KR102046629B1 - Cnt로 기능성을 보강한 인조잔디 구조체 및 이것을 이용한 인조잔디의 제조방법 - Google Patents
Cnt로 기능성을 보강한 인조잔디 구조체 및 이것을 이용한 인조잔디의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102046629B1 KR102046629B1 KR1020180156141A KR20180156141A KR102046629B1 KR 102046629 B1 KR102046629 B1 KR 102046629B1 KR 1020180156141 A KR1020180156141 A KR 1020180156141A KR 20180156141 A KR20180156141 A KR 20180156141A KR 102046629 B1 KR102046629 B1 KR 102046629B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- artificial turf
- layer
- synthetic resin
- carbon nanotubes
- artificial
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
- E01C13/00—Pavings or foundations specially adapted for playgrounds or sports grounds; Drainage, irrigation or heating of sports grounds
- E01C13/08—Surfaces simulating grass ; Grass-grown sports grounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B7/00—Mixing; Kneading
- B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
- B29B7/34—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices
- B29B7/38—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices with movable mixing or kneading devices rotary
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/022—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the choice of material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
- C08J3/22—Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques
- C08J3/226—Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques using a polymer as a carrier
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
- C08K3/041—Carbon nanotubes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/54—Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids
Abstract
본 발명은 인조잔디 구조체 및 인조잔디의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 일 실시예에 의하면 기포층; 상기 기포층 위에 식모된 인조잔디로 구성된 인조잔디 파일층; 및 상기 기포층 상부 및 상기 인조잔디들 사이의 충진층;을 포함하고, 상기 인조잔디는 플라즈마 처리된 합성수지 및 탄소나노튜브를 포함하는 인조잔디 구조체를 제공한다.
Description
본 발명은 인조잔디 구조체 및 인조잔디의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 인조 잔디는 자연 채광이 폐쇄된 곳, 답압이 집중되는 곳, 기후적으로 천연 잔디의 생육이 곤란한 곳, 잔디의 관리가 어려운 곳에 널리 시공하고 있다.
인조 잔디는 천연 잔디에 비해 초기 시공비가 많이 들지만 반영구적으로 사용이 가능하고 유지관리의 편의성, 운동하기에 적합하도록 표면이 고른 점 때문에 선호도가 높아지고 있고, 근래에는 돔구장, 빌딩, 학교, 놀이터 등에 널리 시공하고 있다.
그러나 인조잔디는 화학물질로 이루어진 것으로서, 인조잔디 위에서 여러가지 활동이 수행되는 경우, 정전기로 인하여 활동자에게 화상을 입히거나, 잔먼지 등이 몸에 달라붙는 등의 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 대전방지제 등을 투입하는 방법도 논의 되었으나, 대전방지 효과는 미미한 반면에, 기능성 첨가제에 의하여 인조잔디의 내구성이 떨어지는 등 문제점이 있었다.
인조 잔디는 천연 잔디에 비해 초기 시공비가 많이 들지만 반영구적으로 사용이 가능하고 유지관리의 편의성, 운동하기에 적합하도록 표면이 고른 점 때문에 선호도가 높아지고 있고, 근래에는 돔구장, 빌딩, 학교, 놀이터 등에 널리 시공하고 있다.
그러나 인조잔디는 화학물질로 이루어진 것으로서, 인조잔디 위에서 여러가지 활동이 수행되는 경우, 정전기로 인하여 활동자에게 화상을 입히거나, 잔먼지 등이 몸에 달라붙는 등의 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 대전방지제 등을 투입하는 방법도 논의 되었으나, 대전방지 효과는 미미한 반면에, 기능성 첨가제에 의하여 인조잔디의 내구성이 떨어지는 등 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 인조잔디의 내구성은 유지하면서도 대전방지 효과가 높은 인조잔디 구조체, 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
일 실시예에 의하면, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 기포층; 상기 기포층 위에 식모된 인조잔디로 구성된 인조잔디 파일층; 상기 기포층 상부 및 상기 인조잔디들 사이의 충진층;을 포함하고, 상기 인조잔디는 플라즈마 처리된 합성수지 및 탄소나노튜브를 포함하는 인조잔디 구조체를 제공한다.
일 실시예에 의하면, 본 발명은 기포층; 상기 기포층 위에 식모된 인조잔디로 구성된 인조잔디 파일층; 상기 기포층 상부에 위치하며, 상기 인조잔디들 사이에 충진층;을 포함하고, 상기 인조잔디는 제1 합성수지를 플라즈마 처리하는 단계; 상기 플라즈마 처리된 제1 합성수지에 탄소나노튜브를 혼합하여 1차 혼합물을 제조하는 단계; 상기 1차 혼합물을 스크류(screw)가 장착된 혼합기에 혼합하여 마스터 배치를 제조하는 단계; 상기 마스터 배치에 제2 합성수지를 더 혼합하여 2차 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 2차 혼합물을 압출하여 원사를 제조하는 단계;를 포함하는 방법으로 제조된 인조잔디 구조체를 제공한다.
일 실시예에 의하면, 본 발명은 제1 합성수지를 플라즈마 처리하는 단계; 상기 플라즈마 처리된 제1 합성수지에 탄소나노튜브를 혼합하여 1차 혼합물을 제조하는 단계; 상기 1차 혼합물을 스크류(screw)가 장착된 혼합기에 혼합하여 마스터 배치를 제조하는 단계; 상기 마스터 배치에 제2 합성수지를 더 혼합하여 2차 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 2차 혼합물을 압출하여 원사를 제조하는 단계;를 포함하는 인조잔디의 제조방법을 제공한다.
일 실시예에 의하면, 본 발명은 기포층; 상기 기포층 위에 식모된 인조잔디로 구성된 인조잔디 파일층; 상기 기포층 상부에 위치하며, 상기 인조잔디들 사이에 충진층;을 포함하고, 상기 인조잔디는 제1 합성수지를 플라즈마 처리하는 단계; 상기 플라즈마 처리된 제1 합성수지에 탄소나노튜브를 혼합하여 1차 혼합물을 제조하는 단계; 상기 1차 혼합물을 스크류(screw)가 장착된 혼합기에 혼합하여 마스터 배치를 제조하는 단계; 상기 마스터 배치에 제2 합성수지를 더 혼합하여 2차 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 2차 혼합물을 압출하여 원사를 제조하는 단계;를 포함하는 방법으로 제조된 인조잔디 구조체를 제공한다.
일 실시예에 의하면, 본 발명은 제1 합성수지를 플라즈마 처리하는 단계; 상기 플라즈마 처리된 제1 합성수지에 탄소나노튜브를 혼합하여 1차 혼합물을 제조하는 단계; 상기 1차 혼합물을 스크류(screw)가 장착된 혼합기에 혼합하여 마스터 배치를 제조하는 단계; 상기 마스터 배치에 제2 합성수지를 더 혼합하여 2차 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 2차 혼합물을 압출하여 원사를 제조하는 단계;를 포함하는 인조잔디의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의한 인조잔디 구조체는 CNT를 통해 구조체 외관의 코팅형식이 아닌 인조잔디 구조체 내에 상기 물질을 함유함에 따라 대전방지 효과가 우수해짐으로써 정전기 방지를 통한 인체 화상 및 미세물질의 인체유입 억제효과와 더불어 인조잔디 구장 설치 후 포설된 인조잔디용 충진재, 예컨대 규사 및 충격흡수용 EPDM 합성고무, SEBS 등의 유실을 방지함으로써 사후관리가 용이하고, 경제성이 우수해질 수 있다. 또한 열전도성이 우수해짐에 따라 인조잔디 구조체의 내한성, 내열성을 보유함에 따라 우리나라와 같이 사계절 기층온도 변화에 따른 물성변화 및 변질을 억제할 수 있고, 이로 인해 구조체의 기대수명을 증대시킬 수 있으며 인장강도, 신장률 등 인조잔디 구조체가 갖춰야 할 본연의 물성 및 기능이 향상, 유지되므로 향후 유지보수 비용까지 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 인조잔디 구조체의 단면도를 개략적으로 나타낸 것이다.
