KR101816473B1 - 친환경 완충 인조잔디 충진재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 친환경 완충 인조잔디 충진재에 관한 것이다.
구체적으로 종래 우레탄 또는 고무수지 등이 주 재료가 되는 인조잔디 충진재는 외부에 설치되기 때문에 하절기 태양광에 노출되는 경우 이러한 자연광을 흡열함으로써, 인조잔디의 표면 온도의 급격한 상승이 발생되어 인조잔디를 이용하는 사용자에게 고열을 제공하고, 심한 경우 사용자의 피부마찰에 따른 화상을 유발하는 문제점이 있었는데, 본 발명은 이를 방지하기 위하여 자연광을 흡열하여도 흡열하는 열을 축적하지 않아서 인조잔디의 표면 온도의 급격한 상승이 방지되는, 친환경 완충 인조잔디 충진재를 제공하고자 한다.
아울러, 물에 대한 부유력 또한 제거되어 우천시 등에 따라 물에 노출되는 환경에서 인조잔디를 구성하는 충진재가 흩어지는 문제점을 해결할 수 있는, 친환경 완충 인조잔디 충진재를 제공하고자 한다.

Description

친환경 완충 인조잔디 충진재{ENVIRONMENTAL FRIENDLY FILLING MATERIALS FOR ARTIFICIAL TURF}

본 발명은 친환경 완충 인조잔디 충진재에 관한 것이다.

구체적으로, 종래 우레탄 또는 고무수지 등이 주 재료가 되는 인조잔디 충진재는 외부에 설치되기 때문에 하절기 태양광에 노출되는 경우 이러한 자연광을 흡열함으로써, 인조잔디의 표면 온도의 급격한 상승이 발생되어 인조잔디를 이용하는 사용자에게 고열을 제공하고, 심한 경우 사용자의 피부마찰에 따른 화상을 유발하는 문제점이 있었는데, 본 발명은 이를 방지하기 위하여 자연광을 흡열하여도 흡열하는 열을 축적하지 않아서 인조잔디의 표면 온도의 급격한 상승이 방지되는, 친환경 완충 인조잔디 충진재를 제공하고자 한다.

아울러, 물에 대한 부유력 또한 제거되어 우천시 등에 따라 물에 노출되는 환경에서 인조잔디를 구성하는 충진재가 흩어지는 문제점을 해결할 수 있는, 친환경 완충 인조잔디 충진재를 제공하고자 한다.

최근 천연잔디를 시공하고 관리하기 어려운 장소에 잔디를 조성하기 위해 인조잔디의 설치가 증가되고 있다.

이러한 인조잔디는 천연잔디에 비해 유지관리가 편하며, 시공이 용이하며 계절적 영향을 거의 받지 않는 등 다양한 장점으로 활용 및 적용사례가 점차 늘어나고 있다. 또한, 인조잔디의 품질이 높아지면서 생활 체육시설 뿐만 아니라 공식경기를 위한 국제경기용으로의 적용이 확대되면서 인조잔디의 사용은 점차 늘어나고 있는 실정이다.

일반적으로 현재 활용되고 있는 인조잔디는 2가지 형태로 구분되는데, 인조잔디의 길이가 12~13mm를 포함하며 물을 뿌려 사용하는 워터필드(water field) 구장과 인조잔디의 길이가 약 25mm인 것을 사용하고 인조 잔디 사이에 규사와 고무칩 등을 충진하여 사용하는 샌드필드(sand field) 구장으로 구분된다.

대부분의 운동장 등에 적용되고 있는 샌드필드 형태의 인조잔디는 인조잔디의 보호 및 완충성 부여 등을 위해 적용되는 충진재로서 규사를 1차 포설하여 인조잔디 사이에 충전 기반층을 형성하고 그 위에 다양한 종류의 충전재를 2차로 포설하여 인조잔디 보호 완충층을 형성하는 방식으로 시공되고 있다.

이와 같이 사용되고 있는 고분자물질로 만들어진 인조잔디 충진재는 대체로 EPDM(에틸렌-프로필렌-디엔 삼원 공중합체)칩, 재생 고무칩 또는 일반 고무칩 등이 사용되는데, 태양복사열에 의한 온도상승 정도가 높아지는 문제점이 있다.

