KR20220033972A - 배수성이 우수한 충격흡수패드 - Google Patents
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Abstract
충격흡수 성능이 저하되지 않고, 배수성이 향상된 충격흡수패드가 개시된다. 본 발명은 쿠션력을 가지는 충격흡수층; 및 상기 충격흡수층의 상면 또는 하면에 위치하는 섬유층;을 포함하는 충격흡수패드로서, 상기 충격흡수층은 허니콤형이며, 화학가교에 의한 발포배율이 10~40배인 발포체로 구성되고, 상기 섬유층은 권축 단섬유 및 저융점 단섬유로 이루어진, 충격흡수패드이다.
Description
본 발명은 배수성이 우수한 충격흡수패드에 관한 것이다.
일반적으로 운동장, 특히 축구장용의 인조잔디는 천연잔디의 특성과 형태, 용도를 모방하여 천연잔디에 대비하여 유지관리가 쉽고, 유지관리 경비가 저렴하며, 천연잔디구장의 부족난을 해소하고, 경기력의 질적, 양적 수준을 향상시킬 수 있어 많은 운동장에 설치되고 있다.
인조잔디의 핵심성능은 충격흡수를 구현하는 것으로써, 이러한 효과를 위하여 인조잔디 설치 시 충격흡수패드를 설치한 후, 그 위에 인조잔디가 시공되고 있다. 충격흡수패드는 인조잔디의 핵심 성능인 충격흡수성 등을 구현하기 위한 필수 구성부품이다. 이러한 기능을 구현하기 위하여 패드의 기능 또한 인조잔디 수준의 성능을 보유하여야 하나, 시공 후 눈으로 식별되지 않아 등한시되고 있으며, 경제적인 이유로 인해 과발포된 폴리에틸렌 플라스틱 소재가 주로 사용되고 있다.
이에 따라, 시공 후 패드의 수축팽창으로 인해 경기성에 영향을 주고, 불가역적 압축발생 등 많은 하자가 발생하고 있으며, 배수성이 용이하지 않아 강수 시 물이 범람하여 인조잔디 표면으로 역류하는 문제가 발생하고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 충격흡수패드의 본래의 기능인 충격흡수 성능이 저하되지 않고, 배수성이 향상된 충격흡수패드를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 시공 후 패드의 변형 없이 반영구적으로 사용할 수 있는 충격흡수패드를 제공하는 것이다.
본 발명은 쿠션력을 가지는 충격흡수층; 및 상기 충격흡수층의 상면 또는 하면에 위치하는 섬유층;을 포함하는 충격흡수패드로서, 상기 충격흡수층은 허니콤형이며, 화학가교에 의한 발포배율이 10~40배인 발포체로 구성되고, 상기 섬유층은 권축 단섬유 및 저융점 단섬유로 이루어진, 충격흡수패드이다,
상기 허니콤형은 중심부에 개구부가 형성된 마름모 형상이 반복되는 형상일 수 있다.
상기 반복되는 마름모의 이웃한 두변 간의 거리는 1~10mm일 수 있다.
상기 개구부는 마름모 형상이고, 내측 가로길이는 5~30mm이고, 내측 세로길이는 20~60mm일 수 있다.
상기 권축 단섬유는 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리아마이드 로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이며, 섬도가 15~50데니어(Denier)이고, 길이가 20~80mm일 수 있다.
상기 저융점 단섬유는 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리아마이드 로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이며, 섬도가 2~10데니어(Denier)이고, 길이가 20~80mm이고, 융점이 110~150℃일 수 있다.
상기 섬유층에서 권축 단섬유의 비율은 50~75중량%이고, 저융점 단섬유의 비율은 25~50중량%일 수 있다.
상기 섬유층과 상기 충격흡수층의 두께 비는 1:1~1:50일 수 있다.
상기 충격흡수패드는 결합층을 더 포함하고, 상기 결합층은 충격흡수층 및 섬유층 사이에 위치되고, 두께는 0.01~1mm일 수 있다.
상기 충격흡수층, 결합층 및 섬유층은 라미네이팅 공정으로 결합될 수 있다.
본 발명은 충격흡수층이 발포체로 구성됨으로써 사용 시 사용자에게 가해지는 충격을 감소시킬 수 있다.
본 발명은 충격흡수층이 허니콤형으로 형성됨으로써 충격흡수 효과는 유지함과 동시에 배수성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 섬유층을 더 포함함으로써 충격흡수층의 형태 변형을 방지하여 형태안정성을 확보할 수 있다.
본 발명은 섬유층이 권축 단섬유 및 저융점 단섬유로 이루어짐으로써 형태안정성이 우수하고, 충격흡수성이 우수하며, 배수 성능이 저하되지 않을 수 있다.
도 1은 본 발명의 충격흡수패드를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 충격흡수층의 형태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 결합층을 포함하는 충격흡수패드를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 충격흡수층의 형태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 결합층을 포함하는 충격흡수패드를 나타낸 도면이다.