이하 본 발명을 보다 구체적으로 설명하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 기포층; 상기 기포층 위에 식모된 인조잔디로 구성된 인조잔디 파일층; 상기 기포층 상부 및 상기 인조잔디들 사이의 충진층;을 포함하고, 상기 인조잔디는 플라즈마 처리된 합성수지 및 탄소나노튜브를 포함하는 인조잔디 구조체를 제공한다.
상기 기포층은 기층 상부에 인조잔디의 형태를 갖추기 위하여 인조잔디 원사가 이식되는 기포지를 포함하는 층을 의미한다.
도 1을 참고로 하면 본 발명의 일 실시예에 의하면, 배수층(1); 상기 배수층(1) 위에 형성된 골재층(2); 상기 골재층(2) 위에 형성된 기포층(3); 상기 기포층(3) 위에 인조잔디가 식모되어 구성된 인조잔디 파일층, 상기 인조잔디들 사이에 충진된 모래층(4); 상기 인조잔디들 사이에 충진되고 상기 모래층(4) 위에 적층된 탄성층(6);을 포함하는 인조잔디 구조체로 구성된다.
상기 배수층 또는 골재층은 모두 구비될 수도 있고, 어느 한 층이 생략될 수도 있다.
상기 배수층은 배수와 동파방지를 위한 것으로서 그물망 형상의 망 구조체 안에 모래 또는 자갈들을 혼합하여 구성되거나, 배수 블록등을 조립하여 구성될 수도 있다. 상기 배수층의 재료는 쇄석, 하상골재, 슬래그 또는 이들의 혼합물로서 점토질, 실트, 유기불순물 등을 포함하지 않은 비동결 재료이어야 한다. 상기 배수층은 시공 이전에 노상표면의 먼지, 점토, 유기물, 기타 불순물 제거하고 정리하여야 한다. 상기 배수층의 시공은 다짐후 1층의 두께가 20cm를 넘지 않도록 균일하게 깔아야 한다.
상기 충진층은 인조잔디들 사이에 충진되는 것으로서, 일 실시예에 의하면 상기 모래층 및 탄성층으로 구성된다. 상기 모래층 및 탄성층은 혼합되어 하나의 층으로 구성될 수도 있다.
상기 모래층은 규사를 포함할 수 있으며, 상기 규사는 이산화규소(SiO2)의 함량이 90% 이상일 수 있으며, 입경은 대략 0.3~1.0mm일 수 있다. 다만, 여기서 상기 모래층의 성분과 입경을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 모래층의 두께는 대략 15 내지 30 mm 로 형성될 수 있다.
상기 탄성층은 사용자가 넘어졌을 때 다치지 않도록 완충 역할을 부여하는 층으로서, 탄성을 갖는 합성 고무 칩들이 충진된다. 상기 고무칩들은 배수성을 향상시키고 완충력을 강화하기 위해 직경의 1~5 mm의 입자 형상으로 형성될 수 있다. 상기 고무칩은 고무, SEBS, EPDM, 차열안료 및 기타 첨가제를 포함한다
여기서, 차열 안료는 백색 차열 안료, 유색 차열 안료, 중공 안료, 및 PCM을 포함한다. 백색 차열 안료는 이산화지당을 성분을 가진다. 또한, 유색 차열 안료는 철 크롬 복합 산화물이며, 화학식 Fe(Fe.Cr)2O4로 표현할 수 있다. 게다가, 중공안료는 경량 필러로 글래스 버블 성분을 가지며, 진비중이 0.1 ~ 0.7이고, 겉비중이 0.05 ~ 0.5인 것을 사용한다. 그리고 PCM은 파라핀 왁스류 성분을 가지며, 기타 첨가제는 UV 안전제, 활제 등이 될 수 있다.
상기 고무칩은 동일한 크기의 고무칩들이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 큰 고무칩 1종과 작은 고무칩 1종이 혼합된 것이 바람직하며, 상대적으로 작은 고무칩의 직경이 상대적으로 큰 고무칩의 반경보다 큰 것이 바람직하다. 이는 큰 고무칩들이 형성하는 공극에 작은 고무칩들이 끼어서 완충력 및 배수력을 줄이는 것을 방지하기 위해서이다. 어느 하나의 크기로만 구성되는 경우, 반경이 큰 고무칩으로만 구성되는 경우에는 지나친 탄성으로 바닥이 흔들리는 느낌을 부여할 수 있고, 작은 고무칩으로만 구성되는 경우 완충력이 줄어들고 배수가 좋지 못할 수 있다.
상기 기포층은 인조잔디 파일을 고정시키는 부분이다. 상기 기포층은 넓은 평판 형상으로 형성되며, 폴리올레핀계 수지, 예를 들어 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등의 재질로 형성될 수 있고, 용도에 따라 이중 또는 삼중으로 강화된 것을 사용할 수도 있다.
상기 인조잔디 파일은 인조잔디 구조체에 천연잔디와 흡사한 특성을 부여하는 역할을 하는 것으로서, 기포층 상부에 인조잔디 원사를 입모하여 형성된다. 구체적으로, 원사를 입모하는 방식에는 기포층 상부에 인조잔디 원사를 터프팅하여 일정 형상의 루프 파일을 형성하는 터프팅 방식, 기포층과 파일을 동시에 형성하는 모켓 방식 또는 라셀 방식 등이 있다. 파일은 높이가 5 ~75㎜, 바람직하게는 10~65mm이고, 기포층 면적당 파일수가 1000~30000개/㎡일 수 있다.
상기 기포층의 배면에는 코팅층을 더 포함할 수 있으며, 상기 코팅층은 폴리올레핀 수지, 폴리우레탄 수지 또는 라텍스 수지를 포함하는 코팅 조성물로 코팅 및 경화시켜 제조될 수 있다. 바람직하게는 상기 코팅층은 대전방지제, 바람직하게는 도전성 카본 블랙, 보다 더 바람직하게는 탄소나노튜브를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 코팅 조성물은 상기 폴리올레핀계 수지를 플라즈마 처리한 후 대전방지제를 혼합하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기 코팅 조성물은 폴리올레핀계 수지 100 중량부에 물 100~140 중량부, 점도제 1~2 중량부, 및 산화방지제 0.5~2 중량부에 탄소나노튜브를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 코팅층에 의하면, 인조잔디가 빠지는 것을 방지하면서 동시에, 대전방지 효과를 부여하여 기포층과, 기포층에 식모된 인조잔디, 기포층의 하면에 위치한 배수층들 사이에서 정전기 발생으로 인한 접착력 약화를 방지하여, 내구성을 높일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 본 발명의 인조잔디 구조체를 구성하는 인조잔디는 플라즈마 처리된 합성수지를 포함한다.
본 발명에서 사용하는 플라즈마는 이온이나 전자가 미약하게 존재하는 거의 중성에 가까운 기체 상태로 그 온도에 따라 고온 및 저온 플라즈마로 분류할 수 있다. 저온 플라즈마는 대기압에서 생성하므로 종래의 진공 플라즈마에 비하여 진공유지와 관련된 제반비용을 절감할 수 있어 경제적이다. 저온플라즈마는 예를 들어서 넓게 분류하여 코로나방전(corona discharge), 유전체장벽방전(dielectric barrier discharge) 마이크로웨이브방전(microwave discharge) 대기압 글로우방전(atmo spheric glow discharge) 방식으로 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 저온 플라즈마 조사 방식을 사용하며, 플라즈마생성 방식의 제한을 받지 않고 결과가 같으면 선택하여 사용할 수 있으나 본 발명에서는 코로나 면 방전 방식의 플라즈마를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서와 같이 플라즈마 처리된 합성 수지에 탄소나노튜브를 혼합하여 분산성을 높이고, 동시에 결합력을 높일 수 있어 대전방지 효과의 지속성을 높일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 합성수지 100 중량부에 대하여 탄소나노튜브 0.5~3 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 탄소나노튜브(Carbon nanotube; 이하 CNT)는 그래파이트(Graphite)면이 나노크기의 직경으로 둥글게 말린 속이 빈 튜브형태이며, 이때 그래파이트 면이 말리는 각도 및 구조에 따라서 전기적 특성이 도체 또는 반도체 등이 된다. 또한, CNT는 그래파이트 벽의 수에 따라서 단일벽 탄소 나노튜브(Single-walled carbon nanotube; SWCNT), 이중벽 탄소 나노튜브(Double-walled carbon nanotube; DWCNT), 얇은벽 탄소 나노튜브(Thin multi-walled carbonnanotube), 다중벽 탄소 나노튜브(Multi-walled carbon nanotube;MWCNT), 다발형 탄소 나노튜브(Roped carbonnanotube)로 구분한다.
