KR102148150B1 - 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템 및 그 시스템을 이용한 인조잔디용 파일원사 생산방법 - Google Patents

다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템 및 그 시스템을 이용한 인조잔디용 파일원사 생산방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템에 관한 것으로서, 원사 소재를 용융하여 다양한 단면 형상의 파일원사를 압출하는 압출부와, 압출된 파일원사를 연신하는 1차 연신부와, 연신된 파일원사를 재 연신하는 2차 연신부와, 연신된 파일원사를 수축 및 연신하는 수축 연신부 및 파일원사를 소정 개수의 가닥을 모아서 보빈에 감도록 구성되는 집사 및 와인딩부를 포함하는 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템에 관한 것이다.
또한, 상기 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법에 있어서, 압출부에서 파일원사를 압출하는 단계와, 파일원사를 냉각수로 성형하는 냉각 단계와, 파일원사를 견인 롤러를 통과시키는 1차 연신 단계와, 재 연신하는 2차 연신 단계와, 파일원사를 수축 및 연신하는 단계와, 다양한 단면 형상의 파일원사를 소정 개수의 가닥으로 모아서 각각의 보빈에 감는 집사 및 와인딩 단계를 포함하는 인조잔디용 파일원사 생산방법에 관한 것이다.
따라서 본 발명은 압출 노즐을 개선하여 동시에 생산되는 다양한 단면 형상의 파일원사를 필요에 따라 각각의 보빈에 와인딩 함으로서 다른 형상의 파일을 합사하는 별도의 공정 없이 다양한 단면 형상의 필러를 가지는 파일원사를 생산할 수 있는 시스템 및 파일원사 생산방법을 제공한다.

Description

다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템 및 그 시스템을 이용한 인조잔디용 파일원사 생산방법{A production system for producing pile yarns of various cross-sections at the same time and a method for producing pile yarns for artificial turf using the system}
다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템 및 그 시스템을 이용한 인조잔디용 파일원사 생산방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 인조잔디매트용 파일원사를 생산하는 시스템의 노즐 구조를 개선하여 적용될 장소의 특성에 맞는 다양한 단면 형상을 가지는 파일원사를 획득하도록 구성되는 생산시스템 및 생산방법에 관한 것이다.
최근 학교 또는 공공시설의 운동장을 잔디구장 또는 인조잔디구장으로 시공하는 사례가 많다. 이용자의 안전과 조경 효과를 위해 조성되는 천연잔디구장은 잔디 씨를 살포하거나, 잔디를 옮겨 심어서 만들어진다.
동절기가 긴 우리나라의 경우 천연잔디구장은 사용일수가 일 년에 약 40 ~ 50일 밖에 되지 않고, 잔디보호를 위해 사용을 제한하는 경우를 포함하면 운동장의 효율성은 급격히 떨어진다. 또한, 천연잔디는 물주기, 손상으로 인한 보식 등 관리에 세심한 주의가 요구됨에 따라 천연잔디구장에 비해 활용도가 높은 인조잔디구장의 시공 면적이 빠른 속도로 확대되는 추세이다.
일반적으로 인조잔디구장에 포설되는 인조잔디매트는 ‘인조잔디용 파일원사를 생산하는 기술’, ‘파일원사를 이용하여 인조모를 기포지에 심고, 커팅하는 제직 기술’, ‘파일원사의 매듭이 있는 기포지 밑면을 SBR 라텍스, 폴리우레탄(PU) 및 폴리염화비닐(PE) 등으로 전면 도포하여 파일원사를 기포지와 고정시켜 인발력을 높여주는 백코팅 기술’, ‘포장하는 롤링 기술’, ‘시공현장에서 인조잔디를 설치하는 기술’로 대별되며, 상술한 기술을 개발하여 고품질의 인조잔디매트를 생산하여야만 천연잔디를 대체할 수 있는 우수한 인조 잔디 구장을 건설할 수 있다.
종래의 상기 파일원사의 생산기술에서는 하나의 노즐에서 동일한 단면 형상의 파일원사를 생산함으로서 필요에 따라 다양한 단면 형상의 파일원사를 공급해야 하는 인조잔디매트 제직 공정을 수행하기 위하여 여러 가닥을 합사하는 공정이 반드시 필요하며, 또한 2 종류 이상의 서로 다른 형상의 파일을 합사하는 것은 현실적으로 매우 어려운 점이 있다.