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.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 충격흡수패드를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 충격흡수층의 형태를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 쿠션력을 가지는 충격흡수층(110); 및 상기 충격흡수층(110) 하면에 위치하는 섬유층(120);을 포함하는 충격흡수패드(100)이다. 상기 충격흡수층(110)은 허니콤형(111)이며, 화학가교에 의한 발포배율이 10~40배인 발포체로 구성되고, 상기 섬유층은 권축 단섬유 및 저융점 단섬유로 이루어진다.
상기 화학가교란 고분자에 가교제(Crosslinking co-agent)를 첨가시켜 가교를 시키는 것을 말하며, 상기 발포체는 화학가교에 의한 발포배율이 10~40배이고, 바람직하게는 15~35배이다.
상기 발포체의 발포배율이 10배 미만이면, 충격흡수층(110)과 접착되는 섬유층(120)과의 접착내구성이 저하되고, 충격흡수층(110)의 표면이 단단하고, 두께가 너무 얇아 쿠션감 및 충격흡수성능이 저하될 수 있다. 발포배율이 40배를 초과하면 충격흡수층(110)과 접착되는 섬유층(120)과의 접착내구성은 향상되나, 불가역적 압축 및 답압에 의한 두께, 길이 및 폭 방향의 치수안정성 및 내구성이 저하된다.
상기 충격흡수층(110)의 밀도는 0.025~0.1kg/cm3이고, 두께는 5~40mm일 수 있다. 상기 충격흡수층(110)의 밀도가 0.025kg/cm3 미만이고, 두께가 40mm를 초과하면, 쿠션감은 향상되나 내구성이 저하될 수 있고, 충격흡수패드(100)의 형태안정성 및 경기성이 저하될 수 있다. 상기 충격흡수층(110)의 밀도가 0.1kg/cm3을 초과하고, 두께가 5mm 미만이면, 쿠션감 및 충격흡수 성능이 저하될 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 충격흡수층(110)의 형태는 허니콤형(111)이다. 상기 충격흡수층(110)은 원료를 용융 혼합시킨 후, 시트를 압출하고, 압출된 시트를 발포 및 가공하여 제조될 수 있다. 허니콤형(111) 충격흡수층(110)은 압출된 시트를 발포한 후, 허니콤 형태로 가공(칼집을 넣음)하고, 폭 확장 및 열처리 고정을 통해 제조될 수 있다.
상기 허니콤형(111)은 중심부에 개구부(112)가 형성된 마름모 형상이 반복되는 형상일 수 있다. 상기 반복되는 마름모의 이웃한 두변 간의 거리(D)는 1~10mm일 수 있고, 바람직하게는 3~8mm일 수 있다. 상기 반복되는 마름모의 이웃한 두변 간의 거리(D)가 1mm 미만이면, 충격흡수패드(100)의 충격흡수 성능 및 내구성이 저하될 수 있고, 상기 반복되는 마름모의 이웃한 두변 간의 거리(D)가 10mm를 초과하면 배수성능이 저하될 수 있다.
상기 개구부는(112) 마름모 형상일 수 있으며, 개구부(112)의 내측 가로길이(L1) 및 내측 세로길이(L2)는 5~30mm 및 20~60mm일 수 있고, 바람직하게는 10~20mm 및 30~50mm일 수 있다.
상기 개구부(112)의 내측 가로길이(L1) 및 내측 세로길이(L2)가 5mm 및 20mm 미만이면, 개구부(112) 각각의 면적이 감소하여 배수성능이 저하될 수 있고, 내측 가로길이(L1) 및 내측 세로길이(L2)가 30mm 및 60mm를 초과하면 배수성능을 향상될 수 있으나, 충격흡수패드(100)의 충격흡수 성능 및 내구성이 저하될 수 있다.
상기 발포체는 저밀도폴리에틸렌 70~90중량%, 가교제 0.1~10중량%, 발포제 5~20중량% 및 발포조제 0.1~10중량%를 포함할 수 있다. 상기 발포체는 상기 조성 범위에서 화학가교에 의한 10~40배의 발포배율을 나타낼 수 있고, 충격흡수패드(100)에서 요구하는 충격흡수 성능을 나타낼 수 있으며, 내구성 등이 저하되지 않을 수 있다.
본 발명에서 가교제로는 디큐밀페록사이드(DCP, Decumyl Peroxide)가 사용될 수 있고, 발포제로는 아조디카본아미드(ADA, Azodicarbonamide)가 사용될 수 있고, 발포조제로는 탄산칼슘, 실리카, 탈크 및 산화아연으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다.
본 발명에서 상기 섬유층(120)은 단섬유 및 저융점 단섬유로 이루어지고, 상기 섬유층 섬유층(120)이 권축 단섬유 및 저융점 단섬유로 이루어짐으로써 형태안정성이 우수하고, 충격흡수성이 우수하며, 배수 성능이 저하되지 않을 수 있다.
