滲透性彈性路面磚的製作方法

2023-10-06 16:39:09

專利名稱：滲透性彈性路面磚的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種包含廢聚氨酯屑的滲透性彈性路面磚。這種磚用一種專門開發的粘合劑來使上部聚氨酯屑層和下部滲透性混凝土層之間粘合牢固，同時使廢聚氨酯屑之間粘合牢固，從而獲得極佳的強度和耐久性，本發明採用回收的廢聚氨酯屑來獲得適於進行體育運動、行走和戶外活動等的彈性和滲透性。
背景技術：
傳統的路面磚有普通路面磚和橡膠路面磚。普通路面磚的製作方法是，將例如碎石等骨料、沙子和水泥按適當比例配合，之後將混合物在模具中澆注成型並固化；橡膠路面磚的製備是用廢輪胎屑和/或廢橡膠屑與粘合劑和顏料混合後，以預定的磚形成型。
但是，這些傳統的路面磚都沒有滲透性。這樣，在下大雨的情況下，除了僅有一部分雨水通過地磚之間的縫隙滲進地面以外，大部分雨水並未滲入地面，而是通過路邊的排水系統流入了河流、廢水處理廠或者公共水域。因此，假如短時間內發生局部暴雨或者在雨季長時間大量降雨時，排放的雨水可能使河流漲溢，造成極大的危險和隱患。其次，由於雨和水無法滲入傳統的路面磚，所以會妨礙安全通行，給行人帶來了諸多不便。
為了克服傳統路面磚的這些缺點，有人開發了滲透性排水路面磚，其中，題目為「滲透性地磚」的韓國實用新型(2000年6月29日登記，登記號為195525)公開了用於人行道或車道的地磚。在該實用新型中，為了促進雨或水的滲透，每塊地磚的側面和頂部表面都開有凹槽，從而形成了穿透地磚的上下表面的通孔。
此外，題目為「具有排水功能的路面磚」的韓國實用新型(2001年9月17日登記，登記號為248505)公開了用於停車場或者人行道的排水性路面磚，每塊磚均包括中空的空腔，頂部中央和側面設有溢流口，每塊磚的中空部分內和溢流口內用滲透性混凝土填充。
同時，為了克服傳統路面磚不具備滲透性的缺點，1998年9月15日授權的專利號為165047的韓國專利公開了一種滲透性路面磚，這種磚通過將雨或水引入地層來防止堤壩斜坡上泥沙被衝走，同時保護了地下水資源，該路面磚的滲透係數為10×10-4釐米/秒，孔隙率為5％～10％，它包含102重量份的水、410重量份的水泥、100重量份沙子、1685重量份小顆粒骨料(直徑為5～10mm)、1.8重量份緩凝劑和1.0重量份樹脂。
另外，2002年9月4日登記的登記號為289645的韓國實用新型公開了「具有廢輪胎屑層的滲透性混凝土磚」，這種磚包括底部滲透性混凝土層和上部廢輪胎屑層，所述底部滲透性混凝土層的製備方法是，按預定比例混合尺寸小於等於13mm的骨料、水泥、水和外加劑，所述上部廢輪胎屑層的厚度為10～20mm，它由100g尺寸小於等於13mm的廢輪胎屑、7～21g粘合劑和1～5g無機顏料混合而成。
上述實用新型中公開的滲透性混凝土磚具有雙向滲透能力，它能使雨或水滲入地面，也能使雨或水蒸發至地表，從而給樹木花草提供生命活動所需的水分，且能防止河水泛濫。同時，由於該地面磚採用了作為環境汙染物之一的廢輪胎，所以它不但能夠吸收路面對腳的衝擊，而且有利於保護環境，便於老年人以及體弱者行動。
然而，由於廢輪胎的橡膠氣味會持續相當長的時間，因此用廢輪胎的路面磚不能給人帶來愉悅的嗅覺感受。而且，由於用來粘合廢輪胎屑的聚氨酯、環氧樹脂和丙烯酸酯類樹脂粘合劑都是市售的，長期以來一直需要一種特殊的粘合劑來增強地面磚的粘結強度，並維持其強度和耐久性。
