KR102037512B1 - 고함수성 수지를 이용한 온도 저감 및 충격 흡수 기능을 갖는 충진재를 구비한 인조 잔디 구조체의 제조 방법 - Google Patents

고함수성 수지를 이용한 온도 저감 및 충격 흡수 기능을 갖는 충진재를 구비한 인조 잔디 구조체의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 고함수성 수지를 이용한 온도 저감 및 충격 흡수 기능을 갖는 충진재를 구비한 인조 잔디 구조체 및 이의 제조 방법은, 폴리프로필렌으로 이루어진 기포지층; 터프팅 방식에 의해 상기 기포지에 잔디 파일이 식모되어 형성된 잔디층; 상기 잔디 파일 사이에 충진된 규사층과 상기 규사층 상에 적층된 고함수성 수지를 포함한 충진재를 포함하는 고함수성 충진층 및 상기 고함수성 충진층에 적층되어 형성된 열가소성 수지 및 천연고무류 중 어느 하나로 이루어진 일반 충진층을 포함한 충진층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 고함수성 수지를 포함한 충진재를 구비한 인조 잔디를 제조함으로써 평상시에는 내부에 수분을 함유하고 있을 수 있으며 덥거나 건조한 환경이 되었을 때 이를 다시 발산함으로써 수분을 공급할 수 있어 효과적으로 주위에 수분을 공급할 수 있으며 이에 따라 온도 저감 효과를 제공할 수 있고, 외부의 충격을 효과적으로 흡수할 수 있어 사용자의 부상을 방지할 수 있다.

Description

고함수성 수지를 이용한 온도 저감 및 충격 흡수 기능을 갖는 충진재를 구비한 인조 잔디 구조체의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING ARTIFICIAL TURF STRUCTURE HAVING FILLER WITH FUNCTION OF COOLING AND SHOCK ABSORPTION USING SUPER ABSORBANT POLYMER}
본 발명은 고함수성 수지를 이용한 온도 저감 및 충격 흡수 기능을 갖는 충진재를 구비한 인조 잔디 구조체 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 고함수성 수지를 포함한 충진재를 구비한 인조 잔디를 제조함으로써 평상시에는 내부에 수분을 함유하고 있을 수 있으며 덥거나 건조한 환경이 되었을 때 이를 다시 발산함으로써 수분을 공급할 수 있어 효과적으로 주위에 수분을 공급할 수 있으며 이에 따라 온도 저감 효과를 제공할 수 있고, 외부의 충격을 효과적으로 흡수할 수 있어 사용자의 부상을 방지할 수 있는, 고함수성 수지를 이용한 온도 저감 및 충격 흡수 기능을 갖는 인조 잔디 구조체 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
먼저, 인조 잔디는 폴리염화비닐리덴, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론 등의 합성 섬유 소재를 이용하여 인공적으로 잔디의 모양을 만든 잔디 대용품으로서, 기상조건에 관계없이 연중 이용 가능하고, 항상 푸르름을 유지하여 설치 후 비교적 관리가 쉽다는 장점이 있다. 이러한 인조 잔디는 각종 실내 인테리어 및 레저 시설 또는 축구장 등의 운동장, 실내 운동장 등에 적용되어 사용될 수 있다.
이때, 이러한 인조 잔디 및 이의 구조체는 평상시에 수분을 함유하고 있다가 온도가 상승하게 되면 수분을 배출함으로써 주위의 온도를 저감하는 효과를 제공할 수 있으며, 실외의 축구장, 야구장 등 경기장에 적용될 경우 이러한 효과가 크게 작용할 수 있다. 더불어, 이러한 인조 잔디 구조체는 합성 섬유 소재인 인조 잔디와 인조 잔디의 기반이 되어주는 충진재 등으로 구성되어 있기 때문에 사고 및 충돌이 일어났을 경우 충격을 효과적으로 흡수하여 이에 대한 피해를 효과적으로 감소시킬 수 있다.
이때, 인조 잔디와 관련된 선행 기술로 한국 등록 실용신안 제 20-0459916 호(발명의 명칭 : 인조 잔디용 파일 및 이를 갖는 인조 잔디 구조물)가 등록되어 있다.
