KR101147009B1

KR101147009B1 - 인발 강도가 향상된 인조잔디 구조체 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR101147009B1
Application number: KR1020100054870A
Authority: KR
Inventors: 김종필; 권영훈
Original assignee: 코오롱글로텍주식회사
Priority date: 2010-06-10
Filing date: 2010-06-10
Publication date: 2012-05-17
Also published as: KR20110135132A

Abstract

본 발명은 인발 강도가 향상된 인조잔디 구조체 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 인조잔디 구조체는 기포층에 입모된 폴리올레핀 소재의 원사들 중 기포층 하부면 상의 원사들이 열을 의해 기포층 하부면과 융착되기 때문에 별도의 지지층을 구비하지 않고도 향상된 파일 인발 강도를 가진다. 또한, 별도의 지지층을 형성하기 위한 라텍스의 소요 비용 및 라텍스 건조를 위한 에너지 비용이 절감되기 때문에 인조잔디 구조체의 제조비용을 획기적으로 낮출 수 있다. 또한, 인조잔디 구조체의 기포층이 폴리올레핀 소재만으로 형성되는 경우 사용기 기한이 경과된 후 인조잔디 구조체의 재활용 공정에 의해 일정 범위의 균일한 물성을 가진 재활용 수지를 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 인조잔디 구조체를 사용하는 경우 노후화에 따른 인조잔디 교체시에도 산업폐기물의 양을 현저하게 감소시킬 수 있고, 환경오염을 방지할 수 있다.

Description

인발 강도가 향상된 인조잔디 구조체 및 이의 제조방법{artificial turf structure with improved pullout strength and manufacturing method thereof}

본 발명은 인발 강도가 향상된 인조잔디 구조체 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 파일을 구성하는 폴리올레핀 원사들 중 기포층 하부면 상의 폴리올레핀 원사들이 기포층의 하부면에 열에 의해 융착되어 인발 강도가 향상된 된 인조잔디 구조체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

인조잔디는 합성섬유를 소재로 하여 잔디의 형태를 갖추어 인공적으로 만든 잔디의 대용품으로서, 1956년 미국에서 처음 제작된 이래 주로 야구,축구, 골프 등의 스포츠 구장에 사용되고 있으며, 나아가 잔디의 생육이 불가능한 옥내정원이나 일조시간이 극히 제한된 고층건물의 북쪽에 접한 옥외지역과 같은 곳에서 사용될 수 있다.

일반적으로 인조잔디 구조체는 기포층, 기포층에 원사를 입모시켜 형성한 파일(Pile), 기포층 하부면에 형성된 지지층으로 이루어지고, 완충 작용을 위해 선택적으로 기포층의 상부 및 파일 사이에 규사 등의 충진재를 충진하여 형성된 충진층을 더 포함한다. 파일의 경우 최초에 나일론 소재로 개발되었으나, 마찰력을 저감시키기 위해 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀 소재로 점차 대체되고 있다. 원사를 엮어 제직하는 라셀 공법 또는 모켓 공법으로 파일을 형성하는 경우 기포층은 폴리에스테르(PET) 소재의 기포지가 주로 사용되다가, 대량으로 파일을 형성할 수 있는 터프팅 공법이 개발되면서 폴리프로필렌 평직물 형태의 기포지가 많이 사용되고 있다. 지지층은 인조잔디 구조체의 형태 안정성 강화, 소음 감소, 인열 강도 강화, 파일의 인발 강도 강화를 위한 층으로서 대부분 아크릴 수지, 스티렌-부타디엔 러버(SBR) 등이 사용되는데, 장기간 사용시 물성저하가 심해 지지층 소재에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔다. 일 예로 2액 반응형 폴리우레탄 소재는 고 탄성, 고 인발 강도의 구현이 가능한 소재로 상용화되어 시판중에 있다. 그러나 2액 반응형 폴리우레탄은 고가이고, 연속 2액 반응 공정 시 적합한 배율을 꾸준히 유지하기가 어려워 물성의 불량이 종종 발생한다.

도 1은 종래의 인조잔디 구조체의 단면 구조를 개략적으로 나타낸 것이다. 도 1에서 보이는 바와 같이 인조잔디 구조체(100)는 기포층(10)을 중심으로 기포층의 상부에는 파일(20)이 위치하고 기포층의 하부에는 지지층(30)이 위치한다. 지지층은 통상적으로 기포층 하부면에 아크릴 수지 라텍스, 폴리우레탄 라텍스, 또는 스티렌-부타디엔 러버(SBR) 라텍스를 도포하고 건조시켜 형성한 코팅막으로 이루어진다. 이때 지지층을 형성하는 라텍스의 재료는 파일 또는 기포층을 형성하는 재료(폴리올레핀 또는 폴리에스터)와 다른 성질을 가지고 있어서 장기간 사용시 소정의 파일 인발 강도가 유지되지 않아 내구성이 떨어질 수 있고, 특히 기포층을 형성하는 재료가 극성인 폴리에틸렌테레프탈레이트인 경우 소정의 파일 인발 강도를 유지하기 위해서 라텍스 도포량의 증가가 불가피하고 제조과정에서 라텍스의 건조 속도의 감소 및 건조 시간의 증가로 인해 제조비용의 상승 및 라텍스의 미건조에 의한 제품불량이 발생할 수 있다.

