KR100661133B1

KR100661133B1 - 미끄럼방지 기능을 갖는 유색포장재 및 그 도포방법

Info

Publication number: KR100661133B1
Application number: KR1020060091030A
Authority: KR
Inventors: 김동규
Original assignee: 김동규
Priority date: 2006-09-20
Filing date: 2006-09-20
Publication date: 2006-12-22

Abstract

본 발명은 미끄럼방지 기능을 갖는 유색포장재 및 그 도포방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 바인더로 열경화성 수지를 사용하되, 물성보강용으로 폴리우레아 수지를 첨가하는 한편, 여기에 일정규격의 칼라골재를 혼합하여 프리믹스(Pre-Mix)형태의 유색포장재를 제조함으로써 제품의 강도를 유지하고 유연성을 부여하여 지속적인 하중에 대해 제품의 크랙 발생 등을 현저하게 개선하고 시인성을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 스프레이 장비로서 분사 도포할 수 있게 하여 작업성을 현저히 높일 수 있도록 하는 미끄럼방지 기능을 갖는 유색포장재 및 그 도포방법에 관한 것이다.

본 발명은 열경화성 수지, 충진제, 안료, 골재, 첨가제, 그라스비드로 이루어진 통상의 미끄럼방지 기능을 갖는 유색포장재에 있어서, 상기 열경화성 수지 100wt%에 대하여 분자량 1,000~4,000의 폴리에테르디아민 10~80wt%와, 분자량 1,000~5,000의 폴리에테르트리아민 10~50wt%와, 분자량 50~500의 폴리에테르디아민 10~40wt%로 이루어지는 폴리우레아 수지를 10~40wt% 첨가한 것에 특징이 있다.

Description

미끄럼방지 기능을 갖는 유색포장재 및 그 도포방법{Colored paving materials with a non-slip function and the applying method thereof}

일반적으로 사용되는 종래의 미끄럼방지 기능을 갖는 포장재는 바인더로서 에폭시 수지, 우레탄 수지, 아크릴 수지, 불포화 에스테르 수지 등과 같은 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 각각 사용하고 있으나, 열경화성 수지를 단독으로 사용할 경우 수지 자체의 특성과 더불어 이들이 갖는 단점을 보완하기에는 한계가 있다.

예를 들면, 포장재의 바인더로서 에폭시 수지를 사용할 경우에는 강도 및 접착력이 우수한 반면, 내충격성이 약하고 신장률이 낮아 수지 자체의 크랙 발생과 더불어 소지면에 영향을 미치게 됨으로써 최종적으로 포장재의 탈락으로 진행되어 하자발생의 원인이 되며, 이로 인하여 도시미관을 저해하는 요소가 된다.

또한, 포장재의 바인더로서 우레탄 수지를 사용할 경우에는 습기에 민감하고 에폭시 수지와 비교시 내마모성이 떨어지며, 고경도 및 고강도를 갖는 포장재의 제조가 어려울 뿐만 아니라, 고강도의 포장재 제조시에도 제품의 신장률이 낮고 부스러짐(Brittle)이 발생하여 에폭시 수지와 유사한 경향을 나타내게 된다.

실제 노면의 경우, 특히 아스팔트 도로의 경우에는 기온의 변화에 따른 도로자체의 수축 팽창이 지속적으로 이루어지고 있으며, 기온이 높을 경우 이러한 도로위를 중차량이 통행할 경우 노면에 가해지는 하중에 의해 순간적이며 지속적인 팽창이 이루어지게 된다.

