KR100909982B1 - 스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩 조성물 및 제조 방법 - Google Patents

스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩 조성물 및 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 외관의 의해 폐사로 결정되지만 재활용이 어려워 산업적으로 활용 가치가 낮은 스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩 조성물 및 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열가소성 탄성체 100 중량부와, 상기 열가소성 탄성체 100 중량부에 대하여 스판덱스 폐사 5 내지 150 중량부, 합성수지 10 내지 80 중량부 및 무기물 100 내지 350 중량부를 포함하는, 스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩 조성물 및 그의 제조 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 의하면 스판덱스 폐사를 효율적으로 재활용할 수 있으며 환경 친화적인 인조잔디용 탄성 칩을 제공할 수 있다.
스판덱스 폐사, 탄성 칩, 열가소성 탄성체, 인조잔디

Description

스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩 조성물 및 제조 방법{ELASTIC CHIP COMPOSITION FOR ARTIFICIAL TURF USING SPANDEX WASTE AND PREPARING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 외관의 의해 폐사로 결정되지만 재활용이 어려워 산업적으로 활용 가치가 낮은 스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩 조성물 및 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열가소성 탄성체 100 중량부와, 상기 열가소성 탄성체 100 중량부에 대하여 스판덱스 폐사 5 내지 150 중량부, 합성수지 10 내지 80 중량부 및 무기물 100 내지 350 중량부를 포함하는, 스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩 조성물 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
스판덱스(spandex)는 폴리우레탄계 탄성 섬유를 통칭하는 것으로 미국 연방 무역 위원회에서 1960년 4월 시행한 섬유 제품 품질표시법의 시행규칙에 따라 명명한 일반명이다. 스판덱스는 500~700% 이상의 신도와 우수한 회복력을 가지고 있으며 염색성, 내열성 및 내화학성이 우수하여 스타킹, 수영복 등 의류용으로 다양하게 이용되고 있다.
스판덱스의 제조 방법은 방사법에 따라 차이가 있으나 일반적으로 단량체인 다이올(diol)과 이소시아네이트(isocyanate)의 중합으로 제조된 우레탄계 탄성 섬유이다 [대한민국특허 등록번호 10-0448722]. 스판덱스는 일반적으로 용액 중합으로 제조되는데 방사 공정에서 용매 제거 방법에 따라 건식법과 습식법으로 나뉘게 된다 [대한민국특허 등록번호 10-0691478].
이러한 우레탄계인 스판덱스는 열에 대해 활성이 높은 이소시아네이트 그룹이 삼차원적으로 가교(cross-linking)를 일으킬 수 있다. 이러한 삼차원적인 가교는 스판덱스를 용매에 재용해 시키거나 열에 의해 재용융하는데 어려움을 주게 된다. 그렇기 때문에 스판덱스는 용액 중합을 통해 제조되지만 용매에 재용해시키면 일부만 용해가 되거나 용해가 되지 않게 된다 [대한민국특허 등록번호 10-0448722].
스판덱스는 우수한 탄성 회복력으로 다양한 분야에서 사용되고 있는 만큼 제조 과정에서 많은 폐사를 발생한다. 폐사는 제품을 만드는 과정에서 굵기(데니어)가 불량이던가 스판덱스를 감는 과정에서 합사가 나와 불량품이 나오게 되면 전량 폐사로 처리하게 된다. 또한 스판덱스를 소비하는 업체에서 원단을 만들고 남은 잔사도 폐사로 처리하게 된다. 이러한 스판덱스 폐사는 실뭉치 형태로 나오게 된다.
스판덱스 폐사는 물리적 손상 보다는 외관의 오염이나 상태와 같이 겉모양에 의해 폐사로 결정되기 때문에 그 자체의 물성의 저하는 없기 때문에 잠재적인 활용 가치가 높다. 하지만 일반적으로 열에 의해 용용되거나 용매에 쉽게 용해되어야만 재활용의 폭이 넓어지는데 스판덱스는 스판덱스 내 가교 반응으로 인해 재용융 및 용매에 재용해가 제한적이여서 효율적인 재활용이 어려워 단순 소각하거나 봉제인형 속을 채우는 등 단순한 용도로 사용되고 있다.
