KR20100132405A

KR20100132405A - 새로운 노출형 액상방수재료 조성물 및 그 재료에 의한 시공방법

Info

Publication number: KR20100132405A
Application number: KR1020090051723A
Authority: KR
Inventors: 강형수
Original assignee: 케이에스피주식회사
Priority date: 2009-06-09
Filing date: 2009-06-09
Publication date: 2010-12-17

Abstract

본 발명은 기존 노출형 액상방수재료의 시공시 발생되는 방수도막의 균열,들뜸현상에 의한 누수를 방지하고 자외선 반사성능에 의한 차열기능을 부여하기 위하여 물리적,화학적 기능이 기존의 방수재료와는 다른 기능이 우수한 3종의 방수재료 조성물을 제조하여 각각 하도,중도,상도의 3회 코팅시스템으로 적용하였으며 하도방수재료는 에칠실리케이트-에폭시 계열의 유기-무기복합조성물로 접착력과 소지침투력이 우수하며 중도방수재료는 우레탄-스치렌 엘라스토머 조성물로서 탄성 및 저온내구성이 우수하고 합성제오라이트 분말을 미립자상태로 분산시켜 방수성과 함께 방수도막에 부가적으로 방음,흡음기능을 부여 하였으며 상도방수재료는 비닐계 코폴리머, 프로세스오일,콜탈피치,길소나이트에 미세입자 구조를 가진 알루미늄 플레이크를 혼합,분산시켜 자외선 반사성능이 우수한 것이 특징이며 기존의 액상방수시스템과는 달리 하도,중도재료에 의한 우수한 방수기능과 상도재료의 자외선 반사성능에 의한 차열(heat-shield)기능을 발휘하는 것이 기존 방수재료 및 시공시스템과의 차이점이라 할수 있다

Description

새로운 노출형 액상방수재료 조성물 및 그 재료에 의한 시공방법{New exposure type of the liquid water proof material compositions ＆ application methods of it}

본 발명은 새로운 노출형 액상방수재료 및 그 재료에 의한 시공방법으로 더욱 상세하게는 서로 다른 물리적,화학적 구조를 지닌 기능이 우수한 3종의 액상방수재료를 제조하고 콘크리트,스레트 및 긱종 지붕재에 하도(primer),중도(under coat),상도(top coat)의 3회 시스템으로 시공하여 우수한 방수기능 및 차열기능을 발휘하는 특징을 지니고 있다

현재 각종건물의 노출형 방수재료로서는 아크릴계,우레탄계,에폭시계 등의 액상방수재료를 이용한 것과 각종 방수쉬트를 이용한 방법,액상방수재료와 시멘트를 이용한 몰탈 시공방법,또는 각각의 방수재료를 혼용한 복합재료 시공방법이 이용되고 있으며 그 중에서도 액상방수재료는 시공이 간편하고 가격이 저렴한 장점을 지니고 있다

일반적으로 콘크리트,스레트 및 각종 지붕재의 노출형 액상방수 시공시스템은 소지처리후 하도와 상도로 시공되는 2회 코팅시스템과 하도,중도,상도로 시공되 는 3회 코팅시스템이 많이 이용되고 있다

이중 3회 코팅시스템이 좀더 양호한 방수성능을 발휘하며 그 이유는 방수 도막층이 뚜껍고 여러겹의 방수막(water proofing film)이 형성되어 있으므로 방수도막의 내구성을 증가시킬수 있기 때문이다

본 발명은 우수한 방수기능과 차열기능을 복합적으로 발휘하는 노출형 액상방수재료 조성물과 그 시공방법에 관한 것으로 현재 일반적으로 사용되고 있는 아크릴계,우레탄계,에폭시계 액상방수재료로서 시공시의 문제점은

1. 콘크리트,스레트 및 각종 지붕재의 소지면과 방수재료의 균열 및 들뜸현상 발생으로 인한 누수

2. 방수도막의 내구성과 자외선 반사성능 및 차열기능이 부족하여 방수재료의 퇴색,열화현상 발생,그리고 건물내부의 온도가 상승되는 원인 등을 들수가 있다

따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여

1. 에칠실리케이트(ethyl silicate)축합물과 에폭시(epoxy)수지물로 조성된 유기-무기 복합물질의 하도(primer)재료도장

2. 우레탄수지 반응물에 스치렌 열가소성 엘라스토머와 미세기공의 입자구조를 지닌 합성제오라이트(zeolite)분말을 미세분산 시켜 제조한 중도(under coat)재료도장

