KR101191307B1

KR101191307B1 - 폴리우레탄 바인더, 이를 포함하는 고무칩 혼합 조성물 및 탄성 바닥재

Info

Publication number: KR101191307B1
Application number: KR1020110014025A
Authority: KR
Inventors: 이정현; 홍승민; 김경택
Original assignee: 주식회사 케이씨씨
Priority date: 2011-02-17
Filing date: 2011-02-17
Publication date: 2012-10-16
Also published as: KR20120094641A

Abstract

본 발명은 폴리우레탄 바인더, 이를 포함하는 고무칩 혼합 조성물 및 탄성 바닥재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고무칩 혼합용 폴리우레탄 바인더의 제조에 있어 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 및 카보디이미드 변성 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트를 도입하고, 특수한 구조의 반응성 자외선 흡수제를 사용함으로써, 고무칩이 갖는 고유특성을 최대한 유지시킴과 더불어 우수한 기계적 물성 및 내후성을 확보할 수 있는 고무칩 혼합용 폴리우레탄 바인더, 이를 포함하는 고무칩 혼합 조성물 및 탄성 바닥재에 관한 것이다.

Description

폴리우레탄 바인더, 이를 포함하는 고무칩 혼합 조성물 및 탄성 바닥재{POLYURETHANE BINDER, RUBBER CHIP MIXED COMPOSITION AND ELASTIC FLOOR COMPRISING THE SAME}

최근 다목적구장, 인조잔디구장, 간이육상트랙, 테니스코트, 공원시설, 산책로, 골프장, 보행로, 보경로 등의 바닥재 소재로 여러 종류의 수지가 사용되고 있다. 특히 바닥재로 사용되는 수지 중에서 우레탄 수지는 시공이 쉽고, 내마모성, 평탄성, 미장특성 등이 우수하여 널리 사용되고 있다.

그러나, 우레탄 수지는 가격이 고가이기 때문에 최근에는 바닥재의 기층재로 폐타이어칩, EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer)칩과 같은 고무칩을 사용하고 있다.

이와 같은 고무칩을 사용할 경우 우레탄 도료에 비해서 저비용으로 바닥재를 시공할 수 있는 장점이 있으나, 내후성 및 외관상의 문제로 인해 별도의 우레탄 상도를 시공해야 하는 불편이 있다.

이에, 우레탄 수지와 고무칩을 혼합하여 사용하는 방법이 제안되었으나, 우레탄 수지를 혼합할 경우 고무칩이 갖는 고유의 유리한 특성이 퇴색될 수 있고, 우레탄 수지 단독 사용시와 같은 우수한 물성 및 내후성을 확보하기 어렵다는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 한 것으로, 고무칩이 갖는 고유특성을 최대한 유지시킴과 더불어 우수한 기계적 물성 및 내후성을 확보할 수 있는 고무칩 혼합용 폴리우레탄 바인더, 이를 포함하는 고무칩 혼합 조성물 및 탄성 바닥재를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

상기한 기술적 과제를 달성하고자, 본 발명은 폴리이소시아네이트 200 ~ 400 중량부; 폴리올 400 ~ 800 중량부; 및 반응성 자외선 흡수제 0.1 ~ 5 중량부;를 포함하며, 상기 폴리이소시아네이트는 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트와 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트의 혼합물 100 ~ 200 중량부, 및 카보디이미드 변성 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 100 ~ 200 중량부를 포함하고, NCO기 함유량이 4 ~ 10 중량%, 점도가 1,000 ~ 4,000(cps/25℃)인 폴리우레탄 바인더를 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 측면으로, 상기 폴리우레탄 바인더; 및 평균 입자 크기가 상이한 적어도 두 종류의 고무칩이 혼합된 혼합칩;을 포함하는 고무칩 혼합 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명의 또 다른 측면으로, 지면 위에 형성된 기저층; 상기 기저층 위에 형성된 것으로서, 상기 고무칩 혼합 조성물로 이루어진 고무칩 혼합층; 및 상기 고무칩 혼합층 위에 형성된 복수의 우레탄층;을 포함하는 탄성 바닥재를 제공한다.

본 발명의 폴리우레탄 바인더를 이용하여 고무칩과 혼합 사용하면, 양호한 작업성, 시공성과 더불어 고무칩이 갖는 고유특성을 최대한 유지시킬 수 있고, 기계적 물성 및 내후성이 우수한 탄성 바닥재를 제공할 수 있다. 또한 우수한 내후성으로 인해, 보행로 및 산책로 등의 노출부위 시공시 상도없이도 시공이 가능하여 시공비를 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 탄성 바닥재를 나타내는 단면도이다.

