KR102683546B1 - 폐자재를 활용한 저소음과 배수성이 우수한 도로 포장재 - Google Patents
폐자재를 활용한 저소음과 배수성이 우수한 도로 포장재 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 폐자재를 활용한 저소음과 배수성이 우수한 도로 포장재에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 폐자재인 페로니켈 슬래그와 변성 에폭시 바이오 폴리우레탄과 같은 유기 바인더를 사용하여 보행로, 자전거도로, 체육시설 바닥, 차도 포장재로 사용하여 부착이 약하여 일어나는 파손이나, 유연성 부족으로 발생하는 크랙을 방지하고, 내구성 및 내염성이 뛰어나고, 저소음과 배수성이 우수한 도로 포장재에 관한 것이다.
본 발명은 슬래그와, 바인더를 포함하여 이루어지고, 바인더는 에폭시 변성 바이오 폴리우레탄 60~90중량부와, 커플링제 1~5중량부와, 충진재 5~15중량부를 포함하고, 상기 에폭시 변성 바이오 폴리우레탄은 바이오 폴리올 70~85중량%, 에폭시 5~15중량%, 디이소시아네이트 10~20중량%를 포함하여 히드록실(-OH) 말단의 주제로 사용되며, 상기 히드록실 말단의 주제 100중량부에 이소시아네이트(-NCO) 말단의 경화제 60~80중량부를 혼합하여 주제 및 경화제의 [NCO]/[OH]의 몰비가 1.2~1.6이 되도록 한 것을 특징으로 한다.
본 발명은 슬래그와, 바인더를 포함하여 이루어지고, 바인더는 에폭시 변성 바이오 폴리우레탄 60~90중량부와, 커플링제 1~5중량부와, 충진재 5~15중량부를 포함하고, 상기 에폭시 변성 바이오 폴리우레탄은 바이오 폴리올 70~85중량%, 에폭시 5~15중량%, 디이소시아네이트 10~20중량%를 포함하여 히드록실(-OH) 말단의 주제로 사용되며, 상기 히드록실 말단의 주제 100중량부에 이소시아네이트(-NCO) 말단의 경화제 60~80중량부를 혼합하여 주제 및 경화제의 [NCO]/[OH]의 몰비가 1.2~1.6이 되도록 한 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 폐자재를 활용한 저소음과 배수성이 우수한 도로 포장재에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 폐자재인 페로니켈 슬래그와 변성 에폭시 바이오 폴리우레탄과 같은 유기 바인더를 사용하여 보행로, 자전거도로, 체육시설 바닥, 차도 포장재로 사용하여 부착이 약하여 일어나는 파손이나, 유연성 부족으로 발생하는 크랙을 방지하고, 내구성 및 내염성이 뛰어나고, 저소음과 배수성이 우수한 도로 포장재에 관한 것이다.
현재의 자전거도로, 보행로, 체육시설, 차도 등 도로에 포설하는 포장재는 포장재를 포설한 경우 유연성과 계면접착이 나빠 크랙이 가고 계면탈리가 자주 발생한다. 또한 무기계 충진재와 바인더가 계면접착이 좋지 않아 종종 골재 분리도 발생하고 있다.
한편, 메틸메타아크릴레이트를 위주로 한 아크릴계 포장재는 내수성, 내후성 및 내마모성이 좋아서 주로 미끄럼 방지재로 많이 사용되고 있는데, 이 용도에 사용되는 아크릴계는 높은 유리전이 온도를 가지고 있어 특히 겨울철의 저온에서 크랙이 많이 발생하고, 이것을 방지하기 위해 유리전이 온도를 낮추면 여름철의 고온에서 강도가 약해져서 내마모성이 떨어진다.
따라서, 유리전이 온도가 높은 단량체와 낮은 단량체를 혼용하여 공중합체로 만드는데 이 공중합체의 유리전이 온도는 통상 20℃이상의 단일 유리전이 온도를 가지므로 특히 겨울철의 낮은 온도에서 신축성이 부족하여 크랙이 발생하고 잘 파손되는 것이 단점이다.
