KR102295908B1 - 수팽창성 아크릴레이트 복합시트 및 이를 이용한 방수방근공법 - Google Patents

수팽창성 아크릴레이트 복합시트 및 이를 이용한 방수방근공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수팽창성 아크릴레이트 복합시트 및 이를 이용한 방수방근공법에 관한 것으로, 상기 복합시트(100)의 최상부에 1차 방근을 위한 PET 필름층(110)을 형성하고, 상기 PET 필름층(110) 하부에는 2차 방근을 위한 구리분말이 2 ~ 15중량% 함유된 PVC 시트층(120); 상기 PVC 시트층(120) 하부에는 접착성 강화를 위한 부직포층(130)이 접합 성형되며, 상기 부직포층(130) 하부에는 3차 방근을 위한 아크릴레이트 점착제층(140)이 함침되어 이루어지는 수팽창성 아크릴레이트 복합시트로서, 이를 이용한 방수방근공법은 콘크리트 구조물 표면의 이물질을 제거하는 전처리 단계(S1); 상기 콘크리트 구조물 표면에 대해 상기 수팽창성 아크릴레이트 복합시트(100)의 점착제층(140)을 부착하는 복합시트 부착단계(S2); 상기 부착된 수팽창성 아크릴레이트 복합시트(100)와 이웃하는 복합시트(100) 간의 조인트 부위를 연결하기 위해 일측 가장자리에 PET 필름층(110)을 형성하지 않은 복합시트(100)를 3 ~ 10㎝ 폭으로 포개고 400 ~ 700℃의 열풍으로 용접(welding)하는 열융착 접합단계(S3); 상기 열융착 접합된 복합시트(100)의 조인트 부위에 대한 폴리우레아 방수도막 보강단계(S4)로 이루어진다.
본 발명에 의한 수팽창성 아크릴레이트 복합시트는 최상부에 1차 방근을 위한 PET 필름층을 형성되고, 그 하부에는 2차 방근을 위한 구리분말이 함유된 PVC 시트층과 접착성 강화를 위한 부직포층 및 3차 방근을 위한 아크릴레이트 점착제층이 일체로 접합된 3중 방근구조로 이루어짐으로써 콘크리트 구조물에 대한 방수성과 방근성이 탁월하며, 또한 구조재료의 부식과 크랙에 대한 저항성 및 단열효과가 우수한 효과가 있다. 또한, 본 발명에 의한 수팽창성 아크릴레이트 복합시트를 이용한 방수방근공법은 구리분말이 함유된 PVC 시트층의 하부에 부직포를 접합 성형하고 그 하부에 아크릴레이트 점착제층을 형성하여 함침시킴으로써 프라이머 도포작업으로 인하여 발생되는 공정상의 어려움을 개선하여 시공성과 차수성이 양호하고 환경 친화적이며, 또한 콘크리트 구조물 표면이 심하게 훼손된 경우에도 아크릴레이트의 수분함량을 조절하여 절연공법(콘크리트에 붙이지 않는 공법)에 의한 시공이 가능한 장점이 있다.

Description

수팽창성 아크릴레이트 복합시트 및 이를 이용한 방수방근공법{WATER-SWELLING ACRYLATE COMPLEX SHEET, AND CONSTRUCTION METHOD FOR PREVENTION OF WATER AND ROOT USED THE SAME}
본 발명은 옥상이나 주차장 등 콘크리트 구조물 상부의 녹화시스템에 사용되는 수팽창성 아크릴레이트 복합시트 및 이를 이용한 방수방근공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 최상부에는 1차 방근을 위한 PET 필름층을 형성되고, 그 하부에는 2차 방근을 위한 PVC 시트층과 접착성 강화를 위한 부직포층 및 3차 방근을 위한 아크릴레이트 점착제층이 일체로 접합된 3중 방근구조로 이루어짐으로써 콘크리트 구조물에 대한 방수기능은 물론, 구조재료의 부식과 크랙에 대한 저항성 및 단열효과가 우수한 수팽창성 아크릴레이트 복합시트 및 이를 이용한 방수방근공법에 관한 것이다.
흔히 콘크리트 구조물에는 정적, 동적 하중에 의한 휨 모멘트나 진동이 발생하여 균열이 일어나고 중성화 및 노화에 의한 박리가 발생한다. 또한, 빗물 등은 콘크리트 표면에 틈이나 균열을 발생시키고 수분이 침투하여 철근을 부식시켜 콘크리트의 균열을 촉진하며, 콘크리트에 생긴 균열은 건축 토목 구조물의 수명을 단축시키는 원인이 된다.
상기와 같은 이유로 건축 및 토목 구조물은 우수 및 지하수의 유입을 막아 구조체의 균열이나 내구성 저하를 막기 위해 필연적으로 방수작업을 실시하는 바, 이러한 방수작업은 시공방법에 따라 시트 방수공법, 도막 방수공법, 복합 방수공법 등 다양한 방법이 제시되고 있으며, 그에 사용되는 방수재료에는 그 시공방식에 따라 시트식 방수재료, 도막식 방수재료 및 침투식 방수재료 등이 있다.
또한, 도심지에 많은 건축물이 고밀도로 들어서면서 갈수록 녹지공간의 부족으로 대기오염이 상승하고 도심지 열섬 및 온난화 현상 등 환경문제가 인간의 생존에까지 영향을 주고 있음에 따라 이러한 환경적 경제적인 폐해를 개선하기 위하여 녹지면적을 확보하여야 하지만, 도심지역은 고층, 고밀도의 건축물이 밀집되어 있어 자연 지반의 녹지공간을 확보하기에는 한계가 있어 도시건물의 옥상 및 주차장 상부, 복개구간 등에 대한 녹화조경 공사를 함으로써 대기오염물질의 흡수효과와 건축물의 단열효과에 따른 에너지 절감 등의 다양한 이점이 있어 옥상공간에 식물과 나무 등을 심는 옥상 녹화가 활발하게 전개되고 있다.