이하, 본 발명을 그 대상 및 구성요소별로 상세히 설명한다.

[폴리우레탄 바인더]

본 발명의 폴리우레탄 바인더는 폴리이소시아네이트 200 ~ 400 중량부; 폴리올 400 ~ 800 중량부; 및 반응성 자외선 흡수제(UV Absorber) 0.1 ~ 5 중량부;를 포함하며, 상기 폴리이소시아네이트는 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI)와 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI)의 혼합물 100 ~ 200 중량부, 및 카보디이미드 변성 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 100 ~ 200 중량부를 포함하고, NCO기 함유량이 4 ~ 10 중량%, 점도가 1,000 ~ 4,000(cps/25℃)인 것으로, 특히 고무칩 혼합용으로 적합한 것이다.

폴리우레탄 바인더 중 NCO기 함유량이 4 중량% 미만이면 하절기에 탄성 바닥재 시공시 너무 빠른 경화로 인해 줄눈부위가 발생하게 되고, NCO기 함유량이 10 중량%를 초과하면 너무 느린 경화로 인해 공사시간이 늘어나게 된다. 또한 폴리우레탄 바인더의 점도(25℃)가 1,000cps 미만이면 부착성이 불량하게 되고, 폴리우레탄 바인더의 점도(25℃)가 4,000cps를 초과하면 작업성이 떨어지게 된다.

구체적으로, 본 발명의 폴리우레탄 바인더는 1액형의 바인더로서 고무칩(예컨대 폐타이어칩, EPDM칩)과 혼합하더라도 고무칩 안으로의 침투가 최소화되기 때문에 고무칩이 갖는 고유의 특성을 최대한 유지시킬 수 있으며, 우수한 기계적 물성 및 내후성을 제공할 수 있다. 또한 1액형이지만 건조시간이 짧기 때문에, 양호한 작업성과 시공성을 확보할 수 있다.

폴리이소시아네이트

본 발명의 폴리우레탄 바인더에는 폴리이소시아네이트 200 ~ 400 중량부가 포함되며, 상기 폴리이소시아네이트는 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트와 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트의 혼합물 100 ~ 200 중량부, 및 카보디이미드 변성 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 100 ~ 200 중량부로부터 형성된다.

2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트와 카보디이미드 변성 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트는 후술하는 폴리올과의 반응을 통해 우레탄 구조를 형성하고, 이에 따라 제조되는 폴리우레탄 바인더에 우수한 물성이 부여되게 한다.

4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트와 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트의 혼합물 내의 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 함량은 혼합물 100 중량%에 대하여 40 ~ 60 중량%인 것이 바람직하다. 그 함량이 40 중량% 미만이면 본 발명이 추구하는 물성 향상의 효과를 기대하기 어려울 수 있고, 그 함량이 60 중량%를 초과하면 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 고유의 특성 발휘가 어려워질 수 있다. 바람직한 일 구체예로, 상온에서 고상인 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 : 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트를 5:5의 중량비로 블렌딩하여 상온에서 액상으로 사용할 수 있다.

또한, 카보디이미드 변성 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트에는 카보디이미드 구조가 40 ~ 60 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 그 함유량이 상기 범위를 지나치게 벗어나면 본 발명이 추구하는 물성향상 효과 발휘가 어려워질 수 있다.

카보디이미드 변성 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트로는 예컨대, 상품명 COSMONATE LL, COSMONATE LK, COSMONATE LT(이상, 금호미쓰이화학사社제), ISONATE 143LP(다우케미칼社제) 등을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트와 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트의 혼합물 및 카보디이미드 변성 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트는 각각 100 ~ 200 중량부 포함된다. 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트와 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 혼합물의 상대적 함량이 100 중량부 미만이면 NCO기 함유량이 4 중량% 미만이 되어 하절기에 탄성 바닥재 시공시 너무 빠른 경화로 인해 줄눈부위가 발생하게 되고, 200 중량부를 초과하면 NCO기 함유량이 10 중량%를 초과하게 되어 너무 느린 경화로 인해 공사시간이 늘어나게 된다. 한편, 카보디이미드 변성 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트의 상대적 함량이 100 중량부 미만이거나 200 중량부를 초과하면 본 발명이 추구하는 물성향상 효과 발휘가 어려워진다.

