KR101742257B1

KR101742257B1 - 위킹(Wicking)성이 향상된 지오텍스타일

Info

Publication number: KR101742257B1
Application number: KR1020150096757A
Authority: KR
Inventors: 이상기
Original assignee: 대윤지오텍 주식회사
Priority date: 2015-07-07
Filing date: 2015-07-07
Publication date: 2017-06-01
Also published as: MY180168A; KR20170006193A; WO2017007144A1

Abstract

본 발명은 위사로 우수한 위킹(Wicking)성을 가지는 원사를 사용함으로써 위킹성을 향상시킨 지오텍스타일에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보강성능을 위해 다양한 형태 및 소재의 고강도 원사, 즉 폴리프로필렌계 플랫사 및 스플릿사, 기타 고강력 원사 등을 사용하고, 수평투수성을 부여하기 이하여 폴리에스테르계 이형단면 원사와 나일론계 이형단면 원사를 이용하여 우수한 Wicking성(수평투수성)을 갖는 분리보강용 지오텍스타일이 제공된다.

Description

위킹(Wicking)성이 향상된 지오텍스타일{Geotextile having enhanced wicking}

본 발명은 지오텍스타일에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 위사로 우수한 위킹(Wicking)성을 가지는 원사를 사용함으로써 위킹성을 향상시킨 지오텍스타일에 관한 것이다.

토목 합성재료의 주요 기능은 주로 보호, 분리, 여과, 보강, 배수, 액체/기체 차단기능 등으로 구분된다.

일반적으로 토목, 건설공사에서 사용된 지오신세틱스는 최소한 한 가지 이상의 기능이 적용되고 각 기능에 대한 용도설계는 역학적, 수리학적 및 지질학적인 기본 개념들이 반영되어 설계되어진다.

직포형 지오텍스타일의 경우 토목공사 중 보강과 분리 기능등으로 연약층과 보강층을 분리하며, 경계면에서 보강효과를 발휘하며, 주로 폴리프로필렌이나 폴리에스테르 원사를 평직이나 능직 등을 제직한 형태의 제품이다.

고성능 지반 구조물의 보강용 지오텍스타일은 연약지반의 안정화, 고성토 도로 및 제방 지지력 개선, 공사차량 작업로, 보강토체, 도로기층 및 보조기층 보강을 위한 토목 공사현장에서 사용량이 증가하는 추세이다.

직포형 지오텍스타일의 주요 기능은 보강과 분리기능으로 연약층과 보강층을 분리하여 경계면에서 보강효과를 발휘하는 제품군으로 지오텍스타일의 강도 향상, 보강층에서 하부 연약층의 수분의 원활한 투수성, 마찰에 의한 보강효율 등이 보강기능의 개선을 위해 요구되는 실정이다.

반의 안정화를 위해 보강기능, 분리기능, 여과기능을 동시에 수행할 수 있는 제품으로서, 특히 수평투수성을 갖는 분리보강용 지오텍스타일의 제조기술과 이를 통해 얻어진 제품의 적용공법의 개발이 필요하다.

또한, 기존 직포 지오텍스타일의 주요 소재는 폴리프로필렌계와 폴리에스테르계가 대부분으로 폴리프로필렌 소재의 경우 고강도, 고모듈러스 발현이 제한되어 저강도의 기준이 요구되는 현장에서 주로 사용되고 폴리에스테르 소재의 경우 고강도의 기준이 요구되는 현장에서 사용되나 수분포화조건인 상태에서 장기거동이 불리하다고 알려져 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0542387호. 대한민국 등록특허공보 제10-1280612호.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하고자 안출한 것으로서, 보다 상세하게는 보강성능을 위해 다양한 형태 및 소재의 고강도 원사, 즉 폴리프로필렌계 플랫사 및 스플릿사, 기타 고강력 원사 등을 사용하고, 수평투수성을 부여하기 이하여 폴리에스테르계 이형단면 원사와 나일론계 이형단면 원사를 이용하여 우수한 Wicking성(수평투수성)을 갖는 분리보강용 지오텍스타일을 제공하는 것을 그 해결과제로 한다.

또한, 본 발명에서는 고기능성(마찰상호작용계수 향상, 투수성 개선, 인장특성 향상)의 발현을 위해 경사와 위사에 각기 다른 단면의 원사를 사용하여 직포의 마찰 표면 특성이 향상되고 겉보기 공극과 통수통로가 확보된 직물구조의 지오텍스타일을 제공하는 것을 다른 해결과제로 한다.

