KR100921619B1

KR100921619B1 - 투수성 탄성 포장용 적층체 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100921619B1
Application number: KR1020090033401A
Authority: KR
Inventors: 김영용; 정양모
Original assignee: 주식회사 드림웨이
Priority date: 2009-04-17
Filing date: 2009-04-17
Publication date: 2009-10-15

Abstract

본 발명은 운동장, 놀이터, 자전거 도로, 조깅로, 산책로 다목적구상 등 각종 체육시설 등에 사용될 수 있는 투수성 탄성 포장용 적층체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 고르게 시공된 원지반 (10)의 상부에 위치하는 기층 (20); 상기 기층 (20)의 상부에 설치되는 투수층 (30); 상기 투수층 (30)의 상부에 설치되는 투수 탄성층 (40); 및 상기 투수 탄성층 (40)의 상단에 위치하는 탄성표층 (50)으로 구성되는 적층체와 상기 적층체를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

투수성 탄성 포장용 적층체 및 그 제조방법 {a composite for elastic pavement with water permeability and its preparation method}

본 발명은 어린이 놀이터, 운동장, 워킹트랙 (walking track) 등에 사용될 수 있는 투수성 탄성 포장용 적층체 및 그 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 운동장, 놀이터, 자전거 도로, 조깅로, 산책로 다목적구상 등 각종 체육시설 등에 시공할 수 있는 투수성 탄성 포장용 적층체 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 고르게 시공된 원지반 (10)의 상부에 위치하는 기층 (20); 상기 기층 (20)의 상부에 설치되는 투수층 (30); 상기 투수층 (30)의 상부에 설치되는 투수 탄성층 (40); 및 상기 투수 탄성층 (40)의 위에 위치하는 탄성표층 (50)으로 구성되는 적층체와 상기 적층체를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

본 발명은 기존에 사용되는 탄성 포장용 구조체와는 달리 프라이머의 사용이 필요치 아니하여 우수한 투수성을 지니고 있으며, 폐 플라스틱을 재활용함으로써 오염물질의 배출을 억제하고, 더불어 환경보호의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 기존의 인조잔디나 포장용 구조체에서 발생하는 고무분말 등의 발암물질의 발생이 없으며, 폐타이어 분말 등을 사용할 때 발생하는 중금속 등의 방출과도 무관하다. 또한, 기존의 탄성포장제와 비교하여 매우 우수한 투수성을 확보함으로써 안전사고의 예방에도 뛰어난 효과를 발휘한다. 또한, 탄성표층 (50)에는 요철면을 부여하여 마찰계수를 증가시킴으로써 미끄럼 방지 기능을 부여할 뿐만 아니라, 적층체의 표층에 프라이머를 사용하지 아니함으로써 강우 등 액체의 투수성을 증가시킴으로써 안전사고 발생의 확률을 현저히 감소시키는 효과를 가져올 수 있다.

일반적으로 자전거도로, 조깅로, 산책로, 다목적 구장 등 각종 체육시설용 탄성 포장재로서 탄성매트가 설치되고 있다. 상기와 같은 대부분의 탄성매트는 고무 또는 우레탄으로 이루어져 있으나, 투수성, 미끄럼 방지 기능, 공해물질유발 등의 문제점을 발생하고 있다. 흙먼지가 날리는 운동장 혹은 보행자 보도를 쾌적한 환경으로 탈바꿈시키고자 하는 과정에서 초기에는 인조잔디가 설치되어 왔으나, 인조잔디의 고무분말에서 발암물질이 검출되어 유해성의 논란이 일고 있다. 상기의 발암물질은 납과 휘발성 유기화합물 (VOC) 등으로 이 같은 물질은 발암물질로서 잘 알려져 있다. 또한, 인조잔디의 상부에 설치되는 잔디부나 철재 시설 페인트에서는 기준치 이상의 납이 검출되기도 하였다.

지식경제부 기술표준원에 의하면, 어린이 놀이터에는 안전사고의 예방을 위하여 충격을 덜어주는 바닥재의 설치를 의무화하였다. 그러나 이 경우 고무나 모래 등을 사용하는 경우 납, 크롬 등의 중금속의 검출이 문제가 되었다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 등장한 것이 탄성매트로서 기존의 탄성매트는 폐타이어에서 생산된 고무칩이나 고기능성 특수합성고무, 예를 들어 EPDM 칩을 사용하는 기술이 적용되었다. 그러나 EPDM 칩에서도 잦은 마찰로 인하여 미세 분말이 형성되고, 이와 동반한 발암물질 등이 검출되었다.

