KR102476339B1 - 수막현상을 최소화한 고내구성 도로바닥재 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
도로의 포장면에 장기적인 미끄럼저항 성능을 유지하고 부착성능 등을 높여 차량과 보행자의 안전성이 개선되도록, 발명은 대상면에 도포 및 경화되어 미끄럼방지층을 형성하는 도로바닥재에 있어서, 경질 단량체, 연질 단량체 및 카르복실산 단량체가 혼합되어 구비되는 단량체 혼합물; 폴리프로필렌 글라이콜 또는 아스파틱 에스테르를 이소시아네이트와 반응시켜 형성되는 소광성 수지; 우레아 수지, 에폭시 수지, 불포화폴리에스테르 수지, 우레탄 수지, 멜라민 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 열경화성 수지; 수평균 분자량이 60,000 내지 130,000이고 비중이 1.1 내지 1.2이며 유리전이온도가 60℃ 내지 160℃ 범위인 폴리메틸메타크릴레이트로 구비되는 폴리머; 상기 도로바닥재의 점성을 조절하기 위한 점도조절제; 상기 도로바닥재의 중합반응시 대기의 산소를 차단하도록 포함되는 왁스; 아민류 및 금속염으로 선택되는 활성제; 무기안료로 선택되는 안료; 입도가 200~400메쉬 범위로 구비되는 체질안료; 상기 안료 및 상기 체질안료가 상기 도로바닥재 내에 균일하게 분산되도록 포함되는 분산제; 및 경도 및 비중이 상이하고 입도가 0.3mm 내지 5mm 범위인 2종 이상의 골재가 선택되어 구비되는 혼합골재를 포함하는 수막현상을 최소화한 고내구성 도로바닥재를 제공한다.
Description
본 발명은 수막현상을 최소화한 고내구성 도로바닥재 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도로의 포장면의 장기적인 미끄럼저항 성능을 유지하고 부착성능 등을 높여 차량과 보행자의 안전성이 개선된 수막현상을 최소화한 고내구성 도로바닥재 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 아스콘 또는 콘크리트, 철재 등으로 형성된 도로면에서 우천 등의 원인으로 수막(water film)이 발생하면 고무 성질의 차량의 타이어 또는 보행자의 신발이 노면 접지력을 상실하며, 이로 인해 미끄럼 사고의 위험이 존재한다.
이를 예방하기 위해 상기 도로면의 수막현상 발생을 최소화하기 위한 바닥재를 상기 도로면에 도포하게 된다. 여기서, 종래의 바닥재를 구성하는 도료 조성물의 바인더로서 열가소성 수지와 열경화성 수지로 구분되며, 이러한 수지 성분에 미끄럼저항성을 높이기 위해 입도가 2mm 이상인 골재를 혼합 또는 살포하는 방식으로 상기 바닥재가 상기 도로면에 도포된다.
이때, 종래의 바닥재에 바인더로 사용되는 열가소성 수지는 주로 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아마이드 등이 선택되며, 열경화성 수지는 주로 에폭시 또는 우레탄 등이 선택된다.
여기서, 상기 열가소성 수지는 180℃ 이상으로 가열하여 상기 바닥면에 도포하는데, 하절기에 고온에서 냉각되지 못하여 경화 건조가 바람직하게 이루어지지 못하는 문제점이 있었다. 또한, 상기 열가소성 수지가 아스팔트에 적용되는 경우 상기 바닥재가 도포 및 경화되어 형성된 미끄럼방지층의 소성변형, 차량통행에 의한 짓눌림 현상이 발생하는 문제점이 있었다.
그리고, 상기 열경화성 수지는 동절기에 0℃ 이하의 저온에서 에폭시 관능기와 아민, 우레탄 관능기와 이소시아네이트의 경화 건조에 대한 반응 메커니즘이 일어나지 않아 미경화 문제가 발생한다. 이로 인해, 상기 열경화성 수지를 베이스로 하여 미끄럼방지층의 시공 설치가 완료된 후 교통 개방을 위해 많은 시간이 소요된다. 이처럼 종래의 열가소성 수지나 열경화성 수지로는 우리나라의 4계절 기후 조건을 전반적으로 만족하여 적용하기 어려운 문제점이 있었다.
이에, 이러한 문제점을 해소하기 위해 일부에서는 온도 의존성이 낮고 반응성이 우수한 아크릴계 수지를 도료 조성물의 바인더로서 적용하였다. 상기 아크릴계 수지는 영하 30℃ 내지 영상 70℃ 범위에서도 경화 건조가 이루어지므로 상기의 열가소성 수지 또는 열경화성 수지의 온도에 따른 미경화 문제를 해소할 수 있다.
그러나, 상기 아크릴계 수지는 반응 특성상 공기 중의 산소를 차단하여 경화되는 메커니즘으로 인하여 바닥재의 표면 상부층에 파라픽 왁스가 부상하여 코팅막이 형성된다. 이로 인해, 상기 아크릴계 수지를 바인더로 하는 미끄럼방지층의 표면에 슬립 또는 수막현상의 발생을 해소하기 어려운 문제점이 있었다. 또한, 상기 아크릴계 수지는 경화 건조시 가교도가 매우 높아 경화 반응 종결 후 높은 경도에 의해 내충격성이 저하되어 바닥재의 깨짐현상이 발생하여 도로상에 포트홀(pot hole) 현상이 빈번하게 발생하는 문제점이 있었다.
