KR20210152229A - 인조잔디용 충격 흡수 패드와 그의 제작 방법 및 이에 의해 제작된 인조잔디용 충격 흡수 패드 - Google Patents

인조잔디용 충격 흡수 패드와 그의 제작 방법 및 이에 의해 제작된 인조잔디용 충격 흡수 패드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연질 발포플라스틱 재질의 특성상 충격 흡수성과 영구 압축율에서 반비례 관계를 갖는 것을 특정 공정을 통해 이들 모두를 향상시킬 수 있고, 이에 따라 우수한 충격 흡수 성능을 가지며 KS품질기준에 만족시킬 수 있는 인조잔디용 충격 흡수 패드와 그의 제작 방법 및 이에 의해 제작된 인조잔디용 충격 흡수 패드에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 인조잔디용 충격 흡수 패드를 제작하기 위한 방법으로서, 열가소성수지계 발포용 수지와 발포제 및 첨가제를 포함한 발포 원료를 혼합하는 원료 혼합 단계; 상기 혼합된 혼합물을 압출하여 경질 시트를 마련하는 경질시트 제조 단계; 및 상기 제조된 경질 시트를 발포하되, 발포 발포용 수지가 특정의 발포 셀 사이즈(cell size)를 갖도록 발포하여 형성되는 베이스 발포체를 제조하는 발포 단계; 및 상기 베이스 발포체를 복수 층으로 적층하고 일체화하여 충격 흡수 패드를 완성하는 충격흡수패드 완성 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인조잔디용 충격흡수패드 제작 방법이 제공된다.

Description

인조잔디용 충격 흡수 패드와 그의 제작 방법 및 이에 의해 제작된 인조잔디용 충격 흡수 패드 {SHOCK ABSORBING PAD FOR ARTIFICIAL TURF, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND SHOCK ABSORBING PAD FOR ARTIFICIAL TURF MANUFACTURED BY THE SAME}
본 발명은 인조잔디용 충격 흡수 패드와 그의 제작 방법 및 이에 의해 제작된 인조잔디용 충격 흡수 패드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연질 발포플라스틱 재질의 특성상 충격 흡수성능과 영구 압축율에서 반비례 관계를 갖는 것을 특정 공정을 통해 이들 모두를 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 우수한 충격 흡수 성능과 영구 압축율을 확보하면서 KS품질기준에 만족시킬 수 있는 인조잔디용 충격 흡수 패드와 그의 제작 방법 및 이에 의해 제작된 인조잔디용 충격 흡수 패드에 관한 것이다.
일반적으로 일반 학교운동장, 놀이터, 축구, 야구, 필드 하키, 테니스, 미식 축구 등과 같은 많은 스포츠들은 현재 도입에서 기술된 것과 같이 인조 잔디 운동장들에서 경기된다. 운동선수들은 넘어지고, 슬라이딩 태클(sliding tackles) 등을 할 때 천연(natural) 잔디 운동장들에서 적은 부상들을 입고 있으나, 그것의 더 유연한 표면 때문에, 그러한 운동장들은 특히 전술된 스포츠들이 경기될 때 종종 손상되고, 엄밀히 말하면 그것들이 집중적으로 사용되기 때문에 그리고 날씨 상태들의 변화하는 영향에 의해서이다.
반면에, 인조 잔디 운동장들은 적은 유지보수를 요하고 천연 잔디 운동장들보다 보다 집중적으로 경기될 수 있다. 인조 잔디 운동장 상에서 가능한 천연 잔디 운동장들의 움직임 특성들(playing characteristics)에 근접하게 되기 위해, 모래 또는 플라스틱 알갱이들 같은 알갱이로 된 속채움의 두꺼운 층이 현재의 인조 잔디 시스템들 내의 합성(synthetic) 잔디 섬유들 사이에 제공된다. 상기 속에 채워지는 알갱이들의 두꺼운 층은 더 부드러운 감쇠(damping) 및 운선수의 더 적은 손상되기 쉬운 움직임 표면을 제공할 뿐만 아니라, 더 나은 움직임 특성들을 이끈다.
이러한 기존의 인조잔디는, 인조잔디의 하부층에 폼패드(foam pad), 고무칩, 발포 우레탄 등의 사용으로 인해 인체에 매우 해로운 라돈. 세슘 등의 방사성 물질이 발생과 더불어 인조잔디의 폴리에틸렌계 등의 특유의 냄새(악취)가 발생된다는 문제점과, 또한 하절기에 폼패드가 열을 축적시켜 인조잔디가 운동장에서 고온(70~80도의 온도상승)으로 상승됨으로 인해 폼패드가 열팽창 및 수축에 의해 폼패드가 들뜨거나, 벌어지면서 뒤틀리는 현상이 발생되어 전체적으로 인조잔디가 수평을 유지하지 못하며 운동장에서 운동하기를 꺼려하는 경향이 있었다.
이뿐만 아니라 폼패드를 사용함으로인해 우천시 배수가 원할하게 이루어지 않은 문제가 있었고, 또한 우천시 빗물이 모두 배수되어 물을 재활용하지 못하는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 인조잔디는 우천시 내지 인위적인 물 살포를 통해 일시에 배수됨으로써 천연 잔디와 같은 냉각 역할을 하지 못하며, 또한 보습효과를 발휘하지 못하고 있는 문제점이 있다.
다른 한편, 인조잔디의 하부층에 타이어 또는 우레탄 고무 칩을 재활용한 화학재료 칩을 사용함으로 인해 악취뿐만 아니라 발암물질 또는 중금속 물질 등과 같은 독성 화학물질을 발생시킨다는 문제점 역시 가지고 있었다.
그리고 기존의 인조잔디는 화학조성재질을 사용하기 때문에 화재 등의 열에 약하고, 동절기 동상에 따른 부풀어 오름이 발생된다는 단점 또한 가지고 있었다.
또한, 현재 국내에서 시공되고 있는 인조잔디 체육시설의 경우 부상방지를 위해 반드시 충격흡수 기능이 포함된 시공이 요구되어 진다. KS F 3888-1(실외체육시설-인조잔디)에 따르면 '충격흡수패드는 고무롤시트, 고무칩롤시트, 또는 연질발포플라스틱 등을 사용할수 있으며, 용도에 따라 기타 재질을 사용할수 있다(중략)' 라고 명기되어 있다. 그러나 현재 국내에는 고무재질 외에 KS품질기준을 만족하는 소재가 없어 다른 재질을 사용할 수 없었다. 특히 연질발포플라스틱 재질의 경우 친환경, 시공성, 내구성등이 우수함에도 지금까지 재질 특성상 아래 표 1과 같은 국내 KS기준품질을 만족하지 못해 시공하는 사례가 드물었다. 표 1은 충격 흡수 패드 품질기준(KS F3888-1:2018)이다.
[표 1]
Figure pat00001
도 1은 일반적인 연질 발포플라스틱의 영구압축률과 충격흡수성(능)의 상관 관계를 나타내는 그래프이다.
현재 국내 대부분의 충격흡수패드 시공의 경우 연질발포플라스틱은 상기 표1의 영구압축률과 충격흡수성을 동시에 만족하지 못해 고무재질(고무롤시트, 고무칩롤시트)를 사용해 왔다(소프트(soft)하거나 하드(hard)하게 만들어 영구압축률과 충격흡수성의 2항목 중 1항목은 만족시키는 경우는 있음).
고무재질의 경우 천연고무가 아닌 배합가공 특성상 인체에 유해한 냄새, 중금속등의 자주 문제가 되며, 또한 재질 특성상 충격흡수성능 외에 친환경성, 시공성, 유지보수성 등에서는 제 역할을 하지 못하며, 일부 업체는 재생 또는 폐타이어등을 혼합하여 시공되는 경우도 빈번하다.
반면에, 연질발포플라스틱의 경우 친환경, 시공성, 유지보수성 등에서는 우수한 재질임에도 재질 특성상 상기 "표 1"의 성능을 만족하지 못해 충격흡수성능이 아닌 충격흡수보조용 또는 가공을 해서 배수판 형태(충격흡수성능 미흡하더라도)의 대체재로 대부분 사용되어 왔으나, 이는 대부분 충격흡수성능을 보조할뿐 원래의 목적은 아니며, 또한 KS품질기준의 가장 중요한 항목인 영구압축률과 충격흡수성을 동시에 만족하지는 못하는 한계가 있었다.
다시 말해서, 인조잔디용 충격흡수패드의 KS품질기준에서 가장 중요한 항목은 충격흡수성과 영구압축률이다.
일반적으로 연질 발포플라스틱의 재질의 특성상 충격흡수성능과 영구압축률을 동시에 성능을 만족시키기는 힘들었다. 재질 특성상 저밀도발포로 소프트하게 하게 만들어 충격흡수성능만 품질기준을 만족하거나, 고밀도발포로 하드하게 만들어 영구압축률만 품질기준을 만족시킬수 있다.
그러나 반드시 영구압축률과 충격흡수성을 동시에 만족시켜야 본래의 목적인 충격흡수성능을 확보할 수 있으나, 현재까지 영구압축률과 충격흡수성 항목을 동시에 만족시킨 제품은 없는 실정이다.
구체적으로, 도 1에 나타낸 바와 같이 충격흡수성능과 영구압축율은 상반되는 개념으로 충격흡수성능이 우수하면 영구압축율은 저하되며, 영구압축율의 성능이 우수하면 충격흡수성능은 떨어진다.
필드에서 충돌로 인해 신체의 넘어짐 또는 낙하시 충격흡수성 품질기준 항목이(지면으로부터 신체하중의 충격흡수효과) 1차적인 보호막이며, 이때 적정한 영구압축률 품질기준 항목(지면과의 충격 감쇄효과)을 확보해야 지면과의 충격을 최소화 할 수 있는 2차보호막이 된다.
따라서, 영구압축률과 충격흡수성의 품질항목이 성능이 동시에 가져야 낙하시 신체보호가 가능하고, 이에 따라 충격흡수패드의 성능은 너무 소프트(soft)해도 안되고, 너무 하드(hard)해도 안되며, 반드시 충격흡수성능과 영구압축율은 동시에 품질기준에 만족해야 완벽한 충격흡수성능을 유지할 수 있고, 이에 대한 연구와 개발이 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허공보 10-2065889(2020.01.13. 공고) 대한민국 등록특허공보 10-1791257(2017.11.21. 공고) 대한민국 등록특허공보 10-0881168(2009.02.04. 공고) 대한민국 등록특허공보 10-2065768(2020.02.11. 공고) 대한민국 공개실용신안공보 20-2011-0000261(2011.01.10. 공개)
따라서, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 연질 발포플라스틱 재질의 특성상 충격 흡수성과 영구 압축율에서 반비례 관계를 갖는 것을 특정 공정을 통해 이들 모두를 향상시킬 수 있고, 이에 따라 우수한 충격 흡수 성능과 영구 압축율을 확보하면서 KS품질기준에 만족시킬 수 있는 인조잔디용 충격 흡수 패드와 그의 제작 방법 및 이에 의해 제작된 인조잔디용 충격 흡수 패드를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 발포 발포용 수지를 포함하는 원료를 발포하여 형성되며, 인조잔디에 적용되는 인조잔디용 충격 흡수 패드로서, 충격 흡수 패드의 중간층을 형성하는 제1 층; 상기 제1 층의 상부에 일체로 형성되어 충격 흡수 패드의 상측 외부층을 구성하는 제2 층; 및 상기 제1 층의 하부에 일체로 형성되어 충격 흡수 패드의 하부 외부층을 구성하는 제3 층을 포함하며, 상기 제1 층과 제2 층 및 제3 층은 동일한 밀도를 가지며, 상기 제1 층을 형성하는 연질 발포플라스틱의 발포 셀 사이즈(cell size)는 상기 제2 층과 제3 층의 발포 셀 사이즈와 다르게 이루어지는 것을 특징으로 하는 인조잔디용 충격 흡수 패드가 제공된다.
본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 제1 층과 제2 층 및 제3 층의 밀도는 0.02g/cm3 ~ 0.3g/cm3로 이루어지며, 상기 제1 층의 발포 셀 사이즈는 860㎛ ~ 1300㎛이고, 상기 제2 층 및 제3 층의 발포 셀 사이즈는 480㎛ ~ 820㎛인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 상기한 일 관점에 따른 충격 흡수 패드를 단위 충격 흡수 패드로 하고, 상기 단위 충격 흡수 패드가 복수의 층으로 적층되고 일체화되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 인조잔디용 충격 흡수 패드가 제공된다.
본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 인조잔디용 충격 흡수 패드를 제작하기 위한 방법으로서, 열가소성수지계 발포용 수지와 발포제 및 첨가제를 포함한 발포 원료를 혼합하는 원료 혼합 단계; 상기 혼합된 혼합물을 압출하여 경질 시트를 마련하는 경질시트 제조 단계; 및 상기 제조된 경질 시트를 발포하되, 발포 발포용 수지가 특정의 발포 셀 사이즈(cell size)를 갖도록 발포하여 형성되는 베이스 발포체를 제조하는 발포 단계; 및 상기 베이스 발포체를 복수 층으로 적층하고 일체화하여 충격 흡수 패드를 완성하는 충격흡수패드 완성 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인조잔디용 충격흡수패드 제작 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 관점에 있어서, 상기 원료 혼합 단계에서 발포용 수지는 열가소성수지계 폴리올레인 계열의 발포용 수지로 이루어지며, 상기 경질시트 제조 단계에서 제조되는 경질시트의 밀도는 발포 후 최종 완성되는 충격 흡수 패드의 밀도가 0.02g/cm3 ~ 0.3g/cm3의 밀도를 갖도록 이루어진다.
본 발명의 또 다른 관점에 있어서, 상기 경질시트 제조 단계에서 제조되는 경질시트의 밀도는 0.70g/cm3 ~ 0.95g/cm3인 것으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 관점에 있어서, 상기 경질시트 제조 단계에서 제조되는 경질 시트는, 밀도가 0.70g/cm3 ~ 0.80g/cm3인 제1 경질시트, 및 0.81g/cm3 ~ 0.95g/cm3인 제2 경질시트인 것으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 관점에 있어서, 상기 발포 단계는 중간층이 860㎛ ~ 1300㎛의 발포 셀 사이즈를 가지며, 외측 표면층이 480㎛ ~ 820㎛의 발포 셀 사이즈를 갖도록 이루어진다. 이는 200℃~250℃의 온도를 갖는 발포로에서 20분 ~ 30분 간 1차 발포한 다음, 300℃~350℃의 온도를 갖는 발포로에서 2차 발포함으로써 이루어진다.
본 발명의 또 다른 관점에 있어서, 상기 충격흡수패드 완성 단계는 상기 제조된 둘 이상의 베이스 발포체를, 핫멜트 라미네이팅, 건식 라미네이팅(dry laminating), 습식 라미네이팅(wet laminating), 히팅 라이메니팅(heating laminating), 플레임 라미네이션(flame laminating) 중에서 선택된 하나의 방법으로 일체화하도록 이루어지며, 상기 완성된 충격흡수패드에 배수공을 형성하거나, 상하면 중 적어도 하나에 배수로를 형성하는 가공 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 인조잔디용 충격 흡수 패드와 그의 제작 방법 및 이에 의해 제작된 인조잔디용 충격 흡수 패드에 의하면, 특성 공정을 통해 충격 흡수성과 영구 압축율이 모두 향상되며, 이에 따라 우수한 충격 흡수 성능을 가지며 KS품질기준을 만족하는 인조잔디용 충격 흡수 패드를 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 연질 발포플라스틱의 영구압축률과 충격흡수성의 상관 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 인조잔디용 충격 흡수 패드의 단면 구성을 도식화하여 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 인조잔디용 충격 흡수 패드의 제작 과정을 간략히 나타내는 플로차트이다.
도 4는 본 발명에 따른 인조잔디용 충격 흡수 패드의 제작을 위하여 발포 중량(밀도)별 표면경도와 영구압축률의 관계를 테스트 한 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 인조잔디용 충격 흡수 패드의 제작 방법을 위하여 발포층별 발포 셀 사이즈(cell size)와 충격흡수성의 관계를 테스트 한 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 인조잔디용 충격 흡수 패드의 제작 방법에 의해 제작된 충격 흡수 패드에 대한 발포 중량별(밀도별) 영구압축률과 충격흡수성의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 인조잔디용 충격 흡수 패드의 제작 방법을 통해 제작된 인조잔디용 충격 흡수 패드를 다층으로 하는 경우에서 영구압축률과 충격흡수성을 나타내는 그래프이다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 본원 명세서 전체에서, 어떤 단계가 다른 단계와 "상에" 또는 "전에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 단계가 다른 단계와 직접적 시계열적인 관계에 있는 경우 뿐만 아니라, 각 단계 후의 혼합하는 단계와 같이 두 단계의 순서에 시계열적 순서가 바뀔 수 있는 간접적 시계열적 관계에 있는 경우와 동일한 권리를 포함한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 인조잔디용 충격 흡수 패드와 그의 제작 방법 및 이에 의해 제작된 인조잔디용 충격 흡수 패드에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 인조잔디용 충격 흡수 패드에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 인조잔디용 충격 흡수 패드의 단면 구성을 도식화하여 개략적으로 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 인조잔디용 충격 흡수 패드는, 인조잔디에 적용되는 충격 흡수 패드로서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 크게 제1 층(110)과 제2 층(120) 및 제3 층(130)으로 구성되며, 이들 제1 층(110)과 제2 층(120) 및 제3 층(130)은 특정의 밀도와 발포 셀 사이즈를 갖도록 이루어진다.
구체적으로, 본 발명에 따른 인조잔디용 충격 흡수 패드는, 인조잔디에 적용되는 충격 흡수 패드로서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 충격 흡수 패드를 구성하는 중간층을 형성하는 제1 층(110); 상기 제1 층(110)의 상부에 형성되어 상기 충격 흡수 패드의 상측 외부층을 구성하는 제2 층(120); 및 상기 제1 층(110)의 하부에 형성되어 상기 충격 흡수 패드의 하부 외부층을 구성하는 제3 층(130)을 포함하며, 상기 제1 층(110)의 밀도는 상기 제2 층(120)과 제3 층(130)의 밀도와 동일하게 이루어지며, 상기 제1 층(110)을 형성하는 연질 발포플라스틱(발포발포용 수지)의 발포 셀 사이즈(cell size)는 상기 제2 층(120)과 제3 층(130)의 발포 셀 사이즈와 다르게 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 층(110)과 제2 층(120) 및 제3 층(130)은 0.02g/cm3 ~ 0.3g/cm3(또는 20g/l ~ 300g/l)(g/l: 밀도 단위)인 것이 바람직하다.
또한, 발포 셀 사이즈에 있어서, 중간층인 상기 제1 층(110)은 860㎛ ~ 1300㎛의 발포 셀 사이즈를 가지며, 상기 제2 층(120) 및 제3 층(130)은 480㎛ ~ 820㎛의 발포 셀 사이즈를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기한 제1 층 내지 제3 층(110 내지 130)의 밀도와 발포 셀 사이즈의 수치에서 영구 압축률과 충격 흡수성에 대한 실험 결과에 대해서는 아래에서 설명한다.
한편, 본 발명에 따른 인조잔디용 충격 흡수 패드는, 인조잔디에 적용되는 충격 흡수 패드는, 상기한 충격 흡수 패드가 2층(2 layer) 또는 3층(3 layer)으로 적층되고 일체화된 적층 패드로 이루어질 수 있으며, 이와 같이 형성되는 적층 패드는 보다 뛰어난 충격 흡수 성능과 영구 압축율을 갖게 된다.
다음으로, 상기한 인조잔디용 충격 흡수 패드를 구현하기 위한 일 실시 예에 따른 인조잔디용 충격 흡수 패드의 제작 방법에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 인조잔디용 충격 흡수 패드의 제작 과정을 간략히 나타내는 플로차트이고, 도 4는 본 발명에 따른 인조잔디용 충격 흡수 패드의 제작을 위하여 발포 중량(밀도)별 표면경도와 영구압축률의 관계를 테스트 한 그래프이고, 도 5는 본 발명에 따른 인조잔디용 충격 흡수 패드의 제작 방법을 위하여 발포층별 발포 셀 사이즈(cell size)와 충격흡수성의 관계를 테스트 한 그래프이며, 도 6은 본 발명에 따른 인조잔디용 충격 흡수 패드의 제작 방법에 의해 제작된 충격 흡수 패드에 대한 발포 중량별(밀도별) 영구압축률과 충격흡수성의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 7은 본 발명에 따른 인조잔디용 충격 흡수 패드의 제작 방법을 통해 제작된 인조잔디용 충격 흡수 패드를 다층으로 하는 경우에서 영구압축률과 충격흡수성을 나타내는 그래프이다.
본 발명에 따른 인조잔디용 충격 흡수 패드의 제작 방법은, 인조잔디에 이용되는 충격 흡수 패드를 제작하기 위한 방법으로서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 크게 원료 혼합 단계(S100); 경질시트 제조 단계(S200); 발포 단계(S300); 및 충격흡수패드 완성 단계(S400);를 포함한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 인조잔디용 충격 흡수 패드의 제작 방법은, 인조잔디에 이용되는 충격 흡수 패드를 제작하기 위한 방법으로서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 열가소성수지계 발포용 수지와 발포제 및 첨가제를 포함한 발포 원료를 혼합하는 원료 혼합 단계(S100); 상기 원료 혼합 단계(S100)에서 혼합된 혼합물을 압출하여 경질 시트를 마련하는 경질시트 제조 단계(S200); 및 상기 경질시트 제조 단계(S200)에서 제조된 경질 시트를 발포 오븐(또는 발포로)에서 발포하되, 특정의 발포 셀 사이즈(cell size)를 갖도록 발포하여 베이스 발포체를 제조하는 발포 단계(S300); 및 상기 발포 단계(S300)에서 제조된 베이스 발포체를 복수 층으로 적층하고 일체화하여 충격 흡수 패드를 완성하는 충격흡수패드 완성 단계(S400);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 원료 혼합 단계(S100)에서 이용되는 발포 원료(들)는 발포 공정을 통해 충격 흡수 패드를 형성하는 공지의 것을 채용할 수 있으나, 본 발명에서는 밀도와 발포배율 제어가 용이한 폴리올레핀 발포용 수지를 사용하며, 구체적으로는 열가소성수지계 폴리올레인 계열의 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 에틸렌비닐아세테이트(EVA)를 원료로 사용하는 것이 바람직하다.
계속해서, 상기 경질시트 제조 단계(S200)는, 원료 혼합 단계(S100)에서 혼합된 혼합물을 압출하여 경질 시트를 제조하는 것으로, 공지의 압출 공정을 통해 시트형으로 압축 성형한다.
상기 경질시트 제조 단계(S200)는, 밀도가 0.70g/cm3 ~ 0.95g/cm3(또는 70g/l ~ 95g/l)(g/l: 밀도 단위)인 경질 시트를 제조하도록 이루어진다. 이러한 밀도는 원료 혼합 단계(S100)에서 발포제의 함량을 통해 이루어진다.
여기에서, 본 발명의 경질시트 제조 단계(S200)는, 최종 완성되는 충격흡수패드가 더욱 뛰어난 충격흡수성과 영구압축성을 갖도록 밀도가 다른 복수의 경질시트로 마련되고, 이를 발포 과정과 완성 과정을 거쳐 최종적인 충격 흡수 패드를 완성할 수 있다.
구체적으로, 상기 경질시트 제조 단계(S200)는 밀도가 0.70g/cm3 ~ 0.80g/cm3인 제1 경질시트, 및 0.81g/cm3 ~ 0.95g/cm3인 제2 경질시트를 제조하여 마련할 수 있다. 이러한 제1 및 제2 경질 시트는 발포제의 함량에 따라 조정될 수 있으며, 아래의 발포 과정을 거치면서 중간층과 표면층(상하부 층)의 발포 셀 사이즈가 조정되게 된다.
상기 경질시트 제조 단계(S200)에서 제조되는 경질시트에서 경질(硬質)의 의미는 다음 공정에서 발포 형성되는 발포체 또는 최종 결과물인 충격 흡수 패드에 비하여 상대적으로 단단하고 굳은 성질이 큰 것을 의미한다.
계속해서, 상기 발포 단계(S300)는 상기 경질시트 제조 단계(S200)에서 마련된 경질 시트(또는 제1 및 제2 경질시트)에서 중간층의 발포 셀 사이즈(제1 발포 셀 사이즈)가 860㎛ ~ 1300㎛이고, 외측 표면층(상하 표면층)의 발포 셀 사이즈(제2 발포 셀 사이즈)가 480㎛ ~ 820㎛를 갖도록 하게 된다.
상기 발포 단계(S300)는 200℃~350℃의 발포로(또는 발포 오븐)에서 발포하여 중간층과 표면층(상하 표면층)에서 발포 셀 사이즈가 다른 베이스 발포체를 형성하게 된다.
구체적으로, 상기한 발포 셀 사이즈는 200℃~250℃의 온도를 갖는 발포로(또는 발포 오븐)에서 1차 발포한 다음, 이어서 300℃~350℃의 온도를 갖는 발포로(또는 발포 오븐)에서 2차 발포함으로써, 1차 발포에서 상기한 제1 발포 셀 사이즈를 갖게 되며 이후 2차 발포를 통해 표면층에서 제2 발포 셀 사이즈를 갖는 베이스 발포체가 제조되게 된다.
상기 외부 표면층(상하 표면층 포함)의 발포 셀은 발포체(발포되는 경질 시트) 내부로부터의 연속 팽창압으로 인해 붕괴되어 중간층보다 상대적으로 작은 사이즈를 형성하게 된다.
또한, 상기 발포 단계(S300)는 상기한 경질시트 제조 단계(S200)에서 제1 경질 시트와 제2 경질 시트와 같이 밀도가 다른 복수의 경질 시트로 이루어지는 경우, 각각의 경질 시트에 대하여 실행되어 복수의 베이스 발포체를 제조하도록 이루어진다.
상기 발포 단계(S300)에서 제조된 베이스 발포체는 0.3cm ~ 1cm의 두께를 갖는 발포체로 마련된다.
본 발명의 발명자는 상기 발포 단계(S300)에서 발포 셀 사이즈가 상기 발포 셀 사이즈의 최대값을 벗어나게 되면 영구압축율이 저하되고, 발포 셀 사이즈가 상기 발포 셀 사이즈의 최소값을 벗어나게 되면 충격흡수성이 저하됨을 테스트 결과로 확인하였다.
계속해서, 상기 충격흡수패드 완성 단계(S300)는 상기 발포 단계(S300)에서 제조된 둘 이상의 베이스 발포체를, 핫멜트 라미네이팅, 건식 라미네이팅(dry laminating), 습식 라미네이팅(wet laminating), 히팅 라이메니팅(heating laminating), 플레임 라미네이션(flame laminating) 중에서 선택된 하나의 방법을 통해 일체화 하도록 이루어지며, 이 외에도 각 베이스 발포체의 접합면이 파괴되지 않는 일체화 방식이라면 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 발명자는 도 7에 나타낸 바와 같이, 단일의 베이스 발포체를 통해서도 충격흡수성과 영구압축률이 충격흡수패드의 KS 품질 기준인 영구압축률(%) 25이하, 충격흡수성(%) 25 이상을 모두 만족하는 것임을 실험을 통해 확인하였으며, 특히 복수의 베이스 발포체를 통해 완성되는 충격 흡수 패드는, 상호보완의 기계적물성을 통해 충격흡수성능과 영구압축율이 더욱 향상되는 것을 확인하였다.
한편, 본 발명에 따른 인조잔디용 충격 흡수 패드의 제작 방법은, 완성된 충격 흡수 패드에 투수성과 배수성의 기능성을 부여하기 위한 가공 단계(S500)를 더 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 가공 단계(S500)는 완성된 충격 흡수 패드에 소정 크기와 형상의 홀을 천공 형성하여 배수공을 가공 형성함으로써 투수성을 갖도록 할 수 있다.
그리고 상기 가공 단계(S500)는, 완성된 충격 흡수 패드의 상면 및/또는 하면에 레일형 홈이나 교차된 사선형 홈와 같은 배수로를 가공하여 배수성을 갖도록 할 수 있다.
또한, 상기 가공 단계(S500)는 완성된 충격 흡수 패드의 표면에 그물망이나 부직포 등 다양한 소재를 결합시키는 것을 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 인조잔디용 충격 흡수 패드와 그의 제작 방법 및 이에 의해 제작된 인조잔디용 충격 흡수 패드에 의하면, 충격 흡수성과 영구 압축율을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 우수한 충격 흡수 성능을 가지며 KS품질기준을 만족할 수 있는 인조잔디용 충격 흡수 패드를 제공할 수 있는 이점이 있다.
