KR100934735B1 - 천연 소재를 이용한 인조잔디 충진 방법 - Google Patents

천연 소재를 이용한 인조잔디 충진 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 천연 소재를 이용한 인조잔디 충진 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 지조직과 결속되어 있거나 지조직에 박혀 있는 인조잔디 파일들 사이에 (i) 규사와 질석의 혼합물; 또는 (ii) 규사층, 질석층 및 열가소성 엘라스토머(TPE) 탄성체층이 순차적으로 적층된 다층 구조물; 또는 (iii) 규사와 질석의 혼합물층, 질석층 및 열가소성 엘라스토머 탄성체층이 순차적으로 적층된 다층 구조물; 또는 (iv) 제 1 규사층, 제 1 질석층, 제 2 규사층, 제 2 질석층 및 열가소성 엘라스토머 탄성체층이 순차적으로 적층된 다층 구조물을 인조잔디 파일 높이의 85∼93%의 높이로 충진시키는 것을 특징으로 하는 인조잔디 충진 방법에 관한 것이다.
본 발명의 인조잔디 충진방법은 함수성, 보수성, 보습성, 내답압성 및 가열 팽창시 자생적 압축회복력 등이 우수한 천연 소재인 질석을 사용하기 때문에, 친환경적일 뿐만 아니라, 별도로 인조잔디 파일을 직립시켜 줄 필요성이 없고, 주기적인 재충진 작업이 필요 없으며, 인조잔디 표면에 천연잔디와 유사한 수분율을 조성시킬 수 있다.
인조잔디, 충진, 질석, 규사, 열가소성 엘라스토머(TPE) 탄성체.

Description

천연 소재를 이용한 인조잔디 충진 방법{A METHOD FOR FILLING UP ARTIFICAIL TURF USING NATURAL MATERIALS}
본 발명은 천연 소재를 이용한 인조잔디 충진 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 규사와 질석의 혼합물, 또는 규사-질석-열가소성 엘라스토머 탄성체의 다층 구조물, 또는 규사와 질석의 혼합물-질석-열가소성 엘라스토머 탄성체의 다층 구조물, 또는 규사-질석-규사-질석-열가소성 엘라스토머 탄성체의 다층 구조물을 이용하여 인조잔디를 충진하는 방법에 관한 것이다.
스포츠용 인조잔디에 있어서 충전재는 선수의 충격을 흡수하고, 공 구름성, 공 튀김성, 공이 지면에 바운드되고 난 이후의 공의 속도 변화 등 일련의 적정 경기성을 확보하기 위한 수단으로 지조직에 심어진 인조잔디 원사 사이에 충전되는 물질이다.
인조잔디 충진 방법으로 종래에는 인조 규사층과 SBR(스티렌-부타디엔 고무) 또는 EPDM(에틸렌-프로필렌-디엔 모노머) 탄성체층이 순차적으로 적층된 인조잔디용 충전재를 사용하는 방법이 널리 이용되었는데, 이 방법은 친환경성 및 기능성 등의 측면에서 만족할 만한 수준에 이르지 못하는 한계가 있다.
