KR102018068B1 - 인조잔디용 하이브리드 충진재의 제조 방법과 그를 이용해 제조된 인조잔디용 하이브리드 충진재 및 설치 방법 - Google Patents

인조잔디용 하이브리드 충진재의 제조 방법과 그를 이용해 제조된 인조잔디용 하이브리드 충진재 및 설치 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인조잔디용 하이브리드 충진재의 제조 방법과 그를 이용해 제조된 인조잔디용 하이브리드 충진재 및 설치 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 실리콘 10 내지 15 중량 %, 스타일렌-부타디엔 공중합체(Styrene butadiene copolymer) 10 내지 15 중량 %, 폴리에스테르 5 내지 10 중량 %, 파라핀계 또는 파라핀 나프텐계 미네랄오일 10 내지 30 중량 %, 탈크 또는 탄산칼슘 30 내지 50 중량 %, 무기안료 0.01 내지 0.5 중량 %의 조성물에 원적외선과 음이온을 방사하는 규장암 가루, 백토 가루와 목초액 추출물을 2 내지 10 중량 %를 첨가하여 생성된 충진재 칩 조성물을 입도가 1.4 mm 내지 3.35 mm 사이에서 커팅하여 형성된 충진재 칩(Pf)을 인조잔디층(140)의 상부에 도포하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 기존 SEBS(Styrene Ethylene Butylene Styrene) 및 EPDM 고무(Ethylene Propylene Diene Monomer rubber) 재질의 인조잔디 충진재 및 EPDM 인조잔디충진재의 결점을 보완한 인조잔디용 하이브리드 충진재이며, 실리콘의 성분의 특성상 기존 SEBS, EPDM 고무보다 내구성과 내열성, 내마모성에 강하며 특히 실리콘은 유아 젖꼭지에도 사용될 만큼 인체에 무해하며 환경호르몬에서 해방되는 친환경 충진재를 활용하여 기존 SEBS 인조잔디 충진칩, EPDM 고무 인조잔디 충진 칩의 단점인 뭉침현상, 부스러짐 현상, 고무제품과 파라핀계 오일의 배합으로 태양열과 자외선에 노출로 빠른 노후화 현상으로 인한 악취 등의 문제점을 보완하고, 유지 관리비 절감할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

인조잔디용 하이브리드 충진재의 제조 방법과 그를 이용해 제조된 인조잔디용 하이브리드 충진재 및 설치 방법{Manufacturing method of hybrid filler for artificial turf and hybrid filler for artificial turf using the same, installation method for the same}
본 발명은 인조잔디용 하이브리드 충진재의 제조 방법과 그를 이용해 제조된 인조잔디용 하이브리드 충진재 및 설치 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 기존 SEBS(Styrene Ethylene Butylene Styrene) 및 EPDM 고무(Ethylene Propylene Diene Monomer rubber) 재질의 인조잔디 충진재 및 EPDM 인조잔디충진재의 결점을 보완한 인조잔디용 하이브리드 충진재이며, 실리콘의 성분의 특성상 기존 SEBS, EPDM 고무보다 내구성과 내열성, 내마모성에 강하며 특히 실리콘은 유아 젖꼭지에도 사용될 만큼 인체에 무해하며 환경호르몬에서 해방되는 친환경 충진재를 활용하여 기존 SEBS 인조잔디 충진칩, EPDM 고무 인조잔디 충진 칩의 단점인 뭉침현상, 부스러짐 현상, 고무제품과 파라핀계 오일의 배합으로 태양열과 자외선에 노출로 빠른 노후화 현상으로 인한 악취 등의 문제점을 보완하고, 유지 관리비를 절감하도록 하기 위한 인조잔디용 하이브리드 충진재의 제조 방법과 그를 이용해 제조된 인조잔디용 하이브리드 충진재 및 설치 방법에 관한 것이다.
종래의 실내 또는 실외에서 자연잔디의 대체용으로 사용되던 인조잔디 충진칩 사용이 유아나 어린이들의 야외 활동을 위한 장소에 권장되면서, 학교나 아파트 단지 등에도 설치되는 사례가 증가하고 있다.
그러나 종래의 인조잔디 충진칩은 인조잔디를 설치한 운동장의 형태를 오래도록 유지하기가 어려운 문제점이 발생한다. 또한, 종래의 인조잔디 충진칩을 위한 충진재로 사용되던 고무칩은 태양광 등에 의하여 녹아서 뭉침 현상과 겨울철 차가운 기온에 딱딱해져서 부서지고 으스러지는 현상이 발생하는 한계점이 있어 왔다.
이에 따라 인조잔디 충진재 분말이 바닥에 쌓여 있다가 주위로 날리면서, 유아나 어린이들의 운동장을 사용하는 사람들의 기관지로 호흡되어, 건강을 손상시키는 문제점이 있다.
