실리콘

 실리콘이란? 

각종 접합부(Joint)나 갈라진 틈(Seam)에 대한 수밀, 기밀을 유지하기 위하여 충진되는 물질을 일반적으로 실링재라 말하며, 이는 어느 정도 강도 및 탄성을 가지고 부재를 고정시켜 건축물의 내구성을 증진시키는 목적으로 사용되어진다. 이중 특히 탄성실링재를 실란트(Sealant)라고 한다. 충진할 때의 형태에 따라 부정형재료와 가스켓과 같은 정형재료로 나누어지는데 좁은 뜻의 실링재는 부정형재료를 말하며 부정형재료는 실란트와 코킹재로 구분된다.
  (1) 실란트(Sealant) : 신축허용율 ±0% 이상 조인트에 사용되어지는 제품
    --> Silicone, 변성 Silicone, Polysulfide, Polyurethane
  (2) 코킹재(Caulking) : 신축허용율 ±0% 이하 조인트에 사용되어지는 제품
    --> Oil, Butyl, Acryl 

 실리콘의 역사

실리콘의 역사는 건축외장공법의 발전과 함께 이룩되어 왔다. 1960년대까지는 유성코킹이 주류를 이루며 유리용
접착제 등으로 창유리를 고정시켜는 방법을 사용하여 왔으나 새로운 실링재의 등장과 지속적인 개량으로 고성능
실란트인 폴리설파이드계, 폴리우레탄계, 실리콘계, 변성실리콘계 등이 개발되고 1970년대 이후의 건축붐을 계기로 커튼월 공법이 발전되어 빌딩도 고층화 시대에 들어가게 되었다. 이와 더불어 실리콘의 수요도 급증하였으며 중요성에 대한 인식도 높아졌다. 

 실리콘의 필요 요건 

각종 접합부의 수밀, 기밀성을 확보하는 것을 목적으로 사용되는 실리콘은 다음의 3가지 요건을 만족시켜야 한다.
(1) 부재와 부재를 방수적으로 연속시킬 수 있는 물질을 이루는 기본 성능
    가) 작업성 (Extrudability, Non-Sagging or Self-Levelling)
    나) 경화성 (Tack Free Time, Curing Rate, Hardness)
    다) 부착성 (Cohesion Failure : Good Adhesion)
(2) 완전경화된 도막이 접합부의 움직임에도 파열, 박리되지 않는 내 Movement 성능
(3) 옥외의 자연 조건하에서 내 Movement성을 유지할 수 있는 내구 성능
    가) 내후성
    나) 내한, 내열성
    다) 내수성
    라) 내약품성

 실리콘의 분류

(1) 1 성분형: 실리콘계(습기경화형), 아크릴계(건조경화형)
(2) 2 성분형: 변성실리콘계, 폴리설파이드계, 폴리우레탄계(반응경화형)
    *1 성분형은 Cartridge 와 같이 경화제와 Base Polymer가 이미 한 개의 용기에 혼합되어 있어 현장에서 바로 사용할 수 있도록 포장된 제품을 말하며, 2 성분형은 경화제와 Base Polymer가 별도의 용기에 포장되어 있어 사용전 혼합하여 사용하는 제품을 말한다.

 초산형 / 비초산형 실리콘

실리콘계 실란트의 기본구조는 Base Polymer 가 폴리실록산인 것에 반하여 다른 실란트는 C-O, C-C, S-C 와 같이 탄소와의 결합을 주체로 하는 폴리머를 주성분으로 한 점이 크게 다르다. 실록산 결합의 특유의 성질인 온도 의존성이 적은 것, 내열성, 내자외선성, 내구성이 좋은 것 등의 장점이 있다. 실리콘 실란트가 수분과 반응시 방출하는 성분에 따라 초산형 (Acetoty Type)과 비초산형(Non-AcetoxyType)으로 나누어진다. 

    가) 장점
      1) 넓은 온도 범위에서 시공가능(-20℃ ～ 50℃)하다.
      2) 내열 내한성이 우수(-50℃ ～ 150℃)하다.
    나) 단점
      1) 대체적으로 단가가 높다.
      2) 실리콘 실란트 위에 페인트 도장이 불가하다.
      3) 석재(화강암, 대리석)에 사용시 석재오염이 발생한다.
      4) 초산형은 알카리 소지에 사용이 불가하다.

