KR101155633B1

KR101155633B1 - 엑셀얀이 포함되는 트리엑셀 브레이디드 슬리브 제작을 위한 트리엑셀 브레이딩기 및 그 트리엑셀 브레이딩기에 의해 제작된 트리엑셀 브레이디드 슬리브 및 그 트리엑셀 브레이딩기를 이용한 튜브형 복합재의 연속 제조 시스템 및 그 연속 제조 시스템에 의해 제조된 튜브형 복합재

Info

Publication number: KR101155633B1
Application number: KR1020090114988A
Authority: KR
Inventors: 천진성; 우남경; 이준석; 김재관
Original assignee: 주식회사 티포엘
Priority date: 2009-11-26
Filing date: 2009-11-26
Publication date: 2012-06-14
Also published as: KR20110058264A

Abstract

본 발명은 엑셀얀이 포함되는 트리엑셀 브레이디드 슬리브 제작을 위한 트리엑셀 브레이딩기 및 그 트리엑셀 브레이딩기에 의해 제작된 트리엑셀 브레이디드 슬리브 및 그 트리엑셀 브레이딩기를 이용한 튜브형 복합재의 연속 제조 시스템 및 그 연속 제조 시스템에 의해 제조된 튜브형 복합재에 관한 것으로, 중앙이 관통된 축에 의해 회전하는 제네바기어의 슬롯과 트랙을 따라 다수개의 캐리어가 이동하는 구조이고, 상기 캐리어에 조립된 보빈에는 브레이드얀이 감긴 구조이며, 상기 축에는 중앙이 관통된 얀가이드를 보빈과 평행하게 돌출되도록 일체로 구성하고, 상기 캐리어들의 중앙에는 척에 의해 고정되는 맨드렐이 돌출된 구조의 트리엑셀 브레이딩기를 구성하며; 엑셀얀이 감긴 보빈을 다수개 설치한 별도의 크릴이 구성되어, 상기 엑셀얀을 상기 트리엑셀 브레이딩기의 각 축 및 얀가이드로 공급되어 엑셀얀과 브레이드얀의 교차로 트리엑셀 브레이디드 슬리브를 편성하며; 상기 브레이드얀과 엑셀얀에 레진을 도포하는 레진공급장치에 의해 트리엑셀 브레이디드 슬리브에 레진을 포함하며; 상기 맨드렐을 감싸면서 가열하는 가열수단을 구비한 경화장치로 레진이 경화된 튜브형 복합재를 구성하며; 통상의 풀링장치로 상기 튜브형 복합재를 당겨내어, 커팅장치로 일정 길이로 절단하는 연속 제조 시스템에 의해, 강도가 우수한 튜브형 복합재를 구성하여, 강도가 우수한 튜브형 복합재를 구성하여, 다양한 건축·토목용 보강재, 골조 재료, 산업용 파이프, 스포츠 용품의 구조재 등으로 이용할 수 있는 것이다.

브레이딩, 브레이딩기, 트리엑셀 브레이드 슬리브, 엑셀얀, 브레이드얀, 인발성형, 연속성형, 맨드렐, 복합재료

Description

엑셀얀이 포함되는 트리엑셀 브레이디드 슬리브 제작을 위한 트리엑셀 브레이딩기 및 그 트리엑셀 브레이딩기에 의해 제작된 트리엑셀 브레이디드 슬리브 및 그 트리엑셀 브레이딩기를 이용한 튜브형 복합재의 연속 제조 시스템 및 그 연속 제조 시스템에 의해 제조된 튜브형 복합재{the triaxial braiding machine for triaxial braided sleeve with axial yarn and the triaxial braided sleeve thereof and the continuous manufacturing system for tubular composites thereof and the tubular composites therewith }

본 발명은 엑셀얀이 포함되는 트리엑셀 브레이디드 슬리브 제작을 위한 트리엑셀 브레이딩기 및 그 트리엑셀 브레이딩기에 의해 제작된 트리엑셀 브레이디드 슬리브 및 그 트리엑셀 브레이딩기를 이용한 튜브형 복합재의 연속 제조 시스템 및 그 연속 제조 시스템에 의해 제조된 튜브형 복합재에 관한 것으로, 중앙이 관통된 축에 의해 회전하는 제네바기어의 슬롯과 트랙을 따라 다수개의 캐리어가 이동하는 구조이고, 상기 캐리어에 조립된 보빈에는 브레이드얀이 감긴 구조이며, 상기 축에는 중앙이 관통된 얀가이드를 보빈과 평행하게 돌출되도록 일체로 구성하고, 상기 캐리어들의 중앙에는 척에 의해 고정되는 맨드렐이 돌출된 구조의 트리엑셀 브레이 딩기를 구성하며; 엑셀얀이 감긴 보빈을 다수개 설치한 별도의 크릴이 구성되어, 상기 엑셀얀을 상기 트리엑셀 브레이딩기의 각 축 및 얀가이드로 공급되어 엑셀얀과 브레이드얀의 교차로 트리엑셀 브레이디드 슬리브를 편성하며; 상기 브레이드얀과 엑셀얀에 레진을 도포하는 레진공급장치에 의해 트리엑셀 브레이디드 슬리브에 레진을 포함하며; 상기 맨드렐을 감싸면서 가열하는 가열수단을 구비한 경화장치로 레진이 경화된 튜브형 복합재를 구성하며; 통상의 풀링장치로 상기 튜브형 복합재를 당겨내어, 커팅장치로 일정 길이로 절단하는 연속 제조 시스템에 의해, 강도가 우수한 튜브형 복합재를 구성하여, 강도가 우수한 튜브형 복합재를 구성하여, 다양한 건축·토목용 보강재, 골조 재료, 산업용 파이프, 스포츠 용품의 구조재 등으로 이용할 수 있는 것이다.

