KR20120132755A - 강화 고화매트 제조방법 및 그 강화 고화매트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토목섬유를 모재로 하여 강화 고화매트를 제조하기 위한 강화 고화매트 제조방법 및 그 강화 고화매트에 관한 것이다. 특히 본 발명은 토목섬유로 이루어진 모재 및 상기 모재를 보강할 수 있는 보강재를 준비하는 준비단계; 상기 모재에 함침되어 고화될 수 있는 고화혼화액에 의해 상기 모재가 상기 고화혼화액과 함께 고화되며 상기 고화되는 고화혼화액에 의해 상기 모재 및 보강재가 일체로 접합될 수 있도록, 상기 고화혼화액을 함침시키는 함침단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강화 고화매트 제조방법 및 그 강화 고화매트를 제시한다.

Description

강화 고화매트 제조방법 및 그 강화 고화매트{Manufacturing method of reinforced firming matt and product by the same}

본 발명은 토목섬유를 모재로 하여 강화 고화매트를 제조하기 위한 강화 고화매트 제조방법 및 그 강화 고화매트에 관한 것이다.

토목섬유는 부직포, 유리섬유, 면타기한 폐섬유 등을 가리키는 용어로서, 높은 역학적 강도와 우수한 내구성 및 유연성을 가지고 있으며, 이러한 효과를 이용하여 토목, 건축, 환경분야 시설에 보호, 보강기능을 높이고자 많이 응용되고 있다.

하지만, 종래의 토목섬유를 응용하는 기술로 토목섬유를 잘게 썰어 물과 시멘트, 석고, 석면 등을 혼합하여 반죽한 뒤 성형, 건조시켜서 제품을 생산하여 왔으나, 낮은 압축, 인장강도를 가지고 있었으며, 토목섬유를 직포, 부직포 등의 포 상태로 사용하지 못하였고, 시멘트 재질의 경우 열화현상(PH 12?13) 때문에 인장강도와 거푸집 기능을 약화시키는 단점과 시멘트의 특성(압축강도/210kg-5/㎠)때문에 이 분야에 있어서 고강도의 경량제로 한 내열성, 내투수성(방수성)을 확보할 수 없었다.

또한, 토목공사에 사용되는 부직포는 부직포 그대로 사용하는 경우가 많으며 강도를 높이기 위하여 시멘트 등을 살포하면 시멘트의 입도가 커서 부직포에 시멘트가 침투하지 못하고 부직포와 분리된 채 시멘트만 결합되어 있다가 조그만 충격에도 떨어져 나가고 빗물이 침투하면 내부의 석회성분이 수화작용을 일으켜 외부로 흘러나오게 됨에 따라 외관이 흉해지고 수화 작용시 발생하는 알칼리 성분과 수화열로 인해 내부의 부직포가 열화현상 때문에 영구적인 시설이 되지 못하는 결점이 있었다.

그리고 차수재로 쓰이는 HDPE는 시공이 어렵고 전기압착에 따른 완벽한 접합에 문제점을 안고 있으며 또 매립장 내 유공관, 배수시설과의 일체성을 갖추는데 있어서도 문제점이 유발되고 있다. 또한 내화성이 없고 자외선의 노출에 따른 많은 하자가 발생되고 있다.

또한 석면에 코팅할 수 있는 소재가 없기 때문에, 단독으로 이용한 제품의 경우 제품의 사용과정에서 석면이 대기로 누출되어 공해물질을 발생시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 토목섬유를 모재로 하여 강화된 고화매트를 제공할 수 있는 강화 고화매트 제조방법 및 그 강화 고화매트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 토목섬유로 이루어진 모재 및 상기 모재를 보강할 수 있는 보강재를 준비하는 준비단계; 상기 모재에 함침되어 고화될 수 있는 고화혼화액에 의해 상기 모재가 상기 고화혼화액과 함께 고화되며 상기 고화되는 고화혼화액에 의해 상기 모재 및 보강재가 일체로 접합될 수 있도록, 상기 고화혼화액을 함침시키는 함침단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강화 고화매트 제조방법을 제시한다.

상기 준비단계에서 상기 모재는 포 형태로 제공될 수 있다.

