KR101838027B1 - 기능성과 내구성이 개선된 탄성 포장재 조성물 및 이를 이용한 박층 포장 방법 - Google Patents

기능성과 내구성이 개선된 탄성 포장재 조성물 및 이를 이용한 박층 포장 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 탄성 바인더 5~95중량%, 개질 충전재 1∼40중량% 및 잔골재 1~60중량%를 포함하며, 상기 탄성 바인더는 주제와 경화제비를 1 : 0.01~0.1로 혼합하여 사용하였다. 상기 개질 충전재는 칼슘카보네이트 25∼95중량%, 운모 1~40중량%, 우드애시 0.1∼30중량%, 황산마그네슘 0.1∼20중량%, 세피올라이트 0.01∼20중량%, 알루미나 실리케이트계 세노스페어 0.01~10중량, 소듐실리케이트 0.01~10중량%, 실리콘 분말 0.01~10중량% 및 디부틸하이드록시톨루엔 0.01~10중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성과 내구성이 개선된 탄성 포장재 조성물 및 이를 이용한 박층 포장 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 휨인성, 내염해성, 중성화 저항성, 동결융해 저항성 및 표면경도를 개선하고, 현장시공성이 개선되고, 조기강도를 발현할 수 있어 시공기간을 단축하여 교통개방 시간을 줄일 수 있다. 또한, 탄성을 가지고 있어 보행자의 불편함을 해소할 수 있을뿐만 아니라 미끄럼 저항성이 우수하여 우천 시 낙상 사고 발생을 방지할 수 있으며, 내열성, 내후성, 내한성, 내마모성, 내구성을 개선하는 등의 효과를 얻을 수 있다.

Description

기능성과 내구성이 개선된 탄성 포장재 조성물 및 이를 이용한 박층 포장 방법{ELASTIC PAVING COMPOSITION HAVING IMPROVED FUNCTIONALITY AND DURABILITY AND THIN LAYER PAVING METHOD THEREWITH}
본 발명은 기능성과 내구성이 개선된 탄성 포장재 조성물 및 이를 이용한 박층 포장 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄성, 유동성, 휨강도, 인장강도, 부착강도, 휨인성, 내후성, 내염해성, 중성화 저항성, 동결융해 저항성 및 미끄럼 저항성을 개선할 수 있으며, 조기강도를 발현할 수 있어 시공기간을 단축하여 교통개방 시간을 줄일 수 있으며, 보행자의 피로를 줄일 수 있는 기능성 및 내구성이 개선된 탄성 포장재 조성물 및 이를 이용한 박층 포장 방법에 관한 것이다.
종래의 보행로, 산책로, 어린이 놀이터, 다목적 체육 시설 등에 보도, 자전거 도로, 공원의 산책로, 체육 도로 등의 보도 포장재로는 무기재료인 시멘트 콘크리트를 사용하거나 일부 칼라 콘크리트, 투수 콘크리트, 아스콘 등이 사용되어 왔다. 이 중에서 콘크리트 제품은 강도가 너무 높아 착지면의 충격이 크고, 콘크리트 보도 블럭 및 칼라 콘크리트 등은 경도, 내열성 및 내후성은 우수하지만, 약한 충격에도 쉽게 파손되는 등의 문제점이 있으며, 탄성감이 없어 보행시의 느낌이 딱딱하고 충격 흡수성이 저하된다.
한편, 기존 강 구조물 육교 또는 철근 콘크리트 교량의 인도 상면 등은 진동에 따른 포장체의 균열로 강 구조물이 쉽게 부식되어 내용 년한이 급격히 줄어들고, 표면균열이 발생되어 사용성이 저하되는 등의 문제점이 있었다. 이러한 특수 개소에서는 폴리머 모르타르 미장공법, 투수형 탄성 바닥재의 포장공법을 이용한 박층 포장이 적용되고 있다.
상기 폴리머 모르타르 미장공법은 프라이머를 기초면에 도포하고 에폭시수지 와 규사 또는 입경을 갖는 쇄석이나 슬래그의 조성물을 믹싱하여 모르타르를 미장 방식으로 포장한 후, 표면에 에폭시 수지로 상도를 도포하는 방식이다. 이에 따르면 표면강도는 개선되나, 자체탄성을 갖지 않는 강성체로 진동이나 충격으로 인하여 균열에 취약하고, 바인더와 이에 믹싱되는 골재 간의 수밀성이 확보되지 않아 표층의 에폭시 수지가 마모되거나 손상을 입으면 우천 시 박층 포장 내로 물이 유입되어 동결융해에 의한 균열 발생 및 골재와 수지 바인더의 분리 현상을 초래하여 골재의 탈리 현상 등의 문제점을 가지고 있다.
