KR101842999B1 - 친환경 및 온도저감용 인조잔디 구조체 - Google Patents

친환경 및 온도저감용 인조잔디 구조체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 친환경 및 온도저감용 인조잔디 구조체에 관한 것으로, 기포층, 상기 기포층에 입모되어 잔디층을 형성하는 파일, 상기 파일에 결합되어 있는 물 흡수체, 그리고 상기 기포층 하부면에 형성되어 있는 지지층을 구비하며, 상기 파일은, 폴리올레핀계 수지, 무기안료, 첨가제 및 음이온 세라믹을 포함할 수 있고, 상기 음이온 세라믹은 게르마늄, 토르마린, 황토, 견운모, 맥반석 및 용암으로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 선택될 수 있다.

Description

친환경 및 온도저감용 인조잔디 구조체{Eco-friendly artificial turf structure for reducing temperature}
본 발명은 인조잔디 구조체에 관한 것으로, 보다 구체적으로 친환경적이고 아울러 온도저감이 가능한 인조잔디 구조체에 관한 것이다.
일반적으로 인조잔디는 천연잔디의 생육이 곤란한 지역이나, 일조시간이 극히 제한된 고층건물의 북쪽에 접한 옥외지역과 같은 곳에 사용될 목적으로 개발되었다. 천연잔디에 비하여 초기 시공비는 비싸지만 반영구적으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 유지관리가 편하고, 운동하기 적합하도록 표면이 고른 장점 등으로 인하여 천연잔디의 생육이 가능한 곳에서도 인조잔디를 시공하여 운동을 위한 공간으로 사용하는 사례가 많아지고 있다.
인조잔디는 기포층, 기포층상에 형성된 파일, 충진재로 구성되는데, 파일의 경우 주로 폴리에틸렌계 수지 또는 폴리 올레핀계 수지를 이용하여 제조된다. 이렇게 제조된 원사는 친환경적이지 않을 뿐만 아니라, 직사광선에 노출된 경우 고온으로 상승하게 되어 사용자가 미끄러지거나 넘어지는 경우 부상을 초래한다. 또한, 충진재의 경우 주로 폐타이어 등을 사용하여 인체에 해로울 뿐만 아니라 환경에 악영향을 초래한다.
최근, 웰빙 트렌드에 맞추어 친환경적이고 인체 친화적이며 온도 저감이 가능한 인조잔디 개발이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 친환경적이면서 인체에 이롭고 온도 저감이 가능한 인조잔디 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명은 친환경 및 온도 저감용 인조잔디 구조체로, 기포층, 상기 기포층에 입모되어 잔디층을 형성하는 파일, 상기 파일에 결합되어 있는 물 흡수체, 그리고 상기 기포층 하부면에 형성되어 있는 지지층을 구비하며, 상기 파일은 폴리올레핀계 수지, 무기안료, 첨가제 및 음이온 세라믹을 포함할 수 있고, 상기 음이온 세라믹은 게르마늄, 토르마린, 황토, 견운모, 맥반석 및 용암으로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 선택될 수 있다.
상기 파일은 폴리올레핀계 수지 100 중량부, 무기안료 2~7 중량부, 정전방지제, 방오제, 및 방염제로 이루어지는 군 중에서 적어도 하나 선택되는 첨가제 0.1~2 중량부, 그리고 게르마늄, 토르마린, 황토, 견운모, 맥반석, 용암으로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 선택되는 음이온 세라믹 1~3 중량부를 포함할 수 있다.
상기 파일은, 폴리올레핀계 수지 100중량부에 대하여 제올라이트 파우더 및 셀룰로오스 파이버를 더 포함할 수 있다.
상기 파일에는 적어도 하나 이상의 구멍이 형성될 수 있으며, 상기 물 흡수체는 상기 구멍에 결합될 수 있다.
상기 물 흡수체는 폴리올레핀계 소재로 된 스펀본드, 스펀레이스 또는 서멀본드 부직포로 형성될 수 있다.
상기 물 흡수체는 친수성을 높이기 위해 친수화 처리가 될 수 있다.
본 발명은 상기 기포층 상부면에 위치하는 충진재 및 상기 충진재에 연결되어 있는 물 흡수체를 더 포함할 수 있다.
