KR102244590B1 - 파일사와 기포층의 결합력을 향상시킨 인조잔디 구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 파일사와 기포층의 결합력을 향상시킨 인조잔디 구조체는, 기포층, 상기 기포층 저면에 구비되고, 고융점 폴리머와 저융점 폴리머가 혼합된 제1 혼합섬유이며, 상기 기포층의 융점보다 낮은 융점을 갖는 제1 버퍼층, 상기 제1 버퍼층 저면에 구비되며, 고융점 폴리머와 저융점 폴리머가 혼합된 제2 혼합섬유이며 상기 제1 버퍼층과 동일한 융점을 갖는 제2 버퍼층, 및 상기 기포층과 상기 제1, 제2 버퍼층을 관통하여 터프팅(Tufting)되며, 상기 제1 버퍼층 및 제2 버퍼층 내의 고융점 폴리머보다 낮거나 동일한 융점을 갖는 파일부를 포함하며, 상기 제1 버퍼층 내의 저융점 폴리머와 상기 제2 버퍼층 내의 저융점 폴리머는 1:0.01~0.1 중량비로 구성되고, 상기 제1 버퍼층은 열에 의해 용융되어 상기 기포층 저면 및 상기 제2 버퍼층의 상면에 융착된 형태이고, 상기 파일부 중 상기 제2 버퍼층의 저면 측으로 돌출된 부분도 열에 의해 용융되어 상기 제2 버퍼층의 저면에 융착된 형태임을 특징으로 한다.

Description

파일사와 기포층의 결합력을 향상시킨 인조잔디 구조체{Artificial turf structure that improves the bonding force between pile yarn and bubble layer}

본 발명은 파일사와 기포층의 결합력을 향상시킨 인조잔디 구조체에 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 불가한 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 라셀공법 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 인발강도의 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.

종래의 인조잔디 구조체는 기포층을 주심으로 기포층의 상부에는 파일이 위치하고 기포층의 하부에는 지지층이 위치한다. 지지층은 통상적으로 기포층 하부면에 아크릴 수지 라텍스, 폴리우레탄 라텍스, 또는 스티렌-부타디엔 러버 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 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate)인 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, 인조잔디 구조체는 일정시간 사용 후 천연잔디에 준하는 기능을 상실저면 교체되는 운명을 가지는데, 종래의 인조잔디 구조체들은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 아크릴 수지, 스티렌-부타디엔 러버 또는 폴리우레탄 소재로 이루어지는 경우 재활용이 어렵거나 재활용을 위해 복잡한 공정을 거쳐야하는 문제점이 있어 왔다.

대한민국 등록특허 제10-1995797호(2019.07.03. 공고)

본 발명의 목적은 인조잔디 파일사의 인발강도를 향상시키는 데 있다.

또한, 본 발명 다른 목적은 인조잔디의 교체 시 단순한 공정으로 고분자 재료를 회수할 수 있는 인조잔디 구조체를 제공하는 데 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 파일사와 기포층의 결합력을 향상시킨 인조잔디 구조체는, 기포층, 상기 기포층 저면에 구비되고, 고융점 폴리머와 저융점 폴리머가 혼합된 제1 혼합섬유이며, 상기 기포층의 융점보다 낮은 융점을 갖는 제1 버퍼층, 상기 제1 버퍼층 저면에 구비되며, 고융점 폴리머와 저융점 폴리머가 혼합된 제2 혼합섬유이며 상기 제1 버퍼층과 동일한 융점을 갖는 제2 버퍼층, 및 상기 기포층과 상기 제1, 제2 버퍼층을 관통하여 터프팅(Tufting)되며, 상기 제1 버퍼층 및 제2 버퍼층 내의 고융점 폴리머보다 낮거나 동일한 융점을 갖는 파일부를 포함하며, 상기 제1 버퍼층은 열에 의해 용융되어 상기 기포층 저면 및 상기 제2 버퍼층의 상면에 융착된 형태이고, 상기 파일부 중 상기 제2 버퍼층의 저면 측으로 돌출된 부분도 열에 의해 용융되어 상기 제2 버퍼층의 저면에 융착된 형태임을 특징으로 한다.

상기 고융점 폴리머는 상기 저융점 폴리머 보다 20 ℃ 이상의 높은 융점을 갖을 수 있다.

상기 기포층은, 융점이 150 ℃ 이상인 폴리올레핀으로 구성되며, 상기 제1 버퍼층 및 상기 제2 버퍼층에서, 상기 고융점 폴리머는 융점이 220 ℃ 이상의 폴리에틸렌테레프탈레이트이고, 상기 저융점 폴리머는 융점이 100 ℃ ~ 220 ℃ 인 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 이들의 혼합으로 구성된 수지 그룹 중 선택되는 1 종 이상의 것으로 구성될 수 있다.

상기 파일부는, 복수개의 파일사와 클림프(Crimp) 가공된 복수 개의 클림프사로 구성될 수 있다.

상기 파일사 및 상기 클림프사는, 폴리에틸렌(Polyethylene)을 포함할 수 있다.

