KR102002743B1 - 인조 잔디 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

인조 잔디 제조 장치
본 발명은 인조 잔디 제조 장치를 제공한다. 상기 장치는 인조 잔디 섬유(104)를 인조 잔디 배면재(102)에 혼입하여 인조 잔디를 형성하도록 구성된 섬유 삽입기(106)를 포함한다. 상기 인조 잔디는 밑면(114) 및 인조 잔디 표면(116)을 포함한다. 상기 장치는 상기 밑면에 콜로이드 라텍스 코팅액(112)을 코팅하도록 구성된 코팅기(110)를 추가로 포함한다. 상기 콜로이드 라텍스 코팅액은 노출 표면(124)을 갖는다. 상기 장치는 상기 콜로이드 라텍스 코팅액의 노출 표면을 블리스터 방지제로 적시도록 구성된 도포기(12)를 추가로 포함한다. 상기 장치는 상기 콜로이드 라텍스 코팅액을 고체 라텍스 코팅층으로 경화시키기 위해 상기 밑면을 가열하도록 구성된 가열기(126)를 추가로 포함한다.

Description

인조 잔디 제조 장치
본 발명은 합성 잔디로도 불리는 인조 잔디 및 인조 잔디의 제조에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 잔디를 모방하는 섬유의 제조에 관한 것으로, 특히 인조 잔디 제품 및 제조 방법에 관한 것이다.
인조 잔디(artificial turf 또는 artificial grass)는 잔디를 대체하기 위해 사용되는 섬유들로 이루어진 표면이다. 그 인조 잔디의 구조는 그 인조 잔디가 잔디와 유사한 외관을 가지도록 디자인된다. 일반적으로 인조 잔디는 축구, 미식 축구, 럭비, 테니스, 또는 골프와 같은 스포츠용 표면, 또는 경기장 또는 운동장의 표면으로 사용된다. 또한, 인공 잔디는 조경 용도로도 자주 사용된다.
인조 잔디를 사용하는 것의 이점은 정기적으로 깎거나(mowing), 골라내거나 (scarifying), 거름을 주거나, 물을 뿌리는 것과 같은, 잔디 경기장 또는 조경 표면을 관리할 필요가 없다는 것이다. 물뿌리기는 예를 들어, 물 사용에 대한 지역적인 제한으로 인해 어려울 수 있다. 다른 기후대에서는 잔디의 재성장 및 밀폐된 잔디 피복층의 재형성은 잔디장에서 경기하거나 운동하는 것에 의한 천연 잔디 표면의 손상에 비해 느리다. 인조 잔디장은 유사한 주의와 노력을 필요로 하지 않지만, 먼지 및 부스러기를 청소해야 하고 정기적으로 솔질해야 하는 것과 같은 어느 정도의 유지 보수를 필요할 수 있다. 이는 경기나 운동 중에 아래로 꺾인 후의 섬유를 세우는 데 도움을 주기 위해 수행될 수 있다. 이는 5 내지 15년의 사용 시간에 걸쳐서, 인조 잔디 경기장은 높은 기계적 마모에 견딜 수 있고, UV에 견딜 수 있고, 열 순환 또는 열 노화에 견딜 수 있고, 화학 물질 및 다양한 환경 조건과의 상호 작용에 견딜 수 있는 것이 이로울 수 있다. 그러므로, 인조 잔디는 사용 수명이 길고, 내구성이 있으며, 그의 사용 시간 동안 외관뿐만 아니라 그의 경기 및 표면 특성을 유지하는 것이 유리하다.
미국 특허 출원 공보 US 20080050519 A1호는 라텍스 제형(latex formulation)을 개시하고 있다. 그 라텍스 제형은 천연 또는 합성 막(film) 형성 중합체, 과산화 수소 및 과산화 수소 분해를 위한 활성화제의 수성 에멀션을 포함한다. 또한, 라텍스 발포체를 제조하는 방법, 라텍스가 코팅된 섬유 재료를 제조하는 방법, 라텍스 발포체 및 라텍스 발포체가 코팅된 제품이 개시되어 있다.
유럽 특허 공보 EP 2940212 A1호는 인조 잔디 제조 방법을 개시하고 있다. 그 방법은 적어도 한 종의 중합체 및 그 적어도 한 종의 중합체를 결정화하기 위한 핵생성제를 포함하는 중합체 혼합물을 제조하는 단계; 상기 중합체 혼합물을 모노필라멘트(monofilament)로 압출하는 단계; 상기 모노필라멘트를 급냉(quenching)하는 단계; 상기 모노필라멘트를 재가열하는 단계; 상기 재가열된 모노필라멘트를 연신(stretching)하여 상기 모노필라멘트를 인조 잔디 섬유로 형성하는 단계로서, 상기 연신 동안 상기 핵생성제가 상기 모노필라멘트 내에서 상기 적어도 한 종의 중합체의 결정성 부분의 생성을 촉진하는, 단계; 상기 인조 잔디 섬유를 인조 잔디 배면재(backing)에 혼입시켜서, 상기 인조 잔디 배면재 내에 상기 배열된 인조 잔디 섬유들의 모노필라멘트들을 기계적으로 고정하는 단계를 포함한다.
국제 특허 공보 WO 2009/056284 A1로는 인조 잔디 제조 방법으로서, 저온에서도 신속히 가교되는 이성분 또는 삼성분 폴리우레탄 생성물을 일차 잔디 카페트의 배면에 분사하여, 개선된 내약품성 및 내수성을 나타내고 일차 웹(primary web)에 잔디를 견고하게 결합시키는 코팅 접착제의 치밀하고, 탄성이 있고, 균일하고 기포가 없는 막을 얻는 것으로 이루어진 제조 방법을 개시하고 있다.
미국 특허 공보 US 4,913,958 A호는 비셀룰러 폴리우레탄 제형에서 특정 실록산-폴리에테르 블록 공중합체를 이용하여 제조되는, 셀룰러 폴리우레탄(cellular polyurethane) 및 비셀룰러 폴리우레탄의 연속적인 층들을 갖는 기재(substrate)를 개시하고 있다. 상기 블록 공중합체를 사용하면, 폴리우레탄 층들의 계면에서 기포 라인의 형성이 감소 또는 제거됨으로써, 카페트의 물리적 및 외관 특성이 개선된다.
본 발명은 독립 청구항들에서 기재된 인조 잔디 제조 장치 및 시스템을 제공한다. 구체예들은 종속 청구항들에서 기재되어 있다.
인조 잔디는 예를 들어, 잔디 경기장 또는 표면 대신에 사용되는 운동경기 표면(athletic surface)을 포함할 수 있다. 인조 잔디는 예를 들어, 스포츠, 레저 및 조경에 사용되는 표면 용도로 사용될 수 있다. 상기 인조 잔디는 의도된 용도에 따라 여러 형태를 취할 수 있다. 축구, 야구, 필드 하키, 라크로스 및 기타 스포츠 용도의 인조 잔디는 요건에 따라 다양한 두께 및 길이의 인공 잔디 섬유를 가질 수 있다.
하나의 측면에서, 본 발명은 인조 잔디 제조 장치를 제공한다. 상기 장치는 인조 잔디 섬유를 인조 잔디 배면재(backing)에 혼입하여 인조 잔디를 형성하도록 구성된 섬유 삽입기(fiber inserter)를 포함한다. 몇몇 구체예에서, 상기 섬유 입입기는 터프터(tufter)일 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 섬유 삽입기는 인조 잔디 섬유들을 인조 잔디 배면재내로 직조할 수 있는 섬유 직조 장치일 수 있다. 상기 인조 잔디는 밑면 및 인조 잔디 표면을 포함한다.
상기 장치는 상기 밑면을 콜로이드 라텍스 코팅액으로 코팅하도록 구성된 코팅기를 추가로 포함한다. 상기 콜로이드 라텍스 코팅액은 노출된 표면을 갖는다. 상기 코팅기는, 상기 섬유 삽입기가 인조 잔디 섬유를 인조 잔디 배면재에 혼입시킨 후 상기 콜로이드 라텍스 코팅액을 도포하도록 구성될 수 있다. 상기 장치는 상기 콜로이드 라텍스 코팅액의 노출된 표면의 적어도 일부분을 블리스터 방지제(anti-blistering agent)로 적시도록 구성된 도포기를 추가로 포함한다. 상기 도포기는, 상기 콜로이드 라텍스 코팅액이 상기 도포기에 의해 도포된 후, 상기 콜로이드 라텍스 코팅액의 노출된 표면을 적시도록 구성될 수 있다. 상기 방법은 적어도 밑면을 가열하여 상기 콜로이드 라텍스 코팅액을 고체 라텍스 코팅층으로 경화시키도록 구성된 가열기를 추가로 포한다. 상기 가열기는, 상기 콜로이드 라텍스 코팅액의 노출된 표면이 도포기에 의해 도포된 후, 상기 고체 라텍스 코팅층을 가열하도록 구성될 수 있다.
상기 콜로이드 라텍스 코팅액의 노출된 표면에 상기 블리스터 방지제를 도포하는 것은 콜로이드 라텍스 코팅액의 중량 당 더욱 많은 양의 블리스터 방지제가 사용될 수 있기 때문에 이로울 수 있다. 이는 상기 고체 라텍스 코팅층의 블리스터발생의 양을 감소시킬 수 있다. 블리스터 방지제가 콜로이드 라텍스 코팅액에 혼합될 수 있지만, 상기 블리스터 방지제를 콜로이드 라텍스 코팅액에 혼합하는 것은 상기 고체 라텍스 코팅층의 재료 및 기계적 특성에 영향을 미칠 수 있다. 상기 노출된 표면에 상기 블리스터 방지제를 도포하면, 블리스터 발생의 양이 감소될 뿐만 라니라, 상기 고체 라텍스 코팅층의 기계적 특성이 유지될 수 있다.
예를 들어, US 20080050519 A1호는 콜로이드 라텍스 코팅액을 가열하기 전에 상기 콜로이드 라텍스 코팅액의 노출된 표면을 블리스터 방지제로 적시기에 적당한 도포기를 개시하지 않고 있다. US 20080050519 A1호는 가열기만을 개시하고 있다.
또 다른 구쳬예에서, 상기 도포기는 상기 노출된 표면상에 또는 이의 적어도 일부분상에 상기 블리스터 방지제를 분사(spraying), 분무(atomizing) 또는 에어로졸 분사(aerosoling)하도록 구성된다.
또 다른 구체예에서, 상기 도포기는 스프레이 바(spray bar)이다.
또 다른 구체예에서, 상기 코팅기는 릭 롤(lick roll)을 포함하거나, 상기 코팅기는 시여된(dispensed) 콜로이드 라텍스 코팅액을 평평하게 하거나 펼치기 위한 나이프 오버 롤 도포기(knife over roll applicator)를 이용하여 콜로이드 라텍스 코팅액을 시여하도록 구성된 디스펜서를 포함한다.
또 다른 구체예에서, 상기 가열기는 밑면 전체에 걸쳐서 제 1 온도 범위를 유지하기 위한 제 1 열 제어 요소를 포함한다. 상기 가열기는 상기 인조 잔디 표면 전체에 걸쳐서 제 2 온도 범위를 유지하기 위한 제 2 열 제어 요소를 추가로 포함한다. 상기 제 1 온도 범위는 제 2 온도 범위보다 크다.
또 다른 구체예에서, 상기 제 1 열 제어 요소는 제 1 강제 공기 요소(forced air element)이다. 상기 제 2 열 제어 요소는 제 2 강제 공기 요소이다. 강제 공기를 사용하는 것이 이로울 수 있는데, 이는 밑면 및 인조 잔디 표면의 온도를 더욱 효과적으로 조절할 수 있기 때문이다. 예를 들어, 상기 강제 공기는 인조 잔디 표면을 통해 송풍됨으로써 이것이 인조 잔디 섬유를 과열시키는 절연체로 작용하는 것을 방지할 수 있다.
또 다른 구체예에서, 상기 제 1 온도 범위는 하기의 것들 중 어느 하나이다: 140℃ 내지 150℃, 130℃ 내지 160℃, 120℃ 내지 170℃, 및 100℃ 내지 180℃.
또 다른 구체예에서, 상기 제 2 온도 범위는 하기의 것들 중 어느 하나이다: 50℃ 내지 70℃, 40℃ 내지 80℃, 30℃ 내지 90℃, 및 20℃ 내지 100℃.
또 다른 구체예에서, 상기 가열기는 가열 요소를 포함한다.
또 다른 구체예에서, 상기 가열 요소는 강제 공기 요소이다.
또 다른 구체예에서, 상기 가열 요소는 열 램프이다.
또 다른 구체예에서, 상기 가열 요소는 저항 가열 요소(resistive heating element)이다.
또 다른 구체예에서, 상기 인조 잔디 제조 장치는 상기 인조 잔디를 상기 가열기를 통해 연속적으로 이동시키도록 구성된다.
또 다른 구체예에서, 상기 도포기는 상기 인조 잔디가 가열기에 들어가기 전에 상기 노출 표면을 연속적으로 적시도록 구성된다.
또 다른 구체예에서, 상기 장치는 인조 잔디를 연속 공정으로 제조하도록 구성된다. 예를 들어, 인조 잔디 배면재의 롤이 인조 잔디의 롤로 연속적으로 제조될 수 있다.
또 다른 구체예에서, 상기 인조 잔디 제조 장치는 상기 인조 잔디 또는 상기 인조 잔디의 인조 잔디 배면재를 분당 1 미터 내지 분당 5 미터의 속도로 이동시키도록 구성된다. 이러한 구체예는 상기 블리스터 방지제가 상기 노출 표면의 상부 층에 혼합 또는 확산되기 위한 시간을 갖기 때문에 이로울 수 있다.
또 다른 구체예에서, 상기 도포기는 상기 콜로이드 라텍스 코팅액의 노출 표면의 영역을 블리스터 방지제로 적시도록 구성된다. 또한, 상기 장치는 상기 노출 표면의 영역을 상기 가열기 내로 10초 내지 2분의 시간 이내에 이동시키도록 구성된다. 이러한 구체예는 상기 블리스터 방지제가 상기 노출 표면의 상부 층에 혼합 또는 확산되기 위한 시간을 갖기 때문에 이로울 수 있다.
또 다른 구체예에서, 상기 도포기는 상기 콜로이드 라텍스 코팅액의 노출 표면의 영역을 블리스터 방지제로 적시도록 구성된다. 상기 가열기는 인조 잔디를 위한 가열기 입구를 갖는다. 상기 노출 표면의 영역과 가열기 입구 사이의 거리는 0.15 미터 내지 10 미터이다. 이러한 구체예는 상기 블리스터 방지제가 상기 노출 표면의 상부 층에 혼합 또는 확산되기 위한 시간을 갖기 때문에 이로울 수 있다. 이는 블리스터 발생을 감소시키는데 도움이 될 수 있다.
