KR102504767B1 - 저탄성 친환경 에폭시 바인더 조성물 및 이를 함유하는 박층 폴리머 콘크리트 포장방법 - Google Patents
저탄성 친환경 에폭시 바인더 조성물 및 이를 함유하는 박층 폴리머 콘크리트 포장방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 우레탄 변성 에폭시 수지 40 내지 80 중량%와, 에폭시 경화제 20 내지 60 중량%를 함유하는 에폭시 바인더 조성물로;
상기 우레탄 변성 에폭시 수지는 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 100 중량부, 폴리에테르-에폭사이드 중합체 10 내지 40 중량부, 폴리에틸렌 페닐 폴리이소시아네이트 1 내지 20 중량부, 지방족 에폭시 수지 1 내지 20 중량부, 중량평균 분자량이 1,000 내지 3,000인 에폭시화 대두유 1 내지 10 중량부 및 인계 산화방지제 1 내지 10 중량부를 함유하고;
상기 에폭시 경화제는 카르다놀(cardanol) 100 중량부, 트리에틸렌테트라아민 10 내지 50 중량부, 2,4,6-트리스[(디메틸아미노)메틸]페놀 10 내지 30 중량부, 1-아미노-에틸 피페라진 10 내지 30 중량부 및 아민계 폴리부타디엔 10 내지 30 중량부를 함유하며;
상기 에폭시 바인더 조성물은 인장강도가 7.6 내지 34.5 MPa이고, 인장신율 30 내지 80 %이며, 압축탄성계수 895 MPa 이하인 것을 사용함으로써,
환경친화적이고, 접착력 및 기계적 물성이 우수할 뿐만 아니라 경화 시 수축변형이 적은 특성은 유지하면서도 신율 및 유연성과 마찰성능이 우수하고 에폭시 바인더 조성물로 형성된 포장재의 내구성 및 미끄럼 저항성이 향상된 저탄성 친환경 에폭시 바인더 조성물 및 이를 함유하는 박층 폴리머 콘크리트 포장방법에 관한 것이다.
상기 우레탄 변성 에폭시 수지는 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 100 중량부, 폴리에테르-에폭사이드 중합체 10 내지 40 중량부, 폴리에틸렌 페닐 폴리이소시아네이트 1 내지 20 중량부, 지방족 에폭시 수지 1 내지 20 중량부, 중량평균 분자량이 1,000 내지 3,000인 에폭시화 대두유 1 내지 10 중량부 및 인계 산화방지제 1 내지 10 중량부를 함유하고;
상기 에폭시 경화제는 카르다놀(cardanol) 100 중량부, 트리에틸렌테트라아민 10 내지 50 중량부, 2,4,6-트리스[(디메틸아미노)메틸]페놀 10 내지 30 중량부, 1-아미노-에틸 피페라진 10 내지 30 중량부 및 아민계 폴리부타디엔 10 내지 30 중량부를 함유하며;
상기 에폭시 바인더 조성물은 인장강도가 7.6 내지 34.5 MPa이고, 인장신율 30 내지 80 %이며, 압축탄성계수 895 MPa 이하인 것을 사용함으로써,
환경친화적이고, 접착력 및 기계적 물성이 우수할 뿐만 아니라 경화 시 수축변형이 적은 특성은 유지하면서도 신율 및 유연성과 마찰성능이 우수하고 에폭시 바인더 조성물로 형성된 포장재의 내구성 및 미끄럼 저항성이 향상된 저탄성 친환경 에폭시 바인더 조성물 및 이를 함유하는 박층 폴리머 콘크리트 포장방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 환경친화적이고, 우수한 접착력 및 기계적 물성은 물론 경화 시 수축변형이 적은 특성은 유지하면서도 우수한 신율 및 유연성과 마찰성능을 가지며, 에폭시 바인더 조성물로 형성된 포장재의 내구성이 향상되고 미끄럼 저항성이 우수한 저탄성 친환경 에폭시 바인더 조성물 및 이를 함유하는 박층 콘크리트 포장방법에 관한 것이다.
일반적으로 콘크리트 포장(도로 및 교량) 보수 방법은 저점도 수지를 이용한 균열주입보수, 초속경 콘크리트를 이용한 부분 단면보수 및 전면 덧씌우기 개량 공법이 주로 적용되어 왔다. 구체적으로, 콘크리트 포장에 균열이 발생하면 균열부의 이물질을 제거하고 인젝션 방식 또는 중력식으로 에폭시 수지 등을 주입하여 보수하고 들뜸, 스케일링, 포트홀 등의 부분적인 손상이 발생하면 손상 부위만을 절삭하고 보수용 콘크리트 조성물을 타설하여 보수하거나 손상율이 10% 이상으로 넓은 부분에 손상이 발생하면 전체적으로 콘크리트 포장면을 모두 제거한 후 다시 시공하는 방식으로 콘크리트 포장이 보수되어왔다.
또한, 지금까지 도로포장면에 시공하는 박층포장은 주로 에폭시, 아크릴, 우레탄 등의 용제형 수지를 사용하여 도로 표지용 도료나, 미끄럼방지포장 등에 사용되었다. 즉, 박층포장은 대체로 상술된 바인더를 포함하는 도료를 이용하여 횡단보도 등을 포장하는 포장재(도막)로 형성되거나 바인더를 도로에 도포한 후 미끄럼 방지를 위한 마찰 재료(규사, 모래, 제강슬래그 등)의 잔골재를 뿌려서 바인더에 고정시킴으로써 달리는 차량 속도의 미끄럼 이탈 방지를 위해 사용되었다. 그러나 종래 박층포장에 사용되는 바인더는 유연성이 부족하여 균열과 탈락이 발생하며 미끄럼 방지를 위한 마찰재가 떨어져 나가면 급격하게 미끄럼 저항성이 저하되어 박층 포장의 수명이 급격히 단축되는 단점이 있다. 그리고 기후에 따라 경화가 늦어 시공시간이 너무 오래 걸리는 단점도 있었다.
한편, 바인더로서 에폭시 수지와 에폭시 경화제는 접착력, 기계적 물성, 내화학성이 우수하여 경화시 수축변형이 적은 장점이 있다. 특히, 에폭시 수지인 비스페놀 A 디글리시딜에테르(Bisphenol A diglycidylether)의 2관능성 에폭시 수지와 에폭시 경화제인 4-노닐페놀로 구성된 바인더는 토목, 건축 및 다양한 산업분야에 널리 사용되고 있다.
