KR19980017773A - 냉각형 혼합교반에 의한 고무화 아스팔트 방수시이트의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아스팔트와 고무를 냉각방법으로 혼합하여 고무화 아스팔트를 방수시이트를 제조하는 고무화 아스팔트 방수시이트의 제조방법에 있어서, 밀폐형 혼합기계에서 천연고무 및 합성고무에 아스팔트와 가류조제, 점착부여제, 충전제를 첨가하여 고르게 교반한 다음에 가류제를 첨가하여 균일하게 분산되도록 교반하여 제조된 혼합물을 압출기(Extruder)에 투입하여 재차 교반되면서 고무화 아스팔트시이트로 압출되도록하며, 압출된 혼합물을 카렌더기계에서 일정한 폭과 1 - 5mm의 두께로 압연하여 시이트로 압연 인출하여 한면을 PP, PE 등의 합성수지 또는 유사한 고분자 소재로 된 필름 혹은 천연 및 합성섬유로 된 시트를 바탕제로 부착하고, 한면은 종이에 실리콘 코팅처리된 이형지를 부착하여 일정한 길이로 절단하여 익지 않은 미가류 점착성 고무화 아스팔트 방수시이트를 제조하여 포장 미가류상태의 방수시이트로 출하되어 시공된 후, 그 시공부위에 덧씌워 포장되는 가열된 아스팔트골재로부터 방출되는 뜨거운 열에 의하여 2차로 활성화되어 가류성형(익은)된 상태로 전환되면서 고무본래의 탄성과 강인한 인장강도 및 신장율을 가지며, 내구성이 우수하고, 진동 및 충격에너지의 흡수성이 우수하여 방수시이트로서 뿐만아니라 방음 및 방진시이트로서도 사용될 수 있도록 한 고무화 아스팔트 방수시이트를 얻을 수 있도록 한 것이다.

Description

냉각형 혼합교반에 의한 고무화 아스팔트 방수시이트의 제조방법

본 발명은 냉각형 혼합교반에 의한 고무화 아스팔트 방수시이트의 제조방법에 관한 것으로, 특히 토목 건축용으로서 지하구조물이나 건물의 벽체 혹은 옥상의 방수용으로 사용될 수 있도록 아스팔트가 첨가된 고무화 아스팔트 방수시이트의 제조방법에 관한 것이다.

종래의 고무화 아스팔트 방수시이트는 일반적으로 지하구조물 및 건물의 방수를 위하여 폴리에칠렌부지포 등의 고밀도필름을 보강제로 하여 상부와 하부에 고무화 아스팔트를 일정한 두께로 코팅처리한 후, 일면에 폴리프로필렌 또는 폴리에칠렌을 바탕제로 하고, 다른 일면에는 종이에 실리콘 처리된 이형지를 부착한 제품이 주로 방수시이트로 사용되고 있으나, 고무화 아스팔트 시이트라는 명칭과는 다르게 고무의 고유특성인 탄성, 인장강도 및 신장율이 현저하게 낮고 내구성도 좋지 않아 근래에 와서 많은 문제점이 되고 있다.

종래 고무화 아스팔트시이트를 제조함에 있어서, 가격이 저렴한 아스팔트만으로 제조된 시이트는 아스팔트 자체가 기온의 영향을 많이 받아, 기온이 영하로 하강되면 너무 경화되어 부러지기 쉽고, 반면에 여름철에 기온이 많이 상승하면 아스팔트가 녹아내려 방수효과의 질이 저하된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 고무(Rubber)를 첨가한 고무화 아스팔트시이트를 제조할 필요성은 절실하였지만 고무중에서 가격이 저렴한 천연고무 또는 일반 합성고무를 아스팔트에 첨가하여 용해하는 기술이 해결되지 못하여 불가피하게 끓인 아스팔트에 용해가 잘되는 수지(樹脂)상태의 플라스틱고무인 스티렌 이소프렌 스티렌(Styrene Isoprene Styrene, 이하 SIS라 함) 또는 스티렌 부타디엔 스티렌(Styrene Butadiene Styrene, 이하 SBS라 함)을 아스팔트에 용해하면서 충전제 등을 첨가 제조하여 고무화 아스팔트로 판매하여 왔다.

