KR102578898B1 - 내구성이 개선된 고기능성 미끄럼 방지 포장재 조성물 및 이를 이용한 미끄럼 방지 포장 시공 방법 - Google Patents

내구성이 개선된 고기능성 미끄럼 방지 포장재 조성물 및 이를 이용한 미끄럼 방지 포장 시공 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고기능성 혼화제 10 내지 70 중량%, 고기능성 충전재 25 내지 85 중량% 및 경화속도 조절제 0.1 내지 10 중량%를 포함하되,
상기 고기능성 혼화제는 메틸메타크릴레이트 및 2-에틸헥실 아크릴레이트의 중합체 및 불포화 카르복실산 단량체를 함유하는 코어부와; 스티렌, 폴리(메틸메타크릴레이트), 부틸(메타)아크릴레이트, 다관능성 아크릴레이트, 이들의 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 함유하는 쉘부를 포함하여 이루어지는 고기능성 아크릴 수지를 함유하는 것이고;
상기 고기능성 충전재는 경화속도 조절제와 프리 믹싱되어, 침전방지, 분산성 향상, 중합 촉진 및 결합력 개선 성능을 갖는 중합 촉진 결합체를 형성하는 것이고;
상기 고기능성 충전재는 중질탄산칼슘 100 중량부와, 이산화규소 30 내지 100 중량부, 메타규산칼슘 5 내지 30 중량부, 지르코니아(ZrO2) 1 내지 10 중량부, 제올라이트 1 내지 10 중량부 및 안료 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 사용함으로써;
노면의 미끄럼 방지 성능이 향상되어 보행자와 운전자의 안전을 확보하고, 도로 시설물의 열화를 방지함으로써, 공용기간 연장과 유지보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 내구성이 개선된 고기능성 미끄럼 방지 포장재 조성물 및 이를 이용한 미끄럼 방지 포장 시공 방법에 관한 것이다.

Description

내구성이 개선된 고기능성 미끄럼 방지 포장재 조성물 및 이를 이용한 미끄럼 방지 포장 시공 방법{High functional non-slip pavement composition with improved durability and constructing method using the same}
본 발명은 노면의 미끄럼 방지 성능이 향상되어 보행자와 운전자의 안전을 확보하고, 도로포장의 열화를 방지함으로써, 공용기간 연장과 유지보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있도록 내구성이 개선된 고기능성 미끄럼 방지 포장재 조성물 및 이를 이용한 미끄럼 방지 포장 시공 방법에 관한 것이다.
아스팔트나 콘크리트로 포장된 도로는 노면이 견고하고 평탄하기 때문에 차량 주행시 쾌적하고 양호한 승차감을 주는 반면에, 고속으로 주행하거나 혹은 눈, 비가 온 경우 노면이 상당히 미끄러워져 커브길, 비탈길 등과 같은 위험지역에서 교통사고가 자주 발생하게 된다는 문제를 갖는다. 이에 고속도로, 경사진 도로, 굴곡 도로 및 스쿨 존(school zone) 등의 도로에는 미끄럼 현상을 방지하기 위하여 다양한 형태의 미끄럼 방지 포장재가 도포되어 바닥 시공됨으로써 도로 위를 다니는 각종 차량이나 보행자 등이 미끄러져 안전사고가 발생되는 것을 방지하고 있다.
이러한 미끄럼 방지 포장 시공은 시공면과 바퀴와의 접촉 저항을 증대시켜 제동 거리를 단축시킴으로써 미끄럼 현상을 방지할 수 있다. 이에 도로의 사용 기간이 증가함에 따라 포장의 미끄럼 저항성이 전 구간에 걸쳐서 일정 수준 이하로 떨어지는 경우에는 포장의 유지관리 측면에서 근본적으로 미끄럼 저항을 높이기 위해 미끄럼 방지 포장재를 이용하여 도로를 보수하며, 최근 이러한 미끄럼 방지 포장재는 도로 이외에도 보행 시 미끄러지기 쉬운 장소인 건축물의 옥상, 야외주차장, 공원 등에도 도포함에 따라 그 수요가 급증하고 있다.
종래의 미끄럼 방지 포장재로는 무용제 에폭시, 우레탄, 알키드 수지(alkyd reisn) 등의 수지가 도입되어 사용되었으나, 인장강도와 같은 강도특성이 열악하여 내구기한이 1 내지 2년 정도 밖에 되지않는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 메틸메타크릴레이트 수지(methyl methacrylate resin, MMA)를 포함하는 미끄럼 방지 포장재를 제시하였다. 이러한 메틸메타크릴레이트 수지는 노면과의 접착력, 신장율, 시공성 등이 우수한 장점은 있으나, 마모성, 균열저항성 및 내구성이 낮고, 특히, 물이 있는 경우 미끄럼 계수가 급격히 낮아져 오히려 일반 도로보다 더 미끄러울 수 있으며 또한, 배수가 되지 않아 보행자나 주행 차량에게 오히려 위험할 수 있는 문제점이 있었다.
이에, 도로 포장면과의 부착강도 및 인장강도와 같은 강도특성이 우수하고, 도로 포장면에 미끄럼 방지 포장 시공된 후에도 우수한 마모성을 발휘하여, 도로 바닥으로부터 박리, 탈리되지 않으며, 균열과 크랙 발생에 대한 저항성이 우수하고, 내구성이 우수하여, 공용기간 연장과 유지보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있으며, 물 배수 및 투수가 용이하여, 물이 고이지 않고 우천시에도 미끄럼 저항성이 낮아지지 않는 미끄럼 방지 포장재 조성물 및 이를 이용한 미끄럼 방지 포장 시공방법의 개발이 시급한 실정이다.
한편, 최근 산업화와 도시화가 급속히 진행되면서 주거, 상업, 공공시설 등이 늘어나 녹지 면적이 줄어들고, 각종 인공열과 대기오염 물질로 인해 도시 상공의 기온이 주변 지역보다 높아지는 현상이 발생되기 시작했는데, 이러한 현상을 바로 열섬(Heat Island) 현상이라 부른다. 열섬 현상의 가장 큰 원인은 도시에 건설되는 아스팔트나 콘크리트 구조물 등의 인공 구조물에 있다. 이 인공구조물은 낮 동안 태양 에너지를 열로 흡수하고 저장하였다가, 야간이 되면 방출하여 열대야와 도심 열섬 현상을 야기하게 된다.
이에 따라 최근 도시부의 도로 등을 중심으로 보행자의 열 환경을 개선하거나 열섬 현상을 완화시키기 위해 노면 온도의 상승을 억제시키는 포장기술 개발이 주목받고 있으며, 지속적인 연구가 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-1022197호 대한민국 등록특허 제10-1094429호 대한민국 등록특허 제10-1935197호 대한민국 등록특허 제10-2356065호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 일 구현예는 노면의 미끄럼 방지 성능을 향상시키면서, 포장재의 균열, 깨짐, 들뜸, 박리 및 탈리를 방지할 수 있고, 우천시에도 미끄럼 저항성이 낮아지지 않으며, 열섬현상을 저감시킬 수 있는 내구성이 개선된 고기능성 미끄럼 방지 포장재 조성물 및 이를 이용한 미끄럼 방지 포장 시공 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 구현예는 고기능성 혼화제 10 내지 70 중량%, 고기능성 충전재 25 내지 85 중량% 및 경화속도 조절제 0.1 내지 10 중량%를 포함하되,
상기 고기능성 혼화제는 메틸메타크릴레이트 및 2-에틸헥실 아크릴레이트의 중합체 및 불포화 카르복실산 단량체를 함유하는 코어부와; 스티렌, 폴리(메틸메타크릴레이트), 부틸(메타)아크릴레이트, 다관능성 아크릴레이트, 이들의 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 함유하는 쉘부를 포함하여 이루어지는 고기능성 아크릴 수지를 함유하는 것이고;
상기 고기능성 충전재는 경화속도 조절제와 프리 믹싱되어, 침전방지, 분산성 향상, 중합 촉진 및 결합력 개선 성능을 갖는 중합 촉진 결합체를 형성하는 것이고;
상기 고기능성 충전재는 중질탄산칼슘 100 중량부와, 이산화규소 30 내지 100 중량부, 메타규산칼슘 5 내지 30 중량부, 지르코니아(ZrO2) 1 내지 10 중량부, 제올라이트 1 내지 10 중량부 및 안료 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것인 내구성이 개선된 고기능성 미끄럼 방지 포장재 조성물을 제공한다.
