KR100534523B1 - 자체 침강형 장섬유 부직포. - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리아크릴산 에스테르 수지, 가교형 수지바인더, 가교촉매 및 고비중 충진제로 구성된 수지바인더 조성물을 함유하는 자체 침강형 장섬유 부직포에 관한 것이다.
본 발명의 장섬유 부직포는 해안 방조제 등의 사면공사시 사면의 보강용 재료로 사용된다.

Description

자체 침강형 장섬유 부직포
본 발명은 해안 방조제 등의 사면공사시 사면의 보강재로 사용되는 자체 침강형 장섬유 부직포에 관한 것이다. 통상적으로 해안 또는 호수 인접지역에 방조제 등의 건축 및 토목공사를 할 때에는 해수 및 담수의 지속적인 유동으로 인한 사면 침하를 방지하기 위하여 사면보강 공사를 실시하고 있다. 구체적으로 사면을 형성한 후 그 위에 보강포를 포설하고, 다시 그 위에 자갈, 모래, 암반 등을 포설한다. 상기 사면의 보강포로는 지금까지 니들펀칭 방식으로 제조된 장섬유 부직포가 주로 사용되어 오고 있다.
상기 장섬유 부직포의 제조방법은 잘 알려진 바와 같이 (ⅰ)합성섬유용 폴리머를 방사블록에서 방사한 후, (ⅱ)방사된 사조를 냉각 챔버에서 냉각·고화 시키고, (ⅲ)고화된 사조를 고압공기 이젝터에서 연속 연신한 다음, (ⅳ)이동하는 네트 컨베이어 상에 웹 형태로 적층하고, (ⅴ)적층된 웹을 니들펀칭한 후 권취하는 공정으로 제조된다.
상기와 같이 니들펀칭 방식으로 제조된 장섬유 부직포를 사면 보강포로 사용하는 경우, 해수 및 담수의 요동에 의해 장섬유 부직포를 구성하는 층과 층 사이가 분리되고, 내수강도가 낮은 문제가 있었다. 또한 상기 장섬유 부직포는 비중이 가벼워 물속으로 침강하는 시간이 길어지거나, 자체 침강이 불가능하여 인위적으로 침강시켜야 하는 경우도 있었다. 그 결과 시공 공정상 많은 어려움이 발생되고 있다.
본 발명은 사면보강 공사시 사면보강재로 사용되며 부직포 층간의 분리현상이 없고 내수강도가 높아 사면보강 효과가 우수하며, 수면 아래로 단시간 내에 침강할 수 있는 장섬유 부직포를 제공하고자 한다.
본 발명은 해안 방조제 등의 사면공사시 사면의 보강재로 사용되는 자체 침강형 장섬유 부직포에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 본 발명은 장섬유 부직포의 편면 또는 양면에 폴리아크릴산 에스테르 수지, 가교형 수지바인더, 가교촉매 및 고비중 충진제로 구성된 수지바인더 조성물을 함유하는 자체 침강형 장섬유 부직포에 관한 것이다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
먼저 통상적인 방법과 같이 (ⅰ)합성섬유용 폴리머를 방사블록에서 방사한 후, (ⅱ)방사된 사조를 냉각 챔버에서 냉각·고화 시키고, (ⅲ)고화된 사조를 고압공기 이젝터에서 연속 연신한 다음, (ⅳ)이동하는 네트 컨베이어 상에 웹 형태로 적층하고, (ⅴ)적층된 웹을 니들펀칭한 후 권취하여 장섬유 부직포를 제조한다. 합성섬유용 폴리머로는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리아미드 등이 사용된다. 더욱 바람직하기로는 폴리에틸렌테레프탈레이트가 좋다. 방사 및 연신 후 네트 컨베이어 상에 웹형태로 적층되는 장섬유의 단사섬도는 2∼10데니어인 것이 바람직하다. 단사섬도가 2데니어 미만일 경우에는 제품의 강력이 저하되고, 10데니어를 초과할 경우에는 후 공정인 니들펀칭의 효과가 감소하게 되어 형태가 불안정하게 될 우려가 있다.
상기와 같이 제조한 장섬유 부직포를 주성분인 폴리아크릴산 에스테르 수지, 가교형 수지바인더, 가교촉매 및 고비중 충진제로 구성된 수지바인더 조성물로 가공처리하고, 건조 및 열처리 하여 본 발명의 자체 침강형 장섬유 부직포를 제조한다.
