KR100531002B1 - 유화 아스팔트를 이용한 도막 방수제 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

도로 포장용 유화 아스팔트를 이용한 도막 방수제 및 그 제조 방법이 개시된다. 상기 도막 방수제는 양이온계 유화 아스팔트 63∼74 중량%에 유화 안정제 0.3∼0.6 중량%, 합성 고분자 에멀젼 25∼35 중량%, 점도 조절제 0.3∼0.6 중량%, pH조절제 0.2∼0.4중량%, 소포제 0.2∼0.4 중량%를 혼합되어 구성된다. 이와 같은 도막 방수제는 양이온성 유화 안정제가 첨가된 양이온게 유화 아스팔트를 사용함으로써 무기질 충전제와의 응집현상이 방지되며, 합성 고분자 에멀젼을 사용함으로써 바닥면과의 접착력이 강화되고, 내수성이 증가된다.

Description

유화 아스팔트를 이용한 도막 방수제 및 그 제조 방법{WATERPROOF AGENT FOR PAINT FILM USING EMULSIFICATION ASPHALT AND MANUFACTURING METHOD SAME}

본 발명은 도막 방수제 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 유화 아스팔트(Emulsified asphalt)를 이용한 도막 방수제(waterproof agent for paint film) 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

통상적으로, 방수제(waterproof agent)는 건축물 시공시 건축물의 내구성을 유지시키기 위하여 범용적으로 사용된다. 예를 들면, 화장실, 욕실, 베란다 등의 실내 방수와 건축물의 옥상 및 외벽 방수를 위해 사용되고 있다.

현재 널리 보급된 방수제는 아스팔트(asphalt)를 개질(modifying)시켜 만든 시트방수와, 고무 아스팔트계, 아크릴(acryl) 고무계, 아크릴 수지계와 같은 수분의 증발로 인해 도막이 형성되는 에멀젼형, 우레탄 고무계 및 에폭시 고무계와 같은 2액형인 반응 경화형이 있다.

고무 아스팔트 방수로는 고무, 수지 등을 이용하여 아스팔트를 개질시킨 시트 방수와, 합성 고무, 가류제, 충전제(filler) 등을 배합하여 용제를 투입하여 용해 한 후 상기 용제가 증발되면서 피막이 형성되는 용제형 도막 방수제와, 아스팔트를 유화 반응후 합성 고분자 에멀젼을 첨가하여 제조한 후 수분의 증발에 의해 건조 도막을 형성하는 수용성 에멀젼계로 구별된다.

현재 시중에 유통되고 있는 대다수의 수용성 고무화 아스팔트 도막 방수제는 음이온(Anion)성으로 형성되어 있어 무기질 충전제(탄산칼슘, 탈크, 점토, 포틀랜드, 시멘트 등과 같은 기타 충전제) 등과 혼화 시 이온성 영향에 의한 응집 현상이 발생하여 작업성이 현저히 떨어지는 문제가 있었다. 또한, 침투력이 약하여 계면간의 박리가 쉽게 발생함으로써 바탕면의 콘크리트와 도막간의 접착력을 저하시켜 접착불량을 발생시킨다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 일본공개특허 평 7-102138호에서는 음이온성 고무 아스팔트 에멀젼을 혼화하여 콘크리트 바탕면에 대한 접착력을 향상시키는 방법을 개시하고 있다.

또한, 한국특허 제10-0277518호에서는 양이온계 도로 포장용 아스팔트를 이용하여 에틸렌 비닐 아세테이트(ethylene vinyl acetate)와 아크릴레이트(acrylate) 공중합체 에멀젼으로 개질하여 충전제 및 시멘트와 혼합이 가능하도록 에멀젼의 이온성을 비이온, 양이온성으로 구성하도록 한 방법이 개시되어 있다.

그러나, 전자와 같은 도막 방수제는 무기질 충전제 등과의 혼화성이 불량하고, 또 에틸렌 비닐 아세테이트기가 포함된 도막 방수제는 접착력은 양호하나 방수의 생명이라 할 수 있는 내수성이 불량한 것이 단점으로 대두되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 유화 아스팔트와 합성 고분자 에멀젼(Synthetic polymer emulsion)을 이용하여 무기질 충전제와의 혼화성, 바닥면과의 접착력 및 내수성이 우수한 도막 방수제 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 양이온(Cation)계 아스팔트를 이용하여 충전제와의 혼화성을 양호하게 하고, 상기 양이온계 아스팔트에 고분자 합성 에멀젼을 사용하여 도막의 강도를 보강하고 뛰어난 신장 성능으로 건축물의 균열을 추종할 수 있는 도막 방수제 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 양이온계 유화 아스팔트와 합성 고분자 에멀젼 및 유화 안정제 용액, 점도 조절제를 적절하게 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 한다.

