KR101885813B1 - 도로 포장용 결빙방지 표면처리 조성물 및 이를 이용한 도로 포장 결빙방지 표면 처리 방법 - Google Patents

도로 포장용 결빙방지 표면처리 조성물 및 이를 이용한 도로 포장 결빙방지 표면 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도로 포장용 결빙방지 표면처리 조성물 및 이를 이용한 도로 포장 결빙방지 표면 처리 방법에 관한 것이다. 본 발명의 결빙방지 표면처리 조성물은, 성능 개선 결합재 50~95 중량%, 개질 충전재 0.1~40중량%, 상기 결빙방지제 0.1~20중량% 및 경화제 0.01~10중량%를 포함한다. 본 발명에 의하면, 강도, 부착력, 내마모성 및 내구성이 우수하고, 결빙 방지제가 높은 결빙 기능을 유지할 수 있어 눈길 미끄럼 사고 및 도로시설물의 열화를 방지할 수 있다. 또한, 초기 성분의 비율 및 물리적 조건을 변화시키기 때문에, 장기간의 방빙 효과를 가지며, 주변 온도가 떨어지면 반복적인 착빙을 막으며, 환경에 유해하지 않고, 금속에 대한 부식성이 없는 조성물을 만드는 것이 가능하다. 또한, 결빙방지 표면 처리 조성물 및 도로포장 결빙방지 표면 처리 방법은 경화속도가 빠르면서도 노면 부착성능 및 장기적 물성이 우수한 미끄럼방지제를 활용하면서, 구성이 복잡하고 설치비용 및 큰 전력소모로 인한 운영비가 높은 종래의 융설 또는 결빙방지 시공 문제점을 완전 해결할 수 있는 획기적인 효과가 있다.

Description

도로 포장용 결빙방지 표면처리 조성물 및 이를 이용한 도로 포장 결빙방지 표면 처리 방법{SURFACE TREATMENT COMPOSITION FOR PREVENTING FREEZING OF ROAD PAVEMENT AND SURFACE TREATMENT METHOD FOR PREVENTING FREEZING OF ROAD PAVEMENT THEREWITH}
본 발명은 도로 포장 분야에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 첨가되는 결빙 방지제가 높은 융설 기능을 유지할 수 있어 눈길 미끄럼 사고 및 도로 시설물의 열화를 방지할 수 있는 도로 포장용 결빙방지 표면처리 조성물 및 이를 이용한 도로 포장 결빙방지 표면 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로 도로의 포장방법에는 아스팔트 콘크리트 포장 방법과 시멘트 콘크리트 포장 방법으로 크게 나누어지고 있다. 아스팔트 포장은 연성으로서 승차감이 좋고 소음이 적어 보편적으로 많이 사용되고 있지만, 중대형 차량이 통행하게 되면 포장이 파손되고, 타이어의 마찰로 인해 아스팔트 피복이 쉽게 벗겨지며, 바퀴자국 패임(Rutting)이나 소성변형 등의 영구변형이 쉽게 발생하여 수시로 유지보수가 필요하고, 수명이 단축되며, 그로 인해 도로의 유지보수 비용이 증가하고, 교통소통에 장애를 유발하는 문제점이 있다.
한편, 콘크리트 포장 방법은 강성을 갖는 포장 방법으로서 시공 및 양생기간이 길고, 건조수축에 의한 균열이 발생되는 경우가 많으며, 보행 및 주행 안정성과 쾌적성이 떨어지는 단점이 있다.
한편, 동절기에 눈이 내리면 결빙이 되기 쉽고, 이렇게 결빙이 되는 경우에는 차량 사고와 보행자의 안전사고가 발생될 수 있으므로 도로에 쌓인 눈을 신속히 융설하여 도로가 결빙되는 것을 방지할 필요가 있으며, 특히 최근 이상 기상 현상에 따라 기록적인 폭설현상이 빈번히 발생되고 있으므로 이와 같은 겨울철 도로의 결빙방지에 대하여 많은 관심을 기울이고 있다.
또한, 종래 미끄럼 방지 포장재 또는 아크릴공중합수지를 바인더로 한 미끄럼 방지제로 시공한 미끄럼방지구간에도 눈이 쌓이거나 결빙되어 차량의 미끄럼 사고를 유발함으로써 동절기 교통 사고의 주된 요인이 되고 있다. 이와 같이, 눈이 쌓이거나 결빙을 방지하기 위해 현재는 도로에 모래를 뿌리거나 염화칼슘 등을 뿌리는 방법이 사용되고 있으나, 갑자기 폭설이 내리는 경우는 염화칼슘 또는 모래를 도로에 직접 살포해야 하므로 신속한 융설 작업이 불가능하게 되며 많은 시간과 인원 장비를 필요로 하게 된다. 또한, 염화칼슘은 살포 후에 지속적으로 눈이 내리면 염화칼슘의 농도가 낮아져 결국에는 다시 결빙되는 문제점이 있으므로 이러한 방법은 눈길 또는 빙판길의 미끄럼 사고를 근본적으로 해결할 수 없다.
