KR20070035003A - 인조 잔디 경기장에 사용하기 위한 합성 섬유를 제조하는방법 및 그러한 합성 섬유 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인조 잔디 경기장에 사용하기 위한 합성 섬유를 제조하는 방법으로서, i) 합성 재료층을 공급하는 단계와, ii) 상기 합성 재료층으로부터 합성 섬유를 얻는 단계를 포함하는 합성 섬유 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그러한 합성 섬유와, 본 발명에 따른 합성 섬유가 부착되는 기재로 이루어지는 경기장용으로 적합한 인조 잔디에 관한 것이다. 본 발명의 목적은, 한편으로는 특정 용도로 제조될 수 있고, 다른 한편으로는 제조 및 재료 비용을 절감할 수 있는 보다 보편적인 섬유를 제공하는 데에 있다. 본 발명에 따르면, 합성 재료층은 공압출 공정을 이용하여 2개 이상의 상이한 재료층으로 구성된다. 공압출 단계는 사용되는 합성 재료의 상이한 특성의 분리를 제공한다.

Description

인조 잔디 경기장에 사용하기 위한 합성 섬유를 제조하는 방법 및 그러한 합성 섬유{METHOD FOR PRODUCING A SYNTHETIC FIBRE FOR USE IN AN ARTIFICIAL GRASS SPORTS FIELD AND SUCH A SYNTHETIC FIBRE}

본 발명은 인조 잔디 경기장에 사용하기 위한 합성 섬유를 제조하는 방법으로서, i) 합성 재료층을 공급하는 단계와, ii) 상기 합성 재료층으로부터 합성 섬유를 얻는 단계를 포함하는 합성 섬유 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명은 또한 그러한 합성 섬유와, 본 발명에 따른 합성 섬유가 부착되는 기재로 이루어지는 인조 잔디에 관한 것이다.

현재, 합성 재료는 다양한 목적을 위해 사용되고 있다. 구체적으로, 최근에는 경기장용 인조 잔디에서 여러 종류의 합성 재료의 이용이 현저하게 증가되었다.

이와 관련한 연구는, 특히 특정 길이의 섬유가, 예컨대 터프팅(tufting)에 의해 기재에 부착되는 경기장용 인조 잔디에 사용하기 위한 합성 섬유의 개발에 집중되었다. 인조 잔디 섬유 및 그로부터 파생되는 인조 잔디 경기장의 개발은 현재 겉보기 뿐만 아니라 플레이 중의 기능과 관련하여 천연 잔디 경기장과 구별하기 매우 어려운 인조 잔디 경기장을 건설할 수 있는 데까지 진행되었다.

천연 잔디 경기장과 달리, 인조 잔디 경기장은 기후 조건에 상관없이 보다 오랫동안 그리고 격렬하게 플레이할 수 있다. 현재, 새로운 인조 잔디 섬유의 개발은 특히 슬라이딩에 의해 유발되는 찰과상 및 화상 또는 골절 등의 부상 빈도를 더욱 감소시키는 섬유를 얻는 데에 집중되고 있다.

인조 잔디 경기장을 위해 특별히 개발된 기존의 섬유는 합성 재료층으로부터 예컨대 절단 작업에 의해 얻고 있다. 합성 재료층은 상이한 합성 재료의 혼합물로 이루어지는데, 예컨대 하나의 합성 재료는 섬유에 (파손 또는 파열에 대한) 특정 강도를 제공하는 역할을 하고, 혼합물 중 다른 합성 재료는 섬유에 특정한 특성이나 가요성 또는 보다 우수한 슬라이딩 특성을 제공하는 역할을 한다.

그러한 기존의 합성 섬유의 단점으로는, 균질한 구조로 인해 섬유의 모든 (하부)특성이 섬유에 통합된다는 것이다. 그 결과, 섬유의 특정한 특성이 원하는 것보다 현저하게 덜 존재할 수 있고, 다른 특성이 원하는 것보다 우세할 수 있다. 따라서, 현재의 섬유의 조성이 일반적으로 표준화되어 흔히 그 제조 및 재료 비용이 불필요하게 높다.

