KR101348084B1 - 섬유성 접착제를 함유하는 도로 포장용 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 섬유성 접착제를 함유하는 도로 포장용 조성물에 관한 것으로 좀 더 자세하게는 섬유성 접착제를 함유하는 도로 포장용 조성물의 총 중량비에 대해, 우레탄 수지 또는 에폭시 수지 80~130 중량비, 탈크 5~10 중량비, 탄소 섬유 5~10 중량비 및 경화제 1~7 중량비를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유성 접착제를 함유하는 도로 포장용 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 의한 섬유성 접착제를 함유하는 도로 포장용 조성물은 우레탄 수지 또는 에폭시 수지와 충진제 및 경화제 등을 혼합하여 도로 포장용 조성물의 주재료를 이루는 골재 미립자 내로 잘 스며들도록 구성함으로써 골재 간의 결합 내구성을 향상시키고, 우레탄 수지를 사용함으로써 충격력을 흡수하여 완화시키며 탄소 섬유, 탈크 및 제올라이트 등의 혼합 기술에 의해 물리적으로 충분한 강도를 가지고, 골재를 통해 투수성을 향상시켜 우천시 도로의 침수를 방지하며, 오염물질이 직접적으로 하천에 유입되는 것을 방지할 수 있다.

Description

섬유성 접착제를 함유하는 도로 포장용 조성물 및 이의 제조방법{COMPOSITION COMPRISING FIBROUS ADHESIVE FOR PAVING ROAD AND A METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 섬유성 접착제를 함유하는 도로 포장용 조성물에 관한 것이다.

종래에는 보통 도로 포장 시공을 하는 경우, 시멘트계의 물질을 사용하여 시공하였으나, 종래 기술에 따른 시멘트계의 물질은 시공될 지반이 점성토이거나 유기성분을 함유하고 있으면 시멘트에 고화제 및 계면활성제를 첨가하여 시공하고 있으나 시공과정이 어려운 한계가 있고, 또한, 수지제품을 이용하여 시공되는 기존 보행도로나 자전거 도로의 시공제품들은 수지 자체의 특성과 더불어 이들이 갖는 단점을 보완하기에는 여러 한계가 있다.

시멘트계의 도로 포장재는 시멘트의 수하열 및 고화제(固化劑)의 급격한 수하반응으로 금이 발생하게 되며, 이를 방지하기 위하여 컷팅기를 이용하여 일정 간격으로 수축 줄눈이 형성되도록 하여 크랙을 유도하는 방법을 사용하고 있으나 많은 시간과 노력이 소요되어 비효율적이고, 기존 보행도로나 자전거 도로에 사용되는 아스콘의 경우에는, 반발 탄성이 미흡하여 발의 피로감이 증대되고 보행감이 떨어지며, 접착 내구성이 약하여 탈색이 일어나 외관 시인성이 떨어지는 현상을 보이고 있으며, 컬러 투수콘의 경우에는 시공 공정이 복잡하며, 제품 포설 후 일정기간의 양생 기간이 필요하고, 양생 후에도 여러 단계의 후 공정이 필요한 문제점이 있다.

또한, 기존 시멘트 도로 포장재나 아스콘 바닥은 비가 오면 빗물이 지중으로 스며들지 못하고, 우천시 빗물이 노면의 각종 오염물질을 씻어 하수도를 통해 지층이 오염물질을 걸러주는 과정 없이 바로 하천으로 유입되어 하천 수질을 오염시키는 문제점이 있다. 최근 자전거 도로, 보행자 도로, 자전거 보행자 겸용도로에 투수성 포장재를 포설하고 있으며, 대표적인 시공방식 중 하나인 컬러투수콘크리트는 시공 단가는 저렴한 장점이 있으나, 투수콘크리트의 골재 입자 간의 접착력이 부족하여 쉽게 박리 되어 들뜸 현상이 발생하게 되며 결국 투수콘크리트 조직이 조기에 파괴되는 문제가 있었다. 특히, 겨울철에는 반복적인 동결융해에 의해 들뜸 현상에 의한 조직파괴가 가속화되어 시공 후 하자발생이 빈번하게 발생하여 자전거 도로 및 보행자 도로의 본래의 기능을 상실하게 되는 경우가 있었다.

이에 본 발명자들은 결합력을 개선하고 강도 및 투수성이 증진된 섬유성 접착제를 함유하는 도로 포장용 조성물을 발명하기에 이르렀다.

