KR950000015B1 - 감는/파상(wrap/crimp)사를 이용한 인공잔디 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

감는/파상(wrap/crimp)사를 이용한 인공잔디

제 1 - a도는 인공잔디 단면 상태도.

제 1 - b도는 종래 인공잔디용 모노필라멘트 가공사 상태도.

제 2 - a도는 본 발명 감는/파상 가공사 인공잔디 단면 상태도.

제 2 - b도는 본 발명 인공잔디용 파상사의 모노필라멘트 상태도.

제 3 도는 본 발명 인공잔디용 감는/파상사의 제조장치 개략도.

제 4 도는 본 발명 인공잔디용 감는/파상사의 가공전 상태도.

제 5 도는 본 발명 인공잔디용 감는/파상사의 가공후 상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 모노필라멘트 2 : 감는사

3 : 보빈 4 : 가열장치

6 : 파상화박스 9 : 냉각부

a : 기포지 b : 스티치

본 발명은 인공잔디의 표면상에 인공잔디를 구성하는 파상(crimp)사들의 40% 이상이 단면이 아닌 배면을 노출하고 있어서, 적은 파일사밀도로 치밀한 구조 및 외관을 갖도록 한 인공잔디에 관한 것이다.

종래에는 일반적으로 다수의 모노필라멘트들을 합사하여 가연한 파상사를 인공잔디등의 파일사제품에 사용하여 왔다. 이와 같이 합사 및 가연에 의해 꼬임을 받는 파상사는 굵기가 적은 경우, 즉, 필라멘트당의 데니어가 30 데니어 미만인 경우에는 최종제품에 우수한 촉감을 부여할 수 있었다. 그러나, 인공잔디등과 같이 모노필라멘트당 데니어가 30 이상인 제품에서는 이와 같은 방법으로 제조한 파상사를 사용할 경우 최종 제품의 품질을 향상시키는데 한계가 있었다. 인공잔디 등은 그 사용 목적상 외관이 중요하며, 외관이 치밀해야 보다 천연잔디등에 유사해 보이고 고급품으로 판매될 수 있다. 또한, 그 기능성에 있어서도 구조가 치밀하여야 사용시 촉감과 미끄럼등이 천연잔디에 유사하게 된다. 종래의 합사 및 가연가공한 원사들은 제 1 - b도에서 보는 바와 같이 그 가공 모노필라멘트(1')형상이 흡사 천공기의 드릴(Drill)과 같은 구조의 파상을 가지는데, 이들 원사를 기포지(a')위에 일정 스티치(b')로 터프팅하여 인공잔디를 제조하면, 최종 제품상에 이들 원사로된 파일사(c')들이 거의 수직방향으로 꼿꼿히 서게 된다(제 1- a도).

따라서, 최종제품의 표면에 파상사의 단면부분이 드러나게 되어 겉보기 밀도가 낮고 기능성도 떨어진다.

종래에는 이러한 단점을 극복하기 위해 스티치 밀도를 높여 즉, 단위면적당 더 많은 파일사를 심어야 했는데, 이 경우 제조원가가 급격히 상승하는 문제점이 있었다. 따라서 본 발명자들은 종래의 결점들을 개선하기 위하여 예의 연구한 결과 신규한 파상사를 이용하여 제조한 인공잔디가 이같은 목적에 부합함을 알고 본 발명을 완성하게 되었다.

즉, 본 발명은 기포지에 일정간격으로 합성필라멘트 파일사를 터프팅 하여서 이루어지는 인공잔디에 있어서, 합성섬유 파일사 성분이 다수의 합성섬유 모노필라멘트 다발과 이를 길이방향을 따라 10 내지 200 회/m로 감는 합성섬유 멀티필라멘트 감는사(wrap)로 이루어지고, 상기 모노필라멘트는 필라멘트길이 방향으로 연속하여 반복되는 지그재그 형태의 각진 열고정 파상을 가지며, 상기 지그재그 형태의 각진 파상의 단위 길이가 1 내지 10 ㎜인 것을 특징으로 한 잔디의 표면에서 감는/파상사의 배면노출율이 적어도 40 %인 밀도가 치밀한 신규한 인공잔디를 제공하는 것이다.

이하에 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세시 설명한다.

