KR101186207B1

KR101186207B1 - 난연 아스팔트 조성물 및 이를 이용한 방수시트

Info

Publication number: KR101186207B1
Application number: KR1020100007280A
Authority: KR
Inventors: 서기빈; 임성은; 양재봉; 최영식; 오성; 이광호
Original assignee: 한국석유공업 주식회사
Priority date: 2010-01-27
Filing date: 2010-01-27
Publication date: 2012-10-08
Also published as: KR20110087720A

Abstract

본 발명은 할로겐을 함유하지 않은 친환경적 난연 아스팔트 조성물 및 이를 이용한 난연 방수시트에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 열가소성 폴리올레핀으로 개질된 아스팔트 조성물에 난연성분으로서 팽창흑연 (expandable graphite)을 첨가함으로써 화염 확산 방지에 효과적이면서도 친환경적인 난연성 조성물 및 이를 이용한 방수시트에 관한 것이다. 본 발명의 난연 아스팔트 조성물은 할로겐이나 중금속을 함유하지 않아, 유독가스나 기타 화염과의 접촉시 독성물질의 배출을 근원적으로 차단할 수 있는 장점이 있다. 또한, 물이나 기타 용매에 불용성이므로 노출 부위에 적용이 가능하며, 다른 비할로겐 난연제와 병용 역시 가능하다. 뿐만 아니라, 150 내지 300 ℃의 높은 팽창개시온도를 가지고 있어, 화재시 효과적으로 화염의 확산을 방지할 수 있으며, 열전도도 또한 현저히 개선된 장점이 있다.

Description

난연 아스팔트 조성물 및 이를 이용한 방수시트 {Nonflammable Asphalt Composition and Waterproofing Sheet Using the Same}

본 발명은 할로겐을 함유하지 않은 친환경적 난연 아스팔트 조성물 및 이를 이용한 난연 방수시트에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 열가소성 폴리올레핀으로 개질된 아스팔트 조성물에 난연성분으로서 팽창흑연 (expandable graphite)을 첨가함으로써 화염 확산 방지에 효과적이면서도 친환경적인 난연성 조성물 및 이를 이용한 방수시트에 관한 것이다.

통상적으로, 방수재 (waterproof material)는 건축물 시공 또는 토목 공사에 있어서 내구성 유지를 위해 범용적으로 사용되는 것으로, 화장실, 욕실, 베란다 등의 실내 방수와 건축물 또는 구조물의 옥상이나 외벽 등 노출면에의 방수를 위해 널리 사용되고 있다.

이러한 방수재의 소재로서 아스팔트가 그 뛰어난 방수성 및 가격 경쟁력으로 인해 광범위하게 사용되고 있다. 그러나, 아스팔트는 그 자체로서 쉽게 타는 물질이기 때문에 이를 주재(主材)로 한 방수재가 시공된 상기 건축물 또는 구조물은 화재에 취약한 문제점이 있다.

한편, 난연재란 화재가 났을 때 연소를 억제하기 위해 각종 플라스틱, 섬유, 목재 등에 포함되는 첨가제를 가리킨다. 지금까지 난연재에는 브롬, 염소 등 할로겐이 포함된 '할로겐 난연재'가 주로 사용돼 왔다. 하지만, 할로겐 난연재들은 불에 타면 유독한 가스가 발생하는 단점이 있다. 화재가 났을 때 사람들이 사망하는 대표적인 원인이 상기 유독가스로 인한 질식사라는 점에서 할로겐 난연재의 사용은 점점 기피되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 할로겐을 함유하지 않은 친환경적 난연 아스팔트 조성물을 제공하는 것을 그 목적으로 하며, 난연성분으로서 팽창흑연을 첨가하는 것이 특징이다.

