KR101682679B1 - 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제 및 실링용 방수제, 그 제조방법, 시공방법 및 시공 구조체 - Google Patents

합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제 및 실링용 방수제, 그 제조방법, 시공방법 및 시공 구조체 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 조성물들이 서로 상승 작용을 하여 더욱 넓은 사용 조건에서도 장기간 방수 성능을 발현할 수 있는 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제 제조방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제 제조방법은, 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제의 조성물들 중 고무분, 보강 충진제, 개질 아스팔트 및 상기 고무분 중량의 50중량% 이내의 흐름 조절제를 내부 혼합기를 통하여 혼합하는 제1단계, 상기 제1단계에서 혼합하다가 110~120℃가 되면, 나머지 흐름 조절제를 투입하고 120~150℃로 조절한 상태에서 커플링제를 투입하여 3~10분 혼합하는 제2단계, 및 상기 제2단계에서 혼합된 재료를 90~110℃로 조절된 상태에서 가교제 및 보조재료를 투입하여 2~3분 동안 혼합하는 제3단계를 포함한다.

Description

합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제 및 실링용 방수제, 그 제조방법, 시공방법 및 시공 구조체 {SYNTHETIC RUBBER POLYMER ADHESIVE GEL TYPE WATERPROOF AGENT, WATERPROOF AGENT FOR SEALING, MANUFACTURING METHOD, CONSTRUCTION METHOD AND STRUCTURE THEREOF}
본 발명은 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제 및 실링용 방수제, 그 시공방법 및 시공 구조체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 점착 유연형 고무 아스팔트계 누수보수용 주입형으로 사용되거나, 도막재, 복합시트, 주입형 실링재, 역타설 외방수제, 열수축 방수 및 방식재 등에 사용되는 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제, 그 제조방법, 시공방법 및 시공 구조체에 관한 것이다.
일반적으로, 점착형 합성고무계 복합시트는 콘크리트 구조물의 비노출형 외부 방수공사에 적용되며, 점착겔이 사용된다. 점착겔은 아스팔트 컴파운드를 주원료로 하고, 소량의 고무성분, 특수 접착제, 무기질 분체, 계면활성재 등을 포함하여 구성된다.
아스팔트 컴파운드는 온도 변화에 매우 취약한 점탄성 물질로써 저온에서 부러지거나 고온에서 흘러내린다. 또한 시간이 지남에 따라 아스팔트 컴파운드는 경화되어 방수성능을 상실하게 된다.
특히, 옥상과 같이 온도 변화가 심한 부위에 점착형 합성고무계 복합시트를 시공하면, 아스팔트 컴파운드가 감온성에 약하므로 콘크리트 균열부위나 시공 조인트를 통하여 아스팔트 컴파운드의 기름성분이 떨어진다.
한편, 합성고무 폴리머 점착겔과 개량 아스팔트 시트는 콘크리트 구조물의 비노출 부위에 점착겔-시트 복합방수 공법으로 적용된다. 점착겔재 및 개량 아스팔트 시트는 아스팔트 컴파운드를 주원료로 하고, 소량의 고무성분을 포함한다.
점착겔재 및 개량 아스팔트 시트는 공장에서 시트 형태로 제작되며, 이때 점착겔재의 점도를 높여 낮은 유동성으로 개량 아스팔트 시트와 합지되어 복합시트재를 형성한다.
이때, 점착겔재의 점도 조절용으로 오일이 주로 사용되는데, 복합시트재 시공 후, 시간이 지남에 따라 외부환경(예, 온도, 자외선 등)에 의해 아스팔트의 고휘발성 오일 성분이 콘크리트 구조물과의 부착 계면으로 빠져 나온다.
따라서 점착겔재는 콘크리트 구조물로부터 박리되어 부착력을 상실하게 되고, 아스팔트 컴파운드에서 전체적인 탈유 현상(마르는 현상)으로 경화 되어 방수성능을 저하시킨다. 또한 복합시트재를 벽체에 시공하면 높은 온도에서 흐름 저항성이 저하되어, 점착겔재가 흘러내리거나 복합시트재 자체가 흘러내린다.
또한 일정 온도 이하(-1℃)의 동절기에는 복합시트재의 시공이 곤란하다. 점착겔재의 주성분이 아스팔트이므로 오일 성분이 없어지면 점착겔재가 빠르게 경화된다. 이로 인하여 복합시트재로 형성되는 방수층이 콘크리트 구조물로부터 들뜨게 된다.
점착겔재(실링제)는 KS F 4935에 규정되어 있다. 실링제는 투수 저항 성능, 습윤면 부착 성능, 구조물 거동 대응 성능, 수중 유실 저항 성능, 내화학 성능 및 온도 의존 성능 등을 요구한다.
이러한 요구 조건을 만족하더라도 건축물 등을 장기적인 사용하면 온도 조건이 더 가혹하게 되는데, 이때, 실링제가 얼마나 안전적으로 작용하는지 예측하기 어렵다. 이런 측면에서 살펴보면, 공지된 실링제는 재료의 특징을 고려하지 않고 너무 넓은 재료를 사용하여, 실질적으로 일부 효과를 볼 수 있으나 다른 한편으로 심각한 문제를 야기시킬 수 있다. 실제로, 실링제가 시공된 벽체에서 하절기 고온에서 실링제가 흘러내리고 있다.
일반적으로 사용되는 방수제는 장점과 문제점을 가진다. 방수제가 고분자 물질인 경우, 즉 아스팔트 방수제, 도막 방수제 및 벤토나이트 방수제는 사용되지만 쉽게 파괴될 수 있다.
방수제 파괴 시, 방수제는 방수 기능을 상실하게 된다. 또한 방수 강도가 낮아지고, 크랙이 생기거나 손상이 발생되면, 방수제는 부분적으로 쉽게 방수 기능을 상실한다.
방수제가 고무 방수제인 경우, 방수제는 우수한 강도와 높은 신율을 가지지만, 상대적으로 고가이다. 또한 미가황계 고무 방수제는 흐름을 발생시키고, 구멍을 완전히 차단하지 못한다. 가황계 고무 시트는 구멍이 생겼을 경우에는 방수 기능을 상실하고, 자착 기능을 가지지만 방수 대상 표면에 잘 부착되지 않는다.
이에 반하여, 시트형 방수제는 시트의 연결 접합부에서 문제를 쉽게 발생시킬 수 있고, 열 융착할 때, 화재, 냄새 및 안전 문제를 발생시킬 수 있다.
본 발명의 목적은 조성물들이 서로 상승 작용을 하여 더욱 넓은 사용 조건에서도 장기간 방수 성능을 발현할 수 있는 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제 및 실링용 방수제를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 버려지는 폐자원들을 환경친화성 재료로 활용하여, 자원을 아끼고 방수 성능을 극대화하는 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제 및 실링용 방수제를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 점착 유연형 고무 아스팔트계 누수보수용 주입형으로 사용되거나, 도막재, 복합시트, 주입형 실링재, 역타설 외방수제, 열수축 방수 및 방식재 등에 다양하게 사용되는 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제 및 실링용 방수제를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 상기한 방수제 및 실링용 방수제를 제조하는 제조방법 및 상기한 방수제 및 실릴용 방수제를 적용하는 시공방법 및 시공 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제는, 말단 변성된 합성고무, 부틸고무, 부틸 재생고무 및 일반 재생고무로 이루어진 고무성분의 함량이 20.0~40.0중량%, 카본블랙 1종, 수산화알미늄, 실리카 및 래드머드에서 1종 이상으로 선택되는 보강 충진제의 함량이 10.0~30.0중량%, 상기 보강 충진제와 함께 사용되는 커플링제의 함량이 0.3~2.4중량%, 분산 및 상온 강성 조절제로써 개질 아스팔트와 석유계 수지의 함량이 5.0~10.0중량%, 흐름 조절제로써 공정유, 변성재생 식용유 및 폴리부텐 함량이 30.0~60.0중량%, 가교제 함량이 0.2~1.0중량%, 및 노화방지, 활성 및 촉진제로 고무 제품에 적용되어 성능을 향상시키는 보조재료의 함량이 0.1~5.0중량%를 포함한다.
