KR101335659B1 - Method for manufacturing structural reinforcing polymer fiber - Google Patents

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Abstract

본 발명은 콘크리트 보강용 구조용 폴리머 섬유 제조 방법에 관한 것으로서, 간소화된 제조 과정으로 콘크리트를 구조적으로 보강하는데 적합한 물성을 가지며, 성능면에서도 뛰어난 폴리머 섬유를 제조하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, (a) 압출기의 실린더에 섬유 재료를 투입시키며, 스크류를 이용하여 용융 압출하는 단계; (b) 압출기의 헤드를 이용하여 용융 압출된 재료를 섬유로 방사시키는 단계; (c) 냉각기를 이용하여 방사된 섬유를 냉각시키는 단계; (d) 제 1 연신롤러를 이용하여 냉각 경화된 섬유를 제 1 연신하는 단계; (e) 요철기를 이용하여 오븐을 통과한 섬유에 요철 모양을 패터닝하는 단계; (f) 상기 요철기를 통과한 섬유를 제 2 연신롤러를 이용하여 제 2 연신하는 단계; 및 (g) 상기 제 2 연신롤러를 통과한 섬유를 커팅기를 이용하여 재단하는 단계; 를 포함한다.
The present invention relates to a method for producing a structural polymer fiber for reinforcing concrete, and aims to manufacture a polymer fiber having a property suitable for structurally reinforcing concrete by a simplified manufacturing process and having excellent performance.
In order to accomplish the above object, the present invention provides a method of manufacturing an extruder, comprising the steps of: (a) injecting a fiber material into a cylinder of an extruder and melt-extruding using a screw; (b) spinning the melt extruded material with fibers using a head of an extruder; (c) cooling the radiated fibers using a cooler; (d) first stretching the fiber-cured fiber using a first stretching roller; (e) patterning the concavo-convex pattern on the fiber passed through the oven using a concavo-convex machine; (f) stretching the fiber having passed through the concavo-convex portion by using a second stretching roller; And (g) cutting the fiber having passed through the second stretching roller using a cutter; .

Description

콘크리트 보강용 구조용 폴리머 섬유 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING STRUCTURAL REINFORCING POLYMER FIBER}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method for manufacturing a structural polymer fiber for reinforcing concrete,

본 발명은 콘크리트 보강용 구조용 폴리머 섬유의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 콘크리트에 발생되는 균열의 성장을 억제하며, 처짐 및 휨 성능 등의 성질을 보강하기 위해 콘크리트 내에 혼합되어 뛰어난 성능을 가지는 구조용 폴리머 섬유를 제조하는 장치 및 방법, 그리고 이를 통해 제조된 폴리머 섬유에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a structural polymer fiber for reinforcing concrete, and more particularly, to a method for producing a structural polymer fiber for reinforcing concrete, which is capable of suppressing the growth of cracks generated in concrete and mixing with concrete in order to reinforce properties such as deflection and bending performance. The present invention relates to an apparatus and a method for producing a structural polymer fiber, and a polymer fiber produced thereby.

일반적으로, 시멘트 및 석회 등을 기본으로 하는 재료인 모르타르, 콘크리트, 숏크리트 및 플라스터와 같은 시멘트재(이하, '콘크리트')는 취성적인 성질로 인한 급격한 파괴와 건조/소성수축으로 인한 균열 발생 등의 단점을 가지고 있다. Generally, cement materials such as mortar, concrete, shotcrete and plaster (hereinafter, referred to as 'concrete'), which are materials based on cement and lime, are used in a variety of applications such as rapid breakage due to brittle properties and cracking due to drying / It has disadvantages.

이러한 단점을 보강하기 위한 방법 중 하나로, 시멘트재의 믹싱 과정에 섬유를 혼입하는 방법이 있으며, 성능 확보를 위해 보강 섬유들이 첨가된 콘크리트가 개발되어 사용하고 있다.One of the methods to reinforce these disadvantages is to incorporate fibers into the mixing process of the cement. In order to secure the performance, concrete with reinforcing fibers has been developed and used.

구조용 섬유는 콘크리트에 혼입되어 균열억제 뿐만 아니라 인장과 휨 성능 등을 개선시키는 섬유를 말한다. Structural fibers are fibers that are incorporated into concrete to improve tensile and flexural properties as well as cracks.