3. 비닐계코폴리머,파라핀계 프로세스오일(process oil),콜탈피치,길소나이트(gilsonite)용해물에 알루미늄 플레이크(aluminium flake)를 혼합,분산시킨 자외 선 반사성능이 우수한 상도(top coat)재료도장 등 새로운 기능을 발휘하는 3종의 액상방수재료를 제조하고 총 3회의 코팅시스템으로 하도,중도도막에 의한 방수층(water proofing layer)과 상도도막에 의한 자외선 반사층(reflective layer)으로 이루어진 복합방수재료와 시공시스템으로 기존의 액상방수 시공시 발생되는 상기의 문제점을 헤결하였다

아래에 실시 예를 통하여 본 발명인 3종의 액상방수재료 조성물 제조방법 및 시공방법을 설명한다

실시 예에 있어 "부"는 중량비 이다

1. 하도액상방수재(에칠실리케이트-에폭시 조성물)

＜ 주제조성물 ＞

반응탱크에 테트라에칠오르소실리케이트(tetraethylorthosilicate)＃40(상품명 : 에칠실리케이트＃40,실리카함량 40％)을 300-500부를 넣고 저속으로 교반하면서 이소프로필알콜 20-30부,에칠셀로솔브 10-20부를 순서대로 투입하여 5-15분간 교반한다 다음 물 5-15부를 30분에 걸쳐 dropping 하여 투입한 다음 20-40분간 저속교반한 다음 촉매로서 1-3％ 염산수용액 5-15부를 20-40분간에 걸쳐 dropping 하여 20-40도에서 3-5시간 반응시킨다

본 반응은 가수분해 공정으로서 실리카 함량이 약 60-70％인 에칠실리케이트 축합물이 생성되며 부산물로서 에칠알콜이 생성된다

이 축합물은 저점도로서 콘크리트에 도포시 콘크리트에 함유되어 있는 수분 및 기타 화학물질과 반응하여 콘크리트 내면의 공극을 메워서 우수한 방수성능 및 콘크리트,스레트 및 기타 지붕재의 강도를 증진시킨다

다음 공정으로서 상기의 에칠실리케이트 축합물 300-500부에 비스페놀-A형, 에폭시 당량 180-220(g/eq)의 액상 에폭시수지 300-500부, 유기용제로서 톨루엔 50-80부,에칠셀로솔브 20-40부,메칠에칠케톤 30-60부를 가하여 40-60도에서 1-2시간 교반하여 에칠실리케이트-에폭시계 방수재료 주제(base)조성물을 제조한다

＜ 경화제조성물 ＞

상기의 주제조성물은 에폭시기를 함유하고 있으므로 시공시 방수재료의 도막을 경화시키기 위해서는 경화제(hardner)조성물로서 아민가 100-200(mg KOH/g)의 폴리아마이드(polyamide)수지물을 톨루엔으로 50％ 희석시킨 조성물을 사용하며 주제와 경화제 조성물을 4 : 1(중량비)로서 혼합한 재료로서 방수시공을 하여 도막을 경화시킨다

이렇게 제조한 에칠실리케이트-에폭시 조성물은 에칠실리케이트의 무기성분과 에폭시의 유기성분이 혼합된 유기-무기 복합방수재로서 콘크리트,스레트 및 각종 지붕재에 도포시 에칠실리케이트 축합물에 의한 소지침투력이 우수하며 소지면에 함유되어 있는 수분 및 기타 화학물질과 반응하여 소지면의 내부공극을 메꾸어주는 한편 에폭시수지물에 의하여 우수한 접착력 및 내수성을 발휘하게 되어 완벽한 하도방수재료로서 사용하게 된다

2. 중도액상방수재(우레탄-스치렌엘라스토머 조성물)

1) 우레탄반응물 제조

반응탱크에 OH가(OH value) 50-100(mg KOH/g)의 폴리에스테르 폴리올수지 30-50부와 1.3부칠렌글리콜 5-10부,아디핀산 5-15부,프탈산 5-15부를 넣고 질소가스를 주입하면서 200-220도까지 온도를 상승시켜 5-7시간 유지하여 반응시킨 다음 120도까지 냉각시킨후 톨루엔 5-10부,자일렌 5-15부를 투입하여 완전히 희석하여 OH가 80mg KOH/g,고형분 70-80％의 우레탄 반응물을 제조한다

