KR101101365B1 - 토목섬유용 옥수수 식생 부직포와 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하천/제방의 법면을 환경 친화적으로 보강하여 신속하게 녹화되도록 하는 토목섬유용 식생 부직포에 관한 것으로서, 지중에서도 자연 분해되는 옥수수 솜 또는 이 옥수수 솜에 황마나 코이어섬유를 혼합한 것을 개섬 및 소면 하여 일정 두께로 얻어지는 제1층(2)과 제2층(4) 사이로 식생용 종자(6)를 산포하고, 니들 펀칭하여 상기 양 층(2)(4)이 일체로 봉합되게 한 옥수수 식생 부직포이며, 이것은 지중에 매설된 후 식생에 의한 지반 강화가 이루어질 즈음에는 토양 속에서 완전히 자연 분해되어 식생된 식물의 녹화에 퇴비로 이바지함으로써 식생 효과의 증진과 환경 친화적이고 토양의 2차 오염을 일으키지 않는 토목섬유를 제공하는 것이다.

식생매트, 호안용 식생매트, 식생용 펠트, 토목섬유

Description

토목섬유용 옥수수 식생 부직포와 그 제조방법{vegetation non woven corn fabric for Geo- textiles and manufacturing method thereof}

본 발명은 하천/제방의 경사면, 또는 연약지반의 지반 강화 등에 사용되는 토목섬유에 관한 것으로, 특히 지중에 매립되면 일정기간 후에 세균이 생분해 제거하게 되는 친환경적 요소를 갖춘 토목섬유용 옥수수 식생 부직포와 그 제조방법에 관한 것이다.

토목섬유 중에 부직포는 하천이나 제방의 법면 보호, 절토면 또는 성토면의 피복, 보강에 적합하고, 수토 분리, 배수, 여과 효과가 우수한 특성이 있으나, 대개는 그 재료 전부 또는 일부가 토양에서 잘 썩지 않고 환경 호르몬 등의 유해물질을 배출하여 토양의 2차적 오염을 일으키는 합성수지로 된 결점이 있다.

한편, 본 발명의 공동 출원인이 획득한 등록실용신안 제437329호의 식생 매트는 보강재로서 금속망, 네트, 지오 그리드, 코이어 매트를 채용하고 종자가 첨부된 펄프 배지를 포함한 구성으로 되어 있다.

상기의 식생매트는, 합성수지 부직포 대신에 야자섬유 매트를 채용하여 자연 분해되게 한 구성으로 되어 있고, 또 시공 후에는 표면으로 녹화가 이루어져 지반 의 조기 안정화를 도모할 수 있는 장점을 갖추고 있다.

그러나 층 구조는 야자섬유 매트를 중심으로 2장의 PE 네트와 하나의 코이어 네트, 그리고 종자가 첨부된 펄프 배지 등을 구비해야 하는 복잡한 다층 구조이므로 제조 공정이 번잡하게 되고, 특히 코이어 매트는 뻣뻣하여 취급하기 어려운 물성이고, 게다가 여기에 피트모스와 코코피트 등의 상토재를 일정 두께 산포 한 것이므로 더욱 작업자가 제품을 운반하거나 현장에서 시공할 때의 취급이 어려워 작업을 능률적으로 할 수 없게 한다.

한편, 토양 속에서 유해물질을 배출하지 않는 친환경물질로는 토양 속에서 세균에 의해 부식 처리되는 천연물질이 대표적이고, 또 천연물질 중에서 섬유, 부직포로 제조될 수 있는 종류는 면, 양모 등이 알려져 있으나 이와 같은 것은 값이 비싸므로 토목섬유에는 비경제적이다.

천연물질로서 비교적 저렴하면서 부직포로 제공되고 있는 것으로는 옥수수, 고구마, 비트, 사탕수수 등의 식물 전분을 발효시켜 얻는 폴리 젖산(poly lactic acid)이 주목되고 있다.

