KR20010048884A - 스티렌-부타디엔-스티렌 수지를 주성분으로 하는도막방수재 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스티렌-부타디엔-스티렌 수지 100중량부에 자일렌 300∼500중량부, 황산바륨 30∼60중량부, 규사 20∼50중량부, 탄산칼슘 40∼70중량부 및 탈크 20∼50중량부를 첨가하고, 30∼60℃에서 2∼4시간 동안 교반하여 스티렌-부타디엔-스티렌 수지용액을 제조하는 단계; 여기에 카본블랙 3∼6중량부, 마그네시아 4∼7중량부, 아연화 4∼7중량부, 노화방지제 2∼5중량부 및 산화방지제 2∼5중량부를 혼합하고 30∼60℃에서 3∼4시간 동안 교반반응시켜 도막방수재를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 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 폐수처리장 등의 도막방수재로 사용할 수 있다.

Description

스티렌-부타디엔-스티렌 수지를 주성분으로 하는 도막방수재 및 그 제조방법{Water-proof material comprising styrene-butadiene-styrene resin as main component and manufacturing method thereof}

본 발명은 스티렌-부타디엔-스티렌 수지를 주성분으로 하는 도막방수재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스티렌-부타디엔-스티렌 수지를 주성분으로 함유하고 여기에 황산바륨, 규사, 카본블랙, 탄산칼슘, 탈크, 아연화, 마그네시아, 노화방지제 및 산화방지제를 첨가하여 이루어짐으로써 교량상판의 균열에 의한 누수, 철근의 부식 및 노화를 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 부식시킴으로써 콘크리트의 균열을 촉진시키며 콘크리트 바닥판에 생긴 균열은 아스콘 포장에도 영향을 주어 포장파괴의 원인이 되고 있다.

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

이중 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 연결부위없는 연속시공이 가능하고, 효과면에서도 우수하지만, 콘크리트의 균열에 대한 저항성이 약하고 아스콘 포장시 고온으로 인한 방수층의 손상이 생기며 접착력이 약하여 차량 통행으로 인해 발생되는 교량 진동시에 콘크리트 상판과 아스콘 포장과의 계면에서 방수성능이 상실되는 단점을 가지고 있었다.

본 발명의 목적은 복합 탄성중합체인 스티렌-부타디엔-스티렌 수지를 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.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 도막방수재는 스티렌-부타디엔-스티렌 수지 100중량부, 자일렌 300∼500중량부, 황산바륨 30∼60중량부, 규사 20∼50중량부, 탄산칼슘 40∼70중량부, 탈크 20∼50중량부, 카본블랙 3∼6중량부, 마그네시아 4∼7중량부, 아연화 4∼7중량부, 노화방지제 2∼5중량부 및 산화방지제 2∼5중량부로 이루어진 것을 그 특징으로 한다.

이와같은 도막방수재는 클로로프렌 고무 100중량부에 자일렌 300∼500중량부, 황산바륨 30∼60중량부, 규사 20∼50중량부, 탄산칼슘 40∼70중량부, 탈크 20∼50중량부를 30∼60℃에서 2∼4시간 동안 교반하여 스티렌-부타디엔-스티렌 수지 용액을 제조하는 단계; 상기 스티렌-부타디엔-스티렌 수지 용액에 카본블랙 3∼6중량부, 마그네시아 4∼7중량부, 아연화 4∼7중량부, 노화방지제 2∼5중량부 및 산화방지제 2∼5중량부를 혼합하고 30∼60℃에서 3∼4시간 동안 교반반응시켜 액상의 도막방수재를 제조하는 데 그 특징이 있다.

본 발명의 도막방수재는 스티렌-부타디엔-스티렌 수지를 주성분으로 함유하는 바, 스티렌-부타디엔-스티렌 수지는 일반적으로 내약품성, 내노화성, 내오존성, 내후성 및 내열성이 우수한 특성을 갖는 것으로 교량 및 건축 토목 구조물의 도막방수재로 사용하는 데 있어서 바람직하다.

이같은 스티렌-부타디엔-스티렌 수지를 주성분으로 하여 도막방수재를 제조하는 데 있어서, 먼저 자일렌에 스티렌-부타디엔-스티렌 수지와 황산바륨, 탄산칼슘 및 탈크를 첨가하여 점도 2000∼4000cps의 균일한 수지용액을 제조한다.

이때 자일렌의 사용량은 스티렌-부타디엔-스티렌 수지 100중량부에 대하여 300∼500중량부이며, 황산바륨 30∼60중량부, 규사 20∼50중량부, 탄산칼슘 40∼70중량부, 탈크 20∼50중량부인 것이 바람직하다.

