KR20120069189A - 고무화 아스팔트계 자착식 방수재를 포함하는 자착식 방수시트/방근시트 - Google Patents

고무화 아스팔트계 자착식 방수재를 포함하는 자착식 방수시트/방근시트 Download PDF

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문영규
김두병
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Abstract

본 발명은 고무화 아스팔트계 자착식 방수재를 포함하는 자착식 방수시트와 자착식 방근시트, 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 고무화 아스팔트계 자착식 방수시트와 자착식 방근시트는 기본적으로 수분을 차단하는 방수기능과 균열추종성, 저온유연성이 우수하고, 방수재 자체가 보유하고 있는 접착력이 우수하여 사계절이 뚜렷한 국내기후 변화에 의한 수축/팽창을 수용하여 콘크리트 구조물의 수명연장에 기여할 수 있다. 또한, 인공 지반 상부의 녹화로 인하여 상부 식물의 뿌리가 구조물로 침투하여 구조물을 손상시킬 수 있으며 물을 항시 접하는 환경이 이루어지는 조경의 특성상 도시환경에 놓인 구조물을 산성비, CO2 가스, 오존, 온도변화등의 여러 열화 환경 열화요인으로부터 구조물을 보호하여 구조물의 유지관리 비용과 수명을 연장시킴으로서 경제적 비용을 절감할 수 있다.

Description

고무화 아스팔트계 자착식 방수재를 포함하는 자착식 방수시트/방근시트{Rubberized asphalt self-adhesion type waterproof material, waterproof sheet and rootproof sheet including the same}
본 발명은 고무화 아스팔트계 자착식 방수재를 포함하는 자착식 방수시트/방근시트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수분을 차단하는 방수기능과 균열추종성, 저온유연성이 우수하고, 방수재 자체가 보유하고 있는 접착력이 우수하여 사계절이 뚜렷한 국내기후 변화에 의한 수축/팽창을 수용하여 콘크리트 구조물의 수명연장에 기여할 수 있는 연질형 고무화 아스팔트계 자착식 방수재를 포함하는 고무화 아스팔트계 자착식 방수재를 포함하는 자착식 방수시트/방근시트에 관한 것이다.
일반적으로 콘크리트 구조물에 빗물 또는 지하수가 침투하게 되는 경우 콘크리트 재료의 결합력을 저하시키고, 온도변화에 의한 물의 체적변화에 따른 공극 균열이 발생되고, 시간이 지남에 따라 균열이 확대되어 콘크리트 구조물에 강도 및 수명 저하가 초래된다.
따라서, 콘크리트 구조물의 완벽한 방수, 하중 및 충격을 흡수하여 구조물의 균열의 확대를 억제할 수 있는 물성을 지닌 방수재가 요구된다.
한편, 이러한 콘크리트 구조물의 완벽한 방수를 위해 개질 아스팔트, 고무계 등 다양한 재료들이 사용되고 있으며 용도에 따른 요구 물성이 다양하여 여러 분야에서 물성 개선이 요구된다.
현재 국내에서 콘크리트 구조물에 주로 사용되는 방수재는, 아스팔트 3겹 8층 방수(블로운 아스팔트), 시트식 방수재, 클로로프렌 고무계 방수재, 규산 알카리계 액상 방수재(침투식 방수재)로 구분된다.
전통적인 방수재로는 원유의 정제과정에서 얻은 고체의 블로운 아스팔트는 겹층 시공으로 방수층의 두께가 두꺼워 방수효과가 우수하다는 이유로 사용되었으나, 공정이 복잡하고 공사비가 고가이며, 상온접착력, 저온유연성이 취약하여 콘크리트 구조물의 균열에 취약하고 하자 발생시 결함부위의 발견이 어려우며, 블로운 아스팔트 콤파운드를 가열할 때 발생되는 냄새에 의한 환경공해 문제가 심각하여 최근에는 사용하기 어려운 방수재이다.
재래식 아스팔트 방수의 문제점을 개선하여 시트형태로 성형된 개량 아스팔트 시트 방수재는 시트 이음부에서의 토치를 이용한 열융착에 의한 접합시 수밀성 부족과 토치에 의한 직접 가열로 인하여 방수재의 물성변화를 초래하여 구조체 표면과의 접착력 부족으로 들뜸 현상이 발생하여 하자가 발생하는 단점이 있다.
클로로프렌 고무계 방수재는 구조체 바탕면에 도막을 수차례 도포하여 일정한 두께를 형성하는 도막 방수재로써 이음부가 없어 연속적으로 도막 방수층을 형성할 수 있는 장점이 있지만, 내열성이 취약하여 높은 온도에서 방수재 도포시 핀홀이 발생하거나 부풀어 올라 방수층이 파단되는 문제점이 있으며, 균일한 방수 도막 형성이 어려운 문제점이 있다. 또한, 방수층 형성 후, 되메우기 등에 의해 외부충격에 의한 방수층의 파손을 초래한다.
침투식 방수재(규산 알카리계 액상 방수재)는 시공 간편성과 경제성이 우수하지만, 콘크리트 구조물의 미세균열에 의한 균열 추종성이 나쁘며 콘크리트 바탕면에 침투가 어려운 문제가 있다.
