KR20090072307A - 탄성 포장재 및 이를 이용한 탄성 포장막의 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비닐아세테이트 부틸아크릴레이트 에멀젼 공중합체, 메틸메타크릴레이트 아크릴산 에멀젼 공중합체, 우레탄 에멀젼중합체, 충진제, 가소제, 안료, 분산제, 소포제, 보강제, 안정제 및 노화방지제를 포함하는 도막 방수제; 및 상기 도막 방수제 100 중량부를 기준으로 하여 30 내지 60 중량부의 폐타이어 분쇄물을 함유하는 탄성 포장재 및 이를 시공하여 탄성 포장막을 형성하는 방법을 제공한다.

Description

탄성 포장재 및 이를 이용한 탄성 포장막의 형성방법{Elastic packing material and a forming method for elastic packing layer using the same}

본 발명은 탄성 포장재와, 이 포장재를 시공하여 탄성 포장막을 형성하는 방법에 관한 것이다.

현재 실용화되고 있는 공원, 보도, 파도, 광장, 주자창 등의 포장 공법은 주로 투수성 아스팔트, 투수성 콘크리트, 각종 불록에 의한 포장 공법 등이 알려져 있다.

상기 투수성 아스팔트 포장 공법은 특히 여름 한낮의 고온하에서 아스팔트가 쉽게 녹아 내려 투수공이 막혀서 포장면의 투수성이 급격히 저하되고 또한 아스팔트의 특성상 노화가 쉽게 일어나 내구성등에 문제점을 가지고 있다. 그리고 투수성 콘크리트 포장 공법은 표면이 거칠어서 보행감이 나쁘고 탄력성이 적어서 충격 하중에 대하여 쉽게 크렉이 생기고 또한 포장 표면이 쉽게 부식되기 때문에 표면 골재가 쉽게 탄락되는등 많은 문제점이 있다.

상기한 투수성 포장재는 대분분 흑색 갈색 회색으로 그 색상이 단조롭고 착색을 한 경우에도 쉽게 탄락되는 등 보도나 공원로 등의 포장에는 그 경관 측면에 있 었서 적합하지 못하다.

상술한 아스팔트 콘크리트계 투수성 포장재의 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서 열경화성 수지를 골재의 결합제로 사용하는 투수성 수지 포장재를 이용하는 기술이 있다. 이 투수성 수지 포장재에 의한 포장 방법은 상기의 아스팔트나 콘크리트에 의한 포장방법에 비해서 내수성, 내약품성 및 내마모성이 우수할 뿐만 아니라 내압강도, 굴곡강도, 인장강도 등 물성 면에서도 우수하다. 또한 결합체가 반투명인 관계로 골재 천연의 색감연출이 가능하므로 미관이나 경관에 있어서도 상당히 우수한 특성을 갖는다.

그러나 기존의 상업화되고 있는 투수성 수지 포장재들의 거의 대부분에는 골재용 바인더로서 주로 에폭시 수지가 사용되는데 이 경우 다음과 같은 문제점들이 발생된다.

즉, 골재용 바인더로 사용되는 에폭시 수지 점도가 1~30cps 정도의 저, 중점도인 액상인 관계로 골재와 수지를 혼합한 후, 경화시 골재에 코팅된 수지가 침하하기 때문에 경화 후 수지포장재의 강도가 약하게 되고, 특히 표면강도가 매우 약하게 되어 골재의 탈리 현상이 종종 발생하게 된다. 그래서 이러한 문제를 보완하기 위해서 경화 후 다시 수지로 탑 코팅을 실시해야만 하며, 이로 인해 가격이 더욱 높아지게 되고, 시공상에 있어서 매우 번거로운 문제점이 있다.

또한 이러한 골재와 수지 복합물을 미장칼, 피닛셔로 표면감을 할 때나 기타 롤라 등으로 다져줄 때 이러한 시공기구들과의 부착성 문제로 인해 신나, 아세톤 등과 같은 이형제들을 작업중에 시공기기 표면에 계속해서 묻혀가면서 사용해야 하는 등 매우 번거로울 뿐 아니라, 이러한 이형제들의 과다 사용으로 인해 수지 포장재 강도가 오히려 매우 약해지는 경우가 종종 발생하고, 특히 상기 이형제들이 지점도인 관계로 전술한 수지 침하 현상은 더욱 촉진되어 오히려 표면강도가 더욱 더 약해지는 경향이 종종 발생한다.

