KR20090041783A - 인조잔디용 이형단면 방사구금 및 이를 포함하는방사장치와 이를 이용하여 제조된 원사 - Google Patents

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김종필
권영훈
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/253—Formation of filaments, threads, or the like with a non-circular cross section; Spinnerette packs therefor

Abstract

본 발명은 인조잔디용 이형단면 방사구금 및 이를 포함하는 방사장치와 이를 이용하여 제조된 원사에 관한 것으로, 이형단면 방사구금의 단면 형태가 이형에스자로서, 상측중앙돌기, 하측중앙돌기, 좌측수평돌기 및 우측수평돌기로 구성되며, 길이 L1, 두께 B1을 지니는 상기 상측 및 하측중앙돌기는 서로 반대방향으로 기울어져 있으며, 상기 상하측중앙돌기의 중앙에서 수평방향으로 길이 L2, 두께 B2 를 갖고, 상호 엇갈리게 원호를 그리며 형성되는 좌측 및 우측수평돌기가 포함되며, 길이 L1은 L2보다 짧고, B1 은 B2보다 크며, 각 돌기의 말단은 라운드로 처리된 형태임을 특징으로 하는 인조잔디용 이형단면 방사구금을 통해 방사된 원사가 우수한 굴곡탄성, 내마모성, 파일상 직립성이 발현되는 인조잔디용 이형단면 방사구금 및 이를 포함하는 방사장치와 이를 이용하여 제조된 원사에 관한 것이다.
이형단면, 방사, 구금, 인조잔디, 원사

Description

인조잔디용 이형단면 방사구금 및 이를 포함하는 방사장치와 이를 이용하여 제조된 원사 {Modified cross-section Spinneret for artificial turf and spinning device including the same and the fiber prepared using the same}
본 발명은 인조잔디용 이형단면 방사구금 및 이를 이용하여 제조된 원사 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 변형된 형태의 방사구금을 이용하여 우수한 굴곡탄성, 내마모성, 파일상 직립성이 발현되는 인조잔디용 이형단면 방사구금 및 이를 이용하여 제조된 원사 인조잔디용 원사의 제조방법에 관한 것이다.
지금까지 천연잔디와 유사한 느낌과 동시에 천연잔디보다 더욱 내구성이 있는 원료의 개발이 지속되어왔다. 초기의 1세대의 인조잔디용 원사는 권축이 부여된 폴리아미드-6(Polyamide-6)계 원사로서 질기고 내후성 및 내마모성이 우수한 특성을 지녔으나, 원사의 표면 마찰력이 커서 운동 시 선수의 관절꺾임이나 화상 같은 부상의 위험이 있었다. 이어, 2세대에는 폴리아미드 대신 폴리프로필렌 원사를 이 용하여 표면 마찰력은 감소하였으나, 천연잔디와 유사한 촉감을 나타내는 슬라이딩(Sliding) 성질 등을 구현하기에는 미흡하였다. 따라서, 3세대에 이르러 폴리에틸렌 원사를 사용하여 슬라이딩 저항성이 낮아지고, 천연잔디와 가장 유사한 외관 및 감성적 특성(촉감)이 발현되었다. 또한, 원사의 원료뿐만 아니라 형태학적으로 많은 변화들이 있었는데, 원사의 폭이 10 내지 12 mm 되는 피브릴레이트(Fibrilate) 형태와 폭이 2 내지 4 mm로 비교적 폭이 좁은 모노필라멘트(Monofilament) 형태가 사용되었다. 상기 피브릴레이트는 약 50 cm 이상의 광폭 필름을 100 내지 130 ㎛ 의 두께로 압출한 후 10 내지 12 mm 의 폭으로 잘게 찢어(Split) 권취하는 방식으로, 생산성이 높고, 완제품상 파일(Pile)의 직립성이 높아서 규사 및 탄성체 등의 충진작업 시 유리하다. 그러나, 상기 피브릴레이트는 폭은 넓으나, 상대적으로 두께가 얇아 축구 등의 운동경기에 의한 내마모성이 불리하고, 생산에 있어 찢는 방식이므로 사각형 모양으로만 제조되어 천연잔디와 유사한 원사의 단면 모양의 구현이 불가한 단점이 있다. 또한, 피브릴레이트 제조 공정상, 원사를 찢어 형성되므로 이의 작업성을 확보하기 위해 7 내지 8 배 가량의 고도의 연신비가 요구되게 된다. 그 외에도, 마름모 형태로 설계된 티-다이(T-Die)를 통해서 압출된 마름모꼴의 필름을 찢어서(Split) 가연 권취하여 제조된 피브릴레이트의 단면이 서로 다른 이형단면의 형태를 지닐 수 있다. 그러나, 상기의 방법은 찢어서 형성되므로 연신 공정이 필수적인데, 부분 마다 연신비가 달라 이의 불균형으로 강도 등의 물성이 다르게 나타날 우려가 있으며, 공정 조건이 까다로워 생산성이 저하되게 된다.
