KR101841220B1

KR101841220B1 - 인조잔디 충진재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 인조잔디 충진재

Info

Publication number: KR101841220B1
Application number: KR1020180026063A
Authority: KR
Inventors: 박보정; 박혜주; 계동완; 홍진혁; 한준희
Original assignee: 주식회사 지에스케이
Priority date: 2018-03-06
Filing date: 2018-03-06
Publication date: 2018-03-22
Also published as: CN110228120A; CN110228120B

Abstract

본 발명은 인조잔디 충진재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 인조잔디 충진재에 관한 것이다.
본 발명에 따른 인조잔디 충진재의 제조방법은 식물성 소재 및 무기물을 준비하는 재료 준비 단계(S100); 상기 준비된 식물성 소재를 분쇄하는 식물성 소재 분쇄 단계(S200); 상기 분쇄된 식물성 소재를 건조하여 수분을 제거하는 식물성 소재 건조 단계(S300); 상기 건조된 식물성 소재 및 무기물을 혼합하고 건조한 후 성형하여 성형체를 제조하는 혼합 및 압착 단계(S400); 상기 압착된 성형체를 가열하여 소성하는 소성 단계(S500); 및 상기 소성된 성형체를 냉각하여 소성볼을 형성하는 냉각 단계(S600)를 포함한다.
상기한 구성에 의해 본 발명은 다양한 식물성 소재와 무기물을 배합하고 소성하여 소성볼 형태의 충진재를 제조함으로써, 인조잔디의 배수를 용이하게 하고 인조잔디 사이에 공기층이 형성되어 보수성, 보습성 및 타공성을 향상시킬 수 있으며 여름철 인조잔디의 열화에 의한 사용자의 화상을 방지할 수 있고 인조잔디 사이의 공간으로 천연잔디의 씨가 용이하게 착생하여 생육할 수 있으며 천연소재의 사용으로 탈취 특성 등과 같은 환경 안정성을 확보할 수 있다.

Description

인조잔디 충진재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 인조잔디 충진재{METHOD FOR MANUFACTURING FILLER FOR ARTIFICIAL TURF AND FILLER FOR ARTIFICIAL TURF MANUFACTURED BY THE SAME}

본 발명은 인조잔디 충진재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 인조잔디 충진재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다양한 식물성 소재와 무기물을 배합하고 소성하여 소성볼 형태의 충진재를 제조함으로써, 인조잔디의 배수를 용이하게 하고 인조잔디 사이에 공기층이 형성되어 보수성, 보습성 및 타공성을 향상시킬 수 있으며 여름철 인조잔디의 열화에 의한 사용자의 화상을 방지할 수 있고 인조잔디 사이의 공간으로 천연잔디의 씨가 용이하게 착생하여 생육할 수 있으며 천연소재의 사용으로 탈취 특성 등과 같은 환경 안정성을 확보할 수 있는 인조잔디 충진재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 인조잔디 충진재에 관한 것이다.

일반적으로 인조잔디는 자연 채광이 폐쇄된 곳이나, 답압이 집중되는 곳, 기후적으로 천연 잔디의 생육이 곤란한 곳, 잔디의 관리가 어려운 곳에 널리 시공되고 있다.
이러한 인조잔디는 천연잔디에 비해 초기 시공비가 많이 들지만 반영구적으로 사용이 가능하고 유지관리의 편의성, 운동하기에 적합하도록 표면이 고른 점때문에 선호도가 높아지고 있고, 근래에는 돔구장, 빌딩, 학교, 놀이터 등에 널리 시공되고 있다.
일반적으로 인조잔디는 레미콘이나 잡석 다짐 등의 지반 상부에 인조잔디들을 깐 후, 규사를 상기 인조잔디들 사이사이에 부어 인조잔디를 고정하고, 인조잔디에 소정의 탄성을 부여하기 위해 상기 규사 상부에 고무칩 충진재를 깔아 인조 잔디들이 충전재에 묻히는 상태가 되도록 한다.
그런데 충진재로 사용되는 고무칩은 자외선에 의해 표면이 광부식되어 분말이 비산하면서 주위로 날리고, 유아나 어린이들의 기관지로 흡입되어 건강을 손상시키는 문제점이 있다.
한편 천연광물을 소성시켜 구성된 충진재도 강도가 부족하면 충진재로서의 수명이 저하 답압에 의하여 파쇄되거나 비산먼지를 발생시키며 배수성이 저하되는 문제점이 나타난다.
또한, 이용자가 인조잔디에서 미끄러질 경우 충전재인 고무와 피부가 마찰되어 화상을 입을 수 있고, 더운 여름날에는 인조잔디의 표면 온도가 급속히 고온을 상승하는 문제점이 있으며, 건조상태에서는 인조잔디에서 정전기가 발생하여 불편함을 초래할 뿐만 아니라, 화재 등의 위험성을 증폭시키기도 한다.

