KR100281300B1 - 초속경 수용성 도막방수제, 그 제조방법 및 용도 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하실이나 옥상 등에 시공시 물의 침투를 막는 방수기능은 물론 건축물 및 토목 구조재료의 부식과 크랙에 대한 저항성을 가지면서, 특히 내한성 및 저온안정성이 우수하여 동절기와 같은 가혹한 온도 조건에서 작업이 가능하며, 경화속도가 빨라 후속 공정을 용이하게 할 수 있는 도막방수제와 이를 제조하는 방법, 및 그 용도에 관한 것이다. 본 발명의 도막방수제는 천연고무라텍스에 가교제, 내열노화방지제, 내오존방지제 및 물을 혼합하여 볼밀한 후 교반·반응시킨 것 100중량부에 비이온계 유화제 2∼5중량부, 아스팔트 10∼30중량부, 초산비닐수지 20∼50중량부를 첨가 혼합한 제1블랜딩액 100중량부와; 스티렌-부타디엔 고무 100중량부에 올레인산 또는 그 염을 1∼3중량부 첨가하여 반응시킨 후 아크릴수지 30∼50중량부를 첨가 혼합한 제2블랜딩액 50∼70중량부를 섞어 7∼12시간 교반·반응시켜 얻어진 복합물 100 중량부에 알콜혼합물 10∼15 중량부 및 폴리머시멘트 20∼30 중량부를 혼합하여 제조한 것이다.

Description

초속경 수용성 도막방수제, 그 제조방법 및 용도

본 발명은 초속경 수용성 도막방수제, 그 제조방법 및 용도에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지하실이나 옥상 등에 시공시 물의 침투를 막는 방수기능은 물론 건축물 및 토목물 구조재료의 부식과 크랙에 대한 저항성을 가지면서 초속경으로 동계에 시공이 가능한 천연고무라텍스, 알콜혼합물 및 폴리머시멘트를 이용한 도막방수제, 그 제조방법 및 이를 함유하는 수성 페인트, 콘크리트, 레미콘 및 몰탈에 관한 것이다.

방수제는 고무아스팔트, 아크릴고무 또는 아크릴수지 등이 주성분인 에멀젼형과, 클로로프렌이나 클로로설폰화폴리에틸렌이 함유된 용액형 우레탄이나 에폭시수지가 주성분인 반응형이 있으며, 이들 중 고무아스팔트계와 우레탄계 방수제가 많이 사용되고 있다.

고무아스팔트계 방수제는 아스팔트에 합성고무와 각종수지를 혼합하여 고분자의 열가소성 성질을 이용·급격히 경화시키는 열공법과, 합성라텍스에 아스팔트를 유화시킨 후 수분의 증발에 의해 자연경화시키는 냉공법에 의해 제조되며, 보통 아스팔트에는 스티렌 계통의 중합체, 어탁틱(atatic)폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 라텍스 등이 혼합 사용되고 있다.

또한 한국 공개특허 76-371호에는 스티렌 계통의 중합체를 사용하지 않고 스티렌 모노머와 아스팔트를 혼합한 후 촉매하에 중합반응시켜 스티렌화율이 10∼30%인 폴리스티렌화 아스팔트 도막방수제를 제조하는 방법이 개시되어 있다.

한편 우레탄계 도막방수제는 용제형 우레탄계가 흔히 사용되며, 최근에는 환경공해나 독성에 대한 작업 안전성을 고려하여 폴리우레탄 에멀젼, 폴리우레탄 콜로이드 분산체, 폴리우레탄 수용액 등의 성상으로 수용성 우레탄계 방수제를 개발하여 사용하고 있으나, 아직 내구성을 비롯한 모든 물성면에서는 기존 용제형 우레탄계 방수제 보다 미흡한 점이 많이 남아있다.