한편, 국제 공개특허공보 제WO2005/124028호 및 한국 공개특허공보 제2007 -0041688호에는 「재생 가능한 합성 재료(예컨대, 폴리올레핀계 재료 또는 비닐 폴리머계 재료)로 제조된 인조잔디용 입상(粒狀) 충전재로서, 난연제(예: 알루미늄 삼수화물 등), 정전기 방지제(예: 폴리아미드, 폴리에테르 블록 아미드, 폴리에스테르 블록 코폴리머, 글리세롤 에스테르, 합성 아민, 알킬 설포네이트 등), 친수성 첨가제(에틸렌 비닐 알콜 공중합체, 폴리하이드록시에틸 메타크릴레이트 등), 오일 함유 첨가제(예: 파라핀 오일), 살조제(殺藻劑) 등이 첨가된 인조잔디용 입상 충전제」가 기재되어 있다. 이 인조잔디용 입상 충전제는 각종 첨가제의 첨가에 의해 인조잔디의 경기성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있으나, 주원료인 합성 재료 뿐만 아니라 난연제 등 각종 첨가제가 인체에 유해할 수 있다는 단점이 있다. 한국 등록실용신안공보 제413557호에는 「입경 0.3∼1.0㎜의 규사와 입경 0.6∼2.5㎜의 EPDM (에틸렌 -프로필렌-디엔 모노머)칩 또는 SBR(스티렌-부타디엔 고무)칩이 차례로 적층된 축구장 인조잔디용 충전재」가 언급되어 있다. 그러나, SBR의 경우 그 제조시 황(S)을 함유하는 각종 가교제의 사용에 따른 4대 중금속, 휘발성 유기 화합물 (VOC), 다환 방향족 탄화수소 등의 발생을 초래하여 인체에 유해하며, EPDM은 비교적 친환경적인 소재라 할 수 있지만, 가격이 비싸 원료공급의 안정성 측면에서 문제가 있다. 한국 공개실용신안공보 제94-22765호에는 「모래와 직경 1∼3㎜의 운모와 직경 1∼3㎜의 고무가 60∼70 : 15∼25 : 10∼20의 비율로 혼합된 인조잔디 설치용 충전재」가 기재되어 있다. 그러나, 이 인조잔디용 설치용 충전재는 구성성분의 조성에 따른 체적 밀도(bulk density)가 천차만별이고 , FIFA가 인증하는 충격 흡수성, 수직변형률 등의 경기성(play성)을 만족시킬 수 없으며, 전단 응력이 가해질 때 판상의 라멜라 구조인 운모가 납작하게 변화하여 지반이 경화될 우려가 있다 . 한편, 한국 특허출원 제2006-0072561호에는 「이면에 라텍스 코팅층이 있는 기포지 위에 인조잔디 파일들이 형성되어 있는 인조잔디 구조체에 충진물을 충진함에 있어서, 인조잔디 파일 사이에 인조규사를 먼저 충진한 후, 그 위에 SBR 및 EPDM 중에서 선택된 1종의 탄성체를 충진하는 것을 특징으로 하는 인조잔디의 충진방법」이 언급되어 있다. 그러나, 전술한 바와 같이 SBR의 경우 그 제조시 황(S)을 함유하는 각종 가교제의 사용에 따른 4대 중금속, 휘발성 유기 화합물(VOC), 다환 방향족 탄화수소 등의 발생을 초래하여 인체에 유해하며, EPDM은 비교적 친환경적인 소재라 할 수 있지만, 가격이 비싸 원료공급의 안정성 측면에서 문제가 있다.
합성 소재의 충진재만을 이용하여 인조잔디 충진을 하는 경우에는 답압 현상 발생시 답압 현상을 해소할 수 있는 인위적 수단을 별도로 제공해야 지속적인 경기성 보장이 가능하며, 주기적인 재충진 작업이 요구된다는 문제점이 있다.
본 발명자들은 예의 연구한 끝에 천연 소재인 질석이 내열성, 단열성, 내화학성, 통기성, 흡수성, 보수성, 보비성, 내답압성 등이 우수하고, 가열하면 팽창하여 탄성이 회복되는 특성이 있다는 점에 착안하여, 질석을 이용한 인조잔디 충진 방법을 창안해 내었다.
본 발명은 상대적으로 경제성이 우수하고 안정적인 수급이 가능하면서도 종래의 인조잔디 충전재에 비하여 친환경적이며 배수 및 배토 특성이 우수한 천연 소재인 질석을 이용하여 인조잔디를 충진하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 천연 소재를 이용한 인조잔디 충진 방법으로서, 지조직과 결속되어 있거나 지조직에 박혀 있는 인조잔디 파일들 사이에 (i) 규사와 질석의 혼합물; 또는 (ii) 규사층, 질석층 및 열가소성 엘라스토머(TPE) 탄성체층이 순차적으로 적층된 다층 구조물; 또는 (iii) 규사와 질석의 혼합물층, 질석층 및 열가소성 엘라스토머 탄성체층이 순차적으로 적층된 다층 구조물; 또는 (iv) 제 1 규사층, 제 1 질석층, 제 2 규사층, 제 2 질석층 및 열가소성 엘라스토머 탄성체층이 순차적으로 적층된 다층 구조물을 인조잔디 파일 높이의 85∼93%의 높이로 충진시키는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.