상기 고기능성 아크릴 수지는
메틸메타크릴레이트 100 중량부, 2-에틸헥실 아크릴레이트 1 내지 30 중량부, 불포화 카르복실산 단량체 1 내지 30 중량부, 술포이소프탈릭산 0.1 내지 10 중량부, 분산제 0.01 내지 5 중량부 및 중합개시제 0.01 내지 5 중량부를 혼합하여 중합반응을 개시하는 단계(S1);
상기 반응물에, 스티렌-부틸아크릴레이트 공중합체 1 내지 30 중량부, 폴리(메틸메타크릴레이트)-부틸(메타)아크릴레이트 공중합체 0.1 내지 20 중량부, 폴리포스포릭산 0.1 내지 10 중량부 및 다관능성 아크릴레이트 0.01 내지 5 중량부를 더욱 혼합하여 중합반응을 진행하는 단계(S2);
상기 반응물에, 아릴트리알콕시실란 0.1 내지 20 중량부, 메틸실란올 만누로네이트 0.01 내지 5 중량부, 공기 차단제 0.01 내지 5 중량부, 분산제 0.01 내지 5 중량부 및 중합 방지제 0.01 내지 5 중량부를 더욱 혼합하여 중합반응을 종결하는 단계(S3);를 포함하는 방법으로 제조되는 것이고;
상기 아릴트리알콕시실란은
나프틸트리메톡시실란, 나프틸트리에톡시실란 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다.
상기 고기능성 충전재는 소코나이트(sauconite) 0.1 내지 5 중량부를 더욱 포함하는 것이고;
상기 소코나이트(sauconite)는 액상 유제놀에 5 내지 30 g/mL 비율로 혼합하여, 40 내지 60 ℃의 온도에서 3 내지 30 시간 동안 숙성하여 준비되는 것일 수 있다.
상기 고기능성 충전재는 파이로프로틴 섬유 0.1 내지 5 중량부를 더욱 포함하는 것이고;
상기 파이로프로틴 섬유는 실크 피브로인을 500 내지 800 ℃의 온도에서 0.5 내지 1 시간 동안 0.5 내지 2 Mpa의 장력을 가하여 서서히 연신함과 동시에 열처리하는 제1 열처리 단계; 및 상기 제1 열처리 후 1500 내지 2000 ℃의 온도에서 열처리하는 제2 열처리 단계;를 포함하는 방법으로 제조되는 것일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 일 구현예는 상기 내구성이 개선된 고기능성 미끄럼 방지 포장재 조성물을 이용한 미끄럼 방지 포장 시공 방법으로서,
아스팔트 콘크리트나 시멘트 콘크리트 포장면의 열화부위, 이물질, 오염물질 등을 제거하는 전처리 단계; 상기 전처리 단계 후 시공 포장면을 표면 건조하는 단계; 및 상기 건조된 상부에 상기 내구성이 개선된 고기능성 미끄럼 방지 포장재 조성물을 도포하고 양생하는 단계를 포함하는 미끄럼 방지 포장 시공 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 내구성이 개선된 고기능성 미끄럼 방지 포장재 조성물 및 이를 이용한 미끄럼 방지 포장 시공 방법에 의하면; 도로 포장면과의 부착강도, 신장율 및 인장강도 등의 강도특성이 개선되고, 우수한 내마모성 및 균열 저항성을 발휘하며, 포장재에 함유된 골재의 탈락 정도가 개선되어, 포장재의 균열, 깨짐, 들뜸, 박리 및 탈리가 방지됨과 동시에 노면의 미끄럼 방지 성능이 향상되는 효과가 있다. 또한, 물의 배수 및 투수가 용이하여, 물이 고이지 않고 우천시에도 미끄럼 저항성이 낮아지지 않는 효과가 있다. 또한, 내구성, 방수성, 내수성, 내화학성, 단열성, 차열성이 우수하고, 자외선 및 적외선을 흡수하여 노면 온도를 낮추어 열섬현상을 저감시키는 효과와 융빙효과를 얻을 수 있는 효과가 있다. 이로써, 보행자와 운전자의 안전을 확보할 뿐만 아니라, 도로 시설물의 열화를 방지함으로써, 공용기간 연장과 유지보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 일 구현예는 고기능성 혼화제 10 내지 70 중량%, 고기능성 충전재 25 내지 85 중량% 및 경화속도 조절제 0.1 내지 10 중량%를 포함하되,
상기 고기능성 혼화제는 메틸메타크릴레이트 및 2-에틸헥실 아크릴레이트의 중합체 및 불포화 카르복실산 단량체를 함유하는 코어부와; 스티렌, 폴리(메틸메타크릴레이트), 부틸(메타)아크릴레이트, 다관능성 아크릴레이트, 이들의 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 함유하는 쉘부를 포함하여 이루어지는 고기능성 아크릴 수지를 함유하는 것이고;
상기 고기능성 충전재는 경화속도 조절제와 프리 믹싱되어, 침전방지, 분산성 향상, 중합 촉진 및 결합력 개선 성능을 갖는 중합 촉진 결합체를 형성하는 것이고;
상기 고기능성 충전재는 중질탄산칼슘 100 중량부와, 이산화규소 30 내지 100 중량부, 메타규산칼슘 5 내지 30 중량부, 지르코니아(ZrO2) 1 내지 10 중량부, 제올라이트 1 내지 10 중량부 및 안료 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것인 내구성이 개선된 고기능성 미끄럼 방지 포장재 조성물을 제공한다.
