KR102462382B1 - 높은 하중압력 하에서 우수한 투과계수를 갖는 단섬유 적층물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 높은 하중압력 하에서 우수한 투과계수를 갖는 단섬유 적층물에 관한 것으로서 보다 상세하게는 쓰레기 매립장 건설 시 침출수의 외부유출을 차단하기 위하여 설치하는 차수막을 매립쓰레기 하중 및 외부의 충격으로부터 보호하는 기능과 쓰레기에서 발생하는 침출수를 원활하게 배수시키는 투과계수를 갖는 배수기능, 매립 하중에 의한 매립지 사면의 활동파괴를 방지하는 사면안전성 확보기능을 동시에 만족하는 높은 하중압력 하에서 우수한 투과계수를 갖는 단섬유 적층물에 관한 것인바, 본 발명은 단섬유를 적층하여 형성시킨 내부 섬유층과 내부 섬유층의 양면에 결합되며 단섬유를 적층하여 형성시킨 한 쌍의 외부 섬유층을 구비하며, 상기 내부섬유층과 외부섬유층은 니들펀칭에 의해 일체화되어 이루어진 높은 하중압력 하에서 우수한 투과계수를 갖는 단섬유 적층물에 있어서, 상기 단섬유가 적층되어 형성된 내부 섬유층의 일면을 가로와 세로 방향으로 배수요홈이 형성되도록 가열·가압하여 밀도가 가압되지 않은 부분보다 가열·가압된 부분이 높은 밀도를 형성하도록 하며 상기 배수요홈의 표면은 가열에 의해 매끄럽게 정리되도록 형성한 것에 그 특징이 있다.
Description
본 발명은 높은 하중압력 하에서 우수한 투과계수를 갖는 단섬유 적층물에 관한 것으로서 보다 상세하게는 쓰레기 매립장 건설 시 침출수의 외부유출을 차단하기 위하여 설치하는 차수막을 매립쓰레기 하중 및 외부의 충격으로부터 보호하는 기능과 쓰레기에서 발생하는 침출수를 원활하게 배수시키는 투과계수를 갖는 배수기능, 매립 하중에 의한 매립지 사면의 활동파괴를 방지하는 사면안전성 확보기능을 동시에 만족하는 높은 하중압력 하에서 우수한 투과계수를 갖는 단섬유 적층물에 관한 것이다.
쓰레기 매립장과 같은 혐오시설에 대한 기피현상(NIMBY)과 전세계적으로 환경오염에 대한 심각성 때문에 보다 안전한 쓰레기 매립장의 건설이 요구되었고, 이에 따른 쓰레기 매립장 시설에 대한 설치 기준 또한 해마다 강화되고 있다.
우리나라의 경우 1999년 8월 9일에 개정된 폐기물관리법시행규칙에 따르면 매립장 건설공사 시 차수막의 상부에는 보호용 재료를 포설하고, 사면부 차수막 상부에는 토목합성수지배수층을 설치하도록 의무화하고 있다. 이와 같이 개정된 의무화 규정을 만족하는 재료의 선택은 기존 제품을 사용할 경우 선택의 범위가 극히 제한적이고, 또한 단일제품으로는 법규를 만족시키기 어려워 2가지 이상의 제품을 조합하거나 복합화된 제품을 설치하여야 하기 때문에, 이로 인한 설치비용의 과다소요, 설치기간의 장기화, 제품의 품질 및 시공 안전성 확보의 어려움 등으로 비경제적인 시공이 되고 있다.
또한 1999년 8월 9일 개정된 폐기물관리법시행규칙에 따르면 쓰레기 매립장 건설공사 시 매립장 바닥 부의 설치기준은 아래쪽으로부터 투수계수 10-7 ㎝/sec이하, 두께 50㎝ 이상의 다짐 점토층 또는 다짐점토광물혼합토층을 설치하고 그 위에 두께 20mm 이상의 차수막을 설치해야 하며, 또 그 위에 투수계수 10 - 2 ㎝/sec이상, 두께 30㎝ 이상의 모래 등으로 침출수 집배수층을 설치하도록 규정하고 있다. 그리고 차수막과 침출수 집배수층 사이에는 매립 쓰레기 및 침출수 집배수층으로 인하여 작용되는 하중 하에서 차수막이 보호될 수 있도록 지오컴포지트, 부직포 지오텍스타일 등의 보호재를 설치하도록 하고 있다.
