KR20150110519A - 열가소성 장벽층을 지닌 라이닝 세그먼트를 제조하는 방법 - Google Patents

열가소성 장벽층을 지닌 라이닝 세그먼트를 제조하는 방법 Download PDF

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KR20150110519A
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요제프 본 오츠
크리스토프 페헤
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시카 테크놀러지 아게
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Abstract

본 발명은 터널, 특히 교통 터널의 라이닝을 위한 콘크리트로 만들어진 라이닝 세그먼트, 즉, 튜빙을 제작하는 방법에 관한 것이다. 라이닝 세그먼트(1)는 볼록하게 만곡된 외부면(2)과 외부면(2)과는 반대쪽에 있는 오목하게 만곡된 내부면(3)을 구비한다. 상기 방법은 이하의 단계들을 포함한다: a) 외부면(2) 상에 그리고 부가적으로 외부면(2)과 대면하는 각 라이닝 세그먼트 외측면(7, 8) 상에 핫멜트 접착제층(5)과 열가소성 장벽층(6)을 구비하는 막(4)을 배치하는 단계(상기 핫멜트 접착제층(5)은 라이닝 세그먼트(1)와 대면함); b) 핫멜트 접착제층(5)을 용융시키면서 열을 공급하는 단계; 및 c) 막(4)과 라이닝 세그먼트(1) 사이에 접착체 결합을 형성하면서 핫멜트 접착제층(5)을 냉각시키는 단계.

Description

열가소성 장벽층을 지닌 라이닝 세그먼트를 제조하는 방법{METHOD FOR PRODUCING A LINING SEGMENT WITH A THERMOPLASTIC BARRIER LAYER}
본 발명은 터널, 특히 교통 터널(traffic tunnel)을 씌우기(jacketing) 위한 콘크리트의 라이닝 세그먼트, 즉, 튜빙(tubbing)을 제조하는 방법에 관한 것이다.
임의의 건설 분야에서 이용될 수 있지만, 본 발명 및 그의 기초를 형성하는 문제는 교통 터널과 관련하여 이하에 상세히 기술되어 있다.
내부 골격용의 강철 보강된 마무리 콘크리트 부품이 차폐 진보 기술을 이용해서 기계 터널 건설에 빈번하게 이용된다. 튜빙으로서 전문적인 용어로 지칭되는 이러한 마무리된 콘크리트 부품은, 콘크리트의 요구되는 강도가 달성된 후 필요에 따라 설치용의 터널 튜브에 제공할 때까지 일시적으로 저장되는, 마무리된 콘크리트 부품용으로 공장에서 사전 제작된다. 따라서 이들은 소위 "이렉터"(erector)인 튜빙 이동 장치에 의해 터널 굴착기의 차폐의 보호부에서 받아들여지고 튜빙 링(tubbing ring) 내로 조립된다. 터널 굴착기가 유압에 의해 마지막 설치된 튜빙에 대항한 지지 하에 전진된 후, 새로운 튜빙 링이 차폐의 보호부에 설치된다. 이와 같이 해서, 굴착기는 토양의 "튜빙 링마다"를 통해서 작업하며, 이때 터널 연장부(튜빙 링)와 지면 사이에 남아 있는 환형 간극이, 예컨대, 침강을 방지하기 위하여 모르타르로 연속적으로 채워진다.
고전적인 교통 터널뿐만 아니라, 특정 지질학적 조건의 존재를 고려해서, 고전압 배선을 수용하기 위한 케이블 터널로서 또는 폐수 혹은 담수의 중앙 이송용의 대직경 수집 라인의 형태로 특히 역할하는 가정(household), 무역 혹은 산업용의 소위 공급 터널 또는 처분 터널이 튜빙 연장 절차에서 앞서 기술된 세그먼트화 건설 방법에 따라 제작된다. 그러나, 이들 사용 분야 모두에 있어서, 음료수의 받아들일 만한 위생학적 품질을 유지하기 위해서든지 혹은 전력 배선 상에 침투하는 지면 수분에 의한 기능적 교란을 회피하기 위해서든지 간에, 상승된 요건들이 터널의 튜빙 씌우기의 밀착성 및 성능에 편입된다.
이런 이유로, 개별의 제2 작업 단계가 터널 외측에 대면하는 튜빙의 오목하게 만곡된 외부면들의 최종 밀봉 및/또는 부가적인 제2 튜빙 링의 제작을 위하여 통상 필요하였다.
튜빙 링들의 크기를 고려하여, 튜빙 링들은, 특히 이들이 중간 저장을 필요로 한다면, 제작 과정에서 개별적인 방법 단계들 동안 높은 공간 요구사항(space requirement)을 지닌다. 따라서, 제조 공정, 특히 저장 시간의 단축화는 크게 중요하다.
따라서, 본 발명은, 튜빙들이 튜빙 링의 외측 상에 존재하는 수분에 대해서 보호되고 밀봉되는 동시에, 특히 짧은 중간 저장 시간으로 용이한 제작 공정을 확보하는 방식으로 튜빙들의 제조를 개선하는데 있어서 문제를 제기하고 있다.
이것은 청구항 제1항의 특징들에 의해 본 발명에 따라서 달성된다.
