KR20200015319A

KR20200015319A - 고무 아스팔트 또는 부틸 합성고무 조성물을 이용한 폐기물 처분시설용 또는 토목 매립지용 재활용시설의 방수공법

Info

Publication number: KR20200015319A
Application number: KR1020180090987A
Authority: KR
Inventors: 박경연; 조희정
Original assignee: 박경연; 조희정
Priority date: 2018-08-03
Filing date: 2018-08-03
Publication date: 2020-02-12

Abstract

본 발명은 토양이 매립될 매립부지에 연질성으로 이루어진 절연 필름층을 포설하는 절연 필름층 포설단계와; 상기 절연 필름층 포설단계에 의해 절연 필름층이 포설되면, 절연 필름층의 상부에 고무 아스팔트 조성물 또는 부틸 합성고무 조성물을 주재로 한 하부 방수시트를 포설하되, 이 하부 방수시트의 장방향측이 매립부지의 횡방향 또는 종방향으로 배치되도록 인접한 하부 방수시트를 접합하는 하부 방수시트 설치단계와; 상기 하부 방수시트 설치단계에 의해 포설된 하부 방수시트의 상부에 고무 아스팔트 조성물 또는 부틸 합성고무 조성물을 주재로 한 상부 방수시트를 포설하되, 이 방수시트의 장방향측이 매립부지의 종방향 또는 횡방향으로 배치되도록 인접한 상부 방수시트를 접합하여 하부 방수시트와 상부 방수시트가 '+' 형태로 배치되게 하는 상부 시트설치단계를 포함한다.
따라서, 수 미터 높이까지 매립되는 복토의 하중과 압축력에서도 방수시트의 변질을 방지하고, 복토의 하중과 토압을 견딜 수 있도록 인장력이 강화된 구조를 제공하여 방수시트 파괴현상을 방지하여 안정적인 방수성능이 보장될 수 있게 하는 고무 아스팔트 또는 부틸 합성고무 조성물을 이용한 폐기물 처분시설용 또는 토목 매립지용 재활용시설의 방수공법을 제공한다.

Description

고무 아스팔트 또는 부틸 합성고무 조성물을 이용한 폐기물 처분시설용 또는 토목 매립지용 재활용시설의 방수공법{WATERPROOF CONSTRUCTION METHOD FOR LANDFILL SITE}

본 발명은 수 미터 높이까지 매립되는 복토의 하중과 압축력에서도 방수시트의 변질을 방지하고, 복토의 하중과 토압을 견딜 수 있도록 인장력이 강화된 구조를 제공하여 방수시트 파괴현상을 방지하여 안정적인 방수성능이 보장될 수 있게 하는 고무 아스팔트 또는 부틸 합성고무 조성물을 이용한 폐기물 처분시설용 또는 토목 매립지용 재활용시설의 방수공법에 관한 것이다.

일반적으로 매립을 이용한 폐기물의 처리방법은, 폐기물(30)을 일정높이로 적층한 다음, 적층된 폐기물을 흙 또는 이와 유사한 차폐물(이하 복토(10)라고 한다)로 덮는 과정을 반복하여, 수년 내지 수십 년 동안 폐기물(30)을 자연분해시키는 방법이 사용된다.

한편, 상기와 같이 매립된 폐기물(30)은 시간이 흐르면서 자연분해되고, 이러한 과정에서 침출수가 생성된다.

이때, 상기 침출수는 별도의 침출수 처리시설로 이송되며, 이송된 침출수는 침출수 처리시설에 의해 정화되어, 매립장 외부의 하천으로 배출된다.

하지만, 상기와 같은 폐기물 처리방법은 폐기물(30)을 자연분해시키는 데 있어, 장시간의 시간이 걸리며, 침출수의 정화처리가 완전하게 이루어지지 않을 시 하천으로 유입된 침출수에 의해 하천이 오염되는 일이 발생하게 된다.

상기한 바와 같은 침출수의 하천 오염문제를 해결하기 위하여 이 매립을 이용한 폐기물 처리방법에서는 복토(10)를 적층하기 전에 방수시트(20)를 포설하여 침출수가 외부로 누설되는 것을 방지하고자 하였다.

그러나, 상기한 방수시트(20)의 상부에 적층되는 복토(10)는 수 미터에 이르므로, 도 1에 도시된 A 부분과 같이 복토(10)가 침하되거나 복토(10)의 토압에 의하여 방수시트(20)가 찢겨지거나 방수시트(20)와 방수시트(20)를 접합한 접합부가 터지는 등의 문제가 발생하므로, 강한 인장력이 요구된다.

뿐만 아니라, 수 미터 아래에 시공된 방수층은 막중한 하중과 토압이 작용하므로, 오랜기간이 경과하면 변질되는 등의 문제에 의하여 방수기능을 제대로 수행하지 못하는 문제점이 있으며, 변질에 의하여 쉽게 파단되는 등의 이차적인 문제도 발생하게 된다.

상기한 매립지는 폐기물(30) 처리뿐만 아니라 토목공사용 매립지, 소각장 등 다양한 장소에서도 매립지를 형성하는 과정에 방수시공을 한 후 복토(10)를 매립 또는 적층하는 바, 폐기물 처분시설용 또는 토목 매립지용 재활용시설 등 각종 매립지에서는 상기한 바와 같이 복토(10)에 의한 토압, 하중, 복토(10)의 침하에 의해 매립 지면으로부터 수 미터 아래에 설치된 방수시트(20)에 문제가 발생할 경우 이를 보수하는 것이 매우 곤란하므로, 방수구조 또는 방수시트(20)의 강력한 인장력이 방수의 하자문제를 해결할 수 있는 큰 요소이다.