또한, 본 발명에서는 경사에 모노사 및/또는 플랫사를 사용하고 위사에는 스플릿사와 이형단면 원사 등을 복합적으로 사용하여 수직투수성 뿐만 아니라 CD방향으로의 위킹(Wicking)에 의한 수평투수성과 마찰상호작용계수가 발현된 직포 구조의 지오텍스타일을 제공하는 것을 또 다른 해결과제로 한다.

상기한 과제를 해결한 본 발명의 위킹(Wicking)성이 향상된 지오텍스타일은 경사로 서로다른 섬도를 가지는 2종의 고강도 PP Flat사를 사용하고, 위사로 고강도 원사로 PP Flat사와 PP Split사, 위킹(Wicking)사를 사용하여 제직되는 것으로,

상기 2종의 PP Flat사중 어느 하나를 2본으로 하여 연속적으로 배열되도록 경사로 공급하거나, 또는 서로 다른 섬도를 가지는 PP Flat사를 각각 1본씩 사용하여 합 2본으로 하여 연속적으로 배열되도록 경사로 공급하고, 상기 위사는 PP Split사 2~3본, 위킹사 2~3본을 공급하여 경사방향으로 순차 배열 또는 교차배열되도록 제직되거나, 또는 상기 PP split사와 위킹사와의 사이에 고강도 PP Flat사를 위입하여 교차배열되도록 제직되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 경사로 서로다른 섬도를 가지는 2종의 고강도 PP Flat사를 사용하고, 위사로 고강도 원사로 PP Split사와 위킹(Wicking)사를 사용하여 제직되는 것으로,

상기 2종의 PP Flat사중 어느 하나를 2본으로 하여 경사로 공급하거나, 또는 서로 다른 섬도를 가지는 PP Flat사를 각각 1본씩 사용하여 합 2본으로 하여 경사로 공급하고, 상기 위사는 PP Split사 2본과 위킹사 4본을 위사 밀도에 따라 상호교차 위입하여 위사들이 서로 겹침을 통해 인장강도 및 수평투수성(Wicking성)이 향상되는 제직구조를 가지는 것을 특징으로 하는 지오텍스타일을 제공한다.

본 발명에서는 또한, 서로다른 섬도를 가지는 2종의 고강도 PP Flat사를 사용하고, 위사로 고강도 원사로 PP Split사와 위킹(Wicking)사를 사용하여 제직되는 것으로,

상기 2종의 PP Flat사중 어느 하나를 2본으로 하여 경사로 공급하거나, 또는 서로 다른 섬도를 가지는 PP Flat사를 각각 1본씩 사용하여 합 2본으로 하여 경사로 공급하고, 상기 위사는 PP Split사 2본, 위킹사 3~4본을 위입하여 제직되되, 상기 각각 PP Split사의 어느 한 면에 1본의 위킹사가 동시에 위입되도록 제직시키되, 상기 각각의 PP Split사와 동시에 위입되는 위킹사들은 PP Split사의 서로 다른 면에 위치되도록 위입되고, 상기 PP Split사는 상호 겹침부가 50%이하가 되도록 위입되고, 다른 위킹사 1~2본은 순차 위입하여 상호겹침구조를 가지도록 제직되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 지오텍스타일을 제공한다.

여기서, 상기 경사 및 위사로 사용되는 PP Flat사는 섬도 1000~1070데니어인 PP Flat사와 섬도 1250데니어닌 PP Flat사인 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 위킹사는 섬도 900~1200데니어를 만족하는 폴리에스터계 또는 나일론계 이형단면사인 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 위킹사는 이형단면사는 130D/144F, 150D/72F 또는 150D/144F의 섬도를 가지는 것 중 어느 하나를 사용하여 사집합체를 형성하고, 상기 사집합체를 복합연사기에서 300~400TM, S꼬임으로 합사를 진행한 다음, 에어제트노즐에서 공기압 5㎏/㎠으로 6합 내지 7합하여 인치(inch)당 3~5개의 교락이 균일한 간격으로 형성되도록 인테레이스 가공하여 합사된 교락가공 이형단면사인 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제공되는 지오텍스타일은 이형단면의 원사를 이용하여 경/위사를 구성하는 하이브리드 직포의 도입으로 기존 평직과 능직구조 직포 지오텍스타일 대비 뚜렷하게 개선된 AOS와 수직투수능은 보강기능뿐 아니라 수리분야에 적용되는 분리재 및 여과 재료로서 확대 적용이 가능한 것으로, 특히 겨울철 및 장마철의 수평방향으로의 동수구배가 없는 도로기층 보강의 경우 동결 융해 가능성 감소등으로 인한 보수 비용 절감 및 도로 장기 내구성 향상의 효과가 있다.

