KR102301119B1 - 항균성 인조잔디 충진재 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

항균성이 있어 세균증식을 억제할 수 있는 인조잔디 충진재가 개시된다. 본 발명은 스티렌계 중합체 10~40 중량%, 올레핀계 수지 5~30 중량%, 프로세스 오일 5~35 중량%, 무기 충전제 5~40 중량% 및 항균성 분말 0.1~10 중량%를 포함하는 항균성 인조잔디 충진재이다.

Description

항균성 인조잔디 충진재 및 이의 제조방법{Antibacterial artificial turf filler and a method for manufacturing the same}
본 발명은 항균성이 있는 인조잔디 충진재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
인조잔디 시스템에서는 천연잔디와 유사한 충격흡수, 회전 저항 등의 안전성과 공(Ball)과의 일정한 경기 상호 특성 등을 구현하기 위해 인조잔디 파일사 사이에 규사 및 합성 고무 충진재를 일정량 충진시켜 주로 사용되고 있다.
종래에 인조잔디용 충전재로 재활용 연질플라스틱, 경탄 및 가소제 또는 재활용 연질 플라스틱 대신에 열경화성 탄성체 EPDM, 폐타이어 분말 등의 탄성체 또는 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(이하, SEBS) 등과 같은 열가소성 고무가 사용되었다. 인조잔디는 천연잔디가 가지지 못하는 관리의 편리성이라는 장점이 있어서 축구장이나 야구장 등과 같은 운동구장에 사용되고, 환경적으로 문제가 되고 있는 골프장 그린으로도 사용되고 있다. 그러나 사용 기간 동안 외부로부터 유입되는 여러가지 세균 발생의 불순물들로 인해 각종 세균 등이 증식하는 문제점이 있었다. 다양한 재질로 인조잔디용 충진재를 형성함으로써 위와 같은 문제점을 해결하고자 하는 노력이 이루어졌으나, 세균증식의 문제점을 여전히 해소하지 못하고 있는 실정이다.
등록특허 제10-2055556호(2019.12.09.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 항균성이 있어 세균증식을 억제할 수 있는 인조잔디 충진재 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 스티렌계 중합체 10~40 중량%, 올레핀계 수지 5~30 중량%, 프로세스 오일 5~35 중량%, 무기 충전제 5~40 중량% 및 항균성 분말 0.1~10 중량%를 포함하는 항균성 인조잔디 충진재를 제공한다.
상기 스티렌계 중합체는 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 공중합체(SEBS), 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체(SBS), 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌 공중합체(SEPS), 수소화 스티렌-이소프렌-부타디엔 공중합체(SEEPS) 및 스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체(SIS)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 올레핀계 수지는 에틸렌계 수지, 프로필렌계 수지 또는 이들의 혼합 수지일 수 있다.
상기 프로세스 오일은 파라핀계, 나프텐계 및 아로마틱계 프로세스 오일로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 무기 충전제는 탄산칼슘, 활성탄 및 운모로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 항균성 분말은 구리 분말, 황토 분말 또는 이들의 혼합 분말일 수 있다.
상기 구리 분말은 황화 구리 또는 산화구리 또는 이들의 혼합 분말일 수 있다.
상기 혼합 분말은 구리 분말 3~70 중량% 및 황토 분말 30~97 중량%로 이루어질 수 있다.
상기 항균성 분말은 입도가 0.5~50 ㎛일 수 있다.
상기 항균성 인조잔디 충진재는 상용화제, 노화방지제, 산화방지제, 컬러 마스터 배치 및 난연제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 항균성 인조잔디 충진재는 평균 직경이 1.4~3.35 mm일 수 있다.
상기 항균성 인조잔디 충진재는 비열이 1.80 J/g·k 이상일 수 있다.
또한, 본 발명은 (a) 올레핀계 수지, 프로세스 오일, 상용화제 및 항균성 분말을 혼합하여 제1혼합물을 제조하는 단계; (b) 스티렌계 중합체, 올레핀계 수지, 프로세스 오일, 무기 충전제 및 상기 제1 혼합물을 혼합하여 압출기 내에서 용융하고 압출하여 충진재를 제조하는 단계; 및 (c) 상기 충진재를 일정 모양으로 수중에서 컷팅하여 입상의 충진재를 제조하는 단계를 포함하는, 항균성 인조잔디 충진재 제조방법이다.