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국내등록특허 제10-1773146호(2017년 08월 24일 등록) 국내등록특허 제10-0799262호(2008년 01월 23일 등록) 국내등록특허 제10-1295279호(2013년 08월 05일 등록)

본 발명은 다양한 식물성 소재와 무기물을 배합하고 소성하여 소성볼 형태의 충진재를 제조함으로써, 인조잔디의 배수를 용이하게 하고 인조잔디 사이에 공기층이 형성되어 보수성, 보습성 및 타공성을 향상시킬 수 있으며 여름철 인조잔디의 열화에 의한 사용자의 화상을 방지할 수 있고 인조잔디 사이의 공간으로 천연잔디의 씨가 용이하게 착생하여 생육할 수 있으며 천연소재의 사용으로 탈취 특성 등과 같은 환경 안정성을 확보할 수 있는 인조잔디 충진재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 인조잔디 충진재를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 다양한 식물성 소재 및 무기물을 이용함으로써 친환경적이고 인체에 무해하며, 충진재 사이에 공극히 형성되어 수분 함수율이 우수하기 때문에 사람이 충진재 위에서 미끄러지더라도 화상의 위험성이 크게 감소할 수 있는 인조잔디 충진재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 인조잔디 충진재를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 충진재의 공극 사이로 수분을 유지하여 인조잔디의 정전기 발생을 억제하고 인조잔디의 표면 온도가 고온으로 상승하는 것을 방지하며 우천시 충진재가 수분을 흡수하여 머금고 있다가 건조하거나 더운 날씨에 충진재가 머금었던 수분을 조금씩 배출하여 인조잔디 충진재가 수분을 유지하도록 함으로써 온도를 유지할 수 있는 인조잔디 충진재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 인조잔디 충진재를 제공하는데 있다.
또한 본 발명은 천연광물을 소성시켜 구성된 충진재의 강도부족에 의한 파쇄 및 비산먼지 발생, 답압에 의한 내구성 등을 보완한 인조잔디 충진재의 제조방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 다양한 식물성 소재 및 무기물을 이용하여 충진재를 제조함으로써 잔디의 냄새를 탈취할 수 있고 동물 등의 배설물에 대한 항균 효과 및 충진재의 보습성이 향상되어 대기중의 미세먼지의 공기정화가 가능하며 쾌적한 환경을 유지할 수 있어 환경 안정성을 확보할 수 있는 인조잔디 충진재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 인조잔디 충진재를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

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본 발명에 따른 인조잔디 충진재의 제조방법은 식물성 소재 및 무기물을 준비하는 재료 준비 단계(S100); 상기 준비된 식물성 소재를 분쇄하는 식물성 소재 분쇄 단계(S200); 상기 분쇄된 식물성 소재를 건조하여 수분을 제거하는 식물성 소재 건조 단계(S300); 상기 건조된 식물성 소재 및 무기물을 혼합하고 건조한 후 성형하여 잔디의 냄새를 탈취할 수 있고 동물의 배설물에 대한 항균과 충진재의 보습성이 향상되어 대기중 미세먼지를 공기정화가 가능하고 쾌적한 환경으로 유지할 수 있는 성형체를 제조하는 혼합 및 압착 단계(S400); 상기 압착된 성형체를 가열하여 소성하는 소성 단계(S500); 및 상기 소성된 성형체를 냉각하여 소성볼을 형성하는 냉각 단계(S600)를 포함한다.
상기 재료 준비 단계(S100)에서 상기 식물성 소재로는 왕겨, 칡, 마, 코르크, 톱밥, 볏짚, 사탕수수대, 솔잎 및 폐목분으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용되고, 상기 무기물로는 벤토나이트, 황토, 활석, 규조토, 질석, 펄라이트, 버미큘라이트, 몬모릴로나이트, 견운모, 돌로마이트 및 제올라이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 식물성 소재 분쇄 단계(S200)에서 상기 식물성 소재는 10 내지 2000㎛의 입경이 되도록 분쇄되고, 상기 식물성 소재 건조 단계(S300)에서는 상기 분쇄된 식물성 소재를 70 내지 150℃의 온도에서 1 내지 5시간 동안 건조함으로써 상기 분쇄된 식물성 소재의 함수율이 5 내지 10 중량%가 되도록 건조할 수 있다.
상기 혼합 및 성형 단계(S400)에서 상기 건조된 식물성 소재 및 무기물은 각각 건조된 식물성 소재 0.1 내지 30 중량부 및 무기물 70 내지 99.9 중량부의 중량 비율로 혼합하고, 50 내지 70℃의 온도에서 1 내지 10시간 동안 건조한 후, 제환성형을 하거나 압축 성형기를 이용하여 50 내지 250kgf/㎠의 압력으로 가압함으로써 성형체의 입경이 1 내지 5mm가 되도록 성형할 수 있다.
상기 소성 단계(S500)에서는 가마의 내부 온도가 300 내지 550℃로 유지되고, 상기 가마의 내부에 상기 성형체를 투입한 후 700 내지 1300℃의 온도까지 높이면서 1 내지 10 시간 동안 소성하고, 상기 냉각 단계(S600)에서는 상기 성형체를 가마로부터 꺼낸 후 250 내지 300℃의 온도에서 1 내지 3시간 동안 방치하여 냉각한 후, 55 내지 65℃의 온도에서 5 내지 15시간 동안 방치하여 냉각할 수 있다.
상기 냉각 단계(S600)를 통하여 제조된 소성볼 100 중량부에 대해 탄성칩 1 내지 60 중량부의 중량비율로 더 혼합하여 사용하되, 상기 탄성칩은 외력을 가하지 않은 상태에서 가로, 세로 및 높이가 각각 1 내지 5mm이며, 비표면적이 0.0008 내지 0.1m²/g의 범위를 가질 수 있다.
상기 소성볼 또는 탄성칩과 혼합되어 사용되는 소성볼은 천연잔디 씨를 혼합하여 포설할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기한 제조방법으로 제조된 인조잔디 충진재를 포함한다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다.

