KR101893121B1 - 환경 친화형 인조잔디 충진용 탄성칩 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인조 잔디 충진용 탄성칩 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 환경 친화형 인조 잔디 충진용 탄성칩 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 환경 친화형 인조 충진용 탄성칩은 관능기가 2 내지 6인 전분당류 또는 전분당알콜류와 폴리이소시아네이트를 포함하는 파쇄된 발포 코어칩과; 상기 발포칩의 표면에 코팅된 바이오 폴리올과 폴리이소시아네이트로 이루어진 비발포성 코팅층으로 이루어진다.

Description

환경 친화형 인조잔디 충진용 탄성칩 및 그 제조 방법{ENVIRONMENTAL-FRIENDLY ELASTIC CHIP FOR ARTIFICIAL LAWN AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 인조 잔디 충진용 탄성칩 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 환경 친화형 인조 잔디 충진용 탄성칩 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근 초등학교나 중·고등학교 및 각 지자체 운동장에, 사용 중 안전사고를 방지하고, 조경적 효과를 얻기 위해 인조잔디 구장을 시공하고 있다. 인조 잔디 구장은 잔디 풀과 같은 형상의 인조 잔디 술과 흙과 같은 탄성을 제공하기 위한 충진재로 구성된다. 인조 잔디 술은 폴리에틸렌을 얇게 압출하여 제조되며, 인조 잔디 충진재는 각종 탄성칩이 사용되고 있다.

이러한 인조 잔디 충진용 탄성칩에는 차열성, 대전방지성과 같은 특수한 기능이 요구된다. 대전 방지성은 인체에 인조 잔디 충진재가 달라붙어 떨어지지 않는 문제를 해결하기 위한 것이며, 차열성은 인조잔디 술이나 충진재가 햇빛에 가열되어 온도가 올라가 화상이 발생하는 위험을 감소시키기 위한 것이다.

인조 잔디 충진재에 대전 방지성을 부여하는 방안으로는 공지된 대전방지제를 혼합하거나, 대한민국 특허 10-1450242호에서 개시한 바와 같이, 재생 또는 신재 고무칩의 표면에, 고무칩 100 중량부에 대해서 도전성 금속 입자 0.01~0.1중량부, 친수성 섬유 0.5~1 중량부와 생분해성 섬유 0.5~1 중량부 및 바인더 혼합물 15-30 중량부로 이루어진 코팅층을 형성하는 방안도 가능하다.

인조 잔디 충진재에 차열성을 부여하는 방안으로는 삼화페인트 주식회사에 허여된 대한민국 특허 제1015392호에서와 같이, 인조 잔디가 차열성을 가질 수 있도록 잔디 사이에 충진된 충진용 고무에 특수 차열재를 혼합하여 사용하는 방안을 제시하고 있으며, 대한민국 특허 출원 10-2015-0041311호에서와 같이, 재생 또는 신재 고무칩의 표면에 고무칩 100 중량부에 대해서 팽창성 흑연 1~10 중량부와 친수성 섬유 0.5~1 중량부, 생분해성 섬유 0.5~1 중량부 및 폴리우레탄 바인더 혼합물 10~20 중량부로 이루어진 적외선 차열 코팅층이 형성하는 것도 가능하다.

그러나 종래 제품들은 석유화학 계열 고무나 폐고무에서 유래된 고무들을 사용하고 있어, 환경 친화적이지 못하다는 문제가 있다.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 친환경적인 인조잔디용 탄성칩을 제공하는 것이다.

본 발명에서 해결하고자 하는 다른 과제는 친환경적인 인조잔디용 탄성칩 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 친환경적인 인조잔디용 탄성칩의 다른 용도를 제공하는 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은

관능기가 2 내지 6인 전분당류 또는 전분당 알콜류 80 내지 95중량 %와, 유기정포제 3 내지 10 중량%와, 촉매 2 내지 10 중량%로 조성된 레진프리믹스를 3 내지 8 중량%의 물을 발포제로 하여 반응제인 폴리이소시아네이트와 반응시켜 무독성 발포 판재를 제조하는 단계;

상기 발포 판재를 칩형태로 파쇄하는 단계; 및

상기 파쇄된 칩의 표면에 바이오 폴리올과 폴리이소시아네이트로 이루어진 폴리우레탄 엘라스토머 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 일 측면에서, 관능기가 2 내지 6인 전분당류 또는 전분당알콜류와 폴리이소시아네이트를 포함하는 파쇄된 발포칩과 상기 발포칩의 표면에 코팅된 바이오 폴리올과 폴리이소시아네이트로 이루어진 엘라스토머 코팅층으로 이루어진 친환경 인조잔디 충진용 탄성칩을 제공한다.

