KR101773146B1 - 인조잔디용 충진재 제조용 조성물 - Google Patents

인조잔디용 충진재 제조용 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 목분 매트릭스 기반 친환경 인조잔디용 충진재, 이의 제조방법, 상기 충진재 제조용 조성물 및 상기 충진재를 포함하는 인조잔디에 관한 것이다.
본 발명에 의한 목분을 주원료로 하여 제조된 친환경 인조잔디용 충진재는 중금속이 발생하지 않고 인체에 무해함을 확인하였으며, 또한, 사용수명이 다한 후 100% 리사이클이 가능하여, 친환경적으로 재생이 가능함을 확인하였다.
아울러, 목분을 이용하여 제조한 충진재의 외관과 내구성을 분석한 결과 형태변형, 이바리 등의 현상이 관찰되지 않았으며, 경도도 77-88로 너무 딱딱하거나 무르지 않아서, 실제 시공 후에 형태변형이 없었으며, 분진 발생 정도도 양호하여 내마모성이 우수함을 확인하였다. 아울러, 충진량에 따른 충격흡수성 및 수직변형률을 평가한 결과, 충격흡수성이 50% 이상 이였고, 수직변형률도 3-10mm 사이에 해당하여 인조잔디 KS M 3888-1:2013 시스템 품질 기준에 따른 A-1 grade를 만족하는 것을 확인하여 친환경적인 인조잔디용 충진재로 적용이 가능하다.

Description

인조잔디용 충진재 제조용 조성물{Composition for manufacturing filler for artificial turf}
본 발명은 목분 매트릭스 기반 친환경 인조잔디용 충진재, 상기 충진재의 제조방법, 상기 충진재 제조용 조성물, 상기 충진재를 포함하는 인조잔디에 관한 것이다.
스포츠용 인조잔디에 있어서 충진재는 선수의 충격을 흡수하고, 공 구름성, 공 튀김성, 공이 지면에 바운드되고 난 이후의 공의 속도 변화 등 일련의 적정 경기성을 확보하기 위한 수단으로 인조잔디 원사 사이에 충진되는 물질이다. 인조잔디 구조로는 카페트형 인조잔디에 천연잔디와 유사한 질감을 부여하기 위하여 고무칩과 모래를 충진하는 방식의 인조잔디가 많이 사용되고 있다. 그러나 인조잔디 충진재로 사용되는 폐타이어 고무칩으로부터 발생하는 유해성이 사회적 이슈로 등장하고 있다. 특히, 폐타이어 고무칩은 검은색을 띠고 있기 때문에 태양광을 흡수하여 구장의 온도를 상승시키므로 운동환경을 악화시킬 수 있다. 기온이 섭씨 30℃를 넘어가는 여름이면 고무칩에서 매캐한 냄새가 발생하며 뜨거운 지열에 녹아내린 고무칩이 달라붙기도 한다. 또한, 분쇄에 의해 폐타이어칩이 만들어지는 공정 특성상 장기간 사용시 분쇄칩이 부스러지면서 분진을 유발하여 주변을 오염시킬 수 있다. 이에, 인조잔디 충진재로 폐타이어를 대체할 대체물질에 대한 요구가 확대되고 있다.
이에 따라 유해성이 있는　폐타이어칩을 대신해 최근 사용되고 있는 EPDM을 이용하고 있다. 한국 등록실용신안공보 제413557호에는 「입경 0.3~1.0㎜의 규사와 입경 0.6~2.5㎜의 EPDM(에틸렌 -프로필렌-디엔 모노머)칩 또는 SBR(스티렌 -부타디엔 고무)칩이 차례로 적층된 축구장 인조잔디용 충진재」가 언급되어 있다. 그러나, SBR의 경우 그 제조시 황(S)을 함유하는 각종 가교제의 사용에 따른 4대 중금속, 휘발성 유기 화합물(VOC), 다환 방향족 탄화수소 등의 발생을 초래하여 인체에 유해하며, EPDM은 비교적 친환경적인 소재라 할 수 있지만, 가격이 비싸 원료공급의 안정성 측면에서 문제가 있다. 또한, EPDM 고무를 가교시켜 만든 고무칩의 경우, 가교된 물질을 칩으로 만들기 위해서는 필수적으로 분쇄를 거쳐야 하는 바, 이 분쇄칩은 시공 후 분진을 발생시키므로 비산문제가 있고 불규칙한 표면형상에 의해서 고무칩 사이에 불필요한 공간이 발생하여 고무칩 간의 응집력을 분산시키므로 잔디가 적절히 지지되지 못하는 단점이 있다.
이에, 기존의 고무칩을 대체할 수 있으면서, 중금속 등 유해물질이 발생하지 않는 인체에 무해한 천연재료를 이용한 충진재의 개발이 시급한 실정이다.
이와 관련하여, 한국등록특허 제1037137호에는 미끄럼을 방지하며 치수안정성을 유지할 수 있도록 목분(wood powder)을 인조잔디용 충진재 조성물에 추가로 포함할 수 있다고 개시하고 있으며, 목분을 0.1 중량% 미만으로 포함시키는 경우에는 그 효과를 기대할 수 없으며, 3.0 중량%를 초과하여 포함시키는 경우에는 충진재 조성물의 혼합성이 낮아지고 충진재 입자를 형성하였을 때 탄성이 낮아지는 문제점이 있기에 목분의 함량은 0.1∼3.0 중량% 범위를 사용하는 것이 바람직하다고 개시하고 있다. 상기와 같이 목분이 일부 첨가된 충진재의 경우 충진재 내에 함유된 목분의 함유량이 극히 일부로, 열가소성 엘라스토머 (TPE, SEBS) 계열의 기존에 공지된 충진재와 물리적, 특히 환경적인 측면에서 차이가 거의 없다.
따라서, 상기와 같이 인조잔디 충전재 내에 3.0 중량 % 이하의 목분 함유로는 미끄럼을 방지할 수 있다고 하더라도 친환경 목적을 달성할 수 없다. 이에, 본 발명에서는 충진재 내에 목분의 함량이 최소한 40% 또는 50% 이상 함유하여, 화학소재 베이스의 인필(Base Infill)이 아닌 천연소재 베이스의 인필(Base Infill)을 제조하고자 하였다. 아울러, 충진재로 사용이 종료된 후에도 목재 연료, WPC 원료 (목재 데크, 바닥재 성형원료 등)로 사용하여 재활용이 가능한 충진재를 개발하고자 하였다.