2) 주제조성물 제조

상기의 우레탄 반응물 200-400부와 분산제로서 알킬암모늄 공중합체(아민가 90mg KOH)2-5부,침강방지제로서 bentonite 1-3부,유색안료 2-5부와 톨루엔 50-100부와 합성제오라이트(zeolite)분말 10-30부,자일렌 30-100부를 넣고 교반기로서 잘 혼합한 후에 분산용 세라믹볼(ceramic ball)로서 직경 0.1mm 지르코니아볼(zirconia ball) 500-800부를 가히여 1,000-3,000r.p.m의 속도로 2-5시간 분산하여 안료 및 기타 고형입자물을 약 150-200나노(nano)크기로 미세분산시킨다 그 이유는 반응물과 안료 및 고형입자물의 조직을 보다 치밀하게 하여 방수성 및 방수도막의 내구성을 향상시키기 위해서이다

그렇지 않고 일반분산공정 즉 샌드밀(sand mill),삼단 롤 밀(triple roll mill)또는 고속분산기(high speed mixer)등을 사용한 분산물로서 제조된 방수재료의 경화도막은 유색안료 및 기타 고형 입자물이 300-400메쉬(mesh)정도의 큰 크기로 분산되어 있으므로 액상수지물과 안료 및 기타 입자물의 조직이 치밀하지 못하여 방수도막의 균열 및 내수성부족을 유발시킨다

본 분산공정에서 중요한 사항은 분산제의 선택과 투입량 그리고 분산시간이 며 분산시간이 2시간 이하이면 미세한 분산물을 얻기가 어려우며 5시간 이상이면 분산물의 재응집이 발생하여 제품의 장기저장성이 불량해지는 결함이 발생된다

다음 후속공정 으로서 스치렌 열가소성 엘라스토머(styrene block copolymer)계 제품인 S-B-S(미국 쉘 화학사 제품)을 혼합용제(톨루엔/메칠에칠케톤 = 1/1(중량비))에 고형분 50％가 되도록 용해시킨 조성물을 100-200부를 가하여 20-40도에서 30분-1시간 저속교반하여 중도액상방수재 주제 조성물을 제조한다

스치렌 열가소성 엘라스토머 S-B-S는 양말단기의 폴리스치렌 블록(polystyrene block)을 하드세그먼트(hard segment)로 하고 중간에는 폴리부타디엔이 소프트 세그먼트(soft segment)의 구조를 가지고 있으며 혼합용제에 용해시 저점도화 시킬수 있고 고탄성,저온내구성이 우수하여 시간이 경과함으로서 발생되는 방수도막의 균열현상과 동절기의 저온내구성 부족으로 발생되는 방수도막의 들뜸현상을 방지하는 기능을 발휘하며 미립자상태로 분산시킨 합성제오라이트 분말은 내부의 규칙적인 미세기공에 의하여 방수도막이 방음,흡음 등 부가적인 기능을 발휘할수 있는 이점을 지니고 있다

3) 경화제조성물 제조

상기의 주제조성물을 경화시키기 위한 경화제조성물의 제조방법으로 반응탱크에 T.M.P(Tri Methylol Propanol )10-30부와 에칠아세테이트 15-30부를 넣어 40-60도에서 용해시킨다음 T.D.I(Toluene Di Isocyanate)30-50부를 넣어 50-70도에서 5-8시간 dropping하여 반응시킨 다음 톨루엔 10-20부,자일렌 10-25부,에칠아세테이트 10-20부를 투입하여 10-30분간 교반하여 경화제조성물을 제조한다

본 중도액상방수재는 상기의 주제와 경화제조성물을 혼합비율 2:1(중량비)로 혼합한 재료로서 시공을 하여 도막을 경화시킨다

3. 상도액상방수재(자외선 반사도료 조성물)

용기에 톨루엔 10-30부,메칠에칠케톤 10-30부를 넣고 비닐계코폴리머인 Laroflex MP-45(BASF사 제품)를 5-15부 천천히 투입하여 상온에서 10-30분간 교반,용해시킨 다음 분산제로서 soyalecithine을 0.3-1부,자일렌 10-30부,톨루엔 10-30부,메칠에칠케톤 5-15부를 넣고 약 10-20분간 잘 교반시킨 다음 콜탈피치(coaltar pitch)10-20부,길소나니트5-15부를 넣고 30-50도에서 약 30-40분간 교반,용해시킨다

비닐계코폴리머는 비닐클로라이드와 비닐이소부칠에테르 코폴리머로서 우수한 소지접착력과 내수성을 발휘하며 콜탈피치와 길소나이트는 방수 및 방청성을 증가시키기 위해서이다

다음 침강방지제로서 벤토나이트 1-3부를 넣고 고속교반으로 10-20분간 분산시킨 다음 충진제로서 탄산칼슘 15-30부,나프텐계 프로세스오일(process oil)2-5부를 넣고 중속으로 20-30분간 혼합,분산시킨다 나프텐계 프로세스오일은 방수도막의 저온내구성,탄성,내균열성을 향상시켜 준다

