WO2017043845A1 - 기능성 시트 - Google Patents

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WO2017043845A1
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    • D10B2505/204—Geotextiles

Definitions

  • the present invention relates to a functional sheet made of short fibers, and more particularly, by combining polyolefin short fibers by needle punching to form a single layer or a composite layer, to improve the physical properties of the sheet, etc.
  • the present invention relates to a functional sheet that can be used for various purposes such as materials for soil, ground stabilization, civil engineering, construction, and age-friendly materials.
  • Conventional weeding film materials have been mainly used to suppress the growth of weeds growing in the soil planted crops.
  • Such a film material has an effect that weeds can be easily removed with little labor in suppressing weed growth, but the film material lacks breathability and drainage, and there is an inconvenience of peeling off the film when water is supplied to the crops.
  • the oxygen supply to the soil is stopped and microbial culture is inhibited, the soil is acidified, so the growth of crops is slowed, and it is difficult to reuse due to the degeneration of the film by ultraviolet rays, and the problem of secondary pollution due to the waste film may occur. It was.
  • the Korean Peninsula is a wet subtropical climate zone (high temperature and humidity in summer) in the south coast, and continental climatic zones in other regions, and due to continuous warming, most of South Korea except for the mountains is expected to change to subtropical climate.
  • weed growth activity, heavy rainfall, and high temperature and humid climates cause environmental damage and traffic accidents not only in agricultural fields, but also on highways, national roads, and local roads, along sidewalk blocks, and on roadside shoulders.
  • There are many problems such as ground subsidence, loss of roads at construction and civil engineering sites.
  • the Republic of Korea Patent Application No. 10-2006-0106979 is a moisture absorption layer consisting of a weeding yarn with good hygroscopicity, the bubble layer to prevent moisture evaporation from the moisture absorption layer, the pores are formed, and the bubble layer on It is made by mixing 50 ⁇ 80% by weight of polyethylene terephthalate, 10 ⁇ 30% by weight of polypropylene and 10 ⁇ 20% by weight of polyethylene so that the top surface is smoothed and heat treated to have no hygroscopicity so that weeds cannot grow. It is proposed a grass mat comprising the heat-treated surface layer, characterized in that each of the layers by punching with a needle punching machine defect.
  • the at least three kinds of materials such as a moisture absorbing layer, a bubble layer, and a heat-treated sheet by needle punch, are bonded to the grass mat, which significantly reduces productivity, is very expensive to manufacture, and is poor in breathability and permeability. There is a problem that causes.
  • polyester short fibers are bonded by needle punching to form a nonwoven fabric
  • the polyester short fibers are 6 to 10 denier polyester short fibers 25 to 50 weight %, 16 to 20 denier polyester short fibers 10 to 30% by weight, the rest of the 11 to 15 denier polyester short fibers are mixed and needle punching nonwoven fabric is characterized in that the combined by needle punching is proposed have.
  • the needle-punching nonwoven fabric for weeding in which three or more kinds of polyester short fibers are combined and bonded by needle punching, must be dried in the manufacturing process of the nonwoven fabric due to the hygroscopic phenomenon of the polyester resin used as the material of the short fibers. Due to the weak water resistance of the polyester resin, hydrolysis is accelerated and durability is poor.
  • the Republic of Korea Patent Application No. 10-2011-7030896 presses a planar body having a plurality of openings on at least one surface of the nonwoven fabric heat-bonded by interlacing points between the fibers by passing hot air through a web containing a heat-adhesive fiber
  • the nonwoven fabric which has the surface asperity structure which is obtained by carrying out and the press process performed by the state which has the heat which the heat adhesion of a nonwoven fabric further does not progress is proposed.
  • the nonwoven fabric having the surface irregularities structure is proposed to be used for sanitary materials such as disposable diapers, wiping cloths, and the like, and is not suitable for ground stabilization such as for grass weaving, civil engineering, or construction. There is a problem that the tensile elongation and durability is poor.
  • the present invention is to solve the above problems, by producing a functional sheet made of a single layer or a composite layer of polyolefin short fibers in the needle punching process, physical properties such as tensile strength, tensile elongation, water permeability, breathability and durability It is an object to provide this improved functional sheet.
  • the present invention is a sheet formed by forming a plurality of uneven structure on the surface using short polyolefin fibers can simplify the manufacturing process and lower the cost of manufacturing, waterproofing, soundproofing, ground stabilization, civil engineering, construction, old age
  • An object of the present invention is to provide a highly functional sheet that can be applied to various applications such as affinity materials.
  • the short fibers are polyolefin short fibers
  • the sheet is a single layer or the polyolefin short fibers are bonded by needle punching It is formed of a composite layer.
  • a functional sheet having a plurality of concave-convex structures on at least one surface of the sheet and applicable to grass weeding, waterproofing, soundproofing, ground stabilization, civil engineering, construction, and age-friendly materials.
  • the short polyolefin fibers are polyethylene short fibers, polypropylene short fibers, or polybutylene short fibers or short fibers in which two or more thereof are used, and the difference in height between the convex portions adjacent to the convex portions of the uneven structure is 0.5-. 8 mm.
  • the upper area of one convex part is 0.5-6 mm ⁇ 2>
  • the upper area of the whole convex part is 30-70% of the sheet area in which the said convex part was formed
  • the shape of the convex part or concave part of the said uneven structure is " ⁇ It is preferred that it is "shaped" or " ⁇ " shaped.
  • a valley is formed on the convex portion or the concave portion of the uneven structure.