따라서, 본 발명의 목적은, 한편으로 특정 용도로 제조될 수 있고, 다른 한편으로는 제조 및 재료 비용을 절감할 수 있는 보다 보편적인 섬유를 제공하는 데에 있다. 본 발명에 따르면, 합성 재료층은 공압출(co-extrusion) 공정을 이용하여 2개 이상의 상이한 재료층으로 구성된다.

공압출 단계는 사용되는 다양한 특성의 합성 재료의 분리를 달성한다. 합성 섬유에 층상 구조를 제공함으로써, 각 층에 기능 특정 특성을 제공할 수 있게 되고, 이 특성은 섬유의 다른 곳에 존재할 필요가 없거나 매우 감소된 정도로만 존재한다. 이것은 특별하게 특정 용도를 위한 섬유의 공식을 선택할 수 있게 하고, 보다 효율적인 재료의 소비 외에도, 합성 섬유가 균질하게 구성된 기지의 섬유보다 매우 향상된 운동 및 섬유 특성을 갖게 한다.

본 발명에 따르면, 합성 섬유의 운동 특성은 공압출 공정 후에 섬유를 연신시킴으로써 상당히 향상될 수 있다. 본 발명에 따르면, 길이 증가 외에, 예컨대 덜 쉽게 파열되는 횡방향으로 섬유에 그러한 강도 특성을 제공하는 연신 공정 후에 재료의 선택을 확실하게 한다. 그러한 섬유 및 이에 따른 인조 잔디를 인조 잔디 경기장에 사용하면 수명이 훨씬 더 길어지고, 인조 잔디에 대한 유지 보수가 훨씬 덜 필요하므로 오랫동안 플레이 가능하게 유지된다. 더욱이, 운동 선수의 부상 위험이 현저하게 저감된다.

본 발명에 따르면, 섬유는 하나 이상의 모노필라멘트 또는 여러 개의 쌍을 이룬 모노필라멘트로 구성할 수 있다. 섬유는 밴드로서 형성할 수 있고, 특히 밴드 섬유는 피브릴화 밴드 섬유로서 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 제 1기능적인 실시예에 있어서, 합성 재료층은 제 1합성 재료의 코어층으로 구성되고, 이 코어층은 양면이 하나 이상의 외부층에 의해 둘러싸이며, 각 외부층은 상이한 합성 재료로 이루어진다.

따라서, 상이한 특성의 상이한 합성 재료의 기능 분리가 달성될 수 있고, 합성 재료의 각 층은 섬유의 다른 곳에서는 필요하지 않거나 기능하지 않는 기능 특정 특성을 갖는다.

층들은 얻어질 합성 섬유의 원하는 기능 특정 특성에 따라 상이한 두께를 가질 수 있다.

제 1실시예에 있어서, 제 1합성 재료는 폴리머와 플라스토머(plastomer)의 혼합물로 구성되고, 특히 코어층 중에 플라스토머의 비율은 30-80중량%이고, 보다 바람직하게는 코어층 중에 플라스토머의 비율은 30-50중량%이다. 이 결과, 섬유는 기능 특정 관점에서 매우 바람직한 비파열 거동을 보이는 코어층을 갖는다.

다른 실시예에 있어서, 다른 합성 재료 중 하나 이상은 친수성 첨가제를 포함할 수 있다. 이에 따라 얻은 인조 잔디 섬유는 습기(물)를 흡수할 수 있는 기능 특정 특성을 갖는다. 이것은 인조 잔디 경기장이 습기를 보다 오래 유지하게 하여, 운동 거동(슬라이딩 등)에 긍정적인 효과를 갖는다. 경기장에서 플레이하면 흡수된 습기가 방출되어 천연 잔디와 동일하게 된다.

