KR101051849B1 - 우수한 기계적 물성과 탄성을 가진 고기능성 인조 잔디용 충진제 제조방법 - Google Patents

우수한 기계적 물성과 탄성을 가진 고기능성 인조 잔디용 충진제 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기계적 물성과 마찰 안정성, 탄성이 뛰어난 새로운 고기능성 인조 잔디용 충진제 및 그 충진제의 제법에 관한 것이다.
즉, 천연잔디와 같은 완충감을 부여기 위해 인조잔디 잎 사이에 일정량 충진 투입되는 알갱이형 인조잔디 충진제를 제조함에 있어서, EPDM(에칠렌, 프로필렌, 디엔) 100 중량부와, SEBS(스티렌, 에칠렌, 부타디엔) 30 중량부와, EVA 수지 60 중량부와, 블록공중합된 폴리프로필렌 30~50 중량부와, 무기 충진제(탄산칼슘) 400 중량부와, 비 방향족 프로세스 오일 200 중량부와, 발포제 5 중량부, 발포핵제 5 중량부와, 할로겐화된 폐놀계통 가교제 0.8 중량부와, 할로겐화된 금속화물 가교조제(sncl2) 0.4 중량부와, 안정제(열 및 자외선 안정제) 1.0 중량부를 혼합하여 제조하여서 된 것이다.
EPDM, SEBS, EVA 수지, 블록공중합된 폴리프로필렌, 무기 충진제, 프로세스 오일, 발포제, 발포핵제, 할로겐화된 폐놀계통 가교제

Description

우수한 기계적 물성과 탄성을 가진 고기능성 인조 잔디용 충진제 제조방법{The material manufacturing way for the grass artificial functionality having had excellent mechanical property}
본 발명은 기계적 물성과 마찰 안정성, 탄성이 뛰어난 새로운 고기능성 인조 잔디용 충진제의 제법에 관한 것이다.
통상의 인조잔디는 천연잔디를 시공하기 어렵거나 곤란한 장소(자연 채광이 폐쇄된 돔구장, 답압이 집중되는 곳, 기후적으로 천연잔디의 생육이 곤란한 지역)에 주로 시공되었으나 최근에는 초기 시공비가 높지만 천연잔디에 비해 반영구적 사용이 가능하고, 특히 유지관리의 편의성이 높을 뿐 아니라 날로 발전하는 기술에 힘입어 천연잔디와 못지않은 최근 인조잔디의 우수한 질감과 뛰어난 품질로 인해 천연잔디의 시공성과 관계없이 다양한 장소에서 그 선호도가 급증하고 있다.
한편, 인조잔디용 충진제는 인조잔디에 천연잔디와 유사한 완충감을 부여하 기 위해 식모된 인조 잔디잎과 잎 사이에 일정량 충진, 투입될 수 있게 일정한 굵기의 작은 알맹이로 만들어지는 것으로서,
과거에는 규사 위에 재생 EPDM(에틸렌-프로필렌-디엔 삼원 공중합체)칩 이나 고무칩(폐타이어칩, 재생고무칩, 일반 고무칩 등)을 포설 시공하는 형태가 일반적이었으나,
상기 재생 EPDM칩 또는 고무칩의 경우 그 자체로 분진과 고무 특유의 냄새로 인해 운동장의 바닥면과 공기의 환경을 크게 악화시킬 뿐 아니라 인체와의 심한 마찰시 열이 발생하여 인체 안전성에 문제를 일으킬 수 있고, 나아가 마모성이 높고 거친 질감과 불규칙한 탄성으로 균일 양호한 운동장의 표면조건을 맞추기 어렵고, 가격이 너무 비싸 경제적으로도 불리한 면이 있어 최근에는 거의 사용되지 않는다.
