KR101985520B1 - 기능성이 우수한 도로 포장용 미끄럼 방지 조성물 및 이를 이용한 미끄럼 방지 도로 포장 방법 - Google Patents

기능성이 우수한 도로 포장용 미끄럼 방지 조성물 및 이를 이용한 미끄럼 방지 도로 포장 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도로 포장용 미끄럼방지재 조성물 및 이를 이용한 미끄럼방지 도로 포장 방법에 관한 것이다. 본 발명의 미끄럼방지재 조성물은, 기능성 개선재 45~95 중량%, 기능성 충전재 4~50중량% 및 경화제 0.01~20중량%를 포함한다. 본 발명에 의하면, 강도, 부착력, 내마모성 및 내구성이 우수하고, 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, 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

기능성이 우수한 도로 포장용 미끄럼 방지 조성물 및 이를 이용한 미끄럼 방지 도로 포장 방법{NON-SLIP COMPOSITION FOR ROAD PAVEMENT EXCELLENT IN FUNCTIONALITY AND NON-SLIP PAVING METHOD 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 미끄럼방지재 조성물 및 이를 이용한 미끄럼방지 도로 포장 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, 도로를 주행하는 운전자들은 급커브 지역, 언덕길의 내리막, 가속이 필요한 지역, 네거리, 횡단보도, 로터리 등과 같은 수시로 변하는 도로의 사정마다 대응하는 속도를 유지해야 한다. 이는 차량의 속도가 증가할수록 차량의 타이어와 도로의 아스팔트 간의 마찰계수가 떨어지면서 차량이 아스팔트로부터 밀리거나 혹은 미끄러지게 되면서 사고가 유발되기 때문이다. 또한, 눈 또는 비로 인한 아스팔트 표면의 결빙 또는 아스팔트의 수막현상에 의해 차량이 미끄러지는 사고를 방지하기 위해 규정속도 이하로 감속운행을 해야한다. 그러나, 대부분의 운전자들은 상기의 준수사항을 인지하면서도 평소의 운전습관에 의해 잘 이행되지 못하여 인적. 물적 사고를 유발하게 된다.
이를 위해 근래에는 차량이 아스팔트로부터 미끄러지는 것을 방지하도록 아스팔트표면에 접착제를 도포한 다음 고무칩으로 이루어진 미끄럼방지제를 아스팔트의 표면에 포설하여 차량의 타이어와 아스팔트 간의 마찰계수를 높이고, 아스팔트 표면의 물기를 제거하여 수막현상을 방지하는 시공방법들이 제시되었다.
한편, 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 제10-14442536호(2014.09.30.) 대한민국 등록특허 제10-1867864호(2018.06.18.) 대한민국 등록특허 제10-1094429호(2011.12.15.)
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 높은 융설 기능을 유지할 수 있어 눈길 미끄럼 사고 및 도로 시설물의 열화를 방지할 수 있는 도로 포장용 미끄럼방지재 조성물 및 이를 이용한 미끄럼방지 도로 포장 방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 미끄럼방지재 조성물은 중량 대비 기능성 개선재 45~95 중량%, 기능성 충전재 4~50중량% 및 경화제 0.01~20중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 미끄럼방지재 조성물을 제공한다.
상기 기능성 개선재는, 스티렌-부틸아크릴레이트-메틸메타크릴레이트 공중합체 25~97중량%, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 1~30중량%, 에틸렌옥사이드-프로필렌옥사이드 공중합체 1~25중량%, 아크릴산-2-클로로에틸-아크릴로니트릴 공중합체 0.1~20중량%, 테트라플루오로에틸렌-트리플루오로니트로소메탄 공중합체 0.01~15중량%, 에틸렌-프로필렌 공중합체 0.01~15중량% 및 N-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시실란 0.01~15중량%를 포함할 수 있다.