본 발명의 핵심은, 터널, 특히, 교통 터널(traffic tunnel)을 씌우기 위한 콘크리트의 튜빙의 제조 방법이며, 이때 튜빙(1)은 볼록하게 만곡된 외부면(2) 및 외부면(2)과는 반대쪽에 있는 오목하게 만곡된 내부면(3)을 구비하며, 상기 방법은,
a) 상기 외부면(2) 상에, 그리고 추가로, 상기 외부면(2)과 대면하는, 상기 튜빙의 외측면들(7, 8)의 측부들 중 적어도 하나, 특히 모두 상에 적어도 부분적으로, 핫멜트 접착제층(5)과 열가소성 밀봉층(6)을 포함하는 막(4)을 배치하는 단계로서, 여기서 핫멜트 접착제층(5)이 튜빙(1)과 대면하는, 상기 배치하는 단계;
b) 핫멜트 접착제층(5)을 부분적으로 용융시키면서 열을 공급하는 단계; 및
c) 막(4)과 튜빙(1) 사이에 접착제 복합물을 형성하면서 핫멜트 접착제층(5)을 냉각시키는 단계를 포함한다.
튜빙은, 설치된 상태에서 터널의 내측을 향하여 지향되는 오목하게 만곡된 내부면과, 설치된 상태에서 주위의 토양을 향하여 지향되는 볼록하게 만곡된 외부면을 지니는 환형의 세그먼트화된 구조를 갖는다. 이들 두 면은 다음의 4개의 다른 면에 의해 횡방향으로 접속되며, 즉, 이들 다른 면 중, 2개의 길이방향 측면은 설치된 상태에서 동일 튜빙 링의 인접한 튜빙들의 대응하는 길이방향 측면 상에 위치하고, 나머지 2개의 앞쪽 측면은 설치된 상태에서 인접한 튜빙 링의 인접한 튜빙들의 대응하는 앞쪽 측면들 상에 위치한다.
본 발명에 따른 방법에서 제작된 튜빙들의 결과로서, 터널의 외측과 대면하는 튜빙들의 오목하게 만곡된 외부면들의 도관 밀봉을 위하여 별도의 제2 작업 단계가 요구되지 않는다. 또한, 가능한 제2 튜빙 링이 제거된다. 게다가, 하부 벽 두께를 가진 튜빙들은, 이들이 지하수에 대한 내식성 및 수밀성에 관하여 전통적인 튜빙들에 비해서 훨씬 우수하므로 이용/제작될 수 있다. 이들 둘 모두에 의해 터널 벽, 따라서 내부 공간의 이득에 대한 공간 요구사항의 저감 및 필요로 되는 건설 재료의 저감이 얻어진다. 또한, 본 발명에 따라 제작된 튜빙은 대안적인 저수밀 및 저내식성 유형의 콘크리트의 사용을 허용한다. 더욱이, 본 발명에 따른 방법에서 제작된 튜빙들로 만들어진 튜빙 링들은 최상의 밀착성 및 언더플로(underflow)의 방지성을 지닌다.
막과 튜빙 사이에 접착제 결합을 형성하기 위하여 핫멜트 접착제층을 이용해서 단지 몇분 후에 접착된 기재들 사이에 높은 힘이 전달될 수 있는 것으로 판명되었다. 따라서, 예컨대, 마무리된 콘크리트 작업에 이용되는 파지 기구(gripping device)(통상 진공 파지 기구)들이 핫멜트 접착제층의 냉각 직후 튜빙을 이동시킬 수 있다. 이러한 신속한 강도의 구축은, 클램프 등과 같은 어떠한 기계적 고정 수단도 접합을 위해 필요로 되지 않는다는 점에서 유리하다. 또한, 이것은 짧은 중간 저장 시간으로 용이한 제작 공정을 가능하게 한다.
본 발명의 기타 유리한 실시형태들은 종속 청구항들로부터 기인된다.
본 발명의 기타 양상들은 기타 독립 청구항의 주제를 구성한다.
본 발명의 예시적인 실시형태들이 도면을 이용해서 이하에 상세히 설명된다.
도 1은 튜빙을 통한 측면도;
도 2는 튜빙을 통한 다른 측면도;
도 3 및 도 4는 방법의 단계들 a) 및 b)를 도시한 도면.
본 발명의 직접적인 이해를 위하여 중요한 요소들만이 도시되어 있다.
도 1은 본 발명에 따라 제조된 튜빙을 통한 측면도를 도시한다.
튜빙(1)은 그의 볼록하게 만곡된 외부면(2) 상에 막(4)을 지닌 것이 제공된다.
막은 핫멜트 접착제층(5)과 열가소성 밀봉층(6)을 포함하되, 여기서 핫멜트 접착제층(5)은 튜빙(1)과 대면한다.
또한, 막은, 바람직하게는 외부면과 대면하는 외측면들(길이방향 측면(7) 및 앞쪽 측면(8))의 적어도 하나의 측부, 특히 바람직하게는 모든 측부 상에 부분적인 영역에 걸쳐서 배열된다. 도 1은 두 길이방향 측면(7)을 도시하고 있다. 바람직하지 않지만, 막은 또한 전체 외측면(7 및 8)에 걸쳐서 연장될 수도 있다. 이것은 특히 핫멜트 접착제층의, 따라서 막의 튜빙과의 우수한 접합을 확실하게 하고, 또한 언더플로에 대한 고도의 보호를 확실하게 한다. 또한, 보다 높은 밀봉 효과가, 예컨대, 외부면과 대면하는 외측면들의 모든 측부 상의 배열을 결여하는 막과 비교해서 서로 접촉하는 막들의 접촉면의 확장에 의해서 두 튜빙 사이의 접합 위치에서 달성된다.
