KR101000538B1 - 친환경 아크릴-우레탄계 박막형 포장재 조성물의 제조방법 및 이를 이용한 도로 시공방법 - Google Patents

친환경 아크릴-우레탄계 박막형 포장재 조성물의 제조방법 및 이를 이용한 도로 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 친환경 천연 섬유질을 이용한 아크릴-우레탄계 박막형 포장재의 제조방법 및 이를 이용한 도로 시공방법에 관한 것으로, (1) 아크릴 수지 600중량부에 산화철 100중량부, 분산제 BYK-108 1중량부, 소포제 BYK-066N 10중량부, 용제로는 부틸 아세테이트(BA) 300중량부를 첨가한 후 안료를 연화시켜 고속교반기로 교반하여 도료 조성물을 제조하는 단계; (2) 메틸렌 디이소이아네이트(MDI) 300중량부를 부틸 아세테이트(BA) 800중량부에 용해시켜 경화제를 제조하는 단계; (3) 상기 단계 (1)에서 제조된 도료 조성물에 상기 단계 (2)에서 제조된 경화제 200중량부를 혼합시켜 아크릴-우레탄 유성도료를 제조하는 단계; 및 (4) 상기 단계 (3)에서 수득된 유성 아크릴-우레탄계 도료와 천연 셀롤로오스 섬유질을 1:0.3~0.9의 중량비로 혼합시키는 단계를 포함하는 방법에 따라 제조된 본 발명의 천연섬유질을 이용한 친환경 아크릴-우레탄계 박막형 포장재 조성물은 종래 아크릴-우레탄 유성도료의 한계점인 박리현상, 크랙현상, 환경적인 문제점을 개선하고, 동절기 시공의 문제점을 해결하고, 빠른 양생시간과 콘크리트, 아스콘등에 강한 접착력과 콘크리트, 아스콘의 크랙현상에 대한 강한 접지력으로 외관상 하자발생의 문제점을 개선하며, 규사등의 물질을 첨가함으로써 발생되는 재활용ㄷ등의 어려움도 개선시키는 효과가 있는 포장재이다. 또한, 건조가 빠르고 작업성, 은폐력, 내수성, 내오염성, 내마모성, 내후성, 내알칼리성 및 유연성이 우수하여 당분야, 특히 아스팔트 및 콘크리트 면의 자전거 전용 도로 분야에서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

Description

친환경 아크릴-우레탄계 박막형 포장재 조성물의 제조방법 및 이를 이용한 도로 시공방법{PROCESS FOR THE PREPARATION OF ENVIRONMENT-FRIENDLY ACRYL-URETHANES THIN FILM TYPE PACKING MATERIAL COMPOSITION AND CONSTRUCTION METHOD USING SAME}
본 발명은 친환경 천연 섬유질을 이용한 아크릴-우레탄계 박막형 포장재의 제조방법 및 이를 이용한 도로 시공방법에 관한 것으로, 유성 아크릴 수지와 경화제로서 메틸렌 디이소이아네이트(MDI) 및 부틸 아세테이트(BA)를 함유하는 유성 아크릴-우레탄계 도료와 천연셀롤로오스 섬유질을 포함하는 친환경 아크릴-우레탄계 박막형 포장재의 제조방법 및 이를 이용하여 도로를 시공하는 방법에 관한 것이다.
최근 자전거 도로, 산책로, 인라인스케이트장, 버스전용차로, 스쿨존 등에 응용되고 있는 컬러아스콘 및 투수콘, 고무탄성포장재 등을 사용하고 있다. 컬러아스콘은 투명아스콘(바인더)에 유색안료를 첨가시킨 방법으로 시공되나, 색상이 바인더(아스팔트)와 혼합되어 선명하지 못하거나, 투명 아스콘의 재료비가 고가로 경제적으로 불리한 점이 있다. 또한, 기존의 아스팔트 노면을 제거하고 새로이 도로를 포장한 후 수용성 아크릴 도료로 도포하는 공정이 개발되었으나, 시공비 면에서 매우 불리하며, 액형 아크릴 수지의 결점인 내마모성 문제로 쉽게 벗겨져 색상을 잃어버리고, 수용성인 관계로 내수성이 약해 우기시 물에 분해되어 그 기능(색상과 도막)을 잃어버리는 단점이 있다. 또한 이러한 단점을 보완하기 위해 용제형 유성도료를 사용할 경우 검은 색의 아스팔트가 도료에 용해되어 표면에 부상함으로써 색상부여가 어려운 단점이 있다. 또한 기존의 아크릴-우레탄계 유성도료는 아스팔트의 경우 시공상의 어려움 즉, 동절기 작업해소 등의 효과는 있으나, 재료자체에 함유되는 인조규사, 백시멘트 등이 친환경적이지 못하다는 단점이 있다.
