KR102348351B1 - 친환경 탄성바닥재 조성물 - Google Patents

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Abstract

친환경적이면서도 작업성 및 내구성이 개선되도록, 본 발명은 기반층에 도포되어 탄성바닥층으로 형성되는 친환경 탄성바닥재 조성물에 있어서, 폴리올과, 가교제와, 이소시아네이트와, 가소제를 포함하는 주제부와, 옥사졸리딘과, 자외선안정제와, 소포제와, 흡습제를 포함하는 첨가부가 혼합되어 구비되는 탄성바인더 수지; 및 우레탄칩, 폐타이어칩, 합성고무칩 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 하나로 구비되는 탄성칩을 포함하되, 상기 탄성바인더 수지는 점도가 1,500~4,500 mPaㆍs이고, 비중이 0.9 이상이며, 불휘발성 성분의 함유량이 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 93 중량% 이상으로 조성되며, 상기 탄성바인더 수지와 상기 탄성칩이 중량비로 1:4~5의 비율로 혼합됨을 특징으로 하는 친환경 탄성바닥재 조성물을 제공한다.

Description

친환경 탄성바닥재 조성물{eco-friendly elastic flooring composition}
본 발명은 친환경 탄성바닥재 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 친환경적이면서도 작업성 및 내구성이 개선되는 친환경 탄성바닥재 조성물에 관한 것이다.
일반적으로, 산책로, 운동장, 보행로, 어린이 놀이터, 공원 등은 지반이 콘크리트, 아스팔트 등으로 포장되어 기반층이 형성되며, 이렇게 형성된 기반층의 상부에 소정의 쿠션력을 갖는 탄성바닥재가 시공된다. 이러한 탄성바닥재는 미관을 고려하여 여러 색상 및 문양을 넣을 수 있으며, 소정 두께의 고무재로 어느 정도의 탄성력을 가진다. 이때, 상기 바닥탄성재에 탄성력을 부여하기 위해, 우레탄 또는 EPDM(ethylene propylene diene monomer) 칩, 폐타이어칩 등의 탄성칩이 바인더에 혼합된다.
여기서, 종래의 탄성바닥재를 시공하기 위한 탄성바닥재 조성물은 우레탄 수지 바인더에 촉진제로서 납이 포함된다. 또한, 상기 탄성바닥재를 현장에 용이하게 포설하기 위하여 휘발성 유기화합물 및 프탈레이트 가소제가 과량 사용되었다. 이로 인해, 중금속 및 휘발성 유기화합물로 인해 사용자에게 미치는 유해성이 사회적 문제로 대두되었다. 여기서, 상기 휘발성 유기화합물은 그 특유의 냄새로 인하여 사용자로 하여금 불쾌감을 갖도록 하는 문제점이 있었다.
한편, 우레탄 수지 바인더는 폴리올 및 이소시아네이트의 반응에 따라 경화된 도막 물성이 상이하게 형성된다. 따라서, 상기 폴리올과 상기 이소시아네이트 간의 반응 속도가 조절되어야 하며, 반응 속도가 조절되지 못하는 경우 도포작업이 어려우며 최종 형성되는 탄성바닥재의 내구성이 저하되는 문제점이 있었다.
한국 등록실용신안 제20-0313905호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 친환경적이면서도 작업성 및 내구성이 개선되는 친환경 탄성바닥재 조성물을 제공하는 것을 해결과제로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 기반층에 도포되어 탄성바닥층으로 형성되는 친환경 탄성바닥재 조성물에 있어서, 관능기가 2개 이상인 폴리올 30~55 중량%와, 다가알코올로 구비되는 가교제 5~10 중량%와, 이소시아네이트 20~40 중량%와, 비프탈레이트계 화합물로 구비되는 가소제 5~9 중량%를 포함하는 주제부와, 옥사졸리딘 5~10 중량%와, 자외선안정제 1~2 중량%와, 소포제 1~2 중량%와, 제올라이트로 구비되는 흡습제 2~3중량%를 포함하는 첨가부가 혼합되어 구비되는 탄성바인더 수지; 및 우레탄칩, 폐타이어칩, 합성고무칩 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 하나로 구비되는 탄성칩을 포함하되, 상기 폴리올과 상기 이소시아네이트의 반응에 의한 우레탄 결합 및 우레아 결합시 경화속도가 조절되도록, 상기 옥사졸리딘은 말단에 수산기를 갖지 않은 군으로 선택되고, 상기 폴리올은 말단에 수산기를 갖는 폴리에테르 폴리올과 폴리에스테르 폴리올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 하나로 구비되되, 수평균 분자량이 1,000 이상이고 점도가 130~9,000 mPaㆍs인 것이며, 상기 이소시아네이트는 수평균 분자량이 150~300이고, NCO기 함유량이 30~50%인 디이소시아네이트군에서 선택되며, 상기 가소제는 디옥틸 테레프탈레이트로 구비되며, 상기 탄성바인더 수지는 상기 주제부가 혼합 및 반응되어 형성된 예비 우레탄 반응물에 상기 첨가제가 투입 및 교반되어 점도가 1,500~4,500 mPaㆍs이고, 비중이 0.9 이상이며, 불휘발성 성분의 함유량이 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 93 중량% 이상으로 조성되며, 상기 탄성바인더 수지와 상기 탄성칩이 중량비로 1:4~5의 비율로 혼합됨을 특징으로 하는 친환경 탄성바닥재 조성물을 제공한다.
