KR101347567B1 - 아스팔트 포장용 보강재, 포장방법 및 아스팔트 포장용 코팅재로 그리드를 제조하는 방법 - Google Patents

아스팔트 포장용 보강재, 포장방법 및 아스팔트 포장용 코팅재로 그리드를 제조하는 방법 Download PDF

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마크 제이. 뉴턴
게리 알. 페이그
이석준
존 울스텐크로프트
리차드 구필
케리 후크
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생-고뱅 애드포스 아메리카, 인코포레이티드
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Abstract

복합 재료는 두 세트 이상의 연선으로 이루어진 개방형 그리드를 포함한다. 각 연선 세트는 인접한 연선 사이에 복수의 개구부를 가진다. 이들 세트는 서로에 대해 실질각으로 배향되어 있다. 개방형 그리드에는 택 피막이 적층된다. 택 피막은 제 1 및 제 2 주면을 가지며, 이러한 택 피막의 제 1 및 제 2 주면의 재질은 약 50% 이상의 비아스팔트성 수지 성분과 약 50% 이하의 아스팔트 성분을 함유하는 재료이다.

Description

아스팔트 포장용 보강재, 포장방법 및 아스팔트 포장용 코팅재로 그리드를 제조하는 방법{REINFORCEMENT FOR ASPHALTIC PAVING, METHOD OF PAVING AND PROCESS FOR MAKING A GRID WITH THE COATING FOR ASPHALTIC PAVING}
본 발명은 포장 보수용 보강재에 관한 것이다.
아스팔트 도로와 오버레이(덧씌우기층)를 보강하기 위해 다양한 방법과 복합재가 제안되어 왔다. 일부는 수지로 함침된 유리섬유 그리드(격자)에 대해 기술한다. 노후 포장을 보수하기 위해, 시공 규정에 따라 일반적으로 유리섬유 그리드가 아스팔트 택코트(tack coat)에 도포된다. 택코트는 액체 상태로서(예를 들면, 살포에 의한 에멀젼 또는 용융상태의 아스팔트 시멘트 결합재로서) 도포되며, 그 후에 액체에서 고체로 응고된다. 택코트는 포설된 그리드의 상단에 그리드 배면의 접착성 코팅재를 사용하여 도포되며, 여기서 접착 코팅재는 기존의 포장(도로) 표면에 새로운 아스팔트 포장을 결합시키는 데 있어서 보조로 사용된다. 그리드 배면의 접착성 코팅재 없이 유리섬유 그리드를 포설하기 위해서는, 택코트를 우선 기존의 포장에 도포한다. 택코트가 완전히 경화되기 전에, 그리드를 택코트 상에 부설(laid on)한다. 택코트가 더 경화됨에 따라, 하부 포장 상의 적소에 그리드가 고정된다. 용융상태의 아스팔트 콘크리트가 그리드 상단에 덧씌워지면, 택코트의 일부는 그리드 내의 함침용 수지에 용해되며 융화된다. 택코트는 이러한 보강재와 사용되기에 아주 바람직한 몇몇 특징을 가진다. 특히, 이들은 오버레이로서 이용되는 아스팔트 콘크리트 또는 시멘트와 완벽히 융화되며, 이들의 유체 성질로 인해 포장 표면 내로 유입되어 거친 포장 표면을 매끄럽게 한다.
이에 반해서, 택코트에는 몇몇의 단점도 있다. 택코트의 물성은 주위의 조건, 특히 온도와 습도에 매우 민감하다. 이들 조건은 에멀젼 택코트의 경화온도에 영향을 미칠 수 있으며, 심한 상황에서는 경화되지 못하게 한다. 상황이 덜 심한 경우에는, 택코트가 경화될 때까지 오버레이 포장 장비가 기다려야 하므로 불필요한 지연을 초래한다. 예를 들어, 택코트는 대개 물 중의 아스팔트 에멀젼으로, 종종 계면활성제의 의해 안정화된다. 이들의 잠재력을 나타내기 위해서는, 에멀젼을 파괴하고 수분을 제거하여 아스팔트막을 깔아야 한다. 수분 제거공정은, 기본적으로, 주위환경의 시간, 온도 및 습도에 의해 제어되는 증발이다. 흔히, 주위환경조건이 우호적이지 않아, 불충분하게 점착(tacking) 되거나 받아들이기 어려운 지연이 초래된다.
일본특허 제 05-315732호는 살포형 에멀젼 택코트 대신에 사용가능한 아스팔트막에 대해 기재하고 있다. 아스팔트막을 기층 상단에 부설하고, 가열된 아스팔트 재료를 막의 상단에 부설한다. 이러한 막은 아스팔트 에멀젼을 망 형상의 몸체의 양면에 부착하고 고형화함으로써 형성한다. 자갈, 모래 등을 포함하는 하부기층과 쇄석 재질의 상부기층을 지반 상에 위치시키고 다진다. 막을 상부기층 상에 부설하고, 가열된 아스팔트 재료를 상기 막 상에 부설한다. 막과 아스팔트 재료층을 추가로 아스팔트층 상에 반복 부설한다. 이러한 막은 아스팔트 재료층의 열에 의해 연성으로 되어 단일체 형태로 용융된다.
따라서, 포장층들(pavement courses) 사이 층간의 층(interlaminar layer)에 대한 개선이 요망된다.
일부 구현예에 따르면, 아스팔트 포장용 보강재는, 두 세트 이상의 평행한 연선을 갖는 개방형 그리드로서, 연선 세트가 각각 인접한 연선 사이에 개구부를 갖고 연선 세트가 서로에 대해 약 90°각을 이루며 배향된 개방형 그리드; 및 연선 사이의 개구부를 폐쇄하지 않고 상기 개방형 그리드 상에 배치된 코팅재로서, 포장온도, 포장압력, 또는 포장온도와 포장압력에서 활성화되어 아스팔트 포장과 결합하며, 주위온도와 주위압력에서 점착성을 띠지 않고, 약 50% 이상의 비아스팔트성 수지 성분과 약 50% 이하의 아스팔트 성분을 함유하는 재료로 이루어진 코팅재를 포함한다.
일부 구현예에서는, 아스팔트 중간층(13)의 상단에 아스팔트 표층(140)을 배치하는 포장 보강방법으로서,
(a) 두 세트 이상의 평행한 연선(21)을 포함하는 개방형 그리드(10)[이때, 연선(21) 세트는 각각 인접한 연선 사이에 개구부(19)를 갖고, 상기 연선(21) 세트는 서로에 대해 약 90°각을 이루어 배향된다]; 및 연선 사이의 개구부(19)를 폐쇄하지 않고 상기 개방형 그리드(10) 상에 배치된 코팅재(22)[이때, 당해 코팅재(22)는 포장온도, 포장압력, 또는 포장온도와 포장압력에서 활성화되어 소성 유동을 나타내며 아스팔트 포장과 결합하고, 상기 코팅재(22)는 주위온도와 주위압력에서 점착성을 띠지 않고, 상기 코팅재(22)는 약 50% 이상의 비아스팔트성 수지 성분과 약 50% 이하의 아스팔트 성분을 함유하는 재료로 이루어진다]를 제공하는 단계;
(b) 개방형 그리드(10)의 각 연선을 평행배열 상태에 유지하는 동안, 개방형 그리드(10)를 아스팔트 중간층(135) 상단에 연속적으로 펼치는 단계; 및
(c) 아스팔트 표층(140)을 아스팔트 중간층(135)의 상단에 도포하여 코팅재(22)를 소성 유동시키며, 이때 아스팔트 표층(140)이 개방형 그리드(10)의 개구부(19)를 통과함에 따라 개구부(19)는 아스팔트 중간층(135)와 아스팔트 표층(140) 사이에 직접 접촉을 제공하고, 상기 코팅재(22)의 소성 유동은 상기 아스팔트 중간층(135)와 아스팔트 표층(140) 사이의 층간 결합을 향상시키는 단계
를 포함하는, 포장 보강 방법을 제공한다.
일부 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 아스팔트 포장용 보강재를 제조하는 방법으로서,
(a) 연속적 필라멘트 섬유로 된 두 세트 이상의 평행한 연선(21)을 포함하는 개방형 그리드(10)를 제공하며, 이때 상기 개방형 그리드(10)는 인접한 연선 사이에 개구부(19)를 갖고 연선(21)의 두 세트는 서로 직각을 이루게 하는 단계;
(b) 개방형 그리드(10)의 연선을 결합재 수지로 함침시키는 단계; 및
(c) 코팅재(22)를 수지-함침된 개방형 그리드(10)에 도포하고, 이때 상기 코팅재(22)는 포장온도, 포장압력, 또는 포장온도와 포장압력에서 소성 유동을 하는 열가소성 PVC 라텍스 수지를 포함하는 단계
를 포함하는, 본 발명에 따른 아스팔트 포장용 보강재를 제조하는 방법을 제공한다.
일부 구현예에 따르면, 포장의 균열을 보수하기 위해 본 발명에 따른 아스팔트 포장용 보강재를 사용하는 방법으로서,
(a) 약 0.75인치(19mm) 이상의 두께를 갖는 아스팔트 중간층(135)을 기존의 노면(130)에 도포하는 단계;
(b) 본 발명에 따른 아스팔트 포장용 보강재를 상기 아스팔트 중간층(135)에 도포하는 단계; 및
(c) 약 1.5인치(40mm) 이상의 두께를 갖는 아스팔트 표층(140)을 상기 아스팔트 포장용 보강재, 상기 아스팔트 중간층(135) 및 상기 기존의 노면(130) 상부에 도포하고, 이때 상기 코팅재(22)는 포장온도, 포장압력, 또는 포장온도와 포장압력에서 소성 유동을 하지만 주위온도와 주위압력에서 점착성을 띠지 않는 열가소성 수지를 포함하고, 상기 열가소성 수지는 소성 유동을 하여 상기 아스팔트 중간층(135)과 상기 아스팔트 표층(140) 사이의 층간 결합을 향상시키고, 이에 따라 상기 아스팔트 포장용 보강재, 상기 아스팔트 중간층(135) 및 상기 아스팔트 표층(140)을 포함하는, ASTM D6926-04에 따라 제조한 4인치 퍽의 전단 강도가 약 1kN 이상이 되도록 하는 단계
를 포함하는, 아스팔트 포장용 보강재를 사용하는 방법을 제공한다.
일부 구현예에 따르면, 제품은 제1 및 제2 부직 고분자 기재를 포함한다. 부직 고분자 기재 사이에는 보강 섬유층이 개재된다. 보강 섬유층과 부직 고분자 기재들이 접착제로 접합된다. 이러한 접착제는 포장온도, 포장압력, 또는 포장온도와 포장압력에서 활성화되어 아스팔트 포장과 결합하며, 이때 상기 접착제는 50-99 중량%의 PVC 라텍스 에멀젼을 포함한다.
일부 구현예에 따르면, 보강제품을 형성하는 방법은 50-99 중량%의 PVC 라텍스 에멀젼을 포함하는 접착제를 이용하여 보강 섬유층을 도포하는 단계; 및 보강 섬유층을 제1 및 제2 부직 고분자 기재에 적층하는 단계를 포함한다.
