KR100616184B1 - 낚시대 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보강섬유(reinforced fiber)와 수지로 구성된 프리프레그를 이용하여 제조된 낚시대가 비틀림 하중을 받은 후에 원형으로 회복되지 않거나 회복되는데 시간이 걸리는 문제점을 제거하기 위한 낚시대 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명에 의하면 소정의 크기로 길게 재단한 얇은 보강섬유직물이 그 길이방향이 심봉의 길이방향과 평행하도록 심봉에 감겨서 보강된 낚시대에 있어서, 상기 보강용 섬유직물이 그 경사에 대하여 ±15∼75°의 각도로 재단된 것임을 특징으로 하는 낚시대 및 제조방법이 제공되며 본 발명은 동일한 재료와 제조공정을 이용하는 기존의 낚시대에서는 기대할 수 없었던 고도의 전단강성을 낚시대에 부여할 수 있게 되고 그 결과 낚시대 끝에서 비틀림 하중을 받더라도 하중 제거후에 즉시 원형으로 복구될 수 있는 고품질의 낚시대를 제공할 수 있게 된다.

Description

낚시대 및 그의 제조방법{Fishing rod and preparation thereof}

도 1a와 도 1b는 종래의 낚시대를 제조하는 방법을 설명하기 것으로, 도 1a는 얇은 유리섬유 직물이 경사에 대하여 0°로 재단된 상태를 나타낸 것이고, 도 1b는 낚시대를 제조하기 위하여 0°로 재단된 유리섬유 직물이 심봉에 감겨지는 배열을 나타낸 것이다.

도 2a와 도 2b는 본 발명에 따르는 낚시대를 제조하는 방법을 설명하기 것으로, 도 2a는 얇은 유리섬유 직물이 경사에 대하여 45°로 재단된 상태를 나타낸 것이고, 도 2b는 낚시대를 제조하기 위하여 45°로 재단된 유리섬유 직물이 심봉에 감겨지는 배열을 나타낸 것이다.

도 3은 적층강도에 따른 전단강성 변화를 나타낸 그래프이다.

도 4는 낚시대가 비틀림하중을 받는 상태와 이러한 낚시대에서 하중제거후 낚시대가 원형으로 회복되지 않은 상태를 나타낸 것이다.

본 발명은 낚시대에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 보강섬유와 수지로 구성된 프리프레그를 이용하여 제조된 낚시대가 비틀림 하중을 받은 후에 원형으로 신속하게 회복할 수 있는 낚시대 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 보강섬유와 수지로 구성된 프리프레그를 이용하여 낚시대를 제조하는 공정은 다음과 같다.

먼저 맨드렐(심봉)에 재단된 프리프레그를 감는 롤링(rolling)공정을 수행하고, 이형필름(release film)을 나선형으로 감는 랩핑(wrapping) 공정을 수행한다. 다음으로 이를 열을 가하여 경화시키는 경화공정을 거친다음, 심봉과 경화된 프리프레그를 분리시키는 탈심공정을 실시하고 이형필름을 제거한다. 이형필름이 제거된 낚시대 소재의 표면을 연마하고 소비자 기호에 맞게 도장작업을 수행하는 것이 낚시대 제조의 기본공정이다.

이러한 낚시대 제조공정에서 프리프레그를 재단할 때, 심봉의 직경에 맞추어 프리프레그의 적층수를 결정하여 재단 크기를 정하게 된다. 이때 심봉의 길이방향으로 적층수가 동일하게 설계되는 것이 가장 이상적이지만, 낚시대의 기능에 따라 심봉의 길이방향으로 적층수를 다르게 하는 것이 일반화되어 있다. 또한 낚시대의 끝부분은 가늘고 길어서 재단된 프리프레그를 심봉에 감는 롤링작업에서 보강섬유의 일렬배열이 흐트러지게 된다.