본 발명의 목적은 i) 목분, ii) 스티렌계 중합체를 포함하는 탄성 중합체, 및 iii) 올레핀계 중합체를 포함하는 경화성 중합체;를 포함하고, 충진재 100 중량부를 기준으로 상기 목분을 40 중량부 이상 함유하는, 목분 매트릭스 기반 친환경 인조잔디용 충진재를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 수분 함량이 2 내지 3 중량%인 건조된 목분을 준비하는 단계(1); 스티렌계 중합체를 포함하는 탄성 중합체를 포함하는 제1차 원료를 배합기에 투입하고 예열하는 단계(2); 상기 제1차 원료에 올레핀계 중합체를 포함하는 경화성 중합체 및 목분을 포함하는 제2차 원료를 투입하고 교반하여 압출용 혼합물을 제조하는 단계(3); 및 압출기를 이용하여 상기 압출용 혼합물을 압출 공랭(air cooling) 성형하는 단계(4);를 포함하여, 충진재 100 중량부를 기준으로 상기 목분 함량이 40 중량부 이상인, 목분 매트릭스 기반 친환경 인조잔디용 충진재를 제조하는, 충진재의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, i) 목분, ii) 스티렌계 중합체를 포함하는 탄성 중합체, 및 iii) 올레핀계 중합체를 포함하는 경화성 중합체;를 포함하는, 충진재 100 중량부를 기준으로 상기 목분 함량이 40 중량부 이상인, 목분 매트릭스 기반 친환경 인조잔디 충진재 제조용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 기포지 위에 포설된 규사층; 및 상기 규사층 위에 포설되며, 상기 목분 매트릭스 기반 친환경 인조잔디용 충진재를 포함하는 탄성 충진재층을 포함하는, 인조잔디를 제공한다.
본 발명자는 종래 운동장에 사용되는 폐타이어를 이용한 고무칩을 중금속 등 유해물질이 발생하지 않는 인체에 무해한 천연재료로 대체하고자 예의 노력한 결과, 목분을 주원료로 하여 제조된 충진재가 중금속이 발생하지 않고 인체에 무해함을 확인하였으며, 또한, 사용수명이 다한 후 100% 리사이클이 가능하여, 친환경적으로 재생이 가능함을 확인하였다.
아울러, 목분을 이용하여 제조한 충진재의 외관 및 내구성을 분석한 결과 형태변형, 이바리 등의 현상이 관찰되지 않았으며, 쇼어 A 경도도 77 내지 88로 너무 딱딱하거나 무르지 않아서, 실제 시공 후에 형태변형이 없었으며, 분진 발생 정도도 양호하여 내마모성이 우수함을 확인하였다. 아울러, 충진량에 따른 충격흡수성 및 수직변형률을 평가한 결과, 충격흡수성이 50% 이상이였고, 수직변형률도 3-10mm 사이에 해당하여 인조잔디 시스템 KS M 3888-1 품질 기준에 따른 A-1 종류의 기준을 만족하는 것을 확인하였다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 i) 목분, ii) 스티렌계 중합체를 포함하는 탄성 중합체, 및 iii) 올레핀계 중합체를 포함하는 경화성 중합체;를 포함하고, 충진재 100 중량부를 기준으로 상기 목분을 40 중량부 이상 함유하는, 목분 매트릭스 기반 친환경 인조잔디용 충진재를 제공한다.
본 발명에서 상기, 용어“목분 매트릭스 기반”은 고분자 매트릭스 내에 충진재의 40 중량부 이상을 차지하는 목분과 고분자 사이의 상분리가 일어나지 않고 고분자 매트릭스 내에 목분이 잘 분산되어 있는 구조를 의미한다.
본 발명에서, 상기 목분은 침엽수 목분, 활엽수 목분, 왕겨분, 코코넛 섬유, 지분(종이가루), 및 초분으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. 충진재 제조시 건조된 목분을 사용하는 데, 수분 함량이 5 중량% 이하, 보다 구체적으로는 2 내지 3 중량%일 수 있다. 목분을 건조하지 않거나, 목분내에 함유된 수분 함량이 5 중량 %를 초과하는 경우, 충진재 성형이 어려우며, 강도가 약하게 되는 등 충분한 물성을 얻을 수 없다. 상기 건조된 목분 자체의 입자 크기는 100㎛ 내지 850㎛일 수 있다. 850㎛ 초과시 압출작업성 저하, 완제품 품위의 저하, 마찰력 증가 등 단점이 있으며, 100㎛ 미만 시 내마모, 형태 변형/안정 취약, 분진의 비산 등의 문제가 있을 수 있다.
본 발명의 목분 매트릭스 기반 친환경 인조잔디용 충진재는 충진재 100 중량부를 기준으로 목분을 40 중량부 이상, 구체적으로 50 중량부 이상, 보다 구체적으로 목분을 40 내지 60 중량부 이상 함유하는 바, 국내 목재법에 의한 목재로 인정되는 수준의 목분을 주성분으로 하는 목분 매트릭스 기반 친환경 인조잔디용 충진재로, 중금속이 발생하지 않고 인체에 무해하다.
종래 목분(wood powder)을 인조잔디용 충진재에 추가로 포함할 수 있다고 개시하고 있으나, 목분을 3.0 중량%를 초과하여 포함시키는 경우에는 충진재 조성물의 혼합성이 낮아지고 충진재 입자를 형성하였을 때 탄성이 낮아지는 문제점이 있기에 목분의 함량은 0.1∼3.0 중량% 범위를 사용하는 것이 바람직하다고 알려져 있다. 그러나, 본 발명에서는 목분이 충진재의 주성분임에도 불구하고 쇼어 A 경도도 적당하고 탄성이 우수하면서 내마모성이 우수한 충진재를 구성하는 성분 및 이의 배합 비율을 규명하였다. 상기 성분 및 배합 비율에 따르면 충진재의 혼합성에 문제가 없었으며, 충진재 입자를 형성하였을 때, 쇼어 A 경도도 충진재로 적용하기에 적당하였으며, 탄성도 우수하였다. 또한, 충진재가 요구하는 내열성, 내마모성, 인체에 무해성 등 모든 조건을 만족하였다.
본 발명에서, 상기 스테렌계 중합체는 탄성 및 탄성 회복력을 부여하는 바, 본 발명의 충진재에 있어 탄성 중합체로 기능한다.
상기 스티렌계 중합체는, 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 공중합체(SEBS), 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체(SBS), 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌 공중합체(SEPS), 수소화 스티렌-이소프렌-부타디엔 공중합체(SEEPS), 및 스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체(SIS)으로부터 선택되는 하나 이상 이상의 스티렌계 블록 공중합체일 수 있으며, 구체적으로, 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 공중합체(SEBS)를 함유하는 스티렌계 블록 공중합체일 수 있다.