핫멜트 접착제층은, 바람직하게는, 특별히 접착된 외부면(2)에 대해서 그의 전체면에 걸쳐 접속되고, 그 결과 언더플로에 대한 보호의 개선을 가져온다.
가능한 한 열가소성 밀봉층(6)에 적합하기 위하여, 물 혹은 수분에 장기간 동안 노출될 경우에도 가능한 한 수밀해야만 하고 분해되거나 기계적으로 손상되지 말아야 한다. 특히, 이들 재료는 지상 및 지하 건설을 위하여 종래 기술에서 밀봉 목적을 위하여 이미 이용되는 열가소성 밀봉층으로서 적합하다.
열가소성 밀봉층이 110℃ 이상, 바람직하게는 140℃ 내지 170℃의 연화점을 지니는 재료로 제작된다면 유리하다. 열가소성 밀봉층은, 유리하게는, 열가소성 밀봉층이 손상되거나 찢어지는 일 없이 그리고 밀봉층의 밀봉 기능에 악영향을 미치는 일 없이, 예를 들어, 온도에 의해 초래되는 튜빙과 열가소성 밀봉층 사이의 열팽창차에 의해 초래되는 응력을 극복하기 위하여 적어도 낮은 양의 탄성을 지녀야만 한다.
열가소성 밀봉층은 바람직하게는 열가소성 폴리올레핀 및/또는 폴리염화비닐(PVC)을 함유한다.
"열가소성 폴리올레핀"이란 용어는 특히 (로엠프(
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) 온라인, 4.0 버전, 티메 출판사(Thieme Verlag)에서의 "고무" 하에 부여된 정의에 따른) 천연 및 합성 고무를 지칭하는 것은 아니다.
열가소성 밀봉층은 특별히 바람직하게는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 중간밀도 폴리에틸렌(MDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리스타이렌(PS), 폴리염화비닐(PVC), 폴리아마이드(PA), 에틸렌 아세트산비닐(EVA), 클로로설폰화 폴리에틸렌 및 열가소성 폴리올레핀(TPO)으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함한다.
열가소성 밀봉층은 바람직하게는 앞서 열거된 재료들의 50중량% 초과, 특히 바람직하게는 80 중량% 초과량으로 구성된다.
열가소성 밀봉층은 유리하게는 밀리미터 범위, 전형적으로 0.2 내지 15㎜, 바람직하게는 0.5 내지 4㎜, 가장 바람직하게는 1 내지 2㎜의 층 두께를 지닌다.
열가소성 밀봉층은 바람직하게는 가요성, 즉, 굽힘 가능한, 평탄한 시트로 구성된다. 열가소성 밀봉층은, 예를 들어, 캘린더링 혹은 압출에 의해 제조된다.
열가소성 밀봉층은 바람직하게는 섬유 재료가 아니며, 특히 부직포, 접합 직물 혹은 플리스(fleece)가 아니다. 그러나, 만약 섬유 재료, 특히 부직포, 접합 직물 혹은 플리스가 열가소성 밀봉층으로 가공된다면 유리할 수 있다. 본 명세서 전체를 통해서 섬유 재료란 용어는 섬유로부터 구축된 재료를 지칭한다.
막(4)은, 전형적으로, 핫멜트 접착제층(5)을 형성하기 위하여, 열가소성 밀봉층(6) 상에 도포 온도에서 액화되어 도포되도록 핫멜트 접착제 조성물이 용융 온도 이상으로 가열되어 제작된다.
도포 온도는 전형적으로 용융된 핫멜트 접착제 조성물의 점도가 핫멜트 접착제와 관습적으로 이용되는 도포 기구로 양호한 도포를 제공하도록 선택된다. 따라서, 도포 온도는, 점도가 바람직하게는 브룩필드 써모젤(Brookfield Thermosel)에 따라서 측정된 1,500 내지 40,000 mPas이 되도록 하는 방식으로 선택된다.
도포는 바람직하게는 닥터 블레이드, 분무, 확산, 스탬핑, 롤링, 캐스팅, 브러싱, 롤링, 침지 혹은 압출 등에 의해 전형적으로 상기 도포 온도에서 일어난다.
핫멜트 접착제층(5)은 바람직하게는 25℃에서 무점착성(tack-free)인 것이 얻어진다.
막은 바람직하게는 길이에 대해서 절단될 수 있거나, 컷 오프, 롤링업 혹은 직접 추가로 가공처리될 수 있는 것이 얻어진다.
튜빙은 바람직하게는 외측면들(7, 8) 둘레에 뻗는 밀봉 홈(sealing groove)(10)을 구비하며, 도 2에 도시된 바와 같이, 이 홈 내에 밀봉체(sealing body)(11)가 배열된다. 밀봉 홈은 튜빙 내로 성형되고, 밀봉체가 그 안에 존재하며, 전형적으로는 그 안에 가압된다. 밀봉체(11)는 전형적으로 중공의 동체이다. 특히, 밀봉체용의 재료로서 적절한 재료는 물에 팽윤될 수 있는 재료 및/또는 링을 밀봉하기 위한 밀봉 재료로서 공지된 것들이다. "물에 팽윤될 수 있는 재료"란 용어는 본 명세서에서 물과 접촉 시 그들의 부피를 다수 배로, 전형적으로 원래의 부피의 200 내지 1000%로 증가시키는 물질을 나타낸다. 부피의 증가에 부가해서, 소정의 수-팽윤성 물질은 또한 물과 화학적으로 반응한다. 이러한 수-팽윤성 물질의 예는, 폴리우레탄에 기초한 팽윤성 물질, 특히 수분에 의해 탄성 생성물로 경화되는 실란-변성 중합체이다. 이러한 팽윤성 물질의 다른 예는, 전형적으로 예를 들어 바스프사(BASF SE)(독일 소재)로부터의 아크릴산 및 아크릴산 나트륨으로 이루어진 공중합체인 "수퍼 흡수제"(super absorbers)(수퍼-흡수성 중합체(super-absorbent polymer), SAP)란 명칭 하에 포함되는 아크릴산에 기초한 벤토나이트-뷰틸 고무 혹은 중합체이다.
