KR20170083740A - 토목용 매트의 원단 연결부위 강도 보강구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토목용 매트의 원단 연결부위 강도 보강구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연약지반, 성토사면, 굴착사면 또는 보강사면 등에 설치되어 지지력을 보강함으로써 강우로 인한 토사의 유실과 지반의 함몰을 방지하거나, 또는 연약지반 개량 공사시 장비를 진입시킬 수 있는 강도를 제공하기 위하여 사용되는 토목용 매트를 광폭으로 형성하기 위한 구조로서, 두 개의 원단을 재봉으로 연결하는 부위에 인장강도가 높고 고밀로 제직되는 별도의 보강부재를 넣어 일체로 재봉함으로써 연결부위의 강도를 보강토록 한 것이다.
이는 바늘고정대(20)에 고정되는 다수의 바늘(30)에 의하여 다수의 행렬을 이루는 바늘땀으로 두 개의 토목용 직물 원단(T1,T2)의 양측단을 포개어서 재봉으로 연결하는 재봉방법으로서, 상기 두 개의 토목용 직물 원단(T1,T2)의 포개지는 연결부의 사이에 경량이면서 이들보다도 인장강도가 높고 고밀도로 제직되는 섬유재질의 밴드형 보강부재(60)를 포개어서 일체로 재봉토록 구성한 것이다.

Description

토목용 매트의 원단 연결부위 강도 보강구조{Matte fabric reinforcement joints for civil engineering structures}

본 발명은 토목용 매트의 원단 연결부위 강도 보강구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연약지반, 성토사면, 굴착사면 또는 보강사면 등에 설치되어 지지력을 보강함으로써 강우로 인한 토사의 유실과 지반의 함몰을 방지하거나, 또는 연약지반 개량 공사시 장비를 진입시킬 수 있는 강도를 제공하기 위하여 사용되는 토목용 매트를 광폭으로 형성하기 위한 구조로서, 두 개의 원단을 재봉으로 연결하는 부위에 인장강도가 높고 고밀도로 제직되는 별도의 보강부재를 중첩되게 포개어 일체로 재봉함으로써 연결부위의 강도를 보강토록 한 것이다.

일반적으로 토목용 매트는 합성섬유사를 재료로 하여 크다란 원단의 직물로 제직한 후, 각종 토목공사에 사용될 수 있도록 하는 것을 포함하는 것으로서 이러한 토목용 매트는 다양한 토목공사에 사용되고 있다.

토목용 매트는 보강, 필터, 배수, 분리, 봉쇄 및 침식 방지재 등으로 폭넓게 사용되며, 각종 도로는 물론이고, 연약지반, 성토사면, 굴착사면 또는 보강사면 등에서 강호안의 지지력을 보강함으로써 강우로 인한 토사의 유실과 여러 가지 요인에 의해 지반이 함몰되는 것을 방지토록 사용되거나, 또는 각종 도로의 침하를 방지하기 위하여 널리 사용되고 있다.

특히 대규모 간척공사는 물론 고속전철, 지하구조물, 폐기물 매립지 등과 같이 토목용 매트가 적용되는 구조물이 다양화, 대형화 및 고난도화 됨에 따라 각 구조물 별로 안전하고 경제적인 적용기술의 개발이 요구되면서 대단위 항만 및 매립공사에서 연약지반 및 보강용 등으로 광범위하게 사용되고 있다.

이러한 토목용 매트의 구비 조건은 화학적으로 내산성과 내알카리성이 있어야 하고, 탄력성과 내구성을 가지는 재질로 제직되어 공사 중에 진동· 충격· 상재하중에 대한 완충성이 크고, 쉽게 찢어지지 않는 제품이어야 한다는 조건을 가져야 한다.

따라서 토목용 매트는 폴리프로필렌이나 폴리에스터의 고강력 필라멘트사를 이용하여 평직·수자직·능직 등으로 제직되어 성형되는 것이며, 이렇게 성형되는 토목용 매트는 롤(roll)의 형태로 감겨져 제공된다.