일반적인 브레이딩기는, 다수개의 보빈을 일체로 배열하고, 상기 보빈을 장착한 캐리어가 규칙적인 방향으로 이동하도록 하여, 보빈에 감긴 실(브레이드얀, Braided Yarn)의 상호 꼬임으로, 표면이 일정한 각도를 가지는 사선 형태로 조지 튜브 형태의 끈, 사각 단면 등과 같은 브레이드(braid, 또는, 브레이디드 슬리브, braided sleeve)를 편성하며, 브레이딩기의 종류로는 바이엑셀 브레이딩기와 3차원 브레이딩기가 있다.

먼저, 바이엑셀 브레이딩기, biaxial braiding machine)는 사선으로 교차되어 브레이드를 편성하는 브레이딩기로, 바이엑셀 브레이딩기로 편성한 브레이드는, 신발끈, 단순한 끈 등에 적용한다.

더욱 자세하게는, 바이엑셀 브레이딩기가 브레이드를 편성하는 구조 및 작동 원리는, 국내특허등록 제0676179호, 미국특허 특허번호 5085121호, 미국특허 제4304169호에 개시되어 있는데, 보빈의 저면에 캐리어를 구성하고, 베이스판에 원형의 트랙(홈)이 원형 형상으로 반복으로 구성되어, 상기 캐리어가 트랙을 따라 이동하되, 각각의 트랙으로 캐리어를 한 쌍이 교차되도록 위치되어, 각 캐리어가 트랙을 따라 이동하면서 서로 교차하면서 브레이드를 편성하는 구조이다.

그리고 3차원 브레이딩기(three dimensional braiding machine)는 다수개의 보빈(캐리어)을, 다수 겹의 원형 또는 다수개의 행렬을 가지는 매트릭스 구조로 배열하여, 다수개의 실이 입체적으로 일체화된 구조(여러개의 레이어)로 편성되는 브레이드를 제조하여, 목적하는 형상으로 우수한 강도발현이 가능한 브레이드를 제공한다.

또한, 브레이딩기로 편성된 브레이드는 일반적인 합성섬유이외에도, 유리섬유와 같이 강도가 우수한 섬유로 편성되어, 높은 강도를 요구하는 로프에 사용되기도 하며, 이렇게 강도 높은 로프와 관련하여, 국내등록특허 제0318184호에는, 플래스틱 코팅된 코어로프를 히터를 통과시켜 플래스틱 코팅층을 연화하면서 그리스를 도포하며, 이렇게 그리스가 도포된 코어로프를 크로싱한 로프의 제조 방법에 대해 개시되어 있다.

이외에도, 보강섬유(예를 들어, 유리섬유)와 레진을 다수회 겹치면서 다양한 판, 막대, 튜브 구조 등의 복합재(또는, 보강재)를 제조하는 방법 중에서, 핸드 레이 업(hand lay up) 방법은, 사람이 직접 물드에 보강섬유를 적층하고 레진을 도포하면서 가압하는 작업을 하여 복합재(또는, 보강재)을 제작하는 것이다.

그러나, 일반적인 바이엑셀 브레이딩기는 보빈(캐리어)을 하나의 레이어(layer)에 구성하여 1겹(1 layer)의 브레이드 편성만이 가능하므로, 두께 방향으로의 편성에 한계가 있고, 높은 강도를 요구하는 제품에는 적당하지 않으며, 3차원 브레이딩기는 보빈(캐리어)을 여러 레이어로 구성하여 작동함으로, 기계 규모가 커지고 구조가 복잡하여, 브레이드의 제작에 많은 비용과 인력이 소모되는 문제점이 있었다.

아울러, 최근 합성수지 파이프에는 메시 형태의 보강재가 포함되어, 파이프의 강도를 높이고 있는데, 바이엑셀 브레이딩기는 내부가 빈 튜브 구조의 브레이드로 편성되므로, 브레이드 구조가 그대로 파이브에 매입된다면 우수한 보강재를 가지는 파이프를 얻을 수 있을 것으로 예상되나, 바이엑셀 브레이딩기로 편성하는 브레이드는 일정 길이로 편성한 브레이드는 보관, 이동을 위해 감으면 납작한 구조를 가지게 되므로, 납작하게 감긴 브레이드를 이용하여 파이프에 매입하여 보강용으로 사용하기는 어렵고 비효율적인 문제점이 있었다.

또한, 앞서 설명한 국내특허등록 중에서, 코어로프를 크로싱한 로프의 경우에는, 한 방향으로 꼬인 구조이기 때문에, 꼬인 방향의 반대 방향에 대한 비틀림에 대해서는 상대적으로 취약한 문제점이 있었다.

아울러, 핸드 레이 업 방법을 통해 복합재(또는, 보강재)를 만드는 방법은, 사람이 일일이 수작업으로 작업해야하기 때문에, 고급의 인력이 필요하고, 생산성이 낮으며, 품질이 균일하지 못하고, 마감이 깨끗하지 못한 단점이 있다.

따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자, 중앙이 관통된 축에 의해 회전하는 제네바기어의 슬롯과 트랙을 따라 다수개의 캐리어가 이동하는 구조이고, 상기 캐리어에 조립된 보빈에는 브레이드얀이 감긴 구조이며, 상기 축에는 중앙이 관통된 얀가이드를 보빈과 평행하게 돌출되도록 일체로 구성하고, 상기 캐리어들의 중앙에는 척에 의해 고정되는 맨드렐이 돌출된 구조의 트리엑셀 브레이딩기를 구성하며; 엑셀얀이 감긴 보빈을 다수개 설치한 별도의 크릴이 구성되어, 상기 엑셀얀을 상기 트리엑셀 브레이딩기의 각 축 및 얀가이드로 공급되어 엑셀얀과 브레이드얀의 교차로 트리엑셀 브레이디드 슬리브를 편성하여, 강도가 우수하고, 맨드렐의 단면 형상을 가지는 트리엑셀 브레이디드 슬리브의 제조를 용이하도록 한다.

