KR20120066124A - 복합형 섬유보강재 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

띠형 섬유보강재를 격자 형태의 지오그리드로 구현할 수 있는 복합형 섬유보강재 및 그 제조방법이 제공된다. 본 발명에 따른 복합형 섬유보강제는 횡방향으로 배치되는 복수의 섬유 심재에 합성수지를 피복하여 복수의 보강부를 형성하고, 보강부 사이를 롤러로 압착하여 종방향으로 연결부를 성형하고, 성형된 섬유보강재를 냉각하고, 냉각된 섬유보강재의 연결부를 종방향을 따라 소정 간격으로 천공하고, 천공된 연결부를 횡방향으로 연신하여 천공부를 형성하여 제조됨으로써 폭이 넓은 도로나 연약 지반에 효과적으로 사용될 수 있으며, 나아가 섬유보강재의 종방향 뿐만 아니라 횡방향에 대해서도 충분한 하중 저항력을 가지며, 특히 천공부를 통해 접촉되는 상하부의 성토간 결합력을 높일 수 있기 때문에 지반에 대한 지지 효과가 우수하다.

Description

복합형 섬유보강재 및 그 제조방법{Complex Extile Reinforcment and the method thereof}

본 발명은 복합형 섬유보강재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 옹벽 형성 과정 중 흙속에 매설되어 성토층의 안정성을 향상시키거나 연약 지반에 매설되어 침하를 방지할 수 있는 섬유보강재를 지오그리드(geogrid) 형태로 마련할 수 있는 복합형 섬유보강재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

복수의 블록이 상호 적층 형성되는 블록형 옹벽 구조물은 제방, 산비탈 등에서 흙의 흘러내림과 붕괴를 방지하기 위하여 사용된다. 적층되는 블록에는 지반의 인장강도를 보강하기 위해 띠 형상의 섬유보강재나 격자 형상의 지오그리드가 설치된다. 띠형 섬유보강재는 도 1에 도시된 바와 같이 내부에 심재(1)가 매설되어 있는 보강부(2)와, 보강부(2)를 연결하는 연결부(3)로 이루어져, 앵커나 앵커핀 등을 사용하여 일단은 블록에 고정하고 타단은 지반에 길게 매설하여 지면과의 접촉면에서 발생하는 마찰력을 이용해서 인발되는 힘에 저항한다. 섬유보강재는 필요에 따라 연결부(3)를 접어 사용하기도 한다.

연약지반의 경우도 마찬가지로 성토 과정 중에 섬유보강재 또는 지오그리드를 층층이 매설함으로써 지반의 붕괴를 방지한다.

그런데, 폭이 넓은 도로나 연약지반은 하중을 받는 부분이 넓게 분포되기 때문에 이러한 하중 인가 부분을 전부 띠 형상의 섬유보강재로 시공하기에는 비용이 많이 소요되는 문제점이 있었으며, 이는 지오그리드도 마찬가지이다. 특히, 지오그리드는 섬유보강재보다 상대적으로 제조가 어려워 단가가 비싸기 때문에 이를 대체할 수 있는 제품 개발이 시급한 실정이다.

본 발명은 상술한 종래 기술에 착안한 것으로서, 본 발명의 목적은 띠형 섬유보강재를 격자 형태의 지오그리드로 구현할 수 있는 복합형 섬유보강재 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복합형 섬유보강재는 내부에 심재가 포함되어 있으며 횡방향으로 마련되는 복수의 보강부와, 보강부 사이를 종방향으로 연결하는 복수의 연결부와, 연결부에 종방향으로는 소정 간격으로 이격 마련되며 횡방향으로는 슬릿 형태를 갖는 복수의 천공부를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 복합형 섬유보강재의 상기 보강부는 표면 보강재를 더 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면 횡방향으로 배치되는 복수의 섬유 심재에 합성수지를 피복하여 복수의 보강부를 형성하고, 상기 보강부 사이를 롤러로 압착하여 종방향으로 연결부를 성형하고, 상기 성형된 섬유보강재를 냉각하고, 상기 냉각된 섬유보강재의 연결부를 종방향을 따라 소정 간격으로 천공하고, 상기 천공된 연결부를 횡방향으로 연신하여 천공부를 형성하는 것을 포함하는 복합형 섬유보강재의 제조방법이 제공된다.

또한, 본 발명에 따른 복합형 섬유보강재 제조방법에 있어서 상기 섬유보강재 냉각과 종방향 천공 사이에는 성형된 섬유보강재를 예열하는 것을 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 복합형 섬유보강재 제조방법에 있어서 상기 섬유보강재의 연신은 상하 한 쌍으로 구성되며 복수개가 횡방향으로 마련된 체인 사이에 섬유보강재의 보강부를 물리고, 이웃하는 체인 사이를 점진적으로 이격시키면서 연결부를 늘려 이루어진다.