이와 같은 토목용 매트는 사용되는 현장의 조건, 즉 사용되는 넓은 범위의 폭에 따라서는 토목용 매트를 광폭으로 연결하는 것이 절대적으로 요구될 수 있는 것이며, 이러한 경우 양쪽 롤에서 풀려져 나오는 직물 원단의 측면 단부를 수평으로 나란히 중첩시켜 시방서에 규정된대로 재봉으로 꿰매어 연결시키고 있다.

예컨데, 토목용 매트의 직물 원단이 감겨지는 한 롤의 크기는 대략 폭이 2m ∼ 5m 정도이고, 길이가 50m ∼ 1,000m 정도이므로 거대한 한 장의 토목용 매트로 만들기 위해서는 많은 원단을 서로 바느질하여 결합하여야 하는데, 이렇게 바느질이 되는 부위의 인장강도(Seam strength)는 원자재의 인장강도보다 작을 수 밖에 없으며, 그 인장강도의 크기는 통상 원자재 인장강도의 40~50% 정도에 지나지 않는다.

따라서 직물 원단이 재봉된 연결부위에 하중이 집중되면, 인장력에 의하여 전단파괴가 쉽게 발생하여 매립 성토부를 보강하는 지지력을 상실하게 되는 중대한 문제점이 있었다.

이와 같은 토목용 매트의 광폭으로 제작되는 종래의 일반적인 제작과정을 살펴보면, 이는 첨부된 도면의 도1 및 도2에서 보듯이 일정한 폭을 가지고 제직되는 토목용 직물 원단(T1, T2)을 통상적인 재봉기(10)에서 연결하게 되는데, 두 개의 롤에서 각각 풀려져 나오는 토목용 직물 원단(T1, T2)의 양쪽 단부를 포갠다음 재봉하여 연결함으로써 사용목적에 적합한 광대역 폭이 되도록 제작하게 된다,

상기 재봉기(10)의 구조는 본체에 고정되는 바늘고정대(20)가 상부면으로 부터 수직 방향으로 다수 개의 바늘(30)이 삽입되고, 상기 바늘(30)은 각각의 바늘에 대응하여 측면으로부터 체결되는 고정나사(40)에 의하여 고정된다.

이러한 바늘(30)은 바늘고정대(20)의 구조상 바늘(30)이 일렬로 고정되어 있어서, 노루발(50)의 바늘안내홈(51)에 일렬로 위치한 상태에서 재봉 작업을 수행하게 됨으로써, 양쪽의 토목용 직물 원단(T1, T2)을 연결하며 연속적으로 형성되는 바늘땀(S)의 선단부가 바늘이 일직선으로 배치된 방향과 같이 일렬로 되어 일정한 행렬을 이루게 된다.

그러나, 두 개의 토목용 직물 원단(T1, T2)의 양쪽 단부를 일정 폭만큼 서로 포갠 후, 이의 포갠부분을 다수의 열로 재봉하여 연결하는 것이나, 이와 같이 다수의 열로 재봉하여 연결하더라도 연결부위에서의 강도가 충분하지 못한 단점이 있었고, 이러한 연결부위에서의 강도 저하는 통상 직물의 단위면적당 강도보다 현저하게 낮아지는 것으로, 전술한 바와도 같이 연결부위 강도의 크기는 통상 원자재 인장강도의 40~50% 정도에 지나지 않는 것이다.

이에 따라 토목용 직물이 재봉되는 부위에서의 강도를 향상시키기 위하여 약 4~6Cm로 이루어지는 재봉 폭을 6Cm 이상의 적정한 범위 내에서 확장시켜서 재봉 부위에서의 집중하중을 분산하여 강도를 강화시켜줄 수 있게 되는데, 이는 재봉되는 폭이 늘어나게 됨에 따라 토목용 직물의 사용량이 증가하게 되므로 비효율적인 문제점이 있었다.

따라서 이러한 종래의 문제점을 해소하기 위하여 본원 출원인에 의하여 제안된 국내 특허등록이 있으며, 이는 등록특허 제10-1469858호와 등록특허 제10-1480139호로 제시되었다.

