KR101093752B1 - 격자 형상의 텍스타일 지오그리드의 제조방법플라스틱 구조체 및 그 제조방법 - Google Patents

격자 형상의 텍스타일 지오그리드의 제조방법플라스틱 구조체 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건축 또는 통목공사에서 보강재로 사용되는 격자 형상의 텍스타일 지오그리드(Textile Geogrid)의 제조방법에 관한 것으로서, (S1) 경사와 위사가 서로 교차되도록 제직 또는 편직하여 격자 형상의 텍스타일 지오그리드 원단을 준비하는 단계; (S2) 상기 지오그리드 원단의 표면에 수지 코팅액을 도포하고 긴장상태에서 상기 경사와 위사의 Tg(유리전이온도) ~ Tg+40도의 온도로 저온 열처리하는 단계; 및 (S3) 상기 (S2)의 결과물을 소정속도로 회전하는 전단롤러와 상기 전단롤러의 회전속도보다 빠르게 회전하는 후단롤러에 연속적으로 통과시켜 연신하면서, 상기 저온 열처리 온도보다 높고 상기 경사와 위사의 Tm(융점)보다 낮은 온도로 고온 열처리하여 상기 코팅액을 겔화시키는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 2단계로 나뉜 열처리를 통하여 지오그리드로서 요구되는 높은 인장강도 및 저신도의 물성을 갖는 텍스타일 지오그리드를 용이하게 제조할 수 있다.