첨부된 도면은 본 발명의 바람직한 구현예와 본 개시에 관련된 기타 정보를 예시하며, 여기서:
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 아스팔트 포장의 재포장된 영역의 부분 단면 측면도이고,
도 2는 도 1에 도시된 택 피막(tack film)의 일 구현예의 상세 단면도이고,
도 3은 도 2의 택 피막을 포함하는 제1 택 피막-보강 복합 재료의 단면도이고,
도 4는 도 3에 도시된 택 피막-보강 복합 재료의 변형예의 단면도이고,
도 5는 도 3에 도시된 택 피막-보강 복합 재료의 다른 변형예의 단면도이고,
도 6은 도 3 내지 도 5 중 임의 도면의 택 피막-보강 복합 재료를 포함하는 아스팔트 포장의 보수된 영역의 부분 단면 측면도이고,
도 7은 도 3 내지 도 5의 택 피막-보강 복합 재료의 일 구현예에서 사용된 보강재료의 연선의 단면도이고,
도 8은 도 7의 연선을 수지로 함침시킨 후의 단면도이고,
도 9는 도 8의 연선으로 이루어진 보강용 그리드의 평면도이고,
도 10은 도 9에 도시된 그리드의 교차부의 확대 상세도이고,
도 11은 도 2의 재료의 전단 성능을 나타내는 도면이고,
도 12는 보강재의 다른 구현예의 단면도이고,
도 13은 도 12에 도시된 구현예의 변형예의 단면도이고,
도 14는 도 12에 도시된 제품의 제조 장치의 다이어그램이고,
도 15는 도 12 또는 도 13의 보강재로 보수된 포장 영역의 단면도이다.
바람직한 구현예에 대한 본 설명서는 전체 서면 명세서의 일부로 간주되는 첨부 도면과 함께 연관지어 읽어야 한다. 이러한 설명서에 있어서, 상대적인 용어들, 예를 들어 “하부의(lower)”, “상부의(upper)”, “횡방향의”, “종방향의”, “위(above)”, “아래(below)”, “위로(up)”, “아래로(down)”, “상단(top)” 및 “하단(bottom)”과 이들의 파생어(예컨대, “횡방향으로”, “하부방향으로”, “상부방향으로”등)는 이후에 설명되는 바와 같이 또는 논의되는 도면에 도시된 바와 같이 방위(orientation)를 가리키는 것으로 해석되어야 한다. 이들 상대적인 용어는 설명의 편의를 위한 것으로 장치가 특정 방향으로 구성되거나 작동되는 것을 요구하지는 않는다. 부착, 결합 및 이와 유사한 것에 관련된 용어들(예를 들어, “연결된” 및 “상호연결된”)은, 달리 분명하게 기술되지 않으면, 직접적으로 또는 중간에 개재되는 구조를 통해 간접적으로 서로에 고정되거나 부착되어 있는 구조들의 관계는 물론 이동가능하거나 견고한 결합 또는 관계를 가리킨다.
하기의 실시예는 아스팔트 포장용 자가접착형 택 피막, 이러한 피막을 제조하는 방법, 그리고 아스팔트 중간층 등의 제1 포장층의 상단에 아스팔트 표층 등의 제2 포장층을 배치하는 포장 형성 방법에 대해 설명한다. 본원에 사용되듯이, 하기의 용어들을 다음과 같이 정의하기로 한다:
주위의(ambient): 주변 환경의 조건, 예를 들어 압력, 온도 또는 상대습도.
연선(strand): 단일체로서 사용되는 연사(twisted) 또는 무연(untwisted) 다발이나 연속 필라멘트의 집합체로, 슬라이버, 토우(toes), 말단(ends), 얀(yarn) 및 이와 유사한 것을 포함한다. 때때로, 단일 섬유 또는 단일 필라멘트 역시 연선으로 불린다.
수지(성)의(resinous): 고체 또는 준-고체(pseudo-solid)의 유기 물질에 관한 것으로, 보통 고분자량을 가지며, 응력을 받거나 임의의 온도하에서 유동하는 경향을 보인다. 열가소성 형태에서, 이는 보통 연성 또는 용융 구간을 가진다. 대부분의 수지는 고분자이다.
“포장”, “도로”, “차도” 및 “지면(surface)”의 단어들은 공항, 보도, 차도, 주차장 및 각종 포장된 지면들을 포함하도록 본원에서는 넓은 의미로 사용된다.
도 1은 포장(150) 영역을 포함할 수 있는 포장(150)의 일 예를 도시한다. 포장(150)의 유지 보수시, 아스팔트 중간층(binder course)(135)을 기존의 노면(130)의 상단에 덧씌우며, 이때 노면은 노후 포장을 포함할 수 있고 콘크리트, 아스팔트 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 통상 노면(130)은, 연마롤(미도시)에 의해, 특정한 결을 가지게 되거나(texturized), 밀링되며, 이는 아스팔트 중간층(135)을 위한 양호한 그립핑 표면(gripping surface)을 제공한다. 미리제조된 수지성 또는 수지-함침된 피막, 예를 들면, 택 피막(100)을 아스팔트 중간층(135) 상에 배치하고 아스팔트 표층(surface course)(140)과의 결합을 증강시킨다. 이는 다층 포장구조에서 층간 결합을 보장하며, 그것은, 예를 들어, 자동차 교통량에 의해 표층에 가해지는 응력 분포를 감소시키는 데 바람직하다.
택 피막(100)은 제1 및 제2 주 표면(major surface)을 가지며, 이들은, 도 1에 도시된 바와 같이, 택 피막(100)의 2개의 최대 표면을 포함할 수 있고, 한 양태에서 아스팔트 중간층(135)과 접촉하는 제1 표면, 및 제1 표면과 반대 방향이고 아스팔트 표층(140)과 접촉하는 제2 표면을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 주 표면에서 택 피막(100)의 재질은 비아스팔트성 수지이거나, 약 50% 이상의 수지와 약 50% 이하의 아스팔트 재료를 함유하는 조성을 갖는 재료이다. 바람직하게, 택 피막(100) 표면의 재질은 25% 이하의 아스팔트 재료이며; 더 바람직하게, 택 피막(100) 표면의 재질은 20% 이하의 아스팔트 재료이다. 일부 구현예에서, 택 피막(100)은 캐리어 기재를 포함하며, 아스팔트성 수지 재료가 제1 및 제2 주 표면에 도포되거나, 또는 약 50% 이상의 비아스팔트성 수지 성분과 약 50% 이하의 아스팔트 성분으로 이루어진 재료가 제1 및 제2 주 표면에 도포된다. 기타 구현예에서, 전체 택 피막(100)은 비아스팔트성 수지 재료로 (필수적으로) 구성되거나, 또는 전체 택 피막(100)은 주요 성분 또는 다량 성분인 비아스팔트성 수지 재료와 영이 아닌(non-zero) 소량 성분의 아스팔트 성분을 포함하는 재료로 (필수적으로) 구성된다.
일부 구현예에 따르면, 택 피막(100)은 아스팔트 중간층(135) 및 아스팔트 표층(140) 사이의 결합재로서 사용되는 아스팔트 에멀젼의 대체물로 사용하기에 적합하다. 택 피막(100)은 아스팔트 도로 시공에 있어서 층간 결합을 증강시킨다.
택 피막(100)은 미리 제조되는 제품이기 때문에, 포설자가 택층(tack layer)의 도포비율과 두께를 조절하도록 허용된다. 택 피막(100)이 사용된 경우에는 살포 및 경화 단계(아스팔트 에멀젼이 사용되었다면 현장에서 수행됨)가 생략될 수 있다. 시공 현장에서 이들 단계를 생략함으로써 택 피막(100)은 도로 시공의 과정을 빠르게 진척시킨다. 택 피막(100)은 아스팔트 에멀젼의 것과 대등하거나 더 나은 두께 및 전단-피로 성능을 제공할 수 있다.
도 2는 택 피막(100)의 첫번째 예를 도시하고 있으며, 이는 복합 피막일 수 있다. 일부 구현예에 따르면, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 캐리어 피막(110) 등의 고분자 박막이 아스팔트 중간층(135) 위에 덧씌어져 택 피막(100)의 수지(또는 약 50% 이상의 고분자 수지와 약 50% 이하의 아스팔트 재료를 함유하는 재료) 등의 코팅재(120)를 평탄하게 분포시키는 캐리어로서 기능한다. 코팅재(120)를 포함하는 수지(또는 수지와 아스팔트 재질의 조성물)는 도포공정을 통해 캐리어 피막(110)의 양면을 완전히 도포하여 택 피막(100)을 형성한다. 코팅재(120)의 비점착적이고 매끄러운 표면 성질 덕분에 시공 현장에서의 처리가 편리해진다.
택 피막(100)의 예시적인 제조 방법은 다음과 같다. 첫째 단계는 수지박막 또는 수지-함침된 고분자 박막을 캐리어 피막(110)으로서 부설하는 작업을 포함한다. 이어서, 캐리어 피막(110)을 코팅재(120) 등의 고분자 수지(또는 수지와 아스팔트 재질의 조성물)로 도포시키되, 이는 예를 들어 캐리어 피막(120)을 수지, 또는 수지와 아스팔트 재질의 조성물에 침지함으로써 실현된다. 그런 후에는 도포된 택 피막(100)을 건조시킨다. 접착제(122)(예를 들어, 감압접착제(pressure sensitive adhesive))를 택 피막(100)의 배면(포설 이후의 저면)에 도포하여도 된다. 그런 후에는 접착제(122)를 건조시킨다. 접착제(122)는 아스팔트 표층(140)이 도포되는 동안 택 피막(100)이 제자리에 고정되도록 한다.
코팅재(120) 등의 고분자 수지(또는 수지와 아스팔트 재질의 조성물)는 아스팔트 표층(140)의 것과 유사한 열팽창계수(CTE)를 가질 수 있다. 바람직하게, 코팅재(120)는 아스팔트 표층(140) 및 아스팔트 중간층(135)보다 월등한 안정성을 갖고, 넓은 온도 범위에서 더 높은 강성을 지닌다. 택 피막(100)은 아스팔트계 피막보다 더 점-탄성적이다. 건조되면, 택 피막(100)은 매끄럽고 비점착성의 표면을 가지게 된다. 현장에서, 아스팔트 표층(140)의 가열 아스팔트 혼합물(hot mix asphalt mixture)이 택 피막(100)에 도포되면, 코팅재(120)가 활성화되어 결합력을 제공하며, 아스팔트 중간층(135) 및 아스팔트 표층(140) 사이의 부착이 택 피막(100)을 통해 증강된다.
도로 시공에서 아스팔트 살포형 에멀젼을 사용한 경우, 포설자는 최적의 성능을 위해 아스팔트 에멀젼 도포가 적절하게 얇고 균일하게 되도록 애써야 했다. 본원에 기술된 바와 같은 택 피막(100)을 사용함으로써 소정의 두께가 주어진다. 코팅재(120)의 두께를 균일하게 조절할 수 있다. 코팅재(120)의 두께는 아스팔트 에멀젼 택코트의 최적 도포속도(application rate)에 해당하는 두께로 최적화시킬 수 있다.
택 피막(100)으로 인해 현장에서 아스팔트 에멀젼의 살포 및 경화 단계가 생략된다. 포장 시공 프로젝트를 위한 시간과 노동비가 절감될 수 있다. 또한, 현장에서의 경화 단계가 생략되므로, 주어진 지역에서 포장 작업을 완수하는 데 요구되는 시간은, 살포형 에멀젼을 사용할 때 보다, 더 예측 가능하다. 포설시간의 불예측성을 제거함으로써, 포설작업 일정에서 유휴 시간을 없애는 게 가능해져, 효율을 증가시키고 더 나아가 프로젝트 기간을 단축하게 된다. 추가로, 택 피막(100) 두께를 최적화하고 조절할 수 있으므로, 택 피막(100)의 낭비를 줄일 수 있게 된다. 미리 제조되고 대량생산된 복합 택 피막(100)을 사용할 수 있는 능력은 자재비 절감 가능성의 새로운 장을 연다.
