KR102024543B1

KR102024543B1 - 레진 가드레일

Info

Publication number: KR102024543B1
Application number: KR1020190088823A
Authority: KR
Inventors: 유철
Original assignee: 주식회사 카리스; 유 철
Priority date: 2019-07-23
Filing date: 2019-07-23
Publication date: 2019-09-24
Also published as: PH12020550019A1; EP3680389A4; US10982086B1; US20210108068A1; EP3680389B1; EP3680389A2; WO2020101201A2; WO2020101201A3

Abstract

본 발명은 폴리염화비닐(PVC) 및 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)을 포함하는 수지 조성물로 이루어지며, 수직 포스트에 고정되는 레진 가드레일에 관한 것으로서, 상기 레진 가드레일은 폴리염화비닐(PVC) 및 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)을 포함하는 수지 조성물을 압출 성형하여 제조되며, 상기 수지 조성물은 PVC 컴파운드 및 ABS 컴파운드를 50:50 내지 90:10의 중량비로 혼합한 수지 혼합물 100 중량부에 대하여 아크릴산(CH₂=CHCOOH), 과산화수소(H₂O₂), 질산리튬 삼수화물(LiNO_3·3H₂O), 및 아크릴로니트릴(CH₂CHCN)을 함유하는 마이크로 캡슐을 1 내지 10 중량부를 혼합하여 이루어짐으로써, 레진 가드레일의 내구성 및 내충격성을 향상시킨 레진 가드레일에 관한 것이다.

Description

레진 가드레일 {Resin Guardrail}

본 발명은 레진 가드레일에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 차량 통행용 도로변을 따라 설치되며 내구성이 향상된 플라스틱 재질의 레진 가드레일에 관한 것이다.

일반적으로 가드레일은 도로의 경계임을 표시하고 차량의 이탈을 방지할 목적으로 도로변을 따라 설치되는 도로 시설물이다. 이러한 가드레일은 차량이 충돌했을 때에 차량이 이탈되는 것을 방지하기 충격강도가 높을 것이 필요한 한편, 차량 및 가드레일에 가해지는 충격을 흡수할 수 있는 특성이 동시에 요구된다. 이러한 요구는 특히 운전자 및 탑승자의 보호에 관점이 있다.

일반적으로 가드레일은 연속으로 굴곡진 형태로 프레스 가공된 금속 플레이트이며, 도로변을 따라 적정 배치된 레일 포스트에 연속적으로 배치 고정된다. 그러나 금속 재질로 이루어진 가드레일은 강도는 높은 반면 충격 흡수 효과가 낮아 차량 충돌 시 운전자의 안전을 위협할 수 있으며, 먼지로 인해 쉽게 오염되거나 탈색되고 녹이 슬어 시인성이 저하되기 때문에 주기적으로 도색 작업을 해 주어야 하며, 일정 시간이 경과하면 가드레인 자체를 교체해야 하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하고자 출원인은 폴리염화비닐(PVC) 재질의 레진 가드레일을 개발하여 설치하고 있는데, PVC의 특성상 금속 재질에 비해 충격 흡수 효과가 커서 충돌시 안전성이 향상되며 도색이 편리하여 다양한 색상 구현이나 축광 도료를 사용한 야간 시인성을 높일 수 있는 효과가 있다. 또한, 무게가 가벼워 시공성이 우수하며, 성형 공정에서 자외선 차단제를 부가하면 탈색이나 변색을 줄일 수 있어 가드레일 자체의 수명을 대폭 향상시킬 수 있다.

