KR101148963B1 - 에폭시-폴리우레아 하이브리드 수지를 이용한 미끄럼방지 포장재 조성물 - Google Patents

에폭시-폴리우레아 하이브리드 수지를 이용한 미끄럼방지 포장재 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 미끄럼방지 포장재 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 비스페놀 A형 에폭시수지 80~90중량%, 비할로겐 난연 에폭시 수지 10~20중량%에 대하여 아민말단의 우레아 프리폴리머 수지 5~10중량%를 혼합교반하고 80~120℃에서 3~5시간 유지시켜 제조한 에폭시 폴리우레아 하이브리드 수지 35~44중량%; 골재 25~35중량%; 충전제 20~25중량%; 반응성 희석제 5~10중량%; 첨가제 2~5중량%; 및 안료 4~7중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 에폭시-폴리우레아 하이브리드 수지를 이용한 미끄럼방지 포장재 조성물에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 에폭시-폴리우레아 하이브리드 수지를 이용한 미끄럼방지 포장재 조성물은 에폭시 수지의 장점인 내약품성, 부착성, 부식성 등이 우수하면서도, 폴리우레아의 특성인 유연성 및 신율을 향상시켜 포장재의 도포시 내충격성, 내크랙성, 내마모성을 현저하게 향상시켜 우수한 물성을 나타내게 되는 효과가 있다.

Description

에폭시-폴리우레아 하이브리드 수지를 이용한 미끄럼방지 포장재 조성물{ROAD PAVING MATERIAL COMPOSITION FOR PREVENTING SLIP USING EPOXY-POLYUREA HYBRID RESIN}
본 발명은 강인성 및 접착성이 우수한 에폭시 수지와 유연성 및 신율이 우수한 폴리우레아 수지를 혼합한 에폭시-폴리우레아 하이브리드 수지를 이용한 미끄럼방지 포장재 조성물에 관한 것이다.
미끄럼 방지 포장재로 사용되는 에폭시 수지는 일반적으로 내약품성, 부착성, 부식성 등이 우수하여 많은 용도로 쓰여지나 내충격성이 약해 크랙이 빈번하게 발생한다. 또한 약한 내충격성으로 인하여 갈라짐 현상이 발생하면 그 갈라진 틈새로 여러 이물질이 침투하여 접착력이 저하되고, 철판의 경우에는 부식이 발생하게 되어 피착체 보호 기능이 현저하게 되어 도료로서의 역할이 떨어지는 현상이 발생한다는 문제점이 있어왔다.
한편, 폴리우레아는 분자 구조내에 우레아 결합기를 갖는 고분자 화합물로서 활성 아민기(-NH2)를 갖고 있는 아민과 이소시아네이트기(-NCO)를 갖고 있는 이소시아네이트 화합물이 부가중합 반응을 통하여 우레아 결합을 형성하여, 합성고무와 같은 엘라스토머 성질을 가지므로 유연성 및 신율 등의 좋은 특성을 보유하나, 분자구조 내 옥시에테르의 반복구조와 현재 상용중인 원료의 제한성 때문에 강도 및 강인성에 대한 특성부여가 어렵다는 문제점이 있어왔다.
이에 본 발명자는 상기 내충격성, 내크랙성이 떨어지는 에폭시 수지의 단점을 보완하고, 내약품성, 부착성, 부식성의 면에서 우수한 물성을 나타내는 장점을 유지할 수 있도록 연구한 끝에, 에폭시 분자 구조 내에 유연성 및 신율이 우수한 폴리우레아 분자 구조를 도입하여 새로운 물성을 지닌 에폭시-폴리우레아 하이브리드 수지를 제조하고, 이를 이용한 미끄럼방지용 포장재 조성물을 발명하게 되었다.
따라서 본 발명의 목적은 물리적 특성 및 내마모성이 우수하고, 여러 피착제에 대한 접착성 및 작업성이 우수한, 에폭시-폴리우레아 하이브리드 수지를 이용한 미끄럼방지용 포장재 조성물을 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
비스페놀 A형 에폭시수지 80~90중량%, 비할로겐 난연 에폭시 수지 10~20중량%에 대하여 아민말단의 우레아 프리폴리머 수지 5~10중량%를 혼합교반하고 80~120℃에서 3~5시간 유지시켜 제조한 에폭시 폴리우레아 하이브리드 수지 35~44중량%; 골재 25~35중량%; 충전제 20~25중량%; 반응성 희석제 5~10중량%; 첨가제 2~5중량%; 및 안료 4~7중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 에폭시-폴리우레아 하이브리드 수지를 이용한 미끄럼방지 포장재 조성물에 관한 것이다.