대한민국 등록특허 제10-1780347호(2017년10월10일 공고) 대한민국 등록특허 제10-1838896호(2018년03월15일 공고)
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 첨가되는 결빙 방지제가 높은 융설 기능을 유지할 수 있어 눈길 미끄럼 사고 및 도로 시설물의 열화를 방지할 수 있는 도로 포장용 결빙방지 표면처리 조성물 및 이를 이용한 도로 포장 결빙방지 표면 처리 방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 본 발명자에 의해 기등록된 “아스팔트 콘크리트 포장용 결빙 방지제 조성물 및 이의 제조방법”(특허등록번호 제10-1838896)에 기재된 결빙방지제 조성물(이하, 결빙방지제라 함)에 성능개선 결합재와 개질 충전재를 혼합한 표면처리 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 결빙방지 표면처리 조성물은, 결빙방지 표면처리 조성물 중량 대비 성능 개선 결합재 50~95 중량%, 개질 충전재 0.1~40중량%, 결빙방지제 0.1~20중량% 및 경화제 0.01~10중량%를 포함한다.
상기 성능개선 결합재는, 메틸아크릴레이트-메틸메타크릴레이트 공중합체 30~98중량%, 폴리-n-부틸메타크릴레이트 공중합체 1~30중량%, 아크릴산-부틸 공중합체 0.1~20중량%, 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체 0.1~20중량%, 폴리테트라플루오로-에틸렌 공중합체 0.1~20중량%, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 0.01~15중량% 및 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 0.01~15중량%를 포함할 수 있다.
상기 개질 충전재는 중질탄산칼슘 40~98중량%, 실리카질 규사 1~30중량%, 황산바륨 0.1~20중량%, 산화칼륨 0.1~20중량%, 규불화마그네슘 0.01~15중량%, 파인세라믹 0.01~15중량% 및 안료 0.01~15중량%를 포함할 수 있다.
상기 결빙방지제는 염화칼슘 또는 염화나트륨 10~90중량%, 황산나트륨 1~15중량%, 산화칼슘 1~15중량%, 규산나트륨 1~15중량%, 알킬 또는 알켄 실리코네이트 1~15중량%, 지르코알루미네이트 0.01∼10중량%, 수성실리카졸 0.01~10중량% 및 알콕시 실란 0.01~10중량%를 포함할 수 있다.
상기 경화제는 상기 결빙방지 표면처리 조성물의 경화속도를 조절하기 위하여 사용될 수 있다. 상기 경화제는 벤조일 퍼옥사이드, 디벤조일 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 디라우릴 퍼옥사이드, 디-터트-부틸 퍼옥사이드, 쿠밀 히드로퍼옥사이드, 과산화수소 및 과황산칼륨 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다. 상기 경화제는 상기 결빙방지 표면처리 조성물에 대하여 0.01~10중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 결빙방지 표면처리 조성물은 촉진제를 더 포함할 수 있다. 상기 촉진제로는 n.n-디메틸 아닐린(n.n-dimethyl aniline; DMA), 2-에틸렌헥소네이트(2-ethylhexonate), 코발트 카르복실레이트(cobalt carboxylate), n.n-디에틸 아닐린(n.n-diethyl aniline; EMA), n-디-p-톨루이딘(n-di-p-toluidine), 디-메틸 아크릴아미드(d-methyl acylamide), 또는 이들 중 2 이상의 혼합물 중 어느 하나일 수 있다. 상기 촉진제는 상기 결빙방지 표면처리 조성물에 대하여 0.01~10중량% 포함될 수 있다.
또한, 본 발명은 시공 도로면을 표면 건조하는 단계와, 숏블라스트, 평삭기, 연마기 등을 이용하여 치핑하여 열화부위나 이물질 등을 제거하는 단계와, 제거된 상부에 물, 유해물질 등의 침투를 방지하고, 부착력을 증진시키기 위하여 프라이머를 붓, 롤러, 에어리스 등으로 도포하는 단계와, 도포된 상부에 상기 결빙방지 표면처리 조성물을 도포하고 양생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 포장 표면 처리 방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 강도, 부착력, 내마모성 및 내구성이 우수하고, 결빙 방지제가 높은 결빙 기능을 유지할 수 있어 눈길 미끄럼 사고 및 도로시설물의 열화를 방지할 수 있다. 또한, 초기 성분의 비율 및 물리적 조건을 변화시키기 때문에, 장기간의 방빙 효과를 가지며, 주변 온도가 떨어지면 반복적인 착빙을 막으며, 환경에 유해하지 않고, 금속에 대한 부식성이 없는 조성물을 만드는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 따라 제공되는 도로 포장용 결빙방지 표면 처리 조성물 및 도로포장 결빙방지 표면 처리 방법은 경화속도가 빠르면서도 노면 부착성능 및 장기적 물성이 우수한 미끄럼방지제를 활용하면서, 구성이 복잡하고 설치비용 및 큰 전력소모로 인한 운영비가 높은 종래의 융설 또는 결빙방지 시공 문제점을 완전 해결할 수 있는 획기적인 효과가 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 결빙방지 표면처리 조성물은 성능개선 결합재, 개질 충전재, 결빙방지제 및 경화제를 포함한다.
