KR101428031B1 - 스폰지를 열융착하고 강화사를 와인딩하여 제조된 플로팅 송유 및 준설호스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스폰지를 열융착하고 강화사를 와인딩하여 플로팅 호스를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 와인딩 호스에 테입을 감아 가황하는 제1단계와 테입을 떼어내고 스펀지를 와인딩 호스의 표면에 접착하여 바닥재 스펀지 층을 형성하는 제2단계와;바닥재 스펀지층위에 열융착 스펀지층을 형성하는 제3단계와;열융착 스펀지층위에 제2외면고무층을 형성하는 제4단계를 포함한다. 또한, 1단계 표면이 강화사일 때는 2단계를 생략하고 3단계로 갈 수 있다.

Description

스폰지를 열융착하고 강화사를 와인딩하여 제조된 플로팅 송유 및 준설호스 {HOSE}

본 발명은 스폰지를 접착하고 강화사를 와인딩하여 제조된 플로팅 호스의 구조에 관한 것이다.

본 발명은 제조가 용이하고 충격완화 효과가 플로팅 호스의 구조에 관한 것이다. 플로팅호스는 송유 및 준설용 호스의 하나로서 준설호스는 크게는 부함을 사용하여 파이프와 호스가 뜨게하는 방법과 자력으로 뜨는 방법(Floating Hose)의 두가지가 있으며 용도에 따라 밴드타입(band type), 프랜지 타입(flange type)등이 있으며 사용조건 및 준설선의 크기에 따라 해상관용, 침설관용, 선내관용등으로 구분된다. 이러한 준설용 호스는 철관과의 연결이 용이하여야 하며 , 내면고무의 내마모성이 좋아야 하며 , 내압,인장이 강하며 가용성 등 굴곡성이 있어야 한다. 특히 최근에는 준설거리가 길어지고 있는 편인데 준설거리가 길어짐으로 해서 원거리 바다까지 준설이 되기 때문에 내마모성이나 내압, 인장성등은 더욱더 좋아 져야만 한다.

현재 많이 사용되고 있는 프랜지 형태의 준설용 호스는 대구경(약 760mm~1100mm의 직경) 호스로서 통상적으로 내부 고무층과 외부고무층, 그리고 그 사이의 보강포 및 보강재로 이루어지며, 끝단에는 금속 소재의 플랜지가 구비되어 있으며 상기 플랜지는 호스를 펌프 쪽과 연결된 흡입용이거나, 배출용 강관사이에 연결하거나 또는 호스와 호스의 끝단을 서로 연결하여 길게 연장하여 배출하는 것인데 통상은 플랜지의 테두리가 밖으로 노출되어 체결 보울트를 체결하여 다른 호스 또는 파이프(Pipe)를 연결할 수 있으며 내외부의 고무층으로 이루어져 있다. 도1a,b는 종래의 호스의 단면을 도시한다.

대한민국실용신안공고번호 제1980-0001371호 '호스는 자력으로 뜨는 호스(Floating Hose) 만을 말하며 고무층과 보강층,표피층으로 구성된 호스의 보강포층을 일반 나일론(Nylon) 또는 폴리에스터 코드지 (Polyester Corde)에 고무를 톱핑(Topping)한 수직합을 한층한층 54ㅀ,45ㅀ에 가까운 반대각으로 접합하는데, 수직합을 요구 각도에 ??추는 난이함과 일정치 아니한 접합부위에서 생길 수 있는 압력 편차로 호스의 내부 압력이 불균형하게 미치기 때문에 바람직하지 못한 측면이 있다. 상기 실용신안의 호스 제작 방법에서 보강층의 제작방법은 코드지로 접착하는 수작업의 방법으로 제작되어지는 것으로서 현재 일반적으로 사용되는 수작업 방식이다. 이러한 방법은 시간도 오래 걸릴 뿐 아니라 코드지간의 겹쳐지는 부위가 많아짐으로 호스의 두께가 두꺼워지며 이로 인해 호스의 유연성에 문제가 된다.

대한민국 특허공개번호 2001-0052849호‘ 고압고무호스 및 이의 제조방법’은 내면고무층의 외주에 유기 섬유코드를 2층의 나선형 또는 1층의 블레이드 형태로 편직한 유기 섬유 보강층을 배치하고 유기섬유보강층의 외주측에 강선을 2층의 나선형으로 편직한 강선보강층을 배치하고 유기섬유보강층의 편조각도를 강선보강층의 편조각도보다 작게 하고 유기섬유보강층의 편조장력을 강선보강층의 편조장력보다 크게 함으로써 유연성을 강화하고 경량화를 도모하며 내구성을 향상시키려고 한바 있다.