식물 전분을 발효시키면 D-젖산과 L-젖산이 생성되는데, d-젖산은 함량이 많으면 융점을 저하시키는 특징이 있어서 L-젖산만 모노머로 중합 합성하여 폴리 젖산을 얻는다. 이것은 생물 유래의 원료로 만들어지는 바이오 베이스 폴리머로 의복소재, 섬유소재, 생분해성 플라스틱 원료 등으로 각광받고 있으며, 국내에서는 휴비스 라는 업체에서 직물 형태와 솜 제품(LOT 번호: 6202D: 이하 옥수수 솜이라 칭함)으로 시판하고 있다.

옥수수 솜은 섬유용 합성수지의 대표물질인 폴리에틸렌 텔레프탈레이트 물성과 비교하여 내열성이 조금 약할 뿐, 흡수성, 속건성, 생분해성, 신축성 등의 물성은 부직포로 활용하기에 조금도 손색이 없고, 매립되어도 2차적 환경오염을 일으키지 않으므로 토목섬유용 부직포 원료로는 최적한 것이 된다.

다만, 비용 면에서 코튼 보다는 저렴하지만 합성수지제 부직포보다는 비싸기 때문에 토목섬유 원료로는 경제성이 없는 것이 흠이다.

본 발명의 목적은 토목섬유용 부직포로서 2차적 환경오염을 일으키지 않도록 옥수수 솜을 모체로 한 자연 친화적인 부직포를 제안하되, 값비싼 옥수수 솜의 채용에 따르는 원가 부담 문제를 식생구조의 개선을 통해 해소할 수 있는 토목섬유용 옥수수 식생 부직포를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 간결한 공정을 통하여 상기 토목섬유용 옥수수 식생 부직포를 얻을 수 있는 제조방법을 제공함에 있다.

상술한 본 발명의 목적을 구현하는 토목섬유용 옥수수 식생 부직포는, 평량 기준으로 옥수수 섬유 50~70에 황마섬유 또는 코이어섬유가 50~30의 비율로 혼합된 제1층과 제2층을 포함하고, 이들 제1층 혹은 제2층의 어느 한쪽으로 종자를 산포하고 니들 펀칭하여 일체로 겹쳐지게 하되, 상기 제1층과 제2층 사이에는 종자와 함께 제오라이트, 벤토나이트, 피트모스, 코코피트로 된 상토재를 산포한 구성으로 된다.

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

상술한 구성의 토목섬유용 옥수수 식생 부직포는, 옥수수 섬유에 황마나 코이어섬유를 혼합하여 타면기로 개섬(開纖)하고, 다시 소면기에 넣어 개면함으로써 제1층 및 제2층을 형성하는 공정과; 상기 제1층에 파종기로 식생용 종자를 산포하여 고르게 부착시키는 공정과; 종자가 산포된 제1층에 제2층을 크로스 래핑하여 겹치고 니들 펀칭하여 1겹으로 일체화되게 하는 공정을 통해 얻을 수 있다.

상술한 공정에서, 식생용 종자의 산포 전에 제1층으로 CMC를 미리 스프레이하는 공정이 더 포함될 수 있다.

또한, 식생용 종자의 산포와 동시에 제올라이트, 벤토나이트, 피트모스, 코코피트로 된 상토재를 함께 산포하는 것도 가능하다.

또한, 제1층과 제2층의 니들 펀칭 후에는 그 외측으로 보강용 네트를 부착하는 공정이 더 포함될 수도 있다.

상술한 구성을 갖춘 본 발명의 토목섬유용 옥수수 식생 부직포는 다음과 같은 이점을 갖는다.

부직포의 원료가 지중에서 자연 분해되는 옥수수섬유, 황마섬유, 코이어섬유를 채용한 것이므로 시공 후 지중에서 옥수수섬유와 황마섬유는 2년 정도, 코이어 섬유는 6, 7년 경과하여 모두 자연 분해되어 버리므로 1차적 토양 오염은 물론, 세월이 경과하여도 2차적 토양 오염을 일으키지 않는다.

