KR960010753B1 - 과립형 인공 눈의 눈품질 개선제 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

과립형 인공 눈의 눈품질 개선제

사진 제1도는 과립형상의 천연눈의 구조를 도시하는 현미경 사진.

사진 제2도는 다져진 천연눈의 구조를 도시하는 현미경 사진.

사진 제3도는 수팽윤성 중합체를 이용해서 제조한 인공눈의 구조를 도시하는 현미경 사진.

사진 제4도는 통상의 흡수성 중합제를 이용해서 제조한 인공눈의 구조를 도시하는 현미경 사진.

사진 제5도는 다른 종류의 통상의 흡수성 중합체를 이용해서 제조한 인공눈의 구조를 도시하는 현미경 사진.

사진 제6도는 본 발명의 초강력 흡수성 중합체를 이용해서 제조한 본 발명의 과립형 또는 덩어리형 인공눈의 구조를 도시하는 현미경 사진.

본 발명은 천연눈, 눈제조기로 제조한 인공눈 또는 아이스블록을 분쇄하여 제조한 얼음눈과 혼합시켜 눈의 상태를 자유롭게 조절함으로써 스키용으로 적합한 인공눈을 제공할 수 있는 과립형 인공눈의 눈품질 개선제에 관한 것이다.

천연눈

최근들어, 적설량이 현저히 감소하여 스키장을 개장하는데에 상당한 곤란을 겪는 경우가 자주 발생하고 있다. 또한, 새로내린 천연의 눈은 지나치게 연질이어서 스키를 타고 활강하기에는 부적합하기 때문에 잘다져진 스키활강로를 만들기 위해서는 트랙세터를 이용해서 경사로상의 눈을 다져줄 필요가 있다. 한편, 트랙세터로 다져진 활강로의 눈상태는 스키경기용으로는 부적합하므로, 활강로를 발로 밟은 다음 물을 뿌리는 등의 방식으로 손질을 해야 한다.

이와같은 방식으로 제조한 활강로의 눈상태는 외부공기 온도의 영향에 극히 민감하여, 시간이 경과함에 따라 다져진 눈이 알갱이 눈으로 변해 버린다. 이러한 현상이 발생하는 이유는 눈속의 물분자가 승화하거나 응축되어서 눈과랍의 상태에 변화를 유발시키기 때문이다.

스키어로서는 알갱이 눈으로 덮인 활강로를 부드럽게 활강하기가 쉽지 않으므로, 각질의 눈을 분쇄하는등과 같은 손질을 빈번하게 행하지 않으면 아니된다. 그러나, 이러한 노력을 기울이더라도 천연눈의 상태로 환원시키기는 어렵다.

인공눈

근년, 스키장에서는 전반적인 스키시즌을 연장하기 위해서 눈제조기를 설치하는 것이 일반화되고 있다. 종래의 눈제조기는 건타입과 팬타입의 2가지 종류로 대별할 수 있다.

이러한 눈제조기를 이용해서 인공눈을 제조하는 방법은 압축수를 영하의 대기중으로 분무하여 압축공기 또는 냉각공기의 단열팽창에 의해 미세한 얼음입자로 만드는 단계로 구성된다. 이렇게 제조된 인공눈은 수분의 함량이 10중량% 이상이고, 밀도가 약 0.3 내지 0.4g/㎤이며, 기계적 강도가 약1Kg/㎠ 미만이다. 이러한 인공눈으로 덮인 활강로는 다지기 작업을 하지 않고는 스키를 타기가 곤란하다. 인공눈은 천연눈에 비해서 품질이 쉽게 변하며, 어떤 경우에는 몇일내에 평균외경 약 1 내지 5mm의 부스러기 눈으로 되어 버린다. 상술한 바와같이, 알갱이 눈은 스키어들에게는 불편을 초래하므로 이러한 문제를 해결할 수 있는 별도의 대책을 마련해야 한다.

인공눈의 제조방법 및 장치는 미합중국 특허 제3,716,190호, 동제3,010,660호, 동제3,301,485호, 동제3,298,612호, 동제3,761,020호, 동제3,774,842호, 동제3,945,567호, 동제4,004,732호, 동제4,083,492호, 동제4,105,161호, 동제4,105,161호, 동제3,733,029호 및 오스트레일리아 특허출원 제77956/75호, 동제12534/83호에 기술되어 있다.

기타 선행기술문헌에서는 팬으로부터의 기류중에 물입자를 공급하는 방법(미합중국 제3,760,598호 및 동제2,968,164호)과, 눈 플레이크 또는 눈결정의 생성을 촉진하기 위한 핵으로서 빙정(미합중국 특허 제3,596,476호) 또는 박테리아(미합중국 특허 제4,200,228호)를 부가하여 입자를 동결시키는 방법에 관해서 설명하고 있다.

국제특허출원 제PCT/AU 86/00158호(국제공개번호 제WO 86/07373호)는 물을 흡수하면 부풀어 오르는 흡수성 물질과 물을 혼합하고, 이렇게 얻어진 수팽윤성 물질을 공기중에 노출시킨 다음 동결시켜서 인공눈을 제조하는 방법을 개시하고 있다. 이와같이 제조한 눈은 약 0.4 내지 0.9g/㎤의 밀도가 약 10 내지 수백 Kg/㎠의 기계적 강도를 갖는다. 이러한 수치는 눈의 밀도 및 기계적 강도가 노출 및 동결조건에 따라 크게 달라진다는 것을 의미한다. 상기 인공눈 제품은 눈이라고 보다는 차라리 미세한 얼음형태를 취하고 있다. 따라서, 수팽윤성 물질만을 사용해서 스키장의 경사로를 덮기에 적합한 인공눈을 제조하고자 할때에는, 계면활성제를 첨가하거나 입자의 크기 및 수분함량을 조절하거나 경사로를 자주 손질하여 동결입자가 과도하게 응집되는 것을 방지할 필요가 있다. 스키장 관리인의 입장에서는 이러한 눈을 가장 취급하기 곤란한 것으로 평가하게 된다.

미합중국 특히 제3,247,171호, 동제3,022,279호, 동제3,022,280호, 동제3,251,194호, 영국특허출헌 제2127005호, 오스트레일리아특허 제464077호에서는 상술한 흡수성 물질에 관해서 기술하고 있다.

스키장의 눈의 상태는 기후의 영향에 민감하므로, 최근에는 실내 인공스키장이 인기를 끌고 있다. 실내스키장용의 경사로도 역시 상술한 인공눈, 인공얼음과립, 눈부스러기 또는 물을 흡수하면 팽창하는 흡수성 물질로 제조된 인공눈을 이용해서 만든다. 이 경우에도 앞에서 설명한 문제는 해결되지 않는다. 다른 종류의 실내스키장을 만드는 방법으로서는 흡수성 중합체와 물의 혼합물(혼합비:약 1/80 내지 1/100)로 이루어진 페이스트 형태의 물질로 경사로를 덮고, 이 피복층을 경사로를 따라 동결시키고, 동결된 피복면을 스크래핑하여 인공눈을 만드는 방법이 있다. 이렇게 형성된 경사로는 상술한 문제점외에도 인공눈의 바닥에 아이스반(Eisbahn) 등의 얼음층이 존재하기 때문에 폴을 세우기가 곤란하다고 하는 근본적인 문제점을 안고 있다.

천연눈과 인공눈의 과립구조의 비교

스키장에 금방 내린 천연의 눈은 공극율이 약 90로서 스키를 타기에는 적합하지 않다. 이러한 눈이 저절로 다져지거나 트랙세터에 의해서 다듬어지고 나면 스키에 가장 적합한 눈으로 된다.

따라서, 이하에서는 천연눈과 인공눈의 현미경 사진을 서로 비교해 보기로 한다.

사진 제1도는 별모양의 과립을 나타내는 것으로서, 천연의 눈이 갖는 조직을 현미경으로 촬영한 것이다. 이 조직에 있어서 눈결정체를 이루는 6개의 가지중 일부는 소형 아이스 비이드를 형성할 정도로 협소하며, 인접한 2개의 비이드중 일부는 서로 합쳐져서 호리병의 형상을 이룬다.

사진 제2도는 다져진 상태의 천연눈이 갖는 조직을 현미경 사진으로 나타낸 것이다. 이 사진을 보면 알 수 있는 바와같이 별모양의 과립은 더 이상 존재하지 않으나 인접한 2개의 아이스 비이드가 뭉쳐서 이루어진 수많은 호리병 형상부가 눈덩어리를 이루고 있다. 눈덩어리 속에는 비교적 소량의 공극이 계속해서 존재하고 있으며, 이러한 공극은 호리병 형상의 얼음상에 균일하게 분포되어 있다는 것을 알 수 있다.

