KR102116013B1 - 친환경 천연소재인 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재 및 그 제조방법, 이를 위한 충진재 코팅 장치 - Google Patents

친환경 천연소재인 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재 및 그 제조방법, 이를 위한 충진재 코팅 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 친환경 천연소재인 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재 및 그 제조방법 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은, 콜크 원재료를 충진재 코팅 장치(10)에 투입하고 미리 설정된 온도에 따라 콜크의 수분제거를 위한 건조를 수행하되, 콜크 원재료 인조잔디용 충진재의 코어를 형성하는 실리콘 칩을 코팅하기 위해 충진재 코팅 장치(10)에 구비된 호퍼 형태에 해당하는 코팅 원료 제공단(11)을 통해 가열 장치부(12)로 제공된 뒤, 가열 장치부(120)에서 미리 설정된 온도(230 내지 270 ℃)로의 가열에 따라 콜크 원재료의 수분제거를 위한 건조가 수행되도록 하는 제 1 단계; 건조된 콜크 원재료를 미리 설정된 크기로 분쇄하되, 가열 장치부(12) 상에서 가열건조된 콜크 원재료를 분쇄 장치부(13)로 제 1 이동장치부(18a)를 활용하여 이송시킨 뒤, 미리 설정된 크기에 해당하는 입도 0.3mm 내지 2.5mm의 콜크 입자를 생성하는 제 2 단계; 및 분쇄된 콜크 입자에 제 2 중량부에 해당하는 보조재로 경화성 접착제를 투입하여 충진재 코팅 조성물을 생성하되, 분쇄 장치부(13)에서 형성된 콜크 입자를 컨베이어 등과 같은 제 2 이동장치부(18b)를 활용하여 교반기(14)에 이송되면, 제 2 중량부에 해당하는 보조재가 교반기(14) 상부에 형성된 호퍼를 통해 투입되고, 보조재와 콜크 입자가 교반기(14) 내에서 교반 날개에 의해서 섞임으로써, 충진재 코팅 조성물이 생성되며, 제 1 중량부로 투입된 콜크 원재료에 대해서 제 2 중량부에 해당하는 보조재는 분쇄된 콜크 입자에 경화성 접착제가 투입됨으로써, 콜크의 탄성과 경도 충격흡수성을 실리콘의 탄성 경도와 충격흡수성을 유사하게 연화와 경화의 과정을 진행하는 제 3 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 실리콘 칩과 코팅층을 구성하는 콜크 간의 보조재를 활용한 코팅을 통해 실리콘 칩과 코팅층 간의 탄성, 경도, 충격흡수력(탄성력) 등과 같은 물성을 가장 흡사하게 맞춤으로써, 기존 충진재 코팅 제조 방식에서 원료와 코팅제 간의 이질적인 물리적 특성에 따라 빈번하게 발생하는 코팅의 벗겨짐 현상을 억제하고, 코팅 벗겨짐 현상에서 발생하는 분진이 인체의 호흡기로 들어가 호흡질환을 일으키거나 피부에 미세먼지 형태로 접촉되어 발생하는 피부 알러지 질환 등을 발생을 미연에 방지할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

친환경 천연소재인 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재 및 그 제조방법, 이를 위한 충진재 코팅 장치{Artificial turf filler coated cork with eco-friendly natural material type, method for manufacturing the same, and Filler coating equipment for the same}
본 발명은 친환경 천연소재인 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재 및 그 제조방법, 이를 위한 충진재 코팅 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 실리콘 칩과 코팅층을 구성하는 콜크 간의 보조재를 활용한 코팅을 통해 실리콘 칩과 코팅층 간의 탄성, 경도, 충격흡수력(탄성력) 등과 같은 물성을 가장 흡사하게 맞춤으로써, 기존 충진재 코팅 제조 방식에서 원료와 코팅제 간의 이질적인 물리적 특성에 따라 빈번하게 발생하는 코팅의 벗겨짐 현상을 억제하고, 코팅 벗겨짐 현상에서 발생하는 분진이 인체의 호흡기로 들어가 호흡질환을 일으키거나 피부에 미세먼지 형태로 접촉되어 발생하는 피부 알러지 질환 등을 발생을 미연에 방지하도록 하기 위한 친환경 천연소재인 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재 및 그 제조방법, 이를 위한 충진재 코팅 장치에 관한 것이다.
