KR101035399B1

KR101035399B1 - 폐타이어 고분자가 함유된 자착식 부틸합성고무 시트 방수제 및 이를 이용한 방수공법

Info

Publication number: KR101035399B1
Application number: KR1020100102065A
Authority: KR
Inventors: 송병돈; 임용수; 이명수
Original assignee: (주)청석엔지니어링
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2011-05-20

Abstract

본 발명은 폐타이어 고분자가 함유된 자착식 부틸합성고무 시트 방수제 및 이를 이용한 방수공법에 관한 것으로, 부틸합성고무 시트 방수제로서, 하기 화학식 1의 구조를 갖는 부틸고무 20 내지 25중량%, 폴리부틸렌 17 내지 19중량%, 탈크 35 내지 40중량%, 가소제 1 내지 1.5중량%, 카본 블랙 4 내지 6 중량%, 로진 8 내지 9중량%, 스테아린산 0.5 내지 1중량% 및 폐타이어 고분자 5 내지 8중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 본 발명의 폐타이어 고분자가 첨가된 부틸합성고무 시트 방수제는 기본적으로 신축성과 방음성, 방진성 방수 및 내구성 등이 우수한 부틸합성고무를 이용하고 여기에 탄성이 우수한 폐타이어 고분자를 첨가시킴으로써 강한 탄성이 부여되어 연질 고무 시트가 쉽게 늘어나 얇아져 버리는 단점을 보완할 수 있으므로 토목 구조물, 지하차도, 통로구, 공동구, 전력구 및 지하철 구조물, 건축 구조물의 옥상 방수 및 방근, 지하 주차장의 상부 바닥의 방수, 지하외벽 구조물 등에 적용할 수 있어 당분야에서 매우 유용하게 이용될 수 있을 것으로 기대된다:
화학식 1

Description

폐타이어 고분자가 함유된 자착식 부틸합성고무 시트 방수제 및 이를 이용한 방수공법{BUTHYL SYNTHETIC RUBBER SHEETS WATERPROOF MATERIAL OF SELF-ADHESION TYPE CONTAINING USED TIRE POLYMER AND CONSTRUCTION METHOD FOR WATERPROOFING BY USING THE SAME}

본 발명은 폐타이어 고분자가 함유된 자착식 부틸합성고무 시트 방수제 및 이를 이용한 방수공법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 시공성이 우수한 부틸합성고무에 폐타이어 고분자를 일정량 첨가시킴으로써 생고무와 같은 탄성을 부여시킨 자착식 부틸합성고무 시트 방수제 및 이를 이용한 방수공법에 관한 것이다.

건축물이나 토목구조물, 예를 들면 건축 옥상이나 주차장 바닥에는 방수공법이 적용되는데 일반적으로 사용되는 방수제로는 고무 아스팔트, 부틸고무 등이 있다.

아스팔트 시트 방수제의 경우, 생산공장에서 아스팔트를 가열 용융시킨 후 일정 두께의 폭으로 아스팔트 방수시트를 제조하며, 기성화된 방수시트를 현장에서 방수 작업시 사용함으로써 제품의 운반과 시공이 용이한 장점과 방수층 자체의 균일한 두께 확보가 가능하다. 그러나, 상기 아스팔트 시트 방수제는 방수시트 재료와 재료간의 연결 이음부가 반드시 토치(torch) 버너에 의한 아스팔트 층간의 가열 용융 접합에 의해서만 이루어지므로, 직화 열원, 즉 토치 램프의 사용 미숙으로 인한 과다 열원이 투입되며, 이로 인해 아스팔트 시트 방수층 자체의 아스팔트가 타면서 반고체 상태의 아스팔트가 액체 상태의 아스팔트로 용융되면서 이물질로서 재가 발생되게 된다. 이렇게 발생되는 아스팔트 재는 유막 형태로 아스팔트 계면에 형성되고, 이음부 유막층과 유막층간의 계면 접착시 겉으로는 완전한 용융 접합이 이루어진 것 같으나 잦은 온도 변화에 따른 유막층간 분리로 강우시 유막층 부위가 물의 유입 경로가 되고 있다. 따라서, 아스팔트 시트 방수의 가장 근본적인 문제점은 직화 열원에 의한 이음부의 연결방법을 해결하는 것이다. 하지만 아스팔트 시공 과정중 방수 기능공들이 토치 조작에서 시트방수층의 용융작업 후 토치 램프로 달군 인두 등으로 유막층에 대한 유막 형성을 제거 또는 치환하는 등의 노력을 하여야 하나, 방수 시공상 무수히 발생하는 이음부위에 관한 정밀 시공은 절대적으로 사람에 의한 것이기 때문에 시공에 있어 기술적인 한계이며 문제점이다.

