含废聚氨酯屑的现有道路用弹性排水路面及其铺筑方法 【技术领域】
本发明涉及一种弹性排水路面及其铺筑方法，这种路面包含废聚氨酯屑并可用于现有道路。这种路面用一种专门开发的粘合剂来使上部聚氨酯屑层和下部现有路面层之间粘合牢固，同时使废聚氨酯屑之间粘合牢固，从而获得极佳的强度和耐久性，而且，这种路面采用回收的废聚氨酯屑来获得适于进行体育运动、行走和户外活动等的弹性和排水性能。
背景技术
传统的沥青或混凝土路面在遭遇大雨时，雨水不能渗入地面，而是通过路边的排水系统流入河流、溪流、废水处理厂或公共水域。然而，假如短时间内发生局部暴雨或者在雨季长时间大量降雨时，排泄的雨水可能会使河流和溪流泛滥，造成极大的危险和隐患。其次，由于雨水不能渗入现有的普通路面，因此会阻碍安全通行并给行人带来许多不便。
因此，为了克服传统的沥青或混凝土路面的缺陷，有人提出并已经采用了一种渗透性混凝土路面，该材料包含尺寸一般小于13mm的骨料来保持适宜的孔隙率和强度，从而使得水可以通过该路面的表层和地面层渗入地面。
具体来说，这种渗透性混凝土能够使雨水通过骨料之间的孔渗入地下，滋育树木花草的生长，并且通过使大雨或暴雨流入地下而防止河流的泛滥。此外，由于雨水不会积留在这种渗透性混凝土路面上，因此这种路面不太滑，且使行走、慢跑或开车更为安全。
基于这些原因，这种渗透性混凝土路面得到了更为广泛地应用，特别是在公园的小路、自行车道、直排轮滑道、高尔夫球场的小路等场所。
传统的渗透性路面分为渗透性沥青混凝土和渗透性水泥混凝土。然而，沥青混凝土的缺点是，夏季的高温会使其表面严重变形，并且由于沥青的粘性而阻塞其孔隙。而水泥混凝土由于太硬以至于人们摔倒时会受伤。
此外，传统的渗透性混凝土材料为了装饰表面而在其上涂覆环氧颜料，但是涂有这种环氧颜料的斜坡比普通的混凝土路面更滑，这带来了安全问题。
再者，因为混凝土路面比较粗糙，所以它的表面会发生剥落或者破损，当其孔隙被尘土覆盖后，这种路面的渗透性就会下降，为了疏通孔隙即除去尘土，需要额外的维护费用。
作为一个改善传统渗透性混凝土的缺陷的例子，韩国专利第404679号(2003年10月27日授权，题目为“采用废轮胎屑的路面”)公开了一种弹性渗透性混凝土路面，该路面从下到上包括地面层、过滤层、碎石层、渗透性混凝土层、废轮胎屑层和表面层。具体来讲，过滤层通过平铺细骨料(沙)构成，碎石层通过在过滤层上倾倒粒径小于等于25mm的混凝土碎石并使其硬化而形成。渗透性混凝土层的制备方法如下：将粒径为5～13mm的骨料、水泥和外加剂与水混合，然后将该混合物倾倒在碎石层上并使其固化。结果该渗透性混凝土层的抗压强度至少为100kg/cm2，渗透系数至少为1×10-3厘米/秒。此外，通过倾倒一种混合物并使其铺展至厚度为10～20mm而形成废轮胎屑层，所述混合物含有：粒径为2.5～7mm的废轮胎屑；粘合剂，相对于每100g废轮胎屑，该粘合剂含有10～25g聚氨酯树脂、环氧树脂或丙烯酸酯类树脂；以及无机颜料，相对于每100g废轮胎屑，其用量为1～4g。此外，通过在废轮胎屑层上喷洒聚氨酯树脂、环氧树脂或丙烯酸酯类树脂使表面层着色。
上述专利公开的具有弹性的渗透性路面可以使雨或水渗入地面，且该路面可以起到防滑作用，并能减少由于水积留在路面上而导致的漫射光反射，从而可以确保行人安全通行，并提供舒适的视觉感受。同时，由于该路面采用了曾作为环境污染物之一的废轮胎，所以它不但能够吸收路面对脚的冲击，而且有利于保护环境和回收资源。