  • the weight per unit area of the sheet is 30-600 g / m 2, and the maximum thickness is 0.5-10 mm.
  • polyolefin short fibers by needle punching to produce a functional sheet in a single layer or a composite layer, it is used in various applications such as waterproofing, soundproofing, ground stabilization, civil engineering, construction, aged-friendly materials, etc. It is possible to provide functional sheets with improved physical properties such as tensile strength, tensile elongation, permeability, breathability and durability.
  • the functional sheet according to the present invention is formed of a single layer or a composite layer by combining the polyolefin short fibers by needle punching, tensile strength, tensile elongation, as manufactured to have a plurality of uneven structure on at least one surface of the sheet Permeability, air permeability and durability is improved, and the soil loss prevention, acidification prevention and weed growth inhibiting ability is excellent, there is an effect that can maintain the resilience of the soil and prevent soil contamination.
  • the functional sheet according to the present invention has the effect of simplifying the manufacturing process and lowering the manufacturing cost by manufacturing a sheet of a single layer or a composite layer having a concavo-convex structure on the surface.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a functional sheet according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a functional sheet according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view for explaining the needle punching process of the manufacturing method of the functional sheet according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view for explaining the formation of uneven structure in the manufacturing method of the functional sheet according to an embodiment of the present invention.
  • drum convex portion 80 drum concave portion
  • first, second, A, B, (a), and (b) can be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the nature, order or order of the components are not limited by the terms. If a component is described as being “connected”, “coupled” or “connected” to another component, that component may be directly connected to or connected to that other component, but there may be another configuration between each component. It is to be understood that the elements may be “connected”, “coupled” or “connected”.
  • a component such as a layer, film, region, plate, etc.
  • it is not only when the component is directly on top of another component but also when there is another component in the middle of the component. It will be understood that it may include. On the contrary, when a component is said to be “directly above” another part, it should be understood to mean that there is no other part in the middle.
  • polyolefin short fibers are bonded by needle punching to form a single layer or a composite layer, and have a plurality of uneven structures on at least one surface of the sheet.
  • the functional sheet according to the present invention can be used for various purposes, such as waterproofing, soundproofing, ground stabilization, civil engineering, construction, and age-friendly materials, in particular for ground stabilization.
  • the ground stabilization suppresses soil acidification, soil loss, ground subsidence and weed growth that may occur on roads, sidewalk blocks, and roadside shoulders such as agricultural land, highways, national roads and local roads due to weeds, heavy rainfall, and external forces. This is not to weaken.
  • the needle punching is to punch by repeated vertical motion using needles on the surface or the back of the short fibers through the needle punching machine so that the short fibers are mechanically entangled with each other to form a nonwoven fabric having a constant thickness and fiber density.
  • the plurality of concave-convex structures apply pressure to a web joined by a drum having a plurality of concave-convex structures on its outer circumferential surface to form concave-convex on the surface of the nonwoven fabric.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a functional sheet according to an embodiment of the present invention.
  • the sheet may be a woven fabric or a nonwoven fabric, but is preferably a nonwoven fabric, and the nonwoven fabric is preferably manufactured by needle punching short polyolefin fibers.
  • the polyolefin resin used in the short fibers is hydrophobic and has almost no water absorption, so even if it is installed on the upper or lower portion of the ground, hydrolysis does not occur and has excellent durability, and there is no hygroscopic phenomenon, and thus no separate drying process is required in the manufacturing process.
  • polyester resins that are widely used in general are poor in durability due to the promotion of hydrolysis due to moisture, and the drying process is necessary in the manufacturing process due to the hygroscopic phenomenon.
  • it is possible to adjust the characteristics of the fiber itself, such as the thickness, strength, modulus, etc. of the fiber by adjusting the draw ratio during fiber spinning, and the polyolefin resin has a relatively wider draw ratio adjustment range than the polyester resin to produce short fibers having various characteristics. Can be.
  • Polyolefin short fibers forming the sheet include polyethylene short fibers, polypropylene short fibers, polybutylene short fibers and the like, but is not limited thereto.
  • the short polyolefin fibers are yarns having excellent durability even when exposed to sunlight, and in the present invention, the non-woven fabric used as a sheet is formed by bonding the short polyolefin fibers by needle punching.
  • short polyolefin fibers as described above is to obtain a sheet excellent in tensile strength, tensile elongation, water permeability, breathability and durability due to the synergistic action with the uneven structure formed on the surface of the sheet to be described later.
  • the functional sheet according to the present invention has at least one surface formed with a plurality of uneven structures.
  • the difference between the height of the convex portion 10 and the concave portion 20 adjacent to the uneven structure is 0.5 to 8 mm, preferably 0.5 to 5 mm, and the upper area of one of the convex portions 10 is 0.5 to 6 mm. It is mm ⁇ 2>, Preferably it is 1-4mm ⁇ 2>, The upper area of the whole convex part 10 is 30-70% of the sheet area in which the said convex part 10 was formed, Preferably it is 30-60%.
  • the sheet having excellent tensile strength, tensile elongation, water permeability, breathability and durability can be obtained due to the use of short polyolefin fibers and the uneven structure formed on the surface of the sheet.
  • the surface area of the sheet is increased, so that air in the air can easily penetrate into the soil through the sheet, and moisture is also easily absorbed from the surface of the sheet, which has an excellent permeability effect.
  • the pressure applied to the concave portion of the sheet increases the fiber binding force of the concave portion, thereby increasing the tensile strength, tensile elongation and durability.