이상에서 열거한 도막방수제는 건축물과 토목구조물 등에서의 누수를 방지코자 하는 방수제로서의 기본 기능 이외에, 최근 방수제로서 요구되고 있는 건축물 및 토목구조물의 부식과 잡초 및 해충의 서식 방지, 건물 옥상에는 화단 조성이나 수목 식재가 가능토록 하는 미장성, 그리고 급격한 외부온도의 변화에 의해 발생하는 크랙에 대한 저항성 등에는 문제가 있다. 특히 종래 고무아스팔트 방수제의 경우에도 고무 성분이 적어 건축물의 균열을 방지하는 기능은 거의 갖고 있지 못하다.

이를 해결하기 위하여 본 출원인은 예비가교결합 상태의 천연고무라텍스 조성물 100중량부에 비이온계 유화제 2∼5중량부, 아스팔트 10∼30중량부, 초산비닐 수지 20∼50중량부를 혼합하여 조성한 제1블랜딩액 100중량부와; 스티렌-부타디엔 고무 100중량부에 올레인산 또는 그 염을 1∼3중량부와 아크릴 수지 30∼50중량부를 혼합·조성한 제2블랜딩액 50∼70중량부가 혼합 조성되는 도막방수제에 대하여 특허출원(한국 특허출원 제95-11794호)하여 이미 특허를 부여 받았다(특허 제153864호).

그러나, 이와같은 도막방수제의 경우 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있으나 수용성이므로 0℃이하에서는 사용할 수 없으며, 경화시간이 길어 후속 공정이 지연되는 등의 많은 문제점을 갖고 있다. 결과적으로 요즈음과 같이 동계를 막론하고 공사를 시행할 경우 사용할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 수용성 도막방수제의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 알콜혼합물과 폴리머시멘트를 함께 사용하여 0℃ 이하의 저온에서도 사용할 수 있으며, 도포 후 경화시간을 단축하여 후속공정의 지연에 따른 문제점을 해결할 수 있는 도막방수제를 제공하는 데에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 상기 천연고무라텍스를 이용한 도막방수제의 바람직한 제조방법을 제공하는 데에 있다.

그리고, 본 발명은 이같은 도막방수제를 이용한 수용성 페인트, 콘크리트, 레미콘 및 몰탈을 제공하는 데도 그 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 도막방수제는 예비가교결합 상태의 천연고무라텍스 조성물 100중량부에 비이온계 유화제 2∼5중량부, 아스팔트 10∼30중량부, 초산비닐 수지 20∼50중량부를 혼합하여 조성한 제1블랜딩액 100중량부와; 스티렌-부타디엔 고무 100중량부에 올레인산 또는 그 염을 1∼3중량부와 아크릴 수지 30∼50중량부를 혼합·조성한 제2블랜딩액 50∼70중량부로 이루어진 도막방수제에 있어서, 상기 도막방수제 100 중량부에 알콜 혼합물 10∼15 중량부와 에틸렌비닐라우레이트 비닐클로라이드 삼원공중합체 10∼20 중량부, 초속경성 시멘트 5∼10 중량부 및 모래 20∼30 중량부를 첨가하여 제조된 폴리머 시멘트 20∼30 중량부를 첨가한 것을 그 특징으로 한다.

이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 도막방수제는 천연고무라텍스를 예비 가황시킨 다음 아스팔트에 유화시키고 여기에 초산비닐수지, 아크릴수지, 스티렌-부타디엔 고무를 혼합하고, 여기에 알콜혼합물과 폴리머시멘트를 첨가한 것으로서, 구체적으로는 천연고무라텍스 100중량부(고형분 기준)에 20∼50℃에서 가교제 3∼8중량부, 내열노화방지제 7∼11중량부, 내오존방지제 4∼8중량부 및 물 36∼72중량부를 함께 볼밀하여 20∼30시간 교반·반응시킨 예비가교결합 상태의 천연고무라텍스 조성물 100중량부에 대하여 비이온계 유화제 2∼5중량부, 아스팔트 10∼30중량부, 초산비닐수지 20∼50중량부를 혼합한 제1블랜딩액 100중량부와; 스티렌-부타디엔 고무 100중량부에 대하여 올레인산 또는 그 염을 1∼3중량부 첨가하여 15∼20시간 반응시킨 후 아크릴수지 30∼60중량부를 혼합한 제2블랜딩액 50∼70중량부를 혼합하여 7∼12시간 교반·반응시켜서 된 제3블랜딩액; 및 제3블랜딩액 100 중량부에 알콜혼합물 10∼15 중량부와 폴리머시멘트 20∼30 중량부를 혼합 조성한다.