이러한 레진 가드레일의 내구성과 충격 흡수 성능을 향상시키기 위하여 대한민국 등록특허공보 10-0466411호, 10-0897583호, 10-1312933호, 대한민국 공개특허 10-2010-109080호 등의 종래기술에서는 합성수지 또는 레진을 사용하되 내부에 에어 층을 형성하고 각 층을 대략 일(-)자형, V형 또는 W형의 선형 리브 또는 하니콤(honeycomb) 리브로 연결하여 구성되는 레진 가드레일을 제공하고 있다. 이러한 구조적 변경을 통해 단순한 구조의 플레이트형 가드레일에 비하여 완충 효과가 향상될 것으로 예상되나, 이와는 별도로 레진 가드레일을 구성하는 PVC 소재의 최적화를 통해 강도와 내충격성을 향상시킬 필요가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술을 감안하여 안출된 것으로서, 폴리염화비닐(PVC) 및 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)을 포함하는 수지 조성물을 이용하여 레진 가드레일을 성형함으로서 내구성 및 내충격성을 향상시킨 레진 가드레일을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 레진 가드레일은 폴리염화비닐(PVC) 및 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)을 포함하는 수지 조성물로 이루어지며, 수직 포스트에 고정되는 레진 가드레일로서, 상기 레진 가드레일은 폴리염화비닐(PVC) 및 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)을 포함하는 수지 조성물을 압출 성형하여 제조되며, 상기 수지 조성물은 PVC 컴파운드 및 ABS 컴파운드를 50:50 내지 90:10의 중량비로 혼합한 수지 혼합물 100 중량부에 대하여 아크릴산(CH₂=CHCOOH), 과산화수소(H₂O₂), 질산리튬 삼수화물(LiNO_3·3H₂O), 및 아크릴로니트릴(CH₂CHCN)을 함유하는 마이크로 캡슐을 1 내지 10 중량부를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 레진 가드레일은 포스트(P)에 대한 고정면을 제공하는 내벽(10), 상기 내벽(10)에 대향되도록 배치되어 외부 충격에 대한 접촉면을 제공하는 외벽(20), 상기 내벽(10) 및 외벽(20) 간의 공간을 연결하는 다수의 제1 리브(30)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 내벽(10) 및 외벽(20)은 다수의 제2 리브(40)에 의해 지지되는 이중 구조 또는 삼중 구조로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 마이크로 캡슐은 아크릴산 5 내지 10 중량부, 과산화수소 0.1 내지 2 중량부, 질산리튬 삼수화물 0.1 내지 2 중량부, 아크릴로니트릴 10 내지 15 중량부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 마이크로 캡슐은 아크릴산, 과산화수소, 질산리튬 삼수화물 및 아크릴로니트릴을 혼합하여 제조된 혼합물을 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌 에틸아세테이트, 폴리프로필렌, 에틸렌 비닐아세테이트 중에서 선택되는 고분자로 포집하여 캡슐화함으로써 제조되며, 상기 고분자의 함량은 상기 마이크로 캡슐 전체 중량에 대하여 20 내지 50 중량%의 범위일 수 있다.

본 발명에 따른 레진 가드레일은 폴리염화비닐(PVC) 및 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)을 포함하는 수지 조성물을 이용하여 성형하여 제조된 것으로서, 내구성 및 내충격성을 향상되는 효과를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 레진 가드레일이 설치상태를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 레진 가드레일의 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 다양한 구조의 제1 리브를 도시한 개념도,
도 4는 본 발명에 따른 내벽 및 외벽의 구조와 제2 리브를 도시한 개념도이다.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 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.

본 발명에 따른 레진 가드레일은 폴리염화비닐(PVC) 및 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)을 포함하는 수지 조성물로 이루어지는 것이다. 상기 레진 가드레일은 도 1에 도시된 바와 같이 도로변 등에 설치되는 것인데, 수직 포스트(P)에 브라켓(B)을 이용하여 연속하여 수평 방향으로 고정되거나 별도의 브라켓 없이 수직 포스트(P)에 직접 결합되어 고정되는 통상의 가드레일과 동일한 구조로 이루어진다.

일반적으로 사용되는 금속 플레이트를 대체하기 위한 레진 가드레일은 금속 플레이트와 동일하거나 더 나은 내구성 및 내충격성이 요구되기 때문에 이러한 레진 가드레일을 구성하는 소재를 최적화할 필요가 있다.

