KR102173222B1 - 제강슬래그 및 mma 수지 활용 고내구성 미끄럼 방지용 포장재를 이용한 미끄럼 방지 그루빙 시공방법 - Google Patents

제강슬래그 및 mma 수지 활용 고내구성 미끄럼 방지용 포장재를 이용한 미끄럼 방지 그루빙 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 (a) 도로에 미끄럼 방지 포장재를 도포하여 코팅층을 형성시키는 단계; (b) 상기 코팅층에 제강슬래그를 포함하는 충전제를 도포한 다음 마감처리하는 단계; (c) 상기 마감처리한 코팅층을 경화시켜 도로에 미끄럼 방지 포장층을 형성시키는 단계; 및 (d) 상기 미끄럼 방지 포장층이 형성된 도로에 그루브를 형성시키는 단계;를 포함하는 미끄럼 방지 그루빙 시공방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 미끄럼 방지 그루빙 시공방법은, 도로 표면에 미끄럼 방지 포장층을 형성시킨 다음 포장층이 형성된 도로에 그루브 홈를 시공하여 도로가 차량 바퀴를 강하게 구속할 수 있어 기존 방식에 비해 향상된 안전사고 예방 효과를 달성할 수 있다.

Description

제강슬래그 및 MMA 수지 활용 고내구성 미끄럼 방지용 포장재를 이용한 미끄럼 방지 그루빙 시공방법{Method for constructing non-slip grooving using high durability non-slip packing material comprising steelmaking slag and MMA resin}
본 발명은 제강슬래그와 MMA 수지를 포함하는 고내구성 미끄럼 방지용 포장재를 이용하여 도로 표면에 미끄럼 방지 그루빙을 시공하는 방법에 관한 것이다.
최근, 산업사회가 발전하여 차량 이용률이 증가함에 따라 교통 소통을 원활하게 하고 안전을 도모하기 위해 그루브(groove), 미끄럼 방지 포장 등과 같은 다양한 안전시설물을 설치하고 있다.
그루브는 도로 노면에 종방향 또는 횡방향으로 일정 간격으로 입체적인 구조의 홈을 형성시키는 표면 처리 방법으로 주행 차량의 직진성 향상, 미끄럼 마찰저항의 증대를 통한 미끄럼사고방지, 제동거리 단축, 과속방지의 효과가 있어, 교통사고 및 안전사고를 예방하는 효과가 있고, 수막현상 방지 및 배수성 향상에 따른 미끄럼 방지, 결빙억제 및 주행안전성향상 등을 위하여 적용되고 있다.
또한, 미끄럼 방지 포장은 도로 노면에 규사 등의 충전제가 도입된 포장재를 도포하여 미끄럼 마찰저항의 증대를 통한 미끄럼 사고를 방지하고, 제동거리를 단축하여 교통사고 및 안전사고를 예방하는 효과가 있다.
상기와 같은 미끄럼 방지 포장을 위해서 기존에는 메틸메타크릴레이트 수지(methyl methacrylate resin, MMA), 에폭시 수지(epoxy resin), 알키드 수지(alkyd reisn), 우레탄 수지 등과 같은 다양한 종류의 수지가 도입된 미끄럼 방지용 포장재를 활용하고 있으며, 특히, MMA 수지는 가격 대비 성능, 노면과의 접착력, 신장율, 시공성 등이 우수하여 바닥 포장 또는 미끄러짐 방지를 위한 포장재의 용도로 활용되고 있다.
기존에는, MMA 수지와 함께 규사 등의 충전제를 혼합한 포장재를 그루브 홈이 시공된 도로 표면에 도포하여 대략 2 내지 10 mm 두께의 미끄럼 방지층을 형성시키는 방법을 사용하고 있다.
하지만, 상기와 같은 방법은 도로 표면에 그루빙을 포함하는 미끄럼 방지 구조를 형성시키기 위해서, 도로 표면에 그루브 홈을 형성시키는 그루빙 시공을 먼저 수행한 다음 포장재를 도포하고 있으나, 이와 같이, 그루빙 시공 후 포장재를 도포하게 되면 그루브 홈 내부에 포장재가 인입되어 그루브 홈의 크기가 줄어들고, 그루브 홈의 형태가 유실될 수 있을 뿐만 아니라, 그루브 홈의 모서리도 포장재 도포로 완만해져서 타이어를 구속하는 효과가 저하되는 문제가 있다.
또한, MMA 수지를 활용한 미끄럼 방지 포장재의 경우 강도가 낮아 쉽게 마모되어 차량이 빈번하게 통행하는 도로에 포설되는 경우 차량 이동에 따른 충격 등에 의해 충전제가 쉽게 이탈되어 미끄럼 방지 성능을 3개월 이상 유지되지 않아 내구성이 낮다는 단점이 있어 이와 같은 문제점을 해결할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하다.
한국등록특허 제10-1711070호 (공고일 : 2017.02.28) 한국등록특허 제10-1065256호 (공고일 : 2011.09.16) 한국등록특허 제10-1103696호 (공고일 : 2012.01.11) 한국등록특허 제10-1341713호 (공고일 : 2013.12.16)
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 미끄럼 방지 포장재와 후 그루빙 시공을 결합하여 우수한 미끄럼 방지 성능을 갖는 안전시설물을 설치하도록 하는 미끄럼 방지 그루빙 시공방법에 대한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명은 MMA 수지를 도입한 미끄럼 방지용 포장재와 가공 처리한 제강슬래그를 이용하여 충전제가 쉽게 이탈되지 않아 장시간 안정적으로 미끄럼 방지 성능을 유지하는 포장층을 형성시킬 수 있는 미끄럼 방지 그루빙 시공방법에 대한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해서 본 발명은, (a) 도로에 미끄럼 방지 포장재를 도포하여 코팅층을 형성시키는 단계; (b) 상기 코팅층에 제강슬래그를 포함하는 충전제를 도포한 다음 마감처리하는 단계; (c) 상기 단계(b)에서 마감처리한 코팅층을 경화시켜 도로에 미끄럼 방지 포장층을 형성시키는 단계; 및 (d) 상기 미끄럼 방지 포장층이 형성된 도로에 그루브 홈을 시공하는 단계;를 포함하되, 상기 미끄럼 방지 포장재는, 메틸메타크릴레이트 수지(methyl methacrylate resin, MMA) 40 내지 60 중량부, 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol, PVA) 수지 15 내지 25 중량부, 에틸렌비닐아세트산(ethylene vinyl acetate, EVA) 수지 5 내지 15 중량부, 모노에탄올아민(monoethanolamine, MEA) 15 내지 25 중량부를 포함하는 주제 100 중량부; 경화제 0.5 내지 5 중량부; 안료 1 내지 20 중량부; 및 첨가제 3 내지 20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 미끄럼 방지 그루빙 시공방법을 제공한다.
