KR101295279B1 - 인조 잔디용 충진재 및 이를 포함한 인조 잔디 - Google Patents

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Abstract

기포 및 상기 기포 상면으로부터 위쪽으로 연장되어 뻗은 잔디 파일을 구비한 파일 직물, 및 상기 잔디 파일이 적어도 부분적으로 잠기도록 상기 파일 직물 상면에 충진된 충진재 층을 포함하되, 상기 충진재 층은 탄성 충진재와 고경도 수지 충진재를 포함하는 인조 잔디가 제공된다.

Description

인조 잔디용 충진재 및 이를 포함한 인조 잔디{Artificial turf infill and artificial turf including the same}
본 명세서에 개시된 기술은 인조 잔디의 내부를 채우는 충진재(infill) 및 이를 포함한 인조 잔디에 관한 것이다.
인조 잔디는 1965년 미국에서 처음 개발되어 사용되어 왔으며 바닥의 기판에 플라스틱 필라멘트로 된 섬유가 수직으로 세워진 구조를 갖는다. 하지만 인조 잔디의 표면은 천연잔디보다 딱딱하고 미끄럼 등에 의한 부상이 심하여 점점 사용되어지지 않다가, 1990년대 말 들어 바닥의 기판에 연질 플라스틱의 필라멘트로 된 긴 섬유를 세우고 그 사이를 고무 및/또는 모래로 된 작은 칩 형태의 충진재(infill)를 채워서 인조 잔디에 탄성과 낮은 슬라이딩 저항성을 부여함으로써, 지금은 학교 운동장을 비롯하여 축구장, 야구장 등으로 사용이 넓혀져 가고 있다.
인조 잔디용 충진재는 다양한 형태가 있는데, 예를 들면 모래를 단독으로 사용하는 경우, 또는 자동차 타이어를 분쇄한 고무칩을 단독으로 사용하는 경우, 하면에 모래를 깔고 상면에 고무칩을 깐 2층 구조를 사용하는 경우, 고무칩과 모래를 혼합하여 사용하는 경우, 및 고무칩과 고무가 코팅된 모래를 섞어 혼합한 혼합칩을 사용하는 경우 등이 있다.
종래의 인조 잔디용 충진재 보다 좀더 개선된 새로운 인조 잔디 충진재를 도입한 인조 잔디를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
이러한 과제를 해결하려는 수단으로서 본 발명의 일 실시예에 따르면, 인공 잔디는 기포(backing) 및 상기 기포로부터 위쪽으로 연장되어 뻗은 잔디 파일(pile elements)을 구비한 파일 직물, 및 상기 잔디 파일이 적어도 부분적으로 잠기도록 상기 기포 상에 충진된 충진재 층을 포함한다. 상기 충진재 층은 쇼어(Shore) A 40 내지 90의 경도를 갖는 탄성 충진재와 쇼어(Shore) D 50 내지 로크웰(Rockwell) R 120의 경도를 갖는 고경도 수지 충진재를 포함한다. 상기 고경도 수지 충진재는 합성 수지 기재와 상기 합성 수지 기재 내에 분산된 무기 필러를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 기포 및 상기 기포로부터 위쪽으로 연장되어 뻗은 파일을 구비한 파일 직물을 제공하는 단계, 쇼어(Shore) D 50 내지 로크웰(Rockwell) R 120의 경도를 갖는 고경도 수지 충진재 - 상기 고경도 수지 충진재는 합성 수지 기재 및 상기 합성 수지 기재 내에 분산된 무기 필러를 포함함 - 를 제공하는 단계, 상기 고경도 수지 충진재와 쇼어(Shore) A 40 내지 90의 경도를 갖는 탄성 충진재를 혼합하여 충진재 혼합물을 형성하는 단계, 및 상기 잔디 파일이 적어도 부분적으로 잠기도록 상기 충진재 혼합물을 상기 기포 상에 충진시켜 충진재 층을 형성하는 단계를 포함하는 인조 잔디의 제조방법이 제공된다.
또 다른 실시예에 따르면, 인조 잔디용 충진재는 고경도 수지 충진재 및 탄성 충진재의 혼합물을 포함한다. 상기 고경도 수지 충진재는 합성 수지 기재 및 상기 합성 수지 기재에 분산된 무기 필러를 포함하며 쇼어(Shore) D 50 내지 로크웰(Rockwell) R 120의 경도를 갖는다. 상기 탄성 충진재는 쇼어(Shore) A 40 내지 90의 경도를 갖는다. 상기 고경도 수지 충진재 및 상기 탄성 충진재는 각각 1:9 내지 9:1의 중량비로 혼합된다.
