KR100897544B1 - Rapier band of integrated structure and preparation method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 띠형태의 중조직 직물을 강화재로 사용하는 레피어 밴드에 관한 것으로, 중조직으로 제직된 레피어 밴드 프리폼(preform)을 수지 함침 및 경화공정을 통해 인발성형(pultrusion)하여 생산되며, 하나 이상의 경사가 이웃하는 상부층 또는 하부층의 위사와 접결하는 접결부를 포함하는 일체형의 3차원 다층구조를 갖는 중조직 직물의 구성을 갖는다.The present invention relates to a repetition band using a band-shaped heavy tissue fabric as a reinforcing material, and is produced by pultrusion molding a repetitive band preform woven into a heavy tissue through a resin impregnation and curing process, One or more warp yarns have a construction of a solid tissue fabric having an integral three-dimensional multi-layer structure that includes a seam that engages the weft of a neighboring top or bottom layer.
Description
도 1 종래의 레피어 밴드의 프리폼으로 사용되는 2차원 적층 직물의 구조도 1 is a structural diagram of a two-dimensional laminated fabric used as a preform of a conventional rapier band
도 2 본 발명의 레피어 밴드의 프리폼으로 사용되는 3차원 중조직 직물의 구조도Figure 2 is a structural diagram of a three-dimensional heavy tissue fabric used as a preform of the rapier band of the present invention
도 3 본 발명의 레피어 밴드의 프리폼을 연속적이고 자동화된 공정으로 성형할 수 있는 인발성형 장치의 개요도3 is a schematic diagram of a drawing apparatus capable of molding the preform of the rapier band of the present invention in a continuous and automated process;
도 4 본 발명의 인발성형에 사용되는 주형(鑄型)의 사시도4 is a perspective view of a mold used in the drawing molding of the present invention
도 5 본 발명의 중조직의 레피어 밴드의 사용 상태도5 is a state diagram of use of the rapier band of the heavy tissue of the present invention
도 6 본 발명의 중조직 레피어 밴드의 사시도6 is a perspective view of the heavy tissue reappearance band of the present invention
도면의 부호의 설명Explanation of symbols of drawing
1 - 14: 경사1-14: slope
15, 16: 보강사15, 16: reinforcement
① 내지 ⑮: 위사① to ⑮: weft
본 발명은 레피어 직기에서 경사에 위사를 공급하는 레피어 헤드를 조립하여 왕복운동시키는 레피어 밴드에 관한 것이다.The present invention relates to a repetition band for assembling a reciprocating head to supply the weft to the warp in the repier loom.
레피어 밴드는 레피어 직기에서 위입을 하는데 사용되어지는 소모품으로써 오늘날 레피어 직기의 고속화에 따라 레피어 밴드 물성 성능의 향상이 요구되어지고 있다. 뿐만 아니라 레피어 직기도 에어젯트 직기와 같이 고속화하기 위하여 계속적인 연구가 수행되어지고 있으며 매년 20rpm 정도의 속도의 증가를 보이고 있다. 이와 같은 레피어 직기의 고속화를 이루기 위해서는 직기의 부품도 품질의 향상을 이루어야 하며 특히 레피어 직기의 핵심 부품인 레피어 밴드의 피로수명 등 제반 물성의 향상이 수반되어야 한다.The rapier band is a consumable that is used to enter the rapier loom. As the rapier loom becomes faster, the rapier band physical properties are required to be improved. In addition, continuous research has been carried out to speed up the rapier loom like the air jet loom, and the speed of 20 rpm is increasing every year. In order to speed up the repier loom, the parts of the loom must be improved in quality, and in particular, the physical properties such as fatigue life of the repier band, which is the core part of the repier loom, must be accompanied.
도 1은 종래의 레피어 밴드의 프리폼으로 사용되는 2차원 적층 직물(20)의 구조를 보인 것이다. 종래의 레피어 밴드는 섬유강화직물을 도 1에 보여지는 바와 같이 2차원적으로 적층하고 수지에 함침하여 평면의 고온의 프레스 또는 오토크래이브 등을 이용하여 제작되기 때문에 직선의 형태로만 생산되었으며, 층간분리를 유발하게 된다. 따라서 과도한 반복하중을 받게 되는 레피어 밴드의 굽힘 거동시 밴드의 수명은 위사의 종류 및 직기의 속도에 따라 다소 차이가 있지만 약 1개월에 불과하다.1 shows a structure of a two-dimensional laminated
또한, 종래의 레피어 밴드는 폴리에스테르직물(22)과 탄소섬유(24) 또는 탄소섬유직물을 수작업으로 적층하여 이를 고온의 프레스로 경화시킨 후 절단과 천공작업을 통하여 마무리하게 되므로 그 제조공정에 인력 소모가 많을 수밖에 없었다.In addition, the conventional rapier band is manually laminated the
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 2차원으로 형성된 종래의 레피어 밴드보다 피로 수명이 2배 이상 강하고 인장강도가 향상된 레피어 밴드를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to solve the above problems, to provide a repetitive band having a fatigue life is more than two times stronger than the conventional repetitive band formed in two dimensions and improved tensile strength.