환경적인 문제 이외에도, 취약한 투수성으로 인한 안전사고의 발생이 우려되기도 하며, 지반의 침하로 인하여 탄성매트의 표면 불량이 문제점으로 제기되었다. 이를 해결하기 위한 기존의 발명들을 살펴보면 아래와 같다.

폐타이어, 폐우레탄 컬러 칩을 사용하여 투수성 탄성포장재를 제조한 국내 특허등록 제441861호의 경우 시공 장소의 평탄화 작업 후, 프라이머를 시공한 다음, 잔골재 또는 규사 및 폐타이어고무칩을 주성분으로 하는 하부지지층과 절단한 칼라고무칩을 주성분으로 하는 상부 탄성층을 타설하는 방법에 대하여 기재하고 있다. 그러나 이 경우 프라이머의 사용으로 강수 등의 경우에 우수한 투수성을 확보할 수 없다는 문제점을 가지고 있다. 또한 상부 탄성층의 표면에 요철 등의 미끄럼 방지 기능이 부여되지 아니하여 안전사고의 발생이 우려된다.

국내 특허등록 제425027호는 미끄럼 방지 기능을 부여하기 위하여 경화제를 스프레이로 나선형 뿜질을 함으로서 표면에 요철을 도입하는 공법을 시도하였으나, 시트의 표면에 공극이 없어 투수성이 불량한 문제점을 내재하고 있다. 이러한 투수성의 문제를 극복하기 위하여 국내 특허등록 제614439호에서는 탄성 포장재를 3단으로 구성하여 폐타이어칩, 폐시멘트 알갱이, 깨진 자갈, 우레탄 바인더로 이루어진 1단 기층; 폐타이어칩, 폐목재톱밥, 우레탄 바인더로 이루어진 2단 보조 탄성층; 및 재생 우레탄칩, EPDM 컬러칩, 우레탄 바인더로 이루어진 3단 표층 컬러층을 포함하여 이루어진 투수형 3단 탄성 포장재에 대하여 개시하고 있다. 그러나 상기와 같은 경우 양호한 투수성은 확보할 수 있으나, 포장재의 표면에 요철이 없어서 미끄럼 방지 기능이 취약하고, 공정이 매우 복잡해 지며 더욱이 폐타이어칩, EPDM칩 등을 사용함으로서 공해 물질 방출의 문제를 야기할 수 있다.

그러므로 본 발명에서는 상기의 선행기술에서 유발된 공해 물질 발생, 취약한 투수성, 미끄럼 방지 기능의 부재, 복잡한 설치 공정 등의 문제점을 해결할 수 있는 탄성 포장용 적층체 및 그 제조방법에 관한 발명에 대하여 청구하고자 한다. 상기의 적층체는 폐타이어나 EPDM칩 등을 사용하지 않으며, 프라이머의 사용이 필요치 않고, 적층체의 표면에 요철 구조를 도입하여 우수한 투수성을 확보함과 동시에, 간편한 시공방법을 제시하고 공해 물질의 발생의 억제는 물론, 폐 플라스틱 자재를 사용함으로써 친환경적인 기능을 수행할 수 있을 것으로 기대된다.

본 발명과 관련된 선행기술들은 앞서 살펴본 바와 같이, 포장재의 표면에 요철 구조를 도입하지 아니하여 미끄럼 방지 기능이 취약하거나, 프라이머를 표층 상부에 적용하여 투수성을 확보하지 못하여 강수 등의 기상조건에서 안전사고를 유발할 가능성이 매우 크다. 또한, 폐타이어 칩과 EPDM칩을 사용하여 포장재를 제조함으로써 발암 물질의 방출 등이 염려되고, 복잡한 시공 과정으로 인한 경제적 손실도 매우 높은 것으로 판단된다.

그러므로 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 제거하고, 높은 투수성과 일정한 탄성력을 보유하여 운동시설 등에 시공되기에 적합하며, 발암 물질과 같은 공해 물질의 방출을 억제하는 것이 가능한 적층제를 제공함으로써 포장재의 용이한 시공이 가능하도록 하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 투수성 탄성 포장용 적층체는 원지반 (10)의 상부에 위치하며 재활용 골재로 이루어진 기층 (20); 상기 기층 (20)의 상부에 위치하며 기존의 투수 및 결로 방지용 배수판을 이용하여 준비되는 투수층 (30); 상기 투수층 (30)의 상부에 위치하며 폐 폴리에틸렌, 폐 폴리프로필렌 등의 폐 플라스틱류를 재활용하여 탄성과 투수기능이 있는 투수탄성층 (40): 및 상기 투수탄성층 (40) 상부에 위치하며 칼라칩과 폴리우레탄 바인더를 혼합하여 제조되는 탄성표층 (50)으로 구성된다.