그러나, 이들 플라스틱고무인 상기 SIS 또는 SBS는 천연고무 또는 일반 합성고무보다 가격이 2배정도 고가(高價)이면서도 고무 고유의 특성인 탄성 등의 물성이 좋지않은 결점이 있음에도 불구하고 이들 플라스틱고무를 사용할 수 밖에 없었다.

그 이유는 플라스틱고무인 SIS 또는 SBS의 융점(融點)이 150℃ - 200℃이므로 이러한 물성을 채택하여 아스팔트를 150℃ - 200℃로 끓이면서 쉽게 용해하여 첨가할 수 있기 때문이며, 반면에 천연고무나 일반 합성고무는 아스팔트를 350℃이상의 고온으로 끓여도 이들이 전혀 아스팔트에 용해되지 않아 전혀 사용할 수 없기 때문이다.

더군다나, 플라스틱고무인 SBS나 SIS는 고가이므로 아스팔트에 약 5% - 15%만 첨가하여 제조하게 되어 이는 아스팔트에 단순히 유연성만을 부가하였을 뿐 상기 언급된 제반 결점을 해결할 수는 없었다.

또한, 저융점의 SIS 또는 SBS를 첨가하여 고무화 아스팔트시이트를 제조한다 하여도 이를 첨가 용해시키기 위하여 아스팔트를 끓이는 경우에 악취가 발생하고 뜨겁게 액화(液化)된 아스팔트의 취급으로 작업장주변이 오염되며 화재의 위험성도 있다.

무엇보다도 아스팔트를 150℃ - 200℃의 고온으로 끓이므로써 열화(熱化)에 의한 방수시이트로서의 물리적인 특성이 저하되는 것은 피할 수 없다.

또한, 고무화 아스팔트 방수시이트는 시이트자체의 방수효과는 우수하지만 방수시공작업시 직각으로 꺾인 코너부분의 시공작업이 어렵고, 이 코너부분에서 방수시이트가 찢어지는 등의 결점이 있으며, 겨울철에는 시이트가 경화되어 쉽게 꺾어지거나 부러지는 결함이 있을 뿐만 아니라, 더군다나 시이트와 시이트사이의 연결부분을 버너로 열을 가하여 누름부착(附着)하여 연결하지만, 연결작업이 번거롭고 연결부분이 완벽하게 접착되지 않아 이들 부위에서 누수(漏水)가 되어 결과적으로 완벽한 방수의 효과를 기대할 수 없었다.

비록 완벽한 시공이 이루어졌다 하더라도, 시공후 기후변화에 따라서 수축 및 팽창되고 또한 부동침하 등의 원인에 의하여 필연적으로 균열이 발생되기 마련인 바, 이 때에 종래의 고무화 아스팔트 방수시이트는 시멘트의 균열과 함께 찢어지거나 공간이 생겨 누수가 되므로 역시 방수 역할을 제대로 할 수 없게 되는 문제점도 갖는다.

이와 같은 종래의 단점을 감안하여 본 출원인은 특허출원 제 95 - 10382호(냉각형 혼합교반에 의한 고무화 아스팔트 방수시이트의 제조방법)를 통하여, 아스팔트를 끓이지 않고 냉각 교반방법으로 고무화 아스팔트 방수시이트를 제조하는 방법에 대하여 제안하였다.

상기 선출원에 있어서는 밀폐형 고무용 교반기인 니다믹서기(Kneader Mixer) 또는 반바리믹서기(Banbury Mixer)에 천연고무나 합성고무를 아스팔트와 함께 넣어 냉각하면서 교반하는 제조방법으로 훌륭한 고무화 아스팔트 방수시이트를 제조하게 되었다.

