KR20230139937A - 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 복합방수시트를 이용한 차열 또는 축열 상도도막재 적층 복합방수구조 및 그 시공공법 - Google Patents

불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 복합방수시트를 이용한 차열 또는 축열 상도도막재 적층 복합방수구조 및 그 시공공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 복합방수시트를 이용한 차열 또는 축열 상도도막재 적층 복합방수구조 및 그 시공공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 부직포시트의 양측가장자리의 길이방향 일정 폭을 제외한 상기 부직포시트 상면에 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 방수재층이 함침 적층 형성되고, 상기 부직포시트 저면 전면에는 자착 고무화 아스팔트 접착 방수층이 적층 형성된 복합방수시트와; 인접한 상기 복합방수시트가 서로 상기 길이방향 일정 폭에 맞대기 접합되어 형성되는 접합부위 상부에 접착 형성되는 보강실링재층과; 상기 친환경 방수재층 및 보강실링재층 상면에 외기 복사열을 차열 또는 축열시켜 주는 차열 또는 축열 상도도막재층;으로 적층 형성되어 상기 부직포시트 상면의 상기 친환경 방수재층 및 하면의 자착 고무화 아스팔트 접착 방수층에 의하여 이중 방수구조를 이루고, 상기 맞대기 이음에 따른 틈새 누수를 방지하며, 차열 또는 축열 상도도막재층에 의하여 열을 차단하거나 축열하여 복사열에 의한 방수구조의 열화를 방지할 수 있는 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 복합방수시트를 이용한 차열 또는 축열 상도도막재 적층 복합방수구조 및 그 시공공법에 관한 것이다.

Description

불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 복합방수시트를 이용한 차열 또는 축열 상도도막재 적층 복합방수구조 및 그 시공공법{Eco-friendly composite waterproofing sheet comprising mesoporous silica materials coated by fluorosurfactants and composite waterproof structure laminated with thermal barrier coating using the same and the waterproofing method thereof}
본 발명은 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 복합방수시트를 이용한 차열 또는 축열 상도도막재 적층 복합방수구조 및 그 시공공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 부직포시트의 양측가장자리의 길이방향 일정 폭을 제외한 상기 부직포시트 상면에 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 방수재층이 함침 적층 형성되고, 상기 부직포시트 저면 전면에는 자착 고무화 아스팔트 접착 방수층이 적층 형성된 복합방수시트와; 인접한 상기 복합방수시트가 서로 상기 길이방향 일정 폭에 맞대기 접합되어 형성되는 접합부위 상부에 접착 형성되는 보강실링재층과; 상기 친환경 방수재층 및 보강실링재층 상면에 외기 복사열을 차열 또는 축열시켜 주는 차열 또는 축열 상도도막재층;으로 적층 형성되어 상기 부직포시트 상면의 상기 친환경 방수재층 및 하면의 자착 고무화 아스팔트 접착 방수층에 의하여 이중 방수구조를 이루고, 상기 맞대기 이음에 따른 틈새 누수를 방지하며, 차열 또는 축열 상도도막재층에 의하여 열을 차단하거나 축열하여 복사열에 의한 방수구조의 열화를 방지할 수 있는 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 복합방수시트를 이용한 차열 또는 축열 상도도막재 적층 복합방수구조 및 그 시공공법에 관한 것이다.
일반적으로, 실내, 옥상, 지붕, 지하실 등 각종 구조물 바닥, 교량, 도로 등의 노면 바닥, 각종 유체 저장탱크 등의 콘크리트 구조물에는 빗물 등이 스며들었을 경우, 일부가 내부로 침투하여 구조물의 내구성에 악영향을 주게 되므로 각종 방수재료를 사용하여 방수 시공하고 있다.
상기와 같은 방수시공은 크게 노출방수시공방법과 비노출방수시공방법으로 구별되며, 노출방수시공은 콘크리트 구조물의 옥상방수를 주로 하고, 비노출방수시공은 지하차도, 지하철 등의 지하토목 구조물의 외부방수를 주로 한다.
특히, 방수시공은 아스팔트, 콜타르피치, 우레탄, 에폭시 등 도막방수재를 도포하여 방수코팅층을 형성하는 방법, 아스팔트나 콜타르피치를 함침한 종이, 펠트, 천 등 방수시트로 시공면을 덮고, 그 위에 모르타르, 레미콘 등을 타설하는 방법 등이 있다.
상기와 같은 도막방수재를 사용하여 방수코팅층을 시공하는 경우에는 시공도 쉽고 가격도 저렴하지만, 구조물에 균열이 발생하면 방수코팅층이 파괴되어 균열이 발생한 부분은 방수효과를 상실한다는 문제점이 있고, 도막방수재를 사용하여 도막을 형성할 경우에는 균일한 도막형성 또는 매끈한 도막을 형성하는데어려움이 있을 뿐만 아니라 일정시간의 경화시간을 필요로 한다는 점에서 단점이 있다.
이에 따라, 상기한 도막방수재의 문제점과 단점을 해소하기 위하여 방수시트를 이용한 공법이 개발되어 시공되고 있는데, 방수시트를 이용한 방수시공공법의 종래 기술들을 살펴 보면 다음과 같다.
한국등록특허 10-1532734(등록일자 2015년06월24일)에 콘크리트 표면의 상부에 부직포 시트가 도포되어 형성되는 제 1 부직포 시트층과, PET 필름 또는 PP필름으로 형성되며, 상기 제 1 부직포 시트층의 상면에 도포되는 수지 필름층과, 상기 수지 필름층 상면에 부직포 시트가 도포되어 형성되는 제 2 부직포 시트층과, 상기 제 2 부직포 시트층의 상면에 아크릴 수지가 10 ∼ 30㎛의 두께로 도포되어 형성되는 아크릴 수지층 및, 상기 아크릴 수지층의 상부에 상도용 우레탄 도료가 도포되어 형성되는 상도 우레탄층을 포함하며, 상기 부직포 시트는 단위 중량이 400 ∼ 600g/㎡이며 초기 두께가 4 ∼ 6mm 인 고중량 부직포 시트이며, 상기 부직포 시트는 펀칭 두께가 상기 초기 두께의 40 ∼ 60%로 되도록 니들 펀칭되고, 최종 두께가 상기 펀칭 두께의 80 ∼ 100%로 되도록 가열 및 롤링되어 가공 부직포 시트로 가공되며 일측에 위치하는 상기 제 1 부직포 시트층 및 제 2 부직포 시트층의 타측단과 타측에 위치하는 상기 제 1 부직포 시트층 및 제 2 부직포 시트층의 일측단이 서로 이격되는 이격 영역을 포함하며, 상기 이격 영역을 지나며, 일측의 하면이 일측에 위치하는 상기 제 2 부직포 시트층의 타측 상면에 접촉되고, 타측의 상면이 타측에 위치하는 상기 제 1 부직포 시트층의 일측 하면에 접촉되도록 도포되는 하부 화이버 글라스 시트와, 상기 이격 영역을 지나며, 일측의 하면이 상기 하부 화이버 글라스 시트의 일측 상면에 접촉되고, 타측의 하면 이 타측에 위치하는 상기 제 2 부직포 시트층의 일측 상면에 접촉되도록 도포되는 상부 화이버 글라스 시트 및 화이버 글라스 시트를 포함하는 부직포 시트층의 상부 영역 및 이격 영역을 포함하는 영역에 도포되는 실란트층 을 구비하는 이음매 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포 시트를 포함하는 방수층이 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-1684235(등록일자 2016년11월30일)에 부직포인 하부시트(111)와, 상기 하부시트(111)의 상면에 부착되는 연질필름(112)과, 상기 연질필름(112)의 상면에 부착되는 부직포인 상부시트(113)를 포함하는 적층부(110)와, 상기 상부시트(113)에서 상기 적층부(110)의 일측방으로 연장된 부분인 