KR101362899B1 - 내구성 및 마찰특성이 우수한 사계절 썰매장 바닥재 및 그 제조 방법 - Google Patents

내구성 및 마찰특성이 우수한 사계절 썰매장 바닥재 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사계절 썰매장 바닥재 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수지 성분으로서 폴리에틸렌과 에틸렌초산비닐 공중합체 외에 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머 고무를 추가로 혼합하여 사용하며, 폴리디메틸실록산과 에루카미드를 슬립제로 혼합 사용하는 것을 특징으로 하는 썰매장 바닥재 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따라 썰매장 바닥재를 제조할 경우 내열성이 강화되어 마찰열에 대한 저항성이 강화되고 수지 성분간의 혼용성 및 혼련성이 향상되며, 내구성도 향상되므로 장기간 사용에도 바닥재의 내구성이 우수하게 유지될 수 있을 뿐만 아니라 장기간 사용시에도 미끄럼성이 높게 유지될 수 있으므로 썰매장 바닥재를 자주 교체할 필요가 없는 장점이 있다.

Description

내구성 및 마찰특성이 우수한 사계절 썰매장 바닥재 및 그 제조 방법{Ground materials for all seasons sledding with improved durability and frictional property and method of preparing the same}
본 발명은 사계절 썰매장 바닥재 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 내구성과 마찰특성이 향상된 사계절 썰매장 바닥재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
천연설에 의존하는 스키 슬로프나 눈썰매장은 매년 적설량과 기온 차이로 인해 이용 기간이 짧고 특히 이용 기간 중에도 눈의 상태를 양호하게 관리하여야 하므로 압설이나 파쇄 및 인공설 제조기와 같은 고가의 장비를 갖추어야 하므로 관리 비용이 많이 소요된다. 따라서 최근에는 인조 잔디나 인공모를 이용하여 계절이나 기후의 영향을 받지 않고 전천후로 스키나 썰매를 즐길 수 있도록 하는 전천후 슬로프 시설을 만드는 기술이 개발되어 널리 이용되고 있다.
예를 들어 대한민국 등록특허 제10-0420188호는 전천후 스키 슬로프용 인조 매트에 관한 기술을 개시하고 있다. 상기 특허에 제안된 것과 같은 전천후 슬로프를 이용한 썰매장의 바닥 구조는 경사면을 형성하는 기초 바닥 경사면에 슬로프용 인조 매트를 설치한 것으로, 썰매장 바닥재와 썰매 사이의 마찰이 크기 때문에 썰매장의 경사를 매우 급하게 할 수 밖에 없어 안전사고의 위험성이 존재한다. 또한, 썰매와 바닥재의 마찰로 인해 장기간 이용할 경우 바닥재의 솔이 마모되기 쉽다는 문제점이 존재한다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명자들은 선행특허를 통하여 바닥재와 썰매 사이의 마찰계수를 감소시켜 바닥재 솔의 마모를 감소시키고 미끄럼 저하를 방지할 수 있는 사계절용 썰매장 바닥재의 제조 방법에 관한 기술을 제안한 바 있다.(대한민국 등록특허 제10-0867659호) 이 기술에서는 마찰 계수가 작은 에루카미드(erucamide)를 슬립제로 첨가함으로써 바닥재와 썰매 간의 마찰력을 줄여 경사도가 낮은 경우에도 쉽게 미끄러질 수 있도록 하고 바닥재 솔의 마모를 줄일 수 있는 기술을 개시하였다. 그러나, 에루카미드 슬립제의 경우 초기 효과는 우수하나 장기간 사용시 슬립제의 효과가 급격이 떨어져 마찰 감소 효과가 떨어지고, 폴리에틸렌을 주원료로 한 합성 수지재 바닥재의 경우 썰매와의 마찰열에 대한 내열성이 떨어지는 문제가 있었으며, 원재료 간의 혼용성이 떨어지고, 내구성이 비교적 크지 않아 장기간 사용이 어려워 자주 바닥재를 교체해 주어야 하는 문제가 있어 개선의 필요성이 큰 상황이었다.
