KR20110019849A

KR20110019849A - 식물성 오일을 이용한 우레탄 칩

Info

Publication number: KR20110019849A
Application number: KR1020090077435A
Authority: KR
Inventors: 김인중
Original assignee: (주)지케이
Priority date: 2009-08-21
Filing date: 2009-08-21
Publication date: 2011-03-02

Abstract

본 발명은 식물성 오일을 이용한 우레탄 칩에 관한 것이다.

본 발명은 식물성 오일 포함 수지 25∼30 중량%; 중탄 30∼50 중량%; 및 폴리우레탄 바인더 25∼30 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물성 오일을 이용한 우레탄 칩을 제공한다.

본 발명에 따르면, 보다 친환경적이고 냄새가 없는 우레탄 칩을 통해 탄성 매트의 제조가 가능하여 발색력을 높이고, 악취를 방지하며, 제조원가를 낮추는 효과를 얻을 수 있다.

식물성 오일, 우레탄 칩, 도로, 바닥재, 탄성 매트

Description

식물성 오일을 이용한 우레탄 칩{URETHANE CHIP USING VEGETABILITY OIL}

본 발명은 우레탄 칩에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 각종 바닥재에 적용되는 우레탄 칩이 식물성 오일을 포함하는 재료를 통해 칩 형태의 고형물로 제조되어 도로 등의 바닥재에 적용될 수 있도록 하는 식물성 오일을 이용한 우레탄 칩에 관한 것이다.

일반적으로, 운동장이나 공원의 트랙 및 필드, 다목적 구장, 산책과 조깅 및 하이킹을 위한 노면 등에는 지면에 닿는 충격을 최소화하면서 일정한 반발력을 이용하여 최대의 운동효과가 발휘되도록 함은 물론, 인체의 관절에 무리가 가지 않도록 하기 위한 탄성 매트 형태의 바닥재가 포장되고 있다.

이와 같은 바닥재는 주로 PVC, 폐타이어, 폐고무 등을 분쇄하여 칩 형태로 만든 분쇄물을 경화제 또는 접착제와 함께 일정한 비율로 교반한 상태에서 이를 필요한 장소에 도포 후 양생시키거나, 교반된 분쇄물을 소정 크기의 패널 형태로 압출 성형하여 현장에서 직접 부착하는 방법 등에 의해 포장된다.

그러나, 이들 대부분의 탄성 매트는 10 메쉬(mesh) 전후 크기의 폐고무(폐 타이어) 칩을 우레탄계 등의 접착제와 혼합하여 열 압축 성형하는 방식으로 제조되 기 때문에 탄성흡수력에 한계가 있어, 결국 보통 2년 내지 4년 동안 사용하면 강도나 내구성이 크게 저하되어 자외선에 의하여 표면이 탈색되거나 부슬부슬 떨어지는 현상이 일어나 제품의 수명이 급격하게 떨어져 보수를 하거나 폐기하고 다시 시공하여야 하는 폐단이 있었다.

이에, 바닥재로서의 탄성을 유지하고 열화를 방지하며 강도 또는 내구성을 향상시키기 위해 바닥재의 구조를 변경하거나 조성면에서 별도의 첨가제를 첨가하는 방법이 다각적으로 제안되고 있다.

일 예로, 바닥재의 표면에 별도의 탄성층을 추가 형성하거나, 섬유 보강제, 또는 골재를 추가하여 바닥재의 강도를 증가하고자 하는 방법이 제안되었으며, 이러한 방법으로 제작 또는 시공된 바닥재의 경우 탄성을 비롯한 강도 또는 내구성은 어느 정도 확보할 수 있었다.

그러나, 바닥재의 주재료로 폐타이어칩을 사용하는 경우 바닥재 시공시 폐타이어칩 자체의 화학 성분에 의해 악취가 발생하여 작업성이 크게 저하된다. 또한 바닥재를 시공한 이후 외부 환경에 의해 폐타이어칩의 열화에 따른 냄새가 심각하게 발생하고, 이는 여름철에 더욱 심각하게 발생하고 있다.