또한, 단일 재료로 기존의 2겹 이상의 재료가 필요하던 적용분야에 대체하게 되므로 산업 전체적인 관점에서 사용원료의 절감과 에너지의 절감효과가 기대되고, 기능성 흡수 소재(Wicking)의 지오텍스타일 분야로의 응용 분야 확대에 따른 소재 활용도 증가 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 지오텍스타일의 제직구조를 예시한 사시도 이다.
도 2 및 3은 본 발명의 지오텍스타일을 예시한 제직구조설계조직도이다.
도 4 및 5는 도 3에 도시된 제직구조설계조직도의 위사배열을 예시한 것이다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 지오텍스타일은 고기능성(마찰상호작용계수 향상, 투수성 개선, 인장특성 향상)의 발현을 위해 경사와 위사에 각기 다른 단면의 원사를 사용하여 직포의 마찰표면특성이 향상되고 겉보기 공극과 통수통로가 확보된 직물구조를 가지는 것에 특징이 있다.

또한, 본 발명의 지오텍스타일은 폴리프로필렌 소재를 주로 사용하고 원사의 단면 형태는 지오텍스타일의 시공시 현장 조건에 따른 마모손상을 최소화하기 위하여 직포의 교차점의 높이를 최소화할 수 있도록 경위사의 기본 단면은 flat한 형태의 원사를 사용하고, 위사의 경우 다양한 형태 및 소재의 고강도 원사(폴리프로필렌 플랫사, 스플릿사, 기타 고강력 원사등)중 폴리프로필렌 필름사 계열의 스플릿사(split yarn)을 선정하여 사용함에 그 특징이 있다. 상기 스플릿사는 flat한 형태의 단면이면서도 슬리트사(slit yarn)를 일정하게 초세화하여 제조된 형태로 사축을 기준으로 나선방향으로 일정하게 쪼개져서 형성되므로 필라멘트사와 같이 부드러운 것이 특징이다.

본 발명의 따른 위킹(Wicking)성이 향상된 지오텍스타일은 도 1에 도시된 바와 같이, 경사로 서로다른 섬도를 가지는 2종의 고강도 PP Flat사를 사용하고, 위사로 고강도 원사로 PP Flat사와 PP Split사, 위킹(Wicking)사를 사용하여 제직되는 것으로,

상기 2종의 PP Flat사중 어느 하나를 2본으로 하여 연속적으로 배열되도록 경사로 공급하거나, 또는 서로 다른 섬도를 가지는 PP Flat사를 각각 1본씩 사용하여 합 2본으로 하여 경사로 공급하고, 상기 위사는 PP Split사 2~3본, 위킹사 2~3본을 경사방향으로 순차 배열하여 위입시켜 교차배열되도록 제직되거나(도 1의 (a)), 또는 상기 PP split사와 위킹사와의 사이에 고강도 PP Flat사를 위입(도 1의 (b))하여 교차배열되도록 제직되는 것에 그 특징이 있다.

또한, 본 발명에 따른 위킹성이 향상된 지오텍스타일은 도 2에 도시된 바와 같이, 경사로 서로다른 섬도를 가지는 2종의 고강도 PP Flat사를 사용하고, 위사로 고강도 원사로 PP Split사와 위킹(Wicking)사를 사용하여 제직되는 것으로,

상기 2종의 PP Flat사중 어느 하나를 2본으로 하여 경사로 공급하거나, 또는 서로 다른 섬도를 가지는 PP Flat사를 각각 1본씩 사용하여 합 2본으로 하여 경사로 공급하고, 상기 위사는 PP Split사 2본(3, 6)과 위킹사 4본(1, 2, 4, 5)을 위사 밀도에 따라 상호교차 위입하여 위사들이 서로 겹침을 통해 인장강도 및 수평투수성(Wicking성)이 향상되는 제직구조를 가지는 것에 그 특징이 있다.

본 발명에서는 또한, 다른 실시형태로 도 3에 도시된 바에 따르면, 서로다른 섬도를 가지는 2종의 고강도 PP Flat사를 사용하고, 위사로 고강도 원사로 PP Split사와 위킹(Wicking)사를 사용하여 제직되는 것으로,

상기 2종의 PP Flat사중 어느 하나를 2본으로 하여 경사로 공급하거나, 또는 서로 다른 섬도를 가지는 PP Flat사를 각각 1본씩 사용하여 합 2본으로 하여 경사로 공급하고, 상기 위사는 PP Split사 2본, 위킹사 3~4본을 위입하여 제직되되, 상기 각각 PP Split사의 어느 한 면에 1본의 위킹사가 동시에 위입되도록 제직시키되, 상기 각각의 PP Split사와 동시에 위입되는 위킹사들은 PP Split사의 서로 다른 면에 위치되도록 위입되고, 상기 PP Split사는 상호 겹침부가 50%이하가 되도록 위입되고, 다른 위킹사 1~2본은 순차 위입하여 상호겹침구조를 가지도록 제직되는 구조를 가지는 것에 그 특징이 있다.