Description

격자 형상의 텍스타일 지오그리드의 제조방법플라스틱 구조체 및 그 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF TEXTILE GEOGRID HAVING GRID FORM}
본 발명은 건축 또는 통목공사에서 보강재로 사용되는 격자 형상의 텍스타일 지오그리드(Textile Geogrid)의 제조방법에 관한 것이다.
격자 형상의 지오그리드는 토목공사시 옹벽보강, 사면보강, 지반보강 등의 용도로 사용되는 보강재이다.
지오그리드는 내시공성, 마찰특성 등의 특성 외에 그 용도상 높은 인장강도와 낮은 인장 변형율(저신도)이 요구된다.
지오그리드를 제조하는 방법으로는 일반적으로 플라스틱을 사출하거나 또는 압출한 후, 소정 간격으로 구멍을 뚫은 다음 일축 또는 이축으로 연신시켜 제조하는 방법이 이용한다. 사출된 플라스틱을 이용한 격자형 지오그리드는 인장강력이 떨어지고 연속공정으로 제조하기 어려우며, 그 크기나 모양에 있어 형태의 제약을 받는다.
플라스틱 지오그리드와 상호 보완 또는 경쟁적으로 사용되는 텍스타일 지오그리드는 고강도 섬유를 이용하여 격자 형태의 직물로 제직 또는 편직함으로서 텍 스타일 지오그리드 원단을 준비한 다음, 폴리비닐클로라이드, 역청, 아크릴, 라텍스 및 고무계 수지 등의 수지 코팅액으로 그 표면을 피복한 후 고온 열처리하여 제조한다. 텍스타일 지오그리드는 플라스틱 지오그리드에 비해 제조원가 면에서 경제적이며, 제품이 유연하여 포장, 운반 및 시공 면에서 상대적으로 유리하다. 또한, 이와 같이 제조된 텍스타일 지오그리드는 충분히 연신처리한 고강도 섬유를 사용하므로 인장강력이 높고 인장 변형율이 낮은 특성을 나타낸다.
그러나, 전술한 텍스타일 지오그리드는 고온에서 한번에 수지 코팅층을 건조하므로, 이에 따라 텍스타일 지오그리드를 구성한 연신된 고강도 섬유의 급격한 수축이 발생하며, 결정화도 감소가 감소하는 등 내부 응력이 변화하여 원래 물리적 성질, 즉 인장강도, 탄성율, 신도 등이 변하게 된다. 이에 따라 보강재로서 요구되는 인장강도가 저하되거나 신도가 커지는 등의 물성 저하 현상이 나타난다. 또한, 원사의 급격한 수축으로 인하여 기기에 무리가 발생한다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래기술의 문제점을 해결하여, 지오그리드로서 요구되는 높은 인장강도 및 저신도의 물성을 갖는 격자 형상의 텍스타일 지오그리드의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 기술과제를 해결하기 위하여 본 발명의 텍스타일 지오그리드 제조방법은,
(S1) 경사와 위사가 서로 교차되도록 제직 또는 편직하여 격자 형상의 텍스타일 지오그리드 원단을 준비하는 단계;
(S2) 상기 지오그리드 원단의 표면에 수지 코팅액을 도포하고 긴장상태에서 상기 경사와 위사의 Tg(유리전이온도) ~ Tg+40도의 온도로 저온 열처리하는 단계; 및
(S3) 상기 (S2)의 결과물을 소정속도로 회전하는 전단롤러와 상기 전단롤러의 회전속도보다 빠르게 회전하는 후단롤러에 연속적으로 통과시켜 연신하면서, 상기 저온 열처리 온도보다 높고 상기 경사와 위사의 Tm(융점)보다 낮은 온도로 고온 열처리하여 상기 코팅액을 겔화시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 텍스타일 지오그리드 제조방법에 있어서, 상기 텍스타일 지오그리드 원단을 구성하는 경사 및 위사는 폴리에스테르로 이루어지고, 수지 코팅액으로는 폴리비닐클로라이드 코팅액을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (S3) 단계에 따른 경사 또는 위사의 총 연신비는 1.02 내지 1.5인 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이 본 발명의 제조방법은 텍스타일 지오그리드 원단의 표면에 수지 코팅층을 형성한 다음 연신 처리를 함으로서, 수지 코팅층 형성과정에서 발생한 경사 또는 위사의 물성 저하의 문제를 해결하였다. 이에 따라 제조된 텍스타일 지오그리드는 지오그리드로서 요구되는 높은 인장강도 및 저신도의 물성을 갖게 된다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명에 따른 텍스타일 지오그리드의 제조방법은 다음과 같다.
먼저, 경사와 위사가 서로 교차되도록 제직 또는 편직하여 격자 형상의 텍스타일 지오그리드 원단을 준비한다(S1 단계).
격자 형상으로 형성된 텍스타일 지오그리드 원단을 구성하는 경사 및 위사, 지오그리드의 형태 및 그 제조방법은 당업계에 잘 알려져 있다. 경사 및 위사로는 통상 폴리에스테르로 이루어진 사가 사용되는데, 지오그리드의 기능에 부합되도록 잘 연신된 고강력 폴리에스테르사가 사용되며, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 격자 형상의 텍스타일 지오그리드를 나타낸 평면도이다. 본 발명의 텍스타일 지오그리드는 통상적으로 사용되는 직기 또 는 편직기를 이용하여 준비할 수 있는데, 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이 소정 간격을 두고 평행하게 배치된 다수의 경사와, 소정 간격을 두고 평행하게 배치된 다수의 위사로 형성된 격자 형상을 가진다. 경사와 위사는 상호 직각으로 교차하는 것이 바람직하나, 텍스타일 지오그리드가 하중을 분산시킬 수 있고, 충분한 인발력을 발휘할 수 있는 범위 내에서 그 각도가 변형될 수 있음은 물론이다.
본 발명의 텍스타일 지오그리드는 모든 위사가 경사의 상면에 위치한 격자 형태로, 또는 이와 반대로 모든 경사가 위사의 상면에 위치하도록 제조될 수 있으나, 도 1a ~ 도 1c에 도시된 바와 같이 평직 또는 능직 등의 다양한 형태로 경사와 위사가 상하로 교차하도록 제조될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