제 2 - a도에 도시한 바와 같이 본 발명은 기포지(a)에 일정 스티치(stich) (b)로 합성섬유 파일사(c)를 터프팅 할 때에 있어서, 합성섬유 파일사(c)의 성분으로 다수개의 합성섬유 모노필라멘트(1)다발과 이를 길이방향을 따라 10 내지 200 회/m로 감싸는 합성섬유 멀티필라멘트 감는사(2)로 이루어진 감는/파상(wrap/crimp)사를 사용함을 특징으로 한다.

본 발명에서 사용하는 다수 개의 합성섬유 모노필라멘트(1) 다발 및 이를 감싸는 합성섬유 멀티필라멘트 감는사(2)란 제 4 - 5 도에 도시한 바와 같이 다수개의 모노필라멘트가 평행하게 다발로 접속된 상태에서 그 위를 합성섬유 멀티필라멘트가 일정주기 단위로 탄력성있게 감는 상태를 말하며, 이를 특정의 파상 가공조건에서 가공하여 상기 모노필라멘트 다발이 필라멘트길이 방향으로 연속하여 반복되는 지그재그 형태의 각진 열고정된 파상을 가지며, 상기 지그재그 형태의 각진 파상의 단위길이는 1 내지 10 ㎜인 것을 특징으로 한다(제 2 - b도).

본 발명에서 합성섬유 모노필라멘트 다발(1)은 40 내지 1000 데니어의 모노필라멘트를 3 내지 50 개로 사용하는 것이며, 이때 바람직한 합성섬유 성분으로는 예를 들면 폴리프로필렌, 나이론-6, 나이론-66, 폴리에스테르 또는 이들의 공중합물을 들 수 있다.

본 발명에서 합성섬유 멀티필라멘트 감는사(2)는 바람직하게는 100 내지 450 데니어/10 내지 30 모노필라멘트의 나이론-6, 나이론-66, 폴리에스테르 또는 폴리프로필렌을 사용하는 것이다.

본 발명에서 합성섬유 모노필라멘트 다발 위에 감는사로 감은 후 파상가공처리하여 지그재그 효과를 부여함에 있어서, 제 2-b도에 도시한 바와 같이 지그재그 형태는 예리하게 각진 형상의 것이 특히 바람직하고 각진 파상의 단위길이인 1 내지 10 ㎜인 것이어야 한다. 이하에 좀더 기술될 것이지만 본 발명에서 예리하게 각진 형상의 파상과 그 파상의 단위길이가 1 내 10 ㎜인 것은 특히 중요하며 지그재그 형태의 각이 무디거나 파상 단위길이가 부족하면 본원 발명의 적어도 40 %인 배면노출 효과가 감속되게 되어 바람직하지 않다.

본 발명에서 합성섬유 모노필라멘트 다발 위에 감는사로 감은 파일사를 제조하는 방법은 특정된 것은 아니나 예를들면 제 3 도에 도시한 방법에 따라 이를 제조할 수 있다.

