KR101361852B1

KR101361852B1 - 섬유보강재 제조방법 및 이에 의하여 제조된 섬유보강재

Info

Publication number: KR101361852B1
Application number: KR1020130064260A
Authority: KR
Inventors: 유세열
Original assignee: 나이콘소재 주식회사
Priority date: 2013-06-04
Filing date: 2013-06-04
Publication date: 2014-02-12

Abstract

섬유보강재 제조방법을 개시한다.
이러한 섬유보강재 제조방법은, 섬유보강재용 원사를 성형하는 공정과, 상기 섬유보강재용 원사를 길이 방향으로 연신하는 공정 그리고, 연신된 섬유보강재용 원사들이 비(非) 접착 상태로 다발 형태를 이루도록 묶음결속재로 감싸서 결속하는 공정을 포함한다.

Description

섬유보강재 제조방법 및 이에 의하여 제조된 섬유보강재{METHOD FOR MANUFACTURING FIBER REINFORCEMENT AND FIBER REINFORCEMENT MANUFACTURED BY THE SAME}

본 발명은 섬유보강재 제조방법 및 이에 의하여 제조된 섬유보강재에 관한 것이다.

섬유보강재는 크게 강섬유계 보강재와, 합성섬유계 보강재가 있으며, 대부분 콘크리트 시멘트 조성물에 혼합되어 물성(物性) 특성을 향상 및 개선시키기 위한 목적으로 사용된다.

상기 보강재 중에서 합성섬유계 보강재는, 강섬유계 보강재의 주된 단점인 부식(腐蝕)에 의한 문제를 개선하면서 콘크리트의 소성수축이나 건조수축균열 등을 억제할 수 있는 내구성도 확보할 수 있는 것으로 알려져 있다.

특히, 상기 합성섬유계 보강재의 성능을 안정적으로 확보하려면 보강재(원사)들이 낱개로 분산된 상태로 혼합되도록 하는 것이 중요하며, 시멘트 조성물 중에 보강재가 불균일하게 분산(分散)된 상태로 분포되면 오히려 구조성능과 내구성능을 크게 저하시키는 한 요인이 될 수도 있다.

이러한 분산성(分散性) 확보를 위한 합성섬유계 보강재의 제조방법으로는 특허등록 제10-0857475호가 있다.

상기 특허등록 제10-0857475호는, 부착성능 및 분산성 향상을 위하여 낱개의 합성섬유가닥들을 결합하여 다발(bundle) 형태로 제조하는 방법이 개시되어 있다.

하지만, 상기 특허등록 제10-0857475호는, 낱개의 섬유가닥을 성형한 다음, 섬유가닥 표면을 친수성 물질로 코팅하고, 수용성 용액으로 여러 가닥을 다시 결합시켜서 다발 형태로 제조하는 것이므로 제조 과정이 복잡하고, 과다한 비용이 소요되는 단점이 있다.

더욱이, 각각의 섬유가닥들을 수용성 용액으로 결합한 상태에서는, 섬유가닥들 간에 접착력이 작용하므로 시멘트 조성물과 혼합할 때 섬유가닥들이 낱개로 원활하게 분리되지 않는 현상이 발생할 수 있고, 이로 인하여 분산(分散) 성능의 개선 효과를 기대하기 어렵다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서,

본 발명의 목적은, 분산성(分散性)이 대폭 향상된 다발 형태의 섬유보강재를 간편하게 제조할 수 있는 섬유보강재 제조방법을 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 실현하기 위하여,

섬유보강재용 원사를 성형하는 공정;

상기 섬유보강재용 원사를 길이 방향으로 연신하는 공정;

연신된 섬유보강재용 원사들이 비(非) 접착 상태로 다발 형태를 이루도록 묶음결속재로 감싸서 결속하는 공정;

을 포함하는 섬유보강재 제조방법을 제공한다.

한편 본 발명은, 상기 섬유보강재 제조방법에 의해 제조된 섬유보강재를 제공한다.

이와 같은 본 발명은, 섬유보강재용 원사들을 묶음결속재로 묶음 결속하여 섬유보강재용 원사들이 비(非) 접착 상태로 묶음 결속된 다발 형태의 섬유보강재를 간편하게 제조할 수 있다.

특히, 섬유보강재용 원사들이 비(非) 접착 상태의 다발 형태로 제공되는 섬유보강재는, 예를 들어, 일반 번들 타입의 섬유보강재들과 같이 여러 가닥의 원사들이 수용성(水溶性) 용액(접착제)에 의해 서로 접착 상태로 결속된 구조와 비교할 때 한층 향상된 분산성(分散性)을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 섬유보강재 제조방법의 전체 공정을 나타낸 공정도이다.
도 2 내지 도 6은 도 1의 공정들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7은 도 1의 공정들을 거쳐서 제조된 섬유보강재의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7의 섬유보강재의 다른 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다.

