KR101448259B1

KR101448259B1 - 연속식 섬유 강화 파이프의 제조 장치

Info

Publication number: KR101448259B1
Application number: KR1020140045401A
Authority: KR
Inventors: 오영
Original assignee: (주)세광그린텍
Priority date: 2014-04-16
Filing date: 2014-04-16
Publication date: 2014-10-13

Abstract

본 발명은 연속식 섬유 강화 파이프의 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이송 수단을 통해 맨드릴의 길이방향을 따라 상호 교차 왕복 또는 순환 이동하면서 상기 맨드릴 상에 보강 섬유를 권취하여 교차 반복된 헬리컬 형상의 적층된 강화 섬유층을 형성하도록 하는 두 개의 이동식 보강 섬유 공급 수단을 제공함으로써, 그 인장 강도 및 탄성이 대폭 증가되면서도 균일한 적층 강화 섬유층을 형성할 수 있는 연속식 섬유 강화 파이프의 제조 장치에 관한 것이다.

Description

연속식 섬유 강화 파이프의 제조 장치{Manufacturing apparatus of continuous fiber reinforced pipe}

일반적으로, 연속식 필라멘트 와인딩 방식으로 생산되는 복합재료 파이프(GRP Pipe)는 내압 및 외압에 강해야 하므로 주로 원주방향에 대해 강도가 집중된 방식인 필라멘트 와인딩 방식으로 제조된다.

상수도관이나 하수도관 등에 사용되는 파이프의 경우 대부분 지하에 매립되는 형태로서 외압 및 내압 성능만 만족하면 되며, 길이방향의 강도는 주요 변수로 작용하지 않는다.

한편 지상에 설치되는 복합재료 파이프는 일정 간격마다 지지대를 설치하고 체결하는 방식으로 설치되므로, 지지대들 사이에 자중이 발생할 수 있고 파이프 내의 유체의 중량에 의해 쳐짐이 발생할 수 있으며, 이로 인하여 파이프가 파손되는 일이 종종 발생할 수 있다.

종래에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 연속식 필라멘트 와인딩 방식을 이용한 연속식 섬유 강화 파이프의 제조 장치를 통해 연속적으로 전진회전하는 형틀 상에 유리 섬유를 원주 방향과 길이 방향으로 순차적으로 나누어 투입하여 권취하는 방식으로 사용하여 최종 연속 파이프 제품의 원주 방향뿐만 아니라 길이방향의 강도를 증가시는 것을 사용하고 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 연속식 섬유 강화 파이프의 제조 장치를 통해 원주 방향과 길이 방향으로 구분하여 유리 섬유를 투입하여 권취하는 방식 또한, 여전히 복합재료 파이프에서 요구하는 인장 강도의 증가에 한계가 있을 뿐만 아니라, 파이프 자체의 탄성률의 증가 측면에서도 만족스럽지 못하다는 한계가 여전히 존재하는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제 10-0842399 호 (2008.06.24. 등록)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 회전하는 맨드릴 상에 보강 섬유가 연속적으로 권취되어 파이프가 제조되는 장치로서, 이송 수단을 통해 상호 교차 이동하는 두 개의 이동식 보강 섬유 공급 수단을 통해서는 교차 반복된 나사산 모양(헬리컬 형상)의 적층된 강화 섬유층을 제공함과 동시에, 다수의 고정식 보강 섬유 공급 수단을 통해서는 맨드릴의 원주 방향으로 강화 섬유층을 함께 제공하여 파이프의 길이방향을 보강하는 형태로 균일하면서도 그 인장 강도를 대폭 상승시킨 연속식 섬유 강화 파이프의 제조장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연속식 섬유 강화 파이프의 제조 장치는, 회전하는 맨드릴 상에 보강 섬유가 연속적으로 권취되어 제조되는 연속식 섬유 강화 파이프의 제조 장치로서, 상기 맨드릴의 길이방향을 따라 상호 교차 왕복 또는 순환 이동하면서 상기 맨드릴 상에 보강 섬유를 권취하여 교차 반복된 헬리컬 형상의 적층된 강화 섬유층을 형성하도록 하는 제 1 및 제 2 이동식 보강 섬유 공급 수단; 및 상기 제 1 및 제 2 이동식 2 보강 섬유 공급 수단을 상호 교차 왕복 또는 순환 이동하도록 하는 이송 수단으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 이송 수단은 이송 벨트 또는 이송 체인인 것이 바람직하다.

