KR100236800B1 - 미끄럼 방지판을 이용한 포장도로의 미끄럼 방지를 위한 포장방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포장도로의 미끄럼 방지를 위한 미끄럼 방지판 제조 및 미끄럼 방지 포장 방법을 시공할 때 시공 시간을 단축 및 기후, 계절에 영향을 받지 않는 시공 방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 종전의 에폭시 수지의 사용 대신 아크릴 모노머 수지를 사용하여 포장도로에 미끄럼 방지 골재의 접착 시간을 대폭 단축할 수 있었으며, 동절기나, 이슬이 내린 밤이나 습기가 많을 때에도 시공할 수 있으며 또한 미끄럼 방지판을 사용하므로써 시공 시간을 1/5로 단축하게 하는 것으로 포장도로에 미끄럼 방지 시설을 하는 방법에 관한 것이다.

Description

미끄럼 방지판을 이용한 포장도로의 미끄럼 방지를 위한 포장방법

본 발명은 포장도로의 미끄럼 방지를 위한 인공 골재 및 천연 골재를 이용해 아크릴 모노머 수지와 혼합하여 포장도로에 고착시키는 공정에서, 그 시공 시간을 단축하는 방법에 관한 것이다.

도로의 급커브나 언덕길, 특히 눈 또는 비가 내릴 때 노면이 미끄러워 교통사고 위험이 높다고 보고되고 있다. 이것은 차가 노면에서 미끄러지므로 해서 발생하는 경우가 대부분 차지하고 있다. 이에 차가 노면으로부터 미끄러지는 것을 방지하는 방법으로 노면에 미끄럼 방지층을 포장하는 방법이나, 도로 시공시 미끄럼 방지 소재를 사용하여 아스팔트나 시멘트와 시공하는 방법이 알려져 있다. 또한 포장도로의 논슬립 시공 방법(특허 제 36981호, 공고 제 1990-5717호)에 의하면 미끄럼 방지용 골재로써 철강 슬러그를 사용하고, 이를 불소-에폭시 변성 수지, 경우에 따라서는 에폭시 접착제를 사용하여 노면에 시공하는 방법이 제시되고 있다. 이와 같이 에폭시나, 불소-에폭시 변성 수지를 사용할 경우 온도 영향을 많이 받아 특히, 동절기에는 시공이 불가능하며, 또 기후의 영향도 있어 습기가 많거나, 이슬이 내리는 야간에는 작업이 불가능하여 진다. 또, 온도, 기후를 맞추어도 방지 골재와 에폭시, 변성 에폭시를 섞어 노면에 시공할 때 에폭시 등이 굳는 시간이 길어, 시공 시간이 5시간 이상 걸린다. 그러므로 이제까지의 방법으로 노면에 미끄럼 방지 시설을 시공할 때 차량 주행을 못하게 막아 놓고 공사를 해야 하므로, 5시간 이상 도로를 이용하지 못하므로 해서, 교통량이 많은 도로에서는 큰 혼잡을 가져와 사회적 문제로까지 비화되기까지 했다. 이와 같이 미끄럼 방지 시공으로 인해 도로를 막는 시간이 길어져 교통 흐름에 불편을 주는 문제를 해결하기 위해서는 미끄럼 방지 골재를 노면에 고착시키는 시간을 단축시키는 것을 생각해 볼 수 있다. 그러나 현재까지 시공에 사용되는 접착제(에폭시 수지)의 물성 한계가 5시간 이상이 되어서야 굳어지는 것으로 나타나기 때문에 시공 시간을 더 이상 단축시킬 수 없게 되어 있다.)

본 특허 발명의 목적은 이와 같은 미끄럼 방지용 골재를 고착시키는 접착제의 종류를 달리하고 또한 시공 방법을 달리하여 노면에 골재를 고착시키는 시간을 짧게 하므로 해서, 공사 기간 중 도로 차단으로 인한 교통장애 요인을 없애 주므로 해서 원활한 교통 순환을 하고자 한다.

