KR101954576B1 - 유변성 알키드 수지를 포함하는 친환경 탄성포장재 조성물 및 이를 이용한 탄성포장재의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유변성 알키드 수지, 폴리올 및 경화제를 포함하는 혼합물과 골재를 포함하는 친환경 탄성포장재 조성물에 관한 것으로, 포름알데히드 등과 같은 휘발성 유기화합물 등을 발생시키는 종래의 화학 접착바인더를 유변성 알키드 수지로 대체하여, 유해성분을 배출하지 않으면서도, 압축강도, 동결 융해 저항성 및 내화학성 등의 특성이 우수하여 도로 포장을 위해 손쉽게 활용될 수 있는 친환경 탄성포장재 조성물에 관한 것이다.
또한, 본 발명에 따른 친환경 탄성포장재 조성물은 내알칼리성 및 내수성이 우수하고, 도로 표층인 아스팔트 콘크리트 포장도로 또는 시멘트 콘크리트 포장도로 등과의 부착성이 우수하여 도로 표층의 상면에 자전거 도로, 보도, 산책로, 통학로 등을 형성시키기 위해 용이하게 사용될 수 있다.

Description

유변성 알키드 수지를 포함하는 친환경 탄성포장재 조성물 및 이를 이용한 탄성포장재의 시공방법{Composition for elastic pavement material comprising oil-modified alkyd resin and method for paving road using the same}

본 발명은 유변성 알키드 수지를 포함하는 친환경 탄성포장재 조성물과 이를 이용하여 도로에 탄성포장재를 시공하는 방법에 관한 것이다.

탄성포장재를 사용하여 형성시킨 포장층은 보행자가 걸을 때 충격을 흡수하여 편안함을 제공하고 넘어질 때 상처나 골절 등의 안전사고를 최소화 할 수 있어 육교, 통학로, 보도, 어린이놀이터, 산책로, 자전거 도로 및 각종 체육시설의 바닥면에 시공되고 있다.

상기 포장층은 도로가 설치되는 지역의 지반 상태나 주변 여건에 따라 여러 가지 방법으로 시공되고 있지만, 도로 표면을 구성하는 표층은 대부분 아스팔트 콘크리트나 시멘트 콘크리트로 포장되는 것이 일반적이다.

구체적으로, 상기 도로는 기초를 다진 후 쇄석 골재나 콘크리트를 포설하여 기층을 형성한 다음, 상면에 아스팔트 콘크리트나 시멘트 콘크리트 등을 포설하여 양생함으로써 표층 시공하고, 시공한 표층의 상면에 탄성포장재를 시공하여 포장층을 형성시키고 있다.

한편, 유변성 알키드 수지(oil-modified alkyd resin)는 다염기산, 폴리올의 축합에 의해 생기는 고분자 물질로서, 공업적으로 프탈산 등과 같은 이염기산 또는 동·식물성 기름이나 지방산이 다가 알코올과 축합반응시켜 다량의 분자를 갖는 고분자 형태로 제조되며, 지방산의 함량에 따라 단유성 알키드, 중유성 알키드, 장유성 알키드 등으로 분류되고, 각각의 특성에 따라 광범위한 용도로 활용되고 있다. 특히, 상기 유변성 알키드 수지는 용해성과 다른 수지와의 상용성이 우수하고, 안료의 습윤성과 광택성이 우수하여 결합재의 용도로 도료 등에 혼합되어 사용되고 있다.

하지만, 상기 유변성 알키드 수지는 탄성포장재의 바인더로 사용할 경우 탄성과 미끄럼 저항성이 우수한 포장층을 형성하는 장점이 있지만, 상기 유변성 알키드 수지는 내수성, 내알칼리성 등의 특성이 미흡하여 아스팔트 콘크리트 포장도로나 시멘트 콘크리트 포장도로 등과의 부착성이 떨어져 쉽게 박리된다는 문제가 있어 이를 보완할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하다.

