KR102017339B1 - 인조잔디용 친환경 복합 충진층 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인조잔디용 친환경 복합 충진층에 관한 것으로, 그 구성은 소정의 탄성을 갖는 연질의 볼과 상기 연질의 볼에 대비하여 우수한 경도를 경질의 볼을 1 : 0.4 내지 2.4의 중량비율로 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것으로서,
탄성과 내구성이 우수한 연질의 볼과 경도가 우수하며 다공성을 확보한 경질의 볼을 혼합하여 연질 및 경질의 볼이 각각 가지고 있는 장·단점을 복합적으로 응용하여 더욱 기능적이고 효율적인 구장 환경을 확보할 수 있는 복합 충진층을 형성함으로, 이용자가 구장을 이용하기 적합한 탄성을 용이하게 확보하여 구장의 경기력 증진 및 이용자의 안전한 활동을 유도할 수 있는 효과가 있다.
또한, 연질의 볼의 탄성을 통해 경질의 볼이 충돌 파손되는 것을 방지하여 경질의 볼이 파손되어 발생할 소 있는 다양한 문제점을 해결하여 더욱 구장 이용자의 안전한 활동을 유도할 수 있는 효과가 있다.
또한, 연질의 볼과 경질의 볼이 갖는 항균성을 통해 구장에 존재하는 유해세균을 제거하여 구장을 인체에 무해한 환경으로 조정할 뿐만 아니라, 경질의 볼에 형성되는 다공을 통해 배수성 및 통풍성과 함께 복사열을 최소화하고 주변의 습도를 적합하게 조절할 수 있어 구장의 환경을 효과적으로 쾌적하게 조정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 연질의 볼은 수지 기반의 조성물이고 경질의 볼은 무기물 기반의 조성물로 각각의 볼은 서로 물성이 상이함으로 인해 열을 이용한 축출법으로 수지와 무기물의 명확한 분리가 가능하여 수지 및 무기물의 용이한 재활용을 유도할 수 있어 제품의 사용범용성을 강화할 수 있다.

Description

인조잔디용 친환경 복합 충진층{Eco-friendly composite filling layer for artificial turf}
본 발명은 인조잔디용 친환경 복합 충진층에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄성과 내구성이 우수한 연질의 볼과 경도가 우수하며 다공성을 확보한 경질의 볼을 혼합하여 연질 및 경질의 볼이 각각 가지고 있는 장·단점을 복합적으로 응용하여 더욱 기능적이고 효율적인 구장 환경을 확보할 수 있는 복합 충진층을 형성함으로, 이용자가 구장을 이용하기 적합한 탄성을 용이하게 확보하여 구장의 경기력 증진 및 이용자의 안전한 활동을 유도할 수 있는 인조잔디용 친환경 복합 충진층에 관한 것이다.
최근 초등학교나 중·고등학교 및 각 지자체 운동장에 사용 중 안전사고를 방지하고, 조경적 효과를 얻기 위해 인조잔디 구장을 시공하고 있다.
이러한, 인조 잔디 구장은 풀과 같은 형상의 모형 잔디와 탄성을 제공하기 위한 충진층으로 구성되는데, 상기 충진층은 운동장 사용자의 경기력을 향상시키고 넘어지는 충격을 용이하게 흡수하여 안전사고를 예방할 수 있도록 소정의 탄성을 갖도록 제작하게 된다.
하지만, 상기 충진층은 탄성의 확보를 위해 통상 수지 재질의 충진 칩으로 제작되는데, 이러한 충진층은 너무 탄성이 너무 우수하여 구장 사용자의 발목이 쉽게 접질리는 등의 안전사고가 빈번하게 발생할 뿐만 아니라, 직접적인 복사열에 따른 충진층의 떡짐현상과 경화 현상에 따른 분진화 등의 문제점이 있었다.