더욱이, 상기의 바인더에 혼합되는 골재의 입도가 2mm 이상으로 차량 등의 빈번한 통행시 상기 골재의 평면 마모 또는 이탈이 발생하는 문제점이 있었다. 특히, 상기 골재가 평면 마모되면서 미끄럼저항 성능이 급격히 저하되어 장기적인 미끄럼방지 성능을 유지하지 못하며, 우천시 차량의 타이어와 상기 바닥재 사이의 수막현상이 발생한다. 또한, 상기 골재의 무게에 의해 상기 바닥재의 최하부층으로 골재의 침강 쏠림현상이 발생하므로 포장면(아스콘, 콘크리트 등)과의 부착력을 저하시켜 상기 바닥재와 도로의 포장면에 크랙 및 탈락 현상이 발생하여 상기 미끄럼방지층의 크랙 및 탈락 현상이 발생하여 상기 미끄럼방지층의 노후화 및 이로 인한 유지보수를 빈번히 요구되어 도로의 채증을 야기함은 물론 경제성이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 상기 골재와 상기 타이어 간의 반복적인 마찰로 인해 차량 타이어의 과도한 손상이 야기되며, 상기 타이어와 상기 골재의 마모로 인해 비산되는 미세먼지로 인해 환경성이 저하되는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 도로의 포장면에 장기적인 미끄럼저항 성능을 유지하고 부착성능 등을 높여 차량과 보행자의 안전성이 개선된 수막현상을 최소화한 고내구성 도로바닥재 및 그의 제조방법를 제공하는 것을 해결과제로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 대상면에 도포 및 경화되어 미끄럼방지층을 형성하는 도로바닥재에 있어서, 경질 단량체, 연질 단량체 및 카르복실산 단량체가 혼합되어 구비되는 단량체 혼합물; 폴리프로필렌 글라이콜 또는 아스파틱 에스테르를 이소시아네이트와 반응시켜 형성되는 소광성 수지; 우레아 수지, 에폭시 수지, 불포화폴리에스테르 수지, 우레탄 수지, 멜라민 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 열경화성 수지; 수평균 분자량이 60,000 내지 130,000이고 비중이 1.1 내지 1.2이며 유리전이온도가 60℃ 내지 160℃ 범위인 폴리메틸메타크릴레이트로 구비되는 폴리머; 상기 도로바닥재의 점성을 조절하기 위한 점도조절제; 상기 도로바닥재의 중합반응시 대기의 산소를 차단하도록 포함되는 왁스; 아민류 및 금속염으로 선택되는 활성제; 무기안료로 선택되는 안료; 입도가 200~400메쉬 범위로 구비되는 체질안료; 상기 안료 및 상기 체질안료가 상기 도로바닥재 내에 균일하게 분산되도록 포함되는 분산제; 및 경도 및 비중이 상이하고 입도가 0.3mm 내지 5mm 범위인 2종 이상의 골재가 선택되어 구비되는 혼합골재를 포함하는 수막현상을 최소화한 고내구성 도로바닥재를 제공한다.
여기서, 상기 혼합골재는 산화알루미늄, 금강사; 및 실리카, 현무암, 석영, 이산화규소, 알루미나, 탄화수소, 경옥, 글라스비드, 자갈 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되되, 상기 산화알루미늄 및 상기 금강사는 경도가 9 이상이고 비중이 3 이상이며 입도가 0.5mm 내지 1.7mm 범위인 것으로 구비됨이 바람직하다.
또한, 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여, 상기 단량체 혼합물은 상기 경질 단량체 10~15 중량%, 상기 연질 단량체 6~10 중량%, 상기 카르복실산 단량체 1~3 중량%로 구성되며, 상기 소광성 수지 2~5 중량%, 상기 열경화성 수지 1~2 중량%, 상기 폴리머 8.5~12 중량%, 상기 점도조절제 0.2~0.5 중량%, 상기 왁스 0.3~0.5 중량%, 상기 활성제 0.1~0.3 중량%, 상기 안료 1~2 중량%, 상기 체질안료 26~32 중량%, 상기 분산제 0.2~0.4 중량%, 상기 혼합골재 26~35 중량%로 포함됨이 바람직하다.
이때, 상기 경질 단량체는 스타일렌, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, 아크릴로나이트릴, 이소보닐아크릴레이트 및 이들의 혼합물에서 이루어진 군 중에서 선택되고, 상기 연질 단량체는 2-에틸헥실아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되며, 상기 카르복실산 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 이타코닉산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택됨이 바람직하다.
한편, 본 발명은 폴리프로필렌 글라이콜 또는 아스파틱 에스테르를 반응기 내에서 이소시아네이트와 반응시켜 점도가 30,000 내지 50,000 mPaㆍs 범위로 형성된 소광성 수지에 경질 단량체와, 연질 단량체와, 카르복실산 단량체를 포함하는 단량체 혼합물을 투입 및 반응시켜 1차 반응물이 형성되는 제1단계; 상기 1차 반응물이 형성된 상기 반응기에 폴리머, 열경화성수지, 왁스, 및 활성제가 투입 및 100℃ 이상으로 가온시키고 1 내지 2시간 동안 반응시켜 2차 반응물이 형성되는 제2단계; 상기 반응기를 냉각시켜 40℃ 이하로 냉각된 상기 2차 반응물을 혼합기로 투입하되, 상기 혼합기가 300 r/min으로 회전되어 교반되는 상기 2차 반응물에 분산제, 안료가 투입된 후 1000 r/min으로 회전되어 상기 안료가 분산된 3차 반응물이 형성되는 제3단계; 상기 3차 반응물이 형성된 상기 혼합기의 회전속도가 500 r/min으로 조절되고 체질안료가 투입되어 교반되되, 상기 체질안료가 투입된 상기 혼합기에 점도조절제가 투입되고 1000 r/min 이상으로 회전되어 4차 반응물이 교반 형성되는 제4단계; 및 상기 4차 반응물에 혼합골재가 투입 및 혼합되어 도로바닥재가 최종 제조되는 제5단계를 포함하는 수막현상을 최소화한 고내구성 도로바닥재의 제조방법을 제공한다.
상기의 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 폴리프로필렌 글라이콜 또는 아스파틱 에스테르를 이소시아네이트와 반응시켜 형성되는 소광성 수지를 통해 물성은 우수한 아크릴계 수지를 바인더로 사용하더라도 왁스 코팅막이 형성되면서 수막현상이 발생하는 것을 최소화하므로 미끄럼저항성이 현저히 향상될 수 있다.
둘째, 경도, 비중 및 입도가 상호 상이한 다양한 골재가 혼합되어 미끄럼방지층 내에 상이한 깊이로 침강됨과 함께 산화알루미늄, 금강사 및 이들의 혼합물을 포함함에 따라 미끄럼방지층의 지속적인 마모에도 경도가 우수한 골재의 잔존량이 유지됨으로써 미끄럼저항성이 장기간 유지되고 아크릴 바인더 수지의 점도 조절에 의해 골재가 바인더 수지의 최하부층으로 침강되는 것을 방지하여 도로의 포장면과의 부착력이 개선될 수 있다.
셋째, 단량체 혼합물이 경질 단량체, 연질 단량체 및 카르복실산 단량체를 포함하여 미끄럼방지층의 내자외선성, 내충격성이 향상되면서도 도로바닥재의 도포시 가사시간이 조절됨에 따라 균일도포성 및 시공성이 개선되므로 미끄럼방지층의 마감성이 현저히 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수막현상을 최소화한 고내구성 도로바닥재의 제조방법에 대한 흐름도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수막현상을 최소화한 고내구성 도로바닥재가 대상면에 도포된 상태를 나타낸 단면예시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수막현상을 최소화한 고내구성 도로바닥재가 대상면에 도포된 상태를 나타낸 단면예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수막현상을 최소화한 고내구성 도로바닥재 및 그의 제조방법을 상세히 설명한다.