가스벤트부(115)를 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포 사이 연질필름을 개재시켜 수분배출이 가능한 단열복합방수시트를 이용한 방수공법으로서, 슬래브(210)의 바닥면(213)을 청소하는, 바닥면 정리단계(S1)와, 상기 바닥면 정리단계(S1) 이후에, 상기 바닥면(213)에 프라이머(220)를 도포하는, 프라이머 도포단계(S2)와, 상기 프라이머 도포단계(S2) 이후에, 상기 프라이머(220)를 건조시키는, 건조단계(S3)와, 상기 건조단계(S3) 이후에, 상기 바닥면(213)에 1차 방수도료(230)를 도포하면서, 상기 단열복합방수시트(100)를 상기 1차 방수도료(230)에 부착시키는, 1차 방수도료 도포 및 단열복합방수시트 부착단계(S4)와, 상기 1차 방수도료 도포 및 단열복합방수시트 부착단계(S4) 이후에, 상기 단열복합방수시트(100)의 상면에 2차 방수도료(240)를 도포하는 2차 방수도료 도포단계(S5)와, 상기 2차 방수도료 도포단계(S5) 이후에, 상기 2차 방수도료(240) 및 1차 방수도료(230)를 건조시키는 건조단계 (S6)와, 상기 건조단계(S6) 이후에, 상기 2차 방수도료(240)의 상면에 코팅재(250)를 도포하는 탑코팅 단계(S7)와, 상기 탑코팅 단계(S7) 이후에, 상기 코팅재(250)를 건조시키는 건조단계(S8)를 포함하고, 상기 1차 방수도료 도포 및 단열복합방수시트 부착단계(S4)는, 일측의 단열복합방수시트(100)의 가스벤트부(115)의 상면에, 상대측의 단열복합방수시트(100)의 적층부(110)를 합지시키고, 상기 적층부(110)는 상기 가스벤트부(115)의 일부를 커버하도록 하는 것을 특징으로 하는 부직포 사이 연질필름을 개재시켜 수분배출이 가능한 단열복합방수시트를 이용한 방수공법이 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-1928412(등록일자 2018년12월06일)에는 소정의 두께를 갖는 두루마리형 부직포(32);와 상기 부직포(32)에 함침되고 표면에 노출된 겔 형태의 도막재(34)를 포함하여 구성되며; 상기 겔 형태의 도막재(34)가 함침되고 표면에 노출된 상기 부직포(32)의 표면에 이형지나 이형필름을 붙이지 않고 두루마리 형태로 포장하고, 상기 도막재(34)는 폴리부텐수지(Polybutene resin), 미네랄오일(Mineral oil), 폴리에틸렌 왁스(Poly ethylene wax), 마이크로크리스탈린 왁스(Microcrystalline wax)와 SEBS-유형 고무(Styrene-ethylene- butylene-strene rubber)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 겔이 함침된 방수시트가 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-2040813(등록일자 2019년10월30일)에 PET시트; 상기 PET시트의 일면에 자착성이 부여되도록 도포 부착되는 무용제 타입의 점접착제; 및 상기 점접착제가 도포 부착된 상기 PET시트의 일면에 부착되는 이형지;를 포함하고, 상기 무용제 타입의 점접착제는 가열액상 교반기에서 가열된 용해주제 오일에 열가소성 수지상 탄성고무, 고무 접착제 생지 및 점착부여제를 혼합 용해하고, 열안정제, 노화방지제, 보강제 그리고 충진제 중 적어도 하나 이상이 혼합되어 제조되고, 상기 고무접착제 생지는 천연고무, SBR고무, Butyl고무, CR고무, NBR고무, IR고무 중 적어도 하나 이상과 점착 부여제를 교반기에서 혼합교반하고, 활성조제, 연화제, 노화방지제, 보강응집제, 충전제 중 적어도 하나 이상을 첨가하여 교반 혼합하여 제조되고, 상기 무용제 타입의 점접착제를 제조하는 가열액상 교반기의 온도는 150 ~ 180℃이고, 상기 고무접착제 생지를 제조하는 교반기의 온도는 50 ~ 90℃임을 특징으로 하는 PET시트를 이용한 복합방수시트가 공지되어 있다.
그러나, 상기 종래기술의 방수시트들은 시트기재로 PET, PP 등의 필름 및/ 또는 부직포를 기재로 하여 인장강도, 인열강도 및 높은 신장율을 겸비하고 내수성과 내구성이 우수하지만, 방수시트 상부에 모르타르, 레미콘 등을 타설하여 비노출방수시공하는 경우, 상기 모르타르, 레미콘 또는 상부 마감 도막재와 일체로 적층 결합되지 않으므로 상기 모르타르, 레미콘 또는 상부 마감 도막재가 들뜨거나, 상기 방수시트와 분리되어 방수성능이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 상기 종래기술의 방수시트들은 가시광선, 적외선을 포함하는 일광에 대응하는 태양열 차폐, 견뢰도 저하 등에 의해 방수시트의 열화, 차열효과 저하에 따라 옥상 등의 단열, 방수에 치면적인 약점이 있었으며, 시간이 지나면서 혹서와 혹한이 교대되면서 비, 눈 등에 의한 기온변화에 의해 방수시트가 쉽게 들떠 오르고 크랙이 발생되는 문제점이 있었을 뿐만 아니라, 기존 방수시트와 방수대상기재(콘크리트 기재)와의 구조체 균열에 대한 응력이 상이(팽창계수 상이)함에 따른 균열에 의한 누수문제점이 있었다.
[특허문헌 001] 한국등록특허 10-1532734(등록일자 2015년06월24일) [특허문헌 002] 한국등록특허 10-1684235(등록일자 2016년11월30일) [특허문헌 003] 한국등록특허 10-1928412(등록일자 2018년12월06일) [특허문헌 004] 한국등록특허 10-2040813(등록일자 2019년10월30일)
본 발명은 상기 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 부직포시트의 양측가장자리의 길이방향 일정 폭을 제외한 상기 부직포시트 상면에 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 방수재층이 함침 적층 형성되고, 상기 부직포시트 저면 전면에는 자착 고무화 아스팔트 접착 방수층이 적층 형성된 복합방수시트와; 인접한 상기 복합방수시트가 서로 상기 길이방향 일정 폭에 맞대기 접합되어 형성되는 접합부위 상부에 접착 형성되는 보강실링재층과; 상기 친환경 방수재층 및 보강실링재층 상면에 외기 복사열을 차열 또는 축열시켜 주는 차열 또는 축열 상도도막재층;으로 적층 형성되어 상기 부직포시트 상면의 상기 친환경 방수재층 및 하면의 자착 고무화 아스팔트 접착 방수층에 의하여 이중 방수구조를 이루고, 상기 맞대기 이음에 따른 틈새 누수를 방지하며, 차열 또는 축열 상도도막재층에 의하여 열을 차단하거나 축열하여 복사열에 의한 방수구조의 열화를 방지할 수 있는 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 복합방수시트를 이용한 차열 또는 축열 상도도막재 적층 복합방수구조 및 그 시공공법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 부직포시트의 양측가장자리의 길이방향 일정 폭을 제외한 상기 부직포시트 상면에 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 방수재층이 함침 적층 형성되고, 상기 부직포시트 저면 전면에는 자착 고무화 아스팔트 접착 방수층이 적층 형성된 복합방수시트와; 인접한 상기 복합방수시트가 서로 상기 길이방향 일정 폭에 맞대기 접합되어 형성되는 접합부위 상부에 접착 형성되는 보강실링재층과; 상기 친환경 방수재층 및 보강실링재층 상면에 외기 복사열을 차열 또는 축열시켜 주는 차열 또는 축열 상도도막재층;으로 적층 형성되어 상기 부직포시트 상면의 상기 친환경 방수재층 및 하면의 자착 고무화 아스팔트 접착 방수층에 의하여 이중 방수구조를 이루고, 상기 맞대기 이음에 따른 틈새 누수를 방지하며, 차열 또는 축열 상도도막재층에 의하여 열을 차단하거나 축열하여 복사열에 의한 방수구조의 열화를 방지할 수 있는 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 복합방수시트를 이용한 차열 또는 축열 상도도막재 적층 복합방수구조를 과제의 해결수단으로 한다.