더욱 상세하게는 본 발명에서 제공하는 적층체를 이용하여 투수성 탄성 포장을 하기 위한 시공 대상인 지표면은 굴곡 및 잡석 등을 제거하여 상부면을 정리한 원지반 (10)을 준비한다. 이때 원지반 (10)의 건조상태 및 강도를 점검하고, 이물질 등은 제거하고 평탄하게 정리한다. 상기 원지반 (10)의 건조상태 및 강도의 유지를 위하여 물을 이용한 과정보다는 에어 브러쉬 등을 이용한 방법을 사용하는 것이 유리하다.

상기 원지반 (10)의 상부에 위치하는 기층 (20)은 두께가 약 100 내지 200mm의 범위로 설치되며, 입도가 약 2 내지 25 mm 정도의 골재, 물 및 투수 시멘트로 이루어진다. 이때 상기 기층 (20)을 구성하는 골재, 물 및 투수 시멘트는 80:5:15 중량％의 비율로 30분 내지 2시간 동안 일정한 속도로 혼합되어 사용된다. 이때 기층 (20)은 원지반 (10)의 강도를 유지하면서, 동시에 상기 기층 (20)의 상단부에 위치하는 투수층 (30), 투수 탄성층 (40) 및 탄성표층 (50)의 하중을 견딜 수 있는 동시에, 빗물 등의 액체가 용이하게 투과될 수 있는 정도의 구조를 가져야 한다. 이러한 강도와 액체 투과성을 유지하기 위해서는 골재, 물 및 투수 시멘트의 혼합 비율이 매우 중요하다. 이러한 혼합 비율은 다양한 실험을 통하여 골재, 물, 투수 시멘트의 중량비가 각각 70-90 중량％, 1-10 중량％ 및 5-20 중량％로 조절되었으며, 이러한 비율중 최적의 중량비는 80:5:15 중량％로 결정되었다. 이러한 중량비는 상기에 언급한 바와 같이 기층 (20)의 상단부와 하단부에 미치는 하중을 견디면서, 투수성을 유지하는데 최적의 결과를 나타내었다.

상기 기층 (20)의 상부에는 투수 및 결로 방지용으로 시중에 유통되고 있는 통상의 플라스틱 계열의 배수판을 사용하여 투수층 (30)이 위치한다. 상기 투수층 (30)은 두께가 약 30 내지 50 mm 정도이며, 시중에서 유통되고 있는 통상의 플라스틱 계열의 배수판을 사용하여 구성된다. 이때 상기의 플라스틱 계역의 배수판은 3 내지 5 mm 정도의 두께로 판매가 되므로, 이를 원하는 정도의 두께 (여기서는 약 30 내지 50 mm)에 이르기까지 적층하여 사용한다. 이러한 두께의 투수층 (30)은 배수기능뿐만 아니라 습도 유지기능에도 탁월한 효과를 나타내는 것으로 나타났다.

상기 투수층 (30)의 상부에는 투수 탄성층 (40)이 설치된다. 상기 투수 탄성층 (40)은 탄성표층 (50)으로부터의 충격을 직접 흡수하는 동시에 투수성을 위하여 통기성을 유지하여야 한다. 투수 탄성층 (40)의 역할을 위하여 기존의 선행기술들은 다양한 방법들을 사용했다. 예를 들어, 폐타이어를 분쇄하여 칩(chip) 형태로 제조한 후, 이를 바인더와 혼합하는 방법이 제시되기도 했다. 근래에는 폐타이어칩 뿐만 아니라, 플라스틱, 예를 들어, EPDM(ethylene propylene diene rubber)을 분쇄한 칩을 바인더와 혼합하여 사용하는 기술이 제공되었다. 그러나 이러한 발명들은 폐타이어나 EPDM칩을 사용하여 환경오염 물질을 재활용한다는 장점에도 불구하고, 이들 재활용품에서 발생하는 2차 오염물질들로 인하여 또다른 문제를 야기한다.

