KR100411196B1 - 보강용 메시직물 및 재료보강방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄소섬유다발과 내알칼리성 유기섬유다발을 병용한 메시직물에 의해, 수경성 무기질 재료의 내화성과 내충격성을 강화하는 보강용 메시직물을 제공하는 것을 과제로 한 것이며, 그 해결수단으로서는, 경사는 서로 평행인 탄소섬유다발 및 내알칼리성 유기섬유다발로 구성되고, 위사는 서로 평행인 탄소섬유다발 및 내알칼리성 유기섬유다발로 구성되고, 경사 및 위사의 교차부분이 틈새메움되어 있는 것을 특징으로 하는 보강용 매시직물을 제공하는 것이다.

Description

보강용 메시직물 및 재료보강방법{MESH FABRIC FOR REINFORCEMENT AND MATERIAL REINFORCEMENT METHOD}

본 발명은, 섬유강화복합재료용으로서 뛰어난 특성을 발휘하는 보강용 메시(mesh)직물 및 이것을 사용한 재료보강방법에 관한 것으로, 특히 석고, 콘크리트, 모르타르 등의 수경성 무기재료의 보강에 사용해서 뛰어난 내충격성과 내화성을 발휘하는 보강용 메시직물에 관한 것이다. 구체적으로는, 건축물의 벽의 보강, 블록담의 보강, 대들보·천정의 보강, 바닥의 보강 등에 사용된다.

철근콘크리트 등의 기둥이나 벽 등을 보강하는 경우, 탄소섬유를 한 방향으로 조밀하게 배치시킨 탄소섬유시트나 종횡방향으로 조밀하게 짠 탄소섬유직물을 에폭시수지에 의해 붙임으로써 높은 보강효과를 얻을 수 있고, 실제의 내진(耐震)보강공사 등에 사용되고 있다. 그러나, 콘크리트나 모르타르 등의 수경성 무기재료속에 매설하여, 철근의 대체로서 사용할 경우에는, 이들 탄소섬유시트나 직물에서는 섬유가 조밀하게 배치되어 있기 때문에, 매트릭스인 수경성 무기재료가 잘 함침되지 않는다.

그래서, 모래나 자갈을 함유한 수경성 무기재료가 잘 감돌아, 섬유를 싸넣도록, 눈이 거칠은 메시형상의 것으로 할 필요가 있어, 탄소섬유에 의한 메시형상 직물이 제안되어, 굽힘강도나 내화성이 뛰어난 수경성 무기재료의 제조법이 제안되어 있고, 예를 들면 경사 및 위사가 편평하여 실질적으로 꼬임이 없는 탄소섬유사로 이루어진 보강용 메시직물이 제안되어 있으나(일본국 특개평 7-243150호 공보), 탄소섬유는 소수성(疏水性)이고, 수경성 무기재료와의 접착성이 나쁘기 때문에, 섬유단독으로 매설한 경우에는, 섬유의 파단(破斷)보다도 박리가 먼저 발생하여, 탄소섬유가 가진 고강도, 고탄성률을 발현시킬 수 없었다. 그래서, 탄소섬유의 메시직물을 에폭시수지나 공중합라텍스 등으로 피복함으로써, 수경성 무기재료와의 접착성을 개선하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 일본국 특공평 4-55139호 공보, 일본국 특개소 63-111045호 공보 등).

상기와 같은 경우라도 탄소섬유메시직물과 수경성 무기재료와의 접착성을 개선함으로써, 굽힘강도는 개선되었다. 그러나, 내충격성에 대해서 검토한 결과, 탄소섬유의 전단(剪斷: 영어로는 "shear"이며, 그 의미는, 물체의 어떤 단면에 평행으로 서로 반대방향인 한 쌍의 함을 작용시키면 물체가 그 면을 따라 미끄러져서 절단되는 것을 전단 혹은 층밀리기라고 함)강도가 낮기 때문에 충격에 의해 수경성 무기질의 내부에 잔금이 발생했을 경우, 잔금부분에 높은 전단력이 발생하여, 탄소섬유를 용이하게 절단해서, 잔금을 퍼져 나가게 하여(즉, 확대시켜) 버리기 때문에 높은 충격강도를 얻을 수 없다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은, 석고, 콘크리트나 모르타르 등의 수경성 무기재료를 보강하는 메시직물이며, 높은 내충격성과 내화성이 얻어지는 보강용 메시직물 및 이것을 사용한 재료보강방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 보강용 메시직물의 일례를 표시한 모식도

도 2는 본 발명의 보강용 메시직물의 다른 예를 표시한 모식도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1a, 2a: 탄소섬유다발 1b, 2b: 내알칼리성 유기섬유다발

2c: 가온용융섬유 3: 교차부분

메시형상 탄소섬유직물을 수경성 무기재료내에 매설(埋設)하거나, 수경성 무기재료의 표면에 에폭시수지 등으로 접착했을 경우, 탄소섬유는 전단에 약하므로, 충격에 의해 잔금이 발생했을 때에, 잔금을 따라서 용이하게 절단되어 버린다. 그래서, 전단에 강한 유기섬유와 탄소섬유와의 혼직(混織)으로 함으로써, 유기섬유의 부분에서 잔금의 퍼져나감이 억제되어, 메시직물의 강도를 유지할 수 있다는 것이 판명되었다. 따라서, 상기의 과제는, 인장강도와 내화성이 뛰어난 탄소섬유다발과, 전단강도가 높고, 내충격성이 뛰어난 유기섬유다발을 병용함으로써 해결된다.