본 발명에 있어서, 제1블랜딩액은 예비가교결합 상태의 천연고무라텍스 조성물을 40∼60℃에서 80∼150rpm의 속도로 교반하면서 검 로진을 에스테르화 한 비이온계 유화제를 먼저 혼합하고 아스팔트를 용융·첨가하여 균일하게 분산시킨 다음 상온으로 냉각하고 초산비닐수지를 첨가·혼합한 것이다.

상기에서 예비가교결합 상태의 천연고무라텍스 조성물은 천연고무라텍스에 가교제, 내열노화방지제, 내오존방지제 및 적량의 물을 첨가하여 예비가황시킨 것으로, 서서히 부성분을 첨가하면서 볼밀한 후 30∼50rpm의 속도로 24∼30시간 교반·반응시켜 만든다. 여기서 주성분인 천연고무라텍스는 저장중 일종의 예비가황이 계속되므로 조성물의 8중량% 이상으로 가교제를 첨가하는 것은 바람직하지 못하다. 가황을 촉진시키는 가교제로는 테트라메틸치우람다이설파이드, 디페닐메탄디이소시아네이트 또는 탄산아연이 사용될 수 있다. 내열노화방지제로는 노르말-페닐-노르말-이소프로필-파라-페닐렌디아민과 징크부틸크산데이트를 사용하고, 내오존방지제로는 6-에톡시-2.2.4-트리메틸-1.2-디하이드로-퀴놀린이나 2-메르캅토벤조이미다졸을 사용할 수 있다.

또한 비이온계 유화제로는 로진산칼륨, 로진산나트륨, 올레인산나트륨 등이 사용할 수 있고, 아스팔트로는 천연아스팔트, 스트레이트아스팔트, 브로운아스팔트, 아스팔트콤파운드 등을 모두 사용할 수 있으나, 침입도가 60∼80인 스트레이트아스팔트를 사용하는 것이 방수제의 물성 특성상 가장 바람직하며, 초산비닐수지로는 비닐아세테이트기가 8.5∼33%인 열가소성 수지와, 40∼45%인 열가소성 고무를 모두 사용할 수 있지만, 본 발명에서는 천연고무의 인장강도와 내열성을 향상시키기 위해 비닐아세테이트기가 8.5∼33%인 열가소성 수지를 사용한다.

본 발명에 있어서 제2블랜딩액은 스티렌-부타디엔 고무에 올레인산이나 그 염을 첨가하여 반응시킨 후 아크릴수지를 혼합·교반하면 얻어진다.

여기서 스티렌-부타디엔 고무는 골재와의 접착력 및 시공시 기포발생을 방지하기 위해 사용하는 것으로서, 고무성분이 많으면서 표면장력이 낮은 물질, 구체적으로는 전고형분 69%이고 점도가 800cps인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 그 이유는 고무성분이 많을수록 도막방수제의 건축물 크랙에 대한 저항성이 커지기 때문이다.

또한 아크릴수지는 도막방수제의 내수성, 경도 및 유연성 등을 부여하기 위해 사용하는 것으로, 이로는 메틸메타크릴레이트, 아크릴아마이드, 메타크릴아마이드, 에틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 라우릴메타크릴레이트 등의 호모폴리머 및 코폴리머가 있다.

본 발명에서는 1차 및 제2블랜딩액을 별도로 만들어 혼합하는데, 이것이 본 발명의 가장 큰 특징으로 그 이유는 제1블랜딩액에 스티렌-부타디엔 고무와 아크릴수지를 직접 첨가하면 점도가 급격히 변화하거나 응집현상이 발생하기 때문이다.