또, 상기 브레이드얀과 엑셀얀에 레진을 도포하는 레진공급장치에 의해 트리엑셀 브레이디드 슬리브에 레진을 포함하며; 상기 맨드렐을 감싸면서 가열하는 가열수단을 구비한 경화장치로 레진이 경화된 튜브형 복합재를 구성하며; 통상의 풀링장치로 상기 튜브형 복합재를 당겨내어, 커팅장치로 일정 길이로 절단하는 연속 제조 시스템에 의해, 강도가 우수한 튜브형 복합재를 구성하여, 다양한 건축·토목용 보강재, 골조 재료, 산업용 파이프, 스포츠 용품의 구조재 등으로 제공하도록 한다.

아울러, 상기 트리엑셀 브레이딩기와 경화장치 사이에는, 통상의 바이엑셀 브레이딩기, 본 발명에 따른 트리엑셀 브레이딩기나, 또는, 다수개의 보빈이 설치된 크릴을 더 구성하여, 제조되는 튜브형 복합재의 강도를 더욱 높이도록 한다.

이와 같이 본 발명은, 중앙이 관통된 축에 의해 회전하는 제네바기어의 슬롯과 트랙을 따라 다수개의 캐리어가 이동하는 구조이고, 상기 캐리어에 조립된 보빈에는 브레이드얀이 감긴 구조이며, 상기 축에는 중앙이 관통된 얀가이드를 보빈과 평행하게 돌출되도록 일체로 구성하고, 상기 캐리어들의 중앙에는 척에 의해 고정되는 맨드렐이 돌출된 구조의 트리엑셀 브레이딩기를 구성하며; 엑셀얀이 감긴 보빈을 다수개 설치한 별도의 크릴이 구성되어, 상기 엑셀얀을 상기 트리엑셀 브레이딩기의 각 축 및 얀가이드로 공급되어 엑셀얀과 브레이드얀의 교차로 트리엑셀 브레이디드 슬리브를 편성하여, 강도가 우수하고, 맨드렐의 단면 형상을 가지는 트리엑셀 브레이디드 슬리브의 제조를 용이한 효과가 있다.

또, 상기 브레이드얀과 엑셀얀에 레진을 도포하는 레진공급장치에 의해 트리엑셀 브레이디드 슬리브에 레진을 포함하며; 상기 맨드렐을 감싸면서 가열하는 가열수단을 구비한 경화장치로 레진이 경화된 튜브형 복합재를 구성하며; 통상의 풀링장치로 상기 튜브형 복합재를 당겨내어, 커팅장치로 일정 길이로 절단하는 연속 제조 시스템에 의해, 강도가 우수한 튜브형 복합재를 구성하여, 다양한 건축·토목 용 보강재, 골조 재료, 산업용 파이프, 스포츠 용품의 구조재 등으로 제공할 수 있다.

아울러, 상기 트리엑셀 브레이딩기와 경화장치 사이에는, 통상의 바이엑셀 브레이딩기, 본 발명에 따른 트리엑셀 브레이딩기나, 또는, 다수개의 보빈이 설치된 크릴을 더 구성하여, 제조되는 튜브형 복합재의 강도를 높이는 효과가 있다.

본 발명에 따른 엑셀얀이 포함되는 트리엑셀 브레이디드 슬리브 제작을 위한 트리엑셀 브레이딩기의 구조를 설명하고, 상기 트리엑셀 브레이딩기를 포함하는 튜브형 복합재 제조를 위한 연속 제조 시스템을 설명하며, 그 연속 제조 시스템을 이용한 튜브형 복합재의 제조 과정을 순차로 설명하면 다음과 같다.

우선, 엑셀얀이 포함되는 트리엑셀 브레이디드 슬리브 제작을 위한 트리엑셀 브레이딩기를 설명하며, 본 발명에 따른 트리엑셀 브레이딩기(100)는, 베이스판(10), 트랙판(20), 캐리어(50) 및 보빈(60)이 순차로 조립된 구조이다.

간단하게 설명하면, 트리엑셀 브레이딩기(100)는, 베이스판(10)에 조립된 트랙판(20) 전면에 다수개의 캐리어(50)가 트랙판(20)의 트랙(22)을 따라 이동하면서, 캐리어(50)에 조립된 보빈(60)의 실이 서로 꼬이면서 트리엑셀 브레이디드 슬리브(91)를 제직하는 구조인데, 더욱 구체적으로 설명하면, 도6에 도시한 바와 같이, 베이스판(10)은 원형이되 중앙이 관통된 판 구조이고, 트랙판(20)은 원형이되 중앙이 관통된 판 구조이며, 상기 베이스판(10)은 트랙판(20)이 일정 간격 을 가지도록 일체로 조립된다.

그리고 트랙판(20)은, 도5 내지 도7에 도시한 바와 같이, 홈으로 트랙(22)이 형성되는데, 상기 트랙(22)은 원형(온전한 원 형태이기 보다는, 원과 같은 구조이다. 통상의 바이엑셀 브레이딩기의 트랙 형상은, 대부분 유사한 형상으로 형성되고, 트랙의 구체적인 형상은 도면에 도시되어 있다)의 단위트랙(22′)이 트랙판(20)의 가장자리를 따라 원 구조로 서로 이어지도록 배열된 형상이며, 트랙판(20)은 조립과 제작의 용이함을 위해서 도면에 도시된 바와 같이 트랙판(20)을 다수개 분리한 구조의 단위트랙판(21)을 조립하여 구성하는 것이 일반적이다.