한편, 부틸고무는 주방수층을 구성하는 재료로서, 콘크리트 바탕에 시공시 접착재 및 열풍기를 사용하지 않고, 고유의 점착성에 의해 방수층 형성이 가능한 고내구성의 재료이다. 합성고무로서 부틸고무는 기체 투과성이 낮으며, 경년변화나 오존에 강하고 묽은 천연산이나 알칼리에 침식되지 않는 등 내화학성이 우수하다. 또한, 고무의 특성상 신축성이 뛰어나 구조물의 거동에 따른 수축, 팽창에 대응가능하고 저온에서 물리적 특성을 유지하는 내한성능이 우수한 재료이며, 연성이 높아 별도의 가공 없이도 바닥면의 형상에 맞게 설치가 가능하고 접착력이 높아 시공성이 매우 높은 장점이 있으나, 방근이 되지 않아 옥상녹화 방식에 적합하지 않고 매우 무른 연질 성질때문에 노출형으로 설치될 경우 바닥에 조그만 충격에 의해서도 바닥면에 흠집이 발생하며, 시트가 일단 늘어나게 되면 그 부위의 두께가 얇아지는 문제점이 있다. 따라서, 현재까지 부틸고무는 옥상녹화용이 아닌 비노출형 방수 부재로서 보다 많이 사용되고 있다.

이에 본 발명자들은 부틸합성고무에 강한 탄성을 부가함으로써 상기한 문제점을 해결하여 옥상녹화용으로도 사용가능한 부틸합성고무 시트 방수제를 제조하기 위해 계속 연구를 진행한 결과 부틸합성고무에 폐타이어 고분자를 일정량으로 첨가시켜 부틸합성고무의 우수한 특성을 그대로 유지하면서도 생고무와 같은 우수한 탄성이 부가된 부틸합성고무 시트 방수제를 제조함으로써 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 강한 탄성이 부가된 부틸합성고무 시트 방수제를 제조하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 강한 탄성이 부가된 부틸합성고무 시트 방수제를 이용한 방수공법을 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 부틸합성고무 시트 방수제로서, 하기 화학식 1의 구조를 갖는 부틸고무 20 내지 25중량%, 폴리부틸렌 17 내지 19중량%, 탈크 35 내지 40중량%, 가소제 1 내지 1.5중량%, 카본 블랙 4 내지 6 중량%, 로진 8 내지 9중량%, 스테아린산 0.5 내지 1중량% 및 폐타이어 고분자 5 내지 8중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 폐타이어 고분자가 첨가된 부틸합성고무 시트 방수제를 제공한다:

상기한 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 바탕기재 상에 상기 폐타이어 고분자가 첨가된 부틸합성고무 시트 방수제를 적층시공하는 것을 특징으로 하는 방수공법을 제공한다.

이상과 같이, 본 발명의 폐타이어 고분자가 첨가된 부틸합성고무 시트 방수제는 기본적으로 신축성과 방음성, 방진성 방수 및 내구성 등이 우수한 부틸합성고무를 이용하고 여기에 탄성이 우수한 폐타이어 고분자를 첨가시킴으로써 강한 탄성이 부여되어 연질 고무 시트가 쉽게 늘어나 얇아져 버리는 단점을 보완할 수 있으므로 토목 구조물, 지하차도, 통로구, 공동구, 전력구 및 지하철 구조물, 건축 구조물의 옥상 방수 및 방근, 지하 주차장의 상부 바닥의 방수, 지하외벽 구조물 등에 적용할 수 있어 당분야에서 매우 유용하게 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

도 1은 본 발명의 폐타이어 고분자가 첨가된 부틸합성고무 시트 방수제를 이용한 방수공법에서 바닥부 시공 단면도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 폐타이어 고분자가 첨가된 부틸합성고무 시트 방수제를 이용한 방수공법에서 벽체 시공 단면도를 나타낸 것이다.

본 발명에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있다.