또한, 도 1에서 보이는 바와 같이 파일이 기포층에 "U"자 형태로 입모된 다수 가닥의 모노필라멘트사로 이루어진 경우 기포층 하부면 상의 다수 가닥의 모노필라멘트사(21)는 서로 다른 곡률반경을 가지게 되고, 여기에 라텍스를 도포하면 곡률반경이 작은 부분은 곡률 반경이 큰 부분보다 라텍스 침투량이 상대적으로 적어 곡률반경이 작은 부분으로 이루어진 파일의 일부는 인발 강도가 약해지는 문제가 발생한다.

또한, 인조잔디 구조체는 일정시간 사용 후 천연잔디에 준하는 기능을 상실하면 교체되는 운명을 가지는데, 최근 여가생활의 선용 및 복지수준의 향상으로 인조잔디가 포설된 공간이 점점 늘어나면서 과다한 산업폐기물을 양산할 우려가 있다. 이를 방지하기 위해 사용기한이 지난 인조잔디 구조체를 재활용하는 것이 중요한데, 도 1의 인조잔디 구조체에서 기포층 및 파일이 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀 소재로 이루어지더라고 지지층이 아크릴 수지, 스티렌-부타디엔 러버(SBR), 또는 폴리우레탄 소재로 이루어지는 경우 재활용이 어렵거나 재활용을 위해 복잡한 공정을 필요로 하게 된다. 즉, 인조잔디 구조체는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌, 아크릴 수지, 스티렌-부타디엔 러버(SBR), 폴리우레탄 등 서로 다른 물성을 가진 고분자가 혼재되어 있어서 재활용 소재로서의 적용분야가 매우 한정된다는 문제점이 있다.

본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 본 발명의 일 목적은 별도의 지지층을 구비하지 않고도 소정의 파일 인발 강도를 가지는 인조잔디 구조체를 제공하는데에 있다. 아울러 본 발명의 일 목적은 바람직하게는 부가적으로 교체 시점에서 단순한 재활용 공정만으로도 용이하게 고분자 소재를 회수할 수 있고, 회수된 소재가 일정 범위 내에서 균일한 물성을 가진 것을 특징으로 하는 인조잔디 구조체를 제공하는데에 있다.

또한, 본 발명은 다른 목적은 본 발명에 따른 인조잔디 구조체의 제조방법을 제공하는데에 있다.

본 발명의 발명자들은 인조잔디 구조체의 기포층에 입모된 특정 성분의 원사들 중 기포층 하부면 상의 원사들에 열을 가해 용융시키고 이를 기포층 하부면에 결합시킴으로써 파일의 인발 강도를 향상시킬 수 있다는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기포층; 및 상기 기포층을 관통하여 입모된 폴리올레핀 원사들로 이루어진 파일;을 포함하는 인조잔디 구조체로서, 상기 기포층은 폴리올레핀 섬유의 직포 또는 폴리올레핀 섬유의 부직포로 이루어지거나, 폴리올레핀 섬유의 직포 또는 폴리올레핀 섬유의 부직포 및 상기 폴리올레핀 섬유의 직포 또는 폴리올레핀 섬유의 부직포의 하부면에 형성된 폴리에스터 단섬유 또는 폴리올레핀 단섬유의 웹으로 이루어지며, 상기 기포층 하부면 상의 폴리올레핀 원사들은 기포층의 하부면에 열에 의해 융착된 것을 특징으로 하는 인조잔디 구조체를 제공한다. 이때 기포층 하부면 상의 폴리올레핀 원사들은 사용되는 원사의 종류에 따라 원사들 서로 간에도 열에 의해 융착될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 인조잔디 구조체는 보다 증가한 파일 인발 강도를 가지기 위해 바람직하게는 기포층의 하부면에 부착된 지지층;을 더 포함할 수 있다. 이때 지지층은 구체적으로 폴리올레핀 필름으로 이루어지거나, 아크릴 수지 코팅막, 에폭시 수지 코팅막, 폴리우레탄 코팅막, 또는 스티렌-부타디엔 러버(SBR) 코팅막 중에서 선택된 어느 하나의 코팅막으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 인조잔디 구조체는 충격 완화 내지 천연잔디와 같은 탄성력을 가지기 위해 바람직하게는 기포층의 상부면 및 파일 사이에 충진된 충진재로 이루어진 충진층;을 더 포함할 수 있다. 구체적으로 충진층은 기포층의 상부면 및 파일 사이에 차례로 적층된 제1충진재 및 제2충진재로 이루어지고, 이때 상기 제1충진재는 규사 및 질석 중에서 선택되는 하나 이상의 물질로 이루어지고, 상기 제2충진재는 합성 고무 탄성체 또는 천연 고무 탄성체로 이루어진다.

