KR101764201B1 - 도로포장용보수재 조성물 및 도로포장용보수재층 형성방법 - Google Patents

도로포장용보수재 조성물 및 도로포장용보수재층 형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 메틸 메타크릴레이트(MMA), N-부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트 및 N,N-비스-(2-하이드록시프로필)-p-톨루이딘이 포함된 초속경화 탄성수지를 포함하여 속경성, 신장률 등이 보다 우수한 도로포장용보수재 조성물, 그리고 이를 이용한 도로포장용보수재층 형성방법을 제공한다.

Description

도로포장용보수재 조성물 및 도로포장용보수재층 형성방법 {PAVING REPAIR MATERIALS COMPOSITION AND METHOD FOR FORMING PAVING REPAIR MATERIALS LAYER}
본 발명은, 주로 콘크리트 또는 아스팔트의 도로, 바닥, 바탕 등을 보수하는 데 이용되는 보수재 조성물, 그리고 이를 이용하여 보수재층을 형성하는 시공방법에 관한 것이다.
콘크리트 또는 아스팔트로 포장된 도로, 콘크리트 또는 아스팔트로 이루어진 바닥이나 바탕, 콘크리트로 구축한 벽체, 노면 배수를 위하여 주로 도로의 양쪽 또는 한쪽에 설치된 콘크리트제 측구(gutter, 側溝) 등의 콘크리트 또는 아스팔트 시설에는, 물에 대한 반복적 또는 지속적 노출, 차량의 하중을 비롯한 각종 진동이나 충격, 계절별 일교차에 기인한 스트레스, 겨울철 한랭에 따른 냉각(취성 유발), 겨울철에 제설제로 사용되는 염화나트륨(NaCl)이나 염화칼슘(CaCl2)의 악영향 등으로 인하여 균열, 열화 및 파손이 발생할 수 있다. 물론, 이는 기능성 저하, 미관 저해 등 다양한 문제를 야기한다.
균열, 열화 및 파손이 발생된 콘크리트 또는 아스팔트 시설을 철거한 후, 다시 시설하는 경우, 고비용 및 장시간을 소요하여야 하고, 환경 오염이나 폐기물 처리에 관한 문제를 감수하여야 하며, 교통 체증 및 이용자 불편 등으로 인한 사회적 비용도 소모하여야 한다. 이에, 철거함이 없이 간단하고 신속하게 저비용으로 보수할 수 있는 방안의 필요성이 대두되고 있다.
한편, 콘크리트 또는 아스팔트 도로는 물론이거니와 콘크리트 또는 아스팔트 바닥이나 바탕 및 콘크리트 측구는 보행자가 통행하는 보행로로도 이용될 수 있다. 이에, 보행자가 겨울철의 눈이나 우천 시의 비 등으로 인하여 미끄러지는 안전사고의 위험성을 제거하기 위한 대책 마련도 함께 요구되는 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1023015호(2011.03.24.) 대한민국 등록특허공보 제10-1314298호(2013.10.02.) 대한민국 등록특허공보 제10-1681936호(2016.12.02.)
본 발명의 목적은, 우수한 속경성 및 한층 향상된 신장률, 부착성 등을 가진 보수재 조성물, 그리고 이를 이용한 보수재층 형성방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 미끄럼방지 기능을 가진 보수재 조성물, 그리고 이를 이용한 보수재층 형성방법을 제공하는 데 있다.
해결하고자 하는 과제는 이에 제한되지 않고, 언급되지 않은 기타 과제는 통상의 기술자라면 이하의 기재로부터 명확히 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, (1) 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate) 35 내지 45중량부, (2) N-부틸 아크릴레이트(N-butyl acrylate) 45 내지 55중량부, (3) 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-ethylhexyl acrylate) 10 내지 15중량부, (4) N,N-비스-(2-하이드록시프로필)-p-톨루이딘(N,N-bis-(2-hydroxypropyl)-p-toluidine) 1 내지 3중량부가 포함된 (A1) 초속경화 탄성수지를 포함하는, 보수재 또는 도로포장용보수재 조성물이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, (A1) 초속경화 탄성수지가 포함된 (A) 주제부, 상기 주제부 100중량부에 대하여 25 내지 40중량부의 (B) 미끄럼방지 골재부, (C) 상기 주제부 100중량부에 대하여 0.5 내지 3중량부의 경화제부를 포함하는, 보수재 또는 도로포장용보수재 조성물이 제공될 수 있다.