즉, 실제 기온이 높은 여름철의 경우, 태양광에 의해 인조잔디 구장의 온도는 40℃ 이상으로 높아지는데, 이에 따라 충진재 칩의 연화, 녹는 현상으로 신발바닥에 뭉치거나 또는 고분자물질로부터 휘발성 물질이 발산하여 좋지 않은 냄새 및 유해물질이 발생될 수 있다. 실제 유럽 등에서는 고분자물질로 이루어진 합성 인조잔디 충진재에서 중금속, 벤젠, 톨루엔 등의 유해물질이 검출되었다는 보고로 인하여 기존 인조잔디 충진재를 대체할 친환경 소재의 이용에 대한 요구가 증대되고 있다.

이러한 고분자 물질 기반의 충진재를 대체하기 위한 친환경 충진재의 개발에 대한 노력들이 진행되고 있는데, 관련 기술로서, 등록특허공보 제10-1077734호에는 인조 잔디용 친환경 충진재를 이용한 충진층 및 인조잔디가 기재되어 있다.

상기 기술은, 유해물질 대체 및 고온의 환경에서 인조잔디의 온도의 상승을 막기 위하여 왕겨, 칡 찌꺼기 분쇄물, 황토 등을 별다른 처리 없이 충진재로 활용하는 내용이 기재되어있다.

하지만, 별도의 처리 없이 활용할 경우 빗물이나 강풍에 부유 및 비산되어 유실되는 현상이 발생하게 된다.

다른 관련 기술로서, 등록특허공보 제10-0723352호에는 에틸렌-프로필렌 고무(EPDM) 재생 분말을 이용한 고무조성물이 기재되어 있다.

상기 기술은, 과거 사용되었던 폐 고무칩의 대체를 위해 최근 사용되고 있는 EPDM(에틸렌-프로필렌-디엔 삼원 공중합체)고무를 가교시켜 만든 고무칩 충진재를 제조 및 제조하는 방법에 대하여 기술하고 있다.

하지만, EPDM 칩은 가격이 비싸며 손상 시 재활용 할 수가 없다. 또한 EPDM을 사용하기 위해서는 가황 후 경화시키기 위해 다량의 첨가제가 투입되는데, 이 과정에서, 중금속 및 다이옥신 등의 유해물질이 포함되는 경우가 많다. 그리고 여름철 고온 환경에 노출 시 녹는 현상이 발생된다.

또한, 상술된 기술과 같은 통상의 고무 재질 또는 폴리우레탄 재질의 인조잔디는 자연광에 항상 노출되어 있는 경우가 대부분이고, 이와 같이 자연광에 노출됨에 따라 열을 흡열하여 방출하기 때문에, 인조잔디의 표면 온도가 상승된다.

이 경우, 사용자에게 열을 제공하기 때문에 사용자에게 불쾌감을 줄 수 있고, 심한 경우 마찰에 의해 화상을 유발할 수도 있다.

따라서 본 발명에서는 친환경 충진재의 개발을 위해 환경유해성이 없는 바이오매스 원료를 기반으로 활용하여 충진재를 제조하는 한편, 상술된 부유와 흡열/발열에 대한 문제점을 해결하고, 또한 완충성과 기능성을 강화하기 위한 방안으로 바이오매스 소재의 형태적 특성을 활용할 수 있도록 한 구조를 가지는 인조잔디 충진재를 제안하고자 한다.

등록특허공보 제10-1077734호(2001.10.27. 공고) 등록특허공보 제10-0723352호(2007.05.30. 공고)

본 발명의 목적은, 종래 우레탄 또는 고무수지 등이 주 재료가 되는 인조잔디 충진재는 외부에 설치되기 때문에 하절기 태양광에 노출되는 경우 이러한 자연광을 흡열함으로써, 인조잔디의 표면 온도의 급격한 상승이 발생되어 인조잔디를 이용하는 사용자에게 고열을 제공하고, 심한 경우 사용자의 피부마찰에 따른 화상을 유발하는 문제점이 있었는데, 본 발명은 이를 방지하기 위하여 자연광을 흡열하여도 흡열하는 열을 축적하지 않아서 인조잔디의 표면 온도의 급격한 상승이 방지되는, 친환경 완충 인조잔디 충진재를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 물에 대한 부유력 또한 제거되어 우천시 등에 따라 물에 노출되는 환경에서 인조잔디를 구성하는 충진재가 흩어지는 문제점을 해결할 수 있는, 친환경 완충 인조잔디 충진재를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 친환경 완충 인조잔디 충진재는, 바이오매스 소재, 무기 소재, 수지 소재 및 첨가제를 조성물로 포함하여, 상기 바이오매스 소재가 표면에 불규칙하게 돌출됨으로써,