상기 권축 단섬유는 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리아마이드 로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트일 수 있다. 또한, 상기 폴리올레핀은 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌일 수 있다. 상기 권축 단섬유는 섬도가 15~50데니어(Denier)일 수 있고, 길이가 20~80mm일 수 있으며, 바람직하게는 섬도가 20~30 데니어 일 수 있고, 길이가 25~50 mm일 수 있다.
상기 권축 단섬유의 섬도가 15데니어 미만이거나, 길이가 20mm 미만이면 섬유층이 얇아져 충격흡수층과의 결합력이 저하될 수 있고, 권축 단섬유의 섬도가 50데니어를 초과하거나, 길이가 80mm를 초과하면 섬유층의 중량 및 부피 증가로 인해 배수 성능이 저하될 수 있다.
상기 저융점 단섬유는 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리아마이드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트 일 수 있다. 또한, 상기 폴리올레핀은 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌일 수 있다.
상기 저융점 단섬유는 섬도가 2~10데니어(Denier)일 수 있고, 길이가 20~80mm일 수 있으며, 바람직하게는 섬도가 3~5데니어 일 수 있고, 길이가 30~50mm일 수 있다.
상기 저융점 단섬유의 섬도가 2데니어 미만이거나, 길이가 20mm 미만이면 충격흡수층과의 결합력이 저하될 수 있고, 저융점 단섬유의 섬도가 10데니어를 초과하거나, 길이가 80mm를 초과하면 과도한 융착이 일어날 수 있으며 그에 따라 형태안정성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 저융점 단섬유는 융점이 110~150℃일 수 있으며, 바람직하게는 120~140℃일 수 있다. 상기 저융점 단섬유의 융점이 110℃ 미만이면 충격흡수층과 섬유층의 결합 작업성이 용이하지 않을 수 있고, 150℃를 초과하면 충격흡수패드의 형태안정성에 악영향을 끼칠 수 있다.
상기 섬유층(120)에서 권축 단섬유의 비율은 50~75중량%일 수 있고, 저융점 단섬유의 비율은 25~50중량%일 수 있고, 바람직하게는 권축 단섬유의 비율은 55~70중량%일 수 있고, 저융점 단섬유의 비율은 30~45중량%일 수 있다.
상기 섬유층(120)에서 권축 단섬유의 비율이 50중량% 미만이면, 저융점 단섬유의 비율이 증가하여 충격흡수층(110)과 섬유층(120)이 고융착되어 표면이 경화되고, 제품이 수축되어 형태안정성 및 결합 가공성이 저하되고, 배수 성능이 저하될 수 있다.
또한, 권축 단섬유의 비율이 75중량%를 초과하면 저융점 단섬유의 비율이 감소하여 충격흡수층(110)과 섬유층(120)이 저융착되어 섬유층(120)이 충격흡수층(110)에서 이격되어 형태안정성 및 결합 가공성이 저하될 수 있다.
또한 상기 섬유층(120)은 부직포일 수 있으며, 니들펀칭 또는 스티치본드 방식으로 제조되는 단섬유 부직포일 수 있다.
상기 섬유층(120)의 중량은 40~400 g/m2이고, 두께는 0.1~5 mm일 수 있다. 상기 섬유층(120)의 중량이 40g/m2 미만이고, 두께가 0.1mm 미만이면, 충격흡수패드(100)의 형태안정성이 저하될 수 있고, 섬유층(120)의 중량이 400g/m2을 초과하고, 두께가 5 mm를 초과하면 충격흡수패드(100)의 전체적인 무게 및 두께가 증가하여 제조가 어렵고, 비용이 증가되어 경제적이지 못할 수 있다.
상기 섬유층(120)과 상기 충격흡수층(110)의 두께 비는 1:1~1:50일 수 있고, 바람직하게는 1:1~1:20일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1:1~1:10일 수 있다.
상기 섬유층(120)과 상기 충격흡수층(110)의 두께 비가 1:1 미만이면 충격흡수층(110)의 두께가 얇아 충격흡수성능이 저하될 수 있고, 1:50을 초과하면 섬유층(120)의 두께가 너무 얇아 충격흡수패드(100)의 형태안정성이 저하될 수 있다.
도 3은 본 발명의 결합층을 포함하는 충격흡수패드를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 충격흡수패드(100)는 결합층(130)을 더 포함할 수 있다. 상기 결합층(130)은 충격흡수층(110) 및 섬유층(120) 사이에 위치되고, 두께는 0.01~1mm일 수 있고, 바람직하게는 0.02~0.3mm일 수 있다. 상기 결합층(130)의 두께가 0.01mm 미만이면 각 층간의 결합력이 저하될 수 있고, 1mm를 초과하면 두께 대비 결합력의 향상이 크지 않아 경제적이지 못하다.
