KR20050079153A - 플라스틱 수지칩을 포함하는 탄성포장재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 재활용 및 신규한 플라스틱 수지, 석재분말 및 발포제를 이용하여 제조한 플라스틱 수지칩 100 중량부에 대해서 폴리우레탄바인더 10 - 40 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 신규한 탄성 포장재에 관한 것이다.

Description

플라스틱 수지칩을 포함하는 탄성포장재{ELASTIC PAVE MATERIAL COMPRISING PLASTIC RESIN CHIP}

본 발명은 신규한 탄성 포장재에 관한 것이다. 보다 상세하게는 신규한 플라스틱 수지칩을 포함하는 신규한 탄성 포장재에 관한 것이다.

종래에는 주로 소각되거나 매립되는 등, 국내에서의 시장성과 경제성 등의 제한조건으로 인하여 별다른 효용가치를 나타내지 못하고 처리되어 왔던 폐타이어나 폐폴리우레탄을 재활용하기 위한 방안으로 산업폐기물인 폐폴리우레탄이나, 폐타이어 등을 탄성 바닥재로 이용하는 방안들이 널리 연구되어 왔다. 일 예로 인도, 자전거 도로, 공원의 산책로, 체육 도로 등의 포장재로는 무기재료인 석재와 시멘트를 혼합한 콘크리트를 사용하거나 일부 컬러콘, 투수콘, 아스콘 등이 사용되어 왔는데, 이를 폐폴리우레탄이나 폐타이어를 포함하는 탄성포장재로 교체한 것이다. 폐폴리우레탄이나 폐타이어를 함유하는 탄성포장재의 활용성을 높이기 위한 방안도 제시되었는데, 대한민국 특허출원 제 10-2002-0010320 호에서는 폐폴리우레탄을 이용하여 보행시 탄성감을 제공하는 동시에, 인광을 발하는 물질을 첨가하여 빛이 없이 어두운 야간이나 우천시에도 보행자나 운전자에게 선명한 시야를 제공하여 안전사고의 위험을 현저하게 줄일 수 있는 포장재료 및 그 제조방법을 개시하고 있다. 또한 대한민국 실용신안 출원 제 20-2003-0022152 호에서는 상기 포장재에 숯과 같은 기능성 물질을 추가로 포함시키는 방법을 개시하고 있다.

대한민국 특허출원 제2002-10319호 및 제2002-10320 호에서는 콘크리트 선시공을 하지 않으면서도, 콘크리트 선시공이 없을 경우 나타날 수 있는 지반이 침하문제를 해결할 수 있도록 폐폴리우레탄을 잔골재와 섞어서 사용하는 방안을 제시함으로서, 폐폴리우레탄의 사용범위를 지반용으로까지 확대시켰다. 상기 발명은 시공장소를 평탄화시켜 다진 후, 프라이머를 시공한 다음, 평균 입경 6-10mm의 잔골재(자갈) 또는 규사 70-80중량부 및 입경 4-8 mm로 분쇄한 폐타이어고무 칩 10-30중량부를 주성분으로 하는 하부 지지층 재료와 3-4 mm 길이로 절단한 폐우레탄 칼라 고무 칩을 주성분으로 하는 상부 탄성층 재료를 각각 준비하여, 하부 지지층 재료를 타설하고 하부 지지층 재료가 경화하기 전 또는 후에 바로 상부 탄성층 재료를 타설하는 것을 특징으로 하는 투수성 탄성 포장재의 시공방법으로 이루어진다.