본 발명은 상기한 문제점의 해결과 종래기술에서 언급한 바와 같이 매립지에서 방수구조가 갖추어야 할 요구사항에 의해 안출된 것으로, 방수시트가 복토의 토압과 하중에도 변질되지 않으면서, 매립지 지면으로부터 수 미터 아래에 시공된 후에 복토의 하중과 이로 인한 토압에 의해서도 강력한 인장력과 신축력에 의하여 파단현상과 파괴현상이 방지되도록 하는 고무 아스팔트 또는 부틸 합성고무 조성물을 이용한 폐기물 처분시설용 또는 토목 매립지용 재활용시설의 방수공법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적은, 토양이 매립될 매립부지에 연질성으로 이루어진 절연 필름층(102)을 포설하는 절연 필름층(102) 포설단계와; 상기 절연 필름층(102) 포설단계에 의해 절연 필름층(102)이 포설되면, 절연 필름층(102)의 상부에 고무 아스팔트 조성물 또는 부틸 합성고무 조성물을 주재로 한 하부 방수시트(106)를 포설하되, 이 하부 방수시트(106)의 장방향측이 매립부지의 횡방향 또는 종방향으로 배치되도록 인접한 하부 방수시트(106)를 접합하는 하부 방수시트(106) 설치단계와; 상기 하부 방수시트(106) 설치단계에 의해 포설된 하부 방수시트(106)의 상부에 고무 아스팔트 조성물 또는 부틸 합성고무 조성물을 주재로 한 상부 방수시트(110)를 포설하되, 이 방수시트의 장방향측이 매립부지의 종방향 또는 횡방향으로 배치되도록 인접한 상부 방수시트(110)를 접합하여 하부 방수시트(106)와 상부 방수시트(110)가 '+' 형태로 배치되게 하는 상부 시트설치단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고무 아스팔트 또는 부틸 합성고무 조성물을 이용한 폐기물 처분시설용 또는 토목 매립지용 재활용시설의 방수공법에 의해 달성된다.

그리고, 상기 절연 필름층(102) 포설단계를 실시한 후, 유리섬유 또는 유리섬유에 금속사가 혼합된 하부 매쉬망(104)을 절연 필름층(102) 상부에 포설하는 하부 매쉬망(104) 설치단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 하부 방수시트(106) 설치단계에 의해 하부 방수시트(106)가 설치된 후, 유리섬유 또는 유리섬유에 금속사가 혼합된 상부 매쉬망(108)을 포설하는 상부 매쉬망(108) 설치단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 절연 필름층(102)은 연질성으로 이루어지며, 비닐(vinyl), PET(Polyethylene terephthalate) 필름, 재생 PET(Polyethylene terephthalate) 필름, PE(Polyethylene) 필름, PVC(Polyvinyl chloride) 필름, EVA(Ethylene-Vinyl Acetate polymer) 필름, TPO(Themoplastic Polyolefin Membrane) 필름, EPM(Ethylene-propylene-copolymer) 필름, TPU(Thermoplastic Poly Urethane) 필름, HDPE(High Density Polyethylene) 필름 중 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다.

아울러, 상기 고무 아스팔트 조성물을 주재로 한 상, 하부 방수시트(110)(106)는, PE(Polyethylene) 필름, PET(Polyethylene terephthalate) 필름, PVC(Polyvinyl chloride) 필름, EVA(Ethylene-Vinyl Acetate polymer) 필름, 부직포, TPO(Themoplastic Polyolefin Membrane) 필름, EPM(Ethylene-propylene-copolymer) 필름, TPU(Thermoplastic Poly Urethane) 필름, HDPE(High Density Polyethylene) 필름 중 어느 하나 또는 두 개 이상이 적층 또는 합지되며, 차열성 수성 세라믹 도료가 상면에 코팅된 보호필름층과; 상기 필름층 하부에 부착형성되며, 박막으로 이루어진 알루미늄 재질의 알루미늄층과; 상기 알루미늄층 하부에 형성되며, 그물구조로 이루어진 유리섬유 매쉬망과; 상기 유리섬유 매쉬망 하부에 형성되며, 혼합아스팔트 30 ~ 40 중량%, 열가소성 고무인 SBS(Styrene ButadieneStyrene Copolymer) 10 ~ 15 중량%, 점착제인 부틸합성고무(Isobutylene Isoprene Rubber, IIR) 또는 NBR(Nitrile Butadien Rubber)합성고무 1 ~ 5 중량%, 가소제 10 ~ 15 중량%, 충진재 10 ~ 20 중량%, 점착부여제 3 ~ 10 중량%, 흐름방지제 1 ~ 2 중량%, 노화방지제 0.1 ~ 2 중량%, 점착촉진제 0.5 ~ 5 중량%로 이루어진 아스팔트 콤파운드층으로 구성된다.

그리고, 상기 부틸 합성고무 조성물을 주재로 한 상, 하부 방수시트(110)(106)는, PE(Polyethylene) 필름, PET(Polyethylene terephthalate) 필름, PVC(Polyvinyl chloride) 필름, EVA(Ethylene-Vinyl Acetate polymer) 필름, 부직포, TPO(Themoplastic Polyolefin Membrane) 필름, EPM(Ethylene-propylene-copolymer) 필름, TPU(Thermoplastic Poly Urethane) 필름, HDPE(High Density Polyethylene) 필름 중 어느 하나 또는 두 개 이상이 적층 또는 합지되며, 차열성 수성 세라믹 도료가 상면에 코팅된 보호필름층과; 상기 필름층 하부에 부착형성되며, 박막으로 이루어진 알루미늄 재질의 알루미늄층과; 상기 알루미늄층 하부에 형성되며, 그물구조로 이루어진 유리섬유 매쉬망과; 상기 유리섬유 매쉬망 하부에 형성되며, 부틸고무 10 ∼ 30 중량%, 연화제 3 ∼ 20 중량%, 무기질 필러 20 ∼ 70 중량%, 점착부여제 8 ∼ 25 중량%, 개질재 4 ∼ 15 중량%, 점도 조정제 4.8 ∼ 25 중량로 이루어진 부틸 콤파운드층으로 구성된다.

본 발명은 인장력과 신축력이 강화된 고무 아스팔트를 주재로 한 방수시트 또는 부틸 합성고무 조성물을 주재로 한 방수시트를 시공함으로써, 인장강도와 신축력이 강화되도록 하여 복토의 침하와 토압에 의한 시트 파괴현상을 미연에 방지할 수 있으며, 특히, 하부 방수시트는 방수시트의 장방향(장축)이 종방향 또는 횡방향으로만 배열된 상태로 접합되게 하고, 상부 방수시트는 방수시트의 장방향(장축)이 횡방향 또는 종방향으로 배열된 상태로 접합되게 함으로써, 상, 하부에서 '+' 로 교차된 구조가 되게 하여 구조적으로도 인장력이 강화될 수 있게 하여 안정적인 방수기능이 보장되게 하는 효과를 가진다.

