KR101387599B1 - 대전 방지용 인조잔디 술 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대전 방지용 인조잔디 술 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인조 잔디의 술의 함수성을 높여 사용 중 마찰에 의한 화상이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 하는 새로운 대전 방지용 친환경 인조잔디 술 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 인조잔디 술 제조 방법은 인조 잔디 술 제조용 수지를 선상 필름 형태로 압출하면서 대전 방지 코팅액을 통과시켜 코팅층을 형성하여 대전 방지 인조잔디용 술을 제조하는 방법에 있어서, 상기 대전 방지용 코팅액은 친수성 섬유, 생분해성 섬유 및 바인더를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 인조 잔디 술은 전도성 폴리머와 같은 별도의 대전 방지제나 고흡습성 수지를 사용하지 않으면서도 장시간 수분을 함유할 수 있어 소정의 습윤 효과를 가지는 새로운 인조 잔디 술을 제공한다. 또한, 섬유의 혼합으로 인해 신율이 좋아져 내구성이 높아지게 된다.

Description

대전 방지용 인조잔디 술 및 그 제조방법{Environmental-Friendly leaves of Artificial Lawn}

본 발명은 대전 방지용 인조잔디 술 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인조 잔디의 술의 함수성을 높여 사용 중 마찰에 의한 화상이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 하는 새로운 대전 방지용 친환경 인조잔디 술 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근 초등학교나 중·고등학교 및 각 지자체 운동장에, 사용 중 안전 사고를 방지하고, 조경적 효과를 얻기 위해 인조잔디 구장을 시공하고 있다. 인조 잔디는 잔디의 크기 풀잎 형상을 본 딴 술(파일)과 충진재로 이루어진다.

대한민국 특허 공개 제2011-0028574호에서는 인조 잔디 술(파일)에 대한 장단점에 잘 나타나 있다. 이에 따르면,인조잔디의 제조에는 나일론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌(P.P), 폴리염화비닐리덴(PVDC)이 주로 사용되며 이들을 원료로 하여 파일(잎)을 여러 가지 특수 형태의 모양으로 제조한 후 제직, 제편, TUFTING등의 방식을 이용하여 천연잔디와 유사하게 가공한 것으로 천연잔디에 비해 관리가 매우 용이하다는 큰 장점을 갖고 있지만, 인조잔디의 경우에 있어서도 다양한 단점이 나타나고 있는데, 특히, 대표적으로 인조잔디의 경우 천연잔디가 상시 습윤상태의 환경을 제공하는데 비해 함수성이 거의 없으므로 이에, 인조잔디표면의 마찰력이 증가되어 사용자가 넘어지거나 슬라이딩 시에 찰과상을 입기 쉬워 선수들에게 부상의 위험이 크는 단점이 있으며, 그리고 인조잔디 제조의 주원료인 유기수지인 고무 또는 합성수지는 천연잔디에 비해 태양열 에너지 흡수율이 매우 높아 모래, 아스팔트보다 20℃ 정도 높고 천연잔디보다는 무려 35℃ 정도 차이가 나며 기온이 20℃만 되어도 인조잔디의 표면온도는 40℃ 정도가 되며 또 대기온도 37℃에서 천연잔디의 표면온도는 단지 41℃였으나 인조잔디의 표면온도는 78℃나 되는 것으로 나타나 사용 줌 넘어졌을 경우에 마찰력과 고온으로 인하여 화상을 입는 경우가 자주 발생되고 있고, 아울러, 인조잔디 표면과 수직 연장 150cm 정도 일 때의 온도를 측정한 결과 기온 37℃인 경우에 59℃로 나타나 이는 의학적으로 50℃ 이상의 상태에서 10분이 경과되면 자연 화상을 입을 수 있으며 열사병의 원인이 된다는 보고가 있어 이에 따른 문제를 최소화하기 위하여 인조잔디의 표면온도를 낮추기 위하여 사용전에 1회 스프링쿨러 살포 사용 중 3~4회의 스프링쿨러 살포로 항시 습기를 유지시켜 주어야하는 번거로움이 있다는 것이다.

상기 공개 공보에서는 이를 해결하기 위해서, 인조잔디의 술(파일 또는 잎)의 제조시에 고흡수성수지(SAP)를 혼합하거나 이를 코팅하는 방안들을 개시하고 있다. 고흡수성수지(SAP:super absorbent polymer)란 자신보다 적어도 수십배에서 많게는 수백배의 물을 흡수하고 빠르게 겔상태로 변화하고 겔상태로 변한 이후에는 매우 느린 속도로 서서히 물을 증발시키며 압력을 받아도 물을 배출하지 않는 수지를 의미한다.

