KR102635252B1 - 충격 흡수력이 우수한 바이오매스 기반 온실가스 및 미세플라스틱 저감용 생분해성 인조 잔디용 배수판 - Google Patents

충격 흡수력이 우수한 바이오매스 기반 온실가스 및 미세플라스틱 저감용 생분해성 인조 잔디용 배수판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인조 잔디용 배수판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 충격 흡수력이 우수한 바이오매스 기반 온실가스 및 미세플라스틱 저감용 생분해성 인조 잔디용 배수판에 관한 것이다.
본 발명에 따른 배수판은 저밀도 바이오 폴리에틸렌 11~20 중량%와, 고밀도 바이오 폴리에틸렌 11~20 중량%와, 옥텐계 폴리에틸렌 40~60 중량%와, 유리 섬유 1~5 중량%와, 생분해성 화합물 1~30 중량%와, 및 염화폴리에틸렌(CPE) 1~3 중량%와, 메틸실리케이트 1~4 중량%와, 그래핀 0.1~3 중량 % 및 첨가제 1~10 중량%로 이루어진 수지 조성물로 성형된다.

Description

충격 흡수력이 우수한 바이오매스 기반 온실가스 및 미세플라스틱 저감용 생분해성 인조 잔디용 배수판{Biomass-based drainage plate for biodegradable artificial turf to reduce greenhouse gases and microplastics with excellent shock absorption}
본 발명은 인조 잔디용 배수판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 충격 흡수력이 우수한 바이오매스 기반 온실가스 및 미세플라스틱 저감용 생분해성 인조 잔디용 배수판에 관한 것이다.
초등학교나 중·고등학교 및 각 지자체 운동장에, 사용 중 안전사고를 방지하고, 조경적 효과를 얻기 위해 인조 잔디 구장을 시공하고 있다. 인조 잔디는 기포지에 잔디의 크기 풀잎 형상을 본 따 술(파일)을 터프팅하고, 그 사이에 충진재를 충진시킨 형태로 이루어진다. 충진재는 하단 규사층과 상단 탄성칩층으로 이루어지며, 하단 규사층은 규사를 소정 높이로 포설하여 이루어지며 그 자체 무게로 인해 인조 잔디가 바닥에 무접착 고정되는 역할을 하게 되고, 상단 탄성칩은 사용자의 발이 바닥과 부딪히며 발생하는 충격을 저감시키는 역할을 하며, 또한, 사용자의 부상을 방지하게 된다. 한편, 기포지는 터프팅된 잔디술이 빠지지 않도록 배면에 폴리우레탄 코팅이 형성되며, 코팅된 기포지를 통해서 물이 배수될 수 있도록 다수의 천공이 형성되며, 기포지의 하단에는 기포지에서 흘러내린 물이 수평 이동을 통해서 운동장의 가장자리로 배수될 수 있도록 배수판이 설치된다.
배수판은 재질 자체가 탄성체로 이루어진 고무 타입 또는 발포 타입의 탄성 배수판과 돌기에 의해서 구조적으로 탄성을 제공하는 돌기형 배수판으로 구분될 수 있다.
탄성 배수판은 인조잔디 술이 부착된 롤 타입의 인조 잔디를 시공을 위해서 사용되는 중장비에 의해서 영구손상되는 문제가 발생하는 경우가 많아, 이를 견딜 수 있는 돌기형 배수판에 대한 요구가 있다.
한편, 배수판과 배수판 사이에 물의 흐름을 막는 단턱이 형성되어 배수성이 떨어지고, 배수판과 배수판 사이로 누수가 발생하는 문제를 해결할 수 있는 배수판에 대한 요구도 있다
이를 해소하기 위한 방안으로 대한민국 특허 제 10-2218216호에서는 돌기형 배수 인조잔디용 배수판의 가로×세로 크기는 300×300으로 규정하면서 서로 겹쳐지는 방식의 결합부위 크기까지 감안하여 최대 330×330까지 허용하고 있는데, 이러한 KS 규격에 의해 배수돌기의 간격은 10mm를 유지하도록 하고 있으며, 전체적인 허용 충격 하중 내에서 배수돌기의 외경과 높이 및 간격을 제한하고 있음을 지적하면서, 이를 해결하기 위해서 상부면이 평탄한 원통형 돌기를 형성하면서 결합력을 높이는 방식을 제안한다.