또한, 본 발명은 상기 팽창흑연을 포함하는 난연 아스팔트 조성물을 이용한 방수시트를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명의 난연 아스팔트 조성물은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여,

스트레이트 아스팔트 100 중량부,

열가소성 폴리올레핀 20 내지 88 중량부,

충전제(充塡劑) 10 내지 75 중량부,

안정제 0.2 내지 1.0 중량부, 및

팽창흑연 (expandable graphite) 35 내지 86 중량부

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열가소성 폴리올레핀은 무정형 폴리-α-올레핀 (amorphous poly-α-olefin), IPP (isotactic polypropylene), EPR (ethylene propylene rubber) 폴리머, 폴리올레핀 엘라스토머 (polyolefin elastomer), 및 반응기 열가소성 올레핀 (reactor thermoplastic olefin)으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.

또한, 상기 열가소성 폴리올레핀은 에텐, 프로펜, 부텐, 옥텐, 에틸렌-비닐 아세테이트, 및 에틸렌-프로필렌 고무로 이루어진 군에서 선택된 단량체의 중합체일 수 있다.

또한, 상기 열가소성 폴리올레핀의 중량평균분자량은 1,000 내지 150,000인 것이 바람직하다.

또한, 상기 스트레이트 아스팔트의 침입도는 80 내지 200인 것이 바람직하다.

또한, 상기 팽창흑연의 팽창부피는 100 내지 350 ㎖/g인 것이 바람직하다.

또한, 상기 팽창흑연의 팽창개시온도는 150 내지 300 ℃인 것이 바람직하다.

또한, 상기 팽창흑연의 자유수 (free water) 함량은 1 중량% 이하인 것이 바람직하다.

또한, 상기 팽창흑연의 pH는 5.0 내지 7.5인 것이 바람직하다.

또한, 상기 팽창흑연의 유리산도 (free acid)는 0.1 mg/g KOH 이하인 것이 바람직하다.

또한, 상기 팽창흑연의 수용성분은 0.1 중량% 이하인 것이 바람직하다.

또한, 상기 팽창흑연의 입경 (particle size)은 30 내지 200 메쉬(mesh)인 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 난연 방수시트는 상기 난연 아스팔트 조성물로 이루어진 층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 난연 아스팔트 조성물은 할로겐이나 중금속을 함유하지 않아, 화염과의 접촉시 유독가스나 기타 독성물질의 배출을 근원적으로 차단할 수 있는 장점이 있다. 또한, 물이나 기타 용매에 불용성이므로 노출 부위에 적용이 가능하며, 다른 비할로겐 난연제와 병용 역시 가능하다.

뿐만 아니라, 150 내지 300 ℃의 높은 팽창개시온도를 가지고 있어, 화재시 효과적으로 화염의 확산을 방지할 수 있으며, 열전도도 또한 현저히 개선된 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 난연 아스팔트 조성물이 이용된 노출형 방수시트의 일실시예의 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 하기의 설명에서는 구체적인 구성요소 등과 같은 많은 특정사항들이 도시되어 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 난연 아스팔트 조성물은 스트레이트 아스팔트 100 중량부, 열가소성 폴리올레핀 20 내지 88 중량부, 충전제(充塡劑) 10 내지 75 중량부, 안정제 0.2 내지 1.0 중량부, 및 팽창흑연 (expandable graphite) 35 내지 86 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 사용되는 스트레이트 아스팔트는 석유 정제시 최종적으로 남게 되는 유분으로서 주로 도로 포장용으로 많이 사용되며, 본 발명에서는 이 중 특히 침입도 80 내지 200인 스트레이트 아스팔트를 사용하는 것이 바람직하다. 여기서 침입도가 80 미만이면 아스팔트가 단단해지고 상온에서 반고체 상태를 유지하므로 기온이 낮은 지역에서는 깨질 수 있으며, 반대로 200을 초과하면 아스팔트가 견고하지 못하고 고체상태를 유지하기 힘들며 기온이 높은곳에서는 변형이 생길 수 있어 바람직하지 않다.

