KR101112985B1

KR101112985B1 - 벌키성 인조잔디의 제조방법

Info

Publication number: KR101112985B1
Application number: KR1020110012242A
Authority: KR
Inventors: 최기열
Original assignee: 주식회사 유신섬유; 준우무역 주식회사
Priority date: 2011-02-11
Filing date: 2011-02-11
Publication date: 2012-02-24

Abstract

본 발명은 인조잔디의 소재로 사용되는 폴리에틸렌과 나일론(Nylon)을, 서로 다른 물성과 장점을 이용하여 인조잔디의 품질을 한 단계 더 향상시킬 수 있는 복합소재인 복합원사로 구성하거나 각각의 개별적인 소재를 바탕직물에 교대로 혼성제직 후 열처리를 하여 벌키성이 뛰어난 인조잔디를 제조하는 방법이다.
벌키성(bulkiness)이라 함은 부품성이라고 할 수 있는데, 인조잔디의 느낌을 푹신푹신하고 부드러운 느낌을 부여하여 천연잔디와 유사한 느낌을 갖게 하는 특성이다.
폴리에틸렌과 나일론(Nylon)을 혼섬하여 복합원사로 하여 제조하는 혼섬방식 벌키성 인조잔디의 제조방법과 혼섬과정이 없이 바탕직물에 제직할 때 각각의 소재를 서로 교대로 제직하여 복합원사의 효과를 얻는 비혼섬방식 인조잔디 제조방법이 있으며, 각 방법에 의한 인조잔디의 효과는 공히 유사하게 벌키성과 내마모성이 뛰어난 인조잔디를 제공한다.

Description

벌키성 인조잔디의 제조방법{ Manufacturing method of bulky artificial turf}

본 발명은 인조잔디의 제조방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 물성이 다른 여러 소재를 혼섬하여 복합원사로 하여 인조잔디로 제직하거나 개별적인 둘이상의 소재를 바탕직물 상에서 교대로 제직하고 열처리함으로서 , 부품성인 벌키성을 구비하고 내마모성도 뛰어난 벌키성 인조잔디의 제조법에 관한 것이다.

인조잔디는 천연잔디가 가지는 계절별 생육에 따른 사용제한 및 고가의 관리비등의 문제를 해결할 수 있는 수단으로 인식되어 많이 사용되고 있다.

인조잔디가 요구하는 특성으로는 옥외에서 여러 상태의 기후에 노출되므로 내후성과, 햇빛의 자외선에 의한 광 분해율이 낮은 내광성, 심한 마찰에도 견딜 수 있는 내마모성, 휘어졌다 다시 회복되는 굽힘회복성, 섬유의 부드러운 촉감과 부푼정도를 나타내는 벌키성(bulkiness) 등이 요구되는데, 인조잔디의 제조에 주로 사용되는 재질인 PP(폴리프로필렌), PE(폴리에틸렌), 나일론(Nylon) 등을 용융방사하여 모노 필라멘트(mono filament) 상으로 가공하여 사용하며 이들 표면에 고무를 코팅하여 인조잔디로서의 물성을 향상시키기도 한다.

인조잔디용 폴리프로필렌(PP) 원사는 자외선에 의한 광 분해율은 다소 높으나, 원료의 가격이 나일론에 비해 상대적으로 경제적이므로 원가가 절감되어 대중성이 있는 제품으로 사용되고,

인조잔디용 폴리에틸렌(PE) 원사는 촉감이 부드러운 특성인 벌키(bulky)성이 뛰어나고, 다양한 제품에 많이 사용되는 소재로서 특히 스포츠 용 구장 등 및 테니스장등의 체육시설 또는 조경용으로 많이 사용되지만 내마모성 등의 강도는 약하며, 인조잔디용 나일론(Nylon) 원사는 인장강도와 내마모성 및 굽힘회복성이 우수하며 햇빛의 자외선에 의한 변형율이 낮으나 벌키성은 떨어지는 단점이 있다.

이와 같이 인조잔디용 각 재료의 장점과 단점이 있으므로 두 가지 혹은 세가지 재료를 서로 혼섬하여 이를 인조잔디용 원사로서 사용하거나 개별적인 인조잔디용 소재를 바탕직물에 재직할 때 혼용하여, 각 재료의 장점을 취하고 단점을 서로 보완하는 형태도 제시되고 있다.

