KR100574696B1 - 폐타이어를 이용한 고무방수 쉬-트의 진보된 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐타이어를 파쇄 분말화 하여 내수성이 강하고 내구력이 우수한 고무방수 쉬-트를 수성수지로 제조하는 진보된 방법으로서 기후나 온도변화에 전혀 영향을 받지 않으면서도 접착연결 시공 할 때 작업시간을 크게 단축시키고 하자 발생율을 완전히 감소시키며 방수기능을 반 영구화함을 목적으로 한다.

Description

폐타이어를 이용한 고무방수 쉬-트의 진보된 제조방법{omitted}

본 발명은 폐타이어를 이용하여 고무방수 쉬-트를 제조하는 진보된 제조방법에 관한 것으로 보다 더 상세하게는 통상적으로 사용되는 아스팔트 방수 쉬-트는 아스팔트가 가지고있는 물성이 기후나 온도변화에 민감하고 산화작용에 의한 방수기능 저하현상으로 그 수명이 짧다.

또한 시공상의 어려움으로 하자 발생율이 높음으로 경제적으로도 매우 불리하다.

이러한 여러 가지 단점을 크게 보완함은 물론 시공의 간편함과 하자 발생율을 완전히 감소시키고 내구성을 높여 반영구적인 방수기능을 유지할 수 있는 고무방수 쉬-트를 제조하는 방법에 관한 것이다.

종래부터 건축구조물이나 토목구조물에 아스팔트 방수 쉬-트를 이용하여 외부에서 내부로 침투되는 물을 방지하기 위하여 사용되어 왔다.

특히 진동이 심한 지하철이나 지하상가, 터널 등에는 인장강도와 신장율이 좋은 아스팔트방수 쉬-트를 주로 사용하고 있으며 APT나 대형빌딩, 공장 등에도 많이 이용되고 있다.

그러나 아스팔트 방수 쉬-트는 주재가 도로포장용 아스팔트 AP-3에 우지를 혼합 가공한 콤파운드의 혼합물이므로 많은 단점을 가지고 있다.

첫째는 상기한바와 같이 물성상 기후, 온도에 민감하여 여름철에는 아스팔트가 녹아 제품관리가 어려우며, 겨울철에는 아스팔트가 얼어 유연성이 없어 적은 충격에도 파손이 잘되고 크랙이 자주 생긴다.

둘째는 시공상의 문제로서 방수층을 연결시키는 접합부위를 토-치 가스로 열을 가하여 녹인 후 열에 달구어진 인두로 눌러 접합시킨 후 발로 밟아 접합시키거나 롤러 등의 도구로 부착 연결시키는 어려움 때문에 하자 발생이 빈번하다.

근래에는 접합부위 10cm 바닥면에 실리콘 이형지를 불여 접합연결을 시도하고 있으나 이 역시 접착력이 너무 약하여 별로 도움이 되지 않고 오히려 하자만 더 발생된다.

셋째는 아스팔트가 공기와 접하는 순간부터 산화되기 시작하여 10년이 경과되면서부터는 방수기능이 극격히 저하되어 15년 ∼ 20년이면 방수기능을 완전히 상실하게된다.

또한 시공할 때 화기의 위험성과 아스팔트 연소 가스로 인한 공해를 유발하여 작업할 때 매우 불쾌감을 주며 위생상의 문제가 제기되어 왔다.

이상과 같은 많은 단점을 보완하기 위하여 새로운 품질인 수지계 방수 쉬-트가 개발되어왔으나 모두가 유성수지이므로 유연성이 없고 딱딱하여 접착연결을 시공할 때 콘크리트 못을 총으로 쏘아 겹침 부위를 고정시키고 못으로 인해 상처입은 쉬-트 위에 다시 코팅을 해야하는 시공의 어려움과 유성 용제인 벤젠, 토루엔, DMF, MEK등을 이용한 고가의 제품이므로 특수구조물에만 노출형으로 사용되고 있다.