인조잔디 충진에 천연 소재인 질석을 사용하는 것은 본 발명이 최초이다. 질석(蛭石, vermiculite)은 알루미늄·마그네슘·철의 수산화규산염[화학식: (Mg,Fe,Al)3(Al,Si)4O10(OH)2·4H2O]으로 된 회백색 또는 갈색의 단사정계(單斜晶系) 점토광물로서, 비중이 약 2.76이고, 굳기가 약 1∼2이며, 양이온 교환능, 내열성, 단열성, 내화학성, 통기성, 흡수성, 보수성, 보비성, 내답압성 등이 우수하고, 가 열하면 팽창하여 탄성이 회복되는 특성이 있다.
인조잔디 파일의 소재는 대부분 소수성의 폴리에틸렌이므로 정전기 발생이 빈번한데, 질석은 흡수성 및 보수/보비성이 있으므로 이와 같은 정전기 발생을 방지시킬 수 있다. 또한, 질석은 가열하면 팽창하여 탄성이 회복되는 특성이 있기 때문에, 인조잔디 표면에서 자연적으로 발생하는 열(지열, 태양열 등)에 의해 다시 탄성을 회복함으로써 인조잔디용 천연 충진재로서 매우 적합하다. 또한, 우천시 또는 살수시에 질석이 머금은 수분을 서서히 방출하므로, 천연잔디 표면과 유사한 촉감을 얻을 수 있다.
규사와 질석의 혼합물은 지속적, 반복적 하중에 의한 답압을 감소시키고, 비중차에 의한 층 분리 현상을 방지할 수 있다. 규사와 질석의 혼합물은 규사:질석의 중량비가 4:6 내지 6:4인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 질석은 그 밀도가 물의 밀도의 1/4∼1/5에 불과하기 때문에 그 자체만으로는 유실될 위험이 있으므로, 형태 안정성과 보습성 및 보수성을 동시에 만족시킬 필요가 있기 때문이다.
규사층, 질석층 및 열가소성 엘라스토머(TPE) 탄성체층이 순차적으로 적층된 다층 구조물, 규사와 질석의 혼합물층, 질석층 및 열가소성 엘라스토머 탄성체층이 순차적으로 적층된 다층 구조물, 및 제 1 규사층, 제 1 질석층, 제 2 규사층, 제 2 질석층 및 열가소성 엘라스토머 탄성체층이 순차적으로 적층된 다층 구조물은 다층 구조물의 총 중량을 기준으로 30∼50 중량%의 열가소성 엘라스토머(TPE) 탄성체를 포함하는 것이 바람직하다. 열가소성 엘라스토머(TPE) 탄성체는 합성 소재이지만 종래의 인조잔디용 충전재에 비하여 상대적으로 친환경적일 뿐만 아니라, 충격 흡 수성 및 경기성 등이 우수하다. 열가소성 엘라스토머(TPE) 탄성체는 SEBS(스티렌-에틸렌·부타디엔-스티렌)계 엘라스토머 탄성체, 폴리올레핀계 엘라스토머 탄성체, 우레탄계 엘라스토머 탄성체, 아미드계 엘라스토머 탄성체 및 에스테르계 엘라스토머 탄성체로 이루어진 군으로부터 선택된다.
제 1 규사층, 제 1 질석층, 제 2 규사층, 제 2 질석층 및 열가소성 엘라스토머 탄성체층이 순차적으로 적층된 다층 구조물은 제 1 규사층과 제 1 질석층의 상대 중량비가 45:55 내지 55:45이고, 제 2 규사층과 제 2 질석층의 상대 중량비가 25:75 내지 35:65인 것이 바람직하다. 이와 같이 제 1 규사층과 제 1 질석층의 상대 중량비와 제 2 규사층과 제 2 질석층의 상대 중량비를 상이하게 하는 이유는 제 1 규사층과 제 1 질석층이 형태 안정성을 유지시키는 역할을 하고, 제 2 규사층과 제 2 질석층이 보수성 및 보습성을 확보하는 역할을 하기 때문이다.