그러나 이러한 호스구조는 보강층이 더욱 강화됨으로써 호스의 반경방향으로의 파단에 대해서는 안쪽으로 확산되지 않도록 하여 종래의 호스에 비해 내구성이 강화되었다고 할 수 있으나 호스의 바깥쪽 부분이 운반이나 사용에 의하여 접힘이 발생될 수 있으며, 호스의 용도 사용길이에 따라 절단하여 쓰는 호스나 양쪽 접속용 금속 카프링은 유압식 카프링 접합으로 사용하므로 카프링 부위의 누수 불량에 대하여는 별다른 대책이 없었다.

준설용 호스는 플랜지부위의 금속부분과 호스의 고무 접착에 대한 강화사 부분이 가장 중요한데 상기 호스구조는 호스와 플랜지의 연결부위에 대한 접착방법에 대한 구체적인 기재가 없다.

최근 본 출원인에 의하여 출원된 출원중에는 내면고무안에 금속링을 삽입하며 길이방향의 손상이 더 이상 확산되지 않도록 한바 있어 호스 내부에서의 손상에 대해서는 대처가 가능하지만 상기 출원도 고압환경이나 내부 물체에 의한 내면고무의 손상에 대해서는 대응할 수 없고 굴곡성이 없는 것이 단점이다.

또한, 본 발명에 따른 플로팅 호스는 준설호스 뿐 아니라 플로팅 송유관 호스를 포함할 수 있다. 플로팅 송유관 호스는 배와 배 사이로 연결하거나 배와 항구에 연결하여 유류를 옮기는데 사용이 된다.

플로팅 송유관 호스는 누유를 방지하기 위하여 내면고무층을 형성할때 맨드릴에 압출기를 이용하여 내면고무층을 튜브식으로 형성한다. 또한 내면고무층에는 내유성 고무를 사용하며 준설호스는 내마모성 고무를 사용한다.

본 발명은 위와 같은 수작업의 단점을 극복하기 위하여 안출된것으로서, 스폰지를 사용하되 종래와는 다르게 스폰지를 와인딩하면서 열융착하는 방법으로 붙이고 강화사를 와인딩함으로써 후렌지와 고무호스 부분의 고정을 Wire를 사용하지 않고 강화사 와인딩으로 해결하므로 부력이 좋으면서 쉽게 손상되지 않는 호스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 와인딩을 자동화하여 제작이 용이하도록 하고 자동화로 인하여 기존의 제작방법보다는 제작시간 단축 및 원료절감과 호스의 내구성을 강화하면서도 유연성에 손상을 주지 않고 상대관과의 연결 카프링을 일체형으로 하여 연결부위의 하자를 발생치 않게 하는 호스를 제공하며 강화사와 고무판을 함께 감아서 호스를 형성할 수 있도록 하였다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여스폰지를 접착하고 강화사를 와인딩하여 플로팅 호스를 제조하는 방법을 제공하는데 와인딩 호스에 테입을 감아 가황하는 제1단계와; 테입을 떼어내고 스펀지를 와인딩 호스의 표면에 접착하여 바닥재 스펀지 층을 형성하는 제2단계와;바닥재 스펀지층위에 열융착 스펀지층을 형성하는 제3단계와;열융착 스펀지층위에 제2외면고무층을 형성하는 제4단계를 포함할 수 있다.

상기 제4단계는 강화사와 고무판을 함께 와인딩하여 형성하는 것일 수 있다.

상기 와인딩 호스는, 와인딩기에서 자동으로 고무판을 감거나, 수작업으로 내면고무층을 형성하고 내면고무층이 형성된 호스의 내면고무층의 위쪽으로 플랜지를 얹어 와인더기에 제공하는 제A-1단계와;상기 와인더기에 다수 가닥의 강화사를 제공하여 상기 내면고무층의 위쪽으로 강화사를 감는데 상기 강화사를 감기 바로전의 강화사와 감기는 강화사는 미리 설정된 각도를 넘기지 않도록 하여 보강층을 형성하고 플랜지를 고정시키는 제A-2단계와;상기 보강층위에 고무를 제공하고 외면고무층을 형성하여 가황하는 제A-3단계;를 포함하며 상기 내면고무층, 외면고무층 중 어느 하나는 강화사와 고무판을 함께 감은뒤 가황과정을 거쳐 형성된 것일 수 있다.

상기 제A-2단계와 상기 제A-3단계 사이에는 중간고무층을 제공하는 단계와 중간고무층과 외면고무층 사이에 또 다른 보강층을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 중간고무층은 강화사와 고무판이 함께 감긴형태인 것일 수 있다.

상기 강화사는 폴리에스테르, 나일론, Kevlar, 아라미드 중 어느 하나이며 고무와 강화사의 접착을 용이하도록 하는 수지 코팅되는 것일 수 있다.

고무판과 강화사를 함께 감을때 고무판은 축방향으로 돌고 있는 롤러에 맞닿아 회전하도록 하며 강화사는 축방향과 직각방향으로 공급되며 축방향을 따라 좌우로 움직여 와인딩 각도를 조절하도록 하는 것일 수 있다.

상기 강화사는 강화사가 가이드를 통과한 후 와인딩되기전에 정렬하는 단계를 거치며 각각의 강화사마다 개별로 장력이 제어되는 것일 수 있다.