종래의 실내 또는 실외에서 자연잔디의 대체용으로 사용되던 인조잔디의 사용이 유아나 어린이들의 야외 활동이 권장되면서, 학교나 아파트 단지 등에도 실치되는 사례가 증가하고 있다. 일반적인 인조잔디의 설치 방법은 인조잔디를 깔 곳을 다진 뒤 인조잔디들을 깐 후, 규사를 인조잔디들 사이에 부어 인조잔디들을 고정한다. 그 후, 규사 상에 충진재를 깔아서, 인조잔디들이 충진재에 파묻힌 상태가 되도록 한다.
그러나 이러한 충진재는 실리콘 칩, 고무 칩과 코팅층으로 이루어지는데, 제 1 원료인 충진재 칩과 코팅 조성물에 의한 코팅층 간의 물성이 달라 각각의 경도, 충격흡수력(탄성력) 등과 같은 물성이 달라서 코팅층이 외력 또는 시간이 지남에 따라 벗겨짐 현상이 빈번하게 발생하며, 코팅이 벗겨지는 현상 발생시 분진이 발생하여 인체의 호흡기로 들어가 호흡질환을 일으키며 또는 피부에 미세먼지 형태로 접촉되어 발생하는 피부 알러지 질환 등의 문제점이 있어 왔다.
이에 따라 해당 기술 분야에 있어서는 친환경적이면서도, 종래의 문제점을 해결할 뿐만 아니라, 충진재 칩으로 활용되는 실리콘의 특성상 기존 인조잔디 충진재 시장의 70% 이상 사용하는 SEBS 충진재 보다 내수성, 내열성, 절연성, 내마모성 등 훨씬 더 우수하여 인조잔디 충진재의 수명이 오래가며 유지관리 보수비가 절감되도록 하기 위한 기술 개발이 요구되고 있다.
대한민국 특허출원 출원번호 제10-2013-0042450호 "인조잔디 및 발포타입 충진재를 이용한 인조잔디 구조물, 인조잔디 및 발포타입 충진재를 이용한 인조잔디 구조물 제조 방법(Structure of artificial turf using artificial turf and foaming type filler, and method for manufacturing artificial turf using artificial turf and foaming type filler)"
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 영유아 장난감 소재로 사용되는 실리콘 소재를 인조잔디 충진재로 사용함으로써 유해한 환경에서 해방될 수 있도록 하기 위한 친환경 천연소재인 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재 및 그 제조방법, 이를 위한 충진재 코팅 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 실리콘 칩과 코팅층을 구성하는 콜크 간의 보조재를 활용한 코팅을 통해 실리콘 칩과 코팅층 간의 탄성, 경도, 충격흡수력(탄성력) 등과 같은 물성을 가장 흡사하게 맞춤으로써, 기존 충진재 코팅 제조 방식에서 원료와 코팅제 간의 이질적인 물리적 특성에 따라 빈번하게 발생하는 코팅의 벗겨짐 현상을 억제하고, 코팅 벗겨짐 현상에서 발생하는 분진이 인체의 호흡기로 들어가 호흡질환을 일으키거나 피부에 미세먼지 형태로 접촉되어 발생하는 피부 알러지 질환 등을 발생을 미연에 방지하도록 하기 위한 친환경 천연소재인 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재 및 그 제조방법, 이를 위한 충진재 코팅 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 충진재 칩으로 활용되는 실리콘의 특성상 기존 인조잔디 충진재 시장의 70% 이상 사용하는 SEBS 충진재 보다 내수성, 내열성, 절연성, 내마모성 등 훨씬 더 우수하여 인조잔디 충진재의 수명이 오래가며 유지관리 보수비가 절감되도록 하기 친환경 천연소재인 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재 및 그 제조방법, 이를 위한 충진재 코팅 장치를 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 친환경 천연소재인 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재의 제조방법은, 콜크 원재료를 충진재 코팅 장치(10)에 투입하고 미리 설정된 온도에 따라 콜크의 수분제거를 위한 건조를 수행하되, 콜크 원재료 인조잔디용 충진재의 코어를 형성하는 실리콘 칩을 코팅하기 위해 충진재 코팅 장치(10)에 구비된 호퍼 형태에 해당하는 코팅 원료 제공단(11)을 통해 가열 장치부(12)로 제공된 뒤, 가열 장치부(120)에서 미리 설정된 온도(230 내지 270 ℃)로의 가열에 따라 콜크 원재료의 수분제거를 위한 건조가 수행되도록 하는 제 1 단계; 건조된 콜크 원재료를 미리 설정된 크기로 분쇄하되, 가열 장치부(12) 상에서 가열건조된 콜크 원재료를 분쇄 장치부(13)로 제 1 이동장치부(18a)를 활용하여 이송시킨 뒤, 미리 설정된 크기에 해당하는 입도 0.3mm 내지 2.5mm의 콜크 입자를 생성하는 제 2 단계; 및 분쇄된 콜크 입자에 제 2 중량부에 해당하는 보조재로 경화성 접착제를 투입하여 충진재 코팅 조성물을 생성하되, 분쇄 장치부(13)에서 형성된 