리트 구조물에 시공 후 자외선 및 대기 오염 물질에 의하여 내구성이 저하되어 물성이 급격히 떨어지는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명은 목적은, 디올레일토코페릴메틸실란올과 쇼듐락테이트메틸실란올을 폴리머 분재 내에 도입하여 최종적으로 완결되는 폴리우레아의 내구성을 개선하여 물성 저하가 발생되지 않도록 할 수 있는 폴리우레아 도막 방수제, 그 제조방법 및 그 방수제를 이용한 방수,방식 공법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폴리우레아 도막 방수제는, 디올레일토코페릴메틸실란올 100중량부에 쇼듐락테이트메틸실란올 70~90중량부, N-폴리옥시알킬-N-알킬아민 30~50중량부 및 안료 3~5중량부로 구성되는 제1혼합물과; 1,12-도데카노디이소시아네이트 100중량부에 폴리옥시알킬렌글리콜카르복실레이트 70~80중량부, 세틸알콜에틸렌프로필렌코폴리머 60~70중량부, 트리에톡시테트라플로보레이트 30~40중량부 및 3,3-비스클로로메틸옥사사이클로뷰탄 10~20 중량부로 구성되는 제2혼합물을 포함한다.
본 발명의 하나의 특징에 따르면, 상기 제1혼합물과 제2혼합물은 1:1의 혼합비로 혼합된다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폴리우레아 도막 방수제 제조방법은, 디올레일토코페릴메틸실란올 100중량부에 쇼듐락테이트메틸실란올 70~90중량부, N-폴리옥시알킬-N-알킬아민 30~50중량부 및 안료 3~5중량부를 제1반응조에 투입한 후 반응시켜 제1혼합물을 제조하는 제1단계; 1,12-도데카노디이소시아네이트 100중량부에 폴리옥시알킬렌글리콜카르복실레이트 70~80중량부, 세틸알콜에틸렌프로필렌코폴리머 60~70중량부, 트리에톡시테트라플로보레이트 30~40중량부 및 3,3-비스클로로메틸옥사사이클로뷰탄 10~20 중량부를 제2반응조에 투입한 후 반응시켜 제2혼합물을 제조하는 제2단계; 및 상기 1단계의 제1혼합물과 2단계의 제2혼합물을 제3반응조에 투입한 후 반응시켜 폴리우레아 도막 방수제 조성물을 제조하는 제3단계를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폴리우레아 도막 방수제를 이용한 방수,방식 공법은, 상기와 같은 폴리우레아 도막 방수제를 방수 대상물에 도포한다.
본 발명에 따른 폴리우레아 도막 방수제에 의하면, 디올레일토코페릴메틸실란올과 쇼듐락테이트메틸실란올을 폴리머 분재 내에 도입하여 최종적으로 완결되는 폴리우레아의 내구성을 개선하여 물성 저하가 발생되지 않도록 할 수 있고, 붓이나 롤러 또는 에어리스 등을 사용하여 작업이 가능하여 작업효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 폴리우레아 도막 방수제, 그 제조방법 및 그 방수제를 이용한 방수,방식 공법에 대해 상세히 설명한다.
먼저 본 발명에 따른 폴리우레아 도막 방수제는 기본적으로, 디올레일토코페릴메틸실란올과 쇼듐락테이트메틸실란올을 주성분으로 하는 제1혼합물과, 1,12-도데카노디이소시아네이트와 폴리옥시알킬렌글리콜카르복실레이트를 주성분으로 하는 제2혼합물로 이루어진 2액형 타입의 폴리우레아 도막 방수제 조성물인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 제1혼합물은, 디올레일토코페릴메틸실란올 100중량부에 쇼듐락테이트메틸실란올 70~90중량부, N-폴리옥시알킬-N-알킬아민 30~50중량부 및 안료 3~5중량부로 구성되는 실란올 혼합물이다.
또한, 상기 제2혼합물은, 1,12-도데카노디이소시아네이트 100중량부에 폴리옥시알킬렌글리콜카르복실레이트 70~80중량부, 세틸알콜에틸렌프로필렌코폴리머 60~70중량부, 트리에톡시테트라플로보레이트 30~40중량부 및 3,3-비스클로로메틸옥사사이클로뷰탄 10~20 중량부로 구성되는 혼합물이다.
여기서, 상기 디올레일토코페릴메틸실란올은 녹는점이 50℃이고 끓는점이 120~160℃이며 밀도가 1.4g/cm3이고, 상기 N-폴리옥시알킬-N-알킬아민은 아민가가 80~120이고 당량이 90~150 인 것이 바람직하다.
또한, 상기 폴리옥시알킬렌글리콜카르복실레이트는 수산기가가 70~130이고 수분이 0.03%이하이며 점도가 200~400cps이고, 상기 세틸알콜에틸렌프로필렌코폴리머는 무게평균분자량이 5000이고 점도가1100~1300cps이며, 상기 1,12-도데카노디이소시아네이트는 NCO%가 13~18 인 것이 바람직하다.