이에 본 발명자들은 전술한 종래기술의 단점을 극복하고 동절기 시공의 결빙문제를 해소하고 칼라아스콘의 고가원료로 인한 경제성의 불합리한 점을 해결하고, 수용성 아크릴도료로 도포하는 방식에서의 내마모성, 내수성 문제해결, 융제형 유성도료의 접착력이 떨어지는 문제 및 기존 아크릴-우레탄계 유성도료의 원재료의 환경문제 등을 해결할 수 있는 박막형 포장재를 개발하기 위해 계속 연구를 진행하던 중 아크릴-우레탄계 유성도료와 천연 셀롤로오스 섬유질을 이용함으로써 종래 아크릴-우레탄 유성도료의 한계점인 박리현상, 크랙현상 및 환경적인 문제점을 개선하고, 동절기 시공의 문제점을 해결하고, 빠른 양생시간과 콘크리트, 아스콘 등에 강한 접착력과 콘크리트, 아스콘의 크랙현상에 대한 강한 접지력으로 외관상 하자발생을 개선할 수 있음을 발견함으로써 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 검은 색의 아스팔트가 부상하지 않고 원하는 색상을 자유로이 나타낼 수 있을 뿐만 아니라 기존의 칼라 아스콘에 비해 내마모성과 내수성이 매우 뛰어나고, 저렴한 시공비 및 작업성 그리고 친환경적인 재료를 사용하여 환경문제에도 적극적으로 동참할 수 있는 친환경 아크릴-우레탄계 박막형 포장재의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 제조방법에 따라 제조된 친환경 아크릴-우레탄계 박막형 포장재를 제공한다.
본 발명의 또다른 목적은 상기 친환경 아크릴-우레탄계 박막형 포장재를 사용하는 도로 시공방법을 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 하기 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 아크릴-우레탄계 박막형 포장재 조성물의 제조방법을 제공한다:
(1) 아크릴 수지 600중량부에 산화철 100중량부, 분산제 BYK-108 1중량부, 소포제 BYK-066N 10중량부, 용제로는 부틸 아세테이트(BA) 300중량부를 첨가한 후 안료를 연화시켜 고속교반기로 교반하여 도료 조성물을 제조하는 단계;
(2) 메틸렌 디이소이아네이트(MDI) 300중량부를 부틸 아세테이트(BA) 800중량부에 용해시켜 경화제를 제조하는 단계;
(3) 상기 단계 (1)에서 제조된 도료 조성물에 상기 단계 (2)에서 제조된 경화제 200중량부를 혼합시켜 아크릴-우레탄 유성도료를 제조하는 단계; 및
(4) 상기 단계 (3)에서 수득된 유성 아크릴-우레탄계 도료와 천연 셀롤로오스 섬유질을 1:0.3~0.9의 중량비로 혼합시키는 단계.
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상기한 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 상기 제조방법에 따라 제조된 친환경 아크릴-우레탄계 박막형 포장재 조성물을 제공한다.
상기한 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 상기 친환경 아크릴-우레탄계 박막형 포장재 조성물을 이용하여 도로를 시공하는 방법을 제공한다.
