KR101242583B1 - 고강도 내열 섬유 그리드 제조 방법 - Google Patents

고강도 내열 섬유 그리드 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단순히 열가소성 수지의 융착 면적에 의한 열가소성 수지의 접착 강도가 아니라, 교차 지점에서의 고강도 접착제에 의한 접착 방법을 이용하여 그리드의 경사 및 위사가 교차하는 교차 지점에서의 접점 강도를 향상시키는 고강도 내열 섬유 그리드 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 고강도 내열 섬유 그리드 제조 방법은 (a) 위사 방향의 보강 섬유와, 경사 방향의 보강 섬유를 서로 교차시켜서, 제직 및 편직한 후, 상기 위사 방향의 보강 섬유와, 상기 경사 방향의 보강 섬유의 교차 지점에 고강도 접착제를 도포하여, 격자 구조 직물을 제작하는 단계와, (b) 상기 고강도 접착제가 도포된 상기 격자 구조 직물을 경화시키는 단계와, (c) 경화된 상기 격자 구조 직물을, 열경화성 고분자 수지가 담겨있는 사이징 욕조(Sizing Bath)를 통과시켜서, 격자 구조 직물에 열경화성 고분자 수지를 함침시키는 단계와, (d) 상기 열경화성 고분자 수지가 함침된 상기 격자 구조 직물을 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고강도 내열 섬유 그리드 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING HIGH TEMPERATURE FIBER GRID OF HIGH STRENGTH}
본 발명은 고강도 내열 섬유 그리드 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 그리드의 경사 및 위사가 교차하는 교차 지점에서의 접점 강도를 향상시키는 고강도 내열 섬유 그리드 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 지오그리드는 열가소성 수지나 열경화성 수지와 같은 플라스틱을 이용하여, 격자 모양의 프로파일 형태로 제작한 후 연신시켜 그리드를 제조하였다. 이와 같은 지오그리드는 탄소 섬유나 유리 섬유 등의 섬유가 보강되지 않은 그리드로서, 강도나 내구성에 한계가 있었다.
또한, 종래의 텍스타일 지오그리드는 고(高) 강력사를 텍스타일 형태로 제직 및 편직한 후, 합성수지로 코팅하는 공정을 연동화시켜 제조하였지만, 이와 같은 텍스타일 지오그리드는 경사와 위사가 만나는 접점에서, 경사와 위사를 고정시켜 주는 요소가 단지 코팅액으로 사용된 합성 수지로만 되어있어서, 경사와 위사가 만나는 접점에서의 접점 강도가 현저히 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 복합형 지오그리드는 열가소성 수지 시트에 한 방향으로만 보강용 섬유를 일정 간격으로 배열한 후 압출 다이를 통과시킨 후, 이를 일정 간격으로 펀칭하여 다수개의 구멍을 형성하였기 때문에, 보강용 섬유가 한 방향으로만 보강된 합성 수지 시트가 형성되었다. 따라서, 섬유의 길이 방향이 아닌, 즉 섬유 길이 방향의 90도인 직각 방향으로는 보강용 섬유의 강도가 아닌 합성 수지 시트의 강도만이 존재하기 때문에, 0도 90도 방향 모두 강도가 우수하지 않은 문제점이 있었다.
또한, 섬유 집합체 보강 고분자 스트립으로 구성된 지오그리드는 그리드의 경사와 위사를, 각각 열가소성 고분자 수지의 내부에 다수의 섬유 집합체가 보강된 섬유 보강 고분자 스트립 형태(섬유 라드(ROD): 섬유에 수지가 코팅된 막대기 형태)로 제조한 후, 그 제조된 경사와 위사를 상호 교차하도록 함으로써, 상기 경사 및 위사 방향의 섬유 보강 고분자 스트립의 열가소성 수지들이 열의 의해 서로 융착되어 고정되었다. 하지만, 이와 같이 섬유 집합체 보강 고분자 스트립으로 구성된 지오그리드는 섬유가 직접 교차 되었는가, 혹은 섬유에 열가소성 수지가 코팅된 스트립(섬유 라드)이 교차 되었는가의 차이일 뿐으로, 경사와 위사가 만나는 접점에서의 접점 강도는 현저히 떨어지는 문제점이 있었다.