이러한 경제적 부담 때문에 생산원가를 절감하기 위하여 폐타이어 분말을 유성수지와 혼합하여 방수 쉬-트의 제조를 시도해 보았으나 유성수지와 폐타이어분말 상호간에는 계면성으로 인하여 고무분말 첨가 함량비율이 10%를 초과 할 경우 물리적 성능이 극감되어 상용화되지 못하고 있다.

실예 - 저밀도 포리에칠렌, 고밀도 포리에칠렌, 우레탄, 염화비닐, 초산비닐 등에 폐타이어 고무분말을 첨가한 방수 쉬-트 제조방법에 관한 연구결과 최종보고서(재생공사 발행 참조)를 비롯하여 몇가지 연구내용이 있다.

그러나 본 새로운 기술에서는 내수성능이 강하고, 내수성능을 강화시킨 수성수지를 이용함을 특징으로 하고 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 폐타이어 고무를 이용하여 인장강도와 신장율을 높이고 저온굴곡성과 인열성능을 높여 기후, 온도변화에 관계없이 방수기능의 안전성을 갖게하고

시공이 편리하고 하자 발생률을 완전히 감소시킬 수 있는 친화적인 강력한 접착제를 사용하여 반영구적인 방수기능의 고무방수 쉬-트를 제조함으로서 공해의 막대한 주범인 타이어 폐기물을 처리하여 환경보호에도 기여하고 경제적으로도 유리함을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은

1) 폐타이어를 파쇄하여 30∼50MESH로 분말화한 다음 분말된 고무분말을 80℃의 진공상태에서 24시간 건조시킨다.

2) 유화제가 함유되지 않은 내수성이 강한 고형분 48%의 Alkyl - Epoxy -

공중합체에 가소제 Texanol을 2%∼3% 첨가하며 상온에서 20분간 혼합 교반한다.(회전속도 45rpm)

3) 고형분 55%의 내수성이 강한 변형 합성 Latex에 증점제를 2%∼3% 첨가하여 상온에서 20분간 혼합 교반한다.(45rpm)

4) 2)의 물성과 3)의 물성을 중량 배분율 70% / 30% 혼합물을 40℃∼50℃의 혼합 교반기에서 노화방지제(일본 아사히 뱅카 MARK LX 802)2%∼3%와 증점제(테크포리마 TP9000)를 점도 8500cps가 되도록 첨가하며 60분간 교반한다.

이때 증점제의 첨가량은 중량비 6%∼7%이며 회전속도는 30rpm이다.

5) 1)에서 얻어진 GTR(Ground Tire Rubber) 100 중량부에 대하며 4)에서 얻어진 RC(Resin Copolymer) 30∼40 중량부를 40℃∼50℃의 교반기에서 30분간 교반 배합한다.(30rpm)

6) 5)에서 얻어진 혼합 배합물을 60℃의 진공상태에서 너비가 1m인 보강제(부직포 또는 PPC)직물양면에 두께를 3mm로 부착하며 콤베아 터널(길이 40m∼60m)을 통과시키면서 수차례 롤러로 눌러가며 건조시킨다.

7) 건조된 쉬-트는 10m 단위로 절단 포장해가며 두께 3mm, 너비1m, 길이 10m의 고무방수 쉬-트를 제조하였다.

상기 1)에서 폐타이어 입자 크기가 30MESH 이하로 클 때에는 응집고착제인 Alkyl - Epoxy - Amino 공중합체 수지 함량은 감소되어 경제적으로는 유리하나, Sheet 면이 고르지 못한 문제점이 있으며, 폐타이어 입자가 40MESH 이상으로 미세할 때는 Sheet 면은 고르나, 현재 국내 설비시설로는 불가능하며, 냉동 분쇄공법을 독일 또는 캐나다에서 도입해야 하는 어려움이 있으며, 수지함량은 입자크기에 비례하여 증가되므로 경제적으로도 매우 불리하다.