본 발명에 따른 인조잔디 구조체는 기포층에 입모된 폴리올레핀 소재의 원사들 중 기포층 하부면 상의 원사들이 열을 의해 기포층 하부면과 융착되기 때문에 별도의 지지층을 구비하지 않고도 향상된 파일 인발 강도를 가진다. 또한, 별도의 지지층을 형성하기 위한 라텍스의 소요 비용 및 라텍스 건조를 위한 에너지 비용이 절감되기 때문에 인조잔디 구조체의 제조비용을 획기적으로 낮출 수 있다. 또한, 인조잔디 구조체의 기포층이 폴리올레핀 소재만으로 형성되는 경우 사용기 기한이 경과된 후 인조잔디 구조체의 재활용 공정에 의해 일정 범위의 균일한 물성을 가진 재활용 수지를 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 인조잔디 구조체를 사용하는 경우 노후화에 따른 인조잔디 교체시에도 산업폐기물의 양을 현저하게 감소시킬 수 있고, 환경오염을 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 인조잔디 구조체의 단면 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 인조잔디 구조체의 단면 구조를 개략적으로 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 인조잔디 구조체의 단면 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 인조잔디 구조체의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 공정도이고, 도 5는 폴리올레핀 필름을 지지층으로 포함하는 인조잔디 구조체의 일 제조 방법을 개략적으로 나타낸 공정도이고, 도 6은 도 4의 제조방법으로 제조된 인조잔디 구조체에 폴리올레핀 필름 지지층을 형성하는 방법을 개략적으로 나타낸 공정도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.

본 발명의 일 측면은 파일 인발 강도가 향상된 인조잔디 구조체에 관한 것이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 인조잔디 구조체의 단면 구조를 개략적으로 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 인조잔디 구조체의 단면 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.

도 2 또는 도 3에서 보이는 바와 같이 본 발명에 따른 인조잔디 구조체(200, 300)는 기포층(110, 210) 및 상기 기포층을 관통하여 입모된 폴리올레핀 원사들로 이루어진 파일(120, 220)을 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 인조잔디 구조체는 충진층(130) 또는 지지층(240)을 더 포함할 수 있다.

기포층(110, 210)은 인조잔디 구조체의 형태 안정성을 부여하고 파일을 견고히 안착시켜 고정하는 역할을 하는 것으로서, 폴리올레핀 섬유의 직포 또는 부직포로 이루어지며, 바람직하게는 보다 뛰어난 형태 안정성을 부여하기 위해 폴리올레핀 섬유의 부직포, 특히 바람직하게는 폴리프로필렌의 부직포로 이루어진다. 이때, 폴리올레핀 섬유의 부직포는 스펀본드 방식, 멜트브라운 방식, 니들펀칭 방식, 및 스펀레이스 방식으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 방식으로 제조될 수 있다. 또한, 기포층은 보다 바람직하게는 폴리올레핀 섬유의 직포 또는 폴리올레핀 섬유의 부직포 및 상기 폴리올레핀 섬유의 직포 또는 폴리올레핀 섬유의 부직포의 하부면에 형성된 폴리에스터(구체적인 예로 폴리에틸렌테레프탈레이트) 단섬유 또는 폴리올레핀 단섬유의 웹(도 2 및 도 3에는 도시되지 않음)으로 이루어진다. 폴리올레핀 섬유의 직포 또는 폴리올레핀 섬유의 부직포의 하부면에 형성된 폴리에스터 단섬유 또는 폴리올레핀 단섬유의 웹은 통상적으로 폴리올레핀 섬유의 직포 또는 폴리올레핀 섬유의 부직포의 하부면에 폴리에스터 단섬유 또는 폴리올레핀 단섬유를 카딩하고 니들펀칭 방식 등을 이용하여 단섬유를 폴리올레핀 섬유의 직포 또는 폴리올레핀 섬유의 부직포와 교락시킴으로써 형성될 수 있다. 기포층으로 하부면에 웹이 형성된 폴리올레핀 섬유의 직포 또는 폴리올레핀 섬유의 부직포를 사용하는 경우 웹의 우수한 피복성 때문에 파일을 구성하는 폴리올레핀 섬유와의 열에 의한 융착(融着) 또는 지지층을 형성하는데 사용되는 폴리올레핀 필름과의 열에 의한 융착이 보다 원활하게 이루어지고, 지지층을 형성하는데 사용되는 라텍스와의 흡착 특성이 우수하기 때문에 균일하면서도 부착력이 우수한 코팅막을 형성할 수 있으며, 결과적으로 파일의 인발 강도 향상을 극대화시킬 수 있다.

