KR101684179B1

KR101684179B1 - 인조잔디용 친환경 탄성체 칩 조성물 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101684179B1
Application number: KR1020150141534A
Authority: KR
Inventors: 송명신; 강승민; 박솔아
Original assignee: (주)태평양기술산업
Priority date: 2015-10-08
Filing date: 2015-10-08
Publication date: 2016-12-08

Abstract

본 발명은 재활용 자원인 고로슬래그와 플라이 애쉬로 구성되는 무시멘트 결합재와 천연 목재의 폐자원인 목분과 친환경 수성 고분자 재료인 폴리비닐 알코올을 표면 개질하여 내수성을 향상 시킨 표면개질 폴리비닐알코올을 이용하여 제조되는 인조잔디용 친환경 탄성체 칩 조성물에 관한 것으로서,
본 발명에 의하면, 친환경 수성 폴리머인 폴리비닐 알코올을 표면 개질시켜 내수성이 향상된 표면 개질 폴리비닐 알코올과 재활용 자원인 고로슬래그와 플라이 애쉬로 구성되는 무시멘트 결합재와 천연 목재의 폐자원인 목분을 이용하여, 인조잔디 충진재로 사용되어, 천연목재의 잔류물인 목분을 충진용 재료로 사용하고, 친환경 수성 폴리머를 결합재로 사용함으로서 환경 친화적 특성을 발휘하고, 하절기 높은 온도에서도 열화 저항성이 우수한 인조잔디용 친환경 탄성체 칩 조성물을 제공한다.
[색인어]
인조잔디, 충진제, 탄성, 친환경, 천연

Description

인조잔디용 친환경 탄성체 칩 조성물 및 그 제조방법{A Composite of eco-friendly elastic chip for artificial turf and manufacturing method thereof}

본 발명은 본 발명은 친환경성 및 인체 무해성을 가지며, 충격 흡수력이 뛰어나 부상 위험을 현저하게 감소시키며, 내광성이 뛰어나 시공 후 광에 의한 변색이 적고, 분쇄과정이 불필요하여 대량생산이 용이한 인조잔디용 친환경 탄성체 칩 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

더욱 상세하게는 재활용 자원인 고로슬래그와 플라이 애쉬로 구성되는 무시멘트 결합재와 천연 목재의 폐자원인 목분에 의한 인체 친화적이며, 휘발성 유기화합물(VOCs)의 함유가 전혀 없는 친환경 수용성 폴리머인 폴리비닐 알코올의 사용에 의해 환경 친화적일 뿐만 아니라, 종래의 폐타이어 고무칩의 중금속 검출에 따른 인체 유해성, 재생 EPDM의 사용이라는 문제점을 모두 해결하였고, 재생 고무칩의 분쇄품과는 달리 모양이 원형 또는 타원형이므로 충격 흡수가 뛰어난 인조잔디용 친환경 탄성체 칩 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

인조잔디는 특별하게 사용되는 조경재료의 하나로서, 잔디의 형태를 갖추어 인공적으로 만든 잔디의 대용품이다. 1956년 미국에서 처음 제작된 이래 주로 스포츠 구장에 사용하였다. 잔디의 생육이 불가능한 옥내 정원이나 일조시간이 극히 제한된 고층건물의 북쪽에 접한 옥외지역과 같은 곳에서 사용할 수 있다.

현재 인조 잔디의 설치는 천연잔디를 시공할 수 없는 곳(자연 채광이 폐쇄된 돔구장, 답압이 집중되는 곳, 기후적으로 천연잔디의 생육이 곤란한 지역)에 주로 시공되며, 일반 천연잔디에 비해 초기 시공비가 많이 들지만, 반영구적 사용이 가능하고 유지관리의 편의성, 운동하기에 적합하도록 표면이 고른 점 때문에 선호도가 높다.

인조잔디로는 카페트형 인조잔디에 천연잔디와 유사한 푹신함과 질감을 부여하기 위해 고무칩과 규사(모래)를 충진하는 방식의 인조잔디가 개발되어 많이 사용되고 있다.