폴리올

본 발명의 폴리우레탄 바인더에는 폴리이소시아네이트 200 ~ 400 중량부에 대하여 폴리올이 400 ~ 800 중량부 포함되며, 폴리올은 전술한 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI)와의 반응을 통해 우레탄 구조를 형성하는 성분이다.

일 구체예에서, 폴리올로는 디올 또는 트리올의 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올, 폴리카프로락톤 폴리올 및 폴리부타디엔 폴리올 중에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.

폴리에테르 폴리올로는 이관능기가 개시제의 존재하에서 사이클릭 옥사이드와 테트라하이드로푸란의 중합반응에 의해 얻어지는 생성물을 사용할 수 있으며, 이때 사이클릭 옥사이드로는 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 또는 부틸렌 옥사이드 중 하나를 사용할 수 있다. 구체적으로, 폴리에테르 폴리올은 중량평균분자량 200 ~ 7,000인 폴리프로필렌글리콜의 디올 또는 트리올과, 중량평균분자량 2000 ~ 7,000인 에틸렌 옥사이드 부가 폴리프로필렌글리콜의 디올 또는 트리올 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예컨대, 폴리프로필렌글리콜로는 1,000 ~ 7,000의 중량평균분자량을 갖는 상품명 DF-1000, DF-2000, DF-3000, TF-280, TF-3000, TF-4000(이상, SKC社제) 등을 사용할 수 있고, 에틸렌 옥사이드 부가 폴리프로필렌글리콜로는 2,000 ~ 5,000의 중량평균분자량을 갖는 상품명 SC-2204, SC-2406, SC-3314, SC3513(이상, KPX社제) 등을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

폴리에스테르 폴리올로는 폴리카복실산과 폴리하이드릭 알코올의 축합반응에 의해 얻어지는 중량평균분자량이 500 ~ 6,000인 생성물을 사용할 수 있으며, 이때 폴리카복실산은 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 세바스산, 프탈산 무수물, 테트라클로로프탈산 무수물 및 디메틸 테레프탈레이트 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있고, 폴리하이드릭 알코올은 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 네오펜틸글리콜 및 1,6-헥산디올 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

폴리카보네이트 폴리올로는 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 디에틸렌글리콜 및 테트라에틸렌글리콜 중 적어도 하나와, 디아릴 카보네이트를 반응시켜 얻어지는 생성물을 사용할 수 있다. 이때 디아릴 카보네이트로는 디페닐 카보네이트 또는 포스겐을 사용할 수 있다. 예컨대, 폴리카보네이트 폴리올로는 상품명 PCDL L6001, L6002, L5662(이상, 아사히카세히社제), ETERNACOLL UH-100, 200, 300(이상, 우베社제) 등을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

그 외 폴리올로는, 폴리테트라메틸렌에테르 폴리올, 폴리카프로락톤 폴리올, 폴리부타디엔 폴리올, 폴리에테르 폴리올 또는 폴리에스테르 폴리올에 비닐 모노머를 그라프트시킨 폴리머 폴리올 등을 적어도 하나 사용할 수 있다.

폴리올은 폴리이소시아네이트 200 ~ 400 중량부에 대하여 400 ~ 800 중량부 포함된다. 폴리올의 상대적 함량이 400 중량부 미만이면 NCO기 함유량이 10 중량%를 초과하게 되고, 폴리올의 상대적 함량이 800 중량부를 초과하면 NCO기 함유량이 4 중량% 미만이 되어, 각각 앞서 설명한 바와 동일한 문제점이 발생하게 된다.

반응성 자외선 흡수제

본 발명의 폴리우레탄 바인더에는 반응성 자외선 흡수제(UV Absorber)가 0.1 ~ 5 중량부 포함된다. 반응성 자외선 흡수제의 첨가에 의해 더욱 향상된 내후성을 제공하게 된다. 바람직하게는, N(에톡시카보닐 페닐)-N'-알킬-N'-페닐 포름아미딘 구조를 갖는 반응성 자외선 흡수제를 사용한다.

일 구체예에서, 반응성 자외선 흡수제는 하기 화학식 1의 구조를 갖는 것일 수 있으며, 바람직하게는 2-하이드록시 벤조페논, 2-하이드록시페닐 벤조트리아졸, UV HALS(Hindered Amine Light Stabilizer) 및 2-하이드록시페닐-s-트리아진을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다:

[화학식 1]

(상기 화학식 1에서, R은 탄소수 1 ~ 5의 알킬을 나타낸다.)