상기 (b) 단계는 노화방지제, 산화방지제, 컬러 마스터 배치 및 난연제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 더 혼합할 수 있다.
본 발명은 스티렌계 중합체, 올레핀계 수지, 프로세스 오일, 무기 충전제 및 항균성 분말을 특정 함량으로 포함함으로써 내구성이 우수하고, 동시에 우수한 항균 효과를 나타내는 인조잔디 충진재를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 소량으로도 항균성인 높고, 인체에 무해한 구리 분말을 사용함으로써 항균 효과를 극대화시키고, 인체 친화적이며 열전도도가 낮은 황토 분말을 사용함으로써 표면 온도를 저감시키고 분진이 발생하지 않는 인조잔디 충진재를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 구체적인 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명은 스티렌계 중합체 10~40 중량%, 올레핀계 수지 5~30 중량%, 프로세스 오일 5~35 중량%, 무기 충전제 5~40 중량% 및 항균성 분말 0.1~10 중량%를 포함하는 항균성 인조잔디 충진재이다.
본 발명에서 상기 스티렌계 중합체는 충진재에 탄성 및 탄성 회복력을 부여하고 있어, 본 발명의 충진재에 있어 탄성 중합체로 기능한다. 또한, 상기 스티렌계 중합체는 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 공중합체(SEBS), 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체(SBS), 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌 공중합체(SEPS), 수소화 스티렌-이소프렌-부타디엔 공중합체(SEEPS) 및 스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체(SIS)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 공중합체(SEBS)일 수 있다.
상기 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS)은 천연 고무와 가장 유사한 물성을 구현할 수 있는 소재로서, 상기 프로세스 오일을 흡수하며, 올레핀계 수지와의 상용성(compatibility)이 있다.
구체적으로, 상기 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS)은 탄성 및 탄성 회복력을 부여하며, 그 자체가 블록 구조이므로 배합(컴파운딩)시 가교 형성을 방지하는 역할을 한다. 상기 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS)은 양 말단의 스티렌 경질 세그먼트(hard segment)와 중질 세크먼트 사이에 연결된 에틸렌-부타디엔 연질 세그먼트(soft segment)로 이루어진 3차원 구조체이다. 상기 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS)은 경질 세그먼트와 연질 세그먼트가 상분리된 이상(二相, two-phase) 구조를 갖는다. 스티렌 경질 세그먼트는 비결정 영역인 에틸렌-부타디엔 연질 세그먼트와 혼재되지 않는 결정 영역이며, 상온에서 물리적인 가교 형성을 하며, 기계적 물성(예컨대, 인장강도)을 부여하고, 유리 전이 온도(Tg)가 약 100℃이다. 에틸렌-부타디엔 연질 세그먼트는 프로세스 오일을 흡수하는 소수성의 비결정 영역이며, 유리 전이 온도 (Tg)가 약 -55℃이다. 스티렌 경질 세그먼트와 에틸렌-부타디엔 연질 세그먼트 간의 상분리는 상이한 용해도 파라미터(스티렌 - 9.1, 에틸렌-부타디엔 -7.76)에 기인하며, 상분리 정도는 기계적 물성, 유변학적 특성, 내열성 등에 영향을 주기 때문에 상분리 정도가 큰 것이 유리하다.
상기 스티렌계 중합체의 함량은 상기 충진재 100 중량%를 기준으로 10~40 중량%이고, 바람직하게는 20~35 중량%이다. 상기 스티렌계 중합체의 함량이 10 중량% 미만이면 탄성, 내마모성, 내구성 등이 저하될 수 있으며, 40 중량%를 초과하면 제조 원가 대비 성능 향상을 기대하기 힘들다.
본 발명에서 상기 올레핀계 수지는 충진재의 경도를 결정하는 경화성 중합체로 기능한다. 또한, 상기 상기 올레핀계 중합체는 에틸렌계 수지, 프로필렌계 수지 또는 이들의 혼합수지일 수 있다. 본 발명에 적용되는 올레핀계 수지는 경도를 결정하는 경화성 중합체의 하나로, 충진재에 내광성, 유동성, 내면성, 기계적 특성을 부여하기 위하여 사용된다.
상기 폴리에틸렌 수지는 고압법에 의해 제조되는 저밀도 폴리에틸렌 수지, 중저압법에 의해 제조된 에틸렌 단독 중합체 또는 에틸렌과 α-올레핀의 공중합체인 저밀도, 중밀도 및 고밀도 폴리에틸렌 수지가 있다. 상기 프로필렌계 수지는 프로필렌 단독중합체, 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체, 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체와 같이 프로필렌을 주성분으로 하는 공중합체 수지를 포함한다.