이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상술한 문제점을 해결하여 보행감이 우수하면서 내구성 및 접착강도 특성이 개선된 탄성 포장재 및 이를 시공하여 탄성 포장막을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는 비닐아세테이트 부틸아크릴레이트 에멀젼 공중합체, 메틸메타크릴레이트 아크릴산 에멀젼 공중합체, 우레탄 에멀젼중합체, 충진제, 가소제, 안료, 분산제, 소포제, 보강제, 안정제 및 노화방지제를 포함하는 도막 방수제; 및

상기 도막 방수제 100 중량부를 기준으로 하여 30 내지 60 중량부의 폐타이어 분쇄물을 함유하는 탄성 포장재를 제공한다.

상기 도막 방수제는, 비닐아세테이트 부틸아크릴레이트 에멀젼 공중합체 100중량부를 기준으로 하여 메틸메타크릴레이트 아크릴산 에멀젼 공중합체 50-60 중량부, 우레탄 에멀젼 중합체 20-30 중량부, 충진제 30-40 중량부, 가소제 3-5 중량부, 안료, 분산제 2-3 중량부, 소포제 1-3 중량부, 보강제 3-5 중량부, 안정 제 3-5 중량부 및 노화방지제 0.5-0.8 중량부를 포함한다.

일실시예에 따르면, 상기 폐타이어 분쇄물이 20 내지 40 메쉬의 폐타이어칩이다.

본 발명의 다른 기술적 과제는 구조물의 표면에 프라이머층을 형성하는 단계;

상기 프라이머층 상부에 상술한 탄성 포장재를 포설하는 단계;

상기 결과물 상부에 300-500 메쉬의 스테인레스 메쉬막을 적층하고 이를 경화하여 제1포장막과 스테인레스 메쉬막을 형성하는 단계; 및

상기 결과물을 경화한 후, 상술한 탄성 포장재를 포설 및 경화하여 제2포장막을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 포장막의 형성방법에 의하여 이루어진다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 탄성 포장재는 수용성 아크릴 고무계 도막 방수제와 폐타이어 분쇄물로 이루어진다.

상기 수용성 아크릴 고무계 도막 방수제는 아크릴 고무인 비닐아세테이트 부틸아크릴레이트 에멀젼 공중합체, 메틸메타크릴레이트 아크릴산 에멀젼 공중합체, 우레탄 에멀젼중합체, 충진제, 가소제, 안료, 분산제, 소포제, 보강제, 안정제 및 노화방지제로 이루어진다.

상기 폐타이어 분쇄물은 예를 들어 자동차의 스틸 래디알 타이어를 파쇄기로 파손한 후 자선기로 스틸을 제거한 후, 분쇄기로 분쇄하고 다시 자선기로 스틸을 제거하고 분급하여 얻을 수 있다. 이러한 폐타이어 분쇄물은 그대로 사용하여도 좋고 20 내지 40 메시 특히 30 메시로 분쇄한 것을 사용할 수 있다.

상기 폐타이어 분쇄물의 함량은 수용성 아크릴 고무계 도막 방수제 100 중량부를 기준으로 하여 30 내지 60 중량부, 특히 것이 바람직하다. 만약 폐타이어 분쇄물의 함량이 30 중량부 미만인 경우에는 탄성력이 저하되어 보행감이 좋지 않고, 미끄럼 저항성이 감소되어 바람직하지 못하고, 60 중량부를 초과하면 접착강도가 저하되어 시공후 탄락에 의한 하자의 원인이 되므로 바람직하지 못하다.

상기 수용성 아크릴 고무계 도막 방수제는, 비닐아세테이트 부틸아크릴레이트 에멀젼 공중합체 100중량부를 기준으로 하여 메틸메타크릴레이트 아크릴산 에멀젼 공중합체 50-60 중량부, 우레탄 에멀젼 중합체 20-30 중량부, 충진제 30-40 중량부, 가소제 3-5 중량부, 안료, 분산제 2-3 중량부, 소포제 1-3중량부, 보강제 3-5 중량부, 안정제 3-5 중량부 및 노화방지제 0.5-0.8 중량부의 조성을 갖는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 탄성 포장재의 제조방법을 살펴보기로 한다.