인조잔디는 항상 푸르름을 유지할 수 있고 환경조건의 제한을 받지 않고 시공 후 관리가 용이한 장점이 있으나, 반면에 계절감이 없고 잔디보다 질감이 다소 떨어지며, 시간이 오래 경과하면 퇴색하는 단점도 있다. 1966년 미국 텍사스주 애스트러돔 실내야구장에 처음으로 채용된 이후 축구장, 필드 하키장, 각종 실내 인테리어 및 레저 시설 등 전천후 시설로 각광받고 있다.

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.

일반적으로 인조잔디를 식재하는 방법으로는 지하 60cm 정도의 깊이에 배수관을 매설하고 그 위에 잡석을 넣고, 다짐 시공한 다음, 상기 잡석 위에 모래층을 넣고 다짐 시공한 후에 모래층 위에 아스팔트층이나 콘크리트층 등의 경화기층을 형성시키고, 상기 경화기층의 표면에 접착제층을 도포시키고 그 위에 인조잔디 층을 접착 배치하는 방식으로 시공된다.

또한, 모래층 상부에 부직포를 설치하기도 하며, 경화기층 상부에 발포 고무 매트 또는 고무 매트 등과 같은 충격흡수층을 설치할 수도 있고, 인조잔디술의 길이가 12 내지 13mm인 것을 사용하고 물을 뿌려서 사용하는 워터 필드(water field) 구장과 인조잔디술의 길이가 25mm인 것을 사용하고 인조 잔디 사이에 규사와 고무칩 등을 충진하여 사용하는 샌드필드(sand field) 구장으로 구분된다.

특히, 샌드필드 형태로 인조 잔디 구장이 축조될 경우 충진재로서 규사를 1차 포설하고, EPDM(에틸렌-프로필렌-디엔 삼원 공중합체)칩, 폐타이어 칩이나 재생고무칩 또는 일반 고무칩을 2차로 포설하여 시공되고 있다.

상기와 같은 충진재 중 EPDM(에틸렌-프로필렌-디엔 삼원 공중합체)칩은 가격이 너무 비싸 경제적이지 못하고, 손상 시에 재활용할 수 없으며, 일반 고무칩과 더불어 재활용품이 아니기 때문에 자원 절약과 재활용이라는 측면에서 실제 적용이 거의 이루어지지 않고 있는 실정이다.

특히, 인조잔디용으로는 분쇄물로서의 재생 EPDM이 많이 사용되는데, 상기 EPDM을 사용하기 위해서는 가황 후 경화시키기 위해 다량의 첨가제가 투입되어야 하는데, 상기 첨가제에는 중금속 및 다이옥신 등의 유해물질이 포함되는 경우가 많다.

아울러, 상기 EPDM은 대부분이 산업용품의 발포식 제품이어서 인조잔디 칩으로 사용할 수 없으므로 인조잔디 칩으로 적격인 무발포식 재생 EPDM 발생량은 극히 소량에 불과하다.

또한, 폐타이어 칩이나 재생고무 칩 또는 일반 고무 칩은 고무 특유의 냄새가 발생되어 운동에 지장을 줄 뿐만 아니라 통상 검은색이기 때문에 녹색의 인조잔디 사이에 충진 되더라도 미관이 불량하며, 검은색을 띄고 있기 때문에 태양광을 흡수하여 구장의 온도를 상승시키게 되므로 일반 지표면 보다 온도가 높아 운동시에 호흡이 용이하지 못하는 등 운동에 제약을 가져오고, 쾌적한 운동 환경을 제공하지 못하는 단점이 있다.

또한, 종래의 상기 고무칩들은 폐자재 활용에 따른 중금속 검출과 휘발성 유기화합물(TVOC), 다핵방향족 탄화수소(PAHs)의 함량이 높아 환경 및 인체에 유해한 영향을 끼칠 우려가 다분히 높은 문제점을 가지고 있다.

예를 들어, 폐고무칩 입자에 붙어있는 미세한 분진이 날려 인조잔디의 사용자의 호흡기에 들어감으로써 사용자에게 치명적인 호흡기 질환을 야기할 수 있으며, 고무칩에서 발생하는 화학성분에 의한 냄새에 의하여 사용자는 호흡곤란 또는 두통 등의 질환을 일으킬 수 있다.