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본 발명에 따른 인조잔디 충진재의 제조방법은 다양한 식물성 소재와 무기물을 배합하고 소성하여 소성볼 형태의 충진재를 제조함으로써, 인조잔디의 배수를 용이하게 하고 인조잔디 사이에 공기층이 형성되어 보수성, 보습성 및 타공성을 향상시킬 수 있으며 여름철 인조잔디의 열화에 의한 사용자의 화상을 방지할 수 있고 인조잔디 사이의 공간으로 천연잔디의 씨가 용이하게 착생하여 생육할 수 있으며 천연소재의 사용으로 탈취 특성 등과 같은 환경 안정성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 인조잔디 충진재는 다양한 식물성 소재 및 무기물을 이용함으로써 친환경적이고 인체에 무해하며, 충진재 사이에 공극히 형성되어 수분 함수율이 우수하기 때문에 사람이 충진재 위에서 미끄러지더라도 화상의 위험성이 크게 감소할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 인조잔디 충진재는 충진재의 공극 사이로 수분을 유지하여 인조잔디의 정전기 발생을 억제하고 인조잔디의 표면 온도가 고온으로 상승하는 것을 방지하며 우천시 충진재가 수분을 흡수하여 머금고 있다가 건조하거나 더운 날씨에 충진재가 머금었던 수분을 조금씩 배출하여 인조잔디 충진재가 수분을 유지하도록 함으로써 온도를 유지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 인조잔디 충진재는 다양한 식물성 소재 및 무기물을 이용하여 충진재를 제조함으로써 잔디의 냄새를 탈취할 수 있고 동물 등의 배설물에 대한 항균 효과 및 충진재의 보습성이 향상되어 대기중의 미세먼지의 공기정화가 가능하며 쾌적한 환경을 유지할 수 있어 환경 안정성을 확보할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 실시예는, 구체적으로 언급되지 않은 다양한 효과를 제공할 수 있다는 것이 충분히 이해될 수 있을 것이다.

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도 1은 본 발명에 따른 인조잔디 충진재의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 인조잔디 충진재가 설치된 상태를 개략적으로 보여주는 단면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 인조잔디 충진재의 제조방법에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 인조잔디 충진재의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 인조잔디 충진재가 설치된 상태를 개략적으로 보여주는 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 인조잔디 충진재의 제조방법은 재료 준비 단계(S100), 식물성 소재 분쇄 단계(S200), 식물성 소재 건조 단계(S300), 혼합 및 성형 단계(S400), 소성 단계(S500) 및 냉각 단계(S600)를 포함한다.

