KR101037906B1 - 환경친화형 도로포장용 미끄럼 방지층 및 이를 이용한 도로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도로 포장용 미끄럼방지층에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내환경 특성이 우수한 수지를 포함하는 미끄럼 방지층 및 상기 미끄럼 방지층이 도포되는 미끄럼방지 도로에 관한 것이다.

본 발명에 따른 미끄럼 방지층은 비스페놀 A형 비닐에스터 수지를 결합제로 사용하여 이루어지며, 본 발명에 따른 미끄럼 방지층은 내충격성과 내열성 및 내식성이 좋고 연신율이 우수하며, 도로와의 결합력이 좋아 계절적 변화에 따른 가혹한 조건하에서도 장기간 안정하게 성능을 나타낼 수 있는 효과가 있다.

가넷(GARNET)

Description

환경친화형 도로포장용 미끄럼 방지층 및 이를 이용한 도로{ENVIROMENTAL-FRIENDLY NONSLIP LAYER ADHESIVE FOR A PAVEMENT}

본 발명은 도로 포장용 미끄럼방지층 및 이를 이용하여 제조되는 미끄럼방지 도로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내환경 특성이 우수한 미끄럼 방지층 및 이를 이용하여 제조되는 미끄럼방지 도로에 관한 것이다.

산업화의 진행에 따라 교통량이 증가하고 있으며, 통행속도 또한 빨라지고 있어, 원할한 제동에 대한 요구가 계속되고 있다. 이에 따라, 급커브나 급경사 지역에서는 도로 자체에 미끄럼 방지를 위한 시공이 이루어지고 있다.

종래, 미끄럼방지 도로는 도로 표면에 별도의 미끄럼 방지층은 형성하는 형태로 구현되는데, 통상 폐유리 골재를 에폭시수지 결합제와 함께 사용하여 도로에 도포하는 방식으로 이루어지고 있다. 상기 폐유리골재는 유리골재는 3㎜∼5㎜ 크기의 입자(粒子)를 사용하여 미끄럼 방지층 높이가 3.5㎜∼5㎜의 두께로 설치되고 있는데, 쉽게 파손되는 문제가 있어왔다. 이를 극복하기 위해서, 제강슬러그와 같은 새로운 미끄럼 방지제를 사용하는 방안이 연구되고 있다.

그러나, 제강슬러그는 유리골재에 비해서 입자의 파쇄에 대한 문제점은 적지 만, 쉽게 산화되고, 이로 인해 발생한 녹물에 의한 노면의 얼룩과 수질오염되는 문제가 있어 왔다. 제강슬러그의 환경적인 문제를 해결하기 위한 방안들이 연구되어 왔다.

대한민국 등록실용신안 제0145808호에서는 교량의 상판노면에 미끄럼방지층을 시공하기 위한 방법으로 교량의 상판노면(12)상에 35-50 메시(0.5mm-0.7mm)의 역청표면 처리용 제강 슬래그인 알루미늄 옥사이드 그릿트 입자를 사용하는 방안을 개시하고 있다.

(주) 신진테크에 허여된 대한민국 특허 제550388호에서는 스피넬 구조를 가지는 제강슬러그를 개시하고 있다. 스피넬 구조를 가지는 제강슬러그는 F-CaO의 함량이 적어 종래의 제강슬러그보다 친환경적이며, 또한 함께 사용하는 천연광석인 레드 알루미나, 석류석 등이 친환경적이어서, 종래의 제강슬러그를 이용한 미끄럼 방지 노면보다 친환경적인 노면을 제공한다는 것이다.

또한 에코텍 주식회사에 허여된 대한민국특허 제 781575 호는 음이온을 방출하는 광석과 폐타이어에서 회수되는 타이어코드사를 혼합한 미끄럼 방지제를 노면에 도포하여 미끄럼 방지층을 제공하는 방법을 개시하고 있다. 이 경우, 광석이 유실되더라도 음이온을 방출하기 때문에 환경에 해롭지 않게 된다.

그러나, 미끄럼 방지층의 수명에 큰 영향을 미치는 결합제에 관한 연구는 상대적으로 이루어지지 않고 있다. 특히, 대부분의 공상에서 에폭시를 결합제로 사용하고 있는데, 에폭시는 내환경적 특성이 약하다는 문제가 있다.