또 다른 구체예에서, 상기 장치의 도포기에는 블리스터 방지제가 채워진다.
또 다른 구체예에서, 상기 장치는 블리스터 방지제로 적어도 부분적으로 채워지도록 구성되는 블리스터 방지제 저장부를 포함한다. 상기 블리스터 방지제 저장부는 상기 도포기에 유체 소통하도록 연결될 수 있고 상기 도포기에 블리스터 방지제를 공급할 수 있다. 본원에서 사용되는 블리스터 방지제 저장부는 유체를 저장하기 위한 저장소 또는 탱크이다. 예를 들어, 상기 도포기에는 상기 블리스터 방지제 저장부의 적어도 일부분을 블리스터 방지제로 채움으로써 블리스터 방지제로 채워질 수 있다.
상기 밑면은 상기 장치에 의해 가열되어 상기 콜로이드 라텍스 코팅액이 고체 라텍스 코팅층으로 경화된다. 상기 콜로이드 라텍스 코팅이 가열되는 때, 물이 콜로이드 라텍스 코팅액의 밖으로 빠져나온다. 표피 또는 부분적으로 건조된 라텍스 코팅층이 건조에 따라 콜로이드 라텍스 코팅액의 표면상에 형성된다. 다음에, 물이 이러한 얇은 표피 표면의 아래에 갇힌 다음, 그 물이 증기로 전환됨에 따라 그 표피 표면이 파열될 수 있다. 이로써, 상기 고체 라텍스 코팅액의 블리스터 발생이 유발될 수 있다. 블리스터 방지제(anti-blistering agent)는 상기 라텍스를 약간 응집시키는 물질이다. 라텍스의 이러한 응고는 물이 블리스터 발생을 유발하지 않고 빠져 나갈 수 있는 부분을 남긴다.
블리스터 방지제는 액체 콜로이드 라텍스 코팅액이 밑면에 코팅되기 전에 그 라텍스 코팅액에 첨가될 수 있다. 충분히 많은 양으로 사용되는 경우, 블리스터 방지제는 콜로이드 라텍스를 불안정하게 할 수 있다. 따라서, 블리스터 방지제의 종류에 따라, 사용될 수 있는 블리스터 방지제의 양에는 한계가 있다. 또한, 여러가지 블리스터 방지제들은 액체 라텍스와 함께 장기 보관하기에는 부적당할 수 있다. 블리스터 방지제로 노출 표면을 적시는 것은 더 큰 농도의 블리스터 방지제가 사용될 수 있다는 기술적 효과를 가질 수 있다. 또한, 노출 표면을 적시는 것은 블리스터 발생의 양이 크게 감소된다는 기술적인 효과를 가질 수 있다. 또한, 블리스터 발생을 감소시키면, 경화된 라텍스가 인조 잔디 다발을 배면재에서 잘 유지한다는 기술적 효과가 얻어질 수 있다.
블리스터 방지제가 상기 노출 표면에 도포되는 경우, 그 표면에서 상기 콜로이드 라텍스와 블리스터 방지제의 재혼합이 제한될 수 있다. 이는 콜로이드 라텍스의 노출 표면에서 막을 방지하거나 막 형성을 감소시키는 효과를 가질 수 있다. 막 형성의 이러한 차단 또는 부분적 차단은 그 표면 근처에서 라텍스의 응집에 의해 발생될 수 있다. 따라서, 수분이 막에 갇히는 대신에 탈출할 수 있기 때문에 건조 동안 블리스터 발생이 감소될 수 있다.
여러 유형의 블리스터 방지제가 사용될 수 있다. 예를 들어, 카르복시화 스티렌 부타디엔 라텍스와 같은 콜로이드 라텍스는 입자 표면에 위치하는 음이온성 계면활성제 및 그 중합체에 혼입되는 카르복시산 기를 통해 안정화될 수 있다. 중성화시 상기 음이온성 계면활성제 및 카르복시기가 음전하를 발생하는 경우, 이러한 음전하는 정전기적 반발을 초래하여, 응자들이 응집하는 것을 방지하고 그 라텍스의 콜로이드 안정성을 확보할 수 있다. 이러한 정전기적 반발(electrostatic repulsion)이 감소되는 경우, 그 입자들은 불안정화되고, 응집하여 콜로이드 안정성의 상실 및 이에 따른 라텍스 입자의 응집을 유도될 수 있다. 이러한 정전기적 반발의 감소는 H+-공여체 또는 양이온성 종을 첨가함으로써 얻어질 수 있다. 첫째는 pH 유도된 응집으로 간주될 수 있으며, H+-공여체(예, 시트르산과 같은 산)를 첨가함으로써 음이온성 계면활성제 및 카르복실산 모두의 전하가 중성화되어 전하 중성화를 통한 응집이 유도된다. 두 번째는 양이온 유도된 응집으로 간주될 수 있으며, 카운터하전 특성(countercharged nature)을 갖는 종을 첨가함으로써 정전기적 반발이 다시 감소되어 전하 중성화를 통한 응고가 유도될 수 있다. 적당한 양이온성 종은 NaCl, CaCl2 또는 AlCl3와 같은 염, 또는 폴리디알릴디메틸암모늄 클로라이드 또는 폴리에틸렌이민과 같은 중합체일 수 있다.
또 다른 구현예에서, 상기 블리스터 방지제는 산이다. 일반적으로, 산은 콜로이드 라텍스가 응집을 받게 할 수 있다. 일반적으로, 산에 의해 발생된 이러한 응집은 콜로이드 라텍스가 밑면에 코팅되기 전에 보관되는 경우에는 바람직하지 못할 수 있다. 따라서, 상기 표면상에 산을 분사하는 것은 터프티드 표면 피복층(tufted surface covering)의 제조시 블리스터 발생을 효과적으로 감소시키기 위해 산을 사용하는 방법일 수 있다.
또 다른 구현예에서, 상기 산은 시트르산이다. 시트르산의 사용은 이것이 노출 표면상에 적셔지는 때에 효과적인 블리스터 방지제일 수 있기 때문에 이로울 수 있다. 또한, 이는 무독성인 천연 유기산이라는 이점을 가질 수 있다.
또 다른 구현예에서, 상기 산은 식초 또는 아세트산이다. 식초 또는 아세트산의 사용은 이것이 무독성인 천연 발생 유기산이라는 이점을 가질 수 있다.
일반적으로, 산의 사용은 경화 동안 라텍스 입자의 콜로이드 분산액의 완전한 응고를 지연시켜서 블리스터 발생의 기회를 감소시키는 기술적 효과를 가질 수 있기 때문에 이로울 수 있다.
또 다른 구현예에서 상기 산은 하기의 것들 중 어느 하나이다. 시트르산, 식초, 아세트산, 알코올, 유기산, 무기산, 설폰산, 미네랄 산, 포름산, 아세트산, 프로피온산, 부틸산, 발레르산, 카프로산, 옥살산, 락트산, 말산, 시트르산, 벤조산, 요산, 타우린, p-톨루엔설폰산, 트리플루오로메탄설폰산, 아미노메틸포스폰산, 타르타르산, 말산, 인산, 염화수소산, 헥산디온산, 및 이들의 조합.
건조 후 잔디 섬유들을 부착시키는 배면재상의 얻어지는 라텍스 층은 약 1 mm의 두께를 가질 수 있다. 산이 분사되면 라텍스 막의 표면의 1/10이 비교적 낮은 pH를 가질 수 있다. 일반적으로 터프티드 표면 피복층(tufted surface covering)를 제조할 때 실리콘 폴리에테르 화합물이 코팅 전의 벌크 콜로이드 라텍스에 첨가될 수 있다. 일반적으로 아주 작은 양 예를 들어 라텍스 1톤당 400g정도의 산 또는 블리스터 방지제가 사용된다. 실제적으로는 라텍스 1톤당 50g 내지 1000g의 산 또는 블리스터 방지제가 사용된다. 또 다른 실시예에서, 라텍스 1톤당 200g 내지 800g의 산 또는 블리스터 방지제가 사용된다. 여전히 또 다른 실시예에서, 라텍스 1톤당 300g 내지 500g의 산 또는 블리스터 방지제가 사용된다.
블리스터 방지제가 상기 표면에 분사되는 경우, 아주 더 높은 농도의 블리스터 방지제가 사용될 수 있다. 예를 들어 예를 들어 충분한 블리스터 방제제가 0.04%가 아닌 약 1%의 블리스터 방지제가 표면에 분사되도록 표면에 분사될 수 있다. 따라서 표면 상에 블리스터 방지제를 분사하면 고체 라텍스 코팅의 블리스터발생이 크게 감소될 수 있다. 상기 터프티드 표면 피복층가 연속적 또는 웹-기반 공정으로 제조되는 경우, 그 터프티드 표면 피복층는 그 방법이 수행되는 동안 여러 위치들 사이에서 이동할 수 있다. 예를 들어 상기 밑면은 릭 롤(lick roll) 또는 다른 코팅계로 코팅된 다음, 그 표면상에 블리스터 방지제를 분사 또는 분무함으로써 적셔질 수 있다.
터프티드 표면 피복층를 제조하는데 일반적으로 사용되는 콜로이드 라텍스 코팅액에는 많은 양의 물이 있을 수 있다. 예를 들어 그 건조된 막은 배면재 재료 1 평방 미터당 약 1kg의 중량을 가질 수 있다. 콜로이드 라텍스 코팅액이 건조되기 전에, 이는 1.3kg의 중량을 가질 수 있다. 이는 미터당 약 300g의 물이 증발될 필요가 있다는 것을 의미한다.
블리스터 방지제를 도포하기 위해 여러 가지 장치가 사용될 수 있다. 예를 들어,분무형 시트르산 포그(fog) 또는 에어로졸이 사용될 수 있다.
또 다른 구체예에서 상기 블리스터 방지제는 양이온성 블리스터 방지제일 수 있다. 양이온성 블리스터 방지제는 콜로이드 라텍스를 응고시키는 양이온을 공급할 수있는 블리스터 방지제이다. 예를 들어 여러 가지 염이 양이온성 블리스터 방지제로 사용될 수 있다. 이는 얻어지는 고체 라텍스 코팅층이 산을 사용하지 않고 생성될 수 있기 때문에 이로울 수 있다.
또 다른 구체예에서 상기 양이온성 블리스터 방지제는 하기의 것들 중 어느 하나이다: 염, 염화나트륨, 염화칼슘, 염화 알루미늄, 및 황산 알루미늄.
또 다른 구체예에서 상기 양이온성 불리스터 방지제는 수용성 양이온성 중합체이다. 상기 수용성 양이온성 중합체는 염이 아니지만 블리스터 방지 효과를 제공하기 위해 사용될 수 있는 양이온을 공급한다.
사용될 수 있는 몇몇의 수용성 양이온성 중합체의 예는 폴리디알릴디메틸암모늄 클로라이드 및 폴리에틸렌이민이다.
카르복시화 라텍스와 같은 콜로이드 라텍스의 또 다른 응고 기작은 폴리에테르 변성 폴리실록산의 첨가에 의한 열 감작(heat sensitization)인데, 이는 온도 유발 응고라고 나타낼 수 있다. 이러한 열 감작의 기작은 아마도 입자 표면 상의 카르복시 산에 의한 폴리에테르의 형성때문일 수 있는데 이는 정전기적 반발을 차단할 수 있지만 입체 장애를 통해 입자를 안정화시키게 된다. 상기 폴리실록산의 구름점이 도달되면 입체 장애를 통해서나 정전기적 반발로 인한 더 이상의 안정화가 없고, 응고가 유발된다.
또 다른 구체예에서, 상기 코팅기에는 콜로이드 라텍스 코팅액이 채워진다.
또 다른 구체예에서, 상기 블리스터 방지제는 콜로이드 라텍스 응고제이다.
또 다른 구체예에서, 상기 블리스터 방지제는 콜로이드 라텍스 응고제를 포함한다.
또 다른 구체예에서, 상기 장치는 적어도 일부가 콜로이드 라텍스 코팅액으로 채워지도록 구성되는 라텍스 저장부를 포함한다. 상기 라텍스 저장부는 상기 코팅기에 유체 소통하도록 연결될 수 있고 상기 코팅기에 콜로이드 라텍스 코팅액을 공급할 수 있다. 본원에서 사용되는 라텍스 저장부는 유체를 저장하는 저장부 또는 탱크이다. 예를 들어, 상기 코팅기에는 상기 라텍스 저장부의 적어도 일부분을 콜로이드 라텍스 코팅액으로 채움으로써 콜로이드 라텍스 코팅액으로 채워질 수 있다.
또 다른 구체예에서, 상기 콜로이드 라텍스 코팅액은 온도 감응형 라텍스 응고제를 추가로 포함한다. 온도 감응형 라텍스 코팅제는 블리스터 방지제로 기능하고, 콜로이드 라텍스 코팅액이 가열되어 이로부터 물을 구동시키고 고체 라텍스 코팅으로 전환되는 때 활성이 되는 물질이다. 노출 표면에 분사되는 블리스터 방지제와 함께 온도 감응형 라텍스 응고제의 사용은 블리스터 결함이 크게 감소된 고체 라텍스 코팅을 추가로 제공한다. 일반적으로 온도 감응형 라텍스 응고제는 터프티드 표면 피복층의 제조시 블리스터 발생을 감소시키기 위해 사용된다. 이러한 온도 감응형 라텍스 응고제와 추가의 분사된 블리스터 방지제의 사용은 블리스터 결함의 더욱 큰 감소를 제공할 수 있다.
또 다른 구체예에서 상기 온도 감응형 라텍스 응고제는 실리콘 폴리에테르이다.
또 다른 구체예에서 상기 온도 감응형 라텍스 응고제는 폴리에테르 변성 폴리실록산이다.
또 다른 구체예에서 상기 온도 감응형 라텍스 응고제는 스티렌-부타디엔의 에멀션을 포함한다.
또 다른 구체예에서 상기 장치는 인조 잔디 배면재를 인조 잔디로 연속적으로 가공하도록 구성된다. 하나의 실시예에서 이는 상기 장치가 인조 잔디 배면재의 롤을 인조 잔디로 연속적으로 가공하도록 구성된다는 것을 의미한다.
또 다른 구체예에서 상기 장치에는 인조 잔디 섬유가 채워진다. 예를 들어 상기 장치는 상기 섬유 삽입기가 사용하기 위한 하나 이상의 인조 잔디 섬유 스풀(spool)을 수용하도록 구성될 수 있다.