상기 결합층(130)은 저밀도폴리에틸렌일 수 있으며, 저밀도폴리에틸렌을 사용함으로써 각 층간의 결합력을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 상기 섬유층(120) 및 충격흡수층(110)의 결합과, 섬유층, 결합층 및 충격흡수층의 결합은 라미네이팅 공정으로 결합될 수 있고, 라미네이팅 공정을 통해 각 층은 열 융착될 수 있다.
상기 라미네이팅 공정은 130~170℃에서 진행될 수 있으며, 라미네이팅 공정 온도가 130℃ 미만이면, 층간 융착이 용이하지 않을 수 있고, 170℃를 초과하면 각 층이 열 변형되거나, 용융될 수 있다.
본 발명에 따른 충격흡수패드(100)는 다음과 같은 공정을 통해 제조된다.
권축 단섬유 및 저융점 단섬유를 니들펀칭 공정을 통해 부직포 섬유층(120)으로 제조한다.
다음으로, 충격흡수층(110)을 구성하는 원료를 90~130℃에서 용융혼합하고, 이를 시트 형상으로 압출시킨다. 압출된 시트에 160~230℃의 열을 가하여 발포시키고, 가공하여 허니콤형의 충격흡수층(110)을 제조한다.
이후, 상기 충격흡수층(110)을 섬유층(120)에 130~170℃의 온도로 열 융착시킨다.
이때, 각 층 결합 시 계면에 시트 형상의 결합층(130)을 더 포함시켜 결합력을 향상시킬 수 있다. 상기 결합층(130)은 상기 결합층(130)을 구성하는 원료를 90~130℃에서 용융 혼합한 후 시트 형상으로 압출하여 제조된다.
이에 따라 제조되는 충격흡수패드(100)는 충격흡수층(110)이 허니콤형(111)으로 형성됨으로써 배수성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 섬유층(120)이 권축 단섬유 및 저융점 단섬유로 이루어짐으로써 배수성능이 향상되고, 형태안정성 및 결합안정성이 향상될 수 있다.
본 발명에 따른 충격흡수패드(100)는 대전방지층, 항균층, 난연층 등을 더 포함할 수 있으며, 사용하는 장소, 용도에 따라 다양한 기능을 갖는 층이 더 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 충격흡수패드(100)는 인조잔디 구조체에 결합되어 사용될 수 있다.
본 발명에서 인조잔디 구조체는 앞서 설명한 충격흡수패드(100), 상기 충격흡수패드(100) 상측에 배치된 기포부 및 상기 기포부와 연결된 복수의 잔디파일을 포함하여 구성된다.
상기 인조잔디 구조체는 지반의 상부에 자갈이나 마사토, 일반 토양, 콘크리트, 아스팔트 등에 설치된다.
상기 잔디파일은 기설정된 길이를 가지며 기설정된 넓이를 가지는 기포부에 방사상 형태로 배열되어 있다. 잔디파일은 나일론(NYLON), 폴리에틸렌(polyethylene; PE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene phthalate; PET)로 이루어진 그룹 중 선택되는 1 종 이상의 것으로 제조될 수 있으며, 이를 한정하는 것은 아니나 폴리에틸렌을 사용하는 것이 재활용측면에서 바람직하다.
상기 기포부는 상기 잔디파일을 고정하여 지지하는 역할을 한다. 상기 기포부는 폴리에틸렌(Polyethylene; PE), 폴리올레핀(Polyolefine; PO), 폴리에스테르(Polyester; PS), 천연 셀룰로오즈, 합성 셀룰로오즈 및 나일론(NYLON)으로 이루어진 그룹 중 선택되는 1 종 이상의 것으로 제조될 수 있으며, 이를 한정하는 것은 아니나 상기 기포부 역시 폴리에틸렌으로 제조하는 것이 재활용측면에서 바람직하다.
또한, 상기 인조잔디 구조체는 기포부 일측에 충진층을 더 포함할 수 있으며, 상기 충진층은 규사 등의 광물질, 합성 탄성소재 등으로 구성될 수 있다.
상기 충진층은 상기 잔디파일 사이에 위치하여 상기 기포부 상측에 적층되어 구성된다. 상기 충진층은 운동자의 충격을 흡수하고 공 구름성, 공 튀김성, 바운드된 공의 속도 변화 등 일련의 경기성을 확보할 수 있도록 한다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예 및 실험예를 통해 더욱 자세하게 설명하도록 한다.
실시예 1
저밀도폴리에틸렌(LDPE) 79중량%, 디큐밀페록사이드(가교제) 1중량%, 아조디카본아미드(발포제) 15중량% 및 탄산칼슘(발포조제) 5중량%를 압출기에 투입한 후, 110℃에서 용융 혼합하고 압출하여 발포배율이 30배인 시트를 제조하였다. 상기 압출된 시트를 200℃의 열로 발포시키고, 가공하여 허니콤형 충격흡수층을 제조하였다. 제조된 충격흡수층의 밀도는 0.05kg/cm3, 두께는 10mm이고, 반복되는 허니콤 마름모의 이웃한 두변 간의 거리(D)는 5mm이고, 개구부의 내측 가로길이(L1)는 15mm이고, 내측 세로길이(L2)는 40mm이다.