(문헌 01) 한국등록특허 제10-1214918호 (공개일 : 2012.01.25.) (문헌 02) 한국등록특허 제10-0783649호 (공개일 : 2007.12.07.) (문헌 03) 한국등록특허 제10-1848625호 (공개일 : 2018.04.13.) (문헌 04) 한국등록특허 제10-1106529호 (공개일 : 2012.01.20.)

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 포름알데히드 등과 같은 휘발성 유기화합물 등을 발생시키는 종래의 화학 접착바인더를 유변성 알키드 수지로 대체하여, 유해성분을 배출하지 않으면서도, 압축강도, 동결 융해 저항성 및 내화학성 등의 특성이 우수하여 도로 포장을 위해 손쉽게 활용될 수 있는 친환경 탄성포장재 조성물에 관한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 내알칼리성 및 내수성이 우수하고, 도로 표층인 아스팔트 콘크리트 포장도로 또는 시멘트 콘크리트 포장도로 등과의 부착성이 우수한 포장층을 형성할 수 있는 친환경 탄성포장재 조성물에 관한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 친환경적인 재료를 개발하고, 이를 탄성포장재에 적용하여 잦은 유지보수로 인한 경제적, 환경적 비용의 발생저감과 유지보수 후 공용성능 향상과 포장수명을 연장할 수 있는 탄성포장재 조성물에 관한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.

상기한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해서 본 발명은, 유변성 알키드 수지 40 내지 60 중량부, 폴리올 10 내지 30 중량부 및 경화제 10 내지 30 중량부를 포함하는 혼합물과 골재를 각각 1:10 내지 1:3의 중량비로 포함하되, 상기 유변성 알키드 수지는 폐식용유 50 내지 70 중량부, 폴리올 10 내지 30 중량부 및 다염기산 10 내지 30 중량부를 포함하는 혼합물을 반응시켜 제조한 것을 특징으로 하는 친환경 탄성포장재 조성물을 제공한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 상기 유변성 알키드 수지는 폐식용유 50 내지 70 중량부, 트리메틸올프로판(trimethylolpropane) 10 내지 30 중량부 및 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(methylene diphenyl diisocyanate, MDI) 10 내지 30 중량부를 혼합한 혼합물을 반응시켜 제조한 것을 사용할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 상기 친환경 탄성포장재 조성물은 실란 화합물을 추가로 포함할 수 있으며, 상기 실란 화합물은 비닐기를 포함하는 실란 화합물, 에폭시기를 포함하는 실란 화합물, 아미노기를 포함하는 실란 화합물, 메르캅토기를 포함하는 실란 화합물, 메타크릴옥시기를 포함하는 실란 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으며, 상기 친환경 탄성포장재 조성물은 시멘트 콘크리트 도로 또는 아스팔트 콘크리트 도로의 표층 도포용으로 사용할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기에 기재된 친환경 탄성포장재 조성물을 콘크리트의 상면에 포설하는 단계를 포함하는 탄성포장재 시공방법을 제공한다.

본 발명에 따른 친환경 탄성포장재 조성물은 포름알데히드 등과 같은 휘발성 유기화합물 등을 발생시키는 종래의 화학 접착바인더를 유변성 알키드 수지로 대체하여, 유해성분을 배출하지 않으면서도, 압축강도, 동결 융해 저항성 및 내화학성 등의 특성이 우수하여 도로 포장을 위해 손쉽게 활용될 수 있다.

또한, 상기 조성물은 실란 화합물을 포함하여 내알칼리성 및 내수성이 우수하고, 아스팔트 콘크리트 또는 시멘트 콘크리트가 포장된 도로 표층과의 부착성이 우수한 탄성 포장층을 형성할 수 있어, 콘크리트 표층의 상면에 자전거 도로, 보도, 산책로, 통학로 등을 형성시키기 위해 용이하게 사용될 수 있다.