제 3 도는 본 발명에서 사용하는 감는 파상사의 제조공정의 일예를 나타낸 것으로 설명의 편의를 위해 다수의 합성섬유 모노필라멘트(1)가 집속된 후 상태는 굵은 실선으로 표현하고 각종 장치들도 모식적으로 나타내었다. 여러가닥(3∼50)의 합성섬유 모노필라멘트(1)가 집속되어 감는사(2)가 감겨져 있는 보빈(3)의 중심을 관통하여 연속적으로 진행하는 동안 회전하는 감는사 보빈으로부터 풀려나온 감는사(2)가 합성섬유 모노필라멘트 다발을 연속적으로 감게 된다. 감는사(2)에 의하여 집속된 사조는 가열장치(4)를 거치면서 구부러지기 쉬운 유연한 상태가 되며, 공급롤라(5)에 의해 파상화박스(6)의 내부로 강제로 투입되어 연속적인 지그재그 형태의 파상을 부여받게 된다. 파상화박스를 나온 가공사(T)는 장력조절장치(7) 및 안내를(8)을 거쳐 냉각부(9)에서 냉각되어 파상의 셋팅이 이루어지 후, 권취기(10)에 감기게 된다. 본 발명에서 모노필라멘트들이 지그재그 형태의 에리한 각진 파상을 갖게 되는 원리는 공급롤라(5)에 의해 파상화박스(6)에 강제공급되는 속도(V₁)보다 파상화박스로부터 모노필라멘트를 꺼내는 속도 (V₂)를 적게 함으로써 상하의 필라멘트 통로외에는 밀폐된 공간에서 가열장치에 의해 유연해진 모노필라멘트들이 일정시간 동안 압축적 고정되어 파상이 고정되기 때문이다. 이때, 상기 가열장치에서의 가열온도는 모노필라멘트 유리전이온도(Tg)＋100℃±10℃의 범위내로 가열하고, V₂/V₁은 0.7 - 0.85 가 되도록 하며, 장력조절장치(7)에 의해 장력을 20g - 40g으로 하여 공정을 진행하며 본 발명 파상의 한주기의 길이가 1 - 10㎜인 지그재그 형태의 각진 파상을 갖는 가공사를 얻게 되는 것이다. V₂/V₁이 0.7 미만이면 파상의 길이가 1㎜ 미만이 되고 0.85를 초과하면 파상의 길이가 너무 길게 되어 외관이 떨어진다. 또한, 장력이 상기 범위를 초과하면 지나친 장력으로 사절등 작업성에 문제가 생기고 그 미만이면 본 발명에서 원하는 각진 파상이 생기지 않는다. 제 4 도는 가열장치를 통과할때의 사의 상태를 나타낸 것으로 가공안 된 여러가닥의 모노필라멘트(1)들과 감는사(2)가 나선형으로 연속하여 감고 있는 상태를 보여주고 있다. 감는사(2)가 모노필라멘트(1) 다발을 감고 있는 나선형의 감는수는 필라멘트다발을 직선상태로 폈을 경우, 1m당 10-200 회까지 가능하나, 60-90 회 정도가 작업성 및 품질면에서 적합하다. 이때의 반복 1 주 기간의 거리는 12-16㎜이다. 제 5 도는 파상화 박스를 거친 후 감는/파상사로 가공이 완료된 상태이다. 심부의 모노필라멘트(1)들이 파상에 의해 길이방향의 수축이 일어나는 동안 감는사(2) 역시 자체 파상에 의한 수축이 발생하여 필라멘트 다발을 단단히 묶고 있게 된다. 본 발명에서 일어나는 동안 감는사(2) 역시 자체 파상에 의한 수축이 발생하여 필라멘트 다발을 단단히 묶고 있게 된다. 본 발명에서 심사로 사용되는 열가소성의 모노필라멘트는 원료 자체의 색상으로도 사용되고 최종제품인 인공잔디의 색상을 다양화하기 위해 방사공정에서 안료를 혼합하여 원착사로 제조한 후 사용할 수도 있다. 다시 설명하거니와 제 2 도는 본 발명에 의한 파상의 형태와 그에 따른 완제품 인공잔디의 표면 효과를 설명한 것으로 이해와 설명의 편의상, 제 2 -b는 실제 여러가닥의 모노필라멘트들이 접속되어 있는 것을 그중 한가닥만을 도시한 것으로 이해와 설명의 편의상, 제 2 - b는 실제 여러가닥의 모노필라멘트들이 접속되어 있는 것을 그중 한가닥만을 도시한 것으로 예리하게 각진 지그재그 형상을 보여주고 있다. 제 2 - b도에서와 같이 본 발명에서의 단면이란 모노필라멘트의 원사단면 부분을 말하고 배면이란 파상에 의해 굽은 원사의측면을 말한다. 또 파상의 길이(L)란 지그재그 형태의 각진 파상의 한 단위를 이루는 길이를 말한다. 제 2 - a도에서 본 발명의 인공잔디는 표면에서 단면이 돌출된 모노필라멘트와 배면이 돌출된 모노필라멘트가 있게 되고 배면이 돌출된 것이 40 % 이상인 것이 특징이다.

이에 반해 종래의 가공사는 제 1 - b도에 도시한 형태의 파상을 가지며, 이들 원사로 제조된 인공잔디의 경우 제 1 - a도에서 보는 바와 같이 95 % 이상의 원사가 단면을 표면에 노출하고 있다. 배면의 돌출비에 따라 표면커버효과가 달라지는데, 표면커버효과가 높을수록 즉, 배면이 많아 돌출할수록 인공잔디의 파일사를 지지하고 있는 기포지의 드러남이 적게 할 수 있으므로 본 발명의 인공잔디는 동일한 파일사 밀도에서도 더욱 치밀한 밀도감을 부여할 수 있어 제조원가 절감을 실현할 수 있다. 본 발명의 파상의 길이(L)은 1 - 10㎜이어야 하는데 1㎜미만이면 배면과 단면과의 차이가 없어 본 발명의 효과를 얻을 수 없고 10㎜를 초과하면 마치 파일사가 누워있는 것 같아져 외관이 손상되며, 탄성회복력도 떨어지기 때문이다.