밀봉체(11)는 특히 바람직하게는 에틸렌-프로필렌-다이엔 고무(EPDM)로 구성된다.
이것은 침투 수에 대한 다른 장벽이 2개의 튜빙 사이의 접합 개소에 확립되므로 더 큰 밀봉 작용이 달성된다는 이점을 지닌다.
튜빙은 바람직하게는, 도 2 및 도 3에서 명백한 바와 같이, 외부면(2)과 핫멜트 접착제층(5) 사이에 밀봉 코팅(12)을 포함한다. 밀봉층은 메타크릴 수지, 폴리에스터 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 및 폴리유레아로 이루어진 군으로부터 선택된다. 에폭시 수지는 특히 밀봉 코팅으로서 바람직하다.
이러한 밀봉 코팅(12)은, 그 결과로서 튜빙이 수분의 침투로부터 보호된다는 점에서 유리하다 또한, 이것은 튜빙의 밀봉 작용을 보강한다. 더욱이, 생수지(green body)의 경화 동안 수분의 심각한 손실이 튜빙의 제조 동안 방지될 수 있다. 밀봉 코팅(12)은 전형적으로 튜빙 상에 분무 혹은 피복함으로써 적용된다.
또한, 밀봉 코팅(12)은, 모든 외측면(7, 8) 상에, 특히 외부면(2)과 밀봉 홈(10) 사이의 영역 상에 적어도 부분적으로 배열되는 것이 유리하다.
모든 재료는 액체 특히 물의 통과를 저감 혹은 방지하는데 적합한 밀봉체(11)로서 고려될 수 있다.
밀봉체는 바람직하게는 열가소성 수지 또는 열가소성 엘라스토머로 구성된다. 열가소성 엘라스토머는 그 결과 밀봉체가 수평 및 수직 변위, 특히 구조의 기계적 응력으로 인한 변위에 대해서 양호한 탄성을 지닌다. 밀봉체의 양호한 탄성은 밀봉체의 찢김 혹은 분리, 따라서 밀봉의 실패를 방지한다.
본 명세서에서 열가소성 엘라스토머는 가황 엘라스토머의 기계적 특성을 열가소성의 가공성과 조합하는 플라스틱인 것으로 이해된다. 전형적으로, 이러한 열가소성 엘라스토머는, 적절하게 열가소성 성분과 엘라스토머성 성분을 지니는 경질 및 연질 세그먼트 혹은 소위 중합체 합금과의 블록 공중합체이다.
밀봉체들용의 기타 유리한 재료는 아크릴레이트 화합물, 폴리우레탄 중합체, 실란-말단 중합체 및 폴리올레핀으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료이다.
"핫멜트 접착제 조성물"이란 용어는 25℃에서 고체이고, 융점으로 가열 시 용융되며, 따라서 유동성으로 되는 조성물을 나타낸다. 이러한 핫멜트 접착제 조성물은 핫멜트 접착제 조성물의 융점보다 높은 도포 온도에서 기판 상에 도포될 수 있고 그리고 냉각 동안 재차 고체로 되며, 그 결과 기재와의 접착력을 발달시킬 수 있다. 핫멜트 접착제 조성물이 비반응성 핫멜트 접착제 조성물이면, 핫멜트 접착제 조성물은 융점으로 가열될 경우 재차 용융되며, 그 결과 접착제 결합이 재차 소실된다.
"실온"이란 용어는 본 명세서에서 25℃의 온도를 지칭한다.
"융점"이란 용어는 본 명세서에서 DIN EN 1238에 따른 링 및 볼 방법(ring & ball method)에 따라 측정된 연화점을 지칭한다.
"부분적으로 용융시키는" 또는 "부분적인 용융"이란 용어는, 본 명세서에서 DIN EN 1238에 따른 링 및 볼 방법에 따라 측정된 연화점보다 낮고 소위 크로스오버 온도("T크로스오버")보다 높은 온도로 핫멜트 접착제 조성물을 가열하는 것을 나타낸다.
빈번하게는 또한 항복점이라고도 지칭되는 크로스오버 온도는, DTMA(Dynamic-Mechanical-Thermal Analysis)에 의해 측정된 손실 탄성률의 곡선과 저장 탄성률의 곡선이 교차하는 온도이다. 본 발명의 범주에 있어서, 이하의 DTMA 측정 파라미터가 DTMA 측정에 의한 크로스오버 온도를 결정하는데 이용된다:
기기: 안톤 파(Anton Paar) MCR 300 SN 616966
소프트웨어 US V2.3
다이: 25㎜ 플레이트(평활면)
측정 간극: (샘플 두께) 1㎜
온도 구배: -1℃/분에서 200℃ 내지 90℃
발진 주파수: 1㎐
진폭 감마: 1%(0.8 m㎭에 상당함).
부분적인 용융은 전형적으로, 실질적으로, 즉, 연화점보다 적어도 20℃, 특히 적어도 30℃, 바람직하게는 적어도 40℃ 이하인 온도에서 일어난다.
