KR101895272B1 - 고투수성을 지닌 친환경 폴리우레탄 블록, 그 제조방법 및 친환경 복합 투수 블록 시공 방법 - Google Patents

고투수성을 지닌 친환경 폴리우레탄 블록, 그 제조방법 및 친환경 복합 투수 블록 시공 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고투수성을 지닌 친환경 폴리우레탄 블록, 그 제조방법 및 친환경 복합 투수 블록 시공 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 환경호르몬 유발물질 및 중금속이 함유되지 않아 친환경적이며, 투수 블록체는 복합 투수 블록의 1/4의 면적으로 구성하더라도 투수성을 극대화할 수 있는 구조로 이루어지며, 형광 물질을 투입하면 야간 시인성을 가지고, 경제성 내지 활용도를 높일 수 있으며, 투수 블록체의 크기 조절과, 색상을 통해 디자인적 심미감을 제공할 수 있는 고투수성을 지닌 친환경 폴리우레탄 블록, 그 제조방법 및 친환경 복합 투수 블록 시공 방법에 관한 것이다.

Description

고투수성을 지닌 친환경 폴리우레탄 블록, 그 제조방법 및 친환경 복합 투수 블록 시공 방법{Eco-friendly polyurethane block with high water permeability, manufacturing method thereof and construct method eco-friendly composite permeability block}
본 발명은 고투수성을 지닌 친환경 폴리우레탄 블록, 그 제조방법 및 친환경 복합 투수 블록 시공 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 환경호르몬 유발물질 및 중금속이 함유되지 않아 친환경적이며, 투수 블록체는 복합 투수 블록의 1/4의 면적으로 구성하더라도 투수성을 극대화할 수 있는 구조로 이루어지며, 경제성 내지 활용도를 높일 수 있으며, 투수 블록체의 크기 조절과, 색상을 통해 디자인적 심미감을 제공할 수 있는 고투수성을 지닌 친환경 폴리우레탄 블록, 그 제조방법 및 친환경 복합 투수 블록 시공 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 보도 또는 도로에는 먼지의 발생을 최소화하며, 우수가 고이지 않도록 하여 사람 등의 왕래를 용이하게 할 목적으로 블록이 시공된다.
이러한 종래의 블록은 골재에 콘크리트(시멘트)를 배합하여 일정한 틀에 이를 투입하고 양생하여 제조되는 것으로, 골재와 골재 사이의 공극을 콘크리트가 채워지게 되어 우수의 지하 침투가 이루어지지 않는다. 이에 우수의 지하 침투는 블록과 블록 사이를 통해서만 이루어지는 것으로 우수의 지하 침투를 막아 지반이 건조화에 의한 지하수 자원을 고갈시킨다.
투수성을 향상시킬 수 있는 블록으로 폐타이어 또는 합성섬유 재질을 이용하여 블록을 제조하는 기술도 공지되었으나 이러한 재질의 블록도 그 블록을 이루는 하층부는 콘크리트 재질로 이루어져 우수의 침투는 상층부에서만 이루어진다.
또한, 종래의 블록은 다양한 색상으로 제조되는데 이때 사용되는 색상은 골재의 천연 색상이 아니라 인공적인 화학재료를 이용하여 제조되는 것으로, 설치된 블록에서 이 화학재료가 방출되어 하천 및 강을 오염시키기도 한다.