한편, 이하에서 수막현상을 최소화한 고내구성 도로바닥재와 도로바닥재는 동일한 의미로 이해함이 바람직하며, 동일한 부호로 설명 및 도시한다. 본 발명에 따른 도로바닥재는 도로, 교량, 보행로 등과 같은 대상면에 도포되어 미끄럼방지 효과를 부여하는 것으로, 상기 대상면에 도포된 상기 도로바닥재가 도포 및 경화 건조되면 상기 대상면의 표면에 미끄럼방지층이 형성된다. 이하에서 포장면과 상기 대상면은 동일한 의미인 것으로 이해함이 바람직하다.
| 성분 | 조성비(중량%) | |
| 단량체 혼합물 |
경질 단량체 | 10~15 |
| 연질 단량체 | 6~10 | |
| 카르복실산 단량체 | 1~3 | |
| 소광성 수지 | 2~5 | |
| 열경화성 수지 | 1~2 | |
| 폴리머 | 8.5~12 | |
| 점도조절제 | 0.2~0.5 | |
| 왁스 | 0.3~0.5 | |
| 활성제 | 0.1~0.3 | |
| 안료 | 1~2 | |
| 체질안료 | 26~32 | |
| 분산제 | 0.2~0.4 | |
| 혼합골재 | 26~35 | |
표 1은 본 발명의 일실시예에 따른 도로바닥재에 포함되는 성분 및 그의 조성비를 나타낸 표이다. 상기 도로바닥재는 단량체 혼합물, 소광성 수지, 열경화성 수지, 폴리머, 점도조절제, 왁스, 활성제, 안료, 체질안료, 분산제 및 혼합골재를 포함함이 바람직하다.
상기 단량체 혼합물은 경질 단량체, 연질 단량체 및 카르복실산 단량체가 혼합되어 구비됨이 바람직하며, 상기 경질 단량체, 상기 연질 단량체 및 상기 카르복실산 단량체는 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 각각 10~15 중량%, 6~10 중량%, 1~3 중량% 범위로 포함됨이 바람직하다.
상세히, 상기 경질 단량체는 후술되는 상기 폴리머와의 혼합성 및 시공성을 조절하기 위해 포함되는 것으로, 스타일렌, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, 아크릴로나이트릴, 이소보닐아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 하나로 구비됨이 바람직하다. 더욱이, 상기 경질 단량체는 수평균 분자량이 100 이상이고 유리전이온도(Tg, glass transition temperature)가 100℃인 메틸메타크릴레이트로 구비됨이 더욱 바람직하다.
상기 메틸메타크릴레이트는 경화시 경량이면서도 강도 및 광택, 투명도가 우수한 경질 단량체로서, 자외선에 강하여 상기 미끄럼방지층이 상기 자외선에 의해 노화됨을 방지하여 사용수명이 현저히 연장될 수 있다.
한편, 상기 경질 단량체가 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 10 중량% 미만으로 포함되면 상기 도로바닥재를 제조시 상기 폴리머와의 혼화성이 떨어져 생산성이 저하된다. 또한, 상기 미끄럼방지층의 투명도가 떨어짐으로 인하여 시인성 및 미감이 저하된다.
반면, 상기 경질 단량체가 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 15 중량%를 초과하면 상기 미끄럼방지층의 시인성은 개선되지만 상기 미끄럼방지층의 표면에 과도한 광택으로 인한 슬립성이 증가한다. 또한, 상기 경질 단량체의 함량이 증가함으로 인하여 중합반응이 급속하게 진행된다. 이로 인해, 상기 도로바닥재가 상기 대상면에 균일하게 도포되기 전에 경화반응이 이루어짐으로 인하여 시공성이 저하된다. 그러므로, 상기 경질 단량체는 상기 미끄럼방지층의 투명도 및 미감이 향상되면서도 시공성이 개선되도록 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 10~15 중량%로 포함됨이 바람직하다.
상기 연질 단량체는 상기 도로바닥재의 굽힘성 및 신장률 등의 물성을 조절하기 위해 포함되는 것으로, 2-에틸헥실아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 하나로 구비됨이 바람직하다. 상기의 연질 단량체는 수평균 분자량이 200 이하이고 유리전이온도가 -10~-54℃ 범위인 것으로 선택됨이 바람직하며, 이를 통해 상기 도로바닥재의 굽힘성 및 신장률이 개선되므로 상기 미끄럼방지층의 내충격성이 현저히 향상될 수 있다.
상기 연질 단량체가 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 6 중량% 미만으로 포함되면, 상기 도로바닥재의 유연성이 저하되어 충격에 의한 균열이 발생한다. 반면, 상기 연질 단량체가 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 10 중량%를 초과하여 포함되면, 상기 도로바닥재의 유연성은 개선되지만 경도가 저하되며, 중합반응이 느려져 가사시간이 지연된다. 이로 인해, 상기 미끄럼방지층의 부분적인 미경화 및 경화 지연으로 인하여 상기 혼합골재의 과도한 침하가 발생하므로 상기 도로바닥재와 상기 대상면과의 부착력이 저하되고 상기 미끄럼방지층의 표면이 불균일하게 형성된다. 그러므로, 상기 연질 단량체는 상기 도로바닥재의 유연성이 개선되면서도 가사시간이 바람직한 범위로 조절되도록 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 6~10 중량%로 포함됨이 바람직하다.
상기 카르복실산 단량체는 경도를 개선함과 함께 상기 도로바닥재의 가사시간을 조절하기 위해 포함되는 것으로, 아크릴산, 메타크릴산, 이타코닉산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 하나로 구비됨이 바람직하다. 상기 카르복실산 단량체는 유리전이온도가 100℃ 이상인 것으로 포함되며, 이를 통해 상기 도로바닥재의 반응을 촉진시킴과 함께 경도를 개선시킬 수 있다.
한편, 상기 카르복실산 단량체가 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 1 중량% 미만으로 포함되면, 상기 도로바닥재의 가사시간이 길어지면서 부분적인 미경화로 인한 상기 미끄럼방지층의 균일성이 저하된다. 반면, 상기 카르복실산 단량체가 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 3 중량%를 초과하면 상기 도로바닥재의 가사시간이 과도하게 짧아지면서 반응촉진에 의한 경도가 증가하므로 상기 미끄럼방지층의 크랙이 발생한다. 그러므로 상기 카르복실산 단량체는 상기 도로바닥재의 가사시간 및 상기 미끄럼방지층의 경도가 개선되도록 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 1~3 중량%로 포함됨이 바람직하다.