그러나 이러한 고흡수성 수지는 고가의 첨가제로서 원가 상승의 원인이 되고, 또한 수지에 직접 혼합하여 술을 제조할 경우 상분리로 인한 물성의 저하를 피하기 어렵고, 이는 코팅의 경우에도 동일하다. 또한, 코팅용 바인더가 고흡수성 수지를 덮게 되어 고흡수성 수지를 노출시키기 위해서 별도의 연마가공이 필요해 제조 공정이 복잡해지는 문제가 있다.

이에 따라, 인조 잔디 술의 물성 저하를 방지하면서도 장시간 습윤성을 유지하고, 또한 별도의 연마 가공을 거치지 않고서도 제조할 수 있는 새로운 대전 방지성 인조 잔디 술의 제조 방법에 대한 요구가 계속되고 있다.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 별도의 연마 공정이 필요하지 않는대전 방지용 인조 잔디 술의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 장시간 습윤 특성을 유지할 수있는 대전 방지용 인조 잔디 술을 제조하는 것이다.

상기와 같은 과제들을 해결하기 위해서, 본 발명에서는 인조 잔디 술 제조용 수지를 선상 필름 형태로 압출하면서 대전 방지 코팅액을 통과시켜 대전 방지용 코팅층을 형성하는 방법에 있어서, 상기 대전 방지용 코팅액은 친수성 섬유, 생분해성 섬유 및 바인더를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 코팅액은 100 중량부를 기준으로 친수성 섬유 0.1~1 중량부와 생분해성 섬유 0.1~1 중량부 및 바인더 15-30 중량부 및 나머지가 용제로 이루어진다. 상기 용제는 바인더의 친수성에 따라서 상이하며 물이나 에탄올과 같은 극성용매를 이용할 수 있다.

본 발명은 일 측면에서, 인조 잔디용 술 표면에 친수성 섬유, 생분해성 섬유, 및 바인더 혼합물을 포함하는 코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 대전 방지용 인조 잔디용 술을 제공한다.

이론적으로 한정된 것은 아니지만, 코팅층에 포함된 친수성 섬유는 표면의 수분이 코팅층 내부로 흡수되는 통로를 제공하여 습기가 빠져나가지 않도록 하여 대전 방지성을 높여주는 역할을 하게 되며, 생분해성 섬유는 장시간 사용시 코팅층에서 분해되어 빠져 나감으로서 코팅층에 공극을 형성하여 습기의 흡수 및 저장성을 높여주어 별도의 고가 대전 방지제나 고흡습성 수지를 첨가하지 않고서도, 비나 눈 또는 공기나 대지의 습기를 이용하여 소정의 대전 방지성을 나타낼 수 있게 된다.

본 발명에 있어서, 상기 인조잔디 술 제조용 수지는 나일론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌(P.P), 폴리염화비닐리덴(PVDC)을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 폴리에틸렌이다.

본 발명의 실시에 있어서, 상기 인조잔디 술은 수지를 성형장치에 투입하여 가열 용융시켜 원하는 길이와 폭으로 성형한다. 이때, 이후 공정의 편의를 위하여 파일의 형태는 선상으로 제조되는 것이 바람직하며 두께 0.1~0.5mm와 폭1~5mm 내외로 제조될 수 있으나 반드시 제한하는 것은 아니며 제조하고자 하는 형태로 자유로운 변경이 가능하다.

본 발명의 바람직한 실시에 있어서, 상기 인조 잔디 술은 성형 장치에서 토출된 후 코팅액이 담겨 있는 수조를 통과하면서 코팅액이 표면에 코팅된 후 건조되어 제조된다.

본 발명에 있어서, 상기 친수성 섬유는 물과 친화성이 있는 섬유이며, 레이온, 코튼, 펄프 등이다. 특히 물과의 친화성이 높은 점, 섬유가 길고 액체 흡수 코어로서 소정 형상으로 성형하는 것이 용이하여 작업성의 면에서 뛰어난 점으로 레이온이 매우 적합하게 이용된다.

또, 본 발명에 이용되는 물 흡수성 섬유로서는, 폴리비닐 알코올이나 폴리 아크릴산 나트륨과 같은 물 흡수성 합성 섬유, 폴리비닐 알코올이나 폴리 아크릴산 나트륨을 다른 합성 섬유에 첨착, 코팅 등의 처리를 한 것을 들 수 있다. 상품명으로서는 「란실」(토요 방적(주))을 들 수가 있다.

