KR200270971Y1 - 고하중압력하에서 고투과 계수를 갖는 이중층 부직포형지오텍스타일 - Google Patents

Abstract

본 고안은 부직포형 지오텍스타일에 있어서, 60 내지 300 데니어의 굵기를 가진 폴리프로필렌 섬유, 폴리에스테트 섬유 중 어느 하나 이상으로 웹을 형성하고, 상기 웹의 파이버가 랜덤 배열되고 웹의 길이 방향에 대해 소정 각도로 경사지게 적층되도록 카딩하여 형성한 코어층과; 7 내지 60 데니어의 굵기를 가진 폴리프로필렌 섬유, 폴리에스테트 섬유 중 어느 하나 이상으로 웹을 형성하고, 상기 웹의 파이버가 랜덤 배열되고 웹의 길이 방향에 대해 소정 각도로 경사지게 적층되도록 카딩하여 형성하며, 상기 코어층과 니들 펀칭에 의해 3차원 결합된 보강층으로 이루어짐을 특징으로 하는 고하중압력하에서 고투과 계수를 갖는 이중층 부직포형 지오텍스타일을 제공한다.

Description

고하중압력하에서 고투과 계수를 갖는 이중층 부직포형 지오텍스타일{DOUBLE LAYER NON-WOVEN FABRIC GEOTEXTILES WITH HIGH PERMEABILITY UNDER HIGH LOAD AND PRESSURE}

본 고안은 지오텍스타일에 관한 것으로서, 특히 이중층으로 형성된 부직포형 지오텍스타일에 관한 것이다.

통상적으로, 지오텍스타일은 주로 폐기물 매립장의 바닥재로 사용되며, 매립되는 쓰레기를 지지할 뿐만 아니라 쓰레기로부터 생성되는 침출수 또는 오수 등을 배수시켜주는 중요한 역할을 하는 토목 섬유이다. 폐기물 매립장에서 발생하는 침출수는 강한 산성이나 알칼리성을 띠고, 쓰레기가 부패할 경우 80℃까지 노출 온도가 상승하며, 자외선이나 일광에 장시간 노출되는 등 폐기물 매립장의 환경에 견디기 위해 지오텍스타일은 강한 물성을 지닌 재료들로 구성되어야 한다. 참고로, 폐기물 매립장에서는 관련 법규에 의해 기본적으로 이중 차수막 침출수 집수 및 배제 시스템이 갖추어져야 하며, 위생 쓰레기 매립장에서는 단일 차수막으로도 가능하다.

상기 지오텍스타일은 구성하는 재료의 종류의 따라 직포형 지오텍스타일과 부직포형 지오텍스타일로 나뉘어진다.

상기 직포형 지오텍스타일은 필라멘트사 또는 방적사를 이용하여 경사 및 위사를 직각 형태로 교차하여 만든 형태로서, 보통 1,000 ~ 3000 데니어 정도의 실을 사용하며, 주로 폴리에스테르와 폴리프로필렌을 원료로 사용한다.

상기 부직포형 지오텍스타일은 장섬유나 단섬유를 불규칙적으로 배열하여 결합시킨 형태로서, 단섬유의 경우에는 주로 니들 펀칭 공법으로, 장섬유의 경우에는 주로 스펀 본딩 공법으로 적층한 후 니들 펀칭 혹은 열융착 공법으로 결합시킨다. 상기 부직포형 지오텍스타일은 구성 섬유들이 불규칙적으로 결합된 구조이므로, 역학적 특성 및 수리적 특성이 우수하며, 폴리프로필렌과 폴리에스테르 섬유를 재료로 사용한다.

한편, 대한민국 실용신안등록번호 제225400호 "높은 하중압력하에서 우수한 투과계수를 갖는 부직포지오텍스타일"에는 내부 섬유층과, 상기 내부 섬유층의 양면에 결합되는 한 쌍의 외부 섬유층으로 이루어진 3겹 부직포 지오텍스타일이 개시되어 있다.