이러한 이유로 천연재료나 인체에 무해한 재료로 만들어진 인조잔디용 탄성체 칩의 수요가 요구되나 그 공급이 부족하고 제조원가가 높아 원활한 제조 및 판매가 이루어지지 못하는 실정이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 친환경 수성 폴리머인 폴리비닐 알코올을 표면 개질시켜 내수성이 향상된 표면 개질 폴리비닐 알코올과 재활용 자원인 고로슬래그와 플라이 애쉬로 구성되는 무시멘트 결합재와 천연 목재의 폐자원인 목분을 충진재로 사용함으로서, 인체 유해성이 없을 뿐 아니라, 천연 목분과 친환경 수성 폴리머를 사용함으로서 환경 친화적 특성을 발휘하고, 하절기 높은 온도에서도 열화 저항성이 우수한 인조잔디용 친환경 탄성체 칩 조성물을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 1) 친환경 수성 폴리머인 분자량 500내지 2,000 범위의 폴리비닐 알코올 10% 수용액 40 중량% 내지 80 중량%와 계면활성제로 포타슘 퍼설페이트 1% 수용액 0.5 중량% 내지 1.0 중량%, 알칼리 실리케이트 화합물 19.5 중량% 내지 59 중량% 가 혼합되어 섭씨 65도에서 1분당 회전속도 60 내지 90의 범위로 30분간 반응시켜 수용성을 향상시킨 표면 개질 폴리비닐 알코올 용액을 합성하는 단계; 2) 제철소 고로에서 출토되는 고로슬래그 분말 20 중량% 내지 70 중량%와 화력발전소에서 출토되는 플라이애쉬 30 중량% 내지 80 중량%가 혼합된 혼합분체를 준비하는 단계; 3) 1)항의 표면 개질 폴리비닐 알코올 100 중량을 기준으로, 2)항에서 혼합 준비된 혼합분체를 30 중량부 내지 70 중량부와 직경 0.05mm 내지 0.2 mm 크기의 폐목분을 1)항의 표면 개질 폴리비닐 알코올 100 중량을 기준으로 30중량부 내지 70 중량부를 혼합하는 단계; 4) 3)항의 혼합재료를 압출 성형기에서 섭씨 80도 내지 120도의 범위로 열을 가하면서 직경 0.5 mm 내지 3.0 mm의 크기로 연속하여 압출하는 단계; 5) 압출되는 성형체를 직경 0.5 mm 내지 3.0 mm의 크기로 연속하여 절단하여 본 발명의 인조잔디용 친환경 탄성체 칩을 제조하는 단계; 로 본 발명품을 얻는다.

일 구현예에서, 상기 폴리비닐 알코올은 분자량 500 내지 2,000 범위의 것을 사용하나, 바람직하게는 분자량 500 내지 1,000 범위의 것을 사용한다.

일 구현예에서, 고로슬래그는 분말도가 2,500 내지 4,000 cm2/g의 것을 사용하나, 바람직하게는 분말도가 3,000 내지 3,500 cm2/g 것을 사용한다.

일 구현예에서, 플라이 애쉬는 분말도가 2,500 내지 4,000 cm2/g의 것을 사용하나, 바람직하게는 분말도가 3,000 내지 3,500 cm2/g 것을 사용한다.

일 구현예에서, 폐목분은 천연 참나무의 폐목분을 사용하나, 천연 참나무의 폐목분으로 한정하지 않고 유사한 종류의 천연 목재의 목분을 사용할 수 있다.