하지만, 배수판을 형성하기 위해서 상부판과 하부판의 별도 형상이 필요하고, 배수 돌기 및 결합 돌기의 형상이 매우 복잡하고 재료의 복잡성으로 인해 재활용이 어렵다는 문제가 있으며, 돌기 상면과 측면이 접하는 모서리에 응력이 집중되어 영구 파손 위험이 높다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 대한민국 특허 제10-2386911호에서는 도 1 및 도 2와 같이, 바닥판(110)의 상면에 원통형 하부 지지대(121)와 반구형 상부 커버(122)로 이루어진 반구형 지지 돌기(120)들이 형성된 배수판(100)을 제시하였다. 이러한 배수판(100)에 일 측에 설치된 연장 결합돌기(131)을 가지는 얇은 두께의 연장 돌출편(130)을 통해서 다른 배수판의 얇은 부위에 형성된 반구형 지지돌기(120)에 결합되어 단턱 문제를 해소하고, 결합부 일부 반구형 지지돌기(120)에는 습기 배출구(123)을 형성하여 배수판의 하부에서 유입되는 습기를 제거할 수 있는 배수판을 제시한다.
하지만 이러한 배수판은 폴리에틸렌으로 이루어져, 내충격성의 저하를 피하기 어렵다는 문제가 있다. 또한, 사용 및 폐기 과정에서 발생하는 미세플라스틱은 토양, 대기 및 해양환경의 오염 발생원이 되고 있으며, 화석원료 기반의 물질인 폴리에틸렌을 주원료로 사용함으로써 제조 시 대량의 온실가스 발생 및 미세플라스틱 발생을 초래하고 있다.
본원 발명에서 해결하고자 하는 과제는 충격 흡수성이 우수한 인조잔디용 배수판을 제공하는 것이다.
본원 발명에서 해결하고자 하는 다른 과제는 제조 과정에서 대량의 온실 가스 발생을 저감할 수 있는 새로운 인조잔디용 배수판을 제공하는 것이다.
본원 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 사용 및 설치 과정에 마모에 의한 손실을 방지할 수 있는 새로운 인조잔디용 배수판을 제공하는 것이다.
본원 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 장기간 사용 과정에서 마모에 의한 미세플라스틱을 환경으로의 유입을 방지하여 미세플라스틱을 분해하는 새로운 인조잔디용 배수판을 제공하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은
저밀도 바이오 폴리에틸렌 11~20 중량%와, 고밀도 바이오 폴리에틸렌 11~20 중량%와, 옥텐계 폴리에틸렌 40~60 중량%와, 유리 섬유 1~5 중량%와, 생분해성 화합물 1~30 중량%와, 및 염화폴리에틸렌(CPE) 1~3 중량%와, 메틸실리케이트 1~4 중량%와, 그래핀 0.1~3 중량 % 및 첨가제 1~10 중량%로 이루어진 수지 조성물로 성형된 인조잔디 배수판을 제공한다.
본 발명의 다른 일 측면에서, 저밀도 바이오 폴리에틸렌 11~20 중량%와, 고밀도 바이오 폴리에틸렌 11~20 중량%와, 옥텐계 폴리에틸렌 40~60 중량%와, 유리 섬유 1~5 중량%와, 생분해성 화합물 1~30 중량%와, 및 염화폴리에틸렌(CPE) 1~3 중량%와, 메틸실리케이트 1~4 중량%와, 그래핀 0.1~3 중량 % 및 첨가제 1~10 중량%로 이루어진 수지 조성물을 제조하고, 금형을 이용해서 인조잔디 배수판을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 측면에서, 저밀도 바이오 폴리에틸렌 11~20 중량%와, 고밀도 바이오 폴리에틸렌 11~20 중량%와, 옥텐계 폴리에틸렌 40~60 중량%와, 유리 섬유 1~5 중량%와, 생분해성 화합물 1~30 중량%와, 및 염화폴리에틸렌(CPE) 1~3 중량%와, 메틸실리케이트 1~4 중량%와, 그래핀 0.1~3 중량 % 및 첨가제 1~10 중량%로 이루어진 수지 조성물로 성형된 인조잔디 배수판을 포함하는 인조잔디 구장을 제공한다.
이론적으로 한정된 것은 아니지만, 본 발명에 따른 인조잔디 배수판은 바이오 폴리에틸렌을 사용함으로써 인조 잔디 배수판용 수지를 제조시 발생되는 온실가스의 발생을 저감하고, 바이오 폴리에틸렌 사용으로 인한 물성저하를 옥텐계 폴리에틸렌을 이용해서 방지하고, 유리섬유, 메틸실리케이트, 및 그래핀을 사용하여 폴리에틸렌 배수판 보다 물성이 우수한 배수판을 제공하고, 또한, 생분해성 특성을 도입하여 사용 중 및 폐기 과정에서 미세 플라스틱의 발생을 동시에 방지할 수 있게 된다.