예를 들면, 대한민국특허 등록번호 10-0448722를 참조하면, 스판덱스 폐사를 유기 용제에 재용해시켜 재활용하는 방법을 소개하고 있다. 유기 용제에 용해가 되는 스판덱스는 제한적이며 용해 여부를 외관으로 판단하기 어렵기 때문에 별도의 절차로 용해가 되는지를 선별한다. 상기 용해가 되는 스판덱스만 사용하는데 사용 후 재활용된 스판덱스에서 용매 제거 공정에 의한 추가적인 부산물이 발생하는 등 전체 스판덱스 폐사를 재활용함에 있어서는 한계가 있다. 그래서, 스판덱스 폐사의 효율적인 재활용 방법을 개발하는 것이 필요한 상황이다.
인조잔디는 천연 잔디를 시공할 수 없거나 지속적인 유지 관리가 어려운 곳에 많이 설치된다. 천연 잔디는 초기 시공 비용이 적게 들지만 유지 관리가 어려운 반면 인조잔디는 초기 시공 비용은 많이 들지만 유지 관리가 용이하여 학교 운동장 및 축구장에 많이 사용되고 있다.
하지만 인조 잔디는 천연잔디에 비해 푹신함과 탄력이 부족하기 때문에 고무 탄성을 가진 탄성 칩을 인조잔디 사이에 충진하여 많이 사용되고 있다. 이러한 탄성 칩은 시공 비용 문제로 재생 EPDM이나 폐타이어 분말 같은 재생 가황 고무 분말을 많이 사용한다 [대한민국특허 등록번호 10-780229].
이러한 재생 가황 고무 분말은 중금속, 휘발성 유기 화합물 및 다핵방향족 탄화수소화합물을 함유하거나 여름철 냄새가 나는 등의 문제로 사용상 문제점이 많 이 제기되고 있다.
또한 재생 가황 고무 분말은 일반적으로 색상이 검은 색이어서 미관이 좋지 않아 고무 칩 표면을 칼라로 코팅하는 기술이 개발되고 있다 [대한민국특허 등록번호 10- 674164호]. 하지만 이러한 표면 코팅 칩은 내부까지 코팅되어 있지 않기 때문에 심한 마찰이나 고온에서 코팅이 벗겨지는 단점이 있다.
그러므로 재료 비용이 저렴하며 환경 문제를 유발하지 않으며 안료 등으로 조색이 용이한 인조잔디용 탄성 칩용 재료 개발이 필요한 상황이다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은, 산업적으로 활용가치가 낮고 재활용이 어려운 스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩 조성물 및 그의 제조 방법을 제공하고자 하는 것으로서, 더욱 상세하게는 열가소성 탄성체 100 중량부와, 상기 열가소성 탄성체 100 중량부에 대하여 스판덱스 폐사 5 내지 150 중량부, 합성수지 10 내지 80 중량부 및 무기물 100 내지 350 중량부를 포함하는, 스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩 조성물 및 그의 제조 방법을 제공하고자 한다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은, 열가소성 탄성체 100 중량부와, 상기 열가소성 탄성체 100 중량부에 대하여 스판덱스 폐사 5 내지 150 중량부, 합성수지 10 내지 80 중량부 및 무기물 100 내지 350 중량부를 포함하는, 스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩 조성물을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 다른 측면은, 스판덱스 폐사 뭉치에서 이물질을 제거하고; 상기 스판덱스 폐사 뭉치를 70℃ 이상의 온도에서 건조하고; 상기 건조된 스판덱스 폐사 뭉치와 열가소성 탄성체, 합성수지 및 무기물을 상기 열가소성 탄성체가 용융 되는 온도, 예를 들어, 100 내지 150℃ 온도의 배치식 (batch type) 용융 혼합기에서 혼합하고; 상기 배치식 용융 혼합기에서 혼합된 상기 수지 조성물을 100 내지 200℃의 압출기에서 압출하여 펠렛화하는 것을 포함하는, 스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩 조성물의 제조 방법을 제공하고자 한다.
