KR100801312B1 - 역청질 팽윤탄을 이용한 도로 맨홀보수용 포장재 - Google Patents

역청질 팽윤탄을 이용한 도로 맨홀보수용 포장재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 맨홀의 보수를 위해 에폭시화합물에 역청질인 팽윤탄을 첨가시킨 주제와 경화제와 혼합시켜 맨홀 보수용 포장재로 사용함으로써, 불량 맨홀의 인상 및 보수공사시 맨홀주위 보수부위의 강도를 장시간 유지하고 균열, 탈락 및 함몰을 방지함으로써 차량증가 및 과적차량으로 인한 도로 파손을 미연에 방지하여 인명 피해 및 차량 파손을 방지하고 차량 통행을 원활하게 할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 역청질 팽윤탄을 이용한 도로 맨홀보수용 포장재에 관한 것이다.
상기의 구성을 갖는 본 발명은 지하에 매설된 전화선 등 케이블의 관리, 보수 및 교체 작업을 위해 도로상에 설치되는 맨홀의 보수 및 인상시 사용되는 역청질 팽윤탄이 함유된 속경화성 도로 맨홀보수용 포장재로써 타설후 단시간 내 경화가 가능하고 시공성 및 경제성이 우수하며 보수 부위의 방수성, 가소성, 단열성, 압축강도 및 휨강도 유지 등 장기간 내구성을 가짐으로써 차량 주행으로 인한 균열, 탈락, 함몰 방지와 대형사고를 미연에 방지하고 교통 흐름을 원활하게 하는 효과가 있다.
도로, 맨홀보수용, 포장재, 역청질 팽윤탄, 에폭시수지, 규사, 요소포름알데히드수지, 아민

Description

역청질 팽윤탄을 이용한 도로 맨홀보수용 포장재{Pavement for manhole repair by use of coal digestion pitch}
본 발명은 역청질 팽윤탄을 이용한 도로 맨홀 보수용 포장재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도로상에 설치되는 맨홀의 보수를 위해 에폭시화합물에 역청질인 팽윤탄을 첨가시킨 주제와 경화제와 혼합시켜 사용함으로써, 보수 맨홀부위와 기존 포장도로 경계면과의 접착력 유지와 방수성 및 가소성을 부여할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 역청질 팽윤탄을 이용한 도로 맨홀 보수용 포장재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 도로에는 수도 및 가스관, 전화선, 전기선 등이 매설되어 있으며 이들의 관리, 보수, 교체 등의 작업을 하기위해 도로상에 맨홀을 설치하게 된다. 이들 맨홀은 주행 차량의 증가, 과속 및 과적화, 중량화, 동·하절기 대기온도 변화 및 장마철 우수 등으로 일정시간이 경과시에는 노후화로 인해 설치된 맨홀부위에 균열, 탈락, 함몰 등이 발생하여 교통흐름의 장애와 함께 주행차량의 대형사고를 유 발하는 문제점이 발생될 우려가 있다. 따라서 불량맨홀은 내구성이 우수한 포장재를 사용하여 신속하면서도 경제적으로 보수가 요구되는 실정이다.
이와같이 불량 맨홀을 보수하기 위한 포장재로써 종래에는 아스팔트, 콘크리트, 에폭시계 및 우레탄계가 사용되어지고 있으나 적은 면적의 현장 작업성, 장기간 양생시간 요구 등의 시공 작업성의 어려움과 기존 포장도로 경계면과의 접착력 부족으로 인한 균열, 포장재 자체의 인장강도, 압축강도, 휨강도의 저하로 인한 균열, 탈락, 함몰 등 내구성에 문제점이 발생되고 보수공사 후에도 하자가 발생하는 등 재보수를 실시해야 하는 문제점을 안고 있다.
상기의 포장재들 중에서 특히 에폭시계 포장재는 주제인 에폭시 화합물과 경화제인 아민류 화합물을 이용한 이액형 조성물과 골재를 혼합시킨 포장재로서 속건성으로 시공 후에 단시간 내에 양생되는 장점이 있어 다양하게 개발되고 있고, 이렇게 개발된 기술들이 등록특허 제372860호, 공개특허 제1999-59270호, 공개특허 제1998-20872호 등과 같이 특허등록 또는 출원되고 있으나 상기와 같은 에폭시계 포장재의 경우 에폭시 화합물의 조성물을 골재와 혼합하여 타설시 표층부에서 기층부인 하부로의 액상 혼합 조성물이 흘러내려가는 현상에 의해 경화후 포장재의 상,하부의 압축강도, 휨강도 등과 같은 물리적 특성이 상이하고, 또한 에폭시 화합물과 골재들 간에 완전 혼합되어 접착되지 아니하고, 미세한 공극들이 형성되어 특히 우기시에는 이들 공극들 사이로 수분이 침투하여 내구성의 저하를 급격히 가속화시켜 맨홀 부위의 파손으로 인한 교통사고를 유발로 인한 위험성이 발생될 우려가 있다.