한편, 바닥재의 경우 안료를 사용하여 목적에 적합하도록 다양한 색상 부여도 가능하다.

그러나, 안료는 비, 눈 등 기후적인 요인에 의하여 시간이 경과할수록 고유의 색이 탈색되어, 처음에 의도한 색과는 전혀 다른 색상을 나타내 사용성이 크게 저하되는 문제가 있는 바, 이에 탈색이 덜 발생하는 고가의 안료를 사용하는 방법 이 제안되었으나, 가격 상승이라는 점에서 또 다른 문제가 발생하였다.

본 발명은 상술한 바와 같은 제반 문제점들을 감안하여 이를 해소하고자 창출된 것으로, 식물성 오일을 포함하는 우레탄 칩을 제조하여 탄성 매트와 같은 바닥재의 원료로 사용함으로써 안료의 발색력을 높이고, 악취를 방지하며, 보다 친환경적인 바닥재를 구현할 수 있도록 한 식물성 오일을 이용한 우레탄 칩을 제공함에 그 주된 해결 과제가 있다.

본 발명은 상기한 해결 과제를 달성하기 위한 수단으로, 식물성 오일 포함 수지 25∼30 중량%; 중탄 30∼50 중량%; 및 폴리우레탄 바인더 25∼30 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물성 오일을 이용한 우레탄 칩을 제공한다.

이때, 상기 식물성 오일 포함 수지는 식물성 오일 55∼65 중량%, 프탈산무수물 5∼15 중량%, 아디픽산 5∼15 중량%, 및 트리메틴올프로판 15∼23 중량%를 포함하는 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 식물성 오일은, 상기 식물성 오일은 식물 또는 식물의 씨로부터 추출된 오일로, 팜 오일, 코코넛 오일, 피마자 오일, 포도씨 오일, 호호바 오일, 홍화 오일, 마카데미아너츠 오일, 올리브씨 오일, 및 이들의 혼합 오일로 이루어진 군에서 선택된 1종인 것에도 그 특징이 있다.

아울러, 상기 폴리우레탄 바인더는, 분자량 300∼5000의 폴리에테르폴리올과 디이소시아네이트 화합물과의 반응에 의해 제조된 것에도 그 특징이 있다.

뿐만 아니라, 상기 폴리우레탄 바인더는, PP2000(한국폴리올사) 40-50중량%, GP4000(한국폴리올사) 20-30중량%, PP750(한국폴리올사) 3-5중량%, MDI(디페닐메탄디이소시아네이트) 13-25중량%, TDI(톨루엔디이소시아네이트) 3-5중량%를 포함하는 것에도 그 특징이 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 식물성 오일 포함 수지 25∼30 중량%; 중탄 30∼50 중량%; 및 폴리우레탄 바인더 25∼30 중량%를 포함하여 구성되는 우레탄 칩을 제공한다.

이러한 우레탄 칩은 압축 성형되어 운동장이나 공원의 트랙 및 필드, 다목적 구장, 산책과 조깅 및 하이킹을 위한 노면 등의 탄성 매트(바닥재)로 활용됨으로써 천연 식물성 오일이 포함된 수지로부터 나오는 우수한 발색력과 환경친화적인 사용환경을 고양하고, 내구성이 우수하여 장수명화가 가능한 장점을 가진다.

또한, 이와 같이 제조된 바닥재는 골프장, 골프연습장, 헬스장, 무용장, 체육관, 수영장, 에어로빅장, 레저 스포츠장, 경마장, 농구장, 족구장, 인라인 스케이트장을 비롯하여 베란다, 사무실, 전시장, 공장, 학교복도는 물론 보행로, 육교, 공공시설, 휴게실, 고속도로 휴게소에도 사용되고, 공원, 조깅코스, 자전거 전용도로, 산책로, 고가도로, 보행로, 승강장(버스,택시)에도 사용되며, 더하여 안전시설(유아, 어린이, 노약자, 장애인)과 아파트, 어린이놀이터, 보육시설 등에 사용될 수 있다.