상기 본 발명에 의하여, 열가소성 탄성체, 길이가 수십 센티미터에서 수백 미터인 스판덱스 폐사 뭉치, 합성수지 및 무기물을 배치식 용융 혼합기에 넣고 열가소성 탄성체가 용융되는 온도에서 혼합하면 스판덱스 폐사 뭉치가 배치식 용융 혼합기의 전단력과 용융된 열가소성 탄성체에 의해 분산 및 절단되어 상기 열가소성 탄성체 및 합성수지에 10 mm 이하 크기로 분산시킬 수 있다. 따라서, 상기 본 발명에 따르면, 보다 용이하게 스판덱스 폐사를 재사용할 수 있으며, 본 발명에 따른 스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩 조성물은 보다 친환경적이고 내광성이 우수하며 안료 등을 이용하여 조색이 용이한 탄성 칩을 제공할 수 있다.
이하. 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다.
그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명 하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 발명의 일 측면은, 열가소성 탄성체 100 중량부와, 상기 열가소성 탄성체 100 중량부에 대하여 스판덱스 폐사 5 내지 150 중량부, 합성수지 10 내지 80 중량부 및 무기물 100 내지 350 중량부를 포함하는, 스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 측면은, 스판덱스 폐사 뭉치에서 이물질을 제거하고; 스판덱스 폐사 뭉치를 70℃ 이상의 온도에서 건조하고; 상기 건조된 스판덱스 폐사 뭉치와 열가소성 탄성체, 합성수지 및 무기물을 상기 열가소성 탄성체가 용융되는 온도, 예를 들어, 100 내지 150℃ 온도의 배치식 용융 혼합기에서 혼합하고; 상기 배치식 용융 혼합기에서 혼합된 상기 수지 조성물을 100 내지 200℃의 압출기에서 압출하여 펠렛화하는 것을 포함하는, 스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩 조성물의 제조 방법을 제공한다.
상기 본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 열가소성 탄성체는 스티렌계 블록 공중합체, 수첨된 스티렌계 블록 공중합체, 에틸렌-부틸렌 고무, 에틸렌비닐아세테이트, α-폴리올레핀계 탄성체, 염소화 폴리에틸렌 및 열가소성 폴리우레탄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 다른 구현 예에 있어서, 상기 합성수지는 폴리에틸렌, 폴리 프로필렌, 폴리스티렌, 아클리로니트릴-부타디엔-스티렌 수지, 아크릴로니트릴-스티렌-아크레이트 수지 및 폴리메틸메타크릴레이트으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 무기물은 탄산칼슘, 탈크, 마이카, 카오린, 클레이, 황산바륨, 황산칼슘, 황토 및 바이오세라믹으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 유동 파라핀 오일을 더 포함하며, 상기 유동파라핀의 사용량은 5 내지 300 중량부일 수 있다.
상기 본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩은 경도가 shore A 10 내지 80이고, 비중이 1.1 내지 1.4일 수 있다.
상기 본 발명의 또 다른 구현 예에 있어서, 상기 스판덱스 폐사는 인조 잔디용 탄성 칩 조성물 내에서 길이 0.01 내지 10 mm로 분산되어 있다.
도 1은 본 발명에서 사용되는 실 길이가 수십 센티미터에서 수백 미터인 스판덱스 폐사 뭉치의 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예를 따라 제조된 스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩이다.
도 3은 본 발명에 따라 제조된 스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩에 스판덱스 폐사가 분산되어 있는 것을 100배 배율의 광학 현미경을 촬영한 사진이다.
