KR102514267B1 - 분열 억제 섬유 - Google Patents

Abstract

인조 잔디에 사용을 위한 섬유(1)는, 상기 섬유의 측면 가장자리들(12, 14)에서 만나는 제1 면(2) 및 제2 면(4)을 정의하는 연신된 단면 형상을 갖는다. 상기 제1 면 및 제2 면은, 서로에 대해 오프셋된, 각각의 제1 리지 및 제2 리지(6, 8)를 가져서, 그로 인해 단면 형상은 반사 대칭을 갖지 않는 2-폴드 회전 대칭이다. 상기 섬유는 압출된 단일필라멘트일 수 있고, 유사한 치수의 대칭적인 섬유보다 개선된 회복탄성력을 보인다.

Description

분열 억제 섬유

본 발명은 인조 잔디의 제조에서 파일로 사용하기 위한 섬유, 및 이러한 섬유를 포함하는 인조 잔디에 관한 것이다.

인조 잔디(Artificial turf)는 다양한 스포츠를 위한 경기 표면(playing surface)으로 꾸준히 더 허용되어 왔다. 이는 또한 조경 목적을 위해 점점 더 사용되고 있다. 두 경우 모두에서, 이의 허용은 꾸준히 기술을 개발한 덕분일 수 있고, 이는 인조 잔디가 더 실제 풀 같이 보이고 수행하도록 하고, 또한 이것이 허용가능한 수명 동안 상기 경우를 남아있게 하는 것을 보장한다.

자연 풀 및 인조 잔디 사이의 하나의 주요한 차이점은, 전자는 성장하고 활기를 되찾지만(rejuvenate), 후자는 그렇지 않다는 사실임이 이해될 것이다. 인조 잔디는, 특히 광범위하게 사용될 때, 마모(wear) 및 손상에 대한 내성이 있고 회복탄성력(resilient)이 극도로 있어야만 한다. 한편, 이는 또한 자연 풀에서와 같이, 경기하기에 만족스러워야 한다. 이러한 상충하는 요구조건들은 인조 잔디 시스템 및 이들의 성분의 디자이너에게 지속적인 문제이다.

인조 잔디 시스템에 대한 참고는 수많은 개별적인 성분을 포함할 수 있고, 이는 경기할 수 있는(playable) 또는 사용할 수 있는 (usable) 표면을 만들기 위해 함께 작용한다. 이들은 기저 층(base layer), 불침투성(impermeable) 호일(foil), 배수(drainage) 층, 충격 패드(shock pad), 풀 파일(pile)이 고정된 지지체(backing) 층, 인조 파일 자체 및 충전재(infill)을 포함할 수 있다. 본 발명은 구체적으로 인조 풀의 수직의(upstanding) 파일을 형성하는 섬유에 관한 것이지만, 이러한 섬유가 다른 성분들과도 상호작용하고 연계된다(interface)는 것을 이해할 것이다.

카펫(carpet)-유사 구조물(construction)의 파일을 형성하기 위한 섬유는 수많은 상이한 형상으로 존재할 수 있다는 것이 주목될 수 있다. 종래의 카펫은 꼬아진(twined) 섬유의 무명(cotton) 또는 합성 얀(yarn)을 사용하고, 개별적인 필라멘트는 함께 꼬아져서 하나의 파일 섬유를 형성하고 수많은 섬유들이 함께 번들로 만들어지고(bundled) 지지체로 터프팅(tufting)되거나 직조된다. 인조 풀의 문맥에서, 피브릴화된(fibrillated) 테이프 제품이 사용되어 왔다. 이들은 호일 압축에 의해 생산되고, 호일은 이어서 테이프로 분열되고, 이는 이어서 특정한 패턴으로 피브릴화된다. 피브릴화는 인조 잔디 피치(pitch)로 설치(installation) 후 개별적인 합성 잔디 섬유의 자연적인 모습 및 감각을 향상시킨다. 섬유의 추가적인 카테고리는 단일필라멘트 섬유로 알려져 있다. 이러한 용어는 주로 개별적으로 압출된 필라멘트를 고안하기 위한 것이고, 이는 다이 헤드(die head)로부터 압축된 것이고, 이는 섬유에 바람직한 단면 형상을 부여한다. 이러한 방식의 압출은 단일 필라멘트가 분명한 목적을 위해 고안되도록 하고, 이 때 단면 형상이 의도된 기능성을 위해 제작된다.

인조 잔디 단일 필라멘트의 한 예시는, WO 2005/005731에 개시된, Royal Ten Cate로부터의 Evolution^TM 섬유이다. 이러한 곡선으로 된(curved) 섬유는 유사한 무게의 더 평면인(planar) 구조와 비교할 때 현저하게 개선된 회복탄성력을 제공한다. 유감스럽게도, 상기 개선된 회복탄성력은 내구성의 손실(expense)에서 오는 것이고, 연장된 사용 시험(extended use trials)은 섬유가 분열 및 크랙킹(cracking)에 민감한(susceptible) 것을 보여준다.