또한, 상기 메틸메타크릴레이트 수지는, 점도가 10 내지 2,000 cps인 저점도 메틸메타크릴레이트 수지 10 내지 30 중량부 및 점도가 3,000 내지 15,000 cps인 고점도 메틸메타크릴레이트 수지 70 내지 90 중량부를 혼합한 혼합 메틸메타크릴레이트 수지를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 상기 미끄럼 방지용 포장재는 경화 보조제, 가교제, 자외선 안정제, 개질제, 실란커플링제, 소포제, 레벨링제, 습윤제, 난연제, 소광제, 산화방지제 및 점도조절제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 상기 단계(b)에서는, 상기 코팅층에 주제 100 중량부를 기준으로 제강슬래그를 포함하는 충전제 30 내지 150 중량부를 도포할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 상기 제강슬래그는, (1) 제강슬래그를 암모늄염 수용액에 침지시킨 다음 50 내지 110 ℃의 온도로 2 내지 12시간 동안 가열하여 이온 교환 제강슬래그를 제조하는 단계; 및 (2) 상기 이온 교환 제강슬래그를 산성 수용액에 침지시킨 다음 0.5 내지 10시간 동안 반응시켜 개질 제강슬래그를 제조하는 단계;를 포함하는 표면 처리 방법으로 제조한 개질 제강슬래그를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 미끄럼 방지 그루빙 시공방법은, 도로 표면에 미끄럼 방지 포장층을 형성시킨 다음 포장층이 형성된 도로에 그루브 홈를 시공하는 후 그루빙 방법을 통해 도로가 차량 바퀴를 강하게 구속할 수 있어 기존 방식에 비해 향상된 안전사고 예방 효과를 달성할 수 있는 안전시설물을 설치할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 미끄럼 방지 그루빙 시공방법은, MMA 수지를 도입한미끄럼 방지용 포장재와 가공 처리한 제강슬래그를 이용하여 충전제가 쉽게 이탈되지 않아 장시간 안정적으로 미끄럼 방지 성능을 유지하는 고내구성 포장층을 형성시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 미끄럼 방지 그루빙 시공방법을 나타낸 공정도이다.
도 2는 (a) 기존 미끄럼 방지 그루빙 시공방법 및 (b) 본 발명에 따른 미끄럼 방지 그루빙 시공방법으로 도로 표면에 시공한 미끄럼 방지 그루빙 구조를 나타낸 개념도이다.
도 3은 실시예 및 비교예에 따른 방법으로 제조한 미끄럼 방지용 포장재를 이용해 형성시킨 포장층의 충전제 이탈 방지 성능을 평가한 결과이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 미끄럼 방지 그루빙 시공방법을 나타낸 공정도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 미끄럼 방지 그루빙 시공방법은, (a) 도로에 미끄럼 방지 포장재를 도포하여 코팅층을 형성시키는 단계; (b) 상기 코팅층에 제강슬래그를 포함하는 충전제를 도포한 다음 마감처리하는 단계; (c) 상기 마감처리한 코팅층을 경화시켜 도로에 미끄럼 방지 포장층을 형성시키는 단계; 및 (d) 상기 미끄럼 방지 포장층이 형성된 도로에 그루브 홈을 시공하는 단계;를 포함한다.
도 2는 (a) 기존 미끄럼 방지 그루빙 시공방법 및 (b) 본 발명에 따른 미끄럼 방지 그루빙 시공방법으로 도로 표면에 시공한 미끄럼 방지 그루빙 구조를 나타낸 개념도이다.
도 2를 참조하면, 기존에 미끄럼 방지 그루빙 시공방법으로 시공한 미끄럼 방지 그루빙 구조의 경우 그루브 홈이 형성된 도로에 미끄럼 방지 포장재를 도포하여 미끄럼 방지 포장재층을 형성시킴에 따라 도 2(a)와 같이 도로(R) 표면에 형성된 그루빙 홈(100a) 내부에도 포장재층(200a)이 형성되어 그루빙 홈의 사이즈를 그대로 유지하기 힘든 문제가 있으나, 본 발명은 도로 표면에 미끄럼 방지용 포장재층을 형성시킨 다음 그루브 홈을 시공하도록 하여, 도 2(b)에 나타낸 바와 같이, 그루브 홈(100b) 내면에 포장재층(200b)이 형성되지 않아 홈의 사이즈가 그대로 유지될 뿐만 아니라 홈의 모서리각이 살아있기 때문에 그루브 홈(100b) 내부로 인입되는 차량의 타이어를 강하게 구속할 수 있어 우수한 미끄럼 방지 성능을 갖는 미끄럼 방지 포장 그루빙 구조를 도로 표면에 형성시킬 수 있다.
본 발명에 따른 미끄럼 방지 그루빙 시공방법을 상세히 살펴보면, 상기 단계 (a)는 도로에 코팅층을 형성시키는 단계로서, 도로에 미끄럼 방지 포장재를 도포하여 코팅층을 형성시킬 수 있으며, 롤러, 브러시, 스프레이 등의 수단을 이용하여 도로 표면에 미끄럼 방지 포장재가 충분히 스며들도록 도포할 수 있다.
본 단계에서는, 미끄럼 방지 포장재를 도포하여 평균 두께가 1 내지 10 mm인 코팅층을 형성시킬 수 있으며, 충전제의 평균입자 크기에 따라 미끄럼 방지 포장재의 도포량을 조절하여 코팅층의 두께를 조절할 수 있고, 미끄럼 방지 포장재는 하기에서 보다 자세히 설명하기로 한다.
본 단계에서는, 도로에 미끄럼 방지 포장재를 도포하기 전에 오염물질을 제거하고, 표면을 매끈하게 조정하는 전처리 단계를 추가로 포함하도록 구성할 수 있으며, 이를 통해 미끄럼 방지용 포장재의 부착성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 단계에서는, 상기 코팅층을 형성시키기 전에 도로에 프라이머층을 형성시키는 단계를 추가로 포함하도록 구성할 수 있으며, 프라이머층은 MMA 수지 포함 포장재 조성물을 포설하기 위해 사용되는 통상적인 다양한 프라이머를 도포하여 형성시킬 수 있다.
상기 단계 (b)는 상기 코팅층에 제강슬래그를 포함하는 충전제를 도포한 다음 마감처리하는 단계로서, 충전제를 코팅층의 상면에 도포하고 롤러 등의 수단을 이용해 가압하여 충전제가 코팅층에 충분히 도입되도록 마감처리할 수 있다.
본 단계에서는, 상기 코팅층에 주제 100 중량부를 기준으로 제강슬래그를 포함하는 충전제 30 내지 150 중량부를 도포할 수 있으며, 충전제의 도포량이 30 중량부 미만일 경우 충분한 미끄럼 방지 성능을 구현하기 힘들고, 150 중량부를 초과하는 경우 충전제가 포장층에서 쉽게 이탈되는 문제가 발생할 수 있으며, 충전제의 내용은 하기에서 보다 자세히 설명하기로 한다.