낚시대는 길이방향 보강섬유외에 길이방향에 직각인 방향으로도 보강재가 사용되는데 일반적으로 얇은 유리섬유직물을 사용하고 있다. 프리프레그 제조업체에서는 낚시대 제조의 편리성을 위하여 얇은 유리섬유 직물을 프리프레그에 접착시켜 제공하고 있다. 이러한 프리프레그에 사용되는 유리섬유직물은 위사와 경사로 이루어져서 낚시대의 길이방향과 원주방향을 동시에 보강하고 있다. 경우에 따라서는 원주방향 보강만을 위하여 프리프레그를 90°로 재단된 형태의 제품을 사용하기도 한다. 도 1a는 얇은 유리섬유 직물(1)이 0°로 재단된 상태를 나타낸 것이고, 도 1b는 낚시대를 제조하기 위하여 0°로 재단된 보강섬유직물(1)이 심봉(2)에 감겨지는 배열을 설명하기 위한 도면이다. 여기서 참조부호 3은 일방향 프리프레그를 가리킨다.

이러한 방법으로 릴 낚시대를 제작할 경우에, 낚시줄 가이드를 부착하여 사용할 때 낚시대 끝 부분의 가이드가 비틀리면 원형으로 회복되지 않거나 회복되는데 시간이 걸리는 경우가 종종 발생하여 낚시대 기능이 저하되어 소비자가 불만을 갖게 된다. 도 4에는 낚시대가 비틀림하중을 받는 상태와 이러한 낚시대에서 하중제거후 낚시대가 원형으로 회복되지 않은 상태를 나타낸 것이다.

따라서 본 발명은 낚시대 끝에서 비틀림 하중을 받더라도 하중 제거후에 즉시 원형으로 복구될 수 있는 낚시대 및 이러한 낚시대를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 연구에서 본 발명자들은 보강섬유 배열의 변경에 의하여 비틀림하중에 강한 구조를 갖는 낚시대를 제공할 수 있음을 알게 된 것이다. 이를 상세히 설명하면, 낚시대와 같은 원형구조물에서 비틀림 회전각도(θ) 와 비틀림하중(T) 간의 관계는 수학식 1과 같다.

식중 L은 원형구조물의 길이, G는 재료의 전단강성(shear modulus)

(여기서 Φ_o는 원형구조물의 외경, Φ_i는 내경).

수학식 1에서 알 수 있듯이 G, K 값이 클수록 비틀림 회전각도는 작은 값을 갖게 된다. 즉 G와 K값이 클수록 비틀림하중에 대한 저항이 높다고 할 수 있다. K값은 구조물의 기하학적 조건에 관계되어 같은 두께라면, 외경이 커질수록 증가하게 된다. 낚시대의 경우에 외경이 커지면 비틀림 하중에 대한 저항이 증가하게 되지만 낚시대의 끝부분은 외경이 2 mm 이하로 매우 작아서 비틀림 하중에 대한 저항을 증가시키는데는 한계가 있다. 따라서 낚시대 끝부분에서 비틀림 하중에 대한 저항을 키우는 방법은 재료 전단강성인 G값을 증가시키는 방법이 효과적이다. 그러나 현재 낚시대의 적층구조는 보강섬유 방향이 0°, 90°로만 배열되어 있는데, 이런 적층구조는 비틀림 하중에 대한 저항이 매우 낮게 된다. 즉 낚시대의 길이방향과 원주방향으로만 보강할 경우에 비틀림에 대한 충분한 저항을 기대하기 어렵다. 도 3은 문헌(Engineered Materials Handbook of COMPOSITE)에서 발췌한 적층강도에 따른 전단강성 변화를 나타낸 그래프이다. 도 3의 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이 보강섬유의 배열 방향에 따라서 재료의 전단강성값이 변화됨을 알 수 있는데, 보강섬유가 0°와 90°로 배열된 경우는 재료의 전단강성인 G값이 최저의 수치를 나타내고 있고 45°로 배열된 경우에 최대의 값을 가짐을 알 수 있다. 따라서 보강섬유 방향이 0°와 90°배열된 적층구조는 비틀림 하중에 대한 충분한 저항을 가질 수 없으며, ±45°로 배열된 적층구조를 갖게 하면 낚시대의 비틀림 하중에 대한 저항을 증가시킬 수 있게 된다. 즉, 프리프레그에서 유리섬유직물 스크림의 적층각도를 변화시킴으로써 낚시대의 끝부분에 적용되는 프리프레그에 비틀림 하중에 대한 저항을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

그러므로 본 발명에 의하면 소정의 크기로 길게 재단한 얇은 보강섬유직물이 그 길이방향이 심봉의 길이방향과 평행하도록 심봉에 감겨서 보강된 낚시대에 있어서, 상기 보강섬유직물이 그 경사에 대하여 ±15∼75°각도로 재단된 것임을 특징으로 하는 낚시대가 제공된다.