섬도가 25 데니어이고, 길이가 35mm인 권축 단섬유(폴리에틸렌테레프탈레이트) 65중량% 및 섬도가 4 데니어이고, 길이가 40mm이고, 융점이 130℃인 저융점 단섬유(폴리에틸렌테레프탈레이트) 35중량%를 혼합하고, 니들펀칭하여 두께가 2mm인 섬유층(200g/m2)을 제조하였다.
저밀도폴리에틸렌을 110℃에서 용융혼합한 후, 압출하여 0.1mm의 시트(결합층)를 제조하였다.
순서대로 섬유층, 결합층 및 충격흡수층을 위치시키고, 라미네이팅 공정으로, 150℃의 열을 10분 동안 가하여 각 층을 열 융착시켜, 충격흡수패드를 제조하였다.
실시예 2
상기 실시예 1에서 반복되는 허니콤 마름모의 이웃한 두변 간의 거리(D)를 1mm로 제조하고, 개구부의 내측 가로길이를 30mm, 내측 세로길이를 60mm로 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 충격흡수패드를 제조하였다.
실시예 3
상기 실시예 1에서 반복되는 허니콤 마름모의 이웃한 두변 간의 거리(D)를 10mm로 제조하고, 개구부의 내측 가로길이를 5mm, 내측 세로길이를 20mm로 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 충격흡수패드를 제조하였다.
실시예 4
상기 실시예 1에서 반복되는 허니콤 마름모의 이웃한 두변 간의 거리(D)를 0.1mm로 제조하고, 개구부의 내측 가로길이를 40mm, 내측 세로길이를 70mm로 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 충격흡수패드를 제조하였다.
실시예 5
상기 실시예 1에서 반복되는 허니콤 마름모의 이웃한 두변 간의 거리(D)를 20mm로 제조하고, 개구부의 내측 가로길이를 2mm, 내측 세로길이를 10mm로 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 충격흡수패드를 제조하였다.
실시예 6
상기 실시예 1에서 섬유층을 권축 단섬유 40중량% 및 저융점 단섬유 60중량%로 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 충격흡수패드를 제조하였다.
실시예 7
상기 실시예 1에서 섬유층을 권축 단섬유 85중량% 및 저융점 단섬유 15중량%로 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 충격흡수패드를 제조하였다.
비교예 1
저밀도폴리에틸렌(LDPE) 89중량%, 디큐밀페록사이드(가교제) 1중량%, 아조디카본아미드(발포제) 5중량% 및 탄산칼슘(발포조제) 5중량%를 압출기에 투입한 후, 110℃에서 용융 혼합하고 압출하여 발포배율이 5배인 시트를 제조하였다. 상기 압출된 시트를 200℃의 열로 발포시키고, 가공하여 허니콤형 충격흡수층을 제조하였다. 제조된 충격흡수층의 밀도는 0.2kg/cm3, 두께는 5mm이고, 반복되는 허니콤 마름모의 이웃한 두변 간의 거리(D)는 5mm이고, 개구부의 내측 가로길이(L1)는 15mm이고, 내측 세로길이(L2)는 40mm이다.
섬도가 25 데니어이고, 길이가 35mm인 권축 단섬유(폴리에틸렌테레프탈레이트) 65중량% 및 섬도가 4 데니어이고, 길이가 40mm이고, 융점이 130℃인 저융점 단섬유(폴리에틸렌테레프탈레이트) 35중량%를 혼합하고, 니들펀칭하여 두께가 2mm인 섬유층(200g/m2)을 제조하였다.
저밀도폴리에틸렌을 110℃에서 용융혼합한 후, 압출하여 0.1mm의 시트(결합층)를 제조하였다.
순서대로 섬유층, 결합층 및 충격흡수층을 위치시키고, 라미네이팅 공정으로, 150℃의 열을 10분 동안 가하여 각 층을 열 융착시켜, 충격흡수패드를 제조하였다.
비교예 2
저밀도폴리에틸렌(LDPE) 70중량%, 디큐밀페록사이드(가교제) 1중량%, 아조디카본아미드(발포제) 24중량% 및 탄산칼슘(발포조제) 5중량%를 압출기에 투입한 후, 110℃에서 용융 혼합하고 압출하여 발포배율이 45배인 시트를 제조하였다 상기 압출된 시트를 200℃의 열로 발포시키고, 가공하여 허니콤형 충격흡수층을 제조하였다. 제조된 충격흡수층의 밀도는 0.01kg/cm3, 두께는 45mm이고 반복되는 허니콤 마름모의 이웃한 두변 간의 거리(D)는 5mm이고, 개구부의 내측 가로길이(L1)는 15mm이고, 내측 세로길이(L2)는 40mm이다
섬도가 25 데니어이고, 길이가 35mm인 권축 단섬유(폴리에틸렌테레프탈레이트) 65중량% 및 섬도가 4 데니어이고, 길이가 40mm이고, 융점이 130℃인 저융점 단섬유(폴리에틸렌테레프탈레이트) 35중량%를 혼합하고, 니들펀칭하여 두께가 2mm인 섬유층(200g/m2)을 제조하였다.
