KR100673677B1 - 탄성 포장용 상온 혼합물 - Google Patents

Abstract

초본(草本)식물 폐기부분을 적어도 상온 결합재와 혼합하여 탄성 포장용 혼합물의 주재(主材)로 하는 초본식물 폐기부분의 이용방법을 제공함과 아울러 주재로서의 초본식물 폐기부분과 상온 결합재를 함유한 탄성 포장용 상온 혼합물, 및 이 탄성 포장용 상온 혼합물을 사용하여 구축된 층을 표면층 혹은 표면층의 일부로 가진 탄성 포장체를 제공함으로써 저렴하고, 또한 적당한 투수성을 가진 탄성 포장체와, 폐기물로서 대량으로 배출되는 곡물종자 껍질 등의 초본식물 폐기부분의 유효한 이용방법을 제공한다.

Description

탄성 포장용 상온 혼합물{MIXTURE FOR FLEXIBLE PAVEMENT USABLE AT ORDINARY TEMPERATURE}

본 발명은 탄성 포장(elastic pavement)용 상온 혼합물 및 이것을 사용하여 구축된 탄성 포장체(鋪裝體)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 곡물종자 껍질이나 기타의 초본(草本)식물 폐기부분을 주재로 하여 유효하게 이용한 탄성 포장용 상온 혼합물 및 이것을 사용하여 구축된 탄성 포장체에 관한 것이다.

탄성 포장은 통행자에게 쾌적한 보행 감각 내지 주행 감각을 주는 포장으로서, 근년에 일반보도(一般步道), 공원이나 하천 부지에 있어서의 산책로, 유원지 등의 유보도(遊步道), 건물과 건물사이의 연락도로, 역전 광장, 조깅 코스 등에 시험적으로 사용되고 있지만, 포장체에 탄성을 주는 재료로서 고무 칩 (rubber chip) 등을 사용하고 있으므로 가격이 비싸고, 내구성이 불량한 외에도 포장체에 적당한 투수성(permeability)을 부여하기가 어려우며, 비가온 후에 포장체 표면에 물이 괸 곳이 남는다는 등의 결점을 가지고 있다.

한편, 왕겨로 대표되는 곡물종자 껍질은 종래부터 베개나 매트의 충전물로서, 혹은 포장, 운송시의 완충재로서, 더욱이는 흙과 혼합하여 부엽토화(腐葉土化)한다거나, 소각하여 소각재의 형태로 하거나 하여 유기비료로서 이용되고 있는데, 그 사용량에는 한도가 있어, 일본 국내에서만도 연간 약 500만톤 이상이나 된다고 하고 있는 곡물종자 껍질의 총배출량에는 도저히 따라갈 수 없는 것이 현실정이다. 나머지 대량의 곡물종자 껍질은 폐기물로 하여 처분되고 있으나 탄산가스에 의한 지구 온난화가 문제로 되어 있는 현재, 대량소각도 바람직한 것은 아니어서 적당한 처분방법 내지는 몇가지 유효한 이용방법의 개발이 요망되고 있다. 그리고 곡물종자 껍질 이외에도 이용되지 않는 폐기되는 곡물의 잎이나 줄기 및 뿌리, 더욱이는 베어지거나 뽑혀지거나 하여 폐기되는 곡물 이외의 초본식물 폐기부분의 양에는 엄청나게 많은 것이 있어서, 이들을 소각하지 않고 적당히 처분 내지는 유효 이용할 수가 있으면 지구 환경상 바람직한 것이다.

본 발명은 상기한 바와 같이 고가이고 내구성이 불량하며 적당한 투수성을 부여하기가 곤난한 종래의 탄성 포장체가 가진 결점을 해결함과 아울러 폐기물로서 대량으로 배출되는 곡물종자 껍질 등의 초본식물 폐기부분의 유효한 이용방법을 제공함을 과제로 하는 것이다.

본 발명자들은 종래의 탄성 포장체가 가진 결점의 해소와 대량으로 배출되는 곡물종자 껍질 등의 초본식물 폐기부분의 유효한 이용방법의 제공이라는 전혀 다른 두가지 과제를 독자적인 발상에 근거하여 결합시켜 예의 연구를 계속한 결과, 왕겨로 대표되는 곡물종자 껍질 등의 초본식물 폐기부분을 열경화성 폴리머나 아스팔트 에멀젼 등의 상온 결합재와 조합하여 탄성 포장용 상온 혼합물로 함으로써 상기한 두가지 과제를 한꺼번에 해결할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.

즉, 본 발명은 초본식물 폐기부분을 열경화성 폴리머나 아스팔트 에멀젼 등의 상온 결합재와 혼합하여 탄성 포장용 혼합물의 주재(主材)로 하는 초본식물 폐기부분의 이용방법을 제공함과 아울러 주재로서의 초본식물 폐기부분과 상온 결합재로서의 열경화성 폴리머 또는 아스팔트 에멀젼을 함유한 탄성 포장용 혼합물, 및 탄성 포장용 혼합물을 사용하여 구축된 층을 표면층 또는 표면층의 일부로 하는 탄성 포장체를 제공함으로써 상기 과제를 해결하는 것이다.

본 발명에서 사용되는 "주재"라 함은 보조재에 대한 것이며 혼합물중의 비교적 대부분을 차지하는데, 그 결과, 혼합물 내지는 그 혼합물에 의해 구축된 층에 그 재료의 특성이 현저하게 나타나는 재료를 의미한다. 혼합물 내지는 혼합물에 의해 구축된 층에 그 재료가 가진 특성이 나타나 있으면 배합비율에 특히 제한은 없고, 반드시 혼합물중에서 가장 많은 재료일 필요는 없다.

본 발명의 탄성 포장용 상온 혼합물에는 주재로서의 초본식물 폐기부분 이외에 착색안료, 고무, 엘라스토머, 톱밥, 폐플라스틱재, 유리 부스러기, 밀짚, 옥수수 부스러기, 짚 부스러기, 건초, 콩 껍질, 나무(樹木) 등의 가지, 잎 및 뿌리, 폴리에틸렌제 용기 부스러기, 제지용 칩 등으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 보조재나 골재를 첨가할 수 있다. 이들 보조재와 골재는 필요에 따라 첨가되어 주재로서의 초본식물 폐기부분이 가진 특성을 보충한다거나, 변화를 준다거나, 착색한다거나 하는 것이며, 주재로서의 초본식물 폐기부분의 특성을 해치지 않는 한에 있어서 그 배합비율에 특히 제한이 있는 것은 아니다. 그러나 결합재로서 후술하는 바와 같이 아스팔트 에멀젼을 사용할 경우에는 골재를 가하는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명의 탄성 포장용 상온 혼합물은 열경화성 폴리머나 아스팔트 에멀젼 등의 상온에서 사용할 수 있는 결합재를 사용하기 때문에 가공시에 결합재를 가열할 필요가 없고, 주재가 되는 초본식물 폐기부분을 손상하는 일이 없음과 아울러 가열에 따른 탄산가스 등의 발생이 없어 지구 환경적으로도 우수한 혼합물이다.

본 발명의 초본식물 폐기부분과 상온 결합재를 함유한 탄성 포장용 상온 혼합물은 통상적으로 노반(路盤)위에 표면층 또는 표면층의 일부를 구축하는 혼합물로서 사용된다. 구축된 층은 적당한 탄성과 투수성을 겸비하여 통행자에게 쾌적한 보행감각 내지 주행감각을 부여함과 아울러 빗물 등을 침투시켜 비가온 후에도 포장체 표면에 물이 괴어있는 곳을 남기는 일이 없다. 본 발명의 탄성 포장용 상온 혼합물을 사용하여 표면층의 일부만을 구축할 경우에는 그 아래층은 투수성 포장용 혼합물을 사용하여 구축하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써 표면층의 일부만이 본 발명의 탄성 포장용 상온 혼합물로써 구축될 경우에도 표면층 전부를 본 발명의 탄성 포장용 상온 혼합물로써 구축할 경우와 마찬가지로 빗물 등을 유효하게 침투시켜 포장밑의 노상흙(subgrade soil)으로 되돌릴 수 있게 된다. 따라서 본 발명의 탄성 포장용 혼합물은 일반 보도 뿐만 아니라 공원이나 하천부지 등에 있어서의 산책로, 유원지 등의 유보도, 건물과 건물 사이의 연락도로, 역전광장, 조깅 코스 등, 어떠한 곳에 사용하더라도 수목의 생육이나 지하수의 분포에 미치는 영향이 적어 극히 우수한 포장용 혼합물이다. 그리고 본 발명의 탄성 포장용 상온 혼합물은 곡물종자 껍질 등의 초본식물 폐기부분을 다량으로 사용하므로 대량으로 배출되는 곡물종자 껍질 등의 초본식물 폐기부분의 용도로서도 가장 적합하며 폐기물로서의 초본식물 폐기부분을 유효하게 이용하는 것이므로 가격도 저렴하다.