또한, 상기 제 1 및 제 2 이동식 보강 섬유 공급 수단은 각각, 보강 섬유를 제공하는 복수 개의 보빈: 상기 복수 개의 보빈의 후단에 설치됨과 동시에 상기 이송 수단에 의해 상호 교차적으로 왕복 또는 순환 이동하는 가이드판: 및 상기 가이드판에 일렬 또는 매트릭스 형태로 설치되어 각 보빈으로부터 제공되는 보강 섬유의 개별 가닥을 통과시켜 상기 회전하는 맨드릴 상에 권취하도록 공급하는 복수 개의 가이드홀로 이루어짐이 바람직하다.

또한, 상기 맨드릴의 선단쪽에 제 1 이형 필름 공급 수단 및 제 1 부직포 공급 수단을 길이방향으로 이격하여 설치하여 이형 필름 및 부직포를 회전하는 상기 맨드릴에 원주 방향으로 투입하여 보강 섬유 베이스 층을 형성함이 바람직하다.

또한, 상기 이형 필름 및 부직포에 의해 보강 섬유 베이스 층이 형성된 맨드릴 상에 제 1 고정식 보강 섬유 수단을 통해 보강 섬유를 상기 맨드릴의 원주 방향으로 공급하여 원주방향의 강화 섬유 내면층을 형성함이 바람직하다.

또한, 상기 1 및 제 2 이동식 보강 섬유 공급 수단을 통해 교차 반복된 헬리컬 형상의 적층된 강화 섬유층이 형성되는 과정에 있는 맨드릴 상에 제 2 고정식 보강 섬유 수단을 통해 보강 섬유를 원주 방향으로 공급하여 추가적으로 원주방향의 강화 섬유 내면층을 형성함이 바람직하다.

또한, 상기 제 1 및 제 2 이동식 보강 섬유 공급 수단과 상기 제 1 및 제 2 고정식 보강 섬유 공급 수단을 통해 교차 반복된 헬리컬 형상의 적층된 강화 섬유층과 원주방향의 강화 섬유층을 연속적으로 형성한 맨드릴 상에 제 3 고정식 보강 섬유 수단을 통해 보강 섬유를 원주 방향으로 공급하여 원주방향의 강화 섬유층을 더 형성함이 바람직하다.

또한, 상기 맨드릴 상에 권취된 보강 섬유를 함침하기 위한 수지를 공급하기 위한 수지 공급 수단이 더 구비됨이 바람직하다.

또한, 상기 수지 공급 수단은, 수지를 보관하는 수지 탱크; 상기 수지 탱크에 보관된 수지를 맨드릴의 외면에 분사 공급하기 위한 도징 펌프; 및 상기 맨드릴의 외면에 공급된 수지를 롤링(rolling)하는 것에 의해 권취된 보강 섬유를 함침하는 보강 섬유 함침 롤러로 이루어짐이 바람직하다.

또한, 상기 맨드릴의 후단부쪽에 제 2 이형 필름 공급 수단 및 제 2 부직포 공급 수단을 길이방향으로 이격하여 설치하여 이형 필름 및 부직포를 회전하는 상기 맨드릴에 원주 방향으로 투입하여 파이프의 표면 마감 처리를 함이 바람직하다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 연속식 섬유 강화 파이프의 제조 장치에 의하면, 이송 수단을 통해 맨드릴의 길이방향을 따라 상호 교차 왕복 또는 순환 이동하면서 상기 맨드릴 상에 보강 섬유를 권취하여 교차 반복된 헬리컬 형상의 적층된 강화 섬유층을 형성하도록 하는 두 개의 이동식 보강 섬유 공급 수단을 제공함으로써, 그 인장 강도 및 탄성이 대폭 증가되면서도 균일한 적층 강화 섬유층을 제공하는 효과가 있다.

