KR20200012088A - 폴리머 콘크리트 포장재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 폴리머 콘크리트 포장재 - Google Patents

Abstract

폴리머 콘크리트 포장재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 폴리머 콘크리트 포장재가 제공된다. 구체적으로, 가열된 화강토에 열가소성 폴리우레탄 수지를 첨가하여 상기 가열된 화강토에 상기 열가소성 폴리우레탄 수지가 용융 접착된 화강토-수지 혼합층을 형성한 후, 상기 화강토-수지 혼합층에 강성강화골재 및 바인더를 투입하여 상기 화강토-수지 혼합층의 일면에 강성강화골재층을 형성함으로써, 화강토-수지 혼합층의 탄성, 표면경도 및 화강토를 통한 강도를 적정하게 유지하면서도, 포장재 전체의 강성을 높여 다양한 마감 포장재 또는 바닥 포장재로 적극 활용될 수 있다.

Description

폴리머 콘크리트 포장재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 폴리머 콘크리트 포장재{MANUFACTURING METHOD OF POLYMER CONCRETE PAVEMENT MATERIAL AND THE POLYMER CONCRETE PAVEMENT MATERIAL THEREBY}

본 발명은 폴리머 콘크리트 포장재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 폴리머 콘크리트 포장재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가열시킨 화강토에 열가소성 폴리우레탄 수지가 용융접착된 화강토-수지 혼합층에 열가소성 수지와 열경화성 수지로 이루어진 바인더 및 강성강화골재를 포함하는 강성강화골재층을 형성시킨, 강성(stiffness)이 강화된 폴리머 콘크리트 포장재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 폴리머 콘크리트 포장재에 관한 것이다.

종래의 콘크리트 포장재는 공원 산책로, 보도, 자전거 도로, 또는 체육시설 등의 바닥 포장재나 마감 포장재로 사용하는 경우 강도는 강하지만 탄성력이 거의 없어, 조깅 및 산책시 보행충격이 포장재에 흡수되지 않고 보행자에게 그대로 전달되어 안전사고를 유발하였다. 또한, 종래의 콘크리트 포장재는 함유된 콘크리트로부터 포름알데히드(formaldehyde) 등의 유해성분이 방출되어 사용자에게 불쾌감을 주거나 건강에 악영향을 끼치는 문제점이 있었다. 이에, 탄성이 우수하면서도 친환경적인 포장재에 대한 수요가 증가되면서 폴리머 콘크리트 포장재에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.

구체적으로, 폴리머 콘크리트 포장재(polymer concrete pavement material)는 고분자 화학구조를 갖는 폴리머를 결합재로 사용한 폴리머 콘크리트 복합체를 이용한 포장재를 말한다. 상기 폴리머 콘크리트 복합체는 결합재로 사용되는 폴리머의 높은 접착성을 이용하여 타일, 금속, 또는 화강토 등의 다양한 건설재료를 포장재로 제조할 수 있다. 또한, 종래의 콘크리트 포장재에 비해 휨 강도, 압축 강도 또는 탄성지수를 향상시킬 수 있어, 최근 대체포장재로 많이 활용되고 있다.

한편, 화강토(또는, 마사토)는 화강암이 풍화하여 모래로 변한 흙을 말하는 것으로, 화강토가 지닌 고유의 탄성을 통해 포장재에 가해지는 충격의 일부를 흡수시킬 수 있다. 그러나, 화강토는 입자크기가 일정하지 않아 이를 접착재와 혼합하여 폴리머 콘크리트 포장재로 제조하는 경우, 화강토와 화강토 사이의 공극에 접착재를 골고루 분산시키기 어려우며, 완성된 포장재의 질감이 거친 문제점이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 출원인은 화강토를 일정 범위의 온도로 가열한 후, 결합재로 열가소성 폴리우레탄(thermoplastic polyurethane, TPU) 수지를 사용하여 수지와 화강토를 용융 접착시킴으로써, 화강토 사이에 접착재를 고르게 분산시킬 수 있는 "친환경 마감 포장재 및 그 제조방법(대한민국 등록특허 제10-1728364호)를 개발하였다.