이러한 원인으로 인하여 실제 아스팔트 도로의 경우에는 소성변형(Rutting), 피로균열(Fatigue Crack) 등의 문제점들이 발생되고 있는 실정이며, 이러한 문제점들을 개선하기 위해 기존 아스팔트 바인더(AP-3, AP-5등)를 대체하여 피엠에이(PMA:Polymer Modified Asphalt)계 바인더를 사용하기도 하기도 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 미끄럼방지 기능을 갖는 유색포장재를 제조함에 있어 바인더로서 분자량과 작용기(Functional Group)수가 서로 다른 다수의 폴리에테르아민(Polyetheramine)을 소정 비율로 혼합하여 이루어진 폴리우레아 수지를 첨가 사용함으로써 제품의 강도를 유지하고 유연성을 부여함은 물론, 열경화성 수지의 단점인 낮은 신장율과 부서짐(Brittle)을 개선하여 도로의 움직임과 일체화시켜 차량통행에 대한 제품의 크랙발생 방지 및 내구성 등의 기능향상을 현저하게 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 스프레이 장비로서 분사 도포할 수 있게 하여 작업성을 현저히 높여 작업시간 및 인력을 최소화 할 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명은 열경화성 수지, 충진제, 안료, 골재, 첨가제, 그라스비드로 이루어진 통상의 미끄럼방지 기능을 갖는 유색포장재에 있어서, 상기 열경화성 수지 100wt%에 대하여 분자량 1,000~4,000의 폴리에테르디아민 10~80wt%와, 분자량 1,000~5,000의 폴리에테르트리아민 10~50wt%와, 분자량 50~500의 폴리에테르디아민 10~40wt%로 이루어지는 폴리우레아 수지를 10~40wt% 첨가한 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 미끄럼방지 기능을 갖는 유색포장재 및 그 도포방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에서 사용하는 폴리우레아 수지는 수지내 함유된 아민(Amine)과 이소시아네이트(Isocyanate)의 화학반응에 의해 형성되는 화학구조로써, 기존 미끄럼방지제의 바인더로 주로 사용되는 폴리우레탄, 에폭시 등과 같은 열경화성 수지와 비교시 아래의 표 1에서와 같은 특징을 갖는다.

(표 1)

구분	폴리우레아	폴리우레탄	에폭시
물성강도	매우 우수	우수	매우 우수
신축율	매우 우수	매우 우수	나쁨
충격저항	매우 우수	우수	보통
내마모성	매우 우수	보통	우수
접착성	매우 우수	우수	매우 우수
내자외선	매우 우수	보통	보통
내열성	매우 우수	보통	우수

상기 표 1에서 보는바와 같이 폴리우레아 수지는 폴리우레탄, 에폭시에 비해 물성강도, 신축율, 충격저항, 내마모성, 접착성, 내자외선, 내열성이 매우 우수하며, 특히 동일 용도로 사용되는 각각의 제품에 대하여 ASTM D 4060(Taber마모시험)에 준해 내마모성을 비교한 결과 폴리우레아 제품의 내마모성이 기존 에폭시 제품과 비교시 약3배, 우레탄 제품과 비교시 약 5~10배 정도의 우수한 결과를 나타나는 것으로 보고 되고 있다.

본 발명에 따른 미끄럼방지 기능을 갖는 유색포장재는 열경화성 수지 15~25 wt%와, 충진제 15~25wt%와, 안료 1.5~5wt%와, 골재 47~35.5wt%와, 첨가제 1.5 ~3wt%와, 그라스비드 10~5wt%로 이루어진 통상의 미끄럼방지 기능을 갖는 유색포장재에 있어서, 상기 열경화성 수지 100wt%(15~25wt%를 100wt%로 기준함)에 대해 폴리우레아 수지 10~40wt% 첨가하여 이루어진다.

상기 열경화성 수지는 경화된 도막의 강성유지, 접착강도 유지 등 제품의 전반적인 물성을 유지하는 기능을 가지는 것으로서 에폭시 수지, 우레탄 수지, 아크릴 수지, 불포화 에스테르 수지 중에서 선택된 1종 내지 1종 이상 혼합된 것을 사용하고, 15wt% 미만 첨가시에는 접착력 및 도막의 강도가 약하게 되어 골재의 탈락 현상이 발생할 수 있고, 25wt% 이상 첨가시에는 유연성이 떨어져서 충격에 대한 저항성 감소 및 제품의 크랙발생 가능성이 있으므로 15~25wt% 범위내에서 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 폴리우레아 수지는 주요물성 및 유연성을 나타내는 메인 폴리머로서 분자량 1,000~4,000의 폴리에테르디아민 10~80wt%와, 분자량 1,000~5,000의 폴리에테르트리아민 10~50wt%와, 제품의 경도 및 강도발현에 영향을 주는 분자량 50~500의 폴리에테르디아민 10~40wt%로 이루어진다.

상기와 같이 구성된 폴리우레아 수지를 상기 열경화성 수지 100wt%(15~ 25wt%를 100wt%로 기준함)에 대해 10~40wt% 첨가하여 제품의 강도를 유지하고 유연성 등을 부여함으로써 지속적인 하중에 대하여 제품의 크랙 발생 등을 현저하게 개선할 수가 있는 것이다.