상술한 종래의 3겹 부직포 지오텍스타일은 내부 섬유층 상하면에 별도로 외부 섬유층을 각각 구비하고 있다. 상기 외부 섬유층들은 차수막 보호 및 사면 안정 확보시 요구되는 인장 성능 및 꿰뚫림 저항성을 부여하기 위해 부가된 층으로서, 3겹 부직포 지오텍스타일의 강도를 보강해 주는 역할을 하지만, 침출수 및 오수가 빠져 나가는 시간을 증가시키는 층으로서 투과 성능에 있어서는 오히려 투과 계수를 낮추게 되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 고안의 목적은 폐기물 매립장 혹은 쓰레기 매립장과 같이 고하중압력 조건하에서도 우수한 인장 강도 특성 및 고투수 특성을 가진 이중층 부직포형 지오텍스타일을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 부직포형 지오텍스타일에 있어서, 60 내지 300 데니어의 굵기를 가진 폴리프로필렌 섬유, 폴리에스테트 섬유 중 어느 하나 이상으로 웹을 형성하고, 상기 웹의 파이버가 랜덤 배열되고 웹의 길이 방향에 대해 소정 각도로 경사지게 적층되도록 카딩하여 형성한 코어층과; 7 내지 60 데니어의 굵기를 가진 폴리프로필렌 섬유, 폴리에스테트 섬유 중 어느 하나이상으로 웹을 형성하고, 상기 웹의 파이버가 랜덤 배열되고 웹의 길이 방향에 대해 소정 각도로 경사지게 적층되도록 카딩하여 형성하며, 상기 코어층과 니들 펀칭에 의해 3차원 결합된 보강층으로 이루어짐을 특징으로 하는 고하중압력하에서 고투과 계수를 갖는 이중층 부직포형 지오텍스타일을 제공한다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 고하중압력하에서 고투과 계수를 갖는 이중층 부직포형 지오텍스타일을 나타낸 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 이중층 부직포형 지오텍스타일

110 : 코어층

120 : 보강층

이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 고안을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 고안은 코어층과 보강층의 이중층으로 이루어진 부직포형 지오텍스타일을 제공하며, 상기 부직포형 지오텍스타일은 고하중/압력하에서도 높은 투과 계수를 갖는 웹 배열 구조를 가진다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 이중층 부직포형 지오텍스타일을 나타낸 사시도이다. 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 이중층 부직포형 지오텍스타일(100)은 코어층(110)과, 상기 코어층(110) 상면에 결합된 보강층(120)으로 이루어진다.

1. 코어층

상기 코어층(110)은 원 파이버로서 합성 섬유 또는 천연/합성 혼합 섬유를사용할 수 있으며, 바람직하게는 폴리프로필렌 섬유, 폴리에스테르 섬유 중 어느 하나 이상으로 사용한다.

상기 원 파이버의 굵기는 60 내지 300 데니아 범위가 바람직하며, 상기 원 파이버로부터 형성된 웹의 단위 면적당 중량은 800 내지 1800 g/m²범위가 바람직하다. 상기 원 파이버의 굵기 및 웹의 단위 면적당 중량은 설치하고자 하는 대상지의 환경 및 관련 법 규정, 예를 들면 폐기물 매립장의 폐기물 매립 높이, 폐기물의 하중 및 침출수 발생량 등을 고려하여 결정할 수 있다.

상기 폴리프로필렌 섬유는 프로필렌의 중합체로 이루어진 합성 섬유로서, 비중이 낮아 가볍고, 산이나 알칼리에 강해 내약품성이 뛰어나다. 상기 폴리에스테르 섬유는 테레프탈산과 에틸렌글리콜의 축합중합체와 같은 폴리에스테르를 방사하여 얻는 합성 섬유로서, 화학적 안정성을 가지며, 기계적 강도가 크고 내구성도 뛰어나다.

특히, 상기 코어층(110)은 폴리프로필렌 섬유, 폴리에스테르 섬유 중 어느 하나 이상의 원 파이버를 단순히 수평으로 연속 적층하지 않고, 웹의 길이 방향에 대해 소정 각도, 바람직하게는 40 내지 50도만큼 기울어지게 적층하여 웹을 형성한다.

이와 같이 웹을 경사지게 적층하게 되면, 침출수 등에 대한 투과 성능은 우수하면서도 웹의 길이 방향 및 폭 방향의 인장 강도 편차가 줄어들어 전체적인 웹의 인장 강도가 높아질 뿐만 아니라 폐기물 매립장에 침출수 집배수층에 주로 쓰이는 쇄석 자갈과 같은 재료에 대해서도 강한 꿰뚫림 저항성을 갖게 된다.

2. 보강층

상기 보강층(120)은 원 파이버로서 코어층과 동일하거나 다른 재질의 합성 섬유 또는 천연/합성 혼합 섬유를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 폴리프로필렌 섬유를 사용한다. 상기 보강층(120)은 코어층(110) 상면에 접합되어 코어층(110)의 인장 강도 및 꿰뚫림 저항성을 보강하는 역할을 한다.