전술된 친환경 마감 포장재는 탄성이 우수하며 화강토 및 고르게 분산하며 접착된 수지로 인해 포장재의 경도가 향상되었으나, 다양한 장소에서의 바닥 포장재나 마감 포장재로 활용되기 위해서는 강성(stiffness) 향상이 요구되었다. 이와 관련한 선행기술(대한민국 등록특허 제10-1284883호)은 섬유 재질의 인장 보강재를 격자 또는 벌집 형태로 적층시킨 마사토 흙 바닥재에 대해 개시하고 있다. 하지만, 격자 형상 또는 벌집 형상으로 섬유재를 성형하여 인장 보강재를 제조하고 이를 배치하는 공정이 수반되므로, 공정시간 및 공정비용이 증가하는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-1728364호 대한민국 등록특허 제10-1284883호

상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 포장재의 일면은 탄성, 표면 경도 및 매끄러운 질감을 유지하면서도, 포장재 전체의 강성을 높인 폴리머 콘크리트 포장재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 폴리머 콘크리트 포장재를 제공하는 데에 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 측면은, 화강토가 150 내지 300℃의 온도를 갖도록 가열하는 가열단계, 상기 가열단계에서 가열된 화강토에 열가소성 폴리우레탄 수지를 첨가하여 화강토-수지 혼합층을 형성하는 단계 및 상기 화강토-수지 혼합층의 일면에 열가소성 수지와 열경화성 수지로 이루어진 바인더 및 강성강화골재를 포함하는 강성강화골재층을 형성하는 단계를 포함하는 것으로, 상기 강성강화골재층 형성 단계에서, 상기 화강토-수지 혼합층에 함유된 열가소성 폴리우레탄 수지와 상기 강성강화골재층의 열가소성 수지의 화학적 결합을 통해 상기 화강토-수지 혼합층에 상기 강성강화골재층이 접착되는 것을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트 포장재의 제조방법을 제공할 수 있다.

상기 화강토-수지 혼합층 형성시, 상기 열가소성 폴리우레탄 수지는 상기 가열된 화강토의 열에 의해 용융되면서 상기 가열된 화강토와 혼합 접착되는 것일 수 있다.

상기 바인더는 상기 화강토-수지 혼합층의 잠열에 의해 용융되고, 상기 용융된 바인더는 상기 강성강화골재와 혼합 접착되면서 상기 화강토-수지 혼합층에 함유된 열가소성 폴리우레탄 수지와 접촉되는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 강성강화골재층 전체 중량에 대하여, 상기 바인더로는 10 내지 15중량%의 열경화성 수지 및 10 내지 15중량%의 열가소성 수지를 첨가하고, 상기 강성강화골재로는 70 내지 80중량%의 화강토를 첨가할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 화강토-수지 혼합층의 타면에 표면 경도를 강화시키는 에폭시(epoxy) 코팅층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 다른 측면은, 화강토와 상기 화강토를 둘러싸며 혼합접착된 화강토-수지 혼합층 및 상기 화강토-수지 혼합층의 일면에 접착하여 구비된, 열가소성 수지와 열경화성 수지로 이루어진 바인더 및 강성강화골재가 혼합접착된 강성강화골재층을 포함하는 것으로, 상기 화강토-수지 혼합층에 함유된 열가소성 폴리우레탄 수지와 상기 강성강화골재층의 열가소성 수지의 화학적 결합을 통해 상기 화강토-수지 혼합층에 상기 강성강화골재층이 접착된 것을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트 포장재를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 강성강화골재층은 상기 강성강화골재층의 전체 중량에 대하여, 상기 바인더로는 10 내지 15중량%의 열경화성 수지 및 10 내지 15중량%의 열가소성 수지가 포함되고, 상기 강성강화골재로는 70 내지 80중량%의 화강토가 포함되는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 폴리머 콘크리트 포장재는 상기 화강토-수지 혼합층의 타면에 표면 경도를 강화시키는 에폭시 코팅층을 더 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 폴리머 콘크리트 포장재의 제조방법은 강성강화골재층 형성시 열가소성 수지를 바인더로 사용하여, 상기 열가소성 수지와 화강토-수지 혼합층에 함유된 열가소성 폴리우레탄 수지와 화학적 결합을 통해 접착강도를 높일 수 있다.

또한, 강성강화골재층 형성시 바인더에 포함된 열경화성 수지를 통해 강성강화골재층의 강도를 높임으로써, 본 발명의 폴리머 콘크리트 포장재의 강성을 용이하게 향상시킬 수 있다.