즉, 본 발명은 하기의 (1)∼(6)항에 기재한 바와 같다.

(1) 경사는 서로 평행한 탄소섬유다발 및 내알칼리성 유기섬유다발로 구성되고, 위사는 서로 평행한 탄소섬유다발 및 내알칼리성 유기섬유다발로 구성되고, 경사 및 위사의 교차부분이 틈새메움(filling)되어 있는 보강용 메시직물.

(2) 위사를 구성하는 탄소섬유다발 및 내알칼리성 유기섬유다발은 가온용융(hot-melt)섬유를 함유하고, 가열처리에 의해 해당 가온용융섬유를 용융시켜, 메시의 교차부분을 접착하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)항에 기재한 보강용 메시직물.

(3) 경사를 구성하는 탄소섬유다발 및 내알칼리성 유기섬유다발의 비는 1:5∼5:1이고, 위사를 구성하는 탄소섬유다발 및 내알칼리성 유기섬유다발의 비는 1:5∼5:1인 것을 특징으로 하는 상기 (1)항 또는 (2)항에 기재한 보강용 메시직물.

(4) 내알칼리성 유기섬유다발이 비닐론섬유다발인 것을 특징으로 하는 상기 (1)항 내지 (3)항중 어느 한 항에 기재한 보강용 메시직물.

(5) 구조물의 표면에 수지를 도포하고, 이어서 상기 (1)항 내지 (4)항중 어느 한 항에 기재한 보강용 메시직물을 적층하고, 상기 메시직물에 상기 수지를 함침하여, 수지를 경화시키는 것을 특징으로 하는 구조물의 보강방법.

(6) 상기 (1)항 내지 (4)항중 어느 한 항에 기재한 보강용 메시직물을 수경성 무기질 재료에 매설하는 것을 특징으로 하는 수경성 무기질 재료의 보강방법.

[발명의 실시형태]

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 보강용 메시직물의 일례를 표시한 모식도이다. 경사는 서로 평행한 탄소섬유다발(1a) 및 내알칼리성 유기섬유다발(1b)로 교호로 구성되고, 마찬가지로 위사는 서로 평행한 탄소섬유다발(2a) 및 내알칼리성 유기섬유다발(2b)로 교호로 구성되고, 이들 경사 및 위사에 의해서 메시가 만들어지고 있다. 위사에는 가온용융섬유(2c)가 짜넣어져 있으며, 상기 가온용융섬유(2c)에 의해서 경사 및 위사의 교차부분(3)이 틈새메움되어 있다.

도 2는 본 발명의 보강용 메시직물의 다른 예를 표시한 모식도이다. 경사는 서로 평행한 탄소섬유다발(1a) 및 내알칼리성 유기섬유다발(1b)로부터 탄소섬유다발·내알칼리성 유기섬유다발·내알칼리성 유기섬유다발의 순으로 구성되고, 마찬가지로 위사는 서로 평행한 탄소섬유다발(2a) 및 내알칼리성 유기섬유다발(2b)로부터 탄소섬유다발·내알칼리성 유기섬유다발·내알칼리성 유기섬유다발의 순으로 구성되고, 이들 경사 및 위사에 의해서 메시가 만들어지고 있다. 위사에는 가온용융섬유(2c)가 짜넣어져 있으며, 상기 가온용융섬유(2c)에 의해서 경사 및 위사의 교차부분(3)이 틈새메움되어 있다.

본 발명의 보강용 메시직물의 구성성분인 탄소섬유다발에 대해서 설명한다. 본 발명의 보강용 메시직물에 있어서는 보강섬유로서 탄소섬유다발이 사용되고 있다. 탄소섬유는 내열성, 내화성이 뛰어나고, 흡수하는 일이 없고, 또 알칼리에 대해서도 침범당하는 일이 없다. 따라서, 시멘트에 매설하여 사용해도, 탄소섬유는 열악화하는 일은 없고, 오래도록 보강효과를 발휘할 수 있다.

사용하는 탄소섬유로서는, 그 인장강도가 200∼800㎏f/㎟, 인장탄성률이 5∼90tf/㎟인 것이 바람직하다. 탄소섬유다발의 필라멘트수가 6,000 ∼ 48,000개, 섬도(纖度)가 2,000∼30,000데니어인 것이 바람직하다. 탄소섬유는 예를 들면 피치계, PAN계 등 제한되지 않는다.

본 발명의 보강용 메시직물에 있어서는, 탄소섬유다발과 함께 내알칼리성 유기섬유다발이 병용되고 있다. 내알칼리성 유기섬유다발로서는 콘크리트나 모르타르에 매설해도 장기간 목적의 성능을 발휘하고, 높은 신장도와 높은 전단강도를 가진 유기섬유이면 특히 제한되지 않고, 예를 들면, 비닐론섬유, 아크릴섬유, 케블러섬유 등이 바람직하고, 특히 아크릴섬유, 비닐론섬유는 친수성이고, 수경성 무기재료와의 친숙함이 좋아서 바람직하다. 내알칼리성 유기섬유다발로서는 와리후(일본국 상품명: 보다 구체적으로는, 세로방향으로 1축 배향된 망상화 필름(a), 가로 방향으로 1축 배향된 망상화 필름(b) 및 1축 배향된 다층테이프(c)로부터 선택된 적어도 1종의 1축 배향체를 접착층을 개재해서 배향축이 교차하도록 교차적층해서 이루어진 폴리프로필렌제 부직포를 말함)에 사용되는 할섬(割纖)한 섬유(여기서 "할섬한 섬유"란, 영어로는 "a split fiber cloth"로, 이것은, 세로방향으로 연신된(즉, 잡아늘린) 필름에 다수의 세로방향으로 긴 갈라진 금이나 갈라진 틈을 넣어서 섬유를 형성한 것, 또는 세로방향으로 단속된 갈라진 틈을 넣은 필름을 세로방향 혹은 가로방향으로 연신해서 섬유를 형성한 것을 의미함)를 사용할 수도 있으나, 통상은 멀티필라멘트사가 사용된다.