상기 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 방수재층은 수용성 에틸렌비닐아세테이트(Eethylene-vinyl acetate ; EVA) 공중합수지 60~80중량%와; 탈크 및 이산화티타늄이 분산된 수용성 아크릴 에멀젼 수지 10~20중량%와; 폴리(비닐클로라이드-비닐아세테이트-비닐알콜)[Poly(vinyl chloride-co-vinyl acetate-co-vinyl alcohol), CAS 25086-48-0] 삼원공중합수지 5~20중량%와; 불소계 계면활성제가 코팅되어 초친수성을 가지며 높은 비표면적을 가지는 메조포러스 실리카 5~10중량%;를 포함하여 조성되는 방수재 조성물이 함침, 적층, 경화되어 형성된 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 방수재 조성물 중, 상기 수용성 에틸렌비닐아세테이트(Eethylene-vinyl acetate ; EVA) 공중합수지는 에틸렌에 비닐아세트산을 그래프트 중합시킨 공중합수지로서 평균분자량이 1,000~12,000 범위인 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 방수재 조성물 중, 상기 탈크 및 이산화티타늄이 분산된 수용성 아크릴 에멀젼 수지는 아크릴산 또는 메타크릴산 에스테르를 중합한 수용성 아크릴 에멀젼 수지에 충진제로서 탈크 및 은폐제로서 이산화티타늄분말을 균질 분산시킨 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 방수재 조성물 중, 상기 폴리(비닐클로라이드-비닐아세테이트-비닐알콜)[Poly(vinyl chloride-co-vinyl acetate-co-vinyl alcohol), CAS 25086-48-0] 삼원공중합수지는 염화비닐, 초산비닐 및 비닐알콜 모노머를 삼원공중합시킨 것으로 상기 상기 수용성 에틸렌비닐아세테이트 및 수용성 아크릴 에멀젼 수지와 혼합되어 부착력 및 인장강도 보강제로 사용되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 방수재 조성물 중, 상기 불소계 계면활성제가 코팅되어 초친수성을 가지며 높은 비표면적을 가지는 메조포러스 실리카는, (1) 증류수 500~1000㎖, 스타이렌 1~20㎖ 및 2,2'-azobis(2-methylpropionamidine)dihydrochloride(AIBA)를 스타이렌 : AIBA = 1 : 0.1 ~ 0.3 몰로 맞추어 첨가하고, 교반하면서 90~100℃에서 15~24시간 반응시킨 후, 건조하여 코어물질인 폴리스타이렌(PS)을 합성하는 단계와; (2) 증류수 500~2000㎖에 상기 합성된 폴리스타이렌(PS), 양이온 계면활성제 Cetyltrimethylammoniumchloride(CTACl) 10~50㎖ 및 실리카 전구체인 물유리(waterglass) 10~50㎖를 첨가하여 교반한 다음, 교반된 용액에 암모니아수를 첨가하여 pH를 8~10으로 맞추고, 24시간 상온 반응 후, 여과, 세척한 다음 70~90℃에서 24시간 건조하고, 500~700℃에서 5시간 소성과정을 거쳐 폴리스타이렌(PS) 코어에 실리카 쉘이 씌어진 코어-쉘 형태의 높은 비표면적을 가지는 메조포러스 실리카를 합성하는 단계와; (3) 상기 합성된 메조포러스 실리카 100중량부에 대하여 불소계 계면활성제 0.3~3중량부를 혼합 균질 교반하여 상기 메조포러스 실리카에 불소계 계면활성제가 코팅되어 초친수성을 나타내는 메조포러스 실리카를 합성하는 단계;를 거쳐 제조되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 보강씰링재층은, 아스팔트 30~35중량%, 프로세스오일 10~15중량%, 고무수지 2~8중량%, 점착부여제 2~4중량%, 충진제 10~15중량%, 흐름방지제 25~30중량%로 조성되는 아스팔트 방수재를 충진재 형태로 충진되거나 또는 시트형태로 접착되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 차열 또는 축열 상도도막재층은 상도도료에 중공의 코어부; 상기 코어부를 감싸며 외부로부터 흡수된 열에너지를 운동에너지로 변환하는 폴리스타이렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리에스터, 폴리아크릴레이트 및 폴리아마이드로 이루어진 군에서 선택되는 제1 코팅층과 상기 제1 코팅층을 감싸며 최외각에 위치하는 실리카, 석영, 규소, 금, 백금, 은, 구리, 코발트, 철, 니켈, 망간, 아연, 몰리브덴, 크롬 및 이들의 산화물로 이루어진 군에서 선택되는 제2 코팅층으로 구성된 쉘부;로 구성되는 유무기 하이브리드 나노 입자를 차열제로 첨가하여 차열성능을 나타내는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 차열 또는 축열 상도도막재층은 상도도료에, 물 및 에탄올을 7:3 부피비율로 혼합한 물 및 에탄올의 혼합용매 400~600ml에 n-에이코산(n-Eicosane) 40~60ml 및 삼블럭 공중합체의 하나인 고분자성 계면활성제[폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드-폴리에틸렌옥사이드;HO(CH2CH2O)20(CH2CH(CH3)O)70(CH2CH2O)20H] 0.75~0.95ml를 첨가하고, 초음파 호모게나이저를 사용하여 30분간 균질 교반하여 PCM에멀젼을 제조하는 단계와; 에탄올 및 물을 2:1 부피비율로 혼합한 에탄올 및 물의 혼합용매 100~200ml에 양이온 계면활성제인 세틸트리메틸암모늄클로라이드(Cetyltrimethylammonium chloride;CTACl) 15ml 및 테트라에틸오소실리케이트(TEOS) 실리카 전구체 35~55ml를 첨가하고 교반한 다음, 교반된 용액의 pH가 3이 될때까지 염산(HCl) 16~20ml을 가하고 3시간 교반하여 산성화 및 숙성을 거쳐 테트라에틸오소실리케이트(TEOS) 실리카 전구체를 가수분해하여 테트라에틸오소실리케이트(TEOS) 실리카 전구체 가수분해화합물을 제조하는 단계와; 상기 제조된 PCM에멀젼 450~650ml에 상기 제조된 테트라에틸오소실리케이트(TEOS) 실리카 전구체 가수분해화합물 150~180ml를 10:3부피비율로 첨가하고 pH가 7~8될때까지 암모니아수(NH4OH)를 첨가하여 12시간 균질 교반 후, 정제수로 세척, 필터한 다음, 40℃에서 24시간 건조하여 PCM을 실리카 쉘에 담지하여 캡슐화하는 단계;를 포함하는 제조방법에 의해 제조된 PCM 코어-메조다공성 실리카쉘 유무기 하이브리드 마이크로캡슐을 축열제로 첨가하여 축열성능을 나타내는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 본 발명은 방수하고자 하는 콘크리트 표면을 전처리하는 단계와; 상기 전처리된 콘크리트 표면에 부직포시트의 양측가장자리의 길이방향 일정 폭을 제외한 상기 부직포시트 상면에 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 방수재층이 함침 적층 형성되고, 상기 부직포시트 저면 전면에는 자착 고무화 아스팔트 접착 방수층이 적층 형성된 복합방수시트를 부착하는 단계와; 상기 부착된 복합방수시트 일측에 인접한 복합방수시트가 서로 길이방향 일정 폭에 맞대기 접합되어 부착하는 단계와; 상기 길이방향 일정 폭에 맞대기 접합되어 형성되는 접합부위 상부에 보강실링재층을 충진 또는 접착하는 단계와; 상기 방수재층 및 보강실링재층 상면에 외기 복사열을 차단시켜 주는 외기 복사열을 차열 또는 축열시켜 주는 차열 또는 축열 상도도막재층을 적층하는 단계;를 포함하는 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 복합방수시트를 이용한 차열 또는 축열 상도도막재 적층 복합방수구조 시공공법을 과제의 해결수단으로 한다.