상기 결빙방지 표면처리 조성물은 성능개선 결합재 50~95 중량%, 개질 충전재 0.1~40중량%, 결빙방지제 0.1~20중량% 및 경화제 0.01~10중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 성능개선 결합재는, 메틸아크릴레이트-메틸메타크릴레이트 공중합체 30~98중량%, 폴리-n-부틸메타크릴레이트 공중합체 1~30중량%, 아크릴산-부틸 공중합체 0.1~20중량%, 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체 0.1~20중량%, 폴리테트라플루오로-에틸렌 공중합체 0.1~20중량%, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 0.01~15중량% 및 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 0.01~15중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 결빙방지 표면처리 조성물을 제공한다.
상기 메틸아크릴레이트-메틸메타크릴레이트 공중합체는 작업성, 강도, 내마모성, 내약품성 등의 내구성을 증진시키기 위해 사용된다. 또한, 상기 메틸아크릴레이트-메틸메타크릴레이트 공중합체는 내산 및 내알칼리성이 우수하며 강도를 개선하는 효과가 있다. 상기 메틸아크릴레이트-메틸메타크릴레이트 공중합체는 상기 성능개선 결합재에 대하여 30∼98중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 메틸아크릴레이트-메틸메타크릴레이트 공중합체의 함량이 98중량%를 초과하면 성능은 개선되나 점도가 낮아져 재료분리가 발생하기 쉬우며, 상기 메틸아크릴레이트-메틸메타크릴레이트 공중합체의 함량이 30중량% 미만이면 강도, 내마모성 및 내구성 개선효과가 미약할 수 있다.
상기 폴리-n-부틸메타크릴레이트 공중합체는 연성 및 내구성을 개선하기 위해 사용된다. 상기 폴리-n-부틸메타크릴레이트 공중합체는 상기 성능개선 결합재에 대하여 1~30중량%함유되는 것이 바람직한데, 상기 폴리-n-부틸메타크릴레이트 공중합체의 함량이 30중량%를 초과하면 더 이상의 성능 개선효과를 얻을 수 없으며, 상기 폴리-n-부틸메타크릴레이트 공중합체의 함량이 1중량%미만이면 성능 개선 효과가 미약하게 된다.
상기 아크릴산-부틸 공중합체는 점성 조절 및 접착력을 증가시키기 위하여 사용된다. 상기 아크릴산-부틸 공중합체는 상기 성능개선 결합재에 대하여 0.1∼20중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 아크릴산-부틸 공중합체의 함량이 20중량%를 초과하면 성능은 개선되나 점성이 낮아져 재료분리가 발생할 수 있으며, 상기 아크릴산-부틸 공중합체의 함량이 0.1중량% 미만이면 작업성이 저하되고 접착력 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체는 작업성, 연성, 내마모성, 내약품성 등의 내구성을 증진시키기 위해 사용된다. 또한, 상기 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체는 내산 및 내알칼리성이 우수하며 강도를 개선하는 효과가 있다. 상기 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체는 상기 성능개선 결합재에 대하여 0.1∼20중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체 공중합체의 함량이 20중량%를 초과하면 성능은 개선되나 재료분리가 발생하기 쉽고 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체의 함량이 0.1중량% 미만이면 성능 개선효과가 미약할 수 있다.