본 발명의 실시에 있어서, 상기 친수성 섬유의 직경은, 바람직하게는 20-50 마이크로미터, 바람직하게는 25~40 마이크로미터, 가장 바람직하게는 30 마이크로미터가 좋다. 또한 상기 친수성 섬유의 길이는 200~500 마이크로미터가 적합하며, 상기 약 5~10 배 정도의 길이를 가지는 것이 좋다.

본 발명에 있어서, 상기 생분해성 섬유는 생분해되는 물질로 만들어진 섬유상의 물질을 의미하며, 일 예로 감자 및 옥수수 전분의 발효로부터 얻어진 젖산(lactic acid)으로 만들어진 생분해성 합성 섬유인 폴리락틱엑시드(Polylactic acid(PLA))를 사용할 수 있다. 본 발명의 다른 실시에 있어서, 상기 생분해성 섬유로는 재생 셀룰로스(cellulose) 섬유로서 셀룰로스(cellulose)를 위한 새로운 비수용성 용제인 무독성 N-메틸-몰폴린-N-옥사이드(N-methyl-morpholine-N-Oxide(NMMO))를 적용한 텐셀(Tencel)이다. NMMO 모노하이드레이트(monohydrate)에 용해된 목재 펄프(Pulp) 용액을 희석된 수용성 NMMO 속으로 방사하여 얻어지며, 용매는 완전 회수되기 때문에 환경친화적이다. 이러한 섬유는 텐셀(Tencel (Coutaulds사))이라고 불리며, 텐셀(Tencel)은 6주 후에 완전히 분해된다.

본 발명에 있어서, 상기 생분해성 섬유는 100 마이크로미터 미만의 직경을 가지는 섬유를 사용하는 것이 바람직하며, 바람직하게는 50~80 마이크론이다. 상기 관로가 너무 좁게 형성될 경우 제조하기가 쉽지 않고, 상기 관로가 너무 넓을 경우 모세관 현상에 의해서 수분이 머물지 못하고 쉽게 빠져나올 우려가 있다. 상기 생분해성 섬유의 길이는 상기 친수성 섬유와 유사하게 250~500 마이크로미터가 적합하다.

본 발명에 있어서, 상기 바인더는 우레탄 또는 아크릴 바인더를 사용할 수 있으며, 수성 타입이나 유성 타입을 전부 사용할 수 있으며, 우레탄은 습기경화형과 같은 일액형 타입을 사용한 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 코팅층은 잔디 술의 색상 조절을 위해서 안료를 더 포함할 수 있다. 상기 안료는 녹색등의 색상을 형성할 수 있도록 녹색 등을 발현할 수 있는 유기 또는 무기 안료를 사용할 수 있다. 상기 안료는 코팅액 100 중량부에 대해서 바람직하게는 0.1~1 중량부, 보다 더 바람직하게는 0.2~0.5 중량부를 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 코팅층은 흡수된 습기를 저장할 수 있도록, 제올라이트를 더 포함할 수 있다. 상기 제올라이트는 소성된 상태의 X형 제올라이트를 사용하는 것이 바람직하며, 0.1~10 마이크론 직경의 입자를 사용하는 것이 좋다. 상기 제올라이트는 코팅액 100 중량부에 대해서 0.1~1.0 중량부의 범위로 사용하는 것이 바람직하며, 상기 코팅층 내에서 친수성 섬유에 접촉하여 친수성 섬유를 통해서 유입된 수분을 저장하게 되며, 생분해성 섬유의 분해 후 형성되는 미세 관로에 노출되어 미세관로를 통해서 유입되는 수분을 저장하게 된다.

본 발명에 있어서, 상기 코팅층에는 제올라이트와 같은 무기물이 바인더에 대한 상용성을 높일 수 있도록 소량의 상용화제를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 제올라이트에 포함된 다량의 실리카와 바인더 사이의 상용성을 높일 수 있도록 실리카와 유사한 특성을 나타낼 수 있는 실란 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 실란 화합물로는 비닐실란, 머캡토실란과 같은 화합물을 사용할 수 있으며, 상업적으로 구입하여 사용할 수 있다. 일예로, 실란 화합물은 메틸트리메톡시실란(methyltrimethoxysilane(MTMS)), 3-글리시독시프로필트리메톡시실란(3-glycidoxypropyl trimethoxysilane(GPTMS)), 3-메타아크릴록시프로필 트리메톡시실란(3-methacryloxypropyl trimethoxysilane(MPTMS)), 아미노프로필 트리에톡시실란(aminopropyl triethoxysilane) 이다. 상기 실란화합물은 코팅액 100 중량부에 대해서 0.1-0.2 중량부의 범위로 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 인조 잔디 술은 인조 잔디 구장, 예를 들어 축구장의 인조 잔디 술로 사용되어 천연색 잔디 구장을 제공하게 된다.