그러므로 폐타이어 입자 크기는 30내지 40MESH가 바람직하다.

또한, 상기 4)에서 2)의 물성과 3)의 물성 중량 배분율을 70% / 30%로 정한 것은 실험실시 예 4) 결과 및 고찰에 잘 나타나 있듯이 폐타이어 분말함량에 따른 2)의 물성과 3)의 물성 중량 배분율 별 실험 예 에 표시되어 있다.

그리고 증점제 첨가량에서 중량비 6%내지 7%로 정한 것은 6%이하 첨가하였을 때는 교반배합이 용이하나, 고무본말의 침전현상이 진행되며, 7%이상 첨가하였을 때는 교반배합이 잘 안되고 고무분말의 부상으로 혼합상태도 좋지 않아 증점제 첨가량은 6%내지 7%가 바람직하다.

또한, 5)에서 40℃내지 50℃의 가열 교반은 혼합물의 농도와 증점제 첨가로 인한 물성의 혼합상태가 회전속도 30rpm에서 교반이 용이하도록 물리적 힘을 완화시키는데 적당한 온도임을 알게되었다.

그리고 6)에서 5)의 혼합물을 보강제인 직물류 양면에 60℃의 진공상태에서 부착하여 콤베아 터널을 통과시키는 공정에서 60℃ 이하일 경우 혼합물의 반죽상태가 "됨"으로 초기 Sheet 형성이 어려우며, 60℃ 이상일 경우 혼합물의 반죽상태가 "물러"서 흘러내림이 발생되어 Sheet 형성이 어려웠다.

또한, 건조, 경화시킬 때도 가장 적정한 온도임을 알 수 있었다.

콤베아 속도를 분당 2m로 조절하여 35m를 통과 시켰을 때 60℃ 이하에서는 건조, 경화가 잘 안되었으나, 60℃에서는 Sheet의 건조, 경화 상태가 만족하였다.

상기에서 사용가능한 수지에는 에칠렌 비닐 아세테이트, 라텍스, 아크릴수지, 플리비닐 알콜, 폴리아크린산 나트륨, 폴리에칠렌 옥사이드, 아크린산 아미드, 셀르로즈, 아라비아고무, 알킨산 나트륨, 수성 에폭시, 수성 우에탄 등이 있으며

또한 비닐알콜 - 아크린산 염 공중합체, 초산비닐 - 아크린산 메칠 공중합체, 아크린산 - 아크린산 에스테르 공중합체, 이소푸로피렌아시드 - 아크린산 공중합체 등도 사용할 수 있다.

주제가 고무분말이며 응집제가 수지이므로 기후나 온도변화에 전혀 영향을 받지않아 품질관리가 용이하고 접착연결을 시공할 때 접착제로서 응집제수지와 같은 재질인 강력한 접착제를 사용함으로 시공은 간편하고 편리 하면서도 완벽하고 작업시간도 아스팔트 쉬-트 공법에 비하며 l/5로 단축되어 경제면에서도 매우 유리하다.

또한 주재인 폐타이어에는 노화를 방지하는 카본블랙이 25%나 함유되어 있고 응집제로 이용되는 수지에도 성능이 우수한 노화방지제(일본 아사히 뱅카 MARK LX802)를 첨가하므로 방수기능 시간은 반영구적이다.

주원료인 폐타이어의 국내 수집가능량은 년간 승용차 기준 2천만개 이상나옴으로 물량확보에는 문제될것이 없으며 오히려 계속적으로 발생되는 심각한 폐기물 중의 하나인 폐타이어가 환경에 미치는 악영향을 덜어줌은 물론 석유계인 아스팔트 사용량을 대체함으로서 경제적으로도 국익에 기여 될수 있는 획기적인 발명품이라 사료된다.