사진 제3도는 위에서 언급한 인공눈의 조직을 현미경 사진으로 나타낸 것으로서, 이 사진으로부터 알 수 있는 바와같이, 동결된 수팽윤성 중합체 과립(흑색영역)과 얼음은 서로 혼합되어 있으며, 중합체 과립은 얼음상으로부터 식별할 수 없다. 수팽윤성 과립 그 자체는 눈입자의 표면에 나타나고 대부분의 공극은 불균일하게 분포되어서 대형공극(백색영역)을 형성한다. 이러한 형태의 눈조직은 다져진 천연눈의 조직에서 볼 수 있는 것과 같은 아이스 비이드 및 호리병 형상부를 전혀 갖지 않는다.

사진 제4도 및 제5도는 물을 흡수한 종래의 흡수성 중합체를 동결시켜서 제조한 인공눈의 현미경 조직을 나타낸다. 사진 제4도는 제3도에 나타낸 것과 유사한 방식으로 초기의 과립형상으로 동결된 종래의 수팽윤성 중합체의 조직을 나타내는 것이다. 사진 제5도는 초기의 팽윤형상의 동결된 과립형태(구형상 영역)의 다른 형태의 종래 수팽윤성 중합체를 현미경 사진으로 나타낸 것으로서, 이것의 조직은 제3도에 도시한 눈의 조직과는 약간 다른 것처럼 보이지만, 사실은 중합체 과립의 표면에는 중합체 과립을 둘러싸고 있는 얼음의 분쇄로 인해서 발생한 수많은 상처(흑백의 수지상 영역)가 존재하고 있으며, 얼음으로 덮이지 않은 중합체의 표면이 눈과립의 표면에 나타난다. 이러한 눈의 조직에는 공극이 거의 없으며, 다져진 천연눈의 조직과는 완전히 다르다.

사진 제3도 내지 제5도에 나타낸 조직을 갖는 인공눈은 현장에서 시험해본 결과 스키용으로는 부적합한 것으로 판명되었다. 이러한 인공눈에 대한 평가결과가 좋지 않은 것은 다음과 같은 이유때문일 것이다.

(a)다져진 천연눈의 조직과는 완전히 다른 조직을 갖는 인공눈은 거칠거나 미세한 얼음눈, 알갱이눈 또는 아이스반(Eisbahn) 등과 같은 눈일 수 밖에 없다. 이러한 눈에 있어서 동결상태의 중합체와 얼음은 하나로 뭉쳐지게 되며, 대부분의 소형간극은 불균일하게 분포되어서 대형공극을 형성한다. 또는, 이러한 눈조직은 공극을 거의 갖지 않을 수도 있으며, 분쇄된 중합체 과립 또는 과립 그 자체가 눈과립의 표면상에 그대로 나타나기도 한다.

(b)눈과립의 표면상에 흡수성 중합체 과립이 나타날 경우에는, 스키의 바닥과 흡수성 중합체가 직접적으로 접촉하는 결과 마찰이 심해질 수도 있다.

이로 인하여, 사진 제2도에 나타낸 다져진 눈과 유사한 조직을 갖는 과립형태 또는 덩어리 형태의 인공눈은 스키용으로 적합한 눈품질을 제공할 수 있다.

스키장의 활강로를 덮는데에 사용되는 천연눈 또는 인공눈과 관련한 문제점으로서는 다음과 같은 것을 들 수 있다.

(a)잘 다듬어진 스키활강로를 만들기 위해서는 다지기 작업을 생략할 수 없다.

(b)소망하는 밀도 및 강도를 갖는 눈을 제조하기가 쉽지 않다. 즉, 눈의 상태를 스키어의 능력, 실력 또는 기호에 맞춰서 자유롭게 조절할 수가 없는 것이다.

(c)시간의 경과에 따라 눈의 상태가 크게 변화한다. 따라서, 스키장에서 눈의 상태를 비교적 오랜시간동안 양호한 상태로 유지할 수 없다.

(d)인공활강로를 만드는데 필요한 투자비용 및 관리비가 과다하다.

(e)물과 수팽윤성 물질을 동결시켜서 제조한 인공눈은 아이스 블록을 형성하므로 아이스 블록의 분쇄공정이 필수적이다.

본 발명자들은 본 발명의 방법에 의하면 다져진 눈의 조직과 유사한 조직을 갖는 과립형태 또는 덩어리 형태의 인공눈을 제조할 수 있다는 사실을 발견하였다. 본 발명의 방법은 물을 흡수한 후에도 서로 들러붙는일 없이 과립형태를 그대로 유지할 수 있는 초강력 흡수성 중합체에 물을 흡수시키는 단계와, 상기 수팽윤성 중합체를 동결시키는 단계로 구성된다. 더우기, 본 발명의 눈품질 개선제를 인공눈, 천연눈 또는 얼음눈과 혼합하면, 눈의 상태를 자유롭게 조절하여 스키용으로 적합한 인공눈을 얻을 수 있다는 사실을 발견하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 눈품질 개선제를 제공하는데에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예는 과립형태의 초강력 흡수성 중합체를 갖는 눈품질 개선제로서, 상기 흡수성 중합체는 다음과 같은 특성을 갖는다;

(a)물을 흡수한 후에도 서로 들러붙는일 없이 초기의 과립형태를 유지할 수 있다.

(b)탈이온수 흡수능이 건조중합체 중량의 약 30 내지 500배이다.

(c)물을 흡수하기전의 평균입경이 약 20 내지 500㎛이다.

(d)물을 흡수한 후의 평균입경이 약 0.05 내지 5mm이다.

본 발명의 또 다른 실시예는 약 0.05 내지 5mm의 평균입경을 갖는 과립덩어리 형태의 인공눈 제조방법으로서, 이 방법은;

(a)물을 흡수한 후에도 서로 들러붙는일 없이 과립형태를 유지할 수 있고, 탈이온수 흡수능이 건조중합체 중량의 약 30 내지 500배이고, 물을 흡수하기 전의 평균입경이 약 20 내지 500㎛인 과립형의 초강력 흡수성 중합체에 물을 흡수시켜서 평균입경이 약 0.05 내지 5mm인 수팽윤성 중합체를 얻는 단계와;

(b)상기 수팽윤성 초강력 흡수성 중합체를 냉각제와 혼합해서 동결시키는 단계를 포함한다.

과립형상 또는 과립형 눈의 덩어리형상으로 된 본 발명의 인공눈은 물을 과립형상의 초강력 흡수성 중합체에 흡수시켜 중합체를 물로 팽윤시키고, 수팽윤된 중합체를 액체질소, 드라이아이스 또는 액체 이산화탄소와 같은 냉각제와 혼합하거나 이것을 냉장고내에서 -5℃ 이하로 냉각시킨 기판위에 층상으로 놓음으로써 냉각시켜서 상기 수팽윤 중합체를 동결시키는 것으로 구성되는 방법에 의해 제조할 수 있다.

본 발명의 발명자들은 다음과 같은 사실들을 발견하였다. 본 발명의 과립형상의 초강력 흡수성 중합체를 미리 공기에 노출시키지 않고 동결시키는 경우에, 흡수된 물은 과립을 파괴하지 않고 과립의 표면으로 스며나오며, 이와 동시에 과립의 부피가 감소된다. 동결공정의 수행중에 과립의 표면을 둘러싸고 있는 얼음층은 아이스비이드와 같은 핵으로 작용하며, 그 둘레에는 과립형 인공눈이 형성된다. 이어서, 2개의 인접비이드는 얼음상을 통해 함께 결합하여 눈구조 전체에 균일하게 분포된 호리병을 형성하며, 그 결과 과립형 눈의 덩어리형상으로된 인공눈이 형성된다.

이때, 형성된 호리병들 사이에는 빈공간이 균일하게 분포된다. 이와같은 과립형상 또는 과립형 눈의 덩어리형상으로 된 인공눈은 다져진 천연눈과 유사한 구조를 가지며 이들은 스키를 타고 활강하기에 좋은 상태로 실내스키장의 활강로를 덮는데 적합한 것으로 판병되었다(사진 제6도).

본 발명에서 다져진 천연눈과 유사한 인공눈을 제조할 수 있었던 이유는 구체적으로 알 수 없지만, 과립형상 또는 과립형 눈의 덩어리형상으로 된 인공눈은 동결전에 공기노출 단계를 거치지 않고 제조할 수 있으며, 이 방법에 의하면 덩어리가 형성되는 도중에 덩어리형상의 눈구조 전체에 자동적으로 균일한 미세공간이 분포되기 때문인 것으로 추측된다. 물론, 전술한 본 발명의 방법은 한정하기 위한 것이기 보다는 예시를 목적으로 하는 것이다.