상기 기능성 개선재는 내오염성, 내열성, 내약품성을 개선하기 위해 글리세린 모노스테아레이트 0.01~15중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기능성 개선제는 강도, 내마모성, 내충격성을 개선하기 위해 에틸렌비스 스테아린산 아마이드 0.01~15중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기능성 개선제는 붓/로울러 자국, 오렌지필, 분화구현상, 핀홀, 색얼룩 등의 표면 결함을 방지하기 위하여 폴리아크릴산알킬 0.01~15중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 기능성 충전재는 중질탄산칼슘(ground calcium carbonate) 35~95중량%, 이산화규소 1~40중량%, 염화칼슘 또는 염화나트륨 1~30중량%, 황산나트륨 1~25중량%, 산화칼슘1~25중량%, 서멧 0.01~15중량%, 카보런덤(carborundum) 0.01~15중량%, 인산에스테르나트륨 0.01~15중량% 및 안료 0.01~15중량%를 포함할 수 있다.
상기 기능성 충전재는 점착력, 반응성, 응집 방지성, 화학적 안정성, 내구성 등을 개선하기 위하여 리튬알루미네이트 0.01~15중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기능성 충전재는 수분을 흡착하는 성능이 우수하고 내수성을 가져 조성물의 장기간에 걸쳐 융빙 효과를 연장하기 위하여 리튬-소듐실리케이트 혼합물 0.01~15중량%를 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 리튬-소듐실리케이트 혼합물은 리튬 실리케이트와 소튬 실리케이트를 1 : 0.1~0.5 중량 비율로 혼합한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 경화제는 상기 미끄럼방지재 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 미끄럼방지재 조성물에 대하여 0.01~20중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 미끄럼방지재 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 미끄럼방지재 조성물에 대하여 0.01~10중량% 포함될 수 있다.
또한, 본 발명은 숏블라스트, 평삭기, 연마기 등을 이용하여 치핑하여 열화부위나 이물질 등을 제거하는 단계와, 시공 도로면을 표면 건조하는 단계와, 건조된 상부에 물, 유해물질 등의 침투를 방지하고, 부착력을 증진시키기 위하여 표면보호제를 붓, 롤러, 에어리스 등으로 도포하는 단계와, 도포된 상부에 상기 미끄럼방지재 조성물을 도포하고 양생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미끄럼 방지 도로 포장 방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 강도, 부착력, 내마모성 및 내구성이 우수하고, 높은 결빙 기능을 유지할 수 있어 눈길 미끄럼 사고 및 도로 시설물의 열화를 방지할 수 있다. 또한, 초기 성분의 비율 및 물리적 조건을 변화시키기 때문에, 장기간의 결빙 방지 효과를 가지며, 주변 온도가 떨어지면 반복적인 착빙을 막으며, 환경에 유해하지 않고, 금속에 대한 부식성이 없는 조성물을 만드는 것이 가능하다.
또한, 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 기술 분야에서 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 미끄럼방지재 조성물은 기능성 개선재, 기능성 충전재 및 경화제를 포함한다.
상기 미끄럼방지재 조성물은 기능성 개선재 45~95중량%, 기능성 충전재 4~50중량% 및 경화제 0.01~20중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 기능성 개선재는 스티렌-부틸아크릴레이트-메틸메타크릴레이트 공중합체 25~97중량%, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 1~30중량%, 에틸렌옥사이드-프로필렌옥사이드 공중합체 1~25중량%, 아크릴산-2-클로로에틸-아크릴로니트릴 공중합체 0.1~20중량%, 테트라플루오로에틸렌-트리플루오로니트로소메탄 공중합체 0.01~15중량%, 에틸렌-프로필렌 공중합체 0.01~15중량% 및 N-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시실란 0.01~15중량%를 포함한다. 상기 공중합체는 2종 혹은 그 이상의 단량체를 혼합, 중합하여 형성된 폴리머로 코폴리머라고도 칭한다.