상기 파일사 및 상기 클림프사의 중간부분은, 상기 제1 버퍼층 및 상기 제2 버퍼층에 융해되어 섞인 상태에서 경화되어 결합될 수 있다.

상기 제1 버퍼층의 두께는 0.1~1.0 mm이고, 상기 제2 버퍼층의 두께는 0.05~0.5 mm일 수 있다.

상기 제2 버퍼층은, 저면에 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리아마이드 및 이들의 혼합으로 구성된 수지 그룹 중 선택되는 1 종 이상의 것으로 구성된 부직포층을 더 포함할 수 있다.

상기 파일부와 상기 기포층 사이에 충전재가 충진된 충전재층을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 파일사와 기포층의 결합력을 향상시킨 인조잔디 구조체는, 융점이 150 ℃ 이상인 폴리올레핀으로 구성되는 기포층, 상기 기포층 저면에 구비되고, 폴리에틸렌테레프탈레이트로 구성되어 융점이 220 ℃인 고융점 폴리머와, 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 이들의 혼합으로 구성된 수지 그룹 중 선택되는 1 종 이상이 것이고 융점이 100 ℃ ~ 220 ℃인 저융점 폴리머가 혼합된 제1 혼합섬유로 구성되어, 상기 기포층의 융점보다 낮은 융점을 갖는 제1 버퍼층, 상기 제1 버퍼층 저면에 구비되며, 폴리에틸렌테레프탈레이트로 구성되어 융점이 220 ℃인 고융점 폴리머와, 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 이들의 혼합으로 구성된 수지 그룹 중 선택되는 1 종 이상이 것이고 융점이 100 ℃ ~ 220 ℃인 저융점 폴리머가 혼합된 제2 혼합섬유로 구성되어, 상기 제1 버퍼층과 동일한 융점을 갖는 제2 버퍼층, 및 상기 기포층과 상기 제1, 제2 버퍼층을 관통하여 터프팅(Tufting)되며, 상기 제1 버퍼층 및 제2 버퍼층 내의 고융점 폴리머보다 낮거나 동일한 융점을 갖는 파일부를 포함하며, 상기 제1 버퍼층은 열에 의해 용융되어 상기 기포층 저면 및 상기 제2 버퍼층의 상면에 융착된 형태이고, 상기 파일부 중 상기 제2 버퍼층의 저면 측으로 돌출된 부분도 열에 의해 용융되어 상기 제2 버퍼층의 저면에 융착된 형태임을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파일사와 기포층의 결합력을 향상시킨 인조잔디 구조체의 제조방법은, 기포층에 제1 버퍼층을 적층하여 제1 구조체를 형성하는 단계; 상기 제1 구조체를 니들펀칭하는 단계; 상기 니들펀칭된 제1 구조체에 제2 버퍼층을 적층하여 제2 구조체를 형성하는 단계; 상기 제2 구조체에 파일사와 클림프사를 터프팅하여 파일부를 형성하는 단계; 및 상기 파일부가 형성된 제2 구조체 저면을 가열하여 융착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제1 구조체를 니들펀칭하는 단계는, 상기 제1 버퍼층의 일부를 기포층의 상측으로 노출시켜 노출사를 형성시킬 수 있다.

상기 융착하는 단계는, 150 ~ 160 ℃의 온도에서 수행될 수 있다.

상기 융착하는 단계는, 상기 제1 버퍼층의 일부를 열에 의해 용융시켜 상기 기포층 저면 및 상기 제2 버퍼층의 상면에 융착시키고, 상기 파일부 중 상기 제2 버퍼층의 저면으로 돌출된 부분도 열에 의해 용융시켜 상기 제2 버퍼층의 저면에 융착시킬 수 있다.

상기 융착하는 단계 후, 상기 제2 버퍼층 저면에 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리아마이드 및 이들의 혼합으로 구성된 수지 그룹 중 선택되는 1 종 이상의 것으로 구성된 부직포층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 인조잔디 구조체를 이용하면, 기포층, 제1 및 제2 버퍼층 및 파일사 중 낮은 융점을 갖는 상기 제1 버퍼층과 상기 파일사의 일부가 열에 의해 상기 기포층 및 상기 제2 버퍼층에 융착되어 백코팅층이 없어도 인조잔디 파일사의 인발강도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 인조잔디 구조체는 유사한 융점으로 구성됨으로써, 구조체의 강성 향상 및 터프니스 향성을 구현할 수 있어, 내구성 및 형태안정성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 인조잔디 구조체를 구성하는 파일부, 기포층, 및 버퍼층이 모두 폴리올레핀으로 구성되거나 파일부, 기포층, 및 버퍼층이 20 ℃의 편차를 보이는 유사한 융점의 열가소성 소재로 구성되어 회수 후 분리 공정 없이 균일한 물성을 갖는 재활용 수지를 얻을 수 있다. 이에 인조잔디 교체 시 폐기물의 양을 현저히 감소시킬 수 있고 더불어 폐기물 처리에 따른 환경오염 저감 및 제3 플라스틱 압출물의 원료로 활용되어 재자원화가 가능한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인조잔디 구조체를 나타낸 개략도이다.
도 2는 도 1의 하부면을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인조잔디 구조체를 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인조잔디 구조체를 나타낸 계략도이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

본 발명의 일 실시예에 따른 파일사와 기포층의 결합력을 향상시킨 인조잔디 구조체에 대해 1 내지 4를 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인조잔디 구조체를 나타낸 개략도이고, 도 2는 도 1의 하부면을 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인조잔디 구조체를 나타낸 개략도이며, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인조잔디 구조체를 나타낸 개략도이다.

