KR101776207B1

KR101776207B1 - 인조잔디용 친환경 충진재와 그 제조방법

Info

Publication number: KR101776207B1
Application number: KR1020170047820A
Authority: KR
Inventors: 하승희
Original assignee: 하승희
Priority date: 2017-04-13
Filing date: 2017-04-13
Publication date: 2017-09-07
Anticipated expiration: 2037-04-13
Also published as: US10059836B1; CN108503925A; CN108503925B

Abstract

본 발명은 인조잔디용 친환경 충진재와 그 제조방법에 관한 것으로, 그 목적은 천연성분들로 이루어지고 방충, 항균 및 수질정화 기능을 구비한 인조잔디용 친환경 충진재와 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 인조잔디 구조체(20)의 파일사(21) 사이로 위치하도록 기포지(22)상에 소정두께의 충진재층(30)을 형성하며 충전되는 친환경 충진재(10)에 있어서, 친환경 충진재는 수피분말 8∼15wt%, 제올라이트 8∼15wt%, 옻분말 또는 옻액 3∼8wt%, 계피분말 3∼10wt%, 탄산칼슘 15∼25wt%, 폴리에틸렌(PE) 15∼25wt%, SEBS, 라텍스, 실리콘 고무 중 선택된 하나 이상의 탄성재 15∼25wt%, 오일 5∼15wt%를 포함한다.

Description

인조잔디용 친환경 충진재와 그 제조방법{Eco-friendly filler for artificial grass and manufacturing method thereof}

본 발명은 인조잔디용 친환경 충진재와 그 제조방법에 관한 것으로, 수피분말(소나무껍질, 잣껍질 등 침엽수계 껍질분말)과 계피분말(계수나무, 육계나무 등 녹나무과의 수피분말) 및 옻분말(또는 옻액) 등으로 이루어진 친환경 천연소재에 폴리에틸렌(PE) 및 스티렌에틸렌부타디엔스티렌(SEBS)이 혼합압출성형되어 빗물정화 및 방충, 항균 기능을 구비하고 인체에 무해한 인조잔디용 친환경 충진재와 그 제조방법에 관한 것이다.

야구장, 축구장 등에는 먼지의 발생을 방지하기 위하여 천연잔디가 설치되었으나, 천연잔디는 비용이 많이 들며 관리가 어려워 최근에는 천연잔디의 감촉을 지니면서 오래 사용할 수 있고 유지비가 적게 드는 인조잔디의 설치가 증가되고 있다.

일반적으로 인조잔디는 복수가닥의 필라멘트사에 의해 잔디층이 형성된 인조잔디 구조체와, 상기 인조잔디 구조체의 필라멘트사 사이에 충전되는 충진재로 이루어져 있으며, 충진재로는 폐타이어를 파쇄한 SBR칩이나 EPDM칩이 널리 사용되고 있다.

그러나 상기와 같은 폐타이어 고무칩은 검은색을 띠고 있기 때문에 태양광을 흡수하여 구장의 온도를 상승시키므로 운동환경을 악화시킬 뿐 아니라, 기온이 섭씨 30℃를 넘어가는 여름이면 고무칩에서 매캐한 냄새가 발생하며 뜨거운 지열에 녹아내린 고무칩이 달라붙거나 유해가스가 발생되고, 수분 함유량이 적으면서도 많은 마찰열을 발생시켜, 이용자가 미끄러질 경우 화상 위험이 발생되는 문제점이 있었다.

특히, 폐타이어 고무칩은 장기간 사용될 경우, 분진이 발생되어 중금속 등의 유해한 성분이 방출될 뿐 아니라, 인조잔디를 사용하는 사용자들의 신발이나 옷에 분진이 묻게 되어, 사용자의 건강을 해치게 되는 문제점이 있었다.

또한, 상기와 같은 폐타이어 고무칩의 문제점을 해소하기 위하여, SEBS 또는 EPDM 고무를 가교시켜 만든 탄성폴리머가 널리 사용되어지고 있으나, 이들 탄성폴리머 역시 인체에 유해한 화학물질이 함유되어 있어, 장기간 또는 고온의 하절기에 화학약품 고유의 냄새나 악취가 발생되는 등 여러가지 문제점이 있었다.

