KR101248168B1 - 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 고분자 수지 필름(140) 코팅 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 편직하여 격자 구조 직물을 제작하는 단계와, (b) 제작된 격자 구조 직물의 양면에, 분사기를 통해 분무된 고강도 접착제가 접착되어 있는 고분자 수지 필름(140)을 각각 접착하는 단계와, (c) 상기 고분자 수지 필름(140) 사이에 상기 격자 구조 직물이 끼워진 상태에서, 압착 롤러에 의해 압착된 후, 경화용 오븐을 통과하면서 상기 고강도 접착제가 경화됨으로써, 상기 고분자 수지 필름(140) 사이에 상기 격자 구조 직물이 끼워져서 접착된 시트로 제작되는 단계와, (d) 상기 시트는 사각 또는 원 형상으로 구멍을 천공할 수 있도록 가공된 천공 롤러 사이를 통과함으로써, 상기 격자 구조 직물의 격자 간격 사이가 사각 또는 원 형상으로 천공되는 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 고분자 수지 필름(140) 코팅 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 편직하여 격자 구조 직물을 제작하는 단계와, (b) 제작된 격자 구조 직물의 양면에, 분사기를 통해 분무된 고강도 접착제가 접착되어 있는 고분자 수지 필름을 각각 접착하는 단계와, (c) 상기 고분자 수지 필름 사이에 상기 격자 구조 직물이 끼워진 상태에서, 압착 롤러에 의해 압착된 후, 경화용 오븐을 통과하면서 상기 고강도 접착제가 경화됨으로써, 상기 고분자 수지 필름 사이에 상기 격자 구조 직물이 끼워져서 접착된 시트로 제작되는 단계와, (d) 상기 시트는 사각 또는 원 형상으로 구멍을 천공할 수 있도록 가공된 천공 롤러 사이를 통과함으로써, 상기 격자 구조 직물의 격자 간격 사이가 사각 또는 원 형상으로 천공되는 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 편직하여 격자 구조 직물을 제작하는 단계와, (b) 제작된 격자 구조 직물의 양면에, 분사기를 통해 분무된 고강도 접착제가 접착되어 있는 고분자 수지 필름을 각각 접착하는 단계와, (c) 상기 고분자 수지 필름 사이에 상기 격자 구조 직물이 끼워진 상태로 히팅된 압착 롤러를 통과시킴으로써, 상기 격자 구조 직물의 양면에 위치한 상기 고분자 수지 필름을 열융착하여, 상기 고분자 수지 필름 사이에 상기 격자 구조 직물이 끼워져서 접착된 시트를 제조하는 단계와, (d) 상기 시트를 사각 또는 원 형상으로 구멍을 천공할 수 있도록 가공된 천공 롤러 사이를 통과시킴으로써, 상기 격자 구조 직물의 격자 간격 사이가 사각 또는 원 형상으로 천공되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 고강도 내열 섬유 그리드 제조 방법은 상기 (a) 단계가, 상기 위사 방향의 보강 섬유와, 상기 경사 방향의 보강 섬유를 서로 교차시켜서, 제직 및 편직하는 동시에, 니트사로 니팅(knitting)하여 고정시키는 (a') 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 고강도 내열 섬유 그리드 제조 방법은 상기 고분자 수지 필름은 열경화성 고분자 수지 필름으로 이루어지며, 상기 열경화성 고분자 수지 필름은 폴리이미드 또는 폴리우레탄을 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 고강도 내열 섬유 그리드 제조 방법은 상기 고분자 수지 필름은 열가소성 고분자 수지 필름으로 이루어지며, 상기 열가소성 고분자 수지 필름은 폴리에스터(PET), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌, 염화 비닐 수지, 초산 비닐 수지, 폴리스티렌, ABS 수지, 아크릴 수지 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 고강도 내열 섬유 그리드 제조 방법은 상기 고강도 접착제는 아크릴계, 에폭시계, 자외선 경화 접착제 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 단순히 열가소성 수지의 융착 면적에 의한 열가소성 수지의 접착 강도가 아니라, 교차 지점에서의 고분자 수지 필름(140) 코팅 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 고분자 수지 필름(140)으로 접착함으로써 코팅하는 제조 장치를 개략적으로 나타내는 개략도.
도 3은 도 1에 의해 제작된 격자 구조 직물을 고분자 수지 필름(140)으로 열융착함으로써 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, 니팅에 의해 접점 강도가 향상된 그리드는, 위사 방향의 보강 섬유(110)와, 경사 방향의 보강 섬유(120)를 서로 교차시켜서, 제직 및 편직하는 동시에, 위사 방향의 보강 섬유(110)와, 경사 방향의 보강 섬유(120)를 니트사(130)로 니팅(knitting)하여 고정시킴으로써, 격자 구조 직물(100)을 제작한 후, 격자 구조 직물(100)의 양면에, 고분자 수지 필름(140)을 고강도 접착제를 이용하여 각각 접착한다. 동 도면에서는, 설명의 용이함을 위해, 격자 구조 직물(100)의 일면에, 고분자 수지 필름(140)이 접착된 것을 도시하고 있지만, 실제로는 격자 구조 직물(100)의 양면에, 고분자 수지 필름(140)이 고강도 접착제에 의해 접착되어 있다.