폴리아크릴산 에스테르 수지는 아크릴산 에스테르 단량체와 메타크릴산 에스테르 단량체를 공중합시켜 제조한다. 아크릴산 에스테르 단량체로는 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, 노말부틸아크릴레이트 또는 2-에틸헥실아크릴레이트 등을 사용한다 가교형 수지바인더로는 멜라민수지 또는 요소수지 등을 사용하며, 가교촉매로는 염화암모늄 또는 인산암모늄 등을 사용한다. 상기 가교형 수지바인더와 가교촉매는 수지바인더 조성물이 3차원 망상구조를 갖도록 한다.
고비중 충진제로는 활석, 이산화티탄백토, 탄산칼슘 또는 실리카 등을 사용한다. 고비중 충진제의 함량은 전체 수지바인더 조성물 중량대비 5∼50중량%인 것이 좋다. 고비중 충진제 함량이 5중량% 미만일 경우에는 자체 침강 속도가 느려지고, 50중량%를 초과하는 경우에는 사면 보강재 역할이 저하될 우려가 있다. 고비중 충진제와 함께 전분을 첨가하면 부직포의 충진안정성, 수지의 혼용성 등이 개선되어 바람직하다.
장섬유 부직포를 상기 수지바인더 조성물로 가공처리하는 방법으로는 키스롤 코팅방식이 바람직하다. 구체적으로 상기 수지바인더 조성물을 물로 희석시킨 후, 여기에 증점제를 첨가하여 점도를 20∼100포아즈로 유지시킨 상태에서 코팅을 실시한다. 이때 나이프 코터도 적당한 위치에 설치하여 코팅두께 등을 조절할 수 있다. 코팅두께는 최종 제품의 침강속도가 0.5m/분 이상이 되도록 조절한다. 더욱 바람직하기로는 침강속도가 0.5∼1.5m/분 이상이 되도록 조절하는 것이 좋다. 건조는 120℃에서 약 3분간 실시하고, 열처리는 150∼170℃에서 1∼2분간 실시한다. 본 발명의 장섬유 부직포는 고비중 충진제를 적절하게 함유하고 있어서 침강속도가 0.5m/분 이상이다. 또한 가교형 수지바인더 및 가교촉매에 의해 수지바인더 조성물이 3차원적 망상구조를 갖고 있어서 부직포 층과 층 사이의 분리현상을 방지할 수 있다. 본 발명의 자체 침강형 장섬유 부직포는 상기 수지바인더 조성물이 함침되어 있다.
본 발명에 있어서 물성 평가 기준은 아래와 같다.
·중량(g/㎡) : JIL L1096 방법으로 평가한다.
·후도(mm) : KSK 0506 방법으로 평가한다.
·인장강도(kg/5cm) : KSK 5020 방법으로 평가한다.
·인장신도(%) : KSK 5020 방법으로 평가한다.
·내수강도(kg/5cm) : KSK 5020 방법으로 평가한다.
·바인더 결합도(%) : 일반형 세탁기에서 냉수로 1시간동안 세탁한 후 3분 탈수하고 열풍건조기에서 150℃로 10분간 건조한 후 세탁전후의 시료 중량변화를 아래식과 같이 백분율로 나타낸다.
·침강속도(m/분) : 가로×세로×높이가 각각 60cm×100cm×100cm인 투명 아크릴 수조를 제작하고 수조내에 냉수를 채운 후 시료(20×20cm)를 수조표면에 포설하고, 포설직후부터 시료가 수조바닥까지 침강하는 속도를 측정한다.
이하 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 살펴본다. 그러나 본 발명은 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
섬도가 2데니어인 폴리에틸렌테레프탈레이트 필라멘트를 통상의 스펀본드 방식으로 용융방사하고 이를 니들펀치로 교락접합하여 웹을 형성하여 중량이 60g/㎡ 후도가 0.15mm인 폴리에스테르 장섬유 부직포를 제조한다. 한편 아크릴산 에스테르 단량체와 메타크릴산 에스테르 단량체를 공중합하여 고형분 농도가 40%이며 점도가 100센티포아즈인 폴리아크릴산 에스테르 중합체인 수지바인더를 준비하고, 여기에 상기 수지바인더 중량에 대하여 전분 5중량부 활석 10중량부, 멜라민 수지 1중량부 염화암모늄 0.5중량부 및 폴리아크릴산 증점제를 소량씩 첨가하여 점도가 100포아즈인 수지바인더 조성물을 제조한다.