1. 재료 준비 단계(S100)
상기 재료 준비 단계(S100)는 인조잔디 사이에 충진되는 충진재를 제조하기 위한 재료들로 식물성 소재 및 무기물을 준비하는 단계이다.
상기 재료 준비 단계(S100)에서는 다양한 식물성 소재 및 무기물이 준비될 수 있는데, 예를 들어, 상기 식물성 소재로는 왕겨, 칡, 마, 코르크, 톱밥, 볏짚, 사탕수수대, 솔잎 및 폐목분으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있는데, 상기한 소재 이외에 공지된 다양한 식물성 소재들이 포함될 수도 있다.
또한, 상기 재료 준비 단계(S100)에서 상기 무기물로는 벤토나이트, 황토, 활석, 규조토, 질석, 펄라이트, 버미큘라이트, 몬모릴로나이트, 견운모, 돌로마이트 및 제올라이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있는데, 상기한 소재 이외에 인조잔디용 충진재를 제조하는데 사용되는 공지된 다양한 무기물이 포함될 수도 있다.
더욱 상세하게는, 본 발명에서 상기 무기물로는 상술한 무기물 이외에 본 발명의 기술적 사상을 저해하지 않는 한도내에서 제조되는 소성볼의 강도, 비중 등을 조절하기 위하여 탄산칼슘, 실리카, 이산화티탄, 카올린 및 마이카로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 무기물을 더 첨가하여 구성할 수도 있다.
예를 들어, 상기 왕겨는 제2의 산업 폐기물을 생성하지 않고, 가공시 공해가 발생하지 않고, 탄소가 발생하지 않아서, 환경 부담금의 문제가 원천적으로 없고, 또한, 상기 왕겨는 함수율이 높을 뿐만 아니라, 단열 성능이 매우 우수하므로, 상기 인조잔디의 온도가 낮게 유지될 수 있어, 이용자가 미끄러지더라도 화상 가능성이 크게 감소한다.
상기 황토에는 인체와 환경에 유익한 미생물이 다량 포함되어 있어, 곰팡이 등의 서식을 억제시켜 상기 바닥용 충진재에 쾌적한 상태를 제공한다. 또한 상기 황토는 제조되는 인조잔디 충진재 내에서 각종병균의 전염을 방지하고, 40 ~ 50℃에서는 다량의 원적외선을 방출한다. 더욱이, 상기 황토는 아토피의 발생을 방지하기 때문에, 유아나 어린이가 상기 인조잔디에서 활동하여도 아토피의 발생 위험이 크게 경감되는 효과가 있다. 또한, 상기 황토는 불연성을 가지기 때문에, 상기 충진재가 가연되는 문제점이 크게 경감할 수 있다.
상기 제올라이트(Zeolite)는 규산염 광물로서 결정의 구조적으로 각 원자의 결합이 느슨하여 그 사이를 채우고 있는 수분을 고열로 방출시켜도 골격은 그대로 유지하고 있어 내부 공간으로 다른 미립물질을 흡착시킬 수 있다. 특히, 상기 제올라이트는 탈취효과와 흡착효과가 우수하여 유해성분을 흡착 제거할 수 있다.
예를 들어, 상기 제올라이트는 비표면적이 500 내지 1000m²/g이고 제올라이트 입자의 입경은 100 내지 300nm일 수 있는데, 상기 제올라이트는 먼저, 순수에 수산화나트륨을 혼합한 후 용해시키고 알루민산나트륨(Sodium Aluminate)을 첨가하여 1 내지 3시간 동안 교반함으로써 혼합액을 제조하고, 상기 혼합액에 1M의 Al₂O₃, 4M의 Na₂O, 10M의 SiO₂ 및 125M의 H₂O를 혼합한 후, 35 내지 40℃의 온도에서 3 내지 5시간 동안 300 내지 350RPM의 회전속도로 교반하며, 상기 교반된 혼합액을 85 내지 100℃의 온도에서 200 내지 250RPM의 회전속도로 3 내지 6시간 동안 가열하여 교반하고, 상기 가열하여 교반된 혼합액을 마이크로파 열원을 이용하여 80 내지 95℃의 온도에서 100 내지 150RPM의 회전속도로 1 내지 3시간 동안 결정화하여 제올라이트 결정을 합성하고, 상기 제올라이트 결정에 순수를 이용하여 미반응 물질을 세척한 후 70 내지 80℃의 건조기에서 3 내지 5시간 동안 가열하면서 교반한 다음 3%의 질산을 이용하여 pH를 6.0 내지 7.0으로 조절하며, 이후 염화암모늄(NH₄Cl) 용액을 첨가한 다음 30 내지 40℃의 온도에서 100 내지 150RPM의 회전속도로 15 내지 20시간 동안 교반하여 제올라이트 결정화 용액을 제조하고, 이후 상기 제올라이트 결정화 용액 100 중량부에 대하여 순수 1000 내지 1500 중량부를 첨가하여 교반한 후 12% 질산은(AgNO₃) 용액 10 내지 15 중량부를 첨가한 다음 35 내지 45℃의 온도에서 5 내지 10시간 동안 반응시켜 세척하며, 상기 세척 후 550 내지 600℃의 건조기에서 10 내지 12시간 동안 소성함으로써 분말형의 제올라이트를 제조할 수 있다.

2. 식물성 소재 분쇄 단계(S200)
상기 식물성 소재 분쇄 단계(S200)는 상기 준비된 식물성 소재를 분쇄하는 단계이다.
상기 식물성 소재 분쇄 단계(S200)에서는 상기 식물성 소재를 분말 형태로 분쇄함으로써 상기 식물성 소재가 무기물과 균일하게 혼합되고 적정한 강도의 충진재를 제조할 수 있도록 할 수 있는데, 상기 식물성 소재는 10 내지 2000㎛의 입경이 되도록 분쇄할 수 있다.