도 1은 종래 매립지의 구조를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 고무 아스팔트 또는 부틸 합성고무 조성물을 이용한 폐기물 처분시설용 또는 토목 매립지용 재활용시설의 방수공법에 대한 방수구조를 도시한 구조도.
도 3은 본 발명에 따른 매립지의 구조를 도시한 단면도.

본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도 2와 도 3을를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 토양이 매립될 매립부지에 연질성으로 이루어진 절연 필름층(102)을 포설하는 절연 필름층(102) 포설단계를 실시하여 이후에 시공될 하부 방수시트(106)의 아스팔트 콤파운드층 또는 부틸 콤파운드층이 흙과 절연된 상태가 되도록 한다.

여기서, 상기 절연 필름층(102)은 연질성으로 이루어지며, 비닐(vinyl), PET(Polyethylene terephthalate) 필름, 재생 PET(Polyethylene terephthalate) 필름, PE(Polyethylene) 필름, PVC(Polyvinyl chloride) 필름, EVA(Ethylene-Vinyl Acetate polymer) 필름, TPO(Themoplastic Polyolefin Membrane) 필름, EPM(Ethylene-propylene-copolymer) 필름, TPU(Thermoplastic Poly Urethane) 필름, HDPE(High Density Polyethylene) 필름 중 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다.

상기 절연 필름층(102)은 불규칙한 토양에 대하여 신축적으로 대응할 수 있도록 연질성을 갖도록 하여 토압에 의한 눌림현상에 대하여 강한 순응성을 가지게 하여야 한다.

그리고, 상기 절연 필름층(102) 포설단계에 의해 절연 필름층(102)이 포설되면, 절연 필름층(102)의 상부에 고무 아스팔트 조성물 또는 부틸 합성고무 조성물을 주재로 한 하부 방수시트(106)를 포설하되, 이 하부 방수시트(106)의 장방향측이 매립부지의 횡방향 또는 종방향으로 배치되도록 인접한 하부 방수시트(106)를 접합하는 하부 방수시트(106) 설치단계를 실시한다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 직사각형으로 형성된 하부 방수시트(106)의 장방향(장축)을 횡방향으로 배열되도록 연속적으로 배열하여 장방향 측변끼리 접합되게 하고, 인접하는 하부 방수시트(106)의 단방향(단축)은 단방향 측변끼리 접합되게 한다는 것이다.

여기서, 상기 절연 필름층(102) 포설단계가 실시된 후, 유리섬유 또는 유리섬유에 금속사가 혼합된 하부 매쉬망(104)을 절연 필름층(102) 상부에 포설하는 하부 매쉬망(104) 설치단계를 실시하여 하부 방수시트(106)의 아스팔트 콤파운드층 또는 부틸 콤파운드층 하부에 하부 매쉬망(104)이 설치되어 하부 매쉬망(104)이 하부 방수시트(106)를 받쳐주게 하는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 하부 방수시트(106) 설치단계가 완료된 후, 도 2에 도시된 바와 같이 그 상부에는 유리섬유 또는 유리섬유에 금속사가 혼합된 상부 매쉬망(108)을 하부 방수시트(106) 상부에 포설하는 상부 매쉬망(108) 설치단계를 더 실시하여, 후술하게 될 상부 방수시트(110)를 한번 더 받쳐주는 역할이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 하부 방수시트(106) 설치단계에 의해 포설된 하부 방수시트(106)의 상부에 고무 아스팔트 조성물 또는 부틸 합성고무 조성물을 주재로 한 상부 방수시트(110)를 포설하되, 이 방수시트의 장방향측이 매립부지의 종방향 또는 횡방향으로 배치되도록 인접한 상부 방수시트(110)를 접합하여 하부 방수시트(106)와 상부 방수시트(110)가 '+' 형태로 배치되게 하는 상부 시트설치단계를 실시함으로써, 고무 아스팔트 또는 부틸 합성고무 조성물을 이용한 폐기물 처분시설용 또는 토목 매립지용 재활용시설의 방수공법이 완료된다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 하부 방수시트(106)의 장방향이 횡방향으로 배열된다면, 상부 방수시트(110)의 장방향은 종방향으로 배열되고, 하부 방수시트(106)의 장방향이 종방향으로 배열된다면, 상부 방수시트(110)의 장방향은 횡방향으로 배열되게 하여 서로 교차되는 구조를 갖게 함으로써, 상부 방수시트(110)에 작용하는 토압을 이중으로 받쳐주면서 어느 한쪽으로 토압이 편중되지 않게 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기한 상기 고무 아스팔트 조성물을 주재로 한 상, 하부 방수시트(110)(106)는, PE(Polyethylene) 필름, PET(Polyethylene terephthalate) 필름, PVC(Polyvinyl chloride) 필름, EVA(Ethylene-Vinyl Acetate polymer) 필름, 부직포, TPO(Themoplastic Polyolefin Membrane) 필름, EPM(Ethylene-propylene-copolymer) 필름, TPU(Thermoplastic Poly Urethane) 필름, HDPE(High Density Polyethylene) 필름 중 어느 하나 또는 두 개 이상이 적층 또는 합지되며, 차열성 수성 세라믹 도료가 상면에 코팅된 보호필름층과; 상기 필름층 하부에 부착형성되며, 박막으로 이루어진 알루미늄 재질의 알루미늄층과; 상기 알루미늄층 하부에 형성되며, 그물구조로 이루어진 유리섬유 매쉬망과; 상기 유리섬유 매쉬망 하부에 형성되며, 혼합아스팔트 30 ~ 40 중량%, 열가소성 고무인 SBS(Styrene ButadieneStyrene Copolymer) 10 ~ 15 중량%, 점착제인 부틸합성고무(Isobutylene Isoprene Rubber, IIR) 또는 NBR(Nitrile Butadien Rubber)합성고무 1 ~ 5 중량%, 가소제 10 ~ 15 중량%, 충진재 10 ~ 20 중량%, 점착부여제 3 ~ 10 중량%, 흐름방지제 1 ~ 2 중량%, 노화방지제 0.1 ~ 2 중량%, 점착촉진제 0.5 ~ 5 중량%로 이루어진 아스팔트 콤파운드층으로 구성된다.