또, 제1층과 제2층 사이로 식생용 종자를 산포하고 니들 펀칭으로 일체화 한 것이므로 기존의 종자 시트를 필요로 하지 않아 자재 절감과 공정 단순화를 도모할 수 있고, 종자 산포 시에 상토재를 함께 뿌린 구조는 식생용 종자의 발아 후에 착근이 왕성해지게 하므로 식생 성공률이 높아진다.

특히 옥수수섬유는 자체 공극이 많아 종자의 발아에 요구되는 산소를 충분히 공급하여 줄 뿐만 아니라 주변 토양의 습기를 빨아들여 종자에 수분을 제공하는 작용도 탁월하여 종자의 발아, 착근, 성장에 의한 녹화 효과를 향상시켜 준다.

상기 제1층과 제2층의 외측으로 보강용 네트를 니들 펀칭 또는 바늘 땀을 크게 한 바느질로 첨부하는 것에 의해 간편하게 부직포의 강도 향상을 도모할 수 있다.

또한, 상술한 본 발명의 토목섬유용 옥수수 식생 부직포는, 타면과 소면을 통해 제1층과 제2층을 얻고, 제1층의 표면에만 파종기로 식생용 종자를 산포한 다음, 양 층 사이를 니들 펀칭하여 일체화 하는 간단한 공정으로 제조할 수 있는 것이므로 특별한 장비 없이 저렴하게 제조할 수 있다.

또한, 경사면에 피복 사용된 후에는 일정 기간 경과하여 부직포 내의 식생용 종자가 발아하여 경사면이 식물로 덮여 보강되고, 또 부직포/네트는 자연 분해되어 식생된 식물의 생장에 도움을 주는 퇴비로 되어 녹화 효과도 우수하게 된다.

이하, 본 발명을 첨부 도면에 따른 바람직한 실시 예로서 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 관련된 토목섬유용 옥수수 식생 부직포의 단층 구조를 나타내는 도면으로서, 옥수수 섬유에 황마섬유 혹은 코이어섬유를 일부 혼합시켜 되는 제1층(2)과 제2층(4)을 2중으로 겹쳐 부직포를 이루고 있으며, 상기 제1층(2)과 제2층(4) 사이로는 종자(6)가 산포된 구성을 보여주고 있다.

제1층(2)과 제2층(4) 사이로 종자(6)를 산포하여 두면, 식생매트에 필수적인 종자 시트의 생략으로 그에 상당하는 재료비와 생산비용을 삭감할 수 있어 옥수수섬유를 채용함에 따르는 원가 부담을 덜 수 있다.

또, 제1층(2)과 제2층(4)을 형성하는 옥수수섬유에 황마나 코이어섬유를 소량 혼합하는 것으로도 상당한 재료비 절감을 도모할 수 있다.

종자(6)로는 잔디씨, 꽃씨, 갈대씨 등을 채용할 수 있다.

또, 종자(6)의 발아 후 착근을 돕기 위하여 상기 제1층(2)과 제2층(4) 사이로 상토재(8)를 뿌려 상기 종자(6)를 피복하는 구조로도 실시될 수 있다. 상토재(8)로는 제오라이트, 벤토나이트, 피트모스, 코코피트가 좋다.

제1층(2)과 제2층(4) 사이는 니들 펀칭으로 일체화 되는 것이므로 상기 제1층(2)의 표면에는 니들이 제1층(2)의 섬유 일부를 물고 제2층(4)을 꿰뚫어 일체로 봉합시킴에 따라 펀칭 자국(10)이 무수히 형성된다.

제1층(2) 또는 제2층(4)의 외측에는 보강용 네트(12)가 첨부될 수 있다.