본 발명에 의한 인조 잔디 술은 전도성 폴리머와 같은 별도의 대전 방지제나 고흡습성 수지를 사용하지 않으면서도 장시간 수분을 함유할 수 있어 소정의 습윤 효과를 가지는 새로운 인조 잔디 술을 제공한다. 또한, 섬유의 혼합으로 인해 신율이 좋아져 내구성이 높아지게 된다.

이하, 실시예를 통해서 본 발명을 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 어떤 경우에도 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않는다. 상기 실시예에는 당업자가 통상적으로 구현할 수 있는 다양한 변형과 치환이 가능하다.

실시예 1

녹색의 대전 방지용 술의 제조

50 마이크론 직경의 생분해성 섬유 텐셀(Tencel)을 250 마이크로미터 길이로 절단한 생분해성 섬유 성분과 200 g과 50 마이크론 직경의 친수성 레이온 섬유를 500 마이크로미터 길이로 절단한 친수성 섬유 성분 300 g을 폴리우레탄 바인더 20 kg 및 용제 79.5 kg에 혼합하여 코팅액을 제조하여 수조에 담아 교반하였다.

통상의 인조잔디 술의 원료인 폴리에틸렌을 선상 필름 성형 장치에 투입하여 선상 필름으로 압출하였다. 압출된 선상 필름은 상기 코팅액이 담겨있는 코팅액 수조를 통과하면서 코팅액에 의해서 냉각 및 코팅된 후 술을 감는 인발기를 거쳐서 제조되었다.

실시예 2

폴리우레탄 바인더의 함량을 30 kg으로 증량하고 용제의 양을 줄인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였다.

실시예 3

코팅액 100 kg에 X형 제올라이트 200 g과 메틸트리메톡시실란 100 g을 추가로 투입한 것을 제외하고는 실시예 1과 같이 제조하였다.

비교실시예 1

친수성 섬유와 생분해성 섬유를 사용하지 않을 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였다.

비교실시예 2

친수성 섬유와 생분해성 섬유를 사용하지 않고, LG화학의 고흡수성 수지 SAP를 500g 투입하여 코팅하였다.

물성 측정

실시예 1~4 및 비교실시예 1~2의 제조된 인조잔디 술의 물성 및 흡습성을 측정하였다.

항목	실시1	실시2	실시3	실시4	비교1	비교2
인장강도(Mpa)	0.35	0.34	0.39	0.34	0.30	0.25
신율(%)	94	96	92	90	80	134
대전방지성 (흡수성)	양호	양호	양호	양호	불량	양호
장기 흡수성	양호	양호	양호	양호	불량	감소

흡습성은 술을 2 cm 간격으로 절단한 후 80 ℃에서 상대습도 0%에서 24시간 건조 후, 25℃ 상대습도 50 % 환경에 10시간 유지 후, 건조한 ABS 수지판자를 옷감에 넣어 10회 문지른 후, 칩에서 10 cm 거리에 고정한 후, ABS판자에 붙는 인조잔디 술의 정도로 대전성(흡수성) 판단함.

대전성 양호 : 거의 붙지 않음.

대전성 불량 : 50 % 이상 붙음.

대전성 감소 : 양호와 불량 사이

장기흡수성은 인조잔디 술을 시설한 다음 6개월 경과 후 2cm 길이로 절단하여 술을 80 ℃에서 상대습도 0%에서 24시간 건조 후, 25℃ 상대습도 50 % 환경에 10시간 유지 후 측정함.

Claims (5)

1. 인조 잔디 술 제조용 수지를 선상 필름 형태로 압출하는 단계; 및
   압출된 수지를 레이온, 코튼, 펄프, 폴리비닐알코올, 폴리아클릴산 나트륨으로 이루어진 그룹에서 하나 이상 선택되는 친수성 섬유와, 폴리락틱엑시드 또는 텐셀로 이루어진 생분해성 섬유와, 및 바인더를 포함하는 대전 방지 코팅액을 통과시켜 코팅층을 형성하는 단계
   를 포함하는 대전 방지용 인조 잔디 술 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 코팅액은 100 중량부를 기준으로 친수성 섬유 0.1~1 중량부와 생분해성 섬유 0.1~1 중량부 및 바인더 15-30 중량부 및 나머지가 용제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 대전 방지용 인조 잔디 술 제조 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 코팅액은 제올라이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대전 방지용 인조 잔디 술 제조 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 코팅층은 실란 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대전 방지용 인조 잔디 술 제조 방법.
5. 친수성 섬유, 생분해성 섬유, 바인더, 제올라이트 및 실란화합물을 포함하는 코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 대전 방지용 인조 잔디 술.