상기 소광성 수지는 상기 단량체 혼합물 및 상기 폴리머와의 융합성(compatibility)을 통해 상기 미끄럼방지층의 광택이 감소되도록 포함되는 것으로, 상기 미끄럼방지층의 광택 감소를 통한 논슬립성이 현저히 향상될 수 있다. 즉, 상기 소광성 수지가 아크릴기를 포함한 분자량이 높은 휘발성 유기화합물을 포함하지 않는 우레탄 반응 또는 우레아 반응을 통해 상기 도로바닥재의 점도가 상승됨에 따른 점착성을 통해 광택이 감소될 수 있다. 따라서, 상기 도로바닥재에 아크릴계 수지가 포함되더라도 상기 미끄럼방지층의 표면에 왁스가 부상함으로 인한 슬립성 발생을 방지 또는 최소화할 수 있다.
상기 소광성 수지는 폴리프로필렌 글라이콜 또는 아스파틱 에스테르를 이소시아네이트와 반응시켜 합성되는 것으로, 구체적인 합성과정은 다음과 같다.
상세히, 수평균 분자량이 2,000~4,000인 폴리프로필렌 글라이콜 또는 수평균 분자량이 2,000~5,000인 아스파틱 에스테르가 투입된 반응기에 이소포론 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 헥세인 디이소시아네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 하나를 투입하고 70~80℃ 범위 온도로 승온하여 무촉매 및 질소하에서 220~260분간 반응시켜 이소시아네이트 프리폴리머가 형성되도록 한다.
그리고, 상기 이소시아네이트 프리폴리머가 형성된 상기 반응기에 2-하이드록시에틸아크릴레이트 또는 2-하이드록시에틸메타크릴레이트를 투입하여 상기 반응기에 잔존하는 이소시아네이트와의 반응을 종결함에 따라 상기 소광성 수지가 형성될 수 있다. 상기 소광성 수지의 합성이 완료되면 40℃ 이하로 냉각시킨다. 이렇게 합성된 소광성 수지는 점도가 30,000~50,000 mPaㆍs 범위로 형성됨이 바람직하다.
상기 소광성 수지는 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 2~5 중량%로 포함됨이 바람직하다. 이때, 소광성 수지라 함은 소광성을 가짐으로써 도막층의 표면에 미세 요철을 형성하여 빛 산란을 유도함으로써 광택이 억제되며 미끄럼저항성을 가지도록 조성되는 수지인 것으로 이해함이 바람직하다.
상세히, 상기 소광성 수지가 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 2 중량% 미만으로 포함되면 상기 미끄럼방지층의 경도가 상승되어 내충격성이 저하되며, 소광성능을 부여받기 어렵다. 반면, 상기 소광성 수지가 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 5 중량%를 초과하여 포함되면, 상기 미끄럼방지층의 광택이 감소되고 내충격성은 향상되지만 인장강도가 저하되어 상기 미끄럼방지층의 파단이 발생한다. 또한, 상기 미끄럼방지층의 접착강도 시험시 상기 미끄럼방지층의 인장강도가 저하됨으로 인하여 접착강도 역시 낮아지는 문제점이 있다. 그러므로, 상기 소광성 수지는 상기 미끄럼방지층의 물성 및 작업성이 개선되도록 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 2~5 중량%로 포함됨이 바람직하다.
상기 열경화성 수지는 상기 미끄럼방지층의 굽힘성 및 접착성을 개선함과 함께 소광 효과를 부여하기 위해 포함되는 것으로, 우레아 수지, 에폭시 수지, 불포화폴리에스테르 수지, 우레탄 수지, 멜라민 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 하나로 구비됨이 바람직하다. 더욱이, 상기 미끄럼방지층의 소광 효과가 현저히 개선되도록 상기 열경화성 수지는 불포화폴리에스테르 수지를 포함함이 더욱 바람직하다.
상기 열경화성 수지는 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 1~2 중량%로 포함됨이 바람직하다.
상세히, 상기 열경화성 수지가 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 1 중량% 미만으로 포함되면 상기 미끄럼방지층의 굽힘성 및 소광성능이 개선되는 효과를 제공받지 못한다. 반면, 상기 열경화성 수지가 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 2 중량%를 초과하여 포함되면 상기 미끄럼방지층의 접착성능 및 소광성능은 개선되지만 상기 단량체 혼합물, 상기 소광성 수지 및 상기 폴리머와의 융합성이 저하되어 굽힘성이 저하된다. 그러므로, 상기 열경화성 수지는 상기 미끄럼방지층의 굽힘성 및 소광성이 개선되도록 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 1~2 중량%로 포함됨이 바람직하다.
상기 폴리머는 상기 도로바닥재의 바인더로 기능하는 것으로, 수평균 분자량이 60,000~130,000이고 비중이 1.1~1.2 이며 유리전이온도가 60~160℃ 범위인 폴리메틸메타크릴레이트로 구비됨이 바람직하다. 상기 폴리머는 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 8.5~12 중량%로 포함됨이 바람직하다.
상기 폴리머가 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 8.5 중량% 미만으로 포함되면, 상기 미끄럼방지층의 경도는 높아지지만 신장률이 낮아짐으로 인하여 상기 미끄럼방지층의 내충격성, 내스크래치성 및 내후성이 저하된다.
반면, 상기 폴리머가 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 12 중량%를 초과하여 포함되면, 상기 미끄럼방지층의 내충격성, 내스크래치성, 광택성 및 내후성은 개선되지만 신장률이 과도하게 높아지면서 인장강도가 저하되며 이로 인해 상기 미끄럼방지층에 크랙 및 파단이 발생한다. 또한, 상기 미끄럼방지층의 표면에 광택이 필요 이상으로 증가하면서 슬립성이 높아지는 문제가 발생한다.
더욱이, 상기 폴리머가 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 8.5 중량% 미만이거나 12 중량%를 초과하면 상기 폴리머 및 다른 성분과의 접착성 및 용해성이 저하됨으로 인하여 상기 미끄럼방지층의 물성이 저하된다. 그러므로 상기 폴리머는 상기 도로바닥재의 바람직한 물성을 고려하여 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 8.5~12 중량%로 포함됨이 바람직하다.
상기 점도조절제는 상기 도로바닥재의 점성을 조절하기 위해 포함되는 것으로, 클레이, 탈크, 벤토나이트, 실리케이트, 실리콘디옥사이드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되어 구비됨이 바람직하다. 상기 점도조절제는 상기 도로바닥재의 점성을 조절함에 따라 상기 도로바닥재의 사용가능시간, 상기 혼합골재의 침강 및 상기 체질안료의 케이킹 현상을 방지하도록 포함된다.
상기 점도조절제는 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 0.2~0.5 중량%로 포함됨이 바람직하다.
상세히, 상기 점도조절제가 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 0.2 중량% 미만으로 포함되면, 상기 도로바닥재의 점도가 바람직한 점도보다 낮아 비중이 높은 혼합골재의 침전이 발생하며, 이로 인해 상기 혼합골재가 상기 미끄럼방지층에 균일하게 분포되지 못하여 논슬립성을 제공받기 어렵다. 반면, 상기 점도조절제가 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 0.5 중량%를 초과하여 포함되면, 상기 도로바닥재의 점도가 과도하게 증가하여 도포작업성이 저하되며 시공성이 떨어진다. 그러므로, 상기 점도조절제는 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 0.2~0.5 중량%로 포함됨이 바람직하다.