보강용 네트(8)도 황마나 코이어섬유로 직조된 것을 사용하여 지중에서 완전 분해 될 수 있게 하는 것이 좋고, 제2층(4)과 상기 네트(8) 사이는 니들 펀칭으로 봉합하거나 또는 바늘 땀을 크게 하여 듬성듬성한 바느질로 봉제해 두어도 좋다.

제1층(2)과 제2층(4)을 형성하는 옥수수 섬유는 지중에서 일정시간 경과 하면 분해되는 천연물질이므로 환경오염을 일으킬 염려가 없다. 게다가 옥수수 섬유는 지중에서 종자(6)의 발아에 필요한 온도와 습도를 탁월하게 유지시켜 줄 뿐만 아니라 착근도 쉽게 되기 때문에 식물에 의한 지반의 보강효과가 신속하게 나타난다.

또, 보강용 네트(8)는 제1층(2)과 제2층(4)의 길이방향 및 폭방향 인장강도를 강화시켜 절개지나 성토지의 토압을 지지할 수 있게 한다.

상술한 구성의 토목섬유용 옥수수 식생 부직포는 도 2를 참조한 공정에 따라 제조한다.

원면 형태로 제공되는 옥수수 섬유를 타면기로 개섬 하면 어느 정도 풀어 헤쳐지게 된다. 이러한 개섬 과정에서 옥수수섬유에 황마섬유 또는 코이어섬유를 첨가 혼합하는 것이며, 그 혼합비율은 특별히 한정하지 않고 평량 기준으로 옥수수섬유 50~70에 황마섬유나 코이어섬유 50~30의 비율로 함이 적당하다.

이때, 황마섬유와 코이어섬유는 함수성이 좋고 질긴 물성을 나타내고, 지중에서 부식 처리되는 기간도 옥수수섬유보다 길므로 순전한 옥수수섬유에 비해 시공지역의 안정성 유지 효과가 크다. 게다가 황마섬유나 코이어섬유 모두 부식 처리가 늦더라도 천연물질이기 때문에 2차적 환경오염을 일으킬 염려도 없다.

개섬에 의해 혼합된 옥수수섬유를 소면기에 넣어 개면하는 과정을 통해 단섬유와 이물질을 골라내고, 작은 덩어리로 뭉쳐진 솜을 완전히 헤치고 모아서 소정 폭과 평량을 갖는 제1층(2)을 얻는 한편으로, 동일한 공정을 별도로 진행하여 소망의 제2층(4)을 얻는다.

다음에, 상기 제1층(2) 또는 제2층(4)만 파종기를 통과시켜 표면에 잔디씨, 갈대씨, 꽃씨 등의 식생용 종자(6)가 고르게 산포 되도록 한다. 이 과정에서 필요하다면 종자(6)를 산포하기 전에 제1층(2) 또는 제2층(4)의 표면으로 CMC를 스프레이 하여 종자(6)가 잘 부착되게 할 수도 있다.

또한, 상기 제1층(2)과 제2층(4)은 본 발명에서 평량 기준으로 각각 150~200 g/㎡으로 성형하면 겹쳐진 후에는 300~400 g/㎡으로 되어 종자(6)를 보존할 수 있는 최소의 두께(7mm)로 형성할 수 있다.

상술한 종자 산포 과정에서 상토재를 동시에 산포하여 둘 수도 있다.

상토재는 공지된 제올라이트, 벤토나이트, 피트모스, 코코피트 등을 사용할 수 있으며, 제1층(2)과 제2층(4) 사이로 개재되는 상토재는 종자(6)에서 발아된 갓 나온 뿌리가 상기 제1층(2) 또는 제2층(4)을 뚫고 지반 토양으로 식생하게 되는 과정 중에 주변 상토재가 상기 뿌리의 성장 및 착근을 돕게 되어 식생 성공률이 높아진다.