반응성 자외선 흡수제는 폴리이소시아네이트 200 ~ 400 중량부 및 폴리올 400 ~ 800 중량부에 대하여 0.1 ~ 5 중량부 포함된다. 반응성 자외선 흡수제의 상대적 함량이 0.1 중량부 미만이면 자외선 차단 및 내후성 향상 효과가 미미해지고, 5 중량부를 초과하면 제조비용은 증가하는 반면 내후성 향상 정도는 그리 크지 않아 경제성이 떨어지게 된다.

용제, 가소제 등

본 발명의 폴리우레탄 바인더에는 필요에 따라 용제, 가소제, 사슬연장제 등 바닥재 도료용 폴리우레탄 수지에 통상적으로 사용되는 기타 성분들이 추가로 포함될 수 있다.

용제로는 크실렌(XL), 톨루엔(TOL), 미네랄스피리트(한솔社제), 솔벤트 납사(예컨대, 상품명 KOCOSOL #100), 에틸아세테이트(EA) 및 부틸아세테이트(BA) 중에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는, 비점이 200 ~ 400℃인 고비점 용제를 사용함으로써, 가소제 사용량을 줄여 제조원가를 절감하는 효과를 얻을 수 있다.

일 구체예에서, 용제는 폴리이소시아네이트 200 ~ 400 중량부; 폴리올 400 ~ 800 중량부; 및 반응성 자외선 흡수제 0.1 ~ 5 중량부;에 대하여 50 ~ 100 중량부 포함될 수 있다.

가소제로는 프탈산디옥틸(DOP), 프탈산디부틸(DBP), 아디핀산디옥틸(DOA), 인산트리크레질(TCP), 염소화 파라핀 및 나프탄계 환상 포화탄화수소 중에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 나프탄계 환상 포화탄화수소로는 하기 화학식 2의 구조를 갖는 것일 수 있다.

[화학식 2]

일 구체예에서, 가소제는 폴리이소시아네이트 200 ~ 400 중량부; 폴리올 400 ~ 800 중량부; 및 반응성 자외선 흡수제(UV Absorber) 0.1 ~ 5 중량부;에 대하여 50 ~ 100 중량부 포함될 수 있다.

사슬연장제는 폴리우레탄 바인더의 경도와 물리적 성질을 향상시키기 위해서 첨가되는 성분으로, 폴리올에 비해 반응성이 빠르며 폴리우레탄 바인더의 점도를 증가시키는 역할을 한다.

사슬연장제로는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 1,3-프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,3-부탄디올, 트리프로필렌글리콜, 트리메치롤프로판 및 글리세린 중에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 사슬연장제는 폴리올 총 중량에 대하여 1 ~ 10 중량% 포함되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 폴리우레탄 바인더는 폴리이소시아네이트 200 ~ 400 중량부, 폴리올 400 ~ 800 중량부, 및 반응성 자외선 흡수제 0.1 ~ 5 중량부를 혼합 및 반응시켜 제조할 수 있다. 바람직한 일 구체예로, 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 함량이 40 ~ 60 중량%인, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트와 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트의 혼합물 100 ~ 200 중량부; 카보디이미드 구조를 40 ~ 60 중량%를 함유하는 변성 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 100 ~ 200 중량부; 폴리올 400 ~ 800 중량부; N(에톡시카보닐 페닐)-N'-알킬-N'-페닐 포름아미딘 구조를 갖는 반응성 자외선 흡수제 0.1 ~ 5 중량부; 및 비점이 200 ~ 400℃인 고비점 용제와 가소제 100 ~ 200 중량부;를 혼합한 후, 80 ~ 90℃의 질소가스 분위기에서 1 ~ 3시간 동안 반응시켜 제조할 수 있으며, 물리적 성질을 향상을 위해 사슬연장제 등 기타 필요한 성분을 부가할 수 있다. 이와 같이 제조된 폴리우레탄 바인더는 NCO기 함유량 4 ~ 10 중량%, 25℃에서의 점도 1,000 ~ 4,000cps를 갖는다.

[ 고무칩 혼합 조성물]

폴리우레탄 바인더

본 발명의 고무칩 혼합 조성물에는 상기한 바와 같은 본 발명의 폴리우레탄 바인더가 포함된다.

혼합칩

본 발명의 고무칩 혼합 조성물에는 상기한 바와 같은 폴리우레탄 바인더 외에 평균 입자 크기가 상이한 적어도 두 종류의 고무칩이 혼합된 혼합칩이 포함된다.