  • the effect of widening the surface area of the sheet is reduced, and the effect of improving permeability and air permeability can be reduced, and the convex portion of the concave-convex structure
  • the surface area of the sheet may be increased to improve permeability and air permeability, but the thickness of the recesses may be relatively thin compared to the cheeks, thereby improving tensile strength and elongation. The effect may be lowered.
  • the surface area of the sheet may be widened, but the convex portions and the concave portions may be so dense that the water permeability and breathability may be reduced compared to the surface area of the sheet.
  • the upper area of s exceeds 6 mm 2
  • the effect of widening the surface area of the sheet is reduced, and the effect of improving permeability and air permeability can be reduced.
  • the fiber binding force of the concave portion may be increased, and thus the tensile force may be increased, but permeability and air permeability may be lowered.
  • the upper area exceeds 70% of the area of the sheet on which the convex portion is formed, permeability and breathability may be increased, but the fiber binding force of the concave portion may be reduced, thereby lowering the tensile force.
  • the convex portion or the concave portion constituting the concave-convex structure may be formed in various shapes, such as a rectangle, a circle, a triangle, a “ ⁇ ” shape or a “ ⁇ ” shape, but is not limited thereto.
  • the shape of the convex portion or the concave portion of the concave-convex structure can be formed by mixing alone or two or more kinds of the above-described shapes, and preferably the convex portion or the concave portion is formed by mixing or alone the shape of " ⁇ " A negative shape can be formed.
  • the concave-convex structure As described above, by forming the concave-convex structure on the surface of the sheet, the permeability and breathability of the sheet can be improved, and the tensile strength, the tensile elongation and the durability can be improved, and the block portion or the concave portion of the concave-convex structure is " shaped " In the case of the shape of ", the fiber binding force between the convex portion or the concave portion as well as the fiber binding force between the convex portion or the concave portion of the concave-convex structure is further increased to have an effect of further increasing tensile strength, tensile elongation and durability.
  • fine valleys may be additionally formed on the convex portion or the concave portion of the concave-convex structure, and it is preferable to form the concave portion of the concave-convex structure. If the bone is additionally formed in the recess, permeability and air permeability through the recess of the sheet can be improved, and the fiber binding force in the recess is increased to have an effect of further increasing tensile strength, tensile elongation and durability.
  • Functional sheet according to an embodiment of the present invention has a weight per unit area of 30-600 g / m2, preferably 50-500 g / m2, the maximum thickness is 0.5-10 mm, preferably 1-5 mm to be.
  • the weight per unit area of the sheet is less than 30 g / m 2
  • permeability and breathability may be increased, but the fiber binding force of the concave portion may decrease, so that the tensile force may be lowered.
  • the weight per unit area exceeds 600 g / m 2
  • the fiber As the binding force is increased, the tensile force may be increased, but permeability and breathability may be reduced.
  • the density of the sheet is too densely manufactured to increase the fiber binding force may increase the tensile force, but the permeability and breathability may be lowered, the maximum thickness of the sheet is 10 mm If exceeded, the density of the sheet may be made too loose to improve permeability and breathability, but the fiber binding force may be reduced and the sheet may be easily broken by external factors.
  • Functional sheet according to an embodiment of the present invention can suppress the growth of the weeds with high mechanical properties and dense structure, can prevent the settlement of the sidewalk block and durability after construction of the sidewalk block, has a high water permeability Rain and air can be smoothly circulated to prevent acidification or desertification of the soil, it can be used as a functional sheet for ground stabilization, such as grass weeding, civil engineering, construction.
  • the functional sheet according to an embodiment of the present invention when used in soil or roadsides in which crops are planted, useful components such as water, air, and liquid fertilizers of the functional sheet are permeated and seeds of weeds are used. It is possible to prevent weed growth and soil acidification due to selective permeation characteristics that do not permeate, and further prevent loss of soil due to excellent tensile strength and elongation of the functional sheet.
  • the functional sheet according to an embodiment of the present invention when used between the sidewalk block and the ground during the construction of the sidewalk block, the growth of weeds can be suppressed due to the selective permeation characteristics of the functional sheet as described above. Even if repeated external force is applied on the block, the functional sheet having excellent tensile strength and tensile elongation supports the sidewalk block and the ground, thereby preventing distortion of the sidewalk block and ground subsidence, and even when heavy rainfall occurs. Due to the excellent permeability, tensile strength, and elongation of the functional sheet, it supports the sidewalk block and the ground, thereby preventing warpage block and ground subsidence.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a functional sheet according to an embodiment of the present invention.
  • the manufacturing method of the functional sheet according to an embodiment of the present invention includes a carding process, a needle punching process, irregularities forming process.
  • the carding process S100 is a process of forming a web in which short fibers are oriented in the horizontal direction of the nonwoven fabric to be manufactured.
  • the polyolefin short fibers are formed so as to be oriented in the plane direction of the nonwoven fabric to form a web in which the polyolefin short fibers are oriented.
  • the short fibers are mechanically entangled with each other through a needle punching machine to form a single layer or a composite layer of nonwoven fabric having a predetermined thickness and fiber density.
  • FIG. 3 shows a needle punching process in the manufacturing method of the functional sheet of the present invention, when the carded web 40 passes through the needle punching machine, it is repeated by a plurality of needles 30 in a direction perpendicular to the web 40.
  • the short fibers By punching the front or back surface of the short fibers by vertical motion, the short fibers are mechanically entangled with each other to form a nonwoven fabric having a constant thickness and fiber density.
