KR940007697B1 - 인공잔디용 원사가공 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

인공잔디용 원사가공 장치

제 1 도는 종래의 의류용 방적사의 제조장치도.

제 2 도는 본 발명의 인공잔디용 원사가공장치 개략도.

제3a도는 제 2 도의 예열부 상세도.

제3b도는 제 2 도의 냉각, 건조부 상세도.

제 4 도는 a는 본 발명의 인공잔디용 원사의 가공후 상태도, b는 본 발명의 인공잔디용 원사의 가공전 상태도.

제 5 도는 일반적인 패키지에서의 원사의 수분율에 따른 내·외층의 입력차를 보인 도면.

제 6 도는 a-f는 본 발명의 인공잔디용 수분율 및 온도 영향에 따른 벌키성 변화 상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 랩핑부 101 : 필라멘트

102 : 보빈 103 : 정지장치

110 : 크림핑부 111 : 예열부

112 : 크림핑 통 113 : 고데트롤러

114 : 원형홈 115 : 분리롤러

120 : 냉각건조부 121 : 돌출가이드

122 : 냉각건조구 123 : 슬라이딩 프레임

124 : 지지롤러 125 : 좌우이동판

126 : 광감지부 130 : 권취기

본 발명은 인공잔디용 원사가공장치에 관한 것으로, 특히 랩핑작업과 크림핑 작업을 연속적으로 이루며, 크림핑작업후에는 또한 연속적으로 냉각·건조장치부를 통하여 건조시키도록 함으로써 벌키성을 최대한 살리도록한 인공잔디용 원사가공장치에 관한 것이다.

일반적으로 인공잔디용 원사는 사조를 크림핑가공하여 제조되는 것으로, 이러한 크림핑가공장치의 일례로는 일본특개소 52-21442호에 의하여 알려져 있다.

이는 제 1 도와 같이 예시할 수 있는바, 별도의 랩핑장치에 의하여 랩핑된 방적사(5)는 트래버스 가이드(6)를 통하여 압입롤러(7, 8)에서 압입상자(9)로 제공된다. 압입상자(9)의 상하 표면에는 판상의 가열 히터(10)가 설치되며, 압입상자(9)의 출구에는 경사지게 개폐가능토록 사조보류경사덮개(12)가 유착되고, 사조보류경사덮개(12)는 스프링(11)에 의해 개폐압력이 조정되며, 크림프사(13)는 텐션롤러(14), 트래버스가이드(15), 권취롤러(16)를 통해 패키지(17)에 공급되도록 한 것이다.

그외에도 인공잔디용 원사를 가공하는 설비로는 열풍(Hot Air) 또는 증기를 이용한 가공장치가 알려져 있다.

그러나 상기 일본 특허의 경우는 단사의 굵기가 3-15데니어 정도의 저데니어 원사를 사용하는 것일뿐만 아니라, 별도의 가공공정으로 스테이플을 랩핑하여야 하므로 제조공정이 복잡하게 되며, 필라멘트가 아닌 스테이플(방적사)을 가공할 수 있도록 한 것이기에 인공잔디용 원사를 제조하기에는 부적합하다. 또한 압입상자(9) 상하에 판상의 가열히터(10)가 설치되어 가열시킴으로 열의 전도에 따른 에너지 소비량이 많고, 압입상자(9)내의 온도를 높여주기 위하여 가열히터(10)의 길이를 길게하여야 하므로 가열히터(10)에 따른 설비비상승 및 부피의 대형화에 따른 공간 문제등의 단점이 있으며, 이로 부터 제조되는 크림프사 역시 완만한 크림핑을 이루어 인공잔디용 원사를 제조하기에는 역시 부적합하였다.

또한 열풍이나 증기를 이용한 인공잔디용 크림프사 가공장치는 랩핑가공을 하지 않고, 크림핑시키는 것이기에, 가공사가 꼬임-비꼬임(Twist-Untwist)형태를 이루고, 인공잔디용 기판에 터프팅한 후에는 표면피복효과(Cover Effect)가 낮아 단위면적당 파일(Pile) 중량을 높여야 하므로 비용상승요인이 된다. 또한 랩핑가공을 하지 않기 때문에 필라멘트간 집속성이 낮아서 터프팅 작업성이 저하되어 생산성이 낮게 되는 단점이 있었다.