그러나 국내 대부분의 쓰레기 매립장은 침출수 집배수층의 재료로 쇄석자갈(굵기: 50mm 이상)을 사용하고 있기 때문에 이때 작용하는 하중으로부터 차수막의 손상을 방지하기 위한 재료로 꿰뚫림 저항성이취약한 지오컴포지트의 사용은 부적합하며, 상당한 두께를 가진 부직포 지오텍스타일을 사용하는 것이 바람직하다. 일반적으로 적용되고 있는 쓰레기 매립장의 쓰레기 매립높이에 따른 보호용 부직포 지오텍스타일의 규격(집배수층 50mm 쇄석 사용 시 쓰레기 매립높이에 따른 부직포 지오텍스타일의 규격)은 표 1과 같다.
| 쓰레기 매립 높이 (m) | 10 | 15 | 20 | 30 | 40 |
| 부직포 규격 (g/㎡) | 700 | 1,000 | 1,500 | 2,000 | 2,700 |
상기한 규격으로 설치하는 부직포 지오텍스타일은 대한민국 특허등록 제367819호에 제안된 바와 같이 적어도 내부 섬유층과 내부 섬유층의 양면에 결합되는 한 쌍의 외부 섬유층을 구비하며, 상기 내부섬유층과 외부섬유층은 니들펀칭에 의해 일체화되고, 상기 내부 섬유층은 20~1,000 데니어의 섬유로 이루어진 다수개의 웹(web)을 수평으로 적층한 적층물 또는 상기 웹적층물을 프리펀칭한 부직포이고, 상기 외부 섬유층은 3~15 데니어의 섬유로 이루어진 웹을 프리펀칭한 구조이다.
상기한 종래 고하중하에 우수한 투수성을 갖는 부직포 지오텍스타일은 구조의 특성상 수직 투수성을 상대적으로 수평 투수보다 높게 나타나지만 수평 투수 즉, 수평배수가 적게 일어나 수평 배수하여야 할 침출수 및 우수 등이 배수되지 않고 땅속으로 스며들게 되는 문제가 있다.
또한 사면안전성 확보기능를 위해 마찰성이 높아야 하는데 종래 부직포 지오텍스타일은 단순하게 단섬유를 적층한 후 프리펀칭한 구조로 마찰성이 높지 않아 슬립성이 발생하게 되는 문제가 있다.
상기한 종래 문제점을 감안하여 안출한 것으로서 이의 목적은 단섬유를 일정한 두께로 형성된 단섬유 적층물을 프리펀칭 또는 니들펀칭할 때 상기 단섬유 적층물의 표면에 배수요홈을 형성시켜 수평배수가 용이하도록 하면서 토립자와 맞닿는 최상층에는 마찰성을 향상시키는 마찰요홈을 형성시켜 쓰레기 매립장 건설 시 침출수의 외부유출을 차단하기 위하여 설치하는 차수막을 매립쓰레기 하중 및 외부의 충격으로부터 보호하는 기능과 쓰레기에서 발생하는 침출수를 원활하게 배수시키는 투과계수를 갖는 배수기능, 매립 하중에 의한 매립지 사면의 활동파괴를 방지하는 사면안전성 확보기능을 동시에 만족하는 단섬유 적층체를 제공하는데 있다.