이론적으로 한정된 것은 아니지만, 본 발명에서 제조된 인조잔디 충진용 폴리우레탄 탄성칩은 저분자량의 천연 유래 폴리올을 사용하는 발포 폴리우레탄 코어칩과 고분자량의 천연 유래 폴리올을 사용하는 비발포 폴리우레탄 쉘 코팅으로 이루어지여, 탄성 및 내충격성이 우수하며, 친환경적이다.

상기 전분당류는 효소로 전분을 가수분해하여 정제 농축하여 얻은 것으로서 포도당, 말토스, 올리고당, 물엿 등에서 1종을 선택하여 사용하거나, 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 상기 전분당알콜류는 상기 전분당류에 고압의 수소를 첨가하여 환원시킨 관능기(-OH : 수산기)가 2 내지 6개인 솔비톨, 말티톨, 환원올리고당, 환원 물엿 등에서 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.

상기 유기 정포제는 셀 형성용으로 사용되는 것으로 비이온성 정포제, 실리콘 정포제, 비실리콘 정포제 중 1종을 선택하여 사용할 수 있을 뿐 아니라 이들의 조합으로부터 선택 사용할 수도 있다.

상기 촉매는 폴리우레탄 발포를 위하여 사용하는 것으로서 통상의 것이 사용되는 촉매의 어느 것이라도 사용할 수 있으나, 반응활성화와 발포속도 촉진을 위하여 3급 또는 4급 암모늄염 촉매 중에서 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.

본 발명에서 사용하는 정포제, 촉매, 발포제는 그 종류 및 투입량의 조절로 폴리우레탄 수지의 결합구조 및 발포체의 셀 구조형태 조정을 할 수 있다. 상기 전분당류 또는 전분당류 알코올을 포함하는 폴리우레탄 발포체의 제조방법은 대한민국 특허 10-0768244호를 참조할 수 있다.

본 발명에서 상기 판재는 얇은 직육면체 형태의 용기에 레진프리믹스와 폴리이소시아네이트와 혼합하여 붓고, 뚜껑을 덮어 발포시켜 제조된다.

본 발명에 있어서, 상기 폴리우레탄 판재는 통상의 파쇄기를 이용해서 파쇄하여 최대 길이가 2~5 mm를 가지도록 파쇄하여 제조할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 바이오 폴리올은 식물성 천연 유지를 개질한 폴리올일 수 있다. 상기 식물성 천연 유지는 대두유, 팜유 등을 사용할 수 있으며, 이들을 이루는 올레산, 스테아린산, 팔미트산 등을 개질하여 폴리올로 변경하여 사용할 수 있다. 상기 개질은 에폭시화, 하이드록포밀화, 오존화에 이어 각각 메타놀리시스, 수소화, 수소화하는 방법으로 이루어질 수 있다. 바이오 폴리올은 디이소시아네이트와 함께 혼합하여 경화되어, 코어 칩의 표면에 코팅될 수 있다. 코어 칩의 표면에는 발포과정에서 생성된 기포가 파쇄되면서 돌출 및 함몰 부분들이 형성되어, 코팅층의 결합이 용이하게 이루어진다.

본 발명의 실시에 있어서, 상기 바이오 폴리올의 제조 방법은 김광인 등, 바이오폴리우레탄의 연구 동향, KIC News, Volumn 15, No.4, 2012를 참조할 수 있다.

본 발명에 있어서, 디이소시아네이트 또는 폴리이소시아네이트는 일반적으로 2개의 이소시아네이트기(즉, -NCO기)로 치환된 포화 또는 불포화의 직쇄, 분지쇄, 환식 또는 다환식 유기 화합물이 있다. 3개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 화합물을 사용할 수도 있다. 바람직하게는, 이소시아네이트 화합물의 대다수는 2개의 이소시아네이트기를 가질 것이다. 만족스러운 이소시아네이트 화합물의 예로는 폴리우레탄 형성에 유용한 것으로서 간행 문헌에 기재된 것들이 포함된다.