또한 상기 폐타이어나 폐폴리우레탄을 포함하는 탄성 조성물을 중앙분리대에 사용하는 방안이 제시되고 있다. 이 방법은 폐타이어 고무칩을 이용한 중앙분리대가 소정의 충격 흡수식 완충구조를 갖도록 폐타이어 고무칩을 0.6㎜∼10㎜의 칩형태로 분쇄된 중량부, 안료5%∼10% 중량부, 우레탄 바인더 0.5%∼20% 중량부를 혼합 배합한 충격흡수부; 자갈 및 석재를 6:4의 비율로 하며 여기에 폐골프공을 첨가 혼합 교반하여 만든 내부에 다수의 삽입홀을 형성한 중량부; 상기 중량부의 외표면에 몰드를 체결하고 그 내부에 혼합 배합한 액상 폐타이어를 충입시킴으로써 소정의 크기를 갖는 중앙분리대를 제작; 상기 중앙분리대의 중앙부분에 형성된 삽입홀을 기존 도로 중앙에 일정간격으로 입설 설치한 강관을 체결한 것을 특징으로 폐타이어 칩을 이용한 중앙분리대 및 설치 방법이다.

그러나 이러한 활발한 사용방안의 개발에 따라서 폐타이어나 폐폴리우레탄의 사용용도가 넓어짐에 따라, 사용량이 급격히 증가하여 재활용될 수 있는 폐타이어나 폐폴리우레탄이 소진되는 문제가 발생하였다. 따라서 또 다른 탄성포장용 소재의 개발에 대한 필요성이 요구되었으며, 신소재의 개발에 관련된 시공방식이 요구되어 왔다.

본 발명의 목적은 신규한 탄성포장재를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 신규한 플라스틱 수지칩을 포함하는 새로운 탄성 포장재를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 신규한 플라스틱 수지칩을 포함하는 탄성포장재를 시공하는 방법을 제공하는 것이다

상기 목적을 달성하기 위한 신규한 탄성포장재는

플라스틱 수지칩 및 상기 플라스틱 수지칩 100 중량부에 대해서 폴리우레탄 바인더 10 - 40 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 플라스틱 수지칩은 플라스틱 수지 30 - 90 중량%, 석재분말 10 - 70 중량 % 로 이루어진 조성물에 상기 조성물 100 중량부에 대해서 발포제 0.1 - 10 중량부를 투입하여 제조된다.

본 발명에 있어서, 상기 플라스틱 수지칩의 플라스틱 수지는 최종제품의 물리적 특성을 만족하고, 또한 플라스틱 수지칩으로 만들어 사용할 수 있다면, 열가소성 여부에 제한되지 않는다. 상기 플라스틱 수지는 중합 또는 축합 반응에 의해서 제조될 수 있으며, 제한적이지는 않지만, 상기 플라스틱 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 스티렌-아크릴로니트릴-부타디엔 터폴리머(이하 ABS 수지), 아크릴 수지, 실리콘 폴리머, 불소수지, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐아세테이트, 폴리카보네이트, 폴리우레탄 및 이들의 혼합물을 포함한다. 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 플라스틱 수지는 신제품을 사용할 수 있으며, 코스트와 환경적인 면에서, 요구되는 물성을 만족하는 한 재활용 수지를 사용하는 것도 가능하다.

본 발명에 있어서, 상기 플라스틱 수지칩을 제조하기 위한 조성물은 상기 플라스틱을 수지를 30 - 90 중량 % 포함하는 것이 바람직하다. 플라스틱 수지량이 적으면 접착력에 문제가 발생하고, 이를 초과하면 성능의 향상을 기대 못할 뿐 아니라 필요이상의 경제적 낭비를 초래 하게 된다.