양이온계 유화 아스팔트 63∼74 중량%를 교반기에 투입하여 충분하게 교반을 실시한 후 유화 안정제 용액 0.3∼0.6 중량%를 교반기에 서서히 투입하여 약 30분 정도 교반을 실시한다. 그리고, 합성 고분자 에멀젼 25∼35 중량%를 상기 교반기에 투입하여 약 30분 정도 교반 후 점도 조절제(viscosity agent) 0.3∼0.6 중량%, pH조절제 0.2∼0.4 중량%, 소포제(antifoaming agent) 0.2∼0.4 중량%를 상기 교반기에 투입 후 교반하여 도막 방수제를 제조한다.

상기에서 양이온 유화 아스팔트는 음이온계와 비이온계 보다 저장 안정성과 접착력이 우수한 것이 특징이다. 양이온계 유제로 사용된 유화제(Emulsifier)로서는 지방 디아민염(diamine salts), 제4급 암노늄염(Quarternary Ammonium Salts) 등이 함유된 물속에 아스팔트를 미립자(약 1㎛∼3㎛)로 균일하게 분산시킨 것이다.

상기 합성 고분자 에멀젼은 도막의 강도를 보강하며, 신장력이 우수하며 접착력이 양호한 것을 채택하여 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 고형분이 56%이상, 25℃ pH가 9∼10, 25℃점도가 120∼150 CPS인 것을 사용하는 것이 좋다. 그리고, 점도 조절제의 투입으로 인하여 점도를 적절한 상태로 조절하여 방수제를 시공시 작업성이 좋게끔 하는 것이 요구된다. 이러한 점도 조절제로서는 폴리 비닐 아세테이트(poly vinyl acetate; PVA), 에틸 셀룰로오스(ethyl cellulose ; MC), 마그네슘 실리게이트(magnesium silicate) 등을 사용할 수 있다.

또한, 상기 pH조절제는 암모니아, 인산칼슘, 인산나트륨, 수산화칼륨 수용액 등을 사용하는 것이 바람직하며, 소포제는 수용성 실리콘 소포제 중에서 고형분이 19%이상이고 비중이 1.02 g/㎤인 것을 사용하는 것이 좋다.

상기와 같이 제조된 도막 방수제는 시공할 장소의 바탕의 먼지, 유분 등 이물질을 제거하고 붓을 이용하여 1차 도포해 건조된 후 2차 도포하는 방법으로 화장실, 욕실, 베란다 등의 실내 방수와 건축물 옥상 방수도 간단하게 할 수 있다. 이때, 섬유 시트나 직포, 부직포 등의 보강재를 함께 사용하면 방수 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 도막 방수제는 무기질 충전제와의 우수한 혼화성으로 인하여 별도의 초벌(primer) 도포 작업이 필요 없어 시공을 매우 간단하게 할 수 있다. 또한, 합성고분자 에멀젼을 사용하여 제조함으로써 내수성과 바닥과의 접착력, 신장율 등이 향상됨으로써 도막의 강도 보강은 물론 진동이나 균열이 심한 건축물에서도 뛰어난 균열 추종 능력을 발휘할 수 있어 도막 방수제의 성능을 가일층 증대시킬 수 있다.

이하 도막 방수제의 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 기술적 사상을 더욱 상세하게 설명한다. 하기에 설명되는 본 발명의 주요 조성 성분과 실시예는 본 발명에 관한 예시를 나타내는 것으로 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아님을 유의하여야 한다.

실시예

(1) 아스팔트 에멀젼의 제조

무기질 충전제와의 응집현상을 방지하기 위하여 침입도가 85∼100인 용융 스트레이트 아스팔트(fusion straight asphalt)를 100℃∼120℃로 유지하면서 양이온계 유제를 용해시킨 유화수를 첨가하여 양이온 유화 아스팔트를 제조한다. 이때, 상기 양이온계 유제는 지방 디아민염, 제4급 암노늄염 등이 함유된 물속에 아스팔트를 미립자(약 1㎛∼3㎛)로 균일하게 분산시킨 것을 사용할 수 있다. 이와 같은 과정에 의해 제조된 양이온계 유화 아스팔트는 한국산업규격 KS M 2203 또는 미국재료시험학회(ASTM : American Society for Testing and Materials) D 2397-94 CRS, CMS, CSS을 만족한다.

