KR101323706B1 - 인조 잔디용 충진재의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 인조 잔디용 충진재 - Google Patents

인조 잔디용 충진재의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 인조 잔디용 충진재 Download PDF

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황의현
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Abstract

본 발명은 인조 잔디 충진재의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 인조 잔디 충진재에 관한 것이다. 본 발명의 상기 제조 방법은 (A) 은행잎 분말 및 황토 분말을 준비하는 단계; (B) 상기 은행잎 분말 및 황토 분말을 열가소성 탄성체 및 미네랄 오일과 혼합하는 제1 혼합 단계;(C) 상기 (B) 단계의 혼합물에 수지 및 기타 첨가제를 첨가하는 제2 혼합 단계; (D) 상기 (C) 단계의 혼합물을 압출기에 투입하고 압출하는 단계로서, 상기 압출기의 구간을 2개 구간으로 하고, 상기 2개 구간의 온도를 각각 100℃ 이상 - 150℃ 미만 및 150℃ 이상 - 300℃로 하여 스크류 회전 속도 100-300 rpm에서 압출하는 단계; (E) 상기 압출과 동시에 40-55℃에서 냉각하는 단계; 및 (F) 상기 냉각된 재료를 절단하는 단계를 포함한다.

Description

인조 잔디용 충진재의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 인조 잔디용 충진재 {A METHOD FOR PREPARING A FILING MATERIAL FOR ARTIFICIAL TURF AND A FILING MATERIAL FOR ARTIFUCIAL TURF PREPARED THEREBY}
본 발명은 인조 잔디용 충진재의 제조 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 친환경 소재를 함유하면서도 재료 내의 엉김이나 뭉침 현상이 없는 인조 잔디 충진재를 제조하는 방법에 관한 것이다.
인조 잔디는 항상 푸르름을 유지할 수 있고 환경조건의 제한을 받지 않고 시공후 관리가 용이한 장점이 있어, 잔디의 생육이 불가능한 옥내정원이나 일조시간이 극히 제한된 옥외지역을 비롯한 각종 스포츠구장, 각종 실내 인테리어 및 레저시설 등 전천후 시설로 각광 받고 있다. 이러한 인조잔디는 레미콘이나 잡석다짐위에 인조잔디들을 깐 후, 규사를 인조잔디들 사이에 부어 인조잔디를 고정하고, 그 후, 규사 상에 충진재를 깔아서 인조잔디들이 충진재에 파묻힌 상태로 설치된다. 상기 충진재로는 일반적으로 고무칩이 이용되는데, 이러한 고무칩은 태양광 등에 의하여 분쇄되어 파쇄 분말이 발생하고, 상기 파쇄 분말은 바닥에 쌓여 있다가 주위로 날리면서 기관지로 호흡되어 건강을 손상시키는 문제점이 있다. 따라서, 사용자의 건강에 득이 될 수 있고 친환경적인 인조 잔디 충진재에 대한 요구가 있다. 이러한 요구를 만족시키기 위해 황토를 비롯한 각종 친환경 소재를 이용하여 인조 잔디 충진재를 제조하려는 시도가 다수 이루어지고 있다. 그러나, 이러한 친환경 소재는 인조 잔디 충진재의 제조를 위한 탄성체와 같은 다른 성분과의 혼합 곤란, 충진재로의 성형 곤란 등의 문제가 또한 있었다.
이에, 본 발명은 친환경 소재를 이용하더라도 다른 성분과 충분히 혼합되고 엉기거나 뭉치는 현상이 없고 압출 및 이에 따른 성형이 용이한 인조 잔디 충진재를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 다음과 같은 인조 잔디 충진재의 제조 방법을 제공한다:
(A) 은행잎 분말 및 황토 분말을 준비하는 단계;
(B) 상기 (A) 단계에서 준비한 은행잎 분말 및 황토 분말을 열가소성 탄성체 및 미네랄 오일과 혼합하는 단계로서, 상기 열가소성 탄성체가 스티렌계 블록 공중합체, 폴리올레핀계 탄성체 및 열가소성 폴리우레탄으로 이루어진 군에서 선택되는 제1 혼합 단계;
(C) 상기 (B) 단계의 혼합물에 수지 및 기타 첨가제를 첨가하여 혼합하는 단계로서, 상기 수지가 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 염화비닐수지로 이루어진 군에서 선택되는 제2 혼합 단계;