파일(120, 220)은 인조잔디 구조체에 천연잔디와 흡사한 특성을 부여하는 역할을 하는 것으로서, 기포층을 관통하여 입모된 폴리올레핀 원사들로 이루어진다. 구체적으로 폴리올레핀 원사들은 기포층에 폴리올레핀 원사를 터프팅하여 일정 형상의 루프 파일을 형성하는 터프팅 방식, 기포층과 파일을 동시에 형성하는 모켓 방식 또는 라셀 방식 등에 의해 입모될 수 있다. 파일을 형성하기 위해 사용되는 폴리올레핀 원사의 종류는 크게 제한되지 않으며, 바람직하게는 모노필라멘트사(monofilament yarn) 또는 스플릿사(split yarn) 등이 있다. 폴리올레핀 모노필라멘트사는 긴 한 가닥의 폴리올레핀 장섬유로 이루어진 단사(單絲)이다. 본 발명에서 폴리올레핀 모노필라멘트사로 파일 형성시 도 2 내지 도 3에서 보이는 바와 같이 한번에 다수 가닥이 기포층에 입모된다. 폴리올레핀 스플릿사는 폴리올레핀 필름을 가늘게 절단(Slitting)하고 열로 연신하여 제조한 슬릿사(slit yarn)을 커팅드럼 또는 핀드럼과 같은 해섬장치를 이용하여 일정하게 초세화한 폴리올레핀 필름사의 일종으로서, 소정의 폭을 가진다. 본 발명에서 폴리올레핀 스플릿사로 파일 형성시 스플릿사는 그 폭의 크기에 따라 기포층에 여러 가닥이 입모될 수도 있고, 한 가닥이 입모될 수도 있다. 본 발명에서 "폴리올레핀 원사들"은 스플릿사로 파일 형성시 한 가닥의 스플릿사를 포함하는 의미로 사용된다. 폴리올레핀 원사들이 기포층에 입모되는 형태는 크게 제한되지 않으며, 구체적으로 기포층을 2번 관통하는 "U"자 형태, 기포층을 4번 관통하는 "W"자 형태 등이 있다. 파일을 구성하는 폴리올레핀 원사들 중 기포층 하부면 상에 위치하는 폴리올레핀 원사들은 열에 의해 용융된 후 기포층의 하부면에 결합된다(즉, 열에 의해 융착된다.). 이때 파일 형성시 다수 가닥의 폴리올레핀 모노필라멘트사, 또는 다수 가닥의 폴리올레핀 스플릿사가 사용된 경우 폴리올레핀 원사들과 기포층 하부면 뿐만 아니라 원사들 간도 서로 열에 의해 융착되어 파일 인발 강도를 보다 향상시킨다. 폴리올레핀 원사들의 재료로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 또는 폴리아이소뷰틸렌 등이 있으며, 열 융착의 원활성 측면에서는 통상적으로 융점(melting poine)이 가장 낮은 폴리에틸렌이 바람직하고, 인조잔디 구조체의 재활용 측면에서는 기포층을 형성하는 폴리올레핀 섬유의 폴리올렌핀 물질과 동일한 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 인조잔디 구조체는 도 2에서 보이는 바와 같이 충격 완화 내지 천연잔디와 같은 탄성력을 가지기 위해 바람직하게는 기포층의 상부면 및 파일 사이에 충진된 충진재로 이루어진 충진층(130)을 더 포함할 수 있다. 구체적인 일 예로 충진층은 기포층의 상부면 및 파일 사이에 차례로 적층된 제1충진재(131) 및 제2충진재(132)로 이루어진다. 제1충진재는 기포층의 상부에, 또한 파일들 간의 극간에 충진되는 것으로서 완충작용을 하여 운동시 지면으로부터의 충격을 완화하는 작용을 하며, 규사 및 질석 중에서 선택되는 하나 이상의 물질로 이루어진다. 규사(Quartz sand)는 무수규산인 이산화규소(SiO₂) 성분이 포함된 석영 알갱이 모래이다. 천연규사인 해안규사와 산(山)규사, 그리고 인조규사가 있다. 질석(Vermiculite)은 운모와 같은 결정구조를 가지는 단사정계에 속하는 광물로 버미큘라이트라고도 한다. 질석을 충진재로 사용하는 경우 규사와 비슷한 크기로 분쇄하여 사용한다. 제2충진재는 제1충진재층의 상부에, 파일들 간의 극간에 충진되는 것으로서 탄성력을 제공하여 실제 천연잔디에서 운동하는 것과 유사한 효과를 내는 기능을 가지며, 합성 고무 탄성체 또는 천연 고무 탄성체로 이루어진다. 합성 고무 탄성체 또는 천연 고무 탄성체를 충진재로 사용하는 경우 적당한 크기를 가긴 칩 형태로 사용한다. 이때, 합성 고무 탄성체는 바람직하게는 폴리올레핀 탄성체인 것을 특징으로 하며, 폴리올레핀 탄성체의 재료로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 또는 폴리아이소뷰틸렌 등이 있으며 인조잔디 구조체의 재활용 측면에서 기포층을 형성하는 폴리올레핀 섬유, 및(또는) 파일을 형성하는 폴리올레핀 원사의 폴리올렌핀 물질과 동일한 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 인조잔디 구조체가 기포층의 상부면 및 파일 사이에 차례로 적층된 제1충진재 및 제2충진재(폴리올레핀 탄성체)로 이루어진 충진층을 포함하고, 후술하는 폴리올레핀 필름으로 이루어진 지지층을 포함하는 경우(기포층의 하부면에 형성된 웹이 폴리올레핀 단섬유로 이루어진 경우까지 포함한다.) 인조잔디 구조체의 재활용 방법은 다음과 같다. 먼저 사용기한이 경과한 인조잔디 구조체를 단위 크기로 절단한 후 원심분리시켜 제1충진재를 분리한다. 본 발명에 따른 인조잔디 구조체는 제1충진재로 사용되는 규사 또는 질석을 제외하고는 모두 폴리올레핀 소재로 구성된다. 일반적으로 규사 또는 질석은 비중이 약 2.6~2.8의 범위이고 폴리올레핀 소재는 비중이 약 0.8~0.9의 범위이므로 원심분리 단위조작만으로도 제1충진재를 분리할 수 있다. 노후되어 사용기한에 다다른 인조잔디 구조체는 원심분리를 용이하게 하거나 원심분리의 부담을 덜기 위해 먼저 분쇄되거나 단위 크기로 절단된다. 인조잔디 구조체는 통상적인 분쇄기나 절단기로 쉽게 분쇄 또는 절단될 수 있고, 이때 절단의 단위 크기는 원심분리기의 용량 등에 의해 가변적으로 결정될 수 있으나, 바람직하게는 절단된 인조잔디 구조체 파편이 원심분리기 안에서 균일하게 혼합될 수 있을 정도의 크기를 갖는다. 원심분리에 의해 제1충진재와 분리된 나머지 물질은 모두 폴리올레핀 소재로 이루어져 있으므로, 이를 용융시켜 직접 플라스틱 제품(예를 들어 인조잔디 구조체의 지지층 필름)의 성형에 이용할 수 있고, 후처리에 의해 펠렛 형태의 원료로 판매도 가능하다. 아울러 인조잔디 구조체가 처음부터 분쇄된 경우에는 용융과정을 거치지 않고도 플라스틱 제품의 원료로 판매할 수 있다.

