KR102514433B1 - 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재 및 그 제조방법 - Google Patents
천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재 및 그 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 파쇄하여 칩 형태로 구성되는 천연 코르크, 상기 천연 코르크에 침투하여 결합하도록 구성되는 가중 부재, 상기 가중 부재가 침투 결합한 천연 코르크의 표면에 수지 바인더를 코팅하도록 구성되는 수지 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 천연 코르크를 파쇄하여 칩 형태로 구성하는 코르크 칩 준비 단계, 천연 코르크에 함유된 리그닌을 제거하는 단계, 천연 코르크의 비중을 높이기 위하여 가중 부재를 침투 결합하는 단계, 상기 가중 부재 결합단계를 거친 천연 코르크의 표면에 수지 바인더를 코팅하여 코르크 바닥 포장재용 칩을 완성하는 수지 코팅 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재 제조방법에 관한 것이다.
따라서 본 발명의 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재는 소정의 비중을 가지면서, 자외선에 변색이 되지 않고, 내구성이 좋은 환경친화적인 인조잔디 충전재를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 천연 코르크를 파쇄하여 칩 형태로 구성하는 코르크 칩 준비 단계, 천연 코르크에 함유된 리그닌을 제거하는 단계, 천연 코르크의 비중을 높이기 위하여 가중 부재를 침투 결합하는 단계, 상기 가중 부재 결합단계를 거친 천연 코르크의 표면에 수지 바인더를 코팅하여 코르크 바닥 포장재용 칩을 완성하는 수지 코팅 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재 제조방법에 관한 것이다.
따라서 본 발명의 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재는 소정의 비중을 가지면서, 자외선에 변색이 되지 않고, 내구성이 좋은 환경친화적인 인조잔디 충전재를 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 인조잔디 충전재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 천연소재인 코르크를 가공한 코르크 칩에 가중 부재를 침투 결합하고, 폴리우레탄, 자외선 차단제 및 무독성 안료를 코팅하여 내구성이 좋고 친환경적인 인조잔디 충전재 및 제조방법에 관한 것이다.
최근 학교 또는 공공시설의 운동장을 인조잔디 구장으로 시공하는 사례가 많다. 이용자의 안전과 조경적인 효과를 위해서 자연 잔디와 같은 모양의 인조잔디를 시공하고 인조잔디를 보호하기 위하여 하층에는 일정 높이의 규사를 깔고, 그 위에 일정 높이로 충전재를 뿌리는 시공을 한다.
충전재로는 각종 탄성 칩이 사용되는데, 주로 비중이 크고 탄성이 좋은 폐타이어 파쇄 고무칩, 산업용 폐고무 등이 사용되고 있었으나, 상기 폐자재는 이용자의 건강 및 환경적인 문제로 인하여 그 사용을 제한하고 있다.
상술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위하여 우레탄 고무와 같은 새로운 탄성칩으로 대체되고 있으나, 보습효과가 없으며, 사용할수록 미끄러운 특성이 있고, 특히 인조잔디의 근본적인 문제점인 지열을 식혀주는 역할을 하지 못하는 점에서 좋은 점수를 얻지 못한다.
최근에는 친환경적이고 인체에 해가 없는 코르크 칩을 충전재로 이용하는 연구가 활발해지고 있다. 이에 따라 본 출원인은 상술한 문제점을 해소하기 위하여 코르크 칩에 가중 부재를 침투 결합하고 폴리우레탄 수지, 자외선 차단제 및 무독성 안료를 코팅하여 내구성이 좋고 친환경적인 인조잔디 충전재를 개발하였다.
상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 천연 코르크, 가중 부재, 수지 코팅층을 구성하는 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 천연 코르크는 파쇄한 칩 형태로 구성되는 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 가중(加重) 부재는 상기 천연 코르크에 수지 바인더와 함께 결합하도록 구성되는 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 수지 코팅층은 상기 가중(加重) 부재가 침투 결합한 천연 코르크의 표면에 수지 바인더를 코팅하도록 구성되는 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재를 제공하는 데 있다.