한편, 투수형 탄성 바닥재의 포장공법은 칼라 고무칩 또는 폐타이어 등의 고무분말을 수지 바인더와 믹싱하여 미장하는 공법으로, 기초면에 폴리우레탄 계열의 도막을 형성하고 그 상부에 바닥재를 시공하는 공법이지만, 포장 자체의 다공성과 투수성의 특징으로 인하여 상기 폴리머 모르타르와 같이 우천 시 박층 포장내로 물이 유입되어 동결융해에 의한 균열 발생 및 골재와 수지바인더의 분리 현상을 초래하여 골재의 탈리 현상 등의 문제점을 가지고 있다.
대한민국 등록특허번호 10-1547106 (2015년 08월 28일 공고)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 탄성, 유동성, 휨강도, 인장강도, 부착강도, 휨인성, 내후성, 내염해성, 중성화 저항성, 동결융해 저항성 및 미끄럼 저항성을 개선할 수 있으며, 조기강도를 발현할 수 있어 시공기간을 단축하여 교통개방 시간을 줄일 수 있으며, 보행자의 피로를 줄일 수 있는 기능성 및 내구성이 개선된 탄성 포장재 조성물 및 이를 이용한 박층 포장 방법을 제공함에 있다.
본 발명은, 탄성 바인더 5~95중량%, 개질 충전재 1∼40중량% 및 잔골재 1~60중량%를 포함하며, 상기 탄성 바인더는 주제와 경화제를 중량비 1 : 0.01~0.1로 혼합하여 사용하였다. 상기 탄성 바인더의 주제는 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 35∼98중량%, 폴리에테르폴리올 1∼45중량%, 폴리에틸렌나프탈레이트 0.1∼35중량%, 폴리아미드이미드 0.1∼25중량% 및 폴리아크릴산에스테르 0.01∼25중량%를 포함하며, 상기 탄성 바인더의 경화제는 벤조일 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 디라우릴 퍼옥사이드, 디-터트-부틸 퍼옥사이드, 쿠밀 히드로퍼옥사이드, 과산화수소 및 과황산칼륨 중에서 어느 하나를 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 탄성 포장재 조성물을 제공한다.
상기 탄성 바인더는 내열성 및 내수성을 개선하기 위하여 폴리에테르설폰 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 탄성 바인더는 붓 및 로울러 자국, 오렌지 필, 핀홀, 색얼룩 등의 도막표면에 생기는 결함을 개선하기 위하여 셀롤로오즈 아세테이트 부틸레이트 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 탄성 바인더는 재료분리 방지 및 작업성 개선을 위한 초산프로피온산셀롤로오스 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 탄성 바인더는 안료 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있고, 상기 안료는 산화티탄, 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬(Cr2O3), 자색 산화철, 흑색 산화철 및 카본블랙 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어질 수 있다.
상기 개질 충전재는 칼슘카보네이트 25∼95중량%, 운모 1~40중량%, 우드애시 0.1∼30중량%, 황산마그네슘 0.1∼20중량%, 세피올라이트 0.01∼20중량%, 알루미나 실리케이트계 세노스페어 0.01~10중량, 소듐실리케이트 0.01~10중량%, 실리콘 분말 0.01~10중량% 및 디부틸하이드록시톨루엔 0.01~10중량%를 포함할 수 있다.
상기 잔골재는 실리카질 규사 60∼99중량% 및 돌로마이트 1∼40중량%를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은, 바탕면의 이물질, 레이탄스 및 불순물을 전동공구, 평삭기, 숏블라스터 또는 핸드 워터젯으로 제거하고 청소하는 단계와, 청소된 부위의 수분함수율을 확인한 후에 바탕면과 상기 탄성 포장재 조성물의 부착성을 개선하기 위하여 바탕면을 충분히 건조하는 단계와, 상기 건조된 상부에 정확한 시공두께 등을 설계기준에 부합하도록 마스킹 테이프를 부착하는 단계와, 상기 바탕면과 상기 탄성 포장재 조성물과의 접착력, 물, 유해물질의 침투를 방지하기 위하여 프라이머층을 형성하는 단계와, 상기 프라이머층이 형성된 상부에 상기 탄성 포장재 조성물을 혼합하여 타설한 후 마스킹 테이프를 제거하고 양생하는 단계와, 상기 양생 후 주변을 정리정돈 후 교통을 개방하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 박층 포장 방법을 제공한다. 이 때, 프라이머층은 상기 탄성 바인더를 사용하여 도포하였다.