상기 보호필름층의 두께는 일반적으로 0.07mm ~ 0.08mmdml 이내로 형성하고, 신율, 인장강도, 내후성이 우수하고, 가격이 저렴한 PE(Polyethylene) 필름, PET(Polyethylene terephthalate) 필름, PVC(Polyvinyl chloride) 필름, EVA(Ethylene-Vinyl Acetate polymer) 필름, 부직포, TPO(Themoplastic Polyolefin Membrane) 필름, EPM(Ethylene-propylene-copolymer) 필름, TPU(Thermoplastic Poly Urethane) 필름, HDPE(High Density Polyethylene) 필름 중 어느 하나 또는 두 개 이상이 적층 또는 합지된 후, 차열성 수성 세라믹 도료가 상면에 코팅되어 이루어진 구성이다.

그리고, 상기 보호필름층 하부에는 알루미늄이 박막으로 형성된 알루미늄층이 형성되어 후술하게 될 아스팔트 콤파운드층의 유분이 산화되는 것을 방지함은 물론, 보호필름층의 상부에서 식물의 뿌리가 침투하는 것을 억제시키며, 태양광의 반사효과로 얻어지는 차열 및 단열기능의 향상을 도모하고, 이 알루미늄층의 하부에는 그물구조로 이루어진 유리섬유 매쉬망을 부착형성하여, 후술하게 될 아스팔트 콤파운드층과 알루미늄층의 결합 또는 부착성능 및 결속력을 향상시킨다.

여기서, 유리섬유사와 금속사가 합사되어 이루어진 혼합사로 그물구조의 방근매쉬망을 성형한 후, 이 방근매쉬망이 상기 보호필름층과 알루미늄층사이에 부착될 수 있도록 함으로써, 식물의 뿌리가 금속을 기피하려하는 성질이 본 발명에 따른 아스팔트 자착식 방수방근시트에 적용됨으로써, 방근성능이 향상되도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 유리섬유 매쉬망 하부에는 혼합아스팔트를 베이스로 조성된 아스팔트 콤파운드층이 형성되는 바, 이 상기 유리섬유 매쉬망 하부에 형성되며, 혼합아스팔트 30 ~ 40 중량%, 열가소성 고무인 SBS(Styrene ButadieneStyreneCopolymer) 10 ~ 15 중량%, 점착제인 부틸합성고무(Isobutylene Isoprene Rubber,IIR) 또는 NBR(Nitrile ButadienRubber)합성고무 1 ~ 5 중량%, 가소제 10 ~ 15 중량%, 충진재 10 ~ 20 중량%, 점착부여제 3 ~ 10 중량%, 흐름방지제 1 ~ 2 중량%, 노화방지제 0.1 ~ 2 중량%, 점착촉진제 0.5 ~ 5 중량%로 조성된다.

상기 아스팔트 콤파운드층의 조성물 중 혼합 아스팔트는 AP-5의 침입도가(규정온도 25℃, 하중 100g의 바늘이 5초간에 시료에 관입하는 깊이를 mm단위로 측정하여 그 수의 10배로 표시함)가 60mm - 80mm, 고비점, 내열성 및 연화점, 인장강도, 접착강도, 수분투과율, 흡수성이 AP-3의 물성(침입도가 80mm - 100mm, 저비점) 보다 우수하여 일반적으로 아스콘에 절대적으로 많이 사용하고 있다.

본 발명에서는 AP-5 : AP-3의 혼합비율을 10 중량% ~ 30 중량% : 70 중량% ~ 90중량%로 혼합하여 내열성, 인장강도, 접착강도를 향상시킨 것을 특징으로 하며, AP-5를 10 중량% 이하로 투입하면 아무 효과 없고 작업 관리가 어려워 생산단가 상승되며 30 중량% 이상으로 투입하면 내한성이 저하되어 시트가 깨지는 현상이 발생되고, 또한 가소제 함량 증가로 인해 내열성이 저하되는 현상이 발생된다.

상기와 같이 AP-5 투입으로 인해 발생되는 여러 가지 문제점을 해결하면서 제품의 재질성능을 향상시키기 위해 본 발명에서는 아스팔트 콤파운드층에 열가소성 합성고무를 첨가하여 저온에서도 방수시트가 깨지는 현상이 없으며, 고온에서도 잘 흘러내리지 않기 때문에, 본 발명에서는 AP-5를 투입할 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 AP-5 단독 사용 시 아스팔트 콤파운드층의 조성물 전체 중량을 기준으로 30 중량% 이하로 투입되면 아스팔트의 물성 중 고비점(maltene)의 함량저하로 중합 시 합성고무의 부타디엔 단량체(butadiene monomer) 일부만이 결합되어 점착력 저하, 내열성 저하, 탄성 등의 물성이 저하된다.

한편, AP-3를 단독으로 사용할 경우 원가는 낮 출수 있으나 내한성, 내열성 등 모든 물성이 저하되어 방수시트의 기능이 현저히 떨어진다.

따라서, 본 발명에서는 단독으로 된 아스팔트보다는 저비점(petrolene) 함유량이 많은 AP-3와 고비점(maltene) 함유량이 많은 AP-5를 상기한 바와 같이 적절한 비율로 혼합한 혼합 아스팔트를 채택하는 것이 가장바람직하다.

상기와 같이 향상된 혼합 아스팔트를 아스팔트 콤파운드층에 30 중량% ~ 40 중량%를 첨가하여 내열성, 인장강도, 점착강도 등이 향상되게 하되, 혼합 아스팔트가 30 중량% 미만으로 첨가되면 아스팔트의 자체 접착력 향상의 효과가 미미하며, 40 중량%을 초과하여 첨가되면, 내한성 저하현상 발생으로 저온 점착력 기능 현저히 떨어진다.