도 1은 본 발명의 탄성 포장체의 일예를 나타낸 도면이다. 도면중에서 1은 탄성 포장체, 2는 탄성 포장용 상온 혼합물에 의해 구축되는 층, 3은 투수성층, 4는 노반(路盤), 5는 노상흙(路床土), 6은 L자 홈, 7은 밑창 콘크리트(sub-slab concrete)를 각각 나타낸다.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

본 발명에서 사용하는 초본식물 폐기부분이라 함은 이용되지 않고 폐기되는 초본식물의 부분을 뜻하며, 곡물종자 껍질이나 이용되지 않고 폐기되는 곡물의 잎, 줄기, 뿌리는 물론이고 곡물에 한정되지 않으며, 베어지거나 뽑혀지거나 하여 폐기되는, 예컨대 갈대 및 참억새 등의 초본식물 폐기부분의 전반을 가리키는 것인데, 비교적 크기가 균일하다는 관점에서는 곡물의 종자 껍질이 가장 바람직하다. 곡물종자 껍질이라 함은 쌀, 밀, 수수, 피, 콩, 메밀, 조, 옥수수 등의 곡물의 종자껍질인데, 대표적인 것은 쌀의 껍질인 쌀겨이다. 쌀겨는 적당한 경도(硬度)로 인해 본 발명에서 사용하기에 가장 적합하지만 본 발명에서 사용할 수 있는 곡물종자 껍질은 특히 쌀겨에 한정되는 것은 아니다. 그리고 본 발명에서는 1종류의 곡물종자 껍질만을 단독으로 사용해도 좋고 2종류 이상을 병용하는 것도 당연히 가능하다. 한편, 곡물종자 껍질 이외의 초본식물 폐기부분으로서 크기가 균일하지 않은 것을 사용할 경우에는 미리 교열기 (biting mill)나 파쇄기 등으로 교열(咬裂) 및/또는 파쇄하여 0.3∼20 mm 정도, 바람직하게는 1.2∼5 mm 정도의 입경(粒徑)으로 한 후에 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 한 종류의 초본식물 폐기부분만을 단독으로 사용해도 좋은 두종류 이상을 병용하는 것도 당연히 가능하다. 이상과 같은 초본식물 폐기부분은 건조하여 사용하는 것이 바람직하다. 선채로 말라 죽은 나무나 베어지거나 뽑혀진 후 방치되어 자연 건조된 것을 사용할 경우에는 특별한 건조공정을 거치지 않고 그대로의 상태에서 사용할 수 있음은 물론이다. 그리고 초본식물은 일반적으로 목본(木本)식물에 비하여 유연하므로 탄성 포장용 상온 혼합물에 주재로 사용할 경우에는 목본식물에 비하여 보다 우수한 탄성 효과를 부여한다는 잇점이 있다.

본 발명에서 상온 결합재로서 사용하는 열경화성 폴리머로서는, 예컨대 아크릴 수지, 아릴 수지, 에폭시 수지, 요소 수지, 페놀 수지, 푸란 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 멜라민 수지, 폴리우레탄 수지 등을 사용할 수 있으며, 그 중에서도 폴리우레탄 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

폴리우레탄에 사용하는 이소시아네이트류와 폴리올로서는, 통상 사용되는 것을 사용할 수 있고, 예컨대 이소시아네이트류로서는 톨릴렌 디이소시아네이트 (TDI), 디페닐메탄 디이소시아네이트 (MDI), 조제(crude) MDI, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 (HMDI), 크실릴렌 디이소시아네이트 (XDI), 수소첨가 TDI, 수소첨가 MDI, 메타크실릴렌 디이소시아네이트, 폴리메틸렌폴리페닐 이소시아네이트 (PAPI) 등을 사용할 수 있다. 그리고 이들 이소시아네이트류와 폴리올의 반응 이외에도 가소제, 충전제, 촉매, 가교제, 발포제 등과의 반응에 의해 얻어지는 말단 이소시아네이트기 함유의 프리폴리머를 사용할 수도 있다.

폴리올로서는 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 폴리머 폴리올 등을 사용할 수 있고, 폴리에스테르 폴리올로서는, 예컨대 아디프산, 프탈산, 이량화 리놀렌산, 말레산 등의 디카르복시산과 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 디에틸렌 등의 글리콜, 글리세린, 트리메틸롤프로판, 펜타에리드리톨 등의 디올, 트리올 등을 반응시켜 얻게되는 폴리올 및 피마자유 등을 들 수 있다.

그리고 폴리에테르 폴리올로서는, 예컨대 프로필렌 글리콜, 글리세린, 트리메틸롤 프로판 및 기타의 폴리올이나 폴리아미드에 프로필렌 옥사이드 (PO), 에틸렌 옥사이드 (EO), 부틸렌 옥사이드, 메틸트리메틸렌 옥사이드, 디메틸트리메틸렌 옥사이드 등을 부가시킨 것을 들 수 있다.

그리고 폴리머 폴리올로서는, 예컨대 폴리부타디엔, 스티렌-부타디엔 공중합물, 부타디엔-아크릴로니트릴 공중합물 등의 분자 말단이나 분자내에 2개 이상의 히드록실기를 가진 폴리올, 그 외에 에틸렌 글리콜과 테레프탈산의 선상 고분자 에스테르의 폴리올, 아크릴산 유도체의 아크릴 폴리올 등을 들 수 있다.

상기한 이소시아네이트류나 폴리올외에 통상 사용되는 가소제, 충전제, 촉매, 발포제, 가교제, 분산제 및 기타의 조제 등을 사용하는 것도 물론 가능하다.

본 발명의 탄성 포장용 상온 혼합물에서의 열경화성 폴리머의 사용량은 건조상태의 초본식물 폐기부분 100 용적부에 대하여 10∼50 용적부의 범위가 바람직하다. 열경화성 폴리머의 사용량이 10 용적부 미만에서는 혼합물에 점착성이 없고 초본식물 폐기부분 사이의 결합성이 불량하여 결코 사용할 수 없다는 것은 아니지만 양호한 포장체를 얻을 수 없는 가능성이 있다. 한편, 열경화성 폴리머의 사용량이 50 용적부를 초과하면 수득한 혼합물의 작업성이 나빠질 뿐만 아니라 쓸데없이 재료비가 많아져서 바람직하지 않다.

본 발명에서 상온 결합재로서 사용하는 아스팔트 에멀젼이라 함은 레이크 아스팔트 (lake asphalt) 등의 천연 아스팔트, 스트레이트 아스팔트, 블로운 아스팔트, 세미블로운 아스팔트, 용제 탈역(脫瀝) 아스팔트 (slovent deasphalting asphalt) (예컨대, 프로판 탈역 아스팔트) 등의 석유 아스팔트, 중유, 타르, 피치 등의 역청물(瀝靑物)이나, 인공 아스팔트, 또는 상기 각종 재료의 2종 이상을 혼합한 것을 각종 계면 활성제나 클레이 (예컨대 벤토나이트) 등의 유화제를 사용하여, 더욱이는 알칼리, 산, 염, 분산제, 보호 콜로이드 등을 필요에 따라 첨가하고, 콜로이드 밀, 호모지나이저, 호모믹서 등의 적당한 유화기에 의해 물속에서 유화시킨 것이다.

본 발명에서 에멀젼화하여 아스팔트 에멀젼으로 사용하는 인공 아스팔트라 함은, 예컨대 석유계 배합유와 석유수지를 중량 백분율로서 석유계 배합유 : 석유 수지 =(10∼60%) : (90∼40%)의 비율로 배합한 것이다. 석유계 배합유의 비율이 10 중량% 미만이면 얻어지는 인공 아스팔트의 침입도 (penetration degree)가 너무 낮아져서 작업성이 불량하고, 한편, 석유계 배합유의 비율이 60 중량%을 초과하면 얻어지는 인공 아스팔트의 침입도는 커지기는 하지만 접착성 및 점착성이 저하하여 바람직하지 않다. 이와 같은 배합으로 얻어지는 인공 아스팔트는 실질적으로 무색이고, 예컨대 주재인 초본식물 폐기부분이나 유색골재, 착색안료 등과 함께 사용하 더라도 이들 재료의 본래의 색조를 손상하는 일이 없어 유리하다. 그리고 여기서 말하는 실질적으로 무색이라 함은 혼합되는 재료의 색채를 손상하지 아니하는 정도로 무색이라는 의미이고, 반드시 완전히 투명할 필요는 없으며 반투명이어도 좋고 약간의 갈색을 가지고 있어도 좋다. 그리고 반응이나 분해가 진행하여 결합재로서의 소정의 강도를 발현하는 단계에서 실질적으로 무색이면 좋은데, 예컨대 인공 아스팔트 에멀젼으로서 존재할 때에 백색 등의 색을 가지고 있어도 분해하여 결합재로서의 강도를 발현하는 단계에서 실질적으로 무색이면 좋다.

