KR20100113832A - 고 내구성 친환경/녹색 자전거 도로용 탄성바닥재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트 기층의 상측에 형성되는 자전거 도로용 탄성바닥재에 관한 것으로, 폴리우레탄계 수지와 드라이모르타르가 혼합된 폴리우레탄계 수지모르타르가 도포 경화된 도로 포장층을 포함하되, 경화제로서 피마자유 또는 수소화피마자유가 함유된 폴리올이 적용된 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명은 대기오염을 유발하는 휘발성유기화합물(VOCs)을 발생하지 않으며 식물성 유지(bio oil)를 경화제로 사용하는 폴리우레탄계 수지 모르타르를 사용하여, 동결융해에 대한 저항성이 강력하고 에폭시 수지 모르타르와 같은 정도의 기계적 강도를 발현하면서도 탄성이 있어서 깨지지 않으며, 불연성ㆍ고 내구성ㆍ친환경을 충족시킬 수 있다.

자전거 도로, 탄성바닥재, 폴리우레탄

Description

고 내구성 친환경/녹색 자전거 도로용 탄성바닥재{Elastic floor materials for bicycle road}

본 발명은 최근 친환경/녹색 운동이 범세계적으로 추진되면서 폭발적으로 증가하고 있는 자전거 도로용 탄성바닥재에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 대기오염을 유발하는 휘발성유기화합물(VOCs)을 발생하지 않으며 식물성 유지(bio oil)를 경화제로 사용하는 폴리우레탄계 수지모르타르를 사용하여, 동결ㆍ융해에 대한 저항성이 강력하고 에폭시 수지모르타르와 유사한 기계적 강도를 발현하면서도 탄성이 있어서 깨지지 않으며 불연성인 고 내구성 친환경/녹색 자전거 도로용 탄성바닥재에 관한 것이다.

통상적으로 자전거 도로는 인도 상에 구축하거나 차도 및 인도와 구별하여 별도로 구축하여 대중교통의 연계수단 및 근거리 교통수단으로 활용한다.

이러한 자전거 도로는 일반적으로, 시멘트콘크리트 또는 투수콘으로 5∼10cm 포설하고 에폭시 수지계 도료로 도포하는 방법, 콘크리트 위에 색상이 있는 에폭시 수지계 또는 아크릴 수지계 모르타르로 3∼5mm 두께로 도포하는 방법, 탄성을 보완하기 위하여 콘크리트 기재 위에 탄성포장재 또는 칼라아스콘 등을 12∼15mm 두께로 재포장하는 방법이 주로 사용되고 있다.

그런데, 시멘트콘크리트 자체만을 사용하여 자전거 도로를 시공하면 인도 또는 차도와의 구별성과 사계절변화에 의한 동결융해 문제가 발생하며, 구역을 표시하기 위하여 콘크리트 기재에 페인트로 도색하면 내구성이 부족하여 쉽게 변색되거나 탈색되어 1∼2년마다 재 도장해야 되는 문제가 발생한다. 그리고 에폭시 수지와 같은 유기용제형의 페인트나 수지모르타르로 도포하는 경우에는 환경오염을 야기하는 각종 유기용제 및 악취가 대기 중에 다량 방출되어 민원을 야기하는 등의 문제가 있다.

한편, 콘크리트 기재에 고무 칩(Rubber Chip)과 같은 탄성체를 이용하여 포장하는 탄성포장공법이 개시되어 있는데, 종래의 탄성포장공법은 작업공정이 복잡하고, 두께를 12∼15mm로 두껍게 포장해야 하므로 공사비가 비싸며, 콘크리트와의 접착력이 부족하여 부풀음 현상이 발생하고, 유기질 제품으로 연소 시에 유독성 가스를 발생할 뿐만 아니라 고무 칩의 경우 상온 경화형 제품으로 동절기 시공이 어렵고, 타 계절에도 시공 후 개방 시간이 길어 1일 내지 2일 정도의 경화숙성이 필요한 제품으로 교통개방에 상당한 시간이 소요되는 문제점이 있다.

그리고 칼라 아스콘 포장공법은 계절변화에 따른 아스팔트의 감온성이 커서 콘크리트 기재와의 팽창도 차이와 부착력 약화로 들뜸 및 탈락 현상이 발생할 뿐만 아니라 반발탄성이 미흡하여 보행자의 피로감을 증가시키고, 겨울철에는 연성이 적 어서 깨지기 쉬우며, 여름철에는 지나친 연성으로 노면에 가해지는 하중에 의해서 소성변형이나 피로균열 등이 발생하는 문제점이 있다. 즉, 아스팔트의 경우 기온의 변화에 따라 지속적으로 수축, 팽창이 발생하고 있으며, 노면에 가해지는 하중에 의해 소성변형(Rutting), 피로균열(Fatigue crack) 등의 문제점들이 발생하고 있을 뿐만 아니라, 이로 인해 칼라 아스콘 제품의 경우 내구성이 떨어지고, 고무 칩 제품의 경우 아스팔트와의 수축, 팽창 차이로 인한 들뜸 현상 및 탈락이 발생하는 문제점이 있는 것이다.