이들 내알칼리성 유기섬유다발은 메시직물의 접착성을 개선하고, 메시직물 자체가 가지는 강도·강성을 충분히 발휘할 수 있다.

내알칼리성 유기섬유다발은, 필라멘트수가 200∼10,000개, 섬도가 1,000∼20,000데니어이다.

본 발명의 경사 또는 위사에는 보강섬유 멀티필라멘트사를 사용할 수 있고, 개섬(開纖: 뭉치로 된 섬유를 핀 실린더에 의해 풀어서 성글게 하는 것)되어 있지않은 원형단면의 보강섬유멀티필라멘트사 및 편평한 보강섬유멀티필라멘트사를 사용할 수 있고, 후자가 바람직하다.

상기 「편평한 보강섬유멀티필라멘트사」로서는, 예를 들면 꼬임없는 실을 개섬처리함으로써 얻을 수 있고, 직물에 있어서의 보강섬유멀티필라멘트사의 실폭이 1∼16㎜, 실폭/실두께비가 30∼100인 것을 사용할 수 있다.

메시직물에 있어서의 경사 또는 위사가 편평하면, 경사와 위사의 교차부분에 있어서의 접착면적을 크게 확보할 수 있어, 교차부에서의 접착강도가 강한 메시직물을 얻을 수 있다.

이와 같이, 경사와 위사의 접착강도를 강하게 함으로써, 전단강도나 전단강성이 강한 메시직물이 된다. 따라서, 면형상의 시멘트재료를 보강하면, 면판의 전단강성이 크게 되는 동시에, 굽힘강성이나 굽힘강도도 높게 할 수 있다.

본 발명의 보강용 메시직물에 있어서는, 통상 경사로서 실질적으로 꼬임이 없는 탄소섬유다발 및 내알칼리성 유기섬유다발을 보강섬유멀티필라멘트사로서 사용할 수 있다. 상기 실질적으로 꼬임이 없는 보강섬유멀티필라멘트사로서는 개섬하고 있지 않은 원형단면의 보강섬유 멀티필라멘트사 및 평편한 보강섬유멀티필라멘트사를 사용할 수 있어, 후자가 바람직하다.

또, 본 발명의 보강용 메시직물에 있어서는, 경사로서 꼬임을 가진 탄소섬유다발 및 내알칼리성 유기섬유다발을 보강섬유멀티필라멘트사로서 사용할 수도 있다.

또한, 실질적으로 꼬임이 없는 보강섬유멀티필라멘트사 및 꼬임을 가진 보강섬유멀티필라멘트사를 짜맞추어서 사용해도 된다.

이 짜맞춤방법으로서 예를 들면, 실질로 꼬임이 없는 탄소섬유다발과 꼬임을 가진 내알칼리성 유기섬유다발을 경사용 보강섬유멀티필라멘트사로서 사용하는 방법, 실질로 꼬임이 없는 내알칼리성 유기섬유다발과 꼬임을 가진 탄소섬유다발을 경사용 보강섬유멀티필라멘트사로서 사용하는 방법 등을 들 수 있다.

본 발명의 보강용 메시직물에 있어서는, 위사로서 탄소섬유다발 및 내알칼리성 유기섬유다발을 보강섬유멀티필라멘트사로서 사용할 수 있다.

본 발명의 보강용 메시직물에 있어서는, 통상 위사로서 실질적으로 꼬임이 없는 탄소섬유다발 및 내알칼리성 유기섬유다발을 보강섬유멀티필라멘트사로서 사용할 수 있다. 상기 실질적으로 꼬임이 없는 보강섬유멀티필라멘트사로서는 개섬하고 있지않은 원형단면의 보강섬유멀티필라멘트사 및 편평한 보강섬유멀티필라멘트사를 사용할 수 있으며, 후자가 바람직하다.

또 본 발명의 보강용 메시직물에 있어서는, 위사로서 꼬임을 가진 탄소섬유다발 및 내알칼리성 유기섬유다발을 보강섬유멀티필라멘트사로서 사용할 수도 있다.

또 실질적으로 꼬임이 없는 보강섬유멀티필라멘트사 및 꼬임을 가진 보강섬유멀티필라멘트사를 짜맞추어서 사용해도 된다.

이 짜맞춤방법으로서 예를 들면, 실질로 꼬임이 없는 탄소섬유다발과 꼬임을 가진 내알칼리성 유기섬유다발을 위사용 보강섬유멀티필라멘트사로서 사용하는 방법, 실질로 꼬임이 없는 내알칼리성 유기섬유다발과 꼬임을 가진 탄소섬유다발을 위사용 보강섬유멀티필라멘트사로서 사용하는 방법 등을 들 수 있다.

