KR100978863B1 - 폴리우레아계 보수제 및 이를 이용한 방수공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리우레아계 방수제 및 이를 이용한 방수공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴리우레아계열 2액형 신속 경화 형으로 신속한 보수 및 코팅 등의 다용도 목적으로 개발된 것으로 점도가 낮아서 콘크리트 등의 모체에 신속히 침투하여 강한 내성을 형성하며, 모래, 자갈, 실리카 등과 혼합하여 사용가능하고, 콘크리트 보수용, 바닥재용으로 시공 후 높은 강도를 가지는 폴리우레아계 보수제 및 이를 이용한 방수공법에 관한 것이다.

Description

폴리우레아계 보수제 및 이를 이용한 방수공법{Polyurea system repairing agent and waterproofing method using thereof}

본 발명은 폴리우레아계 방수제 및 이를 이용한 방수공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴리우레아계열 2액형 신속 경화 형으로 신속한 보수 및 코팅 등의 다용도 목적으로 개발된 것으로 점도가 낮아서 콘크리트 등의 모체에 신속히 침투하여 강한 내성을 형성하며, 모래, 자갈, 실리카 등과 혼합하여 사용가능하고, 콘크리트 보수용, 바닥재용으로 시공 후 높은 강도를 가지는 폴리우레아계 보수제 및 이를 이용한 방수공법에 관한 것이다.

비나 유입수 등이 건축 구조물로 침투하는 것을 방지하기 위하여, 방수제가 사용된다. 콘크리트 구조물, 방수제 등 모든 물체는 고유의 열팽창계수를 갖고, 온도 변화에 따라 중심축을 기점으로 수축과 팽창을 반복한다. 이러한 현상은 크랙(crack), 콘크리트 타설시 현격한 시간차로 타설된 콘크리트와 새로 타설된 콘크리트가 일체가 되지 않아서 발생하는 콜드 조인트(cold joint), 콘크리트의 타설시 이어지는 부위인 컨스트럭션 조인트(construction joint), 익스팬션 조인트(expansion joint) 등에 영향을 주어, 결국 콘크리트에 크고 작은 균열이 발생되고, 이 균열은 방수층을 파단시켜, 누수를 야기시킨다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 신장률이 높은 방수제를 선택·사용하여 왔으나 600% 이상의 신장률이 있는 방수제도 반복되는 미세한 균열응력에 견디지 못하고 파괴되며, 또한 콘크리트 구조물의 순간 균열응력에 비해 방수제의 인장응력이 약하기 때문에 방수층이 파괴되는 현상이 빈번하게 발생되고 있다. 따라서, 누수방지를 위해서는 신장률 및 인장응력이 동시에 우수한 방수제의 사용이 요구된다.

현재 사용되고 있는 방수제는 크게 액체 방수제, 도막 방수제, 시트 방수제로 나눌 수 있는데, 액체 방수제는 시멘트 모르터 또는 콘크리트 구체와 혼합되어 같이 사용되는 방수제를 통칭하며, 도막 방수제는 아스팔트 도막, 우레탄 도막 등을 슬래브 바닥 면에 뿜칠을 하여 도막을 하는 방수제를 통칭하며, 시트 방수제는 시트(sheet)형 방수제로서, 아스팔트 시트, 고무화 아스팔트시트, 고무시트 등이 있다. 또한, 상기 언급된 방수제 이외에 스테인레스 방수제, 시멘트 혼합 폴리머계 방수제 등 다양한 종류의 방수제가 존재하며, 이들은 시공 부위 및 용도에 따라 적절하게 선택되어 사용된다. 특히, 균열이 쉽게 발생되는 콘크리트 건축 구조물에는 시트 방수제가 사용될 수 있는데, 과거에는 아스팔트 시트 방수제가 사용되었으나,