본 특허의 또 다른 목적은 미끄럼 방지 시공에 사용되는 2액형 에폭시 접착제를 사용하였으나, 이것은 습기, 온도에 민감하여, 동절기나 수분이 많은 우천 후나, 새벽, 이슬이 내리는 야간에 시공할 수 없는 결점을 갖고 있었다.

그러나 본 발명에서 사용되는 접착제(수지)는 2액형 아크릴 수지를 사용한 것으로서 아크릴 모노머(acrylmonomer) 또는 엘라스토머(elastomer)간의 화학반응을 하기 위해 중합 촉매로서 과산화물을 사용하여 모노머를 순간 중합시켜 미끄럼 방지 골재판을 노면에 고착, 고정시키는 접착제로 사용하여, 시공 시간을 단축, 계절, 습기에 영향을 받지 않고 시공하는 방법을 개발하였다.

이와 같은 방법은 과산화물 촉매가 분해되면서 라디칼(radical)이 발생되면서 아크릴 모너머를 자극하여 중합 반응이 생성하는 기구이다. 이와 같은 라디칼 중합 속도가 빨라 곧바로 반응이 종결된다는 이점을 이용한 방법이다.

경화 촉매로서는 과산화수소수, 벤조일 옥사이드(BPO), 하이드로퍼옥사이드, 케톤퍼옥사이드, 디알킬퍼옥사이드, 퍼에스테르 등 레독스(Redox)계 촉매와 경화 촉진제로서 디이소프로판놀 P-토르이진, 디에틸파라토루이진, 디부틸토루이진 등이 사용되고 있다. 아크릴계 수지로서는 아크릴모노머, 메틸메타크릴레이트(MMA), 또는 그 엘라스토머를 사용할 수도 있다.

미끄럼 방지 골재판으로 미끄럼 방지용 골재를 일정한 크기로 분쇄시켜 표면에 부착된 분진을 제거한 뒤 아크릴 모노머 99%에 1%의 경화 촉매를 넣어 교반한 후 크기 1m∼2m 또는 임의의 크기의 형틀 속에 아크릴 모노머와 경화 촉매 또는 경화 촉진제를 섞은 수지 용액을 균일하게 살포한 후 약간의 시간이 지난 후 골재를 아크릴 수지 위에 살포시켜 roller 등으로 눌러서 균일한 두께로 만든 후 1시간 정도 시간이 경과 후 부착되지 않은 여분의 골재를 쓸어 내고 고착된 골재를 상자에서 떼어 내면 일정한 크기와 모형의 골재판이 만들어진다.

이판은 엷은 아크릴 수지판 상에 골재를 부착시킨 형태이기 때문에 약간의 변형을 가할 수 있다. 그러므로써 도로 표면에 미끄럼 방지 시설을 할 때 도로의 곡면 및 변형 부분에 이 골재판이 부착하기 쉽게 만들었다. 이와 같이하여 만든 골재판에 사용하는 수지로서는 아크릴 수지 및 에폭시 수지 등 일반 접착제 등을 사용할 수 있다.

이렇게 만든 골재판을 다량 만들어 보관한 뒤, 미끄럼 방지 시설 도로 포장 현장에서 아스팔트나 시멘트 도로 표면을 물로 여러 번 세척 후 건조시켰다. 우선 1m 넓이의 대상 구역 양측에 2개의 마스킹 테이프를 횡축 방향으로 부착시켰다. 마스킹 테이프에 구획된 1m 넓이의 처리 구획내에 앞에서 언급한 준비해 둔 아크릴 수지를 도포 하였다. 그리고 미끄럼 방지 골재판을 그 위에 밀착시킨 후 압착 roller 등으로 눌러 주었다. 그 후 미끄럼 방지 골재판이 곧바로 노면과 단단하게 부착하였다. 그 후 아크릴 모너모 수지를 도로 표면에 부착된 미끄럼 방지 골재판 위에 살포하므로써 미끄럼 방지용 골재나 도로 표면에 더욱더 강력하게 부착하게 하여 자동차가 주행 중에도 이들 골재가 밖으로 튀어나오지 않게 했다.