콜크 입자를 컨베이어 등과 같은 제 2 이동장치부(18b)를 활용하여 교반기(14)에 이송되면, 제 2 중량부에 해당하는 보조재가 교반기(14) 상부에 형성된 호퍼를 통해 투입되고, 보조재와 콜크 입자가 교반기(14) 내에서 교반 날개에 의해서 섞임으로써, 충진재 코팅 조성물이 생성되며, 제 1 중량부로 투입된 콜크 원재료에 대해서 제 2 중량부에 해당하는 보조재는 분쇄된 콜크 입자에 경화성 접착제가 투입됨으로써, 콜크의 탄성과 경도 충격흡수성을 실리콘의 탄성 경도와 충격흡수성을 유사하게 연화와 경화의 과정을 진행하는 제 3 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제 3 단계는, 경화성 접착제 조성물를 콜크 원재료의 100 중량부에 대해서, 35 내지 47 중량부를 투입하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 3 단계는, 경화성 접착제 조성물의 원재료로 폴리우레탄 프리폴리머 100 중량부에 대하여, 증점제 5 내지 8 중량부, 희석제 12 내지 13 중량부, 가소제 15 내지 17 중량부, 잠재성경화제 21 내지 23 중량부를 첨가 혼합하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 상기 제 3 단계 이후, 실리콘 칩에 충진재 코팅 조성물을 코팅함으로써, 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재(Pf)를 제조하는 제 4 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제 4 단계는, 실리콘 칩을 호퍼 형태로 코팅 장치부(17) 상부에 형성된 코팅 대상체 제공단(16)을 통해 코팅 장치부(17)로 제공함으로써, 교반기(14)로부터 컨베이어 등과 같은 제 3 이송장치부(18c)를 통해 코팅 장치부(17)에 제공된 충진재 코팅 조성물로 코팅을 수행하여 제조된 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재(Pf)를 배출구에 해당하는 코팅체 배출단(17)을 통해 충진재 코팅 장치(10)에서 배출시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 친환경 천연소재인 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재 및 그 제조방법, 이를 위한 충진재 코팅 장치는, 영유아 장난감 소재로 사용되는 실리콘 소재를 인조잔디 충진재로 사용함으로써 유해한 환경에서 해방될 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 친환경 천연소재인 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재 및 그 제조방법, 이를 위한 충진재 코팅 장치는, 실리콘 칩과 코팅층을 구성하는 콜크 간의 보조재를 활용한 코팅을 통해 실리콘 칩과 코팅층 간의 탄성, 경도, 충격흡수력(탄성력) 등과 같은 물성을 가장 흡사하게 맞춤으로써, 기존 충진재 코팅 제조 방식에서 원료와 코팅제 간의 이질적인 물리적 특성에 따라 빈번하게 발생하는 코팅의 벗겨짐 현상을 억제하고, 코팅 벗겨짐 현상에서 발생하는 분진이 인체의 호흡기로 들어가 호흡질환을 일으키거나 피부에 미세먼지 형태로 접촉되어 발생하는 피부 알러지 질환 등을 발생을 미연에 방지할 수 있는 효과를 제공한다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 친환경 천연소재인 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재 및 그 제조방법, 이를 위한 충진재 코팅 장치는, 충진재 칩으로 활용되는 실리콘의 특성상 기존 인조잔디 충진재 시장의 70% 이상 사용하는 SEBS 충진재 보다 내수성, 내열성, 절연성, 내마모성 등 훨씬 더 우수하여 인조잔디 충진재의 수명이 오래가며 유지관리 보수비가 절감되도록 하는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 친환경 천연소재인 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재의 제조방법을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 친환경 천연소재인 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재의 제조방법에 사용되는 충진재 코팅 장치(10)의 구성요소를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 친환경 천연소재인 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재로 활용되는 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재(Pf)를 포함하는 인조잔디 구조물(100)을 나타내는 도면이다.
