KR101809492B1

KR101809492B1 - 차열기능을 갖는 tpo 방수시트

Info

Publication number: KR101809492B1
Application number: KR1020170108386A
Authority: KR
Inventors: 정재은; 강경태
Original assignee: 한화엘앤씨 주식회사
Priority date: 2017-08-28
Filing date: 2017-08-28
Publication date: 2017-12-15

Abstract

본 발명은 차열기능을 갖는 TPO(Thermoplastic Olefin) 방수시트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물류센터를 포함한 상업용 저경사를 갖는 지붕 등에서 우레탄 방수 대신 지붕 마감재로 활용되면서 특히, 방수기능 외에 차열기능을 더 구현함으로써 장수명화는 물론 방수, 단열 성능을 증진시킨 차열기능을 갖는 TPO 방수시트에 관한 것이다.

Description

차열기능을 갖는 TPO 방수시트{TPO waterproof sheet with heat shield function}

일반적으로, 건물의 지붕, 특히 물류센터를 비롯한 저경사를 갖는 지붕의 방수는 주로 방수시트를 부착하는 방식으로 이루어진다.

물론, 우레탄 등의 방수재를 도포하여 도막을 형성하는 방식도 있지만, 도막 방수의 경우에는 지붕을 이루는 콘크리트에 균열 발생시 도막에도 함께 균열이 생겨 쉽게 누수된다는 점, 일정 두께의 도막을 형성하기 위해 과다한 시간과 비용이 소요되는 점 등 단점이 더 많기 때문에 주로 저경사 지붕의 경우에는 방수시트를 이용한 방수작업이 진행된다.

그런데, 최근들어 잦은 폭염과, 혹서기가 지속되면서 방수시트만 갖추어진 지붕에서는 차열기능이 없기 때문에 높은 열기가 실내로 전도되어 실내 온도를 상승시키고, 이로 인해 냉방가동률을 높이게 되어 에너지 낭비, 소비전력 낭비에 따른 관리 비용 증대를 초래하는 현상이 반복되고 있다.

이를 방지하기 위해서는 차열을 위한 별도의 지붕 시공이 필요한데, 이것은 시공상 비용상 많은 단점과 불편함이 있다.

또한, 이미 시공되어 있는 방수시트의 존재로 인해 차열부재의 시공이 매우 불편하고 어렵다는 한계도 있다.

대한민국 등록특허 제10-1202767호(2012.11.13.) '열가소성 접착 증강제 및 그 제조방법, 열가소성 접착 증강제가 코팅된 써머플라스틱 올레핀(TPO) 방수 시트 및 이를 이용한 방수 공법' 대한민국 등록특허 제10-0983618호(2010.09.15.) '보강날개를 구비한 알루미늄 피막 방수시트와 이의 제작방법, 그리고 그 방수시트에 의한 복합방수공법' 대한민국 등록특허 제10-0757501호(2007.09.04.) 'TPO 개질 아스팔트 방수시트 및 이를 이용한 복합방수공법'

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 물류센터를 포함한 상업용 저경사를 갖는 지붕 등에서 우레탄 방수 대신 지붕 마감재로 활용되면서 특히, 방수기능 외에 차열기능을 더 구현함으로써 장수명화는 물론 방수, 단열 성능을 증진시킨 차열기능을 갖는 TPO 방수시트를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, TPO 시트로 된 기재층(100)과; 폴리에틸렌사로 평직된 직물로 이루어지고, 상기 기재층(100) 위에 합지된 직물층(110)과; 상기 직물층(110) 위에 합지되고, 상기 기재층(100)과 동일한 TPO 시트로 된 상지층(120);을 포함하며, 상기 기재층(100)의 하면에는 알루미늄차열층(200)이 합지된 것을 특징으로 하는 차열기능을 갖는 TPO 방수시트를 제공한다.