상기 폴리테트라플루오로-에틸렌 공중합체는 내수성, 내마모성, 내열성, 내약품성 및 내구성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 폴리테트라플루오로-에틸렌 공중합체는 상기 성능개선 결합재에 대하여 0.1∼20중량%가 혼입되는 것이 바람직한데, 상기 폴리테트라플루오로-에틸렌 공중합체의 함량이 20중량%를 초과하면 성능은 개선되나 작업성이 저하되고, 상기 폴리테트라플루오로-에틸렌 공중합체의 함량이 0.1중량% 미만이면 성능 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체는 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체는 상기 성능개선 결합재에 대하여 0.01∼15중량%가 혼입되는 것이 바람직한데, 상기 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체의 함량이 15중량%를 초과하면 성능은 개선되나 경제성이 저하되고, 상기 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체의 함량이 0.01중량% 미만이면 성능 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란은 반응성 및 내구성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란은 상기 성능개선 결합재에 대하여 0.01∼15중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란의 함량이 15중량%를 초과하면 성능은 개선되나 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란의 함량이 0.01중량% 미만이면 내구성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 개질 충전재는 상기 결빙방지 표면처리 조성물에 대하여 0.1~40중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 개질 충전재의 함량이 40중량%를 초과하면 점도가 높아져 작업성이 저하되고, 상기 개질 충전재의 함량이 0.1중량% 미만이면 강도, 내마모성, 내산성, 내열성 및 내구성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 개질 충전재는 중질탄산칼슘 40~98중량%, 실리카질 규사 1~30중량%, 황산바륨 0.1~20중량%, 산화칼륨 0.1~20중량%, 규불화마그네슘 0.01~15중량%, 파인세라믹 0.01~15중량% 및 안료 0.01~15중량%를 포함할 수 있다.
상기 중질탄산칼슘(ground calcium carbonate)은 강도, 충전성, 내충격성 등을 개선하기 위하여 사용된다. 제조방법에 따라 중질탄산칼슘과 경질탄산칼슘(precipitated calcium cabonate) 2가지로 크게 구분되며, 중질탄산칼슘은 백색결정질 방해석(CaCO3)을 분쇄·분급시켜 제조된 탄산칼슘으로 백색도가 높기 때문에, 백색 탄산칼슘으로도 불린다. 한편, 경질 탄산칼슘은 석회석을 소성시켜 화학적으로 제조된 탄산칼슘으로서 침강성 탄산칼슘이라고도 불린다. 상기 중질탄산칼슘은 상기 개질 충전재에 대하여 40~98 중량%함유되는 것이 바람직하며, 상기 중질탄산칼슘의 함량이 98중량%를 초과하면 성능은 개선되나 작업성이 저하되고, 상기 중질탄산칼슘의 함량이 40중량%미만이면 작업성은 개선되나 성능 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 실리카질 규사는 강도, 미끄럼 저항성 및 내마모성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 실리카질 규사는 입경이 0.01~2mm인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 실리카질 규사는 상기 개질 충전재에 대하여 1~30중량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 실리카질 규사의 함량이 30중량%를 초과하면 성능은 개선되나 작업성이 저하되고, 상기 실리카질 규사의 함량이 1중량%미만이면 성능 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 황산바륨은 강도, 충전성, 유동성 및 내구성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 황산바륨은 상기 개질 충전재에 대하여 0.1~20 중량%함유되는 것이 바람직하며, 상기 황산바륨의 함량이 20중량%를 초과하면 성능은 개선되나 작업성이 저하되고, 상기 황산바륨의 함량이 0.1중량%미만이면 강도, 유동성 및 내구성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 산화칼륨은 점도 조절, 재료분리 저항성 및 내수성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 산화칼륨은 상기 개질 충전재에 대하여 0.1~20 중량%함유되는 것이 바람직하며, 상기 산화칼륨의 함량이 20중량%를 초과하면 성능은 개선되나 작업성이 저하되고, 상기 산화칼륨의 함량이 0.1중량%미만이면 강도, 유동성 및 내구성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 규불화마그네슘은 방수성, 내식성 (방청 효과)을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 규불화마그네슘은 상기 개질 충전재에 대하여 0.01∼15중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 규불화마그네슘의 중량비가 증가하면 방수성 및 내식성을 나타내며, 상기 규불화마그네슘의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 성능 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 규불화마그네슘의 함량이 15중량%를 초과할 경우에는 성능은 개선되나 강도 저하가 발생할 수 있다.
상기 파인세라믹은 강도, 경도, 내열성 및 내식성을 개선하기 위해 사용할 수 있다. 상기 파인세라믹은 상기 개질 충전재에 대하여 0.01∼15중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 파인세라믹의 중량비가 증가하면 내열 및 내식 성능을 나타내며, 상기 파인세라믹의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 내열 및 내식 성능 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 파인세라믹의 함량이 15중량%를 초과할 경우에는 작업성이 저하되고 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하다.
상기 안료는 색상 구현과 미관을 개선하기 위해 사용된다. 상기 안료는 이산화티탄, 적색 산화철, 황색 산화철, 산화크롬(Cr2O3), 자색 산화철, 흑색 산화철, 카본블랙, 휘스커 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어질 수 있다. 상기 안료는 상기 개질 충전재에 대하여 0.01~15중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 결빙방지제는 상기 결빙방지 표면처리 조성물에 대하여 0.1~20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 결빙방지제의 함량이 20중량%를 초과하면 결빙 방지 효과는 뚜렷하나 경제성이 저하되고, 상기 결빙방지제의 함량이 0.1중량% 미만이면 결빙방지 효과가 미약하게 된다.