도 4는 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 친환경 천연소재인 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재의 제조방법을 나타내는 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 친환경 천연소재인 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재의 제조방법에 사용되는 충진재 코팅 장치(10)의 구성요소를 나타내는 블록도이다.
먼저, 도 2를 참조하면, 충진재 코팅 장치(10)는 코팅 원료 제공단(11), 가열 장치부(12), 분쇄 장치부(13), 교반기(14), 코팅 장치부(15), 코팅 대상체 제공단(16) 및 코팅체 배출단(17)을 포함할 수 있다.
이하에서는 도 2의 충진재 코팅 장치(10)의 구성요소를 참조하여 도 1의 친환경 천연소재인 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재 및 그 제조방법의 제조방법에 대해서 살펴보도록 한다.
먼저, 콜크 원재료를 충진재 코팅 장치(10)에 투입하고 미리 설정된 온도에 따라 콜크의 수분제거를 위한 건조를 수행한다(S11). 보다 구체적으로 콜크 원재료 인조잔디용 충진재의 코어를 형성하는 실리콘 칩을 코팅하기 위해 충진재 코팅 장치(10)에 구비된 호퍼 형태에 해당하는 코팅 원료 제공단(11)을 통해 가열 장치부(12)로 제공된 뒤, 가열 장치부(120)에서 미리 설정된 온도(230 내지 270 ℃)로의 가열에 따라 콜크 원재료의 수분제거를 위한 건조가 수행될 수 있다.
단계(S11) 이후, 건조된 콜크 원재료를 미리 설정된 크기로 분쇄한다(S12).
보다 구체적으로, 가열 장치부(12) 상에서 가열건조된 콜크 원재료를 분쇄 장치부(13)로 컨베이어 등과 같은 제 1 이동장치부(18a)를 활용하여 이송시킨 뒤, 미리 설정된 크기에 해당하는 입도 0.3mm 내지 2.5mm의 콜크 입자를 생성한다.
단계(S12) 이후, 분쇄된 콜크 입자에 제 2 중량부에 해당하는 보조재를 투입하여 충진재 코팅 조성물을 생성한다(S13). 보다 구체적으로, 분쇄 장치부(13)에서 형성된 콜크 입자를 컨베이어 등과 같은 제 2 이동장치부(18b)를 활용하여 교반기(14)에 이송되면, 제 2 중량부에 해당하는 보조재가 교반기(14) 상부에 형성된 호퍼를 통해 투입되고, 보조재와 콜크 입자가 교반기(14) 내에서 교반 날개에 의해서 섞임으로써, 충진재 코팅 조성물이 생성될 수 있다.
여기서, 제 2 중량부에 해당하는 보조재는 분쇄된 콜크 입자에 경화성 접착제가 투입됨으로써, 콜크의 탄성과 경도 충격흡수성을 실리콘의 탄성 경도와 충격흡수성을 유사하게 연화와 경화의 과정을 진행시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 경화성 접착제 조성물은 콜크 원재료의 100 중량부에 대해서, 35 내지 47 중량부를 투입하며, 경화성 접착제 조성물의 원재료로 폴리우레탄 프리폴리머 100 중량부에 대하여, 증점제 5 내지 8 중량부, 희석제 12 내지 13 중량부, 가소제 15 내지 17 중량부, 잠재성경화제 21 내지 23 중량부를 첨가 혼합하여 형성됨으로써, 콜크 원재료를 충진재 코팅 장치(10)에 투입만 하면, 상기 각 조성물의 중량비를 갖는 경화성 접착제 조성물에 의해 콜크의 연화된 상태로 실리콘 칩의 코팅면을 형성한 뒤, 시간이 지남에 따라 경화되어 코팅 대상체인 실리콘 칩의 경도와 충격흡수력(탄성력)이 실리콘 칩과 근사치로 맞춰짐으로써, 기존 코팅 충진재의 코팅층과 충진재 입자의 경도와 충격흡수력에서의 괴리에서 발생하는 코팅 벗김 현상을 보완하고 또한 외부환경에 민감한 어린 학생들 유치원생들의 생활환경을 유해한 환경에서 벗어나 더욱 쾌적하고 안전한 환경에서 운동하고 뛰어놀 수 있도록 인체에 무해한 천연소재인 콜크와 내수성, 내열성, 및 절연성이 우수한 실리콘을 활용하여 제공할 수 있도록 수 있도록 한다.