대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1306758호 "인조잔디 및 발포타입 충진제를 이용한 인조잔디 구조물, 인조잔디 및 발포타입 충진제를 이용한 인조잔디 구조물 제조 방법"
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존 인조잔디충진재의 노후화되어 발생되는 악취를 해결하고 기존 인조잔디 충진재의 뭉침 현상 및 부스러짐 현상, 그리고 고무원료 사용시의 나타나는 알러지 등의 문제점을 해결할 수 있는 친환경 충진칩으로 실리콘과 목초액을 활용함으로써, 신체 활성화를 극대화하도록 하기 위한 인조잔디용 하이브리드 충진재의 제조 방법과 그를 이용해 제조된 인조잔디용 하이브리드 충진재 및 설치 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명에 따른 인조잔디 충진재를 사용함으로써, 인조잔디가 종래의 기술에 비해 안정적으로 유지될 수 있도록 하기 위한 인조잔디용 하이브리드 충진재의 제조 방법과 그를 이용해 제조된 인조잔디용 하이브리드 충진재 및 설치 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 충진층을 이루는 충진재 칩에 화학적 냄새의 탈취 제거를 위한 소나무 또는 참나무에서 나오는 목초액 성분과 신체의 활성화를 위한 원적외선을 방사하는 규장암과 백토를 활용함으로써, 탈취 및 신체의 활성화를 보조하도록 하기 위한 인조잔디용 하이브리드 충진재의 제조 방법과 그를 이용해 제조된 인조잔디용 하이브리드 충진재 및 설치 방법을 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 재한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 인조잔디용 하이브리드 충진재는, 실리콘 10 내지 15 중량 %, 스타일렌-부타디엔 공중합체(Styrene butadiene copolymer) 10 내지 15 중량 %, 폴리에스테르 5 내지 10 중량 %, 파라핀계 또는 파라핀 나프텐계 미네랄오일 10 내지 30 중량 %, 탈크 또는 탄산칼슘 30 내지 50 중량 %, 무기안료 0.01 내지 0.5 중량 %의 조성물에 원적외선과 음이온을 방사하는 규장암 가루, 백토 가루와 목초액 추출물을 2 내지 10 중량 %를 첨가하여 생성된 충진재 칩 조성물을 입도가 1.4 mm 내지 3.35 mm 사이에서 커팅하여 형성된 충진재 칩(Pf)을 인조잔디층(140)의 상부에 도포하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 목초액 추출물은, 참나무 목초액 또는 소나무 목초액을 진공회전증발 농축기를 이용하여 감압 농축하여 참나무 목초액 추출물 또는 소나무 목초액 추출물을 각각 수득하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서, 참나무 목초액 및 소나무 목초액의 감압 농축시 온도는 24 내지 38℃ 내로 설정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서, 규장암 가루, 백토 가루, 소나무 또는 참나무 목초액 추출물의 중량 조성비는 1:1:1인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서, 인조잔디용 하이브리드 충진재로 이루어진 하이브리드 충진층(150)의 상부로는 코코넛 껍질 섬유층이 도포되어 형성되는 강성 보강층(160)이 추가로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 인조잔디용 하이브리드 충진재의 제조 방법과 그를 이용해 제조된 인조잔디용 하이브리드 충진재 및 설치 방법은, 인조잔디 충진재를 이용한 인조잔디층에 비나 습기 대기온도 등으로 인해 서로 뭉쳐져 떡짐현상 부스러짐 현상이 방지될 뿐만 아니라, 실리콘의 특성상 영유아의 ◎꼭지에 사용하는 만큼 환경 호르몬 발생의 염려가 전혀없어서 친환경적일 뿐만 아니라, 내구성, 내열성, 내마모성, 탄성 등과 같은 물리적 성질이 기존 고무 충진칩에 비해 월등히 높아 충격 반발력을 극대화하여 충격에 의한 외상을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 인조잔디용 하이브리드 충진재의 제조 방법과 그를 이용해 제조된 인조잔디용 하이브리드 충진재 및 설치 방법은, 안정적으로 형태를 유지될 수 있어 분진이 발생하지 않을 뿐만 아니라 유지관리비가 효과적으로 관리될 수 있는 장점을 제공한다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 인조잔디용 하이브리드 충진재의 제조 방법과 그를 이용해 제조된 인조잔디용 하이브리드 충진재 및 설치 방법은, 충진층을 이루는 충진재 칩에 화학적 냄새의 탈취를 위한 소나무와 참나무에서 추출한 목초액 성분으로 신체의 활성화를 위한 원적외선을 방사하는 규장암과 백토를 