KR20080053033A - 복합형 지오그리드 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 보강재로 강화한 합성수지 시이트 형태의 토목건설공사용 지오그리드에 관한 것으로, 다수개의 선형 보강재가 기계방향으로 보강된 보강부와 비보강부가 교대로 형성되며, 상기 비보강부에 기계방향으로 다수개의 천공이 일정간격져 형성된 것을 특징으로 하는 복합형 지오그리드가 제공된다. 이와 같은 본 발명의 복합형 지오그리드는 광폭인장강도, 단일리브강도, 접점강도, 한계크리프강도 및 장기설계강도가 종래의 강성지오그리드 및 연성지오그리드 보다 우수하여 도로의 기초지반과 포장층의 보강, 제방과 사면의 보강 및 보강토 옹벽공사 등에 시공되어 우수한 성능을 발휘할 수 있다.
지오그리드
Description
도 1은 본 발명의 복합형 지오그리드의 바람직한 일례를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 복합형 지오그리드의 바람직한 제조방법의 일례를 나타내는 제조공정도이다.
* 도면의 주요부분의 설명 *
1 : 보강부 2 : 비보강부
3 : 선형보강재 4 : 천공
본 발명은 보강재로 강화한 합성수지 시이트 형태의 토목건설공사용 지오그리드에 관한 것으로, 특히 강성 지오그리드 및 연성 지오그리드의 장점을 취합한 고강도, 저신도, 내후성이 우수한 복합형 지오그리드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
토목건설용 고분자 재료는 다양한 섬유형상의 결합 및 압출성형, 피복 등에 의해 제조되며 크게 직포형 및 부직포형 지오텍스타일, 지오멤브레인, 지오그리드, 지오네트, 지오매트, 지오매쉬 및 지오컴포지트 관련 제품으로 구분된다.
토목건설용 고분자 재료중 지오그리드는 리브(rib)사이에 대략 1∼10㎝의 구멍을 가진 격자형 재료이며 하중을 받는 방향에 보강재로서 사용된다. 지오그리드는 리브의 구성, 연결 또는 결합방법을 다양하게 변화시킬 수 있다.
경,위사 방향의 격자구조를 가지는 지오그리드는 1980년대에 개발되어 토목공사에 사용되어 왔으며, 강도가 요구되는 경사방향인 리브에 높은 인장강도를 지님으로써 도로의 기초 지반과 포장층의 보강, 제방과 사면의 보강 및 보강토 옹벽공사 등에 시공되고 있다.
또한 지오그리드는 지오텍스타일에 비해 상대적으로 높은 인장강도를 가지고 있어 기존의 지오텍스타일이 적용되었던 보강분야의 대체재로서 그 용도가 확장되고 있으며, 새로운 토목건설공법의 개발과 더불어 다양한 종류의 지오그리드 제품이 세계적으로 개발되어 있다. 시공현장에 알맞는 지오그리드의 개발과 그 특성에 관한 중요성이 더욱 크게 요구되며 보강토 옹벽, 폐기물 매립지, 지반 보강, 도로건설시 보강재로서 사용되는 지오그리드는 높은 인장강도, 높은 전단강도 및 인발저항을 가져야 한다.
지오그리드는 제조방법 및 형태에 따라 강성 지오그리드와 연성 지오그리드로 구분할 수 있다. 일반적으로 연성 지오그리드가 강성 지오그리드에 비해 높은 전단 강도를 가진다. 또한, 고강도 및 저신도를 요구하는 구조체의 건설시공에는 연성 지오그리드를 많이 사용하고 있다. 이는 강성 지오그리드의 경우에는 휨강성 및 변형률이 커서 마찰에 의한 저항성이 낮기 때문이다.
강성 지오그리드는 합성수지 시이트를 천공롤러를 통과시켜 구멍(apertures)을 뚫고 일방향 또는 이방향으로 연신시켜 제조한다. 제조된 강성 지오그리드는 타원형의 구멍을 가지고 있으며 1,000 이상의 굴곡경도값을 가진다.
강성 지오그리드에 사용되는 합성수지로는 폴리올레핀계, 폴리비닐클로라이드계, 폴리우레탄계 수지가 사용된다.
강성지오그리드는 마찰, 인발, 화학저항성 및 내후성이 우수하나, 10톤 이상의 하중이 부가되는 경우에는 경사방향의 높은 신장률 때문에 안정성이 저하되는 문제점이 있다.