상기 선등록특허들은 토목용 직물의 재봉장치와 토목용 직물의 재봉방법에 관한 것으로, 다수의 재봉바늘에 의하여 다수의 행렬을 이루는 바늘땀으로 토목용 직물의 연결부를 재봉하는 재봉방법에 있어서, 재봉바늘이 다수 개의 행과 2개의 열을 이루면서, 선두의 제1열을 이루는 다수의 바늘과 제2열을 이루는 다수의 바늘이 지그재그로 위치되어 바늘땀이 연속적으로 엇갈리게 재봉되도록 하는 것을 특징으로 하고 있다.

그러나 이와 같은 선등록특허에서는 바늘땀이 이루는 행렬이 엇갈리게 교차되게 하여 토목용 직물이 연결되는 부위에서 직물의 강도를 향상시켜 주도록 재봉되는 것이나, 이는 선등록 특허에서 요구되는 효과는 가질지라도 이 역시 연결부위 강도가 충분하지 못한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 보완하면서도 본원 출원인의 선등록특허들을 개선한 것으로, 그 목적은 토목용 매트의 직물 원단을 광폭으로 연결함에 있어서 그 강도를 월등히 향상시키도록 하는 토목용 매트의 원단 연결부위 강도 보강구조를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 기존 제봉기의 구조 변화없이 적용이 가능함과 동시에 종래와 같은 방법으로 제봉함에 의해 제작이 가능한 등 제작비가 크게 증가됨이 없이 충분한 강도를 발휘할 수 있도록 하는 토목용 매트의 원단 연결부위 강도 보강구조를 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 본원 출원인에 의해 제안된 특허등록 제10-1469858호 및 제10-1480139호의 문제점을 개선하면서도 이들의 구조를 개량한 토목용 매트의 원단 연결부위 강도 보강구조를 제공함에 있는 것이다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여 개선된 구조를 제공함으로써 가능하게 되는 것이며, 이는 롤 단위의 일정한 폭으로 제공되는 두 개의 직물원단을 포개어 재봉하는 것을 포함하며, 이들 사이에 경량이면서 밀도가 높고 충분한 강도를 발휘할 수 있으면서 역시 롤 단위로 제공되는 별도의 밴드형 보강부재를 일체형으로 적층되게 재봉할 수 있도록 함으로써 달성된다.

특히 본 발명은 두 개의 직물원단이 포개지는 연결부위에 별도의 보강부재를 구비함에 있어서, 이의 보강부재는 섬유재질로 이루어지는 것을 포함하여 재봉이 손쉽고 재봉에 따른 연결력을 향상시키도록 하는 것이 특징이고, 또한 보강부재를 섬유 재질이 아닌 합성수지 재질의 필름으로도 형성할 수 있도록 함을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명은 동일한 구조를 가지는 재봉기의 두 대를 한 조로 하여 전,후 나란히 설치한 후, 이들에 의해 연속되게 이중으로 재봉토록 함으로써 두 개의 직물원단이 광폭으로 연결되는 연결부위의 강도를 더욱 강화토록 하는 것을 포함하는 것이다.

본 발명은 롤 단위의 일정한 폭으로 제공되는 두 개의 직물원단과, 이들에 역시 롤 단위로 제공되면서 제직밀도가 높고 강도가 뛰어난 별도의 보강부재를 한꺼번에 일체형으로 포개어 재봉토록 함으로써 제작성의 향상과 더불어 연결부위의 강도를 월등히 향상시키게 되는 효과를 가지게 된다.

또한 본 발명의 기존의 재봉기에서 별도의 큰 구조 변화없이 실시가 가능하면서도 연결부위의 강도보강으로 인하여 전체적인 토목용 직물의 원자재의 인장강도를 월씬 낮은 강도의 원단을 적용할 수가 있음에 따라 원가가 대폭 절감되는 효과를 가지게 된다.