다음 알루미늄 플레이크(aluminium flake)를 10-15부 넣고 저속으로 10-30분간 균일하게 분산시킨 다음 자일렌 5-10부,메칠에칠케톤 5-10부를 넣어 저속으로 10-20분간 교반하여 본 발명의 상도액상방수재 조성물을 제조한다

상기의 상도액상방수재 조성물에 사용된 알루미늄 플레이크는 휘도(반사성 능)가 우수한 미세입자(5-10마이크론)의 원료를 사용하였으며 제조시 주의할 점은 알루미늄 플레이크를 투입하여 반드시 저속교반으로 천천히 분산을 시켜야 알루미늄 플레이크입자의 균알한 분산도에 의하여 우수한 자외선 반사성능을 발휘하게 되며 너무 고속분산을 시키게 되면 입자의 파괴로 인하여 반사성능이 저하되게 된다

현재 시공하고 있는 액상방수재료의 경우 대부분 중도방수도막을 보호하기 위하여 동일한 계통의 색상과 조성물로 구성된 액상방수재료를 상도도장 으로 시공하고 있다 상도도장의 주 목적은 중도도막의 방수성 및 내구성을 증가시키기 위한 것이나 기본적인 재료의 물성부족 및 자외선 반사성능이 부족하여 시공후 짧은기간에 방수재료의 퇴색,도막의 열화현상 등이 발생하여 방수재료로서의 기능을 상실하게 되는 문제점이 발생한다

그 이유는 기존의 모든 액상방수재료와 시공시스템이 동일한 계통의 화학적 구조를 지닌 수지물을 사용하고 여러 번 도포하여 방수도막 뚜께를 형성하는데 초점을 맞추고 있기 때문이다

본 발명은 기존의 방수시스템과는 달리 하도,중도,상도재료가 각각 상이한 화학적 구조와 기능을 가지고 있으며 시공시스템에 있어 방수층(water proof layer)은 하도와 중도도막에서 이루어지고 상도도막은 자외선 반사층(reflective layer)형성을 주 목적으로 하여 콘크리트,스레트 및 각종 지붕재의 방수 및 보호에 있어 방수기능과 함께 자외선 반사성능에 의한 차열기능을 발휘하여 건물내부의 온도를 낮추어 주고 에너지를 절감시켜 주는 효과를 기할수 있는 장점을 지니고 있다

4. 방수재료 시공법

본 3종의 액상방수재료 조성물은 기존의 방수재료와는 상이한 원료의 구성 및 기능을 발휘하는 것으로서 콘크리트,스레트 및 각종 지붕재에 각각 하도,중도,상도의 3회의 코팅시스템으로 적용되며 다음과 같이 시공한다

＜ 소지처리 ＞

1) 소지면의 먼지,오물 및 기타 이물질을 제거한 다음 충분히 건조시킨다

2) 소지면에 발생된 균열 및 구멍(hole)등은 시멘트,퍼티,씰란트 등으로 메꿈작업을 한다

＜ 시공방법 ＞

1) 하도(에칠실리케이트-에폭시계 조성물)도포

본 조성물은 2액형 으로서 주제와 경화제 조성물을 4 :1 비율(중량비)로 혼합하여 충분히 교반한 다음 에어스프레이,로라 등으로 1회 도포후 2-4시간 경과후 다시 2회 도포하여 24시간 경과시킨 다음 후속 중도액상방수재를 도포한다

이렇게 24시간을 경과시키는 이유는 하도조성물의 에칠실리케이트 축합물이 콘크리크 및 기타 소재의 균열 및 기공속으로 침투하여 내부공극을 메우는데 소요되는 최소시간 이다 최종건조도막은 10-30마이크론이며 혼합물의 가사시간(pot life)은 36시간이다

2) 중도(우레탄-스치렌엘라스토머)도포

본 조성물은 2액형 으로서 주제와 경화제 조성물을 2 : 1비율(중량비)로 혼합하여 에어레스(airless)스프레이,로라 등으로 약 1-1.5mm 정도가 되게 도포한다 이렇게 뚜꺼운 도막으로 시공하는 이유는 방수성을 증가시키고 중도도막에 미세하 게 분산되어 있는 제오라이트에 의한 방음 및 흡음 등의 부가적인 물성을 부여하기 위해서 이다

본 조성물은 혼합물의 점도가 높으므로 주제와경화제 조성물을 혼합시 여러번 완전히 혼합한 후에 시공해야 하며 그렇지 않으면 방수도막 전체의 접착력저하,불완전건조 및 들뜸현상 등의 문제점이 발생될수 있으므로 주의한다