공압출 섬유의 상부층 또는 외부층으로서 사용될 수 있는 친수성 첨가제의 일 예로는 에틸렌 비닐 알콜 코폴리머가 있다. 코폴리머 중에 비닐 알콜의 양에 따라, 이 폴리머는 더욱 많은 물을 흡수할 수 있다.

친수성 첨가제의 다른 실시예로는 폴리하이드록시에틸 메타크릴레이트의 사용이다.

또 다른 실시예에 있어서, 다른 합성 재료 중 하나 이상은 정전기 방지 첨가제를 포함할 수 있다. 그 결과, 경기장에서 플레이할 때에 발생되는 임의의 정전기가 방전될 수 있다. 일반적으로, 많은 인조 잔디 경기장에 사용되는 섬유들 사이의 산포 재료는 플레이 중에 정전기적으로 하전되고, 그 결과 경기장에서 상방으로 확산된다. 따라서, 입상 산포 재료(granular strewing material)는 공기를 통해 확산될 수 있고, 이는 플레이 중에 덜 유쾌하다.

또한, 정전기 방지 첨가제는 정전기 방전이 운동 선수를 통해 발생하지 않도록 보장한다.

보다 구체적으로, 정전기 방지 첨가제는 폴리머, 특히 폴리아미드 또는 폴리에테르 블록 아미드 등의 영구적인 정전기 방지 폴리머일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 첨가제는 폴리에스테르 블록 코폴리머이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

도 1a-1d는 본 발명에 따른 합성 섬유의 상이한 실시예들을 도시한다.

도 2a 및 2b는 본 발명에 따른 방법을 이용하여 얻은 합성 섬유가 마련된 인조 잔디 경기장의 몇몇 실시예를 개략적으로 도시한다.

섬유(10, 20, 30, 40)는 합성 재료의 포일로 얻어지고, 공압출에 의해 얻은 그 포일은 도 1a에 도시된 바와 같이 상이한 2개 이상의 합성 재료층(11, 12)으로 구성된다. 합성 재료의 균질한 혼합물로 구성되는 현재 공지된 합성 섬유와 달리, 본 발명에 따른 합성 섬유(10, 20, 30, 40)의 층상 구조는 각 층(이 실시예에서는 하위층(11 및 12))에 기능 특정 특성을 제공할 수 있다. 그 결과, 합성 섬유의 특정 부분에 특정한 특성을 갖는 합성 재료를 사용하면, 섬유의 다른 곳에서 이 합성 재료 및 관련된 기능 특정 특성의 존재에 대한 필요성이 배제되거나 크게 감소된다.

예컨대, 원칙적으로 합성 섬유에 원하는 기계적 강도(및 강성)를 제공하고, 특히 인조 잔디 경기장에 사용되는 합성 섬유가 플레이의 결과로서 파열되지 않도록 비파열 특성을 제공하는 하위층(11)에 대해 합성 재료를 이용하는 것이 가능하다.

도 1b에 도시된 다른 실시예에 있어서, 합성 섬유(20)는 참조 번호 21, 22, 23으로 지시되는 3개의 상이한 합성 재료의 3개의 층으로 제조된다. 중간층(21)은 섬유(20)에 기계적 강도를 제공하기 위한 저렴한 합성 재료로 이루어지고, 외부층(22, 23)은 상이한 합성 재료로 이루어질 수 있는데, 각 합성 재료는 상이한 기능 특정 특성을 보일 수 있고, 그 특성은 중심이 아니라 합성 섬유의 외측에서 가장 잘 나타난다.

따라서, 외부층(22, 23)은, 예컨대 내부층(21)과 달리 (파손 또는 파열에 대해) 특정한 강성을 섬유에 제공하는 탄성을 갖고, 그 외부층(22 또는 23)의 탄성은 인조 잔디 경기장의 운동 특성에 확실한 영향을 미친다.

도 1b의 실시예에 있어서, 외부층(22, 23)은 상이한 합성 재료로 이루어질 수도 있지만, 도 1c는 외부층(32a, 32b)이 동일한 합성 재료로 이루어지는 실시예를 도시하고 있다.