본 발명에서 「실질적으로 꼬임이 없다」라는 것은, 실길이 1m당 1턴이상의 꼬임이 없는 상태를 말한다. 즉, 실질적으로 꼬임이 없는 상태를 말한다.

본 발명의 경사 혹은 위사에 꼬임을 가하는 경우는, 실길이 1m당 10∼100턴 정도가 바람직하고, 편평한 보강섬유멀티필라멘트사를 사용하는 것이 바람직하다. 직사(織系)에 꼬임을 가하면 실폭이 좁게 집속한 만큼 두껍게 되고, 제직된 직물의 표면에 요철을 형성할 수 있고, 매트릭스인 수경성 물질과의 앵커효과를 기대할 수 있다. 이 이상꼬임을 가하면, 섬유의 편평도가 상실되어 원형단면으로 되고, 접착면적이 감소하므로 바람직하지 않다. 또, 꼬임을 가하는 방법으로서 아래꼬임한 실다발을 맞꼬임해도 된다.

본 발명의 메시직물의 편조직구조는 각종 형태로 제직할 수 있으나, 일반적으로 평조직이고, 그밖에 레노조직(leno weave)나 우물정자형상으로 적층한 부직포인 조포(粗布), 와리후 등이라도 된다. 경사와 위사가 접착되는 교차부의 수를 많이 확보하고, 표리의 조직차를 없애 휘어짐 등이 발생하지 않는 균일한 물성의 직물로 하는 것 등 때문에, 평조직이 바람직하다.

각 형태의 직물에 있어서, 직물두께가 0.1∼0.4㎜, 직물단위면적중량이 30∼200g/㎡인 것이 바람직하다.

또, 본 발명에 관한 보강용 메시직물은, 경사 및 위사가 형성하는 틈새부분의 크기가 길이, 폭 함께 5∼300㎜의 범위에 있다. 이와 같은 눈이 거칠은 메시직물에, 모래나 자갈 등의 골재가 들어 있는 모르타르나 콘크리트를 쏟아넣음에 의해 성형해도, 메시직물의 틈새부분에서 골재가 막히는 일은 없고, 또 쏟아넣는 쪽과 반대쪽에도 균일하게 모르타르나 콘크리트가 충전되어, 빈 곳이 남는 일도 없이, 균일하게 복합된 표면이 평활한 수경성 무기재료를 얻을 수 있다.

본 발명의 보강용 메시직물에 있어서는, 경사 및 위사로서 탄소섬유다발 및 내알칼리성 유기섬유다발이 병용되나, 탄소섬유다발 및 내알칼리성 유기섬유다발의 개수의 비는 경사 및 위사 각각 1:5∼5:1, 바람직하게는 1:3∼3:1인 것이 바람직하다. 탄소섬유다발의 비율이 상기 수치 이하이면 충분한 강도나 내화성이 발휘되지 않고, 내알칼리성 유기섬유다발의 비율이 상기 수치 이하이면 콘크리트에 발생하는 잔금의 퍼져나감을 억제하는 효과가 불충분하며, 내충격성이 저하한다.

본 발명의 보강용 메시직물속의, 단위면적당의 경사의 탄소섬유다발과 위사의 탄소섬유다발의 개수의 비는 1:5∼5:1인 것이 바람직하다. 이 범위내이면, 메시직물의 세로와 가로의 강도의 균형이 뛰어난 것으로 된다.

본 발명의 보강용 메시직물에 있어서는, 경사와 위사의 교차부분에 있어서 틈새메움되어 있는 것이 바람직하다.

틈새메움되어 있지 않으면, 충격이 가해졌을 때에 탄소섬유다발과 유기섬유다발에 따로따로 힘이 가해져, 수경성 무기재료와의 접착성이 나쁜 탄소섬유다발만이 박리해버릴 염려가 있다. 틈새메움을 함으로써, 충격을 메시직물 전체에서 받는 일이 가능해져, 박리의 확대를 억제하여, 메시직물 본래의 강도를 발현하는 일이 가능해진다.

틈새메움방법에서는, 각종의 방법이 이용가능하지만, 가온용융섬유를 경사 및/또는 위사에 포함시키거나 부착시켜서, 가열처리에 의해 가온용융섬유를 용융하여, 접착하는 방법이 생산성이나 비용면에서 바람직하다.

본 발명에 있어서, 경사 및 위사의 교차부분의 틈새메움은, 예를 들면 제직해서 메시직물로 한 후, 직기상에서 그 직물을 가열하고, 상기 가온용융섬유를 용융시켜서 경사와 위사를 접착함으로써 행할 수 있다.

틈새메움제로 되는 가온용융섬유로서는, 저융점 폴리머, 예를 들면 저융점 나일론폴리머, 저융점 폴리에스테르폴리머, 나일론폴리머, 폴리에스테르폴리머, 폴리에틸렌폴리머, 폴리프로필렌폴리머 등을 사용할 수 있다. 그중에서도 공중합나일론에 의한 저융점 나일론폴리머는 접착력이 크므로, 소량으로 목적을 달성할 수 있다.

틈새메움제로 되는 가온용융섬유의 사용량은, 1∼50g/㎡정도이나, 틈새메움의 목적이 적정하게 달성되는 한, 적을수록 좋다.

