KR100873895B1 - 표층 형성용 조성물의 제조 방법 및 상기 제조 방법을이용하여 제조된 조성물을 포함한 표층 - Google Patents

표층 형성용 조성물의 제조 방법 및 상기 제조 방법을이용하여 제조된 조성물을 포함한 표층 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 산화철-함유 황갈색 황토 분말을 주성분으로 하는 소성물 및 암염 분말을 혼합한 한 후 분쇄하는 단계를 포함하는 표층 형성용 조성물의 제조 방법 및 상기 조성물을 포함한 표층에 관한 것이다. 상기 조성물은 암염 분말을 포함하는 바, 이를 포함한 표층은 우수한 투습성 및 내충격성을 가지며, 시공 중 다짐 속도가 개선될 수 있다.
표층

Description

표층 형성용 조성물의 제조 방법 및 상기 제조 방법을 이용하여 제조된 조성물을 포함한 표층{A method for preparing a composition for preparing a surface layer and a surface layer comprising the composition}
본 발명은 표층 형성용 조성물의 제조 방법 및 상기 조성물을 포함한 표층에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 산화철-함유 황갈색 황토 분말을 주성분으로 하는 소성물 및 암염 분말을 혼합한 한 후 분쇄하는 단계를 포함하는 표층 형성용 조성물의 제조 방법 및 상기 조성물을 포함한 표층에 관한 것이다. 상기 조성물은 산화철-함유 황갈색 황토 분말을 주성분으로 하는 소성물의 분쇄물 외에 암염 분말을 포함하는 바, 이를 포함한 표층은 우수한 투습성 및 내충격성을 가지며, 시공 중 다짐 속도가 개선될 수 있다.
최근 각종 스포츠 경기 또는 여가 활동을 위한 시설에 대한 수요가 늘고 있다. 이러한 시설의 예로는, 야구장, 종합 경기장, 육상 경기장, 테니스장, 운동장뿐만 아니라, 산책로, 도보 등도 들 수 있다.
상기 시설들의 바닥을 이루는 다중층(multi-layers) 중 최상부의 표층(a surface layer)은, 대기, 강우, 강설, 자외선, 각종 오염물 등과 같은 외부 환경에 대하여 노출되어 있으며, 이를 이용하는 다수의 이용자에 의하여 발생하는 크고 작은 충격에 대하여도 항상 노출되어 있다. 특히, 각종 운동 시설의 바닥 표층은, 운동 경기 중 사용되는 도구, 예를 들면 공 또는 운동 선수의 낙하시 수반되는 강한 충격 등에도 노출될 수 있다.
따라서, 상기 표층은, 외부 환경에 극심한 변화가 발생하더라도 가능한 한 빠른 시간 안에 원상복구될 것이 요구된다. 예를 들면, 강우시, 최대한 빠른 시간 안에 표층 상부의 물이 배수되어 이용자의 불편함을 최소화되도록, 상기 표층은 우수한 투습성을 갖출 필요가 있다.
뿐만 아니라, 상기 표층은 다수의 이용자들과의 직접 접촉에 의한 충격에 노출되어도, 패이거나 마모되거나 균열되는 등의 손상이 최소화되어야 한다. 이를 위하여, 상기 표층은 우수한 내충격성을 갖출 필요가 있다.
이와 관련하여 종래에는, 상기 표층 재료로서 폴리우레탄 수지 등으로 이루어진 화학제품을 사용한 바 있으나, 상기 화학제품은 유지보수가 편리하다는 잇점에도 불구하고, 투습성 및 내충격성이 만족스럽지 못하였는 바, 이의 개선이 요구된다.
전술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은, 우수한 투습성 및 내충격성을 제공할 있을 뿐만 아니라, 시공 시 다짐 속도를 현저히 개선시킬 수 있는 표층 형성용 조성물의 제조 방법 및 상기 제조 방법에 따라 제조된 조성물을 포함한 표층을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 본 발명의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은,
a) 산화철-함유 황갈색 황토 분말 100중량부, 백색 또는 유백색의 가소성 카올린 분말 20 내지 30중량부, 및 규소 또는 알루미늄 성분이 함유된 장석 분말 30 내지 40중량부를 혼합하는 단계;
b) 상기 a) 단계로부터 수득한 혼합물에 함수율이 15-25중량%가 되도록 수분을 첨가한 후 교반하는 단계;
c) 상기 b) 단계로부터 수득한 혼합물을 직경 5cm 내지 10cm의 펠릿으로 1차 성형한 다음, 이를 1300℃ 내지 1500℃ 범위의 온도에서 2시간 내지 3시간 동안 가열 소성하여, 적색, 적갈색 또는 검정색의 소성물을 형성하는 단계; 및
d) 상기 c) 단계로부터 수득한 소성물 100중량부 및 암염 분말 0.1중량부 내지 10중량부를 혼합한 후, 상기 소성물 및 암염 분말의 평균 입경이 3mm 내지 15mm의 범위를 만족하도록 25℃ 내지 100℃의 온도 하에서 분쇄하는 단계;
를 포함하는 표층 형성용 조성물의 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제조 방법으로 제조된 조성물을 포함한 표층을 제공한다.