본 발명에 따른 인조잔디 구조체는 별도의 지지층을 구비하지 않고도 소정의 파일 인발 강도를 가지나, 매우 강한 파일 인발 강도를 요구하는데 골프장 등에 범용적으로 적용될 수 있도록 도 3에서 보이는 바와 같이 별도의 지지층(240)을 더 포함할 수 있다. 지지층은 인조잔디 구조체의 형태 안정성 강화, 소음 감소, 인열 강도 강화, 파일의 인발 강도 강화 역할을 하는 것으로서, 일 예로 기포층의 하부면에 부착된 폴리올레핀 필름으로 이루어진다. 지지층을 후술하는 아크릴 수지 코팅막, 에폭시 수지 코팅막, 폴리우레탄 코팅막, 또는 스티렌-부타디엔 러버(SBR) 코팅막 대신 폴리올레핀 필름으로 구성하는 경우 올레핀 소재는 상대적으로 경제적인 소재이므로 인조잔디 구조체의 원가를 절감할 수 있고 기포층 또는 파일과 동일 소재이므로 기포층 하부면 내지 기포층 하부면의 폴리올레핀 원사들과 강하게 결합되어 파일의 인발 강도를 향상시킬 수 있다. 이때 지지층을 형성하는 폴리올레핀 필름은 기포층을 형성하는 폴리올레핀 섬유보다 낮은 융점을 가지는 것이 바람직한데, 이 경우 폴리올레핀 수지 필름이 쉽게 용융되고 압착되어 지지층의 형성이 용이하고, 지지층 형성 과정 중 기포층의 물성 변화를 최소화할 수 있다. 이때 폴리올레핀 필름의 재료로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 또는 폴리아이소뷰틸렌 등이 있으며 인조잔디 구조체의 재활용 측면에서 기포층을 형성하는 폴리올레핀 섬유, 및(또는) 파일을 형성하는 폴리올레핀 원사. 및(또는) 충진재를 형성하는 폴리올레핀 탄성체의 폴리올렌핀 물질과 동일한 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 인조잔디 구조체에서 지지층은 다른 예로 기포층의 하부면에 부착된 아크릴 수지 코팅막, 에폭시 수지 코팅막, 폴리우레탄 코팅막, 또는 스티렌-부타디엔 러버(SBR) 코팅막 중에서 선택된 어느 하나의 코팅막으로 이루어진다. 보다 구체적으로 아크릴 수지 코팅막, 에폭시 수지 코팅막, 폴리우레탄 코팅막, 또는 스티렌-부타디엔 러버(SBR) 코팅막은 각각 기포층 하부면에 아크릴 수지 라텍스, 에폭시 수지 라텍스, 폴리우레탄 라텍스, 또는 스티렌-부타디엔 러버(SBR) 라텍스를 도포하고 건조시켜 형성되는데, 상기의 라텍스로 형성된 코팅막은 기계적 내마모성이 뛰어나기 때문에 파일 인발 강도의 강화뿐만 아니라 인조잔디 구조체의 내구성을 강화시킨다.

