KR102176331B1 - 나노섬유 티슈를 이용한 교면 또는 건축물 방수용 자재 및 이를 이용한 방수 공법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 나노섬유 티슈를 이용한 교면 또는 건축물 방수용 자재 및 이를 이용한 방수 공법에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 나노셀룰로오스로 코팅된 그래핀 섬유 복합체로 형성되며 나노셀룰로오스로 코팅된 그래핀 섬유 복합체 100 중량부 내의 나노셀룰로오스로 코팅된 그래핀 섬유의 중량부는 2.5 내지 3.0로 형성되는 것을 특징으로 하는 나노섬유 티슈를 이용한 교면 또는 건축물 방수용 자재 및 이를 이용한 방수 공법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 교면 또는 구조물(예: 건축물)에 방수시트를 설치하여 기밀을 유지시킴으로써 차량의 통행이나 외력 등에 의해 아스콘층과 고정된 상태에서 탄성과 강성을 제공함으로써 변형이 발생하는 것을 방지하여 교면의 교란과 손상을 막을 수 있을 뿐만 아니라, 교면 및 구조물에 나노섬유 티슈를 설치하여 기밀을 유지시켜서 교면이나 표면을 통해 콘크리트층으로 우수가 유입되는 것을 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 교면 또는 구조물(예: 건축물)에 방수시트를 설치하여 기밀을 유지시킴으로써 차량의 통행이나 외력 등에 의해 아스콘층과 고정된 상태에서 탄성과 강성을 제공함으로써 변형이 발생하는 것을 방지하여 교면의 교란과 손상을 막을 수 있을 뿐만 아니라, 교면 및 구조물에 나노섬유 티슈를 설치하여 기밀을 유지시켜서 교면이나 표면을 통해 콘크리트층으로 우수가 유입되는 것을 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 나노섬유 티슈를 이용한 교면 또는 건축물 방수용 자재 및 이를 이용한 방수 공법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 구조물에 나노섬유 티슈를 설치하여 기밀을 유지시켜서 교면이나 표면을 통해 콘크리트층으로 우수가 유입되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 나노섬유 티슈층에 그래핀, 나노셀룰로오스 기반으로 강성 및 탄성 보강시트를 상부 및 하부 수지층 사이에 형성시켜서 차량 통행, 풍압 등의 외력에 장기간 노출되는 경우에도 변형을 최소화시키도록 하기 위한 나노섬유 티슈를 이용한 교면 또는 건축물의 방수용 자재 및 방수 공법에 관한 것이다.
일반적으로 교량의 교면은 우수의 침투와 누적된 차량의 하중 등의 물리, 화학적 열화에 의해 발생한 균열로 수분이 침투하여 철근이 부식되고 콘크리트 재료 간의 결합력이 저하되어 분리되며 하절기의 온도상승과 동절기의 동결융해 작용의 반복으로 인한 열화 및 제설제의 염화물 침투에 의한 철근의 부식을 촉진시켜 교량의 내구성과 수명을 저하시킬 뿐만 아니라 안전성 문제에도 영향을 미치고 있는 실정이다.
이러한 균열의 문제점은 교면뿐만 아니라 모든 콘크리트층과 철근으로 형성된 구조물에 발생할 수 있다.
교면이나 구조물에 대한 방수를 위한 공법들이 다수 제안되고 있다.
예로서, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2006-009734호(콘크리트 침투형 방수제 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 방수공법)는 콘크리트 침투형 방수제를 이용하여 콘크리트 구조물의 방수시공을 함으로써, 방수제가 콘크리트 구조물 내부에 침투하여 부착성능이 우수하고 내부 조직을 치밀하게 하여 방수성능이 향상됨은 물론 콘크리트의 강도도 높아지게 되도록 하기 위한 기술에 관한 것이다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2014-0155297호(건물옥상용 조립식 방수패널구조물)은 크로스형조인트와 선형조인트가 탄성있는 투명 합성수지재질로 형성되어 있어 온도변화에 따른 바닥방수패널의 수축, 팽창시 연결부분에 틈새가 발생되지 않으면서 투명재질에 의해 누수나 균열부분을 육안으로 용이하게 확인할 수 있으며, 크로스형조인트와 선형조인트의 내측에는 스폰지나 스티로폼 등으로 된 백업재가 삽입되도록 되어 있어 연결부분의 단열성을 보완하고 물고임을 방지하면서 커버부재로 백업재의 상부 양측을 파지함으로써 평상시 이탈방지 되도록 하고 누수확인시 커버부재 사이로 백업재를 간편하게 인출 및 삽입이 이루어질 수 있는 효과를 제공하는 발명에 관한 것이다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2018-0112793호(콘크리트 슬래브의 복합방수구조물 및 그 시공방법)은 콘크리트 슬래브의 상부에 타설된 침투방수재에 의해 형성된 침투방수층; 상기 침투방수층의 상부에 도포된 도막방수재에 의해 형성된 도막방수층; 상기 도막방수층의 상부에 부착된 시트방수재에 의해 형성된 시트방수층; 상기 시트방수층의 상부에 타설된 콘크리트에 의해 형성된 누름 콘크리트층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 슬래브의 복합방수구조물을 제시함으로써, 콘크리트 슬래브가 소량의 습윤상태인 경우에도 시공이 가능하고, 복합방수구조에 의해 안정적인 방수구조를 이룰 수 있고, 하자 발생 시 부분적인 하자의 보수가 용이하도록 하는 기술에 관한 것이다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2008-0058148호(방수부재 및 이를 이용한 방수구조물, 방수공법)은 복수의 모체 사이에 설치되는 방수부재에 관한 것으로서, 물과 접촉하여 팽창하는 재질에 의해 형성된 본체; 모체에 점착하는 재질에 의한 점착재가 장착되어 모체에 접촉하도록, 본체의 외면에 형성된 점착재 장착부;를 포함하는 방수부재를 제시함으로써, 장기간의 사용에 불구하고 충분한 내구성 및 방수성능을 확보할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.