상기 강화사를 감는 방법은 사선방향, 일자방향중 어느 하나 이상이 사용되는 것일 수 있다.

또한, 스폰지를 접착하고 강화사를 와인딩하여 제조된 플로팅 호스를 제공하는데 상기 플로팅 호스는, 와인딩 호스의 외주면으로 바닥재스펀치층과 열융착 스펀치층이 차례로 형성되며상기 와인딩호스는 안쪽의 내면고무층과 바깥쪽의 외면고무층을 포함하여 이루어지는 호스본체와;상기 호스 본체의 양쪽에는 금속으로 이루어진 플랜지부가 형성되어 타 슬리브혹은 금속관과 연결이 가능하도록 하며 상기 내면고무층과 외면고무층의 사이에는 한개이상의 강화층이 형성되며 상기 강화층은 다수가닥의 강화사 필라멘트를 일정각도를 이루도록 감아서 형성하며 상기 내면고무층과 외면고무층 사이에는 중간고무층이 형성되며 상기 내면고무층, 외면고무층 중 어느 하나는 강화사와 고무판을 함께 감은뒤 가황과정을 거쳐 형성되는것일 수 있다.

고무판과 강화사를 함께 감을때 고무판은 축방향으로 돌고 있는 롤러에 맞닿아 회전하도록 하며 강화사는 축방향과 직각방향으로 공급되며 축방향을 따라 좌우로 움직여 와인딩 각도를 조절하여 제작된 것일 수 있다.

본 발명에 의하여 높은 부력을 가지면서도 쉽게 내부의 압력에 강할 뿐 아니라 내구성과 유연성이 강화되면서도 얇은 직경을 갖는 플랜지 일체형 호스를 제공하는 효과를 갖는다.

도1a,b는 종래의 호스의 단면을 도시한 도면
도2a,b,c는 본 발명에 따른 호스의 구조를 도시한 도면
도3은 본 발명에 따라 제작된 호스의 일실시예를 도시한 도면
도4a,b,c는 본 발명에 따른 호스를 제작하기 위하여 사용되는 장치를 도시한 도면
도4d는 강화사의 개별 장력을 유지하며 강화사를 공급하는 장치
도5는 종래 수작업 공정 중 접착제로 스펀지를 접착하는 과정을 도시하는 사진
도6은 본 발명에 따라 스펀지를 열융착하는 기계를 도시하는 도면
도7,8은 본 발명에 따른 제작과정을 도시하는 도면

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 도2a는 본 발명에 따라 제작된 호스의 단면을 도시한다. 본 발명에 따른 호스는 아래쪽에서부터 내면고무층- 강화사와인딩층- 제1외면고무층 -열융착스펀지층-강화사와인딩층-제2외면고무층으로 구성이 된다. 종래와 같은 방식은 내면고무층-강화층-외면고무층을 갖는 호스를 제작한뒤에 테이프를 감아 가황을 한 후에 외면고무층의 바깥쪽으로 열융착 스펀지층을 형성한뒤에 다시 제2외면고무층을 형성한다. 제2외면고무층을 형성할때 강화사를 함께 감거나 제2외면고무층의 아래쪽으로 강화층을 하나 더 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 호스를 제조하기 위해서는 종래의 방법으로 제작된 와인딩 호스는 테이프를 감아 가황한 후에 와인딩기에 장착하게 된다. 이때 와인딩 호스를 가황 후에 스펀지를 접착하는 것은 압력을 주어 가황을 함으로써 호스의 내면고무, 강화층, 외면고무의 각 층 및 고무 사이에 있는 공기를 빼내고 고무간의 접착을 좋게하기 위함이다.

이렇게 가황한 호스의 외면과 스폰지면의 최초 접착은 열융착이 되지 않기 때문에 열융착 바닥역할을 하는 스펀지는 접착제를 이용하여 접착을 하며 열융착용 스펀지 두께의 1/2정도로 접착이 되도록 한다.

또한, 사용되는 열융착용 스펀지의 두께는 호스의 규격과 중량, 통과물의 중량을 계산하여 호스가 가져야 하는 부력을 계산함으로써 두께가 정해질 수 있다.

스폰지의 폭은 통상 200내지 450mm 내의 것을 사용하는데 두께에 따라서 롤에 감긴형태로 제공될 수도 있으며 감지지 않은 형태로 제공될 수도 있다.

스펀지를 감기 위해서는 아이부분의 상하에 필요한 폭의 가이드롤이 부착되어 있고 감기는 쪽 아래쪽에는 열발산기가 스폰지를 향하도록 하여 스폰지의 용융점의 온도를 발산하며 와인딩 성형기는 회전하면서 스펀지들을 융착시킨다. 도6에는 이에 관한 개념도를 도시한다.

스펀지를 융착시키기 위하여 스펀지를 감기 바로 직전에 스펀지는 아이를 빠져나와 가이드롤을 지나서 열발산기를 거치도록 하여 융착이 쉽게 되도록 한다.