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상기의 해결 수단을 통해서, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 옥사졸리딘이 말단에 수산기를 관능기로 가지지 않는 군에서 선택되며, 탄성바인더 수지에 옥사졸리딘을 투입 후 용기 개폐과정에서 용존산소가 차단되도록 질소 주입하에 포장되므로 폴리올과 이소시아네이트 간 우레탄 결합 및 우레아 결합 반응시 경화속도가 조절되므로 저장안정성이 현저히 향상될 수 있다.
둘째, 이소시아네이트의 NCO기 함유량이 30~50%인 디이소시아네이트 군에서 선택됨으로써 탄성바인더 수지가 5~10 중량%의 이소시아네이트 말단기 함량(NCO%)을 갖도록 조성됨에 따라 포장상태에서의 반응성을 조절함과 함께 기반층에 도포된 후 인장강도 및 인열강도가 향상되는 시너지 효과를 제공받을 수 있다.
셋째, 휘발성의 유독물질이 발생되는 유기화합물 용제 또는 환경호르몬이 발생되는 프탈레이트계 가소제와 달리 실질적으로 유해성분이 발생되지 않는 비프탈레이트계 가소제가 사용됨에 따라 친환경적이면서도 보행자의 건강에 해가 없는 안전한 바인더 수지를 제공받을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 친환경 탄성바닥재 조성물의 제조방법에 대한 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 친환경 탄성바닥재 조성물 및 그의 제조방법을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 친환경 탄성바닥재 조성물은 기반층에 소정의 두께로 도포되며, 경화 건조 후 탄성바닥층으로 형성되는 것이다. 이때, 이하에서 친환경 탄성바닥재 조성물과 탄성바닥재 조성물은 동일한 의미인 것으로 이해함이 바람직하다.
상세히, 본 발명에 따른 탄성바닥재 조성물은 탄성바인더 수지 및 탄성칩을 포함함이 바람직하다. 여기서, 상기 탄성칩은 상기 기반층의 상면에 쿠션감을 부여하기 위해 구비되는 것이다. 그리고, 상기 탄성바인더 수지는 상기 탄성칩이 상기 기반층의 상면에 견고하고 안정적으로 부착되어 상기 탄성바닥층으로 형성되도록 접착제로 기능하는 것으로 이해함이 바람직하다.
이때, 상기 탄성바인더 수지는 후술되는 성분의 혼합 및 반응을 통해 우레탄 수지로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 탄성바인더 수지는 접착제로서의 기능뿐만 아니라 그 자체로 상기 탄성바닥층에 쿠션감을 부여할 수 있다. 이를 통해, 상기 탄성바닥층이 사용자의 보행 등에 의한 충격을 안정적으로 완충시켜 사용감이 현저히 향상될 수 있다.
상세히, 상기 탄성바인더 수지는 주제부와 첨가부가 혼합되어 형성된다. 이때, 상기 주제부는 폴리올(polyol), 가교제, 이소시아네이트(isocyanate) 및 가소제를 포함함이 바람직하다. 그리고, 상기 첨가부는 옥사졸리딘(oxazolidine), 자외선안정제, 소포제 및 흡습제를 포함함이 바람직하다.
탄성바인더 수지 성분 조성비(중량%)
주제부 폴리올 30~55
가교제 5~10
이소시아네이트 20~40
가소제 5~9
첨가부 옥사졸리딘 5~10
자외선안정제 1~2
소포제 1~2
흡습제 2~3
표 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄성바인더 수지에 포함되는 성분 및 그의 조성비를 나타낸 표이다.