이를 보완한 후속 개발제품의 경우, 스티렌-에칠렌-부타디엔-스칠렌 고무와 PP, PE EVA등 올레핀계합성수지와 안정제 및 프로세스오일 등을 압출기로 혼합하여 타원형 알갱이로 만든 열가소성 탄성체인 SEBS CHIP으로서,
이는 과거에 비해 월등한 물성, 질감 등에서 상당 부분 개선된 것은 사실이나. 기계적 성질과 탄성 및 질감 등 천연잔디 이상의 상당한 품질을 추구하는 최근 수요자의 요구에는 아직까지 미치지 못하고 것으로 평가되고 있다.
다음으로, 상기한 문제점이 어느 정도 보완된 것으로 평가되는 특허번호 10-0868432호(동적 가교된 인조잔디용 열가소성 탄성체 조성물)의 최근 개발 제품은,
"인조잔디용 열가소성 탄성체 조성물에 있어서, 스티렌-에틸렌/부타디엔-스티렌 중합체(SEBS), 스티렌-부타디엔-스티렌 중합체(SBS), 스티렌-에틸렌/프로필렌- 스티렌(SEPS), 수소화 폴리-이소프렌/부타디엔 중합체(SEEPS), 스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체(SIS) 중 적어도 하나로 이루어진 스티렌계 블록 공중합체 100중량부와; 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌으로 이루어지며, 상기 프로필렌 50 내지 70중량%와, 상기 에틸렌 30 내지 50중량%으로 이루어진 올레핀 중합체 10 내지 80중량부와; 파라핀계, 나프텐계, 아로마틱계 중 적어도 하나로 이루어진 프로세스 오일 30 내지 500중량부와; 탄산칼슘, 활석, 운모 중 적어도 하나로 이루어진 충진재 100 내지 800중량부와; 2, 4-디클로로벤조일퍼옥시드(2, 4-dichloro benzoyl peroxide), 디큐밀퍼옥시드(Dicumyl peroxide), 및 다이-(2,4-다이클로로벤조일)-퍼옥시드(Di-(2,4-dichlorobenzoyl)-peroxide) 중 적어도 하나로 이루어진 과산화물로 이루어진 가교제 0.5 내지 7중량부와; p-퀴논디옥심 및 p-디벤조일퀴논디옥심 중 적어도 하나로 이루어진 가교촉진제 1 내지 10중량부와; 수지안정제 및 안료 1 내지 10중량부를 포함하는 제조방법으로서,
정리하면, 동적 가교(황 화합물, 인 화합물, 변형 페놀 화합물, 중 하나의 물질을 가교제로 사용하고, 퀴논계통의 물질 혹은 금속염 계통을 가교 조제로 하여 L/D가 40 이상의 2축 압출기와 특정한 운전조건으로 압출하여 열가소성 탄성체를 만드는 기술)시 과산화물(peroxide) 가교제와 퀴논계통의 가교조제를 이용한 것으로 요약될 수 있다.
그러나 상기 선출원 특허번호 10-0868432호(동적 가교된 인조잔디용 열가소성 탄성체 조성물)의 제품은,
인조잔디의 충진제에 요구되는 질감과 기계적 강도 및 물성에 있어서 비약적인 향상과 개선이 이루어진 것은 누구도 부인하기 어려지만,
더욱더 높은 고난이도와 섬세하고 초정밀한 움직임을 요하는 최근 운동경기의 양상을 고려할 때. 천연잔디 이상의 부드러운 질감과 우수한 탄성 및 뛰어난 기계적 물성을 갖춘 것이라고 평가하기는 다소 부족함이 있다고 할 것이어서 이에 대한 개선여지 또한 상당하다.
이에 본 발명에서는 상기한 종래 충진제의 문제점을 일소하기 위해 창안한 것으로서, 최근까지 개발된 인조잔디 충진제 중 가장 우수한 것으로 평가되고 있는 동적가교를 이용한 상기 최근 종래의 충진제 보다 뛰어난 기계적 물성, 마모성은 물론 탄성과 부드러운 촉감 면에서도 보다 우수하고, 원재료 절감차원에서도 크게 유리한 발포가교를 이용한 새로운 인조잔디 충진제를 제공함에 주안점을 두고 그 기술적 과제로서 완성한 것이다.
