KR102368570B1 - 상온 경화형 초속경 열가소성 셀프 열접착 교면 방수재 및 이를 이용한 교면 방수공법 - Google Patents

상온 경화형 초속경 열가소성 셀프 열접착 교면 방수재 및 이를 이용한 교면 방수공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 별도의 프라이머 및 아스콘 포장체와의 접착제를 사용하지 않으면서, 본 발명의 방수재 자체가 바닥면에 대한 접착력 및 상온 경화 도막 강도가 우수함과 동시에 후공정인 145℃ 이상의 아스콘 포장체를 포설하는 공정 시, 본 발명의 방수재 자체가 열에 의하여 재용융(Remelting)되어 고무상(Rubbery) 접착제로 상변이가 일어남으로써, 이같이 형성된 방수재의 열가소성 셀프 열접착 기능이 아스콘 포장체와 용융 결합되고, 아스콘 포장체의 열에 의해 추가로 후(Post) 열경화가 진행되어 바닥면과 아스콘 포장체와의 결합력을 극대화시킴에 따른 고내구성의 방수재 성능이 발현될 수 있도록 함으로써 교면 방수 시스템 공정 단축 및 성능 향상을 달성할 수 있는 상온 경화형 초속경 열가소성 셀프 열접착 방수재를 이용한 교면 방수 공법에 관한 것이다.
본 발명의 방수재가 교량 바닥면과의 우수한 접착력 발현 및 그 자체가 열가소성 셀프 열접착 기능이 있는 열가소성이 있기 때문에 아스콘 포장층을 접착시키기 위해 별도의 접착제 및 이들 접착제 추가 시공 공정이 필요한 기존의 MMA 방수재류 교면 방수 시스템과는 차별적으로 아스콘 포장체와 교면 바닥재와의 일체화된 접착 성능을 발현시킴에 따른 내구성 향상이 가능하면서 공정 단축에 따른 비용 절감에도 크게 기여할 수 있다.

Description

상온 경화형 초속경 열가소성 셀프 열접착 교면 방수재 및 이를 이용한 교면 방수공법{The ambient temperature fast curable thermoplastic self-heat sensitive adhesive bridge surface water-proofing materials and the bridge surface water-proofing method using them}
본 발명은 방수재 및 이를 이용한 교면 방수공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 별도의 프라이머 및 아스콘 포장체와의 접착제를 사용하지 않으면서, 본 발명의 방수재 자체가 바닥면에 대한 접착력 및 상온 경화 도막 강도가 우수함과 동시에 후공정인 145℃ 이상의 아스콘 포장체를 포설하는 공정 시, 본 발명의 방수재 자체가 열에 의하여 재용융(Remelting)되어 고무상 접착제로 상변이가 일어남으로써, 이같이 형성된 방수재의 열가소성 셀프 열접착 기능이 아스콘 포장체와 용융 결합되고, 아스콘 포장체의 열에 의해 추가로 후(Post) 열경화가 진행되어 바닥면과 아스콘 포장체와의 결합력을 극대화시킴에 따른 고내구성의 방수재 성능이 발현될 수 있도록 함으로써 교면 방수 시스템 공정 단축 및 성능 향상을 달성할 수 있는 상온 경화형 초속경 열가소성 셀프 열접착 교면 방수재 및 이를 이용한 교면 방수 공법에 관한 것이다.
통상의 도로포장 기반시설의 경우, 하부의 토공부가 포장체가 받는 대기온도 변화, 우천 시 빗물의 환경적 영향 등을 수용 분산시킴으로써 열 및 빗물 흡수 등 외적 스트레스를 완충시키는 데 반하여, 교량 및 고가 도로와 같은 시설의 경우, 직접적으로 교면이 영향을 받기 때문에 열 및 수분에 대한 스트레스를 많이 받음과 동시에, 교통 하중에 대한 교량 및 고가 도로의 구조체가 받는 하중 스트레스를 더욱 많이 받기 때문에 교면 포장체의 내구 성능 향상이 요구되는 상황임은 잘 알려진 사실이다.
이들 교량 및 고가 도로에 대한 교면의 구조적 관점에서 상세히 고찰해보면 [도 1]의 교면 방수 시스템 구조 예시에서와 같이 콘크리트 교면 혹은 강상판 교면 등에 우수(雨水)에 의한 침투 부식 방지를 위하여 방수층을 형성시키고 이들 방수층 위에 아스팔트 콘크리트(이하, ‘아스콘’ 이라 칭함)를 약 6~9㎝ 가량 두께로 표층 포설하는 구조를 갖도록 설계되어 있다.
따라서 통상의 교량 및 고가 도로의 경우, 교통 하중량이 증가됨에 따라 아스콘 표층이 받는 하중 스트레스를 콘크리트 교면 혹은 강상판 교면이 직접 받기보다는 이들 교면의 방수기능 부여층인 방수층이 우선적으로 받기 때문에, 결국 기존에 운영되고 있는 방수층의 물리 화학적 성능이 보다 향상된 물성을 발현될 수 있도록 기술적인 접근이 요구되고 있다.
특히, 방수층의 당연한 요구 성능인 방수 기능 발현을 기본으로 하되, 이들 방수층이 콘크리트 교면 혹은 강상판 교면과 그 위에 포설될 아스콘 표층을 치밀하게 접착시킬수록, 본래의 방수 기능과 아울러 교면 포장체의 내구 성능 향상에 의한 유지 관리 비용 절감에도 지대한 효과를 발휘할 것이기 때문이다.
이들 교면 방수 시스템은 [도 1]에서와 같이 기재인 강성의 콘크리트 슬래브 교면 위에 프라이머, 방수재, 택코트(Tack Coat, 접착제) 혹은 규사, 그리고 그 위에 연성인 아스콘 포장층(표층)으로 구성되어 있다.
프라이머의 사용 목적은 교량 바닥판에 남아 있는 이물질로 인해 방수재의 접착력 저하를 감소시키기 위하여 사용되고 있다. 이들 프라이머는 주로 합성 고무, 역청계 및 수지계(라텍스, 우레탄, 아크릴 수지 등)가 기본 재료로 사용된다.
택코트(Tack Coat, 접착제)는 방수재와 포장층과의 부착력을 증진시키고 슬래브의 변형이나 주행 차량 제동에 의한 전단력에 저항하는 중요한 역할을 수행하기 위하여 사용되며, 주로 유화 아스팔트가 기본 재료로 사용된다.
현재 포장층은 2층(Layer) 개념을 도입하여 하부층을 3~5㎝로 하고 상부층을 3~4㎝로 포설하여 총 6~9㎝로 포설함을 기본으로 하고 있다.
이는 교량의 교통 하중에 의한 진동으로 인하여 균열 지연 효과와 더불어 보수, 보강이 요구될 때 상부층 3-4㎝만 교체함으로써 방수층과 교량 바닥판의 손상을 방지할 수 있는 장점이 있기 때문이다.
방수재의 분류는 공법 및 재질에 따라 행하여지는데, 일반적으로 공법에 따라 [도 2]와 같이 시트계, 도막계, 침투식, 복합식으로 4종류로 분류되고 있으며, 침투식은 현재 내구성 및 성능상 문제점으로 인하여 거의 사용되지 않는다. 방수재의 상세 분류는 [도 2]와 같다.
방수재 분류상 시트계 방수재는 부직포 또는 직포에 아스팔트류 혹은 합성수지류 등을 주원료로 하여 함침한 후 적층 성형하여 두께가 1.5~4.0mm, 폭 1미터 정도의 시트에 광물질을 도포하여 롤(roll)형태로 된 것을 시공 시에 접착제 혹은 토치램프로 가열 용융시켜 교량 바닥판에 합체시켜 방수층을 형성시키는 방수 기법을 통칭한다.