본 발명자는 상기와 같은 종래 기술의 상황을 해결하기 위하여 지속적으로 연구 개발을 계속하였으며, 그 결과 본 발명을 완성하였다. 따라서 본 발명은 바닥재의 초기 사용 기간 뿐만 아니라 장기간 사용할 경우에도 마찰 감소 효과가 유지되며, 내열성이 우수하고 원재료 간의 혼용성도 우수하며 내구성도 우수하여 장기 사용시에도 물성 저하가 크지 않기 때문에 자주 교체할 필요가 없는 사계절용 썰매장 바닥재의 제조 방법을 제공하고자 한다.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은
고밀도 폴리에틸렌 20~40 중량%, 폴리카보네이트 10~30 중량%, 에틸렌초산비닐공중합체 20~40 중량%, 폴리메틸메타크릴레이트 10~20 중량% 및 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머 고무 10~20 중량%로 이루어진 수지 성분; 폴리디메틸실록산 50~90 중량% 및 에루카미드 10~50 중량%로 이루어진 슬립제; 나프텐계 오일, 파라핀계 오일, 올레핀계 오일 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 오일; 착색 안료; 무기 충전재; 및 기능성 첨가제를 포함하는 혼합물을 제조하되, 상기 수지 성분 100 중량부에 대하여 상기 슬립제는 0.05~0.5 중량부, 상기 오일은 0.1 내지 5.0 중량부, 상기 착색 안료는 0.01~2.0 중량부, 상기 무기 충전재는 10~100 중량부, 상기 기능성 첨가제는 0.01~2.0 중량부로 포함하는 원료를 혼합하여 원료 혼합물을 얻는 단계;
상기 혼합된 원료 혼합물을 180~240 ℃의 온도 조건에서 압출하여 펠렛을 제조하는 단계;
상기 얻어진 펠렛을 이용하여 120~150 kgf/cm2의 압력, 160~180 ℃의 온도 조건에서 썰매장 바닥재 형태로 사출 성형하는 단계; 및
상기 사출 성형에 성형품을 50~60℃의 온도에서 1~4시간 동안 풀림 처리하는 단계
를 포함하는 썰매장 바닥재의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 썰매장 바닥재의 제조 방법의 특징 및 장점을 설명하면 다음과 같다.
1. 우선, 수지 성분으로서 본 발명자가 제안한 선행특허(대한민국 등록특허 제10-0867659호)에서 사용된 폴리에틸렌과 에틸렌초산비닐 공중합체 외에 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머 고무를 추가로 혼합하여 사용함으로써 내열성이 강화되어 마찰열에 대한 저항성이 강화되고 수지 성분간의 혼용성 내지 혼련성이 향상되며, 내구성도 향상되므로 장기간 사용에도 바닥재의 내구성이 우수하게 유지될 수 있다.
2. 또한, 바닥재와 썰매 간의 마찰력을 줄이기 위하여 기존의 에루카미드 뿐만 아니라 폴리디메틸실록산을 함께 사용함으로써 단기간 사용시 뿐만 아니라 장기간 사용시에도 미끄럼성이 높게 유지될 수 있다.
3. 또한, 바닥재 솔이 잘 마모되지 않으므로 바닥재 솔 분진의 발생이 적으므로 이용자들의 건강 손상의 염려가 적다.
4. 또한, 수지 성분 자체의 난연성이 높게 유지될 수 있기 때문에 썰매장으로 사용될 경우 별도의 난연제를 투입하지 않아도 난연성이 우수하게 유지될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 상세하게 설명한다. 다만 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술자가 본 발명을 용이하게 이해하고 실시할 수 있도록 설명하는 것일 뿐이고 본 발명의 범위가 하기 실시예의 범위로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명에 따른 썰매장 바닥재의 제조 방법은 하기의 과정을 포함하여 구성된다.