상기 왁스는 상기 도로바닥재의 중합반응시 대기의 산소를 차단하도록 포함되는 것으로, 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스, 파라핀 왁스 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되어 구비됨이 바람직하다.
상기 왁스는 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 0.3~0.5 중량%로 포함됨이 바람직하다.
상세히, 상기 왁스가 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 0.3 중량% 미만으로 포함되면, 대기 중의 산소를 효과적으로 차단하지 못하며, 이로 인해 아크릴 수지의 중합반응이 제대로 이루어지지 않는다. 또한, 상기 미끄럼방지층의 표면이 과도하게 끈적하여 이물질이 용이하게 점착됨으로 인해 오염이 발생한다. 반면, 상기 왁스가 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 0.5 중량%를 초과하면 상기 도로바닥재에 상기 왁스로 인한 유분이 과도하게 증가한다. 이로 인해, 상기 도로바닥재에 상기의 소광성 수지 및 상기 열경화성 수지가 포함됨에도 불구하고 상기 미끄럼방지층의 광택이 증가함에 의하여 수막이 발생하며 미끄럼저항성이 감소된다. 그러므로, 상기 왁스는 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 0.3~0.5 중량%로 포함됨이 바람직하다.
상기 활성제는 상기 미끄럼방지층의 신속한 건조와 함께 상기 왁스로 인한 광택 발생을 감소시키기 위해 포함되는 것으로, 3급 아민류, 금속염 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되어 구비됨이 바람직하다.
상기 활성제는 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 0.1~0.3 중량%로 포함됨이 바람직하다.
상기 활성제가 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 0.1 중량% 미만으로 포함되면, 상기 도로바닥재의 반응성 지연에 따른 상기 미끄럼방지층의 표면 오염 및 경화 건조된 상기 미끄럼방지층의 강도가 저하된다. 반면, 상기 활성제가 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 0.3 중량%를 초과하면, 상기 도로바닥재의 가사시간이 단축되고 상기 미끄럼방지층에 크랙이 발생하는 문제점이 있다. 그러므로, 상기 활성제는 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 0.1~0.3 중량%로 포함됨이 바람직하다.
더욱이, 상기 활성제는 상기 활상기 3급 아민류로서 디메틸아닐린, 디에틸아닐린, 디하이드록시에틸파라톨루이딘 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 하나로 포함됨이 바람직하며, 상기 금속염은 통상의 바닥재에 포함되는 유기금속염 또는 무기금속염에서 선택될 수 있다. 이때, 상기 3급 아민류는 상기 활성제의 전체 중량에 대하여 70~99 중량%로 포함되며, 상기 금속염은 상기 활성제의 전체 중량에 대하여 1~30 중량%로 포함됨이 바람직하다.
상기 안료는 상기 도로바닥재의 색을 부여하기 위해 포함되는 것으로, 상기 도로바닥재의 중합반응시 영향을 미치거나 영향을 받지 않는 무기안료로 선택됨이 바람직하다. 상기 안료는 입도가 0.1~20㎛ 범위의 크기인 미세입자로 상기 도로바닥재에 분산되어 포함되며, 상기 안료의 색상은 상기 미끄럼방지층이 요구되는 구조의 용도 및 주변 환경에 따라 선택될 수 있다.
상기 안료는 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 1~2 중량로 포함됨이 바람직하다.
상세히, 상기 안료가 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 1 중량% 미만으로 포함되면 상기 도로바닥재의 발색력이 저하되며, 상기 대상면이 은폐되지 못한다. 반면, 상기 안료가 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 2 중량%를 초과하여 포함되면 상기 도로바닥재의 발색력과 은폐력은 향상되지만 상기 안료의 사용량 증가로 인하여 제조비용이 증가하여 경제성이 저하된다. 그러므로 상기 안료는 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 1~2 중량%로 포함됨이 바람직하다.
상기 체질안료는 상기 도로바닥재의 도포작업성 및 강도를 위해 포함되는 것으로, 벤토나이트, 점토, 백토, 자토, 고령토, 황산바륨, 침강성 황상바륨, 백아, 경탄산칼슘, 중탄산칼슘, 규조토, 실리카 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되어 구비됨이 바람직하다. 더욱이, 상기 체질안료는 상기 중탄산칼슘; 및 상기 벤토나이트, 상기 점토, 상기 백토, 상기 자토, 상기 고령토, 상기 황상바륨, 상기 침강성 황산바륨, 상기 백아, 상기 경탄산칼슘, 상기 규조토, 상기 실리카 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택될 수 있다.
이때, 상기 체질안료는 입도가 200~400 메쉬(mesh)인 것이 바람직하며, 상기 체질안료의 입도가 200 메쉬 미만이면 상기 미끄럼방지층의 내충격성과 같은 강도가 저하되며, 상기 체질안료의 입도가 400 메쉬를 초과하면 상기 체질안료의 흡유량에 의해 상기 도로바닥재의 점도가 증가하여 도포작업성이 저하된다.
상기 체질안료는 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 26~32 중량%로 포함됨이 바람직하다.
상세히, 상기 체질안료가 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 26 중량% 미만으로 포함되면 상기 체질안료의 흡유성이 낮아 상기 도로바닥재의 점도가 저하되며, 이로 인해 상기 미끄럼방지층의 강도가 약해진다. 반면, 상기 체질안료가 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 32 중량%를 초과하여 포함되면 상기 체질안료의 흡유량이 과도하게 증가하여 상기 도로바닥재의 점도가 상승됨으로 인해 도포작업성이 저하되며, 상기 미끄럼방지층의 강성이 증가하여 충격에 의한 크랙이 발생한다. 그러므로 상기 체질안료는 상기 도로바닥재의 시공성 및 상기 미끄럼방지층의 내구성이 개선되도록 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 26~32 중량%로 포함됨이 바람직하다.
상기 분산제는 상기 안료 및 상기 체질안료의 균일한 분산을 위해 포함되는 것으로, 산성그룹을 가진 공중합체 또는 우레아 용액으로 구비될 수 있으며, 예컨대 BYK사의 산성그룹을 가진 공중합체 또는 우레아 용액으로 조성된 양산품에서 선택될 수 있다.
상기 분산제는 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 0.2~0.4 중량%로 포함됨이 바람직하다.