본 출원인은 상술한 문제점을 해소하기 압출 공정에서 노즐에 다양한 단면 형상의 노즐 홀을 형성하여 파일원사를 생산함으로서 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 획득할 수 있도록 구성하여 상기 파일원사를 특성이 각각 다른 스포츠 구장에 적절한 파일원사를 공급함으로서 품질 좋은 구장을 건설할 수 있는 파일원사를 생산할 수 있는 시스템 및 그 생산방법을 제공하고자 한다.
대한민국 등록특허공보 제10-0580318호(2006.05.15.) 대한민국 등록특허공보 제10-1912833호(2018.10.29.)
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 압출부와, 1차 연신부와, 2차 연신부와, 수축 연신부와, 집사(集絲) 및 와인딩부를 포함하여 구성되는 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 상기 압출부는, 원사 소재를 용융하여 파일원사를 압출하도록 구성되는 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 압출부는, 고분자 수지 비드 형태의 원사 원료를 용융하는 용융장치와 용융된 원사 원료가 다양한 단면 형상의 노즐 홀이 형성된 노즐을 통과하여 압출되는 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 노즐은, 외주연을 따라 ‘C자 · V자 · S자 · II자 · I자 · W자' 단면 형상 중에서 선택된 하나 또는 하나 이상의 노즐 홀이 순차적으로 반복해서 형성되는 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 1차 연신부는, 상기 압출부에서 압출된 파일원사를 연신하도록 구성되는 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 1차 연신부는, 상기 압출부에서 압출되는 파일원사를 냉각하여 모양을 성형하도록 구성되는 냉각 장치와, 상기 냉각된 원사를 다수 개의 상하 롤러를 이용하여 연속하여 인출하는 인출 롤러를 포함하여 구성되는 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 2차 연신부는, 상기 1차 연신부에서 연신된 파일원사를 다시 한 번 연신하도록 구성되는 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 2차 연신부는, 상기 1차 연신부에서 연신된 파일원사를 가열하는 스팀 발생기와, 송풍방식으로 파일원사의 습기를 제거하는 제습 장치와, 다수 개의 상하 롤러인 연신 롤러를 포함하여 구성되는 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 수축 연신부는, 상기 2차 연신부에서 연신된 파일원사를 수축 및 연신하도록 구성되는 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 수축 연신부는, 상기 2차 연신부에서 연신된 파일원사를 열풍을 이용하여 가열하도록 구성되는 열풍 장치와, 다수 개의 상하 롤러로 구성되는 수축 연신 롤러를 포함하여 구성되는 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 집사 및 와인딩부는, 상기 수축 연신부에서 수축 및 연신된 파일원사를 상온으로 냉각하는 냉풍 장치와, 롤러의 내부에 냉각수를 통과하는 냉각 롤러를 포함하여 구성되는 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 집사 및 와인딩부는, 상기 수축 연신부를 통과한 파일원사 중에서 서로 다른 단면 형상을 선택하여 2 ~ 6 가닥을 각각의 보빈에 감도록 구성되는 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 제공하는데 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, (a) 압출 단계와, (b) 냉각 단계와, (c) 1차 연신 단계와, (d) 2차 연신 단계와, (e) 수축 연신 단계와, (f) 집사(集絲) 및 와인딩 단계를 포함하여 구성되는 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 상기 (a) 압출 단계는, 압출부에서 파일원사를 압출하도록 구성되는 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 (a) 압출 단계는, 고분자 수지 비드 형태의 원사 원료를 용융하는 용융장치(미도시)와 용융된 원사 원료가 단면 형상이 다양한 노즐 홀이 형성된 노즐을 통과하여 압출되는 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 (a) 압출 단계는, 상기 노즐의 외주연을 따라 ‘C자 · V자 · S자 · II자 · I자 · W자' 단면 형상 중에서 선택된 하나 또는 하나 이상의 노즐 홀이 순차적으로 반복해서 형성되는 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 생산 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 (b) 냉각 단계는, 압출된 상기 파일원사를 냉각수를 이용한 냉각 장치에서 소정의 형상으로 성형하도록 구성되는 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 (b) 냉각 단계는, 상기 냉각수에 계면 활성제를 첨가하여 구성되는 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 (c) 1차 연신 단계는, 상기 냉각된 파일원사를 견인 롤러를 이용하여 연속적으로 인출작업을 하도록 구성되는 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 (d) 2차 연신 단계는, 상기 1차 연신된 파일원사를 연신롤러를 통과시키면서 다시 한 번 연신하여 구성되는 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 (d) 2차 연신 단계는, 스팀 발생기의 증기를 이용하여 가열하고, 제습 장치를 이용하여 송풍 제습하도록 구성되는 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 (e) 수축 연신 단계는, 상기 2차 연신 단계가 완료된 파일원사를 수축 연신 롤러를 통과시키면서 수축 및 연신하여 구성되는 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 (e) 수축 연신 단계는, 열풍 장치를 이용하여 가열하고, 수축 연신 롤러의 회전수를 조절하여 수축 및 연신을 하도록 구성되는 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 (f) 집사 및 와인딩 단계는, 냉풍 장치 및 냉각수가 내부로 흐르도록 구성한 냉각 롤러를 이용하여 파일원사의 온도를 상온까지 냉각하도록 구성되는 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 (f) 집사 및 와인딩 단계는, 상기 수축 연신부를 통과한 파일원사 중에서 서로 다른 단면 형상을 선택하여 2 ~ 6 가닥을 각각의 보빈에 감도록 구성되는 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법을 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템의 특징은, 압출부와, 1차 연신부와, 2차 연신부와, 수축 연신부와, 집사(集絲) 및 와인딩부를 포함하여 구성된다.