도 3을 참조하면, 도 1과 같은 실 길이가 수십 센티미터에서 수백 미터인 폐사 뭉치를 열가소성 탄성체, 합성수지 및 무기물과 같이 배치식 용융 혼합기에 넣고 열가소성 탄성체 및 합성수지가 용융되는 온도에서 혼합하면 스판덱스 폐사 뭉치가 배치식 용융 혼합기의 전단력과 용융된 열가소성 탄성체에 의해 분산 및 절단되어 10 mm 이하 크기로 분산됨을 알 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물 및 제조 방법을 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에서 사용되는 열가소성 탄성체는 그 종류는 특별히 한정하지 않지만 스티렌계 블록 공중합체, 수첨된 스티렌계 블록 공중합체, 에틸렌-부틸렌 고무, 에틸렌비닐아세테이트, α-폴리올레핀계 탄성체, 염소화 폴리에틸렌 및 열가소성 폴리우레탄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 열가소성 탄성체는 탄성 칩을 제조할 때 탄성 칩에 탄성을 부여하며, 스판덱스 폐사 뭉치를 배치식 용융 혼합기에서 점도로 절단 및 분산시키는 역할을 한다.
상기 열가소성 탄성체는, 예를 들어, shore A 경도로 40 내지 95A를 갖는 것일 수 있다. 상기 경도가 40A 미만이면 기계적 강도가 약해 탄성 칩의 기계적 강도가 약하게 되며 95A를 초과하면 탄성 칩의 탄성 부여가 제한적이다.
본 발명에서 사용되는 합성수지는 그 종류는 특별히 한정하지 않지만, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 아클리로니트릴-부타디엔-스티렌 수지, 아크릴로니트릴-스티렌-아크레이트 수지 및 폴리메틸메타크릴레이트으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 합성수지는 탄성 칩을 제조할 때 스판덱스 폐사 뭉치를 배치식 용융 혼합기에서 점도로 절단 및 분산시키는 역할을 하며 탄성 칩의 경도 조절 역할을 한다. 상기 합성수지의 이러한 작용을 달성하기 위하여, 상기 열가소성 탄성체 100 중량부에 대해 10 내지 80 중량부의 합성수지를 사용할 수 있다.
상기 합성수지는 배치식 용융 혼합기에서 용융이 될 수 있도록 유리전이온도나 용융 온도가 150℃ 미만이며 용융흐름지수가 0.1 내지 100 g/10 mim인 열가소성 고분자가 바람직하다.
만약 유리전이온도나 용융온도가 150℃ 이상이면 배치식 용융 혼합기에서 용융시키기 어려우며 용융 흐름지수가 100 g/10 min 를 초과하면 점도가 너무 낮아 전단력이 너무 적어 스판덱스 폐사를 분산시키기 어렵게 된다.
본 발명에서 사용되는 스판덱스 폐사는 스판덱스를 만드는 과정에서 굵기(데니어)가 불량이던가 스판덱스를 감는 과정에서 합사가 나와 불량품이 되거나 스판덱스를 소비하는 업체에서 원단을 만들고 남은 잔사 및 제조 과정에서 외부 오염으로 폐사로 처리된 것으로써 그 형태는 특별히 한정하지 않지만 실 자체 길이가 수십 센티미터에서 수백 미터인 스판덱스 폐사의 형태는 실뭉치 형태가 가장 바람직하다.
이러한 스판덱스 폐사는 수지 조성물 내에서 열가소성 탄성체 100 중량부에 대하여 5 내지 150 중량부, 바람직하게는 20 내지 120 중량부 범위로 사용할 수 있다. 상기 사용되는 스판덱스 폐사가 5 중량부 미만이면 스판덱스 폐사의 사용량이 너무 적어 스판덱스 재활용의 의미가 없으며 150 중량부를 초과하여 사용하면 배치식 용융 혼합기에서 스판덱스 폐사의 양이 너무 많아 효율적인 분산이 이루어지지 않을 수 있다.
본 발명에서 사용된 무기물은 특별히 한정하지 않지만 탄산칼슘, 탈크, 마이카, 카오린, 클레이, 황산바륨, 황산칼슘, 황토 및 바이오세라믹으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하며, 상기 무기물은 탄성 칩의 비중을 조절하는 역할을 한다.
상기 무기물은, 상기 열가소성 탄성체 100 중량부에 대하여 100 중량부 내지 350 중량부을 사용할 수 있으며, 100 중량부 미만을 사용할 경우에는 비중이 낮아 인조잔디 탄성 칩으로 역할을 못하게 되며 350 중량부를 초과하여 사용할 경우에는 분산 문제로 수지 조성물의 물성이 급격히 저하될 수 있다.