상기 선행기술은 일 방향으로 연장되는 형상을 가지며, 상기 연장되는 방향과 수직한 단면이 부채꼴 형상을 가지며, 상기 부채꼴 형상의 원호는 서로 중심이 다른 제1 원의 제1 원호와 제2 원의 제2 원호가 만나서 이루어지는 것을 특징으로 하는 인조 잔디용 파일 및 투수성 기저부; 및 상기 투수성 기저부에 결합하며, 일 방향으로 연장되는 형상을 가지며, 상기 연장되는 방향과 수직한 단면이 부채꼴 형상을 가지며, 상기 부채꼴 형상의 원호는 서로 중심이 다른 제1 원의 제1 원호와 제2 원의 제2 원호가 만나서 이루어지는 인조 잔디 파일을 포함하는 인조 잔디 구조물을 제시하고 있다.
상기 선행기술에 따르면 외부의 압력에 대하여 복원력이 우수한 형상을 갖는 인조 잔디라는 장점이 있다. 하지만, 충진층 및 이에 대한 수분 공급 또는 충격 완화 등의 구성이 제시되어 있지 않다는 단점이 있다.
따라서 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 고함수성 수지를 포함한 충진재를 구비한 인조 잔디를 개발할 필요성이 대두되는 실정이다.
본 발명은 상기 기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 고함수성 수지를 포함한 충진재를 구비한 인조 잔디를 제조함으로써 평상시에는 내부에 수분을 함유하고 있을 수 있으며 덥거나 건조한 환경이 되었을 때 이를 다시 발산함으로써 수분을 공급할 수 있어 효과적으로 주위에 수분을 공급할 수 있으며 이에 따라 온도 저감 효과를 제공할 수 있고, 외부의 충격을 효과적으로 흡수할 수 있어 사용자의 부상을 방지할 수 있는 것을 주요 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 충진재의 재료로서 제올라이트를 포함하여 다공성의 구조로 인해 수분을 저장할 수 있어 이는 고함수성 수지에 효과적으로 수분을 전달할 수 있고, 미세공 내에 악취 및 냄새의 요인도 함께 흡착할 수 있어 탈취 및 항균의 기능을 부가적으로 제공할 수 있는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 충진재에 알루미나를 포함하는 다공체를 추가적으로 포함하여 충진재의 수분 저장 및 흡수 능력을 더욱 향상시킬 수 있으며, 기계적 성능 또한 향상시킬 수 있는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 고함수성 수지를 이용한 온도 저감 및 충격 흡수 기능을 갖는 충진재를 구비한 인조 잔디 구조체 및 이의 제조 방법은, 폴리프로필렌으로 이루어진 기포지층; 터프팅 방식에 의해 상기 기포지에 잔디 파일이 식모되어 형성된 잔디층; 상기 잔디 파일 사이에 충진된 규사층과 상기 규사층 상에 적층된 고함수성 수지를 포함한 충진재를 포함하는 고함수성 충진층 및 상기 고함수성 충진층에 적층되어 형성된 열가소성 수지 및 천연고무류 중 어느 하나로 이루어진 일반 충진층을 포함한 충진층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 충진재는, 고함수성 수지 및 제올라이트를 포함하는 재료를 혼합하는, 재료 혼합 단계; 상기 혼합된 재료를 100 내지 200kg/cm2의 압력으로 80 내지 200℃에서 압축 성형하는, 성형 단계; 상기 압출된 재료를 1.4 내지 3.35mm의 크기로 컷팅하는, 컷팅 단계;를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 한다.
더하여, 상기 충진재의 상기 재료는, 전체 재료 중량 대비, 고함수성 수지(SAP, Super Absorbant Polymer) 1 내지 20중량%, SBS(styrene-butadiene-styrene), SEBS(styrene ethylene butylene styrene), EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer Rubber), PVB(Polyvinyl butiral), SBR(styrene-butadiene rubber) 중 어느 하나이거나 이들의 혼합물인 고분자 폴리머 50 내지 75중량%, 제올라이트(zeolite) 5 내지 15중량%, 탄산칼슘(calcium carbonate) 10 내지 20중량%, 산화방지제 1 내지 5중량%, 노화방지제 1 내지 5중량%의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 한다.