저밀도폴리에틸렌을 110℃에서 용융혼합한 후, 압출하여 0.1mm의 시트(결합층)를 제조하였다.
순서대로 섬유층, 결합층 및 충격흡수층을 위치시키고, 라미네이팅 공정으로, 150℃의 열을 10분 동안 가하여 각 층을 열 융착시켜, 충격흡수패드를 제조하였다.
비교예 3
저밀도폴리에틸렌(LDPE) 79중량%, 디큐밀페록사이드(가교제) 1중량%, 아조디카본아미드(발포제) 15중량% 및 탄산칼슘(발포조제) 5중량%를 압출기에 투입한 후, 110℃에서 용융 혼합하고 압출하여 발포배율이 30배인 시트를 제조하였다. 상기 압출된 시트를 200℃의 열로 발포시키고, 가공하여 허니콤형 충격흡수층을 제조하였다. 제조된 충격흡수층의 밀도는 0.05kg/cm3, 두께는 10mm이고, 반복되는 허니콤 마름모의 이웃한 두변 간의 거리(D)는 5mm이고, 개구부의 내측 가로길이(L1)는 15mm이고, 내측 세로길이(L2)는 40mm이다.
섬도가 4데니어이고, 길이가 40mm이고, 융점이 130℃인 저융점 단섬유(폴리에틸렌테레프탈레이트)를 니들펀칭하여 두께가 2mm인 섬유층(200g/m2)을 제조하였다.
저밀도폴리에틸렌을 110℃에서 용융혼합한 후, 압출하여 0.1mm의 시트(결합층)를 제조하였다.
순서대로 섬유층, 결합층 및 충격흡수층을 위치시키고, 라미네이팅 공정으로, 150℃의 열을 10분 동안 가하여 각 층을 열 융착시켜, 충격흡수패드를 제조하였다.
비교예 4
저밀도폴리에틸렌(LDPE) 79중량%, 디큐밀페록사이드(가교제) 1중량%, 아조디카본아미드(발포제) 15중량% 및 탄산칼슘(발포조제) 5중량%를 압출기에 투입한 후, 110℃에서 용융 혼합하고 압출하여 발포배율이 30배인 시트를 제조하였다. 상기 압출된 시트를 200℃의 열로 발포시키고, 가공하여 허니콤형 충격흡수층을 제조하였다. 제조된 충격흡수층의 밀도는 0.05kg/cm3, 두께는 10mm이고, 반복되는 허니콤 마름모의 이웃한 두변 간의 거리(D)는 5mm이고, 개구부의 내측 가로길이(L1)는 15mm이고, 내측 세로길이(L2)는 40mm이다.
섬도가 25데니어이고, 길이가 35mm인 권축 단섬유(폴리에틸렌테레프탈레이트)를 니들펀칭하여 두께가 2mm인 섬유층(200g/m2)을 제조하였다.
저밀도폴리에틸렌을 110℃에서 용융혼합한 후, 압출하여 0.1mm의 시트(결합층)를 제조하였다.
순서대로 섬유층, 결합층 및 충격흡수층을 위치시키고, 라미네이팅 공정으로, 150℃의 열을 10분 동안 가하여 각 층을 열 융착시켜, 충격흡수패드를 제조하였다.
실험예 1
충격흡수층의 허니콤 마름모의 이웃한 두변 간의 거리(D), 개구부의 내측 가로길이, 내측 세로길이 및 발포율에 따른 충격흡수율, 치수안정성, 배수성 및 인장강도를 측정하기 위하여, 실시예 1 내지 5, 비교예 1 및 2에서 제조된 충격흡수패드를 이용하여 하기 측정방법에 따라 충격흡수율, 치수안정성, 배수성 및 인장강도를 측정하고, 이에 대한 결과를 하기 표 1 내지 4에 나타내었다.
[측정방법]
충격 흡수율 : KS F 3888-1 시험 규격에 따라 평가하였다.
치수 안정성 : KS F 3888-1 시험 규격에 따라 평가하였다.
배수성 : KS F 3888-1 에 따라 측정하였다.
