KR102426024B1 - 투명바인더와 컬러안료를 이용한 수경화성 응급보수재 및 그 제조방법 - Google Patents

투명바인더와 컬러안료를 이용한 수경화성 응급보수재 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 8mm 이하의 골재 62 ~ 90 중량%; 투명바인더 1 ~ 20 중량%; 채움재 5 ~ 15 중량%; 컬러안료 2 ~ 10 중량%;를 포함하고, 상기 컬러안료는, 분자식이 C32H16N8Cu+Fe2O3H2O+CaCo3인 녹색안료, 산화철에 의한 적색안료, 산화철에 의한 황색안료 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 투명바인더와 컬러안료를 이용한 수경화성 응급보수재를 제시함으로써, 보수부위의 색상이 기존 특수포장과 동일하여 미관 및 사용성이 우수하면서도, 강도가 우수하고 경화시간이 짧게 소요되도록 한다.

Description

투명바인더와 컬러안료를 이용한 수경화성 응급보수재 및 그 제조방법{HYDRAULIC HARDENED REPAIR COMPOSITION AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 건설 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 수경화성 응급보수재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
도로포장에 부분 파손이 발생하는 경우, 손상면을 정리하고 응급보수재를 도포한 후 양생하는 보수공법이 일반적으로 사용되고 있다.
한국등록특허 제10-1820380호는 '아스팔트 및 시멘트 콘크리트 도로 균열 및 파손 보수재, 이를 이용한 부분보수 공법 및 아스팔트 콘크리트 포장 덧씌우기 공법'에 관한 것이다.
이는 말레익산 그라프트 스타이렌-부타디엔-스타이렌 삼중 블록 공중합체를 함유한 아스팔트 및 콘크리트 균열, 포트홀 및 팽창이음 조인트용 보수재 및 이를 이용한 아스팔트 콘크리트 덧씌우기 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 그라프트율 1 내지 7중량%로 말레익산이 그라프트된 스타이렌-부타디엔-스타이렌 블록 공중합체 2 내지 8 중량%, 스타이렌-부타디엔-스타이렌 삼중 블록 공중합체 8 내지 24 중량%, 스타이렌-이소프렌- 스타이렌 삼중 블록 공중합체 8 내지 25 중량%, 에틸렌-비닐아세테이트 4 내지 15 중량%, 로진 에스터 8 내지 20 중량%, 가소제 8 내지 20 중량% 및 폴리올레핀계 열가소성 탄성체 4 내지 15 중량% 및 힌더드 페놀(hindered phenol)계 산화 방지제와 아민계 자외선 안정제로 이루어진 내구성 향상제 0.2 중량% 내지 1.4 중량%를 포함하는 바인더를 사용하여, 소성변형 저항성을 나타내는 높은 연화점, 낮은 침입도, 원상회복률, 충진재와의 우수한 분산성, 골재와 양호한 계면접착성 및 아스팔트와의 호환성을 만족하는 아스팔트 및 시멘트 콘크리트 도로 균열 및 파손 보수재와 이를 이용한 부분보수 공법 내지 줄눈콘크리트 포장을 아스팔트 콘크리트로 덧씌우기하는 공법을 개시하고 있다.
한국등록특허 제10-1292204호는 '저교통량 아스팔트 포장체의 보수공법'에 관한 것이다.
이는 아스팔트 바인더, 유화수, 첨가재를 포함하는 개질 아스팔트 유제(10)를 제조하는 개질 아스팔트 유제 제조단계; 개질 아스팔트 유제(10)를 저교통량 아스팔트 포장체(1)의 표면에 도포하는 개질 아스팔트 유제 도포단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 저교통량 아스팔트 포장체의 보수공법을 제시함으로써, 도로포장의 파손을 예방하여 수명을 연장하고, 파손부를 효과적으로 보수할 수 있으며, 보수에 소요되는 비용 및 시간을 줄일 수 있도록 한다.