도 3의 제직구조를 가지는 지오텍스타일의 위사배열을 도 4를 참조하여 설명하면, 제1의 PP split사(5, 10)가 상측으로 위치되고, 제2의 PP split사(3, 8)가 하측으로 위입시켜 상기 제1 및 2의 PP Split사의 일부분이 겹치도록 위입되고, 상기 제1의 PP Split사의 미겹침부 하측으로 제1의 위킹사(4, 9)가 위치되도록 동시위입되고, 상기 제2의 PP Split사의 미겹침부 상측으로 제2의 위킹사(2, 7)가 위치되도록 동시위입되고, 제3의 위킹사(1, 6)가 상기 제2의 PP Split사의 일측에 위치되도록 위입시켜 되는 위사배열을 가지며, 이상의 위사배열의 위입구조가 경사방향으로 반복형성되게 된다.

본 발명에 따르면, 이상의 제직구조에 사용된 상기 경사 및 위사로 사용되는 PP Flat사는 섬도 1000~1070데니어인 PP Flat사와 섬도 1250데니어닌 PP Flat사인 것에 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 상기 위킹사는 섬도 900~1200데니어를 만족하는 폴리에스터계 또는 나일론계 이형단면사인 것에 그 특징이 있다. 바람직하게, 상기 위킹사는 이형단면사는 130D/144F, 150D/72F 또는 150D/144F의 섬도를 가지는 것 중 어느 하나를 사용하여 사집합체를 형성하고, 상기 사집합체를 복합연사기에서 300~400TM, S꼬임으로 합사를 진행한 다음, 에어제트노즐에서 공기압 5㎏/㎠으로 6합 내지 7합하여 인치(inch)당 3~5개의 교락이 균일한 간격으로 형성되도록 인테레이스 가공하여 합사된 교락가공 이형단면사인 것을 사용하는 것이다.

이상에서 설명된 본 발명의 지오텍스타일들은 투수량 600ℓ/min/㎡ 이상, 인장강도 80KN/m이상의 수평투수성 및 보강성을 가지게 됨에 그 물성적 특성이 있다.

이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 보다 상세히 설명하기로 한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 예시로서 하기 기술되는 실시예로 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 얼마든지 변형가능한 것이다.

[실시예 1~4]

하기 표 1의 조건으로 지오텍스타일을 시편을 제직하여 준비하고, 종래 폴리에스터 원사를 사용하여 평직으로제직된 지오텍스타일을 준비하여 각 물성을 비교분석하여 보았다. 그 비교분석 결과는 하기 표 2에 나타내었다.

하기 표 1에서 실시예 1 은 도 1의 (b)(청구항 제1항)의 제직구조를 가지도록 제직하고, 실시예 2는 청구항 제2항(도 2)의 제직구조를 가지도록 제직하였으며, 실시예 3 및 4는 청구항 제3항(도 3 내지 5)의 제직구조를 가지도록 제직하여 준비된 것이다.

물성지표	단위	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	비교예	측정방법
직포인장강도(CD방향)	kN/m	80	82	85	85	75	ASTM D4595
직포2%신장시 인장모듈러스(CD방향)	kN/m	600	600	650	650	550	ASTM D4595
유효공극크기	mm	0.4이하	0.4이하	0.4이하	0.4이하	0.4이하	ASTM D4751
수직투수성	sec^-1 ℓ/min/㎡	0.2 600	0.2 600	0.2 650	0.2 650	0.2 550	ASTM D4491
상호작용계수	-	0.8	0.8	0.8	0.8	0.7	ASTM D5321
내화학성	kN/m	60%	60%	65%	65%	50%	ASTM D5322 (2% 수산화나트륨 5% 염산) 24시간 침지
Vertical Wicking (24min)	inch	5	5	5.5	5.5	4.5	ASTM C1559
Horizontal Wicking(24h)	inch	65	65	70	70	60	ASTM C1559

이상의 결과로 살펴볼 때, 본 발명에서 제공되는 지오텍스타일은 종래의 일반적으로 사용되는 지오텍스타일 대비 전반적으로 물성이 향상된 것을 알 수 있었다.