일반적으로 폴리머 섬유란, 합성 고분자를 원료로 하는 인공섬유를 말하며, 합성 고분자 종류에 따라서 폴리에스테르계, 폴리아크릴로니크릴계, 폴리아미트계, 폴리염화비닐계, 폴리우레탄계, 폴리올레핀계, 및 폴리플로오르에틸렌계 등이 있다.Generally, polymer fibers refer to artificial fibers made from synthetic polymers as raw materials. Depending on the type of synthetic polymer, polyester fibers, polyacrylonitrile fibers, polyamide fibers, polyvinyl chloride fibers, polyurethane fibers, polyolefin fibers, And the like.

이들의 고분자 화합물은 용융, 용액, 에멀션으로 한 액을 방사하여 제조하며, 고온에서 융해되는 열가소성을 가진다.These polymer compounds are prepared by spinning a solution by melting, solution, or emulsion, and have thermoplasticity that melts at high temperatures.

한편, 고강도 폴리머 섬유 제조에 관한 기술과 관련해서는, 한국공개특허 제10-2009-0060098호(이하, '선행문헌') 외에 다수 출원 및 공개되어 있다. On the other hand, in relation to the technology relating to the production of high-strength polymer fibers, numerous applications and disclosures have been made in addition to Korean Patent Laid-Open No. 10-2009-0060098 (hereinafter referred to as "prior art").

선행문헌에 따른 폴리머 섬유의 제조 방법은, 도 1 에 도시한 바와 같이 고분자량 폴리프로필렌 수지(polypropylene resin)를 이용한 고강도 섬유의 제조방법에 있어서, 고분자량 폴리프로필렌 수지(polypropylene resin), 용제 및 항산화제를 혼합한 혼합물을 용해시켜 혼합용액을 제조하는 단계 I; 상기 혼합 용액을 방사하여 미연신사를 형성하는 단계 II; 및 상기 미연신사 내의 상기 용제를 추출제로 추출하고, 연신시킨 다음 열 고정하여 섬유를 완성하는 단계 III; 를 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 1, a method for producing a high-strength fiber using a high-molecular-weight polypropylene resin according to the prior art is characterized in that a high-molecular-weight polypropylene resin, Preparing a mixed solution by dissolving the mixed mixture; Step II) of spinning the mixed solution to form an undrawn yarn; And extracting the solvent in the undrawn yarn with an extracting agent, stretching and then heat setting to complete the fiber; .

그러나, 선행문헌과 같은 기존의 폴리머 섬유 제조 방법은, 다수의 가열과 연신과정을 거치기 때문에, 제작에 많은 에너지와 시간 그리고 비교적 넓은 작업공간을 필요로 하는 문제점이 있었다. However, conventional polymer fiber manufacturing methods such as the prior art have a problem of requiring a lot of energy, time, and a relatively large working space because they undergo a lot of heating and stretching processes.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 간소화된 제조 과정으로 콘크리트를 구조적으로 보강하는데 적합한 물성을 가지며, 성능면에서도 뛰어난 폴리머 섬유를 제조하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a polymer fiber having excellent physical properties and structural properties for reinforcing concrete by a simplified manufacturing process.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 콘크리트 보강용 구조용 폴리머 섬유 제조 장치에 관한 것으로서, 섬유 재료를 투입하는 압출기의 실린더; 재료를 용융 압출시키는 압출기의 스크류; 용융 압출된 재료를 섬유로 방사시키는 압출기의 헤드; 섬유의 경화를 위한 냉각기; 섬유의 탄성과 강도를 강화하기 위한 제 1 연신롤러 및 제 2 연신롤러; 상기 제 1 연신롤러 및 제 2 연신롤러 사이에서 연신에 필요한 열을 가해주는 오븐; 콘크리트와 섬유의 부착성능 향상을 위해 섬유의 형상을 변형시키는 요철기; 및 상기 요철기를 통과한 섬유를 재단하는 커팅기; 를 포함한다.To achieve these and other advantages and in accordance with the purpose of the present invention, as embodied and broadly described herein, there is provided an apparatus for manufacturing a structural polymer fiber for reinforcing concrete, comprising: a cylinder of an extruder into which a fiber material is fed; A screw of an extruder for melt extruding the material; A head of an extruder for spinning melt extruded material into fibers; A cooler for curing the fibers; A first stretching roller and a second stretching roller for reinforcing the elasticity and strength of the fiber; An oven for applying heat required for stretching between the first and second elongating rollers; A sputtering machine for deforming a shape of a fiber to improve adhesion of concrete and fiber; And a cutting machine for cutting the fiber passed through the unevenness; .