상기 단계 (c)는 도로에 미끄럼 방지 포장층을 형성시키는 단계로서, 충전제를 포함하는 도막을 형성시킬 수 있도록 마감처리한 코팅층을 일정시간 동안 경화시켜 도로 표면에 미끄럼 방지 포장층을 형성시킬 수 있다.
상기 단계 (d)는 도로에 그루브 홈을 시공하는 단계로서, 미끄럼 방지 포장층이 형성된 도로에 그루빙 장치를 이용해 도로 표면에서 내입되는 구조를 갖는 입체적인 구조의 그루브 홈을 시공할 수 있으며, 도로에 그루브를 시공할 수 있는 통상적인 다양한 형태의 건식 그루빙 장치를 이용해 그루브를 시공할 수 있다.
본 단계에서 그루브 홈은 5 내지 15 cm의 간격으로 이격하여 시공할 수 있으며, 단면이 삼각형, 원형, 사각형 등 다양한 형상의 그루브 홈을 시공할 수 있다. 바람직하게는, 두께가 0.5 내지 2 cm이고, 폭이 0.5 내지 2 cm이고, 단면이 사각형인 그루브 홈을 도로 표면에 8 내지 12 cm의 간격으로 복수 개 형성시켜 미끄럼 방지 포장재 피복 그루빙 구조를 시공할 수 있으며, 그루브 홈의 형태와 크기는 이에 제한받는 것은 아니다.
한편, 본 발명에 따른 미끄럼 방지 그루빙 시공방법은, 충전제의 이탈을 효과적으로 예방할 수 있어 장기 내구성이 우수한 미끄럼 방지 포장재를 사용하여 미끄럼 방지 포장층을 형성시킬 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 미끄러짐 방지 포장재 조성물은, 주제, 충전제, 경화제 및 안료를 포함한다.
주제는 경화된 다음 미끄럼 저항성을 나타내도록 하는 충전제와 피착면에 접착력을 나타내도록 바인더 역할을 하며, 메틸메타크릴레이트 수지(methylmethacrylate resin, MMA), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol, PVA) 수지, 에틸렌비닐아세트산(ethylene vinyl acetate, EVA) 수지, 모노에탄올아민(monoethanolamine, MEA)을 포함하는 혼합물을 주제로 사용할 수 있다.
주제에 포함되는 각각의 성분에 대해 상세히 살펴보면, MMA 수지는, 주제의 주요 구성 성분이며, 열가소성 플라스틱의 일종으로, 피착면과 접착력이 우수한 도막을 형성시킬 수 있고, 황산, 염산, 잘산, 가성소다, 가성칼리 등과 같은 무기 약품에 강한 저항성을 가지고 있어 내약품성이 우수하며, 전기 절연성이 우수하고, 비중이 적으며 수분 흡수율이 낮은 특성을 갖는다.
MMA 수지는, 주제에 40 내지 60 중량부의 비율로 혼합될 수 있으며, MMA 수지의 함량이 40 중량부 미만일 경우 도막의 내화학 저항성이 저하되는 문제가 발생할 수 있고, 60 중량부를 초과할 경우 접착력과 기계적 물성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
특히, MMA 수지는 점도가 상이한 2종의 MMA 수지를 도입한 미끄럼 방지용 포장재를 사용하여 접착력과 기계적 물성이 향상된 포장층을 형성시킬 수 있다.
이를 위해, MMA 수지는 점도가 10 내지 2,000 cps인 저점도 MMA 수지 및 점도가 3,000 내지 15,000 cps인 고점도 MMA 수지를 각각 1:10 내지 1:1의 중량비로 혼합한 혼합 MMA 수지를 사용할 수 있으며, 저점도 MMA 수지의 함량이 상기 중량비 미만으로 혼합될 경우 미끄러짐 방지 포장재 조성물로 형성시킨 포장층이 노면과의 접착력이 낮아 쉽게 분리되는 문제가 발생할 수 있고, 상기 중량비를 초과할 경우 두꺼운 두께의 포장층을 형성시키기 힘들고, 포장층을 형성하는 도막의 기계적 물성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 상기와 같이 점도가 서로 상이한 MMA 수지를 도입한 미끄러짐 방지 포장재 조성물은 저점도 MMA 수지에 의해 도로 노면과 충전제와 결합력을 더욱 향상시킬 수 있으며, 저점도 MMA 수지는 충전제의 표면에 형성된 기공과 도로 노면의 요철부에 손쉽게 흡착되어 충전제가 포장층에서 쉽게 이탈되지 않도록 하고, 도로 표면에 도막이 강하게 접착되도록 하며, 고점도 MMA 수지에 의해 기계적 물성과 안정성이 향상되어 우수한 포장층을 노면에 형성시킬 수 있다.
한편, PVA 수지는, 물에 쉽게 용해되는 특성을 보유하고 있으며, 무독성일 뿐만 아니라, MMA 수지 및 EVA 수지와의 상용성 또한 우수하다. PVA 수지는 피착면, 즉, 도로 표면이 양이온을 띄게 친수성을 부여하여 접착력을 강화시키고, MMA 수지의 분산성을 높여 포장층의 기계적 물성을 강화시킬 수 있도록 할 뿐만 아니라, 조성물에서 MEA와 함께 충전제의 함량을 높일 수 있도록 한다. 이로 인해, PVA 수지는 MMA 수지의 단점을 보완하여 두께가 두꺼운 도막을 형성시킬 수 있도록 하며, 내마모성 등과 같은 기계적 물성이 향상된 포장층을 형성시킬 수 있다. 특히, PVA 수지는 MMA 수지와 혼합하여 원하는 경도의 도막을 형성시키기 위해서는, PVA 수지의 함량을 충분히 높여야만 하나, 이와 같이 PVA 수지의 함량이 높을 경우 고형분인 충전제를 고함량 배합하기 힘든 문제가 있고, 고형분의 함량이 증가할수록 코팅 후 도막의 강도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기와 같은 PVA 수지는 고분자 수지 혼합물의 전체 중량에 대하여 15 내지 25 중량부의 범위로 혼합될 수 있으며, PVA 수지의 함량이 15 중량부 미만인 경우에는 포장층의 경도가 낮아 도막의 기계적 물성이 저하되는 문제가 발생할 수 있고, 25 중량%를 초과하는 경우 미끄럼 방지용 포장재에서 충전제의 충분한 분산이 어렵고, 포장층의 접착력이 저하된다는 단점이 있다.
한편, EVA 수지는, 포장재 조성물의 접착성, 내충격성과 유연성을 강화시키고, 도막에 크랙이 형성되는 것을 억제하는 역할을 하며, 특히, MEA 수지와 함께 충전제의 포함 함량이 높은 경우에도 충전제가 포장층에서 쉽게 이탈되지 않도록 하는 포장재 조성물을 형성시킬 수 있도록 한다.
미끄럼 방지용 포장재에서, EVA 수지는 5 내지 15 중량부의 비율로 혼합될 수 있으며, EVA 수지의 함량이 5 중량부 미만일 경우 포장재 조성물의 물성 개선이 어렵고, 15 중량부를 초과하는 경우 연질 도막을 형성시키고, 건조 후 도막에 끈적임이 남게 되어 경도 및 강도를 보완하여야 한다.