상기 아스팔트 콤파운드층의 조성물 중 열가소성 고무인 고분자 개질재 스티렌 부타디엔 스티렌(SBS : Styrene Butadiene Styrene)을 혼합 아스팔트와 혼합할 경우, 아스팔트가 고무적인 탄성을 확보함과 아울러, 아스팔트 중의 말텐(maltene) 성분이 개질재에 흡수되어 체적이 5 ~ 7배로 팽창하게 되며, 아울러, 초기에는 아스팔트 중에 개질재가 분산된 모양으로 존재하나, 첨가량을 증가시키면 개질재의 팽창에 의해 체적이 증가하게 된다.

상기 스티렌 부타디엔 스티렌(SBS : Styrene Butadiene Styrene)는 점착력, 탄성, 유연성, 인장강도, 원료간의 상용성이 증진되어 부착력을 향상시킬 수 있으며, 작업성(원료배합)과 밀접한 폴리머(polymer)로 아스팔트 컴파운드(asphalt compound)에 꼭 필요하나 상기 아스팔트 콤파운드층의 전체 조성물 중 10 중량% 미만으로 첨가하면 점착력이 상실되고 반대로 15 중량%를 초과하여 첨가하면 아스팔텐(asphaltene)의 함량 증가로 점도는 상승하나 점착력은 오히려 일부 감소하고, 점도 상승으로 작업성이 불편하고 저온에서 점착력이 저하되며, 고단가인 SBS의 과다 첨가로 제품의 원가가 상승하게 된다.

상기 아스팔트 콤파운드층의 조성물 중 점착제인 부틸합성고무(Isobutylene Isoprene Rubber,IIR)또는 NBR(Nitrile ButadienRubber)합성고무는 일반 합성고무보다 원가가 저렴하여 제품의 단가를 인하할 수 있고, 탄성의 증가로 외부 압력이나 충격에 쉽게 파손되지 않고, 고탄성 합성고무 중량 증가로 아스팔트(asphalt)량을 감소시키고, 아스팔트(asphalt)의 물성 중 아스팔텐(asphaltene)에 고탄성 합성고무의 부타디엔(butadiene)이 침투하여 유리전이 온도가 상승하여 자연스럽게 내열도 상승하게 되며, 아스팔트 콤파운드층의 전체 조성물 중 1 중량% 미만 첨가 시 내후성 상승효과가 상실되고, 탄성저하로 인하여 외부압력으로 인하여 파손발생이 우려되며, 5 중량% 초과 첨가 시 고가의 원로료 인하여 가격이 상승하고, 분산성 저하로 균질성이 저하된다.

상기 아스팔트 콤파운드층의 조성물 중 가소제는 식물성과 석유화학으로 분류되며, 식물성으로는 아마인유, 피자마유, 정제유, 채종유 등이 있으며, 아마인유는 리놀레산과 리놀렌산 등의 불포화산을 다량으로 함유하여 도료용의 건성유로서 매우 중요하고, 공기 중에 두면 산소를 흡수해서 중합하여, 탄력성 있는 내수성 반투명의 고분자 물질인 리녹신이 발생되며, 도료, 바니시, 인쇄 잉크 등에 공업용으로 널리 사용된다.

상기 가소제의 기능은 점착기능 부여, 폴리머간의 상용성 향상과 컴파운드 내에서 가소성을 부여하여 가공성을 개선하고 물리적 성질을 변화시켜 우수한 성질을 갖도록 보조한다.

상기한 가소제는 아스팔트 콤파운드층의 전체 중량을 기준으로 10 중량% ~ 15 중량%로 첨가하며, 상기 가소제를 10 중량% 미만 첨가 시 제품의 유연성 저하, 고점도로인한 점착기능 저하 및 저온 하에서는 아스팔트 콤파운드층이 딱딱해져 시공이 불편하게 되어 가소제로서의 기능을 충분히 발휘되지 못하며, 15 중량% 이상 첨가 시 오히려 조성물의 점도가 낮아지게 되어 고온에서 흘러내림이 다시 발생하게 되어 시공 시에 작업자들에 의한 방수방근시트가 밀리는 현상, 방수방근시트 이형지 박리 시 균일하게 제거되지 않아 한쪽으로 쏠리는 현상발생 등 시공의 불편함으로 인한 작업 시간 지연과 인건비 상승으로 시공 단가 상승을 초래하며 또한 방수방근시트의 인장력도 저하된다.

상기 아스팔트 콤파운드층의 조성물 중 충진재는 가격이 저렴하고, 각종 폴리머간의 결합력 등을 향상시키는 탄산칼슘(caco3)을 10 중량% - 20 중량% 첨가한다.

상기 충진재를 10 중량% 미만 첨가 시 효과가 미비하고, 비중만 증가시키며, 20 중량% 이상 첨가 시 가격 인하 효과는 발생하나, 점착력 저하, 점도 상승으로 내한성 저하, 고 비중으로 인한 제품 중량 증가로 이동 및 설치가 어려우며, 벽체 설치시 떨어지는 현상이 발생하며, 여기서, 상기 충진재는 결합력 증대, 가격 인하 효과, 점착력을 향상시키고자 하는 목적으로 첨가된다.

상기 아스팔트 콤파운드층의 조성물 중 점착부여제는 천연수지, 석유화학수지, 구마론-인덴수지(Coumarone-Indene Resins) 혹은 테르펜-페놀수지(Terpene-Phenolic Resin) 혹은 폴리부텐(Polybutene) 혹은 수소첨가 로진에스테르(Hydrogenated Ester of Resin) 등을 첨가하여 각 폴리머간의 결합력, 방수시트의 점착력, 내열성 등이 향상되어 별도의 점착제, 토오치 등이 필요 없이 부착 가능하게 한 것으로서, 상기 천연수지는 일반적으로 송진을 말하며 석유화학 수지가 개발되기 전 많이 사용된 수지이며, 상기 석유화학 수지는 벤젠핵을 가지는 방향족화합물(벤젠, 톨루엔, 자일렌, 페놀)과 사슬모양 고분자를 가진 지방족화합물(메탄올, 폼알데하이드, 폴리에틸렌, 아크릴로나이트릴)로 분류되며, 본 발명에서는 지방족 석유화학 수지(C-5)에 소량 방향족 첨가된 지방족(C-5/C-9) 석유화학 수지를 사용한다.