본 발명의 탄성 포장재 조성물에 의하면, 개질 충전재를 사용함으로써 강도, 내마모성, 내충격성, 내열성 및 내구성이 향상되는 효과가 있다. 또한, 탄성 바인더를 사용함으로써 휨인성, 내염해성, 중성화 저항성, 동결융해 저항성 및 표면경도를 개선할 수 있다. 또한, 탄성 바인더를 사용함으로써 탄성 포장재 조성물의 현장시공성이 개선되고, 조기강도를 발현할 수 있어 시공기간을 단축하여 교통개방 시간을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 탄성 포장재 조성물에 의하면, 탄성을 가지고 있어 보행자의 불편함을 해소할 수 있을뿐만 아니라 미끄럼 저항성이 우수하여 우천 시 낙상 사고 발생을 방지할 수 있으며, 내열성, 내후성, 내한성, 내마모성, 내구성을 개선하는 등의 효과를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄성 포장재 조성물은 탄성 바인더 5~95중량%, 개질 충전재 1∼40중량% 및 잔골재 1~60중량%를 포함하며, 상기 탄성 바인더는 주제와 경화제비를 중량비 1 : 0.01~0.1로 혼합하여 사용하였다.
상기 탄성 바인더는 상기 탄성 포장재 조성물에 대하여 5∼95중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 탄성 바인더의 함량이 95중량%를 초과하면 점도가 낮아져 재료 분리가 발생되기 쉽고, 가격경쟁력이 저하될 수 있다. 그리고 상기 탄성 바인더의 함량이 5중량% 미만이면 유동성, 탄성, 강도, 내구성, 인성, 내염해성, 중성화 저항성, 동결융해 저항성 및 표면경도 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 탄성 바인더 주제는 탄성 바인더 주제 중량 대비 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 35∼98중량%, 폴리에테르폴리올 1∼45중량%, 폴리에틸렌나프탈레이트 0.1∼35중량%, 폴리아미드이미드 0.1∼25중량% 및 폴리아크릴산에스테르 0.01∼25중량%를 포함할 수 있다.
상기 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체는 무기물 간의 결합을 유도하고 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체는 상기 탄성 바인더 주제 중량에 대하여 35∼98중량% 함유되는 것이 바람직한데, 그 함량이 35중량% 미만일 경우에는 무기물간 결합을 유도하는 효과와 강도, 내염해성 및 동결융해 저항성 등의 내구성을 향상시키는 효과가 미약할 수 있고, 그 함량이 98중량%를 초과하는 경우에는 더 이상의 무기물간 결합 유도 효과와 강도 및 내구성 향상 효과를 기대하기 어렵고 경제적이지 못하다.
상기 폴리에테르폴리올은 탄성, 내구성, 내가수분해성, 내한성, 내열성 등을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 폴리에테르폴리올은 상기 탄성 바인더 주제 중량에 대하여 1∼45중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 폴리에테르폴리올의 함량이 1중량% 미만일 경우에는 내구성, 내가수분해성, 내한성, 탄성 및 내열성 개선의 효과가 미약할 수 있고, 상기 폴리에테르폴리올의 함량이 45중량%를 초과하는 경우에는 더 이상의 성능 개선 효과를 기대하기 어렵고 경제적이지 못하다.
상기 폴리에틸렌나프탈레이트는 내후성, 내수성 및 내구성을 개선시키기 위해 사용한다. 상기 폴리에틸렌나프탈레이트는 상기 탄성 바인더 주제 중량에 대하여 0.1∼35중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 폴리에틸렌나프탈레이트의 함량이 35중량%를 초과하면 성능은 개선되나 재료분리발생 및 경제성이 떨어질 수 있으며, 상기 폴리에틸렌나프탈레이트의 함량이 0.1중량% 미만이면 내후성, 내수성 및 내구성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 폴리아미드이미드는 인장강도, 내약품성, 내열성, 내한성, 내충격성 및 내마모성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 폴리아미드이미드는 상기 탄성 바인더 주제 중량에 대하여 0.1∼25중량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 폴리아미드이미드의 함량이 25중량%를 초과하면 인장강도, 내약품성, 내열성, 내한성, 내충격성 및 내마모성은 개선되지만 제조단가가 상승하고, 상기 폴리아미드이미드의 함량이 0.1중량% 미만이면 성능 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 폴리아크릴산에스테르는 접착력, 내열성 및 내후성을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 폴리아크릴산에스테르는 상기 탄성 바인더 주제 중량에 대하여 0.01∼25중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 폴리아크릴산에스테르의 함량이 25중량%를 초과하면 성능개선효과는 뚜렷하나, 재료분리 발생 및 경제성이 저하되고, 상기 폴리아크릴산에스테르의 함량이 0.01중량% 미만이면 접착력, 내열성 및 내후성 개선효과가 미흡하게 된다.
상기 탄성 바인더 주제는 내열성 및 내수성을 개선하기 위하여 폴리에테르설폰을 더 포함할 수 있다. 상기 폴리에테르설폰은 상기 탄성 바인더 주제 중량에 대하여 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 폴리에테르설폰의 함량이 10중량%를 초과하면 내열성 및 내수성은 개선되나 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 폴리에테르설폰의 함량이 0.01중량% 미만이면 작업성은 개선되나 내열성 및 내수성 개선 효과가 미약할 수 있다.