본 발명의 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템의 다른 특징은, 상기 압출부는, 원사 소재를 용융하여 파일원사를 압출하도록 구성된다.
본 발명의 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템의 또 다른 특징은, 상기 압출부는, 고분자 수지 비드 형태의 원사 원료를 용융하는 용융장치(미도시)와 용융된 원사 원료가 다양한 단면 형상의 노즐 홀이 형성된 노즐을 통과하여 압출된다.
본 발명의 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템의 또 다른 특징은, 상기 노즐은, 외주연을 따라 ‘C자 · V자 · S자 · II자 · I자 · W자' 단면 형상 중에서 선택된 하나 또는 하나 이상의 노즐 홀이 순차적으로 반복해서 형성된다.
본 발명의 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템의 또 다른 특징은, 상기 1차 연신부는, 상기 압출부에서 압출된 파일원사를 연신하도록 구성된다.
본 발명의 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템의 또 다른 특징은, 상기 1차 연신부는, 상기 압출부에서 압출되는 파일원사를 냉각하여 모양을 성형하도록 구성되는 냉각 장치와, 상기 냉각된 원사를 다수 개의 상하 롤러를 이용하여 연속하여 인출하는 인출 롤러를 포함하여 구성된다.
본 발명의 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템의 또 다른 특징은, 상기 2차 연신부는, 상기 1차 연신부에서 연신된 파일원사를 다시 한 번 연신하도록 구성된다.
본 발명의 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템의 또 다른 특징은, 상기 2차 연신부는, 상기 1차 연신부에서 연신된 파일원사를 가열하는 스팀 발생기와, 송풍방식으로 파일원사의 습기를 제거하는 제습 장치와, 다수 개의 상하 롤러인 연신 롤러를 포함하여 구성된다.
본 발명의 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템의 또 다른 특징은, 상기 수축 연신부는, 상기 2차 연신부에서 연신된 파일원사를 수축 및 연신하도록 구성된다.
본 발명의 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템의 또 다른 특징은, 상기 수축 연신부는, 상기 2차 연신부에서 연신된 파일원사를 열풍을 이용하여 가열하도록 구성되는 열풍 장치와, 다수 개의 상하 롤러로 구성된다.
본 발명의 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템의 또 다른 특징은, 상기 집사 및 와인딩부는, 상기 수축 연신부에서 수축 및 연신된 파일원사를 상온으로 냉각하는 냉풍 장치와, 롤러의 내부에 냉각수를 통과하는 냉각 롤러를 포함하여 구성된다.
본 발명의 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템의 또 다른 특징은, 상기 집사 및 와인딩부는, 상기 수축 연신부를 통과한 파일원사 중에서 서로 다른 단면 형상을 선택하여 2 ~ 6 가닥을 각각의 보빈에 감도록 구성된다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법의 특징은, (a) 압출 단계와, (b) 냉각 단계와, (c) 1차 연신 단계와, (d) 2차 연신 단계와, (e) 수축 연신 단계와, (f) 집사(集絲) 및 와인딩 단계를 포함하여 구성된다.
본 발명의 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법의 다른 특징은, 상기 (a) 압출 단계는, 압출부에서 파일원사를 압출하도록 구성된다.
본 발명의 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법의 또 다른 특징은, 상기 (a) 압출 단계는, 고분자 수지 비드 형태의 원사 원료를 용융하는 용융장치와 용융된 원사 원료가 다양한 단면 형상의 노즐 홀이 형성된 노즐을 통과하여 압출된다.