본 발명의 또 다른 목적은 프리폼을 인발성형하여 레피어 밴드를 연속적으로 생산해냄으로써 기존의 2차원 직물의 적층을 위한 수작업을 배제하여 인력의 소모를 극소화하면서, 균질화된 상기 레피어 밴드를 연속적으로 생산하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to continuously produce the homogenized repetitive band while minimizing the consumption of manpower by eliminating the manual work for the lamination of the existing two-dimensional fabric by drawing the preform continuously to produce the repetitive band To provide a way.
본 발명은 상기 기술적 과제를 달성하기 위해, 다층으로 이루어진 경사가 이웃하는 상부층 또는 하부층의 위사와 층간 접결되는 접결부를 가져 층간 분리가 이루어지지 않도록 적층되는 3차원(일체형) 다층구조를 갖는 중조직 직물을 포함하는 레피어 밴드를 제공한다.The present invention, in order to achieve the above technical problem, having a three-dimensional (integrated) multi-layer structure in which the inclination made of a multilayer is laminated so as not to be separated between the layers having a junction between the weft of the neighboring upper layer or lower layer interlayer. There is provided a rapier band comprising a fabric.
본 발명의 경사와 위사 이외에 보강사를 더 포함하는 레피어 밴드를 제공한다.In addition to the warp and weft of the present invention provides a rapier band further comprising a reinforcing yarn.
본 발명의 레피어 밴드의 다층의 경사는 단일의 또는 층별로 구별되는 섬유를 포함할 수 있으며, 본 발명에 사용되는 섬유는 폴리에스테르 섬유, 탄소 섬유, 나일론섬유, 아라미드 섬유 등으로부터 선택된다. 바람직하게는 이웃하는 층의 경사가 각각 폴리에스테르 섬유와 탄소 섬유를 포함한다.The inclination of the multilayer of the rapier band of the present invention may include fibers that are single or layered, and the fibers used in the present invention are selected from polyester fibers, carbon fibers, nylon fibers, aramid fibers and the like. Preferably the slopes of the neighboring layers each comprise polyester fibers and carbon fibers.
본 발명의 레피어 밴드는 상기와 같이 한층의 경사가 상부층 또는 하부층의 위사에 접결함으로써 3차원 적층 구조를 갖는 레피어 밴드 프리폼(preform)을 제직하고 이 프리폼을 수지 함침 및 경화공정을 통하여 인발성형(pultrusion)하여 제조된다. 본 발명의 레피어 밴드는 연속적이고 자동화된 공정으로 인발성형될 수 있으며, 또한 종래의 2차원 직물 적층을 위한 수작업을 배제시켜 인력의 소모를 극소화하면서 생산속도를 향상시킬 수 있는 장점을 지닌다.As described above, the rapier band of the present invention is obtained by weaving a repreparative band preform having a three-dimensional layered structure by inclining a single layer to the weft of the upper layer or the lower layer as described above, and drawing the preform through a resin impregnation and curing process. It is manufactured by pultrusion. The rapier band of the present invention can be pulled out in a continuous and automated process, and also has the advantage of improving the production speed while minimizing the consumption of manpower by eliminating the manual work for conventional two-dimensional fabric lamination.
또한 본 발명의 레피어 밴드는 3차원 프리폼 제직시 송출 및 권취를 경사의 층에 따라 달리하여 드라이빙 휠의 곡률의 1/2의 곡률을 갖는 곡면으로 제직할 수 있다.In addition, the rapier band of the present invention can be woven into a curved surface having a curvature of 1/2 of the curvature of the driving wheel by varying the feeding and winding of the three-dimensional preform weaving according to the inclined layer.