3. 식물성 소재 건조 단계(S300)
상기 식물성 소재 건조 단계(S300)는 상기 분쇄된 식물성 소재를 건조하여 수분을 제거하는 단계이다.
상기 식물성 소재 건조 단계(S300)에서는 상기 분쇄된 식물성 소재를 70 내지 150℃의 온도에서 1 내지 5시간 동안 건조함으로써 상기 분쇄된 식물성 소재의 함수율이 5 내지 10 중량%가 되도록 건조할 수 있다.
상기 식물성 소재 건조 단계(S300)에서 상기 분쇄된 식물성 소재의 건조가 상기한 하한 범위 미만으로 진행되는 경우에는 상기 식물성 소재에 함유되어 있는 수분이 충분히 제거되지 못하여 제조되는 충진재의 공극이 지나치게 커지는 문제가 발생할 수 있어 강도 저하가 문제될 수 있고, 상기한 상한 범위를 초과하여 진행되는 경우에는 제조되는 충진재의 흡수성 및 보수성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

4. 혼합 및 성형 단계(S400)
상기 혼합 및 성형 단계(S400)는 상기 건조된 식물성 소재 및 무기물을 혼합하고 건조한 후 성형하여 성형체를 제조하는 단계이다.
상기 혼합 및 성형 단계(S400)에서는 상기 건조된 식물성 소재 및 무기물을 물을 이용하여 혼합하고 건조한 후 성형함으로써 성형체를 제조할 수 있는데, 상기 건조된 식물성 소재 및 무기물은 각각 건조된 식물성 소재 0.1 내지 30 중량부 및 무기물 70 내지 99.9 중량부의 중량 비율로 혼합하고, 50 내지 70℃의 온도에서 1 내지 10시간 동안 건조한 후, 제환성형을 하거나 압축 성형기를 이용하여 50 내지 250kgf/㎠의 압력으로 가압함으로써 성형체의 입경이 1 내지 5mm가 되도록 성형할 수 있다.
상기 혼합 및 압착 단계(S400)에서 성형체는 건조된 식물성 소재 및 무기물을 혼합하고 건조한 후 성형하여 제조됨으로써, 잔디의 냄새를 탈취할 수 있고 동물의 배설물에 대한 항균과 충진재의 보습성이 향상되어 대기중 미세먼지를 공기정화가 가능하고 쾌적한 환경으로 유지할 수 있다.
상기 혼합 및 성형 단계(S400)에서 상기 건조된 식물성 소재 및 무기물의 함량 비율이 상기한 범위를 벗어나는 경우에는 제조되는 충진재의 내부 공극이 충분하지 않을 수 있고, 충진재의 강도가 저하되어 이용시 미분이 발생하는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 혼합 및 성형 단계(S400)에서 상기 건조된 식물성 소재 및 무기물은 각각 건조된 식물성 소재 0.1 내지 30 중량부 및 무기물 70 내지 99.9 중량부의 중량 비율로 혼합될 수 있는데, 규조토 등 공극이 많은 무기물인 경우에는 식물성 소재의 배합량을 적게 하여도 무방하나, 식물성 소재의 배합량이 30 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 제조되는 소성볼의 공극이 너무 많아져 소성볼의 강도를 유지하기 어렵고 쉽게 파쇄되는 문제가 발생할 수 있으므로, 상기 건조된 식물성 소재 및 무기물은 각각 건조된 식물성 소재 0.1 내지 30 중량부 및 무기물 70 내지 99.9 중량부의 중량 비율로 혼합되는 것이 바람직하다.
또한, 압축성형기의 압력은 상기 건조된 식물성 소재의 혼합비율 및 광물질의 치밀도에 따라 설정되나 일반적으로 50㎏f/㎠보다 작으면 성형체의 치밀도가 떨어져 소성 후 충분한 강도를 유지하기 어렵고 250kgf/㎠ 보다 크게 하면 치밀도의 향상에 한계가 있을뿐더러 설비제조비용이 높아지고 에너지소모가 커지기 때문에 바람직하지 못하다.

5. 소성 단계(S500)
상기 소성 단계(S500)는 상기 성형된 성형체를 가열하여 소성하는 단계이다.
상기 소성 단계(S500)에서는 볼 형태로 제조된 성형체를 가마에서 가열하여 소성할 수 있는데, 상기 가마로는 예를 들어, 터널 가마(tunnel kiln) 또는 불연속 가마가 이용될 수 있고, 상기 가마는 내부 온도를 300 내지 550℃의 온도로 유지하고, 상기 가마의 내부에 상기 성형체를 투입한 후 700 내지 1300℃의 온도까지 서서히 높이면서 1 내지 10 시간 동안 산화 또는 환원(중성)분위기로 소성할 수 있다.
상기 소성 단계(S500)에서 상기 가마의 내부 온도를 처음 300 내지 550℃로 유지한 후 성형체를 투입할 수 있는데, 상기와 같은 온도 조건으로 가마의 내부 온도를 유지함으로써 초기 급열에 의한 성형체의 폭열 및 파손을 방지할 수 있다.
또한, 소성 단계(S500)에서 상기 성형체를 투입한 후 700 내지 1300℃의 온도까지 서서히 높이면서 1 내지 10 시간 동안 산화 또는 환원(중성)분위기로 소성하는데, 상기와 같은 온도 및 시간 조건 미만으로 소성되는 경우에는 흡수율의 저하 및 원하는 압축강도의 충진재를 제조하기 어려운 문제가 발생할 수 있고, 상기한 온도 및 시간 조건을 초과하여 소성되는 경우에는 충진재 물성의 향상효과가 미미하게 나타나는 반면 오히려 고온처리에 소요되는 비용이 증가하게 되어 생산원가가 상승하게 되는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명에서 상기 소성 단계(S500)에서는 상기 성형체에서 상기 식물성 소재가 탄화되고, 상기 탄화된 식물성 소재의 부분의 부피가 감소하여 공극이 형성될 수 있는데, 상기 탄화된 식물성 소재는 탄소 성분 이외에 각종 미네랄 성분 등이 포함되어 있으므로 인조잔디가 형성된 장소에 천연잔디나 각종 식물이나 미생물이 생장할 수 있는 최적의 장소를 제공할 수 있고, 또한, 상기 공극은 수분을 흡수한 후 상기 흡수된 수분을 서서히 방출함으로써 여름철 인조잔디의 급격한 온도상승을 억제하여 이용자의 마찰에 의한 피부 화상의 발생을 미연에 방지할 수도 있다.

