KR19990074334A - 클로로프렌 고무를 주성분으로 하는 도막방수재및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 클로로프렌 고무에 톨루엔과 아스팔트를 첨가하고 일정 점도까지 교반하여 클로로프렌 고무 용액을 제조한 다음, 실리카, 알킬페놀수지, 열가소성 페놀수지, 아연화, 산화마그네슘 및 산화방지제를 첨가하고 혼합교반하여 액상의 도막방수재를 제조하고, 여기에 유리섬유칩을 서서히 첨가하면서 교반하여 제조된 클로로프렌 고무를 주성분으로 하는 도막방수재에 관한 것으로서, 이를 콘크리트 상판, 강상판, 옥상, 주차장 및 토목구조물에 도포하면 우수한 인장강도, 저온유연성, 내충격성, 접착성, 내약품성 및 내마모성을 발휘하여 적은 도포량으로도 콘크리트 구조물의 크랙, 차량의 급정거나 발진에 대한 충격, 아스콘 포장재 시공시의 고열 및 유해화학물질에 대해 강한 저항성을 나타낼 수 있다.

Description

클로로프렌 고무를 주성분으로 하는 도막방수재 및 그 제조방법

본 발명은 클로로프렌 고무를 주성분으로 하는 도막방수재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 클로로프렌 고무를 주성분으로 함유하고 여기에 아스팔트, 가교제, 산화방지제 및 유리섬유칩 등을 첨가하여 이루어짐으로써 교량 상판의 균열에 의한 누수, 철근의 부식 및 노후를 방지하여 경제적이고 효과적인 교량 관리를 할 수 있도록 하는 도막방수재와 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

교량의 바닥판 위를 차량이 통과하면 타이어의 충격이나 하중으로 인해 상판에 휨 모멘트나 진동이 발생되어 박리와 균열이 발생된다.

또한, 빗물 등은 포장에 틈이나 균열을 발생시키고, 인도를 통해 침투하여 철근을 부식시키므로써 콘크리트의 균열을 촉진시키며 콘크리트 바닥판에 생긴 균열은 아스콘 포장에도 영향을 주어 포장파괴의 원인이 되고 있다.

일반적으로 교량면과 같은 토목구조물의 보호 시스템으로 사용되는 방수재료에는 그 시공방식에 따라 쉬트식 방수재료, 도막식 방수재료 및 침투식 방수재료가 있다.

이 중 침투식 방수재료를 이용하여 시공하는 방법은 과거에 교량 상판 등의 방수시공에 사용하던 방법으로, 주로 실리콘을 강력한 용제로 용해하여 액상의 침투방수제로 사용한 공법이다.

그러나, 침투식 방수재료를 사용한 시공방법은 균열에 대한 저항성이 낮고, 350kgf/㎠의 고강도 콘크리트에는 침투가 되지 않는 문제점이 있어 최근에는 사용하지 않고 있다.

그리고, 쉬트식 방수시공은 균일하고 우수한 방수효과를 발휘하기는 하지만, 비용이 많이 들고 시공과정에서 쉬트간의 연결작업이 어려워 표면이 균일하지 못하고, 연결부위 누수로 인하여 방수기능을 상실하는 경우도 있다.

한편, 도막식 방수시공은 연결 부위없는 연속시공이 가능하고, 효과면에서도 우수하지만 콘크리트의 균열에 대한 저항성이 약하고 아스콘 포장시 고온으로 인한 방수층의 손상이 생기고 접착력이 약하여 차량 통행에 의한 교량의 진동시 콘크리트 상판과 아스콘 포장과의 계면에서 방수성능이 상실되는 단점을 가지고 있었다.