예를 들어, 특허문헌 1에는 아스팔트 개질용 고무 첨가제로 방향족계 및/또는 나프텐계 오일(또는 광유) 및 열가소성 고무를 함유한 아스팔트가 기재되어 있다. 광유는 아스팔트에 가소 효과를 주고 열가소성 고무는 연화점을 상승시키고 강인성을 부여하지만, 압축강도 및 인장강도 등의 기계적 강도와 원상 회복성을 높이기 위해서는 많은 양의 고무를 필요로 하는 단점이 있다.
특허문헌 2에는 역청(즉, 아스팔트) 물질에 공액디엔 및 비닐방향족 탄화수소로 이루어진 블록 공중합체(SBS, SIS, SEBS 등을 말함)와 분자 중에 질소와 황 원자를 포함하는 안정제와 여러 가지 다른 안정제 및 라디칼 중합방지제를 첨가한 조성물이 기재되어 있다.
또한, 특허문헌 3에는 아스팔트에 분말고무 및 스티렌-부타디엔 블록 공중합체를 주성분으로 하는 블렌드에 내열성 산화방지제, 점착성 부여제(tackifying agent), 가소제 또는 연화제로서 공정유(processing oil)를 첨가하여 149에서 204 ℃ 사이에서 혼합하는 방법이 기재되어 있다.
이 조성물은 고온에서 응집력과 접착력이 높고 고온 및 저온에서 유연성이 크며 우수한 탄성을 갖고 균열 채움제(cracksealer), 콘크리트 조인트 실러 필러(concrete joint sealer filler) 및 건축재료의 도포 실란트로 사용할 수 있다고 개시하고 있다.
그러나, 상기 제품은 침입도가 60이나 흐름(또는 연화점)이 60℃에서 20㎜로 건물의 옥상 방수재는 하절기에 내열성이 취약하여 흐름 및 소성변형이 일어나는 단점이 발생할 수 있다.
일반적으로 한국의 하절기에 콘크리트 구조물의 표면 온도는 재질 및 색상에 따라 차이가 나지만 60℃ 이상 올라갈 수 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해 통상적으로 무기 필러를 사용하며, 여기에는 석재 및 골재와 탄산칼슘, 실리카, 탈크 등의 충진제가 많이 사용되고 있으며, 경도, 침입도, 연화점 등은 상승하나 신도, 접착 특성은 저하되는 경향을 보인다.
아울러, 특허문헌 4에서는 중량부로 아스팔트 100부에 대해 (A) 스티렌-공액디엔 블록 공중합체 6 내지 40부, (B) 폐타이어 고무분말 4 내지 40부, (C) 폐스티로폼 0.01 내지 50부, (D) 가소제 또는 연화제 0 내지 100부, (E) 점착제 0.02 내지 5부, (F) 무기충진제 5 내지 100부를 포함하는 아스팔트 조인트 및 실란트 조성물을 개시하고 있다.
그러나, 이러한 조성물은 콘크리트 구조물을 형성하는 구조체의 바탕면과의 접착력이 취약하며, 구조체의 온도변화에 따른 수축/팽창을 수용할 수 있는 저온 유연성 및 저온 접착력이 취약한 이유로 콘크리트 구조물의 방수재로 적합하지 않다.
또한, 특허문헌 5에는 아스팔트 100중량부, 폐타이어 고무분말 4~14중량부, 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체 4~10중량부를 포함하는 건축물, 교량, 도로 또는 터널의 균열보수에 사용하는 아스팔트 실란트 조성물이 기재되어 있으나, 이러한 조성물은 균열 부위를 컷팅기로 홈을 내서 그 홈을 채우는 채움재로서 요구되는 물성(방수성, 접착성, 저온유연성 등)을 제공하지만, 콘크리트 구조물을 형성하는 구조체의 바탕면 전체에 대한 온도변화에 대한 균열 추종성, 접착강도, 방수성, 저온접착성, 구조체의 거동 수용성 등의 물성을 만족할 수 없다.
또한, 특허문헌 6에는 아스팔트 20~70중량%; 스티렌계 블록 공중합체 1~30중량%; 수소화 처리된 윤활기유 혼합물 70~80중량%에 유동점 강하제 및 점도지수 향상제로 구성된 첨가제 20~30중량%를 합성시킨 합성오일로써 유동점이 -60℃이며, 점도지수(25℃)는 200cp, 인화점은 250℃ 이상인 파라핀계 점탄성 합성오일 0.5~30중량%; 폐타이어 고무분말 5~20중량% 및 무기충진제 10~50중량%를 포함하는 가열식 아스팔트계 도막 방수재 조성물이 기재되어 있으나, 이 조성물은 가열식 도막 방수재로 이중 자켓을 구성하는 이동식 보일러를 이용 용융하여 사용해야 하므로 이동식 보일러가 필수적이다. 아울러 대규모의 콘크리트 구조물 방수공사 등에서 일일 사용량이 많은 경우에는 이동식 보일러의 용량이 커지거나 효율이 높아져야 한다.
따라서, 가열식 도막 방수재를 사용시에는 특수장비와 전문 기술자가 필요하기에, 시공단가가 비쌀 뿐만 아니라 가열식 도막 방수재를 용융시 가열에 의해 발생되는 연기 속의 NOx, SOx 등의 공해 물질이 발생하여 인체에 유해하거나, 대기오염을 초래할 수 있다.