상기 결빙방지제는 염화칼슘 또는 염화나트륨 10~90중량%, 황산나트륨 1~15중량%, 산화칼슘 1~15중량%, 규산나트륨 1~15중량%, 알킬 또는 알켄 실리코네이트 1~15중량%, 지르코알루미네이트 0.01∼10중량%, 수성실리카졸 0.01~10중량% 및 알콕시 실란 0.01~10중량%를 혼합한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 염화칼슘 또는 염화나트륨은 흡습성 및 보수성이 우수한 수용성 무기염류로서 습기를 흡수하여 눈 또는 얼음을 녹이는 효과를 얻기 위해 사용한다. 상기 염화칼슘 또는 염화나트륨은 상기 결빙 방지제 조성물에 대하여 10~90중량%를 함유하는 것이 바람직하다. 상기 염화칼슘 또는 염화나트륨의 함량이 90중량%를 초과하면 융빙 효과는 우수하나 구조물의 부식을 촉진시키기 쉽고, 그 함량이 10중량% 미만이면 융빙 효과가 미흡하게 된다.
상기 황산나트륨은 조성물의 탈수 및 건조성을 개선하여 융빙 효과를 얻기 위하여 사용한다. 상기 황산나트륨은 상기 결빙 방지제 조성물에 대하여 1~15중량%를 함유하는 것이 바람직하다. 상기 황산나트륨의 함량이 15중량%를 초과하면 탈수 및 건조성이 개선되어 융빙 효과는 개선되나 점도가 높아져 성형성이 저하되고, 그 함량이 1중량% 미만이면 탈수 및 건조성이 저하되어 융빙 효과가 미흡하게 된다.
상기 산화칼슘은 수분을 포집하여 건조성을 개선시켜 융빙 효과를 개선하기 위해 사용한다. 상기 산화칼슘은 상기 결빙 방지제 조성물에 대하여 1~15중량%를 함유하는 것이 바람직하다. 상기 산화칼슘의 함량이 15중량%를 초과하면 건조성이 개선되어 융빙 개선효과는 뚜렷하나 가사시간이 단축되고, 그 함량이 1중량% 미만이면 건조성이 저하되어 융빙 개선효과가 미흡하게 된다.
상기 규산나트륨은 수분을 흡착하는 성능이 우수하고 내수성을 가져 조성물의 장기간에 걸쳐 융빙 효과를 연장하기 위하여 사용한다. 상기 규산나트륨은 상기 결빙 방지제 조성물에 대하여 1~15중량%를 함유하는 것이 바람직하다. 상기 규산나트륨의 함량이 15중량%를 초과하면 성능 개선효과는 뚜렷하나 취성이 높아지고, 그 함량이 1중량% 미만이면 장기간의 융빙 효과는 저하된다.
상기 알킬 또는 알켄 실리코네이트는 염소 입자를 포위하여 수분이 조성물 내부로 침투하는 것을 방지하여 염화물이 용출되는 것을 감소시켜 장기간의 융빙 효과를 얻기 위하여 사용한다.
상기 알킬 또는 알켄 실리코네이트는 발수제, 즉 재료에 발수성을 부여하는 물질이다. 알킬 또는 알켄 실리코네이트의 발수성은 체인 길이가 비슷한 에틸, 메틸, 프로필, 비닐의 유기 라디칼 때문이며, 동일한 가수 분해 안정성을 보장하기 때문에, 결과적으로 동일한 특성을 가진다. 상기 알킬 또는 알켄 실리코네이트는 발수제 역할뿐만 아니라 계면 활성제로서의 역할을 하기 때문에, 상 경계 면의 표면 장력을 낮추어, pH 값을 조절하고, 산성 반응을 중화시키는 것이 가능하기 때문에 방식성이 우수하게 된다. 또한, 분말형 알킬 또는 알켄 실리코네이트는 알칼리와 알콕시 실란의 반응을 통해 얻어진다. 분말형 알킬 실리코네이트 또는 알켄 실리코네이트는 수용성이다. 상기 알킬 실리코네이트는 나트륨 또는 칼륨 메틸, 에틸 또는 프로필 실리코네이트이며, 상기 알켄 실리코네이트는 나트륨 비닐 실리코네이트이다. 한편, 상기 알킬 또는 알켄 실리코네이트의 구조식은 다음과 같다.
Figure 112018041055794-pat00001
Me = 알칼리 금속(특히 Na 혹은 K),
R = 알킬(메틸(methyl), 에틸(ethyl) 혹은 프로필(propyl)) 또는 알켄(비닐(vinyl)),
n = 구성 물질 수, 3-4.