본 발명의 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법의 또 다른 특징은, 상기 (a) 압출 단계는, 상기 노즐의 외주연을 따라 ‘C자 · V자 · S자 · II자 · I자 · W자' 단면 형상 중에서 선택된 하나 또는 하나 이상의 노즐 홀이 순차적으로 반복해서 형성된다.
본 발명의 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법의 또 다른 특징은, 상기 (b) 냉각 단계는, 압출된 상기 파일원사를 냉각수를 이용한 냉각 장치에서 소정의 형상으로 성형하도록 구성된다.
본 발명의 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법의 또 다른 특징은, 상기 (b) 냉각 단계는, 상기 냉각수에 계면 활성제를 첨가하여 구성된다.
본 발명의 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법의 또 다른 특징은, 상기 (c) 1차 연신 단계는, 상기 냉각된 파일원사를 견인 롤러를 이용하여 연속적으로 인출작업을 하도록 구성된다.
본 발명의 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법의 또 다른 특징은, 상기 (d) 2차 연신 단계는, 상기 1차 연신된 파일원사를 연신롤러를 통과시키면서 다시 한 번 연신하여 구성된다.
본 발명의 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법의 또 다른 특징은, 상기 (d) 2차 연신 단계는, 스팀 발생기의 증기를 이용하여 가열하고, 제습 장치를 이용하여 송풍 제습하도록 구성된다.
본 발명의 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법의 또 다른 특징은, 상기 (e) 수축 연신 단계는, 상기 2차 연신 단계가 완료된 파일원사를 수축 연신 롤러를 통과시키면서 수축 및 연신하여 구성된다.
본 발명의 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법의 또 다른 특징은, 상기 (e) 수축 연신 단계는, 열풍 장치를 이용하여 가열하고, 수축 연신 롤러의 회전수를 조절하여 수축 및 연신을 하도록 구성된다.
본 발명의 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법의 또 다른 특징은, 상기 (f) 집사 및 와인딩 단계는, 냉풍 장치 및 냉각수가 내부로 흐르도록 구성한 냉각 롤러를 이용하여 파일원사의 온도를 상온까지 냉각하도록 구성된다.
본 발명의 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법의 또 다른 특징은, 상기 (f) 집사 및 와인딩 단계는, 상기 수축 연신부를 통과한 파일원사 중에서 서로 다른 단면 형상을 선택하여 2 ~ 6 가닥을 각각의 보빈에 감도록 구성된다.
이상에서와 같은 본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템은, 노즐의 외주연을 따라 ‘C자 · V자 · S자 · II자 · I자 · W자’ 단면 형상 중에서 선택된 하나 또는 하나 이상의 노즐 홀이 순차적으로 반복해서 형성된다. 따라서 하나의 노즐에서 동일한 단면 형상의 파일원사를 생산하는 종래의 생산시스템에 비해 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산함으로서 소비자의 욕구를 충족하는 인조잔디매트를 제직함으로서 경기력이 향상되는 구장을 건설할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산 방법은 압출 공정에서 구장의 특성에 적합하도록 다양한 단면 형상의 노즐 홀이 형성된 노즐을 이용하여 파일원사를 생산하고, 집사 및 와인딩 공정에서 2 ~ 6 종류의 파일원사를 선택하여 보빈에 감을 수 있다. 따라서 동일한 형상의 파일을 다른 형상과 합사하여 보빈에 감아서 제직 공정에 공급하여야 하는 현실에서, 2 종류 이상의 서로 다른 형상의 합사 공정을 생략할 수 있어 기술적인 난제를 해소할 뿐만 아니라 추가 비용발생을 억제함으로서 제조원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템의 노즐을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템의 공정도이다.
도 3은 본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용한 파일원사 생산방법의 단계별 공정도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 발명의 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 사용된 용어나 단어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의 할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
인조잔디용 파일원사를 생산하는 시스템의 공정 순서를 설명하면, 압출 → 냉각 → 1차 연신 → 스팀 → 제습 → 2차 연신 → 열풍 → 3차 수축 연신 → 냉풍 건조 → 롤링 → 집사 → 와인딩을 거쳐서 생산된다.
이러한 상기 파일원사 생산시스템은 하나의 노즐에서 동일한 단면 형상의 파일원사를 생산함으로서 인조 잔디 제직 공정에서 필요에 따라 다양한 단면 형상의 파일원사를 여러 가닥을 합사하는 단계를 거쳐서 공급된다. 즉, 인조잔디용 파일원사는 직모와 크림프사로 구분하여, 단일 형태의 직모와 크림프사를 합사하거나, 굵기가 서로 다른 직모 또는 크림프사로만 합사하는 방법이 사용된다.