본 발명의 메시직물을 제조하는 장치는, 꼬임없는 멀티필라멘트탄소섬유로 이루어진 경사와 가온용융섬유를 나선형상으로 휘감은 위사를 거칠은 평직조직으로 제작하는 직기 본체에, 직기 본체로부터의 직포를 가열처리해서 위사에 첨가하는 열융착성의 가온용융섬유를 용융시키고, 경사, 위사의 각 교차부분을 열융착시키는 가열처리장치를 구비하고 있다. 경사에 추가해서 또 위사에도 가온용융섬유를 휘감아도 된다.

또한, 직기 본체는, 경사, 위사에 대해서 불필요한 굴곡이나 손상을 주지 않도록, 최소의 경사장력으로 하는 동시에, 경사에 접촉하지 않도록 해서 위사를 가로(緯)넣기 하는 일이 바람직하다. 또, 가로넣기방식은 밴드레피어, 막대레피어 등의 레피어방식이 특히 적합하다.

가열처리장치는, 가온용융섬유를 용융시켜, 경사·위사의 교차부분을 열융착시킬 수 있으면, 임의의 가열방식이 사용가능하나, 일반적으로, 가온 공기 등에 의한 무접촉형의 간접가열방식은, 가열롤러 등에 의한 접촉형의 직접가열방식보다도 열등하다. 간접가열방식은, 직포의 온도분포를 충분히 균일하게 하는 일이 어려운 데다가, 용융수지가 교차부분으로부터 멀리 흘러가 버리는 일이 적지 않기 때문이다. 직접가열방식으로서는, 예를 들면, 직포의 표면, 이면에 접촉해서 가열하는 1쌍의 가열롤러를 구비하고, 또, 가열롤러는, 직포를 끼워 넣는 압압롤러를 형성한 방식이 있다. 또한, 가열롤러를 압압롤러로 하면, 제품의 표면을 아름답고 곱게 마무리하여, 용융수지의 유실을 한층 적게 할 수 있다.

틈새메움용의 가온용융섬유(저융점 폴리머)는 경사, 위사를 형성하는 탄소섬유에 대하여, 나선형상으로 감거나, 보강섬유필라멘트사에 평행으로 선형상으로 부착하는 경우에는 틈새메움사(系)의 형태로 공지의 방법에 의해 제직속에 공급할 수 있고, 점형상으로 부착하는 경우에는, 미리 보강섬유멀티필라멘트사속에 점형상으로 배치해 둘 수 있다.

가온용융섬유를 나선형상으로 감으면 경사, 위사로서의 일체성이 뛰어나, 개구동작이나 가로넣기 작업을 안정적으로 할 수 있고, 평행으로 점형상 혹은 선형상으로 부착시키면 경사, 위사의 각 준비공정의 생산성을 높일 수 있다. 일반적으로 후자의 합사공정은 전자의 커버링공정에 비해서 생산성이 각별히 높기 때문이다.

또, 가온용융섬유를 첨가해서 풀붙임처리를 실시하면, 풀을 개재해서 탄소섬유와 가온용융섬유를 일체로 고화(固化)할 수 있고, 마찬가지로, 개구시, 가로넣기시의 장애를 방지할 수 있다.

본 발명의 보강용 메시직물에는, 탄소섬유다발과 내알칼리성 유기섬유단발로 이루어진 경사와 위사외에, 보조사를 사용할 수 있다. 보조사는 가온용융섬유와 병용해도 되고, 가온용융섬유를 겸용하는 것이어도 된다.

보조사는, 예를 들면, 경사와 위사가 메시구조를 이루고, 또한, 경사의 둘레를 한방향으로 감아돌면서 경사방향으로 뻗는 보조사가 경사와 위사와의 교차부분에서 위사를 비스듬히 횡단하면서 위사를 경사로 일체화해서 이루어지는 비틀림구조이거나, 한 방향감돌아돌림구조 등을 취할 수 있다.

이 보조사는, 바디의 앞쪽에, 회전중심에 대하여 대향하는 위치에 2개의 실통과 구멍을 가진 회전원반을 복수 배열하고, 각 회전원반의 한쪽의 실통과 구멍에 보강섬유사로 이루어진 경사를, 다른쪽의 실통과 구멍에 보조사를 각각 끼워 통과시키고, 상기 복수의 회전원반을 회전시킴으로써, 상기 경사와 보조사를 상하로 요동시켜서 양자간을 개구하고, 상기 개구부에, 상기 바디의 뒤쪽에 있어서 보강섬유사로 이루어진 위사를 끼워 통과시킴으로써 제조할 수 있다.

본 발명의 메시직물은 단독으로 사용할 뿐만 아니라, 그것을 구성하고 있는 경사나 위사, 보조사에, 나일론수지, 폴리에스테르수지, 폴리에테르에테르케톤수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트수지, 폴리페닐렌설파이드수지, 비스말레이미드수지 등의 열가소성 수지나 에폭시수지, 불포화 폴리에스테르수지, 폴리이미드수지, 페놀수지 등의 열경화성 수지 등의 경화제를 피복, 함침해서, 경화시킨 것을 사용해도 되고, 상기의 수지를 함침한 프리프레그를 제작해서 구조물에 붙여도 된다.