이때, 상기 식물성 오일을 포함하는 수지는 식물성 오일 55∼65 중량%, 프탈산무수물 5∼15 중량%, 아디픽산 5∼15 중량%, 및 트리메틴올프로판 15∼23 중량%를 포함하는 수지로서, 점도가 낮아 사용하기 편리하고, 인체에 무해하여 친환경적이며, 안료에 의한 발색력을 유지하기 위한 코팅재로서의 특징을 가진다.

이러한 식물성 오일을 포함하는 수지를 25중량% 미만으로 첨가하게 되면 침투력과 발색력이 떨어지고, 30중량%를 초과하여 첨가되게 되면 점도가 높아져 사용하기 불편하므로 상기 범위로 한정되어야 한다.

여기에서, 상기 식물성 오일은 숙성되는 과정에서 천연 글리세린이 생성되며, 자체 내 지방산을 포함하고 있어, 바닥재로 사용되는 우레탄 칩의 표면에 코팅되어 얇은 막을 형성하여 이들의 산화를 방지하고, 열화에 의해 발생하는 악취를 저감시켜 바닥재의 수명을 증가시킨다.

이러한 식물성 오일로는 식물 또는 식물의 씨로부터 추출된 오일이 가능하며, 일예로 팜 오일, 코코넛 오일, 피마자 오일, 포도씨 오일, 호호바 오일, 홍화 오일, 마카데미아너츠 오일, 올리브씨 오일, 및 이들의 혼합 오일로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하다.

뿐만 아니라, 상기 식물성 오일은 또한 다양한 색상을 발현하고자 첨가하는 안료의 표면에 코팅되어 발색성을 높여 바닥재의 시인성을 크게 향상시키기도 한다.

이때, 프탈산무수물(phthalic anhydride)은 플라스틱 가소제로 사용되며, 승화성이 있고, 물에 약간 녹는 성질을 가지며; 아디픽산(Adipic Acid)은 유기산의 하나로서 자연계에서는 첨채(사탕무우) 등의 식물에 함유되어 있고, 주로 유화제, 안정제, pH조정제, 향료고정제 등으로 쓰인다.

아울러, 트리메틴올프로판은 알콜계 성분으로, 가교제로 사용되며, 본 발명에서는 신율을 조절하기 위해 사용된다.

한편, 본 발명에 따른 우레탄 칩에는 중탄이 30-50중량% 함유된다.

상기 중탄은 탄산칼슘(CaCO₃)제로서, 우레탄 칩 제조시, 필러(filler)로 사용된다.

이때, 전체 조성에 대하여, 30∼50 중량%이 사용될 수 있는데 중탄이 30 중량% 미만이면, 물성은 우수하나 단가가 상승되고, 50 중량% 이상인 경우는 물성이 급격히 떨어지게 되므로 상기 범위로 한정하여야 한다.

다른 한편, 본 발명에 따른 우레탄 칩에는 폴리우레탄 바인더가 25∼30 중량% 함유된다.

상기 폴리우레탄 바인더는 결합제(바인더) 역할을 위해 첨가되는 것으로, 이를테면 우레탄의 발포기공에 침투하여 압축 성형시 접착성을 높여주게 된다.

이를 위해, 본 발명에서는 폴리우레탄 바인더를 25~30중량% 첨가하여야 하는데, 25중량% 미만으로 첨가되면 접착성이 떨어지고, 30중량%를 초과하게 되면 점도 가 증가되어 성형성이 급격히 저하되므로 상기 범위로 첨가되어야 한다.

이때, 상기 폴리우레탄 바인더는 PP2000(한국폴리올사) 40-50중량%, GP4000(한국폴리올사) 20-30중량%, PP750(한국폴리올사) 3-5중량%, MDI(디페닐메탄디이소시아네이트) 13-25중량%, TDI(톨루엔디이소시아네이트) 3-5중량%로 조성됨이 바람직하다.