상기 준비단계에서 상기 보강재는 상기 모재와 상호 적층될 수 있도록 포 형태로 제공될 수 있다.

상기 보강재는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유, 와이어 메시 중 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다.

상기 토목섬유는 부직포이며, 상기 준비단계는 상기 준비단계는 한장의 부직포와 하나의 보강재를 적층하거나, 여러 장의 부직포를 상호 적층함과 아울러 그 사이에 상기 보강재를 삽입하여 적층물을 형성하는 적층과정; 상기 적층물을 니들펀칭방식에 의해 일체로 결속하는 결속과정;을 포함할 수 있다. 또는, 상기 준비단계는 복수의 보강재를 상호 적층함과 아울러 그 사이에 상기 부직포를 삽입하여 적층물을 형성하는 적층과정; 상기 적층물을 니들펀칭방식에 의해 일체로 결속하는 결속과정;을 포함할 수 있다.

상기 고화혼화액은 바이오세라믹 고화제를 주성분으로 할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기한 제조방법에 의해 제조되는 강화 고화매트를 함께 제시한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 보온매트 및 그 쿠션층의 제조장치는 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만 본 발명이 하기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.

먼저, 토목섬유 고유의 특성(즉, 내구성, 내열성, 내화학성, 내수성 등)을 유지함과 아울러, 강도가 높고 차수성이 뛰어나다.

또한, 고화혼화액이 굳기 전에 토목섬유의 유연성을 이용하여 어떠한 형태로든 자유롭게 변형하는 것이 가능하다. 아울러, 시공이 간단하고 제살붙임이 가능하여 보수유지가 용이한 경제적이다.

또한, 무기계 바이오세라믹 고화제의 사용으로 제품 사용시 석면과 같은 공해물질의 발생이 없는 친환경적이다.

또한, 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드 섬유, 와이어 메시 등의 보강재에 의해 보다 강화될 수 있다.

또한, 고화혼화액의 고화에 의해 모재와 보강재가 일체로 접합될 수 있다.

또한, 모재가 부직포로 이루어진 경우, 니들펀칭에 의해 모재와 보강재를 결속시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 강화 고화매트의 적층물 모식도.
도 2는 도 1의 단면도.
도 3은 본 발명의 제2실시 예에 따른 강화 고하매트의 적층물 모식도.
도 4는 도 3의 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 강화 고화매트의 제조과정 중 고호혼화액 함침과정 일 실시 예를 보여주는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 강화 고화매트의 적층물을 니들펀칭에 의해 접합하는 예를 보여주는 도면.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 1 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 강화 고화매트 제조방법은, 토목섬유로 이루어진 모재(10) 및 모재(10)를 보강할 수 있는 보강재(20)를 준비하는 준비단계와; 모재(10)에 함침되어 고화될 수 있는 고화혼화액(4)에 의해 모재(10)가 고화혼화액(4)과 함께 고화됨과 아울러 고화되는 고화혼화액(4)에 의해 모재(10) 및 보강재(20)가 일체로 접합될 수 있도록, 고화혼화액(4)을 함침시키는 함침단계;를 포함할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 강화 고화매트는, 모재(10)에 의해 토목섬유로서의 고유의 특성을 유지함과 아울러, 고화혼화액(4)의 고화에 의해 우수한 강도 및 차수성이 확보될 수 있으며, 나아가 보강재(20)에 의해 강화 처리된 것을 특징으로 할 수 있다.

아울러, 모재(10)와 보강재(20)는 상호 다양한 방법으로 일체로 접합될 수 있을 것인데, 특히 본 발명은 모재(10)에 함침된 고화혼화액(4)이 고화됨에 따라 모재(10)와 보강재(20)가 상호 일체로 견고하게 접합되는 것을 특징으로 할 수 있다.

따라서, 모재(10)와 보강재(20)를 접합하기 위한 별도의 접합제나 접합공법을 추가하지 않아도 된다는 이점을 취할 수 있다. 아울러, 모재(10)와 보강재(20)의 접합을 위한 매듭이나 접합재의 돌출이 없다는 이점을 취할 수 있다.