도 1 내지 4를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 인조잔디 구조체(1)는 기포층(100), 제1 버퍼층(200), 노출사(210), 제2 버퍼층(300), 파일부(400)를 포함하여 파일사(410)와 기포층(100)의 결합력을 향상시킬 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 파일사와 기포층의 결합력을 향상시킨 인조잔디 구조체(1)는, 기포층(100), 상기 기포층(100) 저면에 구비되고, 고융점 폴리머와 저융점 폴리머가 혼합된 제1 혼합섬유이며, 상기 기포층(100)의 융점보다 낮은 융점을 가지는 폴리머를 포함하는 제1 버퍼층(200), 상기 제1 버퍼층(200) 저면에 구비되고 고융점 폴리머와 저융점 폴리머가 혼합된 제2 혼합섬유이며 상기 제1 버퍼층(200)의 고융점/저융점 폴리머와 동일한 융점을 갖는 제2 버퍼층(300), 그리고 상기 기포층(100)과 상기 제1, 제2 버퍼층(200)(300)을 관통하여 터프팅(Tufting)되며, 상기 제1 버퍼층(200) 및 제2 버퍼층(300) 내의 고융점 폴리머보다 낮거나 동일한 융점을 갖는 파일부(400)를 포함하며, 상기 제1 버퍼층(200)은 열에 의해 용융되어 상기 기포층(100) 저면 및 상기 제2 버퍼층(300)의 상면에 융착된 형태이고, 상기 파일부(400) 중 상기 제2 버퍼층(300)의 저면 측으로 돌출된 부분도 열에 의해 용융되어 상기 제2 버퍼층(300)의 저면에 융착된 형태임을 특징으로 한다.
이때, 융점이란 물체가 녹기 시작하는 온도를 의미하는 것으로, 상기 제1 버퍼층이 상기 기포층의 융점보다 낮은 융점을 갖는다는 것은, 상기 제1 버퍼층 내의 고융점 섬유와 저융점 섬유 중 낮은 융점을 갖는 저융점 섬유가 상기 기포층의 융점보다 낮음을 의미한다. 따라서, 상기 제1 버퍼층 내의 저융점 섬유는 상기 기포층의 융점보다 낮은 융점을 갖는다. 이는 제2 버퍼층도 동일하다 할 수 있다.

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또한, 상기 제1 버퍼층(200)의 일부는 니들펀칭되어 상기 기포층(100)의 상측에 노출사(210)가 형성되어 있고, 상기 제1 버퍼층(200) 및 상기 제1 버퍼층(200)에 위치한 파일부(400)의 중간부분은 용융되어 상기 기포층(100)의 저면 및 상기 제2 버퍼층(300)의 상면에 융착되어 결합된다.

상기 파일부(400)는 복수 개의 파일사(410)와 클림프(Crimp) 가공된 복수 개의 클림프사(420)로 구성된다.

상기 파일사(410) 및 상기 클림프사(420)의 섬도는 2,000~15,000 데니어일 수 있으며, 구체적으로는 3,000~13,500 데니어일 수 있다.

상기 파일사(410) 및 상기 클림프사(420)의 섬도가 2,000 데니어 미만이면, 충격흡수율, 직립안정성, 압축회복율이 저하되는 문제점이 있고, 섬도가 15,000 데니어를 초과하면 상기 파일사(410) 및 상기 클림프사(420)의 터프팅 작업시 작업성이 용이하지 않아, 생산성이 저하되는 문제점이 있어 상기한 범위가 바람직하다.

상기 파일사(410)와 상기 클림프사(420)는 천연잔디의 특성을 발휘하여 충격흡수 성능을 나타낼 수 있다. 상기 클림프사(420)는 상기 파일사(410)가 파상 굴곡을 갖도록 가공한 것이다.

상기 클림프사(420)의 권축(Crimp)율은 20~50 %일 수 있다.

상기 클림프사(420)의 권축율이 20 % 미만이면, 상기 파일사(410)를 지지하는 지지력이 저하될 수 있고, 50 %를 초과하면 터프팅 작업성에 문제가 있어 상기한 범위가 바람직하다.

상기 파일사(410)의 길이는 상기 기포층(100)의 상면을 기준으로 19~70 mm일 수 있으며, 상기 클림프사(420)의 길이는 상기 기포층(100)의 상면을 기준으로 상기 파일사(410) 길이의 1/4~3/4일 수 있다.

상기 클림프사(420)의 길이가 상기 파일사(410) 길이 기준으로 1/4 미만이면, 상기 파일사(410)를 지지하는 효과가 미흡할 수 있고, 3/4를 초과하면 터프팅 작업이 용이하지 않은 문제점이 있다.