此外，使用廢輪胎屑或者橡膠的傳統路面磚的缺點是，當其暴露在夏季太陽光的高溫熱量下時，這種磚的表面溫度急劇上升，彈性廢輪胎屑層會與下部的支撐層分離或脫落。此外，在路面的鋪設過程中，用沙子等填充在相鄰滲透性路面磚之間形成的空隙也很不方便。
於是，本發明人對滲透性路面磚的原料和粘合劑進行了研究。結果，發明人採用廢聚氨酯屑代替廢輪胎屑作為滲透性彈性路面磚的主要成分，並開發了一種粘合劑，這種粘合劑可確保上部的聚氨酯屑層和下部的滲透性混凝土層之間粘合牢固，同時使廢聚氨酯屑間粘合牢固，從而完成了本發明。

發明內容
本發明的目的是提供一種滲透性彈性路面磚，所述路面磚使用了廢聚氨酯屑，所述廢聚氨酯屑來源於鞋底、玩具配件、冰箱配件、車輛配件和回收的廢聚氨酯彈性路面，從而解決了廢輪胎的氣味問題，同時保護了資源並可防止環境汙染，此外，所述路面磚具有彈性和滲透性，這能夠提供行走時的舒適性和減震效果。
本發明的另一個目的是提供一種滲透性彈性路面磚，這種路面磚使用了一種專門開發的粘合劑，此粘合劑能使上部聚氨酯屑層和下部滲透性混凝土層之間粘合牢固，同時使廢聚氨酯屑之間粘合牢固，從而使磚具有極佳的強度和耐久性。
本發明的另一個目的是提供一種滲透性彈性路面磚，這種路面磚包括上部的聚氨酯屑層和下部的滲透性混凝土層，使雨或水得以滲入地面，從而使步行、慢跑和開車更為安全，並且提供了舒服的視覺感受，防止因大雨而引起河流漲溢。
為了達到以上目的，本發明的滲透性彈性路面磚從下到上包括滲透性混凝土層，它包含尺寸為5～13mm的骨料、水泥、水和外加劑產品；底塗層；以及彈性層，其中，所述滲透性混凝土層的抗壓強度大於等於100kg/cm2，滲透係數大於等於1×10-3cm/sec(釐米/秒)；所述底塗層包含10重量％～20％重量的PPG(聚丙二醇)、5重量％～10重量％的TMP(三羥甲基丙烷)、5重量％～10重量％的1，3-BG(1，3-丁二醇)、15重量％～25重量％的TDI(甲苯二異氰酸酯)、49重量％～64.9重量％的溶劑(二甲苯或者甲乙酮)以及0.1重量％～1.0重量％的添加劑(消泡劑)；和所述彈性層由廢聚氨酯屑和粘合劑按3∶1～5∶1的重量比混合而成，所述廢聚氨酯屑的尺寸為1～5mm，所述粘合劑含有50重量％～70重量％的PPG、5重量％～10重量％的PBG(聚丁二烯二醇)、3重量％～5重量％的1，3-BG、20重量％～30重量％的MDI(亞甲基二異氰酸酯)和2重量％～5重量％的TDI。
優選的是所形成的上部彈性層比下部滲透性混凝土層厚1～2mm。
在夏季的高溫環境中，本發明的滲透性彈性路面磚不會因上部彈性層的膨脹而發生上部彈性層與下部滲透性混凝土層的分離以及上部彈性層與下層的分離，而傳統的廢輪胎或橡膠路面磚會出現這種情況。
另外，本發明的滲透性彈性路面磚可以適用於任何地方，相鄰磚之間不用沙子等填充。
本發明的滲透性彈性路面磚採用以下步驟製備將滲透性混凝土倒入模具中；經加熱加壓而初步固化以形成滲透性混凝土層；在滲透性混凝土層上塗覆底塗層；鋪展包含廢聚氨酯屑的彈性層；然後對彈性層加壓並使其固化。
由於對彈性層加壓過程中壓力過大會堵塞孔隙而致使地磚的滲透性降低，因此最好選用合適的壓力。硬化後，將地磚從模具中取出進行自然固化。