본 발명은 강도, 내구성 및 투수성이 우수한 섬유성 접착제를 함유하는 도로 포장용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 구체예에서 섬유성 접착제를 함유하는 도로 포장용 조성물의 총 중량비에 대해, 우레탄 수지 또는 에폭시 수지 80~130 중량비, 탈크 5~10 중량비, 탄소 섬유 5~10 중량비 및 경화제 1~7 중량비를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유성 접착제를 함유하는 도로 포장용 조성물을 제공한다. 상기 도로 포장용 조성물은 제올라이트 5~10 중량비가 추가로 포함될 수 있고, 유리섬유 5~10 중량비 또는 세라믹 섬유 5~10 중량비가 추가로 포함될 수 있으며, 골재 2,400~2,600 중량비가 추가로 포함될 수 있으며, 상기 조성물은 이에 한정되는 것은 아니지만 인도, 보행로, 산책로, 공원, 광장 및 자전거도로 등을 포장할 때 사용되는 것을 특징으로 한다.

일 구체예에서 섬유성 접착제를 함유하는 도로포장용 조성물의 총 중량비에서 대해, 우레탄 수지 또는 에폭시 수지 80~130 중량비, 탈크 5~10 중량비, 탄소 섬유 5~10 중량비, 경화제 1~7 중량비 및 골재 2,400~2,600 중량비를 혼합하여 섬유성 접착제를 함유하는 도로 포장용 조성물을 제조하는 방법을 제공한다. 상기 도로 포장용 조성물에 제오라이트 5~10 중량비를 추가로 혼합할 수 있고, 유리섬유 5~10 중량비 또는 세라믹 섬유 5~10 중량비가 추가로 혼합할 수 있으며, 상기 조성물은 이에 한정되는 것은 아니지만 인도, 보행로, 산책로, 공원, 광장 및 자전거도로 등을 포장할 때 사용되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 도로 포장 조성물을 이용하여 도로를 포장하는 방법은, 도로포장을 실시하고자 하는 도로의 모토를 분쇄하는 모토분쇄단계; 상기 모토가 분쇄된 도로표면에 본 발명에 따른 도로 포장 조성물을 도포하는 도포단계; 상기 도포단계에서 도포된 도로 포장 조성물과 모토를 다짐시켜주는 다짐단계; 및 상기 다짐단계를 거친 후, 도로 포장 조성물이 완전히 경화되기까지 소정시간 동안 자연 건조시키는 양생단계를 포함하는 것을 특징으로 하고, 바람직하게는, 상기 모토분쇄단계에서, 상기 모토를 분쇄한 후, 상기 모토가 분쇄된 도로표면에 본 발명에 따른 도로 포장 조성물의 합성 수지를 도포하는 초벌도포단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에서 “섬유성 접착제”는 유리섬유 및/또는 세라믹섬유를 혼합한 것으로 이는 합성수지에 막을 입혀 고점도화에 따라 강한 강도를 얻을 수 있고, 합성수지에 막을 입힘으로써 합성수지가 골재 사이로 흘러내리지 않게 하는 역할을 한다.

접착제의 용도는, 접착 면에 칠하거나, 평면에 도포하는 코팅(coating)제로서 사용된다. 접착제나 코팅(coating)제로서 사용되는 경우, 특별히 수직면에 사용하는 때, 도포한 합성 수지가 고화될 때까지 자중에 따라서 침하 현상을 일으키고 도포면에 얼룩진 칠을 할 수 있고 완전히 고화될 수는 없다. 이에 따라, 최근에는 FRP 보강의 접착제나 고분자 합성 수지의 접착제가 개발됐다. FRP 보강 접착제는 암면(rock wool)에 섬유상 및 입상의 알루미늄과 유리 섬유, 섬유상 카본(carbon)을 얽히게 하고 액상 합성 수지를 포화 상태가 될 때까지 흡수시키고 점도를 조정하고 요변을 억제하는 것을 특징으로 하는 것이지만, 이러한 섬유는 액상 합성 수지를 흡수하는 것이 아니고, 합성 수지 액에 섬유상 및 입상의 알루미늄, 유리 섬유, 카본 섬유가 균일하게 분산하지 않고, 충분한 효과가 얻어지지 않는다. 또한, 고분자 합성 수지 접착제는 폴리에스테르(Polyester)계·비닐 에스테르(vinyl ester)계·아크릴(acryl)계·우레탄(urethane)계·에폭시(epoxy)계 등의 합성 수지에 암면·섬유상 및 입상의 알루미늄·유리 섬유·섬유상 카본을 혼련하고 용제로 희석한 것에 특징을 가진다. 하지만, 상기와 같은 종래 기술의 접착제는 노면 등의 포장 공사나 벽판 등의 건축 공사 등의 공법에 채용되어도 시공 품질이 일정하지 않았다. 이는 종래의 접착제나 FRP 보강 접착제, 고분자 합성 수지 접착제, 세라믹(ceramic) 수지제와 암면·섬유상 및 입상의 알루미늄·유리 섬유·섬유상 카본을 혼련한 용제가 그 안에 기포를 많게 포함하고 있거나 제조시의 가온에 의하여 시공시에 액상 접착제의 고화가 시작되고 있기 때문이다. 또한, 접착제의 보강 등 때문에 혼합·혼련하는 섬유상·입상의 물질의 종류가 많고 값이 비싸다. 따라서, 본원발명의 방법에 따라서 섬유성 접착제를 사용한 경우에는 목적하는 효과를 발휘할 수 있다.

