KR100394463B1 - 게임볼의 제조방법 - Google Patents

게임볼의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 안전특성이 우수하면서 컨벤셔널 게임 볼(conventional game ball)과 플레잉 특성이 유사한 어린이용, 연습용 그리고 완구용 베이스볼 또는 소프트볼을 제조하는 방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 EVA 단독 또는 그 블렌드(blend)로 이루어진 재료를 사출 프레스 발포시켜 한번에 게임볼을 성형하는 게임볼을 제조하되, 게임볼 사출 프레스 발포시의 몰드의 금형 축소률은 약 0.85~0.75 times이며, 상기 EVA 단독 또는 그 블렌드된 재료에는 아조디카보나마이드(azodicarbonamide)계, 설포닐 하이드라지드 (sulfonyl hydrazide)계 및 우레아(urea)계 발포제와, 페록시드 타입(peroxide type)의 가교제와, 스테아릭 엑시드(stearic acid)와 왁스류의 분산제와, CaCO3, MgCO3, Mica 등의 무기필러를 첨가하여 균일하게 분산시킨 후, 발포 배율로 제조된 몰드를 인젝션 프레스에 장착시키고 콤파운드 재료를 인젝터 실린더에 이송하여 사출하는 공정과,사출시 인젝터 온도는 약 80~100℃, 프레스 플레이트 온도는 약 150~190℃, 큐링 타임은 약 400~2000 seconds, 발포 성형 후 제품의 냉각은 약 40℃X10~30 minutes로 하여 게임볼을 제조토록 한 것으로서, 본 발명의 게임볼 제조방법에 의하면 현재 어린이 정규 베이스볼 리그에서 사용중인 볼의 위험성을 현저히 줄이면서 균일한 원형, 플레잉 특성, 그리고 높은 생산성을 가진 어린이용, 연습용, 완구용 게임볼의 제조방법을 제공할 수 있는 것이다.

Description

게임볼의 제조방법{The Manufacturing method of game ball}
본 발명은 게임볼의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 안전특성이 우수하면서 컨벤셔널 게임 볼(conventional game ball)과 플레잉 특성이 유사한 어린이용, 연습용 그리고 완구용 베이스볼 또는 소프트볼 등으로 사용될 수 있는 게임볼의 제조방법을 제시코자 하는 것이다.
베이스볼이나 소프트볼과 같은 게임볼은 일반적으로 이너코어(inner core), 인터미디어트 레이어(intermediate layer) 그리고 아우트 스킨(outer skin)으로 구성되어 있다.
상기 이너코어는 케이폭(kapok) 또는 코크(cork)로 만들어지고, 아우트 스킨은 레더(leather), 러버(rubber) 혹은 비닐과 같은 투피스 커버(two piece cover)를 씌워서 꿰맨 형태를 띠고 있다.
인터미디어트 레이어는 배트(bat)로 쳤을 때의 소리와 탄성 그리고 강도를유지하기 위하여 얀(yarn) 또는 트레드(thread)를 코어 위에 휘감은 형태이다.
이러한 기존의 게임볼은 사용횟수가 많아지면 커버가 찢어지거나 휘감은 실이 끊어지고 코어가 충분한 원형을 유지하지 못하는 경향이 발생하고 있다.
그리고 실이나 코크 혹은 케이폭은 습기를 흡수하는 경향이 있어서 이물에 젖으면 강도가 약해지거나 변형이 일어나기 쉬웠던 것이다.
또한 컨벤셔널 베이스볼은 정규리그에서 규정한 무게로 게임할 경우 선수들, 특히 어린이들에게 치명상을 안겨줄 수 있을 만큼 많은 위험성을 내포하고 있어서 안전성이 우수한 베이스볼에 대한 요구는 계속되어 오고 있다.
일부 업체들은 폴리우레탄(polyurethane)이나 서모플라스틱 코폴리머 블렌드(thermoplastic copolymer blend) 재질을 사용하여 싱글볼(single ball) 혹은 2~3층 구조를 가진 볼 제조방법을 시도하였다.