한편 상기 열풍이나 증기를 이용한 가공 장치에 의하여 제조되는 인공잔디용 원사는 일반적으로 단사의 굵기가 150-1000데니어 정도이고 방사공정에서 수냉각 방식을 채택하고 있는바, 방사후 수분율이 10±5% 정도가 일반적이고, 크림프 가공후에도 수분율이 6-8% 수준에 달하므로 이 상태에서 권취하였을 경우 제 5 도와 같이 패키지 내부는 외부로 부터의 압력(P)에 의해 크림프 형태가 변하거나 벌키성이 낮아져 본래의 기능을 상실하게 되기도 하며, 크림프사를 별도로 냉각시키지 않고 권취하므로, 패키지 내·외의 압력차에 의해 수분의 경우와 동일한 영향을 미치게 되어 인공잔디용 원사의 특성저하요인이 된다.

본 발명은 이를 감안하여 인공잔디용 원사제조에 적합한 장치을 제공하고자 하는 것으로, 필라멘트 다발을 랩핑하여 연속적으로 예열시킨 다음 일정 길이마다 각진상태로 크림핑하고, 이를 냉각건조시킨 다음 권취시킴을 특징으로 한다.

즉, 본 발명은 인공잔디용 크림프사를 제조함에 있어서, 수개의 필라멘트 표면을 랩핑하는 랩핑부와, 랩핑된 필라멘트 다발을 예열하여 크림핑시키는 크림핑부와, 크림핑된 크림프사를 슬라이딩 프레임에서 냉각 건조시킨 다음 권취기에 제공하는 냉각·건조부로 구성된 것이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용 효과를 함께 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 2 도는 본 발명의 장치도로써 필라멘트(101) 다발을 랩핑하는 랩핑부(100)와, 랩핑된 필라멘트(101)를 크림핑시키는 크림핑부(110)와, 크림핑된 원사를 냉각건조시켜 권취기에 공급하는 냉각건조부(120)로 이루어 진다.

상기 크림핑부(110)는 랩핑된 필라멘트(T)를 예열시키도록 고데트롤러(113)와 분리롤러(115)로 이루어진 예열부(111)와, 예열된 랩핑필라멘트(T)를 크림핑롤러(116)로 부터 제공받아 크림핑시키는 크림핑통(112)으로 구성된다.

상기 냉각건조부(120)는 크림프사(T1)를 냉각건조시키는 얼레 형태의 냉각건조구(122)와, 냉각건조구에 크림프사(T1)를 회전시켜 공급하는 돌출가이드(121)로 이루어진다.

좀더 구체적으로는, 랩핑부(100)의 필라멘트(101)는 4-20가락으로 구성되어 있고(제 2 도 및 3도의 도면에서는 설명의 편리상 단일가닥으로 표현함) 단사의 굵기는 150-1000데니어이며, 랩사(104)가 감겨 있는 보빈(102)의 중공부로 필라멘트(101)가 통과하며, 보빈(102)의 중공부를 통과한 필라멘트(101) 주위로 랩사(104)가 회전되어(제 4 도b와 같이) 랩핑된 필라멘트는 정지장치(103)를 통하여 예열부(111)로 공급된다.

이때 정지장치(103)는 판상에 구멍을 이루어 이 구멍으로 랩핑된 필라멘트가 통과토록 하는 것으로, 랩사(104)를 공급하는 보빈(102)이 고속회전할때 발생되는 벌로닝현상을 방지키 위한 것임과 동시에 랩핑 포인트의 일정함과 랩핑장력의 균일화로 사조의 부위별 집속성도 균일화시켜 크림프 상태에서의 균일효과를 제공한다. 물론 구멍크기에 따라 집속강도가 달라질 수 있으나 이에 대한 언급은 생략한다. 이어 정지장치(103)를 통과한 랩핑 필라멘트는 계속하여 예열부(111)를 거치면서 예열된다.

예열부(111)를 거친 랩핑 필라멘트(T)는 크림핑롤러(116)에 의해 속도(V1)로써 크림핑 통(112)의 내부로 자연스럽게 지그재그로 구겨지면서 공급되고, 크림핑롤러(116)에 의해 크림프 박스(112)내로 연속적으로 제공되는 랩핑 필라멘트(T)는 크림핑통(112) 벽면의 자체 마찰로 마찰압을 받아 벌크성(Bulk)을 부여받음과 동시에 일정길이(예를 들어 1mm-1cm)마다 지그재그로 각진 상태를 이루도록 크림핑 되어 크림프사(T1)를 배출시킨다.

바람직한 인공잔디용 크림프사를 이루기 위한 크림핑통(112) 내부의 단면적 0.8±0.5㎠, 길이는 30-70cm가 적당한바, 30cm 미만이면 공급속도조절이 힘들며 70cm를 초과하면 부피가 커져서 경제성이 낮아진다.