또한, 스펀지를 감을때 스펀지 층은 짝수로 하는 것이 좋으며 호스의 회전축에 대하여 45정도의 각을 두고 감도록 한다. 원하는 두께 만큼의 스펀지 층이 감기게 되면 호스의 양쪽끝부분을 다듬은 후에 강화사를 와인딩하고 (이때 외면 고무층이 감길 수 있는데 강화사와 고무판을 함께 감아 제2외면 고무층을 형성할 수 있다)

제2외면고무층까지 형성되면 붕대를 감고 다시 가황을 하며 가황후에 붕대를 풀게 되면 플로팅 호스가 완성된다. 이러한 방법에 의하여 만들어진 플로팅 호스는 높은 내구성을 가지고 외력에 대한 저항력이 클 뿐 아니라 높은 부력을 갖게 되며 종래의 호스에도 적용이 가능하다.

그런데 통상 호스를 만들때 호스의 두께가 너무 두껍게 되거나 폭이 너무 커지게 되면 취급이 어려워지기 때문에 호스의 폭 및 두께는 호스의 규격에 따라 정해지게 된다. 그런데 플로팅 호스는 어느 정도의 부력을 가져야 하기 때문에 부력을 크게 하는 경우 호스의 강도가 떨어지고 호스의 강도에 주점을 두는 경우 부력이 떨어지게 된다.

본 발명에 따른 호스는 위와 같은 방법으로 스펀지(EVA)를 열융착함으로써 호스의 두께를 줄일 수 있었다. 그러면서 호스가 가지는 내구성이 떨어지지 않도록 하기 위하여 호스를 형성하기 위하여 강화층을 형성할 수 있다. 본 발명에 따른 호스에서 강화층은 강화층만 별도로 형성할 수도 있으며 고무판과 강화사를 함께 감는 방법으로 제1,2외면고무층을 형성할 수도 있다.

본 발명에 따른 호스에서 강화층의 형성에 대하여 자세하게 설명한다. 본 발명에 따른 강화층은 종래의 호스형태에 열융착스펀지층을 형성하고 그 외부에 외면고무층을 갖도록 형성하면서 강화층을 형성할 수도 있으며 처음부터 아래와 같은 방법으로 형성할 수 도 있다.

도2b,c는 강화층을 형성한 예를 도시하는데 강화층은 폴리에스테르,나일론, Kevlar, 아라미드 중 어느 하나로 된 강화사를 사용하며 강화사를 코팅하여 사용할 수도 있다. 상기 강화사를 내면고무층 위에서 계속해서 감음으로써 강화층을 형성하는데 강화사를 감아서 형성한 강화층을 여러층 형성한다 도2b에는 본 발명에 따른 호스의 모양및 그 단면을 도시한다.

강화층을 형성할 때 사용하는 실은 폴리에스테르,나일론, Kevlar, 아라미드 로 강화사는 약 1000데니아 이상의 것을 사용하하는 것이 좋다. 바람직하게는 1000데니아 이상 2000데니아 이하의 것을 사용한다. 또한, 강화사를 코팅하여 사용하는 것도 좋다. 코팅시에는 폴리우레아 수지를 강화사 외부에 코팅하며 1000데니아 이하의 것은 너무 가늘어서 외부의 압력에 의하여 쉽게 끊어지며 실제로 제품을 제작하였을때 2000데니아 이상의 것은 너무 두꺼워서 감기가 힘들며 감은 후에 두께가 너무 두꺼워지는 단점이 있다. 코팅에 사용되는 수지는 폴리우레아에 한정되지는 않으며 수지는 고무와 강화사의 접착을 용이하도록 한다.

또한, 감는 작업을 할때 사용되는 강화사는 분리되지 않은 여러가닥의 강화사를 끊어지지 않게 하여 감는데 감기는 강화사가 이루는 각도는 45도내지 53도의 각도로 계속해서 감는다. 45도내지 53도의 각도를 벗어나는 각도로 감게 되면 강화사와 강화사사이가 너무 촘촘해져서 감은후의 두께가 너무 두꺼워지거나 강화사 사이가 너무 벌어져서 강화층의 효과가 적어진다. 상기 각도는 최대 허용팽창 5%를 넘지 않는 각도이기 때문에 팽창에 따른 효과도 적다. 보강사를 감는 권취각도는 한번에 감게되는 강화사 필라멘트의 갯수에 따라 달라질 수 있지만 상기한 45도내지 53도의 각도의 것이 좋으며 한번에 감는 강화사의 필라멘트 수가 적어지고 호스의 직경이 커질 수록 권취각도를 크게 한다.