도 1은 실시예 1 내지 6의 탄성포장재 조성물을 이용해 형성시킨 공시체의 (a) 내수성 및 (b) 접착강도를 분석한 결과이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명은 유변성 알키드 수지, 폴리올 및 경화제를 포함하는 혼합물과 골재를 포함하는 친환경 탄성포장재 조성물을 제공한다.

상기 유변성 알키드 수지(oil modified alkyd resin)는 상기 조성물에서 지방산, 폴리올, 다염기산을 각각 반응시켜 지방산이 폴리올과 축합된 고분자로서, 탄성포장재 조성물에 탄성, 유연성, 접착력, 강성 및 내마모성을 부여하는 역할을 하며, 자원 재활용 측면과 유해물질을 배출하지 않는다는 환경적 측면에서 친환경적인 목적을 달성할 수 있게 한다.

바람직하게는, 상기 유변성 알키드 수지는 여과하여 불순물을 제거한 폐식용유을 이용해 제조한 것을 사용할 수 있으며, 상기 폐식용유는 대두유, 유채유, 면실유, 팜유, 해바라기유, 카놀라유, 포도씨유, 코코넛유, 홍화유, 옥수수유, 올리브유 등에서 유래한 식물성 오일을 사용할 수 있고, 사용되고 버려지는 식물성 오일을 수득하여 사용할 수 있다. 특히, 상기 폐식용유는 수득한 폐식용유를 여과필터를 이용해 여과하도록 하여 부유물질, 음식물 찌꺼기, 탄화 물질 등을 제거한 것을 사용할 수 있고, 가압 수단이 구비된 여과 장치를 이용해 여과한 것을 사용할 수도 있다.

상기 폴리올은 2개 이상의 수산기(-OH)를 가진 지방족 화합물로서, 폐식용유에 포함된 지방산을 알코올화하여 에스테르화될 수 있는 모노글리세리드를 형성시키는 역할을 하며, 트리메틸올프로판(trimethylolpropane), 트리메틸올에탄(trimethylolethane), 1,2,6-헥산트리올(1,2,6-hexanetriol), 글리세린(glycerine), 펜타에리트롤(pentaeritrol), 피펜타에리트롤(p-pentaeritrol), 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 글리세린 또는 이들의 혼합물을 대표적인 예로 들 수 있으며, 바람직하게는, 트리메틸올프로판을 사용하여 제조한 것일 수 있다.

상기 유변성 알키드 수지는 상기 폐식용유 50 내지 70 중량부에 대해 10 내지 30 중량부의 비율로 폴리올을 혼합하고 반응시켜 제조한 것을 사용할 수 있다. 상기 폴리올이 10 중량부 미만으로 포함될 경우 형성되는 유변성 알키드 수지의 분자량이 감소하게 되어 내수성, 화학안정성 등의 특성이 저하되고, 점도가 낮아지는 문제가 발생할 수 있고, 30 중량부를 초과하는 범위로 포함될 경우 고분자량의 유변성 알키드 수지가 형성되어 유연성 등의 특성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

상기 다염기산은 상기 폐식용유에 포함된 지방산을 에스테르화하여 유변성 알키드 수지를 형성시키는 역할을 하며, 상기 다염기산은 벤조산, 말레산, 말레산 무수물, 푸마르산, 메사콘산, 시트라콘산, 이타콘산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 숙신산 무수물, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바스산, 디글리콜산, 구연산, 사이클로헥산 디카르복실산, 프탈산, 프탈산 무수물, 이소프탈산, 테레프탈산, 테트라하이드로프탈산, 테트라하이드로프탈산 무수물, 트리멜리트산, 피로멜리트산, 비페닐디카르복실산, 나프탈렌 디카르복실산 또는 이들의 혼합물을 대표적인 예로 들 수 있고, 바람직하게는, 프탈산을 사용하여 제조한 것일 수 있다.

