KR100628368B1

KR100628368B1 - 가네트를 포함하는 논슬립형 표면강화제 및 이를 이용한도로의 시공방법

Info

Publication number: KR100628368B1
Application number: KR1020050125460A
Authority: KR
Inventors: 표종근; 김미순; 김은영; 권준석
Original assignee: 김미순; 김은영; 표종근; 권준석
Priority date: 2005-05-31
Filing date: 2005-12-19
Publication date: 2006-09-27

Abstract

본 발명은 도로 등에 적용시 미끄럼방지 및 표면강화 기능을 향상시킬 수 있는 논슬립형 표면강화제와 이를 이용하여 도로를 시공하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 표면강화제는 산업부산물인 가네트를 포함하여 제조되었기 때문에 경제적이고 환경친화적이다. 또한, 논슬립형으로서 표면을 거칠게 처리하기 때문에 미끄럼이나 소음방지 성능이 우수하다. 본 발명에 따른 표면강화제는 콘크리트나 아스팔트 도로에 적용될 경우 도로의 미끄럼방지 및 표면강화 효과를 증진시킬 수 있으며, 지붕 슬래브, 수영장 및 정수장 등의 구조물에도 적용가능하다. 특히, 폐플라스틱과 폐타이어가 혼합된 바닥재와 동시에 시공하게 되면 미끄럼저항성과 표면강화 효과를 보다 향상시킬 수 있다.

아크릴 에멀젼, 가네트, 표면강화제

Description

가네트를 포함하는 논슬립형 표면강화제 및 이를 이용한 도로의 시공방법{NON-SLIP SURFACE REINFORCING AGENT COMPRISING THE GARNET AND CONSTRUCTING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 논슬립형 표면강화제 및 이를 이용하여 도로를 시공하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 도로 등에 적용시 미끄럼방지 및 표면강화 기능을 향상시킬 수 있는 논슬립형 표면강화제 및 이를 이용한 도로의 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 고속도로나 국도 등에는 굽어진 도로나 내리막길이 많으며, 이러한 곳은 비나 눈이 올 경우 도로면이 미끄러워져서 차량이 도로를 이탈하거나 전복되는 사고가 많이 발생한다. 따라서, 굽어진 도로나 내리막길에는 이러한 사고를 방지하기 위한 미끄럼방지 시설을 적용하는 것이 필수적이다.

종래 미끄럼방지 시설은 크게 두 가지 유형의 방법으로 적용되고 있다. 첫 번째 방법은, 도로에 수지를 도포하고 다시 골재를 살포한 후, 일정한 중량의 다짐 롤러를 사용하여 표면을 다짐하여 마무리하는 방법이다. 이러한 방법은 미끄럼저항성을 높이기 위하여 굵은 골재를 사용하기 때문에 도막의 두께가 높아지게 되어 자동차 운행시 차량진동 발생 및 승차감 저하를 유발하게 된다.

두 번째 방법은, 열가소성 수지를 이용하여 도로 표면에 도장하는 방법인데, 이 방법은 별도의 용융기계를 사용하여 작업을 하므로 작업성은 양호하나, 역시 지속적인 차량의 충격에 의해 표면에 도출된 골재의 탈락이 진행되어 주변 환경오염이 발생하며, 골재가 탈락된 표면 수지 층에 의해 미끄럼저항성이 떨어지게 되고, 도포된 제품 두께가 두꺼워서 차량 주행시 소음발생 및 승차감 저하를 유발하게 된다.

최근에는 보다 효과적으로 도로의 미끄럼을 방지하고, 이와 함께 도로 표면의 부식이나 파손을 예방하기 위하여 콘크리트나 아스팔트 도로 표면에 변성 실리케이트 등의 성분을 포함하는 표면강화제를 처리하는 방법이 이용되고 있으나, 상기 언급된 문제점들을 해결하기에는 아직까지 미흡한 실정이다. 따라서, 미끄럼저항성과 내구성이 우수한 미끄럼방지 시설 또는 표면강화제에 대한 개발이 시급하다.