본 발명의 폐타이어 고분자가 첨가된 부틸합성고무 시트 방수제는 부틸고무 20 내지 25중량%, 폴리부틸렌 17 내지 19중량%, 탈크 35 내지 40중량%, 가소제 1 내지 1.5중량%, 카본 블랙 4 내지 6 중량%, 로진 8 내지 9중량%, 스테아린산 0.5 내지 1중량% 및 폐타이어 고분자 5 내지 8중량%로 이루어진 것을 특징으로 한다.

특히 폐타이어 고분자가 첨가된 부틸합성고무 시트 방수제는 부틸고무 23중량%, 폴리부틸렌 18중량%, 탈크 37중량%, 가소제 1.3중량%, 카본 블랙 5 중량%, 로진 9중량%, 스테아린산 0.7중량% 및 폐타이어 고분자 6중량%로 이루어지거나 또는 부틸고무 24중량%, 폴리부틸렌 19중량%, 탈크 35중량%, 가소제 1.3중량%, 카본 블랙 5 중량%, 로진 8중량%, 스테아린산 0.7중량% 및 폐타이어 고분자 7중량%로 이루어진 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 부틸고무의 구조는 하기 화학식 1에 나타낸 바와 같으며, 이는 하기 반응식 1에 나타낸 바와 같이 이소부틸렌과 이소프렌을 합성함으로써 제조될 수 있다.

화학식 1

[반응식 1]

또한, 상기 반응식 1에서 보는 바와 같이 이중결합을 가진 이소프렌의 함량이 상용제품의 경우 2% 내외로 다른 고무(통상의 수십% 이상)보다 낮아 산소나 오존의 공격으로부터 매우 강하여 노화특성이 우수할 뿐만 아니라, 묽은 천연산이나 알칼리에서는 저항성을 나타내어 내화학성도 우수하다. 또한, 고무의 특성상 신축성이 뛰어나 구조물의 거동에 따른 수축, 팽창에 대응 가능하다. 고무와 같은 고분자 물질은 온도에 따라 상의변화가 순수물질과는 크게 다르다. 일반적인 순수물질은 온도가 올라감에 따라 고체, 액체, 기체의 형태로 바뀌어 지지만 고무와 같은 고분자의 경우는 낮은 온도는 유리와 같은 딱딱한 상태의 유리상으로 존재하지만 온도가 올라가서 일부 분자의 유동이 일어나기 시작하면 변형은 가능하지만 가죽과 같은 상태가 되는 전이 영역을 거치고, 온도가 더 올라가면 우리가 사용하는 고무처럼 변형이 쉽게 되고 탄성을 가지는 고무상 영역의 점탄성 물질이 된다. 또한, 온도가 더 상승하면 비교적 유동이 쉽게 되는 용융상태가 된다. 부틸고무의 유리전이온도(Tg)는 -70℃로 일반적으로 -30℃에 이르는 겨울철 온도에서도 충분히 작업이 가능할 정도의 유연성을 유지한다. 더낮은 온도가 되면 고무내의 분자가 부분적으로 결정화되어 유연성과 분자 유동성이 현저히 떨어져서 점착성능이 크게 저하되고, 찢김이 일어날 수 있다. 그러나, 상대적으로 저분자량인 폴리부텐을 추가한 비가황상태의 부틸고무는 실질적으로 어떠한 기후조건에서도 작업이 가능할만큼 충분한 유연성을 유지하며, 저온에서 물리적 특성을 유지하는 내한성능이 우수한 방수재료이다. 부틸합성고무의 재료적 특성을 기계적 및 물리적 특성, 온도, 전기 및 화학적 특성으로 구분하여 살펴보면 하기 표 1에 나타낸 바와 같다.

구분	물리적 성질
기계적 및 물리적 특성	비중: 0.92 흡수성이 없으며 내수성이 우수함
온도 및 열 특성	내열 및 내한성(-30 내지 150℃)
전기 특성	고주파 절연성 우수
화학 특성	내오존, 자외선 및 내화학약품성 대응성 우수

주재료로 사용되는 부틸고무에 점착성을 부여하고 가소성을 향상시키기 위하여 사용되는 폴리부텐(폴리이소부텐)은 독성이 없어 식품용으로 사용되는 고분자 물질일 뿐만 아니라 화학적으로도 안정하고 열이나 자외선에 우수한 안정성을 나타낸다. 부틸고무의 부착특성을 살펴보면 점착성을 가지는 부틸고무가 콘크리트 표면공극에 함침되어 상호 긴밀하게 부착함으로써, 바탕 콘크리트 부착안정성이 뛰어나다. 따라서, 우수한 점착력을 가짐으로써 콘크리트 바탕과 상호 결속력이 뛰어나 우수한 방수재료이다.