본 발명에 따라 제조된 표층 형성용 조성물은 암염 분말을 포함하는 바, 상기 조성물을 포함한 표층은 우수한 투습성 및 내충격성을 제공할 수 있으며, 시공 시 다짐 속도도 향상될 수 있다. 따라서, 상기 제조 방법에 따라 얻은 조성물을 포함한 표층은 각종 스포츠 시설, 여가 시설 등의 바닥 표층으로서 간편하고 용이하게 시공될 수 있으며, 시공 후 대기, 강수, 강설 등의 외부 환경에 노출되더라고 고투습성에 의하여 신속한 원상복구가 가능하다. 뿐만 아니라, 다수의 이용자와의 직접 접촉에 의한 크고 작은 충격에 노출되더라고 패이거나 갈라지거나 부서지는 등의 손상없이 장기간 고품질을 유지할 수 있다.
본 발명을 따르는 표층 형성용 조성물의 제조 방법은, a) 산화철-함유 황갈색 황토 분말 100중량부, 백색 또는 유백색의 가소성 카올린 분말 20 내지 30중량부, 및 규소 또는 알루미늄 성분이 함유된 장석 분말 30 내지 40중량부를 혼합하는 단계; b) 상기 a) 단계로부터 수득한 혼합물에 함수율이 15-25중량%가 되도록 수분을 첨가한 후 교반하는 단계; c) 상기 b) 단계로부터 수득한 혼합물을 직경 5cm 내지 10cm의 펠릿으로 1차 성형한 다음, 이를 1300℃ 내지 1500℃ 범위의 온도에서 2시간 내지 3시간 동안 가열 소성하여, 적색, 적갈색 또는 검정색의 소성물을 형성하는 단계; 및 d) 상기 c) 단계로부터 수득한 소성물 100중량부 및 암염 분말 0.1 중량부 내지 10중량부를 혼합한 후, 상기 소성물 및 상기 암염 분말의 평균 입경이 3mm 내지 15mm의 범위 내에 들도록 25℃ 내지 100℃의 온도 하에서 분쇄하는 단계;를 포함할 수 있다.
먼저 a) 단계에서와 같이, 산화철-함유 황갈색 황토 분말, 백색 또는 유백색의 가소성 카올린 분말 및 규소 또는 알루미늄 성분이 함유된 장석 분말을 혼합한다.
주재료인 산화철-함유 황갈색 황토 분말 중 산화철은 소성시 소성물에 적색, 적갈색 또는 흑갈색의 색상을 제공하는 역할을 한다. 따라서, 본 발명을 따르는 표층 형성용 조성물은 황갈색의 황토 분말을 주재료로 사용하더라도, 조성물 자체가 적색, 적갈색, 흑갈색 등의 유색을 띨 수 있다. 이러한 유색 특성은 산화철의 철 이온의 격자 구조 중 치환 등에 의한 것이기 때문에, 골재 형성 후 착색제 등을 코팅한 경우와는 달리, 색상 변화가 일어나지 않는다. 상기 산화철-함유 황갈색 황토 분말은 통상적으로 점결력이 작기 때문에 소정의 형태로 펠릿화한 후 고열 소성하면 파쇄될 수 있어, 이를 이용하여 일정 규격의 입자를 수득하는 것이 대단히 곤란하였다. 그러나, 상술한 바와 같은 카올린을 첨가하면, 카올린이 산화철-함유 황갈색 황토 분말의 약한 점결력을 보완해 주는 역할을 하므로, 산화철-함유 황갈색 황토 분말을 주성분으로 하더라도 소정 입경의 소성 물을 얻을 수 있다. 상기 카올린의 함량은 산화철-함유 황갈색 황토 분말 100중량부 당 20 내지 30중량부일 수 있다. 상기 카올린의 함량이 20중량부 이하일 경우, 만족스러운 정도의 점결력을 제공하지 못하여 소성물이 미분되고 소정의 입경을 갖는 골재를 얻을 수 없게 될 수 있으며, 상기 카올린의 함량이 30중량부 이상일 경우, a) 단계로부터 얻은 혼합물의 입자 간 점결력이 지나치게 상승하여 후속 교반 공정 및 1차 성형 공정을 효과적으로 수행되지 않을 수 있다.