그러나 제시된 기술들은 방수 성능 확보에만 중점을 두는 한계로, 중량이 큰 화물차 등이 연속적으로 통과하거나 강한 외력에 의한 구조물의 변형을 예방하지는 못하는 한계점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 교면 또는 건축물에 방수시트를 설치하여 기밀을 유지시킴으로써 차량의 통행이나 외력 등에 의해 아스콘층과 고정된 상태에서 탄성과 강성을 제공함으로써 변형이 발생하는 것을 방지하여 교면의 교란과 손상을 막을 수 있도록 하기 위한 나노섬유 티슈를 이용한 교면 및 건축물의 방수 공법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 교면 및 건축물에 나노섬유 티슈를 설치하여 기밀을 유지시켜서 교면이나 표면을 통해 콘크리트층으로 우수가 유입되는 것을 방지할 수 있도록 하기 위한 나노섬유 티슈를 이용한 교면 및 건축물의 방수 공법을 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따른 교면 및 건축물의 방수 공법을 위한 나노섬유 티슈는, 나노셀룰로오스로 코팅된 그래핀 섬유 복합체로 형성되며 나노셀룰로오스로 코팅된 그래핀 섬유 복합체 100 중량부 내의 나노셀룰로오스로 코팅된 그래핀 섬유의 중량부는 2.5 내지 3.0로 형성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 교면 및 구조물(예: 건축물)의 방수 공법을 위한 나노섬유 티슈는, 방수를 위해 상기 나노섬유 티슈의 상면부에 형성되는 방수형 상부수지층과, 상기 나노섬유 티슈의 저면부에 형성되는 방수형 하부수지층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 나노섬유 티슈를 이용한 구조물(예: 건축물)의 방수 공법은, 도로나 교량의 교면에 해당하는 대상체에서 표면의 이물질을 제거하고 정리하는 대상체 표면 정리 단계; 상기 대상체 표면에 프라이머를 도포하여 프라이머층을 형성하는 프라이머층 형성 단계; 그래핀과 나노 셀룰로오스 기반의 나노섬유 티슈층을 준비하는 나노섬유 티슈 준비 단계; 상기 나노섬유 티슈층의 하부에 배치되는 이형지를 분리한 후 상기 프라이머층에 부착하는 나노섬유 티슈 배치 단계; 및 상기 나노섬유 티슈층의 상부에 배치되는 이형지를 분리한 후 아스콘을 포설하여 아스콘층을 형성하는 아스콘층 형성 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 나노섬유 티슈층 준비 단계의 나노섬유 티슈층은, 나노섬유 티슈와, 방수를 위해 상기 나노섬유 티슈의 상면부에 형성되는 방수형 상부수지층과, 상기 나노섬유 티슈의 저면부에 형성되는 방수형 하부수지층으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 나노섬유 티슈 준비 단계의 나노섬유 티슈층은, 상기 방수형 상부수지층의 상부와 상기 방수형 하부수지층 하부에 배치되는 접착층과, 상기 접착층을 덮는 이형지를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 나노섬유 티슈는, 나노셀룰로오스로 코팅된 그래핀 섬유 복합체로 형성되며 나노셀룰로오스로 코팅된 그래핀 섬유 복합체 100 중량부 내의 나노셀룰로오스로 코팅된 그래핀 섬유의 중량부는 2.5 내지 3.0로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 나노섬유 티슈를 이용한 교면 및 건축물의 방수 공법은, 교면 또는 구조물(예: 건축물)에 방수시트를 설치하여 기밀을 유지시킴으로써 차량의 통행이나 외력 등에 의해 아스콘층과 고정된 상태에서 탄성과 강성을 제공함으로써 변형이 발생하는 것을 방지하여 교면의 교란과 손상을 막을 수 있는 효과가 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 나노섬유 티슈를 이용한 교면 및 구조물(예: 건축물)의 방수 공법은, 교면 및 구조물에 나노섬유 티슈를 설치하여 기밀을 유지시켜서 교면이나 표면을 통해 콘크리트층으로 우수가 유입되는 것을 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 나노섬유 티슈를 이용한 교면 및 구조물의 방수 공법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 나노섬유 티슈를 이용한 교면 및 구조물의 방수 공법의 시공 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노섬유 티슈를 이용한 교면 및 구조물의 방수 공법을 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노섬유 티슈를 이용한 교면 및 구조물의 방수 공법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 나노섬유 티슈를 이용한 교면 및 구조물의 방수 공법을 나타내는 순서도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 교면 및 구조물의 방수 공법에 사용되는 나노섬유 티슈층을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 나노섬유 티슈를 이용한 교면 및 구조물의 방수 공법의 시공 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노섬유 티슈를 이용한 교면 및 구조물의 방수 공법을 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노섬유 티슈를 이용한 교면 및 구조물의 방수 공법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 나노섬유 티슈를 이용한 교면 및 구조물의 방수 공법을 나타내는 순서도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 교면 및 구조물의 방수 공법에 사용되는 나노섬유 티슈층을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 나노섬유 티슈를 이용한 교면 및 구조물(예: 건축물)의 방수 공법을 나타내는 순서도이다. 도 1을 참조하면, 나노섬유 티슈를 이용한 교면 및 구조물의 방수 공법은 도로나 교량의 기초인 콘크리트층(100)의 상면인 대상체 표면(110)을 방수시켜 콘크리트층(100)의 내부로 물이 스며드는 것을 방지하도록 하는 교면 방수 공법으로서, 이에 이와 같은 나노섬유 티슈를 이용한 방수 공법은 대상체 표면 정리 과정(S10), 프라이머층 형성 과정(S20), 그래핀과 나노 셀룰로오스 기반의 나노섬유 티슈층 준비 과정(S30), 나노섬유 티슈층 배치 과정(S40), 아스콘층 형성 과정(S50)을 포함하여 이루어질 수 있다.