폐타이어칩의 경우, 이들을 칩(chip) 형태로 가공하는데 상당량의 에너지가 소비되며, 이들의 분쇄 시 발생하는 분진은 또 다른 형태의 오염을 발생시킨다. 또한, 폐타이어가 탄성층으로 사용될 경우, 강수 등의 형태로 물과 결합하여 지하수를 오염시킬 수도 있으며, 오랜 사용기간 동안 원하는 정도의 물성을 유지하기 어렵다. EPDM 칩의 경우 폐타이어와 비교하여, 향상된 물성을 제공할 수 있다. 그러나 EPDM의 제조 시 안전한 물성이 확보되지 않는다면, 이들을 사용한 탄성층은 폐타이어의 사용보다 더 심각한 환경 문제를 야기할 수 있을 뿐만 아니라, 이들이 표층에 노출되어 마찰로 인한 마모가 발생할 경우 (예를 들어, 사람의 발 혹은 자전거 바퀴 등에 의하여), 발암물질의 발생 등이 우려된다.

또한, 폐타이어, EPDM칩 혹은 폐우레탄칩을 독립적으로 사용하거나, 이들을 혼합하여 사용하는 경우에는 반드시 바인더의 활용이 필수적이다. 0.1 내지 3 mm 크기의 칩 (chip) 형태로 제조되어야 하는 특성 때문에 이들의 결합력을 확보하여 원하는 형태, 예를 들어 원형 혹은 블록의 형태로 제조하기 위해서는 상당량의 바인더의 사용이 요구된다. 이러한 바인더로는 통상적으로 우레탄 바인더가 가장 많이 사용되나, 경우에 따라서 페놀수지 등 보편적인 플라스틱 바인더가 사용되기도 한다. 이러한 바인더의 사용은 정확한 배합비율이 요구되며, 이는 투수층이 보도블록 등 도로나 운동장에 설치되는 경우, 날씨의 심각한 변화로 인하여 바인더의 비율에 따라 적층체 전체의 변형을 야기할 수 있다. 최적치 미만의 바인더를 사용할 경우, 기온의 변화에 따라 칩(chip)간의 결합력이 약화되므로 요구되는 물성을 확보하기 어렵고, 결합되어 있는 칩들이 분해되어 결국 투수층의 내구성을 보장할 수 없다. 과량의 바인더가 사용될 경우, 칩 사이에 존재하는 공극까지 바인더가 침투하게 되어 결국 액체의 투수성이 저하되는 결과를 초래한다.

본 발명에서는 이러한 바인더 사용의 문제점을 극복하고, 폐타이어나 EPDM칩을 사용하여 발생하는 문제점을 극복하기 위하여 새로운 방법에 대한 연구결과를 적용하였다. 본 발명의 투수 탄성층 (40)에 적용할 새로운 방법은 폐플라스틱 특히, 발포 플라스틱 형태로 제조된 플라스틱 폼 혹은 스폰지 형태의 플라스틱을 사용하거나, 혹은 일반적인 중합 혹은 축합 반응으로 생성된 플라스틱을 사용할 수 있다. 발포 플라스틱 혹은 스폰지 형태의 플라스틱의 경우, 공장 혹은 가정용 보일러 등의 파이프에서 열 방출을 방지하기 위하여 사용되는 폴리우레탄계 (Poly-urethane)이나 폴리에스터계 (Poly-ester), 폴리올레핀계 (Poly-olefin), 유리섬유 폼 (Glass fiber form) 등이 사용될 수 있으며, 이 이외에도 폴리비닐아세테이트계 (Poly-vinyl acetate), 폴리아크릴계 (Poly-acrylic), 프랙스 (Flax), 나일론계 (Nylon) 등의 플라스틱이 사용 가능하다. 즉 본 발명의 투수 탄성층 (40)은 열경화성, 열가소성 및 엔지니어링 플라스틱 중 어떠한 종류의 플라스틱의 사용이 모두 가능하며, 최적의 제조 조건은 발포 플라스틱 형태로 제조된 플라스틱 폼 혹은 스 폰지 형태의 플라스틱을 사용하여 이루어질 수 있다.