또한, 도3 내지 도5에 도시한 바와 같이, 상기 각각의 단위트랙(22′)의 중앙에는 축(30)이 조립되며, 상기 축(30)은 트랙판(20)과 베이스판(10) 사이의 축(30)에는 기어(31)가 각각 조립되되, 각 단위트랙(22′) 중앙의 축(30)에 조립된 기어(31)들은 서로 맞물리도록 조립되고, 하나의 기어(31)를 외부에서 모터(90)에서 회전하면, 모든 축(30)이 회전하도록 하며, 참고로, 각 기어(31)에 두 개 정도의 보조기어(32)가 맞물리도록 하면, 기어(31)의 흔들림을 방지할 수 있다.

또, 상기 각 축(30)은 중앙은 관통된 구조를 가지며, 상기 트랙판(20) 측에 돌출된 축(30)에는 얀가이드(40)가 일체로 구성하는데, 상기 얀가이드(40)는 중앙이 관통된 핀 형상으로, 상기 얀가이드(40)는 후설하는 보빈(60)이 조립된 길이(높이)와 유사하도록 형성하는 것이 바람직하며, 상기 관통하는 축(30)과 얀가이드(40)로는 실(축과 얀가이드를 통과하는 실을 이하, 엑셀얀이라고 한다)이 연속적으로 공급되도록 하며, 상기 축(30)과 얀가이드(40)는 하나의 파이프 부재를 이용하여 일체로 제작될 수도 있고, 또한, 축(30)과 얀가이드(40)는 두 개의 파이프 부재를 이용하여 분리되게 구성하여, 서로 조립하여 구성할 수도 있다.

아울러, 도3에 도시한 바와 같이, 얀가이드(40)의 돌출된 끝단은 세라믹이나 합성수지 재질로 구성하는 보조가이드(41)를 일체로 구성하는데, 상기 보조가이드(41)는 내부 중앙에서 바깥면까지 부드럽게 라운딩되는 것이 바람직하며, 이는 빠져나가는 엑셀얀의 마찰을 최소화하여, 엑셀얀이 얀가이드(40)를 빠져나오는 마찰로 인한 보풀이 발생하는 현상(필링 현상)을 방지하기 위한 것이다.

그리고 도3 내지 도5에 도시한 바와 같이, 상기 각 축(30)에는 제네바기어(33)(Geneve gear)가 트랙판(20)과 일정 거리(후설하는 캐리어의 하부판이 위치할 정도의 간격)를 가지도록 조립되는데, 상기 제네바기어(33)는 원주 방향을 따라 네 개의 슬랫(홈)을 형성한 구조이며, 축(30)의 회전으로 제네바기어(33)가 같이 회전하는 구조이다.

또한, 캐리어(50)와 보빈(60)을 설명하면, 캐리어(50)는, 하부판(53)과 상부판(51)이 핀(52)에 의해 결합된 구조로, 하부판(53) 하단에는 돌출된 가이더(54)를 형성하고, 상기 상부판(51)에는 보빈(60)이 일체로 결합된 구조이다.

상기 캐리어(50)의 상부판(51)과 하부판(53)은 원형으로 형성하는 것이 바람직하고, 핀(52)은 상기 제네바기어(33)에 슬롯(33′)에 끼움될 수 있는 지름으로 형성하며, 상기 가이더(54)는 트랙판(20)의 트랙(22)에 끼움되어 이동할 수 있는 구조로, 가이더(54)의 양쪽 끝으로 갈수록 좁아지는 단면을 형성하는 것이 바람직하며, 상기 가이더(54)는 1 내지 2개 정도로 형성한다.

또한, 캐리어(50)와 일체로 조립하는 보빈(60)은, 실(보빈에 감긴 실을 말하며, 이 보빈에 감기는 실은 이하, 브레이드얀이라고 한다)이 감긴 구조로, 실을 일정하게 풀어주고, 장력을 일정하게 유지하면서 풀어주는 것이 바람직하며, 이러한 캐리어(50)와 보빈(60)은 일반적인 브레이딩기에 적용하는 보빈의 구조와 역할이 대동소이하다.

그래서, 상기 베이스판(10)과 트랙판(20)이 일정한 거리(일정한 간격을 가지도록)로 조립하고, 상기 트랙판(20)에는 다수개의 축(30)이 일정한 간격으로 조립하며, 상기 각 축(30)에는 축(30)을 회전하는 기어(31)와 제네바기어(33)를 조립하고, 상기 제네바기어(33)에서 서로 마주하는 한 쌍의 슬롯(33′)에는 캐리어(50)가 조립되되, 캐리어(50)의 핀(52)이 슬롯(33′)에 종속되고, 각 캐리어(50)의 가이더(54)가 트랙(22)에 끼움되도록 조립되어, 얀가이드(40)는 캐리어(50)와 일체된 보빈(60)과 평행하게 돌출된 구조를 가지며, 상기 하나의 기어(31)는 모터(90)에 의해 회전되는 구조의 트리엑셀 브레이딩기(100)를 구성한다.

아울러, 상기 축(30)과 얀가이드(40)로는 엑셀얀(202)이 연속적으로 공급되도록 하는데, 이를 위해서, 도1에 도시한 바와 같이, 트리엑셀 브레이딩기(100) 후면(보빈이 설치된 타면)에 크릴(200)(creel, 실이 감긴 보빈을 다수개 꽂을 수 있 는 구조물이다)을 설치하고, 상기 크릴(200)에 다수개의 보빈(201)을 설치하며, 상기 보빈(201)에 감긴 실, 즉, 엑셀얀(202)은 트리엑셀 브레이딩기(100)의 축(30)과 얀가이드(40)를 통과하도록 공급한다.