바람직하게는, 상기 아민말단의 우레아 프리폴리머 수지는 폴리 옥시프로필렌 아민 60~80중량%와, 폴리옥시프로필렌 트리아민 20~40중량% 혼합물 100중량%에 대하여, 헥사 메틸렌 디이소시아네이트 (Hexamethylene Diisocyanate, HDI), 이소포론 디이소시아네이트 (Isophorone Diisocyanate, IPDI), 시클로헥실메탄 디이소시아네이트(Cyclohexylmethane diisocyanate, H12MDI), 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(Methylene Diphenyl Diisocyanate, MDI) 및 톨루엔 디이소시아네이트(Toluene Diisocyanate, TDI) 중에서 선택된 1종 또는 1종 이상의 이소시아네이트혼합물 3~10중량%를 혼합교반하고, 60~120℃에서 2~4시간 유지시켜 제조하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 있어서 상기 골재는 실리카 샌드, 보크사이트, 알루미나 옥사이드, 제강슬러그, 컬러샌드 및 글라스 비드 중에서 선택된 1종 또는 1종 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.
또한 바람직하게는 상기 반응성 희석제는, 부틸 글리시딜 에테르(Butyl Glycidyl Ether), 페닐 글리시딜 에테르(PGE), 지방족 글리시딕 에테르(C12-C14), 및 모디파이드-터트-카르복실릭 글리시딜 에스테르(Modified-Tert-Carboxylic Glycidyl Ester) 중에서 선택된 1종 또는 1종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
상술한 본 발명의 에폭시-폴리우레아 하이브리드 수지를 이용한 미끄럼방지 포장재 조성물은 에폭시 수지의 장점인 내약품성, 부착성, 부식성 등이 우수하면서도, 폴리우레아의 특성인 유연성 및 신율을 향상시켜 포장재의 도포시 내충격성, 내크랙성, 내마모성을 현저하게 향상시켜 우수한 물성을 나타내게 되는 효과가 있다. 특히 상기 에폭시-폴리우레아 하이브리드 수지는 아민 말단의 우레아 프리폴리머 수지와 에폭시 수지를 혼합하여 제조되는데, 상기 아민 말단의 우레아 프리폴리머 수지에 의하여 포장재 조성물의 내충격성과 내크랙성을 현저하게 향상시키는 효과가 있다. 또한 상기 에폭시 수지로 비스페놀 A형 에폭시 수지와 비할로겐 난연 에폭시 수지를 모두 함유하여, 강인성과 피착면에 대한 우수한 접착성, 바인더로서의 양호한 물성을 가지면서도 우수한 미끄럼저항성을 가지게 되는 효과가 있다.
이하 본 발명을 자세히 설명한다.
일 양태로서 본 발명은 비스페놀 A형 에폭시수지 80~90중량%, 비할로겐 난연 에폭시 수지 10~20중량%에 대하여 아민말단의 우레아 프리폴리머 수지 5~10중량%를 혼합교반하고 80~120℃에서 3~5시간 유지시켜 제조한 에폭시 폴리우레아 하이브리드 수지 35~44중량%; 골재 25~35중량%; 충전제 20~25중량%; 반응성 희석제 5~10중량%; 첨가제 2~5중량%; 및 안료 4~7중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 미끄럼방지 포장재 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 있어서 상기 에폭시-폴리 우레아 하이브리드 수지는, 폴리 옥시프로필렌 아민과 이소시아네이트의 반응을 통하여 말단에 아민을 가지는 우레아 프리폴리머 수지를 제조하고, 이를 에폭시 분자구조 내에 도입하여 제조하는 것으로, 우레아 프리폴리머 수지에 의하여 내크랙성 및 내충격성 등의 내마모성을 향상시키고, 에폭시 수지에 의하여 강인성과, 피착체에 대한 접착성, 난연성 등을 향상시킨 포장재 조성물을 제공할 수 있게 된다.