본 발명에서 인공 아스팔트에 사용하는 석유계 배합유라 함은 프로세스 오일이라고도 불리어지며, 방향족 탄소수가 전(全) 탄소수의 35% 이상인 방향족계, 나프텐환 탄소수가 전 탄소수의 35∼45%인 나프텐계, 및 파라핀 측쇄 탄소수가 전 탄소수의 50% 이상인 파라핀계 등이 있고, 본 발명에서는 이들 석유계 배합유 중에서 1종 또는 2종 이상이 적절히 사용된다.

본 발명에서 인공 아스팔트에 사용하는 석유수지라 함은 나프타 분해 생성물의 증류에 의해 분리되는 비점이 20∼60℃인 유분(fraction) (C5 유분)을 주성분으로 하는 지방족계 (C5계) 석유수지, 마찬가지로 나프타 분해 생성물의 증류에 의해 분리되는 비점이 160∼260℃인 유분 (C9 유분)을 주성분으로 하는 방향족계 (C9계) 석유 수지, 이들 C5계 및 C9계 석유 수지를 공중합시킨 지방족/방향족 공중합계 (C5/C9계) 석유 수지 및 주로 나프타 분해 생성물의 증류에 의해 분리되는 고순도의 디시클로펜타디엔을 주성분으로 하는 지환족계 (DCPD계) 석유수지 등이 있는데, 본 발명에서는 이들 중에서 1종 혹은 2종 이상이 혼합하여 사용된다.

그리고 본 발명에서 여러 가지 역청물이나 인공 아스팔트, 더욱이는 이들의 2종 이상을 혼합한 것을 에멀젼화 하기 위해 사용되는 유화제로서는 양이온계, 음이온계, 양성계의 어느 것을 사용해도 좋으며, 본 발명에서 사용할 수 있는 양이온계 유화제로서는 장쇄 알킬기를 가진 지방족 혹은 지환족의 모노아민, 디아민, 트리아민, 아미드아민, 폴리아미노에틸이미다졸린, 장쇄 히드록시알킬디아민, 로진아민, 이들 아민류의 산화 에틸렌 부가물, 아민 옥사이드, 또는 이들 아민계 계면 활성제에 염산, 술파민산, 아세트산 등의 산을 작용시킨 수용성 내지 물분산성의 염, 더욱이는 이들 아민계 계면 활성제의 제 4급 암모늄염 등을 들 수 있다. 그리고 이들 계면 활성제와 함께 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌알킬아릴 에테르, 옥시에틸렌-옥시프로필렌 블록 공중합체 등의 비이온계 계면 활성제를 병용할 수도 있다.

본 발명에서 사용할 수 있는 음이온계의 유화제로서는 고급 알코올 황산 에스테르, 알킬 아릴 술폰산 염, 알킬벤젠 술폰산염, α-올레핀 술폰산염, 고급 알코올 에톡실레이트, 고급 알코올 에톡실레이트 술페이트, 비누, 나프탈렌 술폰산염 및 포르말린 변성물, 알칼리 리그닌염, 리그닌 술폰산염, 카제인의 알칼리염, 폴리아크릴산염 등을 들 수 있다.

본 발명에서 사용할 수 있는 양성계의 유화제로서는 알킬페놀, 모노 및 다가 알코올산, 지방족류, 지방족 아민류, 지방족 아미드류, 에탄올 아민류 등의 알킬렌 옥사이드의 부가물 등을 들 수 있다.

그리고 아스팔트 에멀젼에 사용되는 분산제나 보호 콜로이드로서는 나프탈렌 술폰산 소오다, 카제인, 알긴산, 젤라틴, 카르복시메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 폴리비닐 알코올, 폴리아크릴산 소오다, 리그닌술폰산염, 니트로후민산염 등을 들 수 있다.

본 발명의 아스팔트 에멀젼에는 상기한 여러 가지의 역청물, 인공 아스팔트, 더욱이는 이들의 2종 이상을 혼합한 것 외에도 천연고무 또는 각종 합성고무로부터 선택되는 1종 혹은 2종 이상을 첨가할 수도 있다.

합성고무로서는, 예컨대 클로로프렌 고무, 스티렌-이소프렌 공중합체 고무, 폴리이소프렌 고무, 폴리부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔 블록 공중합 고무, 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합 고무 등을 들 수 있고, 특히 클로로프렌 고무, 스티렌-이소프렌 공중합체 고무를 사용했을 경우에는 고온 및 저온에서의 특성이 개선되므로 바람직하다. 그리고 무우니 점도 (Mooney viscosity)는 고형 또는 라텍스 타입의 것에서는 10∼100 정도의 것이 양호한 결과를 얻을 수 있어 바람직하다.

또한 본 발명에서 사용되는 아스팔트 에멀젼에는 여러 가지 역청물이나 인공 아스팔트, 더욱이 이들의 2종 이상을 혼합한 것에다 상기한 고무 외에 아래의 폴리머를 첨가하여 개질 아스팔트로 한 다음, 이것을 에멀젼화하고 분산시킨 것을 사용해도 좋다. 첨가되는 폴리머로서는, 예컨대 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합물, 폴리에틸 아크릴레이트, 폴리메틸 아크릴레이트, 폴리아크릴산, 폴리염화 비닐 등의 합성 고분자 중합 수지, 쿠마론 수지, 석탄산 수지, 크실렌 수지, 요소 포르말린 수지, 알키드 수지 등의 합성수지, 로진, 테르펜 수지 등의 천연수지 등을 들 수 있다.

상기 고무 또는 폴리머는 아스팔트 에멀젼중에 고형분 중량비로 5∼20 중량%의 범위에서 첨가하는 것이 바람직하다. 고무 또는 폴리머의 첨가량이 5 중량% 미만에서는 고무 또는 폴리머의 첨가효과가 약하고, 한편, 고무 또는 폴리머의 첨가량이 20 중량%을 초과하면 점성이 증대하여 양호한 시공성을 유지할 수 없게 되는 경향이 있다.

또한 이들 아스팔트 에멀젼에는 내열성 향상이나 자외선 등에 의한 열화방지, 작업성 향상 및 접착성 향상 등의 목적으로 자외선 흡수제나 각종 첨가제, 점도 조정제 등을 첨가해도 좋다.

본 발명에서 사용하는 아스팔트 에멀젼중의 고형분의 함유량은 50∼80 중량%의 범위가 바람직하다. 고형분의 함유량이 50 중량% 미만이어도 특히 사용할 수 없다는 것은 아니지만 구축되는 탄성 포장체가 접착성이나 점탄성의 점에서 약간 불량한 경향이 있어 바람직하지 않다. 한편, 고형분의 함유량이 80 중량%를 초과하면 특히 사용할 수 없다는 것은 아니지만 점성이 증대하여 양호한 시공성을 유지할 수 없게 되는 경향이 있다.

아스팔트 에멀젼의 분해는 자연분해에 의존하는 것이 일반적이지만, 경우에 따라서는 분해 촉진제를 사용하여 강제분해시켜도 좋다.

본 발명의 탄성 포장용 상온 혼합물에서의 상온 결합재로서의 아스팔트 에멀젼의 사용량은 건조상태의 초본식물 폐기부분 100 중량부에 대해 아스팔트 에멀젼중의 아스팔트 고형분으로서 50∼300 중량부의 범위가 바람직하고, 특히 바람직하게는 70∼200 중량부의 범위이다. 아스팔트 고형분이 50 중량부 미만에서는 결코 사용할 수 없다는 것은 아니자만 혼합물로서의 점착성이 불량하여 양호한 포장체를 얻을 수 없는 가능성이 있다. 한편, 아스팔트 고형분이 300 중량부를 초과하면 아스팔트가 너무 많아 시공후 유동현상을 일으킬 우려가 있고, 또한 여름철 등에 있어서 노면(路面)온도가 상승했을 경우에 플러쉬(flush) 현상을 일으킬 가능성이 있다.

본 발명의 탄성 포장용 상온 혼합물에는 곡물종자 껍질 등의 초본식물 폐기부분 이외에 골재나, 기타 보조재로서 착색안료, 고무, 엘라스토머, 톱밥, 폐플라스틱재, 유리 부스러기, 밀짚, 옥수수 부스러기, 짚 부스러기, 건초, 콩 껍질, 수목 등의 가지, 잎, 뿌리, 폴리에틸렌제 용기 부스러기, 제지용 칩 등으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 보조재를 첨가할 수 있다. 이들 보조재는 적당한 크기로 분쇄 내지 절단하여 착색제나 증량재로서 사용되거나, 더욱이는 곡물종자 껍질 등의 초본식물 폐기부분만으로는 얻기 어려운 특성을 혼합물에 부여하기 위해 적절히 사용된다.