상기 폴리올은 상기 이소시아네이트와 반응하여 우레탄 구조를 가지는 고분자화합물이다. 즉, 상기 폴리올과 상기 이소시아네이트의 반응에 의해 우레탄 결합 및 우레아 결합이 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 폴리올은 관능기가 2개 이상인 폴리올 군에서 선택됨이 바람직하며, 더욱이 말단에 관능기로 수산기(-OH)를 갖는 폴리올 군에서 선택됨이 바람직하다. 상세히, 상기 폴리올은 폴리에테르 폴리올(polyether polyol), 폴리에스테르 폴리올(polyester polyol) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 하나로 구비됨이 바람직하다. 또한, 상기 폴리올은 분자량이 1,000 이상이고 점도가 130~9,000 mPaㆍs인 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 하나로 구비됨이 바람직하다.
상세히, 상기 폴리에테르 폴리올은 말단에 수산기를 가지는 폴리에테르로서, 폴리올과 알킬렌옥사이드(alkylene oxide)를 반응시켜 획득될 수 있다. 이러한 폴리에테르 폴리올은 가소성과 내약품성이 우수하며 저점도인 특징이 있다. 여기서, 상기 폴리에테르 폴리올은 폴리프로필렌 글리콜(polypropylene glycol)로 구비될 수 있으며, 분자량이 1,000 이상이고 점도가 130~640 mPaㆍs인 것으로 구비됨이 바람직하다. 예컨대, 상기 폴리에테르 폴리올은 KPX케미칼사의 PP-1000, PP-2000, PP-3000, PP-4000, PPG-1000, PPG-3000, PPG-4000 및 이들의 혼합물로 이루어진 제품군 중 어느 하나로 선택되어 구비될 수 있다.
그리고, 상기 폴리에스테르 폴리올은 다염기산과 다가알코올 간의 축합반응에 의해 획득된 분자 내 에스테르 결합과 수산기를 가지는 고분자화합물이다. 이때, 상기 폴리에스테르 폴리올이 포함된 상기 탄성바인더 수지의 성능은 상기 다염기산과 상기 다가알코올의 종류 및 배합, 분자량, 수산기가, 산가 등에 의해 조절될 수 있다. 한편, 본 발명에 적용되는 폴리에스테르 폴리올은 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol)로 구비될 수 있으며, 분자량이 1,000~4,000이며 점도가 1,800~9,000 mPaㆍs인 것으로 구비됨이 바람직하다. 예컨대, 상기 폴리에스테르 폴리올은 애경화학의 POL-1001, POL-2001, POL-3001, POL-4001 및 이들의 혼합물로 이루어진 제품군 중 어느 하나로 선택되어 구비될 수 있다.
더욱이, 상기 폴리올은 상기 폴리에테르 폴리올 및 상기 폴리에스테르 폴리올의 혼합물로 구비될 수 있다. 즉, 상기 폴리에스테르 폴리올이 상기 폴리에테르 폴리올과 혼합됨에 따라 상대적으로 반응성 및 내구성이 낮은 상기 폴리에테르 폴리올의 물성이 보완될 수 있다. 이를 통해, 최종 제조되는 상기 탄성바인더 수지의 가소성, 내약품성, 반응성 및 내구성이 현저히 향상될 수 있다.
여기서, 상기 폴리올은 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 30~55 중량%로 포함됨이 바람직하다. 상세히, 상기 폴리올이 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 30 중량% 미만으로 포함되는 경우, 상기 탄성바닥재 조성물이 도포되어 형성된 상기 탄성바닥층의 신장율이 저하되어 크랙이 발생한다. 반면, 상기 폴리올이 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 55 중량%를 초과하여 포함되면, 상기 탄성바닥층의 신장률은 증가하지만 인장강도 및 내구성이 저하된다. 따라서, 상기 폴리올은 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 30~55 중량%로 포함됨이 바람직하다. 이를 통해, 상기 탄성바닥층에 사용자의 도보 등으로 인한 반복적인 충격이 가해지더라도 상기 탄성칩을 부착하는 바인더층까지 소정의 탄성감을 가질 수 있으므로 내구성이 현저히 향상될 수 있다.
상기 가교제는 상기 탄성바인더 수지의 경화반응 속도 및 경화물성을 조절하여 상기 바인더층의 신장률을 증가시키기 위해 포함되는 것이다. 상기 가교제는 다가알코올 및 아민계 폴리올을 포함하여 구비될 수 있다. 상세히, 상기 가교제는 2가 알코올인 글리콜류인 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 부틸 글리콜(butyl glycol), 네오펜틸 글리콜(neopentyl glycol), 3가 알코올인 글리세린(glycerin), 트리메틸올에탄(trimethylol ethan), 트리메틸올프로판(trimethylol propane), 1,2,3-헥산트리올(1,2,3-hexane triol), 4가 알코올인 펜타에리트리톨(pentaerytritol), 소르비톨(sorbitol), 디글리세롤(diglycerol), 아민계 폴리올인 에틸렌디아민 프로폭시레이트 폴리올(ethylenediamine propoxylated polyol) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 하나로 구비될 수 있다. 여기서, 상기 아민계 폴리올은 KPX케미칼사의 NP-300, NP-400, KR-6350 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 하나로 구비될 수 있다.
