KR100920809B1

KR100920809B1 - 탄성포장재 및 이를 이용한 탄성포장체의 시공방법

Info

Publication number: KR100920809B1
Application number: KR1020090061364A
Authority: KR
Inventors: 신철균
Original assignee: 신철균
Priority date: 2009-07-06
Filing date: 2009-07-06
Publication date: 2009-10-08

Abstract

본 발명은 탄성포장재 및 이를 이용한 탄성포장체의 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인도나 도로, 어린이 놀이터 등에 설치되는 탄성 포장체의 결합력을 증대시킬 수 있도록 가열 용융시켜 노면에 융착시킬 수 있는 탄성포장재 및 이를 이용한 탄성포장체의 시공방법에 관한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 탄성포장재는 탄성칩, 바인더, 로진을 포함하며, 상기 바인더는 140 내지 200℃로 가열 용융되어 기초층에 융착되어 상기 탄성칩을 상기 기초층에 결합시키며, 상기 바인더는 폴리프로필렌 40 내지 50중량%, EPDM 20 내지 30중량%, SBS 10 내지 20중량%, 폴리아미드 10 내지 20중량%로 조성된 것을 특징으로 한다.

탄성, 포장체, 탄성포장재, 탄성포장체, 보도, 가열, 용융, 융착

Description

탄성포장재 및 이를 이용한 탄성포장체의 시공방법{elastic pavement material and construction method thereof}

최근 인도, 자전거 도로, 공원의 산책로, 체육 도로 등 사람이 주로 통행하는 도로의 포장재를 무기재료인 석재와 시멘트를 혼합한 콘크리트나 컬러콘, 투수콘, 아스콘 등과 같은 종래 비탄성 포장체에서 탄성 포장체로 시공하는 경우가 많아지고 있다.

비탄성 포장체는 반발탄성이 미흡하여 발의 피로감을 증대시키고 보행감을 저하시킨다. 또한 접착내구성이 약하여 탈색이 일어나고 시공공정이 복잡하여 제품 포설 후 일정기간의 양생기간이 필요하는 등 많은 시공상의 제약이 있다.

이에 반해 탄성포장체는 1980년대 초부터 건강관리를 위한 걷기운동에 관심이 많아지면서 보다 편하고 즐거운 길을 위해 보행성, 탄력성, 충격흡수성이 우수 한 고무계열을 소재로 하여 시공되고 있다.

이러한 탄성포장체로서 일본 특허공개공보 제 00268707호에서는 쇄석을 깔아 다진 기층에 프라이머를 침투시키고 그 위에 고무칩과 우레탄수지의 혼합물을 포설한 층위에 칼라고무칩으로 포장하는 총두께 80mm인 투수탄성포장체에 관한 기술이 개시되어 있다.

상기와 같은 종래 기술들에 의하면 탄성층의 형성시 우레탄이나 폐타이어 등으로 이루어진 탄성칩과 폴리 우레탄수지나 에폭시 수지로 이루어진 바인더를 일정 비율로 혼합하여 기초층 위에 산포한 후 로울러로 다진 다음 마감처리를 하는 산포식 공법의 주류를 이루고 있다.

하지만 종래의 시공방법은 상온에서 경화시키는 방법으로서, 노면의 온도차에 따른 바인더의 접착력 약화로 인한 조기 균열 및 탈리 현상이 발생하고 시공 후 건조시간이 길어 시공 후에도 상당한 시간 동안 이용할 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 탄성 포장체의 결합력을 증대시킬 수 있도록 가열 용융시켜 노면에 융착시키는 방식으로 시공할 수 있는 탄성포장재 및 이를 이용한 탄성포장체의 시공방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 탄성 포장재는 용융시 용융흐름을 증대시키기 위한 왁스를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 탄성포장체의 시공방법은 지반 위에 평균 직경이 10 내지 20mm되는 쇄석골재로 10 내지 20cm두께로 쇄석골재층을 형성한 후 상기 쇄석골재층 위에 평균 직경이 2 내지 6mm되는 석분으로 5 내지 15cm두께로 석분층을 형성하는 기초층형성단계와; 탄성칩, 로진에 폴리프로필렌 40 내지 50중량%, EPDM 20 내지 30중량%, SBS 10 내지 20중량%, 폴리아미드 10 내지 20중량%로 조성된 바인더를 혼합한 탄성포장재를 140 내지 200℃로 가열 및 교반하여 용융시키는 가열단계와; 상기 가열단계에서 용융된 탄성포장재를 상기 기초층에 융착시켜 탄성층을 형성하는 탄성층형성단계와; 상기 탄성포장층의 상부를 평탄화시키는 평탄단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 탄성포장층을 통과하여 하부가 상기 석분층의 상부까지 관통되는 다수의 삽입홀을 일정 간격으로 형성한 후 상기 삽일홀에 내부가 중공이고 상하부가 개방된 통수관을 삽입하여 설치하는 마감단계를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 상온에서 도포하여 경화시키는 것이 아니라 140 내지 200℃로 가열하여 용융한 상태에서 기초층에 도포하므로 기초층에 깊이 침투하여 융착되어 결합력을 크게 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 탄성포장재 및 이를 이용한 탄성포장체의 시공방법에 대해서 구체적으로 설명한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성포장재는 탄성칩과, 바인더와, 로진으로 이루어진다. 구체적으로 탄성칩 100중량부에 대하여 바인더 20 내지 40중량부와, 로진 5 내지 15중량부로 조성된다.