상기 분산제가 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 0.2 중량% 미만으로 포함되면 상기 안료와 상기 체질안료의 분산이 용이하지 못하여 상기 미끄럼방지층의 두께가 분균일하고 내구성이 저하된다. 반면, 상기 분산제가 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 0.4 중량%를 초과하여 포함되면 상기 안료와 상기 체질안료의 분산력은 향상되지만 상기 분산제의 사용량 증가로 인하여 제조비용이 증가하여 경제성이 저하된다. 그러므로 상기 분산제는 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 0.2~0.4 중량%로 포함됨이 바람직하다.
상기 혼합골재는 상기 미끄럼방지층에 미끄럼저항성을 부여하기 위해 포함되는 것으로, 상기 혼합골재라 함은 경도 및 비중이 상이하고 입도가 0.3mm 내지 5mm 범위인 2종 이상의 골재가 선택되어 혼합된 형태로 구비된 것으로 이해함이 바람직하다. 상세히, 상기 혼합골재는 산화알루미늄, 금강사, 실리카, 현무암, 석영, 이산화규소, 알루미나, 탄화수소, 경옥, 글라스비드, 자갈 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되어 구비됨이 바람직하다. 상기 혼합골재는 입도가 0.3~5mm인 것이 바람직하다.
이때, 상기 혼합골재는 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 26~35 중량%로 포함됨이 바람직하다.
상세히, 상기 혼합골재가 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 26 중량% 미만으로 포함되면 상기 미끄럼방지층의 미끄럼저항성이 저하된다. 반면, 상기 혼합골재가 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 35 중량%를 초과하여 포함되면 상기 대상면과 상기 도로바닥재 간의 젖음성이 저하되어 작업성이 떨어진다. 이로 인해, 상기 미끄럼방지층과 상기 대상면 간의 접착강도가 저하됨으로 인해 차량 운행중 상기 미끄럼방지층이 상기 대상면으로부터 탈락 및 박리되며, 바람직한 미끄럼저항성능을 제공받지 못하며, 차량 또는 보행자의 안전성이 저하된다. 그러므로 상기 혼합골재는 도포작업성, 접착강도가 개선되면서도 바람직한 미끄럼저항성을 부여하기 위해 상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여 26~35 중량%로 포함됨이 바람직하다.
더욱이, 상기 혼합골재는 상기 산화알루미늄, 상기 금강사; 및 상기 실리카, 상기 현무암, 상기 석영, 상기 이산화규소, 상기 알루미나, 상기 탄화수소, 상기 경옥, 상기 글라스비드, 상기 자갈 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택될 수 있다.
상세히, 상기 산화알루미늄 및 상기 금강사는 경도가 9이고, 비중이 3 이상이며 입도가 0.5~1.7mm 범위인 것이 바람직하다. 상기 산화알루미늄, 상기 금강사 및 이들의 혼합물은 상기 혼합골재의 전체 중량에 대하여 적어도 10 중량% 이상으로 포함됨이 바람직하다. 상기 산화알루미늄, 상기 금강사 및 이들의 혼합물이 상기 혼합골재의 전체 중량에 대하여 10 중량% 미만으로 포함되면 상기 미끄럼방지층의 미끄럼저항성 및 마모성이 저하된다.
즉, 상기 혼합골재로서 경질의 골재인 상기 산화알루미늄 및 상기 금강사를 상기의 다른 골재들과 혼합하여 사용함에 따라 상기 미끄럼방지층의 표면의 마모도가 상이하게 형성될 수 있다. 이를 통해, 상기 미끄럼방지층의 미끄럼저항성이 현저히 향상될 수 있다. 또한, 상기의 혼합골재들이 각각 상이한 강도 및 비중을 가지면서 마모도 및 침강 깊이에 차이가 있으며, 이러한 차이를 통해 상기 미끄럼방지층이 지속적으로 마모되더라도 미끄럼저항성이 장기간 유지됨에 따라 사용수명이 현저히 연장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수막현상을 최소화한 고내구성 도로바닥재의 제조방법에 대한 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수막현상을 최소화한 고내구성 도로바닥재가 대상면에 도포된 상태를 나타낸 단면예시이다.
도 1을 참조하면, 상기 도로바닥재는 다음의 일련의 과정을 통해 제조됨이 바람직하다.
상술한 과정을 통해 상기 소광성 수지가 합성된 상기 반응기 내에 상기 단량체 혼합물을 투입 및 반응시켜 1차 반응물이 형성된다(s10). 그리고, 상기 1차 반응물이 형성된 상기 반응기에 상기 폴리머, 상기 열경화성 수지, 상기 왁스 및 상기 활성제가 투입된 후 상기 반응기를 100℃ 이상으로 가온시키고 1 내지 2시간 동안 반응시켜 2차 반응물이 형성된다(s20).
상기의 반응시간이 종료된 후 상기 반응기를 냉각시켜 40℃ 이하로 냉각된 상기 2차 반응물을 상기 반응기에서 혼합기로 투입한다. 그리고, 상기 혼합기가 300 r/min으로 회전되어 교반되는 상기 2차 반응물에 상기 안료가 투입된 후 1000 r/min으로 회전속도를 증가시켜 교반됨에 따라 상기 2차 반응물에 상기 분산제, 상기 안료가 분산된 3차 반응물이 형성된다(s30).
상기 안료가 분산되어 상기 3차 반응물이 형성되면 상기 혼합기의 회전속도가 500 r/min으로 조절되고 상기 체질안료가 투입되어 교반된다. 그리고, 상기 체질안료가 투입된 상기 혼합기에 상기 점도조절제가 투입되고 다시 1000 r/min으로 회전속도를 증가시켜 교반됨에 따라 4차 반응물이 교반 형성된다(s40). 이어서, 상기 4차 반응물에 상기 혼합골재가 투입 및 혼합되면 상기 도로바닥재가 최종 제조된다(s50).
이때, 상기 도로바닥재는 상기의 과정을 통해 상기 4차 반응물의 점도가 상기 혼합골재 및 상기 체질안료의 과도한 침강이 방지될 수 있는 점도로 조절되어 구비된다. 따라서, 상기 도로바닥재는 상기 4차 반응물에 상기 혼합골재 및 상기 체질안료 등이 혼합된 상태로 포장되어 시판될 수 있다. 이를 통해, 상기 도로바닥재를 상기 대상면에 도포하는 과정이 단순화되므로 시공편의성 및 신속성이 현저히 향상될 수 있다.
이때, 도 2를 참조하면, 상기 도로바닥재가 도포되어 형성된 상기 미끄럼방지층(10)의 미끄럼방지 효과가 더욱 향상되도록 상기 도로바닥재가 상기 대상면(k)에 도포된 상태에서 요철형성용 롤러(1)에 의해 가압됨에 따라 요철형성층(3)이 더 형성될 수 있다.