그래서, 도2에 도시한 바와 같이, 외부의 모터(90)가 회전하면, 각 기어(31)가 회전하면서 축(30)이 회전하고, 축(30)의 회전으로 제네바기어(33)가 회전하면서, 제네바기어(33)에 종속된 캐리어(50)가 이동하는데, 도7 및 도8에 도시한 바와 같이, 하나의 제네바기어(33)에 종속된 캐리어(50)는 하나의 단위트랙(22´)을 따라 움직이다가, 이웃하는 단위트랙(22´)과 이웃하는 제네바기어(33)의 슬롯(33′)을 만나면서, 이웃하는 단위트랙(22´)을 타고 이동하게 되어, 하나의 캐리어(50)는 ‘S’형태로 반복적으로 이동하고, 제네바기어(33)는 한 쌍의 캐리어(50)가 동시에 이동하면서, 두 캐리어(50)가 교차하는 구조로 이동하게 되므로, 각 캐리어(50)에 종속된 보빈(60)에서 공급하는 실, 즉 브레이드얀(101)은 서로 꼬이되, 이들 중앙에서 공급되는 엑셀얀(202)과 함께 꼬여, 튜브 구조를 가지는 트리엑셀 브레이디드 슬리브(91)를 편성하며, 그 편성 구조는, 도13에 도시되어 있다.

한편, 도2, 도6 및 도9에 도시한 바와 같이, 상기 트리엑셀 브레이딩기(100) 중앙에는 맨드렐(80)(mandrel)이 설치되어, 편성하는 트리엑셀 브레이디드 슬리브(91)의 형태를 잡아주도록 하며, 맨드렐(80)은 원형 단면을 가지는 원형봉이나 사각단면을 가지는 사각봉은 물론, 기타 원하는 단면 구조(브레이드의 특성상 신축성이 있으므로, 맨드렐이 어떠한 다면 구조를 가지더라도, 편성하는 브레이드는 맨드렐에 접촉하는 구조를 가진다.)를 가지는 봉으로 구성하며, 이러한 이러한 맨드렐(80)의 설치 구조를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 트리엑셀 브레이딩기(100)의 중앙에 척(81)을 설치하되, 척(81)은 베이스판(10)에 고정판(82)(판형 외에도 척을 고정할 수 있는 모든 것이 가능하다)을 설치하여, 척(81)을 베이스판(10)의 정중앙에 위치하도록 설치한다.

참고로, 척(81)(chuck)은, 중앙의 홀에 맨드렐(80)을 고정할 수 있는 것으로, 중앙의 홀은 도구를 통해서 지름의 크기를 조절할 수 있으므로, 그 중앙 홀에 맨드렐(80)을 고정할 수 있다.

이렇게 트리엑셀 브레이딩기(100) 중앙에 고정된 맨드렐(80)은 지지장치(82)(82´)를 통해 지지하도록 하는데, 지지장치(82)(82´)는, 도1 및 도10에 도시한 바와 같이, 상기 맨드렐(80)의 지름에 해당하는 간격으로 상·하로 배열된 한 쌍의 롤러(82a)(82a′)를 길이 방향으로 다수개 구성한 구조로, 롤러(82a)(82a′)는 자유 회전하도록 구성한다.

그래서, 상기 맨드렐(80)이 상·하 롤러(82a)(82a′) 사이를 통과하도록 구성하면, 맨드렐(80)은 단순 지지되는 구조이며, 아울러, 상기 맨들릴이 통과하는 상·하 롤러(82a)(82a′) 부분의 단면은 평평하게 구성할 수도 있고, 또한, 맨드렐(80)의 단면을 일부 감싸는 단면으로 구성할 수도 있다.

이렇게 구성하는 트리엑셀 브레이딩기(100)를 이용하여, 튜브형 복합재(90)를 제조하기 위한 연속 제조 시스템을 도1을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 튜브형 복합재(90)를 제조하기 위한 장치 배열을 보면, 크릴(200), 레진공급장치(300), 트리엑셀 브레이딩기(100), 지지장치(82), 경화장치(400), 풀링장치(500), 커팅장치(600), 적재부(700)가 순차로 구성되며, 트리엑셀 브레이딩기(100)의 맨드렐(80)은 경화장치(400)의 끝나는 부분까지 설치되도록 하며, 추가로, 상기 트리엑셀 브레이딩기(100)와 지지장치(82) 사이에는, 추가보빈(801)이 설치된 추가크릴(800)이나 통상의 추가브레이딩기(900), 지지장치(82´), 레진공급장치(300´)(300″)가 더 추가될 수 있으며, 그러한 연속 제조 시스템을 구성하는 구체적인 장치에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 크릴(200)과 트리엑셀 브레이딩기(100) 및 지지장치(82)는 앞서 설명한 장치로, 크릴(200)의 보빈(201)과 트리엑셀 브레이딩기(100)의 보빈(60)과 맨드렐(80)은 바닥과 평행하게 설치되어, 트리엑셀 브레이딩기(100)에 의한 트리엑셀 브레이디드 슬리브(91)는 바닥과 평행하게게 편성된다.

그리고 크릴(200)과 트리엑셀 브레이딩기(100) 사이에는 레진공급장치(300)를 구성하며, 레진공급장치(300)(300´)(300″)는 실에 레진(301)을 도포, 함침하는 것으로, 레진(301)을 도포, 함침하는 방법으로는 베스타입, 커튼타입, 노즐타입 이 있는데, 베스타입은 레진(301)이 담긴 통으로 실을 통과시키는 구조이고, 커튼타입은 실이 이동하는 경로 상부로 레진(301)을 부어 내리는 구조이고, 노즐타입은 실이 이동하는 경로에 노즐로 레진(301)을 분사하는 구조로, 하나의 방법을 단독으로 사용하거나, 또는, 두 가지 이상의 방법을 중복하여 사용할 수 있다.