여기서, 폴리우레탄 프리폴리머는 음이온적 친수성화 수성 폴리우레탄 분산액을 사용하며, 200g/mol 이상 내지 4000g/mol 이하의 수 평균 분자량, 및 1.5 이상 내지 6 이하의 OH 관능기를 갖는 중합체 폴리올, 디이소시아네이트, 분자의 한쪽 말단에 일차 수산기를 갖는 폴리에테르 및 단분자량 디올을 반응시켜 제조하고, 제조된 프리폴리머를 유기용매에 완전 용해시킨 후, 친수성기를 갖는 디올, 친수성기를 갖는 디아민 또는 이들의 혼합물과 반응시킨 다음, 중화제로 중화시키고 분산매인 물을 가하여 수분산물을 제조하며, 수분산물에 쇄연장제를 가하여 쇄 연장 반응을 수행한 후 반응액 내의 유기 용매를 제거하여 레진 형태로 제조한다.
증점제는 실리카, 흄실리카, 벤토나이트, 클레이, 아마이드, 셀룰로오스로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상 혼합한 것을 사용한다.
희석제는 경화성 접착제 조성물에 대한 수지의 점도를 감소시키기 위하여 전형적으로 스티렌을 사용하거나, 크리프(creep)에 악영향이 없이 구조 접착제의 작용 시간을 연장하도록, 구조 접착제용으로 유용한 폴리머 반응성 희석제로서 기능이 있는, 저분자량, 폴리머 수반응성(moisture reactive) 조성물을 활용할 수 있다.
가소제는 디이소데실프탈레이트디이소노닐프탈레이트, 디옥틸프탈레이트, 디부틸프탈레이트, 디옥틸아디페이트로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상 혼합한 것을 사용한다.
잠재성경화제는 옥사졸리딘, 케타진, 알디민, 케티민, 알디민-케티민을 포함하는 그룹에서 1차 또는 2차 아민이 잠재된 성질을 갖고 있는 물질 중 어느 하나 또는 2종 이상 혼합한 것을 사용한다.
단계(S13) 이후, 실리콘 칩에 충진재 코팅 조성물을 코팅함으로써, 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재(Pf)를 제조한다(S14). 보다 구체적으로, 실리콘 칩을 호퍼 형태로 코팅 장치부(17) 상부에 형성된 코팅 대상체 제공단(16)을 통해 코팅 장치부(17)로 제공함으로써, 교반기(14)로부터 컨베이어 등과 같은 제 3 이송장치부(18c)를 통해 코팅 장치부(17)에 제공된 충진재 코팅 조성물로 코팅을 수행하여 제조된 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재(Pf)를 배출구에 해당하는 코팅체 배출단(17)을 통해 충진재 코팅 장치(10)에서 배출시킬 수 있다.
여기서, 본 발명의 다른 실시예로, 실리콘 칩에 충진재 코팅 조성물을 코팅을 수행시, 충진재 코팅 조성물 전체 100 중량부에 대해서 PCM 캡슐 파우더(Phase Change Material Microcapsul Powder) 13 내지 15 중량부, CNT 나노 복합재(Carbon Nanotube) 14 내지 17 중량부를 추가로 첨가하여 형성할 수 있다. 여기서 PCM 캡슐 파우더는 상전이 물질로, 고체, 용융, 열에너지 흡수, 액체, 응결, 열에너지 방출, 고체로 반복적으로 변하는 재질로 형성된다. 한편, 본 발명에서의 PCM 캡슐 파우더는 상변화물질, 사이즈 15/1000mm(15㎛), 이온반발성, 음이온수지, 대류, 열분산/확산, 방열코팅액 베이스 분산성/확산성 우수 등에 대한 특성을 갖는다.
여기서 CNT 나노 복합재(Carbon Nanotube)의 특장점은 기계적 특성, 전도도 특성, 전기 전도도, 열 방산, 고강도, 경량화, 내마모성, 전자파 제거 등을 갖는다.
이후, 충진재 코팅 조성물, PCM 캡슐 파우더, CNT 나노 복합재를 이용해 레진을 형성하고, 실리콘 칩 표면으로 코팅을 수행함으로써, 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재(Pf)를 생성할 수 있다.