본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자들이 본 발명의 실시가 가능한 범위 내에서 설명된다.

따라서, 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있는 것이므로 본 발명의 특허청구범위는 아래에서 설명하는 실시 예들로 인하여 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 섬유보강재 제조방법의 전체 공정을 나타낸 공정도이고, 도 2 내지 도 6은 도 1의 공정들을 설명하기 위한 도면들이며, 도 7 및 도 8은 도 1의 공정들을 거치면서 제조된 섬유보강재의 전체 구조를 개략적으로 나타낸 도면들이다.

상기 도 1의 공정들 중에서 도면 부호 S1은 섬유보강재용 원사를 성형하는 공정을 지칭한다.

상기 섬유보강재용 원사를 성형하는 공정(S1)은, 도 2에서와 같이 예를 들어, 통상의 압출기(2)를 이용하여 섬유보강재용 원사(Y1, 이하 "원사"라고 함.)를 형성하는 작업 방식으로 진행될 수 있다.

즉, 상기 압출기(2) 측에 원사 제조용 재료를 공급하여 압출(壓出) 성형으로 원사(Y1)를 연속으로 성형하는 것이다.

상기 원사(Y1)의 재질 즉, 원사 제조용 재료는 고분자(高分子) 플라스틱을 사용할 수 있으며, 특히 고분자 플라스틱 중에서 성형성이 좋고, 내구성 및 인장강도가 우수한 것으로 알려진 폴리프로필렌이나 폴리에스테르, 폴리아미드를 사용할 수 있다.

도 1의 공정들 중에서 S2는 원사를 연신하는 공정을 지칭한다.

상기 원사를 연신하는 공정(S2)은, 통상의 연신기(4)를 이용하여 원사(Y1)를 연신(延伸)하는 방식으로 진행될 수 있다.

예를 들어, 상기 연신기(4)는 도 2에서와 같이 상기 압출기(2)와 간격을 띄우고 배치되어 압출된 원사(Y1)가 상기 연신기(4)를 통과하는 상태로 연신이 이루어지도록 셋팅될 수 있다.

상기 연신기(4)는 내부에 연신용 로울러(R)들을 구비하여 이 연신용 로울러(R)들에 의해 연신이 이루어지는 구조로 이루어진다.

상기 원사를 연신하는 공정(S2)은 도 2에서와 같이 상기 압출기(2)와 간격을 띄우고 두 군데 지점에 연신기(4)를 배치하여 원사(Y1)의 이송 중에 상기 두 개의 연신기(4)에 의해 연신 작업을 나눠서 진행할 수 있도록 셋팅될 수 있다.

이와 같이 연신 작업을 두 번으로 나눠서 진행하면 예를 들어, 한 번의 연신 작업으로 원사(Y1)를 연신하는 방식과 비교할 때 원사(Y1)의 인장(引張) 스트레스를 줄일 수 있으므로 안정적인 연신 품질을 얻을 수 있다.

상기와 같이 압출기(2) 및 연신기(4)를 이용하여 원사(Y1)를 제조할 때에는 예를 들어, 도 2에서와 같이 원사(Y1)가 이송되는 이송 라인 상에 냉각부(C, 예: 냉각조)나 가열부(H, 예: 가열로)를 배치하여 성형 및 연신 작업과 부합하는 냉각 분위기 또는 가열 분위기를 형성할 수 있도록 셋팅될 수 있다.

상기와 같은 압출 및 연신 작업으로 형성되는 원사(Y1)는, 보강 환경에 따라 이와 부합하는 여러 가지의 단면 모양 및 크기로 형성할 수 있다.

즉, 상기 원사(Y1)는 원형이나 타원형, 다각형 모양의 단면을 갖도록 형성할 수 있으며, 예를 들어, 원형의 단면 모양을 갖도록 원사(Y1)를 형성할 때 대략 0.3mm 내지 2.0mm 범위 내의 직경을 갖도록 형성할 수 있다. 이외에도 여러 가지 모양의 단면을 갖도록 형성할 때 상기한 원형 직경 범위 내의 환산 직경을 갖도록 형성할 수 있다.

상기 본 발명의 일실시 예에 따른 섬유보강재 제조방법은, 도 1에서와 같이 원사의 형태를 부여하는 공정(S3)을 더 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 원사의 형태를 부여하는 공정(S3)은, 보강 지지력 확보가 용이한 상태로 원사(Y1)의 형태를 부여하기 위한 것이다. 상기 원사의 형태를 부여하는 공정(S3)은 도 1에서와 같이 원사를 연신하는 공정(S2) 이후에 진행할 수 있다.