물에 부유되지 않고, 60W의 할로겐 램프에 의한 복사열을 흡열하였을 때 20분 후의 표면 온도 변화가 50℃ 미만인 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 바이오매스 소재 10~50중량%, 무기 소재 20~60중량% 및 수지 소재 10~30중량%로 혼합되어 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물을 100중량부 기준으로 첨가제 0.5~1중량부가 첨가되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 혼합물은 상기 바이오매스 소재 40~50중량%, 무기 소재 40~45중량% 및 수지 소재 10~15중량%로 제조되는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게, 상기 혼합물은 상기 바이오매스 소재 50중량%, 무기 소재 40중량% 및 수지 소재 10중량%로 제조되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 바이오매스 소재 및 무기 소재는 해머밀 및 볼밀을 포함하는 분쇄장치를 이용하여 40~60mesh로 분쇄된 분쇄분을 이용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수지 소재는 고형분 함량이 10~30중량%인 속건성 수지를 이용하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 친환경 완충 인조잔디 충진재는,

바이오매스 소재가 골고루 펼쳐진 판에 첨가제를 투입하고, 수지 소재를 스프레이 방식으로 도포하여 수지 소재와 바이오매스 소재가 뭉치도록 유도한 뒤(S1),

상기 수지 소재와 바이오매스 소재가 뭉쳐서 응집된 직후 상기 무기 소재를 뿌려주어, 상기 수지 소재와 바이오매스 소재에 무기 소재가 함께 응집될 수 있도록 하며(S2),

이에 일정압을 가하여, 수지 소재, 바이오매스 소재 및 무기 소재를 뭉쳐혼합체를 제조하고(S3),

이후, 혼합체를 150℃의 온도에서 1분간 열풍건조시켜 건조시킨 뒤(S4),

진동스크린에 옮겨 상기 진동스크린에 진동을 가하여, 건조되어 표면이 끈적해진 혼합체의 표면에, 바닥에 잔류된 바이오매스 소재와 무기 소재가 달라붙도록 하고(S5), 잔류된 바이오매스 소재와 무기 소재 중 혼합체 표면에 달라붙지 못하고 잔류한 것들을 상기 진동스크린의 하부로 낙하(S6)시키는 과정으로 제조되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 친환경 완충 인조잔디 충진재에 의하면, 종래 고무수지 또는 폴리우레탄을 주요 성분으로 하는 인조잔디에 비해 흡열 및 발열이 낮기 때문에, 결과적으로는 인조잔디의 표면 온도를 낮출 수 있어서, 사용자에게 전달되는 열을 감소시킬 수 있고, 이에 따른 불편함과 사고를 방지할 수 있는 이점이 있다.

또한, 물에 대하여 부유되거나, 흐트러지는 현상이 발생되지 않기 때문에, 종래 우레탄 또는 고무수지 등이 주 재료가 되는 인조잔디 충진재는 물에 대해 부유력이 존재함으로써 우천시 등으로 물에 노출되는 환경이 되면 부유됨에 따라 인조잔디를 구성하는 충진재가 흩어지는 문제점을 극복할 수 있다.

따라서, 종래의 우레탄 등을 주성분으로 하는 인조잔디의 유해함을 극복할 수 있는 한편, 물에 노출 또는 침수됨으로써 내구력을 저하시키는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 친환경 완충 인조잔디 충진재의 흐름을 나타낸 것이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 사항은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.

본 발명은 친환경 완충 인조잔디 충진재에 관한 것이다.

종래 우레탄 또는 고무수지 등이 주 재료가 되는 인조잔디 충진재는 외부에 설치되기 때문에 하절기 태양광에 노출되는 경우 이러한 자연광을 흡열함으로써, 인조잔디의 표면 온도의 급격한 상승이 발생되어 인조잔디를 이용하는 사용자에게 고열을 제공하고, 심한 경우 사용자의 피부마찰에 따른 화상을 유발하는 문제점이 있었는데, 본 발명은 이를 방지하기 위하여 자연광을 흡열하여도 흡열하는 열을 축적하지 않아서 인조잔디의 표면 온도의 급격한 상승이 방지되는, 친환경 완충 인조잔디 충진재를 제공하고자 한다.

아울러, 물에 대한 부유력 또한 제거되어 우천시 등에 따라 물에 노출되는 환경에서 인조잔디를 구성하는 충진재가 흩어지는 문제점을 해결할 수 있는, 친환경 완충 인조잔디 충진재를 제공하고자 한다.

본 발명에 따른 친환경 완충 인조잔디 충진재는 상기와 같이 바이오매스 소재, 무기 소재, 수지 소재 및 첨가제를 혼합하여 이루어진다.