이러한 본 발명의 일 구현예에 따른 내구성이 개선된 고기능성 미끄럼 방지 포장재 조성물 및 이를 이용한 미끄럼 방지 포장 시공 방법에 의하면; 도로포장면과의 부착강도, 신장율 및 인장강도 등의 강도특성이 개선되고, 우수한 내마모성 및 균열 저항성을 발휘하며, 포장재에 함유된 골재의 탈락 정도가 개선되어, 포장재의 균열, 깨짐, 들뜸, 박리 및 탈리가 방지됨과 동시에 노면의 미끄럼 방지 성능이 향상되는 효과가 있다. 또한, 물의 배수 및 투수가 용이하여, 물이 고이지 않고 우천시에도 미끄럼 저항성이 낮아지지 않는 효과가 있다. 또한, 내구성, 방수성, 내수성, 내화학성, 단열성, 차열성이 우수하고, 자외선 및 적외선을 흡수하여 노면 온도를 낮추어 열섬현상을 저감시키는 효과와 융빙효과를 얻을 수 있는 효과가 있다. 이로써, 보행자와 운전자의 안전을 확보할 뿐만 아니라, 도로 시설물의 열화를 방지함으로써, 공용기간 연장과 유지보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
보다 구체적으로, 본 발명에서 사용되는 상기 고기능성 혼화제는 도로포장면과의 부착강도, 신장율 및 인장강도 등의 강도특성이 개선되고, 우수한 내마모성 및 균열 저항성이 발휘되고, 내구성, 방수성, 내수성, 내화학성, 단열성, 차열성이 우수하고, 자외선 및 적외선을 흡수하여 노면 온도를 낮추어 열섬현상을 저감시키는 효과와 융빙효과를 얻을 수 있는 기능을 한다. 이러한 상기 고기능성 혼화제는 상기한 개선효과를 고려하여, 본 발명의 일 구현예에 따른 내구성이 개선된 고기능성 미끄럼 방지 포장재 조성물에 10 내지 70 중량% 범위로 함유되는 것이 좋다.
상기 고기능성 혼화제는 메틸메타크릴레이트 및 2-에틸헥실 아크릴레이트의 중합체 및 불포화 카르복실산 단량체를 함유하는 코어부와; 스티렌, 폴리(메틸메타크릴레이트), 부틸(메타)아크릴레이트, 다관능성 아크릴레이트, 이들의 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 함유하는 쉘부를 포함하여 이루어지는 고기능성 아크릴 수지를 함유하는 것일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 고기능성 아크릴 수지는 메틸메타크릴레이트 100 중량부, 2-에틸헥실 아크릴레이트 1 내지 30 중량부, 불포화 카르복실산 단량체 1 내지 30 중량부, 술포이소프탈릭산 0.1 내지 10 중량부, 분산제 0.01 내지 5 중량부 및 중합개시제 0.01 내지 5 중량부를 혼합하여 중합반응을 개시하는 단계(S1); 상기 반응물에, 스티렌-부틸아크릴레이트 공중합체 1 내지 30 중량부, 폴리(메틸메타크릴레이트)-부틸(메타)아크릴레이트 공중합체 0.1 내지 20 중량부, 폴리포스포릭산 0.1 내지 10 중량부 및 다관능성 아크릴레이트 0.01 내지 5 중량부를 더욱 혼합하여 중합반응을 진행하는 단계(S2); 상기 반응물에, 아릴트리알콕시실란 0.1 내지 20 중량부, 메틸실란올 만누로네이트 0.01 내지 5 중량부, 공기 차단제 0.01 내지 5 중량부, 분산제 0.01 내지 5 중량부 및 중합 방지제 0.01 내지 5 중량부를 더욱 혼합하여 중합반응을 종결하는 단계(S3);를 포함하는 방법으로 제조되는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
먼저, 상기 고기능성 혼화제는 메틸메타크릴레이트 100 중량부, 2-에틸헥실 아크릴레이트 1 내지 30 중량부, 불포화 카르복실산 단량체 1 내지 30 중량부, 술포이소프탈릭산 0.1 내지 10 중량부, 분산제 0.01 내지 5 중량부 및 중합개시제 0.01 내지 5 중량부를 혼합하여 중합반응을 개시하는 단계(S1)를 수행한다. 이로써, 상기 고기능성 아크릴 수지의 코어부를 형성할 수 있다.
이때, 상기 메틸메타크릴레이트는 망상구조를 형성하여, 도로 포장면과의 부착강도, 신장율 및 인장강도 성능을 개선하고, 우수한 균열 저항성, 내구성, 방수성, 내수성, 내화학성, 내후성을 구현하는 기능을 한다.
이하, 상기 고기능성 혼화제를 구성하는 다른 구성성분들의 함량은 상기 메틸메타크릴레이트 100 중량부를 기준으로 한다.
상기 2-에틸헥실 아크릴레이트는 망상구조를 형성하여, 도로 포장면과의 부착강도 및 인장강도 성능을 개선하고, 우수한 내마모성, 내구성, 방수성, 내수성, 내화학성, 내후성을 구현하는 기능을 한다.
상기 2-에틸헥실 아크릴레이트는 상기 메틸메타크릴레이트 100 중량부에 대하여, 1 내지 30 중량부 범위로 함유되는 것이 좋다. 상기 2-에틸헥실 아크릴레이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있을 수 있고, 상기 2-에틸헥실 아크릴레이트의 함량이 너무 많은 경우에는 충격저항성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 불포화 카르복실산 단량체는 도로 포장면과의 부착강도, 신장율 및 인장강도 등의 강도특성이 개선되고, 우수한 균열 저항성을 구현하는 기능을 한다.
이러한 상기 불포화 카르복실산 단량체는 아크릴산, 메타 아크릴산, 크로톤산, 말레산, 무수말레인산, 시트라콘산, 무수시트라콘산, 이타콘산, 무수이타콘산, 푸마린산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 불포화 카르복실산 단량체는 상기 메틸메타크릴레이트 100 중량부에 대하여, 1 내지 30 중량부 범위로 함유되는 것이 좋다. 상기 불포화 카르복실산 단량체의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있을 수 있고, 상기 불포화 카르복실산 단량체의 함량이 너무 많은 경우에는 충격저항성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 술포이소프탈릭산은 중합안정성을 향상시켜 신장율 및 인장강도 등의 강도특성이 개선되고, 우수한 균열 저항성, 내구성, 단열성, 자외선 및 적외선을 흡수하여 노면 온도를 낮추어 열섬현상을 저감시키는 효과와 융빙효과를 구현하는 기능을 한다.
상기 술포이소프탈릭산은 상기 메틸메타크릴레이트 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 좋다. 상기 술포이소프탈릭산의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있을 수 있고, 상기 술포이소프탈릭산의 함량이 너무 많은 경우에는 내수성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 분산제는 우수한 분산성을 구현하여 조성물의 균일한 물성을 확보하는 기능을 한다.
이러한 상기 분산제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로, 그 종류를 특별히 제한하지 않으나, 비제한적인 예를들면, BYK사의 DISPERBYK-066N, DISPERBYK-182, DISPERBYK-193, DISPERBYK-9076, DISPERBYK-9077 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 분산제는 상기 메틸메타크릴레이트 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 좋다. 상기 분산제의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있을 수 있고, 상기 분산제의 함량이 너무 많은 경우에는 강도성능이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 중합개시제는 반응속도를 향상시켜 중합반응을 개시함으로써, 망상구조를 형성하여 본 발명의 효과를 구현하도록 하는 기능을 한다.