보다 구체적으로, 상기 폴리 옥시프로필렌 아민은 폴리옥시프로필렌 디아민 60~80중량%와 폴리옥시프로필렌 트리아민 20~40중량%의 혼합물 100중량%에 대하여, 헥사 메틸렌 디이소시아네이트 (Hexamethylene Diisocyanate, HDI), 이소포론 디이소시아네이트 (Isophorone Diisocyanate, IPDI), 시클로헥실메탄 디이소시아네이트(Cyclohexylmethane diisocyanate, H12MDI), 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(Methylene Diphenyl Diisocyanate, MDI) 및 톨루엔 디이소시아네이트(Toluene Diisocyanate, TDI) 중에서 선택된 1종 또는 1종 이상의 이소시아네이트 혼합물 3~10중량%를 투입하여 교반속도를 천천히 하고 60~120℃의 반응온도에서 2~4시간 유지시켜 아민 말단의 우레아 프리폴리머(Amine Terminated urea Prepolymer) 수지를 제조한다.
다음으로, 상기 아민 말단의 우레아 프리폴리머 수지를 에폭시 분자구조 내에 도입하기 위하여, 비스페놀 A형 타입의 에폭시 수지 80~90 중량%와, 비할로겐 난연 에폭시 수지 10~20중량%를 혼합한 에폭시 수지 100 중량%에, 상기 아민 말단의 우레아 프리폴리머 수지 5~10중량%를 투입하고 교반속도를 천천히 하여 80~120℃의 반응온도에서 3~5시간 유지시켜 에폭시-폴리우레아 하이브리드 수지를 제조한다.
이 때, 상기 아민 말단의 우레아 프리폴리머 수지는 합성고무와 같은 엘라스토머 성질을 가져 유연성 및 신율 등의 좋은 특성을 부여하여 포장재 조성물의 내크랙성 및 내충격성을 향상시킬 수 있게 되는데, 5 중량%미만으로 투입될 경우에는 도막이 강인하여 내충격성 저하로 인한 크랙이 발생할 수 있고, 10 중량%초과하여 투입될 경우에는 고분자 물질의 상승으로 점도가 높아져 작업성에 문제점이 발생할 수 있고 내크랙성과 내충격성은 향상되나 도막 물성이 연성화되어 지속적인 차량 하중이나 충격에 견디지 못하고 미끄럼 저항성이 저하될 수 있으므로 5~10 중량% 범위 내에서 투입하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 상기 에폭시 수지에 있어서, 상기 비스페놀 A형 에폭시 수지는 벤젠핵(Bisphenol A)이 있기 때문에 자유회전이 힘들어 포장재 조성물에 강인성 및 고온특성을 부여하고, 분자내에 에테르 기를 가지고 있어 포장재 조성물에 내약품성을 부여할 수 있으며, 친수성의 수산기와 소수성의 탄화수소기가 규칙적으로 배열되어 있어 포장재 조성물에 접착성을 부여할 수 있게 된다. 바람직한 예를 들면 국도화학의 YD-128제품을 사용할 수 있다.
또한, 상기 비할로겐 난연 에폭시 수지는 포장재 조성물에 내 전기적 특성 및 난연성을 부여하기 위하여 포함시키는 데, 10 중량% 미만으로 혼합될 경우에는 난연의 효과가 떨어지고 20 중량% 초과하여 투입될 경우 휘발물질이 과량 함유되어 친환경적이지 않다는 문제점이 있으며, 충전제로 난연기능을 부여할 수 있으므로 10~20 중량% 범위 내에서 투입하도록 한다. 이러한 비할로겐 난연 에폭시 수지의 바람직한 예를 들면 KDP- 555MC80을 사용할 수 있다.
상기에 의해 제조되어진 에폭시-폴리 우레아 하이브리드 수지 35~44중량%에, 골재 25~35중량%, 충전제 20~25중량%, 반응성 희석제 5~10중량%, 첨가제 2~5중량% 및 안료 4~7중량%를 혼합하여 프리믹스 제품형태의 미끄럼 방지용 포장재 조성물을 제조한다.