한국등록특허 제10-2042055호는 '포트홀 긴급보수용 콜타르 기반 상온 도로보수재의 제조방법 및 그 상온 도로보수재의 시공방법'에 관한 것이다.
이는 석탄의 코크스 정제과정에서 발생하는 부산물인 콜타르에 기능성 첨가제를 부여하여 상온 바인더를 제조하고, 그 상온 바인더를 골재와 혼합하여 접착성, 내구성, 저장 안정성, 작업성 등의 성능이 개선되게 함으로써 기존 아스팔트도로 상에 발생된 포트홀 등의 파손구간에 긴급보수가 가능하도록 하기 위하여, 직경 13㎜ 이하의 일정한 크기로 도로보수용 골재를 준비하는 단계(S1); 상기 골재의 상호간 부착과 포트홀 내에서의 접착유지를 위해 바인더를 제조하는 단계(S2); 상기 바인더는 석탄의 코크스 정제과정에서 발생하는 부산물인 콜타르의 강도 및 충격성 강화를 위해 아크릴산폴리머 또는 메타크릴산 에스테르화합물 모노머를 혼합하여 제조되도록 하고, 상기 바인더 제조단계(S2)에서 아크릴산폴리머 또는 메타크릴산 에스테르화합물 모노머 혼합 시 열적 안정성과 취성의 강화를 위해 혼합 반응과정에서 멜라민을 가교시키도록 하며, 상기 바인더 제조단계(S2)에서 저장안정성 강화를 위해 산성 폴리에스테르(acid polyester)가 더 포함되도록 하고, 상기 바인더 제조단계(S2)에서 바인더의 탈포제로서 폴리실록산(polysiloxane) 및 미네랄폴리머(mineral polymer)가 더 포함되도록 하며, 상기 S1 및 S2단계를 통해 준비된 골재와 바인더를 20~60℃ 사이의 내부온도를 갖는 교반기에 넣고 10~12분 교반한 후, 15~25℃의 상온에서 5.5~6.5시간 냉각하여 상온 도로보수재를 제조하는 단계(S3); 상기 제조된 상온 도로보수재를 포대에 투입하여 도로보수재를 완성하는 단계(S4);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
도로포장 중 경관포장, 자전거 도로포장과 같은 특수포장의 경우에는, 일반 도로포장과 구별되도록 특별한 색상의 포장재를 사용한다.
상술한 종래기술은 응급보수재로서의 역할은 수행하지만, 그 보수재의 색상이 기존의 특수포장의 색상과 상이하므로, 보수된 특수포장의 미관, 사용성이 좋지 못하다는 문제가 있었다.
이러한 문제를 해소하기 위하여, 일반적인 컬러안료를 혼입하는 경우, 강도가 좋지 않고, 경화시간이 오래 소요되므로, 응급보수재로서의 역할을 제대로 수행할 수 없다는 또 다른 문제가 있다.
위 종래기술의 도면부호는 당해 종래기술의 설명에 대하여만 한정되는 것으로 한다.
한국등록특허 제10-1820380호 한국등록특허 제10-1292204호 한국등록특허 제10-2042055호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 보수부위의 색상이 기존 특수포장과 동일하여 미관 및 사용성이 우수하면서도, 강도가 우수하고 경화시간이 짧게 소요되는 투명바인더와 컬러안료를 이용한 수경화성 응급보수재 및 그 제조방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 8mm 이하의 골재 62 ~ 90 중량%; 투명바인더 1 ~ 20 중량%; 채움재 5 ~ 15 중량%; 컬러안료 2 ~ 10 중량%;를 포함하고, 상기 컬러안료는, 분자식이 C32H16N8Cu+Fe2O3H2O+CaCo3인 녹색안료, 산화철에 의한 적색안료, 산화철에 의한 황색안료 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 투명바인더와 컬러안료를 이용한 수경화성 응급보수재를 제시한다.