본 발명에서 투수 탄성층 (40)으로 선행기술과는 달리 사용될 산업용이나 가정용으로 사용되는 형태의 폐플라스틱은 칩 (chip) 형태로 분쇄될 필요가 없다. 이들 폐플라스틱은 먼저 가공할 수 있는 적당한 크기, 예를 들어 10 내지 100 mm 정도의 크기로 자르거나, 수거된 형상대로 사용할 수 있다. 투수 탄성층 (40)을 제조하기 위하여 폐플라스틱은 압출성형에 사용되는 몰드 (mold) 안에 모여진다. 상기 몰드는 통상의 압출성형에 사용되는 몰드와 동일한 것을 사용한다. 이때 상기 몰드는 일측에 외부로부터 기체가 공급될 수 있는 공급관을 구비할 수도 있다. 폐플라스틱으로 채워진 몰드는 상기 폐플라스틱들의 녹는점 (Melting point, Tm) 이하 및 유리전이온도 (Glass transition temperature, Tg) 이상의 온도로 가열된다. 이때 상기 가열온도가 항상 유리전이온도보다 높아야 하는 것은 아니다. 선택된 유리전이온도보다 50℃ 정도 이하의 온도로 가열하여도 무방하다. 이러한 선택은 가열된 폐플라스틱이 화학적 결합을 이루는 것이 효과적이지만, 반드시 화학적 결합이 발생하지 않더라도 약간의 변형만으로도 원하는 형태를 가질 수 있기 때문이다.

이때 몰드 내부에는 다양한 종류의 폐플라스틱이 존재하므로, 특정한 온도를 항상 사용하는 것은 효율적이지 못하다. 다만, 투수 탄성층이 사용되기 위하여 가져야 할 최적의 밀도는 0.02 내지 0.7 kg/m³ 의 범위로 조절되어야 한다.

바인더의 사용 없이 폐플라스틱을 결합하여 투수 탄성층 (40)을 제조하기 위해서는 상기 몰드 내에 사용하고자 하는 폐플라스틱을 충진한 후, 다양한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 가열결합 (thermal bonding), 자외선 경화 (UV curing) 등의 방법이 사용 가능하다. 본 발명에서는 특히 가열결합의 방법이 선호된다. 자외선 경화의 경우, 몰드의 크기에 따라서 자외선이 조사될 수 있는 지역이 제한될 수 있으며, 따라서 경화반응이 발생하지 않는 지역이 투수 탄성층 (40) 내에 존재할 수 있다. 가열결합을 사용하는 경우, 몰드 안에 채워진 플라스틱의 종류에 따라서 가장 낮은 유리전이온도 (Tg)를 가지고 있는 플라스틱을 기준으로 이 보다 더 높은 온도로 가열 및 가압된다. 예를 들어, 전형적인 저분자 폴리에틸렌의 경우, 녹는점은 약 120 내지 130℃ 정도이므로 이보다 낮으며, 유리전이온도 보다 높은 온도인 약 80 내지 100℃의 범위까지 가열된다. 이때 가해지는 압력은 제조하고자 하는 투수 탄성층 (40)의 두께를 조절하기에 적당한 압력만 가하여도 무방하다. 본 발명에서 제공하는 투수 탄성층 (40)의 두께는 20 내지 100 mm 이므로, 투수 탄성층 (40)의 제조 시, 몰드의 깊이를 고려하여 제조 시 원하는 두께가 압출될 수 있을 정도만 가압하면 된다.

이러한 방법을 통하면, 몰드 안에 위치한 폐플라스틱은 변형을 일으키고 부분적으로 서로 화학적인 결합을 하게 된다. 이는 플라스틱을 가열할 경우 그 형체가 변형되면서 다른 물체 (예를 들면, 금속 혹은 다른 플라스틱)와 결합하는 현상에서 볼 수 있는 바와 동일하다. 즉, 바인더의 사용 없이 몰드 내의 폐플라스틱은 매우 엉성한 구조로 결합하게 되며, 몰드 안에 가해진 압력에 의하여 일정한 형태로 가공된다. 이때 제조된 투수 탄성층 (40)은 부분적인 결합으로 인하여 매우 낮은 밀도를 가지며, 다수의 구멍 (pores)들을 함유하고 있어서, 매우 우수한 투수성 을 보인다. 이러한 성질은 결론적으로 투수 탄성층 (40)의 부력에도 영향을 미치게 된다.

투수 탄성층 (40)의 형태를 유지하기 위해서는 가열 직후, 급냉 과정이 요구된다. 이러한 급냉 과정은 폐플라스틱이 더 이상 변형되거나 반응하는 과정을 멈추게 하고, 일정한 형태를 유지하는데 필수적이다. 상기와 같은 급냉 과정은 차가운 공기를 공급함으로써 가능하다. 몰드의 일면에 위치한 기체공급관으로 외부의 차가운 공기를 몰드 안으로 주입함으로써 몰드 내의 온도를 하강시킴과 동시에 몰드 내 투수 탄성층 (40)을 구성하고 있는 폐플라스틱의 온도를 낮추어 더 이상의 반응이나 변형을 방지할 수 있다. 상기와 같은 방법으로 제조된 투수 탄성층 (40)은 도 3에 나타난 바와 같다.