본 발명에서는 유동 파라핀 오일을 추가 첨가하여 사용할 수 있는데, 상기 유동 파라핀 오일의 종류는 특별히 한정하지는 않는다. 하지만 가공 안정성 및 휘발성을 고려하여 동점도(40℃, cSt)가 7 내지 150 cst, 인화점이 150℃ 내지는 310℃ 이며 나프탄계와 파라핀계를 포함하는 유동 파라핀계 오일을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 유동 파라핀 오일은 조성물의 경도 및 흐름성 조절 등을 위해 사용된다.
상기 사용된 유동 파라핀 오일은 열가소성 탄성체 100 중량부에 대하여 5 내 지 300 중량부이며, 5 중량부 미만으로 사용하면 조성물의 흐름 및 유연성 조절이 어려워 첨가의 의미가 없게 되며 300 중량부를 초과하여 사용하면 배치식 용융 혼합기에서 수지 조성물의 점도를 낮추어 스판덱스 폐사의 분산을 저해하는 문제점이 있다.
본 발명의 인조 잔디용 탄성 칩 조성물은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 첨가제 성분인 산화방지제, 열안정제, UV 안정제, 대전방지제, 슬립제, 활제, 수첨수지 등을 본 발명의 목적에 어긋나지 않은 범위에서 첨가하는 것이 가능하다.
본 발명에 의해 제조된 수지 탄성 칩 조성물은 바람직하게는 shore A 10 내지 80, 비중이 1.1 내지 1.4일 수 있다. 경도가 10A 미만이면 외력에 의해 변형이 쉽게 일어나고 80A 을 초과하면 탄성 회복력이 부족하게 된다. 그리고, 비중이 1.1 미만이면 사용 중 우천 등에 의해 쉽게 소실되고 1.4를 초과하면 무기물 함량이 너무 높아 쉽게 부스러진다.
본 발명에 따른 스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩 조성물의 제조 방법에 있어서, 우선 스판덱스 폐사 뭉치에서 이물질을 제거하고; 상기 스판덱스 폐사 뭉치를 70℃ 이상의 온도에서 건조하고; 상기 건조된 스판덱스 폐사 뭉치와 열가소성 탄성체, 합성수지 및 무기물을 상기 열가소성 탄성체가 용융되는 온도, 예를 들어, 100 내지 150℃ 온도의 배치식 용융 혼합기에서 혼합하고; 상기 배치식 용융 혼합기에서 혼합된 상기 수지 조성물을 100 내지 200℃의 압출기에서 압출하여 펠렛화한다.
본 발명의 상기 제조 방법에 있어서, 상기 스판덱스 폐사 뭉치에서 이물질을 제거한 스판덱스 폐사 뭉치를 70℃ 이상의 온도에서 건조할 때 그 건조시간은 상기 스판덱스 폐사 뭉치가 건조되기에 충분한 시간을 사용하면 되며, 예를 들어, 1 시간 이상 정도일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적으로, 스판덱스 폐사에는 용융되지 않은 나뭇가지나 금속 등이 포함되어 있을 가능성이 높기 때문에 사용 전 육안 검사를 통해 이물질을 제거해야만 한다. 또한 스판덱스는 폴리우레탄계로 구성되어 있기 때문에 수분 흡수율이 높아 70℃ 이상에서 건조하여야 하며, 상기 건조 시간은, 예를 들어, 1 시간 이상 정도인 것이 바람직하다.
본 발명의 상기 제조 방법에 있어서, 스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩 조성물 제조를 위해 각 재료를 혼합하기 위해 사용된 배치식 용융 혼합기는 니더(kneader) 또는 반바리(bunbary-mixer)로 다양한 형태의 열가소성 고분자 물질을 용융 혼합 시킬 수 있는 배치 타입의 혼합기를 사용하였으며 혼합된 수지 조성물의 펠렛화를 위해서는 당 분야에서 펠렛 제조를 위해 널리 사용되는 언더 워터 커터(under water cutter)나 핫 커터(hot cutter)가 장착된 이축 및 단축 압출기를 사용할 수 있다.