따라서 최근에는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 경질의 세라믹 소재의 칩을 이용하여 충진층을 형성 사용하였으나, 이러한 충진층은 세라믹 소재의 내구성 부족으로 인해 칩이 서로 간에 충돌 파손되는 경우가 빈번하게 발생하고, 이렇게 파손된 칩의 날카로운 부분은 구장 이용자의 피부나 인조잔디 파일을 손상시키는 원인이 될 뿐만 아니라, 칩이 파손되면서 비산되는 분진을 구장 이용자가 호흡을 통해 쉽게 흡입하게 되는 안전상의 문제점이 있었다.
따라서 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있는 인조잔디용 충진층의 개발이 절실히 필요한 실정이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 탄성과 내구성이 우수한 연질의 볼과 경도가 우수하며 다공성을 확보한 경질의 볼을 혼합하여 연질 및 경질의 볼이 각각 가지고 있는 장·단점을 복합적으로 응용하여 더욱 기능적이고 효율적인 구장 환경을 확보할 수 있는 복합 충진층을 형성함으로, 이용자가 구장을 이용하기 적합한 탄성을 용이하게 확보하여 구장의 경기력 증진 및 이용자의 안전한 활동을 유도할 수 있는 인조잔디용 친환경 복합 충진층을 제공함에 있다.
또한, 연질의 볼의 탄성을 통해 경질의 볼이 충돌 파손되는 것을 방지하여 경질의 볼이 파손되어 발생할 소 있는 다양한 문제점을 해결하여 더욱 구장 이용자의 안전한 활동을 유도할 수 있는 인조잔디용 친환경 복합 충진층을 제공함에 있다.
또한, 연질의 볼과 경질의 볼이 갖는 항균성을 통해 구장에 존재하는 유해세균을 제거하여 구장을 인체에 무해한 환경으로 조정할 뿐만 아니라, 경질의 볼에 형성되는 다공을 통해 배수성 및 통풍성과 함께 복사열을 최소화하고 주변의 습도를 적합하게 조절할 수 있어 구장의 환경을 효과적으로 쾌적하게 조정할 수 있는 인조잔디용 친환경 복합 충진층을 제공함에 있다.
또한, 연질의 볼은 수지 기반의 조성물이고 경질의 볼은 무기물 기반의 조성물로 각각의 볼은 서로 물성이 상이함으로 인해 열을 이용한 축출법으로 수지와 무기물의 명확한 분리가 가능하여 수지 및 무기물의 용이한 재활용을 유도할 수 있어 제품의 사용범용성을 강화할 수 있는 인조잔디용 친환경 복합 충진층을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인조잔디용 친환경 복합 충진층은 소정의 탄성을 갖는 연질의 볼과 상기 연질의 볼에 대비하여 우수한 경도를 경질의 볼을 1 : 0.4 내지 2.4의 중량비율로 혼합하여 이루어지되,
상기 복합 충진층의 PVB와 PVA와 SEBS와 TPU와 TPE와 SBR과 NBR에서 선택되는 어느 하나 또는 둘을 조합한 소재 40 내지 60 중량부와, 황토와 백토와 고령토와 칠보석 및 견운모 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘을 조합한 기능성 광물을 800 내지 1000 메쉬로 분쇄한 소재 25 내지 40 중량부를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
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이상에서와 같이 본 발명에 따른 인조잔디용 친환경 복합 충진층에 의하면, 탄성과 내구성이 우수한 연질의 볼과 경도가 우수하며 다공성을 확보한 경질의 볼을 혼합하여 연질 및 경질의 볼이 각각 가지고 있는 장·단점을 복합적으로 응용하여 더욱 기능적이고 효율적인 구장 환경을 확보할 수 있는 복합 충진층을 형성함으로, 이용자가 구장을 이용하기 적합한 탄성을 용이하게 확보하여 구장의 경기력 증진 및 이용자의 안전한 활동을 유도할 수 있는 효과가 있다.
또한, 연질의 볼의 탄성을 통해 경질의 볼이 충돌 파손되는 것을 방지하여 경질의 볼이 파손되어 발생할 소 있는 다양한 문제점을 해결하여 더욱 구장 이용자의 안전한 활동을 유도할 수 있는 효과가 있다.