한편, 상기 제1혼합물에 있어서, 상기 쇼듐락테이트메틸실란올의 경우, 함량이 70중량부 이하이면 내구성성이 떨어지고 90중량부 이상이면 경제성이 떨어지게 되어 70~90중량부를 가지는 것이 바람직하다. 그리고 상기 N-폴리옥시알킬-N-알킬아민의 경우, 사슬 연장제로서 함량이 30 중량부 이하이면 가교 반응도가 감소하여 도막의 강도나 신장율이 저조하게 되고 50 중량부 이상이면 미경화 부분이 발생하게 되어 70~80중량부를 가지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2혼합물에서 상기 폴리옥시알킬렌글리콜카르복실레이트의 경우, 함량이 70중량부 이하이면 경화 시간이 길어져 부반응이 발생하여 물성 저하가 발생하게 되고 80중량부 이상이면 가사 시간이 너무 짧아서 작업성이 떨어지게 되어 70~80중량부를 가지는 것이 바람직하다. 그리고 상기 세틸알콜에틸렌프로필렌코폴리머의 경우, 함량이 60중량부 이하이면 반응도가 감소하고 70중량부 이상이면 수분과 반응하여 저분자량의 우레아가 형성되어 내구성이 급격히 감소하게 되어 60~70중량부를 가지는 것이 바람직하다. 그리고 상기 트리에톡시테트라플로보레이트의 경우, 함량이 30~40중량부 범위를 벗어나면 상기 1차 혼합물과 2차 혼합물의 반응비를 맞추기가 불가능하므로 30~40중량부를 가지는 것이 바람직하다. 그리고 상기 3,3-비스클로로메틸옥사사이클로뷰탄의 경우, 함량이 10~20중량부를 벗어나면 2차 혼합물 제조시 반응성을 조절하기가 매우 힘들기 때문에 10~20중량부를 가지는 것이 바람직하다.
따라서 상기와 같은 폴리우레아 도막 방수제는, 폴리머 분자 구조 내에 강도 및 강인성이 부여되어 기존의 도막 방수제에 비하여 내구성이 우수하여 물성 저하가 발생하지 않아 방수, 방식, 바닥재 등의 다양한 용도로 사용될 수 있고, 또한 상기 1차 혼합물과 2차 혼합물을 1:1의 균일 배합시 붓이나 롤러 또는 에어리스 등을 사용하여 작업이 가능하여 작업효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폴리우레아 도막 방수제의 제조방법은, 디올레일토코페릴메틸실란올 100중량부에 쇼듐락테이트메틸실란올 70~90중량부, N-폴리옥시알킬-N-알킬아민 30~50중량부 및 안료 3~5중량부를 제1반응조에 투입한 후 상온에서 30분 내지 3시간 동안 반응시켜 제1혼합물을 제조하는 제1단계, 1,12-도데카노디이소시아네이트 100중량부에 폴리옥시알킬렌글리콜카르복실레이트 70~80중량부, 세틸알콜에틸렌프로필렌코폴리머 60~70중량부, 트리에톡시테트라플로보레이트 30~40중량부 및 3,3-비스클로로메틸옥사사이클로뷰탄 10~20 중량부를 제2반응조에 투입한 후 상온에서 30분 내지 3시간 동안 반응시켜 제2혼합물을 제조하는 제2단계 및 상기 1단계의 제1혼합물과 2단계의 제2혼합물을 제3반응조에 소정 비율 바람직하게는 1:1의 일정한 비율로 투입한 후 상온에서 30분 내지 3시간 동안 반응시켜 폴리우레아 도막 방수제 조성물을 제조하는 제3단계를 포함한다.
이하, 상기와 같은 폴리우레아 도막 방수제의 제조를 위한 구체적인 실시예를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 디올레일토코페릴메틸실란올 100중량부에 쇼듐락테이트메틸실란올 70중량부, N-폴리옥시알킬-N-알킬아민 30중량부 및 안료 3중량부로 구성되는 실란올 1차 혼합물을 제조하고, 1,12-도데카노디이소시아네이트 100중량부에 폴리옥시알킬렌글리콜카르복실레이트 70중량부, 세틸알콜에틸렌프로필렌코폴리머 60중량부, 트리에톡시테트라플로보레이트 30중량부 및 3,3-비스클로로메틸옥사사이클로뷰탄 10중량부를 혼합 반응 하여 얻어지는 2차 혼합물을 제조한 후, 상기 1차 혼합물과 2차 혼합물을 1:1의 비율로 혼합하여 시험편을 제작한 후 물성을 측정하였다.
먼저, 디올레일토코페릴메틸실란올 100중량부에 쇼듐락테이트메틸실란올 80중량부, N-폴리옥시알킬-N-알킬아민 40 중량부 및 안료 4중량부로 구성되는 실란올 1차 혼합물을 제조하고, 1,12-도데카노디이소시아네이트 100중량부에 폴리옥시알킬렌글리콜카르복실레이트 75중량부, 세틸알콜에틸렌프로필렌코폴리머 65중량부, 트리에톡시테트라플로보레이트 35중량부 및 3,3-비스클로로메틸옥사사이클로뷰탄 15 중량부를 혼합 반응 하여 얻어지는 2차 혼합물을 제조한 후, 상기 1차 혼합물과 2차 혼합물을 1:1의 비율로 혼합하여 시험편을 제작한 후 물성을 측정하였다.