유기 바인더를 2액형(주제+경화제)으로 하여 특히 규사에 사용하여 포장하는 경우는 유·무기간에 결합력이 약하고 차도에 사용하는 경우 내구성이 떨어지는데, 강도가 강한 페로니켈 슬래그를 크기가 작은 것(1.3~2.2mm)과 큰 것(2.2~6.0mm)을 혼합하여 사용하고 에폭시와 커플링제를 적절히 사용하면 계면 부착력이 올라가 내구성이 올라간다. 또한 주제에 있는 적당한 수분에 의해 경화제와 반응하여 발포가 일어나면서 공극도 생겨 배수성이 올라간다. 이러한 평탄한 표면 구조는 저소음을 일으키는 원인이 된다.
국내 특허 제10-2017-0164349에서는 큰 골재(13.1~20mm)를 사용하고, 2액형 폴리우레탄 바인더를 사용하여 배수성 도로 포장재를 제조하는 방법이 나와 있으나, 이것은 배수는 잘되나 입자가 커서 저소음이 되지 않으며, 본 발명에서 사용하는 에폭시나 커플링제는 유기 바인더와 페로니켈 슬래그간의 계면에 접착력을 올려 준다.
국내 특허 제10-1231568호에서는 상기 언급한 문제점을 해결하기 위하여 낮은 유리전이 온도의 아크릴 중합체를 만들어 아크릴 단량체와 혼합하여 사용하는 미끄럼 방지 조성물을 나타내고 있으나, 겨울철 저온에서의 유연성은 떨어진다.
국내 특허 제10-1178588호에서는 슬래그볼 및 규사를 이용하여 우레탄 바인더로 인도 및 자전거도로 포장 시공방법을 예시하고 있으나, 우레탄과 무기계인 슬래그볼, 규사는 계면 접착이 약하여 시간이 경과하면 계면분리, 탈리가 발생하고, 특히 시멘트나 보도블록 같은 하지면에 프라이머 처리를 해야 하는 문제점을 가지고 있다.
국내 등록특허 10-1227549에서는 폴리우레탄 바인더에 제강 슬래그와 천연 규사, 또는 EPR 고무를 충진재로 하는 크랙 방지 포장재에 대한 기술이 공지되어 있으나, 이것 역시 바인더와 충진재간의 계면 접착이 약하여 계면탈리나 파손에 약하다.
국내 특허출원공개공보 10-2015-0015786에서는 폴리우레탄에 아크릴을 공중합하여 폴리우레탄 변성 아크릴을 포장재에 적용하는 것을 공지하고 있으나, 부착성이나 접착성이 다소 미흡하여 내구성이 부족한 단점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 유연성을 보완하여 아크릴계 포장재가 지니는 크랙성을 방지하고, 폴리우레탄 바닥재에서 부족한 부착성 및 내구성을 향상시키며, 탄소중립에 필요한 바이오 폴리올을 사용한 친환경 바인더를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 크랙성을 보완하기 위해 바인더의 유연성을 향상시키는 방법으로 저온과 고온의 두 개의 유리전이 온도를 가지는 폴리우레탄을 공중합하여 크랙을 방지하고자 하며, 내구성을 올리기 위해 에폭시와 커플링제 도입에 의해 유기/무기 부착성을 올리면서 페로니켈 슬래그의 기공속으로 바인더가 침투하여 접착력이 향상되도록 하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 포장재 성능을 향상시키기 위해 사용하는 페로니켈 슬래그, 규사 등의 무기질, 안료 등과 유기 바인더와의 결합력을 올리기 위하여 커플링제를 화학적으로 도입하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 에폭시 변성 바이오 폴리우레탄 중합시 에폭시기를 도입하여 무기질과의 접착력을 올리고, 이를 이용한 현장 시공에서 궁극적으로는 하도에 사용하는 프라이머 공정을 하지 않도록 하여 현장에서의 공정을 줄이는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 목적은 탄소중립을 위한 친환경성을 올리기 위해 바이오 폴리올을 사용하고, 배수성과 저소음을 위해 페로니켈 슬래그의 크기를 작은 것과 큰 것을 적절히 혼합 사용하여 저소음 배수 기능을 향상시키는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 폐자재를 활용한 저소음과 배수성이 우수한 도로 포장재는 슬래그와, 바인더를 포함하여 이루어지는 도로포장용 포장재에 있어서,
상기 바인더는,
에폭시 변성 바이오 폴리우레탄 60~90중량부와, 커플링제 1~5중량부와, 무기질 충진재 5~15중량부를 포함하고,
상기 에폭시 변성 바이오 폴리우레탄은 바이오 폴리올 70~85중량%, 에폭시 5~15중량%, 디이소시아네이트 10~20중량%를 포함하여 히드록실(-OH) 말단의 주제로 사용되며,