상기 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS)은 천연 고무와 가장 유사한 물성을 구현할 수 있는 소재로서, 파라핀계 또는 파라핀-나프텐계 미네랄 오일을 흡수하며, 올레핀계 엘라스토머와의 상용성(compatibility)이 있다. 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS)은 탄성 및 탄성 회복력을 부여하며, 그 자체가 블록 구조이므로 배합(컴파운딩)시 가교 형성을 방지하는 역할을 한다. 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS)은 양 말단의 스티렌 경질 세그먼트(hard segment)와 중질 세크먼트 사이에 연결된 에틸렌-부타디엔 연질 세그먼트(soft segment)로 이루어진 3차원 구조체이다. 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS)은 경질 세그먼트와 연질 세그먼트가 상분리된 이상(二相, two-phase) 구조를 갖는다. 스티렌 경질 세그먼트는 비결정 영역인 에틸렌-부타디엔 연질 세그먼트와 혼재되지 않는 결정 영역이며, 상온에서 물리적인 가교 형성을 하며, 기계적 물성(예컨대, 인장강도)을 부여하고, 유리 전이 온도(Tg)가 약 100℃이다. 이에 반하여, 에틸렌-부타디엔 연질 세그먼트는 미네랄 오일을 흡수하는 소수성의 비결정 영역이며, 유리 전이 온도 (Tg)가 약 -55℃이다. 스티렌 경질 세그먼트와 에틸렌-부타디엔 연질 세그먼트 간의 상분리는 상이한 용해도 파라미터(스티렌 - 9.1, 에틸렌-부타디엔 -7.76)에 기인하며, 상분리 정도는 기계적 물성, 유변학적 특성, 내열성 등에 영향을 주기 때문에 상분리 정도가 큰 것이 유리하다.
상기 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS)의 함량은 충진재 100 중량부를 기준으로 10 내지 40 중량부를 포함할 수 있다. 합성 고무류 중에서 내구성과 내후성, 친환경성이 우수한 소재로 탄성과 내마모성 등 내구성을 담보하게 하나, 다만, 상대적으로 고가의 소재로, 적정 투입량 이상 사용시 경제적으로 문제가 있다.
본 발명에서, 상기 올레핀계 중합체는 충진재의 경도를 결정하는 경화성 중합체로 기능을 한다.
상기 올레핀계 중합체는 에틸렌계 수지, 프로필렌계 수지, 또는 이들의 혼합수지일 수 있다. 본 발명에 적용되는 올레핀계 중합체는 경도를 결정하는 경화성 중합체의 하나로, 충진재에 내광성, 유동성, 내면성, 기계적 특성을 부여하기 위하여 사용된다. 상기 폴리에틸렌 수지는 고압법에 의해 제조되는 저밀도 폴리에틸렌 수지, 중저압법에 의해 제조된 에틸렌 단독 중합체 또는 에틸렌과 α-올레핀의 공중합체인 저밀도, 중밀도 및 고밀도 폴리에틸렌 수지가 있다. 상기 프로필렌계 수지는 프로필렌 단독중합체, 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체, 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체와 같이 프로필렌을 주성분으로 하는 공중합체 수지를 포함한다. 인조잔디 KS M 3888-1:2013 시스템 품질 기준에 따른 A-1 grade의 인조 잔디 시스템 품질 기준을 만족하기 위하여는 충진재 100 중량부를 기준으로, 올레핀계 중합체를 포함하는 경화성 중합체를 1 내지 20 중량부 포함할 수 있다. 충진재 100 중량부에 대해, 경화성 중합체를 20 중량부 초과하는 경우, 소프트한 탄성이 없고 딱딱해져서, 안전성능인 충격흡수성 등을 만족하기가 어렵게 된다.
본 발명에서, 상기 충진재는 프로세스 오일을 더 포함할 수 있으며, 상기 프로세스 오일은 파라핀계, 나프텐계, 및 아로마틱계 프로세스 오일로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. 상기 프로세스 오일은 고온 압출시 가공성을 확보하고 원료간의 혼합 균제도를 확보하게 한다. 상기 파라핀계 오일은 충진재의 유동(flow)과 색상의 안정성을 향상시킨다. 다만, 적정 투입량 이상 사용시 내구성 문제(형태변형)가 발생하며, 장기간 옥외 노출시 Oil Bleeding 현상 등으로, 형태 찌그러짐, 뭉침 현상 등이 발생할 수 있으며, 내열성에 치명적인 문제를 야기하게 한다. 상기 프로세스 오일은 충진재 100 중량부에 대해 프로세스 오일을 10 내지 40 중량부를 포함할 수 있다. 10 중량부 미만인 경우에는 유동성이 좋지 않아 가공상의 문제점이 있고, 40 중량부를 초과하면 오일 블리딩(oil bleeding)의 문제가 발생한다.
본 발명에서, 상기 충진재는 무기 충전제를 더 포함할 수 있으며, 상기 무기 충전제는 탄산칼슘, 활석 및 운모로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. 상기 충전제는 완제품 충진재의 안정성을 확보하고, 오일 흡수성(oil absorbency)을 높이는 역할 뿐 아니라 무독성의 친환경적인 소재를 이용함으로써 적정 탄성 기능을 수행할 수 있는 효과가 있다. 충전제의 함량은 충진재 100 중량부에 대해, 무기 충전제 0 내지 38 중량부 일 수 있다. 상기 충전제는 적정량 투입 시, 원가를 줄이면서 물성(인장강도 등)을 개선하는 역할을 하지만, 충진재 100 중량부에 대해, 무기 충전제 38 중량부를 초과하는 경우, 내마모, 내구성, 형태변형, 탄성 등 무기질로써 원하는 성능을 구현하기가 어렵게 된다.
본 발명에서, 상기 충진재는 내후제를 더 포함할 수 있으며, 상기 내후제는 자외선 안정제, 산화방지제 또는 이들의 혼합일 수 있다. 상기 내후제는 충진재 100 중량부에 대해, 0.5 내지 1 중량부 포함될 수 있다. 상기 자외선 안정제는 벤조페논계(Benzophenone), 벤조트리아졸계(Benzotriazole), 힌더드아민계(Hindered amine)중 적어도 하나로 이루어진 안정제를 사용할 수 있고, 상기 산화방지제는 1차 산화방지제인 아릴아민계(Arylamine), 또는 페놀계(Phenol), 2차 산화방지제인 인계(P), 또는 유황계(S)를 사용할 수 있다. 상기 자외선 안정제 및 산화방지제는 충진재 중량 대비 소량 투입하여 SEBS 등의 스티렌계 블록 공중합체, PP 등 올레핀 중합체 등의 화학 고분자 물질에 내후성을 부여하는 역할을 한다.