선출원에서는 밀폐형 혼합교반기에서 천연고무 또는 합성고무와 아스팔트를 직접 교반 혼합하기 때문에 아스팔트를 끓일 필요가 없어 작업중에 전혀 냄새가 나지 않으며, 고무분이나 아스팔트분의 함량을 쉽게 조절할 수 있어 고무화 아스팔트의 성분조절이 용이할 뿐만 아니라 냉각하면서 고무와 아스팔트를 교반하여주기 때문에 고무 및 아스팔트 등의 고유한 특성을 충분히 발휘하게 하므로써 방수시이트의 물리적인 물성의 향상을 얻게 된다.

또한, 종래의 고무화 아스팔트 방수시이트의 제조방법의 경우와 같이 플라스틱고무인 SIS 또는 SBS를 아스팔트를 끓이면서 첨가하는 것과 달리, 고무 본래의 고유한 특성을 제대로 발휘하게 됨에 따라 인장강도나 신장율이 우수하고, 첨가된 점착부여제와 고무본래의 점착성 및 아스팔트의 점착성이 서로 보완 상승작용을 하여 매우 강력한 점착력을 갖게 되며, 이러한 점착력에 의하여, 시이트간의 연결부분을 겹쳐서 눌러주는 압착만으로 한몸체로 견고하게 연결접착되어 아무리 넓은 시공면적도 1장의 방수시이트로 시공한 효과를 얻을 뿐만 아니라, 시멘트에 균열이 발생되더라도 강력한 점착력과 신장력에 의한 자체의 봉합성으로 인하여 균열된 공간을 차단하여 주므로써 완벽한 지수효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 상기한 선출원에 의하여 제조된 방수시이트가 종래의 고무화 아스팔트 방수시이트와는 비교가 안될 정도로 방수시이트로서의 우수한 물성과 효과를 가지고 있지만, 상기의 선출원한 제조방법의 이점을 최대한 살리면서 천연고무 및 합성고무와 아스팔트와 점착부여제를 첨가하여 교반하면서 최종적으로 가류조제와 가류제(加硫濟)를 추가로 첨가 냉각 교반혼합하여, 미가류상태(익지 않은 상태)의 아스팔트 방수시이트 생지를 제조하고, 시공과정 또는 시공 후, 시공부위에 덧씌워 포장되는 100℃ - 160℃의 뜨거운 아스팔트골재로부터 발생되는 열에 의하여 상기 고무화 아스팔트 방수시이트 미가류 생지가 2차적으로 활성화되거나, 상온에서 점진적으로 활성화되어 가류성형(成形)될 수 있도록 한 가류형의 고무화 아스팔트 방수시이트의 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 아스팔트와 고무를 냉각 혼합하여 방수시이트를 제조하는 냉각형 혼합교반에 의한 고무화 아스팔트 방수시이트의 제조방법에 있어서, 밀폐형 혼합교반기계인 니다믹서기 또는 반바리믹서기에 천연고무, 합성고무(SBR고무,ⅠR고무, BR고무, EPT고무, ⅡR고무 CR고무, NBR고무, 우레탄고무)중의 하나 또는 고무가루나 재생고무를 넣은 상태에서 아스팔트와 점착부여제 및 가류조제와 충전제를 첨가하면서 냉각하면서 고르게 혼합교반한 후, 최종적으로 가류제를 첨가하여 고르게 교반하고, 이들 혼합물을 압출기(Extruder)에 투입하여 재차 교반되면서 고무화 아스팔트시이트로 압출되도록하며, 카렌더기계(Calender)에서 일정한 폭과 1 - 5mm의 두께로 압연 인출하면서 한면에 바탕제인 PP, PE 등의 합성수지 또는 유사한 고분자 소재로 된 필름 또는 천연섬유 및 합성섬유로 된 시트를 부착하고 한면에는 실리콘 코팅처리된 이형지를 부착하면서 압연 인출되는 시트를 일정한 길이로 절단하는 특징을 갖는다.

이와 같은 본 발명에서 가류제를 첨가 혼합한 다음에 필요에 따라 난연제를 첨가하여 혼합교반하여 난연성을 부여한 고무화 아스팔트 방수시이트를 제조하는 특징을 갖는다.