도 1d는 본 발명에 따른 합성 섬유의 보다 복잡한 층상 구조를 도시하고 있다. 상이한 합성 재료의 공압출에 의해, 중심 코어(41)로 이루어지고 각각 상이한 타입의 외부층(42a-42b 또는 43a-43b)에 의해 둘러싸이는 층상 합성 섬유가 얻어진다.

공지된 합성 섬유와 달리, 본 발명에 따른 방법 및 이 방법에 의해 얻어지는 본 발명에 따른 합성 섬유의 본질은 합성 섬유가 모든 상이한 합성 재료 및 관련 특성이 섬유에 균질하게 통합되는 균질한 구조를 갖지 않는다는 점에 있다. 기존의 인조 잔디 경기장의 균질한 구조 또는 조성의 결과로서, 섬유의 특정한 특성이 원하는 것보다 덜 현저하게 존재할 수 있는 반면에, 다른 특성은 원하는 것보다 우세하게 존재한다.

본 발명에 따른 방법을 이용하면, 표준화된 섬유와 달리, 섬유의 다른 곳에서 필요하거나 원하는 것으로 고려되지 않는 기능 특정 특성을 섬유의 특정한 부분에서 나타나게 하는 특정한 공식에 따른 합성 섬유를 얻을 수 있다.

이것은 비용을 절감하는 역할을 할 뿐만 아니라 균질하게 구성되는 기존의 섬유보다 운동 및 섬유 특성이 뚜렷하게 향상된 본 발명에 따른 보다 보편적인 합성 섬유를 제공하는 다양한 (합성) 재료의 이용을 보다 효율적으로 가능하게 한다. 이 특정예에 있어서, 내부층(11, 21, 31, 41)은 원칙적으로 파손 또는 파열에 대한 특정 강도를 섬유에 제공하는 보다 저렴한 합성 재료로 이루어질 수 있다. 외부층(12, 22, 32, 32a-32b, 42a-42b 및 43a-43b)은 섬유 코어에 반드시 존재할 필요가 없는 합성 재료로 이루어질 수 있다.

이 문맥에서, 특정예는 정전기 방지 첨가제가 첨가된 외부층으로 이루어질 수 있다. 정전기 방지 첨가제는 경기장이 플레이되는 결과로서 발생되는 정전기에 의해 섬유가 하전되는 것을 방지한다. 이에 반해, 정전기 방지 첨가제는 발생된 정전기가 예컨대 불쾌한 경험에 이르게 되는 운동 선수를 통한 방전이 아니라 인조 잔디 경기장으로부터 방전될 수 있는 것을 확실하게 보장한다.

또한, 대부분의 인조 잔디 경기장에서는, (보통 고무와 같은 재료로 이루어지는) 입상 산포 재료가 사용되고, 이 재료는 발생되는 정전기로 인해 인조 잔디 경기장에서 상방으로 확산되어 플레이되는 경기장의 결과로서 공기를 통해 산포된다. 공기 중의 입상 산포 재료는 운동 선수를 방해하는 효과를 갖는다.

특히, 정전기 방지 첨가제는 영구적인 정전기를 갖는 것으로, 가능하게는 폴리머, 예컨대 폴리아미드 또는 폴리에스테르 블록 아미드이다. 다른 실시예에 있어서, 첨가제는 폴리에스테르 블록 코폴리머이다.

다른 실시예에 있어서, 외부층들 중 하나(또는 양 외부층)(12, 22-23, 32a-32b, 43a-43b)는 친수성 첨가제를 포함할 수 있다. 이에 따라 얻어진 인조 잔디 섬유는 대기, 예컨대 비(rain)로부터 습기(물)를 흡수할 수 있는 기능 특정 특성을 갖는다. 이것은 인조 잔디 경기장이 천연 잔디 경기장처럼 습기를 보다 오래 유지하게 하여, 특히 슬라이딩 등을 할 때에 운동 거동에 긍정적인 효과를 갖는다. 경기장에서 플레이하면 흡수된 습기가 다시 방출되어 천연 잔디와 동일하게 된다.