종래의 호스에서 보강층은 직조되거나 편직된 천을 사용하여 강화층을 구성하였는데 직조되거나 편직된 천을 사용하게 되면 층의 두께가 두꺼워지지 않으면 직조한다고 하더라도 아래층과 윗층이 쉽게 분리되며 날카로운 물건에 의하여 직조된 위사와 경사도 용이하게 분리될 수 있으나 본 발명에서처럼 강화사를 이용하여 호스의 외부를 감게 되면 천으로 형성하였을 때처럼 위층의 천과 아래쪽의 천의 구분이 생기고 위층과 아래층의 천은 별다른 결속없이 덧대어 질뿐이지만 본 발명처럼 일정각도로 감게 되는 경우 감는 것 그 자체로 결속이 되어 나가기 때문에 직조되거나 편직된 천을 사용할 때와는 달리 강한 결속력이 생기게 된다. 또한, 강화사에 수지 코팅을 함으로써 강화사와 고무의 접착을 용이하도록 하기 때문에 고무층과 보강층이 구별되는 종래의 제품과는 구별이 된다.

따라서, 호스내부에서 날카로운 이물질이 들어온다고 하여도 강화층을 쉽게 통과하지는 못하게 된다. 또한, 내외부에서 가해지는 압력에 대한 저항성이 커지게 되며 내외부에서 가해지는 압력은 호스전체로 고르게 나누어지게 된다. 또한 높은 압력에 견디게 하기 위해서는 처음감기 시작해서부터 감기가 끝날 때까지 강화사가 끊어지지 않도록 하여야만 한다.

이러한 강화사 이외에 폴리에틸렌이나 타이어 코드지로 이루어진 시트를 감는 것도 생각해 볼 수 있으나 시트를 사용하는 경우에는 시트의 일부가 겹쳐지도록 감아야 하기 때문에 최종제품의 두께가 두꺼워 질 뿐 아니라 높은 압력에 견딜 수 있도록 하기 위하여는 보다 촘촘히 감아야 하기 때문에 강화사를 이용하는 것보다 효율이 떨어지게 되며 더 많은 시트가 사용될 수 밖에 없다. 따라서 강화사를 사용하여 감는 경우에 사용되는 실의 양도 적어지며 호스의 두께를 얇게 할 수가 있다.

도1b의 실시예에서는 플랜지를 연결하기 위하여 호스의 끝단에 해당하는 내면고무층 위에 플랜지를 놓고 와이어를 반경방향으로 감아 호스에 플랜지가 결합되도록 하였으며 단순히 타이어 코드포를 외면고무 안에 감도록 하였으나

본원발명에 의할 경우 도2c와 같이 상기 와이어를 사용하지 않고도 플랜지를 호스에 연결하는 것이 가능하다. 즉, 내면고무층 위쪽에 플랜지를 놓은 상태에서 플랜지 한쪽끝 시작점에서 후프(Hoop)방식으로 시작하여 호스부분에서는 나선형(helical)방식으로 45~53도 각도로 주고 다시 맞은편 플랜지 부분에서 후프(Hoop)방식으로 강화사를 계속해서 감게 되면 와이어와 같은 연결수단 없이도 플랜지가 결합하게 되며 이 경우에 종래의 호스에서 와이어가 감김으로 해서 고무와 와이어의 접착문제로 이완되는 문제를 해결하게 되며 종래의 호스보다 슬림한 형태의 호스 모양에 플랜지와 고무 강화사 일체형의 슬리브 호스를 구현 할 수 있다.

따라서, 종래와 같이 두툼하고 플랜지 안쪽으로 어깨를 갖는 호스가 아니라 좀더 높은 압력에 견디면서도 어깨가 없이 좀더 얇은 호스를 제공할 수 있게 된다.

또한, 내면고무층을 이와 같은 방식으로 형성하게 되면 고무와 강화사가 혼재하게 되어 호스내부를 지나는 이물질에 의한 손상에도 강하게 된다.

도3에서 형성된 호스는 어깨가 좀 있기는 하지만 종래의 호스보다는 좀더 슬림한 형태로 만들게 된다.

내면고무층을 형성할때 일반 준설호스는 수작업으로 작업할 수 있으나 송유관호스는 맨드릴에 압출기를 이용하여 튜브식으로 내면고무층을 형성한다. 또한 일반 준설호스는 내마모성 고무를 사용하며 송유관호스는 내유성 고무를 사용한다.

도3은 이와 같은 방법으로 제작된 호스의 일실시예를 도시한다. 도3의 실시예는 외면고무층을 형성하지 않고 보강층 까지만 형성된 상태이며 이위에 고무층을 입히게 된다. 도면으로 보았을 때에 보강사가 엇갈리게 형성된것이 직조된 보강포를 입힌것과 비슷하게 보일 수 있지만 본 발명에 따른 보강사는 호스를 계속적으로 돌리면서 필요한 각도를 유지한 보강사를 감은 것으로서 보강포를 감을 때는 반경방향으로 가하는 일정한 힘의 양이 한계가 있을 수 밖에 없으며 보강사를 감을 때처럼 계속적으로 힘을 줄 수는 없기 때문에 프랜지를 고정하거나 보강층이 팽팽하게 계속적으로 당겨지도록 하여 내구성을 향상시키도록 한다.