상기 스티렌-부틸아크릴레이트-메틸메타크릴레이트 공중합체는 작업성, 강도, 내마모성, 내약품성 등의 내구성을 증진시키기 위해 사용된다. 또한, 상기 스티렌-부틸아크릴레이트-메틸메타크릴레이트 공중합체는 내산 및 내알칼리성이 우수하며 강도를 개선하는 효과가 있다. 상기 스티렌-부틸아크릴레이트-메틸메타크릴레이트 공중합체는 상기 기능성 개선재에 대하여 25~97중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 스티렌-부틸아크릴레이트-메틸메타크릴레이트 공중합체의 함량이 97중량%를 초과하면 성능은 개선되나 점도가 낮아져 재료분리가 발생하기 쉬우며, 상기 스티렌-부틸아크릴레이트-메틸메타크릴레이트 공중합체의 함량이 25중량% 미만이면 강도, 내마모성 및 내구성 개선효과가 미약할 수 있다.
상기 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체는 연성 및 내구성을 개선하기 위해 사용된다. 상기 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체는 상기 기능성 개선재에 대하여 1~30중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체의 함량이 30중량%를 초과하면 더 이상의 성능 개선효과를 얻을 수 없으며, 상기 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체의 함량이 1중량%미만이면 성능 개선 효과가 미약하게 된다.
상기 에틸렌옥사이드-프로필렌옥사이드 공중합체는 접착력, 연성, 내후성, 내구성을 증가시키기 위하여 사용된다. 상기 에틸렌옥사이드-프로필렌옥사이드 공중합체는 상기 기능성 개선재에 대하여 1~25중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 에틸렌옥사이드-프로필렌옥사이드 공중합체의 함량이 25중량%를 초과하면 성능은 개선되나 성능은 개선되나 작업성이 저하되고, 상기 에틸렌옥사이드-프로필렌옥사이드 공중합체의 함량이 1중량% 미만이면 성능 개선효과가 미흡하게 된다.
상기 아크릴산-2-클로로에틸-아크릴로니트릴 공중합체는 연성, 내마모성, 내약품성 등의 내구성을 증진시키기 위해 사용된다. 또한, 상기 아크릴산-2-클로로에틸-아크릴로니트릴 공중합체는 내산 및 내알칼리성이 우수하며 강도를 개선하는 효과가 있다. 상기 아크릴산-2-클로로에틸-아크릴로니트릴 공중합체는 상기 기능성 개선재에 대하여 0.1~20중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 아크릴산-2-클로로에틸-아크릴로니트릴 공중합체 공중합체의 함량이 20중량%를 초과하면 성능은 개선되나 재료분리가 발생하기 쉽고 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 아크릴산-2-클로로에틸-아크릴로니트릴 공중합체의 함량이 0.1중량% 미만이면 성능 개선효과가 미약할 수 있다.
상기 테트라플루오로에틸렌-트리플루오로니트로소메탄 공중합체는 내수성, 내마모성, 내열성, 내약품성 및 내구성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 테트라플루오로에틸렌-트리플루오로니트로소메탄 공중합체는 상기 기능성 개선재에 대하여 0.1~15중량%가 혼입되는 것이 바람직한데, 상기 테트라플루오로에틸렌-트리플루오로니트로소메탄 공중합체의 함량이 15중량%를 초과하면 성능은 개선되나 작업성이 저하되고, 상기 테트라플루오로에틸렌-트리플루오로니트로소메탄 공중합체의 함량이 0.1중량% 미만이면 성능 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 에틸렌-프로필렌 공중합체는 강도 및 내구성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 에틸렌-프로필렌 공중합체는 상기 기능성 개선재에 대하여 0.01~15중량%가 혼입되는 것이 바람직한데, 상기 에틸렌-프로필렌 공중합체의 함량이 15중량%를 초과하면 성능은 개선되나 경제성이 저하되고, 상기 에틸렌-프로필렌 공중합체의 함량이 0.01중량% 미만이면 성능 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 N-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시실란은 반응성 및 내구성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 N-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시실란은 상기 기능성 개선재에 대하여 0.01~15중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 N-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시실란의 함량이 15중량%를 초과하면 성능은 개선되나 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 N-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시실란의 함량이 0.01중량% 미만이면 내구성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 기능성 개선재는 글리세린 모노스테아레이트를 더 포함할 수 있다. 상기 글리세린 모노스테아레이트는 내오염성, 내열성, 내약품성을 개선하기 위해 사용한다. 상기 글리세린 모노스테아레이트는 상기 기능성 개선재에 대하여 0.01~15중량% 함유되는 것이 바람직한데, 상기 글리세린 모노스테아레이트의 함량이 15중량%를 초과하면 성능은 개선되나 작업성 및 경제성이 저하되고, 상기 글리세린 모노스테아레이트의 함량이 0.01중량% 미만이면 성능개선효과가 미흡하게 된다.