폴리우레탄 바인더와 혼합되는 고무칩은 평균 입자 크기가 상이한 적어도 두 종류의 고무칩인 바, 시공된 탄성 바닥재에 양호한 인장강도, 신장율, 경도 및 내후성을 부여할 수 있고 건조시간이 짧은 장점이 있다.

바람직하게는, 혼합칩 : 폴리우레탄 바인더를 4:1 ~ 5:1의 중량비로 혼합한다. 폴리우레탄 바인더에 대한 혼합칩의 중량비가 4 미만이면 고무칩이 갖는 고유의 유리한 특성이 제대로 발휘되지 않을 수 있고, 폴리우레탄 바인더에 대한 혼합칩의 중량비가 5를 초과하면 폴리우레탄 바인더 혼합에 따른 물성 및 내후성 향상 효과를 기대하기 어려울 수 있다.

일 구체예에서, 혼합칩 100 중량%에 입자 직경 1.4 ~ 4mm의 고무칩이 87 중량% 이상(예컨대 87 ~ 100 중량%) 포함될 수 있다. 예를 들어, 입자 직경 4mm 초과의 고무칩 3 중량% 미만(예컨대 0 ~ 3 중량%); 입자 직경 1.4 ~ 4mm의 고무칩 87 중량% 이상(예컨대 87 ~ 100 중량%); 및 입자 직경 1.4mm 미만의 고무칩 10 중량% 미만(예컨대 0 ~ 10 중량%);을 포함하여 구성될 수 있다. 이는 고무칩 5호(입자 직경 4mm) ~ 14호(입자 직경 1.4mm)의 규격에 상응하는 것이며, 하기 표 1에 이러한 고무칩의 종류 및 배합을 나타내었다.

[표 1] 고무칩의 종류 및 배합

※ 비중: 1.5 이하

[탄성 바닥재]

본 발명의 탄성 바닥재는 지면 위에 형성된 기저층; 상기 기저층 위에 형성된 것으로서, 상기한 바와 같은 고무칩 혼합 조성물로 이루어진 고무칩 혼합층; 및 상기 고무칩 혼합층 위에 형성된 복수의 우레탄층;을 포함하는 것이다.

이와 같은 본 발명에 따른 폴리우레탄 바인더를 이용한 탄성 바닥재는 도 1에 도시한 바와 같이 기저층(10), 고무칩 혼합층(20) 및 우레탄층(40)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다.

기저층

기저층(10)은 지면 위에 형성되며, 바람직하게는 제1 기저층(11)과 제2 기저층(13)을 포함하여 구성된 것일 수 있다.

제1 기저층(11)은 지면 위에 형성되며, 아스콘, 콘크리트 및 몰타르 중 하나로 형성한다. 제2 기저층(13)은 제1 기저층(11) 위에 형성되며, 제1 기저층(11)과 고무칩 혼합층(20)의 안정적인 접합을 매개하는 역할을 담당한다. 제2 기저층(13)은 제1 기저층(11)의 재질에 대응되는 프라이머를 도포하여 형성한다. 예컨대, 제1 기저층(11)이 아스콘으로 형성된 경우, 제2 기저층(13)은 아스콘 프라이머로 형성될 수 있다. 제1 기저층(11)이 콘크리트 또는 몰타르로 형성된 경우, 제2 기저층(13)은 우레탄 프라이머로 형성될 수 있다. 한편 제2 기저층(13)은 예컨대, 100㎛의 두께로 형성될 수 있다.

고무칩 혼합층

고무칩 혼합층(20)은 기저층(10) 위에 형성되며, 바람직하게는 평균 입자 크기가 상이한 적어도 두 종류의 고무칩이 혼합된 혼합칩 : 폴리우레탄 바인더가 4:1 ~ 5:1의 중량비로 혼합된 고무칩 혼합 조성물을 이용하여 형성한다.

또한, 전술한 바와 같이 고무칩 혼합층(20)의 혼합칩은 혼합칩 100 중량%에입자 직경 1.4 ~ 4mm의 고무칩이 87 중량% 이상 포함된 것일 수 있다. 예컨대, 입자 직경 4mm 초과의 고무칩 3 중량% 미만; 입자 직경 1.4 ~ 4mm의 고무칩 87 중량% 이상; 및 입자 직경 1.4mm 미만의 고무칩 10 중량% 미만;으로 구성된 것일 수 있다.