또 다른 구체예에서, 상기 인조 잔디 섬유는 적어도 한 종의 중합체를 포함하는 중합체 혼합물을 포함한다. 상기 인조 잔디 섬유는 연신된 인조 잔디 섬유이다. 연신된 인조 잔디 섬유를 사용하는 것은 연신 공정이 인조 잔디 섬유의 결정화를 증가시킬 수 있기 때문에 이로울 수 있다. 상기 증가된 결정화는 그 표면을 더욱 거칠게 만들 수 있다. 이러한 증가된 표면 거칠기는 인조 잔디 섬유와 경화된 라텍스 고무 사이의 부착력을 증가시킨다. 상기 라텍스의 블리스터 발생이 감소되므로, 그 조합은 또한 인조 잔디 섬유와 배면재 사이의 부착력을 증가시키는데에도 기여한다.
또 다른 구체예에서 상기 중합체 혼합물은 상기 적어도 한 종의 중합체를 결정화하기 위한 핵생성제를 추가로 포함한다. 이는 인조 잔디 섬유와 경화된 라텍스 사이의 부착력을 더욱 더 증가시킬 수 있다.
또 다른 구체예에서 상기 핵생성제는 무기 또는 유기 물질 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
또 다른 구체예에서 상기 무기 핵생성제는 하기의 것들 중 하나 또는 이들의 혼합물로 이루어진다:
활석;
카올린("차이나 클레이"라고도 알려짐");
탄산칼슘;
탄산 마그네슘;
실리케이트:
규산 알루미늄, 예를 들어 소듐 알루미노실리케이트(특히, 천연 또는 합성 제올라이트);
비결정성 및 부분적으로 비결정성인 실리카 및 이의 혼합 형태, 예를 들어, 퓸드 실리카;
규산 및 규산 에스테르, 예를 들어, 테트라알킬 오르토실리케이트(오르토규산 에스테르라고도 알려짐);
알루미늄 삼수화물;
수산화 마그네슘;
메타- 또는 폴리포스페이트; 및
석탄 비산재(CFA) (예를 들어, 석탄 비산재는 발전소의 석탄 화염(coal-fires)으로부터 회수한 미세 물질이다).
또 다른 구체예에서 상기 유가 핵생성제는 하기의 것들 중 하나 또는 이들의 혼합물을 포함한다:
1,2-시클로헥산 디카본산 염("Hyperform ®"의 주 성분으로 알려짐); 특히, 1,2-시클로헥산 디카본산의 칼슘염;
벤조산;
벤조산 염; 상기 벤조산 염은 특히, 벤조산의 알칼리 금속 염(예를 들어, 벤조산의 나트륨 및 칼륨염), 및 벤조산의 알칼리 토금속 염(예를 들어, 벤조산의 마그네슘 및 칼슘 염)일 수 있다;
소르브산; 및
소르브산 염. 상기 소르브산 염은 특히, 소르브산의 알칼리 금속염(예를 들어, 소르브산의 나트륨 및 칼륨 염), 및 소르브산의 알칼리 토금속 염(예를 들어, 소르브산의 마그내슘 및 칼슘 염)일 수 있다.
또 다른 측면에서 본 발명은 인조 잔디 제조 시스템을 제공한다. 상기 인조 잔디 제조 시스템은 일 구체예에 따른 인조 잔디 제조 장치 및 인조 잔디 섬유(fiber) 장치를 포함한다. 상기 인조 잔디 섬유(fiber) 장치는
적어도 한 종의 중합체를 포함하는 중합체 혼합물을 제조하도록 구성된 중합체 혼합기;
상기 중합체 혼합물을 모노필라멘트로 압출하도록 구성된 압출기;
압출 후 상기 모노필라멘트를 급냉하기 위한 급냉기(quencher);
급냉 후 상기 모노필라멘트를 재가열하기 위한 가열기; 및
상기 재가열된 모노필라멘트를 연신하여 그 섬유들을 서로 정렬하고 그 모노필라멘트를 인조 잔디 섬유로 형성하기 위한 섬유 연신기를 포함한다.
상기 연신된 인조 잔디 섬유는 예를 들어 하기의 단계들 중 하나 이상을 이용하여 제조될 수 있다:
상기 중합체 혼합물을 모노필라멘트로 압출하는 단계(이러한 압출을 수행하기 위하여 상기 중합체 혼합물은 예를 들어 가열될 수 있다);
상기 모노필라멘트를 가열하는 단계(이러한 단계에서 상기 모노필라멘트는 냉각될 수 있다);
상기 모노필라멘트를 재가열하는 단계;
상기 재가열된 모노필라멘트를 연신하여 상기 모노필라멘트를 인조 잔디 섬유로 형성하는 단계(상기 연신 동안 핵생성제는 상기 모노필라멘트 내에서 적어도 한 종의 중합체의 결정성 부분의 생성을 촉진하고, 상기 촉진은 상기 모노필라멘트의 표면 거칠기를 증가시킨다); 및
상기 인조 잔디 섬유를 인조 잔디 배면재에 혼입하는 단계;
상기 특징들은 상기 방법이 인조 잔디 섬유를 배면재 내에 강하게 고정함으로써, 기계적 응력, 특히 상기 섬유에 작용하는 기계적 당김력에 대하여 더욱 내구성이 있는 인조 잔디를 제공할 수 있기 때문에 유익할 수 있다.
특히 상기 특징들은 인조 잔디 제조를 위해 사용된 몇몇 종류의 폴리올레핀, 예를 들어 폴리에틸렌(PE)을 인조 잔디의 배면재에 강하게 부착시키는 것을 가능하게 한다. 본 발명의 구체예들은 PE 및 이와 유사한 폴리올레핀들로 부터 제조된 증가된 수명의 인조 잔디를 제공할 수 있다. 인조 잔디 및 이에 포함된 섬유는 예를 들어 스포츠 분야에서 사용되는 경우 유의한 기계적 응력에 직면한다. 섬유들은 예를 들어 플레이어가 갑작스럽게 멈추거나 방향을 바꾸어서 섬유에 높은 당김력을 가하는 경우 배면재로부터 떨어질 수 있다. 인조 잔디의 배면재 내에 잔디 섬유를 기계적으로 고정하는 전술한 방법은 스포츠 분야에서 사용하기에 특히 적합한 더욱 내구성이 있는 종류의 인조 잔디를 제공할 수 있다.
추가의 유익한 측면에서 상기 고정은 공유 결합이 아니라 기계적인 힘에 기반하는 것으로 관찰되었다. 응고된 유체는 섬유 표면의 돌출 및 함몰부들을 타이트하게 둘러싸고 매립한다. 상기 돌출 및 함몰부들은 결정(crystal)에 의해 유발되는 것으로 관찰되었다. 따라서 핵생성제를 첨가함으로써 적어도 한 종의 중합체의 비결정성 부분에 대한 결정성 부분의 상대적 분율이 증가되어 모노필라멘트의 표면이 더욱 거칠어지고 따라서 섬유의 표면이 더욱 거칠어지고 그 섬유 상에 응고된 유체에 의해 작용하는 기계적 파악(mechanical grip)이 증가될 수 있다. 상기 섬유를 기계적으로 고정하는 것은 지지체의 배면에 유체로서 도포될 수 있고 일정 시간 후 응고되는 임의의 종류의 배면재에 섬유를 강하게 부착시킬 수 있기 때문에 유익할 수 있다. 따라서 여러 가지 상이한 화학적 조성들의 섬유들이 복수의 화학적으로 다양한 배면 재료들에 단단히 매립될 수 있다. 서로 공유결합할 수 있도록 섬유 또는 배면재를 제조할 필요는 없다. 이는 제조 공정을 용이하게하고 바람직하지 않은 부산물들의 생성을 방지한다. 따라서 화학적 폐기물을 처리하는 것과 관련된 추가의 비용이 회피될 수 있고 인조 잔디를 만들기 위해 결합 될 수 있는 섬유 물질들 및 배면 물질들의 더욱 넓은 조합이 이용될 수 있다.
중합체 혼합물을 중합체 필름이 아닌 모노필라멘트로 압출하는 것이 유리할 수 있는데 이는 인조 잔디 섬유로 사용될 슬라이스들로 필름을 절단하는 공정은 그의 형성이 연신 단계에서 핵생성제에 의해 유발된 중합체 결정을 파괴하는 것으로 관찰되었기 때문이다. 따라서 압출 및 연신된 중합체 필름을 슬라이스들로 절단함으로써 제조되는 인조 잔디 섬유들은 연신 작업에서 연신된 모노필라멘트들 보다 낮은 표면 거칠기를 가지게 된다.
추가의 측면에서 본 발명은 인조 잔디의 인조 잔디 섬유가 특정의 당김력을 인가할 때에도 인조 잔디 배면재내에 고정된 상태로 남아있도록 인조 잔디를 제조하는 방법에 관한 것으로, 그 방법은
적어도 한 종의 중합체, 결정된 양의 핵생성제 및 선택적으로 한 종 이상의 염료를 포함하는 중합체 혼합물을 제조하는 단계로서,
상기 핵생성제는 무기 또는 유기 물질 또는 이들의 혼합물이고(예를 들어, 상기 핵생성제는 상기 언급된 물질들 중 하나 이상일 수 있음),
상기 핵생성제의 결정된 양은 그의 압출, 연신, 및 인조 잔디 배면재내로의 인조 잔디 섬유 형태로의 혼입 후 특정의 당김력을 견딜 수 있는 모노필라멘트를 제공하는데 필요한 상기 핵생성제의 최소량이고;
상기 핵생성제의 결정된 양은 상기 중합체 혼합물에 포함되는 경우의 안료들의 수 및 종류에 의존하고, 핵생성제로서 작용하려는 상기 안료들의 각각의 능력에 의존하는, 단계;
상기 중합체 혼합물을 모노필라멘트로 압출하는 단계;
상기 모노필라멘트를 급냉하는 단계;
상기 모노필라멘트를 재가열하는 단계;
상기 재가열된 모노필라멘트를 연신하여 상기 모노필라멘트를 인조 잔디 섬유로 형성하는 단계;
지지체(carrier) 상에 복수의 상기 인조 잔디 섬유들을 배열하여, 상기 배열된 인조 잔디 섬유들의 모노필라멘트의 제 1 부분이 상기 지지체의 바닥면에 노출되고 상기 모노필라멘트의 제 2 부분이 상기 지지체의 상부면에 노출되도록 하고,
상기 지지체의 바닥면 상에 유체를 첨가하여 적어도 상기 제 1 부분이 상기 유체에 매립되도록 하고,
상기 유체를 응고시켜서, 상기 배열된 인조 잔디 섬유들의 모노필라멘트의 적어도 제 1 부분을 둘러쌈으로써 기계적으로 고정하고 인조 잔디 배면재로서 작용하는 고체 막을 형성함으로써,
상기 인조 잔디 섬유를 상기 인조 잔디 배면재에 혼입하는 단계.
상기 특징들은 그의 표면 거칠기가 여러 가지 상이한 중합체 혼합물들, 특히 여러 안료 및 염료들을 포함하는 다양한 종류의 중합체 혼합물들에 대한 원하는 값으로 조절 및 설정될 수 있는 인조 잔디의 제조를 가능하게 하기 때문에 유익할 수 있다. 놀라운 관찰 결과에 따르면 특정 색상의 인조 잔디 섬유는 다른 색상을 갖는 섬유들과 비교하여 잔디 인출력(tuft withdrawal force)에 대하여 더욱 높은 저항성을 나타내는 것으로 관찰되었다. 추가의 놀라운 관찰 결과에 따르면 잔디 인출력에 대한 몇몇 색상의 섬유들의 증가 된 저항성은 결정성 부분들의 수 및 크기 및 인조 잔디 섬유의 유연성에 영향을 미치는 각각의 염료의 핵생성 능력에 의해 유발되는 것이다. 상기 중합체 혼합물의 염료의 양에 따라 핵생성제의 양을 결정하는 것은 인조 잔디의 동일한 조각에서 여러 종류의 염료들을 포함하는 잔디 섬유들을 혼합하는 것을 가능하게 함으로써 모든 잔디 섬유들이 잔디 인출력에 대하여 동일한 저항성을 나타내고 따라서 그 인조 잔디의 전체 수명 동안 마모 및 ?어짐에 동등하게 견딜 수 있도록 한다. 따라서 잔디 조각의 수명은 핵생성제로서 작용하는 가장 낮은 능력을 갖는 안료를 포함하는 잔디 섬유에 의해 더 이상 제한되지 않는다: 구체예들에 따르면 중합체 혼합물 내의 한 종 이상의 염료가 충분한 정도까지 결정화를 유발할 수 없는 경우, 적절한 양의 핵생성제가 첨가될 수 있다. 또한 중합체 혼합물이 충분한 핵생성 능력을 갖는 염료를 이미 포함하는 경우 그 중합체 혼합물에 첨가되는 핵생성제의 양은 감소될 수 있거나 심지어는 0일 수 있고 따라서 중?체 결정의 양이 잔디 인출력(본원에서는 "당김력"이라고도 나타냄)에 대한 원하는 저항성을 달성하는데 필요한 양을 초과하는 것이 회피될 수 았다. 이는 비용을 감소시킬 수 있고 섬유 내의 무기 물질의 총량을 감소시킬 수 있다(높은 분율의 무기 물질은 섬유의 유연성을 감소시킬 수 있다).
실시예들에 따라, 핵생성제의 양은 하기와 같이 일련의 실험을 수행함으로써 결정된다: 본원에서 "원하는 중합체 혼합물"이라고 나타낸 중합체 혼합물이 제조된다. "원하는 중합체 혼합물"은 인조 잔디 섬유를 제조하기 위해 사용될 중합체 혼합물의 모든 성분들은 그의 양이 결정되어야 하는 핵생성제를 아직 포함하지 않는다. 따라서 상기 "원하는 중합체 혼합물"은 적어도 한 종의 중합체, 없거나 한 종 이상의 염료 및 없거나 한 종 이상의 추가의 첨가제를 포함한다. 상기 "원하는 중합체 혼합물"은 압출되고, 연신되고, 기재된 바와 같이 잔디 배면재에 혼입된다. 우선적으로 단지 소량의 "원하는 중합체 혼합물"이 제조되고, 단지 작은 조각의 인조 잔디가 제조되고 시험을 위한 시료로서 사용된다. 다음에 예정된 당김력("잔디 인출력")이 예를 들어 ISO/DES 4919:2011에 따라 인조 잔디 섬유에 인가된다. 상기 인조 잔디 섬유가 잔디 배면재내에 고정된 상태로 남아있는 경우, 예를 들어 활석, 카올린과 같은 추가의 핵생성제의 첨가가 생략되고, 핵생성제의 결정된 양은 0이다. 인조 잔디 섬유가 상기 결정된 당김력에 의해 인출되는 경우, 상기 "원하는 중합체 혼합물"과 동일한 조성의 중합체, 염료 및 추가의 선택적인 첨가제들을 포함하는 몇몇의 추가의 중합체 혼합물들이 제조된다. 상기 추가의 중합체 혼합물들의 각각에, 증가하는 양의 핵생성제가 첨가된다. 예를 들어, 추가의 중합체 혼합물인 APM1에 0.5 중량%의 중합체 혼합물에 첨가된다. 추가의 중합체 혼합물인 APM2에는 1 중량%의 중합체 혼합물이 첨가된다. 추가의 중합체 혼합물인 APM3에는 1.5 중량%의 중합체 혼합물이 첨가된다. 그리고 무기 핵생성제의 경우 3 중량%까지의 양 또는 유기 핵생성제의 경우 더욱 많은 양, 예를 들어 8 중량%의 중합체 혼합물이 첨가된다. 상기 추가의 중합체 혼합물들은 각각 압출되고, 연신되고, 전술한 바와 같이 인조 잔디의 각각의 조각의 배면재에 혼입된다. 상기 특정의 당김력을 인가할 때 인조 잔디 배면재로부터 인출되지 않는 인조 잔디 섬유를 제공하기에 충분한 최소량의 핵생성제를 포함하는 추가의 중합체 혼합물들 중 하나는 결정된 양의 핵생성제로서 사용된다. 다음에 상기 결정된 양의 핵생성제가, 특정의 당김력에 대해 원하는 저항성을 갖는 인조 잔디를 더욱 큰 규모로 제조하기 위해 원하는 중합체 혼합물에 첨가된다.