상기 (A) 주제부는 상기 (A1) 초속경화 탄성수지 20 내지 25중량부, (A2) 요변제 0.2 내지 0.5중량부, (A3) 침강방지제 0.1 내지 0.4중량부, (A4) 착색안료 1 내지 3중량부, (A5) 충전제 48 내지 63중량부, (A6) 미립골재 18 내지 23중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, (A) 주제부와; 입도 2 내지 5㎜의 (B) 미끄럼방지 골재부와; (C) 경화제부를 포함하되, 상기 미끄럼방지 골재부 및 상기 경화제부는 상기 주제부 100중량부를 기준으로 각각 25 내지 40중량부 및 0.5 내지 3중량부가 포함되고, 상기 주제부는 (A1) 초속경화 탄성수지 20 내지 25중량부와; (A2) 요변제 0.2 내지 0.5중량부와; (A3) 침강방지제 0.1 내지 0.4중량부와; (A4) 착색안료 1 내지 3중량부와; (A5) 충전제 48 내지 63중량부와; 입도 0.1 내지 0.8㎜의 (A6) 미립골재 18 내지 23중량부를 포함하며, 상기 초속경화 탄성수지는 (1) 메틸 메타크릴레이트(MMA) 35 내지 45중량부, (2) N-부틸 아크릴레이트 45 내지 55중량부, (3) 2-에틸헥실 아크릴레이트 10 내지 15중량부, (4) N,N-비스-(2-하이드록시프로필)-p-톨루이딘 1 내지 3중량부를 포함하는, 보수재 또는 도로포장용보수재 조성물이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 보수 대상의 표면에 프라이머(primer)를 도포하여 프라이머층을 형성하는 단계와; 상기 프라이머층 상에 상기와 같은 보수재 또는 도로포장용보수재 조성물을 도포하여 보수재층을 형성하는 단계를 포함하는, 보수재층 형성방법이 제공될 수 있다.
과제의 해결 수단은 이하에서 설명하는 실시예, 도면 등을 통하여 보다 구체적이고 명확하게 될 것이다. 또한, 이하에서는 언급한 해결 수단 이외의 다양한 해결 수단이 추가로 제시될 수 있다.
본 발명은, 경화속도가 빠르고 신장률, 부착성 등이 보다 우수한 보수재 조성물에 의하여 내약품성, 부착강도, 유연성 등이 월등히 향상되어 동결융해 저항성 및 저온 충격성이 뛰어난 보수재층을 제공할 수 있고, 보수재층 형성을 위한 작업에 소요되는 비용 및 시간을 크게 절약할 수 있다.
또한, 본 발명은 미끄럼방지 기능에 의하여 보행자 혹은 차량의 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.
도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 보수재 조성물을 이용, 보수재층을 시공하는 과정이 도시된 도면으로,
도 1은 표면 정리단계를 나타내고,
도 2는 보양단계(마스킹 테이프 부착단계)를 나타내며,
도 3은 프라이머층 형성단계를 나타내고,
도 4는 보수재층 형성단계를 나타내며,
도 5는 시공이 완료된 상태를 나타낸다.
이하, 본 발명에 따른 보수재 조성물, 그리고 이 보수재 조성물을 이용한 보수재층 형성방법에 관하여 설명한다.
1. 보수재 조성물
본 발명에 따른 보수재 조성물(보수 대상에 따라서는 도로포장용보수재 조성물일 수 있다.)은, 유연성을 제공하는 수지가 포함된 주제부, 주제부에 미끄럼방지 기능을 제공하는 미끄럼방지 골재부, 그리고 주제부를 경화시키기 위한 경화제부를 포함한다.