즉, 고밀도 폴리에틸렌 20~40 중량%, 폴리카보네이트 10~30 중량%, 에틸렌초산비닐공중합체 20~40 중량%, 폴리메틸메타크릴레이트 10~20 중량% 및 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머 고무 10~20 중량%로 이루어진 수지 성분; 폴리디메틸실록산 50~90 중량% 및 에루카미드 10~50 중량%로 이루어진 슬립제; 나프텐계 오일, 파라핀계 오일, 올레핀계 오일 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 오일; 착색 안료; 무기 충전재; 및 기능성 첨가제를 포함하는 혼합물을 제조하되, 상기 수지 성분 100 중량부에 대하여 상기 슬립제는 0.05~0.5 중량%, 상기 오일은 0.1 내지 5.0 중량부, 상기 착색 안료는 0.01~2.0 중량부, 상기 무기 충전재는 10~100 중량부, 상기 기능성 첨가제는 0.01~2.0 중량부로 포함하는 원료를 혼합하여 원료 혼합물을 얻는 단계(제1단계);
상기 혼합된 원료 혼합물을 180~240 ℃의 온도 조건에서 압출하여 펠렛을 제조하는 단계(제2단계);
상기 얻어진 펠렛을 이용하여 120~150 kgf/cm2의 압력, 160~180 ℃의 온도 조건에서 썰매장 바닥재 형태로 사출 성형하는 단계(제3단계); 및
상기 사출 성형에 성형품을 50~60℃의 온도에서 1~4시간 동안 풀림 처리하는 단계(제4단계)
이하에서는 각 단계별로 나누어서 본 발명에 따른 썰매장 바닥재의 제조 방법을 상세히 설명한다.
1. 원재료 혼합 단계(제1단계)
본 발명에 따른 썰매장 바닥재의 제조 방법에 있어서 제1단계는 원료를 혼합하는 단계로서 구체적으로는, 고밀도 폴리에틸렌 20~40 중량%, 폴리카보네이트 10~30 중량%, 에틸렌초산비닐공중합체 20~40 중량%, 폴리메틸메타크릴레이트 10~20 중량% 및 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머 고무 10~20 중량%로 이루어진 수지 성분과; 폴리디메틸실록산 50~90 중량% 및 에루카미드 10~50 중량%로 이루어진 슬립제 성분과; 나프텐계 오일, 파라핀계 오일, 올레핀계 오일 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 오일 성분과; 착색 안료; 무기 충전재; 및 기능성 첨가제를 혼합하는 단계이다.
본 발명에서 상기 각 성분간의 혼합 비율은 상기 수지 성분 100 중량부에 대하여 상기 슬립제는 0.05~0.5 중량부, 상기 오일은 0.1 내지 5 중량부, 상기 착색 안료는 0.01~2.0 중량부, 상기 무기 충전재는 10~100 중량부, 상기 기능성 첨가제는 0.01~2.0 중량부로 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)은 에틸렌의 중합에 의해 생기는 열가소성 플라스틱인 폴리에틸렌 중에서 저압법이나 중압법에 의해 만들어진 경질 수지를 말하며, 충격에 강하고 내한성 및 전기적 특성이 뛰어난 특성이 있다. 본 발명에서 상기 고밀도 폴리에틸렌은 수지 성분 함량 중 20 내지 40 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 함량이 20 중량% 미만이면 제품이 연질이 되어 제품 돌기가 썰매 타는 방향으로 변형되어 돌기가 쉽게 마모될 수 있고, 상기 함량이 40 중량%를 초과하면 제품이 경질화되어 돌기가 날카로워지므로 썰매가 넘어질 경우 사람이 다칠 수 있다. 또한, 본 발명에 사용되는 상기 고밀도 폴리에틸렌은 시차주사열량계(DSC)를 사용하여 분석할 때 용융 온도가 120~135 ℃인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 폴리카보네이트는 내충격성, 내열성 및 전기적 특성이 우수하며, 특히 내열성이 강하므로 본 발명에서와 같이 썰매와 바닥재 간의 마찰로 인해 마찰열이 많이 발생하는 제품의 경우에 사용될 경우 수지 성분의 내열성 및 난연성을 향상시킬 수 있다. 본 발명에서 상기 폴리카보네이트 수지는 전체 수지 성분 함량 중 10 내지 30 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 함량이 10 중량% 미만이면 내열성 및 난연성 향상 효과가 없고, 30 중량%를 초과하면 제품의 연성과 탄성이 떨어져서 돌기의 회복력이 떨어질 수 있다.
