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KR0153780B1 - 기저층, 팽윤성 점토층 및 표지층으로실제로 구성된 물 및 / 또는 오일-불투수성 시일링 매트 - Google Patents

기저층, 팽윤성 점토층 및 표지층으로실제로 구성된 물 및 / 또는 오일-불투수성 시일링 매트

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Publication number
KR0153780B1
KR0153780B1 KR1019910003617A KR910003617A KR0153780B1 KR 0153780 B1 KR0153780 B1 KR 0153780B1 KR 1019910003617 A KR1019910003617 A KR 1019910003617A KR 910003617 A KR910003617 A KR 910003617A KR 0153780 B1 KR0153780 B1 KR 0153780B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
nonwoven fibrous
base layer
fibrous material
bentonite
Prior art date
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Application number
KR1019910003617A
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English (en)
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KR910016479A (ko
Inventor
헤르텐 게오르그
조한센 카르스텐
뮐러 볼카드
Original Assignee
헤르텐 게오르그
나우에-파제르테크니크 게엠베하 엔 코. 카게
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 헤르텐 게오르그, 나우에-파제르테크니크 게엠베하 엔 코. 카게 filed Critical 헤르텐 게오르그
Publication of KR910016479A publication Critical patent/KR910016479A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR0153780B1 publication Critical patent/KR0153780B1/ko
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Abstract

물 및 / 또는 오일-불투수성 시일링 매트는 하나의 배트 층에서 다른 배츠층까지 전달력을 전달할 수 있는, 즉, 경사면을 만들어 표지 배트 물질에 의해 팽윤성 점토층을 통하여 지지 배트 물질까지 전단력을 전달할 수 있는 능력을 지닌 벤토나이트와 부직포의 혼합 형태로 제공된다. 이러한 시일링 매트는 팽윤성 점토 자체가 바람직한 미끄럼면이 되는 위험을 피하면서 경사면을 만들어 전단력을 전달시킬 수 있는 섬유-강화 광물성 시일이다. 시일링 매트는 기저층으로서의 부직포 섬유물질, 팽윤성 점토(바람직하게는 소듐 벤토나이트) 층, 및 바람직하게는 부직포 섬유 물질로 이루어지는 표지층으로 구성되며, 세층이 모두 니들 직기에서 통상적인 방법으로 함께 니들 펀칭된다. 점토가 습윤화되면 팽창하여 물 및 / 또는 오일-불투수성층을 형성한다. 물 및 / 또는 오일-불투수성 시일링 매트는 특히 이수공학 및 폐기물 처분 공학에 이용된다.

Description

기저층, 팽윤성 점토층 및 표지층으로 실제로 구성된 물 및 / 또는 오일-불투수성 시일링 매트
제1도는 니들-펀칭 기술에 있어서 본 발명의 시일링 매트를 제조하기 위해 사용된 점토의 질 및 팽윤능에 대한 적절한 범위 및 부적절한 범위를 나타낸다.
제2도는 시험에서 밝혀진 본 발명에 사용된 부직포 섬유 물질에 대한 면적 중량과 유효 열림 크기 Dw의 적절한 조합을 나타낸다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 스트립퍼 플레이트(구멍난 바닥 플레이트)와 접촉된 부직포 섬유물질에 대한 하한
2 : 펀칭된 구멍 플레이트(구멍난 상부 플레이트)와 접촉된 부직포 섬유물질에 대한 하한
본 발명은 물 및 / 또는 오일 -불투수성 시일링 매트, 보다 상세하게는 이수공학용, 환경 오염 억제용, 호수, 개펄 설립용 물 및 / 또는 오일-차단층으로서, 위험한 핵폐물에 대한 또는 예를 들어 농장의 동물 배설물 보존을 위한 토양 시일링제로서, 및 당분야에 숙련된 자에게 명백한 후술되는 바와 같은 기타 용도에 적절한 물 및 / 또는 오일-불투수성 시일링 매트에 관한 것이다.
상기 물 및 / 또는 오일-불투수성 시일링 매트는 유연성 기저층, 팽윤성 점토층, 바람직하게는 벤토나이트층, 및 유연성 표지층으로 구성된다.
과거에 벤토나이트는 각종 형태로 널리 사용되어 물 차단층의 역할을 하였다. 그래서 다량의 팽윤성 벤토나이트를 가능한 삼출 또는 흐름의 경로와 엇갈리게 사용함으로써 내삼출성 구조를 제공함이 공지되어 있다. 이러한 물의 삼출 또는 흐름을 방해하는 방법 및 조성물은 미합중국 특허 제2,277,286(Bechtner)호에 기재되어 있다. 보다 상세하게는, 시판되는 벤토나이트는 물 삼출의 누출 또는 흐름을 막아주며, 각종 유형의 구조는 물과 접촉시에 팽윤되고 젤라틴화되는 능력을 갖는 벤토나이트 또는 고도의 콜로이드 점토로 물의 유로를 막음으로써 누출에 대해 보호된다. 물과의 팽윤능 및 젤라틴화성을 갖는 기타 고도의 콜로이드 점토 또는 벤토나이트 점토도 유용하지만 상기 목적에 가장 적합한 것으로 발견된 점토 중의 하나는 와이오밍 및 사우쓰 다코타 지방에서 수득된 진성 벤토나이트이다.