본 발명에 따른 도로 포장용 조성물은 섬유성 접착제와 우레탄 수지 및/또는 에폭시 수지를 사용하여 제조된 도로 포장용 조성물은 주재료를 이루는 골재 미립자 내로 잘 스며들어서 골재 간의 결합 내구성을 향상시킬 뿐만 아니라, 투수성을 향상시켜 우천시 도로의 침수를 방지하며, 오염물질이 직접적으로 하천에 유입되는 것을 방지할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.

실시예

실시예 1. 도로 포장용 조성물의 제조

에폭시 수지 110 중량비 또는 우레탄 수지 110 중량비, 충진제로서 탈크, 탄소섬유 및 제올라이트 각각 5 중량비, 경화제로서 페놀염.아민, 오이렌산염,아민각각 15 중량비를 골재 2,500 중량비와 고르게 혼합하여 도로 포장용 조성물을 제조하였다.

이와 같이 제조된 도로 포장용 조성물을 구성하는 각 성분의 비율을 표 1에 나타내었다.

성분		중량비
합성수지	에폭시 수지	110
충진제	탈크	7
	탄소 섬유	7
	제올라이트	7
경화제	페놀염아민	2.5
	오이렌산염아민	2.5
섬유성 접착제	유리섬유	7
	세라믹섬유	7
골재		2,500
총		2,650

상기 합성수지는 에폭시 수지 이외에도 우레탄 수지를 사용할 수 있다. 또한, 상기 경화제는 페놀소금아민, 오이렌산염아민 이외에도 옥틸산염, 오르소후탄산염, 지메치르우레아, 트리폴리인나트륨 또는 리그닌술폰산염을 사용할 수 있다.

실시예 2. 도로 포장용 조성물의 시험 결과

도로 포장을 실시할 노면의 모토를 분쇄하고 실시예 1에서 제조된 조성물을 도로 포장 장비를 이용하여 모토가 분쇄된 노면 위에 도포하였다. 다짐 차량을 이용해 다짐 단계를 거친 후, 자연 건조를 실시한 도로 포장용 조성물에 대하여 시험연구원에 강도, 내마모성, 압축강도, 투수성 및 유해성 검사를 실시하였다.

2-1. 부착강도

시험항목	구분	결과	시험방법
부착강도 (단위: N/㎠)	1회	260	KS F4921 : 2006
	2회	271
	3회	256

상기 부착시험결과 도막형 도로공사 공사용 재료 기준치 120 이상으로 쉽게 박리 현상이나 들뜸 현상이 없이 지면에 견고히 부착됨을 알 수 있었다.

2-2. 내마모성

시험항목	구분	결과	시험방법
내마모성 CS17 wheel, 1000g weight, 100cycles (단위: mg)	1회	28	ASTM E 303: 2008
	2회	27
	3회	29

내마모성 시험 결과 내마모성이 도막형 도로공사용 재료 기준치 200mg 이하로 마모에 강함을 알 수 있었다.

2-3. 미끄럼 저항

시험항목	구분	결과	시험방법
미끄럼 저항시험(BPT) (단위: BPN)	1회	65	ASTM E 303: 2008
	2회	68
	3회	65

미끄럼 저항 시험결과 국토해양부 도로공사 표준 시방서 제 11장 안전시설공사 및 제 15장 공사용 재료 기준에 의하여 마찰계수가 기준등급표 참고 S3(평균조건)표 직선 또는 곡선반경이 큰 구간으로서 주요 간선도로 또는 자동차 전용도로 상업용 자동차 교통량 일일평균 250대 이상인 일반도로에 해당하는 도로 위험도에 따른 요구치 32 ~ 57 BPN의 기준치 보다 높음을 알 수 있었다.