또한, 본 발명에 따른 복합형 섬유보강재 제조방법에 있어서 상기 이웃하는 체인 사이에는 연결부를 가열하기 위한 히터가 마련된다.

본 발명에 따른 복합형 섬유보강재 및 그 제조방법은 띠형 섬유보강재를 횡방향으로 연신함으로써 폭이 넓은 도로나 연약 지반에도 효과적으로 사용될 수 있으며, 나아가 섬유보강재의 종방향 뿐만 아니라 횡방향에 대해서도 충분한 하중 저항력을 가지며, 특히 천공부를 통해 접촉되는 상하부의 성토간 결합력을 높일 수 있기 때문에 지반에 대한 지지 효과가 우수하다.

도 1은 종래 띠형 섬유보강재를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 섬유보강재를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 섬유보강재를 제조하기 위한 설비를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 섬유보강재에 있어서 천공홀이 타공된 상태의 섬유보강재를 도시한 도면이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 섬유보강재에 있어서 천공부가 형성된 상태의 섬유보강재를 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 종래 띠형섬유보강재 및 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 섬유보강재의 최대하중을 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 섬유보강재를 도시한 도면이다. 도면을 참조하면, 본 실시예의 섬유보강재는 심재(10)가 매입되어 있는 복수의 보강부(20)와, 심재가 매입되어 있지 않으며 복수의 보강부(20)를 연결하는 연결부(30)를 포함한다.

심재(10)는 실질적으로 복수의 가닥으로 이루어지며, 각 가닥은 수천 가닥의 미세 섬유로 이루어져 있어서 섬유보강재에 작용하는 인장력에 저항하는 역할을 한다. 심재(10)로는 내열성을 가지며 탄성강도가 커서 강화플라스틱 등에 사용되는 폴리에스테르계 섬유가 바람직하다.

보강부(20)는 내부 심재(10)를 보호하기 위한 것으로 HDPE, LDPE와 같은 폴리에틸렌계 합성수재를 내부 심재(10)에 피복하여 형성한다. 보강부(20)는 복수의 심재(10)를 내부에 수용하도록 마련한다.

연결부(30)는 복합형 섬유보강재의 종방향을 따라 심재(10)가 없는 상대적으로 부분을 얇게 압착하여 마련되는 것으로, 보강부(20)와 같은 재질을 가지며 일체로 마련된다. 연결부(30)는 종래기술에 기재한 바와 같이 복합형 섬유보강재를 블록에 결합시킬 때 폭을 절반으로 접은 상태로 고정하여 사용될 수 있다. 연결부(30)의 형성 방법은 후술한다.

연결부(30)에는 보강부(20)의 종방향을 따라 소정 간격으로 이격되는 한편 횡방향으로 슬릿 형태로 마련되는 복수의 천공부(40)가 마련된다. 천공부(40)는 시공 시 복합형 섬유보강재의 상하로 적층되는 성토, 자갈 등이 상호 접촉해서 결합하도록 함으로써 마찰력을 극대화시킨다. 보강부(20)와 연결부(30)의 외부에는 표면 보강재(22, 32)를 일체로 덧대어 재차 피복함으로써 섬유보강재의 파손이나 찢김을 효과적으로 방지할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 섬유보강재를 제조하는 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도면들을 참조하면, 본 실시예의 복합형 섬유보강재는 사출부(100)와, 압착성형부(200)와, 냉각부(300)와, 천공부(400)와, 예열부(500)와, 연신부(600)와, 인발부(700)와, 권취부(800)를 통해 제조된다.

사출부(100)는 금형(110)을 이용하여 심재(10)에 보강부(20)를 피복하는 것으로, 표면 보강재(22,32)가 있을 경우 함께 피복한다. 금형(110)으로는 삼중사출금형을 이용하는데, 일측에서는 원사가 뭉쳐진 섬유 심재(10)가 들어가고 타측에서는 펠릿 형태의 합성수지를 녹인 용융수지가 사출기(120)로부터 공급된다. 표면 보강재(22,32)는 사출금형(110)의 또 다른 일측 단부를 통해 금형에 인입된다.

압착성형부(200)는 보강부(20) 및 연결부(30)를 성형하기 위한 것으로, 압착롤러(210)를 포함한다. 압착롤러(210)의 표면에는 격자 형태의 무늬가 있어서 보강부(20)의 표면 마찰력이 증대되도록 하며, 압착롤러(210) 사이에는 가압롤러(미도시)가 돌출 마련되어 있어서 심재(10)가 포함되어 있지 않은 부분을 가압하면서 얇게 성형하여 연결부(30)를 형성한다.