상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방안으로 본 발명은 에폭시화합물에 기존 포장된 도로와의 유사 재료인 고온에서 제조된 역청질 팽윤탄(가소화 Pitch, 연화점 60℃이상)을 혼합시킨 주제를 경화제와 혼합하여 사용함으로써, 역청질인 팽윤탄 자체의 요변성(Thixotropy)으로 규사와 혼합하여 타설시 표층부에서 기층부인 하부로의 액상 혼합 조성물이 흘러내려가는 현상을 방지하여 경화후 포장재 상,하부의 압축강도, 휨강도 등과 같은 물리적 특성을 균일하게 유지하는 등 내구성을 향상시켜 균열, 탈락 및 함몰 등의 불량 맨홀부위 보수공사시 경제적이면서 신속하고 안전하게 사용 가능하며, 보수 부위의 가소성, 방수성, 단열성 부여와 압축강도, 휨강도 유지 등 장기간 내구성을 갖는 것을 특징으로 하는 역청질 팽윤탄을 이용한 도로 맨홀보수용 포장재 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
특히 본 발명은 방수성이 우수하여 우기시 수분의 침투를 막아 포장재의 내구성의 저하를 막고, 동절기 저온에서의 가소성을 부여함으로써 충격에 의한 포장재의 손상을 방지하며, 흐름성, 내충격성 및 굴곡성도 종래의 에폭시 화합물 포장재에 비해 상대적으로 우수한 결과를 나타내고 있다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명은 맨홀의 보수를 위해 에폭시화합물에 역청질인 팽윤탄을 첨가시킨 주제와 경화제와 혼합시켜 맨홀 보수용 포장재로 사용함으로써, 불량 맨홀의 인상 및 보수공사시 맨홀주위 보수부위의 강도를 장시간 유지하고 균열, 탈락 및 함몰을 방지함으로써 차량증가 및 과적차량으로 인한 도로 파손을 미연에 방지하여 인명 피해 및 차량 파손을 방지하고 차량 통행을 원활하게 할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 역청질 팽윤탄을 이용한 도로 맨홀보수용 포장재에 관한 것이다.
이하 본 발명에 따른 도로 맨홀보수용 포장재인 역청질 팽윤탄을 이용한 속경화성 도로 맨홀보수용 포장재(이하 '맨홀보수용 포장재'라 한다)의 구성은 다음과 같다.
이액형 에폭시계 수지 조성물로 이루어진 맨홀보수용 포장재에 있어서,
상기 맨홀보수용 포장재는 이액형 에폭시수지 조성물 10 ~ 20 중량%와 규사 80 ~ 90 중량%로 혼합되어지고,
그리고 상기 이액형 에폭시수지 조성물은 에폭시화합물의 주재료 65 ~ 75 중량%와 경화제인 부재료 25 ~ 35 중량%로 혼합되어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 맨홀보수용 포장재는 이액형 에폭시계 수지 조성물과 규사의 혼합물로 이루어지고, 이액형 에폭시계 수지 조성물의 혼합량은 10 ~ 20 중량%가 바람직하며, 규사의 혼합량은 80 ~ 90 중량%가 바람직하다. 본 발명에서 상기 이액형 에폭 시계 수지 조성물은 규사와 혼합된 후 주재료와 경화제인 부재료의 경화반응에 의해 수지 성분이 규사와 결합되어 물리적인 특성을 향상시키는 역할을 하며, 상기 이액형 에폭시계 수지 조성물과 혼합되는 규사는 골재의 역할을 하여 본 발명의 맨홀보수용 포장재의 기계적 물성을 향상시키는 역할을 한다. 상기에서 이액형 에폭시계 수지 조성물의 혼합량이 10 중량% 미만이 되거나 또는 규사의 혼합량이 90 중량%를 초과할 경우에는 골재인 규사의 혼합량에 비해 상대적으로 이액형 에폭시계 수지 조성물의 혼합량이 적어지게 되므로 이액형 에폭시계 수지 조성물이 규사와의 결합력이 약화되어 내구성이 저하되거나 또는 다량의 공극들이 형성됨에 따라 방수성이 저하되어 빗물이 포장재 내부로 스며드는 현상 등이 발생될 우려가 있고, 그리고 이액형 에폭시계 수지 조성물의 혼합량이 20 중량%를 초과하거나 또는 규사의 혼합량이 80 중량% 미만이 될 경우에는 이액형 에폭시계 수지 조성물의 혼합량에 비해 상대적으로 규사의 혼합량이 적어지게 되므로 맨홀보수용 포장재의 기계적 물성이 저하될 우려가 있다.
그리고 본 발명에서 사용하는 규사(Silica Sand)는 그 물성이 일반적으로 석영질(SiO2) 함량이 95 중량% 이상이고, 함수율 3 중량% 이내인 특성을 갖고 있으며, 겉보기 비중이 1.0∼3.0이고 입도가 5∼80 메쉬(Mesh)인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 겉보기 비중이 상기의 범위를 벗어나 1.0 미만이 될 경우에는 비중이 가벼워 에폭시계 수지조성물의 혼합물 대비 규사의 용적이 증가하고 흡유량이 높게 됨 에 따라 주재료, 부재료의 수지혼합 조성물이 규사의 전 표면을 침적하지 못할 뿐만 아니라 혼합성이 불량해지고 경화후 포장재의 기계적 물성이 저하 될 우려가 있고, 3.0을 초과할 경우에는 규사의 표면적이 감소하게 되어 포장재 자체 부착력 감소와 압축강도, 휨강도 등이 저하 될 우려가 있으며, 그리고 입도가 5 메쉬 이하가 될 경우에는 규사의 입자가 너무 크고 표면적이 감소하여 에폭시계 수지조성 혼합물과의 접착력이 감소되어 압축강도나 휨강도가 저하 될 우려가 있으며, 80 메쉬를 초과할 경우에는 입자가 너무 작고 표면적이 커짐으로 인하여 흡유량이 높아져 에폭시계 조성물과의 혼합시 규사의 전 표면을 침적하지 못하는 등 혼합 불량을 초래하게 되어 경화후 포장재의 기계적인 특성이 저하 될 우려가 있다.