아울러, 본 발명은 별도의 보강재의 삽입이 수반되지 않고, 화강토-수지 혼합층의 잠열을 이용하여 강성강화골재층을 접착시키는 간단한 공정으로, 제조 공정수율의 증가 및 제조비용 절감 효과를 가질 수 있다.

또한, 본 발명의 폴리머 콘크리트 포장재는 화강토-수지 혼합층의 탄성, 표면경도 및 화강토를 통한 강도를 적정하게 유지하면서도, 포장재 전체의 강성을 높여 다양한 마감 포장재 또는 바닥 포장재로 적극 활용될 수 있다.

다만, 발명의 효과는 상기에서 언급한 효과로 제한되지 아니하며, 언급되지 않은 또 다른 효과들을 하기의 기재로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1 은 본 발명의 폴리머 콘크리트 포장재의 제조방법을 설명하기 위해 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서 화강토-수지 혼합층의 타면에 에폭시 코팅층을 형성한 모습을 나타낸 이미지이다.
도 3은 본 발명의 폴리머 콘크리트 포장재의 제조방법으로 제조된 폴리머 콘크리트 포장재의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에서 제조된 폴리머 콘크리트 포장재의 모습을 나타낸 이미지이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시 예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나, 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참고번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

폴리머 콘크리트 포장재의 제조방법

본 발명의 일 측면은, 화강토가 150 내지 300℃의 온도를 갖도록 가열하는 가열단계, 상기 가열단계에서 가열된 화강토에 열가소성 폴리우레탄 수지를 첨가하여 화강토-수지 혼합층을 형성하는 단계 및 상기 화강토-수지 혼합층에 열가소성 수지와 열경화성 수지로 이루어진 바인더 및 강성강화골재를 포함하는 강성강화골재층을 형성하는 단계를 포함하는 것으로, 상기 강성강화골재층 형성 단계에서, 상기 화강토-수지 혼합층에 함유된 열가소성 폴리우레탄 수지와 상기 강성강화골재층의 열가소성 수지의 화학적 결합을 통해 상기 화강토-수지 혼합층에 상기 강성강화골재층이 접착되는 것을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트 포장재의 제조방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 폴리머 콘크리트 포장재의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 1을 참조하면, 먼저, 화강토를 준비하여 상기 화강토를 150 내지 300℃의 온도를 갖도록 가열시킬 수 있다(S100).

화강토는 통상적으로 마사토라고 칭해지기도 하며, 입자가 굵어 다른 골재에 비해 강도가 우수하며, 탁월한 통기성과 보습을 가지고 있어 표면 배수가 양호하다. 또한, 화강토가 지닌 고유의 자연적인 질감 및 색상을 통해 주위 환경과 조화를 이루어 낼 수 있어, 도로 포장재 뿐만 아니라 최근 각광받고 있는 친환경 주거단지나 조경시설의 마감 포장재로 적용분야를 확대시킬 수 있다. 아울러, 화강토는 가격이 저렴하며, 성형하기에 용이한 특징이 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 화강토를 가열시키기 이전에, 상기 화강토를 건조시켜 상기 화강토에 잔존하는 수분을 제거하는 건조단계를 추가적으로 수행하여 화강토를 준비할 수 있다. 구체적으로, 상기 건조단계는 준비된 화강토를 50 내지 60℃의 온도에서 1시간 내지 2시간 정도 가열하여 수행하는 것일 수 있다. 상기 건조단계는 상기 S100 단계에서 화강토를 고온으로 가열시키는 과정에서 수분이 급속하게 증발되어 화강토의 구조가 붕괴되는 것을 방지시킬 수 있다.

상기 S100 단계는, 준비된 화강토를 가열가능한 용기에 투입하고 이를 급속 가열시켜, 상기 용기에 수용된 화강토가 150 내지 300℃의 온도를 갖도록 가열하는 것일 수 있다. 이는, 후술하는 S200 단계에서 열가소성 폴리우레탄 수지와의 용융 접착시, 열가소성 폴리우레탄 수지가 화강토 사이의 공극으로 골고루 분산되어 상기 화강토와 효과적으로 혼합되며 접착시키기 위함일 수 있다. 또한, 형성된 화강토-수지 혼합층의 일면에 높은 경도와 거칠기가 낮은 매끄러운 질감을 갖는 표면을 형성시키기 위함일 수 있다.