사진 제6도는 본 발명에 의한 과립형상 또는 덩어리형상의 인공눈구조를 도시하는 현미경사진이다. 이 사진은 과립형상의 초강력 흡수성 중합체 표면을 얼음층으로 완전히 덮어서 만든 얼음-과립형 인공눈과, 얼음상을 통해 대부분의 인접 얼음-과립들이 뭉침으로써 형성된 호리병들 사이에 빈공간이 균일하게 분포된 과립형 눈의 덩어리형상으로 된 인공눈을 도시하는 것이다. 현장시험결과, 이와같은 과립형상 또는 과립형 눈의 덩어리형상으로 된 인공눈은 스키를 타고 활강하기에 좋은 상태로 실내스키장의 활강로를 덮는데 가장 적합한 것으로 판명되었다.

과립형 또는 덩어리형상의 인공눈을 제조하는데 사용된 과립형상의 초강력 흡수성 중합체에는 전분, 셀롤로오스, 또는 아크릴산, 아크릴산염, 메타크릴산염, 스티렌, 비닐에테르등의 중합체, 공중합체 또는 삼원중합체가 포함된다. 이러한 공중합체들중에서, 유기용매중에서 역상현탁중합에 의해 제조한 폴리아크릴산염, 비닐아코올-아크릴산염 공중합체 또는 부분비누화 이소부틸렌-말레인산 무수물 공중합체가 가장 적합하다.

이러한 바람직한 중합체 또는 공중합체는 구형상으로 제조한다.

본 발명에 의한 초강력 흡수성 중합체의 바람직한 입자크기는 물흡수후에는 약 0.05mm 내지 5mm 범위이며, 물흡수전에는 약 20 내지 500㎛ 범위이다. 물흡수전의 입자크기가 약 20㎛ 미만이면, 입자가 너무 미세하기 때문에 단단한 눈이 얻어진다. 입자크기가 약 500㎛ 이상이면, 알갱이 상태의 인공눈이 얻어지므로 바람직하지 못하다.

또한, 본 발명에서는 물흡수후에도 들러붙지 않고 원래 과립형상과 유동성을 유지할 수 있는 과립형상의 초강력 흡수성 중합체가 바람직하다. 물을 흡수하면 들러붙어 페이스트상태가 되는 흡착성 중합체들도 시중에 공지되어 있다. 이러한 페이스트는 이들이 동결될 때 대형 아이스 블록을 형성하며, 이러한 블록은 후처리없이는 스키활강로에 적합한 눈을 형성할 수 없다. 이와같은 과립형 눈의 구조는 사진 제3도 및 제4도에 도시한 것과 유사하다.

물을 흡수한 후에도 과립형상과 건조중합체의 우수한 유동성을 유지시키기 위해서는, 중합체를 복수의 에폭시 또는 복수의 아민기를 함유하는 경화제와 반응시켜서 중합체의 물흡수능이 전술한 범위와 일치하도록 그 중합체의 경화도를 증가시켜야 한다. 경화되가 너무 높으면, 중합체의 물흡수능이 감소하여 바람직하지 못하다.

본 발명에 의한 중합체의 탈이온수 흡수능은 건조중합체 중량의 약 30 내지 500배 범위이며, 사용된 건조 중합체 중량의 약 50 내지 200배가 바람직하다. 물흡수능이 약 30배 미만이면, 혼합해야할 중합체의 양이 증가하여 경제적이지 못하며, 물흡수능이 약 500 이상이면, 물흡수후의 겔-강도가 손상되고 수팽윤 중합체의 압력에 대한 취약성이 증가하여 바람직하지 못하다.

본 발명의 초강력 중합체에 있어서, 흡수 해야할 물의 양은 그것의 최대 물흡수능까지이며, 구체적으로 설명하자면 건조중합체의 약 50 내지 100배로서, 본 발명에서는 이것을 물흡수비로 표시한다.

연질 덩어리형상의 과립형 눈이 필요한 경우, 물흡수비는 중합체 중량의 약 5 내지 50배가 적합하며, 경질 덩어리형상의 과립형 눈이 필요한 경우, 물흡수비는 중합체 중량의 약 30 내지 100배가 바람직하다.

본 발명의 중합체는 물흡수비가 중합체의 최대물흡수능보다 작아야하므로, 이에따라 과립형상의 동결중합체는 여전히 물흡수능을 가진다. 따라서, 인공눈은 대기온도의 영향으로 눈이 녹아서 생기는 액체상태의 물을 부가로 흡수할 수 있으며, 그 결과 스키활강로는 스키를 타기에 적합한 원래의 눈상태를 비교적 장기간동안 유지할 수 있다.

그러나, 상기 초강력 흡수성 중합체에 의해 최대물흡수능력 이상의 물이 흡수되는 경우에도, 흡수된 물을 팽윤중합체와 핵으로서 작용하는 과립형상의 표면을 완전히 둘러싸고 있는 얼음층이 동결될 때 중합체 과립으로부터 스며나온다. 이렇게 형성된 과립형상 또는 덩어리형상의 인공눈은 눈이 녹아서 생긴 물을 부가로 흡수할 수 있다. 이 경우에, 중합체에 의한 물의 흡수량은 이것의 최대물흡수능의 약 100 내지 120중량%, 바람직하게는 약 100 내지 110중량%이다. 120% 이상의 물이 흡수되면, 상기 수팽윤 중합체를 동결시켜서 제조한 덩어리형상의 인공눈은 빈공간이 적어지고 경질의 거친 눈을 형성하기 때문에 바람직하지 못하다. 예를들면, 경질의 무거운 눈이 필요한 경우에, 약 20 내지 150㎛의 비교적 작은 평균직경을 가진 건조중합체와, 약 30 내지 80의 비교적 높은 비율의 (물흡수량)/(건조중합체의 물흡수능)을 사용하는 것이 바람직하다. 반대로, 연질 덩어리형상의 과립형 눈이 필요한 경우에는, 약 150 내지 500㎛의 큰 평균직경을 가진 건조중합체와, 약 10 내지 50의 비교적 낮은 비율의(물흡수량)/(건조중합체의 물흡수능)을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 인공눈은 약 0.3 내지 0.8g/㎤의 밀도와, 약 1 내지 20kg/㎠의 기계적 강도를 갖는다. 눈의 가장 바람직한 강도는 초보자의 경우에는 약 1kg/㎠이며, 국제스키활강경주자 정도의 전문가의 경우에는 약 10kg/㎠에 이른다. 이 범위도 본 발명에 포함되며, 상기 범위를 갖는 인공눈은 본 발명의 방법에 의해 용이하게 제조할 수 있다. 필요에 따라, 밀도 및 강도는 다양하게 변화시킬 수 있다.

흡수성 중합체에 물을 흡수시키는 방법은 어떤 방법을 이용하여도 무방하다. 예를들면, 교반하에 과립형상의 중합체를 물에 첨가한 후 흡수시키고자 하는 소정량에 따라 수분동안 정치시키는 것으로 구성되는 간단한 방법을 이용할 수 있다.

수팽윤 중합체는 정치시킬 때 장시간 동한 물을 방출함이 없이 초기에 흡수한 물을 보유할 수 있기 때문에, 동결전에 장기간(예를들면, 약 2개월 이상) 경과하더라도 수팽윤 중합체에는 아무런 부작용도 발생하지 않는다. 수팽윤 중합체를 동결시키는 데에는 수동식 제어장치 또는 기계식 제어운전 시스템과 같은 어떤 방법이라도 이용할 수 있다. 이러한 방법중에서, 제안하고 싶은 방법은 실내스키활강로를 덮거나 용이하게 피복할 수 있는 플레이트상태의 눈피복층을 제조하는 방법이며, 이 방법은 시이트, 플레이트, 웨이브플레이트 또는 직물, 알루미늄, 세라믹, 콘크리이트와 같은 금속합금 또는 금속 또는 플라스틱으로 이루어진 케이스 패널 또는 박스를 인공눈으로 덮거나 채운후, 상기 눈을 층상으로 동겨시켜서 플레이트상태의 눈피복물을 제조하는 것으로 구성된다. 따라서, 불규칙한 활강로 표면에 적합한 형상의 상기 눈피복물로 실내활강로를 덮거나 피복하는데 편리하다.

인접한 눈피복물들을 서로 결합 또는 접착시키는 데에는, 두 피복물을 서로 결합시킬 수 있는 방법, 이들이 활강로를 평탄하게 덮을 수 있도록 눈피복물을 후처리하는 방법, 또는 제조단계에서 화학적 또는 기계적장치를 이용하는 방법등 어떤 방법을 이용하여도 무방하다.