즉, 종래에는 토목용 매트의 연결부위에 해당되는 인장강도를 기준으로 전체적인 토목용 매트를 설정하게 되는 것이나, 이러한 연결부위의 강도 저하로 인하여 전체적인 토목용 매트는 그 이상의 원자재를 사용할 수 밖에 없는 것이었으며, 이에 반하여 본 발명에 의하면 연결부위의 강도가 대폭 향상됨에 따라 동일한 조건하에서도 전체적인 원자재의 강도를 훨씬 낮은 것을 사용할 수가 있음에 따라 원자재의 원가를 대폭 절감할 수 있는 장점이 있는 것이다.

더욱이 본 발명은 동일한 구조를 가지는 두 대의 재봉기를 전,후 나란히 설치한 후, 이들에 의해 서로 다른 행렬을 가지는 바늘땀이 이중으로 이루어지도록 재봉토록 함으로써 두 개의 직물원단이 광폭으로 연결되는 연결부위의 강도를 더욱 배가토록 하는 효과를 가지게 되는 것이다.

도 1은 종래 재봉기에 의해 재봉되는 구조를 보인 구성도
도 2는 종래 두 개의 토목용 매트의 원단 연결구조를 보인 구성도
도 3은 본 발명 재봉기에 의해 재봉되는 토목용 매트의 구성도
도 4는 본 발명 도3의 분리사시도
도 5는 본 발명 도3의 평면구성도
도 6은 본 발명의 다른 재봉기에서 재봉된 바늘땀의 구성도
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의해 재봉된 구성도

이하에서 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면에 의하면 다음과 같다.

첨부된 도면의 도1 및 도2는 종래 재봉기의 구조와 광폭으로 제작된 토목용 매트의 구조를 보이고 있고, 도3 내지 도5에서는 본 발명에 의해 제작된 토목용 매트의 구조를 나타내고 있으며, 도6 및 도7에서는 본 발명의 다른 실시예에 의해 제작된 구조를 나타내고 있다.

상기 도면에서 보듯이 본 발명에 따른 토목용 매트를 제작하기 위한 재봉기(10)는 도1에서 참조되듯이 통상적인 구조로서 모터, 박음질 기구, 위치검출기, 콘트롤러(이상은 도시되지 아니함)를 포함하고 있다.

상기 재봉기(10)는 본체에 고정되는 바늘고정대(20)가 상부면으로 부터 수직 방향으로 다수 개의 바늘(30)이 삽입되고, 상기 바늘(30)은 각각의 바늘에 대응하여 측면으로부터 체결되는 고정나사(40)에 의하여 고정된다.

이러한 바늘(30)은 바늘고정대(20)의 구조상 바늘(30)이 일렬로 고정되어 있어서, 노루발(50)의 바늘안내홈(51)에 일렬로 위치한 상태에서 재봉 작업을 수행하게 됨으로써, 양쪽의 토목용 직물 원단(T1, T2)을 연결하며 연속적으로 형성되는 바늘땀(S)의 선단부가 바늘이 일직선으로 배치된 방향과 같이 일렬로 되어 일정한 행렬을 이루도록 구성된다.

이와 같은 재봉기(10)의 구성은 종래와 동일한 것으로, 다만 본 발명에서는 상기 재봉기(10)를 이용하여 두 개의 토목용 직물 원단(T1, T2)의 연결부 사이에 밴드형으로 이루어지는 별도의 보강부재(60)를 중첩되게 포개어 일체형으로 재봉토록 함으로써 광폭으로 제작되는 토목용 매트의 연결부위 강도를 보강하기 위함이다.

본 발명은 상기 두 개의 토목용 직물 원단(T1, T2)이 양측에서 각각 재봉기(10)로 공급됨과 아울러, 이들 토목용 직물 원단(T1, T2)의 사이로 별도의 보강부재(60)가 역시 연속적으로 공급됨으로써 두 개의 토목용 직물 원단(T1, T2)과 보강부재(60)가 일체로 포개진 상태로 지그재그의 행렬을 가지는 바늘땀(S)을 이루도록 중첩되게 재봉되는 것을 포함한다.