이와 같은 본 발명에 의하여 제조된 고무화 아스팔트 방수시이트를 적용하는 경우에 교량상판이나 건물의 천정 또는 벽면 등에 점착성이 부여된 고무화 아스팔트생지인 미가류(익지 않은 고무를 뜻함)형태의 시이트로 이음새 없는 방수시공을 1차로 한 후에 도로포장공사의 마무리과정에서 덧씌워 포장하는 100℃ - 160℃의 아스팔트골재의 뜨거운 열에 의하여 급속히 활성화하여 가류형 고무화 아스팔트 방수시이트가 되거나 또는 상온에 의하여 2차적으로 점진적으로 활성화되어 성형된 가류고무(익은 고무를 뜻함)로 전환되면서 고무본래의 탄성과 강인한 인장강도와 신장율을 겸비한 가류성형된 고무화 아스팔트 방수시이트로 전환됨에 따라 내구성이 우수하고, 진동과 충격을 완화해줄 뿐만 아니라 물성이 가장 우수한 방수성능을 발휘할 수 있게 된다.

이와 같은 본 발명에서 상기 고무원료로 공해산업의 폐기물에 해당되는 페타이어와 천연고무 혹은 각종 합성고무의 고무류 페기물을 이용하는 경우에는 전처리로서 이들 고무원료를 고무분쇄기로 0.5mm이하가 되게 분쇄한 고무가루를 직접 혼합교반기에 넣어 교반 혼합하거나 고무폐기물을 밀폐된 증기솥에 넣어 20 - 40Kg/Cm³의 압력과 150℃ - 250℃의 온도조건으로 쪄서 재생한 재생고무를 상기 열거한 방법으로 아스팔트와 교반 혼합하여 방수시이트를 제조할 수 있다.

이와 같은 경우에는 고무폐기물을 사용하므로 원가절감이 되어 저렴한 가격으로 양질의 시이트를 제공할 수 있으며, 각종 고무폐기물을 재활용할 수 있어 환경오염요인의 제거에 일익할 수 있을 것이다.

[실시예]

고무화 아스팔트 방수시이트의 제조

(ㄱ)고무재료 및 혼합비

고무주재: 천연고무, 합성고무(SBR고무, Ⅰ고무, BR고무, EPT고무, Ⅱ고무, CR고무, NBR고무, 우레탄고무)중의 하나100%

연화제 : 아스팔트(Asphalt) 80%

가류조제 : 스테아린산(Stealic Acid) 2%

산화마그네슘(Magnesium Oxide) 5%

산화아연(Zinc Oxide) 5%

유황(Sulphur) 2%

점착부여제 : 폴리부텐(Polybutene) 10%

변성페놀수지(Alkylphenol Formaldehyde Resin) 10%

석유수지(Petroleum Resin) 20%

초산비닐수지(Polyvinyl Acetate Resin) 5%

충전제 : 탄산칼슘(Calciumcarbonate) 30%

화이트카본(White Carbon) 10%

클레이(Clay) 10%

가류제 : DM 1%

D0.8%

T/T 1%

NA 22 1%

난연제 : 산화안티몬(Antimony Oxide) 7%

(ㄴ)재생고무 또는 고무가루를 첨가하는 경우

상기 고무주재중의 한 종류선택50-70%

고무가루 또는 재생고무중의 한 종류선택50-30%

탄산칼슘10%

화이트카본10%

이와 같이 고무폐기물인 고무가루 또는 재생고무를 첨가하는 경우에는 점착부여제의 첨가량은 (ㄱ)과 동일하지만, 재생고무를 사용하므로 물성의 저하를 방지하기 위해서 충전재의 첨가량은 줄이는 것이 바람직하다.