2-4. 압축강도

시험항목	구분	결과	시험방법
압축강도 (재령 24시간) (단위: 분)	1회	27	ASTM C109
	2회	26.9
	3회	28

압축강도 시험결과 국토해양부 도로공사 표준시방서 제 11장 안전시설공사 및 제 15장 공사용 재료 기준에 의한 기준치 20보다 압축강도가 높음을 알 수 있었다.

2-5. 유해성 검사

시험항목	구분	결과	시험방법
중금속 검사(납, 카드뮴, 수은, 크롬) (단위: ㎎/㎏)	1회	검출안됨	KSM ISO3856-7 : 2007
	2회	검출안됨
	3회	검출안됨

유해성 시험결과 유해성이 없음을 알 수 있었다. 유해성분을 포함하고 있지 않아, 어린이 보호구역, 버스 전용차로, 버스 정류장, 공원, 아파트 단지 내의 도로 등에 적용될 수 있다.

실시예 3. 합성수지 조성에 따른 시험결과

실시예1의 도로 포장용 조성물과 합성수지의 조성을 달리한 대조군 1 내지 3을 제조하여 도로 포장용 조성물의 강도 및 투수성을 시험하였다. 조성물의 조성과 시험결과는 표 7에 나타내었다.

성분		중량비
		제조예 1	제조예2	제조예3	제조예4	대조군 1	대조군 2	대조군 3	대조군 4
합성수지	우레탄	110	0	75	0	110	0	110	0
	에폭시	0	110	0	140	0	110	0	110
충진제	탈크	7	7	15	2	7	7	7	10
	탄소섬유	7	7	15	2	7	7	7	10
	제올라이트	7	7	15	2	0	0	0	10
경화제	페놀염.아민	2.5	2.5	10	1	3	3	0	5
	오이렌산염.아민	2.5	2.5	10	1	3	3	10	5
접착제	유리섬유	7	7	5	1	10	10	8	0
	세라믹섬유	7	7	5	1	10	10	8	0
골재		2,500	2,500	2,500	2,500	2,500	2,500	2,500	2,500
총		2,650	2,650	2,650	2,650	2,650	2,650	2,650	2,650
시험결과
투수성*		우수	우수	미흡	미흡	미흡	미흡	미흡	미흡
압축강도		25	26	21	20	20	19	24	19

*: 투수계수 규격 1×10^-2 (cm/sec) 이상일 경우: 우수, 미만일 경우: 미흡

상기 표 7에서와 같이 제조예 1 및 2는 투수성 및 압축 강도 둘 다 우수한 것으로 나타났다. 이에 비하여 제조예 3, 4 및 대조군 1 내지 4는 투수성 및 압축 강도 둘 다 평균에 미치지 못하는 것으로 나타났다.

지금까지 예시적인 실시 태양을 참조하여 본 발명을 기술하여 왔지만, 본 발명의 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명의 범주를 벗어나지 않고서도 다양한 변화를 실시할 수 있으며 그의 요소들을 등가물로 대체할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 본질적인 범주를 벗어나지 않고서도 많은 변형을 실시하여 특정 상황 및 재료를 본 발명의 교시내용에 채용할 수 있다. 따라서, 본 발명이 본 발명을 실시하는데 계획된 최상의 양식으로서 개시된 특정 실시 태양으로 국한되는 것이 아니며, 본 발명이 첨부된 특허청구의 범위에 속하는 모든 실시 태양을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (9)

1. 섬유성 접착제를 함유하는 도로 포장용 조성물의 총 중량비에 대해,
   우레탄 수지 또는 에폭시 수지 80~130 중량비, 탈크 5~10 중량비, 탄소 섬유 5~10 중량비, 경화제 1~7 중량비, 제올라이트 5~10 중량비, 유리섬유 5~10 중량비, 세라믹 섬유 5~10 중량비, 및 골재 2,400~2,600 중량비를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유성 접착제를 함유하는 도로 포장용 조성물.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 조성물은 인도, 보행로, 산책로, 공원, 광장 또는 자전거도로를 포장할 때 사용되는 것을 특징으로 하는 섬유성 접착제를 함유하는 도로 포장용 조성물.
   
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