즉, 상술한 종래의 지오 그리드는 격자 형태의 그리드를 형성하는 기술에 제한된 것으로서, 경사 및 위사 방향으로의 그리드 강도와 아울러 그리드의 중요한 물성 값인 경사 및 위사의 교차 지점에서의 접점 강도는 단순히 열가소성 수지의 융착 면적에 의해 고정된 강도이기 때문에, 열가소성 수지의 물성에 의존할 수밖에 없는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 단순히 열가소성 수지의 융착 면적에 의한 열가소성 수지의 접착 강도가 아니라, 교차 지점에서의 고강도 접착제에 의한 접착 방법을 이용하여 그리드의 경사 및 위사가 교차하는 교차 지점에서의 접점 강도를 향상시키는 고강도 내열 섬유 그리드 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 고강도 내열 섬유 그리드 제조 방법은 (a) 위사 방향의 보강 섬유와, 경사 방향의 보강 섬유를 서로 교차시켜서, 제직 및 편직한 후, 상기 위사 방향의 보강 섬유와, 상기 경사 방향의 보강 섬유의 교차 지점에 고강도 접착제를 도포하여, 격자 구조 직물을 제작하는 단계와, (b) 상기 고강도 접착제가 도포된 상기 격자 구조 직물을 경화시키는 단계와, (c) 경화된 상기 격자 구조 직물을, 열경화성 고분자 수지가 담겨있는 사이징 욕조(Sizing Bath)를 통과시켜서, 격자 구조 직물에 열경화성 고분자 수지를 함침시키는 단계와, (d) 상기 열경화성 고분자 수지가 함침된 상기 격자 구조 직물을 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 고강도 내열 섬유 그리드 제조 방법은 (a) 위사 방향의 보강 섬유와, 경사 방향의 보강 섬유를 서로 교차시켜서, 제직 및 편직한 후, 상기 위사 방향의 보강 섬유와, 상기 경사 방향의 보강 섬유의 교차 지점에 고강도 접착제를 도포하여, 격자 구조 직물을 제작하는 단계와, (b) 상기 고강도 접착제가 도포된 상기 격자 구조 직물을 경화시키는 단계와, (c) 경화된 상기 격자 구조 직물을, 분사기에 의해 분사하거나 또는 분무기에 의해 분무(Spray)함으로써, 상기 격자 구조 직물에 열경화성 고분자 수지를 함침시키는 단계와, (d) 상기 열경화성 고분자 수지가 함침된 상기 격자 구조 직물을 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 고강도 내열 섬유 그리드 제조 방법은 상기 열경화성 고분자 수지는 에폭시 수지, 페놀 수지, PVA 수지 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 고강도 내열 섬유 그리드 제조 방법은 상기 고강도 접착제(130)는 아크릴계 접착제와, 에폭시계 접착제와, 자외선 경화 접착제 중 어느 하나를 선택하여 도포하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 고강도 내열 섬유 그리드 제조 방법은 상기 아크릴계 접착제와, 상기 에폭시계 접착제는 경화용 오븐을 통과시키고, 상기 자외선 경화 접착제는 자외선 조사 장치를 통과시켜서 경화시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 단순히 열가소성 수지의 융착 면적에 의한 열가소성 수지의 접착 강도가 아니라, 교차 지점에서의 고강도 접착제에 의한 접착 방법을 이용하여 그리드의 경사 및 위사가 교차하는 교차 지점에서의 접점 강도를 향상시키는 효과가 있었다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 접점 강도가 향상된 그리드를 나타내는 도면.
도 2는 도 1에 의해 제작된 격자 구조 직물을 침지법에 의해 코팅하는 제조 장치를 개략적으로 나타내는 개략도.
도 3은 도 1에 의해 제작된 격자 구조 직물을 분무법에 의해 코팅하는 제조 장치를 개략적으로 나타내는 개략도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 접점 강도가 향상된 그리드를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 고강도 접착제에 의해 접점 강도가 향상된 그리드는, 위사 방향의 보강 섬유(110)와, 경사 방향의 보강 섬유(120)를 서로 교차시켜서, 제직 및 편직한 후, 위사 방향의 보강 섬유(110)와, 경사 방향의 보강 섬유(120)의 교차 지점에 고강도 접착제(130)를 도포하여, 격자 구조 직물(100)을 제작한다.
좀더 상세히 설명하면, 위사 방향의 보강 섬유(110) 및 경사 방향의 보강 섬유(120)는 각각 탄소 섬유나, 유리 섬유 등의 고강도 내열 섬유를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 위사 방향의 보강 섬유(110)와, 경사 방향의 보강 섬유(120)는 경사 공급 장치와, 위사 공급 장치에서, 1개 ~ n개의 고강도 내열 섬유 가닥을 각각 공급한다. 이렇게 공급된 고강도 내열 섬유의 가닥수와, 격자 간격(a, b)을 10 ~ 200㎜로 조정하여 위사 방향의 보강 섬유(110)와, 경사 방향의 보강 섬유(120)를 서로 교차시켜서 제직 및 편직한다.