상기 규소 또는 알루미늄 성분이 함유된 장석 분말은 소성물의 강도를 향상시키는 역할을 한다. 상기 장석 분말의 함량은 산화철-함유 황갈색 황토 분말 100중량부 당 30 내지 40중량부일 수 있다. 상기 장석 분말의 함량이 30중량부 이하일 경우, 소성물의 강도가 만족스러운 정도에 이르지 못하여, 소성물 분쇄시 또는 표층 시공시 미분이 발생할 수 있으며, 상기 장석 분말의 함량이 40중량부 이상일 경우, 소성물의 강도가 지나치게 높아져 소정 규격을 갖는 입자를 포함한 표층 형성용 조성물로 가공하는 것이 용이하지 않을 수 있다.
이 때, 상기 a) 단계에서는 상술한 바와 같은 산화철-함유 황갈색 황토 분말, 상기 백색 또는 유백색의 가소성 카올린 분말 및 상기 규소 또는 알루미늄 성분이 함유된 장석 분말 외에, 산화망간(MnO2) 및 산화철(Fe2O3) 중 하나 이상을 추가로 혼합할 수 있다. 상기 산화망간은 흑동색을 띠고, 상기 산화철은 적갈색인데, 이들은 고온 소성시 적색, 적갈색, 또는 검정색 등으로 변화하는 바, 이들 중 하나 이상을 추가함으로써 소성물의 색상을 추가로 조절할 수 있다. 상기 산화망간 및 산화철 중 하나 이상을 추가할 경우, 이들의 함량은, 상기 산화철-함유 황갈색 황토 분말 100중량부 당 5 내지 15중량부 범위에 들 수 있으며, 표층 형성용 조성물의 색상을 고려하여 상기 범위에서 적절히 선택될 수 있다.
이 후, a) 단계로부터 수득한 혼합물에 물을 첨가한 후 교반하는 b) 단계를 수행한다. 이 때, 상기 물의 함량은 a) 단계로부터 수득한 혼합물과 물의 총중량을 기준으로 함수율이 15-25중량%가 되도록 하는 것이 바람직하다. a) 단계로부터 수득한 혼합물에 물을 첨가함으로써, a) 단계로부터 수득한 혼합물의 입자 간 결착력을 향상시키고, 균질한 교반을 도모할 수 있다. 상기 함수율이 15중량% 미만일 경우, 교반 시 a) 단계로부터 얻은 혼합물의 입자들이 불균질하게 분산되어, 표층 형성용 조성물에 포함된 입자들의 성분이 불균일할 수 있고, 상기 함수율이 25중량%를 초과할 경우 b) 단계 종료 후 수득한 혼합물의 유동성이 지나치게 높아져 1차 성형이 곤란할 수 있다.
이 후, 상기 b) 단계로부터 수득한 혼합물을 직경 5cm 내지 10cm의 펠릿으로 1차 성형하고, 이를 가열 소성하는 c) 단계를 수행한다. 이 때, 펠릿의 형태는 특정 형태로 한정됨이 없이 구형, 각형 등에서 자유로이 선택할 수 있으며, 펠릿의 평균 입경 또는 장방항 길이는 5cm 내지 10cm인 것이 적절하다. 상기 범위를 만족할 경우, 소성 후 분쇄를 용이하게 수행할 수 있다.
펠릿은 고온 로에서 1300℃ 내지 1500℃의 온도 범위 및 2 시간 내지 3시간의 가열 시간 조건 하에서 고온 소성될 수 있다. 소성 온도가 1300℃ 미만이거나, 소성 시간이 2시간 미만인 경우 산화철, 산화망간 등이 적색, 적갈색 또는 검정색으로 변하기 곤란하여 표층 형성용 조성물에 유색 특성이 효과적으로 발현되지 않을 수 있고, 소성 온도가 1500℃를 초과하거나 소성 시간이 3시간을 초과할 경우 소성물이 고온에 의하여 파쇄될 수 있다.
한편, 실제 소성 온도 및 시간은, 상술한 바와 같은 소성 온도 범위 및 소성 시간 범위 내에서, 최종 산물인 표층 형성용 조성물의 색상을 고려하여 적절히 선택될 수 있다. 이 때, 소성 온도 및 소성 시간이 증가함에 따라, 최종 산물인 표층 형성용 조성물의 색상이 적색, 적갈색, 흑갈색, 검정색으로 변할 수 있음을 고려하여, 소성 온도 및 시간을 선택하는 것이 바람직하다.
마지막으로, 상기 c) 단계로부터 얻은 소성물을 암염 분말과 혼합한 후 분쇄하는 d) 단계를 수행한다. c) 단계로부터 얻은 소성물을 실온까지 냉각시킨 후, 암염 분말과 혼합한다. 상기 암염 분말은 암염 구조를 갖는 분말로서, 이의 분자식은 NaCl, KCl, LiF, MgO, CaO, SrO, NiO, CoO, MnO 또는 PbO 등일 수 있다. 상기 암염 분말은 면심 입방정계(fcc) 구조를 갖는다. 이 때, 분쇄 온도 범위는 25℃ 내지 100℃의 온도 범위인 것이 바람직하다. 특정 이론에 한정되려는 것은 아니나, 이와 같은 암염 분말을 상기 온도 벙뮈 내에서 상기 소성물과 함께 혼합한 후 분쇄하면, 암염 분말로 인하여, 분쇄된 소성물 입자 표면 특성이 부분적으로 소수성화될 수 있어 투습성 향상에 기여할 수 있고, 분쇄된 소성물 입자들 간의 결착성이 증가될 수 있어, 내충격성 향상에 기여할 수 있는 것으로 분석된다.
상기 분쇄 온도 범위가 25℃ 미만일 경우, 암염 분말 첨가에 의한 투습승 및 내충격성 향상 효과가 미미할 수 있고, 상기 분쇄 온도 범위가 100℃를 초과할 경우, 분쇄된 소성물 또는 암염 분말이 열에 의하여 소정의 입경 범위를 유지하지 못할 수 있다.
상기 암염 분말의 함량은 상기 소성물 100중량부 당 0.1중량부 내지 10중량 부인 것이 바람직하다. 특정 이론에 의하여 한정되려는 것은 아니나, 상기 암염 분말의 함량이 0.1중량부 미만인 경우, 만족스러운 정도의 투습성 및 내충격성 향상 효과를 얻을 수 없고, 상기 암염 분말의 함량이 10중량부 이상일 경우, 최종 산물인 표층 형성용 조성물의 점성이 지나치게 증가할 수 있어, 표층 시공을 위하여 지면에 도포할 때 평탄한 막을 형성하기 곤란할 수 있다.
상기 d) 단계 수행 후, 상기 소성물 및 암염 분말을 포함한 혼합물의 분쇄물인 표층 형성용 조성물을 최종적으로 수득할 수 있다. 상기 표층 형성용 조성물에 포함된 입자들(즉, 상기 소성물 및 암염 분말)의 평균 입경은 시공 용이성을 고려하여, 3mm 내지 15mm 범위에서 선택되는 것이 적절하다.
상술한 바와 같은 방법에 따라 제공된 표층 형성용 조성물은 각종 스포츠 시설 또는 여가 시설의 바닥 표층재로서 사용될 수 있다. 이러한 시설의 예로는, 야구장, 종합 경기장, 육상 경기장, 테니스장, 운동장뿐만 아니라, 산책로, 도보 등도 들 수 있다.
상기 표층 형성용 조성물을 포함한 표층은 우수한 투습성 및 내충격성을 갖추고 있으며, 시공 시 다짐 속도도 현저히 개선될 수 있다.
이하, 실시예를 들어, 본 발명을 보다 상세히 설명하되, 본 발명이 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
산화철-함유 황갈색 황토 분말 100중량부, 백색 카올린 분말 25중량부, 및 규소-함유 장석 분말 35중량부 및 산화망간 10중량부를 혼합한 다음, 총 중량의 20 중량부에 해당하는 물을 첨가하고, 진공 토련기로 교반한 다음, 평균 입경이 7cm인 구형 펠릿으로 1차 성형하였다. 상기 펠릿을 고온 가열 소성 노에 장입시키고 1400℃의 온도에서 2시간 30분 동안 소성시켰다. 이로부터 얻은 소성물을 실온까지 냉각시킨 후 상기 소성물 100중량부당 NaCl 분말의 함량이 1중량부가 되도록 상기 소성물에 NaCl을 혼합한 다음, 평균 입경이 약 7mm가 되도록 약 60℃의 온도에서 분쇄하여 표층 형성용 조성물을 얻었다.