한편, MEA는 고성능 분산 수지로서, 분자량과 산가가 높고, 충전제의 분산성을 크게 향상시켜 포장재 조성물에 포함되는 제강슬래그의 함량이 70 중량부 이상이 되도록 충전제의 함량을 크게 증가시키는 역할을 한다. 특히, MEA는 제강슬래그 입자 표면에 저점도 MMA 수지의 흡착 속도 및 흡착도를 향상시켜 포장층을 형성시킨 다음, 포장층에서 제강슬래그가 쉽게 이탈되지 않도록 강하게 결합시켜주는 역할을 하며, 뛰어난 레올로지 특성을 가지고 있다.
상기와 같은 MEA 수지는 미끄럼 방지용 포장재에 15 내지 25 중량부의 비율로 혼합될 수 있으며, MEA 수지의 포함 함량이 15 중량부 미만인 경우에는 충전제의 충분한 분산이 어렵고 충전제를 고함량 배합하기 힘들고, 25 중량부를 초과하는 경우 도막의 강도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 미끄럼 방지 포장재는 규산염을 추가로 포함하도록 구성할 수 있으며, 규산염은 노면에 형성된 균열, 요철부 등의 공극에 침투되며, 저점도 MMA 수지와 함께 경화되어 포장층이 노면에 강하게 지지되는 구조를 형성하도록 하며, 규산리튬, 규산소다, 규산칼륨, 포타슘실리케이트, 리튬알루미노실리케이트 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
바람직하게는, 규산염은 규산리튬 및 규산소다를 각각 10:1 내지 1:1의 중량비로 혼합한 규산염 혼합물을 사용할 수 있고, 규산염 혼합물은 충전제 100 중량부를 기준으로 2 내지 10 중량부의 비율로 혼합될 수 있으며, 규산염 혼합물의 함량이 2 중량부 미만일 경우 콘크리트 표층부 공극 내부에 결정화가 발생되지 않아 내구성이 향상되지 않는 문제가 발생할 수 있고, 10 중량부를 초과할 경우 경도가 증가하고 탄성과 미끄러짐 방지효과가 저하될 우려가 있다.
한편, 경화제는 주제를 경화시키고, 조성물에 포함되어 있는 각종 성분을 결합시켜 포장층을 형성시키는 역할을 한다.
경화제는 과산화물계 경화제를 사용할 수 있고, 과산화물계 경화제는 벤조일퍼옥사이드(benzoyl peroxide), t-부틸퍼옥시벤조에이트(tert-butyl peroxybenzoate), 메틸에틸케톤퍼옥사이드(methyl ethyl ketone peroxide), 큐멘히드로퍼옥사이드(cumene hydroperoxide), 2,5-디메틸헥실-2,5-디퍼옥시벤조에이트(2,5-dimethylhexyl-2,5-diperoxybenzoate), 아세톤 퍼옥사이드(acetone peroxide), 피난퍼옥사이드(pinane peroxide), 디에틸 에테르 퍼옥사이드(diethyl ether peroxide) 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다.
경화제의 함량은 주제 100 중량부 대비 0.5 내지 5 중량부의 비율로 혼합될 수 있으며, 경화제의 함량이 0.5 중량부 미만일 경우 경화 반응이 저하되어 포장층의 기계적 물성이 저하되는 문제가 발생할 수 있고, 5 중량부를 초과할 경우 경화 속도가 빨라 상분리 등이 발생되고, 접착강도 등이 저하될 우려가 있다. 바람직하게는, 상기 경화제는 벤조일퍼옥사이드를 사용할 수 있고, 주제 100 중량부 대비 2 중량부의 비율로 혼합될 수 있다.
안료는 포장재에 다양한 색상을 구현하고 시인성을 높이도록 하기 위해 첨가되는 성분으로, 체질 안료, 착색 안료 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
체질 안료는 탄산칼슘, 고령토, 규산알루미늄, 이산화티타늄, 새틴화이트, 돌로마이트(dolomite), 운모(mica), 금속 플레이크, 벤토나이트(bentonite), 금홍석(rutile), 수산화마그네슘, 석고, 탈크, 규산칼슘 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
착색 안료는 착색 및 포장재의 내구성 증진 효과를 동시에 달성하기 위하여, 적색산화철, 황산화철, 흑산화철, 산화구리 등과 같은 금속 산화물, 크롬 오렌지, 크롬 그린, 크롬 옐로우 등과 같은 크롬산염, 크로뮴옥사이드그린 등의 유산염, 탄산염, 수산화물, 크롬산염 또는 이들의 혼합물을 포함하는 무기 안료를 사용하거나, 선영성과 내후성 등이 우수한 시아닌 그린, 시아닌 블루 포함 프탈로시아닌계, 퀴나크리돈계 등의 유기안료를 사용할 수 있다.
또한, 미끄럼 방지용 포장재는 근적외선을 반사할 수 있는 근적외선 반사용 안료를 추가로 포함하도록 구성할 수 있으며, 이에 의해 차열효과가 부여되어 포장층의 표면 온도를 저감시킬 수도 있다.
바람직하게는, 안료는 주제 100 중량부 대비 1 내지 20 중량부의 비율로 포함될 수 있으며, 안료의 함량이 1 중량부 미만일 경우 포장재의 착색 부여 및 내구성 향상 효과가 미미하고, 20 중량부를 초과할 경우 안료의 초과 사용에 따른 효과가 미미하다.
보다 바람직하게는, 상기 안료는 착색 안료 및 근적외선을 반사할 수 있도록 하는 적외선 반사 안료를 포함할 수 있으며, 착색 안료 및 적외선 반사 안료를 각각 1:1의 중량비로 포함하는 혼합물을 1 내지 20 중량부의 비율로 혼합할 수 있다.
또한, 상기 미끄럼 방지용 포장재는 작업성을 향상시키고 충전제의 함량을 높이기 위해서, 물, 유기 용제 또는 이들의 혼합물을 추가로 포함하도록 구성할 수 있으며, 유기 용제는 아세톤, 톨루엔, 자일렌, 나프타, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 부탄올, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
한편, 상기 미끄럼 방지 포장재는 포장재의 물성을 향상시키기 위한 용도의 첨가제를 추가로 포함하도록 구성할 수 있으며, 첨가제는 경화 보조제, 가교제, 자외선 안정제, 개질제, 실란커플링제, 소포제, 레벨링제, 습윤제, 난연제, 소광제, 산화방지제, 점도조절제 또는 이들의 혼합물을 대표적인 예로 들 수 있다. 첨가제는 사용 목적에 따라 포장재의 물성을 저해하지 않는 범위에서 주제 100 중량부 대비 2 내지 20 중량부의 비율로 혼합될 수 있다.
구체적으로, 경화 촉진제는 MMA 수지, PVA 수지 및 EVA 수지를 가교시켜 저온 경화 및 속경화를 유도하기 위한 목적으로 첨가할 수 있으며, 도막의 연성 저하를 방지하고 강도를 증가시키는 역할을 한다.