한편, 고강도 접착제(130)는 아크릴계 접착제와, 에폭시계 접착제와, 자외선 경화 접착제 중 어느 하나를 선택하여 도포하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 고강도 접착제(130)에 의해 접착된 위사 방향의 보강 섬유(110) 및 경사 방향의 보강 섬유(120)는 교차 지점에서 서로 고정됨으로써, 격자 구조 직물(100)의 교차 접점에서 경사 및 위사 방향으로 힘을 가하여 잡아당겨도 고정된 형태가 부서지지 아니한다.
다음, 도 2는 도 1에 의해 제작된 격자 구조 직물(100)을 침지법에 의해 코팅하는 제조 장치를 개략적으로 나타내는 개략도이다.
우선, 침지법에 의해 코팅하는 방법에 대해 설명한다. 도 1에 도시된 바와 같이 위사 방향의 보강 섬유(110)와, 경사 방향의 보강 섬유(120)를 서로 교차시켜서, 제직 및 편직한 후, 위사 방향의 보강 섬유(110)와, 경사 방향의 보강 섬유(120)의 교차 지점에 고강도 접착제(130)를 도포하여, 격자 구조 직물(100)을 제작한다.
이때, 고강도 접착제(130)의 도포는 솔레노이드 밸브나 분사 노즐 등과 같은 별도의 접착제 도포 장치(140)를 이용하여 일정량의 접착제를 위사 방향의 보강 섬유(110)와, 경사 방향의 보강 섬유(120)의 교차 지점에 도포한다.
다음, 고강도 접착제(130)가 도포된 격자 구조 직물(100)은 접착제의 종류에 따라 경화용 오븐(150)이나, 또는 자외선 조사 장치(도시 생략)를 통과시켜서 고강도 접착제(130)를 경화시킨다. 즉, 아크릴계 접착제와, 에폭시계 접착제는 경화용 오븐(150)을 통과시키고, 자외선 경화 접착제는 자외선 조사 장치를 통과시켜서 각각의 고강도 접착제(130)를 경화시키면 된다. 또한, 아크릴계 접착제와 에폭시계 접착제가 도포된 격자 구조 직물(100)은 경화 온도가 80℃ ~ 250℃ 범위로 가열된 경화용 오븐(150)을 통과하는 것이 바람직하다.
다음, 고강도 접착제(130)가 도포되어 경화된 격자 구조 직물(100)이 열경화성 고분자 수지(160)가 담겨있는 사이징 욕조(Sizing Bath)를 통과하면서, 침지법에 의해 격자 구조 직물(100)에 열경화성 고분자 수지(160)가 함침된다.
여기서, 열경화성 고분자 수지(160)는 에폭시 수지, 페놀수지, PVA 수지 등을 사용하는 것이 바람직하다.
다음, 열경화성 고분자 수지(160)가 함침된 격자 구조 직물(100)은 열경화성 고분자 수지(160)의 경화 온도(80℃ ~ 250℃ 범위)로 가열된 경화용 오븐(Curing Oven)(170)의 내부를 통과하면서 열경화성 고분자 수지(160)가 경화되어, 권취기(Winder)(180)에 권취됨으로써, 고강도 내열 섬유 그리드가 완성된다.
다음, 도 3은 도 1에 의해 제작된 격자 구조 직물을 분무법에 의해 코팅하는 제조 장치를 개략적으로 나타내는 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 제작된 격자 구조 직물(100)은 상술한 바와 같은 침지법이 아닌 분무법에 의해 열경화성 수지를 함침시킬 수도 있다.
우선, 도 3을 참조하면, 앞서, 도 2의 도면을 참조하여 설명한 바와 같이, 위사 방향의 보강 섬유(110)와, 경사 방향의 보강 섬유(120)를 서로 교차시켜서, 제직 및 편직한 후, 위사 방향의 보강 섬유(110)와, 경사 방향의 보강 섬유(120)의 교차 지점에 고강도 접착제(130)를 도포하여, 격자 구조 직물(100)을 제작한다.
이때도, 고강도 접착제(130)의 도포는 솔레노이드 밸브나 분사 노즐 등과 같은 별도의 접착제 도포 장치(140)를 이용하여 일정량의 접착제를 위사 방향의 보강 섬유(110)와, 경사 방향의 보강 섬유(120)의 교차 지점에 도포한다.