이로 인한 발명의 효과로서, 본 명세서에 개시된 인조 잔디용 충진재는 종래 충진재로 사용된 모래 대신 새로운 충진재를 사용함으로써 모래의 단점인 입자의 부스러짐과 공간 메움에 의한 인조 잔디를 딱딱하게 만드는 문제, 다공질 구조로 인한 각종 박테리아나 세균 등의 서식 문제를 개선할 수 있다. 탄성 충진재와 고경도 수지 충진재의 종류 및 배합비율을 적절히 선택함으로써 비중차를 줄이면 지속적인 사용에도 각종 물성이 안정적으로 유지될 수 있다. 상술한 인조 잔디용 충진재를 도입한 인조 잔디는 탄성과 경도 및 슬라이딩 저항성을 골고루 갖춤으로써, 선수들의 부상방지와 경기력 향상을 기할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 인조 잔디용 충진재를 도입한 인조 잔디의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 2는 인조 잔디용 충진재에 사용되는 고경도 수지 충진재의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 3 및 4는 인조 잔디 충진재를 도입한 인조 잔디의 다른 실시예들을 나타낸 단면도들이다.
인조 잔디용 충진재로서 배경기술에서 상술한 바와 같이 다섯 가지 형태로 나눌 수 있는데 이들은 각각 단점을 갖고 있다. 첫째, 모래 단독칩의 경우(U.S. Pat. No. 4,044,179)는 인조 잔디 전체가 딱딱해질 수 있어서 넘어질 경우 머리에 심각한 부상을 당할 우려가 있고, 또한 표면이 미끄러워 찰과상을 입거나 경기력의 저하가 심할 수 있다. 또한 시간이 경과할수록 모래가 부스러져 가루로 된 작은 입자들이 다른 입자들 사이를 채워 점점 딱딱해지는 경향이 있다. 둘째, 고무칩 단독의 충진재(U.S. Pat. No. 5,976,645)의 경우는 탄성이 너무 강하여 그 반발력에 의해 선수들이 발목 무릎 허리 등에 부상을 입는 확률이 높고 쿠션이 너무 심하여 종아리 근육 등의 피로가 빨리 오는 경향이 있다. 셋째, 고무칩과 모래의 2층 구조(U.S. Pat. No. 4,337,283)는 첫째와 둘째의 단점을 완화하고 있으나 이 역시 시간이 경과함에 따라 모래의 입자가 부스러져 작은 입자가 사이를 채워 딱딱해지는 경향을 피할 수 없고 상면의 고무칩 층이 가지는 단점(고무칩 단독 사용시의 단점)을 전부 없앨 수는 없다. 넷째, 고무칩과 모래를 섞은 혼합칩의 경우는 모든 단점이 완화된 가장 좋은 방법이나, 고무칩의 비중(1.15-1.20)과 모래의 비중(1.90-2.25)에 크게 차이가 있어 사용 중 상하로 분리되어 결국 셋째인 고무칩과 모래의 이층구조로 변하여 버리고 마는 단점이 있고 폐타이어 고무칩이 아닌 모래와 비슷한 비중의 고무칩을 제조해 쓰는 경우도 모래가 부스러져 가루로 된 작은 입자들이 사이를 채워 전체가 딱딱해지는 경향은 정도는 덜하지만 존재할 수 밖에 없다. 다섯째 고무칩과 고무가 코팅된 모래를 섞어 혼합한 혼합칩(U.S. Pat. Application 20080145574)은 넷째의 단점 중 모래가 부스러져 모래 입자들 사이를 채워 딱딱해지는 단점을 해결할 수가 있으나 모래에 코팅하는 비용이 비싸 경제적으로 불리하고 그 코팅의 접착력이 완벽하지 못해 시간이 경과하면 코팅이 벗겨지는 단점이 있다.
축구장에 쓰이는 천연잔디 및 인조 잔디의 품질들 중 표면의 딱딱한 정도가 경기력과 부상 등에 미치는 요소가 크므로 국제축구연맹(FIFA)은 표면경도 측정법으로 그 표준을 정하고 있다(FIFA 2 star/1 star{2004. 7.1}와 IRB 규정{2004. 4}). 이는 ASTM F355의 시험방법에 의해 최대충격치(peak shock of impact, Gmax)를 측정하는 것으로, 인조잔디와 같은 경기장 표면의 충격흡수 성능을 측정하는 것이다. Gmax는 중력에 기인한 가속도의 평균 속도 대비 충격 흡수시 겪는 최대 가속도(감속도)의 비율을 나타낸 것으로 Gmax가 높을수록 표면의 충격 흡수 성능이 낮다. Gmax가 80-200사이에 들 때 그 잔디를 사용하고, 그 범위를 벗어나면 잔디의 교체를 요청하고 있다. Gmax가 80 이하일 때는 경도가 너무 낮고 탄성이 너무 크며, 200 이상일 때는 경도가 너무 높고 탄성이 너무 낮아 넘어질 때 심각한 머리부상의 위험이 있을 수 있기 때문이다.