주제부에 포함된 수지는 신장률이 우수한 탄성수지이다. 구체적으로, 탄성수지는 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA), N-부틸 아크릴레이트(N-butyl acrylate), 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-ethylhexyl acrylate) 및 N,N-비스-(2-하이드록시프로필)-p-톨루이딘(N,N-bis-(2-hydroxypropyl)-p-toluidine)을 포함하는 초속경화 탄성수지이다.
초속경화 탄성수지에 있어서, 메틸 메타크릴레이트(MMA)는 35 내지 45중량부가 포함되고, N-부틸 아크릴레이트는 45 내지 55중량부가 포함되며, 2-에틸헥실 아크릴레이트는 10 내지 15중량부가 포함되고, N,N-비스-(2-하이드록시프로필)-p-톨루이딘은 1 내지 3중량부가 포함된다.
메틸 메타크릴레이트(MMA)는, 주제부가 경화제부와 반응 시 신속한 반응성을 부여하고, 보수재층(도막)(도로포장용보수재층일 수 있다. 이하, 동일)의 경도, 내마모성 및 내충격성을 향상시키는 역할을 한다.
초속경화 탄성수지에 메틸 메타크릴레이트(MMA)가 35중량부 미만으로 포함되면, 보수재층(도막)의 경도 및 내마모성이 저하되고 경화시간이 지연될 수 있다. 반면에, 초속경화 탄성수지에 메틸 메타크릴레이트가 45중량부를 초과하여 포함되면, 보수재층의 경도가 과도하게 증가되면서 유연성을 저하시켜 보수재층에 크랙(crack)이 쉽게 발생할 수 있다.
N-부틸 아크릴레이트와 2-에틸헥실 아크릴레이트는, 초속경화 탄성수지의 신장률을 증가시켜 보수재층(도막)의 유연성을 향상시키고, 이로써 보수재층에 크랙이 발생되는 것을 예방하고, 보수 대상에 대한 보수재층의 부착성을 향상시키는 역할을 한다.
여기에서, 초속경화 탄성수지에 대한 N-부틸 아크릴레이트의 함량은, 45중량부 미만이면 보수재층(도막)의 유연성이 부족하여 크랙 문제가 발생할 수 있고, 55중량부를 초과하면 보수재층의 유연성이 과도하게 증가되면서 경도(압축강도)를 저하시켜 보수재층이 쉽게 압착되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 초속경화 탄성수지에 대한 2-에틸헥실 아크릴레이트의 함량은, 10중량부 미만이면 보수재층(도막)의 유연성 저하로 크랙 문제가 발생할 수 있고, 15중량부를 초과하면 보수재층의 경화시간이 지연되고 보수재층에 변색 문제가 발생할 수 있다.
N,N-비스-(2-하이드록시프로필)-p-톨루이딘은 주제부가 경화제부와 반응 시 경화를 개시하고 경화를 촉진하는 경화촉진제로서의 기능을 수행한다.
초속경화 탄성수지에 대한 N,N-비스-(2-하이드록시프로필)-p-톨루이딘의 함량이 1중량부 미만이면, 경화 불량의 문제가 발생할 수 있다. 초속경화 탄성수지에 대한 N,N-비스-(2-하이드록시프로필)-p-톨루이딘의 함량이 3중량부를 초과하면, 보수재층(도막)에 변색이 발생되어 보수재층의 내후성을 저하시킬 수 있다.
주제부의 초속경화 탄성수지는 주제부 100중량부에 대하여 20 내지 25중량부가 포함된다.
주제부에 대한 초속경화 탄성수지의 함량이 20중량부 미만이면, 보수 대상에 대한 보수재층(도막)의 부착성이 부족하거나 보수재층의 유연성이 부족하여 내충격성이 저하되고 크랙 방지 기능이 약화되면서 보수재층의 내구성이 낮아질 수 있다. 주제부에 대한 초속경화 탄성수지의 함량이 25중량부를 초과하면, 주제부의 점도가 저하되고, 이로써 보수재층에서 미끄럼방지 골재부가 함침되면서 보수재층의 미끄럼방지 기능(미끄럼 저항성)이 저하될 수 있다.