나아가, 상기 재료는, 알루미나를 포함하는 다공체를 추가적으로 포함하여,
상기 다공체를 포함하는 상기 재료는, 전체 재료 중량 대비, 고함수성 수지(SAP, Super Absorbant Polymer) 1 내지 20중량%, SBS(styrene-butadiene-styrene), SEBS(styrene ethylene butylene styrene), EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer Rubber), PVB(Polyvinyl butiral), SBR(styrene-butadiene rubber) 중 어느 하나이거나 이들의 혼합물인 고분자 폴리머 50 내지 75중량%, 제올라이트(zeolite) 5 내지 10중량%, 탄산칼슘(calcium carbonate) 10 내지 15중량%, 산화방지제 1 내지 5중량%, 노화방지제 1 내지 5중량%, 상기 다공체 1 내지 10중량%의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고함수성 수지를 이용한 온도 저감 및 충격 흡수 기능을 갖는 충진재를 구비한 인조 잔디 구조체 및 이의 제조 방법은,
1) 평상시에는 내부에 수분을 함유하고 있을 수 있으며 덥거나 건조한 환경이 되었을 때 이를 다시 발산함으로써 수분을 공급할 수 있어 효과적으로 주위에 수분을 공급할 수 있으며 이에 따라 온도 저감 효과를 제공할 수 있고, 외부의 충격을 효과적으로 흡수할 수 있어 사용자의 부상을 방지할 수 있고,
2) 제올라이트를 포함하여 다공성의 구조로 인해 수분을 저장할 수 있어 이는 고함수성 수지에 효과적으로 수분을 전달할 수 있고, 미세공 내에 악취 및 냄새의 요인도 함께 흡착할 수 있어 탈취 및 항균의 기능을 부가적으로 제공할 수 있으며,
3) 충진재의 수분 저장 및 흡수 능력을 더욱 향상시킬 수 있으며, 기계적 성능 또한 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
삭제
도 1은 본 발명의 인조 잔디 구조체의 전체적인 구조를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 충진층을 제조하는 과정을 나타낸 순서도.
도 3은 본 발명의 다공체를 제조하는 방법을 나타낸 순서도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.
먼저, 인조 잔디는 폴리염화비닐리덴, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론 등의 합성 섬유 소재를 이용하여 인공적으로 잔디의 모양을 만든 잔디 대용품으로서, 기상조건에 관계없이 연중 이용 가능하고, 항상 푸르름을 유지하여 설치 후 비교적 관리가 쉽다는 장점이 있다. 이러한 인조 잔디는 각종 실내 인테리어 및 레저 시설 또는 축구장 등의 운동장, 실내 운동장 등에 적용되어 사용될 수 있다.
이때, 이러한 인조 잔디 및 이의 구조체는 평상시에 수분을 함유하고 있다가 온도가 상승하게 되면 수분을 배출함으로써 주위의 온도를 저감하는 효과를 제공할 수 있으며, 실외의 축구장, 야구장 등 경기장에 적용될 경우 이러한 효과가 크게 작용할 수 있다. 더불어, 이러한 인조 잔디 구조체는 합성 섬유 소재인 인조 잔디와 인조 잔디의 기반이 되어주는 충진재 등으로 구성되어 있기 때문에 사고 및 충돌이 일어났을 경우 충격을 효과적으로 흡수하여 이에 대한 피해를 효과적으로 감소시킬 수 있다.
따라서 본 발명에서는 고함수성 수지를 이용한 온도 저감 및 충격 흡수 기능을 갖는 인조 잔디 구조체의 제조 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 인조 잔디 구조체의 전체적인 구조를 나타낸 단면도이며, 본 발명의 인조 잔디 구조체는 크게 기포지층(10), 잔디층(20), 규사층(31), 고함수성 충진층(32) 및 일반 충진층(33)을 포함하는 충진층(30)을 포함하여 구성될 수 있다.
기포지층(10)은 본 발명의 인조 잔디 구조체의 최내각층으로서 후술할 잔디 파일을 심는 바닥판으로서 기능을 수행하며 폴리프로필렌의 재질로 이루어질 수 있다.
잔디층(20)은 터프팅(tufting) 방식에 의해 상술한 기포지층(10) 위에 잔디 파일이 식모되어 형성될 수 있다. 이때, 잔디의 형상을 가지는 인조 잔디인 잔디 파일은 폴리염화비닐리덴, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론 등의 합성 섬유 소재를 이용하여 인공적으로 잔디의 형상을 나타내는 것으로서, 초록색, 연두색 등의 실제 잔디와 비슷한 색상을 가지게 하여 잔디와 비슷한 형상을 가지도록 할 수 있다. 이러한 잔디층(20)은 합성 섬유 소재를 통해 제조되었기 때문에 외부의 충격을 효과적으로 흡수할 수 있는 기능을 제공할 수 있다.
충진층(30)은 기포지층 상에 적층되며 잔디 파일의 사이에 존재하게 되는데, 규사층(31)과 규사층 상에 적층된 고함수성 충진층(32) 및 고함수성 충진층에 적층된 일반 추진층(33)의 구성으로 이루어질 수 있다.