인조 잔디의 충진재가 첫째, 전부 모래로 된 경우 Gmax가 400이상이 되고, 둘째, 전부 폐타이어 고무칩으로 채운 경우 Gmax가 40-70이 될 수 있다. 셋째, 고무칩과 모래를 2층 구조로 채우는 경우에 있어서, 고무칩층을 두껍게 하고 모래층을 얇게 한 경우는 Gmax가 80 이하가 되고, 고무칩층을 얇게 하고 모래층을 두껍게 한 경우는 Gmax가 200이상이 되어 버릴 수 있다. 이때 고무칩층과 모래층의 두께를 적당히 조절하여 Gmax를 80-200 범위로 조절해 놓는다 해도 경기 중의 계속적인 공의 바운드, 킥, 돌풍, 폭우 등에 의해 그 층의 두께 비율이 부분별로 바뀔 수 있다. 따라서 인조 잔디는 부분적으로 Gmax 규정을 충족시키는 부분과 그렇지 않은 부분으로 나뉘어 불균일하게 변할 수 있다.
모래를 충진재로 사용할 경우 시간의 경과에 따라 모래의 일부분이 부스러져 가루처럼 변해 작은 입자가 입자들 사이를 메우고 그로 인하여 모래가 딱딱해져 Gmax가 200이상으로 상승할 수 있다. 또한 모래는 샌드페이퍼의 원료로 쓰이는 데서 알 수 있듯이 인조 잔디 자체를 마모시켜 인조 잔디의 수명을 단축시킬 수 있다. 더욱이 모래는 선수들의 피 또는 땀, 곰팡이, 동물들의 배설물 등을 흡수하여 박테리아와 같은 각종 병원균을 흡수할 수 있는 다공질의 구조를 갖고 있다. 이러한 방식으로 인공 잔디 표면의 모래는 선수들이 넘어지거나 슬라이딩할 경우 피부와 심한 마찰을 일으킬 수 있다.
따라서 좀더 개선된 새로운 인조 잔디 충진재를 도입한 인조 잔디를 제공하고자 한다.
이하, 본 명세서에 개시된 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명하고자 한다. 본문에서 달리 명시하지 않는 한, 도면의 유사한 참조번호들은 유사한 구성요소들을 나타낸다. 상세한 설명, 도면들 및 청구항들에서 상술하는 예시적인 실시예들은 한정을 위한 것이 아니며, 다른 실시예들이 이용될 수 있으며, 여기서 개시되는 요부(subject matter)의 사상이나 범주를 벗어나지 않는 한 다른 변경들도 가능하다. 본 개시의 구성요소들, 즉 여기서 일반적으로 기술되고 및 도면에 기재되는 구성요소들은 다양하게 다른 구성으로 배열되고, 치환되고, 결합되고, 도안될 수 있으며, 이것들의 모두는 명백하게 예상되어지며, 본 개시의 일부를 형성하고 있음을 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 인조 잔디용 충진재를 도입한 인조 잔디의 일 실시예를 나타낸 단면도이다. 도 1을 참조하면, 인조 잔디는 기포(backing, 10a), 및 기포(10a) 상면으로부터 위쪽으로 연장되어 뻗은 잔디 파일들(pile elements, 10b)을 구비한 파일 직물(pile fabric, 11); 및 잔디 파일들(10b)이 적어도 부분적으로 잠기도록 기포(10a) 상에 충진된 충진재 층(12)을 포함한다. 여기서, 충진재 층(12)은 탄성 충진재(13)와 고경도 수지 충진재(14)를 포함하고 있다. 더욱이 고경도 수지 충진재(14)는 합성 수지 기재 및 상기 합성 수지 기재에 분산된 무기 필러를 포함할 수 있다.
충진재 층(12)은 탄성 충진재(13)가 고경도 수지 충진재(14)와 균일하게 혼합된 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어 충진재 층(12)운 탄성 충진재(13)와 고경도 수지 충진재(14)가 각각 1:9 내지 9:1의 중량비를 갖는 혼합물을 포함할 수 있다. 인조 잔디에 요구되는 물성에 따라 상기 중량비는 적절히 조절될 수 있다.