이러한 상기 중합개시제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로, 그 종류를 특별히 제한하지 않으나, 비제한적인 예를들면, 벤조일 퍼옥사이드(benzoyl peroxide), 라우릴 퍼옥사이드(lauryl peroxide), 1,1,3,3-테트라메틸부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트(1,1,3,3-tetramethylbutylperoxy-2-ethylhexanoate), 디옥타노일 퍼옥사이드(dioctanoyl peroxide), 디데타노일퍼옥사이드(didetanocyl peroxide) 등과 같은 퍼옥사이드계 화합물과, 2,2'-아조비스(이소부틸로니트릴)[(2,2'-azobis(isobutylnitrile)), 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)[2,2'-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile)], 2,2'-아조비스(메틸부틸로니트릴)[2,2'-azobis(methylbutylronitrile)], 1,1'-아조비스(시클로헥산카보니트릴)[1,1'-azobis(cyclohexanecarbonitrile)], 2,2'-아조비스-(N,N'-디메틸렌이소부틸아미딘)디히드로클로라이드[2,2'-azobis-(N,N'-dimethyleneisobutylamidine)dihydro chloride], 2,2'-아조비스(2-아미디노프로판)이히드로클로라이드[2,2'-azobis(2-amidinopropane)dihydrochloride] 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 중합개시제는 상기 메틸메타크릴레이트 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 좋다. 상기 중합개시제의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있을 수 있고, 상기 중합개시제의 함량이 너무 많은 경우에는 반응속도가 급격하게 상승하여 시공 안정성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
이후, 상기 반응물에, 스티렌-부틸아크릴레이트 공중합체 1 내지 30 중량부, 폴리(메틸메타크릴레이트)-부틸(메타)아크릴레이트 공중합체 0.1 내지 20 중량부, 폴리포스포릭산 0.1 내지 10 중량부 및 다관능성 아크릴레이트 0.01 내지 5 중량부를 더욱 혼합하여 중합반응을 진행하는 단계(S2)를 수행한다. 이로써, 상기 고기능성 아크릴 수지의 쉘부를 형성할 수 있다.
이때, 상기 스티렌-부틸아크릴레이트 공중합체는 부착강도, 신장율 및 인장강도 등의 강도특성이 개선되고, 우수한 균열 저항성, 내구성, 방수성, 내수성, 단열성, 융빙효과를 구현하는 기능을 한다.
상기 스티렌-부틸아크릴레이트 공중합체는 상기 메틸메타크릴레이트 100 중량부에 대하여, 1 내지 30 중량부 범위로 함유되는 것이 좋다. 상기 스티렌-부틸아크릴레이트 공중합체의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있을 수 있고, 상기 스티렌-부틸아크릴레이트 공중합체의 함량이 너무 많은 경우에는 내마모성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 폴리(메틸메타크릴레이트)-부틸(메타)아크릴레이트 공중합체는 신장율 및 인장강도 등의 강도특성이 개선되고, 우수한 균열 저항성, 내구성, 방수성, 내수성, 단열성, 융빙효과를 구현하는 기능을 한다.
상기 폴리(메틸메타크릴레이트)-부틸(메타)아크릴레이트 공중합체는 상기 메틸메타크릴레이트 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 20 중량부 범위로 함유되는 것이 좋다. 상기 폴리(메틸메타크릴레이트)-부틸(메타)아크릴레이트 공중합체의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있을 수 있고, 상기 폴리(메틸메타크릴레이트)-부틸(메타)아크릴레이트 공중합체의 함량이 너무 많은 경우에는 내마모성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 폴리포스포릭산은 부착강도가 개선되고, 우수한 내마모성, 내구성, 내화학성, 단열성, 차열성, 융빙효과를 구현하는 기능을 한다.
상기 폴리포스포릭산은 상기 메틸메타크릴레이트 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 좋다. 상기 폴리포스포릭산의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있을 수 있고, 상기 폴리포스포릭산의 함량이 너무 많은 경우에는 균열저항성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 다관능성 아크릴레이트는 부착강도가 개선되고, 우수한 내마모성, 내구성, 내화학성, 자외선 및 적외선을 흡수하여 노면 온도를 낮추어 열섬현상을 저감시키는 효과, 융빙효과를 구현하는 기능을 한다.
이러한 상기 다관능성 아크릴레이트는 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트(Trimethylolpropane triacrylate, TMPTA), 트리메틸올 프로판 트리메타크릴레이트(Trimethylolpropane trimethacrylate, TMPTMA), 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(Pentaerythritol triacrlate, PETA) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 다관능성 아크릴레이트는 상기 메틸메타크릴레이트 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 좋다. 상기 다관능성 아크릴레이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있을 수 있고, 상기 다관능성 아크릴레이트의 함량이 너무 많은 경우에는 균열저항성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
이후, 상기 반응물에, 아릴트리알콕시실란 0.1 내지 20 중량부, 메틸실란올 만누로네이트 0.01 내지 5 중량부, 공기 차단제 0.01 내지 5 중량부, 분산제 0.01 내지 5 중량부 및 중합 방지제 0.01 내지 5 중량부를 더욱 혼합하여 중합반응을 종결하는 단계(S3)를 수행한다. 이로써, 고기능성 충전재와의 결합 및 분산성을 개선하고 상기한 효과를 더욱 향상시킬 수 있도록 상기 고기능성 아크릴 수지의 표면을 개질할 수 있다.
이때, 상기 아릴트리알콕시실란은 부착강도, 신장율 및 인장강도 등의 강도특성이 개선되고, 우수한 균열 저항성, 내구성, 방수성, 내수성을 구현하는 기능을 한다.
이러한 상기 아릴트리알콕시실란은 나프틸트리메톡시실란, 나프틸트리에톡시실란 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 이로써, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 내후성과 자외선 및 적외선을 흡수하여 노면 온도를 낮추어 열섬현상을 저감시키는 효과와 융빙효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 아릴트리알콕시실란은 상기 메틸메타크릴레이트 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 20 중량부 범위로 함유되는 것이 좋다. 상기 아릴트리알콕시실란의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있을 수 있고, 상기 아릴트리알콕시실란의 함량이 너무 많은 경우에는 내화학성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 메틸실란올 만누로네이트는 우수한 부착강도, 내구성, 단열성, 차열성, 융빙효과를 구현하는 기능을 한다.
상기 메틸실란올 만누로네이트는 상기 메틸메타크릴레이트 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 좋다. 상기 메틸실란올 만누로네이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있을 수 있고, 상기 메틸실란올 만누로네이트의 함량이 너무 많은 경우에는 강도성능이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 공기 차단제는 조성물의 교반시 발생되는 거품을 억제하여 분산성을 개선하고, 도막의 강도를 개선하는 기능을 한다.
이러한 상기 공기 차단제는 실리콘계 공기 차단제가 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 공기 차단제는 상기 메틸메타크릴레이트 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 좋다. 상기 공기 차단제의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있을 수 있고, 상기 공기 차단제의 함량이 너무 많은 경우에는 강도성능이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 분산제는 우수한 분산성을 구현하여 조성물의 균일한 물성을 확보하는 기능을 한다.
이러한 상기 분산제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로, 그 종류를 특별히 제한하지 않으나, 비제한적인 예를들면, BYK사의 DISPERBYK-066N, DISPERBYK-182, DISPERBYK-193, DISPERBYK-9076, DISPERBYK-9077 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 분산제는 상기 메틸메타크릴레이트 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 좋다. 상기 분산제의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있을 수 있고, 상기 분산제의 함량이 너무 많은 경우에는 강도성능이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 중합 방지제는 중합 반응을 종결하는 기능을 한다.
이러한 상기 중합 방지제는 하이드로겐 퍼옥사이드 및 소디움 하이드록사이드를 1: 1 중량비율로 혼합한 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 중합 방지제는 상기 메틸메타크릴레이트 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 좋다. 상기 중합 방지제의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있을 수 있고, 상기 중합 방지제의 함량이 너무 많은 경우에는 강도성능이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 본 발명에서 사용되는 상기 고기능성 충전재는 인장강도 등의 강도특성이 개선되고, 우수한 내마모성 및 균열 저항성을 발휘하고, 물의 배수 및 투수가 용이하여, 물이 고이지 않고 우천시에도 미끄럼 저항성이 낮아지지 않는 효과를 구현하며, 내구성, 방수성, 내수성, 내화학성, 단열성, 차열성이 우수하고, 자외선 및 적외선을 흡수하여 노면 온도를 낮추어 열섬현상을 저감시키는 효과와 융빙효과를 얻을 수 있는 기능을 한다. 이러한 상기 고기능성 충전재는 상기한 개선효과를 고려하여, 본 발명의 일 구현예에 따른 내구성이 개선된 고기능성 미끄럼 방지 포장재 조성물에 25 내지 85 중량% 범위로 함유되는 것이 좋다.