상기 기능성 개선재는 에틸렌비스 스테아린산 아마이드를 더 포함할 수 있다. 상기 에틸렌비스 스테아린산 아마이드는 강도, 내마모성, 내충격성을 개선하기 위해 사용한다. 상기 에틸렌비스 스테아린산 아마이드는 상기 기능성 개선재에 대하여 0.01~15중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 에틸렌비스 스테아린산 아마이드의 함량이 15중량%를 초과하면 성능은 개선되나 작업성 및 경제성이 저하되고, 상기 에틸렌비스 스테아린산 아마이드의 함량이 0.01중량% 미만이면 성능개선효과가 미흡하게 된다.
또한, 상기 기능성 개선제는 폴리아크릴산알킬을 더 포함할 수 있다. 상기 폴리아크릴산알킬은 붓/로울러 자국, 오렌지필, 분화구현상, 핀홀, 색얼룩 등의 표면 결함을 방지하기 위하여 사용한다. 상기 폴리아크릴산알킬은 상기 기능성 개선재에 대하여 0.01~15중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리아크릴산알킬의 함량이 15중량%를 초과하면 재료분리가 발생하기 쉽고, 상기 에틸렌비스 스테아린산 아마이드의 함량이 0.01중량% 미만이면 성능개선효과가 미흡하게 된다.
상기 기능성 충전재는 상기 미끄럼방지재 조성물에 대하여 4~50중량% %함유되는 것이 바람직하다. 상기 기능성 충전재의 함량이 50중량%를 초과하면 점도가 높아져 작업성이 저하되고, 상기 기능성 충전재의 함량이 4중량% 미만이면 강도, 방빙효과, 내마모성, 내산성, 내열성 및 내구성 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 기능성 충전재는 중질탄산칼슘 35~95중량%, 이산화규소 1~40중량%, 염화칼슘 또는 염화나트륨 1~30중량%, 황산나트륨 1~25중량%, 산화칼슘 1~25중량%, 서멧 0.01~15중량%, 카보런덤(carborundum) 0.01~15중량%, 인산에스테르나트륨 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. 탄산칼슘은 제조방법에 따라 중질탄산칼슘과 경질탄산칼슘(precipitated calcium cabonate) 2가지로 크게 구분되며, 중질탄산칼슘은 백색결정질 방해석(CaCO3)을 분쇄ㅇ분급시켜 제조된 탄산칼슘으로 백색도가 높기 때문에, 백색 탄산칼슘으로도 불린다. 한편, 경질 탄산칼슘은 석회석을 소성시켜 화학적으로 제조된 탄산칼슘으로서 침강성 탄산칼슘이라고도 불린다. 상기 중질탄산칼슘은 상기 기능성 충전재에 대하여 35~95중량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 중질탄산칼슘의 함량이 95중량%를 초과하면 성능은 개선되나 작업성이 저하되고, 상기 중질탄산칼슘의 함량이 35중량% 미만이면 작업성은 개선되나 성능 개선 효과가 미약할 수 있다.
상기 이산화규소는 강도, 미끄럼 저항성 및 내마모성을 개선하기 위하여 사용된다. 상기 이산화규소는 입경이 0.1~3mm인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 이산화규소는 상기 기능성 충전재에 대하여 1~40중량% 함유되는 것이 바람직하며, 상기 이산화규소의 함량이 40중량%를 초과하면 성능은 개선되나 작업성이 저하되고, 상기 이산화규소의 함량이 1중량% 미만이면 성능 개선 효과가 미약할 수 있다.
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 기능성 충전재에 대하여 1~30중량%를 함유하는 것이 바람직하다. 상기 염화칼슘 또는 염화나트륨의 함량이 30중량%를 초과하면 융빙 효과는 우수하나 구조물의 부식을 촉진시키기 쉽고, 그 함량이 1중량% 미만이면 융빙 효과가 미흡하게 된다.