또한, 연질의 볼과 경질의 볼이 갖는 항균성을 통해 구장에 존재하는 유해세균을 제거하여 구장을 인체에 무해한 환경으로 조정할 뿐만 아니라, 경질의 볼에 형성되는 다공을 통해 배수성 및 통풍성과 함께 복사열을 최소화하고 주변의 습도를 적합하게 조절할 수 있어 구장의 환경을 효과적으로 쾌적하게 조정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 연질의 볼은 수지 기반의 조성물이고 경질의 볼은 무기물 기반의 조성물로 각각의 볼은 서로 물성이 상이함으로 인해 열을 이용한 축출법으로 수지와 무기물의 명확한 분리가 가능하여 수지 및 무기물의 용이한 재활용을 유도할 수 있어 제품의 사용범용성을 강화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인조잔디용 친환경 복합 충진층을 도시한 도면
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인조잔디용 친환경 복합 충진층을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인조잔디용 친환경 복합 충진층을 도시한 도면이다.
상기 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 인조잔디용 친환경 복합 충진층(100)은 소정의 탄성을 갖는 연질의 볼(10)과 상기 연질의 볼(10)에 대비하여 우수한 경도를 경질의 볼(20)을 1 : 0.4 내지 2.4의 중량비율로 혼합하여 이루어지도록 한다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 인조잔디용 친환경 복합 충진층(100)은 우수한 탄성력을 갖는 연질의 볼(10)의 장점과 우수한 경도를 갖는 경질의 볼(20)의 장점을 융합하여 사용자가 이용하기 적합한 탄성을 갖는 구장을 제공하도록 한다.
여기서, 활동력이 작고 쉽게 넘어지는 유아나 어린이가 이용하는 구장은 넘어지는 이용자를 안정적으로 보호하기 위해 다소 높은 탄성이 요구되므로 경질의 볼(20)에 대비하여 연질의 볼(10) 함량을 높이고, 활동력이 크고 쉽게 넘어지지 않는 청소년이나 성인이 이용하는 구장은 활동성을 보장하기 위해 연질의 볼(10)에 대비하여 경질의 볼(20) 함량을 높이는 방식으로 이용자의 연령 및 성향 등을 고려하여 적합한 탄력을 갖는 복합 충진층(100)을 구축함이 바람직하다.
일 예로, 유아나 어린이가 이용하는 구장의 복합 충진층(100)은 연질의 볼(10)과 경질의 볼(20)을 6 : 4의 중량비율로 혼합하여 탄성력을 강화하고, 청소년이나 성인이 이용하는 구장의 복합 충진층(100)은 연질의 볼(10)과 경질의 볼(20)을 4 : 6의 중량비율로 혼합하여 경도를 강화하여 구장을 구축할 수 있다.
한편, 구장의 인조잔디 파일의 길이는 통상 35㎜, 55㎜, 60㎜, 62㎜, 65㎜로 제작되는 특성상, 인조잔디 파일의 길이가 두꺼울수록 포설되는 복합 충진층(100)의 포설량 또한 증대됨은 물론이다.
또한, 상기 연질의 볼(10)의 탄성을 통해 상기 경질의 볼(20)이 충돌 파손되는 것을 방지할 수 있어 종래에 경질의 세라믹 소재를 이용한 충진층이 갖는 고질적인 문제점을 해결할 수 있다.
한편, 상기 복합 충진층의 연질의 볼(10)은 혼합공정과, 압출공정 및 냉각공정을 통해 제작된다.