본 발명에 있어서, '저밀도'는 '0.91~0.93 g/㎤'를 의미한다.
본 발명에 있어서, '고밀도'는 '0.94~0.965 g/㎤'를 의미한다.
본 발명에 있어서, 상기 바이오 폴리에틸렌 수지는 옥수수, 사탕수수, 고구마 등과 같은 식물성 원료에서 수득할 수 있는 전분 또는 당분 등을 미생물로 발효시켜 바이오 에탄올을 제조하고, 제조한 바이오 에탄올을 탈수반응시켜 에틸렌을 수득한 후, 수득한 에틸렌을 중합하여 제조한 합성수지로서, 상기와 같은 바이오 폴리에틸렌은 비재생성 원료인 석유 또는 천연가스 등과 같은 소재 대신 천연 식물성 전분 또는 당분을 이용해 제조하는 합성 소재이다.
본 발명에 있어서, 인조잔디 배수판을 이루는 상기 바이오 폴리에틸렌은 물성 저하를 방지할 수 있도록 저밀도와 고밀도의 조합으로 이루어질 수 있으며, 저밀도 바이오 폴리에틸렌은 밀도 저하에 따른 물성 저하를 방지할 수 있도록 선형 저밀도 바이오 폴리에틸렌을 사용할 수 있다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 선형 저밀도 바이오 폴리에틸렌은 주식회사 에코매스(대한민국)의 TPM-L1000F일 수 있으며, 상기 고밀도 바이오 폴리에틸렌은 주식회사 에코매스(대한민국)의 TRM-H1250일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 저밀도 바이오 폴리에틸렌과 고밀도 바이오 폴리에틸렌의 함량은 각각 11~20 중량%일 수 있다. 상기 저밀도 바이오 폴리에틸렌과 고밀도 바이오 폴리에틸렌의 함량이 상기 최저 범위보다 적으면 탄소 저감 효과가 저하되며, 상기 최고 범위보다 많으면 인조잔디 배수판의 물성이 떨어질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 인조 잔디 배수판을 이루는 옥텐계 폴리에틸렌은 바이오 폴리에틸렌 사용에 따른 물성 저하를 방지하고, 유리섬유의 도입에 따른 연성 저하를 보상하기 위해서 에틸렌이 소량의 옥텐과 공중합된 옥텐계 폴리에틸렌일 수 있으며, 보다 바람직하게는 6~8 중량%의 옥텐을 함유하고 있는 옥텐계 폴리에틸렌일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 인조 잔디 배수판을 이루는 옥텐계 폴리에틸렌은 바이오 폴리에틸렌과 조합하여 압출 특성과 인조 잔디 물성을 발현할 수 있도록 저밀도 선형 폴리에틸렌일 수 있다.
본 발명의 일 실시에 있어서, 상기 옥텐계 폴리에틸렌은 Dow Chemical의 8003, 8100 그레이드를 사용할 수 있으며, 상기 그레이드의 옥텐의 함량은 각각 6.8, 9.8이며, MFI는 1.0(dg/min)일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 옥텐계 저밀도 선형 폴리에틸렌은 전체 중량에서 40~60 중량%를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 50~60중량%를 사용할 수 있다. 상기 옥텐계 저밀도 선형 폴리에틸렌의 함량이 상기 최저 범위보다 적으면 인조잔디 배수판의 물성이 떨어질 수 있으며, 상기 옥텐계 저밀도 선형 폴리에틸렌의 함량이 상기 최대 범위보다 많으면, 바이오 폴리에틸렌의 함량이 줄어들면서 탄소 저감 효과가 저하된다.