然而，由于废轮胎的橡胶气味会持续相当长的时间，因此用废轮胎作路面不能给人带来愉悦的嗅觉感受。而且，因为上述专利中使用的聚氨酯、环氧树脂和丙烯酸酯类树脂粘合剂均为市售粘合剂，所以长期以来一直需要一种特殊的粘合剂来增强路面材料之间的粘结强度，并长期维持路面的强度和耐久性。
此外，由于上述专利中弹性渗透性路面的铺筑方法是，从下到上依次堆积地面层、过滤层、碎石层、渗透性混凝土层、废聚氨酯屑层和表面层，所以，在无须掘开现有的路面来重新铺筑的情况下，或者在没有充足的预算来实施这种铺筑方法的情况下，这种层层堆积的路面施工方法在工序、时间和成本等方面都是不经济的。
相反，尽管现有路面是不可渗透的，但如果在其表面覆盖一层渗透性铺筑材料，以便使雨水能够透过该渗透性铺筑材料而排出，那么，这将不仅可以防止河流的泛滥，而且由于能够照常使用现有路面而十分经济。
于是，本发明的发明人对弹性渗透性路面的原料和粘合剂进行了研究，结果，本发明人采用废聚氨酯屑代替废轮胎屑作为弹性路面的主要成分，并且开发出了一种粘合剂来使上部聚氨酯碎屑层和下部现有路面层之间粘合牢固，同时使废聚氨酯碎屑之间粘合牢固，从而完成了本发明。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种弹性排水路面，所述路面使用了废聚氨酯屑，所述废聚氨酯屑来源于鞋底、玩具配件、冰箱配件、车辆配件和回收的废聚氨酯弹性路面，从而解决了废轮胎的气味问题，同时保护了资源并可防止环境污染，此外，所述路面具有弹性和渗透性，因而提供了行走时的舒适性和减震效果。
本发明的另一个目的是提供一种弹性排水路面及其铺筑方法，所述方法使用了一种专门开发的粘合剂以使上部聚氨酯屑层和下部现有路面层之间粘合牢固，同时使废聚氨酯屑之间粘合牢固，从而产生了极佳的强度和耐久性。
本发明的另一个目的是提供一种用于现有路面的弹性排水路面及其铺筑方法，所述方法包括在现有路面上形成渗透性废聚氨酯屑层的步骤，本发明的目的还在于通过减少路面积水导致的漫射光反射来提供舒适的视觉感受，同时也提供了更安全的步行、慢跑和开车条件，并且防止因大雨而引起河流涨溢。
本发明的另一个目的是提供一种弹性排水路面及其铺筑方法，所述方法采用了原状的现有路面，因而是经济的。
为了达到上述目的，本发明的这种用于现有路面的弹性排水路面包括：底涂层，它被平铺在现有路面之上，它含有10重量％～20重量％的PPG(聚丙二醇)、5重量％～10重量％的TMP(三羟甲基丙烷)、5重量％～10重量％的1，3-BG(1，3-丁二醇)、15重量％～25重量％的TDI(甲苯二异氰酸酯)、49重量％～64.9重量％的溶剂(二甲苯或甲乙酮)以及0.1重量％～1.0重量％的添加剂(消泡剂)；弹性排水层，它平铺在所述底涂层之上，它由废聚氨酯屑和粘合剂以3∶1～4∶1的重量比混合而成，所述废聚氨酯屑的尺寸为1～5mm，所述粘合剂含有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(亚甲基二异氰酸酯)和2重量％～5重量％的TDI。
此外，本发明提供了一种在现有路面上铺筑所述弹性排水路面的方法，所述方法包括以下步骤：