또한, 모재(10)와 보강재(20)의 일체화 과정과 고화혼화액(4)의 고화과정이 동시에 이루어질 수 있기 때문에, 본 발명에 따른 강화 고화매트의 제조가 신속하고 용이하게 이루어질 수 있다는 이점을 취할 수 있다.

또한, 보강재(20)는 토목섬유와 같은 포나 섬유형태인 경우는 물론, 포나 섬유가 아닌 와이어 메시(24) 등을 비롯하여 어떠한 소재, 어떠한 형태이든 상관없이 모재(10)와 고화혼화액(4)에 의해 일체로 견고하게 접합될 수 있다는 이점을 취할 수 있다. 즉, 다양한 소재, 다양한 형태의 보강재(20)에 의해 본 발명에 따른 강화 고화매트를 강화시킬 수 있다는 이점을 취할 수 있다.

또한, 고화혼화액(4)은 빠르게 고화되는바, 고화매트 시공현장에서 모재(10)에 고화혼화액(4)을 함침시킨 후 바로 설치하는 것이 바람직한데, 위와 같이 모재(10)와 보강재(20)의 접합이 고화혼화액(4)에 의해 이루어질 수 있음에 따라, 본 발명에 따른 강화 고화매트를 제조하기 위한 별도의 과정을 진행하지 않아도 되므로 비용이 절감될 수 있다.

여기서, 모재(10)는 여러 형태로 제공될 수 있으나, 본 발명에 따른 강화 고화매트가 신속하게 제조될 수 있도록 매트 형태인 직포, 부직포 등의 포 형태로 제공되는 것이 보다 바람직할 수 있다.

보강재(20)는 상술한 바와 같이 모재(10)와의 접합 측면에서 볼 때 어떠한 소재이든 무방하나, 다만 건축, 토목, 환경분야용으로 유용하도록 유리섬유(22), 탄소섬유, 아라미드섬유, 와이어 메시(24) 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 것이 보다 바람직할 수 있다.

또한 보강재(20)는 상술한 바와 같이 모재(10)와의 접합측면에서 볼 때 어떠한 구조이든 무방하나, 다만 모재(10) 전체에 걸쳐 고르게 보강하며 포 형태의 모재(10)와 보다 용이하게 적층되고 견고하게 접합될 수 있도록 포 형태로 제공되는 것이 보다 바람직할 수 있다.

한편, 준비단계에서, 모재(10)가 포로 제공되며 본 발명에 따른 강화 고화매트이 최종 형태가 평평한 패널 형태라면, 형틀없이 바로 모재(10)에 고화혼화액(4)을 함침시킬 수 있다.

또는 준비단계에서, 형틀(30)에 모재(10) 및 고화재를 넣은 상태에서 고화혼화액(4)을 함침시킬 수 있다. 이 경우, 형틀(30)에 의해 본 발명에 따른 강화 고화매트가 평평한 패널 형태 이외 다양한 입체적 형태로 제조될 수 있다. 여기서, 고화혼화액(4)은 유동물질이나 모재(10), 보강재(20)의 사이사이에 부착된 공기에 의한 공극에 의해 고화혼화액(4)이 모재(10), 보강재(20)에 충분히 침투하지 못할 가능성이 있으므로, 고화혼화액(4)의 함침과정에서 상기한 공극을 제거하기 위해 형틀(30)을 진동시키는 진동과정이 추가적으로 실시될 수 있다.

특히, 상기한 토목섬유가 부직포(12)인 경우, 상술한 바와 같이 고화혼화액(4)에 의해서만 보강재(20)와 접합될 수 있으나 다만 상기한 준비단계는 다음과 같이 실시되는 것이 보다 바람직할 수 있다.

즉, 준비단계는 부직포(12)와 보강재(20)를 적층하여 적층물(2)을 형성하는 적층과정과; 적층물(2)을 니들펀칭방식에 의해 일체로 결속하는 결속과정;을 포함할 수 있다. 여기서, 적층물(2)은 한장의 부직포(12)와 하나의 보강재(20)에 의해 2층 구조로 이루어질 수 있다. 또는, 적층물(2)은 여러 장의 부직포(12)를 상호 적층함과 아울러 상호 적층된 여러 장의 부직포(12) 사이에 보강재(20)가 삽입된 3층 이상의 구조로 이루어질 수 있다. 또는, 적층물(2)은 복수의 보강재(20)를 상호 적층함과 아울러 상호 적층된 복수의 보강재(20) 사이에 부직포(12)가 삽입된 3층 이상의 구조로 이루어질 수 있다.

