KR101186511B1 - 아스팔트 보강용 텍스타일 지오그리드의 제조방법, 이로부터 형성된 텍스타일 지오그리드 및 이를 이용한 아스팔트 포장방법 - Google Patents

아스팔트 보강용 텍스타일 지오그리드의 제조방법, 이로부터 형성된 텍스타일 지오그리드 및 이를 이용한 아스팔트 포장방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 아스팔트 보강용 텍스타일 지오그리드(Textile Geogrid)의 제조방법, 이로부터 형성된 텍스타일 지오그리드 및 이를 이용한 아스팔트 포장방법에 관한 것으로서, 본 발명의 아스팔트 보강용 텍스타일 지오그리드의 제조방법은, (S1) 경사와 위사가 서로 교차되도록 제직된 격자 형상의 텍스타일 지오그리드 원단의 표면에 역청을 도포하는 단계; (S2) 상기 역청이 도포된 텍스타일 지오그리드 원단의 표면에 상기 경사 및 위사의 융점보다 낮은 융점을 갖는 열가소성 고분자로 이루어진 파우더를 산포하여 부착시키는 단계; 및 (S3) 상기 파우더가 부착된 지오그리드 원단을 롤 형상으로 권취하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제조방법에 따라 제조된 아스팔트 보강용 텍스타일 지오그리드는 롤 형태로 권취가 용이하며, 아스팔트 포장에 적용시 간단한 공정으로 텍스타일 지오그리드의 상하면에 도포된 아스팔트층 사이에 양호한 결합력을 부여하게 되므로, 아스팔트 보강용으로 매우 유용하다.

Description

아스팔트 보강용 텍스타일 지오그리드의 제조방법, 이로부터 형성된 텍스타일 지오그리드 및 이를 이용한 아스팔트 포장방법{MANUFACTURING METHOD OF TEXTILE GEOGRID FOR REINFORCING ASPHALT, TEXTILE GEOGRID FORMED THEREFROM AND PAVING METHOD OF A ROAD WITH ASPHALT USING THE SAME}
본 발명은 아스팔트 포장시 보강재로 사용되는 텍스타일 지오그리드(Textile Geogrid)의 제조방법, 이로부터 형성된 텍스타일 지오그리드 및 이를 이용한 아스팔트 포장방법에 관한 것이다.
텍스타일 지오그리드는 토목공사시 옹벽보강, 사면보강, 성토보강, 아스팔트 보강 등의 용도로 사용되는 격자 형상의 보강재이다.
이 가운데 아스팔트 포장시 보강재로 사용되는 텍스타일 지오그리드는 아스팔트와의 접착력이 향상되도록 역청이 코팅된다. 아스팔트의 포장방법에 따르면, 지면에 제1 아스팔트층을 도포한 다음, 역청이 코팅된 텍스타일 지오그리드를 제1 아스팔트층의 표면에 밀착시킨 후 다시 그 위에 제2 아스팔트층을 도포하는 방법으로 아스팔트의 포장공정이 이루어진다. 제2 아스팔트층의 아스팔트는 텍스타일 지오그리드에 구비된 격자 공간으로 침투하여 역청 코팅층을 구비한 텍스타일 지오그리드 및 제1 아스팔트층과 결착되어 일체화됨으로서, 견고한 아스팔트 구조체를 형성하게 된다.
이러한 아스팔트 보강용 역청이 코팅된 텍스타일 지오그리드는 역청의 성질로 인해 표면이 끈적거리는 특성을 갖는다. 따라서, 역청이 코팅된 텍스타일 지오그리드를 롤 형상으로 권취하는 경우 접촉하는 면이 결착되어 다시 풀어내기가 어렵다. 즉, 역청이 코팅된 텍스타일 지오그리드 자체로는 권취하여 포장하는 것이 불가능하다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 역청 코팅층 표면에 모래와 같은 무기물 입자들을 산포하여 부착시킴으로서 롤 형상으로 권취가 가능하게 하는 방법이 제안되었다. 무기물 입자들을 역청 코팅층 표면에 부착시켜 역청 코팅층의 표면을 커버링하여 권취하면, 모래 코팅층으로 인하여 접촉하는 면의 결착이 방지되므로 아스팔트 포장공정에 적용시 풀어내기가 쉽게 된다. 그러나, 역청 코팅층의 표면 대부분이 무기물 입자들에 의해 커버링되므로, 역청 코팅층을 포함하는 텍스타일 지오그리드와 아스팔트와의 결합력이 충분치 않게 되는 문제점이 있다.