이러한 본 발명의 목적은 단섬유를 적층하여 형성시킨 내부 단섬유 적층물과 내부 단섬유 적층물의 양면에 결합되며 단섬유를 적층하여 형성시킨 한 쌍의 외부 단섬유 적층물을 구비하며, 상기 내부 단섬유 적층물과 외부 단섬유 적층물은 프리펀칭 또는 니들펀칭에 의해 일체화되어 이루어진 높은 하중압력 하에서 우수한 투과계수를 갖는 단섬유 적층물에 있어서, 상기 단섬유가 적층되어 형성된 내부 단섬유 적층물의 일면을 가로와 세로 방향으로 배수요홈이 형성되도록 가열·가압하여 밀도가 가압되지 않은 부분보다 가열·가압된 부분이 높은 밀도를 형성하도록 하며 상기 배수요홈의 표면은 가열에 의해 매끄럽게 정리되어 수평투수가 증가하도록 형성한 것을 특징으로 하는 높은 하중압력 하에서 우수한 투과계수를 갖는 단섬유 적층물에 의하여 달성된다.
상기 배수요홈이 직선 형태인 것을 특징으로 하는 높은 하중압력 하에서 우수한 투과계수를 갖는 단섬유 적층물에 의하여 달성된다.
상기 내부 단섬유 적층물을 가열·가압하여 형성한 배수요홈에 코팅층이 더 형성된 것을 특징으로 하는 높은 하중압력 하에서 우수한 투과계수를 갖는 단섬유 적층물에 의하여 달성된다.
상기 외부 섬유층이 적층되는 내부 섬유층의 상측에 형성된 배수요홈에 드레인부재가 더 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 높은 하중압력 하에서 우수한 투과계수를 갖는 단섬유 적층물에 의하여 달성된다.
상기 외부 단섬유 적층물의 표면에 마찰력을 증대시키기 위한 마찰요홈이 더 형성된 것을 특징으로 하는 높은 하중압력 하에서 우수한 투과계수를 갖는 단섬유 적층물에 의하여 달성된다.
이와 같은 본 발명은 단섬유를 일정한 두께로 형성된 단섬유 적층물을 프리펀칭 또는 니들펀칭할 때 상기 단섬유 적층물의 표면에 배수요홈을 형성시켜 수평배수가 용이하도록 하면서 토립자와 맞닿는 최상층에는 마찰성을 향상시키는 마찰요홈을 형성시켜 쓰레기 매립장 건설 시 침출수의 외부유출을 차단하기 위하여 설치하는 차수막을 매립쓰레기 하중 및 외부의 충격으로부터 보호하는 기능과 쓰레기에서 발생하는 침출수를 원활하게 배수시키는 투과계수를 갖는 배수기능, 매립 하중에 의한 매립지 사면의 활동파괴를 방지하는 사면안전성 확보기능 형상 등의 효과가 있는 매우 유용한 발명이다.
도 1은 본 발명에 따르는 단섬유 적층물의 구조를 보여주는 분해사시도.
도 2는 본 발명에 따르는 단섬유 적층물의 구조를 보여주는 단면도.
도 3은 본 발명의 요부인 배수요홈의 구조를 보여주는 확대단면도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예의 부직포 지오텍스타일의 구조를 보여주는 단면도.
도 2는 본 발명에 따르는 단섬유 적층물의 구조를 보여주는 단면도.
도 3은 본 발명의 요부인 배수요홈의 구조를 보여주는 확대단면도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예의 부직포 지오텍스타일의 구조를 보여주는 단면도.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부도면 도 1은 본 발명에 따르는 단섬유 적층물의 구조를 보여주는 분해사시도이고, 도 2는 본 발명에 따르는 단섬유 적층물의 구조를 보여주는 단면도로서 이에 따른 본 발명의 단섬유 적층물(1)은 내부 섬유층(20)과 내부 섬유층(20)의 양면에 결합되는 한 쌍의 외부 섬유층(10)(30)을 포함하는 것으로, 외부 섬유층(10)(30)은 차수막 보호 및 사면 안정 확보 시 요구되는 인장성능 및 꿰뚫림 저항성을 부여하고, 내부 섬유층은 웹을 수평으로 적층하여 높은 하중압력 하에서 현행 법규에서 정하는 기준 이상의 높은 투과계수를 유지하는 기능을 한다.
본 단섬유 적층물(1)에 차수막 보호 및 사면 안정 확보 시 요구되는 인장성능 및 꿰뚫림 저항성을 부여하도록 하기 위해서 외부 섬유층(10)(30)은 3~15 데니어의 섬유로 이루어진 웹을 니들펀칭한 것이어야 한다. 외부 섬유층(10)(30) 구성 섬유의 섬도가 3 데니어 미만인 경우와, 15 데니어를 초과하는 경우에는 인장력 및 강도저하의 문제점이 있어 부적합하다.