대상체 표면 정리 과정(S10)는 대상체 표면(110)의 이물질을 제거하고 정리하는 단계이다.
대상체 표면 정리 과정(S10)에서는 대상체 표면(110)에 물을 분사함과 아울러 진공펌프를 통해 흡입하여 이물질을 제거한 후 건조시키는 것이 바람직하다.
대상체 표면(110)에 물을 분사하는 과정에서 브러쉬로 대상체 표면(110)을 쓸어 대상체 표면(110)에 달라붙은 이물질을 제거하도록 하는 것이 바람직하다.
프라이머층 형성 과정(S20)은 대상체 표면(110)에 프라이머를 도포하여 프라이머층(40)을 형성하는 단계이다.
프라이머는 도로를 포장할 때 내식성과 부착성을 증가시키고 상면을 평평하게 형성시켜 나노섬유 티슈층(10)와 결합력을 향상시키도록 맨 처음 밑바탕인 대상체 표면(110)에 상부에 일정두께로 도포시킨 후 경화시키는 도료이다.
이어서, 나노섬유 티슈층 준비 과정(S30)은 프라이머층(40)에 배치시키도록 나노섬유 티슈(11)와, 방수를 위해 나노섬유 티슈(11)의 상면부에 형성되는 방수형 상부수지층(12)과, 나노섬유 티슈(11)의 저면부에 형성되는 방수형 하부수지층(13)와, 방수형 상부수지층(12)의 상부와 방수형 하부수지층(13) 하부에 배치되는 접착층(14)과, 접착층(14)을 덮는 이형지(미도시)로 이루어진 나노섬유 티슈를 준비하는 단계이다.
나노섬유 티슈(11)는 나노셀룰로오스로 코팅된 그래핀 섬유 복합체를 활용하여 제조될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 나노섬유 티슈(11)의 형상은 두께가 매우 얇은 특징을 갖는다. 본 발명에서 사용되는 나노섬유 티슈(11)의 두께는 1.0 mm 이하, 구체적으로는 0.05 내지 1.0 mm 범위이며, 더욱 바람직하게는 0.1 mm의 것을 사용하는 것이 바람직하며, 방수형 상부 및 하부수지층(12,13)의 두께는 1.0 내지 4.0 mm인 것이 바람직하다.
나노셀룰로오스로 코팅된 그래핀 섬유 복합체 100 중량부 내의 나노셀룰로오스로 코팅된 그래핀 섬유의 중량부는 2.5 내지 3.0일 수 있다.
한편, 본 발명에서 사용되는 그래핀 섬유를 구성하는 그래핀은 구조적, 화학적 안정성 및 뛰어난 열 전도도의 특징을 가질 뿐만 아니라 상대적으로 가벼운 원소인 탄소만으로 이루어져 1차원 혹은 2차원 섬유 패턴을 가공하기가 용이하다. 이러한 그래핀의 전기적, 구조적, 화학적, 경제적 특성으로 인하여 그래핀은 강성 및 탄성 보강시트로 사용될 수 있을 것이다. 그래핀 섬유를 강성 및 탄성 보강시트로 사용할 경우, 고분자에 그래핀 섬유를 넣어 복합체(composite)로 사용하는 것이 바람직하며, 복합체 내에서의 그래핀 섬유가 어떤 성능을 발현할지는 그래핀의 형상, 제조 방법 등 다양한 요인에 의하여 영향을 받으며, 보다 나은 성능을 발현하는 그래핀 섬유의 제조가 지속적으로 진행되고 있다. 복합체 내에서의 그래핀 섬유 성능을 평가하기 위해서는 이로부터 제조된 복합체의 물성을 평가하여야 한다. 그러나 순수 그래핀만을 포함한 그래핀 섬유는 마이크로 사이즈(micro size)의 섬유 구조적 결함(defect)으로 인해 실제 기계적 강도가 약하고 sp2 구조가 많은 탓에 섬유 축방향으로 가해지는 외력에 약하여 불안정(brittle)하며 핸들링이 좋지 못하다는 문제점이 있으므로, 이를 보강하기 위해 나노셀룰로오스로 코팅된 그래핀 섬유를 사용하는 것이다.
