KR102458765B1

KR102458765B1 - 토립자 구속 벌집형 보강재의 제조방법

Info

Publication number: KR102458765B1
Application number: KR1020200042707A
Authority: KR
Inventors: 김영옥
Original assignee: 주식회사 성광산업
Priority date: 2020-04-08
Filing date: 2020-04-08
Publication date: 2022-10-26
Also published as: KR20210125252A

Abstract

본 발명은 토립자 구속 벌집형 보강재의 제조방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 플렉스블하고 중량이 가벼워 이송 및 사용이 용이하며 제작이 간편하고 시트의 두께조절이 용이한 토립자 구속 벌집형 보강재의 제조방법에 관한 것인바, 본 발명은 토립자 구속 벌집형 보강재의 제조방법에 있어서, 단섬유를 개섬하고 적층하여 웹을 형성시키는 웹성형공정과; 상기 웹성형공정에 의해 형성된 웹을 가압하여 일정한 두께와 밀도를 조절하는 물성조절공정과; 상기 물성조절공정에 의해 생성된 단섬유적층체를 니들펀칭하는 펀칭공정과; 상기 펀칭공정 후 인장강도를 향상시키기 위하여 표면을 가열가압하는 열처리공정과; 상기 열처리공정에 의해 생성된 띠형의 단섬유 시트를 공급하는 준비공정과; 상기 준비공정에 의해 단섬유 시트가 배열되면 띠형의 단섬유 시트를 일정한 간격으로 연속되게 접합시키는 접합공정에 의해 제조되는 것이며, 상기 접합공정은 초음파 접합장치가 일정한 간격으로 설치되어 단섬유 시트에 접합부를 형성하여 한 줄 형태의 셀단위 보강재를 형성시키고 상기 접합부와 접합부 사이에 초음파 접합장치가 위치하도록 초음파 접합장치를 이동시켜 공급되는 새로운 단섬유 시트를 접합시키고 다시 초음파 접합장치를 원위치하여 공급되는 단섬유 시트를 접합시키는 것으로 초음파접합장치의 위치를 반복적으로 바꾸는 접합방법이다.

Description

토립자 구속 벌집형 보강재의 제조방법{Method for manufacturing granular confinement honeycomb reinforcement}

본 발명은 토립자 구속 벌집형 보강재의 제조방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 플렉스블하고 중량이 가벼워 이송 및 사용이 용이하며 제작이 간편하고 시트의 두께조절이 용이한 토립자 구속 벌집형 보강재의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 사면, 호안은 강우와 유수에 의하여 침식 및 붕괴가 발생되기 쉬우며 연약지반은 구조물의 하중보다 기초지반의 지지력이 작아서 변형을 일으키는 지반이다. 이러한 사면 및 호안 제방을 축조할 경우 사면침식 및 붕괴가 발생하지 않도록 사면보호용 보강재를 설치하여야 하며, 연약지반 위에 제방이나 도로를 시공할 경우 지반의 지지력을 증대시키고 지반의 침하가 일어나지 않도록 보강구조물을 설치하여야 한다.

이러한 사면보호용 보강재의 종래 구조는 고밀도 폴리에틸렌재로 이루어져 소정의 길이로 형성된 띠 형상의 시트가 겹치어져 이루어지며 일부분에는 초음파 융착한 후 당기면 세포형의 망으로 형성한 토립자 구속 벌집형 보강재이다.

한편 부직포(Non-woven fabric)란 폴리프로필렌 또는 폴리에스터 등으로 된 미세사를 단독 또는 혼합한 상태로 압착처리하여 섬유재로 제조한 후 이를 열융착 또는 니들펀칭(Needle punching) 등의 방법으로 다수의 통공을 형성시킨 기능성 섬유를 말하는 것으로, 일반적으로 부직포가 갖는 투수기능을 이용하여 지반공사 등과 같은 대규모 토목공사시 토사 등과 같은 수분함유 고형물의 배수를 위한 필터링 등의 용도로서 널리 이용되고 있다.