이러한 종래 콘크리트 구조물의 옥상은 대부분 방수시공을 하고 누름 콘크리트를 타설하여 방수성능을 확보하면 되었으나, 최근 옥상녹화가 급속히 보급되면서 옥상구조물의 경량화를 도모하기 위해 최근에는 누름 콘크리트층을 생략하고 방수층 상부에 직접 성토를 하고 녹화를 위한 식물을 식재함에 따라 방수층이 식물 뿌리의 왕성한 발육에 의한 방수층 손상으로 구조물 누수현상이 발생하여 옥상 녹화의 특성에 맞는 건축물의 장기적인 내구성 확보와 유지관리가 중요한 요건이 되고 있다.
이에 따라 대도시를 비롯하여 친환경사업의 일환으로 건축구조물의 옥상 녹화를 위한 방수층은 본래의 방수성능 이외에 식재된 식물의 활착력과 침투성에 견디는 방근성(root penetration resistance)을 확보하여 식물 뿌리의 성장에 따른 건축물의 균열과 누수 발생 및 방수층의 파손을 효과적으로 방지하기 위한 방근재료와 그에 따른 시공방법의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
상기와 같은 방수방근효과를 구현하기 위한 선행기술을 살펴보면, 대한민국 특허 제10-0982348호(한국석유공업주식회사)에서는 금속 재질에 의해 형성된 호일층(10); 개질 아스팔트에 의해 상기 호일층(10)의 하부에 형성된 제1 개질 아스팔트층(20); 보강재에 의해 상기 제1 개질 아스팔트층(20)의 하부에 형성된 보강층(30); 개질 아스팔트에 의해 상기 보강층(30)의 하부에 형성된 제2 개질 아스팔트층(40);을 포함하고, 상기 제1 개질 아스팔트층(20), 보강층(30) 및 제2 개질 아스팔트층(40)의 측면은 실질적으로 동일한 수직선상에 형성되고, 상기 호일층(10)의 측면은 상기 제1 개질 아스팔트층(20)에 비해 외측으로 돌출되어 돌출부(11)를 형성하며, 상기 제1 개질 아스팔트층(20) 및 제2 개질 아스팔트층(40)은 어택틱 폴리프로필렌(APP : Atactic polypropylene) 개질 아스팔트, 스틸렌-부타디엔-스틸렌(SBS : Styrene-Butadiene-Stylrene) 개질 아스팔트, 또는 써모플라스틱 폴리올레핀계(TPO : Thermoplastic Polyolefins) 개질 아스팔트에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 방수방근시트 및 이를 이용한 방수방근공법을 개시하고 있다.
또한, 특허 제10-1484093호(주식회사 경암이앤씨)에는 최상층부에 형성되어 자외선을 차단하여 하부층을 보호하며, 변화가 심한 기후에 견디는 내후성과 1차 방수방근 기능을 가지고, 각종 컬러를 띄는 자외선차단코팅층(1)과; 상기 자외선차단코팅층(1)의 하부에 형성되어 2차 방수방근 기능을 하는 1차 염화비닐층(2)과; 상기 1차 염화비늘층(2)의 하부에 형성되어 3차 방수방근 기능을 하는 2차 염화비닐층(4)과; 상기 1차 염화비닐층(2)과 2차 염화비닐층(4)의 사이에 형성되어 상기 1차 염화비닐층(2)과 2차 염화비닐층(4)의 상호 결합 시 주름이 생기는 것을 방지하기 위해 형성되며 메쉬 형태로 된 폴리에스터층(3)과; 최종 방수방근 기능을 하고, 상기 방수방근시트(A)를 콘크리트층이나 기타 재질의 층에 접합하기 위해 상기 2차 염화비닐층(4)의 하부에 형성되며, 포설 시 겹치는 부분인 이음부(7)를 제외하고 형성되는 접착제층(5)과; 보관 및 이동을 위해 상기 접착제층(5)을 보호하기 위해 상기 접착제층(5) 하부에 층을 이루며 이형필름으로 된 이형필름층(6)으로 이루어는 PVC시트와 접착제를 이용한 일체형 방수 방근칼라시트 및 이를 이용한 방수공법이 기재되어 있다.
또한, 특허 제10-2051495호(주식회사 세움특수건설 외1)에는 부틸고무 재질의 자착식 방수시트(100); 상기 자착식 방수시트(100)의 저면에 적층되는 이형필름(200); 상기 자착식 방수시트(100)의 상면에 적층되는 PET필름(300); 및 상기 PET필름(300) 상면에 적층되는 유리메쉬섬유시트(400); 를 포함하며, 폭방향 일측은 상기 PET필름(300)의 상면 일부가 외부로 노출되도록 상기 유리메쉬섬유시트(400)가 짧게 형성되고, 폭방향 타측은 상기 PET필름(300) 및 유리메쉬섬유시트(400)가 상기 자착식 방수시트(100) 및 이형필름(200)보다 길게 연장되되, 상기 PET필름(300)의 상면 일부가 외부로 노출된 폭은 상기 PET필름(300) 및 유리메쉬섬유시트(400)가 상기 자착식 방수시트(100) 및 이형필름(200)보다 연장된 길이의 2배 이상이고, 상기 PET필름(300)의 폭방향 타측에는 다수 개의 관통공(320)이 형성되며, 두 시트 간 결합부위는 제1 시트의 폭방향 일측의 노출된 PET필름(300) 부분상에 제2 시트의 방수시트(100)가 놓여지고, 제2 시트의 폭방향 타측의 연장된 PET필름(300) 및 유리메쉬섬유시트(400)가 제2 시트의 방수시트(100)의 측벽을 감싸며 제1 시트의 유리메쉬섬유시트(400) 상에 놓여져 상호 겹쳐진 구조를 갖게 되고, 상기 상호 겹쳐진 두 시트 간 결합부위를 덮도록 우레탄보강부가 도포되어 상기 두 시트간 겹합부위가 3중 보강구조를 갖도록 시공되고, 상기 PET필름(300)의 상기 자착식 방수시트(100)보다 더 돌출된 부위 저면에는 접착층(310)이 도포되고, 상기 자착식 방수시트(100)와 상기 PET필름(300) 사이에 부직포(600)가 삽입된 것을 특징으로 하는 방수방근시트 및 그 시공방법이 기재되어 있다.