상기 파일사(410) 및 상기 클림프사(420)는 폴리에틸렌(Polyethylene)을 포함할 수 있으며, 구체적으로, 상기 제1 버퍼층 및 상기 제2 버퍼층 내의 고융점 폴리머의 융점보다 낮거나 동일한 융점을 갖는 폴리에틸렌일 수 있다.

더불어, 상기 파일사(410) 및 상기 클림프사(420)가 상기 제1 버퍼층(200) 및 상기 제2 버퍼층(300)에 터프팅되면, 상기 제1 버퍼층(200) 및 상기 제2 버퍼층(300)은 서로 교락되는 특성이 있다.

상기 복수 개의 파일사(410) 및 상기 복수 개의 클림프사(420)의 중앙부분은 상기 기포층(100)과 상기 제2 버퍼층(300) 사이의 제1 버퍼층(200)에 위치하고 열에 의해 용융된 후 상기 기포층(100), 상기 제1 버퍼층(200) 및 상기 제2 버퍼층(300)과 융착되어 고정되며, 양 끝은 상기 기포층(100)과 상기 제2 버퍼층(300)을 관통하여 상기 기포층(100) 위로 돌출되어 있다.

여기서, 상기 제2 버퍼층(300) 저면에 위치한 상기 파일사(410)와 클림프사(420)들은 열에 의해 융화되고 서로 결합되어 있는 것은 물론, 용융된 상기 제1 버퍼층(200)과도 결합되어 있을 수 있다.

상기 기포층(100) 위로 돌출된 상기 파일사(410) 및 상기 클림프사(420)는 서로 분리되어 있다.

상기 기포층(100), 상기 제1 버퍼층(200), 및 상기 제2 버퍼층(300)을 구성하는 상기 경사의 섬도는 400 ~ 1,000 데니어일 수 있고, 상기 위사의 섬도는 500 ~ 1,000 데니어일 수 있다. 상기 경사 밀도는 2 ~ 6 개/cm 이고, 상기 위사 밀도는 2 ~ 6 개/cm 일 수 있다.

이러한 상기 기포층, 상기 제1 및 제2 버퍼층의 구조는 별도의 타공공이 형성되지 않아도 통기성을 향상시킬 수 있는 부가적인 효과가 있다.

상기 기포층(100)은 폴리올레핀(위사와 경사로 구성됨)으로 구성될 수 있으며, 바람직하게는 내약품성, 내한성, 절연성, 내유성이 우수한 것을 사용하는 것이 좋다.

구체적으로는, 상기 기포층(100)은 융점이 150 ℃ 이상인 폴리올레핀일 수 있다.

상기 제1 버퍼층(200)은 상기 기포층(100) 저면에 구비되고, 상기 기포층(100)의 융점보다 낮은 융점을 갖으며, 고융점 폴리머와 저융점 폴리머가 혼합된 제1 혼합섬유로 구성된다.

구체적으로, 상기 고융점 폴리머는 상기 저융점 폴리머 보다 20 ℃ 이상의 높은 융점을 갖을 수 있다.

또한, 상기 제1 버퍼층(200)에서, 상기 고융점 폴리머는 융점이 220 ℃ 이상의 폴리에틸렌테레프탈레이트이고, 상기 저융점 폴리머는 융점이 100 ℃ ~ 220 ℃ 인 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 이들의 혼합으로 구성된 수지 그룹 중 선택되는 1 종 이상의 것으로 구성될 수 있다.

더불어, 상기 제1 버퍼층(200)은 상기 기포층(100)과 동일한 구조로 형성될 수 있다.

상기 제1 버퍼층(200)은 상기 기포층(100) 및 상기 제2 버퍼층(300) 융착되어 결합력을 향상시킬 수 있고, 상기 파일사(410) 및 클림프사(420)의 중간부분과도 융착된다.　

상기 제1 버퍼층(200)의 두께는 0.1 ~ 1.0 mm일 수 있다. 상기 제1 버퍼층(200)의 두께가 0.1 mm 미만이면, 상기 파일사(410) 및 상기 클림프사(420)를 고정시키는 능력이 저하될 뿐만아니라, 상기 기포층(100) 및 상기 제2 버퍼층(300)과의 결합력이 저하되는 문제점이 있고, 두께가 1.0 mm를 초과하면, 투입량 대비 기대효과를 발휘하지 못해 경제적인 면에서 바람직하지 않다.

상기 제1 버퍼층(200)은 상기 기포층(100)과 상기 제2 버퍼층(300) 사이에서 용융되어 상기 기포층(100)과 상기 제2 버퍼층(300)과 융착되고, 상기 파일사(410) 및 상기 클림프사(420)의 중간부분과도 융착되어 인조잔디 구조체(1)의 인발강도를 향상시키는 것은 물론, 소정의 충격흡수력을 발휘할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 제1 버퍼층(200)의 일부(이하 노출사(210)라 함)는 상기 기포층(100)을 관통하여 상기 기포층(100)의 상측으로 노출되어 점형태로 존재한다.