따라서, 위 표 2의 시험결과로 본 발명에서 목적하는 바와 같은 수평투수성 및 보강성이 향상된 우수한 물성을 가지는 지오텍스타일을 제공할 수 있음을 알 수 있다.

Claims

토목용 지오텍스타일에 있어서,
경사로 서로다른 섬도를 가지는 2종의 고강도 PP Flat사를 사용하고, 위사로 고강도 원사로 PP Flat사와 PP Split사, 위킹(Wicking)사를 사용하여 제직되는 것으로,
상기 2종의 PP Flat사중 어느 하나를 2본으로 연속적으로 배열되도록 경사로 공급하거나, 또는 서로 다른 섬도를 가지는 PP Flat사를 각각 1본씩 사용하여 합 2본으로 연속적으로 배열되도록 경사로 공급하고, 상기 위사는 PP Split사 2~3본, 위킹사 2~3본을 경사방향으로 연속적으로 순차 배열하여 교차배열되도록 제직되거나, 또는 상기 PP split사와 위킹사와의 사이에 고강도 PP Flat사를 위입하여 교차배열되도록 제직되는 것을 특징으로 하는 위킹(Wicking)성이 향상된 지오텍스타일.
토목용 지오텍스타일에 있어서,
경사로 서로다른 섬도를 가지는 2종의 고강도 PP Flat사를 사용하고, 위사로 고강도 원사로 PP Split사와 위킹(Wicking)사를 사용하여 제직되는 것으로,
상기 2종의 PP Flat사중 어느 하나를 2본으로 하여 연속적으로 배열되도록 경사로 공급하거나, 또는 서로 다른 섬도를 가지는 PP Flat사를 각각 1본씩 사용하여 합 2본으로 연속적으로 배열되도록 경사로 공급하고, 상기 위사는 PP Split사 2본과 위킹사 4본을 상호교차되도록 공급하여 위사들이 서로 겹침을 통해 인장강도 및 수평투수성(Wicking성)이 향상되는 제직구조를 가지는 것을 특징으로 하는 위킹성이 향상된 지오텍스타일.
토목용 지오텍스타일에 있어서,
경사로 서로다른 섬도를 가지는 2종의 고강도 PP Flat사를 사용하고, 위사로 고강도 원사로 PP Split사와 위킹(Wicking)사를 사용하여 제직되는 것으로,
상기 2종의 PP Flat사중 어느 하나를 2본으로 하여 연속적으로 배열되도록 경사로 공급하거나, 또는 서로 다른 섬도를 가지는 PP Flat사를 각각 1본씩 사용하여 합 2본으로 연속적으로 배열되도록 경사로 공급하고, 상기 위사는 PP Split사 2본, 위킹사 3~4본을 공급하여 제직되되, 상기 각각 PP Split사의 어느 한 면에 1본의 위킹사가 동시에 공급되도록 제직시키되, 상기 각각의 PP Split사와 동시에 공급되는 위킹사들은 PP Split사의 서로 다른 면에 위치되도록 위입되고, 상기 PP Split사는 상호 겹침부가 50%이하가 되도록 위입되고, 다른 위킹사 1~2본은 순차 위입하여 상호겹침구조를 가지도록 제직되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 위킹성이 향상된 지오텍스타일.
제1, 2항 또는 제3항에 있어서,
상기 경사 및 위사로 사용되는 PP Flat사는 섬도 1000~1070데니어인 PP Flat사와 섬도 1250데니어닌 PP Flat사인 것을 특징으로 하는 위킹성이 향상된 지오텍스타일.
제1, 2항 또는 제3항에 있어서,
상기 위킹사는 섬도 900~1200데니어를 만족하는 폴리에스터계 또는 나일론계 이형단면사인 것을 특징으로 하는 위킹성이 향상된 지오텍스타일.
제1, 2항 또는 제3항에 있어서,
상기 위킹사는 이형단면사로 130D/144F, 150D/72F 또는 150D/144F의 섬도를 가지는 것 중 어느 하나를 사용하여 사집합체를 형성하고, 상기 사집합체를 복합연사기에서 300~400TM, S꼬임으로 합사를 진행한 다음, 에어제트노즐에서 공기압 5㎏/㎠으로 6합 내지 7합하여 인치(inch)당 3~5개의 교락이 균일한 간격으로 형성되도록 인테레이스 가공하여 합사된 교락가공 이형단면사인 것을 특징으로 하는 위킹성이 향상된 지오텍스타일.