상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 (a) 코르크 칩 준비 단계, (b) 리그닌 제거 단계, (c) 가중(加重) 부재 결합 단계 및 (d) 수지 코팅 단계를 포함하여 구성되는 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 (b) 리그닌 제거 단계는 상기 단계 후, 천연 코르크에 함유된 리그닌을 제거하도록 구성되는 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 (b) 리그닌 제거 단계는 사포닌이 함유된 천연재료를 이용하여 천연 코르크의 리그닌의 함량을 저감하도록 구성되는 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 (c) 가중 부재 결합 단계는 상기 (b) 리그닌 제거 단계에서 리그닌이 제거된 천연 코르크 칩의 비중을 높이기 위하여 가중 부재를 침투 결합하도록 구성되는 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 (c) 가중 부재 결합 단계의 가중(加重) 부재는 황토, 탄산칼슘, 황산바륨, 모래 및 돌가루 중 하나 이상으로 구성되는 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 (c) 가중 부재 결합 단계에는 상기 가중 부재가 결합한 천연 코르크와 폴리우레탄 수지를 함께 교반하는 제1 교반 단계를 더 포함하여 구성되는 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 (d) 수지 코팅 단계는 상기 가중 부재 결합 단계를 거친 천연 코르크의 표면에 수지 바인더를 2차 코팅하여 코르크 바닥 포장재용 칩을 완성하도록 구성되는 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 (d) 수지 코팅 단계에는 제2 교반 단계 및 건조 단계를 포함하여 구성되는 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 제2 교반 단계는 폴리우레탄, 자외선 차단제 및 탄산칼슘을 더 첨가하여 교반하도록 구성되는 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 건조 단계는 상기 제1, 제2 교반 단계를 완료하고 레이저 건조하도록 구성되는 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재 제조방법을 제공하는 데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재의 특징은 천연 코르크, 가중 부재, 수지 코팅층을 구성된다.
본 발명의 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재의 다른 특징은 상기 천연 코르크는 파쇄된 칩 형태로 구성된다.
본 발명의 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재의 또 다른 특징은 상기 가중(加重) 부재는 상기 천연 코르크에 수지 바인더와 혼합 침투하여 결합하도록 구성된다.
본 발명의 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재의 또 다른 특징은 상기 수지 코팅층은 상기 가중(加重) 부재가 침투 결합한 천연 코르크의 표면에 수지 바인더를 추가 코팅하도록 구성된다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재 제조방법의 특징은 (a) 코르크 칩 준비 단계, (b) 리그닌 제거 단계, (c) 가중(加重) 부재 결합 단계 및 (d) 수지 코팅 단계를 포함하여 구성된다.
본 발명의 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재 제조방법의 다른 특징은 상기 (b) 리그닌 제거 단계는 천연 코르크에 함유된 리그닌을 제거하도록 구성된다.
본 발명의 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재 제조방법의 또 다른 특징은 상기 (b) 리그닌 제거 단계는 사포닌이 함유된 천연재료를 이용하여 상기 천연 코르크의 리그닌의 함량을 저감하도록 구성된다.
본 발명의 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재 제조방법의 또 다른 특징은 상기 (c) 가중 부재 결합 단계는 상기 (b) 리그닌 제거 단계에서 리그닌이 제거된 천연 코르크의 비중을 높이기 위하여 가중 부재를 침투 결합하도록 구성된다.
본 발명의 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재 제조방법의 또 다른 특징은 상기 (c) 리그닌 제거 단계는 상기 천연 코르크에 함유된 리그닌을 제거하도록 구성된다.
본 발명의 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재 제조방법의 또 다른 특징은 상기 (c) 가중 부재 결합 단계의 가중(加重) 부재는 황토, 탄산칼슘, 황산바륨, 모래 및 돌가루 중 하나 이상으로 구성된다.
본 발명의 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재 제조방법의 또 다른 특징은 상기 (c) 가중 부재 결합 단계에는 상기 가중(加重) 부재가 결합한 천연 코르크와 폴리우레탄 수지를 함께 넣어 교반하도록 구성된다.
본 발명의 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재 제조방법의 또 다른 특징은 상기 (d) 수지 코팅 단계는 상기 가중 부재 결합 단계를 거친 천연 코르크의 표면에 수지 바인더를 코팅하여 코르크 바닥 포장재용 칩을 완성하도록 구성된다.
본 발명의 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재 제조방법의 또 다른 특징은 상기 (e) 수지 코팅 단계에는 제2 교반 단계 및 건조 단계를 포함하여 구성된다.
본 발명의 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재 제조방법의 또 다른 특징은 상기 제2 교반 단계는 상기 제1 교반 단계를 완료한 후 폴리우레탄, 자외선 차단제 및 탄산칼슘을 더 첨가하여 2차 교반하도록 구성된다.