본 발명의 다른 측면은 파일 인발 강도가 향상된 인조잔디 구조체의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 인조잔디 구조체 제조방법은 (a) 기포층 및 상기 기포층을 관통하여 입모된 폴리올레핀 원사들로 이루어진 파일로 구성된 롤 타입의 제1구조체를 연속적으로 공급하는 단계; (b) 상기 공급된 제1구조체의 기포층 하부면을 표면 온도가 100~200℃인 히팅 롤러와 맞물리도록 통과시켜 기포층 하부면 상의 폴리올레핀 원사들을 기포층의 하부면에 융착시키는 단계; 및 (c) 상기 히팅 롤러를 통과한 제1구조체의 기포층 하부면을 냉각 롤러와 맞물리도록 통과시키는 단계;를 포함한다. 이때 상기 기포층은 폴리올레핀 섬유의 직포 또는 폴리올레핀 섬유의 부직포로 이루어지거나, 폴리올레핀 섬유의 직포 또는 폴리올레핀 섬유의 부직포 및 상기 폴리올레핀 섬유의 직포 또는 폴리올레핀 섬유의 부직포의 하부면에 형성된 폴리에스터 단섬유 또는 폴리올레핀 단섬유의 웹으로 이루어진다. 또한, 본 발명에 따른 인조잔디 구조체 제조방법은 바람직하게는 상기 (b) 단계와 (c) 단계 사이에, (d1) 폴리올레핀 필름을 제1구조체의 기포층 하부면에 맞물리도록 연속적으로 공급하는 단계;를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 인조잔디 구조체 제조방법은 바람직하게는 상기 (c) 단계 이후에, (d2) 폴리올레핀 수지를 필름을 냉각 롤러를 통과한 제1구조체의 기포층 하부면에 맞물리도록 연속적으로 공급하고, 기포층 하부면에 맞물린 폴리올레핀 수지 필름에 열을 가하여 용융시킨 후, 기포층 하부면을 냉각 롤러와 맞물리도록 통과시키는 단계;를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 인조잔디 구조체 제조방법은 바람직하게는 상기 (c) 단계 이후에, (d3) 냉각 롤러를 통과한 제1구조체의 기포층 하부면에 아크릴 수지 라텍스, 에폭시 수지 라텍스, 폴리우레탄 라텍스, 또는 스티렌-부타디엔 러버(SBR) 라텍스 중에서 선택된 어느 하나의 라텍스를 도포하고 건조시켜 코팅막을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 인조잔디 구조체의 제조방법은 바람직하게는 상기 (c) 단계 이후에, (e) 냉각 롤러를 통과한 제1구조체의 기포층의 상부면 및 파일 사이에 충진재를 충진하는 단계;를 더 포함할 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 통하여 본 발명에 따른 인조잔디 구조체 제조방법을 보다 구체적으로 설명한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 인조잔디 구조체의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 공정도이다. 도 4에서 보이는 바와 같이 먼저 기포층 및 상기 기포층을 관통하여 입모된 폴리올레핀 원사들로 이루어진 파일로 구성된 롤 타입의 제1구조체(310)를 준비한 후 연속적으로 공급한다. 이때 제1구조체는 바람직하게는 파일(즉, 기포층의 상부)이 아래로 향하게 공급된다. 공급된 제1구조체의 기포층 하부면은 표면 온도가 100~200℃, 보다 바람직하게는 120~170℃인 히팅 롤러(320)와 맞물리면서 통과하고, 이때 기포층 하부면 상의 폴리올레핀 원사들은 용융되거나 그에 준하는 유동성을 가지면서 기포층의 하부면과 결합한다. 또한, 파일 형성시 다수 가닥의 폴리올레핀 모노필라멘트사, 또는 다수 가닥의 폴리올레핀 스플릿사가 사용된 경우 폴리올레핀 원사들과 기포층 하부면 뿐만 아니라 원사들도 서로 열에 의해 융착된다. 이후 제1구조체의 기포층 하부면은 냉각 롤러(330)와 맞물리면서 통과하고, 유동성을 가진 폴리올레핀 원사들은 냉각 롤러의 압착에 의해 기포층 하부면과 더 강하게 결합하고, 폴리올레핀 원사들은 냉각 결정화 특성이 우수하기 때문에 쉽게 냉각되면서 기포층 하부면에 고정된다. 냉각 롤러의 압착에 의해 기포층 하부된다. 냉각 롤러를 통과한 제1구조체는 권취기(340)에 의해 권취된다.

도 5는 폴리올레핀 필름을 지지층으로 포함하는 인조잔디 구조체의 일 제조 방법을 개략적으로 나타낸 공정도이다. 도 5에서 보이는 바와 같이 먼저 기포층 및 상기 기포층을 관통하여 입모된 폴리올레핀 원사들로 이루어진 파일로 구성된 롤 타입의 제1구조체(410)를 준비한 후 연속적으로 공급한다. 이때 제1구조체는 바람직하게는 파일(즉, 기포층의 상부)이 아래로 향하게 공급된다. 공급된 제1구조체의 기포층 하부면은 표면 온도가 100~200℃, 보다 바람직하게는 120~170℃인 히팅 롤러(420)와 맞물리면서 통과하고, 이때 기포층 하부면 상의 폴리올레핀 원사들은 용융되거나 그에 준하는 유동성을 가지면서 기포층의 하부면과 결합한다. 또한, 파일 형성시 다수 가닥의 폴리올레핀 모노필라멘트사, 또는 다수 가닥의 폴리올레핀 스플릿사가 사용된 경우 폴리올레핀 원사들과 기포층 하부면 뿐만 아니라 원사들도 서로 열에 의해 융착된다. 이후 히팅 롤러를 통과한 기포층 하부면에 폴리올레핀 필름이 연속적으로 공급되고 공급된 폴리올레핀 필름은 제1구조체의 기포층 하부면에 맞물린다. 보다 구체적으로, 폴리올레핀 수지를 필름 형상으로 압출하여 연속적으로 공급하는 압출 라인(430)서 폴리올레핀 필름이 제1구조체의 기포층 하부면과 맞물리도록 공급된다. 히팅 롤러를 통과한 직후, 기포층 하부면의 폴리올레핀 원사 내지 기포층 하부면의 폴리올레핀은 용융된 상태이거나 그에 준하는 유동성을 가진 상태이기 때문에 폴리올레핀 필름과 원활하게 융착할 수 있다. 이후 제1구조체의 하부면은 냉각 롤러(440)와 맞물리면서 통과하고, 냉각 롤러를 통과한 제1구조체는 권취기(450)에 의해 권취된다. 이때, 제1구조체가 냉각 롤러를 통과하면서 폴리올레핀 수지 필름과 기포층 하부면이 압착에 의해 보다 강하게 결합하고 냉각에 의해 폴리올레핀 수지 필름은 기포층 하부면과 결합된 상태를 유지하게 된다.