활용함으로써, 탈취 및 신체의 활성화를 보조하는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인조잔디용 하이브리드 충진재의 설치 방법을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인조잔디용 하이브리드 충진재가 설치되는 인조잔디 구조물(100)을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인조잔디용 하이브리드 충진재가 설치되는 인조잔디 구조물(100)을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2 및 도 3에서의 배수층(120)의 구조를 보다 구체적으로 살펴보기 위한 실제 제작된 상태를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인조잔디용 하이브리드 충진재의 설치 방법을 나타내는 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인조잔디용 하이브리드 충진재가 설치되는 인조잔디 구조물(100)을 나타내는 도면이다. 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인조잔디용 하이브리드 충진재가 설치되는 인조잔디 구조물(100)을 나타내는 도면이다. 도 4는 도 2 및 도 3에서의 배수층(120)의 구조를 보다 구체적으로 살펴보기 위한 실제 제작된 상태를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 인조잔디용 하이브리드 충진재의 설치 방법은, 인조잔디 식재층(110), 배수층(120), 미립 투수층(130), 그리고 인조잔디층(140)이 순차적으로 적층하여 인조잔디 구조물을 형성하는 과정(S100), 실리콘 10 내지 15 중량 %, 스타일렌-부타디엔 공중합체(Styrene butadiene copolymer) 10 내지 15 중량 %, 폴리에스테르 5 내지 10 중량 %, 파라핀계 또는 파라핀 나프텐계 미네랄오일 10 내지 30 중량 %, 탈크 또는 탄산칼슘 30 내지 50 중량 %, 무기안료 0.01 내지 0.5 중량 %의 조성물에 원적외선과 음이온을 방사하는 규장암 가루, 백토 가루와 목초액 추출물을 2 내지 10 중량 %를 첨가하여 생성된 충진재 칩 조성물을 입도가 1.4 mm 내지 3.35 mm 사이에서 커팅하여 형성된 충진재 칩(Pf)을 인조잔디층(140)의 상부에 도포하여 하이브리드 충진층(150)을 형성하는 고정(S200), 하이브리드 충진층(150) 상부로 강성 보강층(160)을 형성하는 과정(S300)을 포함할 수 있다.
먼저, 단계(S100)에 대해서 살펴보면, 인조잔디 충진재가 사용되는 인조잔디 구조물(100)은 인조잔디 식재층(110), 배수층(120), 미립 투수층(130), 그리고 인조잔디층(140)이 순차적으로 적층되는데, 인조잔디 식재층(110)은 콘크리트 소재 또는 우레탄 소재로 형성되며, 상부면은 배수층(120)이 형성되기 위해 압축강도(fc)가 17.5 N/mm2이상으로 형성되는 것이 바람직하다.
배수층(120)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 제 1 응집단(121), 제 2 응집단(122), 미립 투수층 고정단(123)으로 구분된 영역으로 형성된다. 제 1 응집단(121)은 상부로 갈수록 직경이 감소하며 상부면은 닫히고 하부면은 열린 구조의 원통 형상으로 형성된 다수개의 객체로 형성된다. 그리고 제 1 응집단(121)을 이루는 각 객체의 상부면은 미립 투수층(130)의 바닥면과 맞닿은 구조로 상부면 또는 하부면에서 보았을 경우 격자 무늬 형상으로 다수개가 형성된다.
제 2 응집단(122)은 제 2 응집단(121) 보다 직경이 작으며 상부면은 닫히고 하부면은 열린 구조의 원통 형상으로 형성되며, 제 2 응집단(122)을 이루는 각 객체의 상부면은 미립 투수층(130)의 바닥면과 이격된 형태로 형성된다. 또한, 제 2 응집단(122)을 이루는 각 객체는 제 1 응집단(121)을 이루는 객체와 평면 상에서 엇갈린 형태의 격자 무늬 형상으로 다수개가 형성된다.
미립 투수층 고정단(123)은 제 1 응집단(121)을 이루는 각 객체와 제 2 응집단(122)을 이루는 각 객체 사이의 공간을 의미하며, 미립 투수층(130)을 이루는 미립자가 침투하여 배수층(120) 상에 미립 투수층(130)이 안정적으로 형성되도록 하는 역할을 한다. 또한 제 2 응집단(122)의 각 객체가 형성된 공간 중 미리 설정된 개수에는 객체가 아닌 단순한 타공 영역(B)으로 형성됨으로써, 미립 투수층(130)으로부터 전달받은 액체에 대한 배수를 원활하게 하는 것이 바람직하다.
한편 상술한 구조를 갖는 배수층(120) 자체의 프레임은 탄성력을 부여하기 위한 구조로 플라스틱 소재로 형성되며, 내부에 10 mm 이상의 실리콘칩 또는 고무칩이 혼합되어 형성됨으로써, 탄성력을 향상시킨다.