황산바륨은 도막방수재의 레벨성 향상을 목적으로 첨가되는 것으로서, 입자크기 11.41㎛, pH 9.6, 오일흡수량 14.4인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

탄산칼슘과 탈크는 도막방수재의 난연성 향상을 목적으로 첨가되는 것으로서, 탄산칼슘은 입자크기 1000메쉬, 비중 1.8, 실리카 함량이 50이하인 것이 바람직하고, 탈크는 입자크기 300메쉬, 비중 0.6, pH 9.2, 실리카 함량이 50이상인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

황산바륨의 사용량이 스티렌-부타디엔-스티렌 수지 100중량부에 대하여 30중량부 미만이거나 60중량부 초과면 도막방수재의 레벨성이 떨어져 요철이 심한 콘크리트 바탕에는 사용이 불가능한 등 시공성이 감소하는 문제가 있다.

또한, 탄산칼슘과 탈크의 사용량이 최저치 미만이면 도막방수재가 난연성 성질을 갖지 못하고, 최고치 이상이면 인장강도와 신장율 등의 물성이 떨어져 내균열 저항성이 감소하는 문제가 있다.

상기와 같은 방법에 따라 스티렌-부타디엔-스티렌 수지 용액을 제조한 다음, 여기에 카본블랙, 마그네시아, 아연화, 노화방지제 및 산화방지제를 혼합하고 30∼60℃에서 3∼4시간 교반하여 액상의 도막방수재를 얻는다.

이때, 카본블랙의 사용량은 스티렌-부타디엔-스티렌 수지 100중량부에 대하여 3∼6중량부, 마그네시아의 사용량은 4∼7중량부이고, 아연화는 4∼7중량부, 노화방지제는 2∼5중량부, 산화방지제는 2∼5중량부가 되도록 첨가한다.

여기서, 카본블랙은 보강성 충전제로서, 통상 보강성 충전제로는 카본블랙이나 실리카 등을 사용할 수 있으나, 본 발명에서는 스티렌-부타디엔-스티렌 수지와 같은 극성 고무에 효과적인 비표면적 88mg/g의 카본블랙을 사용한다.

마그네시아와 아연화는 가교 및 가황(vulcanization)을 촉진시키기 위해 첨가하는 가교제로서, 마그네시아는 저온에서는 안정제로 작용하지만 고온에서는 스티렌-부타디엔-스티렌 수지와 급속히 반응하여 가교결합을 형성하기 때문에 그 사용량이 스티렌-부타디엔-스티렌 수지 100중량부에 대하여 4∼7중량부인 것이 바람직하다.

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

이와같이 제조한 도막방수재를 콘크리트 상판, 강 상판, 옥상, 주차장 및 토목구조물 등에 스프레이, 고무 헤라 및 흙손 등을 이용하여 도포하면 우수한 인장강도, 저온유연성, 내충격성, 접착성, 내약품성 및 내마모성을 발휘하여 1회에 1mm 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 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

열가소성 수지인 스티렌-부타디엔-스티렌 수지 100중량부에 자일렌 400중량부와 황산바륨 50중량부, 규사 40중량부, 탄산칼슘 60중량부, 탈크 40중량부를 첨가하고 30∼60℃에서 점도 2000∼4000cps에 도달할 때까지 2∼4시간 동안 교반용해하여 균일한 수지용액을 제조하였다.

상기 수지용액에 카본블랙 5중량부, 마그네시아 6중량부, 아연화 6중량부, 노화방지제 4중량부 및 산화방지제 5중량부를 혼합하고 30∼60℃에서 3∼4시간 교반반응하여 액상의 도막방수재를 제조하였다.

실시예 2

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 스티렌-부타디엔-스티렌 수지 도막방수재를 제조하되, 다만 균일한 수지용액에 카본블랙 4중량부, 마그네시아 5중량부, 아연화 5중량부, 노화방지제 3중량부 및 산화방지제 4중량부를 혼합하고 30∼60℃에서 3∼4시간 교반반응하여 액상의 도막방수재를 제조하였다.

실시예 3

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 스티렌-부타디엔-스티렌 수지 도막방수재를 제조하되, 다만 균일한 고무용액에 카본블랙 3중량부, 마그네시아 4중량부, 아연화 4중량부, 노화방지제 2중량부 및 산화방지제 3중량부를 혼합하고 30∼60℃에서 3∼4시간 교반반응하여 액상의 도막방수재를 제조하였다.