한편, 인조잔디 파일은 폴리에틸렌 단독중합체 또는 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서의 충진 높이는 인조잔디 파일 높이의 85∼93%인 것이 바람직하다.
인조잔디 충진에 사용되는 SBR(스티렌-부타디엔 고무), EPDM(에틸렌-프로필렌-디엔 모노머), TPE(열가소성 엘라스토머), 코코피트(cocopeat) 및 질석에 대한 소재 적합성 실험 데이터는 하기 표 1에 제시되어 있다.
소재 충격 흡수성(%) 수직 변형률(mm) 자기 연소성 크기 및 형태 기준중량 충진량(kg/m2×mm) 내마모성 인체 무해성
SBR 58.0 12.1 × 1∼2mm 6각∼8각 3450g/6.65L 0.52kg/L 0.43 × △
EPDM 54.7 12.0 ○ 1∼2.5mm 6각∼8각 4860g/6.65L 0.73kg/L 0.61 ○ △
TPE 60.0 9.2 ○ 1mm×3mm 펠렛형 4100g/6.65L 0.62kg/L 0.51 ○ ◎
코코피트 54.0 13.3 ××× 1∼3mm 6각∼8각 1100g/6.65L 0.17kg/L 0.14 × ◎
질석 60.7 7.5 ◎ 2∼4mm 6각∼8각 880g/6.65L 0.13kg/L 0.11 ○ ◎
◎: 매우 양호, ○: 양호, △: 보통, ×: 나쁨, ×××: 매우 나쁨
* 충격 흡수성의 평가 기준: 55∼70%
* 수직 변형률의 평가 기준: 4∼9 mm
* 자기연소성 평가 기준: 잔염 시간 = 20초 이하, 탄화 거리 = 10cm 이하
표 1에 나타나 있는 바와 같이, 질석과 열가소성 엘라스토머(TPE)는 SBR, EPDM, 코코피트 등에 비하여 인조잔디 충진용 소재로서 매우 적합하다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 인조잔디 충진방법은 함수성, 보수성, 보습성, 내답압성 및 가열 팽창시 자생적 압축회복력 등이 우수한 천연 소재인 질석을 사용하기 때문에, 친환경적일 뿐만 아니라, 별도로 인조잔디 파일을 직립시켜 줄 필요성이 없고, 주기적인 재충진 작업이 필요 없으며, 인조잔디 표면에 천연잔디와 유사한 수분율을 조성시킬 수 있다.
하기 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 하 기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이므로, 본 발명의 범주가 하기 실시예에 국한되는 것으로 해석되어서는 아니된다. 따라서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이른바 "당업자" 또는 "평균적 기술자")는 첨부된 특허청구범위에 기재된 사항으로부터 도출되는 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형, 수정 및 응용이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
실시예
규사와 질석이 5:5의 중량비로 혼합된 혼합물로 이루어진 단층 구조물을 인조잔디에 충진한 경우(실시예 1); 규사층, 질석층 및 열가소성 엘라스토머(TPE) 탄성체층이 순차적으로 적층된 다층 구조물을 인조잔디에 충진한 경우[열가소성 엘라스토머(TPE) 탄성체는 다층 구조물의 총 중량을 기준으로 30∼50 중량%임](실시예 2); 규사와 질석이 5:5의 중량비로 혼합된 규사와 질석의 혼합물층, 질석층 및 열가소성 엘라스토머 탄성체층이 순차적으로 적층된 다층 구조물을 인조잔디에 충진한 경우[열가소성 엘라스토머(TPE) 탄성체는 다층 구조물의 총 중량을 기준으로 30∼50 중량%임](실시예 3); 제 1 규사층, 제 1 질석층, 제 2 규사층, 제 2 질석층 및 열가소성 엘라스토머 탄성체층이 순차적으로 적층된 다층 구조물을 인조잔디에 충진한 경우[제 1 규사층과 제 1 질석층의 상대 중량비가 50:50이고, 제 2 규사층과 제 2 질석층의 상대 중량비가 30:70이며, 열가소성 엘라스토머(TPE) 탄성체는 다층 구조물의 총 중량을 기준으로 30∼50 중량%임](실시예 4); 모래층과 