상기 황산나트륨은 조성물의 탈수 및 건조성을 개선하여 융빙 효과를 얻기 위하여 사용한다. 상기 황산나트륨은 상기 기능성 충전재에 대하여 1~25중량%를 함유하는 것이 바람직하다. 상기 황산나트륨의 함량이 25중량%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 기능성 충전재에 대하여 1~25중량%를 함유하는 것이 바람직하다. 상기 산화칼슘의 함량이 25중량%를 초과하면 건조성이 개선되어 융빙 개선효과는 뚜렷하나 가사시간이 단축되고, 그 함량이 1중량% 미만이면 건조성이 저하되어 융빙 개선효과가 미흡하게 된다.
상기 서멧은 내마모성, 내충격성, 내식성(방청 효과)을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 서멧은 상기 기능성 충전재에 대하여 0.01~15중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 서멧의 중량비가 증가하면 내마모성, 내충격성 및 내식성을 나타내며, 상기 서멧의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 성능 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 서멧의 함량이 15중량%를 초과할 경우에는 성능은 개선되나 작업성이 저하된다.
상기 카보런덤(carborundum)은 탄화규소(Silicon carbide, SiC)의 상품명이며, 일반적으로 규사와 코크스를 약 2,000℃의 전기저항로에서 강하게 가열하여 만든 결정체로서, 녹는점이 높고 단단하며, 순수한 것은 녹색, 약간 불순한 것은 흑색이다. 상기 카보런덤은 강도, 경도, 내마모성, 내열성 및 내식성을 개선하기 위해 사용할 수 있다. 상기 카보런덤은 상기 기능성 충전재에 대하여 0.01~15중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 카보런덤의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 강도, 내마모성, 내열성 및 내식성 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 카보런덤의 함량이 15중량%를 초과할 경우에는 작업성이 저하되고 제조 원가가 높아져 경제적이지 못하다.
상기 인산에스테르나트륨은 강도, 내열성, 내후성을 개선하기 위해 사용한다. 상기 인산에스테르나트륨은 상기 기능성 충전재에 대하여 0.01~15중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 인산에스테르나트륨의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 강도, 내열성 및 내후성 개선 효과가 미약할 수 있고, 상기 인산에스테르나트륨의 함량이 15중량%를 초과할 경우에는 재료분리 현상이 발생할 수 있다.
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 기능성 충전재에 대하여 0.01~15중량% 함유되는 것이 바람직하다.
상기 기능성 충전재는 리튬알루미네이트를 더 포함할 수 있다. 상기 리튬알루미네이트는 점착력, 반응성, 응집 방지성, 화학적 안정성, 내구성 등을 개선하기 위하여 사용한다. 상기 리튬알루미네이트는 상기 기능성 충전재에 대하여 0.01~15중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 리튬알루미네이트의 함량이 15중량%를 초과하면 점도가 높아져 작업성이 저하되고, 상기 리튬알루미네이트의 함량이 0.01중량% 미만이면 성능 개선효과가 미흡하게 된다.
또한, 상기 기능성 충전재는 리튬-소듐실리케이트 혼합물을 더 포함할 수 있다. 상기 리튬-소듐실리케이트 혼합물은 수분을 흡착하는 성능이 우수하고 내수성을 가져 조성물의 장기간에 걸쳐 융빙 효과를 연장하기 위하여 사용한다. 이 때, 상기 리튬-소듐실리케이트 혼합물은 리튬 실리케이트와 소튬 실리케이트를 1 : 0.1~0.5 중량 비율로 혼합한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 리튬-소듐실리케이트 혼합물은 상기 기능성 개선재에 대하여 0.01~15중량%를 함유하는 것이 바람직하다. 상기 리튬-소듐실리케이트 혼합물의 함량이 15중량%를 초과하면 성능 개선효과는 뚜렷하나 취성이 높아지고, 상기 리튬-소듐실리케이트의 함량이 0.01중량% 미만이면 장기간의 융빙 효과는 저하된다.