본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템은 상기 압출공정에서 노즐에 다양한 단면 형상의 노즐 홀을 형성하여 파일원사를 생산함으로서 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 획득할 수 있도록 구성하였다.(도 1 참조)
따라서 본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템에서 생산되는 파일원사는 특성이 각각 다른 스포츠 구장에 적절한 파일원사를 공급함으로서 품질 좋은 구장을 건설할 수 있으며, 다양한 단면 형상의 파일을 합사하는 공정을 생략함으로서 생산 단가를 낮추어 가격 경쟁력을 가지는 파일원사를 생산할 수 있는 시스템 및 생산방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 구체적인 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조한 이하의 설명으로 더욱 명확해 질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템의 노즐 및 노즐 홀을 나타내는 개략적인 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템의 공정도이고, 도 3은 본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용한 파일원사 생산방법의 단계별 공정도이다.
<실시 예 1> 본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템
도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템은, 압출부(110)와, 1차 연신부(120)와, 2차 연신부(130)와, 수축 연신부(140)와, 집사(集絲) 및 와인딩부(150)를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템의 상기 압출부(110)는, 원사 소재를 용융하여 파일원사를 압출하도록 구성된다.
이러한 본 발명의 상기 압출부(110)는, 고분자 수지(PE, PP, NYLON) 비드 형태의 원사 원료를 용융하는 용융장치(미도시)와 용융된 원사 원료가 파일원사의 단면과 동일한 형태의 노즐(111)을 통과하여 압출된다. 상기 압출되는 파일원사는 인조잔디매트로 사용되는 파일과 단면 형상은 동일하나 굵다. 따라서 몇 차례의 연신 가공을 거쳐서 사용된다.
도 1을 참조하여 자세히 설명하면, 본 발명의 상기 노즐(111)은, 외주연을 따라 ‘C자 · V자 · S자 · II자 · I자 · W자' 단면 형상 중에서 선택된 하나 또는 하나 이상의 노즐 홀(1116-(1~6))이 순차적으로 반복해서 형성된다.
이때, 이러한 본 발명의 상기 노즐(111)에는, 금형의 원둘레를 따라 ‘하나 또는 하나 이상의 각각 다른 형상의 노즐 홀’(1개조)이 선택적·연속적으로 형성되어, 총 96개의 노즐 홀이 형성된다.
본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템의 상기 1차 연신부(120)는, 상기 압출부(110)에서 압출된 파일원사를 연신하도록 구성된다.
이러한 본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템의 상기 1차 연신부(120)는, 상기 압출부(110)에서 압출되는 파일원사를 냉각하여 모양을 성형하도록 구성되는 냉각 장치(121)와, 상기 냉각된 원사를 다수 개의 상하 롤러를 이용하여 연속하여 인출하는 인출 롤러(122)를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템의 상기 2차 연신부(130)는, 상기 1차 연신부(120)에서 연신된 파일원사를 다시 한 번 연신하도록 구성된다.
이러한 본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템의 상기 2차 연신부(130)는, 상기 1차 연신부(120)에서 연신된 파일원사를 가열하는 스팀 발생기(131)와, 송풍방식으로 파일원사의 습기를 제거하는 제습 장치(132)와, 다수 개의 상하 롤러인 연신 롤러(133)를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템의 상기 수축 연신부(140)는, 상기 2차 연신부(130)에서 연신된 파일원사를 수축 및 연신하도록 구성된다.
이러한 본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템의 상기 수축 연신부(140)는, 상기 2차 연신부(130)에서 연신된 파일원사를 열풍을 이용하여 가열하도록 구성되는 열풍 장치(141)와, 다수 개의 상하 롤러로 구성되는 수축 연신 롤러(142)를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템의 상기 집사 및 와인딩부(150)는, 상기 수축 연신부(140)를 통과한 파일원사를 소정 개수(2 ~ 6)의 가닥을 모아서 보빈에 감도록 구성된다.
이러한 본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템의 상기 집사 및 와인딩부(150)는, 상기 수축 연신부(140)에서 수축 및 연신된 파일원사를 상온으로 냉각하는 냉풍 장치(151)와, 롤러의 내부에 냉각수를 통과하는 냉각 롤러(152)를 포함하여 구성된다.