일 실시예에 의하면, 상기 탄소나노튜브는 직경이 2 내지 20nm인 것이 바람직하다.
일 실시예에 의하면 상기 탄소나노튜브는 표면처리 된 것이 바람직하다.
일 실시예에 의하면, 상기 표면 처리된 탄소나노튜브는 산소, 공기, 오존, 과산화수소수, 니트로화합물 및 이들의 혼합물에서 선택되는 산화제를 사용하여 50 내지 400atm의 아임계 또는 초임계 조건에서 탄소나노튜브를 표면 처리하여 얻어질 수 있다. 상기 탄소나노튜브는 표면처리에 의해 형성된 산소를 0.1~10중량% 포함할 수 있다.
탄소나노튜브의 표면처리에 의하여, 합성수지와 결합성을 높여서 인조잔디 본연의 탄성과 원사의 직립성, 인장강도, 대전방지 기능을 오래 지속할 수 있다.
또한, 상기와 같이 표면 처리된 합성수지와 탄소나노튜브를 사용함으로서, 결합성을 높여, 기능성 첨가제의 첨가로 인하여 인조잔디의 내구성이 약화되는 것을 방지하고, 탄성 및 인조잔디 원사의 직립성, 인장강도 등 기본적 물성의 증대와 더불어 대전방지기능을 높일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 인조잔디는 제1 합성수지를 플라즈마 처리하는 단계; 상기 플라즈마 처리된 제1 합성수지에 카본나노튜브를 혼합하여 1차 혼합물을 제조하는 단계; 상기 1차 혼합물을 스크류(screw)가 장착된 혼합기에 혼합하여 마스터 배치를 제조하는 단계; 상기 마스터 배치에 제2 합성수지를 더 혼합하여 2차 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 2차 혼합물을 압출하여 인조잔디를 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 스크류는, 역전형 스크류 예를 들어 리본형 스크류(Ribbon shape screw)가 바람직하다. 이러한 역전형 스크류에 의해 완전한 혼합을 이룰 수 있다.
바람직하게는 상기 스크류에는 25~100℃, 바람직하게는 65~95℃의 열을 가하여, 합성수지와 탄소나노튜브의 결합력을 높이고 분산성을 보다 높일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 기포층의 배면에 탄성패드를 더 포함할 수 있다. 상기 탄성패드에 의해 인조잔디 원사 사이 충진재의 유실 염려없이 중장기 간 지속적인 탄성의 효과를 기대할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 인조잔디들 사이에 충진재를 더 충진시킬 수 있으며, 상기 충진재는 당해 기술분야에 사용될 수 있는 것이라면 어느 것이나 가능하며, 예를 들어 입경이 1.5mm초과~3.5mm 미만의 EPDM(ethylene and propylene diene terpolymer) 충진재가 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 상기 2차 혼합물에 플라즈마 처리를 하는 단계를 더 포함할 수 있다. 2차 플라즈마 처리에 의하여, 탄소나노튜브와 합성수지의 결합력이 더 높아질 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 마스터 배치는 제1 합성수지 100중량부에 대하여 탄소나노튜브 3 내지 40 중량부를 혼합하여 제조될 수 있다. 탄소나노튜브가 상기 범위보다 적게 포함되면 대전방지 효과가 낮아질 수 있으며, 탄소나노튜브가 상기 범위 보다 많이 포함되면, 제2 합성수지와 혼합할 때, 혼화성이 낮아져서 최종적으로 인조잔디의 내구성이 떨어질 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제2 합성수지 100 중량부에 대하여 상기 마스터 배치를 3 내지 10 중량부로 혼합하여 2차 혼합 조성물을 제조할 수 있다.
상기 제1 합성수지 및 제2 합성수지를 포함하는 합성수지는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 폴리아미드(PA) 중 선택된 1 종 이상의 수지 또는 수지 혼합물이 사용될 수 있다. 바람직하게는 기포층, 인조잔디, 코팅층을 이루는 합성수지가 동종의 것이 사용되어, 결합력을 더 높일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 1차 및 2차 혼합 조성물은 색상안료, UV 차단제, 산화방지제, 난연제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 바람직하게는 상기 첨가제, 바람직하게는 난연제는 2차 혼합물에 포함될 수 있다.
상기 난연제는 제2 합성수지 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부, 바람직하게는 2 내지 3 중량부로 포함될 수 있다.
상기 인조잔디를 제조하는 인조잔디 원사는 두께 70~500㎛, 폭 1~3mm가 바람직하다.
이하 본 명세서에 개시된 기술을 다양한 실시예를 통하여 설명하지만 본 명세서에 개시된 기술의 기술적 사상을 이에 한정하려는 것은 아니다.
<제조예 1>
폴리올레핀 수지로 LLDPE(선형저밀도폴리에틸렌) 67중량부와 LDPE 23 중량부, HDPE 10 중량부로 구성된 PE 100중량부를 주성분으로 하고 표면계질화를 위해 30분 간 에어압력이 0.4 내지 0.6MPa의 대기압 플라즈마 처리된 마스터배치 주원료인 폴리올레핀 계 펠렛 형태의 칩 100 중량부에 대하여, 마스터배치 5 중량부(색상안료 4 중량%, 산화방지제 3 중량%, 카본나노튜브(CNT) 25 중량% 및 PE 75중량%가 포함됨)와 난연제 3 중량부를 내부온도 280~310℃의 압출기를 통해 동시에 용융시킨 뒤 직사각 모양의 노즐을 통해 4 내지 5 개수의 원사(필라개수)를 성형·압출시키고 이후 10~20℃의 냉각수를 이용 급속 냉각시킨 뒤 1차 연신기와 2차 연신기를 이용, 85℃ 온도의 물탱크 속에서 1,300 이상 데니아 두께의 원사 생산을 위해 연신시킨다. 연신 비율은 5:1 내지 7:1로 설정한다. 이후 50~60℃의 3단 고데트 롤러 및 적외선 세팅기를 이용, 연신된 원사를 고착화시키는 작업을 거친 뒤 와인더를 통해 일정량의 원사를 종이 지관에 권취 후 원사 완제품을 얻어낸다.
<제조예 2>
제조예 1에서 탄소나노튜브를 하기와 같이 표면처리한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 마스터배치를 제조하였다.
증류수 100 중량부에 대하여 탄소나노튜브(CNT) 20 중량부를 순환펌프로 혼합하여 전처리조에서 CNT용액을 준비하였다. 상기 CNT 용액을 고압주입펌프를 통해 11g/min유속으로 예열조에 투입되기 전, 이와 함께 245atm 내지 252atm으로 압축된 기상상태의 산소는 열교환기의 전단에서 0.4g/min의 유속으로 CNT용액과 혼합되어 상기 혼합액은 열교환기를 통해 150 내지 200℃로 예열된 예열조에 투입하였다. 상기 예열된 혼합액은 210℃ 및 230atm 내지 250atm의 아임계수 상태의 표면처리반응기에 주입되어 표면 처리되고, 상기 생성물은 다시 열교환기로 이송되어 100℃로 1차 냉각 후, 다시 냉각장치를 통해 약 25℃의 온도로 냉각한 후 연속적으로 14.3g의 탄소나노튜브를 얻었다. 이때 탄소나노튜브 표면에 존재하는 산소 함량은 2.2wt%이다.
<비교제조예 1>
플라즈마 처리 단계를 수행하지 않고 LLDPE를 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 마스터배치를 제조하였다.