공압출 섬유의 상부층 또는 외부층(12, 22-23,32a-32b, 43a-43b)에 사용될 수 있는 친수성 첨가제의 예로는 에틸렌 비닐 알콜 코폴리머가 있다. 이 코폴리머는 코폴리머 중에 비닐 알콜의 양에 따라 보다 많은 물을 흡수할 수 있다.

이 경우에, 중간층(11, 21, 31, 41)은 섬유에 강도를 제공하지만, 상대적으 로 얇은 상부층(12, 22-23, 32a-32b, 43a-43b)은 물을 흡수한다. 이 물은 (비, 안개 등의 형태로) 공기로부터 흡수될 수 있거나 작동하고 있는 스프링클러 설비에 의해 공급될 수 있다. (대개, 인조 잔디 경기장은 플레이하기 바로 전에 스프링클러로 물을 뿌린다.)

플레이 중에, 흡수된 물은 다시 방출되어, 예컨대 슬라이딩을 할 때에 부상 위험을 저감시킨다. 또한, 흡수된 물은 인조 잔디 경기장이 악조건 하에서는 70℃만큼 높은 온도로 태양에 의해 가열될 수 있기 때문에 경기장의 온도를 낮게 유지한다.

외부층(12, 22-23, 32a-32b, 43a-43b)으로서 친수성 첨가제의 다른 실시예는 폴리하이드록시에틸 메타크릴레이트를 사용한다. 중간층(11, 21, 31, 41)에 대한 접합 문제를 방지하기 위하여, 도 1d에 도시된 바와 같이 5층의 공압출 구성이 요구된다. 이 경우에, 층(32a-42b)은 중앙층(41)에 대한 친수성 층(43a-43b)의 접합층이다.

도시 목적을 위해, (도 1a-1d에 도시된 바와 같이) 인조 잔디 섬유의 여러 층들을 상이한 두께를 갖는 것으로 도시하였다. 그러나, 도시된 두께는 어떠한 방식으로도 생산된 인조 잔디 섬유의 실제 두께에 대응하지 않는다.

도 1d의 실시예에서, 접합층(42a-42b)은 도시된 것보다 매우 얇아서 보통 전체 섬유 두께의 1-5%이지만, 외부층(41-43a-43b)은 매우 두껍다. 중간층(11-21-31-41)으로서 폴리에틸렌이 사용되면, 친수성 첨가제로서 기능하는 에틸렌 비닐 알콜 코폴리머는 어떠한 충전 접합층이 사용되는 일 없이 중간층에 접합하게 된다.

도 2a 및 2b는 본 발명에 따른 합성 섬유를 적용할 수 있는 인조 잔디 경기장의 몇몇 실시예를 도시하고 있다. 양 도면에 있어서, 인조 잔디 경기장은 본 발명에 따른 방법을 사용하여 얻은 여러 개의 합성 섬유(2)가 참조 번호 3으로 지시된 지점에, 예컨대 터프팅(tufting)에 의해 부착되는 기재(1)를 구비한다. 합성 섬유(2)는 합성 재료층으로부터 얻었고, 그 재료는 공압출 공정에 의해 적어도 2개의 상이한 합성 재료로 제조하였다. 합성 섬유는 기재에 개별적으로 부착되거나, 예컨대 상호 쌍을 이룬 섬유(2a-2c)의 묶음으로서 부착될 수 있다. 특히, 공압출에 의해 얻은 섬유는 피브릴화 밴드 섬유(fibrillated band fibre)일 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 합성 섬유는 모노필라멘트일 수 있다. 또한, 이 경우에, 여러 개의 모노필라멘트가 쌍을 이뤄 묶음을 형성하고, 그 후에 각 묶음이 기재(1)에 부착된다. 도 2b에서, 기재는 개방형 구조를 갖고 지지 얀(yarn)(1a-1b)의 격자로 구성되며, 이 격자에 합성 섬유(2)가 부착된다.