또한 본 발명에 의하면 경사에 대하여 ±15∼75°각도로 소정의 크기로 재단된 얇은 보강섬유 직물을 그 길이방향이 심봉의 길이방향과 평행하도록 배열하여 심봉에 롤링에 의해 감는 것을 특징으로 하는 낚시대의 제조방법이 제공된다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 기존의 낚시대 제조방법에서 사용하는 재료와 제조공정을 동일하게 유지하되 얇은 보강섬유 직물의 배열 방향만 변화시키는 것에 의해서 비틀림 하 중에 대한 저항효과를 발휘하도록 하고 낚시대의 굴곡강성 등의 기계적 물성을 유지토록 하는 것에 주된 특징이 있다.

도 2a 및 도 2b에 도시되는 바와 같이 본 발명에 의하면 얇은 보강섬유 직물(1)이 경사에 대하여 ±15∼75°로 재단되어 그 길이방향이 심봉(2)의 길이방향과 평행하도록 심봉에 감겨서 보강된다.

본 발명에 따라 얇은 보강섬유직물의 보강방향을 ±15∼75° 각도로 배열하더라도 낚시대의 굴곡강성에 대한 기계적 물성이 크게 저하되는 단점은 나타나지 않는다. 그 이유로서는 보강섬유직물의 방향이 45도로 배열되면 굴곡강성이 저하되는 것으로 알려져 있으나 낚시대 제조에 사용되는 모든 보강섬유의 방향이 ±15∼75°로 배열되는 것이 아니기 때문에 굴곡강성이 크게 저하되진 않는다. 즉, 낚시대 제조에 사용되는 보강섬유는 탄성이 큰 탄소섬유(24,000 kg/㎟이상) 와 탄성이 낮은 유리섬유(7,400 kg/㎟) 가 함께 사용되고 있는데, 탄성값이 높은 탄소섬유는 주로 0도 방향(즉, 낚시대의 길이방향과 섬유의 길이방향이 같은 방향)으로 배열되어 낚시대의 굴곡강성 물성을 담당하고 있고, 얇은 보강섬유직물(보통 스크림)은 낚시대 원주방향 보강을 담당하고 있다. 얇은 보강섬유직물로는 유리섬유직물, 탄소섬유직물, 아라미드섬유직물, 폴리에스터 섬유직물 등을 사용할 수 있으며, 그 중에서도 특히 유리섬유직물이 가격면에서 유리하다. 보강섬유직물의 단위면적당 무게가 5∼100 g/㎡가 적당하다.

낚시대에 적용하는 양에 있어서도 탄소섬유가 유리섬유에 비하여 2.5배 이상(탄소섬유 적용량 75 g/㎡ 이상, 유리섬유 직물 스크림 적용량 30 g/㎡) 적용 이 되고 있다. 따라서 얇은 유리섬유 직물 스크림의 배열방향을 ±15∼75°로 변경하여도 낚시대의 기계적 물성저하는 크게 발생하지 않게 된다.

종래의 낚시대 제조기술은 보강섬유의 방향이 0도와 90도로 이루어져서 낚시대의 굴곡강성 및 강도를 증진시키고 낚시대 원주방향으로의 기계적 물성을 보강하였고, 비틀림 하중에 대한 물성을 고려하지 않았다. 원주방향 물성을 높이기 위하여 유리섬유 스크림과 같은 보강섬유직물(10∼30 g/㎡)을 인장탄성값이 높은 탄소섬유(30,000 kg/㎟)에 적용하기도 한다. 잘 알려져있는 수학식 2의 관계로부터 인장탄성값이 증가할수록 전단강성 값은 함께 증가하지만 증가율은 섬유각도 변화에 따른 증가율 보다 훨씬 적음을 알 수 있다.