구체적으로, 상기 화강토가 150℃ 미만의 온도를 갖도록 가열되는 경우, 상대적으로 열전달계수가 낮은 화강토로 인해 후술하는 S200 단계에서 첨가되는 열가소성 폴리우레탄 수지가 용이하게 용융되지 않아, 상기 용기 내에 수용된 화강토의 하단까지 분산되기 어려울 수 있다. 또한, 상기 화강토가 300℃를 초과하는 온도를 갖도록 가열되는 경우, 120℃의 내열성을 갖는 열가소성 폴리우레탄 수지가 연소되어 접착재로 기능하기 어려울 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 S100 단계는, 상기 화강토가 200 내지 250℃의 온도를 갖도록 가열하는 것일 수 있다.

도 1을 참조하면, 상기 가열단계에서 가열된 화강토에 열가소성 폴리우레탄 수지를 첨가하여 상기 열가소성 폴리우레탄 수지가 용융 접착된 화강토-수지 혼합층을 형성할 수 있다(S200).

상기 열가소성 폴리우레탄 수지(TPU)는 인체에 무해한 무독성 소재로 친환경적이며, 내후성, 내마모성 및 고탄성의 특징을 가지고 있어 형성된 화강토-수지 혼합층에 탄성력을 높일 수 있다.

구체적으로, 상기 열가소성 폴리우레탄 수지는 상기 가열된 화강토의 열에 의해 용융되면서 상기 가열된 화강토와 혼합되어 접착되는 것일 수 있다. 즉, 고온으로 가열된 상기 화강토는 서서히 냉각하므로, 상기 화강토에 첨가된 열가소성 폴리우레탄 수지는 상기 화강토로부터 장시간 열을 받으며 용이하게 용융되어, 용기 내에 수용된 화강토의 상층부 부터 하층부까지 수지의 흐름성을 유지하며 화강토와 접착되는 것일 수 있다. 상술한 방법으로 접착된 상기 화강토-수지 혼합층의 일면(가열된 화강토와 용기가 접촉된 바닥면)은 상기 용융된 열가소성 폴리우레탄 수지와 화강토가 혼합 접착된 후 경화되어, 표면 거칠기가 매우 낮은 매끄러운 질감, 높은 표면 경도 및 고탄성을 갖는 표면을 가질 수 있다. 이러한 화강토-수지 혼합층의 바닥면은 최종제품인 포장재의 제품표면으로 적용하면, 포장재로 사용시 발생하는 긁기, 절단 또는 마모에 대한 저항력을 높일 수 있어, 기존 포장재의 안전사고나, 파손위험에 대한 문제점을 해결할 수 있다.

상기 가열된 화강토에 첨가하는 열가소성 폴리우레탄 수지의 첨가량은 후술하는 S300 단계에서의 강성강화골재층과의 접착을 위해 조절될 수 있다. 구체적으로, 상기 열가소성 폴리우레탄 수지의 첨가량은, 가열된 화강토의 양에 비례할 수 있으며, 실시예에 따라, 가열된 화강토와 충분히 혼합 접착된 후 상기 화강토-수지 혼합층의 일면에 상기 열가소성 폴리우레탄 수지의 일부가 잔류될 정도로 첨가되는 것일 수 있다.

도 1을 참조하면, 상기 화강토-수지 혼합층의 일면에 열가소성 수지와 열경화성 수지로 이루어진 바인더 및 강성강화골재를 포함하는 강성강화골재층을 형성할 수 있다(S300).

일반적으로 강성이란 물체가 힘을 받을 때의 모양이나 부피 변형에 대한 저항성을 의미한다. 본 발명의 폴리머 콘크리트 포장재는 S300 단계를 통해 강성강화골재층을 형성함에 따라 상기 화강토-수지 혼합층의 탄성, 경도 및 화강토를 통한 강도를 적정하게 유지하면서도, 포장재 전체의 강성을 높여 다양한 마감 포장재 또는 바닥 포장재로 사용하고자 함에 있다.

상기 강성강화골재는 상기 화강토-수지 혼합층에 강성을 부여할 수 있는 다양한 골재를 의미하는 것으로, 강성을 강화시킬 수 있는 골재이면 다양하게 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 강성강화골재는 화강토, 규사, 자갈, 점토, 쇄석, 납석, 사문석, 세라믹 골재 및 목재 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 강성강화골재는 화강토를 사용하는 것일 수 있다.