특히, 상기 폴리우레탄 바인더는 분자량 300∼5000의 폴리에테르폴리올과 디이소시아네이트 화합물과의 반응에 의해 제조되도록 함이 본 발명 탄성 매트 제조용 우레탄 칩 바인더로서의 기능을 극대화시키는데 가장 바람직하다.

이하, 실시예에 대하여 설명한다.

[실시예]

본 발명에 따른 우레탄 칩의 특성을 확인하기 위하여 하기한 표 1과 같은 조성으로 발명재 및 비교재 시료(탄성 매트)를 제조하였다.

구분	폐타이어 칩	우레탄 칩
구분	폐타이어 칩	식물성 오일 수지	중탄	폴리우레탄 바인더
발명재1	-	25%	50%	25%
발명재2	-	30%	40%	30%
기존재	100%	-	-	-
비교재1	-	40%	20%	40%
비교재2	-	10%	80%	10%

(이때, 성분조성은 모두 중량%이다.)

그리고, 상기 표 1과 같은 성분 조성으로 이루어진 각 시료를 가혹조건(혹서기의 평균 일조량의 1.5배)에 8시간, 16시간, 32시간 집중적으로 노출시켜 매트의 부풀림과 악취 발생 여부를 테스트 하였고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.

구분	8시간 노출		16시간 노출		32시간 노출
구분	부풀음	악취	부풀음	악취	부풀음	악취
발명재1	×	×	×	×	×	×
발명재2	×	×	×	×	×	×
기존재	×	○	○	○	○	○
비교재1	×	×	○	×	○	×
비교재2	○	×	○	×	○	×

실험결과, 상기 표 2에서와 같이 발명재1,2의 경우 바닥재 시편 모두는 가혹조건에서 장시간 노출되었음에도 불구하고 부풀음은 물론 악취가 전혀 발생하지 않았다.

반면에, 기존재는 16시간이 경과한 시점부터 부풀어 오르기 시작했고, 악취는 8시간에서부터 발생하였으며, 비교재의 경우 폴리우레탄 바인더가 미량 첨가된 비교재2는 조기 부풀음이 일어났으나 비교재1은 16시간이 경과한 시점부터 부풀음이 일어났다. 그러나, 비교재1,2 모두 악취는 발생하지 않았다.

이와 같은 실험을 통해, 본 발명에 따른 우레탄 칩이 기존 폐타이어칩을 충분히 대체할 수 있을 것으로 판단되었으며, 가격면에서도 발포성을 가진 우레탄을 활용한다면 저렴한 비용으로 제조할 수 있을 것으로 기대된다.

Claims

식물성 오일 포함 수지 25∼30 중량%;

중탄 30∼50 중량%; 및

폴리우레탄 바인더 25∼30 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물성 오일을 이용한 우레탄 칩.
청구항 1에 있어서,

상기 식물성 오일 포함 수지는

식물성 오일 55∼65 중량%,

프탈산무수물 5∼15 중량%,

아디픽산 5∼15 중량%, 및

트리메틴올프로판 15∼23 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물성 오일을 이용한 우레탄 칩.
청구항 2에 있어서,

상기 식물성 오일은,

상기 식물성 오일은 식물 또는 식물의 씨로부터 추출된 오일로, 팜 오일, 코코넛 오일, 피마자 오일, 포도씨 오일, 호호바 오일, 홍화 오일, 마카데미아너츠 오일, 올리브씨 오일, 및 이들의 혼합 오일로 이루어진 군에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 식물성 오일을 이용한 우레탄 칩.
청구항 1에 있어서,

상기 폴리우레탄 바인더는,

분자량 300∼5000의 폴리에테르폴리올과 디이소시아네이트 화합물과의 반응에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 식물성 오일을 이용한 우레탄 칩.
청구항 4에 있어서,

상기 폴리우레탄 바인더는,

PP2000(한국폴리올사) 40-50중량%,

GP4000(한국폴리올사) 20-30중량%,

PP750(한국폴리올사) 3-5중량%,

MDI(디페닐메탄디이소시아네이트) 13-25중량%,

TDI(톨루엔디이소시아네이트) 3-5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물성 오일을 이용한 우레탄 칩.