한편, 본 발명은 콘크리트 보강용 구조용 폴리머 섬유 제조 방법에 관한 것으로서, (a) 압출기의 실린더에 섬유 재료를 투입시키며, 스크류를 이용하여 용융 압출하는 단계; (b) 압출기의 헤드를 이용하여 용융 압출된 재료를 섬유로 방사시키는 단계; (c) 냉각기를 이용하여 방사된 섬유를 냉각시키는 단계; (d) 제 1 연신롤러를 이용하여 냉각 경화된 섬유를 제 1 연신하는 단계; (e) 요철기를 이용하여 오븐을 통과한 섬유에 요철 모양을 패터닝하는 단계; (f) 상기 요철기를 통과한 섬유를 제 2 연신롤러를 이용하여 제 2 연신하는 단계; 및 (g) 상기 제 2 연신롤러를 통과한 섬유를 커팅기를 이용하여 재단하는 단계; 를 포함한다. The present invention also relates to a method for manufacturing a structural polymer fiber for reinforcing concrete, comprising the steps of: (a) injecting a fiber material into a cylinder of an extruder and melt-extruding the fiber material using a screw; (b) spinning the melt extruded material with fibers using a head of an extruder; (c) cooling the radiated fibers using a cooler; (d) first stretching the fiber-cured fiber using a first stretching roller; (e) patterning the concavo-convex pattern on the fiber passed through the oven using a concavo-convex machine; (f) stretching the fiber having passed through the concavo-convex portion by using a second stretching roller; And (g) cutting the fiber having passed through the second stretching roller using a cutter; .

또한 상기 (a) 단계에서, 상기 섬유 재료는, 폴리올레핀(polyolefine)계로 이루어진 것을 특징으로 한다.Further, in the step (a), the fiber material may be a polyolefin-based material.

또한 상기 (a) 단계에서, 상기 섬유 재료는, 200∼300℃로 가열된 스크류를 통해 용융 압출하는 것을 특징으로 한다.Further, in the step (a), the fiber material is melt-extruded through a screw heated to 200 to 300 캜.

또한 상기 (b) 단계에서, 상기 섬유는, 직경 1∼5㎜의 헤드 노즐을 통해 방사되는 것을 특징으로 한다.Further, in the step (b), the fibers are irradiated through a head nozzle having a diameter of 1 to 5 mm.

또한 상기 (c) 단계에서, 방사된 섬유를 냉각시키는 상기 냉각기의 냉각온도는, 10∼35℃인 것을 특징으로 한다.In the step (c), the cooling temperature of the cooler for cooling the radiated fibers is 10 to 35 占 폚.

또한 상기 (d) 단계 이후에, (d-1) 오븐을 이용하여 연신에 필요한 열을 가해주는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. Further, after the step (d), the step (d-1) is carried out using an oven to apply heat required for stretching; And further comprising:

또한 상기 오븐의 가열온도는, 120∼180℃인 것을 특징으로 한다.The heating temperature of the oven is 120 to 180 ° C.

또한 상기 (d) 및 (f) 단계는, 상기 제 1 연신롤러와 제 2 연신롤러의 회전속도의 차이에 의한 연신이 이루어지는 것을 특징으로 한다. The steps (d) and (f) are characterized in that the drawing is performed by a difference in rotational speed between the first elongating roller and the second elongating roller.

또한 상기 제 1 연신롤러와 제 2 연신롤러의 회전속도차이의 비는, 6∼12인 것을 특징으로 한다.The ratio of the rotational speed difference between the first and second elongating rollers is 6 to 12.

또한 상기 (e) 단계에서, 상기 요철기는, 물결모양 또는 톱니모양의 롤러를 사용하는 것을 특징으로 한다.Further, in the step (e), the corrugated rollers are characterized by using wavy or serrated rollers.

그리고 상기 요철기는, 마이크로 단위의 패턴이 새겨진 것을 특징으로 한다.The concavo-convex pattern is characterized in that a micro-pattern is engraved.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 단 한 번의 섬유연신과정을 가짐으로써, 콘크리트 보강용 구조용 폴리머 섬유의 제조에 대한 과정을 간소화 하여 에너지와 공간적 효율성을 높였으며, 콘크리트 보강에 적합한 특성을 가지는 폴리머 섬유를 생산할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, by performing the single fiber stretching process, it is possible to improve the energy and spatial efficiency by simplifying the process of manufacturing the structural polymer fiber for reinforcing concrete, and to provide polymer fiber having properties suitable for reinforcing concrete There is an effect that can be produced.

그리고 본 발명에 따르면, 요철기에 마이크로 단위의 패턴을 새김으로써, 구조용 합성섬유의 표면을 거칠게 가공하여 콘크리트와의 부착성능이 뛰어난 구조용 폴리머 섬유를 생산할 수 있는 효과도 있다. According to the present invention, by forming a micro unit pattern on the concavo-convex pattern, the surface of the synthetic synthetic fiber can be roughly processed to produce the structural polymer fiber having excellent adhesion with concrete.

도 1 은 기존의 고강도 폴리프로필렌 섬유의 제조 방법을 나타낸 순서도.
도 2 는 본 발명에 따른 콘크리트 보강용 구조용 폴리머 섬유 제조 장치를 개념적으로 도시한 일예시도.
도 3 은 본 발명에 따른 콘크리트 보강용 구조용 폴리머 섬유 제조 방법에 관한 전체 흐름도.
도 4 는 본 발명에 따른 콘크리트 보강용 구조용 폴리머 섬유의 연신비에 따른 응력-변위 곡선 그래프.
도 5 는 본 발명에 따른 콘크리트 보강용 구조용 폴리머 섬유 표면의 마이크로 단위 패턴에 관한 일예시도.
도 6 은 본 발명에 따른 마이크로 단위의 패턴이 새겨진 콘크리트 보강용 구조용 폴리머 섬유의 다 섬유로 제작된 시편으로 인발실험을 실시하는 인발장치에 관한 실제 사진도.
도 7 은 본 발명에 따른 콘크리트 보강용 구조용 폴리머 섬유의 인발실험용 플라스틱판을 도시한 측면도.
도 8 은 본 발명에 따른 콘크리트 보강용 구조용 폴리머 섬유의 인발실험용 시편을 도시한 정면도.
도 9 은 본 발명에 따른 콘크리트 보강용 구조용 폴리머 섬유의 고강도 모르타르의 섬유종류에 따른 단섬유 인발에너지에 관한 그래프.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flow chart showing a conventional method of producing a high strength polypropylene fiber. FIG.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method for manufacturing a structural polymer fiber for reinforcing concrete.
3 is an overall flow chart of a method for manufacturing a structural polymer fiber for reinforcing concrete according to the present invention.
FIG. 4 is a graph of stress-displacement curve according to the stretching ratio of the structural polymer fiber for reinforcing concrete according to the present invention.
Fig. 5 is an example of a micro-unit pattern of a structural polymer fiber for reinforcing concrete according to the present invention. Fig.
Fig. 6 is a photograph of a drawing device for drawing a specimen made of multifilament of a structural polymer fiber for reinforcing concrete with a micro unit pattern according to the present invention. Fig.
7 is a side view showing a plastic plate for drawing test of a structural polymer fiber for reinforcing concrete according to the present invention.
8 is a front view showing a specimen for pulling test of a structural polymer fiber for reinforcing concrete according to the present invention.
FIG. 9 is a graph showing the extraction energy of short fibers according to the fiber type of the high-strength mortar of the structural polymer fiber for reinforcing concrete according to the present invention.

본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.Specific features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings. It is to be noted that the detailed description of known functions and constructions related to the present invention is omitted when it is determined that the gist of the present invention may be unnecessarily blurred.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 콘크리트 보강용 구조용 폴리머 섬유 제조 장치 및 그 방법, 이를 통해 제조된 폴리머 섬유에 관하여 도 2 내지 도 9 를 참조하여 설명하면 다음과 같다.An apparatus and method for producing a structural polymer fiber for reinforcing concrete according to the present invention and a polymer fiber produced by the method will be described with reference to FIG. 2 to FIG.

본 발명에 따른 콘크리트 보강용 구조용 폴리머 섬유는, 압출기에 의해 방사되며, 이어서 롤러의 회전속도차이로 연신을 주어 제조한다.The structural polymer fiber for reinforcing concrete according to the present invention is produced by extruding by means of an extruder, followed by stretching at a difference in rotation speed of the rollers.

[제 1 공정] 재료 용융 압출(S10).[Step 1] Melt extrusion of the material (S10).