상기 알킬 또는 알켄 실리코네이트는 상기 결빙 방지제 조성물에 대하여 1~15중량%를 함유하는 것이 바람직하다. 상기 알킬 또는 알켄 실리코네이트의 함량이 15중량%를 초과하면 성능은 개선되나 가격경쟁력이 떨어지고, 그 함량이 1중량% 미만이면 염소이온 고정이 불안정하여 용출되기 쉬어 장기간의 융빙 효과는 저하된다.
상기 지르코알루미네이트는 점착력, 반응성, 응집 방지성, 화학적 안정성, 내구성 등을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 지르코알루미네이트는 상기 결빙 방지제 조성물에 대하여 0.01~10중량%를 함유하는 것이 바람직하다. 상기 지르코알루미네이트의 함량이 10중량%를 초과하면 성능 개선 효과가 뚜렷하나 작업성 및 경제성이 저하되고, 그 함량이 0.01중량% 미만이면 성능 개선 효과가 미흡하게 된다.
상기 수성 실리카졸은 소수성, 발수성, 내수성을 개선하여 장기간의 융빙효과를 얻기 위하여 사용한다. 상기 수성 실리카졸은 상기 결빙 방지제 조성물에 대하여 0.01~10중량%를 함유하는 것이 바람직하다. 상기 수성 실리카졸의 함량이 10중량%를 초과하면 성능 개선 효과가 뚜렷하나 가격경쟁력이 저하되고, 그 함량이 0.01중량% 미만이면 장기간의 융빙 성능 개선 효과가 미흡하게 된다.
상기 알콕시 실란은 가수분해 및 축·중합 반응을 통해 피막을 형성시켜 장기간의 융빙 효과를 얻기 위하여 사용한다.
상기 알콕시 실란은 하기 화학식 1으로부터 1종 이상 선택하여 사용할 수 있다.
Figure 112018041055794-pat00002
예를 들면, 상기 화학식으로 표시되는 알콕시 실란은, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 틸트리프로폭시실란, 다이메틸다이메톡시실란, 다이메틸다이에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 다이페닐다이메톡시실란, 다이페닐다이에톡시실란, 트리페닐메톡시실란, 트리페닐에톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 프로필에틸트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리프로폭시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리에톡시실란, N-(3-아크릴옥시-2-하이드록시프로필)-3-아미노프로필트리프로폭시실란, 3-아크릴옥시프로필메틸비스(트리메톡시)실란, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리프로폭시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리프톡시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리프로폭시실란, N-(아미놀에틸-3-아미노프로필)트리메톡시실란, N-(아미놀에틸-3-아미노프로필)트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 클로로프로필트리메톡시실란, 크롤로프로필트리에톡시실란, 헵타데카플루오르데실트리메톡시실란 등으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
상기 알콕시 실란은 상기 결빙 방지제 조성물에 대하여 0.01~10중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 알콕시 실란 분말의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 반응성이 저하되어 장기간의 융빙 효과가 저하되고, 그 함량이 10중량%를 초과할 경우에는 성능은 유지되나, 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하다.
상기 경화제는 상기 결빙방지 표면처리 조성물의 경화속도를 조절하기 위하여 사용될 수 있다. 상기 벤조일 퍼옥사이드, 디벤조일 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 디라우릴 퍼옥사이드, 디-터트-부틸 퍼옥사이드, 쿠밀 히드로퍼옥사이드, 과산화수소 및 과황산칼륨 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다. 상기 경화제는 상기 결빙방지 표면처리 조성물에 대하여 0.01~10중량%함유되는 것이 바람직하다. 상기 경화제의 함량이 10중량%를 초과하면 경화가 빨라져 작업성이 저하되고, 상기 경화제의 함량이 0.01중량% 미만이면 경화가 늦어지고 성능이 저하된다.
상기 결빙방지 표면처리 조성물은 촉진제를 더 포함할 수 있다. 상기 촉진제는 반응성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 촉진제로는 n.n-디메틸 아닐린(n.n-dimethyl aniline; DMA), 2-에틸렌헥소네이트(2-ethylhexonate), 코발트 카르복실레이트(cobalt carboxylate), n.n-디에틸 아닐린(n.n-diethyl aniline; EMA), n-디-p-톨루이딘(n-di-p-toluidine), 디-메틸 아크릴아미드(d-methyl acylamide), 또는 이들 중 2 이상의 혼합물 중 어느 하나일 수 있다. 상기 촉진제는 상기 결빙방지 표면처리 조성물에 대하여 0.01~10중량% 포함될 수 있다.
또한, 본 발명은, 시공 도로면을 표면 건조하는 단계와, 숏블라스트, 평삭기, 연마기 등을 이용하여 치핑하여 열화부위나 이물질 등을 제거하는 단계와, 제거된 상부에 물, 유해물질 등의 침투를 방지하고, 부착력을 증진시키기 위하여 프라이머를 붓, 롤러, 에어리스 등으로 도포하는 단계와, 도포된 상부에 상기 결빙방지 표면처리 조성물을 도포하고 양생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 포장 표면 처리 방법을 제공한다.