본 발명은 인조잔디용 소재들의 장점을 서로 보완하기 위하여 2 이상의 소재로써, 인공잔디용 복합원사를 제조하거나 각각의 인조잔디용 원사로 제조한 후 구성재료의 융점과 연화점의 차이를 이용하여 열처리를 통한 벌키화공정을 거침으로서, 한층 더 우수한 품질의 벌키성과 내마모성이 뛰어난 고기능성 인공잔디를 제조하는 방법을 제시하는 것이 해결하고자하는 과제이다.

벌키성 인조잔디의 재료 1로서 PE조성물과 마스터배치 혼합물을 준비하고, 재료 2로서 나일론과 마스터배치 혼합물을 준비하는 1단계를 거쳐

PE모노필라멘트(40)와 나일론모노필라멘트(41)를 각각의 용융압출기와 기어펌프와 노즐로써 서로 독립적으로 방사한 후 서로 혼섬하여 복합원사(42)를 생성하거나 각각 독립적으로 PE모노필라멘트(40)와 나일론모노필라멘트(41)를 상온수에 의한 저온욕조침지와 고온욕조침지를 하는 2단계와 복합원사(42)나 PE모노필라멘트(40)와 나일론모노필라멘트(41)를 각각 연신하고 풀림하여 권취기에 권취하는 3단계와

복합원사(42)나 PE모노필라멘트(40)와 나일론모노필라멘트(41)를 교대로 바탕직물(101)에 터프트파일(125) 형상으로 제직하고, 제직된 인조잔디(130)의 바탕직물(101)의 후면에 라텍스(105)를 도포한 후 가온하여 건조하고, 터프트파일(125)의 PE모노필라멘트(40)는 열처리로 수축하여 벌키화하는 4단계를 거쳐 벌키형 인조잔디를 제조하는 것이 과제를 해결하기 위한 수단이다.

PE모노필라멘트(40)와 나일론모노필라멘트(41)를 복합원사로 하거나 각각 개별적으로 인조잔디용 원사로 사용하여 제조한 인조잔디의 표면에 열처리를 통한 벌키화공정을 거쳐 부품성인 벌키성을 극대화시킴으로서 벌키성과 내마모성이 뛰어난 고품질의 인공잔디를 제조할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 혼섬방식 벌키성 인조잔디의 공정구성도.
도 2는 혼섬방식 벌키성 인조잔디 제조공정도.
도 3의 (a)는 혼섬방식 벌키성 인조잔디의 복합원사.
도 3의 (b)는 혼섬방식 벌키성 인조잔디의 모식도.
도 4는 비혼섬방식 벌키성 인조잔디의 제조공정도.
도 5의 (a)는 비혼섬방식 벌키성 인조잔디의 열단위 반복교대배열 구성도.
도 5의 (b)는 비혼섬방식 벌키성 인조잔디의 점단위 반복교대배열 구성도.

본 발명은 인조잔디의 소재로 사용되는 폴리에틸렌(PE)과 나일론(Nylon)을, 서로 다른 물성과 장점을 이용하여 인조잔디의 품질을 한 단계 더 향상시킬 수 있는 복합소재인 복합원사(42)를 제직하거나, 개별적인 소재를 바탕직물 상에서 서로 교대로 구성하여 바탕직물(101)에 제직 후 열처리를 통하여 벌키성이 뛰어난 인조잔디(130)를 제조하는 방법이다.

벌키성(bulkiness)이라 함은 부품성이라고 할 수 있는데, 인조잔디의 느낌을 푹신푹신하고 부드러운 느낌을 부여하여 천연잔디와 유사한 느낌을 갖게 하는 특성이다.

폴리에틸렌(PE)은 제조방법에 따라 LDPE(Low density poly-ethylene), LLDPE(linear low density poly-ethylene)와 HDPE(High density poly-ethylene)로 구분되는데,

HDPE는 고밀도 폴리에틸렌으로서 밀도가 높고 강도가 세며, LDPE는 저밀도 폴리에틸렌으로서 HDPE에 비하여 밀도가 낮고 강도가 약하지만 HDPE에 비하여 상대적으로 부드럽고, LLDPE는 선형 저밀도 폴리에틸렌으로서 LDPE과 밀도도 같고 부드럽지만 강도는 LDPE와 HDPE의 중간이며 폴리에틸렌은 전반적으로 유연성이 좋고 자체적으로 부품성의 특성인 벌키성(bulkiness)이 좋다.