본 발명에서 사용하는 골재라 함은 일본국의 사단법인 일본 도로협회 발행의 "아스팔트 포장 요강(要綱)"에 기재되어 있는 포장용의 골재인데, 쇄석(碎石), 부순자갈, 자갈, 철강 슬래그 등이다. 그리고 이들 골재에 아스팔트나 아스팔트 에멀젼을 피복한 아스팔트 피복골재 및 재생골재 등도 사용할 수 있다. 기타 이것과 유사한 입상(粒狀) 재료로서 인공 소성골재, 소성 발포골재, 인공 경량골재, 도자기 입(粒), 룩소바이트, 시노팔, 알루미늄 입(粒), 플라스틱 입(粒), 세라믹스, 에메리, 하수 오니 소각재(燒却灰) 및 그 입상재료 등도 사용할 수 있다.

본 발명의 탄성 포장용 상온 혼합물에 사용하는 골재로서는 상기 골재중에서 조(粗)골재로서 입경 범위 2.5∼5 mm의 7호 쇄석 내지 그것과 동등한 입경의 골재를 사용할 수 있으며, 또한 세(細)골재로서는 일반적으로 입경이 2.5 mm 이하의 것으로서 예컨대 하천 모래, 흙 모래, 산 모래, 스크리닝스, 쇄석 더스트, 인공골재, 돌가루, 소각로의 재, 클레이, 탈크 플라이 애쉬, 카본 블랙, 고무가루 입자, 콜크 가루 입자, 목질가루 입자, 수지가루 입자, 펄프, 실리카 샌드 등도 사용할 수 있다. 상기 조골재와 세골재는 각각 1종 이상 혹은 2종 이상을 혼합하여 사용해도 좋다.

이들 골재는 본 발명의 탄성 포장용 상온 혼합물에 내마모성과 적당한 강도, 공극율 등을 부여하는데 효과적이며, 골재의 사용량으로서는 상온 결합재로서의 열경화성 폴리머를 사용할 경우, 초본식물 폐기부분 100 용적부에 대해 0∼12 용적부, 바람직하게는 2.5∼10 용적부를 사용하는 것이 바람직하다. 골재의 양이 12 용적부를 초과하면 내구성은 증가하지만 투수성이 불량해져서 바람직하지 않다. 한편, 상온 결합재로서 아스팔트 에멀젼을 사용할 경우에는 초본식물 폐기부분 100 용적부에 대해 10∼120 용적부, 바람직하게는 25∼100 용적부를 사용하는 것이 바람직하다. 골재의 양이 10 용적부 미만에서는 포장체의 탄성은 증가하지만 내구성에 문제가 생긴다. 한편, 골재의 양이 120 용적부를 초과하면 내구성은 증가하나 투수성이 나빠져서 바람직하지 않다.

본 발명의 탄성 포장용 상온 혼합물에는, 통상, 세골재가 사용되는데, 세골재의 일부를 조골재로 치환해도 좋다. 사용하는 골재중의 조골재와 세골재의 비율 은 중량비로 (조골재/세골재) = (1/1∼1/5)의 범위가 바람직하고, 조골재로서 양질의 것이 아니면 세골재만을 사용해도 좋다. 그리고 입경 5 mm 이하의 범위에서 연속 입도를 가진 골재를 사용할 경우에는 특히 조골재와 세골재를 혼합할 필요는 없고, 그 골재만을 사용하면 좋은 것은 물론이다.

상온 결합재와 아스팔트 에멀젼을 사용할 경우, 사용하는 골재는 미리 아스팔트 에멀젼 혹은 가열 아스팔트로서 코우팅하여 두는 것이 바람직하다. 코우팅을 할 경우에는 아스팔트 에멀젼 혹은 가열 아스팔트의 사용량은 아스팔트 고형분으로서 골재 100 중량부에 대해 0.5∼2.0 중량부의 범위가 바람직하다.

상온 결합재로서 아스팔트 에멀젼을 사용할 경우, 본 발명의 탄성 포장용 상온 혼합물에는 필요에 따라 수경성(水硬性) 무기재료를 첨가할 수 있다. 사용하는 수경성 무기재료로서는 시멘트, 무수석고, 반수(半水)석고, 분말상 슬랙 등을 들 수 있다.

사용하는 시멘트로서는 보통 포오틀랜드 시멘트, 조강(早强) 포오틀랜드 시멘트, 초(超)조강 포오틀랜드 시멘트, 중용열(中庸熱) 포오틀랜드 시멘트, 백색 포오틀랜드 시멘트, 고로 시멘트, 실리카 시멘트, 알루미나 시멘트, 팽창 시멘트, 고로 콜로이드 시멘트, 콜로이드 시멘트, 초속경(超速硬) 시멘트, 백색 시멘트, 플라이 애쉬 시멘트, 내(耐)황산염 시멘트, 제트 시멘트 등을 들 수 있다. 이들 수경성 무기재료는 그 1종 혹은 2종 이상을 병용할 수도 있고, 더욱이는 물이나 공지의 시멘트용 혼화재료, 예컨대 수축 보상재, 경화 촉진제, 경화 지연제, 분산제, 공기 연행제, 증점제, 감수제(減水劑), 충전제 등을 병용할 수도 있다.

사용하는 수경성 무기재료의 양은 아스팔트 에멀젼 100 중량부에 대해 통상적으로 0∼70 중량부의 범위이다. 수경성 무기재료의 양이 70 중량부를 초과하면 구축된 탄성 포장체가 너무 딱딱해질 뿐만 아니라 혼합물의 경화가 너무 빨라져서 작업성이 불량하므로 바람직하지 않다.

본 발명의 탄성 포장용 상온 혼합물에 사용하는 착색안료로서는, 예컨대 무기안료로서 아래의 것들을 사용할 수 있다.

백색 --- 이산화 티탄, 산화 아연, 연백(white lead)

흑색 --- 철흑(iron black), 흑연, 카본 블랙,

적색 --- 카드뮴 레드

오렌지색 --- 몰리브덴 오렌지

황색 --- 수산화 제이철, 산화철 황, 황 연(chrome yellow)

녹색 --- 산화크롬, 크롬 그리인

청색 --- 군청, 감청, 코발트 블루

자색 --- 망간 바이올렛

그리고 유기안료로서는 아래의 것들을 사용할 수 있다.

적색 --- 워칭레드 (watching red), 퀴나크리돈 레드

오렌지색 --- 퍼마넨트 오렌지

황색 --- 파스트 옐로우 (Fast yellow)

녹색 --- 프탈로시아닌 그리인

청색 --- 프탈로시아닌 블루

자색 --- 디옥사딘 바이올렛

이들 착색안료는 1종 혹은 2종 이상을 조합하여 사용되며, 그 사용량은 상온 결합재로서 열경화성 폴리머를 사용할 경우 열경화성 폴리머 100 중량부에 대해, 통상, 0∼8 중량부이고, 한편, 상온 결합재로서 아스팔트 에멀젼을 사용할 경우에는 아스팔트 에멀젼중의 고형분 100 중량부에 대해, 통상, 0∼50 중량부이다. 착색안료를 8 중량부 또는 50 중량부를 초과하여 사용해도 효과에 별로 차이가 나타나지 않으므로 비경제적이다.

그리고 본 발명에 의해 구축되는 탄성 포장체 표면에 칼라 골재나 밝은 색 골재를 산포하거나, 포장체 표면에 유색도료 등을 살포 내지 도포함으로써 구축되는 탄성 포장체를 착색하는 것도 가능하다.

본 발명의 탄성 포장용 상온 혼합물에 보조재로서 사용하는 고무 또는 엘라스토머로서는, 예컨대 천연고무, 스티렌-부타디엔 고무, 스티렌-이소프렌 고무, 이소프렌 고무, 부타디엔 고무, 클로로프렌 고무, 니트릴 고무, 아크릴 고무, 부틸 고무, 할로겐화 부틸 고무, 클로로술폰화 폴리에틸렌, 염소화 폴리에틸렌, 에틸렌--프로필렌 고무, EPT 고무, 알핀 고무, 스티렌-부타디엔 블록 공중합 고무, 스티렌-이소프렌 블록 공중합 고무, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합물, 에틸렌 아크릴레이트 공중합물, 에틸렌-에틸 아크릴레이트 공중합물(EEA), 폴리에틸렌, 폴리염화비닐, 폴리비닐 아세테이트, 염화 비닐-비닐 아세테이트 공중합물, 비닐 아세테이트-아크릴레이트 공중합물 등을 들 수 있다. 이들 고무 또는 엘라스토머는 페기물이나 재생물이어도 좋고, 특히 자동차의 폐타이어를 사용하는 것이 바람직하 다. 이들 고무 또는 엘라스토머에는 색조가 있어도 좋다.

이들 고무 또는 엘라스토머는 입상으로 하여 사용하는 것이 바람직하며, 1∼5 mm 정도의 구형상 또는 다방체 형상 등으로 하여 사용하거나 잘게 편상으로 절단하여 사용하는 것이 좋다.