그러나 상기 2관능성 에폭시 수지는 높은 가교밀도 때문에 구조적으로 잘 깨지는 취성(脆性, brittleness:물체에 탄성한계 이상의 힘을 가했을 때, 영구변형을 하지 않고 파괴되거나 또는 극히 일부만 영구변형을 일으키는 성질)으로 인하여 도로용 박층포장 분야에 적용하는 데 제약을 받아왔다. 뿐만 아니라, 기존 포장 도로의 표면과의 접착력이 부족하고, 기존 포장 도로와의 거동 차이에 의한 손상 발생 가능성이 높은 문제가 있고, 차량의 발진, 가속, 감속, 제동 등 노면에 반복된 마찰전단력이 발생하게 되고 이로 인해 마찰재료가 깨지거나 분리되어 제동거리가 길어져 사고발생율이 높아질 수 있다.
상기 4-노닐페놀은 국내에서 사용이 제한되어 있어 이를 대체할 수 있는 소재가 요구되고 있다. 고유의 물리화학적 특성으로 인하여 에폭시 경화형 도료 분야에서 경화제 또는 가소제로서 사용됨을 비롯하여 여러 산업분야에서 광범위한 용도로 적용되고 있다. 그러나 상기 노닐페놀은 신장 독성 및 내분비계 호르몬 교란물질로 알려졌으며, 노닐페놀류들은 여성 호르몬 estrdiol과 유사한 구조를 가지게 되어, 수중 생태계의 교란을 유발한다는 보고에 따라 산업계에서 사용이 금지되거나 점차 사용범위가 제한되고 있다.
2016년 5월 26일 환경부 공고 제2016-446호 유독물질 및 제한물질·금지물질의 지정 고시 개정안 행정 예고에서는 노닐페놀 및 이를 0.1% 이상 함유한 혼합물의 제한내용 확대에 관련된 내용이 기재되었으며, 구체적으로 현행 노닐페놀류(6종)에 대하여 가정용 세척제, 잉크, 페인트의 용도로 제조, 수입, 판매, 보관 및 저장, 운반, 사용을 금지하고 있으나, 수계로 직접 배출될 가능성이 높은 "산업용·업소용 세정·세척제 용도" 및 "섬유·가죽 가공 용도"를 신규 제한 용도로 추가하고, 국내 유동중이나 제한 물질 고시에 포함되지 않은 노닐페놀류(8종)을 추가 지정하였다.
또한, 최근 국가기반 산업인 전력기기 산업에 사용되는 소재 및 부품도 기후변화협약에 따라 석유 기반 화학소재보다 바이오(Bio) 기반 화학소재 적용의 필요성이 대두되고 있으며, 이런 추세에 맞춰 글로벌 선진사들은 바이오 기반 친환경 화학소재를 적용한 개발을 진행하고 있다. 이러한 바이오 기반 화학 소재를 활용하면 석유에 대한 전 세계의 의존도가 낮아지고 현재 다양한 산업 분야에서 사용되는 에폭시 바인더 조성물에 비해 더 안전하고 환경 친화적인 제품 생산이 가능하다.
따라서, 이러한 문제를 해결할 수 있는 신규한 에폭시 바인더 조성물 및 이를 이용한 시공방법의 개발이 절실히 필요하다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 일 구현예는 에폭시 경화제인 4-노닐페놀 대신에 천연 물질을 사용하여 환경친화적이고, 접착력 및 기계적 물성이 우수할 뿐만 아니라 경화 시 수축변형이 적은 특성은 유지하면서도 신율 및 유연성과 마찰성능이 우수하고 에폭시 바인더 조성물로 형성된 포장재의 내구성 및 미끄럼 저항성이 향상된 저탄성 친환경 에폭시 바인더 조성물 및 이를 함유하는 박층 폴리머 콘크리트 포장방법을 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 우레탄 변성 에폭시 수지 40 내지 80 중량%와, 에폭시 경화제 20 내지 60 중량%를 함유하는 에폭시 바인더 조성물로; 상기 우레탄 변성 에폭시 수지는 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 100 중량부, 폴리에테르-에폭사이드 중합체 10 내지 40 중량부, 폴리에틸렌 페닐 폴리이소시아네이트 1 내지 20 중량부, 지방족 에폭시 수지 1 내지 20 중량부, 중량평균 분자량이 1,000 내지 3,000인 에폭시화 대두유 1 내지 10 중량부 및 인계 산화방지제 1 내지 10 중량부를 함유하고; 상기 에폭시 경화제는 카르다놀(cardanol) 100 중량부, 트리에틸렌테트라아민 10 내지 50 중량부, 2,4,6-트리스[(디메틸아미노)메틸]페놀 10 내지 30 중량부, 1-아미노-에틸 피페라진 10 내지 30 중량부 및 아민계 폴리부타디엔 10 내지 30 중량부를 함유하며; 상기 에폭시 바인더 조성물은 인장강도가 7.6 내지 34.5 MPa이고, 인장신율 30 내지 80%이며, 압축탄성계수 895 MPa 이하인 것을 특징으로 하는 저탄성 친환경 에폭시 바인더 조성물을 제공한다.
상기 우레탄 변성 에폭시 수지는 4-메틸-3-이소시아나토페닐술포닐아닐리드-3-메틸-4-이소시아네이트, 디페닐술포닐-에틸렌디아민-4,4-디이소시아네이트, 4,4'-메톡시페닐술포닐에틸렌디아민-3,3'-디이소시아네이트, 4-메틸-3-이소시아나토페닐술포닐아닐리드-4-메틸-3-이소시아네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 술포산아미드 결합을 갖는 방향족 이소시아네이트 0.1 내지 5 중량부 및 트리스 (4-이소시아나토페닐) 티오포스페이트 0.1 내지 5 중량부의 혼합물을 더욱 포함하는 것일 수 있다.
상기 에폭시 바인더 조성물 100 중량부에 대하여,
식물성 발효 추출물 0.5 내지 5 중량부, 피탄트리올(3,7,11,15-tetramethyl 1,2,3-trihydroxyhexadecane) 0.1 내지 2 중량부 및 하기 화학식 1로 표시되는 피페로닐산(piperonylic acid) 0.1 내지 2 중량부를 더욱 포함할 수 있다.