(D) 상기 (C) 단계의 혼합물을 압출기에 투입하고 압출하는 단계로서, 상기 압출기의 구간을 2개 구간으로 하고, 상기 2개 구간의 온도를 각각 100℃ 이상 - 150℃ 미만 및 150℃ 이상 - 300℃로 하여 스크류 회전 속도 100-300 rpm에서 압출하는 단계;
(E) 상기 (D) 단계에서의 압출과 동시에 냉각 온도 40-55℃에서 냉각하는 단계; 및
(F) 상기 (E) 단계에서 냉각된 재료를 절단하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 인조 잔디 충진재의 제조 방법.
또한, 본 발명은 본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 인조 잔디 충진재를 제공한다.
본 발명의 상기 제조 방법에 의하면, 친환경 소재를 사용하여 인조 잔디 충진재를 제조하더라도 탄성체와 같은 다른 성분과 충분히 혼합될 수 있고 엉기거나 뭉치는 현상이 감소 내지 제거될 수 있으며 충진재로의 압출, 냉각, 및 절단이 용이하다. 또한, 본 발명의 상기 제조 방법에 의해 제조한 인조 잔디 충진재는 상기 친환경 소재로서 은행잎 분말 및 황토 분말을 사용하여 항균 효과가 탁월하고, 황토 성분으로 인한 보습 효과도 뛰어나다. 특히, 은행잎 분말을 사용하는 바, 은행잎의 섬유질이 충진재에 탄성을 제공할 수 있어, 탄성체의 함량을 저감시킬 수 있고, 이에 따라, 종래 기술에 따른 고무칩의 분진으로 인한 건강상의 위험도 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제조 방법에 의해 제조한 인조 잔디 충진재를 보여준다.
이하, 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.
본 발명의 인조 잔디의 제조 방법은 (A) 은행잎 분말 및 황토 분말을 준비하는 단계; (B) 상기 (A) 단계에서 준비한 은행잎 분말 및 황토 분말을 열가소성 탄성체 및 미네랄 오일과 혼합하는 단계로서, 상기 열가소성 탄성체가 스티렌계 블록 공중합체, 폴리올레핀계 탄성체 및 열가소성 폴리우레탄으로 이루어진 군에서 선택되는 제1 혼합 단계; (C) 상기 (B) 단계의 혼합물에 수지 및 기타 첨가제를 첨가하여 혼합하는 단계로서, 상기 수지가 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 염화비닐수지로 이루어진 군에서 선택되는 제2 혼합 단계; (D) 상기 (C) 단계의 혼합물을 압출기에 투입하고 압출하는 단계로서, 상기 압출기의 구간을 2개 구간으로 하고, 상기 2개 구간의 온도를 각각 100℃ 이상 - 150℃ 미만 및 150℃ 이상 - 300℃로 하여 스크류 회전 속도 100-300 rpm에서 압출하는 단계; (E) 상기 (D) 단계에서의 압출과 동시에 냉각 온도 40-55℃에서 냉각하는 단계; 및 (F) 상기 (E) 단계에서 냉각된 재료를 절단하는 단계를 포함한다.
상기 은행잎 분말은 은행잎을 분말화한 것으로, 은행잎 자체의 함수량이 비교적 높다. 이에 따라, 해당 은행잎 분말을 그대로 인조 잔디 충진재의 제조에 사용하기 보다는 제습 건조기와 같은 건조 수단을 사용하여 함수량을 낮추는 것이 바람직하다. 상기 함수량은 1 중량% 이하인 것이 바람직하고, 0.5 중량% 이하인 것이 더 바람직하고, 0.2 중량% 이하인 것이 더더욱 바람직하다. 상기 함수량이 1 중량% 초과일 경우, 수분이 다른 성분과 혼합되면서 재료의 파편이 튀는 등의 문제가 발생할 수 있다.
상기 열가소성 탄성체는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 스티렌계 블록 공중합체이고, 더 바람직하게는 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS), 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS), 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌(SEPS), 수소화 폴리이소프렌-부타디엔(SEEPS) 및 스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체 (SIS)로 이루어진 군에서 선택되고, 더더욱 바람직하게는 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS)이다.