하기의 구체예들의 특징들은 이들이 상호 배타적이지 않은 경우, 상기 인조 잔디 제조 방법들 중 어느 하나 및 본원에서 개시된 임의의 종류의 인조 잔디와 결합될 수 있다.
바람직한 구체예들에 따라 상기 핵생성제는 연신 동안, 모노필라멘트 내에서 적어도 한 종의 중합체의 결정성 부분들의 생성을 촉진하며, 상기 결정성 부분들의 생성의 촉진은 상기 모노필라멘트의 표면 거칠기를 증가시킨다. 따라서 상기 모노필라멘트의 표면은, 압출 공정 이후에 생성되므로 압출 공정 동안에 중합체 혼합물에 작용하는 기계적인 힘에 의해 파괴될 수 없는 중합체 결정을 포함한다.
바람직한 구체예들에 따라 활석 또는 차이나 클레이가 사용된다. 바람직하게는 활석이 사용된다.
구체예들에 따라 무기 핵생성제가 사용되는 경우, 그 핵생성제의 입자 크기는 0.1 나노미터 내지 50 마이크로미터, 바람직하게는 0.1 나노미터 내지 10 마이크로미터, 더욱 바람직하게는 10 나노미터 내지 5 마이크로미터이다.
활석과 같은 무기핵생성제가 핵생성제로 사용되는 몇몇 구체예들에 따라, 상기 중합체 혼합물의 0.01 내지 3 중량%는 핵생성제로서 작용하기 위한 중합체 혼합물에 첨가되는 무기 물질로 구성된다. 바람직하게는, 상기 중합체 혼합물의 0.05 내지 1 중량%는 상기 핵생성제로 구성된다. 더욱 바람직하게는, 상기 중합체 혼합물의 0.2 내지 0.4 중량%는 상기 핵생성제로 구성된다. 상기 첨가된 무기 물질의 각각의 부분 또는 분율은 핵생성제로 작용할 수 있다. 택일적으로 이의 적어도 일부분들은 핵생성제로 작용한다.
구체예들에 따라 상기 핵생성제로 실제적으로 작용하기 위해 첨가된 물질의 총량의 적어도 일부분은 50 마이크로미터 미만, 바람직하게는 10 마이크로미터 미만, 더욱 바람직하게는 5 마이크로미터 미만의 입자 크기를 갖는다.
상기 핵생성제로 실제적으로 작용하기 위해 중합체 혼합물에 첨가된 물질은 예를 들어 활석일 수 있다.
몇몇 구체예들에 따라 핵생성제로 실제적으로 작용하는 무기 핵생성제의 부분은 적어도 20 중량%의 활석을 포함하고, 더욱 바람직하게는 상기 부분은 적어도 70 중량%의 활석을 포함하고, 더욱 바람직하게는 상기 부분은 적어도 90 중량%의 활석을 포함한다. 따라서 예를 들어, 상기 중합체 혼합물에 첨가된 활석의 적어도 20%는 50 마이크로미터 미만, 바람직하게는 10 마이크로미터 미만, 더욱 바람직하게는 5 마이크로미터 미만일 수 있다.
구체예들에 따라 상기 적어도 한 종의 중합체는 결정성 부분 및 비결정성 부분을 포함하고, 연신 동안 중합체 혼합물 내에 핵생성제가 존재하는 것은 상기 비결정성 부분에 대한 결정성 부분의 크기를 증가시킨다. 이는 예를 들어 상기 적어도 한 종의 중합체가, 비결정성 구조를 갖는 경우와 비교하여 더욱 높은 강직성을 가지게 할 수 있다. 이는 더욱 높은 강직성(rigidity) 및 압착시 다시 튀어오르는 더욱 높은 능력을 갖는 인조 잔디를 제공할 수 있다. 상기 모노필라멘트를 연신하면, 상기 적어도 한 종의 중합체의 구조의 더욱 많은 부분이 더욱 결정성이 될 수 있다. 상기 적어도 한 종의 중합체를 연신하는 것은 핵생성제의 존재하에서 결정성 영역들을 아주 더 증가시킬 수 있다.
구쳬에들에 따라 상기 중합체 혼합물은 총계로 20 중량% 미만의 무기 물질을 포함하고, 상기 무기 물질은 화학적으로 불활성인 충진제 물질 또는 무기 염료(예를 들어, TiO2) 또는 무기 핵생성제의 무기 부분들을 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 중합체 혼합물은 총계로 15 중량% 미만의 상기 무기 물질을 포함한다. 더욱 바람직하게 상기 중합체 혼합물은 총계로 105 중량% 미만의 상기 무기 물질을 포함한다.
이는 중합체 혼합물로부터 제조된 잔디 필라멘트가 그 필라멘트 내의 결정성 부분들의 분율 증가에 의해 확실히 유의적으로 감소되지 않기 때문에 유리할 수 있다.
구체예들에 따라 상기 지지체의 바닥면에 첨가된 유체는 적어도 20 중량%의 스티렌-부타디엔, 적어도 40 중량%의 화학적으로 불활성인 충진 물질, 및 적어도 15 중량%의 분산 유체를 포함하는 현탁액이다. 상기 유체를 응고시켜서 막을 얻는 것은 예를 들어 열 또는 공기 흐름을 인가하여 상기 현탁액을 건조시키는 것을 포함한다. 상기 응고된 스티렌-부타디엔 현탁액으로 구성되는 막은 라텍스 막(latex film)이라고도 알려져 있다.
구체예들에 따라 상기 현탁액은 22 내지 28 중량%의 스티렌-부타디엔, 50 내지 55 중량%의 중진제 물질, 및 분산 유체로서 작용하는 적어도 20 중량%의 물을 포함한다.
구체예들에 따라 상기 유체는 폴리올과 이소시아네이트의 혼합물이다. 본원에서 사용되는 폴리올은 유기 반응에 이용될 수 있는 다수의 히드록시 작용기를 갖는 화합물이다. 상기 유체를 응고시켜서 막을 얻는 것은 폴리올과 폴리이소시아네이트의 다중첨가 반응(polyaddition-reaction)을 수행하여 폴리우레탄을 생성하는 것을 포함한다. 상기 고체 막은 폴리우레찬 막이다.
실시예들에 따라 상기 유체는 하기의 성분들 중 하나 이상을 포함한다: 항균 첨가제, 살균제, 냄새 방출 물질, UV 안정화제, 난연제, 산화방지제, 안료.
몇몇 실시예에서 상기 연신된 모노필라멘트는 인조 잔디 섬유로 직접 사용될 수 있다. 예를 들어 상기 모노필라멘트는 테이프 또는 다른 형상으로 압출될 수 있다. 다른 실시예들에서 상기 인조 잔디 섬유는, 일반적으로 서로 케이블로 형성되거나 꼬여지거나 다발로 형성되는 몇몇의 연신된 모노필라멘트 섬유들의 다발 또는 집단일 수 있다. 상기 방법은 다수의 모노필라멘트들을 서로 직조(weaving), 다발화(bundling) 또는 방적(spinning)하여 인조 잔디 섬유를 제조하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 다수, 예를 들어, 4 개 내지 8개의 모노필라멘트들이 얀(yarn)으로 형성 또는 가공될 수 있다. 몇몇의 경우, 상기 다발은, 얀 다발을 서로 유지하고 나중의 터프팅(tufting) 또는 직조 공정에 사용하기에 적합하게 만드는 이른바 재권취 얀(rewinding yarn)과 함께 재권취된다. 상기 모노필라멘트는 예를 들어 50 내지 600 마이크로미터 크기의 직경을 가질 수 있다. 상기 얀의 중량은 일반적으로 50 내지 3000 dtex에 도달할 수 있다.
또 다른 구체예에서, 상기 인조 잔디 섬유를 직조하는 것은 상기 모노필라멘트를 직조하여 인조 잔디 섬유를 얻는 것을 포함한다. 즉, 몇몇 실시예에서 상기 인조 잔디 섬유는 단일 모노필라멘트가 아니라, 다수의 섬유들의 조합이다. 또 다른 구체예에서 상기 인조 잔디 섬유는 얀이다. 또 다른 구체예에서 상기 방법은 연신된 모노필라멘트들을 일제히 다발화하여 인조 잔디 섬유를 제조하는 것을 추가로 포함한다.
구체예들에 따라, 상기 방법은 상기 핵생성제의 양을 결정하여, 상기 핵생성제의 양이 결정성 부분들의 생성을 촉진하여, 그 결정화는 대부분의 결정성 부분들이 연신 동안(연신 이전이 아님) 동안에 생성되도록 충분히 느리고 그 결정화가 상당히 많은 결정성 부분들의 생성을 촉진하기에 충분하여 표면 거칠기가 충분히 높아서, 30 뉴턴 이상, 바람직하게는 40 뉴턴 이상, 더욱 바람직하게는 50 뉴턴 이상의 당김력이 그 섬유에 인가되지 않는 경우 상기 매립된 인조 잔디 섬유가 인조 잔디 배면재내에 고정된 상태로 남아있도록 상기 핵생성제의 양을 결정하는 단계를 추가로 포함한다. 상기 핵생성제를 첨가하는 것은 상기 결정된 양의 핵생성제를 첨가하는 것을 포함한다.
구현예들에 따라, 상기 언급된 한계값들 중 하나를 초과하는 당김력이 섬유에 인가되지 않는 경우에 상기 매립된 인조 잔디 섬유가 인조 잔디 배면재내에 고정된 상태로 남아있는 경우의 상기 결정은 ISO/DES 4919:2011에 기재된 바와 같은 잔디 인출력을 측정하기 위한 시험법에 따라 수행된다.
구체예들에 따라, 핵생성제로서 작용할 수 있는 물질은, 중합체 혼합물에 첨가되는 경우, 인조 잔디 배면재내에 인조 잔디 섬유를 고정하는 마찰력을 ISO/DES 4919:2011에 기재된 바와 같은 잔디 인출력 측정 시험법에 따라 적어도 10 뉴턴 만큼 증가시킬 수 있는 물질이다. 바람직하게는, 이러한 효과는 중합체 혼합물로부터 제조될 인조 잔디 섬유의 재료의 취성(brittleness)을 유의하게 증가시키지 않고 달성된다. 바람직하게는, 핵생성제로서 작용할 수 있는 물질은, 첨가된 핵생성제를 포함하는 중합체 혼합물의 3 중량% 미만의 양으로 상기 중합체 혼합물에 첨가되는 경우, 인조 잔디 배면재내에 인조 잔디 섬유를 고정하는 마찰력을 ISO/DES 4919:2011에 기재된 바와 같은 잔디 인출력 측정 시험법에 따라 적어도 10 뉴턴 만큼 증가시킬 수 있는 물질이다.
구체예들에 따라, 염료로서 작용할 수 있는 물질은 중합체 혼합물로부터 제조될 인조 잔디 섬유가 특정 스펙트럼의 가시선을 방출하게 하는 물질이다. 예를 들어, 상기 염료가 상기 제조된 섬유로 하여금 특정 스펙트럼 패턴, 예를 들어, 사람의 눈에 의해 "녹색", "백색", "청색" 또는 임의의 다른 색상으로 인지되는 소정의 스펙트럼 패턴을 방출하도록 하는 지를 테스트하기 위하여 분광광도계 또는 비색계가 사용될 수 있다. 측정된 방출 스펙트럼이 원하는 스펙트럼 패턴을 반영 하는지를 테스트하기 위해 CMYK 색상 코드, RAL 색상 코드, Pantone 색상 코드 또는 임의의 다른 표준 코드를 사용하여 색상을 지정할 수 있다.
구체예들에 따라, 상기 염료에 의해 발생된 가시선의 특정 스펙트럼은 상기 염료가 없는 동일 종류의 인조 잔디 섬유로부터 방출된 가시선의 스펙트럼과 다르다.
구체예들에 따라, 상기 인조 잔디 제조 장치는
제 1 량의 제 1 염료가 결정성 부분의 생성을 촉진할 수 없고, 제 1 량의 제 1 염료가 임의의 중합체 결정의 생성을 촉진할 수 없거나 압출 및 연신된 모노필라멘트에서 특정의 원하는 양의 결정성 부분의 생성을 촉진할 수 없고, 상기 제 1 염료는, 섬유의 색상에 영향을 미치기 때문에 변화 또는 증가될 수 없는 상기 소정의 제 1 량이 아니라 더욱 높은 농도로 상기 중합체 혼합물에 첨가되는 경우 결정성 부분의 생성을 촉진할 수 없고, 그러나 제조하고자 하는 인조 잔디의 색상이 고려되어야 하고 변화되지 않아야 하는 것인, 상기 제 1 량의 제 1 염료를 상기 중합체 혼합물에 첨가하고,
제 2 량의 핵생성제와 함께 제 1 량의 제 1 염료가 결정성 부분의 생성을 촉진할 수 없어서, 그 결정화가 충분히 느려서 대부분의 결정성 부분들이 연신 동안에 생성되고, 그 결정화가 충분히 많은 결정성 부분들의 생성을 촉진하기에 충분하여, 표면 조도가 충분히 높아서 6개의 매립된 인조 잔디 섬유들의 다발이, 30 뉴턴 이상, 더욱 바람직하게는 40 뉴턴 이상, 더욱 바람직하게는 50 뉴턴 이상의 당김력이 그 섬유에 인가되지 않는 경우, 인조 잔디 배면재내에 고정된 상태로 남아있게 되도록 하는 방식으로, 핵생성제의 제 2 량을 결정하도록 구성된다. 상기 핵생성제를 첨가하는 것은 상기 결정된 제 2 량의 핵생성제를 첨가하는 것을 포함한다.