본 발명에서 도막방수제의 효과적인 블랜딩을 위하여 저분자량의 중합체를 사용하였다. 그 이유는 각 물질의 유리전이온도가 -65∼105℃로서 매우 다양하므로 초저온 및 고온에서도 도막의 상태에 영향을 끼치지 않기 때문이다.

위와 같이 제조되는 본 발명의 도막방수제는 습기가 있는 몰타르 또는 콘크리트 면에 직접 솥이나 고무주걱을 이용하여 도포 하는데, 인장강도, 신장율 및 복원력 등이 우수하기 때문에 1회에 1.5∼2mm 두께로 도포 하여도 지하 또는 옥상 구조물의 모서리 부위에서 크랙이 발생되지 않는다.

한편, 본 발명에 있어서 수용성인 도막방수제를 저온에서 사용할 수 있도록 하기 위해서 상기한 바와 같이 제1블랜딩액과 제2블랜딩액이 혼합된 복합물 100 중량부에 알콜혼합물과 폴리머시멘트를 첨가하는 바, 알콜혼합물은 에틸알콜, 메틸알콜, 이소프로필알콜 및 에틸렌 글리콜 중에서 2종 이상을 혼합하여 사용한다.

구체적으로 에틸알콜은 순도 95%, 분자량 47, 비중 0.78이며, 메틸알콜은 순도95%, 분자량 33, 비중 0.81이고, 이소프로필알콜은 순도 94%, 분자량 60, 비중 0.78이며, 에틸렌 글리콜은 순도 93%, 분자량 62, 비중 1.10, 끓는점 196℃인 것이다.

바람직하게는 에틸알콜 100 중량부, 메틸알콜 5∼10 중량부, 이소프로필알콜 20∼30 중량부, 에틸렌 글리콜 10∼20 중량부를 혼합하는 것이다.

이같은 알콜혼합물을 상기한 제1블랜딩물과 제2블랜딩물의 혼합물 100 중량부에 대하여 10∼15 중량부 첨가한다.

만일, 알콜혼합물의 함량이 10 중량부 미만이면 저온안정성과 내한성 향상의 효과가 적고, 15 중량부 초과면 방수제의 급격한 점도 저하로 시공시 두께 형성에 문제가 되고 방수제의 물성저하로 갈라짐 등의 문제가 발생된다.

한편, 초속경을 발휘하도록 알콜혼합물과 함께 첨가되는 폴리머시멘트는 시멘트 100 중량부에 에틸렌비닐라우레이트 비닐클로라이드 삼원공중합체 10∼20 중량부, 초속경성 시멘트 5∼10 중량부 및 모래 20∼30 중량부를 첨가하여 제조된 것이다.

폴리머시멘트 제조에 사용되는 시멘트는 일반 포틀랜트 시멘트를 사용할 수 있고, 모래는 600㎛의 표준체 통과분을 사용하며, 초속경성 시멘트로는 알루미나 시멘트를 사용하고, 에틸렌 비닐라우레이트 비닐클로라이드 삼원공중합체는 입도 400㎛이하이고, 고형분 함량 99%이며 보호콜로이드로 폴리비닐알콜을 사용한 제품을 사용한다.

이와같은 폴리머시멘트를 상기 제1블랜딩물과 제2블랜딩물의 혼합물 100 중량부에 대하여 20∼30 중량부 첨가하는 바, 만일 그 함량이 20 중량부 미만이면 동절기에 기대되는 방수제 경화시간의 단축효과가 적고, 30 중량부 초과면 과량 투입으로 인해 경화시간을 빨라지나 급속한 수화반응으로 도막에 갈라짐이 생기고 신장율의 저하가 발생될 수 있다.

상기와 같이 수용성 도막방수제에 알콜혼합물과 폴리머시멘트를 첨가하는 경우 0℃ 이하의 저온에서도 작업을 수행할 수 있으며, 경화속도가 빨라 후속 공정을 원활하게 수행할 수 있도록 한다.