또한, 외면고무층을 형성할 때 보강층을 형성한 후에 종래와 같이 가황과정을 거쳐서 외면고무층을 형성할 수도 있으나, 여러 가닥의 강화사를 감을 때 상기 여러가닥의 강화사와 비슷한 정도의 넓이를 갖는 미가류 고무판을 함께 감아서 형성하도록 할 수 있다. 도4a,b,c에 이러한 장치가 도시된다. 이때 강화층은 생략될 수도 있으나 외면고무층이 강화층의 역할을 하게 된다.

도4a,b,c의 장치는 강화사 필라멘트를 감는데 사용할 수 도 있는데 외면고무층을 형성할 때 고무판을 함께 제공받아 감는 방법으로 형성한 것을 도시한다. 고무판은 강화사 필라멘트를 한번에 감을 때 차지하게 되는 폭정도의 폭을 가지면 되며 특별히 그 폭에 한정되지 않는다. 감는 작업이 끝난뒤에 가황과정을 거쳐 고무판을 하나의 덩어리로 만들기 때문에 그 폭이 중요하지는 않다.

종래에는 고무판 사이에 와이어를 삽입한 후 이것을 감아서 고무층을 형성하는 경우가 있었으나 본 발명에서는 강화사 필라멘트를 감으면서 고무판을 제공하게 되며 종래의 와이어 삽입 고무판은 와이어가 겹치지 않게 하기 위하여 고무판의 폭을 맞춰서 감았기 때문에 본 발명과는 차이가 있다. 또한, 본 발명은 가황과정을 거쳐 고무층을 한개의 층으로 만들기 때문에 종래의 기술과 차이가 있으며 최종 결과물을 보더라도 일정한 각도로 감긴 강화사의 사이사이를 고무가 채우고 있는 형태이기 때문에 와이어 삽입 고무판과는 차이가 있다.

도3은 고무판 없이 강화사만 감은 형태인데 상기 형태에서 강화사와 강화사 사이의 빈곳을 고무판이 채우고 있다고 보면 된다. 또한, 외면고무층 뿐 아니라 중간고무층도 위와 같이 고무판과 강화사를 함께 감은뒤 가황하는 과정을 거쳐 제작하도록 할 수 있으며 이렇게 제작된 중간고무층이나 외면고무층은 내외부로부터의 강한 압력에도 견딜 수 있을 뿐 아니라 고무특유의 탄성 때문에 유연성이 확보되며 호스내부로부터의 충격에도 견딜 수 있다.

도3에서 보는 바와 같이 강화사를 감을때 양끝단에서는 축방향에 수직하게 감고 끝단이 아닌 안쪽 부분에서는 일정한 경사를 이루도록 감을 수 있다.

가황과정은 고무판 형태로 감은 고무이외에도 고무를 섭씨 140도내지 150도 의 스팀과 함께 계속적으로 공급함으로써 호스의 고무밀도를 높이게 된다. 이를 위하여 별도의 금형을 사용할 수도 있다. 가황은 내면고무층, 중간고무충,외면고무층등 고무층을 모두 형성한 다음에 시행하도록 한다.

또한, 가황후에도 외면고무층 바깥쪽으로 강화사를 더감음으로써 추가적으로 보강사층을 더 만들 수 도 있다.

도4a는 보강사 필라멘트 와인더 옆에서 도시한 도면이며 도4b는 위쪽에서 도시한 도면이다. 보강사 공급기의 아래쪽으로 공급되는 고무판을 제거하게 되면 위에서 상술한 보강층을 형성하는데 사용될 수 있다. 상기 와인더는 호스의 형태를 유지시켜 주기 위하여 호스를 끼우는 코어와 코어의 중심부로부터 연장되는 회전축과 상기 회전축을 회전시키고 이동시키기 위하여 회전축을 회전시키고 이동시키기 위하여 코어의 한쪽끝을 이동대에 고정시키게 된다. 또한 코어의 정면에는 필라멘트공급부가 형성되는데 강화사 필라멘트가 감긴 릴로부터 강화사를 공급받아 팽팽하게 장력을 유지하면서 코어에 감게 된다.

도4a에서 와인등을 위한 기계는 제품을 회전운동시키기 위한 주축과 섬유가 감겨져 있으면서 좌우로 이동하면서 와인딩을 하기 위한 케리지와 제품의 길이에 따라 이동하면서 제품이 회전운동을 할 수 있도록 잡아주기 위한 텔축을 포함하며 텔축은 섬유를 와인딩 각도를 맞추기 위하여 앞뒤로 움직이도록 하기 위하여 (제품의 축방향과 수직인 방향) 전후축 혹은 회전축을 가질 수 있다.

즉, 주축과 텔축 상부에 케리지를 장착하고 케리지측에 전후축및 회전축이 장착되도록 하여 추축의 베어링 블록과 텔축의 베어링 블록을 이용하여 제품을 올리며 주축쪽에 3-jaw chuck를 이용해 제품축을 고정시키게 된다.