상기 적색안료는, 산화철(Fe2O3)(IRON OXIDE) C.I.77491, C.I. PIGMENT RED 101, 크로쿠스 산화철(CROCUS IRON OXIDE), 삼산화이철(DIIRON TRIOXIDE), 산화제2철(FERRIC OXIDE), 산화철3(IRON(Ⅲ) OXIDE), 산화철(+3)(IRON(+3) OXIDE), 산화철제2철 레드(IRON OXIDE RED), 아이론세스키옥사이드(IRON SESQUIOXIDE), 삼산화철(IRON TRIOXIDE), 쥬올로스로지(JEWLER'S ROUNGE), 붉은산화철(RED IRON OXIDE), 헤미타이트(HEMATINE), 터키레드(TURKEY RED) 중 어느 하나 또는 2 이상의 혼합에 의해 형성된 것이 바람직하다.
상기 적색안료의 CAS번호는 1309-37-1인 것이 바람직하다.
상기 황색안료는, 산화철(Fe2O3)(IRON OXIDE) C.I.77491, C.I. PIGMENT RED 101, 크로쿠스 산화철(CROCUS IRON OXIDE), FeOOH, IRON OXIDE YELLOW, IRON HYDROXIDE Oxide YELLOW, IRON YELLOW, PIGMENT YELLOW 42 중 어느 하나 또는 2 이상의 혼합에 의해 형성된 것이 바람직하다.
상기 황색안료의 CAS번호는 51274-00-1인 것이 바람직하다.
상기 골재 62 ~ 90 중량%; 상기 투명바인더 1 ~ 20 중량%; 상기 채움재 5 ~ 15 중량%; 상기 컬러안료 2.5 ~ 3 중량%;를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 수경화성 응급보수재의 제조방법으로서, 8mm이하의 입도분포를 가진 상기 골재를 미리 가열하여 수분을 제거하는 골재 가열단계; 건조된 상기 골재, 상기 채움재 및 상기 컬러안료를 혼합하여 골재 혼합물을 형성하는 혼합단계; 상기 투명바인더를 가열하여 상기 골재 혼합물과 혼합하고, 가열하면서 교반하여 상기 골재의 표면에 상기 컬러안료 및 상기 투명바인더가 골고루 코팅되도록 하는 코팅단계; 계량조에서 계량한 후 포장하는 포장단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수경화성 응급보수재의 제조방법을 제시한다.
본 발명은 보수부위의 색상이 기존 특수포장과 동일하여 미관 및 사용성이 우수하면서도, 강도가 우수하고 경화시간이 짧게 소요되는 투명바인더와 컬러안료를 이용한 수경화성 응급보수재 및 그 제조방법을 제시한다.
도 1은 한국등록특허 제10-1820380호의 도면.
도 2는 한국등록특허 제10-1292204호의 도면.
도 3은 한국등록특허 제10-2042055호의 도면.
도 4 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 4는 비교예와 실시예의 비교사진.
도 5,6은 실시예의 사진.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 4 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 투명바인더와 컬러안료를 이용한 수경화성 응급보수재는 기본적으로, 8mm 이하의 골재 62 ~ 90 중량%; 투명바인더 1 ~ 20 중량%; 채움재 5 ~ 15 중량%; 컬러안료 2 ~ 10 중량%;를 포함하여 구성된다.
상기 컬러안료는, 분자식이 C32H16N8Cu+Fe2O3H2O+CaCo3인 녹색안료, 산화철에 의한 적색안료, 산화철에 의한 황색안료 중 어느 하나에 의해 형성된다.
투명바인더는 아스팔텐을 함유하지 않은 염기성 재료로서, 다음의 표 1과 같은 재료를 사용할 수 있는데, 그 유동학적 특성(Rheological characteristic)은 일반 아스팔트 바인더와 유사하며, 다양한 색상을 표현할 수 있다는 장점이 있다.
Figure 112022007817629-pat00001
투명바인더 및 컬러안료의 혼입에 불구하고, 보수재는 강도가 우수하고 경화시간이 짧게 소요되어야 하는데, 이러한 조건을 만족하는 컬러안료로서 상술한 재료가 적절한 것으로 파악되었다.
