KR101639296B1 - 야광비드 및 고휘도 반사비드가 혼합된 도로 포장재 및 그 시공공법 - Google Patents

야광비드 및 고휘도 반사비드가 혼합된 도로 포장재 및 그 시공공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 야광비드 및 고휘도 반사비드가 혼합된 도로 포장재 및 그 시공공법에 관한 것으로서, 자전거도로나 보행로 또는 산책로의 포장재 조성물에 야광비드 및 반사비드가 동시에 혼합되어짐으로서 야간이나 비오는날에 발광에 따른 야간 시인성이 안정적으로 확보되어질 수 있도록 하기 위한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명의 도로 포장재는, 세라믹골재 40~70중량%; MMA(Methyl MethacrylAte)수지 10~30중량%; 야광비드(10) 5~10중량%; 반사비드(20) 1~10중량%; 아철산나트륨 1~10중량%; 염화알루미늄제이철(AFC) 1~5중량%; 벤조일퍼옥사이드 1~5중량%; 탄성재인 CRM(Crumb Rubber Modifier) 1~5중량%; CRM의 물성변화 방지를 위한 디메틸페놀(DMP) 1~3중량%; Na2CO3 또는 CaC03 성분의 탄산염 1~3중량%의 혼합 조성을 이루는 것을 특징으로 한다.

Description

야광비드 및 고휘도 반사비드가 혼합된 도로 포장재 및 그 시공공법{ROAD PACKING MATERIAL HAVING NIGHTGLOW BEAD AND CONSTRUCTION METHOD}
본 발명은 도로 포장재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자전거도로나 보행로, 산책로 등과 같은 도로 포장재에 야광비드 및 고휘도 반사비드를 혼합하여 포장함으로서 편안한 보행환경을 제공함과 함께 안전사고 발생을 미연에 방지토록 하기 위한 것이다.
일반적으로, 자전거도로나 보행로, 산책로 등에 시공되는 포장재로는 폐타이어칩 또는 EPDM을 사용한 포장재 및 폐폴리우렌탄칩을 이용한 포장재가 사용되었다.
그러나 폐폴리우레탄칩, EPDM, 폐타이어칩 등을 이용하여 공원이나 놀이터, 보행로(조깅로) 등에 탄성을 요하는 포장재를 시공할 경우에는 색상이 단조롭다는 문제가 있고, 여름철에는 타이어 냄새나 고무냄새가 난다는 단점이 있었다.
또한, 아스콘, 콘크리트, 기타 일반 포장재 상부에 규사와 도료, 경화재 등을 이용하여 미끄럼을 방지해주는 동시에 단조로운 포장면을 다양한 색상을 통해 도시미관을 밝게 만들어 주는 포장 시공을 실시하였으나, 주로 어두운 야간이나 새벽에 자외선을 피해서 운동하거나 보행하는 인원들이 보행자 도로와 자전거 도로를 구분하기에는 어려움이 따를 수 밖에 없었다. 또한, 야간에는 시야가 확보되지 않기 때문에 그에 대한 안전사고가 우려 되고 있다.
한편, 이를 개선하기 위한 종래 기술에서의 포장재로서 대한민국 특허 제390926호는 포장면의 수분이나 이물질을 깨끗이 제거하는 포장면 정리 단계; 포장면과 폴리우레탄칩층의 결합을 견고히 하기 위하여 프라이머를 균일하게 도포하는 프라이머 도포 단계; 야광 폴리우레탄칩과 폴리우레탄 바인더를 100:20-40의 중량 비율로 배합하여 포장면에 균일한 두께로 도포하는 단계; 및 20-30kg 정도의 항온 롤러를 이용하여 2-4회 전압하고, 항온 롤러가 닿지 않는 곳이나 면 마무리는 가열된 흙손으로 처리한 후 경화시키는 단계로 구성되는 "야광 폐폴리우레탄칩을 이용한 탄성포장재의 시공방법"을 개시하였으며, 여기서 상기 야광 폴리우레탄칩은 폐폴리우레탄 스크랩(신발바닥, 냉장고부품, 차량부품, 수거된(재생) 폴리우레탄 탄성 포장층 등)을 수거하여 색상별로 분리하고 분리된 폐폴리우레탄 스크랩에 부착된 이물질을 제거한 다음, 스크랩을 일정 크기로 분쇄하고, 상기 분쇄된 폐폴리우레탄 스크랩 100kg을 기준으로 용융제인 스테아린산 2-5kg, 축광안료 1-10kg, 난연제1-3kg, 탈색제로서 지당 0.1-1kg 및 명도 조절제로서 중탄 10-30kg 을 혼입하여 교반한 다음 압출기로 압출하고, 상기 압출된 폴리우레탄을 3-10㎜ 크기로 절단함으로써 얻어졌다.
그러나 상기한 종래 기술에서는 야광 기능을 갖는 폐폴리우레탄칩으로 구성되는 포장재에 특징이 있으나, 상기 폐폴리우레탄칩이 폐폴리우레탄에 축광안료를 혼입하여 칩 형태로 성형한 것이기 때문에, 상기 우레탄칩이 햇빛에 노출될 경우 황변을 일으켜 야광 효과가 떨어지는 단점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 구슬형태의 야광비드를 포장재에 혼합하여 포장 시공이 이루어지도록 함으로서 안정적인 야광효과가 유지되어짐과 함께 포장재의 내구성이 향상되어질 수 있도록 하는데 목적이 있다.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 도로 포장재는, 세라믹골재 40~70중량%; MMA(Methyl MethacrylAte)수지 10~30중량%; 표면에 축광안료 및 보호층이 코팅되되, 상기 보호층은 카복시비닐폴리머(Carbomer)와 불포화 폴리에스터수지(Unsaturated Polyester Resin) 그리고 질화붕소(boron nitride)의 혼합 조성을 이루는 야광비드 5~10중량%; 유리구슬로 이루어지되, 표면에는 외부광의 난반사를 위한 화이버 글라스층이 코팅 형성되되, 화이버 글라스 입자의 결합력 증대를 위해 샌딩 처리된 다수의 샌딩홈이 외표면에 형성된 반사비드 1~10중량%; 상기 야광비드의 표면 투명도 저하를 방지하기 위한 아철산나트륨 1~10중량%; 상기 화이버 글라스층의 고온 수축현상을 방지하기 위한 염화알루미늄제이철(AFC) 1~5중량%; 상기 아철산나트륨 및 염화알루미늄제이철이 균일하게 혼합되어질 수 있도록 혼합물의 점도를 강하시키는 벤조일퍼옥사이드 1~5중량%; 탄성재인 CRM(Crumb Rubber Modifier) 1~5중량%; 상기 CRM의 물성변화 방지를 위한 디메틸페놀(DMP) 1~3중량%; 상기 세라믹골재 표면에 이물질이 흡착되는 것을 방지하기 위해 첨가되는 Na2CO3 또는 CaC03 성분의 탄산염 1~3중량%; 포장층의 기능성 향상을 위한 탄화 목재칩 1~3중량%;의 혼합 조성을 이루는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명은, 자전거도로나 보행로 또는 산책로의 포장재 조성물에 야광비드 및 휘도를 증대시킬 수 있는 반사비드가 동시에 혼합되어짐으로서 야간이나 비오는날에 발광에 따른 야간 시인성이 안정적으로 확보되어질 수 있는 효과를 나타낸다.
또한, 포장재의 시공 과정에서 균질제 공급, 근적외선 방사 및 냉각수 분사 등의 과정이 실시됨으로서 포장층의 품질을 향상시키는 이점을 나타내게 된다.
도 1은 본 발명에서 도로 포장재에 혼합된 야광비드 상세 단면도.
도 2는 본 발명에서의 반사비드 상세 단면도.
도 3은 본 발명의 포장재 시공공법 순서도.
도 4는 본 발명 시공공법에서 포장층에 와이어 철망이 안착된 상태에서 냉각수가 분사되는 상태 개략도.
도 5는 본 발명 시공공법에서 사용되는 와이어 철망의 요부 확대도.
도 6은 본 발명에 의해 완성된 포장층 구조도.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에서의 단열 중공입자 단면 확대도.
이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.
먼저, 본 발명의 야광비드 및 고휘도 반사비드가 혼합된 도로 포장재 조성을 살펴보면, 세라믹골재 40~70중량%, MMA(Methyl MethacrylAte)수지 10~30중량%, 표면에 축광안료(11)가 코팅된 야광비드(10) 5~10중량%, 유리구슬로 이루어지는 반사비드(20) 1~10중량%, 야광비드(10)의 표면 투명도 저하를 방지하기 위한 아철산나트륨 1~10중량%, 화이버 글라스층(21)의 고온 수축현상을 방지하기 위한 염화알루미늄제이철(AFC;Aluminium Ferric Chloride) 1~5중량%, 아철산나트륨 및 염화알루미늄제이철이 균일하게 혼합되어질 수 있도록 점도를 혼합물의 점도를 강하시키는 벤조일퍼옥사이드 1~5중량%, 탄성재인 CRM(Crumb Rubber Modifier) 1~5중량%, CRM이 벤조일퍼옥사이드와 접촉으로 인한 물성변화를 방지하는 디메틸페놀(DMP) 1~3중량%, 도로 포장 과정에서 세라믹골재 표면에 공기중 이물질이 흡착되는 것을 방지하기 위해 첨가되는 Na2CO3 또는 CaC03 성분의 탄산염 1~3중량%, 탄화 목재칩 1~3중량%의 혼합 조성을 이루게 된다.
본 실시 예에서 사용된 MMA수지는 아크릴계 수지중에서 메타크릴산 수지의 원료로 사용되는 단량체(monomer)로서 무색투명의 액체이며, 반응성 및 내구성이 뛰어나기 때문에 양생시간을 크게 단축시킬 수 있는 기능을 수행하게 된다.
그리고, 야광비드(10)는 규사재질로 이루어진 것으로서 도 1에서와 같이 축광안료(11)의 보호를 위한 보호층(12)이 형성되되, 상기 보호층(12)은 카복시비닐폴리머(Carbomer)와 불포화 폴리에스터수지(Unsaturated Polyester Resin)의 혼합 조성물로 이루짐으로서 축광안료(11)의 결합상태를 안정적으로 유지할 수 있게 되어 안료입자의 이탈현상이 방지되어질 수 있게 된다.
즉, 열경화성 수지인 불포화 폴리에스터수지가 첨가됨으로서 보호층의 물성변화가 억제되어지고 유동성이 증대되어, 포장작업 과정에서 세라믹골재와의 접촉으로 인한 축광안료(11) 탈락이 방지되어질 수 있게 된다.
이때, 상기 보호층(12) 조성물에는 혼합물간의 화학적 안정성을 높여주기 위한 질화붕소(boron nitride)가 추가로 첨가되어질 수도 있게 된다.
즉, 질화붕소는 흑연과 유사한 결정구조를 갖는 화합물로서 카복시비닐폴리머의 변색 및 산화발생을 억제하여, 불포화 폴리에스터수지에 함유되어 있는 회분과의 환원작용으로 화학적 안정성을 높여주어 보호층의 투과도를 높여줄 수 있는 기능을 수행하게 된다.
또한, 야광비드(10)에서 나오는 빛의 밝기를 높이기 위해 혼합된 반사비드(20)에는 도 2에서와 같이 외부광의 난반사를 위한 화이버 글라스층(21)이 코팅 형성되며, 반사비드(20) 표면에는 화이버 글라스 입자의 결합력 증대를 위해 샌딩처리에 따른 다수의 샌딩홈(20a)이 형성됨이 바람직하다.
또한, 염화알루미늄제이철(AFC)이 소량 함유됨으로 화이버 글라스층(21)의 여름철 고온 수축현상을 방지할 수 있게 된다.
그리고, 폐타이어 고무가루인 CRM이 혼합됨으로 인해 포장재의 탄성력을 증대시키게 된다.
그러나, CRM입자는 시간이 지남에 따라 물성이 변화되어 딱딱하게 고형화가 진행되어질 수 있게 되나, 본 실시 예에서는 디메틸페놀이 함께 혼합됨으로서 이러한 CRM의 물성 변화 발생현상을 방지할 수 있게 된다.
즉, 플라스틱 고분자의 단량체인 디메틸페놀이 혼입되면 CRM입자에 얇은 막을 형성하여 산소분자와의 접촉을 제한하게 됨으로 물성 변화 발생이 방지되어, 포장재의 탄성작용이 오랜기간 유지되어질 수 있는 이점을 나타낼 수 있게 된다.
또한, 탄산염은 Na2CO3 또는 CaC03 중 어느 하나가 선택적으로 사용될 수 있게 된다.
또한, 탄화 목재칩은 잘개 분쇄된 목재칩을 고온으로 가열하여 검개 탄화시킴으로서 해충의 서식을 방지함과 함께 포장층의 탄성 기능성을 증대시킬 수 있게 된다.
이와 같은 조성을 이루는 포장재의 시공과정 및 그에 따른 작용효과를 도 3 내지 도 6을 통해 살펴보기로 한다.
본 발명의 조성을 이루는 포장재의 시공과정은, 포장재를 노면에 포장하여 포장층을 형성하는 포장단계와(ST 1), 상기 포장층의 평탄화를 위해 포장층 표면에 아철산나트륨과 탄산나트륨이 6:4의 중량비율로 혼합된 균질제를 공급하는 균질제 공급단계와(ST 2), 상기 균질제가 공급된 포장층에 파장이 0.75~3㎛인 근적외선을 방사하여 야광비드(10)가 활성화되어지도록 하는 근적외선 방사단계와(ST 3), 상기 포장층 표면에 1~8℃의 냉각수를 분사노즐(50)을 이용하여 일정 수압으로 분사하는 냉각수 분사단계(ST 4)가 순차적으로 실시됨으로 이루어지게 된다.
특히, 균질제 공급단계(ST 2)에서는 수용성의 아철산나트륨과 알칼리 금속 탄산염인 탄산나트륨이 혼합된 균질제를 포장층 표면에 고르게 공급시킴으로서, 야광비드(10) 및 반사비드(20)를 비롯한 성분들 사이에 균질제가 침투되어 포장재(2) 표면이 평탄면을 이룰 수 있게 된다.
또한, 근적외선 방사단계(ST 3)에서는 파장이 0.75~3㎛인 근적외선을 방사시킴으로서 야광비드(10)의 초기 활성화가 이루어짐으로서 발광 지속력이 연장되어질 수 있게 되는데, 이를 위해서는 0.75~3㎛ 범위 내의 파장이 최적의 효과를 나타낼 수 있게 된다.
그리고, 냉각수 분사단계(ST 4)에서는 냉각수의 수압에 의하여 포장층에 전달되는 충격력이 분산되어질 수 있도록 도 4와 같이 격자형태의 와이어 철망(40)을 포장층 상면에 안착시킨 상태에서 냉각수를 분사 시키게 되는데, 이때 와이어 철망(40)은 포장층과의 마찰력을 최소화 하기 위해 도 5에서와 같이 저부에 테프론 재질의 받침플레이트(41)가 일체로 연결 구비되도록 함으로서 포장층의 충격전달을 방지하는 이점을 나타내게 된다.
특히, 와이어 철망(40)은 열전달효율이 뛰어난 금속재질로 이루어져 있기 때문에, 냉각수의 수압을 분산시킴과 동시에 냉각수가 분사된 후에도 일정시간동안 포장층의 표면온도를 저온상태로 유지시킬 수 있는 효과를 나타내게 된다.
그리고, 이와 같은 냉각수 분사단계(ST 4)가 완료되면 와이어 철망(40)은 제거하게 된다.
도 6은 상기와 같은 과정을 통해 완성된 포장재(2)를 나타낸 것으로서, 자전거 도로나 보행로 또는 산책로 등에 시공이 이루어지게 되는데, 노면(1)의 상부에 일정 두께로 시공되는 포장재(2)에는 세라믹 골재와 함께 야광비드(10) 및 반사비드(20)가 각각 혼합된 것을 확인할 수 있다.
이와 같이 포장이 이루어진 포장재(2)는 야광비드(10) 및 반사비드(20)의 발광 및 반사작용으로 인해 일몰 후 야간에 자전거의 운행 및 보행자의 보행 안전성을 확보할 수 있게 된다.
즉, 낮시간동안 야광비드(10)의 축광안료(11)는 태양광을 흡수한 상태에서 야간에 빛을 발광시키게 되며, 야광비드(10)에서 발광된 빛은 포장재(2) 외부로 나타내어짐과 함께 일부 빛은 반사비드(20)에서 반사작용이 이루어지게 됨으로서 지속적인 고휘도의 발광상태가 유지되어질 수 있게 된다.
특히, 본 실시 예에서의 야광비드(10)의 표면에 형성된 보호층(12)에는 열경화성 수지인 불포화 폴리에스터수지가 첨가되어져 있기 때문에, 여름철 노면의 온도가 상승되어지더라도 보호층(12)의 형상이 안정적으로 유지되어질 수 있게 되어 외부 온도변화 및 세라믹 골재와의 접촉으로 인한 축광안료(11)의 탈락 현상이 방지되어 안정적인 발광상태가 유지되어질 수 있게 된다.
또한, 보호층(12)에 첨가된 질화붕소의 화학적 작용으로 인해 보호층(12)의 투과도를 상승시켜 고휘도의 발광이 이루어질 수 있게 된다.
또한, 본 실시 예에서의 반사비드(20)에는 화이버 글라스층(21)이 코팅 형성되어져 있기 때문에 외부광의 난반사에 따른 반사효율 및 밝기가 향상되어지게 되며, 이러한 화이버 글라스 입자는 반사비드(20) 표면에 형성된 샌딩홈(20a)과의 결합력이 증대되어 부분적으로 화이버 글라스층(21)이 벗겨지는 현상이 방지될 수 있게 된다.
또한, 포장재(2)에는 염화알루미늄제이철(AFC)이 포함되어져 있기 때문에 여름철에 화이버 글라스층(21)에서 고온 수축현상이 발생되는 것을 방지하는 이점을 나타내게 된다.
따라서, 본 발명의 야광 포장재는 자전거도로나 보행로 및 산책로 등에 시공되었을 때 야간 시인성이 확보되어 안전한 보행 및 자전거 운행이 가능하게 됨을 알 수 있다.
한편, 본 발명 포장재 조성의 다른 실시 예로, 포장재 혼합물에는 단열성 향상을 위해 도 7에서와 같이 내부에 공간을 형성하고 있는 구형상의 단열 중공입자(30)가 전체 혼합물을 100중량%로 기준하였을 때 1~5중량%로 추가 첨가되되, 상기 단열 중공입자(30)는 폴리아크릴로나이트릴 재질로 이루어지며, 단열 중공입자(30) 내표면에는 형상 변형 방지를 위한 굴패각미분말층(31)이 형성된다.
이와 같이 단열 중공입자(30)가 첨가되어지게 되면 포장재(2)의 단열효율이 증가되어 여름철 노면온도 상승을 방지함과 함께 동절기에 노면 결빙현상을 방지할 수 있게 된다.
특히, 단열 중공입자(30)는 내표면에 형성된 굴패각미분말층(31)에 의해 내구성이 증대되어질 수 있게 되어 차량 하중으로 인한 형상 변형 내지는 파손 발생이 방지되어 단열효율이 안정적으로 유지될 수 있게 된다.
그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 야광 포장재 조성이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 일이다.
그러나, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 내에 포함된다 해야 할 것이다.