이때, 집사 및 와인딩부(150)는, 상기 파일원사 중에서 서로 다른 단면 형상(C·V·S·II·I·W)을 선택하여 2 ~ 6 가닥을 각각의 보빈에 와인딩 함으로서, 상기 파일원사는 장차 적용될 구장의 특성에 맞는 인조잔디매트 제직 공정에 공급된다.
<실시 예 2> 상기 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법
도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법은, (a) 압출 단계(S100)와, (b) 냉각 단계(S200)와, (c) 1차 연신 단계(S300)와, (d) 2차 연신 단계(S400)와, (e) 수축 연신 단계(S500)와, (f) 집사(集絲) 및 와인딩 단계(S600)를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법의 상기 (a) 압출 단계(S100)는, 압출부(110)에서 파일원사를 압출하도록 구성된다.
이러한 본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법의 상기 (a) 압출 단계(S100)는, 고분자 수지(PE, PP, NYLON) 비드 형태의 원사 원료를 용융하는 용융장치(미도시)(111)와 용융된 원사 원료가 파일원사의 단면과 동일한 형태의 노즐(111)을 통과하여 압출된다. 상기 압출되는 파일원사는 인조잔디매트로 사용되는 파일과 단면 형상은 동일하나 굵다. 따라서 몇 차례의 연신 가공을 거쳐서 사용되도록 구성된다.
이러한 본 발명의 상기 (a) 압출 단계(S100)는, 상기 노즐(111)의 외주연을 따라 ‘C자 · V자 · S자 · II자 · I자 · W자' 단면 형상 중에서 선택된 하나 또는 하나 이상의 노즐 홀(1116-(1~6))이 순차적으로 반복해서 형성된다.
본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법의 상기 (b) 냉각 단계(S200)는, 압출된 상기 파일원사를 냉각수를 이용한 냉각 장치(121)에서 소정의 형상으로 성형하도록 구성된다.
이러한 본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법의 상기 (b) 냉각 단계(S200)는, 상기 냉각수에 계면 활성제를 첨가하여 구성된다.
본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법의 상기 (c) 1차 연신 단계(S300)는, 상기 냉각된 파일원사를 견인 롤러(122)를 이용하여 연속적으로 인출작업을 하도록 구성된다.
본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법의 상기 (d) 2차 연신 단계(S400)는, 상기 1차 연신된 파일원사를 연신롤러(133)를 통과시키면서 다시 한 번 연신하여 구성된다.
이러한 본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법의 상기 (d) 2차 연신 단계(S400)는, 스팀 발생기(131)의 증기를 이용하여 가열하고, 제습 장치(132)를 이용하여 송풍 제습하도록 구성된다.
이때, 파일원사는 인장 연신하여 불규칙한 분자구조를 일정하게 정렬 안정화함으로서 인장강도 및 탄성 회복력이 증대된다.
본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법의 상기 (e) 수축 연신 단계(S500)는, 상기 2차 연신 단계가 완료된 파일원사를 수축 연신 롤러(142)를 통과시키면서 수축 및 연신하여 구성된다.
이러한 본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법의 상기 (e) 수축 연신 단계(S500)는, 열풍 장치(141)를 이용하여 가열하고, 수축 연신 롤러(142)의 회전수를 조절하여 수축 및 연신을 하도록 구성된다.
이와 같이 파일원사는 상기 수축 연신 단계에서 5 ~ 15% 수축시켜 불규칙한 분자구조를 일정하게 정렬 안정화함으로서 인장강도, 신율 및 탄성 회복력이 증대된다.
본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법의 상기 (f) 집사(集絲) 및 와인딩 단계(S600)는, 상기 수축 연신 단계를 지난 다양한 단면 형상의 파일원사를 필요한 가닥수로 모아서 보빈에 감아서 구성된다.
이때, 본 발명의 파일원사는 상기 단면 형상(C·V·S·II·I·W)에 따라 2 ~ 6 종류의 원사를 제직할 인조 잔디 특성에 맞추어 보빈에 감아서 구성한다.
이러한 본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법의 상기 (f) 집사 및 와인딩 단계(S600)는, 냉풍 장치(151) 및 냉각수가 내부로 흐르도록 구성한 냉각 롤러(152)를 이용하여 파일원사의 온도를 상온까지 냉각하도록 구성된다.
이때, 상기 냉풍 장치(151)는, 파일 원사의 잠열을 제거함으로서 제품을 안정화시켜주며, 상기 냉각롤러(152)는 건조된 파일원사를 와인더기에 권취할 수 있도록 일정한 속도로 공급해 준다.