즉, 도면에는 나타내지 않았지만 원사(Y1)들이 콘크리트와 혼합되어 콘크리트 내부에서 보강력 확보가 용이한 정착성(고정)을 갖을 수 있는 상태로 형태를 부여하는 것이다.

상기 원사의 형태를 부여하는 공정(S3)은, 예를 들어, 도 2에서와 같은 통상의 프레스기(P)를 이용한 프레스 작업에 의해 형태를 부여하는 방식으로 진행될 수 있다.

이러한 형태 부여 작업은, 도면에는 나타내지 않았지만 원사(Y1)가 길이 방향으로 통상의 파형(波形) 모양이나 톱니 모양으로 연장되는 형태를 갖도록 할 수 있다.

그리고, 이외에도 도면에는 나타내지 않았지만 접촉력(압력, 마찰)에 의해 원사(Y1) 외부면에 요철부가 형성되도록 표면 처리하는 방식으로 진행될 수도 있다.

한편, 도 1의 공정들 중에서 도면 부호 S4는 원사들을 결속하는 공정을 포함한다.

특히 상기 원사들을 결속하는 공정(S4)은, 분산성(分散性) 확보를 위하여 원사(Y1)들 간에 접착력이 일체 작용하지 않는 다발(bundle) 형태로 결속하는 것이다.

예를 들어, 상기 원사들을 결속하는 공정(S4)은, 도 3 내지 도 5에서와 같이 연신된 원사(Y1)들을 서로 겹쳐지게 배치한 상태에서 수용성(水溶性) 재질의 묶음결속재(T)로 감싸서 다발 형태를 이루도록 묶음 결속하는 방식으로 진행된다.

상기와 같이 묶음결속재(T)로 원사(Y1)들을 묶음 결속할 때에는 예를 들어, 상기 묶음결속재(T)의 양단을 수용성 접착제(T1)로 붙여서 묶음 결속 상태를 유지할 수 있도록 고정할 수 있다. 즉, 상기 원사들을 결속하는 공정(S4)은, 원사(Y1)들이 서로 겹쳐지게 배치된 상태에서 도 5에서와 같이 외부 둘레를 한 바퀴 감싸는 상태로 묶음결속재(T)를 감은 다음, 이 묶음결속재(T)의 양단을 수용성 접착제(T1)로 붙이는 작업 방식으로 진행된다.

상기 묶음결속재(T)는 수용성 재질의 박막(薄膜) 형태로 이루어지며, 예를 들어, 수용성 플라스틱(예:POLYVINYL ALCOHOL)이나 종이를 사용할 수 있다. 특히, 이러한 수용성 재질의 박막은 콘크리트와 혼합시 혼합수에 의해 원활하게 녹거나 풀리게 되므로 원사(Y1)들의 분산성을 용이하게 확보할 수 있다. 더욱이, 도 5에서와 같이 원사(Y1)들의 외부 둘레를 묶음결속재(T)로 한 바퀴 감은 상태에서 묶음결속재(T)의 양단을 수용성 접착제(T1)로 붙여서 형성한 원사(Y1) 다발은, 묶음결속재(T)의 양단만 수용성 접착제(T1)로 붙여진 상태이므로 예를 들어, 도면에는 나타내지 않았지만 별도의 결속재로 여러 가닥의 원사 둘레를 나선 모양으로 여러 번 감거나 꼬아서 결속한 상태의 다발 구조나, 원사들을 수용성 용액으로 직접 붙여서 결속한 상태의 다발 구조 또는 원사들을 서로 꼬거나 비틀어서 결속한 상태의 다발 구조와 비교할 때, 콘크리트와 혼합시 묶음 상태의 해제가 용이한 묶음 구조를 제공할 수 있다.

그리고, 묶음 결속 작업은, 도 6에서와 같이 원사(Y1)들을 묶음 결속한 상태에서 일정 길이로 컷팅하거나, 도면에는 나타내지 않았지만 미리 일정 길이로 컷팅한 상태에서 묶음 결속하는 방식으로 진행할 수 있다.

그러므로, 상기한 제조 공정들을 거치면서 도 7에서와 같이 원사(Y1)들 간에 접착력이 일체 작용하지 않는 다발 형태의 섬유보강재(Y)를 제조할 수 있다.

상기 섬유보강재(Y)의 직경(D1)은 요구되는 작업 환경과 부합하도록 여러 가지 크기로 형성될 수 있으며, 주로 10mm 내지 100mm 범위 내로 형성할 수 있다.

만약, 상기한 직경(D1) 범위보다 더 작으면 원사(Y1)들의 묶음 결속 개수가 적어서 묶음 효율이 저하될 수 있고, 상기한 직경(D1) 범위보다 더 크면 무게 및 부피가 커져서 만족할 만한 묶음 안정성을 기대할 수 없다.