또한 크림핑통(112) 전후에서 사조를 배출 및 공급하는 속도비(V₂/V₁)에 따라 높이(H)와 크림프 효과(크림프사의 크림프 각도)가 달라짐을 감안하여 본 발명에서의 속도비(V₂/V₁)는 0.6-0.94로 설정함이 바람직하다.

이때 속도(V1)는 예열부(111)를 통과한 랩핑 필라멘트(T)의 공급속도이고, 속도(V₂)는 장력롤러(117)를 통하여 냉각건조부(120)로 공급되는 크림프사의 속도로써 돌출가이드(121)의 회전속도에 의해 조절 가능하다. 이는 예열부(111)의 예열상태, 크림핑통(112)의 조건(길이.면적) 및 속도비(V₂/V₁)가 유기적으로 특정 상태를 이루도록 함으로써 일정길이마다 지그재그로 각진 크림프사를 제조가능케 하기 위함이다. 크림핑통(112)을 거치면서 크림프된 크림프사는 제 4 도b와 같은 냉각, 건조부(120)를 이루는 냉각 건조구(122)에서 일정시간 체류하는 동안 냉각 및 건조가 이루어지도록한 후 권취기(130)에서 권취된다.

제3a도는 제 2 도의 예열부(111) 상세도로 a는 측면도, b는 평면도, c는 분리롤러의 일부절결 평면도를 도시한 것이다. 분리롤러(115)는 외주연을 따라 형성된 원형홈(114)이 길이방향으로 일정간격을 두고 형성하며 고데트롤러(113)는 분리롤러(115)와 일정간격을 두고 나란하게 설치하고, 고데트롤러(113)와 분리롤러(115)의 길이는 사조의 중첩을 방지하는 범위내에서 한정함이 바람직한바, 길이(L)를 길게할 경우 진동발생이 심하게 된다.

또한 분리롤러(115)와 원형홈(114) 사이의 거리 및 홈깊이는 특별히 한정되지 않으나 4mm 및 3mm로 설정함이 바람직하다. 이 경우 원형홈(114)의 횟수는 사조의 예열온도에 영향을 주는 것이기에 시험을 통하여 확인한 결과 표 1과 같음을 알 수 있었다.

이때 사용한 원사는 3000D/12F 나이론-6이고, 고데트롤러(113)의 온도는 크림프 가공성이 양호하도록 140℃에 설정하였다. 또한 속도(V1)는 170m/min였고, 사조의 온도측정은 예열부(111)를 통과한 지점과 크림핑 롤러(116) 사이의 일지점에서 측정하였다.

[표 1]

표 1에서 보는 바와같이 연수가 28회 이면 고데트롤러(113)의 온도와 사조의 온도가 동일하나, 연수가 20회일 경우의 사조온도는 138℃로써 거의 일치하므로 경제적인 면을 고려하여 연수는 10 내지 20회가 바람직함을 알수있다.

제3b도는 제 2 도의 냉각·건조부 상세도로서, 장력롤러(117)를 통과하는 크림프사(T1)는 회전가능토록 유착된 돌출가이드(121)에 제공되는바, 돌출가이드(121)는 내부에 중공홈(127)을 이루며 회전가능토록 유착된 원통형의 본체부(128)와, 본체부(128)의 중공홈(127)과 관통되는 가이드공(129)이 형성되면 본체부(128)의 일측에서 경사지게 돌출된 돌출부(129-1)와, 본체부(128)의 선단에서 냉각건조구(122)의 좌우이동판(125)을 구동시키는 전달부(129-2)로 구성된다.

상기 냉각건조구(122)는 돌출가이드(121)의 회전에 따라 공급된 사조가 경사면면을 따라 미끄러지도록 감겨지는 슬라이딩 프레임(123)과, 슬라이딩프레임(123)의 경사상태 대로 슬라이딩프레임(123)을 지탱시키며 슬라이딩프레임(123)의 경사면 길이보다 연장된 수개의 지지대(124)와, 슬라이딩프레임(123)의 선단에 유착되며 돌출가이드(121)의 회전력에 의해 슬라이딩프레임(123)에 감긴 사조의 선단부를 우측으로 밀어주도록 된 좌우이동판(125)으로 이루어진다.

또한 냉각건조구(122)의 측면부위에는 냉각건조구(122)를 이루는 지지대포트 로드(124)와 일정간격을 두고 사조의 양을 감지하는 광감지부(126)가 설치된다.

이때 슬라이딩프레임(123)과 지지대(124)는 고정되어 있고, 돌출가이드(121)의 회전에 의해 크림프사(T1)가 슬라이딩프레임(123)에 감겨지는 구성이다.