본 발명의 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 복합방수시트를 이용한 차열 또는 축열 상도도막재 적층 복합방수구조 및 그 시공공법은, 부직포시트의 양측가장자리의 길이방향 일정 폭을 제외한 상기 부직포시트 상면에 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 방수재층이 함침 적층 형성되고, 상기 부직포시트 저면 전면에는 자착 고무화 아스팔트 접착 방수층이 적층 형성된 복합방수시트와; 인접한 상기 복합방수시트가 서로 상기 길이방향 일정 폭에 맞대기 접합되어 형성되는 접합부위 상부에 접착 형성되는 보강실링재층과; 상기 친환경 방수재층 및 보강실링재층 상면에 외기 복사열을 차열 또는 축열시켜 주는 차열 또는 축열 상도도막재층;으로 적층 형성되어 상기 부직포시트 상면의 상기 친환경 방수재층 및 하면의 자착 고무화 아스팔트 접착 방수층에 의하여 이중 방수구조를 이루고, 상기 맞대기 이음에 따른 틈새 누수를 방지하며, 차열 또는 축열 상도도막재층에 의하여 열을 차단하거나 축열하여 복사열에 의한 방수구조의 열화를 방지할 수 있는 우수한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 방수구조는 상기 친환경 방수재층과 상기 차열 또는 축열 상도도막재층이 일체로 적층 결합되므로 상기 차열 또는 축열 상도도막재층이 들뜨거나, 상기 복합방수시트와 분리되어 방수성능이 저하되는 우려가 없다.
뿐만 아니라, 본 발명의 방수구조는 상기 차열 또는 축열 상도도막재층에 의해 가시광선, 적외선을 포함하는 일광에 의한 열을 차열하거나 축열하여 복사열에 의한 방수시트의 열화, 차열효과 저하에 따른 옥상 등의 단열, 방수에 저하 우려가 없는 장점이 있다.
도 1은 본 발명 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 복합방수시트를 이용한 차열 또는 축열 상도도막재 적층 복합방수구조 단면도
도 2는 본 발명 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 복합방수시트를 이용한 차열 또는 축열 상도도막재 적층 복합방수구조 사시도
도 3은 본 발명의 메조포러스 실리카 제조 모식도
도 4는 본 발명의 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카제조모식도
도 5는 본 발명에서 사용된 친환경 방수재 조성물의 방수도막의 방수개념도
도 6은 본 발명에서 사용된 친환경 방수재 조성물의 방수도막의 방수 개념도
도 7은 본 발명에서 사용된 중공나노입자의 전자현미경 이미지
도 8는 본 발명에서 사용된 중공나노입자의 전자현미경 이미지
도 9는 본 발명에서 사용된 중공나노입자의 전자현미경 이미지
도10은 본 발명에서 사용된 중공나노입자의 전자현미경 이미지
도11은 본 발명에서 사용되는 PCM 코어-메조다공성 실리카쉘 유무기 하이브리드 마이크로캡슐 제조를 나타내는 모식도
도 12는 본 발명의 본 발명의 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 복합방수시트를 이용한 차열 또는 축열 상도도막재 적층 복합방수구조 시공도
이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 도면을 통하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 도면에 한정되지 않는다.
우선, [도 1] 내지 [도 2]를 참조하여 설명하면, 본 발명의 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 복합방수시트를 이용한 차열 또는 축열 상도도막재 적층 복합방수구조(100)는 콘크리트 표면(101)에 부착되는 것으로, 부직포시트(103)의 양측가장자리의 길이방향 일정 폭(107)을 제외한 상기 부직포시트(103) 상면에 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 방수재층(104)이 함침 적층 형성되고, 상기 부직포시트(103) 저면 전면에는 자착 고무화 아스팔트 접착 방수층(102)이 적층 형성된 복합방수시트(100')와; 인접한 상기 복합방수시트(100')가 서로 상기 길이방향 일정 폭(107)에 맞대기 접합되어 형성되는 접합부위 상부에 접착 형성되는 보강실링재층(105)과; 상기 방수재층(104) 및 보강실링재층(105) 상면에 외기 복사열을 차열 또는 축열시켜 주는 차열 또는 축열 상도도막재층(106);으로 적층 형성되어 상기 부직포시트(103) 상면의 방수재층(104) 및 하면의 자착 고무화 아스팔트 접착 방수층(102)에 의하여 이중 방수구조를 이루고, 맞대기 이음에 따른 틈새 누수를 방지하며, 차열 또는 축열 상도도막재층(106)에 의하여 열을 차단하거나 축열하여 복사열에 의한 방수구조의 열화를 방지할 수 있는 효과를 발휘하도록 구성된다.
이때, 상기 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 방수재층(104)은 수용성 에틸렌비닐아세테이트(Eethylene-vinyl acetate ; EVA) 공중합수지 60~80중량%와; 탈크 및 이산화티타늄이 분산된 수용성 아크릴 에멀젼 수지 10~20중량%와; 폴리(비닐클로라이드-비닐아세테이트-비닐알콜)[Poly(vinyl chloride-co-vinyl acetate-co-vinyl alcohol), CAS 25086-48-0] 삼원공중합수지 5~20중량%와; 불소계 계면활성제가 코팅되어 초친수성을 가지며 높은 비표면적을 가지는 메조포러스 실리카 5~10중량%;를 포함하여 조성되는 방수재 조성물이 함침, 적층, 경화되어 형성된 것이다.
여기서, 상기 방수재 조성물 중, 상기 수용성 에틸렌비닐아세테이트(Eethylene-vinyl acetate ; EVA) 공중합수지는 에틸렌에 비닐아세트산을 그래프트 중합시킨 공중합수지로서 평균분자량이 1,000~12,000 범위인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 특히, 비닐아세트산의 함량이 25% 이상인 것을 사용하는 것이 바람직한데, 이는 저온 하에서도 유연성이 있고 양호한 접착성과 인장강도를 발휘하기 때문이다.
또한, 상기 방수재 조성물 중, 상기 탈크 및 이산화티타늄이 분산된 수용성 아크릴 에멀젼 수지는 아크릴산 또는 메타크릴산 에스테르를 중합한 수용성 아크릴 에멀젼 수지에 충진제로서 탈크 및 은폐제로서 이산화티타늄분말을 균질 분산시킨 것으로 상기 수용성 아크릴 에멀젼 수지와 탈크 및 이산화티타늄분말은 널리 상용되는 것으로 상세한 설명은 생략한다.
