KR100569694B1 - 건축물 및 교면용 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 건축물 및 교면용 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 수직 또는 수평면 구조체에 사용되는 방수재로서 건축물 및 교면 등의 방수재로 가장 적합한 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물과 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 조성물은, 아스팔트 20∼70중량%; 스티렌계 블록 공중합체 1∼30중량%; 수소화 처리된 윤활기유 또는 다른 성상을 갖는 수소화 처리된 윤활기유의 혼합물 70∼80중량%에 유동점 강하제 및 점도지수 향상제로 구성된 첨가제 20∼30중량%를 합성시킨 합성오일로써 유동점이 -60℃이며, 점도지수(25℃)는 200cp, 인화점은 250℃이상인 파라핀계 점탄성 합성오일 0.5∼30중량%; 폐타이어 고무분말 5∼20중량% 및 무기충진제 10∼50중량%를 포함한다.
아스팔트, 도막 방수재, 파라핀계 점탄성 합성오일, 건축물, 교면, 폐타이어
Description
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건축물 및 교면 방수구조가 개략적으로 도시된 부분 사시도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 >
1: (방수할) 바탕면 2: 하도층(프라이머 택코팅)
3: 도막층(가열식 아스팔트계 도막) 4: 프로텍션 보드(Protection Board)
5: (아스팔트 또는 콘크리트) 포장재
본 발명은 건축물 및 교면용 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 고무, 아스팔트의 특성을 살린 저온유연성, 저온접착성, 방수성, 내충격성, 내움푹성, 상온접착성이 뛰어난 건축물 및 교면 방수에 적합하며 아스팔트 혼합물에 스티렌계 블록 공중합체와 파라핀계 점탄성 합성오일을 첨가하여 건축물 및 교면 방수에 우수한 성능을 갖는 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 건축물 및 교면에 빗물 또는 지하수가 침투하게 되는 경우 콘크리트 재료의 결합력을 저하시키고, 온도변화에 의한 물의 체적변화에 따른 공극 균열이 발생되고, 시간이 지남에 따라 균열이 확대되어 건축물 및 교면을 형성하는 구조물에 강도 및 수명 저하가 초래된다.
특히, 교면의 경우 차량이 통과함에 따라 그 자체 하중 및 충격에 의해 상판이 휘어지고 진동이 발생되어 포장층에 미세균열이 발생하여 교면과 포장층과의 분리가 발생하여 우수나 결로수 등으로 인해 교면 상판에 침투하여 상판의 균열을 촉진시키고, 구조물 또는 구조물을 형성하는 철근을 부식시켜 구조물의 수명 단축 및 붕괴 위험을 초래할 수 있다.
따라서, 건축물 및 교면의 완벽한 방수, 하중 및 충격을 흡수하여 구조물의 균열의 확대를 억제할 수 있는 물성을 지닌 방수재가 요구된다.
한편, 이러한 건축물 및 교면의 완벽한 방수를 위해 개질 아스팔트, 고무계 등 다양한 재료들이 사용되고 있으며 용도에 따른 요구 물성이 다양하여 여러 분야에서 물성 개선이 요구된다.
예를 들어, 일본 특개소 57-98559에는 아스팔트 개질용 고무 첨가제로 방향족계 및/또는 나프텐계 오일(또는 광유) 및 열가소성 고무를 함유한 아스팔트가 기 재되어 있다. 광유는 아스팔트에 가소 효과를 주고 열가소성 고무는 연화점을 상승시키고 강인성을 부여하지만, 압축강도 및 인장강도 등의 기계적 강도와 원상 회복성을 높이기 위해서는 많은 양의 고무를 필요로 하는 단점이 있다.
일본 특개소 57-139143에는 역청(즉, 아스팔트) 물질에 공액디엔 및 비닐방향족 탄화수소로 이루어진 블록 공중합체(SBS, SIS, SEBS 등을 말함)와 분자 중에 질소와 황 원자를 포함하는 안정제와 여러 가지 다른 안정제 및 라디칼 중합방지제를 첨가한 조성물이 기재되어 있다.
또한, 미국특허 제4,485,201호에는 아스팔트에 분말고무 및 스티렌-부타디엔 블록 공중합체를 주성분으로 하는 블렌드에 내열성 산화방지제, 점착성 부여제(tackifying agent), 가소제 또는 연화제로서 공정유(processing oil)를 첨가하여 149℃에서 204℃ 사이에서 혼합하는 방법이 기재되어 있다.
이 조성물은 고온에서 응집력과 접착력이 높고 고온 및 저온에서 유연성이 크며 우수한 탄성을 갖고 균열 채움제(crack sealer), 콘크리트 조인트 실러 필러(concrete joint sealer filler) 및 건축재료의 도포 실런트로 사용할 수 있다고 설명하였다.
그러나, 상기 제품은 침입도(콘)가 60이나 흐름(또는 연화점)이 60℃에서 20㎜로 건물의 옥상 방수재 및 도로 포장의 균열 보수제 등으로는 하절기에 흐름 및 소성변형이 일어나는 단점과 도로 보수재로서는 차량의 바퀴 및 보행자의 신발에 묻어나는 단점이 발생할 수 있다.
일반적으로 우리나라의 하절기에 도로 및 옥상의 표면 온도는 재질 및 색상 에 따라 차이가 나지만 60℃이상 올라갈 수 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해 통상적으로 무기 필러를 사용하며, 여기에는 석재 및 골재와 탄산칼슘, 실리카, 탈크 등의 충진제가 많이 사용되고 있으며, 경도, 침입도, 연화점 등은 상승하나 신도, 접착 특성은 저하되는 경향을 보인다.