위 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 아조디카본 아마이드 발포제와 발포핵제(입자가 매우 고운 Talc), 변성 폐놀계통의 가교제, 금속염 종류의 가교제를 사용하여 EPDM고무와 스틸렌 계통의 고무, 폴리올레핀 계통의 수지를 혼합 후 발포가교시켜 고기능성 열가소성 탄성체인 새로운 인조잔디 충진제를 제조하였다.
상기한 본 발명의 우수한 기계적 물성과 탄성을 가진 고기능성 인조 잔디용 충진제 및 그 제조방법은 발포 과정을 거침으로써 겉보기 비중과 진비중이 낮아져 기존 제품(미발포) 대비 약 15%의 원가 절감 효과가 크며, 외부의 충격을 잘 흡수한다. 또한 단순한 가교처리에 불과했던 기존과는 달리 발포 + 가교처리함에 따라 우수한 인장강도, 신장율, 인장응력, 내마모율 특성 및 탄성률 및 내유성까지 증진시킬 수 있고, 나아가 기계적 마모현상이나 가교 중 발생되는 특유의 냄새방지에도 크게 기여할 수 있는 유용한 발명이다.
이하, 본 발명에서 제시된 우수한 기계적 물성과 탄성을 가진 고기능성 인조 잔디용 충진제 및 그 제조방법에 대한 구체적인 설명은 다음과 같다.
먼저, 본 발명은 천연잔디와 같은 완충감을 부여기 위해 인조잔디 잎 사이에 일정량 충진 투입되는 알갱이형 인조잔디 충진제를 있어서,
<실시예 1>
그 제조방법 실시예의 하나는, EPDM(에칠렌, 프로필렌, 디엔) 100 중량부, SEBS(스티렌, 에칠렌, 부타디엔) 30 중량부, EVA 수지 60 중량부, 블록공중합된 폴리프로필렌 30~50 중량부, 무기 충진제(탄산칼슘) 400 중량부, 비 방향족 프로세스 오일 200 중량부, 발포제 5 중량부, 발포핵제 5 중량부, 할로겐화된 폐놀계통 가교제 0.8 중량부, 할로겐화된 금속화물 가교조제(sncl2) 0.4 중량부, 안정제(열 및 자외선 안정제) 1.0 중량부를 슈퍼믹스에 넣고 80~100℃의 온도조건에서 충분히 혼합되도록 약 20분간 고속회전교반하여 혼합물을 생성하고, 생성된 혼합물은 L/D가 적어도 40 이상인 2축 압출기에 투입된 후 170~210℃의 온도조건에서 압출을 실시하여 기계적 물성이 뛰어난 고품질의 발포가교형 열가소성 탄성체(고기능성 인조잔디용 충진제)를 제조하였다.
<실시예 2>
실시예의 다른 하나는, EPDM(에칠렌, 프로필렌, 디엔)고무 100 중량부, SEBS(스티렌, 에칠렌, 부타디엔)고무 40 중량부, EVA 수지 40 중량부, 블록공중합된 폴리프로필렌 30~50 중량부, 무기 충진제(탄산칼슘) 400 중량부, 비 방향족 프로세스 오일 200 중량부, 발포제 8 중량부, 발포핵제 8 중량부, 할로겐화된 폐놀계통 가교제 1.0 중량부, 할로겐화된 금속화물 가교조제(sncl2) 0.5 중량부, 안정제(열 및 자외선 안정제) 1.0 중량부를 슈퍼믹스에 넣고 80~100℃의 온도조건에서 충분히 혼합되도록 약 20분간 고속회전교반하여 혼합물을 생성하고, 생성된 혼합물은 L/D가 적어도 40이상인 2축 압출기에 투입된 후 170~210℃의 온도조건에서 압출을 실시하여 기계적 물성이 뛰어난 고품질의 발포가교형 열가소성 탄성체(고기능성 인조잔디용 충진제)를 제조하였다.