미립 투수층(130)은 500 내지 700 미크론(micron) 크기의 미립자로 형성되며, 샌드 알갱이, 소일 알갱이, 황토 알갱이 및/또는 세라믹칩으로 형성되는 것이 바람직하다.
인조잔디층(140)은 하부면이 섬유질 시트로 형성되며, 섬유질 시트를 이루는 가닥 사이에 직렬로 규칙하게 절삭된 절삭면 사이에 인조잔디잎을 삽입시켜 묶는 구조로 형성됨으로써, 인조잔디잎의 이탈을 방지하며, 섬유질에 의한 충격완화로 잔디잎의 손상을 방지한다. 인조잔디잎은 직경 10 mm 내지 15 mm 길이로 이루어져서 섬유질 시트 표면에 체결되는 구조로 형성된다.
다음으로, 단계(S100)에 대해서 살펴보면, 인조잔디층(140) 상부면으로는 충진제 칩(Pf)이 포설되어 불규칙한 유동층으로 형성된 하이브리드 충진층(150)이 추가적으로 형성된다.
하이브리드 충진층(150)은 실리콘 10 내지 15 중량 %, 스타일렌-부타디엔 공중합체(Styrene butadiene copolymer) 10 내지 15 중량 %, 폴리에스테르 5 내지 10 중량 %, 파라핀계 또는 파라핀 나프텐계 미네랄오일 10 내지 30 중량 %, 탈크 또는 탄산칼슘 30 내지 50 중량 %, 무기안료 0.01 내지 0.5 중량 %의 조성물에 원적외선과 음이온을 방사하는 규장암 가루, 백토 가루와 목초액 추출물을 2 내지 10 중량 %를 첨가하여 생성된 충진재 칩 조성물을 입도가 1.4 mm 내지 3.35 mm 사이에서 커팅하여 형성된 충진재 칩(Pf)을 인조잔디층(140)의 상부에 도포하여 형성된다. 여기서 충진제 칩 조성물 원료를 이루는 규장암 가루, 백토 가루, 소나무 또는 참나무 목초액 추출물의 중량 조성비는 1:1:1인 것이 바람직하다.
본 발명에서 실리콘은 비닐기 함량이 12 내지 15 mol%이고 32℃ 점도가 12,000,000 내지 15,000,000 센티포이즈인 고비닐 함량의 메틸비닐 생고무 20 내지 30 중량 %와, 비닐기 함량이 0.5 내지 2 mol%이고 32℃ 점도가 2,000,000 내지 15,000,000 센티포이즈인 저비닐 함량의 메틸비닐 생고무 30 내지 40 중량 %와, 분자내 양 말단에 하이드록시기를 가지며 32 ℃ 점도가 2,000,000 내지 15,000,000 센티포이즈인 메틸 또는 메틸비닐 생고무 40 내지 50 중량 %로 이루어진 전체 생고무 혼합물 100 중량부에 대하여, 비닐알콕시실란 2 내지 5 중량부와, 가공조제 1 내지 5 중량부, 이형제로서 유기지방산의 금속염 0.2 내지 0.3 중량부, 및 알킬 또는 아실계 유기 과산화물 0.2 내지 0.3 중량부, 보강성 충전제로서 입자경이 0.4 내지 0.7 mm 범위이고, 비표면적(BET 방법)이 200 내지 250 m2/g 인 것으로 습식 실리카 또는 연무질 실리카 중에서 선택된 무정형 합성 실리카 10 내지 20 중량부, 그리고 후술하는 충격 보강제를 10 내지 15 중량부를 포함하는 열경화형 실리콘 고무 조성물을 활용함으로써, 통상의 실리콘 고무 조성물에 비닐 함량이 서로 다른 저비닐 함량의 메틸비닐 생고무와 고비닐 함량의 메틸비닐 생고무 및 분자의 양 말단에 하이드록시기를 가지는 메틸 또는 메틸비닐 생고무가 특정 함량비로 포함된 전체 생고무 혼합물을 사용하고, 분자 내에 비닐기와 알콕시기를 동시에 포함하는 비닐알콕시실란을 물성 보강제로 첨가함으로써, 일반적인 범용 실리콘 고무에서의 취약한 인열강도 및 신율을 보강할 수 있어 고인열강도, 고신율 등의 우수한 기계적 물성과 용이한 작업성을 지닐 수 있다.
여기서 참나무 목초액(oak vinegar) 추출물은 방충 또는 살충용, 그리고 냄새 제거제로 활용될 수 있으며, 참나무 목초액 추출물은 직접 제조하여 사용할 수 있고, 구입하여 사용할 수 있으나 이에 한정하지는 않는다. 또한, 참나무 목초액(oak vinegar) 추출물뿐만 아니라, 소나무의 목초액 또는 송진액을 이용해도 동일한 작용을 나타낸다.