상기 혼합공정은 PVB(Poly vinyl butyral:폴리비닐부티랄)와 PVA(Polyvinyl alcohol:폴리비닐알코올)와 SEBS(Styrene ethylene butylene styrene)와 TPU(Thermoplastic Poly Urethane)와 TPE(Thermoplastic elastomer)와 SBR(Styrene Butadiene Rubber)과 NBR(Nitrile-butadiene rubber)에서 선택되는 어느 하나 또는 둘을 조합한 소재 40 내지 60 중량부와, 탄산칼슘과 황토와 백토와 고령토와 칠보석과 견운모 및 납석 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘을 조합한 기능성 광물을 800 내지 1000 메쉬로 분쇄한 소재 25 내지 40 중량부를 혼합하는 과정이다.
여기서, 상기 PVB와 PVA와 SEBS와 TPU와 TPE)와 SBR과 NBR은 상기 연질의 볼의 전체적인 몸체를 형성하는 것으로, 결합성이나 유연성 및 강인성이 우수한 PVB와 PVA를 주원료로 사용함이 좋다.
또한, 상기 기능성 광물로 사용되는 황토와 백토와 고령토와 칠보석과 견운모 및 납석은 기본적으로 연질의 볼의 비중을 높여 빗물에 연질의 볼이 유실되는 것을 방지하기 위한 목적과 함께 자체적으로 발산되는 원적외선 및 음이온을 통한 이로운 효과(항균이나 신체의 면역력 증대)를 기대할 수 있다.
더욱이, 상기 기능성 광물의 칠보석은 인체에 유해한 알칼리염을 중화시키는 기능이 있고, 제습 효과가 우수하며, 세라믹 고유의 특성인 원적외선 방사량이 92% 이상이고 원적외선 및 음이온 방사 거리가 매우 길어(대략 1086㎝) 상기에 언급한 효과를 매우 효율적으로 기대할 수 있다.
또한, 상기 소재의 물성을 조절하거나 용이한 제작을 위해 유착방지제나 유기안료 등과 같은 첨가제를 더 첨가할 수 있음은 물론이다.
상기 압출공정은 상기 혼합공정에서 혼합된 혼합소재를 고온에서 압출하면서 일정한 간격으로 절단하여 칩 형태의 모양으로 성형하는 과정이다.
상기 냉각공정은 상기 압출공정에서 압출 성형되는 칩을 냉각하여 연질의 볼(10)로 완성하는 과정이다.
한편, 상기 복합 충진층의 경질의 볼(20)은 제1혼합공정과, 제2혼합공정과, 성형공정 및 소성공정을 통해 제작된다.
상기 제1혼합공정은 제올라이트를 기반으로 보강제를 포함한 세라믹 소재를 800 내지 1000 메쉬로 분쇄하는 공정이다.
여기서, 상기 세라믹 소재는 제올라이트와 보강제가 8 : 1 내지 2 중량비율로 혼합되어 이루어지며, 상기 보강제로는 칠보석과 귀양석 중에서 어느 하나 또는 둘을 조합하여 사용한다.
상기 귀양석은 백색 귀양석과 적색 귀양석으로 구분되며 본 발명에서는 귀양석을 백색과 적색 귀양석을 1 : 1로 혼합된 것을 사용하는데, 그 이유는 백색 귀양석은 원적외선 방사율이 96%로 광석 중에서 가장 높고, 적색 귀양석은 음이온의 발생량이 최대 24,000개/cc로 토르말린 보다 10배 정도 높음으로 원적외선과 음이온의 효능을 모두 부여하기 위해 백색과 적색 귀양석을 혼합 사용한다.
여기서, 상기 칠보석은 상기에 설명한 바, 상세한 설명은 생략하도록 한다.
상기 제2혼합공정은 상기 세라믹 소재 88 내지 92 중량부와 목분 4 내지 8 중량부 및 천연 고화제 3 내지 5 중량부를 혼합 반죽하는 과정이다.
여기서, 상기 목분은 후설될 상기 소정공정에서 불에 타서 유실되면서 경질의 볼 표면에 자연스럽게 다공을 형성하는 목적으로 사용되며, 상기 천연 고화제는 세라믹 소재와 목분에 점착력을 부여하는 것으로 친환경 소재인 해초 알긴산이 사용되도록 한다.