여기서 나노셀룰로오스를 그래핀 섬유 100 중량부를 기준으로 소량인 22 내지 25 중량부만의 첨가만으로 기계적 강도 특성이 동시에 향상된 그래핀 복합섬유를 제조할 수 있다.
즉, 나노셀룰로오스로 코팅된 그래핀 섬유를 생성하기 위해 나노셀룰로오스는 상업용 목재펄프(활엽수 또는 침엽수)를 TEMPO((2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-1-일)옥시)를 사용하여 산화시킨 후, 간단한 기계적 처리로 제조(수율 90% 이상)한 것을 사용할 수 있으며, 카르복시기 함량이 3.1 내지 3.3 mmol/셀룰로오스 g, 섬유폭은 20 내지 30 μm, 섬유길이는 0.20 내지 0.40 nm인 것을 사용함으로써, 나노셀룰로오스의 낮은 열전도도(0.0029W/mK)로 인해 방수형 상부수지층(12)의 상부의 아스콘층(200)과 방수형 하부수지층(13)의 하부의 콘크리트층(100) 사이에서 단열성 성능을 제공할 뿐만 아니라, 그래핀 섬유의 기계적 강도를 보강할 수 있다.
그리고 코팅의 대상이 되는 그래핀은 나노그래핀으로 결정 크기로 15 내지 20nm를 갖는 것을 제조하여 사용한다.
현편, 본 발명에서 사용되는 그래핀은 나노그래핀으로 결정 크기가 15 내지 23 nm인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
여기서, 나노셀룰로오스를 허니 콤브 구조로 그래핀 섬유에 대한 코팅 처리를 통해 나노셀룰로오스로 코팅된 그래핀 섬유의 표면상의 다공 구조를 통해 콘크리트층(100)의 하부 및 아크콘층(200) 상부에서 침투할 수 있는 수분에 대한 1차적으로 차단하는 방수 구조를 제공할 수 있다.
이를 위해 나노셀룰로오스로 코팅된 그래핀 섬유 및 고분자를 혼합하고,나노셀룰로오스로 코팅된 그래핀 섬유 복합체를 압출을 통해 나노섬유 티슈층(10)를 제공할 수 있다.
여기서 나노셀룰로오스로 코팅된 그래핀 섬유 복합체 내의 나노셀룰로오스로 코팅된 그래핀 섬유의 중량부는 2.5 미만인 경우 탄성과 강도에 해당하는 물성을 획득하기 어려우며, 3.0을 초과하는 경우 나노셀룰로오스로 코팅된 그래핀 섬유 복합체 내에서 나노셀룰로오스로 코팅된 그래핀 섬유에 의한 점성 증대로 변형이 발생한다는 문제가 있으므로, 상술한 바와 같이 나노셀룰로오스로 코팅된 그래핀 섬유 복합체 100 중량부를 기준으로 나노셀룰로오스로 코팅된 그래핀 섬유는 2.5 내지 3.0 중량부를 갖는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에서 나노셀룰로오스로 코팅된 그래핀 섬유 및 고분자를 혼합하는 과정과, 나노셀룰로오스로 코팅된 그래핀 섬유 복합체를 압출을 통해 나노섬유 티슈층(10)를 제조하는 과정 사이에는 20 내지 30분 사이에서 교환하는 과정이 수행되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 고분자 소재는 PLA(PolyLactic Acid) 100 중량부에 대해서 강도를 보강하기 위해 에틸렌비닐초산 코폴리머(EVA) 23 내지 25 중량부, 폴리우레탄 35 내지 37 중량부, 폴리에틸렌 50 내지 55 중량부로 구성되는 수지조성물을 활용할 수 있으며, 이상과 같은 고분자 소재에 의해 제조되는 나노셀룰로오스로 코팅된 그래핀 섬유 복합체는 PLA만을 사용한 환경 재생재료에 비해 인장강도, 굴곡강도, 하중변형온도, 아이죠드 충격강도에서 향상된 성능을 나타낼 뿐만 아니라, 조성 재료 자체가 저렴하여 제조하는 원가를 낮출 수 있다.
그리고, 그래핀 섬유에 나노셀룰로오스를 코팅하기 위한 접착력을 제공하기 위해 주재로 폴리우레탄 프리폴리머 100 중량부에 대하여, CNT 나노 복합재(Carbon Nanotube) 2 내지 5 중량부, 충진제 35 내지 40 중량부, 희석제 7 내지 10 중량부, 증점제 5 내지 8 중량부, 가소제 5 내지 8 중량부, 잠재성경화제 3 내지 5 중량부, 난연제 2 내지 3 중량부를 첨가 혼합하여 접착부재를 형성하며, 접착부재는 나노셀룰로오스를 그래핀 섬유 100 중량부를 기준으로 3.5 내지 4.3 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
폴리우레탄 프리폴리머는 음이온적 친수성화 수성 폴리우레탄 분산액을 사용하며, 500g/mol 이상 내지 700g/mol 이하의 수 평균 분자량, 및 1.5 이상 내지 6 이하의 OH 관능기를 갖는 중합체 폴리올, 디이소시아네이트, 분자의 한쪽 말단에 일차 수산기를 갖는 폴리에테르 및 단분자량 디올을 반응시켜 제조하고, 제조된 프리폴리머를 유기용매에 완전 용해시킨 후, 친수성기를 갖는 디올, 친수성기를 갖는 디아민 또는 이들의 혼합물과 반응시킨 다음, 중화제로 중화시키고 분산매인 물을 가하여 수분산물을 제조하며, 수분산물에 쇄연장제를 가하여 쇄 연장 반응을 수행한 후 반응액 내의 유기 용매를 제거하여 레진 형태로 제조한다.