또다른 단일 필라멘트 파일은, 실질적으로 다이아몬드 형상의 단면을 갖는 것으로 US6432505에서 설명되고, 이는 크랙킹 및 피브릴화에 대한 증가된 내성을 제공하면서, 유용한 유연성 및 연마(abrasion) 특성을 보유한다. 이러한 형태의 다이아몬드 형상의 섬유를 갖는 잔디는 Royal Ten Cate로부터 이름 Slide Max^TM로 이용가능하다. 이러한 섬유가 극도로 내구성을 갖는 것으로 보여져 왔더라도, 이의 회복탄성력은 Evolution^TM보다는 현저하게 낮고, 이는 시간에 따라 더 악화될 수 있다. 회복탄성력은, 예를 들면 FIFA Handbook의 Test Methods V2.4에 따라, 측정되는 공 굴림 성능(ball roll performance)에 반영될 수 있다. 이것은 또한 반복된 변형 후 섬유가 수직으로 유지되는 능력에서 보여지고, 이는 격렬한(intensive) 사용의 기간 후 잔디의 모습(appearance)에 영향을 미친다.

섬유 개발은 복잡한 공정이다. 섬유의 직접적인 공정 특성, 예를 들면 강도(stiffness) 및 인장강도 (tensile strength)는 물질 데이터 및 구조적인 식에 기초하여 모델링되고 최적화될 수 있다. 이차 특성, 예를 들면 상기 FIFA 시험 방법에 따라 시험되는 특성은 예측하기 더 어렵고, 광범위한 시험을 통해서만 결정될 수 있다. 다른 특성, 예를 들면 직조(weaving) 또는 터프팅(tufting) 성능 및 제조 능력은 똑같이 복잡하고, 주로 실습에서 확립될 수 있을 뿐이다. 섬유는 또한 인조 잔디의 전반적인 성능을 추가적으로 조절하기 위해 함께 혼합될 수 있다.

섬유 풀-아웃(pull-out)은 제조와 관련된 특성의 단지 이러한 예시이고, 이는 최종 제품의 허용가능성에 대해 커다란 중요성을 갖는다. 피브릴화된 중합성 테이프는 꼬아진 섬유에 비해 미끄럽기로 악명높고 직조되거나 터프팅될 때 낮은 섬유 풀-아웃 값을 갖는 경향을 갖는다. 추가적인 단서(provision)가 이러한 값들, 예를 들면 얇은 끌의(firmer) 직조한 것(weaves) 또는 코팅을 개선하기 위해 필요해질 수 있다. 단일 필라멘트는 주로 테이프보다 직조하기에 단단하지만 또한 반드시 직조한 것(weaves) 또는 지지체에 쉽게 고정되는 것은 아니다.

인조 잔디에서 사용을 위한 현재의 섬유의 특성에 대해 개선된 섬유를 제공하는 것이 바람직할 것이다.

본 발명에 따르면, 인조 잔디에서 사용을 위한 섬유가 제공되고, 상기 섬유는, 상기 섬유의 측면 가장자리들(side edge)에서 만나는 제1 면 및 제2 면을 정의하는 연신된(elongate) 단면 형상을 갖는 것이고, 상기 제1 면 및 제2 면은 각각 제1 리지(ridge) 및 제2 리지를 갖고, 상기 제1 리지 및 제2 리지는 서로에 대해 오프셋(offset)된 것이고, 그로 인해 상기 단면 형상은 반사 대칭(reflectional symmetry)을 갖지 않는 2-폴드(2-fold) 회전 대칭(rotationally symmetry)인 것이다. 2-폴드 회전 대칭은 중심을 기준으로 180° 회전시킬 때 형상이 동일한 것을 의미한다. 반사 대칭의 부재는, 형상이 자기 자신에 대해 반사(reflect)될 수 있는 선이 없음을 의미한다. (비-마름모꼴(non-rhomboid)인) 평행사변형(parallelogram)은, 이러한 반사 대칭을 갖지 않는 2-폴드 회전 대칭 형상의 예시이다. 본 발명의 섬유의 단면 형상은 그러므로 평행사변형 내에 맞춰질 수 있다. 측면 가장자리의 맨 끝(extremity)들과 제1 및 제2 리지의 맨 끝들은 또한 평행사변형을 정의할 수 있다.

결과적으로 섬유는, 확장된 시험 및 육안 검사(visual inspection)에 의해 설명되는 것과 같이, 유사하게 치수 맞춰진(dimensioned) 대칭적인 섬유에 비해 개선된 회복탄성력을 보였다. 이론에 제한되기를 바라지 않으면서, 이것은 본 발명에서 청구되는 섬유가 대칭적인 섬유와 상이하게 붕괴된다(collapse)는 사실에서 기인한 것으로 믿어진다. 특히 섬유의 비대칭성은 섬유가 찌그러지는(buckle) 지점이 한 사이클(cycle)부터 다음 사이클까지 다양해지게 만들고, 이는 동일한 위치에서 반복적으로 찌그러지는 경향을 갖는 것으로 보이는 대칭적인 섬유와 반대된다.

