KR101371271B1 - 도막 방수재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 도막 방수재에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 시멘트와의 반응성, 속경화성, 경도 및 기계적 강도와 내충격성이 좋고, 특히 도막이 안정하여 내구성 및 내 들뜸성이 뛰어난 2액형 도막방수재에 관한 것이다. 본 발명에 따른 도막 방수재는 도막이 안정하여 내구성 및 내 들뜸성이 좋고 시멘트와의 반응성 및 속경화성이 우수할 뿐만 아니라, 경도 및 기계적 강도와 내충격성이 좋고 내수성 및 접착강도가 뛰어나서 다양한 용도의 방수에 특히 적합하게 사용할 수 있다.

Description

도막 방수재{waterproofing compound}
본 발명은 도막 방수재에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 시멘트와의 반응성, 속경화성, 경도 및 기계적 강도와 내충격성이 좋고, 특히 도막이 안정하여 내구성 및 내 들뜸성이 뛰어난 2액형 도막방수재에 관한 것이다.
일반적으로 도막 방수재는 수성 또는 유성의 액상 형태의 방수재를 각종 건축물 및 구조벽의 표면에 도포하고 수분 또는 용제가 증발되고 남은 피막을 이용하여 방수효과를 거두는 조성물을 말하며, 이러한 도막 방수재는 통상적으로 건축 및 토목 구조물의 옥상방수 및 외부방수, 지하구조물의 옹벽 내지 천정 방수 및 화장실, 욕실, 베란다 등의 실내방수 또는 교면방수 등을 위해 사용되고 있다.
현재 널리 보급된 도막 방수재로서는 고무화 아스팔트, 아크릴고무 또는 아크릴수지 등이 주성분인 에멀젼형과, 클로로프렌이나 클로로설폰화 폴리에틸렌이 함유되어 있으며 우레탄이나 에폭시수지가 주성분인 반응형이 있으며, 이들 중 우레탄계 도막 방수재와 고무화 아스팔트계 도막 방수재가 많이 사용되고 있다.
고무화 아스팔트계 도막 방수재는 아스팔트에 스티렌 계통의 중합체, 에틸렌-비닐 아세테이트 또는 스티렌-부타디엔 라텍스 등을 혼합함으로써 아스팔트가 가질 수 없는 성질, 즉 우수한 신장율, 내균열성, 내한성, 접합성 등을 가지도록 개질시킨 것이다. 또한, 내열성과 강도 및 경도를 보다 강화시키기 위해 계면활성제나 경화촉진 등을 첨가하기도 하며, 열가소성 엘라스토머 등을 첨가한 것도 있다.
상기와 같이 고무화 아스팔트계 도막 방수재는 신장율, 내균열성, 내한성, 접합성이 우수한 장점이 있는 반면, 복원력이 약하며 내화학성, 내오존성, 내자외선성이 약한 문제점이 있다.
특히, 스티렌 부타디엔 고무(styrene butadiene rubber; SBR)를 주성분으로 하는 도막 방수재의 경우 복원력이 매우 약하여 반복적으로 신장될 경우에는 열화현상이 발생되며 고유의 물리적 특성을 잃게 되는 문제점이 있고, 이는 곧 품질의 저하를 초래하는 문제점이 있다. 또한, SBR을 주성분으로 하는 도막 방수재의 경우 내화학성, 내오존성, 내자외선성이 약하여 장시간 각종 화학물질 및 오존에 노출되거나 자외선에 노출될 경우에도 급격히 품질이 저하되는 문제점이 있다.
1. 한국 등록특허 제10-1107629(2012.01.12) 2. 한국 등록특허 제10-0758382(2007.09.16)
본 발명자들은 종래의 문제점들이 개선되고 시멘트와의 반응성, 속경화성, 경도 및 기계적 강도와 내충격성이 좋고, 특히 도막이 안정하여 내구성 및 내 들뜸성이 뛰어난 도막 방수재를 개발하기 위하여 예의 연구한 결과, 후술하는 바와 같이 종래의 EVA 수지에 라텍스 수지를 일정 비율로 사용함으로써 도막 방수재의 물성이 현저하게 개선될 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명의 목적은 도막 방수용 결합제로서, EVA 수지 100 중량부, 우레탄 라텍스, 아크릴 라텍스, SBR 라텍스 및 에폭시 라텍스가 1~2: 1~2:2~4:4~6의 중량비로 혼합된 라텍스 수지 20~40 중량부, 유화 아스팔트 90~200 중량부, 안정화제 0.5~15 중량부, 증점제 0.1~1 중량부, 유화제 0.5~5 중량부 및 물 5~25 중량부을 포함하고,
파우더 형태의 무기 충전제로서, 시멘트, 석회 또는 이들의 혼합물 100~130 중량부, 분산제 0.1~5 중량부, 소포제 0.1~5 중량부 및 유색안료 0.1~3 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 2액형 도막방수재를 제공하는 데에 있다.