도4b에는 강화사를 공급할 때 a방향으로 고무판을 공급하여 같이 감도록 할 수 있다. 또한 강화사의 상단으로 고무판이 같이 공급되어도 되며 양방향으로 고무판이 모두 공급되도록 할 수도 있다.

도4b에 도시된 롤러는 와인딩을 할때 고무판을 평평하게 펼쳐주도록 하며 아이(eye)는 와인딩을 할 때 섬유가 핀가이드를 통과한후 제품에 와인딩 되기전에 섬유를 정렬 하면서 와인딩 각도에 따라 회전할때 섬유가 아이 중심에 배열되도록 하여 와인딩 각도를 유지하면서 감기도록 하는 역할을 한다.

도4c는 강화사를 감기위한 장치의 전체적인 모습을 도시한다. 필라멘트 공급부는 외부에 감겨 있는 강화사 필라멘트를 계속적으로 공급하며 코어는 계속적으로 회전하면서 미리 설정해놓은 속도로 좌우로 이동하게 되며 강화사를 감게 된다. 왼쪽에서 오른쪽 혹은 그 반대방향으로 이동하면서 한층의 강화사를 감은후에 이동방향을 바꾸어 반대방향으로 움직이며 강화사를 감게 된다. 그러나 한가닥의 강화사는 끊기지 않은 상태에서 계속해서 감기게 되고 좌우를 이동하면서 감게 된다. 통상의 강화층은 이러한 방식으로 형성하되 약 10내지 15층 정도를 감도록 하며 여러개의 강화층을 이어서 형성하는 경우에는 이러한 메인강화층 사이에 강화층간을 구분하는 보조강화층을 한층 정도 감아 형성하도록 한다.

도4c에서 도시되듯이 섬유와 고무를 감을때에는 사선방향(헬리컬)과 일자방향(후프)두가지를 조합하여 와인딩 하는데 도4c에 도시된 패턴은 제품양쪽 부분은 일자방향으로 감고 제품 중간 부분은 사선방향으로 감긴 상태를 도시한다.

상기한 바와 같은 방법으로 내면고무층, 중간고무층, 외면고무층 중 어느 하나 이상을 형성하게 되는 경우 종래의 호스와 비교할 때 호스 전체의 두께가 얇아지면서도 강화층과 고무층에 감긴 강화사에 의하여 유연성이 증가 하며 호스내외부로부터의 압력에 견디는 힘도 강해진다. 특히 호스 외부의 손상이나 내면에서의 손상이 있더라도 길이방향이나 반경방향으로 손상이 확산되지 않기 때문에 호스의 내구성이 급격히 증가된다.

도4d는 섬유 장력장치를 도시하는데 제품을 와인딩할때 섬유의 장력이 항상 유지되어야 하는데 섬유의 수는 24~72개로 이루어지며 각각의 섬유 개별적으로 장력을 제어아혀야 하며 와인딩시 섬유의 장력은 1.5kgf~1.8kgf 정도로 제어하며 사용한다.

장력장치는 Roving 에 감긴 섬유를 로드셀이 장착된 Guide 롤러를 거처 제품으로 나가도록 하는데 1 unit 에 24개가 개별적으로 장착된다.

장력을 제어하기 위한 장력 조절기 판넬은 24ch 으로 구성되어 있으며, 개별적으로 장력값 및 기타 셋팅값을조절 할 수 있다. 또한, 장력장치의 구성은 기구부로는 Roving을 거치할 Roving 하우징 , 하우징을 회전하는DC 모터, 장력을 측정하는 로드셀, 및 섬유 Guide 로 구성되어 있으며,전기적으로는, 장력값 및 기타 셋팅값을 조절할 수 있는 24ch 판넬 과 DC모터를 제어하는 서보보드, 및 전원장치로 구성 된다. 이러한 장력장치를 제어하기 위하여는 Roving 이 장착된 ch을 판넬에서 선택한 다음 선택된 섬유를 제품에 고정한 다음 PC에서 섬유를 감기 준비 신호를 판넬에 보내면, 판넬에서 세팅된 장력값 만큼DC모터가 실시간으로 제어를 하며, 섬유가 사절 되면, 사절신호를 감지하여,PC 에 전달하여, 기계을 일시정지 하는 형태로 동작하도록 한다.

또한, 강화사를 감을때 플랜지를 함께 감도록 함으로써 종래에 별도의 강선등에 의하여 플랜지를 부착하여야 하였지만 본 발명에서는 강화사에 의해 플랜지가 감김으로써 별도의 공정없이 쉽게 제작이 가능하다.

도7,8은 본 발명에 다른 호스의 제작공정을 도시한다.

본 발명에 따른 플로팅 호스는 와인딩호스를 제작한후에 가황을 거쳐 와인딩 호스 내부에 있는 에어를 빼내고 그위에 바닥재 스펀지를 접착한후에 열융착스펀지를 융착한다.