상기 유변성 알키드 수지는 상기 폐식용유 50 내지 70 중량부에 대해 10 내지 30 중량부의 비율로 다염기산을 혼합하고 반응시켜 제조한 것을 사용할 수 있다.

상기 다염기산이 10 중량부 미만으로 포함될 경우 형성되는 유변성 알키드 수지의 분자량이 감소하게 되어 내수성, 화학안정성 등의 특성이 저하되고, 점도가 저하되는 문제가 발생할 수 있으며, 30 중량부를 초과하는 범위로 포함될 경우 고분자량의 유변성 알키드 수지가 형성되어 유연성 등의 특성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

보다 바람직하게는, 상기 유변성 알키드 수지는 폐식용 대두유 60 중량부 및 트리메틸올프로판 20 중량부를 혼합하고 190 내지 250 ℃의 온도로 가열하고 0.5 내지 3시간 동안 반응시킨 후, 150 ℃ 이하로 냉각하여 반응물을 제조하고, 제조한 반응물에 프탈산 20 중량부를 혼합하고 200 내지 250 ℃의 온도로 반응시킨 후 냉각하여 제조한 것을 사용할 수 있다.

상기와 같은 방법으로 유변성 알키드 수지를 제조할 경우 90 내지 95% 수율로 수지를 제조할 수 있고, 제조한 유변성 알키드 수지는 강도, 내수성, 화학저항성 등의 특성이 우수하고, 장시간 사용 시에도 황변 변성 등이 발생하지 않을 뿐만 아니라, 자원 재활용 측면과, 유해성분을 배출하지 않는 환경적인 측면에서 친환경적이다.

상기 유변성 알키드 수지는 용해성, 안료의 습윤성, 다른 수지와의 상용성 및 건조된 막의 광택 등은 우수하여 탄성포장재 조성물에서 골재를 결합시키는 바인더의 역할을 할 수 있으며, 이와 같은 유변성 알키드 수지를 포함하는 탄성포장재 조성물은 보도, 자전거 도로, 산책로, 육교, 통학로, 공원 보도 등을 포함하는 도로의 시공을 위한 용도로 용이하게 활용될 수 있다.

상기 탄성포장재 조성물은 상기 유변성 알키드 수지를 40 내지 60 중량부의 비율로 포함하는 혼합물에 골재를 혼합하여 제조할 수 있으며, 상기 유변성 알키드 수지의 함량이 40 중량부 미만일 경우, 탄성포장재 조성물이 경화된 후 강도가 낮고, 마모 손실률이 증가하는 문제가 발생할 수 있고, 60 중량부를 초과할 경우 공극률과 투수계수가 감소하는 문제가 발생할 수 있다.

한편, 탄성포장재 조성물에 포함되는 폴리올은 조성물을 이용해 형성시킨 포장층에 연성을 부여하고 탄성을 증대시키는 역할을 하며, 상기 폴리올은 트리메틸올프로판(trimethylolpropane), 트리메틸올에탄(trimethylolethane), 1,2,6-헥산트리올(1,2,6-hexanetriol), 글리세린(glycerine), 펜타에리트롤(pentaeritrol), 피펜타에리트롤(p-pentaeritrol), 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 글리세린 또는 이들의 혼합물을 대표적인 예로 들 수 있으며, 상기 폴리올 중 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수도 있다.

바람직하게는, 상기 폴리올은 10 내지 30 중량부의 비율로 포함할 수 있으며, 상기 폴리올의 포함함량이 10 중량부 미만일 경우 충분한 연성과 탄성을 부여하기 힘든 문제가 있으며, 30 중량부를 초과하는 경우 탄성포장재의 접착력과 강도가 감소되는 문제가 발생할 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 폴리올은 폴리에틸렌글리콜을 사용할 수 있으며, 상기 글리세린을 20 중량부의 중량비로 상기 유변성 알키드 수지 60 중량부와 혼합하여 탄성포장재 조성물을 제조할 수 있다.