경화촉진제는 붕산, 트리메타크릴산 트리메틸올프로판, 디메틸 아닐린, 디에틸 아닐린, 디에탄올 아닐린, 디메틸-p-톨루이딘, 디이소프로폭시-p-톨루이딘 및 N,N-비스-(2-하이드록시에틸)-p-톨루이딘 또는 이들의 혼합물 등과 같은 아민계 화합물 등을 대표적인 예로 들 수 있다.
바람직하게는, 경화촉진제는 붕산을 사용할 수 있으며, 붕산을 주제 100 중량부를 기준으로 1 내지 5 중량부의 비율로 혼합하여 사용할 수 있다.
자외선 안정제는, 자외선에 대한 포장재의 안정성을 향상시켜 자외선에 대한 포장재의 변색, 물성 변화 등을 차단하기 위한 표면 보호 효과를 부여하는 역할을 하며, 2-(2'-하이드록시-3, 5'-디(1,1-디메틸벤질-페닐)-벤조트리아졸, 2-(2'-하이드록시- 3', 5'-디-터-부틸페닐)-벤조트리아졸, 2-(2'-하이드록시-3'-터부틸-5'-메틸페닐)-5-클로로-벤조트리아졸, 2-(2-하이드록시-5-터-옥틸페닐)-벤조트리아졸, 2-(5-메틸-2-하이드록시-페닐)-벤조트리아졸, 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀, 테트라키스[메틸렌-3-(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트]메탄, 옥타데실-3,5-디-t-부틸-4-하이드록시하이드로신나메이트, 2,2-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)-포스파이트, 비스(2,4-디-t-부틸), 펜타에리스리톨-디-포스파이트알킬에스터 포스파이트, 디라우릴 티오-디-프로피오네이트, 디-스테아릴 티오-디-프로피오네이트 및 디미리스틸 티오-디-프로피오네이트로 또는 이들의 혼합물을 대표적인 예로 들 수 있다.
개질제는 포장재의 물리적 특성을 개질할 수 있는 것으로서, 실리카, 활석, 벤톤, 실란 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있고, 특히, 실란은 규산염 및 실란 커플링제와 반응하여 규산염의 내수성을 향상시키는 역할을 하며, 이로 인해 포장층의 내구성을 크게 향상시킬 수 있다.
실란커플링제는 분자 내에 유기 기능성기와 결합할 수 있는 반응기 및 무기계 재료와 결합할 수 있는 반응기를 함께 갖기 때문에 이종 소재간의 부착력 개선과 이에 수반되는 기계적 강도, 내수성, 내후성, 내열성 등의 특성을 향상시킨다.
실란커플링제는 비닐메톡시실란(vinylmethoxysilane), γ-아미노프로필트리메톡시실란(γ-aminopropyltrimethoxysilane), γ-글리시딜프로필트리메톡시실란(γ-glycidylpropyltrimethoxysilane), γ-멜캅토프로필트리메톡시실란(γ-mercaptopropyltrimethoxysilane), γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane), γ-아미노프로필메틸-디에톡시실란(γ-aminoPropylmethyl-diethoxysilane), γ-아미노프로필메틸-트리에톡시실란(γ-aminopropylmethyltriethoxysilane), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란(3-glycidoxypropyltrimethoxysilane) 등을 대표적인 예로 들 수 있다.
소포제는 조성물에 기포를 제거하기 위해 첨가하는 것으로, 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane), 메틸실록산(methylsiloxane) 등의 실리콘계, 폴리알킬비닐에테르(polyalkylvinylether) 등의 비실리콘계, 미네랄오일(mineral oil) 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
레벨링제는 조성물의 표면장력을 낮추어 유동성을 향상시키기 위해 첨가하는 것으로, 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에틸렌옥사이드아세테이트(polyetyleneoxideacetate) 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
습윤제(wetting agent)는 콘크리트 등과 같은 피착면과 조성물의 계면장력을 감소시켜 확산력을 증가시키기 위해 첨가하는 것으로, 구연산, 폴리글리세롤지방산에스테르, 솔비탄지방산에스테르, 폴리에틸렌글리콜, 에톡시레이트 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
난연제는 온도변화에 따른 포장재의 내구성을 향상시키는 역할을 하며, 당업계에서 통상적으로 사용하는 공지된 다양한 소재를 도입하여 사용할 수 있다.
난연제는, 트리페닐포스페이트, 트리자일레닐 포스페이트, 트리크레실 포스페이트, 트리이소페닐 포스페이트, 트리스-클로로에틸포스페이트, 트리스-클로로프로필 포스페이트, 레조르시놀 디-포스페이트, 아로마틱 폴리포스페이트, 폴리인산암모늄, 레드 포스포러스, 수산화 알루미늄 또는 이들의 혼합물을 대표적인 예로 들 수 있다.
소광제는 포장재의 광택을 저하시키기 위한 용도로 첨가되며, 당업계에서 통상적으로 사용하는 공지된 다양한 소재를 도입할 수 있다.
소광제는 에어로겔실리카, 하이드로겔 실리카, PP 왁스, PE 왁스, PTFE 왁스, 우레아 포름알데히드 수지, 벤조구아민 포름알데히드 수지 또는 이들의 혼합물을 대표적인 예로 들 수 있다.
산화방지제는 포장재의 변색 방지, 산화에 의한 물성 저하를 방지하는 역할을 하며, 당업계에서 통상적으로 사용하는 공지된 다양한 소재를 도입할 수 있다.
산화방지제는 인계 산화방지제, 페놀계 산화방지제 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다.
인계 산화방지제는 트리-메틸포스페이트, 트리-페닐포스페이트, 트리스(2, 4-디-터트-부틸페닐)포스페이트 또는 이들의 혼합물을 대표적인 예로 들 수 있고, 페놀계 산화방지제는 트리에틸렌글리콜-비스-3-(3-터트-부틸-4-하이드록시-5-메틸페닐)프로피오네이트, 1, 6-헥세인-디올-3(3, 5-디-터트-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트, 펜타에리스리틸-테트라키스(3-(3, 5-디-터트-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트, 2-하이드록시벤조페논, 2-하이드록시페닐벤조티아졸, 힌더드 아민, 유기 니켈 화합물, 살리실산염, 신나메이트 유도체, 레조르시놀 모노벤조에이트, 옥사닐리드, p-하이드록시벤조에이트 또는 이들의 혼합물을 대표적인 예로 들 수 있다.
점도조절제는 조성물의 점도를 조절하기 위한 목적으로 첨가하는 것으로서, 페닐그리시딜에테르(phenyl glycidyl ether), 크레실글리시딜에테르(cresyl glycidyl ether), 부틸글리시딜에테르(butyl glycidyl ether), 1,4-부타디엔디올디글리시딜에테르(1,4-butadiene diol diglycidyl ether), 살리실산(C7H6O3), 벤질알콜(C7H8O) 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
한편, 충전제는 미끄럼 방지를 위해 포장층의 표면에 요철 구조를 형성해 일정한 표면 조도를 갖는 포장층을 형성시키는 역할을 하며, 도막의 수치 안정성, 내마모성 향상, 크랙 방지 성능, 내충격성 향상 등을 위해 첨가되며, 본 발명에 따른 미끄럼 방지용 포장재는 충전제의 주요 성분으로 제강슬래그를 포함할 수 있다.