따라서, 슬라이딩 프레임(123)의 선단에는 돌출가이드(121)의 회전과 동시에 좌우이동판(125)이 화살표와 같이 좌·우 운동하도록 돌출가이드(121)에 좌우이동판(125)가 유착되어 있으므로, 돌출가이드(121)의 중공홈(127)과 가이드공(129)을 통해 제공되는 크림프사(T1)가 슬라이딩프레임(123)에서 중첩되지 않고 슬라이딩프레임(123)의 경사면면을 따라 우측으로 점차 이동하여 지지대(124)로 이동하게 된다. 이렇게 지지대(124) 부분까지 이동된 크림프사(T1)는 지지대(124) 사이 사이공간부로 공기가 순환됨으로 인하여 크림프사(T1)에 잔류하던 수분등이 건조되고 동시에 크림프사(T1)의 온도도 낮아져 냉각됨으로써 권취기(130)에서 권취한 패키지의 변형이 없고 크림프사의 벌키성이 우수하게 된다. 이 경우 지지대(124)로 이동되는 크림프사(T1)의 양은 광감지부(126)의 감지에 의해 조정된다.

즉, 지지대(124)에 체류된 사조량을 광감지부(126)에 의해 감지함으로써 권취기(130)의 회전속도를 조정하여 사조량을 조정하는 것이다. 이때 광감지부(126)의 감지포인트 변경에 따라 체류량을 가감시킬 수 있는 바, 냉각건조구(122)에서의 체류시간은 30-60초가 바람직하다.

이는 일반적으로 나이론-6의 경우 1차 유리전이온도(Tg)가 50℃ 전후이나 습윤상태에서는 45℃ 정도로 낮아짐을 감안하여, 권취전에 충분한 냉각(Tg이하)과 건조를 실시하므로서 권취후 패키지내에서의 가공사 형태변화를 방지하여 크림프 효과를 최대한 살릴수 있도록 하기 위함이다.

이러한 본 발명의 인공잔디용 원사가공장치는 랩핑과 크림핑을 연속적으로 이어서 가공시키므로 작업공정이 단순해질 뿐만 아니라 원가절감에 기여하고, 고데트롤러를 수회 권취하여 예열시킴으로 예열효율이 높으며 이로 인해 크림핑시에도 별도의 가열수단 없이도 일정간격마다 지그재그로 각진 상태로 원활하게 크림핑되며, 또한 냉각건조부에서 일정시간체류함으로 냉각 및 건조시켜 권취된 패키지의 변형 및 벌키성 유지에 기여하여 우수한 인공잔디용 원사를 가공가능케 한다.

이하 실시예를 들어 본원 발명을 더욱 설명한다.

[실시예 1]

나이론-6 3000 D/12F 원사를 사용하여 고데트롤러 온도 140℃일때 고데트롤러상에서 사조의 연수에 따른 사조온도변화를 측정하였다. 사속 V₁은 143m/min이고 V₂/V₁은 0.8로 설정하였다.

[실시예 2]

실시예 1과 동일조건하에서 4000D/8F의 원사를 사용하였다.

[실시예 3]

실시예 2와 동일조건에서 고데트롤러 온도만 120℃로 하였다.

실시예 1, 2 및 3는 고데트롤러상의 연수별 사조온도변화를 확인하기 위한 것으로 표2에 나타내었는바, 본 발명에서 크림핑한 원사를 냉각 건조하는 과정은 실시예 4에 언급한다.

[표 2]

* 연수가 증가함에 따라 원사의 온도가 상승하여 20회가 가장 바람직하다.

[실시예 4]

실시예 1에서와 동일조건하에서 고데트롤러상의 사조 연수를 20회로 설정하고 냉각건조구(ACCUMULATOR)에서의 사조 체류시간을 10초, 20초, 30초, 50초, 60초로 각각 설정하였을때 체류후 사조의 온도 및 수분율을 측정하고 각각에 대한 벌키성을 측정하였다.

사용원사의 수분율은 10.3%이고 작업실 온도는 20℃였다. 체류전 사조의 온도는 제3b도에 나타낸 부위(T2)에서 측정하고 체류후 사조의 온도는 권취기(130)에 제공되기 직전(T3)에서 측정한 온도이다. 수분율 측정은 권취기(130)에서의 권취가 완료된 직후의 패키지로부터 측정하였다. 벌키성의 측정은 각 체류시간별로 구분하여 권취된 패키지를 실험실에서 48시간 방치후 제 5 도에 나타낸 바와같이 반지름(R1)이 8cm되는 부분에서 자료를 채취하여 측정하였고 측정방법은 제 6 도와 같이 시료를 펼친상태에서의 높이(h)를 측정하였다(높이(h)가 높은 것은 벌키성이 양호한 것으로 a, d가 가장 우수하고, c, f가 가장 낮으며 b, f는 보통이다.). 표준시료(기준시료)는 60초 체류후 패키지상태를 권취하지 않고 무장력(TENSIONLESS)상태로 지지대상에서 체취한 후 타시료와 동일시간 실험실에 방치하였다. 권취장력은 각 조건 공히 20g으로 하였고 권취량은 제 5 도에서의 반지름(R2)이 10cm로 되도록 하였다.