본 발명에 있어서, 상기 인조잔디 배수판을 이루는 유리섬유는 인조잔디술의 강도를 높여서 인조잔디 배수판의 돌기가 파손되는 것을 방지하게 된다. 상기 유리섬유는 정선된 그라스원료를 1,500~1,600℃의 고온으로 용융 방사하여 얻어지는 미세한 10~23㎛의 무기질 섬유를 사용 용도에 따라 수백본씩 집속 처리하여 만든 것으로서, 예를 들어, 알카리 글라스 섬유 및/또는 무알카리 글라스 섬유를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 플라스틱, 일 예로, FRP 등에 충격 보강 효과가 우수한 무알카리 글라스 섬유일 수 있다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 무알카리 글라스섬유는 알카리 함유량이 0.8% 이하이며, SiO2, Al2O3, CaO, MgO, B2O3, K20/Na20의 함량이 각각 53~55 중량%, 13~15 중량%, 20~22 중량%, 1~3 중량%, 7~9 중량%, 및 0.1~0.5 중량%이며, 알카리 함유량이 0.8% 이하인 E 타입 무알카리 글라스 섬유를 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시에 있어서, 상기 무알카리 글라스 섬유는 E타입의 조성과, continuous 타입의 필라멘트와, 1~30 마이크론의 직경을 가지는 유리섬유를 0.1~2 mm의 길이로 절단해서 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 유리섬유는 전체 함량에서 1~5 중량%를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 2~4 중량%를 사용할 수 있다. 상기 유리 섬유의 함량이 최소치보다 적을 경우, 인조잔디 배수판의 충격 강도가 저하될 수 있으며, 상기 유리 섬유의 함량이 최대치보다 많을 경우 성형성의 저하로 배수판의 성형 과정에서 표면 불량이 발생할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 인조잔디 배수판을 이루는 상기 생분해성 화합물은 스터드 등에 의해서 파손되어 인조잔디 술에서 분리된 부분에 생분해를 유발시켜 미세플라스틱의 발생을 방지하기 위해서 사용된다.
본 발명에 있어서, 상기 생분해성 화합물은 전체 함량에서 0.5~30 중량%의 범위로 사용될 수 있으며, 바람직하게는 1~25 중량%, 보다 바람직하게는 2~20 중량%, 보다 더 바람직하게는 3~10 중량% 사용할 수 있다. 상기 생분해성 화합물의 함량이 최소치보다 적을 경우 파쇄된 인조잔디 배수판의 생분해가 일어나지 않거나 매우 서서히 진행되면서 미세 플라스틱을 형성할 수 있으며, 상기 생분해성 화합물의 함량이 최대치보다 많을 경우, 사용 중 인조잔디 배수판 자체의 생분해가 발생하면서, 물성저하가 발생할 수 있다.
상기 생분해성 고분자 화합물은 전분, 지방족 폴리에스터, PLA(Polylactic acid), PBAT(Pol-Butylene Adipate Terephthalate), PBS(Polybutylene Succinate), PHA(Poly Hydroxyalkanoate) Tencel 등이 있다. 지방족 폴리에스터를 이용하는 것은 주식회사 자연사랑에 허여된 대한민국 특허 제 849206호에 기재되어 있으며, 여기서 참고문헌으로 도입되었다. 본 발명의 실시에 있어서, 상기 생분해성 고분자로는 감자 및 옥수수 전분의 발효로부터 얻어진 lactic acid로 만들어진 생분해성 합성 고분자인 Polylactic acid(PLA)이다. 본 발명에 또 다른 실시에 있어서, 상기 생분해성 고분자로는 우유나 키토산을 혼입한 생분해성 고분자의 사용이 가능하다. 본 발명의 바람직한 실시에 있어서, 상기 생분해성 화합물은 PLA를 사용한다.