이같이 방수층을 형성시키는 과정에서 중심 기재를 시트 중간에 삽입시켜 치수 안정성을 확보하고 압축강도를 개선하면서 방수 기능을 향상시키는 기법으로서, 확실한 방수성과 아울러 교량 바닥판과의 접착성이 우수하고 교량 바닥판의 균열이 발생하는 경우, 추종성(追從性)이 우수한 장점이 있으나 교량 바닥판에 요철이 심한 경우, 밀착성 및 기포 발생 가능성이 크고 경제성 측면에서 다소 떨어지는 단점이 있다.
도막계 방수재는 상기와 같은 시트계 방수재와 더불어 주류를 이루고 있는 방수 공법으로서, 클로로프렌 고무를 사용하는 고무계 용제형은 그 위에 포설될 포장층인 아스콘의 온도 관리가 매우 중요하다.
즉, 아스콘 포장층의 혼합물 온도가 너무 높으면 방수재 자체가 산화되어 방수성능이 떨어지고, 혼합물 온도가 너무 낮아지면 이들 아스콘 포장층과 방수재와의 접착 불량이 발생되어 교통 하중에 의한 응력 저항성이 떨어져 박리 및 밀림 현상이 발생되기 때문에 클로로프렌 고무계 용제형 방수 공법은 현재 거의 적용하는 데 한계를 갖고 있는 시스템이다.
한편, 스트레이트 아스팔트 혹은 블로운 아스팔트 중에 스타이렌-부타디엔-스타이렌 고무를 자일렌 혹은 톨루엔에 용해한 액상 고무아스팔트 방수재의 경우, 신축성과 접착성이 우수하고 이음 부위 없이 연속 시공이 가능하며, 온도에 민감성이 작기 때문에 현재 국내에서 시공 실적이 많은 공법이다.
그러나 이 공법은 용액 점도가 너무 낮기 때문에 1회 도포로는 포장층인 아스콘의 접착에 필요한 최소 도포 두께를 구현하기가 어려워서 최소 2~3회 시공해야 하는 공정 중복에 따른 공수가 늘어나는 단점이 있음과 동시에 계절적으로 봄, 가을과 같이 대기 온도가 낮은 시점에서는 사용된 용제의 휘발 속도가 늦기 때문에 도막의 건조 속도가 늦어져 후속 공정인 포장층 포설 공정의 실시 대기 시간이 길어지는 단점이 있고, 그리고 사용된 용제의 휘발성 유기화합물(VOCs) 문제에 의한 환경 문제 발생 등 해결이 절실한 방수재 시스템이다.
또한, 수지계 경화형 방수재는 크게 에폭시 수지계, 폴리우레아 수지계, 상온 경화 메틸 메타크릴레이트(MMA, methyl methacrylate) 수지계 등으로 대별될 수 있으며, 에폭시 수지계는 주재(主材)인 에폭시와 경화제인 아민류와 아마이드 반응에 의해 경화 도막을 형성시키는 시스템으로서, 콘크리트 교량 바닥판에 접착력이 매우 우수한 특징이 있으나, 대기 온도 변화에 따른 경화 시간 조절이 매우 어렵고, 포장체인 아스콘의 접착이 어려운 에폭시 경화체의 과도한 반응 진행문제로 빈번히 접착 불량 사고의 유발 가능성이 매우 높은 시스템이며, 폴리우레아 수지계는 주재인 폴리이소시아네트류와 경화제인 아민류를 반응시키는 시스템으로서 상기와 같은 에폭시 수지계 시스템과 비교하여 반응 속도가 매우 빠르기 때문에 경화체가 후속 공정의 포장체인 아스콘과의 접착 불량을 피할 수 없는 방수재 시스템이다.
따라서 이들 에폭시 수지계 및 폴리우레아 수지계의 경우 방수재로서 우수한 방수 성능이 분명하지만, 후속 공정인 아스콘 포장체와의 접착력을 확보시키기 위하여 통상 이들 방수재 반응 종료 시점에 접착 부여제로 아스팔트를 추가 도포하거나 또는 후속 공정인 아스콘 포장체와 물리적 접착 면적 증대를 위하여 굵은 규사를 추가 살포해야 하는 등 아스콘 포장체와의 접착력 확보를 위한 추가적인 공정이 꼭 필요한 문제점이 있기 때문에 방수재 자체의 접착력 향상을 위한 새로운 연구 개발이 절실한 실정이다.
한편, 상온 경화 MMA 수지계의 경우, 반응성 MMA 수지를 라디칼 중합 경화제인 과산화물{예, 벤조일 퍼옥사이드(BPO) 등}을 상온에서 혼합하여 반응성 MMA 수지 내의 이중결합을 라디칼 중합시켜 3차원 경화 구조체 형성에 의한 도막을 형성하는 시스템이다.
이들 상온 경화 MMA 수지계는 반응 메카니즘(Reaction Mechanism)이 라디칼 중합이기 때문에 시공 시에 온도가 영하의 날씨부터 여름철인 고온까지 광범위한 온도 영역에서의 반응 속도를 임의로 조절이 가능하기 때문에 상기와 같이 온도 변화에 따른 반응 속도 조절이 어려운 에폭시 수지계 및 폴리우레아 수지계와 비교하여 적용성 및 시스템 운영 폭이 크기 때문에 작업성 측면에서 매우 안정된 방수재 시스템이다.
이들 상온 경화 MMA 수지계의 도막 특성은 바닥면의 요철이 심한 경우에도, 구성상 함유된 반응성 아크릴 모노머에 의한 낮은 점도 및 우수한 계면 침투력 때문에 콘크리트 바닥판에 부착력이 매우 높고, 시공성 등이 탁월하지만 형성된 경화 도막이 매우 딱딱하고 저온에서 취성이 강하기 때문에 이를 개선하려는 많은 노력들이 진행되어 오고 있다.
이에, 한국 공개특허공보 10-2008-0068539호에서는 MMA 수지를 이용한 교량 보수 공법을 예시하고 있다. 예의 기술은 MMA 65~75중량%, PMMA 10~20중량%, Butyl Acrylate 10~20중량%로 구성된 MMA 수지를 단독 혹은 상기 MMA 수지 45~55중량%와 우레탄 45~55중량%로 구성된 수지류 1Kg에 대하여 규사 70~90중량%, 탄산칼슘 10~30중량%로 구성된 충전제를 4-5Kg 혼합된 혼합물의 사용을 제시하였다.
본 예의 기술은 교량 바닥면에 MMA 수지 혼합물의 접착력을 향상시키기 위하여 상기 MMA수지에 메틸에틸케톤으로 희석된 MMA 프라이머를 사용하거나 기존의 클로로프렌 고무계, 역청 고무계, 에폭시 수지계 접착제를 사용하는 것을 특징으로 한 기술로서, 접착 성능에 관한 구체적 지표값 및 표층 아스콘 접착 성능에 관한 구체적 명시가 없는 공법특허이다.
한국 등록특허공보 10-1058231호에서는 MMA 수지를 이용한 혼합용 교면 방수재 조성물과 이를 이용한 콘크리트 및 강상판 무이음 교면 방수 시공 방법에 관한 것으로서, MMA 수지 40~50중량%와 탄산칼슘 10~20중량%, 나노실리카 1~5중량%, 무기 안료 2~5중량%, 입도 0.6mm 미만의 규사 10~20중량%와 입도 0.6~1.0mm 미만의 규사 5-15중량%, 입도 2~5mm미만 규사 5-15중량%로 구성된 것을 제시하였다.
예의 기술은 교면 방수 공법에 있어서 콘크리트 바닥면에 예의 MMA 방수재 접착 향상을 위하여 침투형 프라이머를 선처리하였으며, MMA 방수재와 표층 아스콘 접착을 향상시키기 위하여 추가로 예의 MMA 방수재 시공 후, 그 위에 유화 아스팔트 택코트(Tack Coat)를 코팅하는 공법을 특정하였다.