이는 발암 물질인 타르(Tar) 재질을 함유하고 있기 때문에, 지하 방수, 요철이 심한 부분 등에만 일부 사용될 뿐, 점차 그 사용이 감소되고 있다. 또한, 고무화 아스팔트 시트 방수제 역시 90% 이상이 아스팔트 재질이고, 실제 방수역할을 하는 심체인 필름은 시트 상호간 접합 부위인 조인트 공사 시 접착이 불량하여, 온도의 변화로 인한 조인트 박리가 쉽게 일어나 하자가 발생되는 문제점이 있다. 천연고무 또는 합성고무는 고무시트 방수제의 재료로 사용될 수 있는데, 자연에서 생산되는 천연 고무는 그 양이 한정되기 때문에, 원유에서 분리한 탄화수소로 제조한 합성고무가 현재 고무시트 방수제로 널리 이용되고 있다. 일반적으로 고무는 탄성체(elastomer, 가황된 고무)를 의미하며, 여기서 탄성체는 가해진 힘이 제거되면, 다시 초기 형태로 되돌아가는 성질을 지닌 물질을 의미한다. 상기 고무는 용매에 녹거나, 용융되지 않고, 단지 벤젠, MEK(methyl ethyl ketone) 등의 특정 용매에서 팽윤되며, 일정 온도 이상으로 가열시 분해되는 성질을 나타내는데, 이는 가황고무의 거대 분자가 화학결합에 의해 가교되어 있기 때문이다. 합성고무는 고무제품의 제조에 주원료로서 사용할 수 있는 합성고분자 물질로서, 가장 알맞은 조건하에서 교차결합 또는 교차결합에 준하는 효과를 주었을 했을 때, 15~25℃의 온도에서 a) 원래의 길이의 3배까지 늘였을 때 파단되지 않고, b) 1분간 원래 길이의 2배로 늘인 후, 10분 이내에 원래길이의 1.5배 이하의 길이로 다시 되돌아가며, c) 0~10% 늘어나는 사이에서 300kg/㎠미만의 힘이 작용되는 특징이 있으며, 그 종류로는 스티렌부타디엔 고무(SBR), 니트릴부타디엔 고무(NBR), 이소부틸렌-이소프렌 고무(IIR), 클로로프렌 고무(CR), 부타디엔 고무(BR) 등이 있다. 그러나 이들 합성고무는 대부분 석유의 추출물을 원료로 하는 것으로서, 합성고무 역시 발암물질인 타르를 함유한다. 따라서, 인체에 무해하고, 환경 친화적인 합성고무 방수시트의 개발이 요구되었고, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 EDPM(Ethylene Propylene Diene Monomer) 합성고무로 제조된 방수시트가 개발되었으나, 이는 고무의 탄성을 향상시키기 위하여, 고무에 황(黃)을 넣어, 섭씨 150℃ 정도로 가열하는 "가황처리" 과정을 거친 것으로서, 이질 바탕의 처리, 이어치기 부분, 균열된 부분, 들뜬 부분, 구배 배수관(drain)이나 파이프 둘레 치켜 올림, 처마끝 부분 등 복잡한 구조를 시공하는데 있어 섬세한 노력을 필요로 한다.

따라서, 본 발명은 폴리우레아계 수지를 사용하여 종래에 사용되는 방수제의 한계점을 극복하고, 콘크리트 바탕면의 열화 및 파손된 부분을 보수 보강하며, 종래의 자재의 한계점, 콘크리트면의 상태에 따른 한계점 등을 극복할 수 있는 방수제를 제공하는 것을 그 해결과제로 한다.

또한, 본 발명은 점도가 낮아서 콘크리트 등의 모체에 신속히 침투하여 강한 내성을 형성하여 콘크리트의 강도를 향상시키고, 침투 및 도포 후 빠른 경화로 공사기간을 단축시킬 수 있는 방수제를 제공하는 것을 그 해결과제로 한다.

또한, 본 발명의 다른 과제는 본 발명에 따라 제공되는 방수제를 이용하여 종래의 방수공법의 한계를 극복한 방수공법을 제공하는 것이다.

상기한 과제를 해결한 본 발명의 폴리우레아계 보수제는 폴리머릭 엠디아이 40~50중량부, 폴리올 25~35중량부, 부틸아세테이트 20~30중량부를 포함하여 이루어지며, 상기 폴리머릭 엠디아이를 반응기에 계량하여 넣고, 반응기의 온도를 천천히 40℃까지 승온한 다음, 폴리올을 소량씩 반응기에 넣고, 반응기의 온도를 80℃까지 승온한 후, 반응기의 온도 80℃에서 2시간 반응시킨 다음 천천히 냉각시켜 상온에 도달한 반응물에 부틸아세테이트를 첨가하고 15~25분간 교반한 A제와;

폴리옥시프로필렌디아민 30~40중량부, 디에틸톨루엔디아민 40~50중량부, 폴리에테르 폴리올 25~35중량부를 포함하여 이루어지는 B제로 구성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 소량씩 첨가되는 폴리올의 투입량은 50L/분인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 고압 물 세척 또는 그라인딩 처리하여 콘크리트 바탕면을 정리하는 단계; 폴리머릭 엠디아이를 반응기에 계량하여 넣고, 반응기의 온도를 천천히 40℃까지 승온한 다음, 폴리올을 소량씩 반응기에 넣고, 반응기의 온도를 80℃까지 승온한 후, 반응기의 온도 80℃에서 2시간 반응시킨 다음 천천히 냉각시켜 상온에 도달한 반응물에 부틸아세테이트를 첨가하고 15~25분간 교반한 A제와 폴리옥시프로필렌디아민 30~40중량부, 디에틸톨루엔디아민 40~50중량부, 폴리에테르 폴리올 25~35중량부를 포함하여 이루어지는 B제를 교반 혼합한 보수제를 상기 정리된 바탕면에 도포하는 단계; 상기 보수제 도포 후 충분히 건조시킨 다음 그 상면에 폴리우레아를 도포하는 단계; 및 상기 폴리우레아를 도포한 후 건조된 상태에서 바닥면의 정리 및 청소하는 단계로 이루어지는 방수공법을 제공한다.

여기서, 상기 A제를 구성하는 폴리머릭 엠디아이, 폴리올, 부틸아세테이트의 구성비는 폴리머릭 엠디아이 , 폴리올 25~35중량부, 부틸아세테이트 20~30중량부를 포함하여 되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 A제와 B제의 혼합비는 1:1(v/v)인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 신소제를 사용하여 기존보수제의 한계점을 극복하고, 열화 된 콘크리트나 탈락 및 깨어진 콘크리트를 신속하게 보수하여 내구성 및 공기단축, 하자발생의 빈도를 현저히 줄이는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 방수공법에 따라 시공된 일실시예를 도시한 시공상세도이다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 폴리우레아계 보수제 및 이를 이용한 방수공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴리우레아계열 2액형 신속 경화 형으로 신속한 보수 및 코팅 등의 다용도 목적으로 개발된 것으로 점도가 낮아서 콘크리트 등의 모체에 신속히 침투하여 강한 내성을 형성하며, 모래, 자갈, 실리카 등과 혼합하여 사용가능하고, 콘크리트 보수용, 바닥재용으로 시공 후 높은 강도를 가지는 폴리우레아계 보수제 및 이를 이용한 방수공법에 관한 것이다.

본 발명에 따르는 폴리우레아계 보수제는 폴리머릭 엠디아이(Polymeric MDI), 폴리올(Polyol), 부틸아세테이트(Buthyl acetate)를 포함하여 되는 A제와 폴리옥시프로필렌디아민(Polyoxypropylenediamine), 디에틸톨루엔디아민(Diethyltoluenediamine), 폴리에테르 폴리올(Polyeter polyol)을 포함하여 되는 B제로 구성된다.

상기 A제는 폴리머릭 엠디아이를 반응기에 계량하여 넣고, 반응기의 온도를 천천히 40℃까지 승온한 다음, 폴리올을 소량씩 반응기에 넣고, 반응기의 온도를 80℃까지 승온한 후, 반응기의 온도 80℃에서 2시간 반응시킨 다음 천천히 냉각시켜 상온에 도달한 반응물에 부틸아세테이트를 첨가하고 15~25분간 교반하여 제조한다.

이때, 사용되는 상기 반응기는 반응기 탱크 외벽에 자켓을 설치하여 된 것을 사용하여, 상기 자켓에 스팀 또는 온수를 천천히 공급하여 반응기의 온도상승여부를 확인하면서 서서히 반응기의 온도를 높여준다. 상기 스팀 또는 온수를 서서히 공급하여 온도를 높여주는 것은 반응온도에 따라 반응결과물이 달라질 수 있으며, 또한 일시에 투입하게 될 경우 후속공정에서 온도 컨트롤에 어려움이 있을 수 있기 때문이다.

또한, 상기 반응기의 온도 80℃에서 2시간 반응시키는 것은 반응시간이 이보다 작거나 혹은 장시간 반응시킬 경우 본 발명에서 목적하는 반응결과물을 얻을 수 없는 문제점이 있기 때문이다. 즉, 본 반응의 목적은 폴리머릭 엠디아이와 폴리올을 중합반응시켜 반응물의 분자량을 높이는 것입니다.

예를 들면, A제와 B제가 반응하여 도막을 형성할 때, <A제>는 크기가 작고<B제>는 크기가 크면 도막을 형성할 때 우리가 원하는 도막물성을 나타낼 수 없고, 또 <A제>가 수량이 많고 <B제>가 수량이 적으면 도막을 형성할 때 <A제>가 수가 많아 도막에 반응을 하지 않아 <A제>가 잔량이 남으면 이때도 원하는 도막 물성을 나타낼 수 없기 때문이다.

따라서, 여기서의 반응은 <A제>의 크기와 수량을 <B제>와 반응할 때 가장 적합하게 만드는 것입니다.

여기서, 상기 크기와 수량의 의미는 하기의 일반적인 우레 반응 메커니즘을 참조하여 설명하면, 본 발명에서 개시되는 반응은 하기의 반응메커니즘에서 이소시아네이트(Isosyanate)를 만드는 것을 의미한다. 즉, 상기 크기와 수량이라는 것은 상기 이소시아네이트(Isosyanate)의 생성량을 의미하는 것이며, 본 발명에서 개시된 반응 온도와 시간은 본 발명의 목적에 따라 상기 이소시아네이트를 만들기 위한 최적을 조건을 만들어 주기 위한 것이다.

<우레아 반응 메커니즘>

한편, 상기 폴리올은 포리머릭 엠디아이를 계량하여 반응기에 넣은 다음 40℃까지 반응기의 온도를 상승시킨 다음 첨가하게 되는데 이때, 상기 폴리올은 소량씩 천천히 첨가하게 된다. 바람직하게는 상기 폴리올은 50L/분의 양으로 첨가시키는 것이 좋다.

본 발명에 따르면, 반응기의 온도 80℃에서 2시간 반응시킨 다음 천천히 냉각시키게 되는데 이때, 반응기 외부의 자켓에 냉각수를 서서히 투입하여 반응기의 온도를 확인하면서 냉각시킨다.

본 발명에 의하면, 상기 A제를 구성하는 각각의 물질의 구성비는 폴리머릭 엠디아이(Polymeric MDI) 40~50중량부, 폴리올(Polyol) 25~35중량부, 부틸아세테이트(Buthyl acetate) 20~30중량부가 되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 상기 B제는 단순 혼합 교반하여 준비되는 것으로, 그 혼합비는 폴리옥시프로필렌디아민 30~40중량부, 디에틸톨루엔디아민 40~50중량부, 폴리에테르 폴리올 25~35중량부를 포함하도록 혼합하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명된 본 발명에 따른 폴리우레아계 보수제를 이용한 방수공법에 대해 설명하면 다음과 같다. 단, 하기의 설명으로 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

우선, 방수처리를 하고자 하는 대상의 콘크리트 바탕면을 고압 물 세척 또는 그라인딩 처리하여 정리한다. 이때, 상기 바탕면에 산재하는 이물질을 충분히 제거한다. 만일 물세척을 하였을 경우 충분히 건조시킨 다음 후속 공정을 수행한다.

상기 바탕면 정리작업을 마친다음, 폴리머릭 엠디아이를 반응기에 계량하여 넣고, 반응기의 온도를 천천히 40℃까지 승온한 다음, 폴리올을 소량씩 반응기에 넣고, 반응기의 온도를 80℃까지 승온한 후, 반응기의 온도 80℃에서 2시간 반응시킨 다음 천천히 냉각시켜 상온에 도달한 반응물에 부틸아세테이트를 첨가하고 15~25분간 교반한 A제와 폴리옥시프로필렌디아민 30~40중량부, 디에틸톨루엔디아민 40~50중량부, 폴리에테르 폴리올 25~35중량부를 포함하여 이루어지는 B제를 교반 혼합한 보수제를 준비하고, 상기 보수제를 콘크리트의 바탕면에 도포한다.

이때, 상기 보수제는 교반 혼합시 대략 4분간 점도 없는 액체 상태로 콘크리트의 면속으로 물이 스며들 듯 침투하여 20분안에 경화되어 압축 강도 300kgf/㎠를발현하는 효과를 나타내어 모체를 보강해준다.

본 발명에 따른 보수제는 그 경화시간이 20분정도로 짧아 신속한 경화로 후속공정이 가능하게 된다.

상기 보수제를 도포한 다음, 보수제가 충분히 건조된 후에 그 상면에 폴리우레아 수지를 도포하여 방수층, 즉 도막을 형성한다. 상기 폴리우레아 수지를 사용하는 것은 본 발명의 보수제에 부착되어 일체화되기 때문이다.