주제부에는, 초속경화 탄성수지 이외에, 요변제, 침강방지제, 착색안료, 충전제 및 미립골재가 더 포함된다.
요변제 및 침강방지제로는 우레아(urea)계 첨가제 및 실리카(silica)계 첨가제가 사용될 수 있다. 요변제와 침강방지제는 주제부에서 착색안료, 미립골재 등이 침전되는 것을 방지한다. 또한, 요변제와 침강방지제는 주제부에 혼합되는 미끄럼방지 골재부가 침전되는 것도 방지한다.
요변제는 주제부 100중량부에 대하여 0.2 내지 0.5중량부가 포함되고, 침강방지제는 주제부 100중량부에 대하여 0.1 내지 0.4중량부가 포함된다.
주제부에 대한 요변제의 함량이 0.2중량부 미만이고 주제부에 대한 침강방지제의 함량이 0.1중량부 미만이면, 보수재층(도막)에서 미끄럼방지 골재부가 내려앉으면서 보수재층의 미끄럼 저항성이 저하될 수 있다.
주제부에 대한 요변제의 함량이 0.5중량부를 초과하고 주제부에 대한 침강방지제의 함량이 0.4중량부를 초과하면, 주제부의 점도 증가로 인하여 보수재층의 시공성이 저하될 수 있다.
착색안료는 보수재층(도막)에 색상을 부여하기 위하여 사용된다. 착색안료로는 유ㆍ무기계 안료가 사용될 수 있다. 착색안료는 주제부 100중량부에 대하여 1 내지 3중량부가 포함된다.
주제부에 대한 착색안료의 함량이 1중량부 미만이면, 착색력이 부족하여 은폐율이 저하되고, 내후성이 저하되어 변색이 발생할 수 있다. 주제부에 대한 착색안료의 함량이 3중량부를 초과하면, 은폐율 상승량이 급격하게 감소되므로 비경제적인 문제가 있다.
충전제는 보수재층(도막)의 기계적 강도를 향상시키기 위하여 사용된다. 충전제는 탄산칼슘(calcium carbonate), 돌로마이트(dolomite), 실리카 샌드(silica sand) 등일 수 있다. 충전제는 주제부 100중량부에 대하여 48 내지 63중량부가 포함된다.
주제부에 대한 충전제의 함량은, 48중량부 미만이면 보수재층의 기계적 강도가 감소하여 내마모성이 크게 저하될 수 있고, 63중량부를 초과하면 보수 대상에 대한 보수재층의 부착성이 부족하여 보수재층의 부착 불량이 야기되고 보수재층의 유연성이 저하되어 크랙이 쉽게 발생할 수 있다.
미립골재는 보수재층(도막)의 내구성 및 내마모성을 향상시키고 미끄럼방지 골재부의 미끄럼방지 기능을 보완하기 위하여 사용된다. 미립골재의 입도는 0.1 내지 0.8㎜인 것이 바람직하다. 미립골재로는 경도가 6 내지 7로써 그 강도가 우수한 규사 등이 사용될 수 있다. 미립골재는 주제부 100중량부에 대하여 18 내지 23중량부가 포함된다.
주제부에 대한 미립골재의 함량이 18중량부 미만이면, 보수재층의 내구성, 내마모성 및 미끄럼 저항성이 저하될 수 있다. 주제부에 대한 미립골재의 함량이 23중량부를 초과하면, 주제부에서 침전이 발생될 수 있다.
미끄럼방지 골재부는 입도 2 내지 5㎜의 골재들로 이루어진다. 미끄럼방지 골재부의 골재로는 규사, 금속계 또는 비금속골재, 재활용 골재 중 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다. 미끄럼방지 골재부는 주제부 100중량부를 기준으로 25 내지 40중량부가 혼합된다.