또한, 상기 경화제는 상기 유변성 알키드 수지 및 폴리올을 경화시키는 역할을 하고, 분자 내 2개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 이소시아네이트계 화합물을 사용할 수 있으며, 상기 경화제의 이소시아네이트기(-NCO)와 유변성 알키드 수지, 폴리올에 존재하는 히드록실기(-OH) 간의 우레탄 결합을 형성시키는 방법으로 탄성포장재 조성물을 경화시킬 수 있다. 상기 경화제는 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(methylene diphenyl diisocyanate, MDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(hexamethylene diisocyanate, HMDI), 이소포론 디이소시아네이트(isophorone diisocyanate, IPDI) 또는 이들의 혼합물을 대표적인 예로 들 수 있다.

상기 탄성포장재 조성물은 상기 경화제를 10 내지 30 중량부의 비율로 포함될 수 있으며, 상기 경화제의 함량이 10 중량부 미만일 경우 충분한 경화효과를 기대하기 힘들고, 30 중량부를 초과할 경우 취성이 증가하고 균일한 강도 발현이 어려운 문제가 발생할 수 있다.

한편, 상기 골재는 고로슬래그, 제강슬래그 등을 이용해 제조한 슬래그볼, 각종 철부산물, 니켈 부산물, 규사, 쇄석, 모래 등의 잔골재 또는 이들의 혼합물과 같이 기존에 도로를 포장하거나 보수하기 위한 용도로 사용되는 통상적인 다양한 형태의 골재를 사용할 수 있다. 특히, 상기 골재는 평균입자 크기가 1 내지 7 mm인 것을 사용할 수 있고, 바람직하게는, 상기 골재는 평균입자 크기가 2 내지 3 mm인 슬래그볼을 사용할 수 있다.

상기 골재 입자의 사이에는 상기 유변성 알키드 수지, 폴리올 및 경화제를 포함하는 혼합물이 침투하여 골재를 결합시키는 바인더의 역할을 하며 압축강도, 휨강도, 내수성, 화학 저항성 등의 특성이 우수한 도로용 포장재를 형성할 수 있게 된다.

상기 도로 포장용 조성물은 상기 혼합물과 골재를 각각 1:10 내지 1:3의 중량비로 혼합하여 혼합 장치를 이용해 균일하게 혼합하여 탄성포장재 조성물을 제조한 후, 제조한 도로 포장용 조성물을 콘크리트 표층에 도포하여 보도, 자전거 도로, 산책로, 육교, 통학로, 공원 보도 등을 형성시킬 수 있다.

또한, 상기 탄성포장재 조성물은 내화학성과 내수성을 향상시킬 수 있도록 실란 화합물을 추가로 포함하도록 구성할 수 있으며, 상기 실란 화합물은 비닐기를 포함하는 실란 화합물, 에폭시기를 포함하는 실란 화합물, 아미노기를 포함하는 실란 화합물, 메르캅토기를 포함하는 실란 화합물, 메타크릴옥시기를 포함하는 실란 화합물 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있으며, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, γ-메르캅토프로필트리메톡시실란, γ-메르캅토프로필트리에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란 등을 대표적인 예로 들 수 있다. 상기 탄성포장재 조성물은 상기 실란 화합물을 5 내지 20 중량부의 비율로 포함할 수 있으며, 상기 실란 화합물을 포함함량이 5 중량부 미만일 경우 내알칼리성과 내수성 등의 물성향상을 기대하기 어렵고, 20 중량부를 초과할 경우 강도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 바람직하게는, 상기 실란 화합물은 3-메르캅토프로필트리메톡시실란을 사용할 수 있으며, 상기와 같은 실란 화합물을 10 중량부의 범위로 포함하도록 구성할 수 있다.