상기와 같은 배합비율은 하나의 예로 제시한 것으로서, 고무주재는 천연고무 또는 합성고무단독으로 사용하거나 천연고무와 합성고무를 혼합하거나 2종류이상의 합성고무를 혼합하여 교반하여 제조하여도 좋으며, 아스팔트 역시 150 - 180 %를 첨가하여도 무관하지만 물성의 저하를 방지하기 위하여 아스팔트를 80 - 100%정도 첨가하는 것이 바람직하고, 상기의 실시예에서 아스팔트가 유연한 오일상태이므로 연화제로 표기하였지만 실상은 저렴한 아스팔트의 가격 때문에 양을 불리는 충전제에 해당되며 저렴한 아스팔트를 다량으로 첨가하면서 고무화 아스팔트의 제조원가를 저렴하게 하여 주는 데 기여한다.

(ㄷ)시이트의 바탕재료

시이트의 바탕재료로는 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리에틸렌(PE) 등의 각종 합성수지 및 그와 유사한 고분자 시이트필름의 사용이 좋으나 기온의 변화에 민감하여 겨울철에는 찢어지는 등의 폐단이 있고, 여름철에는 늘어나는 등의 굴곡이 있어 사용이 불편하므로 종이 또는 천연 및 합성섬유로 된 기재를 사용하는 것도 좋다.

상기와 같은 성분과 배합비에 따라 고무화 아스팔트 방수시이트를 제조하는 경우에, 먼저 밀폐식 혼합교반기인 니다믹서기 혹은 반바리믹서기에 천연고무 또는 합성고무(SBR고무,ⅠR고무, BR고무, EPT고무, ⅡR고무 CR고무, NBR고무, 우레탄고무)중의 하나(100%)에 점착부여제인 변성페놀수지(10%), 초산비닐수지(5%), 석유수지(20%)를 넣어 냉각중에 고르게 잘 교반 혼합한 후에 충전제인 탄산칼슘(30%), 화이트카본(10%), 클레이(10%)를 넣어주면서 점착부여제인 폴리부텐(10%)과 연화제인 아스팔트(80%)를 함께 넣어 충분히 고르게 분산혼합되도록 교반하여 주면, 무르면서 접착성이 매우 강한 아스팔트가 첨가된 고무화 아스팔트생지를 얻는다.

상기와 같은 방법으로 제조된 고무화 아스팔트생지를 압출기(Extruder)에 투입하여 재차 교반하여 압출되어 나오는 고무생지를 카렌더기(Calender)에서 바탕재인 PP, PE 등의 합성수지 또는 유사한 고분자 소재로 된 필름이나 천연 또는 합성섬유로 된 시트를 부착하고, 한면은 종이에 실리콘 코팅된 이형지를 부착하여 압연하여 일정한 폭과 1 - 5mm의 두께로 일정하게 압연 인출하여 일정한 길이로 절단하여 고무화 아스팔트 방수시이트를 제조하거나 카렌더기계에서 1 - 5mm로 압연되어 나오는 것을 바탕제를 사용하지 않고 양면으로 실리콘 코팅처리된 이형지(離形紙)에 직접 감아서 포장된 고무화 아스팔트 방수시이트를 얻는다.

한편, 고무폐기물인 고무가루 또는 재생고무를 첨가하여 시이트를 제조하고자 하는 경우에는 상기 천연고무 또는 합성고무중 하나(50 - 70%)와, 고무가루 또는 재생고무(50 - 30%)를 니다믹서기 또는 반바리믹서기에서 잘 교반 혼합한 다음, 상기와 같은 방법과 순서에 따라 점착부여제를 넣어 혼합교반하고, 충전제와 아스팔트를 넣어 고르게 분산되도록 잘 혼합 교반하여 고무화 아스팔트의 생지시이트를 제조하는 것은 동일하다.

한편, 본 발명의 제조방법에 의하여 가류형 고무화 아스팔트 방수시이트를 제조하고자 하는 경우에는 상기의 제조방법에서 점착부여제를 첨가한 후에 가류조제인 스테아린산(2%), 산화마그네슘(5%), 산화아연(5%), 유황(2%)을 첨가하여 균일하게 잘 교반하여 준 후, 최종적으로 가류제인 DM(1%부), D(0.8%), T/T(1%), NA22(1%)를 첨가하여 균일하게 분산되도록 교반하여 상기한 방법으로 압출, 압연하여 고무화 아스팔트 방수시이트를 제조한다.