상기 기포층(100) 상측에 위에 위치한 상기 노출사(210)는 상측이 흐트러져 있어 상기 기포층(100)과 상기 제1 버퍼층(200)이 분리되지 않도록 하는 효과가 있다. 이에, 상기 제1 버퍼층(200)과 상기 기포층(100)은 접착제 또는 융착되지 않은 상태에서도 결합되어 있다.

상기 제2 버퍼층(300)은 상기 제1 버퍼층(200) 저면에 구비되며, 상기 제1 버퍼층(200)과 동일한 융점을 갖으며, 고융점 폴리머와 저융점 폴리머가 혼합된 제2 혼합섬유로 구성된다.

구체적으로, 상기 고융점 폴리머는 상기 저융점 폴리머 보다 20 ℃ 이상의 높은 융점을 갖을 수 있다.

또한, 상기 제2 버퍼층(300)에서, 상기 고융점 폴리머는 융점이 220 ℃ 이상의 폴리에틸렌테레프탈레이트이고, 상기 저융점 폴리머는 융점이 100 ℃ ~ 220 ℃ 인 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 이들의 혼합으로 구성된 수지 그룹 중 선택되는 1 종 이상의 것으로 구성될 수 있다.

상기 제2 버퍼층(300)의 두께는 0.05 ~ 0.5 mm일 수 있다. 상기 제2 버퍼층(300)의 두께가 0.05 mm 미만이면, 상기 파일부(400)의 터프팅 효율이 저하되고, 인조잔디 구조체(1) 완제품의 형태 불안정 및 내구성이 저하되는 문제점이 있으며, 두께가 0.5 mm를 초과하면, 인조잔디 구조체(1)의 중량이 증가하고, 제조원가가 상승할 수 있어 경제적으로 바람직하지 못하다.

상기 제2 버퍼층(300)의 저면에는 상기 제2 버퍼층(300)을 관통하여 터프팅된 파일부(400)의 일부가 열에 의해 용융되어 상기 제2 버퍼층(300)과 융착된 형태이다.

더불어, 상기 제1 버퍼층(200) 및 제2 버퍼층(300)은 혼재되어 일체화된 형태일 수 있다. 또한, 상기 제1 버퍼층(200)과 제2 버퍼층(300)이 혼재되어 일체화되어 있을 경우 상기 제1 및 제2 버퍼층(200)(300) 내의 고융점 폴리머는 상기 제2 버퍼층(300) 표면에 분포되는 형태일 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 인조잔디 구조체(1)는 상기 파일부(400)의 타측, 즉, 상기 제2 버퍼층(300)의 저면에 위치하는 부분은 열에 의해 상기 제2 버퍼층(300)과 결합되며, 상기 제1 버퍼층(200)의 일부는 상기 기포층(100)의 상측으로 니들펀팅되어 노출사(210)가 형성되어 있고, 상기 제1 버퍼층(200) 나머지 부분, 상기 제2 버퍼층(300) 및 상기 제1 버퍼층(200)에 위치한 파일부(400)의 중간부분은 용융되어 결합되고, 상기 기포층(100)의 저면 및 상기 제2 버퍼층(300)의 상면에 융착된 형태로 형성되어, 인조잔디 구조체의 인발강도를 향상시킬 수 있으며, 형태안정성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 인조잔디 구조체(1)는, 인조잔디 구조체(1)를 구성하는 파일부(400), 기포층(100), 및 제1 및 제2 버퍼층(200)(300)이 모두 폴리올레핀으로 구성되거나 파일부(400), 기포층(100), 및 제1 및 제2 버퍼층(200)(300) 20 ℃의 편차를 보이는 유사한 융점의 열가소성 소재로 구성되어 회수 후 분리 공정 없이 균일한 물성을 갖는 재활용 수지를 얻을 수 있다. 이에 인조잔디 교체 시 폐기물의 양을 현저히 감소시킬 수 있고 더불어 폐기물 처리에 따른 환경오염 저감 및 제3 플라스틱 압출물의 원료로 활용되어 재자원화가 가능한 장점이 있다.

여기서 본 발명의 일 실시예에 따른 인조잔디 구조체(1)의 재활용 방법을 간단하게 설명하면, 먼저 사용기한이 경과된 인조잔디 구조체(1)를 단위 크기로 절단하고 세척한다. 상기 인조잔디 구조체는 통상적인 분쇄기나 절단기로 쉽게 분쇄 또는 절단시킬 수 있다. 이때 절단의 단위크기는 가변적으로 결정될 수 있다.

상기 절단된 재료는 모두 폴리올레핀으로 구성되어 있으므로 이를 바로 용융시켜 플라스틱 제품의 성형에 이용될 수도 있고 펠렛 형태의 원료로도 판매가 가능하다.

더불어 처음부터 분쇄된 경우 용융과정을 거치지 않고도 재용활용 폴리올레핀 원료로 판매할 수 있다

본 발명의 다른 실시예에 따른 인조잔디 구조체(2)는 형태안정성을 향상시키기 위해 상기 제2 버퍼층(300)은, 저면에 부직포층(500)이 더 포함할 수 있다.