상기 보강부재(60)는 토목용 직물 원단(T1, T2)와 마찬가지로 천연섬유 재료의 강도가 취약한 문제점을 해결한 고분자 합성섬유 제품으로서 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에스터(polyester), 폴리에칠렌(polyethylene), 폴리아크릴니트릴(polyacrynitril), 나일론 등의 합성섬유를 여러 가지 방법으로 제직하여서 이루어진 것으로, 다공성 제품인 지오텍스타일(geotextile)과 차수용 제품인 지오멤브레인(geomembranes), 고강도 제품인 지오그리드(geogrids) 및 지오텍스타일 관련제품 등으로 구성된다.

이러한 보강부재(60)는 상기 두 개의 토목용 직물 원단(T1, T2)의 제직 밀도보다는 적어도 고밀도이면서도 견고하게 제직된 원단이어야 하는 것이 절대적으로 요구되는 것이며, 전술한 종류의 합성섬유사를 이용하여 특수한 조직으로 제직되는 제품이 유용하다.

또한 상기 보강부재(60)는 두 개의 토목용 직물 원단(T1, T2)이 상호 포개지는 연결부위 만큼의 폭을 가지면서도 이들의 사이에 일체형으로 포개진 상태에서 지그재그의 바늘땀(S)을 이루도록 재봉되므로 두 개의 토목용 직물 원단(T1, T2)을 광폭으로 연결하게 된다.

그리고 상기 보강부재(60)는 일정길이를 가지면서 미도시된 롤에 권취된 상태로 공급되는 것이며, 즉 상기 보강부재(60)가 권취되는 롤은 재봉기(10)의 저면 소정위치에 별도로 축결합되어져 공회전이 가능토록 설치됨으로써 재봉시 연속적으로 공급되는 것을 포함하게 된다.

한편, 상기와 같은 보강부재(60)는 상호 연결되는 두 개의 토목용 직물 원단(T1, T2)과 동일한 섬유재질로 이루어지면서 그 제직밀도가 이들 보다는 월등히 높고, 견고한 구조를 가지는 것이나, 이는 하나의 실시예에 지나지 않는 것으로, 다른 실시예로서는 도면에서는 도시하지 않았지만, 상기 보강부재(60)를 유연한 합성수지 재질의 필름 형태로 구성하더라도 동일한 효과를 기대할 수 있을 것이다.

따라서 상기와 같이 구성되는 본 발명은 통상에서와 같은 방법으로서 재봉기(10)를 통하여 두 개의 토목용 직물 원단(T1, T2)을 지그재그의 행렬을 이루는 바늘땀(S)으로 재봉함으로써 이들을 일체로 연결하여 광폭의 토목용 매트로 구성하게 된다.

즉, 재봉기(10)의 양측에서 각각의 토목용 직물 원단(T1, T2)의 양측단이 연속적으로 공급됨과 동시에, 이들 연결부위의 사이로는 별도의 롤에 감겨진 보강부재(60)가 역시 동일한 속도로 연속되게 공급됨으로써 이들을 상호 중첩되게 포개어 바늘땀(S)이 지그재그를 이루도록 재봉하게 된다.

특히, 재봉기(10)의 저면에 설치되는 보강부재(60)는 두 개의 토목용 직물 원단(T1, T2)이 재봉될 경우, 감겨진 롤에서 서서히 풀리면서도 이들의 사이로 연속적으로 공급되어져 두 개의 토목용 직물 원단(T1, T2)과 함께 동시에 재봉이 이루어지게 되는 것이다.

따라서 상기와 같은 방법에 의해 광폭으로 제작되는 토목용 매트는 양측 토목용 직물 원단(T1, T2)의 사이에 고밀도로 견고하게 제직된 보강부재(60)가 일체형으로 재봉됨과 동시에 지그재그의 행렬을 가지는 바늘땀(S)으로 재봉됨으로써 재봉되는 부위가 아닌 비중첩 부위의 토목용 매트의 원단이 가지는 인장강도에 거의 비슷한 인장강도를 가지게 되는 것이다.