여기서, 코팅 조건은 실리콘 칩에 대한 인젝션(Injection) 노즐을 이용한 분사 방식으로 코팅시 온도 150 내지 170 ℃의 제습 조건을 갖고 실리콘 칩 표면 대비 1.2 내지 1.3 배 표면적이 확대된 코팅면을 형성함으로써, PCM 캡슐 파우더 및 CNT 나노 복합재에 의한 인조잔디층(140)으로부터 열전도를 통해 방열 및 흡열 기능을 제공할 뿐만 아니라, 코팅면과 실리콘 칩 간의 열전도로 인해 일체화된 단위로 코팅층이 벗겨지는 현상을 방지하는 보조적인 기능을 수행할 수 있다.
한편, 콜크 원재료의 제 1 중량부로 100 중량부에 대해서, 실리콘 칩 제 3 중량부인 15 내지 40 중량부, 기능성 조성물 제 4 중량부인 16.3 중량부 내지 43.5 중량부 투입하는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로, 기능성 조성물은 콜크 원재료 100 중량부에 대해서 제오라이트 15 내지 40 중량부, 탄산칼슘 15 내지 40 중량부, 자외선차단제(U.V) 0.3 내지 1.5 중량부, 산화방지제(Antioxidant), 0.5 내지 1.0 중량부, 무독성 안료 0.5 내지 1.0 중량부를 투입하여 자외선 노출된 인조잔디 충진재의 수명이 보다 더 오래갈 수 있도록 하며, 무독성 안료 0.5 내지 1.0를 투입하여 원하는 색상이 표현되도록 할 수 있다.
제오라이트(zeolite)는 규산알루미늄 수화물(水化物)인 광물로서 현무암이나 휘록응회암 등 염기성 화성암의 공동(空洞) 속이나 열극에서 산출되며, 결정 구조적으로 각 원자의 결합이 느슨하여, 그 사이를 채우고 있는 수분을 고열로 방출시켜도 골격은 그대로 있으므로 다른 미립 물질을 흡착하거나 크기가 다른 미립 물질을 분리시키는 분자체(分子篩)로 사용할 수가 있다.
제오라이트는 자연상태에서 음이온을 방출하는 천연 광물질로 독성을 흡착하여 중화시킬 수 있을 뿐 아니라 특히 자극성 냄새를 흡착 제거하여 불필요한 냄새의 발생을 미연에 차단시킬 수 있는 동시에 점토광물들이 갖는 강한 음이온 치환능력에 의하여 농수산물에서 산화반응을 일으키는 수산기(OH-) 이온을 강력하게 환원시킬 수 있는 것이므로 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재(Pf)에 대해서 장기간에도 부패를 방지하도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
보다 구체적으로 천연 제오라이트를 분말화하고, 분말상의 무기바인더를 혼합하고 과립기에 통과시키면서 탄산칼슘 수용액을 분무하여 과립 성형한 뒤, 과립 성형물을 건조로에 투입하여 300 내지 370℃에서 건조하여 함수율 0.5% 이하가 되도록 한 뒤, 건조된 과립 성형물을 진동체를 이용하여 15 내지 40 중량부 중 제오라이트와 탄산칼슘의 중량비를 10 내지 17 : 1 중량비로 함유하면서 0.01 내지 0.05 ㎜입자 크기의 과립 성형물을 선별함으로써, 큰 표면적을 가지게 되어 높은 다공성을 유지하면서 탄산칼슘에 의해 흡습된 수분을 입상 중량의 60 %까지 누출되지 않고 유지케 함으로써, 습도 조절을 할 수 있는 장점을 제공할 수 있다.
한편, 여기서 탄산칼슘이 제오라이트와의 중량비에서 10 미만인 경우 콜크 원재료의 용해시 치수안정성 개선효과가 떨어지며, 17을 초과하는 경우 콜크 원재료가 코팅제로 사용하여 경화시 내구 및 내열성이 현저하게 저하되는 우려가 발생할 수 있다.