우레탄층

우레탄층(40)은 고무칩 혼합층(20) 위에 복수의 층으로 형성되며, 바람직하게는 고무칩 혼합층(20)(또는 우레탄 메꿈층(30)) 위에 형성되는 복수의 우레탄 탄성층(41) 및 우레탄 탄성층(41) 위에 형성되는 우레탄 상도재층(43)을 포함하여 구성될 수 있다. 복수의 우레탄층(40)은 예컨대, 4 ~ 6mm의 두께로 형성될 수 있다.

우레탄 메꿈층

본 발명의 탄성 바닥재(100)에는 고무칩 혼합층(20) 위에 형성되는 우레탄층(40)이 고무칩 혼합층(20)으로 스며드는 것을 억제하기 위해, 고무칩 혼합층(20)과 우레탄층(40) 사이에 우레탄 메꿈층(30)을 추가로 형성할 수 있다. 우레탄 메꿈층(30)은 주제인 폴리올과 경화제인 우레탄 프리폴리머가 혼합된 조성을 갖는다. 우레탄 메꿈층(30)은 예컨대, 1mm의 두께로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 폴리우레탄 바인더를 이용한 탄성 바닥재(100)를 시공하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저 지면에 일정 두께의 제1 기저층(11)을 형성한다. 제1 기저층(11)은 아스콘, 콘크리트 또는 몰타르 중에 하나로 형성한다. 이어서, 제1 기저층(11)의 표면을 진공청소기나 에어 콤프레셔 등으로 깨끗이 청소하고, 표면에 균열이 발생된 곳은 에폭시계 또는 우레탄계 퍼티로 메워준다.

다음으로, 제1 기저층(11)의 재질에 대응되는 프라이머를 도포하여 제2 기저층(13)을 형성한다. 예컨대, 롤러를 이용하여 제1 기저층(11) 위에 프라이머를 코팅하여 제2 기저층(13)을 형성할 수 있다.

다음으로, 제2 기저층(13) 위에 고무칩 혼합층(20)을 형성한다. 고무칩 혼합층(20)은 제2 기저층(13)을 형성한 후 3 ~ 48시간 이내에 고무칩 혼합 조성물을 포설하여 형성하는 것이 바람직하다. 예컨대, 고무칩 : 폴리우레탄 바인더가 4:1 ~ 5:1로 혼합된 고무칩 혼합 조성물을 제2 기저층(13) 위에 부은 다음, 흙손이나 고무레끼(rake)를 이용하여 고르게 펼친다. 이어서, 펼쳐진 고무칩 혼합 조성물을 100 ~ 200℃로 가열된 히팅 롤러로 가압하여 7 ~ 15mm 두께가 되도록 고무칩 혼합층(20)을 형성한다. 이때 고무칩 혼합 조성물은 혼합칩 : 폴리우레탄 바인더를 4:1 ~ 5:1의 중량비로 배합하여 회전날개가 구비된 교반기에 넣고 교반하여 제조할 수 있다. 고무칩 혼합층(20)을 일정한 두께로 형성하기 위해, 기계 포설이나 수평 줄 눈자를 띄워 고무칩 혼합층(20) 형성공정을 수행할 수도 있다.

다음으로, 고무칩 혼합층(20) 위에 우레탄 메꿈층(30)을 형성한다. 우레탄 메꿈층(30)은 고무칩 혼합층(20)을 형성한 다음, 20℃에서 최소 4시간이 경과한 이후에 형성하는 것이 바람직하다. 우레탄 메꿈층(30)은 흙손, 고무레끼, 헤라 등으로 1mm 두께가 되도록 스크래핑(scrapping)하여 형성한다.

마지막으로, 우레탄 메꿈층(30)을 형성한 이후에 탄성 바닥재(100)의 용도에 따라 우레탄 메꿈층(30) 위에 복수의 우레탄층(40)을 형성함으로써, 탄성 바닥재(100)의 시공이 완료된다. 즉 탄성 바닥재(100)의 용도, 예컨대 다목적구장, 간이육상트랙, 공원시설, 산책로, 골프장, 보경로에 따라 경질 또는 연질의 우레탄을 도포하여 복수의 우레탄층(40)을 형성한다. 이때 우레탄층(40)은 복수의 우레탄 탄성층(41)과 우레탄 상도재층(43)이 순차적으로 적층된 구성을 갖는다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.