규사층(31)의 규사는 규산 성분인 이산화규소(SiO2) 성분이 풍부한 석영 알갱이 모래를 뜻하는 것으로서 인조 잔디 구조체 내에서 가장 비중이 크기 때문에 인조 잔디 구조체에게 높은 내구성 및 안정감을 제공할 수 있다.
고함수성 충진층(32)는 상술한 잔디 파일 사이에 충진되어 규사층의 상에 적층되어 존재하고 있는 것으로서 고함수성 수지(SAP, Super Absorbant Polymer)를 포함한 충진재(34)를 포함할 수 있다. 여기서, 충진재(34)란 고함수성 수지를 포함하는 것으로서 구체적인 내부 성분은 후술하도록 한다. 이때, 고함수성 수지란 아크릴산(AA)과 가성 소다를 중합하여 제조한 백색 분말 형태의 합성수지로서, 자체 무게의 수백 배에 해당하는 순수한 물을 흡수할 수 있고, 기저귀, 위생 용품, 농업용 수분 유지재, 식품용 포장재 등에서 다양하게 적용될 수 있는 것으로, 공지된 고함수성 수지를 구성하는 세부 성분으로 혼합되거나 제조된 것을 이용할 수 있다.
충진재(34)가 이러한 고함수성 수지를 포함함으로써 평상시에는 내부에 수분을 함유하고 있을 수 있으며, 덥거나 건조한 환경이 되었을 때 이를 다시 발산함으로써 수분을 공급할 수 있어 효과적으로 주위에 수분을 공급할 수 있으며 이에 따라 온도 저감 효과를 제공할 수 있다. 더하여, 고함수성 수지를 포함하였기 때문에 외부의 충격을 효과적으로 흡수할 수 있어 사용자의 부상을 방지할 수 있으며, 경기성을 향상시키는데 도움이 될 수 있다.
일반 충진층(33)은 그물망의 형상으로 이루어져 있는 고무를 포함하는 층으로서 상술한 고함수성 충진층(32) 상에 적층되어 존재할 수 있으며, 일반 충진층(33) 내의 고무의 재질은 열가소성 수지 또는 천연고무류 중 어느 하나일 수 있으며, KS F 3888-1를 만족하는 것을 특징으로 한다. 이때, 고함수성 수지를 포함하는 충진재(34)를 효과적으로 고정하여 형태를 유지시키는데 도움이 될 수 있으며, 안정화의 실현 및 지속적인 작용에 도움이 될 수 있다.
이때, 도 2는 본 발명의 고함수성 충진층(32)를 제조하는 과정을 나타낸 순서도이며, 상술한 고함수성 충진층(32)는 재료 혼합 단계(S100), 성형 단계(S200), 컷팅 단계(S300)를 거쳐 제조될 수 있다.
먼저, 재료 혼합 단계(S100)는 고함수성 수지 및 제올라이트를 포함하는 재료를 혼합하는 과정이다. 이때, 재료는 고함수성 수지 및 고분자 폴리머, 제올라이트 등을 함유하여 수분을 효과적으로 흡수 및 저장할 수 있으며, 주위의 온도가 높아지거나 건조하여 수분이 필요한 경우 이러한 수분을 발산하여 주위의 온도를 저감시킬 수 있는 기능을 제공할 수 있다. 이러한 재료의 구체적인 재료 및 중량비는 후술하도록 한다.
다음, 성형 단계(S200)는 상기 혼합된 재료를 100 내지 200kg/cm2의 압력으로 80 내지 200℃에서 압축 성형하는 과정이며, 컷팅 단계(S300)는 상기 압출된 재료를 1.4 내지 3.35mm의 크기로 컷팅하는 과정이다. 여기서, 성형 단계(S200) 및 컷팅 단계(S300)를 통해 재료들이 골고루 잘 혼합될 수 있으며, 특히 압축 성형 과정을 통해 충진재(34) 재료들의 기계적 성능이 향상될 수 있으며, 컷팅 과정을 통해 재료가 균일하고 고른 입자를 가지게 되므로 수분이 충진재(34) 내에서 넓고 고르게 퍼질 수 있게 된다. 또한, 내부의 표면적이 넓어지게 되어 더욱 많은 양의 수분을 저장할 수 있다.