본 발명에서 사용하는 이액형 에폭시계 수지 조성물은 에폭시화합물 주제의 주재료와 경화제인 부재료로 이루어지고, 그 혼합량은 에폭시화합물 주제의 주재료 65 ~ 75 중량% 및 경화제인 부재료 25 ~ 35 중량%로 혼합되어진다.
본 발명에서 상기 에폭시화합물 주제의 주재료 혼합물은 상온 25℃에서 기준 점도가 3,000∼10,000cPs이며 비중이 1.10∼1.40인 흑색의 역청질 팽윤탄이 혼합된 에폭시 수지의 조성물이며, 부재료 혼합물은 상온 25℃에서 기준 점도가 1,000∼8,000cPs이며 비중이 0.95∼1.20인 수지 조성물로써 이들 주재료와 부재료는 주재 료인 에폭시화합물 65 ~ 75 중량%와 부재료인 경화제가 25 ~ 35 중량%로 혼합되어지는 것이 바람직하며, 이들 주재료와 부 재료의 혼합물은 100g 기준, 상온 25℃에서 20분 이내에 경화되며 물리적인 특성은 하기 실시예에 나타내었다.
상기에서 주재료와 부재료의 혼합비가 상기의 범위를 벗어날 경우에는 주재료인 에폭시화합물과 부재료인 아민류 화합물 간에 화학반응을 위한 당량비가 서로 일치하지 아니하여 완전한 경화반응이 일어나지 아니하여 맨홀보수용 포장재의 물리적 특성이 저하 될 우려가 있다.
그리고 상기 주재료 혼합물의 물리적 특성은 상온 25℃에서 기준 점도가 3,000∼10,000cPs이며 비중이 1.10∼1.40이 바람직하며, 기준점도가 3,000cPs 미만이 될 경우에는 부재료와 혼합시 점도가 낮으며, 규사와 혼합하여 타설시 수지혼합 조성물이 경화되기전에 상부에서 하부로 쉽게 흘러내리는 현상이 발생하여 기계적 물성의 저하와 장기간 저장중 충전제의 침강이 발생 될 우려가 있고, 10,000cPs를 초과할 경우에는 특히, 동절기에 사용시 점도가 높아 사용상 어려움이 따르며 부재료 및 규사와의 혼합 교반시 혼합에 어려움이 있기 때문에 균일한 포장재 혼합물의 확보가 어렵고 경화후 기계적 특성이 저하될 수 있으며, 또한 비중이 1.10 미만이 될 경우에는 점도가 낮고 요변성이 부족하여 부재료와 혼합시 물성이 저하 될 우려가 있으며, 1.40을 초과할 경우에는 저장 중 충전제의 침강으로 인한 수지조성물의 균일성 확보가 어려움이 있기 때문에 부재료 및 규사와의 혼합 경화후 기계적 특성 과 내구성이 저하 될 우려가 있다.
또한 부재료 혼합물의 물리적 특성은 상온 25℃에서 기준 점도가 1,000∼8,000cPs이며 비중이 0.95∼1.20인 수지 조성물로서, 기준점도가 1,000cPs 미만이 될 경우에는 점도가 낮기 때문에 제조후 장기간 저장 중 충전제가 침강되어 균일한 조성물의 확보가 어려워 주재료 및 규사와의 혼합, 경화시 기계적 특성이 저하 될 우려가 있고, 8,000cPs를 초과할 경우에는 동절기 주재료와의 혼합시 계량의 어려움과 혼합성 불량 등 사용상 어려움이 따르기 때문에 주재료 및 규사와의 혼합 교반성의 불량으로 인한 포장재의 기계적 특성이 저하 될 우려가 있으며, 또한 비중이 0.95 미만이 될 경우에는 점도가 낮고 충전제 첨가량이 감소하여 주재료 및 규사와의 혼합, 경화시 기계적인 특성이 저하 될 우려가 있고, 1.20을 초과할 경우에는 제조후 저장 중 충전제의 침강으로 인한 수지 조성물의 불균일성으로 주재료 및 규사와의 혼합, 경화시 포장재의 내구성과 기계적 특성이 저하 될 우려가 있다.
본 발명의 맨홀보수용 포장재의 주재료는 역청질 팽윤탄 8 ~ 12 중량%, 에폭시수지 78 ~ 88 중량%, 반응성 희석제 0.3 ~ 0.7 중량%, 충전제 3 ~ 8 중량% 및 유동성 조절제 0.7 ~ 1. 5 중량%로 이루어지고, 상기 각 구성성분들의 특성은 다음과 같다.