착색안료 이외의 고무, 엘라스토머, 톱밥, 폐플라스틱재, 유리 부스러기, 밀짚, 옥수수 부스러기, 짚 부스러기, 건초, 콩껍질, 수목의 가지, 잎, 뿌리, 폴리에틸렌제 용기의 부스러기, 제지용 칩 등의 보조재의 사용량은 전체로서 주재로서의 초본식물 폐기부분에 대해 용적비로 0∼100%이며, 될 수 있으면 0∼20%의 범위가 바람직하다.

본 발명의 탄성 포장용 상온 혼합물은, 예컨대 소정량의 곡물종자 껍질 등의 초본식물 폐기부분과 필요에 따라 골재, 수경성 무기재료, 보조재를 퍼그 밀 믹서 (pug mill mixer), 팬형 믹서 (pan-type mixer), 경사식 믹서 (tilting type mixer) 등의 혼합기에 투입하여 균일한 혼합상태로 된 것을 확인한 후에 소정량의 상온 결합재를 투입하여 다시 혼합, 교반함으로써 제조된다. 충분한 혼합, 교반을 완료하여 본 발명의 탄성 포장용 상온 혼합물을 얻는다.

이하, 도면을 이용하여 본 발명의 탄성 포장체의 한가지 예를 설명하는데, 본 발명의 탄성 포장체가 여기에 한정되는 것이 아님은 물론이다.

도 1은 건물과 건물사이에 있는 연락도로로서 차량은 통행할 수 없는 인도용 도로에 있어서, 본 발명의 탄성 포장체를 구축했을 경우의 한가지 예를 나타낸 단면도인데, 도 1에서 1은 본 발명의 탄성 포장체, 2는 본 발명의 탄성 포장용 상온 혼합물을 사용하여 구축된 층, 3은 투수성층, 4는 노반 (路盤), 5는 노상토 (路床土), 6은 L자 홈, 7은 밑창 콘크리트를 각각 나타내는 것이다.

본 발명의 탄성 포장체(1)의 구축은, 예컨대 아래와 같이 하여 할 수 있다. 즉, 먼저 노상토(5)를 소형의 불도저로 평평하게 고른 후 진동 로울러로써 충분히 전압(轉壓)한 다음 노상토(5)와 밑창 콘크리트(7) 등의 노출면에 프라임 코우트 (prime coat)를 한다. 프라임 코우트는 실시한 쪽이 바람직하나 경우에 따라서는 생략해도 좋다. 프라임 코우트로서는, 예컨대 아스팔트 에멀젼인 CPE-3 (일본국의 Nichireki 주식회사제)을 사용할 수가 있다. 프라임 코우트의 살포는 엔진 스프레이어 (engine sprayer) 등을 사용하여 1.8 리터/㎡ 정도의 양을 균일히 살포함으로써 실시한다. 프라임 코우트의 살포후 흙과 모래를 알맞게 혼합한 쇄석(碎石) 등을 깔아 평평하게 하고, 진동 로울러로써 충분히 다져 노반(4)을 구축한다. 노반(4)을 구축하는 재료로서는 흙과 모래를 알맞게 혼합한 쇄석에 한정되는 것은 아니고, 통상, 노반 구축 재료로서 사용되는 것이면 어떤 것을 사용해도 좋은데, 예컨대 입도조정 쇄석, 입도조정 슬랙, 아스팔트 침투식 머캐덤 (macadam), 크러셔 런 (crusher-run), 흙과 모래를 혼합한 자갈, 모래 등을 사용해도 좋다. 노반(4)의 두께로서는 노상토(5)의 경도와 다짐 정도에도 따르지만, 통상적으로 5∼15 cm, 바람직하게는 7∼12 cm 정도이다. 그리고 노상토(5)가 강고할 경우에는 노반(4)은 구축하지 않아도 좋다.

이어서 노반(4)과 밑창 콘크리트(7) 및 L자 홈(6) 등의 노출면에 프라임 코우트를 한다. 프라임 코우트로서는 앞서 사용한 것과 동일한 것을 동일한 정도의 양으로 사용할 수 있다. 그리고 프라임 코우트는 경우에 따라서는 생략할 수도 있다. 프라임 코우트의 살포후 투수성층(3)을 표면층의 일부로서 형성한다. 투수성층(3)을 구축하는 재료로서는 구축되는 층에 투수성을 부여하는 것이면 어떤 것을 사용해도 좋은데, 통상적으로 투수성 포장용 혼합물로서 사용되고 있는 상온 내지 가열형의 개입도형(open-graded) 아스팔트 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. 혹은 개입도형의 시멘트 혼합물을 사용해도 좋고, 그 밖에 폐재(廢材)를 이용한 골재를 깔아 고르게 하여 투수성층(3)으로 해도 좋다. 투수성층(3)의 두께는 통상적으로 1∼4 cm 정도이다. 그리고 투수성층(3)은 본 발명의 탄성 포장용 상온 혼합물을 사용하여 구축된 층(2)의 내구성 등이 충분할 경우에는 설치하지 않아도 좋다.

이어서 투수성층(3)과 L자 홈(6) 등의 노출면에 택 코우트 (tack coat)를 한다. 택 코우트로서는, 예컨대 고무 혼합 아스팔트 에멀젼인 CATI0SOL GM (일본국의 Nichireki 주식회사제)을 사용할 수 있다. 택 코우트는 실시한 쪽이 바람직하지만, 경우에 따라서는 생략해도 좋다. 택 코우트의 살포량은, 예컨대 1.2 리터/㎡ 정도이다. 택 코우트의 살포후에 본 발명의 탄성 포장용 상온 혼합물을 반입하여 갈퀴, 삽 등으로 골고루 깔고, 최후로 흙손(trowel) 등을 사용하여 얼룩이 없도록 표면을 마무리한다. 본 발명의 탄성 포장용 상온 혼합물을 사용하여 구축되는 층 (2)의 두께는, 통상, 표면층 전체로서 구축되는 경우에는 3∼5 cm, 표면층의 일부로서 구축되는 경우에는 1∼2 cm정도이다.

이하, 실험예 및 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

[실험 1] (열경화성 폴리머의 배합량의 결정)

초본식물 폐기부분으로서의 곡물종자 껍질에 대한 열경화성 폴리머의 용적비를 여러 가지로 변화시켜 탄성 포장용 상온 혼합물을 제조하여 혼합성, 작업성 및 혼합물의 상태를 시험하였다. 곡물종자 껍질로서는 일본국의 사이타마켄, 키타사이타마군, 키타카와베 마치산의 왕겨 (건조 상태에서의 1 g당의 용적: 8.33 ㎤)를 사용하고, 열경화성 폴리머로서는 폴리우레탄 수지 (COLORPHART DA : 일본국의 Nichireki 주식회사제)를 사용하였다. 혼합성은 혼합했을 때의 왕겨와 열경화성 폴리머의 혼합의 용이성을 "양호", "약간 양호" 및 "불량"의 3단계로 평가하였다. 작업성은 혼합물을 고르게 깔았을 때에 균일하게 깔 수 있는가의 여부에 따라 마찬가지로 "양호", "약간 양호" 및 "불량"의 3단계로 평가하였다. 그리고 혼합물의 상태는 수득한 혼합물을 손으로 잡는다거나 신발을 신은채로 밟았을 때 신발 밑창을 통해 느껴지는 그 감촉에 따라 충분히 유연한 것을 "양호", 약간 유연성이 불량한 것을 "약간 양호", 유연성이 불량한 것을 "불량"으로 하여 3단계로 평가하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

시험항목	열경화성 폴리머의 배합량 (곡물종자 껍질 100 용적부에 대한 열경화성 폴리머의 용적부)
	5	15	25	35	45	55
혼합성	불량	약간 양호	양호	양호	약간 양호	불량
작업성	불량	약간 양호	양호	양호	약간 양호	불량
혼합물의 상태	불량	약간 양호	양호	양호	약간 양호	불량

표 1의 결과로부터 명백한 바와 같이 곡물종자 껍질 100 용적부에 대한 열경화성 폴리머의 양이 5 용적부 이하로 되었을 경우, 혹은 55 용적부 이상으로 되었을 경우는, 어떤 경우라도 혼합성, 작업성 및 혼합물의 상태에 있어서 "불량"이라는 결과가 얻어지므로, 곡물종자 껍질에 대한 열경화성 폴리머의 용적비는 10∼50 용적부의 범위가 좋다는 것을 알 수 있다.