한편, 가네트(Garnets)는 TV 브라운관의 연마공정 등에서 발생되는 산업부산물로서, 대부분 폐기되고 재활용률이 낮기 때문에 심각한 환경오염 문제를 야기하고 있다. 따라서, 이러한 산업폐기물인 가네트를 재활용함으로써 환경오염을 효과적으로 억제할 수 있는 다양한 방법이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 도로 등의 구조물에 적용시 미끄럼저항성 및 내구성을 향상시킬 수 있는 표면강화제와 이를 이용하여 미끄럼저항성 및 표면강화 기능이 보다 향상된 도로를 시공하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명자들은 구조물에 적용시 미끄럼저항성과 내구성을 향상시킬 수 있는 표면강화제를 개발하기 위하여 노력하던 중, 산업부산물로 대량 발생되는 가네트를 재활용한 표면강화제를 개발하였고, 이러한 표면강화제를 이용하여 도로를 시공할 경우 미끄럼저항성과 내구성이 보다 향상됨을 확인함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 아크릴 에멀젼 40~50중량%, 초속경 시멘트 10~15중량% 및 가네트 40~50중량%를 포함하는 표면강화제를 제공한다.

또한, 본 발명은 아크릴 에멀젼, 초속경 시멘트, 폐플라스틱 및 폐타이어를 포함하는 탄성 바닥재를 도로 표면에 포설하는 단계; 상기 포설된 탄성 바닥재 표면에 본 발명에 따른 상기 표면강화제를 도포하는 단계를 포함하는 미끄럼 방지 및 표층강화 도로의 시공방법을 제공한다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 표면강화제는 아크릴 에멀젼 40~50중량%, 초속경 시멘트 10~15중량% 및 가네트 40~50중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 표면강화제에 포함되는 상기 아크릴 에멀젼은 아크릴 수지, 니트로졸, 에틸렌 글리콜, 알루미늄 스테아레이트, 암모니아 및 물을 포함하여 제조되는 것이 바람직하며, 구체적으로는 아크릴 수지 40~50중량%, 니트로졸 0.5~1.2중량%, 에틸렌 글리콜 1.0~1.5중량%, 알루미늄 스테아레이트 0.5~1.0중량%, 암모니아 0.05~0.15중량% 및 물 47~57중량%를 포함하여 제조되는 것이 바람직하다.

상기 아크릴 에멀젼 제조에 사용되는 주성분인 아크릴 수지(acryl resin)는 전고형분 52%인 것을 사용하는 것이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니며, 다른 성분들의 함량을 고려하여 40~50중량%의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 니트로졸(nitrosol)은 0.5~1.2중량% 첨가되는 것이 바람직하며, 이러한 범위로 첨가할 경우 최종 제품의 점성을 유지시킬 수 있어, 장기간에 걸쳐 보관할 때, 침전을 방지할 수 있다.

상기 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)은 1.0~1.5중량% 포함되는 것이 바람직하며, 이러한 범위로 첨가할 경우 기존 표면강화제의 단점 중 하나인 저온에서의 안정성을 개선할 수 있어, 영하 20℃까지 동결 영향을 받지 않고, 수분의 증발과 잔갈림성을 개선할 수 있다.

또한, 상기 알루미늄 스테아레이트(aluminum stearate)는 0.5~1.0중량% 포함되는 것이 바람직하며, 이러한 범위로 첨가할 경우 비딩(beading) 효과와 내수성을 개선시켜 뛰어나 방수 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 표면 장력을 저감시켜 수 분의 침투를 방지할 수 있다.

상기 암모니아(Ammonia)는 0.05~0.15중량% 첨가되는 것이 바람직하며, 이러한 범위로 첨가할 경우 기존 표면강화제의 경화 시간보다 약 1/2 정도 짧아져서 시공 기간을 단축할 수 있다.