상기 말단 변성된 고무성분은 실리카 또는 금속 친화성 관능기로 말단이 변성되고, 분자량이 50만 내지 200만이며, 유리화 전이온도가 -50 내지 -35℃인 SBR(styrene butadiene rubber) 1 내지 2 종을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제는, 고무성분 전체(순수 고무분만을 고려)를 100으로 할 때, 말단 변성된 합성고무 10~35중량%, 부틸고무 20~70중량%, 재생부틸 10~25중량% 및 일반재생고무 10~20중량%를 포함하며, 이들을 합하여 전체 분자 골격의 이중 결합이 5 내지 25%일 수 있다.
상기 보강 충진제는 보강 및 분자 미끄러짐을 조절하고, 형태 안전성을 확보하기 위하여, N500, N600 및 N700계열에서 선택된 제1무기 충진제인 카본블랙 1종, 및 친수성을 가진 실리카와 입자경이 0.5 내지 10㎛인 수산화알미늄, 및 래드머드에서 적어도 1종의 제2무기 충진제를 포함하며, 제1무기 충진제와 제2무기 충진제의 비율을 중량%로 20~60 : 40~80일 수 있다.
상기 커플링제는 SI-69나 SI-75 중에서 선택하며, 상기 보강 충진제 사용량 중에서 카본블랙을 제외한 함량의 5~10중량%일 수 있다.
상기 개질 아스팔트는 연화점이 80 내지 100℃인 블로운 아스팔트를 포함하며, 상기 흐름 조절제에서 상기 공정유는 분자량이 400 내지 700이고, PCA(Polycyclic aromatic) 농도가 0 내지 3%이며, 용해도 지수가 8.0~8.5이며, 상기 폴리부텐은 분자량이 1000 내지 2400이고, 상기 변성재생 식용유는 글리세라이드로 개질된 것이며, 상기 공정유, 상기 폴리부텐 및 상기 변성재생 식용유의 합을 100으로 할 때, 공정유 15~30중량%, 변성재생 식용유 15~30중량%, 및 폴리부텐 40~70중량%일 수 있다.
상기 가교제는 유황계 가교제와 퍼옥사이드계 가교제를 포함하며, 상기 유황계 가교제와 퍼옥사이드계 가교제의 합은 고무성분의 0.5~2중량%이고, 유황 20~50중량% 및 퍼옥사이드 50~80%일 수 있다.
상기 가교제는 스테아린산과 산화아연을 더 포함하고, 스테아린산은 고무성분의 1~1.5중량%이고, 산화아연은 고무성분의 2~5중량%일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 실링용 방수제는 상기 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제와 폴리부텐을 1 : 0.5~2의 비율로 혼합하여 제조될 수 있다. 또한 본 발명의 일 실시예에 따른 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 실링용 방수제는 흔히 사용되는 방수시트로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 실링용 방수제 제조방법은, 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 실링용 방수제의 조성물들 중 고무분, 보강 충진제, 개질 아스팔트 및 상기 고무분 중량의 50중량% 이내의 흐름 조절제를 내부 혼합기를 통하여 혼합하는 제1단계, 상기 제1단계에서 혼합하다가 110~120℃가 되면, 나머지 흐름 조절제를 투입하고 120~150℃로 조절한 상태에서 커플링제를 투입하여 3~10분 혼합하는 제2단계, 및 상기 제2단계에서 혼합된 재료를 90~110℃로 조절된 상태에서 가교제 및 보조재료를 투입하여 2~3분 동안 혼합하는 제3단계를 포함한다.
상기 제1단계는 상기 흐름 조절제 중 공정유와 변성재생 식용유의 일부를 사용하며, 상기 제2단계는 혼합된 재료에 나머지 흐름 조절제를 1~3회에 걸쳐 투입하고 혼합할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제 제조방법은, 상기 제3단계를 경유하여 혼합된 재료를 넣고, 120~140℃에서 2~8시간 보관한 후 사용하는 제4단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제의 시공 구조체는, 콘크리트 구조물의 바탕체에 도막 방수재를 도포하거나 시트를 부착하여 형성되는 방수층, 및 상기 바탕체의 코너부, 시공 이음부, 관통부, 크랙부, 조인트부, 시트 마감부 중 하나인 취약 시공부에 점착되어, 상기 방수층을 상기 취약 시공부에 밀착 연결하도록 상기 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제로 형성되는 보강용 점착겔을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제의 시공 구조체는, 콘크리트 구조물의 바탕체에 상기 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제를 도포하여 형성되는 방수층, 상기 방수층에 방수 시트를 부착하여 형성되는 시트 방수층, 및 상기 시트 방수층에 보호 필름을 부착하여 형성되는 방수 보호층을 포함한다.
상기 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제는 현장에서 상기 바탕체에 도포되어 상기 방수층을 형성하고, 상기 방수 시트는 상기 방수층에 부착될 수 있다.
상기 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제로 형성되는 상기 방수층과 상기방수시트는 공장에서 일체로 제조될 수 있다.
상기 방수 시트는 개량 아스팔트 방수재, 자착식 부틸고무 방수재, 합성고분자계 방수재, 및 합성수지계 발포 방수재 중 하나로 형성될 수 있다.
상기 보호 필름은 HDPE 필름, PP필름, 부직포 및 방근용 필름 중 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제의 시공 방법은, 콘크리트 구조물의 바탕체의 코너부, 시공 이음부, 관통부, 크랙부, 조인트부, 시트 마감부 중 하나인 취약 시공부에 상기 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제로 형성되는 점착겔을 도포하는 단계, 상기 바탕체에 도막 방수재를 도포하거나 시트를 부착하여 방수층을 형성하는 단계, 및 상기 점착겔로 상기 취약 시공부를 상기 방수층에 밀착 연결하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제의 시공 방법은, 콘크리트 구조물의 바탕체에 제1항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항의 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제를 도포하여 방수층을 형성하는 단계, 상기 방수층에 방수 시트를 부착하여 시트 방수층을 형성하는 단계, 및 상기 시트 방수층에 보호 필름을 부착하여 방수 보호층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제의 시공 방법은, 상기 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제의 점도를 조절하여 유동성을 확보하여, 상기 방수제를 콘크리트 구조물의 바탕체의 크랙부, 방수층의 계면 및 조인트의 틈새 부분에 주입하여, 주입형 실링 방수부를 형성한다.
상기 크랙부를 통하여 주입되는 방수제는 상기 콘크리트 구조물의 외측에 구비되는 외방수층의 손상된 부분에서 보수 방수층을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제의 시공 방법은 상기 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제로 형성되는 점착겔을 흙막이벽에 부착하고, 시트 상의 자착식 부틸고무 방수재를 상기 점착겔에 부착하며, 상기 자착식 부틸고무 방수재에 부착되는 방수재 보호재 상에 기초 콘크리트를 타설한다.
상기 방수재 보호재는 수용성 필름으로 형성되고, 상기 자착식 부틸고무 방수재는 양생에 따라 상기 기초 콘크리트에 부착된다.
상기 자착식 부틸고무 방수재와 상기 점착겔은 공장에서 일체로 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제의 시공 방법은 상기 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제를 일측에 구비한 열수축 방식 피복재를 배관에 피복하며, 상기 배관에 열을 가하여 상기 방식 피복재를 수축시키고 상기 점착겔을 상기 배관에 점착시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따른 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제의 시공 방법은
상기 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제로 형성되는 점착겔을 버림 콘크리트 상부에 부착하고, 시트 상의 자착식 부틸고무 방수재를 상기 점착겔에 부착하며, 상기 자착식 부틸고무 방수재에 부착되는 방수재 보호재 상에 기초 콘크리트를 타설한다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 방수제(점착겔)에 고무성분(부틸고무)을 주재료로 하고 흐름 조절제로 폴리부텐을 적용하므로 점착성을 반영구적으로 증대시키는 효과가 있다. 즉 일 실시예의 방수제는 더욱 넓은 사용 조건에서도 장기간 방수 성능을 발현할 수 있다.