이어서, 준비된 지오그리드 원단의 표면에 수지 코팅액을 도포하고 긴장상태에서 상기 경사와 위사의 Tg(유리전이온도) ~ Tg+40도의 온도로 저온 열처리한다(S2 단계). 수지 코팅액을 원단 표면에 도포하는 방법으로는 PVC, 아크릴, 폴리우레탄과 같은 고분자를 가소제에 용해시킨 후 원단을 수지 코팅액에 침지시키거나 수지 코팅액을 원단에 분사하는 방법과 같은 습식법이 이용될 수 있다. 지오그리드 원단은 긴장상태에서 저온 열처리되므로, 원사의 수축이 방지된다. 또한, 경사 및 원사의 결정화도를 높일 수 있는 Tg 이상 ~ Tg+40도의 저온에서 열처리하므로서, 경사 및 원사의 기계적 물성을 향상시킨다. 이때, 지오그리드 원단의 표면에 도포된 수지 코팅액은 그 표면부가 겔화되어 고화된다. 수지 코팅액으로는 통상 폴리비닐클로라이드가 가소제에 용해된 상태의 코팅액이 주로 사용된다.
이어서, (S2)의 결과물을 소정속도로 회전하는 전단롤러와 상기 전단롤러의 회전속도보다 빠르게 회전하는 후단롤러에 연속적으로 통과시켜 연신하면서, 상기 저온 열처리 온도보다 높고 상기 경사와 위사의 Tm(융점)보다 낮은 온도로 고온 열처리하여 상기 코팅액을 겔화시킨다(S3 단계).
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, (S2)의 결과물을 전단롤러와 후단롤러에 연속적으로 통과시킨다. 이 때, 전단롤러와 후단롤러는 원단의 경사(또는 위사)와 평행하도록 배치할 수 있는데, 후단롤러의 회전속도를 전단롤러의 회전속도보다 빠르게 회전시킨다.
수지 코팅층이 형성된 텍스타일 지오그리드 원단은 전단롤러와 후단롤러를 통과시키는 과정에서 저온 열처리 온도보다 높고 상기 경사와 위사의 Tm(융점)보다 낮은 온도로 고온 열처리되며, 이에 따라 전단롤러와 후단롤러의 속도차로 인하여 원단이 연신되면서, 수지 코팅액은 완전히 겔화된다. 연신비는 속도차에 의존하는데, 원단의 연신비가 1.02~1.5가 되도록 조절하는 것이 바람직하다.
연신시 온도 조절은 전단롤러 자체의 온도를 조절하거나, 도 2에 도시된 바와 같이 전단롤러와 후단롤러 사이에 온도조절 챔버를 배치하는 등의 방법으로 실행할 수 있다. 또한, 연신시 원단에 가해지는 온도는 (S2)의 저온 열처리 온도보다 높아야 하며, 경사와 위사의 융점보다는 낮아야 한다. 이러한 별도의 고온 열처리 단계를 거침에 따라, 기기의 부하를 줄이면서 경사 또는 위사의 고분자 배향이 높아지게 되므로 지오그리드를 이루는 원사의 물리적인 변형을 최소화할 수 있다. 즉, 높은 인장강도 및 저신도의 물성을 갖는 텍스타일 지오그리드가 제조된다.
(S3) 단계에 있어서, 필요에 따라 후단롤러 뒤에 제2의 후단롤러를 설치하거 나, 전단롤러 및 후단롤러를 갖는 제2의 연신존을 설치하여 전술한 연신공정을 반복할 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.
〈실시예 1〉
통상의 제조방법으로 제조된 폴리에스테르 고강력사(제조사:코오롱 AKILEN ) 2,000데니어(Tg 약 80도, 강도 8.5g/d, 신도 14%) 원사를 이용하여 격자 형상의 지오그리드 원단을 제직하였다. 이어서 텍스타일 지오그리드 코팅액으로서 통상적으로 사용되는 폴리비닐클로라이드의 가소제 용해액에 원단을 침지하고 110도로 열처리하여 코팅액을 겔화시켰다. 회전비가 조절된 전단롤러와 후단롤러를 배치하고, 그 사이에 온도조절장치(210도로 세팅)를 설치하였고, 전술한 방법으로 준비한 코팅층 형성 원단을 롤러에 투입하여 1.2배로 연신된 지오그리드를 제조하였다.
제조된 지오그리드에 있어서, 원사의 직물에 대한 강도 기여율(사용되는 원사의 강도를 100%라고 했을 때 제직된 원단에서의 사 강도)을 측정한 결과 112%로 나타났고, 지오그리드의 신도는 10.5%로 양호하게 나타났다.
〈실시예 2〉
폴리에스테르 고강력사의 강도가 7.8g/d 및 신도가 22%인 것을 사용하고, 지오그리드의 연신비를 1.6배로 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
제조된 지오그리드에 있어서, 원사의 직물에 대한 강도 기여율을 측정한 결과 125%로 나타났고, 지오그리드의 신도는 11%로 양호하게 나타냈다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1a ~ 도 1c는 본 발명에 따른 텍스타일 지오그리드의 형상을 예시한 평면도 및 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제조방법을 개략적으로 도시한 공정도이다.

Claims (3)

  1. (S1) 경사와 위사가 서로 교차되도록 제직 또는 편직하여 격자 형상의 텍스타일 지오그리드 원단을 준비하는 단계;
    (S2) 상기 지오그리드 원단의 표면에 수지 코팅액을 도포하고 긴장상태에서 상기 경사와 위사의 Tg(유리전이온도) ~ Tg+40도의 온도로 저온 열처리하는 단계; 및
    (S3) 상기 (S2)의 결과물을 소정속도로 회전하는 전단롤러와 상기 전단롤러의 회전속도보다 빠르게 회전하는 후단롤러에 연속적으로 통과시켜 연신하면서, 상기 저온 열처리 온도보다 높고 상기 경사와 위사의 Tm(융점)보다 낮은 온도로 고온 열처리하여 상기 코팅액을 겔화시키는 단계를 포함하고, 상기 연신 단계의 연신비는 1.2 내지 1.6인 격자 형상의 텍스타일 지오그리드의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 경사 및 위사는 폴리에스테르로 이루어지고, 수지 코팅액은 폴리비닐클로라이드가 액상 가소제에 용해된 수지 코팅액인 것을 특징으로 하는 격자 형상의 텍스타일 지오그리드의 제조방법.
  3. 삭제
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