본 발명에서, 상기 충진재에 안료를 더 포함할 수 있으며, 목분 충진재 100 중량부에 대해, 안료를 0.5 내지 1 중량부 포함할 수 있다. 상기 안료는 착색에 의해 원하는 색상을 발현시키는 역할을 한다. 무기 안료는 당업계에 공지된 것이라면 어느 것이든 무방하고, 1 중량부를 초과하면, 효율 대비하여 비경제적이다.
본 발명에서, 상기 충진재는 상기 목분 40 내지 60 중량부, 탄성 중합체 10 내지 40 중량부, 경화성 중합체 1 내지 20 중량부를 포함하며, 프로세스 오일 10 내지 40 중량부, 및 무기충진제 0 내지 38 중량부를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 충진재는 77 내지 88의 쇼어 A 경도를 가질 수 있으며, 보다 구체적으로, 77 내지 79의 쇼어 A 경도를 가질 수 있다. 본 발명의 일실시예에서는 실시예 1 내지 5의 충진재가 77 내지 88의 쇼어 A 경도를 가지는 것을 확인하였다. 또한, 상기 충진재의 쇼어 A 경도가 77 내지 88로, 외관상 형태변형, 이바리 등의 현상이 관찰되지 않는 특징을 가진다.
본 발명에서, 상기 스티렌계 중합체와 상기 올레핀계 중합체는 10 내지 40 : 1 내지 20의 중량비일 수 있으며, 보다 구체적으로, 10 내지 25 : 5 내지 10의 중량비 일 수 있다. 상기 스티렌계 중합체와 올레핀계 중합체가 상기 비율을 벗어나는 경우, 충진재에 적절한 탄성과 경도를 부여하기 어려워진다. 즉 지나치게 딱딱하여 부서지거나, 찌그러지거나 서로 뭉치게 된다.
본 발명에서, 상기 충진재는 평균 직경 1.4 내지 3.35 mm의 입자 크기를 가진다. 상기 충진재의 크기가 1.4mm 미만일 경우에는 충진재로서의 효능이 저하되어 완충 효과가 발현되지 않아 운동 시에 무릎 등의 관절에 손상을 주기 쉽고, 표면이 미끄럽게 구성되는 문제점이 있으며, 제조공정에서 미세 먼지가 공기중으로 비산되어 인체의 호흡기 내로 흡입될 위험성이 있다. 3.35mm를 초과하는 경우에는 역시 충진 효과가 발휘되지 아니하며, 인조잔디에 충진재 적용이 어렵고, 표면이 거칠게 형성되어 인조잔디의 사용자가 넘어졌을 때 피부 손상을 입을 수 있는 문제점이 있다. 또한, 본 발명에 의한 친환경 인조잔디용 목분 충진재의 입자형상은 타원형으로, 균일한 크기로 형성되기 때문에 기계적 마찰에 의한 분진이 발생하지 아니하고, 마찰계수 역시 더 적게 나타나며, 탄성이 증가한다.
상기 본 발명에 의한 목분 매트릭스 기반 친환경 인조잔디용 충진재는 실시예 및 시험예들에 따르면, 종래의 폐타이어 분쇄형과는 달리, 납(Pb), 카드뮴(Cd), 크롬(Cr), 수은(Hg) 등의 중금속이 검출되지 않았다. 또한, 경도가 77-88로 외관상 형태변형, 이바리 등의 현상이 관찰되지 않았으며, Oil Bleeding 현상이 관찰되지 않아 내열성이 우수하였다. 또한, 충진재 시공 후 내마모성(Lisport Wear Tester) 평가한 결과, 형태 변형이 없었으며, 분진 발생도 양호하여 내마모성이 우수한 것을 확인하여, 목분 매트릭스 기반 친환경 인조잔디용 충진재로 이용이 가능함을 확인하였다. 아울러, 충진량에 따른 충격흡수성 및 수직변형률을 평가한 결과, 충격흡수성이 50% 이상 이였고, 수직변형률도 3-10mm 사이에 해당하여 인조잔디 KS M 3888-1:2013 시스템 품질 기준에 따른 A-1 grade를 만족하는 것을 확인하였다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 수분 함량이 2 내지 3 중량%인 건조된 목분을 준비하는 단계(1); 스티렌계 중합체를 포함하는 탄성 중합체를 포함하는 제1차 원료를 배합기에 투입하고 예열하는 단계(2); 상기 제1차 원료에 올레핀계 중합체를 포함하는 경화성 중합체 및 목분을 포함하는 제2차 원료를 투입하고 교반하여 압출용 혼합물을 제조하는 단계(3); 및 압출기를 이용하여 상기 압출용 혼합물을 압출 (air cooling) 성형하는 단계(4);를 포함하여, 충진재 100 중량부를 기준으로 상기 목분 함량이 40 중량부 이상인, 목분 매트릭스 기반 친환경 인조잔디용 충진재를 제조하는, 충진재의 제조방법을 제공한다.
먼저, 건조된 목분을 준비하는 단계(1)로, 목재는 자체적으로 흡습 성질이 있으며 이는 압출 성형시 많은 문제를 야기할 수 있다. 이에, 목분을 주요 소재로 하는 본 발명에서는 목분을 건조하는 공정이 필수적이며, 압출 공정 전에 필히 수반되어야 한다. 상기 건조된 목분의 수분 함량은 5 중량% 이하, 보다 구체적으로는 2 내지 3 중량%일 수 있다. 목분 내에 함유된 수분 함량이 5 중량 %를 초과하는 경우, 충진재 성형이 어려우며, 강도가 약하게 되는 등 충분한 물성을 얻을 수 없다.
다음으로, 예열하는 단계(2)로, 상기 탄성 중합체를 포함하는 제1차 원료를 배합기에 투입하고 예열하는 단계이다. 단계(2)에서는 상기 탄성중합체를 포함하는 원료를 배합기에 투입하고 60 내지 100℃ 온도에서 예열하는 예열과정; 및 상기 예열과정을 거친 원료에 프로세스 오일을 더 투입하고 20 내지 100rpm의 교반속도로 1 내지 20분 동안 혼합하는 연화과정;을 포함할 수 있다. 상기 제1차 원료는 상기 충진재 100 중량부에 대하여, 스티렌계 블록 공중합체 10 내지 40 중량부를 배합기에 투입하고, 60 내지 100℃ 온도에서 1 내지 20분 동안 예열할 수 있다.