清洁现有路面；在该路面上先铺底涂层，再铺上弹性排水层，
其中，所述底涂层包含10重量％～20重量％的PPG、5重量％～10重量％的TMP、5重量％～10重量％的1，3-BG、15重量％～25重量％的TDI、49重量％～64.9重量％的溶剂(二甲苯或甲乙酮)以及0.1重量％～1.0重量％的添加剂(消泡剂)，
所述弹性排水层通过将废聚氨酯屑和粘合剂以3∶1～4∶1的重量比混合而成，然后将这种混合物就地倾倒在所述底涂层上，所述废聚氨酯屑的尺寸为1～5mm，所述粘合剂包含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；
用加热到50℃～80℃的20～30kg的辊筒进行碾压，并在相同温度下修平所述弹性排水层；
然后固化约5～24小时。
本发明所用的废聚氨酯屑的制备方法是：从鞋底、玩具配件、冰箱和车辆配件以及废聚氨酯弹性路面等收集聚氨酯废料，并按颜色将其分类；除去附着在该废料上的污物；将该聚氨酯废料粉碎至预定尺寸；相对于每100kg粉碎的聚氨酯废料，在搅拌下使该废料与0.3～1.0kg硬脂酸、20～30kg重质碳酸钙、作为脱色剂和白色颜料的0.1～2.0kg二氧化钛以及小于等于5kg的颜料混合；加热并挤出该混合物；然后使该挤出的混合物冷凝并切割成预定的尺寸。
在本发明中，可以采用光致发光颜料来作为颜料，在夜晚或者阴暗的雨天，这种光致发光颜料利用白天吸收的能量而发光。为此，可使用硫化锌化合物。采用硫化锌时，光致发光颜料的用量为废料重量的20％～40％。
例如，可以按预定的比例分别准备使用光致发光颜料制得的废聚氨酯屑和使用常规颜料制得的废聚氨酯屑，然后在施工地点将它们分别与粘合剂混合，从而可将它们分配到各自的预定位置并使其铺展。
如果制备废聚氨酯屑时需要使其具有阻燃特性，则可以在混合物中加入占废料1重量％～2重量％的阻燃剂。
而且，根据这种弹性排水路面的用途，可以使用发泡剂来调节该废聚氨酯屑的硬度。例如，人行道和小路可以采用以相对较多发泡剂制得的废聚氨酯屑，而自行车道和直排轮滑道可采用以较少发泡剂制得的相对较硬的聚氨酯屑。
这种废聚氨酯屑的尺寸可因其用途不同而不同，例如为1～2mm、2～3mm、3～4mm、1～5mm等。尺寸较小的可用于自行车道和直排轮滑道，而尺寸较大的可用于人行道和小路。特别地，用于小路的聚氨酯屑可部分或全部形成长度为10～30mm且厚度为1～3mm的条状，于是这些聚氨酯屑可形成大孔，从而提供更大的缓冲能力并增强其渗透性。
弹性排水层中的废聚氨酯屑可全部或部分地用新聚氨酯屑代替。这种新聚氨酯屑的制备方法是：将1重量份的液体聚氨酯与0.5～1.2重量份的重质碳酸钙以及小于等于0.01重量份的颜料或者0.1～0.4重量份的光致发光颜料搅拌混合；将该混合物倾倒在模具中并固化成片状；然后将此聚氨酯片切割并粉碎至预定尺寸。由该方法所制得的新聚氨酯片的颜色很透亮。
此外，本发明中采用粘合剂是为了使弹性排水层与现有路面之间以及弹性排水层中的废聚氨酯屑彼此牢固地粘合。通常采用分子量为1000～5000且具有两个以上羟基(-OH)的化合物或者多官能异氰酸酯化合物(-NCO)作为粘合剂。