프라이머는 메틸메타크릴레이트(MMA) 수지, 아크릴계 수지 및 상기 결빙방지 표면처리 조성물 중 어느 하나 이상을 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.
이하에서, 본 발명에 따른 결빙 방지제 조성물의 실시예들을 더욱 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실시예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
성능개선 결합재 53중량%, 개질 충전재 40중량%, 결빙방지제 5중량%, 경화제 1중량% 및 촉진제 1중량%를 강제식 믹서로 3분간 교반하여 결빙방지 표면처리 조성물을 제조하였다. 이 때, 촉진제는 n.n-디메틸 아닐린을 사용하였다.
이때, 상기 성능개선 결합재는 메틸아크릴레이트-메틸메타크릴레이트 공중합체 80중량%, 폴리-n-부틸메타크릴레이트 공중합체 4중량%, 아크릴산-부틸 공중합체 4중량%, 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체 4중량%, 폴리테트라플루오로-에틸렌 공중합체 4중량%, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 2중량% 및 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 2중량%를 혼합하여 제조하였다.
상기 개질 충전재는 중질탄산칼슘 65중량%, 실리카질 규사 10중량%, 황산바륨 5중량%, 산화칼륨 5중량%, 규불화마그네슘 5중량%, 파인세라믹 5중량% 및 안료 5중량%를 혼합하여 제조하였다. 이 때, 안료는 산화티탄을 사용하였다.
상기 결빙방지제는 염화칼슘 또는 염화나트륨 84중량%, 황산나트륨 1중량%, 산화칼슘 1중량%, 규산나트륨 1중량%, 알킬 또는 알켄 실리코네이트 10중량%, 지르코알루미네이트 1중량%, 수성실리카졸 1중량% 및 알콕시 실란 1중량%를 혼합하여 제조하였다.
<실시예 2>
성능개선 결합재 53중량%, 개질 충전재 35중량%, 결빙방지제 10중량%, 경화제 1중량% 및 촉진제 1중량%를 강제식 믹서로 3분간 교반하여 결빙방지 표면처리 조성물을 제조하였다. 이 때, 상기 경화제는 벤조일 퍼옥사이드를 사용하였다. 상기 촉진제는 n.n-디메틸 아닐린을 사용하였다.
이때, 상기 성능개선 결합재는 메틸아크릴레이트-메틸메타크릴레이트 공중합체 80중량%, 폴리-n-부틸메타크릴레이트 공중합체 4중량%, 아크릴산-부틸 공중합체 4중량%, 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체 4중량%, 폴리테트라플루오로-에틸렌 공중합체 4중량%, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 2중량% 및 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 2중량%를 혼합하여 제조하였다.
상기 개질 충전재는 중질탄산칼슘 65중량%, 실리카질 규사 10중량%, 황산바륨 5중량%, 산화칼륨 5중량%, 규불화마그네슘 5중량%, 파인세라믹 5중량% 및 안료 5중량%를 혼합하여 제조하였다. 이 때, 안료는 산화티탄을 사용하였다.
상기 결빙방지제는 염화칼슘 또는 염화나트륨 84중량%, 황산나트륨 1중량%, 산화칼슘 1중량%, 규산나트륨 1중량%, 알킬 또는 알켄 실리코네이트 10중량%, 지르코알루미네이트 1중량%, 수성실리카졸 1중량% 및 알콕시 실란 1중량%를 혼합하여 제조하였다.
상기의 실시예 1 내지 실시예 2의 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>
메틸아크릴레이트-메틸메타크릴레이트 공중합체 53중량%, 중질탄산칼슘 45중량%, 경화제 1중량% 및 촉진제 1중량%를 강제식 믹서로 3분간 교반하여 표면처리 조성물을 제조하였다. 이 때, 상기 경화제는 벤조일 퍼옥사이드를 사용하였다. 상기 촉진제는 n.n-디메틸 아닐린을 사용하였다.
아래의 시험예들은 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 2의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 1의 특성을 비교한 실험결과들을 나타낸 것이다.
<시험예 1>
실시예 1 내지 실시예 2에 따라 제조된 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 조성물을 도로교통안전시설협회(SPS-KTS.1102-1890:2017) 기준에 의하여 흡수율, 접착강도 (콘크리트 및 아스팔트 바탕면), 압축강도 (재령 1일) 및 내마모시험을 실시하여, 그 결과를 아래 표 1에 나타내었다.