상기 배합기는 일반적인 혼합 압출장치를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 밴더리 니더, 트윈스크류, 익스트루더(Twin screw extruder), 부스 니더(Buss Kneader), 밴버리 혼합기 등 혼합 효과가 우수한 장치가 사용될 수 있으며, 배치(batch)형 배합기보다는 연속 압출설비가 더욱 바람직하다.
상기 예열 온도가 60℃ 미만인 경우에는 이후 공정에서 혼합 및 반응이 부족하게 될 수 있고, 100℃를 초과하는 경우에는 상기 스티렌계 블록 공중합체가 분해되는 문제점이 발생하거나, 스티렌계 블록 공중합체와 프로세스 오일이 반응하지 못하게 되는 문제점이 있다.
상기 1 내지 20분 동안의 예열시간은 스티렌계 블록 공중합체의 중합 및 추가되는 프로세스 오일, 올레핀 중합체와의 결합을 원활하게 하기 위한 상태를 조성하기 위하여 실험을 통해 도출된 최적의 시간조건이다.
상기 연화과정은 프로세스 오일 10 내지 40 중량부를 투입하여 상기 제1차 원료인 스티렌계 블록 공중합체에 탄성 및 가소성을 부여하는 단계이며, 상기 교반 속도는 저속, 바람직하게는 20 내지 100rpm, 더욱 바람직하게는 40 내지 80rpm으로 1분 내지 20분 동안 교반한다. 이렇게 저속으로 교반하는 것은 프로세스 오일이 스티렌계 블록 공중합체와 충분히 반응되도록 하기 위함이다.
압출용 혼합물을 제조하는 단계(3)은 상기 제1차 원료에 올레핀계 중합체를 포함하는 경화성 중합체 및 목분을 포함하는 제2차 원료를 투입하고 교반하여 압출용 혼합물을 제조하는 단계이다. 상기 교반은 20 내지 100rpm의 교반속도로 1 내지 20분 동안 진행될 수 있으며, 상기 배합기에 올레핀계 중합체를 포함하는 경화성 중합체 1 내지 20 중량부, 목분 40 내지 60 중량부, 무기 충전제 0 내지 38 중량부, 내후제 0.5 내지 1 중량부를 포함하는 제2차 원료를 투입하여 20 내지 100rpm의 교반속도로 1 내지 20분 동안 교반하여 압출용 혼합물을 제조하는 단계이다.
상기 압출용 혼합물을 제조하는 단계(3)는 제1차 원료인 탄성 중합체의 탄성 및 내충격성과, 제2차 원료인 경화성 중합체의 기계적 성질 등의 특성을 상호 물질 간의 효율적인 혼합에 의하여 보완하고자 한 것이며, 건조된 목분을 첨가하여 목분 매트릭스 기반 친환경 인조잔디용 충진재를 제공하기 위한 것이다. 또한, 여기에 충전제, 자외선 안정제 등을 적절히 혼합하여 최적의 특성을 발현시키고자 한 것이다.
압출 공랭(air cooling) 성형하는 단계(4)는 압출기를 이용하여 상기 압출용 혼합물을 압출 공랭(air cooling) 성형하는 단계로, 상기 혼합물을 압출기를 사용하여 120 내지 250℃ 온도에서 압출하여 성형하는 단계; 및 상기 압출성형 단계와 동시에 압출 성형된 충진재를 공기로 냉각하고 평균 직경 1.4 내지 3.35 mm의 크기로 절단하는 단계를 포함한다.
상기 압출 공랭(air cooling) 성형하는 단계(4)에서는 상기 배합기 내에 있는 성분들이 120 내지 250℃로 가열된 2축 압출기, 부스 니더 등의 높은 전단응력 하에 훈련 및 열처리되면 원하는 물성 및 균일성을 얻을 수 있는데, 보다 구체적으로 바람직하게는 170 내지 230℃ 온도범위에서 체류시간을 고려하여 완전히 열처리가 되도록 온도조절을 해준다. 아울러, 교반 속도를 100 내지 300rpm, 구체적으로, 150 내지 150rpm으로 하여 수행한다. 상기 교반속도를 100rpm 미만으로 하는 경우에는 조성물을 이루는 물질들이 서로 응집되는 현상이 나타날 수 있으며, 300rpm을 초과하는 경우에는 물질들 간의 충분한 반응이 일어나지 않고, 비경제적이라는 단점이 있다.
압출 성형 하면서, 동시에 압출 공랭 성형된 인조잔디용 목분 충진재를 공기를 이용하여 냉각할 수 있다. 또한, 상기 충진재가 목분을 주성분으로 함에 따라, 압출 이후의 방식 자체는 기존의 충진재 칩을 만들기 위한 방식인 수(水) 중에서 절단 및 분쇄하는 수랭식이 아닌, 공랭식의 커터로 제조해야 한다.
상기 용어 “공랭(air cooling)”은 압출 성형된 배합물을 냉각 매체로서 공기를 사용하는 방식으로, 공기로 냉각하는 것을 의미한다. 공기의 자연 대류를 이용한 자연 공랭, 팬(fan)으로 강제적으로 공기의 흐름을 만드는 강제 공랭으로 구분할 수 있다. 공기를 흐르게 하여 냉각시키는 냉각 방법으로, 냉각수가 필요 없으며, 수(水) 중에서 냉각하거나 절단 및 분쇄할 필요가 없다.
또한, 상기 단계(4)에서는 압출 성형된 상기 배합물을 공기를 이용하여 냉각 및 건조시키고, 평균 직경 1.4 내지 3.35 mm의 입자 크기로 절단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 냉각 및 절단을 수행하는 것은, 일반적인 폐고무를 활용한 인조잔디용 충진재를 제조하는 것과는 달리 분쇄과정을 겪지 아니하기 때문에 대량생산이 용이하다는 장점을 갖는다.
본 발명은 다른 하나의 양태로, i) 목분, ii) 스티렌계 중합체를 포함하는 탄성 중합체, 및 iii) 올레핀계 중합체를 포함하는 경화성 중합체;를 포함하는, 충진재 100 중량부를 기준으로 상기 목분 함량이 40 중량부 이상인, 목분 매트릭스 기반 친환경 인조잔디 충진재 제조용 조성물을 제공한다.
본 발명에서, 상기 조성물은 목분 40 내지 60 중량부, 탄성 중합체 10 내지 40 중량부, 경화성 중합체 1 내지 20 중량부를 포함하며, 프로세스 오일 10 내지 40 중량부, 및 무기충진제 0 내지 38 중량부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 스티렌계 중합체는, 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 공중합체(SEBS)를 함유하는 스티렌계 블록 공중합체이고, 상기 올레핀 중합체는 에틸렌계 수지, 프로필렌계 수지, 또는 이들의 혼합수지일 수 있다.