그러나 상기의 부직포는 구조적 특성상 일반 직물섬유와 비교하여 인장강도 등의 물리적 특성이 매우 약할 뿐만 아니라, 신율이 높아서 장기간의 공사 기간을 요하는 대규모의 공사시에는 토사 등과 같은 수분함유 고형물의 자체 하중에 의한 지속적인 응력 인가로 인하여 부직포가 쉽게 이완되어 변형되고, 아울러 부직포에 구성된 통수공의 구경이 확대됨으로서 효과적인 필터링이 이루어지지 못하게 되어 부직포의 기본 기능인 배수기능 등의 수리적 특성이 급격하게 저하되는 현상이 발생하였으며, 이와 같은 부직포의 수리적 특성 저하현상으로 인하여 공사시 설치한 부직포 구조물을 경우에 따라 다수회에 걸쳐 재설치하여야 하는 번거로움이 발생하였을 뿐만 아니라 공사 기간이 지연되고 공사 비용 또한 크게 증가함과 아울러 궁극적으로는 전반적인 공사품질을 크게 저하 시키는 문제점이 있었다.

상기한 원재료의 문제로 인하여 첨부도면 도 1은 종래 토립자 구속 벌집형 보강재를 생산 시 별도의 천공기를 이용하여 통공(200)을 형성시키거나 또는 토립자 구속 벌집형 보강재를 생산 후 현장에서 후속공정 작업자가 시트(100)에 투수계수를 높이기 위하여 작업자가 펀칭기를 이용하여 통공(200)을 형성시키는 구조의 토립자 구속 벌집형 보강재를 사용하였다.

이와 같이 종래의 연약지반 보강재는 투수계수가 낮고, 채움재와의 마찰력이 낮으며, 생산시 고가의 설비가 필요하며 제조단가가 높고 뿌리 활착이 용이하지 않으며, 압축하중 시 시트가 변형이 일어나 지반이 변형되는 문제점이 있다.

상기와 같은 종래 문제점을 감안하여 대한민국 특허등록 제834784호 "토립자 구속 벌집형 보강재"가 제안된 바 있다. 상기 대한민국 특허등록 제834784호는 첨부도면 도 2에 도시된 바와 같이 가로보강사와 세로보강사가 교차하면서 일정크기의 공극을 갖는 망상의 시트를 형성하고 이 시트를 폭 방향으로 일정간격 융착 연결 후 일측 방향으로 당기면 다수의 벌집형태의 셀망부를 형성하여 이루어진 구조이다.

상기한 종래 "토립자 구속 벌집형 보강재"는 가로보강사와 세로보강사가 일정한 두께와 강도를 갖고 있어 롤 형태로 권취가 불가능하고 전체 중량이 무거우며 폴리에틸렌재로 이루어진 가로보강사와 세로보강사로 이루어진 셀망부가 딱딱하여 파손되는 경우도 있으며 이에 따라 제품 자체가 플렉시블하지 못한 문제점이 있다.

또한 제품의 전체중량이 무거워 이송 및 설치가 용이하지 못하고 가로보강사와 세로보강사로 이루어진 셀망부의 끝단이 날카로워 작업자의 신체가 긁혀 상처가 발생하는 등의 문제점도 있다.

대한민국 특허등록 제834784호 대한민국 특허등록 제1124654호

상기한 종래 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 플렉시블하여 롤 형태로 권취가 가능하고 전체 중량이 가벼워 이동 및 설치가 용이하며 파손의 위험이 적으며 작업자의 신체 훼손이 방지되며 제작이 간편하고 시트의 두께조절이 용이함 및 인장강도 향상 및 배수성능 향상 등의 이점이 있는 토립자 구속 벌집형 보강재의 제조방법을 제공하는데 있다.