상기 수지는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 폴리프로필렌이다.
상기 미네랄 오일은 실리콘계 오일 또는 파라핀계 오일이다.
상기 기타 첨가제는 활제, 안정제 및 무기물 첨가제에서 선택되는 1종 이상이다. 상기 무기물 첨가제는 탄산칼슘, 황산바륨, 실리카, 운모 및 탈크로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이고, 바람직하게는 탄산 칼슘이다.
본 발명의 인조 잔디 충진재의 성분 함량은 혼합물의 전체 중량을 기준으로 하여, 은행잎 분말 0.03-2 중량%, 황토 분말 20-50 중량%, 열가소성 탄성체 10-30중량%, 미네랄 오일 10-20 중량%, 수지 5-15 중량% 및 기타 첨가제 20-35 중량%이다.
상기 (B) 단계와 (C) 단계로부터 알 수 있듯이, 은행잎 분말, 황토 분말, 열가소성 탄성체 및 미네랄 오일을 먼저 혼합한 후, 수지 및 기타 첨가제를 첨가하여 혼합하는 것이 재료의 충분한 혼합을 보장하는데 바람직하다.
상기 (B) 단계의 혼합 조건은 특별히 한정되지는 않으나, 교반 속도 20-100 rpm으로 하여 1-10분간 교반하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (C) 단계의 혼합 조건은 특별히 한정되지는 않으나, 교반 속도 20-100 rpm으로 하여 10분 - 1시간 동안 교반하여 혼합하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (D) 단계에서 스크류 회전 속도는 바람직하게는 120-200 rpm이고, 상기 압출기의 2개 구간의 온도는 바람직하게는 각각 120℃ 이상 -150℃ 미만 및 200℃-250℃이다. 상기 압출기를 2개 구간으로 나누고 각 구간의 온도를 상술한 바와 같이 조정함으로써 재료의 엉김이나 뭉침 현상을 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 (E) 단계에서의 냉각은 수욕에서 실시하는 것이 바람직하나, 냉수 분무에 의해 실시할 수도 있다. 냉각 온도는 40-55℃인 것이 바람직하고, 50℃인 것이 더 바람직하다. 냉각 온도가 상기 범위를 벗어날 경우, 재료의 엉김 및 뭉침 현상이 발생하고 압출물의 균열이 발생할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.
실시예 1
은행잎을 분말화하고, 상기 은행잎 분말을 제습 건조기로 건조하여 함수량을 0.2 중량%로 하였다. SEBS 150 중량부, 황토 분말 250 중량부, 파라핀 오일 150 중량부 및 상기 은행잎 분말 5 중량부를 대략 2분간 혼합하고, 여기에 폴리프로필렌 5 중량부 및 기타 첨가제로서 활제, 안정제와 탄산 칼슘을 합계량 345 중량부로 첨가하여 30 rpm에서 30분간 혼합하였다. 그 후, 상기 혼합물을 이축 압출기에 투입하였다. 상기 이축 압출기는 그의 구간을 2개 구간으로 하고 상기 2개 구간의 온도를 각각 130℃ 및 200℃로 하고 스크류 회전 속도를 150 rpm으로 하였다. 상기 압출기에서 혼합물을 압출하고, 그와 동시에 수욕에서 50℃에서 냉각한 후, 절단하고 건조하였다. 이렇게 제조된 인조 잔디 충진재를 도 1에 나타낸다.
비교예 1
압출과 동시에 실시하는 냉각 단계에서의 냉각 온도를 60℃로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 따랐으나, 엉김 및 뭉침 현상으로 인하여 인조 잔디 충진재로 사용하기에 불량하였다.
비교예 2
은행잎 분말을 제습 건조기로 건조하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 따랐으나, 혼합 및 압출 단계에서 재료의 파편이 튀어 안전상 문제가 발생하였으며, 재료의 엉김 및 뭉침 현상이 나타났다.
비교예 3
은행잎 분말의 함수량을 2 중량%로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 따랐으나, 혼합 및 압출 단계에서 재료의 파편이 튀어 안전상 문제가 발생하였으며, 재료의 엉김 및 뭉침 현상이 나타났다.
비교예 4
압출기를 280℃의 1개 구간으로 하여 압출한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 따랐으나, 재료의 엉김 및 뭉침 현상으로 인하여 재료의 압출이 원활하지 못하고 이송관이 막히는 문제가 발생하였다.