일 실시예의 방수제는 고무분에 부틸 재생고무 및 일반 재생고무를 포함하므로 버려지는 폐자원들을 환경친화성 재료로 활용하여, 자원을 아끼고 방수 성능을 극대화할 수 있다.
일 실시예의 방수제는 고점도에서 실링제로 점착 유연형 고무 아스팔트계 누수보수용 주입형으로 사용되거나, 방수시트에 도포되도록 적절한 점도로 조절되어 도막재, 복합시트, 주입형 실링재, 역타설 외방수제, 열수축 방수 및 방식재 등에 다양하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제를 제조하는 제조방법에 대한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제를 시공하는 시공방법과 시공 구조체의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제를 시공하는 시공방법과 시공 구조체의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제를 시공하는 시공방법과 시공 구조체의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제를 시공하는 시공방법과 시공 구조체의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제5실시예에 따른 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제를 시공하는 시공방법과 시공 구조체의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제6실시예에 따른 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제를 시공하는 시공방법과 시공 구조체의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제7실시예에 따른 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제를 시공하는 시공방법과 시공 구조체의 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제는 고무성분, 보강 충진제, 커플링제, 분산 및 상온 강성 조절제, 흐름 조절제, 가고제 및 보조 재료를 포함한다.
고무성분은 말단 변성된 합성고무, 부틸고무, 부틸 재생고무 및 일반 재생고무로 이루어지며, 함량이 20~40중량%이다. 보강 충진제는 카본블랙 1종, 수산화알미늄, 실리카 및 래드머드에서 1종 이상으로 선택되며, 함량이 10.0~30.0중량%이다.
커플링제는 보강 충진제와 함께 사용되며, 함량이 0.3~2.4중량%이다. 분산 및 상온 강성 조절제는 개질 아스팔트와 석유계 수지를 포함하며, 함량이 5.0~10.0중량%이다.
흐름 조절제는 공정유, 변성재생 식용유 및 폴리부텐을 포함하며, 함량이 30.0~60.0중량%이다. 가교제는 함량이 0.2~1.0중량%이다. 보조 재료는 노화방지, 활성 및 촉진제로 고무 제품에 적용되어 성능을 향상시키며, 함량이 0.1~5.0중량%이다.
고무성분은 고무 성질을 가지는 고분자 물질로 이루어지며, 일반적으로 시중에서 사용하는 수십, 수백 종의 원료고무 중 요구되는 특성들을 만족하면서 성능을 극대화 할 수 있는 것으로 선정된다. 일례로써, 부틸고무는 우수한 기체 투과 성능을 가지며, 이중 결합이 적어서 장기적으로 우수한 내구성을 가진다. 따라서 고무성분은 부틸고무를 한 축으로 사용한다.
또한, 고무성분은 고무의 미끄러짐을 적절히 조절 하기 위하여, 분자의 말단이 충진제와 반응할 수 있도록 기능성 변성되어 있는 폴리머와 같이 사용되어, 분자의 엉킴, 충진제와 분자의 결합, 폴리머 분자간 가교 결합이 적절히 분포되어 넓은 온도 범위에서도 흐름성과 형태 안정성 및 점착성을 안정적으로 구현 가능케 한다.
기본적으로, 부틸고무와 카본블랙 및 대부분의 유기물들은 친수성이 아니므로 습윤 환경에서 시트 부착성이나 치밀성이 떨어지는 데, 이를 방지하기 위하여, 친수성 충진제가 적용된다.
예를 들면, 친수성 충진제는 실리카, 래드머드 및 수산화알루미늄를 포함한다. 합성고무는 친수성 충진제 미립자와 결합될 수 있는 관능기를 말단에 도입하고 있다.
본 발명의 일 실시예에 적용되는 말단 변성된 고무성분은 실리카 또는 금속 친화성 관능기로 말단이 변성되고, 분자량이 50만 내지 200만이며, 유리화 전이온도가 -50 내지 -35℃인 SBR(styrene butadiene rubber) 1 내지 2 종을 포함한다.
SBR은 비닐이나 스틸렌의 함량이 너무 많으면 낮은 온도에서의 고무성분이 성질이 급격히 저하된다. 따라서 SBR은 유리화 전이온도가 -50 내지 -35℃인 낮은 비닐 함량을 가지고, 분자의 흐름을 억제하기 위하여 스틸렌의 함량이 20중량% 내지 35중량%이며, 분자량이 50만 내지 200만이다.
분자량이 50만 미만이면 분자간의 얽힘이 적어서 흐름이 발생되고, 분자량이 200만 초과이면 온도에 대한 민감성이 향상되고 흐름에 대한 문제 발생이 억제되지만 가공이 어려워지고 말단 변성된 량이 상대적으로 적어져서 실리카 등의 분산을 악화시킬 수 있다.
또한 유리화 전이온도가 -50℃ 미만이면 겨울철에 쉽게 딱딱해져서 시공이 어렵고, 실링 효율이 떨어지게 된다. 또한 유리화 전이온도가 -35℃보다 높게 되는 경우 필연적으로 SBR의 스틸렌 함량이 기준량보다 적어져야 하는데 이 경우, 높은 온도에서 분자 미끄러짐을 저해하던 스틸렌 함량이 너무 적어서 흘러내릴 수 있다.
SBR 고무의 종류가 매우 다양하여 바람직한 제품이 한가지만으로 충분할 경우 1종만 사용할 수 있으나, 그렇지 않을 경우 상기 조건 내에서 분자량이 다르거나, 스틸렌 함량이 다른 2종을 혼합하여 그 특성을 발휘하도록 하는 것이 원가를 낮추고 가공을 유리하게 할 수 있다.
물론, 이러한 상용 제품의 SBR은 고무용 공정유를 포함할 수 있다. 이 경우 고무분으로 포함된 공정유는 나중에 고우용 공정유로 환산된다.
부틸 재생고무는 재생고무에서 부틸고무의 성분이 45~65중량%, 카본블랙 25~35중량%, 아세톤 추출분 2~10중량%, 및 에쉬(ash) 1~10중량%를 포함하면서, 100℃에서 무니 점도가 15~40이다.
일반 재생고무는 고무분 55~70중량%, 카본블랙 25~40중량%, 아세톤 추출분 2~20중량%, 및 에쉬(ash) 1~20중량%를 포함하면서, 100℃에서 무니 점도가 35~65이다.
한편, 고무성분은 고무성분 전체(순수 고무분만을 고려)를 100으로 할 때, 말단 변성 합성고무 10~35중량%, 부틸고무 20~70중량%, 부틸 재생고무 10~25중량% 및 일반 재생고무 10~20중량%를 포함하며, 이들을 합하여 전체 분자 골격의 이중 결합이 5 내지 25%이다.
이와 같이, 고무 성분의 조성비는 원가를 낮추기 위하여 재생 재료를 사용하여 환경 친화성으로 설계하고, 재료가 가진 특징을 살리면서 약점을 최소화 하도록 구성되었다.
말단 변성 합성고무는 실리카와 같은 보강성 충전제와 친화성이 있는 관능기를 포함하고 있으므로 서로 반응하여 분산을 돕고 분자의 말단이 결합된 충전제에 의하여 흐름성을 조절한다. 따라서 같이 사용하는 충전제의 사용비와 적절히 조화를 맞추어야 하고, 부틸고무의 내후성과 기체 투과성의 장점과 이중결합이 적어서 부분적인 가교 결합을 조절하기 위하여, 말단 변성 합성고무의 조성비는 10~35중량% 범위 내에 있는 것이 바람직하다.
부틸고무는 기본적인 방수 성능이나, 내후성, 노화 특성에는 탁월하나 이중 결합이 적어서 가교시키는 것에 장애가 있고, 또한 고가 재료로 제품의 경쟁력을 떨어뜨릴 수 있다. 또한 부틸고무는 낮은 온도에서 흐름성이 급격히 저하되는 성능을 가지므로 시공에 장애를 받을 수 있다. 따라서다른 재료와 같이 사용시, 부틸고무의 조성비는 20~70중량% 범위 내에 있는 것이 바람직하다.