나일론은 대표적인 엔지니어링 플라스틱 중의 하나로서, 폴리에틸렌에 비하여 융점과 연화점이 높고 내마모성과 강도가 우수하며 굽힘회복성 또한 범용수지 중 가장 우수하여 인조잔디의 소재로서 많은 장점이 있지만, 부드럽고 풍만한 느낌의 부품성을 주는 벌키성은 폴리에틸렌보다 떨어지는 단점이 있다.

본 발명에서 이러한 폴리에틸렌 소재와 나일론 소재 각각의 장점을 살리고 서로 보완하기 위하여 LDPE, LLDPE, HDPE의 혼합물 소재와 나일론 소재 각각 독립적인 압출기를 사용하여 용융 방사하여 PE모노필라멘트(40), 나일론모노필라멘트(41)를 생성하고, 방사된 각각의 모노필라멘트를 서로 혼섬하여 복합원사(42)로서 바탕직물(101)에 제직하거나 개별적인 소재를 바탕직물에서 서로 교대로 제직하는 방식의 인조잔디(130)로 제조하고, PE모노필라멘트(40)와 나일론모노필라멘트(41)로 구성된 인조잔디(130)의 터프트파일(125)의 PE모노필라멘트(40)의 구성성분인 LDPE, LLDPE와 HDPE의 연화점과 융점의 열적 특성차이를 이용하는 열처리를 통하여 PE모노필라멘트(40)을 지그재그형상의 굴곡을 형성하여 벌키성을 향상시키며, 융점과 연화점이 높은 나일론모노필라멘트는 열처리의 영향을 안 받으므로, PE모노필라멘트(40)의 벌키성이 부여되고 내마모성이 뛰어난 인조잔디(130)를 제조할 수 있다.

벌키성 인조잔디를 제조하는 방법은 두가지가 있는데, 그 중 한가지는 도3의 (a), (b)와 같이 PE모노필라멘트(40)와 나일론모노필라멘트(41)를 각각 방사하여 서로 혼섬한 후, 이를 벌키성 인조잔디 제직을 위한 복합원사(42)로서 사용하는 방법이고, 다른 한가지는 PE모노필라멘트(40)와 나일론모노필라멘트(41)를 도 5의 (a), (b)와 같이 개별적으로 방사하여 서로 혼섬과정 없이 제조완료한 후, 각 소재를 제직공정에서 (a)와 같이 한열 한열을 교대로 하거나, (b)에서와 같이 한점 한점을 교대로 하여 제직하는 방법이다.

각각의 방법에 대해서는 혼섬방식 벌키성 인조잔디제조방법과 비혼섬방식 벌키성 인조잔디 제조방법으로서 용어를 구분한다.

도 1과 아래 표 1은 각각 혼섬방식 벌키성 인조잔디(130)의 제조를 위한 공정구성도와 제조공정표이다.

본 발명의 주재료는 표 1에 나타나듯이 재료 1과 재료 2의 두 가지인데, 재료 1은 폴리에틸렌(PE) 조성물로서 상기한 LDPE, LLDPE, HDPE의 혼합물이고, 재료 2는 나일론 소재 중의 한가지이다.

아래 표 2는 대표적인 폴리에틸렌과 나일론의 기본적인 물성표이다.

	융 점(℃)	Vicat-A 연화점(℃)	열팽창계수(1/10^5)
LDPE	107~110	83~94	16~18
LLDPE	115~125	92~103	14~16
HDPE	131~135	124~126	11~13
Nylon 6	220	142	8~9.5
Nylon 66	255	173	7~8
Nylon 612	215	130	8~10

표 2에서 LDPE는 폴리에틸렌 중 융점과 VICAT 연화점(이하 연화점)이 가장 낮고 LLDPE는 LDPE와 밀도는 같으나 융점과 연화점이 높으며 HDPE는 밀도와 융점과 연화점이 가장 높다.

VICAT 연화점이란 일정한 표준 하중이 걸린, 단면적 1 ㎟인 끝이 평평한 바늘의 압력을 시료에 가하면서 동시에 시료의 온도를 올릴 때 바늘끝이 시료의 표면에서 깊이 1mm를 침투할 때의 온도로서, 고체상태인 플라스틱에 온도를 가함에 따라 VICAT 연화점을 지나면서 액상화하기 시작하는 전이온도이며, 표준하중을 10N의 힘을 가하면서 측정하면 VICAT-A 연화점 테스트, 50N의 힘을 가하면서 측정하면 VICAT-B 연화점 테스트이다.

표 2에는 대표적인 나일론 3가지의 물성이 나타나는데, 나일론은 폴리에틸렌에 비하여 융점이 높고 연화점도 높으며 강도도 높다.