바이오매스 소재는, 수피, 낙엽, 잔가지 등의 폐기성 임지부산물이나, 천연목질, 비목질 섬유 또는 재활용 고지분쇄물, 코코피트, 오일팜 미세분 등 중 어느 하나 또는 이들 중 하나 이상이 혼합된 것을 사용할 수 있다.

이러한 바이오매스 소재는 해머밀, 볼밀 등의 분쇄장치를 이용하여 분쇄된 것을 사용하는데, 이때 분쇄 크기는 40~60mesh 사이의 사이분을 이용할 수 있다.

왜냐하면, 40mesh 미만의 분쇄분을 이용하는 경우 인조잔디 충진재로 제조되면, 분쇄분의 크기가 너무 커서 활용성도 부족하고 아래 [표 1]과 같은 최종 형태로의 제조가 어렵다.

그리고 60mesh를 초과하는 분쇄분을 이용하는 경우, 분쇄분의 크기가 너무 미세해져 [표 1]과 같이 외부로의 돌출 형태가 이루어지지 않아서 구조적 강성과 완충성이 저하된다.

본 발명에 따른 인조잔디 충진재

무기 소재는, 황토나 제올라이트 등의 무기성분을 사용할 수 있으며, 상기 무기 소재 역시 상술된 바이오매스 소재와 마찬가지로 분쇄된 분쇄분을 이용하며, 그 크기는 40~60mesh 사이의 사이분을 이용한다.

만약, 40mesh 미만이면 분쇄분의 입자가 너무 미세하여 분진이 발생되는 것으로 나타났고, 60mesh를 초과하면 후술되는 수지 소재와의 혼합이 용이하지 못한 것으로 나타났다.

수지 소재는, 속건성 수지로서 천연고무, 라텍스, 폴리졸 등을 사용할 수 있다. 이때 속건성 수지를 수지 소재로서 사용하는 이유는, 후술되는 제조과정 중 수지 소재의 신속한 건조를 위함이며, 다른 성질의 수지를 사용하는 경우 건조되는 속도가 느려짐에 따라 바이오매스 소재 및/또는 무기 소재의 접착이 너무 다량으로 이루어져 상술된 [표 1]의 형태를 갖을 수 없었고, 이에 따라 완충성이 저하되는 문제점이 있었다.

이러한 수지 소재는, 액체 형태로 이루어져 고형분 함량이 10~30중량%가 되도록 한다. 이때, 고형분 함량이 10중량% 미만인 경우 수지 소재(용액)이 퍼지는 현상 때문에 인조잔디 충진재의 강도가 약해지고, 30%를 초과하는 경우 바이오매스 소재와의 균일한 결합이 충분하지 못해 상술된 [표 1]의 외형적 특성을 갖지 못하게 된다.

이러한 바이오매스 소재, 무기 소재 및 수지 소재는, 각각 바이오매스 소재 10~50중량%, 무기 소재 20~60중량% 및 수지 소재 10~30중량%를 포함하며, 이에 더하여 바이오매스 소재, 무기 소재 및 수지 소재의 혼합물 100중량부를 기준으로 첨가제가 0.5~1중량부 더 첨가될 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 친환경 완충 인조잔디 충진재를 제조하는 과정은, 첨부된 도면의 도 1을 통해 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 친환경 완충 인조잔디 충진재의 흐름을 나타낸 것이다.

첨부된 도면의 도 1에 따르면, 바이오매스 소재가 고루 펼쳐진 상태에서 첨가제를 투입시키고 수지 소재를 일정크기의 방울 형태로 스프레이 방식으로 도포하여 수지 소재와 바이오매스 소재가 뭉치도록 유도한다(S1).

그리고 상기 수지 소재와 바이오매스 소재가 뭉쳐서 응집된 직후 무기 소재를 뿌려주어, 상기 수지 소재와 바이오매스 소재에 무기 소재가 함께 응집될 수 있도록 한다(S2).

그리고 프레스 롤이나 프레스 판을 이용하여 일정압을 가함으로써 수지 소재, 바이오매스 소재 및 무기 소재가 유기적으로 강하게 뭉치도록 한다(S3).