또한, 상기 섬유보강재(Y)의 길이(D2)는 요구되는 작업 환경과 부합하도록 여러 가지 크기로 형성될 수 있으며, 대략 10mm 내지 150mm 범위 내로 형성할 수 있다.

만약, 상기한 길이(D2) 범위보다 더 짧으면 정착성 확보가 어려우므로 만족할 만한 보강성능을 기대하기 어렵고, 상기한 길이(D2) 범위보다 더 길면 서로 엉키는 현상에 의해 만족할 만한 분산성(分散性)을 얻기가 어렵다.

그리고, 상기에서는 도 7에서와 같이 섬유보강재(Y)의 외부 둘레면 전체가 묶음결속재(T)로 감싸여진 묶음 결속 구조를 갖도록 제조된 것을 일예로 설명하고 있지만 본 발명이 상기한 구조에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 섬유보강재(Y)의 외부 둘레면 일부만 묶음결속재(T)로 묶음 결속되도록 작업을 진행하여 도 8에서와 같이 섬유보강재(Y)의 외부 둘레면 일부만 묶음결속재(T)로 감싸여진 구조를 갖도록 제조할 수도 있다.

따라서, 상기한 본 발명의 일실시 예에 따른 섬유보강재 제조방법에 의하면, 원사(Y1)들을 수용성 묶음결속재(T)로 묶음 결속하여 도 7 내지 도 8에서와 같은 다발 형태를 이루는 섬유보강재(Y)를 간편하게 제조할 수 있다.

특히 이와 같은 방법으로 제조된 다발 형태의 섬유보강재(Y)는, 원사(Y1)들 간에 일체의 접착력이 작용하지 않는 구조로 이루어지므로 예를 들어 일반 다발 형태의 섬유보강재들과 같이 원사 간에 수용성 용액으로 접착 결속된 구조와 비교할 때 콘크리트와 혼합시 한층 향상된 분산력을 확보할 수 있다.

2: 압출기 4: 연신기 Y1: 원사
Y: 섬유보강재 T: 묶음결속재

Claims

a) 섬유보강재용 원사를 성형하는 공정;
b) 상기 섬유보강재용 원사를 길이 방향으로 연신하는 공정;
c) 연신된 섬유보강재용 원사들이 비(非) 접착 상태의 다발 형태를 이루도록 묶음결속재로 감싸서 결속하는 공정;
을 포함하며,
상기 공정 c)는,
연신된 여러 가닥의 섬유보강재용 원사들이 겹쳐지도록 배열한 상태에서 수용성 묶음결속재로 외부 둘레를 한 바퀴 감싼 상태에서 상기 수용성 묶음결속재의 양단을 수용성 접착제로 붙여서 상기 섬유보강재용 원사들 간에 접착력이 작용하지 않는 상태의 다발 형태로 묶음 결속하는 것을 특징으로 하는 섬유보강재 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 공정 a)는,
고분자 플라스틱 재료를 압출기로 압출하여 섬유보강재용 원사를 압출 성형하는 섬유보강재 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 공정 b)는,
성형된 섬유보강재용 원사를 공급받아서 연신기에 의해 길이 방향으로 연신하는 섬유보강재 제조방법.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 공정 c)는,
수용성 플라스틱 또는 종이를 묶음결속재로 사용하고, 이 묶음결속재는 박막 형태로 이루어지는 섬유보강재 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 공정 c)는,
섬유보강재용 원사들이 겹쳐지도록 배열한 상태에서 외부 둘레면 전체 또는 일부를 상기 묶음결속재로 감싸는 상태로 묶음 결속하는 것을 특징으로 하는 섬유보강재 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 섬유보강재 제조방법은,
d) 섬유보강재 원사의 형태를 부여하는 공정을 더 포함하며,
상기 공정 d)는,
상기 공정 b)에 의해 연신 처리된 섬유보강재용 원사가 길이 방향으로 파형 모양이나 톱니 모양으로 연장된 형태를 갖거나, 외부면에 요철부를 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 섬유보강재 제조방법.
청구항 1의 섬유보강재 제조방법을 통해서 제조된 섬유보강재.
청구항 8에 있어서,
상기 섬유보강재는,
직경 0.3mm 내지 2.0mm 범위 내의 섬유보강재용 원사를 사용하고, 이 섬유보강재용 원사들이 겹쳐져서 길이 10㎜ 내지 150㎜, 직경 10㎜ 내지 100㎜ 범위 내의 다발 형태를 이루도록 수용성 묶음결속재로 감싸여져서 묶음 결속된 상태로 형성되는 섬유보강재.