이러한 본 발명은 토립자 구속 벌집형 보강재의 제조방법에 있어서, 단섬유를 개섬하고 적층하여 웹을 형성시키는 웹성형공정과; 상기 웹성형공정에 의해 형성된 웹을 가압하여 일정한 두께와 밀도를 조절하는 물성조절공정과; 상기 물성조절공정에 의해 생성된 단섬유적층체를 니들펀칭하는 펀칭공정과; 상기 펀칭공정 후 인장강도를 향상시키기 위하여 표면을 가열가압하는 열처리공정과; 상기 열처리공정에 의해 생성된 띠형의 단섬유 시트를 공급하는 준비공정과; 상기 준비공정에 의해 단섬유 시트가 배열되면 띠형의 단섬유 시트를 일정한 간격으로 연속되게 접합시키는 접합공정에 의해 제조되는 것이며, 상기 접합공정은 초음파 접합장치가 일정한 간격으로 설치되어 단섬유 시트에 접합부를 형성하여 한 줄 형태의 셀단위 보강재를 형성시키고 상기 접합부와 접합부 사이에 초음파 접합장치가 위치하도록 초음파 접합장치를 이동시켜 공급되는 새로운 단섬유 시트를 접합시키고 다시 초음파 접합장치를 원위치하여 공급되는 단섬유 시트를 접합시키는 것으로 초음파접합장치의 위치를 반복적으로 바꾸는 접합방법인 것을 특징으로 하는 것이다. 상기 단섬유 시트는 한 장을 반으로 절첩 또는 2장이 적층되어 인장력을 향상시킨 것을 특징으로 하는 갓이다. 상기 웹성형공정 후 적층된 웹에 인장력을 보강하기 위한 일표면에 접착 필름 또는 접착용 파우더를 도포하는 것을 특징으로 하는 것이다.

삭제

이와 같은 본 발명은 플렉시블하여 절첩이 용이하여 취급이 쉽고 또한 롤 형태로 권취가 가능하고 전체 중량이 가벼워 이동 및 설치가 용이하며 파손의 위험이 적으며 작업자의 신체 훼손이 방지되며 제작이 간편하고 시트의 두께조절이 용이한 등의 효과가 있는 매우 유용한 발명이다.

도 1 및 도 2는 종래 토립자 구속 벌집형 보강재의 구조를 보여주는 사시도.
도 3은 본 발명의 기술이 적용된 토립자 구속 벌집형 보강재의 제조방법을 보여주는 제조공정도.
도 4는 본 발명의 기술이 적용된 토립자 구속 벌집형 보강재의 구조를 보여주는 사시도.
도 5는 본 발명의 다른 제조방법을 보여주는 제조공정도.
도 6 내지 도 7은 본 발명의 기술적 요지인 접합공정의 접합방법을 보여주는 예시도.
도 8은 본 발명의 또 다른 토립자 구속 벌집형 보강재의 제조방법을 보여주는 제조공정도.
도 9는 도 8의 제조방법에 의해 제조된 토립자 구속 벌집형 보강재의 구조를 보여주는 사시도.
도 10은 본 발명의 실시예인 웹에 보강사를 설치하는 모습을 보여주는 사진.
도 11a 내지 도 11b는 본 발명의 기술의 요부인 단섬유 시트의 구조를 보여주는 단면도.
도 12는 시트에 고정사를 봉재하여 설치한 구조를 보여주는 단면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 도 3은 본 발명의 기술이 적용된 토립자 구속 벌집형 보강재의 제조방법을 보여주는 제조공정도이고, 도 4는 본 발명의 기술이 적용된 토립자 구속 벌집형 보강재의 구조를 보여주는 사시도로써 이에 따른 본 발명은 단섬유를 개섬하고 적층하여 웹을 형성시키는 웹성형공정(S100)과, 상기 웹성형공정(S100)에 의해 형성된 웹을 가압하여 일정한 두께로 형성시키는 두께 및 밀도를 조절하는 물성조절공정(S200)과, 상기 물성조절공정(S200)에 의해 생성된 단섬유적층체를 니들펀칭하는 펀칭공정(S300)과, 상기 펀칭공정(S300) 후 인장강도를 향상시키기 위하여 표면을 가열가압하는 열처리공정(S400)과, 상기 열처리공정(S400)에 의해 생성된 띠형의 단섬유 시트(10)를 저주파융착기에 거치하는 준비공정(S500)과, 상기 준비공정(S500)에 의해 저주파융착기에 단섬유 시트(10)가 배열되면 저주파융착기를 작동시켜 띠형의 단섬유 시트(10)를 일정한 간격으로 전·후, 좌·우 연속되게 접합시키는 접합공정(S600)에 의한 제조 순으로 제조되는 것에 특징이 있다.