그리고 특허 제10-2115242호(주식회사 삼송마그마)에서는 열가소성 폴리올레핀계(Thermoplastic olefin) 수지 40 ~ 60중량%, 터펜 수지 5 ~ 10중량%, VA(vinyl acetate) 함량이 5 ~ 20중량%인 에틸렌초산비닐 공중합체(ethylene-vinyl acetate copolymer, EVA) 15 ~ 40중량%, 기능성 금속분말 마스터 배치(Master Batch) 3 ~ 15중량%로 이루어진 방수방근층(102)을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속분말이 포함된 방수방근 복합시트와 이를 이용한 시공방법을 개시하고 있으며, 상기 기능성 금속분말 마스터 배치는 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 에틸렌초산비닐 공중합체(ethylene-vinyl acetate copolymer, EVA) 중 하나 이상 40 ~ 50중량%, 구리분말 10 ~ 30중량%, 안료 10 ~ 30중량%, UV 안정제 1 ~ 10중량%, 분산제 10 ~ 30중량%로 이루어진다.
그러나 상기와 같은 종래의 방수방근을 위한 재질은 각 재료를 따로 사용하는 다단계 공정으로 시공함으로써 작업성이 매우 제한적이며, 더욱이 금속 호일층 등을 사용하거나 별도의 코팅층을 형성함에 의한 내구성 및 작업성 문제와 환경 유해성, 그리고 시트의 재질 및 복합구조에 따른 비용과다, 콘크리트 바닥재와의 접착성 불량 등으로 발생되는 방수성과 방근성 불량은 물론 시공기간도 길고 시공비용이 많이 소요되는 문제가 있다는 사실을 인식하게 되었다.
이에 따라 본 발명자는 특허 제10-2153936호를 통해 개발된 점착성 아크릴레이트 방수시트 및 이를 이용한 방수공법에 관한 기술을 보완 개량하여 콘크리트 구조물의 옥상이나 기타 구조물 상부의 방수를 위해 3중 구조의 방근층을 일체로 형성하여 시공성과 접착성이 우수함은 물론 방수성 및 방근성이 탁월한 수팽창성 아크릴레이트 복합시트 및 이를 이용한 방수방근공법을 개발하여 본 발명을 완성하였다.
대한민국 등록특허공보 제10-0982348호(공고일자 2010년09월15일) 대한민국 등록특허공보 제10-1484093호(공고일자 2015년01월20일) 대한민국 등록특허공보 제10-2051495호(공고일자 2019년12월04일) 대한민국 등록특허공보 제10-2115242호(공고일자 2020년06월08일)
본 발명의 목적은 최상부에 1차 방근을 위한 PET 필름층이 형성되고, 그 하부에는 2차 방근을 위한 구리분말이 함유된 PVC 시트층과 접착성 강화를 위한 부직포층 및 3차 방근을 위한 아크릴레이트 점착제층이 일체로 접합된 3중 방근구조로 이루어짐으로써 콘크리트 구조물에 대한 방수방근기능은 물론 구조재료의 부식과 크랙에 대한 저항성 및 단열효과가 우수한 수팽창성 아크릴레이트 복합시트 및 이를 이용한 방수방근공법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 구리분말이 함유된 PVC 시트층의 하부에 부직포를 접합 성형하고 그 하부에 아크릴레이트 점착제층을 형성하여 함침시킴으로써 작업성이 양호하고 환경 친화적이며, 또한 콘크리트 구조물 표면이 심하게 훼손된 경우에도 아크릴레이트의 수분함량을 조절하여 절연공법(콘크리트에 붙이지 않는 공법)에 의한 시공이 가능한 수팽창성 아크릴레이트 복합시트 및 이를 이용한 방수방근공법을 제공하는 것이다.
본 발명과 같은 콘크리트 구조물 상부의 녹화시스템에 사용되는 수팽창성 아크릴레이트 복합시트는, 상기 복합시트의 최상부에 1차 방근을 위한 PET 필름층을 형성하고, 상기 PET 필름층 하부에는 2차 방근을 위한 구리분말이 2 ~ 15중량% 함유된 PVC 시트; 상기 PVC 시트층 하부에는 접착성 강화를 위한 부직포층이 접합 성형되며, 상기 부직포층 하부에는 3차 방근을 위한 아크릴레이트 점착제층이 함침되어 일체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 PVC 시트층에 함유되는 구리분말은 평균입도 1 ~ 10㎛이며, 상기 부직포층은 100 ~ 300g/㎡ 범위의 평량을 갖는 단섬유 부직포를 사용하며, 상기 아크릴레이트 점착제층은 물 65 ~ 75중량%에 대하여 아크릴산, 메타크릴산, 이타코닉산, 무수말레인산 중에서 선택된 1종 이상의 유기산계 단량체 90 ~ 99중량부; 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬으로 구성되는 1가 금속수산화물 또는 수산화마그네슘, 수산화칼슘으로 구성되는 2가 금속수산화물 중에서 선택된 1종 이상의 무기염기류 1 ~ 10중량부로 배합된 유기산계 단량체 및 무기염기류 25 ~ 35중량%를 혼합하고 중화반응시켜 고형분 함량 10 ~ 50중량%이고 pH 6 ~ 11 범위의 유기산계 금속염 수용액을 제조한 후, 상기 유기산계 금속염 수용액에 대하여 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드(MBAA) 가교제를 1 ~ 10중량% 비율로 첨가하여 연쇄중합반응을 통해 제조된 겔화물질인 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 의한 수팽창성 아크릴레이트 복합시트를 이용한 방수방근공법은, 콘크리트 구조물 표면의 이물질을 제거하는 전처리 단계; 상기 콘크리트 구조물 표면에 대해 상기 수팽창성 아크릴레이트 복합시트의 점착제층을 부착하는 복합시트 부착단계; 상기 부착된 수팽창성 아크릴레이트 복합시트와 이웃하는 복합시트 간의 조인트 부위를 연결하기 위해 일측 가장자리에 PET 필름층을 형성하지 않은 복합시트를 3 ~ 10㎝ 폭으로 포개고 400 ~ 700℃의 열풍으로 용접(welding)하는 열융착 접합단계; 상기 열융착 접합된 복합시트의 조인트 부위에 대한 폴리우레아 방수도막 보강단계로 이루어진다.