혼합물의 가사시간은 8-10시간 이다

3) 상도(자외선 반사도료 조성물)도포

본 조성물은 1액형 으로서 에어레스(airless)스프레이,로라 등으로 건조도막이 약 150-200마이크론이 되게 도포하며 1회 도포후 약 4-6시간 경과시킨후 2회도포를 하여 시공을 완료한다 본 상도조성물은 점도가 높은 상태에서 시공하면 도장면의 Lebelling성(퍼짐성)이 불량하여 알루미늄 플레이크의 배열상태가 불균일하게 되어 반사성능이 저하될수 있음므로 적정점도(70-80KU)를 맞추어 도장하는 것이 중요하다

일반스레트 공장지붕에 상기의 방수재료 및 시공시스템과 기타 시공시스템과의 비교시험결과 아래와 같은 우수한 물성을 나타내었다(시공후 1년6개월 경과)

본 발명은 기존의 노출형 액상방수재료 와는 화학적,물리적기능이 상이한 3종의 방수재료를 제조하여 방수재료 자체의 성능을 향상 시켰으며 또한 3종의 방수재료를 하도,중도,상도의 3회 코팅시스템 으로 시공하여 기존의 시공방법 즉 동일한 계통의 방수재료를 여러 번 도포하는 것과는 달리 하도,중도재료의 시공에 의한 방수층(water proofing layer)와 상도재료의 우수한 자외선 반사층(reflective layer)이 복합시공 되어 우수한 방수기능은 물론 상도재료의 차열(heat-shield)기능에 의하여 방수도막 전체의 내구성을 증가시키고 건축물내부의 온도를 온도를 낮추어 에너지절감 효과를 기할수 있는 특징을 지닌 방수재료 조성물과 시공시스템 으로서 기존의 액상방수 시스템(아크릴방수,우레탄방수)과 비교시험 결과 방수 및 기타물성이 우수한 것으로 확인되었다

Claims

테트라오르소에칠실리케이트＃40 300-500부와 이소프로필알콜 20-30부,에칠셀로솔브 10-20부,물 5-15부,촉매로서 1-3％염산수용액 5-15부를 반응시킨 축합물 300-500부에 톨루엔 50-80부,에칠셀로솔브 20-40부,메칠에칠케톤 30-60부를 가하여 제조한 조성물을 주제(base)로 하고 폴리아마이드 수지물을 톨루엔에 50％ 희석한 조성물을 경화제(curing agent)로 하여 주제조성물과 경화제조성물을 4 : 1(중량비)로 혼합하여 도포하는 액상방수재료 조성물
폴리에스테르폴리올 30-50부,1.3부칠렌글리콜,5-10부,아디핀산 5-15부,프탈산 5-15부,톨루엔 5-10부,자일렌 5-10부로서 반응시킨 반응물 200-400부에 분산제로서 알킬암모늄염 공중합체 2-5부,벤토나이트 1-3부,유색안료 2-5부,톨루엔 50-100부,합성제오라이트 분말 10-30부,자일렌 30-100부,스치렌 열가소성 엘라스토머 100-200부를 가하여 제조한 조성물을 주제(base)로 하고 트리메치롤프로판올 10-30부,에칠아세테이트 15-30부,톨루엔디이소시아네이트 30-50부,톨루엔 10-20부,자일렌 10-25부를 가하여 제조한 조성물을 경화제(curing agent)로 하여 주제조성물과 경화제조성물을 2 : 1(중량비)로 혼합하여 도포하는 액상방수재료 조성물
톨루엔 10-30부,메칠에칠케톤 10-30부,비닐계코폴리머 5-15부,분산제로서 soyalecithine 0.3-1부,자일렌 10-30부,톨루엔 10-30부,메칠에칠케톤 5-15부,콜탈 피치 10-20부,길소나이트 5-15부,벤토나이트 1-3부,탄산칼슘 15-30부,나프텐계 프로세스오일 2-5부,알루미늄 플레이크 10-15부,자일렌 5-10부,메칠에칠케톤 5-10부로서 제조한 자외선 반사성능을 지닌 액상방수재료 조성물
콘크리트,스레트 및 각종 지붕재에 상기 1항의 조성물을 하도(primer)로서 10-30마이크론으로 도포한 다음 상기 2항의 조성물을 중도(under coat)로서 1-1.5mm 뚜께로 도포하여 이루어지는 도막을 방수층으로 하고 상기 3항의 조성물을 상도(top coat)로서 150-200마이크론으로 도포하여 이루어지는 도막을 자외선 반사층으로 하는 복합방수 시공시스템