부틸 재생고무와 일반 재생고무는 각각 제품의 성능을 유지하면서도 가공성과 원가 경쟁력을 크게 높여준다. 따라서
부틸 재생고무 10중량% 미만 및 일반 재생고무 10량% 미만인 경우, 효과가 미미하고, 부틸 재생고무 25중량% 초과 및 일반 재생고무 20중량% 초과인 경우, 급격히 물성이 저하될 수 있다.
보강 충진제는 보강 및 분자 미끄러짐을 조절하고, 형태 안전성을 확보하기 위하여, N500, N600 및 N700계열에서 선택된 제1무기 충진제인 카본블랙 1종, 및 친수성 실리카와 입자경이 0.5 내지 10㎛인 수산화알미늄, 및 래드머드에서 적어도 1종의 제2무기 충진제를 포함하며, 제1무기 충진제와 제2무기 중진제의 비율을 중량%로 20~60 : 40~80이다.
제2무기 충진제 중 수산화알미늄이나 래드머드는 환경 재생물질로 원가를 낮추면서도 성능을 유지하지만 입자경이 0.5㎛ 미만인 경우, 고가이고 오히려 혼합 시 분산에 장애가 될 수 있으며, 입자경이 10㎛ 초과인 경우 보강성을 급격히 저하시킬 수 있다. 실리카는 고무용 실리카 배합제로 일반적으로 모두 사용 가능하다.
제1무기 충진제와 제2무기 충진제의 비율은 실리카 등에 친화성이 있는 변성 SBR과 카본과 친한 브틸고무의 사용량을 고려하여야 하고, 또한 습윤점착력 등을 고려하면, 친수성인 제2무기 충진제와 소수성 제1무기 충진제인 카본블랙(유기 충전제)량을 적절히 조화를 맞추어야 한다. 제1무기 충진제와 제2무기 충진제의 비율은 SBR과 부틸고무의 함량비와 유사한 함량비를 유지하는 것이 바람직하지만, 원가 등을 고려하여 중량%로 20~60 : 40~80 범위에서 성능에 문제가 없음이 확인되었다.
수산화 알루미늄은 친수 성능을 극대화하기 위하여, 수산화 알루미늄 성분이 99% 이상이고, 평균 입자경이 0.5 내지 10㎛ 이다. 레드머드 역시 입자경이 0.5 내지 10㎛이다. 실리카는 일반적으로 판매되는 침강 실리카일 수 있다.
수산화 알루미늄, 실리카 및 레드머드는 카본블랙과 함께 기본적으로 고무의 강성을 조절하고 한 부문과 물리 화학적으로 결합되고, 분자간 미끄러짐을 적절히 제한하여 흐름성과 강성의 균형을 맞추게 된다.
그러나 보강 충진제의 사용량이 너무 많으면 너무 딱딱해져서 방수층의 역할을 할 수 있으나, 계면과의 점착, 형태 유연형, 자가밀봉 기능, 실링 기능이 저하된다. 또한 보강 충진제는 친유성과 친수성의 비를 적절히 조절할 필요성을 가진다.
커플링제는 SI-69나 SI-75 중에서 선택하며, 보강 충진제 사용량 중에서 카본블랙을 제외한 함량의 5~10중량%이다.
일반적으로 실리카와 실란의 반응량은 입자의 크기 및 관능기의 량에 영향을 받지만 8중량% 내외가 적당하다고 알려져 있다. 5중량% 미만인 경우, 반응이 충분하지 않고, 10중량 초과이면 원가 상승을 초래한다.
커플링제는 고무와 함께 보강 충진제의 효과를 극대화하기 위하여 사용된다. 이 커플링제는 실리카, 수산화 알루미늄 또는 레드머드와 한쪽에 있는 에틸기와 반응하여 보강 충진제의 분산을 쉽게 하고, 또한 고무와 유황 결합하여 고무와 일체화됨으로써 유연성을 유지하면서도 분자간 미끄러짐을 적절히 조절 할 수 있게 한다.
분산 및 상온 강성 조절제 중 개질 아스팔트는 연화점이 80 내지 100℃인 블로운 아스팔트를 포함한다.
연화점이 80℃ 미만이면 여름철에 흘러내림이 나쁠 수 있고, 100℃ 초과이면 겨울철 시공에 나쁜 영향을 줄 수 있다. 따라서 개질 아스팔트의 사용량도 중요하지만 적절한 흐름성을 유지하기 위하여 연화점에 대한 제한이 필요하다.
다시 말해, 블로운 아스팔트는 고무와 혼합성, 사용시 고무의 강도, 흐름성, 장기 사용시 형태 유지를 향상시킬 수 있는 것으로 제한된다. 표 1에서, 블로운 아스팔트는 구분 10~20 및 20~30으로 제한된다.
구분 0~5 5~10 10~20 20~30 30~40 시험방법
침입도(25℃) 0이상 5이하 5초과 10이하 10초과 20이하 20초과 30이하 30초과 40이하 KS M 2252
연화점(℃) 130.0이상 110.0이상 90.0이상 80.0이상 65.0이상 KS M 2250
신도(25℃, cm) 0이상 0이상 1이상 2이상 3이상 KS M 2254
증발질량변화율 0.5 이하 KS M 2255
침입도 지수 2.5이상 3.0이상 2.0이상 3이상 KS M 2252
톨루엔 가용분(%) 98.5% KS M 2204
인화점(COC, ℃) 210이상 KS M 2010
흐름 조절제는 고무용 공정유, 폴리부텐 및 변성재생 식용유를 포함한다. 흐름 조절제에서, 공정유는 분자량이 400 내지 700이고, PCA(Polycyclic aromatic) 농도가 0 내지 3%이며, 용해도 지수가 8.0~8.5이고, 폴리부텐은 분자량이 1000 내지 2400이고, 상기 변성재생 식용유는 글리세라이드로 개질된 것이다.
공정유의 분자량이 400 미만이면, 쉽게 표면으로 유출되고 침출되는 경향이 있으며, 700 초과이면 공정유로써 기능(즉 혼합을 용이하게 하고, 적절한 실링 기능) 등이 악화된다.
PCA 농도는 공정유가 침출시 환경 영향을 최소화 하기 위해 관리가 필요하다. 타이어 등에서는 이미 유럽 등에서 3% 이내로 관리하고 있으므로 제품의 환경 친화성을 위하여 3% 이내의 공정유를 사용하여 한다. 이는 낮으면 낮을수록 좋다.
공정유의 혼합 후 안정성은 분자량과 함께 고무 등과의 친화성이다. 그런 측면에서 일반적으로 사용되는 부틸고무의 용해도 지수가 8.1 이내이고, 사용하고자 하는 말단 변성된 합성고무(SBR)의 용해도 지수가 8.0~8.4인 것을 고려하여 공정유의 용해도 지수가 8.0~8.5 범위의 것을 사용한 것이다.
공정유의 분자량이 400보다 낮으면, 쉽게 표면으로 유출되고 침출되는 경향이 있으며, 700보다 높으면 공정유로써 기능, 다시 말해 혼합을 용이하게 하고, 적절한 실링 기능을 가지는 등이 나빠진다.
PCA 농도는 공정유가 침출시 환경 영향을 최소화 하기 위해 관리가 필요하다. 타이어 등에서는 이미 유럽 등에서 3% 이내로 관리하고 있으므로 제품의 환경 친화성을 위하여 3% 이내의 공정유를 사용하여한다. 이는 낮으면 낮을수록 좋다. 공정유의 혼합후 안정성은 분자량과 함께 고무 등 과의 친화성이다.
그런 측면에서 일반적으로 사용되는 부틸고무의 용해도 지수가 8.1 이내이고, 사용하고자 하는 말단 변성된 합성고무(SBR)의 용해도 지수가 8.0~8.4인 것을 고려하여 공정유의 용해도 지수가 8.0~8.5 범위의 것을 사용한 것이다. 즉 흐름 조절제의 용해도 지수가 부틸고무, 말단 변성된 합성고무(SBR)의 용해도 지수와 동일 또는 유사하여야 원활히 혼합되고, 장기간 사용시에도 상 분리가 일어나지 않는다
폴리부텐은 시트를 구성하는 기본 재료 중 하나이므로 너무 낮을 경우 매우 큰 분자량을 가진 고무 성분과 장기적으로 사용시 상분리가 나타날 수 있고, 반대로 너무 큰 경우는 실링제나 시트로 사용시 틈새를 막아주는 흐름성이 나빠진다. 가장 적합한 폴리부텐의 분자량은 1000 내지 2400이다.