나아가, 상기와 같은 도로용 포장재 조성물은 안료, 산화방지제, 광안정제, 열안정제, 항균제, 내마모제, 촉매, 가교 결합제, 난연제 등을 추가로 포함할 수 있으며, 도로용 포장재 조성물의 물성과 용도에 따라 첨가량을 조절할 수 있다.

또한, 상기 탄성포장재 조성물는 상기 유변성 알키드 수지를 용해시켜 유동성을 부여하기 위해서 유기용제를 추가로 포함하도록 구성할 수 있으며, 상기 유기용제는 에틸아세트산, 부틸 아세트산, 메틸에틸케톤, 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알코올, 셀로솔브, 부틸셀로솔브, 자일렌 등을 대표적인 예로 들 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라, 상기 도로용 포장재 조성물은 상기 유변성 알키드 수지 50 중량부, 폴리에틸렌 글리콜 20 중량부, 3-메르캅토프로필트리메톡시실란 10 중량부, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 20 중량부를 각각 혼합하여 혼합물을 제조하고, 제조한 혼합물을 규사 및 슬래그볼 혼합물(8:2의 중량비)과 각각 1:10의 중량비로 혼합하여 탄성포장재 조성물을 제조할 수 있으며, 이와 같은 탄성포장재 조성물은 내수성, 내알칼리성 등의 특성이 우수하고, 시멘트 콘크리트 또는 아스팔트 콘크리트로 이루어진 도로의 표층에 결합력이 증진되어 고품질의 탄성포장재를 형성시킬 수 있다.

특히, 상기와 같은 도로용 포장재 조성물은 유해성분을 배출하지 않으면서도, 압축강도, 동결 융해 저항성 및 내화학성 등의 특성이 우수하며, 시멘트 콘크리트 또는 아스팔트 콘크리트 등으로 형성시킨 도로의 표층 상면에 보도, 자전거 도로, 산책로, 육교, 통학로, 공원 보도 등을 포장하기 위한 탄성포장재로 용이하게 활용될 수 있다.

상기와 같은 탄성포장재 조성물은 시공되는 도로의 용도 및 목적에 따라, 경화온도를 조절할 수 있으며, 이와 같은 조건을 조절하도록 하여 휨강도, 압축강도, 내수성, 화학저항성 등의 특성을 조절할 수도 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 탄성포장재 조성물은 포름알데히드 등과 같은 휘발성 유기화합물 등을 발생시키는 스티렌 등의 종래의 화학 접착바인더를 폐식용유를 이용해 제조한 유변성 알키드 수지로 대체하여 유해성분을 배출하지 않으면서도, 압축강도, 동결 융해 저항성 및 내화학성 등의 특성이 우수하여 보도, 자전거 도로, 산책로, 육교, 통학로, 공원 보도 등을 포함하는 도로의 포장을 위해 손쉽게 활용될 수 있다. 또한, 반건성유 형태로 현장에서 배합이 가능하여 취급이 용이하며, 황변현상이 없고 비교적 경제적인 가격으로 공급할 수 있어 대량 생산이 용이하다.

한편, 본 발명은 상기에 기재된 탄성 포장재 조성물을 이용한 탄성포장재 시공방법을 제공하며, 본 발명에 따른 탄성포장재 시공방법은 상기와 같은 방법으로 제조한 탄성포장재 조성물을 콘크리트의 상면에 포설하는 단계를 포함할 수 있고, 탄성포장재 조성물을 콘크리트 표층의 상부에 도포한 후에는 건조하여 도로 표층 상에 탄성포장재를 시공할 수 있고, 이와 같은 탄성포장재는 자전거 도로, 도보 등의 형성을 위해 용이하게 활용될 수 있다.