미끄럼방지 골재부의 함량이 25중량부 미만이면, 보수재층(도막)의 미끄럼 저항성이 크게 감소될 수 있다. 미끄럼방지 골재부의 함량이 40중량부를 초과하면, 보수재층의 시공을 위한 작업성이 불량하고, 초속경화 탄성수지의 함량이 부족하여 내구성이 저하될 수 있다.
경화제부로는 분말상이나 페이스트(paste)상의 경화제가 사용될 수 있다. 경화제부는 벤조일 퍼옥사이드(benzoyl peroxide, BPO)를 포함할 수 있다. 또한, 경화제부는 디시클로헥실 프탈레이트(dicyclohexyl phthalate, DCHP)와 같은 프탈레이트계 가소제를 더 포함할 수 있다. 이러한 경화제부는 주제부 100중량부를 기준으로 0.5 내지 3중량부가 혼합된다.
경화제부의 함량이 0.5중량부 미만이면, 주제부에 대한 경화 효율이 크게 저하될 수 있다. 반면, 경제화부의 함량이 3중량부를 초과하면, 보수재층(도막)에 변색이 발생할 수 있다.
2. 보수재층 형성방법
본 발명에 따른 보수재 조성물을 이용하여 보수 대상에 보수재층을 형성하는 시공과정을 살펴본다. 본 발명에 따른 보수재층 형성방법은, 아스팔트 또는 콘크리트 시설(도로, 바닥, 바탕, 벽체 등)이라면 어떠한 종류를 보수하더라도 동일하거나 유사하게 적용되는 것이기에, 콘크리트 측구의 보수에 적용한 것을 중심으로 살펴보기로 한다.
- 표면 정리단계 : 콘크리트 측구에서 사전에 설정한 보수 대상의 표면에 존재하는 각종 이물을 제거한다. 또, 보수 대상의 표면을 고르게 처리하는 작업을 수행할 수도 있다.(도 1 참조)
- 보양단계 : 마스킹 테이프(masking tape)를 부착하는 단계로, 표면에 대하여 정리가 완료된 보수 대상의 주위에 마스킹 테이프를 부착한다.(도 2 참조) 일례로, 마스킹 테이프는 콘크리트 측구와 연접하는 연석의 옆부분 및 차도의 옆부분에 각각 부착될 수 있다. 마스킹 테이프가 부착된 보수 대상의 주위 부분은 후술할 프라이머(primer)와 보수재 조성물의 도포가 방지된다.
- 프라이머층 형성단계 : 마스킹 테이프의 부착 후 보수 대상의 표면에 프라이머를 도포하여 프라이머층을 형성한다.(도 3 참조) 프라이머로는 메틸 메타크릴레이트, 우레탄(urethane)이나 우레아 수지계 프라이머 등이 사용될 수 있다.
- 보수재층 형성단계 : 형성된 프라이머층 상에 본 발명에 따른 보수재 조성물을 2 내지 200㎜ 두께로 도포하여 보수재층을 형성한다.(도 4 참조)
- 보수재층을 양생하고, 부착된 마스킹 테이프를 제거하는 등 정리하면 시공이 완료된다.(도 5 참조)
참고로, 본 발명에 따른 보수재 조성물은, 시공현장에서 먼저 주제부에 미끄럼방지 골재부가 혼합된 후, 경화제부가 혼합될 수 있다.
3. 보수재 조성물의 실시예 및 비교예
이하에서는 본 발명에 따른 보수재 조성물에 대한 구체적인 실시예 및 본 발명에 따른 보수재 조성물에 대한 효과의 명확한 비교 확인을 위한 비교예를 살펴보기로 한다.
(1) 실시예 1 내지 3 : 표 1에 기재된 바와 같은 조성비에 따라 보수재 조성물을 제조하였다.