이러한 상기 고기능성 충전재는 후술하는 경화속도 조절제와 프리 믹싱되어, 중합 촉진 결합체를 형성하는 것일 수 있다. 이로써, 상기한 개선효과 뿐만 아니라, 조성물의 침전방지, 분산성 향상, 중합 촉진 및 결합력 개선 성능을 매우 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이때, 상기 고기능성 충전재는 중질탄산칼슘 100 중량부와, 이산화규소 30 내지 100 중량부, 메타규산칼슘 5 내지 30 중량부, 지르코니아(ZrO2) 1 내지 10 중량부, 제올라이트 1 내지 10 중량부 및 안료 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 중질탄산칼슘은 충진성을 향상시키고 미끄럼 방지 성능, 단열성, 차열성을 향상시키는 기능을 한다.
이하, 상기 고기능성 충전재를 구성하는 다른 구성성분들의 함량은 상기 중질탄산칼슘 100 중량부를 기준으로 한다.
상기 이산화규소는 인장강도 등의 강도특성, 미끄럼 저항성 및 내마모성을 향상시키는 기능을 한다.
상기 이산화규소는 상기 중질탄산칼슘 100 중량부에 대하여, 30 내지 100 중량부 범위로 함유되는 것이 좋다. 상기 이산화규소의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있을 수 있고, 상기 이산화규소의 함량이 너무 많은 경우에는 부착강도가 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 메타규산칼슘은 인장강도 등의 강도특성이 개선되고, 우수한 내마모성 및 균열 저항성을 발휘하고, 물이 고이지 않고 우천시에도 미끄럼 저항성이 낮아지지 않는 효과를 구현하며, 내구성, 내화학성, 융빙효과를 향상시키는 기능을 한다.
상기 메타규산칼슘은 상기 중질탄산칼슘 100 중량부에 대하여, 5 내지 30 중량부 범위로 함유되는 것이 좋다. 상기 메타규산칼슘의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있을 수 있고, 상기 메타규산칼슘의 함량이 너무 많은 경우에는 부착강도가 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 지르코니아(ZrO2)는 인장강도 등의 강도특성이 개선되고, 우수한 내마모성, 미끄럼 저항성 및 균열 저항성을 발휘하고, 내구성, 내수성, 내화학성, 단열성, 차열성이 우수하고, 자외선 및 적외선을 흡수하여 노면 온도를 낮추어 열섬현상을 저감시키는 효과를 향상시키는 기능을 한다.
이러한 상기 지르코니아(ZrO2)는 평균입경이 1 내지 10 μm인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 지르코니아(ZrO2)는 상기 중질탄산칼슘 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 좋다. 상기 지르코니아(ZrO2)의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있을 수 있고, 상기 지르코니아(ZrO2)의 함량이 너무 많은 경우에는 더이상의 개선효과는 기대하기 어렵고, 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 제올라이트는 수분을 흡착하는 성능이 우수하고 내수성을 가져 조성물의 장기간에 걸쳐 융빙 효과를 연장하는 기능을 한다.
상기 제올라이트는 상기 중질탄산칼슘 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 좋다. 상기 제올라이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있을 수 있고, 상기 제올라이트의 함량이 너무 많은 경우에는 더이상의 개선효과는 기대하기 어렵고, 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 안료는 조성물의 미려함을 개선할 뿐만 아니라, 차열성능을 개선하는 기능을 한다.
이러한 상기 안료는 당분야에서 일반적으로 사용되는 차열 안료를 사용할 수 있는 바, 그 종류를 특별히 제한하지 않는다.
상기 안료는 상기 중질탄산칼슘 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 좋다. 상기 안료의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있을 수 있고, 상기 안료의 함량이 너무 많은 경우에는 내구성능이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
한편, 상기 고기능성 충전재는 소코나이트(sauconite) 0.1 내지 5 중량부를 더욱 포함함으로써, 우수한 내마모성 및 균열 저항성을 발휘하고, 물이 고이지 않고 우천시에도 미끄럼 저항성이 낮아지지 않는 효과를 구현하며, 내구성, 내화학성, 단열성, 차열성을 개선하고, 자외선 및 적외선을 흡수하여 노면 온도를 낮추어 열섬현상을 저감시키는 효과와 융빙효과를 연장하는 기능을 더욱 개선할 수 있다.
이러한 상기 소코나이트(sauconite)는 액상 유제놀에 5 내지 30 g/mL 비율로 혼합하여, 40 내지 60 ℃의 온도에서 3 내지 30 시간 동안 숙성하여 준비되는 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 뿐만 아니라, 특히, 균열 저항성을 매우 개선할 수 있다.
상기 소코나이트(sauconite)는 상기 중질탄산칼슘 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 좋다. 상기 소코나이트(sauconite)의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있을 수 있고, 상기 소코나이트(sauconite)의 함량이 너무 많은 경우에는 더이상의 개선효과는 기대하기 어렵고, 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 상기 고기능성 충전재는 파이로프로틴 섬유 0.1 내지 5 중량부를 더욱 포함함으로써, 인장강도 등의 강도특성이 개선되고, 우수한 내마모성, 미끄럼 저항성 및 균열 저항성을 발휘하고, 내구성, 방수성, 내수성, 내화학성, 단열성, 차열성이 우수하고, 자외선 및 적외선을 흡수하여 노면 온도를 낮추어 열섬현상을 저감시키는 효과와 융빙효과를 연장하는 기능을 더욱 개선할 수 있다.
이러한 상기 파이로프로틴 섬유는 실크 피브로인을 500 내지 800 ℃의 온도에서 0.5 내지 1 시간 동안 0.5 내지 2 Mpa의 장력을 가하여 서서히 연신함과 동시에 열처리하는 제1 열처리 단계; 및 상기 제1 열처리 후 1500 내지 2000 ℃의 온도에서 열처리하는 제2 열처리 단계;를 포함하는 방법으로 제조되는 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 개선할 뿐만 아니라, 특히, 단열성 및 차열성을 매우 개선할 수 있다.
이때, 상기 실크 피브로인은 피브로인과 세리신으로 이루어진 실크 단백질로부터 세리신을 제거하여 얻어진 것을 의미한다. 이때, 상기 실크 단백질은 누에 실크 또는 거미 실크 단백질을 사용할 수 있다. 또한, 상기 세리신의 제거는 알카리 수용액에서 100 내지 120 ℃의 온도에서 0.3 내지 2 시간 동안 가열함으로써 수행될 수 있다. 이때, 상기 알카리 수용액은 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 그 종류를 특별히 제한하지 않으나, 비제한적인 예를들면, 수산화나트륨, 탄산나트륨, 탄산칼슘, 규산나트륨, 인산나트륨, 중탄산나트륨, 붕사, 암모니아 등을 사용할 수 있다.