섬유는 평행사변형의 외피(envelope)에 가깝게 합치할 수 있다. 더 바람직하게는 그러나, 제1 면 및 제2 면은 오목부(concave portion)를 갖는다. 즉, 섬유의 표면은 대응하는 평행사변형의 표면에 대해서 안쪽으로(inwardly) 옮겨(displace)질 수 있다. 결과적인 섬유는 상대적으로 더 적은 물질을 갖고, 측면 가장자리들이 만나는 중심선을 기준으로 더 낮은 단면 2차 모멘트 (second moment of area)를 갖는다. 제1 면 및 제2 면이 볼록부(convex portion)를 가질 수 있다고 하더라도, 제1 면 및 제2 면의 부분이 중심선을 가로지지 않는 것이 바람직하다.

제1 면 및 제2 면은 각각, 가장 먼 측면 가장자리 및 리지 사이의 부분인 주요면, 및 가장 가까운 측면 가장자리 및 리지 사이의 부분인 작은면을 갖는 것이 주목될 것이다. 작은면 및 주요면은 모두 오목할 수 있다. 대안적으로, 주요면만 오목한 반면, 작은면은 주로 편평하거나 아주 살짝 볼록할 수 있고, 그 반대일 수 있다. 면들의 형상은 섬유가 지지체에 대한 이들의 부착점에서 함께 결합하는 방식에 영향을 끼친다. 이것은 터프트-락(tuft-lock)이라고도 불리는, 섬유 풀 아웃 강도에 또한 영향을 미칠 수 있다. 편평한 면들은 섬유가 더 쉽게 서로에 대해 그리고 서로를 지나쳐 미끄러지도록 하는 것으로 믿어지며, 본 발명에서 개시된 오목한 표면은 본 발명의 섬유에서 실험된 개선된 풀-아웃 값에 근거하여 믿어진다.

섬유는 제1 및 제2 면에 대해 부드러운 표면을 가질 수 있다. 바람직한 구현예에서, 제1 면 및 제2 면은 물결 모양 주름(corrugations)으로 제공될 수 있다. 이 문맥에서, 용어 물결 모양 주름은 그루브(groove), 리지, 커브, 웨이브 및 섬유의 길이방향에서 연장하는 다른 양각(relief)를 포함하는 것으로 의도된다. 이러한 물결 모양 주름은, 반사된 빛의 확산을 향상시켜, 섬유의 모습이 덜 빛나고(shiny) 더 잔디 같이 보이게 만드는 것을 도울 수 있다. 물결 모양 주름의 규모(scale)는 각각의 제1 면 및 제2 면 상의 제1 리지 및 제2 리지보다 더 작을 것임이, 이해될 것이다. 일 구현예에서, 각 면은 단일 리지를 제외하고 5개 내지 10개의 물결 모양 주름을 갖고, 이는 중심선으로부터 최대 거리를 정의한다. 이러한 물결 모양 주름은, 스캘럽(scallop)-형상화된 곡선 또한 고려될 수 있다고 하더라도, 바람직하게는 연속적인, 즉 부드러운 곡선이다. 측면 가장자리는 바람직하게는 둥글고 적어도 0.05 mm의 곡률반경을 가질 수 있다. 제1 리지 및 제2 리지는 또한 바람직하게는 적어도 0.1 mm의 곡률반경을 가지면서 둥글다.

상기에서 나타낸 것과 같이, 섬유 단면은 연신되고, 이는, 측면 가장자리들 사이의 방향에서의 섬유 단면이, 상기 방향으로 이동하는 임의의 지점에서 측정시의 섬유 단면보다 더 긴 것을 의미한다. 섬유의 실제 치수는 이의 의도된 용도에 따라 달라질 수 있다. 운동에서의 용도를 위해서, 측면 가장자리들 사이에서 연장하는 중심선은 0.5 mm 내지 2 mm 사이, 바람직하게는 1.0 mm 내지 1.5 mm 사이, 가장 바람직하게는 약 1.25 mm의 길이를 가질 수 있다. 중심선에 대한 인용이 여기서 주어지지만, 중심선이, 반드시 각각의 측면의 면들 사이의 중간점(mid-point)의 위치로 정의되는 중간-선(mid-line)일 필요는 없음을 주목해야 한다. 본 발명의 목적을 위해 중심선은 직선의 선이며, 이는 섬유의 비대칭적인 형상에서 기인한 중심선으로부터 벗어날 수 있다. 조경 목적을 위해서, 상이한 섬유 치수가 적용가능할 수 있다.