※ 실험실시 예

1) 실험개요

본 실험은 본인이 1999년 12월 30일 출원한 출원번호 1999-0067511 발명의 명칭 폐타이어를 이용한 고무방수 쉬-트의 제조방법에 비하여 크게 진보된 제조방법이다.

원래 수성수지는 고착 건조되어도 약간의 흡수성이 있음으로 전자출원에서는 내수성을 보강하기 위하여 강력한 발수 방수제인 실리콘계 방수제를 첨가하여 방수기능을 높였으나

본 발명에서는 근원적으로 흡수성을 유발하는 유화제가 함유되지 않은 수성수지와 내수성능이 강한 수지 공중합체를 혼합하여 상호 다른 물리적인 장, 단점을 보완함으로서 형태학적, 열적, 기계적 특성과 물성의 조직보강에 관한 실험을 실시하였다.

2) 시료의 조성

각 시료의 조성은 표(1)에 나타내었다. 이표에서 80/20은 중량 배분율로 GTR(Ground Tire Rubber) 80%대 RC(Resin Copolymer) 20%를 의미하며 수지혼합물 중 ②-90/③-10은 발명의 구성 및 작용에서 ②의 수지(Alkyl-Epoxy-Amino)대 ③의 수지 (변형합성 Latex)에 대한 중량배분율을 의미한다.

3) Sheet 의 제조

각 물성의 조성별로 Sheet를 제작하였으며 그 방법은 표(Ⅱ)에 나타내었다.

먼저 재료를 혼합하기전 GTR을 80℃의 진공오븐에서 24시간 건조시킨 후 GTR과 RC를 각 조성별로 혼합기에 넣은 후 10분간 교반하였다. 이때의 회전속도는 45rpm이며 상온에서 이루어졌다.

이와같이 얻어진 혼합물을 60℃의 진공오븐에서 두께가 3mm이고 너비가 10cm×30cm로 제작된 Molder에 보강제 직물과 함께 36시간 건조시킨 GTR Sheet를 제작 하였다.

4) 결과 및 고찰

GTR(Ground Tire Rubber)과 RC(Resin Copolymer)배합 비율에서 Blend 물성 시험결과 GTR 함량 증가에 따라 인장감도 및 신장율은 하락됨을 알 수 있다.

GTR 함량이 70% 까지는 상호 가교결합의 응집력이 양호하였으나 80%일때는 더욱 감소됨을 알 수 있다.

또한 RC 중 신장율을 높이기 위해 첨가된 합성 Latex의 배합량이 증가할수록 인장강도가 하락됨을 알 수 있다.

반비례로 인장감도를 높이기 위하여는 합성 Latex의 배합 비율이 낮을수록 인장강도는 높아진다.

KS F 4917(97) 규격에 의거 수행한 성능 실험결과 GTR 함유량이 높을수록 인장강도와 신장율이 하락됨을 나다내었다.

표(Ⅰ)에서와 같이 조성한 시료를 같은 방법으로 KS F 4917(97) 규격에 의한 실험결과 에서도 GTR 함량의 비율에 따라 Latex 함량이 높을수록 인장강도는 하락 되나 신장율은 상승됨을 알 수 있다.

▶방수 쉬-트 별 Lstex 함량이 높을수록 인장성능은 하락하나 개량아스팔트 방수 쉬-트 Q 합격기준과 비교하면 물성의 우수성을 잘 나타내고 있다.

▶ 개량아스팔트 쉬-트 Q 합격기준 규격시험 KS F(97)에 의한 시험치 비교에서 LATEX 함량이 높을수록 신장율은 상승되며 물성의 특성은 만족하다.

Claims (3)

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2. 페타이어 고무를 파쇠하여 방수 쉬-트를 제조하는 방법에서 유화제가 함유되지 않은 알킬-에폭시-아미노 공중합체에 가소제 Texanol을 2％∼3％ 첨가하며 상온에서 20분간 혼합 교반하는 방법
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