[실험 2] (세골재의 배합량의 결정)

곡물종자 껍질 100 용적부에 대한 열경화성 폴리머의 배합비율을 15 용적부, 25 용적부 및 35 용적부로 한 3종류의 것에 있어서, 세골재(細骨材)의 배합비율을 마찬가지로 곡물종자 껍질 100 용적부에 대해 여러 가지로 변화시킨 혼합물을 제조하고 혼합성, 작업성, 간이 투수시간, 관입량 (intrusion volume), GB 계수, SB 계수, 마모량, 혼합물의 상태를 실험하였다. 혼합성, 작업성 및 혼합물의 상태의 평가는 실험 1과 동일하였다. 사용한 재료는 곡물종자 껍질과 열경화성 폴리머에 관해서는 실험 1과 동일한 것을 사용하고, 세골재로서는 일본국의 토치기켄, 키누가와산의 하천모래 (건조상태에서의 1 g당의 용적 : 0.67 ㎤)을 사용하였다. 각종 시험방법은 아래와 같다.

(간이 투수성 시험)

마샬 시험(Marshall test)용의 공시체 작성 모울드 (직경 104.8 mm, 높이 88.9 mm의 원통형) 속에 혼합물을 넣고, 래머 (rammer)로써 한쪽면에만 5회 다짐 (compaction)을 하여 높이 3 cm의 공시체를, 모울드 저면과 저면을 일치시켜 작성한다. 공시체를 수용한 그대로의 모울드를 수조속에 침지한 다음 신속하게 끌어올려 모울드속의 공시체 상부에 체류하는 물이 없어질 때까지의 시간을 계측하여 간이 투수시간으로 하였다.

(관입량 시험)

간이 투수 시험과 마찬가지로 하여 작성한 공시체를 모울드로부터 꺼내어 이것을 콘크리트판 위에 올리고, 공시체 중앙에 플런저를 눌러 붙여 하중을 가했을 때의 플런저의 관입량(貫入量)을 측정한다. 플런저 선단의 관입 헤드로서는 직경 25 mm의 것을 사용하고, 하중은 20 kgf, 측정시간은 30초로 하였다.

(GB 시험, SB 시험)

"포장 시험법 편람 별책 (잠정 시험방법)", 사단법인 일본 도로협회, 1996년 10월 발행, 제 34면∼제 38면에 기재된 탄력성 시험방법에 준하여 하였다.

(마모시험)

W.T.A.T. (Wet Track Abrasion Test) 시험을 ASTM D3910에 준하여 하였다. 단, 마모시간은 90초로 하였다.

그 결과를 표 2 내지 표 4에 나타낸다.

열경화성 폴리머 15 용적부	세골재의 배합량 (곡물종자 껍질 100 용적부에 대한 세골재의 용적부)
시험항목	1	4	7	10	13
혼합성	양호	양호	양호	양호	불량
작업성	약간 양호	양호	양호	양호	불량
간이 투수시간(초)	6	23	51	69	98
관입량(mm)	5	3	1	0	0
GB 계수	19	25	31	37	46
SB 계수	10	13	19	28	32
마모량(g/㎡)	121	88	70	39	8
혼합물의 상태	약간 불량	양호	약간 불량	약간불량	불량

(주1) 시험재령(材齡)은 14일

열경화성 폴리머 25 용적부	세골재의 배합량 (곡물종자 껍질 100 용적부에 대한 세골재의 용적부)
시험항목	1	4	7	10	13
혼합성	양호	양호	양호	약간 불량	불량
작업성	양호	양호	양호	약간 불량	불량
간이 투수시간(초)	19	47	70	91	127
관입량(mm)	3	2	1	0	0
GB 계수	21	28	34	42	49
SB 계수	11	15	23	27	36
마모량(g/㎡)	84	68	42	20	0
혼합물의 상태	약간 불량	양호	양호	약간 불량	불량

(주1) 시험재령은 14일

열경화성 폴리머 35 용적부	세골재의 배합량 (곡물종자 껍질 100 용적부에 대한 세골재의 용적부)
시험항목	1	4	7	10	13
혼합성	양호	양호	약간 불량	약간 불량	불량
작업성	양호	약간 불량	약간 불량	약간 불량	불량
간이 투수시간(초)	32	58	86	125	151
관입량(mm)	1	1	0	0	0
GB 계수	25	31	29	40	53
SB 계수	16	22	27	27	24
마모량(g/㎡)	66	41	28	4	0
혼합물의 상태	양호	양호	약간 양호	약간 양호	불량

(주1) 시험재령은 14일

표 2 내지 표 4의 결과로부터 명백한 바와 같이 세골재의 배합량이 증가함에 따라 간이 투수시간으로 나타내어지는 투수성, 관입량으로 나타내어지는 탄성은 점차 저하하고, 마모량은 감소하여 내마모성이 향상하고 있음을 알 수 있다. 그러나 열경화성 폴리머의 배합량에도 불구하고 세골재의 양이 용적비로 13부가 되면 혼합성, 작업성, 혼합물의 상태가 함께 불량하게 되므로 세골재의 양은 많아도 곡물종자 껍질 100 용적부에 대해 12 용적부 정도까지 인 것을 알 수 있다.

[실험 3] (열경화성 폴리머의 차이에 따른 영향)

열경화성 폴리머로서 실험 1에서 사용한 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지 (COLORPHART TO ; 일본국의 Nichireki 주식회사제), 아크릴 수지 (COALCUT R-2; 일본국의 Nichireki 주식회사제)의 세종류를 사용하고, 곡물종자 껍질 100 용적부에 대해 열경화성 폴리머를 25 용적부, 세골재를 4 용적부 배합하여 탄성 포장용 상온 혼합물을 제조하였다. 사용한 곡물종자 껍질 및 세골재는 실험 2에서 사용한 것과 동일하다. 일부의 탄성 포장용 상온 혼합물에는 고무입자 (폐타이어 고무입자: EPDM 고무 칩, 크기 5∼2.5 mm, 건조상태에서의 1 g당의 용적 : 1.72 ㎤)를 곡물종자 껍질 100 용적부에 대해 15 용적부의 비율로 첨가하였다. 수득한 탄성 포장용 상온 혼합물에 대해 혼합성, 작업성, 간이 투수시간, 관입량, GB 계수, SB 계수, 칸타브로(CANTABRO) 손실량, 혼합물의 상태를 시험하였다. 혼합성, 작업성 및 혼합물의 상태의 평가는 실험 1과 동일하다. 그리고 칸타브로 시험은 사단법인 일본 도 로협회편, "배수성(排水性) 포장기술 지침(안)", 丸善주식회사 출판사업부, 1996년 11월 15일 발행, 제 85면∼제 91면에 기재된 시험방법에 준하여 하였다. 그 결과를 표 5에 나타낸다. 대조로서 통상적인 치밀 입도형 (dense-graded) 가열 아스팔트 혼합물에 대하여 마찬가지의 시험을 한 결과를 아울러 나타내었다. 그리고 대조로서 사용한 치밀 입도형 가열 아스팔트 혼합물의 배합을 표 6에 나타낸다.

열경화성 폴리머의 종류		폴리우레탄 수지		에폭시 수지		아크릴 수지		대조
고무입자의 유무		없음	있음	없음	있음	없음	있음	없음
시 험 항 목	혼합성	양호	양호	양호	양호	양호	양호	양호
	작업성	양호	양호	양호	양호	양호	양호	양호
	간이 투수시간(초)	47	48	64	61	58	58	(주2)
	관입량(mm)	2	3	1	1	0	1	0
	GB 계수	28	27	46	37	54	49	68
	SB 계수	15	11	24	20	33	35	10
	칸타브로 손실량(%)	5	4	10	14	14	17	4
	혼합물의 상태	양호	양호	약간 양호	양호	약간 양호	양호	양호

(주1) 시험재령은 14일

(주2) 측정시간내에서는 물은 없어지지 않아 측정결과를 얻을 수 없었음.

골 재	입경(mm)	통과중량 백분율(%)
	20	100
	13	95∼100
	5	55∼70
	2.5	35∼50
	0.6	18∼30
	0.3	10∼21
	0.15	6∼16
	0.074	4∼8
	최대입경(mm)	13
아스팔트량(%)		5∼7

표 5의 결과로부터 명백한 바와 같이 사용한 3종류의 열경화성 폴리머 중에서는 폴리우레탄 수지가 간이 투수시간으로 나타내어지는 투수성, 관입량으로 나타내어지는 탄성, 칸타브로 손실량으로 나타내어지는 내마모성의 어느 점에 있어서도 기타의 수지보다도 우수하였다. 그리고 고무입자를 첨가하면 GB 계수가 낮은 값을 나타내는 경향이 있어 포장체로서의 탄력성이 증가함을 알 수 있다.

[실험 4] (조골재에 의한 세골재의 치환)

곡물종자 껍질 100 용적부에 대하여 열경화성 폴리머를 25 용적부, 세골재를 4 용적부 배합하고, 4 용적부의 세골재의 일부를 여러 가지 량의 조골재로 치환하여 탄성 포장용 상온 혼합물을 제조하였다. 사용한 곡물종자 껍질, 열경화성 폴리머 및 세골재는 실험 2에서 사용한 것과 동일하다. 조골재로서는 일본국의 토치기켄, 쿠주우산의 7호 쇄석 (건조상태에서의 1 g당의 용적 : 0.64 ㎤)을 사용하였다. 수득한 탄성 포장용 상온 혼합물에 대하여 혼합성, 작업성, 간이 투수시간, 관입량, GB 계수, SB 계수, 칸타브로 손실량, 혼합물의 상태를 시험하였다. 그 결과를 표 7에 나타낸다. 혼합성, 작업성의 평가는 실험 1과 동일하다. 혼합물의 상태의 평가에 관해서는 "양호"의 위에 "극히 양호"를 부가하였다.