예를 들어, 여름에 아스팔트의 표면 온도가 70 ℃이상 상승할 경우 내열성이 낮은 에폭시가 열변형을 일으켜, 자동차의 압력에 의해 도로로부터 이탈되어 방지층이 파손되는 문제가 발생하게 된다. 또한, 신율 특성이 낮아 아스팔트가 팽창 및 수축할 때 표면에 크랙이 발생하게 미끄럼 방지층의 수명이 현저히 저하되게 된다.

따라서, 아스팔트의 가혹한 환경에 견딜 수 있는 내환경성을 가지는 미끄럼 방지층에 대한 요구가 계속되고 있다.

본 발명의 목적은 내환경적 특성이 좋은 미끄럼 방지층을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 내환경적 특성이 좋은 미끄럼 방지층을 시공하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 내환경적 특성이 좋은 새로운 결합제를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 내환경적 특성이 좋은 미끄럼 방지층이 도포된 도로를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 이루기 위해,

본 발명의 미끄럼 방지층은 알루니늄 옥사이드, 가넷(석류석) 또는 이들의 혼합물에서 선택되는 미끄럼 방지제를 비스페놀A형 비닐에스터 수지를 포함하는 결합제를 이용하여 도포하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 가넷(GARNET)은 색과 모양이 석류와 비슷하여 석류라는 라틴어에서 어원을 가지고 있는 등축정계에 속하는 규산염광물로서, 다양한 성분으로 구성되며 비중은 3,4-4,6이며 적색, 갈색, 황색, 회색, 녹색을 띄고 일부는 보석으로 쓰인다.(모스경도 6.5-7.5) 사방십이면체 또는 그 집합체로 등방형의 결정형을 나타낸다. 운모편암 그 밖에 변성암에서 산출되는 철반석류석(ALMANDINE) Fe₃Al₂(SiO₄)₃ 을 고온에서 가공하여 모스경도 9 이상으로 1차 가공하여 알루미늄옥사이드(α-Al₂O₃)을 만들고 이를 재차 고온에서 용련한 것이다.

성분 함량은 Al₂O₃, SiO₂, Fe₂O₃와 기타 성분이 각각 99.60 중량%, 0.02 중량%, 0.03 중량%, 0.20 중량%를 이룬다. 고온에서 가공되어 직사광선에 의한 복사열에 강해 내구성이 뛰어나며 고강도로 미끄럼 마찰계수가 높다. 이론적으로 한정된 것은 아니지만, 가넷(GARNET)은 강도가 우수하고 많은 각을 가지고 있어, 결합제에 의한 부착특성이 좋고, 타이어에 대한 높은 마찰력을 나타내게 된다.

본 발명에 있어서, 상기 알루미늄 옥사이드는 강도가 우수하고 끝이 뾰족하여 마찰력이 우수하고, 그릿트 표면에 반딧불 반사기능이 있어서 운전자의 사야를 확보하여 주의를 환기시켜 줄 수 있는 물질이다. 갈색 육방체 형상이며 밀도는 3,6-3.9 g/㎤ 이상이며 체적은 1.68-1.95, 모스경도 9 이며 micro 경도는 1800 - 2300 kg/㎟ 이며 갈색,백색 두 종류가 존재한다. 천연으로는 결정광물인 코런덤으로 산출되고 순수한 코런덤이 착색된 제품은 루비, 사파이어 등 보석류에 속한다. 통상 보크사이트를 바이어법으로 알카리 가공하여 NaAlO₂를 추출하여 1,200℃에서 소성하여 제조하면 모스경도 9, 굴절률 1.76-1.77으로 생산된다.

높은 경도로 인해 인조보석,연마제로 사용되며 산,알카리에 잘 녹지 않고 열에 강해 도로에 적합하다. 성분은 Al₂O₃, SiO₂, Fe₂O₃, 기타의 함량이 각각 96.50 중량%, 0.67 중량%, 0.14 중량%, 0.25 중량% 정도이다.

본 발명에 있어서, 상기 가넷(GARNET), 알루미늄 옥사이드는 입자의 직경을 조절하여 다양한 도로에 사용할 수 있다. 발명의 일 실시에 있어서, 구배 10% 이상의 경사로나 시속 80 ㎞ 이상지역에서 20% 이상의 감속이 요구될 경우에는 5-10 메쉬(평균약 직경 2-5 mm)가 적절하고, 스쿨존이나 어린이보호구역 및 시속 60 ㎞ 이하 운행지역등 기타지역에서는 8-16 메쉬(평균직경 약 1-2.5 mm)가 적절하며, 자전거 전용도로, 보행자전용도로(인도), 노면침하가 많은 지역에 안전시설 설치지역에서는 12-24 메쉬(평균직경 약 0.7-1.5 mm)가 적절하다.

또한, 적색, 녹색, 청색, 황색등 염료에 의한 착색이 가능하여 지자체별(조례에 의한)색상 선정을 통해 외관을 미려하게 하는 효과도 있다.

본 발명의 바람직한 실시에 있어서, 상기 미끄럼 방지제는 입자가 큰 제품과 입자가 작은 제품이 혼련되어, 보다 양호한 마찰계수를 나타낼 수 있도록 500-1500 mm의 평균 직경을 가지는 입자와 300-800 ㎛ 크기의 평균 직경을 가지는 입자를 5:5로 범위로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 결합제로 사용되는 수지는 비스페놀A형 비닐에스터 수지로서 하기 화학식(I)으로 표현된다.

(I)

상기 비스페놀A형 비닐에스터 수지는 상업적으로 구입하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 CRAY VALLEY KOREA사의 EPOVIA^R RF-1001 시리즈이다.

본 발명에 따른, 비스페놀A형 비닐에스터 수지는 100 ℃ 이상의 열변형 온도를 가지고 있어, 여름철 아스팔트 표면의 온도에서도 고유특성을 장기간 유지할 수 있으며, 산성비나 시멘트에 함유된 알카리에 강한 내식성이 있다. 또한, 7 이상의 신율과 8 % 이상의 체적수축율이 있어서 계절 또는 밤낮의 온도 변화시 포장면의 수축 팽창에 따른 스트레스를 견딜 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 비스페놀A형 비닐에스터 수지의 중량평균 분자량이 50,000-200,000 정도인 것이 바람직하며, 중량평균분자량이 낮게 되면 물리적특성이 저하되고, 지나치게 높으면 유동성이 낮아 다른 재료와의 혼합이 어렵게 된다.

본 발명의 바람직한 실시에 있어서, 상기 결합제는 경화제 함량 조절에 의해서 경화성 조절이 가능하여, 작업현장의 상황에 따라 경화시간을 조정할 수 있고, 1-7 ps의 점도를 조절할 수 있으면서도 요변성을 가질 수 있어서 손실을 최소화 할 수 있고 경사진 면에서도 흘러내리지 않아 작업이 용이하다. 또한, 말단부의 이중결합으로 완전균일한 경화가 이루어지며 이로 인해 기계적 강도, 내식성, 신율, 내크랙성, 내충격성, 접착력이 우수하다.

본 발명은 일 측면에 있어서, 알루니늄 옥사이드, 가넷(GARNET) 또는 이들의 혼합물에서 선택되는 미끄럼 방지제를 비스페놀A형 비닐에스터 수지를 이용하여 도포하는 것을 특징으로 하는 미끄럼 방지층 시공방법으로 이루어진다.

본 발명의 실시에 있어서, 상기 미끄럼 방지층의 시공 전에 도로 표면에 프라이머 층이 도포되는 것이 바람직하며, 심하게 균열이 발생한 장소나 균열폭이 10mm 이상이 존재하는 아스팔트, 콘크리트층에 미끄럼 방지층을 시공할 경우에는 프라이머 처리 전 표면정리와 퍼티작업 후 프라이머를 도포하는 것이 바람직하다.

발명의 실시에 있어서, 시멘트 포장도로에는 바닥 퍼티 작업을 수행 후 미끄럼방지 시설공사를 시행하는 것이 좋다. 퍼티작업은 비스페놀A 비닐에스터 수지를 500g/㎡ 준비하여 수지무게의 5배수의 필러와 혼합하고, 수지 무게의 1 % 에 해당하는 경화제를 투입 후 200rpm으로 30초 이상 교반한 다음, 균열이 발생한 지역을 쇠부러쉬로 정리하면서 부스러지기 쉬운 부분을 파쇄하여, 더 이상 부스러지지 않는 상태까지 긁어내고(blast) 발생한 분말을 제거한 다음, 준비된 컴파운드를 퍼티칼, 흙손 등으로 가볍게 누르면서 발라주고, 균열이 심한 곳에는 가급적 최대한 눌러서 매꿔 주면서 도포한다. 상기 필러는 입자가 100 ㎛ 이하의 수산화알루미늄, CACO₃, ALUMINA, 실리콘카바이트, CARBON, GREPHITE 등을 사용하는 것이 좋고, 노면침하가 자주 발생하는 지역이나 균열이 전체적으로 심한 경우에는, GRASS BEADS, MILL-GRASS, GRC-CHOP(GRC:유리섬유강화콘크리트)을 FILLER로 3-5 % 추가 적용하면 강도를 보강하여 내구성을 향상시킬수 있다.

본 발명의 실시에 있어서, 프라이머층은 표면청소 및 퍼티작업이 완료된 후, 비스페놀A형 비닐에스터 수지를 400g/㎡ 정도로 경화제를 수지무게 대비 1-3 % 혼합하여 털로라로 도포하여 이루어진다.

본 발명의 실시에 있어서, 미끄럼 방지층의 시공은 하기와 같은 과정을 통해서 이루어질 수 있다. 먼저 미끄럼방지 소재로서 알루미늄옥사이드나 GARNET을 규격에 적합한 입도로 8 KG/㎡ 준비한다. 미끄럼방지 소재를 도포하는 방법은 도장법과 몰타르법 중 선택할수 있다.

도장법은 가장 보편적으로 사용할수 있는 시공법으로서, 요변성이 부여된 비스페놀A형 비닐에스터 수지를 1.6 kg/㎡ 준비하여 무게대비 일정량의 경화제를 투입한 후 200rpm으로 30초 이상 교반후 이를 털로라를 사용하여 도포한 후,미끄럼방지 소재를 8 KG/㎡ 로 고루 뿌려준 후 10 Kgf/㎡ 이하로 가볍게 누르며 평탄작업을 시행하고 30여분 경과후 수지부분에 지문이 묻어나지 않을 정도로, 경화가 진행되면 빗자루나 진공청소기를 사용하여 미결합 소재를 회수한다. 미끄럼 마찰계수가 높아 감속 또는 제동효과가 우수하고 시인성 효과도 좋지만, 상대적으로 과속, 과적 차량이 빈번한 지역에서는 몰타르법으로 시공한 것보다 내구성이 다소 열악하다.

몰타르법은 신속한 공사를 진행하여야 하는 혼잡지역이나 대형차량의 소통이 많지 않은 지역에 사용할수 있는 시공법으로서, 요변성이 부여된 비스페놀A 형 비닐에스터 수지를 1.6 kg/㎡ 준비하여 무게대비 일정량의 경화제를 투입한 후 200rpm으로 30초 이상 교반후 미끄럼방지 소재를 수지무게 대비 5배로 혼합하여 60rpm 이상으로 1분 이상 교반 후 전처리가 완료된 부분에 고루 도포한다. 이 컴파운드를 9.6 kg/㎡ 로 도포하며 써래, 철부러쉬, 돌출형 로라를 사용하여 평탄작업을 시행한다. 내구성이 좋아 시설의 수명이 길고, 공사시간을 단축할수 있어 공사로 인한 민원 피해를 최소화 할 수 있으나 도장법에 비해 마찰계수가 다소 열세하다.

시공 후 20-60분 경과하여 수지부분을 촉수하여 지문이 묻어나지 않을 정도가 되면 미접착 소재를 빗자루나 진공청소기를 사용하여 회수한다.(바콜경도 30 이 상) 공사 완료 시간은 작업환경 조건과 경화제의 사용량에 따라 적절하게 조절될 수 있다.

발명은 일 측면에 있어서, 미끄럼 방지제를 비스페놀A형 비닐에스터 수지를 이용하여 도포하는 것을 특징으로 하는 미끄럼 방지층 시공방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 하기 실시예를 통해서 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아님을 당업자에게 당연할 것이다.

본 발명에 의해서 미끄럼 방지 특성이 우수한 새로운 미끄럼 방지층이 제공되었다. 특히, 본 발명에 따른 미끄럼 방지층은 내환경성이 좋은 새로운 결합제를 사용하고 있어, 도로 위에서의 복사, 열팽창 내지 수축성이 좋고, 산이나 알카리에 강해 산성비나 콘크리트층의 알카리성 물질에 대해서도 내성이 좋아, 장시간 사용시에도 내구성을 유지할 수 있다.