따라서 예의 기술은 방수층으로 사용한 MMA 방수재가 라디칼 반응에 의해 3차원 불용/불융 경화체 형성으로 인한 바닥판과의 접착력을 발현하면서 방수층을 형성하였지만, 교면 방수재의 100% 이상의 상온 요구 신율을 만족하지 못하여 교면의 온도변화에 따른 추종성(追從性) 성능이 부족함과 동시에 매우 중요한 교면 포장의 필수 요건인 아스콘 포장층과의 접착력이 부족하기 때문에 유화 아스팔트 택코트를 추가로 코팅해야 하는 공정 번거로움과 더불어, 접착 향상제로 추가 사용한 택코트의 도막 두께가 낮고, 택코트 아스팔트의 공용 성능이 PG 64-22 등급이라서 결국 교량의 진동 및 윤하중에 의한 하중 저항성을 확보하기가 어려워져 내구성이 있는 교면 포장체 획득에 제한적인 기술이다.
한국 등록특허공보 10-1469840호에서는 아크릴계 수지를 이용한 교면 포장 방수공법에 관한 것으로서, MMA 수지 100중량부에 대해 골재 100~400중량부, 골재보다 입경이 낮은 충진 분말 100~300중량부 및 증점제로 히드록시 프로필 메틸 셀룰로오즈로 구성된 방수재를 제시하고 있다.
예의 기술은 MMA 수지에 있어서 우레탄 수지 혹은 불포화폴리에스테르 수지 및, 에폭시 아크릴레이트를 포함하는 것으로 특정하였으나 배합에 중요한 각 성분의 혼합 비율의 명시가 없고, 정확한 MMA 수지의 방수재로서의 물리 화학적 물성값 특징을 알 수 없었다.
또한, 공법에 있어서 상기 한국 등록특허공보 10-1058231호와 동일하게 포장층과의 접착력을 구현시키기 위하여 본 예의 방수층 위에 유화 개질 아스팔트 택코트를 사용함을 명시하였다. 따라서 본 예의 기술은 상기 한국 등록특허공보 10-1058231호에서와 같이 동일한 기술적 한계가 있다.
한국 등록특허공보 10-1378936호에서는 MMA 방수재 조성물을 포함하는 노면 방수 복합층 및 이의 시공방법에 관한 것으로서, MMA 프라이머를 시공한 후 MMA 아크릴계 방수층을 시공하고, 그 위에 아스콘 포장체와 접착력을 향상시키기 위하여 원아스팔트(스트레이트 아스팔트), 개질 유제, 규사, 고체 아스팔트 중 1종 이상을 포함하는 접착 증진층을 추가로 포함하는 노면 방수 복합층의 제공에 관한 것이다.
예의 MMA 방수재 조성물에 있어서, (메타)아크릴계 단량체류에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 단량체 혼합물 20~60중량%, 아크릴계 공중합체 30~70중량%, 인(P)을 함유한 포스페이트계 비닐 단량체 0.01~5중량%, 중합 촉진제 0.1~15중량%, 가교제 0.1~15중량%, 부착력 향상제 8~30중량% 및 파라핀 왁스 1~10중량%로 구성된 노면 방수 복합층으로 특정하고 있다.
예의 기술 또한 특허 청구 기술에 언급된 바와 같이, 방수재로서의 명확한 물리 화학적 지표 및 영향성을 명기하고 있으나, 예의 방수재의 추종성 성능 지표의 하나인 신율이 낮은 편이며, 아울러, 방수층 위에 교면 포장의 필수 요건인 아스콘 포장층과의 접착력이 부족하기 때문에 유화 아스팔트 택코트를 추가로 코팅해야 하는 공정상 번거로움과 더불어, 접착 향상제로 추가 사용한 택코트의 도막 두께가 낮고, 택코트용 아스팔트의 공용 성능이 PG 64-22 등급이라서 결국 교량의 진동 및 윤하중에 의한 하중 저항성의 확보가 어려워져 내구성이 있는 교면 포장체 획득에 제한적인 기술이다.
한국 등록특허공보 10-1739777호에서는 교면 방수재 및 이를 이용하는 교면 방수 공법에 관한 것으로서 2-ethyl-2-(hydroxy methyl)-1,3-Propanol(Tri Methylol Propanol) 91~95중량%와 혼화제 5~9중량%로 구성된 하도 방수재와 그 위에 메틸 메타크릴레이트(Methyl Methacrylate, MMA) 수지 15~35중량%, 탄산칼슘 32.5~42.5중량%, 규사 3호 7.5~17.5중량%, 규사 6호 20~30중량%로 구성된 중도 방수재와 2-Chlorobutadiene 중합체 45~55중량%, 톨루엔 또는 자일렌 25~35중량 % 및 스트레이트 아스팔트 15~25중량%로 구성된 상도 방수재를 사용하는 기술에 관한 것이다.
예의 기술은 아스콘 포장층과 접착 향상제로 2-클로로프렌(Chlorobutadiene) 중합체(클로로프렌 고무)와 아스팔트 그리고 이들을 용해할 수 있는 톨루엔 또는 자일렌으로 구성된 용제형 클로로프렌 역청 고무액을 상도 방수재로 사용함을 특징으로 하고 있으며, 가장 방수재로서의 핵심인 중도 방수재로서 MMA 수지에 관한 구체적인 구성비에 관한 정보가 없이 통상의 MMA 수지를 활용한 기술적 특징을 갖고 있다.
예의 기술은 앞서 살펴본 종래 MMA 수지류들이 아스콘 포장체와의 접착 향상제로 사용한 유화 아스팔트 택코트류들과는 차별적으로 클로로프렌 역청 고무 용제형을 도입 구성하였으나, 이는 종래 기술인 클로로프렌 고무 용제형 도막계 방수재 단독으로 사용하는 시스템과 차별성이 없다.
이와 같이 이제까지의 MMA계 도막 방수재는 우수한 콘크리트 바닥면에 대한 접착력, 뛰어난 방수력, 높은 내구성을 구현할 수 있음과 동시에 시공 온도 조건 변화에 손쉽게 작업 공정 시간을 조절할 수 있는 많은 장점이 있는 방수재 시스템임에도 불구하고, 이들 방수재가 그 위에 결합되어야할 아스콘 포장체에 대한 접착 성능이 열악하기 때문에 주로 규사 혹은 유화 아스팔트(택코트) 등 각종 접착제를 별도로 추가하여 병용 사용해야만 되는 문제점이 있어서, 이에 대한 획기적인 개선이 절실한 실정이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 별도의 프라이머 및 아스콘 포장체와의 접착제를 사용하지 않고, 방수재 자체가 바닥면에 대한 접착력 및 상온 경화 도막 강도가 우수함과 동시에 후공정인 145℃ 이상의 아스콘 포장체를 포설하는 공정 시에, 방수재가 후공정의 아스콘 포장체의 열에 의하여 재용융되어 고무상의 접착제로 상변이가 일어남으로써, 이같이 형성된 방수재의 열가소성 셀프 열접착 기능이 아스콘 포장체와 용융 결합되고, 아스콘 포장체의 온도에 의해 추가로 후(Post) 열경화가 형성되어 바닥면과 아스콘 포장체와의 결합력을 극대화시킴에 따른 고내구성의 방수재 성능이 발현될 수 있도록 하는 상온 경화형 초속경 열가소성 셀프 열접착 교면 방수재를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 교면 방수 시스템 공정 단축 및 성능 향상을 꾀하기 위해 상기 상온 경화형 초속경 열가소성 셀프 열접착 교면 방수재를 이용한 교면 방수 공법을 제공하는 것이다.