한편, 본 발명에서 쇄 연장제로 에틸렌 글리콜, 1,4 브타네디올 등의 2관능성 글리콜을 투입하여 폴리우레탄 프레포리마를 생성한다. 이후, 본 발명의 추가 실시예로, 폴리우레탄 프레포리마에 반응억제제로 벤조일 코로라이드및 수분흡수제인 서드움실리코 알루미네이트를 투입하여 합성물의 안정화를 꾀한 후, 톨루엔, 에틸아세테이트, 메틸에틸케톤등의 용제를 투입하여 300 내지 350rpm으로 4시간 이상 혼합하여 폴리우레탄 접착제용 레진을 제조할 수 있다.
한편, 폴리우레탄 프리폴리머는 폴리올, 디이소시아네이트를 NCO/OH의 당량비가 2.6 내지 2.7가 되도록 반응시켜 말단에 2가 이상의 디이소시아네이트기를 갖는 것을 특징으로 한다.
CNT 나노 복합재(Carbon Nanotube)는 나노탄소계열 물질로 유연성, 기계적 특성, 전도도 특성, 전기 전도도, 열 방산에 해당하는 열적 특성, 고강도, 경량화, 내마모성, 전자파 제거 등을 가짐으로써, 초고강도 구조 재료로 이용되는 첨단 소재이다. 즉, CNT 나노 복합재(Carbon Nanotube)는 접착부재 조성물 경화시 인장강도가 우수한 폴리우레탄 프리폴리머에 유연성을 제공할 뿐만 아니라 난연성을 부가하는 효과를 제공할 수 있다.
충진제는 탄산칼슘, 탈크, 클레이, 실리카, 산성백토를 포함하는 그룹에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 한다. 본 발명의 일 실시예로, 탈크를 이용시 폴리우레탄 프리폴리머의 성형성과 내가수분해성능을 향상시키기 위하여 첨가되는 것으로, 주재인 폴리우레탄 프리폴리머 100 중량부에 대하여 충진제 35 내지 40 중량부를 사용할 수 있다.
즉, 탈크가 35 중량부 미만일 경우 폴리우레탄 프리폴리머의 용해시 치수안정성 개선효과가 떨어지며, 40 중량부를 초과하였을 경우 접착제로 사용하여 경화시 내구 및 내열성이 현저하게 저하되는 우려가 발생할 수 있다.
희석제는 폴리우레탄 접착제 조성물에 대한 수지의 점도를 감소시키기 위하여 전형적으로 스티렌을 사용하거나, 크리프(creep)에 악영향이 없이 구조 접착제의 작용 시간을 연장하도록, 구조 접착제용으로 유용한 폴리머 반응성 희석제로서 기능이 있는, 저분자량, 폴리머 수반응성(moisture reactive) 조성물을 활용할 수 있다. 즉 희석제는 폴리머 반응성 희석제를 활용함으로써, 그래핀 섬유에 나노셀룰로오스의 접착 작용 시간을 연장하는 효과를 제공할 수 있다.
증점제는 실리카, 흄실리카, 벤토나이트, 클레이, 아마이드, 셀룰로오스로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상 혼합한 것을 사용한다.
가소제는 디이소데실프탈레이트디이소노닐프탈레이트, 디옥틸프탈레이트, 디부틸프탈레이트, 디옥틸아디페이트로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상 혼합한 것을 사용한다.
잠재성경화제는 옥사졸리딘, 케타진, 알디민, 케티민, 알디민-케티민을 포함하는 그룹에서 1차 또는 2차 아민이 잠재된 성질을 갖고 있는 물질 중 어느 하나 또는 2종 이상 혼합한 것을 사용한다.
난연제에 대해서 살펴보면, 난연제는 몰리브덴산 안티몬, 산화몰리브덴, 수산화마그네슘, 수산화알미늄 중 어느 하나 또는 2종 이상 혼합한 것을 사용한다. 특히 수산화알미늄(Al(OH)3)은 경화된 조성물에 열이 가해져서 200℃ 이상이 되면 미세 다공질이 무수히 많은 활성알루미나로 변화되어 흡착 성능을 가지게 되므로 연소시 발생하는 다이옥신, 염화수소가스(HCl) 등 유해 물질을 흡착하며 열 분해시 흡열 반응을 하여 냉각 효과도 있고 불연성으로서 내수, 내산성이 우수하다. 또한 상기 난연제들을 병용 사용하여 난연 효과의 향상을 기대할 수 있다.