[화학식 1]
상기 식물성 발효 추출물은 적송 발효 추출물인 것이고;
상기 적송 발효 추출물은 적송의 소나무 잎을 10 내지 200 mesh로 분쇄하고 물에 2 내지 15 일간 침지한 후, 수증기 증류하여 적송 증류 추출물을 제조하는 단계; 상기 적송 증류 추출물 100 중량부에 대하여 D-만노스 1 내지 10 중량부 첨가하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 혼합물을 슈도지마 속(Pseudozima sp.) 균주에 의해 발효하는 단계를 포함하는 제조방법으로 제조되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 구현예는 도로 표면의 이물질을 제거하는 전처리 단계; 상기 전처리 단계를 거친 도로 표면에 상기 저탄성 친환경 에폭시 바인더 조성물을 타설하여 접착층을 형성하는 타설 단계; 상기 타설 단계를 거친 표면에 골재를 포설하여 골재층을 형성하는 포설 단계; 및 상기 포설 단계를 거친 도로 표면을 양생하여 접착층과 골재층을 포함하는 에폭시 포장재를 형성하는 양생 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 박층 폴리머 콘크리트 포장방법을 제공한다.
상기 골재는 천연 규사, 천연 현무암 및 소성보크사이트(Al2O3 86% 이상) 골재로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 다각형 입자이고, 함수율이 0.2 중량% 이하이고, 모스경도 6 이상이고, 골재의 체가름 시험법으로 측정 시, No.4는 100% 통과, No.8은 30 내지 75% 통과, No.16은 0 내지 5% 통과 및 No.30은 0 내지 1% 통과하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 저탄성 친환경 에폭시 바인더 조성물 및 이를 함유하는 박층 폴리머 콘크리트 포장방법에 의하면, 자연 친화적 재료인 카르다놀(cardanol)을 에폭시 경화제로 사용하여 친환경적이고, 우수한 접착력, 기계적 물성은 물론 경화 시 수축변형이 적은 특성은 유지하면서도 우수한 신율 및 유연성과 마찰성능을 갖는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 저탄성 친환경 에폭시 바인더 조성물 및 이를 함유하는 박층 폴리머 콘크리트 포장방법에 의하면, 표면에 골재가 배치되어 저탄성 친환경 에폭시 바인더 조성물의 마모가 발생하지 않고 자외선에 의한 안정성이 부여되어 포장재의 내구성이 향상되고 미끄럼 저항성이 우수하다는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 저탄성 친환경 에폭시 바인더 조성물 및 이를 함유하는 박층 폴리머 콘크리트 포장방법에 의하면, 부착강도, 압축강도, 휨강도 등의 강도 특성 뿐만 아니라, 흡수율, 방청율, 염분침투저항성, 동결융해저항성, 열적합성 등이 우수하다는 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 우레탄 변성 에폭시 수지 40 내지 80 중량%와, 에폭시 경화제 20 내지 60 중량%를 함유하는 에폭시 바인더 조성물로;
상기 우레탄 변성 에폭시 수지는 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 100 중량부, 폴리에테르-에폭사이드 중합체 10 내지 40 중량부, 폴리에틸렌 페닐 폴리이소시아네이트 1 내지 20 중량부, 지방족 에폭시 수지 1 내지 20 중량부, 중량평균 분자량이 1,000 내지 3,000인 에폭시화 대두유 1 내지 10 중량부 및 인계 산화방지제 1 내지 10 중량부를 함유하고;
상기 에폭시 경화제는 카르다놀(cardanol) 100 중량부, 트리에틸렌테트라아민 10 내지 50 중량부, 2,4,6-트리스[(디메틸아미노)메틸]페놀 10 내지 30 중량부, 1-아미노-에틸 피페라진 10 내지 30 중량부 및 아민계 폴리부타디엔 10 내지 30 중량부를 함유하며;
상기 에폭시 바인더 조성물은 인장강도가 7.6 내지 34.5 MPa이고, 인장신율 30 내지 80 %이며, 압축탄성계수 895 MPa 이하인 것을 특징으로 하는 저탄성 친환경 에폭시 바인더 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 일 구현예에 따른 저탄성 친환경 에폭시 바인더 조성물 및 이를 함유하는 박층 폴리머 콘크리트 포장방법에 의하면, 자연 친화적 재료인 카르다놀(cardanol)을 에폭시 경화제로 사용하여 친환경적이고, 우수한 접착력, 기계적 물성은 물론 경화 시 수축변형이 적은 특성은 유지하면서도 우수한 신율 및 유연성과 마찰성능을 갖는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 저탄성 친환경 에폭시 바인더 조성물 및 이를 함유하는 박층 폴리머 콘크리트 포장방법에 의하면, 표면에 골재가 배치되어 저탄성 친환경 에폭시 바인더 조성물의 마모가 발생하지 않아 포장재의 내구성이 향상되고 미끄럼 저항성이 우수하다는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 저탄성 친환경 에폭시 바인더 조성물 및 이를 함유하는 박층 폴리머 콘크리트 포장방법에 의하면, 부착강도, 압축강도, 휨강도 등의 강도 특성 뿐만 아니라, 흡수율, 방청율, 염분침투저항성, 동결융해저항성, 열적합성 등이 우수하다는 효과가 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 구현예에 따른 저탄성 친환경 에폭시 바인더 조성물은 우레탄 변성 에폭시 수지 40 내지 80 중량%와, 에폭시 경화제 20 내지 60 중량%를 함유한다.
본 발명에서 사용하는 우레탄 변성 에폭시 수지는 본 발명의 저탄성 친환경 에폭시 바인더 조성물에 대하여 40 내지 80 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 우레탄 변성 에폭시 수지의 함량이 너무 적은 경우에는 저탄성 친환경 에폭시 바인더 조성물의 접착력이 저하될 수 있는 문제가 있고 상기 우레탄 변성 에폭시 수지의 함량이 너무 많은 경우에는 강도가 저하될 수 있는 문제가 있다.
상기 우레탄 변성 에폭시 수지는 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 100 중량부, 폴리에테르-에폭사이드 중합체 10 내지 40 중량부, 폴리에틸렌 페닐 폴리이소시아네이트 1 내지 20 중량부, 지방족 에폭시 수지 1 내지 20 중량부, 중량평균 분자량이 1,000 내지 3,000인 에폭시화 대두유 1 내지 10 중량부 및 인계 산화방지제 1 내지 10 중량부를 함유한다.