본 발명의 목적은 탄성중합체인 클로로프렌 고무를 주재로 사용하여 시공시 도막형성 후 아스콘 포장시에 그 열에 의하여 가교결합이 일어나 물성이 증진되며, 재활성이 되어 아스콘층과 방수층 및 상판이 단일층으로 형성되고, 차량의 급정거시에나 발진에 대하여 충격저항성이 우수하고, 상판의 크랙에 대한 추종성이 있는 새로운 도막방수재를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 도막방수재를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 도막방수재는 클로로프렌 고무 100 중량부, 톨루엔 200∼400 중량부, 아스팔트 20∼50 중량부, 실리카 30∼50 중량부, 알킬페놀수지 10∼20 중량부, 열가소성 페놀수지 5∼10 중량부, 아연화 5∼10 중량부, 산화마그네슘 5∼10 중량부, 산화방지제 1∼3 중량부 및 유리섬유칩 20∼40 중량부로 이루어진 것을 그 특징으로 한다.

이와같은 도막방수재를 제조하는 방법은 클로로프렌 고무 100 중량부에 톨루엔 200∼400 중량부와 아스팔트 20∼50 중량부를 첨가하고 20∼50℃에서 1∼3시간 동안 교반하여 클로로프렌 고무 용액을 제조하는 단계, 상기 클로로프렌 고무 용액에 실리카 30∼50 중량부, 알킬페놀수지 10∼20 중량부, 열가소성 페놀수지 5∼10 중량부, 아연화 5∼10 중량부, 산화마그네슘 5∼10 중량부 및 산화방지제 1∼3 중량부를 혼합하고 20∼50℃에서 1∼2시간 동안 교반반응시켜 액상의 도막방수재를 제조하는 단계, 및 상기 액상의 도막방수재에 유리섬유칩 20∼40 중량부를 서서히 첨가하면서 100∼300rpm의 회전속도로 1∼3시간 교반하면 혼합하는 단계로 이루어진 데 그 특징이 있다.

이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 도막방수재는 클로로프렌 고무를 주성분으로 함유하는 바, 클로로프렌 고무는 일반적으로 내후성, 내오존성, 내열성, 내약품성 및 내노화성이 평균적으로 우수한 특성을 갖는 것으로 교량 및 건축 토목 구조물의 도막방수재로 사용하는 데 있어서 바람직하다.

이같은 클로로프렌 고무를 주성분으로 하여 도막방수재를 제조하는 데 있어서, 먼저 톨루엔에 클로로프렌 고무와 아스팔트를 첨가하여 점도 3000∼5000cps에 도달할 때까지만 교반시킨 후 트리고날 믹서를 통과시켜 균일한 고무용액을 제조한다.

이때, 톨루엔의 사용량은 클로로프렌 고무 100 중량부에 대하여 200∼400 중량부이며, 아스팔트의 사용량은 20∼50 중량부인 것이 바람직하다.

아스팔트는 도막방수재의 내수성 및 점착성 강화를 목적으로 첨가되는 것으로서, 일반 포장용 아스팔트를 사용하기 보다는 부로운 아스팔트를 사용하는 것이 바람직하다.

부로운 아스팔트는 공기와의 중합 또는 축합 등의 반응을 일으켜서 탄력성이 큰 아스팔트로서, 일반 아스팔트에 비하여 아스팔텐 함유량이 많고 페트로렌 함유량이 적어 내열성 및 가소성이 클뿐만 아니라 충격저항력이 강하다.

본 발명에서 사용하는 부로은 아스팔트는 침입도 0∼5, 5∼10 및 10∼20의 부로은 아스팔트를 사용한다.

이같은 아스팔트의 사용량이 클로로프렌 고무 100 중량부에 대하여 20 중량부 미만이면 내수성 및 점착성이 저하되고, 50 중량부 초과면 점도가 증가하여 제조가 곤란할 뿐만 아니라 내충격성과 내열성이 떨어지는 문제가 있다.

그리고, 톨루엔의 사용량이 상기 범위를 벗어나면 고형분이 감소하여 일정한 도막두께를 형성하지 못하는 문제가 있다.

클로로프렌 고무, 톨루엔 및 아스팔트를 첨가하여 교반한 결과 점도가 3000 cps 미만이면 용해되지 않은 고무입자가 존재하고, 5000cps 초과면 점도가 너무 높아 후속 공정에서의 첨가제 혼합시 좋지 못하다.