  • Figure 4 shows the process of forming the irregularities in the manufacturing method of the functional sheet of the present invention, the nonwoven fabric surface of the nonwoven fabric while passing through the uneven drum 50 having a plurality of uneven structures on the outer circumferential surface and the flat drum 60 without the unevenness Will form irregularities in. That is, the nonwoven fabric in contact with the convex portion 70 of the uneven drum forms the concave portion 20 on the surface, and the nonwoven fabric in contact with the concave portion 80 of the uneven drum forms the convex portion 10 on the surface. do. For example, if the concave portion of the nonwoven fabric is to be formed in a “ ⁇ ” shape, the convex portion of the uneven drum should be formed in a “ ⁇ ” shape to proceed in the unevenness forming process.
  • a combination of the uneven drum to the uneven drum may be used instead of the combination of the uneven drum and the flat drum.

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Abstract

본 발명은 단섬유로 제조되는 기능성 시트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리올레핀 단섬유를 니들펀칭에 의해 결합시켜 단일층 또는 복합층으로 형성함으로써, 시트의 물성 등을 향상시켜 방초용, 방수용, 방음용, 지반안정화용, 토목용, 건축용, 고령친화용 소재 등 다양한 용도로 사용가능한 기능성 시트에 관한 것이다.

Description

기능성 시트
본 발명은 단섬유로 제조되는 기능성 시트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리올레핀 단섬유를 니들펀칭에 의해 결합시켜 단일층 또는 복합층으로 형성함으로써, 시트의 물성 등을 향상시켜 방초용, 방수용, 방음용, 지반안정화용, 토목용, 건축용, 고령친화용 소재 등 다양한 용도로 사용가능한 기능성 시트에 관한 것이다.
종래 방초용 필름 소재는 농작물이 식재된 토양에서 성장하는 잡초의 생장을 억제하기 위하여 주로 사용되어 왔다. 이런 필름 소재는 잡초 생장 억제에 있어 적은 노동력으로 용이하게 잡초 제거가 가능하다는 효과가 있었으나, 상기 필름 소재는 통기성 및 배수성이 부족하여 농작물에 물을 줄 경우 필름을 벗겨야 하는 불편함이 있었고, 필름으로 인하여 토양으로의 산소공급이 중단되어 미생물의 배양이 억제됨에 따라 토양이 산성화되어 오히려 농작물의 성장이 둔화되고, 자외선에 의한 필름의 변성으로 인하여 재사용이 어렵고 폐필름으로 인한 이차 오염의 문제가 발생하기도 하였다.
한편, 현재 한반도는 남해안의 경우 습윤 아열대 기후구(여름철 고온 다습)이며, 그 외 지역은 대륙성 기후구를 나타내고 있으며, 지속적인 온난화에 따라 산간을 제외한 남한 대부분 지역이 아열대 기후로의 변화가 예상된다. 이에 따라 잡초 생장활성, 집중 호우 및 고온다습한 기후로 인하여 농작지 뿐만 아니라 고속도로, 국도 및 지방도 등의 도로, 보도 블럭 및 도로변 길어깨 주변은 잡초, 집중 호우, 외력 등으로 인한 환경 피해 및 교통사고 유발, 지반 침하, 건축 및 토목 현장의 도로 유실 등의 문제가 다수 발생한다.
따라서, 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 다양한 형태가 시도되고 있다. 예를 들어, 대한민국 특허출원번호 제10-2006-0106979호에는 흡습력이 좋은 잡파사로 이루어진 흡습층과, 상기 흡습층으로부터의 수분증발을 방지하되 기공이 형성되어 있는 기포층과, 상기 기포층 상에 결합하며 상단면이 매끄럽게 되도록 열처리 되고 흡습력이 없어 잡초가 생장할 수 없도록 폴리에틸렌 테레프탈레이트 50~80 중량%, 폴레프로필렌 10~30 중량% 및 폴리에틸렌 10~20 중량%를 혼합하여 이루어지되 그 상부표면이 열처리 된 표면층을 포함하며, 상기 각 층을 니들펀칭기로 펀칭 가공하여 결함된 것을 특징으로 하는 방초 매트가 제안되어 있다.
그러나, 흡습층, 기포층, 및 열처리된 시트 등 최소 3가지 이상 소재를 니들 펀치로 결합시킨 상기 방초 매트는 생산성이 크게 떨어지고, 제작 비용이 상당히 고가이며, 통기성 및 투수성이 좋지 않아 토양의 황폐화를 초래하는 문제점이 있다.
또한, 대한민국 특허출원번호 제10-2009-0012472호에는 폴리에스테르 단섬유가 니들펀칭에 의해 결합되어 부직포로 형성되되, 상기 폴리에스테르 단섬유는 6~10데니어의 폴리에스테르 단섬유가 25~50중량%, 16~20데니어의 폴리에스테르 단섬유가 10~30중량%, 나머지는 11~15데니어의 폴리에스테르 단섬유가 혼합되어 니들펀칭에 의해 결합된 것을 특징으로 하는 제초용 니들펀칭 부직포가 제안되어 있다.
그러나, 3종 이상의 폴리에스테르 단섬유를 혼합하여 니들펀칭에 의해 결합시킨 제초용 니들펀칭 부직포는, 단섬유의 소재로 사용되는 폴리에스테르 수지의 흡습 현상으로 인하여 부직포 제조과정에서 반드시 건조 공정이 필요하며, 폴리에스터 수지의 약한 내수성으로 인하여 가수분해가 촉진되어 내구성이 떨어지는 문제점이 있다.