아울러, 한국특허 제0332632호에서는 중량으로 아스팔트 100부에 대해 (A) 스티렌-공액디엔 블록 공중합체 6 내지 40부, (B) 폐타이어 고무분말 4 내지 40부, (C) 폐스티로폼 0.01 내지 50부, (D) 가소제 또는 연화제 0 내지 100부, (E) 점착제 0.02 내지 5부, (F) 무기충진제 5 내지 100부를 포함하는 아스팔트 조인트 및 실란트 조성물을 개시하고 있다.
그러나, 이러한 조성물은 건축물 및 교면을 형성하는 구조체의 바탕면과의 접착력이 취약하며, 구조체의 온도변화에 따른 수축/팽창을 수용할 수 있는 저온 유연성및 저온 접착력이 취약한 이유로 건축물 및 교면 방수재로 적합하지 않다.
또한 한국특허 제0388810호에는 아스팔트 100중량부, 폐타이어 고무분말 4-14중량부, 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체 4-10중량부를 포함하는 건축물, 교량, 도로 또는 터널의 균열보수에 사용하는 아스팔트 실란트 조성물이 기재되어 있으나, 이러한 조성물은 균열 부위를 컷팅기로 홈을 내서 그 홈을 채우는 채움재로서 요구되는 물성(방수성, 접착성, 저온 유연성 등)을 제공하지만, 건축물 및 교면을 형성하는 구조체의 바탕면 전체에 대한 온도변화에 대한 균열추종성, 접착강도, 방수성, 저온접착성, 구조체의 거동 수용성 등의 물성을 만족할 수 없다.
현재 국내에서 건축물 및 교면 방수재로 사용되는 방수재는, 아스팔트 3겹 8 층 방수(블로운 아스팔트), 시트식 방수재, 클로로프렌 고무계 방수재, 규산 알카리계 액상 방수재(침투식 방수재)로 구분된다.
전통적인 방수재로는 원유의 정제과정에서 얻은 고체의 블로운 아스팔트는 겹층 시공으로 방수층의 두께가 두꺼워 방수효과가 우수하다는 이유로 사용되었으나 공정이 복잡하고 공사비가 고가이며, 상온접착력, 저온유연성이 취약하여 건축물 및 교면의 구조체의 균열에 취약하고 하자 발생시 결함부위의 발견이 어려우며, 블로운 아스팔트 콤파운드를 가열할 때 발생되는 냄새에 의한 환경공해 문제가 심각하여 최근에는 사용하기 어려운 방수재이다.
재래식 아스팔트 방수의 문제점을 개선하여 시트형태로 성형된 개량 아스팔트 시트 방수재는 시트 이음부에서의 토치를 이용한 열 융착에 의한 접합시 수밀성 부족과 토치에 의한 직접 가열로 인하여 방수재의 물성변화를 초래하여 구조체 표면과의 접착력 부족으로 들뜸 현상이 발생하여 하자가 발생하는 단점이 있다.
클로로프렌 고무계 방수재는 구조체 바탕면에 도막을 수차례 도포하여 일정한 두께를 형성하는 도막 방수재로써 이음부가 없어 연속적으로 도막 방수층을 형성할 수 있는 장점이 있지만, 내열성이 취약하여 높은 온도에서 방수재 도포시 핀홀이 발생하거나 부풀어 올라 방수층이 파단되는 문제점이 있으며, 균일한 방수 도막 형성이 어려운 문제점이 있다. 또한, 방수층 형성후 포장층 시공시 포장층 및 포장장비에 의한 방수층의 파손을 초래한다.
침투식 방수재(규산 알카리계 액상 방수재)는 시공 간편성과 경제성이 우수하지만, 콘크리트 상판의 미세균열에 의한 균열 추종성이 나쁘며 콘크리트 바탕면 에 침투가 어려운 문제가 있다.
또한, 한국특허 제0337443호에는 건축물이나 교량 등과 같은 구축물용 방수재에 있어서, 아스팔트 64%, SBS 열가소성 고무 11%, 첨가제 8% 및 충진제 2-8%를 포함하는 도막재와, 상기 도막재에 의해 형성되는 도막을 보호하기 위하여 그 위에 접착되도록 저면에 용융된 도막재를 도포한 부직포 시트를 포함하는 도막과 시트의 복합 방수재가 기재되어 있으나, 상기 특허는 구조체의 바탕면과의 접착력과 온도변화에 대한 방수재의 접착력에 문제가 일어날 수 있으며, 내열성이 약하여 고온의 여름철에 방수층의 손상을 초래할 수 있다.
또한, 한국특허 제0377431호에는 콘크리트 교량의 상판에 아스팔트로 교면 포장공사를 수행할 때 교면을 방수하기 위한 구스계 재료 및 유리섬유 매쉬를 이용한 콘크리트 교량표면 상부 방수공법이 기재되어 있으나, 상기 특허에 의해 시공된 방수층 또한 크랙브릿징, 저온 유연성에 아주 취약한 문제가 있다.
따라서 본 발명의 목적은, 전술한 종래기술의 문제점을 해결하고, 균열 추종성, 저온유연성, 내열성, 접착성, 감온성이 뛰어난 건축물 및 교면용 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 것으로, 아스팔트에 스티렌계 블록 공중합체, 파라핀계 점탄성 합성오일을 적용하여 기온변화가 크고 일교차가 심한 지역에서도 사용할 수 있도록 내열성, 접착성 및 저온유연성이 우수한 도막 방수재 조성물을 개발할 수 있었고, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물은 아스팔트 20∼70중량%; 스티렌계 블록 공중합체 1∼30중량%; 수소화 처리된 윤활기유 또는 다른 성상을 갖는 수소화 처리된 윤활기유의 혼합물 70∼80중량%에 유동점 강하제 및 점도지수 향상제로 구성된 첨가제 20∼30중량%를 합성시킨 합성오일로써 유동점이 -60℃이며, 점도지수(25℃)는 200cp, 인화점은 250℃이상인 파라핀계 점탄성 합성오일 0.5∼30중량%; 폐타이어 고무분말 5∼20중량% 및 무기충진제 10∼50중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 건축물 및 교면용 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물의 제조방법은, a) 아스팔트 20∼70중량%에 파라핀계 점탄성계 합성오일 0.5∼30중량%를 부가하여 150 내지 180℃의 온도에서 혼합시키는 단계; 및 b) 상기 혼합물에 폐타이어 고무분말 5∼20중량%, 스티렌계 블록공중합체 1∼30중량%, 무기충진제 10∼50중량%를 부가하여 150∼200℃의 온도에서 혼합하는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명은 좀더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 건축물 및 교면의 방수재는 구조체의 미세균열에 대한 추종성이 우수해야 하며, 기온변화에 따른 구조체 거동을 수용해야 하며, 바탕면과의 접착력, 방수효과가 우수해야 하며 외력에 의한 방수층의 손상이 없어야 한다.