상기 부직포층(500)은, 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리아마이드 및 이들의 혼합으로 구성된 수지 그룹 중 선택되는 1 종 이상의 것으로 구성된다.

상기 부직포층(500)은 높은 수분 흡수성을 가져 인조잔디 구조체(2)의 온도를 저감할 수 있는 효과가 있으며, 주름이 생기지 않아, 지면에 설치된 인조잔디 구조체(2)의 형태 유지에 효과가 있다.

또한, 고융점 폴리머가 다수 분포된 상기 제 2 버퍼층(300) 저면에 상기 부직포층(500)이 Backing 되면, 상기 부직포층(500)과 상기 제2 버퍼층(300), 구체적으로 상기 부직포층(500)과 상기 제2 버퍼층(300) 내의 저융점 폴리머가 상호작용하여 인발력이 확보되는 효과가 있다.

더불어, 상기 부직포층(500)과 상기 제2 버퍼층(300)은 상기 제1 버퍼층(200)으로 열전도시키는 매개체가 되어 파일사(410)의 직립성 및 인발력을 향상시킬 수 있는 것은 물론, 상기 제2 버퍼층(300) 저면의 고융점 폴리머는 인조잔디 구조체의 형태안정성 및 지내력을 확보할 수 있는 효과가 있다.

상기 부직포층(500)의 두께는 0.05 ~ 0.5 mm일 수 있다. 상기 부직포층(500)의 두께가 0.05 mm 미만인 경우 상기 파일부(400)의 터프팅 효율이 저하 및 가공 작업성 인조잔디 완제품 형태 불안정 및 내구성이 저하될 수 있다.
상기 부직포층(500) 두께가 0.5 mm 초과할 경우 인조잔디 중량 증가, 융해 에너지 증가 및 제조원가가 상승할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인조잔디 구조체(3)는, 충격흡수 성능을 향상시키기 위하여, 상기 파일부(400)와 상기 기포층(100) 상면의 상기 파일부(400)가 터프팅되지 않은 부분에는 충전재가 충진되어 충진재층(600)을 더 형성할 수 있다. 이때 충진재층(600)의 높이는 상기 파일부(400)의 높이보다 낮음은 당연하다.

상기 충전재는 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌, 에틸렌비닐알코올, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 나일론, PVB, 및 천연소재 컴파운드으로 이루어진 그룹 중 선택된 1 종 이상을 포함할 수 있으며, 특히, 재활용적인 측면에서 폴리에틸렌을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 충전재의 입자크기는 제한하지 않는다.

상기 충전재를 포함하는 인조잔디 구조체(3)의 재활용방법은, 앞서 설명한 재활용방법과 동일한 방법을 수행될 수 있으나, 인조잔디 구조체의 절단 또는 파쇄 후 충전재를 원심분리기를 통해 분리하는 과정을 충전재와 분쇄된 인조잔디 구조체를 분리하는 과정을 추가하여 진행된다.

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본 발명의 일 실시예에 따른 파일사와 기포층의 결합력을 향상시키 인조잔디 구조체(1)의 제조방법은, 기포층(100)에 제1 버퍼층(200)을 적층하여 제1 구조체를 형성하는 단계; 상기 제1 구조체를 니들펀칭하는 단계; 상기 니들펀칭된 제1 구조체에 제2 버퍼층(300)을 적층하여 제2 구조체를 형성하는 단계; 상기 제2 구조체에 파일사(410)와 클림프사(420)를 터프팅하여 파일부(400)를 형성하는 단계; 및 상기 파일부(400)가 형성된 제2 구조체의 저면을 가열하여 융착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

먼저, 상기 기포층(100)에 제1 버퍼층(200)을 적층하여 제1 구조체를 형성하는 단계는, 상기 기포층(100)과 상기 제1 버퍼층(200)이 맞물리도록 롤러에 공급하여 롤투롤 방식으로 접합시켜 제1 구조체를 제조할 수 있다.

다음으로, 상기 제1 구조체를 니들펀칭하는 단계는, 상기 제1 버퍼층(200)의 일부를 기포층(100)의 상측으로 노출시켜 노출사(210)를 형성시키는 단계이다.

상기 니들펀칭은 니들펀칭기를 이용하여 수행될 수 있으며, 니들펀칭에 의해 끌어올려지는 노출사(210)에 의해 상기 기포층(100)와 견고하게 결합될 수 있다.

구체적으로, 상기 니들펀칭은 니들펀칭기의 펀칭 압력 7.4 ~7.6 ㎏f/㎠의 펀칭압력으로 니들펀칭될 수 있으며, 형성되는 노출사(210)의 높이는 0.05~3 mm 일 수 있다.

다음으로, 상기 니들펀칭된 제1 구조체에 제2 버퍼층(300)을 적층하여 제2 구조체를 형성하는 단계는 상기 제1 구조체의 저면에 제2 버퍼층(300)을 맞물리도록 공급하여 롤투롤 방식으로 접합시켜 제2 구조체를 제조할 수 있다.

