KR20010068964A

KR20010068964A - 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체를 이용한 수용성고무아스팔트 도막방수재의 제조방법

Info

Publication number: KR20010068964A
Application number: KR1020000001136A
Authority: KR
Inventors: 김영상; 최희연; 조교동
Original assignee: 박찬구; 금호석유화학 주식회사
Priority date: 2000-01-11
Filing date: 2000-01-11
Publication date: 2001-07-23
Also published as: KR100348759B1

Abstract

본 발명은 우수한 인장강도를 갖는 수용성 고무아스팔트 도막방수재의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수용화된 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체에 유화제를 첨가하여 균일 혼합한 다음, 아스팔트를 서서히 투입하여 균일 혼합함으로써 우수한 인장강도를 갖는 도막방수재를 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 도막방수재를 사용하면 인장강도가 우수하므로, 시공시 별도로 부직포나 폴리프로필렌망 등과 같은 보강포를 넣을 필요가 없다.

Description

스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체를 이용한 수용성 고무아스팔트 도막방수재의 제조방법{Method of rubberized asphalt emulsion by using styrene-butadiene block copolymer}

본 발명은 수용성 고무아스팔트 도막방수재의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수용화된 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체에 유화제를 첨가하여 균일 혼합한 다음, 아스팔트(AP-3 GRADE)를 서서히 투입하여 균일 혼합함으로써 우수한 인장강도를 갖는 도막방수재를 제조하는 방법에 관한 것이다.

고무화 아스팔트 도막재는 아스팔트에 고무성분을 첨가함으로써 아스팔트가 가질 수 없는 성질, 즉 우수한 신장율, 내균열성, 내한성, 접합성을 가지도록 한 것으로, 종래에는 고무성분으로 스티렌-부타디엔 라텍스를 사용하여 왔다.

그러나, 스티렌-부타디엔 라텍스를 함유하는 공지의 수용성 고무 아스팔트 도막방수재는 인장강도에 있어서 문제가 있었다.

이에, 인장강도가 취약한 문제를 해결하기 위해서 종래에는 도막 방수재를 여러겹으로 시공하고 각 겹 사이에 부직포나 폴리프로필렌망을 보강포로 넣어주었다. 그러나, 이 경우 비용이 많이 들며, 작업성도 저하되는 문제점이 있다.

이에, 본 발명자들은 인장강도가 향상된 수용성 고무아스팔트 도막방수재를 제공하고자 예의 연구한 결과, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체를 비극성 용매에 용해시키고, 여기에 로진염, 페티염 및 올레인염으로 이루어진 혼합유화제와 물을 첨가하여 유화시킨 다음, 진공장치를 통해 비극성 용매를 제거하고 농축하여 일정 고형분의 에멀젼을 얻는 단계로 수용화한 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체에 아스팔트를 혼합하여 도막방수재를 제조한다면 상기한 목적을 달성할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 인강강도가 우수한 고무아스팔트 도막방수재의 제조방법을 제공하는 것이다.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고무아스팔트 도막방수재의 제조방법은 (1)스티렌-부타디엔-스티렌 블럭 공중합체를 비극성 용매에 10∼35%되도록 용해시키는 단계; (2)상기 (1)단계의 용액 100중량부를 혼합 유화제 5∼10중량부 및 물 80∼100중량부로 이루어진 유화액을 사용하여 유화시키는 단계; (3)진공장치를 이용하여 비극성 용매를 제거·농축하여 에멀젼 형태의 수용화 스티렌-부타디엔-스티렌 블럭 공중합체를 수득하는 단계; (4)아스팔트 200∼400중량부를 100∼150℃에서 서서히 교반하여 용해하는 단계; (5)상기 (3)단계의 수용화 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 수지 70∼120중량부를 40∼50℃를 유지하면서, 로진산염 0.5∼3.0중량부, 올레인산염 0.05∼1.0중량부 및 수산화나트륨 0.05∼1.0중량부를 투입하는 단계; (6)pH를 10∼11로 조절한 이온교환수를 후기 고형분 함량이 50∼ 90%되도록 투입하여 분산시키는 단계; (7)상기 (5)단계의 용액에 상기 (4)단계의 아스팔트를 0.5∼1.5시간에 걸쳐 투입한 다음 20∼50rpm으로 교반하는 단계를 포함함을 그 특징으로 한다.

이하 본 발명의 제조방법을 각 단계별로 구체적으로 설명한다.

(1) 스티렌-부타디엔-스티렌 블럭 공중합체를 비극성 용매에 10~35%되도록 용해시키는 단계

본 발명에서 사용되는 스티렌-부타디엔-스티렌 블럭 공중합체는 당사에서 생산되는 제품으로, 그 형태는 펠렛 또는 파우더이며, 스티렌 함량 31%이고, 용액점도 15000cps, 비중 0.94g/㎤, 인장강도 160kgf/㎠, 300% 인장응력 28kgf/㎠이고, 신장율은 680%인 것을 사용한다.

