KR100833676B1 - 미끄럼방지 기능을 갖는 포장재의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바인더 수지로 폴리이소시아네이트 화합물 100중량부와 아민 화합물 80∼120중량부를 고압충돌방식의 2액형 스프레이 도장기에서 혼합 및 반응시켜 폴리우레아를 얻고, 상기 폴리우레아를 구조물에 분무도장과 함께 또는 분무도장 후 1분 이내에 골재를 살포하여 상기 폴리우레아 속에 상기 골재를 고화시키는 미끄럼방지 기능을 갖는 포장재의 시공방법에 관한 것이다.

본 발명은 폴리이소시아네이트 화합물과 아민 화합물의 반응물인 폴리우레아에 미끄럼 감소용 골재를 결합시켜 시공함으로써 종래의 미끄럼방지 시공방법에 비해 시공성을 개선하고 도로의 교통통행을 신속하게 재개시키고, 특히 혹한기에도 시공을 신속하게 완료할 수 있을 뿐만 아니라 그 기능을 발휘하여 장기간의 수명을 보전할 수 있는 효과가 있다.

미끄럼, 포장재, 폴리이소시아네이트, 아민, 폴리우레아

Description

미끄럼방지 기능을 갖는 포장재의 시공방법{Method for applying a paving materials with a non-slip function}

본 발명은 미끄럼방지 기능을 갖는 포장재의 시공방법에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 바인더 수지로 물성이 우수한 폴리우레아 수지 만을 사용하고, 이를 고압충돌방식의 2액형 스프레이 도장기를 이용하여 순간적으로 골재와 결합시켜 포장재의 강도를 유지하고 유연성을 부여하여 지속적인 하중에 대해 포장재의 크랙발생 등을 현저하게 개선시킨 미끄럼방지 기능을 갖는 포장재의 시공방법에 관한 것이다.

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.

이러한 문제점을 해소하기 위해 특허문헌 1에서는 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 사용하였다.

상기 특허문헌 1에서는 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 개선하였으나, 상기 폴리우레아 수지를 단독으로 사용하는 경우의 포장재의 물성보다는 떨어지는 단점이 있다.

특허문헌 1: 한국 특허등록 제661133호

이에 본 발명에서는 고압충돌방식의 2액형 스프레이 도장기를 이용하여 이소시아네이트 프리폴리머(A)와 아민 화합물(B)의 직접적인 고압 충돌에 의하여 순간적으로 프리폴리머(A)와 아민 화합물(B)의 균일한 혼합에 의하여 폴리우레아를 얻을 수 있었고, 이와 동시에 상기 폴리우레아를 스프레이 도장하면서 골재를 도포하여 신속하게 불점착(Tack Free) 건조시켜 서비스 리턴 과정을 단축시킴으로서 기존의 에폭시 또는 폴리에스터 수지와 비교하여 작업시간을 단축시키고 강인하며 탄성이 풍부한 피막을 획득할 수 있었고, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.

따라서, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 미끄럼방지 기능을 갖는 포장재의 시공방법은 바인더 수지 및 골재를 포함하는 미끄럼방지 기능을 갖는 포장재의 시공방법에 있어서, 상기 바인더 수지로 폴리이소시아네이트 화합물 100중량부와 아민 화합물 80∼120중량부를 고압충돌방식의 2액형 스프레이 도장기에서 혼합 및 반응시켜 폴리우레아를 얻고, 상기 폴리우레아를 구조물에 분무도장과 함께 또는 분무도장 후 1분 이내에 2∼3㎜ 크기의 골재를 살포하여 상기 폴리우레아 속에 상기 골재를 고화시키는 것을 특징으로 한다.

상기 폴리이소시아네이트 화합물은 메탄 디이소이시아네트(methane diisocyanate), 톨리렌 디이소이시아네트(tolylene diisocyanate), 또는 이소포론 디이소이시아네트(isophorone diisocyanate)인 것을 특징으로 한다.

상기 아민 화합물은 폴리에테르 디아민인 것을 특징으로 한다.

상기 골재의 크기는 2∼3㎜이고, 그 사용량은 폴리우레아 100 중량부에 대하여 200∼300 중량부인 것을 특징으로 한다.

상기 구조물은 주차장, 수영장, 발코니, 선박의 갑판, 일반 보행로, 자전거 전용도로 또는 해안선 축대인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 폴리이소시아네이트 화합물과 아민 화합물의 반응물인 폴리우레아는 우수한 탄성을 가진 것으로, 상기 폴리우레아에 미끄럼 감소용 골재를 결합시켜 시공함으로써 종래의 미끄럼방지 시공방법에 비해 시공성을 개선하고 도로의 교통통행을 신속하게 재개시키고, 특히 혹한기에도 시공을 신속하게 완료할 수 있을 뿐만 아니라 그 기능을 발휘하여 장기간의 수명을 보전할 수 있는 효과가 있다.