연신된 단면 형상의 결과로, 측면 가장자리들 사이에서 연장하는 중심선에 대해 이동하야 측정된 섬유의 최대 두께, 및 상기 중심선의 길이 간의 비율은 0.25 내지 0.6 사이, 바람직하게는 0.3 내지 0.4 사이일 수 있다. 최대 두께의 이러한 점은 주로 제1 리지 및 제2 리지 사이 또는 제1 리지 및 제2 리지에서의 위치에 해당할 것이다. 최대 두께는 0.2 mm 내지 0.6 mm 사이에서 달라질 수 있고, 바람직하게는 0.3 mm 내지 0.5 mm 사이일 것이다. 두께는 단면 내에 맞춰질 수 있는 가장 큰 직경의 원에 기초하여 FIFA 자격요건에 따라 결정된다. 실제 구현예는 약 0.38 mm의 두께 및 약 1.2 mm의 중심선 길이를 갖는다.

이러한 섬유에서, 단면 2차 모멘트는 계산될 수 있고, 이는 0.0010 mm⁴ 내지 0.0080 mm⁴, 주로 0.0040 mm⁴ 미만, 더 주로 0.0020 mm⁴ 미만의 범위에 있을 수 있다. 바람직한 구현예에서, 단면 2차 모멘트는 약 0.0015 mm⁴이다.

섬유 기술에서 관습적인(customary) 것과 같이, 섬유의 무게는 섬유 10000 미터의 무게의 그램을 나타내는 dtex 값에 의해 정의될 수 있다. 본 발명의 경우, 운동 용도를 위해, 섬유는 1500 내지 3000 사이의 dtex 값, 바람직하게는 1800 내지 2500 사이의 값, 특히 약 2000의 값을 가질 수 있다. 조경에서의 사용을 위해, 더 가벼운 섬유가 800 내지 1500의 dtex 값에서 바람직할 수 있다.

제1 리지 및 제2 리지는, 바람직한 구부러짐(bending) 성능 및 비대칭성을 달성하기 위해 임의의 적절한 양으로 오프셋될 수 있다. 최소 오프셋의 경우, 섬유는, 앞서 언급한 Slide Max^TM 다이아몬드 형상의 섬유와 매우 유사한 방식으로 수행될 수 있음이 이해될 것이다. 리지가 섬유의 측면 가장자리에 가까워질수록, 성능은 둥글납작한(bulbous) 말단을 갖는 편평한 섬유의 것에 가까워질 수 있다. 최대 비대칭성은, 리지가 서로에 대해 중심선 길이의 약 절반의 거리만큼 오프셋되는 지점에서 달성될 수 있다. 이러한 문맥에서, 오프셋은, 중심선을 따라 측정시, 리지들 사이의 길이를 가리키기 위해 의도된다. 이는 각각의 리지가 중심선의 중간점으로부터, 중심선 길이의 4분의 1만큼 오프셋되는 것을 의미한다. 더 바람직하게는, 더 낮은 비대칭성이 바람직하고, 리지는 바람직하게는 각각으로부터 중심선 길이의 0.05배 초과의 거리만큼, 그렇지만 중심선 길이의 0.4배 미만, 바람직하게는 중심선 길이의 0.1 배 내지 0.2 배 사이의 영역만큼, 오프셋된다.

당업자는, 이러한 섬유가 보통, 통상적인 압출의 공-압출 방법에서의 개별적인 단일 필라멘트와 같이, 압출될 것임을 이해할 것이다. 그럼에도 불구하고, 임의의 다른 적절한 과정 또는 과정들의 조합이 적용될 수 있고, 몰딩(moulding), 코팅 (coating), 다중-섬유 압출(multi-fibre extrusion) 등을 포함하는 과정이 적용될 수 있다는 것이 배제되지 않는다. 바람직하게는, 섬유는 2 내지 5, 바람직하게는 3 내지 4의 드로우 비율(draw ratio)에서, 드로잉 후 압출(draw subsequent to extrusion)된다. 드로잉 다운(drawing down)은 고분자를 배향시키는 것을 돕고, 최종 섬유의 기계적인 특성을 개선하며, 여기서 특성 예를 들면 모듈러스(modulus) 및 인장 강도는 공급된 최초 고분자 물질의 것과 상이하다.

섬유는 임의의 적절한 중합성 물질, 특히 섬유 압출에 적절한 것으로 제조될 수 있다. 적절한 고분자는 다음을 포함하지만 이에 제한되지 않는다: 폴리아마이드 (polyamides) (PA-6, PA-6,6); 폴리에스테르 (polyesters) (PET, PTT, PBT, PLA, PHB); 폴리프로필렌 (polypropylene) (동종중합체, 공중합체; 규칙적인 그리고 메탈로센 등급 (regular and metallocene grades)); 폴리에틸렌 (HDPE, LDPE, LLDPE, 규칙적인 [LLDPE] 그리고 메탈로센 [mLLDPE] 등급); 폴리올레핀 블록 공중합체 (OBC) 및 이들의 블렌드(blend) 및 공-압출물(co-extrusion).