한편, 상기 세라믹 소재와 목분이 서로 용이하게 점착 성형될 수 있도록 통상의 점토와 물을 상기 천연 고화제를 대신하거나 함께 첨가 사용할 수 있음은 물론이다.
상기 성형공정은 상기 제2혼합공정에서 혼합 반죽된 혼합소재를 칩 형태로 성형 가공하는 과정이다.
상기 소성공정은 상기 성형공정에서 성형된 칩을 소둔로에서 800 내지 1200℃에서 1 내지 4시간 동안 소성하여 내부에 다공(21)을 갖는 경질의 볼(20)로 제작하는 과정이다.
즉, 성형된 칩은 컨베이어를 통해 800 내지 1200℃의 소둔로로 서서히 통과시키면서 소성되는데, 이때 칩은 구워지면서 칩에 잔존하는 목분이 타서 소실되어 자연스럽게 칩의 표면에 목분으로 인한 다수의 다공이 형성된다.
따라서 상기와 같은 공정으로 제작되는 경질의 칩이 포함되는 복합 충진층(100)은 상기 경질의 칩(20) 상에 형성되는 다공(21)을 통해 우수한 배수성을 확보함과 동시에, 복사열을 최소화하며 습윤 조절과 함께 우수한 통풍성을 확보할 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 연질의 볼(10)과 경질의 볼(20)은 3nm 내지 5nm의 미립자 형태의 은(Ag)을 포함하는 과산화수소에 잠액시킨 후, 건조하여 상기 연질의 볼(10)과 경질의 볼(20) 표면에 은을 포함하는 은나노 코팅층(30)을 형성하는 코팅공정을 더 포함하여 상기 연질의 볼(10)과 경질의 볼(20)을 제작하도록 한다.
여기서, 미립자 형태의 은(이하, "은 나노"라 칭함)은 광촉매로 빛을 받으면 입자 표면에서 발생되는 강력한 산화물질(OH라디칼, 슈퍼옥사이드)이 생성되어 대기중의 유해물질을 무해한 물질로 분해하는 것으로, 순도 99.9%의 은을 사용한다. 또한, 은 나노는 유기물 분해효과에 의해 세균을 사멸시키는 살균 기능 외에 공기 중에 있는 악취 및 유해물질(예컨대 VOCs)을 제거하는 효능도 발휘된다.
상기와 같은 은 나노는 우수한 항균 및 살균력을 가지고 있으며, 인체에 유해하며 내성균이 발생할 우려가 있는 화학 성분(예들 들어, 유기금속제, 아닐리드계, 4급 암모늄계, 페놀계, 지방족 에스테르계, 구아니딘계의 화학성분 등)의 항균제에 대비하여 인체에 무해한 이점이 있다.
한편, 상기 은 나노는 과산화수소와 혼합된 상태에서 사용되므로, 양이온인 Ag＋은 과산화수소의 음이온을 가져오게 되면서 Ag＋이온 주위에 음이온이 많이 모여들면서 라디칼은 강력한 운동에너지를 갖게 된다.
따라서, 양이온인 Ag＋와 과산화수소의 음이온이 아주 빠른 속도로 움직이면서 주변 유해세균의 세포막을 파괴하여 살균한다.
통상 과산화수소와 아세트산은 유해세균을 살균하는 재료로 널리 쓰이는데 은 나노와 함께 사용되면, 보다 강력한 살균을 기대할 수 있으며, 과산화수소는 은 나노와 반응하여 자신은 최종적으로 물(H2O)과 산소(O2)로 분해되므로 전혀 환경을 오염시키지 않는다.
따라서, 상기 항균 및 탈취원료가 포함되어 제작되는 완제품인 상기 연질의 칩(10)과 경질의 칩(20)으로 구축되는 상기 복합 충진층(100)을 통해서 구장에 존재하는 유해세균 및 악취를 효과적으로 제거하여 구장을 무해하고 쾌적한 환경으로 조성할 수 있다.