本發明所用的廢聚氨酯屑的製備方法是從鞋底、玩具配件、冰箱和車輛配件以及廢聚氨酯彈性路面等收集聚氨酯廢料，並按顏色將其分類；除去附著在廢料上的雜物；將該聚氨酯廢料粉碎至預定尺寸；相對於每100kg粉碎的聚氨酯廢料，在攪拌下加入0.3～1.0kg硬脂酸、20～30kg重質碳酸鈣、作為脫色劑和白色顏料的0.1～2.0kg二氧化鈦以及小於等於5kg的顏料，將其混合；加熱並擠出該混合物；然後使該擠出的混合物冷凝並切割成預定的尺寸。
在本發明中，可以採用光致發光顏料來作為所述顏料，在夜晚(黑暗中)或者雨天，這種光致發光顏料可以利用白天積累的能量而發光。硫化鋅化合物可用於這個目的。採用硫化鋅時，光致發光顏料的用量為上述廢料重量的20％～40％。
例如，可以按預定的比例分別製備使用光致發光顏料製得的廢聚氨酯屑和使用常規顏料製得的廢聚氨酯屑，然後將它們分別與粘合劑混合形成滲透性彈性路面磚，從而可將它們分配並布置到各自的預定位置。
如果製備廢聚氨酯屑時需要阻燃特性，則可以在混合物中加入佔廢料重量1～2％的阻燃劑。
另外，根據本發明的滲透性彈性路面磚的用途，可以使用發泡劑來調節該廢聚氨酯屑的硬度。例如，人行道和小路可以採用以相對較多發泡劑製得的廢聚氨酯屑，而自行車道和直排輪滑道可採用以較少發泡劑製得的相對較硬的聚氨酯屑。
這種廢聚氨酯屑的尺寸可因其用途不同而不同，例如為1～2mm、2～3mm、3～4mm、1～5mm等。尺寸較小的可用於自行車道和直排輪滑道，而尺寸較大的可用於人行道和小路。
彈性層中的廢聚氨酯屑可全部或部分地用新聚氨酯屑代替。這種新聚氨酯屑的製備方法是將1重量份的液體聚氨酯與0.5～1.2重量份的重質碳酸鈣以及小於等於0.01重量份的顏料或者0.1～0.4重量份的光致發光顏料攪拌混合；將該混合物傾倒在模具中並固化成片狀；然後將此聚氨酯片切割並粉碎至預定尺寸。由該方法製得的新聚氨酯屑的顏色很透亮。
此外，本發明中採用粘合劑是為了使彈性層與滲透性混凝土層之間以及彈性層中的廢聚氨酯屑彼此牢固地粘合。通常採用分子量為1000～5000且具有兩個以上羥基(-OH)的化合物或者多官能異氰酸酯化合物(-NCO)作為所述粘合劑。
例如，可以採用TDI和MDI作為廢聚氨酯屑的粘合劑。然而，隨著其摩爾比的不同，這類粘合劑的粘合性和膨脹係數不同。因此，本發明的發明者開發了一種適於達到本發明目的的粘合劑，這種粘合劑的彈性和膨脹係數與該聚氨酯屑相近，從而使聚氨酯屑之間產生了優異的粘合性。本發明的這種專門開發的粘合劑含有50重量％～70重量％的PPG、5重量％～10重量的PBG、3重量％～5重量％的1，3-BG、20重量％～30重量％的MDI和2重量％～5重量％的TDI，其中，PPG用來提供韌性，1，3-BG作為增鏈劑來形成聚合物，這種聚合物的分子量高於由PPG和MDI反應形成的簡單化合物的分子量。因此，本發明中的粘合劑不僅具有高的粘合性和膨脹係數，而且因其與MDI發生主要反應和與TDI發生次要反應而具有了拉伸強度和柔韌性。
優選聚氨酯屑與粘合劑以重量比3∶1～5∶1混合。這是因為粘合劑的用量小於15重量％時粘合性不佳，而粘合劑的用量大於40重量％時會導致孔隙阻塞或者導致粘合劑在固化步驟中拱脹。
具體實施例方式
下面將參考實施例更為詳細地描述本發明的要點，但本發明的範圍並不局限於這些實施例。
1.廢聚氨酯屑的製備起始步驟是，從鞋底、玩具配件、冰箱和車輛配件、廢聚氨酯彈性路面等收集聚氨酯廢料，並將其按不同顏色分類。割除已分類的聚氨酯廢料中粘連的雜物。