핫멜트 접착제 조성물(5)은 바람직하게는 비반응성 핫멜트 접착제 조성물로 구성된다. "비반응성" 핫멜트 접착제 조성물이란 용어는 본 명세서에서 실온에서 혹은 용융 온도에서 서로 화학적으로 반응하여 고분자량 종을 생성하는 중합체를 함유하지 않는 핫멜트 접착제 조성물을 나타낸다. 이러한 비반응성 핫멜트 접착제 조성물은 특히 아이소사이아네이트- 또는 알콕시실란 또는 에폭사이드 또는 (메타)아크릴레이트 기를 함유하는 중합체를 포함하지 않는다. 따라서, 비반응성 핫멜트 접착제 조성물은 에폭시 수지를 함유하지 않고, 특히 고체 에폭시 수지를 함유하지 않는다. 비반응성 핫멜트 접착제 조성물은 무점착성인 점에서 유리하고, 이는 오히려 장시간 동안, 특히 롤의 형태로 막(4)의 저장을 허용한다.
핫멜트 접착제층은, 바람직하게는 열가소성 밀봉층에, 특히 그의 전체면에 걸쳐서 직접 접속된다. 바람직하게는, 전형적으로 약 5㎛ 내지 50㎛의 층 두께를 지니는 분리층이 핫멜트 접착제층과 열가소성 밀봉층 사이에 배열되지 않는다. 이러한 분리층은, 예를 들어, 역청-유사 접착제를 사용할 경우 예를 들어 저분자량 물질의 이동을 방지하기 위하여 이용된다.
핫멜트 접착제층(5)은 바람직하게는 25℃에서 고체인 열가소성 폴리-α-올레핀, 바람직하게는 어택틱 폴리-α-올레핀(atactic poly-α-olefin: APAO)을 비반응성 핫멜트 접착제 조성물의 양에 대해서 50 중량% 초과, 바람직하게는 60 중량% 초과의 양으로 포함하는 핫멜트 접착제 조성물로 구성된다.
본 명세서에서, "α-올레핀"은, 그의 관습적인 정의에서, 제1 탄소 원자(α-탄소) 상에 C-C 이중 결합을 지니는 실험식 CxH2x(x는 탄소 원자의 수에 상당함)를 지니는 알켄을 나타낸다. α-올레핀의 예는 에틸렌, 프로필렌, 1-뷰텐, 1-펜텐, 1-헥산, 1-헵탄 및 1-옥텐이다. 따라서, 예를 들어, 1,3-뷰타다이엔이나 2-뷰텐 또는 스타이렌의 어느 것도 본 명세서의 의미에서 α-올레핀이 아니다.
본 명세서에서, "폴리-α-올레핀"은 그의 관습적인 정의에서 α-올레핀으로 이루어진 동종중합체 및 수종의 다른 α-올레핀으로 이루어진 공중합체를 나타낸다. 어택틱 폴리-α-올레핀(APAO)은 기타 폴리올레핀과 비교해서 비정질 구조를 지닌다. 이들 어택틱 폴리-α-올레핀은 바람직하게는 90℃ 이상, 특히 90℃ 내지 130℃의 연화점을 지닌다. 분자량 Mn은 특히 7,000 내지 25,000 g/몰이다. 특히 바람직한 어택틱 폴리-α-올레핀은 데구사(Degussa)사로부터 상표명 베스토플라스트(Vestoplast)(등록상표) 하에 입수 가능하다.
프로필렌-풍부한 어택틱 폴리-α-올레핀뿐만 아니라 부분적으로 결정성인 프로필렌-에틸렌-뷰틸렌 삼원중합체가 특히 바람직하다.
핫멜트 접착제 조성물은 또한 유리하게는 23℃에서 탄화수소 수지 고체를 함유한다. 23℃에서의 탄수화물 수지 고체는 바람직하게는 100 내지 140℃, 특히 110 내지 130℃의 연화점을 지닌다. 23℃에서의 모든 탄화수소 수지 고체의 양이 핫멜트 접착제 조성물에 대해서 최대로 20 중량%, 특히 최대로 16 중량%, 바람직하게는 10 내지 16 중량%이면 특히 바람직한 것으로 판명되었다.
핫멜트 접착제 조성물은 또한 연성 수지를 함유한다. 연성 수지는 -10℃ 내지 40℃의 연화점을 지닌다. 연성 수지(WH)가 실온(23℃)에서 그의 융점 혹은 연화점에 매우 근접하다는 사실로 인해, 이것은 실온에서 이미 액체이거나 매우 연성이다. 연성 수지는 천연 수지 또는 합성 수지일 수 있다. 특히, 이러한 연성 수지는 파라핀 수지, 탄화수소 수지, 폴리올레핀, 폴리에스터, 폴리에터, 폴리아크릴레이트 또는 아미노 수지의 부류로부터의 중간- 내지 고-분자량 화합물이다. 연성 수지는 바람직하게는 0℃ 내지 25℃, 특히 10℃ 내지 25℃의 융점 또는 연화점을 지닌다. 연성 수지는 단지 소량으로 이용된다. 모든 연질 수지의 양은 바람직하게는 핫멜트 접착제 조성물에 대해서 최대로 20 중량%이다.