이러한 물성을 만족하기 위한 본 발명에 따른 가열식 아스팔트계 도막 방수재는 아스팔트, 스티렌계 블록 공중합체, 파라핀계 점탄성 합성오일, 무기 충진제 및 기타 첨가제를 혼합하여 사용하였다.
이러한 조성물을 갖는 건축물 및 교면 복합식 방수재는 방수성, 접착성이 우수하며, 포장층과 방수층과 구조체와 일체화시킴으로써 건축물 및 교면의 수명 연장을 할 수 있는 건축물 및 교면 복합식 방수재를 제공하게 된다.
본 발명의 건축물 및 교면 복합식 방수재를 구성하는 가열식 아스팔트계 도막 방수재의 조성물을 포함되는 아스팔트는 연화점이 30∼100℃이고, 침입도가 30∼175d㎜인 것이 아스콘과의 상용성이 좋아 접착력을 증대하는 면에서 바람직하고, 연화점 50∼70℃ 및 침입도 50∼90d㎜인 것이 매우 바람직하다.
상기 아스팔트의 사용량은 20∼70중량%가 바람직하며, 20중량%미만이면 함량이 적어 접착불량을 초래하며, 70중량%를 초과하면 강도, 접착력은 증가하나 저온취성이 증가하며 탄성이 사라져 내열성이 나빠지는 경향이 있다.
본 발명을 구성하는 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물은 탄성 및 내열성을 증대시키기 위하여 스티렌계 블록 공중합체를 포함한다. 상기 스티렌계 블록 공중합체는 아스팔트와 폐타이어 고무분말의 계면 접착력을 향상시켜 방수재의 탄성과 내열성을 증가시키는 작용을 하며, 탄성, 내열성의 증가는 고온에서의 변형문제, 외부충격에 의해 크랙 및 파손발생을 현저하게 개선시킬 수 있다.
본 발명의 조성물에 포함되는 스티렌계 블록 공중합체의 함량은 1∼30중량%가 바람직하다. 이는 스티렌계 블록 공중합체의 함량이 1중량%미만이면 조성물의 탄성 및 내열성이 거의 개선되지 않으며, 30중량%를 초과하면 조성물의 접착력 저하와 높은 점도를 가지게 된다.
본 발명에 따르면, 상기 스티렌계 블록 공중합체는 고온(150∼200℃)에서 고전단 교반기(high shear mixer) 등에 의한 고속 혼합에 의해 아스팔트 매트릭스 내에서 완전 분산되어 특수한 형태의 그물망 구조를 형성하고, 이의 함량이 증가할수록 탄성 및 기계적 강도가 증가하나, 아스팔트에 비해 상대적으로 고가이기 때문에 1∼15중량%를 첨가하는 것이 더욱 바람직하다.
한편, 제품의 형태는 분말형태가 용해시간이 짧은 장점이 있어 선호된다.
또한 종래에는 아스팔트계 도막 방수재 조성물에 가소제 또는 연화제로서 벙커-C유, 디옥틸프탈레이트(DOP), 트리크레질포스페이트(TCP), 파라핀계 공정유, 아로마틱계 공정유 또는 나프탄계 공정유 등을 사용한 바 있다.
상기 벙커-C유, 디옥틸프탈레이트(DOP), 트리크레질포스페이트(TCP)는 차량검지기 보호용 실란트 조성물에 적용될 때는 저온성, 내열성이 취약해지기에 적용이 부적합하며, 아로마틱계 및 나프탄계 공정유는 저온성은 뛰어나지만 온도에 따른 점도지수가 매우 낮아 감온성이 떨어지는 단점을 가지고 있고, 파라핀계 공정유는 온도에 따른 점도지수는 높아 내열성은 우수하나 저온성이 낮은 단점이 있다.
일반적으로, 공정유를 고온에서 저온으로 온도를 서서히 내릴 때 점차로 유동성을 잃어 가다가 유동이 없이 정지된 상태가 되는데, 이의 원인은 2가지로 생각할 수 있다.
첫째, 온도가 내려감에 따라 점도가 서서히 높아져서 겉보기에 유동하지 않 는 것으로, 이것은 첨가제의 첨가와는 무관하게 유동점을 낮출 수 없다. 이의 개선책으로는 왁스성분이 비교적 적어 저온유동특성이 좋은 파라핀계 오일을 선택하는 것이 중요하다.