상기 아크릴 에멀젼에는 표면강화제의 물성을 증진시키기 위하여, 기타 첨가제로서 평활제, 소포제, 분산제 및 증점제로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상이 추가로 첨가될 수 있다.

평활제는 실리콘류 또는 왁스류가 사용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 당업계에서 통상적으로 사용되는 종류가 사용될 수 있다. 상기 평활제는 물성 증진과 전체 성분과의 조화를 위하여 아크릴 에멀젼 100중량부에 대하여 0.5~2.0중량부 첨가되는 것이 바람직하다.

소포제는 음이온성, 양이온성 또는 비이온성이 사용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 당업계에서 통상적으로 사용되는 종류가 사용될 수 있다. 상기 소포제는 물성 증진과 전체 성분과의 조화를 위하여 아크릴 에멀젼 100중량부에 대하여 0.5~2.0중량부 첨가되는 것이 바람직하다.

분산제는 음이온성, 양이온성 또는 비이온성 등이 사용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 당업계에서 통상적으로 사용되는 종류가 사용될 수 있다. 상기 분산제는 물성 증진과 전체 성분과의 조화를 위하여 아크릴 에멀젼 100중량부에 대하여 0.5~2.0중량부 첨가되는 것이 바람직하다.

증점제는 카제인, 레시틴 또는 셀룰로오스계가 사용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 당업계에서 통상적으로 사용되는 종류가 사용될 수 있다. 상기 증점제는 물성 증진과 전체 성분과의 조화를 위하여 아크릴 에멀젼 100중량부에 대하여 0.5~2.0중량부 첨가되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 표면강화제는 전체 함량 중 가네트를 40~50 중량% 함량으로 포함하는 것을 특징으로 한다.

가네트(Garnet)는 등축정계에 속하는 규산염 광물로서 비중이 3.4~4.6이고, 굳기가 6.5~7.5인 특성을 갖고 있으며, 높은 강도와 경도를 갖는 특징이 있는데, 본 발명에 따른 표면강화제는 이러한 특성을 갖는 가네트를 혼입하여 제조됨으로써 미끄럼 방지 및 표면 강화를 개선할 수 있었다는 점에 특징이 있다.

본 발명에 따른 표면강화제는, 논슬립(Non-slip)형으로서 표면을 거칠게 처리하기 때문에 미끄럼이나 소음방지 성능이 우수하다.

또한, 폐자원을 이용하여 제조되었기 때문에 친환경적이고, 재료단가를 70% 이상 절감할 수 있어서 경제적인 이점이 있다.

또한, 일체(One packaged)형인 공장 제품으로 가공이 가능하여, 시공시 현장에서 마무리만을 하면 되므로 시공이 간단하고 시공시간을 단축할 수 있으며 안정된 품질 확보가 가능하다는 이점이 있다.

한편, 본 발명에서는 상기 본 발명에서 제조한 표면강화제를 이용하여 미끄 럼저항성과 표면강화 특성이 보다 향상된 도로를 시공하는 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 시공방법은 아크릴 에멀젼, 초속경 시멘트, 폐플라스틱 및 폐타이어를 포함하는 탄성 바닥재를 도로 표면에 포설하는 단계; 및 상기 포설된 탄성 바닥재 표면에 본 발명에서 제조된 표면강화제를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 폐플라스틱과 폐타이어의 배합비율은 도로의 미끄럼 저항성과 표면강화 특성을 보다 향상시키기 위하여 0~5:5~10인 것이 바람직하다. 또한, 상기 폐플라스틱과 폐타이어는 분말(powder) 또는 입자(particle) 형태인 것이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니며, 필요에 따라 다양한 형태로 분쇄하여 사용될 수 있다.

상기 아크릴 에멀젼은 표면강화제 제조시 사용된 아크릴 에멀젼과 동일하게 제조된다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

아크릴 수지(전고형분 52%) 45kg, 니트로졸 1kg, 에틸렌 글리콜 1kg, 알루미늄 스테아레이트 1kg, 암모니아 0.1kg, 분산제 0.3kg, 소포제 0.3kg, 평활제 0.2kg, 증점제 0.2kg을 혼합하고 잔량의 물을 첨가하여 전체 100중량%로 맞춘 후 혼합하여 아크릴 에멀젼을 제조하였다.