상기 충진재에는 구멍이 형성될 수 있고, 상기 물 흡수체는 상기 구멍에 위치할 수 있다.
상기 기포층, 상기 파일 또는 상기 충진재는 생분해성 수지를 포함할 수 있으며, 상기 생분해성 수지는, 전분이나 키틴을 포함하는 천연고분자, 폴리카프로락톤이나 폴리락틱산 또는 폴리글리콜산을 포함하는 합성고분자, 그리고 폴리히드록시알카노에이트나 폴리-3-히드록시부틸레이트를 포함하는 미생물생산 고분자 중 적어도 어느 하나 이상을 혼합한 것일 수 있다.
상기 충진재는, 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS); 호모 폴리프로필렌, 개질된 폴리프로필렌 및 개질된 폴리에틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 올레핀계 엘라스토머; 파라핀계 또는 파라핀-나프텐계 미네랄 오일; 탄산칼슘 및 탈크로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 충전제; 게르마늄, 토르마린, 황토, 견운모, 맥반석 및 용암으로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 선택된 음이온 세라믹; 및 무기 안료를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 물 흡수체를 사용하여 외부 온도 상승 시 온도를 저감하는 효과가 있으며, 아울러 음이온 발생을 통해 인체에 이로운 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면, 생분해성 수지를 사용함으로써 인조잔디의 리싸이클을 가능케 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 인조잔디 구조체의 단면을 개략적으로 나타내는 도면이고,
도 2는 도 1에 도시한 파일의 확대도이고,
도 3은 도 2에 도시한 파일의 다른 실시예를 나타낸 도면이고,
도 4는 도 3의 단면도이고,
도 5는 도 1에 도시한 충진재의 확대도이고,
도 6은 도 5에 도시한 충지재의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
본 발명의 실시예에 따른 인조잔디 구조체에 대하여 도 1 및 도 2를 참고하여 설명한다. 다만, 본 발명에 첨부된 도면은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인조잔디 구조체의 단면을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시한 파일의 확대도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 인조잔디 구조체(100)는 기포층(110), 규사층(120), 충진재(130) 및 파일(140)를 포함한다. 기포층(110) 하부면에는 지지층이 형성될 수 있다.
파일(140)은 기포층(110)에 입모되어 잔디층을 형성한다. 기포층(110) 위에는 규사층(120)이 위치하고, 규사층(120) 위에 충진재(130)가 위치한다. 규사층(120)은 생략될 수 있다.
파일(140)은 파일사를 가공한 것으로, 폴리올레핀계 수지, 무기안료, 첨가제 및 음이온 세라믹을 포함할 수 있다. 더 나아가 파일(140)은 폴리에틸렌계 수지 100중량부와, 무기안료 2~7 중량부와, 정전방지제, 방오제, 및 방염제로 이루어지는 군 중에서 적어도 하나 선택되는 첨가제 0.1~2 중량부와, 게르마늄, 토르마린, 황토, 견운모, 맥반석, 용암으로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 선택된 음이온 세라믹 1~3 중량부로 구성될 수 있다.
폴리에틸렌계 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌-프로필렌 공중합체, 폴리아이소부틸렌 중에 하나일 수 있다.
파일(140)을 구성하는 안료는 무용제 타입의 친환경 안료이며, 산화철 산화크롬, 크롬산아연, 수산화크롬, 인산아연, 금속아연으로 이루어지는 군 중에서 적어도 하나 선택될 수 있다.
음이온 세라믹은 음이온을 발생하는 물질로, 게르마늄, 토르마린, 황토, 견운모, 맥반석, 용암 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중에서 하나가 선택될 수 있다.
음이온 세라믹은 원적외선을 방출하는 세라믹과 음이온을 방출하는 세라믹을 각각 사용하거나 병용하여 사용할 수 있다. 원적외선 방출량과 경제성을 고려하여 원적외선 방사 세라믹과 음이온 세라믹을 각각 1: 10~30 비율로 혼합하여 사용할 수 있다.
보다 구체적으로, 음이온 세라믹 함량이 너무 높을 경우, 과다 음이온이 방출되며, 이 경우 과다 음이온은 방사선 원소를 함유할 가능성이 높아 오히려 인체에 유해할 수 있는 문제점이 있다. 이와 반대로 음이온 방출이 너무 낮은 경우에는 음이온 방출량이 미미하여 음이온의 효능을 발휘할 수 없다. 경제성 및 인체 친화성을 고려한 적절한 음이온 방출량은 약 600~1,000 Ion/cc 이다.