먼저, 중합반응조에 이온교환 처리된 물과 유화제를 첨가하고 이를 교반한 후 여기에 비닐아세테이트 단량체, 부틸아크릴레이트 단량체, 산화 촉매, 환원촉매, 물을 부가하고 소정시간동안 교반한다. 이어서 상기 혼합물에 중합 개시제, 소포제, 방부제를 적가하고 이를 중합하여 비닐아세테이트 부틸아크릴레이트 에멀젼 공중합체를 얻는다.

상기 과정에 따라 제조된 비닐아세테이트 부틸아크릴레이트 에멀젼 공중합체 는 유백색의 점조액으로 10-30중량%의 고형분을 함유하며, pH는 4.0-5.0 특히 4.5이고 점도는 3000±0(%)cps 정도의 물성을 갖는다.

상술한 방법과 동일하게 실시하여 메틸메타아크릴레이트 아크릴산 에멀젼 공중합체와 우레탄 에멀젼 중합체를 제조하고, 이를 상기 비닐아세테이트 부틸아크릴레이트 에멀젼 공중합체와 혼합한 후 충진제를 부가한다.

그 후, 상기 결과물에 충진제, 가소제, 안료, 분산제, 소포제, 안정제, 노화방지제, 보강제를 부가 및 혼합하여 도막 방수제를 얻는다.

상기 충진제로는, 탄산칼슘, 탈크, 지당, 바륨을 사용할 수 있고 특히 아크릴 고무인 비닐아세테이트 부틸아크릴레이트 에멀젼 공중합체와의 상용성이 우수한 탄산과 탈크를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 가소제로는, 파라플렉스지-25(Paraflex G-25), 아이지팔 시오-730 (I.G.Pal CO-730) ), 디부틸 프탈레이트, 벤질부틸프탈레이트 등을 사용할 수 있다. 그 중에서도 아크릴 고무와 적합한 고비점의 열에 대하여 안정성이 우수하고, 기름에 추출이 일어나지 않은 파라플렉스지-25(Paraflex G-25)를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 안료는 착색 효과를 부여하는 성분으로서, 크롬산납염, 산화철 산화아연, 산화티탄, 카드뮴레드, 카드뮴옐로, 프러시안블루, 카본블랙 등을 혼합 사용한다.

상기 분산제 및 소포제로는 탄성 포장재 제조시 통상적으로 사용되는 것을 사용하며, 분산제의 구체적인 예로는 비닐 알콜 중합체를 사용한다. 그리고 상기 소 포제의 구체적인 예로는 일본공영사의 Flowlen AC를 사용한다.

상기 안정제로는 2염기성 아인산염, 염화비닐, 스테아르산납, 스테아르산카드뮴, 스테아르산바륨 등을 사용하며 특히 열안정성 측면에서 2염기성 아인산염 또는 염화비닐을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 노화방지제로는 고온에서 장시간 안정된 상태로 사용하도록 페닐-베타-나프틸아민, N,N'디-베타-페닐렌디아민을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 보강제로는 섬유질 파우더, 카본, 무수 규산 등을 사용하며 특히 아크릴 고무와 활성도가 높고 에멀젼 중합체와 응집력 또는 결합력이 큰 아이에스에이에프(ISAF), 에이취에이에프(HAF) 카본과 엠피시 시케이-3(MPC CK-3) 및 무수규산을 사용하는 것이 인장강도 향상에 효과적이다.

상기 과정에 따라 얻은 도막 방수제에 폐타이어 분쇄물중의 하나인 20-40 메쉬 특히 30 메쉬로 분쇄된 폐타이어칩을 혼합하여 탄성 포장재를 제조한다. 여기에서 폐타이어 분쇄물의 함량은 도막 방수제 100 중량부에 대하여 30-60 중량부이다.

도 1을 참조하여, 상술한 탄성 포장재를 이용한 포장막의 시공 방법은 살펴 보면 다음과 같다.

구조물의 표면 이물질을 제거한 후, 이 상부에 프라이머층(10)을 형성한다.