(2) 혼합액과의 조성에 의한 도막 방수제의 제조

상기와 같은 공정에 의해 만들어진 유화 아스팔트를 교반기에 투입하여 충분하게 교반시킨다. 그리고, 무기질 충전제와의 혼화성 및 후술하는 합성 고분자 에멀젼의 혼화성을 증가시킬 목적으로 상기 교반된 유화 아스팔트 63∼74 중량%에 유화 안정제 0/3∼0.6 중량%을 투입하여 약 30여분 동안 교반시킨다.

이후, 합성 고분자 에멀젼 25∼35 중량%를 상기 교반기에 투입하여 충분한 시간동안 교반한다. 상기 합성 고분자 에멀젼의 교반 공정에 의해 도막의 탄성 및 신장율이 증가됨과 동시에 저온 성능이 개선된다. 이러한 합성 고분자 에멀젼은 도막의 강도를 보강하며 신장력이 우수하며 접착력이 좋은 SBR(Styrene Butadiene Rubber)계통의 에멀젼을 사용하는 것이 좋다. 예컨대, 고형분이 56% 이상, 25℃ pH가 9∼10, 25℃ 점도가 120∼150 CPS인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

끝으로, 교반기에 점도 조절제 0.3∼0.6 중량%, pH조절제 0.2∼0.4중량%, 소포제 0.2∼0.4 중량%를 투입하여 적당한 점도를 유지시킨 후 기포가 완전히 제거될 때까지 교반을 실행하여 도막 방수제를 제조한다.

상기의 공정에서, 점도 조절제로서는 PVA, EC, MC 및 마그네슘 실리게이트 등을 사용할 수 있으며, 이러한 점도 조절제를 이용하여 원하는 점도의 도막 방수제를 얻을 수 있다. 또한, pH조절제로는 암모니아, 인산칼륨, 인산나트륨, 수산화칼륨 수용액 등을 사용하며, 소포제로는 수용성 실린콘 소포제 중에서 고형분이 19% 이상이고 비중이 1.02 g/㎤인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 공정들에 의해 제조된 본 발명의 도막 방수제의 조성비를 살피면 하기 표 1과 같다.

구분	배합비(%)
유화아스팔트	63∼74
합성 고분자 에멀젼	25∼35
유화 안정제	0.3∼0.6
점도 조절제	0.3∼0.6
소포제	0.2∼0.4
pH조절제	0.2∼0.4
합 계	100

타사 제품과의 비교 실험의 예

본 발명에 의한 도막 방수제의 성능을 평가하기 위하여 한국산업규격 KS F 3211에 의거하여 시편(試片: test sample)을 제작한 후 상온에서 120시간, 40℃에서 48시간 양생한 후 탈형시키고 다시 표준상태에서 4시간 이상 방치한 후 실험을 행하였다.

본 발명에 따른 도막 방수제와 타사의 제품을 비교하기 위하셔 현재 판매되고 있는 타사의 방수제로서 시편을 동일하게 제작한 다음 물성을 측정하였으며 그 결과 비교는 하기 표 2와 같다.

구분	본 발명				시중제품 1	시중제품 2
	1회	2회	3회	평균
인장강도(Kgf/㎠)	3.88	4.45	3.88	4.07	3.61	2.41
신장율(%)	797	870	893	853	460	580
흡수율(%)	2.15	1.44	1.87	1.82	13.67	20.07
내굴곡성	-3℃ 클랙미발생				2℃클래	2℃클랙

※위 실험결과표에서 인장강도, 신장율, 인열강도는 KS F3211에 의거하여 실험을 행하였으며, 내굴곡성과 흡수율은 KS F 3211에 나타나 있지 않기 때문에 시트 방수제의 규격 및 ASTM D 570에 의거 실험을 행하였으며, 내굴곡성은 KS F 4917에 의거하여 실험을 한 결과이다.

위 표 2에 나타낸 실험결과에 의해 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 도막 방수제는 다른 시중제품에 비교하여 볼 때 방수제에서 가장 중요한 방수 성능이 상대적으로 현저하게 우수한 것을 알 수 있다.

즉, 본 발명에 따라 제조된 도막 방수제가 타사의 방수제들에 비하여 흡수율이 약 7배∼11배 정도로 매우 낮기 때문에 방수 성능이 현저하게 개선된 것을 알 수 있으며, 두 번째, 인장 강도의 실험결과를 살피면 시중 제품 두가지 종류보다 높은 값으로 외부 응력에 저항하는 정도가 큰 것을 알 수 있다.

세 번째, 내굴곡성의 실험 결과을 요약하여 보면 본 발명에 따라 제조된 도막 방수제는 -3℃에서 3개의 시편 중 하나도 크랙(crack)이 발생하지 않은데 반해 시중 제품 두 종류 모두 2℃에서도 크랙이 발생해 큰 차이를 보였다. 상기 실험 결과에서 보듯이 본 발명에 따른 도막 방수제는 사계절이 뚜렷한 우리나라의 동절기에서도 방수 효과를 기대할 수 있도록 기존의 제품보다 저온성능이 개선되었음을 보여준다.