본 발명의 폐타이어 고분자가 첨가된 부틸합성고무 시트 방수제에는 부틸고무를 20 내지 25중량%의 양으로 사용하며, 부틸고무를 20중량% 미만의 양으로 사용할 경우 점착력 및 결속력이 저하되며, 25중량% 초과의 양으로 사용할 경우 본 발명의 효과를 수득할 수 없다.

본 발명의 폐타이어 고분자가 첨가된 부틸합성고무 시트 방수제에는 고무상 수지로서 폴리부틸렌을 사용하며, 이는 17 내지 19중량%의 양으로 사용한다. 이 때 사용량이 상기 범위를 벗어날 경우 본 발명의 효과를 수득할 수 없다.

본 발명의 폐타이어 고분자가 첨가된 부틸합성고무 시트 방수제는 폐타이어 고분자를 5 내지 8중량%의 양으로 첨가시킴으로써 시트의 탄성을 월등하게 향상시키는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서 사용하는 페타이어 고분자는 폐자원의 활용으로 폐타이어를 초세밀하게 분쇄하여 사용할 수 있다.

본 발명의 폐타이어 고분자가 첨가된 부틸합성고무 시트 방수제에는 충전제로서 탈크 및 카본블랙을 각각 35 내지 40중량% 및 4 내지 6중량%의 양으로 사용한다.

또한, 본 발명의 폐타이어 고분자가 첨가된 부틸합성고무 시트 방수제에는 가소제를 1 내지 1.5중량%의 양으로 사용할 수 있으며, 이는 디옥틸프탈레이트, 및 디부틸프탈레이트, 디이소노닐프탈레이트, 사이트릭애시드에스테르, 텍사놀/에스테알콜 등이 사용될 수 있으며, 이들은 단독 또는 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 폐타이어 고분자가 첨가된 부틸합성고무 시트 방수제에는 추가의 첨가제로서 로진(송진)을 사용하며 이는 8 내지 9중량%의 으로 사용하고, 활제로서 스테아린산을 0.5 내지 1중량%의 양으로 사용할 수 있다.

본 발명의 폐타이어 고분자가 첨가된 부틸합성고무 시트 방수제는 각 조성성분을 칭량 후 니더와 롤러를 이용하여 혼합하고, 이물질 방지와 숙성을 위하여 파렛트 및 선반을 이용하여 일정시간 저장하여 혼합물을 숙성시킨다. 이후, 혼합물을 압출기와 와인더를 이용하여 0.2 내지 10mm 정도의 균일한 두께로 압출 성형하고 귄취하여 제조할 수 있다.

본 발명에서는 상기한 폐타이어 고분자가 첨가된 부틸합성고무 시트 방수제를 이용하여 건축물이나 토목구조물 등의 방수 시공에 적용할 수 있는 방수공법을 제공한다.

상기 방수공법은 기본적으로 바탕기재, 고무 프라이머 및 상기한 폐타이어 고분자가 첨가된 부틸합성고무 시트 방수제 층을 적층 시공하여 이루어진다. 바람직하게는 상기 방수공법은 기재와 고무 프라이머 사이에 면고르기 몰탈 또는 바탕 마감층을 적층하는 단계를 포함한다.

상기 방수시공 중 시트와 시트 연결이음부의 겹침처리는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 30 내지 300mm 범위내에서 자착식으로 서로 부착되는 것이 바람직하다.

본 발명의 방수공법에서 상기 바탕기재는 콘크리트, 블록, 벽돌, 금속판, 조립식 건축용 경량패널 또는 합성수지판을 사용할 수 있다. 상기 금속판은 아연도금강판, 일반강판, 필름 라미네이팅 금속판, 알루미늄 합금판, 스테인레스 강판, 연판, 및 동판, 이중금속혼합 경질판, 개질 특수강으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.