상기 특징들은, 사용된 염료가 상기 적어도 한 종의 중합체의 결정화를 촉진하는 어느 정도 측정가능하지만 불충분한 능력을 이미 갖고 있는 경우 핵생성제의 양을 감소시키는 것을 가능하게 하기 때문에 유리할 수 있다. 또한, 동일 색상의 두 종의 염료가 이용될 수 있는 경우, 상기 방법은 상기 두 종의 염료 중에서, 핵생성제로서 작용하는 능력 및 상기 하나 이상의 중합체의 결정화를 증가시키는 능력이 더 높은 한 종의 염료를 선택하는 것을 포함한다. 이는 배면재 내로의 섬유의 고정력을 또한 증가시킬 수 있고 핵생성제의 필요한 양을 감소시키는데 도움이 될 수 있다.
대부분의 결정이 압출 공정이 아니라 연신 공정 동안에 형성되도록 핵생성제의 양 및 종류를 선택하는 것은, 압출 공정 이전 또는 동안에 생성되는 결정들이 상기 오프닝을 통한 중합체 혼합물의 압착시 초기의(nascent) 모노필라멘트의 표면에서 발생되는 전단력에 의해 파괴될 수 있기 때문에 유리할 수 있다. 따라서, 예정 량의 핵생성제에 의해 달성되는 표면 거칠기가 최대화될 수 있다.
구체예들에 따라, 상기 중합체 혼합물에서 무기 물질의 총량은 20 중량% 미만, 더욱 바람직하게는 15 중량% 미만, 아주 더 바람직하게는 10 중량% 미만이다. 핵생성제의 양을 최소화하는 것, 특히 무기 핵생성제의 양을 최소화하는 것은, 섬유들이 무기 물질 또는 너무 많은 수의 결정성 부분들에 의한 중합체들 사이의 반 데르 발스 힘(Van-der-Waals force)의 차단으로 인한 취성을 갖게 되지 않고 원하는 정도의 표면 거칠기 및 당김력에 대한 저항성을 달성하는 것을 가능하게 한다.
추가의 유리한 측면에서, 핵생성제로서도 작용할 수 있는 염료를 사용하는 것은 중합체 혼합물 내의 무기 물질의 총량이 20 중량% 미만, 더욱 바람직하게는 15 중량% 미만, 아주 더 바람직하게는 10 중량% 미만이 되도록 하는 것을 가능하게 한다. 이렇게 하면, 중합체들 사이의 반 데르 발스 힘이 무기 물질 또는 너무 많은 수의 결정질 부분들에 의해 약해지는 경우에도 섬유가 취성을 갖지 않는다.
구체예들에 따라, 상기 방법은 상기 중합체 혼합물에 이산화 티타늄을 첨가하는 것을 추가로 포함한다. 이산화 티타늄은 더욱 밝은 섬유 색상 또는 하얀 색조(white tone)를 갖는 섬유를 생성하는 것을 가능하게 한다. 상기 이산화 티타늄은 염료로서 작용한다. 상기 중합체 혼합물은 상기 첨가 후 1.9 내지 2.3 (바람직하게는 2.1) 중량%의 이산화 티타늄을 포함한다.
구체예들에 따라, 상기 방법은 상기 중합체 혼합물에 아조-니켈 복합 안료를 첨가하는 것을 추가로 포함한다. 상기 아조-니켈 복합 안료는 염료로서 작용한다. 상기 중합체 혼합물은 상기 첨가 후 0.01 내지 0.5 (바람직하게는 0.1 내지 0.3) 중량%의 아조-니켈 복합 안료를 포함한다.
구체예들에 따라, 예를 들어 프탈로시아닌 구리 착체와 같은 프탈로시아닌 금속 착체가 염료 및 핵생성제로서 작용하는 물질로 사용될 수 있다.
제 1 그룹의 구체예들에 따라, 상기 방법은 상기 중합체 혼합물에 프탈로시아닌 그린을 첨가하는 것을 추가로 포함한다. 상기 프탈로시아닌 그린은 염료로서 작용한다. 상기 중합체 혼합물은 상기 첨가 후 0.001 내지 0.3 중량% 바람직하게는 0.05 내지 0.2 중량%의 프탈로시아닌 그린을 포함한다.
제 2 그룹의 구체예들에 따라, 상기 방법은 상기 중합체 혼합물에 프탈로시아닌 블루를 첨가하는 것을 추가로 포함한다. 상기 프탈로시아닌 블루는 염료로서 작용한다. 상기 중합체 혼합물은 상기 첨가 후 0.001 내지 0.25 중량% 바람직하게는 0.15 내지 0.20 중량%의 프탈로시아닌 블루를 포함한다.
상기 유체에 매림된 인조 잔디 섬유의 일부 또는 전부가 상기 유체로 적셔지는, 이전의 청구항들 중 어느 하나의 방법.
구체예들에 따라, 상기 적어도 한 종의 중합체는 비극성 중합체이다.
비극성 중합체에 전술한 방법을 적용하는 것은 비극성 중합체가 소수성이 되는 경향이 있기 때문에 특히 유리하다. 라텍스 막을 생성하기위한 상기 현탁액과 같은 친수성 유체에 의해 상기 적심이 방해를 받는 것으로 알려져 있다. 상기 핵생성제를 첨가하는 것은 필라멘트 내의 결정성 부분들의 분율 증가로 인해 필라멘트의 표면 거칠기를 증가시키고, 또한 섬유의 적어도 제 1 부분을 매립하기 위해 사용된 도포된 유체에 의한 섬유 표면의 적심을 증기시키는 것으로 관찰되었다. 이러한 섬유 표면 거칠기의 증가는 적심 증가 효과와의 상승 효과를 제공한다: 섬유 표면의 용이해진 적심은 유체가 섬유 표면의 타이트하고 깊은 함몰부 및 리세스부들을 침투하는 것을 가능하게 한다. 그 결과, 응고된 유체에서 섬유가 강하게 기계적으로 고정된다.
구체예들에 따라, 상기 적어도 한 종의 중합체는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 또는 이들의 혼합물이다. 바람직하게는, 상기 적어도 한 종의 중합체는 폴리에틸렌이다.
인조 잔디 섬유를 생성하기 위해 사용된 올레핀의 종류는 섬유 및 상기 섬유로부터 제조한 인조 잔디의 여러 가지 특성에 유의한 영향을 미친다. 예를 들어, 폴리아미드류(PA)는 양호한 굽힘 회복 특성을 갖는 것으로 알려져 있다. 그러나, 그의 표면은 경기장의 그라운드로 사용될 때 피부 화상을 일으키는 것으로 알려져 있으며, PA-기반 인공 잔디의 예상 수명은 직사광선의 자외선에 광범위하게 노출되는 경우 제한적이다. 폴리프로필렌도 유사한 단점이 있다. 폴리에틸렌(PE)은 상기 단점을 나타내지는 않으나, 그의 소수성 표면 및 PA/PP와 비교하여 증가된 부드러움(softness)으로 인해 기계적 힘에 의해 배면재에 견고하게 고정될 수 없다는 단점이 있다. 따라서, 본 발명의 구체예들은 인조 잔디를 제조하기 위해 PE를 사용하는 것을 가능하게 하고 인조 잔디 배면재에 PE 섬유를 단단하게 기계적으로 부착하는 것을 가능하게 한다.
구체예들에 따라, 상기 중합체 혼합물은 80 내지 90 중량%의 상기 적어도 한 종의 중합체를 포함한다.
구체예들에 따라, 상기 인조 잔디 섬유를 생성하는 것은 상기 연신된 모노필라멘트를 얀으로 형성하는 것을 포함한다.
구체예들에 따라, 상기 인조 잔디 섬유를 생성하는 것은 상기 연신된 모노필라멘트를 직조, 방사, 연사(twisting), 재권취 또는 다발화하여 인조 잔디 섬유를 얻는 것을 포함한다.
구체예들에 따라, 상기 인조 잔디 섬유를 인조 잔디 배면재에 혼입하는 것은 상기 인조 잔디 섬유를 인조 잔디 배면재에 터프팅(tufting)하고 상기 인조 잔디 섬유를 인조 잔디 배면재에 결합하는 것을 포함한다. 예를 들어, 상기 인조 잔디 섬유는 바늘을 이용하여 배면재에 삽입될 수 있고 카페트가 얻어지는 방식으로 터프팅될 수 있다. 상기 인조 잔디 섬유의 루프가 형성되는 경우, 그 루프는 동일 단계 동안 절단될 수 있다.
구체예들에 따라, 상기 인조 잔디 섬유를 인조 잔디 배면재에 혼입하는 것은 상기 인조 잔디 섬유를 인조 잔디 배면재내로 직조하는 것을 포함한다. 이러한 인조 잔디 제조 기법은 미국 특허 촐원 US 20120125474 A1호로부터 알려져 있다. 직조 기법을 이용함으로써, 인조 잔디에 자연스러운 외관을 부여할 수 있는 반무작위 패턴(semi-random pattern)을 지지체 내에서 얻는 것이 가능하다. 또한, 직조는 지지체 내로의 섬유의 삽입후 그 섬유의 절단이 생략되기 때문에 터프팅보다 더욱 간단한 기법이다. 터프팅 시, 상기 섬유는 우선 지지체 내로 직조된 다음, 그 지지체의 한 면에 있는 섬유의 루프들이 절단된다. 섬유가 지지체 내로 직조된 후, 전술한 바와 같이 상기 유체가 지지체의 바닥면에 도포된다.
구체예들에 따라, 상기 지지체는 직물(textile) 또는 직물 매트이다. 직물은 트레드(thread) 또는 얀(yarn)으로 종종 나타내어 지는 천연 또는 인조 섬유들의 망(network)으로 구성되는 유연한 직조된 물질일 수 있다. 직물은 섬유들을 직조, 편성(knitting), 뜨개질(crocheting), 결절화(knotting) 또는 압착함으로써 형성된다.
또 다른 구체예에서, 상기 중합체 혼합물은 하기의 것들 중 어느 하나를 포함한다: 왁스, 소광제(dulling agent), 자외선 안정화제, 난연제, 산화방지제, 안료, 및 이들의 조합. 이러한 나열된 추가의 성분들은, 난연성이 있고, 인조 잔디가 잔디와 유사하도록 녹색 및 더욱 큰 일광(sunlight) 안정성을 갖는 것과 같은 다른 원하는 특성들을 인조 잔디 섬유에 부여하기 위해 중합체 혼합물에 첨가될 수 있다.
압출 동안에 사용되는 용융 온도는 사용되는 중합체 및 상용화제(compatibilizer)의 종류에 의존한다. 그러나, 그 용융 온도는 일반적으로 230℃ 내지 280℃ 이다.
필라멘트 또는 세동성 테이프(fibrillated tape)라고도 나타낼 수 있는 모노필라멘트는 상기 혼합물을 섬유 제조 압출 라인에 공급함으로써 제조된다. 그 용융 혼합물은 압출 도구, 즉, 방사 플레이트(spinneret plate) 또는 넓은 슬롯 노즐을 통과하여 그 용융 흐름이 필라멘트 또는 테이프 형태로 형성되고, 물 방사욕(water spin bath)에서 급냉 또는 냉각되고, 건조되고, 상이한 회전 속도를 갖는 회전하는 가열된 고뎃(godet) 또는 가열 오븐을 통과함으로써 연신된다.
다음에, 상기 모노필라멘트 또는 테이프는 추가의 가열 오븐 또는 가열 된 고뎃 세트를 통과하여 제 2 단계에서 온라인으로 어닐링된다.
실시예들에 따라, 상기 중합체 혼합물은 적어도 3상계이다. 상기 중합체 혼합물은 제 1 중합체 및 하기에서 제 2 중합체로 기재되는 적어도 한 종의 중합체를 포함한다. 상기 제 1 중합체 및 제 2 중합체는 비혼화성(immiscible)이다.
상기 제 1 중합체는 예를 들어, 폴리아미드와 같은 극성 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제 1 중합체는 약어 PET로서 일반적으로 알려져 있는 폴리에틸렌 테레프탈레이트일 수도 있다.
상기 제 2 중합체는 폴리에틸렌과 같은 비극성 중합체일 수 있다. 또 다른 구체예에서, 상기 제 2 중합체는 일반적인 약어 PBT로서도 알려져 있는 폴리부틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리프로필렌(PP)이다.
상기 중합체 혼합물은 상용화제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 상용화제는 하기의 것들 중 어느 하나일 수 있다. 폴리에틸렌 또는 폴리아미드에 그라프트된 말레산; 폴리에틸렌, SEBS, EVA, EPD 또는 폴리프로필렌과 말레산, 글리시딜 메타크릴레이트, 리시놀옥사졸린 말레이네이트와 같은 불포화산 또는 이의 무수물과의유리기 개시 그라프트 공중합체(free radical initiated graft copolymer)에 그라프트된 말레산 무수물; SEBS와 글리시딜 메타크릴레이트의 그라프트 공중합체; EVA와 머캅토아세트산 및 말레산 무수물과의 그라프트 공중합체; EPDM과 말레산 무수물의 그라프트 공중합체; 폴리프로필렌과 말레산 무수물의 그라프트 공중합체; 폴리올레핀-그라프트-폴리아미드폴리에틸렌 또는 폴리아미드; 및 폴리아크릴산 타입 상용화제.
상기 제 1 중합체는 상기 제 2 중합체 내에서 상기 상용화제에 의해 둘러싸인 중합체 비드를 형성한다. 용어 '중합체 비드' 또는 '비드들'은 제 2 중합체 내의 비혼화성인 중합체의 국소화된 영역(예, 소적(droplet))을 의미할 수 있다. 상기 중합체 비드는 몇몇의 경우, 둥근 형상 또는 구형 또는 타원형일 수 있지만, 이들은 불규칙한 형상일 수도 있다. 몇몇의 경우, 상기 중합체 비드는 일반적으로 약 1 내지 3 마이크로미터 직경, 바람직하게는 1 내지 2 마이크로미터 직경의 크기를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 중합체 비드는 더욱 클 수 있다. 이들은 예를 들어, 최대 50 마이크로미터의 직경을 갖는 크기를 가질 수 있다.
상기 제 1 염료 또는 물질을 첨가하는 것은 압출 전에 수행된다. 상기 연신 결과, 상기 중합체 비드가 실같은(thread-like) 영역으로 변형된다. 이로써, 상기 모노필라멘트가 더욱 길어지게 되고, 그 과정에서 상기 중합체 비드가 연신되고 가늘고 길어진다(elongated). 연신의 양에 따라, 상기 중합체 비드는 더욱 가늘고 길어진다.
상기 실같은 영역은 20 마이크로미터 미만, 예를 들어 10 마이크로미터 미만의 직경을 가질 수 있다. 또 다른 구체예에서, 상기 실같은 영역은 1 내지 3 마이크로미터의 직경을 갖는다. 또 다른 구체예에서, 상기 인조 잔디 섬유는 인조 잔디 배면재을 넘어 예정 길이만큼 연장된다. 상기 실같은 영역은 상기 예정 길이의 1/2 미만의 길이, 예를 들어 2 mm 미만의 길이를 갖는다.