한편, 종래 투수 블록과 관련된 선행특허를 살펴보면, 일례로 대한민국 등록특허 제10-1084708호에서는 골재(10)를 세척하는 골재세척 단계(S20)와; 상기 세척된 골재(10)를 건조시키는 골재건조 단계(S30)와; 폴리올 성분인 제1재료(21) 및 이소시아네이트 성분인 제2재료(22)를 혼합하여 폴리우레탄 용액(20)을 제조하는 폴리우레탄 제조 단계(S40); 상기 골재건조 단계(S30)에서 상기 건조된 골재(10)에 상기 폴리우레탄 용액(20)을 혼합하고 이를 교반하는 블록재료 제조 단계(S50); 상기 제조된 블록재료를 성형몰드에 투입하는 성형몰드 투입 단계(S60) 및 상기 성형몰드에 투입된 블록재료를 양생하는 양생 단계(S80);를 포함하되, 상기 블록재료 제조 단계(S50)는 유색골재에 상기 폴리우레탄 용액(20)을 혼합하고 이를 교반하여 유색 블록재료를 제조하는 유색블록재료 제조단계(S51) 및; 무색골재에 상기 폴리우레탄 용액(20)을 혼합하고 이를 교반하여 무색 블록재료를 제조하는 무색블록재료 제조단계(S52);를 포함하고 상기 성형몰드 투입 단계(S60)는 상기 제조된 유색블록재료를 성형몰드에 투입하는 유색블록재료 투입단계(S61) 및; 상기 제조된 무색블록재료를 성형몰드에 투입하는 무색블록재료 투입단계(S62);를 포함하여 상층부(200)와 하층부(100)로 구성되는 것을 특징으로 하는 투수성 블록의 제조 방법이 개시되어 있다.
다른 일례로, 대한민국 등록특허 제10-1012457호에서는 시멘트, 체 통과 백분율 기준 13mm체는 100 중량% 통과되고 2.5mm체는 10 중량% 이하로 통과되는 일반 골재나 쇄석 골재로 된 조골재를, 시멘트와 조골재의 중량비가 1 : 3~6의 비율로 하여 물, 혼화제를 포함하는 제1 조성물을 혼합하는 제1단계; 상기 제1 조성물을 성형몰드에 투입하고 진동시켜 하층부(10)를 형성하는 제2단계; 시멘트 100 중량부를 기준으로 제올라이트 1~4 중량부, 이산화티탄 1~4 중량부, 일라이트 분말을 3~5 중량부, 체 통과 백분율 기준 2.5mm체는 100 중량% 통과되고 0.8mm체는 10 중량% 이하로 통과되는 일반 골재나 쇄석 골재로 된 세골재 750~850 중량부, 물 20~25 중량부, 혼화제 0.5~3 중량부를 포함하는 제2 조성물을 혼합하는 제3단계; 상기 성형몰드에 형성된 하층부(10) 위에 상기 제2 조성물을 투입하여 상층부(20)를 형성하는 제4단계; 상기 성형몰드에 적층된 제1 조성물 및 제2 조성물을 진동 압착하여 블록을 성형하는 제5단계; 상기 성형된 블록을 60~70℃의 온도에서 10~24시간 동안 건조시키는 제6단계; 상기 건조된 블록의 상층부(20) 표면을 샌드블라스트에 의해 연마하여 미세 요철(30)을 형성하는 제7단계; 상기 블록을 양생하는 제8단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 투수성과 보수성을 가지는 친환경 콘크리트 블록의 제조방법이 개시되어 있다.
대한민국 등록특허 제10-1012457호 대한민국 등록특허 제10-1084708호 대한민국 등록특허 제10-1489892호 대한민국 등록특허 제10-0954759호
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서,본 발명의 목적은 투수 블록체는 복합 투수 블록의 1/4의 면적으로 구성하더라도 투수성을 극대화할 수 있는 구조로 이루어지며, 고투수성을 지닌 친환경 폴리우레탄 블록, 그 제조방법 및 친환경 복합 투수 블록 시공 방법을 제공하고자 한다.
그리고 상대적으로 제조원가가 낮은 베이스 블록체와, 투수성이 우수한 투수 블록체을 결합함으로써, 경제성 내지 활용도를 높일 수 있다.