일부 구현예에서, 택 피막(100)의 배면에 접착제(122)를 첨가하는 일은 현장 포설작업을 더욱 확고히 해준다. 바람직하게는, 용이한 포설작업을 위해 감압 접착제(122)가 사용된다.
일부 구현예에서, 캐리어 피막(110)은 폴리에틸렌 피막으로 이루어지기도 한다. 캐리어 피막(110)은 약 0.5mil 내지 약 10mil의 두께를 가질 수 있으며, 더 바람직하게는 약 0.5mil 내지 약 2mil의 캐리어 피막(110)이 사용된다. 비록 기타 다른 재료와 기타 다른 두께(예컨대 약 2-mil(0.05mm)의 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체 피막)를 사용하여도 되지만, 캐리어 피막(110)은 예를 들어 약 0.5mil(0.01mm)의 저밀도 폴리에틸렌 피막이다. 폴리에틸렌은 저가의 재료이다. 비록 폴리에틸렌이 일부 수지 코팅재료의 건조온도에서 수축될 수도 있지만, 바람직한 수지는 캐리어 피막(110)을 보호함으로써 건조공정 동안에 당해 피막이 자신의 형상을 유지하도록 해준다. 아스팔트와 융화되는 기타 다른 고분자 피막(예컨대, 원하는 강성, 융화성 및 내부식성을 제공하는 PVC, 나일론(폴리아미드), 아크릴, HDPE 및 특정 폴리프로필렌)이 캐리어 피막(110)용으로 사용되기도 한다. 기타 구현예에 따르면, 캐리어 피막(110)을 포함하는 층은 이들 재료 중 2종 이상으로 제조되거나, 상이한 융화성 재료와 조합하여 이들 재료 중의 1종으로 제조된 다층구조의 시트로 이루어질 수 있다.
이러한 캐리어 피막(110)은 천공될 수도 있다. 천공들 덕분에 캐리어 피막(110) 내부로 코팅재(120) 등의 수지의 함침 속도가 증가된다. 캐리어 피막(110)의 양면에는 망구조의 코팅재(120)가 형성될 수 있다. 아스팔트 표층(140) 등의 표층의 고온 용융된 아스팔트로부터의 열은 캐리어 피막(110)의 저면을 통해 아스팔트 중간층(135) 등의 하부(결합재) 아스팔트 콘크리트층으로 전달된다.
일부 구현예에 따르면, 캐리어 피막(110)에 도포된 비아스팔트성 수지 코팅재(또는 수지와 아스팔트 재질의 코팅 조성물) 등의 코팅재(120)는 택 피막(100)이 아스팔트 중간층(135) 및 아스팔트 표층(140)과 더 잘 융화되도록 한다. 이는 코팅재(120)의 화학적 조성을 신중히 조절함으로써 달성되며, 이로 인해 포장온도, 포장압력, 또는 포장온도와 포장압력에서 코팅재(120)가 소성 유동을 하게 된다. 바람직하게, 코팅재(120)의 조성물은 68-77oF(20-25oC)를 초과하는 유리전이온도를 가지며, 바람직하게는 약 120-140oF(50-60oC)를 상회하는 온도에서 소성 유동을 한다. 일단 아스팔트 포장의 온도가 오르면(즉, 약 265-320oF(130-160oC)), 코팅재(120)는 아주 낮은 압력에서도 유동하게 된다. 사실, 시공 다지기에 의한 포장압력과 아스팔트 표층(140)의 중량은 아주 근접하여 있는 표면들로의 적어도 국부적인 구조(localized conformation)에 대한 일부 유동에 영향을 미칠 수 있다. 포설작업 동안 아스팔트 표층(140)의 전형적인 온도는 약 250-320oF(121-160oC)에서 시작하며, 층간 택 피막(100)에서 약 140-150oF(60-66oC)의 온도로 귀결된다. 이는 택 피막(100)과 캐리어 피막(110) 상의 코팅재(120)를 가열하기에 충분하다. 이 열로 인해 코팅재(120)가 유동하고 캐리어 피막(110)은 완화되어 “다림질된듯 펴지게”됨으로써, 포장(150)의 아스팔트 중간층(135)과 아스팔트 표층(140)에 택 피막(100)에 의한 더 나은 기계적 결합이 증진된다.
코팅재(120)의 화학적 성질은, 임의의 노출된 골재, 아스팔트 또는 이와 유사한 것에 대한, 반데르발스 인력에 기인하는 물리적 및/또는 화학적 결합을 또한 어느 정도 허용할 수 있다. 물리적 공정과 화학적 공정 모두는 표층과 중간층 사이의 전단 접착력을 향상시켜, 전단 강도를 향상시킨다. 일반적으로, 코팅재(120)가 두꺼울수록 전단 성능이 더 좋으며, 각 코팅 재료마다 특정 최대값 성능까지 가능하다.
다른 바람직한 구현예에서는, 아스팔트 포장층에서의 휨 모멘트를 감소시키는 방법이 제공된다. 이 방법은 바람직하게 약 0.75 인치(19mm) 이상의 두께를 가진 아스팔트 중간층(135)을 기존의 노면(130)에 도포하는 단계와, 후속으로 택 피막(100)을 아스팔트 중간층(135)에 도포하는 단계를 포함한다. 택 피막(100)은 폴리에틸렌, 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 또는 기타 다른 적합한 고분자로 된 캐리어층, 예를 들면, 캐리어 피막(110)으로 이루어질 수 있다. 비아스팔트성 수지 코팅재(또는 수지와 아스팔트 재질의 코팅 조성물) 또는 피막, 예를 들면, 코팅재(120)을 택 피막(100)의 캐리어 피막(110) 상단에 배치한다. 피막 또는 표층 형태로 존재하는 코팅재(120)는 포장온도, 포장압력, 또는 포장온도와 포장압력에서 (열가소성) 활성화되어, 아스팔트 중간층(135) 및 아스팔트 표층(140)과 결합한다. 코팅재(120)는 열가소성 수지로 이루어질 수 있고, 여기서 열가소성 수지는 포장온도, 포장압력, 또는 포장온도와 포장압력에서 소성 유동을 하지만 주위온도나 주위압력에서는 비점착성이다. 전술된 방법은 약 1.5 인치(40mm) 이상의 두께를 갖는 아스팔트 표층(140)을 택 피막(100), 아스팔트 중간층(135) 및 기존의 노면(130) 상단에 도포하는 단계를 포함한다. 아스팔트 표층(140)의 압력과 열로 인해 코팅재(120)가 소성 유동을 하여 아스팔트 중간층(135)과 아스팔트 표층(140) 사이의 층간 결합을 향상시킨다. 층간 결합은 접착 결합, 용융 결합 또는 화학적(및/또는 반데르발스) 결합, 또는 이들의 조합일 수 있다.
일부 구현예에 따르면, 코팅재(120)는 아크릴 코팅재이다. 일부 구현예에 따르면, 코팅재(120)는 폴리비닐 클로라이드(PVC) 라텍스 에멀젼 코팅재를 포함하며, 여기서 상기 라텍스 에멀젼 코팅재는 PVC 라텍스 에멀젼 50-99 중량%; 왁스 박리제 약 1-8 중량%; 및 수용성 고분자, 암모니아, 증점제, 카본블랙, 소포제 및 가소제로 이루어진 그룹으로부터 선택된 첨가제 약 0-10 중량%를 포함한다. 한가지 바람직한 PVC 라텍스 에멀젼은 미국 오하이오주 클리브랜드 노베온사에서 입수가능한 Vycar(바이카)® 460x63 라텍스(비닐 에멀젼)이며, 이는 약 120-140oF(49-60oC)를 초과하는 포장온도에서 코팅 표면에 상당한 정도의 소성 유동을 제공한다. 또한 PVC 라텍스 고분자와 아스팔트와의 고유 레벨의 화학적 접착도 존재할 수 있다.
일부 구현예에서는 코팅재(120)는 40-60%의 Vycar® 460x63 라텍스를 포함하며, 일부 구현예에서 코팅재(120)는 약 40% 이상의 Vycar® 460x63 라텍스와 약 20% 이하의 아스팔트 재료를 포함한다. 일부 구현예에서는 코팅재(120)는 45-50%의 Vycar® 460x63 라텍스를 포함하며, 일부 구현예에서 코팅재(120)는 약 45% 이상의 Vycar® 460x63 라텍스와 약 5% 이하의 아스팔트 재료를 포함한다.
그 자체로 Vycar® 460x63은 특히 추운 날씨에 상당히 견고해지는 것으로 알려져 있다. 이는 택 피막(100)을 도로의 커브 둘레에 적용할때 포설 문제를 야기시킬 수 있다. Vycar® 460x63은 또한 기타 다른 수지 후보들보다 액체에 대한 내수성이 적다. 고형분의 함량이 낮기 때문에 원하는 픽업량을 얻기가 더 힘들며, 일단 흡수되면 패브릭을 적당하게 건조시키기가 더욱 어려워질 수 있다.
따라서, 일부 구현예에서, Vycar® 460x63이 함유된 코팅재(120)는 코팅재를 더 부드럽게 하고 코팅재의 고형분 함량을 증가시키도록 하는 방식으로 제형화한다.
코팅재(120) 내의 고분자는 또한 보다 연질의 모노머로 만들어질 수 있다. 발수성 문제는 Hydrocer 145와 같은 왁스 첨가제를 건조 코팅재의 약 3-5 중량%의 수준으로 혼합함으로써 해결될 수 있다. 이러한 왁스 박리제는 또한 코팅재(120)를 약간 연화시키는 경향이 있다. 코팅재(120)의 고형분 함량은 약 50-60 중량%로, 이상적으로는 약 55 중량% 이상으로 개선시킬 수 있다. PVC 라텍스에 대한 이들 개선점 이외에도, Carboset 514W와 같은 수용성 고분자를 건조 코팅재의 약 5-9 중량%의 양으로 도입하여 패드-롤 상의 코팅재(120)에 더 많은 오픈 타임과 재-습윤성을 제공할 수 있다. 기타 다른 수용성 고분자(예를 들어 Michemprime 고분자)도 사용될 수 있다.
수용성 고분자를 활성화시키기 위해, pH가 약 8 또는 9가 될 때까지 암모니아를 첨가할 수 있다. 조성물에 사용된 임의의 알칼리 가용성 증점제를 활성화시키는 데에도 암모니아가 사용될 수 있다. 이러한 증점제로는 통상 입수가능한 것이 포함될 수 있으며, 픽업 대상을 얻을 수 없을 경우에 바람직하게 사용된다. 미국 펜실베니아주 필라델피아의 롬 앤 하스에서 시판되는 ASE-60 또는 6038A는 이러한 적용에 유용할 것이다.
약 1 중량% 양의 착색제(예를 들어 카본블랙) 및 약 0.05 중량% 수준의 소포제(예를 들어 NXZ 또는 DEFO)는 이러한 적용에 유용하다.