이때, 상기 가교제는 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 5~10 중량%로 포함됨이 바람직하다. 상세히, 상기 가교제가 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 5 중량% 미만으로 포함되면, 상기 바인더층의 인장강도 및 인열강도가 저하되어 찢어짐이 발생하기 쉽다. 반면, 상기 가교제가 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 10 중량%를 초과하여 포함되면, 상기 바인더층의 인장강도 및 인열강도가 과도하게 증가하여 바람직한 물성 범위를 초과하며, 특히 반응성이 빨라져 도포작업성이 저하된다. 따라서, 상기 가교제는 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 5~10 중량%로 포함됨이 바람직하다.
상기 이소시아네이트는 디이소시아네이트(diisocyanate)로 구비됨이 바람직하며, 수평균 분자랑이 150~300이고, NCO기 함유량이 30~50%인 디이소시아네이트 군에서 선택됨이 바람직하다. 예컨대, 상기 이소시아네이트는 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트(1,6-hexamethylene diisocyanate), 톨루엔 디이소시아네이트(toluene diisocyanate), 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트(1,5-naphthalene diisocyanate), 이소포론 디이소시아네이트(isophorone diisocyanate), 4,4-디페닐메탄 디이소시아네이트(4,4-diphenylmethane diisocyanate), 사이클로헥실메탄 디이소시아네이트(cyclohexylmethane diisocyanate)및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 하나로 구비됨이 바람직하다.
더욱이, 상기 이소시아네이트는 상기 4,4-디페닐메탄 디이소시아네이트; 및 상기 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 상기 톨루엔 디이소시아네이트, 상기 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트, 상기 이소포론 디이소시아네이트, 상기 사이클로헥실메탄 디이소시아네이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 하나로 포함됨이 더욱 바람직하다. 즉, 상기 이소시아네이트는 상기 4,4-디페닐메탄 디이소시아네이트를 포함하는 이소시아네이트 혼합물로 구비될 수 있다.
상세히, 상기 디이소시아네이트는 상기 4,4-디페닐메탄 디이소시아네이트, 상기 톨루엔 디이소시아네이트, 상기 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 상기 사이클로헥실메탄 디이소시아네이트, 상기 이소포론 디이소시아네이트 순으로 반응성이 우수하다. 따라서, 반응성이 우수한 4,4-디페닐메탄 디이소시아네이트를 포함하는 이소시아네이트 혼합물을 통해 상기 탄성바인더 수지가 바람직한 경화속도로 조절될 수 있다.
이때, 상기 이소시아네이트는 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 20~40 중량%로 포함됨이 바람직하다. 상세히, 상기 이소시아네이트가 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 20 중량% 미만으로 포함되면 상기 바인더층의 경화속도가 지연되며 인열강도가 저하되는 문제점이 발생한다. 반면, 상기 이소시아네이트가 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 40 중량%를 초과하여 포함되면, 상기 탄성바인더 수지가 경화되는 반응성이 과도하게 촉진되며, 경화된 바인더층의 경도가 높아지므로 바람직한 물성을 제공받지 못한다. 따라서, 상기 이소시아네이트는 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 20~40 중량%로 포함됨이 바람직하다.
더욱이, 상기 이소시아네이트가 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 20~40 중량%로 포함됨에 따라 상기 탄성바인더 수지가 5~10 중량%의 이소시아네이트 말단기 함량(NCO%)을 갖도록 조성될 수 있다.
이때, 상기 이소시아네이트의 말단기 함량이 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 5 중량% 미만일 경우, 상기 폴리올과 상기 이소시아네이트 간의 빠른 반응성으로 인하여 상기 탄성바닥재 조성물을 도포 작업시 작업성이 저하되며, 상기 탄성바인더 수지가 경화된 후 부착강도가 저하되어 박리가 발생한다. 더욱이, 상기 폴리올과 상기 이소시아네이트가 짧은 시간에 빠르게 반응함으로 인해 저장 안정성이 저하된다. 또한, 상기 탄성바인더 수지의 점도가 상온(25℃)에서 5,000 mPaㆍs 이상의 고점도 및 고점성으로 형성되므로 빠른 경화로 인한 작업성이 저하된다.