나일론 6, 나일론 66 및 나일론 612중 가장 저렴하고 범용으로 사용되는 것이 나일론 6이며, 나일론 66은 나일론 6에 비하여 건조상태에서 내마모성이 뛰어나고 , 나일론 612는 습한 상태에서 나일론 6과 66에 비하여 내마모성이 가장 우수하므로 각종 습식용 브러쉬용 소재로 사용하는데, 본 발명에서 나일론의 선정은 최종제품인 인조잔디(130)의 사용목적에 따라 선택이 가능하다.

본 발명의 혼섬방식 벌키성 인조잔디(130)의 제조공정을 4단계로 구성한다.

1 단계

1단계는 준비공정으로서 재료 1과 재료 2를 준비하는데,

재료 1의 주원료는 PE 조성물이고, 이 조성물에 색을 입히기 위한 착색제와 자외선에 대한 내구성을 높히기 위한 자외선 차단제를 첨가제로서 투입하는데, 통상 섬유에 착색을 하기 위한 방법으로서 안료를 투입하여 섬유원료를 액화시킨 상태에서 분산을 하기도 하지만 이럴 경우 안료의 분산 불균일에 따른 얼룩 등의 문제가 발생할 가능성이 높으므로, 미리 사용하고자하는 안료를 미리 섞고자하는 주원료와 같은 성분의 재료를 혼합 교반하여 펠렛(PELLET) 형태의 마스터배치(MASTER BATCH)로 제조하여 이를 착색제로서 사용하는 것이 일반적이다.

자외선차단제(UV 차단제)는 인조잔디가 옥외의 햇빛에 노출되었을 때 햇빛 속에 포함되는 자외선 성분이 인조잔디의 원재료인 플라스틱을 광분해하여 수명을 단축시키게 되므로 이를 방지하여 인조잔디의 내구성을 향상시키기 위한 첨가물로서 투입한다.

PE 조성물의 혼합비는 PE 조성물 100중량% 기준으로, LLDPE는 52.4~68.4중량%로 조성비가 가장 높고, LDPE와 HDPE가 각각 14.3~26.3중량%로 하여 서로 같은 조성비로 혼합한다.

LLDPE는 LDPE와 같은 유연성을 지니면서도 강도가 높은 장점이 있으며, HDPE는 LDPE에 비해 유연성은 떨어지지만 강도가 제일 높으므로 각각의 물성을 고려하여 상기 PE 조성물로 하는데, 특히 LDPE는 LLDPE, HDPE보다 연화점과 융점이 낮고 열팽창계수가 가장 높으므로 4단계인 벌키화 공정에서 PE모노필라멘트(40)를 지그재그 형상으로 굴곡지게 하는 중요한 역할을 한다.

HDPE는 LDPE나 LLDPE에 비하여 융점이 가장 높고 4단계인 벌키화 공정의 온도가 HDPE보다 낮게 유지되므로 PE모노필라멘트가 벌키화 공정 중에 최소한의 형체를 유지시켜주는 역할을 하며, LLDPE는 PE모노필라멘트의 주성분으로서 LDPE와 HDPE의 도움을 받아 벌키화 공정 후 굴곡진 형체를 띠어 인조잔디에 벌키성을 부여하는 역할을 하게 된다.

재료 1에 혼입되는 첨가물은 상기한 마스터배치와 자외선차단제를 혼합한 마스터배치 혼합물인데, 마스터배치 혼합물 100중량% 기준으로 마스터배치와 자외선차단제를 각각 30~70중량% 비율로 혼합하고, 재료 1의 전체적인 조성은 PE 조성물과 첨가물 전체를 100중량% 기준으로, PE 조성물 88~92중량%, 마스터배치 혼합물 8~12중량%로 한다.

재료 2의 주원료는 표 2에 나타나는 세 가지의 나일론을 포함한 기타 나일론 중의 하나를 인조잔디(130)의 사용용도에 따라 선정하며,

재료 2도 주원료 외의 첨가물로서 마스터배치와 자외선 차단제의 혼합물인 마스터배치 혼합물을 100중량% 기준으로 마스터배치와 자외선차단제를 각각 30~70중량% 비율로 혼합하고, 재료 2인 나일론과 첨가물 전체를 100중량%기준으로, 나일론 88~92중량%, 마스터배치 혼합물 8~12중량%로 한다.