또한, 역청 코팅층 표면에 고분자 필름을 부착하므로서 롤 형상으로 권취가 가능하게 하는 방법이 제안되었다. 고분자 필름을 역청 코팅층 표면에 부착시켜 역청 코팅층의 표면을 커버링하여 권취하면, 고분자 필름으로 인하여 접촉하는 면의 결착이 방지되므로 아스팔트 포장공정에 적용시 풀어내기가 쉽게 된다. 그러나, 이러한 텍스타일 지오그리드는 고분자 필름을 역청 코팅층으로 벗겨내기가 어렵다. 역청의 끈적임 정도는 상당히 강하므로, 고분자 필름을 역청 코팅층으로부터 분리하는 경우 텍스타일 지오그리드 조직 자체가 주름지는 현상이 나타나서 보강재로서의 기능이 잘 발현되지 않으며, 분리과정에서 텍스타일 지오그리드 원단들이 서로 붙어 공정성을 저해하는 등의 문제가 발생한다. 이에 따라, 고분자 필름은 역청 코팅층으로부터 분리시키지 않은 상태로 제1 아스팔트층에 밀착시키게 되며, 고온의 롤러 등을 이용하여 고분자 필름에 열을 가하여 필름 형태를 붕괴시키게 된다. 고분자 필름의 형태가 남게 되면, 텍스타일 지오그리드에 존재하는 격자 공간을 막게 되어 제2 아스팔트층이 격자 공간을 통과하여 제1 아스팔트층과 일체화되지 못한다. 즉, 고분자 필름이 완전히 융해되어 텍스타일 지오그리드 원단을 구성하는 경사 리브와 위사 리브의 접촉부위 및 이들의 표면에 코팅된 형태로 변형되어야만, 격자 공간이 드러나서 제2 아스팔트층이 통과할 수 있게 된다. 이에 따라, 고분자 필름을 완전히 용융시켜 필름 형태를 붕괴시켜야 하므로, 에너지가 많이 소요되고 시간도 많이 소요된다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 롤 형태로 권취가 용이하며, 아스팔트 포장에 적용시 에너지 소비를 최소화하면서 간단한 공정으로 텍스타일 지오그리드의 상하면에 도포된 아스팔트층 사이에 양호한 결합력을 부여할 수 있는 아스팔트 보강용 텍스타일 지오그리드의 제조방법, 이로부터 형성된 텍스타일 지오그리드 및 이를 이용한 아스팔트 포장방법을 제공하는데 있다.
상기 기술과제를 해결하기 위하여 본 발명의 아스팔트 보강용 텍스타일 지오그리드의 제조방법은,
(S1) 경사와 위사가 서로 교차되도록 제직된 격자 형상의 텍스타일 지오그리드 원단의 표면에 역청을 도포하는 단계;
(S2) 상기 역청이 도포된 텍스타일 지오그리드 원단의 표면에 상기 경사 및 위사의 융점보다 낮은 융점을 갖는 열가소성 고분자로 이루어진 파우더를 산포하여 부착시키는 단계; 및
(S3) 상기 파우더가 부착된 지오그리드 원단을 롤 형상으로 권취하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 아스팔트 보강용 텍스타일 지오그리드의 제조방법에 있어서, 상기 경사, 위사 또는 모두는 경사 및 위사는 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유, 유리 섬유 또는 아라미드 섬유로 이루어지고, 상기 열가소성 고분자로 이루어진 파우더는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌으로 이루어진 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 아스팔트 보강용 텍스타일 제조방법에 있어서, 상기 열가소성 고분자로 이루어진 파우더의 평균입경은 2mm 이하인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
전술한 방법으로 제조된 아스팔트 보강용 텍스타일 지오그리드는,
(a) 경사와 위사가 서로 교차되도록 제직된 격자 형상의 텍스타일 지오그리드 원단;
(b) 상기 텍스타일 지오그리드 원단의 표면에 도포된 역청층; 및
(c) 상기 역청층의 표면에 부착되어 있으며, 상기 경사 및 위사의 융점보다 낮은 융점을 갖는 열가소성 고분자로 이루어진 파우더들로 이루어진 외곽층을 구비한다.