상기 웹성형공정(S100)은 융점이 서로 다른 저융점 단섬유와 고융점 단섬유를 개섬수단을 이용하여 새털 같은 원사로 개섬하고 개섬된 섬유를 일정한 두께와 폭을 갖는 카딩수단을 이용하여 웹을 형성한다.

상기 카딩수단에 의하여 형성된 웹을 이송벨트 상에 골고루 펼쳐지게 깔고 일정한 두께를 형성하도록 웹적층수단을 이용하여 웹을 수회 적층하여 수평상태의 조직을 갖는 웹을 형성시킨다.

상기 웹성형공정(S100)에 의해 일정한 두께로 웹 형성이 완료되면 웹을 히팅장치가 구비되어 있는 가압수단을 이용하여 웹을 가압하여 일정한 두께 및 밀도를 조절하는 물성조절공정(S200)을 수행한다.

상기 물성조절공정(S200)은 단섬유로 이루어진 웹을 수회 적층하여 예컨대 적층 두께를 100mm 적층하였다면 상기 적층된 100mm의 단섬유 적층체를 가압하여 형성하고자 하는 두께 즉 1mm 또는 30mm 등으로 제조하는 것이다.

상기 웹 적층물을 가압하여 두께를 조절하는 이유는 밀도도 자연적으로 조절되기 때문이며 상기 밀도는 투수성에 미치는 영향이 크기 때문이다. 따라서 상기 물성조절공정(S200)에 의해 생성된 단섬유적층체를 니들펀칭하는 펀칭공정(S300)을 수행한다. 상기 펀칭공정(S300)은 단섬유적층체를 결속시켜 인장력을 향상시키는 효과도 있으나 투수성을 향상시키는 효과가 있다.

한편 상기 펀칭공정(S300) 후 인장강도를 향상시키기 위하여 표면을 가열 가압하는 열처리공정(S400)을 수행한다. 이때 상기 열처리공정(S400)의 방법으로는 60~120℃의 범위의 히팅열을 갖는 로울러 사이를 통과되면서 수행하며, 열처리온도가 60℃ 이하일 경우 열처리 효과가 일어나지 않아 인장강도가 향상되지 않으며, 더불어 단섬유 적층체의 표면 정리 효과가 일어나지 않는다.

상기 열처리온도가 120℃ 이상일 경우 단섬유 적층체를 형성하는 단섬유가 용융되어 투수성이 떨어지는 문제가 있다. 본 발명에서는 상기 열처리공정(S400) 전에 펀칭공정(S300)을 실시하는 것으로 설명하고 있으나 작업의 흐름상 펀칭공정(S300)을 열처리공정(S400) 후에 실시할 수도 있다.

본 발명에서는 물성조절공정(S200)과 열처리공정(S400)을 각각 구분하고 있으나 첨부도면 도 5에 도시된 바와 같이 상기 물성조절공정(S200)을 생략하고 열처리공정(S400) 만을 수행할 수도 있다. 상기 열처리공정(S400)은 반드시 수행하여야 한다. 그 이유는 인장력을 향상시키기 위함이며 열처리공정(S400)을 하지 않을 때에는 인장력이 현저히 떨어지기 때문이다.