또한, 상기 탄성 바인더 주제는 붓 및 로울러 자국, 오렌지 필, 핀홀, 색얼룩 등의 도막표면에 생기는 결함을 개선하기 위하여 셀롤로오즈 아세테이트 부틸레이트를 더 포함할 수 있다. 상기 셀롤로오즈 아세테이트 부틸레이트는 상기 탄성 바인더 주제 중량에 대하여 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 셀롤로오즈 아세테이트 부틸레이트의 함량이 10중량%를 초과하면 유기물 간의 반응이 늦어져 제 성능을 발휘하지 않고 재료분리 현상이 발생하기 쉽고, 상기 셀롤로오즈 아세테이트 부틸레이트의 함량이 0.01중량% 미만이면 재료분리 현상은 없으나 붓 및 로울러 자국, 오렌지 필, 핀홀 및 색 얼룩이 발생할 수 있다.
또한, 상기 탄성 바인더는 재료분리 방지 및 작업성 개선을 위한 초산프로피온산셀롤로오스를 더 포함할 수 있다. 상기 초산프로피온산셀롤로오스은 상기 탄성 바인더의 재료분리 방지 및 작업성 개선을 위하여 사용한다. 상기 초산프로피온산셀롤로오스은 상기 탄성 바인더 주제 중량에 대하여 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 초산프로피온산셀롤로오스의 함량이 0.01중량% 미만이면 재료분리가 발생하기 쉽고, 상기 초산프로피온산셀롤로오스의 함량이 10중량%를 초과하면 재료분리는 없으나 점성이 높아져 작업성이 오히려 저하될 수 있다.
또한, 상기 탄성 바인더 주제는 다양한 색상을 구현하고 미관을 개선하기 위하여 탄성 바인더 주제 중량 대비 안료 0.01∼10중량%를 더 포함할 수 있고, 상기 안료는 산화티탄, 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬(Cr2O3), 자색 산화철, 흑색 산화철 및 카본블랙 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 탄성 바인더 주제는 소포제를 더 포함할 수 있다. 상기 소포제는 상기 탄성 바인더 내의 기포를 제거하여 강도 및 내구성을 높이기 위하여 사용한다. 상기 소포제가 탄성 바인더에 첨가되면 공기연행 효과를 부여하여 작업성 및 가사시간을 향상시킬 수 있다. 상기 소포제는 상기 탄성 바인더 주제 중량에 대하여 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 소포제로는 알콜계 소포제, 실리콘계 소포제, 지방산계 소포제, 오일계 소포제, 에스테르계 소포제, 옥시알킬렌계 소포제 등을 사용할 수 있다. 상기 실리콘계 소포제로는 디메틸실리콘유, 폴리오가노실록산, 플루오로실리콘유 등이 있다. 상기 지방산계 소포제로는 스테아린산, 올레인산 등이 있다. 상기 오일계 소포제로는 등유, 동식물유, 피마자유 등이 있다. 상기 에스테르계 소포제로는 솔리톨트리올레이트, 글리세롤모노리시놀레이트 등이 있다. 상기 옥시알킬렌계 소포제로는 폴리옥시알킬렌, 아세틸렌에테르류, 폴리옥시알킬렌지방산에스테르, 폴리옥시알킬렌알킬아민 등이 있다. 상기 알콜계 소포제로는 글리콜(glycol) 등이 있다.
상기 탄성 바인더의 경화제는 벤조일 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 디라우릴 퍼옥사이드, 디-터트-부틸 퍼옥사이드, 쿠밀 히드로퍼옥사이드, 과산화수소 및 과황산칼륨 중에서 어느 하나를 선택하여 사용하였다.
상기 개질 충전재는 강도 및 내구성을 증진하고, 온도 상승을 억제하며, 난연성을 개선하고, 내마모성을 개선하는 등의 효과를 갖게 하기 위하여 사용하며, 상기 탄성 포장재 조성물에 대하여 1∼40중량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 개질 충전재의 함량이 40중량%를 초과하면 성능은 개선되나 작업성이 저하되고, 그 함량이 1중량% 미만이면 성능 개선효과가 미약할 수 있다.
상기 개질 충전재는 칼슘카보네이트 25∼95중량%, 운모 1~40중량%, 우드애시 0.1∼30중량%, 황산마그네슘 0.1∼20중량%, 세피올라이트 0.01∼20중량%, 알루미나 실리케이트계 세노스페어 0.01~10중량, 소듐실리케이트 0.01~10중량%, 실리콘 분말 0.01~10중량% 및 디부틸하이드록시톨루엔 0.01~10중량%를 포함할 수 있다.