본 발명에서 상기 에틸렌초산비닐공중합체(EVA)는 에틸렌과 초산비닐의 공중합체로서, 유연성, 접착성, 내충격성, 내한성, 내스트레스크래킹성 등이 우수하다. 본 발명에서 사용되는 에틸렌초산비닐공중합체는 시차주사열량계로 분석하였을 때 용융 온도가 90 내지 95℃인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에서 상기 에틸렌초산비닐공중합체는 전체 수지 성분 함량 중 20 내지 40 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 함량이 20 중량% 미만이면 제품의 돌기가 단단해져서 돌기 끝부분이 날카롭게 마모되어 썰매가 넘어질 경우 이용자가 다칠 우려가 있고, 40 중량%를 초과하면 마찰계수가 커져서 미끄러짐성이 저하될 수 있으므로 상기 범위에서 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 폴리메틸메타크릴레이트는 메틸메타크릴레이트의 단독 중합체나 아크릴레이트와의 공중합체를 사용할 수 있다. 폴리메틸메타크릴레이트는 투명성 및 내충격성이 우수하고 인장 강도, 탄성율 등의 기계적 강도, 표면 광택, 내약품성, 접착성 등의 물성을 향상시키는 역할을 한다. 본 발명에서 상기 폴리메틸메타크릴레이트는 전체 수지 성분 함량 중 10 내지 20 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 함량이 10 중량% 미만이면 탄성 회복력이 충분하지 않고, 20 중량%를 초과하면 타 성분의 함량이 줄어들어 내구성 및 난연성 향상 효과가 떨어지므로 상기 범위에서 유지되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM) 고무는 인장강도 개선, 탄성회복력 향상 및 내열성 강화의 목적으로 사용되며, 본 발명에서 상기 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머 고무는 전체 수지 성분 함량 중 10 내지 20 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 함량이 10 중량% 미만이면 탄성 회복 및 내열성 강화 효과가 미미하고 20 중량%를 초과하면 타 성분과의 상용성이 떨어져 물성이 저하될 수 있으므로 상기 범위에서 유지되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 슬립제로는 폴리디메틸실록산과 에루카미드의 혼합물을 사용하며, 그 혼합 비율은 폴리디메틸실록산 50~90 중량%, 에루카미드 10~50 중량%의 비율로 혼합하는 것이 바람직하다. 에루카미드는 제품 초기의 마찰 계수를 저하시키는 역할을 하나 장기간 사용시 효과가 거의 없어진다. 이를 개선하기 위하여 장기간 사용시에도 마찰 계수 저하 효과가 유지되는 폴리디메틸실록산을 혼합 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 상기 폴리디메틸실록산은 중량평균분자량 100,000 내지 300,000의 초고분자량 폴리디메틸실록산을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 에루카미드와 폴리디메틸실록산을 혼합 사용할 경우 단기 및 장기 미끄럼성 유지 효과가 우수하고 또한 제품 성형시 성형성이 개선되는 효과도 있다.
본 발명에서 상기 혼합물로 이루어진 슬립제는 수지 성분 100 중량부에 대하여 0.05 내지 0.5 중량부의 범위로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 함량이 0.05 중량부 미만이면 미끄럼성 향상 효과가 미미하고 상기 중량이 0.5 중량부를 초과하면 제품의 물성이 저하될 수 있으므로 상기 범위에서 유지되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 상기 오일 성분은 수지 성분을 연화하는 목적으로 사용되며, 이에 따라 성형이 용이하고 방수성이 개선되며 혼련 중 발생하는 발열을 감소시키므로 가공성이 향상될 수 있도록 한다.
본 발명에서 사용되는 오일 성분으로는 나프텐계 오일, 파라핀계 오일, 올레핀계 오일 중에서 1종이나 2종 이상을 선택하여 사용할 수 있으며, 그 함량은 수지 성분 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5.0 중량부의 범위에서 사용되는 것이 바람직하다. 상기 함량이 0.1 중량부 미만이면 그 효과가 미미하고 5.0 중량부를 초과하면 오일이 제품 표면으로 블리딩(bleeding)되는 것이 심해져서 가공성이 오히려 악화될 수 있으므로 상기 범위에서 유지되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 착색 안료로는 탄화수소계 화합물로 구성되는 유기 안료로서, 선명한 색조와 높은 착색력을 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 유기 안료는 썰매장 바닥재를 착색하는 역할을 하며, 그 종류로는 용매 불용성 색소가 안료로 사용되는 경우로서 니트로계 색소, 아조계 색소, 인단드렌계티오인디고계 색소 등의 배트 염료, 분산 염료 및 디옥사진계 색소, 퀴나크리돈계 색소, 프탈로시아닌계 색소, 퀴노프날론계 색소 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 배트 염료이다. 상기 착색 안료의 사용량은 전체 수지 함량 100 중량부에 대하여 0.01 내지 2.0 중량부의 범위에서 포함되는 것이 선명한 색상 유지와 혼련성을 위해 바람직하다.