상기와 같은 방법에 따라 클로로프렌 고무 용액을 제조한 다음 여기에 실리카, 알킬페놀수지, 열가소성 페놀수지, 아연화, 산화마그네슘 및 산화방지제를 혼합하고 20∼50℃에서 1∼2시간 교반하여 액상의 도막방수재를 얻는다.

이때, 실리카의 사용량은 클로로프렌 고무 100 중량부에 대하여 30∼50 중량부, 알킬페놀수지의 사용량은 10∼20 중량부이고, 열가소성 페놀수지는 5∼10 중량부, 아연화는 5∼10 중량부, 산화마그네슘은 5∼10 중량부 되도록 첨가하며, 산화방지제는 1∼3 중량부 되도록 첨가한다.

여기서, 실리카는 보강성 충전제로서, 통상 보강성 충전제로는 카본블랙이나 실리카 등을 사용할 수 있으나 본 발명에서는 클로로프렌 고무와 같은 극성 고무에 효과적인 38∼52μ의 실리카 분말을 사용한다.

알킬페놀수지나 열가소성 페놀수지는 고온에서의 내화학성 및 내마모성 보강제 역할을 하는 것으로, 알킬페놀수지의 구체적인 예로는 부틸 페놀수지 또는 이소부틸 페놀수지 등이 있고, 열가소성 페놀수지의 구체적인 예로는 페놀알콜수지 또는 포름알데히드 페놀수지 등이 있다.

이들 함량이 상기 범위를 벗어나면 신장율과 탄성력이 저하되는 문제가 있다.

그리고, 아연화와 산화마그네슘은 가황(vulcanization)을 촉진시키기 위해 첨가하는 가교제로서, 산화마그네슘은 저온에서는 안정제로 작용하지만 고온에서는 클로로프렌 고무와 급속히 반응하여 가교결합을 형성하기 때문에 그 사용량이 클로로프렌 고무 100 중량부에 대하여 5∼10 중량부인 것이 바람직하다.

산화방지제로는 통상의 것을 사용할 수 있는 바, 구체적인 예로는 아민계, 비스페놀계, 모노페놀계 및 유황계 산화방지제가 있다.

이와같은 액상의 도막방수재를 제조한 다음, 여기에 유리섬유칩 20∼40 중량부를 서서히 첨가하면서 100∼300rpm의 회전속도로 1∼3시간 교반하여 본 발명의 도막방수재를 제조한다.

이때, 유리섬유칩은 도막방수재의 인장강도, 내열성, 내충격성 및 내화학성 등을 보강하는 역할을 하는 것으로, 일반적으로 유리섬유칩에는 무알카리 유리, 화학용 유리 또는 함알카리 유리를 사용할 수 있으나 본 발명에서는 크기 5∼12mm의 무알카리 유리칩을 사용한다.

유리섬유칩의 크기가 5mm 보다 작으면 도막형성시 유리섬유칩이 미세하게 분포되어 인장강도가 저하되며 또한 외부의 충격에 대한 저항력이 감소하고, 12mm 보다 클 경우 아스콘 포장시 재활성이 되지 않아 접착이 되지 않는 문제가 발생될 우려가 있다.

그리고, 액상의 도막방수재에 유리섬유칩을 첨가시 그 속도가 너무 빠르면 유리섬유칩들간에 응집현상이 발생하는 문제가 있고, 교반속도가 상기 범위를 벗어나면 액상의 도막방수재의 안정성에 문제가 있다.

이와같이 제조된 클로로프렌 고무를 주성분으로 하는 도막방수재를 콘크리트 상판, 강 상판, 옥상, 주차장 및 토목 구조물 등에 스프레이, 고무 헤라 및 흙손 등을 이용하여 도포하면 우수한 인장강도, 저온유연성, 내충격성, 접착성, 내약품성 및 내마모성을 발휘하여 1회에 1∼2mm 두께로 도포하더라도 콘크리트 구조물의 크랙, 차량의 급정거나 발진에 대한 충격, 아스콘 포장재 시공시의 고열 및 토목구조물의 유해화학물질 등에 대하여 강한 저항성을 나타낼 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 상세하게 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

클로로프렌 고무 100 중량부에 톨루엔 300 중량부와 부로운 아스팔트(한국석유화학 주식회사 제품) 30 중량부를 첨가하고 20∼50℃에서 점도 3000∼5000cps에 도달할 때까지 1∼3시간 동안 교반하여 용해시킨 후 트리고날 믹서기를 통과시켜 균일한 고무용액을 제조하였다.