이상 설명한 본 발명에 따른 도막 방수재는 도막이 안정하여 내구성 및 내 들뜸성이 좋고 시멘트와의 반응성 및 속경화성이 우수할 뿐만 아니라, 경도 및 기계적 강도와 내충격성이 좋고 내수성 및 접착강도가 뛰어나서 다양한 용도의 방수에 특히 적합하게 사용할 수 있다.
본 발명은, 일면에 있어서, 도막 방수용 결합제로서, EVA 수지 100 중량부, 우레탄 라텍스, 아크릴 라텍스, SBR 라텍스 및 에폭시 라텍스가 1~2: 1~2:2~4:4~6의 중량비로 혼합된 라텍스 수지 20~40 중량부, 유화 아스팔트 90~200 중량부, 안정화제 0.5~15 중량부, 증점제 0.1~1 중량부, 유화제 0.5~5 중량부 및 물 5~25 중량부을 포함하고,
파우더 형태의 무기 충전제로서, 시멘트, 석회 또는 이들의 혼합물 100~130 중량부, 분산제 0.1~5 중량부, 소포제 0.1~5 중량부 및 유색안료 0.1~3 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 2액형 도막방수재를 제공한다.
이하, 본 발명에 따른 2액형 도막방수재에 관하여 더욱 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 도막방수재는 크게 도막 방수용 결합제와 파우더 형태의 무기 충전제의 2액형으로 이루어진다.
상기 도막 방수용 결합제는 EVA 수지 100 중량부, 우레탄 라텍스, 아크릴 라텍스, SBR 라텍스 및 에폭시 라텍스가 1~2: 1~2:2~4:4~6의 중량비로 혼합된 라텍스 수지 20~40 중량부, 유화 아스팔트 90~200 중량부, 안정화제 0.5~15 중량부, 증점제 0.1~3 중량부, 유화제 0.5~5 중량부 및 물 5~25 중량부을 포함하고, 파우더 형태의 무기 충전제는 시멘트, 석회 또는 이들의 혼합물 100~130 중량부, 분산제 0.1~5 중량부, 소포제 0.1~5 중량부 및 유색안료 0.1~3 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
EVA(에틸렌비닐아세테이트) 수지는, 예를 들면, 비닐아세테이트에 에틸렌을 80~95℃에서 50 기압을 가압반응시켜 제조할 수 있다. 본 발명에서는 통상의 상온 가교형 EVA를 특히 바람직하게 사용할 수 있다.
EVA 수지는 폴리에틸렌 사즐 중에 초산기와 같은 큰 원자단이 함유되어 있으므로 결정화도는 낮은 편이며 초산비닐의 함량이 늘어날 수록 극성이 커지고 접착력과 투명성은 커지게 된다. EVA 수지는 반복 굽힘강도가 대단히 커서 폴리에틸렌에 비하여 항절력이 훨씬 강하고 충격을 가해도 꺽이지 않는 고무 탄성을 나타낸다.
그러나, EVA 수지는 내알칼리성, 내굴곡성, 내충격성이 좋고 무공해성이며, 저렴하고 시멘트 부합성이 좋아 몰타르 방수제로서 주로 사용되고 있으나, 접착력과 내수성이 떨어지는 문제가 있어서 장기간이 경과하면, 도막의 들뜸(popping)을 유발하는 등의 결과를 초래한다.
따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 우레탄 라텍스, 아크릴 라텍스, SBR 라텍스 및 에폭시 라텍스가 1~2: 1~2:2~4:4~6의 중량비로 혼합된 라텍스 수지 20~40 중량부를 수성 에멀젼 형태로 사용하는 것에 특징이 있다.