본 발명에 따라 제조된 천연섬유질을 이용한 친환경 아크릴-우레탄계 박막형 포장재 조성물은 종래 아크릴-우레탄 유성도료의 한계점인 박리현상, 크랙현상, 환경적인 문제점을 개선하고, 동절기 시공의 문제점을 해결하고, 빠른 양생시간과 콘크리트, 아스콘등에 강한 접착력과 콘크리트, 아스콘의 크랙현상에 대한 강한 접지력으로 외관상 하자발생의 문제점을 개선하며, 규사등의 물질을 첨가함으로써 발생되는 재활용 등의 어려움도 개선시키는 효과가 있는 포장재이다. 또한, 건조가 빠르고 작업성, 은폐력, 내수성, 내오염성, 내마모성, 내후성, 내알칼리성 및 유연성이 우수하여 당분야, 특히 아스팔트 및 콘크리트 면의 자전거 전용 도로 분야에서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.
도 1은 천연섬유질을 이용한 친환경 아크릴-우레탄계 박막형 포장재 조성물을 사용하는 시공방법을 도시한 것이다.
도 2는 천연섬유질을 이용한 친환경 아크릴-우레탄계 박막형 포장재 조성물을 사용하는 도로의 시공단면도를 예시한 것이다.
본 발명에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있다.
본 발명의 천연섬유질을 이용한 친환경 아크릴-우레탄계 박막형 포장재 조성물은 (1) 아크릴 수지 600중량부에 산화철 100중량부, 분산제 BYK-108 1중량부, 소포제 BYK-066N 10중량부, 용제로는 부틸 아세테이트(BA) 300중량부를 첨가한 후 안료를 연화시켜 고속교반기로 교반하여 도료 조성물을 제조하는 단계; (2) 메틸렌 디이소이아네이트(MDI) 300중량부를 부틸 아세테이트(BA) 800중량부에 용해시켜 경화제를 제조하는 단계; (3) 상기 단계 (1)에서 제조된 도료 조성물에 상기 단계 (2)에서 제조된 경화제 200중량부를 혼합시켜 아크릴-우레탄 유성도료를 제조하는 단계; 및 (4) 상기 단계 (3)에서 수득된 유성 아크릴-우레탄계 도료와 천연 셀롤로오스 섬유질을 1:0.3~0.9의 중량비로 혼합시키는 단계를 포함하는 방법에 따라 제조될 수 있다.
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이하, 본 발명의 천연섬유질을 이용한 친환경 아크릴-우레탄계 박막형 포장재 조성물의 제조방법 및 시공방법을 보다 상세히 설명한다.
아크릴 수지의 합성
(a) 1ℓ의 삼구 플라스크에 용제로 에틸 아세테이트(EA) 200g, 부틸 아세테이트(BA) 100g을 아크릴산 에스테르 모노머로 메틸 메타크릴레이트(MMA) 100g, 스틸렌 모노머(SM) 30g, n-부틸 아크릴레이트(BAM) 50g, 에틸 아크릴레이트(EAM) 40g, 2-하이드록시 에틸 메타크릴레이트(2-HEMA) 40g, 및 아크릴산(AA) 5g을 함께 혼합하여 N2 가스하에서 서서히 가열한다. 반응물의 온도가 90℃부근에서 환류가 되기 시작한다.
(b) 환류가 시작되면서 MMA 80g, SM 20g, BAM 45g, AA 5g, 2-HEMA 40g과 중합개시제로 벤조일 퍼옥사이드(Benzoyl Per Oxide,BPO) 4g을 혼합해서 2시간에 걸쳐 서서히 드로핑(dropping)한 후 2시간 동안 중합반응시킨다.
(c) 점도 상승이 이어지면서 미반응의 모노머를 완전히 중합하기 위해 BPO 1g과 용제로 EA 50g, BA 50g을 혼합해서 30분에 걸쳐 서서히 드로핑하면서 1시간을 중합한다.
(d) 원하는 점도가 되면서 BA 100g을 첨가하여 맑은 액상의 아크릴 수지를 합성할 수 있다(고형분=60%).
도료제조
(a) 상기에서 제조된 아크릴 수지 600중량부에 산화철 100중량부, 분산제BYK-108(독일 BYK제품) 1중량부, 소포제BYK-066N(독일 BYK제품) 10중량부, 용제로는 부틸 아세테이트(BA) 300중량부를 첨가한 후 안료를 연화(10㎛이하)시켜 고속교반기(약 400rpm)로 교반해서 도료를 제조할 수 있다.
(b) 메틸렌 디이소이아네이트(MDI) 300중량부를 부틸 아세테이트(BA) 800중량부에 용해시켜 경화제를 준비한다.
(c) 상기 (a)의 도료에 (b)의 경화제 200중량부를 혼합시켜 아크릴-우레탄 유성도료를 제조할 수 있다.
천연 셀롤로오스 섬유
(a) 셀롤로오스 섬유는 면, 마류, 목재, 펄프등의 식물성 섬유물질로서 친환경건축자재로 친수성(親水性) 및 내화학성이 우수한 섬유이다.
(b) 셀롤로오스 섬유는 소성수축 및 건조수축 균열을 억제하고, 치밀하고 견고한 보강재이다. 균열억제와 충격저항성, 마모저항성, 동결융해 저항성이 뛰어나 아크릴-우레탄 유성도료와 혼합하여 시공시 고내구성의 포장재를 형성한다.
(c) 아크릴-우레탄 유성도료와의 혼합비는 아크릴-우레탄유성도료:셀롤로오스섬유질=1:0.3~0.9의 배합비가 적당하다.
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시공방법
본 발명의 천연섬유질을 이용한 친환경 아크릴-우레탄계 박막형 포장재 조성물을 이용한 시공방법에 있어서, 상기 원지반 상에 양생되는 콘크리트 또는 아스콘의 상태는 충분히 양생되어야 하고 바닥면에 물고임이 없어야 한다. 특히, 프라이머 도포에 방해가 되는 먼지류, 유지류, 얼룩 등이 없어야 한다. 또한, 콘크리트 또는 아스콘 위에 프라이머를 도포하는데, 에어리스 또는 로라 등 뿜칠장비를 이용하여 중첩하여 발라 프라이머가 충분히 표면에 흡수, 침착되도록 한다.
상기 프라이머의 양생 후 칼라 아크릴 우레탄을 0.3~0.5㎜의 두께로 1차 표면처리하는데, 상기 칼라 아크릴 우레탄은 폴리프로필렌 폴리올(PPG)과 톨루엔 디이소시아네이트(TDI)를 주골격으로 하는 NCO 프리폴리머인 주제; 및 아크릴 폴리올, 착색제, 용제, 충진제 및 첨가제의 혼합액인 경화제로 구성되며, 상기 주제와 경화제의 혼합비율에 따라 경화가 이루어진다.
본 발명에 있어서 바람직한 주제 및 경화제의 혼합비율은 1 : 2 또는 1~3 (중량비)이며, 상기 주제에 대해 경화제의 비율이 1 : 2 미만이면 단단하고 깨지기 쉬운 피막을 형성하게 되고, 1 :3 초과하면 연질의 미숙성 피막을 형성하게 된다.
상기 주제의 함량비는 PPG : TDI : 용제 = 10～30 : 10～30 : 40～80(중량비)이며, 상기 경화제의 함량비는 아크릴 폴리올 : 착색제 : 용제 : 충진제 : 첨가제 = 20~40 : 20~40 : 20~40 : 2~7 : 2~7(중량비)이다. 상기 주제 및 경화제의 함량비가 각각 상기 범위를 벗어나면 본 발명에서 얻고자 하는 경화특성을 얻기 어렵다.
본 발명에서 사용되는 용제는 톨루엔, 자일렌, MEK 및 아세테이트류로 이루어진 군으로부터 선택되며, 상기 착색제는 무기, 유기안료를 PPG나 DOP로 밀링한 형태로부터 선택되고, 상기 충진제는 CaCO3, 탈크 파우더로 군으로부터 선택되며, 상기 첨가제는 각 경우에 따라, 소포제, 침강방지제 및 분산제로 이루어진 군으로부터 적어도 하나 이상 선택된다.
특히 칼라 아크릴 우레탄에 사용하는 안료 첨가제는 기상변화에 대한 내후성이 우수하며, 색상 변화 및 탈색이 없는 무기질 계열 안료를 사용한다. 주성분은 특수수지와 무기질안료 등으로 제조된 일액형 바닥전용 침투코팅제로서 표면에 강한 도막을 형성하여 떨어지거나 벗겨지는 일이 없어야한다. 상기 무기질 안료로는 크롬그린, 옥사이드그린, 산화철, 시안인블루 등을 들 수 있다.
또한, 상기 칼라 아크릴 우레탄으로 0.3~0.5㎜의 두께로 1차 표면처리하게 되는데, 이와 같이 0.3㎜ 정도로 최소한의 표면처리가 가능하다. 상기 두께가 상기 범위를 벗어나면 피막형성 및 건조하는데 문제가 있다.
또한, 상기 칼라 아크릴 우레탄으로 표면 처리시에는, 아크릴 우레탄이 탑 코팅제(top coating)로서 사용되어 기능성이 더욱 부여된다. 표면처리시에는 반무광이나 무광으로 유도하기 위하여 일부의 소광제가 충진제로서 사용될 수 있다. 그리고, 반무광을 1차 도포한 후에 상태에 따라 도포를 하며 에어리스 스프레이나 전용 로라를 사용한다. 칼라 아크릴 우레탄으로의 표면처리 후, 규사5~8호사를 포설한 후 2차 아크릴-우레탄 유성도료를 도포한다. 또한 문양 표현시에는 스텐실 페이퍼, 문양 테이프 및 주문된 특수문양을 위한 문양틀로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 방법을 이용하여 바닥에 디자인 작업을 수행하는데, 디자인 작업은 작은 문양에서 큰 문양으로 넘어가는 것이 원칙이다.
본 발명의 천연섬유질을 이용한 친환경 아크릴-우레탄계 박막형 포장재 조성물을 이용한 시공방법을 도 1에 개시하였다. 이를 상세히 설명하면 하기와 같다:
(1) 시공면 준비
소지는 충분히 양생되어야 하고 소지가 아스팔트인 경우에는 아스팔트 내면의 유분이나 기타 이물질 등이 제거되어야 한다. 소지 표면의 레이턴스, 먼지, 유분 등 기타 오염물을 완전히 제거해야 한다. 소지의 상태가 부실한 소지에 코벨로 도장 시 부착불량 및 도막이 들뜰 수 있으므로 반드시 소지처리 후 도장을 한다. 사용 전 도료를 잘 교반 혼합 후 사용한다. 구도막이나 유성 도료가 도장된 면에는 부착력이 저하될 수 있으니 반드시 적합성을 확인 후 사용한다.
(2) 마스킹 테이프 부착
주위의 오염을 방지하기 위해 테이프로 마스킹 또는 비닐로 보안한다.
(3) 도장
전동공구를 이용하여 3~5분 정도 연속해서 교반한 후 사용하며 붓 또는 롤러등으로 건조도막 두께가 1mm(2회)가 되도록 도장한다. 도장된 면을 특수 휘니셔를 이용하여 바닥재를 골고루 펼쳐주어 바닥 표면과의 접착을 견고히 한다. 이때 부드러운 털이 달린 브러쉬를 사용할 수도 있다. 피막이 형성된 후 상도로 재도장하기 전에 충분히 건조될 수 있도록 다음 표에 의해 재도장 시간 간격을 유지하여야 한다. 현장의 상황에 따라 초고속 건조가 필요할 경우 근적외선 열풍히터를 이용하여 건조한다.
스프레이 작업 시 바닥 면과의 거리는 약 40~10cm 거리를 유지하고 피도막면과 수직상태를 유지하여 도포함으로써 균일한 피막을 얻을 수 있도록 하며, 피막이 빠지거나 부분적으로 후도막이 되지 않도록 균일하게 도장하여야 한다.
최종 마무리 피막 공정이 끝난 후에는 미흡한 부위가 있는지 확인하고 미흡한 부위는 부분적으로 도포한 후 표면을 깨끗이 유지하여야 한다.
본 발명의 천연섬유질을 이용한 박막형 포장재를 이용한 도장방법에서 천연섬유질을 이용한 박막형 포장재를 원액으로 사용하는 것이 좋으며 필요한 경우 10% 이내의 물로 희석하여 건조도막두께 80㎛되게끔 롤러, 스프레이로 1 ~ 2회 도장한다. 에어레스 스프레이에 대한 자료는 하기와 같다 :
분사압력 : 150 ㎏/㎠ (2100 p.s.i.)
노즐구경 : 0.015 ~ 0.025(인치)
분사각도 : 40 ~ 80°
(4) 양생
완전한 피막접착 상태를 확인하기 위하여 적용부위 전체를 대상으로 하며 피막의 부풀음, 변색, 균열, 박리 및 탈락 외부충격에 의한 손상 등 표면도포 상태를 육안으로 확인한다.
공사완료 후 작업 시 설치한 마스킹 테이프 및 보양을 제거하고 주변정리를 완료하며 완전 건조 전에 적용부위가 손상되지 않도록 사전경고 표시를 한다. 도구 및 장비는 사용 후 희석제나 도구세척제로 세척하여 청결한 상태로 유지해야 한다.
건조 후 자연 상태에서 양생시킬 경우 강우?강설에 노출되지 않도록 유의한다. 현장여건에 따라 감독관의 승인 하에 1~4시간이후 통행이 가능하다.
(5) 라인 마킹 및 표식
전 공정이 완료되고 2시간 이상 경과 후 상징마크, 자전거도로, 산책로 등을 나타 낼 수 있는 문양이나 글자를 필요시 넣을 수도 있다.
(6) 교통개방
포장면의 양생기간 중 차량 및 인마의 진입에 따른 피해를 방지하기 위해서 양생 중 표지, 주변대책 등을 설치하고 감시인을 상주시켜 보호하여야 한다.
본 발명의 천연섬유질을 이용한 친환경 아크릴-우레탄계 박막형 포장재 조성물을 사용하는 시공방법에 따라 시공된 시공단면도는 도 2에 나타낸 바와 같다.
본 발명에 따라 제조된 천연섬유질을 이용한 친환경 아크릴-우레탄계 박막형 포장재 조성물은 종래 아크릴-우레탄 유성도료의 한계점인 박리현상, 크랙현상, 환경적인 문제점을 개선하고, 동절기 시공의 문제점을 해결하고, 빠른 양생시간과 콘크리트, 아스콘등에 강한 접착력과 콘크리트, 아스콘의 크랙현상에 대한 강한 접지력으로 외관상 하자발생의 문제점을 개선하며, 규사등의 물질을 첨가함으로써 발생되는 재활용등의 어려움도 개선시키는 효과가 있는 포장재이다. 또한, 건조가 빠르고 작업성, 은폐력, 내수성, 내오염성, 내마모성, 내후성, 내알칼리성 및 유연성이 우수하여 당분야, 특히 아스팔트 및 콘크리트 면의 자전거 전용 도로용으로 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 방법을 하기 실시예를 들어 상세히 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 예시를 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 천연섬유질을 이용한 친환경 아크릴-우레탄계 박막형 포장재 조성물의 제조
(단계 1)
1ℓ의 삼구 플라스크에 용제로 에틸 아세테이트(EA) 200g, 부틸 아세테이트(BA) 100g을 아크릴산 에스테르 모노머로 메틸 메타크릴레이트(MMA) 100g, 스틸렌 모노머(SM) 30g, n-부틸 아크릴레이트(BAM) 50g, 에틸 아크릴레이트(EAM) 40g, 2-하이드록시 에틸 메타크릴레이트(2-HEMA) 40g, 및 아크릴산(AA) 5g을 함께 혼합하여 N2 가스하에서 서서히 가열한다.
환류가 시작되면서 MMA 80g, SM 20g, BAM 45g, AA 5g, 2-HEMA 40g과 중합개시제로 벤조일 퍼옥사이드(Benzoyl Per Oxide,BPO) 4g을 혼합해서 2시간에 걸쳐 서서히 드로핑(dropping)한 후 2시간 동안 중합반응시킨다.
점도 상승이 이어지면서 미반응의 모노머를 완전히 중합하기 위해 BPO 1g과 용제로 EA 50g, BA 50g을 혼합해서 30분에 걸쳐 서서히 드로핑하면서 1시간을 중합한다.
원하는 점도가 되면서 BA 100g을 첨가하여 맑은 액상의 아크릴 수지를 합성하였다(고형분=60%).