한편, 방수형 상부수지층(12)과 방수형 하부수지층(13)은 액상의 수지용액을 나노섬유 티슈(11)의 상면부와 저면부에 순차적으로 도포하여 경화시킨 것으로서, 밀착력이 향상됨과 아울러 수밀을 유지시킬 수 있게 되며, 후술될 지지망부(20)나 밀림방지수단(30)의 일부를 인서트시켜 고정시킬 수 있게 된다.
나노섬유 티슈층 준비 과정(S30)를 거처 형성된 나노섬유 티슈층(10)는 대상체 표면(110)에 도포된 프라이머층(40)의 상부에 배치되어 기밀을 유지시키는 것으로서, 도 6에서와 같이 탄성을 갖는 합성수지재로 이루어진 나노섬유 티슈(11)와, 재차 방수를 위해 나노섬유 티슈(11)의 상면부에 도포된 후 경화되어 형성된 방수형 상부수지층(12)과, 나노섬유 티슈(11)의 저면부에 도포된 후 경화되어 형성된 방수형 하부수지층(13)와, 방수형 상부수지층(12)의 상부와 방수형 하부수지층(13)의 하부에 배치되는 접착층(14)과, 접착층(14)을 덮는 이형지로 이루어진다.
나노섬유 티슈층(10)는 방수형 하부수지층(13)에 형성되는 접착층(14)에 붙은 이형지를 제거한 후 접착층(14)을 프라이머층(40)의 상부에 접착하여 고정시키게 된다.
나노섬유 티슈층 배치 과정(S40)은 나노섬유 티슈층(10)의 하부에 배치되는 이형지를 분리한 후 프라이머층(40)에 부착하는 단계이다.
나노섬유 티슈층(10)는 프라이머층(40)의 상부에 다수가 배치되어 상기 프라이머층(40)을 덮게 되며, 맞닿게 연결시 틈이 발생되지 않도록 나노섬유 티슈층(10)들의 테두리 부분이 적층되게 배치시킨 후 롤러로 가입하여 적층된 부분을 평평하게 유지되도록 하는 것이 바람직하다.
다르게는, 연결시 맞닿는 부분에 프라이머 또는 실리콘을 분사하여 틈을 메우도록 하는 것도 가능하다.
아스콘층 형성 과정(S50)는 나노섬유 티슈층(10)의 상부에 배치되는 이형지를 분리한 후 아스콘을 포설하여 아스콘층(200)을 형성하는 단계이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 대상체 표면 정리 과정(S10)에서는 대상체 표면(110)에 앵커볼트(50)들을 설치하고, 앵커볼트(50)들을 연결하며 지지망부(20)을 더 설치하는 지지망 설치 과정(S11)이 더 추가되며, 프라이머층(40) 형성 과정(S20)에서는 지지망부(20)의 상측 일부가 외부로 돌출되도록 프라이머층(40)을 형성시키도록 하고, 프라이머층(40)에서 돌출된 지지망부(20)는 프라이머층(40) 상부에 배치되는 나노섬유 티슈층(10)의 하부에 형성되는 방수형 하부수지층(13) 내부에 배치되도록 한다.
지지망부(20)은 지지틀(21)과 지지틀(21) 내부에 용접되는 망부(22)로 이루어지며, 지지틀(21)과 망부(22)는 금속재로 이루어진다. 망부(22)는 지지봉들을 바둑판 형태로 상호 교차되게 배치한 후 지지틀에 용접하여 고정시킨 것이다.
지지망부(20)의 앵커볼트(50)에 용접 또는 나사체결되어 고정됨과 아울러 지지망부(20)의 하부는 프라이머층에 인서트되어 고정되고, 지지망부(20)의 상부는 방수형 하부수지층(13)의 내부에 인서트되도록 함으로써, 차량의 통행에 따른 외력에 의해 나노섬유 티슈층(10)이 이동되는 것을 방지하게 된다.
도 5 및 도 7을 참조하면, 나노섬유 티슈층 준비 과정(S30)에서는 방수형 상부수지층(12)에 고정 프레임틀(31)과 고정 프레임틀의 내부에 배치되는 고정바(32)들로 이루어진 밀림방지수단(30)이 더 마련되고, 고정프레임틀(31)과 상기 고정바(32)들의 상면에는 도로의 주행방향으로 하향 경사지게 형성되는 경사면(331)과 가압지지면(332)을 갖는 지지돌기(33)들이 더 형성되며, 가압지지면(332)은 방수형 상부수지층(12)과 접착층(14)에 돌출되게 배치되고, 아스콘층(200)의 내부에 배치되도록 한다.