스키활강로 및/또는 인공눈의 플레이트베이스를 구성하는 물질은 토양, 콘크리이트, 금속, 목재, 플라스틱, 세라믹등에 구애되지 않는다. 열절연체, 냉장 또는 냉각시스템도 장착할 수 있다. 실내스키장을 장기간동안 우수한 상태로 유지하기 위해서는, 열절연체, 냉각 또는 냉장시스템의 설비가 요구된다.

활강로의 표면에서 눈피복물이 미끄러지는 것을 방지하기 위해서, 어떤 기계적 또는 화학적 장치라도 장착할 수 있다.

바람직한 일 실시예에 있어서, 본 발명의 방법은 실내스키활강로를 본 발명의 경질의 인공눈 피복물에 의해 연속눈 피복층을 형성하도록 덮고; 상기 눈피복층을 본 발명의 과립형상의 인공눈에 의해 적당한 깊이로 피복하는 것으로 구성된다.

상기 방법을 이용함으로써, 눈에 스톡을 부착시킬 때의 곤란성을 비롯한 상술한 문제점들이 배제된, 스키를 타기에 적합한 상태의 실내활강로를 만들 수 있다. 이 방법에 의해 만들어진 스키활강로는 스키 또는 미끄럼 성능면에서 천연스키활강로와 동등하다.

본 발명에 의한 초강력 흡수성 중합체는 재생가능하며, 재상방법은 필요에 따라 중합체로부터 눈, 물 및 흙을 분리하는 단계, 이어서 재사용하기 위한 재피복중합체의 건조단계를 포함할 수 있다. 초강력 중합체 자체는 광분해 및 생물학적 분해가 가능하기 때문에 폐중합체를 처분하는 것은 환경적으로 안전하다. 그러나, 폐중합체의 조기분해가 필요한 경우에는 촉진제, 촉매 또는 중합체 입자의 광분해 또는 생물학적 분해를 수행할 수 있는 첨가제로 이루어지는 군에서 선택된 화학약품을 첨가, 혼합, 함침 또는 피복할 수 있다.

중합체 입자들은 인체건강에 무해하기 때문에, 안전성을 고려하여 화학약품을 선택하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 과립형상 또는 덩어리형상의 인공눈은 공지의 안료 또는 염료에 의해 단색 및/또는 다색으로 착색할 수 있다. 착색된 눈은 보기가 좋을뿐만 아니라 인공눈에 상품가치를 더해줄 수 있다. 예를들면, 초보자, 전문가 또는 중간수준의 스키인을 위한 각 활강로를 다른 색깔의 인공눈으로 피복함으로써 흥미를 북돋아줄 수 있다.

본 발명에 의한 과립형상 또는 덩어리형상의 인공눈은 물론 본 발명의 초강력 흡수성 중합체는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 한 각종 첨가제들을 사용할 수 있다. 이러한 첨가제들의 예에는 향을 부여할 수 있는 향수, 향료, 방향제들이 포함된다. 또한, 산화방지제, 자외선흡수제, 형광첨가제, 눈결정의 형성을 촉진시키는 박테리아, 핵, 중량제, 마찰개선제등과 같은 다른 첨가제들을 본 발명의 초강력 흡수성 중합체에 첨가, 혼합, 피복 또는 힘침시킬 수 있다.

본 발명의 수팽윤 흡수성 중합체를 동결시키는 데에는 어떤 방법을 이용하여도 된다. 이와 같은 유용한 방법의 예에는 중합체를 드라이아이스, 액체질소, 액체공기, 액체이산화탄소와 혼합한 후 생성된 혼합물을 동결시키는 것으로 구성되는 방법, 중합체를 냉각매체를 사용하여 냉각시킨 금속파이프 또는 시이트상에 놓아둠으로써 동결시킴으로써 구성되는 방법, 중합체를 냉장고에서 동결시킴으로써 구성되는 방법, 눈제조기를 사용하여 눈을 제조하는 방법이 포함된다. 가장 바람직한 방법은 제조된 눈의 용도에 따라 선택할 수 있다.

과립형상의 눈 또는 분말상의 눈을 제조하는 방법은 응집형상의 눈을 제조하는 방법과는 다르다.

과립형상 또는 분말상의 눈이 필요한 경우, 눈제조기를 사용하여 눈을 제조하는 방법보다는 수팽윤 중합체를 드라이아이스, 액체질소, 액체공기, 액체이산화탄소와 직접 혼합한 후 생성된 혼합물을 급속히 동결시킴으로써 구성되는 방법이 바람직하다. 더욱 바람직한 방법은 수팽윤 중합체를 분말상 또는 분쇄된 드라이아이스와 직접 혼합함으로써 구성된 방법이다. 이렇게 냉각제의 양 및 냉각시간은 아무래도 좋다. 제조된 눈의 온도는 눈의 용도에 따라 약 0 내지 30℃의 범위가 바람직하다. 혼합상태는 드라이아이스의 크기 또는 혼합속도에 따라 다르므로 동결공정은 급속히 균질하게 수행하는 것이 바람직하다.

냉각제로서 액체질소, 액체공기, 액체이산화탄소 또는 그 등가물을 사용하여 중합체를 동결시킴으로써 구성되는 방법이 유용하며, 그 이유는 상기 액상의 냉각제들이 수팽윤 흡수성 중합체와 용이하게 혼합될 수 있고, 그로 인해 상기 수팽윤 흡수성 중합체가 냉각제들의 잠열에 의해 급속하고도 효과적으로 동결될 수 있기 때문이다. 다른 유사한 액상 냉각제들도 사용할 수 있지만, 상기 액상냉각제(들)이 그들의 탁월한 냉각능, 저렴한 가격, 입수용이성 및 취급의 간편성으로 인해 더욱 바람직하고 실용적이다.

바람직한 일 실시예에 있어서, 본 발명의 방법은 물흡수전의 입자크기가 약 20 내지 500㎛이고 탈이온수 흡수능이 건조중합체 중량의 30 내지 500배이며 물 흡수후의 비접착 특성이 원래의 과립형상을 손상시키지 않는 것인 과립형상의 초강력 흡수 중합체에 물을 흡수시키고, 이 중합체를 평균입자크기가 약 0.05 내지 5mm인 중합체 과립이 얻어질때까지 팽윤시키고, 수팽윤 중합체를 천연눈, 눈제조기를 사용하여 제조한 인공눈 또는 아이스블록을 단편으로 파쇄하여 제조한 얼음상의 눈과 혼합하고(또는 이들을 혼합하지 않고), 이어서 생성된 혼합물을 액체이산화탄소와 혼합하여 동결시킴으로써 구성된다.

통상의 액상 이산화탄소를 사용할 수 있다. 이산화탄소는 30℃에서는 5.1Kcal/kg, 10℃에서는 48.1Kcal/kg, 0℃에서는 56.1Kcal/kg의 증발잠열을 가지기 때문에 본 발명의 수팽윤 강력 흡수성 중합체를 냉각 및 동결시키는데 효과적으로 사용할 수 있다.

액체이산화탄소는 증기상의 이산화탄소를 약 40atm의 압력에서 액화시켜서 제조할 수 있다. 이산화탄소 공급원은 액화천연가스, 암모늄, 석유정제 또는 에틸렌 제조공장으로부터의 배기가스들이다. 석유화학공장 또는 강철공장에서 배출되는 기타 배기가스도 그 공급원으로서 사용할 수 있다.

과립형 눈의 덩어리형상으로된 눈을 제조하는 방법은 물흡수전의 입자크기가 약 20 내지 500㎛이고 탈이온수 흡수능이 건조중합체 중량의 30 내지 500배이며 물흡수후의 비접착 특성이 원래의 과립형상을 손상시키지 않는 것인 과립형상의 초강력 흡수 중합체에 물을 흡수시키고, 이 중합체를 평균입자크기가 약 0.05 내지 5mm인 중합체 과립이 얻어질 때까지 팽윤시키고, 수팽윤 중합체를 천연눈, 눈제조기를 사용하여 제조한 인공눈 또는 아이스블록을 단편으로 파쇄하여 제조한 얼음상의 눈 또는 드라이아이스와 혼합하고(또는 이들을 혼합하지 않고), 이어서 생성된 혼합물을 동결시키는 것으로 구성된다.

또 다른 실시예에서는 약 -40℃ 이하의 온도에서 냉각제를 사용하여 파이프, 시이트 또는 플레이트와 같은 기판위에 층상으로 놓은 수팽윤 초강력 흡수성 중합체를 동결시킴으로써 구성되는 눈피복물의 제조방법이 제공된다. 온도범위가 낮을수록 눈이 단단해진다.