끝으로, 코팅재(120)의 원하는 연성을 얻기 위해 가소제가 사용될 수 있다. ADMEX 314는 비휘발성 고분자 가소제이고 환경이나 건강에 유해를 끼치지 않기 때문에 바람직하며, 약 2-5 중량% 수준은 코팅재의 연성에 상당한 차이를 가져온다.
많은 대체 유형의 수지류는, 포장온도, 포장압력, 또는 포장온도와 포장압력에서 수지가 소성 유동을 할 수 있다면, 코팅재(120)용으로 사용가능하다. 주요 예로는 PVC, 나일론, 아크릴, HDPE, 특정 폴리에틸렌과 폴리프로필렌, 및 에틸렌비닐아세테이트(EVA)가 있으며, 이들은 원하는 강성, 융화성 및 내부식성을 제공한다. 이들은 핫멜트-, 에멀젼-, 용매-, 열경화성- 또는 방사선경화성- 시스템을 이용하여 도포될 수 있다. 일부 구현예에서, 택 피막(100)은 다층 피막을 포함한다. 예를 들어, 캐리어 피막(110)은 표면층 코팅재(120)가 그 위에 도포된 다층 피막일 수 있다. 다른 구현예에서, 전체 택 피막(100)은 공압출 필름이며, 코팅재(120)는 캐리어 피막(110)으로 공압출된 수지 피막이다. 코팅재(120)의 재질은 캐리어 피막(110)의 재질과 같거나, 캐리어 피막(110)과 동일한 주성분을 가지거나, 캐리어 피막(110)과는 다른 주성분을 가져도 된다.
이들 대체 수지 재료 중 임의의 재료를 코팅재(120)에 사용하는 경우, 블로킹 방지제(예컨대, 왁스, 합성 고분자, 탈크 분말의 경량 더스팅(dusting))은 코팅재(120)에 포함되어, 택 피막(100)이 나선형 롤의 형태로 저장될 때 자신에게 들러붙지 않게 하고 감긴 상태를 나중에 풀때 택 피막(100)이 그리드(10) 등의 그리드에서 떼어지지 않도록 한다. 슬립제(slip agent)는 캐리어 피막(110)의 일측면 또는 양측면에 있는 코팅재(120)에 포함될 수도 있다.
전술된 조성물은 아스팔트 표층(140) 및 아스팔트 중간층(135)과 상당히 잘 융화된다. 이들은 아스팔트 콘크리트에 매립된 택 피막(100)에 대한 강한 결합을 가능케 한다. 포장 층들간의 견고한 접착은 교통량에 의한 표층으로의 응력 분포를 효과적으로 감소시킨다. 이러한 해결법은 계면 결합의 부족으로 초래되거나 촉진되는 미끄러짐(slippage), 균열 및 층분리(이들은 초기 응력으로 알려져 있음) 현상을 방지할 수 있다.
코팅재(120)의 열팽창계수는 아스팔트 혼합물의 열팽창계수에 가깝다. 코팅재(120)는 복합 아스팔트 콘크리트 내의 이산적 열거동에 기인하는 택 피막(100)의 계면에서 원하지 않은 분리를 피할 수 있게 된다. 계면에서의 개선된 조건은 상당한 도로 응력에 대한 덧씌어진 아스팔트 표층(140)의 사용수명을 연장시킨다.
제1 재료(예컨대, 폴리에틸렌과 같은 고분자)를 포함하며, 코팅재(120) 등의 제2 재료(예컨대, 전술한 바와 같이, 첨가제가 함유된 Vycar® 460x63)로 도포된 캐리어 피막(110)이 일 예로 전술되어 있다. 그러나, 캐리어 피막(110)이 전술한 바와 같이 코팅재(120)(예컨대, 첨가제가 함유된 Vycar® 460x63)로서 사용된 비아스팔트성 수지 재료로 (필수적으로) 구성되는 다른 구현예들도 고려된다. 이러한 구현예에서, 코팅재(120)의 분리층(separate layer)은 생략되어도 된다. 따라서, 택 피막(100)은 복합 피막이거나 동질성의 수지 피막일 수 있다. 복합 피막을 사용하느냐 또는 동질성 피막을 사용하느냐의 선택과, 캐리어 피막(110)에 대한 재료의 선택은, 언제든 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 평가할 수 있는 재료비, 제조 용이성 및 각 재료의 상업적 입수가능성에 따라 결정된다.
수지 코팅재로 함침 및 도포되거나 또는 코팅재(120) 등의 수지 피막과 공압출되면, 택 피막(100)은, 바람직하게, 반강성(semi-rigid)을 띠며, 미리제조된 연속적 구성요소로서 포설작업 장소에 쉽게 수송되도록 코어 상에 권취될 수 있으며, 포설작업 장소에서는 연속적으로 쉽게 펼쳐져서 도로에 신속하고 경제적이며 간단하게 통합될 수 있다. 택 피막(100)은, 예를 들어, 길이 100미터 이상의 단편(single piece)을 포함한 15피트(4.5미터) 너비의 롤에 위치시킬 수 있다. 대안으로는, 아스팔트 중간층(135)은 수개의 택 피막(100)의 폭이 좁은 스트립(보통 각각 약 5피트(1.5미터) 너비)에 의해 피복될 것이다. 따라서, 이러한 택 피막(100)을 아스팔트 중간층(135)의 전체 표면 상에 또는 실질적으로 전체 표면 상에 사용하는 것이 실용적이며, 이는 노동력을 감소시키기 때문에 비용 효율적이다.
포장 현장에서, 하부방향을 향해 있는 접착제(122)와 함께 택 피막(100)의 감긴 상태를 펼쳐서(unroll) 아스팔트 중간층(135) 등의 하부의 포장층 상에 배치하며, 이때 택 피막(100) 도포시의 온도는 바람직하게 약 40-140oF(4.4-60oC)이다.
택 피막(100)은 펼쳐서 하부층, 즉 아스팔트 중간층(135)에 접착시키되, 약 0.75인치(19mm) 이상의 두께가 바람직하다. 일부 구현예에 따르면, 택 피막(100)의 상단에 어떠한 오버레이 또는 아스팔트 표층(140)을 배치하기 전에, 예를 들면 택 피막(100)의 제조시 도포되는 접착제(122)(예컨대 감압 접착제)에 의해 택 피막(100)을 충분히 안정화시킴으로써, 택 피막(100)은 바로 위에서 걸어다니는 작업인부의 동작과 그 위로 주행하는 건설차량과, 특히는, 그 위의 포장용 기계의 이동을 견디도록 한다.
비록 반강성을 띠지만, 택 피막(100)은 평탄하게 펼쳐지는 경향이 있다. 택 피막은 일단 펼져진 후에는 다시 감기는 경향이 거의 또는 아예 없다. 이는 적절한 결합재 및/또는 코팅재(120) 등의 표면층 수지를 선택한 결과에 기인한 것으로 여겨진다.
일부 구현예에서는, 도 1-2에 도시된 바와 같이, 재포장된 포장도로는 재포장되는 기존의 노면(130), 아스팔트 중간층(135), 택 피막(100) 및 아스팔트 표층(140)을 포함하며, 분리보강층은 포함하지 않는다.
다른 구현예에서는, 택 피막(100)은 아스팔트 중간층(135) 상에 도포하고, 분리 보강층은 택 피막(100) 상에 도포하며, 아스팔트 표층(140)은 보강층 상에 도포한다. 예를 들어, 생-고벵 테크니컬 패브릭사에서 시판하는 GlasGrid® 제품(예컨대, 8550, 8501, 8502, 8511 또는 8512 그리드)이 보강층으로 사용될 수 있다.
또 다른 구현예에서는, 도 3-6에 도시된 바와 같이, 택 피막(100)이 단일 복합보강 중간층(interlayer) 재료, 예를 들면, 복합재(200), 복합재(300) 또는 복합재(400)에 포함된다. 이러한 복합재(200), 복합재(300) 또는 복합재(400)는 택 피막(100)과 그리드 또는 개방형 그리드(10) 등의 보강층을 포함한다.
일부 구현예에 따르면, 복합보강 중간층은 그리드 또는 개방형 그리드(10) 등의 보강층 상단에 있는 택 피막(100) 등의 복합 또는 수지성의 택 피막층으로 이루어진 복합재(200)(도 3)이다. 택 피막(100)은 접착제(12)를 이용하여 개방형 그리드(10)에 결합되며, 이때 접착제로는 핫멜트 접착제가 사용될 수 있다. 핫멜트 접착제는 감압 접착제이거나 영구성 접착제일 수 있다. 개방형 그리드(10)의 저면(택 피막(100)에서 반대방향으로 향해 있음)은 감압 접착제 같은 접착제(11)를 갖고, 이는 아스팔트 표층(140)이 도포되는 동안에 복합재(200)가 제자리에 고정되어 있도록 해준다. 도 3의 구성을 보면, 택 피막(100)은 접착제(12)에 의해 하부의 개방형 그리드(10)에 결합되므로, 택 피막(100)은 자체의 접착제(122)가 요구되지 않는다. 또한, 아스팔트 표층(140)이 택 피막(100)의 상단에 접촉됨에 따라 택 피막(100)의 상면에는 접착제(122)가 필요없게 된다. 도 3의 복합재(200)에서 사용되는 택 피막(100)에 접착제(122)가 생략되어도 된다.
일부 구현예에 따르면, 복합보강 중간층은 택 피막(100) 등의 복합 또는 수지성 층 상단에 있는 개방형 그리드(10) 등의 보강층으로 이루어진 복합재(300)(도 4)이다. 택 피막(100)은 접착제(12)를 이용하여 개방형 그리드(10)에 결합되며, 이때 접착제로는 핫멜트 접착제가 사용될 수 있다. 아스팔트 표층(140)이 도포되는 동안에 복합재(300)가 제자리에 고정되는 것을 확실히 하기 위해, 복합재(300)의 택 피막(100)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 자신의 하면(이는 아스팔트 중간층(135)에 접촉됨)에 접착제(122)를 포함하고 있다.
일부 구현예에 따르면, 복합보강 중간층은 택 피막(100) 등의 한 쌍의 복합 또는 수지성 층 사이에 개재된 개방형 그리드(10) 등의 보강층으로 이루어진 복합재(400)(도 5)이다. 이하의 설명 각각에서, 택 피막(100)은 캐리어 피막(110)과 코팅재(120)를 가진 복합재이거나, 또는 코팅재(120)의 도포용으로 적합한 재료로 만들어지되 별개의 캐리어 피막(110)을 갖지 않은 균질성 피막일 수 있다는 것을 이해할 것이다. 복합재(400)에서, 택 피막(100)은 접착제(12)를 이용하여 개방형 그리드(10)에 결합되며, 이때 접착제로는 핫멜트 접착제가 사용될 수 있다. 아스팔트 표층(140)이 도포되는 동안에 복합재(400)가 제자리에 고정되는 것을 확실히 하기 위해, 복합재(400)의 하부 택 피막(100)(이는 아스팔트 중간층(135)에 접촉됨)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 자신의 하면에 접착제(122)를 포함하고 있다. 상부 택 피막(100)(이는 아스팔트 표층(140)에 접촉됨)은 이의 표면에 접착제(122)가 필요하지 않게 된다. 상부 택 피막(100)에 접착제(122)가 생략되어도 된다.