상기 프라이머층(10)은 포장막 형성시 통상적으로 사용되는 아크릴 수지 에멀젼을 이용하여 형성한다. 그리고 상기 프라이머층(10) 상부에 도막 방수제와 폐타이어칩을 함유하는 본 발명의 탄성 포장재를 포설한다. 포설된 결과물이 경화되기 이전에 300 내지 500 메쉬의 스테인레스 메쉬(12)를 적층한다.

만약 스테인레쉬 메쉬(12)가 300 메쉬 미만인 경우에는 제1포장막 및 제2포장막 형성용 탄성 포장재의 함침이 어렵고, 500 메쉬를 초과하면 보강재로서의 기능이 감소하여 바람직하지 못하다.

그 후, 상기 결과물을 24시간 이상, 특히 24 내지 30시간 방치하면 탄성 포장재의 경화 과정이 진행되어 제1포장막(11)이 형성된다. 일실시예에 의하면 스테인레스 메쉬(12)내에 탄성 포장재로 이루어진 제1포장막(11)이 일부 또는 전부 함침된 구조를 갖는다.

상기 결과물 상부에 본 발명의 탄성 포장재를 포설하고 이를 24시간 이상 방치하면 탄성 포장재의 경화 반응이 일어나서 제2포장막(13)이 형성됨으로써 본 발명에 따른 탄성 포장막이 완성된다. 여기에서 제2포장막(13)도 제1포장막과 마찬가지로 스테인레스 메쉬내에 일부 또는 전부 함침될 수 있다.

본 발명에서는 상기한 바와 같이 폐타이어칩과 스테인레스 메쉬의 사용으로 포장막의 내구성 및 인장강도가 매우 개선되고 보행감이 우수하여 특히 보도 또는 공원 포장용으로 적합하다

이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 보다 상세하게 설명하기도 하되,본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.

제조예 1: 수용성 아크릴 고무계 도막 방수제의 제조

중합반응조에 이온교환 처리된 물 465 중량부와 유화제 5 중량부를 첨가하고 85℃에서 30분동안 교반한 후 75℃에서 비닐아세테이트 단량체 310중량부와 부틸아크릴레이트 단량체 75중량부, 그리고 산화 촉매인 KPS 0.5중량부, 물10 중량부, 환 원촉매인 SBS 0.25 중량부, 물 10중량부를 각각 넣고 30분동안 교반한 다음, 80℃에서 개시제 2중량부와 소포제 3중량부, 방부제 0.4중량부를 일정한 속도로 분할 첨가하고 약 1000rpm의 속도로 4시간동안 교반하여 비닐아세테이트 부틸아크릴레이트 에멀젼 공중합체를 제조하였다.

상기 과정에 따라 제조된 비닐아세테이트 부틸아크릴레이트 에멀젼 공중합체는 유백색의 점조액으로 20중량%의 고형분을 함유하며, pH는 4.5이고 점도는 3000±0(%)cps 정도의 물성을 갖는다.

상술한 방법과 동일하게 실시하여 메틸메타아크릴레이트 아크릴산 에멀젼 공중합체와 우레탄 에멀젼 중합체를 제조한 후, 이를 상기 비닐아세테이트 부틸아크릴레이트 에멀젼 공중합체 100중량부와 메틸메타크릴레이트 아크릴산 에멀젼 공중합체 55중량부와 우레탄 에멀젼 중합체 25중량부를 혼합한 후, 상온을 유지하면서 충진제인 탄산칼슘염 30중량부와 탈크 10중량부를 서서히 첨가하고 1000rpm의 속도로 1시간동안 교반하여 분산액을 제조한 후, 가소제로 파라플레그 지-25(Paraflex G-25) 4중량부, 안료 5중량부, 분산제 3중량부, 소포제 2중량부, 보강제로 엠피씨 씨케이-3 카본 5중량부, 안정제로 2염기성아인산염 3중량부, 노화방지제로 페닐-베타-나프틸 아민 0.5중량부를 혼합하여 상온에서 2시간동안 1000rpm의 속도로 교반하여 도막방수제를 제조하였다.