상술한 충진재(34)의 재료는 전체 재료 중량 대비, 고함수성 수지(SAP, Super Absorbant Polymer) 1 내지 20중량%, SBS(styrene-butadiene-styrene), SEBS(styrene ethylene butylene styrene), EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer Rubber), PVB(Polyvinyl butiral), SBR(styrene-butadiene rubber) 중 어느 하나이거나 이들의 혼합물인 고분자 폴리머 50 내지 75중량%, 제올라이트(zeolite) 5 내지 15중량%, 탄산칼슘(calcium carbonate) 10 내지 20중량%, 산화방지제 1 내지 5중량%, 노화방지제 1 내지 5중량%의 혼합물로 이루어질 수 있다.
여기서, 고함수성 수지는 상술한 바와 같이 자체 무게의 수백 배에 해당하는 순수한 물을 흡수하여 부피가 팽윤될 수 있고, 균일하고 미세한 겔 형태를 가지는 단성층의 고분자 수지이기 때문에 충격 완화 효과를 제공함과 더불어 효과적으로 주위에 수분을 공급할 수 있으며 이에 따라 온도 저감 효과를 제공할 수 있다. 또한, 고분자 폴리머는 한 종류 또는 수 종류의 구성단위가 화학 결합으로 중합되어 연결되어 있는 화합물로서, 내구성 및 탄성이 높아 기계적 성능이 뛰어나기 때문에 충진재(34)의 재료로서 사용되는 것이 바람직하다. 더하여, 제올라이트는 미세 다공성 알루미늄 규산염 광물로서 흡착제나 촉매로 많이 사용되는 물질이며, 충전재의 표면과 내재된 고함수성 수지 간에 빈 공간이 생성될 수 있게 해주어 이 공간 내부에 더욱 많은 물을 함유할 수 있게 되며, 이를 통해 고함수성 수지의 수분 흡수 및 발산 작용이 일어날 수 있다. 또한, 제올라이트는 다공성의 구조로 인해 수분을 저장할 수 있어 이는 고함수성 수지에 효과적으로 수분을 전달할 수 있고, 미세공 내에 악취 및 냄새의 요인도 함께 흡착할 수 있어 탈취 및 항균의 기능을 부가적으로 제공할 수 있다.
더하여, 탄산칼슘은 보조적으로 내구성의 유지에 도움을 줄 수 있는 보강재로서 역할을 수행하며, 산화방지제는 시중의 페놀계, 아민계, 유황계 등의 산화방지제가 사용될 수 있으며, 고함수성 충진층(32) 성분들의 산화를 방지하는 역할을 수행할 수 있다면 그 종류에는 제한을 두지 않는다.
마지막으로, 노화방지제는 산소에 의해서 자동산화되는 연쇄반응을 정지시키는 것으로서, 시중의 아민계 노화방지제나 페놀계 노화방지제가 사용될 수 있다.
이때, 충진재(34)에 함유되어 있는 제올라이트에 더하여, 알루미나를 포함하여 제조된 다공체를 추가적으로 포함함으로써 충진재(34)의 수분 저장 및 흡수 능력을 더욱 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 다공체를 포함하는 충진재(34)의 재료는 전체 재료 중량 대비, 고함수성 수지(SAP, Super Absorbant Polymer) 1 내지 20중량%, SBS(styrene-butadiene-styrene), SEBS(styrene ethylene butylene styrene), EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer Rubber), PVB(Polyvinyl butiral), SBR(styrene-butadiene rubber) 중 어느 하나이거나 이들의 혼합물인 고분자 폴리머 50 내지 75중량%, 제올라이트(zeolite) 5 내지 10중량%, 탄산칼슘(calcium carbonate) 10 내지 15중량%, 산화방지제 1 내지 5중량%, 노화방지제 1 내지 5중량%, 상기 다공체 1 내지 10중량%의 혼합물로 이루어질 수 있다.
도 3은 본 발명의 다공체를 제조하는 방법을 나타낸 순서도이며, 이러한 다공체는 제 1 용액 제조 단계(S110), 제 2 용액 제조 단계(S111), 제 1 물질 제조 단계(S112), 제 2 물질 제조 단계(S113), 다공체 완성 단계(S114)를 거쳐 제조될 수 있다.
먼저, 제 1 용액 제조 단계(S110)는 전체 제 1 용액 중량 대비, 캄펜(camphene) 80 내지 90중량%, 알루미나 분말 5 내지 15중량%, 분산제 0.5 내지 5중량%를 혼합한 후 40 내지 60℃로 20 내지 40분 동안 가열하여 제 1 용액을 제조하는 과정이다.