또한, 과거에는 예를 들어, 미합중국 특허 제4,048,373, 4,070,839호 및 제4,139,588호에 기재된 바대로, 최종 분쇄된 벤토나이트를 물 흡착 종이 시이팅을 사용하여 적층판으로 가공했었다. 이 적층판은 물 차단층으로서 사용하기 위해 특별히 개발되었으며 골판지로부터 제조된다. 상기 골판지내의 홈을 미분쇄된 벤토나이트로 채운다 이 파넬이 호수 바닥에 놓여지면, 물이 크라프트지 상층을 통해 지나가며 벤토나이트 재료내로 흡착된다. 동시에 종이는 습윤화 과정 때문에 인장 강도를 상실한다 .벤토나이트는 물 흡수에 대해 팽윤성 및 팽창성을 가진다. 이 벤토나이트의 팽창성 및 크라프트지의 인장 강도 상실은 바닥 시이트 부분과 표지 시이트 부분이 더 이상 함께 유지되지 않게 됨을 초래한다.
호수 또는 개펄의 바닥에 놓아서 그 위에 방수 차단층을 형성시킬 수 있는, 벤토나이트 물질을 시이트 또는 롤에 패키지하는 또 다른 방법이 미합중국 특허 제4,501,788호(유럽특허 제8,059,625호에 해당)에 기재되어 있다. 거기에는 하기의 단계를 이용한 패키지된 벤토나이트 시이트 물질을 제공하는 방법이 기재되어 있다:
(a) 기체가 옆쪽으로 새어나가도록 할 수 있는 지지체 폴리에스테르 시이트 물질(예.다공성 부직포)를 사용함.
(b) 이 시이트 물질의 상부표면에 아교와 유사한 풀로 형성된 접착제를 사용함.
(c) 접착제 상단에 약 1/4인치의 벤토나이트를 사용함.
(d) 벤토나이트의 상단에 접착제의 제2코트를 분무함.
(e) 스크림 또는 미세 메시 물질을 접착제 상단에 놓음.
(f) 상기의 것을 신장된 편평한 시이트 물질과 함께 가압 롤링함.
(g) 약 300℉의 긴 오븐에서 시이트 물질을 베이킹하여 시이트 물질 및 벤토나이트로부터 모든 수분을 베이킹함.
상기 방법은 번거로우며, 비용이 고가이고 시간이 걸릴 뿐만 아니라 지지체 시이트 및 표지 시이트는 습윤화되면 서로 강하게 접촉시키는 접착성을 상실한다. 이것은 매우 중요한 단점으로 벤토나이트 층이 습식 조건에서 호수 또는 기타 장소의 가장자리에 미끄럼면과 같은 작용을 하기 때문이다. 또한 미끄럼 효과는 습식 조건에서 용해되는 접착제에 의해 향상된다.
따라서, 사람들이 상술된 단점중 적어도 하나를 극복하기 위해, 다시 말해서 접착제의 사용 및 이 접착제 사용에 의한 필수적 베이킹 과정을 피하기 위해 연구하였다. 상술된 접착제 또는 베이킹을 필요로 하지 않는 신규한 방법이 미합중국 특허 제4,565,468호에 기재되어 있다. 본 발명의 방법은 하기 단계를 이용하는 것이다.
(a) 평평한 폴리에스테르 시이트 물질, 바람직하게는 다공질 유연성 폴리에스테르 물질인 합성 부직포를 사용한다. 시이트 물질은 기체를 옆쪽으로 분산시킬 수 있어서 시이트 물질 주위에 모이는 기체를 시이트 물질의 외부 옆쪽으로 지나가도록 할 수 있다.
(b) 기재 물질 상단에 약 1/4인치의 벤토나이트를 사용한다.
(c) 벤토나이트 상단에 평탄한 크라프트지 또는 기타 생물적 분해 가능한 물질을 사용한다. 이 물질을 수화 후 분해시킬 수 있어야 한다.
(d) 시이트 물질을 두 시이트 물질 사이에 위치한 벤토나이트를 사용하여 기재 물질에 대해 스티칭한다. 바람직한 형태에서는 스티치가 시이트 물질의 세로축에 대해 교차 대각선으로 연장되어서 상부 시이트 물질 및 기재 시이트 물질 사이의 다이아몬드형으로 누빈 구획을 형성한다. 누빈 구획내에는 벤토나이트가 함유된다. 누빈 배열은 벤토나이트가 누빈 물질의 롤링 동안 및 수송동안에 이동하는 것을 방지한다. 다른 형태에서는 크라프트지를 골지게 하여 벤토나이트 물질을 함유하도록 신장되는 골진 구획을 형성시킨다.
상기 물질을 호수 또는 개펄의 바닥과 같은 물이 있는 환경에 두는 경우, 벤토나이트가 팽창하여 차단층의 상단에서 크라프트지층을 파괴한다. 벤토나이트가 계속 팽창하여 스티칭에 의해 형성된 스티치 구멍을 덮음으로써 물 불투수층을 형성한다.