이후, 150℃의 온도에서 1분간 열풍건조시켜 뭉쳐진 혼합체를 건조(S4)하는데, 이때 혼합체의 표면은 건조됨에 따라 접착성이 증가되어 끈적거림을 유지하게 되며, 혼합체가 위치한 바닥에는 바이오매스 소재와 무기 소재가 고루 펼쳐진 상태이므로, 이를 진동스크린으로 옮겨 상기 진동스크린에 진동을 가함으로써 바닥에 잔류된 바이오매스 소재 및 무기 소재가 더 달라붙게 되고(S5), 달라붙지 못하고 잔류된 바이오매스 소재 및 무기 소재는 진동스크린의 저면으로 낙하된다(S6).

이때, 낙하된 바이오매스 소재 및 무기 소재는 재활용되어 인조잔디 충진재로 다시 사용될 수 있다.

그리고 진동스크린은, 본 발명의 쉬운 이해를 위해 옮겨진다는 단어를 선택하였으나, 최초 소재들이 펼쳐지는 판이 사용자 조작에 따라 막혀있다가 메쉬망 형태로 개방되는 구성일 수도 있다.

한편, 열풍건조시, 150℃의 온도 미만에서는 건조 속도가 저하됨에 따라 접착이 용이하지 않았고, 150℃의 온도를 초과하는 경우 바이오매스 소재가 탄화되는 것이 확인되었다.

이는 150℃의 온도 미만에서 열풍건조가 수행되는 시간을 증가시킬 수도 있으나, 이 역시 건조 속도가 저하되는 문제점이 있고, 150℃의 온도를 초과하면서 시간을 감소시키는 방법도 있을 수 있으나, 시간이 저하된다고 해도 바이오매스 소재가 일부 탄화되는 현상이 발견되었다.

실험예 1. 인조잔디 충진재의 외관 특성

무기 소재의 함량이 증가될수록 당연히 부유력이 감소하기 때문에, 본 출원인은 무기 소재의 함량을 어느 정도까지 유지하는 경우에 원하는 완충성이 있는 외관을 확보할 수 있는지 평가하였다.

본 평가는, 무기 소재가 외관 특성이 미치는 영향을 살펴보기 위한 것으로, 수재 소재의 함량은 10중량%로 고정하고, 무기 소재를 10중량%에서 10중량% 단위로 계속 증가시키는 방식으로 진행하되, 바이오매스 소재의 함량 역시 무기 소재의 함량에 대응되도록 조절하였다.

그리고 본 출원인이 원하는 외관 특성이 나올 때까지 평가하는 방식을 수행하였다.

바이오매스 소재	80중량%	70중량%	60중량%	50중량%
무기 소재	10중량%	20중량%	30중량%	40중량%
수지 소재	10중량%	10중량%	10중량%	10중량%

바이오매스 소재 50중량% 무기 소재 40중량% 수지 소재 10중량%	바이오매스 소재 60중량% 무기 소재 30중량% 수지 소재 10중량%

그 결과, 처음 무기 소재의 함량을 10중량%로 설정한 경우, 바이오매스 소재는 80중량%가 함유되고, 수지 소재는 10중량%가 함유되었는데, [표 3]의 우측과 같이 완충성을 기대할 수 없는 형태로 제조되었다.

적어도, 완충성과 고벌크성을 기대하려면 바이오매스 소재가 불규칙적으로 돌출되어야 한다. 그리고 평가를 지속한 결과, 바이오매스 소재 50중량%, 무기 소재 40중량% 및 수지 소재 10중량%에서 바이오매스 소재가 외부에 불규칙적으로 돌출되는 형태가 되었다.

참조예 1. 외관 특성에 따른 부유력 평가

위와 같은 외관 특성을 갖도록 제조된 것, 즉 바이오매스 소재 50중량%, 무기 소재 40중량% 및 수지 소재 10중량%로 제조된 인조잔디 충진재와, 바이오매스 소재 60중량%, 무기 소재 30중량% 및 수지 소재 10중량%로 제조된 인조잔디 충진재를 부유시켜본 결과, 아래 [표 4]와 같이 나타났다.

* C는 [표 3]의 좌측과 동일, D는 [표 3]의 우측과 동일

즉, [표 4]에서 볼 수 있듯이, 바이오매스 소재 60중량%, 무기 소재 30중량% 및 수지 소재 10중량%으로 제조된 인조잔디 충진재(D)의 경우 물에 대하여 부유되는 것으로 나타났는데, 반대로 바이오매스 소재 50중량%, 무기 소재 40중량% 및 수지 소재 10중량%으로 제조된 인조잔디 충진재(C)의 경우 물에 대하여 부유되지 않는 것으로 나타났다.