특허문헌 7은 부틸고무 컴파운드(butyl rubber compound) 25중량%와; 부타디엔합성고무(S.B.S(Styrene Butadiene Styrene Synthetic Rubber)를 혼합한 열플라스틱고무(TPR: Thermo PlasticRubber) 25중량%와; 정제된 액상 아스팔트 타르 50중량%를 90~120℃의 온도로 끓여서 부직포에 함침시킨 시트를 제조하며, 상기 시트 표면에 폴리에틸렌 필름을 합지하고, 이면에는 고무접착제를 코팅 형성하며, 상기 고무접착제의 표면에 이형지를 함침시켜 자착식 시트방수재를 제조하되, 상기폴리에틸렌 필름의 일측부위를 종방향으로 폭 50㎜를 제거하고, 그 제거된 겹침 부위에 이형지를 부착한 것에 특징이 있다.
상술한 바와 같은 구성으로 시트 방수재 부직포에 정제 아스팔트 타르와 부틸고무 및 열플라스틱 고무와 첨가제를 혼합하여 90~120℃로 가열하여 제조된 시트에 폴리에틸렌 필름, 컬러모래, 이형지를 부착하여 자착식 시트 방수재를 제조하는 과정에서 부직포에 정제 아스팔트 타르와 부틸고무 및 열플라스틱 고무와 첨가제가 함침이 제대로 이루어지지 않은 상태로 적층되는 문제점이 있다.
또한, 특허문헌 8 내지 11에서는 비가황계인 부틸합성고무를 이용한 자착식 방수시트가 제안되었다.
그러나 상기 특허에 따른 제품들은 콘크리트 구조체 바탕면의 접착강도, 방수성, 방수재 시트 간의 접착강도, 저온유연성, 저온접착성의 측정값이 제시되어 있지 않을 뿐만 아니라, 상기 제품들은 외부로부터의 토시 밀림현상시 방수층이 쉽게 파단되거나, 밀림현상으로 방수층의 들뜸 현상이 발생하여 콘크리트 구조물의 누수현상이 발생하는 문제점이 있다.
특허문헌 1: 일본 특개소 제57-98559호
특허문헌 2: 일본 특개소 제57-139143호
특허문헌 3: 미국 등록특허 제4,485,201호
특허문헌 4: 한국 등록특허 제0332632호
특허문헌 5: 한국 등록특허 제0388810호
특허문헌 6: 한국 등록특허 제0569694호
특허문헌 7: 한국 등록특허 제0701822호
특허문헌 8: 한국 등록특허 제0671412호
특허문헌 9: 한국 등록특허 제0726350호
특허문헌 10: 한국 공개특허 제2009-0090532호
특허문헌 11: 한국 공개특허 제2009-0056756호
본 발명이 해결하려는 과제는 전술한 종래기술의 문제점을 해결하고, 균열 추종성, 저온유연성이 우수하며 콘크리트 구조물의 바탕면이나, 방수시트간의 이음부의 접착방법이 토치 등에 의한 열융착 또는 접착제를 사용하는 접착방법이 아닌 방수재 자체가 보유하고 있는 접척성을 이용하여 부착하는 비융착/비가열형 접착공법으로 기존 시트 방수공법에서 누수하자 빈도가 가장 높은 접합부에 대한 누수 문제를 근본적으로 해결한 고무화 아스팔트계 자착식 방수재를 포함하는 자착식 방수시트와 자착식 방근시트를 제공하는데 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 고무화 아스팔트계 자착식 방수/방근시트로서, 상기 시트는 아프팔트, 스티렌계 블록 공중합체, 파라핀계 점탄성 오일 및 석유수지 및 폴리부텐을 포함하는 방수층; 및 상기 방수층 상에 적층된 고밀도 폴리에틸렌층을 포함하며, 여기에서 상기 방수층은 아스팔트 30 내지 70중량%, 스티렌계 블록 공중합체 1 내지 30중량%, 파라핀계 점탄성 합성오일 0.5 내지 20중량%의 중량비를 갖는 것을 특징으로 하는 고무화 아스팔트계 자착식 방수/방근시트를 제공한다.
상기 파라핀계 점탄성 합성오일은 유동점이 -60℃이며, 점도지수(25℃)는 200cp, 인화점은 250℃ 이상이며, 상기 고밀도 폴리에틸렌 필른의 두께는 0.1~0.15㎜이다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고무화 아스팔트계 자착식 방수시트와 방근시트는 기본적으로 수분을 차단하는 방수기능과 균열추종성, 저온유연성이 우수하고, 방수재 자체가 보유하고 있는 접착력이 우수하여 사계절이 뚜렷한 국내기후 변화에 의한 수축/팽창을 수용하여 콘크리트 구조물의 수명연장에 기여할 수 있고, 인공 지반 상부의 녹화로 인하여 상부 식물의 뿌리가 구조물로 침투하여 구조물을 손상시킬 수 있으며 물을 항시 접하는 환경이 이루어지는 조경의 특성상 도시환경에 놓인 구조물을 산성비, CO2 가스, 오존, 온도변화등의 여러 열화 환경 열화요인으로부터 구조물을 보호하여 구조물의 유지관리 비용과 수명을 연장시킴으로서 경제적 비용을 절감할 수 있다. 또한, 본 발명은 기존 제품과 달리 별도의 장비 또는 별도의 재료를 사용하지 않고 고무화 아스팔트계 자착식 방수/방근시트만으로 비융착/비가열 접착공법으로 누수 하자 빈도가 가장 높은 시트간 접합부에 대한 누수문제를 해결하고 간단한 시공방법으로 공기단축, 작업안정성 확보, 시공비 절감의 효과 있는 것이 특징이다. 아울러, 값싼 재료인 아스팔트를 주원료로 적용하였기에 타제품보다 가격 경쟁력이 우수하다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 고무화 아스팔트계 자착식 방수/방근시트를 제조하는 장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 고무화 아스팔트계 자착식 방수/방근시트를 도시한 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 고무화 아스팔트계 자착식 방수/방근시트를 콘크리트 구조물의 수평/수직면에 시공한 상태를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 고무화 아스팔트계 자착식 방수/방근시트를 수직 구조체에 수평 구조체 바탕면이 만나는 "ㄱ"자 형태의 콘크리트 구조물에 시공한 상태를 도시한 개략도이다.