상술한 바에서 보는 바와 같이, 미합중국 특허 제4,565,468호에 따른 시이트 물질 제조방법이 미합중국 특허 제4,501,788호(유럽특허제0,059,625호에 해당함)에 따른 것보다 더 우수할 수 있지만, 벤토나이트가 습식 조건에서 물 차단층으로서 사용되는 동안 경사진 미끄럼면과 같은 작용을 하는 큰 단점이 남아 있다.
상기 미합중국 특허에 기재된 모든 시일링 매트는 단순히 벤토나이트 패키지에 작용하며 항상 원리적으로 기저층, 벤토나이트 층 및 표지층으로 구성된다. 이들 시일링 매트는 밖으로 놓이게 되고 계속 습윤화된 후 기저층 및 표지층은 그 사이의 그리스 농도를 갖는 팽윤된 벤토나이트 층을 통해서만 접촉된다.
시일링 매트가 평평한 표면상 뿐만 아니라 경사면상에 모래 또는 토양더미로 및 이어서 자갈 또는 암석으로 더 가중되어야 한다고 생각되는 경우, 이러한 팽윤된 중간 벤토나이트층상의 더미가 미끄럼면과 같은 역할을 하여 미끄러지는 것이 실제로 종종 관찰되어 쉽게 이해할 수 있다.
따라서, 원리적으로는 상술된 바와 같이 상기 미합중국 특허에 기재된 시일링 매트가 편평한 형태로 벤토나이트를 패킹하여, 표지층은 벤토나이트가 팽윤되면 기저층과 떨어지고 연속 벤토나이트층이 모양을 취하게 된다.
그러나 실제로 상기 벤토나이트층은 미합중국 특허 공보 제4,344,722호에 기재된 방법 자체로 보다 간단하고 비용이 많이 들지 않으면서 제조될 수 있다 상기 특허는 목적 기저층 방수용 방법 및 계를 제공하며 방수 내화학성 생성물을 계획한다. 이 방법은 목적 특징을 갖는 유연한 투습성인 얇은 합성 시이트 물질의 길이를 제공하고, 기저층과 접촉하도록 두어 물질층이 방수되도록 하고, 물질층을 벤토나이트(몬모릴로나이트 점토) 중간층으로 덮고 벤토나이트 상단에 직물의 제3층을 놓음을 특징으로 한다. 유연한 투습성인 얇은 합성 시이트 물질은 대표적으로 부직포이다.
상술된 선행 기술의 시일링 매트는 모두 그 사이에 샌드위치된 벤토나이트 중간층이 습윤될 때 모든 삼차원으로 자유롭게 팽창할 수 있어서 벤토나이트 미끄럼면이 초래되는 큰 단점을 갖는다.
따라서, 출원인은 이미 영국 특허 제2,202,189호에 기재된 시일링 매트를 사용하여 선행 기술의 단점을 피하려고 시도하였다. 이 특허는 1988년 2월 12일에 출원되고 1988년 9월 21일에 공고되었다. 이 영국 특허에 기재된 시일링 매트는 기저층 및 표지층 중 적어도 하나가 부직포 물질로 구성되고, 있다면 기저층 및 표지층 중 다른 하나가 제직포 또는 편성포로 구성되며, 세 층이 모두 니들 펀칭에 의해 함께 결합되어 있는 기저층, 팽윤성 점토 중간층 및 표지층을 함유한다.
상기 시일링 매트 제조시에서는 우선, 과립화 또는 분말화 팽윤성 점토를 기저층에 사용한 후, 부직포 시트 표지층, 즉 니들-펀칭성 직물층을 과립 또는 분말층에 사용한다. 이들 니들-펀칭성 직물은 예를 들어 부직포 시트 가공동안 사용되는 니들 기둥의 측면에 배열된 아래를 향한 바브에 의해 맞물려진다. 니들 펀칭동안 바늘에 의해 고정된 직물은 표지층 표면에 대해 수직 방향으로 쏠린다. 이것은 섬유의 특정 강도 및 유연성을 필요로 하며, 적절한 스테이플 길이 섬유의 경우, 예를 들어 루우프 또는 코일이 느슨해진 형태의 끝없는 필라멘트의 경우에 이러한 루우프는 필라멘트에 테어링이 없이 바브에 의해 아래로 늘어져 있을 수 있다.
니들 펀칭 기술로부터 공지된 바와 같이, 다수의 바늘이 바늘 파괴작업을 수행하고, 수많은 연속 스트로크를 통해, 예를 들어 표지 또는 상층의 옆 내지 지지층 ㎠당 60스티치의 스티치 밀도를 수득한다. 표지층을 통과하자마자 니들의 바브는 각 직물 또는 홀딩 직물의 전체 덩어리를 따라 찢고, 이것을 지지층 뒤의 지점에 부분적으로 배열시킨다. 니들이 쑥들어가자마자 바브의 홀딩 직물은 벗겨져 나간다. 이어서 대부분의 홀딩 직물은 표지층의 길이 부분에 정착되어 남아있는 반면, 동일 직물의 길이가 다른 부분이 지지층에 의해 고정되어 보존되어 있다. 니들 스티치의 다중성 때문에 표면전체에 걸쳐 분포된 수많은 부위에 상기 홀딩 직물이 늘어져 있다. 결과적으로, 지지층 및 표지층이 함께 유지된다. 한편, 많은 직물을 통해 입자층이 늘어져서 입자가 성형품 표면에서 임의의 측면 이동하는 것을 방지한다. 입자는 홀딩 직물 사이에 느슨한 형태로 묻히게 된다. 이들 홀딩 직물은 층을 함께 홀딩한다.