한편, 모노필라멘트는 일정한 형상을 지닌 구금을 통해 방사하여 천연잔디의 특성이 구현되고, 두께는 250 ㎛ 이상으로 피브릴레이트에 비해 두꺼운 대신 폭이 좁으므로 전단력이나 수직응력 등의 외력에 의해 파일의 마모도가 우수하여 잔디의 수명이 길고, 방사 시에 연신비의 조절을 통해 최적의 신도 및 강도를 지닐 수 있다. 그러나, 피브릴레이트에 비해 폭이 좁아 동일 중량의 원사 사용 시에 제품의 표면 밀도가 낮아 외력에 의한 굴곡 탄성율이 낮은 단점이 있다.
이에 대한민국 특허발명 제423482호에서는 폴리에칠렌테레프탈레이트와 같은 열가소성 폴리머를 이용하여 용융 방사할 때 사용하는 구금을 이형화함으로써, 원사의 공극을 극대화하여 땀의 흡수와 발산을 빠르게 하고, 또한 이형화에 의한 피부와의 접촉면적을 최소화함으로써 착용 쾌적성을 갖는 이형단면사 제조용 방사구금과 이를 이용하여 제조한 이형단면사에 관한 것으로, 단면의 형태가 원형, 타원형에서 일부가 천공되어 있는 "C자형" 또는 "U자형"의 형태로 중심선에서 대칭이 되도록 배열됨이 제안되었다. 그러나, 상기의 C 자형 또는 U 자형의 경우는 흡수성은 증진되나, 인조잔디에 적용에 있어 원사의 직립성, 굴곡탄성율 및 이에 대한 내구성이 확보되지 못하는 단점이 있다.
또한, 국제 특허공개 제2005-5731호에 있어서, 중심에서 두 날개를 지니고, 날개 간의 각도가 110 내지 120 ° 를 유지하는 형태와 중심 및 양 날개에 돌기가 있는 형태의 이형단면을 지닌 인조잔디 필라멘트가 제안된 바 있다. 또한, 상기 각 이형단면의 필라멘트가 하나 또는 교호로 배열되어 있고, 하나의 필라멘트가 헬리칼(Helical) 구조의 나선형으로 감싸도록 하여 섬유에 직립성 및 탄성율 등의 강도 를 부여하였다. 그러나, 상기 강도 부여에 있어서, 하나의 섬유를 감싸는 형태는 생산 작업 시 번거로울 뿐만 아니라, 만족스런 굴곡탄성율 및 직립성이 확보되기 어려운 단점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 천연잔디와 유사한 촉감의 부여와 더불어 탄성회복률 및 파일상 직립성 발현되는 인조잔디가 제조되는 인조잔디용 이형단면 방사구금과 이를 이용하여 제조된 원사 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 이형단면의 형태를 지니는 복수개의 방사구금을 지닌 방사장치를 이용하여 인조잔디를 제조하되, 인조잔디의 최적 특성을 나타내는 조건을 지니도록 복수개의 방사 구금의 형태를 다양하게 구성하여 생산성이 향상되는 인조잔디용 이형단면 방사구금과 이를 이용하여 제조된 원사 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 인조잔디용 이형단면 방사구금에 있어서, 이형단면 방사구금의 단면 형태가 이형에스자로서, 상측중앙돌기, 하측중앙돌기, 좌측수평돌기 및 우측수평돌기로 구성되며, 길이 L1, 두께 B1을 지니는 상기 상측 및 하측중앙돌기는 서로 반대방향으로 기울어져 있으며, 상기 상하측중앙돌기의 중앙에서 수평방향으로 길이 L2, 두께 B2를 갖고, 상호 엇갈리게 원호를 그리며 형성되는 좌측 및 우측수평돌기가 포함되며, 길이 L1은 L2보다 짧고, B1 은 B2보다 크 며, 각 돌기의 말단은 라운드로 처리된 형태임을 특징으로 하는 인조잔디용 이형단면 방사구금을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 이형에스자에서, 상기 상측 및 하측중앙돌기가 각 수평돌기를 기준으로 Θ 각도로 기울어진 상태로 짧고 두껍게 형성시켜 방사된 원사의 휨모멘트를 강화시켜 원사의 직립상태를 유지할 수 있고, 상기 좌측 및 우측수평돌기는 상호 엇갈리는 원호로 길고 얇게 형성시킴으로써 방사된 원사가 잘 휘는 성질을 발현시킬 수 있도록 하며, 상기 각 돌기의 말단을 라운드로 처리하여 하기의 조건식 (1) 내지 (3) 을 만족시키는 것을 특징으로 하는 인조잔디용 이형단면 방사구금을 제공한다.