또한, 본 발명에서 사용되는 무기 충전재는 제품의 물성 향상과 난연성 향상 및 수지 성분의 함량 조절을 위해서 사용되는 성분으로서 그 종류로는 탄산칼슘, 탈크, 수산화마그네슘, 실리가, 산화티탄, 카본 블랙 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있으며, 그 사용량은 전체 수지 성분 100 중량부에 대하여 10 내지 100 중량부의 범위로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에서 사용되는 기능성 첨가제는 산화방지제, 자외선안정제, 대전방지제, 중화제, 활제 및 난연제 등을 포함시켜 사용할 수 있다. 이 중 자외선 안정제는 썰매장 바닥재가 자외선에 의해 변색되거나 기계적 성질이 약화되는 것을 방지하기 위해 사용되며, 그 종류로는 자외선 흡수제, 니켈 유도체, 라디칼 포집제인 할스(HALS, hindered amine light stabilizer) 등을 사용할 수 있다. 또한, 난연제는 인계 난연제로서 방향족 포스페이트계 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적인 방향족 포스페이트계 화합물의 예로서는 트리메틸포스페이트, 트리에틸포스페이트, 트리부틸포스페이트, 트리옥틸포스페이트 등의 트리알킬포스페이트계 화합물, 트리페닐포스페이트, 트리크레실포스페이트, 트리자이레일포스페이트, 크레실디페닐포스페이트 등의 트리아릴포스페이트계 화합물 및 옥틸디페닐포스페이트와 같은 트리알킬-아릴포스페이트계 화합물 등으로 이루어진 군에서 선택된 1종 내지 2종 이상을 사용할 수 있다.
상기 선택 사용되는 기능성 첨가제는 전체 수지 성분 100 중량부를 기준으로 0.01 내지 2.0 중량부의 범위에서 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 원료를 혼합하는 방법은 통상적인 방법이 사용될 수 있으며, 예를 들어 일축 또는 이축 압출기, 수퍼 믹서, 밴버리 믹서(banbury mixer), 각종 니더(kneader), 롤(roll) 등이 사용될 수 있다.
2. 제립 단계(제2단계)
상기 제1단계에서 얻어진 원료 혼합물을 혼련 및 압출한 후 냉각하여 펠렛을 제조한다. 혼련 및 압출 과정은 예를 들면, 혼합 원료를 압출기에 투입하여 190~200℃에서 제1차 가열하고, 상기 제1차 가열된 혼합 원료를 210~220℃에서 제2차 가열하며, 상기 제2차 가열된 혼합 원료를 다시 180~190℃에서 제3차 가열하고, 상기 제3차 가열된 혼합 원료를 230~240℃에서 제4차 가열하여 융해와 융합을 반복하면서 압출할 수 있다. 다만 상기 온도 범위는 하나의 예에 불과할 뿐, 통상의 기술자는 가열 단계를 제품의 요구 특성 등에 따라 다양하게 변형할 수 있다. 사용하는 압출기는 특별히 제한하지 않고 일축 압출기 또는 이축 압출기를 사용할 수 있으며, 특히 이축 스크루 압출기의 경우 동방향 회전과 쌍방향 회전 모두 사용 가능하나 수지의 분해를 막기 위해서는 동방향 회전형을 사용하는 것이 더 바람직하다.
이와 같이 얻어진 압출물을 냉각조, 바람직하게는 10~30℃ 범위의 냉각수를 포함하는 냉각조를 10~30 초 정도 통과시키고 제립(pellet) 형태로 절단한다. 이렇게 제조된 제립은 제습 건조를 통해 수분율 1000ppm 이하로, 바람직하게는 500ppm 이하로 함으로써 최종 제립을 제조한다.
3. 성형 단계(제3단계)
상기 제2단계에서 얻어진 제립을 이용하여 썰매장 바닥재 형태를 제조하는 과정이다. 썰매장 바닥재 형태의 제조는 제립을 사출 성형함으로써 제조할 수 있으며, 사출함에 있어서는 120~150 kgf/cm2의 압력, 160~180 ℃의 온도 조건에서 금형 내에 제립 용융물을 사출하여 성형하는 것이 바람직하며, 금형 내의 제품 주변으로 냉각수를 통하도록 하여 제품을 약 40초 동안 냉각시키고 냉각된 금형이 벌어지면 제품을 취출한다.