6. 냉각 단계(S600)
상기 냉각 단계(S600)는 상기 소성된 성형체를 냉각하여 소성볼을 형성하는 단계이다.
상기 냉각 단계(S600)에서 상기 소성된 성형체의 냉각은 상기 성형체를 가마로부터 꺼낸 후 250 내지 300℃의 온도에서 1 내지 3시간 동안 방치하여 냉각한 후, 55 내지 65℃의 온도에서 5 내지 15시간 동안 냉각할 수 있는데, 상기와 같이 2 단계의 냉각 과정을 거쳐 상기 소성된 성형체를 냉각함으로써 급냉에 따른 소성된 성형체의 표면 균열 및 압축 강도의 저하를 방지할 수 있고, 또한, 상기 소성된 성형체 표면에 형성되어 있는 기공의 수축을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명에서 상기 소성볼이 인조잔디용 충진재로 사용되는 경우에 수분 흡수 및 배출 기능이나, 미네랄 등을 공급하여 천연잔디의 생육에 도움을 줄 수 있으나, 인조잔디 운동장은 사용자의 답압에 의해 다짐이 발생되어 충격흡수성능이 저하될 수 있는데, 이로인해 인조잔디의 충격흡수성능의 유지를 위하여 적절한 통기(Airation)가 필요하다.
본 발명은 이러한 문제점을 개선하고 본 발명의 효과를 더욱 높이기 위하여 답압에 의한 변형을 줄 수 있는 탄성칩을 본 발명에 따라 제조된 소성볼과 함께 사용하는 것이 바람직한데, 이러한 혼합 사용은 충격흡수성능의 유지는 물론 천연잔디의 원활한 생육에 필요한 식물의 뿌리에 산소의 공급도 원활하게 할 수 있다.
본 발명에서 제조되는 소성볼 또는 탄성칩과 혼합되어 사용되는 소성볼은 운동장 등에 포설하여 시공하는 경우 천연잔디 씨를 혼합하여 포설할 수 있는데, 상기 소성볼 또는 탄성칩과 혼합되어 사용되는 소성볼 사이의 공극(또는, 공간) 상이로 잔디 씨가 용이하게 발아하여 착생할 수 있으므로, 자연친화적인 인공잔디를 구현할 수도 있다.
본 발명에서 사용되는 탄성칩은 외력을 가하지 않은 상태에서 가로, 세로 및 높이가 각각 1 내지 5mm이며, 비표면적이 0.0008 내지 0.1m²/g 정도의 공극을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 탄성칩의 비표면적이 0.0008m²/g 보다 작으면 공극이 적어 통기(Airation)가 부족하고, 비표면적이 0.1m²/g 보다 크게 되면 비중이 작아져 우천시 빗물에 유실되거나 공극 사이즈(Size)가 작아 통기(Airation) 효과가 반감되는 문제가 발생할 수 있다.

즉, 상기 냉각 단계(S600)를 통하여 제조된 소성볼 100 중량부에 대해 탄성칩(고무칩) 1 내지 60 중량부의 중량비율 더욱 좋게는 30 내지 60 중량부의 중량비율로 혼합하여 사용함으로써 인조잔디 충진재를 구성할 수 있는데, 본 발명에서는 상기와 같이 제조된 소성볼과 탄성칩을 운동장 등에 포설할 때, 상기 소성볼과 탄성칩이 혼합된 상태로 포설하거나 순차적으로 적층하여 포설함으로써 혼합 사용이 가능하다.

상기 탄성칩이 상기한 하한 범위 미만으로 포함되는 경우에는 탄성칩의 반발 탄성이 떨어져 사용자의 피로도를 증폭시키는 문제가 발생할 수 있고, 사용시에 소성볼 끼리의 접촉에 마모가 심해져 충진재의 수명이 단축된다. 상기한 상한 범위를 초과하여 포함되는 경우에는 반발 탄성이 기준보다 높아질 수 있고 탄성칩의 뭉침 현상으로 인해 제조되는 충진재의 레벨링성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 탄성칩은 인조잔디 설치시 하부 패드의 사용 여부, 또는 패드의 탄성 흡수력에 따라 현장에서 상기 범위 내에서 혼합 비율을 다양하게 변화시켜도 무방하다.