상기 칼슘카보네이트는 충전성 및 강도를 개선하기 위하여 사용된다. 상기 칼슘카보네이트는 상기 개질 충전재에 대하여 25∼95중량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 칼슘카보네이트의 함량이 95중량%를 초과하면 강도는 개선되나 작업성이 저하되고, 상기 칼슘카보네이트의 함량이 25중량% 미만이면 작업성은 개선되나 충전성 및 강도 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 운모는 원적외선이 방출되는 물질로서 방수성, 항균성, 내구성 개선 및 단열성 개선을 위하여 사용된다. 상기 운모는 상기 기능성 분말에 대하여 1∼40중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 운모의 함량이 1중량% 미만이면 성능 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 운모의 함량이 40중량%를 초과하면 성능은 개선되나 작업성이 저하되고 경제성이 떨어진다.
상기 우드애시는 잠재 수경성 특성, 장기 강도 발현 및 내구성 증진을 위하여 사용한다. 상기 우드애시의 중량비가 증가하면 조기 강도는 저하되나, 장기 강도 발현 및 내구성이 증가한다. 상기 우드애시는 상기 개질 충전재에 대하여 0.1∼30중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 우드애시의 함량이 30중량%를 초과하면 초기 강도발현을 저하시키고, 그 함량이 0.1중량%미만이면 장기 강도 발현 및 내구성 개선효과가 미약할 수 있다.
상기 황산마그네슘(magnesium sulfate; MgSO4)은 무기질 난연 재료이다. 상기 황산마그네슘은 화학식이 MgSO4이고, 화학식량 120.3으로서, 황마그라고도 한다. 황산마그네슘의 녹는점은 1185℃이고, 비중은 2.66이고, 용해도는 26.9g/100g이다. 상기 황산마그네슘은 상기 개질 충전재에 대하여 0.1∼20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 황산마그네슘의 함량이 0.1중량% 미만이면 작업성 및 강도는 증가하나 난연 효과가 저하될 수 있고, 상기 황산마그네슘의 함량이 20중량%를 초과하면 난연성은 개선되나 작업성 및 강도가 저하될 수 있다.
상기 세피올라이트는 흡습제로서 재료분리 방지 및 점도를 조절하기 위해 사용한다. 상기 세피올라이트는 상기 개질 충전재에 대하여 0.01∼20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 세피올라이트의 함량이 0.01중량% 미만이면 작업성은 좋으나 재료분리 방지 효과가 미약할 수 있고, 상기 세피올라이트의 함량이 20중량%를 초과하면 재료분리 현상은 발생하지 않으나 점성이 높아져 작업성이 저하될 수 있다.
상기 알루미나 실리케이트계 세노스페어 분말은 화력발전소에서 석탄을 연소 후 발생되는 플라이애쉬 중에서 습식 또는 건식방법으로 포집하여 가공한 것으로, 내부에 기체(CO2 또는 N2)가 충전되어 있는 알루미나 실리케이트 계열의 구형 유리질 중공체(Hollow Microsphere)로서 종류에 따라 타 광물성 필러(Feller)에 비해 초경량성, 방음성, 절연성, 유동성의 특징을 지님으로써 무기계 결합재의 작업성 및 평활성이 개선되고 부착강도 및 내구성을 증가시킬 수 있다. 상기 알루미나 실리케이트계 세노스페어 분말은 상기 개질 충전재에 대하여 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 알루미나 실리케이트계 세노스페어 분말의 중량비가 증가하면 빠른 경화특성을 나타내며, 상기 알루미나 실리케이트계 세노스페어 분말의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 작업성, 평활성, 부착강도 및 내구성 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 알루미나 실리케이트계 세노스페어 분말의 함량이 10중량%를 초과할 경우에는 빠른 경화 특성으로 인해 좋은 물성을 얻을 수 있으나 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하다.
상기 소듐실리케이트는 경화를 촉진시켜 조기강도발현을 위하여 사용되는 것으로서 상기 개질 충전재에 대하여 0.01~10중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 소듐실리케이트의 함량이 10중량%를 초과하면 반응이 촉진되어 작업성이 저하되기 쉽고, 그 함량이 0.01중량% 미만이면 조기강도 발현이 저하된다.
상기 실리콘 분말은 내열성, 내약품성, 내수성, 절연성 등을 개선하기 위해 사용한다. 상기 실리콘 분말은 상기 개질 충전재에 대하여 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 실리콘 분말의 함량이 0.01중량% 미만이면 내열성, 내약품성, 내수성 및 절연성의 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 실리콘 분말의 함량이 10중량%를 초과하면 성능은 개선되나 작업성 및 경제성이 저하된다.
상기 디부틸하이드록시톨루엔은 산화를 방지하기 위하여 사용된다. 상기 디부틸하이드록시톨루엔은 상기 개질 충전재에 대하여 0.01∼10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 디부틸하이드록시톨루엔의 함량이 0.01중량% 미만이면 산화 방지 효과가 미약할 수 있고, 상기 디부틸하이드록시톨루엔의 함량이 10중량%를 초과하면 안정성이 저하될 수 있다.
상기 잔골재는 실리카질 규사 및 돌로마이트를 포함할 수 있다. 상기 잔골재는 상기 탄성 포장재 조성물에 대하여 1~60중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 잔골재는 실리카질 규사 60∼99중량% 및 돌로마이트 1∼40중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
일반적으로 골재는 잔골재와 굵은 골재로 구분되며, 굵은골재는 입경 5 ㎜를 초과하는 골재를 의미하고, 이하에서 잔골재라 함은 굵은골재와 대비하여 입경 5 ㎜ 이하의 골재를 의미하는 것으로 사용한다. 원적외선 효과가 우수한 돌로마이트가 혼입된 잔골재를 사용함으로써, 단열성 및 강도가 우수하고, 산성, 염해 등에 대한 내구성이 우수한 장점이 있다.
상기 실리카질 규사는 입자 크기가 4호사 내지 6호사(0.05∼2.0㎜)인 것이 바람직하다. 상기 실리카질 규사의 입자 크기가 이보다 클 경우에는 상기 탄성 포장재 조성물의 유동성이 저하될 우려가 있고, 이보다 작을 경우에는 상기 탄성 포장재 조성물의 작업성을 저하시킬 수 있다. 상기 실리카질 규사는 상기 잔골재에 대하여 60∼99중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 돌로마이트는 백색을 따며, 비중이 2.9, 경도가 4 정도로 강도, 내마모성 및 내화성이 우수한 골재로 상기 탄성 포장재 조성물에서 강도, 내마모성 및 내화성을 높이기 위하여 사용한다. 상기 돌로마이트는 상기 잔골재에 대하여 1∼40중량% 함유되는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄성 포장재 조성물은 개질 충전재 1∼40중량% 및 잔골재 1~60중량%를 강제식 믹서 또는 진공형 믹서에서 프리믹싱한 후, 탄성 바인더 5~95중량%을 첨가하여 강제식 믹서나 연속식 믹서로 소정 시간(예컨대, 1∼5분) 동안 믹싱하여 제조할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박층 포장 방법은, 바탕면의 이물질, 레이탄스 및 불순물을 전동공구, 평삭기, 숏블라스터 또는 핸드 워터젯으로 제거하고 청소하는 단계와, 청소된 부위의 수분함수율을 확인한 후에 바탕면과 상기 탄성 포장재 조성물의 부착성을 개선하기 위하여 바탕면을 충분히 건조하는 단계와, 상기 건조된 상부에 정확한 시공두께 등을 설계기준에 부합하도록 마스킹 테이프를 부착하는 단계와, 상기 바탕면과 상기 탄성 포장재 조성물과의 접착력, 물, 유해물질의 침투를 방지하기 위하여 프라이머층을 형성하는 단계와, 상기 프라이머층이 형성된 상부에 상기 탄성 포장재 조성물을 혼합하여 타설하는 한 후 마스킹 테이프를 제거하고 양생하는 단계와, 상기 양생 후 주변을 정리정돈 후 교통을 개방하는 단계;를 포함한다.
이하에서, 본 발명에 따른 탄성 포장재 조성물의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
개질 충전재 15중량% 및 잔골재 55중량%를 강제식 믹서에서 프리믹싱한 후, 탄성 바인더 30중량%를 첨가하여 다시 2분간 교반하여 탄성 포장재 조성물을 제조하였다. 상기 잔골재는 실리카질 규사 70중량% 및 돌로마이트 30중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 탄성 바인더는 주제와 경화제를 중량비 1 : 0.02로 혼합하여 사용하였다. 상기 경화제는 벤조일 퍼옥사이드를 사용하였다.
이 때, 상기 개질 충전재는 칼슘카보네이트 62중량%, 운모 15중량%, 우드애시 5중량%, 황산마그네슘 5중량%, 세피올라이트 5중량%, 알루미나 실리케이트계 세노스페어 5중량%, 소듐실리케이트 1중량%, 실리콘 분말 1중량% 및 디부틸하이드록시톨루엔 1중량%를 혼합하여 사용하였다.
상기 탄성 바인더는 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 87중량%, 폴리에테르폴리올 2중량%, 폴리에틸렌나프탈레이트 2중량%, 폴리아미드이미드 2중량%, 폴리아크릴산에스테르 2중량%, 폴리에테르설폰 1중량%, 셀롤로오즈 아세테이트 부틸레이트 1중량%, 초산프로피온산셀롤로오스 1중량%, 회색안료 1중량% 및 소포제 1중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 소포제는 실리콘 오일계 소포제를 사용하였다.
<실시예 2>
개질 충전재 15중량% 및 잔골재 55중량%를 강제식 믹서에서 프리믹싱한 후, 탄성 바인더 30중량%를 첨가하여 다시 2분간 교반하여 탄성 포장재 조성물을 제조하였다. 상기 잔골재는 실리카질 규사 70중량% 및 돌로마이트 30중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 탄성 바인더는 주제와 경화제를 중량비 1 : 0.02로 혼합하여 사용하였다. 상기 경화제는 벤조일 퍼옥사이드를 사용하였다.