시험항목	조골재의 세골재에 대한 중량비 (조골재/세골재)
	0/40	5/35	10/30	15/25	20/20	25/15
혼합성	양호	양호	양호	양호	양호	불량
작업성	양호	양호	양호	양호	양호	불량
간이 투수시간(초)	47	41	40	30	23	21
관입량(mm)	2	1	1	0	0	0
GB 계수	28	29	26	26	21	19
SB 계수	15	13	14	14	11	12
칸타브로 손실량(%)	5	6	6	7	6	8
혼합물의 상태	양호	양호	극히 양호	극히 양호	양호	불량

(주1) 시험재령은 14일

표 7의 결과로부터 명백한 바와 같이 세골재의 일부를 조골재로 치환하면 서서히 투수성이 증가하나, 조골재의 양이 세골재의 양을 초과하면 혼합성, 작업성 모두 악화하므로 조골재/세골재의 값은 겨우 1/1까지의 범위인 것을 알 수 있다. 조골재/세골재의 값이 1/7에서는 혼합물의 상태는 "양호" 하지만 1/3이 되면 혼합물의 상태는 "극히 양호"로 되므로, 1/7과 1/3 사이에서 혼합물의 상태가 "양호"에서부터 "극히 양호"로 되는 경계가 있음을 알 수 있다. 따라서 표 7의 결과로부터 조골재의 세골재에 대한 비율은 (조골재/세골재) = (1/1∼1/5)의 범위가 바람직하다고 결론지을 수 있다.

[실험 5] (아스팔트 에멀젼의 배합량의 결정)

곡물종자 껍질에 대한 골재의 용적비를 (세골재/곡물종자 껍질) = 40/100으로 고정하고, 아스팔트 에멀젼에 대해 항상 중량비로서 35 중량%가 되도록 수경성 무기재료를 첨가하며, 곡물종자 껍질에 대한 아스팔트 에멀젼중의 고형분의 중량비를 여러 가지로 변화시켜 탄성 포장용 상온 혼합물을 제조하여 혼합성, 작업성, 간이 투수시간, 관입량, GB 계수, SB 계수, 마모량을 시험하였다. 사용한 재료는 다음과 같다.

곡물종자 껍질: 왕겨(일본국의 사이타마켄, 사이타마군, 키타카와베 마치산) 건조상태에서의 1 g당의 용적 : 8.33 ㎤

아스팔트 에멀젼: 고농도 개질 아스팔트 에멀젼 (일본국의 Nichireki 주식회사제)

고형분 70%

골재: 세골재 (일본국의 토치기켄, 키누가와산의 하천 모래) 건조상태에서의 1 g당의 용적 : 0.67 ㎤

수경성 무기재료: 보통 포오틀랜드 시멘트 (일본국의 Chichibu Onoda Cement 주식회사제)

혼합성은 혼합했을 때의 왕겨와 골재, 수경성 무기재료 및 아스팔트 에멀젼의 혼합의 용이성을 "양호", "약간 양호" 및 "불량"의 3단계로 평가하였다. 작업성은 평평하게 깔았을 때에 균일하게 깔 수 있는가의 여부에 따라 "양호", "약간 양호" 및 "불량"의 3단계로 평가하였다. 그리고 간이 투수시간, 관입량, GB 계수, SB 계수, 마모량 등의 각종 시험방법은 실험 2와 동일하다.

각종 시험결과를 표 8에 나타낸다.

시험항목	아스팔트 에멀젼의 배합량 (곡물종자 껍질 100 중량부에 대한 아스팔트 에멀젼 고형분의 중량부)
	25	50	75	150	200	250	300
혼합성	불량	양호	양호	양호	양호	약간 양호	약간 양호
작업성	불량	양호	양호	양호	양호	약간 양호	약간 양호
간이 투수시간(초)	10	11	12	13	13	14	15
관입량(mm)	9	8	8	8	7	6	6
GB 계수	12	15	17	23	23	24	25
SB 계수	6	6	6	6	6	7	8
마모량(g/㎡)	1190	930	860	650	520	470	450

(주1) 세골재의 곡물종자 껍질에 대한 용적비는 (세골재/곡물종자 껍질) = 40/100

(주2) 수경성 무기재료의 아스팔트 에멀젼에 대한 중량비는 (수경성 무기재료/아스팔트 에멀젼) = 35/100

(주3) 시험재령은 14일

표 8의 결과로부터 명백한 바와 같이 곡물종자 껍질 100 중량부에 대한 아스팔트 에멀젼중의 아스팔트 고형분의 양은 50∼300 중량부의 범위이고, 혼합성, 작업성이 모두 양호하며 관입시험과 GB 계수로 나타내어지는 탄력성 및 내마모성에 있어서도 우수한 혼합물을 얻을 수 있음을 알 수 있다.

[실험 6] (골재 배합량의 결정)

곡물종자 껍질에 대한 아스팔트 에멀젼중의 아스팔트 고형분의 중량비를 (아스팔트 에멀젼중의 고형분/곡물종자 껍질) = 200/100으로 고정하고, 더욱이 아스팔트 에멀젼에 대해 중량비로서 35 중량%가 되도록 수경성 무기재료를 첨가하며, 곡물종자 껍질에 대한 골재의 용적비를 여러 가지로 변화시켜 탄성 포장용 상온 혼합 물을 제조하여 혼합성, 작업성, 간이 투수시간, 관입량, GB 계수, SB 계수, 마모량을 시험하였다. 사용한 재료 및 시험방법은 실험 5와 동일하다. 그 결과를 표 9에 나타낸다.

시험항목	세골재의 배합량 (곡물종자 껍질 100 용적부에 대한 세골재의 용적부)
	0	5	10	15	40	80	120	140
혼합성	불량	불량	양호	양호	양호	양호	양호	불량
작업성	불량	불량	약간 양호	양호	양호	양호	약간 양호	불량
간이 투수시간(초)	4	4	6	6	11	37	89	119
관입량(mm)	19	19	19	18	8	4	2	2
GB 계수	8	8	9	9	15	26	38	51
SE 계수	8	7	8	9	6	9	10	12
마모량(g/㎡)	3010	2840	2710	2584	520	310	170	24

(주1) 아스팔트 에멀젼중의 고형분의 곡물종자 껍질에 대한 중량비는 (아스팔트 고형분/곡물종자 껍질) = 200/100

(주2) 수경성 무기재료의 아스팔트 에멀젼에 대한 중량비는 (수경성 무기재료/아스팔트 에멀젼) = 35/100

(주3) 시험재령은 14일

표 9의 결과로부터 명백한 바와 같이 곡물종자 껍질 100 용적부에 대한 세골재의 양은 10∼120 용적부의 범위이고, 혼합성, 작업성이 모두 양호하며, 관입시험과 GB 계수로 나타내어지는 탄력성 및 내마모성에 있어서도 우수한 혼합물을 얻을 수 있음을 알 수 있다.

[실험 7] (수경성 무기재료의 배합량)

곡물종자 껍질에 대한 아스팔트 에멀젼중의 아스팔트 고형분의 중량비를 (아스팔트 에멀젼중의 고형분/곡물종자 껍질) = 200/100으로 고정하고, 더욱이 곡물종자 껍질에 대한 골재의 용적비를 (세골재/곡물종자 껍질) = 25/100으로 고정하며, 아스팔트 에멀젼에 대한 수경성 무기재료의 중량비를 여러 가지로 변화시켜 탄성 포장용 상온 혼합물을 제조하여 혼합성, 작업성, 간이 투수시간, 관입량, GB 계수, SB 계수, 마모량을 시험하였다. 사용한 재료 및 시험방법은 실험 5와 동일하다. 그 결과를 표 10에 나타낸다.

시험항목	수경성 무기재료의 배합량 (아스팔트 에멀젼 100 중량부에 대한 중량부)
	0	10	35	40	70	80
혼합성	양호	양호	양호	양호	양호	약간 양호
작업성	양호	양호	양호	양호	양호	불량
간이 투수시간(초)	3	5	9	10	29	46
관입량(mm)	18	18	15	12	12	8
GB 계수	2	8	10	13	29	36
SB 계수	7	6	7	7	8	8
마모량(g/㎡)	2910	2010	1093	820	510	390

(주1) 세골재의 곡물종자 껍질에 대한 용적비는 (세골재/곡물종자 껍질) = 25/100

(주2) 아스팔트 에멀젼중의 고형분의 곡물종자 껍질에 대한 중량비는 (아스팔트 고형분/곡물종자 껍질) = 20/100

(주3) 시험재령은 14일

표 10의 결과로부터 명백한 바와 같이 수경성 무기재료의 배합량이 증가함에 따라 내마모성은 향상하지만 투수성과 탄성이 감소하는 경향이 있으므로 수경성 무기재료의 첨가량으로서는 아스팔트 에멀젼에 대해 70 중량부까지가 바람직하다.