둘째, 공정유의 주성분이 각종의 탄화수소의 혼합물인 관계로 공정유를 냉각시키면 0℃ 부근에서 함유된 수분이 얼면서 석출(Eduction)되고, 이것을 재차 냉각시키면 공정유 중에 포함된 유동점이 높은 물질들이 석출되어 공정유가 뿌옇게 흐려지게 된다. 이것을 계속 냉각시키면 석출된 왁스가 성장하여 서로 그물 또는 스폰지 형식으로 응고되므로 이를 방지하기 위해 첨가제를 첨가하여 유동점이 낮은 파라핀계 오일을 제조할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 상술한 종래의 가소제 또는 연화제 대신에 파라핀계 점탄성 합성오일을 사용한다. 상기 파라핀계 점탄성 합성오일은 수소화 처리된 윤활기유(Hydrotereated lube base oil) 또는 다양한 성상을 갖는 수소화 처리된 윤활기유의 혼합물 70∼80중량%에 첨가제로 유동점 강하제 및 점도지수 향상제 20∼30중량%를 합성시킨 합성오일로써 유동점이 -60℃이며, 점도지수(25℃)는 200cp, 인화점은 250℃이상인 특성을 지니고 있다.
상기 수소화 처리된 윤활기유 또는 다양한 성상을 갖는 수소화 처리된 윤활기유의 혼합물의 사용량이 70중량%미만이면 온도에 따른 점도지수가 높아 가열식 아스팔트계 도막 방수재의 내열성은 우수해지나, 저온유연성을 저하시키고, 80중량%를 초과하면 온도에 따른 점도지수가 매우 낮아 감온성을 저하시킨다.
또한, 상기 유동점 강하제와 점도지수 향상제의 혼합비율은 최종 합성오일의 특성, 즉, 유동점이 -60℃, 점도지수(25℃) 200cp 및 인화점 250℃이상의 특성을 만족시키는 범위내에서 변화가 가능하다.
본 발명에 있어서, 상기 유동점 강하제는 염소화파라핀과 나프탈렌의 축합물, 염소화파라핀과 페놀의 축합물, 폴리 알킬 메타크릴레이트(Polyalkylmetacrylate), 페놀과 파라핀의 축합물 및/또는 파라핀과 프탈산의 축합물 등을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 유기 물질들의 점도는 온도 변화에 따라 민감하게 변화한다. 일반적으로 유기물의 점도는 저온인 상태에서는 크고, 반대로 고온에서는 매우 작아진다. 이와 같은 성질을 개선, 보완하기 위하여 온도에 따른 점도의 변화를 줄여 주는 목적으로 공정유에 첨가하는 물질이 점도지수 향상제이다.
본 발명에 사용되는 점도지수 향상제는 분자량이 5만∼15만 사이의 고분자 화합물이며, 이 고분자 화합물은 온도가 높아지면 체적이 늘어나 점도가 지나치게 저하되는 것을 방지하고, 온도가 낮아지면 체적이 줄어드는 성질을 이용하여 점도가 급격히 상승하는 것을 막도록 제조되었다.
다시 말하면, 공정유에 고분자 화합물인 점도지수 향상제를 용해시킨 경우 온도가 낮은 상태에서는 윤활유 중의 고분자는 실부스러기가 뭉친 것같이 되어 체적이 작으므로 증점 작용이 작다가 온도가 높아짐에 따라 실뭉치 상태의 고분자는 응집력이 감소하여 공정유 중에 풀어 헤쳐지므로 증점 작용이 증가하여 점도가 커지는 것이다. 따라서, 본 발명에 사용된 점도지수 향상제는 -60℃에서 100℃까지도 점성의 급격한 변화를 막을 수 있다.
상기 점도지수 향상제는 폴리-이소-부틸렌(Poly-iso-Butylene), 올레핀 공중합체(Olefin Copolymer), 에틸렌-프로필렌 공중합체(Ethylene-Propylene Copolymer), 스티렌-부타디엔 공중합체(Stylene-Butadiene Copolymer), 스티렌-말레익산 에스테르 공중합체(Stylene-maleic acid-ester Copolymer) 및/또는 폴리-메타크릴레이트(Poly-methacrylate) 등을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 파라핀계 점탄성 합성오일을 본 발명을 구성하는 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물에 첨가하면 침투력을 증가시킬 뿐 아니라, 방수층의 상온접착은 계속 유지되며, 겨울철의 낮은 온도에 유연성을 유지하는 특성을 지니게 된다.
본 발명을 구성하는 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물에 대한 상기 파라핀계 점탄성 합성오일의 첨가량은 0.5∼30중량%가 바람직하며, 0.5중량%미만이면 첨가효과가 거의 없고, 30중량%를 초과하면 가소화가 심하여 접착면인 아스콘 및 콘크리트 면을 산화시키는 경향이 있다.
한편, 본 발명을 구성하는 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물의 저온 유연성 및 접착성을 증대시키고, 낮은 점도를 갖기 위하여 상술한 종래의 가소제 또는 연화제를 0.5∼30중량%를 더욱 부가할 수도 있다.
본 발명을 구성하는 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물은 고온에서의 영구변형 및 저온에서의 크랙발생 현상을 방지하기 위해서는 연화점이 상승되어야 할뿐만 아니라 탄성도 증대되어야 한다.
따라서, 본 발명을 구성하는 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물은 연화점을 상승시키기 위해서 폐타이어 고무분말을 포함하며, 이로 인해 조성물의 연화 점 상승은 혹서기에도 보다 높은 온도까지 점성 유동 특성을 나타내지 않도록 한다.
이와 같이 폐타이어 고무분말을 이용하여 제조하게 되면 가열식 아스팔트계 도막 방수재의 제조단가를 낮추면서 폐타이어 처리에 드는 환경비용을 절감할 수 있다는 장점도 있다.
본 발명을 구성하는 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물에 포함되는 폐타이어 고무분말의 함량은 5∼20중량%가 바람직하다. 이는 폐타이어 고무분말의 함량이 5중량%미만이면 조성물의 연화점 및 탄성 상승이 미미하여 소기의 목적을 달성하기 어려우며, 20중량%를 초과하면 아스팔트와 폐타이어 고무분말과의 계면접착력이 현저하게 저하되어 고무분말끼리 응집하는 등 조성물의 균일성이 저하되어 연화점 및 탄성이 오히려 낮아진다. 또한, 폐타이어 고무분말의 입도는 조성물의 균질한 혼합을 위하여 30∼40메쉬가 바람직하다.