등록특허공보 등록번호 10-1295230(2013.08.05)

본 발명의 목적은 수피분말, 계피분말 등을 포함하는 친환경 성분들로 이루어지고 방충, 항균 및 수질정화 기능을 구비한 인조잔디용 친환경 충진재와 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 인조잔디 구조체(20)의 파일사(21) 사이로 위치하도록 기포지(22)상에 소정두께의 충진재층(30)을 형성하며 충전되는 친환경 충진재(10)에 있어서, 친환경 충진재는 수피분말 8∼15wt%, 제올라이트 8∼15wt%, 옻분말 또는 옻액 3∼8wt%, 계피분말 3∼10wt%, 탄산칼슘 15∼25wt%, 폴리에틸렌(PE) 15∼25wt%, SEBS, 라텍스, 실리콘 고무 중 선택된 하나 이상의 탄성재 15∼25wt%, 오일 5∼15wt%를 포함한다.

본 발명은 천연성분으로만 이루어져 있어 인체에 유해한 화학물질이 전혀 배출되지 않으며, 계피분말, 옻분말 또는 옻액 및 제올라이트에 의해 인조잔디 내에서 곰팡이균 등의 각종 세균이나 박테리아가 증식되는 것이 방지되고, 자체 정화기능에 의해 유입되는 물 또는 빗물을 정화 및 살균처리할 수 있다.

본 발명은 계피분말이 함유되어 있어, 우수한 항균효과와 진드기 발생억제 효과를 구비할 뿐 아니라, 계피분말이 2번의 반복적인 열처리 및 냉각에 의해 연화된 것이 첨가될 경우, 계피유에 의한 표면코팅 효과도 발현되어 항균성능 및 기피성능이 더욱 향상되는 효과가 있다.

본 발명은 제올라이트의 표면에 폴리에틸렌(PE)이 표면처리된 후, 수피분말, 계피분말 및 옻분말이 혼합되도록 되어 있어, 성형체의 성형시 제올라이트에 천연소재의 분말이 코팅/고정되는 효과가 있다.

본 발명은 천연소재 분말 및 제올라이트가 모두 다공성을 구비하고 있어, 수분 및 미세먼지 등을 흡수하는 보습 및 필터링 효과를 구비할 뿐 아니라, 인조잔디의 온도가 상승할 경우 흡수한 수분을 서서히 발산시켜 온도를 조절하는 기능을 구비한다.

본 발명은 폴리페놀, 플라노보이드 등의 항산화 성분을 다량 함유하고 있는 소나무껍질 등 침엽수계 수피분말이 혼합되도록 되어 있어, 강력한 항염증 및 항균 활성기능을 부여하여 이용자의 건강에 도움을 주는 효과가 있다.

본 발명은 SEBS, 라텍스, 실리콘 고무 중 선택된 하나 이상의 탄성재가 혼합 및 코팅되도록 되어 있어, 자체적으로 소정의 탄성 및 탄성복원력을 구비하며, 이로 인해 외부충격 발생시 파손이 방지되어 분진발생이 억제되는 등 많은 효과가 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 친환경 충진재의 충전상태를 보인 예시도
도 2 는 본 발명에 따른 친환경 충진재 제조방법의 일실시예를 보인 블록예시도
도 3 은 본 발명에 따른 친환경 충진재의 사진예시도

도 1 은 본 발명에 따른 친환경 충진재의 충전상태를 보인 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 인조잔디 구조체(20)의 파일사(21) 사이로 위치하도록 기포지(22)상에 소정두께의 충진재층(30)을 형성하며 충전되는 친환경 충진재(10)에 있어서, 친환경 충진재는 수피분말(계피분말제외) 8∼15wt%, 제올라이트 8∼15wt%, 옻분말 또는 옻액 3∼8wt%, 계피분말 3∼10wt%, 탄산칼슘 15∼25wt%, 폴리에틸렌(PE) 15∼25wt%, SEBS, 라텍스, 실리콘 고무 중 선택된 하나 이상의 탄성재 15∼25wt%, 오일 5∼15wt%를 포함한다.

상기 수피분말은 계피분말을 제외한 나무의 껍질분말로, 바람직하게는 소나무껍질, 잣껍질, 구상나무껍질, 향나무껍질 등등 침엽수계의 껍질분말이 사용되며, 더욱 바람직하게는 소나무껍질분말이 사용된다.

상기 침엽수계 껍질분말은 다양한 휘발성 항균물질 즉, 천연 폴리페놀 성분을 함유하고 있어, 강력한 항염증 및 항균 활성뿐만 아니라 항산화, 항바이러스, 면역증진, 천식개선, 혈액순환촉진, 운동력증진 등 다양한 생리활성 효능을 부여한다.

