KR102144927B1 - 열차단 기능의 인조잔디 조성물 및 이를 이용한 인조잔디 구조체 - Google Patents

열차단 기능의 인조잔디 조성물 및 이를 이용한 인조잔디 구조체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 학교운동장, 체육시설, 조경용 바닥재 등에서 널리 사용될 수 있는 인조잔디에서 근적외선(780nm~3)과 가시광선(380~780nm)으로부터 효과적으로 열 차단할 수 있는 개선된 인조잔디 조성물 및 이를 이용한 인조잔디 구조체에 관한 것이며, 폴리머 연질합성수지 95.0~99.5중량% 및 무기안료 0.5~5중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열차단 기능의 인조잔디 조성물에 관한 것이며, 또한 열차단 인조잔디 조성물로 제조된 인조잔디, 투수공이 형성되어 있는 기포지, 배킹부, 충진재로 구성되는 인조잔디 구조체에 관한 것이다.

Description

열차단 기능의 인조잔디 조성물 및 이를 이용한 인조잔디 구조체{Artificial grass composition of thermal shutdown function, and artificial grass structure using the composition}
본 발명은 학교운동장, 체육시설, 조경용 바닥재 등에서 널리 사용될 수 있는 인조잔디에서 적외선 파장범위대 특히 근적외선을 중심으로 열차단 기능을 발휘하는 인조잔디 조성물 및 이를 이용한 인조잔디 구조체에 관한것으로, 더 구체적으로는 폴리머 연질합성수지 95.0~99.5중량% 및 무기안료 0.5~5중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 적외선 중심 열차단 기능의 인조잔디 조성물에 관한 것이며, 또한 인조잔디 원사조성물로 제조된 인조잔디 파일, 투수공이 형성되어 있는 기포지, 배킹부, 충진재로 구성되는 인조잔디 구조체에 관한 것이다.
천연잔디를 대체하기 위하여 인조잔디가 60년대부터 보급되어 왔으나 인조잔디는 표면이 거칠고 단단해서 찰과상, 타박상, 근육골절과 같은 부상을 당하기 일쑤였고 또한 열이 축적되어 온도가 크게 상승함으로서 인조잔디 표면과 인체의 피부가 접촉시 피부화상을 입는 등의 문제점이 있었다.
이러한 인조잔디의 문제점을 해결하기 위하여 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등을 사용하여 초기 폴리아미드계의 딱딱했던 인조잔디를 부드럽게 변화시키고 인조잔디 형태를 종래 소섬유(fibrillate) 합성형에서 입체형 단일원사 모노필라멘트 방식으로 개선하여 내구력, 경기력 등을 향상시키기 위해 노력해 왔다.
최근에 와서는 자외선을 차단하여 인조잔디의 온도상승을 차단하려는 기술개발이 이어지고 있으며, 종래기술로서 대한민국 등록번호 제10-0799262호에 스티렌-에틸렌부타디엔-스티렌(SEBS) 10~20중량%, 올레핀계 엘라스토머 5~20중량%, 파라핀계 또는 파라핀계-나프텐계 미네랄 오일 25-40중량%, 탄산칼슘 및 탈크로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 충전제 40~55중량%, 자외선안정제, 자외선차단제 또는 자외선흡수제, 산화방지제로 이루어진 군에서 선택된 1종이상의 내후제 0.5~1.0중량%, 및 무기안료 0.1~0.15%를 포함하는 것을 특징으로하는 친환경 인조잔디 조성물이 공지되어 있으며, 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0074529호에는 스티렌-에틸렌부타디엔-스티렌(SEBS) 10~20중량%, 하이드로카르본 레진 3~10중량%, 파라핀계 또는 파라핀계-나프텐계 미네랄 오일 25-40중량%, 탄산칼슘 및 탈크로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 충전제 40~55중량%, 자외선 안정제, 자외선차단제 또는 자외선흡수제, 산화방지제로 이루어진 군에서 선택된 1종이상의 내후제 0.1~0.5중량%, 및 무기안료 0.02~0.1%를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 인조잔디 조성물이 공지되어 있다.
그러나 이러한 종래기술의 조성물로 제조된 인조잔디는 자외선 중심의 열선 차단기능에 초점을 맞춘 인조 잔디 조성물에 관한 것이다.
태양광 중에서 인조잔디의 열 상승에 가장 큰 영향을 미치는 파장대는 780nm~ 3㎛ 파장의 근적외선(nearinfrared)으로 알려져 있으며 가시광선(380~780nm) 또한 적지 않는 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.
따라서 이러한 근적외선 및 가시광선을 효과적으로 차단할 수 있는 개선된 인조잔디 및 그 구조체가 요망되고 있는 상황이었다.
본 발명은 인조잔디에서 열상승의 큰 영향을 미치고 있는 적외선 그중 특히 근적외선(780nm~3㎛)과 가시광선(380~780nm)을 효과적으로 차단할 수 있는 인조잔디 조성물 및 이를 이용한 인조잔디 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드 중에서 선택된 1종의 폴리머 연질합성수지 95.0~99.5중량%, 및 금속산화물, 이산화티타늄, 복합산화물, 티탄화합물, 코발트화합물, 금속크롬화합물, 첨정석(MgAl204)과 안티몬, 금속산화티탄산 중에서 선택된 1종 이상의 무기질안료 0.5~5중량%로 구성되는 것을 특징으로 하는 인조잔디 조성물에 관한 것이다.
또한 본 발명은 제 1항의 인조잔디 조성물로 제조한 인조잔디 파일(110)과, 인조잔디 파일(110)을 제직(tufting)하여 고정하는 기포지(120)와, 기포지(120) 후면에 가열 압착되는 스티렌-부타디엔 러버(SBR) 필름으로 코팅된 배킹부(140)와, 기포지 위에 형성되는 규사충진재층(150) 및/또는 고무충진재층(160)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인조잔디 구조체에 관한 것이다.
종래기술과 달리 본 발명의 인조잔디 조성물은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드 중에서 선택된 1종의 폴리머 연질합성수지 95.0~99.5중량%로 대부분의 조성비를 차지하도록 구성하고, 무기질안료 0.5~5중량%로 구성하여 종래 무기질안료 조성비로 구성한 것에 특징이 있으며, 이러한 조성비로 제조된 본 발명의 인조잔디는 근적외선(780nm~3㎛)과 가시광선(380~780nm)으로부터 열차단 기능이 우수한 것으로 나타났다.
또한 본 발명의 인조잔디를 바닥에 형성한 인조잔디 구조체는 제 1항의 인조잔디 조성물로 제조한 인조잔디 파일(110)을 기포지(120)에 제직(tufting)하여 고정하게 되며, 기포지(120) 후면에 스티렌-부타디엔 러버(SBR) 필름으로 이루어진 배킹부(140)를 가열 압착하고 코팅처리하게 되며, 배킹부가 바닥에 형성되고 인조잔디가 위로 향하도록 위치시킨 다음, 그 위에 규사충진재층(150) 및/또는 고무충진재층(160)으로 형성한 것이다.
본 발명의 인조잔디 조성물로 제조된 인조잔디는 여름철 인조잔디 표면온도가 약 섭씨70도까지 상승하였던 것을 근적외선(780nm~3㎛) 17~49% 차단과 가시광선(380~780nm) 10~34% 차단으로 13~15도 하강한 섭씨55~58도 유지할 수 있도록 해 주는 현저한 열차단 효과가 있었다.
또한 현저한 열차단 효과를 가진 본 발명의 인조잔디 구조체는 열차단 기능이 우수한 인조잔디를 적용하여 쉽게 구성할 수 있는 인조잔디 구조체를 제공할 수 있는 효과가 있다.
이러한 본 발명의 열차단 효과는 살수장치에 의한 물절감 효과를 가져 오는 등 경제적인 면에서도 효과가 예상된다.
도 1은 본 발명의 인조잔디 구조체를 도시한 개략도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.
도 1에서 보는 바와 같이 본 발명의 인조잔디 구조체는 바닥에 인조잔디 파일(110)이 제직되어 고정된 기포지(120)의 이면에 배킹부(140)가 가열 압착된 부분이 위치하고, 기포지와 배킹부에는 다수의 투수공(130)이 형성된다. 기포지(120)에 고정된 인조잔디 끝부분은 위로 잔디처럼 올라오게 형성되며, 기포지(120) 위에 소정의 두께로 규사충전재층(150), 고무충진재층(160) 중 하나 이상의 층으로 형성되어 있으며, 고무충진재층 위로 인조잔디로 올라와 있다.
[실시예 1]
폴리에틸렌 수지입자 90kg과 무기질안료 3kg을 혼합한 후, 조성된 혼합물을 압출기의 압출부에 투입 가열하여 열차단 인조잔디 원사 조성물을 제조한 후, 인조잔디 원사 제조기에서 압출공법에 의해 인조잔디 원사를 제조하였다.
제조된 인조잔디 원사를 제직(tufting)하여 기포지에 인조잔디 파일을 형성하고, 기포지 후면에 스티렌-부타디엔 러버(SBR) 필름으로 코팅된 배킹부를 맞물린 후 가열 압착공정을 거쳐 기포지와 배킹부를 코팅처리한 다음, 규사충진재층과 고무칩충재층을 형성하여 인조잔디 구조체를 완성하였다.
본 발명은 무기질 안료에 의해 근적외선(780nm~3㎛)과 가시광선(380~780nm)으로부터 열차단 기능을 발휘하며 무기질안료가 사용되지 않은 인조잔디에 비해 섭씨 13~15도의 온도강하 효과가 있었다.
Figure 112020019627270-pat00001
한편, 상기한 본 발명의 인조잔디 조성물(본 조성물)은 기능성 첨가제 1 중량%를 더 포함할 수 있음을 특징으로 한다. 이러한 기능성 첨가제는 폴리머 연질 합성수지의 함량을 줄임으로써 첨가될 수 있다.
이러한 기능성 첨가제는 아크릴 우레탄 10 중량부 대비, 폴리 알킬아크릴레이트 2 ~ 3 중량부, 에틸렌-아크릴산 2 ~ 3 중량부, 테트라 플루오르 에틸렌 2 ~ 3 중량부, 폴리에틸렌 옥사이드 1 ~ 2 중량부, 비닐트리메톡시실란 0.1 ~ 1 중량부 및 이산화티타늄 0.1 ~ 1 중량부를 포함할 수 있음을 특징으로 한다.
아크릴 우레탄은 부착력, 강도 및 내구성을 개선하기 위해 사용되며, 기능성 첨가제의 각 조성물은 이 아크릴 우레탄 10 중량부를 기준으로 결정된다.
폴리 알킬아크릴레이트는 휨인성을 개선하고 유연성을 개선하기 위해 사용되며, 그 바람직한 함량은 2 ~ 3 중량부이다. 2 중량부 미만으로 사용되면 개선 효과가 미미하고, 3 중량부를 초과하여 사용되면 재료 분리 현상 발생 및 작업성 저하가 나타나게 된다.
에틸렌-아크릴산은 연성 부여 폴리머로서 첨가되며, 그 함량은 2 ~ 3 중량부인 것이 바람직하다. 2 중량부 미만으로 사용되면 연성 개선 효과가 미미하고, 3 중량부를 초과하여 사용되면 점도가 과도하게 높아져 작업성이 저하된다.
테트라 플루오르 에틸렌은 신율 및 강도 개선을 위해 첨가되며, 그 함량은 2 ~ 3 중량부인 것이 바람직하다. 2 중량부 미만으로 사용되면 개선 효과가 미미하고, 3 중량부를 초과하여 사용되면 경제성이 저하되는 문제가 있다.
폴리에틸렌 옥사이드는 작업성 및 내구성 개선을 위해 첨가되며, 그 함량은 1 ~ 2 중량부인 것이 바람직하다. 1 중량부 미만으로 첨가되면 내구성 개선 효과가 미미하고, 2 중량부를 초과하여 첨가되면 재료 분리 현상이 발생하는 문제가 있다.
비닐트리메톡시실란은 접착 촉진제로서 첨가되며, 그 함량은 0.1 ~ 1 중량부인 것이 바람직하다. 0.1 중량부 미만으로 사용되는 경우 기재에 대한 접착력이 부족해질 수 있고, 1 중량부를 초과하여 사용되는 경우 경화 지연이라는 문제가 발생한다.
이산화티타늄은 부착 성능 향상을 위해 첨가되는데, 특히 인체에 무해한 친환경 성분이라는 점에서 채용되었으며, 그 함량은 0.1 ~ 1 중량부인 것이 바람직하다. 0.1 중량부 미만인 경우 요구되는 부착 강도를 얻기 힘들고, 1 중량부 초과인 경우 다른 조성물에 영향을 미쳐 물성이 변하는 문제가 있다.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명한 본 발명은 통상의 기술자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 인조잔디 파일
120: 기포지
130: 투수공
140: 배킹부
150: 규사충진재층
160: 고무충진재층

Claims (3)

  1. 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드 중에서 선택된 1종의 폴리머 연질합성수지 95.0~98.5중량%; 및
    금속산화물, 이산화티타늄, 복합산화물, 티탄화합물, 코발트화합물, 금속크롬화합물, 첨정석(MgAl204)과 안티몬, 금속산화티탄산 중에서 선택된 1종 이상의 무기질안료 0.5~4중량%;
    를 포함하고,

    상기 폴리머 연질합성수지는 기능성 첨가제 1 중량%를 더 포함하되,
    상기 기능성 첨가제는, 아크릴 우레탄 10 중량부 대비, 휨인성 개선을 위해 첨가되는 폴리 알킬아크릴레이트 3 중량부, 연성 부여 폴리머로서 에틸렌-아크릴산 3 중량부, 신율 및 강도 개선을 위한 테트라 플루오르 에틸렌 3 중량부, 작업성 및 내구성 개선을 위한 폴리에틸렌 옥사이드 2 중량부, 접착 촉진제로서 첨가되는 비닐트리메톡시실란 1 중량부 및 부착 성능 향상을 제공하는 이산화티타늄 1 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열차단 기능의 인조잔디 조성물.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 기재된 인조잔디 조성물로 제조한 인조잔디 파일(110);
    상기 인조잔디 파일(110)을 제직(tufting)하고 고정하는 투수공(130)이 형성된 기포지(120);
    상기 기포지(120) 후면에 가열 압착되는 스티렌-부타디엔 러버(SBR) 필름으로 코팅된 배킹부(140);
    상기 기포지(120) 위에 규사충진재층(150), 고무충진재층(160) 중 하나 이상의 층;
    을 포함하는 열차단 기능의 인조잔디 구조체.
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KR1020200022720A KR102144927B1 (ko) 2020-02-25 2020-02-25 열차단 기능의 인조잔디 조성물 및 이를 이용한 인조잔디 구조체

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20090077005A (ko) * 2006-11-01 2009-07-13 다우 글로벌 테크놀로지스 인크. 폴리우레탄 조성물 및 그로부터 제조되는 물품, 및 그의 제조 방법
KR101398802B1 (ko) * 2014-02-11 2014-05-27 필드마스터 주식회사 열차단 기능의 인조잔디 조성물 및 이를 이용한 인조잔디 구조체

Patent Citations (2)

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