이와 같이 정제된 참나무 목초액 또는 소나무 목초액을 진공회전증발 농축기(EYELA, Japan.)를 이용하여 감압 농축하여 참나무 목초액 또는 소나무 목초액 추출물을 수득할 수 있다. 참나무 목초액 또는 소나무 목초액의 감압 농축시 온도는 24 내지 38℃ 이고, 바람직하게는 27 내지 32℃의 온도에서 감압 농축할 수 있으나 이에 한정하지는 않는다.
한편, 하이브리드 충진층(150)을 이루는 충진제 칩(Pf)에 화학적 냄새의 탈취를 위한 숯 가루와 신체의 활성화를 위한 원적외선을 방사하는 규장암 가루, 백토 가루를 활용한다.
상기 규장암은 원적외선을 다량 방사하는 규산염 광물의 일종으로 활성산소 수용량 측면에서 일반 항상화제보다 약 125배 높게 나타나고 활성산소 측면에서 보면 약 8.5배 높게 나타나는데 이는 유해한 활성산소를 건강한 산소로 되돌려 주는 능력이 8.5배 이상임을 말한다.
상기 백토 또한 원적외선이 다량 방사되는 것으로 알려져 있으며 단순이 흙의 범주를 넘어 각종 건강요법의 재료로 활용되고 있 한의학에서는 백악(불로달군 것)이라 하여 오랫동안 무병장수의 흙으로 많이 이용되어 왔다.
따라서 원적외선이 다량 방사되는 규장암 가루와 백토 가루는 면역세포의 세포막 파괴를 막아주고 면역세포의 기능상실 예방, 면역체계를 정상적으로 작동할 수 있도록 만들어 주는 효과가 뛰어나다.
이러한 조성을 갖는 충진제 칩(Pf)은 개/cm2 당 82개 이상의 음이온이 발생한 것이 종래의 충진제 칩(Pc)이 동일한 조건에서 보통 75개 이하로 발생하는 것과는 대조적이라는 것이 시험적으로 나타났다. 이때의 시험방법은 KCL-FIR-1042: 2011에 의하며, 측정환경은 온도(21±3), 상대습도(55±15)% R.H., 그리고 측정장치 상에서의 입자는 0.002 μm 이상, 유량 60 L/min, 최소분해능은 5개/cm2인 상태에서 시험하였다. 또한, 원적외선 방사에너지도 8 내지 10 wavelength 영역에서 종래의 기술에 따른 충진제 칩에 비해 5W/m2 이상 높은 것으로 시험적으로 나타났다.
하이브리드 충진층(150)을 이루는 충진제 칩(Pf)은 표면조도(surface roughness)인 Rmax가 1μ 내지 5μ 사이의 값을 갖으므로, 인조잔디층(140)에 비나 습기 등으로 인한 평균습도가 95% 이상에서도 서로 뭉쳐져서 일반 충진제 보다 이탈이 방지되는 씻김 방지구조를 제공한다.
또한, 하이브리드 충진층(150)을 이루는 충진제 칩은 1m2당 10 내지 13kg를 포설한 경우 비중이 평균 1.45에 해당하여, 공 등으로 인한 외력으로 충격시 반발력을 극대화 시킴으로써, 가볍고도 응집되는 성질로 인조잔디 매트로 인한 화상과 같은 외상을 방지하는 효과를 제공한다.
실리콘 10 내지 15 중량 %를 사용함으로써, 섬유질 시트로 형성되는 인조잔디층(140)과 열처리를 통한 접착 결합이 될 수 있으며, 인조잔디층(140)에 대해서 하이브리드 충진층(150)의 접착 결합에 따라 섬유질 시트의 고유의 느낌을 해치지 않으면서도, 인조잔디층(140) 하부의 미립 투수층(130)로 물이 많이 스며들지 못하도록 하는 방수기능과 함께, 인조잔디 식재층(110)으로 스며든 수분의 배수층(120), 미립 투수층(130)을 거쳐 배출 기능을 부여할 수 있다.
이는 인조잔디 식재층(110)의 재질에 형성되는 우레탄 자체의 삼투압 현상을 이용하는 것으로, 우레탄 자체의 미세한 공극에 의해, 액체의 투과는 막고, 기체는 통과시킬 수 있는 성질을 이용함으로써, 가능하다.
여기서, 충진제 칩(Pf)의 외피면은 원적외선 방사층을 포함할 수 있으며, 원적외선 방사층은 열전도성 조성물을 이용해 코팅할 수 있다.