상기 비스페놀 A 디글리시딜 에테르는 우수한 기계적 강도, 내수성, 신율 및 인장강도를 향상시키는 역할을 한다. 이때 사용되는 비스페놀 A 디글리시딜 에테르는 겔화 방지 및 물성 유지를 위해 수평균 분자량 300 내지 1000 g/mol인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
이하, 상기 우레탄 변성 에폭시 수지를 구성하는 다른 구성성분들의 함량은 상기 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 100 중량부를 기준으로 한다.
상기 폴리에테르-에폭사이드 중합체는 최종 점도가 적정 수준으로 조절되어 시공성 및 유연성을 향상시키는 역할을 한다.
이러한 폴리에테르-에폭사이드 중합체는 상기 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 100 중량부에 대하여 10 내지 40 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리에테르-에폭사이드 중합체 함량이 너무 적은 경우에는 점도가 높아 현장 작업성 저하 및 유연성이 저하될 수 있는 문제가 있고, 폴리에테르-에폭사이드 중합체 함량이 너무 많은 경우에는 인장강도 및 경도 등의 물리적 물성이 저하될 수 있는 문제가 있다.
상기 폴리에틸렌 페닐 폴리이소시아네이트는 현장 시공이 가능하고 플라스틱 등 열에 약한 기재에 대한 도장성이 우수하며, 고광택으로 선영성이 우수한 도막이 형성되며, 우수한 내후성 및 내약품성의 특성을 갖도록 하는 역할을 한다.
이러한 폴리에틸렌 페닐 폴리이소시아네이트는 상기 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리에틸렌 페닐 폴리이소시아네이트 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 폴리에틸렌 페닐 폴리이소시아네이트 함량이 너무 많은 경우에는 접착력이 저하될 수 있는 문제가 있다.
상기 지방족 에폭시 수지는 점도저하 및 유연성을 향상시켜주는 역할을 하는 것으로, 지방족 알콜과 에피클로로히드린을 사용하여 에폭시화함으로써 얻어진 물질이다. 예를들면, 글리세롤 디글리시딜 에테르(glycerol diglycidyl ether, GDE), 카르복시산 글리시딜에테르(Carboxylic acid glycidylester), 부틸 글리시딜에테르(Butyl glycidylether), 폴리(프로필렌 글리콜)디글리시딜에테르( Poly(propylene glycol)diglycidyl ether), 네오펜틸 디글리시딜에테르(Neopentyl diglycidyl ether)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
이러한 지방족 에폭시 수지는 상기 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 지방족 에폭시 수지 함량이 너무 적은 경우에는 점도가 높아 현장 작업성 및 유연성이 저하될 수 있는 문제점이 있고, 상기 지방족 에폭시 수지 함량이 너무 많은 경우에는 인장강도 및 경도 등 물리적 물성이 저하될 수 있는 문제가 있다.
상기 에폭시화 대두유는 식물성 오일로 에폭시 바인더 조성물에 생분해성 및 친환경성을 부여하는 역할을 한다. 상기 에폭시화 대두유는 당 분야에서 일반적인 방법으로 제조된 것으로, 예를들면 대두에서 통상의 압축법이나 용매추출법에서 추출된 오일을 산화제로 산화시켜 에폭시기를 생성할 수 있다. 상기 산화제는 과산화수소수, 퍼아세킥에시드, 메타-클로로벤조익 에시드 등이 사용될 수 있다.
상기 에폭시화 대두유는 중량평균 분자량이 1,000 내지 3,000인 것이 바람직하며, 상기 중량평균 분자량이 1,000 미만이면 건조 효율이 저하될 수 있는 문제가 있고, 3,000을 초과하는 경우에는 점도가 상승되어 분산성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
이러한 에폭시화 대두유는 상기 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 에폭시화 대두유 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 에폭시화 대두유 함량이 너무 많은 경우에는 우레탄 변성 에폭시 수지의 물리적 강도가 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 인계 산화방지제는 개선된 내열적 특성을 제공하고, 황변 현상을 제어하는 역할을 한다. 상기 인계 산화방지제는 인계 작용기를 포함하는 물질이면 특별히 한정되지 않는다. 구체적으로, 본 발명의 인계 산화 방지제는 이소데실 디페닐 포스파이트, 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트, 3,9-비스(2,6-디tert-부틸-4-메틸페녹시)-2,4,8,10-테트라옥사-3,9-디포스파스피로[5.5]운데칸, 디이소데실펜타에리트리톨디포스파이트, 비스(2,4-디-t-부틸페닐)펜타에리트리톨디포스파이트, 2,2'-메틸렌비스(4,6-디-t-부틸-1-페닐옥시)(2-에틸헥실옥시)포스포러스, 6-[3-(3-t-부틸-4-히드록시-5-메틸페닐)프로폭시]-2,4,8,10-테트라-t-부틸디벤즈[d,f][1,3,2]디옥사포스페핀, 트리페닐포스파이트, 페닐디이소데실포스파이트, 4,4'-부틸리덴-비스(3-메틸-6-t-부틸페닐디트리데실)포스파이트, 옥타데실포스파이트, 트리스(노닐페닐)포스파이트, 9,10-디히드로-9-옥사10-포스파페난트렌-10-옥사이드, 10-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)-9,10-디히드로-9-옥사-10-포스파페난트렌10-옥사이드, 10-데실옥시-9,10-디히드로-9-옥사-10-포스파페난트렌-10-옥사이드, 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트, 시클릭네오펜탄테트라일비스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트, 클릭네오펜탄테트라일비스(2,6-디-t-부틸페닐)포스파이트, 2,2-메틸렌비스(4,6-디-t-부틸페닐)옥틸포스파이트, 테트라키스(2,4-디-t-부틸페닐)[1,1-비페닐]-4,4'디일비스포스포나이트, 비스[2,4-비스(1,1-디메틸에틸)-6-메틸페닐]에틸에스테르 및 포스폰산 등을 들 수 있다.
이러한 인계 산화방지제는 상기 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 인계 산화방지제는 함량이 너무 적은 경우에는 점도가 상승하여 작업성이 저하될 수 있는 문제점이 있고, 상기 인계 산화방지제 함량이 너무 많은 경우에는 인장강도 및 경도 등 물리적 물성이 저하되거나 지나친 저점도화가 진행될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 상기 우레탄 변성 에폭시 수지는 인장신율 및 탄성계수를 더욱 개선함과 동시에, 부착강도 및 내마모성을 매우 향상시키고, 특히, 계면파괴 현상을 효과적으로 방지하기 위하여, 4-메틸-3-이소시아나토페닐술포닐아닐리드-3-메틸-4-이소시아네이트, 디페닐술포닐-에틸렌디아민-4,4-디이소시아네이트, 4,4'-메톡시페닐술포닐에틸렌디아민-3,3'-디이소시아네이트, 4-메틸-3-이소시아나토페닐술포닐아닐리드-4-메틸-3-이소시아네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 술포산아미드 결합을 갖는 방향족 이소시아네이트 0.1 내지 5 중량부 및 트리스 (4-이소시아나토페닐) 티오포스페이트 0.1 내지 5 중량부의 혼합물을 더욱 포함할 수 있다.