이 때 본 발명 포장재 조성물에 있어서, 상기 에폭시-폴리 우레아 하이브리드 수지를 35 중량% 미만으로 포함할 경우 피착면과의 접착력이 저하되고, 바인더로서의 역할이 미흡하여 골재 탈락을 일으키게 되며, 44 중량% 초과하여 포함될 경우 피착면과의 접착력 및 바인더로서 양호한 물성을 가지나 경제성이 떨어지고 미끄럼 저항성이 저하되어 빗길, 내리막구간의 안전사고 우려가 있으므로, 에폭시도료의 장점인 접착성과 난연성, 작업성 등은 유지하고, 물리적 특성 및 내마모성을 보완하기 위해서는 35~44 중량% 범위 내에서 포함되도록 하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명 포장재 조성물에 있어서 상기 골재는 미끄럼 방지 기능 및 재귀 반사 효과를 부여하여 안정성을 도모하기 위하여 포함시키는 것으로, 일정규격의 실리카 샌드, 보크사이트, 알루미나 옥사이드, 제강슬러그, 컬러샌드 및 글라스비드 중에서 선택된 1종 또는 1종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 이 때, 골재의 함량이 25 중량% 미만으로 투입될 경우에는 미끄럼 저항기능이 저하되고, 35 중량% 초과하여 투입될 경우에는 골재의 과함유로 인하여 작업성이 저하되고 피착면에 대한 도포량이 많아져 경제성이 떨어지게 되므로 25~35 중량% 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명 포장재 조성물에 있어서 상기 충전제는 주제나 경화제에 배합하여 경화수지의 기계적 특성을 향상시키기 위하여 포함시키는 것으로, 무기질인 것으로 활석, 모래, 실리카, 탈크, 탄산칼슘 등의 증량재, 마이카, 석영, 글라스 파이버 등을 보강성 충전제, 석영분, 그라파이트, 알루미나, Aerosil™ 등의 특수한 용도를 지닌 것, 금속질로 알루미늄, 산화알루미늄, 철, 산화철, 구리 등의 금속질 충전제를 사용하여 열팽창계수, 내마모성, 열전도성, 접착성에 기여하는 것, 산화안티몬(Sb2O3), 데카-브롬(DECA-BROME) 등의 난연성을 부여하는 것 등을 충전제로 사용할 수 있다. 상기의 충전제 중에서 1종 또는 1종 이상의 혼합물을 선택하여 사용할 수 있으며, 20 중량% 미만으로 첨가된 경우에는 치수 안정성 및 내마모성, 칙소성, 난연성의 저하를 가져와 미끄럼 저항성의 저하 및 내구성의 저하를 초래하게 되고, 25 중량%를 초과하여 첨가하는 경우에는 칙소 상승에 의한 작업성 저하 및 내충격성 저하 등을 초래하므로 20~25 중량% 범위 내에서 첨가하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명 포장재 조성물에 있어서 상기 희석제는 에폭시 수지나 경화제에 첨가하여 점도를 저하시키기 위하여 포함시키는 것으로, 본 발명에서는 반응성 희석제로 부틸 글리시딜 에테르(Butyl Glycidyl Ether), 페닐 글리시딜 에테르(Phenyl Glycidyl Ether), 지방족 글리시딜 에테르(Aliphatic Glycidyl Ether, C12-C14), 모디파이드-터트-카르복실릭 글리시딜 에스테르(Modified-Tert-Carboxylic Glycidyl Ester) 중에서 선택된 1종 또는 1종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 이 때, 5 중량% 미만으로 포함될 경우에는 점도를 충분히 떨어뜨리지 못해 접착 및 작업성의 문제가 발생되고 10 중량% 초과하여 투입될 경우에는 점도의 저하로 충전제의 분리 현상 및 침전, 골재의 침전 등의 문제가 발생되고, 골재의 조도가 충분치 못해 미끄럼저항성이 저하되므로, 5~10 중량% 범위내에서 포함되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명 포장재 조성물에 있어서, 상기 첨가제는 UV 안정성 부여 및 접착 증진을 위해 첨가하는 것으로, UV-안정제, 접착증진제 등을 2~5 중량% 범위 내에서 혼합 또는 단독으로 사용할 수 있다. 