또한, PCA 농도는 흐름 조절제 사용으로 침출시, 환경오염을 최소화 한다. 예를 들면, 공정유는 나프테닉 오일, 취급 증류 아미노 추출물(TDAE, tetrakis(dimethylamino)ethylene) 오일 또는 RAE 오일일 수 있다.
변성재생 식용유는 자원의 재활용 차원에서 많은 양을 사용할 수 있으나, 상기한 용해도와 분자량 등에 따라 상용성이 악화될 수 있다. 실제 그대로 사용하는 경우 기계적 물성을 저하시킬 수 있고, 쉽게 상분리가 일어날 수 있으며, 사용 시 침출되어 나오는 양이 많아질 수 있다.
이러한 단점을 보완하기 위하여, 변성재생 식용유는, 화학식 1과 같은 글리세라이드로 개질되어 사용한다.
Figure 112016030726313-pat00001
흐름 조절제에서, 공정유, 폴리부텐 및 변성재생 식용유의 합을 100으로 할 때, 공정유 15~30중량%, 변성재생 식용유 15~30중량%, 및 폴리부텐 40~70중량%일 수 있다. 재생고무를 사용한 경우는 재생고무 내에 존재하는 공정유의 함량은 고무용 공정유로 환산하여 계산할 수 있다.
흐름 조절제로 사용하는 폴리부텐, 공정유, 변성재생 식용유의 사용비는 이중 결합이 전혀 없고, 분자량이 큰 폴리부텐의 장기적인 제품 안정성에는 가장 유리하지만 고가여서 가격 경쟁력을 저하할 뿐만 아니라, 고무와의 상용성 측면에서는 공정유와 변성재생 식용유가 오히려 우수하다.
그러나 이들이 너무 많으면 또한 장기적으로 물성이 저하된다. 따라서 가공성, 원가, 장기 사용 안정성 측면에서 이들을 적적히 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 평가 결과는 실시예에서 제시된 비율 적용 시, 가장 효과적인 것으로 확인되었다.
가교제는 방수제의 온도에 대한 영향을 줄이고, 장기간 사용 및 자가 실링이 되면서도 흘러내림을 방지하기 위하여, 고분자 간에 일정량의 가교 결합을 형성하며, 유동성을 가지면서도 재료 전체가 일체화 되어, 흘러내리지 않게 한다.
가교제는 유황계 가교제와 퍼옥사이드계 가교제를 포함하하며, 유황계 가교제와 퍼옥사이드계 가교제의 합은 고무성분의 0.5~2중량%이고, 유황 20~50중량% 및 퍼옥사이드 50~80%이다. 일례로써, 퍼옥사이드는 1, 4 벤조퀴논디옥심(Benzoquinone dioxime)과 과산화벤조일(Benzoyl Peroxide)을 50:50으로 사용한다.
전체 성분 중 고무분의 함량이 적을 경우 가교제의 분율을 크게 하고, 고무분의 함량이 많을 경우 가교제의 분율을 작게 한는 것이 좋다. 가교제가 2중량%를 초과하면 가교 결합의 양이 많아져서 흐름성이 현저히 낮아지고 향후 틈이 벌여지거나, 구멍이 생겼을 때 실링 효과가 악화되며, 0.5중량% 미만이면, 고무 분자간 결합이 충분치 못하여 지속적으로 흘러내리는 문제가 유발된다.
가교제의 종류를 두 가지 유황과 퍼옥사이드를 사용하는 것은 이중 결합함량이 매우 작은 부틸고무와 상대적으로 최소 10배 이상 많은 다른 합성고무를 동시에 사용하고 있는 재료의 특성상 적절한 가교 결합량을 유지하면서도, 장기 사용 안정성과 가압가교가 아닌 고온에 보관하여 가교하는 특성을 고려하여 결정하였다. 수많은 평가를 통하여 유황은 20~50중량%, 퍼옥사이드 50~80중량%일 때, 원하는 성능이 발휘되었다. 퍼옥사이드는 50~80중량%일 때, 원하는 성능이 발휘되었다.
가교제는 가교를 율적으로 하기 위하여 스테아린산과 산화아연을 더 포함할 수 있다. 이는 가교의 속도와 활성화 에너지를 낮추어서 가교를 위하여 고온에서 보관하는 시간을 단축할 수 있고, 가교제 사용량을 낮게 사용하여도 효과를 유지할 수 있게 한다.
스테아린산은 고무성분의 1~1.5중량%이며, 산화아연은 고무성분의 2~5중량%이다. 스테아린산과 산화아연의 함량이 각각 1, 2 중량% 미만인 경우, 사용한 효과가 거의 나타나지 않거나 편차가 심하고, 각각 1.5, 5중량% 초과인 경우 물성에는 차이가 없으나 잉여성분이 된다. 또한 스테아린산과 산화아연은 서로 반응하여 이러한 효과를 가져오므로 그 사용량을 가능하면 1:2~1:3의 비율로 사용하면 더욱 좋다.
한편, 일 실시예의 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 실링제 방수제는 실링제로 사용될 수 있도록 상기한 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제와 폴리부텐을 1 : 0.5~2의 비율로 혼합하여 제조될 수 있다.
이 비율은 충분한 흐름성을 부여하여 좁은 틈이나, 구멍을 메워 주는 특성을 부여하기 위한 것이다. 따라서 비율이 1:0.5 미만이면 흐름성이 현저히 저하되어 실링제로 사용이 불가하게 되고, 비율이 1:2 초과이면 폴리부텐 량이 너무 많아지면서 과도한 흐름성으로 인하여 여름철에 흘러내리는 문제가 나타난다.
한편, 상기한 방수제 조성물들은 고체 상태, 액체 상태 및 분말 상태 등으로, 그 형태가 서로 다르고, 재료가 가지고 있는 강도나 점성 등이 매우 다르다. 따라서 상기 조성물들을 단순히 같이 혼합하는 경우 원하는 방수제 제품을 얻기 어렵다. 따라서 조성물들에 대한 적절한 제조 과정과 처리 과정이 필요하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제를 제조하는 제조방법에 대한 순서도이다. 도 1을 참조하면, 일 실시예의 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제 제조방법은 제1단계(ST1), 제2단계(ST2), 제3단계(ST3) 및 제4단계(ST4)를 포함한다.
제1단계(ST1)는 폴리부텐을 포함하는 상기의 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제의 조성물들 중 고무분, 보강 충진제, 개질 아스팔트 및 상기 고무분 중량의 50중량% 이내의 흐름 조절제를 내부 혼합기를 통하여 혼합한다.
제2단계(ST2)는 제1단계(ST1)에서 혼합된 재료가 120℃ 내외가 되면 여기에 추가로 나머지 흐름 조절제를 투입하고 혼합하여, 120~150℃로 조절한 상태에서 커플링제를 투입하여 3~10분 혼합한 다음 시트화 하고 냉각하여 재료를 준비한다.
제3단계(ST3)는 제2단계(ST2)에서 혼합된 재료에 가교제 및 보조재료를 혼합기에 투입하여 90~110℃로 조절된 상태에서 2~3분 동안 혼합한다.
제1단계(ST1)와 제2단계(ST2)로 나누어서 재료를 투입하는 것은 흐름 조절제를 모두 함께 투입할 경우, 초기 재료들이 전단 응력을 받지 못하여 미끄러지는 현상으로 인하여 혼합이 원활하기 못하기 때문이다.
제2단계(ST2)에서, 나머지 흐름 조절제를 너무 높은 온도에서 투입하여도 혼합기 내에서 미끄러짐이 심하게 발생하게 된다. 커플링제의 투입 후 가공 온도와 혼합시간은 커플링제가 실리카 등의 충진제 결합을 하는 온도와 관련이 있다. 120℃ 미만이면 결합이 일어나지 않아 분산이 잘 안되고, 150℃ 초과이면 커플링제의 분자 구조 내에 들어 있는 황이 분리되어 고무와 가교 결합을 미리 만들어서 제품을 사용할 수 없게 된다.