상기 건조된 스판덱스 폐사 뭉치와 열가소성 탄성체, 합성수지 및 무기물을 100 내지 150℃ 온도의 배치식 용융 혼합기에서 혼합하는 경우, 구체적으로, 10 분 이상, 예를 들어, 10 분 이상 내지 40 분 정도 동안 혼합할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
예를 들어, 본 발명에 따른 스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩 조성물은 하기와 같이 제조될 수 있다.
즉, 우선, 스판덱스 폐사 뭉치에서 이물질을 제거한다. 이물질이 제거된 스판덱스 폐사 뭉치를 80℃ 온도에서 2 시간 건조하여 스판덱스 내 수분을 제거한다. 상기 건조된 스판덱스 폐사 뭉치와 열가소성 탄성체, 합성수지, 유동 파라핀 및 무기물을 상기 열가소성 탄성체가 용융되는 온도인 100 내지 150℃ 온도의 배치식 용융 혼합기에서 10 분 내지 40 분간 혼합하여 스판덱스 폐사가 절단되어 분산되도록 한다. 상기 스판덱스 폐사의 분산이 완료되면 배치식 용융 혼합기에서 혼합된 조성물을 100 내지 200℃의 압출기에서 압출하여 길이 1 내지 3 mm로 펠렛화 하여 스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디 탄성 칩을 펠렛을 제조한다.
이하, 각종 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하지만, 본 발명이 이러한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
하기 실시예 및 비교예에 있어서 약어의 의미는 다음과 같다:
SEBS : 스티렌 함량이 30 중량부 퍼센트, 중량 평균분자량(Mw)이 100,000 g/mole인 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 수첨 블록공중합체
유동 파라핀 오일: 인화점이 210℃이고 동점도(40℃, cSt)가 23인 유동 파라핀 오일
PP: 용융지수 12 g/10 분이며 열변형 온도가 105℃인 폴리프로필렌수지
스판덱스 폐사: 길이 수십 센티미터 내지 수백 미터로 이루어진 스판덱스 폐 사 뭉치 (도 1)
무기물: 입도 크기가 5 ㎛ 인 탈크
실시예 1
우선, 스판덱스 폐사 뭉치에서 이물질을 제거하였다. 이물질이 제거된 스판덱스 폐사 뭉치를 80℃ 온도에서 2 시간 건조하여 스판덱스 내 수분을 제거하였다.스티렌 함량이 30 중량부 퍼센트이고 중량 평균분자량(Mw)이 100,000 g/mole인 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 수첨 블록공중합체 된 열가소성 탄성체 100 중량부, 열가소성 탄성체 100 중량부에 대하여 상기 건조된 스판덱스 폐사 100 중량부, 용융지수 12 g/10 분이며 열변형온도가 105℃인 폴리프로필렌수지 50 중량부, 인화점이 210℃이고 동점도(40℃. cSt)가 23인 유동 파라핀 오일 100 중량부 및 입도 크기가 5㎛ 인 탈크 200 중량부를 반바리 믹서에 넣고 130℃ 온도에서 20 분 동안 혼합하였다. 상기 혼합된 수지 조성물은 155℃의 압출기를 통해 지름 1 ∼ 3 mm 정도의 펠렛으로 제조함으로써, 스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩을 제조하였다.
실시예 2
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 200 중량부의 유동 파라핀 오일 및 250 중량부의 탈크를 사용하여 조성물을 제조하였으며 혼합된 수지 조성물은 135℃의 압출기를 통해 지름 1 ∼ 3 mm 정도의 펠렛을 제조하였다.
실시예 3
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 스판덱스 폐사 50 중량부와 탈크 250 중량부를 사용하여 조성물을 제조하였으며 혼합된 수지 조성물은 155℃의 압출기를 통해 지름 1 ∼ 3 mm 정도의 펠렛을 제조하였다.