이와같은 도막방수제는 단순히 건축물이나 토목구조물의 방수처리에 사용하는 것은 물론이고 수용성 페인트, 콘크리트, 레미콘 및 몰탈 등의 제조에 사용할 수 있다.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예들은 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.

실시예 1

예비가교결합 상태의 천연고무라텍스 조성물 100중량부에 50℃를 유지하면서 로진산칼륨 3.5중량부를 첨가하고 침입도가 60∼80인 스트레이트 아스팔트 20중량부를 용융시켜 서서히 첨가하여 유화분산액을 제조하고, 이것을 상온으로 식힌 다음 비닐아세테이트기가 8.5∼33%인 초산비닐수지 35중량부를 혼합하여 제1블랜딩액을 만들었다.

다음 스티렌-부타디엔 고무 100중량부에 올레인산 2중량부를 혼합하여 40℃에서 20시간 반응·숙성시킨 후 메틸메타크릴레이트 50중량부를 첨가하여 제2블랜딩액을 만들었다.

상기 제1블랜딩액 100중량부에 제2블랜딩액 60중량부를 서서히 첨가하면서 10시간동안 150rpm의 속도로 교반·반응시킨 복합물 100중량부에 알콜 혼합물 10 중량부와 폴리머 시멘트 20중량부를 혼합하여 도막방수제를 제조하였다.

여기서, 폴리머 시멘트는 시멘트 100중량부에 에틸렌비닐라우레이트 비닐클로라이드 삼원공중합체 10중량부, 초속경성 시멘트 6중량부 및 모래 20중량부를 혼합하여 제조된 것이다.

알콜혼합물은 에틸알콜 100 중량부, 메틸알콜 5∼10 중량부, 이소프로필 알콜 20∼30중량부 및 에틸렌 글리콜 10∼20중량부를 혼합한 것이다.

실시예 2∼6

상기 실시예 1과 동일한 조성 및 방법으로 도막방수제를 제조하되, 다만 폴리머시멘트의 함량 및 알콜혼합물의 함량을 다음 표 1에 나타낸 바와 같이 변경하였다.

(단위 : 중량부)
	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6
알콜혼합물	10	10	15	15	15
폴리머시멘트	10	30	10	20	30

비교예 1

상기 실시예 1과 동일한 조성 및 방법으로 도막방수제를 제조하되, 다만 폴리머 시멘트와 알콜혼합물을 첨가하지 않았다.

실험예

위 각 실시예에서 만든 도막방수제의 성능을 평가하기 위하여 KS규격, KSF3211상의 에멀전형에 의거 표준상태에서 솔을 이용하여 시편에 도막방수제를 바른 후 상온에서 24시간, 40℃에서 120시간 양생시킨 후 탈형하고 다시 상온에서 48시간 방치한 후 성능시험을 실시하였다. 아울러 시중제품을 사용하여 동일하게 시편을 제작한 다음 물성을 측정하였으며, 그 결과는 다음의 표 2에 나타냈다.

여기서, 내열성과 내한성은 처짐이나 균열이 발생하지 않은 상태를 양호라 표기하였으며, 처짐현상이 조금 있고 균열은 거의 없으나 딱딱해진 상태를 불량, 그리고 처짐과 균열이 극심한 상태를 극히 불량이라 표기하였다.

저온안정성은 보관된 제품이 변화되지 않고 동일한 상태를 유지하는 경우 양호라 표기하였고, 응집현상이 발생되어 덩어리가 형성된 상태를 불량, 완전히 딱딱하게 동결된 상태를 극히 불량이라 표기하였다.