구체적으로, 제강슬래그는 철의 정련 과정에서 발생하는 슬래그로, 이산화규소(SiO2), 산화칼슘(CaO), 산화알루미늄(Al2O3), 산화마그네슘(MgO), 산화망간(MnO), 철(Fe), 황(S), 이산화티타늄(TiO2) 등의 성분으로 이루어진 복합 물질로서, 시공성, 다짐성 및 하중 분산성이 우수하고, 지속적인 사용시 지지력이 우수하여 미끄럼 방지용 포장재에 사용하기에 매우 적합하다. 또한, 제강슬래그는 자원의 재활용 측면에서 산업적, 환경적으로 매우 유용하게 사용될 수 있는 물질이다.
제강슬래그는 평균입자 크기가 0.5 내지 7 ㎜인 것을 사용하는 것이 좋으며, 제강슬래그의 평균입경이 0.5 ㎜ 미만일 경우에는 미끄럼 방지 성능이 저하되고, 7 ㎜를 초과하는 경우에는 주제와의 결합력이 저하된다는 문제점이 있다.
특히, 제강슬래그는 평균입자 크기가 0.5 내지 1.5 mm의 크기로 분쇄한 미립 제강슬래그와, 3 내지 5 mm의 크기로 분쇄한 제강슬래그를 혼합하여 사용할 수 있으며, 이에 의해, 평균 입자 크기가 큰 제강슬래그 분말 입자 사이에 평균입자 크기가 미립 제강슬래그가 위치되도록 하여 충전성을 강화시킴에 따라 포장재에 발생하는 균열을 방지하는 효과를 달성할 수 있다.
또한, 제강슬래그는 주제와의 결합력을 더욱 강화시켜 장기 내구성이 우수한 포장층을 형성시키도록 하기 위해서, 제강슬래그를 표면처리하는 가공 처리를 통해 포장재와의 접착력이 향상된 개질 제강슬래그를 도입하여 사용할 수 있다.
구체적으로, 일반적인 제강슬래그는 환경오염을 저감시키기 위해서 증기를 이용한 숙성 또는 야적장 적치 숙성 등의 과정을 통해 숙성시킨 다음 충전재로 활용될 수 있으며, 이와 같은 제강슬래그는 표면에 나노미터(nm) 크기의 기공이 표면에 형성된 구조를 갖는다. 하지만, 이와 같은 구조를 갖는 제강슬래그는 주제가 표면에 쉽게 침투하지 못하는 구조를 형성하여 충전제와 주제 간의 결합력이 약한 문제가 있다.
본 발명에서는 포장재와의 결합력이 향상된 개질 제강슬래그를 사용하도록 하여 충전재가 포장층에서 쉽게 이탈되지 않아 미끄럼 방지 성능을 장시간 동안 유지시킬 수 있도록 하는 포장재를 제조할 수 있다.
보다 구체적으로, 개질 제강슬래그는, 제강슬래그를 질산암모늄(NH4NO3), 염화암모늄(NH4Cl), 탄산암모늄((NH4)2CO3), 황산암모늄((NH4)2SO4), 인산암모늄((NH4)2PO4)을 포함하는 암모늄염 수용액에 침지시켜 50 내지 110 ℃의 온도로 2 내지 12시간 동안 가열하여 이온교환 반응시키고, 이온교환 반응시킨 제강슬래그를 염산, 황산, 질산, 유기산 등을 포함하는 산성 수용액에 침지시킨 다음 0.5 내지 10시간 동안 반응시켜 개질한 개질 제강슬래그를 사용할 수 있으며, 개질 제강슬래그를 특정 평균입자 크기가 되도록 분쇄한 분쇄물을 사용할 수도 있다.
상기와 같은 개질 제강슬래그는 개질 전 제강슬래그와 달리 표면이 개질되어 표면에 10 내지 500 ㎛ 크기의 기공이 다수 형성되어 주제가 기공 사이로 쉽게 침투되고, 주제와 혼합되는 경우 분산성이 크게 개선되는 구조를 형성하게 되며, 암모늄염 이온에 의해 표면에 다공성 구조가 형성되어 비표면적이 더욱 증가하게 되며, 산성 수용액을 이용한 처리를 통해 극성이 강화되어 MMA 수지 등을 포함하는 주제와의 결합력이 향상되어 제강슬래그가 포장층에서 쉽게 이탈되지 않는 구조를 형성할 수 있게 되고, 이로 인해, 포장재를 먼저 코팅하여 코팅층을 형성시킨 다음, 코팅층의 상면에 개질 제강슬래그를 도포하는 경우에도 안정적으로 포장층을 형성시킬 수 있고, 포장층에서 개질 제강슬래그를 포함하는 충전제가 쉽게 이탈되지 않는 구조를 형성하게 된다.
또한, 충전제는 규사 및 일라이트 이외에도 탈크, 탄산칼슘, 황산바륨, 수산화마그네슘, 실리카계 충전제 또는 이들의 혼합물을 추가로 포함하도록 구성할 수 있으며, 이제 제한받는 것은 아니다.
상기와 같은 충전제는 포장재에 함유되어 있는 주제 100 중량부에 대하여, 30 내지 150 중량부의 비율로 혼합될 수 있도록 도포할 수 있으며, 충전제의 도로량이 주제 100 중량부 기준으로 30 중량부 미만일 경우에는 미끄럼 방지 성능이 저하되고, 150 중량부를 초과할 경우에는 충전제의 이탈률이 높아 장기 내구성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 미끄럼 방지 그루빙 시공방법은, 도로 표면에 미끄럼 방지 포장층을 형성시킨 다음 포장층이 형성된 도로에 그루브 홈를 시공하여 도로가 차량 바퀴를 강하게 구속할 수 있어 기존 방식에 비해 향상된 안전사고 예방 효과를 달성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 미끄럼 방지 그루빙 시공방법은, 도로 표면에 포장재를 도포하여 코팅층을 형성시킨 다음 충전제를 도포하고 마감처리하는 간단한 방법으로 단시간에 우수한 미끄럼 방지 성능을 갖는 미끄럼 방지 그루빙 구조를 도로 표면에 형성시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 미끄럼 방지 그루빙 시공방법은, 제강슬래그 및 MMA 수지를 도입한 고내구성 미끄럼 방지용 포장재를 이용하여 장시간 안정적으로 미끄럼 방지 성능을 유지하는 미끄럼 방지 그루브 포장층을 형성시킬 수 있다.