도 5는 본 발명에 따른 고무화 아스팔트계 자착식 방수/방근시트를 수평 구조체 바탕면에 수직 구조체가 만나는 "ㄴ"자 형태의 콘크리트 구조물에 시공한 상태를 도시한 개략도이다.
이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 좀더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 콘크리트 구조체의 방수재는 구조체의 미세균열에 대한 추종성이 우수해야 하며, 기온변화에 따른 구조체의 거동을 수용해야 하며, 바탕면과 방수재 이음부 사이의 접착력, 방수효과가 우수해야 하며, 외력에 의한 방수층의 손상이 없어야 한다.
이러한 물성을 만족하기 위한 본 발명에 따른 고무화 아스팔트계 자착식 방수재는 아스팔트, 스티렌계 블록 공중합체, 파라핀계 점탄성 오일, 석유수지 및 폴리부텐을 포함하며, 아울러, 산화방지제, 열안정제, 광안정제 등과 같은 기타 첨가제를 더욱 포함할 수 있다. 특히 본 발명은 파라핀계 점탄성 오일을 사용함으로써, 여름철에도 상온접착은 계속 유지되며, 겨울철의 낮은 온도에 유연성 유지하는 특성을 지니게 되는 특성을 발생시킨다. 이를 위하여, 상기 파라핀계 점탄성 오일은 유동점이 -60℃이며, 점도지수(25℃)는 200cp, 인화점은 250℃ 이상인 것이 바람직하며, 상기 파라핀계 점탄성 오일은 이하 보다 상세히 설명된다.
본 발명에 따르면, 상기 고무화 아스팔트계 자착식 방수재에 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 필름을 적층시켜 방수재 자체가 보유하고 있는 접착력으로 바탕면에 부착시킴으로써 콘크리트 구조체의 수명을 연장할 수 있는 방수재를 제공한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 고무화 아스팔트계 자착식 방수/방근시트를 제조하는 장치를 도시한 개략도이며, 도 2는 본 발명에 따른 연질형 고무화 아스팔트계 자착식 방수재를 사이에 두고 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 필름과 이형필름이 적층된 고무화 아스팔트계 자착식 방수/방근시트의 제조 완료 상태를 도시한 사시도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하여 본 발명에 따른 고무화 아스팔트계 자착식 방수/방근시트를 제조하는 공정을 살펴보면, 먼저, 히팅 장치가 장착되어 있는 압출기(10)에서 투입구(11)에 주입된 연질형 고무화 아스팔트계 자착식 방수재를 약 100~120℃에서 용융시킨다. 그 다음, 일반적으로, 압출기(10)의 T-다이(12)를 통해 약 1.5~2.0㎜의 두께, 약 100~150㎝의 너비로 압출함과 동시에 이형필름(13)과 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 필름(15)을 상부와 하부에 3단 라미네이트 롤러(14)로 적층시킨다. 상기 3단 라미네이트 롤러(14)를 통해 나온 방수시트는 냉각롤러(16)를 통해 방수시트를 냉각시킨 다음, 냉각된 고무화 아스팔트계 자착식 방수/방근시트를 권취기(17)를 이용하여 마감 롤링하여 방수/방근시트를 제조한다.
상기 이형 필름은 고무화 아스팔트계 자착식 방수/방근시트의 접착면을 보호하기 위해 이면에 붙인 필름으로써 방수/방근시트를 적용할 때에는 벗겨내어 바탕면에 부착할 수 있도록 표면 가공되어 있으며, 통상 HDPE 필름의 한쪽 면이나 양면에 실리콘 수지를 도포하여 제조된다.
한편, 본 발명에서의 고무화 아스팔트계 자착식 방수/방근시트를 구성하는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 필름은 하기 표 1과 같은 물성을 지닌 필름형태로 제조된다. 상기 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 필름의 두께는 0.1~0.15㎜가 바람직하고, 좀 더 바람직하게는 약 0.12㎜이다. 상기 두께가 0.1㎜ 미만이면 내움푹 패임 성능이 떨어지고, 0.15㎜를 초과하면 겹이음시 방수재와의 부착성능이 떨어지는 경향이 있다.