바람직한 물질은 폴리프로필렌 (polypropylene) (동종중합체, 공중합체; 규칙적인 그리고 메탈로센 등급 (regular and metallocene grades)); 폴리에틸렌 (HDPE, LDPE, LLDPE, 규칙적인 그리고 메탈로센 등급); 폴리올레핀 블록 공중합체 (OBC) 및 이들의 블렌드이고, 이때 폴리에틸렌 (HDPE, LDPE, LLDPE, 규칙적인 그리고 메탈로센 등급) 및 폴리올레핀 블록 공중합체 (OBC) 및 이들의 블렌드가 가장 바람직하다.

공-압출된 섬유가 또한 사용될 수 있지만, 바람직하게는 코어(core)/클래딩(cladding) 또는 내부/외부 공압출에서 사용될 수 있다. 일 구현예에서, 섬유는 내부 mLLDPE 또는 mLLDPE + OBC 및 외부 LLDPE를 포함할 수 있다. 당업자는 그럼에도 불구하고 섬유 특성을 추가적으로 조절하기 위해 적용가능할 수 있는 물질들의 많은 대안적인 조합을 잘 알고 있을 것이다.

본 발명은 또한 지지체 내에 유지되는, 앞서 또는 이후에 설명되는 수직의(upstanding) 파일 섬유를 포함하는 인조 잔디에 관한 것이다. 섬유는 지지체와 함께 직조되거나 지지체에 대해 터프팅될 수 있다. 추가적으로, 파일은 모든 섬유가 동일하다는 점에서 균일할 수 있고, 섬유는 상이한 단면 형상을 갖는 추가적인 파일 섬유와 함께 혼합될 수 있다. 이는 본 발명에 따르는 다른 비-대칭적인 섬유 또는 본 발명에 따르는 것들이 아닌 다른 섬유를 포함할 수 있다.

추가적으로, 파일 섬유는 필 섬유(fill fiber)를 포함할 수 있고, 이들은 파일 섬유보다 짧고, 수직 위치에서 파일 섬유를 지지하는 것을 돕는다. 이러한 문맥에서, 이것은, 필 섬유가 사용 위치에서 높이가 더 짧은 것을 의미한다. 이들은 물론 감기거나(curled) 주름 잡힐 (crimped) 수 있고 더 큰 초기 길이를 가질 수 있다.

인조 잔디는 섬유들 사이에서 소정량의 충전재(infill)를 더 포함할 수 있다. 이는 적절한 충전재일 수 있고, 상기 적절한 충전재는 고무, 코르크(cork), 모래(sand), 및 비드(bead) 충전재를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.

본 발명은, 축구, 럭비 및 하키와 같은 운동에 가장 적절하지만, 다양한 용도를 위한 잔디에 적용가능할 수 있다. 이는 필요한 파일 높이를 크게 결정할 것이다. 파일 섬유는 4 cm 초과, 바람직하게는 5 cm 초과, 임의적으로 6 cm 내지 7 cm 사이의 파일 높이를 가질 수 있다. 파일은 또한 10 mm 초과, 또는 심지어 15 mm 초과, 또는 20 mm 초과의 길이 동안 지지체에 고정될 수 있다. 파일을 고정하는 것은, 많은 수의 웨프트 얀 (weft yarn)을 통과하는 파일 섬유와 함께, 다중 W-직조에 의할 수 있다. 유사한 효과가 터프팅에서 얻어질 수 있다. 잔디는 지지체에 결합된 중간 부분 및 이들의 수직인 말단 모두를 갖는 파일 섬유 구성 성분과 마주보는 구성(face to face configuration)으로 직조될 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 인용하여 아래에서 더 자세히 논의될 것이다:
도 1은 본 발명에 따른 섬유의 사시도(perspective view)를 묘사한다;
도 2는 도 1의 섬유를 통하는 단면도를 묘사한다;
도 3은 도 1의 섬유를 포함하는 인조 잔디를 묘사한다;
도 4는 본 발명의 제2 구현예에 따른 섬유의 단면도를 묘사한다.

도 1은 본 발명에 따른 섬유 (1)의 확대된 사시도를 나타낸다. 섬유(1)는 연신되고, 지지체 (이 사시도에서 나타나지 않음)에 부착되어, 수직의 위치에서 이를 유지시킬 수 있다. 섬유(1)는 제1 면(2) 및 제2 면 (4)을 갖고, 제1 면 (2) 아래로 연장하는 제1 리지 (6) 및 제2 면 (4) 아래로 연장하는 제2 리지 (8)를 같이 갖는다. 면 (2, 4)는 또한 물결 모양 주름(10)과 제공되며, 제2 면 (4) 아래로 연장하는 상기 물결 모양 주름(10)이 이 사시도에서 보여질 수 있다.

섬유 (1)는, 4의 드로우 비율에 도입되고 ASTM D882에 따른 111 MPa의 시컨트 모듈러스 (secant modulus) MD (1% 시컨트)를 갖는 메탈로센 에틸렌-헥산 공중합체의 압출물이다.

도 2는 도 1의 섬유 (1)의 단면도를 나타낸다. 압출에 의한 제조의 방식으로 인해, 섬유가 섬유 길이에 따른 모든 단면에서 실질적으로 동일하다.