또한, 미끄럼 방지용 포장재는, MMA 수지의 물성을 향상시킬 수 있도록 PVA 수지 및 EVA 수지를 추가로 도입하고, 고형 성분인 제강슬래그 충전재의 함량이 높은 경우에도 충전재가 포장층에서 쉽게 이탈되지 않아 도로에 장시간 동안 안정적으로 미끄럼 방지 포장층을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 미끄럼 방지용 포장재는 표면처리를 통해 주제와 결합력이 향상된 제강슬래그를 도입하여 장기 내구성이 더욱 우수한 미끄럼 방지 포장층을 형성할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하도록 한다.
제시된 실시예는 본 발명의 구체적인 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
<실시예 1>
하기 표 1에 나타낸 바와 같은 중량비로 각각의 성분을 혼합하여 실시예 1에 따른 미끄럼 방지용 포장재를 제조하였으며, 벤조일퍼옥사이드를 경화제로 사용하였다.
충전제는 평균입자 크기가 0.5 내지 1.5 mm의 크기로 분쇄한 미립 제강슬래그와, 3 내지 5 mm의 크기로 분쇄한 제강슬래그를 2:8의 중량비로 혼합한 혼합 제강슬래그를 사용하였다.
Figure 112020007279034-pat00001
<실시예 2>
하기 표 2에 나타낸 바와 같은 중량비로 각각의 성분을 혼합하여 실시예 2에 따른 미끄럼 방지용 포장재를 제조하였다.
Figure 112020007279034-pat00002
<실시예 3>
상기 표 2에 나타낸 바와 같이 붕산 1 중량부를 추가로 혼합한 미끄럼 방지용 포장재를 이용하는 것을 제외하고는 실시예 2-2와 동일한 방법으로 포장재 피복 그루빙을 시공하였다.
<실시예 4>
상기 표 2에 나타낸 바와 같이 붕산 및 실란 혼합물을 각각 1:1의 중량비로 포함하는 첨가제 2 중량부를 추가로 혼합한 미끄럼 방지용 포장재를 이용하는 것을 제외하고는 실시예 2-2와 동일한 방법으로 포장재 피복 그루빙을 시공하였다.
<실시예 5>
상기 표 2에 나타낸 바와 같이 붕산, 실란 혼합물 및 규산염을 각각 1:2:1의 중량비로 포함하는 첨가제 2 중량부를 추가로 혼합한 미끄럼 방지용 포장재를 이용하는 것을 제외하고는 실시예 2-2와 동일한 방법으로 포장재 피복 그루빙을 시공하였다.
<실시예 6>
충전제로 개질 제강슬래그를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 5와 동일한 방법으로 포장재 피복 그루빙을 시공하였다.
개질 제강슬래그는 제강슬래그 1,000 g을 0.1 M 질산 암모늄염 포함 수용액에 침지시킨 다음 90 ℃의 온도로 5시간 동안 가열하여 이온 교환 제강슬래그를 제조하고, 제조한 이온 교환 제강슬래그 1,000 g을 1M H2SO4 용액 2L에 침지시킨 다음 3시간 동안 교반하여 개질하는 방법을 통해 제조한 것을 사용하였다.
<실시예 7>
충전제로 개질 제강슬래그를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 5와 동일한 방법으로 포장재 피복 그루빙을 시공하였고, 개질 제강슬래그는 실시예 6과 동일한 것을 사용하였다.
<실험예>
(1) 포장재 피복 그루브 구조의 물성 평가
실시예 및 비교예에 따른 방법으로 제조한 미끄럼 방지용 포장재의 접착특성을 평가하였으며, 그 결과를 표 3에 나타내었다. 접착특성 평가는 접착강도 측정 방법(KS F 4936)에 따라 수행하였다.
구체적으로, 실시예 및 비교예에 따른 방법으로 제조한 미끄럼 방지용 포장재를 아스팔트 콘크리트 시편 표면에 각각 도포하여 도로 표면에 코팅층을 형성시키도록 한 다음 상기 표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같이 주제 100 중량부를 기준으로 일정량의 충전제를 코팅층의 상면에 도포하고, 경화시켜 평균두께가 5 mm인 미끄럼 방지 포장층을 형성시켰다. 이때, 충전재는 평균입자 크기가 1 mm인 제강슬래그 분말 및 평균입자 크기가 4 mm인 제강슬래그 분말을 포함하는 충전제 혼합분말을 사용하도록 하였다.
다음, 회전톱이 구비된 그루빙 머신을 이용해 미끄럼 방지 포장층이 형성된 시편의 상면에 10 cm 간격으로 두께가 1 cm이고, 폭이 1 cm인 그루브 홈을 형성시키도록 하여 포장재 피복 그루빙 시편을 각각 제조하였다. 제조한 시편에 형성된 포장층에 5 cm 직경의 코어 채취기로 홈을 판 다음 포장층의 윗면에 접착판을 붙인 후 유압식 인장 시험기로 포장층을 이탈시켜 포장층이 파단되는 강도를 측정해 접착 강도(단위 : N/mm2)를 측정하였다.
또한, ASTM D 4060(내마모성 시험 방법)에 의거하여 포장층의 내마모성(H-18, 1 Kg, 1,000 cycle)을 평가하였으며, 내충격성, 내수성, 촉진 내구성을 각각 분석하였다.
또한, 휠 트래킹 공시체를 이용하여 KS F 2375(노면의 미끄럼 저항성 시험 방법)에 의거 미끄럼 저항성(British Pendulum Number, BPN)을 측정하였고,
Figure 112020007279034-pat00003
표 3에 나타낸 바와 같이, 실시예 및 비교예에 따른 방법으로 시공한 포장층의 접착강도를 확인한 결과, 실시예 7에 따른 방법으로 제조한 포장재를 도포한 포장층의 접착특성이 가장 우수하다는 사실을 확인할 수 있었으며, 실시예 7의 경우 개질 제강슬래그가 100 중량부 함유되어 충전재를 고함량 함유하고 있으나 접착강도의 저하가 크기 않은 것으로 확인되었다. 특히, 실시예 4 및 실시예 5를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 첨가제의 사용으로 접착특성이 크게 향상되었다는 사실을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 2-2 내지 실시예 2-4의 경우 충전제인 제강슬래그의 함량이 크게 높아도 접착특성이 크게 저하되지 않았다는 사실을 확인할 수 있었으며, MEA 및 PVA의 도입으로 인해 고형성분인 충전제의 함량을 크게 높일 수 있고, 고내구성을 갖는 포장재층을 형성시킬 수 있다는 사실을 확인할 수 있으며, 1회 도포로 5 mm 이상으로 충분히 두꺼운 두께의 도막을 형성시킬 수 있고, 형성시킨 포장층은 특성이 우수한 것으로 판단되었다.
또한, 실시예에 따른 포장재 조성물은 내충격성이 향상되어 지속적이 하중이 가해지는 경우에도 포장층에 크랙이 발생되지 않고, 내마모성이 향상되어 충전재가 이탈되는 현상이 저감되어 우수한 내구성을 갖는다는 사실을 확인할 수 있었다.