상기 투수 탄성층 (40)의 상부에는 탄성표층 (50)이 위치한다. 상기 탄성표층 (50)은 두께가 8 내지 20 mm 정도이며, 입도가 2 내지 8 mm인 칼라칩과 폴리우레탄 바인더를 혼합하여 구성된다. 이때 칼라칩은 통상적으로 사용되는 것으로 시중에 판매되고 있는 통상적인 칼라칩을 원하는 색상에 맞추어 사용하는 것이 가능하다. 상기의 칼라칩과 폴리우레탄 바인더의 경우, 선행기술에서 널리 기재된 바 있어서 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 알려져 있다. 이때 칼라칩과 폴리우레탄 바인더는 각각 65 내지 88 중량％ (칼라칩) 대 12 내지 35 중량％ (바인더)의 구성으로 혼합되어 사용한다. 이러한 정도의 혼합비는 칼라칩 사이에 공극이 존재하는 것이 가능하게 하여, 투수성의 확보를 용이하게 할 수 있다. 상기의 칼라칩은 외부로 노출되는 적층체의 표면으로 사람이 직접 보행하거나, 자 전거 바퀴가 닿는 부분으로 칼라칩에 의하여 요철부가 발생하게 되므로, 미끄럼 방지 효과를 발생시켜 안전사고의 발생을 현저히 감소시킬 수 있다.

상기 기층 (20), 투수층 (30), 투수탄성층 (40) 및 탄성표층 (50) 혹은 선택에 따라서 탄성 보조층 (45)는 바인더를 사용하여 결합한다. 이때 사용되는 바인더는 우레탄 바인더 등 통상에 사용되는 바인더를 사용해도 무방하다. 각 층을 결합시키기 위하여 특정한 압력이나 바인더 양이 필요한 것은 아니다. 각 층들은 이미 바인더를 포함하는 경우도 있으며, 이들을 결합하기 위해서는 단지 각 층들 사이에 단순히 바인더를 도포하여 층상구조를 이루도록만 해 주면 된다.

본 발명에서는 경우에 따라 투수 탄성층 (40)과 탄성표층 (50) 사이에 선택적으로 보조탄성층 (45)을 첨가할 수도 있다. 보조탄성층 (45)은 두께가 약 8 내지 50 mm 정도이며, 입도가 3 내지 12 mm 정도의 고무칩과 폴리우레탄 바인더를 혼합하여 사용한다. 이때 고무칩과 폴리우레탄 바인더의 혼합비는 65 중량％ (고무칩) 대 35 중량％ (바인더)로 구성된다. 이러한 정도의 혼합비는 고무칩 사이에 공극이 존재하는 것이 가능하게 하여, 투수성의 확보를 용이하게 할 수 있다.

본 발명은 선행기술과 비교하여 공해 물질 발생, 취약한 투수성, 미끄럼 방지 기능의 부재, 복잡한 설치 공정 등의 문제를 해결한 탄성 포장용 적층체 및 그 제조방법을 제공한다. 상기의 적층체는 폐타이어나 EPDM칩 등을 사용하지 않으며, 프라이머의 사용이 필요치 않고, 적층체의 표면에 요철 구조를 도입하여 우수한 투수성을 확보함과 동시에, 간편한 시공방법을 제시하고 공해 물질의 발생의 억제는 물론, 폐 플라스틱 자재를 사용함으로써 친환경적인 기능을 수행할 수 있다.

[실시예 1]

상기의 효과를 달성하기 위하여 본 발명은 구체적으로 투수성 탄성 포장용 적층체 및 이를 제조하기 위한 방법으로서 상기 적층체를 구성하고 있는 각 구성성분들을 원지반 (10); 상기 원지반의 상부에 위치하는 기층 (20); 상기 기층의 상부에 위치하는 투수층 (30); 상기 투수층의 상부에 위치하는 투수 탄성층 (40); 및 상기 투수 탄성층의 상부에 위치하는 탄성표층 (50)으로 구분하며, 도 1에 나타낸 바와 동일하다. 또한, 투수 탄성층 (40)과 탄성표층 (50) 사이에 선택적으로 보조탄성층 (45)이 포함될 수도 있으며, 이러한 구성은 도 2에 나타낸 바와 동일하다.