역청질인 팽윤탄은 역청탄(강점결탄)을 미분상으로 분쇄한 후 헤비오일 혹은 정제 타르, 피치 등에 첨가하여 200∼400℃ 정도의 고온에서 장기간 팽윤시킨것으로써 역청질내에 존재하는 말레인산부가 화합성의 방향족 탄화수소류를 레진화하여 만들어진 복합적으로 혼합되어 있는 물질로서 역청질인 팽윤탄 자체의 요변성(Thixotropy)으로 규사와 혼합하여 타설시 표층부에서 기층부인 하부로의 액상 혼합 조성물이 흘러내려가는 현상을 방지하여 경화후 포장재 상,하부의 압축강도, 휨강도 등과 같은 물리적 특성을 균일하게 유지하여 방수성이 우수하여 우기시 수분의 침투를 막아 포장재의 내구성의 저하를 막고, 동절기 저온에서의 가소성을 부여하는 역할을 한다, 본 발명에서 주재료에 혼합되는 팽윤탄의 혼합비는 8 ~ 12 중량%인 것이 바람직하다. 팽윤탄의 혼합비가 8 중량% 미만이 될 경우에는 에폭시화합물 및 아민류화합물의 수지류 함량에 비해 팽윤탄의 함량이 상대적으로 부족하여 주재료와 부재료를 혼합시킨 액상 혼합 조성물이 표층부에서 기층부인 하부로 쉽게 흘러내려가는 현상을 발생하여 경화후 포장재 상,하부의 물리적 특성이 상이하여 미세한 공극이 발생되거나 또는 일정기간이 경과한 후 균열 등이 발생되어 방수성이 저하되거나 또는 동절기 저온에서 가소성이 저하될 우려가 있고, 12 중량%를 초과할 경우에는 에폭시화합물 및 아민류화합물의 수지류 함량에 비해 팽윤탄의 함량이 상대적으로 과량 혼합되어 주재료와 부재료를 혼합시킨 액상 혼합 조성물의 압축강도, 휨강도, 인장강도 및 부착성 등 물리적인 특성이 저하될 우려가 있다
그리고 에폭시수지는 경화제인 부재료와 혼합되면 경화되어 본 발명의 도로 맨홀보수용 포장재에 기계적 물성을 향상시키는 역할을 하는 수지로서 에폭시 당량(Epoxy equivalent weight)이 180∼270인 것이 바람직하다. 에폭시 당량이 180 미만이 될 경우에는 부재료인 경화제와의 혼합 당량이 부적절하기 때문에 혼합, 경화후 내구성 및 기계적인 특성이 저하 될 우려가 있고, 270을 초과할 경우에는 부재료인 경화제와의 혼합시 주재료중의 에폭시수지 첨가량이 부족하게 되어 부재료 및 규사와의 혼합, 경화시 내구성 및 기계적인 특성이 저하 될 우려가 있다. 상기 에폭시수지의 혼합량은 78 ~ 88 중량%인 것이 바람직하다. 에폭시수지의 혼합비가 78 중량% 미만이 될 경우에는 주재료에서 팽윤탄의 혼합량에 비해 상대적으로 에폭시수지의 혼합량이 부족하게 되어 부재료와의 혼합시 압축강도, 휨강도 등 기계적 특성이 저하 될 우려가 있고, 88 중량%를 초과할 경우에는 주재료에서 팽윤탄의 혼합량에 비해 상대적으로 에폭시수지의 혼합량이 과량 혼합되어 팽윤탄의 기능이 저하되어 방수성, 가요성 등의 물성이 저하될 우려가 있다. 본 발명에서 사용하는 에폭시 화합물은 비스페놀 A형 에폭시 수지가 바람직하다.
반응성 희석제는 저점도로서 에폭시수지와 역청질 팽윤탄을 균일하게 혼합시키는데 도움을 주며, 그리고 부재료와의 혼합, 경화후 내초킹성(耐 Chocking)을 향상 및 유연성을 개선시키고 점도 조절을 위해 첨가하는 반응성 희석제로서 그 혼합비는 0.3 ~ 0.7 중량%인 것이 바람직하다. 반응성 희석제의 혼합비가 0.3 중량% 미만이 될 경우에는 반응성 희석제의 혼합량 부족으로 인해 주재료인 에폭시화합물과 역청질 팽윤탄의 혼합에 어려움이 따르며 부재료와의 혼합, 경화후 유연성이 부족 할 우려가 있고, 0.7 중량%를 초과할 경우에는 점도를 낮주게 되어 부재료 및 규사와 혼합, 경화시 수지혼합조성물이 표층부에서 기층부인 하부로 흘러내려 가기 쉽기 때문에 포장재의 물리적 특성을 저하시킬 우려가 있다. 본 발명에서 사용가능한 반응성 희석제는 그리시딜에테르계 화합물(예, 국도화학(주)의 Neotohto D, Neotohto E, 미국 에어프로덕트사의 Epodil 741, BGE 등)을 사용하는 것이 바람직하다.