상기 인조 잔디는 하기와 같은 방식으로 제조될 수 있다. 먼저 파일 직물(11)이 제공된다. 파일 직물(11)은 기포(10a) 및 기포(10a)로부터 위쪽으로 연장되어 뻗은 잔디 파일들(10b)을 구비한다. 다음 합성 수지 기재 및 상기 합성 수지 기재에 분산된 무기 필러를 포함하는 고경도 수지 충진재(14)가 제공된다. 이어 고경도 수지 충진재(14)와 탄성 충진재(13)를 혼합하여 충진재 혼합물을 형성한다. 다음 잔디 파일(10b)이 충진재 층(12)에 적어도 부분적으로 잠기도록 상기 충진재 혼합물을 사용하여 기포(10a) 상에 충진된 충진재 층(12)을 형성하도록 한다. 그리하여 상기 인공 잔디가 제조될 수 있다. 고경도 수지 충진재(14)는 상기 합성 수지와 상기 무기 필러를 혼합한 다음 압출 성형 및 펠렛화하여 준비될 수 있다.
잔디 파일들(10b)은 기포(10a)에 부착되어 상기 인조 잔디의 표면을 구성한다. 잔디 파일들(10b)의 각각은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐리덴, 나일론 등과 같은 플라스틱 필라멘트로 이루어질 수 있으며, 녹색 안료를 함유하여 천연 잔디와 비슷한 느낌을 갖도록 할 수 있다.
충진재 층(12)은 인조 잔디에 탄성과 낮은 슬라이딩 저항성을 부여하기 위해 충진재를 잔디 파일들(10b) 사이의 빈 공간에 채움으로써 형성될 수 있다. 충진재 층(12)은 인조 잔디의 성능에 큰 영향을 주므로, 적절하고 일관된 탄성도, 경도, 배수성을 가질 필요가 있다. 충진재 층(12)으로서, 탄성 충진재(13)와 고경도 수지 충진재(14)를 섞은 혼합물을 사용함으로써 인조 잔디용 충진재에 요구되는 특성을 모두 발휘할 수 있도록 할 수 있다.
탄성 충진재(13)는 인조 잔디에 탄성을 부여하기 위한 것으로 폐타이어 재생칩, 열가소성 탄성체(Thermoplastic Elastomer, TPE)칩, 특수고무칩 등을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 폐타이어 재생칩은 자동차 타이어를 분쇄하여 제조할 수 있고, 특수고무칩은 인조 잔디용 충진재에 적합하도록 EPDM 고무, 부틸 고무, Hypalon 고무, 네오프렌 고무 등의 고무에 가류제, 가류촉진제, 가류활성제, 무기 필러, 연화제, 가공조제, 노화방지제 등의 배합제를 사용하여 계량, 혼합, 가류성형을 거쳐 판상의 형태로 만든 뒤 분쇄기로 분쇄를 하여 입자화한 것을 사용할 수 있다. 또한 TPE칩은 SBS(Styrene Butadiene Styrene Block Copolymer), SIS(Styrene Isoprene Styrene Block Copolymer), SEBS(Styrene Ethylene Butadiene Styrene Copolymer), TPO(Thermoplastic Polyolefin), TPU(Thermoplastic Polyurethane) 등의 TPE에 무기 필러, 연화제 등을 압출기로 혼합한 뒤 펠렛화(pelletization)한 것을 사용할 수 있다. 탄성 충진재(13)의 직경은 0.3 내지 3.0mm, 바람직하게는 0.5 내지 2.0mm일 수 있다. 탄성 충진재(13)는 다른 물성은 크게 제약이 없으나, 경도가 쇼어(Shore) A 40 내지 90, 바람직하게는 Shore A 50 내지 80, 더욱 바람직하게는 Shore A 55 내지 75일 수 있다. 경도가 Shore A 40 미만이면 탄성이 너무 강하여 선수들이 발목 무릎 허리의 부상을 입을 확률이 높고, Shore A 90 초과이면 혼합하는 고경도 수지 충진재와 함께 Gmax가 200을 초과할 수 있어서 넘어졌을 때 머리에 치명적인 부상을 입힐 수 있다. 탄성 충진재(13)가 적절한 경도와 비중을 갖도록 혼합되는 무기 필러(inorganic filler)의 양은 적절히 조절될 수 있다.
탄성 충진재(13)와 함께 충진재 층(12)에 포함되는 고경도 수지 충진재(14)는 합성수지와 무기 필러와의 복합체일 수 있다.
도 2는 인조 잔디용 충진재에 사용되는 고경도 수지 충진재의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 고경도 수지 충진재(14)는 합성수지 기재(15)에 무기 필러(16)가 분산된 구조를 가질 수 있다. 고경도 수지 충진재(14)는 도 1의 탄성 충진재(13)에 비해 적어도 높은 경도를 가짐으로써 인조 잔디에 경한(hard) 성질을 부여할 수 있다.