이러한 본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 생산되는 파일원사는 아래 [표 1]과 같은 특성을 가지고 있습니다.
[표 1] 본 발명의 단면형상에 따른 파일원사의 기능 및 특성 비교
구분 단면 형상 기능 및 특성 적용 구장 비고
제1 원사
Figure 112020043206315-pat00001
 직립성 우수 축구 C형
제2 원사
Figure 112020043206315-pat00002
 복원력 우수 축구, 테니스 V형
제3 원사
Figure 112020043206315-pat00003
 반발력 우수 축구 S형
제4 원사
Figure 112020043206315-pat00004
 내마모성 우수 야구, 골프 II형
제5 원사
Figure 112020043206315-pat00005
 볼구름성 우수 야구, 테니스 I형
제6 원사
Figure 112020043206315-pat00006
 마찰력 감소 야구, 골프 W형
상기 [표 1]을 참조하여 설명하면, 본 발명의 시스템에 의해 생산되는 파일원사를 이용하여 인조잔디매트를 제직할 때, 상기 인조잔디매트가 적용될 구장의 특성에 따라 적절한 단면 형상 및 원사 수를 합사할 수 있다.
인조 잔디를 형성하는 파일원사는 단면 형상에 따라 직립성, 복원력, 반발력, 내마모성, 볼구름성 및 마찰력 저감 등의 기능을 가지고 있으므로 스포츠 구장의 종류 및 구장 내의 운동 위치에 따라 상기 기능에 맞는 인조잔디매트가 적용된다.
예를 들어 축구장은 볼의 크기가 크고 사용자의 활동량이 많아서 원사의 굵기(DTEX)는 굵고, 직립성과 내마모성을 매우 중요시 한다. 따라서 원사의 굵기는 15,000 DTEX 이상으로 하고 직립성이 우수한 ‘C형 단면’의 제1 원사 3필러와, 내마모성이 좋은 ‘II형 단면’의 제4 원사 3필러로 구성하여 6필러 원사로 제직함으로서 경기력 및 내구력이 향상된 인조 잔디 구장을 건설할 수 있다.
또한, 야구장 및 테니스장용 인조잔디매트는 볼의 크기가 작으므로 원사의 굵기(DTEX)는 가늘고, 볼구름이 좋아야 한다. 따라서 원사의 굵기는 12,000 DTEX 이하로 하고, 직립성이 우수한 ‘C형 단면’의 제1 원사와 볼 구름성이 우수한 ‘I형 단면’을 가진 제5 원사 및 반발력이 우수한 ‘S형 단면’의 제3 원사를 이용하여 제직함으로서 적합한 구장을 건설할 수 있다.
그리고 야구장의 주루라인은 내마모성이 중요하므로 내마모성이 우수한 ‘II형 단면’을 가진 제4 원사의 필러수를 많이 사용하고, 내야 쪽은 불규칙 바운드를 억제하기 위하여 볼 구름성인 좋은 ‘I형 단면’을 가진 제5 원사의 필러수를 많이 함으로서 경기력 향상에 기여할 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템 및 그 시스템으로 생산되는 파일원사는 다음과 같은 특징을 가진다.
먼저, 본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템은, 노즐의 외주연을 따라 ‘C자 · V자 · S자 · II자 · I자 · W자' 단면 형상 중에서 선택된 하나 또는 하나 이상의 노즐 홀이 순차적으로 반복해서 형성된다.
따라서 하나의 노즐에서 동일한 단면 형상의 파일원사를 생산하는 종래의 생산시스템에 비해 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산함으로서 소비자의 욕구를 충족하는 인조잔디매트를 제직함으로서 경기력이 향상되는 구장을 건설할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산 방법은 압출 공정에서 구장의 특성에 적합하도록 굵기 및 단면 형상이 다양한 노즐 홀이 형성된 노즐을 이용하여 파일원사를 생산하고, 집사 및 와인딩 공정에서 2 ~ 6 종류의 파일원사를 선택하여 보빈에 감을 수 있다.
따라서 동일한 형상의 파일을 다른 형상과 합사하여 보빈에 감아서 제직 공정에 공급하여야 하는 현실에서, 2 종류 이상의 서로 다른 형상의 합사 공정을 생략할 수 있어 기술적인 난제를 해소할 뿐만 아니라 추가 비용발생을 억제함으로서 제조원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.