구체예들은 상기 제 2 중합체 및 임의의 비혼화성 중합체들이 서로로부터 박리될 수 없다는 장점이 있다. 상기 실같은 영역은 제 2 중합체 내에 매립된다. 따라서, 이들 영역을 박리하는 것이 불가능하다. 상기 제 1 중합체 및 제 2 중합체를 사용하면 인조 잔디 섬유의 특성이 ?추어질 수 있다. 예를 들어, 인조 잔디에 더욱 자연스런 잔디같고 더욱 부드러운 느낌을 주기위해 더욱 연질의 플라스틱이 제 2 중합체로 사용될 수 있다. 인조 잔디에 더욱 높은 탄성 및 안정성을 주고 꺽여지거나 눌려진 후 다시 튀어오르는 능력을 주기 위해 더욱 경질의 플라스틱이 제 1 중합체 또는 다른 비혼화성 중합체로 사용될 수 있다. 추가의 이점은 아마도, 상기 실같은 영역이 압출 공정 동안 모노필라멘트의 중심 영역에 집중된다는 것이다. 더욱 경질의 물질이 모노필라멘트의 중심부에 집중되고 모노필라멘트의 외측 영역에서 연질 플라스틱의 양이 더욱 증가한다. 잔디와 더욱 유사한 특성을 갖는 인조 잔디 섬유가 얻어질 수 있다. 추가의 이점은 인조 잔디 섬유가 개선된 장기간 탄성을 갖는다는 것일 수 있다. 이들 섬유는 이의 형상을 더욱 자연스럽게 회복하고 사용 후 또는 짓밞힌 후 일어서기 때문에, 인조 잔디의 유지 관리의 필요성이 감소되고 섬유들의 솔질의 필요성이 감소될 수 있다.
또 다른 구체예에서, 상기 중합체 혼합물은 5 내지 10 중량%의 제 1 중합체를 포함할 수 있다. 이러한 실시예는 상기 중합체 혼합물에 혼합된 잔여 중량의 제 2 중합체, 상용화제 및 임의의 다른 추가적인 첨가제들을 가질 수 있다.
또 다른 구체예에서, 상기 중합체 혼합물을 제조하는 것은 제 1 중합체를 상용화제와 혼합함으로써 제 1 혼합물을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 중합체 혼합물을 제조하는 것은 상기 제 1 혼합물을 가열하는 단계를 추가로 포함한다. 상기 중합체 혼합물을 제조하는 단계는 제 1 혼합물을 압출하는 단계를 추가로 포함한다. 상기 중합체 혼합물의 제조는 상기 압출된 제 1 혼합물을 그레뉼화하는 단계를 추가로 포함한다. 상기 중합체 혼합물의 제조는 상기 그레뉼화된 제 1 혼합물을 제 2 중합체, 핵생성제 및 선택적으로 첨가제 또는 안료와 혼합하는 단계를 추가로 포함한다. 상기 중합체 혼합물의 제조는 상기 그레뉼화된 제 1 혼합물을 제 2 중합체와 함께 가열하여 중합체 혼합물을 형성하는 단계를 추가로 포함한다. 중합체 혼합물을 제조하는 이러한 특정의 방법은 제 1 중합체 및 상용화제가 제 2 중합체 내에서 어떻게 분포되는지에 대한 매우 정확한 제어를 가능하게 하기 때문에 유리할 수 있다. 예를 들어, 상기 압출된 제 1 혼합물의 크기 및 형상은 중합체 혼합물 내의 중합체 비드의 크기를 결정할 수 있다. 상기 중합체 혼합물을 제조하는 방법에서, 예를 들어 이른바 일축 압출(one-screw extrusion) 방법이 사용될 수 있다.
이의 대안으로서, 상기 중합체 혼합물은 이를 구성하는 모든 성분들을 한꺼번에 합침으로써 제조될 수도 있다. 예를 들어, 상기 제 1 중합체, 제 2 중합체, 핵생성제 및 상용화제가 다함께 동시에 첨가될 수 있다. 추가의 중합체 및 염료와 같은 다른 성분들이 다함께 동시에 첨가될 수도 있다. 그러면, 예를 들어 압출을 위한 이축 공급을 이용함으로써 상기 중합체 혼합물의 혼합량이 증가될 수 있다. 이러한 경우, 적당한 혼합 비 또는 량을 이용하여 중합체 비드의 원하는 분포가 달성될 수 있다.
제 1 단계에서, 제 1 중합체는 상용화제와 혼합될 수 있다. 그 혼합물에 당업계에 알려진 바와 같은 색상 안료, UV 및 열 안정화제, 가공 조제(process aid) 및 다른 물질들이 첨가될 수 있다. 그 결과, 제 1 중합체가 상용화제에 의해 둘러싸여 있는 2상계로 구성되는 그레뉼 물질이 얻어질 수 있다. 제 2 단계에서, 그 혼합물에 제 2 중합체를 첨가함으로써 3상계가 형성되는데, 이 실시예에서는, 제 2 중합체의 양은 상기 3상계의 약 80 내지 90 질량%이고, 제 1 중합체의 양은 5 내지 10 질량%이고, 상용화제의 양은 5 내지 10 질량%이다. 압출 기술을 이용하면, 제 2 중합체의 중합체 매트릭스에 분산되어 있는 상용화제에 의해 둘러싸인 제 1 중합체의 소적들 또는 비드들의 혼합물이 얻어진다. 실제 실시에 있어서, 제 1 중합체 및 상용화제의 그레뉼 물질을 포함하는 이른바 매스터 배치(master batch)가 형성된다. 상기 매스터 배치는 본원에서는 "중합체 혼합물"로 나타낼 수도 있다. 상기 그레뉼 혼합물은 용융되고, 제 1 중합체와 상용화제의 혼합물이 압출을 통해 형성된다. 얻어지는 가닥들은 그레뉼로 파쇄된다. 얻어지는 그래뉼 및 제 2 중합체의 그레뉼이 제 2 압출에서 사용되어 두꺼운 섬유를 생성하고, 상기 섬유는 최종 섬유로 연신된다.
상기 압출은 전술한 바와 같이 수행된다. 이러한 과정에 의해, 상용화제에 의해 둘러싸인 제 1 중합체의 비드들 또는 소적들이 길이 방향으로 연신되고 작은 섬유 같은 선형 구조들을 형성하지만, 이러한 구조들은 제 2 중합체의 중합체 매트릭스(matrix)에 완전히 매립된 상태로 유지된다.
인조 잔디를 제조하는 추가의 방법의 몇몇 구체예들에 따라, 예정 당김력은 30 뉴턴, 바람직하게는 40 뉴턴, 더욱 바람직하게는 50 뉴턴이다.
인조 잔디를 제조하는 추가의 방법의 몇몇 구체예들에 따라, 핵생성제의 결정된 양은 상기 양의 핵생성제가 결정성 부분들의 생성을 촉진할 수 있어서, 대부분의 결정성 부분들이 연신 동안에 생성되도록 그 결정화가 충분히 느리고 충분히 많은 결정성 부분들의 생성을 촉진하기에 충분하여, 예정 당김력이 인가되지 않는 경우 상기 매립된 인조 잔디 섬유가 인조 잔디 배면재 내에 고정된 상태로 남아있도록 표면 조도가 충분히 높도록 상기 핵생성제의 양이 결정된다.
예를 들어, 이러한 양은 전술한 바와 같은 일련의 테스트를 수행함으로서 결정될 수 있다.
구체예들에 따라, 상기 중합체 혼합물은 1.9 내지 2.3 중량%의 이산화 티타늄을 포함하고, 상기 이산화티타늄은 염료로서 작용한다. 택일적으로, 상기 중합체 혼합물은 0.01 내지 0.5 중량%의 아조-니켈 복합 안료를 포함하고, 상기 아조-니켈 복합 안료는 염료로서 작용한다. 상기 두 경우 각각에 있어서, 상기 중합체 혼합물에 대한 핵생성제의 결정된 양은 염료를 전혀 포함하지 않는 중합체 혼합물에 대하여 결정된 핵생성제의 양과 동일하다. 핵생성제의 필요량은 예정 당김력 및 사용된 핵생성제의 종류에 의존한다. 예를 들어, 상기 핵생성제는 무기 물질이고, 핵생성제의 결정된 양은 상기 중합체 혼합물의 0.01 내지 3 중량%이다. 예를 들어, 상기 예정 당김력은 30 뉴턴, 더욱 바람직하게는 40 뉴턴, 더욱 바람직하게는 50 뉴턴일 수 있고, 상기 중합체 혼합물로부터 제조한 섬유는 상기 당김력들 중 임의의 것을 견딜 수 있다.
다른 구체예들에 따라, 상기 중합체 혼합물은 0.001 내지 0.3 중량%의 프탈로시아닌 그린을 포함하고, 상기 프탈로시아닌 그린은 염료로서 작용한다. 택일적으로, 상기 중합체 혼합물은 0.001 내지 0.25 중량%의 프탈로시아닌 블루를 포함하고, 상기 프탈로시아닌 블루는 염료로서 작용한다. 상기 두 경우 각각에 있어서, 상기 중합체 혼합물에 대한 핵생성제의 결정된 양은 0 이다. 예를 들어, 상기 예정 당김력은 30 뉴턴, 더욱 바람직하게는 40 뉴턴, 더욱 바람직하게는 50 뉴턴일 수 있고, 상기 중합체 혼합물로부터 제조한 섬유는 상기 당김력들 중 임의의 것을 견딜 수 있다. 프탈로시아닌 그린 및 프탈로시아닌 블루가 핵생성제로 작용할 수 있으므로 추가의 핵생성제가 불필요할 수 있다.
인조 잔디를 제조하는 추가의 방법의 몇몇 구체예에 따라, 상기 방법은 상기 이산화티타늄 또는 아조-니켈 복합 안료를 포함하는 중합체 혼합물로부터 제 1 인조 잔디 섬유를 제조하는 것을 포함한다. 상기 방법은 상기 프탈로시아닌 그린 또는 프탈로시아닌 블루를 포함하는 중합체 혼합물로부터 제 2 인조 잔디 섬유를 제조하는 것을 추가로 포함한다. 상기 제 1 및 제 2 인조 잔디 섬유 모두는 인조 잔디의 동일 조각에 포함된다. 이는 예를 들어 이산화티타늄을 포함하는 백색 섬유가 예정 당김력에 대햐여 녹색 섬유(프탈로시아닌 블루 염료를 포함하는)와 동일한 저항성을 나타내기 때문에 유리할 수 있다.
추가의 측면에서, 본 발명은 상기 언급한 구체예들 중 어느 하나의 방법에 따라 제조한 인조 잔디에 관한 것이다.
추가의 측면에서, 본 발명은 인조 잔디 배면재 및 상기 인조 잔디 배면재에 혼입된 인조 잔디 섬유를 포함하는 인조 잔디에 관한 것이다. 상기 인조 잔디 섬유는 적어도 하나의 모노필라멘트를 포함한다. 상기 적어도 하나의 모노필라멘트 각각은 적어도 한 종의 중합체 및 상기 적어도 한 종의 중합체를 결정화하기 위한 핵생성제를 포함한다. 상기 핵생성제는 위에서 언급한 유기 또는 무기 물질들 중 하나이다.
상기 인조 잔디 섬유 및 복수의 추가의 인조 잔디 섬유들은 지지체(carrier)내에 일제히 배열된다. 상기 지지체는 인조 잔디 배면재의 표면 상에 또는 그 내부에 놓여진다. 상기 섬유들은 배열된 인조 잔디 섬유들의 모노필라멘트들의 제 1 부분이 상기 지지체의 바닥면에 노출되고 상기 필라멘트들의 제 2 부분이 상기 지지체의 상부면에 노출되도록 배열된다. 적어도 상기 제 1 부분은 고체 막에 매립되고 그에 의해 기계적으로 고정된다. 상기 고체 막은 응고된 유체이다. 상기 고체 막은 인조 잔디 배면재으로 작용한다.
추가의 측면에서, 본 발명은 인조 잔디 배면재 및 상기 인조 잔디 배면재에 혼입된 인조 잔디 섬유를 포함하는 인조 잔디에 관한 것이다. 상기 인조 잔디 섬유는 적어도 하나의 모노필라멘트를 포함한다.
상기 적어도 하나의 모노필라멘트 각각은 적어도 한 종의 중합체; 염료로 작용할 수 없고 상기 적어도 한 종의 중합체를 결정화하기 위한 핵생성제로 작용할 수 있는 제 1 물질; 및 염료로서 작용할 수 있고 상기 적어도 한 종의 중합체를 결정화하기 위한 핵생성제로 작용할 수 없는 제 2 물질을 포함한다.
복수의 상기 인조 잔디 섬유들은 배열된 인조 잔디 섬유들의 모노필라멘트들의 제 1 부분이 지지체의 바닥면에 노출되고 상기 필라멘트들의 제 2 부분이 지지체의 상면에 노출되도록 상기 지지체에 배열된다. 적어도 상기 제 1 부분은 고체 막에 매립되고 그에 의해 기계적으로 고정된다. 상기 고체 막은 응고된 유체이다. 상기 고체 막은 인조 잔디 배면재로 작용한다.
구체예들에 따라, 상기 인조 잔디 배면재는 추가의 인조 잔디 섬유를 추가로 포함한다. 상기 추가의 인조 잔디 섬유는 적어도 하나의 추가의 모노필라멘트를 포함한다. 상기 추가의 모노필라멘트는 적어도 한 종의 추가의 중합체 및 제 3 물질을 포함한다. 상기 적어도 한 종의 추가의 중합체는 상기 적어도 한 종의 중합체와 화학적으로 동일하거나, 상기 적어도 한 종의 중합체와 화학적으로 상이하다예를 들어, PE 대신에 PP, 또는 상이한 종류의 측면 기 또는 측면 기들을 갖는 PE 변형물. 상기 제 3 물질은 상기 적어도 한 종의 추가의 중합체를 결정화하기 위한 핵생성제로 작용할 수 있고, 또한 염료로서 작용할 수 있다. 또한, 복수의 상기 추가의 인조 잔디 섬유들은 배열된 추가의 인조 잔디 섬유들의 모노필라멘트들의 제 1 부분이 지지체의 바닥면에 노출되고 상기 필라멘트들의 제 2 부분이 지지체의 상면에 노출되도록 상기 지지체에 배열된다. 상기 추가의 모노필라멘트들의 적어도 상기 제 1 부분은 고체 막에 매립되고 그에 의해 기계적으로 고정된다.