이때, 상기 기재층(100)과 상지층(120)을 구성하는 TPO 시트에는 발수성을 강화시키기 위해 나노 실리카분말이 TPO 시트 전체 중량 대비 2.5-4.5중량부 더 첨가되고; 상기 상지층(120)에는 내오염성을 강화시키기 위해 상지층(120)을 구성하는 TPO 시트 전체 중량 대비 세바스산을 3.5-5.5중량부 더 첨가한 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 기재층(100)에는 물 65중량%에 PCM(Phase Change Material) 15중량%, 빙초산(Glacial Acetic Acide) 10중량% 및 리튬브로마이드(LiBr) 10중량%를 녹인쿨링수를 상기 기재층(100)을 구성하는 TPO 시트 전체 중량 대비 4-6중량부 더 첨가한 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 기재층(100)과 상기 알루미늄차열층(200) 사이에는 폴리프로필렌 부직포층(300)이 개재된 상태로 접착제를 통해 상호 합지된 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 접착제는 PEEK(Polyetheretherketone) 1.5-3.0중량%와, 포타슘실리케이트(Potassium Silicate) 2.5-4.5중량%, 옥타메틸사이클로테트라실록산(octamethylcyclotetrasiloxane)으로 코팅된 지르코니아 분말 2.5-4.5중량% 및 나머지 폴리에틸렌(PE) 수지로 이루어진 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 알루미늄차열층(200)의 하면에는 알루미늄의 산화를 방지하는 보호층(400)이 더 형성된 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 보호층(400)은 PET 필름으로 이루어지고, 상기 PET 필름은 전체 중량 대비 3-6중량부의 메타인산염과, 4-8중량부의 부틸히드록시 아니졸(BHA)을 포함하는 것에도 그 특징이 있다.

또한, 본 발명은 알루미늄분말이 15중량% 함유된 TPO 기재시트(100')와; 상기 TPO 기재시트(100')의 상면에 합지되는 폴리에틸렌사로 평직된 폴리에틸렌 직물(110')과; 상기 폴리에틸렌 직물(110')의 상면에 합지되는 알루미늄분말이 15중량% 함유된 TPO 상지시트(120')로 이루어진 것을 특징으로 하는 차열기능을 갖는 TPO 방수시트도 제공한다.

이때, 상기 TPO 기재시트(100')의 하면에는 알루미늄차열층(200)이 더 합지되고, 상기 알루미늄차열층(200)의 하면에는 산화방지용 보호층(400)이 더 합지된 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 물류센터를 포함한 상업용 저경사를 갖는 지붕 등에서 우레탄 방수 대신 지붕 마감재로 활용되면서 특히, 방수기능 외에 차열기능을 더 구현함으로써 장수명화는 물론 방수, 단열 성능을 증진시키는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 차열기능을 갖는 TPO 방수시트를 구현하기 위한 기본시트인 TPO 방수시트의 층구조를 보인 예시적인 단면도이다.
도 2는 도 1의 기본시트에 차열기능이 구현된 본 발명 TPO 방수시트의 층구조를 보인 예시적인 단면도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 차열기능을 갖는 TPO 방수시트의 다른 층구조를 보인 예시적인 단면도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 기본시트인 TPO 방수시트에 대한 성능 평가를 보인 시험성적서이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 기본시트로서 TPO 시트로 된 기재층(100)을 포함하며, 상기 기재층(100) 위에 합지되는 직물층(110), 상기 직물층(110) 위에 합지되는 상지층(120)으로 이루어진 TPO 방수시트를 포함한다.

이때, 상기 기재층(100)은 TPO 시트로 이루어지며, 상기 직물층(110)은 PE(폴리에틸렌)사(絲)로 평직된 직물을 사용하고, 상기 상지층(120)은 상기 기재층(100)과 마찬가지로 TPO 시트로 이루어진다.

여기에서, 기재층(100)과 상지층(120)을 TPO 시트로 사용하는 이유는 TPO 시트가 갖는 다음과 같은 특성 때문이다.

예컨대, TPO 시트는 영구적인 UV 방사성을 포함한 탁월한 내후성과, 저온에서의 우수한 유연성, 탁월한 융착성 및 시공시 유해물질이나 냄새, 먼지 발생이 없고, 방수성과 내풍성이 뛰어나고, 무엇보다도 친환경 열가소성 소재이며, 발수 직모사가 보강되어 있어 높은 기계적 강도를 갖기 때문이다.

특히, 상기 기재층(100)과 상지층(120)을 구성하는 TPO 시트에는 발수성을 강화시키기 위해 나노 실리카분말이 기재층(100)과 상지층(120)을 구성하는 각각의 TPO 시트 전체 중량 대비 2.5-4.5중량부 더 첨가될 수 있으며, 또한 상지층(120)의 경우에는 내오염성을 강화시키기 위해 상지층(120)을 구성하는 TPO 시트 전체 중량 대비 세바스산을 3.5-5.5중량부 더 첨가할 수 있다.