충전제는 본 발명의 도로 맨홀보수용 포장재 조성물을 보강 및 증량(增量)시켜 기계적인 물성을 향상시키기 위한 목적으로 첨가하는 물질로서, 그 혼합량은 3 ~ 8중량%인 것이 바람직하다. 충전제의 혼합량이 3 중량% 미만이 될 경우에는 혼합량이 부족하여 부재료 및 규사와의 혼합, 경화후 압축강도, 휨강도 등 포장재의 기계적인 특성이 저하 될 우려가 있고, 8 중량%를 초과할 경우에는 에폭시 수지 대비 충전제가 과량 첨가되어 저장 중 충전제의 침강 우려와 규사와의 혼합시 교반성이 불량해지고 규사의 전 표면에 수지조성물이 균일하게 침적되기 힘들어 포장재의 기계적 특성이 저하 될 우려가 있다. 본 발명에서 사용가능한 충전제는 클레이, 탈크, 펄라이트, 실리카, 카본블랙 중에서 한 가지 또는 그 이상을 선택하여 혼합사용해도 좋다.
유동성 조절제는 에폭시화합물과 팽윤탄 및 충전제등의 수지조성 혼합물의 유동성을 조절하기 위한 역할을 하며, 유동성 조절제의 혼합량은 0.7 ~ 1.5 중량%인 것이 바람직하다. 유동성 조절제의 혼합비가 0.7 중량% 미만이 될 경우에는 유동성 조절제의 혼합량 부족으로 인해 주재료인 에폭시화합물과 팽윤탄 및 충전제 혼합물의 장기 저장성의 불량 초래와 부재료 및 규사와 혼합시 수지 혼합 조성물이 표층부에서 기층부인 하부로 흘러내려 포장재의 기계적 특성을 저하시킬 우려가 있고, 1.5 중량%를 초과할 경우에는 부재료 및 규사와의 혼합, 경화시 규사의 전 표면에 균일하게 침적되지 못하여 부착성, 압축강도, 휨강도 등 기계적 특성이 저하 될 우려가 있다. 본 발명에서 사용가능한 유동성 조절제는 실리카 퓸 또는 벤토나이트 중에서 한 가지 또는 그 이상을 선택하여 혼합사용해도 좋다.
본 발명의 맨홀보수용 포장재의 부재료는 요소포름알데히드수지(Urea-formaldehyde resin) 1 ~ 3 중량%, 아민 76 ~ 83 중량%, 경화촉진제 0.8 ~ 1.5 중량%, 충전제 11.2 ~ 14.5 중량% 및 유동성 조절제 4 ~ 5 중량%로 이루어지고, 상기 각 구성성분들의 특성은 다음과 같다.
상기 요소 포름알데히드 수지(Urea-formaldehyde resin)는 유동성 및 표면 평활성을 조절하는 역할을 하며, 그 혼합량은 1 ~ 3 중량%인 것이 바람직하다. 요소 포름알데히드 수지의 혼합비가 1 중량% 미만이 될 경우에는 주재료 및 규사와의 혼합시 에폭시수지 혼합 조성물의 유동성 및 표면 평활성이 부족하여 크레이터링 즉, 분화구 현상이 발생과 규사 표면의 균일한 침적이 불량하게 되어 부착력을 저해 할 우려가 있고, 3 중량%를 초과할 경우에는 포장재의 화학적 특성 및 내구성이 저하 될 우려가 있다.
아민은 아민가(Amine Value)가 300∼550 ㎎KOH/g인 아민 76 ~ 83 중량%를 혼합시키는 것이 바람직하다. 상기에서 아민류는 아민가가 300㎎KOH/g 미만일 경우에는 주재료중의 에폭시수지 당량에 대한 아민류의 첨가량이 많아지게 되고 규사와의 혼합 경화후 포장재의 압축강도, 휨강도 등 기계적 특성이 다소 저하 될 우려가 있고, 550 ㎎KOH/g를 초과할 경우에는 주재료중의 에폭시수지 당량에 대한 아민류의 첨가량이 적어지게 되고 규사와의 혼합교반시 혼합성 불량과 규사에 대한 침적이 불량하게 되어 경화후 포장재의 기계적 특성이 저하 될 우려가 있으며, 아민의 혼합량이 76 중량% 미만이 될 경우에는 상대적으로 충전제 등의 혼합량이 증가되어 저장 중 충전제의 침강우려와 주재료, 규사와의 혼합시 혼합교반성의 불량과 경화후 포장재의 기계적 특성이 저하 될 우려가 있고, 83 중량%를 초과할 경우에는 상대적으로 경화촉진제나 충전제 혼합량의 부족으로 인해 경화반응의 속도가 느려지거나 또는 부재료의 기계적 물성이 저하될 우려가 있다.
본 발명에서 사용하는 아민류는 변성 지방족 아민(Modified aliphatic amine)이 25 ~ 35 중량%, 지환족 변성아민(Modified Cycloaliphatic amine) 35 ~ 45 중량% 및 폴리아미도 아민(Polyamido amine) 30 ~ 35 중량%를 혼합시키는 것이 바람직하다.
상기에서 변성 지방족 아민(Modified aliphatic amine)은 저온 경화성 및 내구성을 향상하기 위한 역할을 하며, 그 혼합량은 25 ~ 35 중량%가 바람직하다. 변성 지방 족 아민의 혼합량이 25 중량% 미만이 될 경우에는 반응이 늦고 강도가 부족하여 포장재의 현장 작업시간 지연 및 기계적 특성이 저하 될 우려가 있고, 35 중량%를 초과할 경우에는 주재료와의 반응이 급격하게 이루어짐에 따라 포장재 작업시간이 단축되어 현장 작업성이 불량해 질 우려가 있다.