상술된 영국 특허 제2,202,185호에 기재된 방법으로 니들 직기에서 세층을 니들링하여 시일링 매트 세층의 기계적 접착성을 제공하며 동시에 상술된 미합중국 특허 제4,501,788호에 따라 사용된 접착제 사용을 피한다.
또한, 벤토나이트가 습윤될 경우 팽창하면서 니들 결합은 상술된 직물과 벤토나이트의 강한 혼합과 함께 상기 시일링 매트의 물-불투수성을 보장하는 팽윤압 방해 압력을 제공한다. 또한, 니들링하면 기계적으로 결합된 부직포 직물 물질의 우수한 유연성에 가까울 정도로 시일링 매트의 유연성이 확실해진다.
상술된 바와 같이, 영국특허 제2 202 185호에 따른 시일링 매트가 선행 기술의 기타 시일링 매트보다 여러 측면에서 훨씬 우수하지만, 상부 표지층으로부터 기저층으로의 전단력 이동이 향상되어야 함을 발견하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 실제 응용에서 모래 및 암석의 하중에 의해 발생된 전단력을 구조 자체, 특히 경사면으로 팽윤된 중간 벤토나이트층을 통해 상부 표지층으로부터 기저층위까지 이동시킬 수 있는, 팽윤성 점토, 바람직하게는 벤토나이트를 함유하는 물 및 / 또는 오일-불투수성 시일링 매트를 제공하는 것이다. 다시 말해서, 본 발명에 따른 물 및 / 또는 오일-불투수성 시일링 매트는 벤토나이트의 팽윤후에도 안전하게 결합되어 자갈 또는 암석으로 가중된 모래 또는 자갈 더미가 미끄러지는 것을 막아야 한다.
이것으로부터 출발하여 본 발명의 또 다른 목적은 용이하고 경제적으로 제조되고 대량 생산될 수 있는 물 및 / 또는 오일-불투수성 시일링 매트를 제공하는 것이다.
나아가 본 발명의 목적은 물 삼출 및 / 또는 호수, 저수지, 댐, 지역 및 산업폐기물 개펄 등으로부터의 오염물의 침출을 방지하며, 물 차단층으로서 달리 응용하기 위해 두께를 변화시키면서 제조될 수 있는 물 및 / 또는 오일-불투수성 시일링 매트를 제공하는 것이다.
본 발명에 있어서 이들 목적은
(a) 팽윤성 점토층은 90%가 0.06mm 미만이며 70%가 0.002mm미만의 입자크기를 갖는 분말화 형태이며, 기저층과 표지층 사이의 팽윤성 점토면적 중량이 제1도에 나타낸 그림에 따른 점토층의 팽윤능에 직접 관련되고 적절한 범위로 표시된 그림의 부화 부분에 놓여있으며,
(b) 사용된 부직포 섬유 물질은 제2도에 나타낸 그림의 허용 가능한 범위로 표시된 부분에 있는 면적 중량 및 열림 크기 Dw를 갖는,
기저층 및 표지층 중 적어도 하나가 부직포 섬유물질이라는 조건하에 기저층 및 표지층이 부직포 섬유물질, 제직포, 편성포 및 플라스틱 시이트에서 선택되는 기저층, 표지층, 및 팽윤성 중간 점토층을 함유하는,물 또는 오일 또는 물 및 오일 차단층으로서 사용하기 위한, 물 또는 오일-불투수성 삼층 니들펀치 시일링 매트에 의해 성취된다.
니들 펀치에 의해 함께 결합되어 있는 상기 세층은 팽윤성 점토층을 팽창시키며 상기 기저층을 상기 표지층에 고정하는 다수의 개별 홀딩 직물을 제공하여 상기 팽윤성 점토층 내 점토가 팽윤된 후에도 수득한 세층의 결합이 그대로 유지되며, 시일링 매트가 구조 자체로 사용되는 경우 점토층이 미끄럼면으로 되는 위험을 피하면서 기저층 상부 가장자리를 향해 점토층 상부 방향의 전단력을 허용하게 된다.
제1도에 나타난 그림은 본 발명에 따른 시일링 매트 제조에서 사용된 점토량 및 팽윤능 사이의 관계를 고려한 기술의 적절한 것과 부적절한 범위를 나타낸다.