상기 경화제는 상기 미끄럼방지재 조성물의 경화속도를 조절하기 위하여 사용될 수 있다. 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 미끄럼방지재 조성물에 대하여 0.01~20중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 경화제의 함량이 20중량%를 초과하면 경화가 빨라져 작업성이 저하되고, 상기 경화제의 함량이 0.01중량% 미만이면 경화가 늦어지고 성능이 저하된다.
상기 미끄럼방지재 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 미끄럼방지재 조성물에 대하여 0.01~10중량% 포함될 수 있다. 상기 촉진제의 함량이 10중량%를 초과하면 경화가 빨라져 작업성이 저하되고, 상기 경화제의 함량이 0.01중량% 미만이면 경화가 늦어지고 성능이 저하된다.
또한, 본 발명은, 숏블라스트, 평삭기, 연마기 등을 이용하여 치핑하여 열화부위나 이물질 등을 제거하는 단계와, 시공 도로면을 표면 건조하는 단계와, 건조된 상부에 물, 유해물질 등의 침투를 방지하고, 부착력을 증진시키기 위하여 표면보호제를 붓, 롤러, 에어리스 등으로 도포하는 단계와, 도포된 표면보호제 상부에 상기 미끄럼방지재 조성물을 도포하고 양생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미끄럼 방지 도로 포장 방법을 제공한다.
이 때 표면보호제는 메틸메타크릴레이트(MMA) 수지, 아크릴계 수지 및 상기 미끄럼방지재 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>
기능성 개선재 58중량%, 기능성 충전재 40중량%, 경화제 1중량% 및 촉진제 1중량%를 강제식 믹서로 3분간 교반하여 미끄럼방지재 조성물을 제조하였다. 이 때, 상기 경화제는 벤조일 퍼옥사이드를, 상기 촉진제는 n.n-디메틸 아닐린을 사용하였다.
이 때, 상기 기능성 개선재는 스티렌-부틸아크릴레이트-메틸메타크릴레이트 공중합체 92중량%, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 1중량%, 에틸렌옥사이드-프로필렌옥사이드 공중합체 1중량%, 아크릴산-2-클로로에틸-아크릴로니트릴 공중합체 1중량%, 테트라플루오로에틸렌-트리플루오로니트로소메탄 공중합체 1중량%, 에틸렌-프로필렌 공중합체 1중량%, N-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시실란 1중량%, 글리세린 모노스테아레이트 1중량% 및 에틸렌비스 스테아린산 아마이드 1중량%를 혼합하여 제조하였다.
상기 기능성 충전재는 중질탄산칼슘 46중량%, 이산화규소 15중량%, 염화칼슘 또는 염화나트륨 10중량%, 황산나트륨 5중량%, 산화칼슘 5중량%, 서멧 5중량%, 카보런덤 5중량%, 인산에스테르나트륨 5중량%, 안료 2중량%, 리튬알루미네이트 1중량% 및 리튬-소듐실리케이트 혼합물 1중량%를 혼합하여 제조하였다. 이 때, 안료는 산화티탄을 사용하였다. 리튬-소듐실리케이트 혼합물은 리튬 실리케이트와 소듐 실리케이트를 1 : 0.2 중량비율로 혼합한 것을 사용하였다.
<실시예 2>
기능성 개선재 58중량%, 기능성 충전재 40중량%, 경화제 1중량% 및 촉진제 1중량%를 강제식 믹서로 3분간 교반하여 미끄럼방지재 조성물을 제조하였다. 이 때, 상기 경화제는 벤조일 퍼옥사이드를, 상기 촉진제는 n.n-디메틸 아닐린을 사용하였다.
이 때, 상기 기능성 개선재는 스티렌-부틸아크릴레이트-메틸메타크릴레이트 공중합체 86중량%, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 2중량%, 에틸렌옥사이드-프로필렌옥사이드 공중합체 2중량%, 아크릴산-2-클로로에틸-아크릴로니트릴 공중합체 2중량%, 테트라플루오로에틸렌-트리플루오로니트로소메탄 공중합체 2중량%, 에틸렌-프로필렌 공중합체 2중량%, N-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시실란 2중량%, 글리세린 모노스테아레이트 1중량% 및 에틸렌비스 스테아린산 아마이드 1중량%를 혼합하여 제조하였다.