이하 본 발명에 따른 미끄럼방지 기능을 갖는 포장재의 시공방법을 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 하기 표 1과 같은 특징이 있다.

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 보는 바와 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(Taber 마모시험)에 준해 내마모성을 비교한 결과 폴리우레아 제품의 내마모성이 기존 에폭시 제품과 비교시 약 3배, 우레탄 제품과 비교시 약 5∼10배 정도의 우수한 결과를 나타내는 것으로 보고되고 있다.

따라서, 본 발명에 따른 미끄럼방지 기능을 갖는 포장재는 바인더 수지로 상기 폴리우레아 수지 만을 사용하여 포장재의 강도를 유지하고 유연성 등을 부여함으로써 지속적인 하중에 대하여 제품의 크랙 발생 등을 현저하게 개선할 수가 있다. 상기 폴리우레아는 풍부한 탄성, 충격 완화력, 크랙 추종성, 내화학성, 및 물리적 성능이 탁월하여 외부의 충격이나 스트레스에 대한 적응력이 우수하며 콘크리트 구조물, 철 구조물, 아스팔트 노면과의 접착력이 감함을 특징으로 하는 접착 바인더 기능을 갖는다.

일반적으로, 폴리우레아는 폴리이소시아네이트와 아민의 급속한 반응에 의해 수초에서 수분의 짧은 시간에 경화되는 특성을 가진다. 이러한 특성 때문에 기존에는 이를 단독으로 사용하지 않고 다른 수지, 예를 들어, 에폭시수지 등에 혼합하여 사용하였다. 그러나, 본 발명에서는 이러한 특성을 고압충돌방식의 2액형 스프레이 도장기를 활용함으로써 이용할 수 있었다. 상기 2액형 스프레이 도장기는 외부 공급탱크로부터 일 측에서는 폴리이소시아네이트가, 다른 일 측에서는 아민 화합물이 2500∼3500 psi의 고압으로 공급되어 상기 도장기 내부에서 직접적인 고압 충돌에 의하여 순간적으로 폴리이소시아네이트와 아민 화합물의 균일한 혼합이 이루어지고, 이 혼합물은 곧 바로 외부로 스프레이 분사된다.

상기 폴리이소시아네이트 화합물과 아민 화합물의 반응비는 당량비로 1.04 : 1이 바람직하며, 중량비로는 상기 폴리이소시아네이트 화합물 100중량부에 대하여 아민 화합물 80∼120중량부이다. 여기서, 상기 폴리이소시아네이트 화합물은 메탄 디이소이시아네트(methane diisocyanate), 톨리렌 디이소이시아네트(tolylene diisocyanate), 이소포론 디이소이시아네트(isophorone diisocyanate) 등 여러가지 디이소이아네이트 화합물을 이용하며, 아민 화합물은 폴리에테르 디아민으로서 그 분자량 및 아민의 종류에 따라 여러 가지를 이용할 수 있다.

한편, 상기 2액형 스프레이 도장기에서 상기 아민 화합물과 함께 선택적으로 안료가 함께 공급될 수 있다. 안료는 미끄럼방지 포장재의 외관과 주간에 시인성 유지에 목적이 있으며, 이 또한 당 업계에서 허용하는 범위 내에서 혼합 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 골재는 미끄럼방지 기능을 부여하는 것으로서, 돌, 자갈, 실리카 샌드, 보크사이트, 제강 슬러그 등의 무기물 입자를 2∼3㎜의 크기로 사용하며, 그 사용량은 상기 폴리우레아 100중량부에 대하여 200∼300 중량부인 것이 바람직하고, 200 중량부 미만이면 미끄럼 저항기능이 저하되고, 300 중량부를 초과하면 도막의 내구성이 저하되는 경향이 있다. 또한, 상기 골재의 크기가 2㎜ 미만인 경우 미끄럼방지 기능이 저하되고, 3㎜를 초과하면 마찰저항이 증가하여 차량의 주행속도가 증가할 수 있다.

한편, 본 발명에 따르면, 상기 골재 성분의 일부를 충진제, 글라스 비드 및/또는 첨가제로 대체할 수 있다.