실험예

상기 실시예 1∼3에 따라 제조된 도막방수재와 시중에 유통되는 제품을 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 D 638-91 방법에 따라 측정하였으며, 통기성은 ASTM E96-93, 흡수율은 ASTM D 570, 그리고 내화학성은 ASTM D 543 방법에 의거 측정하였다.

그리고, 내끌충격성은 200mm 높이에서 낙하하는 1.0kg의 해머 두부로 각기 다른 위치에서 40회의 충격을 가하였다.

해머 두부의 너비는 20mm로 90°의 첨각을 갖는 것이다. 매 충격으로 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 완전 침투된 구멍이 발생된 경우를 5로 표시하였다.

한편, 골재패임 내구성 시험은 150mm×150mm의 시료를 탄성이 없는 단단한 표면에 느슨하게 놓은 다음 14∼22mm 크기의 부서진 사갈골재층으로 덮는다. 5652kg의 하중을 적용하여 5분간 유지하였다. 5분 경과후 하중을 없애고 손상에 대해 시료를 검사하여 물의 삼투가 없으면 허용한다.

	실 시 예	시중제품
	1		2	3
인장강도(MPa)	29.1	45.8	50.7	25.3
신장율()	810	780	750	710
부착강도(kgf/㎠)	14.5	13.4	15.6	9.3
통기성(g/㎡/24시간)	5.2	5.6	5.3	6.3
흡수율()	0.3	0.3	0.3	0.4
내화학성	에틸렌글리콜	이상없음	이상없음	이상없음	이상없음
	칼슘클로라이드	이상없음	이상없음	이상없음	불량
	가솔린	이상없음	이상없음	이상없음	불량
	모터오일	이상없음	이상없음	이상없음	이상없음
	소듐클로라이드	이상없음	이상없음	이상없음	불량
내끌충격성	1	1	1	4
골재패임 내구성	물의삼투없음	물의삼투없음	물의삼투없음	물의삼투없음

상기 표 1의 결과로부터, 본 발명의 열가소성수지계 스티렌-부타디엔-스티렌 수지 도막방수재는 기존 제품에 비하여 인장강도와 신장율이 우수하고, 내끌 충격성과 내화학성이 우수함을 알 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 스티렌-부타디엔-스티렌 수지 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 폐수처리장 등의 도막방수재로 사용할 수 있음을 알 수 있다.

Claims (5)

1. 스티렌-부타디엔-스티렌 수지 100중량부에 자일렌 300∼500중량부, 황산바륨 30∼60중량부, 규사 20∼50중량부, 탄산칼슘 40∼70중량부, 탈크 20∼50중량부, 카본블랙 3∼6중량부, 마그네시아 4∼7중량부, 아연화 4∼7중량부, 노화방지제 2∼5중량부 및 산화방지제 2∼5중량부로 이루어진 스티렌-부타디엔-스티렌 수지를 주성분으로 하는 도막방수재.
2. 제 1 항에 있어서, 황산바륨은 입자크기 1∼41㎛, pH 6∼9, 오일 흡수량 14.4인 것임을 특징으로 하는 스티렌-부타디엔-스티렌 수지를 주성분으로 하는 도막방수재.
3. 제 1 항에 있어서, 탄산칼슘은 입자크기 10,000메쉬, 비중 1.8, 실리카 함량 50이하인 것임을 특징으로 하는 스티렌-부타디엔-스티렌 수지를 주성분으로 하는 도막방수재.
4. 제 1 항에 있어서, 탈크는 입자크기 300메쉬, 비중 0.6, pH 9.2, 실리카 함량 50이상인 것임을 특징으로 하는 스티렌-부타디엔-스티렌 수지를 주성분으로 하는 도막방수재.
5. 제 1 항에 있어서, 스티렌-부타디엔-스티렌 수지 100중량부에 자일렌 300∼500중량부, 황산바륨 30∼60중량부, 규사 20∼50중량부, 탄산칼슘 40∼70중량부 및 탈크 20∼50중량부를 첨가하고, 30∼60℃에서 2∼4시간 동안 교반하여 스티렌-부타디엔-스티렌 수지용액을 제조하는 단계;

   상기 수지용액에 카본블랙 3∼6중량부, 마그네시아 4∼7중량부, 아연화 4∼7중량부, 노화방지제 2∼5중량부 및 산화방지제 2∼5중량부를 혼합하고 30∼60℃에서 3∼4시간 동안 교반반응시켜 제조하는 단계로 이루어진 스티렌-부타디엔-스티렌 수지를 주성분으로 하는 도막방수재의 제조방법.