또한, 인발성형시 사용되는 주형(鑄型)의 형태도 드라이빙 휠의 곡률의 1/2의 곡률을 갖는 곡선으로 함으로써, 생산되는 레피어 밴드의 반복 굽힘하중에 대한 피로 수명이 2배 이상 증가되도록 한다.In addition, the shape of the mold used in the drawing process is also a curve having a curvature of half the curvature of the driving wheel, so that the fatigue life for the repeated bending load of the produced rapier band is increased more than twice. do.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 레피어 밴드의 프리폼은 도 2에 보는 바와 같은 일체형의 적층구조를 갖는다. 본 발명의 레피어 밴드의 프리폼은 종래의 평면적인 단순한 직물의 적층방식이 아니라, 제1 경사(3)가 이웃하는 상부층의 위사(⑬)와 접결되고 제2 경사(9)가 하층부의 위사(⑮)와 접결되는 중조직 직물로 구성된다. 본 발명의 레피어 밴드는 적층간의 접결에 의해 3차원 띠형태의 적층 구조를 형성함으로써, 층간 분리현상을 방지하여 레피어 밴드의 피로 수명을 연장할 수 있다. 또한 본 발명의 레피어 밴드는 이러한 3차원 구조의 특성상 위사의 밀도를 최소화 할 수 있고, 종래의 2차원 레피어 밴드보다 길이방향으로 경사밀도를 더 높일 수 있기 때문에 길이 방향으로의 인장 강도가 향상되는 장점을 지닌다. 또한 본 발명의 레피어 밴드는 보강사(15, 16)을 더 포함함으로써 인장강도를 더욱 증가시킬 수 있다.The preform of the rapier band of the present invention has an integrated laminate structure as shown in FIG. 2. The preform of the rapier band of the present invention is not a conventional simple stacking method of flat fabric, but the first warp yarn 3 is joined to the weft of the neighboring top layer and the second warp yarn 9 is the weft yarn of the lower layer. It consists of a heavy tissue fabric which is joined to iii). The lair band of the present invention forms a three-dimensional band-shaped lamination structure by lamination between laminations, thereby preventing interlayer separation and extending fatigue life of the lair band. In addition, the rapier band of the present invention can minimize the density of the weft due to the characteristics of the three-dimensional structure, and the tensile strength in the longitudinal direction is improved because the inclined density in the longitudinal direction can be increased more than the conventional two-dimensional rapier band. Has the advantage of being. In addition, the rapier band of the present invention may further increase tensile strength by further including reinforcing
도 3은 본 발명의 레피어 밴드의 프리폼(50)을 연속적이고 자동화된 공정으로 성형할 수 있는 인발성형 장치(30)의 개요도이다. 상기 레피어 밴드의 인발성형 장치(30)는 크게 레피어 밴드 프리폼(50)을 수지에 함침시키는 수지함침탱크(31), 수지에 함침된 레피어 밴드 프리폼(50)을 상기 수지함침탱크(31)에서 적절한 속도로 인출하여 예비성형기(34)로 이동시키는 수지콘트롤러(32), 상기 수지콘트롤러(32)에 의해 인출된 레피어 밴드를 예비성형하는 예비성형기(shape preformer, 34), 상기 예비성형된 레피어 밴드가 곡선형태를 갖도록 경화 및 성형하는 가열된 주형(mold, 35) 및 상기 주형(35)을 통과한 레피어 밴드(52)를 인발하는 인발기(36)로 구성된다. 미설명 도면부호 33은 레피어 밴드가 일정각도로 회전하여 예비성형기(34)로 들어가도록 하는 지그들을 나타낸다. 도 4는 상기 인발성형 장치(30)내에 사용되는 주형(鑄型, 35)의 사시도로 이 주형(35)은 도 5에 나타난 레피어 직기의 드라이빙 휠(40)의 곡률의 1/2의 곡률을 갖는 곡선(ℓ) 형태를 갖는 것을 특징으로 한다. 3 is a schematic diagram of a
도 5는 본 발명의 레피어 밴드(52)의 사용 상태도이고, 도 6은 본 발명의 중조직 레피어 밴드의 사시도이다. 상기 도 5 및 도 6에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의한 레피어 밴드(52)는 3차원 중조직 구조이고 일정한 곡률반경으로 굽어진 상태로 고속의 감가속운동과 굽힘운동을 계속적으로 반복하게 되므로, 이러한 왕복운동으로 인한 반복적인 인장 및 압축, 굽힘하중에 대한 피로 수명이 종래의 레피어 밴드에 비해 증가하게 된다. 도 5의 도면부호 54는 상기 왕복운동 시 상기 드라이빙 휠(40)의 톱니(42)가 삽입되도록 천공된 구멍을 나타내며 도면부호 56은 레피어 헤드를 나타낸다. 5 is a state diagram of the use of the
기존의 레피어 밴드와 새로이 고안된 레피어 밴드의 물성을 비교하기 위하여 아래와 같이 시편을 제작하여 인장성질과 피로수명을 비교 분석하였다.In order to compare the properties of the existing and the newly designed repetitive band, the specimens were fabricated as follows to compare the tensile properties and the fatigue life.
비교예: 종래의 레피어 밴드 제작Comparative Example: Conventional Rapier Band Fabrication
폴리에스터 440데니어 섬유를 경사밀도 20개/cm, 위사밀도 15개/cm로 제직하였다. 이렇게 제직한 직물을 8층으로 적층하고 비닐에스터 수지를 사용하여 핫프레스(hot press)로 80℃에서 30분, 120℃에서 1시간 경화하였으며, 이 때 승온속도는 2℃/min로 하였다.Polyester 440 denier fibers were woven at a warp density of 20 pieces / cm and a weft density of 15 pieces / cm. The woven fabric was laminated in 8 layers and cured at 80 ° C. for 30 minutes at 120 ° C. for 1 hour using a vinyl ester resin, and the temperature rising rate was 2 ° C./min.