보강층은 다양한 보강재료 중 임의의 것이어도 된다. 일부 구현예에 따르면, 두 세트 이상의 실질적으로 평행한 연선(21)(도 7과 도 8의 단면도에 도시됨)으로 이루어진 개방형 그리드(10)(도 9와 도 10에 도시됨)는 개방형 그리드(10)로서 제공된다. 연선(21)의 각 세트는 인접한 연선(21) 사이에 개구부(19)(도 9)를 포함하며, 이들 세트는 서로에 대해 실질각 (예컨대, 임의로는 약 90도)을 이루며 배향되어 있다. 일부 구현예에 따르면, 생-고벵 테크니컬 패브릭사의 GlasGridR 제품(예컨대, 8550, 8501, 8502, 8511 또는 8512 그리드)이 보강층으로 사용될 수 있다.
일부 구현예에서, 개방형 그리드(10)는 바람직하게, 도 9에 도시된 바와 같이, 연선(21)이 서로에 대해 약 90o의 각도로 배향되어 있는 위사-삽입형 경사 편직물로 이루어진다. 비록 개구부(19)가 약 1인치x1인치 정도로 커도 되지만, 약 0.5인치x0.5인치(12mm x 12mm)의 치수를 가지는 것이 바람직하다. 개구부(19)는 정사각형일 수도 있지만, 직사각형처럼 “a”와 “b”의 치수가 달라도 된다.
일부 구현예에서는, 도 8에 가장 잘 도시된 바와 같이, 코팅재(22) 등의 비아스팔트성 코팅재가 연선(21) 사이의 개구부(19)를 폐쇄하지 않고 개방형 그리드(10) 상단에 배치된다. 이러한 코팅재(22)는 포장온도, 포장압력, 또는 포장온도와 포장압력에서 활성화되어 아스팔트 포장과 결합한다. 이러한 코팅재(22)는 주위온도나 주위압력에서는 비점착성이므로 작업현장에서 쉽게 다룰 수 있다. 일부 구현예에서, 연선(21)상의 코팅재(22)는 택 피막(100)의 캐리어 피막(110)에 도포된 코팅재(120)와 동일한 재질이다.
도 9에 도시된 개구부(19)는 아스팔트 중간층(135) 및/또는 아스팔트 표층(140)이 얀(yarn) 또는 필라멘트(20)의 각 연선(21)을 캡슐화 또는 완전히 조방(roving)시키며, 택 피막(100)과 아스팔트 중간층(135) 사이 및 택 피막(100)과 아스팔트 표층(140) 사이 모두에 완벽하고 실질적인 접촉이 이루어지도록 한다. 아스팔트 중간층(135) 및/또는 아스팔트 표층(140)으로부터의 응력이 개방형 그리드(10)의 유리 또는 유사한 섬유에 실질적으로 전달되도록, 택 피막(100)은 개방형 그리드(10)의 개구부들(19)을 통해 아스팔트 중간층(135) 및 아스팔트 표층(140)을 실질적으로 결합시킨다. 이렇게 생성되는 복합 그리드 재료는 비용비(cost ratio)에 대해 높은 열률(modulus)과 높은 강도를 가지며, 도로 건설재료의 팽창계수에 근접한 팽창계수를 지니고, 도로 건설에 사용되고 도로 환경에서 발견되는 재료(예를 들어, 도로 염)에 의한 부식에 내성이 있다.
기타 다른 고열률의 섬유, 예를 들어 Kevlar®로 알려진 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드)의 폴리아미드 섬유가 이용되기도 하지만, 연속적 필라멘트 유리섬유의 연선(21)이나 얀 또는 필라멘트(20)로 개방형 그리드(10)를 형성할 수 있다. 약 300 내지 약 5000tex 범위의 중량을 사용할 수도 있지만, 2000tex의 ECR 또는 E 글래스 로빙(glass rovings)이 바람직하다. 바람직한 유리섬유 얀의 연선의 강도는 ASTM D6637에 따라 측정하였을 때 약 560 lb/in(100 kN/m) 이상이며, 파단 연신율은 5% 이하이다. 이들 연선의 단위면적당 질량은 바람직하게 약 22 oz/yd2(740 g/m2)이며, 더 바람직하게는 약 11 oz/yd2(370 g/m2)이다.
바람직하게는 꼬임이 적은(즉, 인치당 권회수가 약 1 이하) 이들 연선을 직사각형 또는 정사각형의 개구부(19)를 가진 그리드로 형성하고, 그리드 개구부의 측면의 크기가 3/4인치 내지 1인치 범위(도 9에서 “a”, “b”, 또는 양쪽 모두의 치수)인 것이 바람직하지만, 그리드 개구부(19)의 측면의 크기가 1/8인치 내지 6인치 범위(“a”, “b” 또는 양쪽 모두)인 것도 사용가능하다.
이러한 개방형 그리드(10)는 도 10에 도시된 실(25)로 꿰매지거나(stitched), 아니면 가로방향 및 세로방향 연선(21)들의 교차점에서 고정 연결된다. 이러한 연결은 개방형 그리드(10)가 자신의 격자 형태를 유지하게 해주며, 연선(21)이 코팅재(22) 등의 비아스팔트성 코팅재에 의해 함침되기 전과 함침되는 도중에 과도하게 퍼지는 것을 막아주고, 개구부(19)를 유지하여, 아스팔트 중간층(135) 등의 하부층에 결합되는 아스팔트 표층(140) 등의 덧씌우기를 허용함으로써 택 피막(100)을 사용한 최종적 복합 도로보수의 강도를 증가시킨다.
개방형 그리드(10)의 교차점에서의 고정식 연결은 개방형 그리드(10)의 강도에도 기여하는데, 그 이유는 이들 연결로 인해 연선(21)의 한 세트에 평행한 힘이 평행한 연선(21)의 나머지 세트에 일부 전달되어지기 때문이다. 동시에, 이러한 개방형 그리드 구성은 1 yd2당 더 적은 유리를 사용할 수 있게 함으로써, 예를 들어 폐쇄형 직물보다 더 경제적인 제품을 제공한다. 1 yd2당 4 내지 24 온스의 개방형 그리드(10)를 사용하여도 되지만, 우리는 1 yd2당 약 8 온스의 개방형 그리드(10)를 사용하는 것을 선호한다.
본 발명자 등은 경사편직물 위사삽입형 편직기계에서 70 내지 150 데니어 폴리에스테르 실(25) 또는 이와 대등한 것을 이용하여 그리드 교차점들을 꿰매는 것을 선호하기는 하지만, 고정-연결된 교차점을 갖는 그리드를 형성하는 기타 다른 방법도 활용할 수 있다. 예를 들어, 열경화성 또는 열가소성 접착제로 만든 부직 그리드가 적합한 강도를 제공할 수 있다.
일단 개방형 그리드(10)가 형성되면, 이를 택 피막(100)에 접합(join)시키기 전에 수지, 바람직하게는 코팅재(22) 등의 열가소성 수지를 도포한다. 다시 말해, 개방형 그리드(10)를 코팅재(22)로 선함침시킨다.
코팅재(22)의 점도는 코팅재가 개방형 그리드(10)의 연선(21) 내로 침투할 수 있도록 선택된다. 코팅재(22)가 유리섬유 연선(21)의 모든 필라멘트(20)를 에워싸고 있지는 않아도, 코팅재(22)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 일반적으로 연선(21) 내부에 걸쳐 균일하게 펼쳐져 있다. 이러한 함침공정은 바람직한 반강성 성질을 연선(21)에 부여하고, 연선(21)과 유리 필라멘트(20)를 도로 환경에 존재하는 수분, 염, 오일 및 기타 요소에 의한 부식으로부터 완충시키고 보호한다. 함침공정은 또한 유리 연선(21) 또는 필라멘트(20)간의 연마현상을 감소시키고, 임의의 유리 연선(21) 또는 필라멘트(20)가 다른 유리 연선 또는 필라멘트에 의해 절단되는 현상을 감소시킨다. 또한 함침공정은 그리드가 배치된 이후, 그러나 아스팔트 표층(140)이 도포되기 이전에, 유리섬유가 서로를 절단시키는 경향을 약화시킨다.
평행한 연선(21)의 각 세트 방향으로 그리드의 최소강도는 바람직하게 1미터당 약 25 kN(kN/m)이어야 하며, 더 바람직하게는 약 50 kN/m, 가장 바람직하게는 약 100 kN/m 이상이고, 파단 연신율은 약 10% 이하, 더 바람직하게는 5% 미만이다.
개방형 그리드(10) 상에 코팅재(22) 등의 바람직한 수지 코팅재를 건조하거나 경화시킬 동안, 연선(21)은 다소 평평해져도 되지만 개구부들(19)은 유지된다. 예를 들어 2000tex 로빙을 사용하는 바람직한 구현예에 따르면, 약 3/4인치x1인치(a=b=0.75인치)의 개구부들(19)을 가진 직사각형 개방형 그리드(10)를 형성할 수 있고, 여기서 로빙은 가로로 약 1/16인치(1.6mm) 내지 1/8인치(3.2mm)까지 평평해진다. 도포 및 건조공정 이후의 로빙의 두께는 약 1/32인치(0.8mm) 이하일 수 있다. 유리섬유 연선의 바람직한 그리드로는 생-고벵 테크니컬 패브릭스사에서 입수가능한 비코팅된 GlasGrid® 제품(예컨대, 8550, 8501, 8502, 8511 또는 8512 그리드)이 있다.
포장온도, 포장압력, 또는 포장온도와 포장압력에서 수지가 소성 유동을 할 수 있다면, 여러 수지류가 개방형 그리드(10)의 함침용 코팅재(22)로서 사용가능하다. 주요 예로는 PVC, 나일론, 아크릴, HDPE 및 특정 폴리에틸렌과 폴리프로필렌이 있으며, 이들은 원하는 강성, 융화성 및 내부식성을 제공한다. 핫멜트-, 에멀젼-, 용매-, 열경화성- 또는 방사선경화성- 시스템(예를 들어, Vycar® 460x63과 같은 PVC 에멀젼 함유-코팅재(22))을 이용하여 수지를 도포한다. PVC 에멀젼은 또한 왁스 박리제 약 1-8 중량%와; 수용성 고분자, 암모니아, 증점제, 카본블랙, 소포제 및 가소제로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 기타 첨가제를 약 0-10 중량% 포함한다. 택 피막(100)의 코팅재(120)(예를 들어 전술된 재료 중 임의의 것)로서 사용되기에 적합한 어떠한 재료라도 개방형 그리드(10)용 코팅재(22)로서 사용될 수 있다. 일부 구현예에서는 코팅재(120) 및 코팅재(22)는 동일한 재료이다. 다른 구현예에서는 코팅재(120) 및 코팅재(22)는 상이한 재료이되, 각 코팅재(120) 및 코팅재(22)는 아스팔트와 융화될 수 있으며 열 및/또는 압력에 의해 활성화될 수 있다.
이들 코팅재(120) 및 코팅재(22)는 압력, 열 또는 기타 수단에 의해 활성화될 수 있다. 압력으로 활성화될 수 있는 수지는, 이러한 수지로 도포된 표면이 제2의 미처리된 표면에 접촉할 때 압력이 가해지면 결합을 형성한다. 열로 활성화될 수 있는 수지는, 이러한 수지로 도포된 표면이 미처리된 표면에 접촉할 때 열이 가해지면 결합을 형성한다. 주위온도(예컨대, 약 72oF)와 주위압력(예컨대, 약 1기압)에서 점착적인 다른 접착제와 비교하여, 이들 코팅재(120) 및 코팅재(22)는 바람직하게도 주위온도와 주위압력에서 비점착성이며, 포장온도나 포장압력에 근접했을 때만 점착성을 띠게 된다.