이러한 아스팔트 보강용 텍스타일 지오그리드를 이용한 아스팔트 포장방법은,
(S1) 지면에 제1 아스팔트층을 도포하는 단계;
(S2) 전술한 형태의 아스팔트 보강용 텍스타일 지오그리드를 상기 제1 아스팔트층의 표면에 밀착시키는 단계; 및
(S3) 상기 아스팔트 보강용 텍스타일 지오그리드 위에 제2 아스팔트층을 도포하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제조방법에 따르면, 열가소성 고분자로 이루어진 파우더를 이용하여 텍스타일 지오그리드 원단에 도포된 역청층을 커버링하므로서, 제조된 텍스타일 지오그리드를 롤 형태로 권취할 수 있다.
또한, 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 아스팔트 보강용 텍스타일 지오그리드는 격자 공간은 커버링되지 않고 그대로 존재하므로, 제2 아스팔트층이 제1 아스팔트층에 용이하게 침투하므로서, 상호 일체화가 용이해진다.
더불어, 커버링된 파우더들은 별도의 열처리 없이도 제1 아스팔트층의 고온 잔열에 의해 융용되거나, 필요에 따라 최소한의 에너지와 열처리 시간만으로도 용융이 가능하다. 용융된 파우더들은 경사와 위사의 리브 사이와 그 표면 일부에만 위치함으로서 역청 코팅층을 포함하는 텍스타일 지오그리드와 아스팔트와의 접촉면적을 확보하여 충분한 상호 결합력이 발현되게 한다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 텍스타일 지오그리드 원단의 형상을 예시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 텍스타일 지오그리드 원단의 형상을 예시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 텍스타일 지오그리드 원단의 형상을 예시한 사시도이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명에 따른 아스팔트 보강용 텍스타일 지오그리드의 제조방법은 다음과 같다.
먼저, 경사와 위사가 서로 교차되도록 제직된 격자 형상의 텍스타일 지오그리드 원단의 표면에 역청을 도포한다(S1 단계).
격자 형상으로 형성된 텍스타일 지오그리드 원단을 구성하는 경사 및 위사, 지오그리드의 형태 및 그 제조방법은 당업계에 잘 알려져 있다. 경사 및 위사로는 통상 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유, 유리 섬유 또는 아라미드 섬유 등이 사용된다. 경사와 위사는 아스팔트에서 발생하는 고온을 충분히 견딜 정도의 내열성이 있는 것을 사용하며, 전술한 재료에 국한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 격자 형상의 텍스타일 지오그리드 원단을 나타낸 평면도이다. 본 발명에 사용되는 텍스타일 지오그리드 원단은 통상적으로 사용되는 직기를 이용하여 준비할 수 있는데, 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이 소정 간격을 두고 평행하게 배치된 다수의 경사와, 소정 간격을 두고 평행하게 배치된 다수의 위사로 형성된 격자 형상을 가진다. 경사와 위사는 상호 직각으로 교차하는 것이 바람직하나, 텍스타일 지오그리드가 하중을 분산시킬 수 있고, 충분한 인발력을 발휘할 수 있는 범위 내에서 그 각도가 변형될 수 있음은 물론이다.
본 발명에 사용되는 텍스타일 지오그리드 원단은 모든 위사가 경사의 상면에 위치한 격자 형태로, 또는 이와 반대로 모든 경사가 위사의 상면에 위치하도록 제조될 수 있으나, 도 1 ~ 도 3에 도시된 바와 같이 평직 또는 능직 등의 다양한 형태로 경사와 위사가 상하로 교차하도록 제조될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
텍스타일 지오그리드 원단을 구성하는 경사와 위사는 예를 들어 500 내지 3000 데니어의 섬유로 제조할 수 있으며, 필요에 따라 이러한 섬유들을 합사 및 연사하여 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 텍스타일 지오그리드 원단의 격자 크기는 예를 들어 5 내지 100mm의 크기가 되도록 제직할 수 있는데, 격자 크기는 요구되는 텍스타일 지오그리드의 용도와 그에 따른 물성에 따라 조절할 수 있으므로, 이에 한정되는 것은 아니다.