보다 설명을 가하면, 제 2 - a도는 본 발명의 감는/파상사를 사용하여 제조한 인공잔디의 단면을 나타낸 것으로서 그림에서와 같이 터피팅한 후에도 감는사(2)가 남아있어 모노필라멘트 파일사(1)와 같이 기포지의 표면을 덮고 있으며 이로 인하여 표면커버효과를 높임은 물론 감는사의 색상에 따라서는 다양한 잔디의 표면효과를 얻을 수도 있다.

감는/파상사의 특성은 각 필라멘트가 길이방향으로 연속된 지그재그 형태의 파상이 형성된 여러가닥(3-50)의 모노필라멘트가 모여서 필라멘트 다발을 형성하고, 이 필라멘트 다발을 다시 한가닥의 연속된 감는사를 사용하여 길이방향으로 연속된 나선형으로 감음으로써, 터프팅공정등 인공잔디를 만들기 위한 후공정시 감는사와 파상사간 평활성을 부여하여 작업속도를 종래의 방법보다 월등히 높일 수 있으며, 종전의 경우 파상사 혹은 평사(파상이 없는)에 집속성을 부여하기 위해 연사공정(1 회 혹은 2 회 연사), 재감음(rewinding)공정, 열고정(heat setting)공정등을 거치는 반면 본 발명의 경우는 파상과 감는 공정을 동시에 실시함에 따라 공정단축에 의한 가공비 절감을 또한 실현했다. 또한 파상 특성자체에 의한 인공잔디의 신축감 및 탄성회복성의 우수성과 앞서 언급한 심사와 감는사의 색상조합에 의하여 다양한 패턴의 인공잔디 외관효과를 얻을 수 있는 이점이 있다.

[실시예 1]

단면이 변형판형이고 색상이 녹색인 모노데니어 450d의 나이론 6 모노필라멘트 8 가닥과 색상이 백색이고 150 데니어/20 필라멘트인 나이론 6사(감는사)를 이용하여 제 3 도의 공정으로 작업하여 각진 파상을 갖는 파상사를 얻었다. 이때, 가열온도 140℃로 하고 V₂/V₁는 0.8, 장력은 30g으로 하였고 파상의 길이는 2.5㎜였다. 감는 사의 감는 주기는 멀티필라멘트 다발길이 1m당 70 회가 되도록 하였다. 상기 감는 파상사를 터프팅장치 5/32 치수를 사용하여 터프팅하였다. 스티치밀도 spi(stitch per inch)는 7.5, 파일사의 높이는 6.5㎜로 하였고, 이때, 기포지를 제외한 순수 파일사의 중량은 1 평당 3.8㎏이었다. 터프팅 가동율은 98.3 였고 터프팅 후 잔디의 표면을 분석한 결과 녹색의 파일사외 백색의 감는사가 조화를 이루어 전체적으로 녹색 색상을 띠면서 백설감(snowish)의 표면효과를 얻을 수 있었다.

또한, 모노필라멘트의 배면돌출율이 82%로 위에서 잔디표면을 내려다 보았을 때, 기포지가 전혀 보이지 않았다. 상기의 터프팅 가동율은 단위작업시간당 사절, 해사불량 등으로 인한 작업정지시간을 제외한 기계가동신간을 말하는 것으로(작업시간-기계중지시간)/작업시간×100 으로 나타낸 것이다.

또한, 배면노출정도는 1 평방인치당의 배면이 노출된 파일사의 수를 세어서 나타낸 것으로 본 실시예에서는 배면이 노출된 것이 629개 단면이 노출된 것이 147개였다.

[실시예 2]

실시예 1과 동일한 조건으로 하되, 감는사만을 100데니어/10필라멘트의 녹색 색상의 것을 사용하였다. 터프팅 후, 산뜻한 녹색의 제품을 얻을 수 있었다.