<실시예 1 및 2: 인조잔디의 제조>
LLDPE 100 중량부에 대하여 제조예 1 및 2에서 제조한 마스터배치 5 중량부를 혼합하고, 방사온도 210℃ 및 인발비율 5.1, 건조기 온도 95℃로 하여 인조잔디를 제조하였다.
<실시예 3 및 4: 인조잔디의 제조>
LLDPE 100 중량부에 대하여 제조예 1 및 2에서 제조한 마스터배치 5 중량부를 혼합한 후, 제조예 1에 기재된 것과 동일한 조건으로 플라즈마 처리를 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 인조잔디를 제조하였다.
<비교예 1: 인조잔디의 제조>
비교제조예 1의 마스터배치를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여 인조잔디를 제조하였다.
<비교예 2: 인조잔디의 제조>
LLDPE 100 중량부에 대하여 탄소나노튜브 1 중량부를 혼합한 것을 그대로 인발한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 인조잔디를 제조하였다.
<실시예 5 내지 8: 인조잔디 구조체의 제조>
폴리에틸렌 섬유의 기포지에 실시예 1 내지 4에서 제조한 인조잔디 원사를 터프팅하여 높이가 65mm이고, 기포층 면적당 파일 수가 10000~20000개/m2가 되도록 인조잔디 파일을 형성하고, 상기 기포지의 배면을 폴리우레탄 수지를 포함하는 코팅 조성물로 코팅 및 경화하여 코팅층을 형성하였다.
상기 코팅층은 폴리올레핀계 수지 100 중량부에 물 100 중량부, 점도제 1 중량부, 산화방지제 0.5 중량부를 혼합한 코팅 조성물을 도포한 후 경화하여 형성하였다.
<비교예 3 및 4: 인조잔디 구조체의 제조>
비교예 1 및 2에서 제조한 인조잔디를 사용한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 인조잔디 구조체를 제조하였다.
<시험예 1>
실시예 1 내지 4, 비교예 1 및 2에서 제조한 인조잔디 구조체에 대하여, 물성을 하기와 같은 방법으로 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
1. 인장 강도: 실시예 및 비교예에서 제조한 인조 잔디 구조체에서 세로 350 ㎜ 및 가로의 길이가 35 ㎜인 종방향 횡방향 시험편을 취하였다. 시험편을 인장 강도 시험기의 홀더에 부착하고, 인장 척(Chuck)으로 시험편을 잡아당겨 시험편이 찢어질 때의 최대 하중(N)을 측정하고 5개의 시험편에 대한 최대 하중 평균값을 계산하여 이를 인장 강도로 사용하였다. 이때 인장 속도는 100±10 ㎜/분이었다. 인장 강도가 400 N 이상인 경우를 "합격", 인장 강도가 400 N 미만인 경우를 "불합격"으로 판정하여 인장 강도를 평가하였다.
2. 대전방지성: 실시예 및 비교예에서 제조한 인조 잔디 구조체에서 세로 및 가로의 길이가 각각 100 ㎜인 시험편을 취하였다. 시험편을 80 ℃의 온도 및 0 %의 상대습도 조건에서 24 시간 동안 건조 후, 25 ℃의 온도 및 50 %의 상대습도 조건에서 10 시간 동안 방치하였다. 이후 ABS 수지로 이루어진 판을 섬유에 10 회 문지른 후 방치된 시험편과 접촉시켜 시험편에 존재하는 파일 유닛의 움직임을 관찰하였다. 파일 유닛의 움직임이 거의 없는 경우를 "양호", 파일 유닛의 움직임이 크게 나타나는 경우를 "불량", 양호와 불량 사이의 경우를 "감소"로 판정하여 대전방지성을 평가하였다.
3. 내구성(내마모성): 실시예 및 비교예에서 제조한 인조잔디 구조체에 대하여 평가는 KS M 3888-1 중 6.1.10 스터드 마모 항목을 이용하여 평가하였으며, 최초 2,5000사이클을 시행한 후 시험을 중지하고 형태 변형 및 분진 발생을 확인한 후 10,000회 마모 테스트를 진행하였다. 마모테스트 후 가로 및 세로의 길이가 각각 100mm의 시험편을 취한 후 세척 건조한 후 무게를 측정하여 최초 중량과 비교하였다. 중량의 변화가 큰 경우 마모도가 높은 것으로 평가하였다.
상기 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 플라즈마 처리된 합성수지와 탄소나노튜브를 혼합하여 제조된 인조잔디를 포함하는 인조잔디 구조체는 인발강도, 인장강도 및 대전방지성이 모두 우수할뿐만 아니라, 내마모성도 모두 우수하나, 플라즈마 처리가 되지 않거나, 마스터배치로 제조되지 않고 바로 혼합한 경우, 바람직하지 못한 결과를 나타내고 있다.
특히, 플라즈마 처리와 동시에 탄소나노튜브의 표면을 처리한 경우, 내마모성이 특히 우수한 것을 알 수 있다.
<시험예 2: 인조잔디 온도 저감성>
실시예 5 내지 7 및 비교예1~2에 따라 제조된 (500x500)mm 사이즈의 인조잔디 구조체에 충전재로서, 평균입경 0.3mm의 EPPDM를 10kg/m2로 충전하여 인조잔디 시스템을 구축하였다.
인조잔디 시스템을 물에 완전히 잠기도록 30분간 침지하고, 침지된 시료를 꺼내어 15분간 배수한 후 일조량이 많은 12시~16 사이에 자연광 상태에 노출시킨다. 자연광 노출 시작 후 열화상 카메라를 이용하여 인조잔디 시스템의 표면 온도를 5분 간격으로 측정하고, 각 촬영한 이미지에서 열화상 이미지를 분석 툴(tool)을 이용하여 최대 온도와 평균 온도를 기록하였다.
측정 시작 후 25분이 경과한 시점부터 100분이 경과한 시점까지 실시예에 따라 제조된 인조잔디 구조체가 비교예에 따라 제조한 인조잔디 구조체에 비하여 표면 온도 중 최고온도는 약 9.1~15.0℃의 온도차이를 나타내었다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 기포층; 상기 기포층 위에 식모된 인조잔디로 구성된 인조잔디 파일층; 상기 기포층 상부 및 상기 인조잔디들 사이의 충진층;을 포함하고, 상기 인조잔디는 플라즈마 처리된 합성수지 및 탄소나노튜브를 포함하는 인조잔디 구조체를 제공한다.
상기 기포층은 기층 상부에 인조잔디의 형태를 갖추기 위하여 인조잔디 원사가 이식되는 기포지를 포함하는 층을 의미한다.
도 1을 참고로 하면 본 발명의 일 실시예에 의하면, 배수층(1); 상기 배수층(1) 위에 형성된 골재층(2); 상기 골재층(2) 위에 형성된 기포층(3); 상기 기포층(3) 위에 인조잔디가 식모되어 구성된 인조잔디 파일층, 상기 인조잔디들 사이에 충진된 모래층(4); 상기 인조잔디들 사이에 충진되고 상기 모래층(4) 위에 적층된 탄성층(6);을 포함하는 인조잔디 구조체로 구성된다.
상기 배수층 또는 골재층은 모두 구비될 수도 있고, 어느 한 층이 생략될 수도 있다.
상기 배수층은 배수와 동파방지를 위한 것으로서 그물망 형상의 망 구조체 안에 모래 또는 자갈들을 혼합하여 구성되거나, 배수 블록등을 조립하여 구성될 수도 있다. 상기 배수층의 재료는 쇄석, 하상골재, 슬래그 또는 이들의 혼합물로서 점토질, 실트, 유기불순물 등을 포함하지 않은 비동결 재료이어야 한다. 상기 배수층은 시공 이전에 노상표면의 먼지, 점토, 유기물, 기타 불순물 제거하고 정리하여야 한다. 상기 배수층의 시공은 다짐후 1층의 두께가 20cm를 넘지 않도록 균일하게 깔아야 한다.