반면, 상기 이소시아네이트의 말단기 함량이 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 10 중량%를 초과하면 반응성이 느려져 표면에 끈적함이 오래 남아 표면 오염이 발생된다. 또한, 반응이 지연되어 경화 건조시간이 지연되며 별도의 촉진제를 요구함에 따라 제조비용 증가 및 유해물질 포함으로 인한 환경성이 저하된다.
그러므로, 본 발명은 상기 이소시아네이트가 NCO기 함유량이 30~50%인 디이소시아네이트 군에서 선택되되, 상기 탄성바인더의 전체 중량에 대하여 20~40 중량%로 포함되도록 조성됨이 바람직하다. 이에 따라, 상기 탄성바인더 수지가 무촉매하에서 경화반응이 이루어질 수 있으며, 상기 탄성바인더 수지의 경화속도 및 건조시간이 조절됨으로써 도포작업성이 현저히 개선될 수 있다.
상기 가소제는 비프탈레이트계(non-phthalate) 화합물인 것으로 구비됨이 바람직하며, 디옥틸 테레프탈레이트(dioctyl terephthalate,DOTP)로 구비됨이 더욱 바람직하다. 상기 디옥틸 테레프탈레이트는 테레프탈산(terephthalic acid)과 분지쇄 2-에틸헥산올(branched-chain 2-ethylanol)의 디에스테르인 비프탈레이트계 화합물로서, 프탈산이 길게 늘어진 형태로 형성되어 PET 구조와 유사하여 프탈레이트로서의 작용이 없는 것을 특징으로 한다. 이러한 디옥틸 테레프탈레이트는 무색 무취이고, 끓는점이 380℃ 이상, 녹는점이 -48℃, 분자량이 390 이상, 점도가 100 mPaㆍs 이하인 순도 100% 디옥틸 테레프탈레이트로 구비될 수 있다.
이처럼 상기 가소제가 비프탈레이트계 화합물을 사용함에 따라 프탈레이트계 가소제와 달리 유해성이 현저히 감소되어 친환경적인 가소제이다. 따라서, 종래의 프탈산디옥틸(dioctyl phthalate,DOP), 프탈산디부틸(dibutyl phthalate,DBP), 아디핀산디옥틸(dioctyl adipate) 등과 같은 프탈레이트계 가소제를 사용함으로 인한 유해성 등의 환경적인 문제를 해소할 수 있다.
여기서, 상기 가소제는 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 5~9 중량%로 포함됨이 바람직하다. 상세히, 상기 가소제가 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 5 중량% 미만으로 포함되면, 상기 탄성바인더 수지의 점도가 높아 도포작업성이 저하된다. 반면, 상기 가소제가 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 9 중량%를 초과하여 포함되면, 점도가 떨어져 도포작업성은 향상되지만 신장율이 증가하고 인장력이 저하되어 바람직한 물성으로 형성되기 어렵다. 따라서, 상기 가소제는 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 5~9 중량%로 포함됨이 바람직하다.
상기 옥사졸리딘은 첨가제로서 포함되며, 상기 폴리올과 상기 이소시아네이트가 반응하여 우레탄 결합과 우레아 결합을 이루도록 반응시 경화속도를 조절하도록 포함된다.
Figure 112021104186513-pat00001
이때, 상기의 화학식 1을 참조하면, 상기 옥사졸리딘은 말단에 관능기로 수산기를 갖지 않는 군으로 선택됨이 바람직하다. 따라서, 본 발명에 적용되는 옥사졸리딘은 공기 중의 습기에 의해 개환되어 말단이 수산기와 아미노기로 될 수 있으며, 이를 통해 이소시아네이트와 반응하여 우레탄 결합과 우레아 결합을 이룰 수 있다. 따라서, 상기 탄성바닥층의 표면 내부측 바인더 수지와 외부측 바인더 수지의 경화속도가 균일하고 건조성이 향상될 수 있으며, 경화과정에서 기포에 의한 발포가 되지 않아 물성이 현저히 향상될 수 있다.
여기서, 상기 옥사졸리딘은 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 5~10 중량%로 포함됨이 바람직하다. 상세히, 상기 옥사졸리딘이 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 5 중량% 미만으로 포함되면, 경화속도가 균일하기 못하여 물성이 저하된다. 반면, 상기 옥사졸리딘이 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 10 중량%를 초과하여 포함되면, 상기 탄성바인더 수지의 점도가 떨어지며 칙소성 저하에 의한 작업성이 저하된다. 따라서, 상기 옥사졸리딘은 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 5~10 중량%로 포함됨이 바람직하다.