실시예

4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 50 중량부, 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 50 중량부, 카보디이미드 변성 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 150 중량부, 수평균분자량이 3,000인 폴리프로필렌 디올 250 중량부, 수평균분자량이 3,000인 폴리프로필렌 트리올 370 중량부, 디옥틸 프탈레이트 80 중량부, 톨루엔 80 중량부, 반응성 자외선 흡수제인 N(에톡시카보닐 페닐)-N'-메틸-N'-페닐 포름아미딘 0.5 중량부를 혼합한 후, 질소가스 분위기에서 80 ~ 90℃로 3시간 동안 반응시켜 NCO기 함유량이 5 중량%이며, 점도가 2,500 cps(25℃)인 폴리우레탄 바인더를 제조하였다.

비교예

4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 220 중량부, 수평균분자량이 3,000인 폴리프로필렌 디올 230 중량부, 수평균분자량이 3,000인 폴리프로필렌 트리올 370 중량부, 디옥틸 프탈레이트 80 중량부, 톨루엔 80 중량부를 혼합한 후, 질소가스 분위기에서 80 ~ 90℃로 3시간 동안 반응시켜 NCO기 함유량이 5 중량%이며, 점도가 2,500 cps(25℃)인 폴리우레탄 바인더를 제조하였다.

물성 평가

고무칩(EPDM칩 또는 폐타이어칩)과 실시예 및 비교예에서 제조된 폴리우레탄 바인더를 소정의 중량비로 혼합한 고무칩 혼합 조성물의 물성을 아래와 같은 방법으로 측정하였다. (여기서, 고무칩은 입자 직경 1.4 ~ 4mm인 것 87 중량%와 입자 직경 1.4mm 미만인 것 10 중량% 미만, 입자 직경 4mm 초과인 것 3 중량% 미만이 혼합된 것이다.)

먼저, 이물질이 제거된 하지면(이형판)에 제조된 고무칩 혼합 조성물을 각각 포설한 후 고르게 펼쳤다. 이어서, 80℃로 가열된 히팅 롤러로 가압하여 10mm 두께가 되도록 하지면(이형판) 위에 고무칩 혼합층을 형성하였다. 이어서, 상온에서 7일 동안 양생한 후 시편을 채취하여 그 물성을 KSM6518의 측정방법으로 공인기관(생활환경시험연구원)에서 측정하였다.

EPDM칩 : 실시예 및 비교예에서 제조된 폴리우레탄 바인더를 4:1의 중량비로 혼합한 고무칩 혼합 조성물의 물성을 상기 방법으로 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

[표 2] EPDM칩/폴리우레탄 바인더 혼합물 물성 평가 결과

폐타이어칩 : 실시예 및 비교예에서 제조된 폴리우레탄 바인더를 4:1의 중량비로 혼합한 고무칩 혼합 조성물의 물성을 상기 방법으로 측정하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

[표 3] 폐타이어칩/폴리우레탄 바인더 혼합물 물성 평가 결과

상기 표 2 및 3에서 보듯이, 실시예의 경우 비교예보다 인장강도, 신장율, 인장응력 및 경도가 우수하였다. 즉 본 발명에 따른 폴리우레탄 바인더는 비교예의 폴리우레탄 바인더와 달리 고무칩과 혼합될 때 고무칩 안으로의 침투가 최소화되어 고무칩이 갖는 고유의 특성을 최대한 유지시켜 주고, 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트와 카보디이미드 변성 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트의 사용으로 물성이 양호한 우레탄 구조를 형성한 것으로 확인된다.

실시예 및 비교예에서 제조된 폴리우레탄 바인더의 비율에 따른 고무칩 종류별 혼합 조성물의 물성을 상기 방법으로 측정하여 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

[표 4] 폴리우레탄 바인더 비율에 따른 고무칩 종류별 물성 평가 결과

상기 표 4에서 보듯이, 동일한 폴리우레탄 바인더를 사용하는 경우, 바인더와 고무칩의 함량에 따라 고무칩 혼합 조성물의 물성이 달라졌으며, 폴리우레탄 바인더 함량이 높을수록 기계적 물성(인장강도 등)이 높아짐을 알 수 있다. 이는 폴리우레탄 바인더가 고무칩 혼합 조성물의 물성에 큰 영향을 미친다는 것을 나타낸다.

황변성 평가

EPDM칩 : 실시예 및 비교예에서 제조된 폴리우레탄 바인더를 4:1의 중량비로 혼합한 고무칩 혼합 조성물의 황변정도를 아래와 같은 방법으로 측정하였다. (여기서, 고무칩은 입자 직경 1.4 ~ 4mm인 것 87 중량%와 입자 직경 1.4mm 미만인 것 10 중량% 미만, 입자 직경 4mm 초과인 것 3 중량% 미만이 혼합된 것이다.)

먼저, 유리판 위에 백색도료("숲으로", KCC社제 아크릴 도료)를 100㎛로 도포한 다음 상온에서 1일 이상 건조한 후, 각각의 고무칩 혼합 조성물을 100㎛ 두께로 도포하였다. 이어서, 상온에서 1일 경화 후 외부에 노출시키면서 자동 색차계를 사용하여 KSM 5000-3021 방법으로 10일 간격으로 측정하였다. 칼라컴퓨터를 통하여 계측된 b값을 하기 표 5에 나타내었다.

[표 5] 황변성 평가 결과

상기 표 5에서 보듯이, 실시예의 경우 비교예보다 초기 및 중.장기 황변성이 모두 양호하였다. 즉 폴리우레탄 바인더에 반응성 자외선 흡수제가 포함되어 고무칩 혼합물의 내후성이 개선되었음이 확인된다.

10: 기저층
11: 제1 기저층
13: 제2 기저층
20: 고무칩 혼합층
30: 우레탄 메꿈층
40: 우레탄층
41: 우레탄 탄성층
43: 우레탄 상도재층
100: 탄성 바닥재

Claims

폴리이소시아네이트 200 ~ 400 중량부; 폴리올 400 ~ 800 중량부; 및 반응성 자외선 흡수제(UV Absorber) 0.1 ~ 5 중량부;를 포함하며,
상기 폴리이소시아네이트는 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트와 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트의 혼합물 100 ~ 200 중량부, 및 카보디이미드 변성 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 100 ~ 200 중량부를 포함하고,
NCO기 함유량이 4 ~ 10 중량%, 점도가 1,000 ~ 4,000(cps/25℃)인,
폴리우레탄 바인더.
제1항에 있어서, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트와 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트의 혼합물 내의 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 함량이 혼합물 100 중량%에 대하여 40 ~ 60 중량%인 폴리우레탄 바인더.
제1항에 있어서, 카보디이미드 변성 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트가, 카보디이미드 구조를 40 ~ 60 중량%를 함유하는 폴리우레탄 바인더.
제1항에 있어서, 반응성 자외선 흡수제가, N(에톡시카보닐 페닐)-N'-알킬-N'-페닐 포름아미딘 구조를 갖는 폴리우레탄 바인더.
제4항에 있어서, 반응성 자외선 흡수제가, 하기 화학식 1의 구조를 갖는 폴리우레탄 바인더:
[화학식 1]

(상기 화학식 1에서, R은 탄소수 1 ~ 5의 알킬을 나타낸다.)
제1항에 있어서, 비점이 200 ~ 400℃인 고비점 용제, 및 가소제를 추가로 포함하는 폴리우레탄 바인더.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 폴리우레탄 바인더; 및 평균 입자 크기가 상이한 적어도 두 종류의 고무칩이 혼합된 혼합칩;을 포함하는 고무칩 혼합 조성물.
제7항에 있어서, 혼합칩 : 폴리우레탄 바인더가 4:1 ~ 5:1의 중량비로 혼합된 고무칩 혼합 조성물.
제7항에 있어서, 혼합칩 100 중량%에
입자 직경 1.4 ~ 4mm의 고무칩이 87 중량% 이상 포함되는, 고무칩 혼합 조성물.
지면 위에 형성된 기저층; 상기 기저층 위에 형성된 것으로서, 제7항에 따른 조성물로 이루어진 고무칩 혼합층; 및 상기 고무칩 혼합층 위에 형성된 복수의 우레탄층;을 포함하는 탄성 바닥재.
제10항에 있어서, 기저층이,
지면 위에 아스콘, 콘크리트 및 몰타르 중 하나로 형성된 제1 기저층; 및 상기 제1 기저층 위에 상기 제1 기저층의 재질에 대응하는 프라이머를 도포하여 형성된 제2 기저층;을 포함하는 탄성 바닥재.
제10항에 있어서, 고무칩 혼합층과 우레탄층 사이에, 주제인 폴리올과 경화제인 우레탄 프리폴리머가 혼합된 우레탄 메꿈층이 추가로 형성된 탄성 바닥재.