2 단계

상기 1단계에서 재료 1과 재료 2를 각각의 호퍼(10)에 투입한 후, 2단계에서는 서로 독립적인 각각의 압출기(20)의 내부에서 재료 1과 재료 2 각각의 혼합물 중 융점이 가장 높은 조성물의 융점인 135℃, 255℃ 이상의 온도로 가온 및 가압하여 용융과정을 거쳐 액상화 한 후, 정밀한 정량 토출이 가능한 각각의 기어펌프(30) 내부로 압입하고 각각의 노즐(35)을 통하여 모노필라멘트(MONO FILAMENT) 상(象)인 PE모노필라멘트(40)와 나일론모노필라멘트(41)로 방사하여 각각의 1차 섬도를 확정하며, PE모노필라멘트(40)와 나일론모노필라멘트(41)는 각각의 모노필라멘트를 소정의 가닥 수 만큼 같이 모아주는 혼섬과정을 거쳐서 복합원사(42)를 형성한 후 저온욕조(60)에 침지하여 안정화한다.

복합원사(42)가 저온욕조(60)에서 안정화되고, 고온욕조(70)를 지나면서 유연해지며 대전방지처리가 된 인조잔디로 가공되어 실제 사용시 정전기에 의한 먼지 흡착을 방지하게 되는데,

저온욕조(60)에는 상온의 물을 채워서 온도가 높은 상태인 복합원사(42)를 냉각시켜서 안정화하고, 고온욕조(70)에는 물과 섬유유연제와 대전방지제를 투입하여 냉각된 복합원사(42)를 침지하여, 고온침지유 전체 혼합액 100중량% 기준으로 물 85~90중량%, 유연제 5~10중량% 및 대전방지제 5~10중량%로 하며 온도는 LDPE의 연화점보다 높고 LLDPE의 연화점보다 낮은 83~91℃를 유지한다.

표 2에서 LDPE의 연화점은 83~94℃로 폴리에틸렌 중 제일 낮은데, 고온욕조 내의 온도는 83~91℃를 유지하여 LDPE가 연화점 이상의 온도에 놓이게 되므로, 상기한 유연제와 대전방지제 처리가 쉽게 된다.

3 단계

3단계는 복합원사(42)의 연신 및 권취공정으로서, 고온욕조(70)를 통과한 복합원사(42)는 연신기(80)를 지나면서 연신을 하는데, 도 1에서 연신기(80)를 구성하는 롤러(81) 사이의 회전속도에 차이를 주거나 롤러의 직경 크기를 달리해서 연신하는 효과를 주게 되며, 한 단계로 연신을 할 수도 있으나 다단계를 거쳐 연신하는 것이 안정적이다.

연신을 하면 복합원사(42)를 구성하는 분자들의 배열이 일렬로 결정화되어 강도가 증가하며 연신 후 풀림하면, 연신된 복합원사(42)가 일정 길이만큼 연신에 따른 응력을 회복시켜주기 위하여 스스로 수축하여 안정화하는데, 이 수축하여 안정화하는 단계는 풀림부(85)에서 이루어지고 안정화할 때 2차 섬도가 결정되므로 미리 수축율을 정하는 것이 바람직하다.

풀림부(85)를 지난 복합원사(42)를 권취하여 복합원사(42)의 제조를 완료하는데, 권취기(90)의 회전속도는 연신기(80)에서 방출되는 연신된 복합원사(42)의 방출속도와 소정의 수축율에 해당하는 길이만큼 늦게 권취기(90)에 감기게 함으로서 정확한 수축율의 풀림과정을 이룰 수 있다.

4 단계

인조잔디(130)의 제직에 필요한 복합원사(42)는 상기한 1 단계, 2단계와 3단계를 거치면서 완료되어 권취기에 감기고, 마지막 단계인 4단계에서는 이 권취기에 감긴 복합원사(42)를 이용하여 바탕직물(101)에 제직을 하여 터프트파일(tuft pile)(125)을 형성하고, 바탕직물(101)의 터프트파일(125)의 형성면의 반대면에는 라텍스(105)를 도포한 후 건조한다.

터프트파일(125)은 PE모노필라멘트(40)와 나일론모노필라멘트(41)로 구성되어 바탕직물(101) 위에서 실질적인 인조잔디(130)의 역할을 하는 부분이다.

인조잔디(130)의 제조를 위한 통상의 제직 방법은, 카페트를 제조하는 방법과 유사하여 바탕직물(101)에 바늘로 복합원사(42)를 꿰어서 고리(loop) 형상으로 한 후 후 칼로 고리를 끊어서 터프트파일(125)(tuft pile)을 형성하는 방법의 제직기(100)를 사용한다.