예를 들어, 레진공급장치도(300)(300´)(300″)는, 도1에서 도시한 바와 같이, 크릴(200)과 트리엑셀 브레이딩기(100) 사이에는 베스타입의 레진공급장치(300)를 설치할 수 있고, 또한, 도11에서 도시한 바와 같이, 트리엑셀 브레이딩기(100)와 지지장치(82) 사이에는 커튼타입의 레진공급장치(300´)를 설치할 수 있다.

그래서, 레진공급장치(300)가 크릴(200)과 트리엑셀 브레이딩기(100) 사이에 있으면, 크릴(200)의 실, 즉, 엑셀얀(202)에 도포되고, 레진공급장치(300´)가 트리엑셀 브레이딩기(100)과 경화장치(400) 사이에 있으면, 엑셀얀(202)과 브레이드얀(101) 모두 도포할 수 있는데, 레진공급장치(300)(300´)의 위치와 도포 방법은 튜브형 복합재(90)에 필요한 경도 및 강도에 따라 적절하게 배열하는 것이 바람직하다.

그리고 경화장치(400)는 상기 레진(301)이 함침된 트리엑셀 브레이드 슬리브(91)를 목적하는 형상으로 가열시켜 경화하는 장치로, 트리엑셀 브레이딩기(100)에 설치된 맨드렐(80)을 수용하는 몰드(401) 및 상기 몰드(401)를 가열할 수 있는 가열장치로 구성되며, 상기 레진공급장치(300)(300´)(300″)에서 사용하는 레진(301)은 주로 열경화 레진(301)이 적용되므로, 적용된 레진(301)이 완전히 경화될 수 있도록 몰드(401)를 레진(301)이 경화하는 온도까지 가열한 다음, 그 온도를 유지하도록 하며, 이때 맨드렐(80)은 몰드(401)의 일정 길이까지 삽입되어, 함침된 트레엑셀 브레이드 슬리브(91)가 목적하는 형상으로 경화될 수 있도록 하며, 참고로, 맨드렐(80)은 경화장치(400)의 몰드(401)까지만 설치되고, 이후 장치(풀링장치)에서는 맨드렐(80)은 설치하지 않는다.

다음으로, 풀링장치(500)는 상기 경화장치(400)에서 생산되는 튜브형 복합재(90)(튜브형 복합재가 제조되는 과정은 뒤에 자세히 설명한다)를 당겨내는 장치로, 튜브 구조의 부재를 인발할 수 있는 다양한 형태로 구성할 수 있는데, 일례로, 상·하로 배열되는 한 쌍의 롤러(501)(501′)를 길이 방향을 따라 다수개 구비하고, 상기 롤러(501)(501′)가 튜브형 복합재(90)를 감싸는 단면 구조로 형성하며, 상기 롤러(501)(501′)에 모터(502)에 의해 동력을 전달하여, 롤러의 회전으로 튜브형 복합재(90)를 인발해 내도록 한다.

이어지는 커팅장치(600)는 인발된 튜브형 복합재(90)를 자르는 장치이고, 적재부(700)는 일정 길이로 자른 튜브형 복합재(90)를 적재하는 것이다.

이렇게 크릴(200), 레진공급장치(300), 트리엑셀 브레이딩기(100), 지지장치(82), 경화장치(400), 풀링장치(500), 커팅장치(600), 적재부(700)를 순차로 구성한 튜브형 복합재의 연속 제조 시스템을 이용한 튜브형 복합재(90)의 제조 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 크릴(200)의 보빈(201)에서 공급되는 실, 즉, 엑셀얀(202)은 레진공급장치(300)를 통해 레진(301)이 도포, 함침되고, 상기 엑셀얀(202)은 트리엑셀 브레이딩기(100)를 통과하면서 브레이드얀(101)과 함께 맨드렐(80)을 감싸면서 트리엑셀 브레이디드 슬리브(91)를 편성한다.

이때, 크릴(200)과 트리엑셀 브레이딩기(100) 사이에 레진공급장치(300)가 있으면, 엑셀얀(202)에만 레진(301)이 도포된 상태로 트리엑셀 브레이디드 슬리브(91)를 편성하고, 트리엑셀 브레이딩기(100)와 경화장치(400) 사이에 레진공급장치(300´)가 있으면 브레이드얀(101)에도 레진(301)이 도포된 상태로 트리엑셀 브레이디드 슬리브(91)를 편성하게 된다.

그리고 편성하는 트리엑셀 브레이디드 슬리브(91)는 경화장치(400)의 몰드(401) 통과하면서 경화하고, 이렇게 레진(301)에 의해 경화된 트리엑셀 브레이디드 슬리브(91)는 튜브형 복합재(90)를 구성하며, 이러한 튜브형 복합재(90)는 풀링장치(500)에 의해 인발하면서 성형하며, 일정 길이가 인발되면 커팅장치(600)에 의해 튜브형 복합재(90)를 자르고, 일정 길이로 커팅된 튜브형 복합재(90)는 적재부(700)에 적재되며, 이렇게 제조하는 튜브형 복합재(90)는, 도12의 (c)에 도시한 트리엑셀 브레이디드 슬리브(91)의 편성 구조를 포함하고, 이러한 트리엑셀 브레이디드 슬리브(91)의 상세한 구조는 도13에 도시되어 있다.

아울러, 도10 및 도11에 도시한 바와 같이, 상기 트리엑셀 브레이딩기(100)와 경화장치(400)에는 추가크릴(800)이나 통상의 추가브레이딩기(900), 지지장치(82´), 레진공급장치(300″)가 더 추가될 수 있다.