상기 압출기의 실린더(1)에 용량에 맞게 구조용 폴리머 섬유의 재료가 되는 호모폴리프로필렌을 투입시키며, 투입된 재료를 200∼300℃로 가열된 스크류(2)를 이용하여 용융 압출한다.
Homopolypropylene, which is a material of the structural polymer fiber, is charged into the cylinder 1 of the extruder in accordance with the capacity, and the charged material is melt-extruded by using a screw 2 heated to 200 to 300 캜.

[제 2 공정] 방사(S20). [Second step] Spinning (S20).

상기 스크류(2)를 통해 용융 압출된 호모폴리프로필렌을 직경 1∼5㎜의 노즐구멍이 뚫린 헤드(3)를 이용하여 섬유로 방사시킨다(S20). The homopolypropylene melt extruded through the screw 2 is spun into fibers using a head 3 having a nozzle hole having a diameter of 1 to 5 mm (S20).

이때, 노즐구멍의 모양에 따라 각기 다른 형상단면을 가질 수 있다.
At this time, it is possible to have different cross-sectional shapes depending on the shape of the nozzle hole.

[제 3 공정] 냉각(S30).[Third step] Cooling (S30).

상기 헤드(3)를 통해 방사된 섬유를 수냉식 또는 공냉식의 냉각기(4)를 이용하여 냉각시킨다(S30). The fibers radiated through the head 3 are cooled using a water-cooled or air-cooled cooler 4 (S30).

이때, 상기 헤드(3)를 통해 방사된 섬유는 냉각기(4)를 거치면서 급격히 경화된다. 한편, 수냉식 냉각기(4)의 경우, 냉각 수조의 온도를 10∼35℃로 하여 섬유가 지나치게 저온으로 경화되거나 고온으로 인해 완전히 경화되지 못하는 것을 방지한다.
At this time, the fibers radiated through the head 3 are rapidly hardened through the cooler 4. On the other hand, in the case of the water-cooling type cooler 4, the temperature of the cooling water tank is set at 10 to 35 ° C to prevent the fibers from being hardened to an excessively low temperature or being hardened completely due to high temperature.

[제 4 공정] 제 1 연신(S40). [Fourth step] First stretching (S40).

냉각기(4)를 통해 냉각 경화된 섬유를 제 1 연신롤러(5)를 이용하여 제 1 연신한다.
And the fiber that has been cooled and hardened through the cooler 4 is first stretched using the first stretching roller 5.

[제 5 공정] 가열(S50).  [Step 5] Heating (S50).

상기 제 1 연신롤러(5)와 제 2 연신롤러(7) 사이에서, 연신을 위해 열을 가열하는 오븐(6)이 필요하며, 120∼180℃의 열이 오븐(6)을 통과하는 섬유에 고르게 전달되도록 한다.
Between the first and second elongating rollers 5 and 7 an oven 6 is required to heat the sheet for stretching and a heat of 120 to 180 ° C is applied to the fibers passing through the oven 6 To be evenly distributed.

[제 6 공정] 요철 모양 패터닝(S60). [Step 6] Patterning of irregularities (S60).

구조용 폴리머 섬유는 보통 표면이 매끄럽고, 소수성의 성질을 가진다. Structural polymer fibers usually have smooth surfaces and hydrophobic properties.

따라서, 콘크리트와 섬유와의 부착을 용이하게 하기 위해, 물결모양 또는 톱니모양의 롤러를 사용하는 요철기(8)를 이용하여 오븐(6)을 통과한 섬유에 요철 모양을 패터닝한다.Therefore, in order to facilitate attachment of the concrete to the fibers, the shape of the irregularities is patterned on the fibers passing through the oven 6 by using a weaving machine 8 using wavy or serrated rollers.

또한, 상기 요철기(8) 표면에 마이크로 단위의 패턴이 새겨져 있다. 따라서, 섬유 역시, 줄칼 또는 사포와 비슷한 거친 표면을 가지게 되어 부착성능이 한층 개선된다.
In addition, a pattern of micrometric unit is engraved on the surface of the hoist machine 8. Thus, the fiber also has a rough surface similar to a filament or sandpaper, and the adhesion performance is further improved.

[제 7 공정] 제 2 연신(S70). [Seventh step] Second stretching (S70).