상기 고무용액에 실리카 40 중량부, 알킬페놀수지(애경화학주식회사 제품) 10 중량부, 열가소성 페놀수지(코오롱 주식회사 제품) 5 중량부, 아연화 7 중량부, 산화마그네슘 9 중량부 및 산화방지제(송원산업 주식회사 제품) 3 중량부를 혼합하고 20∼50℃에서 1∼2시간 교반하여 액상의 도막방수재를 제조하였다.

상기 액상의 도막방수재에 유리섬유칩(금강유리 주식회사 제품) 20 중량부를 서서히 첨가하면서 300rpm의 회전속도로 1∼3시간 교반혼합하여 클로로프렌 고무 도막방수재를 제조하였다.

실시예 2

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 클로로프렌 고무 도막방수재를 제조하되, 다만 액상의 도막방수재를 제조한 후 유리섬유칩(금강유리 주식회사 제품) 30 중량부를 서서히 첨가하면서 200rpm의 회전속도로 교반혼합하였다.

실시예 3

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 클로로프렌 고무 도막방수재를 제조하되, 다만 액상의 도막방수재를 제조한 후 유리섬유칩(금강유리 주식회사 제품) 40 중량부를 서서히 첨가하면서 100rpm의 회전속도로 교반혼합하였다.

실험예

상기 실시예 1∼3에 따라 제조된 도막방수재와 시중에 유통되는 제품(S사 제품)을 비교하여 인장강도, 신장율, 부착강도, 통기성, 흡수율, 내화학성, 내끌충격성 및 골재패임 내구성에 대하여 측정하여 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

여기서, 인장강도 및 부착강도는 ASTM D 638-91 및 ASTM D4541-89 방법에 의거 측정하였고, 신장율은 ASTM D638-91 방법에 따라 측정하였으며, 통기성은 ASTM E 96-93, 흡수율은 ASTM D 570, 그리고 내화학성은 ASTM D 543 방법에 의거 측정하였다.

그리고, 내끌충격성은 200mm 높이에서 낙하하는 1.0kg의 해머(hammer) 두부로 각기 다른 위치에서 40회의 충격을 가하였다. 해머 두부의 너비는 20mm로 90°의 첨각을 갖는 것이다. 매충격으로 입게된 손상의 정도를 수치로 기록하여 40회의 전충격에 대한 평균값이 3이거나 그 미만일 경우 허용한다.

이때 수치는 손상이 있는 경우는 0, 표면흔적이 있는 경우 1, 경미한 패임이 나타난 경우 2, 심한 패임이 나타난 경우 3, 구멍이나 부분침투가 발생된 경우 4, 그리고 완전침투된 구멍이 발생된 경우를 5로 표시하였다.

한편, 골재패임 내구성 시험은 150mm×150mm의 시료를 탄성이 없는 단단한 표면에 느슨하게 놓은 다음 14∼22mm 크기의 부서진 자갈골재층으로 덮는다. 5625kg의 하중을 적용하여 5분간 유지하였다. 5분 경과 후 하중을 없애고 손상에 대해 시료를 검사하여 물의 삼투가 없으면 허용한다.