우선, 도10에 도시한 바와 같이, 추가크릴(800)(일반적인 크릴이다)에는 실(이하, 추가엑셀얀이라 한다)이 감긴 추가보빈(201)(실이 감긴 보빈이다)이 설치되어 추가엑셀얀(802)을 추가적으로 공급할 수 있는 것으로, 맨드렐(80)을 감싼 트리엑셀 브레이디드 슬리브(91) 표면에 추가엑셀얀(802)을 길이 방향을 따라 부착되며, 이렇게 제조하는 튜브형 복합재(90)는, 도12의 (d)에 도시한 트리엑셀 브레이디드 슬리브(91)의 구조를 포함한다.

또한, 추가브레이딩기(900)는 일반적인 바이엑셀 브레이딩기, 또는, 본 발명에 따른 트리엑셀 브레이딩로 구성할 수 있다.

예를 들어, 도 11에 도시한 바와 같이, 추가브레이딩기(900)로, 일반적인 바이엑셀 브레이딩기를 설치하면, 추가브레이딩기(900)에 의해 편성되는 추가브레이드(901)가 맨드렐(80)을 감싼 트리엑셀 브레이디드 슬리브(91) 표면에 길이 방향을 따라 부착되며, 추가크릴(800)와 추가브레이딩기(900)(일반적인 바이엑셀 브레이딩기)에 의해 순차로 보강된 튜브형 복합재(90)는, 도12의 (e)에 도시한 트리엑셀 브레이디드 슬리브(91)의 편성 구조를 포함한다.

또한, 추가브레이딩기(900)로, 본 발명에 따른 트리엑셀 브레이딩기를 적용할 수 있으며, 이때, 추가크릴(800)이 있으면 튜브형 복합재(90)의 보강이 더 이루어지는데, 그러한 추가크릴(800)의 추가엑셀얀(802)이 추가브레이딩기(900)의 브레이드얀과 함께 편성되도록 트리엑셀 브레이디드 슬리브(91)을 보강하면, 강도와 인장력이 더욱 우수한 튜브형 복합재(90)를 얻을 수 있다.

그리고 추가크릴(800), 또는, 추가브레이딩기(900)를 설치하면서, 그 사이에 지지장치(82´)를 추가로 더 설치하면, 맨드렐(80)의 흔들림을 더 방지할 수 있고, 또한, 레진공급장치(300´)(300″)를 더 설치하면, 레진(301)의 도포량을 높일 수 있다.

참고로, 본 발명에 사용하는 실(브레이드얀, 엑셀얀, 추가엑셀얀, 추가브레이딩기의 실)은, 유리 섬유(Glass Fiber), 아라미드 섬유(Aramid Fiber), 카본 섬유(Carbon Fiber), 초고분자량 폴리에틸렌 섬유(UHMWPE Fiber, Ultra High Molecular Polyethylene)와 같이 강도가 우수한 재질의 섬유로 만들어진 실을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 튜브형 복합재의 연속 제조 시스템에서는, 레진공급장치(300)(300´)(300″)의 위치 및 도포 방법에 따라, 레진(301)의 분포 및 도포 양이 달라지며, 통상의 보강재, 또는, 유체를 이동하는 데 사용하는 파이프 및 기타 산업용 파이프 등과 같이 다양한 용도로 이용할 수 있는 우수한 물성의 튜브형 복합재(90)를 생산할 수 있는데, 튜브형 복합재(90)를 파이프로 사용할 경우에는, 길이에 구애받지 않고 파이프를 제작할 수 있다.

또한, 트리엑셀 브레이딩기(100)의 맨드렐(80)은 다양한 단면 구조로 형성할 수 할 수 있고, 이에 따라 튜브형 복합재(90)는 원하는 모든 단면 구조 얻을 수 있으며, 아울러, 통상적인 바이엑셀 브레이딩기에도, 본 발명에 따라 척(81)을 이용 한 맨드렐(80)의 고정 구조, 지지장치(82)(82´)를 통한 맨드렐(80)의 지지 구조를 적용하면, 엑셀얀이 포함되지 않는 튜브형 복합재를 용이하게 제조할 수 있다.

아울러, 그 종류에 따라, 건축 구조물의 보강재, 건축 구조물의 보강재, 기타 구조물의 보강재로 사용할 수 있으며, 뿐만 아니라, 자전거, 선박, 비행기, 기계, 기타 장치의 골조, 새시, 기타 스포츠 용품의 구조재 등과 같이 다양하게 이용할 수 있다.

또, 상기 구성한 트리엑셀 브레이딩기(100)와 경화장치(400) 사이에는 지지장치(82)(82´)가 있어서, 맨드렐(80)의 흔들림을 최소화하여, 트리엑셀 브레이디드 슬리브(91) 조직과 편성을 일정하게 유지함은 물론, 튜브형 복합재(90)에서의 트리엑셀 브레이디드 슬리브(91)의 조직 배열을 일정하게 유지해 주는 특징이 있다.

그리고 상기 제조하는 튜브형 복합재(90)는 맨드렐(80)의 단면에 따라, 원형 파이프 구조, 사각 파이프 구조 등과 같은 내부가 빈 다양한 단면 형상을 구조의 튜브형 복합재(90)를 제조할 수 있고, 또한, 브레이드얀(101) 및 엑셀얀(202)에 의한 높은 강도로 다양한 보강재로 사용될 수 있으며, 기존 브레이디드 슬리브와 달리 엑셀얀(202)의 보강으로, 길이 방향에 따른 강도 향상, 및 높은 굽힘 강도를 기대할 수 있으며, 비틀림에도 우수한 특징이 있다.

아울러, 기존 핸드 레이업 방법에 비해서, 높은 생산력과, 깨끗한 마감, 균일한 품질을 가지는 튜브형 복합재(90)를 생산할 수 있다.