아울러, 본 발명의 다른 목적은 상기 상온 경화형 초속경 열가소성 셀프 열접착 교면 방수재 자체가 가지는 셀프 열접착 성능을 이용한 아스팔트 콘크리이트 포장의 층간 열접착시키는 교면 방수 공법을 제공하는 것이다.
본 발명의 방수재의 열가소성 셀프 열접착 기능이 아스콘 포장체와 용융 결합되고, 아스콘 포장체의 온도에 의해 추가로 후(Post) 열경화가 형성되어 바닥면과 아스콘 포장체와의 결합력을 극대화시킴에 따른 고내구성의 방수재 성능이 발현될 수 있도록 하는 목적을 달성하기 위하여,
교면 방수공법에 사용되는 방수재에 있어서, 상기 방수재가 (메타)아크릴레이트 공중합 올리고머류, 알킬 (메타)아크릴레이트 단량체 및 에폭시 변성 (메타) 아크릴레이트 공중합체를 포함하는 라디칼 반응성 바인더(A) 40~55중량%에 무기필러 42~55중량%, 증점제 0.7~1.0중량%, 착색제 0.5~0.9중량%, 산소 차단제 0.5~0.8중량% 및 반응 촉진제 0.5~0.9중량%를 포함하는 상온 경화형 초속경 열가소성 셀프 열접착 교면 방수재인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 방수재는 또한, 상기 라디칼 반응성 바인더(A)는 중량 평균분자량이 40,000~80,000g/mol이고 유리전이온도가 50℃~70℃인 (메타)아크릴레이트 공중합 올리고머류 15~32중량%, 유리전이 온도가 0℃ 이하이고 C6 이상인 알킬 (메타)아크릴레이트 단량체 28~30중량%, 분자내 하이드록시기(hydroxy group)을 갖고 있는 (메타)아크릴레이트 단량체와 에폭시를 반응시킨 에폭시 변성 (메타)아크릴레이트 공중합체 5~10중량%, 유리전이온도가 100℃ 이상인 (메타)아크릴레이트 단량체 30~35중량% 및 유리전이온도가 -50℃ 이하인 (메타)아크릴레이트 단량체 5~10중량%를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 방수재는 또한, 상기 (메타)아크릴레이트 공중합 올리고머류는 메틸 메타아크릴레이트, 터셔리 부틸 메타아크릴레이트, 페닐 메타아크릴레이트 단량체 중 1종 혹은 2종 이상의 단량체와, n-부틸 아크릴레이트, 2-메톡시에틸 아크릴레이트 단량체 중 1종 혹은 2종을 유리전이온도가 50℃~70℃가 되도록 조합하여 통상의 라디칼 중합 반응 공정을 통하여 중량 평균분자량이 40,000~80,000g/mol이 되도록 하여 생산된 올리고머류인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 방수재는 또한, 상기 유리전이온도 0℃ 이하이고 C6 이상인 알킬 (메타)아크릴레이트 단량체는 라우릴 (메타)아크릴레이트, 트리데실 (메타)아크릴레이트, 테트라데실 (메타)아크릴레이트, 스테아릴 (메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메타)아크릴레이트, 헥사데실 (메타)아크릴레이트, 도데실 (메타)아크릴레이트, 2-(2-에톡시에톡시)-에틸 아크릴레이트, 2-메톡시에틸 아크릴레이트, n-옥틸 (메타)아크릴 레이트, 2-페닐에틸 아크릴레이트 단량체 중 1개 혹은 2종 이상을 병용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 방수재는 또한, 상기 에폭시 변성 (메타)아크릴레이트 공중합체는 2-하이드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 3-하이드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시에틸헥실 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시부틸 (메타)아크릴레이트 단량체 중 1종 혹은 2종 이상의 단량체 1몰(Mole)과 글리시딜 메타아크릴레이트(GMA) 0.3~0.6몰(mole)을 에폭시 반응시킨 에폭시 변성 (메타)아크릴레이트 공중합체인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 방수재는 또한, 상기 유리전이온도 100℃ 이상인 (메타)아크릴레이트 단량체는 터셔리 부틸 메타아크릴레이트, 메틸 메타아크릴레이트, 페닐 메타아크릴레이트 단량체 중 1종 혹은 2종 이상을 병용한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 방수재는 또한, 상기 유리전이온도 -50℃ 이하인 (메타)아크릴레이트 단량체는 2-메톡시에틸 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트 단량체 중 1종 혹은 2종을 병용한 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 다른 일측면에서, 교면 방수 시스템 공정 단축 및 성능 향상을 꾀하기 위해 상기 상온 경화형 초속경 열가소성 셀프 열접착 교면 방수재를 이용한 교면 방수 공법을 제공하려는 목적은,
상온 경화형 초속경 열가소성 셀프 열접착 교면 방수재 100중량부에 대하여 경화제로 벤조일 퍼옥사이드(BPO)를 시공 온도 조건에 부합되도록 1.0~5.0중량부를 적용하여 방수재 자체가 셀프 열접착 성능 구현이 가능한 교면 방수 공법을 특징으로 한다.
본 발명의 교면 방수 공법은 또한, 방수재 자체가 갖는 셀프 열접착 성능을 이용한 아스팔트 콘크리트 포장의 층간 열접착시키는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명에서 상온 경화형 초속경 열가소성 셀프 열접착 교면 방수재를 이용한 교면 방수 공법은 후공정의 아스콘 포장층을 접착시키기 위한 별도의 접착제가 필요하지 않고, 이들 접착제 시공 공정이 필요하지 않은 교면 방수 시스템 공정 단축의 효과를 발휘하고자 하였다.
본 발명의 상온 경화형 초속경 열가소성 셀프 열접착 교면 방수재를 이용한 교면 방수 공법에 따르면, 본 발명의 방수재가 교량 바닥면과의 우수한 접착력 발현 및 그 방수재 자체가 열가소성 셀프 열접착 기능이 있는 열가소성이 있기 때문에 기존의 MMA(methyl methacrylate) 방수재류 교면 방수 시스템과는 다르게 후공정의 아스콘 포장층을 접착시키기 위한 별도의 접착제가 필요하지 않고, 이들 접착제 시공 공정이 필요하지 않은 교면 방수 시스템 공정 단축의 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 기존의 MMA 방수재류 교면 방수 시스템과는 차별적으로 매우 뛰어난 아스콘 포장체와 교면 바닥재와의 일체화된 접착 성능을 발현시킴에 따른 내구성능 향상이 가능한 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 별도의 접착제 및 이들 접착제 시공 공정이 필요하지 않으므로 공정 단축에 따른 비용 절감에도 크게 기여할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 교면 방수 시스템 구조를 나타낸 예시도면이다.
도 2는 방수재의 분류를 나타낸 도면이다.
도 3은 호모폴리머 반응을 나타낸 모식도이다.
도 4는 MMA 수지계의 3차원 가교 밀도 형성을 나타낸 모식도이다.
도 5는 반응성 단량체의 반응 전환율 대 반응시간을 나타낸 도면이다.
도 6은 KS F 4832 도막 방수재 품질 기준을 나타낸 도면이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 계절의 상온 온도 변화에 따른 경화 반응 조절이 용이하면서 경화된 경화체가 강인하여 후속 공정인 아스콘 포장체 포설을 위한 교통(traffic) 개방 시간 조절이 가능함과 동시에 형성된 도막이 3차원 불용(不鎔)/불융(不融)의 비열접착성을 나타내는 기존의 MMA 수지와는 차별화되어 본 발명의 방수재 자체가 후속 공정인 아스콘 포장체의 운영 온도에 의해 재용융되어 고무상의 열접착제로 상변이가 일어날 수 있도록 상온 경화 시, 열가소성에 의한 셀프 열접착성 폴리머가 형성되도록 설계한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 방수재 자체가 열가소성에 의한 셀프 열접착성 폴리머가 형성되기 위하여 중량 평균분자량이 40,000~80,000g/mol이고 유리전이온도가 50℃~70℃인 (메타)아크릴 레이트 공중합 올리고머류 15~32중량%, 유리전이온도가 0℃ 이하이고 C6 이상인 알킬 (메타)아크릴레이트 단량체 28~30중량%, 분자내 하이드록시기(hydroxy group)을 갖고 있는 (메타)아크릴레이트 단량체와 에폭시를 반응시킨 에폭시 변성 (메타)아크릴레이트 공중합체 5~10중량%, 유리전이온도가 100℃ 이상인 (메타)아크릴레이트 단량체 30~35중량% 및 유리전이온도가 -50℃ 이하인 (메타)아크릴레이트 단량체 5~10중량%를 포함하는 라디칼 반응성 바인더(A) 40~55중량%, 무기필러 42~55중량%, 증점제 0.7~1.0중량%, 착색제 0.5~0.9중량%, 산소 차단제 0.5~0.8중량% 및 반응 촉진제 0.5~0.9중량%를 포함하는 본 발명의 방수재 100중량부에 대하여 경화제로 벤조일 퍼옥사이드(이하 ‘BPO’라 약칭함)를 시공 온도 조건에 부합되도록 1.0~5.0중량부를 적용하여 운영하는 상온 경화형 초속경 열가소성 셀프 열접착 방수재를 제공하고자 한다.
또한, 상온 경화형 초속경 열가소성 셀프 열접착 교면 방수재를 이용한 교면 방수 공법과 상온 경화형 초속경 열가소성 셀프 열접착 교면 방수재 자체가 가지는 셀프 열접착 성능을 이용한 아스팔트 콘크리이트 포장의 층간 열접착시키는 교면 방수 공법을 제공하고자 한다.
이하, 본 발명의 상온 경화형 초속경 열가소성 셀프 열접착 방수재를 이용한 교면 방수 공법에 대하여 하기의 실시예에 의하여 바람직한 실시형태 및 물성 측정 방법을 상세히 설명한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 예시 목적으로 제공되는 것일 뿐이고 본 발명이 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호 범위를 하기의 실시예에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니다.
통상의 라디칼 중합 수지 시스템은 분자내 이중 결합이 있는 아크릴계의 단량체를 라디칼 경화제인 과산화물을 사용하여 [도 3]의 호모폴리머 반응 모식도에서와 같이 고분자 중합체를 형성시켜 소정의 도막을 얻는다.
이들 중 단일 단량체만을 사용한 라디칼 고분자 중합체를 소위 호머폴리머(Homo-polymer)라 불리우는데, 이들 호머폴리머는 [도 3]에서 알 수 있듯이 선형 분자 구조를 형성하기 때문에 형성된 도막이 열가소성 특성을 나타낸다. 이들 호머폴리머류의 열가소성 도막들의 물리적인 인장 강도 및 신율 그리고, 재용융 온도(Remelting Temperature)는 당연히 호머폴리머 자체 고유의 유리전이온도(Tg) 및 물리 화학적 특성값에 따라 나타남은 주지의 사실이다.
통상의 방수재 용도로 사용되고 있는 기존의 MMA(methyl methacrylate)수지계들은 형성된 경화체의 가교 밀도 상승에 의한 도막 강도 향상 및 상온 반응 속도 향상에 의한 교통(traffic) 개방 시간 단축을 위하여 상기와 같은 호머폴리머가 아닌 다양한 아크릴레이트 단량체를 병용하면서 일부 공가교제(Co-Crosslinking agent) 등을 사용하는 높은 가교 밀도의 공중합 폴리머로 설계되어 있기 때문에 [도 4]의 MMA수지계의 3차원 가교 밀도 형성 모식도에서와 같이 경화체가 3차원 결합에 의한 높은 유리전이온도(Tg)를 가지면서 불용(不鎔)/불융(不融)의 완전 경화체인 도막으로 운영되고 있다.
따라서 기존의 MMA계 방수재의 경우, 후공정인 아스콘 포장체를 방수층 위에 포설할 경우, 접촉되는 방수층이 열에 의해 불용(不鎔)/불융(不融)되기 때문에 물리 화학적으로 난접착성을 가질 수밖에 없는 구조이며 이 같은 난접착성 방수층이 아스콘 포장층과의 열접착을 위하여, 규사를 MMA 수지계 방수재가 경화되기 전에 표면 살포하여 접착 면적을 넓히는 방법을 사용하던지 아니면, 열접착이 가능하도록 열가소성인 유화 아스팔트 택코트(접착제) 혹은 입자상의 아스팔트를 MMA 방수재 위에 추가 살포하여 접착력을 보완해야 하는 추가 접착 향상 공정이 필요할 수밖에 없는 실정이었다.
이에, 본 발명은 상기와 같은 구성을 통하여 본 발명의 방수재 자체가 교량 바닥면과 우수한 접착력을 나타내면서 후공정인 아스콘 포장체를 포설하는 공정 시에 열접착이 가능하도록 열가소성 셀프 열접착 성능이 발현되도록 착안하였으며, 이하 구체적인 발명의 내용을 설명하고자 한다.
이와 같이 본 발명의 상온 경화형 초속경 열가소성 셀프 열접착 성능을 구현시키기 위해서는 방수재가 경화제와 반응에 의해 형성된 중합체의 분자 구조가 [도 4]와 같이 3차원 결합체의 불용(不鎔)/불융(不融) 상태가 아닌 [도 3]과 같이 선형 구조화에 의한 열가소성을 갖도록 설계할 필요가 있다.
통상적으로 알려진 바와 같이, 라디칼 반응에 의한 상온 경화 시스템에 있어서 사용된 반응성 단량체의 사슬(Chain)이 짧을수록 라디칼 반응성이 빠르고 가교거리가 짧은 가교밀도를 형성하고 이에 따른 분자간 운동에너지가 커져서 유리전이온도가 높아지면서 용융 온도가 높아진다. 이와는 반대로 반응성 단량체의 사슬(Chain)이 길어질수록 라디칼 반응성이 느려지고 가교거리가 긴 가교 밀도를 형성하여 분자 간 운동에너지가 작아짐에 따른 유리전이온도가 낮아져서 용융 온도가 낮아지는 경향이 있다.
즉. 사슬(Chain)이 긴 반응성 단량체 사용에 의한 용융 온도 하강은 후속 공정인 아스콘 포장체의 열에 의해 열민감도(Heat sensitivity)가 높아져 열접착 가능성이 높음을 예측할 수 있다.
이와 더불어, 반응성 단량체의 경화제에 의한 라디칼 중합반응 시, 반응 시간에 따른 중합 전환율을 살펴보면, [도 5]에서와 같이 일정 시간 이상에서 급속하게 전환율이 상승됨을 알 수 있다. 즉, 반응성 단량체의 라디칼 반응에 의한 중합 폴리머 형성과정을 보면 단량체가 라디칼 반응이 진행되면서 라디칼 전개반응 영역(2량체~저분자량 영역) ---> 올리고머 영역(중분자량) ---> 고분자량의 폴리머 영역으로 반응이 진행되는 과정을 거치게 됨을 알 수 있다.
따라서, 방수재의 구성 성분인 반응성 단량체만으로 구성하는 것보다는 이미 반응이 많이 진행되어 있는 올리고머류를 병용할 경우 반응 시간을 단축시킬 수 있어서 교통(Traffic) 개방 시간을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 방수재 배합물의 점도를 높힘으로써 공정 작업성을 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.
이에 본 발명은 구성 성분 중 (메타)아크릴레이트 공중합 올리고머류에 있어서, 메틸 메타아크릴레이트(metyl methacrylate), 터셔리 부틸 메타아크릴레이트(tert butyl methacrylate), 페닐 메타아크릴레이트(phenyl methacrylate) 단량체 중 1종 혹은 2종 이상의 단량체와, n-부틸 아크릴레이트(n-butyl acrylate), 2-메톡시에틸 아크릴레이트(2-methoxyethyl acrylate) 단량체 중 1종 혹은 2종을 유리전이온도가 50℃~70℃가 되도록 조합하여 통상의 라디칼 중합 반응 공정을 통하여 중량 평균분자량이 40,000~80,000g/mol이 되도록 하여 생산된 올리고머류를 라디칼 반응성 바인더(A) 100중량%에 대하여 15~32중량% 범위로 운영하였다.
이때, 중량 평균분자량이 40,000g/mol 이하이고 유리전이온도가 50℃ 이하일 경우 방수재의 점도가 낮아져서 1회 코팅으로 소정의 1~2mm의 도막 두께를 얻기 어려웠으며, 아울러 경화 반응 시간이 소정의 60분 이내로 조절하는 데 제한이 있었고, 또한 얻어진 경화 방수 도막의 최소한의 신율인 100%보다 낮아져서 바람직하지 못하였으며, 중량 평균분자량이 80,000g/mol 이상이고 유리전이온도가 70℃ 이상인 경우, 최소 요구 인장 신율 100% 이상 및 경화 반응 시간 60분 이내 등 모든 물성은 충족하였으나 점도가 높아져서 작업성에 문제가 있었기에 바람직하지 못하였다.
또한, 상기 올리고머류의 사용량에 있어서 본 발명의 라디칼 반응성 바인더(A) 100중량%에 대하여 15중량% 이하의 경우, 경화 반응 시간이 소정의 60분 이내로 조절하기 곤란함과 동시에 도막의 인장 신율 최소 요구값인 100% 이상을 만족하지 못하여 바람직하지 못하였으며, 32중량% 이상의 경우 모든 요구 물성을 만족하였으나, 방수재 점도가 높아 작업성이 나빠져 바람직하지 못했다.
본 발명의 구성 성분에 있어서, 유리전이온도가 0℃ 이하이고 탄소수가 6개(C6) 이상인 알킬 (메타)아크릴레이트 단량체 28~30중량%로 운영함을 특정하였다.
상기 알킬 (메타)아크릴레이트 단량체는 라우릴 (메타)아크릴레이트((lauryl (meth)acrylate), 트리데실 (메타)아크릴레이트(tridecyl (meth)acrylate), 테트라데실 (메타)아크릴레이트(tetradecyl (meth)acrylate), 스테아릴 (메타)아크릴레이트(stearyl (meth)acrylate), 2-에틸헥실 (메타)아크릴레이트(2-ethylhexyl (meth)acrylate), 헥사데실 (메타)아크릴레이트(hexadecyl (meth)acrylate), 도데실 (메타)아크릴레이트(dodecyl (meth)acrylate), 2-(2-에톡시에톡시)-에틸 아크릴레이트(2-(2-ethoxyethoxy)-ethyl acrylate), 2-메톡시-에틸 아크릴레이트(2-methoxy-ethyl acrylate), n-옥틸 (메타)아크릴레이트(n-octyl (meth)acrylate), 2-페닐에틸 아크릴레이트(2-phenylethyl acrylate) 단량체 중 1개 혹은 2종 이상을 병용할 수 있다.
이들 단량체류의 사용 목적은 긴 분자 사슬(Chain)로 인한 본 발명의 방수재 경화체의 분자 가교 거리를 길게 하여 분자간 운동에너지를 낮춤으로써 유리전이온도를 하강시켜 용융 온도를 낮추어 목적으로 설정한 재용융(Remelting) 셀프 접착성을 확보하고자 하였다.
상기 단량체류의 사용량이 본 발명의 라디칼 반응성 바인더(A) 100중량%에 대하여 28중량% 이하에서는 재용융(remelting) 셀프 접착 온도가 160℃ 이상으로서 운영 온도가 145℃~160℃인 후공정 아스콘 포장체가 열접착하기에는 한계가 있어서 바람직하지 못하였고, 30중량% 이상에서는 재용융(Remelting) 셀프 접착 온도가 135℃ 부근으로서 양호하나, 형성된 도막강도가 약해져서 바람직하지 못하였다.
본 발명의 구성 성분에 있어서, 분자내 하이드록시기(Hydroxy Group)을 갖고 있는 (메타)아크릴레이트 단량체류와 에폭시를 반응시킨 에폭시 변성 (메타)아크릴레이트 공중합체를 5~10중량% 사용함에 있어서 본 성분의 사용은 교량 바닥면의 함수 혹은 표면에 존재하는 수분에 의한 방수재의 접착 불량성을 극소화시키기 위하여 본 발명의 방수재가 하이드록시기(Hydroxy Group)에 의한 친수성화를 통하여 접착력을 증진시킴과 동시에 추가로 에폭시 변성에 의한 접착성능 향상을 꾀하고자 도입하였다.
상기 (메타)아크릴레이트 단량체류들로는 2-하이드록시에틸 (메타)아크릴레이트(2-Hydroxyethyl (meth)acrylate), 2-하이드록시프로필 (메타)아크릴레이트(2-hydroxypropyl (meth)acrylate), 3-하이드록시프로필 (메타)아크릴레이트(3-hydroxypropyl (meth)acrylate), 2-하이드록시에틸헥실 (메타)아크릴레이트(2-hydroxyethylhexyl (meth)acrylate), 2-하이드록시부틸 (메타)아크릴레이트(2-hydroxybutyl (meth)acrylate) 단량체 등 하이드록시알킬 (메타)아크릴레이트계 단량체 중 1종 혹은 2종 이상의 단량체 1몰(Mole)과, 에폭시기를 갖고 있는 글리시딜 메타아크릴레이트(이하 ‘GMA’라 약칭함) 0.3~0.6몰(mole)을 에폭시 반응시켜 본 발명의 에폭시 변성 (메타)아크릴레이트 공중합체를 제조하였다.
통상의 에폭시 변성 (메타)아크릴레이트류들은 주로 (메타)아크릴산의 카르복실기(Carboxyl Group, -COOH)와 에폭시 수지를 3급 아민 촉매하에 이들 (메타)아크릴산류가 열중합되는 것을 방지하기 위하여 하이드로퀴논과 같은 반응 억제제를 첨가한 후 약 60~80℃에서 3~5시간 반응시켜 에폭시 (메타)아크릴레이트류를 제조하고 있으나, 이들은 분자 사슬(Chain)이 짧고 유리전이온도가 높기 때문에 본 발명의 목적에 부합되지 못하다고 판단된다.
따라서 본 발명의 에폭시 변성 (메타)아크릴레이트 공중합체는 상기와 같은 사슬(Chain)이 긴 하이드록시알킬 (메타)아크릴레이트 단량체의 이중결합(Double bond)과 GMA의 이중결합을 트리페닐 포스핀(Triphenyl Phosphine) 촉매하에 70~90℃에서 약 2시간 라디칼 반응에 의해 결합시켜, 분자내 하이드록실기와 에폭시기를 동시에 갖도록 함으로써 본 발명의 목적에 부합되도록 하였다.
상기 본 발명의 에폭시 변성(메타)아크릴레이트 공중합체 사용량에 있어서, 본 발명의 라디칼 반응성 바인더(A) 100중량%에 대해서 5중량% 이하의 경우, 교량 바닥면과의 20℃ 전단 접착강도가 0.15Mpa 이상을 충족시키지 못하였으며, 10중량% 이상에서는 교량 바닥면과의 20℃ 전단 접착 강도 0.15Mpa이상이 발현되어 충분한 접착력을 발휘할 수 있었으나, 도막의 인장 신율 규격 100% 이상을 만족시키지 못하였기에 바람직하지 못하였다.
본 발명의 구성 성분에 있어서, 유리전이온도가 100℃ 이상인 (메타)아크릴레이트 단량체 30~35중량%를 적용하여 운영함을 특정하였다.
상기 유리전이온도가 100℃ 이상인 (메타)아크릴레이트 단량체는 방수재가 갖추어야 될 최소 도막 인장강도 규격 1.5Mpa를 만족시키기 위함과 동시에 반응 속도를 조절하기 위하여 도입하였다.
상기 유리전이온도가 100℃ 이상인 (메타)아크릴레이트 단량체는 터셔리 부틸 메타아크릴레이트(tert butyl methacrylate), 메틸 메타아크릴레이트(metyl methacrylate), 페닐 메타아크릴레이트(phenyl methacrylate) 단량체 중 1종 혹은 2종 이상을 병용 사용할 수 있다.
상기 단량체의 사용량에 있어서, 본 발명의 라디칼 반응성 바인더(A) 100중량%에 대하여 30중량% 이하의 경우, 반응 속도가 늦어지고 도막 인장 강도가 최소 규격 1.5Mpa를 만족시키지 못하였으며 35중량% 이상의 경우, 도막 인장 강도 규격을 충분히 만족하였으나, 반응 속도가 빨라서 현장에서의 작업 시간이 짧기 때문에 바람직하지 못하였다.
본 발명의 구성 성분에 있어서, 유리전이온도가 -50℃ 이하인 (메타)아크릴레이트 단량체 5~10중량%를 적용하여 운영함을 특정하였다.
상기 유리전이온도가 -50℃ 이하인 (메타)아크릴레이트 단량체는 방수재가 갖추어야 될 저온안정성을 확보하여 저온인 -20℃에서의 전단 접착 변형률 규격 0.5% 이상을 만족시키기 위하여 도입하였다.
상기 유리전이온도가 -50℃ 이하인 (메타)아크릴레이트 단량체는 2-메톡시에틸 아크릴레이트(2-methoxy ethyl acrylate), n-부틸 아크릴레이트(n-butyl acrylate) 단량체 중 1종 혹은 2종을 병용 사용할 수 있다.
상기 단량체의 사용량에 있어서, 본 발명의 라디칼 반응성 바인더(A) 100중량%에 대하여 5중량% 이하의 경우, -20℃에서의 저온 전단 접착 변형률 0.5% 이상을 만족시키지 못하였으며, 10중량% 이상의 경우 저온 전단 접착 변형률 규격을 충분히 만족하였으나, 도막 강도가 약해져 인장 강도 규격 1.5Mpa을 만족시키지 못하기 때문에 바람직하지 못하였다.
이에, 상기와 같이 본 발명의 구성 성분으로 구성된 라디칼 반응성 바인더(A) 40~55중량%, 무기 필러 42~55중량%, 증점제 0.7~1.0 중량%, 착색제 0.5~0.9중량%, 산소 차단제 0.5~0.8중량% 및 반응 촉진제 0.5~0.9중량%를 포함하는 본 발명의 상온 경화형 초속경 열가소성 셀프 열접착 교면 방수재 100중량%에 있어서 라디칼 반응성 바인더(A)가 40중량% 이하의 경우, 운영 점도가 낮아서 1회 도포량이 낮기 때문에 바람직하지 못할 뿐만 아니라 상대적으로 무기필러의 구성이 55중량% 이상이 요구됨에 따른 도막 강도가 단단(Rigid)해져서 인장 신율 규격 최소값인 100% 이상을 만족하지 못하여 교량 바닥면의 온도 변화에 따른 팽창 수축에 대한 추종 안정성을 확보할 수 없어서 바람직하지 못하였으며, 라디칼 반응성 바인더(A)가 55중량% 이상의 경우 무기 필러의 상대적 첨가량이 42중량% 이하로 될 수밖에 없음으로써 이로 인한 도막의 인장 신율은 규격을 만족할 수 있었지만 오히려 인장 강도가 1.5Mpa 이상을 만족시키지 못해서 바람직하지 못하였다.
상기 무기 필러에 있어서, 주로 중질 탄산칼슘, 경질 탄산칼슘, 탈크, 실리카 파우더, 실리카 규사 등 통상의 무기 필러류를 1종 혹은 2종 이상을 병용 사용할 수 있으며, 특별히 종류에 한정하지 않는다. 여기서 사용량에 관해서는 상기 기술에 준한다.
본 발명의 증점제에 있어서, 교량 바닥면의 경사에 따른 본 방수재의 경사 편향에 따른 도막 두께 균질성 확보를 위한 유동성 조절제 역할로써 도입 운영하였으며, 주로 벤토나이트, 흄드 실리카, 제올라이트 등 무기계 증점제류 혹은 우레탄계, 우레탄-우레아계 등의 유기계 증점제류 중 1종 혹은 2종 이상을 병용하여 사용할 수 있으며, 특별히 첨가량에 있어서 한계를 두고 있지 않지만 0.7~1.0중량%가 바람직하였다.
본 발명의 착색제에 있어서, 방수재의 요구 색상에 부합하기 위한 착색제로서 티타늄 다이옥사이드, 카본블랙, 적색 산화철, 녹색 산화철, 흑색 산화철 및 다양한 칼라의 무기 안료를 선택하여 사용할 수 있으며, 특별히 첨가량에 대하여 한계를 두고 있지 않지만 0.5~0.9중량%가 바람직하였다.
본 발명의 산소 차단제에 있어서, 주로 파라핀 왁스, 폴리에틸렌 왁스 폴리프로필렌 왁스, 사소빗 왁스(Sasobit wax) 등 왁스류를 의미하며, 예의 라디칼 상온 반응 방수재의 경우, 경화 반응이 산소에 노출될 경우 라디칼 반응이 정지되기 때문에 이들 왁스류들이 방수재 도막 상부에 부유되어 미세한 왁스 막을 형성함으로써 공기 중 산소의 접촉을 차단시켜 라디칼 반응을 완결시킬 수 있는 주요 역할을 한다.
첨가량에 있어서 0.5중량% 이하에서는 산소 차단막 형성이 완전하지 못하여 부분 미경화가 발생하여 바람직하지 못하였으며, 0.8중량% 이상에서는 반대로 과도한 왁스층이 형성되어 이들 왁스가 후속 공정인 아스콘 포장체의 접착력을 방해하기 때문에 바람직하지 못하였다.
본 발명의 반응 촉진제에 있어서, 주로 N,N-디메틸 아닐린, N,N-디메틸-파라 톨루이딘과 같은 3급아민류와, 옥틸산 망간, 나프텐산 코발트, 옥틸산 니켈과 같은 금속염 중 1종 혹은 2종 이상을 병용하여 사용할 수 있으며, 시공 온도 조건에 따른 반응 시간 조절제로 사용된다.
사용량에 대하여 대기 온도 조건에 따라 변화가 많을 수밖에 없으나 통상 0.5~0.9중량% 범위로 운영함이 무난하고 바람직하다.
본 발명의 방수재의 실시예 및 비교 실시예에 대한 성능 평가는 KS F 4832규격에 준하여 실시하였으며 [도 6]에서와 같이 도막 방수재의 품질 기준 적합 여부를 판정하였다.
실시예 1. 깨끗한 2 리터 용기에 중량 평균분자량= 68,000g/mol이고, 유리전이온도=60℃인 (메타)아크릴레이트 공중합 올리고머 127.2그램과 트리데실 메타아크릴레이트 단량체 148.4그램(g), 2-하이드록시 에틸아크릴레이트 단량체 1몰과 글리시딜 메타아크릴레이트 단량체(GMA) 0.3몰을 트리페닐 포스핀(Triphenyl Phosphine) 촉매하에 80℃에서 약 2시간 라디칼 반응에 의해 결합시킨 에폭시 변성 아크릴레이트 공중합체 42.4그램(g), 페닐 메타아크릴레이트 단량체 169.6그램(g)과 2-메톡시에틸 아크릴레이트 단량체 42.4그램(g)을 투입하여 교반 속도를 약 80rpm으로 10분간 교반 혼합 후, 중질 탄산칼슘 447그램(g)을 투입하여 교반 속도를 약 180rpm으로 20분간 고속 분산 교반시킨 후, 흄드 실리카 K-150 7그램(g), 흑색 산화철 안료 5그램(g), 사소빗 왁스(Sasobit wax) 5그램(g) 및 N,N-디메틸아닐린 6그램(g)을 정량 투입하여 약 180rpm으로 약 5분간 분산시킨 후 취출하여 본 발명의 방수재인 실시예 1을 제조하였다.
실시예 2 ~ 실시예 4 및 비교 실시예 1 ~ 비교 실시예 8은 [표 1]의 성분 및 배합량에 의거, 실시예 1과 동일한 제조법으로 예의 실시예 및 비교 실시예를 제조하였다.
[표 1] 실시예 및 비교 실시예 배합 (성분 배합 단위 : 중량%)
Figure 112021097836246-pat00001
실시예 및 비교 실시예의 성능 평가를 KS F 4832에 의거 실시한 결과를 요약하면 다음과 같다.
1) 청구항 1~7항에서와 같은 본 발명의 구성 요소 및 구성비 범위 내로 운영 시 성능 측면에서 본 발명의 목적인
◆ 본 발명의 방수재 자체만으로 열가소성에 의한 셀프 열접착 가능 온도가 118~132℃로서 아스콘 포장체의 운영 온도인 145~160℃에 의해 셀프 재용융에 의한 열접착이 가능하였다.
◆ 교량 바닥면과 아스콘 포장체와의 결합제로서의 성능 지표인 전단 접착 강도 0.15MPa(min, at 20℃) 및 전단 접착 변형율 0.5%(min, at -20℃) 성능 평가 모든 결과치가 소정의 규격값 이상의 성능을 발현하였다.
◆ 내구성 및 교량의 추종성 안정에 지표인 도막의 인장 강도 1.5 Mpa 이상 및 도막 인장 신율 100% 이상 성능 평과 결과 매우 만족스러운 성능을 발현하였다.
2) 비교 실시예에서는 본 발명의 구성 요소 및 구성비의 범위 밖에서의 성능 거동을 파악하고자 행하였으며, 그 결과에서 알 수 있듯이 본 발명의 구성 요소 및 구성비 범위 내로 운영하는 것이 타당하였음을 시사하고 있었다.
결론적으로, 이상의 시험 및 성능 평가 결과를 종합 정리하면 본 발명의 방수재가 본 발명의 목적인 별도의 접착제를 사용하지 않고도 또한 이로 인한 추가 공정 없이 본 발명의 방수재 자체만으로 운영 시 기존 기술의 MMA 방수재류 교면 방수 시스템과는 차별적으로 후공정인 아스콘 포장체를 포설하는 공정 시에 교면 바닥재와의 셀프 열접착 성능을 발현시킴으로써, 이로 인한 내구성 향상 및 공정 단축에 의한 비용 절감에도 크게 기여할 수 있음을 알 수 있었다.
이상, 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 사람에게 있어서, 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 특허청구범위의 청구항과 그것들의 등가물에 의해 정의된다고 할 것이다.

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 교면 방수공법에 사용되는 방수재에 있어서, 상기 방수재가 라디칼 반응성 바인더(A) 40~55중량%에 무기필러 42~55중량%, 증점제 0.7~1.0중량%, 착색제 0.5~0.9중량%, 산소 차단제 0.5~0.8중량% 및 반응 촉진제 0.5~0.9중량%를 포함하며,
    상기 라디칼 반응성 바인더(A)는 중량 평균분자량이 40,000~80,000g/mol이고 유리전이온도가 50℃~70℃인 (메타)아크릴레이트 공중합 올리고머류 15~32중량%, 유리전이 온도가 0℃ 이하이고 C6 이상인 알킬 (메타)아크릴레이트 단량체 28~30중량%, 분자내 하이드록시기(hydroxy group)을 갖고 있는 (메타)아크릴레이트 단량체와 에폭시를 반응시킨 에폭시 변성 (메타)아크릴레이트 공중합체 5~10중량%, 유리전이온도가 100℃ 이상인 (메타)아크릴레이트 단량체 30~35중량% 및 유리전이온도가 -50℃ 이하인 (메타)아크릴레이트 단량체 5~10중량%를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 상온 경화형 초속경 열가소성 셀프 열접착 교면 방수재.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 (메타)아크릴레이트 공중합 올리고머류는 메틸 메타아크릴레이트, 터셔리부틸 메타아크릴레이트, 페닐 메타아크릴레이트 단량체 중 1종 혹은 2종 이상의 단량체와, n-부틸 아크릴레이트, 2-메톡시에틸 아크릴레이트 단량체 중 1종 혹은 2종을 유리전이온도가 50℃~70℃가 되도록 조합하여 통상의 라디칼 중합 반응 공정을 통하여 중량 평균분자량이 40,000~80,000g/mol이 되도록 하여 생산된 올리고머류인 것을 특징으로 하는 상온 경화형 초속경 열가소성 셀프 열접착 교면 방수재.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 유리전이온도 0℃ 이하이고 C6이상인 알킬 (메타)아크릴레이트 단량체는 라우릴 (메타)아크릴레이트, 트리데실 (메타)아크릴레이트, 테트라데실 (메타)아크릴레이트, 스테아릴 (메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메타)아크릴레이트, 헥사데실 (메타)아크릴레이트, 도데실 (메타)아크릴레이트, 2-(2-에톡시에톡시)-에틸 아크릴레이트, 2-메톡시에틸 아크릴레이트, n-옥틸 (메타)아크릴레이트, 2-페닐에틸 아크릴레이트 단량체 중 1개 혹은 2종 이상을 병용하는 것을 특징으로 하는 상온 경화형 초속경 열가소성 셀프 열접착 교면 방수재.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 에폭시 변성 (메타)아크릴레이트 공중합체는 2-하이드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 3-하이드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시에틸헥실 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시부틸 (메타)아크릴레이트류 단량체 중 1종 혹은 2종 이상의 단량체 1몰(Mole)과 글리시딜 메타아크릴레이트(GMA)를 0.3~0.6몰(mole)을 에폭시 반응시킨 에폭시 변성 (메타)아크릴레이트 공중합체인 것을 특징으로 하는 상온 경화형 초속경 열가소성 셀프 열접착 교면 방수재.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 유리전이온도 100℃ 이상인 (메타)아크릴레이트 단량체는 터셔리 부틸 메타아크릴레이트, 메틸 메타아크릴레이트, 페닐 메타아크릴레이트 단량체 중 1종 혹은 2종 이상을 병용한 것을 특징으로 하는 상온 경화형 초속경 열가소성 셀프 열접착 교면 방수재.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 유리 전이 온도 -50℃ 이하인 (메타)아크릴레이트 단량체는 2-메톡시에틸 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트 단량체 중 1종 혹은 2종을 병용한 것을 특징으로 하는 상온 경화형 초속경 열가소성 셀프 열접착 교면 방수재.
  8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방수재 100중량부에 대하여 경화제로 벤조일 퍼옥사이드(BPO)를 시공 온도 조건에 부합되도록 1.0~5.0중량부를 적용하여 방수재 자체가 셀프 열접착 성능 구현이 가능한 교면 방수 공법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 방수재 자체가 갖는 셀프 열접착 성능을 이용한 아스팔트 콘크리트 포장의 층간 열접착시키는 교면 방수 공법.
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