본 발명은 상기 우레탄 변성 에폭시 수지를 경화시키기 위해 에폭시 경화제를 첨가하여 사용한다. 상기 에폭시 경화제는 본 발명의 저탄성 친환경 에폭시 바인더 조성물에 대하여 20 내지 60 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 에폭시 경화제의 함량이 너무 적은 경우에는 우레탄 변성 에폭시 수지 경화 효율이 떨어져 물성 혹은 작업성이 저하되는 문제가 발생할 수 있고, 상기 에폭시 경화제의 함량이 너무 많은 경우에는 저탄성 친환경 에폭시 바인더 조성물 내에 존재하는 에폭시 경화제의 과도한 유리기에 의해 접착력 등의 물성이 불량해질 수 있는 문제가 있다.
상기 에폭시 경화제는 카르다놀(cardanol) 100 중량부, 트리에틸렌테트라아민 10 내지 50 중량부, 2,4,6-트리스[(디메틸아미노)메틸]페놀 10 내지 30 중량부, 1-아미노-에틸 피페라진 10 내지 30 중량부 및 아민계 폴리부타디엔 10 내지 30 중량부를 함유한다.
상기 카르다놀(cardanol)은 속경성을 부여하고, 상기 우레탄 변성 에폭시 수지를 경화시킴으로써, 우수한 인장강도, 인장신율, 방수성, 접착강도를 부여하는 역할을 한다. 또한, 상기 카르다놀은 열대 우림에서 서식하는 옻나무과에 속하는 캐슈(cashew)의 열매 생산 시 대량으로 발생되는 껍질에서 추출한 천연 식물성 오일로 독성 및 축적성이 없어 친환경적인 물질이다.
이하, 상기 에폭시 경화제를 구성하는 다른 구성성분들의 함량은 상기 카르다놀(cardanol) 100 중량부를 기준으로 한다.
상기 트리에틸렌테트라아민은 접착강도, 방수성, 내수성을 부여하고, 고유동성을 제공하여 박층의 형성이 가능하도록 하는 역할을 한다.
이러한 트리에틸렌테트라아민은 상기 카르다놀 100 중량부에 대하여 10 내지 50 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 트리에틸렌테트라아민 함량이 너무 적은 경우에는 점도가 높아 혼합 불량의 문제가 발생할 수 있고, 트리에틸렌테트라아민 함량이 너무 많은 경우에는 강도 증가에 의한 신율 저하의 문제가 발생할 수 있다.
상기 2,4,6-트리스[(디메틸아미노)메틸]페놀은 저온 경화 및 가사 시간, 경화 시간을 조절하는 역할을 한다.
이러한 2,4,6-트리스[(디메틸아미노)메틸]페놀은 상기 카르다놀 100 중량부에 대하여 10 내지 30 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 2,4,6-트리스[(디메틸아미노)메틸]페놀 함량이 너무 적은 경우에는 점도가 상승하여 작업성에 문제가 있을 수 있고 2,4,6-트리스[(디메틸아미노)메틸]페놀 함량이 너무 많은 경우에는 인장강도 및 경도가 저하되고 저점도화가 되어 콘크리트 내부로 침투되어 도막 두께가 얇아지는 문제가 있을 수 있다.
상기 1-아미노-에틸 피페라진은 저점도이고 속경화성이며, 제조되는 에폭시 바인더 조성물의 경화체의 인장강도 등을 향상시키는 역할을 한다.
이러한 1-아미노-에틸 피페라진은 상기 카르다놀 100 중량부에 대하여 10 내지 30 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 1-아미노-에틸 피페라진 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 1-아미노-에틸 피페라진 함량이 너무 많은 경우에는 부착강도가 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 아민계 폴리부타디엔(amine terminated butadiene nitrile copolymer)은 에폭시 바인더 조성물의 경화체에 인성, 접착성, 가요성을 부여하기 위해 필요하며, 첨가에 의해 경화물의 내열성을 손상하지 않으면서 우수한 인성을 부여하는 역할을 한다. 이러한 아민계 폴리부타디엔은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지는 않으나, 예를들면 폴리아미드-폴리(부타디엔-아크릴로니트릴) 블록 공중합체인 것을 사용할 수 있다.
이러한 아민계 폴리부타디엔은 상기 카르다놀 100 중량부에 대하여 10 내지 30 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 아민계 폴리부타디엔 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 아민계 폴리부타디엔 함량이 너무 많은 경우에는 압축강도, 휨강도 등의 강도 특성이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 상기 에폭시 경화제는 부착강도 및 가요성을 더욱 개선함과 동시에, 내열성을 향상시키기 위하여, 4-브로모페닐-트리페닐실란, (3,5-디브로모페닐)트리페닐실란 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 실란 화합물 0.1 내지 5 중량부를 더욱 포함하는 것일 수 있다.
한편, 본 발명은 경화 시 수축변형이 최소화하면서 신율 및 유연성과 마찰성능을 개선하기 위하여, 에폭시 바인더 조성물 100 중량부에 대하여 식물성 발효 추출물 0.5 내지 5 중량부, 피탄트리올(3,7,11,15-tetramethyl 1,2,3-trihydroxyhexadecane) 0.1 내지 2 중량부 및 하기 화학식 1로 표시되는 피페로닐산(piperonylic acid) 0.1 내지 2 중량부를 더욱 포함할 수 있다.
[화학식 1]
상기 식물성 발효 추출물은 경화 시 수축변형이 적고 우수한 신율 및 유연성과 동결융해저항성, 내후성을 갖도록 하는 역할을 한다.