상기 파이로프로틴 섬유는 상기 중질탄산칼슘 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 좋다. 상기 파이로프로틴 섬유의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있을 수 있고, 상기 파이로프로틴 섬유의 함량이 너무 많은 경우에는 더이상의 개선효과는 기대하기 어렵고, 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 본 발명에서 사용되는 상기 경화속도 조절제는 조성물의 경화반응을 조절함으로써, 신장율 및 인장강도가 강화되고 우수한 내구성이 구현될 뿐만 아니라, 경화지연으로 인한 교통 통제의 장기화, 및 도로의 유지관리 비용의 상승을 방지하고, 상온에서도 가사시간을 쉽게 조절할 수 있는 기능을 한다. 이러한 상기 경화속도 조절제는 상기한 개선효과를 고려하여, 본 발명의 일 구현예에 따른 내구성이 개선된 고기능성 미끄럼 방지 포장재 조성물에 0.1 내지 10 중량% 범위로 함유되는 것이 좋다.
상기 경화촉진제는 벤조일 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 디라우릴 퍼옥사이드, 디-터트-부틸 퍼옥사이드, 쿠밀 히드로퍼옥사이드, 과산화수소 및 과황산칼륨을 포함하는 퍼옥사이드계 화합물; 트리-n-부틸아민, N-에틸-N-히드록시에틸아닐린 및 N,N-디메틸아닐린을 포함하는 아민계 화합물; N,N-다이메틸-p-톨루이딘 및 N,N-다이(2-하이드록시 프로필)p-톨루이딘을 포함하는 톨루이딘계 화합물; 나프탈렌산코발트, 옥틸산코발트 및 아세트아세틸산코발트를 포함하는 코발트계 화합물; 디부틸주석디라우레이트, 디옥틸주석디라우레이트, 옥틸산제1주석 및 디부틸주석옥사이드를 포함하는 유기 주석 화합물계; 테트라부틸티타네이트를 포함하는 유기 티탄 화합물 및 트리에틸렌 디아민, 트리에틸아민, 테트라 메틸렌 디아민, N-미텔몰호린, N,N-디메틸 에탄올 아민 및 디메틸 이미다졸을 포함하는 제3급 아민계; 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 일 구현예는 상기 내구성이 개선된 고기능성 미끄럼 방지 포장재 조성물을 이용한 미끄럼 방지 포장 시공 방법으로서,
아스팔트 콘크리트나 시멘트 콘크리트 포장면의 열화부위, 이물질, 오염물질 등을 제거하는 전처리 단계; 상기 전처리 단계 후 시공 포장면을 표면 건조하는 단계; 및 상기 건조된 상부에 상기 내구성이 개선된 고기능성 미끄럼 방지 포장재 조성물을 도포하고 양생하는 단계를 포함하는 미끄럼 방지 포장 시공 방법을 제공한다.
상기 전처리 단계에서는 숏블라스트, 평삭기, 연마기, 블루어(송풍기) 등을 이용하여 치핑함으로써, 열화부위, 이물질, 오염물질 등을 제거한다.
상기 포장면이 시멘트 콘크리트 포장면인 경우에는 상기 시공 포장면을 표면 건조하는 단계 이후에, 표면 보호 강화제를 도포하는 단계를 더욱 포함할 수 있다. 이때, 상기 표면 보호 강화제는 우레탄계 수지, 메틸메타크릴레이트(MMA)수지, 아크릴계 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다. 또한, 상기 도포는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 방법 구체적으로 붓, 롤러, 에어리스 등을 사용하여 수행될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 내구성이 개선된 고기능성 미끄럼 방지 포장재 조성물 및 이를 이용한 미끄럼 방지 포장 시공 방법에 의하면; 도로 포장면과의 부착강도, 신장율 및 인장강도 등의 강도특성이 개선되고, 우수한 내마모성 및 균열 저항성을 발휘하며, 포장재에 함유된 골재의 탈락 정도가 개선되어, 포장재의 균열, 깨짐, 들뜸, 박리 및 탈리가 방지됨과 동시에 노면의 미끄럼 방지 성능이 향상되는 효과가 있다. 또한, 물의 배수 및 투수가 용이하여, 물이 고이지 않고 우천시에도 미끄럼 저항성이 낮아지지 않는 효과가 있다. 또한, 내구성, 방수성, 내수성, 내화학성, 단열성, 차열성이 우수하고, 자외선 및 적외선을 흡수하여 노면 온도를 낮추어 열섬현상을 저감시키는 효과와 융빙효과를 얻을 수 있는 효과가 있다. 이로써, 보행자와 운전자의 안전을 확보할 뿐만 아니라, 도로 시설물의 열화를 방지함으로써, 공용기간 연장과 유지보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
<비교제조예 1>
비교용 혼화제의 준비
상온에서 메틸메타크릴레이트 100 중량부, 2-에틸헥실 아크릴레이트 25 중량부, 아크릴산 25 중량부, 분산제(DISPERBYK-9076, BYK사) 0.9 중량부 및 벤조일 퍼옥사이드 0.07 중량부를 혼합한 후, 65 ℃로 상온하여 중합반응을 개시하였다.
상기 중합반응이 개시된 이후, 약 4시간이 경과된 시점에서 상기 반응물에, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(Tripropylene glycol diacrylate) 3 중량부를 더욱 혼합한 후, 80 ℃로 상온하여 약 2시간 동안 중합반응을 진행하였다.
이후, 상기 반응물에, 실리콘계 공기 차단제 0.05 중량부, 분산제(DISPERBYK-066N, BYK사) 0.5 중량부 및 중합 방지제(하이드로겐 퍼옥사이드 및 소디움 하이드록사이드를 1: 1 중량비율로 혼합함.) 1.5 중량부를 더욱 혼합한 후, 상온으로 냉각하여 중합반응을 종결하였다.
<비교제조예 2>
비교용 혼화제의 준비
상온에서 메틸메타크릴레이트 100 중량부, 2-에틸헥실 아크릴레이트 25 중량부, 아크릴산 25 중량부, 분산제(DISPERBYK-9076, BYK사) 0.9 중량부 및 벤조일 퍼옥사이드 0.07 중량부를 혼합한 후, 65 ℃로 상온하여 중합반응을 개시하였다.
상기 중합반응이 개시된 이후, 약 4시간이 경과된 시점에서 상기 반응물에, 스티렌-부틸아크릴레이트 공중합체 19 중량부 및 TMPTA 3 중량부를 더욱 혼합한 후, 80 ℃로 상온하여 약 2시간 동안 중합반응을 진행하였다.
이후, 상기 반응물에, 데실트리메톡시실란 15 중량부, 실리콘계 공기 차단제 0.05 중량부, 분산제(DISPERBYK-066N, BYK사) 0.5 중량부 및 중합 방지제(하이드로겐 퍼옥사이드 및 소디움 하이드록사이드를 1: 1 중량비율로 혼합함.) 1.5 중량부를 더욱 혼합한 후, 상온으로 냉각하여 중합반응을 종결하였다.
<제조예 1>
고기능성 혼화제의 준비
상온에서 메틸메타크릴레이트 100 중량부, 2-에틸헥실 아크릴레이트 25 중량부, 아크릴산 18 중량부, 술포이소프탈릭산 7 중량부, 분산제(DISPERBYK-9076, BYK사) 0.9 중량부 및 벤조일 퍼옥사이드 0.07 중량부를 혼합한 후, 65 ℃로 상온하여 중합반응을 개시하였다.
상기 중합반응이 개시된 이후, 약 4시간이 경과된 시점에서 상기 반응물에, 스티렌-부틸아크릴레이트 공중합체 19 중량부, 폴리(메틸메타크릴레이트)-부틸(메타)아크릴레이트 공중합체 11 중량부, 폴리포스포릭산 7 중량부 및 TMPTA 3 중량부를 더욱 혼합한 후, 80 ℃로 상온하여 약 2시간 동안 중합반응을 진행하였다.