제직이 완료된 후 백코팅공정에서 터프트파일(125)의 형성면의 이면에 라텍스(105)를 도포하는데 도포하는 라텍스는 접착제로서의 역할을 한다.

라텍스(105)를 도포한 후에는 건조열처리기(120)에서 건조를 하는데 라텍스건조와 동시에 터프트파일(125)에 열처리를 통하여 PE모노필라멘트(40)를 벌키화하며 이때, 열처리의 온도는 PE모노필라멘트(40)의 구성성분인 LDPE의 연화점보다 높고 HDPE와 융점보다 낮으며 또한 나일론의 연화점보다 낮은 83~130℃의 온도로 하지만, 라텍스(105)의 건조와 동시에 열처리를 하므로 라텍스(105)의 건조온도를 고려하여 100~130℃에서 라텍스(105)의 건조 및 터프트파일(125)의 열처리를 한다.

이와 같이 4단계의 공정을 거쳐서 제조된 인조잔디(130)는 PE모노필라멘트(40)와 나일론모노필라멘트(41)로 구성되는 터프트파일(125)을 가진 혼섬방식 벌키성 인조잔디(130)이며, 특징은 PE모노필라멘트(40)가 벌키화공정을 지나면서 지그재그형상의 굴곡을 형성하여 벌키성을 띠지만, 나일론모노필라멘트(41)는 벌키화공정의 열처리의 영향을 안 받으므로 벌키성이 향상되고 내마모성과 강도가 우수한 혼섬방식의 벌키성 인조잔디(130)가 완성된다.

도 3의 (a)는 혼섬방식 벌키성 인조잔디의 복합원사(42)이고, 도 3의 (b)는 혼섬방식 벌키성 인조잔디(130)의 모식도이다.

혼섬방식 벌키성 인조잔디의 제조공정도는 도 2에 나타나며, 비혼섬방식 벌키성 인조잔디는 도 4에 나타나는데, 비혼섬방식 벌키성 인조잔디의 제조방법은 도 2에서 두 번째 단계인 2단계의 혼섬공정이 없이 PE모노필라멘트(40)와 나일론모노필라멘트(41)를 별도로 구분 가공한 후,각각 3단계를 별도로 거쳐서 권취하고, 4단계인 제직공정에서 바탕직물(101) 상에 한 열은 PE모노필라멘트(40)로 제직하고 다음열은 나일론모노필라멘트로 제직하는 식으로 열단위 반복교대배열로 제직하거나, 열 단위가 아닌 점단위로 하여 교대로 제직하는 방법인 점단위 반복교대배열로 인조잔디를 구성하여, 이 두 방식 중 한가지 방법으로 제직된 인조잔디를 혼섬방식 벌키성 인조잔디 제조공정 중 4단계와 마찬가지의 백코팅기(110)로 라텍스(105)를 도포 후 건조열처리기(120)에서 건조 및 열처리 과정을 거치며 비혼섬방식의 벌키성이 향상된 인조잔디(130)를 제조한다.

도 5의 (a)는 PE모노필라멘트(40)와 나일론모노필라멘트(41)가 열단위로 반복교대배열을 이룬 비혼섬방식 벌키성 인조잔디의 구성도이고, (b)는 점단위로 반복교대배열을 이룬 비혼섬방식 벌키성 인조잔디의 구성도이며, 도 6은 비혼섬방식 벌키성인조잔디중 열단위 반복교대배열로 구성하여 제조한 예이다.

실시예 1은 혼섬방식 벌키성 인조잔디 제조의 실시예이다.

폴리에틸렌 칩 90kg과 마스터배치 5kg과 UV차단제 5kg을 용융압출기의 호퍼에 투입하고 표 3에 나타나는 용융압출기의 운전조건으로 기어펌프로 압출을 하여 노즐을 통해 방사하고,

나일론6 칩도 동일하게 90kg과 마스터배치 5kg과 UV차단제 5kg을 상기 용융압출기와 다른 호퍼에 투입하여 표 3에 나타나는 용융압출기의 운전조건으로 기어펌프와 노즐을 통해 방사한 후,

소 재		혼율 (중량%)	설정온도(℃)용융압출기			압력 (kgf/㎠) 비 고
			1실	2실	3실
PE	LDPE	15	140	160	175
	LLDPE	65				20
	HDPE	20
	MASTER BATCH	5
	UV차단제	5
Nylon	NYLON 6	90	250	265	285	10
	MASTER BATCH	5
	UV 차단제	5

PE모노필라멘트(40)와 나일론모노필라멘트(41)를 혼섬하여 복합원사(42)를 1: 4.5~5.5의 비율로 연신하고 10% 수축하는 풀림공정을 거쳐서 섬도를 확정한 후, 권취하여 벌키성 인조잔디용 복합원사(42)로 제조완료한다.