이와 같이, 나노섬유 티슈(11)의 방수형 상부수지층(12)에 마련되는 밀림방지수단(30)은 금속재로 이루어진 고정프레임틀(31)과 고정프레임틀(31)의 내부에 일정 간격을 유지하며 배치되고 양단부가 용접고정되는 금속재의 고정바(32)들로 이루어진 밀림방지수단(30)이 더 마련되고, 고정프레임틀(31)과 고정바(32)들의 상면에는 도 5에서와 같이 차량의 도로의 주행방향으로 하향 경사지게 형성되는 경사면(331)과 직각의 가압지지면(332)을 갖는 지지돌기(33)들이 일체로 형성되며, 가압지지면(332)은 방수형 상부수지층(12)과 접착층(14)에 돌출되게 배치되고, 아스콘층(200)의 내부에 인서트되게 배치되어 아스콘층(200)이 경화되면서 고정됨으로써, 차량의 주행에 따른 상기 아스콘층(200)이 밀리거나 상기 나노섬유 티슈(11)가 아스콘층(200)과 함께 밀려 일동되는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한, 지지돌기(33)의 가압지지면(332)이 차량의 주행 방항과 직각으로 배치되어 지지력을 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명에서 방수형 상부수지층(12) 및 하수수지층(13)은 부틸고무, 카본 보강제, 방수재, 가소제, 첨가제, 경화촉진제 간의 중량비가 10 내지 17 : 1 내지 3 : 3 내지 4 : 0.5 내지 1 : 2 내지 4 : 1 내지 2로 형성되는 것을 특징으로 하며, 겔상으로 형성되어 도포한 후 경화된다.
부틸 고무는 합성고무의 한 가지로, 이소부틸렌에 소량의 이소프렌을 공중합시킨 것으로서, 인장강도, 내마모성은 거의 같고, 공기 투과성, 내열성, 산소, 알칼리에 대한 저항성도 큰 특징을 갖는 성분이다. 본 발명에서 부틸 고무는 수지층을 형성하는 주요 성분으로서 전체 중의 중량비 10 내지 17의 범위로 포함되는 것이 바람직하다. 부틸 고무는 상용성과 가교 반응을 활성화하기 위해 할로겐화 부틸고무(예를 들어, 클로로 부틸고무, 브로모 부틸고무 등)를 사용할 수도 있다.
이어서, 카본 보강제는 예를 들어 카본 블랙을 사용할 수 있고, 기타 탄소 섬유를 사용하는 것도 가능하며, 카본 클레이를 사용할 수도 있다. 카본 보강제는 수지층의 강도와 내구성을 강화하는 역할을 하며, 본 발명에서 카본 보강제는 중량비 1 내지 3의 범위에서 포함되는 것이 바람직하다.
이어서 방수제는 규산질계 방수제로 이루어질 수 있다. 규산질계 방수제는 파우더 형태의 무기분체와 에멀젼 형태의 액상수지로 이루어진 2액형 규산질계 도막 방수제가 무기분체와 액상수지를 중량비로 12 : 7 내지 9의 비율로 혼합하여 이루어짐으로써, 프라이머층(40) 상부에 배치되는 방수형 하부수지층(13)과 아스콘층(200) 하부에 배치되는 방수형 상부수지층(12)에서 방수 기능을 제공할 수 있다.
또한, 가소제는 몬모릴로나이트계 점토광물 가소제와 알루미늄염 가소제를 사용할 수 있다. 바람직하게는 몬모릴로나이트계 점토광물 가소제와 알루미늄염 가소제를 각각 30~50:50~70의 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 좋다.
또한, 첨가제는 분산제, 방부제, 소포제, 증점제를 포함할 수 있으며, 각각 중량비 2 내지 4 사이의 범위에서 포함시키는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 경화촉진제는 스테아린산 또는 산화아연을 사용할 수 있다. 본 발명에서 경화촉진제는 중량비 1 내지 2 범위에서 포함되는 것이 바람직하다.
부틸고무, 카본 보강제, 가소제, 첨가제, 및 경화촉진제를 혼합한 후 가열하여 용융한 상태의 혼합물을 형성한 후 도포하거나, 겔화제(gelling agent)를 추가로 혼합하여 겔화시킨 후 도포함에 의해 상부수지층 및 하부수지층을 형성할 수 있다.
이상, 본 발명에 따른 나노섬유 티슈를 이용한 교면 또는 건축물 방수용 자재 및 이를 이용한 방수 공법에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명하였다. 상기에서는 주로 교면 방수를 중심으로 설명되었으나, 이에 한정되지 않고 건축물 등 콘크리트 구조물의 표면 방수 및 내부 방수에도 적용될 수 있다.
이상 설명한 본 발명에 따른 나노섬유 티슈를 이용한 교면 및 건축물의 방수 공법에 따르면, 교면 정리 과정와, 지지망부 설치 과정과 프라이머층 형성 과정과 나노섬유 티슈 준비 과정과 나노섬유 티슈 배치 과정과 아스콘층 형성 과정을 포함하여 이루어짐으로써, 교면에 나노섬유 티슈를 설치하여 기밀을 유지시킬 수 있고, 교면을 통해 콘크리트층으로 우수가 유입되는 것을 방지할 수 있으며, 차량의 통행이나 외력에 의해 교면방수시트 및 아스콘층이 밀리는 것을 방지하여 교면의 교란을 막고 교면을 보호할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 장소의 협소 등 현장 여건에 따라 나노섬유 시트를 자착식 시트로도 응용이 가능하며 문양을 입혀 시공이 가능하다. 문양이 그려진 나노섬유 시트 하면에 일정 두께로 방수액을 도포하고 건조 후 프라이머를 도포한 후 보호재를 도포함으로서 자착식으로도 변환이 가능하며, 이 또한 본 발명의 범위에 포함된다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10 : 나노섬유 티슈층 11 : 나노섬유 티슈
12 : 방수형 상부수지층 13 : 방수형 하부수지층
14 : 접착층
20 : 지지망부 21 : 지지틀
22 : 망부 30 : 밀림방지수단
31 : 고정프레임틀 32 : 고정바
33 : 지지돌기 331 : 경사면
332 : 밀림방지면
40 : 프라이머층 50 : 앵커볼트
100 : 콘크리트층 110 : 교면
200 : 아스콘층
12 : 방수형 상부수지층 13 : 방수형 하부수지층
14 : 접착층
20 : 지지망부 21 : 지지틀
22 : 망부 30 : 밀림방지수단
31 : 고정프레임틀 32 : 고정바
33 : 지지돌기 331 : 경사면
332 : 밀림방지면
40 : 프라이머층 50 : 앵커볼트
100 : 콘크리트층 110 : 교면
200 : 아스콘층
Claims (6)
- 나노셀룰로오스로 코팅된 그래핀 섬유 복합체로 형성되며 나노셀룰로오스로 코팅된 그래핀 섬유 복합체 100 중량부 내의 나노셀룰로오스로 코팅된 그래핀 섬유의 중량부는 2.5 내지 3.0로 형성되는 것을 특징으로 하는 교면 및 건축물의 방수 공법을 위한 나노섬유 티슈.