 수성 실리콘

합성수지계 실란트로서 통상 아크릴 에멀죤수지를 주성분으로한 자연 건조형 1액형 실란트이다. 경화는 함유수분이 증발한다든지 소지면에 흡수되면서 경화되며 탄력성이 나타나고 실링 기능도 발휘된다. 

     가) 수용성이므로 작업성이 용이하다.
     나) 가격이 저렴하고 건물 내외부 조인트용으로 용도가 다양하다.
   - 유의사항 -
     가) 겨울에 동결에 주의하여야 한다.
     나) 시공 후 경화하기까지 필히 비를 피하여야 한다
     다) 약 15-20% 수축이 있으므로 조인트 설계의 배려가 필요하다

 선택의 기본 

적절한 방수 실링공사를 하기 위해서는 건축물의 규모 및 종류에 따른 요구 성능에 대하여 줄눈에 요구되는 제 기능을 충족하는 실링재를 선정하는 것이 기본이다.
또한 설계에서 공사시공 및 사용 시까지 환경을 전체적으로 감안하여 선정하는 것이 중요하다.

(1) Movement 의 종류 및 크기에 대한 검토
     가) 온도 변화에 의한 부재의 신축
     나) 지진에 의한 층간 변위
     다) 바람에 의한 부재의 변형
     라) 부재의 함유 수분의 변화에 의한 변형
     이러한 Movement 의 크기는 줄눈의 종류, 부재의 종류, 크기, 색조, 설치상태 및 노출된 상태 등에 따라 다르다.  

(2) 피착재의 종류에 의한 검토(특히 접착성에 대하여)
실링재는 Primer를 사용하여 많은 피착재에 접착이 가능하지만 실링재의 종류에따라 그 주성분이 근본적인 접착성 문제 때문에 사용되지 않는 경우도 있으므로 피착재의 종류, 상태에 따라 실링재의 선정이 한정되는 것이 일반적이다.
     가) 접착성
      피착재 중에는
      1) 접착이 불가능한 것
      2) 대응 가능한 것
      3) 접착이 비교적 용이한 것
      등이 있으며 이에 따라 실링재의 선정도 달라진다.
     나) 유리에 대한 내광 접착성
       유리에의 접착성을 장기간에 걸쳐 확보하기 위해서는 유리면에 투과되는 자외선 등의 빛에 대하여 영향을
       가장 적게 받는 실링재와 Primer의 선정이 요구된다.
    다) 피착재의 표면강도
       표면강도가 약한 피착재로서 석고보드, ALC Panel등이 있으나 그 외에도 상온 건조형의 도장면에도 대처가
       필요하다. 표면강도가 약한 피착재에 대해서는 Primer 또는 전처리 Coating 등으로 표면 강도를 높이는
       방법도 있으나 실링재로서는 저 Modulus형이 필요하다.
    라) 피착재의 내용제성
       Plastic, 도장면 등이 피착재가 되는 경우 그 내용제성이 문제가 된다. 실링재에 함유된 용제가 미량이더라도
       Primer에는 다량의 용제가 함유되어 있으므로 용제의 종류에 따라 피착재를 침식하는 경우가 있으므로 침식
       하지 않는 Primer를 선정하거나, Primer를 중복 도장하는 방법 등이 있다.

(3) 내구성에 의한 검토
  다음으로는 내열성, 내후성, 내수성 등을 고려한 장기적인 내구성 검토가 필요하다.
  콘크리트 줄눈에서는 내열성에 대한 필요성은 적으나 내수성, 내알칼리성 등이 많이 요구되며, 또한 물 주위의
  줄눈에서는 내수성이 주된 검토항목이 된다.

(4) 미관에 대한 검토
  방수 성능과 직접 관계는 없지만, 실링재의 선정에서는 중요한 요소가 된다.
    가) 실링재 표면이 노출되는 경우
       1) 실링재 그 자체가 변색, 퇴색
       2) 실링재 표면에 먼지 부착 및 곰팡이 발생
       3) 실링재에 의한 줄눈 주변 부재의 오염
    나) 실링재 표면에 도료가 도장되는 경우
      이 경우 도료의 박리 및 변색 등이 문제가 되나 이 현상에 대한 도장의 종류와 실링재의 종류를 조합한 적합성에
      대한 자료가 불충분하며 결과도 각 제조업체간에 차이가 있으므로 사전 확인이 중요하다. 