폴리우레탄폼(Polyurethane foam)으로 제조된 볼은 탄성이 너무 커서 히팅시 볼이 너무 멀리 날아가기 때문에 선수들에게 위험을 안겨줄 수 있고 볼 제조시 몰드내에서 폴리우레탄 포밍의 콘트롤이 어려워 균일한 구형의 볼을 얻기가 어려운 단점이 있었다.
게임볼의 균일한 원형을 유지시키기 위한 방법으로 일부에서는 얀(yarn) 또는 실로 와인딩하는 대신에 이오노머(ionomer)나 서모플라스틱 레진 블렌드 재질을 반구 형태로 사출하여 코어 위에 두개의 반구를 융착시키는 방법을 시도하였다.
그러나 이러한 볼 제조방법들은 공정이 복잡하고 비용이 많이 들기 때문에 제품의 균일성을 유지하면서 제조비용은 줄일 수 있는 새로운 볼 제조방법이 요구되어 왔던 것이다.
이에 본 발명에서는 상기한 기존의 게임볼 및 제조방법상에 안고 있던 제반 문제점을 일소할 수 있는 게임볼의 제조방법에 대하여 연구해 온 결과 현재 어린이 정규 베이스볼 리그에서 사용중인 볼의 위험성을 현저히 줄이면서 균일한 원형, 플레잉 특성, 그리고 높은 생산성을 가진 어린이용, 연습용, 완구용 게임볼의 제조방법을 완성하게 되었다.
즉, 본 발명의 게임볼 제조방법은 EVA 단독 또는 그 블렌드(blend)로 이루어진 재료를 사출 프레스 발포시켜 한번에 기존 베이스볼과 외관이 동일한 형태의 제품을 얻을 수 있는 게임볼의 제조방법을 제공함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.
이하 본 발명에서 제공하는 게임볼의 제조방법에 대하여 실시예와 함께 상세히 설명하면 다음과 같다.
즉, 본 발명에서 제시하는 게임볼 제조방법은 인젝션 프레스(Injection press) 발포에 의한 것으로서, EVA 단독 혹은 그 블렌드로 이루어진 재료를 몰드내에 사출하여 해당 재료가 크로스링킹(crosslinking) 및 발포가 될 수 있는 온도에서 일정시간을 가압한 후에 몰드를 개폐할 때 포집된 발포 가스가 확산되면서 한번만에 볼이 제조되는 방법이다.
인젝션 프레스 발포는 균일하게 온도 및 압력을 콘트롤할 수 있으므로 몰드 개폐시 발포가스가 균일하게 확산되며 완전한 구형의 볼이 한번에 얻어질 수 있는 것이다.
인젝션 프레스 발포에 의해 볼을 제조하는 방법은 아래와 같이 크게 3가지 과정, 즉 몰드 디자인(mold design), 재료 콤파운딩(material compounding), 그리고 인젝션 워킹(injection working)으로 나눌 수 있다. 이를 이하에 보다 상세히 설명한다.
(1) 몰드 디자인(mold design)
재료가 발포되었을 때, 실제 볼과 동일한 모양 및 사이즈를 가질 수 있도록 먼저 일정한 크기로 축소시킨 몰드를 디자인한다.
즉, 게임볼이 요구하는 특성인 무게, 강도, 소리, 그리고 안전성 등을 고려하여 제품의 발포 배율이 결정되어야 한다.
발포 배율이 너무 클 경우 강도가 약해지고 발포배율이 너무 작으면 발포에 시간이 많이 걸려 생산성이 낮아지므로 이러한 점을 고려하여 발포배율이 결정되어야 한다.
실제 볼 사이즈에 대한 인젝션 발포 몰드의 금형 축소율은 일반적으로 0.9~0.6 times 범위에서 제조될 수 있으며 보다 바람직하게는 0.85~0.75 times가 좋다.