인장강도 : KS F 3888-1 : 2018 에 의하여 측정하였다.
| 구분 | 충격흡수율(%) |
| 실시예 1 | 42 |
| 실시예 2 | 35 |
| 실시예 3 | 48 |
| 실시예 4 | 30 |
| 실시예 5 | 52 |
| 비교예 1 | 12 |
| 비교예 2 | 56 |
| 구분 | 길이 변화율(%) | 폭의 변화율(%) | 두께 변화율(%) |
| 실시예 1 | 2.0 | -1.0 | -0.5 |
| 실시예 2 | 1.0 | -0.5 | 0 |
| 실시예 3 | 2.3 | -1.0 | -0.5 |
| 실시예 4 | 3.0 | -2.5 | -1.0 |
| 실시예 5 | 4.5 | -3.0 | -1.5 |
| 비교예 1 | 2.0 | -1.0 | -1.0 |
| 비교예 2 | 5.0 | -3.0 | -3.0 |
| 구분 | 배수성(mm/hr) |
| 실시예 1 | 1850 |
| 실시예 2 | 2000 이상 |
| 실시예 3 | 1800 |
| 실시예 4 | 2000 이상 |
| 실시예 5 | 1500 |
| 비교예 1 | 2000 이상 |
| 비교예 2 | 1850 |
| 구분 | 인장강도(MPa) |
| 실시예 1 | 1.5 |
| 실시예 2 | 1.2 |
| 실시예 3 | 1.8 |
| 실시예 4 | 0.8 |
| 실시예 5 | 2.0 |
| 비교예 1 | 3.5 |
| 비교예 2 | 0.1 |
상기 표 1을 참조하면, 본 발명에 따라 발포배율이 10~40배이고, 충격흡수층의 두께가 5~40mm인 경우(실시예 1 내지 5), 충격흡수율이 30~52%로 우수한 것을 확인할 수 있다. 이와 달리, 발포배율이 5배(비교예 1)인 경우, 충격흡수율이 12%로 저조한 것을 확인할 수 있으며, 발포배율이 45배(비교예 2)인 경우, 충격흡수율이 56%로, 크게 향상되지 않는 것을 확인할 수 있다.
상기 표 2를 참조하면, 반복되는 허니콤 마름모의 이웃한 두변 간의 거리(D)가 1~10mm이고, 개구부의 내측 가로길이 및 내측 세로길이가 10~30mm 및 20~60mm인 경우(실시예 1 내지 3), 길이 변화율이 1~2.3%, 폭의 변화율이 -1~-0.5% 및 두께 변화율이 -0.5~0%로 내구성이 매우 우수한 것을 확인할 수 있으나, 반복되는 허니콤 마름모의 이웃한 두변 간의 거리(D)가 0.1mm이고, 개구부의 내측 가로길이 및 내측 세로길이가 40mm 및 70mm인 경우(실시예 4)는 길이 변화율이 3~4.5%, 폭의 변화율이 -3~-2.5% 및 두께 변화율이 -1.5~-1.0%로 내구성이 저조한 것을 확인할 수 있다. 한편, 발포배율이 45배(비교예 2)인 경우, 길이 변화율이 5%, 폭의 변화율이 -3.0% 및 두께 변화율이 -3.0%로 내구성이 저조한 것을 확인할 수 있다.
상기 표 3을 참조하면, 반복되는 허니콤 마름모의 이웃한 두변 간의 거리(D)가 1~10mm이고, 개구부의 내측 가로길이 및 내측 세로길이가 10~30mm 및 20~60mm인 경우(실시예 1 내지 3), 배수성이 1800 이상으로 매우 우수한 것을 확인할 수 있으나, 반복되는 허니콤 마름모의 이웃한 두변 간의 거리(D)가 20mm이고, 개구부의 내측 가로길이 및 내측 세로길이가 2mm 및 10mm인 경우(실시예 5)는 배수성이 저조한 것을 확인할 수 있다.
상기 표 4를 참조하면, 반복되는 허니콤 마름모의 이웃한 두변 간의 거리(D)가 1~10mm이고, 개구부의 내측 가로길이 및 내측 세로길이가 10~30mm 및 20~60mm인 경우(실시예 1 내지 3), 인장강도가 1.2~1.8MPa로 내구성이 매우 우수한 것을 확인할 수 있으나, 반복되는 허니콤 마름모의 이웃한 두변 간의 거리(D)가 0.1mm이고, 개구부의 내측 가로길이 및 내측 세로길이가 40mm 및 70mm인 경우(실시예 4)는 인장강도가 0.8MPa로 내구성이 저조한 것을 확인할 수 있다.
한편, 발포배율이 45배(비교예 2)인 경우, 인장강도가 0.1MPa로 내구성이 저조한 것을 확인할 수 있다.
실험예 2
섬유층의 재질에 따른 결합가공성, 형태안정성 및 배수성능을 측정하기 위하여, 실시예 1, 6, 7, 비교예 3 및 4에서 제조된 충격흡수패드를 이용하여 하기 측정방법에 따라 결합가공성, 형태안정성 및 배수성능를 측정하고, 이에 대한 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
[측정방법]
결합가공성 : KS F 3888-1 에 따라 인장 시험기를 사용하여 충격흡수층과 섬유층을 각각 파지 후 150mm/min 속도로 힘을 주어 떨어지는 형상을 비교하였다.