상기 열경화성 수지 및 열가소성 수지를 포함하는 바인더는 상기 강성강화골재와 혼합되어 상기 강성강화골재를 접착시켜 강성강화골재층을 형성시키는 결합재로, 상기 강성강화골재층을 상기 화강토-수지 혼합층과 접착시키는 기능 또한 수행할 수 있다. 구체적으로, 상기 바인더는 상기 화강토-수지 혼합층의 잠열에 의해 용융되고, 상기 용융된 바인더는 상기 강성강화골재와 혼합 접착되면서 상기 화강토-수지 혼합층에 함유된 열가소성 폴리우레탄 수지와 접촉되는 것일 수 있다.

이 때, 상기 화강토-수지 혼합층에 함유된 열가소성 폴리우레탄 수지와 상기 바인더로 사용하는 열가소성 수지가 화학적으로 결합하면서 상기 강성강화골재층이 상기 화강토-수지 혼합층에 강하게 접착된다. 또한, 상기 바인더에 포함된 열경화성 수지는 상기 열가소성 수지와 함께 상기 강성강화골재에 혼합접착되면서, 형성되는 강성강화골재층의 강도를 증가시키는 기능을 수행할 수 있다.

상세하게는, 상기 열경화성 수지는 상기 강성강화골재층에 굴곡탄성률을 높여 상기 강성강화골재층을 탄탄하게 만들며, 내수성 및 내약품성 또한 높일 수 있다. 상기 열경화성 수지는 기존의 골재 결합재 또는 접착제로 사용되는 물질을 모두 사용할 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 상기 열경화성 수지는 우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 비닐에스테르계 수지, 불포화폴리에스테르계 수지 및 멜라민계 수지로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

또한, 상기 열가소성 수지는 작업의 수율성을 위하여 상기 열경화성 수지와 함께 첨가되는 것일 수 있다. 상기 열가소성 수지는 기존의 골재 결합재 또는 접착제로 사용되는 물질을 모두 사용할 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 상기 열가소성 수지는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리아미드(PA), 폴리스티렌(PS), 폴리카보네이트(PC), 폴리염화비닐(PVC), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 천연 고무 및 합성 고무 중에서 선택되는 어느 하나를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 강성강화골재층을 형성하는 단계는, 상기 강성강화골재층 전체 중량에 대하여 상기 바인더로는 10 내지 15중량%의 열경화성 수지 및 10 내지 15중량%의 열가소성 수지를 첨가하고, 상기 강성강화골재로는 70 내지 80중량%의 화강토를 첨가하는 것일 수 있다.

구체적으로, 상기 바인더의 첨가량이 20 중량% 미만이거나 상기 강성강화골재가 80 중량%를 초과하는 경우, 강성강화골재 사이의 공극을 충분히 채우지 못해 접착력이 약해져 강성강화층으로써의 효과가 낮아질 수 있다. 또한, 상기 바인더의 첨가량이 30 중량%를 초과하거나 상기 강성강화골재가 70 중량% 미만인 경우, 상기 강성강화골재와 상기 바인더가 혼합된 혼합물이 묽어져 상기 강성강화골재 중에서 상대적으로 입자가 큰 큰 골재들이 강성강화골재층 아래로 몰리게 되는 불균형한 형태로 경화될 수 있다.

아울러, 상기 바인더로써 첨가되는 열가소성 수지와 열경화성 수지는 각각 10 내지 15중량%의 일정 비율로 함께 사용되는 것으로, 전술된 바와 같이 열가소성 수지는 강성강화골재의 결합재로서의 기능 뿐만 아니라, 접촉되는 화강토-수지 혼합층에 함유된 열가소성 폴리우레탄 수지와의 화학적 결합을 통해 화강토-수지 혼합층과 강성강화골재층의 강한 접착을 위해 강성강화골재의 비율에 비례하여 10 내지 15중량% 범위로 첨가되는 것일 수 있다. 또한, 열경화성 수지의 경화시 단단한 특성과 높은 접착성을 이용하여 제조하고자 하는 강성강화골재층의 강도 및 내마모성 등의 물성을 향상시키면서, 열경화성 수지 사용에 따른 환경문제를 절감시키고, 작업성 향상을 이루기 위해 10 내지 15중량% 범위로 첨가되는 것일 수 있다.