例如，可以采用TDI和MDI作为废聚氨酯屑的粘合剂。然而，随着其摩尔比的不同，这类粘合剂的粘合性和膨胀系数不同。因此，本发明的发明人开发了一种适于达到本发明目的的粘合剂，这种粘合剂的弹性和膨胀系数与该聚氨酯屑相近，从而使聚氨酯屑之间产生了优异的粘合性。本发明的这种专门开发的粘合剂含有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用来提供韧性，1，3-BG作为增链剂来形成聚合物，这种聚合物的分子量高于由PPG和MDI反应形成的简单化合物的分子量。因此，本发明中的粘合剂不仅具有高的粘合性和膨胀系数，而且因其与MDI发生主要反应和与TDI发生次要反应而具有了拉伸强度和柔韧性。
优选聚氨酯屑与粘合剂以重量比3∶1～4∶1混合。这是因为粘合剂的用量小于20重量％时粘合性不佳，而粘合剂的用量大于40重量％时会导致孔隙阻塞或者导致粘合剂在固化步骤中拱胀。
此外，本发明者经过长期研究，得出了上述底涂层最优的组成和组成比。
由于无需刮划或开挖现有路面就可将本发明的弹性排水路面直接应用于现有的街道或路面，所以这种路面是经济的。只需要除去现有路面上的污物使其清洁即可，因为此类污物的存在会降低底涂层与现有路面之间的粘结力。如果现有公路由表面光滑的瓷砖铺就，则优选使用强力环氧化合物或在涂覆底涂层之前将该表面磨毛。
【具体实施方式】
下面将参考实施例更为详细地描述本发明的要点，但本发明的范围并不局限于这些实施例。
1.废聚氨酯屑的制备
起始步骤是，从鞋底、玩具配件、冰箱和车辆配件、废聚氨酯弹性路面等收集废聚氨酯屑，并将其按不同颜色分类。割除已分类的聚氨酯废料中粘连的杂物。
然后，将该聚氨酯废料在破碎机中粉碎成粒径为3～30mm的颗粒，然后转移到混合机中。
相对于每100kg粉碎的聚氨酯废料，加入0.5kg硬脂酸、25kg重质碳酸钙、0.2kg二氧化钛和1.5kg颜料，将其搅拌混合。
然后，将该混合物通过输送机转移到挤出机中，并在挤出机中将其挤压为板状。
将挤出的废聚氨酯传送到第二个破碎机和切割机中，将其切割至粒径为1～5mm，从而完成废聚氨酯屑的制备。
在本实施例中，如果需要阻燃性能，可以在该混合物中加入占该废料1重量％～2重量％的阻燃剂。
2.粘合剂的制备
准备30kg PPG和5kgPBG作为多元醇化合物。其次，准备13kg MDI和2kg TDI作为多官能异氰酸酯化合物，并准备2kg的1，3-BG作为增链剂。
将上述化合物与促进剂混合并反应，得到具有如下物理性质的粘合剂：
物理性质(单位) 结果
混合比例 1份液体
混合物中固体含量(％) 97±3
外观 透明淡黄色
粘度(厘泊/25℃) 2500±500
比重 1.00±0.10
使用期(分) 30±10
固化时间(小时) 12±3
膨胀系数(％) 100±50
拉伸强度(kg/cm2) 10±5
撕裂强度(kg/cm) 7±3
3.场地准备
(1)清洁现有路面并去除其上的杂物。
(2)为了将这种弹性排水路面铺在现有瓷砖上，将光滑的瓷砖表面磨毛。
4.底涂层
将5kg PPG、3kg TMP、2kg 1，3-BG、7kg TDI、17kg作为溶剂的二甲苯和0.3kg消泡剂混合而制得底涂组合物，将该组合物铺展在经过上述处理的现有路面和瓷砖上。
5.弹性排水路面
[实施例1]
将100kg尺寸为1～3mm的废聚氨酯屑与30kg粘合剂就地混合。