또한, 상호 교차 이동을 반복하는 두 개의 이동식 보강 섬유 공급 수단과 다수의 고정식 보강 섬유 공급 수단을 통해 교차된 나사산 모양(헬리컬 형상)의 적층된 강화 섬유층과 원주방향의 강화 섬유층을 형성하여 전체적인 강화 섬유층의 레벨링(leveling)을 강화함과 아울러 균일성을 제고할 수 있는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 연속식 섬유 강화 파이프의 제조 장치를 나타내는 개략적인 도면이다.
도 2a 내지 및 도 2g는 각각 본 발명의 일실시예에 따른 연속식 섬유 강화 파이프의 제조 장치를 이용한 연속식 섬유 강화 파이프 제조 공정을 나타내는 개략적인 공정도들이다.

본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안된다.

제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 연속식 섬유 강화 파이프의 제조 장치를 나타내는 개략적인 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 연속식 섬유 강화 파이프의 제조 장치(1)는 회전하는 맨드릴(2) 상에 보강 섬유(3)가 연속적으로 권취되어 파이프(4)가 제조되는 장치로서, 이송 수단(80)을 통해 상호 교차 이동하는 두 개의 제 1 및 제 2 이동식 보강 섬유 공급 수단(10, 20)을 통해서는 교차 반복된 나사산 모양(헬리컬 형상)의 적층된 강화 섬유층을 제공함과 동시에, 다수의 고정식 보강 섬유 공급 수단(30, 40, 50)을 통해서는 맨드릴(2)의 원주 방향으로 강화 섬유층을 함께 제공하여 파이프(4)의 길이방향을 보강하는 형태로 균일하면서도 그 인장 강도를 대폭 상승시킨 연속식 섬유 강화 파이프를 제조하게 된다.

여기서, 상기한 보강 섬유(3)는 상기 파이프(4)의 형성 소재와 동일할 수 있다. 예를 들면, 유리섬유, 카본섬유 또는 아라미드 섬유 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 상기한 연속식으로 파이프를 제조하는 방식은 사용하는 형틀에 따라 스틸 밴드 타입이나 콜렉트 타입 등으로 구분된다. 도시된 본 실시예에서는 스틸 밴드(5) 상에 보강 섬유(3)가 나선형으로 감겨져서 파이프(4)가 연속식으로 제조되는 예를 나타낸다. 물론, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 방식의 연속식 섬유 강화 파이프 제조 공정에 모두 적용될 수 있음은 물론이다.

한편, 본 발명에 따른 연속식 섬유 강화 파이프의 제조 장치(1)에서는 상기 맨드릴(2)의 선단쪽에는 보강 섬유 베이스를 위한 제 1 이형 필름 공급 수단(60) 및 제 1 부직포 공급 수단(61)이 설치되어 이형 필름(도면 번호 미부여) 및 부직포(도면 번호 미부여)를 회전하는 맨드릴(2)의 스틸 밴드(5)에 대해 원주방향으로 공급한다.

아울러, 상기 맨드릴(2)의 후단부 쪽에는 최종 파이프(4)의 제조 마감을 위하여 그 표면을 매끄럽게 하도록 제 2 부직포 공급 수단(70) 및 제 2 이형 필름 공급 수단(71)이 설치되어 이형 필름(도면 번호 미부여) 및 부직포(도면 번호 미부여)를 회전하는 맨드릴(2)에 대해 원주방향으로 공급하게 되고 경화 영역(6)을 거쳐 경화된 후 절단기(7)를 통해 원하는 길이로 커팅되어 최종 파이프(4)를 생산하게 된다.

물론, 맨드릴(2) 상에 권취된 보강 섬유(3)를 함침하기 위한 수지 등은 두 개의 수지 공급 수단(90)을 통해 보강 섬유가 적층되어 회전되는 파이프(4)의 외면에 공급되어 다수의 보강 섬유 함침 롤러(91)에 의해 고르게 함침되어 진다. 이와 같이 고르게 수지로 함침된 보강 섬유(3)로 적층된 파이프(4)는 경화 영역(6)에서 경화되어진다.

도 2a 내지 및 도 2g는 각각 본 발명의 일실시예에 따른 연속식 섬유 강화 파이프의 제조 장치를 이용한 연속식 섬유 강화 파이프 제조 공정을 나타내는 개략적인 공정도들이다.

먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 맨드릴(2)의 선단쪽에 휠 형상의 제 1 이형 필름 공급 수단(60) 및 제 1 부직포 공급 수단(61)을 길이방향으로 이격하여 순차 설치한 다음, 일정한 규격으로 만들어진 이형 필름(도면 번호 미부여) 및 부직포(도면 번호 미부여)를 회전하는 맨드릴(10)의 스틸 밴드(5)에 대해 원주 방향으로 투입하여 파이프의 기초가 되는 보강 섬유 베이스 층을 형성하게 된다.

여기서, 상기한 스틸 밴드(5)는 회전하는 맨드릴(2) 상에 나선형으로 공급되어짐과 동시에 우측으로 일정 속도로 밀려나면서 공급되어지므로 보강 섬유 베이스 역할을 수행하는 이형 필름 및 부직포는 스틸 밴드(5) 상에 공급되어 파이프 베이스 층이 연속적으로 형성되어지게 된다. 이러한 스틸 밴드(5)의 설치 구성 및 방법은 널리 알려진 기술이므로 추가적인 부연 설명은 생략하기로 한다.

이와 같이 해서, 보강 섬유 베이스 역할을 수행하는 이형 필름 및 부직포는 스틸 밴드(5) 상에 공급되어지면서, 동시에 보강 섬유 베이스 층이 형성된 스틸 밴드(5)는 연속적으로 맨드릴(2)의 우측으로 계속 공급되어져 대략 맨드릴(2) 전체의 중앙 부위까지 연속적으로 공급되어 진다.

즉, 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 메인 특징인 두 개의 제 1 및 제 2 이동식 보강 섬유 공급 수단(10, 20)이 이송 수단(80)을 통해 맨드릴(2)을 길이방향을 따라 상호 교차 직선 이동(왕복 또는 순환)하면서 보강 섬유(3)를 이형 필름 및 부직포가 보강 섬유 베이스로서 기초 형성된 맨드릴(2) 즉, 스틸 밴드(5) 상에 교차 반복하여 적층시킴으로써, 교차된 나사산 모양(헬리컬 형상)의 적층된 강화 섬유층이 연속적으로 형성되어 진다.

물론, 도 2a의 공정을 통해 이형 필름 및 부직포가 보강 섬유 베이스 층으로서 형성되어 연속적으로 공급되는 스틸 밴드(5)의 교차된 나사산 모양의 적층된 강화 섬유층의 형성전에 후술하는 도 2c에서와 같이, 제 1 고정식 보강 섬유 수단(30)을 통해 보강 섬유(3)를 원주 방향으로 공급받아 강화 섬유 내면층을 형성할 수도 있다.

여기서, 상기한 제 1 및 제 2 이동식 보강 섬유 공급 수단(10, 20)은 보강 섬유(3)를 제공하는 복수 개의 보빈(11, 21)과, 상기 복수 개의 보빈(11, 21)의 후단에 설치됨과 동시에 이송 벨트 또는 체인 형태의 이송 수단(80)에 의해 상호 교차적으로 왕복 또는 순환 이동하는 가이드판(12, 22)으로 각각 이루어진다. 여기서, 상기 가이드판(12, 22)에는 일렬 또는 매트릭스 형태의 복수 개의 가이드홀(12-1, 22-1)이 형성되어 있다.

상기 두 개의 가이드판(12, 22)은 복수 개의 보빈(11, 21)으로부터 제공되는 보강 섬유(3)를 그에 대응되는 복수 개의 가이드홀(12-1, 22-1)을 통해 각각 통과시킨다. 예를 들면, 각 보빈(11, 21)으로부터 한 가닥의 보강 섬유(3)가 제공되며, 이들이 그에 대응되는 각각의 가이드홀(12-1, 22-1)을 통해 개별 통과된다.

따라서, 상기 가이드판(12, 22)에 따라 상기 보빈(11, 21)으로부터 제공되는 보강 섬유(3)들이 가이드홀(12-1, 22-1)의 정렬 상태에 맞도록 통과됨에 따라, 상기 보강 섬유(3)들의 개별 가닥이 서로 뭉쳐지지 않게 가이드될 수 있다.