연성 지오그리드는 직물이나 편물형태의 밴드 직물을 경사방향으로 공급하고 고강력 필라멘트사를 위사방향으로 공급하여 경,위사방향으로 교차되면서 구멍(apertures)이 형성되며, 이렇게 제조된 연성 지오그리드용 직물에 강력을 부여하고 경위사의 결합점에서의 접점을 강화하고 일광 및 자외선에 대한 저항성을 향상시키기 위하여 폴리비닐클로라이드, 역청, 콜타르, 아크릴, 라텍스 및 고무계 수지 등으로 피복한다. 연성 지오그리드 직물에 합성수지로 피복하는 다른 이유는 내구성의 향상 때문이다. 지오그리드는 사용기간동안 지오그리드가 가지는 초기 물성을 유지하는 것이 필요함으로 중요하다. 연성 지오그리드는 1,000 이하의 굴곡경도값을 가지며, 경위사로는 주로 고강력 폴리에스테르가 사용된다.
연성 지오그리드는 인장, 크리프 특성이 우수하나, 고하중이 부가되는 경우에는 위사방향의 안정성이 저하되는 문제점이 있다. 또한 피복용 합성수지를 연성 지오그리드용 직물에 피복하기 위해서는 합성수지를 적당한 용제에 녹여야 한다.
이러한 연성 지오그리드의 제조공정은 복잡할 뿐만아니라 경제적으로도 바람직하지 않다. 일례로 폴리비닐클로라이드가 피복된 연성 지오그리드의 경우에는 약 40% 정도의 가소제가 첨가되기 때문에 제조단가가 저렴하지 않으며, 라텍스로 피복된 연성 지오그리드의 경우도 제조단가가 비싼 편에 속한다.
본 발명의 목적은 지오그리드에 부가되는 하중의 크기에 상관없이 경,위사 방향으로 신도가 낮고, 보강재로서 기능이 우수한 지오그리드 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명자는 강성 지오그리드를 제조하는 압출공정과 연성지오그리드를 제조하는 직조공정을 복합하여 지오그리드를 제조하게 되면, 강성 지오그리드 및 연성 지오그리드의 장점을 모두 가지며, 고강도, 저신도 및 내후성이 향상된 우수한 지오그리드를 높은 생산성으로 효율적으로 제조할 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명에 의하면 보강재로 강화한 합성수지 시이트 형태의 토목건설공사용 지오그리드에 있어서, 다수개의 선형 보강재가 기계방향으로 보강된 보강부와 비보강부가 교대로 형성되며, 상기 비보강부에 기계방향으로 다수개의 천공이 일정간격져 형성된 것을 특징으로 하는 복합형 지오그리드가 제공된다.
또한 본 발명에 의하면 보강재로 강화한 합성수지 시이트 형태의 토목건설공사용 지오그리드를 제조하는 방법에 있어서, 보강재를 소정의 간격을 두고 다수의 열로 배열한 상태로 압출다이를 통과시켜 다수개의 선형 보강재가 기계방향으로 보강된 보강부와 비보강부가 교대로 형성된 합성수지 시이트를 형성하고, 비보강부를 기계방향으로 일정간격을 두고 펀칭하여 다수개의 구멍을 형성한 후, 냉각, 권취하는 것을 포함하는 복합형 지오그리드의 제조방법이 제공된다.
이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 복합형 지오그리드의 바람직한 일예를 나타내는 도 1를 참조하여 설명하도록 한다.
본 발명의 복합형 지오그리드는 다수개의 선형 보강재(3)가 기계방향으로 보강된 보강부(1)와 비보강부(2)가 교대로 형성되며, 상기 비보강부에 기계방향으로 다수개의 천공(4)이 일정 간격지어 형성된 것을 특징으로 한다. 여기서 보강부는 하중이 가해지는 방향과 같은 방향으로 사용되며 보강부와 연결되는 천공부는 접점에 해당되는 부분이고 모래, 흙, 암석 등으로 채워지는 부분이다.
상기한 복합형 지오그리드는 단위면적당 리브의 개수가 15∼50개/㎡, 단위면적당 중량이 150∼1,000g/㎡, 광폭인장강도가 5∼300kN/m 및 단일리브강도가 0.5∼1.5kN/m, 접점강도가 20∼60kN/m, 한계 크리프강도가 19∼65kN/m 및 장기설계강도가 10∼35인 것이 바람직하다.