대부분의 용도에서, 이들 코팅재(120) 및 코팅재(22)는 온도가 약 120-140oF(49-60oC)의 코팅온도에 이를 때까지 또는 포장층이 약 1-1.5인치(25-38mm) 이상의 두께로 도포될 때까지 또는 이들 두가지 모두가 일어날 때까지는 소성 유동을 하지 않거나 들러붙지 않는다. E-유리섬유의 용융점은 약 1800-1832oF(약 1000oC)이며, 이는 포장공정의 과도한 열을 받게 되는 경우에 안정성을 보장한다.
아스팔트 표층(140)과 아스팔트 중간층(135) 사이의 전단 강도는 가능한 한 높고, 개방형 그리드(10)가 처리될 아주 넓은 온도범위에 걸쳐 상당한 수준에 있는 것이 바람직하다. 약 40oF 정도까지 낮은 주위온도에서 복합재(200, 300 또는 400)를 포장 하부층에 포설할 수 있으며, 아스팔트 콘크리트는 약 250-320oF(121-160oC)의 온도에서, 일반적으로는 약 300oF(149oC)에서 도포하여 코팅재(22) 온도를 약 150oF(66oC)까지 상승시킨다. 따라서, 우리가 선호하는 것은 코팅재(120) 및 코팅재(22)가 약 66-77oF(20-25oC) 이상의 용융점 또는 유리전이온도 Tg를 가지는 것과, 이들 코팅재가 바람직하게는 포장에 의해 가해지는 통상의 압력하에 약 120-140oF(50-60oC)를 초과하는 온도에서 소성 유동을 하는 것이다.
일단 온도가 약 265-300oF(130-150oC)에 이르면, 아주 얇은 아스팔트층들이 도포되는 경우와 같이 심지어는 아주 낮은 압력에서도 유동이 가능해진다. 이는 코팅재(120) 및 코팅재(22)의 소성 유동이 개방형 그리드(10) 내부 및 그리드 둘레에 있는 아스팔트 표층(140)과 아스팔트 중간층(135) 사이의 전단 강도를 증진시킬 수 있게 한다.
코팅재(120) 및 코팅재(22)의 점도는 개방형 그리드(10) 상으로 코팅재가 흐르도록 충분히 유체상태이어야 하지만, 바람직하게는 도포시 또는 저장시에 개방형 그리드(10) 외부로나 그리드를 통해 흘러나오지 않고 개방형 그리드(10)에 잔류하도록 충분히 점성적이어야 한다.
실시예 1
하기의 표 1에 기재된 코팅재(22)를 제조하여 생-고벵 테크니컬 패브릭스사의 비코팅된 GlasGrid® 제품(8501 또는 8511 그리드)에 도포하였다.
코팅재(120) 및 코팅재(22)로 유용한 바람직한 수지 시스템은 필라멘트(20) 사이의 공간 일부 또는 전체를 함침하기 위한 액체 또는 액체화될 수 있는 것들을 포함한다. 아스팔트 포장과 융화되는 결합을 형성하거나 결합하기 위해, 수지 시스템은 포장온도, 포장압력, 또는 포장온도와 포장압력에서 활성화되어야 한다. 이러한 시스템으로는 B-스테이지 에폭시, 실리콘 또는 페놀수지와 같은 열경화성 수지; 또는 나일론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리우레탄 또는 폴리비닐클로라이드 같은 열가소성 수지가 포함된다. 첨가제의 유무에 상관없이, 수지와 용액 혼합물 또는 순수 수지를 포함하는 플라스티졸이 유용한 대안이다. 요구되는 폴리비닐클로라이드 라텍스 에멀젼 시스템에 대한 바람직한 성분과 범위를 하기의 표 1에 제공하였다:
바람직한 PVC 코팅재 범위

일반사항
상업명 		넓은 범위의 건조중량% 좁은 범위의 건조중량%
베이스 PVC-아크릴 라텍스 Vycar 460x63 40-60 45-50
내부 가소화된 PVC 라텍스 Vycar 578 0-20 7-14
스티렌-아크릴산 라텍스 Rhoplex AC-1035 5-25 15-20
에틸렌-아크릴산 라텍스 Michemprime 4983-40R 5-25 12-18
유기유/실리카 소포제 DeeFo 97-3 0-1 0.1-0.3
카본블랙 분산액 Helzarin 블랙 0-5 0.5-2
EBS 불로킹 방지 왁스 분산액 Hydrocer 145 0-5 1-3
아크릴 용액 중합체 Carboset 514 0-10 1.5-3.5
비이온성 계면활성제 Sryfynol 104 PA 0-1 0.05-0.15
비이온성 계면활성제 Sryfynol 104 PG 50 0-1 0.05-0.15
불소계 계면활성제 Zonyl FSO 0-1 0.05-0.15
포화 암모니아수 28% 암모니아 0-1 WET% 0-0.1 WET%
폴리아크릴산 증점제 ASE-6038A 0-5 0.25-1/0
DeeFo 97-3은 폼 블래스트 또는 다우 코닝 1430 실리콘 소포제로 대체가능.
Helzarin 블랙은 Octojet 블랙 104로 대체가능.
ASE-6038A는 ASE-60으로 대체가능.
코팅재(22) 등의 비아스팔트성 수지 코팅재로 함침 및 도포되면(도 8), 복합재(200), 복합재(300) 또는 복합재(400)(각각 도 3-5에 제시됨)는 바람직하게 반강성을 띠며, 미리제조된 연속적 구성요소로서 포설작업 장소에 쉽게 수송되도록 코어 상에 권취될 수 있으며, 포설작업 장소에서도 연속적으로 쉽게 펼쳐져서 도로에 신속하고 경제적이며 간단하게 통합될 수 있다. 예를 들어, 길이 100야드 이상의 단편을 포함한 5피트(1.5미터) 너비의 롤에 감을 수 있다. 복합재(200), 복합재(300) 또는 복합재(400)의 포설과정은 별도 택 피막(100)을 참조로 하여 전술한 과정과 동일할 수 있다. 따라서, 이러한 복합재(200), 복합재(300) 또는 복합재(400)를 포장표면의 전체 또는 실질적으로 전체에 사용하는 것이 실용적이다. 신축 이음장치와 같이, 국부 균열(231)(도 6)을 보강하는 데에 사용할 수도 있다.
비록 반강성이지만, 개방형 그리드(10)는 평탄하게 펼쳐진다. 이들 개방형 그리드는 일단 펼져진 후에는 다시 감기는 경향이 거의 또는 아예 없다. 이는 적절한 결합재 및/또는 코팅재(22) 등의 코팅 수지를 선택하고, 바람직하게는 연선(21) 등의 유리의 멀티필라멘트 보강 연선을 개방형 그리드(10)에 사용한 결과에 기인한 것으로 여겨진다.
도 9에 도시된 개구부(19)는 아스팔트 혼합물이 얀 또는 필라멘트(20)의 각 연선(21)을 캡슐화 또는 완전히 조방시키며, 복합재(200), 복합재(300) 또는 복합재(400)와 아스팔트 중간층(135) 및 복합재(200), 복합재(300) 또는 복합재(400)와 아스팔트 표층(140) 사이 모두에 완벽하고 실질적인 접촉이 이루어지도록 한다. 아스팔트 표층(140)은 바람직하게 약 1.5인치(40mm) 이상의 두께로 배치된다. 복합재(200), 복합재(300) 또는 복합재(400)는 비용비에 대해 높은 열률과 높은 강도를 가지며, 도로 건설재료의 팽창계수에 근접한 팽창계수를 지니고, 도로 건설에 사용되고 도로 환경에서 발견되는 재료(예를 들어, 도로 염)에 의한 부식에 내성이 있다.
진술된 설명으로부터, 아스팔트 포장의 보강에 있어서, 택 피막(100) 등의 자가접착형 택 피막을 단독으로, 또는 개방형 그리드(10)와, 포장온도, 포장압력, 또는 포장온도와 포장압력에서 활성화되어 아스팔트 포장과 융화가능한 결합을 형성하는 코팅재(22) 등의 수지성 코팅재와 조합으로 사용할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
실시예 2
고분자 수지로 도포된 피막의 제조
폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP)이 배합된 박막을 12.7 마이크로미터의 두께로 제조하였다. 캐리어 피막(110)에 25.4 밀리미터 간격으로 직경 0.5 밀리미터의 개구부들을 형성하여, 표층 도포의 가열 아스팔트 혼합물(예: 아스팔트 표층(140))에서 하부 아스팔트층(예: 아스팔트 중간층(135))으로의 열전달을 수월하게 하며 택 피막(100)이 아스팔트 포장층들에 접착되도록 한다. 피막을 21oC에서 에멀젼 중의 벌크중합된(비닐클로라이드) PVC 아크릴 공중합체 코팅재(120) 내에 침지하고, 피막상에서의 코팅재 잔존율이 1미터2당 123그램이 될 때까지 이러한 도포된 택 피막(100)을 100oC의 대류식 오븐에서 2분간 건조시켰다.
이러한 캐리어 피막(110)은 바람직하게 아스팔트 시스템에 대한 강한 접착성을 지닌 고분자 수지 코팅재(120)를 담지하기 위한 합성재료이다. 사용가능한 박막의 예로는:
폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 공중합체, 폴리에스테르, 폴리비닐클로라이드, 유리섬유 매트, 열가소성 폴리올레핀, 에틸렌비닐아세테이트가 있되, 이에 제한되지는 않는다.
비아스팔트성 수지(예: 코팅재(120))의 제조에 사용될 수 있는 바람직한 고분자 중 일부예로는 아크릴 공중합체, 즉, 아크릴 공중합체와 폴리비닐클로라이드 아크릴 공중합체가 포함된다.
표 2는 PVC 아크릴 공중합체 코팅재(예: 코팅재(120))가 1미터2당 123그램의 비율로 도포된, 여러 기재재료(substrate materials)의 다양한 피막(예: 상이한 캐리어 피막(110))에 대한 기계적 물성 시험 데이터를 제공한다. 이들 시험된 기재 재료에는 PE와 PP로 된 배합 피막(시료 1); 폴리에스테르 피막(시료 2); 열가소성 폴리올레핀 피막(시료 3) 및 유리섬유 매트(시료 4)가 포함된다.
기계적 물성 시험 데이터
시료 기재재료
(마이크로미터로 표현된 두께) 		파단 인장*
(N/ mm 2 ) 		파단 전단**
(N/ mm 2 )
1 PE (80%) / PP (20%)
(12.7)		 1.91 1.24
2 폴리에스테르
(12.2)		 9.44 1.03
3 폴리올레핀
(25.4)		 5.14 1.54
4 유리섬유 매트
(254)		 13.83 0.92
* 21oC, 60% 습도에서 ASTM D638-02a 프로토콜에 따라 수행된 인장 시험.
** 직경 4인치(100 밀리미터)의 역청 원통형 시편상에서의 전단 강도를 측정함으로써 포장 시스템 피막들의 기계적 결합력을 결정하였으며 이들 시편은 ASTM D6926-04에 따라 마샬(Marshall) 장치를 이용하여 제조하였다. 두개의 아스팔트층을 포함하는 시편에 각 피막을 배치하고 1분당 1밀리미터의 일정한 변위율로 전단하였다.
개방형 그리드(10)를 복합재(200)의 하면층으로 하는 포설작업이 용이하게 되도록, 개방형 그리드(10) 또는 복합재(200)의 제조시 접착제(11) 등의 감압성 접착제를 개방형 그리드(10)의 하면에 도포할 수 있다. 여기서의 접착제(11)는 택 피막(100)을 개방형 그리드(10) 상으로 부착하는데 사용되는 접착제(12)와는 상이한 종류일 수 있다. 접착제(11)가 존재하는 경우에는, 복합재(200)의 택 피막(100)의 표면에 압력을 가함으로써 접착제(11)를 활성화시킨다. 접착제(11)가 사용되었다면, 피막을 펼치기 위해 상당한 힘이 요구될 수 있으며; 트랙터나 기타 다른 기계적 수단이 사용되기도 한다. 접착제(11)는 바람직하게 합성재료이며, 개방형 그리드(10)에 임의의 적합한 방식으로, 예를 들어 라텍스 시스템, 용매 시스템 또는 핫멜트 시스템을 이용하여 도포될 수 있다. 바람직한 라텍스 시스템에서는, 접착제(11)를 물 중에 분산시키고, 그리비아 인쇄용 롤을 이용하여 개방형 그리드(10) 상에 인쇄한 다음에 건조시킨다. 용매 시스템에서는, 접착제를 적당한 용매에 용해시키고, 개방형 그리드(10) 상에 인쇄한 다음에, 용매를 증발시킨다. 핫멜트 시스템에서는, 접착제를 용기 내에 용융시키고, 롤에 도포한 다음에, 섬세하게 제어된 나이프 에지를 이용하여 롤 상에서 계량함으로써 롤 상에 액상 접착제의 균일한 피막을 생성하게 된다. 이후에, 개방형 그리드(10)는 롤과 개방형 그리드(10)의 하면에 전해진 접착제(11)에 접촉하게 된다. 이들 도포방법은 단지 예시적이며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 라텍스 시스템, 용매 시스템 또는 핫멜트 시스템을 이용하여 접착제(11)를 도포하기 위한 기타 다른 방법들을 쉽게 선택할 수 있다.
실시예 3
도 11은 코팅재(120) 및/또는 코팅재(22)에 사용되는 조성물에 수행된 일련의 시험에 대한 데이터를 작성한 것이다. 이들 데이터를 이용하여, 비수지성 코팅재의 전단 성능에 비해 전단 성능을 현저히 저하시키지 않으면서 코팅재(120)에 사용되는 비아스팔트성 수지 재료에 배합될 수 있는 아스팔트 에멀젼의 비율(percentage)을 결정하였다.
아스팔트 에멀젼은, 건조 중량비에 기준한 상대적 함량으로, 코팅재(22) 또는 코팅재(120) 등의 표 1에 기재된 고분자 수지와 배합하였다. 6가지의 상이한 수지/아스팔트 비율; 고분자 대 아스팔트(100% 수지, 75:25 50:50, 25:75, 10:90, 0:100)를 이용하여 배합된 수지를 제조하였다.
소위 “그레이그(greige)”라고 불리는 개방형 그리드(10) 등의 비코팅된 e-글래스 그리드 직물을 수동적으로 코팅재(22) 등의 수지 또는 수지/아스팔트 혼합물에 침지하여 완전히 함침시킨 후 건조하였다. 이렇게 수동적으로 코팅된 직물을, 아스팔트 중간층(135) 및 아스팔트 표층(140)일 수 있는 것들과 같은 한쌍의 아스팔트 퍽(puck)(직경 4-인치의 원통형 시료) 사이에 배치하였다. 각 퍽은 아스팔트 혼합물을 이용하여 ASTM D6926-04에 따라 75-블로우 표준 마샬 다짐기에 의해 146oC하에 구성되었다. 직접 전단 시험방법에 의해 전단 성능을 수행하였다.
도 11에 도시된 바와 같이, 전단 강도는 순수 아스팔트 코팅재의 1kN에서 100% 비아스팔트성 수지의 3.68kN까지 다양하였다. 데이터 포인트들을 잇는 곡선 상에서 보면, 약 30% 수지에서, 전단 강도는 아스팔트 에멀젼 단독의 전단 강도의 약 2배이다. 약 50% 수지에서, 전단 강도는 아스팔트 에멀젼의 전단 강도의 약 2.4배이다. 약 75% 수지에서, 전단 강도는 아스팔트 에멀젼 단독의 전단 강도의 약 3.5배이다. 약 80% 수지에서, 약 3.5kN인 전단 강도는 거의 100% 고분자 수지의 전단 강도(약 3.7kN) 만큼 높다. 따라서, 약 75% 내지 약 80% 수지의 혼합물은 100% 수지 코팅재의 전체 강도에 거의 가까운 강도를 제공하면서도, 더 나은 경제성을 제공한다.
그러므로, 배합된 코팅재(22 또는 120)가 사용된다면, 택 피막(100)의 코팅재(120) 또는 개방형 그리드(10)의 코팅재(22)용으로 사용되는 재료는 아스팔트 에멀젼의 배합물 내에 바람직하게는 50% 이상의 비아스팔트성 고분자 수지를 포함하게 된다.
도 12-14는 또 다른 구현예를 도시하고 있다. 도 12는 제1 및 제2 부직 고분자 기재(501), 부직 고분자 기재(501) 사이에 개재된 보강 섬유층(510), 및 보강 섬유층(510)과 부직 기재들을 접합하는 접착제(512)로 이루어지는 제품(500)을 도시하고 있다. 보강 섬유층(510)이 부직 고분자 기재(501)에 결합되며 다양한 너비 및/또는 길이를 가진 임의의 롤 형태로 만들어진다.
일부 구현예에 따르면, 부직 고분자 기재(501)는 폴리에스테르 부직 펠트웹(felt web)으로 이루어질 수 있다. 이들 폴리에스테르 부직 기재의 중량은 각각 명목상으로 17.0 g/m2 또는 0.5 oz/yd2이다. 각각의 두께는 0.14mm 또는 0.0056˝이다. 이들 폴리에스테르 부직재는 이스라엘 북부 갈릴리의 Shalag 셰미르 부직포사에서 시판하고 있다. 다른 구현예에 따르면, 부직 고분자 기재(501)가 폴리에틸렌 부직 펠트이되, 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체와 같은 다른 재료들도 사용가능하다. 아스팔트와 융화가능한 기타 고분자(예컨대, 원하는 강성, 융화성 및 내부식성을 제공하는 PVC, 나일론(폴리아마이드), 아크릴, HDPE 및 특정 폴리프로필렌)도 부직 고분자 기재(501)용으로 사용될 수 있다. 또 다른 구현예에 따르면, 부직 고분자 기재(501)는 이들 재료 중 2종 이상으로 제조되거나, 이들 재료 중의 1종과 상이한 융화성 재료와의 조합으로 제조된 다층구조의 시트로 이루어질 수 있다.
보강 섬유층(510)은 실질적으로 기계방향으로 배향되는 얀의 제 1 세트 이상을 구비한 유리섬유 메쉬 또는 스크림을 포함한다. 이러한 얀은 ECR 또는 E-글래스 필라멘트로 이루어질 수 있다. 다른 구현예에서는, 기타 다른 고열률의 섬유, 예를 들어 “KEVLAR®”로 알려진 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드)의 폴리아미드 섬유가 이용되기도 한다.
접착제(512)는 포장온도, 포장압력, 또는 포장온도와 포장압력에서 활성화가능하여, 아스팔트 포장과 융화가능한 결합을 형성하거나 결합한다. 바람직하게, 접착제(512)는 50-99 중량%의 PVC 라텍스 에멀젼을 포함한다. 일부 구현예에서는, 접착제(512)는 코팅재(22) 등의 표 1에 전술된 PVC 라텍스 에멀젼이다.
이제 도 12를 참조하면, 일부 구현예에서의 제품은 보강섬유-도포된 얀(예컨대, 유리섬유)의 메쉬 또는 스크림 등의 보강 섬유층(510) 및 2개의 폴리에스테르 부직 고분자 기재(501)를 포함한다. 보강 섬유층(510)은 “터빈 기술”에 의해 형성된다. 터빈 기술은 가로방향의 얀을 구비한 회전식 터빈헤드를 이용하며, 기계가공된 나선형 기구를 활용하여 얀의 가로방향 간격을 조절한다. 다음으로는, 보강 섬유층(510)을 결합재로 함침 및 도포한다. 포장온도, 포장압력, 또는 포장온도와 포장압력에서 수지가 소성 유동을 한다면, 여러 수지가 결합재용으로 사용가능하다. 일부 구현예에 따르면, 이러한 결합재는 코팅재(22) 등의 표 1에 전술된 PVC 라텍스 에멀젼이다. 다른 구현예에 따르면, 이러한 결합재는 아크릴, PVC, 나일론, HDPE 및 특정 폴리에틸렌과 폴리프로필렌일 수 있으며, 이들은 원하는 강성, 융화성 및 내부식성을 제공한다. 결합재는 핫멜트-, 에멀젼-, 용액-, 열경화성- 또는 방사선경화성- 시스템을 이용하여 도포될 수 있다. 결합재로 보강 섬유층(510)을 도포하고 난 즉시, 접착제(512)를 이용하여 보강 섬유층(510)을 2개의 폴리에스테르 부직 고분자 기재(501)에 적층시킨다.
일부 구현예에서는, 접착제(512)와 결합재 모두는 표 1에 전술된 동일한 PVC 라텍스 에멀젼이며, 단일 도포단계를 이용하여 접착제로 보강 섬유층(510)을 함침시키고 적층단계용 접착제(512)로 보강 섬유층(510)을 도포한다. 다른 구현예에서는, 결합재로 얀(510)을 함침시키는 단계와는 별개로 접착제(512)를 도포할 수 있다. 예를 들어, 결합재와 접착제(512)가 서로 다른 물질이라면, 별도의 접착제 도포단계가 이용될 것이다.
보강 섬유층(510)을 도포한 이후에는, 제품(500)을 (예컨대 기계의 건조부에서) 경화하고 마무리가공 롤로 권취한다. 그 결과, 폴리에스테르 부직 고분자 기재의 상부층(501)과 하부층(501) 사이에 개재된 보강 섬유층(510)으로 된 3층-적층 구조의 제품(500)을 얻는다.
도 14는 도 12의 제품(500)을 만드는 장치의 일 예를 도시하고 있다. 롤(552)로부터 (폴리에스테르 부직 재료일 수 있는) 상부 및 하부 부직 고분자 기재(501)가 공급된다. 부직 고분자 기재(501)의 방향은 공급 롤러(558)에 의해 제어될 수 있다. 다른 롤러(558)를 경유하여 보강 섬유층(510)이 공급되어 접착제(512)를 함유하는 용기를 통과하며, 이때 보강 섬유층(510)을 도포한다. 도포된 보강 섬유층(510)이 코팅 용기로부터 빠져 나와서 1개 이상의 롤러(560,561)에 의해 재방향지어진다. 이어서, 제2 적층롤(556)과 롤러(561) 사이에 응력이 유지되는 동안에 상부 부직 고분자 기재(501)와 도포된 보강 섬유층(510)이 제1 적층롤(554) 아래를 지나감으로써 보강 섬유층(510)이 상부 부직 고분자 기재(501)에 접합된다. 그런 후에, 보강 섬유층(510)이 적층되어 있는 상부 부직 고분자 기재(501)가 다른 적층 롤러(556)를 지나 공급되며, 이로써 하부 부직 고분자 기재(501)가 섬유 보강층(510)의 하면에 접합되어 제품(500)이 형성된다. 이어서, 적층된 제품(500)을 건조 오븐(미도시)에 투입한다.