본 발명에 있어서, 상기 인조잔디 배수판을 이루는 염화폴리에틸렌(CPE)은 폴리에틸렌과 생분해성 폴리머, 바람직하게는 폴리락틱산 및 유리섬유 사이의 상용성을 위해서 사용되며, 1~3 중량%, 바람직하게는 1.5~2.5 중량%의 범위로 사용할 수 있다. 상기 염화폴리에틸렌의 함량이 상기 최저치 이하로 사용될 경우 각 성분들간의 상용성이 저하될 수 있으며, 상기 염화폴리에틸렌의 함량이 상기 최대치를 초과할 경우, 다른 소재들의 과소 사용으로 인한 물성 밸런스 저하가 발생할 수 있다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 CPE는 Clorine 함량이 30~34%인 Daiso Chemical Co., Ltd.의 DAKREN 1030, 1035X, 1040 시리즈를 사용할 수 있으며, Dow Chemical Company, Ningbo Haoxin Yuron New Material Co., Ltd., Shandong Sanyi Industrial Co., Ltd., Showa Denko KK, Sundow Polymers Co., Ltd., VIA Chemical 등에서도 상업적으로 구입해서 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 인조 잔디 배수판을 이루는 메틸실리케이트는 내오염성과, 내마모성 및 광택 증가를 위해서 사용되는 물질로서, 각각 1~4 중량%의 범위로 사용될 수 있다. 상기 메틸실리케이트의 함량이 적을 경우에는 내오염성과, 내마모성의 저하가 발생할 수 있으며, 상기 메틸실리케이트의 함량이 과다할 경우에는 폴리에틸렌과의 상용성이 저하되어 물성의 저하가 발생할 수 있다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 메틸실리케이트는 상업적으로 구입해서 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 인조 잔디 배수판을 이루는 그래핀은 전체 함량의 0.1~3 중량%의 범위를 이룰 수 있으며, 바람직하게는 0.2~2 중량%, 보다 바람직하게는 0.3~1.0 중량%, 가장 바람직하게는 0.3~0.5 중량%의 범위로 사용될 수 있다. 상기 그래핀의 함량이 상기 범위보다 적으면 그래핀의 탄성 및 강성 강화 효과가 저하되며, 상기 그래핀의 함량이 상기 범위를 초과하면 강성이 지나치게 강해서 탄성 효과가 저하되며, 또한 그래핀 가격으로 인해 경제성이 상실될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 인조 잔디 배수판을 이루는 첨가제는 인조잔디 배수판에 첨가제의 특성을 부여하기 위해서 사용되며, 전체 함량은 1~10 중량%의 범위로 사용될 수 있다. 상기 첨가제의 함량이 1 중량%보다 적을 경우, 첨가제의 특성이 발현되지 않을 수 있으며, 상기 첨가제의 함량이 10 중량% 보다 많을 경우, 인조 잔디 배수판의 물성들이 저하될 수 있다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 인조 잔디 배수판을 이루는 첨가제는 안료, UV안정제, 난연제, 증점제, 소포제, 또는 이들의 둘 이상의 조합일 수 있다.
본 발명의 일 실시에 있어서, 상기 인조 잔디 배수판을 이루는 첨가제에 포함되는 상기 안료는 인조 잔디 조성물에 조색하기 사용되며, 인조 잔디 기포지의 하부에 위치하여 눈에 띄지 않는 배수판으로 사용되므로 백색 또는 흑색 색상을 구현할 수 있도록백색 또는 흑색 안료를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시에 있어서, 상기 안료는 첨가제 중에서 1~20 중량%의 범위로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시에 있어서, 상기 인조 잔디 배수판을 이루는 첨가제에 포함되는 상기 UV 안정제는 인조 잔디 조성물이 광에 의해서 변색 또는 변질되는 것을 방지하기 위해서 사용되며, 태양광이 차단되는 기포기 하부에 위치하는 것으로 고려하여 첨가제 중에서 1~20 중량%의 범위로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시에 있어서, 상기 인조 잔디 배수판을 이루는 첨가제에 포함되는 상기 난연제는 인조 잔디 배수판에 난연 특성을 부여하기 위해서 사용되며, 바람직하게는 첨가제 중에서 50~80 중량%의 범위로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시에 있어서, 상기 인조 잔디 배수판을 이루는 첨가제에 포함되는 상기 증점제는 용융된 인조 잔디 배수판 조성물의 점도를 조절하기 위해서 사용되며, 바람직하게는 첨가제 중에서 1~20 중량%의 범위로 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시에 있어서, 상기 인조 잔디 배수판을 이루는 첨가제에 포함되는 상기 소포제는 용융된 인조 잔디 배수판 조성물의 거품을 제거하기 위해서 사용되며, 바람직하게는 첨가제 중에서 1~20 중량%의 범위로 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 인조 잔디 배수판은 바닥판의 상면에 원통형 하부 지지대와 반구형 상부 커버로 이루어진 반구형 지지 돌기들이 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 배수판의 바닥판은 