또한 지환족 변성아민(Modified Cycloaliphatic amine)은 내화학성, 색상 안정성 및 광택을 향상시키기 위한 역할을 하며, 그 혼합량은 35 ~ 45 중량%가 바람직하다. 변성 지방족 아민의 혼합량이 35 중량% 미만이 될 경우에는 내화학성이 부족하여 포장재의 내구성이 저하 될 우려가 있고, 45 중량%를 초과할 경우에는 유연성 부족과 부착력이 저하 될 우려가 있다.
폴리아미도 아민(Polyamido amine)은 규사와의 부착력과 유연성 향상 및 반응을 지연시켜 포장재의 작업시간을 연장하여 현장 작업성을 원활하게 하기 위한 역할을 하며, 그 혼합량은 30 ~ 35 중량%가 바람직하다. 폴리아미도 아민의 혼합량이 30 중량% 미만이 될 경우에는 부착력 및 유연성 부족으로 인한 포장재의 기계적 특성의 저하와 현장 타설 작업성이 불량해질 우려가 있고, 35 중량%를 초과할 경우에는 주재료 및 규사와의 혼합시 경화시간 지연으로 인한 시공성 불량 및 교통흐름의 장애 초래와 포장재의 내화학성이 저하 될 우려가 있다.
경화촉진제는 주재료와 부재료의 혼합시 경화를 촉진시키기 위한 역할을 하며, 그 혼합량은 0.8 ~ 1.5 중량%가 바람직하다. 경화촉진제의 혼합량이 0.8 중량% 미만이 될 경우에는 경화반응이 늦어지고 습도가 높을 경우 아민기의 유실로 인한 충분한 경화반응이 일어나지 아니하여 본 발명의 포장재가 충분한 물성을 나타내지 못할 우려가 있고, 1.5 중량%를 초과할 경우에는 반응이 급격하게 이루어져 포장재의 현장작업성 불량 및 내약품성이 저하 될 우려가 있다. 그리고 본 발명에서 사용가능한 경화촉진제는 3급 아민(Tertiary amine)으로서 2,4,6,-트리디메틸아미노메틸페놀(2,4,6-Tri dimethylaminomethyl phenol)를 사용하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 부재료의 충전제는 본 발명의 도로 맨홀보수용 포장재 조성물을 보강 및 증량(增量)시켜 기계적인 물성을 향상시키기 위한 목적으로 첨가하는 물질로서, 그 혼합량은 11.2 ~ 14.5 중량%인 것이 바람직하다. 충전제의 혼합량이 11.2 중량% 미만이 될 경우에는 혼합량이 부족하여 주재료 및 규사와의 혼합, 경화후 압축강도, 휨강도 등 포장재의 기계적인 특성이 저하 될 우려가 있고, 14.5 중량%를 초과할 경우에는 아민 대비 충전제가 과량 첨가되어 저장 중 충전제의 침강 우려와 규사와의 혼합시 교반성이 불량해지고 규사의 전 표면에 수지조성물이 균일하게 침적되기 힘들어 포장재의 기계적 특성이 저하 될 우려가 있다. 본 발명에서 사용가능한 충전제는 클레이, 탈크, 펄라이트, 실리카, 카본블랙 중에서 한 가지 또는 그 이상을 선택하여 혼합사용해도 좋다.
상기 부재료의 유동성 조절제는 아민 및 충전제등의 수지조성 혼합물의 유동성을 조절하기 위한 역할을 하며, 유동성 조절제의 혼합량은 4 ~ 5 중량%인 것이 바람직하다. 유동성 조절제의 혼합비가 4 중량% 미만이 될 경우에는 유동성 조절제의 혼합량 부족으로 인해 부재료인 요소포름알데히드와 아민 및 충전제 혼합물의 장기 저장성의 불량 초래와 주재료 및 규사와 혼합시 수지 혼합 조성물이 표층부에서 기층부인 하부로 흘러내려 포장재의 기계적 특성을 저하시킬 우려가 있고, 5 중량%를 초과할 경우에는 주재료 및 규사와의 혼합, 경화시 규사의 전 표면에 균일하게 침적되지 못하여 부착성, 압축강도, 휨강도 등 기계적 특성이 저하 될 우려가 있다. 본 발명에서 사용가능한 유동성 조절제는 실리카 퓸 또는 벤토나이트 중에서 한 가지 또는 그 이상을 선택하여 혼합사용해도 좋다.
이하 본 발명의 구성을 하기 실시예를 통해 상세히 설명하면 다음과 같다.
1. 역청질 팽윤탄의 제조
연화점 50℃ 이상인 코울타르피치(Coal tar pitch) 1,000g과 헤비오일(타르계 헤비오일, 초류점 230℃ 이상) 150g을 혼합하여 150℃로 서서히 승온 교반하고, 이 혼합 용융액에 입도가 5∼100㎛인 역청탄(강점결탄) 분말을 첨가 교반하면서 서서히 가열, 승온하여 200∼400℃에서 2∼3시간동안 팽윤 처리하여 제조된 것으로 연화점(Softening Point)이 60℃ 이상인 역청질 팽윤탄을 말한다.