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.
이와 같이, 니트사(130)에 의해 니팅된 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 직물을 고분자 수지 필름(140)으로 접착함으로써 코팅하는 제조 장치를 개략적으로 나타내는 개략도이다.
우선, 격자 구조 직물(100)을 고분자 수지 필름(140)으로 접착함으로써 코팅하는 방법에 대해 설명한다. 도 1에 도시된 바와 같이 제작된 격자 구조 직물(100)이나, 혹은 니트사(130)에 의한 니팅 공정을 생략하여 제작된 격자 구조 직물(100)의 양면에, 분사기(150)를 통해 분무된 고강도 접착제가 접착되어 있는 고분자 수지 필름(140)을 각각 접착한다.
좀더 상세하게 설명하면, 고강도 접착제가 접착되어 있는 2장의 고분자 수지 필름(140)의 사이에 격자 구조 직물(100)이 끼워진 구성이다. 즉, 한 장의 고분자 수지 필름(140) 위에, 고강도 접착제가 도포되어 있고, 그 위에 격자 구조 직물(100)이 위치되어 있으며, 그 위에 고강도 접착제가 다시 도포되어 있고, 그 위에 다른 한 장의 분자 수지 필름이 위치하고 있다. 상기 고분자 수지 필름(140)은 열경화성 고분자 수지 필름으로 이루어진다.
여기서, 열경화성 고분자 수지 필름은 폴리이미드, 폴리우레탄 필름 등을 사용하는 것이 바람직하며, 고강도 접착제는 아크릴계, 에폭시계, 자외선 경화 접착제 등을 사용하는 것이 바람직하다.
다음, 고분자 수지 필름(140) 사이에 격자 구조 직물(100)이 끼워진 상태에서, 압착 롤러에 의해 압착된 후, 경화용 오븐(160)을 통과하면서 고강도 접착제가 경화됨으로써, 고분자 수지 필름(140) 사이에 격자 구조 직물(100)이 끼워져서 접착된 시트로 제조된다.
이때, 또한, 고강도 접착제가 도포된 격자 구조 직물(100)은 접착제의 종류에 따라 경화용 오븐(160)이나, 또는 자외선 조사 장치(도시 생략)를 통과시켜서 고강도 접착제를 경화시킨다. 즉, 고강도 접착제를 아크릴계 접착제나, 에폭시계 접착제로 사용할 경우에는 경화용 오븐(160)을 통과시키고, 자외선 경화 접착제로 사용할 경우에는 자외선 조사 장치를 통과시켜서 각각의 고강도 접착제를 경화시키면 된다. 한편, 아크릴계 접착제와 에폭시계 접착제가 도포된 격자 구조 직물(100)은 경화 온도가 80℃ ~ 250℃ 범위로 가열된 경화용 오븐(160)을 통과하는 것이 바람직하다.
이와 같이 제조된 시트는 사각 또는 원 형상으로 구멍을 천공할 수 있도록 가공된 천공 롤러(170) 사이를 통과하면서, 보강 섬유(110) 및 경사 방향의 보강 섬유(120)가 이루는 격자의 간격 사이가 천공됨으로써, 고분자 수지 필름(140) 사이에 고강도 내열 섬유가 보강된 고강도 내열 섬유 그리드가 완성되며, 이렇게 완성된 고강도 내열 섬유 그리드는 권취기(180)에 의해 권취된다.
다음, 도 3은 도 1에 의해 제작된 격자 구조 직물을 고분자 수지 필름(140)으로 열융착함으로써 코팅하는 제조 장치를 개략적으로 나타내는 개략도이다.
우선, 격자 구조 직물(100)을 고분자 수지 필름(140)으로 열융착함으로써 코팅하는 방법에 대해 설명한다. 도 1에 도시된 바와 같이 제작된 격자 구조 직물(100)이나, 혹은 니트사(130)에 의한 니팅 공정을 생략하여 제작된 격자 구조 직물(100)의 양면에, 열가소성 고분자 수지 필름(140)을 각각 접착한다.
좀더 상세하게 설명하면, 2장의 고분자 수지 필름(140)의 사이에 격자 구조 직물(100)이 끼워진 구성이다. 즉, 한 장의 고분자 수지 필름(140) 위에, 격자 구조 직물(100)이 위치되어 있으며, 그 위에 다른 한 장의 고분자 수지 필름(140)이 위치하고 있다. 상기 고분자 수지 필름(140)은 열가소성 고분자 수지 필름으로 이루어진다.