상기 히드록실 말단의 주제 100중량부에 이소시아네이트(-NCO) 말단의 경화제 60~80중량부를 혼합하여 주제 및 경화제의 [NCO]/[OH]의 몰비가 1.2~1.6이 되도록 한 것이고,
상기 포장재는 상기 슬래그 93~95중량부, 상기 바인더 5~7중량부를 포함하여 이루어지며,
상기 포장재에 사용되는 슬래그는 페로니켈 슬래그이며,
상기 페로니켈 슬래그는 1.3~2.2mm의 평균 입경을 가지는 페로니켈 슬래그 20 내지 50중량%와, 3.2~6.0mm의 평균 입경을 가지는 페로니켈 슬래그 50 내지 80중량%를 조합한 것이고,
상기 커플링제는 비닐클로로실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐 트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필 트리메톡시실란, 3-메타아크릴록시 프로필메틸 디메톡시실란, P-스티릴 트리메톡시실란, 3-아크릴록시 트리메톡시실란 중에서 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용하는 것이며,
상기 바이오 폴리올의 수산기 값(mg/g.KOH)이 56 내지 120이고,
상기 디이소시아네이트는 톨루엔 디이소시아네이트, 디페닐메탄 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트중에서 적어도 1종 이상이 선택되며,
상기 무기질 충진재는 클레이, 탄산칼슘, 황산바륨, 수산화 알루미늄, 탈크, 규사 중에서 적어도 하나 이상이 선택되고,
상기 바인더에는 왁스 0.1~1.0중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 바인더는,
에폭시 변성 바이오 폴리우레탄 60~90중량부와, 커플링제 1~5중량부와, 무기질 충진재 5~15중량부를 포함하고,
상기 에폭시 변성 바이오 폴리우레탄은 바이오 폴리올 70~85중량%, 에폭시 5~15중량%, 디이소시아네이트 10~20중량%를 포함하여 히드록실(-OH) 말단의 주제로 사용되며,
상기 히드록실 말단의 주제 100중량부에 이소시아네이트(-NCO) 말단의 경화제 60~80중량부를 혼합하여 주제 및 경화제의 [NCO]/[OH]의 몰비가 1.2~1.6이 되도록 한 것이고,
상기 포장재는 상기 슬래그 93~95중량부, 상기 바인더 5~7중량부를 포함하여 이루어지며,
상기 포장재에 사용되는 슬래그는 페로니켈 슬래그이며,
상기 페로니켈 슬래그는 1.3~2.2mm의 평균 입경을 가지는 페로니켈 슬래그 20 내지 50중량%와, 3.2~6.0mm의 평균 입경을 가지는 페로니켈 슬래그 50 내지 80중량%를 조합한 것이고,
상기 커플링제는 비닐클로로실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐 트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필 트리메톡시실란, 3-메타아크릴록시 프로필메틸 디메톡시실란, P-스티릴 트리메톡시실란, 3-아크릴록시 트리메톡시실란 중에서 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용하는 것이며,
상기 바이오 폴리올의 수산기 값(mg/g.KOH)이 56 내지 120이고,
상기 디이소시아네이트는 톨루엔 디이소시아네이트, 디페닐메탄 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트중에서 적어도 1종 이상이 선택되며,
상기 무기질 충진재는 클레이, 탄산칼슘, 황산바륨, 수산화 알루미늄, 탈크, 규사 중에서 적어도 하나 이상이 선택되고,
상기 바인더에는 왁스 0.1~1.0중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
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본 발명에서 제안하고 있는 폐자재를 활용한 저소음과 배수성이 우수한 도로 포장재에 의하면, 유연성을 보완하여 아크릴계 포장재가 지니는 크랙성을 방지하고, 폴리우레탄 바닥재에서 부족한 부착성 및 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 폐자재를 활용한 저소음과 배수성이 우수한 도로 포장재에 의하면, 크랙성을 보완하기 위해 바인더의 유연성을 향상시키는 방법으로 저온과 고온의 두 개의 유리전이 온도를 가지는 폴리우레탄을 공중합하여 크랙을 방지하고자 하며, 내구성을 올리기 위해 에폭시와 커플링제 도입에 의해 유기/무기 부착성을 