- 청구항 1에 있어서,
방수를 위해 상기 나노섬유 티슈의 상면부에 형성되는 방수형 상부수지층과, 상기 나노섬유 티슈의 저면부에 형성되는 방수형 하부수지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교면 및 건축물의 방수 공법을 위한 나노섬유 티슈.
- 도로나 교량의 교면에 해당하는 대상체에서 표면의 이물질을 제거하고 정리하는 대상체 표면 정리 단계;
상기 대상체 표면에 프라이머를 도포하여 프라이머층을 형성하는 프라이머층 형성 단계;
그래핀과 나노 셀룰로오스 기반의 나노섬유 티슈층을 준비하는 나노섬유 티슈 준비 단계;
상기 나노섬유 티슈층의 하부에 배치되는 이형지를 분리한 후 상기 프라이머층에 부착하는 나노섬유 티슈 배치 단계; 및
상기 나노섬유 티슈층의 상부에 배치되는 이형지를 분리한 후 아스콘을 포설하여 아스콘층을 형성하는 아스콘층 형성 단계; 를 포함하며,
상기 나노섬유 티슈층 준비 단계의 나노섬유 티슈층은, 나노섬유 티슈와, 방수를 위해 상기 나노섬유 티슈의 상면부에 형성되는 방수형 상부수지층과, 상기 나노섬유 티슈의 저면부에 형성되는 방수형 하부수지층으로 이루어진 것을 특징으로 하고,
상기 나노섬유 티슈는, 나노셀룰로오스로 코팅된 그래핀 섬유 복합체로 형성되며 나노셀룰로오스로 코팅된 그래핀 섬유 복합체 100 중량부 내의 나노셀룰로오스로 코팅된 그래핀 섬유의 중량부는 2.5 내지 3.0로 형성되는 것을 특징으로 하는 나노섬유 티슈를 이용한 교면 및 건축물의 방수 공법.
- 삭제
- 청구항 3에 있어서, 상기 나노섬유 티슈 준비 단계의 나노섬유 티슈층은,
상기 방수형 상부수지층의 상부와 상기 방수형 하부수지층 하부에 배치되는 접착층과, 상기 접착층을 덮는 이형지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 티슈를 이용한 교면 및 건축물의 방수 공법. - 삭제
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| KR1020200077078A KR102176331B1 (ko) | 2020-06-24 | 2020-06-24 | 나노섬유 티슈를 이용한 교면 또는 건축물 방수용 자재 및 이를 이용한 방수 공법 |
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| KR1020200077078A KR102176331B1 (ko) | 2020-06-24 | 2020-06-24 | 나노섬유 티슈를 이용한 교면 또는 건축물 방수용 자재 및 이를 이용한 방수 공법 |
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| KR102293278B1 (ko) * | 2021-04-07 | 2021-08-25 | 문지훈 | 나노 탄소재와 라텍스 수지재를 포함하는 복합형 방수시트 및 이를 이용한 방수공법 |
| KR102461874B1 (ko) * | 2022-01-27 | 2022-11-01 | 주식회사 에코이앤씨 | 저수축성 섬유시트 및 보강판넬을 이용한 콘크리트 구조물 내진 보강 공법 |
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| CN207954917U (zh) * | 2018-01-30 | 2018-10-12 | 西安科技大学 | 一种建筑纤维强化积层板 |
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| KR20160107050A (ko) * | 2015-03-03 | 2016-09-13 | 한국원자력연구원 | 방향족 화합물을 포함하는 나노셀룰로오스 제조 및 이를 통한 유무기 복합체 제조방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR102293278B1 (ko) * | 2021-04-07 | 2021-08-25 | 문지훈 | 나노 탄소재와 라텍스 수지재를 포함하는 복합형 방수시트 및 이를 이용한 방수공법 |
| KR102461874B1 (ko) * | 2022-01-27 | 2022-11-01 | 주식회사 에코이앤씨 | 저수축성 섬유시트 및 보강판넬을 이용한 콘크리트 구조물 내진 보강 공법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20200624 |
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| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20200925 Patent event code: PE09021S01D |
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Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20201103 Patent event code: PR07011E01D |
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