도 2에 따르면, 제1 및 제2 면 (2, 4)은 왼쪽 및 오른쪽 측면 가장자리 (12, 14) 사이에서 연장한다. 중심선 (centre line; CL)은 왼쪽 및 오른쪽 측면 가장자리 (12, 14)를 연결하여 나타난다. 중심선 CL은 중간점 M을 갖는다. 본 발명에 따르면, 제1 리지 (6)는 중심선 CL을 따라 중간점 M으로부터 멀어져 제2 리지 (8)로부터 오프셋된다. 다시 말하면, 제1 리지 (6)는 왼쪽 측면 가장자리 (12)에 더 가깝고 제2 리지 (8)는 오른쪽 측면 가장자리 (14)에 더 가깝다. 제1 리지 (6) 및 오른쪽 측면 가장자리 (14) 사이의 제1 면 (2)의 부분은 주요면 (20)으로 인정되고 제1 리지 (6) 및 왼쪽 측면 가장자리 (12) 사이의 제1 면 (2)의 부분은 작은면 (22)으로 인정된다. 주요면(20) 및 작은면 (22) 모두 주로 오목하지만, 제1 리지 (6)은 볼록하다.

섬유 (1)의 단면은 이것이 2-폴드 회전 대칭을 갖도록 된다. 이는, 중간점 M에 대해 180°까지 회전될 때, 제1 면 (2)가 제2 면 (4)와 바로 일치할 것임을 의미한다. 제1 및 제2 리지 (6, 8) 사이의 오프셋으로 인해, 중심선 CL에 대해 또는 임의의 다른 선에 대해서도 반사 대칭이 없다.

설명된 구현예에서, 중심선 CL은 1.2 mm의 길이 L을 갖고 제1 및 제2 리지 (6, 8) 사이의 오프셋 (OS)은 0.1 mm이다. 가장 넓은 점에서 중심선을 따라 이동하여 측정되는 섬유 (1)의 두께 T는 약 0.38 mm이다.

제1 및 제2 리지 (6, 8)에 더하여, 섬유 (1)의 제1 및 제2 면 (2, 4) 상의 물결 모양 주름(10)은 이러한 도면에서 또한 보여질 수 있다. 주요면 (20) 상에 전체 4개의 물결 모양 주름 (10) 및 작은면 (22) 상에 전체 3개의 물결 모양 주름(10)이 있다. 또한, 왼쪽 측면 가장자리 (12) 및 오른쪽 측면 가장자리 (14)는 모두 둥글다. 분열의 어려움을 피하기 위해서, 물결 모양 주름(10)이, 윤곽에서의 갑작스러운 변화 없는 연속적인 곡선으로, 부드럽게 둥글다.

도 3은 다수의 섬유 (1)이 지지체(24)에 터프팅되어 인조 잔디 (26)을 형성하는 것을 보여준다. 잔디는 아래에서 설명되는 것과 같이 비교 시험에 사용되었다.

실시예

실시예 1

도 3에 따른 1 미터 x 3,70 미터로 측정되는 인조 잔디의 샘플을, 12000의 번들 dtex를 갖는 6개의 섬유의 번들을 이용하여 제조했다. 파일 높이는 60 mm였고, 지지체는 Royal Ten Cate로부터 무게 약 222 gr/m², U.V.-안정화된, 검은색, 이중 100% PP Thiobac였다. 잔디는 길이 방향에서 10 cm 당 13.5 잔디의 공간을 갖는 (spacing) 5/8 게이지 (gauge) (15 mm)에서 있었다. 샘플은 콘크리트 기반 상에 설치되었고, 제1 안정화 층(stabilising layer)의 5 mm 모래 충전재로 채워지고 이어서 35 mm 층의, 입자 크기 0.7 - 2.0 mm의 Genan 미세한 SBR을 포함하는 성능 충전재(performance infill)로 채워서, 20 mm의 자유로운 파일 높이를 남겼다.

실시예 2

1 미터 x 3.70 미터로 측정되는 Royal Ten Cate로부터의 Slide MAX XQ 60의 잔디 샘플은 실시예 1에 기초하여 유사하게, 동일한 충전재를 이용하여 설치되었다. 잔디는 실시예 1과 동일한 dtex, 잔디 공간 및 파일 높이를 가졌다.

실시예 3

실시예 1에서와 같은 dtex, 잔디 공간 및 파일 높이를 갖고, 1 미터 x 3.70 미터로 측정되는 Royal Ten Cate로부터 Evolution^TM 섬유를 이용하여, 잔디 샘플을 제조했다. 샘플은 동일한 충전재를 이용하여 실시예 1에 기초하여 유사하게 설치되었다.