상기 기능성 충전재는 중질탄산칼슘 46중량%, 이산화규소 15중량%, 염화칼슘 또는 염화나트륨 10중량%, 황산나트륨 5중량%, 산화칼슘 5중량%, 서멧 5중량%, 카보런덤 5중량%, 인산에스테르나트륨 5중량%, 안료 2중량%, 리튬알루미네이트 1중량% 및 리튬-소듐실리케이트 혼합물 1중량%를 혼합하여 제조하였다. 이 때, 안료는 산화티탄을 사용하였다. 리튬-소듐실리케이트 혼합물은 리튬 실리케이트와 소듐 실리케이트를 1 : 0.2 중량비율로 혼합한 것을 사용하였다.
<실시예 3>
기능성 개선재 58중량%, 기능성 충전재 40중량%, 경화제 1중량% 및 촉진제 1중량%를 강제식 믹서로 3분간 교반하여 미끄럼방지재 조성물을 제조하였다. 이 때, 상기 경화제는 벤조일 퍼옥사이드를, 상기 촉진제는 n.n-디메틸 아닐린을 사용하였다.
이 때, 상기 기능성 개선재는 스티렌-부틸아크릴레이트-메틸메타크릴레이트 공중합체 80중량%, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 3중량%, 에틸렌옥사이드-프로필렌옥사이드 공중합체 3중량%, 아크릴산-2-클로로에틸-아크릴로니트릴 공중합체 3중량%, 테트라플루오로에틸렌-트리플루오로니트로소메탄 공중합체 3중량%, 에틸렌-프로필렌 공중합체 3중량%, N-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시실란 3중량%, 글리세린 모노스테아레이트 1중량% 및 에틸렌비스 스테아린산 아마이드 1중량%를 혼합하여 제조하였다.
상기 기능성 충전재는 중질탄산칼슘 46중량%, 이산화규소 15중량%, 염화칼슘 또는 염화나트륨 10중량%, 황산나트륨 5중량%, 산화칼슘 5중량%, 서멧 5중량%, 카보런덤 5중량%, 인산에스테르나트륨 5중량%, 안료 2중량%, 리튬알루미네이트 1중량% 및 리튬-소듐실리케이트 혼합물 1중량%를 혼합하여 제조하였다. 이 때, 안료는 산화티탄을 사용하였다. 리튬-소듐실리케이트 혼합물은 리튬 실리케이트와 소듐 실리케이트를 1 : 0.2 중량비율로 혼합한 것을 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>
스티렌-부틸아크릴레이트-메틸메타크릴레이트 공중합체 58중량%, 중질탄산칼슘 40중량%, 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 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 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 조성물을 도로협회 기준에 의하여 흡수율, 접착강도(콘크리트 및 아스팔트 바탕면), 압축강도(재령 1일) 및 내마모시험을 실시하여, 그 결과를 아래 표 1에 나타내었다.
항 목 단 위 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
흡수율 % 0.09 0.06 0.03 0.13
접착강도 콘크리트 MPa 2.5 2.6 2.8 2.2
아스팔트 1.3 1.4 1.6 1.1
압축강도 (재령 1일) MPa 40.2 45.1 49.3 36.1
내마모시험
(50만회)		 마모율 % 0.1 0.08 0.05 0.13
미끄럼
저항		 BPN 80 80 80 68
위의 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 및 3에 따라 제조된 조성물은 품질기준을 만족하고 비교예 1에 따라 제조된 조성물보다 약간 높은 결과를 나타내었다.
<시험예 2>
실시예 1 내지 실시예 3에 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 3에 나타내었다.
구분 부착강도(MPa)
0℃ -5℃ -10℃ -15℃
실시예 1 0 0.02 0.18 0.26
실시예 2 0 0 0.08 0.18
실시예 3 0 0 0.06 0.15
비교예 1 0.14 0.26 0.45 0.57
위의 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1 및 실시예 3에 따라 제조된 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 조성물에 비하여 부착강도가 월등히 낮게 나타나, 융빙효과가 우수함을 알 수 있었다.