여기서, 자외선차단제(U.V)는 콜크 원재료 100 중량부에 대해서 10 내지 100㎚의 분체의 평균입도를 갖는 이산화티탄(TiO2) 0.01 내지 0.03 중량부와 산화아연(ZnO2) 0.02 내지 0.04 중량부를 혼합한 뒤, 혼합물에 감마아미노에틸렌아미노프로필트리메톡시실란의 실란계 화합물 0.17 내지 1.2 중량부를 혼합하여 점착성을 부여하고, 혼합 용액에 pH 6 내지 8의 실리콘 오일 0.1 내지 0.2 중량부, 계면활성제 0.01 내지 0.03 중량부를 혼입하여 20℃ 내지 35℃에서 60분 내지 65분간 교반하여 표면을 개질하여 자외선차단제를 생성할 수 있다. 이때, 이산화티탄(TiO2)의 평입도가 100㎚ 이하면 UV-B(290-320nm)의 영역이 효과적으로 차단되며, 이산화티탄(TiO2)의 평입도가 10nm 이상이면 UV-B(290-320nm)의 영역이 효과적으로 차단될 수 있다. 또한, 실리콘 오일이 pH 6 이하의 산성인 경우에는 자외선 차단제의 점착성이 떨어지는 문제가 발생하므로, 실리콘 오일 및 계면활성제는 광촉매의 활성 저해를 방지하고, 코팅제 도포에 발생하기 쉬운 기포의 생성을 막아주며, 계면활성제는 폴리옥시에틸렌노닐페놀에테르와 같이 일반적으로 사용되는 계면활성제인 것이 바람직하다.
산화방지제는 알킬화 모노페놀[예를 들면, 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀, 2-t-부틸-4, 6-디메틸페놀, 2,6-디-t-부틸-4-에틸페놀, 2,6-디-t-부틸-4-n-부틸페놀, 2,6-디-t-부틸-4-이소부틸페놀, 2,6-디사이클로펜틸-4-메틸페놀, 2-(A-메틸사이클로헥실)-4,6-디메틸페놀, 2,6-디옥타데실-4-메틸페놀, 2,4,6-트리사이클로헥실페놀, 2,6-디-t-부틸-4-메트-옥시메틸페놀, 직선형이거나 측쇄가 분지된 노닐페놀, 예를 들면, 2,6-디-노닐-4-메틸페놀, 2,4-디메틸-6-(1'-메틸운데크-1'-일)페놀, 2,4-디메틸-6-(1'-메틸헵타데크-1'-일)페놀, 2,4-디메틸-6-(1'-메틸트리데크-1'-일)페놀 및 이들의 혼합물]을 활용하거나, 알킬티오메틸페놀[예를 들면 2,4-디옥틸티오메틸-6-t-부틸페놀, 2,4-디옥틸-티오메틸-6-메틸페놀, 2,4-디옥틸티오메틸-6-에틸페놀, 2,6-디-도데실티오메틸-4-노닐페놀)], 하이드로퀴논 및 알킬화 하이드로퀴논[예를 들면, 2,6-디-t-부틸-4-메톡시-페놀, 2,5-디-t-부틸하이드로퀴논, 2,5-디-t-아밀하이드로퀴논, 2,6-디페닐-4-옥타데실옥시페놀, 2,6-디-t-부틸하이드로퀴논, 2,5-디-t-부틸-4-하이드록시아니솔, 3,5-디-t-부틸-4-하이드록시아니솔, 3,5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐 스테아레이트, 비스-(3, 5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐) 아디페이트]을 활용할 수 있다.
이에 따라, 콜크를 실리콘의 탄성과 경도 충격흡수성을 가장 흡사하게 맞추어 기존 코팅 제조방법에서 원재료와 코팅재와의 경도와 탄성이 충격흡수성이 상이해서 오는 코팅이 벗겨짐 현상이 빈번하게 발생하여 코팅 벗거짐 현상에서 벗어 날수 있으며 코팅 벗겨지는 현상시 분진이 발생하여 인체의 호흡기로 들어가 호흡질환을 일으키며 또는 피부에 미세먼지형태로 접촉되어 발생하는 피부 알러지 질환 등에서 해방될 수 있으며 보다 친환경적이며 쾌적한 환경에서 어린이 학생 성인 각양각색의 사람들이 안전하게 이용할 수 있다.
한편, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 친환경 천연소재인 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재로 활용되는 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재(Pf)를 포함하는 인조잔디 구조물(100)을 나타내는 도면이다. 도 4는 도 3에서의 배수층(120)의 구조를 보다 구체적으로 살펴보기 위한 실제 제작된 상태를 나타내는 도면이다.
먼저, 도 3을 참조하면, 인조잔디 구조물(100)은 인조잔디 식재층(110), 배수층(120), 미립 투수층(130), 그리고 인조잔디층(140)이 순차적으로 적층되고, 인조잔디층(140) 상부면으로는 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재(Pf)이 포설되어 불규칙한 유동층으로 형성된 인조잔디용 충진층(150)이 추가적으로 형성된다.
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 4에 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 실리콘 칩 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.
인조잔디용 충진층(150)은 도 1에서 제조된 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재(Pf)를 인조잔디층(140)의 상부에 도포하여 형성된다.