임의의 방향으로 반복 배열이 가능하도록 정사각형 형태로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시에 있어서, 상기 배수판은 인접하여 배치되는 다른 배수판과 결합하기 위한 결합부를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시에 있어서, 상기 결합부는 배수판이 일측에 형성된 돌출편과 배수판의 대향하는 타측에 형성된 돌출편 수용부일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시에 있어서, 상기 돌출편의 상면에는 다른 배수판의 가장자리에 형성된 천공홀에 삽입되는 결합돌기를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시에 있어서, 상기 돌출편은 연결부위가 파손되는 것을 방지할 수 있도록 바닥판과 동일한 두께를 가질 수 있으며, 상기 바닥판의 일측에서 천공홀까지의 영역은 두터운 후막부가 형성되고, 상기 후막부의 하면에 상기 돌출편 수용홈이 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 반구형 지지 돌기들에는 적어도 일부에 배수판의 하면에서 발생되는 수분의 배출을 위한 습기 배출구를 가질 수 있으며, 상기 습기 배출구는 지지돌기의 반구형 상부 커버에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시에 있어서, 상기 반구형 기지돌기 및 지지판은 0.5 mm 이상의 두께를 가질 수 있으며, 예를 들어, 0.5~2.0 mm의 두께, 보다 바람직하게는 1.0 ~ 1.5 mm의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 원통형 하부 지지대는 하부 직경은 상부 직경과 동일하거나 더 클 수 있으며, 바람직하게는 반구형 지지돌기와 바닥면의 경계부에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있도록 경사진 외면을 가질 수 있다. 상기 경사진 외면의 경사각이 커지면 중장비와 같은 상부 압착에 의해서 찌그러질 수 있으므로, 상기 원통형 하부 지지대의 경사각은 90~100°의 범위를 가지는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 인조 잔디 배수판은 상부 금형과 하부 금형으로 이루어지고, 인조 잔디 배수판에 상응하는 캐비티를 가지는 금형을 소정의 온도로 가열하고, 금형 내부에 인조 잔디 배수판을 이루는 수지 조성물을 충진하고, 상하 금형을 압착하여 인조 잔디 배수판 형태로 성형하고, 이를 냉각 및 탈형하는 방식을 제조될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 수지 조성물의 충진은 수지 조성물로 이루어진 펠렛을 하부 금형의 상면에 분산시킨 후, 상부 금형을 압착시키는 방식으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 하부 금형은 평면에 반구형 지지돌기의 상면에 상응하는 홈들이 형성된 금형일 수 있으며, 상부 금형은 평면에 반구형 지지돌기의 하면에 상응하는 돌기를 가지는 금형일 수 있다.
본원 발명은 충격 흡수성이 우수하고, 제조 과정에서 발생되는 대량의 온실 가스를 저감할 수 있는 새로운 인조잔디 배수판 조성물을 제공하였다.
본원 발명에 따른 배수판은 바이오 폴리에틸렌의 사용을 통해서 주 원료인 폴리에틸렌 제조 시 제조과정에서 발생되는 탄소를 줄일 수 있으며, 바이오 폴리에틸렌을 사용하면서도 내구성이 높아 사용중 파손과 잦은 교체에 의한 미세 플라스틱의 발생을 억제한다.
또한, 배수판의 사용 시 내구연한 중 외부 충격과 압력에 의해 발생된 미세플라스틱은 생분해성 폴리머에 의해서 분해됨으로써, 미세 플라스티의 발생을 억제한다.
또한, 배수판은 사용 후 회수되어 재활용이 가능하여 친환경성을 높일 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 인조 잔디 배수판의 평면도이다.
도 2는 도 1의 선분 AA'에 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 인조 잔디 배수판의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 결합부가 결합하는 형태를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 인조 잔디 배수판의 제조 과정을 보여주는 설명도이다.
이하, 실시예를 통해서 본 발명을 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니며, 본 발명을 예시하기 위한 것이다.
원료
저밀도 선형 바이오 폴리에틸렌은 TRM-L1000F를 사용하였으며, 고밀도 바이오 폴리에틸렌은 TRM-H1250을 사용하였다. 폴리에틸렌은 m-LLDPE인 Dow의 8003((옥텐함량 6.8 mol%)을 사용하였다. 유리 섬유는 E 타입의 조성을 가지며, continuous 타입의 필라멘트와 15 마이크론의 직경을 가지는 섬유를 1~2 mm의 길이로 절단하여 사용하였다. 생분해성화합물은 네이처웍스의 PLA를 사용하였으며, CPE는 DAKREN 1030(Cl함량 30%)를 사용하였다. 그래핀은 Angstrom Materials의 그래핀을 사용하였다. 메틸실리케이트는 판매되는 것을 구입하여 그대로 사용하였다.