본 발명을 구성하는 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물은 연화점 및 강도를 증대하기 위하여 무기 충진제를 10∼50중량% 부가하는 것이 바람직하다. 이러한 무기 충진제(inorganic filler)로는 탈크, 실리카, 돌로마이트, 수산화마그네슘, 석분, 제강슬래그 등으로 단독 또는 병행하여 사용할 수 있다.
상기 무기충진제 중에서 탈크, 탄산칼슘 또는 실리카를 단독 사용하는 것이 바람직하며, 용도에 따라서 탈크, 탄산칼슘 또는 실리카 중 2가지 이상을 병용하여 사용할 수도 있다. 탈크, 탄산칼슘 또는 실리카의 평균 입자크기는 작을수록 유리하나, 20∼2,000메쉬 사이면 적합하다.
아울러, 본 발명을 구성하는 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물에는 물성 저하를 방지하기 위하여 산화방지제, 광안정제(자외선 흡수제 또는 HALS계 광안정제), 열안정제 등을 더욱 첨가할 수 있다. 이들의 각각의 바람직한 첨가량은 0.5∼5중량%이다.
이는 기타 안정제의 함량이 0.5중량%미만이면 반복된 실험에 의해 계속된 가열과 자외선에 노출될 때 방수재의 물성변화와 표면에 균열이 발생함을 확인할 수 있었고, 5중량%를 초과하면 기타 안정제의 단가가 높기 때문에 방수재의 단가가 높아져 경쟁력이 떨어지는 현상을 초래하게 된다.
본 발명을 구성하는 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물은 임펠러 믹서, 고전단 믹서 등의 혼합기 종류 및 혼합 순서에 관계없이 제조가 가능하다. 여기서 각 성분들을 보다 더 균일하게 분산된 조성물을 얻고, 보다 짧은 시간에 혼합시키기 위해서는 고전단 또는 고점도 믹서를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 먼저 아스팔트에 파라핀계 점탄성계 합성오일을 첨가하여 150 내지 180℃에서 교반한다. 이때, 선택적으로, 각종 소량의 첨가제를 부가할 수 있다. 이와 같이, 아스팔트와 파라핀계 점탄성계 합성오일을 먼저 혼합시키는 이유는 아스팔트에 가소 효과를 부여하여 저온 유연성을 주고 점도를 감소시켜 주기 때문이다.
그 다음, 상기 혼합물에 폐타이어 고무분말, 스티렌계 블록공중합체, 무기충진제 및 기타 첨가제를 부가하여 150∼200℃의 온도에서 교반하여 균일화시켜 본 발명을 구성하는 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물을 제조한다.
간단히 본 발명에 따른 방수재 조성물을 교면에 시공하는 방수방법을 첨부된 도 1을 참고하여 살펴보면, 방수 시공시 기본적으로 방수할 바탕면(1)의 흙, 먼지 등 이물질 등 오염물질이 없도록 제거를 하고 건조한 상태를 유지하며 표면을 매끄럽게 하기 위하여 하도제를 ㎡당 0.2L정도씩 하도층(2)을 도포한다.
또한, 바탕면의 이물질을 제거한 후 바탕면에 균열이 발생한 부위는 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물로 균열부를 채운다. 바탕면의 포설된 하도제가 완전히 경화하면, 본 발명에 따른 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물을 간접가열방식으로 용융시켜 그 용융된 도막층(3)을 두께 2㎜정도로 방수할 바탕면에 균일하게 도포한다.
이때 반드시 도막 방수재의 물성변화를 최소화하기 위해 간접가열방식으로 용융시켜야 하며 가열온도를 180∼200℃를 유지하며 교반하면서 가열해야 한다. 상기 도막 방수재 조성물의 도포와 동시에 포설된 도막층에 프로텍션 보드(4)를 접착시킨다. 이때 설치된 프로텍션 보드는 도막층과 일체화가 됨으로써 포장장비에 의한 방수층의 손상을 방지하며 포장층이 프로텍션 보드의 표면을 녹여 접착되게 함에 따라 방수층과 포장층을 더욱 일체화하게 할 수 있다. 이후 아스팔트 또는 콘크리트의 포장재(5)를 도포한다.
또한, 건축물에 있어서는 포장층을 포설하는데, 포장층이 교면방수처럼 가열된 아스콘 형태가 아닌 콘크리트 포장층이므로 도막층의 손상을 유발하지 않아 보호층인 상기 프로텍션 보드(4)의 접착단계가 생략될 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물을 건축물 및 교면의 바탕면의 방수재로 사용하게 되면 내열성, 탄성, 접착력, 저온유연성 및 감온성이 우수하여 건축물 및 교면의 구조체의 파손을 방지하며, 수명 연장을 기여할 수 있다. 또한 폐자원인 폐타이어 고무분말을 재활용하여 우수한 물성을 갖는 조성물을 얻은 기술을 확보함으로써 환경보호에 기여할 수 있다.
하기 실시예를 통해 본 발명의 방수재 조성물을 좀 더 상세히 기술하고자 한다. 하지만, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.
제조예 1
수소화 처리된 윤활기유-Ⅰ((주)한국 울트라 켐텍 제조사, S-3300, Cas No. 64741-88-44) 40중량% 및 수소화 처리된 윤활기유-Ⅱ((주)한국 울트라 켐텍 제조사, S-9500, Cas No. 64742-65-0) 35중량%의 혼합 윤활기유에 유동점 강하제((주)한국 울트라 켐텍 제조사, 염소화파라핀과 페놀의 축합물, Cas No. N/A)와 점도지수 향상제((주) 한국 울트라 켐텍 제조사, 올레핀 공중합체, Cas No. N/A)를 1 : 1의 무게비로 혼합하여 25중량%를 합성하여 파라핀계 점탄성계 합성오일을 제조하였다. 상기 파라핀계 점탄성계 합성오일의 유동점은 -60℃이고, 점도지수(25℃)는 200cp이며, 인화점은 265℃이었다.