실시예: 본 발명의 레피어 밴드의 제작Example: Preparation of the rapier band of the present invention
비교예에서와 동일한 섬유 및 경위사밀도로 본 발명의 레피어 밴드 프리폼을 세폭직기로 제작하였다. 본 발명의 레피어 밴드 프리폼을 인발성형기로 성형하였으며, 이 때 두께 2.3mm, 폭 23mm이며 길이는 1200mm의 주형(mold)을 사용하였다. The rapier band preform of the present invention was produced with a narrow loom with the same fiber and theodolite density as in the comparative example. The rapier band preform of the present invention was molded with a drawing machine, and a mold having a thickness of 2.3 mm and a width of 23 mm and a length of 1200 mm was used.
경화는 인발 속도를 10cm/min로 하여 몰드에 체류하는 시간을 12분으로 하였으며, 이 때 몰드의 온도는 140℃로 하였다.Curing was carried out at a drawing speed of 10 cm / min, and the time to stay in the mold was 12 minutes, at which time the temperature of the mold was 140 ° C.
인장강도 시험Tensile strength test
ASTM D2343-67 방법을 사용하여 본 발명의 레피어 밴드의 정적 물성을 종래의 레피어 밴드와 비교하였다. 이 때 파지부분에서의 파단을 방지하기 위하여 시편 양부분에 ASTM D3039-3076 방법으로 탭을 부착하였다. 비교예 및 실시예 1에서 제작된 종래의 레피어 밴드 및 본 발명의 레피어 밴드 시편의 인장강도를 크로스 헤드(cross head) 속도는 5mm/min, 파지거리는 100mm로 하여 인스트론으로 시험하였다.The static physical properties of the rape band of the present invention were compared with conventional rape bands using the ASTM D2343-67 method. At this time, tabs were attached to both parts of the specimen by ASTM D3039-3076 in order to prevent fracture at the gripping portion. Tensile strengths of the conventional and the Rapier band specimens prepared in Comparative Example and Example 1 were tested with an Instron with a cross head speed of 5 mm / min and a gripping distance of 100 mm.
[표 1]TABLE 1
본 발명의 레피어 밴드의 인장강도는 종래의 레피어 밴드에 비하여 약 19.9%의 향상되었다.,The tensile strength of the rapier band of the present invention is improved by about 19.9% compared to the conventional rapier band.
피로수명 시험Fatigue Life Test
종래의 레피어 밴드 및 본 발명의 레피어 밴드의 피로수명을 ASTM D3479-76 방법으로 측정하였다. 이 때, 반복하중은 3Hz로 하였고 응력률(R)은 35MPa (본 발명의 레피어 밴드의 절단하중의 0.1)로 하여 시험하였다. The fatigue life of the conventional and bandier bands of the present invention was measured by the ASTM D3479-76 method. At this time, the repeated load was 3 Hz and the stress rate R was tested at 35 MPa (0.1 of the cutting load of the repetitive band of the present invention).
[표 2]TABLE 2
본 발명의 레피어 밴드의 피로수명이 종래의 레피어 밴드보다 241%의 증가되었다.The fatigue life of the rapier band of the present invention was increased by 241% over the conventional rapier band.
본 발명은 3차원 적층 구조의 레피어 밴드 프리폼을 제작하고, 이를 수지 함침 및 경화 공정을 통해 인발성형하여 피로수명이 기존의 레피어 밴드보다 2배 이상 강한 레피어 밴드를 제공할 뿐만 아니라, 인력의 소모를 극소화하면서 균질화된 레피어 밴드를 연속적으로 생산해낼 수 레피어 밴드 제조 공정을 제공한다. 또한 인발성형 방법에 의한 레피어 밴드의 경화시 사용되어지는 주형(鑄型)의 형태를 곡선적으로 설계하여 생산되는 레피어 밴드의 반복 굽힘 거동에 대한 굽힘 하중을 최소화시킴으로써 레피어 밴드의 수명을 향상시킬 수 있다.The present invention manufactures a three-dimensional lamination band preform, and it is molded by the resin impregnation and curing process to provide a fatigue band more than twice as strong as a conventional band band, the attraction force It provides a process for manufacturing a rare band that can continuously produce a homogenized rare band while minimizing the consumption of In addition, the shape of the mold used in the hardening of the rapier band by the drawing molding method is designed to be curvilinear to minimize the bending load for the repeated bending behavior of the rapier band, thereby improving the life of the rapier band. Can be improved.
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