본 발명에서 상기 목분, 스티렌계 중합체, 탄성 중합체, 올레핀계 중합체, 경화성 중합체, 프로세스 오일, 무기 충진제에 대한 설명은 전술한 바와 같다.
본 발명에서, 상기 목분 매트릭스 기반 친환경 인조잔디 충진재 조성물은 상기 충진재 제조를 위한 조성물을 의미한다.
본 발명은 또 다른 하나의 양태로, 기포지; 상기 기포지 위에 포설된 규사층; 및 상기 규사층 위에 포설되며, 제1항의 목분 매트릭스 기반 친환경 인조잔디용 충진재를 포함하는 탄성 충진재층을 포함하는, 인조잔디를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 인조잔디는, 도 2를 참조하면, 기포지(110), 규사층(120), 충진재층(130), 및 인조잔디 파일(pile)(140)을 포함하여 형성된다.
상기 기포지(110)는 인조잔디 파일(140)을 고정시키는 부분이다. 상기 기포지(110)는 넓은 평판 형상으로 형성되며, 섬유기포지의 경우 폴리프로필렌(PP) 재질로 형성될 수 있고, 용도에 따라 이중 또는 삼중으로 강화된 것을 사용할 수도 있다. 또한, 섬유기포지의 하면에는 고분자 수지 코팅처리로 섬유기포지가 힘을 받을 수 있도록 한다. 상기 기포지(110)는 폴리에스테르 또는 폴리프로필렌 재질로 형성되며, 투수가 가능하게 할 수도 있다.
상기 규사층(120)은 기포지(110)의 상부에 형성된다. 상기 규사층은 이산화규소(SiO2)의 함량이 85% 이상일 수 있으며, 입경은 대략 0.3~1.0mm일 수 있다. 다만, 여기서 상기 규사층(120)의 성분과 입경을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 규사층(120)의 두께는 대략 15 내지 30 mm 로 형성될 수 있다.
상기 충진재층(130)은 규사층(120)의 상부에 형성된다. 상기 충진재층(130)은 바닥에 완충력을 제공하기 위해 구비되며, 탄성을 가진다. 본 발명에서는 상기 목분 매트릭스 기반 친환경 인조잔디 충진재를 포함하는 충진재층을 이용할 수 있다. 상기 충진재층(130)은 배수성을 향상시키고 완충력을 강화하기 위해 일정한 크기 1.4 내지 3.35 mm 의 입자 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명에 의한 목분을 주원료로 하여 제조된 목분 매트릭스 기반 친환경 인조잔디용 충진재는 중금속이 발생하지 않고 인체에 무해함을 확인하였으며, 또한, 사용수명이 다한 후 100% 리사이클이 가능하여, 친환경적으로 재생이 가능함을 확인하였다.
아울러, 목분을 이용하여 제조한 충진재의 외관과 내구성을 평가한 결과 형태변형, 이바리 등의 현상이 관찰되지 않았으며, 경도도 77-88로 너무 딱딱하거나 무르지 않아서, 실제 시공 후에 형태변형이 없었으며, 분진 발생 정도도 양호하여 내마모성이 우수함을 확인하였다. 아울러, 충진량에 따른 충격흡수성 및 수직변형률을 평가한 결과, 충격흡수성이 50% 이상 이였고, 수직변형률도 3-10mm 사이에 해당하여 인조잔디 KS M 3888-1:2013 시스템 품질 기준에 따른 A-1 grade를 만족하는 것을 확인하여 친환경적인 인조잔디용 충진재로 적용이 가능하다.
도 1은 본 발명에 친환경 인조잔디용 충진재를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 인조잔디의 단면도를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 보다 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
비교예 1
목분 매트릭스 기반 친환경 인조잔디용 충진재를 제조하기 위하여, 충진재 100 중량부에 대하여, 목분 40 중량부, CaCo3 15 중량부, 폴리프로필렌(PP) 21 중량부, 스틸렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS) 11.5 중량부, 프로세스 오일 12.5 중량부를 준비하였다.
상기 준비된 목분은 자체적으로 흡습 성질이 있으며, 압출시 흡습 등의 성질로 인해 압출시 장애가 되므로, 미리 건조하여 수분 함량을 중량 3 중량%로 조절하여 사용하였다. 먼저, 제1차 원료로서 스틸렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS) 11.5 중량부를 배합기에 투입하고, 60 내지 100℃ 온도에서 10분 동안 예열하였다. 이후 상기 제1차 원료를 상기 배합기에서 혼합하면서 상기 프로세스 오일 12.5 중량부를 투입하여 20 내지 100rpm의 교반속도로 1 내지 20분 동안 교반하였다. 이어서, 폴리프로필렌 21 중량부, CaCo3 15 중량부, 건조된 목분 40 중량부 등 제2차 원료를 투입하고 교반하였다. 이후, 상기 제1차 원료 및 제2차 원료를 포함하는 혼합물을 압출기를 사용하여 120 내지 250℃ 온도에서 압출하여 성형하였다. 상기 압출 성형과 동시에 상기 압출 성형된 배합물을 공기로 냉각하고 직경 1.4 내지 3.35 mm의 크기로 절단하여 원기둥 형태의 인조잔디용 충진재를 제조하였다.
비교예 2
목분 매트릭스 기반 친환경 인조잔디용 충진재를 제조하기 위하여, 충진재 100 중량부에 대하여, 목분 70 중량부, CaCo3 10 중량부, 폴리프로필렌(PP) 19 중량부, 스틸렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS) 0 중량부, 프로세스 오일 0 중량부 및 안료 1 중량부를 준비하였다.
상기 인조잔디용 충진재의 조성과 함량을 제외하고, 비교예 1과 동일한 방법으로 인조잔디용 충진재를 제조하였다.
비교예 3
목분 매트릭스 기반 친환경 인조잔디용 충진재를 제조하기 위하여, 충진재 100 중량부에 대하여, 목분 50 중량부, CaCo3 8 중량부, 폴리프로필렌(PP) 10 중량부, 스틸렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS) 4 중량부, 프로세스 오일 28 중량부 및 자외선 안정제 0.5 중량부를 준비하였다.
상기 인조잔디용 충진재의 조성과 함량을 제외하고, 비교예 1과 동일한 방법으로 인조잔디용 충진재를 제조하였다.
비교예 4
목분 매트릭스 기반 친환경 인조잔디용 충진재를 제조하기 위하여, 충진재 100 중량부에 대하여, 목분 50 중량부, CaCo3 8 중량부, 폴리프로필렌(PP) 13 중량부, 스틸렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS) 4 중량부, 프로세스 오일 25 중량부 및 자외선 안정제 0.5 중량부를 준비하였다.