상기 탄성칩(고무칩)으로는 EPDM 탄성칩(고무칩), 폴리우레탄 탄성칩(고무칩), 재생 탄성칩(고무칩), SEBS, PVB 등 탄성을 가지는 공지된 다양한 종류의 물질이 사용될 수 있다.
예를 들어, 상기 EPDM(Ethylene Prophlene Diene Monomer) 탄성칩은 에틸렌(Ethylene), 프로필렌(Propylene) 및 비공역디엔(Non-conjugated Diene)으로 이루어진 합성 고무를 의미하며, 내오존성과 내한성, 내열성, 내용제성이 뛰어나고 양호한 안전성을 가지므로 다양한 색상과 패턴을 구현할 수 있다.
또한, 상기 폴리우레탄 탄성칩을 제조하는 폴리우레탄은 알코올과 이소시아네이트(Isocyanate)가 중합반응에 의해 반응열을 발생시키면서 분자가 결합함으로써 형성되는 것으로서, 접착 강도와 재질 특성상의 내마모성이 우수하며, 특히 내후성(耐朽性), 내약품성이 우수하여 자외선 또는 산성비 등에 노출되어도 색상 변화와 물성 변화가 거의 없는 이점이 있다.
또한, 상기 재생 탄성칩의 경우 폐타이어 등에서 회수되는 폐자원을 활용하여 생산되며 기본적으로 검은색을 띄게 되므로 고무분말 제조 후 표면에 폴리우레탄 수지 및 코팅제로서 다양한 표면을 구현할 수 있으므로, 놀이터나 산책로와 같은 다양한 시설에 활용될 수도 있다.

또한, 본 발명에서는 상기 냉각 단계(S600)를 통하여 제조된 소성볼을 이용하여 인조잔디에 사용되는 충진재를 제조할 수 있는데, 제조되는 충진재의 표면 미세 기공을 증가시키기 위하여 상기 제조된 소성볼 표면에 코팅층을 더 형성할 수도 있다.
예를 들어, 상기 코팅층은 먼저, 폴리불화비닐리덴계 수지 35 내지 55 중량부, 양용매(good-solvent) 40 내지 60 중량부, 빈용매(poor-solvent) 5 내지 10 중량부 및 기공형성 촉진제 3 내지 7 중량부의 중량비율로 혼합하여 고분자 용액을 제조할 수 있다.
이때, 상기 폴리불화비닐리덴계(Polyvinylidene Fluoride) 수지는 분자량 500,000 내지 550,000g/mol의 공지의 폴리불화비닐리덴계 수지가 사용될 수 있다.
상기 양용매(good solvent)는 폴리불화비닐리덴계 수지를 용해하기 위하여 사용되며, 본 발명에서 상기 양용매로는 디메틸아세트아마이드(dimethyl acetamide)가 사용될 수 있다.
상기 빈용매는 상기 미생물 담체의 표면에 형성되는 코팅층 표면의 공극 크기와 공극률을 조절하기 위해 사용되며, 상기 빈용매로는 프탈산디메틸(dimethyl phthalate) 및 프탈산디에틸(diethyl phthalate)을 1:1 내지 1:1.3의 중량 비율로 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 기공형성 촉진제는 상기 인조잔디 충진재의 표면에 형성되는 코팅층 표면의 기공 형성을 촉진하기 위해 사용되고, 상기 기공형성 촉진제로는 폴리비닐피로리돈(polyvinylpyrrolidone) 및 벤조산(benzoic acid)을 1:1 내지 1:1.3의 중량 비율로 혼합하여 사용할 수 있다.
다음으로, 상기 고분자 용액을 160 내지 170℃로 30 내지 100분 동안 가열한 후 상기 가열된 고분자 용액을 냉각할 수 있다.
그 다음으로, 상기 냉각된 고분자 용액과 상기 소성볼을 혼합한 후, 상전이 공정을 수행함으로써 다공성막의 형태로 제조되는 코팅층을 제조할 수 있는데, 상기 상전이 공정은 고분자의 용융점 이상의 온도에서 고분자를 미세하게 분산시킬 수 있는 희석제(diluent)에 용융 블랜딩(melt-blending)시켜 균일한 단일상의 용융액을 제조하고, 이를 평판 또는 중공사막의 형태로 성형한 후 냉각시켜 상분리를 유도한 다음 희석제로 추출해내면 공극이 형성되어 다공성막이 제조될 수 있다.
이때, 상기 희석제로는 빈용매인 γ-부티로락톤(γ-butyrolactone)이 사용되고, 다공성막의 제조시 중공 형성을 위한 내부 응고액(bore fluid)으로는 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)이 사용되며, 응고조(coagulation bath)에서 상전이를 위한 비용매로는 증류수가 사용되고, 상기 내부 응고액은 30 내지 60℃ 온도 범위를 유지하고, 상전이조는 50 내지 70℃ 온도 범위를 유지할 수 있다.