실시예에 따라, 상기 강성강화골재층을 형성하는 단계 이전에, 상기 화강토-수지 혼합층의 일면에는 경화되지 않은 상기 열가소성 폴리우레탄 수지가 표층에 잔류할 수 있으며, 상기 강성강화골재층 형성시 상기 잔류하고 있는 열가소성 폴리우레탄 수지에 상기 강성강화골재 및 상기 바인더 내 열가소성 수지가 혼합 접착되는 것일 수 있다. 이에, 강성강화골재층은 상기 화강토-수지 혼합층과 더욱 밀접하게 접착될 수 있다. 즉, 본 발명은 화강토를 가열시켜 가열된 화강토의 열을 이용하여 열가소성 폴리우레탄 수지를 용이하게 용융시켜 혼합 접착시킨 후, 가열된 화강토의 잠열을 이용하여 상기 화강토-수지 혼합층의 일면에 잔류하는 열가소성 폴리우레탄 수지가 경화되는 것을 지연시킬 수 있다. 이렇게 경화되지 않은 열가소성 폴리우레탄 수지를 이용하여 상기 화강토-수지 혼합층의 일면에 접착되는 상기 강성강화골재층과 상기 화강토-수지 혼합층 사이의 접착력을 더욱 강화시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 열가소성 폴리우레탄 수지의 첨가량에 따라 상기 화강토-수지 혼합층을 형성한 후, 상기 화강토-수지 혼합층의 일면에 열가소성 폴리우레탄 수지가 잔류되지 않을 수 있으며, 이러한 경우 상기 강성강화골재층 형성시 용융된 바인더가 화강토-수지 혼합층에 접촉되어 흘러내리면서 상기 화강토-수지 혼합층을 구성하는 화강토 사이에 함유된 열가소성 폴리우레탄 수지와 화학적 결합하는 것일 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 폴리머 콘크리트 포장재의 제조방법은 별도의 보강재의 삽입이 수반되지 않고, 화강토-수지 혼합층의 잠열을 이용하여 강성강화골재층을 접착시키는 간단한 공정으로, 제조공정 수율의 증가 및 제조비용 절감 효과를 가질 수 있다.

실시예에 따라, 상술한 화강토-수지 혼합층 및 강성강화골재층으로 이루어진 포장재 모재를 용기에서 회수하여 성형하고자 하는 형상의 틀에 투입한 후, 프레스(press) 및 롤러(roller) 등을 이용하여 가압 또는 경화시켜 성형하는 공정을 추가적으로 수행할 수 있다. 이러한 성형공정을 통해 원하는 형태와 두께를 갖는 포장재로 용이하게 제조할 수 있어, 활용분야를 확대시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 폴리머 콘크리트 포장재의 제조방법은 상기 화강토-수지 혼합층의 타면에 표면 경도를 강화시키는 에폭시 코팅층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 화강토-수지 혼합층의 타면에 에폭시 코팅층을 형성하는 방법은 통상의 코팅방법을 모두 사용할 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 에폭시 코팅층 형성방법으로는 침지법, 분무코팅법 또는 슬롯(slot) 코팅법 등이 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

실시예에 따라, 상기 에폭시 코팅층 형성단계는 상기 화강토-수지 혼합층 형성 단계 이후에 수행할 수 있다. 또는, 상기 강성강화골재층 형성 단계 이후에 수행하거나, 전술된 성형단계 이후에 수행할 수도 있다. 상기 화강토-수지 혼합층의 타면은 상기 화강토-수지 혼합층에 접착된 강성강화골재층이 형성되지 않은 상기 화강토-수지 혼합층의 일면을 의미할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에서 화강토-수지 혼합층의 타면에 에폭시 코팅층을 형성한 모습을 나타낸 이미지이다.

도 2를 참조하면, 상기 에폭시 코팅층(300)은 상기 화강토-수지 혼합층(100)의 타면에 형성된 매끄러운 질감을 갖는 표면 상부에 형성되는 것일 수 있다. 상기 에폭시 코팅층(300)은 제품 표면으로 사용될 상기 화강토-수지 혼합층(100)의 타면 상에 형성되어, 포장재의 표면 경도 강화 뿐만 아니라, 내마모성을 향상 및 광택을 통해 포장재의 심미감 또한 증가시킬 수 있다.