구체예들에 따라, 상기 추가의 모노필라멘트는 제 1 물질이 없고 추가의 핵생성제가 전혀 없다. 따라서 상기 제 3 물질은 상기 추가의 모노필라멘트 내에 함유된 유일한 핵생성제일 수 있다. 이는 사용된 염료 단독의 핵생성 능력에 의해 원하는 잔디 인출력이 달성되는 경우 추가의 핵생성제를 첨가하는 것은 증가된 양의 결정성 중합체 부분들에 의해 섬유의 유연성을 감소시킬 수 있기 때문에 유리할 수 있다.
구체예들에 따라, 상기 제 2 물질의 종류 및 양은 예정 잔디 인출력에 대한 상기 적어도 하나의 모노필라멘트의 저항성이 상기 예정 잔디 인출력에 대한 상기 추가의 필라멘트의 저항성과 동일하도록 선택된다. 인가된 잔디 인출력에 대한 모노필라멘트의 저항성은 예를 들어 ISO/DES 4919:2011에 기재된 상기 잔디 인출력 측정 시험법을 이용하여 결정될 수 있다. 이는 각각의 염료들의 상이한 핵생성 능력들에도 불구하고 모두 동일한 표면 거칠기를 갖고 예정 잔디 인출력에 대하여 동일한 저항성을 나타내는 상이한 색상들의 섬유들의 혼합물을 포함하는 인조 잔디를 제조하는 것을 가능하게 한다.
구체예들에 따라, 상기 적어도 하나의 모노필라멘트 및 추가의 모노필라멘트는 전술한 바와 같은 압출 및 연신 공정을 통해 제조된다.
구체예들에 따라, 상기 제 3 물질은 프탈로시아닌 그린 또는 프탈로시아닌 블루 또는 이들의 혼합물이다.
구체예들에 따라, 상기 제 1 물질은 이산화티타늄 또는 니켈-아조 복합 안료 또는 이들의 혼합물이다.
구체예들에 따라, 상기 제 2 물질은 소르브산 또는 활석과 같은 전술한 유기 또는 무기 핵생성제들 중 하나이다.
구체예들에 따라, 상기 제 1 물질은 백색을 제공하는 염료로서 사용될 수 있는 이산화티타늄이다. 제 1 물질을 포함하는 상기 복수의 인조 잔디 섬유들은 제 1 물질을 포함하는 인조 잔디 섬유를 단독으로 포함하는 하나 이상의 연속적인 라인이 형성되도록 인조 잔디 배면재에 위치한다. 상기 라인들 각각은 적어도 1 센티미터의 폭 및 적어도 1 미터의 길이를 갖는다. 상기 라인들 각각은 다른 인조 잔디 섬유들을 선택적으로 포함하는 인조 잔디 영역에 의해 둘러싸여 진다. 상기 다른 인조 잔디 섬유들은 상이한 염료를 포함하거나 연료를 전혀 포함하지 않는다. 상기 특징들은 경기장의 바닥재로 사용될 수 있는 백색 라인들을 포함하는 인조 잔디가 제공되기 때문에 유리할 수 있다. 상기 백색 섬유는 염료 외에도 별개의 핵생성제를 포함하기 때문에 녹색 잔디 섬유 만큼이나 강하게 잔디 배면재에 기계적으로 고정된다. 백색 섬유는 녹색 섬유보다 더욱 용이하게 배면재으로부터 떨어지는 것으로 관찰되었다. 핵생성제의 존재하에서 연신된 백색 섬유와 녹색 섬유를 조합함으로써, 그의 섬유가 녹색 섬유 만큼이나 강하게 배면재에 고정되는 인조 잔디가 제공된다.
구체예들에 따라, 인조 잔디 배면재에 혼입된 각각의 인조 잔디 섬유는 상기 중합체 혼합물을 모노필라멘트로 압출하고, 상기 모노필라멘트를 급냉하고, 상기 모노필라멘트를 재가열하고, 상기 재가열된 모노필라멘트를 연신하여 상기 모노필라멘트를 인조 잔디 섬유로 형성하는 것을 포함하는 방법에 의해 제조된다. 상기 중합체 혼합물이 핵생성제 또는 핵생성제로서 작용하는 염료를 포함하는 경우, 연신 동안 상기 핵생성제는 상기 필라멘트 내에서 상기 적어도 한 종의 중합체의 결정성 부분의 생성을 촉진하고, 상기 결정성 부분의 생성의 촉진은 모노필라멘트의 표면 거칠기를 증가시킨다.
구체예들에 따라, 상기 적어도 하나의 모노필라멘트 각각은 실같은 영역 형태의 제 1 중합체 및 "제 2 중합체"로 본원에서 기재한 적어도 한 종의 중합체를 포함한다. 상기 실같은 영역은 상기 제 2 중합체에 매립되어 있다. 상기 제 1 중합체는 제 2 중합체에서 비혼화성이다. 상기 중합체 혼합물은, 상기 실같은 영역들의 각각을 둘러싸고 상기 제 2 중합체로부터 상기 적어도 한 종의 제 1 중합체를 분리하는 상용화제를 추가로 포함한다.
본 발명의 전술한 구체예들 중 하나 이상은 그 결합된 구체예들이 상호 배타적이지 ?은 경우 서로 결합될 수 있는 것으로 이해된다.
인조 잔디 제조를 위해 사용된 몇몇 종류의 폴리올레핀, 예를 들어 폴리에틸렌(PE)을 인조 잔디의 배면재에 강하게 부착시키는 것을 가능하게 한다. 본 발명의 구체예들은 PE 및 이와 유사한 폴리올레핀들로 부터 제조된 증가된 수명의 인조 잔디를 제공할 수 있다. 인조 잔디 및 이에 포함된 섬유는 예를 들어 스포츠 분야에서 사용되는 경우 유의한 기계적 응력에 직면한다. 섬유들은 예를 들어 플레이어가 갑작스럽게 멈추거나 방향을 바꾸어서 섬유에 높은 당김력을 가하는 경우 배면재로부터 떨어질 수 있다. 인조 잔디의 배면재 내에 잔디 섬유를 기계적으로 고정하는 전술한 방법은 스포츠 분야에서 사용하기에 특히 적합한 더욱 내구성이 있는 종류의 인조 잔디를 제공할 수 있다.
인조 잔디 섬유를 생성하기 위해 사용된 올레핀의 종류는 섬유 및 상기 섬유로부터 제조한 인조 잔디의 여러 가지 특성에 유의한 영향을 미친다. 예를 들어, 폴리아미드류(PA)는 양호한 굽힘 회복 특성을 갖는 것으로 알려져 있다. 그러나, 그의 표면은 경기장의 그라운드로 사용될 때 피부 화상을 일으키는 것으로 알려져 있으며, PA-기반 인공 잔디의 예상 수명은 직사광선의 자외선에 광범위하게 노출되는 경우 제한적이다. 폴리프로필렌도 유사한 단점이 있다. 폴리에틸렌(PE)은 상기 단점을 나타내지는 않으나, 그의 소수성 표면 및 PA/PP와 비교하여 증가된 부드러움(softness)으로 인해 기계적 힘에 의해 배면재에 견고하게 고정될 수 없다는 단점이 있다. 따라서, 본 발명의 구체예들은 인조 잔디를 제조하기 위해 PE를 사용하는 것을 가능하게 하고 인조 잔디 배면재에 PE 섬유를 단단하게 기계적으로 부착하는 것을 가능하게 한다.
이의 대안으로서, 상기 중합체 혼합물은 이를 구성하는 모든 성분들을 한꺼번에 합침으로써 제조될 수도 있다. 예를 들어, 상기 제 1 중합체, 제 2 중합체, 핵생성제 및 상용화제가 다함께 동시에 첨가될 수 있다. 추가의 중합체 및 염료와 같은 다른 성분들이 다함께 동시에 첨가될 수도 있다. 그러면, 예를 들어 압출을 위한 이축 공급을 이용함으로써 상기 중합체 혼합물의 혼합량이 증가될 수 있다. 이러한 경우, 적당한 혼합 비 또는 량을 이용하여 중합체 비드의 원하는 분포가 달성될 수 있다.
하기에서는 본 발명의 구체예들이 도면을 참조하여 예로서만 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 인조 잔디 제조 장치의 일 예를 예시하고;
도 2는 도 1의 일부분의 확대도를 나타내고;
도 3은 도 1의 장치를 작동하는 방법을 예시하는 흐름도를 나타내고;
도 4는 인조 잔디 제조 시스템의 일 예를 예시한다.
도 1은 인조 잔디 제조 장치(100)의 일 예를 도시한다. 상기 인조 잔디는 108로 표시된다. 상기 인조 잔디 제조 장치(100)은 인조 잔디 배면재(102) 및 인조 잔디 섬유(104)를 입력물(input)로 취하는 것을 볼 수 있다. 다음에, 섬유 삽입기(106)는 인조 잔디 섬유(104)를 인조 잔디 배면재(102)에 삽입한다. 인조 잔디(108)가 섬유 삽입기(106)에서 배출되는 것을 볼 수 있다. 점선으로 표시된 박스(107). 도 2는 도 1에 더욱 상세히 도시되어 있는 인조 잔디(108)의 일부분을 도시한다. 다음에, 인조 잔디(108)는 코팅기(108)을 통해 이동하고, 코팅기(108)는 콜로이드 라텍스(112)를 인조 잔디 배면재의 밑면에 펼친다. 인조 잔디 섬유는 인조 잔디 표면(116)으로부터 외부로 연장한다. 예시된 실시예에서는, 회전 요소(118)를 갖는 릭 롤(lick roll)이 콜로이드 라텍스(112)를 밑면(114)에 도포하기 위해 사용된다. 그러나, 이는 콜로이드 라텍스를 도포하는 유일한 수단이 아니다. 상기 콜로이드 라텍스 코팅액은 예를 들어, 밑면에 시여된 다음, 나이프 오버 롤 방법을 이용하여 평평하게 될 수 있다. 또한, 상기 장치는, 콜로이드 라텍스 코팅액을 저장하고 콜로이드 라텍스 코팅액을 코팅기에 제공하는 콜로이드 라텍스 코팅액 저장부(111)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 상기 콜로이드 라텍스 코팅액 저장부(111)는 콜로이드 라텍스 코팅액 저장부(111)를 코팅기(110)에 연결하도록 도관 또는 튜브(미도시)를 이용하여 연결되는 탱크(미도시)일 수 있다.
인조 잔디(108)의 제조는 인조 잔디(108)가 여러 장소를 통해 나아가는 웹(web)-기반 공정이다. 콜로이드 라텍스 코팅액(112)이 밑면(114)에 도포된 후, 인조 잔디는 도포기(12) 아래를 지나간다. 도포기(120)는 예를 들어 스프레이 바(spray bar)일 수 있다. 상기 장치는, 적어도 일부분이 블리스터 방지제(122)로 채워질 수 있는 불리스터 방지제 저장부(121)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 상기 블리스터 반지제 저장부(121)는 블리스터 방지제 저장부(121)를 도포기(120)에 연결하도록 도관 (119) 또는 튜브를 이용하여 연결되는 탱크일 수 있다.
상기 도포기(120)는 소량의 블리스터 방지제(122)를 밑면(114)상의 콜로이드 라텍스 코팅액에 도포하는 임의의 수단을 대표하기 위한 것이다.
상기 박스(107) 내의 인조 잔디는 도포기(120)의 아래를 통과한 것이다. 여기서, 블리스터 방지제(122)는 콜로이드 라텍스 코팅액(112)의 노출 표면을 적어도 부분적으로 덮거나 적신다는 것을 볼 수 있다. 상기 도포기는 상기 노출 표면(124)의 영역(123)을 적시도록 구성된다. 다음에, 인조 잔디(108)는 가열기(126)를 통과한다. 상기 가열기는 입구(125) 및 출구(127)를 갖는다. 상기 도포기는, 적셔진 노출 표면의 영역(123)이 가열기(126)의 입구(125)로부터 거리(129)만큼 이격되도록 구성될 수 있다. 거리(129)를 제어하는 것은 인조 잔디 (108)가 히터 (126)에 들어가기 전에 블리스터 방지제(122)가 노출 표면 상에 얼마나 오래 있는 지에 대한 제어를 가능하게한다.
상기 가열기(126)는 콜로이드 라텍스 코팅액(112)으로부터 물을 제거하여 이를 고체 콜로이드 라텍스 코팅층(128)으로 전환한다. 인조 잔디(108)가 가열기(126)로부터 배출되는 때, 제조가 완료된다. 몇몇의 경우, 인조 잔디 섬유(104)는 가열기(126)를 떠난 후 다듬어질 수 있다. 그러나, 이것이 반드시 필요한 것은 아니다.
상기 히터(126)는 여러 가지 방식으로 기능할 수 있다. 이러한 실시예에서, 상기 히터(126)는 제 1 열 제어 요소 및 제 2 열 제어 요소(132)를 갖는다. 상기 제 1 열 제어 요소(130)는 제 1 온도 범위를 갖는 강제 공기(134)를 발생하고, 제 2 열 제어 요소(132)는 제 2 온도 범위를 갖는 강제 공기(136)를 발생한다. 따라서, 상기 밑면의 온도는 경화 공정 동안 인조 잔디 표면의 온도와 다를 수 있다. 이로써, 인조 잔디 섬유(104)가 보호되면서 콜로이드 라텍스 코팅액으로부터 물이 효과적으로 제거될 수 있다.
도 3은 도 1에서 도시된 장치(100)의 작동을 예시하는 흐름도를 도시한다. 우선 단계(300)에서는, 인조 잔디 섬유(104)가 섬유 삽입기(106)에 의해 인조 잔디 배면재(102)에 혼입되어 인조 잔디(108)를 형성한다. 다음에, 단계(302)에서는, 인조 잔디(108)의 밑면(114)에 코팅기(110)를 이용하여 콜로이드 라텍스 코팅액(112)이 코팅된다. 다음에, 단계(304)에서는 콜로이드 라텍스 코팅액(112)의 노출 표면(124)의 적어도 일부분이 도포기(120)를 이용하여 적셔지거나 코팅된다. 다음에, 단계(306)에서는, 가열기(126)를 이용하여 인조 잔디(108)의 적어도 밑면(114)이 가열되어 콜로이드 라텍스 코팅액(112)가 경화되어 고체 콜로이드 코팅층(128)이 얻어진다.
블리스터 방지제로서 시트르산을 이용하여 몇몇의 실험을 수행했다. 그 실험에서는 20% 및 40% 시트르산 용액을 건조 전에 콜로이드 라텍스 화합물에 분사했다. 이러한 실험에서는 약 40 내지 50g/m2을 실험 동안 도포했다. 실험에서는, 블리스터 발생, 탁도 및 상대 습도에 관련이 있는 건조 속도, 및 터프트 록(tuft lock)이 조사되었다. 조사된 콜로이드 라텍스 혼합물은 스티렌-부타디엔 라텍스였다. 블리스터 발생의 결과가 하기 표 1에 정량적으로 기재되어 있다. 표 1에서, 시트르산이 없는 경우의 블리스티 발생의 양이 가장 많다는 것을 볼 수 있다. 20% 용액의 경우, 블리스터 발생의 양이 감소되었다. 시트르산의 40% 용액의 경우, 블리스터 발생이 더욱 더 감소되었다.