탄성칩으로 우레탄칩, 고무칩, 폐타이어칩 등 통상적인 칩을 이용할 수 있다. 탄성칩의 용융온도는 200℃를 초과하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 바인더는 탄성칩 및 로진과 함께 혼합되어 기초층에 시공시에는 140 내지 200℃로 가열 용융된 상태에서 기초층에 융착된다. 이러한 바인더는 탄성 칩간을 본딩결합시켜 탄성칩을 기초층에 견고하게 결합시킨다. 여기서 기초층은 본 발명의 탄성포장재가 시공되는 층을 의미하는 것으로서, 지반이나 콘크리트 노면, 아스팔트, 실내 인공 바닥재 등이다. 본 발명의 실시 예에서는 기초층은 쇄석골재층과 석분층으로 이루어진다.

바인더는 탄성칩의 용융온도보다 낮은 용융온도를 가지는 것으로서, 폴리프로필렌 40 내지 50중량%, EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer) 20 내지 30중량%, SBS 10 내지 20중량%, 폴리아미드10 내지 20중량%로 조성된다.

상기에서 SBS(styrene butadiene styrene)는 바인더가 습기 및 산소에 대한 보호성이 우수하고 화학적으로 안정하도록 작용하고, 폴리아미드는 바인더의 내열성을 증대시킨다.

로진은 바인더의 용융시 수지의 점착을 부여하기 위한 것으로 테레빈유를 증류하여 얻어진 검 로진을 이용한다. 이외에도 로진유도체가 이용될 수 있다.

또한, 바인더의 용융시 용융 흐름을 향상시키기 위해 왁스가 더 첨가될 수 있다. 왁스로 폴리에틸렌 왁스나 파라핀 왁스를 이용한다. 왁스는 용융된 바인더와 교반되어 바인더의 용융흐름을 향상시키므로 바인더가 노면에 도포될 시 노면의 내부로 깊게 침투될 수 있도록 하여 노면과의 접착강도를 향상시켜 박리현상을 방지시킨다. 왁스의 첨가량이 증가되면 용융점도를 감소시키지만 분산도를 저하시켜 바인더의 물성을 저하시킬 수 있으므로 2 내지 6중량%로 혼합되는 것이 바람직하다.

이외에도 색상을 내기 위한 안료가 추가로 혼합될 수 있다.

이하, 상기 탄성포장재를 이용한 탄성포장체의 시공방법에 대해서 도 1 및 도 2를 참고하면서 설명한다.

탄성 포장체는 지반(5)으로부터 기초층(10)(20), 탄성층(30), 표면층(50)이 순차적으로 적층된 구조로 되어 있다.

기초층은 쇄석골재층(10)과 석분층(20)으로 이루어진다. 땅과 같은 지반(5) 위에 직경이 10 내지 20mm되는 쇄석골재로 10 내지 20cm두께로 쇄석골재층(10)을 형성한다. 그리고 석분층(20)은 쇄석골재층(10) 위에 2 내지 6mm의 직경을 갖는 석분으로 5 내지 15cm두께로 형성한다. 이러한 기초층은 상부로부터 흡수된 수분을 지면으로의 배출 효율을 높인다. 석분층(20)은 석분 대신 슬래그를 이용하여 형성할 수 있다. 슬래그로 고로 슬래그 또는 제강슬래그를 이용할 수 있다.

그리고 기초층 위에 탄성층(30)을 형성한다. 본 발명에서 탄성층(30)을 형성하기 위한 바인더는 용융된 후 기초층에 도포하여 융착되는 구조이므로 통상적인 프라이머층을 생략할 수 있는 장점을 가진다. 물론, 기초층 위에 프라이머층을 형성하고, 프라이머층 위해 탄성층을 형성할 수 있다. 탄성층은 상술한 본 발명의 탄성포장재를 이용하여 형성한다.