올리면서 페로니켈 슬래그의 기공속으로 바인더가 침투하여 접착력이 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 폐자재를 활용한 저소음과 배수성이 우수한 도로 포장재에 의하면, 포장재 성능을 향상시키기 위해 사용하는 페로니켈 슬래그, 규사 등의 무기질, 안료 등과 유기 바인더와의 결합력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 폐자재를 활용한 저소음과 배수성이 우수한 도로 포장재에 의하면, 에폭시 변성 바이오 폴리우레탄 중합시 에폭시기를 도입하여 무기질과의 접착력을 올리고, 이를 이용한 현장 시공에서 궁극적으로는 하도에 사용하는 프라이머 공정을 하지 않도록 하여 현장에서의 공정을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 폐자재를 활용한 저소음과 배수성이 우수한 도로 포장재에 의하면, 탄소중립을 위한 친환경성을 올리기 위해 바이오 폴리올을 사용하고, 배수성과 저소음을 위해 페로니켈 슬래그의 크기를 작은 것과 큰 것을 적절히 혼합 사용하여 저소음 배수 기능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명에 따른 도로 포장용 포장재는 상기 슬래그 93~95중량부, 상기 바인더 5~7중량부를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 바인더는 에폭시 변성 바이오 폴리우레탄 60~90중량부와, 커플링제 1~5중량부와, 충진재 5~15중량부를 포함할 수 있다.
상기 에폭시 변성 바이오 폴리우레탄 함량이 60중량부 미만이면 유연성 개선 효과가 없고, 90중량부를 초과하면 바인더 점도가 높아져 취급하기 어려워지고 작업성이 나빠진다.
본 발명에 따른 도로 포장용 바닥재 조성물에서 에폭시 변성 바이오 폴리우레탄은 에폭시, 바이오 폴리올, 디이소시아네이트로 이루어지는 것으로서, 히드록실 말단 에폭시 변성 바이오 폴리우레탄을 제조한 후 이소시아네이트 말단 경화제를 반응시켜서 제조할 수 있다.
상기 에폭시 변성 바이오 폴리우레탄은 바이오 폴리올 70 내지 85중량%, 디이소시아네이트 10 내지 20중량%, 에폭시 5 내지 15중량%를 반응시켜서 제조할 수 있다.
본 발명에서 사용 가능한 바이오 폴리올은 대두유, 옥수수, 피마자에서 나온 오일 중에서 적어도 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있으며, 그 함량은 70 내지 85중량%가 바람직하다. 상기 바이오 폴리올의 함량이 70중량% 미만이면 친환경성이 떨어지고, 85중량%를 초과하면 바인더의 점도가 높아 취급성이 떨어지고 접착제의 강도가 떨어지므로 상술한 범위로 제한하는 것이 바람직하다.
또한, 폴리올의 수산기 값(mg/g.KOH)이 56 내지 120인 것이 바람직한데, 만일 수산기 값이 56 미만이면 도막이 딱딱해지고, 120을 초과할 경우에는 너무 부드러워 물성이 저하되는 단점이 있기 때문에 상술한 범위로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 에폭시 변성 바이오 폴리우레탄 합성에 사용 가능한 디이소시아네이트는 톨루엔 디이소시아네이트, 디페닐메탄 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트중에서 적어도 1종 이상을 선택하는 것을 예시할 수 있다.
상기 디이소시아네이트의 함량은 10 내지 20중량%인 것이 바람직한데, 10중량% 미만이면 프리폴리머의 분자량이 낮아 성능이 떨어지는 반면, 20중량%를 초과하면 점도가 높아져서 취급성이 떨어지게 되므로 상술한 범위로 제한하는 것이 바람직하다.
에폭시 변성 바이오 폴리우레탄 프리폴리머 제조시에 사용되는 에폭시는 그 구조 속에 이소시아네이트기와 반응할 수 있는 히드록실기(OH)기를 가지고 있어야 하고 그 함량이 5중량% 미만인 경우에는 유연성 개선 효과 등이 크게 저하되고 15중량%를 초과하면 딱딱해지므로 상술한 범위로 제한하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 에폭시 변성 바이오 폴리우레탄은 상기한 바와 같이 에폭시 변성 바이오 폴리우레탄을 합성하여 히드록실 말단을 만든 것으로서 주제로 사용되며, 히드록실 말단의 주제에 이소시아네이트기 말단의 경화제를 혼합하여 주제와 경화제의 [NCO]/[OH]=1.2~1.6이 되도록 한 바인더를 제조한다.