폴리머 콘크리트 포장재

본 발명의 다른 측면은, 화강토와 상기 화강토를 둘러싸며 혼합접착된 화강토-수지 혼합층 및 상기 화강토-수지 혼합층의 일면에 접착하여 구비된, 열가소성 수지와 열경화성 수지로 이루어진 바인더 및 강성강화골재가 혼합접착된 강성강화골재층을 포함하는 것으로, 상기 화강토-수지 혼합층에 함유된 열가소성 폴리우레탄 수지와 상기 강성강화골재층의 열가소성 수지의 화학적 결합을 통해 상기 화강토-수지 혼합층에 상기 강성강화골재층이 접착된 것을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트 포장재를 제공할 수 있다.

상기 화강토-수지 혼합층 및 이의 일면에 형성된 상기 강성강화골재층에 관해서는 앞서 상술한 "폴리머 콘크리트의 제조방법" 항목에서 설명한 바와 동일할 수 있다. 이에, 본 발명의 폴리머 콘크리트 포장재는 "폴리머 콘크리트의 제조방법"항목의 설명을 원용하여 상세한 설명은 생략하도록 하고, 이하에서는 상기 폴리머 콘크리트 포장재의 특이적인 구성에 대해서 설명할 수 있다.

도 3은 본 발명의 폴리머 콘크리트 포장재의 제조방법으로 제조된 폴리머 콘크리트 포장재의 구조를 나타낸 모식도이다.

도 3을 참조하면, 상기 화강토-수지 혼합층(100)은 결합재로 사용된 수지(열가소성 폴리우레탄 수지)가 화강토와 화강토 사이의 공극을 메우면서 화강토를 둘러싸며 화강토와 접착되어 있는 구조일 수 있다. 상기 화강토-수지 혼합층의 일면은 상기 화강토를 둘러싼 수지에 의해 평탄하고 매끄러운 표면을 가질 수 있으며, 화강토를 통해 높은 표면경도를 가질 수 있다. 또한, 상기 화강토-수지 혼합층은 탄성이 좋아 휨 강도가 우수하고, 자연 친화적인 색감과 질감을 나타낼 수 있다. 도 3에 도시된 상기 화강토-수지 혼합층(100)의 일면은 화강토를 둘러싼 수지에 의해 얇고 거칠기가 매우 낮은 매끄러운 면인 구조를 도식화한 것이므로, 상기 화강토-수지 혼합층(100)의 일면을 구성하는 수지가 별도의 두께를 갖는 것을 의미하지는 않는다.

상기 강성강화골재층(200)은 상술한 상기 화강토-수지 혼합층(100)의 매끄러운 면이 아닌, 상대적으로 거칠기가 있는 상기 화강토-수지 혼합층(100)의 면에 접착하여 구비되는 것일 수 있다. 상기 강성강화골재층(200)은 강성강화골재와 바인더가 혼합접착된 혼합층으로, 상기 화강토-수지 혼합층(100)의 일면에도 밀접하여 접착된 구조를 가질 수 있다. 상기 화강토-수지 혼합층(100)과 상기 강성강화골재층(200)의 접착은 상기 강성강화골재층(200) 형성시 첨가한 열가소성 수지와 상기 화강토-수지 혼합층(100)에 함유된 열가소성 폴리우레탄 수지의 화학적 결합에 따른 것으로, 강한 접착력을 나타낼 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 강성강화골재층은 상기 강성강화골재층의 전체 중량에 대하여, 상기 바인더로는 10 내지 15중량%의 열경화성 수지 및 10 내지 15중량%의 열가소성 수지가 포함되고, 상기 강성강화골재로는 70 내지 80중량%의 화강토가 포함되는 것일 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에서 제조된 폴리머 콘크리트 포장재를 나타낸 이미지이다. 도 4를 참조하면, 상기 화강토-수지 혼합층(100)의 일면이 화강토를 둘러싼 수지가 고르게 얇은 면을 형성하고 있어, 거칠기가 매우 작은 매끄러운 표면을 갖는 것을 확인할 수 있다. 또한, 상기 화강토-수지 혼합층(100)의 타면에는 상기 강성강화골재층(200)이 접착하여 구비되어 있으며, 상기 강성강화골재층(200)과 상기 화강토-수지 혼합층(100)이 하나의 혼합층처럼 강한 접착력을 나타내며 접착된 것을 볼 수 있다. 즉, 본 발명의 폴리머 콘크리트 포장재는 종래의 화강토-수지 혼합층을 통해 우수한 탄성, 표면 경도 및 내마모성을 유지하면서도 상기 화강토-수지 혼합층에 강성강화골재층을 구비하면서 폴리머 콘크리트 포장재에 강성을 높임으로써, 도로 등의 바닥 포장재나 마감재로 사용시 마모 및 파손에 따른 교체 비용을 절감시킬 수 있다.