인장탄성과 전단강성과의 관계에서 포아송비가 0.3일 경우, 인장탄성이 24,000 kg/㎟에서 30,000 kg/㎟로 증가하여도 전단강성은 25% 증가하게 된다. 그러나 섬유배열 각도를 0도에서 ±15∼75°로 변화시킬 경우에는 전단강성이 10배 가량 증가하게 된다(도 3 참조).

이하 본 발명을 실시예의 방법으로 보다 상세하게 설명하기로 한다. 물론 하기 실시예는 예시하기 위한 것일뿐 본 발명은 제한하기 위한 것은 아니다.

[실시예 및 비교예]

비틀림 하중에 대한 저항치를 실험하기 위하여 얇은 유리섬유 직물의 배열방향을 0도와 90도로 배열시키는 방법(비교예 1)과 얇은 유리섬유 직물의 배열방향을 45도로 배열시킨 방법으로 길이 1.42m의 낚시대를 제조하였다. 각각 제조된 낚시대의 끝에 낚시줄 가이드를 부착하여 고정시킨 후에 가이드를 손으로 90도로 비틀어서 30초간 유지하고나서, 하중을 제거하고 낚시줄 가이드가 돌아간 각도를 측정하여 비틀림 저항을 비교하였다. 여기서 사용한 프리프레그는 SK케미칼에서 생산하는 제품으로서 보강섬유는 탄소섬유(인장탄성 ; 24,000 kg/㎟)이며 수지는 에폭시 수지인 일방향 프리프레그(품명 ; USN 075)를 사용하였고 얇은 유리섬유 직물 스크림은 단위면적당 무게가 30 g/㎡ 인 제품을 적용하였다.

상기한 비교실험결과는 표 1에 제시된다.

구 분	심봉의 외경(mm) (bottom/top)	일방향 프리프레그 적층수	유리섬유 스크림적층수 (배열방향)	비틀림하중 제거후 회전 각도
실시예 1	5.5/1.0	3	3 (±45도)	0
비교예 1	5.5/1.0	3	3 (0도/90도)	45도

상기 비교예 1에서는 하중을 제거한 후, 3시간이 경과되어도 원위치를 회복하지 못한 반면에 , 본 발명에 따르는 실시예 1에서는 낚시대를 3개 제작하여 시험을 수행한 결과, 비틀림 하중을 제거한 후에 즉시 원형으로 복귀하는 결과를 보였 다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따라 보강용의 얇은 유리섬유 직물로 그 경사에 대하여 ±15∼75°재단된 것을 사용하여 그 길이방향이 심봉의 길이방향과 평행하도록 배열하는 간단한 설계변경에 의해서 동일한 재료와 제조공정을 이용하는 기존의 낚시대에서는 기대할 수 없었던 고도의 전단강성을 낚시대에 부여할 수 있게 되고 그 결과 낚시대 끝에서 비틀림 하중을 받더라도 하중 제거후에 즉시 원형으로 복구될 수 있는 고품질의 낚시대를 제공할 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 소정의 크기로 길게 재단한 얇은 보강섬유직물이 그 길이방향이 심봉의 길이방향과 평행하도록 심봉에 감겨서 보강된 낚시대에 있어서, 상기 보강용 섬유직물이 그 경사에 대하여 ±15∼75°의 각도로 재단된 것임을 특징으로 하는 낚시대.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 보강섬유직물이 유리섬유직물, 탄소섬유직물, 아라미드섬유직물 또는 폴리에스터 섬유 직물인 것을 특징으로 하는 낚시대.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 보강섬유직물이 단위면적당 무게가 5∼100 g/㎡ 인 것을 특징으로 하는 낚시대.
4. 낚시대의 제조에 있어서, 경사에 대하여 ±15∼75°의 각도로 소정의 크기로 재단된 보강용의 얇은 유리섬유 직물을 그 길이방향이 심봉의 길이방향과 평행하도록 배열하여 심봉에 롤링에 의해 감는 것을 특징으로 하는 낚시대의 제조방법.

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