또한, 고강도 접착제(130)가 도포된 격자 구조 직물(100)은 접착제의 종류에 따라 경화용 오븐(150)이나, 또는 자외선 조사 장치(도시 생략)를 통과시켜서 고강도 접착제(130)를 경화시킨다. 즉, 아크릴계 접착제와, 에폭시계 접착제는 경화용 오븐(150)을 통과시키고, 자외선 경화 접착제는 자외선 조사 장치를 통과시켜서 각각의 고강도 접착제(130)를 경화시키면 된다. 한편, 아크릴계 접착제와 에폭시계 접착제가 도포된 격자 구조 직물(100)은 경화 온도가 80℃ ~ 250℃ 범위로 가열된 경화용 오븐(150)을 통과하는 것이 바람직하다.
다음, 열경화성 고분자 수지(160)를 다수의 분사기(Injector)(190)에 의해 분사하거나, 다수의 분무기에 의해 분무(Spray)함으로써, 격자 구조 직물(100)에 열경화성 고분자 수지(160)를 함침시킬 수 있다.
여기서도, 열경화성 고분자 수지(160)는 에폭시 수지, 페놀수지, PVA 수지 등을 사용할 수 있다.
다음, 열경화성 고분자 수지(160)가 함침된 격자 구조 직물(100)은 열경화성 고분자 수지(160)의 경화 온도(80℃ ~ 250℃ 범위)로 가열된 경화용 오븐(170)의 내부를 통과하면서 열경화성 고분자 수지(160)가 경화되어, 권취기(180)에 권취됨으로써, 고강도 내열 섬유 그리드가 완성된다.
이와 같이 완성된 고강도 내열 섬유 그리드는 교차 지점에서의 고강도 접착제(130)에 의해 그리드의 경사 및 위사가 교차하는 교차 지점에서, 단순히 열가소성 수지의 융착 면적에 의한 열가소성 수지의 접착 강도보다 접점 강도를 크게 향상시키게 된다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 예로 들어 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안되며, 이하에 기재된 특허청구범위에 의해 해석되어야 함이 자명하다.
100 : 격자 구조 직물
110 : 위사 방향의 보강 섬유
120 : 경사 방향의 보강 섬유
130 : 고강도 접착제
140 : 접착제 도포 장치
150 : 경화용 오븐
160 : 열경화성 고분자 수지
170 : 경화용 오븐
180 : 권취기
190 : 분사기

Claims (5)

  1. (a) 위사 방향의 보강 섬유와, 경사 방향의 보강 섬유를 서로 교차시켜서, 제직 및 편직한 후, 상기 위사 방향의 보강 섬유와, 상기 경사 방향의 보강 섬유의 교차 지점에 고강도 접착제를 도포하여, 격자 구조 직물을 제작하는 단계와,
    (b) 상기 고강도 접착제가 도포된 상기 격자 구조 직물을 경화시키는 단계와,
    (c) 경화된 상기 격자 구조 직물을, 열경화성 고분자 수지가 담겨있는 사이징 욕조(Sizing Bath)를 통과시켜서, 격자 구조 직물에 열경화성 고분자 수지를 함침시키는 단계와,
    (d) 상기 열경화성 고분자 수지가 함침된 상기 격자 구조 직물을 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 내열 섬유 그리드 제조 방법.
  2. (a) 위사 방향의 보강 섬유와, 경사 방향의 보강 섬유를 서로 교차시켜서, 제직 및 편직한 후, 상기 위사 방향의 보강 섬유와, 상기 경사 방향의 보강 섬유의 교차 지점에 고강도 접착제를 도포하여, 격자 구조 직물을 제작하는 단계와,
    (b) 상기 고강도 접착제가 도포된 상기 격자 구조 직물을 경화시키는 단계와,
    (c) 경화된 상기 격자 구조 직물을, 분사기에 의해 분사하거나 또는 분무기에 의해 분무(Spray)함으로써, 상기 격자 구조 직물에 열경화성 고분자 수지를 함침시키는 단계와,
    (d) 상기 열경화성 고분자 수지가 함침된 상기 격자 구조 직물을 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 내열 섬유 그리드 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 열경화성 고분자 수지는 에폭시 수지, 페놀 수지, PVA 수지 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고강도 내열 섬유 그리드 제조 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 고강도 접착제(130)는 아크릴계 접착제와, 에폭시계 접착제와, 자외선 경화 접착제 중 어느 하나를 선택하여 도포하는 것을 특징으로 하는 고강도 내열 섬유 그리드 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 아크릴계 접착제와, 상기 에폭시계 접착제는 경화용 오븐을 통과시키고, 상기 자외선 경화 접착제는 자외선 조사 장치를 통과시켜서 경화시키는 것을 특징으로 하는 고강도 내열 섬유 그리드 제조 방법.
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