본 발명의 폴리머 콘크리트 포장재는 상기 화강토-수지 혼합층의 타면에 에폭시 코팅층을 더 포함할 수 있다. 도 3를 참조하면, 상기 화강토-수지 혼합층(100)의 일면에는 전술된 상기 강성강화골재층(200)이 접착하여 구비되고 상기 화강토-수지 혼합층(100)의 타면에는 상기 에폭시 코팅층(300)이 구비되는 것일 수 있다. 즉, 상기 에폭시 코팅층(300)은 상기 화강토-수지 혼합층(100)에 있어서 거칠기가 매우 작은 면에 구비되는 것으로, 상기 화강토-수지 혼합층(100)에 광택을 주어 심미감을 증가시키고, 내마모성을 향상시킬 수 있다. 이에, 본 발명의 폴리머 콘크리트 포장재는 조경시설이나 친환경 주거단지의 내장재 또는 외장재 등으로 활용범위가 확대될 것으로 기대된다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

100: 화강토-수지 혼합층
200: 강성강화골재층
300: 에폭시 코팅층

Claims (8)

1. 화강토가 150 내지 300℃의 온도를 갖도록 가열하는 가열단계;
   상기 가열단계에서 가열된 화강토에 열가소성 폴리우레탄 수지를 첨가하여 화강토-수지 혼합층을 형성하는 단계; 및
   상기 화강토-수지 혼합층의 일면에, 열가소성 수지와 열경화성 수지로 이루어진 바인더 및 강성강화골재를 포함하는 강성강화골재층을 형성하는 단계를 포함하는 것으로,
   상기 강성강화골재층 형성 단계에서, 상기 화강토-수지 혼합층에 함유된 열가소성 폴리우레탄 수지와 상기 강성강화골재층의 열가소성 수지의 화학적 결합을 통해 상기 화강토-수지 혼합층에 상기 강성강화골재층이 접착되는 것을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트 포장재의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 화강토-수지 혼합층 형성시,
   상기 열가소성 폴리우레탄 수지는 상기 가열된 화강토의 열에 의해 용융되면서 상기 가열된 화강토와 혼합 접착되는 것을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트 포장재의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 바인더는 상기 화강토-수지 혼합층의 잠열에 의해 용융되고,
   상기 용융된 바인더는 상기 강성강화골재와 혼합 접착되면서 상기 화강토-수지 혼합층에 함유된 열가소성 폴리우레탄 수지와 접촉되는 것을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트 포장재의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 강성강화골재층 전체 중량에 대하여,
   상기 바인더로는 10 내지 15중량%의 열경화성 수지 및 10 내지 15중량%의 열가소성 수지를 첨가하고,
   상기 강성강화골재로는 70 내지 80중량%의 화강토를 첨가하는 것을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트 포장재의 제조방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 화강토-수지 혼합층의 타면에 표면 경도를 강화시키는 에폭시 코팅층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트 포장재의 제조방법.
6. 화강토와 상기 화강토를 둘러싸며 혼합접착된 화강토-수지 혼합층; 및
   상기 화강토-수지 혼합층의 일면에 접착하여 구비된, 열가소성 수지와 열경화성 수지로 이루어진 바인더 및 강성강화골재가 혼합접착된 강성강화골재층을 포함하는 것으로,
   상기 화강토-수지 혼합층에 함유된 열가소성 폴리우레탄 수지와 상기 강성강화골재층의 열가소성 수지의 화학적 결합을 통해 상기 화강토-수지 혼합층에 상기 강성강화골재층이 접착된 것을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트 포장재.
7. 제6항에 있어서,
   상기 강성강화골재층은 상기 강성강화골재층의 전체 중량에 대하여,
   상기 바인더로는 10 내지 15중량%의 열경화성 수지 및 10 내지 15중량%의 열가소성 수지가 포함되고,
   상기 강성강화골재로는 70 내지 80중량%의 화강토가 포함되는 것을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트 포장재.
8. 제6항에 있어서,
   상기 화강토-수지 혼합층의 타면에 표면 경도를 강화시키는 에폭시 코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 콘크리트 포장재.

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