한편, 대한민국 특허출원번호 제10-2011-7030896호에는 열 접착성 섬유를 포함하는 웹에 열풍을 통과시킴으로써 섬유간의 교락점이 열 접착된 부직포의 적어도 한쪽의 표면에, 개공을 복수 가지는 면형상체를 프레스하여 얻어지고, 그 프레스 처리는, 부직포의 열 접착이 더 진행하지 않는 열을 가지고 있는 상태에서 행해지는 것으로 이루어지는, 표면 요철 구조를 가지는 부직포가 제안되어 있다.
그러나, 표면 요철 구조를 가지는 부직포는 1회용 기저귀 등의 위생 재료나 와이핑 클로스 등의 용도로 사용되도록 제안된 것으로, 방초용, 토목용, 또는 건축용 등의 지반 안정화용으로 사용되기에는 인장강도, 인장신도 및 내구성 등이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 폴리올레핀 단섬유를 니들펀칭 공정으로 단일층 또는 복합층으로 제조한 기능성 시트를 제조함으로써, 인장강도, 인장신도, 투수성, 통기성 및 내구성 등과 같은 물성이 향상된 기능성 시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 토양 유실 방지, 산성화 방지 및 잡초 생장 억제 능력이 우수하고, 토양의 복원력을 유지하고 토양 오염을 방지할 수 있는 기능성 시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 폴리올레핀 단섬유를 사용하여 표면에 복수의 요철 구조를 형성한 시트로 제조공정을 단순화할 수 있고 제조 원가를 낮출 수 있는 방수용, 방음용, 지반안정화용, 토목용, 건축용, 고령친화용 소재 등 다양한 용도로 적용가능한 고기능성 시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 단섬유로 제조되는 기능성 시트에 있어서, 상기 단섬유는 폴리올레핀 단섬유이며, 상기 시트는 상기 폴리올레핀 단섬유가 니들펀칭에 의해 결합되어 단일층 또는 복합층으로 형성된다.
바람직하게는, 상기 시트의 적어도 일면에 복수의 요철 구조를 가지고, 방초용, 방수용, 방음용, 지반안정화용, 토목용, 건축용, 고령친화용 소재 등으로 적용가능한 기능성 시트를 제공한다.
또한, 바람직하게는 상기 폴리올레핀 단섬유는 폴리에틸렌 단섬유, 폴리프로필렌 단섬유 또는 폴리뷰틸렌 단섬유이거나 이들을 둘 이상 혼합사용한 단섬유이며, 상기 요철 구조의 볼록부와 인접하는 오목부의 높이의 차는 0.5 - 8 mm이다.
또한, 상기 볼록부 하나의 상부 면적이 0.5 - 6 ㎟이며, 상기 볼록부 전체의 상부 면적은 상기 볼록부가 형성된 시트 면적의 30 - 70 %이며, 상기 요철 구조의 볼록부 또는 오목부의 형상이 "┓"자형 또는 "┗"자형인 것이 바람직하다.
또한, 바람직하게는, 상기 요철 구조의 볼록부 또는 오목부 상에 골을 형성한다.
또한, 바람직하게는, 상기 시트의 단위면적당 중량이 30 - 600 g/㎡이고, 최대두께가 0.5-10 mm이다.
본 발명에 따르면, 폴리올레핀 단섬유를 니들펀칭에 의해 결합시켜 단일층 또는 복합층으로 기능성 시트를 제조함으로써, 방수용, 방음용, 지반안정화용, 토목용, 건축용, 고령친화용 소재 등 다양한 용도로 사용 가능하도록 인장강도, 인장신도, 투수성, 통기성 및 내구성 등과 같은 물성이 향상된 기능성 시트를 제공할 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 기능성 시트는 폴리올레핀 단섬유를 니들펀칭에 의해 결합시켜 단일층 또는 복합층으로 형성되고, 상기 시트의 적어도 일면에 복수의 요철 구조를 가지도록 제조함에 따라 인장강도, 인장신도, 투수성, 통기성 및 내구성 등이 향상되어 토양 유실 방지, 산성화 방지 및 잡초 생장 억제 능력이 우수하고, 토양의 복원력을 유지하고 토양 오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 기능성 시트는 표면에 요철 구조를 형성한 단일층 또는 복합층의 시트로 제조함에 따라 제조공정을 단순화할 수 있고 제조 원가를 낮출 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 시트의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 시트의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 시트의 제조방법 중 니들펀칭 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 시트의 제조방법 중 요철구조형성을 설명하기 위한 도면이다.
[부호의 설명]
10: 볼록부 20: 오목부
30: 니들 40: 웹
50: 요철 드럼 60: 플랫 드럼
70: 드럼 볼록부 80: 드럼 오목부
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 구성 요소가 다른 구성 요소 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 경우, 이는 다른 구성 요소 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 구성 요소가 있는 경우도 포함할 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반대로, 어떤 구성 요소가 다른 부분 "바로 위에" 있다고 하는 경우에는 중간에 또 다른 부분이 없는 것을 뜻한다고 이해되어야 할 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 시트는 폴리올레핀 단섬유가 니들펀칭에 의해 결합되어 단일층 또는 복합층으로 형성되며, 상기 시트의 적어도 일면에 복수의 요철 구조를 가진다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 기능성 시트는 방수용, 방음용, 지반안정화용, 토목용, 건축용, 고령친화용 소재 등 다양한 용도로 사용 가능하고, 특히 지반 안정화용으로 사용가능하다.