이 때, UV 안정제는 자외선에 의한 조기 열화 현상을 방지하며, 1~3 중량%를 첨가하는 것이 바람직하다. UV 안정제의 첨가량이 1 중량% 미만인 경우에는 자외선에 의한 조기 열화 현상의 방지 효과가 저하되고, UV 안정제의 첨가량이 3 중량%를 초과할 경우에는 자외선에 의한 조기 열화 방지 효과는 더 이상 향상되지 않는 반면 코팅제 조성물의 다른 물성을 저하시킬 우려가 있기 때문이다. UV 안정제의 예를 구체적으로 들면 티누빈 571(Tinuvin 571, Ciba사)를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 상기 접착증진제는 바인더와 구성물에 대한 화학적인 작용을 통하여 소재에 대한 부착력 보강 및 도료조성물의 강도를 보강하는 역할을 하며, 1~2 중량%를 첨가하는 것이 바람직하다. 접착증진제의 첨가량이 1 중량% 미만인 경우에는 코팅제 조성물과 콘크리트 면과의 접착력이 저하할 우려가 있고, 접착증진제의 첨가량이 2 중량%를 초과할 경우에는 코팅제 조성물과 콘크리트 면과의 접착력이 더 이상 현저히 향상되지 않고 코팅제 조성물의 다른 물성을 저하시킬 우려가 있기 때문에 바람직하지 못하다. 접착증진제의 예를 구체적으로 들면 다우코닝사의 실란 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명 포장재 조성물에 있어서 상기 안료는 포장재 조성물의 색상을 부여하기 위하여 포함시키는 것으로 4~7 중량%를 사용하는 것이 바람직하지만 소비자의 요구나 제조자의 필요에 따라 상기의 범위에만 반드시 한정되지 아니하고 적절히 조절되어 질 수 있다.
상술한 본 발명의 미끄럼방지용 포장재 조성물의 함량을 표로 나타내면 다음과 같다.
조성물 함량
에폭시-우레아
하이브리드 수지
비스페놀 A형
에폭시 수지
(YD-128)
80-90wt% 100wt% 35~44wt%
비할로겐 난연
에폭시수지
(KDP-555MC80)
10-20wt%
ATUP (Amine Terminated urea Prepolymer 5-10wt%
골재 25~35wt%
충전제 20~25wt%
반응성 희석제 5-10wt%
체질 안료 4~7wt%
첨가제 2~5wt%
상기 본 발명에 따른 미끄럼방지용 포장재 조성물은 프리믹스(pre-mix)형 제품으로서, 롤러(페놀, 아이론), 레이크, 특수 시공장비 등을 이요한 시공으로 제품을 도포하여 작업을 완료할 수 있고, 상기 골재를 에폭시-폴리우레아 하이브리드 수지 내에 투입하지 않고 살포하여 시공하여도, 접착력이 우수하고, 골재를 잡아주는 바인더 기능이 우수하여 골재 탈락을 방지할 수 있으며, 특히 조도 형성이 우수하여 미끄럼 저항성이 뛰어나 안정성을 부여할 수 있다.
이러한 본 발명에 다른 미끄럼방지용 포장재 조성물은 상온 도포로 작업이 진행되므로 상온 및 저온에서 경화가 가능해야 하는데, 이 때 경화제로는 에폭시 경화제로서 지방족 폴리아민(Aliphatic Polyamine)이나 변성 지방족 폴리아민(Aliphatic Polyamine) 중에서 선택된 어느 하나 또는 하나 이상을 사용할 수 있다. 투입량은 에폭시-폴리우레아 하이브리드 수지 1:1의 당량비로 투입하고, r지방족 폴리아민의 경우 반응이 빠르고 발열이 심하며, 가사시간이 짧은 단점이 있는 반면 폴리아민의 경화물 물성은 열변형 온도 이하에서는 거의 같으며 일반적으로 강인하고 접착성이 좋으며, 알칼리 및 산에 강하고 내수, 내용제성이 좋은 장점이 있다.
본 발명에 따른 미끄럼방지용 포장재 조성물을 이용한 작업공정을 구체적으로 살펴보면, 콘크리트나 아스팔트의 경우에는, 표면의 레이턴스층과 기타 오염물질을 제거한 다음, 파공부위가 있는 부위는 실링제로 메우고 프라이머로 도포하고, 상기 미끄럼 방지 포장재 조성물을 롤러, 레이크, 특수 시공 장비 등을 이용하여 도포함으로써 시공한다. 철재면의 경우에는 철재면을 블라스트 표면처리하여 녹과 이물질을 제거하고 방청 프라이머를 도포한다. 다음으로 상기 미끄럼 방지 포장재를 롤러, 레이크, 특수 시공 장비를 이용하여 시공한다.