결과는 표 3에 나타내었다.

[표 3]

* 체류시간이 많을수록 수분율이 저하되고 벌키성이 향상됨을 알 수 있다.

* 체류시간이 60초 이상이 되면 제조시간이 과다하여 경제적 손실을 초래한다.

Claims (9)

1. 인공잔디용 크림프사를 제조함에 있어서, 수개의 필라멘트 표면을 랩핑하는 랩핑부(100)와; 랩핑된 필라멘트다발을 예열하여 크림핑시키는 크림핑부(110)와; 크림핑된 크림프사를 슬라이딩 프레임에서 냉각 건조시킨다음 권취기(130)에 제공하는 냉가, 건조부(120)로 구성되어 단일공정으로 순차 제조함을 특징으로 하는 인공잔디용 크림프사의 제조장치.
2. 제 1 항에 있어서, 랩핑부(100)는 다발상태로 공급된 필라멘트(101)를 1가닥으로 랩핑토록 랩사를 제공하는 보빈(102)과, 필라멘트에 랩핑된 랩사의 벌로닝(Balloning) 현상을 방지토록 하며 랩핑장력을 균일화시키는 정지장치(103)로 이루어짐을 특징으로 하는 인공잔디용 크림프사의 제조장치.
3. 제 1 항에 있어서, 크림핑부(110)는 정지장치(103)를 통과한 사조가 롤러 표면을 따라 안내되어 예열되도록 하는 예열부(111)와; 양측면이 일정간격을 두고 나란하게 형성된 공간부를 이루며 예열된 사조를 크림핑롤러(116)를 통해 제공받아 크림핑시키는 크림핑통(112)을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 인공잔디용 크림프사의 제조장치.
4. 제 3 항에 있어서, 예열부(111)는 가열수단이 내장되며 사조가 수회 권취되는 고데트롤러(113)와; 외주연에 페루프상의 원형홈(114)이 일정간격으로 수개 형성된 분리롤러(115)로 구성됨을 특징으로 하는 인공잔디용 크림프사의 제조장치.
5. 제 1 항에 있어서, 냉각건조부(120)는 크림핑된 사조의 장력을 회전력으로 제어하는 돌출가이드(121)와; 돌출가이드(121)에 의해 사조를 일정시간 권취시킨 다음 권취기(130)로 공급토록 고정된 얼레 형상의 냉각건조구(122)로 구성되며; 상기 냉각건조구(122)는 돌출가이드(121)의 회전에 따라 공급된 사조가 경사면을 따라 미끄러지도록 감겨지는 슬라이딩 프레임(123)과, 슬라이딩프레임(123)의 경사상태 대로 슬라이딩프레임(123)을 지탱시키며 슬라이딩프레임(123)의 경사면 길이보다 연장된 지지대(124)와, 슬라이딩프레임(123)의 선단에 유착되며 돌출가이드(121)의 회전력에 의해 슬라이딩프레임(123)에 감긴 사조의 선단부를 밀어주도록된 좌우이동판(125)으로 이루어짐을 특징으로 하는 인공잔디용 크림프사의 제조장치.
6. 제 5 항에 있어서, 냉각건조구(122)의 측면부위에는 냉각건조구(122)를 이루는 지지대(124)와 일정간격을 두고 사조의 양을 감지하는 광감지부(126)가 설치됨을 특징으로 하는 인공잔디용 크림프사의 제조장치.
7. 제 4 항에 있어서, 분리롤러(115)에 형성된 원형홈(114)은 10-20개임을 특징으로 하는 인공잔디용 크림프사의 제조장치.
8. 제 3 항에 있어서, 크림핑통(112)은 길이가 30-70cm, 단면적이 0.8±5㎠로 구성되고 자체의 마찰압에 의해 벌크를 제공함을 특징으로 하는 인공잔디용 크림프사의 제조장치.
9. 제 5 항에 있어서, 권취기(130)는 냉각건조구(122)에서 사조가 냉각 및 건조 되도록 30-60초 체류토록 하여 권취함을 특징으로 하는 인공잔디용 크림프사의 제조장치.