도 6은 도 4의 제조방법으로 제조된 인조잔디 구조체에 폴리올레핀 필름 지지층을 형성하는 방법을 개략적으로 나타낸 공정도이다. 도 6에서 보이는 바와 같이 도 4의 냉각 롤러(330)를 통과한 인조잔디 구조체(510)는 바로 권취기에 의해 권취되지 않고, 이후 공정을 위해 연속적으로 공급된다. 제1구조체가 공급되는 방향 중간에는 폴리올레핀 수지를 필름 형상으로 압출하여 연속적으로 공급하는 압출 라인(520)이 배치되어 있다. 연속적으로 공급되는 제1구조체의 하면에 압출 공급된 폴리올레핀 수지 필름이 맞물린 후 전기 히터와 같은 열 공급 수단(530)을 통과한다. 이때 열 공급 수단으로부터 발생하는 열은 폴리올레핀 수지 필름에 전달되고 폴리올레핀 수지를 흐르지 않을 정도로 용융시키는 역할을 한다. 용융된 폴리올레핀 수지 필름은 제1구조체의 기포층 하부면과 결합하게 된다. 열 공급 수단을 통과한 제1구조체는 기포층 하부면이 냉각 롤러(540)와 맞물린 상태로 통과하고, 권취기(550)에 의해 권취된다. 이때, 제1구조체가 냉각 롤러를 통과하면서 폴리올레핀 수지 필름과 기포층 하부면이 압착에 의해 더욱 강하게 결합하고 냉각에 의해 폴리올레핀 수지 필름은 기포층 하부면과 결합된 상태를 유지하게 된다.

또한, 본 발명에 따른 인조잔디 구조체에 폴리올레핀 필름 대신 아크릴 수지 코팅막, 에폭시 수지 코팅막, 폴리우레탄 코팅막, 또는 스티렌-부타디엔 러버(SBR) 코팅막으로 이루어진 지지층이 형성될 수 있다. 구체적으로, 도 4의 냉각 롤러(330)를 통과한 인조잔디 구조체의 기포층의 하부면에 아크릴 수지 라텍스, 에폭시 수지 라텍스, 폴리우레탄 라텍스, 또는 스티렌-부타디엔 러버(SBR) 라텍스를 도포하고 열풍 건조시킴으로써 코팅막으로 이루어진 지지층을 형성할 수 있다.

지지층이 형성되지 않은 인조잔디 구조체 또는 지지층이 형성된 인조잔디 구조체에는 충진층이 더 형성될 수 있다. 일 예로, 도 4의 냉각 롤러(330)를 통과한 인조잔디 구조체는 파일(즉, 기포층의 상부)이 위로 향하게 공급되고 제1구조체의 기포층의 상부면 및 파일 사이에 충진재를 충진함으로써 충진층을 형성한다. 보다 구체적으로 제1구조체의 기포층의 상부면 및 파일 사이에 제1충진재 및 제2충진재를 차례로 적층하여 복층 구조의 충진층을 형성할 수 있는데, 이때 제1충진재는 규사 및 질석 중에서 선택되는 하나 이상의 물질로 이루어지고, 상기 제2충진재는 합성 고무 탄성체(예를 들어 폴리올레핀 탄성체) 또는 천연 고무 탄성체로 이루어진다.

110, 210 : 기포층 120, 220 : 파일 130 : 충진층
240 : 지지층 310, 410 : 제1구조체
320, 420 : 히팅 롤러 330, 440 : 냉각 롤러
340, 450 : 권취기 430, 520 : 압출라인