 사용하는 부위에 대한 검토 

줄눈의 종류뿐만 아니고 외장 내장의구별, 사용부위로서 벽체, 바닥, 옥상등 수평 수직의 구별과 욕실, 주방 등의 특수 부위에 따라 실링재의 선정도 달라진다.
대개의 경우는 통상 Non-Sag형을 사용하나 바닥면 줄눈 등 수평 줄눈의 수량이 많은 경우는 Self-Leveling형을 사용하는 것이 시공상 편리하다. 또한 공장의 바닥 줄눈에서는 내유성이 문제가 되는 경우가 많으며 욕실 등 물을 사용하는 부위에서는 내수성의 고려와 동시에 내곰팡이성의 검토가 반드시 필요하다. 

 조인트 부위에 따른 자재의 선정 

(1) Curtain-Wall
    가) Glass Mullion 방식
        Mullion, Transom과 Glass 주위 줄눈이 연속되어 있어, 내광 접착성이 우수한 비초산 실리콘계를 사용한다
    나) 금속 Panel 방식
        금속 Panel 과 유리 주위 줄눈은 Movement 추종성과 내광 접착성이 우수한 비초산 실리콘을 사용하며, 특히
        외장재 전용 실란트를 적용하여야 한다. 
    다) PC 판 방식
        일반 PC(Precasted Concreate) 와 GPC(Granite PC), TPC, GRC 등이 있으며 일반 APT PC에는
        CONCRETE와 친화력이 좋은 폴리우레탄계를 사용하며 기타 조인트들에 각각 상용성이 우수한 실란트를
        추천한다.

(2) 각종 외장 Panel
    가) 불소수지 도장강판, 알루미늄 복합판넬
       불소수지 도장강판, 알루미늄은 비교적 Movement가 크고 계속적인 열을 받을경우 고온으로 되는 경우가
       많으므로 내구성 및 내열성이 우수한 비초산 실리콘계를 사용한다.
    나) 도장, 법랑강판
       불소수지 도장강판, 알루미늄과 유사하며 폴리설파이드계나 비초산 실리콘계를 사용한다.

(3) Glass Glazing
   Glass 주위 줄눈은 일반 아노다이징 알루미늄의 경우 초산 실리콘계를 사용하고 불소코팅 알루미늄이나 PVC의 경우는 반드시 비초산 실리콘계 실란트를 사용한다.

(4) 창틀 주위 조인트
   비교적 움직임이 적지만 외부에 노출되는 경우가 많고 누수의 위험이 많으므로 전처리가 철저히 수행되어야 하며 노출마감의 경우 폴리우레탄계를 사용한다.

(5) 복층유리 실링
   접착력과 내수성, 내자외선성 등이 요구된다.

(6) 기타 (Non-Movement Joint)
   Movement가 크지 않은 조인트로서 석재, 욕실 등의 내부, RC벽체, 창틀주위등의 조인트를 들 수 있다. 