상기 요철형성용 롤러(1)는 회전식 몸체부(1a)의 외면에 기설정된 간격으로 배치된 기둥 형상의 가압돌기(1b)가 반경 외측방향으로 복수개로 돌설된다. 또는, 상기 가압돌기(1b)는 상기 몸체부(1a)의 원주방향을 따라 기설정된 간격으로 이격되되 소정의 두께를 갖는 수직 또는 수평의 프레임으로 구비될 수도 있다.
그리고, 상기 대상면(k)에 도포된 상기 도로바닥재가 경화 건조되기 전 상기 요철형성용 롤러(1)가 상면부를 따라 회전 이동된다. 이에 따라, 상기 미끄럼방지층(10)의 상면부에는 상기 요철형성층(3)이 상기 가압돌기(1b)의 단부면 형상에 대응하는 요홈(3a) 및 철부(3b)를 포함하여 형성될 수 있다.
더욱이, 도로바닥재는 상기 요철형성용 롤러(1)의 회전력 및 하중에 의해 상기 가압돌기(1b)의 단부면에 가압되면서 상기 대상면(k)측으로 밀착되므로 상기 미끄럼방지층(10)의 부착강도가 더욱 개선될 수 있다.
| 성분 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 비교예1 | 비교예2 | |
| 단량체 혼합물 |
경질 단량체 | 10.0 | 13.0 | 13.5 | 13.0 | 13.0 |
| 연질 단량체 | 6.0 | 8.0 | 10.0 | 8.0 | 8.0 | |
| 카르복실산 단량체 | 1.0 | 2.0 | 3.0 | 2.0 | 2.0 | |
| 소광성 수지 | 2.5 | 4.0 | 5.0 | 4.0 | 4.0 | |
| 열경화성 수지 | 1.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | |
| 폴리머 | 9.0 | 9.5 | 11.0 | 9.7 | 9.7 | |
| 점도조절제 | 0.5 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | |
| 왁스 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.2 | 0.7 | |
| 활성제 | 0.2 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | |
| 안료 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | |
| 체질안료 | 32.0 | 29.0 | 26.0 | 29.0 | 28.5 | |
| 분산제 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | |
| 혼합골재 | 35.0 | 29.0 | 26.0 | 29.0 | 29.0 | |
| 합계 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
| 구분 | 접착성능 평가 | 마모성능 평가 | ||||||
| 100시간 | 200시간 | 500시간 | 1000시간 | 100시간 | 200시간 | 500시간 | 1000시간 | |
| 실시예1 | 우수 | 양호 | 양호 | 양호 | 우수 | 우수 | 우수 | 양호 |
| 실시예2 | 우수 | 우수 | 우수 | 우수 | 우수 | 우수 | 우수 | 우수 |
| 실시예3 | 우수 | 우수 | 우수 | 우수 | 우수 | 양호 | 양호 | 저하 |
| 구분 | 마른 바탕 | 젖은 바탕 | ||||||||
| 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 비교예1 | 비교예2 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 비교예1 | 비교예2 | |
| 1회 | 74 | 69 | 66 | 69 | 60 | 68 | 65 | 62 | 62 | 48 |
| 2회 | 73 | 68 | 68 | 71 | 62 | 70 | 67 | 60 | 66 | 53 |
| 3회 | 73 | 70 | 65 | 70 | 63 | 67 | 65 | 63 | 65 | 52 |
| 평균 | 73.33 | 69 | 66.33 | 70 | 61.66 | 68.33 | 65.66 | 61.66 | 64.33 | 51 |
표 2는 각 실시예 및 비교예에 따른 도로바닥재의 조성비를 나타낸 표이다.
그리고, 표 3은 상기 표 2에 나타난 조성비로 제조된 각 실시예에 따른 도로바닥재를 22%로 희석된 벤조일퍼록사이드와 100:2.4의 중량비율로 혼합후 100mmx100mmx2mm 크기의 철판에 3mm 두께로 도포한 시편을 제작한 후의 접착성능 및 마모성능 평가의 결과이다.
각 상기 실시예의 접착성능 및 마모성능에 대한 평가는 상기 시편을 상온에서 약 7일 경화 건조 후 촉진내후성능 1000시간을 진행하고 진행하였으며, 100시간, 200시간, 500시간, 1000시간 후에 시편에 경화 건조되어 형성된 미끄럼방지층의 접착성능 및 마모성능을 평가하였다. 이때, 접착성능은 상기 미끄럼방지층의 Pull-off test 및 peel test를 통해 평가하였으며, 마모성능은 마모감량을 측정하여 마모감량이 100mg 이하는 우수, 150mg 이하는 양호, 200mg 이하는 저하, 250mg 이상은 불량으로 평가하였다.
상기 표 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따라 조성된 도로바닥재가 도포 및 경화 건조되어 형성된 상기 미끄럼방지층의 접착성능 및 마모성능이 우수한 것을 확인할 수 있다. 특히, 상기 혼합골재의 함량이 높을수록 상기 미끄럼방지층의 마모성능이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
표 4는 상기와 같이 제작한 각 실시예 및 각 비교예에 따른 시편에 대한 미끄럼저항 평가의 결과이다. 상기 미끄럼저항 시험은 KS F 2375에 따라 BPN을 측정하였으며, 마른 바탕 및 젖은 바탕을 평가하여 수막현상에 따른 미끄럼저항을 평가하였다. KS F 2375 평가 방법에 따라 콘크리트 블록 300mmx300mmx50mm로 준비된 공시체에 각 실시예 및 각 비교예에 따른 도로바닥재를 3mm로 도포하고 경화 건조 후 평가를 실시하였다. 이때, 상기 미끄럼저항 성능은 미끄럼저항 수치인 BPN이 65이상인 경우 우수한 것으로 판단하였다.
상기 표 4에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따라 조성된 도로바닥재가 도포 및 경화 건조되어 형성된 상기 미끄럼방지층의 미끄럼저항 성능이 전반적으로 양호한 것을 확인할 수 있었다. 특히, 실시예 2에 따라 제조된 도로바닥재는 접착성능, 마모성능 및 미끄럼저항 성능까지 전반적으로 우수한 것을 확인할 수 있었다. 더욱이, 실시예 2와 비교예 2를 참조하면, 왁스의 함량에 따라 젖은 바탕에서의 미끄럼저항성 수치가 급격히 저하되는 것을 확인할 수 있었다.
| 항목 | 미끄럼저항(BPN) | 접착강도 | 충격강도 |
| 결과값 | 65 | 1.7(바탕면 파괴) | 이상없음 |
| 항목 | 마모율 | 미끄럼저항(BPN) |
| 결과값 | 0.2% | 61 |
| 항목 | 마모율 | 미끄럼저항(BPN) |
| 결과값 | 0.3% | 60 |
표 5는 실시예 2를 SPS-F KTS-1102-1890에 따른 평가를 통해 미끄럼저항성능, 접착강도, 내충격성의 항목을 추가로 평가하였다.