항 목 단 위 품질기준 실시예 1 실시예 2 비교예 1
흡수율 % 1.0 이하 0.09 0.10 0.16
접착강도 콘크리트 MPa 1.5 이상 2.8 2.7 2.4
아스팔트 1.0 이상 1.5 1.4 1.3
압축강도 (재령 1일) MPa 20 이상 38.5 37.0 33
내마모시험
(50만회)		 마모율 % 1.0 이하 0.1 0.1 0.1
미끄럼
저항		 BPN 55 이상 85 85 84
위의 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 및 2에 따라 제조된 조성물은 품질기준을 만족하고 비교예 1에 따라 제조된 조성물보다 약간 높은 결과를 나타내었다.
<시험예 2>
실시예 1 내지 실시예 2에 따라 제조된 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 조성물의 융빙 효과를 평가하기 위하여 30cm×30cm×5cm의 아스팔트 슬래브 시험체를 제작한 후, 에폭시 수지를 이용해 부직포를 부착시험용 지그(Ø75mm) 한쪽 면에 부착하고 부직포에 물을 흡수시킨 후 아스팔트 슬래브 시험체의 표면과 맞붙여 저온 챔버에 넣어 설정 온도와 시험체가가 항온이 되도록 4시간 동안 유지한 후에 하중속도를 0.35MPa/sec로 하여 아스팔트 슬래브 시험체 표면과 얼음이 분리될 때의 최대 부착강도 측정하여, 그 결과를 아래 표 2에 나타내었다.
구분 부착강도(MPa)
0℃ -5℃ -10℃ -15℃
실시예 1 0 0.02 0.19 0.26
실시예 2 0 0 0.09 0.15
비교예 1 0.14 0.26 0.45 0.57
위의 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1 및 실시예 2에 따라 제조된 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 조성물에 비하여 부착강도가 월등히 낮게 나타나, 융빙효과가 우수함을 알 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 (4)

  1. 도포 포장용 결빙방지 표면처리 조성물로서,
    성능 개선 결합재 50~95 중량%, 개질 충전재 0.1~40중량%, 결빙방지제 0.1~20중량% 및 경화제 0.01~10중량%를 포함하고,
    상기 성능 개선 결합재는, 메틸아크릴레이트-메틸메타크릴레이트 공중합체 30~98중량%, 폴리-n-부틸메타크릴레이트 공중합체 1~30중량%, 아크릴산-부틸 공중합체 0.1~20중량%, 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체 0.1~20중량%, 폴리테트라플루오로-에틸렌 공중합체 0.1~20중량%, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 0.01~15중량% 및 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 0.01~15중량%를 포함하며,
    상기 개질 충전재는 중질탄산칼슘 40~98중량%, 실리카질 규사 1~30중량%, 황산바륨 0.1~20중량%, 산화칼륨 0.1~20중량%, 규불화마그네슘 0.01~15중량%, 파인세라믹 0.01~15중량% 및 안료 0.01~15중량%를 포함하고,
    상기 결빙방지제는 염화칼슘 또는 염화나트륨 10~90중량%, 황산나트륨 1~15중량%, 산화칼슘 1~15중량%, 규산나트륨 1~15중량%, 알킬 또는 알켄 실리코네이트 1~15중량%, 지르코알루미네이트 0.01∼10중량%, 수성실리카졸 0.01~10중량% 및 알콕시 실란 0.01~10중량%를 포함하는
    것을 특징으로 하는 도포 포장용 결빙방지 표면처리 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 경화제는 벤조일 퍼옥사이드, 디벤조일 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 디라우릴 퍼옥사이드, 디-터트-부틸 퍼옥사이드, 쿠밀 히드로퍼옥사이드, 과산화수소 및 과황산칼륨 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 도포 포장용 결빙방지 표면처리 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 결빙방지 표면처리 조성물은 촉진제 0.01~10중량%를 더 포함하며,
    상기 촉진제는 n.n-디메틸 아닐린(n.n-dimethyl aniline; DMA), 2-에틸렌헥소네이트(2-ethylhexonate), 코발트 카르복실레이트(cobalt carboxylate), n.n-디에틸 아닐린(n.n-diethyl aniline; EMA), n-디-p-톨루이딘(n-di-p-toluidine), 디-메틸 아크릴아미드(d-methyl acylamide), 또는 이들 중 2 이상의 혼합물 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 도포 포장용 결빙방지 표면처리 조성물.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 기재된 도포 포장용 결빙방지 표면처리 조성물을 이용하는 도포 포장 표면처리 방법으로서,
    시공 도로면을 표면 건조하는 단계;
    건조된 표면을 치핑하여 열화부위나 이물질을 제거하는 단계;
    제거된 상부에 프라이머를 도포하는 단계;
    프라이머가 도포된 상부에 상기 결빙방지 표면처리 조성물을 도포하고 양생하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 포장 표면 처리 방법.
KR1020180047790A 2018-04-25 2018-04-25 도로 포장용 결빙방지 표면처리 조성물 및 이를 이용한 도로 포장 결빙방지 표면 처리 방법 KR101885813B1 (ko)

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