또한 내부섬유층(20)과 외부섬유층(10)(30)을 겹친 상태에서 니들펀칭하는 이유는 니들펀칭에 의해 구성 섬유들이 3차원으로 결합되어 섬유간 구속력이 커지므로 높은 인장력과 꿰뚫림에 대한 저항성이 부여되기 때문이다.
특별히 한정하기 위한 것은 아니지만 외부 섬유층(10)(30)의 소재로는 폴리프로필렌, 폴리에스테르 등이 바람직하고, 그 단위면적 당 중량은 300 ∼ 1,000g/㎡이 바람직하다. 이러한 조건들을 만족하는 외부 섬유층(10)(30)은 일반적으로 쓰레기 매립장 사면부에 설치되는 차수막에서 요구되는 30ton/m 이상의 항복인장강도를 단섬유 적층물(1)에 부여할 수 있게 된다.
또한 단섬유 적층물(1)이 높은 하중압력 하에서 현행 법규에서 정하는 기준 이상의 높은 투과 계수를 만족하도록 하기 위해서 내부 섬유층(20)은 20~1,000 데니어의 섬유로 이루어진 웹을 수평으로 적층 한 것 또는 이러합 웹적층물을 프리펀칭한 단섬유 적층체 이어야 한다.
상기 프리펀칭의 방법은 3개층을 적층한 두께가 두꺼워 한 번에 프리펀칭을 할 수 없기 때문에 내부 섬유층(20)과 외부 섬유층(10)(30)을 1차 프리펀칭한 후 다시 내부 섬유층(20) 상부에 외부 섬유층(10)(30)을 적층한 후 2차 프리펀칭을 한다.
상기 내부 섬유층(20) 구성 섬유의 섬도가 20 데니어 미만인 경우에는 기준 이상의 투수성 확보에 문제점이 있고, 1,000 데니어를 초과하는 경우에는 적층 및 제조에 문제점이 있어 부적합하다. 특히, 내부 섬유층(20)이 프리펀칭되지 않은 웹적층물인 경우에 구성섬유의 섬도는 100∼1,000데니어가 적합하고, 프리펀칭된 부직포상태인 경우에는 20∼400데니어가 적합하다.
또한 내부 섬유층(20)는 상기한 섬도 범위의 섬유로 이루어진 웹을 수평으로 적층하여 사용하는데, 그 이유는 구성 섬유의 배열이 수평으로 이루어져 높은 하중 압력 하에서 우수한 투과계수를 발휘하기 때문이다. 내부 섬유층(20)의 구성섬유는 천연섬유, 합성섬유, 재활용섬유, 이들의 혼합섬유 모두 가능하나, 침출수에 대한 화학저항성이 큰 것이 바람직하다. 특히, 바람직한 섬유는 폴리프로필렌섬유이다. 내부 섬유층의 단위 면적 당 중량은 1,000 ∼ 2,000g/㎡이 바람직하다.
이때 내부 단섬유 적층물(20)의 일면에 가로 및 세로방향으로 배수요홈(21)(22)을 형성시킨다. 상기 배수요홈(21)(22)의 형성방법으로는 프레스 또는 로울러를 이용하여 가열 및 가압을 동시에 실시한다.
첨부도면 도 2에 도시된 바와 같이 상기 단섬유가 적층되어 형성된 내부 섬유층(20)의 일면을 가로와 세로 방향으로 배수요홈(21)(22)이 형성되도록 가열·가압하면 배수요홈(21)(22)을 형성시키기 위하여 가압되는 부분은 압축됨으로 밀도가 가압되지 않은 부분보다 가열·가압되는 부분이 높은 밀도를 형성하게 되며 상기 배수요홈(21)(22)의 표면은 가열에 의해 매끄럽게 정리된다.