이와 같은 시공 방법은 1시간 내에 완수할 수 있었다. 그래서 종전의 방법인 에폭시 수지 방법의 시공 시간이 5시간 이상인데 비해 미끄럼 방지 골재판을 이용한 아크릴 모노머 수지의 시공 방법은 시공 시간을 1시간으로 수행할 수 있어 시공 시간을 1/5로 단축시킬 수 있었다. 그러므로써 미끄럼 방지 시공 시간으로 인한 교통 체증을 줄일 수 있을 것이다.

한편 아크릴계 모노머 접착제(수지)를 사용한 것의 접착 강도를 기존 사용하던 에폭시 접착제와 비교하기 위해 접착 강도 실험을 하였다.

우선 철판 두께 3mm, 길이 150mm, 폭 25mm의 철판을 짤라 단순 겹치기 이음(lapjoint)법으로 인장 절단 강도를 측정하기 위해, 철판 길이 50mm, 세로(폭) 25mm가 겹치기 이음 부분을 sand paper 등으로 닦아 내어 불순물을 제거한 후, 에폭시 수지의 경우 시판된 프라이어를 철판 위에 도포한 후 2액형 에폭시를 다시 도포 시켜 2장의 철판을 고착시켰다.

한편, 아크릴 모노머 수지의 경우도 같은 방법으로 같은 면적의 겹치기 이음 부분을 시판하는 2액형 아크릴 모노머 수지를 도포한 후 2장의 철판을 서로 고착시켰다.

그 후 소정의 시간이 지난 후 INSTRON 4204를 가지고 인장 측정 속도 1mm/min로 상온에서 인장 강도를 측정하였다. 인장 강도 물성은 정확히 측정하기 위해 각각 5회씩 반복 측정하여 인장 강도를 측정했다. 그 결과 접착 10일 후의 인장 강도는 에폭시 수지를 사용한 경우의 평균 강도는 67.32kg·f/㎠, 아크릴 수지의 경우는 64.138kg·f/㎠를 나타내었다.

이것을 볼 때 아크릴 수지에 비해 에폭시 수지의 접착 강도가 약간 높은 값을 나타내고 있으나 도로 포장에 있어서 접착 강도에 영향을 별로 미치지 못하는 수준의 인장 강도를 나타내었다.

또한 수지를 도포 후 5시간 지난 후 각각의 인장 강도를 측정하였다. 그 결과 에폭시 수지의 경우 평균 인장 강도가 22.146kg·f/㎠, 아크릴 수지의 경우 평균 인장 강도가 58.396kg·f/㎠를 나타내, 시간에 따른 에폭시 수지의 경우 큰 값의 차를 보였다. 그러나 아크릴 수지의 인장 강도의 경우는 큰 변화를 보이지 않았다.

한편, 아크릴 수지의 경우 접착 후 1시간만에 인장 강도 시험을 한 결과 인장 강도 55.2∼56.3kg·f/㎠ 사이의 값을 보여 1시간 내에 미끄럼 방지공사 시공 시간을 단축하는 것이 가능한 것으로 나타났다.

이상의 것을 비교해 보면 미끄럼 방지 시공의 시간 단축으로 인한 접착 강도가 에폭시 수지의 경우 장시간의 시공 시간을 요하나, 아크릴 수지의 경우 시공 시간 단축이 가능해도 충분한 접착 강도를 나타내고 있다.

이하, 실시 예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

산업체에 다량 발생하는 산업 폐기물을 재활용하기 위해 재활용 공장에서 발생하는 제강 슬러지를 이용하였다.

먼저, 제강 슬러지나 폐도자기, 규사 및 천연 석재 등을 분쇄하여 15메쉬의 체로 걸러서 일정한 크기로 하였다.