녹색안료는 분자식이 C32H16N8Cu+Fe2O3H2O+CaCo3인 무기안료를 사용하는 것이 바람직한데, 이는 녹색의 고체(분말)로서, 비중은 5.0g/㎥이다.
적색안료는, 산화철(Fe2O3)(IRON OXIDE) C.I.77491, C.I. PIGMENT RED 101, 크로쿠스 산화철(CROCUS IRON OXIDE), 삼산화이철(DIIRON TRIOXIDE), 산화제2철(FERRIC OXIDE), 산화철3(IRON(Ⅲ) OXIDE), 산화철(+3)(IRON(+3) OXIDE), 산화철제2철 레드(IRON OXIDE RED), 아이론세스키옥사이드(IRON SESQUIOXIDE), 삼산화철(IRON TRIOXIDE), 쥬올로스로지(JEWLER'S ROUNGE), 붉은산화철(RED IRON OXIDE), 헤미타이트(HEMATINE), 터키레드(TURKEY RED) 중 어느 하나 또는 2 이상의 혼합에 의해 형성된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
위 적색안료의 CAS번호는 1309-37-1이다.
황색안료는, 산화철(Fe2O3)(IRON OXIDE) C.I.77491, C.I. PIGMENT RED 101, 크로쿠스 산화철(CROCUS IRON OXIDE), FeOOH, IRON OXIDE YELLOW, IRON HYDROXIDE Oxide YELLOW, IRON YELLOW, PIGMENT YELLOW 42 중 어느 하나 또는 2 이상의 혼합에 의해 형성된
위 황색안료의 CAS번호는 51274-00-1이다.
컬러안료의 혼입량은 다음과 같은 사항을 고려하여 결정하여야 한다.
1) 컬러안료의 혼입량은 공극률에 의해 정해지는 것이고, 공극률은 골재의 입도에 의해 정해지는 것이므로, 골재의 입도와의 관계를 고려하여야 한다.
2) 컬러안료의 혼입량이 많을수록 색상의 발현이 우수하지만, 재료의 비용이 상승하므로, 원하는 색상을 얻는다는 전제 하에 혼입량을 최소화할 수 있는 배합비를 찾아야 한다.
3) Plant에서의 생산성을 고려하여야 한다.
이러한 사항을 모두 고려한 후술하는 실험결과, 컬러안료의 혼입량은 2.5 ~ 3 중량%가 가장 적절한 것으로 결정되었다.
본 발명에 의한 수경화성 응급보수재의 제조방법은 다음 공정에 의해 이루어진다.
8mm 이하의 입도분포를 가진 골재를 미리 가열하여 수분을 제거한다(골재 가열단계).
건조된 골재와, 채움재 및 컬러안료를 혼합하여 골재 혼합물을 형성하다(혼합단계).
투명바인더를 가열하여 위 골재 혼합물과 혼합하고, 가열하면서 교반하여 골재의 표면에 컬러안료 및 투명바인더가 골고루 코팅되도록 한다(코팅단계).
계량조에서 계량한 후 포장한다(포장단계).
이하, 본 발명에 의한 응급보수재의 물성을 입증하기 위한 실험결과에 대하여 설명한다.
Figure 112022007817629-pat00002
Figure 112022007817629-pat00003
표 2는 본 발명의 실시예 1의 배합비이고, 표 3은 비교예의 배합비이다.
비교예는 컬러안료를 혼입하지 않은 것으로서, 도 4의 사진의 맨 위의 샘플과 같이 일반 도로포장의 색상과 같은 흑색을 나타낸다.
본 발명의 실시예 1은 컬러안료(유색안료)를 혼입한 것으로서, 도 4의 두번째 내지 네번째 샘플 및 도 5,6의 사진의 샘플과 같이 기존 특수포장의 색상과 동일한 녹색, 적색, 황색을 나타낸다.