Claims (11)

  1. (A) 은행잎 분말 및 황토 분말을 준비하는 단계;
    (B) 상기 (A) 단계에서 준비한 은행잎 분말 및 황토 분말을 열가소성 탄성체 및 미네랄 오일과 혼합하는 단계로서, 상기 열가소성 탄성체가 스티렌계 블록 공중합체, 폴리올레핀계 탄성체 및 열가소성 폴리우레탄으로 이루어진 군에서 선택되는 제1 혼합 단계;
    (C) 상기 (B) 단계의 혼합물에 수지 및 기타 첨가제를 첨가하여 혼합하는 단계로서, 상기 수지가 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 염화비닐수지로 이루어진 군에서 선택되는 제2 혼합 단계;
    (D) 상기 (C) 단계의 혼합물을 압출기에 투입하고 압출하는 단계로서, 상기 압출기의 구간을 2개 구간으로 하고, 상기 2개 구간의 온도를 각각 100℃ 이상 - 150℃ 미만 및 150℃ 이상 - 300℃로 하여 스크류 회전 속도 100-300 rpm에서 압출하는 단계;
    (E) 상기 (D) 단계에서의 압출과 동시에 냉각 온도 40-55℃에서 냉각하는 단계; 및
    (F) 상기 (E) 단계에서 냉각된 재료를 절단하는 단계를 포함하고,
    상기 기타 첨가제가 활제, 안정제 및 무기물 첨가제에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 인조 잔디 충진재의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (A) 단계에서 은행잎 분말을 제습 건조기를 사용하여 함수량 1 중량% 이하로 하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 (C) 단계에서 교반속도를 20-100 rpm으로 하여 10분-1시간 동안 혼합하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 (D) 단계에서 스크류 회전 속도를 120-200 rpm으로 하는 것을 특징으로 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 (D) 단계에서 상기 2개 구간의 온도를 각각 120℃ 이상 -150℃ 미만 및 200℃-250℃로 하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 (E) 단계에서 냉각을 수욕에서 실시하고, 냉각 온도가 50℃인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 (C) 단계의 혼합물의 전체 중량을 기준으로 하여, 은행잎 분말 0.03 내지 2 중량%, 황토 분말 20-50 중량%, 열가소성 탄성체 10-30중량%, 미네랄 오일 10-20 중량%, 수지 5-15 중량% 및 기타 첨가제 20-35 중량%를 혼합하고,
    상기 기타 첨가제가 활제, 안정제 및 무기물 첨가제에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 열가소성 탄성체가 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS), 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS), 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌(SEPS), 수소화 폴리이소프렌-부타디엔(SEEPS) 및 스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체 (SIS)로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 미네랄 오일이 실리콘계 오일 또는 파라핀계 오일인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  10. 삭제
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 하나의 항에 따른 제조 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 인조 잔디 충진재.
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