상기 제조된 아크릴 에멀젼 50kg, 초속경 시멘트 10kg 및 가네트 40kg을 혼합하여 표면강화제를 제조하였다.

<실시예 2>

상기 실시예 1에서 제조된 아크릴 에멀젼 50kg, 초속경 시멘트 15kg 및 가네트 35kg을 혼합하여 표면강화제를 제조하였다.

<비교예 1>

초속경 시멘트 50kg과 아크릴 에멀젼 50kg 만을 혼합하여 표면강화제를 제조하였다.

<비교예 2>

초속경 시멘트 40kg과 아크릴 에멀젼 60kg 만을 혼합하여 표면강화제를 제조하였다.

<시험예 1> 시험용 공시체의 제작

상기 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2에서 제조한 각각의 표면강화제를 치수 φ7.5×15cm(인장강도 및 신장률 시험용), 4×4×1cm(접착강도 시험용), 4×4×16cm(가사시간, 건조수축률 및 미끄럼저항성 시험용)의 몰드에 3층으로 나누어 다진 후 성형하였다. 양생방법으로서는 2일 습윤[20℃, 80%(RH)]+ 5일 수중[20℃] + 21일 건조[20℃, 50%(RH)] 양생을 실시하여 시험용 공시체를 각각 제작하였다.

<시험예 2> 인장강도, 접착강도 및 신장률 시험

본 발명에 따라 실시예 1, 2에서 제조된 표면강화제와 비교예 1, 2에서 제조한 표면강화제의 물리적 특성을 비교하기 위하여, 상기 시험예 1에서 제조한 각각의 공시체를 대상으로 KS F 4949(시멘트 혼입 폴리머계 방수재)에 준하여 인장강도 및 접착강도 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

또한, KS F 4949(시멘트 혼입 폴리머계 방수재)에 준하여 공시체의 신장률을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

		실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2
강도 (kgf/cm²)	인장	62	50	46	36
강도 (kgf/cm²)	접착	35	28	25	23

	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2
신장률 (%)	250	205	180	80

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에서 제조한 표면강화제(실시예 1, 2)는 인장강도가 각각 62kgf/cm², 50kgf/cm²로서, 비교예 1 및 2에서 제조한 표면강화제의 인장강도 수치인 46 및 36kgf/cm² 보다 월등히 높았다. 또한, 본 발명에서 제조한 표면강화제는 접착강도와 신장률 역시 비교예의 표면강화제와 비교하여 높았다.

즉, 본 발명에서 제조한 표면강화제가 비교예에서 제조한 표면강화제와 비교하여 강도 면에서 월등히 우수하며, 부착력이 높아 노면으로부터의 탈리 현상을 최소화 할 수 있음을 확인할 수 있었다.

<시험예 3> 건조수축률 측정

상기 시험예 1에서와 같이 공시체를 제작하여, 응결이 종료되기 시작하였을 때의 공시체의 길이를 측정한 후, 건조양생[20℃, 50%(RH)]을 수행하여 KS F 2424(모르타르 및 콘크리트의 길이변화 시험방법)에 준하여 건조수축률을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2
건조수축률 (×10^-4)	1.6	1.8	2.8	4.0

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에서 제조한 표면강화제(실시예 1, 2)는 비교예 1 및 2에서 제조한 표면강화제와 비교하여 건조수축량이 감소되어, 수축 저감 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

<시험예 4> 미끄럼저항성 측정

본 발명에 따라 제조된 표면강화제와 비교예에서 제조한 표면강화제의 미끄럼저항성을 비교하기 위하여, 상기 시험예 1에서 제조한 각 공시체를 대상으로 ASTM E 303(표면 마찰 특성 측정 방법), AASHTO T 278(British pendulum tester로 측정한 표면마찰 특성)에 준하여 시험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2
미끄럼 저항성 (BPN)	57	47	29	21

상기 표 4에 나타난 바와 같이, 본 발명에서 제조된 표면강화제(실시예 1, 2)는 비교예 1 및 2에서 제조된 표면강화제와 비교하여 평균적으로 미끄럼저항성이 높음을 확인할 수 있었다.