여기서 상기 열경화성 수지 100wt%(15~25wt%를 100wt%로 기준함)에 대하여 폴리우레아 수지를 10wt% 미만 첨가시에는 제품강도 유지는 양호하나 유연성이 부족하여 크랙 발생 등에 대한 개선이 미비하고, 열경화성 수지 100wt%(15~25wt%를 100wt%로 기준함)에 대하여 폴리우레아 수지를 40wt% 이상 첨가시에는 유연성은 우수하나 제품의 강도 유지가 불안정한 문제점이 있으므로 폴리우레아 수지는 상기 열경화성 수지 100wt%(15~25wt%를 100wt%로 기준함)에 대하여 10~40wt% 범위내에서 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 충진제는 미끄럼방지 포장재의 강도, 내마모성 및 점도를 향상시키는 성분으로 탄산칼슘, 탈크, 황산바륨, 클레이, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 중 1종 내지 1종 이상을 혼합사용하며 15wt% 이하 첨가시에는 도막의 강도에 영향을 미치게 되며, 25wt% 이상 첨가시에는 미끄럼방지 포장재의 점도상승에 영향을 미쳐 스프레이 작업성이 저하되어 바람직하지 못함에 따라 15~25wt% 범위내에서 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 안료는 미끄럼방지 포장재의 외관과 주간에 시인성 유지에 목적이 있으며, 통상 1.5~5wt% 범위내에서 첨가하고, 상기 그라스비드는 야간 운전시 안전운행 도모 및 시인성 확보에 목적이 있으며 통상 5~10wt%를 사용한다.

상기 골재는 미끄럼방지 기능을 부여하는 것으로서 실리카샌드, 보크사이트, 제강 슬러그 등의 무기물 입자를 사용하며 35.5wt% 이하 첨가시에는 미끄럼 저항 기능이 저하되고, 47wt% 이상 첨가시에는 제품의 점도 상승으로 인해 스프레이 작업성이 저하되어 바람직하지 못함에 따라 47~35.5wt% 범위내에서 첨가하는 것이 바람직하며, 특히 골재의 경우에는 제품의 시인성 향상을 위하여 칼라골재를 사용한다.

상기 첨가제의 주성분은 폴리실록산으로서 1.5~3wt% 첨가하며 1.5wt% 미만 첨가시에는 체질 및 안료의 분산성과 제품의 소포성능이 저하되며, 3wt%이상 첨가할 경우 제품강도에 영향을 미치게 되므로 1.5~3wt% 범위내에서 첨가하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 미끄럼방지 기능을 갖는 도로포장재를 스프레이장비를 사용하여 도로상에 2~3mm 두께로 도포한 후, 5~10분 경화시킴으로써 포장을 완료하게 된다.

상기 미끄럼방지 기능을 갖는 도로포장재를 도로상에 2mm 두께 미만으로 도포할 경우 미끄럼방지 기능이 저하되고, 3mm 이상 도포시에는 마찰저항이 증가하여 차량의 주행속도가 증가할 수 있으므로 2~3mm 두께 범위내에서 도포하는 것이 바람직하다.

이하 본 발명에 따른 미끄럼방지 기능을 갖는 도로포장재를 실시예와 비교예를 들어 설명하면 다음과 같다.

즉, 실시예 1 내지 3은 열경화 수지를 20wt%로 고정하고, 폴리우레아 수지의 첨가비율을 3wt%, 5wt%, 7wt%로 점점 높이는 한편, 상대적으로 골재의 첨가비율을 43wt%, 41wt%, 40wt%로 적게 첨가한 것이다.

(실시예 1)

열경화성 수지 20wt%와, 폴리우레아 수지 3wt%와, 충진제 21wt%와, 안료 3wt%와, 골재 43wt%와, 첨가제 2wt%와, 그라스비드 8wt%의 비율로 혼합하였다.

(실시예 2)

열경화성 수지 20wt%와, 폴리우레아 수지 5wt%와, 충진제 21wt%와, 안료 3wt%와, 골재 41wt%와, 첨가제 2wt%와, 그라스비드 8wt%의 비율로 혼합하였다.

(실시예 3)

열경화성 수지 20wt%와, 폴리우레아 수지 7wt%와, 충진제 22wt%와, 안료 3wt%와, 골재 40wt%와, 첨가제 1.5wt%와, 그라스비드 6.5wt%의 비율로 혼합하였다.

또한, 비교예 1 내지 2는 열경화성 수지를 20wt%로 고정하고, 폴리우레아 수지의 첨가비율을 1.5wt%, 0wt%로 적게 첨가한 것이다.

(비교예 1)

열경화성 수지 20wt%와, 폴리우레아 수지 1.5wt%와, 충진제 21wt%와, 안료 3wt%와, 골재 43wt%와, 첨가제 2.5wt%와, 그라스비드 9wt%의 비율로 혼합하였다.

(비교예 2)

열경화성 수지 20wt%와, 충진제 21wt%와, 안료 3wt%와, 골재 44wt%와, 첨가제 3wt%와, 그라스비드 9wt%의 비율로 혼합하였다.