니들펀칭에 의한 접합은 갈고리 모양 등을 갖는 바늘(50)을 상호 적층된 여러 장의 부직포(12)에 끼워넣었다가 빼면, 바늘(50)의 갈고리 모양 등의 부분에 의해 어느 한 장의 부직포(12)의 실밥(12A)이 삐져나와 적층된 다른 부직포(12)의 실밥(12A)과 엉키면서, 여러 장의 부직포(12)가 상호 접합되는 것을 말한다.

따라서, 고화혼화액(4)의 함침 전에, 니들펀칭방식에 의해 모재(10)를 이루는 여러 장의 부직포(12)는 물론, 보강재(20)를 1차적으로 결속시킬 수 있다. 이 경우, 미리 모재(10)와 보강재(20)를 결속시켜 적층물(2) 형태로 본 발명에 따른 강화 고화매트의 시공현장으로 가져감에 따라 운반이 용이해질 수 있으며, 본 발명에 따른 강화 고화매트 시공현장에서 적층물(2)에 고화매트를 바로 함침하여 시공할 수 있기 때문에 시공이 보다 신속하게 이루어질 수 있다. 또한, 상기한 니들펀칭에 의하면 별도의 접합부분이나 매듭의 돌출이 없이 모재(10)와 보강재(20)가 일체로 결속될 수 있다.

고화혼화액(4)은 분무기(40)에 의해 모재(10)에 분무되어 함치될 수 있으며, 형틀(30)에 모재(10)가 공급되기 전에 부어 넣어질 수도 있고, 형틀(30)에 모재(10)가 공급된 상태에서 형틀(30)에 구비된 밸브를 통해 형틀(30)에 주입될 수도 있다.

고화혼화액(4)은 바이오세라믹 고화제를 주성분으로 할 수 있다.

이와 같은 고화혼화액(4)은 바이오세라믹 고화제의 비율을 10%이하로 하는 경우에는 실제로 잘 섞이지 않으며, 바이오세라믹 고화제의 비율을 80%이상으로 하는 경우에는 너무 묽어 고화혼화액(4)의 역할을 제대로 하지 못한다. 따라서, 고화혼화액(4)은 바이오세라믹 고화제를 100중량%에 물 65% 내지 70%가 혼화된 것이 바람직할 수 있다.

한편, 바이오세라믹 고화제는 무기화합물이며, 그 화학성분은 표1과 같으며, 물성은 표2와 같다.

바이오세라믹 고화제(PH11이하)는 Al2O3?SO3함유량이 높은 포타시움 앨럼계[(CK2SO4?Al2?(SO2)3?4Al2 (OH3)] 보크사이트나 알루미나 광물과 CaO(석회), CaSD4(석고) 광물을 이론적 배합비로 하여 1,200?1,300℃에 2시간 소성공정으로 얻어진 클링커를 생성하고, 클링커를 분쇄하여 얻은 최상의 에트린자이트는 침상결정이 수화물을 생성, 에트린자이트 결정 성장압에 의하여 평창력이 시멘트의 경화수축을 보상하여, 균열, 방수, 고강도, 조강성을 개선증대 시킨다.

이렇게 제조된 클링커는 그 자체에 함유된 칼슘성분이 불안정한 알칼리인 K2O로 존재하는 것이 아니고 수용성 황산염으로 중성염인 2CaSO4?KSO4로 존재하게 되어 시멘트의 알칼리 반응에 영향(PH11)을 받지 않으며, 토목섬유에 응용할 경우 시멘트/콘크리트(PH12?14)와 같은 열화현상에 영향을 받지 않기 때문에 본 발명에 있어 토목섬유를 포 상태로 사용할 수 있는 특징을 가진 신소재이다.