실시예 1
침입도가 약 70d㎜인 아스팔트인 슈퍼팔트(SK정유) 55중량%에 상기 제조예 1에 얻은 파라핀계 점탄성 합성오일 10중량%를 부가하여 약 150℃ 내지 180℃에서 약 30분간 교반하고 스티렌계 블록 공중합체 10중량%, 폐타이어 고무분말 10중량%, 무기 충진제 10중량%, 안정제 및 산화방지제 5중량%를 부가하여 약 180℃의 온도에서 약 600rpm으로 3시간 교반하여 균일화시켰다.
실험예 1 - 교면방수의 경우
도 1과 같이, 바탕면(1)의 이물질을 제거한 후 매끄러운 표면을 얻기 위해 하도제(프라이머)를 ㎡당 0.2L 정도씩 포설하여 경화시켜 하도층(2)을 적층하였다. 상기 실시예 1에서 제조된 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물을 2㎜의 두께로 균일하게 포설하고 간접가열방식으로 200℃로 유지하면서 가열하여 도막층(3)을 얻었다. 상기 도막층(3)이 완전히 경화되기 전에, 방수층을 보호하며 포장층과 일체화시키기 위해, 부직된 유리섬유 매트에 콘침입도 1d㎜, 비중 1.4, 녹는점 100℃의 물성값을 지닌 레이크 아스팔트(Lake asphalt)를 채워 제조한 프로텍션 보드(4)를 접착하였고, 이 보드의 물성값은 하기 표 1에 기재하였다. 상기 보드 상에 아스팔트 포장재(5)를 130℃의 아스콘으로 다져 포설하였다.
| 시험항목 | 측정값 | 시험방법 |
| 방수성 | 0.14% | 캐나다 표준협회 규격값 (CAN/CSA-A247-M) |
| 인장강도 | 74㎏f/㎠ | 〃 |
| 비중 | 1.4 | KS A 0602 |
| 압축강도(10% 압축시) | 105㎏f/㎠ | KA M 3015 |
실험예 2 - 건축물 방수의 경우
바탕면의 이물질을 제거한 후 매끄러운 표면을 얻기 위해 하도제(프라이머)를 ㎡당 0.2L 정도씩 포설하여 경화시켜 하도층을 적층하였다. 상기 실시예 1에서 제조된 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물을 2㎜의 두께로 균일하게 포설하고 간접가열방식으로 200℃로 유지하면서 가열하여 도막층을 얻었다. 도막층 위에 포장층을 포설하는데 포장층은 교면방수처럼 가열된 아스콘 형태가 아닌 콘크리트 포장층이 포설되므로 도막층에 손상을 유발하지 않기 때문에 보호층 없이 바로 포장층을 포설하였다.
비교예 1
한국도로공사 교면 방수재 시방서
비교예 2
한국고속철도공사 교면 방수재 시방서
비교예 3
지붕용 도막 방수재(KS F 3211-'99)
비교예 4
캐나다 표준협회 가열식 아스팔트계 방수재 규격값
비교예 5
종래기술에 따라 아스팔트 64%, SBS 열가소성 고무 11%, 첨가제 8% 및 충진제 8%를 포함하도록 도막 방수재를 제조하였다. 이때, 첨가제는 프로세스 오일(process oil)이며, 충진제는 탄산칼슘이었다.
비교예 6
상기 비교예 5에서 제조된 도막 방수재를 사용한 것을 제외하고는 상기 실험예 1과 동일하게 실험하였다.
실시예 1 및 비교예 1-2에 따른 규격값을 다음과 같이 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
| 시험항목 | 단위 | 비교예 1 | 비교예 2 | 실시예1 | ||
| 두께 [20℃] | ㎜ | 2.0이상 | 2.5이상 | 3 | ||
| 인장 성능 | 인장강도[20℃] | ㎏f/㎤ | 15이상 | 35이상 | 40 | |
| 신장율[20℃] | % | 30이상 | 80이상 | 1100 | ||
| 내굴곡성 (10㎜ 심봉) [-20℃] | 이상무 | 이상무 | ||||
| 통기성 | g/㎡/24h | 6.6이하 | 4.2 | |||
| 열화 처리후 인장 성능 [150℃] [20℃] | 가열 처리 | 외관변화 | 이상무 | 이상무 | 이상무 | |
| 질량변화 | % | 2이하 | 2이하 | -0.5 | ||
| 인장강도비 | 80이상 150이하 | 80이상 150이하 | 84 | |||
| 신장변화율 | 80이상 150이하 | 80이상 150이하 | 97 | |||
| 알칼리 | 외관변화 | 이상무 | 이상무 | 이상무 | ||
| 질량변화 | % | 2이하 | 2이하 | 0 | ||
| 인장강도비 | 80이상 150이하 | 80이상 150이하 | 94 | |||
| 신장변화율 | 80이상 150이하 | 80이상 150이하 | 100 | |||
| 산 | 외관변화 | 이상무 | 이상무 | 이상무 | ||
| 질량변화 | % | 2이하 | 2이하 | 0 | ||
| 인장강도비 | 80이상 150이하 | 80이상 150이하 | 99 | |||
| 신장변화율 | 80이상 150이하 | 80이상 150이하 | 92 | |||
| 염수 | 외관변화 | 이상무 | 이상무 | 이상무 | ||
| 질량변화 | % | 2이하 | 2이하 | 0 | ||
| 인장강도비 | 80이상 150이하 | 80이상 150이하 | 97 | |||
| 신장변화율 | 80이상 150이하 | 80이상 150이하 | 101 | |||
| 가열신축성상[180℃, 30분] | % | -4∼-1이상 1이하 | 0 | |||
| 내피로성 [-20℃] | 이상무 | 이상무 | 이상무 | |||