이와 같은 수피분말은 스팀을 사용하여 살균하고 60℃∼90℃의 온도에서 4∼8시간 열풍건조한 후 100∼500메시(mesh)로 분말화된 것이 사용된다.

또한, 상기 수피분말은 우수한 수분조절기능 및 악취흡착성을 구비하고 있으며, 나무줄기의 코르크 형성층보다 바깥 조직으로 이루어져 있어, 우수한 통기성 및 배수성을 구비한다.

상기 제올라이트는 대표적인 원적외선 방사물질로, 각종 금속이온을 흡착하는 효과적 정화역할 외에 방사선의 양이온을 흡착하는 기능을 구비하고 있으며, 함유된 나트륨(Na) 이온이 물속의 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg)과 이온교환을 하여 우천시 인조잔디로 유입된 빗물을 정화하는 기능을 구비한다.

본 발명은 제올라이트의 이온교환성을 이용하여 항균성을 더 강화시키면서 인체에 유익한 원적외선 방사 기능이 함께 구현되도록 제올라이트가 8∼15wt% 첨가된다. 즉, 제올라이트가 8wt% 미만으로 첨가되면 원적외선 방사성이 저하되고, 15wt%를 초과하면 흡착성이 강하게 되어 다른 성분들의 분산성을 저하시키게 되므로, 적정범위 내에서 첨가되어야 한다. 또한, 본 발명의 제올라이트(zeolite)는 250∼350㎛의 것이 첨가되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제올라이트는 폴리에틸렌(PE)과 혼합 열처리되어 비표면적과 공극율이 향상되어 우수한 흡수성 및 항균성을 구비하게 될 뿐 아니라, 강도가 증대되게 된다.

상기 옻분말 또는 옻액은 성형체에 코팅 또는 성형체내로 침투되어 방습, 방충, 방염, 항균의 기능을 부여한다. 특히, 상기 옻분말 또는 옻액은 성형체내의 수피분말 및 계피분말내로 침투되어 열처리시 천연분말의 탄화현상을 방지함과 동시에, 성형체가 장기간동안 보존되도록 하는 기능을 구비한다. 또한, 상기 옻분말 또는 옻액은 제올라이트 및 탄산칼슘의 다공내로도 침투되어 방습, 방충, 방염, 항균 기능이 장기간 유지되게 된다.

상기 옻분말 또는 옻액은 수피분말, 계피분말과 혼합되어, 열처리시 천연분말의 탄화현상을 방지함과 동시에, 천연분말이 장기간동안 보존되도록 하는 기능을 구비한다.

상기 계피분말은 항균 효과를 더욱 증대시키기 위하여 첨가되는 것으로, 3wt% 미만으로 혼합되는 경우 계피분말에 의한 항균효과가 미비하고, 10wt%를 초과로 혼합될 경우 계피분말의 향이 너무 강하게 될 뿐 아니라 성형성이 저하되게 된다. 상기 계피분말은 제조방법이 특별히 한정되는 것은 아니나, 계피를 동결건조시킨 후 분쇄한 계피분말을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 계피분말은 열처리에 의해 연화된 것이 첨가될 수 있다. 즉, 상기 계피분말을 90℃∼95℃에서 8∼10분 동안 열처리하고 이를 20℃∼40℃로 냉각시킨 후, 이를 다시 90℃∼95℃에서 8∼10분 동안 열처리하여 20℃∼40℃로 재냉각한 것이 사용될 수 있다.

이와 같이 동일조건하에서 2번의 열처리 및 냉각을 순차적으로 반복한 계피분말은 서로 다른 조건하에서 열처리 및 냉각을 한 계피분말에 비해 더욱 효율적인 연화작용이 진행되어 계피분말내의 항균물질이 외부로 추출되어지게 되며, 이로 인해 항균력이 약 2∼4배 정도 더 향상되게 된다.

또한, 동일조건하에서 2번의 열처리 및 냉각을 순차적으로 반복하게 되면, 열처리에 의해 계피유가 추출된 후 표면에서 냉각되어, 계피유에 의한 표면코팅 효과도 발현되어 항균성능 및 기피성능이 더욱 향상된다. 즉, 열처리에 의해 연화된 계피분말은 열처리되지 않은 계피분말에 비하여 실질적으로 약 3∼8배의 항균성을 구비하게 될 뿐 아니라, 계피유의 표면코팅작용에 의해 장기간 동안 기피성능이 지속되게 된다.