준비된 텍스타일 지오그리드 원단의 표면에 역청을 도포하는 방법으로는 텍스타일 지오그리드 원단을 역청에 침지시키거나, 액상의 결착제 용액을 텍스타일 지오그리드 원단에 롤 코팅 등의 방법 등이 이용될 수 있다. 형성된 역청층은 텍스타일 지오그리드와 아스팔트 사이의 결합력을 증대시킨다.
이어서, 상기 역청이 도포된 텍스타일 지오그리드 원단의 표면에 상기 경사 및 위사의 융점보다 낮은 융점을 갖는 열가소성 고분자로 이루어진 파우더를 산포하여 부착시킨다(S2 단계).
텍스타일 지오그리드 원단의 표면에 도포된 역청은 끈적임이 크므로, 별도의 접착제 처리 없이도 열가소성 고분자로 이루어진 파우더가 잘 부착된다. 열가소성 고분자로 이루어진 파우더들은 텍스타일 지오그리드 원단에 도포된 역청층을 커버링한다. 이 때, 텍스타일 지오그리드 원단에 존재하는 격자 공간은 파우더들에 의해 커버링되지 않고 그대로 존재하게 된다.
열가소성 고분자로 이루어진 파우더는 텍스타일 지오그리드를 구성하는 경사 및 위사의 융점보다 낮은 융점을 갖는 열가소성 고분자로 이루어진다. 열가소성 고분자로 이루어진 파우더의 융점은 경사 및 위사의 융점보다 낮아야 하며, 파우더가 용융될 때 경사 및 위사는 융융되지 않아야만 원단의 형태가 붕괴되지 않는다. 따라서, 이러한 융점을 갖는 열가소성 고분자라면 모두 파우더의 재료로서 사용이 가능하다. 파우더는 아스팔트 포장공정시 도포되는 아스팔트층에 존재하는 잔열에 의해 융해될 수 있는 정도의 융점을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 융점을 갖는 파우더의 비제한적인 예로는 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 고분자로 제조할 수 있는데, 이러한 고분자로 이루어진 파우더들은 별도의 열처리 없이도 아스팔트층에 존재하는 잔열에 의해 융해된다. 물론, 폴리아미드, 폴리에스테르 등도 사용되는 경사 및 위사의 융점보다 낮다면 사용이 가능하다. 만일 아스팔트층에 존재하는 잔열에 의해 융해되지 않을 정도의 고분자로 이루어진 파우더를 사용하는 경우에도, 표면적이 높은 파우더의 형태 특성상, 소정의 가열처리만으로도 빠른 시간 내에 용융이 가능하다. 열가소성 고분자로 이루어진 파우더의 입자 크기는 경사와 위사의 섬도, 격자 크기 등에 따라 적절히 선택할 수 있는데, 예를 들어 2mm 이하의 평균입경을 갖는 파우더를 사용하는 것이 텍스타일 지오그리드 원단에 도포된 역청에 대한 결착성과 용융속도 면에서 바람직하다.
이어서, 파우더가 부착된 지오그리드 원단을 롤 형상으로 권취한다(S3 단계).
텍스타일 지오그리드 원단에 도포된 역청층은 열가소성 고분자로 이루어진 파우더들에 의해 커버링되어 있으므로, 제조된 텍스타일 지오그리드는 접촉하는 면들이 결착됨이 없이 롤 형태로 권취할 수 있다.
전술한 방법으로 제조된 아스팔트 보강용 텍스타일 지오그리드는,
(a) 경사와 위사가 서로 교차되도록 제직된 격자 형상의 텍스타일 지오그리드 원단;
(b) 상기 텍스타일 지오그리드 원단의 표면에 도포된 역청층; 및
(c) 상기 역청층의 표면에 부착되어 있으며, 상기 경사 및 위사의 융점보다 낮은 융점을 갖는 열가소성 고분자로 이루어진 파우더들로 이루어진 외곽층을 구비하게 된다.
텍스타일 지오그리드 원단에 도포된 역청층은 열가소성 고분자로 이루어진 파우더들에 의해 커버링되어 있고, 텍스타일 지오그리드 원단에 존재하는 격자 공간은 파우더들에 의해 커버링되지 않고 아스팔트가 통과될 수 있게 존재한다.
이러한 형태의 아스팔트 보강용 텍스타일 지오그리드를 이용하여 아스팔트를 포장하는 방법은 다음과 같다.