그리고, 상기 스트레이트 아스팔트의 개질제로서 본 발명에서 사용되는 열가소성 폴리올레핀은 무정형 폴리-α-올레핀 (amorphous poly-α-olefin), IPP (isotactic polypropylene), EPR 폴리머, 폴리올레핀 엘라스토머 (polyolefin elastomer), 및 반응기 열가소성 올레핀 (reactor thermoplastic olefin)으로 이루어진 군에서 선택된 것이 바람직하고, 에텐, 프로펜, 부텐, 옥텐, 에틸렌-비닐 아세테이트, 및 에틸렌-프로필렌 고무로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 단량체의 중합체인 것이 바람직하다.

특히, 본 발명에서 사용되는 상기 열가소성 폴리올레핀은 그 중량평균분자량이 1,000 내지 150,000인 것이 바람직한 바, 1,000 미만이면 개질아스팔트의 강도가 약해지고 개질효과가 떨어지게 되며, 반대로 150,000을 초과하면 개질아스팔트의 강도는 강해지나 실용성이 떨어지고 성형성이 나빠지는 단점이 있다.

한편, 본 발명의 난연 아스팔트 조성물에 난연성을 부여하는 팽창흑연은 할로겐계가 아니며, 중금속을 함유하지 않아, 화재시 유독가스나 기타 독성물질을 배출하지 않는 장점이 있다. 또한, 물이나 다른 용매에 불용성이어서 교면이나 건물 옥상과 같은 구조물, 건축물의 노출 표면에 적용이 가능하다. 뿐만 아니라, 다른 비할로겐계 난연재와 병용도 가능하고, 팽창개시온도가 150 내지 300 ℃로서 고온영역에 속해 난연성이 뛰어나다. 나아가, 열전도도 또한 현저히 개선되어 화염 확산 방지 효과가 탁월한 장점이 있다.

상기 팽창흑연은 본 발명의 난연 아스팔트 조성물 중 스트레이트 아스팔트 100 중량부 당 35 내지 86 중량부 포함되는 것이 바람직하다. 첨가량이 35 중량부 미만이면 팽창하는 양이 작아 층의 형성이 작아지며 따라서 난연층의 형성이 미흡하게 되고, 반대로 86 중량부를 초과하면 팽창량이 과다하게 되고 아스팔트 양이 부족해져 강도 등 물리적인 물성의 문제가 발생되며 또한 난연층이 과다발생되는 문제가 생긴다.

본 발명에 사용되는 상기 팽창흑연은 또한 100 내지 350 ㎖/g의 팽창부피를 갖는 것이 바람직한데, 팽창부피가 100 ㎖/g 미만이면 난연층의 생성이 미흡해지므로 난연효과가 떨어지고, 350 ㎖/g을 초과하면 난연층이 과다생성될 뿐만 아니라 난연 아스팔트의 강도 등 타 물리적 물성에 부정적인 영향을 미치게 된다.

그리고, 상기 팽창흑연의 자유수 (free water) 함량은 1 중량% 이하인 것이 바람직하고, pH는 5.0 내지 7.5인 것이 바람직하다. 또한, 유리산도 (free acid)는 0.1 mg/g KOH 이하인 것이 바람직하고, 상기 팽창흑연의 수용성분은 0.1 중량% 이하인 것이 바람직하며, 입경 (particle size)은 30 내지 200 메쉬(mesh)인 것이 바람직하다.

본 발명의 난연 아스팔트 조성물의 제조방법을 예시하면 다음과 같다.

침입도 80 내지 200인 스트레이트 아스팔트를 190 내지 220 ℃로 가열하여 용융 상태로 유지하면서, EPR (ethylene propylene rubber) 폴리머를 첨가하고, 1 내지 2 시간 동안 교반하며 혼합한다. 이때 EPR 폴리머는 용융되면서 상기 아스팔트 내로 균일하게 섞이는데, 상기 EPR 폴리머의 입자크기는 2 내지 8 ㎛로 일정하게 유지되면서 고체상태에서 반고체상태 내지는 액체상태로 상전환되도록 한다. 이는 상기 EPR 폴리머 입자의 크기가 8 ㎛를 초과하면 내열 흐름성, 저온성 등의 물성이 현저히 떨어지기 때문이다.