요철기(8)를 통과한 섬유를 제 2 연신롤러(7)를 이용하여 제 2 연신한다.And the fiber that has passed through the spindle 8 is secondly drawn by using the second stretching roller 7. [

한편, 제 1 연신공정과 제 2 연신공정은, 상기 제 1 연신롤러(5)와 제 2 연신롤러(7)의 회전속도의 차이에 의해 이루어질 수 있으며, 이러한 연신과정을 통해 소정의 인장강도와 탄성을 가지게 된다. The first stretching process and the second stretching process may be performed by a difference in rotational speed between the first stretching roller 5 and the second stretching roller 7, Elasticity.

재료에 따라 각기 다르지만 호모폴리프로필렌의 경우, 롤러의 회전속도차이의 비(연신비)가 6∼12일 때 가장 높은 인장강도와 탄성을 띄게 된다.In homopolypropylene, which is different depending on the material, the highest tensile strength and elasticity are exhibited when the ratio of the rotational speed difference of the rollers (stretching ratio) is 6 to 12.

이에 따라, 제조된 폴리머 섬유는 400∼700 MPa의 인장강도와 5∼10 GPa의 탄성계수를 가지게 된다.
Thus, the polymer fibers produced have a tensile strength of 400 to 700 MPa and an elastic modulus of 5 to 10 GPa.

[제 8 공정] 커팅(S80).[Step 8] Cutting (S80).

상기 제 2 연신롤러(7)를 통과한 섬유를 커팅기(9)를 이용하여 소정의 길이로 재단한다.
The fiber having passed through the second stretching roller 7 is cut to a predetermined length by using a cutting machine 9. [

이하에서는, 본 발명을 실험예에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다. 단, 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 이들만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on experimental examples. It is to be understood, however, that these examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the invention.

[실험예 1][Experimental Example 1]

본 발명은 콘크리트 보강용 구조용 폴리머 섬유(100)를 호모폴리프로필렌으로 상기 조건에 따라 제조하여 KS K 0412 필라멘트사의 강도 및 시험 방법에 따라 인장강도를 측정하였다.According to the present invention, the structural polymer fiber (100) for reinforcing concrete was produced as homopolypropylene under the above conditions, and the tensile strength was measured according to the strength and test method of KS K 0412 filament yarn.

연신비Stretching cost 66 77 88 99 인장강도(MPa)Tensile Strength (MPa) 282282 373373 554554 531531 탄성계수(GPa)Elastic modulus (GPa) 55 5.85.8 88 8.38.3

인장강도시험 방법은 아래와 같다.The tensile strength test method is as follows.

인장강도시험 시 섬유의 굵기가 비교적 굵기 때문에 클램프 사이의 거리가 25cm가 되도록 하며, 정속인장식 시험기에 섬유를 거치할 경우 인장 속도를 (30±2)cm/min 으로 설정하여 강도와 신도를 측정한다.The tensile strength is measured by measuring the strength and elongation by setting the tensile speed to (30 ± 2) cm / min when the fiber is placed on a constant speed ornament tester so that the distance between the clamps is 25 cm, do.

섬유를 거치할 때 슬립이 일어나지 않도록 그립부분에 여러 번 돌려 감고 섬유를 물린 부분에서 절단되었을 때에는 그 시험은 제외한다.The test is excluded when the fiber is cut off several times in the grip and the fiber is cut off to prevent slip when the fiber is mounted.

본 실험예에서는 연신비에 따라 제조된 구조용 폴리머 섬유(100)의 강도와 탄성을 측정하였으며, 그 결과를 [표 1] 과 도 4 에서 나타내고 있다.
In the present example, the strength and elasticity of the structural polymer fiber 100 produced according to the stretching ratio were measured. The results are shown in Table 1 and FIG. 4.

[실험예 2][Experimental Example 2]

본 발명은 콘크리트 보강용 구조용 폴리머 섬유(100)의 부착성능을 향상시키기 위해, 도 5 에 도시된 바와 같은 마이크로 단위의 패턴이 새겨진 폴리머 섬유를 선택하여 JCI SF8의‘METHOD OF TEST FOR BOND OF FIBERS'에 [표 2] 와 같은 규정된 기준 모르타르의 배합에 의해 시험 시편을 제작하여 부착시험을 실시하였다.In order to improve the adhesion performance of the structural polymer fiber 100 for reinforcing concrete, the polymer fibers having a pattern of micro units as shown in FIG. 5 are selected and the 'METHOD OF TEST FOR BOND OF FIBERS' Test specimens were prepared by mixing the specified reference mortar as shown in [Table 2], and the adhesion test was carried out.