여기서, 캄펜은 테르펜류에 속하는 불포화탄화수소로 이 과정에서는 유기 용매로서 역할을 수행하며, 알루미나 분말은 완성될 다공체의 주재료로서 높은 경도를 가지며 내열성, 내약품성, 강도 등이 뛰어난 물질이며, 상술한 단계들을 통해 다공체의 구조를 가지는 알루미나를 제조하여 효과적으로 수분을 저장할 수 있다. 또한, 분산제는 시중의 oligomeric polyester계 분산계가 사용될 수 있으며, 용매 내에서 알루미나 분말을 분산시켜 잘 혼합될 수 있도록 하는 역할을 수행할 수 있다.
다음, 제 2 용액 제조 단계(S111)는 제 1 용액을 볼 밀링(Ball-milling) 방법을 이용해 20 내지 30시간 동안 분쇄하여 제 2 용액을 제조하는 과정이다.
여기서, 약 0.2㎛ 크기의 입자를 가지도록 분쇄 과정을 진행하는 것이 바람직하며, 분쇄 과정을 통해 입자가 고르게 분쇄됨과 동시에 다시 고르게 혼합해주는 역할을 제공할 수 있다.
이후, 제 1 물질 제조 단계(S112)는 제 2 용액을 20 내지 30시간 동안 동결 건조한 뒤 20 내지 30℃에서 40 내지 50시간 동안 2차 건조하여 제 1 물질을 제조하는 과정이며, 제 2 물질 제조 단계(S113)는 제 1 물질을 10℃/min의 승온 속도로 1300 내지 1500℃까지 가열하여 40 내지 80분 동안 소결한 뒤 제 2 물질을 제조하는 과정이다. 여기서, 동결 건조는 ??30 내지 ??20℃에서 진행하는 것이 바람직하며, 두 번의 과정을 통해 건조되었기 때문에 균열 발생 및 뒤틀림의 현상이 방지될 수 있어 우수한 형상 안정성을 가질 수 있게 된다. 더하여, 소결 과정은 수소 분위기 하에서 진행하는 것이 바람직하며, 소결 과정을 통해 유기 용매인 캄펜이 제거되며, 알루미나 분말의 표면에 다수의 미세기공이 형성되게 된다.
마지막으로, 다공체 완성 단계(S114)는 전체 다공체 중량 대비, 제 2 물질 60 내지 80중량%, 다공섬유 20 내지 40중량%를 혼합하여 다공체를 완성하는 과정이다.
여기서, 다공섬유는 다공성의 구조를 가지는 섬유로서 알루미나 분말과 더불어 미세공이 존재하기 때문에 수분의 저장에 도움이 될 수 있으며, 충진재(34)의 기계적 성능의 향상에 도움을 줄 수 있고 구체적인 다공섬유의 제조 방법은 후술하도록 한다. 이러한 과정을 통해 제조된 다공체는 충진재(34)의 제올라이트와 더불어 다공성의 구조를 가지고 있기 때문에 미세공 내부에 수분을 효과적으로 저장할 수 있으며, 이를 통해 필요 시 수분을 분출함으로써 온도 저감 및 수분 공급 효과를 제공할 수 있고, 더불어 충진재(34)의 내구성 및 기계적 성능을 향상시킬 수 있다. 더불어, 수분의 저장뿐만 아니라 악취 및 오염 물질 등을 흡착하여 제거하는 기능을 제공할 수 있다.
더하여, 상술한 다공섬유는 1차 용액 제조 단계, 2차 용액 제조 단계, 다공섬유 완성 단계를 거쳐 제조될 수 있다.
먼저, 1차 용액 제조 단계는 전체 1차 용액 중량 대비, 디메틸포름아미드(dimethylformamid) 70 내지 85중량%, 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidene fluoride) 5 내지 20중량%, 폴리에틸렌옥사이드(polyethyleneoxide) 1 내지 10중량%를 혼합한 뒤 80 내지 95℃에서 5 내지 10시간 가열하여 1차 용액을 제조하는 과정이다. 여기서, 디메틸포름아미드는 유기 용매로서 역할을 수행하며, 폴리비닐리덴플루오라이드는 다공섬유를 제조하기 위한 고분자이며 다공섬유의 주 재료로서 사용된다. 마지막으로, 폴리에틸렌옥사이드는 다공섬유가 다공성을 가지기 위한 기공 유도체로서 역할을 수행한다. 폴리비닐리덴플루오라이드와 폴리에틸렌옥사이드는 후술할 전기 방사 과정을 통해 반응하게 되어 다공성 섬유의 형상을 갖출 수 있게 된다.