상기 점착부여제는 아스팔트 콤파운드층의 전체 중량에 대해 3 중량% ~ 10 중량%로 함유하는 것이 바람직하며, 3 중량% 미만 첨가 시 고단가인 점착부여제의 소량 첨가로 가격의 인하 효과는 있으나 수지 등의 다른 재료간의 결합력저하 등의 이유로 인하여 내열성이 저하되고, 10 중량% 초과 첨가 시 가격 상승을 초래하며, 저온에서 딱딱해져 시공의 불편함이 초래되며, 자외선, 열, 기타 환경에 의해 쉽게 산화되어 내후성이 떨어진다.

상기 아스팔트 콤파운드층의 조성물 중 흐름방지제는 고온에서 아스팔트 콤파운드층이 흘러내리는 현상을 방지하기 위하여 비중이 가벼우면서 흡수성이 있는 셀롤로오스, 클레이(Clay) 중 1종을 선택하여 첨가함으로써, 흘러내림을 방지할 수 있다.

다만, 상기 아스팔트 콤파운드층의 전체 중량에 대해 1 중량% 미만 첨가 시 큰 효과를 볼 수 없으며, 2 중량% 이상 첨가시 첨가된 가소제를 흡수하여 유동성이 저하되어 점착력이 상실되고 시트가 깨지는 현상이 발생할 수 있다.

상기 아스팔트 콤파운드층의 조성물 중 노화방지제는 대부분의 업체에서는 원가상승으로 인해 거의 첨가하지 않으나, 공기 중의 산소나 자외선에 의해 컴파운드(compound)가 산화되어 방수방근시트의 기능이 상실되는 것을 방지하기 위해 페놀계, 인계, 황계, 아민계 중 1종으로 선택된 노화방지제를 0.1 중량% ~ 2 중량% 첨가하며, 이때, 상기 노화방지제의 첨가량은 원가의 상승은 최소화하고 기능은 최대화하기 위하여 0.1 중량% ~ 2 중량%로 조절하며, 이때, 첨가량을 0.1 중량% 미만으로 첨가하면 아무런 효과가 없고 원가만 상승하며, 2 중량%를 초과하면 적정 첨가 이후 첨가량은 제 기능을 발휘 못 하고 충진재 역할만 한다.

상기 아스팔트 콤파운드층의 조성물 중 점착촉진제는 0.5 중량% ~ 5 중량%를 첨가하며, 0.5 중량% 미만 첨가 시 아스팔트 콤파운드층의 점도가 변화, 즉 유동성(흐름성)의 변화가 없어서 아무 효과가 없으며, 5 중량% 초과 첨가 시 점도가 너무 낮아 고온에서 흘러내리고, 부착력도 떨어지며, 점착촉진제의 고단가로 방수방근시트의 원가가 상승하는 문제가 발생한다.

한편, 상기 부틸 합성고무 조성물을 주재로 한 상, 하부 방수시트(110)(106)는, PE(Polyethylene) 필름, PET(Polyethylene terephthalate) 필름, PVC(Polyvinyl chloride) 필름, EVA(Ethylene-Vinyl Acetate polymer) 필름, 부직포, TPO(Themoplastic Polyolefin Membrane) 필름, EPM(Ethylene-propylene-copolymer) 필름, TPU(Thermoplastic Poly Urethane) 필름, HDPE(High Density Polyethylene) 필름 중 어느 하나 또는 두 개 이상이 적층 또는 합지되며, 차열성 수성 세라믹 도료가 상면에 코팅된 보호필름층과; 상기 필름층 하부에 부착형성되며, 박막으로 이루어진 알루미늄 재질의 알루미늄층과; 상기 알루미늄층 하부에 형성되며, 그물구조로 이루어진 유리섬유 매쉬망과; 상기 유리섬유 매쉬망 하부에 형성되며, 부틸고무 10 ∼ 30 중량%, 연화제 3 ∼ 20 중량%, 무기질 필러 20 ∼ 70 중량%, 점착부여제 8 ∼ 25 중량%, 개질재 4 ∼ 15 중량%, 점도 조정제 4.8 ∼ 25 중량로 이루어진 부틸 콤파운드층으로 구성된다.

상기 부틸 합성고무 조성물을 주재로 한 상, 하부 방수시트(110)(106)는 그 구조가 고무 아스팔트 조성물을 주재로 한 상, 하부 방수시트(110)(106)와 동일하나 부틸 합성고무로 부틸 컴파운드층을 형성한다는 점에서 차이점이 있는 것이므로, 이하에서는, 부틸 컴파운드층을 조성하는 구성에 대한 부분만을 설명하기로 한다.

즉, 상기 부틸 고무는 범용적으로 공장에서 생산되는 합성고무의 한 종류로서 점·접착성이 우수하고 내열, 내한성이 우수한 고무로서, 상기 부틸 고무의 등급은 여러 가지가 있으나 본 발명에서는 그 등급을 제한하지 않는다. 상기 부틸고무는 조성물 내에서 10 ∼ 30 중량%로 사용되는 바, 그 사용량이 10 중량% 미만이 되면 그 사용량이 너무 적어 탄성 및 신장율 등의 물성이 저하되고 부틸 고무 특유의 충진 특성이 충분히 발휘되지 않는 등의 문제가 있기 때문이며, 30 중량%를 초과하면 그 사용량이 필요이상으로 많아 가격이 상승함으로서 제품의 가격 경쟁력이 상실되기 때문이다.

상기 연화제로는 디옥틸프탈레이트, 디부틸프탈레이트, 디이소노닐프탈레이트 등의 가소제를 사용할 수 있으며, 상기한 디옥틸프탈레이트, 디부틸프탈레이트 및 디이소노닐프탈레이트로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것으로 조합하여 사용할 수 있다. 상기 연화제는 조성물 내에서 3 ∼ 20 중량%로 사용되는 바, 그 사용량이 3 중량% 미만이 되면 사용량이 너무 적어 연화제로서 그 성능을 충분히 발휘하기 어렵기 때문이며, 20 중량%를 초과하면 사용량이 너무 많아 제품의 물성이 너무 많이 연화되어 고무를 더 투입해야 하는 등의 문제로 가격이 상승하고 물리적 특성도 나빠지기 때문이다.