실시예 1 내지 3의 인조 잔디 샘플은 Lisport XL 시험 기계를 이용하여 반복 시험에 도입되었다. Lisport^TM XL는 수 년 사용 후 스포츠 장의 마모 시뮬레이션을 현실적으로 복제한, 새로운 세대의 마모 시뮬레이션 기계이다. 마모 패턴은 축구 스터드 (클리츠(cleats))의 압축응력 및 편평한-바닥의(flat-soled) 운동화에 의한 연마 마모 (abrasive wear)로 특징지어진다. 이는 현실적으로 시뮬레이션된 패턴을 만드는 수단으로 산업에서 널리 적용되어 왔다.

시험 샘플은 전체 12000 사이클 동안 시험되었고, 간헐적으로 매 3000 사이클을 체크했다. 섬유의 크랙킹, 분열 및 회복탄성력은 모든 체크에서 측정되고 문서화되었다. 체크를 위한 프로토콜(protocol)은 다음과 같다:

크랙킹

- 크랙은, 섬유의 최상단에서 또는 이의 길이 내에서, 섬유의 개구(opening)로서 정의된다.

- 10개의 섬유가 시험 면적으로부터 무작위로 선택되었다.

- 크랙을 나타내지 않는 모든 섬유에 마크를 주었다.

분열

- 분열은, 섬유의 최상단으로부터 충전재 층으로 연장하는 크랙으로 정의된다.

- 10개의 섬유가 시험 면적으로부터 무작위로 선택되었다.

- 분열을 나타내지 않는 모든 섬유에 마크를 주었다.

회복탄성력

- 초기 파일 높이의 퍼센트로, 섬유의 90%의 최상단의 위치가 측정된다.

- 초기 파일 높이의 100%에서 10개의 지점이 주어졌다.

- 90% 등에서 9개의 지점이 주어졌다.

결과

상기에서 설명된 시험 샘플의 정량적인 결과에 기초하여, 12000 사이클 후, 실시예의 섬유들이 다음과 같이 점수 매겨졌다:

- 실시예 1에 따른 섬유는 크랙킹에서 8, 분열에서 10, 회복탄성력에서 7의 값으로 점수 매겨졌다.

- 실시예 2에 따른 섬유는 크랙킹에서 10, 분열에서 10, 회복탄성력에서 4의 값으로 점수 매겨졌다.

- 실시예 3에 따른 섬유는 크랙킹에서 4, 분열에서 1, 회복탄성력에서 1의 값으로 점수 매겨졌다.

샘플은 또한 육안으로 검사되었고, 실시예 1의 잔디가 다른 샘플보다 더 수직으로 남아있는 것으로 보였다. 실시예 3의 잔디는 특히 편평해졌다.

도 4는 본 발명에 따른 섬유 (101)의 제2 구현예를 나타내고, 이때 제1 구현예와 유사한 구성은 100만큼 선행된 유사한 참조번호를 갖는다.

제2 구현예의 섬유 (101)는 주요면 (120) 및 작은면 (122)의 곡률 반경을 제외하고, 제1 구현예와 실질적으로 동일하다. 이러한 구현예에 따르면, 주요면 (120)은 실질적으로 오목하지만, 작은면 (122)는 더 또는 덜 직선이다. 결과적으로 섬유 (101)는 제1 구현예의 섬유 (1)보다 더 비대칭성을 갖는다.

따라서, 본 발명은 상기에서 논의된 특정한 구현예를 참고로 하여 설명되었다. 이러한 구현예가 당업자에게 잘 알려진 다양한 변형 및 대안적인 형태에 허용될 수 있음이 인정될 것이다. 특히, 도 1 및 4의 섬유는 물결 모양 주름없이 제공될 수 있고, 리지의 위치 및 크기가 따라서 조절될 수 있다. 또한, 직선의 섬유가 설명되었다고 하더라도, 섬유는, 압출 후 공정 (post extrusion processing)에 따라서 조절되어 트위스트된(twisted) 또는 나선형인 섬유로 형성될 수 있다.

상기에서 설명된 것에 더하여 많은 변형이, 본 발명의 본질 및 범위를 벗어나지 않으면서, 본 명세서에서 설명되는 구조 및 기술에 만들어질 수 있다. 따라서, 특정한 구현예가 설명되었다고 하더라도, 이들은 단지 예시이고 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.

Claims (24)

1. 인조 잔디(artificial turf)에 사용하기 위한 섬유로서, 상기 섬유는 연신된(elongate) 단면 형상을 갖고, 상기 연신된 단면 형상은, 상기 섬유의 측면 가장자리들(side edge)에서 만나는 제1 면 및 제2 면을 정의하고, 상기 제1 면 및 제2 면은 각각 제1 리지(ridge) 및 제2 리지를 갖고, 상기 제1 리지 및 제2 리지는 서로에 대해 오프셋(offset)된 것이고, 그로 인해 상기 단면 형상은 반사 대칭(reflectional symmetry)을 갖지 않는 2-폴드(2-fold) 회전 대칭(rotationally symmetry)이고,
   상기 섬유는, 단면 내에 맞춰질 수 있는 가장 큰 직경의 원에 기초하여 최대 두께의 지점을 갖고, 상기 측면 가장자리들 사이에서 연장하는 중심선에 대해 이동하여 측정된 섬유의 최대 두께, 및 상기 중심선의 길이 간의 비율은 0.25 내지 0.6 사이이고, 상기 제1 면 및 제2 면의 어느 부분도 상기 중심선을 가로지르지 않는 것인, 섬유.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 면 및 제2 면은 오목부(concave portions)를 갖는 것인, 섬유.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 면 및 제2 면은 물결 모양 주름(corrugation)을 갖는 것인, 섬유.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 측면 가장자리들 사이에서 연장하는 중심선은 0.5 mm 내지 2 mm 사이인 것인, 섬유.
   