제2단계(ST2) 에서, 혼합 시간이 3분 미만이면 분산이 충분히 일어나지 않아서 혼합된 재료가 특성을 발휘할 수 없게 되고, 10분 초과이면 커플링제의 유황이 고무와의 반응을 시작할 뿐 아니라, 에너지 효율이 크게 저하될 수 있다.
제3단계(ST3)의 혼합에서 재료를 투입하고 혼합하여 최고 온도가 110℃로 넘지 않은 상태로 유지하는 것은 흐름성을 유지하고 재료의 분산을 극대화하면서도 가교제가 120℃ 초과에서 고무와 반응을 시작하게 되어 부분적인 스코치 현상을 일으켜 제품을 버릴 수 있기 때문이다. 가교제 및 보조재료를 투입하여 2~3분 동안 혼합하는 것 또한 역시 충분한 분산을 확보하면서 사전 가교 결합을 방지하기 위함이다.
제1단계(ST1)는 흐름 조절제 중 공정유와 변성재생 식용유의 일부를 사용할 수 있다. 제2단계(ST2)는 혼합된 재료에 나머지 흐름 조절제를 투입할 때는 혼합 시간을 단축하거나 혼합 효율을 고려하여 1~5회에 걸쳐 나누어 투입하고 혼합할 수 있다.
제4단계(ST4)는 제3단계(ST3)를 경유하여 혼합된 재료의 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 실링용 방수제를 120~140℃에서 2~8시간 보관한 후 사용할 수 있다.
합성고무 폴리머 점착겔 타입의 실링용 방수제를 120~140℃에서 보관하면, 혼합된 재료 내부의 가교제와 재료들이 반응하여 적절한 가교 결합을 형성하여 흐름성을 가지면서 재료 전체가 일체화 되는 시트제 및 실링제의 특성이 향상될 수 있다.
보관 온도가 120℃ 미만이면 가교가 일어나지 않고, 반대로 140℃ 초과이면 표면과 내부의 가교 정도의 차이가 현저하게 발생 할 수 있고 재료들의 상이 분리 될 수 있다.
보관 시간은 온도가 낮을 때는 긴 시간으로 설정되고, 온도가 높을 때는 짧은 시간으로 설정된다. 화학 반응 시간으로 볼 때는 온도가 10℃ 올라 갈 때마다 두 배의 시간이 필요하지만, 열전달 반응 개시 시간을 고려하여 1.5배 정도 시간을 산정하고, 가교제의 량에 따라 적절히 조정한다.
한편, 상기와 같은 조성물을 사용하여, 상기와 같은 제조방법으로 제조된 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제는 아래에 기재되는 시공 방법으로 시공되어 시공 구조체를 형성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제를 시공하는 시공방법과 시공 구조체의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제를 시공하는 시공방법과 시공 구조체의 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 일 실시예에 방수제의 시공 방법은 점착겔을 도포하는 단계, 방수층을 형성하는 단계, 및 점착겔로 취약 시공부를 방수 시트에 밀착 연결하는 단계를 포함한다.
취약 시공부는 콘크리트 구조물의 바탕체의 코너부(11), 시공 이음부, 관통부(12, 도 3 참조), 크랙부, 조인트부 또는 시트 마감부 등을 포함한다. 점착겔을 도포하는 단계는 일 실시예의 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제로 형성되는 점착겔(20)을 바탕체(10)의 코너부(11) 및 관통부(12)에 도포한다.
방수층을 형성하는 단계는 바탕체(10)에서 도막 방수재를 도포하거나 시트를 부착하여 방수층(21, 31)을 형성한다. 도막 방수재는 일반 방수재 또는 상기에 개시된 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제의 점도를 조절하여 사용될 수 있다. 즉 점착겔(20)과 도막 방수재는 동일한 조성물로 구성될 수 있다.
점착겔(20)로 취약 시공부를 방수층(21, 31)에 밀착 연결하는 단계는 방수층(21, 31)을 형성하므로 점착겔(20)이 방수층(21, 31)을 취약 시공부(코너부(11) 및 관통부(12))에 밀착 연결한다.
따라서 코너부(11) 및 관통부(12)에서 방수층(21, 31)이 바탕체(10)에 견고하게 부착될 수 있다. 일례로서, 취약 시공부(11, 12)에서 방수층(21, 31)을 가압함으로써 점착겔(20)이 방수층(21, 31)을 취약 시공부(코너부(11) 및 관통부(12))에 더욱 견고하게 밀착 연결할 수 있다.
방수층(21, 31)의 외면에 구비되는 보호대(30)는 필름으로 형성되어 방수층(21, 31)을 보호한다.
점착겔(20)은 부틸고무를 주재료로 하고, 흐름 조절제로 폴리부텐을 포함하고 있으므로 저온 부착성, 점착성 유지기간, 내후성 및 장기적인 내구 안정성에서 우수한 특성을 가진다.
따라서 시공 구조체는 바탕체(10)에 형성되는 방수층(21, 31) 및 보강용 점착겔(20)을 포함한다. 방수층(21, 31)은 콘크리트 구조물의 바탕체(10)에 도막 방수재를 도포하거나 시트를 부착하여 형성된다.
점착겔(20)은 바탕체(10)의 코너부(11), 관통부(12), 도시하지 않은 시공 이음부, 크랙부, 조인트부, 또는 시트 마감부와 같이 취약 시공부에 점착되어, 방수층(21, 31)을 바탕체(10)에 밀착 연결한다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제를 시공하는 시공방법과 시공 구조체의 단면도이다. 도 4를 참조하면, 일 실시예에 방수제의 시공 방법은 방수층(41)을 형성하는 단계, 시트 방수층(40)을 형성하는 단계, 및 방수 보호층(50)을 형성하는 단계를 포함한다.
방수층을 형성하는 단계는 콘크리트 구조물의 바탕체(60)에 일 실시예의 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제의 점도를 조절 및 도포하여 방수층(41)을 형성한다.
시트 방수층을 형성하는 단계는 방수층(41)에 방수 시트를 부착하여 시트 방수층(40)을 형성한다. 예를 들면, 방수 시트는 개량 아스팔트 방수재, 자착식 부틸고무 방수재, 합성고분자계 방수재 또는 합성수지계 발포 방수재로 형성될 수 있다.
방수 보호층을 형성하는 단계는 시트 방수층(40)에 보호 필름을 부착하여 방수 보호층(70)을 형성한다. 예를 들면, 보호 필름은 HDPE 필름, PP필름, 부직포 또는 방근용 필름으로 형성될 수 있다. 방수 보호층(70)은 시트 방수층(40)의 일면에 합지되어 공장에서 제작될 수 있다.
따라서 시공 구조체는 바탕체(60)에 순차적으로 형성되는 방수층(41), 시트 방수층(40) 및 방수 보호층(50)을 포함한다. 방수층(41)의 도막 방수재는 일 실시예의 점착겔 타입의 방주제의 점도 조절을 액상고무 일종인 폴리부텐과 소량의 변성재생 식용유를 적용함으로써 점착성을 반영구적으로 유지하면서 환경친화성을 가질 수 있다.
한편, 일체형은 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제를 공장에서 시트 방수층(40)에 부착하여, 방수층(41)과 시트 방수층(40) 및 방수 보호층(70)의 적층 구조를 형성하여 현장에서 시트 시공 방법으로 시공될 수 있다.
그리고 분리형은 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제를 현장에서 콘크리트 바탕면(60)에 전체적으로 도포한 다음, 일반 방수시트(예를 들면, 시트 방수층(40) 및 방수 보호층(70))를 위에 시공하는 방법으로 시공될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제를 시공하는 시공방법과 시공 구조체의 단면도이다. 도 5를 참조하면, 일 실시예의 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제는 점도를 낮게 조절하여 유동성을 확보함으로써, 누수가 발생된 크랙부, 방수층의 계면 및 조인트의 틈새 부분에 주입형 실링재로 사용되어 누수 보수재로 사용될 수 있다. 주입형 실링재는 지하차도, 공동구, 터널, 옥상 슬라브와 같은 콘크리트 구조물인 바탕체(80)의 누수 부위에 주입되어 주입형 실링 방수부(81)를 형성한다.