상기 자외선안정제는 상기 탄성바인더 수지가 경화된 후 자외선에 노출됨에 의한 색상 또는 물성의 변형을 방지하기 위해 포함된다. 이때, 상기 자외선안정제는 2-(3,5-디-t-아밀-2하이드록시페닐)벤조 트리아졸(2-(3,5-di-t-amil-2hydroxy-phenyl)benzo triazol로 구비됨이 바람직하다. 상기 2-(3,5-디-t-아밀-2하이드록시페닐)벤조 트리아졸은 BASF사의 TINUVIN 328로 구비될 수 있으며, 융점이 80℃ 이상의 최대 흡수 파장이 340nm 이상으로, 상기 탄성바닥층이 소정의 두께로 형성되더라도 자외선에 대한 색상 또는 물성 변화가 최소화될 수 있다.
여기서, 상기 자외선안정제는 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 1~2 중량%로 포함됨이 바람직하다. 상세히, 상기 자외선안정제가 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 1 중량% 미만으로 포함되면, 자외선에 대한 색상 또는 물성의 변형을 방지하기 어렵다. 반면, 상기 자외선안정제가 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 2 중량%를 초과하여 포함되면, 자외선에 대한 변형 방지 효과는 증대되나 효과대비 제조비용이 증가하여 경제성이 저하된다. 따라서, 상기 자외선안정제는 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 1~2 중량%로 포함됨이 바람직하다.
상기 소포제는 상기 탄성바인더 수지의 제조과정에서 물리적 교반 또는 화학적 반응에 의한 기포 발생을 억제하는 것으로, 특별한 제한없이 통상의 우레탄 제조에 사용되는 소포제 중 선택되어 구비될 수 있다. 예컨대, 상기 소포제는 실리콘타입, 파라핀타입 및 미네랄오일 타입의 소포제 중 적어도 하나로 선택될 수 있다.
여기서, 상기 소포제는 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 1~2 중량%로 포함됨이 바람직하다. 상세히, 상기 소포제가 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 1 중량% 미만으로 포함되면, 기포의 안정화 효과가 미비하여 상기 바인더층의 내부에 공기층이 형성되어 내구성이 저하된다. 반면, 상기 소포제가 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 2 중량%를 초과하여 포함되면, 소포 효과는 향상되지만 표면측에 실리콘 막 등과 같이 이형층이 형성됨으로 인하여 재도장시 부착성이 저하되어 박리현상이 발생한다. 따라서, 상기 소포제는 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 1~2 중량%로 구비됨이 바람직하다.
상기 흡습제는 상기 폴리올에 함유된 수분을 제거함과 함께 상기 폴리올 및 상기 이소시아네이트의 반응시 발생되는 이산화탄소를 제거하기 위해 포함된다. 상기 흡습제는 제올라이트(zeolite)로 구비됨이 바람직하며, 상기 제올라이트는 평균 공경이 3~5 옴스트롱인 것으로 구비됨이 바람직하다.
여기서, 상기 흡습제는 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 2~3 중량%로 포함됨이 바람직하다. 상세히, 상기 흡습제가 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 2 중량% 미만으로 포함되면, 바람직한 흡습효과 및 이산화탄소 제거효과를 제공받지 못하며 상기 바인더층 내에 공기층이 형성된다. 반면, 상기 흡습제가 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 3 중량%를 초과하여 포함되면, 상기 흡습제의 사용량 증대시 기대되는 효과대비 제조비용이 증가하여 경제성이 저하된다. 따라서, 상기 흡습제는 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 2~3 중량%로 포함됨이 바람직하다.
한편, 상기 탄성칩은 우레탄칩, 폐타이어칩, 합성고무칩 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 하나로 구비됨이 바람직하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 친환경 탄성바닥재 조성물의 제조방법에 대한 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 상기 친환경 탄성바닥재 조성물은 다음의 일련의 과정을 포함하여 제조됨이 바람직하다.
먼저, 상기 폴리올과, 상기 가교제와, 상기 희석제가 상기 표 1의 조성비로 투입된 반응기에 상기 이소시아네이트가 투입되고 70~80℃ 범위 온도에서 300rpm 이하의 속도로 교반되어 상기 주제부가 혼합된다(s10). 그리고, 상기 주제부가 혼합된 상기 반응기에 질소가 주입되고 2~4기간 반응시켜 예비 우레탄 반응물이 형성된다(s20).