또한, 베이스 블록체의 사각홈 및 투수 블록체의 크기를 조절하고, 투수 블록체의 형광 색상의 다양화를 통해 디자인적 심미감을 제공할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 고투수성을 지닌 친환경 폴리우레탄 블록 제조방법은 골재를 물 100중량부에 아미노기를 갖는 실란 화합물 5~10중량부와, 메틸메타크릴레이트 수지 1~3중량부로 이루어지는 전처리 용액을 혼합하는 S1단계와; 상기 전처리된 골재 100중량부와, 폴리에테르-폴리올, 알킬렌 디올, 폴리에스테르-폴리올 중 적어도 하나와 디이소시아네이트 및 폴리이소시아네이트 중에서 선택되는 어느 하나를 1 : 0.5~1.5의 중량비로 혼합한 폴리우레탄 바인더 1~10중량부와, 중합 촉진제 0.1~1중량부를 혼합하는 S2단계와; 상기 혼합물을 압축 성형하는 S3단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 고투수성을 지닌 친환경 폴리우레탄 블록 제조방법에 있어서, S1단계는 상기 골재를 전처리 용액에 함침한 다음, 1~10시간 동안 지촉 건조하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 고투수성을 지닌 친환경 폴리우레탄 블록 제조방법에 있어서, 아미노기를 갖는 실란 화합물은 aminopropyl trimethoxy silane, aminopropyl triethoxy silane, aminoethyl aminopropyl trimethoxy silane 중 어느 하나이며, 상기 중합 촉진제는 디메틸 아닐린인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 친환경 복합 투수 블록은 사각 형상으로 이루어지되, 이웃하는 제1, 2변과 사각형의 중심이 직교하는 두 직선을 따라 절개된 구조의 사각 홈이 형성되며 콘크리트 조성물로 이루어지는 베이스 블록체; 상기 사각 홈에 대응하는 크기로 이루어져 상기 사각 홈에 삽입되는 투수 블록체;로 구성되되, 상기 투수 블록체는 전처리된 골재 100중량부와, 폴리에테르-폴리올, 알킬렌 디올, 폴리에스테르-폴리올 중 적어도 하나와 디이소시아네이트 및 폴리이소시아네이트 중에서 선택되는 어느 하나를 1 : 0.5~1.5의 중량비로 혼합한 폴리우레탄 바인더 1~10중량부와, TEOS(tetraethoxysilane) 0.05~0.1중량부와, 형광물질 0.01~0.05중량부를 혼합한 조성물을 압축 성형한 것을 특징으로 한다.
또한, 친환경 복합 투수 블록 시공 방법은 베이스 블록체를 시공 바닥면에 정렬하는 단계와, 각 베이스 블록체에 형성된 사각 홈에 투수 블록체를 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 고투수성을 지닌 친환경 폴리우레탄 블록, 그 제조방법 및 친환경 복합 투수 블록 시공 방법에 의하면, 환경호르몬 유발물질 및 중금속이 함유되지 않아 친환경적이며, 투수 블록체는 복합 투수 블록의 1/4의 면적으로 구성하더라도 투수성을 극대화할 수 있는 구조로 이루어지며, 제성 내지 활용도를 높일 수 있으며, 투수 블록체의 크기 조절과, 색상을 통해 디자인적 심미감을 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 친환경 복합 투수 블록을 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 친환경 복합 투수 블록의 샘플 사진이다.
도 3은 본 발명의 친환경 복합 투수 블록의 시공예를 도시하는 사시도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 친환경 복합 투수 블록을 도시하는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 친환경 복합 투수 블록의 샘플 사진이며, 도 3은 본 발명의 친환경 복합 투수 블록의 시공예를 도시하는 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 친환경 복합 투수 블록은 크게 베이스 블록체와, 투수 블록체가 서로 결합하는 구조로 이루어진다.
본 발명의 베이스 블록체는 사각 형상으로 이루어지되, 이웃하는 제1, 2변과 사각형의 중심이 직교하는 두 직선을 따라 절개된 구조의 사각 홈이 형성되며 콘크리트 조성물로 이루어진다.
상기 사각 홈은 친환경 복합 투수 블록 전체 면적 대비 1/10 내지 1~2의 면적, 보다 바람직하게는 1/4의 면적으로 이루어지는 것을 예시할 수 있다.
본 발명의 투수 블록체는 상기 베이스 블록체의 사각 홈에 대응하는 크기로 이루어져 상기 사각 홈에 삽입된다.
그리고 상기 투수 블록체는 복합 투수 블록의 1/4의 면적으로 구성하더라도 투수성을 극대화할 수 있는 구조로 이루어지며, 형광 물질을 투입 야간 시인성을 제공할 수 있다.
또한, 상대적으로 제조원가가 낮은 베이스 블록체와, 투수성이 우수한 투수 블록체을 결합함으로써, 경제성 내지 활용도를 높일 수 있는 장점도 있다.
도 3의 (a), (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 친환경 복합 투수 블록은 베이스 블록체의 사각홈 및 투수 블록체의 크기를 조절할 수 있다는 점과, 투수 블록체의 형광 기능 내지 다양한 색상을 통해 야간 시인성 및 다양한 조합의 심미감을 제공할 수 있는 장점이 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 고투수성을 지닌 친환경 폴리우레탄 블록 제조방법을 살펴본다.
본 발명에 따른 고투수성을 지닌 친환경 폴리우레탄 블록 제조방법은 골재를 물 100중량부에 아미노기를 갖는 실란 화합물 5~10중량부와, 메틸메타크릴레이트 수지 1~3중량부로 이루어지는 전처리 용액을 혼합하는 S1단계와, 상기 전처리된 골재 100중량부와, 폴리에테르-폴리올, 알킬렌 디올, 폴리에스테르-폴리올 중 적어도 하나와 디이소시아네이트 및 폴리이소시아네이트 중에서 선택되는 어느 하나를 1 : 0.5~1.5의 중량비로 혼합한 폴리우레탄 바인더 1~10중량부와, 중합 촉진제 0.1~1중량부를 혼합하는 S2단계와, 상기 혼합물을 압축 성형하는 S3단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 S1단계는 상기 골재를 전처리 용액에 함침한 다음, 1~10시간 동안 지촉 건조하는 것을 예시할 수 있다.
상기 S1단계에서 지촉 건조를 한 골재를 활용하여 S2단계를 거친 혼합물을 형성하는 이유는 골재 표면에 전처리된 피막과, 폴리우레탄 바인더와의 결합력 내지 중합이 극대화될 수 있도록 하기 위함이다.
상기 골재는 평균 입도가 0.1cm 내지 3cm인 것을 예시할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아미노기를 갖는 실란 화합물은 전처리 용액의 용매인 물과의 수분산성을 향상하기 위한 것으로서, aminopropyl trimethoxy silane, aminopropyl triethoxy silane, aminoethyl aminopropyl trimethoxy silane 중 어느 하나인 것을 예시할 수 있다.
상기 중합 촉진제는 디메틸 아닐린인 것을 예시할 수 있다.
상기와 같은 방법으로 제조된 고투수성을 지닌 친환경 폴리우레탄 블록에 대한 물성을 확인하기 위해 (재)한국화학융합시험연구원에 시험을 의뢰하였으며, 그 결과는 아래의 표와 같다.
아래 표 1은 골재 시험결과를 나타낸 것이다.
Figure 112018056092713-pat00001
아래 표 2는 물리적 성능시험한 결과를 나타낸 것이다.
Figure 112018056092713-pat00002
아래 표 3은 압축강도 내지 투수계수 등을 시험한 결과를 나타낸 것이다.
Figure 112018056092713-pat00003
* 여기서, 개발제품은 본 발명의 실시예 1에 대한 시험 결과이고, 비교제품은 기존의 투수 블록에 대한 시험 결과이다.
위 표 1을 보면, 압축강도 시험결과 본 발명의 실시예 1의 압축강도가 우수한 것으로 나왔으며, 비교제품에 비해 1.68 배 정도 높은 것으로 확인되었다.
휨강도 시험 결과, 본 발명의 실시예 1의 휨강도가 우수한 것으로 나왔으며, 비교제품에 비해 1.65 배 정도 높은 것으로 확인되었다.
투수계수의 경우, 오염 전, 오염 후 모두 본 발명의 실시예 1의 압축강도가 높은 것으로 나왔다.
융빙 시험결과 -20℃에서 0℃까지 도달하는 데 걸리는 시간이 비교제품의 경우 14분인 반면, 본 실시예의 경우 5분으로 융빙에 대한 성능이 우수한 것으로 확인되었다.