4. 풀림 단계(제4단계)
상기 제3단계(사출 과정)을 통해 생산된 썰매장 바닥재 제품을 50~60℃의 온도에서 1~4시간 동안 풀림 처리(annealing)하여 최종 제품을 얻는다.
상기 본 발명에 따른 제조 과정을 통해 제조된 썰매장 바닥재는 408×233×27mm의 모듈 단위로 구성되며 상기 모듈에 포함되는 솔의 수량은 1700~1800개이고, 솔의 길이는 15~20mm이며, 솔의 굵기는 2.0~3.7mm인 것이 바람직하다. 상기 솔의 수량이 1700개 미만일 경우에는 이용자의 압력하중을 많이 받아서 바닥재 솔의 휨 현상이 심해져서 솔의 마모율이 높아지고, 마찰계수가 높아지므로 썰매의 미끄럼이 저하된다. 또한, 솔의 수량이 1800개를 초과할 경우에는 썰매와 바닥재의 접촉면이 필요 이상 증가하기 때문에 마찰계수가 높아져서 썰매의 미끄럼이 저하될 수 있다. 또한, 상기 썰매장 바닥재의 솔의 적정 길이는 15 내지 20mm인 것이 바람직하다. 솔의 길이가 15mm 미만일 경우에는 솔의 구조에 의하여 미끄럼을 유도하는 제품구조의 특성을 살릴 수가 없으므로, 미끄럼이 저하된다. 또한 솔의 길이가 20mm를 초과하면 솔이 쉽게 휘어지기 때문에 솔의 기능이 저하되고, 마모율이 높아져서 미끄럼 현상이 저하된다.
또한 상기 썰매장 바닥재의 솔의 굵기는 2.0 내지 3.7 mm인 것이 바람직하다. 솔의 굵기가 2mm 보다 가는 경우에는 솔의 휨 현상이 심해지고, 솔이 쉽게 파손되며 솔의 구조적 기능이 현저히 저하되는 문제점이 있다. 솔의 굵기가 3.7mm 보다 굵을 경우에는 썰매와 썰매장 바닥재의 접촉면이 필요 이상으로 많아져서 마찰계수가 증가하고, 솔의 구조상 미끄럼을 유도할 수 있는 구조적 기능이 현저히 저하되는 문제점이 있어 바람직하지 않다.
이하 본 발명의 구성을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 본 발명이 아래의 실시예에 의해서만 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
1) 썰매장 바닥재의 원재료로서 고밀도 폴리에틸렌 30kg과 폴리카보네이트 15kg과 에틸렌초산비닐공중합체 25kg과 폴리메틸메타크릴레이트(중량평균분자량 200,000) 15 kg과 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머 고무 15kg을 밴버리 믹서에서 배합하고 폴리디메틸실록산과 에루카미드의 50:50 혼합물 0.3kg, 유기안료(배트 염료) 0.1 kg, 탈크 100kg 및 산화방지제, 자외선 안정제, 대전방지제, 중화제, 활제 및 방향족 포스페이트계 난연제를 포함하는 기능성 첨가제 1.0kg을 추가로 혼합한 후 밴버리 믹서에서 충분히 교반하여 혼합하였다.
2) 2축 압출기를 이용하여 상기 얻어진 원료 혼합물을 혼련 압출하고 냉각조(15℃로 유지)에서 펠렛 형태로 절단하고 건조시켰다.
3) 상기에서 얻어진 펠렛을 100kgf/㎠의 사출 압력으로 제품 형상이 파여진 금형(170℃로 유지)으로 유입하였다. 금형 안으로 원료를 유입한 후, 금형 내의 제품 주변으로 냉각수(약 18℃)를 통하도록 하여 제품을 약 40초 동안 냉각시켰으며, 냉각된 금형이 벌어진 후 제품을 취출하였다.
4) 금형에서 제품을 취출한 후 60℃의 항온실에서 3시간동안 풀림 처리하여 최종 제품을 얻었다.