(2) 재료 콤파운딩(material compounding)
본 발명에서 사용되는 재료의 베이스 폴리머(base polymer)는 EVA 및 그 유도체를 기본으로 하고, 여기에 폴리오레피닉 레진(polyolefinic resin) 또는 일라스토머(elastomer), 폴리스티레닉 일라스토머(polystyrenic elastomer), 네츄럴 러버(natural rubber), 그리고 SBR, BR, NBR, IR과 같은 신테틱 러버(synthetic rubber) 등을 블렌드(blend)하여 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 조성물은 베이스 폴리머 외에 발포제, 가교제, 분산제가 첨가되며 무기 필러(filler)도 첨가하여 사용할 수 있다.
발포제로는 아조디카보나마이드(azodicarbonamide)계가 일반적으로 사용되며, 이외에 설포닐 하이드라지드(sulfonyl hydrazide)계 및 우레아(urea)계 발포제도 사용될 수 있다.
가교제로는 페록시드 타입(peroxide type)이 일반적이며 분산제로는 스테아릭 엑시드(stearic acid)와 왁스류가 사용된다.
무기 필러로는 CaCO3, MgCO3, Mica 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 조성물은 니더(kneader), 밴버리 믹서(banbury mixer) 또는 싱글 또는 트윈 스크류 익스트루더(twin screw extruder)를 사용하여 균일하게 분산되며 인젝션 머신에서 사용될 수 있도록 패릿타이즈드 칩(palletized chip) 형태로 만들어진다.
(3) 인젝션 워킹(injection working)
적절한 배율로 제조된 몰드를 인젝션 프레스에 장착시키고 콤파운드 재료를 인젝터 실린더에 이송하여 사출작업을 실시한다.
사출작업은 적절한 프레스 온도와 큐어 타임(cure time)을 설정하여 기기를 작동시키며 수동 혹은 자동으로 작업이 가능하다.
설정된 프레스 조건에서 일정시간 큐링(curing)된 후에 몰드가 열려지면서 원형의 게임볼이 얻어진다. 이 때 제조된 볼은 발포 가스의 확장만큼이나 커지지만 볼이 식으면서 수축되고 완전히 식으면서 제품의 사이즈가 정해진다.
발포된 볼의 균일한 냉각이 균일한 사이즈의 볼을 얻을 수 있으므로 쿨링챔버(cooling chamber)를 설치하여 작업하는 것이 바람직하다.
사출 작업조건은 재료의 성질에 따라서 달라질 수 있지만 일반적인 조건은 다음과 같다.
-인젝터 온도(injector temperature): 80~100℃
-프레스 플레이트 온도(press plate temperature): 150~190℃
-큐링 타임(curing time): 400~2000 seconds
-냉각(cooling): 40℃ X 10~30 minutes
이상에서 인젝션 프레스 발포에 의한 게임볼의 제조방법을 서술하였지만, 본 발명에 의한 게임볼의 제조방법은 인젝션 머시인을 이용한 발포에만 국한되는 것은 아니며, 본 발명에서 주장하는 재료를 사용하여 일반 스팀 프레스 머신으로도 제조가 가능하다.
스팀 프레스기에 의한 게임볼 제조는 인젝션 머신에 의한 볼 제조법보다는 정밀성이나 균일성이 떨어지지만 기기 설치비가 적은 이점이 있다.
본 발명에 의한 게임볼 제조법은 재료의 선정에 의해서 소프트 볼에서 하드 볼(hard ball)까지 다양한 경도의 볼을 만들 수가 있으므로 선수들의 연령층에 따라서 적절히 볼을 선택하여 사용할 수 있다.
이하에 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다.
(실시예 1)
EVA를 베이스 레진으로 하는 표 1의 조성물을 니더(kneader) 에서 혼련한 다음 익스트루더(extruder)를 사용하여 압출 펠릭스드 콤파운드(pelletixed compound)를 제조하였다.