배수판 조성물 제조
옥텐계 폴리에틸렌(Dow 8003) 600 중량부와, 저밀도선형 바이오 폴리에틸렌 120 중량부와, 고밀도선형 바이오 폴리에틸렌 120 중량부와, 유리섬유(E-타입) 20 중량부와, PLA 50 중량부와, CPE 20 중량부와, 메틸실리케이트 15 중량부와, 그래핀 5 중량부와, 안료 5 중량부와, 증점제 5 중량부, 소포제 5 중량부, UV안정제 5 중량부, 난연제 30 중량부로 이루어진 첨가제를 혼합하여, 트윈 압출기로 압출하고, 가늘게 압출된 스트랜드를 물로 냉각 및 절단하여 펠렛 조성물을 제조하였다. 조성을 표 1에 표시하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예3 실시예4 실시예 5 실싱예6 실시예7 실시예8
PE(LLDPE, Dow 8003) 60 57 55 50 60 56 55 53
PE(바이오-LLDPE, TRM-L1000F) 12 13 15 17 11 13 14 13
PE(바이오-HDPE, TRM-H1250) 12 14 15 17 11 13 13 15
글라스 섬유(E-타입) 2 2 2 2 3 3 3 4
생분해성 수지 (PLA 5 5 4 5 5 5 4 3
염화폴리에틸렌(CPE) 2 2 2 2 2 2 2 2
메틸실리케이트 1.5 1 0.5 1 2 2 3 4
그래핀 0.5 1 1.5 1 1 1 1 1
첨가제 5.0 5 5 5 5 5 5 5
비교예 1 비교예 2 비교예3 비교예4
PE(LLDPE, Dow 8003) 85 60 95 62
PE(바이오-LLDPE, TRM-L1000F) - 24 - 12
PE(바이오-HDPE, TRM-H1250) - - - 12
글라스 섬유(E-타입) 2 2 - 2
생분해성 수지 (PLA 5 6 - 5
염화폴리에틸렌(CPE) 2 2 - 2
메틸실리케이트 1 1 - -
그래핀
첨가제 5 5 5 5
물성 및 압출성의 측정
물성은 시편을 제조하여 인장과 경도를 측정하였으며, 압출성은 육안으로 판단하였다.
시험 결과
인장하중
(Mpa)		 충격강도 압출성
실시예 1 28 6.2 양호
실시예 2 27 6.1 양호
실시예 3 25 6.0 양호
실시예 4 23 5.9 양호
실시예 5 28 6.4 양호
실시예 6 27 6.3 양호
실시예 7 24 6.3 양호
실시예 8 24 6.2 양호
비교예 1 27 5.7 양호
비교예 2 25 5.4 양호
비교예 3 22 4.6 양호
비교예 4 22 5.4 양호
인장 하중 : ASTM D 6380, 충격 강도(Izod) ASTM D256 3mm 시편 (kg·cm/cm)
압출성 : 표면의 매끄러움 및 기포 발생여부 등 균일한 표면으로 압출여부를 육안으로 확인.
파손입자의 광조사 후
인조잔디 술을 파손시킨 후 파손된 부분을 수거하여 UV 광을 조사한 후, 노출 전후의 FT-IR를 확인하였다. 결과를 표 4에 나타내었다.
구분 카르보닐기 (FT/IR)
실시예 1 검출됨
실시예 2 검출됨
실시예 3 검출됨
실시예 4 검출됨
실시예 5 검출됨
실시예 6 검출됨
실시예 7 검출됨
실시예 8 검출됨
비교예 1 검출됨
비교예 2 검출됨
비교예 3 검출됨
비교예 4 검출됨
상기한 바와 같이, 본 발명에 따라서 바이오 폴리에티렌을 포함하는 인조잔디 배수판(실시예)들은 바이오 폴리에틸렌의 도입에 따른 물성 저하가 나타나지 않았으며, 유리섬유와 PLA와 CPE와 그래핀의 추가로 인해 충격 및 인장 강도의 향상이 나타났다. 또한, 파손된 파편들에서는 PLA에 의해서 분해가 발생하였으며, 바이오 폴리에틸렌의 사용으로 인해 제조과정에서 탄소 발생이 저감된다.
배수판
도 3 및 도 4에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배수판(100)은 정사각형 형상의 얇은 바닥판(110)의 상면에 원통형 하부 지지대(121)와 반구형 상부 커버(122)로 이루어진 반구형 지지 돌기(120)들이 형성되어 있다.
바닥판(110)은 한변의 길이가 500 mm 로 이루어지며, 바닥판(110)의 두께는 15 mm로 형성된다.
반구형 지지 돌기(120)는 14 mm로 형성되며, 하부 지지대(121)의 높이는 7 mm, 하부 직경은 14 mm이며, 상부 직경은 13 mm이며, 반구형 상부 커버(122)의 높이도 7 mm로 형성되었다.