또한, 2번을 초과하여 열처리 및 냉각이 진행될 경우, 계피유에 의한 표면코팅효과가 오히려 더 저감되는 현상이 발생되므로, 2번의 열처리 냉각과정이 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 구연산 2∼5wt%가 추가로 더 포함될 수 있다. 상기 구연산은 강한 살균력을 가진 항균제로, 이를 계피분말과 혼합하여 첨가할 경우 항균성이 더욱 증대된다. 그러나, 상기 구연산은 5wt%를 초과하여 첨가될 경우 다른 성분들의 특성발현이 억제되고 성형성이 저하되며, 2wt% 미만으로 첨가되면 항균성이 떨어지므로 상기 범위로 한정하여 첨가한다.

상기 탄산칼슘(CaCO₃)은 충전재의 비중을 높여 유실을 방지하기 위해 첨가되는 보강충진재로, 25wt%를 초과하여 첨가될 경우 충전재의 탄성력이 저하되고, 15wt% 미만으로 첨가될 경우 강우 등에 의해 유실되는 현상이 발생된다.

상기 폴리에틸렌(PE)은 무독성이고 환경호르몬이 발생하지 않는 재료로, 탄성재의 유연성과 탄성력을 더욱 향상시킬 뿐 아니라, 제올라이트와 혼합/용융 및 코팅되어 수피분말, 계피분말 및 탄성재의 혼합성 및 성형성을 향상시키게 된다.

즉, 상기 폴리에틸렌은 제올라이트와 혼합된 후, 폴리에틸렌의 용융점 온도인 85℃∼110℃로 가열되어 제올라이트의 표면에 코팅되어, 수피분말, 계피분말 및 SEBS, 라텍스, 실리콘 고무 중 선택된 하나 이상의 탄성재에 대한 혼합성과 접착성 및 성형성을 향상시키게 된다.

상기 폴리에틸렌(PE)은 15wt% 미만으로 첨가될 경우, 탄성재의 유연성과 탄성력 향상효과가 미미할 뿐 아니라 수피분말 및 계피분말의 부착효과가 미미하게 되고, 25wt%를 초과하게 될 경우 항균성을 저하시키게 되므로 적정범위 내에서 첨가된다.

상기 스티렌에틸렌부타디엔스티렌(SEBS, Stylene-ethylene/buthylene-stylene)은 천연고무와 가장 유사한 물성을 구비하고 있으며, 탄성 및 탄성회복력을 부여하고, 내충격성과 미끄럼방지 기능을 구비하고 있을 뿐 아니라, 그 자체가 블록구조이므로 배합(컴파운딩)시 가교형성을 방지하는 역할을 한다.

또한, 상기 라텍스(천연라텍스), 또는 실리콘 고무는 탄성 및 탄성회복력을 부여하고 내충격성과 미끄럼방지 기능을 구비하고 있으나, 본 발명에서는 탄성재로 SEBS가 첨가되는 것이 바람직하다.

이와 같은 탄성재가 15wt% 미만으로 첨가될 경우 탄성력 및 미끄럼방지기능이 현저하게 저하되고, 25wt% 를 초과하여 첨가될 경우 내파열성(tear strength)이 저하된다.

상기 오일은 연화제로 첨가되는 것으로, 나프텐계 오일, 파라핀계 오일, 아로마틱계 오일, 디옥틸프탈레이트, 디부틸프탈레이트 및 디이소노닐프탈레이트, 파라핀계 또는 파라핀-나프텐계 미네랄 오일 등등 인조잔디의 충전재에 첨가되어지는 공지의 오일이 첨가된다.

도 2 는 본 발명에 따른 친환경 충진재 제조방법의 일실시예를 보인 블록예시도를 도시한 것으로,

본 발명은 제올라이트와 폴리에틸렌을 혼합한 후, 85℃∼110℃로 10∼20분 동안 교반혼합하는 1차혼합단계;

1차혼합단계 후, 수피분말, 옻분말 또는 옻액, 계피분말, 탄산칼슘, 탄성재 및 오일을 첨가하여 80℃∼100℃로 20∼30분 교반하여 혼합하는 2차혼합단계;

2차혼합단계 후, 압출하여 친환경 충진재를 성형하는 압출단계;를 포함한다.

상기 1차혼합단계는 제올라이트 8∼15wt%와 폴리에틸렌(PE) 15∼25wt%이 혼합되고, 2차혼합단계는 수피분말 8∼15wt%, 옻분말 또는 옻액 3∼8wt%, 계피분말 3∼10wt%, 탄산칼슘 15∼25wt%, SEBS, 라텍스, 실리콘 고무 중 선택된 하나 이상의 탄성재 15∼25wt%, 오일 5∼15wt%이 혼합된다. 또한, 상기 2차혼합단계는 구연산 2∼5wt%가 추가로 더 혼합될 수 있다.