실시예 1: 탄성 포장재의 시공

상기 제조예 1에 따라 얻은 도막 방수제, 이 도막 방수제 100중량부에 대하여 30mesh의 폐타이어칩 30 중량부를 혼합하여 1차 포장막 및 2차 포장막 형성용 탄성 포장재를 각각 준비하였다.

먼저 구조물 표면의 이물질을 제거한 후, 그 상부에 아크릴 에멀젼을 코팅 및 건조하여 프라이머층을 형성하였다.

이어서, 상기 과정에 따라 얻은 1차 포장막 형성용 탄성 포장재를 포설하고 나서 그 상부에 300 메쉬의 스테인레스 메쉬를 적층하였다. 상기 결과물을 24시간동안 방치하여 경화를 실시하였다.

상기 결과물 상부에 상기 과정에 따라 얻은 2차 포장막 형성용 탄성 포장재를 타설하고 이를 24시간동안 방치하여 경화시켜 2차 포장막을 형성하여 탄성 포장막을 완성하였다.

실시예 2: 탄성 포장재의 시공

1차 포장막 및 2차 포장막 형성용 탄성 포장재 제조시, 30mesh의 폐타이어칩 30 중량부 대신 30 메쉬의 폐타이어칩 50 중량부를 사용하고 300 메쉬의 스테인레스 메쉬 대신 400mesh의 스테인레스 메쉬를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하였다.

실시예 3: 탄성 포장재의 시공

1차 포장막 및 2차 포장막 형성용 탄성 포장재 제조시, 30mesh의 폐타이어칩 30 중량부 대신 30 메쉬의 폐타이어칩 60 중량부를 사용하고 300 메쉬의 스테인레스 메쉬 대신 500mesh의 스테인레스 메쉬를 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하였다.

상기 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 탄성 포장막의 물성을 KSF 4949, ASTM E 303 및 AASHTO T 278에 준하여 접착강도, 미끄럼 저항성 평가 시험을 시행하였고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

(표 1)

구 분	실시예 1	실시예 2	실시예 3
접착강도(kgf/cm2))	43	38	35
미끄럼 저항성 (BPN)	60	53	35

상기 표 1로부터 실시예 1-3에 따르면 탄성 포장막의 접착강도 및 미끄럼 저항성이 우수하다는 것을 알 수 있었다.

본 발명은 도면에 도시된 일실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 탄성 포장막의 적층 구조를 나타낸 도면이다.

Claims (4)

1. 비닐아세테이트 부틸아크릴레이트 에멀젼 공중합체, 메틸메타크릴레이트 아크릴산 에멀젼 공중합체, 우레탄 에멀젼중합체, 충진제, 가소제, 안료, 분산제, 소포제, 보강제, 안정제 및 노화방지제를 포함하는 도막 방수제; 및

   상기 도막 방수제 100 중량부를 기준으로 하여 30 내지 60 중량부의 폐타이어 분쇄물을 함유하는 탄성 포장재.
2. 제1항에 있어서, 상기 도막 방수제는,

   비닐아세테이트 부틸아크릴레이트 에멀젼 공중합체 100중량부를 기준으로 하여 메틸메타크릴레이트 아크릴산 에멀젼 공중합체 50-60 중량부, 우레탄 에멀젼 중합체 20-30 중량부, 충진제 30-40 중량부, 가소제 3-5 중량부, 안료, 분산제 2-3 중량부, 소포제 1-3 중량부, 보강제 3-5 중량부, 안정제 3-5 중량부 및 노화방지제 0.5-0.8 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 포장재.
3. 제1항에 있어서, 상기 폐타이어 분쇄물이 20 내지 40 메쉬의 폐타이어칩인 것을 특징으로 하는 탄성 포장재.
4. 구조물의 표면에 프라이머층을 형성하는 단계;

   상기 프라이머층 상부에 제1항 내지 제3항중 하나의 탄성 포장재를 포설하는 단계;

   상기 결과물 상부에 300-500 메쉬의 스테인레스 메쉬막을 적층하고 이를 경화하여 제1포장막과 스테인레스 메쉬막을 형성하는 단계; 및

   상기 결과물을 경화한 후, 제1항 내지 제3항중 하나의 탄성 포장재를 포설 및 경화하여 제2포장막을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 포장막의 형성방법.

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