将该混合物倾倒在底涂层之上，该底涂层在现有路面或瓷砖上的铺展厚度为10～20mm，然后用加热到约80℃的30kg的辊筒碾压铺展的混合物，然后在相同温度下将其修平。
然后，使路面固化约24小时，在此其间封闭施工现场的交通。
由此获得的弹性排水路面具有适合于作为自行车道和直排轮滑道的强度和弹性。
改变废聚氨酯屑中的颜料可以使弹性排水路面呈现不同颜色和形状的多种外观。
[实施例2]
为了形成适于行走的弹性排水路面，制备平均尺寸为3～5mm的废聚氨酯屑和长为15mm且厚为1mm的条状废聚氨酯屑，分别将其与粘合剂按3∶1的比例混合。按照与实施例1相同的方法处理该混合物。
结果得到了适于行走的弹性排水路面，这种路面的孔隙大于实施例1所得路面，且其更加柔软，可更有效地进行排水。
[实施例3]
在本实施例中，采用常规颜料制备平均尺寸为3～5mm的废聚氨酯屑，另外，采用光致发光的颜料(硫化锌)单独制备同样尺寸的废聚氨酯屑，然后分别将它们与粘合剂按3∶1的比例就地混合。
将采用常规颜料的废聚氨酯屑混合物倾倒在一个框架外部，使该混合物的厚度为10～20mm，所述框架是例如星形框架，先将它放置在底涂层上，然后将采用光致发光颜料的废聚氨酯屑混合物倾倒在此框架内。然后用加热到约80℃的30kg的辊筒碾压所倾倒的两种混合物，然后在相同温度下修平。
结果，这种在现有路面上形成的弹性排水路面具有适于作为小路的强度和最佳的弹性，而在现有瓷砖上形成的这种路面具有适于行走及其它用途的强度和弹性。
此外，当把含光致发光物质的聚氨酯屑按照不同的星座排布时，这些聚氨酯屑可在傍晚或者夜晚(黑暗中)发光，这不仅能给行人带来愉悦的视觉感受，而且可以帮助学生或儿童学习星座。
[实施例4]
同时采用来自上述实施例1的50kg废聚氨酯屑和由新聚氨酯材料制成的50kg聚氨酯屑，随后与粘合剂混合。
采用新聚氨酯原料的聚氨酯屑的制备方法为，在高于1000rpm的高速搅拌机内将50kg液态聚氨酯和35kg重质碳酸钙以及0.5kg颜料混合，将所得混合物倾倒在平板状框架内并使其固化，然后将固化的混合物粒化至粒径为3～5mm的颗粒。
其它程序与实施例1相同，结果得到了颜色较为透亮的弹性排水路面。
如上所述，本发明的弹性排水路面使用了废聚氨酯屑，所述废聚氨酯屑来源于鞋底、玩具配件、冰箱和车辆配件以及回收的废聚氨酯弹性路面，从而解决了废轮胎的气味问题，同时保护了资源并可防止环境污染。所述排水路面还具有弹性和渗透性，所以它能提供行走时的舒适性和减震效果。
此外，根据本发明，所述弹性排水路面及其铺筑方法采用了一种专门开发的粘合剂，这种粘合剂能使聚氨酯屑层和现有路面层之间粘合牢固，同时使废聚氨酯屑之间粘合牢固，从而产生了极佳的强度和耐久性。
此外，本发明用于现有道路的弹性排水路面的铺筑方法包括在现有路面上形成渗透性废聚氨酯屑层的步骤，所述路面通过减少路面积水导致的漫射光反射而提供了舒适的视觉感受，并且提供了更为安全的步行、慢跑和开车条件。所述路面还可防止因大雨而引起河流泛滥。
此外，本发明提供了一种弹性排水路面及其铺筑方法，所述方法因采用了原状的现有路面而十分经济。
本领域的技术人员将清楚地认识到，在不背离本发明的精神和范围的前提下，可以进行各种修改和变化。本发明包括落入所附权利要求及其等同范围的修改和变化。