시트르산 블리스터 발생
- ++
20% 용액 +
40% 용액 +-
하기 표 2는 탁도(turbidity)를 조사한 경우의 실험 결과를 나타낸다. 그 결과는 2 분, 3 분, 4 분, 5 분 및 6 분으로 기재되어 있다. 콜로이드 라텍스 코팅액이 더욱 건조됨에 따라, 탁도가 감소한다. 탁도를 측정하는 것은 콜로이드 라텍스 코팅액이 얼마나 빨리 건조되는지를 결정하는 하나의 척도이다. 시트르산의 농도가 증가함에 따라 탁도가 감소한다는 것을 볼 수 있다. 이는 시트르산이 콜로이드 라텍스 코팅액의 건조 속도를 증가시킨다는 것을 나타낸다. 이는 터프티드 표면 피복층이 제조되는 속도를 증가시켜서 비용을 감소시키는데 도움이 될 수 있다.
시트르산 2' 3' 4' 5' 6'
- +++ +++ + +- -
20% +++ +++ +- - -
40% +++ +- - - -
하기 표 3은 건조 시간 및 표면에 분사된 시트르산의 양 또는 농도에 따른 상대 습도를 나타낸다. 표 3의 결과는 콜로이드 라텍스 코팅액에 시트르산을 분사하는 것은 상대 습도의 감소에 상당한 효과가 있는 것으로 보이지 않는 다는 것을 나타낸다. 그러나, 상기 화합물 상에 더욱 많은 시트르산을 분사함으로써 추가의 시험을 수행했다. 즉, 약 200g/m2의 40% 용액을 도포했다. 이러한 경우에 있어서 14 분 후의 상대 습도는 단지 10% 였다. 이러한 추가의 실험으로부터, 산성 블리스터 방지제의 도포는 상대 습도에 실제로 영향을 미쳐서 건조 속도에 영향을 미친다는 것을 알 수 있다. 따라서, 이는 제조 공정을 촉진하거나 터프티드 표면 피복층의 제조를 촉진하기 위해 사용될 수 있다.
시간 블리스터 방지제 없음 20% 시트르산 40% 시트르산
14' 90% 80% 90%
16' 80% 70% 80%
18' 70% 70% 70%
20' 30% 30% 30%
22' 10% 10% 10%
하기 표 4는 완성된 터프티드 표면 피복층의 터프트 록(tuft lock)/터프트 결합(tuft bind)을 예시한다. 이는 이전과 동일한 콜로이드 라텍스 코팅액(대조군, 20% 시트르산 및 40% 시트르산)에 대하여 수행된다. 건조 터프트 록 실험은 건조 조건하에서 터프티드 표면으로부터 섬유들의 터프트를 당기는데 필요한 무게의 양이다. 습윤 터프트 록은 인조 잔디가 24 시간 동안 적셔진 후에 수행된다. 이러한 표로부터, 콜로이드 라텍스 코팅층이 고체 라텍스 코팅층으로 경화되기 전에 상기 콜로이드 라텍스 코팅층에 시트르산을 분사하는 것은 터프트 록에 해로운 영향을 미치지 않는다는 것을 알 수 있다. 이는 블리스터 발생 방지제를 콜로이드 라텍스 코팅액과 혼합하는 현재의 방법과 대조적이다. 이는 그 표면에 블리스터 방지제를 분사하는 것은 우수한 터프티드 표면 피복층을 제공할 수 있다는 것을 나타낸다.
시트르산 건조 터프트 록 습윤 터프트 록(24 시간)
- 5.0 kg 5.2 kg
20% 용액 5,1 kg 5,4 kg
40% 용액 5.0 kg 4.9 kg.
결론적으로, 이들 실험은 콜로이드 라텍스 코팅층에 시트르산을 분사하는 것은 블리스터 발생 및 탁도에 대한 민감성을 개선할 수 있다는 것을 나타낸다. 더욱 많은 농도의 시트르 산이 도포되지 않는 경우 공기는 상대 습도의 감소에 영향을 미치지 않을 수 있다. 콜로이드 라텍스 코팅층에 시트르산을 분사하는 것은 터프트 록에 해로운 영향을 미치는 것으로 보이지 않고, 몇몇의 경우 이는 백색의 취성 잔류물이 콜로이드 라텍스 코팅층의 표면에 침착될 수 있기 때문에 콜로이드 라텍스 코팅층의 외관을 변화시킬 수 있다. 그러나, 이는 터프티드 표면 피복층의 밑면이 예를 들어 이것이 보이지 않는 지면에 위치하기 때문에 최종 제품에 영향을 미치지 않는다.
도 4는 인조 잔디(108)를 제조하기 위한 시스템(400)의 일 예를 예시한다. 상기 제조 시스템(400)은 장치(100) 및 인조 잔디 섬유 장치(402)를 포함한다. 상기 인조 잔디 섬유 장치는 적어도 한 종의 중합체를 포함하는 중합체 혼합물을 제조하도록 구성된 중합체 혼합기; 상기 중합체 혼합물을 모노필라멘트로 압출하도록 구성된 압출기; 압출 후 상기 모노필라멘트를 급냉하기 위한 급냉기; 급냉 후 상기 모노필라멘트를 재가열하기 위한 가열기; 및 섬유들을 서로에 대하여 정렬하고 상기 모노필라멘트를 인조 잔디 섬유로 형성하기 위해 상기 재가열된 모노필라멘트를 연신하기 위한 섬유 연신기를 포함한다. 또한, 상기 인조 잔디 섬유(fiber) 장치는 상기 중합체 혼합물에 핵생성제를 첨가하기 위해 사용될 수도 있다.
100: 인조 잔디 제조 장치
102: 인조 잔디 배면재
104: 인조 잔디 섬유
106: 섬유 삽입기
108: 인조 잔디
110: 코팅기
111: 콜로이드 라텍스 코팅액 저장부
112: 콜로이드 라텍스 코팅액
114: 밑면
116: 인조 잔디 표면
118: 회전 요소
119: 도관
120: 도포기
121: 블리스터 방지제 저장부
122: 블리스터 방지제
123: 노출 표면의 영역
124: 노출 표면
125: 입구
126: 가열기
127: 출구
128: 고체 라텍스 코팅층
129: 거리
130: 제 1 열 제어 요소
132: 제 2 열 제어 요소
134: 제 1 온도 범위 내의 강제 공기
136: 제 2 온도 범위 내의 강제 공기
300: 인조 잔디 섬유를 인조 잔디 배면재에 혼입하여 인조 잔디를 형성
302: 밑면에 콜로이드 라텍스 코팅액을 코팅
304: 적어도 한 종의 산을 포함하는 블리스터 방지제로서 노출 표면을 적심
306: 밑면을 가열하여 콜로이드 라텍스 코팅액을 고체 라텍스 코팅층으로 경화
400: 인조 잔디 제조 시스템
402: 인조 잔디 섬유(fiber) 장치.

Claims (24)

  1. 인조 잔디 제조 장치로서,
    인조 잔디 섬유(104)를 인조 잔디 배면재(102)에 혼입하여, 밑면(114) 및 인조 잔디 표면(116)을 포함하는 인조 잔디를 형성하도록 구성된 섬유 삽입기(106);
    상기 밑면을 가열하여 콜로이드 라텍스 코팅액을 고체 라텍스 코팅층으로 경화하도록 구성된 가열기(126)
    를 포함하는 인조 잔디 제조 장치에 있어서,
    상기 밑면에 노출 표면(124)을 갖는 콜로이드 라텍스 코팅액(112)을 코팅하도록 구성된 코팅기(110)와
    상기 콜로이드 라텍스 코팅액의 노출 표면을 블리스터 방지제(122)로 적시도록 구성된 도포기(120); 는 상기 도포기의 상기 노출 표면 상에 상기 블리스터 방지제를 분사 분무 또는 에어로졸 분사하도록 구성되는 인조 잔디 제조 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅기는 릭 롤(118)을 포함하거나, 상기 코팅기는 분사된 콜로이드 라텍스를 평평하게 하기 위한 나이프 오버 롤 도포기를 이용하여 상기 콜로이드 라텍스를 분사하도록 구성된 디스펜서를 포함하는 것을 특징으로 하는 인조 잔디 제조 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열기는 밑면 전체에 걸쳐서 제 1 온도 범위를 유지하기 위한 제 1 열 제어 요소(130)를 포함하고, 상기 가열기는 상기 인조 잔디 표면 전체에 걸쳐서 제 2 온도 범위를 유지하기 위한 제 2 열 제어 요소(132)를 포함하고, 상기 제 1 온도 범위는 상기 제 2 온도 범위보다 큰 것인 것을 특징으로 하는 인조 잔디 제조 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 열 제어 요소는 제 1 강제 공기 요소(130)이고, 상기 제 2 열 제어 요소는 제 2 강제 공기 요소(132)인 것을 특징으로 하는 인조 잔디 제조 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 온도 범위는 140℃ 내지 150℃, 130℃ 내지 160℃, 120℃ 내지 170℃, 및 100℃ 내지 180℃ 중 어느 하나이고, 상기 제 2 온도 범위는 50℃ 내지 70℃, 40℃ 내지 80℃, 30℃ 내지 90℃, 및 20℃ 내지 100℃ 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 인조 잔디 제조 장치.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 인조 잔디 제조 장치는 상기 가열기를 통해 상기 인조 잔디 배면재를 연속적으로 이동시키도록 구성되고, 상기 도포기는 상기 인조 잔디가 상기 가열기에 들어가기 전에 상기 노출 표면을 연속적으로 적시도록 구성되는 것을 특징으로 하는 인조 잔디 제조 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 인조 잔디 제조 장치는 상기 인조 잔디 배면재를 상기 공지의 가열기를 통해 분당 1 미터 내지 분당 5미터의 속도로 이동시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 인조 잔디 제조 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 도포기는 콜로이드 라텍스 코팅액의 노출 표면의 영역(123)을 블리스터 방지제로 적시도록 구성되고, 상기 인조 잔디 제조 장치는 상기 콜로이드 라텍스 코팅액의 노출 표면의 영역을 상기 공지의 가열기 내로 10 초 내지 2 분의 시간 내에 이동시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 인조 잔디 제조 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 콜로이드 라텍스 코팅액의 노출 표면의 영역(123)을 블리스터 방지제로 적시도록 구성되고, 상기 공지의 가열기는 인조 잔디를 위한 가열기 입구(125)를 갖고, 상기 콜로이드 라텍스 코팅액의 노출 표면의 영역과 상기 공지의 가열기 입구 사이의 거리(129)는 0.15 미터 내지 10 미터인 것을 특징으로 하는 인조 잔디 제조 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 도포기에는 블리스터 방지제가 채워지고;
    상기 인조 잔디 제조 장치는 블리스터 방지제가 채워진 블리스터 방지제 저장부(121)를 포함하고, 상기 블리스터 방지제 저장부는 도포에 블리스터 방지제를 공급하도록 구성된 것을 특징으로 하는 인조 잔디 제조 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 블리스터 방지제가 산을 포함하는 것을 특징으로 하는 인조 잔디 제조 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 산이 하기의 것들 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 인조 잔디 제조 장치: 시트르산, 식초, 아세트산, 알코올, 유기산, 무기산, 설폰산, 미네랄 산, 포름산, 프로피온산, 부틸산, 발레르산, 카프로산, 옥살산, 락트산, 말산, 벤조산, 요산, 타우린, p-톨루엔설폰산, 트리플루오로메탄설폰산, 아미노메틸포스폰산, 타르타르산, 인산, 염화수소산, 헥산디온산
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 블리스터 방지제가 양이온성 블리스터 방지제인 것을 특징으로 하는 인조 잔디 제조 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 양이온성 블리스터 방지제가 하기의 것들 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 인조 잔디 제조 장치: 염화나트륨, 염화칼슘, 염화알루미늄, 및 황산 알루미늄.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 양이온성 블리스터 방지제가 하기의 것들 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 인조 잔디 제조 장치: 수용성 양이온성 중합체, 폴리디알릴디메틸암모늄 클로라이드, 및 폴리에틸렌이민.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅기에는 상기 콜로이드 라텍스 코팅액이 채워져 있고, 상기 콜로이드 라텍스 코팅액은 온도 감응형 라텍스 응고제를 포함하는 것을 특징으로 하는 인조 잔디 제조 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 온도 감응형 라텍스 응고제가 하기의 것들 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 인조 잔디 제조 장치: 실리콘 폴리에테르 및 폴리에테르 변성 폴리실록산.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 인조 잔디 제조 장치는 상기 인조 잔디 배면재(102)를 인조 잔디로 연속적으로 가공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 인조 잔디 제조 장치.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 인조 잔디 제조 장치에는 인조 잔디 섬유(104)가 채워져 있고, 상기 인조 잔디 섬유는 적어도 한 종의 중합체를 포함하는 중합체 혼합물을 포함하고, 상기 인조 잔디 섬유가 연신된 인조 잔디 섬유인 것을 특징으로 하는 인조 잔디 제조 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    중합체 혼합물은 상기 적어도 한 종의 중합체를 결정화하기 위한 핵생성제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 인조 잔디 제조 장치.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 핵생성제는 무기 물질 또는 유기물질 또는 이들의 혼합물이고, 상기 핵생성제로 작용하는 무기 물질은
    활석;
    카올린;
    탄산칼슘;
    탄산마그네슘;
    규산염;
    규산;
    규산 에스테르;
    알루미늄 삼수화물;
    수산화마그네슘;
    메타- 또는 폴리포스페이트; 및
    석탄 비산재 중 하나 이상으로 구성되고
    상기 핵생성제로 작용하는 유기 물질은
    1,2-시클로헥산 디카본산 염;
    벤조산;
    벤조산 염;
    소르브산; 및
    소르브산 염 중 하나 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 인조 잔디 제조장치.
  24. 제 21 항의 인조 잔디 제조 장치 및 인조 잔디 섬유(fiber) 장치(402)를 포함하는 인조 잔디(108) 제조 시스템(400)으로서, 상기 인조 잔디 섬유 장치는
    적어도 한 종의 중합체를 포함하는 중합체 혼합물을 제조하도록 구성된 중합체 혼합기;
    상기 중합체 혼합물을 모노필라멘트로 압출하도록 구성된 압출기;
    압출 후 상기 모노필라멘트를 급냉하기 위한 급냉기;
    급냉 후 상기 모노필라멘트를 재가열하기 위한 가열기; 및
    섬유들을 서로에 대해 정렬하고 상기 모노필라멘트를 인조 잔디 섬유로 형성하기 위해 상기 재가열된 모노필라멘트를 연신하기 위한 섬유 연신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 인조 잔디 제조 시스템(400).
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