이에 따라, 내구성이 약해 미끄럼 방지층을 해마다 새로 작업을 해주어야 하는 문제를 해결할 수 있다.

미끄럼 방지막의 노면의 제조

실시예 1

깨끗한 30 cm x 30 cm 넓이의 10 mm 두께의 아스팔트 블럭의 표면에 액상의 CRAY VALLEY사의 EPOVIA^R RF-1001를 1 mm 입경의 알루미늄 옥사이드와 1:5의 중량비로 혼합하여 도포하였다.

실시예 2

알루미늄 옥사이드 대신 0.5 mm 직경의 가넷(GARNET)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

실시예 3

알루미늄 옥사이드 대신 0.5 mm 직경의 가넷(GARNET)과 1 mm 직경의 알루미늄 옥사이드를 동량으로 혼합하여 도포한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

비교 실시예 1

액상의 CRAY VALLEY KOREA사의 EPOVIA^R RF-1001 대신에 에폭시를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

내열 시험

실시예 1 내지 3 및 비교 실시예 1에서 제조되는 블록을 90 ℃로 유지되는 온풍기에 넣고 24 시간 동안 유지하였다. 24시간 후 표면을 관찰하였다. 실시예 1 내지 실시예 3의 제품들을 관찰하고 결과를 표1에 도시하였다.

자외선 폭로 시험

실시예 1 내지 3 및 비교 실시예 1에서 제조되는 블록을 80 ℃로 유지되는 온풍기에 넣고 자외선 발생장치에 노출시켰다. 24시간 후 표면을 관찰하였다. 실시예 1 내지 실시예 3의 제품들은 표면 색상을 관찰하고 결과를 표1에 도시하였다.

내환경성 시험

실시예 1 내지 3 및 비교 실시예 1에서 제조되는 블록에 pH 3의 물을 뿌린 후, -40 ℃ 2시간 유지하고 1시간에 거쳐 60 ℃로 승온시켜 2시간 유지하고, 다시 1시간에 거쳐 -40 ℃로 냉각하는 사이클을 10회 반복하고 표면을 육안으로 관찰하였다. 결과를 표 1에 도시하였다.

번호	내열 시험	자외선 폭로시험	내환경시험
실시예 1	표면 변화 없음	변색 없음	미세크랙 없음
실시예 2	표면 변화 없음	변색 없음	미세크랙 없음
실시예 3	표면 변화 없음	변색 없음	미세크랙 없음
비교실시예 1	표면 물러짐	색상 변색	미세크랙 발생

본 발명이 비록 상세하게 기재되었다 할지라도, 상기 실시예는 예시적인 것으로서 본원 발명의 범위를 제한하는 것이 아니며, 본원 발명에 공지기술을 부가하거나 치환 또는 생략하는 것은 하기 기재되는 본 발명의 특허청구범위에 속하는 것임을 당업자는 유념하여야 한다.

Claims (6)

1. 알루니늄 옥사이드, 가넷(GARNET) 또는 이들의 혼합물에서 선택되는 미끄럼 방지제와 비스페놀A형 비닐에스터 수지를 이용하여 도포하는 것을 특징으로 하며, 여기서, 상기 비스페놀 A형 비닐에스터 수지는 하기 화학식(Ⅰ)로 표현되는 것을 특징으로 하는 도로포장용 미끄럼 방지층.

   

   (I)
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 비스페놀 A형 비닐에스터 수지는 100 ℃이상의 열변형 온도와 7 이상의 신율을 가지는 것을 특징으로 하는 도로포장용 미끄럼 방지층.
4. 제1항에 있어서, 상기 미끄럼방지제와 비스페놀A형 비닐에스터 수지의 중량비가 9:1 내지 7:3 인 것을 특징으로 하는 도로포장용 미끄럼 방지층.
5. 도로의 표면을 정리하는 단계;

   비스페놀A형 비닐에스터 수지로 표면을 도포하는 단계; 및

   알루니늄 옥사이드, 가넷(GARNET) 또는 이들의 혼합물에서 선택되는 미끄럼 방지제와 비스페놀A형 비닐에스터 수지를 중량비 9:1 내지 7:3으로 도포하는 단계

   를 포함하고,

   여기서, 상기 비스페놀 A형 비닐에스터 수지는 하기 화학식(Ⅰ)

   

   (I)

   로 표현되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 삭제