	본 발명(실시예)	시중제품(비교예)
	1	2	3	4	5	6	비교예 1	수용성 아스팔트계	수용성 우레탄계
인장강도(kgf/㎠)	40	39	41	39	38	40	40	5	20
신장율(%)	800	800	810	820	820	820	800	700	450
인열강도(kgf/cm)	28	28	29	29	29	30	28	3	15
경화시간(시)(1mm 두께 도포)	10	12	7	10	12	7	18	60	24
내열성(70℃, 168시간)	양호	양호	양호	양호	양호	양호	양호	극히 불량	불량
내한성(고체, -30℃, 168시간)	양호	양호	양호	양호	양호	양호	양호	극히 불량	불량
저온안정성(액체, -15℃, 60일)	양호	양호	양호	양호	양호	양호	불량	극히 불량	극히 불량

상기 표 1에서 알 수 있듯이, 본 발명의 제품은 종래 수용성 도막방수제에 비하여 인장강도와 인열강도가 매우 뛰어날 뿐 아니라 경화시간이 짧고 특히 저온에서의 내한성 및 저온안정성이 매우 양호한 것으로 판명되었다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 알콜혼합물과 폴리머시멘트를 첨가하여 제조된 수용성 도막방수제는 인장강도, 내열성, 신장율 등이 우수할 뿐만 아니라 내한성 및 저온안정성이 우수하여 동절기와 같은 가혹한 저온에서도 작업이 용이하며, 경화시간이 짧아 후속 공정의 진행을 용이하게 수행할 수 있을 뿐만 아니라 또한 도막방수제가 1액형이므로 시공이 간편하여 작업시간을 단축할 수 있다.

Claims (8)

1. 예비가교결합 상태의 천연고무라텍스 조성물 100중량부에 비이온계 유화제 2∼5중량부, 아스팔트 10∼30중량부, 초산비닐 수지 20∼50중량부를 혼합하여 조성한 제1블랜딩액 100중량부와; 스티렌-부타디엔 고무 100중량부에 올레인산 또는 그 염을 1∼3중량부와 아크릴 수지 30∼50중량부를 혼합·조성한 제2블랜딩액 50∼70중량부로 이루어진 도막방수제에 있어서,

   상기 도막방수제 100 중량부에 알콜 혼합물 10∼15 중량부와 에틸렌비닐라우레이트 비닐클로라이드 삼원공중합체 10∼20 중량부, 초속경성 시멘트 5∼10 중량부 및 모래 20∼30 중량부를 첨가하여 제조된 폴리머 시멘트 20∼30 중량부를 첨가하는 것을 특징으로 하는 초속경 수용성 도막방수제.
2. 제 1 항에 있어서, 알콜 혼합물은 에틸알콜, 메틸알콜, 이소프로필알콜 및 에틸렌 글리콜 중에서 선택된 2종 이상의 혼합물인 것임을 특징으로 하는 초속경 수용성 도막방수제.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 알콜혼합물은 에틸알콜 100 중량부, 메틸알콜 5∼10 중량부, 이소프로필 알콜 20∼30 중량부 및 에틸렌 글리콜 10∼20 중량부로 이루어진 것임을 특징으로 하는 초속경 수용성 도막방수제.
4. 천연고무라텍스에 가교제, 내열노화방지제, 내오존방지제 및 물을 혼합하여 볼밀한 후 교반·반응시키는 1단계;

   상기 1단계의 처리물에 비이온계 유화제, 아스팔트, 초산비닐 수지를 혼합하는 2 단계;

   스티렌-부타디엔 고무에 올레인산이나 그 염을 첨가하여 15∼20시간 반응시킨 후 아크릴 수지를 혼합하는 3 단계;

   상기 2 단계의 처리물과 3 단계의 처리물을 혼합하여 7∼12시간 반응시키는 4 단계; 및

   상기 4단계 혼합물 100 중량부에 알콜 혼합물과 폴리머 시멘트를 혼합하는 5 단계를 포함하는 초속경 수용성 도막방수제의 제조방법.
5. 제 1 항의 도막방수제를 함유하는 수용성 페인트.
6. 제 1 항의 도막방수제를 함유하는 콘크리트.
7. 제 1 항의 도막방수제를 함유하는 레미콘.
8. 제 1 항의 도막방수제를 함유하는 몰탈.