끝으로, 신장율에 있어서도 본 발명에 따른 도막 방수제는 시중 제품의 약 2배 가량의 값을 가지는 것으로써 건축물의 콘크리트의 수축·팽창에 영향을 거의 받지 않으며, 균열을 추종할 수 있을 만큼 성능이 뛰어나 건축물에 미세한 균열이 발생하더라도 방수를 할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 양이온성 유화 안정제가 첨가된 도로용 유화 아스팔트와 합성 고분자 에멀젼을 사용하여 도막 방수제를 제조함으로써 무기질 충전제와의 혼화성이 우수하게 되고 바닥면과의 접착력 강화, 내수성을 향상시킬 수 있다. 또한, 우수한 혼화성으로 인하여 하지를 정리한 후 초벌 도포작업이 필요없이 시공할 수 있는 이점이 있으며, 뛰어난 신장율과 인장강도, 저온성을 가짐으로 건축물의 균열을 방지하고 외부의 힘에 대한 큰 저항력이 건축물을 보호할 수 있으며 동절기에도 우수한 방수효과를 가질 수 있는 장점이 있다.

Claims (9)

1. 도막 방수제에 있어서, 양이온계 유화 아스팔트 63∼74 중량%에 유화 안정제 0.3∼0.6 중량%, 합성 고분자 에멀젼 25∼35 중량%, 점도 조절제 0.3∼0.6 중량%, pH조절제 0.2∼0.4중량%, 소포제 0.2∼0.4 중량%를 혼합한 것을 특징으로 하는 유화 아스팔트를 이용한 도막 방수제.
2. 제1항에 있어서, 상기 유화 아스팔트는 한국산업규격 KS M 2203 또는 ASTM D 2397∼94 CRS, CMS, CSS임을 특징으로 하는 유화 아스팔트를 이용한 도막 방수제.
3. 제1항에 있어서, 상기 합성 고분자 에멀젼은 도막의 강도를 보강하며 신장력이 우수하며 접착력이 좋은 SBR계임을 특징으로 하는 유화 아스팔트를 이용한 도막 방수제.
4. 제1항에 있어서, 상기 합성 고분자 에멀젼은 고형분이 56% 이상, 25℃ pH가 9∼10, 25℃ 점도가 120∼150 CPS인 것을 특징으로 하는 유화 아스팔트를 이용한 도막 방수제.
5. 제2항 또는 제4항에 있어서, 상기 유화 아스팔트는 침입도가 85∼100인 용융 스트레이트 아스팔트를 100℃∼120℃로 유지하면서 양이온계 유제를 용해시킨 유화수를 첨가된 것임을 특징으로 하는 유화 아스팔트를 이용한 도막 방수제.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 점도 조절제는 폴리 비닐 아세테트, 에틸 셀룰로오스, 메틸 셀룰로오스 및 마그네슘 실리게이트들 중 적어도 하나임을 특징으로 하는 유화 아스팔트를 이용한 도막 방수제.
7. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 pH조절제는 암모니아, 인산칼륨, 인산나트륨, 수산화칼륨 수용액들중 적어도 하나임을 특징으로 하는 유화 아스팔트를 이용한 도막 방수제.
8. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 소포제는 수용성 실린콘계로서 고형분이 19% 이상이고 비중이 1.02 g/㎤임을 특징으로 하는 유화 아스팔트를 이용한 도막 방수제.
9. 유화 아스팔트를 이용한 도막 방수제의 제조 방법에 있어서,

   침입도가 85∼100인 용융 스트레이트 아스팔트를 100℃∼120℃로 유지하면서 양이온계 유제를 용해시킨 유화수를 첨가하여 양이온 유화 아스팔트를 제조하는 공정과,

   교반기내에서 충분하게 교반된 양이온 유화 아스팔트 유화 아스팔트 63∼74 중량%에 유화 안정제 0/3∼0.6 중량%를 투입 후 약 30여분 동안 교반시켜 무기질 충전제와의 혼화성을 증가시키는 공정과,

   도막의 탄성 및 신장율을 증가시키고 저온 성능을 개선시키기 위하여 합성 고분자 에멀젼 25∼35 중량%를 상기 교반기에 투입하여 충분한 시간동안 교반하는 공정과,

   점도 조절제 0.3∼0.6 중량%, pH조절제 0.2∼0.4중량%, 소포제 0.2∼0.4 중량%를 투입하여 적당한 점도를 유지시킨 후 기포가 완전히 제거될 때까지 교반을 실행하는 공정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 제조 방법.