상기 충진층은 인조잔디들 사이에 충진되는 것으로서, 일 실시예에 의하면 상기 모래층 및 탄성층으로 구성된다. 상기 모래층 및 탄성층은 혼합되어 하나의 층으로 구성될 수도 있다.
상기 모래층은 규사를 포함할 수 있으며, 상기 규사는 이산화규소(SiO2)의 함량이 90% 이상일 수 있으며, 입경은 대략 0.3~1.0mm일 수 있다. 다만, 여기서 상기 모래층의 성분과 입경을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 모래층의 두께는 대략 15 내지 30 mm 로 형성될 수 있다.
상기 탄성층은 사용자가 넘어졌을 때 다치지 않도록 완충 역할을 부여하는 층으로서, 탄성을 갖는 합성 고무 칩들이 충진된다. 상기 고무칩들은 배수성을 향상시키고 완충력을 강화하기 위해 직경의 1~5 mm의 입자 형상으로 형성될 수 있다. 상기 고무칩은 고무, SEBS, EPDM, 차열안료 및 기타 첨가제를 포함한다
여기서, 차열 안료는 백색 차열 안료, 유색 차열 안료, 중공 안료, 및 PCM을 포함한다. 백색 차열 안료는 이산화지당을 성분을 가진다. 또한, 유색 차열 안료는 철 크롬 복합 산화물이며, 화학식 Fe(Fe.Cr)2O4로 표현할 수 있다. 게다가, 중공안료는 경량 필러로 글래스 버블 성분을 가지며, 진비중이 0.1 ~ 0.7이고, 겉비중이 0.05 ~ 0.5인 것을 사용한다. 그리고 PCM은 파라핀 왁스류 성분을 가지며, 기타 첨가제는 UV 안전제, 활제 등이 될 수 있다.
상기 고무칩은 동일한 크기의 고무칩들이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 큰 고무칩 1종과 작은 고무칩 1종이 혼합된 것이 바람직하며, 상대적으로 작은 고무칩의 직경이 상대적으로 큰 고무칩의 반경보다 큰 것이 바람직하다. 이는 큰 고무칩들이 형성하는 공극에 작은 고무칩들이 끼어서 완충력 및 배수력을 줄이는 것을 방지하기 위해서이다. 어느 하나의 크기로만 구성되는 경우, 반경이 큰 고무칩으로만 구성되는 경우에는 지나친 탄성으로 바닥이 흔들리는 느낌을 부여할 수 있고, 작은 고무칩으로만 구성되는 경우 완충력이 줄어들고 배수가 좋지 못할 수 있다.
상기 기포층은 인조잔디 파일을 고정시키는 부분이다. 상기 기포층은 넓은 평판 형상으로 형성되며, 폴리올레핀계 수지, 예를 들어 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등의 재질로 형성될 수 있고, 용도에 따라 이중 또는 삼중으로 강화된 것을 사용할 수도 있다.
상기 인조잔디 파일은 인조잔디 구조체에 천연잔디와 흡사한 특성을 부여하는 역할을 하는 것으로서, 기포층 상부에 인조잔디 원사를 입모하여 형성된다. 구체적으로, 원사를 입모하는 방식에는 기포층 상부에 인조잔디 원사를 터프팅하여 일정 형상의 루프 파일을 형성하는 터프팅 방식, 기포층과 파일을 동시에 형성하는 모켓 방식 또는 라셀 방식 등이 있다. 파일은 높이가 5 ~75㎜, 바람직하게는 10~65mm이고, 기포층 면적당 파일수가 1000~30000개/㎡일 수 있다.
상기 기포층의 배면에는 코팅층을 더 포함할 수 있으며, 상기 코팅층은 폴리올레핀 수지, 폴리우레탄 수지 또는 라텍스 수지를 포함하는 코팅 조성물로 코팅 및 경화시켜 제조될 수 있다. 바람직하게는 상기 코팅층은 대전방지제, 바람직하게는 도전성 카본 블랙, 보다 더 바람직하게는 탄소나노튜브를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 코팅 조성물은 상기 폴리올레핀계 수지를 플라즈마 처리한 후 대전방지제를 혼합하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기 코팅 조성물은 폴리올레핀계 수지 100 중량부에 물 100~140 중량부, 점도제 1~2 중량부, 및 산화방지제 0.5~2 중량부에 탄소나노튜브를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 코팅층에 의하면, 인조잔디가 빠지는 것을 방지하면서 동시에, 대전방지 효과를 부여하여 기포층과, 기포층에 식모된 인조잔디, 기포층의 하면에 위치한 배수층들 사이에서 정전기 발생으로 인한 접착력 약화를 방지하여, 내구성을 높일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 본 발명의 인조잔디 구조체를 구성하는 인조잔디는 플라즈마 처리된 합성수지를 포함한다.
본 발명에서 사용하는 플라즈마는 이온이나 전자가 미약하게 존재하는 거의 중성에 가까운 기체 상태로 그 온도에 따라 고온 및 저온 플라즈마로 분류할 수 있다. 저온 플라즈마는 대기압에서 생성하므로 종래의 진공 플라즈마에 비하여 진공유지와 관련된 제반비용을 절감할 수 있어 경제적이다. 저온플라즈마는 예를 들어서 넓게 분류하여 코로나방전(corona discharge), 유전체장벽방전(dielectric barrier discharge) 마이크로웨이브방전(microwave discharge) 대기압 글로우방전(atmo spheric glow discharge) 방식으로 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 저온 플라즈마 조사 방식을 사용하며, 플라즈마생성 방식의 제한을 받지 않고 결과가 같으면 선택하여 사용할 수 있으나 본 발명에서는 코로나 면 방전 방식의 플라즈마를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서와 같이 플라즈마 처리된 합성 수지에 탄소나노튜브를 혼합하여 분산성을 높이고, 동시에 결합력을 높일 수 있어 대전방지 효과의 지속성을 높일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 합성수지 100 중량부에 대하여 탄소나노튜브 0.5~3 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 탄소나노튜브(Carbon nanotube; 이하 CNT)는 그래파이트(Graphite)면이 나노크기의 직경으로 둥글게 말린 속이 빈 튜브형태이며, 이때 그래파이트 면이 말리는 각도 및 구조에 따라서 전기적 특성이 도체 또는 반도체 등이 된다. 또한, CNT는 그래파이트 벽의 수에 따라서 단일벽 탄소 나노튜브(Single-walled carbon nanotube; SWCNT), 이중벽 탄소 나노튜브(Double-walled carbon nanotube; DWCNT), 얇은벽 탄소 나노튜브(Thin multi-walled carbonnanotube), 다중벽 탄소 나노튜브(Multi-walled carbon nanotube;MWCNT), 다발형 탄소 나노튜브(Roped carbonnanotube)로 구분한다.
일 실시예에 의하면, 상기 탄소나노튜브는 직경이 2 내지 20nm인 것이 바람직하다.
일 실시예에 의하면 상기 탄소나노튜브는 표면처리 된 것이 바람직하다.
일 실시예에 의하면, 상기 표면 처리된 탄소나노튜브는 산소, 공기, 오존, 과산화수소수, 니트로화합물 및 이들의 혼합물에서 선택되는 산화제를 사용하여 50 내지 400atm의 아임계 또는 초임계 조건에서 탄소나노튜브를 표면 처리하여 얻어질 수 있다. 상기 탄소나노튜브는 표면처리에 의해 형성된 산소를 0.1~10중량% 포함할 수 있다.
탄소나노튜브의 표면처리에 의하여, 합성수지와 결합성을 높여서 인조잔디 본연의 탄성과 원사의 직립성, 인장강도, 대전방지 기능을 오래 지속할 수 있다.