이처럼 스트레이트 아스팔트와 EPR 폴리머를 혼합한 후, 170 내지 190 ℃로 온도를 내린 다음, 충전제, 안정제 및 팽창흑연을 첨가하고 교반하여 균일하게 분산시킨 후 기포를 제거함으로써 본 발명의 난연 아스팔트 조성물을 수득한다.

이렇게 수득한 난연 아스팔트 조성물을 BS(British Standard) 476(Fire tests on building materials and structures) part 3(Classification and method of test for external fire exposure to roofs)에 따라 시험한 결과 AA 등급에 속하는 것으로 나타나, 난연성이 매우 우수함을 확인하였다.

시험항목	규격	결과		시험방법
화염투과 (Fire Penetration. first letter)	A,B,C,D	A	AA	BS 476-3:2004
화염확산 (Spread of Flame. second letter)	A,B,C,D	A	AA	BS 476-3:2004

한편, 본 발명은 상기 난연 아스팔트 조성물을 이용한 방수시트를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 하며, 이러한 방수시트의 일실시예를 도 1에 도시하였다.

도 1은 노출 표면에 적용되는 방수시트의 일실시예에 대한 단면도로서, 층 2가 본 발명의 난연 아스팔트 조성물로 이루어져 상기 방수시트에 난연성을 부여한다.

층 1은 표면층으로서 칼라 골재 또는 모래로 이루어져 있다.

층 3은 지지층으로서, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 에틸렌-비닐 아세테이트 필름 등의 단독 또는 복합체, 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌테레프탈레이트의 부직포 또는 여기에 유리섬유 메쉬(mesh)를 첨가한 복합체로 이루어져 있으며, 본 발명의 방수시트에 기계적 강도를 부여한다.

층 4는 방수층으로서 APP (atactic polypropylene) 개질 아스팔트, SBS (styrene butadiene styrene) 개질 아스팔트, 열가소성 폴리올레핀 개질 아스팔트 등으로 이루어지며, 상기 방수시트에 방수성을 부여한다.

층 5는 기저층으로서 토치(torch) 적용시에는 폴리에틸렌 필름, 자착식인 경우에는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 이형필름이나 이형지, 그리고 롤이나 푸어(pour) 적용시에는 탈크(talc) 또는 모래로 이루어진다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본원 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 범위는 위의 실시예에 국한해서 해석되어서는 안되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.

1 : 표면층 2 : 난연층
3 : 지지층 4 : 방수층
5 : 기저층

Claims

스트레이트 아스팔트 100 중량부,
열가소성 폴리올레핀 20 내지 88 중량부,
충전제(充塡劑) 10 내지 75 중량부,
안정제 0.2 내지 1.0 중량부, 및
팽창흑연 (expandable graphite) 35 내지 86 중량부
를 포함하고,
상기 열가소성 폴리올레핀은 무정형 폴리-α-올레핀 (amorphous poly-α-olefin), IPP (isotactic polypropylene), EPR (ethylene propylene rubber) 폴리머, 폴리올레핀 엘라스토머 (polyolefin elastomer), 및 반응기 열가소성 올레핀 (reactor thermoplastic olefin)으로 이루어진 군에서 선택되고,
상기 열가소성 폴리올레핀의 중량평균분자량은 1,000 내지 150,000인 것을 특징으로 하는 난연 아스팔트 조성물.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 열가소성 폴리올레핀은 에텐, 프로펜, 부텐, 옥텐, 에틸렌-비닐 아세테이트, 및 에틸렌-프로필렌 고무로 이루어진 군에서 선택된 단량체의 중합체인 것을 특징으로 하는 난연 아스팔트 조성물.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 스트레이트 아스팔트의 침입도는 80 내지 200인 것을 특징으로 하는 난연 아스팔트 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 팽창흑연의 팽창부피는 100 내지 350 ㎖/g인 것을 특징으로 하는 난연 아스팔트 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 팽창흑연의 팽창개시온도는 150 내지 300 ℃인 것을 특징으로 하는 난연 아스팔트 조성물.
청구항 1, 청구항 3, 또는 청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 청구항의 난연 아스팔트 조성물로 이루어진 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 난연 방수시트.