고경도 수지 충진재(14)는 경도가 쇼어(Shore) D 50 내지 록크웰(Rockwell) R 120(R-scale), 바람직하게는 쇼어(Shore) D 60 내지 록크웰(Rockwell) R 110일 수 있다. 경도가 쇼어(Shore) D 50 미만이면 탄성이 커서 혼합되는 탄성 충진재(13)와의 상승작용으로 선수들에게 발목 무릎 허리의 부상을 입힐 확률이 높다. 또한 여름철에는 인조 잔디 운동장의 온도가 70℃ 이상 상승할 수 있는데, 이때 플라스틱칩들끼리 뭉치거나 선수들의 운동화 스파이크 등에 달라 붙어 경기에 지장을 초래하고, 인조 잔디 충진재의 수명이 단축될 수 있다. 경도가 록크웰(Rockwell) R 120 초과인 경우는 그 플라스틱이 매우 딱딱하여 탄성 충진재(13)과 혼합된 상태에서도 선수들이 넘어질 때 머리에 부상을 입힐 수 있고, 잔디를 빨리 닳게 만들어 인조 잔디의 수명을 단축시킬 수 있다. 합성 수지 기재(15)에 사용할 수 있는 재질은 고경도 수지 충진재(14)가 상기 경도 범위를 만족시키면 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어 인조 잔디가 운동장에 사용될 경우 외부 환경에 장시간 노출되어 있어야 하는 점을 고려하여 내후성이 좋은 고분자 소재가 사용될 수 있다. 예를 들어 상기 고분자 소재는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 및 에틸렌 공중합체가 단독으로 또는 둘 이상 조합되어 사용될 수 있다. 상기 에틸렌 공중합체는 에틸렌에 기반한 단량체 단위와 3 내지 20 개의 탄소 원자들을 갖는 α-올레핀에 기반한 다른 단량체 단위를 구비할 수 있다. 상기 α-올레핀은 프로필렌, 1-부텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-데센 등을 들 수 있다. 또 다른 예로서, 상기 에틸렌 공중합체는 에틸렌에 기반한 단량체 단위와 비닐 아세테이트 또는 아크릴레이트에 기반한 단량체 단위를 구비할 수 있다. 더욱 상세하게는, 상기 에틸렌 공중합체는 에틸렌-1-부텐 공중합체, 에틸렌-4-메틸-1-펜텐 공중합체, 에틸렌-1-헥센 공중합체, 에틸렌-1-옥텐 공중합체, 에틸렌-1-데센 공중합체, 에틸렌-1-부텐-4-메틸-1-펜텐 공중합체, 에틸렌-1-부텐-1-헥센 공중합체, 에틸렌-1-부텐-1-옥텐 공중합체, 에틸렌-에틸아크릴레이트, 에틸렌-부틸아크릴레이트, 에틸렌-메타크릴레이트, 에틸렌-메틸메타크릴레이트 등을 포함할 수 있다. 전체 단량체 단위들의 함량이 100 중량%로 정의될 때 상기 에틸렌 공중합체는 상기 에틸렌에 기반한 단량체 단위를 50 중량% 이상 함유할 수 있다.
합성수지 기재(15)에 무기 필러(16)를 분산시키면 고경도 수지 충진재(14)의 경도 및 비중을 높일 수 있다. 무기 필러(16)는 탈크, 운모(mica), 탄산칼슘(CaCO3), 실리카, 규회석(CaSiO3), 점토, 규조토, 산화티탄 및 제올라이트 등을 단독 또는 적어도 둘을 조합하여 포함할 수 있으며 이중 가격 면에서 탄산칼슘이 바람직하다. 무기 필러(16)는 평균 직경이 예를 들어, 0.1 내지 5㎛ 범위인 분말 형태를 가질 수 있다.
무기 필러(16)의 함량은 전체 고경도 수지 충진재(14) 중량에 대해 20중량% 내지 80중량%, 바람직하게는 30중량% 내지 75중량%, 더욱 바람직하게는 40중량% 내지 70중량%일 수 있다. 무기 필러(16)의 함량이 상기 범위 내에 있을 때 적절한 경도 및 비중을 갖는 고경도 수지 충진재(14)를 얻을 수 있다.
또한 탄성 충진재(13)와 고경도 수지 충진재(14) 사이의 비중차가 탄성 충진재(13)의 비중을 고경도 수지 충진재(14)의 비중과 비교하였을 때 더 작은 쪽 대비 30% 이하, 바람직하게는 25% 이하, 더욱 바람직하게는 20% 이하일 수 있다. 상기 비중차보다 커지게 되면 각각의 칩들이 상하로 분리될 수 있다.
원하는 경도 및 비중을 갖는 고경도 수지 충진재(14)의 제조는 합성 수지 기재(15), 무기 필러(16)의 종류나 함량을 적절히 조절함으로써 달성할 수 있다.