본 발명은 종래의 응급보수재의 물성(강도, 경화시간)과 유사한 물성을 가지면서, 기존 특수포장의 색상과 동일한 색상을 갖는 응급보수재를 제시하는 것을 목적으로 하므로, 본 발명의 실시예의 물성(강도, 경화시간)이 비교예의 물성에 비해 크게 문제가 있지 않으면, 발명의 목적을 달성하는 것으로 볼 수 있다.
Figure 112022007817629-pat00004
도 4는 위 비교예와 본 발명의 실시예 1의 물성 시험결과를 나타낸 것이다.
시험결과, 본 발명의 실시예 1은 기본적인 기준을 모두 만족함과 아울러, 비교예와 거의 동등한 물성을 갖는 것으로 나타났다.
Figure 112022007817629-pat00005
표 5는 본 발명의 실시예(컬러안료 2 ~ 10 중량%) 중에서, 컬러안료의 최적 배합비를 선정하기 위하여, 컬러안료의 혼입량을 2 중량% ~ 9.6 중량%로 변화시키면서 제조한 5가지 실시예의 샘플의 배합비이다.
이들은 어느 경우나 위 표 3에 나타난 바와 같이, 기본적인 기준을 모두 만족함과 아울러, 비교예와 거의 동등한 물성을 갖는 것으로 나타났다.
실시예 2(컬러안료 2 중량%)의 경우에는, 컬러안료의 혼입량이 지나치게 적어 기존 특수포장의 색상과 동일한 색상이 제대로 발현되지 않은 것으로 나타났고, 실시예 1,3,4,5(컬러안료 2.5 중량% ~ 9.6 중량%)의 경우에는 기존 특수포장의 색상과 동일한 색상이 제대로 발현되는 것으로 나타났다(도 5,6).
그러나 상술한 바와 같이, 컬러안료의 혼입량이 많을수록 색상의 발현이 우수하지만, 재료의 비용이 상승하므로, 원하는 색상을 얻는다는 전제 하에 혼입량을 최소화할 수 있는 배합비를 찾아야 한다.
따라서 표 5에서 실시예 1,3(컬러안료 2.5 중량% ~ 3 중량%)의 경우가 원하는 색상을 얻으면서 컬러안료의 혼입량의 최소화할 수 있는 배합비인 것으로 파악되었다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

Claims (7)

  1. 8mm 이하의 골재 62 ~ 90 중량%;
    투명바인더 1 ~ 20 중량%;
    채움재 5 ~ 15 중량%;
    컬러안료 2 ~ 10 중량%;를 포함하고,
    상기 컬러안료는,
    분자식이 C32H16N8Cu+Fe2O3H2O+CaCo3인 녹색안료이고,
    상기 녹색안료는, 고체분말로 구성된 무기안료인 것을 특징으로 하는 투명바인더와 컬러안료를 이용한 수경화성 응급보수재.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 골재 62 ~ 90 중량%;
    상기 투명바인더 1 ~ 20 중량%;
    상기 채움재 5 ~ 15 중량%;
    상기 컬러안료 2.5 ~ 3 중량%;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 투명바인더와 컬러안료를 이용한 수경화성 응급보수재.
  7. 제1항 또는 제6항 중 어느 한 항의 수경화성 응급보수재의 제조방법으로서,
    8mm이하의 입도분포를 가진 상기 골재를 미리 가열하여 수분을 제거하는 골재 가열단계;
    건조된 상기 골재, 상기 채움재 및 상기 컬러안료를 혼합하여 골재 혼합물을 형성하는 혼합단계;
    상기 투명바인더를 가열하여 상기 골재 혼합물과 혼합하고, 가열하면서 교반하여 상기 골재의 표면에 상기 컬러안료 및 상기 투명바인더가 골고루 코팅되도록 하는 코팅단계;
    계량조에서 계량한 후 포장하는 포장단계;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 수경화성 응급보수재의 제조방법.
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