이때, [NCO]/[OH] 몰비를 1.2 미만인 경우에는 강도가 약하고 접착력이 떨어지는 문제가 있고, 1.6를 초과하면 너무 딱딱하고 발포도 심하게 일어나므로, 바람직하게는 1.2~1.6의 범위에서 사용하고, 더욱 바람직하게는 1.3 내지 1.5가 되도록 사용하는 것이다.
무기질 충진재는 포장재의 강도, 내마모성, 점도를 향상시키는 역할을 하게 되며, 클레이, 탄산칼슘, 황산바륨, 수산화 알루미늄, 탈크, 규사 중에서 적어도 하나 이상을 선택하는 것을 예시할 수 있다. 특히 무기질 충진제로는 수분이 적은 제품을 사용하는 것이 바람직하며, 그 함량은 10 내지 30중량부가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5 내지 15중량부이다. 무기질 충진제 함량이 10중량부 미만이면 단가도 올라가고 조성물의 Thixo성이 떨어지는 반면, 30중량부를 초과하면 바인더의 접착성능이 떨어지므로 상술한 범위로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 바인더는 소포제를 더 포함할 수 있으며, 상기 소포제는 실리콘 소포제를 사용한다. 소포제를 사용하지 않으면 교반하여 도로에 포장했을 때 교반시 발생한 기포가 도막 표면에서 없어지지 않은채로 경화가 일어나면 표면 강도가 떨어지게 된다. 소포제 함량은 0.1 내지 1.0중량부가 바람직하며, 만일 0.1 중량부 미만으로 사용하게 되면, 기포제거 효과가 없어지게 되고, 반대로 1.0중량부를 초과하여 사용하면 표면 레벨링성과 계면 부착을 떨어뜨리는 단점이 있다.
커플링제는 티탄계, 실란계가 있으며, 1개의 분자 중에 반응성이 서로 다른 2종류의 관능기를 가지고 있으므로, 유기계와 무기계사이의 접착력을 올려주게 된다. 이러한 커플링제로는 예컨대 라디칼 개시제에 의해 반응이 일어나야 하므로 말단에 2중 결합을 가지고 있어야 하며, 예를 들면, 비닐클로로실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐 트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필 트리메톡시실란, 3-메타아크릴록시 프로필메틸 디메톡시실란, P-스티릴 트리메톡시실란, 3-아크릴록시 트리메톡시실란 중에서 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 그 함량은 0.2 내지 2.0중량부가 좋다. 함량이 0.2중량부 미만이면 효과가 떨어지고, 함량이 2.0중량부를 초과하면 수분에 의한 액의 저장 안정성이 떨어지고 경제성도 저하되는 단점이 있으므로 상술한 범위로 제한하는 것이 바람직하다.
추가로, 상기 바인더는 왁스를 더 포함할 수 있으며, 왁스는 공기 중의 수분을 배척하여 도막이 빨리 경화되고 분자량이 충분히 커질수 있도록 도와준다. 일례로는 파라핀계, 올리올레핀계, 폴리아미드계, 실리콘계, 불소계가 있으며 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 왁스의 함량은 0.1 내지 1.0중량부가 바람직하다. 만일 1.0중량부를 초과할 경우에는 도막의 접착을 방해하고 시간이 지나면 표면으로 블리딩되며, 반대로 0.1중량부 미만으로 사용할 경우에는 효과가 없어지게 된다. 더욱 바람직하게는 0.3 내지 0.6중량부이다.
다른 한편으로, 본 발명에 따른 도로 포장용 바닥재 조성물에는 여러 가지 특성을 부여하거나 개선시키기 위해서 안료, 유동성 흐름 개선제, 증점제, 산화방지제, 자외선 흡수제, 대전방지제, 레벨링제의 첨가제를 소량 추가할 수 있다.
본 발명에 의한 도로 포장용 바닥재 조성물에 의한 시공 방법의 바람직한 실시예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
구체적으로 본 발명에 의한 시공방법은 기초 지반 표면의 이물질을 제거하고 바탕을 편평하게 하는 청소/정지 작업공정과; 바인더를 슬래그나 규사같은 무기질 충진재와 교반하여 혼합하는 공정과; 하도면 위에 상기 포장재를 포설하여 평탄하게 마감하는 포장재 포설 공정을 포함하여 구성되고, 상기 포장재는 전체 중량에 대하여 슬래그 93~95중량부, 바인더 5~7중량부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 도로 포장용 시공방법이다.