이후, 상기 반응물에, 아릴트리알콕시실란 15 중량부, 메틸실란올 만누로네이트 3 중량부, 실리콘계 공기 차단제 0.05 중량부, 분산제(DISPERBYK-066N, BYK사) 0.5 중량부 및 중합 방지제(하이드로겐 퍼옥사이드 및 소디움 하이드록사이드를 1: 1 중량비율로 혼합함.) 1.5 중량부를 더욱 혼합한 후, 상온으로 냉각하여 중합반응을 종결하였다.
<제조예 2>
고기능성 혼화제의 준비
상온에서 메틸메타크릴레이트 100 중량부, 2-에틸헥실 아크릴레이트 25 중량부, 아크릴산 18 중량부, 술포이소프탈릭산 7 중량부, 분산제(DISPERBYK-9076, BYK사) 0.9 중량부 및 벤조일 퍼옥사이드 0.07 중량부를 혼합한 후, 65 ℃로 상온하여 중합반응을 개시하였다.
상기 중합반응이 개시된 이후, 약 4시간이 경과된 시점에서 상기 반응물에, 스티렌-부틸아크릴레이트 공중합체 19 중량부, 폴리(메틸메타크릴레이트)-부틸(메타)아크릴레이트 공중합체 11 중량부, 폴리포스포릭산 7 중량부 및 TMPTA 3 중량부를 더욱 혼합한 후, 80 ℃로 상온하여 약 2시간 동안 중합반응을 진행하였다.
이후, 상기 반응물에, 아릴트리알콕시실란 15 중량부, 메틸실란올 만누로네이트 3 중량부, 실리콘계 공기 차단제 0.05 중량부, 분산제(DISPERBYK-066N, BYK사) 0.5 중량부 및 중합 방지제(하이드로겐 퍼옥사이드 및 소디움 하이드록사이드를 1: 1 중량비율로 혼합함.) 1.5 중량부를 더욱 혼합한 후, 상온으로 냉각하여 중합반응을 종결하였다.
<제조예 3>
소코나이트(sauconite)의 준비
소코나이트(sauconite) 분말을 액상 유제놀에 55 g/mL 비율로 혼합하여, 25 ℃의 온도에서 25 시간 동안 숙성하여 준비하였다.
<제조예 4>
소코나이트(sauconite)의 준비
소코나이트(sauconite) 분말을 액상 유제놀에 15 g/mL 비율로 혼합하여, 55 ℃의 온도에서 12 시간 동안 숙성하여 준비하였다.
<제조예 5>
파이로프로틴 섬유의 제조
대한민국의 울진 농원에서 구입한 누에고치를 100 ℃의 0.02 몰의 탄산나트륨(Na2CO3, 99%, OCI Co) 수용액에서 30분 동안 가열하여 실크 단백질을 감싸고 있는 세리신(sericin)과 기타 불순물들을 제거하고 증류수를 이용하여 여러 차례 세척하여 실크 피브로인을 준비하였다.
상기 준비된 실크 피브로인을 상온에서 30분 동안 5 Mpa의 장력을 가하여 연신한 이후; 150 ℃의 온도에서 30 분 동안 열처리하는 제1 열처리 단계를 수행한 이후; 1700 ℃의 온도에서 열처리하는 제2 열처리 단계;를 수행함으로써, 파이로프로틴 섬유를 제조하였다.
<제조예 6>
파이로프로틴 섬유의 제조
대한민국의 울진 농원에서 구입한 누에고치를 100 ℃의 0.02 몰의 탄산나트륨(Na2CO3, 99%, OCI Co) 수용액에서 30분 동안 가열하여 실크 단백질을 감싸고 있는 세리신(sericin)과 기타 불순물들을 제거하고 증류수를 이용하여 여러 차례 세척하여 실크 피브로인을 준비하였다.
상기 준비된 실크 피브로인을 550 ℃의 온도에서 45 분 동안 1.5 Mpa의 장력을 가하여 서서히 연신함과 동시에 열처리하는 제1 열처리 단계를 수행한 이후; 1700 ℃의 온도에서 열처리하는 제2 열처리 단계;를 수행함으로써, 파이로프로틴 섬유를 제조하였다.
<실시예 및 비교예>
하기 표 1에 나타낸 바와 같은 성분 및 함량으로 고기능성 충전재 및 경화속도 조절제를 프리 믹싱한 이후, 고기능성 혼화제를 교반 및 혼합함으로써, 내구성이 개선된 고기능성 미끄럼 방지 포장재 조성물 및 비교용 포장재 조성물을 제조하였다.
구분(중량%) 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
고기능성 혼화제 43
[제조예1]		 43
[제조예2]		 43
[제조예2]		 43
[비교제조예1]		 43
[비교제조예2]
고기능성 충전재 55 55 55 55 55
(중량부) 중질탄산칼슘 100 100 100 100 100
이산화규소 90 90 90 90 90
메타규산칼슘 15 15 15 - 15
지르코니아
(평균입경:약 2μm) 		7 7 7 - -
제올라이트 5 5 5 - 5
안료 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
소코나이트
(sauconite) 		2.5 2.5
[제조예3]		 2.5
[제조예4]		 - -
파이로프로틴 섬유 - 2.5
[제조예5]		 2.5
[제조예6]		 - -
경화속도 조절제_벤조일 퍼옥사이드 2 2 2 2 2
이하에서는 상기 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 내구성이 개선된 고기능성 미끄럼 방지 포장재 조성물의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 상기 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 1 및 2에 따라 제조된 비교용 포장재 조성물의 특성을 비교한 실험결과들을 나타낸 것이다.
<시험예 1>
상기 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 내구성이 개선된 고기능성 미끄럼 방지 포장재 조성물과 비교예 1 내지 2에 따라 제조된 비교용 포장재 조성물을 10cm×10cm 콘크리트 슬래브 시험체 표면에 각각 도포하여 경화시킴으로써 시험체를 제작한 후, 상기 제조된 시험체에 대하여, 도로협회 기준에 의하여 흡수율, 접착강도(콘크리트 및 아스팔트 바탕면), 압축강도(재령 1일) 및 내마모시험을 실시하였고, KS M 3006(플라스틱의 인장성 측정 방법)에 의한 인장강도 및 신율을 측정하였으며, KS F 4041에 규정한 방법에 따른 내충격 성능, KS F 2456에 규정한 방법에 따른 동결융해 저항성 시험, KS F 4042에 의하여 염화물이온 침투저항성 시험을 수행하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
시험항목 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
흡수율(%) 0.05 0.01 0.01 0.23 0.15
접착강도
(MPa)		 콘크리트 2.7 3.0 3.1 1.8 2.0
아스팔트 1.9 2.0 2.2 1.2 1.6
압축강도 (재령1일) (MPa) 45 48 49 32 37
인장강도 (재령1일) MPa) 6.3 7.1 7.2 3.1 5.3
신율 (재령1일) (%) 32 39 42 21 28
내마모시험
(50만회)		 마모율(%) 0.07 0.05 0.01 0.21 0.14
미끄럼저항(BPN) 78 80 81 62 67
내충격 성능 이상없음 이상없음 이상없음 갈라짐 이상없음
내구성 지수 93 95 95 81 88
염화물 이온 침투저항성
(coulombs)		 25 19 17 75 63
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 및 실시예 3의 내구성이 개선된 고기능성 미끄럼 방지 포장재 조성물은 품질 기준을 만족하고 비교예 1 내지 2의 비교용 포장재 조성물과 비교하여 우수한 성능을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
<시험예 2>
상기 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 내구성이 개선된 고기능성 미끄럼 방지 포장재 조성물과 비교예 1 내지 2에 따라 제조된 비교용 포장재 조성물의 융빙 효과를 평가하기 위하여 30cm×30cm×5cm의 아스팔트 슬래브 시험체를 제작한 후, 에폭시 수지를 이용해 부직포를 부착시험용 지그(Φ75mm) 한쪽 면에 부착하고 부직포에 물을 흡수시킨 후 아스팔트 슬래브 시험체의 표면과 맞붙여 저온 챔버에 넣어 설정 온도와 시험체가 항온이 되도록 4시간 동안 유지한 후에 하중속도를 0.35MPa/sec로 하여 아스팔트 슬래브 시험체 표면과 얼음이 분리될 때의 최대 부착강도 측정하여, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
구분 부착강도(MPa)
0℃ -5℃ -10℃ -15℃
실시예1 0 0.01 0.08 0.15
실시예2 0 0 0.02 0.09
실시예3 0 0 0.01 0.05
비교예1 0.1 0.19 0.26 0.45
비교예2 0.01 0.07 0.15 0.30
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 및 실시예 3의 내구성이 개선된 고기능성 미끄럼 방지 포장재 조성물은과 비교예 1 내지 2에 따라 제조된 비교용 포장재 조성물과 비교하여 부착강도가 월등히 낮게 나타나, 융빙효과가 우수함을 알 수 있었다.