10 : 파일원사 생산시스템
110 : 압출부
111 : 노즐
1111~6 : 제1 ~ 제6 노즐 홀(C·V·S·II·I·W자형 단면)
120 : 1차 연신부
121 : 냉각 장치
122 : 견인 롤러
130 : 2차 연신부
131 : 스팀 발생기
132 ; 제습 장치
133 : 연신 롤러
140 : 수축 연신부
141 : 열풍 장치
142 : 수축 연신 롤러
150 : 집사 및 와인딩부
151 : 냉풍 장치
152 ; 냉각 롤러

Claims (6)

  1. 구장의 특성에 맞추어 파일원사의 단면 형상을 다양하게 선택하며, 선택된 파일원사를 별도의 합사 공정 없이 인조잔디매트 제직 공정에 공급할 수 있는, 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템에 관한 것으로서,
    원사 소재를 용융하여 파일원사를 압출하도록 구성되는 압출부(110);
    상기 압출부(110)에서 압출된 파일원사를 연신하도록 구성되는 1차 연신부(120);
    상기 1차 연신부(120)에서 연신된 파일원사를 다시 한번 연신하도록 구성되는, 2차 연신부(130);
    상기 2차 연신부(130)에서 연신된 파일원사를 수축 및 연신하도록 구성되는 수축 연신부(140);
    상기 수축 연신부(140)를 통과한 다양한 단면 형상의 파일원사를 소정 개수의 가닥을 모아서 보빈에 감도록 구성되는 집사 및 와인딩부(150);를 포함하며,
    상기 압출부(110)는, 다양한 단면 형상의 파일원사를 압출하기 위하여 원형 단면의 노즐(111)로 구성되며,
    상기 노즐(111)은, 상기 원형 단면의 외주연을 따라 ‘C자 · V자 · S자 · II자 · I자 · W자' 형상 중에서 선택된 하나 또는 하나 이상의 노즐 홀(1116-(1~6))이 순차적으로 반복해서 형성되며,
    상기 노즐(111)에는, 원둘레를 따라 선택된 ‘하나 또는 하나 이상의 다른 형상의 노즐 홀’이 연속적으로 96개 형성되는 것을 특징으로 하는 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 따른 다양한 단면 형상의 파일원사를 동시에 생산하는 생산시스템을 이용하여 인조잔디용 파일원사를 생산하는 방법에 있어서,
    (a) 압출부(110)에서 다양한 단면 형상의 파일원사를 압출하는, 압출 단계(S100);
    (b) 압출된 상기 파일원사를 냉각수를 이용한 냉각 장치(121)에서 소정의 형상으로 성형하는, 냉각 단계(S200);
    (c) 상기 냉각된 파일원사를 견인 롤러(122)를 통과시키면서 연신하는, 1차 연신 단계(S300);
    (d) 상기 1차 연신된 파일원사를 연신롤러(133)를 통과시키면서 다시 한 번 연신하는, 2차 연신 단계(S400);
    (e) 상기 2차 연신 단계가 완료된 파일원사를 수축 연신 롤러(142)를 통과시키면서 수축 및 연신하는, 수축 연신 단계(S500);
    (f) 상기 수축 연신 단계를 지난 파일원사를 보빈에 감는, 집사 및 와인딩 단계(S600);를 포함하며,
    상기 (a) 압출 단계(S100)는, 상기 노즐(111)에서 압출되는 파일원사가 ‘C자 · V자 · S자 · II자 · I자 · W자’ 단면 형상 중에서 하나 또는 하나 이상으로 구성되며,
    상기 (f) 집사 및 와인딩 단계(S600)는, 다양한 단면 형상의 파일원사를 2 ~ 6 필러를 보빈에 감도록 구성되며,
    상기 (f) 집사 및 와인딩 단계(S600)에서 상기 파일원사는, 축구장용으로는 굵기 15,000 DTEX 이상의 직립성이 우수한 'C형 단면'의 제1 원사 3필러와, 내마모성이 좋은 'II형 단면'의 제4 원사 3필러로 구성하여 6필러로 구성하며, 야구장 및 테니스장용으로는 굵기 12,000 DTEX 이하의 직립성이 우수한 'C형 단면'의 제1 원사와 볼 구름성이 우수한 'I형 단면'을 가진 제5 원사 및 반발력이 우수한 'S형 단면'의 제3 원사를 이용하는 것을 특징으로 하는 인조잔디용 파일원사 생산방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2000282319A (ja) * 1999-03-31 2000-10-10 Keiichi Murakami 溶融紡糸装置
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KR101912833B1 (ko) 2018-01-29 2018-10-29 김재혁 섬유 방사장치용 안전쳄버
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