본 발명은 이러한 문제점을 해소하기 위한 것으로, 본 발명의 과제는 식물성 유지의 일종인 피마자유를 경화제로 사용하는 무용제형(solvent-free) 또는 수성형(water-borne) 폴리우레탄 수지계 모르타르를 사용하는 자전거도로 포장공법으로 휘발성 유기화합물을 방출하지 않는 고내구성과 환경 친화적인 자전거 도로의 탄성바닥재 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 콘크리트 기층의 상측에 형성되는 자전거 도로용 탄성바닥재에 있어서, 폴리우레탄계 수지와 드라이모르타르가 혼합된 폴리우레탄계 수지모르타르가 도포 경화된 도로 포장층을 포함하되, 경화제로서 피마자유 또는 수소화피마자유가 함유된 폴리올이 적용된 자전거 도로용 탄성바닥재가 제공된다.

이와 같이 구성된 본 발명은 대기오염을 유발하는 휘발성유기화합물(VOCs)을 발생하지 않으며 식물성 유지(bio oil)를 경화제로 사용하는 폴리우레탄계 수지 모르타르를 사용하여, 동결융해에 대한 저항성이 강력하고 에폭시 수지 모르타르와 같은 정도의 기계적 강도를 발현하면서도 탄성이 있어서 깨지지 않으며, 불연성ㆍ 고 내구성ㆍ친환경을 충족시킬 수 있다.

이하에서는, 본 발명에 의한 자전거 도로의 탄성바닥재에 대한 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 자전거 도로의 탄성바닥재는 콘크리트 기층(10)의 상측에 도포되는 폴리우레탄계 수지모르타르로 이루어진 도로 포장층(20)을 포함한다.

폴리우레탄계 수지는 폴리올을 주성분으로 하고 점감제와 사슬연장제가 첨가된 경화제를 포함하며, 경화제의 주성분인 폴리올은 친환경적인 측면에서 천연소재로부터 얻을 수 있는 식물성수지 중에서 피마자유 또는 수소화피마자유가 적용된다. 피마자유는 다른 식물성 기름에 비해 점도가 높은 반면 마찰계수는 낮으며, 수분과 친화력이 있다. 또한 100℃ 이하에서는 매우 안정하고 다량의 생리활성물질과 복합 당단백질, 알칼로이드 물질 등이 들어 있어 식용으로 활용할 정도로 매우 환경 친화적인 물질이다. 그리고 피마자유는 공업용으로도 많이 이용되는데, 계면활성제나 윤활유, 플라스틱 성형 첨가제, 섬유, 도표, 합성섬우 및 수기 자공 등에 폭넓게 이용된다. 특히 히드록실가는 2∼4 meq/g으로 폴리우레탄 경화제용으로 사용하면 경화 대상물의 경도 및 인장강도 등을 증가시킬 수 있다.

폴리우레탄계 수지는 모래와 시멘트 등으로 구성된 드라이모르타르(dry mortar)와 적당한 비율로 혼합하면 폴리우레탄계 수지모르타르가 된다.

이때 폴리우레탄계 수지모르타르를 제조하기 위하여 사용되는 폴리우레탄계 수지의 혼합비는 폴리우레탄계 수지모르타르(폴리우레탄계 수지 + 드라이모르타르) 전체 중량의 5∼40중량%가 바람직하다. 폴리우레탄계 수지가 5중량% 미만으로 혼합되면 폴리우레탄계 수지모르타르에서 방수성 및 동결융해 저항성이 확보되지 않으며, 수지의 함량이 40중량% 이상이 되면 가격이 비싸지고 연속연소성도막이 된다.

한편, 폴리우레탄계 수지와 혼합되는 드라이모르타르의 혼합비율은 골재 종류 및 골재의 배합비율에 따라 다르게 적용된다. 즉, 드라이모르타르의 배합비가 시멘트 : 모래(입경 1mm 이하) = 1 : 3∼6의 중량비로 조합된 경우에는 폴리우레탄계 수지의 혼합비가 폴리우레탄계 수지모르타르의 15∼40중량%가 적당한데, 수지의 함량이 15중량% 이하인 경우에는 작업성이 나쁘고, 수지의 혼합량이 40중량% 이상으로 되면 가격이 비싸며 연소성을 갖게 된다. 반면, 드라이모르타르의 배합비가 시멘트 : 모래 : 잔골재(입경 1∼50mm) = 0.1∼1.0 : 0.5∼3.0 : 3.0∼6.0의 중량비로 조합된 경우에는 폴리우레탄계 수지의 혼합비가 폴리우레탄계 수지모르타르의 5∼20중량%가 적당하다. 폴리우레탄계 수지의 혼합량이 수지모르타르의 5중량% 이하가 되면 골재와의 결합력이 약해져서 수지모르타르의 물성이 나쁘고, 수지 혼합량이 20중량% 이상이면 가격이 비싸진다.