상기 무기질 필러는 탄산칼슘, 탈크, 실리카, 마이카, 클레이, 플라이에쉬, 벤토나이트 및 시멘트로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것으로 조합하여 사용할 수 있다. 상기 무기질 필러는 조성물 내에서 20 ∼ 70 중량%로 사용되는 바, 사용량이 20 중량% 미만이 되면 제품의 압축강도 향상 및 가격 절감 효과를 기대하기 어렵기 때문이며, 70 중량%를 초과하면 사용량이 너무 많아 제품의 탄성, 신장율, 접착강도 등의 물성을 충분히 확보하기 어렵기 때문이다.

또한, 상기 점착부여제는 석유수지, 폴리부텐, 로진(송진), 로진에스테르로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것이 사용될 수 있으며, 상기 석유수지는 C9계, C5계, C9-C5계 공중합 수지, 수첨수지 등이 있으며 단독 또는 2종 이상으로 조합하여 사용할 수 있다. 또한 상기 폴리부텐은 등급이 여러 가지 있으며 어느 한 가지를 제한하지는 않는다. 상기 개질재는 조성물 내에서 8 ∼ 25 중량%로 사용되는 바, 그 사용량이 8 중량% 미만이 되면 점착제로서의 효과가 미비하여 충분한 접착강도 등의 물성을 기대하기 어렵기 때문이며, 25 중량%를 초과하면 사용량이 필요이상으로 많아 제품의 가격이 상승하여 가격 경쟁력을 약화시키기 때문이다.

상기 개질재는 부틸 고무의 물성을 보완하기 위해 사용되는 재료로서 에스비에스고무(SBS), 클로로프렌고무(CR), 이피디엠고무(EPDM), 에스비알고무(SBR), 에스이비에스고무(SEBS), 에틸비닐아세테이트(EVA), 아타틱폴리프로필렌(APP), 비정형폴리올래핀(APAO), 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP)으로 이루어진 군 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것을 사용할 수 있다. 상기 개질재는 조성물 내에서 4 ∼ 15중량%로 사용되는 바, 그 사용량이 4 중량% 미만이 되면 사용량이 너무 적어 개질 효과를 기대하기 어렵기 때문이며, 15 중량%를 초과하면 사용량이 필요이상으로 많아 부틸고무 고유의 물성을 발휘하기 힘들고 또한 제품의 가격이 상승하여 가격 경쟁력을 약화시키기 때문이다.

상기 점도 조정제는 프로세스오일, 폴리에틸렌(PE)왁스, 폴리프로필렌(PP)왁스, 아마이드왁스, 린씨드 오일, 대두유 및 미강유로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 것을 사용할 수 있으며, 상기 프로세스 오일로는 나프텐계, 아로마틱계, 파라핀계 오일이 사용될 수 있으며, 이 역시 단독 또는 2종 이상으로 조합하여 사용할 수 있다. 상기 점도 조정제는 조성물 내에서 4.8 ∼ 25 중량%로 사용되는 바, 그 사용량이 4.8 중량% 미만이 되면 그 사용량이 너무 적어 점도조절 효과를 기대하기 어렵기 때문이며, 25 중량%를 초과하면 사용량이 너무 많아 오히려 제품의 물성을 약화시키고, 사용량이 필요이상으로 많아 제품의 가격이 상승하여 가격 경쟁력을 약화시키기 때문이다.

그리고 상기 안료는 카본블랙, 이산화티탄(백색), 적색 산화철, 황색 산화철, 산화철 그린 등의 무기안료와 각색상별 유기안료를 사용할 수 있으며 단독 또는 2종 이상으로 조합하여 사용할 수 있음은 물론이다. 단 크롬, 코발트, 납, 수은 등의 중금속이 포함되어 제조된 안료는 사용하여서는 안된다. 상기 안료는 조성물 내에서 0.1 ∼ 5 중량%로 사용되는 바, 그 사용량이 0.1 중량% 미만이 되면 사용량이 너무 적어 원하는 색상의 제품을 기대하기 어렵기 때문이며, 5 중량%를 초과하면 사용량이 필요이상으로 많아 제품의 가격이 상승하여 가격 경쟁력을 약화시키기 때문이다.

상기 첨가제로는 내열안정제, 자외선안정제, 난연제, 광택제, 활제 등이 있으며 범용적으로 사용하는 자재이므로 그 종류를 제한하지는 않는다. 그리고 상기 첨가제는 그 역할 등에 따라 그 사용량을 적절히 조절하되, 전체 첨가량이 조성물 내에서 0.1 ∼ 5 중량%이 되도록 한다.

상기와 같이 이루어지는 부틸합성고무 조성물은 종래의 시트 방수재, 도막 방수재 및 매스틱 방수재와 비교할 때 점·접착력이 우수함은 물론 수밀성, 균열 충진성 등이 우수할 뿐만 아니라, 시공 편리성 및 내구성을 발휘하여 방수 성능을 더욱 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 고무 아스팔트 또는 부틸 합성고무 조성물을 이용한 폐기물 처분시설용 또는 토목 매립지용 재활용시설의 방수공법은 도 3ㅇ에 도시된 바와 같이 하부 방수시트(110)(106)의 아스팔트 콤파운드층이나 부틸 콤파운드층이 복토 아래에서도 변형이나 변질이 발생하지 않도록 조성되었으며, 특히, 방수시트가 자체적으로도 인장력을 강화시킨 구조를 가지고 있으므로, 수 미터에 달하는 복토의 적층량에 대한 토압에 의해서도 파단되거나 파괴되는 현상이 발생하지 않게 된다.