열가소성 고분자 수지 필름은 폴리에스터(PET), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌, 염화 비닐 수지, 초산 비닐 수지, 폴리스티렌, ABS 수지, 아크릴 수지 등을 사용하는 것이 바람직하다.
다음, 고분자 수지 필름(140) 사이에 격자 구조 직물(100)이 끼워진 상태로 히팅된 압착 롤러(200)를 통과시키면, 격자 구조 직물(100)의 양면에 위치한 고분자 수지 필름(140)이 열융착하여, 고분자 수지 필름(140) 사이에 격자 구조 직물(100)이 끼워져서 접착된 시트로 제조된다.
이와 같이 제조된 시트는 사각 또는 원 형상으로 구멍을 천공할 수 있도록 가공된 천공 롤러(170) 사이를 통과하면서, 보강 섬유(110) 및 경사 방향의 보강 섬유(120)가 이루는 격자의 간격 사이가 천공됨으로써, 고분자 수지 필름(140) 사이에 고강도 내열 섬유가 보강된 고강도 내열 섬유 그리드가 완성되며, 이렇게 완성된 고강도 내열 섬유 그리드는 권취기(180)에 의해 권취된다.
100 : 격자 구조 직물
110 : 위사 방향의 보강 섬유
120 : 경사 방향의 보강 섬유
130 : 니트사
140 : 고분자 수지 필름
150 : 분사기
160 : 경화용 오븐
170 : 천공 롤러
180 : 권취기
190 : 압착 롤러
200 : 히팅된 압착 롤러

Claims (6)

  1. (a) 위사 방향의 보강 섬유와, 경사 방향의 보강 섬유를 서로 교차시켜서, 제직 및 편직하여 격자 구조 직물을 제작하는 단계와,
    (b) 제작된 격자 구조 직물의 양면에, 분사기를 통해 분무된 고강도 접착제가 접착되어 있는 고분자 수지 필름을 각각 접착하는 단계와,
    (c) 상기 고분자 수지 필름 사이에 상기 격자 구조 직물이 끼워진 상태에서, 압착 롤러에 의해 압착된 후, 경화용 오븐을 통과하면서 상기 고강도 접착제가 경화됨으로써, 상기 고분자 수지 필름 사이에 상기 격자 구조 직물이 끼워져서 접착된 시트로 제작되는 단계와,
    (d) 상기 시트는 사각 또는 원 형상으로 구멍을 천공할 수 있도록 가공된 천공 롤러 사이를 통과함으로써, 상기 격자 구조 직물의 격자 간격 사이가 사각 또는 원 형상으로 천공되는 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 편직하여 격자 구조 직물을 제작하는 단계와,
    (b) 제작된 격자 구조 직물의 양면에, 분사기를 통해 분무된 고강도 접착제가 접착되어 있는 고분자 수지 필름을 각각 접착하는 단계와,
    (c) 상기 고분자 수지 필름 사이에 상기 격자 구조 직물이 끼워진 상태로 히팅된 압착 롤러를 통과시킴으로써, 상기 격자 구조 직물의 양면에 위치한 상기 고분자 수지 필름을 열융착하여, 상기 고분자 수지 필름 사이에 상기 격자 구조 직물이 끼워져서 접착된 시트를 제조하는 단계와,
    (d) 상기 시트를 사각 또는 원 형상으로 구멍을 천공할 수 있도록 가공된 천공 롤러 사이를 통과시킴으로써, 상기 격자 구조 직물의 격자 간격 사이가 사각 또는 원 형상으로 천공되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 내열 섬유 그리드 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    상기 위사 방향의 보강 섬유와, 상기 경사 방향의 보강 섬유를 서로 교차시켜서, 제직 및 편직하는 동시에, 니트사로 니팅(knitting)하여 고정시키는 (a') 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 내열 섬유 그리드 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자 수지 필름은 열경화성 고분자 수지 필름으로 이루어지며,
    상기 열경화성 고분자 수지 필름은 폴리이미드 또는 폴리우레탄을 사용하는 것을 특징으로 하는 고강도 내열 섬유 그리드 제조 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 고분자 수지 필름은 열가소성 고분자 수지 필름으로 이루어지며,
    상기 열가소성 고분자 수지 필름은 폴리에스터(PET), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌, 염화 비닐 수지, 초산 비닐 수지, 폴리스티렌, ABS 수지, 아크릴 수지 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 고강도 내열 섬유 그리드 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 고강도 접착제는 아크릴계, 에폭시계, 자외선 경화 접착제 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고강도 내열 섬유 그리드 제조 방법.
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