또한, 상기 방수재 조성물 중, 상기 폴리(비닐클로라이드-비닐아세테이트-비닐알콜)[Poly(vinyl chloride-co-vinyl acetate-co-vinyl alcohol), CAS 25086-48-0] 삼원공중합수지는 염화비닐, 초산비닐 및 비닐알콜 모노머를 삼원공중합시킨 것으로 상기 수용성 에틸렌비닐아세테이트 및 수용성 아크릴 에멀젼 수지와 혼합되어 부착력 및 인장강도 보강제로 사용되는 것이며, 그 사용량은 5~20중량% 사용하는 것이 바람직하며, 상기 범위 미만사용시에는 부착력 및 인장강도 보강효과가 저하되고, 초과 사용시에는 점도가 지나치게 상승되어 가사시간이 짧아지는 단점이 있다.
한편, 상기 불소계 계면활성제가 코팅되어 초친수성을 가지며 높은 비표면적을 가지는 메조포러스 실리카는, (1) 증류수 500~1000㎖, 스타이렌 1~20㎖ 및 2,2'-azobis(2-methylpropionamidine)dihydrochloride(AIBA)를 스타이렌 : AIBA = 1 : 0.1 ~ 0.3 몰로 맞추어 첨가하고, 교반하면서 90~100℃에서 15~24시간 반응시킨 후, 건조하여 코어물질인 폴리스타이렌(PS)을 합성하는 단계와; (2) 증류수 500~2000㎖에 상기 합성된 폴리스타이렌(PS), 양이온 계면활성제 Cetyltrimethylammoniumchloride(CTACl) 10~50㎖ 및 실리카 전구체인 물유리(waterglass) 10~50㎖를 첨가하여 교반한 다음, 교반된 용액에 암모니아수를 첨가하여 pH를 8~10으로 맞추고, 24시간 상온 반응 후, 여과, 세척한 다음 70~90℃에서 24시간 건조하고, 500~700℃에서 5시간 소성과정을 거쳐 폴리스타이렌(PS) 코어에 실리카 쉘이 씌어진 코어-쉘 형태의 높은 비표면적을 가지는 메조포러스 실리카를 합성하는 단계와; (3) 상기 합성된 메조포러스 실리카 100중량부에 대하여 불소계 계면활성제 0.3~3중량부를 혼합 균질 교반하여 상기 메조포러스 실리카에 불소계 계면활성제가 코팅되어 초친수성을 나타내는 메조포러스 실리카를 합성하는 단계;를 거쳐 제조되는 것이 본 발명의 특징적 구성이다.
이때, 불소계 계면활성제가 코팅되기 전의 상기 메조포러스 실리카는 본 출원인의 한국등록특허 10-2300317(등록일자 2021년09월03일) 및 [도 3]에 따라 제조되지만, 특히, 본 발명에서는 [도 4]에 도시한 바와 같이, 상기 제조된 메조포러스 실리카 100중량부에 대하여 불소계 계면활성제 0.3~3중량부를 혼합 균질 교반하여 상기 메조포러스 실리카에 불소계 계면활성제가 코팅되어 초친수성을 나타내는 메조포러스 실리카를 합성하는 것이 특징적인 목적 및 구성이다.
여기서, 초친수성을 나타내는 메조포러스 실리카를 사용하는 이유는, 즉, 초친수성의 성질은 외부로부터의 빗물 등이 표면에 접촉되더라도 흡수되지 않고 단순히 표면을 따라 수막이 형성되는 상태가 되며, 따라서 수막에는 자정세정효과가 발생되면서 외부로부터 먼지나 분진 등의 세정작용에 의해 접착이 방지되도록 하는 동시에 이들 먼지나 분진으로 인한 열화를 방지하는 효과가 있게 된다.
따라서, [도 5] 및 [도 6]에 도시한 바와 같이, 본 발명에서 상기 메조포러스 실리카에 불소계 계면활성제가 코팅되어 초친수성을 나타내는 메조포러스 실리카는 초친수성을 갖고 있어 기본적으로 표면에 접촉되는 빗물 등 물기의 흡수를 방지하게 되므로 방수기능을 발휘하게 된다. 즉, 본 발명의 방수재 조성물로 방수막이 형성되는 부위를 통해서는 더 이상 외부로부터의 빗물이나 물기가 콘크리트 구조물 내부로 흡수되지 않게 되어 방수효과를 나타내게 된다.
한편, 상기 불소계 계면활성제는 불소원자를 함유하고 있는 소수성 직쇄분자내의 말단에 수용성 간능기를 치환반응시켜 제조한 불소계 계면활성제는 현존하는 계면활성제 중에서 가장 표면장력 저항력이 우수한 제품이다.
근래, 트리메틸암모튬염이 함유된 per-fluoro oligomer형의 양쪽성 계면활성제를 포함하며, EO를 부가시킨 비이온성, 아미도나 이미다졸린 치환체를 지니고 있는 계면활성제 등 다양한 종류의 화합물이 개발되어 상용화되고 있다.
특히, 불소계 계면활성제는 실리콘제제 보다도 낮은 표면장력을 나타내며, 물과 기름에 대한 반발력이 우수하고 내약품성이 좋은 고기능성 계면활성제이지만, 비교적 고가의 제품이고, 유기용매에 대한 표면활성 효과가 우수하여 페인트의 첨가제, 유화, 분산제 등으로 사용되고 있다.
특히, 본 발명에서는 상기 불소계 계면활성제로서 다음 [화학식 1] 또는 [화학식 2]로 표시되는 화합물중에서 선택될 수 있으며, 특히, 말단기에 친수성 -OH기가 터미네이트되어 있는 것이다.
[화학식 1]
Rf-CH2CH2O-H
(상기 식중 Rf는 F(CF2CF2)y이고, 여기서 y는 1 내지 9의 정수이다.)
[화학식 2]
Rf-(CH2)y-(CH2CH2O)x-H
(상기 식중 Rf는 직쇄 또는 측쇄의 과불화 알킬이고, 과불화된 탄소수는 1 내지 10 이며, x는 1 내지 50의 정수이고, y는 1 내지 10의 정수이다.)
한편, 상기 차열 또는 축열 상도도막재층(106)은 중공의 코어부; 상기 코어부를 감싸며 외부로부터 흡수된 열에너지를 운동에너지로 변환하는 폴리스타이렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리에스터, 폴리아크릴레이트 및 폴리아마이드로 이루어진 군에서 선택되는 제1 코팅층과 상기 제1 코팅층을 감싸며 최외각에 위치하는 실리카, 석영, 규소, 금, 백금, 은, 구리, 코발트, 철, 니켈, 망간, 아연, 몰리브덴, 크롬 및 이들의 산화물로 이루어진 군에서 선택되는 제2 코팅층으로 구성된 쉘부;로 구성되는 유무기 하이브리드 나노 입자를 차열제로 첨가하여 차열성능을 나타낼 수 있다.
이때, 상기 제1 코팅층은 외부로부터 흡수된 열에너지를 운동에너지로 전환하여 온도 상승을 저감하고, 지구 온난화 현상을 예방할 수 있는 이점이 있으며, 상기 열가소성 고분자로 형성된 제1 코팅층 및 무기재질로 형성된 제2 코팅층이 순차적으로 형성된 구조를 가지므로 단열효과를 가짐과 동시에 표면 경도 및 내구성 우수한 장점이 있다.