한편 가로 100㎝, 세로 30㎝, 크기로 고형틀을 만들어 시판된 아크릴 모노머 100에 경화 촉매 2이 배율로 섞었다(하절기에는 100 : 1의 비율). 잘섞은 후 어느 정도 점도를 유지하는데, 그 후 앞에서 분쇄하여 만든 일정한 크기의 석재 등을 골고루 수지 위에 살포하였다.

약 40 분이 지난 후 광익으로 살포된 석재는 접착제층과 부착되지 않았으므로 손쉽게 제거되었다.

그 후 고형틀로부터 접착제에 부착된 석재판을 뜯어냄으로 해서 미끄럼 방지용 골재판이 만들어 졌다. 이같이 만들어진 미끄럼 방지용 골재판을 보관하고 있다가, 도로공사시 그대로 사용하였다.

미끄럼 방지 시설이 필요한 아스팔트나 시멘트 도로의 언덕길 경사면에 1m 간격으로 30㎝ 넓이의 대상 구역을 물로 여러 번 세척 후 건조시켰다. 먼저 아크릴 모노머와 경화 촉진제 100 : 2(겨울철)의 비율로 섞은 수지를 노면 및 미끄럼 방지용 골재 뒷면 평평한 수지면에 골고루 칠한 후, 노면위에 밀착시켰다.

미끄럼 방지용 골재판 위로 압착 로울러로 몇 번 왕복시켜 가며 밀착시켰다. 과잉의 골재를 뜯어낸 후 아크릴 모노머의 경화 촉진제를 섞어 만든 수지를 미끄럼 방지 골재판 위에 분무를 이용해 살포시켜 미끄럼 방지 골재 상호간에 부착 및 골재판으로부터 골재가 튀어나오지 못하게끔 접착처리를 하였다.

접착 시간 1시간 동안 자연 경화시켰다. 그 결과 아크릴 모노머의 경우는 단단하게 굳어진 것에 반해 에폭시 수지를 사용한 경우 굳지 않아 곧바로 골재와 떨어지는 현상을 보여, 아크릴 모노머를 사용할 경우 미끄럼 방지 시설 시공 시간을 단축할 수 있는 것으로 판명되었다.

[비교예 1]

실시예 1에서, 실시예 1의 골재 대신에 규사를 그대로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 미끄럼 방지층을 시공하였다.

[비교예 2]

실시예 1에서, 실시예 1의 골재 대신에 폐도자기를 그대로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 미끄럼 방지층을 시공하였다.

[시험예 1]

실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에서 시공한 미끄럼 방지층을 1, 3, 4개 월 후에 노면으로부터의 벗겨짐 현상이 없는지 확인하였다.

[실시예 2]

기존에 사용하던 에폭시 접착제와 본 연구에서 사용한 아크릴 모노머 수지의 접착 강도를 시험하기 위해 접착 시편으로 철판을 사용하였다.

철판 두께 3mm, 길이 150mm, 폭 25mm 철판을 이용해, 단순 겹치기 이음(lapjoint)법으로 인장 절단 강도를 측정하였다.

우선 철판 길이 50mm, 폭 25mm의 겹치기 이음 부분을 sand paper 등으로 닦아 내어 철판 표면의 불순물을 제거하였다.

에폭시 수지의 경우, 시판된 프라이어를 겹치기 이음 부분의 철판에 칠한 다음, 다시 시판된 2액형 에폭시 수지를 그 위에 곧바로 2장의 철판을 겹치기 이음법에 의해 서로 고착시켰다. 한편 아크릴 수지의 경우 같은 방법으로 같은 면적의 겹치기 이음 부분을 시판하는 2액형 아크릴 모노머 수지를 도포한 후, 철판을 서로 고착시켰다.

이와 같이 고착시킨 철판을 상온에서 10일 후에 INSTRON 4204를 가지고 인장 측정 1mm/min의 속도로, 상온에서 인장 강도를 측정하였다.