본 발명자가 실험한 바에 따르면, 상토재 없는 옥수수섬유 부직포는 식생 성공률이 80%(10장의 배지 중 8장에서 발아 후 7일 경과하여 토양 착근) 이었으나, 상토재를 함유한 옥수수섬유 부직포는 100%(10장의 배지 모두 발아 후 5일 경과하여 토양 착근)로 나타났으며, 성장 상태도 상토재를 함유한 군이 훨씬 튼튼하고 우량하게 되었다.

상토재는 많이 뿌려 둘수록 종자 발아 및 착근에 도움주게 되지만, 본 발명 에서는 부직포의 제조에 지장을 주지 않도록 대략 1mm 두께로 산포한다.

다음에, 종자(6)가 산포된 제1층(2)에 상기 제2층(4)을 크로스 래핑하여 겹친 다음 니들 펀칭기로 니들 펀칭하여 2겹을 1겹으로 붙임으로써 소망의 토목섬유용 옥수수 식생 부직포를 얻는다.

이렇게 얻어진 본 발명의 토목섬유용 옥수수 식생 부직포의 한쪽 면에는 다시 황마 또는 코이어섬유로 된 보강용 네트(8)가 더 부착될 수 있다.

보강용 네트(8)와 옥수수 식생 부직포간의 부착은 2차적 니들 펀칭이나 바늘 땀을 크게 하여 듬성듬성하게 꿰매는 바느질, 더 구체적으로 사방 30cm 간격의 바늘 땀으로 봉제하여 일체로 되게 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관련된 토목섬유용 옥수수 식생 부직포의 구조를 나타내는 단층도.

도 2는 본 발명에 관련된 토목섬유용 옥수수 식생 부직포의 제조 공정을 나타내는 개략 설명도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2: 제1층 4: 제2층

6: 종자 8: 상토재

10: 펀칭 자국 12: 네트

Claims (10)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 평량 기준으로 옥수수 섬유 50~70에 황마섬유 또는 코이어섬유가 50~30의 비율로 혼합된 제1층(2)과 제2층(4)을 포함하고, 이들 제1층(2) 혹은 제2층(4) 사이로 식생용 종자(6)를 산포하고 겹쳐서 니들 펀칭하여 일체로 되게 하되, 상기 제1층(2)과 제2층(4) 사이에는 종자(6)와 함께 제오라이트, 벤토나이트, 피트모스, 코코피트로 된 상토재(8)를 산포한 구성으로 되어 있음을 특징으로 하는 토목섬유용 옥수수 식생 부직포.
7. 옥수수섬유에 황마나 코이어섬유가 혼합된 것을 타면기로 개섬하고, 다시 소면기에 넣어 개면함으로써 제1층(2) 및 제2층(4)을 형성하는 공정과;

   상기 제1층(2)에 파종기로 식생용 종자(6)를 산포하여 고르게 부착시키는 공정과;

   종자(6)가 산포된 제1층(2)에 제2층(4)을 크로스 래핑하여 겹치고 니들 펀칭하여 1겹으로 일체화되게 하는 공정으로 행해지는 토목섬유용 옥수수 식생 부직포의 제조방법.
8. 청구항 7에 있어서,

   식생용 종자(6)의 산포 전에 제1층(2)으로 CMC가 스프레이 되는 공정을 더 포함하고 있음을 특징으로 하는 토목섬유용 옥수수 식생 부직포의 제조방법.
9. 청구항 7에 있어서,

   식생용 종자(6)의 산포와 동시에 제올라이트, 벤토나이트, 피트모스, 코코피트로 된 상토재(8)가 함께 산포되는 것을 특징으로 하는 토목섬유용 옥수수 식생 부직포의 제조방법.
10. 청구항 7에 있어서,

    제1층(2)과 제2층(4) 사이의 니들 펀칭 후에 외측으로 황마 또는 코이어섬유로 된 보강용 네트(8)를 부착하는 공정이 더 포함되어 있음을 특징으로 하는 토목섬유용 옥수수 식생 부직포의 제조방법.

Images