Claims

기포층; 및 상기 기포층을 관통하여 입모된 폴리올레핀 원사들로 이루어진 파일;을 포함하는 인조잔디 구조체로서,
상기 기포층은 폴리올레핀 섬유의 직포 또는 폴리올레핀 섬유의 부직포로 이루어지거나, 폴리올레핀 섬유의 직포 또는 폴리올레핀 섬유의 부직포 및 상기 폴리올레핀 섬유의 직포 또는 폴리올레핀 섬유의 부직포의 하부면에 형성된 폴리에스터 단섬유 또는 폴리올레핀 단섬유의 웹으로 이루어지며,
상기 기포층 하부면 상의 폴리올레핀 원사들은 기포층의 하부면에 열에 의해 융착된 것을 특징으로 하는 인조잔디 구조체.
제 1항에 있어서, 상기 기포층 하부면 상의 폴리올레핀 원사들은 서로 열에 의해 융착된 것을 특징으로 하는 인조잔디 구조체.
제 1항에 있어서, 상기 기포층을 구성하는 폴리올레핀 섬유의 부직포는 스펀본드 방식, 멜트브라운 방식, 니들펀칭 방식, 및 스펀레이스 방식으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 방식으로 제조된 것을 특징으로 하는 인조잔디 구조체.
제 1항에 있어서, 상기 폴리올레핀 원사는 모노필라멘트사(monofilament yarn) 또는 스플릿사(split yarn)인 것을 특징으로 하는 인조잔디 구조체.
제 1항에 있어서, 상기 폴리올레핀 원사는 상기 기포층에 터프팅 방식, 모켓 방식 및 라셀 방식으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 방식에 의해 입모된 것을 특징으로 하는 인조잔디 구조체.
제 1항에 있어서, 상기 기포층의 상부면 및 파일 사이에 충진된 충진재로 이루어진 충진층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인조잔디 구조체.
제 6항에 있어서, 상기 충진층은 상기 기포층의 상부면 및 파일 사이에 차례로 적층된 제1충진재 및 제2충진재로 이루어지고,
상기 제1충진재는 규사 및 질석 중에서 선택되는 하나 이상의 물질로 이루어지고, 상기 제2충진재는 합성 고무 탄성체 또는 천연 고무 탄성체로 이루어진 것을 특징으로 하는 인조잔디 구조체.
제 7항에 있어서, 상기 폴리올레핀 섬유, 폴리올레핀 원사, 및 합성 고무 탄성체는 동일한 물질의 폴리올레핀으로 이루어지고, 상기 폴리올레핀은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 및 폴리아이소뷰틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 인조잔디 구조체.
제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기포층의 하부면에 부착된 폴리올레핀 필름으로 이루어진 지지층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인조잔디 구조체.
제 9항에 있어서, 상기 폴리올레핀 섬유, 폴리올레핀 원사, 및 폴리올레핀 필름은 동일한 물질의 폴리올레핀으로 이루어지고, 상기 폴리올레핀은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 및 폴리아이소뷰틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 인조잔디 구조체.
제 9항에 있어서, 상기 지지층을 구성하는 폴리올레핀 필름은 상기 기포층의 직포 또는 부직포를 형성하는 폴리올레핀 섬유보다 낮은 융점을 가지는 것을 특징으로 하는 인조잔디 구조체.
제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기포층의 하부면에 부착된 아크릴 수지 코팅막, 에폭시 수지 코팅막, 폴리우레탄 코팅막, 또는 스티렌-부타디엔 러버(SBR) 코팅막 중에서 선택된 어느 하나의 코팅막으로 이루어진 지지층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인조잔디 구조체.
(a) 기포층 및 상기 기포층을 관통하여 입모된 폴리올레핀 원사들로 이루어진 파일로 구성된 롤 타입의 제1구조체를 연속적으로 공급하는 단계;
(b) 상기 공급된 제1구조체의 기포층 하부면을 표면 온도가 100~200℃인 히팅 롤러와 맞물리도록 통과시켜 기포층 하부면 상의 폴리올레핀 원사들을 기포층의 하부면에 융착시키는 단계; 및
(c) 상기 히팅 롤러를 통과한 제1구조체의 기포층 하부면을 냉각 롤러와 맞물리도록 통과시키는 단계;를 포함하고,
상기 기포층은 폴리올레핀 섬유의 직포 또는 폴리올레핀 섬유의 부직포로 이루어지거나, 폴리올레핀 섬유의 직포 또는 폴리올레핀 섬유의 부직포 및 상기 폴리올레핀 섬유의 직포 또는 폴리올레핀 섬유의 부직포의 하부면에 형성된 폴리에스터 단섬유 또는 폴리올레핀 단섬유의 웹으로 이루어진 것을 특징으로 하는 인조잔디 구조체의 제조방법.
제 13항에 있어서, 상기 (b) 단계와 (c) 단계 사이에, (d1) 폴리올레핀 필름을 제1구조체의 기포층 하부면에 맞물리도록 연속적으로 공급하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인조잔디 구조체의 제조방법.
제 13항에 있어서, 상기 (c) 단계 이후에, (d2) 폴리올레핀 수지를 필름을 냉각 롤러를 통과한 제1구조체의 기포층 하부면에 맞물리도록 연속적으로 공급하고, 기포층 하부면에 맞물린 폴리올레핀 수지 필름에 열을 가하여 용융시킨 후, 기포층 하부면을 냉각 롤러와 맞물리도록 통과시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인조잔디 구조체의 제조방법.
제 13항에 있어서, 상기 (c) 단계 이후에, (d3) 냉각 롤러를 통과한 제1구조체의 기포층 하부면에 아크릴 수지 라텍스, 에폭시 수지 라텍스, 폴리우레탄 라텍스, 또는 스티렌-부타디엔 러버(SBR) 라텍스 중에서 선택된 어느 하나의 라텍스를 도포하고 건조시켜 코팅막을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인조잔디 구조체의 제조방법.
제 13항에 있어서, 상기 (c) 단계 이후에, (e) 냉각 롤러를 통과한 제1구조체의 기포층의 상부면 및 파일 사이에 충진재를 충진하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인조잔디 구조체의 제조방법.
제 17항에 있어서, 상기 (e) 단계는 냉각 롤러를 통과한 제1구조체의 기포층의 상부면 및 파일 사이에 제1충진재 및 제2충진재를 차례로 적층하는 것으로 구성되고,
상기 제1충진재는 규사 및 질석 중에서 선택되는 하나 이상의 물질로 이루어지고, 상기 제2충진재는 합성 고무 탄성체 또는 천연 고무 탄성체로 이루어진 것을 특징으로 하는 인조잔디 구조체의 제조방법.