본 발명은 상기와 같이 제조된 충진재를 이용하여 인조잔디용 충진재로 사용할 수 있는데, 도 2에 도시된 바와 같이 인조잔디(110)는 지반(120)에 적층되며, 규사(130)가 상기 인조잔디(110) 사이에 뿌려져서 상기 인조잔디(110)를 상기 지반(120)에 안정적으로 고정하고, 상기 인조잔디의 잔디 털을 세워주는 기능을 한다. 상기 충진재(100)는 상기 규사(130) 상에 뿌려져서, 상기 인조잔디(110)의 사이 사이에 뿌려진 상태가 된다. 이렇게, 일부분을 제외하고는 상기 인조잔디(110)는 상기 충진재(100)에 의하여 덮여진다.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

삭제

100 : 인조잔디 충진재 110 : 인조잔디
120 : 지반 130 : 규사

Claims

식물성 소재 및 무기물을 준비하는 재료 준비 단계(S100);
상기 준비된 식물성 소재를 분쇄하는 식물성 소재 분쇄 단계(S200);
상기 분쇄된 식물성 소재를 건조하여 수분을 제거하는 식물성 소재 건조 단계(S300);
상기 건조된 식물성 소재 및 무기물을 혼합하고 건조한 후 성형하여 잔디의 냄새를 탈취할 수 있고 동물의 배설물에 대한 항균과 충진재의 보습성이 향상되어 대기중 미세먼지를 공기정화가 가능하고 쾌적한 환경으로 유지할 수 있는 성형체를 제조하는 혼합 및 압착 단계(S400);
상기 압착된 성형체를 가열하여 소성하는 소성 단계(S500); 및
상기 소성된 성형체를 냉각하여 소성볼을 형성하는 냉각 단계(S600)를 포함하되,
상기 재료 준비 단계(S100)에서 상기 식물성 소재로는 왕겨, 칡, 마, 코르크, 톱밥, 볏짚, 사탕수수대, 솔잎 및 폐목분으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용되고, 상기 무기물로는 벤토나이트, 황토, 활석, 규조토, 질석, 펄라이트, 버미큘라이트, 몬모릴로나이트, 견운모, 돌로마이트 및 제올라이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용되며,
상기 식물성 소재 분쇄 단계(S200)에서 상기 식물성 소재는 10 내지 2000㎛의 입경이 되도록 분쇄되고,
상기 식물성 소재 건조 단계(S300)에서는 상기 분쇄된 식물성 소재를 70 내지 150℃의 온도에서 1 내지 5시간 동안 건조함으로써 상기 분쇄된 식물성 소재의 함수율이 5 내지 10 중량%가 되도록 건조하는 것을 특징으로 하는 인조잔디 충진재의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 혼합 및 성형 단계(S400)에서 상기 건조된 식물성 소재 및 무기물은 각각 건조된 식물성 소재 0.1 내지 30 중량부 및 무기물 70 내지 99.9 중량부의 중량 비율로 혼합하고, 50 내지 70℃의 온도에서 1 내지 10시간 동안 건조한 후, 제환성형을 하거나 압축 성형기를 이용하여 50 내지 250kgf/cm²의 압력으로 가압함으로써 성형체의 입경이 1 내지 5mm가 되도록 성형하는 것을 특징으로 하는 인조잔디 충진재의 제조방법.
제 2 항에 있어서,
상기 소성 단계(S500)에서는 가마의 내부 온도가 300 내지 550℃로 유지되고, 상기 가마의 내부에 상기 성형체를 투입한 후 700 내지 1300℃의 온도까지 높이면서 1 내지 10 시간 동안 소성하고,
상기 냉각 단계(S600)에서는 상기 성형체를 가마로부터 꺼낸 후 250 내지 300℃의 온도에서 1 내지 3시간 동안 방치하여 냉각한 후, 55 내지 65℃의 온도에서 5 내지 15시간 동안 방치하여 냉각하는 것을 특징으로 하는 인조잔디 충진재의 제조방법.
제 3 항에 있어서,
상기 냉각 단계(S600)를 통하여 제조된 소성볼 100 중량부에 대해 탄성칩 1 내지 60 중량부의 중량비율로 더 혼합하여 사용하되,
상기 탄성칩은 외력을 가하지 않은 상태에서 가로, 세로 및 높이가 각각 1 내지 5mm이며, 비표면적이 0.0008 내지 0.1m²/g의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 인조잔디 충진재의 제조방법.
제 4 항에 있어서,
상기 소성볼 또는 탄성칩과 혼합되어 사용되는 소성볼은 천연잔디 씨를 혼합하여 포설하는 것을 특징으로 하는 인조잔디 충진재의 제조방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나의 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 인조잔디 충진재.