또한, 상기와 같이 표면 처리된 합성수지와 탄소나노튜브를 사용함으로서, 결합성을 높여, 기능성 첨가제의 첨가로 인하여 인조잔디의 내구성이 약화되는 것을 방지하고, 탄성 및 인조잔디 원사의 직립성, 인장강도 등 기본적 물성의 증대와 더불어 대전방지기능을 높일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 인조잔디는 제1 합성수지를 플라즈마 처리하는 단계; 상기 플라즈마 처리된 제1 합성수지에 카본나노튜브를 혼합하여 1차 혼합물을 제조하는 단계; 상기 1차 혼합물을 스크류(screw)가 장착된 혼합기에 혼합하여 마스터 배치를 제조하는 단계; 상기 마스터 배치에 제2 합성수지를 더 혼합하여 2차 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 2차 혼합물을 압출하여 인조잔디를 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 스크류는, 역전형 스크류 예를 들어 리본형 스크류(Ribbon shape screw)가 바람직하다. 이러한 역전형 스크류에 의해 완전한 혼합을 이룰 수 있다.
바람직하게는 상기 스크류에는 25~100℃, 바람직하게는 65~95℃의 열을 가하여, 합성수지와 탄소나노튜브의 결합력을 높이고 분산성을 보다 높일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 기포층의 배면에 탄성패드를 더 포함할 수 있다. 상기 탄성패드에 의해 인조잔디 원사 사이 충진재의 유실 염려없이 중장기 간 지속적인 탄성의 효과를 기대할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 인조잔디들 사이에 충진재를 더 충진시킬 수 있으며, 상기 충진재는 당해 기술분야에 사용될 수 있는 것이라면 어느 것이나 가능하며, 예를 들어 입경이 1.5mm초과~3.5mm 미만의 EPDM(ethylene and propylene diene terpolymer) 충진재가 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 상기 2차 혼합물에 플라즈마 처리를 하는 단계를 더 포함할 수 있다. 2차 플라즈마 처리에 의하여, 탄소나노튜브와 합성수지의 결합력이 더 높아질 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 마스터 배치는 제1 합성수지 100중량부에 대하여 탄소나노튜브 3 내지 40 중량부를 혼합하여 제조될 수 있다. 탄소나노튜브가 상기 범위보다 적게 포함되면 대전방지 효과가 낮아질 수 있으며, 탄소나노튜브가 상기 범위 보다 많이 포함되면, 제2 합성수지와 혼합할 때, 혼화성이 낮아져서 최종적으로 인조잔디의 내구성이 떨어질 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제2 합성수지 100 중량부에 대하여 상기 마스터 배치를 3 내지 10 중량부로 혼합하여 2차 혼합 조성물을 제조할 수 있다.
상기 제1 합성수지 및 제2 합성수지를 포함하는 합성수지는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 폴리아미드(PA) 중 선택된 1 종 이상의 수지 또는 수지 혼합물이 사용될 수 있다. 바람직하게는 기포층, 인조잔디, 코팅층을 이루는 합성수지가 동종의 것이 사용되어, 결합력을 더 높일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 1차 및 2차 혼합 조성물은 색상안료, UV 차단제, 산화방지제, 난연제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 바람직하게는 상기 첨가제, 바람직하게는 난연제는 2차 혼합물에 포함될 수 있다.
상기 난연제는 제2 합성수지 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부, 바람직하게는 2 내지 3 중량부로 포함될 수 있다.
상기 인조잔디를 제조하는 인조잔디 원사는 두께 70~500㎛, 폭 1~3mm가 바람직하다.
이하 본 명세서에 개시된 기술을 다양한 실시예를 통하여 설명하지만 본 명세서에 개시된 기술의 기술적 사상을 이에 한정하려는 것은 아니다.
<제조예 1>
폴리올레핀 수지로 LLDPE(선형저밀도폴리에틸렌) 67중량부와 LDPE 23 중량부, HDPE 10 중량부로 구성된 PE 100중량부를 주성분으로 하고 표면계질화를 위해 30분 간 에어압력이 0.4 내지 0.6MPa의 대기압 플라즈마 처리된 마스터배치 주원료인 폴리올레핀 계 펠렛 형태의 칩 100 중량부에 대하여, 마스터배치 5 중량부(색상안료 4 중량%, 산화방지제 3 중량%, 카본나노튜브(CNT) 25 중량% 및 PE 75중량%가 포함됨)와 난연제 3 중량부를 내부온도 280~310℃의 압출기를 통해 동시에 용융시킨 뒤 직사각 모양의 노즐을 통해 4 내지 5 개수의 원사(필라개수)를 성형·압출시키고 이후 10~20℃의 냉각수를 이용 급속 냉각시킨 뒤 1차 연신기와 2차 연신기를 이용, 85℃ 온도의 물탱크 속에서 1,300 이상 데니아 두께의 원사 생산을 위해 연신시킨다. 연신 비율은 5:1 내지 7:1로 설정한다. 이후 50~60℃의 3단 고데트 롤러 및 적외선 세팅기를 이용, 연신된 원사를 고착화시키는 작업을 거친 뒤 와인더를 통해 일정량의 원사를 종이 지관에 권취 후 원사 완제품을 얻어낸다.
<제조예 2>
제조예 1에서 탄소나노튜브를 하기와 같이 표면처리한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 마스터배치를 제조하였다.
증류수 100 중량부에 대하여 탄소나노튜브(CNT) 20 중량부를 순환펌프로 혼합하여 전처리조에서 CNT용액을 준비하였다. 상기 CNT 용액을 고압주입펌프를 통해 11g/min유속으로 예열조에 투입되기 전, 이와 함께 245atm 내지 252atm으로 압축된 기상상태의 산소는 열교환기의 전단에서 0.4g/min의 유속으로 CNT용액과 혼합되어 상기 혼합액은 열교환기를 통해 150 내지 200℃로 예열된 예열조에 투입하였다. 상기 예열된 혼합액은 210℃ 및 230atm 내지 250atm의 아임계수 상태의 표면처리반응기에 주입되어 표면 처리되고, 상기 생성물은 다시 열교환기로 이송되어 100℃로 1차 냉각 후, 다시 냉각장치를 통해 약 25℃의 온도로 냉각한 후 연속적으로 14.3g의 탄소나노튜브를 얻었다. 이때 탄소나노튜브 표면에 존재하는 산소 함량은 2.2wt%이다.
<비교제조예 1>
플라즈마 처리 단계를 수행하지 않고 LLDPE를 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 마스터배치를 제조하였다.
<실시예 1 및 2: 인조잔디의 제조>
LLDPE 100 중량부에 대하여 제조예 1 및 2에서 제조한 마스터배치 5 중량부를 혼합하고, 방사온도 210℃ 및 인발비율 5.1, 건조기 온도 95℃로 하여 인조잔디를 제조하였다.
<실시예 3 및 4: 인조잔디의 제조>
LLDPE 100 중량부에 대하여 제조예 1 및 2에서 제조한 마스터배치 5 중량부를 혼합한 후, 제조예 1에 기재된 것과 동일한 조건으로 플라즈마 처리를 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 인조잔디를 제조하였다.
<비교예 1: 인조잔디의 제조>
비교제조예 1의 마스터배치를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여 인조잔디를 제조하였다.
<비교예 2: 인조잔디의 제조>
LLDPE 100 중량부에 대하여 탄소나노튜브 1 중량부를 혼합한 것을 그대로 인발한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 인조잔디를 제조하였다.
<실시예 5 내지 8: 인조잔디 구조체의 제조>
폴리에틸렌 섬유의 기포지에 실시예 1 내지 4에서 제조한 인조잔디 원사를 터프팅하여 높이가 65mm이고, 기포층 면적당 파일 수가 10000~20000개/m2가 되도록 인조잔디 파일을 형성하고, 상기 기포지의 배면을 폴리우레탄 수지를 포함하는 코팅 조성물로 코팅 및 경화하여 코팅층을 형성하였다.
상기 코팅층은 폴리올레핀계 수지 100 중량부에 물 100 중량부, 점도제 1 중량부, 산화방지제 0.5 중량부를 혼합한 코팅 조성물을 도포한 후 경화하여 형성하였다.
<비교예 3 및 4: 인조잔디 구조체의 제조>
비교예 1 및 2에서 제조한 인조잔디를 사용한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 인조잔디 구조체를 제조하였다.