또한, 상기 트리엑셀 브레이딩기(100)와 경화장치(400) 사이에, 추가크릴(800)이나 추가브레이딩기(900)를 설치하면, 더욱 강도가 높은 튜브형 복합재(90)를 제조할 수 있는 특징이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 튜브형 복합재의 제조 시스템의 개략도.

도 2는 엑셀얀이 포함되는 트리엑셀 브레이디드 슬리브 제작을 위한 트리엑셀 브레이딩기의 측면도.

도 3은 도 2의 A부분에 대한 확대 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 트리엑셀 브레이딩기의 캐리어와 얀가이드의 결합 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 트리엑셀 브레이딩기의 제네바기어와 축 및 트랙의 결합 사시도.

도 6은 본 발명에 따른 트리엑셀 브레이딩기의 정면도.

도 7은 도 6의 B부분에 대한 캐리어의 이동을 보여주는 정면도.

도 8은 도 6의 B부분에 대한 캐리어의 이동을 보여주는 또 다른 정면도.

도 9는 본 발명에 따른 튜브형 복합재의 제조 시스템에 적용된 트리엑셀 브레이딩기의 정면도.

도 10은 본 발명에 따라 추가크릴이 추가된 튜브형 복합재의 제조 시스템의 개략도.

도 11은 본 발명에 따라 추가브레이딩기가 추가된 튜브형 복합재의 제조 시스템의 개략도.

도 12의 (c), (d), (e)는 본 발명에 따라 제조한 튜브형 복합재의 실 구조를 보여주는 측면도.

도 13은 도12의 F부분의 편성 개략도.

[ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ]

10 : 베이스판 20 : 트랙판

30 : 축 33 : 제네바기어

40 : 얀가이드 50 : 캐리어

60, 201 : 보빈 80 : 맨드렐

82, 82´ : 지지장치 100 : 트리엑셀 브레이딩기

200 : 크릴 300 : 레진공급장치

400 : 경화장치 500 : 풀링장치

600 : 커팅장치 700 : 적재부

800 : 추가크릴 900 : 추가브레이딩기

Claims

축에 의해 회전하는 제네바기어의 슬롯과 트랙을 따라 다수개의 캐리어가 이동하되, 상기 캐리어에 조립된 보빈에 감긴 브레이드얀이 교차하면서 브레이드 슬리브를 편성하는 통상의 브레이딩기에 있어서,

상기 축은 관통되고, 상기 축에는 보빈과 평행한 방향으로 돌출되어, 중앙이 관통된 얀가이드를 일체로 형성하고,

상기 얀가이드로 공급되는 엑셀얀이 브레이드얀이 함께 편성되는 트리엑셀 브레이디드 슬리브를 제공함을 특징으로 하는 엑셀얀이 포함되는 트리엑셀 브레이디드 슬리브 제작을 위한 트리엑셀 브레이딩기.
제 1항에 있어서,

상기 얀가이드의 끝단은 세라믹 재질의 보조가이드가 일체로 구성하되, 보조가이드는 얀가이드 끝단 내주연에서 끝면까지 둥글게 형성되어,

엑셀얀의 손상을 최소화함을 특징으로 하는 엑셀얀이 포함되는 트리엑셀 브레이디드 슬리브 제작을 위한 트리엑셀 브레이딩기.
제 2항에 있어서,

상기 트리엑셀 브레이딩기의 중심에는 척을 고정하고, 상기 척에는 맨드렐을 설치되어, 트리엑셀 브레이디드 슬리브는 멘드렐을 감싸면서 편성하며,

상기 맨드렐은 한 쌍의 롤러가 다수개 배열되는 지지장치에 의해 지지되어,

맨드렐에 의해 원하는 단면 형태로 트리엑셀 브레이디드 슬리브를 편성할 수 있음을 특징으로 하는 엑셀얀이 포함되는 트리엑셀 브레이디드 슬리브 제작을 위한 트리엑셀 브레이딩기.
청구항 1의 트리엑셀 브레이딩기에 의해 튜브 구조의 브레이디드 슬리브를 편성하여 구성하되,

교차되게 꼬이는 브레이드얀과, 그 중앙에 엑셀얀이 함께 꼬이는 편성 구조를 가짐을 특징으로 하는 트리엑셀 브레이딩기에 의해 제작된 트리엑셀 브레이디드 슬리브.
엑셀얀이 감긴 보빈을 설치한 크릴; 청구항 3의 트리엑셀 브레이딩기; 상기 트리엑셀 브레이딩기의 맨드렐을 수용하는 몰드와, 상기 몰드를 가열하는 가열수단을 구비한 경화장치; 통상의 풀링장치; 통상의 커팅기가 순차로 배열되어 구성하되, 상기 크릴과 트리엑셀 브레이딩기 및 경화장치 사이에 적어도 한 곳에는, 엑셀얀과 브레이드얀에 레진을 도포하는 레진공급장치가 적어도 하나 구성하는 제조시스템을 구성하여,

트리엑셀 브레이딩기에 의해 편성된 튜브 구조의 브레이디드 슬리브를 연속으로 인발 성형함을 특징으로 하는 튜브형 복합재의 연속 제조 시스템.
삭제
청구항 5의 튜브형 복합재의 제조 시스템에 따라 제조하여,

교차되게 꼬이는 브레이드얀과, 그 중앙에 엑셀얀이 함께 꼬이는 편성 구조의 브레이디드 슬리브를 트리엑셀 브레이딩기에 의해 편성하고, 상기 편성된 엑셀얀과 브레이드얀에 레진공급장치로부터 공급된 레진을 도포하여 도포 된 레진이 경화장치를 거치면서 경화되어, 적용된 맨드렐의 단면 구조를 지니도록 구성됨을 특징으로 하는 튜브형 복합재.