특히, 상기한 탄성포장재 조성물은 현장 배합이 가능하여 도로 포장용으로 손쉽게 시공할 수 있으며, 상기 유변성 알키드 수지 40 내지 60 중량부, 폴리올 10 내지 30 중량부 및 경화제 10 내지 30 중량부를 혼합하여 혼합물을 제조하고, 제조한 혼합물과 골재를 각각 1:10 내지 1:3의 중량비로 혼합하여 혼합 장치를 이용해 균일하게 혼합하여 탄성포장재 조성물을 제조한 후, 제조한 탄성포장재 조성물을 아스팔트 콘크리트 또는 시멘트 콘크리트로 형성시킨 도로의 표층 상면에 도포하여 보도, 자전거 도로, 산책로, 육교, 통학로, 공원 보도 등을 형성시킬 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하도록 한다.

제시된 실시예는 본 발명의 구체적인 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

<제조예> 유변성 알키드 수지의 제조

불순물을 제거한 폐식용 대두유를 수득하였으며, 교반수단이 구비된 가열 혼합조에 폐식용 대두유 60 중량부 및 트리메틸올프로판(TMP) 20 중량부를 공급한 후 혼합하고, 질소 가스 분위기 하에서 230 ℃의 온도로 가열하여 1 시간 동안 반응시켜 모노글리세리드를 형성시키고, 모노글리세리드를 형성시킨 반응물을 150 ℃ 이하로 냉각하였으며, 제조한 반응물에 프탈산 20 중량부를 혼합하고 210 ℃의 온도로 반응시킨 후 냉각하여 유변성 알키드 수지를 제조하였다.

<실시예 1>

교반 수단이 구비된 혼합조에 상기 제조예에 따른 방법으로 제조한 유변성 알키드 수지 60 중량부, 폴리에틸렌 글리콜 20 중량부, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 20 중량부를 투입하고 혼합하여 혼합물을 제조하였고, 제조한 혼합물에 골재를 1:10의 중량비로 혼합하여 탄성포장재 조성물을 제조하였다. 이때, 상기 골재는 평균입자 크기가 5 내지 7 mm인 슬래그 볼과 평균입자 크기가 2 내지 3인 규사를 각각 1:4의 중량비로 혼합한 혼합물을 사용하였다.

<실시예 2>

상기와 같은 방법으로 제조한 유변성 알키드 수지 60 중량부, 폴리에틸렌글리콜 20 중량부, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 20 중량부 및 3-메르캅토프로필트리메톡시실란 3 중량부를 혼합기를 이용해 혼합하여 혼합물을 제조하고, 제조한 혼합물 10 중량부 및 골재 100 중량부를 혼합하여 탄성포장재 조성물을 제조하였다. 이때, 상기 골재는 평균입자 크기가 5 내지 7 mm인 슬래그 볼과 평균입자 크기가 2 내지 3인 규사를 각각 1:4의 중량비로 혼합한 혼합물을 사용하였다.

<실시예 3>

3-메르캅토프로필트리메톡시실란 5 중량부를 혼합하여 혼합물을 제조하는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 탄성포장재 조성물을 제조하였다.

<실시예 4>

3-메르캅토프로필트리메톡시실란 10 중량부를 혼합하여 혼합물을 제조하는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 탄성포장재 조성물을 제조하였다.

<실시예 5>

3-메르캅토프로필트리메톡시실란 15 중량부를 혼합하여 혼합물을 제조하는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 탄성포장재 조성물을 제조하였다.

<실시예 6>

3-메르캅토프로필트리메톡시실란 20 중량부를 혼합하여 혼합물을 제조하는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 탄성포장재 조성물을 제조하였다.

<실험예> 물성 평가

제조한 탄성포장재 조성물의 물성을 평가하기 위해서, JIS K 6857(접착제의 내수성 시험) 시험방법에 따라 시멘트를 이용해 공시체를 제조하였으며, 제조한 공시체의 상부에 각각의 조성물을 도포하고, 이를 건조하여 시험용 공시체를 제조하였다.

제조한 시험용 공시체를 물속에 7일 동안 침지시킨 후, 내수접착강도 유지율(%)을 확인하는 방법을 통해 조성물의 내수성을 평가하였으며, 그 결과를 하기의 표 1에 나타내었다.