<시험예 1>
실시예 1 내지 4, 비교예 1 및 2에서 제조한 인조잔디 구조체에 대하여, 물성을 하기와 같은 방법으로 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
1. 인장 강도: 실시예 및 비교예에서 제조한 인조 잔디 구조체에서 세로 350 ㎜ 및 가로의 길이가 35 ㎜인 종방향 횡방향 시험편을 취하였다. 시험편을 인장 강도 시험기의 홀더에 부착하고, 인장 척(Chuck)으로 시험편을 잡아당겨 시험편이 찢어질 때의 최대 하중(N)을 측정하고 5개의 시험편에 대한 최대 하중 평균값을 계산하여 이를 인장 강도로 사용하였다. 이때 인장 속도는 100±10 ㎜/분이었다. 인장 강도가 400 N 이상인 경우를 "합격", 인장 강도가 400 N 미만인 경우를 "불합격"으로 판정하여 인장 강도를 평가하였다.
2. 대전방지성: 실시예 및 비교예에서 제조한 인조 잔디 구조체에서 세로 및 가로의 길이가 각각 100 ㎜인 시험편을 취하였다. 시험편을 80 ℃의 온도 및 0 %의 상대습도 조건에서 24 시간 동안 건조 후, 25 ℃의 온도 및 50 %의 상대습도 조건에서 10 시간 동안 방치하였다. 이후 ABS 수지로 이루어진 판을 섬유에 10 회 문지른 후 방치된 시험편과 접촉시켜 시험편에 존재하는 파일 유닛의 움직임을 관찰하였다. 파일 유닛의 움직임이 거의 없는 경우를 "양호", 파일 유닛의 움직임이 크게 나타나는 경우를 "불량", 양호와 불량 사이의 경우를 "감소"로 판정하여 대전방지성을 평가하였다.
3. 내구성(내마모성): 실시예 및 비교예에서 제조한 인조잔디 구조체에 대하여 평가는 KS M 3888-1 중 6.1.10 스터드 마모 항목을 이용하여 평가하였으며, 최초 2,5000사이클을 시행한 후 시험을 중지하고 형태 변형 및 분진 발생을 확인한 후 10,000회 마모 테스트를 진행하였다. 마모테스트 후 가로 및 세로의 길이가 각각 100mm의 시험편을 취한 후 세척 건조한 후 무게를 측정하여 최초 중량과 비교하였다. 중량의 변화가 큰 경우 마모도가 높은 것으로 평가하였다.
| 물성 | 인장강도 | 대전방지성 | 내마모성 (mg) |
| 실시예 5 | 합격 | 양호 | 0.1 |
| 실시예 6 | 합격 | 양호 | 0.05 |
| 실시예 7 | 합격 | 양호 | 0.1 |
| 실시예 8 | 합격 | 양호 | 0.005 |
| 비교예 1 | 불합격 | 감소 | 1.0 |
| 비교예 2 | 불합격 | 불량 | 2.0 |
상기 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 플라즈마 처리된 합성수지와 탄소나노튜브를 혼합하여 제조된 인조잔디를 포함하는 인조잔디 구조체는 인발강도, 인장강도 및 대전방지성이 모두 우수할뿐만 아니라, 내마모성도 모두 우수하나, 플라즈마 처리가 되지 않거나, 마스터배치로 제조되지 않고 바로 혼합한 경우, 바람직하지 못한 결과를 나타내고 있다.
특히, 플라즈마 처리와 동시에 탄소나노튜브의 표면을 처리한 경우, 내마모성이 특히 우수한 것을 알 수 있다.
<시험예 2: 인조잔디 온도 저감성>
실시예 5 내지 7 및 비교예1~2에 따라 제조된 (500x500)mm 사이즈의 인조잔디 구조체에 충전재로서, 평균입경 0.3mm의 EPPDM를 10kg/m2로 충전하여 인조잔디 시스템을 구축하였다.
인조잔디 시스템을 물에 완전히 잠기도록 30분간 침지하고, 침지된 시료를 꺼내어 15분간 배수한 후 일조량이 많은 12시~16 사이에 자연광 상태에 노출시킨다. 자연광 노출 시작 후 열화상 카메라를 이용하여 인조잔디 시스템의 표면 온도를 5분 간격으로 측정하고, 각 촬영한 이미지에서 열화상 이미지를 분석 툴(tool)을 이용하여 최대 온도와 평균 온도를 기록하였다.
측정 시작 후 25분이 경과한 시점부터 100분이 경과한 시점까지 실시예에 따라 제조된 인조잔디 구조체가 비교예에 따라 제조한 인조잔디 구조체에 비하여 표면 온도 중 최고온도는 약 9.1~15.0℃의 온도차이를 나타내었다.
Claims (14)
- 기포층;
상기 기포층 위에 식모된 인조잔디로 구성된 인조잔디 파일층; 및
상기 기포층 상부 및 상기 인조잔디들 사이의 충진층;을 포함하고,
상기 인조잔디는 합성수지 및 탄소나노튜브를 포함하고,
상기 합성수지는 플라즈마 처리되고,
상기 탄소나노튜브(Carbon NanoTube)는 50 내지 400atm의 아임계 또는 초임계 조건에서 표면처리되고,
상기 합성수지 및 탄소나노튜브는 스크류가 장착된 혼합기 내에서 혼합되어 마스터 배치로 제조되고,
상기 스크류에 25~100℃의 열을 가하여 상기 마스터 배치 내 혼합물의 분산성이 높아진 것을 특징으로 하는 CNT(Carbon NanoTube)로 기능성을 보강한 인조잔디 구조체. - 기포층;
상기 기포층 위에 식모된 인조잔디로 구성된 인조잔디 파일층;
상기 기포층 상부 및 상기 인조잔디들 사이의 충진층;을 포함하고,
상기 인조잔디는
제1 합성수지를 플라즈마 처리하는 단계;
탄소나노튜브를 50 내지 400atm의 아임계 또는 초임계 조건에서 표면처리하는 단계;
상기 플라즈마 처리된 제1 합성수지에 상기 표면처리된 탄소나노튜브를 혼합하여 1차 혼합물을 제조하는 단계;
상기 1차 혼합물을 스크류(screw)가 장착된 혼합기에 혼합하여 마스터 배치를 제조하는 단계;
상기 마스터 배치에 제2 합성수지를 더 혼합하여 2차 혼합물을 제조하는 단계; 및
상기 2차 혼합물을 압출하여 원사를 제조하는 단계;를 포함하고
상기 스크류에 25~100℃의 온도를 가하여 분산성을 높이는 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 CNT로 기능성을 보강한 인조잔디 구조체. - 제2항에 있어서,
상기 스크류가 리본형 스크류(Ribbon shape screw)인 것을 특징으로 하는 CNT로 기능성을 보강한 인조잔디 구조체. - 삭제
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 기포층의 배면에 탄성패드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CNT로 기능성을 보강한 인조잔디 구조체. - 제2항에 있어서,
상기 마스터 배치는 상기 제1 합성수지 100 중량부에 대하여 탄소나노튜브가 3 내지 40 중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 CNT로 기능성을 보강한 인조잔디 구조체. - 제2항에 있어서,
상기 제2 합성수지 100 중량부에 대하여 상기 마스터 배치가 3 내지 10 중량부 혼합되는 것을 특징으로 하는 CNT로 기능성을 보강한 인조잔디 구조체. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 합성수지는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 폴리아미드(PA) 중 선택된 1 종 이상의 수지 또는 수지 혼합물인 것을 특징으로 하는 CNT로 기능성을 보강한 인조잔디 구조체. - 제1항에 있어서,
상기 합성수지 100 중량부에 대하여 탄소나노튜브 0.5~3 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 CNT로 기능성을 보강한 인조잔디 구조체. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 인조잔디는 안료, UV 차단제, 산화방지제 또는 난연제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CNT로 기능성을 보강한 인조잔디 구조체. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 인조잔디 구조체는 기포층 배면에 코팅층을 더 포함하고, 상기 코팅층이 폴리올레핀 수지, 폴리우레탄 수지 또는 라텍스 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 CNT로 기능성을 보강한 인조잔디 구조체. - 제11항에 있어서,
상기 코팅층이 탄소나노튜브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CNT로 기능성을 보강한 인조잔디 구조체. - 제1 합성수지를 플라즈마 처리하는 단계;
탄소나노튜브를 50 내지 400atm의 아임계 또는 초임계 조건에서 표면처리하는 단계;
상기 플라즈마 처리된 제1 합성수지에 상기 표면처리된 탄소나노튜브를 혼합하여 1차 혼합물을 제조하는 단계;
상기 1차 혼합물을 스크류(screw)가 장착된 혼합기에 혼합하여 마스터 배치를 제조하는 단계;
상기 마스터 배치에 제2 합성수지를 더 혼합하여 2차 혼합물을 제조하는 단계; 및
상기 2차 혼합물을 압출하여 인조잔디를 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 스크류의 온도를 25~100℃으로 하여 분산성을 높이는 것을 특징으로 하는 CNT(Carbon NanoTube)로 기능성을 보강한 인조잔디의 제조 방법. - 배수층(1); 상기 배수층(1) 위에 형성된 골재층(2); 상기 골재층(2) 위에 형성된 기포층(3); 상기 기포층(3) 위에 인조잔디가 식모되고, 상기 인조잔디들 사이에 충진된 모래층(4); 상기 인조잔디들 사이에 충진되고 상기 모래층(4) 위에 적층된 탄성층(6);을 포함하는 인조잔디 구조체에 있어서,
상기 기포층(3)의 배면에 코팅층(5)을 포함하며,