(0±1)℃ 7일 양생 후 휨강도 시험결과 본 실시예 1의 블록이 비교제품에 비해 내구성이 우수한 것으로 확인되었다.
이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10 : 친환경 복합 투수 블록
11 : 베이스 블록체
11a : 사각 홈
13 : 투수 블록체

Claims (6)

  1. 골재를 물 100중량부에 아미노기를 갖는 실란 화합물 5~10중량부와, 메틸메타크릴레이트 수지 1~3중량부로 이루어지는 전처리 용액을 혼합하는 S1단계와;
    상기 전처리된 골재 100중량부와, 폴리에테르-폴리올, 알킬렌 디올, 폴리에스테르-폴리올 중 적어도 하나와 디이소시아네이트 및 폴리이소시아네이트 중에서 선택되는 어느 하나를 1 : 0.5~1.5의 중량비로 혼합한 폴리우레탄 바인더 1~10중량부와, 중합 촉진제 0.1~1중량부를 혼합하는 S2단계와;
    상기 혼합물을 압축 성형하는 S3단계;를 포함하되,
    상기 아미노기를 갖는 실란 화합물은 aminopropyl trimethoxy silane, aminopropyl triethoxy silane, aminoethyl aminopropyl trimethoxy silane 중 어느 하나이며,
    상기 중합 촉진제는 디메틸 아닐린인 것을 특징으로 하는 고투수성을 지닌 친환경 폴리우레탄 블록 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 S1단계는 상기 골재를 전처리 용액에 함침한 다음, 1~10시간 동안 지촉 건조하는 것을 특징으로 하는 고투수성을 지닌 친환경 폴리우레탄 블록 제조방법.
  3. 삭제
  4. 사각 형상으로 이루어지되, 이웃하는 제1, 2변과 사각형의 중심이 직교하는 두 직선을 따라 절개된 구조의 사각 홈이 형성되며 콘크리트 조성물로 이루어지는 베이스 블록체;
    상기 사각 홈에 대응하는 크기로 이루어져 상기 사각 홈에 삽입되는 투수 블록체;로 구성되되,
    상기 투수 블록체는,
    골재를 물 100중량부에 아미노기를 갖는 실란 화합물 5~10중량부와, 메틸메타크릴레이트 수지 1~3중량부로 이루어지는 전처리 용액을 혼합하는 S1단계와; 상기 전처리된 골재 100중량부와, 폴리에테르-폴리올, 알킬렌 디올, 폴리에스테르-폴리올 중 적어도 하나와 디이소시아네이트 및 폴리이소시아네이트 중에서 선택되는 어느 하나를 1 : 0.5~1.5의 중량비로 혼합한 폴리우레탄 바인더 1~10중량부와, 중합 촉진제 0.1~1중량부를 혼합하는 S2단계와; 상기 혼합물을 압축 성형하는 S3단계;를 포함하며, 상기 아미노기를 갖는 실란 화합물은 aminopropyl trimethoxy silane, aminopropyl triethoxy silane, aminoethyl aminopropyl trimethoxy silane 중 어느 하나이고, 상기 중합 촉진제는 디메틸 아닐린인 것을 특징으로 하는 친환경 복합 투수 블록.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 투수 블록체는,
    전처리된 골재 100중량부와, 폴리에테르-폴리올, 알킬렌 디올, 폴리에스테르-폴리올 중 적어도 하나와 디이소시아네이트 및 폴리이소시아네이트 중에서 선택되는 어느 하나를 1 : 0.5~1.5의 중량비로 혼합한 폴리우레탄 바인더 1~10중량부와, TEOS(tetraethoxysilane) 0.05~0.1중량부와, 형광물질 0.01~0.05중량부를 혼합한 조성물을 압축 성형한 것을 특징으로 하는 친환경 복합 투수 블록.
  6. 청구항 5의 베이스 블록체를 시공 바닥면에 정렬하는 단계와,
    각 베이스 블록체에 형성된 사각 홈에 청구항 5의 투수 블록체를 삽입하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 복합 투수 블록 시공 방법.
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