이를 토대로, 바이오매스 소재는 50중량%를 넘지 않도록 하고, 이에 대응되도록 무기 소재의 함량을 조절하여야지만, 완충성과 고벌크성을 갖는 외관 특성을 충족하면서 물에 대하여 부유력이 제거됨을 알 수 있었다.

추가적으로, 본 출원인은 시판되고 있는 바이오매스 소재를 기반으로 하는 충진재(A 및 B)를 대조군으로 하여 위 바이오매스 소재 50중량%, 무기 소재 40중량% 및 수지 소재 10중량%으로 제조된 인조잔디 충진재(C)와의 부유에 대한 차이점을 평가하였다.

참조예 2. 대조군과의 비교

평가는, 실험예 1과 동일하게 물이 수용된 용기 내부에 각각의 대조군 A 및 B와 실험예 1에 따른 인조잔디용 충진재 C를 입수시킨 뒤, 반응을 살펴보았다.

그 결과, 아래 [표 5]와 같음을 알 수 있었다.

대조군 A 및 B의 경우 부유됨은 물론, 물과 융합되면서 바이오매스가 풀어져 흩어지는 현상이 발견되었다. 만약 이러한 대조군 A 및 B를 인조잔디 충진재로 실적용한다면, 장기간 사용에 따른 흐트러짐에 더하여 물에 접촉되면서 인조잔디 구장이 훼손되는 결과는 당연하다 볼 수 있다.

반면, 본 발명에 따른 C는 흐트러짐 현상도 없었고, 부유되지도 않는 것으로 나타났다.

실험예 2. 표면 온도 평가

(실험방법)

실험예 2는, 친환경 완충 인조잔디 충진재로 이루어진 인조잔디의 표면 온도를 평가하기 위하여 할로겐 램프에서 60W의 파워로 발산되는 광(光)인 복사열을 준비된 인조잔디의 표면에 20분간 입사시키고, 각각 인조잔디의 표면 온도를 측정하도록 한다.

이때, 할로겐 램프를 입사시키는 환경은 개방되지 않은 환경이 되도록 하는데, 이러한 이유는 일반적으로 인조잔디의 표면 온도가 증가되는 환경이 겨울보다는 여름이기 때문이며, 특히 겨울에는 주변 환경의 낮은 기온에 따라 표면 온도가 상승되지 않는 반면, 여름에는 인조잔디의 표면 온도가 상승되기 때문에, 여름의 환경에 맞춰주기 위하여 주변 환경을 폐쇄시킴으로써 보다 여름철의 주변 환경에 가까워지도록 한 것이다.

(실험결과)

먼저, 결과 1로서 고무수지를 주요 재료로 하는 인조잔디(대조군 1)과, 폴리우레탄을 주요 재료로 하는 인조잔디(대조군 2)와, 상술된 바이오매스 소재 50중량%, 무기 소재 40중량% 및 수지 소재 10중량%으로 제조된 인조잔디 충진재로 이루어진 인조잔디(실험군)을 대상으로 상기의 방법으로 표면 온도를 측정하였다.

발산 온도	대조군 1	대조군 2	실험군
100℃	70℃	72℃	42℃

상기 [표 6]에 따르면, 고무수지가 주요 재료인 대조군 1은 70℃의 표면 온도를 나타냈고, 폴리우레탄이 주요 재료인 대조군 2는 72℃의 표면 온도를 나타낸 반면, 실험군에서는 표면 온도가 42℃로 확연히 저하된 것으로 나타났다.

이는 흡열과 방열이 높은 고무 및 폴리우레탄의 특성에 따라 대조군 1 및 2에서 표면 온도가 높게 나타난 것으로 사료되며, 실험군의 경우 바이오매스가 주요하게 이루어지기 때문에 표면 온도가 저하된 것으로 사료된다.

바이오매스가 주요 재료로써 너무 많이 함유되는 경우 결합을 방해하게 된다. 즉, 바이오매스에 대해서는 타 조성물과 유기적인 관계를 갖으며 결합될 수 있는 최대 함유량이 결정되는 것이 매우 중요하다.

따라서, 이론적으로 결합이 된다고 판단되어지면 안될 것이며, 실제로 결합이 이루어져 외관의 형태가 유지되어야 하고, 기타 발명자가 유도하는 기능도 수행이 가능하여야 한다.

다음으로, 결과 2로서 각 조성물들의 함유량에 따른 발열 특성을 평가하였으며, 각각의 실험군들은 아래 [표 7]과 같이 설정하고, 실험은 상기 실험방법을 적용하였다.