| 인열강도 | ㎏f | 5이상 | 10 | |||
| 불삼투성 | bar | 10 | 10 | |||
※ 측정방법
1) 인장성능, 인열강도 : KS F 4917
2) 내굴곡성 : KS M 5000
3) 열화처리후 인장성능 : KS F 4917
4) 내피로성능(크랙브릿징) : ASTM D 836
5) 통기성 : ASTM E 96
6) 불삼투성 : 고속철도 시방서
실험예 1 및 비교예 1-2에 따른 규격값을 다음과 같이 측정하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
| 시험항목 | 단위 | 비교예 1 | 비교예 2 | 실험예 1 | ||
| 내열치수안정성 [150℃] | 2이하 | 1 | ||||
| 내움푹패임성 [20℃] | 구멍이 없을 것 | 구멍이 없을 것 | 이상무 | |||
| 방수성 | 0.5ml이하 | 0.5ml이하 | 0.2 | |||
| 내끌 충격성 | 10℃ | 합 격 | 합격 | 합격 | ||
| 25℃ | ||||||
| 40℃ | ||||||
| 인장 접착성 | 강도 | -10℃ | ㎏f/㎤ | 12이상 | 18.6 | |
| -25℃ | 10.0이상 | 20.5 | ||||
| 20℃ | 6이상 | 7.0이상 | 8.1 | |||
| 40℃ | 3.0이상 | 4.3 | ||||
| 전단 접착성 | 강도 | -10℃ | ㎏f/㎤ | 8이상 | 8이상 | 10.6 |
| 20℃ | 1.5이상 | 1.5이상 | 3.0 | |||
| 신장률 | -10℃ | % | 0.5이상 | 1.6 | ||
| 20℃ | 1.0이상 | 4.9 | ||||
| 수침7일후 인장접착강도 | ㎏f/㎤ | 수침전 70% | 8.0 | |||
※ 측정방법
- 내열치수 안정성, 내움푹패임성, 내끌충격성, 방수성, 인장접착성, 전단접착성, 수침7일후 인장접착강도 : KS F 4932
실험예 2 및 비교예 3에 따른 규격값을 다음과 같이 측정하여 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
| 시험항목 | 단위 | 비교예 3 | 실험예 2 | ||
| 인장강도 | N/㎤ | 34.3이상 | 392 | ||
| 파단시의 신장율 | % | 80이상 | 1100 | ||
| 인열강도 | N/㎝ | 29.4 | 98 | ||
| 온도 의존성 | 인장강도비 | -20℃ | % | 700이상 1000이하 | 850 |
| 60℃ | 5이상 | 20 | |||
| 파단시 물림부 사이의 신장율 | -20℃ | 70이상 | 350 | ||
| 20℃ | 600이상 | 1100 | |||
| 60℃ | 600이상 | 1100 | |||
| 열화 처리후 인장 성능 | 인장 강도비 | 가열처리 | % | 80이상 150이하 | 84 |
| 알칼리처리 | 80이상 150이하 | 94 | |||
| 파단시의 신장율 | 가열처리 | 600이상 | 1100 | ||
| 알칼리처리 | 600이상 | 1100 | |||
| 가열신축성상 | 신축률 | % | -1이상 1이하 | 0 | |
| 신장시 열화성상 | 가열처리 | 어느 시험편에도 갈라진 잔금 및 뚜렷한 변형이 없을 것 | 이상무 | ||
| 흘러내림 저항성능 | 흘러내림길이 | ㎜ | 어느 시험체라도 3이하 | 0 | |
| 주름발생 | 어느 시험체에도 없을 것 | 이상무 | |||
※ 측정방법
- 인장강도, 파단시 신장율, 인열강도, 온도의존성, 가열신축성상, 열화처리후 인장성능, 신장시 열화성상, 흘러내림 저항성능 : KS F 3211
실시예 1 및 비교예 4에 따른 규격값을 다음과 같이 측정하여 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
| 시험항목 | 단위 | 비교예 4 [CAN/CGSB-37.50-M89] | 실시예 1 | |
| 인화점 | ℃ | 260 혹은 적용온도±25 | 250 | |
| 콘침입도 | 25℃ | d㎜ | 110이하 | 65 |
| 50℃ | 200이하 | 120 | ||
| 흐름성 | ㎜ | 0.3 | 0 | |
| 인장강도 | J | 5.5이상 | 6.0 | |
| 파단시 인장강도비 | 0.040이상 | 0.06 | ||
| 파단시 접착정도 | 이상무 | 이상무 | ||
| 불삼투성 | ng/Pa·s·㎡ | 1.7이하 | 0.5 | |
| 방수성 | g | -0.18, +0.35 | -0.1, +0.1 | |
| 핀홀 | 1이하 | 0 | ||
| 저온유연성 [-25℃] | No Cracking | 이상무 | ||
| 크랙브릿징 [-26℃] | No racking,splitting, loss adhesion | 이상무 | ||
| 열안정성 | 이상무 | 이상무 | ||
| 점도 | s | 2~15 | 3 | |
※ 측정방법
1) 콘침입도, 열안정성, 흐름성 : ASTM D 5329
2) 인장강도, 파단시 인장강도비, 파단시 접착정도, 불삼투성, 방수성, 핀홀, 저온유연성, 크랙브릿징, 열안정성, 점도 : CAN/CGSB-37.50-M89
실시예 1 및 비교예 5에 따른 규격값을 다음과 같이 측정하여 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.