상세히, 상기 이소시아네이트가 투입되면서 상기 폴리올과 반응하여 우레탄 결합 및 우레아 결합이 이루어질 수 있다. 이때, 상기 질소는 반응기 내의 산소를 차단하는 목적으로 주입되며, 공기 중의 수분과 이소시아네이트 간의 반응을 억제할 수 있다. 이를 통해, 상기 탄성바인더 수지의 품질이 균일하게 유지될 수 있다. 즉, 상기 질소가 상기 반응기에 투입됨에 따라 용존 산소를 차단함으로 안정적인 반응이 이루어질 수 있다.
한편, 상기 예비 우레탄 반응물이 40℃ 이하로 냉각되고, 상기 옥사졸리딘과, 상기 자외선안정제와, 상기 소포제와, 상기 흡습제를 포함하는 상기 첨가부가 상기 예비 우레탄 반응물과 혼합되도록 투입되고 교반된다(s30). 이를 통해 상기 탄성바인더 수지가 제조될 수 있다.
이처럼 제조된 탄성바인더 수지는 점도가 1,500~4,500 mPaㆍs이고, 비중이 0.9 이상이며, 불휘발성 성분의 함유량이 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 93 중량% 이상으로 조성될 수 있다. 따라서, 상기 기반층의 상면에 상기 탄성바닥층을 제조시 도포작업성이 향상될 수 있으며, 휘발성분이 최소화됨에 따라 유해성이 현저히 감소될 수 있다.
그리고, 상기 탄성바인더 수지와 상기 탄성칩은 중량비로 1:4~5의 비율로 혼합되어 상기 탄성바닥재 조성물이 최종 제조된다(s40). 상기 탄성바닥재 조성물이 상기 기반층에 도포되고 경화되면 상기 기반층의 상부에 쿠션감을 가지는 탄성바닥층이 형성될 수 있다.
이때, 상기 탄성바인더 수지에 대하여 상기 탄성칩의 중량비가 4 미만이면 상기 탄성바닥층이 바람직한 쿠션감을 제공하지 못한다. 반면, 상기 탄성바인더 수지에 대하여 상기 탄성칩의 중량비가 5를 초과하면 상기 탄성칩에 비하여 상기 탄성바인더 수지가 부족하여 상기 탄성칩 간의 부착력 및 상기 탄성바닥층과 상기 기반층 간의 부착력이 저하된다. 따라서, 상기 탄성바인더 수지와 상기 탄성칩은 중량비로 1:4~5의 비율로 혼합됨이 바람직하다.
성분 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5
폴리올 300 420 500 540 300
가교제 100 80 50 80 80
이소시아네이트 400 300 250 180 420
가소제 70 70 70 70 70
첨가부 130 130 130 130 130
합계 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000
표 2는 각 실시예에 따른 탄성바닥재 조성물의 조성비를 나타낸 표이다. 이때, 각 실시예에서 가소제 및 첨가부는 동일한 조성비로 포함되며, 상기 폴리올, 상기 가교제 및 상기 이소시아네이트의 조성비를 각각 상이하게 조성하였다.
그리고, 상기 표 2에 나타난 각 조성비로 제조된 각 실시예의 탄성바인더 수지와 우레탄칩을 혼합한 후 3m x 1m x 15 mm 두께로 도포한 시편을 준비한다. 이때, 상기 시편은 각 실시예에 따른 탄성바인더 수지와 상기 우레탄 수지가 각각 동일한 비율로 혼합되었다. 그리고, 상기 시편을 제조한 후 개월수에 따라 시편의 마모상태, 부착상태 및 겉보기상태를 확인한 결과는 아래의 표 3과 같다.
이때, 겉보기평가는 상기 시편이 경화 건조 후의 외관의 상태를 확인하여 우수, 양호, 저하, 불량으로 평가하였고, 마모평가는 상기 시편의 상측으로 보행하는 보행자에 의한 표면의 마모 정도를 육안으로 확인하여 우수, 양호, 저하, 불량으로 평가하였다. 그리고, 부착평가는 하였으며, 70mm x70mm x 20mm 콘크리트 블록의 상면에 상기 탄성바인더 수지를 도포하고 상온에서 7일간 건조시킨 후 FULL-OFF 힘으로 평가하였다. 그리고, 2MPa 이상은 우수, 2~1.2 MPa는 양호, 1.2~1 MPa는 저하, 1MPa 이하는 불량으로 평가하였다.