팽윤성 점토층을 통한 기저층과 표지층 사이의 장기 유효성 결합은 점토의 사용량(g/㎠) 및 그의 팽윤능이 조화를 이룰 때 니들-펀칭 기술을 사용함으로써만 성취될 수 있다. 이것은, 고 팽윤성 점토의 사용양이 비교적 적을 경우, 급수후에 소량 사용된 니들-펀칭 화합물을 분해시키기 때문이라고 설명할 수 있다. 한편, 저 팽윤능의 점토가 사용되는 경우, 보다 많은 양의 점토를 사용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 중요한 특징에 있어서, 제2도에 나타낸 그림은 본 발명에 따라 사용된 부직포 섬유 물질에 대해서 시험에서 밝혀진 면적-중량 및 유효 열림 크기 Dw를 적절히 조합하여 표지층(통상적으로 구멍난 상부 플레이트 쪽이라고 불리우는 스트립퍼 플레이트 쪽에 위치함)과 기저층(통상적으로 구멍난 바닥 플레이트 쪽이라고 불리우는 펀칭된 구멍 플레이트 쪽에 위치함) 사이를 의미하는 스트립퍼 플레이트 쪽과 펀칭된 구멍 플레이트 쪽 사이를 구별하는 것을 나타낸다.
부직포 직물 매개변수의 정의는 상술된 범위의 입자 크기(약90%가 0.06mm 미만이며 약 70%가 0.002mm미만임)를 갖는 점토 입자를 안전하게 캡슐화하여 장기 유효성 니들 펀칭 접착을 수득하기 위한 특징적 구멍 크기로서 면적중량(g/㎡) 및 유효 열림크기(Dw/mm)이다.
여과기술면에서 공지된 바와 같이, 작은 유효 열림크기 Dw를 갖는 비교적 얇고 가벼운 생성물에 의해 입자가 억제될 수 있다. 유효 열림크기의 증가는 허용될 수 있어서, 부직포 섬유물질의 두께 및 면적중량이 동시에 증가되는 경우에 보다 긴 여과길이를 이용할 수 있다. 캡슐화 점토층을 사용한 부직포 섬유물질의 니들 펀칭을 실행하기 위한 본 출원인의 광범위한 경험 및 시험에 있어서, 상이한 필요성으로 인해 니들 펀칭기의 스트립퍼 쪽과 펀칭된 구멍 플레이트에 따라 사용되는 부직포층을 수득한다.
예를 들어 기저층으로서 사용된 부직포 섬유물질은 700g/㎡의 면적중량 및 0.18mm이하(예.0.14또는 0.09등)의 최대 유효 열림크기(Dw)를 가질 수 있다. 한편, 기저층의 면적 중량은 600g/㎡이상을 갖는다.
표지층으로서 사용된 부직포 섬유 물질은 300g/㎡ 이상의 면적 중량을 가져야 한다. 따라서 표지층은 예를 들어 400g/㎡의 면적 중량 및 최대 0.10mm 또는 그 미만을 유효열림크기(Dw)를 가질 수 있다.
일반적으로 부직포 섬유물질은 300~1000g/㎡의 면적중량, 2~8mm의 두께, 0.08~1.5mm의 유효 열림크기, 2kN/㎡하중하의 10-3~10-2m/s의 물 투수성을 가지며, 60~150mm, 약 120~150mm의 절단길이를 갖는 방적 섬유로 제조된다.
예를 들어, 본 발명에 따른 시일링 매트 중 하나는 다음과 같은 특성을 갖는다:
1.벤토나이트층 시이트 두께
건조:약2mm
물에 저장한 지 3시간 후 : 약 8mm
2.벤토나이트 매트의 시이트 두께(mm)
Figure kpo00002
3.습윤 팽윤된 상태에서도 지지 배트 물질과 표지 배트 물질 사이에 매우 우수한 결합이 유지된다
4.바람직하게는 120mm~150mm 길이의 섬유를 사용한다.
5.벤토나이트 층을 통해 니들 펀칭한 결과, 섬유-강화 벤토나이트 매트가 표지층으로부터 벤토나이트 층을 통해 전단응력을 벤토나이트 매트의 상단쪽에서 바닥 또는 다른 방향 주변까지 이동시킬 수 있게 된다. 전단 응력은 200kN/㎡ 하중하의 전단 시험에서 측정한 결과 120kN/㎡이다.
기저층 및 표지층이 모두 부직포 섬유 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 그러나 구조는 기저층이 부직포 섬유 직물로 구성되며 표지층이 제직포 또는 편성포 섬유 또는 플라스틱 시이트로 구성되거나 또는 표지층이 부직포 섬유로 구성하여 기저층이 제직포 또는 편성포 또는 플라스틱 시이트로 구성되는 것이 바람직하다.
사용된 부직포 섬유 직물 및 플라스틱 시이트는 고급 합성수지, 특히 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트 및 / 또는 폴리아미드로 구성되는 것이 바람직하다. 폐기물 처리 공학 용도로 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)으로 제조된 부직포 섬유 물질이 특히 바람직하다.
이러한 부직포 및 플라스틱 시이트는 내부패성(신체 분비물 및 토양중의 물질에 대한 내부패성)을 가져서 확실히 극히 긴 유효수명을 갖는다. 그의 특별히 강한 인열 강도는 기계적 마모에 대한 내성을 제공한다. 이들은 자외선에 대해 고도로 안정하다.