2. 이액형 에폭시계 수지 조성물의 제조
가. 주재료의 제조
본 실험에 사용된 이액형 에폭시수지 조성물의 주재료는 다음 [표 1]의 내용에 따라 제조하였다.
[표1]
구분 주재료 1 주재료 2 주재료 3 주재료 4
주 재 료 역청질 팽윤탄 8 10 12 -
비스페놀A형에폭시수지 88 83.3 78 83.3
반응성희석제(BGE) 0.3 0.5 0.7 0.5
클레이 3 5 8 14.7
유동성 조절제(Bentone SD-1) 0.7 1.2 1.3 1.5
(중량%)
나. 부재료의 제조
본 실험에 사용된 이액형 에폭시수지 조성물의 부재료는 다음 [표 2]의 내용에 따라 제조하였다.
[표 2]
구분 부재료 1 부재료 2 부재료 3
부 재 료 요소포름알데히드수지 1 2 3
아민1 ) 83 79.5 76
3급아민(Ancamine K54) 0.8 1 1.5
클레이 11.2 13 14.5
유동성 조절제(Bentone SD-1) 4 4.5 5
(중량%)
주 1) 상기 아민은 변성 지방족 아민 25 중량%, 지환족 변성아민 45 중량% 및 폴리아미도 아민 30 중량%를 혼합시킨 것임.
다. 이액형 에폭시수지 조성물의 제조
본 실험에 사용된 이액형 에폭시수지 조성물은 상기 [표 1]의 내용에 따라 제조되어진 시료인 주재료와 상기 [표 2]의 내용에 따라 제조되어진 시료인 부재료들을 다음 [표 3]의 혼합비에 따라 제조하여 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 시료를 제조하였다.
[표 3]
구분 실시예 비교예
1 2 3 1 2 3
주재료 1 65 - - - - -
주재료 2 - 70 - - - -
주재료 3 - - 75 - - -
주재료 4 - - - 65 70 75
부재료 1 - - 25 - - 25
부재료 2 - 30 - - 30 -
부재료 3 35 - - 35 - -
(중량%)
3. 맨홀보수용 포장재의 제조
본 실험에 사용된 맨홀보수용 포장재는 상기 [표 3]의 내용에 따라 제조되어진 이액형 에폭시수지 조성물을 규사와 함께 다음 [표 4]의 혼합비에 따라 실시예 1a 내지 3b 및 비교예 1a 내지 3a의 시료를 제조하였다.
[표 4]
구분 실시예 비교예
1a 1b 2a 2b 3a 3b 1a 2a 3a
이액형 에폭시수지 조성물 10 20 10 20 10 20 10 15 20
규사 90 80 90 80 90 80 90 85 80
(중량%)
4. 맨홀보수용 포장재의 물리적 특성 비교
가. 이액형 에폭시계 수지 조성물의 물리적 특성
상기 [표 3]의 내용에 따라 제조되어진 이액형 에폭시계 수지 조성물의 물리적 특성은 다음 [표 5]의 내용과 같다.
[표 5]
물리적 특성 실시예 비교예
1 2 3 1 2 3
압축강도(N/㎟) 82 85 77 77 81 71
휨강도(N/㎟) 77 81 75 71 77 67
인장강도(㎏/㎠) 760 790 740 720 750 680
내충격성(높이 400㎜×무게 300g, 듀폰식) 1/2" 이상없음 3/8" 이상없음 1/4" 이상없음 1/2" 균열발생 1/2" 이상없음 1/2" 이상없음
굴곡성(맨드릴) 1/2" 이상없음 1/2" 이상없음 3/8" 이상없음 1/2" 균열발생 1/2" 균열발생 1/2" 이상없음
부착성(㎏/㎠) 76 80 74 68 72 65
흐름성(Sag test, 젖은 도막두께, ㎛) 100양호 200양호 250양호 100양호 100양호 100양호
흡수율(wt %, 침지 7일후) 0.15 0.10 0.08 0.65 0.45 0.68
나. 맨홀보수용 포장재의 물리적 특성
상기 [표 4]의 내용에 따라 제조되어진 맨홀보수용 포장재의 물리적 특성은 다음 [표 6]의 내용과 같다.
[표 6]
구분 실시예 비교예
1a 1b 2a 2b 3a 3b 1a 2a 3a
압축강도(N/㎟) 26.8 82.5 27.2 83.3 26.6 81.9 24.7 50.7 74.9
휨강도(N/㎟) 10.7 24.9 11.3 25.4 10.5 24.7 9.6 15.8 21.1
흡수율(wt%, 침지7일후) 0.7 0.3 0.6 0.3 0.6 0.2 2.4 1.7 1.9
상기 [표 3]의 내용에 의해 제조되어진 이액형 에폭시수지 조성물의 물리적 특성은 상기 [표 5]의 내용에 따르면, 역청질 팽윤탄을 혼합시킨 주재료 1 내지 3과 경화제인 부재료 1 내지 3을 혼합시킨 이액형 에폭시계 수지 조성물의 시료인 실시예 1 내지 3이 종래의 이액형 에폭시수지와 동일 종류인 팽윤탄을 사용하지 아니한 주재료 4와 경화제인 부재료 1 내지 3을 혼합시킨 이액형 에폭시계 수지 조성물의 시료인 비교예 1 내지 3에 비해 내충격성, 부착성, 흡수율(방수성)의 물성이 특히 우수하였으며, 압축강도, 휨강도, 인장강도 등과 같은 기계적인 물리적 특성이 모두 양호하여 종래의 이액형 에폭시수지 조성물에 비해 물성이 우수한 것으로 나타났다.