[실시예 3]

단면이 변형판형이고 색상이 회색인 모노데니어 260d의 나이론 6 모노 필라멘트 12 가닥과 색상이 백색이고 420 데니어/20 필라멘트인 나이론 6사(감는사)를 이용하여 제 3 도의 공정으로 작업하여 각진 파상을 갖는 파상사를 얻었다. 이때, 가열온도는 135℃로 하고 V₂/V₁는 0.75, 장력은 35g으로 하였고 파상의 길이는 1.5㎜였다. 감는 사의 감는 주기는 모노필라멘트 다발 길이 1 m당 70 회가 되도록 하였다. 상기 파상사를 터프팅장치 5/32 치수를 사용하여 터프팅하였다. 스티치 밀도(spi)는 5.5, 파일사의 높이는 6㎜로 하였고, 이때, 기포지를 제외한 순수 파일사의 중량은 1 평당 1.6㎏ 이었다. 터프팅 가동율은 97.6%였고 터프팅 후 인공잔디의 표면은 필라멘트의 색상인 회색보다 약간 연한 느낌의 회색 색상을 나타내었고 배면동출율은 75%이고 위에서 내려다 보았을 때, 기포지는 보이지 않았다.

[실시예 4]

실시예 3의 모노필라멘트 1000㎏으로 실시예 3 과 동일함 방법으로 작업하고 그 생산수율 및 가동율, 제품품질을 표-1 에 나타내었다.

[비교예 1]

실시예 3의 모노필라멘트 1000㎏을 종래의 방식인 상연, 하연의 2 회에 걸친 연사공정 가공으로 파상화하고 열고정하여 가공사를 제조하고 이 가공사를 사용하여 작업하면서 그 결과를 정리 표-1 에 나타내었다.

[비교예 2]

실시예 3의 모노필라멘트 1000㎏을 열풍방식(Hot-Air)에 의해 파상을 부여한 후, 연사한 가공사를 사용하여 작업하면서 그 결과를 표-1 에 정리하였다.

단, 1) 가공사 수율=

2) 터프형(tufting) 항목에서 spi와 파일사 중량은 터프팅공정 후, 인공잔디의 표면커버 효과가 모두 동일한 수준, 기포지가 보이지 않는 정도가 될 때의 조건을 나타낸 것이다.

3) 제조원가 비교는 실시예 4를 100으로 하였을 때, 비교예 1 및 2 의 값을 상대적으로 비교한 것이다.

[표 1]

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 제품은 가공사의 수율이 높고 파상 특성과 감는사에 의한 표면커버 효과가 높아 소량의 원사로도 충분한 밀도감을 실현할 수 있으며, 가공사 제조공정도 간단함을 알 수 있다. 또한, 모노필라멘트와 감는사의 색상을 달리하여 다양한 색상효과를 나타낼 수 있다.

Claims (4)

1. 기포지에 일정간격으로 합성섬유 파일사를 터프팅하여 이루어지는 인공잔디에 있어서, 합성섬유 파일사 성분이 다수의 합성삼유 모노필라멘트 다발과 이를 길이방향을 따라 10 내지 200 회/m로 감싸는 합성섬유 멀티필라멘트 감는사로 이루어지고, 상기 모노필라멘트는 섬유길이 방향으로 연속하여 반복하는 지그재그 형태의 각진 열고정 파상을 가지며, 상기 지그재그 형태의 각진 파상의 단위길이가 1 내지 10 ㎜인 것을 특징으로 한 잔디표면에서 감는사 파상사의 배면노출율이 적어도 40 %인 밀도가 치밀한 인공잔디.
2. 제 1 항에 있어서, 합성섬유 모노필라멘트 다발은 섬도가 40 내지 1000 데니어인 모노필라멘트사 3 내지 50 개로 구성된 것임을 특징으로 한 인공잔디.
3. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 합성섬유 모노필라멘트는 폴리프로필렌, 나이론-6, 나이론, 나이론-66, 폴리에스테르 또는 이들의 공중합 성분에서 선택되는 것은 특징으로 한 인공잔디.
4. 제 1 항에 있어서, 합성섬유 멀티필라멘트 감는사는 100 내지 450 데니어/10 내지 30 필라멘트의 나이론-6, 나이론-66, 폴리에스테르 또는 폴리프로필렌인 것을 특징으로 한 인공잔디.