또, 시멘트페이스트 등의 수경성 무기재료를 경화제로서, 피복, 함침해서, 경화시킨 것을 사용해도 된다. 경화되면 섬유가 똑바른 상태로 시공할 수 있으므로, 정밀도가 높은 보강을 기대할 수 있다.

경화제의 부여량은 상술한 본 발명의 보강용 메시직물에 5∼70중량%, 보다 바람직하게는 5∼45중량%이다.

또, 본 발명의 보강용 메시직물은, 콘크리트와의 밀착성을 향상시키기 위하여, 탄소섬유다발 및/또는 내알칼리성 유기섬유다발을 커버링하거나, 보풀구조로 할 수 있다.

본 발명의 보강용 메시직물은, 구조물 또는 구조물재료에 붙이거나 혹은 매설하거나 해서 구조물을 보강할 수 있다. 특히 석고나 콘크리트, 모르타르 등의 수경성 무기질 재료의 보강에 적합하게 사용된다. 구체적으로는, 건축물의 벽의 보강, 블록담의 보강, 대들보·천정의 보강, 마루의 보강 등에 사용된다. 여기서, 보강에는 도괴방지, 잔금확대방지, 굽힘보강, 모르타르의 낙하방지, 내충격성 향상 등이 포함된다.

본 발명의 보강용 메시직물을 구조물재료, 바람직하게는 수경성 무기질 재료에 매설하는 경우는, 예를 들면 형틀에 시멘트를 쏟아 넣은 후에 표면에 보강용 메시직물을 매설하여 경화시켜도 되고, 형틀에 시멘트를 쏟아넣고, 보강용 메시직물을 표면에 얹은 후 또 시멘트를 쏟아넣어도 되고, 보강용 메시직물을 형틀에 설치해서 시멘트를 쏟아넣고, 또 표면에 보강용 메시직물을 매설해도 된다.

또, 본 발명의 보강용 메시직물을 콘크리트의 기둥이나 대들보, 마루판, 터널 등의 기설구조물에 붙이는 경우, 시멘트·모르타르를 더 박아넣는 동시에 본 발명의 메시직물을 매설할 수도 있다.

예를 들면, 필요에 따라서 단면수복(修復)을 행한 후, 지하처리가 필요한 경우는 구조물의 연마를 행하고, 흙손(trowel) 등으로 구조물에 시멘트·모르타르의 애벌칠을 행한 후에, 애벌칠의 시멘트·모르타르가 경화하기 전에 메시직물을 구조물표면에 붙이고, 덧칠의 시멘트·모르타르를 시공하여 매설해도 된다.

혹은, 기설구조물의 표면에 메시직물을 앵커핀에 의거 고정한 후, 모르타르분무에 의해 시공해도 된다. 또는, 메시직물을 앵커핀에 의해 고정한 후, 구조물에 형틀로 둘러싸고, 콘크리트나 모르타르를 형틀에 쏟아 넣어도 된다. 이때, 진동기 등에 의해 진동을 걸어서 탈포하면, 콘크리트나 모르타르·매트릭스와 메시직물과의 부착이 밀착하게 되어 바람직하다.

또, 구조물이나 구조재료에 수지로 붙이는 경우는 이하와 같이 작업할 수 있다. 먼저, 필요에 따라서 단면수복과 밑바탕의 연마·세정을 행한 후, 브러시 등으로 프라이머를 도포해도 된다. 또 필요하면 퍼티칠을 행한 후, 열경화 혹은 상온경화성의 매트릭스수지를 도포하고 또 보강용 메시직물을 붙이고, 롤러나 고무주걱 등으로 수지를 함침시키도록 훑고, 또 필요에 따라서 매트릭스수지를 덧칠해서 수지를 경화시킨다. 높은 보강경화를 얻기 위하여 매트릭스수지의 도포와 보강용 메시직물의 적층을 수회 반복해도 된다. 수지가 경화한 후에는 우레탄수지 혹은 불소수지 등의 내후성 도료를 도포해서 보호층을 형성할 수 있다. 상기 매트릭스수지로서는, 틱소트로픽계수가 1∼8, 또한, 점도가 10∼500포이즈인 수지가 바람직하게 사용되고, 불포화 폴리에스테르수지, 페놀수지, 에폭시수지 등을 사용할 수 있으나, 통상 상온경화성의 에폭시수지가 사용된다.

혹은, 필요에 따라서 단면수복과 연마·세정, 프라이머를 도포한 후, 구조물이나 구조재료에 메시직물을 앵커핀으로 고정한 후, 매트릭스수지를 롤러나 고무주걱 등으로 덧칠하여 함침시켜도 되고, 스프레이 등으로 매트릭스수지를 스프레이해도 된다.

이하에 구체적인 실시예를 드나, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

메시직물을 매설하여 보강한 모르타르판을 제작하여, 충격시험과 내화시험을 행했다. 시험방법은, 이하와 같다.

(모르타르판의 제작)

포오틀랜드시멘트와 표준모래를 중량비에 있어서 1:2가 되도록 섞고, 물/시멘트비가 0.65가 되도록 물을 첨가하고, 3분간 반죽했다. 이것을 형틀에 흘려넣은 후, 상기의 메시직물을 표면에 매설하여 1주간 양생해서, 두께 15㎜, 메시직물이 판의 바닥면으로부터 0.5∼1㎜정도의 깊이에 매설된 모르타르판을 얻었다.