본 발명의 또다른 실시태양에 의하면, 6㎝ 이하의 두께를 갖는 층상의 수팽윤 초강력 흡수성 중합체를 약 -5 내지 -30℃의 온도를 냉각시킨 냉장고내에서 동결시킴으로써 구성되는 방법이 제공된다.

약 6㎝ 이상의 두께를 갖는 층상의 수팽윤 흡수성 중합체 또는 이 중합체와 천연눈 또는 드라이아이스와의 혼합물을 -5 내지 -30℃ 온도의 냉장고내에서 동결시켜서 제조한 인공눈은 덩어리형상의 눈을 포함하지 않고, 사용하기 전에 후처리를 하지 않고 인공스키활강로를 덮는데는 몰론 실내스키활강로의 인공연속눈피복물로서 사용하기에 적합하지 않은 아이스블록형 아이스반(Eisbahn)을 포함한다.

층의 상부는 어느 정도의 덩어리형상의 눈을 함유하나 그 하부는 주로 아이스블록으로 구성된다는 사실로 부터 판단할 때, 상기 아이스블록형 아이스반은 중력작용에 의해 형성된 것으로 보인다. 따라서, 수팽윤성 중합체와 천연눈 또는 드라이아이스의 혼합물을 층상으로 동결시키는 경우에, 상기 층의 두께는 6㎝이하, 바람직하게는 약 2 내지 4㎝이어야 한다.

본 발명에서는 눈피복물을 제조하기 위해 수팽윤 초강력 흡수성 중합체를 동결시키는데 어떤 방법을 이용하여도 된다. 이러한 방법의 예로는 수동 또는 자동기계를 이용하는 방법을 들 수 있다. 그러나, 본 발명에 의한 덩어리형상의 인공눈을 시이트, 웨이브 또는 주름시이트, 직물, 플라스틱, 알루미늄과 같은 금속 또는 금속합금, 세라믹, 콘크리이트, 세멘트 및 목재로 만들어진 케이스, 패널, 박스 또는 그 등가물 위에 또는 그 내부에 층상으로 동결시킴으로써 구성되는 방법이 실내스키활강로를 피복하는데 적합한 플레이트상태의 눈피복물을 제조하는데 바람직하다.

층상으로 놓인 수팽윤 중합체를 약 -5 내지 -30℃의 온도로 동력시킬 수 있는 냉장용량을 가진 냉장설비라면 어떤 것을 사용하여도 된다. 이러한 설비의 예에는 이동냉장트레일러(밴), 고정냉장고등이 포함된다.

과립형상의 수팽윤성 초강력 흡수성 중합체를 천연눈 및/또는 드라이아이스와 혼합하는 데에는 공지의 어떤 방법을 이용하여도 무방하다. 중합체와 눈의 혼합중량비는 용도에 따라 99:1 내지 50:50, 바람직하게는 99:2 내지 70:30 범위이다. 분말상 또는 분쇄된 드라이아이스는 냉각제로서 바람직하다.

또한, 본 발명은 눈상태를 자유롭게 개설시킬 수 있는 눈품질 개선제를 제공하는바, 이 눈품질 개선제를 천연눈, 인공눈 또는 얼음상눈과 혼합함으로써 스키를 타기에 가장 적합한 눈을 제조할 수 있다.

본 발명의 눈품질 개선제는 물흡수후 서로 들어붙지 않는 비점착 특성, 건조중합체 중량의 약 30 내지 500배의 탈이온수흡수능, 약 20 내지 500㎛의 입자크기 및 약 0.05 내지 5mm의 물흡수후 입자크기를 갖는 초강력 흡수성 중합체를 포함한다.

건조중합체 중량의 5 내지 100배의 물을 미리 함유하는 수팽윤 중합체가 바람직하며, 이때 물함량은 그 범위를 제한할 필요가 없다.

과립형상의 눈품질 개선제가 바람직한 이유는 다음과 같다:

(a)눈과 균일하게 혼합하기가 쉽고;

(b)제조된 과립형 눈사이의 아이스 브리지(bridges)가 균일하게 분산되어 너무 단단하지 않으며;

(c)중합체 과립이 구형이기 때문에 눈표면에 노출된 이 중합체 과립이 스키의 미끄럼상에 역효과를 미치지 않는다.

본 발명에 의한 상기 눈품질 개선제가 눈과의 균일 혼합물을 형성하기 위해 바람직한 입자크기는 물흡수후 약 0.05mm 내지 5mm 범위이며, 물흡수전 약 20 내지 500㎛ 범위이다. 입자크기가 약 20㎛ 이하이면, 입자들이 너무 미세하기 때문에 눈과의 균일 혼합물을 제조하기가 어렵다. 반대로, 입자크기가 약 500㎛ 이상이면, 큰 입자들이 유리상태로 눈과 혼합되어 바람직하지 못하다.

상기 눈품질 개선제의 탈이온수 흡수능은 사용된 건조중합체 중량의 약 30 내지 500배, 바람직하게는 약 50 내지 약 200배 범위이다. 물흡수능이 약 30배 이하이면, 혼합해야할 개선제의 양이 증가하기 때문에 바람직하지 못하며, 물흡수능이 500배 이상이면, 물흡수의 겔-강도가 손상되고 수팽윤 개선제의 압력에 대한 취약성이 증가하여 바람직하지 못하다.

천연눈, 눈제조기에 의해 제조한 인공눈 또는 아이스블록을 파쇄하여 만든 얼음상눈 100중량부에 대한 본 발명의 눈품질 개선제의 바람직한 혼합비는 약 0.1 내지 10.0중량부이다.

소정의 밀도 또는 강도를 갖는 인공눈을 제조하기 위해서는 본 발명의 건조상태의 눈품질 개선제 약 0.1 내지 10.0중량부를 눈 100중량부와 혼합하여 수팽윤 개선제 약 200중량부의 상한치내에서 건조개선제중량의 약 5 내지 100배분량의 물을 흡수하도록 한다.

현미경 관찰결과, 본 발명에 의한 과립형상의 눈품질 개선제를 함유하는 인공눈이 눈과 냉각공기의 잠열에 의해 동결되면 과립내의 물이 수팽윤과립으로부터 스며나와 과립의 표면상에서 동결됨으로써, 과립형눈들과에 아이스 브리지를 형성하는 것으로 나타났다.

본 발명자들을 수팽균과립으로부터 스며나오는 물의 양을 적당히 조절하면, 즉, 아이스 브리지의 수를 조절하면, 바람직한 밀도 또는 강도를 가진 인공눈이 제조된다는 사실을 발견하였다. 즉, 개선제의 평균입자크기, (물흡수량)/(개선제의 물흡수능)의 비, 수팽윤눈품질개선제의 중량부와 같은 변수들을 변화시킴으로써, 과립으로부터 스며나오는 물의 양을 조절할 수 있으며 그 결과 소정의 밀도 또는 강도를 가진 인공눈을 제조할 수 있다.

예를 들면, 경질의 무거운 눈이 필요한 경우, 약 20 내지 150㎛의 비교적 작은 평균입자크기를 갖는 과립형상의 개선제, 약 30 내지 80의 비교적 높은 (물흡수량)/(개선제의 물흡수능) 비, 및 약 30 내지 200중량부의 비교적 많은 양의 수팽윤과립을 사용하는 것이 바람직하다. 반대로, 연질의 덩어리 형상의 눈이 필요한 경우에는, 약 150 내지 500㎛의 큰 평균입자크기를 갖는 과립형상의 개선제, 약 10 내지 50의 비교적 낮은 (물흡수량)/(개선제의 물흡수능) 및 약 10 내지 80중량부의 비교적 적은 양의 수팽균 과립을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 원래의 눈품질을 장기간 유지시키기 위해서는, 물흡수비가 건조상태의 개선제의 물흡수능보다 작아야 하는 것으로 밝혀졌으며, 이 경우에 수팽윤 개선제 과립은 여전히 어느 정도의 물흡수능을 갖는다. 따라서, 이들은 대기온도의 영향으로 눈이 녹아서 생긴 액상의 물을 부가로 흡수할 수 있고, 그로 인해 스키활강로는 비교적 장시간동안 스키를 타기에 적합한 원래의 상태를 유지할 수 있다.

일반적으로, 눈제조기를 사용하여 제조한 눈은 약 60 내지 90중량 얼음입자와 약 40 내지 10%의 액상물과 혼합물이다. 이러한 습윤상태의 눈은 초보자 또는 중간수준의 스키인들이 스키를 타기 위한 활강로에 사용하기에 문제가 있다. 본 발명에 의한 과립형상의 눈품질 개선제를 그러한 눈과 혼합하는 경우에, 상기 습윤상태의 눈은 그 자체가 건조분말상의 눈으로 변화되어 초보자 또는 중간수준의 스키인들이 스키를 타기에 매우 적합하다.