-실시예 도표-
항목 실시예 1(시편1) 실시예2(시편 2)
EPDM 고무 100 100
SEBS 고무 30 40
EVA 60 40
프로세스 오일 200 200
발포제 5 8
발포핵제 5 8
무기 충진제 400 400
폐놀계통 가교제 0.8 1.0
가교조제 0.4 0.5
안정제 1 1
-실시예의 실험 도표-
평가항목 시험방법 단위 시편 1 시편 2
경도 ASTM D2240 Shore A 65 52
인장강도 ASTM D638 Kg cm/cmㅂ 28 24
신장률 ASTM D635 200> 250>
내마모성 ASTM D638 20 17
영구압축 줄음율(%) KSM D6625 70℃ 22시간 32 35
위 실시예 도표와 실시예의 실험 도표에 나타난 바와 같이, 실시예 1 및 실시예 2는 발포가교의 특성으로 인해, 인장강도, 신장율, 인장응력, 내마모율 특성이 우수함은 물론이고, 탄성률 및 내유성이 우수한 특성을 가지게 되는 것을 알 수 있고, 특히 실시예 1와 실시예 2간 비교시 가교제의 함량과 EPDM 고무의 량이 증가하면 최종 제품이 부드러우면서도 탄성이 좋고 마모성이 더욱 우수해지는 것을 알 수 있다.
그리고 이하, 본원에서 제시된 각 조정물의 특성과 종류 및 함량에 대하여 살펴보면,
EPDM(에칠렌, 프로필렌, 디엔)고무는 디엔의 함량이 5% 이상인 것이 좋고, EVA(에칠렌 비질 알콜) 수지는 유동지수가 낮은 압출용을 사용하며, 함량은 10~20%가 적정하고, SEBS(스티렌, 에칠렌, 부타디엔) 고무는 분자량이 120,000 정도의 것을 사용하고, 프로세스 오일은 방향족 오일을 사용할 경우 가교반응을 저해할 수 있고, 특히 나프텐계 오일을 사용하면 환경을 더욱 유해할 뿐 아니라 변색률이 높아 절대 금기되어야 함에 따라, 필히 방향족 오일을 사용해야 된다.
그리고 충진재는 탄산칼슘(CaCO3), 활석(talc, Mg3(OH)2Si4O10), 운모(mica) 이며, 더욱 바람직하게는 탄산칼슘을 사용하고, 안정제는 열 안정제, 산화방지제, 노화방지제, 오존 안정제, 가공 보조제, 활제, 광안정제가 있으며, 더욱 바람직하게는 열 안정제, 산화방지제, 광안정제가 적용되는 것이 바람직하다.
아울러 본원에서는 할로겐화된 폐놀계통 가교제 1.0 중량부, 할로겐화된 금속화물 가교조제(sncl2)를 이용해 가교처리함으로서, 과산화물 가교제를 이용한 종래의 인조잔디 충진제가 가지는 산화에 의한 기계적 마모현상이나 과산화물 특유의 냄새의 방지가 가능함에 따라 상당한 품질향상을 기대할 수 있다.

Claims (1)

  1. 천연잔디와 같은 완충감을 부여기 위해 인조잔디 잎 사이에 일정량 충진 투입되는 알갱이형 인조잔디 충진제를 제조함에 있어서,
    EPDM(에칠렌, 프로필렌, 디엔) 100 중량부와, SEBS(스티렌, 에칠렌, 부타디엔) 30 중량부와, EVA 수지 60 중량부와, 블록공중합된 폴리프로필렌 30~50 중량부와, 무기 충진제(탄산칼슘) 400 중량부와, 비 방향족 프로세스 오일 200 중량부와, 발포제 5 중량부, 발포핵제 5 중량부와, 할로겐화된 폐놀계통 가교제 0.8 중량부와, 할로겐화된 금속화물 가교조제 0.4 중량부와, 안정제(열 및 자외선 안정제) 1.0 중량부를 혼합하여 제조된 것을 특징으로 한 우수한 기계적 물성과 탄성을 가진 고기능성 인조 잔디용 충진제 제조방법.
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