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 측면 가장자리들 사이에서 연장하는 중심선은 1.0 mm 내지 1.5 mm 사이인 것인, 섬유.
   
6. 인조 잔디에 사용하기 위한 섬유로서, 상기 섬유는 연신된 단면 형상을 갖고, 상기 연신된 단면 형상은, 상기 섬유의 측면 가장자리들에서 만나는 제1 면 및 제2 면을 정의하고, 상기 제1 면 및 제2 면은 각각 제1 리지 및 제2 리지를 갖고, 이때 상기 제1 리지 및 제2 리지는 단면 내에 맞춰질 수 있는 가장 큰 직경의 원에 기초하여 최대 두께의 지점을 정의하고, 상기 제1 리지 및 제2 리지는 서로에 대해 오프셋된 것이고, 그로 인해 상기 단면 형상은 반사 대칭을 갖지 않는 2-폴드 회전 대칭이고, 상기 제1 면 및 제2 면은 부드러운 연속적인 곡선의 형태의 물결 모양 주름(corrugations)을 갖는 것인, 섬유.
   
7. 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 섬유는 1500 내지 3000 사이의 dtex 값을 갖는 것인, 섬유.
   
8. 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 섬유는 2000 내지 2500 사이의 dtex 값을 갖는 것인, 섬유.
   
9. 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 측면 가장자리들은 둥글고 적어도 0.05 mm의 곡률 반경 (radius of curvature)을 갖는 것인, 섬유.
   
10. 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 제1 리지 및 제2 리지는 둥글고 적어도 0.1 mm의 곡률 반경을 갖는 것인, 섬유.
    
11. 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 제1 리지 및 제2 리지는 소정의 거리만큼 상기 측면 가장자리들 사이에서 연장하는 중심선을 따라 서로에 대해 오프셋되고, 상기 소정의 거리는 중심선 길이의 0.05 배 초과이지만, 중심선 길이의 0.4 배 미만인 것인, 섬유.
    
12. 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 섬유는 압출된 단일필라멘트(monofilament)인, 섬유.
    
13. 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 섬유는 다음으로 이루어지는 군으로부터 선택된 고분자로 이루어지는 것인, 섬유: PA-6 및 PA-6,6를 포함하는 폴리아마이드; PET, PTT, PBT, PLA, 및 PHB를 포함하는 폴리에스테르; 동종중합체, 공중합체 및 메탈로센 등급을 포함하는 폴리프로필렌; HDPE, LDPE, LLDPE, 및 메탈로센 등급을 포함하는 폴리에틸렌; 폴리올레핀 블록 공중합체 (polyolefin block copolymers; OBC) 및 이들의 블렌드(blend) 및 공-압출물(co-extrusion).
    
14. 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 섬유의 최대 두께는 0.2 mm 내지 0.6 mm 사이에 있는 것인, 섬유.
    
15. 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 섬유의 최대 두께는 0.3 mm 내지 0.5 mm 사이에 있는 것인, 섬유.
    
16. 지지체(backing) 내에 유지되는, 제1항 또는 제6항에 기재된 섬유를 포함하는 인조 잔디.
    
17. 제16항에 있어서, 상기 섬유는 지지체에 터프팅(tufting)되는 것인, 인조 잔디.
    
18. 제16항에 있어서, 상기 섬유는 지지체와 함께 직조된 것인, 인조 잔디.
    
19. 제16항에 있어서, 상기 섬유는 상이한 단면 형상을 갖는 추가적인 파일 섬유와 혼합되는 것인, 인조 잔디.
    
20. 제19항에 있어서, 상기 추가적인 파일 섬유는, 섬유보다 더 짧고 수직 위치에서 상기 섬유를 지지하는 역할을 하는 필 섬유(fill fibre)를 포함하는 것인, 인조 잔디.
    
21. 제16항에 있어서, 섬유들 사이에 소정 양의 충전재(infill)을 더 포함하는, 인조 잔디.
    
22. 제16항에 있어서, 상기 섬유는 4 cm 초과의 파일 높이를 갖는 것인, 인조 잔디.
    
23. 제16항에 있어서, 상기 섬유는 10 mm 초과의 섬유 길이 동안 지지체 내에 고정되는 것인, 인조 잔디.
    
24. 제16항에 기재된 인조 잔디를 포함하는 스포츠 장(sports field).

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