즉 상기 전처리 공정인 하지면 청소/정지 작업은 기초 지반이 보도블록, 아스콘, 투수콘, 콘크리트, 탄성 바닥재가 될 수 있고, 이러한 지반위에 포설하기 전에 표면에 묻어있는 이물질을 블로어로 불거나 장비를 사용하여 제거한다. 이렇게 하지 않으면 계면에서의 부착이 떨어져 포장재가 탈리되거나 시간이 경과함에 따라 내구성이 떨어지게 된다.
또한 바인더/슬래그 혼합공정은 슬래그의 평균 입경이 1.3~2.2mm인 슬래그 20 내지 50중량%와, 3.2~6.0mm인 슬래그를 50 내지 80중량% 혼합한 경우이고, 이때 바인더의 함량은 5~7중량부이고, 슬래그의 함량은 93 내지 95중량부인 것이 바람직하다.
바인더 함량이 5중량부 미만이면 접착력이 떨어지고, 7중량부를 초과하면 경제성이 떨어지고 과다량으로 인해 아래로 흘러 내려 표층상부의 성능이 떨어질 수 있다. 바인더에 경화제와 슬래그를 혼합통에서 1분 이상 혼합하여 슬래그에 골고루 젖음성이 생기도록 하여 바닥용 포장재가 완성된다.
다음에 포장재 포설공정은 이 포장재 조성물을 하지면에 부어 스프레드로 대충 고르게 한 후 피니셔의 롤러로 평탄작업과 다짐작업을 한다. 이때 작업중에 롤러나 미장칼에 바인더가 묻으면 작업이 어려워지므로 석유계 용제로 닦아가면서 평탄작업을 하면 작업성이 좋다.
이와 같은 본 발명을 실시예 및 비교예에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
바이오 폴리올 80중량%, 에폭시 10중량%, 디페닐 메탄 디이소시아네이트 10중량%를 넣고 70℃에서 1hr 반응시켜서 히드록실(-OH) 말단의 에폭시 변성 바이오 폴리우레탄을 제조하였다.
상기 에폭시 변성 바이오 폴리우레탄 88중량부와, 실란 커플링제 2중량부와, 안료 10중량부를 혼합하여 주제를 마련하고, 상기 주제 100중량부에 경화제 70중량부를 혼합하여 바인더를 제조한다. 이때 경화제 말단의 [NCO] 농도와 주제의 히드록실 말단 [OH]의 비율이 '[NCO]/[OH] = 1.3'이 되게 하여 바인더 제조를 완료한다.
페로니켈 슬래그 94중량부와, 바인더 6중량부를 혼합하여 본 발명의 포장재 제조를 완료하였으며, 이때 사용한 페로니켈 슬래그의 평균 입경은 2.1mm이다.
[비교예 1]
상기 실시예 1에서 에폭시 대신에 폴리프로필렌글리콜을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 바인더 및 포장재를 제조하였다.
상기 실시예 1에서 에폭시 변성 바이오 폴리우레탄 제조시 바이오 폴리올 75중량%, 에폭시 10중량% 및 디페닐 메탄 디이소시아네이트 15중량%를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 바인더 및 포장재를 제조하였으며, 이때 주제와 경화제의 [NCO]/[OH]는 1.4이다.
상기 실시예 1에서 에폭시 변성 바이오 폴리우레탄 제조시 바이오 폴리올 70중량%, 에폭시 10중량% 및 디페닐 메탄 디이소시아네이트 20중량%를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 바인더 및 포장재를 제조하였으며, 이때 주제와 경화제의 [NCO]/[OH]는 1.5이다.
| 항 목 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 |
| 휨강도(MPa) | 6.8 | 7.3 | 8.2 | 5.6 |
| 부착강도(콘크리트, MPa) | 1.7 | 2.1 | 2.4 | 1.2 |
| 내마모성(1000회,1kg,mg) | 53 | 64 | 86 | 135 |
| 현장 작업성 | ◎ | ◎ | ○ | × |
| 경화시간(상온, hr) | 3.3 | 4.1 | 4.5 | 6.4 |
| 내염성(3달) | ◎ | ◎ | ◎ | ○ |
| 배수성(초) | 9 | 10 | 10 | 12 |
위 표 1의 시험 항목은 아래와 같은 방식으로 측정 및 평가하였다.