인장 강도 물성을 정확히 측정하기 위해 각각 5회씩 반복 측정하였다.

그 결과를 Table 1에 나타내었다.

[실험예 2]

실시예 2에서, 실시예 2의 고착 시간을 5시간으로 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 철판을 겹치기 이음법에 의한 인장 강도 실험을 실시하였다. 그 결과는 Table 2와 같다.

[실험예 3]

실시예 2에서, 실시예 2의 고착 시간을 1시간으로 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 철판을 겹치기 이음법에 의한 인장 강도 실험을 실시하였다. 그 결과 에폭시 수지의 경우 인장 강도 물성을 측정할 수 없을 정도로 약한 인장 강도를 나타냈으며 아크릴 모노머 수지의 경우, 접착 시간 5시간에 상당하는 인장 강도 값을 보였다.

[비교예 3]

실시예 2에서, 실시예 2의 접착 조건에 있어 건조한 철판 대신 습기를 함유시킨 철판을 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 철판을 겹치기 이음법에 의한 인장 강도 실험을 실시하였다.

그 결과 에폭시 수지를 사용한 경우 부착이 되지 않았으나, 아크릴 모노머 수지를 사용한 경우 견고하게 잘 접착되었다.

Claims (3)

1. 미끄럼 방지용 미끄럼 방지판에 있어서, 상기 미끄럼 방지판은 그 위에 골재 및, 상기 골재를 상기 미끄럼 방지판에 부착시키기 위한 접착제를 포함하되, 상기 접착제는, ⓐ 과산화수소, 벤조일 옥사이드(BPO), 하이드로퍼옥사이드, 케톤퍼옥사이드, 디알킬퍼옥사이드, 퍼에스테르 또는 그의 혼합물로 이루어진 그룹 중에서 선택된 경화 촉매와, ⓑ 디이소프로판놀 P-토르이진, 디에틸파라토루이진, 디부틸토루이진 또는 그의 혼합물로 이루어진 그룹 중에서 선택된 경화 촉진제와, ⓒ 아크릴모노머의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미끄럼 방지판.
2. 미끄럼 방지용 미끄럼 방지판의 제조 방법에 있어서, ① 골재를 분쇄시키는 단계와, ② 소정 크기의 형틀 속에 수지 용액을 살포시키는 단계와, ③ 상기 수지 용액에 상기 분쇄된 골재를 살포시키는 단계를 포함하되, 상기 수지 용액은, ⓐ 과산화수소, 벤조일 옥사이드(BPO), 하이드로퍼옥사이드, 케톤퍼옥사이드, 디알킬퍼옥사이드, 퍼에스테르 또는 그의 혼합물로 이루어진 그룹 중에서 선택된 경화 촉매와, ⓑ 디이소프로판놀 P-토르이진, 디에틸파라토루이진, 디부틸토루이진 또는 그의 혼합물로 이루어진 그룹 중에서 선택된 경화 촉진제와, ⓒ 아크릴모노머의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미끄럼 방지판의 제조 방법.
3. 포장 도로의 미끄럼 방지 시공 방법에 있어서, ① 상기 포장 도포 표면에 접착제를 도포시키는 단계와, ② 골재 및 이 골재를 부착시키기 위한 수지를 그 위에 포함하는 미끄럼 방지판을 상기 포장 도로 표면에 부착시키는 단계를 포함하되, 상기 수지는, ⓐ 과산화수소, 벤조일 옥사이드(BPO), 하이드로퍼옥사이드, 케톤퍼옥사이드, 디알킬퍼옥사이드, 퍼에스테르 또는 그의 혼합물로 이루어진 그룹 중에서 선택된 경화 촉매와, ⓑ 디이소프로판놀 P-토르이진, 디에틸파라토루이진, 디부틸토루이진 또는 그의 혼합물로 이루어진 그룹 중에서 선택된 경화 촉진제와, ⓒ 아크릴모노머의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미끄럼 방지 시공 방법.