이같은 스티렌-부타디엔-스티렌 블럭 공중합체를 수용화시키기 위해서는 우선 이를 비극성 용매에 용해시킨다. 이때 만일, 10% 농도 미만되도록 용해시키면 비극성 용매 제거시 과다한 시간이 필요하게 되어, 제조비용이 상승되는 문제가 발생될 수 있고, 35% 농도보다 진하게 용해시키는 경우에는 점도가 높아 유화하기 어려운 문제가 발생될 수 있으므로, 10∼35% 농도가 되도록 용해시키는 것이 바람직하다. 비극성 용매의 종류는 특별히 한정되지 않지만,n-헥산, 사이클로헥산, 헵탄및 옥탄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하며, 이중n-헥산을 사용하는 것이 가장 바람직하다.

(2)상기 (1)단계의 용액 100중량부를 혼합 유화제 5∼10중량부 및 물 80∼100중량부로 이루어진 유화액을 사용하여 유화시키는 단계

혼합 유화제는 로진산염 0.5∼5.0중량부, 페티염 0.1∼3.0중량부 및 올레인산염 0.1∼3.0중량부로 이루어진 혼합물을 사용한다. 한편, 혼합유화제에서 염의 혼합비가 상기 범위를 벗어나면 유화된 에멀젼의 안정성이 불량하여 저장안정성이 우수한 제품을 얻을 수 없으므로, 상기한 혼합비를 갖는 혼합유화제를 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 수산화칼륨을 사용하여 검화(saponification)시킨 것을 사용한다.

(3) 진공장치를 이용하여 비극성 용매를 제거·농축하여 에멀젼 형태의 수용화 스티렌-부타디엔-스티렌 블럭 공중합체를 수득하는 단계

진공장치는 교반장치가 부착된 것을 사용할 수 있으며, 농축은 50∼70%가 되도록 하는 것이 바람직하다.

(4) 아스팔트 200∼400중량부를 100∼150℃에서 서서히 교반하여 용융하는 단계

아스팔트는 예를 들면, AP-3(SK사)와 같은 통상의 아스팔트를 사용할 수 있다. 아스팔트는 온도가 상기 범위 보다 높으면 투입시 아스팔트가 끓어 넘치는 문제와 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 에멀젼의 안정성을 파괴할 수가 있고 100℃ 보다 낮은 온도에서는 점도(500∼1,500cps가 적당함)가 높아 유화하기 어려으므로, 100∼150℃로 용융시키는 것이 바람직하다.

(5) 상기 (3)단계의 수용화 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 수지 70∼120중량부를 40∼50℃의 온도를 유지하면서 로진산염 0.5∼3.0중량부, 올레인산염 0.05∼1.0중량부 및 수산화나트륨 0.05∼1.0중량부를 투입하고 균일하게 분산시키는 단계

로진산염, 올레인산염 유화제 및 수산화나트륨을 첨가할 때, 에멀젼에 균일분산의 촉진 및 향후 투입될 아스팔트의 응고 방지를 위하여 온도를 40∼50℃로 유지하는 것이 바람직하다.

(6) 이온교환수를 투입하여 고형분 함량이 50∼90%가 되도록 제조하는 단계

이온교환수로는 pH가 10∼11인 이온교환수를 사용하는데, 이는 pH가 상기 범위를 벗어나는 경우 유화된 입자의 안정성이 파괴되어 다량의 찌꺼기가 생성되는 문제점이 발생될 수 있기 때문이다.

이와같이 pH가 조절된 이온교환수를 첨가하면 전기적 현상으로 안정화되며, 수용화된 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체와 아스팔트의 균일 혼합물인 고무아스팔트 도막 방수재를 얻을 수 있게 된다.

(7) 상기 (5)단계의 용액에 상기 (4)단계의 아스팔트를 0.5∼1.5시간에 걸쳐 투입한 다음 20∼50rpm으로 교반하는 단계

수용화된 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체에 상기 (5)단계의 유화제를 첨가하고 온도를 40~50℃유지한 다음, 아스팔트의 첨가는 서서히 투입하여야 하며 교반속도가 지나치게 빠르면 끓어 넘치거나 에멀젼의 안정성이 파괴되게 되는 바,투입시 시간은 0.5∼1.5시간에 걸쳐 투입하는 것이 바람직하고, 교반속도는 20∼50rpm인 것이 바람직하다.