 실리콘 시공방법 및 절차 

   (1) 기존 실링재의 제거(보수코킹 작업시 필요)
    가) 기존에 시공된 실링재를 전동 카터기를 이용하여 완전히 제거한다.
    나) 기존 실링재를 제거한 후 피착면에 오염된 오염물이나 이물질을 제거하기 위하여 핸드 그라인드를 사용하여
        피착면(소재)를 그라인딩한다. 
  (2) 시공부위의 청소
    가) 시공부위의 먼지, 기름, 수분, 연마 잔여물 등을 완전히 제거한다.
    나) 오염된 부분은 크리너(톨루엔, 노말 핵산, 알코올 등)을 사용하여 닦아 준다.
  (3) 마스킹 테이프 작업
    가) 시공부위 주위에 오염 또는 훼손을 방지키 위하여 조인트 양측에 Taping 작업을 실시하며 마스킹테이프
         제거시 점착액이 남지 않는 우수한 제품을 사용한다.
    나) 마스킹 테이프는 당일 작업 부분에 한하여 붙여준다.
  (4) 프라이머 처리
    가) 작업부위에 맞는 선정된 프라이머를 도포한다.
    나) 다공성으로 흡수성이 강한 소지나 부착 불량인 소지에는 선행 도포하여 소지와의 부착력을 높여야 한다. 
  (5) 코킹 건(Caulking-Gun) 준비
    가) 카트리지 제품은 조인트 폭에 적합한 치수로 노즐을 45℃ 각도로 절단한다.
    나) Pail Can 제품은 Gun에 충진시 기포가 혼입되지 않도록 주의한다.
    다) 2액형 제품은 규정된 혼합비에 따라 균일한 혼합이 이루어지도록 고루고루 충분히 교반하며 혼합시
         기포가 혼입되지 않도록 주의한다. (교반시간은 15분정도)
  (6) 코킹 작업
    가) 프라이머가 완전히 경화된(약 30분) 후 Caulking 작업에 들어간다.
    나) 조인트 바닥 부분에 깊숙히 노즐을 삽입한 후 충분히 실란트를 짜아 넣으면서 균일하고 일정한 속도를
        유지하여 시공토록 한다.
    다) 항시 기포가 조인트 내에 들어가지 않도록 조심한다.
    라) 불균형한 시공부위는 기포가 생기지 않도록 수정 보완도록 한다.
    마) 교차 부분은 중앙에 삽입한 후 충분한 양의 실란트를 짜아 넣으며 실란트가 교차점을 중심으로 충분히
        4방향으로 밀려 흘러 들어간 후 다시 연속해서 실링작업을하고 교차부분에는 이동부분을 만들지 않는다.
    바) 코너부분도 교차부분과 동일한 방법으로 시공한다.
    사) 연결부분은 반드시 교차부분이나 코너부분을 피해 직선 조인트부분에 만든다.
    아) 연결부분이 아직 경화되지 않았을 시는 노즐을 실란트 안으로 찔러 넣고 다시 작업을 시작한다.
    자) 연결부분이 경화되었을 시는 새로운 실란트와 접착면적을 넓혀주기 위하여 칼로 비스듬히 각도(45도)를
         내며, 청소 후 시공한다.
  (7) Tooling 작업
    가) 코킹작업이 끝나면 즉시 경화되기 전에 작업한다.
    나) 각 조인트 폭에 알맞은 주걱을 준비하여 실란트의 표면을 일정한 각도로 깨끗이 밀어준다.
    다) 교차부분이나 코너부분에서는 여러 차례 주걱으로 밀어준다. 
  (8) 마스킹 테이프의 제거
    마스킹 테이프는 Tooling이 끝난 후 즉시 제거하며, 제거 주위가 깨끗하고 균일하게 되도록 한다.
  (9) 양생
   Caulking된 작업 부위는 경화되기 전까지는 (일반적으로 최소한 24～72 시간이 경과 되어야 한다) 접촉하지
    않도록 통제하며, 시공이 완료된 부위는 Vinyl Sheet 로 덮어 보양 보호토록 하여 충분한 경화시간을 갖도록 한다.

 시공 및 취급상의 주의사항 

  (1) 강우, 강설시 피착면이 젖어 있을 때에는 시공을 피한다.
  (2) 프라이머의 도포는 피착면 이외에는 도포되지 않도록 주의한다.
  (3) 백-업재 삽입시 흠집이나 요철이 생기지 않도록 한다.
  (4) 오일, 부틸계 코킹을 사용한 조인트를 보수할 때는 시공되어 있는 구 코킹재를 완전히 제거해 주어야 한다.
  (5) 시공온도는 가능한한 5℃ - 35℃ 이내에서 작업한다.
    반응경화형 2액형 실란트(폴리설파이드, 폴리우레탄, 변성실리콘)는 가사시간, 경화시간, 점도가 온도에 매우
     민감함으로 적정 온도서 시공하는 것이 바람직하다.
  (6) 2액형일 경우 경화제는 공히 개봉 후에는 가능한 한 전량 사용하도록 한다.
  (7) 혼합시 종전 사용잔량이 혼입되지 않도록 하며, 규정된 혼합비에 따라 균일한 혼합이 되도록 충분히 교반하며,
     혼합시 기포가 혼입되지 않도록 주의한다.
  (8) 실란트의 유효기간(각 실란트 자료에 표시)이 경과한 것은 사용할 수 없다.
  (9) 피부에 묻거나 눈에 들어가지 않도록 주의한다.