이 때, 상기 개질 충전재는 칼슘카보네이트 62중량%, 운모 15중량%, 우드애시 5중량%, 황산마그네슘 5중량%, 세피올라이트 5중량%, 알루미나 실리케이트계 세노스페어 5중량%, 소듐실리케이트 1중량%, 실리콘 분말 1중량% 및 디부틸하이드록시톨루엔 1중량%를 혼합하여 사용하였다.
상기 탄성 바인더는 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 83중량%, 폴리에테르폴리올 3중량%, 폴리에틸렌나프탈레이트 3중량%, 폴리아미드이미드 3중량%, 폴리아크릴산에스테르 3중량%, 폴리에테르설폰 1중량%, 셀롤로오즈 아세테이트 부틸레이트 1중량%, 초산프로피온산셀롤로오스 1중량%, 회색안료 1중량% 및 소포제 1중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 소포제는 실리콘 오일계 소포제를 사용하였다.
<실시예 3>
개질 충전재 15중량% 및 잔골재 55중량%를 강제식 믹서에서 프리믹싱한 후, 탄성 바인더 30중량%를 첨가하여 다시 2분간 교반하여 탄성 포장재 조성물을 제조하였다. 상기 잔골재는 실리카질 규사 70중량% 및 돌로마이트 30중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 탄성 바인더는 주제와 경화제를 중량비 1 : 0.02로 혼합하여 사용하였다. 상기 경화제는 벤조일 퍼옥사이드를 사용하였다.
이때, 상기 개질 충전재는 칼슘카보네이트 62중량%, 운모 15중량%, 우드애시 5중량%, 황산마그네슘 5중량%, 세피올라이트 5중량%, 알루미나 실리케이트계 세노스페어 5중량%, 소듐실리케이트 1중량%, 실리콘 분말 1중량% 및 디부틸하이드록시톨루엔 1중량%를 혼합하여 사용하였다.
상기 탄성 바인더는 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 75중량%, 폴리에테르폴리올 5중량%, 폴리에틸렌나프탈레이트 5중량%, 폴리아미드이미드 5중량%, 폴리아크릴산에스테르 5중량%, 폴리에테르설폰 1중량%, 셀롤로오즈 아세테이트 부틸레이트 1중량%, 초산프로피온산셀롤로오스 1중량%, 회색안료 1중량% 및 소포제 1중량%를 혼합하여 사용하였다. 상기 소포제는 실리콘 오일계 소포제를 사용하였다.
상기의 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명의 실시예들과 비교할 수 있는 비교예를 제시한다. 후술하는 비교예 1은 실시예들의 특성과 단순히 비교하기 위하여 제시하는 것으로 본 발명의 선행기술이 아님을 밝혀둔다.
<비교예 1>
칼슘카보네이트 15중량% 및 잔골재 55중량%를 강제식 믹서에서 2분간 교반한 후, 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 30중량%를 첨가하여 다시 2분간 교반하여 조성물을 제조하였다. 이 때, 상기 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체와 경화제를 중량비 1 : 0.02로 혼합하여 사용하였다. 상기 경화제는 벤조일 퍼옥사이드를 사용하였다.
아래의 시험예들은 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 1의 특성을 비교한 실험결과들을 나타낸 것이다.
<시험예 1>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 탄성 포장재 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 조성물을 SFS-KTS.1102-1890:2012에 규정한 방법에 따라 건조시간, 흡수율, 내염수성, 내충격성, 압축강도, 인장강도, 신률, 접착강도, 내마모성 및 촉진내후성 시험을 실시하여, 그 결과를 아래 표 1에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
건조시간 (분) 95 97 99 91
흡수율 (%) 0.7 0.6 0.5 0.8
내염수성 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
내충격성 이상없음 이상없음 이상없음 잔갈림발생
압축강도 (1일, MPa) 32 35 40 30
인장강도
(MPa)		 20℃ 15 18 22 14
-10℃ 33 35 39 30
60℃ 1.0 1.5 2.3 0.8
신률
(%)		 20℃ 52 58 63 50
-10℃ 14 18 22 13
60℃ 85 92 100 83
접착강도
(MPa)		 콘크리트 2.9 3.0 3.1 2.8
아스팔트 2.85 2.95 3.0 2.75
내마모성 마모율 (%) 0.3 0.25 0.2 0.35
미끄럼저항성 (BPN) 60 61 62 57
촉진내후성 (300시간) 이상없음 이상없음 이상없음 이상없음
위의 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 탄성 포장재 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 조성물에 비하여 성능이 우수하다는 것을 알 수 있다.