이와 같이 음이온 세라믹을 사용하면, 원적외선이나 음이온으로 인해 인체에 이로움을 준다. 원적외선이나 음이온에 따른 이로운 효과는 널리 알려진 사실인바 자세한 설명은 생략한다.
하기의 실시예를 통해 음이온 세라믹 함유에 따른 파일의 음이온 방출량을 보다 구체적으로 살펴본다.
실시예 1
폴리올레핀계 수지 100중량부와, 무기안료 5 중량부와, 정전방지제 0.2 중량부와, 게르마늄을 함유한 음이온 세라믹 2 중량부로 혼합 후 방사하여 파일 샘플을 제조하였다. 여기서 사용한 음이온 세라믹의 입자크기는 1~50㎛이다.
비교예 1
상기 실시예 1과 동일한 방법을 사용하되, 게르마늄을 함유한 음이온 세라믹 0.5 중량부로 혼합 후 방사하여 파일 샘플을 제조하였다.
비교예 2
상기 실시예 1과 동일한 방법을 사용하되, 게르마늄을 함유한 음이온 세라믹 5 중량부로 혼합 후 방사하여 파일 샘플을 제조하였다.
상기 실시예 1, 비교예 1 및 2에서 얻어진 파일 샘플에 대하여 음이온 방출량을 평가하고, 이의 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
구분 폴리올레핀계 수지 무기안료 첨가제 음이온 세라믹 음이온 방출 (Ion/cc)
실시예 1 100 5 0.2 2 700
비교예 1 100 5 0.2 0.5 200
비교예 2 100 5 0.2 5 2550
폴리올레핀계 수지 100중량부, 무기안료 5 중량부 및 정전방지제 0.2 중량부를 포함하는 파일의 경우, 실시예 1과 같이 음이온 세라믹 2 중량부를 함유하였을 때 인체에 이로운 정도인 700 Ion/cc의 음이온을 방출하였다. 그러나 비교예 1과 같이 음이온 세라믹 0.5 중량부를 함유하였을 때 음이온 방출량이 적어 음이온의 효능을 발휘할 수 없으며, 비교예 2와 같이 음이온 세라믹 5 중량부를 함유하였을 때 음이온이 과다 방출되어 방사선으로 인해 인체에 유해할 수 있는 문제가 있다.
도 2를 참고하면, 파일(140)의 둘레에는 물 흡수체(150)가 결합되어 있다. 물 흡수체(150)로 폴리올레핀계 소재로 된 스펀본드, 스펀레이스 또는 서멀본드 부직포가 사용될 수 있다. 물 흡수체(150)는 물을 잘 흡수할 수 있는 소재로 만들어진 것이라면 어떠한 소재도 사용 가능하다.
친수성을 높이기 위해 물 흡수체(150)에 친수화 처리를 할 수 있다. 친수성을 부여하기 위한 친수화 처리제로서는 계면 활성제가 사용될 수 있다. 그 중에서도 비이온성 계면 활성제가 바람직하다. 비이온성 계면 활성제로, 폴리옥시에틸렌알킬에터, 폴리옥시프로필렌알킬에터, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에터, 폴리옥시프로필렌알킬페닐에터 등의 에터형 비이온계 계면 활성제, 알킬글리코시드 등의 다가 알코올에터형 비이온계 계면 활성제, 폴리옥시에틸렌 지방산 에스터, 폴리옥시프로필렌 지방산 에스터 등의 에스터형 비이온계 계면 활성제, 수크로스 지방산 에스터, 솔비탄 지방산 에스터, 폴리옥시에틸렌 지방산 에스터, 폴리옥시프로필렌 지방산 에스터 등의 다가 알코올 에스터형 비이온계 계면 활성제, 지방산 알칸올 아마이드, 탄소수 8 내지 18의 아실기를 갖는 지방족 아마이드의 알킬렌옥사이드 부가물 등의 아마이드계 비이온계 계면 활성제 등이 사용될 수 있다.