구분 마모 평가(월) 부착성능 평가(월) 겉보기(월)
3 6 9 12 3 6 9 12 3 6 9 12
실시예1 우수 우수 양호 양호 우수 양호 양호 양호 우수 우수 우수 우수
실시예2 우수 우수 우수 우수 우수 우수 우수 우수 우수 우수 우수 우수
실시예3 우수 우수 양호 양호 우수 우수 양호 양호 우수 우수 우수 우수
실시예4 양호 양호 저하 저하 양호 양호 저하 저하 저하 불량 불량 불량
실시예5 양호 저하 저하 저하 우수 양호 저하 저하 저하 저하 불량 불량
상기 표 3에서 보는 바와 같이, 모든 성분이 본 발명의 조성비 범위에 포함되는 실시예1 내지 실시예3은 대부분 양호한 물성을 가지는 것을 확인할 수 있으며, 특히 실시예2는 마모평가, 부착성능 평가 및 겉보기 평가에서 모두 우수한 것을 확인할 수 있다. 반면, 실시예4는 상기 이소시아네이트의 함량이 부족하여 마모평가 및 부착성능 평가값이 상대적으로 낮으며, 특히 겉보기 평가가 불량한 것을 확인할 수 있다. 또한, 실시예5는 상기 이소시아네이트의 함량이 과도하여 경화건조의 지연에 따라 평가가 불량한 것을 확인할 수 있다.
한편, 물성평가가 가장 우수한 실시예2에 따라 제조된 상기 탄성바인더 수지를 각각 다른 종류의 탄성칩과 다른 혼합비율로 각각 혼합항 제조된 탄성바닥층의 인장강도 및 경도를 평가한 결과는 아래의 표 4와 같다. 이때, 인장강도와 경도를 평가하기 위해 시편은 각각 13mm 두께로 제작하였다.
구분 실시예2
폐타이어칩 합성고무칩 우레탄칩
탄성칩:탄성바인더 수지 4:1 5:1 4:1 5:1 4:1 5:1
인장강도(mPa) 0.6 0.5 0.9 0.8 0.8 0.7
A경도(23℃±2) 65 60 75 70 70 65
상기 표 4를 참조하면, 상기 탄성바인더 수지의 혼합비율이 상대적으로 높을수록 인장강도 및 경도가 높은 물성을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 즉, 상기 탄성바닥재 조성물을 상기 기반층에 도포시 상기 탄성칩 및 상기 탄성바인더와의 혼합비율에 따라 최종 탄성바닥층이 바람직한 물성으로 형성됨을 확인할 수 있었다.
한편, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.

Claims (5)

  1. 기반층에 도포되어 탄성바닥층으로 형성되는 친환경 탄성바닥재 조성물에 있어서,
    관능기가 2개 이상인 폴리올 30~55 중량%와, 다가알코올로 구비되는 가교제 5~10 중량%와, 이소시아네이트 20~40 중량%와, 비프탈레이트계 화합물로 구비되는 가소제 5~9 중량%를 포함하는 주제부와, 옥사졸리딘 5~10 중량%와, 자외선안정제 1~2 중량%와, 소포제 1~2 중량%와, 제올라이트로 구비되는 흡습제 2~3중량%를 포함하는 첨가부가 혼합되어 구비되는 탄성바인더 수지; 및
    우레탄칩, 폐타이어칩, 합성고무칩 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 하나로 구비되는 탄성칩을 포함하되,
    상기 폴리올과 상기 이소시아네이트의 반응에 의한 우레탄 결합 및 우레아 결합시 경화속도가 조절되도록, 상기 옥사졸리딘은 말단에 수산기를 갖지 않은 군으로 선택되고, 상기 폴리올은 말단에 수산기를 갖는 폴리에테르 폴리올과 폴리에스테르 폴리올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 하나로 구비되되, 수평균 분자량이 1,000 이상이고 점도가 130~9,000 mPaㆍs인 것이며, 상기 이소시아네이트는 수평균 분자량이 150~300이고, NCO기 함유량이 30~50%인 디이소시아네이트군에서 선택되며, 상기 가소제는 디옥틸 테레프탈레이트로 구비되며,
    상기 탄성바인더 수지는 상기 주제부가 혼합 및 반응되어 형성된 예비 우레탄 반응물에 상기 첨가부가 투입 및 교반되어 점도가 1,500~4,500 mPaㆍs이고, 비중이 0.9 이상이며, 불휘발성 성분의 함유량이 상기 탄성바인더 수지의 전체 중량에 대하여 93 중량% 이상으로 조성되며,
    상기 탄성바인더 수지와 상기 탄성칩이 중량비로 1:4~5의 비율로 혼합됨을 특징으로 하는 친환경 탄성바닥재 조성물.
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