형태안정성(폭 변화율) : KS F 3888-1 에 따라 측정하였다.
배수성 : KS F 3888-1 에 따라 측정하였다.
| 구분 | 결합가공성 | 형태안정성(폭 변화율 %) | 배수성 |
| 실시예 1 | 양호 | -0.5% | 양호 (180mm/h 이상) |
| 실시예 6 | 양호 | -5.5% (제품 수축) |
미 흡 (100mm/h 이하) |
| 실시예 7 | 이격 | -1.0%(접지면 이격) | 양호 (180mm/h 이상) |
| 비교예 3 | 양호 | -5.0% (제품 수축) |
미 흡 (100mm/h 이하) |
| 비교예 4 | 이격 | -1.0%(접지면 이격) | 양호(180mm/h 이상) |
상기 표 5를 참조하면, 저융점 단섬유로 섬유층이 구성된 경우(비교예 3)는결합가공성, 형태안정성 및 배수성이 실시예 1과 비교할 때 매우 저조하였으며, 권축 단섬유로 섬유층이 구성된 경우(비교예 4) 또한 결합가공성 및 형태안정성(폭 변화율)이 실시예 1과 비교할 때 매우 저조한 것을 확인할 수 있다.
또한, 권축 단섬유 및 저융점 단섬유의 함량이 본 발명의 범위를 벗어난 경우(실시예 6, 7) 또한, 결합가공성, 형태안정성(폭 변화율) 및 배수성이 실시예 1과 비교할 때 매우 저조하였다.
이와 같이, 상기 실험예 1을 참조하면, 본 발명에 따른 충격흡수패드는 허니콤 형태를 가짐으로써 배수성은 향상됨과 동시에 기계적 물성이 저하되지 않는 것을 알 수 있다.
또한, 상기 실험예 2를 참조하면, 본 발명에 따른 충격흡수패드는 섬유층이 권축 단섬유 및 저융점 단섬유로 이루어짐으로써 배수성은 향상됨과 동시에 기계적 물성이 저하되지 않는 것을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100 : 충격흡수패드
110 : 충격흡수층
111 : 허니콤형
112 : 개구부
120: 섬유층
130: 결합층
D : 반복되는 마름모의 이웃한 두변 간의 거리
L1 : 개구부 내측 가로길이
L2 : 개구부 내측 세로길이
110 : 충격흡수층
111 : 허니콤형
112 : 개구부
120: 섬유층
130: 결합층
D : 반복되는 마름모의 이웃한 두변 간의 거리
L1 : 개구부 내측 가로길이
L2 : 개구부 내측 세로길이
Claims (10)
- 쿠션력을 가지는 충격흡수층; 및
상기 충격흡수층의 상면 또는 하면에 위치하는 섬유층;
을 포함하는 충격흡수패드로서,
상기 충격흡수층은 허니콤형이며, 화학가교에 의한 발포배율이 10~40배인 발포체로 구성되고,
상기 섬유층은 권축 단섬유 및 저융점 단섬유로 이루어진,
충격흡수패드.
- 제1항에 있어서,
상기 허니콤형은 중심부에 개구부가 형성된 마름모 형상이 반복되는 형상인 것을 특징으로 하는 충격흡수패드.
- 제2항에 있어서,
상기 반복되는 마름모의 이웃한 두변 간의 거리는 1~10mm인 것을 특징으로 하는 충격흡수패드.
- 제2항에 있어서,
상기 개구부는 마름모 형상이고, 내측 가로길이는 5~30mm이고, 내측 세로길이는 20~60mm인 것을 특징으로 하는 충격흡수패드.
- 제1항에 있어서,
상기 권축 단섬유는 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리아마이드 로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이며, 섬도가 15~50데니어(Denier)이고, 길이가 20~80mm인 것을 특징으로 하는 충격흡수패드.
- 제1항에 있어서,
상기 저융점 단섬유는 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리아마이드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이며, 섬도가 2~10데니어(Denier)이고, 길이가 20~80mm이고, 융점이 110~150℃인 것을 특징으로 하는 충격흡수패드.
- 제1항에 있어서,
상기 섬유층에서 권축 단섬유의 비율은 50~75중량%이고, 저융점 단섬유의 비율은 25~50중량%인 것을 특징으로 하는 충격흡수패드.
- 제1항에 있어서,
상기 섬유층과 상기 충격흡수층의 두께 비는 1:1~1:50인 것을 특징으로 하는 충격흡수패드.
- 제1항에 있어서,
상기 충격흡수패드는 결합층을 더 포함하고,
상기 결합층은 충격흡수층 및 섬유층 사이에 위치되고, 두께는 0.01~1mm인 것을 특징으로 하는 충격흡수패드.
- 제9항에 있어서,
상기 충격흡수층, 결합층 및 섬유층은 라미네이팅 공정으로 결합되는 것을 특징으로 하는 충격흡수패드.
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