(1) 1 < L1/B2 ≤ 5
(2) 2 ≤ L2/B1 ≤ 6
(3) 30 ≤ Θ ≤ 70
L1: 상하측중앙돌기의 길이
L2: 좌우측수평돌기의 길이
B1: 상하측중앙돌기의 두께
B2: 좌우측수평돌기의 두께
Θ: 중앙돌기의 기울기 각도 ( ° )
또한, 본 발명은 상기 이형에스자의 중앙돌기 및 수평돌기 길이의 비가 하기 의 식 (4) 를 만족시키는 것을 특징으로 하는 인조잔디용 이형단면 방사구금을 포함하는 방사장치를 제공한다.
(4) L1 : L2 = 1:1.5 ~ 5
또한, 본 발명은 인조잔디용 이형단면 방사구금을 포함하는 방사장치에 있어서, 제 1항 내지3항에 의한 이형단면 방사구금이 1 이상 포함되는 복수개의 방사구금으로 구성되되, 각 방사구금 복수 개가 원주방향으로 섹터를 이루고, 상기 각 섹터 또는 방사구금간 각도가 1 내지 10° 를 유지하며, 상기 각 섹터간 또는 섹터 내의 방사구금은 서로 동일하게 구성시키거나 서로 다르게 구성시킴을 특징으로 하는 인조잔디용 이형단면 방사구금을 포함하는 방사장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 인조잔디용 이형단면 원사에 있어서, 원사의 단면 형태가 이형에스자로서, 상측중앙돌기, 하측중앙돌기, 좌측수평돌기 및 우측수평돌기로 구성되며, 길이 L1, 두께 B1을 지니는 상기 상측 및 하측중앙돌기는 서로 반대방향으로 기울어져 있으며, 상기 상하측중앙돌기의 중앙에서 수평방향으로 길이 L2, 두께 B2를 갖고, 상호 엇갈리게 원호를 그리며 형성되는 좌측 및 우측수평돌기가 포함되며, 길이 L1은 L2보다 짧고, B1 은 B2보다 크며, 각 돌기의 말단은 라운드로 처리된 형태임을 특징으로 하는 인조잔디용 이형단면 원사를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 이형에스자에서, 상기 상측 및 하측중앙돌기를 각 수평돌기를 기준으로 Θ 각도로 기울어진 상태로 짧고 두껍게 형성시켜 방사된 원사 의 휨모멘트를 강화시켜 원사의 직립상태를 유지할 수 있고, 상기 좌측 및 우측수평돌기는 상호 엇갈리는 원호로 길고 얇게 형성시킴으로써 방사된 원사가 잘 휘는 성질을 발현시킬 수 있도록 하며, 상기 각 돌기의 말단을 라운드로 처리하여 하기의 조건식 (1) 내지 (3) 을 만족시키는 것을 특징으로 하는 인조잔디용 이형단면 원사를 제공한다.