종류Kinds W/CW / C 시멘트/모래비율(무게)Cement / sand ratio (weight) 고강도High strength 0.500.50 1:1.71: 1.7 저강도Low intensity 0.650.65 1:11: 1

부착시험 방법은 아래와 같다.The adhesion test method is as follows.

부착시험 시 사용되는 시편은 도 6 및 도 7 에 도시한 바와 같이, 0.5mm 두께의 시편 양쪽을 분할하는 플라스틱 판(210)에 1개 또는 4개의 구멍을 뚫고, 이 구멍으로 단섬유 인발용에는 1개의 폴리머 섬유(100)를 끼우고, 다 섬유 인발용에는 4개의 폴리머 섬유(100)를 끼운 후, 도 8 에 도시된 바와 같이 모르타르(220)를 플라스틱 판의(210) 양측에 형성하여 양생된 모르타르(220)의 내부로 섬유가 부착되는 구조로 시편을 제작한다.As shown in Fig. 6 and Fig. 7, one or four holes were drilled in a plastic plate 210 for dividing both specimens having a thickness of 0.5 mm, and for this purpose, 8, the mortar 220 is formed on both sides of the plastic plate 210, as shown in FIG. 8, after four polymer fibers 100 are sandwiched between the single polymer fibers 100 for multi- And the fibers are adhered to the inside of the mortar 220.

시편 제작한 후 28일이 경과한 다음에 인발시험장치에 시험시편을 장치하고, 변위제어방식의 UTM을 사용하여 0.5mm/min의 하중재하속도로 시험을 실시한다. After 28 days from the production of the test specimen, the test specimen is placed in the drawing apparatus and the test is carried out at a loading speed of 0.5 mm / min using a displacement control type UTM.

그리고, 로드 슬립피지(load-slippage)의 곡선을 데이터 취득 시스템(data acquisition system)에 의해 얻어 최대 인발 하중과 곡선의 면적에 의한 인발에너지(계면인성)를 구한다.
Then, the curve of the load-slippage is obtained by a data acquisition system to obtain the maximum drawing load and the drawing energy (interfacial toughness) by the area of the curve.

본 발명과 같은 섬유의 형상을 가진 보강용 구조용 폴리머 섬유(100)의 부착성능을 확인하기 위해서, [표 3] 과 같이 종래 콘크리트의 휨 성능 향상용으로 사용되고 있는 일반 일직선 타입(straight type)과 굴곡형 타입(crimped type)을 비교하여 도 9 에 비교 실험한 결과를 나타내고 있다.In order to confirm the adhesion performance of the reinforcing structural polymer fiber 100 having the fiber shape as in the present invention, it is preferable to use the general straight type and flexure type which are used for improving the bending performance of the conventional concrete as shown in [Table 3] 9 shows a result of a comparative experiment comparing the crimped type.

Figure 112012010314219-pat00001
Figure 112012010314219-pat00001

[표 3] 과 도 9 에서도 알 수 있듯이, 마이크로 단위의 패턴이 새겨진 보강용 구조용 폴리머 섬유(100)의 인발에너지가 종래의 섬유와 비교하여 우수하다. As can be seen from [Table 3] and FIG. 9, the drawing energy of the reinforcing structural polymer fiber 100 in which the micro unit pattern is engraved is superior to the conventional fibers.

즉, 콘크리트와 부착성능이 우수함을 알 수 있다.That is, it can be seen that the concrete and adhesion performance are excellent.

이상은 호모폴리프로필렌으로만 이루어진 콘크리트 보강용 구조용 폴리머섬유 외에도 코폴리머, PVA, PET 등의 다양한 재료에도 사용될 수 있다.
In addition to the structural polymer fiber for reinforcing concrete made of homopolypropylene, it can also be used for various materials such as copolymer, PVA and PET.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be appreciated by those skilled in the art that numerous changes and modifications may be made without departing from the invention. Accordingly, all such appropriate modifications and changes, and equivalents thereof, should be regarded as within the scope of the present invention.