본 발명의 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재 제조방법의 또 다른 특징은 상기 건조 단계는 상기 제1, 제2 교반 단계를 완료하여 제조된 코르크 바닥 포장재용 칩을 레이저 건조하도록 구성된다.
이상에서와 같은 본 발명은 우선, 코르크 굴참나무에서 얻어지는 천연소재인 코르크를 이용하여 충전재를 제조한다. 따라서 인체에 해가 없고 구장 이용자의 건강을 보호할 수 있는 환경친화적인 운동장을 조성할 수 있으며, 코르크의 유연성과 신축성 및 압축 회복 특성으로 공 구름이 좋다.
또한, 본 발명은 천연 코르크를 열처리 및 리그닌 제거 단계를 거치도록 하는 것을 특징으로 한다. 따라서 코르크의 목질을 연화하고 산화를 방지하여 수명기 동안 변색을 방지하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 천연 코르크에 황토, 탄산칼슘, 황산바륨, 모래 및 돌가루를 침투 결합하여 비중을 높이도록 하는 것을 특징으로 한다. 따라서 일반적인 코르크의 비중에 비해 높은 비중을 가지므로, 우천 시 유실 또는 쏠림 현상을 억제할 수 있으며, 시공성이 우수하다.
또한, 본 발명은 천연 코르크의 외표면에 폴리우레탄 수지, 자외선 차단제 및 무독성 안료를 이용하여 코팅한 것을 특징으로 한다. 따라서 내오존성, 내마모성 및 인장력을 강화되는 장점이 있어 인조잔디 충전재로 사용 시 우수에 의한 변색 및 부식을 방지할 수 있으며, 옥상 조경용으로 사용될 경우 태양열 차단 효과가 뛰어나며, 복사열의 발생이 억제되는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재의 천연상태(a) 및 충전재 완성 상태(b)를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재를 제조하는 공정을 개략적으로 나타내는 단계별 공정도이다.
도 3은 본 발명에 따른 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재를 제조방법의 수지 코팅 단계를 나타내는 세부 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따른 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재를 제조하는 공정을 개략적으로 나타내는 단계별 공정도이다.
도 3은 본 발명에 따른 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재를 제조방법의 수지 코팅 단계를 나타내는 세부 공정도이다.
이하에서는 바람직한 실시 예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 실시 예를 가질 수 있는바, 이하의 설명은 본 발명의 이해 및 실시를 돕기 위한 것이지 본 발명을 이에 한정하는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해된다.
본 발명에 사용된 용어나 단어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 자신의 발명을 최선으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙으로 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1은 본 발명에 따른 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재의 천연상태(a) 및 충전재 완성 상태(b)를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재를 제조하는 공정을 개략적으로 나타내는 단계별 공정도이고, 도 3은 본 발명에 따른 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재를 제조방법의 수지 코팅 단계를 나타내는 세부 공정도이다.
본 발명의 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재 및 그 제조방법의 구체적인 특징 및 이점을 이하에서 설명한다.
[실시 예 1] 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재
도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재(10)는, 천연 코르크(11), 가중 부재(12), 수지 코팅층(13)을 포함하여 구성된다.
이러한 본 발명에 따른 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재의 상기 천연 코르크(11)는, 파쇄된 칩 형태로 구성된다.
이때, 본 발명의 상기 천연 코르크 칩은 인조잔디 충전재에 적용되는 크기인 1.4~3.35mm로써, 비중 0.05~0.15이고, 중금속 및 유해물질이 검출되지 않는 친환경 천연소재로 조성된다.
이러한 본 발명에 따른 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재의 상기 가중(加重) 부재(12)는, 상기 천연 코르크(11)에 침투하여 결합하도록 구성된다.
이때, 본 발명의 상기 가중 부재(12)는, 황토, 탄산칼슘, 황산바륨, 모래 및 돌가루 중에서 어느 하나 이상의 부재를 사용하여 천연 코르크의 비중을 증가시키도록 구성된다. 또한, 본 발명은 가중 부재가 결합한 코르크 칩의 표면에 상기 천연 코르크 칩 100 중량부에 대하여, 폴리우레탄 수지 15~35 중량부를 교반하여 1차 코팅한다.
이러한 본 발명에 따른 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재의 상기 수지 코팅층(13)은, 상기 가중(加重) 부재(12)가 침투 결합한 천연 코르크(11)의 표면에 수지 바인더를 코팅하도록 구성된다.