나이프코터가 부착된 키스롤코팅 방식으로 상기 수지바인더 조성액을 폴리에스테르 장섬유 부직포상에 균일하게 코팅하고 120℃에서 3분간 건조 후 170℃에서 1분간 열처리하여 본 발명의 장섬유 부직포를 제조한다. 코팅된 장섬유 부직포의 물성을 평가한 결과는 표 1과 같다.
실시예 2
섬도가 9데니어인 폴리에틸렌테레프탈레이트 필라멘트를 통상의 스펀본드 방식으로 용융방사하고 이를 니들펀치로 교락접합하여 웹을 형성하여 중량이 150g/㎡ 후도가 1.3mm인 폴리에스테르 장섬유 부직포를 제조한다. 한편 아크릴산 에스테르 단량체와 메타크릴산 에스테르 단량체를 공중합하여 고형분 농도가 40%이며 점도가 100센티포아즈인 폴리아크릴산 에스테르 중합체인 수지바인더를 준비하고, 여기에 상기 수지바인더 중량에 대하여 전분 5중량부 활석 5중량부, 멜라민 수지 2중량부 염화암모늄 0.5중량부 및 폴리아크릴산 증점제를 소량씩 첨가하여 점도가 100포아즈인 수지바인더 조성물을 제조한다.
나이프코터가 부착된 키스롤코팅 방식으로 상기 수지바인더 조성액을 폴리에스테르 장섬유 부직포상에 균일하게 코팅하고 120℃에서 3분간 건조 후 170℃에서 1분간 열처리하여 본 발명의 장섬유 부직포를 제조한다. 코팅된 장섬유 부직포의 물성을 평가한 결과는 표 1과 같다.
비교실시예 1
섬도가 5데니어인 폴리에틸렌테레프탈레이트 필라멘트를 통상의 스펀본드 방식으로 용융방사하고 이를 니들펀치로 교락접합하여 웹을 형성하여 중량이 100g/㎡ 후도가 0.080mm인 폴리에스테르 장섬유 부직포를 제조한다. 수지가공 되지 않은 상기 폴리에스테르 장섬유 부직포의 물성을 평가한 결과는 표 1과 같다.
비교실시예 2
섬도가 5데니어인 폴리에틸렌테레프탈레이트 필라멘트를 통상의 스펀본드 방식으로 용융방사하고 이를 니들펀치로 교락접합하여 웹을 형성하여 중량이 100g/㎡ 후도가 0.080mm인 폴리에스테르 장섬유 부직포를 제조한다. 한편 아크릴산 에스테르 단량체와 메타크릴산 에스테르 단량체를 공중합하여 고형분 농도가 40%이며 점도가 100센티포아즈인 폴리아크릴산 에스테르 중합체인 수지바인더를 제조한다.
나이프코터가 부착된 키스롤코팅 방식으로 상기 수지바인더(고비중 충진제 미함유)를 폴리에스테르 장섬유 부직포상에 균일하게 코팅하고 120℃에서 3분간 건조 후 170℃에서 1분간 열처리하여 본 발명의 장섬유 부직포를 제조한다. 코팅된 장섬유 부직포의 물성을 평가한 결과는 표 1과 같다.
<표 1> 물성 평가 결과
본 발명의 장섬유 부직포는 해수 등의 요동에 의해 부직포층 사이가 분리되지 않고 내수 강도가 높아서 사면보강 효과가 매우 우수하다. 또한 본 발명의 장섬유 부직포는 비중이 무거워 수면 아래로 단시간 내에 자체 침강할 수 있어서 사면보강 공정을 간단하고도 용이하게 한다.

Claims (5)

  1. 폴리아크릴산 에스테르 수지, 멜라민 수지 및 요소 수지 중에서 선택된 가교형 수지바인더, 가교촉매 및 고비중 충진제로 구성된 수지바인더 조성물을 함유하는 자체 침강형 장섬유 부직포.
  2. 1항에 있어서, 수면속으로 침강하는 속도가 0.5m/분 이상인 자체 침강형 장섬유 부직포.
  3. 1항에 있어서, 가교촉매가 염화암모늄 또는 인산암모늄인 자체 침강형 장섬유 부직포.
  4. 1항에 있어서, 고비중 충진제가 활석, 이산화티탄백토, 탄산칼슘 및 실리카로 이루어진 그룹중에서 선택된 1종이고, 전체 수지바인더 조성물내 고비중 충진제의 함량이 5∼50중량%인 장섬유 부직포.
  5. 1항에 있어서, 부직포를 구성하는 장섬유의 단사섬도가 2∼10데니어인 자체 침강형 장섬유 부직포.
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