먼저, 지면에 제1 아스팔트층을 도포한다(S1 단계).
즉, 통상적인 아스팔트 포장방법에 따라, 아스팔트 포장이 요구되는 지면에 아스팔트를 1차로 도포하여 제1 아스팔트층을 형성한다.
이어서, 본 발명에 따라 앞서 설명한 형태의 아스팔트 보강용 텍스타일 지오그리드를 상기 제1 아스팔트층의 표면에 밀착시킨다(S2 단계).
롤 형태로 권취된 아스팔트 보강용 텍스타일 지오그리드는 접촉하는 면이 결착됨이 없이 잘 해포된다.
그런 다음, 상기 아스팔트 보강용 텍스타일 지오그리드 위에 제2 아스팔트층을 도포한다(S3 단계).
도포된 제2 아스팔트층은 롤러 등을 이용하여 압력을 가해 다지게 되는데, 이 때, 외곽층의 파우더들은 제1 아스팔트층 또는 제2 아스팔트층에 존재하는 잔열에 의해 융해될 수 있다. 필요에 따라, 제2 아스팔트층을 도포하기 전에 제1 아스팔트층에 밀착된 텍스타일 지오그리드에 열처리하여 파우더들만을 용융시킬 수 있음은 물론이다. 표면적이 높은 파우더의 형태 특성상, 소정의 가열처리만으로도 빠른 시간 내에 용융이 가능하다.
본 발명의 아스팔트 보강용 텍스타일 지오그리드는 격자 공간이 커버링되지 않고 그대로 존재하므로, 제2 아스팔트층에 압력을 가하여 다짐에 따라 제2 아스팔트층의 성분이 제1 아스팔트층에 용이하게 침투하므로서, 상호 일체화가 용이해진다.
더불어, 역청층을 커버링하였던 파우더들은 융융되어 경사와 위사의 리브 사이에 모여 결착 및 고화되며, 역청층의 표면에 코팅된 형태로 남은 파우더 용융 성분들은 역청층 전체를 커버링하는 것이 아니라 역청층의 일부만 커버링된다. 이에 따라 텍스타일 지오그리드의 역청층과 아스팔트와의 접촉면적이 확보되어 충분한 상호 결합력이 발현되게 한다.

Claims (5)

  1. (S1) 경사와 위사가 서로 교차되도록 제직된 격자 형상의 텍스타일 지오그리드 원단의 표면에 역청을 도포하는 단계;
    (S2) 상기 역청이 도포된 텍스타일 지오그리드 원단의 표면에 상기 경사 및 위사의 융점보다 낮은 융점을 갖는 열가소성 고분자로 이루어진 파우더를 산포하여 부착시키는 단계; 및
    (S3) 상기 파우더가 부착된 지오그리드 원단을 롤 형상으로 권취하는 단계를 포함하는 아스팔트 보강용 텍스타일 지오그리드의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 경사 및 위사는 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유, 유리 섬유 또는 아라미드 섬유로 이루어지고, 상기 열가소성 고분자로 이루어진 파우더는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌으로 이루어진 것을 특징으로 하는 아스팔트 보강용 텍스타일 지오그리드의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 고분자로 이루어진 파우더의 평균입경은 2mm 이하인 것을 특징으로 하는 아스팔트 보강용 텍스타일 지오그리드의 제조방법.
  4. (a) 경사와 위사가 서로 교차되도록 제직된 격자 형상의 텍스타일 지오그리드 원단;
    (b) 상기 텍스타일 지오그리드 원단의 표면에 도포된 역청층; 및
    (c) 상기 역청층의 표면에 부착되어 있으며, 상기 경사 및 위사의 융점보다 낮은 융점을 갖는 열가소성 고분자로 이루어진 파우더들로 이루어진 외곽층을 구비하는 아스팔트 보강용 텍스타일 지오그리드.
  5. (S1) 지면에 제1 아스팔트층을 도포하는 단계;
    (S2) 제4항의 아스팔트 보강용 텍스타일 지오그리드를 상기 제1 아스팔트층의 표면에 밀착시키는 단계; 및
    (S3) 상기 아스팔트 보강용 텍스타일 지오그리드 위에 제2 아스팔트층을 도포하는 단계를 포함하는 아스팔트 포장방법.
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