본 발명에서는 상기 레진 가드레일을 구성하는 소재로서 폴리염화비닐(PVC) 및 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)을 포함하는 수지 조성물을 적용하고 있으며, 상기 수지 조성물을 압출 성형하여 도 1에서와 같이 브라켓을 통해 고정될 수 있는 형태로 제조된다. 또한, 상기 수지 조성물은 PVC 컴파운드 및 ABS 컴파운드를 50:50 내지 90:10의 중량비로 혼합한 수지 혼합물 100 중량부에 대하여 아크릴산, 과산화수소(H₂O₂), 질산리튬(LiNO₃), 아크릴로니트릴 단량체를 포함하는 마이크로 캡슐을 1 내지 10 중량부를 혼합하여 이루어지게 된다.

상기 마이크로 캡슐에 대하여는 대한민국 등록특허공보 10-1796261호, 10-1796263호 등에서는 목재 등의 셀룰로오스계 재료를 사용하여 성형체를 제조할 때, 산, 과산화물, 금속촉매 및 비반응성 오일을 포함하는 결합 작용제를 이용하여 성형시 발생하는 열과 압력에 의해 상기 결합 작용제가 셀룰로오스 분자 간 결합 반응을 일으켜 접착력을 향상시키는 기술이 공지되어 있다. 상기 종래기술을 참조하면 산과 염기를 성형 공정 전에는 반응되지 않도록 하고 성형 공정에 의해 열과 압력이 인가되면 혼합되도록 하면, 성형체의 제조과정에서 서로 다른 수지 분자 간의 결합을 촉진시킴으로써 성형체 자체의 내구성을 향상시킬 수 있을 것으로 예상된다.

이러한 종래기술을 감안하여 다양한 실험을 거친 결과, 산 성분으로 아크릴산(CH₂=CHCOOH, pKa = 4.25)과 염기성분으로 과산화수소(H₂O₂, pKa = 11.75)을 함유하며, 질산리튬 삼수화물(LiNO_3·3H₂O)과 아크릴로니트릴(CH₂CHCN)을 함유하는 마이크로 캡슐을 적용할 때 PVC와 ABS의 결합력이 증가되는 것을 확인하였다.

상기 아크릴산은 통상적으로 pKa가 4.25 정도이며, 과산화수소는 pKa가 11.75 정도로서 PVC 및 ABS가 성형 공정에 들어갈 때 발생하는 열과 압력에 의해 혼합되면서 PVC 및 ABS 간의 계면 결합을 촉진할 수 있을 정도의 에너지가 발생되는 것으로 나타났다. 염산, 황산, 질산과 같은 다른 산 성분과 다양한 과산화물의 혼합에 의해서도 계면 결합 에너지를 발생시킬 수는 있으나, 본 발명에서 목적하는 PVC 및 ABS 간의 계면결합을 유도하는데는 실험적으로 아크릴산과 과산화수소의 조합이 최적의 효과를 나타내었다.

또한, 상기 마이크로 캡슐은 질산리튬(LiNO₃)을 함유하는데, 상기 질산리튬은 수 분산 상태에서 리튬 이온을 제공하여 이를 통해 상기 아크릴산과 과산화수소가 반응할 때 촉매로서 작용하는 것으로 생각된다. 다양한 금속 촉매를 사용하여도 이러한 촉매 반응을 일으킬 수 있으나, 실험적으로 PVC과 ABS의 혼합물에 적용할 때 얻어질 수 있는 반응 에너지를 얻기에 질산리튬이 가장 바람직한 것으로 나타났다.

또한, 상기 마이크로 캡슐은 아크릴로니트릴을 함유하는데, 상기 아크릴로니트릴은 ABS의 블록을 형성하는 단량체로 사용되는 것이나, 상기 마이크로 캡슐에 함유되는 경우, 니트릴기에 의해 아크릴산 및 과산화수소가 혼합되는 현상을 저해하고 이를 통해 산 성분을 안정적으로 보호하는 효과를 나타내는 것으로 파악되었다. 따라서 상기 아크릴산과 과산화수소의 혼합물에 상기 아크릴로니트릴을 적절한 비율로 배합하는 경우 외부에서 열과 압력 등의 에너지가 인가되기 전까지는 비반응성을 유지하는 것으로 파악되었다.

또한, 상기 마이크로 캡슐에 함유되는 아크릴산, 과산화수소, 질산리튬 삼수화물 및 아크릴로니트릴의 함량 비율은 아크릴산 5 내지 10 중량부, 과산화수소 0.1 내지 2 중량부, 질산리튬 삼수화물 0.1 내지 2 중량부, 아크릴로니트릴 10 내지 15 중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.