다른 구현예(예컨대, 도 13)에서, 보강 섬유층(510)은 기계방향으로 연장되는 제1 세트의 얀(510m) 및 가로방향으로 실질상 배향된 제2 세트의 얀(510c)을 포함한다. 일부 구현예에서, 제2 세트의 얀(510c) 및 제1 세트의 얀(510m)을 포함할 수 있는 보강 섬유층은 기계방향과 가로방향으로 1인치 당 3개의 얀(1센티미터당 약 1개의 얀)을 포함한다. 1인치당 3개의 얀을 가지는 제품이 교통량이 적은 지역에서의 포장에 사용하기 적합하다. 1인치당 더 많은 수의 얀을 가지는 제품은 교통량이 보통인 지역에서 더 큰 보강력을 제공하도록 사용될 수 있다.
공정에 약간의 변경을 가하고, 제품(500)(도 12)에서와 같은 동일한 기계를 이용하여 제품(600)(도 13)을 만들 수 있다. 제2 세트의 얀(510c)은 제1 세트의 얀(510m)의 상단에 배치되며, 실질적으로는 기계방향과 수직을 이룬다. 폴리에스테르의 상부 부직 고분자 기재(501t)가 상부로부터 공급되기는 하나, 코팅팬과 복수의 코팅롤(미도시)을 통해 보강 섬유층(510m, 510c)에 동조된다. 이는 마무리가공된 제품(600)에서 (상부 부직 고분자 기재(501t)와 제1 세트의 얀(510m) 사이에 제2 세트의 얀(510c)을 사용하여) 얀의 간격을 유지하기 위함이다. 접착제(512)가 보강 섬유층에 도포되는 즉시, 코팅롤에서 분리되는 대로, 폴리에스테르의 하부 부직 고분자 기재(501b)를 전술된 바와 같은 동일한 방식으로 도포한다.
도 15는 제품(500)(도 12) 또는 제품(600)(도 13)을 사용하는 포장(550)의 구성을 도시하고 있다. 포장(550)의 유지보수 동안, 아스팔트 중간층(235)을 균열(231)이 생긴 기존의 노후 포장(230)의 상단에 덧씌운다. 통상 기존의 노후 포장(230)은, 연마롤(미도시)에 의해, 특정한 결을 가지게 되거나 밀링되며, 이는 아스팔트 중간층(235)을 위한 양호한 그립핑 표면을 제공한다(대안으로는, 제품(500) 및 제품(600)을 새 아스팔트/포틀랜드 시멘트 콘크리트 포장표면에 덧씌어도 된다).
역청 택코트(530)는, 예를 들어, 고온 스프레이나 에멀젼으로서 도포된다. 도포율은 약 0.1 갤런/야드2 내지 약 0.3 갤런/야드2 일 수 있다. 역청을 살포한 후, 제품(500) 또는 제품(600)을 기계적 또는 수동적 수단에 의해 역청에 합친다. 역청은 제품(500) 또는 제품(600)과 아스팔트 중간층(235) 사이에 결합을 형성하며, 또한 제품(500) 또는 제품(600) 내로도 흡수되어 방수막을 형성한다. 그런 후에, 아스팔트 표층(240) 등의 아스팔트 콘크리트 오버레이를 다양한 두께 중의 하나로 도포한다.
본 발명을 바람직한 구현예로 설명하였지만, 이에 제한받지는 않는다. 오히려, 본 발명의 범주와 범위를 벗어나지 않고 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이루어질 수 있는 기타 다른 변형예와 구현예를 포함하도록 넓게 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 두 세트 이상의 평행한 연선(21)으로 이루어진 개방형 그리드(10)로서, 이때 상기 연선(21) 세트는 각각 인접한 연선 사이에 개구부(19)를 갖고, 상기 연선(21) 세트는 서로 직각을 이루는, 상기 개방형 그리드(10); 및
    상기 연선 사이의 개구부(19)를 폐쇄하지 않고 상기 개방형 그리드(10) 상에 배치된 코팅재(22)로서, 이때 상기 코팅재(22)는 포장온도, 포장압력, 또는 포장온도와 포장압력에서 활성화되어 아스팔트 포장과 결합하며, 상기 코팅재(22)는 주위온도와 주위압력에서 점착성을 띠지 않고, 상기 코팅재(22)는 50% 이상의 비아스팔트성 수지 성분과 50% 이하의 아스팔트 성분을 함유하는 재료로 이루어지는, 상기 코팅재(22)
    를 포함하는, 아스팔트 포장용 보강재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 개구부(19)가 0.5 × 0.5 인치(12.5mm × 12.5mm) 내지 1×1인치(25mm × 25mm)의 치수를 갖는, 아스팔트 포장용 보강재.
  3. 제1항에 있어서, 상기 코팅재(22)의 50% 이상의 비아스팔트성 수지 성분이 PVC 라텍스 에멀젼 50-99 중량%, 왁스 박리제 1-8 중량%, 및 수용성 고분자, 암모니아, 증점제, 카본블랙, 소포제 및 가소제로 이루어진 그룹으로부터 선택된 첨가제 각각 0-10 중량%를 포함하는, 아스팔트 포장용 보강재.
  4. 제1항에 있어서, 상기 개방형 그리드(10)가 상기 연선(21)과 상기 코팅재(22) 사이에 배치된 결합재 수지를 더 포함하는, 아스팔트 포장용 보강재.
  5. 제1항에 있어서, 상기 코팅재(22)가, 건조 성분의 중량을 기준으로,
    PVC 아크릴 라텍스 40-60 중량%;
    내부 가소화된 PVC 라텍스 0-20 중량%;
    스티렌-아크릴산 라텍스 5-25 중량%;
    에틸렌-아크릴산 라텍스 5-25 중량%;
    유기유/실리카 소포재 0-1 중량%;
    카본블랙 분산액 0-5 중량%;
    EBS 블로킹 방지 왁스 분산액 0-5 중량%;
    아크릴 용액 중합체 0-10 중량%;
    비이온성 계면활성제 0-2 중량%;
    불소계 계면활성제 0-1 중량%; 및
    폴리아크릴산 증점제 0-5 중량%
    를 포함하는, 아스팔트 포장용 보강재.
  6. 제1항에 있어서, 상기 보강재가 두 연선(21) 세트 사이에 개재되는 보강 섬유층(510)을 더 포함하고, 이때 상기 연선(21) 세트는 부직 기재(501)를 포함하고, 코팅재(22)는 보강 섬유층(510)을 부직 기재(501)에 접합시키는 접착제(512)를 포함하고, 상기 접착제(512)는 포장온도, 포장압력, 또는 포장온도와 포장압력에서 활성화되어 아스팔트 포장과 결합하고, 상기 접착제(512)는 PVC 라텍스 에멀젼을 50-99 중량% 포함하는, 아스팔트 포장용 보강재.
  7. 제6항에 있어서,
    부직 기재(501)가 제1 및 제2 부직 고분자 기재(501)을 포함하는, 아스팔트 포장용 보강재.
  8. 아스팔트 중간층(13)의 상단에 아스팔트 표층(140)을 배치하는 포장 보강방법으로서,
    (a) 두 세트 이상의 평행한 연선(21)을 포함하는 개방형 그리드(10)로서, 이때 상기 연선(21) 세트는 각각 인접한 연선 사이에 개구부(19)를 갖고, 상기 연선(21) 세트는 서로 직각을 이루는, 상기 개방형 그리드(10); 및 상기 연선 사이의 개구부(19)를 폐쇄하지 않고 상기 개방형 그리드(10) 상에 배치된 코팅재(22)로서, 이때 상기 코팅재(22)는 포장온도, 포장압력, 또는 포장온도와 포장압력에서 활성화되어 소성 유동을 나타내며 아스팔트 포장과 결합하고, 상기 코팅재(22)는 주위온도와 주위압력에서 점착성을 띠지 않고, 상기 코팅재(22)는 50% 이상의 비아스팔트성 수지 성분과 50% 이하의 아스팔트 성분을 함유하는 재료로 이루어지는, 상기 코팅재(22)를 제공하는 단계;
    (b) 개방형 그리드(10)의 각 연선을 평행배열 상태에 유지하는 동안, 개방형 그리드(10)를 아스팔트 중간층(135) 상단에 연속적으로 펼치는 단계; 및
    (c) 아스팔트 표층(140)을 아스팔트 중간층(135)의 상단에 도포하여 코팅재(22)를 소성 유동시키며, 이때 아스팔트 표층(140)이 개방형 그리드(10)의 개구부(19)를 통과함에 따라 개구부(19)는 아스팔트 중간층(135)와 아스팔트 표층(140) 사이에 직접 접촉을 제공하고, 상기 코팅재(22)의 소성 유동은 상기 아스팔트 중간층(135)와 아스팔트 표층(140) 사이의 층간 결합을 향상시키는 단계
    를 포함하는, 포장 보강 방법.
  9. 제1항에 따른 아스팔트 포장용 보강재를 제조하는 방법으로서,
    (a) 연속적 필라멘트 섬유로 된 두 세트 이상의 평행한 연선(21)을 포함하는 개방형 그리드(10)를 제공하며, 이때 상기 개방형 그리드(10)는 인접한 연선 사이에 개구부(19)를 갖고 연선(21)의 두 세트는 서로 직각을 이루게 하는 단계;
    (b) 개방형 그리드(10)의 연선을 결합재 수지로 함침시키는 단계; 및
    (c) 코팅재(22)를 수지-함침된 개방형 그리드(10)에 도포하고, 이때 상기 코팅재(22)는 포장온도, 포장압력, 또는 포장온도와 포장압력에서 소성 유동을 하는 열가소성 PVC 라텍스 수지를 포함하는 단계
    를 포함하는, 아스팔트 포장용 보강재를 제조하는 방법.
  10. 포장의 균열을 보수하기 위해 제1항에 따른 아스팔트 포장용 보강재를 사용하는 방법으로서,
    (a) 0.75인치(19mm) 이상의 두께를 갖는 아스팔트 중간층(135)을 기존의 노면(130)에 도포하는 단계;
    (b) 제1항에 따른 아스팔트 포장용 보강재를 상기 아스팔트 중간층(135)에 도포하는 단계; 및
    (c) 1.5인치(40mm) 이상의 두께를 갖는 아스팔트 표층(140)을 상기 아스팔트 포장용 보강재, 상기 아스팔트 중간층(135) 및 상기 기존의 노면(130) 상부에 도포하고, 이때 상기 코팅재(22)는 포장온도, 포장압력, 또는 포장온도와 포장압력에서 소성 유동을 하지만 주위온도와 주위압력에서 점착성을 띠지 않는 열가소성 수지를 포함하고, 상기 열가소성 수지는 소성 유동을 하여 상기 아스팔트 중간층(135)과 상기 아스팔트 표층(140) 사이의 층간 결합을 향상시키고, 이에 따라 상기 아스팔트 포장용 보강재, 상기 아스팔트 중간층(135) 및 상기 아스팔트 표층(140)을 포함하는, ASTM D6926-04에 따라 제조한 4인치 퍽의 전단 강도가 1kN 이상이 되도록 하는 단계
    를 포함하는, 아스팔트 포장용 보강재를 사용하는 방법.
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