아울러, 도 2b(a)에 도시된 바와 같이, 제 1 보강 섬유 공급 수단(10)의 가이드판(12)이 이송 벨트 또는 체인 형태의 이송 수단(80)에 의해 맨드릴(2)의 길이방향에 대해 좌측에 위치하는 경우에는 가이드판(12)의 설정에 따라 복수 개의 가이드홀(12-1)을 통해 보강 섬유(3)가 대각선 상의 맨드릴(2)의 우측방향으로 공급되어 스틸 밴드(5) 상에 권취되고, 이에 반해 제 2 보강 섬유 공급 수단(20)의 가이드판(22)은 맨드릴(2)의 길이방향에 대해 우측에 위치하게 되어 가이드판(22)의 설정에 따라 복수 개의 가이드홀(22-1)을 통해 보강 섬유(3)가 대각선 상의 맨드릴(2)의 좌측방향으로 공급되어 스틸 밴드(5) 상에 권취되어 제 1 및 제 2 보강 섬유 공급 수단(10, 20)의 가이드판(12)으로부터 공급되는 각 보강 섬유(3)가 상호 교차되면서 회전하는 맨드릴(2)의 스틸 밴드(5) 상에 권취된다.

이어서, 도 2b(b)에 도시된 바와 같이, 제 1 보강 섬유 공급 수단(10)의 가이드판(12)은 이송 수단(80)에 의해 맨드릴(2)의 길이방향에 대해 우측으로 이동하게 되는 경우에는 가이드판(12)의 설정에 따라 복수 개의 가이드홀(12-1)을 통해 보강 섬유(3)가 대각선 상의 맨드릴(2)의 좌측방향으로 공급되어 스틸 밴드(5) 상에 권취되고, 이에 반해 제 2 보강 섬유 공급 수단(20)의 가이드판(22)은 맨드릴(2)의 길이방향에 대해 좌측으로 이동하게 되어 가이드판(22)의 설정에 따라 복수 개의 가이드홀(22-1)을 통해 보강 섬유(3)가 대각선 상의 맨드릴(2)의 우측방향으로 공급되어 스틸 밴드(5) 상에 권취되어 제 1 및 제 2 보강 섬유 공급 수단(10, 20)의 가이드판(12)으로부터 공급되는 각 보강 섬유(3)가 역시 상호 교차되면서 회전하는 맨드릴(2)의 스틸 밴드(5) 상에 권취된다.

이와 같이, 도 2b(a) 및 도 2b(b)와 같이, 제 1 보강 섬유 공급 수단(10)의 가이드판(12)과 제 2 보강 섬유 공급 수단(20)의 가이드판(22)이 이송 수단(80)에 의해 연속적으로 상호 교차 이동을 반복함으로써, 스틸 밴드(5) 상에 자연스럽게 교차된 나사산 모양(헬리컬 형상)의 적층된 강화 섬유층이 형성되어져 인장 강도 및 탄성률이 종래와 같이 수평 및 수직 방향으로만 이루어진 적층 강화 섬유층 보다 제고(提高)되어지게 된다.

한편, 이송 수단(80)에 의한 가이드판(12, 22)의 이동 속도(예를 들면 1초에 6cm)가 스틸벤드(5)의 이동 속도(예를 들면 1초에 6mm)에 비해 매우 빠르므로 최대 6열의 적층 강화 섬유층이 교차된 나사산 모양(헬리컬 형상)으로 균일하면서도 신속하게 형성될 수 있게 된다.

한편, 도 2c에 도시된 바와 같이, 도 2a의 공정을 통해 이형 필름 및 부직포가 보강 섬유 베이스 층으로서 형성되어 연속적으로 공급되는 스틸 밴드(5) 상에 제 1 고정식 보강 섬유 수단(30)을 통해 보강 섬유(3)를 원주 방향으로 공급받아 일차적으로 원주방향의 강화 섬유 내면층을 형성할 수도 있다.

즉, 상기한 제 1 고정식 보강 섬유 수단(30)은 보강 섬유(3)를 제공하는 복수 개의 보빈(31)과, 상기 복수 개의 보빈(31)의 후단에 고정되어 복수 개의 가이드홀(미도시)을 통해 맨드릴(2)의 원주방향으로 스틸 밴드(5) 상에 보강 섬유(3)를 권취하여 원주방향의 강화 섬유 내면층을 형성하는 가이드판(32)으로 이루어진다.