본 발명에 의한 수팽창성 아크릴레이트 복합시트는 최상부에 1차 방근을 위한 PET 필름층을 형성되고, 그 하부에는 2차 방근을 위한 구리분말이 함유된 PVC 시트층과 접착성 강화를 위한 부직포층 및 3차 방근을 위한 아크릴레이트 점착제층이 일체로 접합된 3중 방근구조로 이루어짐으로써 콘크리트 구조물에 대한 방수성과 방근성이 탁월하며, 또한 구조재료의 부식과 크랙에 대한 저항성 및 단열효과가 우수한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 수팽창성 아크릴레이트 복합시트를 이용한 방수방근공법은 구리분말이 함유된 PVC 시트층의 하부에 부직포를 접합 성형하고 그 하부에 아크릴레이트 점착제층을 형성하여 함침시킴으로써 프라이머 도포작업으로 인하여 발생되는 공정상의 어려움을 개선하여 시공성과 차수성이 양호하고 환경 친화적이며, 또한 콘크리트 구조물 표면이 심하게 훼손된 경우에도 아크릴레이트의 수분함량을 조절하여 절연공법(콘크리트에 붙이지 않는 공법)에 의한 시공이 가능한 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 수팽창성 아크릴레이트 복합시트를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 수팽창성 아크릴레이트 복합시트의 시공상태를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 수팽창성 아크릴레이트 복합시트를 이용한 방수방근공법을 나타내는 공정순서도이다.
이하에서는 본 발명에 의한 수팽창성 아크릴레이트 복합시트 및 이를 이용한 방수방근공법에 대하여 설명하기로 하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 예시하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
도 1, 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수팽창성 아크릴레이트 복합시트는 콘크리트 구조물 상부의 녹화시스템에 사용되는 복합시트(100)로서, 상기 복합시트(100)의 최상부에 1차 방근을 위한 PET 필름층(110)을 형성하고, 상기 PET 필름층(110) 하부에는 2차 방근을 위한 구리분말이 2 ~ 15중량% 함유된 PVC 시트층(120); 상기 PVC 시트층(120) 하부에는 접착성 강화를 위한 부직포층(130)이 접합 성형되며, 상기 부직포층(130) 하부에는 3차 방근을 위한 아크릴레이트 점착제층(140)이 함침되어 일체로 이루어진다.
본 발명의 PET 필름층(110)에 사용되는 PET(Polyethylene terephthalate) 이축연신필름은 투명성, 가소성, 인열, 충격, 굴곡강도가 우수한 포화폴리에스테르의 일종으로서 강성, 전기적 성질, 내후성, 내열성이 양호하고 고온 하에서 장기 노출되어도 인장강도의 저하는 상당히 적으며, 또한 결정성 플라스틱에 속하기 때문에 디젤유 같은 기름에 대한 내유성이 좋다. 그러나 분자쇄 속에 에스테르 결합이 있어 성형된 제품은 높은 온도 및 장기간의 산이나 알칼리에 대한 내화학성에 다소 취약한 경향이 있다.
이러한 단점을 보완하기 위해서는 소듐 벤조에이트(Sodium Benzoate, 안식향산나트륨), 탈크(Talc), TiO2 중에서 선택된 핵제(Nucleating agent)를 1 ~ 20%의 중량비로 첨가하여 결정성을 증대시킴에 의해 내열도를 더욱 향상시킬 수 있는데, 상기 핵제는 수지의 결정화 속도를 촉진시키고 결정의 크기를 미세화시켜 기계적 물성을 향상시키기 위한 첨가제로서 경도, 인장강도, 탄성률, 항복점, 신장률 및 충격강도 등의 기계적 물성 향상, 흐림도, 광택도 및 투명성 등의 광학적 성질 향상, 기계적 응력의 균일한 분배, 결정화 속도의 증가로 인한 사이클타임 단축 등의 효과를 얻을 수 있다.
상기 PET 이축연신필름은 예비건조한 수지를 270 ~ 320℃로 용해하여 T-다이 또는 라이닝다이에 의해 압출된 얇은 필름을 1.5 ~ 4배로 연신시켜 180 ~ 210℃로 가열하여 결정화시키면 강인한 물성의 PET 필름이 얻어지는데, 이를 최상부에 사용한 수팽창성 아크릴레이트 복합시트(100)는 1차 방근을 위한 PET 필름층(110)을 형성하게 되며, 이때 상기 PET 필름층(110)의 두께는 0.1 ~ 0.3㎜ 범위로 형성하는 것이 필름의 신장성과 유연성을 장기간 유지하기에 적합한 것으로 연구되었다.