뿐만 아니라, 차열 특성을 강화하기 위해 상기 기재층(100)에는 물 65중량%에 PCM(Phase Change Material, 주로 파라핀) 15중량%, 빙초산(Glacial Acetic Acide) 10중량% 및 리튬브로마이드(LiBr) 10중량%를 녹인쿨링수를 상기 기재층(100)을 구성하는 TPO 시트 전체 중량 대비 4-6중량부 더 첨가할 수 있는데, 이때, PCM은 상변화물질로서 외부 열을 흡수하거나 방출하는 것으로 열 흡수에 따른 차열기능을 수행하고, 빙초산은 어느점이 14.5℃ 이상으로서 상온에서도 어는 특성이 있어 쿨링성을 강화시키며, 리튬브로마이드는 흡습성이 매우 커 주변의 수분을 끌어 당기면서 쿨링성을 증대시키므로 첨가 사용되고, 점성을 떨어뜨리지 않고 성형성을 유지할 수 있도록 상기 범위로 첨가되어야 한다.

또한, 직물층(110)을 PE사로 평직된 직물을 사용하는 이유는 기재층(100)과 상지층(120)의 합지성을 높이되, 특히 강도를 높이기 위함이다.

이는 PE가 분자쇄의 직진성이 좋고, 분자쇄의 강도 및 탄성률이 높을 뿐만 아니라, 분자쇄가 완전히 펴질 때까지의 변형량이 작아 고강도, 고탄성률을 확보할 수 있기 때문이다.

본 발명은 이와 같은 TPO 방수시트를 기본으로 하고, 여기에 알루미늄차열층을 더 구비하여 차열특성을 강화시킴으로써 방수는 물론 차열에 따른 단열성능을 동시에 구현하도록 구성된다.

이를 위해, 본 발명에서는 도 2의 예시와 같이, 기재층(100)의 하면에 알루미늄차열층(200)을 더 형성한다.

상기 알루미늄차열층(200)은 알루미늄 박막필름을 기재층(100)에 라미네이션시킨 것으로, 특히 1050계열 알루미늄을 사용함으로써 열전도성을 높여 옥외에서 받은 열을 알루미늄차열층(200)이 흡수 분산, 방출시켜 건물 내부로 전도되지 못하게 하는 것에 의해 건물 내부로의 차열, 즉 단열 성능을 발휘하게 된다.

이에 더하여, 도 3의 예시와 같이 상기 알루미늄차열층(200)의 기재층(100)에 대한 부착력을 높이기 위해 상기 기재층(100)와 알루미늄차열층(200) 사이에 폴리프로필렌 부직포층(300)이 더 형성될 수 있다.

이때, 상기 폴리프로필렌 부직포층(300)의 개재하에 상기 기재층(100)에 합지되는 알루미늄차열층(200)은 합지력, 즉 접착력을 높여 들뜸이나 크랙 발생이 생기지 않도록 본 발명에 따라 조성된 폴리에틸렌접착제를 사용한다.

상기 폴리에틸렌접착제는 PEEK(Polyetheretherketone) 1.5-3.0중량%와, 포타슘실리케이트(Potassium Silicate) 2.5-4.5중량%, 옥타메틸사이클로테트라실록산(octamethylcyclotetrasiloxane)으로 코팅된 지르코니아 분말 2.5-4.5중량% 및 나머지 폴리에틸렌(PE) 수지로 이루어진다.

이때, 상기 PEEK(Polyetheretherketone)는 열가소성의 고기능성 플라스틱수지로서 내화학성, 내수성은 물론 고열 안정성이 뛰어나며, 일반적인 솔벤트에 녹지 않는 준결정성 수지이기 때문에 탁월한 안정성을 제공하며, 무엇보다도 윤활성이 뛰어나 접착제 교반성이 우수하여 열에 충분히 저항하면서 접착안정성을 높이기 위해 첨가된다. 다만, 3.0중량%를 초과하면 강한 자기 결정화로 인해 부착력을 약화시킬 수 있고, 1.5중량% 미만으로 첨가되면 열에 대한 저항성이 떨어지므로 상기 범위로 한정해야 한다.