상기 지반 안정화는 잡초, 집중 호우, 외력 등으로 인하여 농경지, 고속도로, 국도 및 지방도 등의 도로, 보도 블록 및 도로변 길어깨 주변 등에서 발생할 수 있는 토양 산성화, 토양 유실, 지반 침하 및 잡초 생장 등을 억제하여 지반이 약화되지 않도록 하는 것이다.
상기 니들펀칭은 니들펀칭기를 통하여 단섬유의 표면 또는 이면에서 니들을 사용하여 반복적인 상하 운동에 의해 펀칭함으로써 단섬유들이 기계적으로 서로 엉켜 일정한 두께와 섬유 밀도를 갖는 부직포가 형성되도록 하는 것이다. 또한, 상기 복수의 요철 구조는 외주면에 복수의 요철 구조를 가지는 드럼에 의해 결합된 웹에 압력을 가해 부직포의 표면에 요철을 형성하는 것이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 시트에 대해 보다 자세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 시트의 단면도이다.
상기 시트는 직포나 부직포 등일 수 있으나 부직포인 것이 바람직하며, 상기 부직포는 폴리올레핀 단섬유를 니들펀칭에 의해 제조되는 것이 바람직하다.
상기 단섬유에 사용되는 폴리올레핀 수지는 소수성으로 수분 흡수가 거의 없어 지면의 상부 또는 하부에 설치되더라도 가수분해가 일어나지 않아 내구성이 뛰어나며, 흡습 현상이 없어 제조과정에서 별도의 건조 공정이 필요하지 않다. 반면, 범용적으로 많이 사용되는 폴리에스테르 수지는 수분으로 인한 가수분해의 촉진으로 인하여 내구성이 떨어지며, 흡습 현상으로 인하여 제조과정에서 건조 공정이 반드시 필요하다. 또한, 섬유 방사시 연신비 조정을 통하여 섬유의 굵기, 강도, 모듈러스 등의 섬유 자체의 특성을 조정할 수가 있는데, 폴리올레핀 수지가 폴리에스테르 수지에 비해 연신비 조정폭이 상대적으로 넓어 다양한 특성을 가지는 단섬유를 제조할 수 있다.
상기 시트를 형성하는 폴리올레핀 단섬유에는 폴리에틸렌 단섬유, 폴리프로필렌 단섬유, 폴리뷰틸렌 단섬유 등이 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 폴레올레핀 단섬유는 햇빛 등에 노출되어도 우수한 내구성을 갖는 원사로, 본 발명에서는 상기 폴리올레핀 단섬유를 니들펀칭에 의해 결합시킴으로써 시트로 사용되는 부직포가 형성된다.
상기와 같이 폴리올레핀 단섬유를 사용하는 것은 후술할 시트의 표면에 형성되는 요철 구조와의 상승 작용으로 인하여 인장강도, 인장신도, 투수성, 통기성 및 내구성 등이 모두 우수한 시트를 얻기 위함이다.
즉, 시트로 사용되는 부직포 내에서 폴리올레핀 단섬유가 분포되어 결합됨에 따라 각 단섬유 사이에 형성되는 공간의 크기 및 형태에 의해 대기 중의 공기가 시트를 통하여 토양 속으로 용이하게 침투할 수 있으며, 단섬유의 결속정도의 차이로 표면이 거칠게 형성됨에 따라 수분이 시트의 표면에서 용이하게 흡수되어 우수한 투수 효과를 갖게 되며, 니들펀칭에 의해 서로 엉켜 형성되는 단섬유들로 인해 높은 인장강도 및 인장신도를 갖게 되며, 이로 인하여 우수한 내구성을 갖게 되는 것이다.
도 1에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 기능성 시트는 적어도 일면이 복수의 요철 구조로 형성되어 있다.
상기 요철 구조의 볼록부(10)와 인접하는 오목부(20)의 높이의 차는 0.5 - 8 mm이며, 바람직하게는 0.5 - 5 mm이고, 상기 볼록부(10) 하나의 상부 면적이 0.5 - 6 ㎟이며, 바람직하게는 1 - 4㎟이고, 상기 볼록부(10) 전체의 상부 면적은 상기 볼록부(10)가 형성된 시트 면적의 30 - 70 %이며, 바람직하게는 30 - 60 %이다.
전술한 바와 같이 폴리올레핀 단섬유를 사용하는 것과 시트의 표면에 형성되는 요철 구조로 인하여 인장강도, 인장신도, 투수성, 통기성 및 내구성 등이 모두 우수한 시트를 얻을 수 있다.
즉, 시트 표면에 요철 구조를 형성함으로써 시트의 표면적이 넓어지게 되어 대기 중의 공기가 시트를 통하여 토양 속으로 용이하게 침투할 수 있으며, 수분 역시 넓어진 시트의 표면에서 용이하게 흡수되어 우수한 투수 효과를 갖게 되며, 시트의 오목부에 가해진 압력으로 인하여 오목부의 섬유 결속력이 증가하여 인장강도, 인장신도 및 내구성이 증가되는 효과를 갖게 되는 것이다.