본 발명에 있어서, 상기 석재분말은 통상의 석재분말 또는 기능성 석재 분말을 사용할 수 있다. 제한적이지는 않지만, 이론적으로 석재분말은 플라스틱 수지칩의 발포기공에 침투하여 우레탄바인더와 플라스틱 수지칩 사이의 접착성을 높여주는 효과가 있는 것으로 판단된다. 발명의 일 실시예에서 석재분말은 탄산칼슘(중탄)을 사용할 수 있다. 또한 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 석재분말은 제한적이지는 않지만 원적외선 방사기능 및 음이온 발생 효과와 같은 기능성을 부여하기 위해서 맥반석, 천연옥, 사문옥, 고령토, 세라믹, 일라이트, 게르마늄, 황토, 참숯 및 카본 분말로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1 종을 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 플라스틱 수지칩을 제조하기 위한 조성물은 상기 석재분말을 10 에서 70 중량% 를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 석재분말의 양이 70 중량%를 초과하면 접착성 문제와 관련하여 인장강도, 신장률 등 제품의 물성저하를 초래 할 수 있으며, 상기 석재분말의 양이 10 중량% 미만이면 제조단가의 상승으로 원가절감에 문제를 초래할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 플라스틱 수지칩을 제조함에 있어서 사용되는 발포제는 상기 플라스틱 수지칩에 기공을 형성할 수 있는한, 특별한 제한은 없으며, 통상의 발포제를 사용할 수 있다. 발명의 일 실시예에 있어서, 발포제는 ADCA (azodicarbonamide) 이다. 발포제의 양은 최종 제품의 기공에 영향을 미치며, 기공의 양이 너무 많거나 적으면 최종 제품의 물리적 특성에 나쁜 영향을 미칠 수 있다. 바람직하게는, 상기 조성물 100 중량부에 대해서 0.1 중량부내지 10 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 발포제의 양이 적으면, 최종 제품의 탄성이 낮아질 수 있으며, 또한 석재분말이 침투하게 되는 기공의 양이 작아져서 최종 제품의 물리적 특성이 낮아질 수 있으며, 발포제의 양이 많으면, 탄성을 좋아질 수 있으나 과다한 기포로 강도나 인장과 같은 물리적 특성이 낮아지게 된다.

본 발명에 있어서, 탄성 포장재는 폴리우레탄 바인더를 포함한다. 폴리우레탄 바인더는 당업계에서 공지된 통상의 바인더를 사용할 수 있으며 특별한 제한은 없다. 발명의 일 실시예에서, 폴리우레탄 바인더는 습기경화형 1액형 이다. 본 발명의 폴리우레탄바인더는 플라스틱 수지칩 100 중량부에 대해서 10에서 40 중량부를 포함한다. 10 중량부 미만이면 탄성력이 낮아지며, 40 중량부를 넘으면, 접착력 증대효과가 나타나지 않게 된다.

본 발명의 일측면에서, 발명의 탄성포장재는 플라스틱 수지칩 및 상기 플라스틱 수지칩 100 중량부에 대해서 폴리우레탄 바인더 10 - 40 중량부를 혼합하여 제조된다.

상기 플라스틱 수지칩을 제조하기 위해서는 플라스틱 수지 30 - 90 중량%, 석재분말 10 - 70 중량 % 로 이루어진 조성물에 상기 조성물 100 중량부에 대해서 발포제 0.1 - 10 중량부를 투입하여 제조한다.

상기 플라스틱칩은 상기 플라스틱 수지의 상태에 따라 적절한 방법을 이용할 수 있다. 발명의 일 실시예에서, 플라스틱 수지칩을 제조하기 위해서 폐플라스틱이나 펠렛 형태의 신규 수지를 사용할 수 있다. 폐플라스틱을 사용할 경우에는 적절한 크기로 파쇄된 폐플라스틱 수지와 석재분말 및 발포제를 통상의 믹서기를 이용하여 상기 비율로 혼합한 후, 압출기를 이용하여 압출하여 이루어지는 것이 바람직하다. 이 경우 상기 압출은 통상의 압출기를 이용할 수 있으며, 시트상, 또는 펠렛상으로 압출할 수 있다. 시트상으로 압출시는 분쇄기에 의해서 추가로 분쇄하는 것이 필요하다. 상기 분쇄는 통상의 분쇄기를 이용할 수 있으면, 특별한 제한은 없다. 상기 압출기는 트윈압출기나 싱글 압출기를 이용할 수 있으며, 특별한 제한은 없다. 압출온도는 각 플라스틱에 따라서 달라질 수 있으며, 당업자가 사용되는 수지에 따라서 용이하게 선정할 수 있다.