본 발명의 복합형 지오그리드에 있어서 상기 보강재는 위에 설명한 물성 및 성능을 갖기 위해 고강력 폴리에스테르 필라멘트사, 유리섬유, 스틸와이어(연강 또는 경강선재) 또는 케블러(Kevler)사 등을 보강재로 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 복합형 지오그리드에 있어서 내부 선형보강재의 보호 및 형 태안정성을 증진시키기 위하여 폴리에틸렌수지, 폴리프로필렌수지, 폴리비닐클로라이드수지 또는 아크릴로니트릴-부타디엔-스틸렌 공중합수지 등을 사용함이 바람직하다.
본 발명의 지오그리드는 여러가닥의 보강재를 소정의 간격을 두고 다수의 열로 배열한 상태로 압출다이를 통과시켜 다수개의 선형 보강재가 기계방향으로 보강된 보강부와 비보강부가 교대로 형성된 합성수지 시이트를 형성하고, 비보강부를 기계방향으로 일정간격을 두고 펀칭하여 다수개의 구멍을 형성한 후, 비보강부를 기계방향으로 일정간격을 두고 펀칭하여 다수개의 구멍을 형성한 후 수랭식 또는 공랭식으로 냉각하여 권취하는 것으로 제조할 수 있다.
도 2는 본 발명의 복합형 지오그리드의 바람직한 제조방법의 일례를 나타내는 제조공정도이다. 이하, 도 2를 참조하여 복합형 지오그리드의 제조방법을 상세히 설명하도록 한다.
준비공정에서는 보강재를 크릴(creel)에 거치하고 합사 또는 합연하여 여러가닥의 보강재를 소정의 간격을 두고 다수의 열로 배열한다. 배열된 상태의 보강재는 압출다이를 통과시켜 다수개의 선형 보강재가 기계방향으로 보강된 보강부와 비보강부가 교대로 형성된 합성수지 시이트를 형성하는 압출성형공정을 거친다. 이때 압출다이는 티다이(T-dies)가 바람직하며 압출기의 용량(단위시간당 압출량)은 100kg/hr∼400kg/hr, 압출기의 온도는 130∼220℃가 바람직하다. 또한 압출기의 라인속도(line speed)는 0.5∼5m/min이 바람직하다.
압출공정을 마친 합성수지 시이트는 비보강부를 기계방향으로 일정간격을 두 고 펀칭하여 다수개의 구멍을 형성하는 펀칭공정을 거친 후, 냉각통(cooling bath)을 통과시켜 수랭식 또는 공랭식으로 냉각하고 절단하여 복합형 지오그리드로 제조될 수 있다.
이하 본 발명의 장점 및 특징을 실시예를 통하여 설명하도록 한다. 단 본 발명은 하기 실시예에 의하여 한정되지 않는다.
지오그리드의 물성은 다음의 측정방법으로 측정하였다.
* 단위면적당 중량 : ASTM D 5261
* 광폭인장강도 : ASTM D 4595
* 단일리브강도 : GRI Test Method GG1
* 접점강도 : GRI Test Method GG2
* 한계크리프강도 : ASTM D 5262
* 장기설계강도 : GRI Test Method GG4
〈실시예 1〉
본 발명의 제조방법에 따라 1,000데니어/60합사의 고강력 폴리에스테르 필라멘트사를 보강재로 사용하고 합성수지로는 폴리올레핀계 수지를 사용하였다. 이때의 압출기의 온도는 195℃이고 라인속도는 1.5m/min이었다. 제조된 평판 시이트에 직경 40∼70㎜인 구멍을 펀칭기로 천공하고 수냉식으로 냉각하여 복합형 지오그리드를 제조하였다.
제조된 복합형 지오그리드의 단위면적당 리브의 개수, 단위면적당 중량, 광폭인장강도, 단일리브강도, 접점강도, 한계크리프강도, 장기설계강도를 측정하여 표 1에 나타내었다.
〈비교예 1〉
폴리올레핀계 수지를 사용하여 종래의 강성 지오그리드의 제조방법으로 강성 지오그리드를 제조하였다.
제조된 강성 지오그리드의 단위면적당 리브의 개수, 단위면적당 중량, 광폭인장강도, 단일리브강도, 접점강도, 한계크리프강도, 장기설계강도를 측정하여 표 1에 나타내었다.
〈비교예 2〉
3,000데니어의 고강력 폴리에스테르 필라멘트사 및 폴리올레핀계 수지를 사용하여 종래의 연성 지오그리드의 제조방법으로 연성 지오그리드를 제조하였다.