[실시예 2]
1) 썰매장 바닥재의 원재료로서 고밀도 폴리에틸렌 25kg과 폴리카보네이트 20kg과 에틸렌초산비닐공중합체 30kg과 폴리메틸메타크릴레이트(중량평균분자량 200,000) 12.5 kg과 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머 고무 12.5kg을 밴버리 믹서에서 배합하고 폴리디메틸실록산과 에루카미드의 70:30 혼합물 0.3kg, 유기안료(배트 염료) 0.1 kg, 탈크 100kg 및 산화방지제, 자외선 안정제, 대전방지제, 중화제, 활제 및 방향족 포스페이트계 난연제를 포함하는 기능성 첨가제 1.0kg을 추가로 혼합한 후 밴버리 믹서에서 충분히 교반하여 혼합하였다.
2) 2축 압출기를 이용하여 상기 얻어진 원료 혼합물을 혼련 압출하고 냉각조(15℃로 유지)에서 펠렛 형태로 절단하고 건조시켰다.
3) 상기에서 얻어진 펠렛을 100kgf/㎠의 사출 압력으로 제품 형상이 파여진 금형(170℃로 유지)으로 유입하였다. 금형 안으로 원료를 유입한 후, 금형 내의 제품 주변으로 냉각수(약 18℃)를 통하도록 하여 제품을 약 40초 동안 냉각시켰으며, 냉각된 금형이 벌어진 후 제품을 취출하였다.
4) 금형에서 제품을 취출한 후 60℃의 항온실에서 3시간동안 풀림 처리하여 최종 제품을 얻었다.
[비교예 1]
1) 썰매장 바닥재의 원재료로서 고밀도 폴리에틸렌 50 kg과 에틸렌초산비닐공중합체 50 kg을 밴버리 믹서를 통해 배합하고, 부재료로서 유기안료(배트 염료) 0.1kg, 이루카마이드 0.3kg 및 유기안료(배트 염료) 0.1 kg, 탈크 100kg 및 산화방지제, 자외선 안정제, 대전방지제, 중화제, 활제 및 방향족 포스페이트계 난연제를 포함하는 기능성 첨가제 1.0kg을 추가로 혼합한 후 밴버리 믹서에서 충분히 교반하여 혼합하였다.
2) 2축 압출기를 이용하여 상기 얻어진 원료 혼합물을 혼련 압출하고 냉각조(15℃로 유지)에서 펠렛 형태로 절단하고 건조시켰다.
3) 상기에서 얻어진 펠렛을 100kgf/㎠의 사출 압력으로 제품 형상이 파여진 금형(170℃로 유지)으로 유입하였다. 금형 안으로 원료를 유입한 후, 금형 내의 제품 주변으로 냉각수(약 18℃)를 통하도록 하여 제품을 약 40초 동안 냉각시켰으며, 냉각된 금형이 벌어진 후 제품을 취출하였다.
4) 금형에서 제품을 취출한 후 60℃의 항온실에서 3시간동안 풀림 처리하여 최종 제품을 얻었다.
[비교예 2]
1) 썰매장 바닥재의 원재료로서 고밀도 폴리에틸렌 70 kg과 에틸렌초산비닐공중합체 30 kg을 밴버리 믹서를 통해 배합하고, 부재료로서 유기안료(배트 염료) 0.1kg, 이루카마이드 0.3kg 및 유기안료(배트 염료) 0.1 kg, 탈크 100kg 및 산화방지제, 자외선 안정제, 대전방지제, 중화제, 활제 및 방향족 포스페이트계 난연제를 포함하는 기능성 첨가제 1.0kg을 추가로 혼합한 후 밴버리 믹서에서 충분히 교반하여 혼합하였다.
2) 2축 압출기를 이용하여 상기 얻어진 원료 혼합물을 혼련 압출하고 냉각조(15℃로 유지)에서 펠렛 형태로 절단하고 건조시켰다.
3) 상기에서 얻어진 펠렛을 100kgf/㎠의 사출 압력으로 제품 형상이 파여진 금형(170℃로 유지)으로 유입하였다. 금형 안으로 원료를 유입한 후, 금형 내의 제품 주변으로 냉각수(약 18℃)를 통하도록 하여 제품을 약 40초 동안 냉각시켰으며, 냉각된 금형이 벌어진 후 제품을 취출하였다.
4) 금형에서 제품을 취출한 후 60℃의 항온실에서 3시간동안 풀림 처리하여 최종 제품을 얻었다.
[성능 평가]
1. 경도
제품의 표면 경도인 쇼어경도 D(Shore-D)는 ASTM D-2240에 의해 측정하였다.