다음, 2차 용액 제조 단계는 전체 2차 용액 중량 대비, 1차 용액 70 내지 85중량%, 폴리아크릴로나이트릴(polyacrylonitrile) 10 내지 25중량%, 탄소나노튜브(CNT) 5 내지 15중량%를 혼합한 뒤 20 내지 60분 동안 초음파 처리하여 2차 용액을 제조하는 과정으로서, 초음파 처리한 뒤 2 내지 8시간 동안 2차 용액을 교반해주는 것이 바람직하다. 이때, 폴리아크릴로나이트릴은 상술한 1차 용액 내의 폴리덴플루오라이드와 같이 다공섬유를 제조하기 위한 고분자로서 역할을 수행하며, 탄소나노튜브는 폴리아크릴로나이트릴과 어우러져 후술할 전기 방사 과정을 통해 다공성 섬유의 형상을 갖출 수 있게 된다.
마지막으로, 다공섬유 완성 단계는 전체 다공섬유 중량 대비, 2차 용액 95 내지 99중량%, 촉매 1 내지 5중량%를 혼합한 뒤 10 내지 30kV의 전압과 0.5 내지 1ml/h의 속도로 전기 방사하여 다공섬유를 완성하는 과정이다.
여기서, 촉매는 염화코발트(CoCl2*6H2O)가 사용될 수 있으며, 다공섬유의 생성 속도를 촉진하는 역할을 수행할 수 있다. 전기 방사 과정을 통해 1차 용액의 폴리비닐리덴플루오라이드와 폴리에틸렌옥사이드, 2차 용액의 탄소나노튜브와 폴리아크릴로나이트릴로부터 다공성을 가지는 섬유가 제조될 수 있다. 즉, 본 발명의 다공섬유는 두 종류의 다공성을 가지는 섬유가 혼합된 형태라고 할 수 있다.
이러한 과정을 통해 제조된 다공섬유는 기본적으로 섬유의 형상을 띄기 때문에 충진재(34)의 재료에 포함되어 내구성 및 형상 유지에 도움이 될 수 있으며, 표면에 다수의 미세공을 형성하고 있어 수분의 저장에 효과적으로 도움을 줄 수 있다.
다른 실시예로서, 충진재(34)의 재료에 항균성 물질과 응집성 물질을 추가적으로 포함하여 충진재(34)의 제올라이트에 악취 물질 및 오염 물질이 흡착되었을 경우 항균성 물질을 통해 충진재(34)의 오염을 완화시킬 수 있으며, 응집성 물질을 통해 이러한 오염 물질들을 응집시켜 이를 효과적으로 제어할 수 있다.
구체적으로, 충진재(34)의 재료는 전체 재료 중량 대비, 고함수성 수지(SAP, Super Absorbant Polymer) 1 내지 20중량%, SBS(styrene-butadiene-styrene), SEBS(styrene ethylene butylene styrene), EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer Rubber), PVB(Polyvinyl butiral), SBR(styrene-butadiene rubber) 중 어느 하나이거나 이들의 혼합물인 고분자 폴리머 50 내지 75중량%, 제올라이트(zeolite) 5 내지 10중량%, 탄산칼슘(calcium carbonate) 10 내지 15중량%, 산화방지제 1 내지 5중량%, 노화방지제 1 내지 5중량%, 상기 항균성 물질 1 내지 10중량%, 상기 응집성 물질 1 내지 10중량%의 혼합물로 이루어질 수 있다.