(1) 1 < L1/B2 ≤ 5
(2) 2 ≤ L2/B1 ≤ 6
(3) 30 ≤ Θ ≤ 70
L1: 상하측중앙돌기의 길이
L2: 좌우측수평돌기의 길이
B1: 상하측중앙돌기의 두께
B2: 좌우측수평돌기의 두께
Θ: 중앙돌기의 기울기 각도 ( ° )
또한, 본 발명은 상기 이형에스자의 중앙돌기 및 수평돌기 길이의 비가 하기의 식 (4) 를 만족시키는 것을 특징으로 하는 인조잔디용 이형단면 원사를 제공한다.
(4) L1 : L2 = 1:1.5 ~ 5
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상 세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 발명에서 방사구금이란, 방사 시에 필라멘트의 형태를 결정하는 토출구를 의미한다. 또한, 방사장치란, 다수의 필라멘트 형성을 위해 한꺼번에 방사시키기 위한 장치로서, 방사구금이 여러 개 배치되어 구성된 장치를 의미한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 방사장치의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 방사장치10은 각 방사구금 복수 개가 원주방향으로 일정하게 배열되어 있는 형태로, 총 8 섹터로 구성되고, 상기 각 섹터간의 각도 α 가 1 내지 10° 를 유지하며, 각 섹터 내에도 방사구금 간 각도 β도 역시 상기 각도 범위로 방사구금이 배치된다. 상기 각도가 1 ° 미만이면, 방사되는 원사들끼리 뭉치는 현상이 발생하고, 10 ° 초과하면, 각 원사의 균일한 배열이 불가하게 되기 때문에 섹터간 또는 섹터 내의 구금 간에는 상기의 각도 유지가 필요하다. 상기 방사장치를 구성하는 각각의 방사구금 단면의 형태는 서로 동일한 형태로 구성될 수 있고, 서로 다 른 형태로도 구성시킬 수 있으며, 섹터당 또는 섹터 내에서 방사구금의 모양도 동일하게 하거나 서로 다르게 하여 구성시킬 수 있다.
도 2a 는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 이형에스자 방사구금의 단면도이다. 도 2a를 참조하면, 상기 방사장치 10을 구성하는 단위 방사구금의 단면형상이 이형에스(S)자로서, 상기 이형에스자100은 상측중앙돌기 111, 하측중앙돌기 113, 좌측수평돌기 131 및 우측수평돌기 133으로 구성되되, 길이 L1, 두께 B1를 지니는 상기 상측 및 하측중앙돌기 111 및 113는 서로 반대방향으로 기울어져 있는데, 상기 상측중앙돌기 111의 기울기는 우측수평돌기 133을 기준으로 30 내지 70 °의 예각 범위로 한정하고, 상기 하측중앙돌기 113은 상기 기울어진 상측중앙돌기 111과 직선상으로 연결되어 있으며, 상기 상하측중앙돌기의 중앙에서 수평방향으로 길이 L2, 두께 B2를 갖고 상호 엇갈리게 원호를 그리며 형성되는 좌측 및 우측수평돌기 131 및 133이 포함된다. 여기서, 길이 L1는 L2보다 짧고, B1 은 B2보다 크며, 각 돌기의 말단은 라운드로 처리된 형태이다.
상기 이형에스자 100에서, 상기 상측 및 하측중앙돌기 111 및 113은 각각 우측 및 좌측수평돌기 133 및 131을 기준으로 30 내지 70 ° 의 예각 범위로 기울어진 상태로 짧고 두껍게 형성시켜 방사된 원사의 휨모멘트를 강화시켜 원사의 직립상태를 유지할 수 있고, 상기 좌측 및 우측수평돌기 131 및 133은 상호 엇갈리는 원호로 길고 얇게 형성시켜 방사된 원사가 잘 휘는 성질을 발현시킬 수 있도록 하며, 상기 각 돌기의 말단을 라운드로 처리하여 천연잔디의 촉감을 발현시키도록 한 다. 또한, 상기 돌기들은 휘어져 있기 때문에 잦은 변형에도 우수한 내구성을 지니게 된다. 상기 원호는 임의 위치의 중심점에서 곡률반경 R을 지니는 원호로 이루어지되, 수평돌기의 중심부를 나타낸다.
본 발명에 의한 이형에스자 100 은 하기의 식과 같이 형성될 수 있다.