상기 인조잔디용 충진재의 조성과 함량을 제외하고, 비교예 1과 동일한 방법으로 인조잔디용 충진재를 제조하였다.
비교예 5
목분 매트릭스 기반 친환경 인조잔디용 충진재를 제조하기 위하여, 충진재 100 중량부에 대하여, 목분 50 중량부, CaCo3 8 중량부, 폴리프로필렌(PP) 13 중량부, 스틸렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS) 8 중량부, 프로세스 오일 21 중량부 및 자외선 안정제 0.5 중량부를 준비하였다.
상기 인조잔디용 충진재의 조성과 함량을 제외하고, 비교예 1과 동일한 방법으로 인조잔디용 충진재를 제조하였다.
실시예 1
목분 매트릭스 기반 친환경 인조잔디용 충진재를 제조하기 위하여, 충진재 100 중량부에 대하여, 목분 50 중량부, CaCo3 8 중량부, 폴리프로필렌(PP) 6 중량부, 스틸렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS) 15 중량부, 프로세스 오일 21 중량부 및 자외선 안정제 0.5 중량부를 준비하였다.
상기 인조잔디용 충진재의 조성과 함량을 제외하고, 비교예 1과 동일한 방법으로 인조잔디용 충진재를 제조하였다.
실시예 2
목분 매트릭스 기반 친환경 인조잔디용 충진재를 제조하기 위하여, 충진재 100 중량부에 대하여, 목분 50 중량부, CaCo3 8 중량부, 폴리프로필렌(PP) 6 중량부, 스틸렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS) 15 중량부, 프로세스 오일 19 중량부 및 자외선 안정제 0.5 중량부를 준비하였다.
상기 인조잔디용 충진재의 조성과 함량을 제외하고, 비교예 1과 동일한 방법으로 인조잔디용 충진재를 제조하였다.
실시예 3
목분 매트릭스 기반 친환경 인조잔디용 충진재를 제조하기 위하여, 충진재 100 중량부에 대하여, 목분 50 중량부, CaCo3 8 중량부, 폴리프로필렌(PP) 6 중량부, 스틸렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS) 22 중량부, 프로세스 오일 14 중량부 및 자외선 안정제 0.5 중량부를 준비하였다.
상기 인조잔디용 충진재의 조성과 함량을 제외하고, 비교예 1과 동일한 방법으로 인조잔디용 충진재를 제조하였다.
실시예 4
목분 매트릭스 기반 친환경 인조잔디용 충진재를 제조하기 위하여, 충진재 100 중량부에 대하여, 목분 50 중량부, CaCo3 10 중량부, 폴리프로필렌(PP) 7 중량부, 스틸렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS) 21 중량부, 프로세스 오일 11 중량부 및 자외선 안정제 1 중량부를 준비하였다.
상기 인조잔디용 충진재의 조성과 함량을 제외하고, 비교예 1과 동일한 방법으로 인조잔디용 충진재를 제조하였다.
실시예 5
목분 매트릭스 기반 친환경 인조잔디용 충진재를 제조하기 위하여, 충진재 100 중량부에 대하여, 목분 40 중량부, CaCo3 18 중량부, 폴리프로필렌(PP) 6 중량부, 스틸렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS) 21 중량부, 프로세스 오일 14 중량부 및 자외선 안정제 1 중량부를 준비하였다.
상기 인조잔디용 충진재의 조성과 함량을 제외하고, 비교예 1과 동일한 방법으로 인조잔디용 충진재를 제조하였다.
인조잔디용 충진재 함량(충진재 100 중량부를 기준으로 함)
중량부 목분 무기충진제(Caco3) 올레핀계중합체(PP) 스티렌계 중합체(SEBS) 프로세스 오일 안료 기타 (UV: 자외선안정제)
비교예1 40 15 21 11.5 12.5 0 0
비교예2 70 10 19 0 0 1 0
비교예3 50 8 10 4 28 0 0.5
비교예4 50 8 13 4 25 0 0.5
비교예5 50 8 13 8 21 0 0.5
실시예1 50 8 6 15 21 0 0.5
실시예2 50 8 6 15 19 0 0.5
실시예3 50 8 6 22 14 0 0.5
실시예4 50 10 7 21 11 0 1
실시예 5 40 18 6 21 14 0 1
[ 시험예 1] 물성 평가
상기 비교예 1 내지 5, 및 실시예 1 내지 5의 인조잔디용 충진재의 물성을 평가하였다. 겉보기 밀도와 경도를 표 2에 나타내었다. 그 결과, 비교예 1과 2의 경우 지나치게 쇼어 A 경도가 높아 딱딱하였으며, 비교예 3의 경우가 경도가 지나치게 낮았다. 그러나 본 발명의 실시예 1 내지 5의 충진재의 경우 쇼어 A 경도가 77-88로 충진재로 적용되기에 적절한 경도를 가지고 있었다.