구체적인 예로는 지방족 및 방향족 이소시아네이트, 예를 들면 본 발명에 있어서, 상기 유기 이소시아네이트는 폴리우레탄의 제조를 위해 당업계에 공지된 임의의 것들을 포함하며, 방향족, 지방족, 시클로지방족 및 방향족 폴리이소시아네이트로부터 선택될 수 있다. 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 유기이소시아네이트는 톨루엔디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 사이크로헥산-1.4-디이소시아네이트, 4,4‘-디사이크로헥실메탄디이소시아네이트, 3,3-디메틸,4,4-디(아미노사이크로헥실)메탄헥사메틸렌디이소시아네이트, 1,4 페닐렌디이소시아네이트, 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트, 키실렌디이소시아네이트, 1,5나프탈렌디이소시아네이트, 트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트, 노보란디이소시아네이트 등을 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 발포 코어와 엘라스토머 코팅에는 각각 기능성 첨가제들이 도입될 수 있다. 바람직하게는 외부로 직접 노출되는 엘라스토머 형태의 코팅에는 대전 방지를 유도할 수 있는 첨가제가 바람직하며, 내부에는 차열 특성을 가지는 물질을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 인조 잔디용 탄성칩은 천연물에서 유래된 폴리올을 주성분으로 하고 있어, 화학 제품 사용에 따른 거부감을 해소할 수 있다. 또한, 코어 발포칩을 사용하여 탄성이 좋으면서도, 표면에 엘라스토머 칩을 사용하여 강도가 좋다.

또한, 발포된 판재를 파쇄하여 사용하므로, 파쇄가 용이하며, 표면의 코팅층이 파쇄과정에서 표면에 노출되는 기포층에 의해서 견고하게 부착될 수 있다.

이하, 실시예를 통해서 본 발명을 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 본 발명은 하기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변형 실시될 수 있다.

실시예 1

물엿 87 중량부에 실리콘 정포제인 폴리실록산 5 중량부와 %와, 3급 암모늄염 촉매 4 중량부와 3급 아민 촉매 4 중량부를 혼합하여 레진 프리믹스를 만들고, 이를 5 중량부의 물로 발포하여 당량으로 투입된 톨루엔 디이소시아네이트와 혼합하여, 얇은 직육면체 용기에 투입하여 발포하고 뚜껑을 덮어 경화시켜 판재형 발포 시트를 제조하였다.

상기 판재형 발포 시트를 파쇄기를 이용하여 지름 2~5 mm의 발포 코어를 만들었다.

제조된 발포 코어 100 중량부를 교반기가 달린 원통형 용기에 투입하고, 상기 용기를 60 ℃로 가열 및 교반하면서, 팜유를 이용해서 제조된 OH-V가 300~350인 바이오 폴리올과 4,4‘-디사이크로헥실메탄디이소시아네이트를 당량비로 혼합하고, 5 중량%의 가교제와 혼합한 코팅액 20 중량부를 투입하여 발포 코어를 코팅하였다. 이후 온도를 내린 후 8시간 동안 교반하여 제조하였다.

실시예 2

물엿과 솔비톨을 5:5로 혼합한 87 중량부에 실리콘 정포제인 폴리실록산 5 중량부와 %와, 3급 암모늄염 촉매 4 중량부와 3급 아민 촉매 4 중량부를 혼합하여 레진 프리믹스를 만들고 이를 5 중량부의 물로 발포하여 당량으로 투입된 톨루엔 디이소시아네이트와 혼합하여, 얇은 직육면체 용기에 투입하여 발포하고 뚜껑을 덮어 경화시켜 판재형 발포 시트를 제조하였다.

상기 판재형 발포 시트를 파쇄기를 이용하여 지름 2~5 mm의 발포 코어를 만들었다.

제조된 발포 코어 100 중량부를 교반기가 달린 원통형 용기에 투입하고, 상기 용기를 60 ℃로 가열 및 교반하면서, 팜유를 이용해서 제조된 OH-V가 300~350인 바이오 폴리올과 4,4‘-디사이크로헥실메탄디이소시아네이트를 당량비로 혼합하고, 5 중량%의 가교제와 혼합한 코팅액 30 중량부를 투입하여 발포 코어를 코팅하였다. 이후 온도를 내린 후 8시간 동안 교반하여 제조하였다.