한편 가로 및 세로 방향으로 직교되게 형성되는 배수요홈(21)(22)은 직선 형태로 형성시키는 것이 바람직하며 배수요홈(21)(22)의 단면 형태는 반원형, V자형, U자형, 사각형의 단면 형태중 어느 하나의 것을 사용할 수 있다.
또한 첨부도면 도 3에 도시된 바와 같이 배수요홈(21)(22)에 코팅층(23)을 형성시키면 가열 가압된 부분이 높은 밀도를 형성하여 표면이 매끄럽게 형성되는 것이며 첨부도면 도 5에 도시된 바와 같이 외부 섬유층(10)이 적층되는 내부 섬유층(20)의 상측에 형성된 배수요홈(21,22)에 드레인부재(40)를 설치하여 상층에 눌려서 배수요홈(21,22)이 좁아진 경우에도 배수를 원활하게 할 수 있다. 상기 드레인부재(40)로는 섬유로 이루어진 와이어가 바람직하다.
상기 본 발명에 있어서 외부 단섬유 적층물의 표면에 마찰력을 증대시키기 위하여 첨부도면 도 1에 도시된 바와 같이 마찰요홈(11)를 사용할 수 있다.
상기 마찰요홈(11)을 형성시키는 방법으로는 일정한 간격으로 요홈을 형성시키는 프레스 또는 로울러를 이용하여 가열 가압하여 형성시키는 방법이 있다.
이와 같은 본 발명은 단섬유를 일정한 두께로 형성된 단섬유 적층물을 프리펀칭 또는 니들펀칭할 때 상기 단섬유 적층물의 표면에 배수요홈을 형성시켜 수평배수가 용이하도록 하면서 토립자와 맞닿는 최상층에는 마찰성을 향상시키는 마찰요홈을 형성시켜 쓰레기 매립장 건설 시 침출수의 외부유출을 차단하기 위하여 설치하는 차수막을 매립쓰레기 하중 및 외부의 충격으로부터 보호하는 기능과 쓰레기에서 발생하는 침출수를 원활하게 배수시키는 투과계수를 갖는 배수기능, 매립 하중에 의한 매립지 사면의 활동파괴를 방지하는 사면안전성 확보기능 형상 등의 효과가 있는 매우 유용한 발명이다.
1 : 단섬유 적층물 10 : 외부 섬유층
11 : 마찰요홈 12 : 마찰돌기
20 : 내부 섬유층 21,22 : 배수요홈
23 : 코팅층 30 : 외부 섬유층
40 : 드레인부재
11 : 마찰요홈 12 : 마찰돌기
20 : 내부 섬유층 21,22 : 배수요홈
23 : 코팅층 30 : 외부 섬유층
40 : 드레인부재
Claims (6)
- 단섬유를 적층하여 형성시킨 내부 섬유층과 내부 섬유층의 양면에 결합되며 단섬유를 적층하여 형성시킨 한 쌍의 외부 섬유층을 구비하며, 상기 내부섬유층과 외부섬유층은 니들펀칭에 의해 일체화되어 이루어진 높은 하중압력 하에서 우수한 투과계수를 갖는 단섬유 적층물에 있어서,
상기 단섬유가 적층되어 형성된 내부 섬유층의 일면을 가로와 세로 방향으로 배수요홈이 형성되도록 가열·가압하여 밀도가 가압되지 않은 부분보다 가열·가압된 부분이 높은 밀도를 형성하도록 하며 상기 배수요홈의 표면은 가열에 의해 매끄럽게 되도록 형성한 것이며,
상기 외부 섬유층이 적층되는 내부 섬유층의 상측에 형성된 배수요홈에 드레인부재가 더 설치되어 이루어진 것이고, 상기 단섬유 적층물의 표면에 마찰력을 증대시키기 위한 마찰요홈이 더 형성된 것이며,
상기 내부 섬유층을 가열·가압하여 형성한 배수요홈에 코팅층이 더 형성된 것을 특징으로 하는 높은 하중압력 하에서 우수한 투과계수를 갖는 단섬유 적층물. - 삭제
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2020
- 2020-11-10 KR KR1020200149496A patent/KR102462382B1/ko active IP Right Grant
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