[실험 8] (조골재에 의한 세골재의 치환)

곡물종자 껍질에 대한 아스팔트 에멀젼중의 아스팔트 고형분의 중량비를 (아스팔트 에멀젼중의 고형분/곡물종자 껍질) = 200/100으로 고정하고, 곡물종자 껍질에 대한 골재의 용적비를 (골재/곡물종자 껍질) = 40/100으로 고정하며, 더욱이 아스팔트 에멀젼에 대한 수경성 무기재료의 중량비를 (수경성 무기재료/아스팔트 에멀젼) = 35/100으로 고정하고, 골재중의 세골재와 조골재의 중량비를 여러 가지로 변화시켜 탄성 포장용 상온 혼합물을 제조하여 혼합성, 작업성, 간이 투수시간, 관입량, GB 계수, SB 계수, 마모량을 시험하였다. 사용한 재료 및 시험방법은 실험 5와 동일하다. 단, 조골재로서는 일본국의 토치기켄, 쿠주우산의 7호 쇄석 (건조상태에서의 1 g당의 용적 : 0.64 ㎤)을 사용하였다. 그 결과를 표 11에 나타낸다.

시험항목	조골재의 세골재에 대한 중량비 (조골재/세골재)
	0/40	5/35	10/30	15/25	20/20	25/15
혼합성	양호	양호	양호	양호	양호	불량
작업성	양호	양호	양호	양호	양호	불량
간이 투수시간(초)	11	9	8	7	6	6
관입량(mm)	8	7	4	5	4	4
GB 계수	15	14	14	4	13	11
SB 계수	6	6	7	6	5	5
마모량 (g/㎡)	520	310	190	90	50	40

(주1) 골재의 곡물종자 껍질에 대한 용적비는 (골재/곡물종자 껍질) = 40/100

(주2) 아스팔트 에멀젼중의 고형분의 곡물종자 껍질에 대한 중량비는 (아스 팔트 고형분/곡물종자 껍질) = 200/100

(주3) 수경성 무기재료의 아스팔트 에멀젼에 대한 중량비는 (수경성 무기재료/아스팔트 에멀젼) = 35/100

(주4) 시험재령은 14일

표 11의 결과로부터 명백한 바와 같이 세골재의 일부를 조골재로 치환하면 서서히 투수성과 내마모성이 증가하지만, 조골재의 양이 세골재의 양을 초과하면 혼합성과 작업성이 모두 악화하므로 조골재의 세골재에 대한 적합한 양은 겨우 등량(等量)까지의 범위인 것을 알 수 있다. 이들 사실로부터 조골재의 세골재에 대한 비율은 (조골재/세골재) = (1/1∼1/5)의 범위가 바람직하다고 결론지을 수 있다.

아스팔트 에멀젼 대신에 인공 아스팔트 에멀젼 ("MAIKARAH EMULSION", 일본국의 Nichireki 주식회사제)을 사용하고 착색안료로서 코발트 블루 (Bayer사제)를 사용한 이외는 실험 5에서 사용한 것과 동일한 재료를 사용하여 본 발명의 탄성 포장용 상온 혼합물을 제조하였다. 배합 비율은 곡물종자 껍질 100 용적부에 대해 골재를 30 용적부, 곡물종자 껍질 100 중량부에 대해 인공 아스팔트 에멀젼중의 고형분의 비율이 160 중량부, 인공 아스팔트 에멀젼 100 중량부에 대해 수경성 무기재료 및 착색안료를 각각 50 중량부 및 4 중량부 사용하였다. 수득된 탄성 포장용 상온 혼합물은 혼합성, 작업성이 모두 양호하고, 간이 투수시간은 8초, 관입량은 5 mm, GB 계수는 11, SB 계수는 6, 마모량은 120 g/㎡이었다. 이 탄성 포장용 상온 혼합물을 사용하여 구내(構內)의 시험구역에 두께 5 cm의 포장체를 구축하였다. 수 득한 포장체는 사용한 착색안료의 색채가 산뜻하게 나온 청색이고, 탄력이 있는 보행감을 부여하였다. 윗면으로부터 물을 뿌린 결과, 신속하게 배수하여 포장체 표면에 물이 괴어 있는 일은 없었다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 종래에 폐기물로서 그 처리에 큰 곤난이 있었던 곡물종자 껍질 등의 초본식물 폐기부분의 새로운 이용방법을 제공하는 것이며, 초본식물 폐기부분을 상온 결합재인 열경화성 폴리머나 아스팔트 에멀젼 등과 혼합하여 탄성 포장용 상온 혼합물로 함으로써 곡물종자 껍질 등의 초본식물 폐기부분의 대량소비를 가능하게 할 뿐만 아니라 저렴하고 투수성이 우수한 탄성 포장용 혼합물을 제공할 수 있게 하는 것이다. 그리고 본 발명의 탄성 포장용 상온 혼합물을 재료를 가열하지 않고서도 시공할 수 있으므로 초본식물 폐기부분을 연소나 탄화시켜 손상하는 일이 없고, 또한 가열에 따른 탄산 가스의 발생도 없으므로 지구환경적으로도 우수한 것이다. 저렴하게 구축할 수 있고, 더욱이 우수한 투수성을 가진 본 발명의 탄성 포장용 상온 혼합물은 일반 보도에 한정되지 않고 공원이나 하천부지 등의 유보도나 산책로, 조깅 코오스의 포장용 재료로서도 가장 적합하며, 빗물의 지하로의 환류를 방해할 우려도 없으므로 어떠한 장소에 시공하더라도 수목이나 지하수에 악영향을 미치는 일이 없는 것이다. 더욱이는 간단히 착색할 수가 있기 때문에 미관적으로도 극히 우수한 포장용 혼합물이다.

본 발명은 폐기물의 유효이용으로서의 현저한 효과는 물론이고 종래의 것보다도 우수한 탄성 포장체를 제공하는 것이어서 그것이 가져오는 의의는 극히 큰 것 이다.

Claims (14)

1. 주재로서의 초본식물 폐기부분과, 석유계 배합유와 석유 수지를, 중량 백분율로서 석유계 배합유 : 석유 수지 = (10∼60%) : (90∼40%)의 비율로 배합한 인공 아스팔트를 유화(乳化)한 인공 아스팔트 에멀젼을 함유한 탄성 포장용 상온 혼합물.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 초본식물 폐기부분이 쌀겨인 탄성 포장용 상온 혼합물.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 추가로 골재를 함유하고, 초본식물 폐기부분과 골재의 혼합비율이, 초본식물 폐기부분 100 용적부에 대하여 골재가 10∼120 용적부인 탄성 포장용 상온 혼합물.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항 또는 제3항에 있어서, 초본식물 폐기부분과 인공 아스팔트 에멀젼의 혼합비율이, 초본식물 폐기부분 100 중량부에 대하여 인공 아스팔트 에멀젼 중의 아스팔트 고형분으로서 50∼300 중량부인 탄성 포장용 상온 혼합물.
9. 삭제
10. 제1항 또는 제3항에 있어서, 수경성 무기재료를 추가로 함유한 탄성 포장용 상온 혼합물.
11. 제1항 또는 제3항에 있어서, 착색안료, 고무, 엘라스토머, 톱밥, 폐플라스틱재, 유리 부스러기, 밀짚, 옥수수 부스러기, 짚 부스러기, 건초, 콩껍질, 수목 등의 가지, 잎 및 뿌리, 폴리에틸렌제 용기 부스러기, 제지용 칩으로 된 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 보조재를 함유한 탄성 포장용 상온 혼합물.
12. 제1항 또는 제3항에 기재된 탄성 포장용 상온 혼합물을 사용하여 구축된 층을 표면층 혹은 표면층의 일부로 가진 탄성 포장체.
13. 제12항에 있어서, 제1항 또는 제3항에 기재된 탄성 포장용 상온 혼합물을 사용하여 구축된 층의 아래에 투수성 포장용 혼합물을 사용하여 구축된 층을 구비한 탄성 포장체.
14. 초본식물 폐기부분을, 석유계 배합유와 석유 수지를, 중량 백분율로서 석유계 배합유 : 석유 수지 = (10∼60%) : (90∼40%)의 비율로 배합한 인공 아스팔트를 유화(乳化)한 인공 아스팔트 에멀젼과 혼합하여 탄성 포장용 혼합물의 주재로 하는 초본식물 폐기부분의 이용방법.

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