제조된 연성 지오그리드의 단위면적당 리브의 개수, 단위면적당 중량, 광폭인장강도, 접점강도, 한계크리프강도, 장기설계강도를 측정하여 표 1에 나타내었다.
| 구분 | 리브수 | 중량 | 광폭인장 강도 | 단일리브 강도 | 접점강도 | 한계크리프 강도 | 장기설계 강도 |
| 실시예 1 | 34 | 410 | 30.5 | 0.75 | 48.4 | 43.2 | 24.2 |
| 비교예 1 | 27 | 360 | 13.8 | 0.51 | 43.6 | 35.4 | 14.3 |
| 비교예 2 | 50 | 430 | 24 | 0.48 | 21.3 | 41.7 | 20.1 |
상기한 실시예에서 나타난 바와 같이 본 발명의 복합형 지오그리드는 광폭인장강도, 단일리브강도, 접점강도, 한계크리프강도 및 장기설계강도가 종래의 강성지오그리드 및 연성지오그리드 보다 우수하여 도로의 기초지반과 포장층의 보강, 제방과 사면의 보강 및 보강토 옹벽공사 등에 시공되어 우수한 성능을 발휘할 수 있으며, 기존의 지오그리드 제품에 비해 상대적으로 높은 인장강도를 가지고 있어 대체효과가 클 것으로 기대되는 신규, 유용한 발명인 것이다.
Claims (5)
- 보강재로 강화한 합성수지 시이트 형태의 토목건설공사용 지오그리드에 있어서, 다수개의 선형 보강재가 기계방향으로 보강된 보강부와 비보강부가 교대로 형성되며, 상기 비보강부에 기계방향으로 다수개의 천공이 일정간격져 형성된 것을 특징으로 하는 복합형 지오그리드.
- 제 1 항에 있어서, 상기 보강재가 고강력 폴리에스테르 필라멘트사, 유리섬유, 스틸와이어(연강 및 경강선재) 또는 케블러사인 것을 특징으로 하는 복합형 지오그리드.
- 제 1 항에 있어서, 상기 합성수지가 폴리에틸렌수지, 폴리프로필렌수지, 폴리비닐클로라이드수지 또는 아크릴로니트릴-부타디엔-스틸렌 공중합수지인 것을 특징으로 하는 복합 지오그리드.
- 제 1 항에 있어서, 상기 복합 지오그리드의 단위면적당 리브의 개수가 15∼50개/㎡, 단위면적당 중량이 150∼1,000g/㎡, 광폭인장강도가 5∼300kN/m 및 단일리브강도가 0.5∼1.5kN/m, 접점강도가 20∼60kN/m, 한계 크리프강도인것을 특징으로 하는 복합 지오그리드.
- 보강재로 강화한 합성수지 시이트 형태의 토목건설공사용 지오그리드를 제조하는 방법에 있어서, 보강재를 소정의 간격을 두고 다수의 열로 배열한 상태로 압출다이를 통과시켜 다수개의 선형 보강재가 기계방향으로 보강된 보강부와 비보강부가 교대로 형성된 합성수지 시이트를 형성하고, 비보강부를 기계방향으로 일정간격을 두고 펀칭하여 다수개의 구멍을 형성한 후, 냉각, 권취하는 것을 포함하는 복합형 지오그리드의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020060124946A KR20080053033A (ko) | 2006-12-08 | 2006-12-08 | 복합형 지오그리드 및 그 제조방법 |
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|---|---|
| KR20080053033A true KR20080053033A (ko) | 2008-06-12 |
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ID=39807538
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| KR (1) | KR20080053033A (ko) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100942594B1 (ko) * | 2009-05-13 | 2010-02-17 | 이성만 | 지오그리드용 직물지 |
| KR100954783B1 (ko) * | 2009-05-29 | 2010-04-28 | 라이브텍(주) | 섬유보강재 |
| KR101993403B1 (ko) | 2018-08-09 | 2019-06-26 | 강현재 | 스트립형 섬유보강재와 블록 사이의 연결용 연결부재, 이를 구비한 보강토옹벽 및 그 시공 방법 |
| KR102032513B1 (ko) | 2018-08-09 | 2019-10-15 | 강현재 | 보강토옹벽용 스트립형 섬유 보강재 및 그 제조방법 |
-
2006
- 2006-12-08 KR KR1020060124946A patent/KR20080053033A/ko not_active Application Discontinuation
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