핫멜트 접착제 조성물은 또한 말레산-그라프트 폴리올레핀을 함유한다. 말레산-그라프트 폴리올레핀은 이것이 점착성에 관하여 유리하므로 특히 바람직하다. 이러한 말레산-그라프트 폴리올레핀이 특히 7,000 내지 14,000 g/㏖의 분자량을 지니는 말레산-그라프트 폴리프로필렌인 것이 특히 유리한 것으로 입증되었다. 모든 말레산-그라프트 폴리올레핀의 양이 핫멜트 접착제 조성물에 대해서 최대로 20 중량%, 특히 최대로 15 중량%, 바람직하게는 10 중량% 미만이면 특히 바람직한 것으로 입증되었다.
또한, 비반응성 핫멜트 접착제 조성물은 기타 성분들을 포함할 수 있다. 적절한 기타 성분들은 특히 가소제, 접착 촉진제, UV 흡수제, UV 및 열 안정제, 광 증백제(optical brightener), 살진균제, 안료, 착색제, 충전제 및 건조제를 포함하는 군으로부터 선택된 성분들이다.
핫멜트 접착제 조성물은, 바람직하게는, DIN EN 1238에 따른 링 및 볼 방법에 따른 연화점으로서 측정된, 80 내지 200℃, 특히 130 내지 180℃의 융점을 지닌다.
핫멜트 접착제층은 전형적으로 50 내지 1000 g/㎡, 특히 200 내지 800 g/㎡, 바람직하게는 400 내지 600 g/㎡의 도포 중량을 지닌다. 핫멜트 접착제층의 층 두께는 바람직하게는 50 내지 500 마이크로미터, 특히 50 내지 100 마이크로미터이다.
본 발명의 방법은, 하기 단계를 포함한다:
a) 외부면(2) 상에, 그리고 추가로 외부면(2)과 대면하는 튜빙의 외부면들(7, 8)의 모든 측부 상에, 핫멜트 접착제층(5)과 열가소성 밀봉층(6)을 포함하는 막(4)을 도포하는 단계, 여기서 핫멜트 접착제층(5)은 튜빙(1)과 대면한다.
상기 방법의 추가의 단계 b)에서, 열은 핫멜트 접착제층(5)이 부분적으로 용융되도록 공급된다.
열의 공급은, 바람직하게는, 핫멜트 접착제층(5)의 온도가 핫멜트 접착제층의 융점보다, 즉, 연화점보다 적어도 30℃, 바람직하게는 적어도 40℃ 낮은 온도를 초과하지 않도록 단계 b)에서와 마찬가지 방식으로 일어난다.
단계 b)에서의 열을 공급하는 것은 바람직하게는 단계 a)에서 막(4)을 배치하는 동안에, 특히 핫멜트 접착제층(5)과 튜빙(1) 사이에 상기 배치하는 동안 형성된 간극(13) 내에 일어날 수 있다.
다른 실시형태에 있어서, 핫멜트 접착제층(5)과는 반대쪽에 있는 막(4)의 측부 상에 열을 공급하는 것은 단계 b)에서 일어나고, 열가소성 밀봉층(6)을 통해서 핫멜트 접착제층(5)으로 전달된다.
열의 공급은 뜨거운 공기, 화염, 유도 혹은 유전 가열에 의해 일어날 수 있다. 열의 공급은 바람직하게는 열이 핫멜트 접착제층(5), 열가소성 밀봉층(6) 또는 외부면(2), 또는 외부면과 대면하는 튜빙의 외측면들(7, 8)의 측부들에 너무 큰 부정적인 열 효과를 지니지 않거나 또는 심지어 이들을 파괴하지 않을 정도로 일어난다.
핫멜트 접착제 조성물이 용융되기 시작한다는 사실의 결과로서, 핫멜트 접착제 조성물은 적어도 부분적으로 유동 가능하게 되어, 튜빙 표면과 긴밀한 접촉을 확실하게 한다.
단계 b)에 이은 단계 c)에 있어서, 핫멜트 접착제층(5)이 막(4)과 튜빙(1) 사이의 접착제 결합의 형성과 함께 냉각된다. 이 냉각은 전형적으로 추가의 보조 수단 없이 일어난다. 그러나, 소정의 경우에, 냉각을 가속시키기 위하여 튜빙이 이미 장입되어야 했거나 가동되어야 한다면 이것이 적절하고 유리할 수 있다. 이것은, 예를 들어, 특히 막 또는 튜빙이 냉각 수단에 의해, 예를 들어, 송풍기, 특히 공기 송풍기에 의해 냉각된다는 점에서 일어날 수 있다.
단계 b)에서 핫멜트 접착제층(5)을 부분적으로 용융시키면서 열을 공급하는 것은, 다음과 같은 방식으로 일어날 수 있다:
- 하나의 단계에서 막(4)은 외부면(2) 상에만 배치되고, 단계들 b) 및 c)가 수행되며, 이어서
- 추가의 단계에서 막(4)은 외부면과 대면하는 외측면들(7, 8)의 모든 측부 상에 더 배치되고, 단계들 b) 및 c)가 수행된다. 이러한 방법에서, 핫멜트 접착제 조성물의 사용은 특히 유리한데, 그 이유는 이것이 반복해서 용융되고 재차 냉각되지만 그럼에도 불구하고 막과 튜빙 간의 접착제 결합이 확실해지기 때문이다. 예를 들어, 외부면의 접속 중에 열의 공급 시, 핫멜트 접착제층의 영역들이 용융되어, 추가의 단계에서 외부면과 대면하는 외측면들(7, 8)의 측부들 중 하나 상에 존재하게 되어 그에 접착된다.