상기 우레탄 라텍스는 상기 우레탄 라텍스는 시멘트와의 반응성 및 속경화(가사시간 단축)를 위하여 채택된 성분으로서, 이소프로필렌디이소시아네이트(IPDI)에 폴리올을 반응시키고 3급 아민으로 분자말단의 이소시아네이트(-N CO)를 블로킹시켜 물에 강제 분산시킨 것으로서, 통상의 수용성 고분자 가교제로 사용되는 것이면 제한없이 사용할 수 있으며, 예를 들면, U사로 부터 U-100의 제품명으로 상업적으로 입수가능하다. 상기 우레탄 라텍스 수지의 함량이 상기 설정한 범위를 벗어나면 가사시간이 지나치게 길어지거나 짧아져서 제품의 안정성 및 작업성이 나빠지는 문제가 있다.
상기 아크릴 라텍스는 상기 아크릴 라텍스는 우수한 기계적 강도를 제공하는 성분으로서, 부틸아크릴레이트(BA)에 아크릴산(AA), 메틸메타클리레이트(MMA), 2-에틸헥실아크릴레이트(2-EHA) 등을 공중합시켜서 얻을 수 있으며, 통상의 수용성 고분자 가교제로 사용되는 것이면 제한없이 사용할 수 있으며, 예를 들면, K사로 부터 CP-501의 제품명으로 상업적으로 입수가능하다. 아크릴 라텍스의 사용량이 상기 설정한 범위의 하한을 벗어나면 에멀젼 입자간 안정성이 떨어지고, 상한선을 벗어나면 점도가 내수성 및 내알칼리성이 취약해진다.
상기 스티렌 부타디엔 고무(styrene butadiene rubber; SBR)는 스티렌과 부타디엔을 일정 비율로 혼성 중합을 한 합성 고무로서, 내한성(freezing resistance) 및 강도와 경도가 우수한 특징을 부여한다. 상기 SBR 라텍스는 상업적으로 입수할 수 있으며, 금호석유화학(주)의 KOSYN KSL-201, KSL-362의 제품이 본 발명에 더욱 적합하게 사용될 수 있다. 마찬가지로 상기 SBR 고무가 상기 설정한 범위를 벗어나면 방수재의 물성이 떨어진다.
상기 에폭시 라텍스는 비스페놀 A 형 에폭시 수지를 유화제를 사용하여 물에 분산시킨 것으로서, 방수재에 내수성, 들뜸방지, 우수한 접착강도를 제공한다. 이러한 제품의 예로서는 국도화학(주)의 YD-011, KEM-101-50 등의 제품을 구매하여 사용할 수 있다. 상기 에폭시 수지의 함량이 상기 설정한 범위를 벗어나면 들뜸현상이 일어나거나 방수재의 가사시간이 길어질 우려가 있다.
따라서 상기 라텍스 혼합물은 우레탄 라텍스, 아크릴 라텍스, SBR 라텍스 및 에폭시 라텍스가 1~2: 1~2:2~4:4~6의 중량비로 혼합된 것이 가장 바람직하고, 20~40 중량부를 수성 에멀젼 형태로 사용하는 것이 좋은데 상온 가교형 에멀젼 라텍스 수지의 함량이 20 중량부 미만일 경우 기존의 아스팔트계 방수 도막에 부여되는 가교 성능이 저하되고, 상기 라텍스 수지의 함량이 40 중량부를 초과하면 가사시간이 길어지고 일부 상분리가 일어나서 물성저하의 우려가 있다.
상기 유화 아스팔트는 유화제가 양전하를 띠고 있는 양이온계 유화 아스팔트, 음전하를 띠고 있는 음이온계 유화 아스팔트 및 양/음전하 중 어느 전하도 갖지 않는 비이온계 유화 아스팔트를 사용할 수 있다. 또한, 상기 유화 아스팔트를 합성고무 라텍스와 천연고무 라텍스 등으로 개질시킨 양이온계, 음이온계 및 비이온계 유화 아스팔트 등도 사용할 수 있다.
상기 유화 아스팔트의 함량이 90 중량부 미만일 경우에 아스팔트의 연성, 방수, 방청 및 점착 성능이 현저히 떨어질 우려가 있고, 200 중량부를 초과할 경우 기계적 강도 등의 물리적 성능이 현저히 감소된다.