(1) 1 < L1/B2 ≤ 5
(2) 2 ≤ L2/B1 ≤ 6
(3) 30 ≤ Θ ≤ 70
(4) L1 : L2 = 1:1.5 ~ 5
L1: 상하측중앙돌기의 길이
L2: 좌우측수평돌기의 길이
B1: 상하측중앙돌기의 두께
B2: 좌우측수평돌기의 두께
Θ: 중앙돌기의 기울기 각도 ( ° )
상기 L1/B2가 상기 범위 미만인 경우, 인조잔디로 사용될 경우, 인장강도와 같은 제반 물성이 저하되어 직립성이 만족스럽지 못하고, 이와 반대로 상기 범위가 초과되는 경우, 방사된 원사가 잘 휘지 않고 뻣뻣해진다. 또한, L2/B1 가 상기 범위 미만인 경우, 원사의 강성이 증가하여 뻣뻣하게 되고, 상기 범위가 초과되는 경우, 원사의 물성이 저하되어 직립성 및 강직성이 낮아지게 되는 문제가 있다. 이어서, Θ 가 상기 범위를 벗어나면, 외력이 주어질 경우 직립성 및 강성의 발현에 있어서 내구적이지 못하게 된다.
한편, 상기 방사장치 10에는 상기 이형에스자 100 방사구금 외에 다른 형태가 더 포함될 수 있는데, 도 3a 는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 이형십자 방사구금의 단면도이다. 도 3a를 참조하면, 상기 방사장치 10에 더 포함되는 단위 방사구금 단면형상이 이형십자로서, 상기 이형십자 200 은 중앙돌기 210 및 수평돌기 230으로 구성되되, 길이 L3, 두께 B3를 지닌 상기 중앙돌기 210의 중심에서 수평으로 길이 L4, 두께 B4 인 수평돌기 230이 포함된다. 여기서, 상기L3은L4보다 짧고, 상기B3은 B4보다 크며, 각 돌기의 말단은 라운드로 처리된 형태이다.
상기 이형십자 200에서, 상기 중앙돌기 210은 짧고 두껍게 하여 방사된 원사의 휨모멘트를 강화시켜 원사의 직립상태를 유지할 수 있도록 하고, 상기 수평돌기 230은 길고 얇게 하여 방사된 원사가 잘 휘는 성질을 발현시킬 수 있도록 하며, 상기 각 돌기의 말단을 라운드로 처리하여 천연잔디의 촉감을 발현시키도록 한다.
본 발명에 의한 이형십자 200 은 하기의 식과 같이 형성될 수 있다.
(6) 1 < L3/B4 ≤ 5
(7) 2 ≤ L4/B3 ≤ 6
(8) L3 : L4 =: 1 : 1.5 ~ 5
L3: 중앙돌기의 길이
L4: 수평돌기의 길이
B3: 중앙돌기의 두께
B4: 수평돌기의 두께
상기 L3/B4가 상기 범위 미만인 경우, 방사작업성에 문제가 발생하여 인조잔디로 사용될 경우 인장강도와 같은 제반 물성이 저하되어 직립성이 만족스럽지 못하고, 이와 반대로 상기 범위가 초과되는 경우, 방사된 원사가 잘 휘어지지 않고 뻣뻣하다. 또한, L4/B3 가 상기 범위 미만인 경우, 원사의 물성이 저하되어 직립성 및 강직성이 낮아지게 되며, 상기 범위가 초과되는 경우, 원사가 너무 강직화되어 잘 휘어지지 않고, 뻣뻣해지는 문제가 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 방사구금을 이용하여 제조된 원사는 천연잔디와 유사한 촉감과 더불어 잘 휘는 성질과 강직한 성질을 동시에 지니고 있어 우수한 탄성회복율, 내마모성, 파일상 직립성이 발현되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 방사구금 및 이를 포함하는 방사장치로 원사를 제조하면, 원료의 토출이 원활하도록 설계되어 방사 안정성도 제공되는 효과가 있다.
하기의 실시예를 통하여 좀더 상세하게 설명하고자 한다.
실시예 1
하기 조건에 따라 제조된 원사로 인조잔디를 제조하여 제반 물성을 평가하였다.