한편, 상기한 단계로 제조된 고무아스팔트 도막방수재의 경우, 인장강도는 우수하지만, 점도가 낮아 경사면에 바를 경우에는 흘러내릴 수 있으므로, 메틸셀룰로오즈, 전분, 카르복시메틸셀룰로오즈, 카제인 등의 천연증점제 또는 폴리아크릴산소다, 알카리팽윤성 에멀젼 등과 같은 합성 증점제를 상기 (7)단계의 이온교환수를 투입하기 전에 0.3∼5.0중량부를 부가하여 점도를 10,000∼25,000cps로 조정할 수 있다.

이하, 실시예를 들어 본 발명을 상세히 설명하지만 본 발명이 이 실시예로만 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 20중량부를 n-헥산 100㎖에 용해시킨 다음, 이 용액 100중량부에 로진염 3중량부, 페티염 1.5중량부 및 올레인산염 0.5중량부로 이루어진 혼합 유화제 5중량부와 물 100중량부로 이루어진 유화액을 첨가하여 유화시켰다. 그 다음 진공장치(rotary evaporator)를 이용하여 n-헥산을 제거한 후, 농축하여 하기 표 1의 물성을 갖는 에멀젼 형태의 수용화 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체를 얻었다.

고형분 함량(%)	68.0
pH(25℃)	10.3
입자경(Å)	4,520
점도(cps)	450

상기 수용화 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체를 50℃의 온도를 유지하면서 로진산염 1.0중량부, 올레인산염 0.7중량부 및 수산화나트륨 0.15중량부를 첨가하여 균일하게 교반한 다음, 이온교환수에 수산화칼슘을 투입하여 pH를 10∼11로 미리 조절한 이온교환수를 최종 제품의 고형분 농도가 85%가 되도록 투입한 다음 균일하게 교반한 후, 아스팔트(AP-3, SK사 제품) 300중량부를 110℃ 온도에서 서서히 저어주고 항온을 유지하면서 1시간에 걸쳐 투입하고 40rpm으로 교반하였다.

제조된 도막방수재에 대하여 인장강도, 신율, 접착강도 및 저장안정성을 측정하여 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.

이때, 인장강도, 신율 및 접착강도는 KS F 321에 의한 방법에 따라 측정하였다. 여기서, 대조구는 시판되고 있는 통상의 도막방수재, 즉 스티렌-부타디엔 라텍스를 첨가하여 제조된 도막방수재를 사용하였다.

	본 발명의 도막방수재	대조구
인장강도(kg/㎠)	22.5	3.0∼3.5
신율(%)	1500 이상	1300∼1800
접착강도(kg/㎠)	5.2	4.7∼5.4

상기 표 2의 결과로부터 본 발명에 따른 도막방수재는 특히 인장강도가 매우 향상되었음을 알 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 도막방수재는 종래 사용되던 스티렌-부타디엔 라텍스 대신에 수용화된 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체를 아스팔트에 혼화하여 제조한 것으로, 우수한 인장강도를 가지므로 시공시 별도로 부직포나 폴리프로필렌망 등의 보강포를 넣을 필요가 없는 장점이 있다.

Claims

(1) 스티렌-부타디엔-스티렌 블럭 공중합체를 비극성 용매에 10∼35%되도록 용해시키는 단계:

(2) 상기 (1)단계의 용액 100중량부를 혼합 유화제 5∼10중량부 및 물 80∼100중량부로 이루어진 유화액을 사용하여 유화시키는 단계;

(3) 진공장치를 이용하여 비극성 용매를 제거·농축하여 에멀젼 형태의 수용화 스티렌-부타디엔-스티렌 블럭 공중합체를 수득하는 단계;

(4) 아스팔트 200∼400중량부를 100∼150℃에서 서서히 교반하는 단계;

(5) 상기 (3)단계의 수용화 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 수지 70~120중량부를 40∼50℃의 온도를 유지시키고 로진산염 0.5∼3.0중량부, 올레인산염 0.05∼1.0중량부 및 수산화나트륨 0.05∼1.0중량부를 투입하고 균일하게 분산시키는 단계;

(6)이온교환수를 투입하여 고형분 함량이 50∼90%가 되도록 제조하는 단계; 및

(7) 상기 (5)단계의 용액에 상기 (4)단계의 수용화된 아스팔트를 0.5∼1.5시간에 걸쳐 투입한 다음 20∼50rpm으로 교반하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 고무아스팔트 도막방수재의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 (7)단계에서 증점제를 0.5∼5.0중량부의 양으로 부가한 후, 이온교환수를 투입함을 특징으로 하는 수용성 고무아스팔트 도막방수재의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 이온교환수의 pH가 10∼11임을 특징으로 하는 고무아스팔트 도막방수재의 제조방법.
제 2항에 있어서, 증점제는 전분, 메틸셀룰로오즈, 카르복시메틸셀룰로오즈, 폴리아크릴산소다,카제인, 알카리팽윤성 에멀젼임을 특징으로 하는 고무아스팔트 도막방수재의 제조방법.