또한, 무엇보다도, 외부면(2) 상에 배치되는 막(4)과 외부면과 대면하는 외측면들(7, 8)의 모든 측부 상에 배치되는 막(4)이 2개의 개별의 막이라면 유리할 수 있다. 그러나, 이들은 특히 수밀성이 확실하게 되는 용접 혹은 접착 등과 같은 방식으로 서로 결합되어야만 한다.
또한, 외부면(2) 상에 배치되는 막(4)과 외부면과 대면하는 외측면들(7, 8)의 모든 측부 상에 배치되는 막(4)이 하나의 동일한 막이라면 특히 유리할 수 있다.
또한, 단계 c)에서, 특히 단계 b)와 단계 c) 사이에 핫멜트 접착제층의 냉각 전 및/또는 후에 막이 튜빙 상에 특히 드럼이나 롤러로 가압된다면 유리할 수 있다.
도 3 및 도 4는 방법의 단계들 a)와 b)를 도시한다.
도 3은 제1 실시형태를 도시한다. 해당 도면에서, 막(4)은 단계 a)에서의 튜빙의 외부면(2) 상에 배치되고, 이때 핫멜트 접착제층(5)이 튜빙(1)과 대면한다.
특히 핫멜트 접착제층이 무점착성 핫멜트 접착제층이면, 외부면 상으로 이동될 수 있고, 이것은 예를 들어 막의 최종 위치결정을 가능하게 한다.
또한, 도 3은 단계 b)의 변형예를 도시한다. 여기서, 열의 공급은 단계 a)에서의 핫멜트 접착제층의 배치 동안 단계 b)에서 핫멜트 접착제층과 튜빙의 외부면 혹은 외측면들 사이에 형성된 간극(13) 내에 일어난다. 열의 결과로서, 핫멜트 접착제 조성물의 부분적인 용융이 시작된다. 그 결과, 핫멜트 접착제 조성물은 연성이면서도 용이하게 접착성으로 되어, 튜빙과 접착될 수 있다. 다음 단계 c)에서 핫멜트 접착제 조성물은 재차 냉각되고, 그 결과 접착제 결합이 막과 튜빙 사이에 일어난다.
도 4는 다른 실시형태를 도시한다. 여기서, 열이 핫멜트 접착제층(5)과는 반대쪽에 있는 막(4)의 측부 상에 단계 b)에서 열원(14)에 의해 공급되고, 열가소성 밀봉층(6)을 거쳐서 핫멜트 접착제층(5)으로 전달된다. 그 열의 결과로서, 핫멜트 접착제층(5)의 부분적인 용융이 시작된다. 그 결과로서, 핫멜트 접착제 조성물은 적어도 부분적으로 유동 가능하게 되고, 튜빙과 접촉할 수 있다. 다음 단계 c)에서, 핫멜트 접착제 조성물이 재차 냉각되고, 그 결과 접착제 결합이 막과 튜빙 사이에서 일어난다.
튜빙은 바람직하게는 0.5 내지 50m의 직경을 가진 터널 구조에서 이용하기에 적합하다.
본 발명의 다른 양상은 구조, 특히, 본 발명에 따른 튜빙을 포함하는 터널에 관한 것이다.
실시예
본 발명은 또한 실시예를 이용해서 이하에 설명된다.
시카 사나필 아게(Sarnafil AG)(스위스 소재)로부터 입수 가능한 터널 막인 시카플랜(Sikaplan)(등록상표) WT2200 22HL2에, 시카 오토모티브 게엠베하(Sika Automotive GmbH)(독일 소재)로부터 입수 가능한 비반응성 핫멜트 접착제인 시카멜트(SikaMelt)(등록상표) 9171을 피복하였다. 200, 400 및 600 g/㎡의 양이 시카멜트(SikaMelt)(등록상표) 9171의 도포 중량으로서 선택되었다. 시카멜트(SikaMelt)(등록상표) 9171은, 앞서 기재된 방법에 따라서 DTMA에 의해 결정된 109℃의 크로스오버 온도와 DIN EN 1238에 따른 링 및 볼 방법에 따라 측정된 160℃의 연화점을 지닌다. 이어서, 도포된 막에는 튜빙에 대한 열 활성화(화염)가 적용되었다. 1 내지 2분 동안 냉각 후, 매우 양호한 강도가 수동으로 관찰될 수 있었다. 3가지 도포 중량 모두에 대해서 구한 접착 당김값(adhesive pull value)은 항상 1.5 N/㎟ 초과였다. 진공 그리퍼의 사용은 이 강도로 가능하게 된다.
600 g/㎡ 시카멜트(SikaMelt)(등록상표) 9171을 이용해서 피복된 터널 막 시카플랜(Sikaplan)(등록상표) WT2200 22HL2는 30㎝ 폭으로 제조되었다. 이것에 튜빙의 가장자리 영역에서 열 활성화가 적용되었으며, 이 막의 25㎝가 튜빙의 오목한 외측면 상에 적용되었다. 이것은 열(화염)에 의한 활성화에 이어서 롤러를 이용해서 가압함으로써 일어났다. 제2 단계에서, 돌출하는 막이 바닥부의 피복된 측부 상에서 가열되었고 손으로 깊게 인장시켰다. 30초 후에, 필요로 되는 최종 강도가 달성되었다. 이것은 이 테스트에서 가장자리 영역에서의 막이 깊게 인장되어 영구적으로 고정될 수 있는 것을 나타내었다.