특히 이렇게 제조된 클링커는 침투성, 접착성을 극대화시킬 수 있도록 두가지 물질을 한가지 성분으로 고화할 수 있는 수용성 음이자형의 무기접착제와 유기접착제인 중합계 접착제를 중합, 공유결합시켜 무기세라믹과 접착제 사이에 에멀죤상용성을 근접용이하게 하여 토입자와 접착제 간에 물리적 화학적 성질과 접착능력을 최상으로 극성을 개량한 무기 복합 세라믹 고화제로 조합된 고분자 (5,000~130,000) 무기계 복합신소재 바이오(BIO)세라믹 고화제이다.

또한 본 발명에서 사용하는 토목섬유중 Geotextile(PET, 장섬유)의 물성은 표3과 같다.

상기 표3과 같이 토목섬유의 자체에 높은 물성을 나타남을 특징으로 토목 기초지반의 지지력 및 침하방지 등으로 널리 쓰이고 있다.

본 발명에서 상기 Geotextile SGFP300과 SGFP400을 이용하여 제작한 섬유고화판의 두께별 물성은 표4와 같다.

상기 표3과 표4의 물성치를 비교해보면 바이오세라믹 고화제는 콘크리트에 비해 낮은 물의 계수(고화제 100%중량비, 물 60?70%중량비)에서 인장강도와 휨 강도가 3?10배가 높고, 낮은 온도에서도 뛰어난 유연성을 보인다.

또한 투수계수가 낮아서 방수용으로도 사용이 가능하며 섬유 두께를 조절하면 건축재로서 얇은 천정재는 물론 방화벽으로의 사용도 가능하며, 인장강도(300kgf/㎠)가 높아 자연환경 경과에도 오랜 기간 일정성을 유지하고 응력도가 뛰어나며 표면은 원하는 색상을 넣어 제작 할 수 있어 조경성도 뛰어나다.

특히 온도 팽창계수는 강철과 비슷하게 낮아 F에서 인치당 7×10-6으로 충격에도 강하고 하중에 의한 손상이 적으며, 자체 균열이 없고, 어떤 건축재료제품과도 접착성이 좋아 각종 건축내, 외장재, 구조물 보수, 방수등 응용범위가 넓고 제품의 개, 보수가 용이하며, 공해물질의 발생이 없는 친환경적인 재료이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

2; 적층물 10; 모재
12; 부직포 20; 보강재
22; 유리섬유 24; 와이어 메시
30; 형틀

Claims (9)

1. 토목섬유로 이루어진 모재 및 상기 모재를 보강할 수 있는 보강재를 준비하는 준비단계;
   상기 모재에 함침되어 고화될 수 있는 고화혼화액에 의해 상기 모재가 상기 고화혼화액과 함께 고화되며 상기 고화되는 고화혼화액에 의해 상기 모재 및 보강재가 일체로 접합될 수 있도록, 상기 고화혼화액을 함침시키는 함침단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 강화 고화매트 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 준비단계에서 상기 모재는 포 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 강화 고화매트 제조방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 준비단계에서 상기 보강재는 상기 모재와 상호 적층될 수 있도록 포 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 강화 고화매트 제조방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 보강재는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유, 와이어 메시 중 적어도 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 강화 고화매트 제조방법.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 토목섬유는 부직포이며;
   상기 준비단계는 한장의 부직포와 하나의 보강재를 적층하거나,
   여러 장의 부직포를 상호 적층함과 아울러 그 사이에 상기 보강재를 삽입하여 적층물을 형성하는 적층과정;
   상기 적층물을 니들펀칭방식에 의해 일체로 결속하는 결속과정;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 강화 고화매트 제조방법.
6. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 토목섬유는 부직포이며;
   상기 준비단계는 복수의 보강재를 상호 적층함과 아울러 그 사이에 상기 부직포를 삽입하여 적층물을 형성하는 적층과정;
   상기 적층물을 니들펀칭방식에 의해 일체로 결속하는 결속과정;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 강화 고화매트 제조방법.
7. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 고화혼화액은 바이오세라믹 고화제를 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 강화 고화매트 제조방법.
8. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항의 강화 고화매트 제조방법에 의해 제조되는 강화 고화매트.
9. 청구항 5의 강화 고화매트 제조방법에 의해 제조되는 강화 고화매트.

Images