먼저, 항균성 물질은 크게 천연물계와 화학적 합성물계로 나뉘어질 수 있는데, 천연물계로는 키토산, 프로타민, 아미노 유기체 화합물, 녹차, 삼백초와 같은 식물 추출물, 천연광석, 세라믹 등이 있으며, 화학적 합성물계로는 암모늄염과 유기 크롬, 구리화합물 등이 있다. 다음, 응집성 물질은 충진재(34) 내의 오염 물질 및 먼지 등의 응집이 원활히 일어나도록 보조하는 역할을 수행한다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 고함수성 수지를 이용한 온도 저감 및 충격 흡수 기능을 갖는 인조 잔디 구조체 및 이의 제조 방법을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
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10: 기포지층 20: 잔디층
30: 충진층 31: 규사층
32: 고함수성 충진층 33: 일반 충진층
34: 충진재
S100: 재료 혼합 단계 S200: 성형 단계
S300: 컷팅 단계 S110: 제 1 용액 제조 단계
S111: 제 2 용액 제조 단계 S112: 제 1 물질 제조 단계
S113: 제 2 물질 제조 단계 S114: 다공체 완성 단계

Claims (10)

  1. 폴리프로필렌으로 이루어진 기포지층;
    터프팅 방식에 의해 상기 기포지에 잔디 파일이 식모되어 형성된 잔디층;
    상기 잔디 파일 사이에 충진된 규사층과 상기 규사층 상에 적층된 고함수성 수지를 포함한 충진재를 포함하는 고함수성 충진층 및 상기 고함수성 충진층에 적층되어 형성된 열가소성 수지 및 천연고무류 중 어느 하나로 이루어진 일반 충진층을 포함한 충진층;을 포함한 인조 잔디 구조체의 제조 방법으로서,
    상기 충진재는,
    고함수성 수지 및 제올라이트를 포함하는 재료를 혼합하는, 재료 혼합 단계;
    상기 혼합된 재료를 100 내지 200kg/cm2의 압력으로 80 내지 200℃에서 압축 성형하는, 성형 단계;
    상기 압축된 재료를 1.4 내지 3.35mm의 크기로 컷팅하는, 컷팅 단계;를 거쳐 제조되되,
    상기 충진재의 상기 재료는,
    전체 재료 중량 대비, 고함수성 수지(SAP, Super Absorbant Polymer) 1 내지 20중량%, SBS(styrene-butadiene-styrene), SEBS(styrene ethylene butylene styrene), EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer Rubber), PVB(Polyvinyl butiral), SBR(styrene-butadiene rubber) 중 어느 하나이거나 이들의 혼합물인 고분자 폴리머 50 내지 75중량%, 제올라이트(zeolite) 5 내지 10중량%, 탄산칼슘(calcium carbonate) 10 내지 15중량%, 산화방지제 1 내지 5중량%, 노화방지제 1 내지 5중량%, 알루미나를 포함하는 다공체 1 내지 10중량%의 혼합물로 이루어지고,
    상기 다공체는,
    전체 제 1 용액 중량 대비, 캄펜(camphene) 80 내지 90중량%, 알루미나 분말 5 내지 15중량%, 분산제 0.5 내지 5중량%를 혼합한 후 40 내지 60℃로 20 내지 40분 동안 가열하여 제 1 용액을 제조하는 제 1 용액 제조 단계와, 상기 제 1 용액을 볼 밀링(Ball-milling) 방법을 이용해 20 내지 30시간 동안 분쇄하여 제 2 용액을 제조하는, 제 2 용액 제조 단계 및, 상기 제 2 용액을 20 내지 30시간 동안 동결 건조한 뒤 20 내지 30℃에서 40 내지 50시간 동안 2차 건조하여 제 1 물질을 제조하는, 제 1 물질 제조 단계와, 상기 제 1 물질을 10℃/min의 승온 속도로 1300 내지 1500℃까지 가열하여 40 내지 80분 동안 소결한 뒤 제 2 물질을 제조하는, 제 2 물질 제조 단계 및, 전체 다공체 중량 대비 상기 제 2 물질 60 내지 80중량%, 다공섬유 20 내지 40중량%를 혼합하여 다공체를 완성하는 다공체 완성 단계를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는, 인조 잔디 구조체의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 다공섬유는,
    전체 1차 용액 중량 대비, 디메틸포름아미드(dimethylformamid) 70 내지 85중량%, 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidene fluoride) 5 내지 20중량%, 폴리에틸렌옥사이드(polyethyleneoxide) 1 내지 10중량%를 혼합한 뒤 80 내지 95℃에서 5 내지 10시간 가열하여 1차 용액을 제조하는, 1차 용액 제조 단계;
    전체 2차 용액 중량 대비, 상기 1차 용액 85 내지 95중량%, 탄소나노튜브(CNT) 5 내지 15중량%를 혼합한 뒤 20 내지 60분 동안 초음파 처리하여 2차 용액을 제조하는, 2차 용액 제조 단계;
    전체 다공섬유 중량 대비, 상기 2차 용액 95 내지 99중량%, 촉매 1 내지 5중량%를 혼합한 뒤 10 내지 30kV의 전압과 0.5 내지 1ml/h의 속도로 전기 방사하여 다공섬유를 완성하는 단계;를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는, 인조 잔디 구조체의 제조 방법.
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