(충격시험)

1주간 양생한 모르타르판을 32×32㎝로 잘라내서, 충격시험을 행했다. 시험은 JIS A 1408-1995의 건축용 보드류의 굽힘 및 충격시험방법에 준거하여, 스팬 30㎝의 대변(對邊)단순지지장치에, 메시직물에 의해 보강한 면이 밑이 되도록 수평으로 놓고, 500g의 둥근형 추를 50㎝의 높이에서 충돌시켜서 파괴상태를 관찰했다. 결과는, ◎: 잔금은 발생하지 않음, ○:이면에만 잔금이 확인됨, ×: 표면으로부터 이면에 걸쳐서 잔금이 확인됨의 3단계로 표시했다.

(내화시험)

2개월간 건조한 모르타르판을 90×90㎝로 잘라내어, 내화시험을 실시했다. 시험은 JIS A 1304-1994의 건축구조부분의 내화시험방법에 준거하여 가열등급은 1시간 가열(925℃)로 했다. 가열중에 표면으로부터 이면에 걸쳐서 관통하는 잔금발생의 유무를 관찰하고, 결과는, ○:잔금은 발생하지 않음, ×: 잔금이 발생했음의 2단계로 표시했다.

(실시예 1)

토오레이(주)제 PAN계 탄소섬유(T700S-12K, 7200데니어, 12000필라멘트)와, (주)쿠라레이제 비닐론섬유(4000데니어, 800필라멘트)를 경사 및 위사로 사용했다. 경사에는 꼬임은 걸려 있지 않고, 위사에는 가온용융섬유로서 저융점 나일론(300데니어를 4개)을 나선형상으로 감아서 첨가했다. 도 1에 표시된 바와 같이, 경사 및 위사 다같이 탄소섬유다발:비닐론 섬유다발의 개수의 비가 1:1이 되도록 탄소섬유·비닐론섬유의 순으로 교대로 배치시키고, 섬유피치가 10×10㎜의 탄소섬유와 비닐론섬유와의 평조직의 혼직메시를 제작했다. 상기 혼직메시의 위사에는 50T/m의 꼬임이 가해져 있고, 또 가열처리함으로써 가온용융섬유를 용해시켜서 경사와 위사의 교차부분을 접착했다. 이 직물에 의해 보강한 모르타르판의 시험결과는 표 1에 표시한 대로였다.

(실시예 2)

실시예 1과 동일한 토오레이(주)제 탄소섬유(T700-12K)와, 쿠라레이제 비닐론섬유(4000데니어, 800필라멘트)를 경사 및 위사에 사용하고, 위사에 가온용융섬유를 감아서 도 2에 표시된 바와 같이, 탄소섬유다발:비닐론섬유다발의 개수비가 1:2가 되도록 경사 및 위사가 다같이 탄소섬유·비닐론섬유·비닐론섬유의 순서로 배치시키고, 실시예 1과 마찬가지로 해서 섬유피치가 10×10㎜, 위사에 50T/m의 꼬임이 가해져 교차부분이 접착된 탄소섬유와 비닐론섬유와의 평조직혼직메시를 제작했다. 이 직물에 의해 보강한 모르타르판의 시험결과는 표 1에 표시한 대로였다.

(비교예 1)

토오레이(주)제 탄소섬유 토레카 T700S-12K를 경사 및 위사에 사용하여, 거칠은 평직조직으로 제직하고, 섬유피치가 10×10㎜인 메시직물을 제작했다. 또한, 위사에는 가온용융섬유로서 저융점 나이론(300데니어를 4개)을 나선형상으로 감아서 첨가하고, 제직후, 가열처리함으로써 경사와 위사의 교차부분을 접착했다. 이 직물에 의해 보강한 모르타르판의 시험결과는 표 1에 표시한 대로였다.

(비교예 2)

쿠라레이제 비닐론섬유(4000데니어, 800필라멘트)를 경사 및 위사로 사용하고, 거칠은 평직조직으로 제직하고, 섬유피치가 10×10㎜인 메시직물을 제작했다. 또한, 위사에는 가온용융섬유로서 나일론(300데니어를 4개)을 나선형상으로 감아서 첨가하고, 제직후, 가열처리함으로써 경사와 위사의 교차부분을 접착했다. 이 직물에 의해 보강한 모르타르판의 시험결과는 표 1에 표시한 대로였다.

	탄소섬유다발:비닐섬유다발의 개수비	섬유피치	충격시험	내화성
실시예 1	1:1	10㎜	○	○
실시예 2	1:2	10㎜	◎	○
비교예 1	1:0	10㎜	×	○
비교예 2	0:1	10㎜	○	×

다음에, 모르타르판의 이면에 메시직물을 에폭시수지에 의해 접착해서 보강한 경우에 대해서 충격시험을 행했다. 모르타르판은, 상기의 실시예 1과 마찬가지의 제작방법으로, 메시직물을 매설하지 않고, 두께 15㎜의 무보강판을 제작했다.

(메시직물의 접착)

1주간 양생한 모르타르판을 32×32㎝로 잘라내서, 메시직물을 에폭시수지에 의해 접착했다. 에폭시수지는, 코니시(주)제의 상온경화형 에폭시수지(E2500)를 사용하고, 모르타르판에 애벌칠로서 150g/㎡의 비율로 수지를 도포한 후, 메시직물을 얹고, 덧칠로서 150g/㎡의 비율로 수지를 도포했다. 그 후, 함침롤러에 의해 섬유에 수지를 함침시키고, 1주간 양생했다.