본 발명에 따라 사용된 부직포 섬유 물질은 바람직하게는 스테이플 섬유배트의 기계적 고화된 구조를 갖는다. 주름진 섬유가 모여서 미로 간격을 지닌 시이트 구조를 형성한다. 이것은 실제로 토양의 구조를 따른다. 부직포 섬유 물질의 구조는 토양 성질에 따라 더 굵거나 미세할 수 있어서, 사용되는 위치의 토양 유형에 따른 최적 선택이 보장된다. 기계적 고화로 토양과 부직포 섬유 물질 및 표지 물질 사이의 고 마찰계수를 수득하게 된다. 부직포 섬유직물을 니들링에 의해 기계적으로 결합시키는 대신에 부직포 섬유직물을 스티치 본딩 또는 스워링에 의해 기계적으로 고화시키거나 화학적으로 결합시켜서 사용한다.
본 발명의 또다른 구현에 따라 기저층 및 표지층은 모두 부직포 섬유로 구성되지만, 제직포 물질 및/ 또는 플라스틱 시이트 및 / 또는 강화 제직 플라스틱 시이트를 기저층과 팽윤성 점토층 사이에 놓고, 함께 니들-펀칭한다.
본 발명에 있어서, 다음과 같이 시일링 매트를 표시할 수 있다: 기저층은 제2도에 나타낸 그림의 허용 가능한 범위밖의 부직포 섬유물질이며, 80g/㎡초과의 면적중량을 갖는 제직 스플릿 필름(임의의 섬유원료, 폴리올레핀)은 기저층과 점토층 사이에 니들 펀칭되고, 부직포 섬유 물질은 250g/㎡의 면적중량을 갖는 니들-펀칭된 부직포 섬유물질이다.
한편, 기저층은 150g/㎡ 초과의 면적중량을 갖는 제직 스플릿 필름(임의의 섬유원료, 바람직하게는 폴리올레핀)으로만 구성되거나 또는 200u(0.2mm)이상의 두께를 갖는 플라스틱 시이트로만 구성될 수 있다.
니들 직기를 통과할때 펀칭 구멍 플레이트에 놓이게 되는 각각의 섬유 기저층 및 플라스틱 시이트 기저층은
(1) 제2도에 나타낸 그림에 따른 니들 펀칭된 부직포 섬유물질(섬유 원료는 선택되지만, 합성 섬유가 바람직함)일 수 있거나;
(2) 150g/㎡이상의 면적 중량을 갖는 제직 스플릿 필름(섬유 원료는 선택되지만 폴리올레핀이 바람직함)으로 제조될 수 있거나;
(3) 200u(0.2mm)이상의 두께를 갖는 플라스틱 시이트(내부패성, 바람직하게는 폴리올레핀, 특히 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)일 수 있거나;
(4) 제직 스플릿 필름 및 / 또는 플라스틱 시이트와 부직포 섬유 물질의 혼합(이때, 부직포 섬유 물질은 제2도에 나타낸 그림 밖의 중량을 가질 수 있음. 예:80g/㎡이상의 제직 스플릿 필름과 혼합된 250g/㎡을 갖는 니들-펀칭된 부직포 섬유물질)일 수 있거나; 또는
(5) 성기고 미세한 부직포 섬유 물질이 함께 니들 펀칭된 혼합(이 중 하나는 제2도에 나타낸 그림의 성질에 해당함)일 수 있다.
팽윤성 점토 중간층은 바람직하게는 벤토나이트로 구성된다. 벤토나이트는 특성(고팽윤능, 우수한 흡수능, 고소성)을 측정한 고함량의 스멕타이트(몬모릴로나이트)를 갖는 점토이다. 물 중의 저 팽윤성을 갖는 알칼리토금속 벤토나이트로부터 고 팽윤성 활성 벤토나이트를 수득하기 위해서는, 벤토나이트의 알칼리 토금속 이온을 알칼리 금속 이온(바람직하게는 나트륨이온)으로 대체한다. 그러면 소듐 벤토나이트는 고도로 증가된 소성, 점도, 딕소트로피 및 흡수성을 나타내어 본 발명에 따른 용도에 바람직하다.
벤토나이트는 분말 형태로 사용되나. 특히 입자의 대부분이 0.002mm(2미크론) 이하의 크기를 가질 정도, 예를 들어, 약 90% 이상의 입자가 0.06mm 미만이며 약 70% 이상의 입자가 0.002mm 미만인 입자 크기를 가질 정도의 입자 분포를 갖는 소듐-활성화 벤토나이트가 바람직하다.
이러한 소듐-활성화 벤토나이트는 예를 들어 다음과 같은 입자 크기분포(벤토나이트B4로 불리움)를 갖는다:
Figure kpo00003
Figure kpo00004
팽윤성 점토층은 실제로 균일하다. 특정 용도에 따라 상기 점토층의 두께는 0.5~10.0mm범위가 바람직하다. 그러나 사용된 점토 또는 시일링 매트가 사용되는 목적에 따라 두께가 더 얇거나 더 두꺼울 수 있다. 이에 대해서는 바람직한 벤토나이트가 팽윤하면 그 부피의 10~20배가 증가한다고 지적되어 있다.