EPDM(에틸렌-프로필렌-디엔 모노머)층이 순차적으로 적층된 2층 구조물을 인조잔디에 충진한 경우[모래층과 EPDM층의 상대 중량비는 5:5 내지 6:4임](비교예 1); 및 모래층 과 SBR(스티렌-부타디엔 고무)층이 순차적으로 적층된 2층 구조물을 인조잔디에 충진한 경우[모래층과 SBR층의 상대 중량비는 5:5 내지 6:4임](비교예 2) 각각에 대하여 FIFA 인증 기준에 따라 충격 흡수성, 수직 변형률, 정적 하중에 의한 압축 회복율(두께 감소율), 마찰 대전압 등을 측정한 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2
충격 흡수성(%) 64 60.5 61 62 57 58
수직 변형율(mm) 7.5 7.8 8.2 8.6 6.0 5.5
에너지 복원율(%) 37 30 33 32 33 35
내슬립성 0.64 0.95 0.91 0.92 0.7 0.7
공 구름성(ball roll)(m) 8.5 8.0 7.5 7.7 9 8
공 튀김성(ball rebound)(cm) 83 74 72 72 75 73
앵글드 볼 거동(angled ball behavior)(%) 68 55 57 57 55 58
견인성(traction)(Nm) 45 32 36 38 44 46
정적 하중에 의한 압축 회복율(%) 97.50 93.50 96.00 98.50 95.40 97.25
마찰 대전압(V) 340 355 290 270 430 420
<FIFA 표준>
(i) 충격 흡수성: 55∼70%, (ii) 수직 변형율: 7∼15mm
(iii) 에너지 복월율: 10∼40%, (iv) 내슬립성: 0.60∼1.00
(v) 공 구름성(ball roll): 4∼10m
(vi) 공 튀김성(ball rebound): 65∼90cm
(vii) 앵글드 볼 거동(angled ball behavior): 50∼70%
(viii) 견인성(traction): 25∼50Nm
(ix) 정적 하중에 의한 압축 회복율: 95∼99%
(x) 마찰 대전압: 250∼450V
한편, 상기 실시예 1 내지 실시예 4에 대하여 염색 견뢰도(color fastness), 파일(pile)의 중량 손실율, 파일의 높이 손실율, 투수성 등을 측정한 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
염색 견뢰도 파일의 중량 손실율 파일의 높이 손실율 투수성
실시예 1 변화 없음 <1% 변화 없음 6395 mm/시간
실시예 2 변화 없음 <1% 변화 없음 6287 mm/시간
실시예 3 변화 없음 <1% 변화 없음 6413 mm/시간
실시예 4 변화 없음 <1% 변화 없음 6324 mm/시간
FIFA 표준 변화 없음 <1% 변화 없음 >180 mm/시간

Claims (6)

  1. 인조잔디 충진 방법으로서,
    지조직과 결속되어 있거나 지조직에 박혀 있는 인조잔디 파일들 사이에 규사:질석의 중량비가 4:6 내지 6:4인 규사와 질석의 혼합물층, 질석층 및 열가소성 엘라스토머 탄성체층이 순차적으로 적층된 다층 구조물을 인조잔디 파일 높이의 85∼93%의 높이로 충진시키는 것을 특징으로 하는 방법으로서 상기 열가소성 엘라스토머 탄성체층은 상기 다층 구조물의 총 중량을 기준으로 30∼50 중량%로 포함되고 SEBS(스티렌-에틸렌·부타디엔-스티렌)계 엘라스토머 탄성체, 폴리올레핀계 엘라스토머 탄성체, 우레탄계 엘라스토머 탄성체, 아미드계 엘라스토머 탄성체 및 에스테르계 엘라스토머 탄성체로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 인조잔디 충진 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 인조잔디 파일은 폴리에틸렌 단독중합체 또는 폴리에틸렌-폴리프로필렌 공중합체인 것을 특징으로 하는 인조잔디 충진 방법.
KR1020070078062A 2007-08-03 2007-08-03 천연 소재를 이용한 인조잔디 충진 방법 KR100934735B1 (ko)

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