다음으로, 상기 PET 필름층(110) 하부에는 2차 방근을 위한 구리분말이 2 ~ 15중량% 함유된 PVC 시트층(120)과 상기 PVC 시트층(120) 하부에는 접착성 강화를 위한 부직포층(130)이 접합되어 성형된다. 여기에서 상기 PET 필름층(110)은 PVC 시트층(120) 상부에 위치되도록 일체로 성형되어 사용할 수도 있을 뿐만 아니라 상기 복합시트(100)가 시공되는 콘크리트 구조물의 상태, 평탄도, 면적 등 현장여건에 따라 상기 PVC 시트층(120)과는 별도로 그 상부에 형성될 수도 있다.
본 발명의 PVC 시트층(120)에서 사용하는 PVC는 종래 많이 사용되고 있는 아스팔트 시트의 단점을 개선하기 위한 것으로, 아스팔트(Asphalt)는 평균분자량 500 ~ 2000 정도의 각종 탄화수소가 주성분이고 그밖에 유황, 질소, 산소 및 미량의 금속화합물로 이루어져 있어 주변 환경을 오염시킬 우려가 있으며, 또한 아스팔트 시트의 경우에는 가격이 저렴하지만 기온의 영향을 많이 받아 기온이 영하로 하강하면 경화되어 부러지기 쉬울 뿐 아니라 여름철의 경우 기온이 많이 상승하면 아스팔트가 녹아내려 방수효과의 질이 저하된다. 이는 비중 1.01 ~ 1.07, 비열 0.4 ~ 0.55cal/g, 열전도도 0.13 ~ 0.14kcal/m.℃.hr로서 상기와 같은 물성으로 인하여 아스팔트 시트는 그 일면에 부직포(130)를 접합할 경우 박리되는 현상을 방지하기 위해 접착제를 사용하여야 하는 문제점이 있다.
이에 따라 본 발명에서는 PVC(Polyvinyl chloride)를 사용함에 있어 시트형태로 압출 성형되는 용융상태의 PVC 시트층(120)에 부직포를 접합시킴으로써 부착성과 작업성 및 내구성이 양호하고 환경에 친화적인 제품을 제조할 수 있으며, 이는 재질 특유의 유연성으로 인하여 최상부에 형성되는 PET 필름층(110)과의 밀착성도 우수하다.
상기와 같은 PVC 시트층(120)은 통상적으로 사용되는 PE, PP, PET계 단섬유 부직포와의 이차결합(주로 수소결합)에 의해 접착성이 우수하며, 실온에서의 유연성, 접착성, 내충격성, 단열성, 내한성 등의 물성이 우수하다는 점을 충분히 고려하였다.
이러한 PVC는 열가소성 플라스틱의 일종으로서 염화비닐을 주성분으로 하여 필름, 시트, 성형품, 캡 등 광범위한 제품으로 가공되는데, 프탈산계 가소제나 아디핀산계 가소제를 사용하여 유연성과 탄력성을 높여서 제품화 되며, 가공 중에 다양한 종류의 안정제, 윤활제 및 보조제가 사용되어 융점이 약 200℃ 정도의 환경 친화적인 방법으로 제조될 수 있으며, 나아가 재생소재를 활용하여 제조함에 의해 자원 순환에 이바지할 수도 있다.
상기 PVC 시트층(120)은 구리분말이 2 ~ 15중량% 함유됨으로써 2차 방근작용을 구현하는바, 이로 인하여 1차 방근작용을 하는 PET 필름층(110)이 파손된 경우에 식물의 뿌리가 활착되어 PVC 시트층(120)에 침투되는 현상을 효과적으로 방지할 수 있으며, 이는 종래 알루미늄 또는 구리박막에 비해 저온 시에 수지층과 분리되는 현상이 발생될 우려가 없을 뿐만 아니라 환경에 친화적이고 자재비 절감에 유리하다.
상기 구리분말의 효능은 오래전부터 구리(Cu)의 ‘항미생물성’을 활용해 왔으며, 미량의 금속이온이 미생물의 대사작용을 교란해 죽이는 현상을 미량동작용(Oligodynamic effect)이라고 하는데, 미량동작용은 구리를 비롯하여 금, 은, 백금, 알루미늄, 수은, 니켈, 납, 코발트, 아연 등에서도 나타낸다. 이 중에서 은(Ag)과 구리(Cu)는 인체에 무해하여 실생활에 널리 사용되고 있으며, 특히 구리(Cu)는 항균작용이 탁월할 뿐만 아니라 세포의 생리적 활동을 중단시키고 단백질을 파괴하여 식물의 뿌리가 활착할 수 없는 환경을 조성하게 되는 것이다.
본 발명에서의 PVC 시트층(120)은 PVC와 혼합되는 구리분말을 2 ~ 15중량% 이내의 범위로 한정함으로써 PVC 시트층(120)의 강도와 항균성을 충분히 유지하면서 적합한 방근작용을 구현할 수 있음을 확인하였다. 만일 구리분말의 함량이 2중량% 미만일 경우 항균성이 충분하지 않아 방근작용을 나타내기 어려우며, 15중량%를 초과할 경우에는 PVC 시트층(120)의 유연성이 저하되고 제품의 강도와 내구성을 장기간 유지하기 어려운 것으로 연구되었다.
상기 PVC 시트층(120)에 함유되는 구리분말은 평균입도 1 ~ 10㎛ 이내의 것을 사용함으로써 PVC수지와의 혼련 시 균일하게 혼합되어 효과적인 항균성을 발휘할 수 있으며, 상기 PVC 시트층(120)은 0.5 ~ 3㎜ 두께로 형성됨에 따라 신장성과 유연성 및 탄성이 우수하게 된다.