상기 탄성포장재는 통상적인 가열교반장치에서 140 내지 200℃로 가열하여 용융시킨다. 이러한 가열온도는 탄성칩의 용융온도보다 더 낮게 설정된다. 따라서 가열시 바인더와 로진은 액상으로 용융되어 탄성칩 간을 상호 결합시킨다. 가열교반장치는 내부에 투입된 탄성포장재를 가열하여 용융시키면서 골고루 혼합되도록 교반시킨다. 가열교반장치의 일예로 교반조와, 교반조의 상부에 마련되어 탄성포장재가 투입되는 호퍼, 교반조의 하부에 마련되어 교반조를 가열하는 버너를 포함한 다.

용융된 탄성포장재는 기초층 위에 도포하여 기초층에 융착시킨다. 본 발명의 탄성포장재는 용융흐름을 향상시켜 기초층 속으로 바인더가 깊게 침투되어 접착강도를 향상시킨다. 탄성포장재는 기초층에 일정 두께로 도포되어 탄성층(30)을 형성한다. 본 발명의 특징인 탄성층(30)은 약 10 내지 100mm정도의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 그리고 탄성층(30)이 굳기 전에 탄성층(30)의 상부를 평활하도록 평탄화시킨다. 평탄단계는 수작업 또는 히팅롤러 등을 이용하여 작업할 수 있다.

또한, 상기 평탄작업이 완료된 후 탄성층(30)의 상부에 정화제를 도포하여 표면층(50)을 형성하는 표면층형성단계를 더 수행할 수 있다. 정화제는 철과 티타늄산화물로 이루어진다. 바람직하게는 티타늄산화물의 표면에 철이 도핑된 형태로 이루어진다. 여기에 더해 바인더가 더 혼합될 수 있다.

티타늄 산화물로 이산화티탄(TiO₂)을 이용한다. 이산화티탄은 광촉매의 일종으로서, 자외선광에 의해 광활성화되어 강력한 산화 환원 능력을 갖는다. 특히, 아나타제형 이산화티탄을 이용하는 것이 바람직하다. 이산화티타늄의 입자의 크기는 10 내지 50㎛를 이용한다. 이와 같은 이산화티탄을 함유하는 정화제를 이용하여 표면층을 형성함으로써 대기중의 오염물질 및 표면층에 부착된 각종 유기화합물을 분해할 수 있다. 광촉매로 상기 이산화티탄 외에 ZnO, CdS, WO₃등을 이용할 수 있다.

이산화티탄에 도핑된 철은 이산화티탄의 밴드갭(Band gap) 에너지를 줄여 낮은 에너지의 파장에서도 광촉매 활성을 나타낼 수 있도록 한다. 통상적으로 이산 화티탄의 밴드갭은 약 3.2 eV이고, 파장으로는 380 ㎚이하의 자외선광에 의해 반응이 진행하지만, 철이 도핑됨으로써 오염물질의 분해효과를 증대시킬 수 있다. 본 발명에서 이용되는 철은 수 내지 수십㎛ 크기의 분말형태로 혼합된다. 철이 도핑된 산화티타늄은 가수분해성 티타늄 화합물의 수용액에 철을 함께 혼합하여 500 내지 800℃에서 소결시켜 얻는다.

본 발명의 시공방법에 의해 시공된 표면층은 태양광이 조사되면, 표면층의 이산화티타늄이 공기 중의 수분, 산소 등과 반응하여 활성 산소를 생성시키고, 활성산소는 표면에 부착된 유해 유기물질(VOC), 질소산화물(NOx),황산화물(SOx), NH₃ 등을 물과 탄산가스로 분해시키게 된다. 이러한 반응에 의해 도심의 대기 중의 자동차 배기가스를 정화하는데 효과적이다.

상기와 같이 표면층(50)을 형성한 후 통수관(60)을 설치한다. 이와 달리 표면층(50)이 생략된 경우에는 탄성층(30)을 형성한 후 통수관(60)을 설치한다.

통수관(60)은 내부가 비었고 상하부가 개방된 관형으로 형성된다. 통수관(60)은 표면층(50) 및 탄성층(30)을 관통하여 하부가 석분층(20)과 연결된다. 그리고 통수관(60)의 상부는 대기 중으로 노출된다. 통수관(60)은 탄성적으로 변형이 가능하도록 고무 튜브를 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 통수관(60)을 설치하기 위해 통수관(60)의 외경보다 약간 더 큰 금속핀을 이용하여 탄성포장체의 상부에서 수직방향으로 가압하여 석분층의 상부까지 관통되는 삽입홀을 일정 간격으로 다수 형성한다. 그리고 나서 삽입홀에 통수관(60)을 삽입하여 설치한다. 일 예로, 내경 0.3 내지 1.0mm인 통수관을 1m²에 6 내지 12개를 설치할 수 있다. 이와 같이 탄성포장체에 설치된 통수관(60)에 의해 우천시 우수를 지면으로 효과적으로 배출할 수 있다. 또한, 통수관(60)으로 우수를 유도하기 위해 통수관(60)을 상호 연결하는 배수로가 탄성포장체의 표면에 형성될 수 있다.