상기와 같이 열처리공정(S400)이 완료되면 일정한 폭을 형성하도록 절단을 하여 띠 형의 시트(10)를 형성시킨다. 상기 시트 준비가 완료되면 상기 띠형의 단섬유 시트(10)를 저주파융착기에 공급하는 준비공정(S500)을 수행 후 상기 준비공정(S500)에 의해 저주파융착기에 단섬유 시트가 배열되면 저주파융착기를 작동시켜 띠형의 단섬유 시트를 일정한 간격으로 전·후, 좌·우 연속되게 접합시키는 접합공정(S600)을 수행하여 토립자 구속 벌집형 보강재를 제조한다.

상기 접합공정(S600)을 수행하여 접합된 시트(10)는 접합부(20)를 형성하며 접합부(20)와 접합부(20) 사이에 토립자 구속할 수 있는 공간(30)이 형성되어 이루어진 구조이며 상기 접합부(20)와 공간(30)이 전후, 좌우 연속반복되게 형성된 구조이다.

상기 접합공정(S600)의 방법으로는 첨부도면 도 6에 도시된 바와 같이 고정자와 유동자 2개가 1조로 이루어진 초음파 접합장치(T)가 일정한 간격으로 전후좌우 연속 반복하여 설치되되 홀수열 또는 짝수열은 인접하는 행열의 초음파 접합장치(T)의 사이에 초음파 접합장치(T)가 위치되도록 설치하여 띠형의 단섬유 시트(10)를 초음파 접합장치가 다수개 설치되어 한 행열을 형성하는 초음파 접합장치(T)에 2장의 시트(10)를 통과시키되 띠형의 단섬유 시트(10)가 짝수열-홀수열-짝수열 또는 홀수열-짝수열-홀수열이 반복되게 경유하도록 하여 전체를 한 번에 접합한다.

본 발명의 다른 접합공정(S600)은 첨부도면 도 7에 도시된 바와 같이 초음파 접합장치(T)가 일정한 간격으로 설치되어 단섬유 시트(10)에 접합부(20)를 형성하여 한 줄 형태의 셀단위 보강재를 형성시키고 상기 접합부(20)와 접합부(20) 사이에 초음파 접합장치가 위치하도록 초음파 접합장치를 이동시켜 공급되는 새로운 단섬유 시트(10)를 접합시키고 다시 초음파 접합장치를 원위치하여 공급되는 단섬유 시트(10)를 접합시켜 제조하는 것으로 초음파접합장치의 위치를 반복적으로 바꾸는 접합방법이다.

첨부도면 도 8은 본 발명의 또 다른 토립자 구속 벌집형 보강재의 제조방법을 보여주는 제조공정도이며 도 9는 도 8의 제조방법에 의해 제조된 토립자 구속 벌집형 보강재의 구조를 보여주는 사시도로써 열처리공정(S400) 후 펀칭공정(S700)을 수행하여 토립자 구속 벌집형 보강재를 제조할 수 있다.

상기 펀칭공정(S700)은 펀칭기를 이용하여 시트(10)에 + 형의 절취선(50)을 형성시켜 조각편(51)이 일체로 형성되며 상기 + 형의 절취선(50)에 의해 형성된 조각편(51)을 내부 또는 외부 쪽으로 절첩하면 통공이 만들어지는 절취선을 형성하는 방법이다. 상기 조각편(51)을 내부 또는 외부 쪽으로 절첩하면 조각편(51)은 고정력을 향상시키는 이점을 갖게 된다.

상기 본 발명에 있어서 인장력을 향상시키는 방법으로는 전자에서 열처리공정을 수행하는 것으로 설명하고 있으나 첨부도면 도 10에 도시된 바와 같이 형성된 웹을 이동시키면서 웹의 일면에 일정 간격으로 보강사를 공급하는 보강사공급단계(S800)을 수행한다. 상기 보강사는 길이방향으로 설치되며 보강사의 종류로는 PE사, PP사, 유리섬유사, 탄소섬유사 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다.