한편, 부직포층(130)에 사용되는 부직포는 멜트블로잉(meltblowing), 스펀본딩(spunbonding), 에어스루본딩(air-through bonding), 하이드로인탱글링(hydroentangling), 스펀레이싱(spunlacing), 에어레잉(airlaying), 카딩(carding) 및 기타 다양한 성형공정으로부터 생산될 수 있으며, 본 발명에서 사용되는 부직포(120)는 대략 100 ~ 300g/㎡ 범위의 평량을 갖는 단섬유 부직포 웹(web)을 사용하는 것이 상부 PVC 시트층(120)과의 부착성이 우수하고 그 하부에는 아크릴레이트를 함침하여 일체화됨에 따라 경계면의 분리현상이 발생되지 않는다.
마지막으로, 상기 부직포층(130) 하부에 3차 방근을 위한 아크릴레이트 점착제층(140)이 함침되어 본 발명의 수팽창성 아크릴레이트 복합시트(100)가 얻어지는데, 상기 점착제층(140)은 부직포 1㎡당 1 ~ 3kg 이내로 함침시켜 1 ~ 3㎜ 두께로 형성하는 것이 절연공법 외에도 다양한 형태의 노출 및 비노출 방수공법에도 적합하다는 사실을 확인하였다.
참고로, 절연공법은 기존 방수층 및 콘크리트 바탕면 위에 바로 시공이 가능한 개보수공법으로서 요철이 많은 콘크리트 바탕면에서도 일정한 도막 두께의 확보가 가능하고 콘크리트 바탕면에서 발생되는 균열 및 수증기압으로부터 방수층을 안전하게 보호할 수 있을 뿐만 아니라 진행성 크랙의 영향을 받지 않기 때문에 보다 방수성능을 장기간 유지할 수 있으며, 또한 시공이 간편하여 공사비 절감 및 공기 단축이 가능하다. 반면에 도막 방수공법은 콘크리트 바탕이 좋아야만 하자가 발생하지 않기 때문에 콘크리트 바탕이 심하게 훼손된 경우에는 침투 방수공법이나 바탕의 상태에 영향을 받지 않는 복합 방수공법 또는 시트 방수공법이 적합하다.
상기 아크릴레이트 점착제층(140)에 사용되는 아크릴레이트는 물 65 ~ 75중량%에 대하여 아크릴산, 메타크릴산, 이타코닉산, 무수말레인산 중에서 선택된 1종 이상의 유기산계 단량체 90 ~ 99중량부; 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬으로 구성되는 1가 금속수산화물 또는 수산화마그네슘, 수산화칼슘으로 구성되는 2가 금속수산화물 중에서 선택된 1종 이상의 무기염기류 1 ~ 10중량부를 혼합하고 반응시켜 유기산계 금속염 수용액을 제조한 후, 상기 유기산계 금속염 수용액에 대하여 가교제를 1 ~ 10중량% 비율로 첨가하여 연쇄중합반응을 통해 겔화물질로 제조된다.
상기 유기산계 금속염 수용액의 수분 함량은 65 ~ 75중량%이고 상기 유기산계 단량체와 무기염기류는 총 25 ~ 35중량%의 비율로 구성되어 중화반응을 일으킴에 의해 고형분 함량 10 ~ 50중량%이고 pH 6 ~ 11 범위의 유기산계 금속염 수용액을 제조할 수 있으며, 상기 유기산계 금속염 수용액에 대하여 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드(MBAA) 가교제를 1 ~ 10중량% 비율로 첨가하는 것이 가장 활성이 우수하고 적합한 점성으로 균일한 두께의 겔화물질을 형성할 수 있으며, 그로부터 제조된 아크릴레이트 겔화물질은 부직포 1㎡당 1 ~ 3kg 이내로 함침시킴으로써 우수한 차수 및 지수작용은 물론, 탁월한 방수효과를 갖는 수팽창성 아크릴레이트 복합시트(100)가 얻어진다.
위와 같이, 상기 아크릴레이트 점착제층(140)은 유기산계 단량체 및 금속수산화물을 적정량 혼합하고 연쇄중합반응을 통해 제조된 겔화물질로서 신장률, 인장강도, 부착강도 등의 물성이 우수하며, 이러한 아크릴레이트 점착제층(140)은 3차 방근을 위한 것으로 상기 아크릴레이트는 특유의 수팽창 특성으로 인하여 식물의 뿌리에 의해 손상이 발생될 경우에는 수분에 의한 팽윤현상에 의해 손상부를 자가 복원할 수 있으며, 이는 아크릴레이트의 강력한 수분 흡수성으로 인하여 뿌리의 세포막에 대한 삼투압현상으로 뿌리 내의 수분을 흡수하여 고사시킴으로써 식물 뿌리의 활착으로 인한 침투를 억제함에 따라 콘크리트 구조물의 방수성을 최대한 유지할 수 있는 것이다.
상기와 같이 형성되는 아크릴레이트 점착제층(140)은 겔화물질 총중량을 기준으로 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜과 같은 글리콜류, 및 글리세린, 소르비톨과 같은 다가알콜류 중에서 선택된 1종 이상의 보습충진제를 10 ~ 30중량%의 비율로 포함할 수 있는데, 이러한 보습충진제는 아크릴레이트 겔화물질과의 반응성과 활성이 전혀 없이 균일하게 혼합된 상태로서 온도변화에 따른 점도의 급격한 변동을 방지하여 부착성이 저하되지 않으면서 복합시트(100)의 단열효과를 더욱 증대시킴과 동시에 수분에 의한 팽창 시에도 수축률이 저하되는 현상을 방지할 수 있음을 확인하였다.
상기와 같은 수팽창성 아크릴레이트 복합시트(100)는 최상부에 1차 방근을 위한 PET 필름층(110)을 형성하고, 상기 PET 필름층(110) 하부에는 2차 방근을 위한 PVC 시트층(120)과 접착성 강화를 위한 부직포층(130)이 접합 성형되며, 상기 부직포층(130) 하부에는 3차 방근을 위한 아크릴레이트 점착제층(140)이 함침되어 일체로 형성되며, 이는 방수방근구역의 바닥면을 정리한 후 아크릴레이트 겔화물질로 이루어지는 점착제층(140)이 구조물 표면으로 향하도록 하여 접합시킨다.