즉, 방수제는 크랙부(82)를 통하여 주입되고, 콘크리트 구조물인 바탕체(80)의 외측에 구비되는 외방수층(83)의 손상된 부분에 이르러 보수 방수층(84)을 형성한다. 크랙부(82)에 채워지는 실링 방수부(81)와 보수 방수층(84)은 외방수층(83)을 보완하게 된다. 크랙부(82)에 주입기(85)를 설치하여 방수제를 쉽게 주입할 수 있도록 크랙부(82)는 천공될 수 있다. 바탕체(80)의 외측에는 수압 및 토압이 작용할 수도 있다.
바탕체(80)의 외측에 외방수층이 없는 경우(도시하지 않았으나 도 5를 참조하면), 바탕체(80)에 주입구를 천공하고, 주입기를 설치하여 우레탄을 주입하여 크랙부(82)의 외측에 외방수층을 형성한 후, 주입기(85)로 방수제를 주입하여, 실링 방수부(81)를 형성하는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 제5실시예에 따른 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제를 시공하는 시공방법과 시공 구조체의 단면도이다. 도 6을 참조하면, 일 실시예의 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제는 방수 시트에 적합하도록 점도를 조절하여 점착겔로 사용됨으로써 역타설 외방수재로 사용될 수 있다.
벽체를 예로 설명하면, 역방수 공법은 지하에 흙막이벽(91)을 타설하고, 흙막이벽(91)에 일 실시예의 방수제의 점착겔(92)를 부착하며, 외방수재인 자착식 부틸고무 방수재(93)를 점착겔(92)에 부착하고, 기초 콘크리트(95)를 타설한다.
점착겔(92)은 부틸고무를 포함하므로 시트 상의 자착식 부틸고무 방수재(93)와 쉽게 일체화 될 수 있다. 역타설 외방수재는 자착식 부틸고무 방수재(93)를 점착겔(92)를 개재하여 흙막이벽(91)에 점착으로 부착하며, 지하 구조물의 합벽 구간 및 지하 최하층 바닥에 효과적으로 적용될 수 있다.
자착식 부틸고무 방수재(93)에는 방수재 보호재(94)가 부착되어 있다. 지하 구조물의 역방수 공법에는 타설 콘크리트, 즉 흙막이벽(91)과 외방수재의 부착성이 중요한데, 외방수재의 자착식 부틸고무 방수재(93)는 점착겔(92)과 함께 양생하는 타설 콘크리트(흙막이벽(91))에 완전히 부착되는 특성을 가진다. 외방수재(자착식 부틸고무 방수재(93)와 방수재 보호재(94)) 위에 기초 콘크리트(95)가 타설되어 지하 구조물의 내구 공간을 형성한다.
방수재 보호재(94)는 수용성 필름으로 형성되어, 기초 콘크리트(95) 타설시 녹아지므로 자착식 부틸고무 방수재(93)는 흙막이벽(91) 및 기초 콘트리트(95)와 견고하게 부착될 수 있다.
상기와 같이 점착겔(92)과 외방수재인 자착식 부틸고무 방수재(93)를 흙막이벽(91)에 순차적으로 부착할 있다. 또한 자착식 부틸고무 방수재(93)와 점착겔(92)은 공장에서 일체로 제조되어 현장에서 흙막이벽(91)에 바로 부착하여 사용될 수도 있다. 작업성이 향상되고 작업 정밀도가 향상될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제6실시예에 따른 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제를 시공하는 시공방법과 시공 구조체의 단면도이다. 도 7을 참조하면, 일 실시예의 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제는 매설 배관 또는 노출 배관의 부식 방지를 위하여 배관(71)의 외부에 부착되는 열수축 시트(예, 가교 폴리에틸렌 시트)(또는 테이프)와 같은 방식 피복재(73)에 적합하도록 점도를 조절하여 점착겔(72) 또는 점착제로 사용될 수 있다.
배관(71)에 점착겔(72)을 도포하고, 점착겔(72) 상에 방식 피복재(73)(예, 가교 폴리레틸렌 시트)를 피복한 후, 배관(71) 등에 열을 가하면, 방식 피복재(73)는 열에 의하여 수축하고, 점착겔(72)은 열에 의하여 점도가 낮아지면서 방식 하고자 하는 배관(71)의 표면(예 용접부(74) 등)에 점착되어, 외부 환경으로부터 배관(71) 등을 보호할 수 있다. 점착겔(72)은 방식 피복재(73)(가교 폴리에틸렌 시트)의 일면에 도포되어 공장에서 일체로 제작될 수 있다.
즉 제6실시예는 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제를 열수축 시트로 활용하는 방법이다. 제6실시예는 점착겔을 배관에 도포하지 않고, 공장에서 가교 폴리에틸렌 시트의 한 면에 점착겔(72)을 도포하여 현장에서 배관(71)에 방식 피복재(73)(가교 폴리에틸렌 시트)를 피복시키는 방식이다.
도 8은 본 발명의 제7실시예에 따른 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제를 시공하는 시공방법과 시공 구조체의 단면도이다. 도 8을 참조하면, 일 실시예의 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제는 방수 시트에 적합하도록 점도를 조절하여 점착겔로 사용됨으로써 지하구조물의 버림 콘크리트 바닥의 역타설 외방수재로 사용될 수 있다.
지하구조물 바닥을 예로 설명하면, 역타설 외방수 공법은 지하의 버림 콘크리트(911)에 일 실시예의 방수제의 점착겔(921)을 상향 부착하며, 외방수재인 자착식 부틸고무 방수재(931)와 방수재 보호재(941)를 순차적으로 부착하고, 방수재 보호재(941) 상에 기초 콘크리트(951)를 타설한다.
지하구조물 바닥의 역타설 외방수 공법에는 버림 콘크리트(911)와 외방수재인 자착식 부틸고무 방수재(931)의 부착성이 중요한데, 자착식 부틸고무 방수재(931)는 점착겔(921)과 함께 양생하는 버림 콘크리트(911)에 완전히 부착되는 특성을 가진다.