또한, 상기 차열 또는 축열 상도도막재층(106)은, 물 및 에탄올을 7:3 부피비율로 혼합한 물 및 에탄올의 혼합용매 400~600ml에 n-에이코산(n-Eicosane) 40~60ml 및 삼블럭 공중합체의 하나인 고분자성 계면활성제[폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드-폴리에틸렌옥사이드;HO(CH2CH2O)20(CH2CH(CH3)O)70(CH2CH2O)20H] 0.75~0.95ml를 첨가하고, 초음파 호모게나이저를 사용하여 30분간 균질 교반하여 PCM에멀젼을 제조하는 단계와; 에탄올 및 물을 2:1 부피비율로 혼합한 에탄올 및 물의 혼합용매 100~200ml에 양이온 계면활성제인 세틸트리메틸암모늄클로라이드(Cetyltrimethylammonium chloride;CTACl) 15ml 및 테트라에틸오소실리케이트(TEOS) 실리카 전구체 35~55ml를 첨가하고 교반한 다음, 교반된 용액의 pH가 3이 될때까지 염산(HCl) 16~20ml을 가하고 3시간 교반하여 산성화 및 숙성을 거쳐 테트라에틸오소실리케이트(TEOS) 실리카 전구체를 가수분해하여 테트라에틸오소실리케이트(TEOS) 실리카 전구체 가수분해화합물을 제조하는 단계와; 상기 제조된 PCM에멀젼 450~650ml에 상기 제조된 테트라에틸오소실리케이트(TEOS) 실리카 전구체 가수분해화합물 150~180ml를 10:3부피비율로 첨가하고 pH가 7~8될때까지 암모니아수(NH4OH)를 첨가하여 12시간 균질 교반 후, 정제수로 세척, 필터한 다음, 40℃에서 24시간 건조하여 PCM을 실리카 쉘에 담지하여 캡슐화하는 단계;를 포함하는 제조방법에 의해 제조된 PCM 코어-메조다공성 실리카쉘 유무기 하이브리드 마이크로캡슐을 축열제로 첨가하여 축열성능을 나타낼 수 있다.
즉, 상기 PCM 코어-메조다공성 실리카쉘 유무기 하이브리드 마이크로캡슐은 마이크로캡슐 중앙에 PCM(Phase Change Materials ; 상변화물질)으로 채워진 코어부; 및 상기 코어부를 감싸는 메조다공성 실리카 쉘;을 포함하여 상기 실리카 쉘의 메조다공에 의한 실리카 쉘의 비표면적 증가에 따른 열접촉 증대 및 PCM의 상변화에 따른 축열 효과를 나타낸다.
특히, 상기 PCM 코어-메조다공성 실리카쉘 유무기 하이브리드 마이크로캡슐을 첨가한 상기 차열 또는 축열 상도도막재층(106)은 복사열을 축열한 후, 기온이 낮을 때, 서서히 열을 방열하여 상기 유무기하이브리드 방수재층(104) 및/또는 상기 차열 또는 축열 상도도막재층(106)의 온도를 일정한 온도로 유지함으로써, 열화를 방지할 수 있는 효과가 있게 된다.
이때, 상기 차열 또는 축열 상도도막재층(106)을 형성하는 상도도막 도료는 일반적인 콘크리트 상도도료를 사용할 수 있으므로 그 종류에 제약은 없다
상기 보강씰링재층은, 아스팔트 30~35중량%, 프로세스오일 10~15중량%, 고무수지 2~8중량%, 점착부여제 2~4중량%, 충진제 10~15중량%, 흐름방지제 25~30중량%로 조성되는 아스팔트 방수재를 충진재 형태로 충진되거나 또는 시트형태로 접착되는 것이 바람직하며, 이러한 아스팔트 방수재는 자착형태로 상기 자착 고무화 아스팔트 접착 방수층(102)으로 적층될 수 있다.
또한, 본 발명의 복합방수구조는, [도 12]에 도시한 바와 같이, 방수하고자 하는 콘크리트 표면을 전처리하는 단계와; 상기 전처리된 콘크리트 표면에 부직포시트의 양측가장자리의 길이방향 일정 폭을 제외한 상기 부직포시트 상면에 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 방수재층이 함침 적층 형성되고, 상기 부직포시트 저면 전면에는 자착 고무화 아스팔트 접착 방수층이 적층 형성된 복합방수시트를 부착하는 단계와; 상기 부착된 복합방수시트 일측에 인접한 복합방수시트가 서로 길이방향 일정 폭에 맞대기 접합되어 부착하는 단계와; 상기 길이방향 일정 폭에 맞대기 접합되어 형성되는 접합부위 상부에 보강실링재층을 충진 또는 접착하는 단계와; 상기 방수재층 및 보강실링재층 상면에 외기 복사열을 차단시켜 주는 외기 복사열을 차열 또는 축열시켜 주는 차열 또는 축열 상도도막재층을 적층하는 단계;를 포함하는 시공공법으로 시공될 수 있다.
[본 발명의 메조포러스 실리카 제조]
본 출원인이 특허받은 한국등록특허 10-2300317(등록일자 2021년09월03일)에 따라 제조하여 보관중인 샘플로서, 상기 특허 명세서 [표 2]에 기재된 sample 2-4의 메조포러스 실리카를 사용하였다.
[본 발명의 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카 제조]
상기 [실시예 1]의 sample 2-4의 메조포러스 실리카 100g에 [화학식 1] 또는 [화학식 2]에 해당하는 미국 듀퐁사의 Zonyl 불소계 계면활성제 10g을 혼합 균질 교반하여 상기 메조포러스 실리카에 불소계 계면활성제를 코팅시켰다.
[본 발명의 친환경 통기성 방수재 조성물 제조]
수용성 에틸렌비닐아세테이트(Eethylene-vinyl acetate ; EVA) 공중합수지 600g, 탈크 15g 및 이산화티타늄 150g이 분산된 수용성 아크릴 에멀젼 수지 150g, 폴리(비닐클로라이드-비닐아세테이트-비닐알콜)[Poly(vinyl chloride-co-vinyl acetate-co-vinyl alcohol), CAS 25086-48-0] 삼원공중합수지 150g, [실시예 2]에서 제조한 불소계 계면활성제가 코팅되어 초친수성을 가지며 높은 비표면적을 가지는 메조포러스 실리카 100g을 혼합하여 가소제와 함께 믹서기에 투입한 후, 상온에서 5,000 rpm으로 1시간 교반하여 점도 11,000 cps의 본 발명의 방수재 조성물을 제조하였다.
[본 발명의 복합방수시트의 제조]
상기 [실시예 3]에서 제조한 방수재 조성물을 부직포시트 상면에 함침 적층 형성하여 경화시키고, 상기 부직포시트 하면에는 아스팔트 접착 방수층을 도포하여 복합방수시트를 제조하고 부착강도, 인장강도, 균열성 및 투수성을 KS F 4919에 따라 측정하여 그 결과를 다음 [표 1]에 나타내었다.
구분 부착강도 인장강도 투수성 균열성
실시예 1 2.1N/mm2 1.7N/mm2 투수안됨 잔균열없음
[본 발명의 유무기 하이브리드 나노 입자의 제조]
95% 에탄올에 TEOS를 10g 첨가하여 2분 동안 교반한 후 pH가 11이 되도록 암모니아 수용액 15mL 첨가하여 1시간 동안 교반하였다. 그리고 염산 1 mL를 첨가한 다음 30분 동안 교반하고 정제수로 세척한 후 120℃에서 1시간 동안 건조하여 실리카 코어를 수득하였다. 수득된 실리카 코어의 투과전자현미경 이미지를 [도 7]에 나타내었다.