또한 상기 본 발명에 있어서 인장력을 향상시키는 방법으로는 첨부도면 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이 시트(10)를 넓게 형성시키고 반을 접어 2중으로 형성시키거나 또는 2장의 시트를 겹쳐지게 하여 사영할 수 있으며 이때 상기 시트에 상기 단섬유 시트에 있어서, 첨부도면 도 12에 도시된 바와 같이 봉재를 하여 고정사(70)를 형성시켜 투수성 향상과 인장력을 향상을 얻을 수 있다.

상기 고정사(70)는 인장력 향상과 공간 내측에 위치한 물을 외부로 배출시 수분이 흘러가는 수로 역할을 한다. 상기 본 발명에 있어서 인장력을 향상시키는 또 다른 방법으로는 상기 웹성형공정 후 적층된 웹에 인장력을 보강하기 위한 일표면에 접착 필름 또는 접착용 파우더를 도포하여 사용할 수도 있다.

10 : 시트 20 : 접합부
30 : 공간 50 : 절취선
51 : 조각편 70 : 고정사
S100 : 웹성형공정 S200 : 물성조절공정
S300 : 펀칭공정 S400 : 열처리공정
S500 : 준비공정 S600 : 접합공정
S700 : 펀칭공정 S800 : 보강사공급단계

Claims

토립자 구속 벌집형 보강재의 제조방법에 있어서,
단섬유를 개섬하고 적층하여 웹을 형성시키는 웹성형공정과;
상기 웹성형공정에 의해 형성된 웹을 가압하여 일정한 두께와 밀도를 조절하는 물성조절공정과;
상기 물성조절공정에 의해 생성된 단섬유적층체를 니들펀칭하는 펀칭공정과;
상기 펀칭공정 후 인장강도를 향상시키기 위하여 표면을 가열가압하는 열처리공정과;
상기 열처리공정에 의해 생성된 띠형의 단섬유 시트를 공급하는 준비공정과;
상기 준비공정에 의해 단섬유 시트가 배열되면 띠형의 단섬유 시트를 일정한 간격으로 연속되게 접합시키는 접합공정에 의해 제조되는 것이며,
상기 접합공정은 초음파 접합장치가 일정한 간격으로 설치되어 단섬유 시트에 접합부를 형성하여 한 줄 형태의 셀단위 보강재를 형성시키고 상기 접합부와 접합부 사이에 초음파 접합장치가 위치하도록 초음파 접합장치를 이동시켜 공급되는 새로운 단섬유 시트를 접합시키고 다시 초음파 접합장치를 원위치하여 공급되는 단섬유 시트를 접합시키는 것으로 초음파접합장치의 위치를 반복적으로 바꾸는 접합방법인 것을 특징으로 하는 토립자 구속 벌집형 보강재의 제조방법.
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제 1 항에 있어서,
상기 펀칭공정을 열처리공정 다음에 실시하는 것을 특징으로 하는 토립자 구속 벌집형 보강재의 제조방법.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 웹을 이동시키면서 웹의 일면에 일정한 간격으로 보강사를 공급하는 보강사공급단계을 더 포함하여 인장력을 보강하는 것을 특징으로 하는 토립자 구속 벌집형 보강재의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 단섬유 시트는 한 장을 반으로 절첩 또는 2장이 적층되어 인장력을 향상시킨 것을 특징으로 하는 토립자 구속 벌집형 보강재의 제조방법.
삭제
제 1 항, 제 7 항 또는 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 웹성형공정 후 적층된 웹에 인장력을 보강하기 위한 일표면에 접착 필름 또는 접착용 파우더를 도포하는 것을 특징으로 하는 토립자 구속 벌집형 보강재의 제조방법.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 단섬유 시트에 + 형의 절취선을 형성시켜 조각편이 일체로 형성되며 상기 + 형의 절취선에 의해 형성된 조각편을 내부 또는 외부 쪽으로 절첩하면 통공을 형성하는 것을 특징으로 하는 토립자 구속 벌집형 보강재의 제조방법.
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