비교예 1
상기 실시예 1 중, 소성물에 NaCl을 혼합하지 않고 소성물만을 평균 입경이 약 7mm가 되도록 분쇄하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여, 표층 형성용 골재를 얻었다.
평가예 1 : 다짐 속도 평가
배수관이 구비된 1m x 1m 크기의 제1지면 상부에 상기 실시예 1로부터 얻은 표층 형성용 조성물을 20cm 두께로 도포한 다음, 마카담 롤러(10마력)를 이용하여 총 두께가 10cm로 다져질 때까지의 시간을 측정하였다. 마찬가지로, 배수관이 구비된 1m x 1m 크기의 제2지면 상부에 상기 비교예 1로부터 얻은 표층 형성용 골재를 20cm 두께로 도포한 다음, 동일한 마카담 롤러(10마력)를 이용하여 총 두께가 10cm로 다져질 때까지의 시간을 측정하였다. 그 결과는 하기 표 1과 같다:
구분 다짐 소요 시간
제1지면(실시예 1) 약 50분
제2지면 (비교예 1) 약 2.5시간
상기 표 1로부터, NaCl을 함유한 실시예 1의 표층 형성용 조성물이 NaCl을 함유하지 않은 비교예 1의 표층 형성용 골재에 비하여 우수한 다짐 속도를 제공할 수 있음을 확인하였다.
평가예 2 : 투습성 평가
상기 평가예 1에 기재된 바와 같이, 제1지면 상부의 표층(즉, NaCl을 함유한 표층 형성용 조성물을 포함함) 및 제2지면 상부의 표층(즉, NaCl을 함유하지 않은 비교예 1의 표층 형성용 골재를 포함함) 각각에 대하여, 1L의 물을 살포한 뒤, 제1지면 및 제2지면과 연결된 배수관을 통하여 수거된 물이 각각 0.5L가 될 때까지 소요되는 시간을 측정하였다. 그 결과는 하기 표 2와 같다:
구분 배수 시간
제1지면 (실시예 1) 약 1시간
제2지면 (비교예 1) 약 4시간
상기 표 2로부터, NaCl을 함유한 실시예 1의 표층 형성용 조성물을 함유한 표층이 NaCl을 함유하지 않은 비교예 1의 표층 형성용 골재를 함유한 표층에 비하여 우수한 투습성을 가짐을 확인하였다.

Claims (4)

  1. a) 산화철-함유 황갈색 황토 분말 100중량부, 백색 또는 유백색의 가소성 카올린 분말 20 내지 30중량부, 및 규소 또는 알루미늄 성분이 함유된 장석 분말 30 내지 40중량부를 혼합하는 단계;
    b) 상기 a) 단계로부터 수득한 혼합물에 함수율이 15-25중량%가 되도록 수분을 첨가한 후 교반하는 단계;
    c) 상기 b) 단계로부터 수득한 혼합물을 1차 성형한 다음, 이를 1300℃ 내지 1500℃의 온도에서 2시간 내지 3시간 동안 가열 소성하여, 적색, 적갈색 또는 검정색의 소성물을 형성하는 단계; 및
    d) 상기 c) 단계로부터 수득한 소성물 100중량부 및 암염 분말 0.1중량부 내지 1중량부를 혼합한 후, 상기 소성물 및 암염 분말의 평균 입경이 3mm 내지 15mm의 범위 내에 들도록 25℃ 내지 100℃의 온도 하에서 분쇄하는 단계;
    를 포함하는 표층 형성용 조성물의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 암염 분말의 분자식이 NaCl, KCl, LiF, MgO, CaO, SrO, NiO, CoO, MnO 또는 PbO인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 a) 단계에서, 산화철-함유 황갈색 황토 분말, 백색 또는 유백색의 가소성 카올린 분말 및 규소 또는 알루미늄 성분이 함유된 장석 분말 외에, 산화망간(MnO2) 및 산화철(Fe2O3) 중 하나 이상을, 상기 산화철-함유 황갈색 황토 분말 100중량부당 5 내지 15중량부로 추가 혼합하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 제조 방법에 따라 제조된 표층 형성용 조성물을 포함한 표층.
KR1020080059809A 2008-06-24 2008-06-24 표층 형성용 조성물의 제조 방법 및 상기 제조 방법을이용하여 제조된 조성물을 포함한 표층 KR100873895B1 (ko)

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KR100763811B1 (ko) 2006-07-07 2007-10-05 김은령 미끄럼방지 로면 시공용 불변색 골재의 제조방법

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KR101248113B1 (ko) * 2012-07-16 2013-04-02 주식회사 베데야 체육시설 표층 형성용 조성물

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