원지반 (10)은 본 발명의 적층체가 설치될 부분으로 시공 대상인 지표면을 의미한다. 원지반 (10)은 시공 전에 잡석, 이물질 등을 제거하고 에어 브러쉬를 이용하여 평탄하게 유지한다. 상기 원지반 (10)의 상단에 위치하는 기층 (20)은 두께가 약 150 mm의 범위로 설치되며, 입도가 약 10 mm 정도의 골재와 물 및 투수 시멘트를 혼합하여 이루어진다. 이때 상기 기층 (20)을 구성하는 골재, 물 및 투수 시멘트는 각각 80:5:15 중량％의 비율로 30분 동안 혼합된다. 상기 기층 (20)의 상단부에는 투수층 (30)이 위치한다. 상기 투수층 (30)은 두께가 약 40 mm 정도이며, 시중에서 유통되고 있는 통상의 플라스틱 계열의 배수판을 두께가 40 mm에 이르기까지 적층한다.

상기 투수층 (30)의 상단에는 폐플라스틱을 가열하여 제조한 투수 탄성층 (40)이 위치한다. 이때의 투수 탄성층 (40)은 몰드 내에서 산업용으로 사용된 폴리우레탄 폼과 폴리에틸렌을 약 50 mm 정도의 크기로 절단한 후, 몰드에 채우고 약 125℃로 가열하고, 상기 온도에서 약 5분간 유지한 후, 외부의 공기를 이용하여 급냉 과정을 거쳐서 완성된다. 이때 상기 투수 탄성층의 밀도는 약 0.4 kg/m³ 으로 조절된다.

상기 투수 탄성층 (40)의 상단에는 탄성표층 (50)이 위치한다. 상기 탄성표층 (50)의 두께는 약 10 mm 정도이며, 입도가 약 4 mm인 파란색과 회색의 칼라칩과 폴리우레탄 바인더를 혼합하여 구성된다. 이때 칼라칩과 폴리우레탄 바인더는 각각 80 중량％ (칼라칩) 대 20 중량％ (바인더)의 구성으로 혼합되어 사용한다. 탄성표층의 예는 도 4에 나타난 바와 같다.

선택적으로 투수 탄성층 (40)과 탄성표층 (50) 사이에 보조탄성층 (45)이 첨가될 수도 있다. 보조탄성층 (45)은 두께가 약 30 mm 정도이며, 입도가 10 mm 정도의 고무칩과 폴리우레탄 바인더를 혼합하여 사용한다. 이때 고무칩과 폴리우레탄 바인더의 혼합비는 65 중량％ (고무칩) 대 35 중량％ (바인더)로 구성된다.

[실시예 2]

상기 실시예 1과 같은 조건으로 하되, 투수 탄성층을 제조하기 위하여 폴리우레탄 폼만을 단독으로 사용한다. 폐 폴리 우레탄 폼을 약 30mm 정도의 크기로 절단한 후, 몰드에 채우고 약 140℃로 가열하고, 상기 온도에서 약 10분간 유지한 후, 외부의 공기를 이용하여 급냉 과정을 거쳐서 완성된다. 이때 상기 투수 탄성층의 밀도는 약 0.6 kg/m³ 으로 조절된다.

[실시예 3]

상기 실시예 1과 같은 조건으로 하되, 투수 탄성층을 제조하기 위하여 폴리에틸렌 폼만을 단독으로 사용한다. 폐 폴리 에틸렌 폼을 약 40mm 정도의 크기로 절단한 후, 몰드에 채우고 약 125℃로 가열하고, 상기 온도에서 약 5분간 유지한 후, 외부의 공기를 이용하여 급냉 과정을 거쳐서 완성된다. 이때 상기 투수 탄성층의 밀도는 약 0.25 kg/m³ 으로 조절된다.

본 발명은 운동장, 놀이터, 자전거 도로, 조깅로, 산책로 다목적구상 등 각종 체육시설 등에 시공할 수 있는 투수성 탄성 포장용 적층체 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 본 발명으로 제조된 적층체를 산업적으로 이용하는 것은 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 투수성 탄성포장 적층체의 단면을 나타낸 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 투수성 탄성포장 적층체의 다른 형태의 단면을 나타낸 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 투수성 탄성포장 적층체 중 투수 탄성층 (40)을 나타낸 사진.