열전도성 조성물은 제 1 중량비율(A')에 따른 PLA, 제 2 중량비율(B')에 따른 PCM 캡슐 파우더(Phase Change Material Micro-capsule Powder), 제 3 중량비율(C')에 따른 황토, 제 4 중량비율(D')에 따른 갯벌 흙(머드), 제 5 중량비율(E')에 따른 각섬석분말, 제 6 중량비율(F')에 따른 색상을 갖는 광석분말, 제 7 중량비율(G')에 따른 충격 보강제를 포함하며, 선택적으로 색상을 갖는 광석분말은 원하는 색상을 갖는 것을 활용할 수 있다.
여기서, 제 1 내지 제 7 설정비율(A', B', C', D', E', F' G')은 하기의 [표 1]에 따른 시험결과에 따라 3 내지 4 : 3 내지 4 : 0.2 내지 0.3 : 0.1 내지 0.2 : 0.3 내지 0.4 : 0.5 내지 0.6 : 1로 형성되는 것이 열전도율 효율상 바람직하며, 3 : 3 : 0.2 : 0.1 : 0.3 : 0.5 : 1인 경우의 열전도율을 정량적 수치 "1"을 기준으로 나머지에 대한 상대적 수치를 나타낸 것으로 실험예의 일부를 표에 기재하였으나, 다른 실험예에서도 3 내지 4 : 3 내지 4 : 0.2 내지 0.3 : 0.1 내지 0.2 : 0.3 내지 0.4 : 0.5 내지 0.6 : 1로 형성되는 것이 열전도율이 효율적인 것으로 나타났다.
실험예 A' B' C' D' E' F' G' 열전도율
1 3 3 0.2 0.1 0.3 0.5 1 1
2 4 4 0.3 0.2 0.4 0.6 1 1.23
3 2 2 0.2 0.1 0.3 0.5 1 0.76
4 5 5 0.3 0.2 0.4 0.6 1 0.80
5 3 2 0.2 0.1 0.3 0.5 1 0.75
6 4 3 0.4 0.3 0.5 0.6 1 0.65
7 4 5 0.2 0.1 0.2 0.6 1 0.72
상기 중량비율에 따른 열전도성 조성물을 복합플라스틱 레진을 형성하고, 형성된 복합플라스틱 레진을 충진제 칩(Pf)의 외피면을 코팅함으로써 사용할 수 있다.
여기서, PLA(PolyLactic Acid)는 옥수수 전분을 주원료로 한 천연 식물계 원료로, 합성수지(PC, ABS 등)를 포함하지 않고 자연 조건 하에서 100% 분해된다.
또한, 다이옥신 등의 유해물질 발생 및 기타 환경오염을 방지할 수 있다. PLA(PolyLactic Acid)는 사출 및 압출 플라스틱에 대한 대체가 가능하며, 범용적인 물적 특성을 가진 획기적 친환경 수지로 모든 범위의 플라스틱(Plastic) 제품화가 가능하다. 한편, PLA(PolyLactic Acid)는 결정성, 자연순환형, 생체적합, CO2 저감 등에 대한 특성을 갖으며, PLA(PolyLactic Acid)는 식물계 원료로 제품의 자연적 분해가 가능한 친환경 소재이다. 보다 구체적으로, 식물계 원료, 젖산, 고분자, 레진(Resin), 제품, 분해의 싸이클 프로세스(Cycle Process)에 의해 자연적 분해가 가능한 특성을 갖는다.
한편, PCM 캡슐 파우더는 상전이 물질로, 고체, 용융, 열에너지 흡수, 액체, 응결, 열에너지 방출, 고체로 반복적으로 변하는 재질로 형성된다. 한편, 본 발명에서의 PCM 캡슐 파우더는 상변화물질로, 사이즈 3/1000 내지 4/1000mm(3 내지 4㎛)의 직경을 갖고, 이온반발성, 음이온수지, 대류, 열분산/확산을 통해 인조잔디층(140) 사이에 도포되어 열분산 효과에 의해 인조잔디의 사용시의 열화상 문제를 해결하는 기능을 수행할 수 있다.
그 밖의 황토, 갯벌 흙(머드), 각섬석분말은 원적외선 방사 코팅층의 기능을 수행하기 위해 추가되며, 색상을 가는 광석분말은 충진제 칩(Pf)의 색상을 결정하기 위해 형성된다.
한편, 열전도성 조성물의 PLA의 충격강도를 향상시키기 위하여, 충격 보강제를 포함할 수 있다.
충격 보강제로는 PLA와 친화력을 가지는 충격보강제로서, 코어-쉘 타입의 공중합체, 사슬 형태의 보강제 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.