선택적으로 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 플라스틱 수지칩은 용해된 플라스틱을 이용할 수 있다. 플라스틱을 적절한 용매를 이용하여 용해한 후, 여기에 석재 분말을 혼합하고 믹서기를 이용하여 균일하게 혼합할 수 있다. 여기서 발포제는 상기 용해된 플라스틱과 석재분말의 혼합물에 투입되어 사용할 수 있으며, 초기 발포를 방지하기 위해서 석재 분말과 용해된 플라스틱이 균일하게 완전히 혼합한 후 투입하는 것이 바람직하다. 플라스틱, 석재 분말, 및 발포제의 혼합물을 판상의 틀에 부어서 가공할 수 있다. 이 경우, 성형된 판은 통상의 분쇄기를 이용하여 분쇄되어 추후 사용된다. 혼합은 통상의 혼합기에 의해서 이루어질 수 있다.

발명의 일 실시예에 있어서, 상기 플라스틱 수지칩은 1 - 10 mm 크기가 바람직하며, 보다 바람직하게는 3 - 5 mm 이다. 수지칩이 너무 작으면 생산에 문제가 있으며, 수지칩이 너무 크면 접착력이 저하된다.

선택적으로, 본 발명의 플라스틱 수지칩의 제조시 탄성 포장재의 착색을 위해서 안료를 투입하여 함께 가공할 수 있다. 안료는 탄성 포장재 가공에 있어서 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있으며, 특별한 제한은 없다. 안료의 양은 착색의 목적에 맞게 적절하게 선택될 수 있다. 발명의 일 실시예에서, 안료의 양은 상기 플라스틱 수지와 석재분말의 조성물 100 중량부에 대해서 약 10 중량부 정도가 바람직하다. 상기 안료는 상기 플라스틱과 석재분말의 혼합물에 추가되어본 발명의 탄성포장재에 도입될 수 있다.

선택적으로 본 발명의 플라스틱 수지칩은 종래 폐폴리우레탄칩, 폐타이어칩, 고무칩과 혼련해서 사용 할 수 있다. 발명의 일 실시예에서, 상기 플라스틱 수지칩 30 - 70 중량 % 와 상기 폐폴리우레탄칩, 폐타이어칩, 고무칩에서 선택된 칩 30 - 70 중량 % 와 혼합하여 사용할 수 있다. 발명의 일 구체예에 있어서, 본 발명의 플라스틱 수지칩은 종래 폐폴리우레탄칩, 폐타이어칩, 고무칩에서 선택된 것과 동량으로 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명에서 제조된 신규한 탄성포장재는 통상의 방법을 통해서 포장될 수 있다. 먼저, 포장면의 수분이나 이물질을 깨끗이 제거하는 포장면 정리 단계; 포장면과 플라스틱 수지칩의 결합을 견고히 하기 위하여 프라이머를 균일하게 도포하는 프라이머 도포 단계; 플라스틱 수지칩 및 폴리우레탄 바인더를 100:10-40 의 중량 비율로 배합하여 포장면에 균일한 두께로 도포하는 단계; 및 20-30kg 정도의 항온 롤러를 이용하여 2-4회 전압하고, 항온 롤러가 닿지 않는 곳이나 면 마무리는 가열된 흙손으로 처리한 후 경화시키는 단계로 구성된다.

또, 상기 시공방법에서의 항온 롤러는 플라스틱 수지칩 및 폴리우레탄 바인더의 결합을 견고히 하기 위한 전압 과정에서 사용하는 것으로, 플라스틱 수지칩과 폴리우레탄 바인더가 들러붙지 않을 정도의 온도, 즉 50-100℃ 정도의 온도를 유지하도록 한 상태에서 사용하는 것이 적당하다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴보도록 하겠으며, 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

신재 HDPE(LG화학) 100 kg, 발포제(동진세미켐: Unicell D series) 1 kg, 및 중탄(우진케미칼:SW 100) 25 kg 을 혼합기로 혼합하여 압출기에 투입하였다. 평판형태로 압출하고 냉각하여, 다시 2 차 분쇄기로 평균 5 mm 크기로 분쇄하였다.