물성, 유해성, 내구성, 내열성, 나마모성 평가
Spec 유해성
(기준 이하)		 내구성 내열성 내마모
겉보기 밀도 (g/㎥) 경도(shore A) 4대중금속 (mg/kg)
(Pb 90, Cd 50, Cr6+ 25, Hg 25)		 외관 (이바리, 형태변형 등)/냄새유무 표면경화/ 복원력/ Oil 이행 형태변형
10,000회		 분진발생
10,000회
비교예1 680 95~96 불검출 이상없음/
냄새1-2급		 이상없음 △ ×
비교예2 600 98 Pb : 49~59ppm 이상없음/
냄새3급		 이상 없음 ◎ ×
비교예3 520 52~55 불검출 알갱이 크기 불규칙하고 부스러기 多/냄새1-2급 Oil Bleeding ×(찌그러져서 서로뭉침) △
비교예4 620 71~73 불검출 이상없음 /냄새1-2급 Oil Bleeding ×(찌그러져서 서로뭉침) △
비교예5 610 73~75 불검출 이상없음 /냄새1-2급 Oil Bleeding 약하게 발생 ×(비교예 3, 4 보다 다소 개선) △ (비교예 3, 4 보다는 다소 악화)
실시예1 580 87~88 불검출 이상 없음/ 냄새4-5급 이상없음 (Oil Bleeding 개선됨) ◎ ◎
실시예2 540 87~88 불검출 이상없음/ 냄새4-5급 이상없음 (Oil Bleeding 개선됨) ◎ ◎
실시예3 530 87~88 불검출 이상없음/ 냄새4-5급 이상없음 (Oil Bleeding 개선됨) ◎ ◎
실시예 4 470 77~79 불검출 이상없음/ 냄새4-5급 이상없음 ◎ ◎
실시예5 590 79~81 불검출 이상없음/ 냄새4-5급 이상없음 ◎ ◎
* 4대중금속 규격기준: Pb 90 이하, Cd 50 이하, Cr6+ 25 이하, Hg 25 이하인 경우 합격
* 형태변형 평가의 기준: 본래의 형태가 찌그러지거나 서로 뭉쳐 있는 정도를 기준으로 평가하였으며, 형태변형이 없거나 양호한 경우, ◎로 표기, 형태변형이 적거나 진행중인 경우 △로 표기, 형태변형이 심각한 경우 X로 표기함
* 분진 발생의 기준은 양호한 경우, ◎로 표기, 분진발생이 적은 경우 △로 표기, 분진발생 심각한 경우 X로 표기함
* 냄새의 평가 기준: 관능평가로 충진재 평가에 경험이 있는 실험자가 판단하였으며, 냄새 양호한 경우 4-5급, 냄새가 중간정도인 경우 3급, 냄새가 심한 경우 1-2급으로 표기함
[ 시험예 2] 외관과 내구성 평가
상기 비교예 1 내지 5, 및 실시예 1 내지 5의 인조잔디용 충진재의 외관과 내구성을 분석하였다. 그 결과, 상기 표 2에 제시된 바와 같이, 비교예 1 내지 5의 경우 냄새가 나거나 알갱이 크기가 불규칙하고 부스러기가 많았으나, 본 발명의 실시예 1 내지 5의 충진재는 외관상 형태변형, 이바리 등의 현상이 관찰되지 않아 내구성이 우수함을 확인하였다.
[ 시험예 3] 인체 무해성에 대한 평가
상기 비교예 1 내지 5, 및 실시예 1 내지 5의 인조잔디용 충진재의 4대 중금속 검출 여부를 분석하여 인체 무해성에 대한 평가를 표 2에 나타내었다. 그 결과, 비교예 2의 경우, 납이 검출되었으나, 본 발명의 실시예 1 내지 5의 충진재는 4대 중금속이 전혀 검출되지 않아 인체에 무해함을 확인하였다.
[ 시험예 4] 내열성 평가
상기 비교예 1 내지 5, 및 실시예 1 내지 5의 인조잔디용 충진재 펠렛의 표면경화/복원력/Oil 이행 등을 분석하여, 내열성을 평가하였다. 그 결과, 비교예 3 내지 5의 경우, Oil Bleeding이 관찰되었으나, 본 발명의 실시예 1 내지 5의 충진재의 경우 Oil Bleeding이 관찰되지 않아 내열성이 우수한 것을 확인하였다.
[ 시험예 5] 충진재 시공 후 내마모성( Lisport Wear Tester) 평가
상기 비교예 1 내지 5, 및 실시예 1 내지 5의 인조잔디용 충진재의 내마모성을 Lisport Wear Tester를 이용하여 10000회 테스트 한 후, 형태변형과 분진발생 여부를 평가하였다. 형태변형은 최대 100%, 최소 0%로 나타내었다. 그 결과, 상기 표 2에 제시된 바와 같이, 비교예 1 내지 5에 비해, 본 발명의 실시예 1 내지 5의 충진재의 경우 형태 변형도 없었으며, 분진 발생도 양호하여 내마모성이 우수함을 확인하였다. 더욱이 비교예 3 내지 4의 경우는 경도가 낮았는데, 그 결과 내마모성 테스트 결과 찌그려져서 서로 뭉치는 현상이 관찰되었다.
[ 시험예 6] 충진량에 따른 충격흡수성 및 수직변형률 평가
상기 비교예 1 내지 5, 및 실시예 1 내지 5의 인조잔디용 충진재를 규사와 함께 시공한 후 충격흡수성(%)과 수직변형률(mm)을 평가하였다. 인조잔디 시스템 KS M 3888-1:2013 품질 기준에 따르면 일반적인 축구장용의 경우 A-1 grade를 만족해야 하며, 충격흡수성이 50% 이상이며, 수직변형률이 3-10mm인 경우 상기 품질 기준을 만족한다.
이에 본 시험예 6에서는 규사와 본 발명의 충진재를 단위면적(m2)당 표 3에 기재된 kg을 포설하고 인조잔디 파일을 심었으며, 충격흡수성과 수직변형률을 평가하였다. 그 결과, 비교예 1 내지 5와 달리, 실시예 1 내지 5의 경우, 충격흡수성과 수직변형률이 품질 기준에 모두 만족하였다. 특히, 규사 18kg/m2 내지 30 kg/m2, 충진재 10 kg/m2 내지 13 kg/m2인 경우 충격흡수성과 수직변형률이 모두 우수함을 확인하였다.
Figure 112016099575949-pat00001
Figure 112016099575949-pat00002
이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 - 인조잔디, 110 - 기포지, 120 - 규사층
130 - 친환경 인조잔디용 충진재층, 140 - 인조잔디 파일

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  16. 목분 40 내지 60 중량부;
    스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 공중합체(SEBS), 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체(SBS), 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌 공중합체(SEPS), 수소화 스티렌-이소프렌-부타디엔 공중합체(SEEPS), 및 스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체(SIS)으로부터 선택되는 하나 이상의 스티렌계 중합체를 포함하는 탄성 중합체 10 내지 40 중량부;
    에틸렌계 수지, 프로필렌계 수지, 또는 이들의 혼합수지의 올레핀계 중합체를 포함하는 경화성 중합체 1 내지 20 중량부;
    파라핀계, 나프텐계, 및 아로마틱계 프로세스 오일로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 프로세스 오일 10 내지 40 중량부; 및
    탄산칼슘, 활성, 및 운모로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 무기 충전제 1 내지 38 중량부를 포함하는, 목분 매트릭스 기반 친환경 인조잔디 충진재 제조용 조성물.
  17. 제16항에 있어서, 상기 조성물로 제조된 충진재는 77 내지 88의 쇼어 A 경도를 갖는 것인, 목분 매트릭스 기반 친환경 인조잔디 충진재 제조용 조성물.
  18. 제16항에 있어서, 상기 조성물로 제조된 충진재는 77 내지 79의 쇼어 A 경도를 갖는 것인, 목분 매트릭스 기반 친환경 인조잔디 충진재 제조용 조성물.
  19. 제16항에 있어서, 상기 목분은 침엽수 목분, 활엽수 목분, 왕겨분, 코코넛 섬유, 지분, 및 초분으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것인, 목분 매트릭스 기반 친환경 인조잔디 충진재 제조용 조성물.
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