특히, 아크릴산과 과산화수소의 비율은 아크릴산과 과산화수소가 반응할 때 PVC 및 ABS 간의 결합 에너지를 충분히 공급할 수 있는 비율로 최적화된 것이며, 아크릴산이 너무 많거나 너무 적은 경우 반응열이 충분히 발생하지 않고 제조된 성형체의 물성이 저하되는 것으로 나타났다. 또한, 질산리튬 및 리그닌에 대해서도 동일한 이유로 상기 비율을 벗어나는 경우 제조된 성형체의 물성이 저하되는 문제점이 발생한다.

상기 마이크로 캡슐은 아크릴산, 과산화수소, 질산리튬 삼수화물 및 아크릴로니트릴을 혼합하여 제조된 혼합물을 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌 에틸아세테이트, 폴리프로필렌, 에틸렌 비닐아세테이트 중에서 선택되는 고분자로 포집하여 캡슐화함으로써 제조될 수 있는데, 이러한 캡슐화는 통상의 액적 생성 공정에 의해 수행된다.

또한, 상기 마이크로 캡슐의 벽을 구성하는 상기 고분자는 마이크로 캡슐 전체 중량에 대하여 20 내지 50 중량%의 범위인 것이 바람직한데, 고분자의 함량이 지나치게 적으면 캡슐 벽 구조가 약해 내용물이 쉽게 용출되며, 고분자의 함량이 너무 많아도 마이크로 캡슐이 쉽게 파괴되지 않아 성형 공정에서 PVC와 ABS의 계면결합을 유도하기 어려운 문제점이 발생한다.

상기 마이크로 캡슐을 제조하는 통상의 제조방법에 따르면, 아크릴산, 과산화수소, 질산리튬 삼수화물 및 아크릴로니트릴을 혼합하고, 이를 상용분산한 후 벽 재료인 상기 고분자를 혼합하여 캡슐화시키는 것인데, 필요에 따라 2차 가교제를 투입할 수도 있다. 또한, 제조된 캡슐을 건조하고 액체질소로 초저온 조건을 만든 상태에서 분쇄하면 마이크로 캡슐을 얻을 수 있다. 이와 같이 제조된 마이크로 캡슐 형태의 결합제는 전체 공정을 고려하여 적절한 비율로 혼합된다.

상기 마이크로 캡슐에 의한 계면 반응을 일으키기 위해서는 120℃ 이상의 온도와 30kgf/㎠ 이상의 압력이 필요하므로 일반적인 열 프레스 성형 조건에서 충분히 반응을 일으킬 수 있다. 또한, 성형 가공이 끝난 후 냉각 안정화 과정에서 자기 가교 결합이 일어나게 되므로 계면 반응을 완료한 PVC 및 ABS의 계면 간 접착이 더욱 강화되게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 레진 가드레일은 PVC 및 ABS를 포함하는 수지 조성물을 압출 성형하여 제조하는 과정에서 마이크로 캡슐을 이용하여 결합력을 향상시키기 때문에 상용성이 낮은 것으로 알려진 PVC와 ABS가 블랜딩되어 성형체를 형성할 수 있게 된다. 또한, ABS를 함유하기 때문에 종래의 PVC 재질로 이루어진 가드레일에 비해 내구성과 내충격성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

상기 레진 가드레일(100)은 포스트(P)에 결합되어 내충격성을 향상시키도록 내벽(10), 외벽(20) 및 제1 리브(30)로 구성된다.

상기 내벽(10)은 상기 레진 가드레일은 포스트(P)에 대한 고정면을 제공한다.

상기 외벽(20)은 상기 내벽(10)에 대향되도록 배치되어 외부 충격에 대한 접촉면을 제공한다.

상기 제1 리브(30)는 상기 내벽(10) 및 외벽(20) 간의 공간을 연결하는 다수로 이루어진다.

이를 통해 상기 내벽(10)과 상기 외벽(20) 사이의 공간을 상기 제1 리브(30)를 통해 연결하는 구성으로 이루어진다.

이때, 상기 제1 리브(30)는 도 3에 도시에 도시된 바와 같이 다양한 형상으로 결합된다.

즉, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 상기 내벽(10)과 상기 외벽(20)을 연결하는 'Y'자 형상을 가지거나, 도 3의 (b)와 같이 상기 내벽(10)과 상기 외벽(20)을 연결하는 'I'자 형상을 가지거나, 도 3의 (c)와 같이 상기 내벽(10)과 상기 외벽(20)을 연결하는 'V'자 형상을 가지거나, 도 3의 (d)와 같이 상기 내벽(10)과 상기 외벽(20)을 연결하는 'X'자 형상을 가진다.

이와 함께 상기 내벽(10)과 상기 외벽(20)을 연결하되 내충격성을 향상시킬 수 있는 다양한 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 상기 내벽(10) 및 외벽(20)은 다수의 제2 리브(40)에 의해 지지되는 이중 구조 또는 삼중 구조로 이루어진다.

따라서 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 상기 내벽(10)과 상기 외벽(20)은 단일구조를 가지고, 도 4의 (b)의 같이 상기 내벽(10)과 외벽(20)은 이중구조를 가지며, 이중구조 사이에 상기 제2 리브(40)를 통해 지지되고, 도 4의 (c)와 같이 삼중주고를 가지며, 삼중구조 사이에 상기 제2 리브(40)를 통해 지지한다.

이와 같이 도 4에 도시된 바와 같이 상기 내벽(10) 및 외벽(20)은 단일구조를 가질 경우 상기 제1 리브(30)를 통해 공간을 연결하며, 이중구조, 삼중구조를 가질 경우 상기 내벽(10)과 상기 외벽(20) 간의 공간은 상기 제1 리브(30)로 연결하고, 이중 및 삼중구조 사이는 상기 제2 리브(40)를 통해 연결한다.

아울러, 상기 내벽(10) 및 상기 외벽(20)은 단일, 이중 및 삼중구조 중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하나, 선택에 따라 사중, 오중 구조의 다층 구조로 변경이 가능하다.

이를 통해 상기 내벽(10), 상기 외벽(20), 상기 제1 리브(30) 및 상기 제2 리브(40)는 상기 레진 가드레일(100)의 용도와 설치조건에 따라 다양화 하여 다양한 제품을 생산할 수 있다.

또한, 상기 제1 리브(30) 및 상기 제2 리브(40)는 폴리염화비닐(PVC) 및 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)을 포함하는 수지 조성물을 사용하여 내충격성을 향상시킬 수 있는 형상 및 구조를 가질 수 있어 설계의 제약이 해소할 수 있다.

또한, 상기 레진 가드레일(100)은 외벽(20)의 표면에 형성된 광촉매 코팅층(50)을 더 포함할 수 있다. 또한, 아크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴(ASA) 수지를 코팅하여 코팅층을 형성하면 가드레일의 강도를 증가시킬 수 있으나, 본 발명의 경우 가드레일 본체를 구성하는 소재에서 충분한 강도를 얻을 수 있으므로, 설치 후 자외선에 의한 열화 속도를 감소시키기 위하여 광촉매를 함유하는 도료를 이용한 광촉매 코팅층(15)을 형성하는 것만으로도 충분한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기 레진 가드레일(100)은 외벽(20)의 표면 전체 또는 일부에 야광 재료를 포함하는 야광 코팅층(60)을 부가할 수도 있다. 이러한 야광 재료는 빛을 받아 축광하고 어두운 환경에서 발광하는 재료로서, 이러한 코팅층의 도포에 의해 야간에 도로를 주행하는 차량에 일정한 수준의 밝기를 제공함으로써 가드레일의 존재, 위치, 도로 주행선 등 도로 주변상황을 알려주는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기 코팅층(50, 60)을 형성할 때 코팅층의 보호 및 박리 방지를 위하여 코팅층이 도포된 영역이 합입되도록 성형 가공함으로써 상기 코팅층(50, 60)을 도포한 후 단턱 없이 외벽(20)과 동일한 평면을 이루도록 할 수도 있다.