그리고 상기 [표 4]의 내용에 의해 제조되어진 맨홀보수용 포장재의 물리적 특성은 상기 [표 6]의 내용에 따르면, 역청질 팽윤탄을 혼합시킨 주재료 1 내지 3를 사용한 이액형 에폭시계 수지 조성물과 규사를 10 ~ 20 중량%를 혼합시킨 시료인 실시예 1a 내지 3b의 맨홀보수용 포장재는 팽윤탄을 사용하지 아니한 주재료 4를 사용하여 제조한 이액형 에폭시계 수지 조성물을 규사와 혼합시킨 시료인 비교예 1a 내지 3a의 맨홀보수용 포장재에 비해 압축강도, 휨강도 및 흡수율(방수성)이 현저히 양호한 것으로 나타났다.
따라서 본 발명에 따른 이액형 에폭시수지 조성물인 실시예 1 내지 3은 종래와 같은 방법에 의해 제조되어진 이액형 에폭시수지 조성물인 비교예 1 내지 3에 비해 내충격성, 부착성, 흡수율(방수성)의 물성이 특히 우수하였으며, 또한 이들 시료를 이용하여 규사와 혼합시켜 제조한 맨홀보수용 포장재에 있어서도 종래와 같은 방법에 의해 제조되어진 이액형 에폭시수지 조성물을 규사와 혼합시켜 제조한 맨홀보수용 포장재에 비해 압축강도와 휨강도가 현저히 양호하였다.
상기에서 설명 드린바와 같이 본 발명은 상기의 실시예를 통해 종래의 맨홀보수용 포장재에 비해 그 물성의 우수성이 입증되었지만 본 발명은 상기의 실시예에 의해서만 반드시 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다.
이상과 같이 본 발명은 지하에 매설된 전화선 등 케이블의 관리, 보수 및 교체 작업을 위해 도로상에 설치되는 맨홀의 보수 및 인상시 사용되는 도로 맨홀 보수용 속경화성 역청질 팽윤탄이 함유된 도로 맨홀보수용 포장재로써 타설후 단시간 내 경화가 가능하고 시공성 및 경제성이 우수하며 보수 부위의 방수성, 가소성, 단열성, 압축강도 및 휨강도 유지 등 장기간 내구성을 가짐으로써 차량 주행으로 인한 균열, 탈락, 함몰 방지와 대형사고를 미연에 방지하고 교통 흐름을 원활하게 하는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 이액형 에폭시계 수지 조성물로 이루어진 맨홀보수용 포장재에 있어서,
    상기 맨홀보수용 포장재는 에폭시화합물의 주재료 65 ~ 75 중량%와 경화제인 부재료 25 ~ 35 중량%로 혼합한 이액형 에폭시수지 조성물 10 ~ 20 중량%와 규사 80 ~ 90 중량%로 혼합되어지고,
    상기 에폭시화합물의 주재료는 역청질 팽윤탄 8 ~ 12 중량%, 에폭시 당량(Epoxy equivalent weight)이 180∼270인 비스페놀 A형 에폭시수지 78 ~ 88 중량%, 반응성 희석제 0.3 ~ 0.7 중량%, 충전제 3 ~ 8 중량% 및 유동성 조절제 0.7 ~ 1. 5 중량%로 이루어지고,
    상기 경화제인 부재료는 요소포름알데히드수지 1 ~ 3 중량%, 아민가가 300∼550 ㎎KOH/g인 아민 76 ~ 83 중량%, 경화촉진제 0.8 ~ 1.5 중량%, 충전제 11.2 ~ 14.5 중량% 및 유동성 조절제 4 ~ 5 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 역청질 팽윤탄을 이용한 도로 맨홀보수용 포장재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 아민은 변성 지방족 아민이 25 ~ 35 중량%, 지환족 변성아민 35 ~ 45 중량% 및 폴리아미도 아민 30 ~ 35 중량%를 혼합시키는 것을 특징으로 하는 역청질 팽윤탄을 이용한 도로 맨홀보수용 포장재.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 에폭시화합물의 주재료는 상온 25℃에서 기준 점도가 3,000∼10,000cPs이며 비중이 1.10∼1.40인 흑색의 역청질 팽윤탄이 혼합된 에폭시 수지의 조성물인 것을 특징으로 하는 역청질 팽윤탄을 이용한 도로 맨홀보수용 포장재.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 경화제인 부재료는 상온 25℃에서 기준 점도가 1,000∼8,000cPs이며 비중이 0.95∼1.20인 수지 조성물인 것을 특징으로 하는 역청질 팽윤탄을 이용한 도로 맨홀보수용 포장재.
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