상기한 바와 같은 실시 예들은 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 제1 층(중간층)
120: 제2 층(상측 외부층)
130: 제3 층(하부 외부층)
S100: 원료 혼합 단계
S200: 경질시트 제조 단계
S300: 발포 단계
S400: 충격흡수패드 완성 단계
S500: 가공 단계

Claims (8)

  1. 발포 발포용 수지를 포함하는 원료를 발포하여 형성되며, 인조잔디에 적용되는 인조잔디용 충격 흡수 패드로서,
    충격 흡수 패드의 중간층을 형성하는 제1 층;
    상기 제1 층의 상부에 일체로 형성되어 충격 흡수 패드의 상측 외부층을 구성하는 제2 층; 및
    상기 제1 층의 하부에 일체로 형성되어 충격 흡수 패드의 하부 외부층을 구성하는 제3 층을 포함하며,
    상기 제1 층과 제2 층 및 제3 층은 동일한 밀도를 가지며,
    상기 제1 층을 형성하는 연질 발포플라스틱의 발포 셀 사이즈(cell size)는 상기 제2 층과 제3 층의 발포 셀 사이즈와 다르게 이루어지는 것을 특징으로 하는
    인조잔디용 충격 흡수 패드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 층과 제2 층 및 제3 층의 밀도는 0.02g/cm3 ~ 0.3g/cm3로 이루어지며,
    상기 제1 층의 발포 셀 사이즈는 860㎛ ~ 1300㎛이고, 상기 제2 층 및 제3 층의 발포 셀 사이즈는 480㎛ ~ 820㎛인 것을 특징으로 하는
    인조잔디용 충격 흡수 패드.
  3. 청구항 제1항 또는 제2항에 따른 충격 흡수 패드를 단위 충격 흡수 패드로 하고, 상기 단위 충격 흡수 패드가 복수의 층으로 적층되고 일체화되어 이루어지는 것을 특징으로 하는
    인조잔디용 충격 흡수 패드.
  4. 인조잔디용 충격 흡수 패드를 제작하기 위한 방법으로서,
    열가소성수지계 발포용 수지와 발포제 및 첨가제를 포함한 발포 원료를 혼합하는 원료 혼합 단계;
    상기 혼합된 혼합물을 압출하여 경질 시트를 마련하는 경질시트 제조 단계; 및
    상기 제조된 경질 시트를 발포하되, 발포 발포용 수지가 특정의 발포 셀 사이즈(cell size)를 갖도록 발포하여 형성되는 베이스 발포체를 제조하는 발포 단계; 및
    상기 베이스 발포체를 복수 층으로 적층하고 일체화하여 충격 흡수 패드를 완성하는 충격흡수패드 완성 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    인조잔디용 충격흡수패드 제작 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 원료 혼합 단계에서 발포용 수지는 열가소성수지계 폴리올레인 계열의 발포용 수지로 이루어지며,
    상기 경질시트 제조 단계에서 제조되는 경질시트는, 밀도가 0.70g/cm3 ~ 0.95g/cm3인 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는
    인조잔디용 충격흡수패드 제작 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 원료 혼합 단계에서 발포용 수지는 열가소성수지계 폴리올레인 계열의 발포용 수지로 이루어지며,
    상기 경질시트 제조 단계에서 제조되는 경질 시트는, 밀도가 0.70g/cm3 ~ 0.80g/cm3인 제1 경질시트, 및 0.81g/cm3 ~ 0.95g/cm3인 제2 경질시트인 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는
    인조잔디용 충격흡수패드 제작 방법.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발포 단계는 발포되는 발포체의 내부 중간층이 860㎛ ~ 1300㎛의 발포 셀 사이즈를 가지며, 표면층이 480㎛ ~ 820㎛의 발포 셀 사이즈를 갖도록 발포하는 것을 특징으로 하는
    인조잔디용 충격흡수패드 제작 방법.
  8. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충격흡수패드 완성 단계는 상기 제조된 둘 이상의 베이스 발포체를, 핫멜트 라미네이팅, 건식 라미네이팅(dry laminating), 습식 라미네이팅(wet laminating), 히팅 라이메니팅(heating laminating), 플레임 라미네이션(flame laminating) 중에서 선택된 하나의 방법으로 일체화하도록 이루어지며,
    상기 완성된 충격흡수패드에 배수공을 형성하거나, 상하면 중 적어도 하나에 배수로를 형성하는 가공 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    인조잔디용 충격흡수패드 제작 방법.
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