시험항목 시험조건 단위 측정값 시험방법
용융지수 190/2.6㎏ g/10㎜ 0.15-0.20 ASTM D1238
밀도 23 g/ 0.944-0.947 ASTM D1505
녹는점 10/min 135 ASTM D3418
Vicat 연화점 - 126 ASTM D1525
인장강도(항복점) 50㎜/min ㎏/ 180 ASTM D638
인장강도(파단점) 50㎜/min ㎏/ 350 ASTM D638
신율(파단점) 50㎜ % 500 이상 ASTM D638
굴곡탄성율 - ㎏/ 12000 ASTM D790
표면경도 R-scale - 55 ASTM D785
내환경응력 균열성 F50 hr 500 이하 ASTM D1693
또한, 상기 연질형 고무화 아스팔트계 자착식 방수재는 아스팔트, 스티렌계 블록 공중합체, 파라핀계 점탄성 합성오일, 석유수지, 및 폴리부텐에 선택적으로 산화방지제, 열안정제, 및/또는 광안정제와 같은 내후성 첨가제를 혼합하여 제조되며 방수성, 저온유연성이 우수하여 비융착/비가열 접착인 방수재 자체가 보유하고 있는 접착력이 우수하여 콘크리트 구조체의 수명연장에 기여할 수 있는 방수재를 제공하게 된다.
본 발명에 있어서, 바람직한 연질형 고무화 아스팔트계 자착식 방수재를 구성하는 아스팔트는 연화점이 30~100℃이고, 침입도가 30~175d㎜인 것이 아스콘과의 상용성이 좋아 접착력을 증대하는 면에서 바람직하고, 연화점 50~70℃ 및 침입도 50~90d㎜인 것이 매우 바람직하다.
상기 아스팔트의 사용량은 30~70중량%가 바람직하며, 30중량% 미만이면 함량이 적어 접착불량을 초래하며, 70중량%를 초과하면 강도, 접착력은 증가하나 저온 취성이 증가하며 탄성이 사라져 내열성이 나빠지는 경향이 있다.
본 발명에 따른 연질형 고무화 아스팔트계 자착식 방수재는 고온에서의 영구변형 및 저온에서의 크랙발생 현상을 방지하기 위해서는 연화점이 상승되어야 할 뿐만 아니라 탄성도 증대되어야 한다.
따라서, 본 발명의 연질형 고무화 아스팔트계 자착식 방수재는 탄성 및 내열성을 증대시키기 위하여 스티렌계 블록 공중합체를 포함한다. 상기 스티렌계 블록 공중합체는 아스팔트와 네트워크를 형성하여 계면 접착력을 향상시켜 방수재의 탄성과 내열성을 증가시키는 작용을 하며, 탄성, 내열성의 증가는 고온에서의 변형문제, 외부충격에 의해 크랙 및 파손발생을 현저하게 개선시킬 수 있다.
본 발명의 방수재에 포함되는 스티렌계 블록 공중합체의 함량은 1~30중량%가 바람직하다. 이는 스티렌계 블록 공중합체의 함량이 1중량% 미만이면 방수재의 탄성 및 내열성이 거의 개선되지 않으며, 30중량%를 초과하면 방수재의 접착력 저하와 높은 점도를 가지게 된다.
본 발명에 따르면, 상기 스티렌계 블록 공중합체는 고온(180℃)에서 고전단 교반기(high shear mixer) 등에 의한 고속 혼합에 의해 아스팔트 매트릭스 내에서 완전 분산되어 특수한 형태의 그물망 구조를 형성하고, 이의 함량이 증가할수록 탄성 및 기계적 강도가 증가하나, 아스팔트에 비해 상대적으로 고가이기 때문에 1~15중량%를 첨가하는 것이 더욱 바람직하다. 한편, 제품의 형태는 분말형태가 용해시간이 짧은 장점이 있어 선호된다.
또한, 종래에는 아스팔트 방수재에 가소제 또는 연화제로서 벙커-C유, 디옥틸프탈레이트(DOP), 트리크레질포스페이트(TCP), 파라핀계 공정유, 아로마틱계 공정유, 또는 나프탄계 공정유 등을 사용한 바 있다.
상기 벙커-C유, 디옥틸프탈레이트(DOP), 트리크레질포스페이트(TCP)는 고무화 아스팔트계 자착식 방수시트에 적용될 때는 저온성, 내열성이 취약해지기에 적용이 부적합하며, 아로마틱계 및 나프탄계 공정유는 저온성은 뛰어나지만 온도에 따른 점도지수가 매우 낮아 감온성이 떨어지는 단점이 있고, 파라핀계 공정유는 온도에 따른 점도지수는 높아 내열성은 우수하나 저온성이 낮은 단점이 있다.
따라서, 본 발명에서는 상술한 종래의 가소제 또는 연화제 대신에 파라핀계 점탄성 합성오일을 사용한다. 상기 파라핀계 점탄성 합성오일은 수소화 처리된 윤활기유(Hydrotereated lube base oil)의 혼합물 70~80중량%에 첨가제로 유동점 강하제 및 점도지수 향상제 20~30중량%를 합성시킨 합성오일로써 유동점이 -60℃이며, 점도지수(25℃)는 200cp, 인화점은 250℃ 이상인 특성을 지니고 있다. 여기서, 상기 유동점 강하제와 점도지수 향상제의 혼합비는 1 : 9 내지 9 : 1의 무게비로 혼합 가능하며, 바람직하게는 1 : 1의 무게비이다.