본 발명의 폐타이어 고분자가 첨가된 부틸합성고무 시트 방수제는 기본적으로 신축성과 방음성, 방진성 방수 및 내구성 등이 우수한 부틸합성고무를 이용하고 여기에 탄성이 우수한 폐타이어 고분자를 첨가시킴으로써 강한 탄성이 부여되어 연질 고무 시트가 쉽게 늘어나 얇아져 버리는 단점을 보완할 수 있으므로 토목 구조물, 지하차도, 통로구, 공동구, 전력구 및 지하철 구조물, 건축 구조물의 옥상 방수 및 방근, 지하 주차장의 상부 바닥의 방수, 지하외벽 구조물 등에 적용할 수 있어 당분야에서 매우 유용하게 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

이하 본 발명을 하기 실시예에 의하여 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 및 2: 폐타이어 고분자가 첨가된 부틸합성고무 시트 방수제 제조

하기 표 2에 나타낸 바와 같은 조성성분을 칭량한 후 니더와 롤러를 이용하여 혼합하고 이물질 방지와 숙성을 위해 파렛트 및 선반을 이용하여 일정시간 저장하여 혼합물을 숙성시켰다. 이후, 혼합물을 압출기와 와인더를 이용하여 압출성형하고 권취하여 폐타이어 고분자가 첨가된 부틸합성고무 시트 방수제를 제조하였다.

구분	실시예 1	실시예 2
부틸고무	23	24
폴리부텐	18	19
탈크	37	35
가소제	1.3	1.3
카본 블랙	5	5
로진	9	8
스테아린산	0.7	0.7
폐타이어 고분자	6	7

실시예 3: 폐타이어 고분자가 첨가된 부틸합성고무 시트 방수제를 이용한 방수공법

기재로서 콘크리트를 사용하여 프라이머층을 적층한 다음, 실시예 1에서 제조된 폐타이어 고분자가 첨가된 부틸합성고무 시트를 적층하여 방수층을 형성하였다.

시험예 1

상기 실시예 1 및 2에서 제조된 폐타이어 고분자가 첨가된 부틸합성고무 시트 방수제에 대한 물성을 측정하였고 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 표 3에는 물성에 대한 성능 기준을 표기하였다.

시험항목	실시예 1	실시예 2	성능기준	시험방법
인장강도(N/cm)	2,640	2,543	60 이상	ⓚKS F 4911 기준 합성고무계 방수 시트
파단시 신장율(%)	670	760	250 이상
인열강도(N)	1,532	1,450	30 이상

상기 표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 폐타이어 고분자가 첨가된 부틸합성고무 시트 방수제는 우수한 물성, 즉, 인장강도, 파단시 신장율 및 인열강도를 가지므로써 탄성이 매우 향상되었음을 알 수 있다.

Claims

부틸합성고무 시트 방수제로서, 하기 화학식 1의 구조를 갖는 부틸고무 20 내지 25중량%, 폴리부틸렌 17 내지 19중량%, 탈크 35 내지 40중량%, 가소제 1 내지 1.5중량%, 카본 블랙 4 내지 6 중량%, 로진 8 내지 9중량%, 스테아린산 0.5 내지 1중량% 및 폐타이어 고분자 5 내지 8중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 폐타이어 고분자가 첨가된 부틸합성고무 시트 방수제:
화학식 1
제 1 항에 있어서,
부틸고무 23중량%, 폴리부틸렌 18중량%, 탈크 37중량%, 가소제 1.3중량%, 카본 블랙 5 중량%, 로진 9중량%, 스테아린산 0.7중량% 및 폐타이어 고분자 6중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 폐타이어 고분자가 첨가된 부틸합성고무 시트 방수제.
제 1 항에 있어서,
부틸고무 24중량%, 폴리부틸렌 19중량%, 탈크 35중량%, 가소제 1.3중량%, 카본 블랙 5 중량%, 로진 8중량%, 스테아린산 0.7중량% 및 폐타이어 고분자 7중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 폐타이어 고분자가 첨가된 부틸합성고무 시트 방수제.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 폐타이어 고분자가 첨가된 부틸합성고무 시트 방수제를 바탕기재 상에 적층시공하는 것을 특징으로 하는 방수공법.
제 4 항에 있어서,
상기 바탕기재가 콘크리트, 나무, 벽돌, 블럭, 금속판, 조립식 건축용 패널 또는 합성수지판인 것을 특징으로 하는 방수공법.