따라서, 상기 요철 구조의 볼록부와 인접하는 오목부의 높이의 차가 0.5 mm 미만이면, 시트의 표면적이 넓어지는 효과가 떨어져 투수성 및 통기성이 향상되는 효과가 저하될 수 있으며, 상기 요철 구조의 볼록부와 인접하는 오목부의 높이의 차가 8 mm를 초과하면, 시트의 표면적이 넓어져 투수성 및 통기성은 향상될 수 있으나, 상대적으로 볼룩부에 비해 오목부의 두께가 너무 얇아져 인장강도 및 인장신도가 향상되는 효과가 저하될 수 있다.
또한, 상기 볼록부 하나의 상부 면적이 0.5 ㎟ 미만이면, 시트의 표면적은 넓어질 수 있으나 볼록부와 오목부가 너무 조밀하여 시트의 표면적에 비하여 투수성 및 통기성이 저하될 수 있으며, 상기 볼록부 하나의 상부 면적이 6 ㎟를 초과하면, 시트의 표면적이 넓어지는 효과가 떨어져 투수성 및 통기성이 향상되는 효과가 저하될 수 있다.
또한, 상기 볼록부 전체의 상부 면적이 상기 볼록부가 형성된 시트 면적의 30 % 미만이면, 오목부의 섬유 결속력이 증가하여 인장력은 증가될 수 있으나 투수성 및 통기성이 저하될 수 있으며, 상기 볼록부 전체의 상부 면적이 상기 볼록부가 형성된 시트 면적의 70 %를 초과하면, 투수성 및 통기성은 증가될 수 있으나 오목부의 섬유 결속력이 감소하여 인장력이 저하될 수 있다.
상기 요철 구조를 이루는 볼록부 또는 오목부는 사각형, 원형, 삼각형, "┓"자형 또는 "┗"자형의 다양한 형상으로 할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 형상 중에서 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 상기 요철 구조의 볼록부 또는 오목부의 형상을 형성할 수 있으며, 바람직하게는 "┓"자형 또는 "┗"자형의 형상을 단독 또는 혼합하여 볼록부 또는 오목부의 형상을 형성할 수 있다. 전술한 바와 같이 시트 표면에 요철 구조를 형성함으로써 시트의 투수성과 통기성을 향상시킬 수 있고, 인장강도, 인장신도 및 내구성을 향상시킬 수 있으며, 요철 구조의 블록부 또는 오목부를 "┓"자형 또는 "┗"자형의 형상으로 하였을 경우에 요철 구조의 볼록부 또는 오목부 내의 섬유 결속력뿐만 아니라 볼록부 또는 오목부 간의 섬유 결속력이 더욱 증가하여 인장강도, 인장신도 및 내구성이 더욱 증가되는 효과를 갖게 된다.
또한, 상기 요철 구조를 이루는 볼록부 또는 오목부 상에 미세한 골을 추가적으로 형성할 수 있으며, 상기 요철 구조의 오목부에 형성하는 것이 바람직하다. 상기 골을 오목부에 추가적으로 형성하면, 상기 시트의 오목부를 통한 투수성과 통기성을 향상시킬 수 있고, 오목부 내의 섬유 결속력을 증가시켜 인장강도, 인장신도 및 내구성을 더욱 증가시키는 효과를 갖게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 시트는 단위면적당 중량이 30 - 600 g/㎡이며, 바람직하게는 50 - 500 g/㎡이고, 최대두께는 0.5 - 10 mm이며, 바람직하게는 1 - 5 mm이다.
상기 시트의 단위면적당 중량이 30 g/㎡ 미만이면, 투수성 및 통기성은 증가될 수 있으나 오목부의 섬유 결속력이 감소하여 인장력이 저하될 수 있으며, 단위면적당 중량이 600 g/㎡를 초과하면, 섬유 결속력이 증가하여 인장력은 증가될 수 있으나 투수성 및 통기성이 저하될 수 있다.
또한, 시트의 최대두께가 0.5 mm 미만이면, 시트의 밀도가 너무 조밀하게 제조되어 섬유 결속력이 증가하여 인장력은 증가될 수 있으나 투수성 및 통기성이 저하될 수 있으며, 시트의 최대두께가 10 mm 를 초과하면, 시트의 밀도가 너무 느슨하게 제조되어 투수성 및 통기성은 향상될 수 있으나 섬유 결속력이 감소하여 외부요인에 의해 시트가 쉽게 파손될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 시트는 높은 기계적 물성과 치밀한 구조로 잡초의 생장을 억제할 수 있으며, 보도블록 시공후 보도블록의 침하 방지 및 내구성을 향상시킬 수 있고, 높은 투수도를 가지고 있어 우수 및 공기가 원활하게 순환되어 토양의 산성화나 사막화를 막을 수 있어, 방초용, 토목용, 건축용 등의 지반 안정화용 기능성 시트로 이용될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 시트를 농작물이 식재된 토양이나 도로변의 길어깨 등에 사용하게 되면, 상기 기능성 시트의 물, 공기 및 액체성 비료 등의 유용한 성분은 투과시키고 잡초의 씨앗 등은 투과시키지 않는 선택적 투과 특성으로 인하여 잡초의 성장과 토양의 산성화 등을 억제하고, 나아가 상기 기능성 시트의 뛰어난 인장강도 및 인장신도 등으로 인하여 토양의 유실 등을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 시트를 보도블록 시공시 보도블록과 지면 사이에 사용하게 되면, 전술한 바와 같은 상기 기능성 시트의 선택적 투과 특성으로 인하여 잡초의 성장을 억제할 수 있으며, 보도블록 상에 반복되는 외력이 가해져도 인장강도 및 인장신도 등이 뛰어난 상기 기능성 시트가 보도블록 및 지반을 지탱하여 주기 때문에 보도블록의 뒤틀림 및 지반 침하 등을 방지할 수 있고, 집중 호우가 발생하더라도 상기 기능성 시트의 뛰어난 투수성, 인장강도 및 인장신도 등으로 인하여 보도블록 및 지반을 지탱하여 주기 때문에 보도블록의 뒤틀림 및 지반 침하 등을 방지할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 시트의 제조방법에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 시트의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 2에 나타난 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 시트의 제조방법은 카딩공정, 니들펀칭공정, 요철형성공정을 포함한다.