또한, 상기와 같은 제조방법에 과립화된 친환경 충진재가 성형되며, 이와 같이 압출성형된 친환경 충진재는 입경 1.0∼5.0㎜, 비중 1.1∼1.8ｇ/㎤, 인장강도 18∼24㎏/㎠를 구비하며, 99.9% 이상의 항균성을 구비하게 된다.

실시예 1

제올라이트 10wt%, 폴리에틸렌 20wt%를 혼합한 후, 85℃∼110℃로 약 20분 동안 교반혼합하고, 수피분말(소나무껍질) 10wt%, 옻분말 5wt%, 계피분말 5wt%, 탄산칼슘 20wt%, SEBS 20wt%, 오일 10wt%를 첨가하여 80℃∼100℃로 약 30분 동안 교반하여 혼합한 후, 압출성형하였다 .

그 결과 [도 3]에 도시된 바와 같이, 표면의 균열발생이 없는 과립형의 친환경 충진재가 성형되었다.

실시예 2

제올라이트 10wt%, 폴리에틸렌 20wt%를 혼합한 후, 85℃∼110℃로 약 20분 동안 교반혼합하고, 수피분말(소나무껍질) 10wt%, 옻분말 5wt%, 계피분말 5wt%, 탄산칼슘 20wt%, SEBS 20wt%, 오일 10wt%를 첨가하여 80℃∼100℃로 약 30분 동안 교반하여 혼합한 후, 이를 시험편(5㎝ㅧ5㎝)으로 성형하였으며, 이에 대한 항균성을 테스트하였다.

이때, 대조군으로는 Stomacher film(5㎝ㅧ5㎝)이 사용되었으며, 그 결과는 아래 [표 1]에 나타내었다.

[표 1]

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

(10) : 인조잔디용 친환경 충진재
(20) : 인조잔디 구조체 (21) : 파일사
(22) : 기포지 (30) : 충진재층
(100): 인조잔디

Claims

계피분말을 제외한 수피분말 8∼15wt%, 제올라이트 8∼15wt%, 옻분말 또는 옻액 3∼8wt%, 계피분말 3∼10wt%, 탄산칼슘 15∼25wt%, 폴리에틸렌(PE) 15∼25wt%, SEBS, 라텍스, 실리콘 고무 중 선택된 하나 이상의 탄성재 15∼25wt%, 오일 5∼15wt%를 포함하되,
상기 계피분말은 90℃∼95℃에서 8∼10분 동안 열처리되고, 20℃∼40℃로 냉각된 후, 다시 90℃∼95℃에서 8∼10분 동안 열처리되고 20℃∼40℃로 재냉각되어 연화된 것을 특징으로 하는 인조잔디용 친환경 충진재.
청구항 1 에 있어서;
수피분말은 침엽수계 껍질분말인 것을 특징으로 하는 인조잔디용 친환경 충진재.
삭제
청구항 1 에 있어서;
구연산 2∼5wt%가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 인조잔디용 친환경 충진재.
제올라이트와 폴리에틸렌을 혼합한 후, 85℃∼110℃로 10∼20분 동안 교반혼합되는 1차혼합단계;
1차혼합단계 후, 계피분말을 제외한 수피분말, 옻분말 또는 옻액, 계피분말, 탄산칼슘, 오일 및 SEBS, 라텍스, 실리콘 고무 중 선택된 하나 이상의 탄성재가 첨가되어 80℃∼100℃로 20∼30분 혼합교반되는 2차혼합단계;
2차혼합단계 후, 압출에 의해 충진재가 성형되는 압출단계;를 포함하되,
상기 계피분말은 90℃∼95℃에서 8∼10분 동안 열처리되고, 20℃∼40℃로 냉각된 후, 다시 90℃∼95℃에서 8∼10분 동안 열처리되고 20℃∼40℃로 재냉각되어 연화된 것을 특징으로 하는 인조잔디용 친환경 충진재 제조방법.
청구항 5 에 있어서;
충진재는 입경 1.0∼5.0㎜, 비중 1.1∼1.8ｇ/㎤, 인장강도 18∼24㎏/㎠를 구비하는 것을 특징으로 하는 인조잔디용 친환경 충진재 제조방법.