102 : 절연 필름층 104 : 하부 매쉬망
106 : 하부 방수시트 108 : 상부 매쉬망
110 : 상부 방수시트

Claims

토양이 매립될 매립부지에 연질성으로 이루어진 절연 필름층(102)을 포설하는 절연 필름층(102) 포설단계와;
상기 절연 필름층(102) 포설단계에 의해 절연 필름층(102)이 포설되면, 절연 필름층(102)의 상부에 고무 아스팔트 조성물 또는 부틸 합성고무 조성물을 주재로 한 하부 방수시트(106)를 포설하되, 이 하부 방수시트(106)의 장방향측이 매립부지의 횡방향 또는 종방향으로 배치되도록 인접한 하부 방수시트(106)를 접합하는 하부 방수시트(106) 설치단계와;
상기 하부 방수시트(106) 설치단계에 의해 포설된 하부 방수시트(106)의 상부에 고무 아스팔트 조성물 또는 부틸 합성고무 조성물을 주재로 한 상부 방수시트(110)를 포설하되, 이 방수시트의 장방향측이 매립부지의 종방향 또는 횡방향으로 배치되도록 인접한 상부 방수시트(110)를 접합하여 하부 방수시트(106)와 상부 방수시트(110)가 '+' 형태로 배치되게 하는 상부 시트설치단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고무 아스팔트 또는 부틸 합성고무 조성물을 이용한 폐기물 처분시설용 또는 토목 매립지용 재활용시설의 방수공법.
제1항에 있어서,
상기 절연 필름층(102) 포설단계를 실시한 후, 유리섬유 또는 유리섬유에 금속사가 혼합된 하부 매쉬망(104)을 절연 필름층(102) 상부에 포설하는 하부 매쉬망(104) 설치단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고무 아스팔트 또는 부틸 합성고무 조성물을 이용한 폐기물 처분시설용 또는 토목 매립지용 재활용시설의 방수공법.
제1항에 있어서,
상기 하부 방수시트(106) 설치단계에 의해 하부 방수시트(106)가 설치된 후, 유리섬유 또는 유리섬유에 금속사가 혼합된 상부 매쉬망(108)을 포설하는 상부 매쉬망(108) 설치단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고무 아스팔트 또는 부틸 합성고무 조성물을 이용한 폐기물 처분시설용 또는 토목 매립지용 재활용시설의 방수공법.
제1항에 있어서,
상기 절연 필름층(102)은 연질성으로 이루어지며, 비닐(vinyl), PET(Polyethylene terephthalate) 필름, 재생 PET(Polyethylene terephthalate) 필름, PE(Polyethylene) 필름, PVC(Polyvinyl chloride) 필름, EVA(Ethylene-Vinyl Acetate polymer) 필름, TPO(Themoplastic Polyolefin Membrane) 필름, EPM(Ethylene-propylene-copolymer) 필름, TPU(Thermoplastic Poly Urethane) 필름, HDPE(High Density Polyethylene) 필름 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고무 아스팔트 또는 부틸 합성고무 조성물을 이용한 폐기물 처분시설용 또는 토목 매립지용 재활용시설의 방수공법.
제1항에 있어서,
상기 고무 아스팔트 조성물을 주재로 한 상, 하부 방수시트(110)(106)는,
PE(Polyethylene) 필름, PET(Polyethylene terephthalate) 필름, PVC(Polyvinyl chloride) 필름, EVA(Ethylene-Vinyl Acetate polymer) 필름, 부직포, TPO(Themoplastic Polyolefin Membrane) 필름, EPM(Ethylene-propylene-copolymer) 필름, TPU(Thermoplastic Poly Urethane) 필름, HDPE(High Density Polyethylene) 필름 중 어느 하나 또는 두 개 이상이 적층 또는 합지되며, 차열성 수성 세라믹 도료가 상면에 코팅된 보호필름층과;
상기 필름층 하부에 부착형성되며, 박막으로 이루어진 알루미늄 재질의 알루미늄층과;
상기 알루미늄층 하부에 형성되며, 그물구조로 이루어진 유리섬유 매쉬망과;
상기 유리섬유 매쉬망 하부에 형성되며, 혼합아스팔트 30 ~ 40 중량%, 열가소성 고무인 SBS(Styrene ButadieneStyrene Copolymer) 10 ~ 15 중량%, 점착제인 부틸합성고무(Isobutylene Isoprene Rubber, IIR) 또는 NBR(Nitrile Butadien Rubber)합성고무 1 ~ 5 중량%, 가소제 10 ~ 15 중량%, 충진재 10 ~ 20 중량%, 점착부여제 3 ~ 10 중량%, 흐름방지제 1 ~ 2 중량%, 노화방지제 0.1 ~ 2 중량%, 점착촉진제 0.5 ~ 5 중량%로 이루어진 아스팔트 콤파운드층으로 구성된 것을 특징으로 하는 고무 아스팔트 또는 부틸 합성고무 조성물을 이용한 폐기물 처분시설용 또는 토목 매립지용 재활용시설의 방수공법.
제1항에 있어서,
상기 부틸 합성고무 조성물을 주재로 한 상, 하부 방수시트(110)(106)는,
PE(Polyethylene) 필름, PET(Polyethylene terephthalate) 필름, PVC(Polyvinyl chloride) 필름, EVA(Ethylene-Vinyl Acetate polymer) 필름, 부직포, TPO(Themoplastic Polyolefin Membrane) 필름, EPM(Ethylene-propylene-copolymer) 필름, TPU(Thermoplastic Poly Urethane) 필름, HDPE(High Density Polyethylene) 필름 중 어느 하나 또는 두 개 이상이 적층 또는 합지되며, 차열성 수성 세라믹 도료가 상면에 코팅된 보호필름층과;
상기 필름층 하부에 부착형성되며, 박막으로 이루어진 알루미늄 재질의 알루미늄층과;
상기 알루미늄층 하부에 형성되며, 그물구조로 이루어진 유리섬유 매쉬망과;
상기 유리섬유 매쉬망 하부에 형성되며, 부틸고무 10 ∼ 30 중량%, 연화제 3 ∼ 20 중량%, 무기질 필러 20 ∼ 70 중량%, 점착부여제 8 ∼ 25 중량%, 개질재 4 ∼ 15 중량%, 점도 조정제 4.8 ∼ 25 중량로 이루어진 부틸 콤파운드층으로 구성된 것을 특징으로 하는 고무 아스팔트 또는 부틸 합성고무 조성물을 이용한 폐기물 처분시설용 또는 토목 매립지용 재활용시설의 방수공법.