비교예 1
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 스판덱스 폐사 180 중량부와 탈크 200 중량부를 사용하여 조성물을 제조하였으며 혼합된 수지 조성물은 155℃의 압출기를 통해 지름 1 ∼ 3 mm 정도의 펠렛을 제조하였다.
비교예 2
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 탈크 450 중량부를 사용하여 조성물을 제조하였으며 혼합된 수지 조성물은 135℃의 압출기를 통해 지름 1 ∼ 3 mm 정도의 펠렛을 제조하였다.
비교예 3
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 스판덱스 폐사를 사용하지 않았고 탈크 150 중량부를 사용하여 조성물을 제조하였으며 혼합된 수지 조성물은 135℃의 압출기를 통해 지름 1 ∼ 3 mm 정도의 펠렛을 제조하였다.
비교예 4
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 폴리프로필렌 수지를 100 중량부와 탈크 230 중량부를 사용하여 조성물을 제조하였으며 혼합된 수지 조성물은 135℃의 압출기를 통해 지름 1 ∼ 3 mm 정도의 펠렛을 제조하였다.
시험예
상기 실시예 1 ∼ 3 및 비교예 1 ∼ 4에서 제조된 스판덱스 폐사를 이용한 수지 조성물의 물성을 다음의 방법으로 측정하고 그 결과를 다음 표 1, 2 에 나타내었다.
제조된 펠렛은 220 톤 사출기를 이용하여 가로 10 cm, 세로 10 cm, 두께 1 mm 시트 형태로 제조하여 24 시간 후 인장 시험기로 물성을 측정하였으며 shore A 경도계로 경도를 측정하였다.
내광성 평가를 위해서는 자외선 Lamp B가 장착된 Q-UV 설비를 이용하여 200시간 노출 시킨 다음 색차계를 이용하여 노출 전후의 색차 변화(△E)를 비교 측정하였다.
수지 조성물 내에 스판덱스 폐사의 분산 상태는 100배 배율의 광학 현미경을 이용하여 육안 관찰 결과 섬유 길이가 10 mm 이하면 양호, 10 mm를 초과하면 불량으로 판정하였다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
PP 50 50 50 50 50 50 100
SEBS 100 100 100 100 100 100 100
스판덱스 폐사 100 100 50 180 100 -　 100
유동파라핀 100 200 100 100 100 100 100
탈크 200 250 250 200 450 150 230
분산상태 양호 양호 양호 불량 불량 - 양호
인장강도(kgf/cm2) 60 40 70 13 30 110 80
인장신율(%) 450 500 550 80 100 600 200
비중 1.2 1.2 1.3 1.18 1.42 1.2 1.2
경도 (shore A) 65 55 63 68 72 60 90
구분 실시예 1 실시예 3 비교예 3
PP 50 50 50
SEBS 100 100 100
스판덱스 폐사 100 50 -　
유동파라핀 100 100 100
탈크 200 250 150
△E 1.5 1.3 1.2
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 ∼ 3 를 보면 스판덱스 폐사는 비교적 잘 분산, 혼합되었으며 인조잔디용 탄성 칩에 적합한 경도를 가진 수지 조성물을 얻을 수 있었다.
비교예 1을 참조하면, 스판덱스 폐사를 과량 사용한 경우 충분한 분산이 일어나지 않아 급격한 물성 저하가 일어남을 알 수 있다. 비교예 2를 보면 무기물을 과량 사용한 경우 비중이 너무 높고 기계적 물성이 낮아 탄성 칩으로 적합하지 않음을 알 수 있었다. 비교예 3을 참조하면, 스판덱스 폐사를 혼합하지 않은 경우 흐름성이 저하되어 물성 측정을 할 수 있는 시편을 얻을 수 없었다. 비교예 4의 경우 합성수지의 양이 너무 많아 인조잔디용 탄성 칩으로 사용하기에는 경도가 너무 높은 조성물을 얻을 수 있었다.
상기 표 2에 나타난 바와 같이 스판덱스 폐사를 사용하더라도 UV 안정성이 우수함을 알 수 있다.