이른 봄 또는 따뜻한 겨울날씨에, 예를 들면 눈이 액상물을 함유하는 이른바 습윤상태의 눈이되면, 이러한 눈(습윤눈)의 열화는 본 발명에 의한 과립형상의 상기 눈품질 개선제를 상기 습윤눈과 혼합함으로써 효과적으로 방지할 수 있다.

눈100부에 대한 눈품질 개선제의 분량은 습윤정도가 큰 눈의 경우에는 약 0.1 내지 10.0중량부, 바람직하게는 약 1.0 내지 약 10.0중량범위이며, 이에 반해 습윤정도가 작은 눈의 경우에 바람직한 범위는 약 0.1 내지 1.0중량부이다.

본 발명의 눈품질 개선제와 눈을 혼합하는 데에는 어떤 공지의 방법을 이용하여도 된다. 그들 중에서, 보수용 트럭등에 실린 분산 또는 분배수단 장착 용기내에 함유된 눈품질 개선제를 상기 수단에 부착된 노즐수단을 통해 스키장 또는 활강로에 분산시키고, 스키장 또는 활강로의 보수작업중에 눈과 혼합시키는 방법이 있다. 이러한 방법에서는 천연눈과 인공눈을 모두 사용할 수 있다.

압축공기에 의해 상기 과립형상의 눈품질 개선제를 분산 또는 살포시킬 수 있는 수단이 장착된 건-타입 또는 팬-타입 눈제조기를 사용하여 눈품질 개선제 과립을 인공눈의 분산과 동시에 분산시킬 수 있다.

또 다른 혼합방법은 공지의 흐름에 의해 눈제조기로 옮겨진 과립형상의 상기 개선제를 고온 또는 냉각수와 혼합한 후, 눈제조기에 의해 제조한 인공눈의 분산과 동시에 압축공기를 이용하여 수팽윤 과립을 공기중에 분산시켜서 눈혼합물을 제조함으로써 구성된다.

본 발명에 의한 상기 눈품질 개선제는 필요에 따라 재생가능하며, 재생방법은 개선제로부터 눈, 물 및 흙을 분리한 후, 재사용을 위해 재피복된 중합체를 건조시킴으로서 구성된다. 개선제 자체는 광분해 및 생물학적 분해가 가능하기 때문에 사용한 개선제를 처분하는 것을 환경적으로 안전하다. 그러나, 폐과립의 조기분해가 필요한 경우에는, 촉진제, 촉매 또는 과립입자의 광분해 또는 생물학적 분해를 수행할 수 있는 첨가제로 이루어진 군에서 선택된 화학약품중 하나를 첨가, 혼합, 함침 또는 피복할 수 있다.

개선제입자들은 인체건강에 무해하기 때문에, 안전성을 고려하여 화학약품을 선택하는 것이 바람직하다. 본 발명에 의한 눈품질 개선제는 공지의 안료 또는 염료에 의해 착색할 수 있다.

착색된 개선제로 제조된 덩어리형상의 눈과립은 보기가 좋을 뿐만아니라 덩어리형상의 눈에 상품가치를 더해 줄 수 있다. 예를 들면 초보자, 중간정도의 스키인 또는 전문가를 위한 스키장을 색깔에 의해 구별되는게 함으로써 흥미를 복돋아줄 수 있다.

또한, 산화방지제, 자외선흡수제, 형광첨가제 및/또는 눈결정의 형성을 촉진시키는 박테리아, 핵, 중량제, 마찰개선제 등과 같은 다른 첨가제들을 본 발명의 눈품질 개선제에 첨가, 혼합, 피복 또는 함침시킬 수 있다.

다음에, 실시예에 의거하여 본 발명을 설명하여, 이들은 설명을 목적으로 하는 것으로서 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니다.

실시예에서의 성능시험방법은 다음과 같다;

탈이온수흡수능

약 0.5g의 과립형상의 건조 초강력 흡수성 중합체를 1000ml의 탈이온수에 분산시키고 약 24시간동안 정치시킨 후, 60-메쉬와이어네트를 통해 여과한다. 수팽윤 중합체 과립을 평량하여 중량(W)을 측정한다.

건조과립의 중량=Wo.

이어서 흡수능(표1)은 다음과 같이 계산한다.

흡수후의 유동성

약 1.0g의 건조 초강력 흡수성중합체를 약 50ml의 탈이온수에 첨가하여 완전히 흡수시킨다. 유동성(표1)은 완만한 진동하에서 육안관찰하여 ○ Ｘ 또는 △로 기록한다.

동결인공눈의 밀도

기지의 부피를 갖는 동결눈을 평량한 후, 상기 눈의 부피(㎤) 당 동결눈의 g으로 밀도(표1)를 계산한다. 눈의 경질인 경우에는, 동결눈을 절단하여 만든 눈결정체의 정육면체의 크기를 측정하여 계산한 부피를 대신 사용한다.

동결인공눈의 강도

어댑터내에 디스크를 꺼내어 눈섬플위에 똑바로 떨어뜨린다. 키노시타경도시험기(상품명)을 사용하여 공정을 반복하고, 어댑터를 변화시켜서 디스크가 눈에서 약 7 내지 30mm의 깊이로 함몰되도록 한다. 전환표를 사용하여 강도를 계산한다. 눈의 촉감을, 예를 들면 분말상등으로 표시한다.

과립형상의 초강력 흡수성 중합체의 제조

교반기, 환류냉각기, 적하깔대기, 온도계 및 질소주입튜브가 장착된 500ml들이 분리플라스크에 150g의 탈이온수를 장압한 후, 0.2g의 부분비누화 폴리비닐알코올(상품명 GH-24, Nippon Syn. Chemical Co., Ltd. 제품)을 첨가하였다. 내용물을 용융시킨 후, 플라스크를 질소대기로 정화시켰다.

별도로, 엘렌마이어 플라스크에 22.5g의 라우릴 아크릴 레이트와 도데실 아크릴에이트의 혼합 에스테르(상품명 LTA, Osaka Organic Chem, Co. Ltd. 제품), 10.0g의 히드록시에틸 메타크릴레이트, 17.5g의 메틸메타크릴레이트, 1.0g의 아조비스 디메틸 발레로니트릴을 장입하고, 생성된 용액을 질소를 버블링시키면서 상기 분리플라스에 약 1시간동안 첨가하였다. 반응이 거의 완료될 때까지 가열을 계속하고 내용물을 냉각시킨후 약 65℃에서 5시간동안 유지시키고, 생성된 고체를 여과, 세정, 진공 건조시켜서 비이드상태의 분산제를 제조하였다.

1000ml들이 분리플라스크에 360.7g의 n-헥산, 4.32g의 전술한 분산제를 장입하고, 생성된 혼합물을 50℃로 가열하여 상기 분산제를 용해시키고 대기를 질소로 대체하였다.

별도로, 72.0g의 아크릴산을 103.6g의 탈이온수에 용해된 32.2g의 수산화나트륨으로 부분중화시키고 실온에서 0.24g의 과황산칼륨을 첨가하였다. 생선된 단량체용액을 질소버블링하에 1시간동안 300rpm으로 교반하면서 상기 분리플라스크에 적가하였다. 2시간동안 환류한 후 0.1g의 30% 과산화수소수 용액을 첨가하고 환류에 1시간 동안 계속하여 중합을 완료시켰다. 이어서, 0.73g의 에틸렌글리콜 디글리시딜에테르를 첨가하고, 등비증류에 의해 내용물을 탈수시킨 후, 여과 및 진공건조시켜서 백색비이드상태의 초강력 흡수성 중합체를 제조하였다.

제조된 비이드형상의 초강력 흡수성 중합체는 평균입자크기가 약 100㎛이었으며 유동성이 우수하였다. 실온에서 19초동안 교반에 의해 물을 흡수시켰을 때, 건조중합체의 50배분량의 물을 함유하고 평균입자크기가 약 0.4mm이며 우수한 유동성을 가진 비이드형상의 수팽윤 중합체가 얻어졌다. 생성된 중합체비이드는 이들을 실온에서 정치시킨 후에도 물을 방출함이 없이 물을 보유할 수 있었다.

탈이온수흡수능은 건조중합체중량의 100배이었다. 표1은 종래의 흡성중합체와 PQ 중합체로 표시되는 본 발명의 초강력 흡수성 중합체, 그들의 입자크기 및 물흡수능을 예시한다.

실시예1

과립형상 및 덩어리형상의 인공눈의 제조

각 수팽윤 중합체가 (약 19℃에서) 중합체건조 중량의 50배의 물을 함유할 수 있는 종래의 흡수성 중합체 (하기표 참조)로부터 제조된 과립형상의 수팽윤성 중합체와 본 발명의 초강력 흡수성 중합체(상품명 PQ중합체-BL-100)로부터 제조된 수팽윤 흡수성 중합체를 각각 나무상자에 완전히 채우고, 약 -30℃의 온도에서 약 1 내지 2시간동안 동결시켜서 과립형상 또는 덩어리형상의 인공눈을 제조하였다. 그 결과는 하기표에 요약한다.

첨부된 사진들은 본 발명의 과립형상 또는 덩어리형상의 인공눈의 구조를 도시하는 투과형 현미경사진이다(X=15).

사진 제6도는 PQ 중합체 BL-100으로부터 제조된 본 발명에 의한 과립형상 및 덩어리 형상의 인공눈을 구조를 도시하는 현미경사진이며, 여기에서 동결된 흡수성 중합체과립을 완전히 둘러싸고 있는 얼음층들은 함께 얼음과립을 형성하고 이들은 서로 응집하여 호리병을 형성하며, 이 호리병들사이에는 미세하고 정교한 빈 공간들이 전체적으로 균일하게 분포되어 있다. 이러한 인공눈과 다져진 천연눈의 과립구조간에는 밀접한 유사성이 있다.

한편, 사진 제3도는 파르마스노우(상품명) 중합체로부터 제조된 인공눈의 현미경사진이며, 여기에서 동결된 수팽윤중합체과립(흑색부분)과 얼음은 잘 조화를 이루어 중합체과립은 얼음상과 구별할 수 없다. 이 경우에, 노출상태의 수팽윤 중합체과립이 과립형눈의 표면에 나타나며 대부분의 빈공간은 큰 공간(백색부분)내의 불균일하게 분포한다. 덩어리형상의 천연눈에 존재하는 아이드비이드로부터 형성된 호리병은 찾아 볼 수 없다. 이러한 구조는 다져진 천연눈의 구조와는 완전히 다른 것이다.

사진 제4도는 Aqualic CA-W(상품명)으로부터 제조된 인공눈의 현미경사진이며, 여기에서 동결된 수팽윤 중합체과립(흑색부분)과 얼음을 잘 조화를 이루어 중합체과립은 얼음상과 구별할 수 없다. 눈구조는 사진 제3도에 도시한 구조와 완전히 유사한 것처럼 보인다.

사진 제5도는 Sumica-겔 S-50(상품명)으로부터 제조된 인공눈의 구조를 도시하는 현미경사진이며, 여기에서 수팽윤중합체과립(구형부분)은 그 자체가 동결된 것이다.

인공눈은 사진 제3도에 눈의 구조와 다소 다른 구조를 가지는것 처럼 보이나, 실제로 중합체과립을 둘러싸고 있는 얼음의 파괴로 인해 중합체과립의 표면(흑색돌출부분)에 생긴 많은 자국들이 나타나며, 얼음에 의해 미피복된 중합체과립의 노출표면이 과립형 눈의 표면에 나타나 있다. 구조내의 빈공간은 거의 없다. 이 구조도 또한 다져진 천연눈의 구조와는 완전히 다르다.

PQ 중합체 BL-100으로 제조한 덩어리형상의 인공눈을 약 -1℃에서 저장한 후, 시간경과에 따른 외관상의 변화를 관찰하였다. 새로 제조한 덩어리형상의 눈은 원래상태를 그대로 유지할 수 있었다.

실시예2

덩어리형상의 인공눈(1)의 제조

-40℃ 이하로 냉각시킨 두께 5㎝의 알루미늄프렐이트에 드라이아이스를 놓은후, 비이드형상의 수팽윤 초강력 흡수성 중합체(약 19℃에서)를 10㎝X10㎝ 면적의 플레이트상에 놓고, -83℃의 온도에서 약 1 내지 2시간동안 동결켰다. 그 결과는 표2에 요약한다. 이 덩어리형상을 가진 눈의 구조를 도시한 현미경사진은 사진 제6도이다.

-1℃에서 시간경과에 따른 외관상의 변화를 관찰하였다. 새로 제조한 중합체의 외관은 약 1개월후에도 그대로 유지할 수 있었다.

실시예3

과립형상의 인공눈(2)의 제조

건조중합체(약 19℃에서) 중량의 50배의 물을 함유하는 비이드형상의 수팽윤 초강력 흡수성 중합체 100중량부분량을 60중량부의 과립형상의 드라이아이스와 혼합하고 생성된 혼합물을 기계식 혼합기(상품명 히타치 핸드-믹서 HF-330, Hitachi Co., Ltd. 제품)를 사용하여 교반하면서 -8.3℃의 온도에서 155분 동안 동결시켜서 과립형상의 인공눈을 제조하였다. 그 결과는 표3에 요약한다. 사진 제6도는 이 과립형상의 눈의 구조를 도시하는 현미경사진이다. -1℃에서의 시간경과에 따른 외관상의 변화를 육안관찰하였다. 정치시켰을 때, 새로 제조한 눈의 외관은 약 1개월 후에도 그대로 유지할 수 있다.

실시예4

과립형상의 착색인공눈

건조중합체(약 19℃에서) 중량의 50배의 물을 함유하는 핑크색 염료로 착색된 비이드형상의 수팽윤 초강력 흡수성 중합체(PQ BL-100으로 제조)를 실시예3에 따라 동결시켜서 덩어리형상의 분말상 인공눈을 제조하였다. 선명하게 착색된 핑크색의 인공눈이 얻어졌다.

실시예5

덩어리형상의 착색 및 향처리인공눈

건조중합체(약 19℃에서) 중량의 50배의 물을 함유하는 핑크색염료로 착색하고 장미향으로 향처리한 비이드형상의 수팽윤 초강력 흡수성 중합체(PQ BL-100으로 제조)를 실시예3에 따라 동결시켜서 덩어리형상의 분말상 인공눈을 제조하였다. 핑크색으로 선택하게 착색된 장미향의 인공눈이 얻어졌다.

실시예6

덩어리형상의 인공눈(3)의 제조

건조중합체(약 19℃에서) 중량의 50배의 물을 함유하는 비이드형상의 수팽윤 초강력 흡수성중합체 100중량부 분량을 100중량부의 액체이산화탄소와 혼합하고 생성된 혼합물을 기계식혼합기(상품명 히타치 핸드-믹서 HF-330, Hitachi Co., Ltd. 제품)를 사용하여 교반하면서 -8.3℃의 온도에서 155분 동안 동결시켜서 덩어리형상의 인공눈을 제조하였다. 0.33g/㎤의 밀도와 -9.7℃의 온도를 갖는 분말상의 인공눈이 얻어졌다.

건조중합체(약 19℃에서) 중량의 50배의 물을 함유하는 과립형상의 수팽윤 초강력 흡수성 중합체와 얼음상 눈과의 혼합물(혼합비 25/75) 100중량부분량을 200중량부의 액체이산화탄소와 혼합하고 생성된 혼합물을 교반하여서 유사한 방법으로 약 1분동안 동결시켜서 인공눈을 제조하였다. 0.31g/㎤의 밀도와 -10℃의 온도를 갖는 분말상의 인공눈이 얻어졌다. 사진 제6도는 이 과립형상의 눈의 구조를 도시하는 현미경사진이다. -1℃에서의 시간경과에 따른 외관상 변화를 육안으로 관찰하였다. 새로 제조한 중합체의 외관은 약 1개월후에도 그대로 유지할 수 있었다.

실시예7

스키 활강로를 피복하기 위한 인공눈 피복물의 제조

전술한 방법으로 제조한, 약 19℃에서 건조중합체중량의 약 50배의 함유하는 과립형상의 수팽윤초강력흡수성 중합체, 또는 이 중합체와 얼음상눈 또는 드라이아이스와의 혼합물을 깊이 3㎝, 길이 30㎝ 및 폭 20㎝의 크기를 갖는 나무상자에 완전히 채우고, 내용물을 약 1 내지 2시간동안 냉장고내에서 약 -30℃의 온도로 동결시켜서 스키 활강로를 피복하는데 사용할 수 있는 인공눈피복물을 제조하였다. 사진 6도는 이 과립형상의 눈의 구조를 도시하는 현미경 사진이다.

이 눈을 약 1개월동안 -0℃의 온도에서 정치시키고, 시간경과에 따른 변화를 관찰하였다. 약 1개월후에도 눈은 초기상태를 그대로 유지할 수 있었다.

비교예1

실시예6의 과립형상의 수팽윤 초강력 흡수성 중합체 또는 이 중합체와 얼음상눈 또는 드라이아이스와의 혼합물을 폭 20㎝, 길이 30㎝, 깊이 6㎝ 크기의 나무상자와 종래의 바스켓에 완전히 채우고, 냉장고내에서 약 1 내지 2시간동안 -30℃의 온도로 동결시켰다. 그 결과 덩어리형상의 인공눈이 얻어지지 않았지만, 아이스반 상태의 아이스블록 또는 눈크러스트가 얻어졌다.

실시예8

스키용 인공활강로의 조성

미세한 단편상의 드라이아이스 약 20kg을 연속적으로 펼쳐져 있는 활강부(폭 약 40㎝, 경사직 10°, 깊이 4m 및 평지부 길이 약 2m)로 구성되는, 포말 포리스티렌(두께 3㎝)으로 피복된 목재스키활강로위에 뿌렸다. 이어서, 드라이아이스층을 실시예6에서 제조한 눈피복물(폭 약 20㎝, 길이 약 30㎝, 두께 약 3.3㎝)로 완전히 피복하여 활강로 위에 연속 눈 피복층을 형성시켰다.

별도로, 건조중합체중량의 50배의 물을 함유하는 과립형상의 수팽윤 초강력 흡수성 중합체 약 100중량부와 단편형상의 드라이아이스 60중량부와의 혼합물을 교반하에서 약 5분동안 -8.3℃의 온도로 동결시켰다. 상기 연속눈피복층을 제조한 분말상의 인공눈으로 약 4㎝ 깊이로 완전히 피복하여 스키용 인공눈 활강로를 만들었다. 활강로상의 스키를 타기 위한 미끄럼상태는 외부온도 약 21℃와 눈 온도 약 -10 내지 -30℃에서 평가하였다. 인공 활강로에서 스키를 타기 위한 눈의 상태는 탁월한 것으로 밝혀졌으며 미끄럼가속특성은 분말상의 천연눈으로 피복된 활강로의 특성과 실질적으로 동일하였다. 스키를 타는데 우수한 미끄럼상태는 눈의 온도가 약 -10 내지 30°로 광범위하게 변화되는 경우에도, 심지어는 눈표면이 용융에 의해 부분적으로 겔화된 후에도 그대로 유지할 수 있었다.

스키를 타는 사람들은 스키폴을 사용하지 않고도 활강로위를 걷기 어려웠다. 그러나, 스키폴은 눈이 단단하게 들러붙을 가능성이 있었다. 스카의 날이 눈에 단단하게 들어붙어 스키를 타고 눈위를 걸으면 스키아랫쪽의 인공눈이 뻑뻑한소리를 냈다. 인공눈의 표면이 부분적으로 녹아서 겔을 형성하면, 단편상의 드라이아이스를 첨가함으로써 표면상의 눈의 품질을 분말상태로 환원시킬 수 있었다. 이러한 방법을 반복함으로써 활강로를 스키를 타기에 좋은 상태로 장기간 유지할 수 있었다.

시판흡수성 중합체, 예를 들면 Aqualic CA-W, Sumica 겔 S-50 및 파르마 스노우중합체를 사용하여 상기 평가방법을 반복하였다. 얻어지는 눈의 얼음상이었으면 그 눈의 미끄럼 특성은 불량하였다.

실시예9

눈품질 개선제를 제조하는데 사용된 초강력흡수성 중량체의 종류

건조초강력 흡수성 중합체(눈품질 개선제) 중량의 50배의 물을 함유하는 과립형상의 수팽윤초강력 흡수성 중합체를 아이스블록을 단편으로 파쇄하여 제조한 얼음상의 눈(약 16메쉬)와 33:100의 중량비로 혼합한 후, -5℃에서 동결시켰다. 16시간후, 눈조성물의 밀도와 강도를 측정하였다. 그 결과는 표1에 요약한다. 이 덩어리 형상의 인공눈의 구조를 도시하는 현미경사진은 사진 제6도에 도시한 것 및 하기 실시예에서 제조된 눈의 구조와 유사하였다.

실시예10

눈품질 개선제의 평균입경

과립형상의 초강력흡수성 중합체의 평균입경을 변화시킨 것을 제외하고는 실시예9와 동일한 공정을 반복하여 인공눈을 제조하였다. 그 결과는 표6에 요약한다.

실시예11

눈품질 개선제의 물흡수능

초강력 흡수성 중합체의 물흡수능을 변화시킨 것을 제외하고는 실시예9와 동일한 공정을 반복하여 인공눈을 제조하였다. 그 결과는 표7에 요약한다.

실시예12

눈품질 개선제의 중량비

수팽윤중합체에 대한 얼음상 눈의 중량비를 변화시킨 것을 제외하고는 실시예9와 동일한 공정을 반복형 인공눈을 제조하였다. 그 결과는 표8에 요약한다.

실시예13

호카이도(일본국) 테인스키장 활강로에서의 활강시험

인공 스키 활강로(폭 3m, 길이 15m, 깊이 15㎝)를 건조중합체중량의 약 50배의 물을 함유하는 과립형상의 수팽윤 초강력 흡수성 중합체(PQ 중합체 BL-151(상품명)로 제조) 약 33중량부와 천연눈 약 100중량부와의 균일혼합물로 피복하였다. -5 내지 12℃에서 약 14시간동안 정치시킨후, 밀도, 강도, 및 활강적합성을 측정 및 평가하였다. 그 결과는 표9에 요약한다.

실시예14

물흡수전의 초강력 흡수성 중합체

물흡수전의 초강력 흡수성 중합체를 아이스블록을 파쇄하여 제조한 얼음상눈(약 16메쉬통과)과 혼합하고 약 -1℃에서 저장한 후 시간경과에 따른 밀도 및 강도의 변화를 측정하였다. 그 결과는 표10에 요약한다.

실시예15

착색된 초강력 흡수성 중합체

아이스 블록을 단편으로 파쇄하여 만든 얼음상눈(16메쉬)을 건조중합체 중량의 50배의 물을 함유하는, 핑크색 인조염료로 착색된 수팽윤초강력 흡수성 중합체와 중량비 33:100으로 혼합하였다. 이 혼합물을 동결 시키자, 엷은 핑크색의 인공눈이 얻어졌다. 밀도 및 강도를 실시예9에서 얻어진 것과 동일하였다.

* PQ중합체:폴리아크릴산염-형 초강력 흡수성중합체

** 부분비누화

얼음상 눈 : 수팽윤 흡수성중합체(중량비)=100:33

A=폴리아크릴산염

B=비닐알콜-아크릴산염공중합체

C=부분비누화 이소부틸렌-말레인산무수물 공중합체

*Osaka Organic Chemical Ind. Co.에서 제조한 A 타입 물흡수능=100배

*Osaka Organic Chemical Ind. Ltd. Co.에서 제조한 A 타입

*15m 활강로에서의 활강시간

밀도 및 강도는 수팽은 중합체를 혼합함으로써 용이하게 증가시킬 수 있었으며 활강적합성도 개선되었다.

건조상태의 초강력흡수성 중합체를 첨가한 경우, 시간경과에 따른 변화를 방지하는 효과가 있는 것으로 나타났다.

Claims (6)

1. 과립형상의 초강력 흡수성중합체를 포함하고, 상기 초강력 흡수성 중합체는: (a) 물을 흡수한 후에도 서로 들어붙는 일 없이 원래의 과립형상의 유지할 수 있고: (b)건조중합체 중량의 약 30 내지 500배에 상당하는 탈이온수 흡수능을 가지며: (c)물을 흡수하기 전의 평균 입격이 약 20 내지 500㎛이고, (d)물을 흡수한 후의 평균입경이 약 0.05 내지 5mm인 것을 특징으로 하는 과립형 인공눈의 눈품질 개선제.
2. 제1항에 있어서, 상기 초강력 흡수성 중합체는 수팽윤 초강력 흡수성 중합체인 것을 특징으로 하는 과립형 인공눈의 눈품질 개선제.
3. 제1항에 있어서, 상기 초강력 흡수성 중합체는 건조상태의 초강력 물 흡수성 중합체인 것을 특징으로 하는 과립형 인공눈의 눈품질 개선제.
4. 제1항에 있어서, 상기 초강력 흡수성 중합체는 광분해성이거나 생물학적 분해성인 것을 특징으로 하는 과립형 인공눈의 눈품질 개선제.
5. 제1항에 있어서, 상기 초강력 흡수성 중합체는 향처리 또는 착색처리된 것을 특징으로 하는 과립형 인공눈의 눈품질 개선제.
6. 제1항에 있어서, 상기 초강력 흡수성 중합체는 아크릴산염 중합체, 비닐알콘-알크릴산염 공중합체 또는 비누화 이소부틸렌-말레인산 무수물 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 과립형 인공눈의 눈품질 개선제.