1. 인조잔디용 원사 조건
(1) 방사장치의 조건
L1/B2 = 1.94, L2/B1 = 5.26, L1: L2 = 1:3.33, Θ=60 °, R=3.30으로 설계된 이형에스자 방사구금 64 개가 α=5 °, β=3 ° 로 배치된 방사장치를 사용하였다. 상기 R은 임의 위치의 중심점에서의 곡률반경으로, 방사구금의 수평돌기는 상기 R을 지니는 원호로 이루어지되, 상기 원호는 수평돌기의 중심부를 나타낸다.
(2) 방사중합체
용융지수가 1.8 내지 2.0이고, 밀도가 0.915 내지 0.920인 옥텐 가지 달린 LLDPE 500 g, 용융지수가 0.5 내지 0.6 이고, 밀도가 0.935 내지 0.940인 MDPE 500 g으로 조성물을 제조하였다.
상기 조성물에 자외선 안정제 7,000 ppm, 산화 방지제 750 ppm을 첨가 하였다.
(3) 방사조건
토출량: 712 g/min, 냉각온도: 25℃, 연신욕조온도: 83℃, 연신비: 4.0, 제1 챔버온도: 101℃, 제2챔버온도 : 82℃ 에서 방사를 행하였다.
(4) 원사 형태
상기 원사는 단면이 이형에스자 형태이고, 장축 길이는 1 mm, 단축은 최대 0.40 mm 로 제조되었다. 도 2b 는 본 발명의 일실시예에 따른 이형십자형 원사의 SEM 사진이다.
2. 인조잔디의 형성
투수특성 아스콘 베이스층 상부에 상기 원사와 폴리아미드 소재의 200 내지 500 모노데니어 원사를 1:1 교호로 기포층에 파일을 30 내지 70 mm 로, 상기 파일의 밀도는 가로X세로로 총 18,623 개/m2를 터프팅 하였다.
실시예 2
실시예 1과 동일하되, (1) 방사장치의 조건 에서, L3/B4 = 3, L4/B3 = 4, L3: L4 = 1:2.66으로 설계되어 도 3a에 나타난 단면을 지닌 이형십자 방사구금 64 개로 형성된 방사장치를 사용하였고, (4) 원사 형태는 단면이 이형십자 형태이고, 장축 길이는 1 mm, 단축은 최대 0.47 mm 로 제조되었다. 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 이형십자형 원사의 SEM 사진이다.
비교예 1
실시예 1과 동일하되, (1) 방사장치의 조건에서, 도 4a 에 나타난 단면을 지닌 방사구금을 사용하였으며, (4) 원사 형태는 도 4b 에 나타내었다.
비교예 2
실시예 1과 동일하되, (1) 방사장치의 조건에서, 도 5a 에 나타낸 단면을 지닌 방사구금을 사용하였으며, (2) 원사 형태는 도 5b 에 나타내었다.
비교예 3
실시예 1과 동일하되, (1) 방사장치의 조건에서, 도 6a 에 나타낸 단면을 지닌 방사구금을 사용하였으며, (2) 원사 형태는 도 6b 에 나타내었다.
비교예 4
상기 실시예 1과 동일하되, (1) 방사장치의 조건에서, 도 7a 에 나타낸 단면을 지닌 방사구금을 사용하였으며, (2) 원사 형태는 도 7b 에 나타내었다.
비교예 5
상기 실시예 1과 동일하되, (1) 방사장치의 조건에서, 도 8a 에 나타낸 단면을 지닌 방사구금을 사용하였으며, (2) 원사 형태는 도 8b 에 나타내었다.
비교예 6
상기 실시예 1과 동일하되, (1) 방사장치의 조건에서, 도 9a 에 나타낸 단면을 지닌 방사구금을 사용하였으며, (2) 원사 형태는 도 9b 에 나타내었다.
비교예 7
상기 실시예 1과 동일하되, (1) 방사장치의 조건에서, 도 10a 에 나타낸 단면을 지닌 방사구금을 사용하였으며, (2) 원사 형태는 도 10b 에 나타내었다.
비교예 8
상기 실시예 1과 동일하되, (1) 방사장치의 조건에서, 도 11a 에 나타낸 단면을 지닌 방사구금을 사용하였으며, (2) 원사 형태는 도 11b 에 나타내었다.