<시험예 3>
상기 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 내구성이 개선된 고기능성 미끄럼 방지 포장재 조성물과 비교예 1 내지 2에 따라 제조된 비교용 포장재 조성물의 노면 온도 저감 효과를 평가하기 위하여 50cm×50cm×5cm의 아스팔트 슬래브 시험체를 제작한 후, 상기 실시예 1 내지 실시예 3에 따라 제조된 내구성이 개선된 고기능성 미끄럼 방지 포장재 조성물과 비교예 1 내지 2에 따라 제조된 비교용 포장재 조성물을 도포한 시험체와 도포 처리하지 않은 아스팔트 슬래브 시험체에 대하여 대기 온도가 가장 높은 시간인 정오부터 4시까지 1시간 간격을 노면 온도를 측정하여, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
구분 노면 온도(℃)
12시 13시 14시 15시 16시
실시예1 35 37 43 48 44
실시예2 34 35 41 44 42
실시예3 33 35 40 42 41
비교예1 35 39 46 43 49
비교예2 34 38 44 50 46
상기 표 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 및 실시예 3의 내구성이 개선된 고기능성 미끄럼 방지 포장재 조성물은과 비교예 1 내지 2에 따라 제조된 비교용 포장재 조성물과 비교하여 노면 온도가 월등히 낮게 나타나, 노면온도 저하 효과가 우수함을 알 수 있었다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (5)

  1. 고기능성 혼화제 10 내지 70 중량%, 고기능성 충전재 25 내지 85 중량% 및 경화속도 조절제 0.1 내지 10 중량%를 포함하되,
    상기 고기능성 혼화제는 메틸메타크릴레이트 및 2-에틸헥실 아크릴레이트의 중합체 및 불포화 카르복실산 단량체를 함유하는 코어부와; 스티렌, 폴리(메틸메타크릴레이트), 부틸(메타)아크릴레이트, 다관능성 아크릴레이트, 이들의 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 함유하는 쉘부를 포함하여 이루어지는 고기능성 아크릴 수지를 함유하는 것이고;
    상기 고기능성 충전재는 경화속도 조절제와 프리 믹싱되어, 침전방지, 분산성 향상, 중합 촉진 및 결합력 개선 성능을 갖는 중합 촉진 결합체를 형성하는 것이고;
    상기 고기능성 충전재는 중질탄산칼슘 100 중량부와, 이산화규소 30 내지 100 중량부, 메타규산칼슘 5 내지 30 중량부, 지르코니아(ZrO2) 1 내지 10 중량부, 제올라이트 1 내지 10 중량부 및 안료 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내구성이 개선된 고기능성 미끄럼 방지 포장재 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고기능성 아크릴 수지는
    메틸메타크릴레이트 100 중량부, 2-에틸헥실 아크릴레이트 1 내지 30 중량부, 불포화 카르복실산 단량체 1 내지 30 중량부, 술포이소프탈릭산 0.1 내지 10 중량부, 분산제 0.01 내지 5 중량부 및 중합개시제 0.01 내지 5 중량부를 혼합하여 중합반응을 개시하는 단계(S1);
    상기 반응물에, 스티렌-부틸아크릴레이트 공중합체 1 내지 30 중량부, 폴리(메틸메타크릴레이트)-부틸(메타)아크릴레이트 공중합체 0.1 내지 20 중량부, 폴리포스포릭산 0.1 내지 10 중량부 및 다관능성 아크릴레이트 0.01 내지 5 중량부를 더욱 혼합하여 중합반응을 진행하는 단계(S2);
    상기 반응물에, 아릴트리알콕시실란 0.1 내지 20 중량부, 메틸실란올 만누로네이트 0.01 내지 5 중량부, 공기 차단제 0.01 내지 5 중량부, 분산제 0.01 내지 5 중량부 및 중합 방지제 0.01 내지 5 중량부를 더욱 혼합하여 중합반응을 종결하는 단계(S3);를 포함하는 방법으로 제조되는 것이고;
    상기 아릴트리알콕시실란은
    나프틸트리메톡시실란, 나프틸트리에톡시실란 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 내구성이 개선된 고기능성 미끄럼 방지 포장재 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고기능성 충전재는 소코나이트(sauconite) 0.1 내지 5 중량부를 더욱 포함하는 것이고;
    상기 소코나이트(sauconite)는 액상 유제놀에 5 내지 30 g/mL 비율로 혼합하여, 40 내지 60 ℃의 온도에서 3 내지 30 시간 동안 숙성하여 준비되는 것을 특징으로 하는 내구성이 개선된 고기능성 미끄럼 방지 포장재 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고기능성 충전재는 파이로프로틴 섬유 0.1 내지 5 중량부를 더욱 포함하는 것이고;
    상기 파이로프로틴 섬유는 실크 피브로인을 500 내지 800 ℃의 온도에서 0.5 내지 1 시간 동안 0.5 내지 2 Mpa의 장력을 가하여 서서히 연신함과 동시에 열처리하는 제1 열처리 단계; 및 상기 제1 열처리 후 1500 내지 2000 ℃의 온도에서 열처리하는 제2 열처리 단계;를 포함하는 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 내구성이 개선된 고기능성 미끄럼 방지 포장재 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중에서 선택되는 어느 한항에 따른 내구성이 개선된 고기능성 미끄럼 방지 포장재 조성물을 이용한 미끄럼 방지 포장 시공 방법으로서,
    아스팔트 콘크리트나 시멘트 콘크리트 포장면의 열화부위, 이물질, 오염물질 등을 제거하는 전처리 단계; 상기 전처리 단계 후 시공 포장면을 표면 건조하는 단계; 및 상기 건조된 상부에 상기 내구성이 개선된 고기능성 미끄럼 방지 포장재 조성물을 도포하고 양생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미끄럼 방지 포장 시공 방법.
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