	실 시 예	시중 제품
	1		2	3
인장강도(MPa)	9.3	10.8	12.5	6.7
신장율(%)	150	120	95	87
부착강도(MPa)	1.4	1.1	0.9	0.7
통기성(g/㎡/24시간)	5.3	5.5	5.7	6.7
흡수율(%)	0.3	0.3	0.3	0.4
내화학성	에틸렌글리콜	이상없슴	이상없슴	이상없슴	이상없슴
	칼슘클로라이드	이상없슴	이상없슴	이상없슴	불량
	가솔린	이상없슴	이상없슴	이상없슴	이상없슴
	모터오일	이상없슴	이상없슴	이상없슴	이상없슴
	소듐클로라이드	이상없슴	이상없슴	이상없슴	불량
내끌충격성	1	1	1	4
골재패임 내구성	물의 삼투없슴	물의 삼투없슴	물의 삼투없슴	물의 삼투없슴

상기 표 1의 결과로부터 본 발명의 클로로프렌 고무 도막방수재는 기존 제품에 비하여 인장강도와 신장율이 우수하고, 통기성과 내화학성이 우수함을 알 수 있다.

이로써, 본 발명의 클로로프렌 고무 도막방수재는 콘크리트 구조물의 크랙에 강한 저항성을 나타낼 수 있으며, 고온에서 재활성 및 가교결합이 일어나 상판과 포장층 및 방수층이 단일층으로 형성되기 때문에 방수성능이 저하되지 않을 뿐만 아니라 건축구조물 옥상 및 토목구조물 폐수철리장 등의 도막방수재로 유용하게 사용할 수 있음을 알 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 클로로프렌 고무에 아스팔트, 산화마그네슘, 아연화, 실리카 및 유리섬유칩 등을 첨가하여 제조된 도막방수재는 인장강도와 신장율이 우수하여 콘크리트 구조물에 도포시 크랙에 강한 저항성을 나타내고, 고온에서 재활성 및 가교결합이 일어나 상판과 포장층 및 방수층이 단일층으로 형성되기 때문에 방수성능이 저하되지 않으며, 통기성과 내화학성 등이 우수하여 건축구조물 옥상이나 토목구조물 폐수처리장 등에 도막방수재로 유용하게 사용할 수 있다.

Claims (5)

1. 클로로프렌 고무 100 중량부, 톨루엔 200∼400 중량부, 아스팔트 20∼50 중량부, 실리카 30∼50 중량부, 알킬페놀수지 10∼20 중량부, 열가소성 페놀수지 5∼10 중량부, 아연화 5∼10 중량부, 산화마그네슘 5∼10 중량부, 산화방지제 1∼3 중량부 및 유리섬유칩 20∼40 중량부로 이루어진 클로로프렌 고무를 주성분으로 하는 도막방수재.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 아스팔트는 침입도 0∼5, 5∼10 및 10∼20인 부로운 아스팔트인 것임을 특징으로 하는 클로로프렌 고무를 주성분으로 하는 도막방수재.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 유리섬유칩은 크기 5∼12mm인 무알카리 유리칩인 것임을 특징으로 하는 클로로프렌 고무를 주성분으로 하는 도막방수재.
4. 클로로프렌 고무 100 중량부에 톨루엔 200∼400 중량부와 아스팔트 20∼50 중량부를 첨가하고 20∼50℃에서 1∼3시간 동안 교반하여 클로로프렌 고무 용액을 제조하는 단계,

   여기에 실리카 30∼50 중량부, 알킬페놀수지 10∼20 중량부, 열가소성 페놀수지 5∼10 중량부, 아연화 5∼10 중량부, 산화마그네슘 5∼10 중량부 및 산화방지제 1∼3 중량부를 혼합하고 20∼50℃에서 1∼2시간 동안 교반반응시켜 액상의 도막방수재를 제조하는 단계, 및

   상기 액상의 도막방수재에 유리섬유칩 20∼40 중량부를 서서히 첨가하면서 100∼300rpm의 회전속도로 1∼3시간 교반하면 혼합하는 단계로 이루어진 클로로프렌 고무를 주성분으로 하는 도막방수재의 제조방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 클로로프렌 고무 용액의 제조는 점도 3000∼5000 cps 되도록 교반한 후 트리고날 믹서를 통과시켜 수행되는 것을 특징으로 하는 클로로프렌 고무를 주성분으로 하는 도막방수재의 제조방법.