이하, 본 발명을 실시예와 비교예를 들어 상세히 설명하기로 하나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1>
YD-128 83 중량%, KDP-555MC80 17중량% 비율로 혼합한 에폭시 수지 100 중량%에, 제조된 아민 말단의 우레아 프리폴리머(ATUP) 수지 7 중량%를 투입하고, 반응온도 80~120℃에서 3~5시간 유지하면서 교반하여 에폭시-폴리우레아 하이브리드 수지를 제조하였다.
상기 에폭시-폴리우레아 하이브리드 수지 37 중량%에 글라스 비드, 실리카 샌드 및 알루미나 옥사이드로 구성된 골재 28 중량%, 탈크, 알루미나, Aerosil™, 산화안티몬으로 구성된 충전제 22 중량%, 반응성 희석제로 부틸 글리시딜 에테르 5 중량%, 체질 안료 4 중량% 및 첨가제로 UV안정제(Ciba사의 Tinuvin 571) 2 중량%와 접착증진제(다우코닝사의 실란 화합물) 2 중량%를 혼합하여 미끄럼 방지 포장재 조성물을 제조하였다.
경화제로는 국도화학의 KH-602 및 JEFFAMINE D-230을 혼합하여 에폭시 -폴리우레아 하이브리드 수지 대비 1:1 당량비로 투입하였다.
< 실시예 2>
YD-128 85 중량%, KDP-555MC80 15중량% 비율로 혼합한 에폭시 수지 100 중량%에, 제조된 아민 말단의 우레아 프리폴리머 수지 8 중량%를 투입하고, 반응온도 80~120℃에서 3~5시간 유지하면서 교반하여 에폭시-폴리우레아 하이브리드 수지를 제조하였다.
상기 에폭시-폴리우레아 하이브리드 수지 36 중량%에 글라스 비드, 제강 슬러그 및 알루미나 옥사이드로 구성된 골재 30 중량%, 탄산칼슘, 알루미나, Aerosil™, 산화안티몬으로 구성된 충전제 21 중량%, 반응성 희석제로 부틸 글리시딜 에테르 6 중량%, 체질 안료 4 중량% 및 첨가제로 UV안정제(Ciba사의 Tinuvin 571) 1.5 중량%와 접착증진제(다우코닝사의 실란 화합물) 1.5 중량%를 혼합하여 미끄럼 방지 포장재 조성물을 제조하였다.
경화제로는 국도화학의 KH-500 및 JEFFAMINE D-230을 혼합하여 에폭시 -폴리우레아 하이브리드 수지 대비 1:1 당량비로 투입하였다.
< 실시예 3>
YD-128 88 중량%, KDP-555MC80 12중량% 비율로 혼합한 에폭시 수지 100 중량%에, 제조된 아민 말단의 우레아 프리폴리머 수지 9 중량%를 투입하고, 반응온도 80~120℃에서 3~5시간 유지하면서 교반하여 에폭시-폴리우레아 하이브리드 수지를 제조하였다.
상기 에폭시-폴리우레아 하이브리드 수지 38 중량%에 글라스 비드, 보크사이트 및 알루미나 옥사이드로 구성된 골재 28 중량%, 탈크, 알루미나, Aerosil™, 산화안티몬으로 구성된 충전제 20 중량%, 반응성 희석제로 부틸 글리시딜 에테르 5 중량%, 체질 안료 5 중량% 및 첨가제로 UV안정제(Ciba사의 Tinuvin 571) 2 중량%와 접착증진제(다우코닝사의 실란 화합물) 2 중량%를 혼합하여 미끄럼 방지 포장재 조성물을 제조하였다.
경화제로 KH-500 및 JEFFAMINE D-230을 혼합하여 에폭시 수지 대비 1:1 당량비로 투입하였다.