팽윤성 점토는 적어도 부분적으로 부직포 섬유물질의 끼어들기가 있다 팽윤성 점토의 두께는 전체적으로 부직포 섬유층의 두께 또는 두께들과 실제로 같거나 보다 작은 것이 바람직하다.
사용된 점토의 30~50%가 기저층 및 / 또는 표지층에 분포되어 있다.
본 발명에 따른 바람직한 구현예는
(a) 기저층 및 표지층이 부직포 섬유물질로 구성되며,
(b) 부직포 섬유 물질이 300 또는 600~1000g/㎡의 면적 중량, 2~8mm의 두께, 0.08~1.5mm의 유효 열림크기 및 2kN/㎡ 하중에서의 10-3~10-2m/s의 물 투수성을 가지며, 60~150mm의 절단 길이를 갖는 방적 섬유로 이루어지고,
(c) 부직포 섬유가 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리에스테르로 구성되며,
(d) 팽윤성 점토가 분말 나트륨-활성화 벤토나이트이며, 입자 대부분이 0.002mm(2미크론) 이하의 크기를 갖는 입자 크기 분포를 가지고,
(e) 균일한 벤토나이트 두께가 약 0.5~10mm이며,
(f) 사용된 벤토나이트층의 30~50%가 기저층 또는 표지층 중 적어도 하나에 위치하는 시일링 매트이다.
상술된 바와 같이, 기저층은 함께 니들된 두 부직포 섬유 물질로 구성될 수 있으며, 부직포 섬유 물질 중 하나가 제2도에 나타낸 그림에 따른 극 미세한 구멍을 가지고, 벤토나이트층과 연결된 부직포는 굵은 구멍을 가진다.
이 경우에 굵은-구멍 부직포 섬유물질(상한Dw=1.5mm)은 벤토나이트로 100%까지 채워질 수 있다.
본 발명에 따른 시일링 매트의 제조는 건조 팽윤성 점토 중간층을 기저층 위에 놓고 그 위에 표지층을 놓은 후 세층을 모두 함께 니들 직기에서 니들링한다.
상기 목적을 위해 벤토나이트를 공급 얼레에 감겨진 기저층(바람직하게는 부직포 섬유물질)상의 벤토나이트 중간층으로서 공급 빈으로부터 사용한다. 그 후 공급 얼레에 감겨진 듯한 표지층(부직포 섬유물질)을 벤토나이트 중간층 위에 놓는다 .이렇게 수득된 삼층 구조의 시이트를 니들 직기에 통과시켜 세층을 모두 자체 공지된 방법으로 니들링한다. 벤토나이트 중간층 두께에 따라 물 불투수성 시일링 매트를 이루는 니들링된 시이트 구조를 얼레에 감거나 또는 고안된 용도에 바람직한 특정 길이로 절단한다.
니들링 처리한 결과 기저층과 표지층이 친밀한 섬유 결합을 이룬다.
기저층 및 표지층은 니들링에 의해 함께 결합되어 예를 들어 경사를 만들어 표지층에서 섬유 복합체를 통해 기저층까지 전단력을 전달시킬 수 있다. 벤토나이트층을 통해 모든 방향으로 팽창하는 상기 섬유 복합체가 없다면, 벤토나이트층은 특히 팽윤된 조건에서 바람직한 경사진 미끄럼면을 형성한다. 점토가 팽윤하고 시일링 매트 두께가 증가한 후에 니들링에 의해 기저층과 표지층 사이의 점착은 전단력 이동을 확실히 하기 위해 그대로 잔존한다. 그 결과는 섬유-강화 벤토나이트층이다. 상기 강화 이외에도, 벤토나이트는 섬유 조직으로 고착된다.
본 발명의 불투수성 시일링 매트는 특히 이수공학 및 폐기물 처분 공학에 이용된다.
본 발명은 상기에서 보는 바와 같이, 한 배트 층에서 다른 층으로 전단력이 전달되는, 즉, 경사를 이루어 표지 배트 물질에서 벤토나이트층을 통해 지지 배트 물질로 전단력을 이동시킬 수 있는 가능성을 지닌 특정 벤토나이트 부직포 섬유 조합에 관한 것이다. 본 발명은 벤토나이트층 자체가 바람직한 미끄럼면이 되는 위험을 피하면서 경사면을 이루어 전단력을 이동시킬 수 있는 섬유-강화 광물성 시일에 관한 것이다.
본 발명은 하기 비제한적인 실시예를 참조하여 보다 상세히 설명된다.
[실시예 1]
이 실시예에서 A형 시일링 매트는 잡석토대 표지층을 갖는 운하, 저수지 또는 댐의 불투수성 방벽용이다. A형 시일링 매트는 토양 4형용 지오텍스타일 필터로서 수로 공학 연합협회의 규정에 따라 제조된 캐리지 지오텍스타일로 구성된다. A형 시일링 매트는 무거운 석재로 직접 덮여질 수 있다.
다음 원료를 사용한다:
Figure kpo00005
A형 시일링 매트의 특성은 다음과 같다.
Figure kpo00006
벤토나이트 B4는 본 명세서에 바람직한 나트륨-활성화 벤토나이트로 기재한다.