상기 인조잔디는 제13항의 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 CNT(Carbon NanoTube)로 기능성을 보강한 인조잔디 구조체.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180156141A KR102046629B1 (ko) | 2018-12-06 | 2018-12-06 | Cnt로 기능성을 보강한 인조잔디 구조체 및 이것을 이용한 인조잔디의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180156141A KR102046629B1 (ko) | 2018-12-06 | 2018-12-06 | Cnt로 기능성을 보강한 인조잔디 구조체 및 이것을 이용한 인조잔디의 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102046629B1 true KR102046629B1 (ko) | 2019-11-20 |
Family
ID=68729093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180156141A KR102046629B1 (ko) | 2018-12-06 | 2018-12-06 | Cnt로 기능성을 보강한 인조잔디 구조체 및 이것을 이용한 인조잔디의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102046629B1 (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102162162B1 (ko) * | 2020-05-07 | 2020-10-06 | 케이앤비준우 주식회사 | 가시광 촉매를 함유한 인조잔디용 마스터 배치 및 이를 이용한 인조잔디 원사 제조방법 |
| KR102283573B1 (ko) * | 2020-07-24 | 2021-07-29 | (주)대건씨앤엘 | Cnt로 기능성을 보강한 탄성칩 제조 방법과 이에 의해 제조된 탄성칩 |
| KR102622278B1 (ko) * | 2023-05-24 | 2024-01-08 | (주)대원그린 | 전면 배수가 가능한 인조잔디용 폴리에틸렌(pe) 발포 폼 충격흡수패드 및 이의 제조방법 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090112021A (ko) * | 2008-04-23 | 2009-10-28 | 한화석유화학 주식회사 | 탄소나노튜브의 연속적인 표면처리 방법 및 장치 |
| KR101282835B1 (ko) * | 2013-03-08 | 2013-07-05 | 주식회사 베노 | 기능성 물질을 이용한 인조잔디 및 인조잔디 구조체 |
| US20150204027A1 (en) * | 2014-01-22 | 2015-07-23 | Dow Global Technologies Llc | Artificial turf filaments, and articles made therefrom |
| KR101841705B1 (ko) * | 2017-12-08 | 2018-03-23 | 주식회사 베노 | 대전 방지용 인조 잔디 |
-
2018
- 2018-12-06 KR KR1020180156141A patent/KR102046629B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090112021A (ko) * | 2008-04-23 | 2009-10-28 | 한화석유화학 주식회사 | 탄소나노튜브의 연속적인 표면처리 방법 및 장치 |
| KR101282835B1 (ko) * | 2013-03-08 | 2013-07-05 | 주식회사 베노 | 기능성 물질을 이용한 인조잔디 및 인조잔디 구조체 |
| US20150204027A1 (en) * | 2014-01-22 | 2015-07-23 | Dow Global Technologies Llc | Artificial turf filaments, and articles made therefrom |
| KR101841705B1 (ko) * | 2017-12-08 | 2018-03-23 | 주식회사 베노 | 대전 방지용 인조 잔디 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102162162B1 (ko) * | 2020-05-07 | 2020-10-06 | 케이앤비준우 주식회사 | 가시광 촉매를 함유한 인조잔디용 마스터 배치 및 이를 이용한 인조잔디 원사 제조방법 |
| KR102283573B1 (ko) * | 2020-07-24 | 2021-07-29 | (주)대건씨앤엘 | Cnt로 기능성을 보강한 탄성칩 제조 방법과 이에 의해 제조된 탄성칩 |
| KR102622278B1 (ko) * | 2023-05-24 | 2024-01-08 | (주)대원그린 | 전면 배수가 가능한 인조잔디용 폴리에틸렌(pe) 발포 폼 충격흡수패드 및 이의 제조방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102046629B1 (ko) | Cnt로 기능성을 보강한 인조잔디 구조체 및 이것을 이용한 인조잔디의 제조방법 | |
| ES2371981T3 (es) | Fibra de polipropileno, método para producir la misma y utilización de la misma. | |
| JP4805462B2 (ja) | 強化された高分子 | |
| US9233492B2 (en) | Composite materials reinforced with carbon nanotube yarns | |
| Datsyuk et al. | Thermal properties enhancement of epoxy resins by incorporating polybenzimidazole nanofibers filled with graphene and carbon nanotubes as reinforcing material | |
| KR101387599B1 (ko) | 대전 방지용 인조잔디 술 및 그 제조방법 | |
| Zha et al. | Constructing a special ‘sosatie’structure to finely dispersing MWCNT for enhanced electrical conductivity, ultra-high dielectric performance and toughness of iPP/OBC/MWCNT nanocomposites | |
| CN101476174B (zh) | 一种增强型人造草坪纤维及其制备方法 | |
| CS638888A3 (en) | Fiber-reinforced composite material | |
| KR101980371B1 (ko) | 플라즈마 처리를 통해 표면을 개질한 친환경 인조잔디 원사 및 이를 활용한 인조잔디 구조체 | |
| Khalid et al. | Effect of radiation dose on the properties of natural rubber nanocomposite | |
| Van Velthem et al. | Phenoxy nanocomposite carriers for delivery of nanofillers in epoxy matrix for resin transfer molding (RTM)-manufactured composites | |
| Zubkiewicz et al. | Ethylene vinyl acetate copolymer/halloysite nanotubes nanocomposites with enhanced mechanical and thermal properties | |
| KR101028575B1 (ko) | 이형단면사용 방사구금 및 이를 이용한 필라멘트의제조방법 | |
| KR101073966B1 (ko) | 요철형 복합소재 인조잔디 원사 제조법 | |
| CN105155023A (zh) | 高强度热塑性聚酯/纳米碳纤维复合材料及其制备方法 | |
| Yang et al. | Effect of carbon nanotube on space charge suppression in PP/EPDM/CNT nanocomposites | |
| Fang et al. | Quasi-static and low-velocity impact responses of polypropylene random copolymer composites with adjustable crystalline structures | |
| Chatterjee et al. | High modulus and high strength PP nanocomposite filament | |
| Fu et al. | A continuous spatial confining process towards high electrical conductivity of elastomer composites with a low percolation threshold | |
| Chandrasekar et al. | Influence of a silica aerogel filler on the mechanical, thermal, and physical properties of flax/epoxy composite | |
| ES2298412T3 (es) | Fibras de poliolefina modificada. | |
| Lin et al. | Innovative manufacturing of carbon nanotube-loaded fibrillar polymer composites | |
| EP4038223A1 (en) | Filament composition | |
| Chen et al. | Effect of barium sulfate nanoparticles on mechanical properties and crystallization behaviour of HDPE |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |