KR20010096241A - 텍스타일 지오그리드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경리브를 형성하고 있는 경사들의 벌어짐 현상이 방지되어서 강력 감소율이 적으며 공극율이 향상되어서 보강효과가 우수한 텍스타일 지오그리드에 관한 것임.

본 발명은 경사들에 의한 경리브와 위사들에 의한 위리브에 의하여 격자가 형성된 텍스타일 지오그리드에 있어서 경리브를 구성하고 있는 경사들이 위사와의 교차점 사이에서 엇갈린 상태로 꼬여져 있는 것을 특징으로 하고 있는 직물로 제조된 텍스타일 지오그리드임.

Description

텍스타일 지오그리드{Textile Geogrid}

본 발명은 건축이나 토목공사의 보강재로 사용되는 텍스타일 지오그리드(Textile Geogrid)에 관한 것으로서, 산업용 고강력 섬유를 사용하여 격자형의 원단을 제직한 후 합성수지를 코팅하여 지오그리드를 제조함에 있어서, 원단의 조직을 특별하게 하여서 우수한 보강효과를 가지도록한 텍스타일 지오그리드에 관한 것이다.

섬유재료를 각종 토목공사에 이용하기 위한 노력이 오래 전부터 있었으며, 보다 경제적이고 효과적인 재료를 얻고자 고분자 합성수지제품인 지오신세틱스(Geosynthetics)가 개발되어 우수한 시공성, 적용성 및 경제성 등을 바탕으로 최근 각종 토목구조물에 보강, 배수, 분리, 봉쇄 및 침식방지재 등으로 폭넓게 사용되고 있다.

지오신세틱스에는 투과성을 가진 지오텍스타일(Geotextile)류, 차수성의 지오멤브레인(Geomembrane), 고강도 보강제품인 지오그리드, 지오네트(Geonet) 및 지오컴포지트(Geocomposite) 등이 개발, 상품화되고 있다.

지오신세틱스가 본격적으로 사용된 1970년대 초기에는 주로 토사의 세굴방지와 여과의 목적으로 이용되다가 그 후에는 지반의 분리, 보강 또는 배수의 용도로 널리 이용되어 왔으며, 최근에는 방수, 균열방지, 지반구조물 보호, 충격흡수 등의 목적으로 사용되고 있다.

지오그리드는 경위방향의 각 리브(Rib) 사이가 대략 5∼100mm의 격자를 가진 재료이며 리브의 구성, 교차연결 또는 결합방법을 다양하게 변화시킬 수 있고, 하중을 받는 방향에 대한 구조보강재로 사용된다.

지오그리드는 플라스틱(강성, 시트형) 지오그리드와 텍스타일(연성, 직물형) 지오그리드가 있으며 플라스틱 지오그리드는 압출기를 통해 얻은 고밀도 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 시트에 구멍을 뚫어 일축 또는 이축연신하여 제조하며(GB2266540, USP4374798, EP0374365A, GB2256164A), 텍스타일 지오그리드는 합성섬유를 격자형으로 제편 또는 제직하여 폴리염화비닐, 아크릴, 라텍스, 고무, 역청 등의 수지를 피복시켜 제조한다(USP 5091247, 일본특개평9-100527, 일본실공평2-17030, 일본실개평2-125038).

특히 텍스타일 지오그리드는 플라스틱 지오그리드에 비해 제조원가면에서 경제적이며 제품자체가 유연성을 지녀 포장, 운반 및 시공면에서 상대적으로 유리하다.

그러나 종래의 텍스타일 지오그리드는 사용중 격자를 구성하고 있는 경방향리브(Rib)의 경사가 벌어져서 보강효과가 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 경방향 리브를 구성하는 경사의 벌어짐 현상을 방지하고, 격자의 공극율을 향상시켜 보강효과가 우수한 텍스타일 지오그리드를 제공하는데 기술적 과제를 둔것이다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 텍스타일 지오그리드의 원단 조직.

도 3은 종래의 텍스타일 지오그리드의 원단 조직.

본 발명은 텍스타일 지오그리드의 제직공정중 제직단계에서 특별한 레노조직을 형성시킴으로써 리브(Rib)를 구성하는 경사의 벌어짐 현상을 방지하고 격자의 공극율을 향상시킨 것을 특징으로 하는 텍스타일 지오그리드에 관한 것이다.

본 발명에서는 일반 직물의 변사 가이드로 사용되는 레노모션 장치를 토목용 직물의 제직에 적합하도록 개량한 장치(한국의장 출원번호 99-18125)를 사용하여 지오그리드 원단을 제직한다.

전체적인 제조공정은 제직과 코팅을 연동화 시키는 방법(한국특허 출원번호 99-32402)을 통해 본 발명의 텍스타일 지오그리드를 제조한다.

텍스타일 지오그리드에 사용되는 합성섬유는 폴리에스테르 섬유, 아라미드섬유, 유리섬유, 폴리비닐알콜섬유 등이 사용되나, 가장 좋기로는 우수한 물리적 성질을 가진 고강력 폴리에스테르 섬유이다.

본 발명에서는 고유점도가 0.8이상인 폴리에스테르 고분자를 일반적인 산업용 고강력사 제조공정에 의해 500∼3000데니어, 강도 8g/데니어 이상, 신도13%이하의 섬유로 제조하여 사용하고, 필요에 따라 상기 섬유를 합사 및 연사하여 사용한다.

이렇게 제조된 섬유를 이용하여 격자크기를 5∼100mm로 하여 제직한다.

이때 격자를 형성하는 경, 위리브(R)(R')는 수가닥의 경사 및 위사들에 의해 이루어지며, 경사 및 위사들 총굵기, 리브간격에 의한 격자크기 및 리브당 경, 위사 본수는 원하는 제품설계에 따라 변화시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 텍스타일 지오그리드의 원단의 조직도로서, 일반종광을 사용하여 제직한 도 3의 조직과 비교하면 그 특징을 이해할 수 있다.

한다발의 경사 1, 2, 3, 4와 한다발의 위사 1', 2', 3', 4'가 교차해서 경리브(R)와 위리브(R')를 격자상으로 형성시킨 텍스타일 지오그리드용 직물에 있어서, 본 발명의 직물은 도 1에 표시한 바와 같이 첫 번째 위사들과의 교차부분(a)과 두 번째 위사들과의 교차부분(b) 사이에 있는 경리브(R)의 경사들이 서로 엇갈린체로 꼬여 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 텍스타일 지오그리드는 그 직물이 경리브(R)를 구성하고 있는 경사들이 서로 엇갈린체 꼬여 있으므로 경사들의 벌어짐 현상이 일어나지 않기 때문에 직물조직이 매우 견고하다.

따라서 지오그리드의 포설시 다짐롤러 등의 장비에 의한 손상을 최소화 할 수 있으므로 지오그리드의 강력저하가 적고 내시공성이 우수하다.

또 경사 1, 2, 3, 4가 서로 교차되고 꼬인 상태로 리브를 구성하므로 리브 면적이 차지하는 공간이 줄어서 격자의 공극율도 증가하게 된다.

공극율이 증가한다는 것은 곧 지오그리드가 갖는 특성, 즉 토사가 격자를 통해 유입됨으로서 지오그리드 상하부의 토사층이 일체화되어 분리현상을 일으킴이 없는 보강재로서의 특성이 향상되는 효과를 기대할 수 있는 것이다.

보고(Seni Gakkai Preprints 1999 G-160)에 의하면 지오그리드의 공극율이 60%이상이 되면 토중인발저항력이 증가하기 시작하여 78%에서 최대값을 나타내는 것으로 알려져 있다.

한편 일반종광을 사용하여 평직으로 제직한 도 3의 경우, 경리브(R)를 구성하는 외각의 경사 1,4의 한쪽 편에는 인접하는 경사가 없어서 리브를 구성하고 있는 경사 다발(束)에서 분리될 수 있기 때문에 시공시 장비 등에 의해 쉽게 손상 받을 수 있으며, 리브(R)를 구성하고 있는 경사들이 나란히 배열되어 리브(R)간의 면적이 도 2의 리브 면적보다 커지게 되므로 공극율이 작아질 수 밖에 없다.

이렇게 만들어진 본 발명의 원단은 형태 안정성, 내구성, 내후성을 부여하기 위해 폴리염화비닐, 아크릴, 라텍스, 역청질 등의 재료로 코팅한다.

일반적인 보강용 지오그리드의 경우에는 주로 폴리염화비닐수지를 사용하는데 코팅액은 페이스트용 폴리염화비닐수지 100부(Part)에 대하여 프탈산계, 인산계, 아디프산계 등 가소제를 30∼100부를 넣고 열안정제, 점도조절용 첨가제, 안료(혹은 카본블랙) 등을 넣어 혼합후 일정시간이상 고속교반하여 염화비닐수지의 졸(Sol)을 만든 다음, 이를 침지법, 분사법 등에 의해 원단에 피복시킨 후 열처리를 통해 젤화(Gelation), 퓨전(Fusion)을 시킨다.

이렇게 제조된 본발명의 텍스타일 지오그리드의 강력은 20kN/m∼200kN/m, 파단신도는 13%이하이다.

* 평가 방법

1. 지오그리드 강력은 ASTM D 4595의 방법으로 평가하였다.

2. 내시공성은 원지반 위에 입경 19mm 이하의 입자들로 구성된 화강풍화 토를 성토재로 하여 30cm 두께로 포설 다짐한 후 지오그리드 시료를 포설하고, 그 상부에 동일한 성토재를 30cm 뚜께로 포설하여 10t 용량의 진동로울러로 4회 왕복다짐 후 지오그리드를 추출하고 이 시료를 ASTMD 4595의 방법으로 강력을 측정한 후 원시료의 강력과 비교하여 강력 감소율로 나타내었다.

3. 공극율은 지오그리드 전체 면적중 리브가 차지하지 않는 면적 즉, 공극이 차지하는 면적을 나타내었다.

실시예 1

통상의 제조방법으로 제조된 폴리에스테르 고강력사 1500데니어 원사를 2합하여 3000데니어로 만들고, 이것을 각각 경, 위사로 사용하되 레노모션 장치를 사용하여 레노모션 장치 1개를 통과한 4본의 경사들이 1개의 리브를 형성하도록 통경하여 결국 도 1과 같이 4본의 경사가 경방향의 한 개의 리브(R)를 형성하도록 하고, 4본의 위사가 위방향의 한 개의 리브(R')를 형성하도록 위입하여 경??위방향 각 1ｍ 내에 경, 위방향의 리브수가 55개가 되도록 하였다.

코팅액은 페이스트용 폴리염화비닐 수지 100부에 프탈산계 가소제인 디옥틸프탈레이트 60부를 넣고 열안정제, 점도조절제, 카본블랙을 각 소량씩 넣어 혼합한 후 3시간 이상 고속 교반하여 졸을 만들었으며, 코팅시의 열처리 온도는 180℃로 하였다.

이렇게 제조된 본 발명의 텍스타일 지오그리드의 강력, 내시공성 시험후의 강력감소율, 공극율을 표 1에 나타내었다.

실시예 2

레노모션 장치 1개와 일반종광 2개, 레노모션 장치 1개를 통과한 경사들이 경리브(R) 한 개를 형성하도록 통경하여 결국 도 2와 같이 10본의 경사가 경방향의 한 개의 리브(R)를 형성하고, 4본의 위사가 위방향의 한 개의 리브(R')를 형성하도록 위입하여 경??위방향 각 1m 내의 리브(R)(R')수가 36개가 되도록 제조한 것을 제외하고 실시예 1과 같은 방법으로 지오그리드를 제조하여 그 평가 결과를 표 1에 나타내었다.

실시예 3

폴리에스테르 고강력사 2000데니어 원사를 2합하여 4000데니어로 만들고 이것을 경, 위사로 사용하되 레노모션 장치 1개와 일반종광 5개, 레노모션 장치 1개를 통과한 경사들이 리브 한 개를 형성하도록 통경하여 결국 13본의 경사가 경방향의 한 개의 리브(R)를 형성하도록 하고, 5본의 위사가 위방향의 한 개의 리브(R')를 형성하도록 위입하여 경위방향 각 1m내에 각 방향의 리브(R)(R')수가 36개가 되도록 제조한 것을 제외하고 실시예 1과 같은 방법으로 지오그리드를 제조하여 그 평가 결과를 표 1에 나타내었다.

비교예 1

레노모션 장치를 사용하지 않고 일반종광을 사용하여 도 3과 같이 4본의 경사가 경방향 리브(R)를 형성하게 하는 것을 제외하고 실시예 1과 같은 방법으로 지오그리드를 제조하여 그 평가 결과를 표 1에 나타내었다.

비교예 2

일반종광을 사용하여 10본의 경사가 한 개의 경방향 리브(R)를 형성하게 하는 것을 제외하고 실시예 2와 같은 방법으로 지오그리드를 제조하여 그 평가 결과를 표 1에 나타내었다.

비교예 3

일반종광을 사용하여 18본의 경사가 한 개의 경방향 리브(R)를 형성하게 하는 것을 제외하고 실시예 3과 같은 방법으로 지오그리드를 제조하여 그 평가 결과를 표 1에 나타내었다.

< 표 1 >

항 목	경방향 강력(kN/m)	위방향 강력(kN/m)	강력감소율(%)	공극율(%)
실시예 1	52	53	5.6	77.7
실시예 2	87	36	6.1	75.3
실시예 3	150	58	6.4	62.6
비교예 1	53	53	9.6	72.1
비교예 2	88	35	10.7	67.4
비교예 3	152	58	12.5	56.1

본 발명의 텍스타일 지오그리드는 견고한 조직이 형성되기 때문에 리브를 구성하고 있는 각 경사들이 벌어지지 않아 포설작업시 장비 등의 충격에 의해 강력이 감소하는 현상이 줄어 내시공성이 향상될 수 있다.

또한 리브를 구성하는 경사들의 배열이 나란하지 않고 서로 교차되어 꼬여 있기 때문에 리브가 차지하는 공간이 적어 상대적으로 공극율이 증가한다.

본 발명의 텍스타일 지오그리드가 토중에 포설되었을 때 증가된 공극율을 통한 지오그리드 상하부층의 토사의 유입이 늘어나게 되므로 인발저항력이 증가 된다.

Claims (2)

1. 수개의 경사로 구성된 경리브(R)와 수개의 위사로 구성된 위리브(R')가 격자상으로 되어 있는 텍스타일 지오그리드(Textile Geogrid)에 있어서, 경리브(R)를 구성하고 있는 경사들이 위사와의 첫 번째 교차부분(a)과 두 번째 교차부분(b) 사이에서 서로 엇갈린 상태로 꼬여 있는 것을 특징으로 하는 텍스타일 지오그리드.
2. 제 1 항에 있어서, 경리브(R)를 구성하고 있는 경사들이 4본 내지 20본이고, 위리브(R')를 구성하고 있는 위사들은 2본 내지 20본임을 특징으로 하는 텍스타일 지오그리드.