상기 카딩공정(S100)은 제조될 부직포의 면방향의 수평방향으로 단섬유가 배향된 웹(web)을 형성하는 공정이다. 폴리올레핀 단섬유를 부직포의 면방향을 배향되도록 형성하여 상기 폴리올레핀 단섬유가 배향된 웹을 형성한다.
한편, 미도시하였으나 상기 부직포를 형성하는 단섬유를 균일하게 하기 위해 상기 카딩공정 전에 단섬유를 균일하게 혼섬하는 혼섬공정이 선행될 수 있다.
다음으로, 니들펀칭공정(S120)에서는 카딩공정을 거쳐 형성된 웹을 니들펀칭기를 통하여 단섬유들이 기계적으로 서로 엉켜 일정한 두께와 섬유 밀도를 갖는 단일층 또는 복합층의 부직포를 형성한다.
도 3은 본 발명의 기능성 시트의 제조방법 중 니들펀칭 공정을 나타낸 것으로, 카딩된 웹(40)이 니들펀칭기를 통과할 때 웹(40)에 수직 방향에서 복수의 니들(30)에 의한 반복적인 상하 운동에 의해 단섬유의 표면 또는 이면을 펀칭함으로써 단섬유들이 기계적으로 서로 엉켜 일정한 두께와 섬유 밀도를 갖는 부직포를 형성하게 되는 것이다.
다음으로, 요철형성공정(S130)에서는 니들펀칭 공정에서 결합된 웹, 즉 부직포의 표면에 요철을 형성하게 되며, 부직포가 요철 드럼을 통과할 때 부직포에 열을 가하여 단섬유 간의 결속력을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 기능성 시트의 제조방법 중 요철형성 공정을 나타낸 것으로, 상기 부직포가 외주면에 복수의 요철 구조를 가지는 요철 드럼(50)과 요철이 없는 플랫 드럼(60)을 지나면서 부직포의 표면에 요철을 형성하게 되는 것이다. 즉, 요철 드럼의 볼록부(70)와 접촉한 부직포는 표면에 오목부(20)를 형성하게 되고, 요철 드럼의 오목부(80)와 접촉한 부직포는 표면에 볼록부(10)를 형성하게 된다. 예를 들어, 상기 부직포의 오목부를 "┓"자 형상으로 형성하고자 한다면 상기 요철 드럼의 볼록부를 "┏"자 형상으로 형성하여 상기 요철형성공정에서 진행하여야 할 것이다. 또한, 상기 부직포의 오목부에 미세한 골을 추가적으로 형성하고자 한다면 상기 요철 드럼의 볼록부에 미세한 돌기를 형성하여 상기 요철형성공정에서 진행하여야 할 것이다. 한편, 부직포의 양면에 요철을 형성하기 위해서는 상기 요철 드럼 대 플랫 드럼의 조합이 아닌 요철 드럼 대 요철 드럼의 조합을 사용할 수 있다.
한편, 미도시하였으나, 상기 요철형성공정에서 부직포에 열을 가하지 않고 요철을 형성하였다면, 요철형성공정 후에 열처리 공정을 추가로 실시하여 단섬유 간의 결속력을 더욱 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명을 예시적으로 설명하였으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
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Claims (8)

  1. 폴리올레핀 단섬유가 니들펀칭에 의해 결합된 단일층 또는 복합층으로 형성된 기능성 시트로서,
    상기 폴리올레핀 단섬유는 폴리에틸렌 단섬유, 폴리프로필렌 단섬유 또는 폴리뷰틸렌 단섬유이거나, 이들을 둘 이상 혼합한 것을 특징으로 하는 기능성 시트.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 시트는 지면의 상부 또는 하부에 설치되는 지반 안정화용인 것을 특징으로 하는 기능성 시트.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 시트의 적어도 일면이 요철구조로 형성되어 있으며, 상기 요철 구조의 볼록부 하나의 상부 면적이 0.5 - 6 ㎟이며, 상기 볼록부 전체의 상부 면적은 상기 볼록부가 형성된 시트 면적의 30 - 70 %인 것을 특징으로 하는 기능성 시트.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 요철 구조의 볼록부와 인접하는 오목부의 높이의 차가 0.5 - 8 mm인 것을 특징으로 하는 기능성 시트.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 요철 구조의 볼록부 또는 오목부의 형상이 "┓"자형 또는 "┗"자형인 것을 특징으로 하는 기능성 시트.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 요철 구조의 볼록부 또는 오목부 상에 골을 형성한 것을 특징으로 하는 기능성 시트.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 시트는 단위면적당 중량이 30 - 600 g/㎡이고, 최대두께가 0.5 - 10 mm인 것을 특징으로 하는 기능성 시트.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 시트는 방초용, 방음용, 방수용, 토목용, 건축용 또는 고령친화형 소재로 사용되는 것을 특징으로 하는 기능성 시트.
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