인조잔디 KS M 3888-1:2013 시스템 품질 기준에 따른 A-1 grade의 인조 잔디 시스템 품질 기준을 만족하기 위하여 상기 올레핀계 수지의 함량은 상기 충진재 100 중량%를 기준으로 5~30 중량%이고, 바람직하게는 8~20 중량%이다. 상기 올레핀계 수지의 함량이 5 중량% 미만이면 충진재의 경도가 낮아 내구성 등이 저하될 수 있고, 30 중량%를 초과하면 충진재에 소프트한 탄성이 없고 딱딱해져, 안전성능인 충격 흡수성 등이 저하될 수 있다.
본 발명에서 상기 프로세스 오일은 고온 압출 시 가공성을 확보하고 원료 간의 혼합 균제도를 확보하기 위해 첨가되는 것으로서, 상기 프로세스 오일은 파라핀계, 나프텐계 및 아로마틱계 프로세스 오일로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 파라핀계 오일은 충진재의 유동(flow)과 색상의 안정성을 향상시킨다. 다만, 적정 투입량 이상 사용시 내구성 문제(형태변형)가 발생하며, 장기간 옥외 노출 시 Oil Bleeding 현상 등으로, 형태 찌그러짐, 뭉침 현상 등이 발생할 수 있으며, 내열성에 치명적인 문제를 야기할 수 있다.
상기 프로세스 오일의 함량은 상기 충진재 100 중량%를 기준으로 5~35 중량%이고, 바람직하게는 15~30 중량%이다. 상기 프로세스 오일 함량이 5 중량% 미만이면, 유동성이 좋지 않아 가공상의 문제점이 있고, 35 중량%를 초과하면 오일 블리딩(oil bleeding)의 문제가 발생할 수 있다.
본 발명에서 상기 무기 충전제는 충진재의 안정성을 확보하고, 오일 흡수성(oil absorbency)을 높이고, 적정 탄성 기능을 수행하기 위해 첨가되는 것으로서, 탄산칼슘, 활성탄 및 운모로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 무기 충전제의 함량은 상기 충진재 100 중량% 기준으로 5~40 중량%이고, 바람직하게는 10~30 중량%이다. 상기 무기 충전제 함량이 5 중량% 미만이면, 인장강도, 내구성 등의 물성이 저하될 수 있으며, 40 중량%를 초과하면 내마모, 형태변형, 탄성 등 무기질로써 원하는 성능을 구현하기가 어렵게 된다.
본 발명에서 상기 항균성 분말은 충진재에 항균효과를 부여하기 위해 첨가되는 것으로서, 입도가 0.5~50 ㎛일 수 있고, 바람직하게는 1.5~20 ㎛일 수 있다. 상기 입도가 0.5 ㎛ 미만이면 밀링 과정에서 컨트롤이 어려울 수 있고, 50 ㎛를 초과하면 제품 표면이 매끄럽지 않을 수 있다.
상기 항균성 분말의 함량은 상기 충진재 100 중량% 기준으로 0.1~10 중량%이고, 바람직하게는 2.1~8 중량%이다. 상기 항균성 분말의 함량이 0.1 중량% 미만이면, 항균 효과가 미미할 수 있고, 10 중량%를 초과하면 제조 원가 대비 항균 효과 향상이 미미할 수 있다.
본 발명에서 상기 항균성 분말은 구리 분말, 황토 분말 또는 이들의 혼합 분말일 수 있으며, 바람직하게는 혼합 분말일 수 있다.
상기 구리 분말은 당업계에서 알려진 방법을 통해 제조될 수 있으며, 예컨대,습식 밀링, 건조, 건식 밀링 및 분급하는 공정을 통해 분말로 제조될 수 있다. 상기 구리 분말은 황화 구리 또는 산화구리 또는 이들의 혼합 분말일 수 있으며, 바람직하게는 황화 구리 분말일 수 있다. 상기 산화구리 또는 황화구리는 항균금속으로서, 충진재에 전도성 외에 우수한 항균효과를 부여할 수 있으며, 균 자체의 번식을 억제할 수 있어 우수한 방취 효과도 얻을 수 있다.
상기 황화구리(Ⅰ)은 황화제일구리(copper(Ⅰ) sulfide, cuprous sulfide)라고도 하며 화학식은 Cu2S, 화학식량은 159.15이다. 구리를 수소/황화수소 혼합기체와 함께 가열하거나 황화구리(Ⅱ)를 소량의 황과 함께 수소 기체속에서 가열하여 얻을 수 있다. 천연으로는 휘동광에서 산출된다. 결정의 형태에 따라 α형(입방결정계)과 β형(사방결정계)이 있으며 녹는점은 α형이 1130℃, β형이 1100℃로 비슷하다. α형은 91℃보다 고온에서 안정하고 용융물을 냉각할 때 석출되며, β형은 91℃보다 저온에서 안정하고 천연 휘동광이 β형에 속한다. α, β 모두 금속 광택이 있는 검은 회색의 결정으로 열에 안정하며 고온에서는 염소 또는 탄산나트륨과 천천히 반응한다. 물에는 잘 녹지 않으나 질산이나 암모니아수에는 녹는다.
황화구리(Ⅱ)는 황화제이구리(copper(Ⅱ) sulfide, cupric sulfide)라고도 하며 화학식은 CuS, 화학식량은 95.61이다. 천연으로는 남동광으로 산출되며 공업적으로는 구리(Ⅱ)염 수용액에 황화수소를 통하여 흑갈색의 침전으로 얻거나 구리와 황을 직접 결합시켜 만든다. 황화구리(Ⅱ)는 검은색의 가루 또는 청흑색의 육방결정계 결정으로 구조가 복잡하다. 전기전도성은 황화구리(Ⅰ)보다 크며, 220℃에서 가열하면 황화구리(Ⅰ)로 분해된다. 물이나 묽은 산에 거의 녹지 않으나 고온의 질산이나 사이안화알칼리 용액에는 녹는다.
상기 황토(黃土)는 원적외선이 방출되어 상기 구리의 항균성을 향상시키고, 열전도도가 낮아 충진재의 표면 온도를 저하시킬 수 있으며, 충진재 간의 결합력을 향상시켜 분진 발생을 억제한다. 구체적으로, 상기 황토는 산화철, 석영 및 장석 등과 같은 규소성 점토광물(Loess)이 벌집모양의 복층구조를 이루는 형태를 지니고 있어, 충진재를 이루는 구성 간의 결합력을 향상시켜 분진발생을 억제할 수 있으며, 벌집구조 내에 원적외선이 다량 흡수 및 저장되어 있어 지속적으로 방출되고, 이에 따라 항균효과를 지속시킬 수 있다. 또한, 벌집구조 내에 공간이 있어 열전도도가 낮고, 이에 따라 충진재의 표면 온도를 저하시킬 수 있다.
상기 황토 분말은 분쇄장치와 선별장치를 이용하여 제조될 수 있으며, 이에 한정되지 않고, 당업계에서 알려진 기존의 방법에 따라 분말로 제조될 수 있다.
상기 구리 및 황토의 혼합분말은 구리 분말 3~70 중량% 및 황토 분말 30~97 중량%로 이루어질 수 있으며, 상기 황화구리 분말의 함량이 혼합분말 100중량% 대비 3중량% 미만이면 항균효과가 저하될 수 있고, 97중량%를 초과하면 충진재의 비열이 낮아져 온도 저감 효능이 저하될 수 있다.
본 발명에서 충진재는 상용화제, 노화방지제, 산화방지제, 컬러 마스터 배치 및 난연제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있으며, 각각 상기 충진재 100 중량% 기준으로 0.1~10 중량% 포함될 수 있고, 바람직하게는 0.5~5 중량% 포함될 수 있다. 상기 상용화제, 노화방지제, 산화방지제, 컬러 마스터 배치 및 난연제의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 통상의 것을 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 충진재는 평균 직경 1.4 내지 3.35 mm의 입자 크기를 가질 수 있고, 상기 충진재의 크기가 1.4mm 미만이면, 충진재로서의 효능이 저하되어 완충 효과가 발현되지 않아 운동 시에 무릎 등의 관절에 손상을 주기 쉽고, 표면이 미끄럽게 구성될 수 있으며, 제조공정에서 미세 먼지가 공기중으로 비산되어 인체의 호흡기 내로 흡입될 위험성이 있다. 또한, 상기 충진재의 크기가 3.35mm를 초과하면 충진 효과가 발휘되지 아니하며, 인조잔디에 충진재 적용이 어렵고, 표면이 거칠게 형성되어 인조잔디의 사용자가 넘어졌을 때 피부 손상을 입을 수 있다.
본 발명에서 상기 충진재는 비열이 1.80 J/g·k 이상일 수 있으며, 바람직하게는 1.80 ~ 2.20 J/g·k일 수 있다. 상기 비열이 1.80 J/g·k 미만이면, 온도 저감 효능이 저하될 수 있으며, 2.20 J/g·k을 초과하면 항균 효과가 저하될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 충진재의 형상은 원기둥형으로, 균일한 크기로 형성되기 때문에 기계적 마찰에 의한 분진이 발생하지 아니하고, 마찰계수 역시 더 적게 나타나며, 탄성이 증가할 수 있다.
이하에서, 본 발명에 따른 충진재를 제조하는 방법을 설명한다.
본 발명에 따른 충진재는 (a) 올레핀계 수지, 프로세스 오일, 상용화제 및 항균성 분말을 혼합하여 제1혼합물을 제조하는 단계; (b) 스티렌계 중합체, 올레핀계 수지, 프로세스 오일, 무기 충전제 및 상기 제1 혼합물을 혼합하여 압출기 내에서 용융하고 압출하여 충진재를 제조하는 단계; 및 (c) 상기 충진재를 일정 모양으로 수중에서 컷팅하여 입상의 충진재를 제조하는 단계를 통해 제조된다.
상기 (a) 단계는 항균성 분말의 혼합을 용이하게 하기 위하여 분산시키는 단계로서, 올레핀계 수지를 용융시킨 후에 프로세스 오일, 상용화제 및 항균성 분말를 혼합할 수 있으며, 상기 혼합은 180~240℃에서 수행될 수 있다. 상기 혼합 시 온도가 180℃ 미만이면, 올레핀계 수지가 용융되지 않아 혼합이 용이하지 않을 수 있고, 240℃를 초과하면 온도가 너무 높아 올레핀계 수지가 탈 수 있다.
상기 (b) 단계는 주요 원료의 혼련을 위한 단계로서 노화방지제, 산화방지제, 컬러 마스터 배치 및 난연제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 더 혼합할 수 있다.
상기 스티렌계 중합체 및 올레핀계 수지를 혼합 용융시킨 후에 프로세스 오일, 무기 충전제 및 상기 제1 혼합물을 혼합할 수 있고, 상기 혼합은 200~240℃에서 수행될 수 있다. 상기 혼합 및 압출 시 온도가 200℃ 미만이면, 스티렌계 중합체 및 올레핀계 수지가 용융되지 않아 혼합 및 압출이 용이하지 않을 수 있고, 240℃를 초과하면 온도가 너무 높아 스티렌계 중합체 및 올레핀계 수지가 탈 수 있다.
이후, 압출된 상기 충진재를 일정 모양으로 수중에서 컷팅하여 입상의 충진재를 제조할 수 있다.
본 발명에서 상기 혼합, 압출, 컷팅 등은 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 수단을 임의 선택하여 수행할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 구체적인 실시예를 들어 설명한다.
실시예 1
충진재 100 중량% 기준으로 폴리프로필렌 5 중량%를 배합기에 투입하고 200℃ 온도에서 10분 동안 예열하여 폴리프로필렌을 용융시켰다.
말레산 무수물 4 중량%, 프로세스 오일(파라핀계 오일) 10 중량%, 입도 5㎛인 항균성 분말 5 중량%(황화구리 분말 1.5중량% 및 황토 분말 3.5중량%)를 상기 용융된 폴리프로필렌에 첨가하고, 교반 및 혼합하여 제1혼합물을 제조하였다.
이후, 충진재 100중량% 기준으로 스틸렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS) 28 중량%, 폴리프로필렌 5중량%, 프로세스 오일(파라핀계 오일) 15 중량%, 탄산칼슘(CaCO3) 22 중량%, 녹색 마스터 배치 3 중량%, 노화방지제(TINUVIN 405) 3 중량% 및 상기 제1혼합물을 배합기에 투입하고, 220℃ 온도에서 혼합한 후, 압출기를 사용하여 220℃ 온도에서 압출 성형하였다. 상기 압출 성형과 동시에 상기 압출 성형된 배합물을 공기로 냉각하고 직경 1.4 내지 3.35 mm의 크기로 절단하여 원기둥 형태의 인조잔디용 충진재를 제조하였다.
실시예 2
상기 실시예 1에서 무기 충전제 20중량% 및 항균성 분말 7 중량%(황화구리 분말 2.5중량% 및 황토 분말 4.5중량%) 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 인조잔디용 충진재를 제조하였다.
실시예 3
상기 실시예 1에서 무기 충전제 24중량% 및 항균성 분말 3중량%(황화구리 분말 0.5중량% 및 황토 분말 2.5중량%) 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 인조잔디용 충진재를 제조하였다.
실시예 4
상기 실시예 1에서 무기 충전제 24.8중량% 및 항균성 분말 2.2중량%(황화구리 분말 0.1중량% 및 황토 분말 2.1중량%) 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 인조잔디용 충진재를 제조하였다.
실시예 5
상기 실시예 1에서 무기 충전제 20중량% 및 항균성 분말 7중량%(황화구리 분말 1.5중량% 및 황토 분말 5.5중량%) 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 인조잔디용 충진재를 제조하였다.
실시예 6
상기 실시예 1에서 무기 충전제 20중량% 및 항균성 분말 7중량%(황화구리 분말 3.5중량% 및 황토 분말 3.5중량%) 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 인조잔디용 충진재를 제조하였다.
실시예 7
상기 실시예 1에서 항균성 분말 7중량%을 황화구리 분말로 구성한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 인조잔디용 충진재를 제조하였다.
실시예 8
상기 실시예 1에서 항균성 분말 7중량%을 황토 분말로 구성한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 인조잔디용 충진재를 제조하였다.
실시예 9
상기 실시예 1에서 무기 충전제 24.9중량% 및 항균성 분말 2.1중량%(황화구리 분말 0.05중량% 및 황토 분말 2.05중량%) 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 인조잔디용 충진재를 제조하였다.
실시예 10
상기 실시예 1에서 무기 충전제 19중량% 및 항균성 분말 8중량%(황화구리 분말 3중량% 및 황토 분말 5중량%) 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 인조잔디용 충진재를 제조하였다.
비교예
충진재 100 중량% 기준으로 폴리프로필렌 5 중량%를 배합기에 투입하고 200℃ 온도에서 10분 동안 예열하여 폴리프로필렌을 용융시켰다.
말레산 무수물 4 중량% 및 프로세스 오일(파라핀계 오일) 10 중량%을 상기 용융된 폴리프로필렌에 첨가하고, 교반 및 혼합하여 제1혼합물을 제조하였다.
이후, 충진재 100중량% 기준으로 스틸렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS) 28 중량%, 폴리프로필렌 5중량%, 프로세스 오일(파라핀계 오일) 15 중량%, 탄산칼슘(CaCO3) 27 중량%, 녹색 마스터 배치 3 중량%, 노화방지제(TINUVIN 405) 3 중량% 및 상기 제1혼합물을 배합기에 투입하고, 220℃ 온도에서 혼합한 후, 압출기를 사용하여 220℃ 온도에서 압출 성형하였다. 상기 압출 성형과 동시에 상기 압출 성형된 배합물을 공기로 냉각하고 직경 1.4 내지 3.35 mm의 크기로 절단하여 원기둥 형태의 인조잔디용 충진재를 제조하였다.
이하 하기 표 1은 상기 실시예 1 내지 10 및 비교예에서 제조된 충진재의 조성을 나타낸 표이다.
인조잔디용 충진재 함량(충진재 100 중량%를 기준으로 함)
구분 스티렌계
중합체
(SEBS)		 올레핀계 수지
(PP)		 프로세스
오일		 무기
충전제
(CaCO3)		 황화구리 분말
 황토
분말		 상용화제
(말레산 무수물)		 컬러
마스터
배치		 노화
방지제
실시예1 28 10 25 22 1.5 3.5 4 3 3
실시예2 28 10 25 20 2.5 4.5 4 3 3
실시예3 28 10 25 24 0.5 2.5 4 3 3
실시예4 28 10 25 24.8 0.1 2.1 4 3 3
실시예5 28 10 25 20 1.5 5.5 4 3 3
실시예6 28 10 25 20 3.5 3.5 4 3 3
실시예7 28 10 25 20 7 0 4 3 3
실시예8 28 10 25 20 0 7 4 3 3
실시예9 28 10 25 24.9 0.05 2.05 4 3 3
실시예10 28 10 25 19 3 5 4 3 3
비교예 28 10 25 27 0 0 4 3 3
실험예 1
인조잔디 매트(파일장 55㎜)에 단위중량으로 규사 25㎏/㎡ 및 실시예 1 내지 10 및 비교예에서 제조된 충진재 11㎏/㎡를 규사 및 충진재 순으로 충진하고, 충진재 상단부에서 파일사 끝단까지 17㎜가 되도록 고루 분포시켜 인조잔디 시스템을 제조하고, 하기 측정방법을 통해 충진재의 비열, 내마모성 및 충격흡수율을 측정하였고, 이에 대한 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
[측정방법]
비열 : 시차주사열량계(DSC)를 사용하여 KS M ISO 11357-3에 따라 비열용량을 측정함.
내마모성(내구성) : LISPORT 스터드 마모장비를 사용하여 인조잔디 시스템을 각각 20,000회 마모시킨 후, 충진재의 외관 상태 관찰함.
내마모성(충격흡수성) : LISPORT 스터드 마모장비를 사용하여 인조잔디 시스템을 각각 20,000회 마모시킨 후, 표면을 고르게 브러싱 후 충격흡수율을 측정함.
구분 비열(J/g·㎏) 내마모성(Lisport 20,000회)
충격흡수성(%) 내구성
(충진재 외관 변화)
실시예1 1.83 38 양호
실시예2 1.85 37 양호
실시예3 1.86 37 양호
실시예4 1.81 38 양호
실시예5 2.14 35 양호
실시예6 1.86 35 양호
실시예7 1.35 34 분진발생
실시예8 2.26 34 양호
실시예9 1.65 37 양호
실시예10 1.94 34 양호
비교예 1.67 33 분진발생
상기 표 2를 참조하면, 항균성 분말로 황토분말을 포함하는 경우(실시예 1 내지 6 및 실시예 8 내지 10)은 분진이 발생하지 않은 것은 확인할 수 있으나, 황토분말을 포함하지 않는 경우(실시예 7 및 비교예)에는 분진이 발생한 것을 확인할 수 있다.
또한, 황토 분말을 포함하는 경우(실시예 1 내지 6 및 8 내지 10)에는 비열이 1.8J/g·㎏ 이상으로 충진재의 온도 저감 효능이 우수한 것을 확인할 수 있으나, 황토 분말을 포함하지 않는 경우(실시예 7 및 비교예)에는 비열이 1.8J/g·㎏ 미만임을 확인할 수 있다.
실험예 2
상기 실시예 1 내지 10 및 비교예에서 제조된 충진재의 항균 효과를 확인하기 위하여 하기 측정방법을 통해 측정하였으며, 이에 대한 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
[측정방법]
실시예 1 내지 10 및 비교예에서 제조된 동일한 형상의 충진재 100g에 대장균 및 황색포도상구균이 함유된 수용액을 도포하고 건조한 후에 항균시험인 KS K 0693:2001의 시험방법 따라 측정하였다.
구분 대장균
(Escherichia coil ATCC 8739)		 황색포도상구균
(Staphylococcus aureus ATCC 6538)
초기
(CFU/ml)		 18시간 후
(CFU/ml)		 초기
(CFU/ml)		 18시간 후
(CFU/ml)
실시예1 2.4 X 105 ＜10 3.2 X 105 ＜10
실시예2 2.3 X 105 ＜10 3.3 X 105 ＜10
실시예3 2.4 X 105 ＜10 3.2 X 105 ＜10
실시예4 2.3 X 105 ＜10 3.3 X 105 ＜10
실시예5 2.4 X 105 ＜10 3.3 X 105 ＜10
실시예6 2.4 X 105 ＜10 3.2 X 105 ＜10
실시예7 2.4 X 105 ＜10 3.3 X 105 ＜10
실시예8 2.3 X 105 1.6 X 103 3.3 X 105 2.1 X 103
실시예9 2.4 X 105 1.4 X 102 3.2 X 105 1.7 X 102
실시예10 2.4 X 105 ＜10 3.3 X 105 ＜10
비교예 2.4 X 105 2.4 X 105 3.3 X 105 3.2 X 105
상기 표 3을 참조하면, 항균성 분말을 첨가한 경우(실시예 1 내지 10)에는 첨가하지 않은 경우(비교예)와 비교할 때, 항균효과가 매우 우수한 것을 확인할 수 있다.
또한, 황토 분말을 단독으로 사용하는 경우(실시예 8)보다 황화구리 분말을 혼합하여 사용하는 경우(실시예 6)가 더욱 우수한 항균 효능을 나타내고 있는 것을 확인할 수 있다.
또한, 전체 충진재 함량 중 황화구리의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우(실시예 8)에는 유사한 함량 범위(0.1중량%)를 갖는 경우(실시예 4)와 비교할 때, 항균 효능이 매우 낮은 것을 확인할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 인조잔디용 충진재의 경우, 상기 실험예에서 알 수 있듯이, 스티렌계 중합체, 올레핀계 수지, 프로세스 오일, 무기 충전제 및 항균성 분말을 특정 함량으로 포함함으로써 내구성이 우수하고, 동시에 우수한 항균 효과를 나타내는 인조잔디 충진재를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 소량으로도 항균성인 높고, 인체에 무해한 구리 분말을 사용함으로써 항균 효과를 극대화시키고, 인체 친화적이며 열전도도가 낮은 황토 분말을 사용함으로써 표면 온도를 저감시키고 분진이 발생하지 않는 인조잔디 충진재를 제공할 수 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (14)

  1. 스티렌계 중합체 20~35 중량%, 올레핀계 수지 8~20 중량%, 프로세스 오일 15~30 중량%, 무기 충전제 10~30 중량% 및 항균성 분말 2.1~8 중량%를 포함하는 항균성 인조잔디 충진재로서,
    상기 항균성 분말은 황화 구리 분말 및 황토 분말의 혼합 분말이고,
    상기 항균성 인조잔디 충진재는 비열이 1.80 J/g·k 이상인 것을 특징으로 하는 항균성 인조잔디 충진재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스티렌계 중합체는 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 공중합체(SEBS), 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체(SBS), 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌 공중합체(SEPS), 수소화 스티렌-이소프렌-부타디엔 공중합체(SEEPS) 및 스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체(SIS)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 항균성 인조잔디 충진재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 올레핀계 수지는 에틸렌계 수지, 프로필렌계 수지 또는 이들의 혼합 수지인 것을 특징으로 하는 항균성 인조잔디 충진재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프로세스 오일은 파라핀계, 나프텐계 및 아로마틱계 프로세스 오일로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 항균성 인조잔디 충진재.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 무기 충전제는 탄산칼슘, 활성탄 및 운모로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 항균성 인조잔디 충진재.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 혼합 분말은 황화 구리 분말 3~70 중량% 및 황토 분말 30~97 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 항균성 인조잔디 충진재.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 항균성 분말은 입도가 0.5~50 ㎛인 것을 특징으로 하는 항균성 인조잔디 충진재.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 항균성 인조잔디 충진재는 상용화제, 노화방지제, 산화방지제, 컬러 마스터 배치 및 난연제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 항균성 인조잔디 충진재.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 항균성 인조잔디 충진재는 평균 직경이 1.4~3.35 mm인 것을 특징으로 하는 항균성 인조잔디 충진재.
  12. 삭제
  13. (a) 올레핀계 수지, 프로세스 오일, 상용화제 및 항균성 분말을 혼합하여 제1혼합물을 제조하는 단계
    (b) 스티렌계 중합체, 올레핀계 수지, 프로세스 오일, 무기 충전제 및 상기 제1 혼합물을 혼합하여 압출기 내에서 용융하고 압출하여 충진재를 제조하는 단계 및
    (c) 상기 충진재를 일정 모양으로 수중에서 컷팅하여 입상의 충진재를 제조하는 단계를 포함하는, 항균성 인조잔디 충진재 제조방법으로서,
    상기 인조잔디 충진재는 스티렌계 중합체 20~35 중량%, 올레핀계 수지 8~20 중량%, 프로세스 오일 15~30 중량%, 무기 충전제 10~30 중량% 및 항균성 분말 2.1~8 중량%를 포함하고,
    상기 항균성 분말은 황화 구리 분말 및 황토 분말의 혼합 분말이고,
    상기 항균성 인조잔디 충진재는 비열이 1.80 J/g·k 이상인 것을 특징으로 하는 항균성 인조잔디 충진재 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 노화방지제, 산화방지제, 컬러 마스터 배치 및 난연제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 더 혼합하는 것을 특징으로 하는, 항균성 인조잔디 충진재 제조방법.
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