상기 안정화제는 도막 방수재의 pH를 8~12의 범위내에서 안정하게 유지시키며, 2-에탄올아민 및 환상지방족 폴리아민이 1:0.5~2의 중량비로 혼합된 것을 0.5~15 중량부로 사용할 수 있다.
환상지방족 폴리아민은 폴리아미드수지, 폴리메르캅탄 또는 펜알카민(phenalkamine) 등 공지의 것을 사용할 수 있다.
상기 증점제는 하이드로에틸 셀룰로오스(hydroethyl cellulose)와 같은 셀룰로오스계 증점제를 0.1~1 중량부의 범위로 사용하는 것이 바람직하다. 0.1 중량부 미만이면 상기 고형 성분들 중 일부가 침강하여 그 기능을 충분히 발휘하지 못하고, 1 중량부를 초과하면 점도가 지나치게 높아 작업성이 떨어진다.
상기 유화제는 비이온계 유화제를 사용하는 것이 좋고, 실란의 종류에 따라 선택되는 종류가 달라질 수 있으며, 폴리옥시프로필렌매니톨디올레이트, 폴리옥시에틸렌솔비톨올레이트, 폴리옥시에틸렌모노올레이트, 폴리옥시에틸렌스테아레이트, 솔비탄모노스테아레이트, 솔비탄모노올레이트, 글리세롤모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌솔비톨헥사스테아레이트, 솔비탄트리스테아레이트 및 솔비탄트리올레이트로 이루어지는 군으로부터 1종이상 선택되는 것이 바람직하다. 특히, 상기 유화제는 폴리하이드록시 화합물과 혼합하여 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 유화제의 사용량은 0.5~5 중량부가 바람직하다.
본 발명에 따른 도막 방수재는 결합제에 포함되는 물은 도장 작업성 향상을 위해 5~25 중량부로 포함하는 것이 좋고, 에멀젼과 파우더의 혼합작용을 용이하게 하고 별도의 희석수 첨가를 하지 않게 함으로써 작업을 신속성을 도모하게 한다.
한편, 상기 무기충전제는 상기 결합제와의 작용을 통해 방수도막에 발포 및 기포 형성을 막는 성분으로서 사용된다.
시멘트 또는 석회는 100~130 중량부의 양으로 사용하는 것이 바람직한데 100중량부 이하로 사용하는 경우는 방수특성이 감소되며, 130중량부 이상으로 사용하는 경우 경화도막의 강도는 증가하나, 내구성의 저하를 야기하게 된다.
상기 분산제는 충진제로도 작용하며, 본 발명 도료의 안정성 및 분산성을 제공하는 성분으로서 탄산칼슘 및 에어로실이 1:0.5~2의 중량비로 혼합된 것을 사용할 수 있다. 상기 분산제는 0.1~ 5 중량부의 양으로 사용할 수 있으며, 첨가량이 0.1 중량% 미만이면, 균일한 방수 도포가 어렵고, 5 중량부를 초과하면 도료의 작업성이 떨어진다.
소포제는 에멀젼 충전물과 파우더의 혼합제조시에 파우더의 혼합에 따른 기포발생을 억제하며, 현장 혼합할때 롤러 작업에 따라 발생하는 기포의 탈포효과를 부여하기 위하여 첨가하므로 0.1~5 중량부의 범위로 첨가하며 5 중량부 이상 과량 적용시 방수도막의 내수성을 저하시킨다.
상기 유색안료로는 공지의 것을 사용할 수 있으며, 예로서는 Red 130 MA, Blue 2R, Green GN, 산화철, 시안화철, 또는 산화크롬을 들 수 있다.
본 발명의 도막방수재는 2액형이므로 방수 도장제로서 역할을 하기 위해서는 에멀젼 형태의 결합제와 파우더 형태의 무기 충전제의 혼합비율에 따라 각 성분의 함량이 결정되므로 혼합비율이 경화 방수도막의 최종물성을 결정하는 주된 요소가 된다.
상기한 혼합비율은 방수 도장제로 사용할 때 결합제와 무기 충전제의 비율이 1:0.5∼1.5의 중량비가 적합하고, 상기 혼합비율의 범위를 벗어나는 경우 현장 작업성이 부족하고, 무기질 도막의 내구성, 접착력, 강도 등의 저하가 발생한다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명은 하기 실시예에 의해 한정되지 않고 다양하게 수정 및 변경될 수 있음은 물론이다.