그리고, 상기 포타슘실리케이트(Potassium Silicate)는 무기질로서 내열성은 물론, 특히 결로 및 그에 따른 곰팡이 번식 억제력을 구현하는데도 기여하기 위해 첨가된다. 다만, 4.5중량%를 초과하면 점성이 커져 도포성이 약화되고, 2.5중량% 미만으로 첨가되면 결로 방지성이 떨어지므로 상기 범위로 한정해야 한다.

또한, 상기 옥타메틸사이클로테트라실록산(octamethylcyclotetrasiloxane)으로 코팅된 지르코니아 분말은 접착력 안정성을 높이기 위한 것으로, 특히 코팅을 하는 이유는 옥타메틸사이클로테트라실록산이 방수성 유기물이기 때문에 지르코니아 분말의 비표면적을 작게 해서 수분이 흡수되지 못하도록 함으로써 접착력을 지속적으로 유지시키기 위함이다. 다만, 4.5중량%를 초과하면 점도가 급격히 증가하고, 2.5중량% 미만으로 첨가되면 방수성을 유지하기 어렵기 때문에 상기 범위로 한정해야 한다.

아울러, 상기 폴리에틸렌수지는 폴리프로필렌부직포와 알루미늄 박막 필름간의 계면접착력을 극대화시켜 고정안정성, 즉 강한 부착력을 구현하기 위한 접착제의 베이스 수지이다.

뿐만 아니라, 본 발명에서는 도 4의 예시와 같이, 상기 알루미늄차열층(200)의 산화를 방지하기 위해 상기 알루미늄차열층(200)의 하부에 보호층(400)을 더 형성할 수 있다.

이 경우, 상기 보호층(400)은 PET(polyethylene terephthalate) 필름이 바람직하다.

다만, 상기 보호층(400)을 구비할 때는 반용융상태의 PET 필름 표면에 알루미늄 박판 필름을 붙여 알루미늄차열층(200)과 보호층(400)이 먼저 일체화되게 한 상태에서 상기 접착제를 이용하여 알루미늄차열층(200)이 폴리프로필렌 부직포층(300)에 합지되게 하거나 혹은 기재층(100)의 하면에 곧바로 합지되게 하는 방식이 바람직하다.

특히, 상기 PET 필름은 산화방지기능을 극대화시키기 위해 PET 필름 전체 중량 대비 3-6중량부의 메타인산염과, 4-8중량부의 부틸히드록시 아니졸(BHA)을 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 메타인산염은 자체적인 산화방지작용은 없지만, 산화과정에서 촉매역할을 하는 금속이온을 불활성화시켜 산화방지제의 작용을 증강시키기 위해 첨가되며, 상기 부틸히드록시 아니졸은 열에 대한 안정성이 높은 대표적인 산화방지제이다.

따라서, 보호층(400)을 이와 같이 구성함으로써 알루미늄의 산화를 방지하여 차열성능에 대한 장수명화를 달성할 수 있다.

한편, 본 발명은 도 5와 같은 형태로 TPO 방수시트의 층 구조를 변형할 수도 있다.

도 5에 따르면, 본 발명에 따른 차열기능을 갖는 TPO 방수시트는 알루미늄분말이 15중량% 함유된 TPO 기재시트(100')와, 상기 TPO 기재시트(100')의 상면에 합지되는 PE(폴리에틸렌)사(絲)로 평직된 폴리에틸렌 직물(110')과, 상기 폴리에틸렌 직물(110')의 상면에 합지되는 알루미늄분말이 15중량% 함유된 TPO 상지시트(120')로 이루어질 수 있다.

이렇게 구성하게 되면, TPO 방수시트 자체에서 옥외 열을 흡수, 방열하기 때문에 별도의 하부 층상구조를 더 구비하지 않도록 차열 기능을 수행할 수 있게 된다.

물론, 차열 기능 강화를 위해 상기 TPO 기재시트(100')의 하면에 앞서 설명한 실시예들의 층구조, 이를 테면 알루미늄차열층(200)을 직접 더 합지하거나 혹은 폴리프로필렌 부직포층(300)의 개재하에 알루미늄차열층(200)을 더 합지하거나 혹은 알루미늄차열층(200)의 하면에 산화방지용 보호층(400)을 더 형성할 수도 있다.

이 경우, 알루미늄분말을 15중량%로 한정하는 이유는 분말상의 금속이기 때문에 균일 분산성과 성형성을 유지하기 위한 것이다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 TPO 방수시트의 방수성 및 차열성을 확인하기 위해 시료를 만들고, 이를 테스트하였다.