몰드는 실제공을 0.85배로 축소시켜 만들었으며 하기의 조건으로 사출 발포시켜 일체형의 볼을 한번에 얻을 수 있었다.
-프레스 온도(Press temperature): 180℃
-큐어 타임(Cure time): 100 sec
-쿨링(Cooling): 40℃ X 20 minutes
-몰드 직경: 62 m/m
제조된 볼은 지름 74cm, 경도 쇼어(shore) A 60, 무게 147g, 레실리언스(resilience) 40%이고, 외관이 컨벤셔널 베이스볼과 동일한 형태를 나타내었/다. 또한 컨벤셔널 베이스볼에 비하여 신체에 타격시 안전성이 우수하였다.
(실시예 2)
EVA수지에 폴리에틸렌 레진(Polyethylene resin)을 표 1의 조성물을 실시예1과 동일한 방법으로 볼을 제조하였다.
제조된 볼은 사이즈가 지름 74cm, 경도 쇼어(shore) A 80, 무게 147g, 레실리언스(resilience) 38%로써 실시예 1에서 제조된 볼에 의하여 경도가 하드하였다.
게임볼의 조성
chemicals 실시예 1 실시예2
EVA(VA 21%) 100 70
Polyethylene - 30
Steraic acid 1.0 -
Polyethylene wax - 1.0
DCP 1.4 1.5
Azodicarbonamide 3.8 4.5
MgCO3 - 20
이상에서 상세히 살펴 본 바와 같이 본 발명에서 제시한 게임볼 제조방법은 EVA 단독 또는 그 블렌드(blend)로 이루어진 재료를 사출 프레스 발포시켜 한번에 기존 베이스볼과 외관이 동일한 형태의 제품을 얻을 수 있는 게임볼의 제조방법을 제공함으로서 현재 어린이 정규 베이스볼 리그에서 사용중인 볼의 위험성을 현저히 줄이면서 균일한 원형, 플레잉 특성, 그리고 높은 생산성을 가진 어린이용, 연습용, 완구용 게임볼의 제조방법을 제공할 수 있는 매우 유용한 발명이다.

Claims (2)

  1. EVA 단독 또는 그 블렌드(blend)로 이루어진 재료를 사출 프레스 발포시켜 한번에 게임볼을 성형하는 게임볼 제조방법에 있어서,
    상기 게임볼 사출 프레스 발포시의 몰드의 금형 축소률은 약 0.85~0.75 times이며,
    상기 EVA 단독 또는 그 블렌드된 재료에는 아조디카보나마이드 (azodicarbonamide)계, 설포닐 하이드라지드(sulfonyl hydrazide)계 및 우레아 (urea)계 발포제와, 페록시드 타입(peroxide type)의 가교제와, 스테아릭 엑시드(stearic acid)와 왁스류의 분산제와, CaCO3, MgCO3, Mica 등의 무기필러를 첨가하여 균일하게 분산시킨 후,
    발포 배율로 제조된 몰드를 인젝션 프레스에 장착시키고 콤파운드 재료를 인젝터 실린더에 이송하여 사출하는 공정과,
    사출시 인젝터 온도는 약 80~100℃, 프레스 플레이트 온도는 약 150~190℃, 큐링 타임은 약 400~2000 seconds, 발포 성형 후 제품의 냉각은 약 40℃X10~30 minutes로 하여 게임볼을 제조하는 것을 특징으로 하는 게임볼의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서;
    상기 게임볼의 베이스 폴리머(base polymer)는 EVA 및 그 유도체를 기본으로하고, 여기에 폴리오레피닉 레진(polyolefinic resin) 또는 일라스토머 (elastomer), 폴리스티레닉 일라스토머(polystyrenic elastomer), 네츄럴 러버(natural rubber), 그리고 SBR, BR, NBR, IR과 같은 신테틱 러버(synthetic rubber) 중 하나 이상을 블렌드(blend)하여 제조되는 것을 특징으로 하는 게임볼의 제조방법.
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