KR102337321B1 - 도로포장용 아스팔트 그리드 보강재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 도로포장용 아스팔트 그리드 보강재에 관한 발명으로, 보다 상세하게는 종방향 섬유와 횡방향 섬유가 서로 교차하여 격자형태로 형성되는 섬유그리드를 폴리에틸렌(PE) - 폴리프로필렌(PP) 공중합체(PE-PP Copolymer)와 호모 폴리프로필렌(Homo PP)으로 이루어진 수지에 함침시키고 디사이클로펜타디엔(DCPD)이 첨가된 아스팔트 그리드 보강재에 관한 것이다. 이로 인해, 아스팔트 바인더와의 접착강도, 경도 및 내열성이 개선된다.

Description

도로포장용 아스팔트 그리드 보강재{ASPHALT GRID MATERIAL FOR ROAD PAVING}
본 발명은 도로포장용 아스팔트 그리드 보강재에 관한 발명으로, 보다 상세하게는 종방향 섬유와 횡방향 섬유가 서로 교차하여 격자형태로 형성되는 섬유그리드를 폴리에틸렌(PE) - 폴리프로필렌(PP) 공중합체(PE-PP Copolymer)와 호모 폴리프로필렌(Homo PP)으로 이루어진 수지에 함침시키고 디사이클로펜타디엔(DCPD)이 첨가된 아스팔트 그리드 보강재에 관한 것이다. 이로 인해, 아스팔트 바인더와의 접착강도, 경도 및 내열성이 개선된다.
일반적으로 아스팔트는 도로를 구축하는데 사용된다. 아스팔트(Asphalt)는 주로 수소 및 탄소로 구성되어 있고, 소량의 질소, 황, 산소가 결합된 화합물로 이루어진다.
이러한 아스팔트는 도로에 단일층으로 포설하는 경우, 아스팔트 상면에 균열이 발생되면 아스팔트 하면까지 그 충격이 그대로 전달되는 문제점이 있었다. 이로 인해 아스팔트의 일부분 손상만으로 전체를 사용할 수 없게 되어 아스팔트의 수명이 짧아지게 되고, 보수 및 재시공비용이 과다하게 소요되는 문제점이 있었다.
이러한 문제를 극복하기 위해, 최근에는 아스팔트 층 사이에 필름을 삽입하거나, 아스팔트 자체에 유리섬유를 함침시켜 아스팔트 등의 강도를 보강할 수 있는 기술들이 개발되었다.
도 1은 종래의 필름층 삽입을 통한 아스팔트의 강도를 보강하는 예를 설명한 것이다. 아스팔트 층을 기존과 같이 단일층이 아닌 2개의 층(1, 2)으로 나누어 층 사이에 필름(3)을 삽입하게 된다면, 아스팔트 상면에서 균열이 발생하더라도 아스팔트 하면에 전달되기 전 필름(3)이 충격을 흡수하여 내구성이 증대되는 효과가 있었다. 여기서 사용되는 필름(3)은 일반적으로 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 필름이 사용되며, 유리섬유를 함침하여 강도를 보강하였다. 또한, 저밀도 폴리에틸렌 필름을 대체하여 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA) 수지에 유리섬유가 함침된 보강재를 사용하기도 하였다.
그러나, 아스팔트 층(또는 아스팔트 바인더)와의 접착력이 약한 문제점이 있으며, 경도가 커 무거운 차량에 대한 충격의 흡수성이 낮은 문제점이 있었다. 따라서, 기존의 필름 혹은 보강재만으로는 충격을 흡수할 수 있는 물성 측면에서 한계가 있다.
KR 10-1579844호
본 발명은 도로포장용 아스팔트 그리드 보강재에 관한 발명으로, 보다 상세하게는 종방향 섬유와 횡방향 섬유가 서로 교차하여 격자형태로 형성되는 섬유그리드를 폴리에틸렌(PE) - 폴리프로필렌(PP) 공중합체(PE-PP Copolymer)와 호모 폴리프로필렌(Homo PP)으로 이루어진 수지에 함침시키고 디사이클로펜타디엔(DCPD)이 첨가된 아스팔트 그리드 보강재에 관한 것이다. 이로 인해, 아스팔트 바인더와의 접착강도, 경도 및 내열성이 개선된다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 도로포장용 아스팔트 그리드 보강재는 종방향 섬유와 횡방향 섬유가 서로 교차하여 격자형태로 형성되는 섬유그리드가 폴리에틸렌(PE) - 폴리프로필렌(PP) 공중합체(PE-PP Copolymer)와 호모 폴리프로필렌(Homo PP)으로 이루어진 수지에 함침되고, 디사이클로펜타디엔(DCPD)이 첨가되되, 폴리에틸렌(PE) - 폴리프로필렌(PP) 공중합체(PE-PP Copolymer) 100 중량부에 대하여, 호모 폴리프로필렌(Homo PP) 5 중량부, 디사이클로펜타디엔(DCPD) 10~60 중량부로 이루어진 것이다.
또한, 본 발명에 따른 도로포장용 아스팔트 그리드 보강재의 상기 섬유그리드는 유리섬유(Glass Fiber)인 것이다.
또한, 본 발명에 따른 도로포장용 아스팔트 그리드 보강재는 카본 블랙(C/B) 0.1 중량부를 더 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 도로포장용 아스팔트 그리드 보강재는 산화방지제 0.5 중량부를 더 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 도로포장용 아스팔트 그리드 보강재는 윤활제 0.5 중량부를 더 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 도로포장용 아스팔트 그리드 보강재는 상용화제 0.5 중량부를 더 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 도로포장용 아스팔트 그리드 보강재의 상기 산화방지제는 페놀계이다.
또한, 본 발명에 따른 도로포장용 아스팔트 그리드 보강재의 상기 윤활제는 스테아릭애씨드계이다.
또한, 본 발명에 따른 도로포장용 아스팔트 그리드 보강재의 상기 상용화제는 무수말레인산계이다.
또한, 본 발명에 따른 도로포장용 아스팔트 그리드 보강재의 상기 아스팔트 그리드 보강재는 아스팔트 층 사이에 삽입되는 것이다.
본 발명에 따르면 유리섬유를 폴리에틸렌(PE) - 폴리프로필렌(PP) 공중합체(PE-PP Copolymer)와 호모 폴리프로필렌(Homo PP)으로 이루어진 수지에 함침시키고, 디사이클로펜타디엔(DCPD)을 첨가시켜 그리드 보강재를 제작하고, 이를 아스팔트 층 사이에 삽입하여 아스팔트 바인더와의 접착강도, 경도 및 내열성이 개선되어 내구성이 향상되고, 시공시간 단축 및 작업성이 향상되며, 반사균열 저항성이 높아지는 장점이 있다.
도 1은 종래의 필름이 아스팔트 층 사이에 삽입되어 시공된 모습을 표현한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 섬유그리드를 표현한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 보강재가 아스팔트 층 사이에 삽입되어 시공된 모습을 표현한 것이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
아스팔트 층 사이에 삽입되는 본 발명에 따른 아스팔트 그리드 보강재(1000)의 섬유그리드(100)는 도 2와 같이 종방향 섬유(110)와 횡방향 섬유(120)가 서로 교차하여 격자 형태로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 섬유는 유리섬유(Glass Fiber)인 것이 바람직하다.
섬유그리드(100)는 후술하겠지만, 수지에 함침되어 아스팔트 그리드 보강재(1000)로 제조되고, 아스팔트 그리드 보강재(1000)가 아스팔트 층 사이에 삽입된다.
본 발명에 따른 섬유그리드(100)가 함침되는 수지는 폴리에틸렌(PE) - 폴리프로필렌(PP) 공중합체(PE-PP Copolymer)와 호모 폴리프로필렌(Homo PP)으로 이루어진 수지인 것이 바람직하다.
폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP Copolymer)는 연성을 지녀 러버(Rubber)와 성질이 유사하다. 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP Copolymer)로 인해, 본 발명에 따른 아스팔트 그리드 보강재(1000)의 경도가 기존 필름에 비해 낮아지는 효과가 있다. 이에 관련해서는 후술할 실험예를 통해서 상세히 설명하도록 한다.
첨가제로는 디사이클로펜타디엔(디시클로펜타디엔, DCPD)이 첨가된다. 디사이클로펜타디엔(DCPD)은 사이클로펜타다이엔의 이합체로, 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP Copolymer) 및 호모 폴리프로필렌(Homo PP) 수지에 첨가되어 아스팔트 그리드 소재에 접착성을 부여한다.
또한, 첨가제로 카본 블랙(C/B), 산화방지제, 윤활제 및 상용화제가 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP Copolymer) 및 호모 폴리프로필렌(Homo PP) 수지에 첨가된다. 이때, 산화방지제는 페놀계, 윤활제는 스테아릭애씨드계, 상용화제는 무수말레인산계인 것이 바람직하다.
폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP Copolymer) 수지 100 중량부에 대하여, 호모 폴리프로필렌(Homo PP) 수지 5 중량부, 디사이클로펜타디엔(DCPD) 10 ~ 60 중량부, 카본 블랙(C/B) 0.1 중량부, 산화방지제 0.5 중량부, 윤활제 0.5 중량부, 상용화제 0.5 중량부인 것이 바람직하다. 이로 인해, 경도, 접착강도 및 내열도가 종래의 필름에 비해 개선된다.
이를 입증하기 위해 실험예를 살핀다. [실험예 1]은 수지 및 첨가제의 종류에 따른 경도, 접착강도 및 내열도를 측정한 실험이다.
[실험예 1]: 수지 및 첨가제의 종류 및 중량부에 따른 보강재의 경도, 접착강도 및 내열도를 측정한 실험
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
EVA - - - - -
Homo PP 5 10 5 5 5
HDPE 100
PE-PP Copolymer 100 100 100 100 -
DCPD 10 10 40 60 60
C5 - - - - -
C/B 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
산화방지제 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
윤활제 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
상용화제 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
경도 75 80 70 65 85
접착강도 30 30 40 50 35
내열도 130 130 120 110 105
실험예 1의 실시예 1은 본 발명에 따른 보강재이다(디사이클로펜타디엔(DCPD) 10 중량부).
실험예 1의 실시예 2는 실시예 1과 비교할 때, 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP Copolymer) 100 중량부 대비 호모 폴리프로필렌(Homo PP) 중량부를 5 늘린 것이다.
실험예 1의 실시예 3 내지 4는 실시예 1과 비교할 때, 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP Copolymer) 100 중량부 대비 디사이클로펜타디엔(DCPD)를 40 중량부, 60 중량부로 한 것이다.
실험예 1의 실시예 5는 실시예 4와 비교할 때, 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP Copolymer) 대신 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 수지를 100 중량부로 대체한 것이다.
실시예 2에서 확인할 수 있듯이, 호모 폴리프로필렌(Homo PP) 중량부가 10인 경우, 아스팔트 그리드 보강재의 경도가 75에서 80으로 높아지는 것을 확인할 수 있다. 전술한 바와 같이 경도가 높아질수록 연성이 약해져 무거운 트럭 등을 지지할 때 아스팔트 층 전체의 내구성이 약해진다. 따라서, 실시예 1과 같이 수지의 구성이 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP Copolymer) 100 중량부 대비 호모 폴리프로필렌(Homo PP) 5 중량부인 것이 바람직하다.
또한, 실시예 5에서 확인할 수 있듯이, 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP Copolymer) 수지 대신 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 수지가 사용되는 경우, 실시예 4와 비교할 때 경도가 20 높아지며, 접착강도가 15 낮아지며, 내열성이 5 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP Copolymer) 수지가 사용되는 것이 바람직하다.
실시예 3 내지 4에서 확인할 수 있듯이, 첨가제인 디사이클로펜타디엔(DCPD)의 중량부를 늘릴수록 경도가 낮아지며, 접착강도가 높아지는 것을 확인할 수 있다.
이때, 바람직하게는 본 발명에서는 디사이클로펜타디엔(DCPD)의 중량부가 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP Copolymer) 100 중량부 대비 10 ~ 60 중량부이다. [실험예 2]는 디사이클로펜타디엔(DCPD)의 중량부에 따른 보강재의 경도, 접착강도 및 내열도를 측정한 실험이다.
[실험예 2]: 디사이클로펜타디엔(DCPD)의 중량부에 따른 보강재의 경도, 접착강도 및 내열도를 측정한 실험
원료명 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7 실시예 8 실시예 9 실시예 10 실시예 11 실시예 12 실시예 13 실시예 14
Homo PP 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
PE-PP Copolymer 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
DCPD 5 6 7 8 9 10 20 30 40 50 60 61 62 63
C/B 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
산화방지제 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
윤활제 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
상용화제 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
경도 85 84 82 81 80 75 74 72 69 68 65 52 51 50
접착강도 11 12 15 18 19 30 32 36 39 44 50 51 52 54
내열도 138 137 135 134 132 130 128 127 125 119 110 109 108 107
[실험예 2]의 실시예 6(중량부 10) 및 실시예 11(중량부 60)에서 확인할 수 있듯이, 실시예 6 내지 실시예 11의 구간의 전후에서 경도 및 접착강도의 개선이 다른 구간에 비해 급격하게 이루어지는 것을 확인할 수 있다(경도가 낮아지고 접착강도가 높아짐). 따라서, 본 발명에서는 디사이클로펜타디엔(DCPD)의 중량부가 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP Copolymer) 100 중량부 대비 10 ~ 60 중량부인 것이 바람직하다.
이하에서는, 폴리에틸렌(PE) - 폴리프로필렌(PP) 공중합체(PE-PP Copolymer)와 호모 폴리프로필렌(Homo PP)으로 이루어진 수지가 EVA 수지로 대체된 경우와, 디사이클로펜타디엔(DCPD) 첨가제가 C5로 대체된 경우의 보강재의 경도, 접착강도 및 내열도를 측정한 실험예를 설명한다.
[실험예 3]: EVA 수지 또는 C5 대체 시의 보강재의 경도, 접착강도 및 내열도를 측정한 실험
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
EVA - - 50 100
Homo PP 5 5 5 5
HDPE - -
PE-PP Copolymer 100 100 50 -
DCPD 10 - 10 10
C5 - 10 - -
C/B 0.1 0.1 0.1 0.1
산화방지제 0.5 0.5 0.5 0.5
윤활제 0.5 0.5 0.5 0.5
상용화제 0.5 0.5 0.5 0.5
경도 75 80 60 70
접착강도 30 10 - -
내열도 130 130 90 60
실험예 3의 실시예 1은 본 발명에 따른 보강재이다(디사이클로펜타디엔(DCPD) 10 중량부).
실험예 3의 실시예 2는 실시예 1과 비교할 때, 디사이클로펜타디엔(DCPD)을 C5로 대체한 것이다.
실험예 3의 실시예 3은 실시예 1과 비교할 때, 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP Copolymer)를 EVA 수지 및 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP Copolymer)로 대체한 것이다.
실험예 3의 실시예 4는 실시예 1과 비교할 때, 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP Copolymer)를 EVA 수지로 대체한 것이다.
실시예 2에서 확인할 수 있듯이, 디사이클로펜타디엔(DCPD)을 C5로 대체하는 경우, 경도가 5 증대되며, 접착강도가 20 낮아지며, 내열도는 변함이 없는 것을 확인할 수 있다.
또한, 실시예 3 및 4에서 확인할 수 있듯이, 실시예 1에 비해 경도가 낮아지고, 내열도가 낮아지며, 접착강도가 0에 수렴하는 것을 확인할 수 있다.
따라서, [실험예 1] 내지 [실험예 3]을 종합하여 비추어 볼 때, 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체(PE-PP Copolymer) 수지 100 중량부에 대하여, 호모 폴리프로필렌(Homo PP) 수지 5 중량부, 디사이클로펜타디엔(DCPD) 10 ~ 60 중량부, 카본 블랙(C/B) 0.1 중량부, 산화방지제 0.5 중량부, 윤활제 0.5 중량부, 상용화제 0.5 중량부인 경우, 경도, 접착강도 및 내열도가 종래에 비해 개선되는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1, 2 : 아스팔트 층,
100 : 섬유그리드,
1000 : 그리드 보강재.

Claims (10)

  1. 종방향 섬유와 횡방향 섬유가 서로 교차하여 격자형태로 형성되는 섬유그리드가
    폴리에틸렌(PE) - 폴리프로필렌(PP) 공중합체(PE-PP Copolymer)와 호모 폴리프로필렌(Homo PP)으로 이루어진 수지에 함침되고,
    디사이클로펜타디엔(DCPD)이 첨가되되,
    폴리에틸렌(PE) - 폴리프로필렌(PP) 공중합체(PE-PP Copolymer) 100 중량부에 대하여, 호모 폴리프로필렌(Homo PP) 5 중량부, 디사이클로펜타디엔(DCPD) 10~60 중량부로 이루어지며,
    상기 섬유그리드는 유리섬유(Glass Fiber)인 것인
    도로포장용 아스팔트 그리드 보강재.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    카본 블랙(C/B) 0.1 중량부를 더 포함하는 것인
    도로포장용 아스팔트 그리드 보강재.
  4. 제3항에 있어서,
    산화방지제 0.5 중량부를 더 포함하는 것인
    도로포장용 아스팔트 그리드 보강재.
  5. 제4항에 있어서,
    윤활제 0.5 중량부를 더 포함하는 것인
    도로포장용 아스팔트 그리드 보강재.
  6. 제5항에 있어서,
    상용화제 0.5 중량부를 더 포함하는 것인
    도로포장용 아스팔트 그리드 보강재.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 산화방지제는 페놀계인
    도로포장용 아스팔트 그리드 보강재.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 윤활제는 스테아릭애씨드계인
    도로포장용 아스팔트 그리드 보강재.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 상용화제는 무수말레인산계인
    도로포장용 아스팔트 그리드 보강재.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 아스팔트 그리드 보강재는 아스팔트 층 사이에 삽입되는 것인
    도로포장용 아스팔트 그리드 보강재.
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