상기에서 제조된 아크릴 수지 600중량부에 산화철 100중량부, 분산제BYK-108(독일 BYK제품) 1중량부, 소포제BYK-066N(독일 BYK제품) 10중량부, 용제로는 부틸 아세테이트(BA) 300중량부를 첨가한 후 안료를 연화(10㎛이하)시켜 고속교반기(약 400rpm)로 교반해서 도료를 제조하였다.
메틸렌 디이소이아네이트(MDI) 300중량부를 부틸 아세테이트(BA) 800중량부에 용해시켜 경화제를 준비하였다.
상기 도료에 경화제 200중량부를 혼합시켜 아크릴-우레탄 유성도료를 제조하였다.
(단계 2)
상기 아크릴-우레탄 유성도료와의 혼합비는 아크릴-우레탄유성도료:셀롤로오스섬유질=1kg:0.3~0.9kg의 배합비로 하여 혼합하여 천연섬유질을 이용한 박막형 포장재 조성물을 제조하였다.
실시예 2
천연섬유질을 이용한 친환경 아크릴-우레탄계 박막형 포장재 조성물을 사용하여 도로를 시공하였다. 이의 물성 시험결과는 하기 표 1에 나타내었다:
물 성 내 용
광 택 반광 ~ 유광
색 상 녹색, 적갈색
도료형태 2액형
추천건조도막두께 80㎛(2회)
이로도표면적 약 4.5㎡/ℓ (2회)
건조시간
(20℃기준)		 지촉건조 10분
경화건조 3시간
재도장가능시간 최소3시간
시험예 1
본 발명에 따른 천연섬유질을 이용한 친환경 아크릴-우레탄계 박막형 포장재 조성물의 품질을 한국건자재 시험연구원에서 공시한 방법에 따라 시험을 수행하여 하기 표 2에 나타내었다:
시험항목 시험결과 시험방법
내수성(24hr) 겉모양 이상없음 KS M ISO 2812-2
내산성(5% HCI, 72hr) 겉모양 이상없음 KS M ISO 2812-1
내알카리성(5% NaOH,18hr) 겉모양 이상없음 KS M ISO 2812-1
연필경도 4H KS M 3354
내마모성(mg) CS-10, 500g,100회전 37 KS M 6080
촉진내후성(Xenon,250hr) 변퇴색(Gray Scale) 4-5 GR M 6004
KS K 0911
미끄럼 저항성(BPN) 70 KS F 2375
VOC 함량(g/L) 검출안됨 EPA Method 24
건조시간 - 경화(분) 20 KS M 5000
불점착 건조성 이상없음 KS M 6080
블리딩성 이상없음 KS M 6080
화학성분 Pb 검출안됨 USEPA 3050B
Cd 검출안됨 USEPA 3050B
Cr6+ 검출안됨 USEPA 3060A
Hg 검출안됨 USEPA 3052
PBBs 검출안됨 USEPA 3540C
PBDEs 검출안됨 USEPA 3540C
또한, 본 발명의 천연섬유질을 이용한 박막형 포장재 조성물과 기존의 포장재의 장점 및 단점을 비교하여 하기 표 3에 나타내었다:
구분 본 발명의 천연섬유질을 이용한 박막형 포장재 조성 아스콘포장 콘크리트포장 투수블록
공법의 개요 특수 아크릴계
우레탄 도료를
이용		 아스팔트 유제와 골재를 높은온도를 이용한 혼합포설 시멘트와 골재 시멘트와 모래
혼합소형 블록화
장 점 친환경 제품
인체에 무해
다야한 형상
및 디자인가능
관리가 용이
내구성 양호
저렴한 단가		 시공이 용이
공기 단축
승차감 양호
사용처다용도		 재료구입용이
내구성 양호
유지관리비
저렴		 설치용이
부분적인
보수가능
다양한 형상
및 디자인 가능
단 점 온도변화에
취약하다
내구성 짧음
유지관리비용
이 많다
지열온도상승		 초기투자비
과다
공종 다단계
품질관리 나이
지열온도상승
 사용처 제한
(보도,자전거)
투수기능저하
지반구조에
따라 내구성
한계
단 가 20,600원/㎡ 26,000원/㎡ 30,000원/㎡ 25,000원/㎡