상기 광촉매 코팅층(50)은 광촉매를 함유하는 도료를 사용하는데, 상기 광촉매로는 이산화티타늄(TiO₂)을 적용할 수 있다.

특히, 이산화티타늄 입자의 표면에 조촉매로서 은(Ag), 구리(Cu) 또는 납(Pb)을 담지하면 자외선 및 가시광선에 대하여 현저하게 우수한 응답특성과 광촉매 기능을 발휘하는 것으로 나타났다. 이때 상기 이산화티타늄에 담지되는 조촉매는 이산화티타늄 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 내지 5 중량부인 것이 바람직하다. 또한, 조촉매의 담지는 통상적인 증발건고법에 의해 수행될 수 있다.

본 발명에 따른 레진 가드레일의 물성을 평가하기 위하여 아래와 같이 시험평가를 실시하였다.

수지 조성물의 제조를 위하여 마이크로 캡슐을 제조하였다.

아크릴산 8 중량부, 과산화수소수(30 vol%) 1 중량부(과산화수소 기준), 질산리튬 삼수화물 1 중량부, 아크릴로니트릴 12 중량부을 배합하여 수상 베이스를 제조하였다. 제조된 수상을 교반하면서, 고밀도 폴리에틸렌(밀도: 0.940g/㎤, 중량평균 분자량: 30,000)을 아세톤과 에탄올의 혼합용매에 녹인 유상을 천천히 첨가하여 액적을 형성하였다. 제조된 액적의 유기용매를 제거하고 농축한 후 마이크로 입자의 수 분산액을 제조하였다. 상기 마이크로 입자는 평균 50㎛의 직경을 가졌으며, 멤브레인 필터를 이용하여 여과하여 마이크로 입자 분산액을 제조하였다.

수지 조성물의 제조를 위하여 PVC 컴파운드 80 중량부 및 ABS 컴파운드 20 중량부를 혼합한 후 여기에 마이크로 캡슐 수 분산액을 마이크로 캡슐 건조중량을 기준으로 8 중량부가 되도록 부가하여 수지 조성물을 제조하였다.

제조된 수지 조성물을 150℃의 온도에서 압출 성형하여 'Y'자 형태의 제1 리브와, 내벽 및 외벽은 이중구조를 가지는 도 1과 같은 구조의 레진가드레일을 제조하였다.

이와 같이 제작된 레진 가드레일은 '한국교통안전공단'에서 실시하는 '차량방호 안전시설 실물충돌시험'에 따른 SB2 등급의 충돌시험을 실시하였다.

시험방법으로 강도성능평가와 탑승자보호성능평가로 각각 진행하였으며, 레진 가드레일의 제원과 실험조건은 아래과 같이 이루어졌다.

레진 가드레일의 제원은, 높이: 750mm, 최소 설치길이 30m, 지주의 수평지지력 4.49tonf 이다.

강도성능평가는 시험차량중량(kg): 8030(8,000, ㅁ5%), 충돌속도(km/h): 65.7(65,0~7%), 충돌각도(ㅀ): 15(15ㅁ1.5ㅀ), 충격도(kJ): 89.6(90)의 조건이다.

탑승자보호성능평가는 시험차량중량(kg): 1,321(1,300 ㅁ5%), 충돌속도(km/h): 80.1(80,0~7%), 충돌각도(ㅀ): 20(20,ㅁ1.5ㅀ)의 조건이다.

이러한 조건에 따라 방호울타리 성능을 시험한 결과, 강도성능평가에서 구조성능 및 충돌 후 차량의 거동 평가와, 탑승자 보호성능 평가에서 탑승자 보호 성능 및 충돌 후 차량의 거동에서 SB2등급의 기준에 만족하는 실험결과가 나왔다.

이를 통해 레진가드레일은 연성 방호울타리의 시설물 종류에서 SB2등급(노측용 성토부)을 만족하고 있다.

또한, 탑승자 보호 성능(Acceleration Severity Index, ASI)의 평가의 결과는 표 1과 같다.