< 비교예 1>
YD-128 92 중량%, KDP-555MC80 8 중량% 비율로 혼합한 에폭시 수지 100 중량%에, 제조된 아민 말단의 우레아 프리폴리머 수지 13 중량%를 투입하고, 반응온도 80~120℃에서 3~5시간 유지하면서 교반하여 에폭시-폴리우레아 하이브리드 수지를 제조하였다.
상기 에폭시-폴리우레아 하이브리드 수지 46 중량%에 글라스 비드, 실리카 샌드 및 알루미나 옥사이드로 구성된 골재 20 중량%, 탈크, 알루미나, Aerosil™, 산화안티몬으로 구성된 충전제 18 중량%, 반응성 희석제로 부틸 글리시딜 에테르 7중량%, 체질 안료 6.5 중량% 및 첨가제로 UV안정제(Ciba사의 Tinuvin 571) 2 중량%와 접착증진제(다우코닝사의 실란 화합물) 0.5 중량%를 혼합하여 미끄럼 방지 포장재 조성물을 제조하였다.
경화제로는 국도화학의 KH-602 및 JEFFAMINE D-230을 혼합하여 에폭시 -폴리우레아 하이브리드 수지 대비 1:1 당량비로 투입하였다.
< 비교예 2>
YD-128 80 중량%, KDP-555MC80 20 중량% 비율로 혼합한 에폭시 수지 100 중량%에, 제조된 아민 말단의 우레아 프리폴리머 수지 8 중량%를 투입하고, 반응온도 80~120℃에서 3~5시간 유지하면서 교반하여 에폭시-폴리우레아 하이브리드 수지를 제조하였다.
상기 에폭시-폴리우레아 하이브리드 수지 27 중량%에 글라스 비드, 실리카 샌드 및 알루미나 옥사이드로 구성된 골재 36 중량%, 탈크, 알루미나, Aerosil™, 산화안티몬으로 구성된 충전제 27 중량%, 반응성 희석제로 부틸 글리시딜 에테르 3.5 중량%, 체질 안료 4 중량% 및 첨가제로 UV안정제(Ciba사의 Tinuvin 571) 0.5 중량%와 접착증진제(다우코닝사의 실란 화합물) 2 중량%를 혼합하여 미끄럼 방지 포장재 조성물을 제조하였다.
경화제로는 국도화학의 KH-500 및 JEFFAMINE D-230을 혼합하여 에폭시 -폴리우레아 하이브리드 수지 대비 1:1 당량비로 투입하였다.
상기 각각의 실시예 및 비교예에 따른 조성물 함량을 표로 나타내면 다음과 같다. (단위: 중량%)
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
에폭시 -폴리우레아
하이브리드수지
YD-128 83 85 88 92 80
KDP-555MC80 17 15 12 8 20
ATUP 수지 7 8 9 13 8
미끄럼 방지 포장재 조성물 에폭시-우레아
하이브리드 수지
37 36 38 46 27
골재 28 30 28 20 36
충전제 22 21 20 18 27
반응성 희석제 5 6 5 7 3.5
안료 4 4 5 6.5 4
UV안정제 2 1.5 2 2 0.5
접착증진제 2 1.5 2 0.5 2
<평가 및 결과>
상기 실시예 1 내지 3, 비교예 1 내지 2의 시료를 충분히 혼합시켜 도포면에 시공한 다음 KS F 2375(노면의 미끄럼 저항성 시험방법)에 의하여 제작한 휠 트래킹 공시체를 이용하여 미끄럼 저항성을 측정하였고, KS C 7613(휘도측정방법)에 따라 휘도계(LS-100, MINOLTA)를 이용하여 휘도 성능을 측정하였다.
도포된 구간은 양산 어곡 공단 내 폭 3m, 길이 1m의 도로를 4구간으로 구분하여 시험도포하여 시공성을 평가하였고, 시험 도포한 미끄럼방지용 포장구간을 12개월간(2010년 3월~2011년 3월) 관찰하여 내마모성(ASTM 4060 Taber 시험(H-18, 1 Kg, 1,000 cycle))과 변색, 표면 갈라짐, 부착상태 및 크랙발생 여부, UV안정성 및 난연 효과는 육안으로 측정하였다.
실험결과, 각 실시예 및 비교예에 따른 미끄럼방지용 포장재 조성물의 물성을 비교하여 다음 표 3에 나타내었다.