(충격시험)

상기의 충격시험과 마찬가지로, JIS A 1408-1995의 건축용 보드류의 굽힘 및 충격시험방법에 준거하여 스팬 30㎝의 대변단순지지장치에, 메시직물에 의해 보강한 면이 밑이 되도록 수평으로 놓고, 500g의 둥근형 추를 100㎝의 높이에서 충돌시켜서 파괴상태를 관찰했다. 결과는, ◎:잔금은 발생하지 않음, ○:이면에만 잔금이 확인됨, ×:표면으로부터 이면에 걸쳐서 잔금이 확인됨의 3단계로 표시했다. 또, 섬유의 절단상태도 관찰했다.

(실시예 3)

실시예 1에서 사용한 메시직물을, 모르타르판에 에폭시수지에 의해 접착하여, 충격시험을 행한 결과, 표 2에 표시한 바와 같이, 잔금부분에서 탄소섬유의 일부가 절단되어, 잔금이 퍼져 나가지 않아, 모르타르판은 깨지지 않았다.

(비교예 3)

비교예 1과 마찬가지로 탄소섬유만의 메시직물을 제작했다. 단, 단위면적당의 탄소섬유의 사용량을 실시예 3과 동일하게 하기 위하여, 섬유피치를 20×20㎜로 했다. 이 메시직물을, 모르타르판에 에폭시수지에 의해 접착하고, 충격시험을 행한 결과, 표 2에 표시한 바와 같이, 탄소섬유가, 잔금부분의 전단(剪斷)에 의해 절단되어, 잔금이 퍼져 나갔기 때문에, 모르타르판은 깨졌다.

(실시예 4)

실시예 1과 동일한 토오레이(주)제 탄소섬유(T700-12K)와, 쿠라레이제 비닐론섬유(4000데니어, 800필라멘트)를 경사 및 위사에 사용하고, 위사에 가온용융섬유를 감아서, 탄소섬유다발: 비닐론섬유다발의 개수비가 2:1이 되도록 경사 및 위사 다같이 탄소섬유·탄소섬유·비닐론섬유의 순서로 배치시켰다. 즉, 도 2의 탄소섬유와 유기섬유의 배치를 반대로 했다. 그리고, 실시예 1과 마찬가지로 해서 섬유피치가 10×10㎜, 위사에 50T/m의 꼬임이 걸려서 교차부분이 접착된 탄소섬유와 비닐론섬유와의 평조직혼직메시를 제작했다. 이 직물에 의해 보강한 모르타르판의 시험결과는 표 2에 표시한 대로 잔금은 확인되지 않았다.

	탄소섬유다발:비닐론섬유다발속의 개수비	섬유피치	충격시험	섬유의 절단상태
실시예 3	1:1	10㎜	○	잔금부분에서 탄소섬유의 일부가전단에 의해 절단
비교예 3	1:0	20㎜	×	잔금부분에서 전단에 의해 절단되었다.
실시예 4	2:1	10㎜	◎	섬유의 절단은 보이지 않았다.

본 발명의 보강용 메시직물은 탄소섬유와 내알칼리성 유기섬유와 혼직한 것이며, 탄소섬유를 사용함으로써 내화성을 향상시킬 수 있는 동시에, 전단강도가 높은 내알칼리성 유기섬유를 사용함으로써, 수경성 무기재료에 발생하는 잔금의 퍼져나감을 억제하여, 내충격강도를 향상시킬 수 있고, 건축구조물 등의 도괴방지, 잔금확대방지, 굽힘보강, 모르타르의 낙하방지, 내충격성 향상을 꾀할 수 있다.

또, 교차부분이 가온용융섬유에 의해 고정되어 있으므로 보강효과가 증대한다.

Claims (6)

1. 경사는 서로 평행한 탄소섬유다발 및 내알칼리성 유기섬유다발로 구성되고, 위사는 서로 평행한 탄소섬유다발 및 내알칼리성 유기섬유다발로 구성되고, 경사 및 위사의 교차부분이 틈새메움되어 있는 것을 특징으로 하는 보강용 메시직물.
2. 제 1항에 있어서, 위사를 구성하는 탄소섬유다발 및 내알칼리성 유기섬유다발은 가온용융섬유를 함유하고, 가열처리에 의해 해당 가온용융섬유를 용융시켜, 메시의 교차부분이 틈새메움되어 있는 것을 특징으로 하는 보강용 메시직물.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 경사를 구성하는 탄소섬유다발 및 내알칼리성 유기섬유다발의 비는 1:5∼5:1이고, 위사를 구성하는 탄소섬유다발 및 내알칼리성 유기섬유다발의 비는 1:5∼5:1인 것을 특징으로 하는 보강용 메시직물.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 내알칼리성 유기섬유다발이 비닐론섬유다발인 것을 특징으로 하는 보강용 메시직물.
5. 구조물의 표면에 수지를 도포하고, 이어서 제 1항 또는 제 2항에 기재된 보강용 메시직물을 적층하고, 상기 메시직물에 상기 수지를 함침하여, 수지를 경화시키는 것을 특징으로 하는 구조물의 보강방법.
6. 제 1항 또는 제 2항에 기재된 보강용 메시직물을 수경성 무기질 재료에 매설하는 것을 특징으로 하는 수경성 무기질 재료의 보강방법.