단위: 중량%	실험군 1	실험군 2	실험군 3	실험군 4	실험군 5	실험군 6	실험군 7
바이오매스 소재	10	10	20	30	40	50	60
무기 소재	55	60	55	50	45	40	35
수지 소재	35	30	25	20	15	10	5
표면 온도 (단위:℃)	76	73	72	70	49	42	40

상기 [표 7]에 따르면, 먼저 실험군 5 및 6이 표면 온도가 각각 49℃ 및 42℃로 [표 6]의 대조군 1 및 2의 대략적인 평균 표면 온도인 70℃보다 낮게 평가되었다.

그리고, 실험군 1 내지 4는 표면 온도가 순서대로 76℃, 73℃, 72℃ 및 70℃로 대조군과 유의한 수준으로 나타났는데, 이는 수지 소재의 함량이 많을수록 표면 온도가 증가된 것을 의미하고, 또한 무기 소재 역시 발열 특성이 높기 때문에 표면 온도 증가에 영향을 미친 것으로 사료된다.

따라서, 유기적인 관계를 고려하였을 때, 표면 온도가 대조군에 비해 낮은 것은 바이오매스 소재의 함량이 적어도 무기 소재와 유의한 정도인 40중량%가 최소 임계치인 것으로 판단된다.

다만, 바이오매스 소재의 함량을 60중량%로 하는 경우, 실험군 7을 볼 수 있는데, 표면 온도가 40℃로 가장 낮아서 발열 특성은 가장 우수하였으나, 실험군 7의 경우, 상술된 [표 3]에 기반하였듯이, 바이오매스 소재가 60%가 됨에 따라 바이오매스 소재가 외부에 불규칙적으로 돌출되는 형태가 되지 않아서 완충성이 저하되고, 완충성 저하에 따라 완충재 간의 마찰로 인해 마모되어 내구력이 저하되는 문제점이 있다. 즉, 바이오매스 소재의 최대 임계치는 50중량%가 적당하다.

특히, 바이오매스 소재 50중량%, 무기 소재 40중량% 및 수지 소재 10중량%로 제조된 실험군 6의 경우 대조군 1 및 2에 비해 확연히 저하된 표면 온도를 나타냈으므로 적용하기 가장 우수한 것으로 사료된다. 이와 같이 표면 온도의 차이가 큰 이유로는 바이오매스 소재가 무기 소재의 함량과 유사해지면서, 바이오매스 소재가 무기 소재의 함량을 넘어섰기 때문으로 사료된다.

참고적으로, 추가 실험을 수행함으로써 실험군 6과 7을 가지고, 10분간 각각의 실험군들로 제조된 완충재 복수 개를 손으로 비벼본 결과, 실험군 7의 경우 2분만에 흐트러져 훼손되었으며, 실험군 6의 경우 흐트러지는 현상이 6분대에서 발생되었다.

구체적인 외관 특성으로는, 바이오매스 소재가 불규칙적으로 돌출되고, 또한 바이오매스 소재의 돌출 형태가 표면에 드러눕지 않고 적어도 20°의 각도를 갖으며 서있는 형태로서, 이러한 서있도록 돌출된 바이오매스 소재 간의 간격이 적어도 2개 이상의 바이오매스 소재만큼 벌어지도록 된 것이다.

실험예 3. 조성물의 함량이 부유력에 미치는 영향

본 실험예 3에서는, 바이오매스 소재, 무기 소재 및 수지 소재의 각 함량에 따른 부유력 정도를 평가하는 실험을 수행하였다.

(실험방법)

실험예 3은, 상술된 실험예 1과 같은 방법으로 수행하는 한편, 바이오매스 소재, 무기 소재 및 수지 소재의 각 함량을 다음의 [표 6]과 같이 설정하도록 한다.

단위:중량%	실험군 8	실험군 9	실험군 10	실험군 11	실험군 12	실험군 13
바이오매스 소재	10	20	30	40	50	60
무기 소재	80	70	60	50	40	30
수지 소재	10	10	10	10	10	10
평가	-	-	부유안됨	부유안됨	부유안됨	부유됨

위 [표 8]과 같이 수지 소재의 함량은 10중량%로 고정하면서, 바이오매스 소재의 함량을 점진적으로 증가시키는 한편, 무기 소재의 함량을 바이오매스 소재에 대응되도록 감소시키는 방향으로 각 함량을 설정하였다.

(실험결과)

실험결과, 실험군 8 및 9에 따른 인조잔디 충진재의 경우 바이오매스 소재의 표면 노출이 아예 나타나지 않았다. 즉, 완충성 및 고벌크성을 아예 기대할 수 없을 정도였다.