본 발명에 의한 인조잔디용 친환경 탄성체 칩 조성물과 그 제조방법에 의하면, 친환경성 및 인체 무해성을 가지며, 충격 흡수력이 뛰어나 부상 위험을 현저하게 감소시키며, 내광성이 뛰어나 시공 후 광에 의한 변색이 적고, 하절기 습기나 고온에 의한 열화저항성이 우수하며, 제조과정에서는 분쇄과정이 불필요하여 대량생산이 용이하고 경제적인 인조잔디용 친환경 탄성체 칩과 그 제조방법을 제공할 수 있다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은, 1) 친환경 수성 폴리머인 분자량 500내지 2,000 범위의 폴리비닐 알코올 10% 수용액 40 중량% 내지 80 중량%와 계면활성제로 포타슘 퍼설페이트 1% 수용액 0.5 중량% 내지 1.0 중량%, 알칼리 실리케이트 화합물 19.5 중량% 내지 59 중량% 가 혼합되어 섭씨 65도에서 1분당회전속도 60 내지 90의 범위로 30분간 반응시켜 수용성을 향상시킨 표면 개질 폴리비닐 알코올 용액을 합성하는 단계; 2) 제철소 고로에서 출토되는 고로슬래그 분말 20 중량% 내지 70 중량%와 화력발전소에서 출토되는 플라이애쉬 30 중량% 내지 80 중량%가 혼합된 혼합분체를 준비하는 단계; 3) 1)항의 표면 개질 폴리비닐 알코올 100 중량을 기준으로, 2)항에서 혼합 준비된 혼합분체를 30 중량부 내지 70 중량부와 직경 0.05mm 내지 0.2 mm 크기의 폐목분을 1)항의 표면 개질 폴리비닐 알코올 100 중량을 기준으로 30중량부 내지 70 중량부를 혼합하는 단계; 4) 3)항의 혼합재료를 압출 성형기에서 섭씨 80도 내지 120도의 범위로 열을 가하면서 직경 0.5 mm 내지 3.0 mm의 크기로 연속하여 압출하는 단계; 5) 압출되는 성형체를 직경 0.5 mm 내지 3.0 mm의 크기로 연속하여 절단하여 본 발명의 인조잔디용 친환경 탄성체 칩을 제조하는 단계; 로 본 발명품을 얻는다.

일 구현예에서, 상기 폴리비닐 알코올은 분자량 500 내지 2,000 범위의 것을 사용하나, 분자량이 500 이하의 것은 내수성을 확보하기가 어려우며, 2,000 이상의 것은 점도가 높아 반응의 활성화가 곤란하다. 바람직하게는 분자량 700 내지 1,200 범위의 것을 사용한다.

일 구현예에서, 고로슬래그는 분말도가 2,500 내지 4,000 cm2/g의 것을 사용하나, 분말도가 너무 낮으면 탄성체 칩의 표면이 거칠게 되고 분말도가 너무 고우면 혼합이 어려워지는 단점이 있다. 바람직하게는 분말도가 3,000 내지 3,500 cm2/g 것을 사용한다.

일 구현예에서, 플라이 애쉬는 분말도가 2,500 내지 4,000 cm2/g의 것을 사용하나, 분말도가 너무 낮으면 탄성체 칩의 표면이 거칠게 되고 분말도가 너무 고우면 혼합이 어려워지는 단점이 있다. 바람직하게는 분말도가 3,000 내지 3,500 cm2/g 것을 사용한다.

Claims

표면 개질 폴리비닐 알코올 용액 100 중량에,
혼합분체 30 중량부 내지 70 중량부;
폐목분 30중량부 내지 70 중량부;를 혼합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인조잔디용 친환경 탄성체 칩 조성물
제1항에 있어서,
표면 개질 폴리비닐 알코올 용액은,
분자량 500내지 2,000 범위의 폴리비닐 알코올 10% 수용액 40 중량% 내지 80 중량%와 계면활성제로 포타슘 퍼설페이트 1% 수용액 0.5 중량% 내지 1.0 중량%, 알칼리 실리케이트 화합물 19.5 중량% 내지 59 중량% 가 혼합되어 섭씨 65도에서 1분당 회전속도 60 내지 90의 범위로 30분간 반응시켜 수용성을 향상시킨 용액인 것을 특징으로 하는 인조잔디용 친환경 탄성체 칩 조성물
제1항에 있어서,
혼합분체는,
제철소 고로에서 출토되는 고로슬래그 분말 20 중량% 내지 70 중량%와 화력발전소에서 출토되는 플라이애쉬 30 중량% 내지 80 중량%가 혼합된 분체인 것을 특징으로 하는 인조잔디용 친환경 탄성체 칩 조성물
제1항에 있어서,
폐목분은, 폐참나무, 폐소나무, 폐삼나무를 직경 0.05mm 내지 0.2 mm 크기로 파쇄한 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 인조잔디용 친환경 탄성체 칩 조성물
제3항에 있어서,
고로슬래그는 분말도가 2,500 내지 4,000 cm2/g의 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 인조잔디용 친환경 탄성체 칩 조성물
제3항에 있어서,
플라이애쉬는 분말도가 2,500 내지 4,000 cm2/g의 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 인조잔디용 친환경 탄성체 칩 조성물
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