2. 마찰특성(단기, 장기)
마찰계수는 ASTM D-1894-01의 측정 방법에 따라 평가하였으며, 초기 마찰 계수와 30일 후의 장기 마찰 계수를 각각 측정하였다.
3. 충격강도
ASTM M 256에 따라 상온 조건에서의 충격강도를 측정하였다.
4. 인장강도, 굴곡강도 및 변형률
ASTM D 638, 790에 따라 인장 강도, 굴곡 강도 및 변형률을 측정하였다.
5. 난연성
UL 94 기준에 따른 난연 평가 기준 V0를 충족하는지 평가하였다.
[평가 결과]
상기 성능 평가에서 얻은 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
경도(Shore-D) 45 43 42 41
마찰특성 단기 0.35 0.38 0.35 0.40
장기 0.45 0.46 1.02 1.50
충격강도(Kgf㎝/㎝)1) - - - -
인장강도(Kgf/㎠) 210 220 230 220
굴곡강도(Kgf/㎠) 155 160 153 146
변형률(%) 730 750 670 650
난연성(UL94, V0) PASS PASS FAIL FAIL
1)파열없음(No break)
[고찰]
상기 표 1의 결과로부터 본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 썰매장 바닥재의 경우 마찰특성, 난연성이 우수하고 기타 기계적 물성(충격강도, 인장강도, 변형률 등)이 우수함을 알 수 있다. 특히 장기 마찰 특성의 경우 기존 제안된 기술에 비하여 현저히 개선되었으며, 난연성의 경우도 기존 기술에 비하여 현저하게 개선되었음을 알 수 있으며, 이에 따라 내구성도 향상될 수 있음을 알 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명에 관하여 설명하였으나 해당 기술분야의 통상의 기술자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

  1. 고밀도 폴리에틸렌 20~40 중량%, 폴리카보네이트 10~30 중량%, 에틸렌초산비닐공중합체 20~40 중량%, 폴리메틸메타크릴레이트 10~20 중량% 및 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머 고무 10~20 중량%로 이루어진 수지 성분; 폴리디메틸실록산 50~90 중량% 및 에루카미드 10~50 중량%로 이루어진 슬립제; 나프텐계 오일, 파라핀계 오일, 올레핀계 오일 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 오일; 착색 안료; 무기 충전재; 및 기능성 첨가제를 포함하는 혼합물을 제조하되, 상기 수지 성분 100 중량부에 대하여 상기 슬립제는 0.05~0.5 중량부, 상기 오일은 0.1 내지 5 중량부, 상기 착색 안료는 0.01~2.0 중량부, 상기 무기 충전재는 10~100 중량부, 상기 기능성 첨가제는 0.01~2.0 중량부로 포함하는 원료를 혼합하여 원료 혼합물을 얻는 단계;
    상기 혼합된 원료 혼합물을 180~240 ℃의 온도 조건에서 압출하여 펠렛을 제조하는 단계;
    상기 얻어진 펠렛을 이용하여 120~150 kgf/cm2의 압력, 160~180 ℃의 온도 조건에서 썰매장 바닥재 형태로 사출 성형하는 단계; 및
    상기 사출 성형에 성형품을 50~60℃의 온도에서 1~4시간 동안 풀림 처리하는 단계
    를 포함하는 썰매장 바닥재의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 착색 안료는 니트로계 색소, 아조계 색소, 인단트렌계티오인디고계 색소, 분산염료, 디옥사진계 색소, 퀴나크리돈계 색소, 프탈로시아닌계 색소, 퀴노프탈론계 색소 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 유기 안료를 사용하는 것을 특징으로 하는 썰매장 바닥재의 제조 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 무기 충전재는 탄산칼슘, 탈크, 수산화마그네슘, 실리가, 산화티탄, 카본 블랙 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 썰매장 바닥재의 제조 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 기능성 첨가제는 산화방지제, 자외선 안정제, 대전방지제, 중화제, 활제 및 난연제를 포함하는 것을 특징으로 하는 썰매장 바닥재의 제조 방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 썰매장 바닥재는 408×233×27mm의 모듈 단위로 구성되며 상기 모듈에 포함되는 솔의 수량은 1700~1800개이고, 솔의 길이는 15~20mm이며, 솔의 굵기는 2.0~3.7mm인 것을 특징으로 하는 썰매장 바닥재의 제조 방법.
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