그리고 실험군 13의 경우, 상기의 [표 3]과 같은 형태가 되어 바이오매스 소재가 표면에 노출되긴 하였으나, 돌출되는 형태가 아니어서, 본 출원인이 의도하는 '불규칙적으로 돌출되어 완충성 및 고벌크성을 달성할 수 있고, 다수 개 적층시 다수의 이격된 간격을 발생시킬 수 있는 형태'의 형성이 불가능했다.

또한, [표 4]에서 볼 수 있듯이, 물에서 부유력을 갖게 되는 문제점이 있었다. 따라서, 무기 소재는 적어도 40중량% 이상을 첨가하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.

반면, 실험군 10 내지 12의 경우, 본 발명에 따른 인조잔디 충진재의 의도하는 외관 특성이 유지되었고, 물에서도 확실히 가라앉는 것으로 확인되었다.

다만, 실험군 10 내지 12만 두고 평가하면, '불규칙적으로 돌출되어 완충성 및 고벌크성을 달성할 수 있고, 다수 개 적층시 다수의 이격된 간격을 발생시킬 수 있는 형태'에 가장 충족하는 것은 바이오매스 소재 50중량%, 무기 소재 40중량% 및 수지 소재 10중량%로 제조된 실험군 10에 따른 인조잔디 충진재였다.

상기에서 도면을 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명이 도면의 구성에 한정되는 것이 아님은 자명하다.

Claims (7)

1. 바이오매스 소재가 골고루 펼쳐진 판에 첨가제를 투입하고, 수지 소재를 스프레이 방식으로 도포하여 수지 소재와 바이오매스 소재가 뭉치도록 유도한 뒤(S1),
   상기 수지 소재와 바이오매스 소재가 뭉쳐서 응집된 직후 무기 소재를 뿌려주어, 상기 수지 소재와 바이오매스 소재에 무기 소재가 함께 응집될 수 있도록 하며(S2),
   이에 일정압을 가하여, 수지 소재, 바이오매스 소재 및 무기 소재를 뭉쳐혼합체를 제조하고(S3),
   이후, 혼합체를 150℃의 온도에서 1분간 열풍건조시켜 건조시킨 뒤(S4),
   진동스크린에 옮겨 상기 진동스크린에 진동을 가하여, 건조되어 표면이 끈적해진 혼합체의 표면에, 바닥에 잔류된 바이오매스 소재와 무기 소재가 달라붙도록 하고(S5), 잔류된 바이오매스 소재와 무기 소재 중 혼합체 표면에 달라붙지 못하고 잔류한 것들을 상기 진동스크린의 하부로 낙하(S6)시키는 과정으로 제조되는 것을 특징으로 하는, 친환경 완충 인조잔디 충진재.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 친환경 완충 인조잔디 충진재는,
   바이오매스 소재, 무기 소재, 수지 소재 및 첨가제를 조성물로 포함하여, 상기 바이오매스 소재가 표면에 불규칙하게 돌출됨으로써,
   물에 부유되지 않고, 60W의 할로겐 램프에 의한 복사열을 흡열하였을 때 20분 후의 온도 변화가 50℃ 미만인 것을 특징으로 하는, 친환경 완충 인조잔디 충진재.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 바이오매스 소재 10~50중량%, 무기 소재 20~60중량% 및 수지 소재 10~30중량%로 혼합되어 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물을 100중량부 기준으로 첨가제 0.5~1중량부가 첨가되는 것을 특징으로 하는, 친환경 완충 인조잔디 충진재.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 혼합물은,
   상기 바이오매스 소재 40~50중량%, 무기 소재 40~45중량% 및 수지 소재 10~15중량%로 제조되는 것을 특징으로 하는, 친환경 완충 인조잔디 충진재.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 혼합물은,
   상기 바이오매스 소재 50중량%, 무기 소재 40중량% 및 수지 소재 10중량%로 제조되는 것을 특징으로 하는, 친환경 완충 인조잔디 충진재.
   
6. 청구항 2에 있어서,
   상기 바이오매스 소재 및 무기 소재는 해머밀 및 볼밀을 포함하는 분쇄장치를 이용하여 40~60mesh로 분쇄된 분쇄분을 이용하는 것을 특징으로 하는, 친환경 완충 인조잔디 충진재.
   
7. 청구항 2에 있어서,
   상기 수지 소재는 고형분 함량이 10~30중량%인 속건성 수지를 이용하는 것을 특징으로 하는, 친환경 완충 인조잔디 충진재.

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