이로써 외관의 의해 폐사로 결정되어 물리적 물성은 우수하지만 재활용이 어려워 산업적으로 활용 가치가 낮은 스판덱스 폐사를 사용함으로써, 보다 친환경적이고 내광성이 우수하며 안료 등을 이용하여 조색이 용이한 인조잔디용 탄성 칩을 제조 할 수 있음을 알 수 있다.
이상, 실시예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 여러 가지 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함이 명백하다.
도 1은 본 발명에서 사용되는 실 길이가 수십 센티미터에서 수백 미터인 스판덱스 폐사 뭉치의 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예를 따라 제조된 스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩이다.
도 3은 본 발명에 따라 제조된 스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩에 스판덱스 폐사가 분산되어 있는 것을 100배 배율의 광학 현미경을 촬영한 사진이다.

Claims (14)

  1. 열가소성 탄성체 100 중량부; 상기 열가소성 탄성체 100 중량부에 대하여, 스판덱스 폐사 5 내지 150 중량부; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 아클리로니트릴-부타디엔-스티렌 수지, 아크릴로니트릴-스티렌-아크레이트 수지 및 폴리메틸메타크릴레이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 합성수지 10 내지 80 중량부; 및 무기물 100 내지 350 중량부를 포함하는, 스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열가소성 탄성체는 스티렌계 블록 공중합체, 수첨된 스티렌계 블록 공중합체, 에틸렌-부틸렌 고무, 에틸렌비닐아세테이트, α-폴리올레핀계 탄성체, 염소화 폴리에틸렌 및 열가소성 폴리우레탄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인, 스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩 조성물.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기물은 탄산칼슘, 탈크, 마이카, 카오린, 클레이, 황산바륨, 황산칼슘, 황토 및 바이오세라믹으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인, 스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 열가소성 탄성체 100 중량부에 대하여 5 내지 300 중량부의 유동파라핀을 더 포함하는, 스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩은 경도가 shore A 10 내지 80이고 비중이 1.1 내지 1.4인, 스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 스판덱스 폐사는 인조 잔디용 탄성 칩 조성물 내에서 0.01 내지 10 mm 길이로 분산되어 있는, 스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩 조성물.
  8. 스판덱스 폐사 뭉치에서 이물질을 제거하고,
    상기 스판덱스 폐사 뭉치를 70℃ 이상의 온도에서 건조하고,
    상기 건조된 스판덱스 폐사 뭉치; 열가소성 탄성체; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 아클리로니트릴-부타디엔-스티렌 수지, 아크릴로니트릴-스티렌-아크레이트 수지 및 폴리메틸메타크릴레이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 합성수지; 및 무기물을 100 내지 150℃ 온도의 배치식 용융 혼합기에서 혼합하고,
    상기 배치식 용융 혼합기에서 혼합된 상기 수지 조성물을 100 내지 200℃의 압출기에서 압출하여 펠렛화하는 것을 포함하는,
    스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩 조성물의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 열가소성 탄성체는 스티렌계 블록 공중합체, 수첨된 스티렌계 블록 공중합체, 에틸렌-부틸렌 고무, 에틸렌비닐아세테이트, α-폴리올레핀계 탄성체, 염소화 폴리에틸렌 및 열가소성 폴리우레탄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인, 스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩 조성물의 제조 방법.
  10. 삭제
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 무기물은 탄산칼슘, 탈크, 마이카, 카오린, 클레이, 황산바륨, 황산칼슘, 황토 및 바이오세라믹으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인, 스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩 조성물의 제조 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 스판덱스 폐사 뭉치, 열가소성 탄성체, 합성수지 및 무기물에 유동파라핀을 더 첨가하여 혼합하는, 스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩 조성물의 제조 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 스판덱스 폐사 뭉치는 실의 길이가 수십 센티미터 내지 수백 미터인 스판덱스 폐사를 포함하는 것인, 스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩 조성물의 제조 방법.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 건조 시간이 1 시간 이상인, 스판덱스 폐사를 이용한 인조잔디용 탄성 칩 조성물의 제조 방법.
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