<시험예 3>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물과 비교예 1에 의하여 제조된 조성물을 KS F 4041에 규정한 방법에 따라 내충격성능 시험을 실시하였다. 그 결과를 표 3에 나타내었다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
내충격성능 이상없음 이상없음 이상없음 갈라짐
표 3에서와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3은 갈라짐이나 벗겨짐이 발생하지 않았으나, 비교예 1은 갈라짐이 발생하였다.
<시험예 4>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물과 비교예 1에 의하여 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 4는 동결융해 저항성 시험에 따른 각각의 실시예들 및 비교예의 내구성 지수를 표시한 것이다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
내구성 지수 97 98 99 93
표 4에 따르면, 실시예 1 내지 실시예 3이 비교예 1에 비하여 내구성 지수가 월등히 높으므로, 동결융해저항성이 향상된 것을 알 수 있었다.
<시험예 5>
실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물과 비교예 1에 따라 제조된 조성물을 KS F 4042에 의하여 염화물 이온 침투저항성 시험을 수행하고, 그 결과를 하기 표 5에 나타냈다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
염화물 이온 침투저항성
(coulombs)		 20 12 8 58
상기 표 5에서와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 조성물에 비하여 염화물 이온 침투에 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 (3)

  1. 도로 포장용 미끄럼방지재 조성물로서,
    기능성 개선재 45~95 중량%, 기능성 충전재 4~50중량% 및 경화제 0.01~20중량%를 포함하며,
    상기 기능성 개선재는, 스티렌-부틸아크릴레이트-메틸메타크릴레이트 공중합체 25~97중량%, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 1~30중량%, 에틸렌옥사이드-프로필렌옥사이드 공중합체 1~25중량%, 아크릴산-2-클로로에틸-아크릴로니트릴 공중합체 0.1~20중량%, 테트라플루오로에틸렌-트리플루오로니트로소메탄 공중합체 0.01~15중량%, 에틸렌-프로필렌 공중합체 0.01~15중량%, N-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시실란 0.01~15중량%, 글리세린 모노스테아레이트 0.01~15중량%, 에틸렌비스 스테아린산 아마이드 0.01~15중량%, 폴리아크릴산알킬 0.01~15중량%를 포함하고,
    상기 기능성 충전재는 중질탄산칼슘(ground calcium carbonate) 35~95중량%, 이산화규소 1~40중량%, 염화칼슘 또는 염화나트륨 1~30중량%, 황산나트륨 1~25중량%, 산화칼슘1~25중량%, 서멧 0.01~15중량%, 카보런덤(carborundum) 0.01~15중량%, 인산에스테르나트륨 0.01~15중량%, 안료 0.01~15중량%, 리튬알루미네이트 0.01~15중량% 및 리튬-소듐실리케이트 혼합물(리튬 실리케이트와 소튬 실리케이트를 1 : 0.1~0.5 중량 비율로 혼합한 것) 0.01~15중량%를 포함하고,
    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 도로 포장용 미끄럼방지재 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 미끄럼방지재 조성물은 촉진제를 상기 미끄럼방지재 조성물에 대하여 0.01~10중량% 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 하나인 것을 특징으로 하는 도로 포장용 미끄럼방지재 조성물.
  3. 제 1항 내지 제 2항 중 어느 한 항에 기재된 도로 포장용 미끄럼방지재 조성물을 이용한 미끄럼 방지 도로 포장 방법으로서,
    숏블라스트, 평삭기 또는 연마기를 이용하여 도로면을 치핑하여 열화부위나 이물질을 제거하는 청소단계;
    청소된 도로면을 표면 건조시키는 단계;
    건조된 도로면 상부에 물 또는 유해물질의 침투를 방지하고, 부착력을 증진시키기 위하여 표면보호제를 도포하는 단계; 및
    도포된 표면보호제 상부에 상기 미끄럼방지재 조성물을 도포하고 양생하는 단계를
    포함하는 것을 특징으로 하는 미끄럼 방지 도로 포장 방법.
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