신재 HDPE 수지칩 100 kg 을 폴리우레탄 바인더(경도화학) 30 kg 과 혼합하여, 15 mm 두께로 15 시간 경화시켰다. 경화된 블럭의 물성을 하기 표 1 에 나타내었다.

[실시예 2]

신재 폴리프로필렌(LG화학) 100 kg, 발포제 2 kg, 및 중탄 25 kg을 혼합기로 혼합하여 압출기에 투입하였다. 평판형태로 압출하고 냉각하여, 다시 2 차 분쇄기로 5 mm 크기로 분쇄하였다.

폴리프로필렌 수지칩 100 kg 을 폴리우레탄 바인더 30 kg과 혼합하여, 15 mm 두께로 15 시간 경화시켰다. 경화된 블럭의 물성을 하기 표 1 에 나타내었다.

[실시예 3]

ABS 수지(금호석유화학: ABS 750) 사용품을 수거하여 분쇄기로 파쇄하였다. 파쇄된 ABS 수지 100 kg, 발포제 2 kg, 및 중탄 25 kg 을 혼합기로 혼합하여 압출기에 투입하였다. 평판형태로 압출한 후 냉각하여, 다시 2 차 분쇄기로 5 mm 크기로 분쇄하였다.

ABS 수지칩 100 kg 을 폴리우레탄 바인더 30 kg와 혼합하여, 15 mm 두께로 15 시간 경화시켰다. 경화된 블럭의 물성을 하기 표 1 에 나타내었다.

[실시예 4]

재생 폴리에틸렌테레프탈레이트(삼양사: Green PET Flake)를 수거하여 분쇄기로 파쇄하였다. 파쇄된 폴리에틸렌테레프탈레이트 100 kg, 발포제 2 kg, 중탄 25 kg을 혼합기로 혼합하여 압출기에 투입하였다. 평판형태로 압출한 후 냉각하여, 다시 2 차 분쇄기로 5 mm 크기로 분쇄하였다.

폴리에틸렌테레프탈레이트 수지칩 100 kg 을 폴리우레탄 바인더 30 kg 과 혼합하여, 15 mm 두께로 15 시간 경화시켰다. 경화된 블럭의 물성을 하기 표 1 에 나타내었다.

[실시예 5]

폴리우레탄(한국바스프: Elastollan 660D 10U grade)과 LDPE(LG화학: LUTENE-H ME 3500)의 사용품을 수거하여 분쇄기로 파쇄하였다. 파쇄된 폴리우레탄 및 LDPE 각 50 kg, 발포제 2 kg 및 중탄 25 kg를 혼합기로 혼합하여 압출기에 투입하였다. 평판형태로 압출한 후 냉각하여, 다시 2 차 분쇄기로 5 mm 크기로 분쇄하였다.

LDPE 및 폴리우레탄 혼합 수지칩 100 kg 을 폴리우레탄 바인더 30 kg 과 혼합하여, 15 mm 두께로 15 시간 경화시켰다. 경경화된 블럭의 물성을 하기 표 1 에 나타내었다.

[비교 실시예 1]

사용한 폐타이어를 수거하여 분쇄기로 5 mm 크기로 파쇄하였다. 파쇄된 폐타이어칩 100 kg 을 폴리우레탄 바인더 30 kg 과 혼합하여, 15 mm 두께로 15 시간 경화시켰다. 경화된 블럭의 물성을 하기 표 1 에 나타내었다.

[비교 실시예 2]

사용한 폐폴리우레탄을 수거하여 분쇄기로 5 mm 크기로 파쇄하였다. 파쇄된 폐폴리우레탄 100 kg, 발포제 2 kg 및 중탄 25 kg 을 혼합기로 혼합하여 압출기에 투입하였다. 평판형태로 압출한 후 냉각하여, 다시 2 차 분쇄기로 5 mm 크기로 분쇄하였다.