| 시험항목 | 실시예 1 | 비교예 5 |
| 콘침입도(25℃, d㎜) | 35 | 65 |
| 흐름성(㎜) | 0 | 2 |
| 방수성 | Pass | Pass |
| 연화점(℃) | 115 | 96 |
※ 측정방법
- 콘침입도, 흐름성, 연화점 : ASTM D 5329
- 방수성 : KS F 4932
실시예 1 및 비교예 6에 따른 규격값을 다음과 같이 측정하여 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다.
| 시험항목 | 실시예 1 | 비교예 6 |
| 크랙브릿징(-15℃) | Pass | Pass |
| 크랙브릿징(-20℃) | Pass | Fail |
| 크랙브릿징(-26℃) | Pass | Fail |
| 인장접착강도(-10℃, ㎏f/㎠) | 18.6 | 8 |
| 인장접착강도(20℃, ㎏f/㎠) | 8.1 | 3 |
| 전단접착강도(-10℃, ㎏f/㎠) | 10.6 | 3.6 |
| 전단접착강도(-20℃, ㎏f/㎠) | 3 | 0.6 |
※ 측정방법
- 크랙 브릿징 : ASTM D 836
- 인장전단접착강도, 전단접착강도 : KS F 4932
이상의 표로부터 본 발명에 따른 방수재 조성물은 한국도로공사, 한국고속철도공사, 캐나다 표준협회에서 요구하는 모든 규격값을 초과하는 우수한 결과값을 나타내며, 종래기술에서 얻어진 조성물보다 우수한 결과를 나타냄을 알 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물은 기본적으로 수분을 차단하는 방수기능과 제설제, 바닷물, 산성비 등이 알칼리, 산에 대하여 내구성이 뛰어나며 강성의 콘크리트 구조체와 연성의 포장층 사이에 놓이는 방수층은 서로 다른 열팽창계수로 인해 방수층에 전단력을 가하므로, 콘크리 트 구조체와 포장층 모두에 접착력이 뛰어나다.
또한, 건축물 및 교면의 구조체의 온도변화에 따른 수축/팽창에 의한 균열 추종성이 매우 뛰어나며, 방수층 시공후 포장장비 및 포장층에 의한 방수층 파손을 예방할 수 있으며, 건축물 및 교면의 바탕면과 방수층과 포장층과의 완벽한 일체화로 인해 건축물 및 교면의 수명 연장을 기여할 수 있다.
또한, 폐자원인 폐타이어 고무분말을 재활용하여 우수한 물성의 도막 방수재 조성물을 얻은 기술을 확보함으로써 환경보호에 기여할 수 있다.
Claims (7)
- 아스팔트 20∼70중량%;스티렌계 블록 공중합체 1∼30중량%;수소화 처리된 윤활기유 70∼80중량%에 유동점 강하제 및 점도지수 향상제로 구성된 첨가제 20∼30중량%를 합성시킨 합성오일로써 유동점이 -60℃이며, 점도지수(25℃)는 200cp, 인화점은 250℃이상인 파라핀계 점탄성 합성오일 0.5∼30중량%;폐타이어 고무분말 5∼20중량% 및 무기충진제 10∼50중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물 및 교면용 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 유동점 강하제는 염소화파라핀과 나프탈렌의 축합물, 염소화파라핀과 페놀의 축합물, 폴리 알킬 메타크릴레이트, 페놀과 파라핀의 축합물 및 파라핀과 프탈산의 축합물로 이루어진 군으로부터 하나 또는 그 이상 선택된 것을 특징으로 하는 건축물 및 교면용 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 점도지수 향상제는 폴리-이소-부틸렌, 올레핀 공중합체, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-말레익산 에스테르 공중합체 및 폴리-메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 하나 또는 그 이상 선택된 것을 특징으로 하는 건축물 및 교면용 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 아스팔트로는 연화점이 30∼100℃이고, 침입도가 30∼175d㎜인 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 건축물 및 교면용 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 폐타이어 고무분말의 입자 크기는 30∼40메쉬인 것을 특징으로 하는 건축물 및 교면용 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 무기충전제가 탈크, 실리카, 돌로마이트, 수산화마그네슘, 석분 및 제강슬래그로 이루어진 군으로부터 하나 또는 그 이상 선택된 것을 특징으로 하는 건축물 및 교면용 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물.
- a) 아스팔트 20∼70중량%에 수소화 처리된 윤활기유 70∼80중량%에 유동점 강하제 및 점도지수 향상제로 구성된 첨가제 20∼30중량%를 합성시킨 합성오일로써 유동점이 -60℃이며, 점도지수(25℃)는 200cp, 인화점은 250℃이상인 파라핀계 점탄성계 합성오일 0.5∼30중량%를 부가하여 150 내지 180℃의 온도에서 혼합시키는 단계; 및b) 상기 혼합물에 폐타이어 고무분말 5∼20중량%, 스티렌계 블록공중합체 1∼30중량%, 및 무기충진제 10∼50중량%를 부가하여 150∼200℃의 온도에서 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물 및 교면용 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물의 제조방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020050109940A KR100569694B1 (ko) | 2005-11-17 | 2005-11-17 | 건축물 및 교면용 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물및 이의 제조방법 |
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| KR1020050109940A KR100569694B1 (ko) | 2005-11-17 | 2005-11-17 | 건축물 및 교면용 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물및 이의 제조방법 |
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| KR100569694B1 true KR100569694B1 (ko) | 2006-04-10 |
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| KR1020050109940A KR100569694B1 (ko) | 2005-11-17 | 2005-11-17 | 건축물 및 교면용 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물및 이의 제조방법 |
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| KR (1) | KR100569694B1 (ko) |
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-
2005
- 2005-11-17 KR KR1020050109940A patent/KR100569694B1/ko active IP Right Grant
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