고경도 수지 충진재(14)는 당업계에서 통상적으로 사용되는 첨가제, 예를 들면 산화방지제, 광 안정제, 열 안정제 및 착색제를 함유할 수 있다. 고경도 수지 충진재(14)는 합성 수지 및 무기 필러를 첨가제와 함께 혼합 장치로 혼합하여 제조될 수 있다. 예를 들면, 상기 합성 수지, 상기 무기 필러 및 상기 첨가제는 밴버리 니더, 부스 니더, 싱글 스크류 압출기 또는 트윈 스크류 압출기 등을 사용하여 혼합 압출될 수 있다.
고경도 수지 충진재(14)는 도 2에 도시한 바와 같이 타원 형태의 펠렛(pellet) 형태를 가질 수 있다. 펠렛의 직경(D)은 0.5 내지 2.5mm일 수 있다. 고경도 수지 충진재(14)는 전체적으로 기둥, 구체 또는 타원체의 형태를 가질 수 있다. 상기 펠렛은 원형 단면 외에도 사각형 또는 육각형과 같은 다각형 단면을 가질 수도 있다.
적합한 인조 잔디용 충진재는 탄성 충진재(13)와 고경도 수지 충진재(14)는 각각 한가지 종류만을 선택한 혼합물만을 의미하는 것은 아니다. 적절한 충진재는, 색상 및 모양이 다른 적어도 두 종류의 탄성 충진재(13) 및 고경도 수지 충진재(14)의 혼합물을 포함할 수 있다. 탄성 충진재(13)와 고경도 수지 충진재(14)의 혼합비율은 사용하는 목적에 따라 다양하게 선택될 수 있다. 상기 혼합비율은 대개 9:1 내지 1:9, 바람직하게는 8:2 내지 2:8, 더욱 바람직하게는 7:3 내지 3:7, 특히 6:4 내지 4:6일 수 있다. 혼합비율이 9:1을 초과할 경우 Gmax가 80 미만이 될 수 있어 선수들이 발목 무릎 허리의 부상 확률이 높을 수 있고, 1:9 미만일 경우는 Gmax가 200을 넘을 수 있어 운동 중 넘어질 때 머리에 치명적인 부상을 입을 확률이 커질 수 있다. 여기서 Gmax란 충격 시험의 측정치로서 ASTM F355-A에 의거하여 측정될 수 있다.
도 3 및 4는 인조 잔디 충진재를 도입한 인조 잔디의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다. 도 3은 기포(30a) 및 잔디 파일들(30b)을 구비한 파일 직물(31)에 충진재 층(32)으로 충진된 인조 잔디를 나타내고 있다. 여기서, 충진재 층(32)이 탄성 충진재(33)를 포함한 하부 층과 고경도 수지 충진재(34)를 포함한 상부 층으로 나뉘어 있다. 도 4는 도 3의 경우와 달리 충진재 층(32)이 고경도 수지 충진재(34)를 포함한 하부 층과 탄성 충진재(33)를 포함한 상부 층으로 나뉜 인조 잔디를 나타내고 있다. 충격 흡수성 및 경기성을 고려하여 충진재 층(32)은 탄성 충진재(33)를 포함하는 층과 고경도 수지 충진재(34)를 포함하는 층이 각각 상부 층 및 하부 층 또는 그 반대로 적층된 형태로 사용할 수 있다. 또한 상부 층 및 하부 층의 각각의 두께는 필요한 용도에 따라 다양하게 정해질 수 있다.
즉, 인조 잔디용 충진재는 탄성 충진재와 고경도 수지 충진재를 혼합해서 사용하는 외에도 상기와 같이 인조 잔디의 종류와 사용 목적에 따라 상하부가 분리된 2층 구조 또는 다층 구조로 사용할 수도 있다.
상술한 바에 따르면, 본 명세서에 개시된 인조 잔디용 충진재는 종래 충진재로 사용된 모래 대신 새로운 충진재를 사용함으로써 모래의 단점인 입자의 부스러짐과 공간 메움에 의한 인조 잔디를 딱딱하게 만드는 문제, 다공질 구조로 인한 각종 박테리아나 세균 등의 서식 문제를 개선할 수 있다. 탄성 충진재와 고경도 수지 충진재의 종류 및 배합비율을 적절히 선택함으로써 비중차를 줄이면 지속적인 사용에도 각종 물성이 안정적으로 유지될 수 있다. 상술한 인조 잔디용 충진재를 도입한 인조 잔디는 탄성과 경도 및 슬라이딩 저항성을 골고루 갖춤으로써, 선수들의 부상방지와 경기력 향상을 기할 수 있는 장점이 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 명세서에 개시된 기술을 보다 상세히 설명하고자 한다.
[실시예]
시료의 준비: 표 1에 나타난 바와 같이 다양한 배합비로 충진재 칩을 만들고 각각의 경도 및 비중을 측정하였다.