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.
10 : 충진재 코팅 장치
11 : 코팅 원료 제공단
12 : 가열 장치부
13 : 분쇄 장치부
14 : 교반기
15 : 코팅 장치부
16 : 코팅 대상체 제공단
17 : 코팅체 배출단
100 : 인조잔디 구조물
110 : 인조잔디 식재층
120 : 배수층
130 : 미립 투수층
140 : 인조잔디층
150 : 인조잔디용 충진층
Pf : 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재

Claims (5)

  1. 콜크 원재료를 충진재 코팅 장치(10)에 투입하고 미리 설정된 온도에 따라 콜크의 수분제거를 위한 건조를 수행하되, 콜크 원재료 인조잔디용 충진재의 코어를 형성하는 실리콘 칩을 코팅하기 위해 충진재 코팅 장치(10)에 구비된 호퍼 형태에 해당하는 코팅 원료 제공단(11)을 통해 가열 장치부(12)로 제공된 뒤, 가열 장치부(120)에서 미리 설정된 온도(230 내지 270 ℃)로의 가열에 따라 콜크 원재료의 수분제거를 위한 건조가 수행되도록 하는 제 1 단계;
    건조된 콜크 원재료를 미리 설정된 크기로 분쇄하되, 가열 장치부(12) 상에서 가열건조된 콜크 원재료를 분쇄 장치부(13)로 제 1 이동장치부(18a)를 활용하여 이송시킨 뒤, 미리 설정된 크기에 해당하는 입도 0.3mm 내지 2.5mm의 콜크 입자를 생성하는 제 2 단계;
    분쇄된 콜크 입자에 제 2 중량부에 해당하는 보조재로 경화성 접착제를 투입하여 충진재 코팅 조성물을 생성하되, 분쇄 장치부(13)에서 형성된 콜크 입자를 컨베이어 등과 같은 제 2 이동장치부(18b)를 활용하여 교반기(14)에 이송되면, 제 2 중량부에 해당하는 보조재가 교반기(14) 상부에 형성된 호퍼를 통해 투입되고, 보조재와 콜크 입자가 교반기(14) 내에서 교반 날개에 의해서 섞임으로써, 충진재 코팅 조성물이 생성되며, 제 1 중량부로 투입된 콜크 원재료에 대해서 제 2 중량부에 해당하는 보조재는 분쇄된 콜크 입자에 경화성 접착제가 투입됨으로써, 콜크의 탄성과 경도 충격흡수성을 실리콘의 탄성 경도와 충격흡수성을 유사하게 연화와 경화의 과정을 진행하는 제 3 단계; 및
    실리콘 칩에 충진재 코팅 조성물을 코팅함으로써, 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재(Pf)를 제조하는 제 4 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 천연소재인 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제 3 단계는,
    경화성 접착제 조성물를 콜크 원재료의 100 중량부에 대해서, 35 내지 47 중량부를 투입하는 것을 특징으로 하는 친환경 천연소재인 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재의 제조방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제 3 단계는,
    경화성 접착제 조성물의 원재료로 폴리우레탄 프리폴리머 100 중량부에 대하여, 증점제 5 내지 8 중량부, 희석제 12 내지 13 중량부, 가소제 15 내지 17 중량부, 잠재성경화제 21 내지 23 중량부를 첨가 혼합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 친환경 천연소재인 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재의 제조방법.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제 4 단계는,
    실리콘 칩을 호퍼 형태로 코팅 장치부(17) 상부에 형성된 코팅 대상체 제공단(16)을 통해 코팅 장치부(17)로 제공함으로써, 교반기(14)로부터 컨베이어 등과 같은 제 3 이송장치부(18c)를 통해 코팅 장치부(17)에 제공된 충진재 코팅 조성물로 코팅을 수행하여 제조된 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재(Pf)를 배출구에 해당하는 코팅체 배출단(17)을 통해 충진재 코팅 장치(10)에서 배출시키는 것을 특징으로 하는 친환경 천연소재인 콜크 코팅형 인조잔디용 충진재의 제조방법.
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대한민국 특허출원 출원번호 제10-2013-0042450호 "인조잔디 및 발포타입 충진재를 이용한 인조잔디 구조물, 인조잔디 및 발포타입 충진재를 이용한 인조잔디 구조물 제조 방법(Structure of artificial turf using artificial turf and foaming type filler, and method for manufacturing artificial turf using artificial turf and foaming type filler)"

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