철제 차량충돌시험 합격제품의 ASI 평균	실시예의 ASI 수치
1.19	한국기준시험(SB2)	0.8
1.19	미국기준시험(TL2)	0.99/0.77

표 1의 결과를 살펴보면, 본 발명의 수지 조성물을 이용하여 제조한 레진 가드레일은 방호울타리 충돌시험에 따른 SB2기준을 만족하고 있다.

아울러, 탑승자 보호 성능(ASI)은, 차량 x, y, z 각 방향 50ms 평균가속도의 각 한계가속도에 대한 비의 합을 나타내는 수치로써, ASI는 항상 양의 값을 가지며, 1 보다 클수록 탑승자의 위험도는 커지게 된다.

이와 같이 본 발명에 따른 조성물을 통해 제작된 레진 가드레일은 '한국교통안전공사'의 방호울타리 충돌시험을 합격하여 SB2 등급을 나타낸다.

또한, 비교를 위하여 PVC 컴파운드 80 중량부 및 ABS 컴파운드 20 중량부를 혼합한 후 약 200℃의 온도에서 압출 성형하여 상기 실시예에서와 동일한 구조의 레진 가드레일을 제조하였다. 이때, 상기 제조된 레진 가드레일은 전술한 바와 같이 평가한 결과 동일한 조건에서 충돌실험 결과 ASI 값이 1.0 내지 1.1의 값을 나타내어 SB2 등급의 성능을 만족하지 못한 결과가 도출되었다.

이러한 결과는 PVC와 ABS의 상용성이 우수하지 못하여 이종의 수지 컴파운드를 배합하여 성형할 때 충분한 내구성을 확보하기 어렵기 때문인 것으로 파악되며, 본 발명에서와 같이 마이크로 캡슐을 함유함으로써 레진 가드레일의 성형에 최적화된 효과를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

10: 내벽
20: 외벽
30: 제1 리브
40: 제2 리브
50: 광촉매 코팅층
60: 야광 코팅층
100: 레진 가드레일
P: 포스트

Claims

폴리염화비닐(PVC) 및 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)을 포함하는 수지 조성물로 이루어지며, 수직 포스트(P)에 고정되는 레진 가드레일에 있어서,
상기 레진 가드레일은 폴리염화비닐(PVC) 및 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)을 포함하는 수지 조성물을 압출 성형하여 제조되며,
상기 수지 조성물은 PVC 컴파운드 및 ABS 컴파운드를 50:50 내지 90:10의 중량비로 혼합한 수지 혼합물 100 중량부에 대하여 아크릴산(CH₂=CHCOOH), 과산화수소(H₂O₂), 질산리튬 삼수화물(LiNO_3·3H₂O), 및 아크릴로니트릴(CH₂CHCN)을 함유하는 마이크로 캡슐을 1 내지 10 중량부를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레진 가드레일.
청구항 1에 있어서,
상기 레진 가드레일은 포스트(P)에 대한 고정면을 제공하는 내벽(10);
상기 내벽(10)에 대향되도록 배치되어 외부 충격에 대한 접촉면을 제공하는 외벽(20);
상기 내벽(10) 및 외벽(20) 간의 공간을 연결하는 다수의 제1 리브(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레진 가드레일.
청구항 2에 있어서,
상기 내벽(10) 및 외벽(20)은 다수의 제2 리브(40)에 의해 지지되는 이중 구조 또는 삼중 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레진 가드레일.
청구항 1에 있어서,
상기 마이크로 캡슐은 아크릴산 5 내지 10 중량부, 과산화수소 0.1 내지 2 중량부, 질산리튬 삼수화물 0.1 내지 2 중량부, 아크릴로니트릴 10 내지 15 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레진 가드레일.
청구항 1에 있어서,
상기 마이크로 캡슐은 아크릴산, 과산화수소, 질산리튬 삼수화물 및 아크릴로니트릴을 혼합하여 제조된 혼합물을 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌 에틸아세테이트, 폴리프로필렌, 에틸렌 비닐아세테이트 중에서 선택되는 고분자로 포집하여 캡슐화함으로써 제조되며,
상기 고분자의 함량은 상기 마이크로 캡슐 전체 중량에 대하여 20 내지 50 중량%의 범위인 것을 특징으로 하는 레진 가드레일.