1: 압출기의 실린더 2: 압출기의 스크류
3: 압출기의 헤드 4: 냉각기
5: 제 1 연신롤러 6: 오븐
7: 제 2 연신롤러 8: 요철기
9: 커팅기
100: 콘크리트 보강용 구조용 폴리머 섬유
210: 플라스틱 판 220: 모르타르
1: cylinder of the extruder 2: screw of the extruder
3: Head of extruder 4: Cooler
5: first stretching roller 6: oven
7: second stretching roller 8: spool
9: Cutting machine
100: Structural polymer fiber for reinforcing concrete
210: plastic plate 220: mortar

Claims (13)

삭제delete 콘크리트 보강용 구조용 폴리머 섬유 제조 방법에 있어서,
(a) 압출기의 실린더(1)에 폴리올레핀(polyolefine)계로 이루어진 섬유 재료를 투입시키며, 200∼300℃로 가열된 스크류(2)를 통해 용융 압출하는 단계;
(b) 압출기의 헤드(3)를 이용하여 용융 압출된 재료를 직경 1∼5㎜의 헤드(3) 노즐을 통해 섬유로 방사시키는 단계;
(c) 냉각기(4)를 이용하여 방사된 섬유를 10∼35℃로 냉각시키는 단계;
(d) 제 1 연신롤러(5)를 이용하여 냉각 경화된 섬유를 제 1 연신하는 단계;
(e) 요철기(8)를 이용하여 오븐(6)을 통과한 섬유에 요철 모양을 패터닝하는 단계;
(f) 상기 요철기(8)를 통과한 섬유를 제 2 연신롤러(7)를 이용하여 제 2 연신하는 단계; 및
(g) 상기 제 2 연신롤러(7)를 통과한 섬유를 커팅기(9)를 이용하여 재단하는 단계; 를 포함하되,
상기 (d) 단계 이후,
오븐(6)을 이용하여 연신에 필요한 열을 120∼180℃로 가해주는 (d-1) 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 보강용 구조용 폴리머 섬유 제조 방법.
A method for producing a structural polymer fiber for reinforcing concrete,
(a) feeding a polyolefin-based fiber material into a cylinder 1 of an extruder, and melt-extruding the fiber material through a screw 2 heated to 200 to 300 캜;
(b) spinning the melt extruded material through the head (3) of the extruder into fibers through a head (3) nozzle having a diameter of 1 to 5 mm;
(c) cooling the radiated fibers to 10 to 35 DEG C using the cooler (4);
(d) first stretching the fiber-cured fiber using the first stretching roller (5);
(e) patterning the irregularities on the fibers passing through the oven (6) using a weaving machine (8);
(f) a second elongation of the fibers having passed through the weaving machine (8) using a second elongating roller (7); And
(g) cutting the fiber having passed through the second stretching roller (7) using a cutting machine (9); , ≪ / RTI &
After the step (d)
And (d-1) applying heat required for stretching to 120 to 180 DEG C by using an oven (6).
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 2 항에 있어서,
상기 (d) 및 (f) 단계는,
상기 제 1 연신롤러(5)와 제 2 연신롤러(7)의 회전속도의 차이에 의한 연신이 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘크리트 보강용 구조용 폴리머 섬유 제조 방법.
3. The method of claim 2,
The steps (d) and (f)
Wherein the stretching is performed by a difference in rotational speed between the first stretching roller (5) and the second stretching roller (7).
제 9 항에 있어서,
상기 제 1 연신롤러(5)와 제 2 연신롤러(7)의 회전속도차이의 비는, 6∼12인 것을 특징으로 하는 콘크리트 보강용 구조용 폴리머 섬유 제조 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the ratio of the rotational speed difference between the first elongating roller (5) and the second elongating roller (7) is 6 to 12. The method for producing a structural polymer fiber for reinforcing concrete according to claim 1,
제 2 항에 있어서,
상기 (e) 단계에서,
상기 요철기(8)는, 물결모양 또는 톱니모양의 롤러를 사용하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 보강용 구조용 폴리머 섬유 제조 방법.
3. The method of claim 2,
In the step (e)
The method for producing a structural polymer fiber for reinforcing concrete according to claim 1, wherein the hoisting machine (8) uses a wavy or serrated roller.
제 2 항에 있어서,
상기 요철기(8)는, 마이크로 단위의 패턴이 새겨진 것을 특징으로 하는 콘크리트 보강용 구조용 폴리머 섬유 제조 방법.
3. The method of claim 2,
The method for manufacturing a polymer fiber for structural reinforcement for concrete according to claim 1, wherein the weaving machine (8) is engraved with a micro unit pattern.
삭제delete
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