상기 파라핀계 점탄성 합성오일을 본 발명을 구성하는 본 발명의 고무화 아스팔트계 자착식 방수시트를 구성하는 연질형 고무화 아스팔트계 자착식 방수재에 첨가하면 여름철에도 상온접착은 계속 유지되며, 겨울철의 낮은 온도에 유연성 유지하는 특성을 지니게 된다.
또한, 본 발명을 구성하는 연질형 고무화 아스팔트계 자착식 방수재에 대한 상기 파라핀계 점탄성 합성오일의 첨가량은 0.5~20중량%가 바람직하며, 0.5중량% 미만이면 첨가효과가 거의 없고, 20중량%를 초과하면 가소화가 심하여 접착면인 콘크리트 구조체 바탕면을 산화시키는 경향이 있다.
한편, 본 발명의 고무화 아스팔트계 자착식 방수/방근시트를 구성하는 연질형 고무화 아스팔트계 자착식 방수재에 사용되는 석유 수지는 점착성 부여제(tackifying agent) 역할을 하며, 방향족계 석유 수지, 쿠마론인덴수지, 지방족계 석유 수지, 수첨 디사이클로펜타디엔계 수지(hydrogenated dicyclopentadiene hydrocarbon resin) 등의 석유 수지(hydrocarbon resin or petroleum resin) 중에서 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다. 특히, 접착력이 뛰어나면서도 취성이 적은 수첨 디사이클로펜타디엔계 수지를 사용하는 것이 가장 바람직하다.
상기 석유 수지의 함량은 0.5~20중량%이고, 함량이 0.5중량% 미만이면 첨가효과가 거의 없고, 20중량%를 초과하면 조성물의 탄성이 저하되고 저온 취성이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 본 발명의 연질형 고무화 아스팔트계 자착식 방수재는 방수재 자체의 접착력을 증대시키기 위하여 점도지수(100℃) 230cp, 인화점 190℃, 유동점 -10℃의 물성을 갖는 폴리부텐 5~20중량%을 부가하는 것이 바람직하다. 이는 폴리부텐의 함량이 5중량% 미만이면 방수시트의 접착력 상승이 미미하여 소기의 목적을 달성하기 어려우며, 20중량%를 초과하면 방수재의 연화점, 탄성이 감소하여 내열성이 저하된다.
아울러, 본 발명의 고무화 아스팔트계 자착식 방수시트를 구성하는 연질형 고무화 아스팔트계 자착식 방수재에는 물성 저하를 방지하기 위하여 산화방지제, 광안정제(자외선 흡수제 또는 HALS계 광안정제), 열안정제 등을 더욱 첨가할 수 있다. 이들의 각각의 바람직한 첨가량은 0.5~5중량%이다. 이는 기타 첨가제의 함량이 0.5중량% 미만이면 반복된 실험에 의해 계속된 가열과 자외선에 노출될 때 방수재의 물성변화와 표면에 균열이 발생함을 확인할 수 있었고, 5중량%를 초과하면 기타 첨가제의 단가가 높기 때문에 방수재의 단가가 높아져 경쟁력이 떨어지는 현상을 초래하게 된다.
본 발명에서의 연질형 고무화 아스팔트계 자착식 방수재는 임펠러 믹서, 고전단 믹서 등의 혼합기 종류 및 혼합 순서에 관계없이 제조가 가능하다. 여기서 각 성분들을 보다 더 균일하게 분산된 조성물을 얻고, 보다 짧은 시간에 혼합시키기 위해서는 고전단 또는 고점도 믹서를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따르면, 먼저 아스팔트에 스티렌계 블록 공중합체, 파라핀계 점탄성계 합성오일을 첨가하여 약 180℃에서 교반한다. 이때, 선택적으로, 각종 소량의 첨가제를 부가할 수 있다. 이와 같이, 아스팔트와 스티렌계 블록 공중합체, 파라핀계 점탄성계 합성오일을 먼저 혼합시키는 이유는 파라핀계 점탄성계 합성오일이 아스팔트와 스티렌계 블록 공중합체에 가소 효과를 부여하여 좀 더 균일하게 분산시킴으로써 우수한 저온 유연성을 띄게 하기 때문이다.
그 다음, 상기 혼합물에 폴리부텐, 석유수지 및 기타 내후성 첨가제를 부가하여 150℃의 온도에서 교반하여 균일화시켜 본 발명을 구성하는 연질형 고무화 아스팔트계 자착식 방수재를 제조한다.
한편, 본 발명에 따른 고무화 아스팔트계 자착식 방수/방근시트를 콘크리트 구조체의 수직/수평면의 시공방법을 첨부된 도 3a 및 3b을 참고하여 살펴보면, 먼저, (a) 바탕면의 레이턴스, 먼지, 수분 등을 오염물질이 없도록 제거한 다음, (b) 상기 바탕면의 매끄러운 표면을 얻기 위해 아스팔트 프라이머를 도포하여 경화시킨다. 그 다음, (c) 상기 바탕면에 본 발명의 고무화 아스팔트계 자착식 방수/방근시트를 부착하여 콘크리트 구조체의 방수처리를 마감한다.
본 발명의 바람직한 일 실시 예에 있어서, 상기 (b)단계에서의 아스팔트 프라이머는 시공시 기본적으로 방수할 바탕면의 오염물질이 없도록 제거하고 건조한 상태를 유지하며 표면을 매끄럽게 하기 위하여 ㎡당 0.3ℓ정도씩 도포한다. 도포후 20~40분 동안 완전 건조 양생하고 다음 작업을 실시한다. 또한, 상기 (c)단계에서 상기 방수시트는 약 1.5~2.0㎜ 두께, 약 100~150㎝ 너비로 제조하는 것이 작업성 면에서 바람직하다.