제조된 폐폴리우레탄칩 100 kg 을 폴리우레탄 바인더 30 kg 과 혼합하여, 15 mm 두께로 15 시간 경화시켰다. 경화된 블럭의 물성을 하기 표 1 에 나타내었다.

표 1

비고	충격흡수성(GB)	탄성반발성(SB 계수)	투수성	경도(HS)	인장(MPa)	신장율(%)
실시예1	21	4	5.4	66	7.6	230
실시예2	20	4	5.8	65	7.4	220
실시예3	20	3	5.5	67	7.3	210
실시예4	19	3	5.7	68	7.3	200
실시예5	18	4	5.6	66	7.3	200
비교예1	17	3	5.6	65	7.4	210
비교예2	19	4	5.7	63	7.5	230

1. 충격 흡수성

실시예 1과 3에서 제조된 블록과 두께 15 mm 의 아스팔트 포장면, 흙을 15 mm 두께로 적층한 것, 콘크리트포장면 15 mm 의 두께로 한 것 각각에 골프공을 100 cm 의 높이에서 자연낙하시켜 그 바운드의 높이를 측정하였다.

결과를 GB 계수(충격흡수성)로서 표 2 에 나타내었다.

2. 탄성 반발성

실시예 1과 3에서 제조된 블록에 직경 1 cm 의 강구를 100 cm 의 높이에서 자연낙하시켜 그 바운드의 높이를 측정하였다.

결과를 SB 계수(탄성반발성)로서 표 2 에 나타내었다.

3. 투수성

실시예 1과 3에서 제조된 블록을 흙의 투수성 시험방법과 동일한 방법에 의해 측정하였다.

결과를 투수성으로 표 2 에 나타내었다.

표 2

비고	충격흡수성(GB)	탄성반발성(SB 계수)	투수성
실시예 1	21	4	5.4
실시예 3	20	4	5.5
흙 면	8	6	12.2
아스팔트 포장면	57	3	0.2
시멘트 포장면	64	4	0.3

* 관입저항단위 : Kg, 투수계수는 수치의 10-3크기

본 발명에 의해서, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 스티렌-아크릴로니트릴-부타디엔 터폴리머(이하 ABS 수지), 아크릴 수지, 실리콘 폴리머, 불소수지, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐아세테이트, 폴리카보네이트, 폴리우레탄 및 이들의 혼합물을 포함하는 플라스틱 수지칩과 폴리우레탄 바인더를 포함하는 신규한 탄성포장재가 제공되었다. 또한 신규한 탄성포장재를 제조하는 방법이 제공되었다. 또한 본 발명은 신규한 탄성포장재를 포장재 원료로서 사용하여, 미관 및 기능성이 우수한 시공방법을 제공하는 효과를 갖는다.

Claims (6)

1. 플라스틱 수지칩, 상기 플라스틱 수지칩 100 중량부에 대해서 폴리우레탄바인더 10 - 40 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 포장재.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 플라스틱 수지칩은 플라스틱 수지 30 - 90 중량% 와 석재 분말 10 - 70 중량% 로 이루어진 조성물에 상기 조성물 100 중량부에 대해 발포제 0.1 - 10 중량부를 투입하여 제조되는 것을 특징으로 하는 탄성포장재.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 플라스틱 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 스티렌-아크릴로니트릴-부타디엔 터폴리머(이하 ABS 수지), 아크릴 수지, 실리콘 폴리머, 불소수지, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐아세테이트, 폴리카보네이트, 폴리우레탄 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 탄성 포장재.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 석재분말은 탄산칼슘, 맥반석, 천연옥, 사문옥, 고령토, 세라믹, 일라이트, 게르마늄, 황토, 참숯 및 카본 분말로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 탄성 포장재.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 플라스틱 수지는 신규수지, 재활용 수지, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택된 것임을 특징으로 하는 탄성 포장재.
6. 제 2 항에 있어서, 상기 플라스틱 수지칩은 안료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 포장재.