도 4는 본 발명에 따른 투수성 탄성포장 적층체의 탄성표층 (50)을 나타낸 사진.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 원지반

20 : 기층

30 : 투수층

40 : 투수탄성층

50 : 탄성표층

45 : 탄성보조층

Claims

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투수성 탄성포장용 적층체에 있어서,

상기 적층체가 설치되는 원지반 (10)의 상부에 100 내지 200 mm의 두께로 설치되며, 입도가 2 내지 25 mm의 골재, 물 및 투수 시멘트를 각각 70-90 중량％ : 1-10 중량％ : 5-20 중량％의 비율로 혼합되어, 100 내지 200 mm의 두께로 설치되는 기층 (20);

상기 기층 (20)의 상부에 위치하며 투수 및 결로 방지용 플라스틱 배수판이 적층되어 30 내지 50 mm의 두께로 설치되는 투수층 (30);

상기 투수층 (30)의 상부에 위치하며 폴리 에틸렌, 나일론, 폴리비닐아세테이트, 폴리올레핀, 폴리우레탄 폼으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 2 이상의 군으로 이루어진 플라스틱을 몰드 안에서 가열하되, 상기 몰드 안에서 가열되는 플라스틱 중 최저점의 유리전이온도 (Tg)를 가지는 플라스틱을 선택하여, 상기 선택된 플라스틱의 유리전이온도 (Tg)와 녹는온도 (Tm) 사이에서 선택된 온도로 가열함으로써, 열에 의하여 반응되어 결합함으로써 복수의 기공을 포함하는 형태로 제조되어 20 내지 100 mm의 두께 및 0.02 내지 0.7 kg/m³의 밀도를 가지는 투수 탄성층 (40);

상기 투수 탄성층의 상부에 위치하며 3 내지 12 mm의 입도를 가지는 고무칩과 폴리우레탄 바인더를 각각 65 중량％ 대 35 중량％의 비율로 혼합하여 8 내지 50 mm의 두께로 설치되는 보조 탄성층 (45); 및

상기 보조 탄성층 (45)의 상부에 위치하며 2 내지 8 mm의 입도를 가지는 칼라칩과 폴리우레탄 바인더를 각각 65 내지 88 중량％ 대 12 내지 35 중량％의 비율로 혼합하여 8 내지 20 mm의 두께로 설치되는 탄성표층 (50)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투수성 탄성포장용 적층체.
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투수성 탄성포장용 적층체의 제조방법에 있어서,

상기 적층체가 설치되는 원지반 (10)의 상부를 고르게 설치하는 단계;

100 내지 200 mm의 두께로 설치되며, 입도가 2 내지 25 mm의 골재, 물 및 투수 시멘트를 각각 70-90 중량％ : 1-10 중량％ : 5-20 중량％의 비율로 혼합되어, 100 내지 200 mm의 두께로 설치되는 기층 (20)을 제조하는 단계;

상기 기층 (20)의 상부에 투수 및 결로 방지용 플라스틱 배수판이 적층되어 30 내지 50 mm의 두께로 설치되는 투수층 (30)을 제조하는 단계;

상기 투수층 (30)의 상부에 위치하며 폴리 에틸렌, 나일론, 폴리비닐아세테이트, 폴리올레핀, 폴리우레탄 폼으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 2 이상의 군으로 이루어진 플라스틱을 몰드 안에서 가열하되, 상기 몰드 안에서 가열되는 플라스틱 중 최저점의 유리전이온도 (Tg)를 가지는 플라스틱을 선택하여, 상기 선택된 플라스틱의 유리전이온도 (Tg)와 녹는온도 (Tm) 사이에서 선택된 온도로 가열함으로써, 열에 의하여 반응되어 결합함으로써 복수의 기공을 포함하는 형태로 제조되어 20 내지 100 mm의 두께 및 0.02 내지 0.7 kg/m³의 밀도를 가지는 투수 탄성층 (40)을 제조하는 단계;

상기 투수 탄성층의 상부에 위치하며 3 내지 12 mm의 입도를 가지는 고무칩과 폴리우레탄 바인더를 각각 65 중량％ 대 35 중량％의 비율로 혼합하여 8 내지 50 mm의 두께로 설치되는 보조 탄성층 (45)을 제조하는 단계; 및

상기 보조 탄성층 (45)의 상부에 위치하며 2 내지 8 mm의 입도를 가지는 칼라칩과 폴리우레탄 바인더를 각각 65 내지 88 중량％ 대 12 내지 35 중량％의 비율로 혼합하여 8 내지 20 mm의 두께로 설치되는 탄성표층 (50)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투수성 탄성포장용 적층체의 제조방법.