또한, 제조한 탄성포장재 조성물의 화학저항성을 평가하기 위해서, ASTM C267 시험방법에 따라 시험용 공시체를 제작하고, 제작한 공시체를 5% 염화칼슘 수용액에 5일 동안 침지시켜 내염수성을 평가하였고, 수산화칼슘 수용액에 7일 동안 침지시켜 내알칼리성을 평가하였으며, 그 결과를 상기 표 1에 나타내었다.

표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1에 따른 공시체에 비해 실시예 2 내지 6에 따른 방법으로 제조한 탄성포장재 조성물을 도포한 각각의 공시체의 내수접착강도유지율이 더욱 우수하다는 사실을 확인할 수 있었다.

또한, 내알칼리성 분석결과 실시예 3 내지 6에 따른 방법으로 제조한 탄성포장재 조성물을 도포한 각각의 공시체의 내알칼리성이 이상 없이 우수한 물성을 보인다는 사실을 확인할 수 있었다.

상기와 같은 결과를 통해서, 실란화합물의 첨가로 인해 조성물의 물성이 개선되어 내수성과 내알칼리성이 향상되었음을 확인할 수 있었다.

또한, KS F2476 시험방법에 따라 제조한 포장재 조성물을 시멘트 콘크리트의 표면에 도포하고 20일 동안 건조하여 공시체를 제조하고, 제조한 공시체의 접착강도를 측정하였으며, 그 결과를 하기의 표 2에 나타내었다.

또한, EN 1436 시험방법(50만회)에 따른 마모율 측정방법을 이용해 제조한 공시체 각각에 도포된 탄성포장재의 내마모성을 분석하였으며, 그 결과를 하기의 표 2에 나타내었다.

표 2에 나타난 바와 같이, 시멘트 콘크리트의 표면 부착되는 부착 특성을 확인하기 위해서, 각각의 공시체의 접착강도를 측정한 결과 실시예 1에 따른 탄성포장재 조성물을 도포하는 것에 비해, 실시예 2 내지 6에 따른 방법으로 제조한 각각의 공시체의 접착강도가 더욱 높다는 사실을 확인할 수 있었으며, 실란 화합물의 첨가로 인해 시멘트 콘크리트 표면에 부착력이 증가하였음을 확인할 수 있었다.

또한, 실시예 1 내지 6에 따른 방법으로 제조한 각각의 공시체는 모든 경우 마모율이 2% 미만인 것으로 확인되어 우수한 내마모성을 갖는다는 사실을 확인할 수 있었고, 도로설계기준인 휨강도 4.5 MPa의 기준을 모두 만족하는 것을 확인할 수 있었으며, 공극률과 투수계수 또한 도로포장 설계ㅇ시공지침에 의한 공극률을 12% 이상을 모두 만족하는 것으로 확인되었다.

Claims (5)

1. 유변성 알키드 수지 60 중량부, 폴리에틸렌 글리콜 20 중량부, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트 경화제 20 중량부 및 3-메르캅토프로필트리메톡시실란 5 내지 20 중량부를 포함하는 혼합물과 골재를 각각 1:10의 중량비로 포함하되,
   상기 유변성 알키드 수지는 폐식용 대두유 60 중량부, 트리메틸올프로판 20 중량부 및 프탈산 20 중량부를 혼합한 혼합물을 반응시켜 제조한 것을 특징으로 하고,
   상기 골재는 평균입자 크기가 5 내지 7 mm인 슬래그 볼과 평균입자 크기가 2 내지 3 mm인 규사를 각각 1:4의 중량비로 혼합한 혼합물인 것을 특징으로 하고,
   시멘트 콘크리트 도로 또는 아스팔트 콘크리트 도로의 표층 도포용인 것을 특징으로 하는 친환경 탄성포장재 조성물.
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