이 복합원사(42)를 이용하여 바탕직물(101)에 제직을 하고, 제직된 인조잔디의 바탕직물(101)의 이면에 라텍스(105)를 코팅하고 건조 및 열처리하여 PE모노필라멘트(40)를 벌키화 하는데, 라텍스의 코팅, 건조 및 열처리에 의한 벌키화는 연속식(벨트식) 건조열처리기(120)로, 표 4의 벨트 이동속도와 온도 조건으로 일괄적인 공정처리를 한다.

구 분	건조벨트속도 (2.0m/min)	건조온도 (℃)	라텍스도포량 (kg/m)	비 고
건조열처리기 운전조건	2.0	110	1.3	건조중 터프트파일방향 하향유지

이때 표 4의 건조 및 열처리온도는 PE모노필라멘트(40)의 구성성분 중 LDPE와 LLDPE의 연화점 온도를 넘어 굴곡하여 수축하는 온도이며, 나일론의 연화점보다는 낮으므로 나일론모노필라멘트(41)는 열처리에 따른 영향을 받지 않아 굴곡되지 않는다.

표 5는 PE모노필라멘트(40)의 벌키화를 위하여 건조열처리기(120) 내에서 열처리 시간을 13분 유지하면서 온도별로 PE모노필라멘트의(40) 굴곡형성에 따른 전체길이가 감축되는 비율 즉, 수축율이 나타나는 표이다.

구분	열처리전길이mm	건조 및 열처리로의 조작온도(℃) - 구동시간 13분
구분	열처리전길이mm	60	70	80	90	100	110	120
PE모노필라멘트길이mm	60	55	53	49	45	40	35	30
수축율(%)		8.3	11.7	18.3	25.0	33.3	41.0	50

표 5에 나타나듯이 열처리온도에 따라 PE모노필라멘트(40) 길이의 수축율은 벌키화 상태의 차이가 나타내므로, 인조잔디(130)의 사용목적에 따라 열처리 온도를 정할 수 있으나, 본 실시 예와 같이 라텍스(105)의 건조를 PE모노필라멘트(40) 벌키화와 동시에 할 경우에는 라텍스의 건조온도를 고려한 열처리 온도설정이 바람직한데, 표 4와 표 5에서 라텍스 건조 및 PE모노필라멘트(40) 열처리온도는 110℃ 이고 이 온도에서 PE모노필라멘트(40)의 수축율은 41%이다.

본 발명은 물성이 다른 두 가지 이상의 재료를 사용한 복합원사를 사용하여 인조잔디로 제직하고 두 재료 사이의 열특성 차이를 이용하여 벌키성을 향상시켜 보다 자연적인 잔디의 느낌과 충격완화 등의 역할을 할 수 있는 인조잔디이다.

본 발명은 실시예에서 폴리에틸렌과 나일론 두가지 재료를 사용하지만, 열특성차이가 다른 여러가지 경우의 재료를 사용하여 둘 이상의 다른 소재를 사용하여 벌키성이 향상된 인조잔디의 제조가 가능하며, 이 또한 본 발명의 영역에 포함된다.

10: 호퍼 20: 압출기 30: 기어펌프 35: 노즐 40: PE모노필라멘트 41: 나일론모노필라멘트 42: 복합원사 50: 혼섬부 60: 저온욕조 70: 고온욕조 80: 연신기 81: 롤러
85: 풀림부 90: 권취기 100: 제직기 101: 바탕직물 105: 라텍스 110: 백코팅기 120: 건조열처리기 125: 터프트파일 130: 인조잔디

Claims

벌키성을 부여한 인조잔디(130)를 제조하는 방법에 있어서,

벌키성 인조잔디의 재료 1로서 PE조성물과 마스터배치 혼합물을 준비하고, 재료 2로서 나일론과 마스터배치 혼합물을 준비하는 1단계;

PE모노필라멘트(40)와 나일론모노필라멘트(41)를 각각의 용융압출기와 기어펌프와 노즐로써 서로 독립적으로 방사한 후 서로 혼섬하여 복합원사(42)를 생성하여 상온수에 의한 저온욕조침지와 고온욕조침지를 하는 2단계;