이때, 본 발명의 상기 수지 코팅층(13)은, 상기 천연 코르크 칩 100 중량부에 대하여, 폴리우레탄 수지 10~20 중량부, 자외선 차단제 0.5~1 중량부, 탄산칼슘 2~15 중량부를 교반하여 2차 코팅한다.
본 발명에 따른 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재의 구성을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
1. 주재료(인조잔디 충전재)
가. 천연 코르크
본 발명에 적용되는 천연 코르크는 코르크 굴참나무의 껍질 부분이다. 원재료가 되는 코르크 굴참나무는 수명이 약 200년이고, 25년 정도 자라야 코르크를 채취할 수 있으며, 채취 주기는 10년이다. 한 그루에서 약 20회 채취하는 셈인데, 처음 채취 시에는 품질이 떨어지며 고품질의 코르크는 식목 후 45년 지나서 가능하다.
코르크는 소수성(疏水性) 물질인 수베린(suberin)으로 이루어져 있으며 특유의 방수성, 부유성, 탄성, 내화성으로 인해 다양한 곳에 사용된다.
본 발명에 적용되는 천연 코르크는 상술한 코르크를 파쇄기로 파쇄 가공하여 입자의 모양이 불규칙하여, 굵기는 2~3mm, 비중 0.05~0.15 정도의 코르크 칩 형태로 가공된다. 이렇게 가공된 코르크는 중금속 및 유해물질이 검출되지 않는 친환경 천연소재로서 인체에 무해 하나, 비중이 작아 인조잔디 충전재로 바로 사용하기에 적합하지 않다.
참고로, 식물 세포의 세포벽은 주로 셀룰로오스로 구성된다. 세포벽끼리는 펙틴(pectin)으로 연결되어 있으며 이 펙틴질의 층을 중층이라고 한다. 이처럼 어린 식물의 경우 셀룰로오스와 펙틴으로 이루어진 1차 세포벽이 존재한다. 식물 세포가 성숙하면서 세포막과 1차 세포벽 사이에 리그닌, 수베린, 큐틴 등의 특정 물질이 쌓여 2차 세포벽이 형성된다. 1차 세포벽에 수베린이 첨가되면 코르크화가 되고, 큐틴이 첨가되면 큐티클화(각질화), 리그닌이 첨가되면 목질화가 된다.
2. 수지 코팅 물질
가. 폴리우레탄 수지
폴리우레탄은 알코올기(OH)와 아이소사이안산기(NCO)의 결합으로 만들어지는 고분자 화합물의 총칭이다. 본 발명에서는 친수성 섬유를 매개로 하여 코르크에 깊숙이 침투시켜 내오존성, 내마모성 및 인장력을 강화한다.
폴리우레탄계 수지에는 폴리에스터계와 폴리에테르계가 있다. 폴리에스터계는 프로필렌글리콜과 에틸렌글리콜을 아디프산과 반응시켜 폴리에스터로 만들고, 폴리우레탄화 시킴과 동시에 고분자로 만든다. 또한, 폴리에테르계는 산화프로필렌에 얼마간의 산화에틸렌을 섞어서 먼저 폴리에테르로 하고, 그 양끝의 OH기를 톨루일렌다이아이소사이안산과 반응시켜 고분자량의 폴리우레탄으로 만든다.
본 발명의 폴리우레탄 수지는 1차 코팅(가중 부재의 결합 코팅) 및 2차 코팅(친환경 코르크 표면 코팅)에 적용되며, 천연 코르크 칩 100 중량부에 대하여, 25~35 중량부(1차 15~35 중량부, 2차 10~20 중량부)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
나. 자외선 차단제
본 발명은 차열 및 변색 방지를 목적으로 자외선 차단제가 포함된다. 자외선 차단 성분은 크게 무기계 및 유기계로 나뉜다. 무기 차단 성분은 석분을 주재료로 하는 티타늄디옥사이드(Titanium Dioxide), 징크옥사이드(Zinc Oxide)가 있으며, 자외선을 반사하는 원리를 이용한다. 유기 차단 성분에는 에칠헥실메톡시신나메이트, 부틸메톡시디벤조일메탄(아보벤존), 벤조페논-3(옥시벤존), 테레프탈릴리덴디캠퍼설포닉애씨드 등 다양한 종류가 있으며 자외선을 흡수해서 해롭지 않은 에너지로 바꾸는 원리이다.
본 발명에 적용되는 자외선 차단제는 코르크 칩 100 중량부에 대하여, 0.5~1 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
다. 무독성 안료
본 발명에 적용되는 무독성 안료는 인조잔디 충전재의 색상에 변화를 주어 인조잔디의 색상을 더욱 돋보이게 한다. 따라서 인체에 무독성의 유기 또는 무기 안료를 사용하여야 하며, 코르크 칩 100 중량부에 대하여, 1~5 중량부 포함하는 것을 특징으로 한다.
3. 비중 추가물질(가중 부재)
가. 황토
본 발명의 인조잔디 충전재의 비중을 향상하는 목적으로 황토를 주로 포함한다. 황토 입자는 0.02~0.05㎜이며, 크기 비율은 무게비로 50％ 정도이다.
황토의 광물적 조성은, 석영 60~70％, 장석과 운모10~20％, 탄산염광물 5~35％를 구성하고, 화학적 조성은 실리카(SiO2) 50~60％, 알루미나(Al2O3) 8~12％, 산화철(Ⅲ)(Fe2O3) 2~4％, 산화철(Ⅱ)(FeO) 0.8~1.1％, 이산화티탄(TiO2)과 산화망간(MnO) 약 0.5％, 석회(CaO) 4~16％, 산화마그네슘(MgO) 2~6％ 등과 같은 비율로 나타난다.
본 발명에서 주된 가중(加重) 부재로 사용되어 천연 코르크에 침투하여 결합하도록 구성된다.
나. 탄산칼슘
본 발명에 적용되는 탄산칼슘은 비중 및 탄성을 향상하는 목적으로 사용된다. 상기 탄산칼슘(CaCO3)은 무색의 결정 또는 백색 고체로서, 비중 2.93이며, 825℃에서 분해한다. 자연에서 대리석, 방해석, 석회석, 조개껍데기, 달걀껍데기, 산호 등으로서 존재하여 쉽게 얻을 수 있다.
본 발명에서는 가중(加重) 부재로 사용되어 천연 코르크에 침투하여 결합하도록 구성되며, 코르크 칩 100 중량부에 대하여, 2~15 중량부로 포함되어 탄성 코팅표면을 형성한다.
다. 황산바륨(BaSO4)
본 발명에 적용되는 황산바륨은 천연에서 채취되는 중정석을 분쇄하여 얻어지는 백색의 분말 또는 무정형의 결정으로 무미·무취이다. 비중은 4.25~4.5로서 무기물 중 가장 비중이 높고 인체에 해가 없어 본 발명에서는 가중 부재로 채택된다.
[실시 예 2] 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재 제조방법
도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재의 제조방법은, (a) 코르크 칩 준비 단계(S100), (b) 리그닌 제거 단계(S200), (c) 가중(加重) 부재 결합 단계(S300), (d) 수지 코팅 단계(S400)를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 천연 코르크를 이용한 상기 친환경 인조잔디 충전재 제조방법의 상기 (a) 코르크 칩 준비 단계(S100)는, 칩 형태로 파쇄된 천연 코르크를 준비한다.
이때, 본 발명의 상기 천연 코르크 칩은 인조잔디 충전재에 적용되는 크기인 1.4~3.35mm로 조성된다.
이러한 본 발명에 따른 천연 코르크를 이용한 상기 친환경 인조잔디 충전재 제조방법의 상기 (a) 코르크 칩 준비 단계(S100)에는, 열처리 단계(S110)를 더 포함하여 구성된다.
이때, 본 발명의 천연 코르크 칩(11)은 공급 시, 이미 상기 열처리 단계를 수행한 것으로서 필수 구성은 아니나, 천연상태의 코르크가 공급될 경우 대응되는 구성이다.
이러한 본 발명에 따른 상기 열처리 단계(S110)는, 천연 코르크의 조직을 연하게 하여 다음 단계인 가중(加重) 부재의 결합을 용이하게 하기 위하여 100~150℃에서 30분~1시간 동안 수행하며, 코르크 조직의 치밀성에 따라 다수 회 반복 수행한다.
본 발명에 따른 천연 코르크를 이용한 상기 친환경 인조잔디 충전재 제조방법의 상기 (b) 리그닌 제거 단계(S200)는, 상기 (a) 코르크 칩 준비 단계(S100) 후, 천연 코르크 칩(11)에 함유된 리그닌을 제거하도록 구성된다.
이러한 본 발명의 상기 (b) 리그닌 제거 단계(S200)는, 사포닌이 함유된 천연재료를 이용하여 상기 열처리 단계(S110)를 거친 천연 코르크 칩(11)의 리그닌의 함량을 저감하도록 구성된다.
이때, 리그닌(Lignin)의 나무의 목질부 구조를 단단하게 만드는 지용성 페놀 고분자 성분을 제거하여 코르크의 산화 방지 및 조직의 연화를 위하여 천연계면활성제인 사포닌이 함유된 식물 재료로 리그닌을 제거하고자 한다. 상기 사포닌 함유 식물 재료는 인삼 찌꺼기, 도라지, 더덕, 콩 등이 사용된다.
본 발명에 따른 천연 코르크를 이용한 상기 친환경 인조잔디 충전재 제조방법의 상기 (c) 가중(加重) 부재 결합 단계(S300)는, 상기 (b) 리그닌 제거 단계(S200)에서 리그닌이 제거된 천연 코르크(11)의 비중을 높이기 위하여 가중 부재(12)를 침투 결합하도록 구성된다.
이러한 본 발명의 상기 (c) 가중(加重) 부재 결합 단계(S300)의 가중(加重) 부재(12)는, 황토, 탄산칼슘, 황산바륨, 모래 및 돌가루 중 하나 이상으로 구성된다.
이때, 상기 (c) 가중(加重) 부재 결합 단계(S300)에서 가중(加重) 부재(12)를 천연 코르크(11) 칩에 침투 결합하는 방법은, 우선, 상기 천연 코르크(11) 칩과 상기 가중 부재를 쇠 구슬이 든 챔버에 함께 넣어 회전 충돌하도록 구성하는 방법이 있고, 다른 방법은 복수의 노즐이 설치된 챔버에 상기 천연 코르크(11) 칩을 넣고, 상기 노즐에서 가중 부재(12)를 분사하는 방법이 있다.
이러한 본 발명의 상기 (c) 가중(加重) 부재 결합 단계(S300)에는, 제1 교반 단계(S310)를 더 포함하여 구성된다.
도 3을 참조하여 설명하면, 이러한 본 발명에 따른 상기 제1 교반 단계(S310)는, 상기 가중 부재(12)가 결합한 천연 코르크(11)과 수지 바인더를 함께 교반하여 1차 코팅을 하도록 구성된다.
이때, 상기 수지 바인더는 폴리우레탄 수지로서 상기 천연 코르크 칩 100 중량부에 대하여, 15.0~35.0 중량부를 첨가되며, 50~60℃에서 20~30분간 1차 교반하여 가중 부재가 코르크에 결합하도록 한다.
본 발명에 따른 천연 코르크를 이용한 상기 친환경 인조잔디 충전재 제조방법의 상기 (d) 수지 코팅 단계(S400)는, 상기 가중(加重) 부재 결합 단계(S400)를 거친 천연 코르크(11)의 표면에 수지 바인더를 코팅하여 인조잔디 충전재(10)를 완성하도록 구성된다.
이러한 본 발명의 상기 (d) 수지 코팅 단계(S400)에는, 제2 교반 단계(S410) 및 건조 단계(S420)를 포함하여 구성된다.
상기 제2 교반 단계(S410)는, 폴리우레탄, 자외선 차단제 및 탄산칼슘을 더 첨가하여 2차 교반하도록 구성된다.
이때, 상기 자외선 차단제 및 탄산칼슘은, 상기 천연 코르크 칩 100 중량부에 대하여, 각각 0.5~1.0 중량부 및 2~15 중량부를 더 첨가되며, 10분간 2차 교반하고, 필요에 따라 무독성 안료를 첨가하여 친환경 코르크 표면에 2차 코팅이 완성된다.
상기 건조 단계(S420)는, 상기 제1, 제2 교반 단계에서 완성된 인조잔디 충전재(10)를 레이저 장치를 이용하여 레이져 광선을 투사하여 건조하도록 구성된다.
상술한 단계를 거쳐서 제조되는 본 발명의 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재의 비중 및 중량은 다음 표와 같다.
| 구분 | 비중 | 비율(%) | 중량(kg) | 비율(%) | 비고 |
| 가공 전 | 0.05~0.15 | 100 | 1.00 | 100 | 천연 코르크 칩 |
| 가공 후 | 0.25~0.35 | 300 | 1.92 | 192.0 | 충전재 |
상기 [표 1]에서 가공 전 코르크 칩의 비중은 일반적인 수치이며, 가공 후의 비중은 본 발명자가 가중 부재 결합 및 수지 코팅 단계를 거쳐서 인조잔디 충전재로 완성되었을 때 얻어진 수치이다. 또한, 중량은 본 발명자가 상기 공정에 투입되기 전의 코르크 칩의 무게와 각 제조 단계를 거친 후의 인조잔디 충전재 칩을 실측하여 얻은 수치이다.
상기 표 1에서 보는 바와 같이 비중은 가공 전보다 200% 증가하였으며, 중량 면에서는 92.0% 증가하였다.
이러한 본 발명의 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재는 다음과 같은 순서로 제조된다.
가. 준비
- 천연 코르크/ 가중 부재/ 폴리우레탄 수지/ 자외선 차단제
(상기 천연 코르크는 열처리 단계를 거쳐서 칩 형태로 공급되나, 천연 채취상태에서 공급되는 경우에는 조직을 연화하기 위하여 열처리 및 파쇄 단계를 수행해야 한다. )
- 천연 코르크를 열처리한 후 파쇄기에서 파쇄한다.
- 상기 파쇄된 코르크는 크기가 1.4~3.35mm의 불규칙한 칩 형상이다.
나. 리그닌 제거
- 천연계면활성제인 사포닌 함유 식물(인삼/ 도라지/ 더덕/ 콩)을 이용한다.
다. 가중 부재 결합
- 코르크의 비중을 높이기 위하여 가중 부재를 침투 결합한다.
* 회전 충돌 방법
- 쇠 구슬이 든 고속 회전 챔버에 상기 코르크 칩과 가중 부재를 넣는다.
- 쇠 구슬의 회전 충돌로 코르크 칩에 가중 부재가 박힌다.
* 노즐 분사 방법
- 다수 개의 노즐이 설치된 챔버에 상기 코르크 칩을 넣는다.
- 상기 노즐로 고압 에어와 함께 가중 부재를 분사한다.
- 와류에 의해 부상하는 코르크 칩에 상기 가중 부재가 박힌다.
(이때, 가중 부재는 황토/ 탄산칼슘/ 황산바륨/ 모래/ 돌가루 중에서 하나 이상 선택)
* 제1 교반(가중 부재의 결합 코팅)
- 교반기에 상기 가중 부재 결합 코르크 칩과 폴리우레탄 수지를 넣어 교반하여 1차 코팅을 한다.
(이때, 폴리우레탄 수지를 상기 코르크 칩 100 중량부에 대하여, 15.0~35.0 중량부 투입하고, 교반 온도는 50~60℃, 시간은 20~30분간 수행한다. )
라. 수지 코팅
* 제2 교반(친환경 인조잔디 충전재 표면 코팅)
- 상기 제1 교반(1차 코팅)이 종료되면, 폴리우레탄, 자외선 차단제 및 탄산칼슘을 넣어 교반하여 2차 코팅을 한다.
- 폴리우레탄 수지는 코르크 칩 100 중량부에 대하여, 10.0~20.0 중량부 투입한다.
- 자외선 차단제는 코르크 칩 100 중량부에 대하여, 0.5~1.0 중량부 투입한다.
- 탄산칼슘은 상기 코르크 칩 100 중량부에 대하여, 2~15 중량부 투입한다.
- 다시 10분간 교반한다.
* 건조
- 레이저로 건조하여 알갱이(칩) 형태의 친환경 인조잔디 충전재가 완성된다.
이와 같은 본 발명의 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재 및 그 제조방법은 다음과 같은 특징을 가진다.
본 발명은 코르크 굴참나무에서 얻어지는 천연소재인 코르크를 이용하여 충전재를 제조한다.
따라서 인체에 해가 없고 구장 이용자의 건강을 보호할 수 있는 환경친화적인 운동장을 조성할 수 있으며, 코르크의 유연성과 신축성 및 압축 회복 특성으로 공 구름이 좋다.
또한, 본 발명은 천연 코르크를 열처리 및 리그닌 제거 단계를 거치도록 하는 것을 특징으로 한다.
따라서 코르크의 목질을 연화하고 산화를 방지하여 수명기 동안 변색을 방지하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 천연 코르크에 황토, 탄산칼슘, 황산바륨, 모래 및 돌가루를 침투 결합하여 비중을 높이도록 하는 것을 특징으로 한다.
따라서 일반적인 코르크의 비중에 비해 높은 비중을 가지므로, 우천 시 유실 또는 쏠림 현상을 억제할 수 있으며, 시공성이 우수하다.
또한, 본 발명은 천연 코르크의 외표면에 폴리우레탄 수지, 자외선 차단제 및 탄산칼슘을 이용하여 2차 코팅한 것을 특징으로 한다.
따라서 내오존성, 내마모성 및 인장력을 강화되는 장점이 있어 인조잔디 충전재로 사용 시 우수에 의한 변색 및 부식을 방지할 수 있으며, 옥상 조경용으로 사용될 경우 태양열 차단 효과가 뛰어나며, 복사열의 발생이 억제되는 장점이 있다.
10 : 본 발명의 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재
11 : 천연 코르크
12 : 가중(加重) 부재
13 : 수지 코팅층
11 : 천연 코르크
12 : 가중(加重) 부재
13 : 수지 코팅층
Claims (10)
- 삭제
- 삭제
- 천연 코르크를 이용하여 인체에 해가 없고 구장 이용자의 건강을 보호할 수 있는 친환경 인조잔디 충전재를 제조하는 방법에 있어서,
(a) 칩 형태로 파쇄된 천연 코르크를 준비하는, 코르크 칩 준비 단계(S100);
(b) 상기 천연 코르크(11)에 함유된 리그닌을 제거하는, 리그닌 제거 단계(S200);
(c) 상기 단계에서 리그닌이 제거된 천연 코르크(11) 칩의 비중을 높이기 위하여 가중 부재를 침투시켜 결합하는, 가중(加重) 부재 결합 단계(S300);
(d) 상기 가중 부재 결합 단계를 거친 천연 코르크(11) 칩의 표면에 수지 바인더를 코팅하여 인조잔디 충전재(10)를 완성하는, 수지 코팅 단계(S400);를 포함하며,
상기 (b) 리그닌 제거 단계(S200)는 사포닌이 함유된 천연재료를 이용하여 상기 천연 코르크(11) 칩의 리그닌의 함량을 저감하며,
상기 (c) 가중(加重) 부재 결합 단계(S300)는 상기 천연 코르크(11) 칩과 상기 가중 부재(12)를 쇠 구슬이 든 챔버에 함께 넣어 회전 충돌하도록 구성하거나, 복수의 노즐이 설치된 챔버에 상기 천연 코르크(11) 칩을 넣고 상기 노즐에서 가중 부재(12)를 분사하도록 구성되며,
상기 (c) 가중(加重) 부재 결합 단계(S300)의 가중(加重) 부재(12)는 황토, 탄산칼슘, 황산바륨, 모래 및 돌가루 중 하나 이상으로 구성되며,
상기 (c) 가중(加重) 부재 결합 단계(S300)에는 상기 가중 부재가 결합한 천연 코르크(11)와 폴리우레탄 수지를 함께 넣어 교반하는 제1 교반 단계(S310)를 더 포함하며,
상기 제1 교반 단계(S310)는 상기 천연 코르크 칩 100 중량부에 대하여, 폴리우레탄 수지 15.0~35.0 중량부를 첨가하여, 50~60℃에서 20~30분간 교반하여 1차 코팅하는 것을 특징으로 하는 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재 제조방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 청구항 3에 있어서,
상기 (d) 수지 코팅 단계(S400)는, 상기 제1 교반 단계를 거친 코르크(11)와 폴리우레탄 수지, 자외선 차단제 및 탄산칼슘을 더 첨가하여 교반하는 제2 교반 단계(S410), 상기 제2 교반 단계를 완료하여 제조된 인조잔디 충전재(10)를 건조하는 건조 단계(S420)를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재 제조방법.
- 청구항 9에 있어서,
상기 제2 교반 단계(S410)는, 상기 천연 코르크 칩 100 중량부에 대하여, 폴리우레탄 수지 15.0~35.0 중량부, 자외선 차단제 0.5~1.0 중량부 및 탄산칼슘 2~15 중량부를 더 첨가하여, 10분간 교반하여 2차 코팅하는 것을 특징으로 하는 천연 코르크를 이용한 친환경 인조잔디 충전재 제조방법.
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2022
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