상기 식물성 발효 추출물은 적송 발효 추출물인 것이고; 상기 적송 발효 추출물은 적송의 소나무 잎을 분쇄하고 물에 침지한 후, 수증기 증류하여 적송 증류 추출물을 제조하는 단계; 및 상기 적송 증류 추출물을 슈도지마 속(Pseudozima sp.) 균주에 의해 발효하는 단계를 포함하는 제조방법으로 제조되는 것일 수 있다. 구체적으로 상기 적송 발효 추출물은 적송의 소나무 잎을 10 내지 200 mesh로 분쇄하고 물에 2 내지 15 일간 침지한 후, 수증기 증류하여 적송 증류 추출물을 제조하는 단계; 상기 적송 증류 추출물 100 중량부에 대하여 D-만노스 1 내지 10 중량부 첨가하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 혼합물을 슈도지마 속(Pseudozima sp.) 균주에 의해 발효하는 단계를 포함하는 제조방법으로 제조되는 것일 수 있다.
상기 슈도지마 속(Pseudozima sp.) 균주는 배양액에서 배양된 것을 사용하며, 상기 배양액은 천연 오일이 첨가되지 않은 것으로, 적송 증류 추출물의 발효가 효율적으로 일어나도록 다양한 종류의 배양물질들을 배합하여 사용할 수 있다. 예를들면 글루코스, 이스트 추출물, 말트 추출물, 펩톤, 으깬 대두(soya bean meal), (NH4)2SO4, KH2PO4, MgSO4, CaCl2 및 NaCl로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 슈도지마 속(Pseudozima sp.) 균주는 슈도지마 속 SY16(KCTC 8950P) 균주일 수 있다. 상기 슈도지마 속 SY16(KCTC 8950P) 균주는 유화물질을 생성할 수 있는 미생물로서, 원통 모양으로 극성 발아 형식으로 증식하며, 균사 및 자낭포자와는 구별되는 내생포자를 형성할 수 있다.
상기 D-만노스는 식물 중, 특히 크랜베리를 포함하는 특정 과일 중 또는 경재(브나노키 및 자작나무) 중에 천연으로 존재하는 것으로, Danisco Sweeteners 제품 또는 Symrise 제품 등의 시판품을 사용할 수 있다.
이러한 D-만노스는 발효 효율 및 발효 식물성 추출물의 혼화성을 증진시키기 위하여 추가로 함유할 수 있다. 상기 D-만노스는 적송 증류 추출물 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부 함유하며, 상기 D-만노스의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고 상기 D-만노스의 함량이 너무 많은 경우에는 발효 식물성 추출물의 특성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
이러한 식물성 발효 추출물은 상기 에폭시 바인더 조성물 100 중량부에 대하여 0.5 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 식물성 발효 추출물 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 식물성 발효 추출물 함량이 너무 많은 경우에는 우레탄 변성 에폭시 수지의 물리적 강도가 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 피탄트리올(3,7,11,15-tetramethyl 1,2,3-trihydroxyhexadecane)은 도막 두께의 균일성을 유지하고 마찰성능을 증진시키는 역할을 한다.
이러한 피탄트리올은 상기 에폭시 바인더 조성물 100 중량부에 대하여 0.5 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 피탄트리올 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 피탄트리올 함량이 너무 많은 경우에는 효과는 더 이상 향상되지 않는 반면 다른 물리적 물성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 피페로닐산(piperonylic acid)은 경화 시 수축변형을 최소화하고, 내마모성 및 내후성을 증진시키는 역할을 한다.
이러한 피페로닐산은 상기 에폭시 바인더 조성물 100 중량부에 대하여 0.1 내지 2 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 피페로닐산 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 피페로닐산 함량이 너무 많은 경우에는 경제성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따라 제조된 상기 에폭시 바인더 조성물은 인장강도가 7.6 내지 34.5 MPa이고, 인장신율 30 내지 80 %이며, 압축탄성계수 895 MPa 이하의 물성을 유지한다.
또한, 본 발명의 다른 일 구현예는 도로 표면의 이물질을 제거하는 전처리 단계; 상기 전처리 단계를 거친 도로 표면에 저탄성 친환경 에폭시 바인더 조성물을 타설하여 접착층을 형성하는 타설 단계; 상기 타설 단계를 거친 표면에 골재를 포설하여 골재층을 형성하는 포설 단계; 및 상기 포설 단계를 거친 도로 표면을 양생하여 접착층과 골재층을 포함하는 에폭시 포장재를 형성하는 양생 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 박층 폴리머 콘크리트 포장방법을 제공한다,
상기 전처리 단계는, 포장도로 표면의 균열부위나 파손부위를 보수하고, 오염 및 이물질을 제거하여 시공 될 표면을 평탄화하는 단계이다. 이 단계에서, 블라스팅 처리를 하여 레이탄스, 분진, 유분, 이물질 및 기타 유해물질이 제거될 수 있으며, 블라스팅 장비로는 숏 블라스팅, 샌드 블라스팅 또는 워터 블라스팅 장비 등이 이용될 수 있다. 이후, 표면을 건조하는 단계가 수행될 수 있다.
상기 타설 단계는, 전처리 단계를 거쳐 표면의 이물질이 제거된 도로 표면에 저탄성 에폭시 바인더 조성물을 타설하는 단계로, 이 단계를 통해 접착층이 형성된다.
상기 포설 단계는, 타설 단계를 거쳐 형성된 접착층 상에 골재를 포설하여 골재층을 형성하는 단계이다. 이때 상기 골재는 천연 규사, 천연 현무암 및 소성보크사이트(Al2O3 86% 이상) 골재로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 다각형 입자이고, 함수율이 0.2 중량% 이하이고, 모스경도 6 이상이고, 골재의 체가름 시험법으로 측정 시, No.4는 100% 통과, No.8은 30 내지 75% 통과, No.16은 0 내지 5% 통과 및 No.30은 0 내지 1% 통과하는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 타설 단계와 포설 단계는 1회씩 수행되는 것을 한 세트로 하여, 한 세트만 수행될 수도 있고, 필요에 따라서는 두 세트 이상 수행될 수 있으며, 시공 전 각 성분의 혼합비율 및 도포량을 점검한 뒤 시공을 진행하는 것이 바람직하다.
이후, 양생 단계를 거치면 접착층과 골재층을 포함하는 에폭시 포장재가 형성되어 기존 포장 도로의 내구 수명을 10 내지 15년 향상시킬 수 있다. 이때, 상기 에폭시 포장재는 박층으로 형성된다.
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.
<제조예 1> 식물성 발효 추출물 제조
적송의 솔잎 100 g을 약 100 mesh로 잘게 분쇄한 후, 20 ℃의 물에 3일 동안 담근 다음, 수증기 증류장치에 넣고 수증기 증류하여 적송 증류 추출물을 제조하였다.