1 : 노면 2 : 포장재
10 : 야광비드 11 : 축광안료
12 : 보호층 20 : 반사비드
21 : 화이버 글라스층 30 : 단열 중공입자
31 : 굴패각미분말층 40 : 와이어 철망
50 : 냉각수 분사노즐

Claims (5)

  1. 세라믹골재 40~70중량%; MMA(Methyl MethacrylAte)수지 10~30중량%; 표면에 축광안료(11) 및 보호층(12)이 코팅되되, 상기 보호층(12)은 카복시비닐폴리머(Carbomer)와 불포화 폴리에스터수지(Unsaturated Polyester Resin) 그리고 질화붕소(boron nitride)의 혼합 조성을 이루는 야광비드(10) 5~10중량%; 유리구슬로 이루어지되, 표면에는 외부광의 난반사를 위한 화이버 글라스층(21)이 코팅 형성되되, 화이버 글라스 입자의 결합력 증대를 위해 샌딩 처리된 다수의 샌딩홈(20a)이 외표면에 형성된 반사비드(20) 1~10중량%; 상기 야광비드(10)의 표면 투명도 저하를 방지하기 위한 아철산나트륨 1~10중량%; 상기 화이버 글라스층(21)의 고온 수축현상을 방지하기 위한 염화알루미늄제이철(AFC) 1~5중량%; 상기 아철산나트륨 및 염화알루미늄제이철이 균일하게 혼합되어질 수 있도록 혼합물의 점도를 강하시키는 벤조일퍼옥사이드 1~5중량%; 분쇄 탄성재인 CRM(Crumb Rubber Modifier) 1~5중량%; 상기 CRM이 벤조일퍼옥사이드와 접촉으로 인한 물성변화를 방지하는 디메틸페놀(DMP) 1~3중량%; 도로 포장 과정에서 상기 세라믹골재 표면에 공기중 이물질이 흡착되는 것을 방지하기 위해 첨가되되, Na2CO3 또는 CaC03 중 어느 하나가 선택적으로 사용되는 탄산염 1~3중량%; 포장층의 기능성 향상을 위한 탄화 목재칩 1~3중량%;의 혼합 조성을 이루는 것을 특징으로 하는 야광비드 및 고휘도 반사비드가 혼합된 도로 포장재.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 도로 포장재 혼합 조성물에는 단열성 향상을 위해 내부에 공간을 형성하고 있는 구형상의 단열 중공입자(30)가 추가로 첨가되되, 상기 단열 중공입자(30)는 폴리아크릴로나이트릴 재질로 이루어지며, 단열 중공입자(30) 내표면에는 형상 변형 방지를 위한 굴패각미분말층(31)이 형성된 것을 특징으로 하는 야광비드 및 고휘도 반사비드가 혼합된 도로 포장재.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2의 혼합 조성을 이루는 도로 포장재(2)를 노면(1)에 포장하여 포장층을 형성하는 포장단계와;(ST 1)
    상기 포장층의 평탄화를 위해 포장층 표면에 아철산나트륨과 탄산나트륨이 6:4의 중량비율로 혼합된 균질제를 공급하는 균질제 공급단계와;(ST 2)
    상기 균질제가 공급된 포장층에 파장이 0.75~3㎛인 근적외선을 방사하여 야광비드(10)가 활성화되어지도록 하는 근적외선 방사단계와;(ST 3)
    상기 포장층 표면에 1~8℃의 냉각수를 분사노즐(50)을 이용하여 일정 수압으로 분사하는 냉각수 분사단계;(ST 4)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 포장재 시공공법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 냉각수 분사단계(ST 4)에서는 냉각수의 수압에 의한 충격력이 분산되어짐과 함께 저온상태가 지속적으로 유지되어질 수 있도록 와이어 철망(40)을 포장층 상면에 안착시킨 상태에서 냉각수를 분사시키는 것을 특징으로 하는 도로 포장재 시공공법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 와이어 철망(40)은 포장층과의 마찰력을 최소화 하기 위해 저부에 테프론 재질의 받침플레이트(41)가 일체로 연결 구비된 것을 특징으로 하는 도로 포장재 시공공법.
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