드라이모르타르의 기본 조합은 시멘트ㆍ모래ㆍ잔골재로 구성되지만, 폴리우레탄계 수지모르타르의 작업성을 개선하기 위하여 콘크리트용 혼화제, 분산제, 증점제, 안료, 기능성 충전제 등이 혼용된 드라이모르타르를 사용해도 무방하다. 또한, 본 발명에서 개시하는 폴리우레탄계 수지모르타르의 배합은 공지의 모르타르 혼합기, 콘크리트 혼합기, 아스팔트 혼합기 등을 사용하여 통상의 방법으로 할 수 있으며, 폴리우레탄계 수지모르타르의 시공방법도 통상의 수지모르타르 시공법으로 할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 자전거 도로용 탄성바닥재의 시공방법 및 작용을 설명하면 다음과 같다.

우선, 베이스로서 콘크리트 기층(10)을 형성하고(단계 S1), 그 상부에 용제를 사용하지 않고 경화제로 물을 사용하는 무용제형 또는 수성형 폴리우레탄계 수지와 드라이모르타르가 적당하게 혼합된 폴리우레탄계 수지모르타르를 사용하여(단계 S21, S22) 고 내구성 친환경/녹색 자전거용 도로 포장층(20)을 3∼5mm 두께로 조성하고 10℃ 이상의 상온에서 1∼3일간 양생한다(S2). 필요에 따라서는 도로 표면에 색상을 부여하고 황변현상을 방지하기 위하여 수성아크릴-우레탄계 도료를 이용한 상도층(30)을 적당한 두께(본 실시예에서는 70∼80㎛)로 도포하여 미관 및 시인성을 보완할 수 있다(단계 S3).

이때, 도로 포장층(20)은 투수콘과 같이 배수가 가능한 다공성 층 또는 표면에 앰보 등으로 장식된 논-슬립 형태의 폴리우레탄계 수지모르타르 층을 더 형성하는 것도 가능하다.

이와 같은 자전거 도로는 10℃ 이상의 상온에서 시공 후 8∼24시간 후에 자전거 및 보행이 가능하며, 시공 후 1주일 정도 상온 양생시키면 완전 경화되어 경차는 물론 자동차 통행도 가능하게 된다.

본 발명에 의한 자전거 도로용 탄성바닥재를 사용하면, 기존의 에폭시계 수지나 석유/석탄화학물질로부터 제조되는 고분자 수지를 바인더로 사용하는 공법에 비하여 식물성유지(피마자유)를 경화제로 사용하는 무용제 또는 수성 폴리우레탄계 수지를 바인더로 사용하므로 휘발성유기화합물(VOCs)의 발생을 근원적으로 차단할 수 있고, 고 내구성과 친환경을 충족할 수 있는 자전거 도로를 제공할 수 있다.

그리고 본 발명에 의해서 형성되는 폴리우레탄계 수지모르타르의 도로 포장층(20)은 비 흡수성이므로 동결융해에 대한 위험성이 전혀 없으며, 에폭시계 수지모르타르 정도의 기계적 강도를 발휘하면서 탄성이 강하고 각종 유기용제 및 화학약품들에 대한 저항성이 우수하고, 불연성으로 고도의 내구성을 발현한다.

또한, 본 발명의 도로 포장층(20)은 콘크리트 기층(10)과의 접착력이 강하고 -20℃ 이하의 기온에서도 탄성을 나타내며, 4계절 기온변화에 따른 체팽창 계수가 적으므로 폴리우레탄계 탄성포장재 또는 아스팔트 포장에서 문제점으로는 발생하는 들뜸 현상이나 박락 현상을 현격하게 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 자전거 도로용 탄성바닥재의 구조를 도시한 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 자전거 도로용 탄성바닥재의 시공방법을 도시한 블록도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 ; 콘크리트 기층 20 ; 도로 포장층

30 ; 상도층

Claims (4)

1. 콘크리트 기층의 상측에 형성되는 자전거 도로용 탄성바닥재에 있어서,

   폴리우레탄계 수지와 드라이모르타르가 혼합된 폴리우레탄계 수지모르타르가 도포 경화된 도로 포장층을 포함하되, 경화제로서 피마자유 또는 수소화피마자유가 함유된 폴리올이 적용된 것을 특징으로 하는 자전거 도로용 탄성바닥재.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 드라이모르타르는 시멘트 : 모래(입경 1mm 이하) = 1 : 3∼6의 중량비로 조합되며, 폴리우레탄계 수지는 폴리우레탄계 수지모르타르의 15∼40중량%인 것을 특징으로 하는 자전거 도로용 탄성바닥재.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 드라이모르타르는 시멘트 : 모래 : 잔골재(입경 1∼50mm) = 0.1∼1.0 : 0.5∼3.0 : 3.0∼6.0의 중량비로 조합되며, 폴리우레탄계 수지는 폴리우레탄계 수지모르타르의 5∼20중량%인 것을 특징으로 하는 자전거 도로용 탄성바닥재.
4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 도로 포장층의 표면에 색상을 부여하고 황변현상을 방지하기 위하여 수성아크릴-우레탄계 도료가 도포된 상도층이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 자전거 도로용 탄성바닥재.

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