然後，將該聚氨酯廢料在破碎機中粉碎成直徑為3～30mm的顆粒，然後轉移到混合機中。
相對於每100kg粉碎的聚氨酯廢料，加入0.5kg硬脂酸、25kg重質碳酸鈣、0.2kg二氧化鈦和1.5kg顏料，將其攪拌混合。
然後，將該混合物通過傳送設備轉移到擠出機中，並將其擠壓為板狀。
將擠出的廢聚氨酯傳送到第二個破碎機和切割機中，將其切割至粒徑為1～5mm，從而完成廢聚氨酯屑的製備。
在本實施例中，如果需要阻燃性能，可以在該混合物中加入佔該廢料1重量％～2重量％的阻燃劑。
2.粘合劑的製備準備30kg PPG和5kg PBG作為多元醇化合物。其次，準備13kg MDI和2kg TDI作為多官能異氰酸酯化合物，並準備2kg 1，3-BG作為增鏈劑。
將上述化合物與促進劑混合併反應，得到具有如下物理性質的粘合劑物理性質(單位)結果混合比例 1份液體混合物中固體含量(％) 97±3外觀 透明淡黃色粘度(釐泊/25℃) 2500±500比重 1.00±0.10使用期(分) 30±10固化時間(小時) 12±3膨脹係數(％) 100±50拉伸強度(kg/cm2)10±5撕裂強度(kg/cm) 7±33.滲透性彈性路面磚的製備[實施例1]將尺寸為5～13mm的骨料、水泥、水和外加劑產品混合製成混凝土混合物，將此混合物倒入各個制磚模具中，從而形成滲透性混凝土層。
然後，將5kg PPG、3kg TMP、2kg 1，3-BG、7kg TDI、17kg作為溶劑的二甲苯和0.3kg消泡劑混合而製得底塗層組合物，將該組合物鋪展在滲透性混凝土層上。
為了在滲透性混凝土層上形成彈性層，將100kg尺寸為3～5mm的廢聚氨酯屑和30kg粘合劑混合。
將該混合物倒在底塗層上，使其厚度為10-20mm，它比下部滲透性混凝土層厚1～2mm，然後用加熱到80℃左右的壓力機壓實。之後，模具中的磚硬化，硬化後將磚從模具中取出以便使之自然固化。
將由此獲得的滲透性彈性路面磚按照預先的設計布置到小路和人行道上，這種磚具有適合於作為小路和人行道的強度和彈性。

將50kg上述實施例1中製得的廢聚氨酯屑與由新聚氨酯原料製成的50kg聚氨酯屑一起與粘結劑混合。
採用新聚氨酯原料的聚氨酯屑按如下方式製備將50kg液態聚氨酯和35kg重質碳酸鈣、0.5kg顏料在高速攪拌器中以大於1000rpm的轉速攪拌，把混合物倒入板形框中固化，然後粉碎至3～5mm。
其他步驟同實施例1，從而得到顏色很透亮的滲透性彈性路面磚。
作為生產適合步行的滲透性彈性路面磚的另一實施例，採用常規顏料製備平均尺寸為3～5mm的廢聚氨酯屑，並採用光致發光顏料(硫化鋅)製備同樣尺寸的廢聚氨酯屑，將每種碎屑均按4∶1的比例與粘合劑混合。
其他步驟同實施例1。
按預先設計布置用常規顏料生產的滲透性彈性路面磚，並預先設計布置用光致發光顏料製備的路面磚。
如上所述，本發明的滲透性彈性路面磚使用了廢聚氨酯屑，所述廢聚氨酯屑來源於鞋底、玩具配件、冰箱和車輛配件以及回收的廢聚氨酯彈性路面，從而解決了用廢輪胎製備路面磚時遇到的氣味難聞和開裂問題，同時保護了資源並可防止環境汙染。所述滲透性彈性路面磚還提供了行走時的舒適性和減震效果。
此外，根據本發明，所述滲透性彈性路面磚採用了一種專門開發的粘合劑，這種粘合劑能使聚氨酯屑層和滲透性混凝土之間粘合牢固，同時使廢聚氨酯屑之間粘合牢固，從而產生了極佳的強度和耐久性。