<시험예 2>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 탄성 포장재 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 조성물을 KS F 2456에 규정한 방법에 따라 동결융해 저항성 시험을 실시하였다. 동결융해는 콘크리트에 흡수된 수분이 결빙되고 녹는 것을 말하는 것으로, 동결융해가 반복되면 콘크리트 조직에 미세한 균열이 발생하게 되어 내구성이 저하되는 문제가 발생하게 된다.
표 2는 동결융해 저항성 시험에 따른 각각의 실시예들 및 비교예 1의 내구성 지수를 표시한 것이다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
내구성 지수 94 95 96 92
위의 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 탄성 포장재 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 조성물에 비하여 내구성 지수가 월등히 높으므로 내구성이 향상된 것을 알 수 있다.
<시험예 3>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 탄성 포장재 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 조성물을 일본 공업 규격 원안 [콘크리트의 용액침적에 의한 내약품성 시험 방법]에 준하여 2% 염산, 5% 황산 및 45% 수산화 나트륨의 수용액을 시험 용액으로 28일 공시체를 침적하여 내약품성 시험의 측정결과를 아래의 표 3에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
중량변화율
(%)		 염산 -0.15 -0.11 -0.08 -0.18
황산 -0.1 0 0.1 -0.2
수산화나트륨 +0.2 +0.3 +0.4 0
위의 표 3에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 탄성 포장재 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 조성물에 비하여 내약품성에 대한 중량변화율이 적게 나타나 내약품성에 대한 저항성이 높음을 확인할 수 있었다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (6)

  1. 탄성 포장재 조성물로서,
    탄성 바인더 5~95중량%, 개질 충전재 1∼40중량% 및 잔골재 1~60중량%를 포함하며,
    상기 탄성 바인더는 주제와 경화제를 중량비 1 : 0.01~0.1로 혼합한 것이며,
    상기 탄성 바인더의 주제는 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 35∼98중량%, 폴리에테르폴리올 1∼45중량%, 폴리에틸렌나프탈레이트 0.1∼35중량%, 폴리아미드이미드 0.1∼25중량% 및 폴리아크릴산에스테르 0.01∼25중량%를 포함하며,
    상기 탄성 바인더의 경화제는 벤조일 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 디라우릴 퍼옥사이드, 디-터트-부틸 퍼옥사이드, 쿠밀 히드로퍼옥사이드, 과산화수소 및 과황산칼륨 중에서 선택된 어느 하나를 포함하고,
    상기 개질 충전재는 칼슘카보네이트 25∼95중량%, 운모 1~40중량%, 우드애시 0.1∼30중량%, 황산마그네슘 0.1∼20중량%, 세피올라이트 0.01∼20중량%, 알루미나 실리케이트계 세노스페어 0.01~10중량%, 소듐실리케이트 0.01~10중량%, 실리콘 분말 0.01~10중량% 및 디부틸하이드록시톨루엔 0.01~10중량%를 포함하며,
    상기 잔골재는 실리카질 규사 60∼99중량% 및 돌로마이트 1∼40중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 포장재 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 탄성 바인더 주제는 내열성 및 내수성을 개선하기 위하여 폴리에테르설폰 0.01∼10중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 포장재 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 탄성 바인더 주제는 도막표면에 생기는 결함을 개선하기 위하여 셀롤로오즈 아세테이트 부틸레이트 0.01∼10중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 포장재 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 탄성 바인더 주제는 재료분리 방지 및 작업성 개선을 위한 초산프로피온산셀롤로오스 0.01∼10중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 포장재 조성물.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 탄성 바인더 주제는 안료 0.01∼10중량%를 더 포함하고, 상기 안료는 산화티탄, 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬(Cr2O3), 자색 산화철, 흑색 산화철 및 카본블랙 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄성 포장재 조성물.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 기재된 탄성 포장재 조성물을 이용하는 박층 포장 방법으로서,
    바탕면을 청소하는 단계;
    청소된 부위의 수분함수율을 확인한 후에 바탕면과 상기 탄성 포장재 조성물의 부착성을 개선하기 위하여 바탕면을 건조하는 단계;
    상기 건조된 상부에 설계기준에 부합하도록 마스킹 테이프를 부착하는 단계;
    상기 바탕면과 상기 탄성 포장재 조성물과의 접착력을 높이고, 물이나 유해물질의 침투를 방지하기 위하여 프라이머층을 형성하는 단계;
    상기 프라이머층이 형성된 상부에 상기 탄성 포장재 조성물을 혼합하여 타설한 후 마스킹 테이프를 제거하고 양생하는 단계;
    상기 양생 후 주변을 정리정돈 후 교통을 개방하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 박층 포장 방법.
KR1020170165862A 2017-12-05 2017-12-05 기능성과 내구성이 개선된 탄성 포장재 조성물 및 이를 이용한 박층 포장 방법 KR101838027B1 (ko)

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KR1020170165862A KR101838027B1 (ko) 2017-12-05 2017-12-05 기능성과 내구성이 개선된 탄성 포장재 조성물 및 이를 이용한 박층 포장 방법

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