(2) 포장재 피복 그루브 구조의 미끄럼 방지 성능 평가
실시예 및 비교예에 따른 방법으로 제조한 미끄럼 방지용 포장재를 이용하여 형성시킨 미끄럼 방지 포장재 피복 그루브 구조의 미끄러짐 방지 성능을 평가하기 위해서, 휠 트래킹 공시체를 이용하여 KS F 2375(노면의 미끄럼 저항성 시험 방법)에 의거 미끄럼 저항성(British Pendulum Number, BPN)을 측정하였으며, 그 결과를 상기 표 3에 나타내었다.
미끄럼 방지 포장재 피복 그루브 구조는 전술한 바와 같이, 미끄럼 방지용 포장재를 아스팔트 콘크리트 시편 표면에 각각 도포하여 도로 표면에 코팅층을 형성시키도록 한 다음, 충전제를 코팅층의 상면에 도포하고, 경화시켜 미끄럼 방지 포장층키고, 미끄럼 방지 포장층이 형성된 시편의 상면에 10 cm 간격으로 두께가 1 cm이고, 폭이 1 cm인 그루브 홈을 형성시키도록 하여 포장재 피복 그루빙 시편을 각각 제조하였다.
또한, 미끄럼 저항성을 정확히 평가하기 위해서, 상면에 10 cm 간격으로 두께가 1 cm이고, 폭이 1 cm인 그루브 홈이 형성된 아스팔트 콘크리트 시편 표면에 실시예 및 비교예에 따른 미끄럼 방지용 포장재를 도포하여 도로 표면에 코팅층을 형성시키도록 한 다음, 충전제를 코팅층의 상면에 도포하고, 경화시켜 대조군에 따른 미끄럼 방지 포장재 피복 그루브 구조를 형성시켰다.
표 3에 나타낸 바와 같이, 실시예, 비교예 및 대조군에 따른 방법으로 시공한 미끄럼 방지 포장재 피복 그루브 구조의 미끄럼 방지 성능을 평가한 결과, 본 발명과 같이 미끄럼 방지 포장층을 형성시킨 다음 그루브 홈을 시공하는 경우가 기존의 방법(대조군)에 비해 미끄럼 방지 성능을 더욱 향상시킬 수 있다는 사실을 확인할 수 있었다.
(3) 포장재 피복 그루부의 충전제 이탈 방지 성능 평가
실시예 및 비교예에 따른 방법으로 시공한 미끄럼 방지 포장재 피복 그루브 구조의 포장층에서 충전제가 이탈되는 것을 방지하는 이탈 방지 성능을 평가하였으며, 그 결과를 도 3에 나타내었다. 충전제 이탈 방지 성능 평가는 100 MPa 강도의 고압 에어를 포장층이 형성된 시편의 표면에 60분 동안 분사하고, 분사 전 시편의 무게와 분사 후 시편의 무게를 측정하여 이탈된 제강슬래그에 의한 중량 변화를 측정하였으며, 이를 통해 충전제의 유실율(%)을 산출하여 나타내었다.
실시예 및 비교예에 따른 방법으로 제조한 포장재 피복 그루브 구조의 성능을 평가한 결과, 도 3에 나타낸 바와 같이, 실시예 7에 따른 방법으로 시공한 시편에서 충전제의 유실율이 가장 낮아 우수한 특성을 나타낸다는 사실을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 2-2 내지 실시예 2-4의 경우 충전제인 제강슬래그의 함량이 크게 높아도 유실률(%)이 크게 증가하지 않는다는 사실을 확인할 수 있었으며, 개질 제강슬래그를 혼합하여 유실율을 더욱 저감시킬 수 있으며, PVA 수지, EVA 수지 등의 혼합에 따라 유실율이 영향을 받으며, 붕산, 실란 혼합물 및 규산염 등에 의해서도 영향을 받는다는 사실을 확인할 수 있었다.
상기와 같은 결과를 통해서, 본 발명에 따른 미끄럼 방지 그루빙 시공방법은 충전제가 포장층에서 쉽게 이탈되지 않아 장기간 동안 미끄럼 방지 성능을 유지할 수 있어 고내구성 미끄럼 방지 포장재 피복 그루빙 구조를 형성시킬 수 있다는 사실을 확인할 수 있었다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시 예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
100 : 그루브 홈
200 : 포장재층
R : 도로

Claims (5)

  1. (a) 도로에 미끄럼 방지 포장재를 도포하여 코팅층을 형성시키는 단계;
    (b) 상기 코팅층에 제강슬래그를 포함하는 충전제를 도포한 다음 마감처리하는 단계;
    (c) 상기 단계(b)에서 마감처리한 코팅층을 경화시켜 도로에 미끄럼 방지 포장층을 형성시키는 단계; 및
    (d) 상기 미끄럼 방지 포장층이 형성된 도로에 그루브 홈을 시공하는 단계;를 포함하되,
    상기 미끄럼 방지 포장재는,
    메틸메타크릴레이트 수지(methyl methacrylate resin, MMA) 40 내지 60 중량부, 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol, PVA) 수지 15 내지 25 중량부, 에틸렌비닐아세트산(ethylene vinyl acetate, EVA) 수지 5 내지 15 중량부, 모노에탄올아민(monoethanolamine, MEA) 15 내지 25 중량부를 포함하는 주제 100 중량부; 경화제 0.5 내지 5 중량부; 및 안료 1 내지 20 중량부;를 포함하고,
    상기 제강슬래그는,
    (1) 제강슬래그를 암모늄염 수용액에 침지시킨 다음 50 내지 110 ℃의 온도로 2 내지 12시간 동안 가열하여 이온 교환 제강슬래그를 제조하는 단계 및 (2) 상기 이온 교환 제강슬래그를 산성 수용액에 침지시킨 다음 0.5 내지 10시간 동안 반응시켜 개질 제강슬래그를 제조하는 단계를 포함하는 표면 처리 방법으로 제조한 개질 제강슬래그를 포함하는 것을 특징으로 하는 미끄럼 방지 그루빙 시공방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메틸메타크릴레이트 수지는, 점도가 10 내지 2,000 cps인 저점도 메틸메타크릴레이트 수지 10 내지 30 중량부 및 점도가 3,000 내지 15,000 cps인 고점도 메틸메타크릴레이트 수지 70 내지 90 중량부를 혼합한 혼합 메틸메타크릴레이트 수지인 것을 특징으로 하는 미끄럼 방지 그루빙 시공방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 미끄럼 방지 포장재는 경화 보조제, 가교제, 자외선 안정제, 개질제, 실란커플링제, 소포제, 레벨링제, 습윤제, 난연제, 소광제, 산화방지제 및 점도조절제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 미끄럼 방지 그루빙 시공방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단계(b)에서는,
    상기 코팅층에 주제 100 중량부를 기준으로 제강슬래그를 포함하는 충전제 30 내지 150 중량부를 도포하는 것을 특징으로 하는 미끄럼 방지 그루빙 시공방법.
  5. 삭제
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