실리카 코어 7.0g을 정제수 17mL 및 AIBA(2,2'-azobis dihydrochloride) 0.5g의 혼합물에 넣고 10분 동안 교반한 다음 스타이렌 0.5mL 적상하였다. 그리고 상기 혼합물을90℃에서 700 rpm으로 12시간 동안 반응시켜 실리카 코어 상에 폴리스타이렌이 코팅된 코어-쉘 입자 6g을 수득하였다. 수득된 코어-쉘 입자의 투과전자현미경 이미지를 [도 8]에 나타내었다.
폴리스타이렌이 코팅된 실리카 코어를 25% 수산화나트륨 150mL에 넣고 24시간 동안 교반한 후 정제수로 세척하여 폴리스타이렌 코팅층만 남은 중공의 폴리스타이렌 입자 3g을 수득하였다. 수득된 중공의 폴리스타이렌 입자의 투과전자현미경 이미지를 [도 9]에 나타내었다.
중공의 폴리스타이렌 입자를 정제수 500mL 및 에탄올 300mL에 투입하여 혼합한 후 TEOS 10mL을 적상하여 60분 동안 교반한 다음 암모니아 수용액 10mL 를 첨가하여 12시간 동안 교반하였다. 그리고 정제수로 세척한 다음 80℃에서 12시간 동안 건조하여 폴리스타이렌 코팅층 상에 이산화 규소 코팅층이 형성된 중공의 이중 쉘 입자를 얻었다. 최종적으로 얻어진 중공의 이중 쉘 입자의 투과전자현미경 이미지를 [도 10]에 나타내었다.
[본 발명의 PCM 코어-메조다공성 실리카쉘 유무기 하이브리드 마이크로캡슐 제조]
[도 11]에 도시한 모식도에 따라, 물 350ml 및 에탄올 150ml(7:3 부피비율)을 혼합한 물 및 에탄올의 혼합용매에 n-에이코산(n-Eicosane) 50ml 및 삼블럭 공중합체의 하나인 고분자성 계면활성제[폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드-폴리에틸렌옥사이드;HO(CH2CH2O)20(CH2CH(CH3)O)70(CH2CH2O)20H](Pluronic P-123, BASF) 0.85ml 첨가하고, 초음파 호모게나이저를 사용하여 30분간 균질 교반하여 PCM에멀젼을 제조하였다.
다음으로, 에탄올 100ml 및 물 50ml를 혼합한 물 및 에탄올의 혼합용매에 양이온 계면활성제인 세틸트리메틸암모늄클로라이드(Cetyltrimethylammonium chloride;CTACl) 15ml 및 테트라에틸오소실리케이트(TEOS) 실리카 전구체 45ml를 첨가하고 교반한 다음, 교반된 용액의 pH가 3이 될때까지 염산(HCl) 18ml을 가하고 3시간 교반하여 산성화 및 숙성을 거쳐 테트라에틸오소실리케이트(TEOS) 실리카 전구체를 가수분해하여 테트라에틸오소실리케이트(TEOS) 실리카 전구체 가수분해화합물을 제조하였다.
상기 제조된 PCM에멀젼 550ml에 상기 제조된 테트라에틸오소실리케이트(TEOS) 실리카 전구체 가수분해화합물 165ml(부피비 10:3)를 첨가하고 pH가 7~8될때까지 암모니아수(NH4OH)를 첨가하여 12시간 균질 교반 후, 정제수로 세척, 필터한 다음, 40℃에서 24시간 건조하여 본 발명의 PCM 코어-메조다공성 실리카쉘 유무기 하이브리드 마이크로캡슐을 제조하였다.
[열차단 성능 평가]
상기 [실시예 5]에서 제조된 유무기 하이브리드 나노 입자 및 [실시예 6]에서 제조한 PCM 코어-메조다공성 실리카쉘 유무기 하이브리드 마이크로캡슐을 각각 상기 [실시예 3]에서 제조된 방수재층 조성물에 차열제, 축열제로 각각 10중량% 함량으로 첨가하여 각각 도포하고 건조시킨 후, 1시간 마다 온도를 측정하여 그 결과를 [표 2]에 나타내었다.
조건 온도(℃)
시간 기온(℃) 습도(%) 자외선지수 차열제 첨가 축열제 첨가
9시 21 70 3 1.1 1.0
10시 23 63 5 2.5 2.8
11시 26 47 7 3 4.2
12시 26 45 8 27.6 29.5
13시 27 38 7 24 28
14시 28 33 6 32 33.0
15시 28 32 3 33 35
16시 28 34 2 32 32.7
17시 26 43 0 28 27
18시 25 45 0 26 25
상기 [표 2]에 나타난 바와 같이, 본 발명의 유무기 하이브리드 나노 입자 및 PCM 코어-메조다공성 실리카쉘 유무기 하이브리드 마이크로캡슐은 각각 차열 또는 축열효과가 있음을 알 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 방수구조 101 : 콘크리트
102 : 아스팔트 접착 방수층 103 : 부직포시트
104 : 유무기하이브리드 방수재층 105 : 보강실링재층
106 : 상도도막재층 107 : 길이방향 일정 폭

Claims (10)

  1. 부직포시트의 양측가장자리의 길이방향 일정 폭을 제외한 상기 부직포시트 상면에 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 방수재층이 함침 적층 형성되고, 상기 부직포시트 저면 전면에는 자착 고무화 아스팔트 접착 방수층이 적층 형성된 복합방수시트와; 인접한 상기 복합방수시트가 서로 상기 길이방향 일정 폭에 맞대기 접합되어 형성되는 접합부위 상부에 접착 형성되는 보강실링재층과; 상기 친환경 방수재층 및 보강실링재층 상면에 외기 복사열을 차열 또는 축열시켜 주는 차열 또는 축열 상도도막재층;으로 적층 형성되어 상기 부직포시트 상면의 상기 친환경 방수재층 및 하면의 자착 고무화 아스팔트 접착 방수층에 의하여 이중 방수구조를 이루고, 상기 맞대기 이음에 따른 틈새 누수를 방지하며, 차열 또는 축열 상도도막재층에 의하여 열을 차단하거나 축열하여 복사열에 의한 방수구조의 열화를 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 복합방수시트를 이용한 차열 또는 축열 상도도막재 적층 복합방수구조
  2. 제1항에 있어서,
    상기 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 방수재층은 수용성 에틸렌비닐아세테이트(Eethylene-vinyl acetate ; EVA) 공중합수지 60~80중량%와; 탈크 및 이산화티타늄이 분산된 수용성 아크릴 에멀젼 수지 10~20중량%와; 폴리(비닐클로라이드-비닐아세테이트-비닐알콜)[Poly(vinyl chloride-co-vinyl acetate-co-vinyl alcohol), CAS 25086-48-0] 삼원공중합수지 5~20중량%와; 불소계 계면활성제가 코팅되어 초친수성을 가지며 높은 비표면적을 가지는 메조포러스 실리카 5~10중량%;를 포함하여 조성되는 방수재 조성물이 함침, 적층, 경화되어 형성된 것을 특징으로 하는 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 복합방수시트를 이용한 차열 또는 축열 상도도막재 적층 복합방수구조
  3. 제2항에 있어서,
    상기 방수재 조성물 중, 상기 수용성 에틸렌비닐아세테이트(Eethylene-vinyl acetate ; EVA) 공중합수지는 에틸렌에 비닐아세트산을 그래프트 중합시킨 공중합수지로서 평균분자량이 1,000~12,000 범위인 것을 특징으로 하는 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 복합방수시트를 이용한 차열 또는 축열 상도도막재 적층 복합방수구조
  4. 제2항에 있어서,