본 발명에 따르면, 상기 (c)단계에서의 고무화 아스팔트계 자착식 방수/방근시트는 방수/방근시트와 바탕면의 크기에 비례하여 접착강도가 증가하므로, 평평한 방수/시트 자체의 접착력을 이용하여 공극이 없도록 밀착시켜 부착시킨다. 또한, 방수/방근시트의 접착은 낮은 부위에서 높은 부위로 시공해 나가며, 상하좌우 모든 부위를 방수시트 자체가 보유하고 있는 접착력으로 겹이음, 바람직하게는 약 70㎜정도 겹이음한다.
도 4는 수직 구조체에 수평 구조체 바탕면이 만나는 "ㄱ"자 형태의 콘크리트 구조체에 시공한 상태를 도시한 도면으로써, 이의 시공방법을 살펴보면, (a) 상기 바탕면에 레이턴스, 먼지, 수분 등의 오염물질이 없도록 제거하고; (b) 상기 바탕면의 매끄러운 표면을 얻기 위해 아스팔트 프라이머를 도포하여 경화시킨 다음; (c) 2개면이 만나는 구조물의 모서리 부위에 방수시트의 손상을 방지하기 위해 고무 아스팔트 자착식 방수시트를 너비 약 100㎜ 정도로 절단하여 모서리 부위를 부착하여 보강한다. 그 다음, (d) 상기 바탕면에 고무화 아스팔트계 자착식 방수/방근시트를 부착한다.
도 5는 수평 구조체 바탕면과 수직 구조체가 만나는 "ㄴ"자 형태의 콘크리트 구조체에 시공한 상태를 도시한 도면으로써, 이의 시공방법을 살펴보면, (a) 상기 바탕면의 레이턴스, 먼지, 수분 등의 오염물질이 없도록 제거하고; (b) 상기 바탕면의 매끄러운 표면을 얻기 위해 아스팔트 프라이머를 도포하여 경화시킨 다음; (c) 2개면이 만나는 구조물의 모서리 부위는 모서리 부위의 수축/팽창을 수용하기 위해 고무 아스팔트계 실란트를 주입 포설한다. 그 다음, (d) 상기 모서리 부위에 방수시트의 손상을 방지하기 위해 고무아스팔트 자착식 방수/방근시트를 너비 약 100㎜ 정도로 절단하여 모서리 부위를 부착하여 보강하고; (e) 상기 바탕면에 고무화 아스팔트계 자착식 방수/방근시트를 부착한다.
본 발명에 따르면, 상기 (c)단계에서의 고무화 아스팔트 실란트는 ASTM D 6690 Type을 만족하는 실란트를 적용한다.
이러한 본 발명에 따른 고무화 아스팔트계 자착식 방수/방근시트를 콘크리트 구조체의 방수재로 사용하게 되면, 기본적으로 수분을 차단하는 방수기능, 저온유연성, 내열성, 자착력이 우수하여 사계절이 뚜렷한 국내기후에 의한 온도 변화시 구조체의 수축/팽창을 수용하여 콘크리트 구조물의 수명을 연장할 수 있고, 인공 지반 상부의 녹화로 인하여 상부 식물의 뿌리가 구조물로 침투하여 구조물을 손상시킬 수 있으며 물을 항시 접하는 환경이 이루어지는 조경의 특성상 도시환경에 놓인 구조물을 산성비, CO2 가스, 오존, 온도변화등의 여러 열화 환경 열화요인으로부터 구조물을 보호하여 구조물의 유지관리 비용과 수명을 연장시킴으로서 경제적 비용을 절감할 수 있다. 또한, 간단한 시공방법으로 작업안정성 확보와 공기단축으로 인한 시공비 절감의 효과가 있다.
이하 실시 예를 통해 본 발명에 따른 고무화 아스팔트계 자착식 방수/방근시트를 좀더 상세히 기술하지만, 이에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.
제조 예 1
수소화 처리된 윤활기유((주)한국 울트라 켐텍 제조사, S-3300, Cas No. 64741-88-44) 40중량% 및 다른 수소화 처리된 윤활기유((주)한국 울트라 켐텍 제조사, S-9500, Cas No. 64742-65-0) 35중량%의 혼합 윤활기유에 유동점 강하제((주)한국 울트라 켐텍 제조사, 염소화파라핀과 페놀의 축합물, Cas No. N/A)와 점도지수 향상제((주) 한국 울트라 켐텍 제조사, 올레핀 공중합체, Cas No. N/A)를 1 : 1의 무게비로 혼합하여 25중량%를 합성하여 파라핀계 점탄성 합성오일을 제조하였다. 상기 파라핀계 점탄성 합성오일의 유동점은 -60℃이고, 점도지수(25℃)는 200cp이며, 인화점은 265℃이었다.