스펀지 열융착이 끝나면 제2외면 고무층을 형성한후에 다시한번 가황을 하게 된다.

또한, 와인딩호스는 종래와 달리 강화사를 각도를 주고 감는 방식으로 형성하거나 고무판을 함께 감는 방식으로 형성하여 내구성과 유연성을 향상시키도록 할 수 있다. 이러한 호스는 와인딩기에서 자동으로 고무판을 감거나, 수작업으로 내면고무층이 형성된 호스의 내면고무층 위쪽으로 플랜지를 얹어 와인더기에 제공하는 단계 와인더기에 다수 가닥의 강화사를 제공하여

상기 내면고무층의 위쪽으로 강화사를 감는데 상기 강화사를 감기 바로전의 강화사와 감기는 강화사는 미리 설정된 각도를 넘기지 않도록 하여 보강층을 형성하고 플랜지를 고정시키는 단계와 보강층위에 고무를 제공하고 외면고무층을 형성하여 가황하는 단계로 구성이 되며 내면고무층과 외면고무층 각각을 종래와 같은 고무만에 의한 가황방법에 의하여 제조하는 것이 가능하며 고무판과 강화사를 함께 감아서 형성하는 것도 가능하다. 이처럼 다른 제품과 달리 본원발명은 강화사를 제공하여 내구성과 유연성을 향상시킨다

도7에는 고무부분을 성형하는 과정에 대해 자세하게 나와 있으며 도8에는 플로팅 부분을 성형하기 위하여 스폰지를 열융착하고 강화사를 감고 나일론 테잎으로 감은후에 가황을 하고 나일론 테잎을 제거하여 플로팅 호스를 완성하게 된다.

11: 내면고무층 12: 중간고무층
13: 외면고무층 14: 보강층
15: 호스 어깨 21: 강화층
22: 보조층

Claims (11)

1. 스폰지를 열융착하고 강화사를 와인딩하여 제조된 플로팅 송유 및 준설호스를 제조하는 방법으로서,
   와인딩 호스에 테입을 감아 가황하는 제1단계와
   테입을 떼어내고 스펀지를 와인딩 호스의 표면에 접착하여 바닥재 스펀지 층을 형성하는 제2단계와;
   바닥재 스펀지층위에 열융착 스펀지층을 형성하는 제3단계와;
   열융착 스펀지층위에 제2외면고무층을 형성하는 제4단계를 포함하며
   상기 와인딩 플로팅 호스는, 와인딩기에서 자동으로 고무판을 감거나, 수작업 또는 압출기로 압출하여 내면고무층을 형성하고 내면고무층이 형성된 호스의 내면고무층의 위쪽으로 플랜지를 얹어 와인더기에 제공하는 제A-1단계와;
   상기 와인더기에 다수 가닥의 강화사를 제공하여 상기 내면고무층의 위쪽으로 강화사를 감는데 상기 강화사를 감기 바로전의 강화사와 감기는 강화사는 미리 설정된 각도를 넘기지 않도록 하여 보강층을 형성하고 플랜지를 고정시키는 제A-2단계와;
   상기 보강층위에 고무를 제공하고 외면고무층을 형성하여 가황하는 제A-3단계;
   를 포함하며 상기 내면고무층, 외면고무층 중 어느 하나는 강화사와 고무판을 함께 감은뒤 가황과정을 거쳐 형성되며
   상기 제A-2단계와 상기 제A-3단계 사이에는 중간고무층을 제공하는 단계와 중간고무층과 외면고무층 사이에 또 다른 보강층을 제공하는 단계를 더 포함하며
   상기 중간고무층은 강화사와 고무판이 함께 감긴 형태이며
   상기 강화사는 폴리에스테르, 나일론, Kevlar, 아라미드 중 어느 하나이며 고무와 강화사의 접착을 용이하도록 하는 수지 코팅되며
   
   고무판과 강화사를 함께 감을때 고무판과 함께 강화사가 축방향과 직각방향으로 공급되며 축방향을 따라 좌우로 움직여 와인딩 각도를 조절하도록 하며
   
   상기 강화사는 강화사가 가이드를 통과한후 와인딩되기전에 정렬하는 단계를 거치며 각각의 강화사마다 개별로 장력이 제어되는 것을 특징으로 하는, 스폰지를 열융착하고 강화사를 와인딩하여 제조된 플로팅 송유 및 준설호스를 제조하는 방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 제4단계는 강화사와 고무판을 함께 와인딩하여 형성하는 것을 특징으로 하는,
   스폰지를 열융착하고 강화사를 와인딩하여 제조된 플로팅 송유 및 준설호스를 제조하는 방법
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 제1항에 있어서, 상기 강화사를 감는 방법은 사선방향, 일자방향중 어느 하나 이상이 사용되는 것을 특징으로 하는, 스폰지를 열융착하고 강화사를 와인딩하여 제조된 플로팅 송유 및 준설호스를 제조하는 방법
   
   
   
   
   
   
   
10. 삭제
11. 삭제

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