Claims (21)

1. i) 합성 재료층을 공급하는 단계; 및

   ii) 상기 합성 재료층으로부터 합성 섬유를 얻는 단계를 포함하는 인조 잔디 경기장용 합성 섬유의 제조 방법에 있어서,

   상기 합성 재료층은 공압출 공정을 이용하여 상이한 2개 이상의 합성 재료층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 인조 잔디 경기장용 합성 섬유의 제조 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 합성 재료층은 단계 i) 후에 연신되는 것을 특징으로 하는 인조 잔디 경기장용 합성 섬유의 제조 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 합성 재료층은 단계 ii) 후에 연신되는 것을 특징으로 하는 인조 잔디 경기장용 합성 섬유의 제조 방법.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 섬유는 하나 이상의 모노필라멘트로 구성되는 것을 특징으로 하는 인조 잔디 경기장용 합성 섬유의 제조 방법.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 섬유는 여러 개의 쌍을 이룬 모노필라멘트로 구성되는 것을 특징으로 하는 인조 잔디 경기장용 합성 섬유의 제조 방법.
6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 섬유는 밴드 형태인 것을 특징으로 하는 인조 잔디 경기장용 합성 섬유의 제조 방법.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 밴드 섬유는 피브릴화 밴드 섬유인 것을 특징으로 하는 인조 잔디 경기장용 합성 섬유의 제조 방법.
8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 합성 재료층은 제 1합성 재료의 코어층으로 구성되고, 상기 코어층은 양면이 하나 이상의 외부층에 의해 둘러싸이며, 각 외부층은 상이한 합성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인조 잔디 경기장용 합성 섬유의 제조 방법.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 층들은 상이한 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 인조 잔디 경기장용 합성 섬유의 제조 방법.
10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 1합성 재료는 폴리머 및 플라스토머(plastomer)의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 인조 잔디 경기장용 합성 섬유의 제조 방법.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 코어층 중의 플라스토머의 비율은 30-80중량%인 것을 특징으로 하는 인조 잔디 경기장용 합성 섬유의 제조 방법.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 코어층 중의 플라스토머의 비율은 35-50중량%인 것을 특징으로 하는 인조 잔디 경기장용 합성 섬유의 제조 방법.
13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,

    다른 합성 재료 중 하나 이상은 친수성 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 인조 잔디 경기장용 합성 섬유의 제조 방법.
14. 제 13항에 있어서,

    상기 친수성 첨가제는 에틸렌 비닐 알콜 코폴리머인 것을 특징으로 하는 인조 잔디 경기장용 합성 섬유의 제조 방법.
15. 제 13항에 있어서,

    상기 친수성 첨가제는 폴리하이드록시에틸 메타크릴레이트인 것을 특징으로 하는 인조 잔디 경기장용 합성 섬유의 제조 방법.
16. 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,

    다른 합성 재료 중 하나 이상은 정전기 방지 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 인조 잔디 경기장용 합성 섬유의 제조 방법.
17. 제 16항에 있어서,

    상기 정전기 방지 첨가제는 폴리머, 특히 폴리아미드 또는 폴리에테르 블록 아미드인 것을 특징으로 하는 인조 잔디 경기장용 합성 섬유의 제조 방법.
18. 제 1항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 따른 인조 잔디 경기장용 합성 섬유의 제조 방법을 이용하여 얻어진 합성 섬유.
19. 제 1항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 따른 합성 섬유가 구비된, 경기장용으로 적합한 인조 잔디.
20. 제 19항에 있어서,

    상기 인조 잔디는 합성 섬유가 부착된 기재를 포함하는 것을 특징으로 하는 인조 잔디.
21. 제 19항 또는 제 20항에 있어서,

    합성 섬유들 사이에 입상 재료가 산포된 것을 특징으로 하는 인조 잔디.

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