이때, 접착강도 평가는 KS F 2368에 규정한 방법 중 실험실에서 상기 표 2에 나타낸 조성비로 공시체를 제작하여 실시하였으며, 각 공시체당 3회 측정 후 평균값을 소수점 이하 1자리로 끝맺음하여 성능을 평가하였다. 그리고, 내충격성은 300g의 추가 500mm 높이에서 낙하시 1.5줄(J)의 힘에 따른 표면 탈락 및 크랙 발생 등의 외관 상태를 육안으로 확인하여 평가하였다. 미끄럼저항성 시험은 KS F 2375에 규정한 미끄럼저항성 평가방법에 따라 실시하였다.
그리고, 표 6 및 표 7은 SPS-F KTS-1102-1890에 따른 평가를 통해 마모율 및미끄럼저항성능을 추가로 평가하였다. 이때, 상기 표 6은 상기 공시체의 표면을 100만회 마모 후의 마모율 및 미끄럼저항성능을 평가한 것이고, 상기 표 7은 상기 공시체의 표면을 200만회 마모 후의 마모율 및 미끄럼저항성능을 평가한 것이다.
표 5 내지 표 7에서 보는 바와 같이, 상기 실시예 2를 기반으로 조성된 상기 도로바닥재를 도포 및 경화 건조하여 형성된 미끄럼방지층은 마모율 및 미끄럼저항성이 SPS-F KTS-1102-1890에 따른 평가의 기준치인 마모율 1% 이하, 미끄럼저항성 55 이상의 기준치보다 높은 것을 확인할 수 있었다.
이때, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형예는 본 발명의 범위에 속한다.
1: 요철형성용 롤러 2: 혼합골재
3: 요철형성층 10: 미끄럼방지층
3: 요철형성층 10: 미끄럼방지층
Claims (5)
- 대상면에 도포 및 경화되어 미끄럼방지층을 형성하는 도로바닥재에 있어서,
경질 단량체, 연질 단량체 및 카르복실산 단량체가 혼합되어 구비되는 단량체 혼합물;
폴리프로필렌 글라이콜 또는 아스파틱 에스테르를 이소시아네이트와 반응시켜 형성되는 소광성 수지;
우레아 수지, 에폭시 수지, 불포화폴리에스테르 수지, 우레탄 수지, 멜라민 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 열경화성 수지;
수평균 분자량이 60,000 내지 130,000이고 비중이 1.1 내지 1.2이며 유리전이온도가 60℃ 내지 160℃ 범위인 폴리메틸메타크릴레이트로 구비되는 폴리머;
상기 도로바닥재의 점성을 조절하기 위한 점도조절제;
상기 도로바닥재의 중합반응시 대기의 산소를 차단하도록 포함되는 왁스;
아민류 및 금속염으로 선택되는 활성제;
무기안료로 선택되는 안료;
입도가 200~400 메쉬 범위로 구비되는 체질안료;
상기 안료 및 상기 체질안료가 상기 도로바닥재 내에 균일하게 분산되도록 포함되는 분산제; 및
경도 및 비중이 상이하고 입도가 0.3mm 내지 5mm 범위인 2종 이상의 골재가 선택되어 구비되는 혼합골재를 포함하는 수막현상을 최소화한 고내구성 도로바닥재. - 제 1 항에 있어서,
상기 혼합골재는 산화알루미늄, 금강사; 및 실리카, 현무암, 석영, 이산화규소, 알루미나, 탄화수소, 경옥, 글라스비드, 자갈 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되되,
상기 산화알루미늄 및 상기 금강사는 경도가 9 이상이고 비중이 3 이상이며 입도가 0.5mm 내지 1.7mm 범위인 것으로 구비됨을 특징으로 하는 수막현상을 최소화한 고내구성 도로바닥재. - 제 1 항에 있어서,
상기 도로바닥재의 전체 중량에 대하여,
상기 단량체 혼합물은 상기 경질 단량체 10~15 중량%, 상기 연질 단량체 6~10 중량%, 상기 카르복실산 단량체 1~3 중량%로 구성되며,
상기 소광성 수지 2~5 중량%, 상기 열경화성 수지 1~2 중량%, 상기 폴리머 8.5~12 중량%, 상기 점도조절제 0.2~0.5 중량%, 상기 왁스 0.3~0.5 중량%, 상기 활성제 0.1~0.3 중량%, 상기 안료 1~2 중량%, 상기 체질안료 26~32 중량%, 상기 분산제 0.2~0.4 중량%, 상기 혼합골재 26~35 중량%로 포함됨을 특징으로 하는 수막현상을 최소화한 고내구성 도로바닥재. - 제 1 항에 있어서,
상기 경질 단량체는 스타일렌, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, 아크릴로나이트릴, 이소보닐아크릴레이트 및 이들의 혼합물에서 이루어진 군 중에서 선택되고,
상기 연질 단량체는 2-에틸헥실아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되며,
상기 카르복실산 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 이타코닉산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택됨을 특징으로 하는 수막현상을 최소화한 고내구성 도로바닥재. - 폴리프로필렌 글라이콜 또는 아스파틱 에스테르를 반응기 내에서 이소시아네이트와 반응시켜 점도가 30,000 내지 50,000 mPaㆍs 범위로 형성된 소광성 수지에 경질 단량체와, 연질 단량체와, 카르복실산 단량체를 포함하는 단량체 혼합물을 투입 및 반응시켜 1차 반응물이 형성되는 제1단계;
상기 1차 반응물이 형성된 상기 반응기에 폴리머, 열경화성수지, 왁스, 및 활성제가 투입 및 100℃ 이상으로 가온시키고 1 내지 2시간 동안 반응시켜 2차 반응물이 형성되는 제2단계;
상기 반응기를 냉각시켜 40℃ 이하로 냉각된 상기 2차 반응물을 혼합기로 투입하되, 상기 혼합기가 300 r/min으로 회전되어 교반되는 상기 2차 반응물에 분산제, 안료가 투입된 후 1000 r/min으로 회전되어 상기 안료가 분산된 3차 반응물이 형성되는 제3단계;
상기 3차 반응물이 형성된 상기 혼합기의 회전속도가 500 r/min으로 조절되고 체질안료가 투입되어 교반되되, 상기 체질안료가 투입된 상기 혼합기에 점도조절제가 투입되고 1000 r/min 이상으로 회전되어 4차 반응물이 교반 형성되는 제4단계; 및
상기 4차 반응물에 혼합골재가 투입 및 혼합되어 도로바닥재가 최종 제조되는 제5단계를 포함하는 수막현상을 최소화한 고내구성 도로바닥재의 제조방법.
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