다음으로, 상기 제2 구조체에 파일사(410)와 클림프사(420)를 터프팅하여 파일부(400)를 형성하는 단계이다.

상기 제2 구조체를 형성한 후, 상기 파일사(410)와 상기 클림프사(420)는 하나의 니들에 함께 터프팅하여 파일부(400)를 형성시킨다.

이때, 상기 파일사(410) 및 상기 클림프사(420)는 상기 노출사(210)의 사이로 니들펀칭되어 위치하게 되며, 상기 파일사(410) 및 상기 클림프사(420)와 상기 노출사(210)는 수평방향으로 규칙적으로 배열된다.

상기 파일사(410)의 길이는 상기 기포층(100)의 상면을 기준으로 35~55 mm일 수 있으며, 상기 클림프사(420)의 길이는 상기 기포층(100)의 상면을 기준으로 상기 파일사(410) 길이의 1/2~3/4이 되도록 형성시킬 수 있다.

이때, 상기 파일사(210)의 길이가 상기한 범위를 벗어나면 최종 인조잔디 구조체의 벌키성을 저하시키는 문제점이 있다.

또한, 상기 클림프사(420)의 길이가 상기 파일사(410) 길이 기준으로 1/2 미만이면, 상기 파일사(410)를 지지하는 효과가 미흡할 수 있고, 3/4를 초과하면 터프팅 작업이 용이하지 않은 문제점이 있다.

상기 터프팅하는 방법은 통상의 기술이므로 이에 대한 설명은 생략한다.

마지막으로, 상기 파일부(400)가 형성된 제2 구조체의 저면을 가열하여 융착시켜 인조잔디 구조체(1)를 제조하는 단계이다.

상기 단계는, 상기 터프팅부가 형성된 제2 구조체를 히팅롤러에 통과시켜 열을 가해 열융착시킬 수 있다.

이때, 상기 제1 버퍼층(200)의 일부가 열에 의해 용융되며, 상기 기포층(100) 저면 및 상기 제2 버퍼층(300)의 상면에 융착되고, 상기 파일부(400) 중 상기 제2 버퍼층(230)의 저면으로 돌출된 부분도 열에 의해 용융시켜 상기 제2 버퍼층(300)의 저면에 융착된다.

상기 융착하는 단계는, 150 ~ 160 ℃의 온도에서 수행될 수 있으며, 상기 융착온도가 150 ℃ 미만이면, 상기 제2 버퍼층(300) 저면에 돌출된 파일부(400)가 용융되지 않는 문제점이 있으며, 160 ℃를 초과하면, 상기 기포층(100) 및 상기 제2 버퍼층(300)이 같이 융용될 수 있는 문제점이 있어, 상기한 범위가 바람직하다.

상기 온도의 범위에서 융착이 수행됨에 따라 상기 제2 버퍼층(300) 저면에 돌출된 상기 파일부(400)는 상기 제2 버퍼층(300)과 결합되고, 동시에 상기 제1 버퍼층(200)도 용융되어 상기 파일부(400)의 중간부분, 상기 기포층(100), 및 상기 제2 버퍼층(300)과 결합된다.

상기 가열히터를 통과시켜 융착시킨 후, 냉각롤러를 통과하면서 냉각되어 인조잔디 구조체(1)를 완성할 수 있다.

또한, 상기 융착하는 단계 후, 상기 제2 버퍼층 저면에 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리아마이드 및 이들의 혼합으로 구성된 수지 그룹 중 선택되는 1 종 이상의 것으로 구성된 부직포층(500)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

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상기 단계는, 상기 제2 버퍼층(300) 저면에 접착제를 도포한 후 부직포를 적층시키고 열을 가하여 수행된다.

상기 접착제는, 용액형 접착제, 수용액형 접착제, 에멀젼형 접착제, 무용제형 접착제, 및 고형 접착제로 이루어진 그룹 중 선택된 1 종의 것일 수 있으며, 구체적으로, 고형 접착제 종류의 핫멜트 접착제를 사용할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 보다 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

기포층은 폴리프로필렌 (융점 155 ℃)로 샘플을 제조하였으며, 제1 버퍼층은 폴리에틸렌테레프탈레이트(융점 230 ℃)와 폴리에틸렌(융점 155 ℃)의 혼합수지로 샘플을 제조하였으며, 제2 버퍼층은 폴리에틸렌테레프탈레이트(융점 230 ℃)와 폴리에틸렌(융점 155 ℃)의 혼합수지로 샘플을 제조하였다.

제조된 기포층과 제1 버퍼층을 맞물리도록 롤러에 공급하여 제1 구조체를 제조하였다.

준비된 제1 구조체를 들펀칭기로 펀칭하여 노출사를 형성시킨 다음 제2 버퍼층을 맞물리도록 롤러에 공급하여 제2 구조체를 제조하였다.