    상기 방수재 조성물 중, 상기 탈크 및 이산화티타늄이 분산된 수용성 아크릴 에멀젼 수지는 아크릴산 또는 메타크릴산 에스테르를 중합한 수용성 아크릴 에멀젼 수지에 충진제로서 탈크 및 은폐제로서 이산화티타늄분말을 균질 분산시킨 것을 특징으로 하는 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 복합방수시트를 이용한 차열 또는 축열 상도도막재 적층 복합방수구조
  5. 제2항에 있어서,
    상기 방수재 조성물 중, 상기 폴리(비닐클로라이드-비닐아세테이트-비닐알콜)[Poly(vinyl chloride-co-vinyl acetate-co-vinyl alcohol), CAS 25086-48-0] 삼원공중합수지는 염화비닐, 초산비닐 및 비닐알콜 모노머를 삼원공중합시킨 것으로 상기 상기 수용성 에틸렌비닐아세테이트 및 수용성 아크릴 에멀젼 수지와 혼합되어 부착력 및 인장강도 보강제로 사용되는 것을 특징으로 하는 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 복합방수시트를 이용한 차열 또는 축열 상도도막재 적층 복합방수구조
  6. 제2항에 있어서,
    상기 방수재 조성물 중, 상기 불소계 계면활성제가 코팅되어 초친수성을 가지며 높은 비표면적을 가지는 메조포러스 실리카는, (1) 증류수 500~1000㎖, 스타이렌 1~20㎖ 및 2,2'-azobis(2-methylpropionamidine)dihydrochloride(AIBA)를 스타이렌 : AIBA = 1 : 0.1 ~ 0.3 몰로 맞추어 첨가하고, 교반하면서 90~100℃에서 15~24시간 반응시킨 후, 건조하여 코어물질인 폴리스타이렌(PS)을 합성하는 단계와; (2) 증류수 500~2000㎖에 상기 합성된 폴리스타이렌(PS), 양이온 계면활성제 Cetyltrimethylammoniumchloride(CTACl) 10~50㎖ 및 실리카 전구체인 물유리(waterglass) 10~50㎖를 첨가하여 교반한 다음, 교반된 용액에 암모니아수를 첨가하여 pH를 8~10으로 맞추고, 24시간 상온 반응 후, 여과, 세척한 다음 70~90℃에서 24시간 건조하고, 500~700℃에서 5시간 소성과정을 거쳐 폴리스타이렌(PS) 코어에 실리카 쉘이 씌어진 코어-쉘 형태의 높은 비표면적을 가지는 메조포러스 실리카를 합성하는 단계와; (3) 상기 합성된 메조포러스 실리카 100중량부에 대하여 불소계 계면활성제 0.3~3중량부를 혼합 균질 교반하여 상기 메조포러스 실리카에 불소계 계면활성제가 코팅되어 초친수성을 나타내는 메조포러스 실리카를 합성하는 단계;를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 복합방수시트를 이용한 차열 또는 축열 상도도막재 적층 복합방수구조
  7. 제1항에 있어서,
    상기 보강씰링재층은, 아스팔트 30~35중량%, 프로세스오일 10~15중량%, 고무수지 2~8중량%, 점착부여제 2~4중량%, 충진제 10~15중량%, 흐름방지제 25~30중량%로 조성되는 아스팔트 방수재를 충진재 형태로 충진되거나 또는 시트형태로 접착되는 것을 특징으로 하는 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 복합방수시트를 이용한 차열 또는 축열 상도도막재 적층 복합방수구조
  8. 제1항에 있어서,
    상기 차열 또는 축열 상도도막재층은 상도도료에 중공의 코어부; 상기 코어부를 감싸며 외부로부터 흡수된 열에너지를 운동에너지로 변환하는 폴리스타이렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리에스터, 폴리아크릴레이트 및 폴리아마이드로 이루어진 군에서 선택되는 제1 코팅층과 상기 제1 코팅층을 감싸며 최외각에 위치하는 실리카, 석영, 규소, 금, 백금, 은, 구리, 코발트, 철, 니켈, 망간, 아연, 몰리브덴, 크롬 및 이들의 산화물로 이루어진 군에서 선택되는 제2 코팅층으로 구성된 쉘부;로 구성되는 유무기 하이브리드 나노 입자를 차열제로 첨가하여 차열성능을 나타내는 것을 특징으로 하는 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 복합방수시트를 이용한 차열 또는 축열 상도도막재 적층 복합방수구조
  9. 제1항에 있어서,
    상기 차열 또는 축열 상도도막재층은 상도도료에, 물 및 에탄올을 7:3 부피비율로 혼합한 물 및 에탄올의 혼합용매 400~600ml에 n-에이코산(n-Eicosane) 40~60ml 및 삼블럭 공중합체의 하나인 고분자성 계면활성제[폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드-폴리에틸렌옥사이드;HO(CH2CH2O)20(CH2CH(CH3)O)70(CH2CH2O)20H] 0.75~0.95ml를 첨가하고, 초음파 호모게나이저를 사용하여 30분간 균질 교반하여 PCM에멀젼을 제조하는 단계와; 에탄올 및 물을 2:1 부피비율로 혼합한 에탄올 및 물의 혼합용매 100~200ml에 양이온 계면활성제인 세틸트리메틸암모늄클로라이드(Cetyltrimethylammonium chloride;CTACl) 15ml 및 테트라에틸오소실리케이트(TEOS) 실리카 전구체 35~55ml를 첨가하고 교반한 다음, 교반된 용액의 pH가 3이 될때까지 염산(HCl) 16~20ml을 가하고 3시간 교반하여 산성화 및 숙성을 거쳐 테트라에틸오소실리케이트(TEOS) 실리카 전구체를 가수분해하여 테트라에틸오소실리케이트(TEOS) 실리카 전구체 가수분해화합물을 제조하는 단계와; 상기 제조된 PCM에멀젼 450~650ml에 상기 제조된 테트라에틸오소실리케이트(TEOS) 실리카 전구체 가수분해화합물 150~180ml를 10:3부피비율로 첨가하고 pH가 7~8될때까지 암모니아수(NH4OH)를 첨가하여 12시간 균질 교반 후, 정제수로 세척, 필터한 다음, 40℃에서 24시간 건조하여 PCM을 실리카 쉘에 담지하여 캡슐화하는 단계;를 포함하는 제조방법에 의해 제조된 PCM 코어-메조다공성 실리카쉘 유무기 하이브리드 마이크로캡슐을 축열제로 첨가하여 축열성능을 나타내는 것을 특징으로 하는 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 복합방수시트를 이용한 차열 또는 축열 상도도막재 적층 복합방수구조
  10. 방수하고자 하는 콘크리트 표면을 전처리하는 단계와; 상기 전처리된 콘크리트 표면에 부직포시트의 양측가장자리의 길이방향 일정 폭을 제외한 상기 부직포시트 상면에 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 방수재층이 함침 적층 형성되고, 상기 부직포시트 저면 전면에는 자착 고무화 아스팔트 접착 방수층이 적층 형성된 복합방수시트를 부착하는 단계와; 상기 부착된 복합방수시트 일측에 인접한 복합방수시트가 서로 길이방향 일정 폭에 맞대기 접합되어 부착하는 단계와; 상기 길이방향 일정 폭에 맞대기 접합되어 형성되는 접합부위 상부에 보강실링재층을 충진 또는 접착하는 단계와; 상기 방수재층 및 보강실링재층 상면에 외기 복사열을 차단시켜 주는 외기 복사열을 차열 또는 축열시켜 주는 차열 또는 축열 상도도막재층을 적층하는 단계;를 포함하는 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 불소계 계면활성제가 코팅된 메조포러스 실리카를 함유한 친환경 복합방수시트를 이용한 차열 또는 축열 상도도막재 적층 복합방수구조의 시공공법
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