먼저, 디올레일토코페릴메틸실란올 100중량부에 쇼듐락테이트메틸실란올 90중량부, N-폴리옥시알킬-N-알킬아민 50 중량부 및 안료 5중량부로 구성되는 실란올 1차 혼합물을 제조하고, 1,12-도데카노디이소시아네이트 100중량부에 폴리옥시알킬렌글리콜카르복실레이트 80중량부, 세틸알콜에틸렌프로필렌코폴리머 70중량부, 트리에톡시테트라플로보레이트 40중량부 및 3,3-비스클로로메틸옥사사이클로뷰탄 20 중량부를 혼합 반응 하여 얻어지는 2차 혼합물을 제조한 후, 상기 1차 혼합물과 2차 혼합물을 1:1의 비율로 혼합하여 시험편을 제작한 후 물성을 측정하였다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폴리우레아 도막 방수제를 이용한 방수,방식 공법은, 상기 바람직한 실시예 및 제1 내지 제3실시예에 따라 제조된 폴리우레아 도막 방수제를 제트스프레이 장비를 사용하여 방수 대상물에 스프레이 하는 것에 의해 이루어진다.
한편, 상기 각각의 실시예의 폴리우레아 도막 방수제의 성능을 평가하기 위하여 KSF 4922에 의거하여 시험편을 제작한 다음 시제품 A사, 시제품 B사와 비교하여 물성을 측정하였으며, 그 결과는 다음 표 1과 같다.
폴리우레아 도막 방수제의 물성 측정 결과
시험 항목 실시예 1 실시예 2 실시예 3 A사 B사 시험
방법
인장강도(N/mm2) 18.3 19.0 17.8 10.2 12.5 KSF
4922
신장율(%) 500 530 550 430 450
인열강도(N/mm) 72.3 63.5 65.2 35.1 39.2
열화처리후의
인장성능		 인
장
강
도
비
(%)		 가열 처리 97 96 102 84 79
촉진 노출 처리 93 97 98 89 81
알칼리 처리 92 94 93 81 74
산 처리 98 96 97 78 72
염화나트륨 처리 100 101 102 76 71
파
단
시
의
신
장
률
(%)		 가열 처리 590 610 630 370 320
촉진 노출 처리 573 615 628 310 385
알칼리 처리 589 625 625 315 380
산 처리 580 618 635 320 340
염화나트륨 처리 583 633 620 310 310
염수분무시험 외관 이상
없음		 이상
없음		 이상
없음		 이상
있음		 이상
있음		 KSD
9502:2007
중성화깊이(mm) 0 0 0 0.5-1 0.5-1 KSF
4936:2008
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리우레아 도막 방수제는, 열화처리후와 열화처리전의 물성이 크게 차이가 나지 않는 반면에 A사나 B사의 경우 열화처리후와 열화처리전의 물성 및 염수분무시험과 중성화깊이 등이 크게 차이가 나는 것을 알 수 있으며, 이를 통하여, 본 발명에 따른 폴리우레아 도막 방수제의 내구성이 우수하여 물성의 저하가 매우 미약하다는 것을 알 수 있다.

Claims (3)

  1. 디올레일토코페릴메틸실란올 100중량부에 쇼듐락테이트메틸실란올 70~90중량부, N-폴리옥시알킬-N-알킬아민 30~50중량부 및 안료 3~5중량부로 구성되는 제1혼합물과;
    1,12-도데카노디이소시아네이트 100중량부에 폴리옥시알킬렌글리콜카르복실레이트 70~80중량부, 세틸알콜에틸렌프로필렌코폴리머 60~70중량부, 트리에톡시테트라플로보레이트 30~40중량부 및 3,3-비스클로로메틸옥사사이클로뷰탄 10~20 중량부로 구성되는 제2혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리우레아 도막 방수제.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1혼합물과 제2혼합물은 1:1의 부피비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 폴리우레아 도막 방수제.
  3. 디올레일토코페릴메틸실란올 100중량부에 쇼듐락테이트메틸실란올 70~90중량부, N-폴리옥시알킬-N-알킬아민 30~50중량부 및 안료 3~5중량부를 제1반응조에 투입한 후 반응시켜 제1혼합물을 제조하는 제1단계;
    1,12-도데카노디이소시아네이트 100중량부에 폴리옥시알킬렌글리콜카르복실레이트 70~80중량부, 세틸알콜에틸렌프로필렌코폴리머 60~70중량부, 트리에톡시테트라플로보레이트 30~40중량부 및 3,3-비스클로로메틸옥사사이클로뷰탄 10~20 중량부를 제2반응조에 투입한 후 반응시켜 제2혼합물을 제조하는 제2단계; 및
    상기 1단계의 제1혼합물과 2단계의 제2혼합물을 혼합하고 제트스프레이 장비를 사용하여 방수 대상물에 스프레이 하는 것을 특징으로 하는 폴리우레아 도막 방수제를 이용한 방수,방식 공법.
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