제조 예 2
침입도가 약 50d㎜인 아스팔트인 AP-5(SK에너지) 60중량%에 상기 제조 예 1에서 얻은 파라핀계 점탄성 합성오일 5중량%, 스티렌계 블록 공중합체(금호석유화학, KTR 401P) 10중량%를 부가하여 180℃에서 약 3시간 600rpm으로 교반하고, 폴리부텐(대림산업, PB450) 15중량%, 석유수지(코오롱유화, SU-120) 9중량%, 산화방지제(송원산업, SONGNOX 210B) 1중량%를 부가하여 150℃에서 약 1시간 600rpm으로 교반하여 균일화시켜 제조하였다.
실시 예 1
제조 예 2에서 얻은 연질형 고무화 아스팔트계 자착식 방수재를 히팅 장치가 장착되어 있는 압출기로 약 100~120℃로 용융시킨 다음, 압출기의 T-다이를 통해 약 1.5㎜의 두께, 100㎝의 너비로 압출함과 동시에 이형필름과 0.12㎜ 두께의 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 필름을 상부와 하부에 3단 라미네이트 롤러 장치로 적층시켰다. 상기 3단 라미네이트 롤러 장치를 통해 나온 방수시트는 냉각 롤러를 통해 방수시트를 냉각시킨 다음, 냉각된 고무화 아스팔트계 자착식 방수/방근시트를 권취기를 이용하여 마감 롤링하여 제조한다.
비교 예 1
자착식 고무화 아스팔트 방수시트(KS F 4934-'08)
비교 예 2
종래 기술에 따라 아스팔트 55중량%, 점탄성 합성오일 10중량%, 스티렌계 블록 공중합체 10중량%, 폐타이어 고무분말 10중량%, 무기충전제 10중량%, 안정제 및 산화방지제 각각 2.5중량%를 포함하도록 도막 방수재를 제조하였다.
비교 예 3
종래 기술에 따라 아스팔트 64중량%, SBS 열가소성 고무 11중량%, 첨가제 8중량% 및 충진제 8중량%를 포함하도록 도막 방수재를 제조하였다. 이때, 첨가제는 프로세스 오일(process oil)이며, 충진제는 탄산칼슘이었다.
비교 예 4
실시 예 1에서 약 0.09㎜ 두께의 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 필름을 제외하고는 동일하게 제조하였다.
비교 예 5
실시 예 1에서 약 0.16㎜ 두께의 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 필름을 제외하고는 동일하게 제조하였다.
비교 예 6
비교 예 3에서 제조된 도막 방수재를 제외하고는 실시 예 1과 동일하게 제조하였다.
비교 예 7
비교 예 4에서 제조된 도막 방수재를 제외하고는 실시 예 1과 동일하게 제조하였다.
실시 예 1 및 비교 예 1에 따른 규격 값을 하기 표 2와 같이 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
Figure pat00001
실시 예 1 및 비교 예 6~7에 따른 규격 값을 하기 표 3과 같이 측정하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
Figure pat00002
측정방법
1) 모든 시험항목 : KS F 4934-'08
실시 예 1 및 비교 예 4~5에 따른 규격 값을 하기 표 4와 같이 측정하여 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
Figure pat00003
측정방법
1) 모든 시험항목: KS F 4934-'08
상기 표 2 내지 4로부터 본 발명에 따른 고무화 아스팔트계 자착식 방수/방근시트는 한국 산업규격 KS F 4934-'08의 모든 항목의 규격 값을 초과하는 우수한 물성 값을 나타내며, 종래기술에서 얻어진 방수재보다 우수한 결과를 나타냄을 알 수 있다.
10: 압출기 11: 압출기 투입구
12: T다이 13: 인렛롤(INLET ROLL: 이형필름)
14: 3단 라미네이트 롤러 15: 인렛롤(HDPE필름)
16: 냉각롤러 17: 권취기(WANDER)
18: 이형필름 19: HDPE필름
C: 콘크리트 바탕면 P: 아스팔트 프라이머
WP: 고무화 아스팔트계 자착식 방수재
AS: 아스팔트 실란트
SA: 고무화 아스팔트계 자착식 방수/방근시트

Claims (3)

  1. 고무화 아스팔트계 자착식 방수/방근시트로서, 상기 시트는
    아프팔트, 스티렌계 블록 공중합체, 파라핀계 점탄성 오일 및 석유수지 및 폴리부텐을 포함하는 방수층; 및
    상기 방수층 상에 적층된 고밀도 폴리에틸렌층을 포함하며, 여기에서 상기 방수층은 아스팔트 30 내지 70중량%, 스티렌계 블록 공중합체 1 내지 30중량%, 파라핀계 점탄성 합성오일 0.5 내지 20중량%의 중량비를 갖는 것을 특징으로 하는 고무화 아스팔트계 자착식 방수/방근시트.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 파라핀계 점탄성 합성오일은 유동점이 -60℃이며, 점도지수(25℃)는 200cp, 인화점은 250℃ 이상인 것을 특징으로 하는 고무화 아스팔트계 자착식 방수/방근시트.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 고밀도 폴리에틸렌 필른의 두께는 0.1~0.15㎜인 것을 특징으로 하는 고무화 아스팔트계 자착식 방수/방근시트.
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KR102328996B1 (ko) 2021-04-07 2021-11-19 박소윤 지용성 고무화아스팔트 도막방수재의 제조 방법 및 이를 이용한 복합 방수 공법
KR102331333B1 (ko) 2021-04-07 2021-12-01 박준후 열공법 고무화아스팔트 도막방수재의 제조 방법 및 이를 이용한 복합 방수 공법

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