탄성 충진재와 고경도 수지 충진재의 경도 및 비중
탄성 충진재 고경도 수지 충진재
TR-1 EP-1 EP-2 EP-3 TP-1 PE-1 PE-2 PE-3 PP-1
타이어 100
EPDM 100 100 100
SEBS 100
HDPE 100 100 100
PP 100
유황 2.00 2.00 2.00
촉진제 M 1.50 1.50 1.50
촉진제 TS 0.50 0.50 0.50
스테아린산 1.00 1.00 1.00
산화아연 5.00 5.00 5.00
탄산칼슘 50 250 500 200 50 200 400 300
파라핀오일 20 20 20 20
칩 제조방식 분쇄 분쇄 분쇄 분쇄 입자화 입자화 입자화 입자화 입자화
경도(Shore A) 65 40 75 90 75
경도(Shore D) 65 66 67
경도(Rockewll R) 110
비중 1.15 1.13 1.60 1.90 1.55 1.20 1.65 1.94 1.74
- 함량: 중량부
- SEBS: 스티렌 에틸렌 부타디엔 스테렌 블록 공중합체(Styrene Ethylene Butadiene Styrene Block Copolymer)
- HDPE: 고밀도 폴리에틸렌(High Density Polyethylene)
- PP: 폴리프로필렌 단일중합체(Polypropylene Homopolymer)
- M: 머캅토벤조티아졸(Mercaptobenzothiazole)
- TS: 테트라메틸티우람 모노설파이드(Tetramethylthiuram Monosulfide )
상기의 배합비로 만든 충진재 칩을 여러 가지 비율로 섞어 제조한 혼합물에 대해 아래의 시험을 하였으며 그 결과를 표 2에 나타내었다.
1. 충격 시험: 파일 직물에 충진재로서 상기 혼합물을 35mm 두께로 깔아 인조 잔디를 조성하고 ASTM F3550-A 충격 시험으로 인조 잔디 표면의 Gmax를 측정하였다.
2. 혼합지속상태 시험: 상기 인조 잔디 30cm X 30cm의 넓이의 표면을 대상으로 50cm의 높이에서 축구공을 1000번씩 친 후 가장 중심부위의 충진재 칩의 분포상태를 조사하였다.
각종 탄성 충진재 및 고경도 수지 충진재의 배합에 따른 충격 시험 및 혼합지속상태 시험 결과
혼합비율 Gmax 비중차(%) 분포상태(혼합지속상태)
TR-1 : PE-1 = 10 : 1 75 4 골고루 분포
TR-1 : PE-1 = 1 : 10 220 4 〃
TR-1 : PE-1 = 4 : 6 110 4 〃
TR-1 : PE-2 = 4 : 6 120 35 TR-1이 위로 PE-2가 아래로 분리 됨
EP-1 : PE-2 = 8 : 2 70 46 EP-1이 위로 PE-2가 아래로 분리 됨
EP-2 : PE-1 = 6 : 4 100 33 EP-2가 아래로 PE-1이 위로 분리 됨
EP-2 : PE-2 = 5 : 5 110 3 골고루 분포
EP-3 : PE-1 = 9 : 1 250 58 EP-3이 아래로 PE-1이 위로 분리 됨
EP-3 : PE-3 = 6 : 4 300 2 골고루 분포
EP-2 : PP-1 = 8 : 2 180 9 〃
TP-1 : PE-2 = 4 : 6 120 6 〃
TP-1 : PP-1 = 1 : 10 300 12 〃
- Gmax의 합격 범위: 80 - 200
표 1의 결과로부터 무기 필러의 함량이 증가함에 따라 탄성 충진재 및 고경도 수지 충진재의 경도 및 비중이 함께 증가함을 알 수 있다. 표 2의 혼합지속상태 시험 결과에 있어서, 탄성 충진재와 고경도 수지 충진재가 혼합된 인조 잔디용 충진재의 경우, 탄성 충진재와 고경도 수지 충진재의 비중차가 가장 가벼운 쪽의 비중 대비 약 30%를 초과하면 혼합지속상태가 유지되지 않는 것을 알 수 있다. 또한 충격 시험 결과를 보면, 필러의 함량이 지나치게 많은 탄성 충진재(EP-3), 고경도 수지 충진재(PE-3, PP-1)를 사용할 경우 경도가 크게 증가하므로 배합비율에 따라 Gmax 값이 합격 범위를 벗어날 수도 있지만 적절한 탄성 충진재, 고경도 수지 충진재의 종류 및 배합비율을 선택함으로써 용도에 맞게 원하는 물성을 얼마든지 조절할 수 있음을 알 수 있다.