此外，本發明的滲透性彈性路面磚包括上部的聚氨酯層和下部的滲透性混凝土層，使雨或水能夠滲入地下，使步行、慢跑和開車更為安全，並且提供了舒服的視覺感受，防止因大雨而引起河流漲溢。本領域的技術人員將清楚地認識到，在不背離本發明的精神和範圍的前提下，可以進行各種修改和變化。本發明包括落入所附權利要求及其等同範圍的修改和變化。
權利要求
1.一種滲透性彈性路面磚，該路面磚從下到上包括滲透性混凝土層，它包含尺寸為5～13mm的骨料、水泥、水和外加劑產品；底塗層；以及彈性層，其中，所述滲透性混凝土層的抗壓強度大於等於100kg/cm2，滲透係數大於等於1×10-3釐米/秒；所述底塗層包含10重量％～20％重量的聚丙二醇、5重量％～10重量％的三羥甲基丙烷、5重量％～10重量％的1，3-丁二醇、15重量％～25重量％的甲苯二異氰酸酯、49重量％～64.9重量％的溶劑(二甲苯或者甲乙酮)以及0.1重量％～1.0重量％的添加劑(消泡劑)；和所述彈性層由廢聚氨酯屑和粘合劑按3∶1～5∶1的重量比混合而成，所述廢聚氨酯屑的尺寸為1mm～5mm，所述粘合劑含有50重量％～70重量％的聚丙二醇、5重量％～10重量％的聚丁二烯二醇、3重量％～5重量％的1，3-丁二醇、20重量％～30重量％的亞甲基二異氰酸酯和2重量％～5重量％的甲苯二異氰酸酯。
2.權利要求1所述的滲透性彈性路面磚，其中，所述廢聚氨酯屑的製備方法是從鞋底、玩具配件、冰箱和車輛配件以及廢聚氨酯彈性路面收集聚氨酯廢料，並按照顏色將其分類；除去附著在該廢料上的雜物；將該聚氨酯廢料粉碎至預定尺寸；相對於每100kg粉碎的聚氨酯廢料，在攪拌下使該廢料與0.3kg～1.0kg硬脂酸、20kg～30kg重質碳酸鈣、0.1kg～2.0kg二氧化鈦以及小於等於5kg的顏料或20kg～40kg光致發光顏料混合；加熱並將該混合物擠出成板狀；然後使該擠出的混合物冷凝並切割成1～5mm的尺寸。
3.如權利要求2所述的滲透性彈性路面磚，其中，在製備所述廢聚氨酯屑時，在所述混合物中加入佔所述廢料的1重量％～2重量％的阻燃劑。
4.如權利要求2或3所述的滲透性彈性路面磚，其中，根據所述滲透性彈性路面磚的用途，採用發泡劑來調節所述廢聚氨酯屑的硬度。
5.如權利要求1或2所述的滲透性彈性路面磚，其中，可以用新聚氨酯屑部分地替代所述廢聚氨酯屑。
6.如權利要求5所述的滲透性彈性路面磚，其中，所述新聚氨酯酯屑的製備方法是將1重量份的液體聚氨酯與0.5～1.2重量份的重質碳酸鈣以及小於等於0.01重量份的顏料或者0.1～0.4重量份的光致發光顏料混合；將該混合物傾倒在模具中並固化成片狀；然後將此聚氨酯片粉碎成粒徑為1～5mm的顆粒。
7.如權利要求2或6所述的滲透性彈性路面磚，其中，使用常規顏料的由所述廢聚氨酯屑或者新聚氨酯屑製備的路面磚都按照預先的設計布置，同樣，使用光致發光顏料的由所述廢聚氨酯屑或者新聚氨酯屑製備的路面磚也按照預先的設計布置。
全文摘要
本發明提供了一種含有廢聚氨酯屑的滲透性彈性路面磚，這種磚用一種專門開發的粘合劑來使上部聚氨酯屑層和下部滲透性混凝土層之間粘合牢固，同時使廢聚氨酯屑之間粘合牢固，從而獲得極佳的強度和耐久性，本發明採用回收的廢聚氨酯屑來獲得適於進行體育運動、行走和戶外活動等的彈性和滲透性。
文檔編號E01C5/22GK1651651SQ20041007005
公開日2005年8月10日 申請日期2004年8月5日 優先權日2004年2月6日
發明者姜成順 申請人:姜成順