구 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
미끄럼 저항성 ( BPN ) 120 122 119 78 105
휘도( cd /m2) 84 83 84 80 86
UV 안정성 X
난연 효과 X
마모상태 3개월
6개월
9개월
12개월 X
부착상태 3개월
6개월
9개월 X
12개월 X
크랙발생상태 3개월
6개월 × X
9개월 × X
12개월 × X
◎ : 우수 , ○ : 양호 , × : 미흡
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 3의 경우에는 비교예 1 내지 비교예 2에 비하여 미끄럼 저항성이 훨씬 우수한 것으로 확인 되었고, 휘도의 경우에는 비슷한 물성을 보이는 것으로 나타났으나, 비교예 2는 UV 안정성이 낮고, 비교예 1은 난연효과가 미흡한 것으로 나타났다.
실시예 1 내지 실시예 3은 모두 3 내지 12개월 경과하는 동안 마모상태 및 부착상태가 우수하고 12개월 경과 후에도 크랙이 발생되지 않았다. 그러나 비교예 1은 부착상태는 우수하나, 6개월 이후부터 마모상태가 저하되는 것으로 나타났고, 크랙성 3개월 경과후에는 미흡한 것으로 나타났다. 또한 비교예 2는 마모상태가 9개월이 경과하면서 미흡해졌고, 부착상태는 6개월 경과후에, 크랙발생상태는 3개월 경과후에 미흡해지는 것으로 나타났다.
이러한 실시예들 및 비교예들의 결과로부터 본 발명의 미끄럼방지 포장재 조성물은 마모상태, 부착상태가 우수하고 크랙이 발생하지 않아 물리적 특성 및 내마모성이 우수하고, 자외선에 의한 변색이 없어 내후성이 우수하며, 미끄럼 저항성이 우수한 것으로 판단되었다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

Claims (4)

  1. 비스페놀 A형 에폭시수지 80~90중량%, 비할로겐 난연 에폭시 수지 10~20중량%에 대하여 아민말단의 우레아 프리폴리머 수지 5~10중량%를 혼합교반하고 80~120℃에서 3~5시간 유지시켜 제조한 에폭시 폴리우레아 하이브리드 수지 35~44중량%;
    골재 25~35중량%;
    충전제 20~25중량%;
    반응성 희석제 5~10중량%;
    첨가제 2~5중량%; 및
    안료 4~7중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 에폭시-폴리우레아 하이브리드 수지를 이용한 미끄럼방지 포장재 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 아민말단의 우레아 프리폴리머 수지는 폴리 옥시프로필렌 아민 60~80중량%와, 폴리옥시프로필렌 트리아민 20~40중량% 혼합물 100중량%에 대하여,
    헥사 메틸렌 디이소시아네이트 (Hexamethylene Diisocyanate, HDI), 이소포론 디이소시아네이트 (Isophorone Diisocyanate, IPDI), 시클로헥실메탄 디이소시아네이트(Cyclohexylmethane diisocyanate, H12MDI), 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(Methylene Diphenyl Diisocyanate, MDI) 및 톨루엔 디이소시아네이트(Toluene Diisocyanate, TDI) 중에서 선택된 1종 또는 1종 이상의 이소시아네이트혼합물 3~10중량%를 혼합교반하고, 60~120℃에서 2~4시간 유지시켜 제조하는 것을 특징으로 하는 에폭시-폴리우레아 하이브리드 수지를 이용한 미끄럼방지 포장재 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 골재는 실리카 샌드, 보크사이트, 알루미나 옥사이드, 제강슬러그, 컬러샌드 및 글라스 비드 중에서 선택된 1종 또는 1종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 에폭시-폴리우레아 하이브리드 수지를 이용한 미끄럼방지 포장재 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반응성 희석제는, 부틸 글리시딜 에테르(Butyl Glycidyl Ether), 페닐 글리시딜 에테르(PGE), 지방족 글리시딕 에테르(C12-C14), 및 모디파이드-터트-카르복실릭 글리시딜 에스테르(Modified-Tert-Carboxylic Glycidyl Ester) 중에서 선택된 1종 또는 1종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 에폭시-폴리우레아 하이브리드 수지를 이용한 미끄럼방지 포장재 조성물.
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