상기 충진제는 미끄럼방지 포장재의 강도, 내마모성 및 점도를 향상시키는 성분으로 탄산칼슘, 탈크, 황산바륨, 클레이, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 중 1종 내지 1종 이상을 당 업계에서 허용하는 범위 내에서 혼합 사용할 수 있고, 상기 글라스 비드는 야간 운전시 안전운행 도모 및 시인성 확보에 목적이 있으며, 이 또한 당 업계에서 허용하는 범위 내에서 혼합 사용할 수 있다. 상기 첨가제의 주성분은 폴리실록산으로서 체질안료 및 안료의 분산성과 제품의 소포성능을 위해 첨가된다.

상기와 같이 이루어지는 상기 폴리우레아를 고압으로 운전되는 2액형 스프레이 도장기를 사용하여 구조물에 2∼4㎜의 두께로 분무도장과 함께 또는 분무도장 후 1분 이내에 골재를 살포하여 상기 폴리우레아 속에 상기 골재를 고화시켜 포장을 완료하게 된다. 이때 상기 골재의 살포 시간이 1분을 초과하면 폴리우레아가 경화되기 시작하여 균일한 포장이 어렵게 된다. 또한, 상기 도장기에 골재를 공급하여 골재와 함께 스프레이 분사할 수 있다. 본 발명이 적용 가능한 구조물은 주차장, 수영장, 발코니, 선박의 갑판, 일반 보행로, 자전거 전용도로 또는 해안선 축대일 수 있으며, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다.

이하 실시 예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.

실시 예 1

주제: NCO 함량이 11.7%인 메탄 디이소이아네이트 100중량부.

경화제: 분자량 2000의 폴리에테르 디아민 70중량부, 분자량 5000의 폴리에테르 트리아민 10.5중량부, 분자량 440의 폴리에테르 트리아민 9.5중량부, 및 분자량 100의 방향족 폴리에테르 아민 10중량부의 혼합물.

상기 주제와 경화제를 NCO : 아민의 당량비로 1 : 1.1로 하여 고압충돌방식의 2액형 스프레이 도장기를 이용하여 혼합시키고, 상기 혼합물을 도로상에 스프레이 분사하면서 50초 내에 골재로 2∼3㎜의 크기의 돌을 250 중량부의 양으로 분사하였다.

상기 폴리우레아의 물성은 다음과 같다.

겔 타임: 20초

불점착 시간: 120초

쇼어 경도: A 51

신장강도: 7.9㎫

인장율: 1063%

티어(tear) 강도: 38.5kn/m

실시 예 2

주제: NCO 함량이 16%인 메탄 디이소이아네이트 100중량부.

경화제: 분자량 2000의 폴리에테르 디아민 54.8중량부, 분자량 5000의 폴리에테르 트리아민 9.6중량부, 분자량 100의 폴리에테르 트리아민 25.4중량부, 백색안료(TiO₂) 10.2중량부, 및 실란 커플링제(A-187) 0.9중량부의 혼합물.

상기 주제와 경화제를 NCO : 아민의 당량비로 1 : 1로 하고, 골재로 2∼3㎜의 크기의 돌을 300 중량부의 양으로 고압충돌방식의 2액형 스프레이 도장기에 공급하여 혼합시키고, 상기 혼합물을 도로상에 스프레이 분사하여 포장하였다.

상기 폴리우레아의 물성은 다음과 같다.

겔 타임: 1.5초

불점착 시간: 6.5초

쇼어 경도: D 46

신장강도: 2287psi

인장율: 241%

티어(tear) 강도: 357kn/m

이와 같이, 본 발명에서는 폴리우레아를 특수도장기(고압충돌방식의 2액형 스프레이 도장기)로 분무도장과 함께 또는 분무도장 후 즉시 2∼3㎜ 크기의 골재를 살포하여 폴리우레아 결합제 속에 고화시킴으로써 골재의 탈락을 방지하고, 시공 후 노면의 갈라짐이나 변형에 탁월한 적응력을 발휘함으로써 마찰효과를 극대화하며 미끄럼방지 포장재의 수명을 연장시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 바인더 수지 및 골재를 포함하는 미끄럼방지 기능을 갖는 포장재의 시공방법에 있어서,

   상기 바인더 수지로 메탄 디이소이시아네트, 톨리렌 디이소이시아네트, 또는 이소포론 디이소이시아네트인 폴리이소시아네이트 화합물 100중량부와 폴리에테르디아민 80~120중량부를 고압충돌방식의 2액형 스프레이 도장기에서 혼합 및 반응시켜 폴리우레아를 얻고, 상기 폴리우레아를 구조물에 분무도장과 함께 2~3㎜ 크기의 골재를 상기 폴리우레아 100중량부에 대하여 200~300 중량부로 살포하여 상기 폴리우레아 속에 상기 골재를 고화시키는 것을 특징으로 하는 미끄럼방지 기능을 갖는 포장재의 시공방법.
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