시험방법
1. 이형단면 원사의 형태 분석
* 주사현미경 (Scanning Electron Microscope; SEM)
본 발명에서 구금을 이용하여 방사된 원사의 형태 및 크기를 확인하기 위해 시료를 백금-팔라듐 코팅으로 전처리하여 HITACHI S4700 FE-SEM으로 고분해능 5 kv에서 측정하였다.
2. 방사작업성
Full Bobbin 율이 95%를 초과하는 경우는 ◎, 90% 내지 95%인 경우는 △, 90% 미만인 경우는 × 로 나타내었다.
3. 응력-신장율(Stress-Strain)측정 - KS K 0409
원사를 10% 변형시키기 위한 힘(Stress 또는 Static Force)을 측정
4. 원사의 촉감
섬유 연구에 종사하는 10명의 검사원의 손에 닿는 느낌을 조사하여 다음과 같이 평가한다.
◎: 부드러움, △: 약간 부드러움, ×: 뻣뻣함.
구분 방사작업성 10% 변형 시 응력 (N) 촉감
실시예 1 ◎ 0.104 ◎
실시예 2 ◎ 0.102 ◎
비교예 1 ◎ 0.082 ◎
비교예 2 ◎ 0.054 ◎
비교예 3 ◎ 0.050 ◎
비교예 4 ◎ 0.032 ◎
비교예 5 ◎ 0.031 ◎
비교예 6 ◎ 0.027 ◎
비교예 7 ◎ 0.021 ◎
비교예 8 ◎ 0.010 ◎
상기 표 1의 결과로 보아, 대부분 방사작업성 및 촉감은 양호하나, 응력에 있어서 실시예 1 및 2가 탁월하게 나타나 부드러운 촉감과 더불어 직립성을 나타낼 수 있음을 확인하였다. 상기 표 1의 응력-변형 측정 결과 그래프를 도 12 에 나타내었다. 상기 도 12의 그래프에서, 원사를 10% 변형시키기 위한 힘(Static Force)이 클수록 더욱 강직하다는 의미로서 인조잔디에 적용 시 직립성을 나타내는 지표가 될 수 있다. 따라서, 그래프 상에서도 본 발명의 이형십자 및 이형에스자 형태의 단면을 지닌 원사가 10% 변형 이후에도 역시 나머지 원사에 비해 월등히 높은 강직성을 나타냄으로써 기존 인조잔디에서 부족했던 직립성 확보 문제가 개선되었음을 확인하였다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 방사장치의 단면도.
도 2a는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 이형에스자 방사구금의 단면도.
도 2b 는 본 발명의 일실시예에 따른 이형에스자 원사의 SEM 사진.
도 3a는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 이형십자 방사구금의 단면도.
도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 이형십자 원사의 SEM 사진.
도 4a 내지 11a는 비교예에 따른 방사구금의 단면도.
도 4b 내지 11b는 비교예에 따른 상기 방사구금에서 방사된 원사의 SEM 사진.
도 12은 본 발명의 일실시예에 따른 응력-변형 측정 결과 그래프.
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
10: 방사장치
100: 이형에스자, 111: 상측중앙돌기, 113: 하측중앙돌기,
131: 좌측수평돌기,133: 우측수평돌기
200: 이형십자, 210: 중앙돌기, 230: 수평돌기

Claims (7)

  1. 인조잔디용 이형단면 방사구금에 있어서,
    이형단면 방사구금의 단면 형태가 이형에스자로서, 상측중앙돌기, 하측중앙돌기, 좌측수평돌기 및 우측수평돌기로 구성되며, 길이 L1, 두께 B1을 지니는 상기 상측 및 하측중앙돌기는 서로 반대방향으로 기울어져 있으며, 상기 상하측중앙돌기의 중앙에서 수평방향으로 길이 L2, 두께 B2를 갖고, 상호 엇갈리게 원호를 그리며 형성되는 좌측 및 우측수평돌기가 포함되며, 길이 L1은 L2보다 짧고, B1 은 B2보다 크며, 각 돌기의 말단은 라운드로 처리된 형태임을 특징으로 하는 인조잔디용 이형단면 방사구금.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이형에스자에서, 상기 상측 및 하측중앙돌기는 각 수평돌기를 기준으로 Θ 각도로 기울어진 상태로 짧고 두껍게 형성시켜 방사된 원사의 휨모멘트를 강화시켜 원사의 직립상태를 유지할 수 있고, 상기 좌측 및 우측수평돌기는 상호 엇갈리는 원호로 길고 얇게 형성시킴으로써 방사된 원사가 잘 휘는 성질을 발현시킬 수 있도록 하며, 상기 각 돌기의 말단을 라운드로 처리하여 하기의 조건식 (1) 내지 (3) 을 만족시키는 것을 특징으로 하는 인조잔디용 이형단면 방사구금.