실시예 1: 2액형 도막 방수재의 제조
도막 방수용 결합제로서, EVA 수지(제품명: Phoenix 1020) 1kg, 우레탄 라텍스(제품명: U-100) 30g, 아크릴 라텍스(제품명: CP-501) 30g, SBR 라텍스(제품명: KSL-202) 120g, 에폭시 라텍스(제품명: KEM-101-50) 120g, 유화 아스팔트 1 kg, 2-에탄올아민 10g, 폴리아미드 수지 10g, 히드록시에틸 셀룰로오스 5g, 솔비탄모노올레이트 10g, 정제수 50 ml을 혼합기에 투입하여 200 rpm으로 20 분 동안 혼합하였다. 이어서, 상기 혼합물에 분말 형태의 포틀랜드 시멘트 1kg, 탄산칼슘 10g, 에어로실 10g, 소포제 10g 및 유색안료 1g을 첨가하고 200 rpm으로 교반하면서 20 분 동안 혼합하여 도막 방수재를 제조하였다. 방수재의 최종 pH는 10로 조정하였다.
한편, 비교용으로는 우레탄 라텍스 120g, 아크릴 라텍스 120g, SBR 라텍스 30g, 에폭시 라텍스 30g을 사용한 것을 제외하고는 상기와 동일한 성분을 사용하여 제조하였다.
그 후 롤러를 사용하여 시험용 시멘트면 위에 3mm의 균일한 도막으로 도포하고, 상온에서 10일 동안 양생시킨 후 하기 표 1에 도시된 바와 같은 물성시험을 실시하고 그 결과를 표 1에 기재하였다.
시험항목 본발명 비교예 시험방법
도막들뜸 5개 이하 20개 이하 기포수/㎡
가사시간 3.0 5.0 지촉 건조시간
내수성 80분 40분 ASTM D 570
충격강도 20 kg/㎠ 18kg/㎠ ASTM D 256
접착강도 40 kg/㎡ 20 kg/㎡ ASTM D 1002
경도 H 2B 4B~2H 연필경도
점도 3,000 4,000 Brookfield Enc. Inc. type B
열특성 180℃ 150℃ Shimadzu Co.
상기 표 1에 나타낸 시험 결과로 부터 알 수 있는 바와 같이, 본원 발명에 따른 도막 방수재는 특히 도막들뜸 현상과 가사시간 및 내수성의 측면에서 우수한 것임을 확인할 수 있다.

Claims (5)

  1. 도막 방수용 결합제로서, EVA 수지 100 중량부, 우레탄 라텍스, 아크릴 라텍스, SBR 라텍스 및 에폭시 라텍스가 1~2: 1~2:2~4:4~6의 중량비로 혼합된 라텍스 수지 20~40 중량부, 유화 아스팔트 90~200 중량부, 안정화제 0.5~15 중량부, 증점제 0.1~1 중량부, 유화제 0.5~5 중량부 및 물 5~25 중량부을 포함하고,
    파우더 형태의 무기 충전제로서, 시멘트, 석회 또는 이들의 혼합물 100~130 중량부, 분산제 0.1~5 중량부, 소포제 0.1~5 중량부 및 유색안료 0.1~3 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 2액형 도막방수재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 EVA 수지는 비닐아세테이트에 에틸렌을 80~95℃에서 50 기압을 가압반응시켜 제조된 것인 2액형 도막방수재.
  3. 제1항에 있어서, 상기 안정화제는 2-에탄올아민 및 환상지방족 폴리아민이 1:0.5~2의 중량비로 혼합된 것인 2액형 도막방수재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분산제는 탄산칼슘 및 에어로실이고,
    상기 증점제는 히드록시에틸 셀룰로오스이이며,
    상기 유화제는 폴리옥시프로필렌매니톨디올레이트, 폴리옥시에틸렌솔비톨올레이트, 폴리옥시에틸렌모노올레이트, 폴리옥시에틸렌스테아레이트, 솔비탄모노스테아레이트, 솔비탄모노올레이트, 글리세롤모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌솔비톨헥사스테아레이트, 솔비탄트리스테아레이트 및 솔비탄트리올레이트로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되는 것인 2액형 도막방수재.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 결합제와 무기 충전제의 혼합 비율이 1:0.5∼1.5 중량비인 것인 2액형 도막방수재.
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