제조된 제2 구조체에 폴리에틸렌으로 구성된 파일사와 클림사를 터프팅하여 파일부가 형성된 구조체를 제조하였다. 제조된 구조체를 히팅롤러에 투입하여 인조잔디 파일사와 클림프사를 터프팅된 제2 버퍼층 하부면을 155 ℃로 가열하여 제2 버퍼층 하부면에 돌출된 파일사 및 상기 클림프사를 용융시켜 제2 버퍼층에 융착시켰다. 이때, 제1 버퍼층도 용융되어 파일사와 클림프사의 중각부분, 기포층 및 제2 버퍼층과 융착되었다.

실시예 2

실시예 1과 동일하게 실시하되, 폴리에틸렌으로 구성된 충전재를 충진하여 인조잔디 구조체를 제조하였다.

실시예 3

실시예 1과 동일하게 실시하되, 인조잔디 구조체를 제조한 후 제2 버퍼층 하면에 폴리에틸렌으로 구성된 부직포를 더 접착시켜 인조잔디 구조체를 제조하였다.

비교예 1

시중에 판매되는 백코팅층이 포함된 인조잔디를 준비하였다.

실험예 1

실시예들과 비교예의 인조잔디 구조체를 인발력을 측정하였으며, 그 결과는 하기의 표 1에 기재하였다.

여기서, 인조잔디 구조체의 인발력은 KS KISO 4919 KS K 0818에 의거하여 시험하였다.

구분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1
인발강도(N)	94	95	95	71

상기 표 1에서 확인할 수 있듯이, 백코팅층 없이도 실시예 1은 비교예 1 보다 우수한 인발강도를 나타내는 것을 확인할 수 있다.

지금까지 본 발명에 따른 파일사와 기포층의 결합력을 향상시킨 인조잔디 구조체에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.

그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1, 2, 3: 인조잔디 구조체 100: 기포층
200: 제1 버퍼층 210: 노출사
300: 제2 버퍼층 400: 파일부
410: 파일사 420: 클림프사
500: 부직포층 600: 충전재층

Claims (15)

1. 기포층, 제1 버퍼층, 제2 버퍼층 및 파일부를 포함하며,
   상기 제1 버퍼층 및 제2 버퍼층은 고융점 폴리머와 저융점 폴리머가 혼합된 혼합섬유로 구성되어 있으며,
   상기 제1 버퍼층은 기포층 저면에 구비되고, 상기 제1 버퍼층 내의 저융점 섬유는 상기 기포층의 융점보다 낮은 융점을 갖고,
   상기 제2 버퍼층은 상기 제1 버퍼층 저면에 구비되고, 상기 제1 버퍼층의 고융점/저융점 폴리머와 각각 동일한 융점을 가지며,
   상기 파일부는 상기 기포층, 상기 제1 버퍼층 및 제2 버퍼층을 관통하여 터프팅(Tufting)되며, 상기 제1 버퍼층 및 제2 버퍼층 내의 고융점 폴리머보다 낮거나 동일한 융점을 갖고,
   상기 제1 버퍼층 내의 저융점 섬유는 열에 의해 용융되어 상기 기포층 저면 및 상기 제2 버퍼층의 상면에 융착된 형태이고,
   상기 파일부 중 상기 제2 버퍼층의 저면으로 돌출된 부분은 상기 제2 버퍼층 내의 저융점 섬유와 열에 의해 융착된 형태이며,
   상기 기포층은 융점이 150 ℃ 이상인 폴리올레핀으로 구성되며,
   상기 고융점 폴리머는 융점이 220 ℃ 이상의 폴리에틸렌테레프탈레이트이고,
   상기 저융점 폴리머는 융점이 100 ℃ ~ 220 ℃ 인 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 이들의 혼합으로 구성된 수지 그룹 중 선택되는 1 종 이상의 것으로 구성되고,
   상기 파일부의 중간부분은 상기 제1 버퍼층 및 상기 제2 버퍼층에 융해되어 섞인 상태에서 경화되어 결합되어 있고,
   상기 제2 버퍼층의 저면에는 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리아마이드 및 이들의 혼합으로 구성된 수지 그룹 중 선택되는 1 종 이상의 것으로 구성된 부직포층을 포함하는 것을 특징으로 하는,
   인조잔디 구조체.
2. 제1항에서,
   상기 고융점 폴리머는 상기 저융점 폴리머 보다 20 ℃ 이상의 높은 융점을 갖는 것을 특징으로 하는,
   인조잔디 구조체.
3. 삭제
4. 제1항에서,
   상기 파일부는,
   복수개의 파일사와 클림프(Crimp) 가공된 복수 개의 클림프사로 구성된 것을 특징으로 하는,
   인조잔디 구조체.
5. 제4항에서,
   상기 파일사 및 상기 클림프사는,
   폴리에틸렌(Polyethylene)을 포함하는 것을 특징으로 하는,
   인조잔디 구조체.
6. 삭제
7. 제1항에서,
   상기 제1 버퍼층의 두께는 0.1~1.0 mm이고,
   상기 제2 버퍼층의 두께는 0.05~0.5 mm인 것을 특징으로 하는,
   인조잔디 구조체.
8. 삭제
9. 제1항에서,
   상기 파일부와 상기 기포층 사이에 충전재가 충진된 충전재층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
   인조잔디 구조체.
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제

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