한편, 고무화 아스팔트 방수시이트가 화재시에도 불에 타지 않도록 난연성을 부여하고자 하는 경우에는 상기와 같은 제조방법에서 가류제를 첨가하여 고르게 교반한 후에 난연재인 산화안티몬(7%)을 첨가하여 교반하여 준 후 상기의 방법으로 제조하면 된다.

이와 같은 본 발명의 제조방법에 의하면, 필요에 따라 점착성이 부여된 미가류의 고무화 아스팔트생지로 출하되어 교량상판이나 건물의 천정 또는 벽면 등에 1차로 방수시공된 상태에서, 도로포장공사의 마무리 과정에서 덧씌워지는 100℃ - 160℃ 의 아스팔트골재의 뜨거운 열에 의하여 2차적으로 활성화되면서 성형된 가류고무로 전환되거나 상온에서 서서히 점진적으로 가류고무로 전환되면서 고무본래의 강인한 인장강도와 신장율을 겸비한 가류성형된 고무화 아스팔트 방수시이트로 됨에 따라 내구성이 우수하고, 진동과 충격흡수성이 양호하며 방수성능 및 방음, 방진성능이 매우 우수하여 방수시이트로서 뿐만아니라 방음 또는 방진용의 시이트로도 사용할 수 있는 고무화 아스팔트 방수시이트가 얻어진다는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 고무화 아스팔트 방수시이트의 제조방법에서 난연제를 첨가하는 경우에는 상기와 같은 우수한 물성 및 현저히 향상된 방수성능과 더불어 난연성이 뛰어난 고무화 아스팔트 방수시이트가 얻어짐은 물론, 고무원료로서 폐타이어나 폐고무류로부터 얻어지는 고무가루나 폐고무를 첨가하는 경우에는 고무폐기물을 재활용할 수 있어 환경오염을 근원적으로 방지할 수 있다는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 아스팔트와 고무를 냉각방식으로 혼합하여 방수시이트를 제조하는 냉각형 혼합교반에 의한 고무화 아스팔트 방수시이트의 제조방법에 있어서,

   밀폐형 혼합기계에서 천연고무 및 합성고무를 교반하면서 연화제, 가류조제, 점착부여제, 충전제, 가류제를 순서대로 첨가하여 혼합 교반하는 단계;

   교반된 점착성 고무화 아스팔트 교반물을 카렌더기계에서 일정한 폭과 1 - 5mm의 두께로 압연하여 고무화 아스팔트시이트로 압연 인출하는 단계;

   압연 인출된 고무화 아스팔트에 한면은 바탕제로 PP, PE 등의 합성수지나 유사한 고분자 필름 또는 천연섬유 혹은 합성섬유로 된 시트를 부착하고, 한면은 종이에 실리콘 처리된 이형지를 부착하여 일정한 길이로 절단하여 제조하는 고무화 아스팔트방수시이트가 도로의 포장 마감재인 고열의 아스팔트에 의하여 급속히 활성화하여 가류형 고무화 아스팔트 방수시이트로 전환하거나 상온에서 서서히 점진적으로 활성화되어 가류형 고무화 아스팔트 방수시이트로 전환되도록 하는 냉각형 혼합교반에 의한 고무화 아스팔트 방수시이트의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   가류제를 첨가 혼합한 다음에 필요에 따라 난연제를 첨가하여 혼합교반하는 것을 특징으로 하는 냉각형 혼합교반에 의한 고무화 아스팔트 방수시이트의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 카렌더기계에서 압연 인출하는 고무화 아스팔트 시이트를, 바탕제를 배제하고 양면에 실리콘이 코팅된 이형지에 직접 감아지도록 압연하는 것을 특징으로 하는 냉각형 혼합교반에 의한 고무화 아스팔트 방수시이트의 제조방법.