또한, 배양액(글루코스 10 g/L, yeast extract 3 g/L, malt extract 3 g/L, peptone 3 g/L, soya bean meal 3 g/L, (NH4)2SO4 2 g/L, KH2PO4 1 g/L, MgSO4 0.5 g/L, CaCl2 0.1 g/L, NaCl 0.1 g/L) 1 L에 슈도지마 속 SY16(KCTC 8950P) 균주를 접종하여 25 ℃, 300 rpm, 호기 조건에서 배양하였다. 상기 배양액에 상기에서 제조된 적송오일을 첨가하고 25 ℃, 500 rpm, 호기 조건에서 2차 배양하였다. 2차 배양 하고, 각각 시간대별로 배양액을 0.5 L씩 취한 후 오일 부분을 회수하여 식물성 발효 추출물을 제조하였다.
<제조예 2> 식물성 발효 추출물 제조
제조예 1과 동일하게 실시하되, 상기 적송 증류 추출물 100 중량부에 대하여 D-만노스 5 중량부를 혼합하고 2차 배양한 후 오일 부분을 회수하여 식물성 발효 추출물을 제조하였다.
<비교 제조예 1> 적송 증류 추출물 제조
적송의 솔잎 100 g을 약 100 mesh로 잘게 분쇄한 후, 20 ℃의 물에 3일 동안 담근 다음, 수증기 증류장치에 넣고 수증기 증류하여 적송 증류 추출물을 제조하였다.
<실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2>
하기 표 1에 나타낸 바와 같은 성분 및 함량으로, 혼합된 우레탄 변성 에폭시 수지, 에폭시 경화제 및 첨가제를 진공형 강제식 혼합믹서에 투입하여 믹싱함으로써, 저탄성 친환경 에폭시 바인더 조성물을 제조하였다.
| 구분(중량%) | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 비교예1 | 비교예2 | |
| 우레탄 변성 에폭시 수지 | 70 | 70 | 70 | 70 | 70 | |
| (중량부) | 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 폴리에테르에폭사이드 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | |
| 폴리에틸렌 페닐 폴리이소시아네이트 | 10 | 10 | 10 | 폴리이소시아네이트 (10) |
10 | |
| 지방족 에폭시 수지 | 5 | 5 | 5 | - | 5 | |
| 에폭시화 대두유 | 7 | 7 | 7 | - | - | |
| 인계 산화방지제 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | |
| 4-메틸-3-이소시아나토페닐술포닐아닐리드-3-메틸-4-이소시아네이트 | - | 3 | 3 | - | - | |
| 트리스 (4-이소시아나토페닐) 티오포스페이트 | - | 3 | 3 | - | - | |
| 에폭시 경화제 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | |
| (중량부) | 카르다놀 | 100 | 100 | 100 | - | - |
| 트리에틸렌테트라아민 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | |
| 2,4,6-트리스[(디메틸아미노)메틸]페놀 | 25 | 25 | 25 | - | 25 | |
| 1-아미노-에틸 피페라진 | 18 | 18 | 18 | - | - | |
| 아민계 폴리부타디엔 | 15 | 15 | 15 | - | - | |
| (3,5-디브로모페닐)트리페닐실란 | - | - | 3 | - | - | |
| 비스페놀A | - | - | - | 100 | 100 | |
| 첨가제 | - | - | - | - | - | |
| (중량부) | 식물성 발효 추출물 | - | 제조예1 (3) |
제조예2 (3) |
- | 비교제조예1 (3) |
| 피탄트리올 | - | 1 | 1 | - | - | |
| 피페로닐산[화학식1] | 1 | 1 | - | - | ||
| 지방족 에폭시 수지: 글리세롤 디글리시딜 에테르 인계 산화방지제: 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트 에폭시화 대두유: 중량평균분자량 1900 첨가제는 에폭시 바인더 조성물 100 중량부에 대한 각 중량부 |
||||||
<시험예>
아래의 실험들은 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 1 및 2의 특성을 비교한 실험결과들을 나타낸 것이다.
<시험예 1>
상기 실시예 1 내지 실시예 3과 비교예 1 및 2의 조성물을 혼합하고 7일간 경화시켜 인장강도, 인장신율 및 탄성계수를 측정하고 그 결과를 표 2에 기재하였다.
| 시험항목 | 시험방법 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 비교예1 | 비교예2 |
| 인장강도(MPa)_7일 | ASTM D638 | 17.3 | 17.9 | 18.1 | 10.7 | 11.8 |
| 인장신율(%)_7일 | ASTM D638 | 51 | 56 | 60 | 13 | 24 |
| 탄성계수(MPa)_7일 | ASTM D695 | 663 | 657 | 646 | 971 | 963 |
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 구현예에 따른 실시예 1 내지 실시예 3의 저탄성 친환경 에폭시 바인더 조성물이 비교예 1 및 2의 에폭시 바인더 조성물에 비해 인장강도, 인장신율이 우수하며, 탄성계수는 낮다는 것을 확인할 수 있었다.
<시험예 2>
판재에, 상기 실시예 1 내지 3과 비교예 1 및 2에서 제조된 에폭시 조성물을 타설하고, 그 위에 천연 규사인 골재를 포설하고 다짐 및 양생하여 총 두께 10 mm 미만의 에폭시 포장재를 형성하였다. 이때, 상기 골재는 함수율이 0.2 중량% 이하이고, 모스경도 6 이상이고, 골재의 체가름 시험법으로 측정시, No.4는 100% 통과, No.8은 30 내지 75% 통과, No.16은 0 내지 5% 통과 및 No.30은 0 내지 1% 통과하는 것을 사용하였다.