상기의 실시에 1 내지 3과 비교예 1, 2의 구성성분 및 첨가비율을 아래의 표 2에 나타내었다.

(표 2) 각 실시예 및 비교예에 따른 조성물 함량 비율표(단위:wt%)

구분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2
열경화성수지	20.0	20.0	20.0	20.0	20.0
폴리우레아 수지	3.0	5.0	7.0	1.5	-
충진제	21.0	21.0	22.0	21.0	21.0
안료	3.0	3.0	3.0	3.0	3.0
골재	43.0	41.0	40.0	43.0	44.0
첨가제	2.0	2.0	1.5	2.5	3.0
그라스비드	8.0	8.0	6.5	9.0	9.0

실시예 1 내지 3과 비교예 1, 2에 경화제를 5~15wt%를 사용하여 아스팔트 도로에 가로 3m, 세로 1m, 두께 2~3mm로 스프레이로 도포한 후, 미끄럼저항치(BPN)를 측정하였고, 제품 도포 후 3~12개월 뒤 제품의 부착상태, 마모상태 및 크랙발생 상태 등을 확인하여 그 결과를 표 3에 나타내었다.

(표 3) 각 실시예에 따른 조성물의 물성 비교표

(상기 표 3에서 양호 #1은 제품 끝단면과 아스팔트 계면사이 및 제품내 크랙이 발생됨, 양호 #2는 골재일부 탈락현상 발생됨, 양호 #3은 차량주행으로 인하여 크랙 발생부위에 대한 일부 탈락현상 발생됨을 의미한다.)

상기 표 2에 준하여 유색포장재를 현장 시공한 후, 시간경과별 제품의 물성상태를 관찰한 결과, 우선 마모상태는 전 제품군에서 우수한 것으로 나타났으나 크랙발생상태 및 도로와의 부착상태는 시공 후 시간경과에 대하여 각각 다른 결과를 얻었다.

특히, 크랙발생상태는 열경화성수지 단독 및 소량의 폴리우레아 수지를 사용한 제품에서 9개월 경과부터 크랙이 발생하였으며, 이와 더불어 크랙발생 부위를 기점으로 차량의 통행 등에 의한 제품 탈락현상이 발생되기 시작하였다.

또한, 상기 표 3의 결과로 볼 때 폴리우레아 수지를 사용한 제품이 포장재의 내구성을 높여 크랙발생의 가능성을 현저히 저하시킴을 알 수 있는 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 미끄럼방지 기능을 갖는 유색포장재를 제조함에 있어 바인더로서 분자량과 작용기수가 서로 다른 다수의 폴리에테르아민을 소정 비율로 혼합하여 이루어진 폴리우레아 수지를 첨가 사용함으로써 제품의 강도를 유지하고 유연성을 부여함은 물론, 열경화성 수지의 단점인 낮은 신장율과 부서짐을 개선하여 도로의 움직임과 일체화시켜 차량통행에 대한 제품의 크랙발생 방지 및 내구성 등의 기능향상을 현저하게 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 스프레이 장비로서 분사 도포할 수 있게 하여 작업성을 현저히 높여 작업시간 및 인력을 최소화할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

열경화성 수지, 충진제, 안료, 골재, 첨가제, 그라스비드로 이루어진 통상의 미끄럼방지 기능을 갖는 유색포장재에 있어서,

상기 열경화성 수지 100wt%에 대하여 폴리우레아 수지 10~40wt% 첨가한 것을 특징으로 하는 미끄럼방지 기능을 갖는 유색포장재.
제1항에 있어서 상기 폴리우레아 수지는 분자량 1,000~4,000의 폴리에테르디아민 10~80wt%와, 분자량 1,000~5,000의 폴리에테르트리아민 10~50wt%와, 분자량 50~500의 폴리에테르디아민 10~40wt%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미끄럼방지 기능을 갖는 유색포장재.
열경화성 수지와, 충진제와, 안료와, 골재와, 첨가제와, 그라스비드와, 상기 열경화성 수지 100wt%에 대하여 분자량 1,000~4,000의 폴리에테르디아민 10~80wt%와, 분자량 1,000~5,000의 폴리에테르트리아민 10~50wt%와, 분자량 50~500의 폴리에테르디아민 10~40wt%로 이루어지는 폴리우레아 수지 10~40wt% 첨가한 미끄럼방지 기능을 갖는 유색포장재를 스프레이 장비로서 2~3mm 두께로 도포하는 것을 특징으로 하는 미끄럼방지 기능을 갖는 유색포장재의 도포방법.