[표 1 : 실시예 1~3]
Figure 112017004000736-pat00001
1) 단위는 중량부임
2) 미끄럼방지 골재부 및 경화제부 함량은 주제부 100중량부 기준임
3) 산화철과 티타늄 디옥사이드는 50:50 중량비로 혼합됨
(2) 비교예 1 내지 3 : 표 2에 기재된 바와 같은 조성비에 따라 보수재 조성물을 실시예들과 동일한 방법으로 제조하였다.
[표 2 : 비교예 1~3]
Figure 112017004000736-pat00002
1) 단위는 중량부임
2) 미끄럼방지 골재부 및 경화제부 함량은 주제부 100중량부 기준임
3) 산화철과 티타늄 디옥사이드는 50:50 중량비로 혼합됨
(3) 초속경화 탄성수지 물성 시험 : 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 초속경화 탄성수지와 경화제부를 이용, 표 3에 기재된 바와 같은 방법에 따라 시편을 제작하고 물성을 시험하였다. 그 결과는 표 4와 같다.
[표 3 : 초속경화 탄성수지 물성 시험 항목 및 방법]
Figure 112017004000736-pat00003
[표 4 : 초속경화 탄성수지 물성 시험 결과]
Figure 112017004000736-pat00004
표 4를 참조하면, 실시예 1 내지 3은 모두 경화시간, 신장률 및 경도 면에서 비교예 1 내지 3에 비하여 양호한 결과를 보임을 확인할 수 있다. 비교예 1은 경화성이 우수하지만 신장률이 불량하고, 비교예 2 및 3은 신장률이 우수하지만 경화성과 경도가 불량한 결과를 보였다.
(4) 주제부와 보수재층 물성 시험 : 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 주제부, 미끄럼방지 골재부 및 경화제를 이용(일부 시험의 경우에는 미끄럼방지 골재부 제외)하여 표 5에 기재된 바와 같은 방법에 따라 시편을 제작하고 물성을 시험하였다. 그 결과는 표 6과 같다.
[표 5 : 주제부와 보수재층 물성 시험 항목 및 방법]
Figure 112017004000736-pat00005
[표 6 : 주제부와 보수재층 물성 시험 결과]
Figure 112017004000736-pat00006
표 6을 참조하면, 실시예 1 내지 3은 모두 내굴곡성(유연성), 부착강도, 압축강도, 저온 충격성이 비교예 1 내지 3에 비하여 우수한 결과를 보임을 확인할 수 있다.
이상에서는 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 통상의 기술자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.

Claims (6)

  1. 주제부, 입도 2 내지 5㎜의 미끄럼방지 골재부 그리고 경화제부를 포함하되, 상기 미끄럼방지 골재부 및 상기 경화제부는 상기 주제부 100중량부를 기준으로 각각 25 내지 40중량부 및 0.5 내지 3중량부가 포함되고,
    상기 주제부는 초속경화 탄성수지 20 내지 25중량부, 요변제 0.2 내지 0.5중량부, 침강방지제 0.1 내지 0.4중량부, 착색안료 1 내지 3중량부, 충전제 48 내지 63중량부 그리고 입도 0.1 내지 0.8㎜의 미립골재 18 내지 23중량부를 포함하며,
    상기 주제부가 상기 경화제부와 반응 시에 속경성을 부여하며 유연성을 제공하는 상기 초속경화 탄성수지는 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate) 35 내지 45중량부, N-부틸 아크릴레이트(N-butyl acrylate) 45 내지 55중량부, 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-ethylhexyl acrylate) 10 내지 15중량부 그리고 N,N-비스-(2-하이드록시프로필)-p-톨루이딘(N,N-bis-(2-hydroxypropyl)-p-toluidine) 1 내지 3중량부를 포함하는,
    보수재 조성물.
  2. 보수 대상의 표면에 프라이머(primer)를 도포하여 프라이머층을 형성하는 단계와;
    상기 프라이머층 상에 청구항 1에 기재된 보수재 조성물을 도포하여 보수재층을 형성하는 단계를 포함하는,
    보수재층 형성방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
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