1. 휨강도(MPa) : KSF 4043 : 2008을 적용하여 측정함
2. 부착강도(MPa): K5F2476에 따라 측정함
3. 내마모성 : EN1436, 3197 기준으로 측정함
4. 현장 작업성 : 미장칼로 평탄 작업을 하면서 표면이 잘 펴지면서 작업성이 좋은지를 평가함
5. 경화시간(상온): 바인더를 페로니켈 슬래그와 혼합하여 5㎝ 블록으로 만든 후 완전히 경화되기까지 걸리는 시간
6. 내염성(day) : 7㎝×7㎝×5㎝ Block을 만들어서 10% 염화칼슘액에 3달 침적 후 외관상태 확인
7. 배수성(sec) : Ø70mm의 원통형에 5㎝ 두께의 포장재를 채우고 30mm의 물이 통과하는 시간 측정
상기 실시예 1에서 평균 입경이 5.3mm인 페로니켈 슬래그를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 바인더 및 포장재를 제조하였다.
상기 실시예 1에서 평균 입경이 2.1mm인 페로니켈 슬래그 70중량%와, 평균 입경이 5.3mm인 페로니켈 슬래그 30중량%를 조합하여 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 바인더 및 포장재를 제조하였다.
상기 실시예 1에서 평균 입경이 2.1mm인 페로니켈 슬래그 30중량%와, 평균 입경이 5.3mm인 페로니켈 슬래그 70중량%를 조합하여 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 바인더 및 포장재를 제조하였다.
그리고 실시예 4 내지 6의 포장재에 대한 휨강도, 부착강도 및 배수성을 측정하여 실시예 1과 함께 아래 표 2에 정리하였다.
| 항 목 | 실시예 1 | 실시예 4 | 실시예 5 | 실시예 6 |
| 휨강도(MPa) | 6.8 | 6.1 | 9.3 | 8.5 |
| 부착강도(콘크리트, MPa) | 1.7 | 1.5 | 2.2 | 1.8 |
| 배수성(초) | 9 | 6 | 8 | 7 |
이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
Claims (3)
- 슬래그와, 바인더를 포함하여 이루어지는 도로포장용 포장재에 있어서,
상기 바인더는,
에폭시 변성 바이오 폴리우레탄 60~90중량부와, 커플링제 1~5중량부와, 무기질 충진재 5~15중량부를 포함하고,
상기 에폭시 변성 바이오 폴리우레탄은 바이오 폴리올 70~85중량%, 에폭시 5~15중량%, 디이소시아네이트 10~20중량%를 포함하여 히드록실(-OH) 말단의 주제로 사용되며,
상기 히드록실 말단의 주제 100중량부에 이소시아네이트(-NCO) 말단의 경화제 60~80중량부를 혼합하여 주제 및 경화제의 [NCO]/[OH]의 몰비가 1.2~1.6이 되도록 한 것이고,
상기 포장재는 상기 슬래그 93~95중량부, 상기 바인더 5~7중량부를 포함하여 이루어지며,
상기 포장재에 사용되는 슬래그는 페로니켈 슬래그이며,
상기 페로니켈 슬래그는 1.3~2.2mm의 평균 입경을 가지는 페로니켈 슬래그 20 내지 50중량%와, 3.2~6.0mm의 평균 입경을 가지는 페로니켈 슬래그 50 내지 80중량%를 조합한 것이고,
상기 커플링제는 비닐클로로실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐 트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필 트리메톡시실란, 3-메타아크릴록시 프로필메틸 디메톡시실란, P-스티릴 트리메톡시실란, 3-아크릴록시 트리메톡시실란 중에서 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용하는 것이며,
상기 바이오 폴리올의 수산기 값(mg/g.KOH)이 56 내지 120이고,
상기 디이소시아네이트는 톨루엔 디이소시아네이트, 디페닐메탄 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트중에서 적어도 1종 이상이 선택되며,
상기 무기질 충진재는 클레이, 탄산칼슘, 황산바륨, 수산화 알루미늄, 탈크, 규사 중에서 적어도 하나 이상이 선택되고,
상기 바인더에는 왁스 0.1~1.0중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐자재를 활용한 저소음과 배수성이 우수한 도로 포장재.
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-
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