먼저, 방수성을 테스트하기 위해 기재층(100)과 상지층(120)을 구성하는 TPO 시트에는 발수성을 강화시키기 위해 나노 실리카분말이 TPO 시트 전체 중량 대비 3.0중량부 첨가하였으며, 또한 상지층(120)에는 내오염성을 강화시키기 위해 세바스산을 4.0중량부 더 첨가한 상태로 시료를 만들었고, 이를 한국건설생활환경시험연구원에 의뢰하여 지붕 방수시트로서 기능을 갖는지를 확인하였다. 다만, 방수성 테스트는 기본시트에 대해서만 수행하였다. 이것은 기본시트를 기반으로 차열성이 구현되는 것이므로 기본시트의 층구조가 방수기능을 갖는다면 당연히 차열시트도 방수성을 갖기 때문이다.

이러한 방수성에 대한 시험결과는 도 6 내지 도 8에 첨부하였으며, 테스트 결과 방수시트로서 충분한 특성을 가진 것으로 확인되었다.

그리고, 차열성을 테스트하기 위해 박스형 챔버를 구획하고, 구획벽에 사각형상의 구멍을 뚫은 후 본 발명에 따른 차열특성을 갖도록 구현된 방수시트를 시료로 하여 구획벽에 고정하여 구멍을 막고 일측에서는 40-45℃ 범위로 가열하였다.

아울러, 반대편에서는 적외선 온도계로 온도변화를 측정하였으며, 실험은 10시간 동안 지속하였다.

시험결과, 가열전 초기 온도는 20.5℃였으며, 가열 후 1시간 경과시 20.8℃였고, 3시간 경과시 21.2℃였으며, 5시간 경과시 21.5℃였고, 7시간 경과시 21.8℃였으며, 10시간 경과시 21.8℃였다.

이를 통해, 열을 완전히 차단하는 것은 아니지만, 차열성이 명백하게 유지되었음을 확인할 수 있었다.

100: 기재층
200: 알루미늄차열층
300: 폴리프로필렌 부직포층
400: 보호층

Claims

TPO 시트로 된 기재층(100)과; 폴리에틸렌사로 평직된 직물로 이루어지고, 상기 기재층(100) 위에 합지된 직물층(110)과; 상기 직물층(110) 위에 합지되고, 상기 기재층(100)과 동일한 TPO 시트로 된 상지층(120);을 포함하며, 상기 기재층(100)의 하면에는 알루미늄차열층(200)이 합지된 차열기능을 갖는 TPO 방수시트에 있어서;
상기 기재층(100)에는 물 65중량%에 PCM(Phase Change Material) 15중량%, 빙초산(Glacial Acetic Acide) 10중량% 및 리튬브로마이드(LiBr) 10중량%를 녹인쿨링수를 상기 기재층(100)을 구성하는 TPO 시트 전체 중량 대비 4-6중량부 더 첨가한 것을 특징으로 하는 차열기능을 갖는 TPO 방수시트.
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청구항 1에 있어서,
상기 기재층(100)과 상기 알루미늄차열층(200) 사이에는 폴리프로필렌 부직포층(300)이 개재된 상태로 접착제를 통해 상호 합지된 것을 특징으로 하는 차열기능을 갖는 TPO 방수시트.
청구항 4에 있어서,
상기 접착제는 PEEK(Polyetheretherketone) 1.5-3.0중량%와, 포타슘실리케이트(Potassium Silicate) 2.5-4.5중량%, 옥타메틸사이클로테트라실록산(octamethylcyclotetrasiloxane)으로 코팅된 지르코니아 분말 2.5-4.5중량% 및 나머지 폴리에틸렌(PE) 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 차열기능을 갖는 TPO 방수시트.
청구항 4에 있어서,
상기 알루미늄차열층(200)의 하면에는 알루미늄의 산화를 방지하는 보호층(400)이 더 형성된 것을 특징으로 하는 차열기능을 갖는 TPO 방수시트.
청구항 6에 있어서,
상기 보호층(400)은 PET 필름으로 이루어지고, 상기 PET 필름은 전체 중량 대비 3-6중량부의 메타인산염과, 4-8중량부의 부틸히드록시 아니졸(BHA)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차열기능을 갖는 TPO 방수시트.
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