그리고 도시되지 않았지만 바람직하게는 통수관(60)의 내부로 토사가 유입되는 것을 방지하기 위해 수분은 통과시키면서 토사 등의 이물질은 차단시키는 수분전달봉이 통수관(60)의 내부 빈 공간에 내장될 수 있다. 수분전달봉은 수지섬유천 또는 부직포 등으로 이루어져 탄성포장체의 표면에서 수분을 흡수하여 하부로 전달시킨다.

(실시예)

폴리우레탄 탄성칩 100중량부에 대하여 바인더 30중량부와, 로진 10중량부를 혼합한 탄성포장재를 200℃에서 가열 및 교반하여 용융시킨 후 경화시켜 탄성층을 만들었다. 이때 바인더의 조성은 폴리프로필렌 45중량%, EPDM 25중량%, SBS 15중량%, 폴리아미드15중량%였다.

상기의 탄성층에 대한 물성을 하기 표1에 나타내었다.

항목	시험방법	단위	규격	결과
MI(200℃, 7.06kg)	ASTM D1238	g/10min	1↑	12.08
Gel Content	HEP METHOD	gelno/30cm	1↓	0
100% Modulus	ASTM D-412	kg/cm²	15~25	18
Hardness	ASTM D-2240	shore A	54~60	55
Elongation	ASTM D-412	%	400↑	683
Tensile Strength	ASTM D412	kg/cm²	60↑	85

상기와 표1의 결과에서도 알 수 있듯이 본 발명의 탄성포장재를 이용한 탄성체의 기계적 물성은 매우 우수한 것으로 나타났다.

그리고 상기 실시예에서 용융된 탄성포장재를 아스팔트로 이루어진 기초층 위에 두께 50mm로 도포하여 탄성층을 시공한 다음, 6개월 및 12개월 후에 탈리여부 및 마모상태를 육안관찰하여 하기 표 2에 나타내었다.

구분	탈리여부		마모여부
실시예	6개월	12개월	6개월	12개월
실시예	없음	없음	없음	없음

상기 표2에서와 같이 탄성층은 12개월 후에도 탈리 및 마모가 발생되지 않은 것을 알 수 있다. 이는 바인더의 우수한 물성에 기인한 것으로 보이며, 특히 상온에서 도포하여 경화시키는 것이 아니라 바인더를 용융한 상태에서 기초층에 융착시키므로 기초층에 대한 결합력이 크게 향상된 것으로 보인다.

이상에서 본 발명은 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성포장체의 시공방법을 개략적으로 나타낸 블록도이고,

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따라 시공된 탄성포장체를 나타내는 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

5: 지반 10: 쇄석골재층

20: 석분층 30: 탄성층

50: 표면층 60: 통수관

Claims

탄성칩, 바인더, 로진을 포함하며,

상기 바인더는 140 내지 200℃로 가열 용융되어 기초층에 융착되어 상기 탄성칩을 상기 기초층에 결합시키며,

상기 바인더는 폴리프로필렌 40 내지 50중량%, EPDM 20 내지 30중량%, SBS 10 내지 20중량%, 폴리아미드 10 내지 20중량%로 조성된 것을 특징으로 하는 탄성 포장재.
제 1항에 있어서, 상기 탄성 포장재는 용융시 용융흐름을 증대시키기 위한 왁스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성포장재.
지반 위에 평균 직경이 10 내지 20mm되는 쇄석골재로 10 내지 20cm두께로 쇄석골재층을 형성한 후 상기 쇄석골재층 위에 평균 직경이 2 내지 6mm되는 석분으로 5 내지 15cm두께로 석분층을 형성하는 기초층형성단계와;

탄성칩, 로진에 폴리프로필렌 40 내지 50중량%, EPDM 20 내지 30중량%, SBS 10 내지 20중량%, 폴리아미드 10 내지 20중량%로 조성된 바인더를 혼합한 탄성포장재를 140 내지 200℃로 가열 및 교반하여 용융시키는 가열단계와;

상기 가열단계에서 용융된 탄성포장재를 상기 기초층에 융착시켜 탄성층을 형성하는 탄성층형성단계와;

상기 탄성포장층의 상부를 평탄화시키는 평탄단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성포장체의 시공방법.
제 3항에 있어서, 상기 탄성포장층을 통과하여 하부가 상기 석분층의 상부까지 관통되는 다수의 삽입홀을 일정 간격으로 형성한 후 상기 삽입홀에 내부가 중공이고 상하부가 개방된 통수관을 삽입하여 설치하는 마감단계;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 탄성포장체의 시공방법.