복합원사(42)를 연신하고 풀림하고 권취기에 권취하는 3단계;

복합원사(42)를 바탕직물(101)에 터프트파일(125) 형상으로 제직하고,
제직된 인조잔디(130)의 바탕직물의 후면에 라텍스(105)를 도포한 후 가온하여 건조하고, 터프트파일(125)의 PE모노필라멘트(40)는 열처리로 수축하여 벌키화하는 4단계;를
거쳐 제조하는 것을 특징으로 하는 혼섬방식의 벌키성 인조잔디의 제조방법.
벌키성을 부여한 인조잔디(130)를 제조하는 방법에 있어서,

벌키성 인조잔디의 재료 1로서 PE조성물과 마스터배치 혼합물을 준비하고, 재료 2로서 나일론과 마스터배치 혼합물을 준비하는 1단계;

PE모노필라멘트(40)와 나일론모노필라멘트(41)를 각각의 용융압출기와 기어펌프와 노즐로써 서로 독립적으로 방사한 후, 각각 상온수에 의한 저온욕조침지와 고온욕조침지를 하는 2단계;

PE모노필라멘트(40)와 나일론모노필라멘트(41)를 각각 연신하고 풀림하고 권취기에 권취하는 3단계;

PE모노필라멘트(40)와 나일론모노필라멘트(41)를 바탕직물(101)에 열단위 반복교대배열의 제직과 점단위 반복교대배열의 제직의 방법 중 적어도 한가지 방법으로 제직하는 단계를 거쳐 터프트파일(125) 형상으로 제직하고,
제직된 인조잔디(130)의 바탕직물의 후면에 라텍스(105)를 도포한 후 가온하여 건조하고, 터프트파일(125)의 PE모노필라멘트(40)는 열처리로 수축하여 벌키화하는 4단계;를
거쳐 제조하는 것을 특징으로 하는 비혼섬방식의 벌키성 인조잔디의 제조방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

벌키성을 부여한 인조잔디(130)의 재료의 준비에 있어서,
재료 1은 PE조성물과 마스터배치 혼합물로서, PE조성물은 100중량% 기준으로 LDPE 14.3~26.3중량%, LLDPE 52.4~68.4중량%, HDPE 14.3~26.3중량%를 포함하고,
마스터배치 혼합물은 100중량% 기준으로 마스터배치 30~70중량%, 자외선차단제 30~70중량%를 포함하여,
재료 1을 100중량% 기준으로 PE조성물 88~92중량%, 마스터배치 혼합물 8~12중량%를 포함하며,
재료 2는 나일론과 마스터배치 혼합물로서, 마스터배치 혼합물은 100중량%기준으로 마스터배치 30~70중량%, 자외선차단제 30~70중량%를 포함하여,
재료 2를 100중량% 기준으로 나일론 88~92중량%, 마스터배치 혼합물 8~12중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 벌키성 인조잔디의 제조방법.
제 1항에 있어서,

복합원사(42)를 고온욕조(70) 침지를 위한 고온침지유 100중량%기준으로 물 85~90중량%, 유연제 5~10중량% 및 대전방지제 5~10중량%를 포함하고, 고온침지유를 유지하는 온도는 LDPE의 연화점의 온도보다 높고 LLDPE의 연화점보다 낮은 83~91℃인 것을 특징으로 하는 혼섬방식의 벌키성 인조잔디의 제조방법.
제 2항에 있어서,

PE모노필라멘트(40)와 나일론모노필라멘트(41)를 각각 고온욕조(70) 침지를 위한 고온침지유 100중량%기준으로 물 85~90중량%, 유연제 5~10중량% 및 대전방지제 5~10중량%를 포함하고, 고온침지유를 유지하는 온도는 LDPE의 연화점의 온도보다 높고 LLDPE의 연화점보다 낮은 83~91℃인 것을 특징으로 하는 비혼섬방식의 벌키성 인조잔디의 제조방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

건조 및 벌키화 공정에서 PE모노필라멘트(40)의 구성성분인 LDPE의 연화점보다 높고 HDPE와 융점보다 낮으며 또한 나일론의 연화점보다 낮으며 라텍스를 건조할 수 있는 100~130℃의 온도로 인조잔디(130)에 건조 및 열처리하여 벌키화 하는 것을 특징으로 하는 벌키성 인조잔디(130)의 제조방법.