바닥판(110)에는 반구형 지지돌기(120)의 하부 지지대(121)의 내경에 상응하는 홀들이 형성되어 있으며, 반구형 지지 돌기(120)가 내부가 빈 상태를 이룬다.
바닥판(110)에 형성된 반구형 지지돌기(120)들의 일부는 반구형 상부 커버(122)의 상단에 수분 배출용 관통홀(123)가 형성되어 여름철 바닥면에서 발생되는 습기에 의해서 배수판(100)들이 들뜨는 것을 막아준다.
반구형 지지 돌기들은 정사각형 꼭지점과 중심부에 반구형 지지돌기들이 위치하는 단위 격자들이 좌우로 반복되는 형태로 배열된다.
본 발명에 따른 배수판(100)은 인접하여 배치되는 다른 배수판과 결합하기 위한 결합부(200)를 가진다.
상기 결합부(200)는 배수판(100)의 바닥판(110) 일측에 돌출된 소정 길이 돌출편(212)에 다른 배수판의 가장자리에 위치한 원형홀(221)에 삽입되는 상향 원통형 돌기(211)를 가지는 제1 결합부(210)를 형성하고, 배수판(100)의 바닥판(110)의 타측에는 상기 상향 원통형 돌기가 삽입되는 수용홀(221)과, 타측에서부터 수용홀(221)에 이르는 후막부(222)의 하면에 상기 돌출편 수용홈(223)이 형성된 제2 결합부(220)를 가진다. 배수판(100)의 제1 결합부(210)은 다른 배수판의 제2 결합부에 결합되어 연장된다.
배수판 제조
배수판(100)은 도 4에서 도시된 바와 같이, 반구형 지지돌기 형태의 홈을 가지는 하부 암금형(1100)을 가열하는 금형 가열단계(a)와, 상기 암금형(1100)에 본 발명에 따른 조성물로 이루어진 펠렛(1200)을 충진하는 충진 단계(b)와, 상기 암금형(1100)에 맞물리는 반구형 지지 돌기를 가지는 상부 숫금형(1300)하강시키는 단계(c)와, 상부 숫금형(1300)을 하부 암금형(1100)에 소정 간격으로 이격된 캐비티를 형성하도록 압착시켜, 캐비티에 폴리에틸렌 펠렛을 녹여서 충진시키는 단계(d)를 이용해서 완성한다.
100: 배수판
110: 바닥판
120: 지지돌기
200: 결합부

Claims (5)

  1. 저밀도 바이오 폴리에틸렌 11~20 중량%와,
    고밀도 바이오 폴리에틸렌 11~20 중량%와,
    6~8 중량%의 옥텐을 함유하는 옥텐계 저밀도 선형 폴리에틸렌 40~60 중량%와,
    유리 섬유 1~5 중량%와,
    생분해성 화합물 1~30 중량%와,
    염화폴리에틸렌(CPE) 1~3 중량%와,
    메틸실리케이트 1~4 중량%와,
    그래핀 0.1~3 중량 % 및
    안료, UV안정제, 난연제, 증점제, 소포제로 이루어진 그룹에서 하나 이상 선택되는 첨가제 1~10 중량%로 이루어진 수지 조성물로 성형된 인조잔디 배수판이며,
    여기서, 바이오 폴리에틸렌은 식물성 전분 또는 당분을 발효시켜 제조된 바이오 에탄올의 탈수 반응을 통해 수득된 에틸렌을 중합한 합성 수지이며,
    상기 인조 잔디 배수판은
    반구형 지지돌기 형태의 홈을 가지는 하부 암금형에 상기 수지 조성물을 충진하고, 상기 암금형의 반구형 지지돌기 형태의 홈에 맞물리는 반구형 지지돌기를 가지는 상부 숫금형을 하강시키고, 상부 숫금형을 하부 암금형에 소정 간격 이격된 캐비티를 형성하도록 합착하고, 캐비티에 폴리에틸렌을 녹여서 충진시켜, 비발포 성형한 것을 특징으로 하는 인조잔디 배수판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인조 잔디 배수판을 이루는 상기 저밀도 바이오 폴리에틸렌은 선형 저밀도 바이오 폴리에틸렌인 것을 특징으로 하는 인조 잔디 배수판.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배수판은 일측에서 돌출되고 상향 원통형 돌기를 가지는 소정 길이 돌출편을 가지며, 상기 배수판의 타측에는 상기 상향 원통형 돌기가 삽입될 수 있는 수용홀을 가지는 것을 특징으로 하는 인조 잔디 배수판.


  5. 삭제
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