코어-쉘 타입의 공중합체는 고무의 코어 구조에 불포화 단량체가 그라프트되어 딱딱한 쉘을 형성함으로써, 코어-쉘 구조를 갖는 것으로, 디엔계 고무, 아크릴레이트계 고무 및 실리콘계 고무 단량체가 중합된 고무 중합체에, 스티렌, 알킬 또는 할로겐 치환 스티렌, (메트)아크릴로니트릴, 메타크릴산 에스테르류, 메타크릴산 알킬에스테르류, 무수물, 및 알킬 또는 페닐 핵치환 말레이미드로 이루어진 군으로부터 선택된 불포화 단량체가 그라프팅되어 형성된 코어-쉘 타입의 공중합체이다.
이때, 고무는 탄소수 4 내지 6의 디엔계 고무, 아크릴레이트계 고무, 및 실리콘계 고무의 단량체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 고무 단량체를 중합하여 제조된 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 디엔계 고무로는 부타디엔고무, 아크릴 고무, 에틸렌/프로필렌 고무, 스티렌/부타디엔 고무, 아크릴로니트릴/부타디엔 고무, 이소프렌 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔의 삼원공중합체(EPDM) 등을 사용할 수 있다.
그리고, 아크릴레이트계 고무로는 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, n-프로필아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 헥실메타크릴레이트, 또는 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트 등의 아크릴레이트 단량체를 사용할 수 있으며, 이때 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트 또는 1,4-부틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 알릴(메타)아크릴레이트, 또는 트리알릴시아누레이트 등의 경화제를 사용할 수 있다.
여기서, 실리콘계 고무는 실록산으로부터 제조되는 것으로, 디메틸실록산, 헥사메틸시클로트리실록산, 옥타메틸시클로테트라실록산, 데카메틸시클로펜타실록산, 도데카메틸시클로헥사실록산, 트리메틸트리페닐시클로트리실록산, 테트라메틸테트라페닐시클로테트로실록산, 및 옥타페닐시클로테트라실록산 등 중 1종 이상을 선택하여 실리콘계고무를 제조할 수 있으며, 이때 트리메톡시메틸실란, 트리에톡시페닐실란, 테트라메톡시실란, 또는 테트라에톡시실란 등의 경화제를 사용할 수 있다.
이러한 고무 중에서도 실리콘계 고무를 사용하거나 실리콘계 고무와 아크릴레이트계 고무를 혼용하여 사용하는 것이 구조적 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한 고무는 고무 평균 입경이 0.1 내지 0.2㎛인 것이 내충격성과 착색성 발런스 유지에 효과적이다.
이러한, 열전도성 조성물은 하이브리드 충진층(150)을 구성하는 충진제 칩(Pf)의 외피에 원적외선 방사층을 증착법으로 증착하는 방식으로 코팅층을 형성할 수 있다.
마지막으로, 단계(S300)에 대해서 살펴보면, 강성 보강층(160)으로 코코넛 껍질 섬유층을 하이브리드 충진층(150) 상부에 형성한다. 보다 구체적으로, 충진제 칩(Pf)으로 이루어진 하이브리드 충진층(150)에 대한 강성을 보충하여 단계(S100)에서 형성된 인조잔디층(140)에서의 절삭면 사이로 인조잔디잎의 활착을 고정시키기 위해 하이브리드 충진층(150) 상단에 코코넛 껍질에서 발생하는 머리카락 같은 미세한 섬유를 가로 세로로 교차지게 천연 접착제로 부착하는 추가 구성을 형성할 수 있다. 코코넛 껍질 섬유는 일종의 보강재 역할을 하여 하이브리드 충진층(150)의 강성을 높이게 되며, 코코넛 껍질 섬유는 식재 후 대략 1 년 경과하면 자연 분해되어 없어지도록 굵기가 10 내지 20μm, 평균폭이 16 μm, 평균섬도 2.2, 평균길이 30mm인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 코코넛 껍질 섬유와 충진제 칩(Pf)으로 형성되는 하이브리드 충진층(150)이 뭉치지 않으며, 충진제 칩(Pf)에 의해 코코넛 껍질 섬유가 서로 굳어 뒤얽히지 않고 느슨한 코코넛 껍질 섬유상으로 충진제 칩(Pf)이 응집하고, 이 의미에서 삼차원으로 뒤얽힌 섬유체로 형성된다.
즉, 각각의 충진제 칩(Pf)이 집합된 덩어리로 형성된 하이브리드 충진층(150)은 집합된 충진제 칩(Pf) 간의 밀착성이 없도록 형성되는 것이 바람직하다. 하이브리드 충진층(150)을 이루는 충진제 칩(Pc)은 표면조도(surface roughness)인 Rmax가 4μ 내지 9μ 사이의 값을 갖으므로, 인조잔디층(140)에 비나 습기 등으로 인한 평균습도가 95% 이상에서도 서로 뭉쳐져서 일반 충진제 보다 이탈이 방지되는 씻김 방지구조를 제공한다.