1: 튜빙
2: 볼록하게 만곡된 외부면
3: 오목하게 만곡된 내부면
4: 막
5: 핫멜트 접착제층
6: 열가소성 밀봉층
7: 길이방향 측면
8: 앞쪽 측면
10: 프레임과 같이 외측면을 둘러싸는 밀봉 홈
11: 밀봉체
12: 밀봉 코팅
13: 간극
14: 열원

Claims (15)

  1. 터널, 특히, 교통 터널(traffic tunnel)을 씌우기(jacketing) 위한 콘크리트의 튜빙(tubbing)의 제조 방법으로서, 상기 튜빙(1)은 볼록하게 만곡된 외부면(2) 및 상기 외부면(2)과는 반대쪽에 있는 오목하게 만곡된 내부면(3)을 구비하며, 상기 방법은,
    a) 상기 외부면(2) 상에, 그리고 추가로, 상기 외부면(2)과 대면하는 상기 튜빙의 외측면들(7, 8)의 측부들 중 적어도 하나, 특히 모두 상에, 핫멜트 접착제층(5)과 열가소성 밀봉층(6)을 포함하는 막(4)을 배치하는 단계로서, 상기 핫멜트 접착제층(5)이 상기 튜빙(1)과 대면하는, 상기 배치하는 단계;
    b) 상기 핫멜트 접착제층(5)을 부분적으로 용융시키면서 열을 공급하는 단계; 및
    c) 상기 막(4)과 상기 튜빙(1) 사이에 접착제 복합물을 형성하면서 상기 핫멜트 접착제층(5)을 냉각시키는 단계를 포함하는, 콘크리트의 튜빙의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 튜빙은 외측면들(7, 8)을 둘러싸는 밀봉 홈(sealing groove)(10)을 포함하고, 상기 밀봉 홈 내에 밀봉체(sealing body)(11)가 배열되는 것을 특징으로 하는, 콘크리트의 튜빙의 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 밀봉층(6)은 상기 외부면(2)과 대면하는 상기 튜빙의 상기 외측면들(7, 8)의 모든 측부 상에 부분적으로, 특히 상기 밀봉 홈(10)까지 배치되는 것을 특징으로 하는, 콘크리트의 튜빙의 제조방법.
  4. 제1항, 제2항 및 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 밀봉층(6)은 열가소성 폴리올레핀 및/또는 폴리염화비닐(PVC)을 함유하는 것을 특징으로 하는, 콘크리트의 튜빙의 제조방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 밀봉층(6)은 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 중간밀도 폴리에틸렌(MDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리스타이렌(PS), 폴리염화비닐(PVC), 폴리아마이드(PA), 에틸렌-아세트산비닐(EVA), 클로로설폰화 폴리에틸렌 및 열가소성 폴리올레핀(TPO)으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는, 콘크리트의 튜빙의 제조방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 튜빙은 상기 외부면(2)과 상기 핫멜트 접착제층(5) 사이에 밀봉 코팅(12)을 포함하고, 상기 밀봉층은 메타크릴 수지, 폴리에스터 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 및 폴리유레아로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 콘크리트의 튜빙의 제조방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀봉 코팅(12)은 상기 외측면들(7, 8) 모두 상에 적어도 부분적으로 더 배열되는 것을 특징으로 하는, 콘크리트의 튜빙의 제조방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 핫멜트 접착제층(5)은 비반응성 핫멜트 접착제 조성물로 구성되는 것을 특징으로 하는, 콘크리트의 튜빙의 제조방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 핫멜트 접착제층(5)은 25℃에서 고체인 열가소성 폴리-α-올레핀, 바람직하게는 어택틱 폴리-α-올레핀(atactic poly-αolefin: APAO)을, 특히 핫멜트 접착제 조성물의 양에 대해서 50 중량% 초과, 바람직하게는 60 중량% 초과의 양으로 포함하는 상기 핫멜트 접착제 조성물로 구성된 것을 특징으로 하는, 콘크리트의 튜빙의 제조방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 핫멜트 접착제층(5)은 80 내지 200℃, 특히 130 내지 180℃의 융점을 지니는 핫멜트 접착제 조성물로 구성되는 것을 특징으로 하는, 콘크리트의 튜빙의 제조방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 핫멜트 접착제층(5)은 50 내지 1000 g/㎡, 특히 200 내지 800 g/㎡의 도포 중량을 지니는 것을 특징으로 하는, 콘크리트의 튜빙의 제조방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 b)에서 상기 열을 공급하는 단계는, 단계 a)에서 상기 막(4)을 배치하는 동안, 특히 상기 핫멜트 접착제층(5)과 상기 튜빙(1) 사이에 배치하는 동안에 형성된 간극(13) 내에 일어나는 것을 특징으로 하는, 콘크리트의 튜빙의 제조방법.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 b)에서 상기 열을 공급하는 단계는, 상기 핫멜트 접착제층(5)과는 반대쪽에 있는 상기 막(4)의 측부 상에서 일어나고 상기 열가소성 밀봉층(6)을 통해서 상기 핫멜트 접착제층(5) 상에 전달되는 것을 특징으로 하는, 콘크리트의 튜빙의 제조방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 b)에서 상기 열을 공급하는 단계는, 상기 핫멜트 접착제층(5)의 온도가 상기 핫멜트 접착제층(5)의 융점보다 적어도 30℃, 바람직하게는 적어도 40℃ 낮은 온도를 초과하지 않도록 하는 방식으로 일어나는 것을 특징으로 하는, 콘크리트의 튜빙의 제조방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 방법으로부터 얻어진 튜빙을 포함하는 구조물, 특히, 터널.
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