이에 따라 상기 점착제층(140)은 구조물 표면을 따라 견고하게 밀착되어 내구성이 우수한 탄성 경화층을 형성함으로써 구조물로부터 장기간 박리되지 않고 방근성 및 방수성이 탁월한 구조물 표면을 형성하게 되는 것이다.
이러한 수팽창성 아크릴레이트 복합시트(100)는 프라이머의 도포 없이도 시트와 바닥면이 이탈되지 않는 견고한 방수층을 제공하며, 혹시 충격하중에 의해 구조물 또는 방수층의 균열이 발생하게 되어 수분이 유입되게 되는 경우에도 아크릴레이트 겔화물질이 팽윤되어 균열부위의 기공을 막아주게 됨으로써 더이상 물이 침투되지 않도록 하며, 이로써 자체적으로 균열과 누수에 대한 보수가 가능한 효율적이고 실용적인 방수시트로서의 역할을 발휘하게 된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수팽창성 아크릴레이트 복합시트를 이용한 방수방근공법은, 콘크리트 구조물 표면의 이물질을 제거하는 전처리 단계(S1); 상기 콘크리트 구조물 표면에 대해 상기 수팽창성 아크릴레이트 복합시트(100)의 점착제층(140)을 부착하는 복합시트 부착단계(S2); 상기 부착된 수팽창성 아크릴레이트 복합시트(100)와 이웃하는 복합시트(100) 간의 조인트 부위를 연결하기 위해 일측 가장자리에 PET 필름층(110)을 형성하지 않은 복합시트(100)를 3 ~ 10㎝ 폭으로 포개고 400 ~ 700℃의 열풍으로 용접(welding)하는 열융착 접합단계(S3); 상기 열융착 접합된 복합시트(100)의 조인트 부위에 대한 폴리우레아 방수도막 보강단계(S4)로 이루어진다.
상기 복합시트 부착단계(S2)에서의 수팽창성 아크릴레이트 복합시트(100)는 일측 가장자리에는 3 ~ 10㎝ 폭으로 PET 필름층(110)을 형성하지 않음에 따라 이웃하는 복합시트(100) 간의 포개진 가장자리는 400 ~ 700℃의 온도로 용접(welding)하여 밀폐시킴으로써 인접하는 복합시트(100)는 상호 열융착을 통해 방수효과를 달성하게 되며, 상기 열융착 접합된 복합시트(100)의 조인트 부위는 폴리우레아 방수도막 보강단계(S4)를 거쳐 본 발명에 따른 방수방근공법이 종결된다.
한편, 상기 폴리우레아 방수도막은 PET 필름층(110) 또는 PVC 시트층(120)과의 층간 부착력과 인장강도, 인열강도, 내충격성, 내마모성 등 물리적 성질이 뛰어나고 접착력, 방식성, 내약품성, 내산성, 내한성 등의 물성이 우수하며, 100% 고형분의 무용제 타입으로 VOCs(휘발성 유기화합물)가 전혀 발생되지 않는다.
상기 폴리우레아 방수도막은 우수한 내구성으로 인해 한번 시공만으로 거의 반영구적으로 사용할 수 있는 장점이 있으며, 10 내지 20초 정도의 매우 빠른 경화시간으로 시공시간이 절감될 뿐만 아니라 우레탄 방수나 시트 방수와 달리 굴곡진 면이나 경사면 등과 같은 복잡한 구조물에도 방수도막 형성이 가능하다. 이에 따라 해당 시공면은 30분 후에 보행이 가능하고 1시간 후에는 대부분의 물성이 발현될 수 있음을 확인하였다.
이러한 폴리우레아 방수도막에 사용되는 폴리우레아 수지는 관능기를 갖는 폴리옥시에테르 폴리아민 혼합물과 이소시아네이트 프리폴리머의 반응으로 형성되는 엘라스토머 특성을 갖는 고분자 물질로서 아민과 이소시아네이트의 급속한 반응성으로 인해 상온에서 혼합하여 사용할 수 없기 때문에 특수한 스프레이 장비를 이용하여 도장작업을 진행한다. 즉, 2액형 고온고압의 스프레이 기기를 이용하여 별도의 혼합공정 없이 혼합 충돌형 기기를 통과한 2액이 합쳐져 스프레이 후 수초 내지 수분 이내에 경화되어 견고하고 두꺼운 도막 형성이 가능하다.
상기와 같은 2액형 폴리우레아 수지는 이소시아네이트와 말단에 1급 아민을 갖고 있는 폴리에테르아민의 반응생성물을 분체 형태로 가열 혼합하여 도포하게 되는데, 이 폴리우레아 수지는 100% 고형분으로 휘발분이 전혀 없는 무용제성 및 무촉매성이므로 환경 친화적이고 습도와 온도에 의한 영향이 적어 동절기 시공이 가능할 뿐만 아니라 층간 부착력이 우수하고 높은 인장강도와 인열강도, 탄성률, 그리고 내화학성이 우수하며, 경도가 높아 내마모성이 우수하고 초속경화성을 지닌다는 장점이 있다.
상기 2액형 폴리우레아 수지는 이소시아네이트 프리폴리머(isocyanate prepolymer)의 주제와 폴리에테르아민(polyetheramine)의 경화제를 혼합하는 것에 의하여 화학적으로 안정한 우레아 결합을 생성하는 가교반응에 의해 안정하고 내구성 있는 방수도막층을 형성하기 때문이다.