본 발명은 자체의 실험 결과에 의하면, 단순히 두 개의 토목용 직물 원단(T1, T2)으로 포개어 재봉하는 종래 방법에 의한 시편은 비중첩부위의 인장강도보다 더 낮아지는 것을 확인할 수 있었다.

이는 바늘땀(S)이 형성되는 연결부위에서 파손이 집중적으로 발생하기 때문인 것으로, 이에 따라 고밀도로 제직되는 보강부재(60)를 지그재그식의 바늘땀(S)으로 형성되는 연결부위의 사이에 중첩되게 구비함으로써 인강강도는 비중첩부위 보다 월등히 높고, 변형률은 낮으며, 종래의 구조보다는 더 높은 인강강도를 얻을 수 있음을 알 수 있었다.

이러한 본 발명은 별도의 큰 구조적인 변화없이 본원 출원인의 선등록된 구조의 재봉기에 보강부재를 권취한 롤을 설치하는 정도의 구조만으로도 본 발명에서 요구되는 토목용 매트를 제작할 수 있는 특징을 지니게 되는 것이다.

또한 상기와 같은 방법으로 두 개의 토목용 직물 원단(T1, T2)을 광폭으로 연결함으로써 즉, 인강강도가 취약한 연결부위의 인장강도를 월등히 향상시키도록 함으로써 종래와 같이 연결부위의 인장강도를 기준으로 전체적인 토목용 매트를 설정하는 것에 비하여 시공하고자 하는 토목용 매트를 더 낮은 제품으로 적용할 수가 있는 특징이 있고, 이러한 특징은 결국 토목용 매트의 전체적인 설치비용을 대폭 절감할 수 있는 효과를 제공하게 되는 것이다.

또한 첨부된 도면의 도6 및 도7 에서는 본 발명의 다른 실시예에 의해 재봉된 구조를 나타내고 있는 것으로, 즉 도6 에서는 다른 재봉기에서 재봉된 바늘땀(S1)의 구조를 나타내고 있고, 도7 에서는 두 대의 재봉기(10)로서 이중의 바늘땀(S)(S1)으로 재봉된 상태를 나타내고 있다.

본 발명의 실시예에서는 동일한 구조를 가지는 두 대의 재봉기(10)를 전,후 나란히 한 조로 설치하여 이들에 의해 연속적으로 재봉이 이루어지도록 함으로써 도면의 도7 에서 보는 바와 같이 이중의 바늘땀(S)(S1)으로 재봉이 이루어져 연결부위의 강도는 더욱 배가되는 효과를 가지게 되는 것이다.

10:재봉기 20:바늘고정대
30:바늘 40:고정나사
50:노루발 60:보강부재
S,S1:바늘땀 T1,T2:토목용 직물 원단

Claims (3)

1. 바늘고정대(20)에 고정되는 다수의 바늘(30)에 의하여 다수의 행렬을 이루는 바늘땀으로 두 개의 토목용 직물 원단(T1,T2)의 양측단을 포개어서 재봉으로 연결하는 것으로서,
   상기 두 개의 토목용 직물 원단(T1,T2)이 포개지는 연결부위의 사이에 경량이면서 이들보다도 인장강도가 높고 고밀도로 제직되는 섬유재질의 밴드형 보강부재(60)를 포개어서 지그재그의 바늘땀(S)이 이루어지도록 재봉하여 강도를 보강토록 구성함을 특징으로 하는 토목용 매트의 원단 연결부위 강도 보강구조.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 보강부재(60)는 합성수지 재질의 유연한 필름으로 형성됨을 특징으로 하는 토목용 매트의 원단 연결부위 강도 보강구조.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 두 개의 토목용 직물 원단(T1,T2)이 포개지는 연결부위에 서로 다른 두 개의 바늘땀(S)(S1)의 행렬이 이중으로 형성되도록 두 대의 재봉기를 나란히 사용하여 연속적으로 재봉토록 한 것을 포함하는 토목용 매트의 원단 연결부위 강도 보강구조.
   

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