상기 보강층(120)의 원 파이버 굵기는 코어층(110)의 원 파이버 굵기에 비해 얇은 7 내지 60 데니아 범위가 바람직하며, 상기 원 파이버로부터 형성된 웹의 단위 면적당 중량도 코어층보다 작은 180 내지 220 g/m²범위가 바람직하다. 상기 원 파이버의 굵기 및 웹의 단위 면적당 중량은 코어층(110)의 원 파이버 굵기 및 웹의 단위 면적당 중량 등을 고려하여 결정할 수 있다.

또한, 상기 보강층(120) 역시 코어층(110)과 마찬가지로 원 파이버를 단순히 수평으로 연속 적층하지 않고, 웹의 길이 방향에 대해 소정 각도, 바람직하게는 40 내지 50도만큼 기울어지게 적층하여 웹을 형성함으로써, 침출수 등에 대한 투과 성능은 우수하면서도 웹의 길이 방향 및 폭 방향의 인장 강도 편차가 줄어들어 전체적인 웹의 인장 강도를 높이는 기능을 한다.

한편, 본 고안의 이중층 부직포형 지오텍스타일의 제조 공정은 크게 코어층형성 과정, 보강층 형성 과정 및 층 결합 과정으로 이루어진다.

상기 코어층 형성 과정과 보강층 형성 과정은 각각 원 파이버인 폴리프로필렌 또는 폴리에스테르의 파이버 터프트(fiber tuft)를 풀어줌과 동시에 그 크기를 줄여주는 오프닝(Opening) 단계, 상기 파이버 터프트를 블레딩하여 소정 시간당 일정량의 파이버 터프트를 배출하는 호퍼링(hoppering) 단계, 작은 터프트를 분리하고 각 파이버들을 얇게 펼쳐진 웹으로 형성하고 상기 파이버들을 웹의 길이 방향과 소정 각도를 이루어도록 경사지게 배열하는 카딩(Carding) 단계, 웹의 두께와 넓이를 조절하는 포밍(Forming) 단계를 거친다.

또한, 상기 층 결합 과정은 상기 코어층 상면에 보강층을 얹은 후 니들이 붙은 판을 상하 반복 운동시켜 2차원적인 웹 배열을 3차원적인 웹 배열로 결합시키는 니들 펀칭(Needle Punching) 단계, 웹을 적당한 크기로 자르는 커팅(Cutting) 단계 및 커팅된 웹을 롤 형태로 감는 와인딩(Winding) 단계로 이루어진다.

<실시예 1-1>

150 데니어의 굵기를 가진 폴리프로필렌 섬유로 코어층을 형성하고, 10 데니어의 굵기를 가진 폴리프로필렌 섬유로 보강층을 형성한 후, 상기 코어층 위에 보강층을 적층한 후 니들 펀칭하여 단위 면적당 중량이 1000g/m²인 이중층 부직포형 지오텍스타일을 형성하였다.

<실시예 1-2>

120 데니어의 굵기를 가진 폴리프로필렌 섬유로 코어층을 형성하고, 40 데니어의 굵기를 가진 폴리프로필렌 섬유로 보강층을 형성한 후, 상기 코어층 위에 보강층을 적층한 후 니들 펀칭하여 단위 면적당 중량이 1200g/m²인 이중층 부직포형 지오텍스타일을 형성하였다.

<실시예 1-3>

80 데니어의 굵기를 가진 폴리프로필렌 섬유로 코어층을 형성하고, 60 데니어의 굵기를 가진 폴리프로필렌 섬유로 보강층을 형성한 후, 상기 코어층 위에 보강층을 적층한 후 니들 펀칭하여 단위 면적당 중량이 1400g/m²인 이중층 부직포형 지오텍스타일을 형성하였다.

<실시예 2-1>

150 데니어의 굵기를 가진 폴리에스테르 섬유로 코어층을 형성하고, 10 데니어의 굵기를 가진 폴리프로필렌 섬유로 보강층을 형성한 후, 상기 코어층 위에 보강층을 적층한 후 니들 펀칭하여 단위 면적당 중량이 1000g/m²인 이중층 부직포형 지오텍스타일을 형성하였다.

<실시예 2-2>

120 데니어의 굵기를 가진 폴리에스테르 섬유로 코어층을 형성하고, 40 데니어의 굵기를 가진 폴리프로필렌 섬유로 보강층을 형성한 후, 상기 코어층 위에 보강층을 적층한 후 니들 펀칭하여 단위 면적당 중량이 1200g/m²인 이중층 부직포형 지오텍스타일을 형성하였다.