파일(140)에 결합된 물 흡수체(150)는 수분을 흡착하여 온도 상승 시 수분을 기화시키기 때문에 인조잔디 구조체의 온도 상승을 방지할 수 있다. 따라서 높은 열로 인해 파일의 내구성이 저하되는 것을 방지할 수 있으며 사용 환경도 개선된다.
도 3 및 도 4는 도 2에 도시한 파일의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4의 파일은 도 2를 참고하여 설명한 파일과 실질적으로 동일하다. 다만 물 흡수체(150)의 결합 방식에 있어서 차이가 있다. 도 3 및 도 4를 참고하면, 파일(140)에 구멍(145)이 형성되어 있으며, 상기 구멍(145)에 물 흡수체(150)가 결합될 수 있다.
한편, 도 2-4에서 설명한 파일(140)은 제올라이트 파우더 및 셀룰로오스 파이버를 더 포함할 수 있다. 제올라이트는 화산에서 얻어지는 광물질로서 알카리 금속 또는 알카리토류 금속을 함유하는 알루미늄 규산염 광물의 일종으로 (Si, Al) O4 의 사면체가 입체망상으로 결합하고 있는 구조로 중앙부에 큰 틈이 존재하고, 망상구조가 올바른 규칙이 깨어져 골격에 빈틈이 있는데, 이 빈틈에 의해 분자체 기능을 가지면서 동시에 다량의 물을 흡착할 수가 있다. 제올라이트는 흡착특성, 촉매 활성, 이온교환능 등이 독특하여 분리, 정제공정 등 여러 화학 공정에 다양한 용도를 갖고 있으며, 양이온 교환능이 뛰어나고 생태학적 안정성이 높아 수질오염을 야기시키는 인산염세제 보조제의 대체물로서 널리 사용되고 있다.
이와 같이 파일(140)이 제올라이트 파우더를 이용하여 제조되는 경우 온도저감 효과를 배가할 수 있다.
나아가 파일(140)은 셀룰로오스 파이버를 추가로 포함할 수 있다. 이렇게 하면 파일(140)의 강도를 높여 내구성을 증대할 수 있다. 셀룰로오스 파이버는, 각종 셀룰로오스를 미세화함으로써 셀룰로오스 나노 파이버의 형태를 이용할 수 있다.
도 5는 도 1에 도시한 충진재의 확대도로, 도 5를 참고하면 충진재(130)의 둘레에는 물 흡수체(150)가 결합되어 있다. 물 흡수체(150)로 폴리올레핀계 소재로 된 스펀본드, 스펀레이스 또는 서멀본드 부직포가 사용될 수 있다. 물 흡수체(150)는, 레이온 소재, 나이론 소재 등 물을 잘 흡수할 수 있는 소재로 만들어진 것이라면 어떠한 소재도 사용 가능하다.
도 5에 도시한 물 흡수체(150)는 도 2에 도시한 물 흡수체(150)와 마찬가지로, 친수성을 높이기 위해 물 흡수체(150)에 친수화 처리를 할 수 있다. 친수화 처리제는 더 2를 참고하여 설명한 물 흡수체(150)와 마찬가지로 비이온성 계면 활성제가 사용될 수 있으며, 그 종류는 위에서 설명한 것과 같다.
도 6은 도 5에 도시한 충전재의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6의 충전재는 도 5를 참고하여 설명한 충전재와 실질적으로 동일하다. 다만 물 흡수체(150)의 결합 방식에 있어서 차이가 있다. 도 6을 참고하면, 충전재(130)에 구멍(135)이 형성되어 있으며, 상기 구멍(145)에 물 흡수체(150)가 결합될 수 있다.
도 5 및 도 6의 실시예와 같이 충전재(130)에 결합된 물 흡수체(150)는 수분을 흡착하여 온도 상승 시 수분을 기화시키기 때문에 인조잔디 구조체의 온도 상승을 방지할 수 있다. 따라서 높은 열로 인해 충전재, 더 나아기 인조잔디 구조체의 내구성이 저하되는 것을 방지할 수 있으며 사용 환경도 개선된다.
한편, 도 5, 6에서 설명한 충전재(130)은 제올라이트 파우더를 더 포함할 수 있다. 이와 같이 충전재(130)이 제올라이트 파우더를 이용하여 제조되는 경우 온도저감 효과를 배가할 수 있다.