방수재 보호재(941)는 수용성 필름으로 형성되어, 기초 콘크리트(951) 타설시 녹아지므로 자착식 부틸고무 방수재(931)는 버림 콘크리트(911) 및 기초 콘트리트(951)와 견고하게 부착될 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10, 60, 80: 바탕체 11: 코너부
12: 관통부 20, 72, 92, 921: 점착겔
21, 31, 41: 방수층 30: 보호대
50: 방수 보호층 70: 방수 보호층
71: 배관 73: 방식 피복재(가교 폴리레틸렌 시트)
74: 용접부 81: 실링 방수부
82: 크랙부 83: 외방수층
84: 보수 방수층 85: 주입기
91: 흙막이벽 93, 931: 자착식 부틸고무 방수재
94, 941: 방수재 보호재 95, 951: 기초 콘크리트
911: 버림 콘크리트

Claims (27)

  1. 말단 변성된 합성고무, 부틸고무, 부틸 재생고무 및 일반 재생고무로 이루어진 고무성분의 함량이 20.0~40.0중량%;
    카본블랙 1종, 수산화알미늄, 실리카 및 래드머드에서 1종 이상으로 선택되는 보강 충진제의 함량이 10.0~30.0중량%;
    상기 보강 충진제와 함께 사용되는 커플링제의 함량이 0.3~2.4중량%;
    분산 및 상온 강성 조절제로써 개질 아스팔트와 석유계 수지의 함량이 5.0~10.0중량%;
    흐름 조절제로써 공정유, 변성재생 식용유 및 폴리부텐 함량이 30.0~60.0중량%;
    가교제 함량이 0.2~1.0중량%; 및
    노화방지, 활성 및 촉진제로 고무 제품에 적용되어 성능을 향상시키는 보조재료의 함량이 0.1~5.0중량%
    를 포함하고,
    상기 말단 변성된 고무성분은
    실리카 또는 금속 친화성 관능기로 말단이 변성되고, 분자량이 50만 내지 200만이며,
    유리화 전이온도가 -50 내지 -35℃인 SBR(styrene butadiene rubber) 1 내지 2종
    을 포함하며,
    고무성분 전체(순수 고무분만을 고려)를 100으로 할 때,
    말단 변성된 합성고무 10~35중량%, 부틸고무 20~70중량%, 재생부틸 10~25중량% 및 일반재생고무 10~20중량%를 포함하며,
    이들을 합하여 전체 분자 골격의 이중 결합이 5 내지 25%인 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보강 충진제는
    보강 및 분자 미끄러짐을 조절하고, 형태 안전성을 확보하기 위하여, 제1무기 충진제인 카본블랙, 및
    친수성을 가진 실리카와 입자경이 0.5 내지 10㎛인 수산화알미늄, 및 래드머드에서 적어도 1종의 제2무기 충진제를 포함하며,
    상기 제1무기 충진제와 상기 제2무기 충진제의 비율을 중량%로 20~60 : 40~80인 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 커플링제는
    상기 보강 충진제 사용량 중에서 카본블랙을 제외한 함량의 5~10중량%인 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 개질 아스팔트는
    연화점이 80 내지 100℃인 블로운 아스팔트를 포함하며,
    상기 흐름 조절제에서
    상기 공정유는
    분자량이 400 내지 700이고, PCA(Polycyclic aromatic) 농도가 0 내지 3%이며, 용해도 지수가 8.0~8.5이며,
    상기 폴리부텐은
    분자량이 1000 내지 2400이고,
    상기 변성재생 식용유는
    글리세라이드로 개질된 것이며,
    상기 공정유, 상기 폴리부텐 및 상기 변성재생 식용유의 합을 100으로 할 때,
    공정유 15~30중량%, 변성재생 식용유 15~30중량%, 및 폴리부텐 40~70중량%인 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가교제는 유황계 가교제와 퍼옥사이드계 가교제를 포함하며,
    상기 유황계 가교제와 퍼옥사이드계 가교제의 합은 고무성분의 0.5~2중량%이고,
    유황 20~50중량% 및 퍼옥사이드 50~80%인 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가교제는
    스테아린산과 산화아연을 더 포함하고,
    스테아린산은 고무성분의 1~1.5중량%이며,
    산화아연은 고무성분의 2~5중량%인 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제.
  9. 제1항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항의 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제와 폴리부텐을 1 : 0.5~2의 비율로 혼합하여 제조된 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 실링용 방수제.
  10. 제9항의 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 실링용 방수제의 조성물들 중 고무분, 보강 충진제, 개질 아스팔트 및 상기 고무분 중량의 50중량% 이내의 흐름 조절제를 내부 혼합기를 통하여 혼합하는 제1단계;
    상기 제1단계에서 혼합하다가 110~120℃가 되면, 나머지 흐름 조절제를 투입하고 120~150℃로 조절한 상태에서 커플링제를 투입하여 3~10분 혼합하는 제2단계; 및
    상기 제2단계에서 혼합된 재료를 90~110℃로 조절된 상태에서 가교제 및 보조재료를 투입하여 2~3분 동안 혼합하는 제3단계
    를 포함하는 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 실링용 방수제 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1단계는
    상기 흐름 조절제 중 공정유와 변성재생 식용유의 일부를 사용하며,
    상기 제2단계는
    혼합된 재료에 나머지 흐름 조절제를 1~3회에 걸쳐 투입하고 혼합하는 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 실링용 방수제 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제3단계를 경유하여 혼합된 재료를 넣고, 120~140℃에서 2~8시간 보관한 후 사용하는 제4단계를 더 포함하는 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 실링용 방수제 제조방법.
  13. 콘크리트 구조물의 바탕체에 도막 방수재를 도포하거나 시트를 부착하여 형성되는 방수층; 및
    상기 바탕체의 코너부, 시공 이음부, 관통부, 크랙부, 조인트부, 시트 마감부 중 하나인 취약 시공부에 점착되어, 상기 방수층을 상기 취약 시공부에 밀착 연결하도록 제1항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항의 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제로 형성되는 보강용 점착겔
    을 포함하는 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제의 시공 구조체.
  14. 콘크리트 구조물의 바탕체에 제1항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항의 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제를 도포하여 형성되는 방수층;
    상기 방수층에 방수 시트를 부착하여 형성되는 시트 방수층; 및
    상기 시트 방수층에 보호 필름을 부착하여 형성되는 방수 보호층
    을 포함하는 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제의 시공 구조체.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제는 현장에서 상기 바탕체에 도포되어 상기 방수층을 형성하고,
    상기 방수 시트는 상기 방수층에 부착되는
    합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제의 시공 구조체.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제로 형성되는 상기 방수층과 상기방수시트는 공장에서 일체로 제조되는
    합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제의 시공 구조체.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 방수 시트는
    개량 아스팔트 방수재, 자착식 부틸고무 방수재, 합성고분자계 방수재, 및 합성수지계 발포 방수재 중 하나로 형성되는 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제의 시공 구조체.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 보호 필름은
    HDPE 필름, PP필름, 부직포 및 방근용 필름 중 하나를 포함하는 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제의 시공 구조체.
  19. 콘크리트 구조물의 바탕체의 코너부, 시공 이음부, 관통부, 크랙부, 조인트부, 시트 마감부 중 하나인 취약 시공부에 제1항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항의 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제로 형성되는 점착겔을 도포하는 단계;
    상기 바탕체에 도막 방수재를 도포하거나 시트를 부착하여 방수층을 형성하는 단계; 및
    상기 점착겔로 상기 취약 시공부를 상기 방수층에 밀착 연결하는 단계
    를 포함하는 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제의 시공 방법.
  20. 콘크리트 구조물의 바탕체에 제1항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항의 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제를 도포하여 방수층을 형성하는 단계;
    상기 방수층에 방수 시트를 부착하여 시트 방수층을 형성하는 단계; 및
    상기 시트 방수층에 보호 필름을 부착하여 방수 보호층을 형성하는 단계
    를 포함하는 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제의 시공 방법.
  21. 제1항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항의 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제의 점도를 조절하여 유동성을 확보하여, 상기 방수제를 콘크리트 구조물의 바탕체의 크랙부, 방수층의 계면 및 조인트의 틈새 부분에 주입하여, 주입형 실링 방수부를 형성하는 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제의 시공 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 크랙부를 통하여 주입되는 방수제는
    상기 콘크리트 구조물의 외측에 구비되는 외방수층의 손상된 부분에서 보수 방수층을 형성하는 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제의 시공 방법.
  23. 제1항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항의 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제로 형성되는 점착겔을 흙막이벽에 부착하고,
    시트 상의 자착식 부틸고무 방수재를 상기 점착겔에 부착하며,
    상기 자착식 부틸고무 방수재에 부착되는 방수재 보호재 상에 기초 콘크리트를 타설하는
    합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제의 시공 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 방수재 보호재는 수용성 필름으로 형성되고,
    상기 자착식 부틸고무 방수재는 양생에 따라 상기 기초 콘크리트에 부착되는
    합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제의 시공 방법.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 자착식 부틸고무 방수재와 상기 점착겔은 공장에서 일체로 제조되는
    합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제의 시공 방법.
  26. 제1항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항의 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제를 일측에 구비한 열수축 방식 피복재를 배관에 피복하며,
    상기 배관에 열을 가하여 상기 방식 피복재를 수축시키고 상기 점착겔을 상기 배관에 점착시키는 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제의 시공 방법.
  27. 제1항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항의 합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제로 형성되는 점착겔을 버림 콘크리트 상부에 부착하고,
    시트 상의 자착식 부틸고무 방수재를 상기 점착겔에 부착하며,
    상기 자착식 부틸고무 방수재에 부착되는 방수재 보호재 상에 기초 콘크리트를 타설하는
    합성고무 폴리머 점착겔 타입의 방수제의 시공 방법.
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