<실시예 2-3>

80 데니어의 굵기를 가진 폴리에스테르 섬유로 코어층을 형성하고, 60 데니어의 굵기를 가진 폴리프로필렌 섬유로 보강층을 형성한 후, 상기 코어층 위에 보강층을 적층한 후 니들 펀칭하여 단위 면적당 중량이 1400g/m²인 이중층 부직포형 지오텍스타일을 형성하였다.

<실시예 3>

120 데니어의 굵기를 가진 폴리에스테르 섬유 및 폴리프로필렌 섬유로 코어층을 형성하고, 40 데니어의 굵기를 가진 폴리프로필렌 섬유로 보강층을 형성한 후, 상기 코어층 위에 보강층을 적층한 후 니들 펀칭하여 단위 면적당 중량이 1200g/m²인 이중층 부직포형 지오텍스타일을 형성하였다.

하기 <표 1>은 본 고안의 바람직한 실시예에 따라 제조된 이중층 부직포형 지오텍스타일의 물성치를 측정한 결과를 나타낸 도표이고, 하기 <표 2>는 본 고안의 각 실시예에 따라 제조된 이중층 부직포형 지오텍스타일의 물성치를 측정한 결과를 나타낸 도표이다.

시험항목	시험방법	단위	시험결과
인장강도(길이)	KS K 0520-1995	㎏f	156.5
인장강도(폭)	KS K 0520-1995	㎏f	103.4
인장신도(길이)	KS K 0520-1995	㎏f	122
인장신도(폭)	KS K 0520-1995	㎏f	117
투수계수	KS F 2322-1995	㎝/s	2.2 ×10-1
꿰뚫림강도	ASTM D 4833	㎏f	102.0
수평투수계수(가압압력 200㎪)	KS K 0752-1998	㎡/s	4.9 ×10-5

(단위면적당 중량 1000 g/m²: 코어층 - 800 g/m², 보강층 - 200 g/m²)

단위면적당중량	하중압력별 투과계수(㎡/sec)
	100 kPa	200 kPa	300 kPa	400 kPa
1000g	6.0 ×10-5	4.9 ×10-5	4.0 ×10-5	3.4 ×10-5
1500g	6.3 ×10-5	5.8 ×10-5	4.7 ×10-5	3.6 ×10-5
2000g	6.4 ×10-5	5.9 ×10-5	4.8 ×10-5	3.6 ×10-5

(실험방법 : KS K 0752-1998)

상술한 바와 같이 본 고안의 실시예에 따른 고하중압력하에서 고투과 계수를 갖는 이중층 부직포형 지오텍스타일은 코어층 및 보강층의 웹 적층이 웹의 길이 방향과 경사지게 이루어질 뿐만 아니라 코어층 상면에 보강층이 접합되어 있어 인장 강도 및 꿰뚫림 저항성이 우수하며, 폐기물 매립장과 같이 높은 하중 압력 조건하에서도 높은 투과 특성을 갖는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 부직포형 지오텍스타일에 있어서,

   60 내지 300 데니어의 굵기를 가진 폴리프로필렌 섬유, 폴리에스테트 섬유 중 어느 하나 이상으로 웹을 형성하고, 상기 웹의 파이버가 랜덤 배열되고 웹의 길이 방향에 대해 소정 각도로 경사지게 적층되도록 카딩하여 형성한 코어층과;

   7 내지 60 데니어의 굵기를 가진 폴리프로필렌 섬유, 폴리에스테트 섬유 중 어느 하나 이상으로 웹을 형성하고, 상기 웹의 파이버가 랜덤 배열되고 웹의 길이 방향에 대해 소정 각도로 경사지게 적층되도록 카딩하여 형성하며, 상기 코어층과 니들 펀칭에 의해 3차원 결합된 보강층으로 이루어짐을 특징으로 하는 고하중압력하에서 고투과 계수를 갖는 이중층 부직포형 지오텍스타일.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 코어층의 웹은 단위 면적당 중량이 800 내지 1800 g/m²임을 특징으로 하는 고하중압력하에서 고투과 계수를 갖는 이중층 부직포형 지오텍스타일.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 보강층의 웹은 단위 면적당 중량이 180 내지 220 g/m²임을 특징으로 하는 고하중압력하에서 고투과 계수를 갖는 이중층 부직포형 지오텍스타일.