이때 사용되는 상기 폴리우레아 수지는 2액형 분사용 폴리우레아 탄성물질로서 방수재를 가열, 혼합, 고압분사함으로써 피도포물에 완전히 접착되면서 대단히 높은 강도를 지니며, 방수와 방첩, 그리고 내화학성이 뛰어난 도막형 방수재이다.

여기서, 상기 폴리우레아수지는 도포하기 직전에 표면의 먼지 및 이물질 등이 제거 되었는지 확인한 후 도포하는 것이 바람직하며, 상기 폴리우레아 수지는 65~75℃로 가열한 후, 스프레이건에서 고압충돌 혼합방식으로 분사 도포한다.

한 예로써, 본 발명을 완성하는 데 사용된 폴리우레아 수지는 (주)TS캐미텍에서 생산하는 제품을 사용하였다.

상기 폴리우레아 수지를 도포한 후 건조된 상태에서 바닥면의 정리 및 청소를 수행하여 방수공사를 완료한다.

본 발명에 따르면, 상기 A제를 구성하는 폴리머릭 엠디아이, 폴리올, 부틸아세테이트의 구성비는 폴리머릭 엠디아이 , 폴리올 25~35중량부, 부틸아세테이트 20~30중량부를 포함하여 되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 상기 A제와 B제의 혼합비는 1:1(v/v)인 것이 바람직하다.

이상에서 설명되지 않은 도 1은 본 발명에 따른 방수공법에 따라 시공된 일예에 따른 시공상세도이다.

도 1에 표기된 보수제는 본 발명에 따른 폴리우레아계 보수제이고, 방수제는 (주)TS캐미텍에서 생산하는 폴리우레아 수지이다.

이상에서 개시된 본 발명에 따른 보수제는 콘크리트 조각보수, 콘크리트 재도포용 코팅, 바닥 크랙보수, 공장. 사무실. 식당. 병원. 무균실 등 바닥용 등 다양하게 활용되어 질 수 있다.

또한, 내구성 및 내화학성이 우수하여 기존 바닥재가 콘크리트와 탈락되어 깨어짐의 한계점을 극복할 수 있다.

Claims (5)

1. 폴리머릭 엠디아이 40~50중량부, 폴리올 25~35중량부, 부틸아세테이트 20~30중량부를 포함하여 이루어지며,
   상기 폴리머릭 엠디아이를 반응기에 계량하여 넣고, 반응기의 온도를 40℃까지 승온한 다음, 폴리올을 소량씩 반응기에 넣고, 반응기의 온도를 80℃까지 승온한 후, 반응기의 온도 80℃에서 2시간 반응시킨 다음 냉각시켜 상온에 도달한 반응물에 부틸아세테이트를 첨가하고 15~25분간 교반한 A제와;
   폴리옥시프로필렌디아민 30~40중량부, 디에틸톨루엔디아민 40~50중량부, 폴리에테르 폴리올 25~35중량부를 포함하여 이루어지는 B제로 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리우레아계 보수제.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 소량씩 첨가되는 폴리올의 투입량은 50L/분인 것을 특징으로 하는 폴리우레아계 보수제.
3. 고압 물 세척 또는 그라인딩 처리하여 콘크리트 바탕면을 정리하는 단계;
   폴리머릭 엠디아이를 반응기에 계량하여 넣고, 반응기의 온도를 40℃까지 승온한 다음, 폴리올을 소량씩 반응기에 넣고, 반응기의 온도를 80℃까지 승온한 후, 반응기의 온도 80℃에서 2시간 반응시킨 다음 냉각시켜 상온에 도달한 반응물에 부틸아세테이트를 첨가하고 15~25분간 교반한 A제와 폴리옥시프로필렌디아민 30~40중량부, 디에틸톨루엔디아민 40~50중량부, 폴리에테르 폴리올 25~35중량부를 포함하여 이루어지는 B제를 교반 혼합한 보수제를 상기 정리된 바탕면에 도포하는 단계;
   상기 보수제 도포 후 건조시킨 다음 그 상면에 폴리우레아를 도포하는 단계; 및
   상기 폴리우레아를 도포한 후 건조된 상태에서 바닥면의 정리 및 청소하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방수공법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 A제를 구성하는 폴리머릭 엠디아이, 폴리올, 부틸아세테이트의 구성비는 폴리머릭 엠디아이 40~50중량부, 폴리올 25~35중량부, 부틸아세테이트 20~30중량부를 포함하여 되는 것을 특징으로 하는 방수공법.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 A제와 B제의 혼합비는 1:1 부피비인 것을 특징으로 하는 방수공법.

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