상기와 같은 구성요소로 이루어지는 본 발명의 인조잔디용 친환경 복합 충진층(100)은 탄성과 내구성이 우수한 연질의 볼(10)과 경도가 우수하며 다공성을 확보한 경질의 볼(20)을 혼합하여 연질 및 경질의 볼(10,20)이 각각 가지고 있는 장·단점을 복합적으로 응용하여 더욱 기능적이고 효율적인 구장 환경을 확보할 수 있는 복합 충진층을 형성함으로, 이용자가 구장을 이용하기 적합한 탄성을 용이하게 확보하여 구장의 경기력 증진 및 이용자의 안전한 활동을 유도할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 연질의 볼(10)의 탄성을 통해 상기 경질의 볼(20)이 충돌 파손되는 것을 방지하여 상기 경질의 볼(20)이 파손되어 발생할 소 있는 다양한 문제점을 해결하여 더욱 구장 이용자의 안전한 활동을 유도할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 연질의 볼(10)과 경질의 볼(20)이 갖는 항균성을 통해 구장에 존재하는 유해세균을 제거하여 구장을 인체에 무해한 환경으로 조정할 뿐만 아니라, 상기 경질의 볼(20)에 형성되는 다공(21)을 통해 배수성과 함께 주변의 습도를 적합하게 조절할 수 있어 구장의 환경을 효과적으로 쾌적하게 조정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 연질의 볼(10)은 수지 기반의 조성물이고 상기 경질의 볼(20)은 무기물 기반의 조성물로 각각의 상기 볼(10,20)은 서로 물성이 상이함으로 인해 열을 이용한 축출법으로 수지와 무기물의 명확한 분리가 가능하여 수지 및 무기물의 용이한 재활용을 유도할 수 있어 제품의 사용범용성을 강화할 수 있다.
특히, 상기 경질의 볼(20)로부터 수집되는 무기물은 수질을 정화하거나 토양을 개량하는 용도료 재활용될 수 있어 더욱 효과적이고 친환경적인 재활용을 기대할 수 있음은 물론이다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것으로 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위 내로 정해지는 것이 아니라 후술되는 청구범위와 이의 기술적 사상에 의해 한정될 것이다.
10. 연질의 볼
20. 경질의 볼
21. 다공
30. 은나노 코팅층
100. 인조잔디용 친환경 복합 충진층

Claims (4)

  1. 소정의 탄성을 갖는 연질의 볼(10)과 상기 연질의 볼(10)에 대비하여 우수한 경도를 경질의 볼(20)을 1 : 0.4 내지 2.4의 중량비율로 혼합하여 이루어지되,
    복합 충진층의 연질의 볼(10)은 PVB(Poly vinyl butyral:폴리비닐부티랄)와 PVA(Polyvinyl alcohol:폴리비닐알코올)와 SEBS(Styrene ethylene butylene styrene)와 TPU(Thermoplastic Poly Urethane)와 TPE(Thermoplastic elastomer)와 SBR(Styrene Butadiene Rubber)과 NBR(Nitrile-butadiene rubber)에서 선택되는 어느 하나 또는 둘을 조합한 소재 40 내지 60 중량부와, 황토와 백토와 고령토와 칠보석 및 견운모 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘을 조합한 기능성 광물을 800 내지 1000 메쉬로 분쇄한 소재 25 내지 40 중량부를 혼합하여 이루어지며,
    복합 충진층의 경질의 볼(20)은 제올라이트와 보강제가 8 : 1 내지 2 중량비율로 혼합된 세라믹 소재 88 내지 92 중량부와 목분 4 내지 8 중량부 및 천연고화제 3 내지 5 중량부를 혼합되어 이루어지되, 상기 세라믹 소재는 800 내지 1000 메쉬로 분쇄되며, 상기 보강제로는 칠보석이 사용되며, 상기 천연고화제로는 해초 알긴산이 사용되는 것을 특징으로 하는 인조잔디용 친환경 복합 충진층.
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