실시예 3

물엿과 솔비톨을 5:5로 혼합한 80 중량부에 차열재로 TiO2 7 중량부, 실리콘 정포제인 폴리실록산 5 중량부와 %와, 3급 암모늄염 촉매 4 중량부와 3급 아민 촉매 4 중량부를 혼합하여 레진 프리믹스를 만들고 이를 5 중량부의 물로 발포하여 당량으로 투입된 톨루엔 디이소시아네이트와 혼합하여, 얇은 직육면체 용기에 투입하여 발포하고 뚜껑을 덮어 경화시켜 판재형 발포 시트를 제조하였다.

상기 판재형 발포 시트를 파쇄기를 이용하여 지름 2~5 mm의 발포 코어를 만들었다.

제조된 발포 코어 100 중량부를 교반기가 달린 원통형 용기에 투입하고, 상기 용기를 60 ℃로 가열 및 교반하면서, 팜유를 이용해서 제조된 OH-V가 300~350인 바이오 폴리올과 4,4‘-디사이크로헥실메탄디이소시아네이트를 당량비로 혼합하고, 5 중량%의 가교제와 혼합한 코팅액 30 중량부와 코팅액의 0.2 중량%에 해당되는 안료와 0.1 중량%에 해당되는 카본 블랙을 투입하여 발포 코어를 코팅하였다. 이후 온도를 내린 후 8시간 동안 교반하여 차열 및 대전 방지용 인조잔디 충진재를 제조하였다.

비교 실시예 1

물엿과 솔비톨을 5:5로 혼합한 80 중량부에 차열재로 TiO2 7 중량부, 실리콘 정포제인 폴리실록산 5 중량부와 %와, 3급 암모늄염 촉매 4 중량부와 3급 아민 촉매 4 중량부를 혼합하고, 당량으로 투입된 톨루엔 디이소시아네이트와 혼합하여, 얇은 직육면체 용기에 투입하여 비발포된 폴리우레탄 판재를 제조하였다.

파쇄기를 이용한 파쇄시 입자가 크고, 뭉개진 것들이 많아서 인조잔치 충진재용으로 적합하지 않은 파쇄물이 얻어졌다.

비교 실시예 2

물엿과 솔비톨을 5:5로 혼합한 80 중량부에 차열재로 TiO2 7 중량부, 실리콘 정포제인 폴리실록산 5 중량부와 %와, 3급 암모늄염 촉매 4 중량부와 3급 아민 촉매 4 중량부를 혼합하여 레진 프리믹스를 만들고 이를 5 중량부의 물로 발포하여 당량으로 투입된 톨루엔 디이소시아네이트와 혼합하여, 얇은 직육면체 용기에 투입하여 발포하고 뚜껑을 덮어 경화시켜 판재형 발포 시트를 제조하였다.

상기 판재형 발포 시트를 파쇄기를 이용하여 지름 2~5 mm의 발포칩을 만들어 인조 잔디 충진재로 사용하였다. 발포칩의 강도가 약해서 인조잔디 충진재용으로 적합하지 않았다.

Claims (5)

1. 관능기가 2 내지 6인 전분당류 또는 전분당 알콜류 80 내지 95중량 %와, 유기정포제 3 내지 10 중량%와, 촉매 2 내지 10 중량%로 조성된 레진프리믹스를 TiO₂ 차열재와 함께 3 내지 8 중량%의 물을 발포제로 하여 반응제인 폴리이소시아네이트와 반응시켜 무독성 발포 판재를 제조하는 단계;
   상기 발포 판재를 칩 형태로 파쇄하여 표면에 기포가 있는 발포 코어칩을 제조하는 단계; 및
   상기 발포 코어칩 표면에 OH-V가 300~350인 바이오 폴리올과 폴리이소시아네이트와 가교제와 대전방지제 혼합물을 코팅 및 가열하여 가교된 폴리우레탄 엘라스토머 비발포 코팅층을 형성하는 단계
   를 포함하는 친환경 인조잔디 충진용 탄성칩 제조 방법.
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4. 관능기가 2 내지 6인 전분당류 또는 전분당알콜류와 폴리이소시아네이트와 TiO₂ 차열재를 포함하고, 판재 파쇄로 제조되어 표면에 기포를 가지는 발포 코어칩과; 및
   상기 발포 코어 칩의 표면에 코팅된 OH-V가 300~350인 바이오 폴리올과 폴리이소시아네이트와 가교제 및 대전방지제로 이루어진 가교 비발포성 코팅층
   으로 이루어진 친환경 인조잔디 충진용 탄성칩.
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