<시험예 5> 가사시간 측정

본 발명에 따라 제조된 표면강화제와 비교예에서 제조한 표면강화제의 가사시간을 비교하기 위하여, KS F 2436(관입저항침에 의한 콘크리트 응결시간 시험방법)에 준하여 상기 시험예 1에서 제조한 각 공시체를 대상으로 응결시간을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.

	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2
가사시간 (분)	120	140	600	55

상기 표 5에 나타난 바와 같이, 본 발명에서 제조한 표면강화제는 가사시간이 평균적으로 낮았다. 즉, 본 발명에서 제조한 표면강화제의 사용 가능시간이 길어 결과적으로 작업성을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.

<시험예 6> 미끄럼 방지 및 표면강화 도로의 시공

상기 실시예 1에서 제조된 아크릴 에멀젼 40kg, 초속경 시멘트 15kg, 폐플라스틱 분말 10kg 및 폐타이어 분말 35kg을 포함하여 탄성 바닥재를 제조한 후, 도로 표면에 포설하였다. 상기 탄성 바닥재가 포설된 도로에 상기 실시예 1에서 제조된 표면강화제를 도포한 후, 미끄럼저항성과 표면강화 특성 시험을 수행한 결과, 미끄럼저항성과 표면강화 특성이 우수함을 확인할 수 있었다.

본 발명에 따른 표면강화제는 산업부산물인 가네트를 포함하여 제조되었기 때문에 경제적이고 환경친화적이다. 또한, 논슬립형으로서 표면을 거칠게 처리하기 때문에 미끄럼이나 소음방지 성능이 우수하다. 본 발명에 따른 표면강화제는 콘크리트나 아스팔트 도로에 적용될 경우 도로의 미끄럼방지 및 표면강화 효과를 증진시킬 수 있으며, 지붕 슬래브, 수영장 및 정수장 등의 구조물에도 적용가능하다. 특히, 폐플라스틱과 폐타이어가 혼합된 바닥재와 동시에 시공하게 되면 미끄럼저항성과 표면강화 효과를 보다 향상시킬 수 있다.

Claims

삭제
아크릴 에멀젼 40~50중량%, 초속경 시멘트 10~15중량% 및 가네트 40~50중량%를 포함하여 이루어진 표면강화제로서,

상기 아크릴 에멀젼은 아크릴 수지 40~50중량%, 니트로졸 0.5~1.2중량%, 에틸렌 글리콜 1.0~1.5중량%, 알루미늄 스테아레이트 0.5~1.0중량%, 암모니아 0.05~0.15중량% 및 물 47~57중량%를 포함하여 이루어진

표면강화제.
제 2 항에 있어서,

상기 아크릴 에멀젼에 분산제, 소포제, 평활제 및 증점제로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 더 첨가하는 것을 특징으로 하는

표면강화제.
아크릴 에멀젼, 초속경 시멘트, 폐플라스틱 및 폐타이어를 포함하는 탄성 바닥재를 도로 표면에 포설하는 단계; 및

상기 포설된 탄성 바닥재 표면에 제 2 항 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 표면강화제를 도포하는 단계

를 포함하는 미끄럼 방지 및 표층강화 도로의 시공방법.
제 4 항에 있어서,

상기 아크릴 에멀젼은 아크릴 수지 40~50중량%, 니트로졸 0.5~1.2중량%, 에틸렌 글리콜 1.0~1.5중량%, 알루미늄 스테아레이트 0.5~1.0중량%, 암모니아 0.05~0.15중량% 및 물 47~57중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는

미끄럼 방지 및 표층강화 도로의 시공방법.
삭제