본 발명에 따라 제조된 천연섬유질을 이용한 친환경 아크릴-우레탄계 박막형 포장재 조성물은 종래 아크릴-우레탄 유성도료의 한계점인 박리현상, 크랙현상, 환경적인 문제점을 개선하고, 동절기 시공의 문제점을 해결하고, 빠른 양생시간과 콘크리트, 아스콘등에 강한 접착력과 콘크리트, 아스콘의 크랙현상에 대한 강한 접지력으로 외관상 하자발생의 문제점을 개선하며, 규사등의 물질을 첨가함으로써 발생되는 재활용 등의 어려움도 개선시키는 효과가 있는 포장재이다. 또한, 건조가 빠르고 작업성, 은폐력, 내수성, 내오염성, 내마모성, 내후성, 내알칼리성 및 유연성이 우수하여 당분야, 특히 아스팔트 및 콘크리트 면의 자전거 전용 도로 분야에서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

Claims (8)

  1. 하기 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 아크릴-우레탄계 박막형 포장재 조성물의 제조방법:
    (1) 아크릴 수지 600중량부에 산화철 100중량부, 분산제 BYK-108 1중량부, 소포제 BYK-066N 10중량부, 용제로는 부틸 아세테이트(BA) 300중량부를 첨가한 후 안료를 연화시켜 고속교반기로 교반하여 도료 조성물을 제조하는 단계;
    (2) 메틸렌 디이소이아네이트(MDI) 300중량부를 부틸 아세테이트(BA) 800중량부에 용해시켜 경화제를 제조하는 단계;
    (3) 상기 단계 (1)에서 제조된 도료 조성물에 상기 단계 (2)에서 제조된 경화제 200중량부를 혼합시켜 아크릴-우레탄 유성도료를 제조하는 단계; 및
    (4) 상기 단계 (3)에서 수득된 유성 아크릴-우레탄계 도료와 천연 셀롤로오스 섬유질을 1:0.3~0.9의 중량비로 혼합시키는 단계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    유성 아크릴 수지가,
    (a) 1ℓ의 삼구 플라스크에 용제로 에틸 아세테이트(EA) 200g, 부틸 아세테이트(BA) 100g을 아크릴산 에스테르 모노머로 메틸 메타크릴레이트(MMA) 100g, 스틸렌 모노머(SM) 30g, n-부틸 아크릴레이트(BAM) 50g, 에틸 아크릴레이트(EAM) 40g, 2-하이드록시 에틸 메타크릴레이트(2-HEMA) 40g, 및 아크릴산(AA) 5g을 함께 혼합하여 N2 가스하에서 서서히 가열하는 단계;
    (b) 환류가 시작되면서 MMA 80g, SM 20g, BAM 45g, AA 5g, 2-HEMA 40g과 중합개시제로 벤조일 퍼옥사이드(Benzoyl Per Oxide,BPO) 4g을 혼합해서 2시간에 걸쳐 서서히 드로핑(dropping)한 후 2시간 동안 중합반응시키는 단계;
    (c) 점도 상승이 이어지면서 미반응의 모노머를 완전히 중합하기 위해 BPO 1g과 용제로 EA 50g, BA 50g을 혼합해서 30분에 걸쳐 서서히 드로핑하면서 1시간을 중합하는 단계; 및
    (d) 원하는 점도가 되면서 BA 100g을 첨가하여 맑은 액상의 아크릴 수지를 합성하는 단계
    를 포함하는 방법에 따라 제조된 것임을 특징으로 하는 제조방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    천연 셀롤로오스 섬유질이 면, 마류, 목재 및 펄프로 이루어진 군에서 선택된 것임을 특징으로 하는 제조방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항, 제 2 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 따라 제조된 친환경 아크릴-우레탄계 박막형 포장재 조성물.
  7. 제 6 항에 따른 친환경 아크릴-우레탄계 박막형 포장재 조성물을 이용하여 도로를 시공하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    도로가 아스팔트 및 콘크리트 면의 자전거 전용 도로인 것을 특징으로 하는 방법.
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