이상으로 실시예들에 대해 상세히 기술하였으나, 본 명세서는 이에 제한되지 아니한다. 또한, 해당 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 본 명세서에 개시된 기술의 권리범위 및 개념에 벗어나지 않고, 여러 가지 변화 및 변형을 가할 수 있음이 명백할 것이며, 상기 변화 및 변형은 본 명세서에 첨부된 청구범위의 기술적 범위 내에 속한다.

Claims (15)

  1. 기포(backing) 및 상기 기포로부터 위쪽으로 연장되어 뻗은 잔디 파일을 구비한 파일 직물; 및
    상기 잔디 파일이 적어도 부분적으로 잠기도록 상기 기포 상에 충진된 충진재 층을 포함하되,
    상기 충진재 층은 쇼어(Shore) A 40 내지 90의 경도를 갖는 탄성 충진재와 쇼어(Shore) D 50 내지 로크웰(Rockwell) R 120의 경도를 갖는 고경도 수지 충진재 를 포함하는 인조 잔디.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 고경도 수지 충진재는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 및 에틸렌 공중합체로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나의 합성 수지로 이루어진 인조 잔디.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 고경도 수지 충진재는 합성 수지 기재와 상기 합성 수지 기재 내에 분산된 무기 필러를 포함하되,
    상기 무기 필러는 탈크, 운모(mica), 탄산칼슘(CaCO3), 실리카, 규회석(CaSiO3), 점토, 규조토, 산화티탄 및 제올라이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 인조 잔디.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 충진재 층은 상기 탄성 충진재와 상기 고경도 수지 충진재의 혼합물로 이루어진 인조 잔디.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 탄성 충진재와 상기 고경도 수지 충진재가 각각 1:9 내지 9:1의 중량비로 혼합된 인조 잔디.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 충진재 층은 상기 탄성 충진재를 포함하는 층과 상기 고경도 수지 충진재를 포함하는 층이 각각 상부 층 및 하부 층 또는 그 반대로 적층된 형태인 인조 잔디.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 탄성 충진재와 상기 고경도 수지 충진재 사이의 비중차가 상기 탄성 충진재의 비중과 고경도 수지 충진재의 비중 중 작은 쪽 대비 30% 이하인 인조 잔디.
  8. 기포 및 상기 기포로부터 위쪽으로 연장되어 뻗은 파일을 구비한 파일 직물을 제공하는 단계;
    쇼어(Shore) D 50 내지 로크웰(Rockwell) R 120의 경도를 갖는 고경도 수지 충진재를 제공하는 단계;
    상기 고경도 수지 충진재와 쇼어(Shore) A 40 내지 90의 경도를 갖는 탄성 충진재를 혼합하여 충진재 혼합물을 형성하는 단계; 및
    상기 잔디 파일이 적어도 부분적으로 잠기도록 상기 충진재 혼합물을 상기 기포 상에 충진시켜 충진재 층을 형성하는 단계를 포함하는 인조 잔디의 제조방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 고경도 수지 충진재의 제공은 합성 수지와 무기 필러를 혼합하고 압출 성형 및 펠렛화하여 수행되되,
    상기 무기 필러는 탈크, 운모(mica), 탄산칼슘(CaCO3), 실리카, 규회석(CaSiO3), 점토, 규조토, 산화티탄 및 제올라이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 인조 잔디의 제조방법.
  10. 쇼어(Shore) D 50 내지 로크웰(Rockwell) R 120의 경도를 갖는 고경도 수지 충진재; 및 쇼어(Shore) A 40 내지 90의 경도를 갖는 탄성 충진재의 혼합물을 포함하되,
    상기 고경도 수지 충진재는 합성 수지 기재와 상기 합성 수지 기재 내에 분산된 무기 필러로 이루어지고, 상기 무기 필러는 탈크, 운모(mica), 탄산칼슘(CaCO3), 실리카, 규회석(CaSiO3), 점토, 규조토, 산화티탄 및 제올라이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나이며,
    상기 고경도 수지 충진재와 상기 탄성 충진재는 각각 1:9 내지 9:1의 중량비로 혼합된 인조 잔디용 충진재.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 합성 수지 기재는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 및 에틸렌 공중합체로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 인조 잔디용 충진재.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 탄성 충진재는 폐타이어 재생칩, 열가소성 탄성체칩 및 특수고무칩으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 인조 잔디용 충진재.
  13. 삭제
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 무기 필러의 함량은 상기 고경도 수지 충진재 중량 대비 20중량% 내지 80중량%인 인조 잔디용 충진재.
  15. 제10 항에 있어서,
    상기 탄성 충진재와 상기 고경도 수지 충진재 사이의 비중차가 상기 탄성 충진재의 비중과 고경도 수지 충진재의 비중 중 작은 쪽 대비 30% 이하인 인조 잔디용 충진재.
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