    (1) 1 < L1/B2 ≤ 5
    (2) 2 ≤ L2/B1 ≤ 6
    (3) 30 ≤ Θ ≤ 70
    L1: 상하측중앙돌기의 길이
    L2: 좌우측수평돌기의 길이
    B1: 상하측중앙돌기의 두께
    B2: 좌우측수평돌기의 두께
    Θ: 중앙돌기의 기울기 각도 ( ° )
  3. 제2항에 있어서,
    상기 이형에스자의 중앙돌기 및 수평돌기 길이의 비가 하기의 식 (5) 을 만족시키는 것을 특징으로 하는 인조잔디용 이형단면 방사구금을 포함하는 방사장치.
    (5) L1 : L2 = 1:1.5 ~ 5
  4. 인조잔디용 이형단면 방사구금을 포함하는 방사장치에 있어서,
    제 1항 내지 3항에 의한 이형단면 방사구금이 1 이상 포함되는 복수개의 방사구금으로 구성되되, 각 방사구금 복수 개가 원주방향으로 섹터를 이루고, 상기 각 섹터 또는 방사구금간 각도가 1 내지 10° 를 유지하며, 상기 각 섹터간 또는 섹터 내의 방사구금은 서로 동일하게 구성시키거나 서로 다르게 구성시킴을 특징으 로 하는 인조잔디용 이형단면 방사구금을 포함하는 방사장치.
  5. 인조잔디용 이형단면 원사에 있어서,
    원사의 단면 형태가 이형에스자로서, 상측중앙돌기, 하측중앙돌기, 좌측수평돌기 및 우측수평돌기로 구성되며, 길이 L1, 두께 B1을 지니는 상기 상측 및 하측중앙돌기는 서로 반대방향으로 기울어져 있으며, 상기 상하측중앙돌기의 중앙에서 수평방향으로 길이 L2, 두께 B2를 갖고, 상호 엇갈리게 원호를 그리며 형성되는 좌측 및 우측수평돌기가 포함되며, 길이 L1은 L2보다 짧고, B1 은 B2보다 크며, 각 돌기의 말단은 라운드로 처리된 형태임을 특징으로 하는 인조잔디용 이형단면 원사.
  6. 제7항에 있어서,
    상기 이형에스자에서, 상기 상측 및 하측중앙돌기는 각 수평돌기를 기준으로 Θ 각도로 기울어진 상태로 짧고 두껍게 형성시켜 방사된 원사의 휨모멘트를 강화시켜 원사의 직립상태를 유지할 수 있고, 상기 좌측 및 우측수평돌기는 상호 엇갈리는 원호로 길고 얇게 형성시킴으로써 방사된 원사가 잘 휘는 성질을 발현시킬 수 있도록 하며, 상기 각 돌기의 말단을 라운드로 처리하여 하기의 조건식 (1) 내지 (3) 을 만족시키는 것을 특징으로 하는 인조잔디용 이형단면 원사.
    (1) 1 < L1/B2 ≤ 5
    (2) 2 ≤ L2/B1 ≤ 6
    (3) 30 ≤ Θ ≤ 70
    L1: 상하측중앙돌기의 길이
    L2: 좌우측수평돌기의 길이
    B1: 상하측중앙돌기의 두께
    B2: 좌우측수평돌기의 두께
    Θ: 중앙돌기의 기울기 각도 ( ° )
  7. 제6항에 있어서,
    상기 이형에스자의 중앙돌기 및 수평돌기 길이의 비가 하기의 식 (4) 를 만족시키는 것을 특징으로 하는 인조잔디용 이형단면 원사.
    (4) L1 : L2 = 1:1.5 ~ 5
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