이러한 이유로 상기 주제에 포함되는 이소시아네이트(Isocyanate)는 NCO함량 25 ~ 35%인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 이와 반응하는 폴리올은 폴리프로필렌 글리콜(PPG)로서 중량평균분자량 1,000 ~ 5,000, 수산기가(OH-value) 30 ~ 150인 것을 선택하는 것이 경화 시 가교반응에 가장 유리하다는 결과를 얻게 되었다. 상기 구성성분의 혼합비는 본 발명의 목적을 구현하기 위해 적당한 범위로 조절하여 실시할 수 있음은 물론이다.
본 발명에서의 폴리우레아 방수도막은 주제와 경화제가 1 : 1 ~ 1.5의 중량비로 혼합되는 2액형 폴리우레아 수지로서 상기 경화제는 폴리옥시프로필렌디아민(Polyoxypropylenediamine) 70 ~ 85중량부 및 디에틸톨루엔디아민(Diethyltoluenediamine) 15 ~ 30중량부을 혼합하여 구성되는데, 이 복합 아민은 말단에 아민기가 붙은 수지와 말단에 아민기가 붙은 쇄연장제(chain extender)를 사용함으로써 시공에 적합한 수지의 점도를 유지할 수 있어 핀홀이나 미세공극이 발생되지 않고 침투성과 자기 평활성이 우수하게 된다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 수팽창성 아크릴레이트 복합시트(100)는 최상부에는 1차 방근을 위한 PET 필름층(110)이 형성되고, 그 하부에는 2차 방근을 위한 PVC 시트층(120)과 접착성 강화를 위한 부직포층(130) 및 3차 방근을 위한 아크릴레이트 점착제층(140)이 일체로 접합된 3중 방근구조로 이루어짐으로써 콘크리트 구조물에 대한 방수기능은 물론 구조재료의 부식과 크랙에 대한 저항성 및 단열효과가 탁월하다는 사실을 확인하였다.
따라서 본 발명의 수팽창성 아크릴레이트 복합시트를 이용한 방수방근공법은 시공부위에 프라이머의 도포 없이 절연공법에 의해 자체의 우수한 점착력으로 방수를 요하는 바닥 혹은 벽면 구조물 표면에 시공되어 견고한 방수층을 형성할 수 있으며, 나아가 최상부에 형성된 PET 필름층의 조인트 부위를 폴리우레아 방수도막으로 보강함으로써 환경에 친화적인 공정으로 효율적인 방수 및 차수가 이루어지므로, 옥상이나 주차장 등 콘크리트 구조물 상부의 녹화시스템 등 방수성과 방근성이 동시에 요구되는 부위에 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 용도와 형태로 사용되어 질 수 있다.
100 : 수팽창성 아크릴레이트 복합시트
110 : PET 필름층(1차 방근)
120 : 구리분말 함유 PVC 시트층(2차 방근)
130 : 부직포층
140 : 아크릴레이트 점착제층(3차 방근)

Claims (5)

  1. 콘크리트 구조물 상부의 녹화시스템에 사용되는 복합시트(100)에 있어서,
    상기 복합시트(100)의 최상부에 1차 방근을 위한 PET 필름층(110)을 형성하고,
    상기 PET 필름층(110) 하부에는 2차 방근을 위한 구리분말이 2 ~ 15중량% 함유된 PVC 시트층(120); 상기 PVC 시트층(120) 하부에는 접착성 강화를 위한 부직포층(130); 이 접합 성형되며,
    상기 부직포층(130) 하부에는 3차 방근을 위한 아크릴레이트 점착제층(140); 이 함침되어 이루어지되,
    상기 아크릴레이트 점착제층(140)은 물 65 ~ 75중량%에 대하여 아크릴산, 메타크릴산, 이타코닉산, 무수말레인산 중에서 선택된 1종 이상의 유기산계 단량체 90 ~ 99중량부; 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬으로 구성되는 1가 금속수산화물 또는 수산화마그네슘, 수산화칼슘으로 구성되는 2가 금속수산화물 중에서 선택된 1종 이상의 무기염기류 1 ~ 10중량부로 배합된 유기산계 단량체 및 무기염기류 25 ~ 35중량%를 혼합하고 중화반응시켜 고형분 함량 10 ~ 50중량%이고 pH 6 ~ 11 범위의 유기산계 금속염 수용액을 제조한 후, 상기 유기산계 금속염 수용액에 대하여 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드(MBAA) 가교제를 1 ~ 10중량% 비율로 첨가하여 연쇄중합반응을 통해 제조된 겔화물질인 것을 특징으로 하는 수팽창성 아크릴레이트 복합시트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 PVC 시트층(120)에 함유되는 구리분말은 평균입도 1 ~ 10㎛인 것을 특징으로 하는 수팽창성 아크릴레이트 복합시트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 부직포층(130)은 100 ~ 300g/㎡ 범위의 평량을 갖는 단섬유 부직포를 사용하는 것을 특징으로 하는 수팽창성 아크릴레이트 복합시트.
  4. 삭제
  5. 콘크리트 구조물 표면의 이물질을 제거하는 전처리 단계(S1);
    상기 콘크리트 구조물 표면에 대해 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 의한 수팽창성 아크릴레이트 복합시트(100)의 점착제층(140)을 부착하는 복합시트 부착단계(S2);
    상기 부착된 수팽창성 아크릴레이트 복합시트(100)와 이웃하는 복합시트(100) 간의 조인트 부위를 연결하기 위해 일측 가장자리에 PET 필름층(110)을 형성하지 않은 복합시트(100)를 3 ~ 10㎝ 폭으로 포개고 400 ~ 700℃의 열풍으로 용접(welding)하는 열융착 접합단계(S3);
    상기 열융착 접합된 복합시트(100)의 조인트 부위에 대한 폴리우레아 방수도막 보강단계(S4);
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수팽창성 아크릴레이트 복합시트를 이용한 방수방근공법.
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