상기 실시예 1 내지 3과 비교예 1 및 2에서 제조된 에폭시 조성물을 사용하여 제조된 에폭시 포장재의 물성을 측정하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
| 시험항목 | 시험방법 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 비교예1 | 비교예2 |
| 경화수축 (길이변화율(%)) |
KS F 2424 | 0.002 | 0.002 | 0.001 | 0.47 | 0.27 |
| 마모저항성(mm) | ASTM C 779 | 0.04 | 0.03 | 0.02 | 0.49 | 0.35 |
| 미끄럼저항성(BPT) | KS F 2375 | 73 | 75 | 77 | 40.1 | 42.5 |
| 부착강도(MPa)_1일 | ASTM C811 | 2.6 | 2.5 | 2.7 | 1.2 | 1.5 |
| 부착강도(MPa)_7일 | ASTM C811 | 3.2 | 3.4 | 3.5 | 1.4 | 1.8 |
| 압축강도(MPa)_3시간 | KS L ISO 679 | 11.4 | 12.8 | 13.7 | 9.2 | 10.1 |
| 압축강도(MPa)_1일 | KS L ISO 679 | 46.7 | 47.4 | 48.7 | 39.4 | 40.7 |
| 압축강도(MPa)_7일 | KS L ISO 679 | 59.9 | 62.6 | 63.4 | 50.1 | 52.3 |
| 휨강도(MPa)_1일 | ASTM D 638 | 17.2 | 17.3 | 17.6 | 16.7 | 17.0 |
| 휨강도(MPa)_7일 | ASTM D 638 | 20.6 | 21.7 | 22.9 | 17.5 | 17.9 |
| 흡수율(%) | KS M ISO 868 | 0.03 | 0.03 | 0.01 | 0.39 | 0.24 |
| 방청율(%) | KS F 2561 | 92 | 95 | 96 | 71 | 76 |
| 염분침투저항성 (coulomb) |
KS F 2711 | 9 | 7 | 0 | 73 | 23 |
| 동결융해저항성(%) | KS F 2456 | 88 | 93 | 95 | 71 | 73 |
| 열적합성 | ASTM C1583 | Pass | Pass | Pass | Pass | Pass |
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 구현예에 따른 실시예 1 내지 실시예 3의 저탄성 친환경 에폭시 바인더 조성물이 비교예 1 및 2의 에폭시 바인더 조성물에 비해 부착강도, 압축강도, 휨강도 등의 강도 특성, 건조수축, 마모저항성, 미끄럼 저항성, 흡수율, 방청율, 뿐만 아니라 염분침투저항성, 동결융해저항성, 열적합성 등의 저항 특성이 우수하다는 것을 확인할 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 (6)
- 우레탄 변성 에폭시 수지 40 내지 80 중량%와, 에폭시 경화제 20 내지 60 중량%를 함유하는 에폭시 바인더 조성물로;
상기 우레탄 변성 에폭시 수지는 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 100 중량부, 폴리에테르-에폭사이드 중합체 10 내지 40 중량부, 폴리에틸렌 페닐 폴리이소시아네이트 1 내지 20 중량부, 지방족 에폭시 수지 1 내지 20 중량부, 중량평균 분자량이 1,000 내지 3,000인 에폭시화 대두유 1 내지 10 중량부 및 인계 산화방지제 1 내지 10 중량부를 함유하고;
상기 에폭시 경화제는 카르다놀(cardanol) 100 중량부, 트리에틸렌테트라아민 10 내지 50 중량부, 2,4,6-트리스[(디메틸아미노)메틸]페놀 10 내지 30 중량부, 1-아미노-에틸 피페라진 10 내지 30 중량부 및 아민계 폴리부타디엔 10 내지 30 중량부를 함유하며;
상기 에폭시 바인더 조성물은 인장강도가 7.6 내지 34.5 MPa이고, 인장신율 30 내지 80 %이며, 압축탄성계수 895 MPa 이하인 것을 특징으로 하는 저탄성 친환경 에폭시 바인더 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 우레탄 변성 에폭시 수지는 4-메틸-3-이소시아나토페닐술포닐아닐리드-3-메틸-4-이소시아네이트, 디페닐술포닐-에틸렌디아민-4,4-디이소시아네이트, 4,4'-메톡시페닐술포닐에틸렌디아민-3,3'-디이소시아네이트, 4-메틸-3-이소시아나토페닐술포닐아닐리드-4-메틸-3-이소시아네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 술포산아미드 결합을 갖는 방향족 이소시아네이트 0.1 내지 5 중량부 및 트리스 (4-이소시아나토페닐) 티오포스페이트 0.1 내지 5 중량부의 혼합물을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 저탄성 친환경 에폭시 바인더 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 에폭시 바인더 조성물 100 중량부에 대하여,
식물성 발효 추출물 0.5 내지 5 중량부, 피탄트리올(3,7,11,15-tetramethyl 1,2,3-trihydroxyhexadecane) 0.1 내지 2 중량부 및 하기 화학식 1로 표시되는 피페로닐산(piperonylic acid) 0.1 내지 2 중량부를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 저탄성 친환경 에폭시 바인더 조성물.
[화학식 1]
- 제3항에 있어서,
상기 식물성 발효 추출물은 적송 발효 추출물인 것이고;
상기 적송 발효 추출물은
적송의 소나무 잎을 10 내지 200 mesh로 분쇄하고 물에 2 내지 15 일간 침지한 후, 수증기 증류하여 적송 증류 추출물을 제조하는 단계; 상기 적송 증류 추출물 100 중량부에 대하여 D-만노스 1 내지 10 중량부 첨가하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 혼합물을 슈도지마 속(Pseudozima sp.) 균주에 의해 발효하는 단계를 포함하는 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 저탄성 친환경 에폭시 바인더 조성물.
- 도로 표면의 이물질을 제거하는 전처리 단계;
상기 전처리 단계를 거친 도로 표면에 상기 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 저탄성 친환경 에폭시 바인더 조성물을 타설하여 접착층을 형성하는 타설 단계;
상기 타설 단계를 거친 표면에 골재를 포설하여 골재층을 형성하는 포설 단계; 및
상기 포설 단계를 거친 도로 표면을 양생하여 접착층과 골재층을 포함하는 에폭시 포장재를 형성하는 양생 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 박층 폴리머 콘크리트 포장방법,
- 제5항에 있어서,
상기 골재는
천연 규사, 천연 현무암 및 소성 보크사이트(Al2O3 86% 이상) 골재로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 다각형 입자이고,
함수율이 0.2 중량% 이하이고, 모스경도 6 이상이고,
골재의 체가름 시험법으로 측정 시,
No.4는 100% 통과, No.8은 30 내지 75% 통과, No.16은 0 내지 5% 통과 및 No.30은 0 내지 1% 통과하는 것을 특징으로 하는 박층 폴리머 콘크리트 포장방법,
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|---|---|---|---|
| KR1020230010211A KR102504767B1 (ko) | 2023-01-26 | 2023-01-26 | 저탄성 친환경 에폭시 바인더 조성물 및 이를 함유하는 박층 폴리머 콘크리트 포장방법 |
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|---|---|
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- 2023-01-26 KR KR1020230010211A patent/KR102504767B1/ko active
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