냉각부(300)는 고열 상태로 성형되는 보강부(20)와 연결부(30)를 포함하는 섬유보강재의 열을 식히기 위한 것으로, 연속적으로 공급되는 섬유보강재를 효율적으로 냉각시킬 수 있도록 수냉식 탱크(310)에 침적시킨다. 탱크(310)의 물은 지속적으로 순환하며, 탱크(310)의 후단에는 섬유보강재에 붙어 있는 물기를 제거할 수 있도록 에어브러쉬(320)가 횡방향으로 마련되어 있다.

천공부(400)는 연결부(30)에 도 4a와 같이 연결부(30)에 천공홀(42)을 타공하기 위한 것으로, 통상의 프레스 장치를 이용할 수 있다. 천공부(400)는 연속해서 이동하는 섬유보강재를 파지할 수 있는 클램프(미도시)와 천공기(미도시)를 포함한다.

예열부(500)는 섬유보강재의 천공홀(42)이 외부 환경에 의해 파손이나 데미지를 받지 않도록 하는 것으로, 통상의 히터를 포함한다. 히터는 연속적으로 공급되는 섬유보강재의 상부 또는 하부에 마련될 수 있다.

연신부(600)는 상하 한 쌍으로 구성되며 복수개가 횡방향으로 마련된 체인(610,620)과, 하부 체인(620) 사이에 마련되는 봉 형태의 히터(630)를 포함한다. 이웃하는 각 체인(610,620)들의 간격은 출구를 향할수록 점진적으로 멀어지도록 마련되기 때문에, 체인(610,620) 사이에 섬유보강재의 보강부(20)를 물릴 경우 그 사이에 위치하는 연결부(30)는 히터(630)에 의해 가열되면서 점진적으로 연신되며, 그 결과 연결부(30)의 천공홀(42)은 점진적으로 슬릿 형태로 변형되면서 도 4b와 같은 천공부(40)를 형성한다.

인발부(700)는 가공 중인 섬유보강재를 효과적으로 포장할 수 있도록 공정 중의 섬유보강재를 권취부(800)로 당겨주는 역할을 한다. 인발부(700)로는 무한궤도로 회전하는 캐터필러가 바람직하다.

도 5 및 도 6은 본 발명에 따라 연신 의후 보강부와 연신 전의 보강부가 견딜 수 있는 최대하중을 나타낸 그래프이다. 도면들을 참조하면, 동일한 조건에서 연신 전 보강부는 연신 후 보강부보다 연신율은 높지만, 연신 전 보강부는 최대하중이 0.464kN인데 반하여 연신 후 보강부는 최대하중이 0.648kN으로 오히려 더 높음을 알 수 있다. 즉, 본 발명과 같이 띠형 섬유보강재를 연신하더라도 지지할 수 있는 하중은 더 증가하므로 섬유보강재의 종방향 뿐만 아니라 횡방향에 대해서도 견고하게 지지할 수 있다.

10..심재 20..보강부
30..연결부 40..천공부
100..사출부 200..압착성형부
300..냉각부 400..천공부
500..예열부 600..연신부
700..인발부 800..권취부

Claims (6)

1. 내부에 심재가 포함되어 있으며 횡방향으로 마련되는 복수의 보강부와,
   상기 보강부 사이를 종방향으로 연결하는 복수의 연결부와,
   상기 연결부에 종방향으로는 소정 간격으로 이격 마련되며 횡방향으로는 슬릿 형태를 갖는 복수의 천공부를 포함하는 복합형 섬유보강재.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 보강부는 표면 보강재를 더 포함하는 복합형 섬유보강재.
3. 횡방향으로 배치되는 복수의 섬유 심재에 합성수지를 피복하여 복수의 보강부를 형성하고,
   상기 보강부 사이를 롤러로 압착하여 종방향으로 연결부를 성형하고,
   상기 성형된 섬유보강재를 냉각하고,
   상기 냉각된 섬유보강재의 연결부를 종방향을 따라 소정 간격으로 천공하고,
   상기 천공된 연결부를 횡방향으로 연신하여 천공부를 형성하는 것을 포함하는 복합형 섬유보강재의 제조방법.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 섬유보강재 냉각과 종방향 천공 사이에는 성형된 섬유보강재를 예열하는 것을 포함하는 복합형 섬유보강재의 제조방법.
5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
   상기 섬유보강재의 연신은 상하 한 쌍으로 구성되며 복수개가 횡방향으로 마련된 체인 사이에 섬유보강재의 보강부를 물리고, 이웃하는 체인 사이를 점진적으로 이격시키면서 연결부를 늘려 이루어지는 복합형 섬유보강재의 제조방법.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 이웃하는 체인 사이에는 연결부를 가열하기 위한 히터가 마련되는 복합형 섬유보강재의 제조방법.

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