또한, 하이브리드 충진층(150)을 이루는 충진제 칩은 1m2당 13 내지 16.9kg를 포설한 경우 비중이 평균 1.015에 해당하여, 공(ball) 등으로 인한 외력으로 충격시 반발력을 극대화시킴으로써, 가볍고도 응집되는 성질로 인조잔디 매트로 인한 화상과 같은 외상을 방지하는 효과를 제공한다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100: 인조잔디 구조물
110: 인조잔디 식재층
120: 배수층
130: 미립 투수층
140: 인조잔디층
150: 하이브리드 충진층
160 : 강성 보강층

Claims (7)

  1. 실리콘 10 내지 15 중량 %, 스타일렌-부타디엔 공중합체(Styrene butadiene copolymer) 10 내지 15 중량 %, 폴리에스테르 5 내지 10 중량 %, 파라핀계 또는 파라핀 나프텐계 미네랄오일 10 내지 30 중량 %, 탈크 또는 탄산칼슘 30 내지 50 중량 %, 무기안료 0.01 내지 0.5 중량 %의 조성물에 원적외선과 음이온을 방사하는 규장암 가루, 백토 가루와 목초액 추출물을 2 내지 10 중량 %를 첨가하여 생성된 충진재 칩 조성물을 입도가 1.4 mm 내지 3.35 mm 사이에서 커팅하여 형성된 충진재 칩(Pf)을 인조잔디층(140)의 상부에 도포하여 인조잔디용 하이브리드 충진재를 제조하며,
    상기 충진재 칩(Pf)의 외피면은 열전도성 조성물을 이용해 원적외선 방사층이 코팅되고,
    상기 열전도성 조성물은 옥수수전분인 PLA, 상변화 물질인 PCM 캡슐 파우더, 원적외선 방사기능을 갖는 황토, 갯벌 흙, 각섬석분말과 색상을 갖는 광석분말, PLA와 친화력을 갖는 충격 보강제로 조성되며,
    목초액 추출물은 소나무 목초액을 진공회전증발 농축기를 이용하여 감압 농축하여 소나무 목초액 추출물을 수득하고,
    인조잔디용 하이브리드 충진재로 이루어진 하이브리드 충진층(150)의 상부로는 코코넛 껍질 섬유층을 도포하여 강성 보강층(160)을 추가로 형성시키는 것을 특징으로 하는 인조잔디용 하이브리드 충진재의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    소나무 목초액의 감압 농축시 온도는 24 내지 38℃ 내로 설정하는 것을 특징으로 하는 인조잔디용 하이브리드 충진재의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    규장암 가루, 백토 가루, 소나무 목초액 추출물의 중량 조성비는 1:1:1 인 것을 특징으로 하는 인조잔디용 하이브리드 충진재의 제조방법.
  5. 삭제
  6. 청구항 1, 3, 4항 중에서 선택된 어느 한항의 인조잔디용 하이브리드 충진재의 제조방법에 의해 제조된 인조잔디용 하이브리드 충진재.
  7. 청구항 6항의 인조잔디용 하이브리드 충진재의 설치방법에 있어서,
    인조잔디 식재층(110), 배수층(120), 미립 투수층(130), 인조잔디층(140)을 순차적으로 적층하여 인조잔디 구조물을 형성하는 단계(S100);
    실리콘 10 내지 15 중량 %, 스타일렌-부타디엔 공중합체(Styrene butadiene copolymer) 10 내지 15 중량 %, 폴리에스테르 5 내지 10 중량 %, 파라핀계 또는 파라핀 나프텐계 미네랄오일 10 내지 30 중량 %, 탈크 또는 탄산칼슘 30 내지 50 중량 %, 무기안료 0.01 내지 0.5 중량 %의 조성물에 원적외선과 음이온을 방사하는 규장암 가루, 백토 가루와 소나무 목초액 추출물을 2 내지 10 중량 %를 첨가하여 생성된 충진재 칩 조성물을 입도가 1.4 mm 내지 3.35 mm 사이에서 커팅하여 형성되고, 옥수수전분인 PLA, 상변화 물질인 PCM 캡슐 파우더, 원적외선 방사기능을 갖는 황토, 갯벌 흙, 각섬석분말과 색상을 갖는 광석분말, PLA와 친화력을 갖는 충격 보강제로 이루어진 열전도성 조성물이 외피면에 코팅된 충진재 칩(Pf)을 인조잔디층(140)의 상부에 도포하여 하이브리드 충진층(150)을 형성하는 단계(S200);
    하이브리드 충진층(150) 상부로 강성 보강층(160)을 형성하는 단계(S300)로 구성되는 것을 특징으로 하는 인조잔디용 하이브리드 충진재의 설치방법.
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