충진재(130)는, 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS); 호모 폴리프로필렌, 개질된 폴리프로필렌 및 개질된 폴리에틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 올레핀계 엘라스토머; 파라핀계 또는 파라핀-나프텐계 미네랄 오일; 탄산칼슘 및 탈크로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 충전제; 게르마늄, 토르마린, 황토, 견운모, 맥반석 및 용암으로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 선택된 음이온 세라믹; 그리고 무기 안료를 포함할 수 있다. 음이온 세라믹을 사용한 충진재(130)는 음이온을 방출하여 인체 친화적인 효과를 제공한다.
한편, 기포층(110), 파일(140) 또는/및 충진재(130)는 생분해성 수지를 포함할 수 있다. 생분해성 수지는, 폴리카프로락톤(PCL), 폴리락틱산(PLA) 또는 폴리글리콜산(PGA)을 포함하는 합성고분자, 전분이나 키틴을 포함하는 천연고분자, 그리고 폴리히드록시알카노에이트(PHA)나 폴리-3-히드록시부틸레이트(PHB)를 포함하는 미생물생산 고분자 중 적어도 어느 하나 이상을 혼합한 것일 수 있다.
이렇게 하면 리싸이클이 가능한 친환경적인 인조잔디를 제공할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 인조잔디 구조체 110: 기포층
120: 규사층 130: 충진재
140: 파일 150: 물 흡수체
135, 145: 구멍

Claims (10)

  1. 기포층,
    상기 기포층에 입모되어 잔디층을 형성하며 적어도 하나 이상의 구멍이 형성되어 있는 파일,
    상기 기포층 상부면에 위치하며 구멍이 형성되어 있는 충진재,
    상기 파일의 구멍과 상기 충진재의 구멍에 각각 결합되어 있고 폴리올레핀계 소재로 된 스펀본드, 스펀레이스 또는 서멀본드 부직포인 물 흡수체, 그리고
    상기 기포층 하부면에 형성되어 있는 지지층
    을 구비하며,
    상기 파일은, 폴리올레핀계 수지, 무기안료, 첨가제 및 음이온 세라믹을 포함하고, 상기 첨가제는 정전방지제, 방오제 및 방염제를 포함하며, 상기 음이온 세라믹은 게르마늄, 토르마린, 황토, 견운모, 맥반석 및 용암으로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 선택된
    친환경 및 온도저감용 인조잔디 구조체.
  2. 제1항에서,
    상기 파일은
    폴리올레핀계 수지 100 중량부,
    무기안료 2~7 중량부,
    상기 첨가제 0.1~2 중량부, 그리고
    게르마늄, 토르마린, 황토, 견운모, 맥반석, 용암으로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 선택되는 음이온 세라믹 1~3 중량부
    를 포함하는
    친환경 및 온도저감용 인조잔디 구조체.
  3. 제2항에서,
    상기 파일은, 폴리올레핀계 수지 100중량부에 대하여 제올라이트 파우더 및 셀룰로오스 파이버를 더 포함하는, 친환경 및 온도저감용 인조잔디 구조체.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에서,
    상기 물 흡수체는 친수성을 높이기 위해 친수화 처리가 되어 있는, 친환경 및 온도저감용 인조잔디 구조체.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에서,
    상기 기포층, 상기 파일 또는 상기 충진재는 생분해성 수지를 포함하며,
    상기 생분해성 수지는, 전분이나 키틴을 포함하는 천연고분자, 폴리카프로락톤이나 폴리락틱산 또는 폴리글리콜산을 포함하는 합성고분자, 그리고 폴리히드록시알카노에이트나 폴리-3-히드록시부틸레이트를 포함하는 미생물생산 고분자 중 적어도 어느 하나 이상을 혼합한 것인, 친환경 및 온도저감용 인조잔디 구조체.
  10. 제1항에서,
    상기 충진재는,
    스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS),
    호모 폴리프로필렌, 개질된 폴리프로필렌 및 개질된 폴리에틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 올레핀계 엘라스토머,
    파라핀계 또는 파라핀-나프텐계 미네랄 오일,
    탄산칼슘 및 탈크로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 충전제,
    게르마늄, 토르마린, 황토, 견운모, 맥반석 및 용암으로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 선택된 음이온 세라믹, 그리고
    무기 안료
    를 포함하는
    친환경 및 온도저감용 인조잔디 구조체.
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