[실시예 2]
이 실시예에서 B형 시일링 매트는 모래 또는 암석 자갈의 표지층을 지닌 농업조경(호수,저수자 분지, 운송 수로) 호수 라이닝 등의 시일링용이다. B형 시일링은 보다 가벼운 캐리지 물질로 제공된다. 표지층은 모래 및 자갈 또는 파쇄된 석재와 같은 미세한 조직 토양으로만 구성된다.
다음 원료를 사용한다:
Figure kpo00007
B형 시일링 매트의 특성은 다음과 같다:
Figure kpo00008
[실시예 3]
이 실시예에서 C형 시일링 매트는 폐기물 더미에서 굵은 배수 물질(예.자갈16/32mm)에대한 합성막의 보호용이다. C형 시일링 매트는 공지된 고 내화학성을 지닌 고밀도 폴리에틸렌(PEHD)를 사용하여 제조된다.
따라서, C형도 폐기물 더미 또는 유사하게 매우 치열한 환경에 사용될 수 있다.
합성 라이닝용 보호층으로서 고안된, 약 10-10m/s의 투수성 계수 Kv를 갖는 벤토나이트 불투수성 매트는 부가적인 불투성 물 차단층을 형성하여 가능한 누출을 감소시키고 막을 외피로 싸여진 배수층과의 직접 접촉으로부터 보호한다.
다음의 원료를 사용한다:
Figure kpo00009
C형 시일링 매트의 특성은 다음과 같다:
Figure kpo00010

Claims (10)

  1. (a) 팽윤성 점토가 90%가 0.06mm미만이고 70%가 0.002mm미만인 입자크기를 갖는 분말형태이며, 기저층과 표지층 사이의 팽윤성 점토면적 중량이 제1도에 나타낸 그림에 따른 점토의 팽윤능에 직접 관련되고 적절한 범위로 표시된 그림의 부화부분에 놓여지며, 및 (b) 사용된 부직포 섬유물질이 제2도에 나타낸 그림 허용가능한 범위로 표시된 부분에 놓여있는 면적중량 및 유효 열림 크기 Dw를 갖는, 기저층 및 표지층 중 적어도 하나가 부직포 섬유 물질로 구성된다는 조건하에 부직포 섬유물질, 제직포, 편성포 및 플라스틱 시이트로 구성된 군에서 선택되는 기저층 및 표지층과 팽윤성 점토 중간층을 함유하는 물 또는 오일 또는 물 및 오일 차단층으로서 사용하기 위한, 물 또는 오일-불투수성 삼층 니들 펀치 시일링 매트.
  2. 제1항에 있어서, (a) 팽윤성 점토가 부직포 섬유층에 적어도 부분적으로 묻혀있고, (b) 팽윤성 점토층의 두께가 전체적으로 부직포 섬유 층 또는 층들의 두께와 실제로 동일하거나 보다 얇은 시일링 매트.
  3. 제2항에 있어서, 30~50%의 사용된 벤토나이트가 적어도 하나의 기저층 또는 표지층, 또는 두층 모두에 위치하는 시일링 매트.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 기저층 및 표지층이 부직포 섬유물질로 구성되며, (b) 부직포 섬유물질이 300 또는 600g/㎡~1000g/㎡의 면적중량, 2~8mm의 두께, 0.08~1.5mm의 유효 열림크기, 2kN/㎡ 하중하의 10-3~10-2㎡/s의 물 투수성을 가지며 절단길이 60~150mm의 방적섬유로 만들어진 시일링 매트.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 기저층 및 표지층 중 하나가 부직포 섬유물질이고 다른 층이 제직포 또는 편성포이며, 기저층 및 표지층 모두가 비부패성 합성 수지로 만들어진 비부패성 합성 수지 섬유 또는 필라멘트, 또는 플라스틱 시이트로 구성되는 시일링 매트.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 기저층 및 표지층이 부직포 섬유 물질이며, 모두 비부패성 합성 수지로 제조되는 제직포 또는 편성포 또는 플라스틱 시이트가 기저층과 팽윤성 점토층 사이에 위치하는 시일링 매트.
  7. 제6항에 있어서, 기저층이 제2도에 따른 그림의 허용가능한 범위밖의 부직포 섬유 물질이며, 80g/㎡ 초과의 면적 중량을 갖는 제직 스플릿 필름이 기저층과 점토층 사이에 니들-펀칭되고, 부직포 섬유 물질이 250g/㎡의 면적중량을 갖는 니들펀칭된 부직포 섬유물질은 시일링 매트.
  8. 제5항에 있어서, 기저층이 150g/㎡ 초과의 면적중량을 갖는 제직 스플릿 필름만으로 구성되거나 또는 200u(0.2mm)이상의 두께를 갖는 플라스틱 시이트만으로 구성된 시일링 매트.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 부직포 섬유물질, 제직포 또는 편성포 및 플라스틱 시이트가 폴리올레핀 또는 폴리에스테르(PES)로 구성된 시일링 매트.
  10. 제9항에 있어서, 폴리올레핀이 폴리프로필렌(PP) 또는 고밀도 폴리에틸렌(PEHD)인 시일링 매트.
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