즉, 제 1 고정식 보강 섬유 수단(30)의 가이드판(32)은, 이송 수단(80)에 의해 이동하는 제 1 및 제 2 이동식 보강 섬유 공급 수단(10, 20)의 가이드판(12, 22)과 달리, 고정된 상태로 보강 섬유(3)를 원주방향으로만 스틸 밴드(5) 상에 권취하여 원주방향의 강화 섬유 내면층을 형성하게 되는 것이다.

이어서, 도 2d에 도시된 바와 같이, 맨드릴(2)의 스틸 밴드(5) 상에 권취된 보강 섬유(3)를 함침하기 위한 수지를 공급하기 위한 수지 공급 수단(90)이 도시되어 있다.

여기서, 상기한 수지 공급 수단(90)은 수지를 보관하는 수지 탱크(90-1)와, 상기 수지 탱크(90-1)에 보관된 수지를 맨드릴(2)의 스틸 밴드(5) 상에 분사 공급하기 위한 도징 펌프(dosing pump)(90-2)와, 상기 맨드릴(2)의 스틸 밴드(5) 상에 공급된 수지를 롤링(rolling)하는 것에 의해 권취된 보강 섬유(3)를 함침하는 보강 섬유 함침 롤러(91)로 이루어진다.

여기서, 도시된 예와 같이, 보강 섬유 함침 롤러(91)는 맨드릴(2)의 길이 방향을 따라 이격하여 세 개가 설치됨이 바람직하다. 이는 제 1 및 제 2 이동식 보강 섬유 공급 수단(10, 20)과 다수의 고정식 보강 섬유 공급 수단(30, 40, 50)을 통해 공급되어 권취된 모든 보강 섬유(3)를 균일하게 함침하기 위한 것이다.

한편, 도 2e에 도시된 바와 같이, 상술한 도 2b의 공정을 통해 연속적으로 상호 교차 이동을 반복하는 제 1 및 제 2 이동식 보강 섬유 공급 수단(10, 20)을 통해 교차된 나사산 모양(헬리컬 형상)의 적층된 강화 섬유층이 형성되는 과정에 있는 스틸 밴드(5) 상에 제 2 고정식 보강 섬유 수단(40)을 통해 보강 섬유(3)를 원주 방향으로 공급받아 추가적으로 원주방향의 강화 섬유 내면층을 형성할 수도 있다.

즉, 상기한 제 2 고정식 보강 섬유 공급 수단(40)은, 도 2c에서 설명한 제 1 고정식 보강 섬유 공급 수단(30)의 형상과 동일하게, 보강 섬유(3)를 제공하는 복수 개의 보빈(41)과, 상기 복수 개의 보빈(41)의 후단에 고정되어 복수 개의 가이드홀(미도시)을 통해 맨드릴(2)의 원주방향으로 스틸 밴드(5) 상에 보강 섬유(3)를 권취하여 원주방향의 강화 섬유층을 형성하는 가이드판(42)으로 이루어진다.

계속해서, 도 2f에 도시된 바와 같이, 상술한 바와 같은 상호 교차 이동을 반복하는 제 1 및 제 2 이동식 보강 섬유 공급 수단(10, 20)과 제 1 및 제 2 고정식 보강 섬유 공급 수단(30, 40)을 통해 교차된 나사산 모양(헬리컬 형상)의 적층된 강화 섬유층과 원주방향의 강화 섬유층을 연속적으로 형성한 스틸 밴드(5) 상에 제 3 고정식 보강 섬유 수단(50)을 통해 보강 섬유(3)를 원주 방향으로 공급받아 추가적으로 다시 원주방향의 강화 섬유층을 형성하여 전체적인 강화 섬유층의 레벨링을 강화함과 아울러 균일성을 제고(提高)하도록 한다.

물론, 상기한 제 3 고정식 보강 섬유 공급 수단(50)도, 도 2c에서 설명한 제 1 고정식 보강 섬유 공급 수단(30)의 형상과 동일하게, 보강 섬유(3)를 제공하는 복수 개의 보빈(51)과, 상기 복수 개의 보빈(51)의 후단에 고정되어 복수 개의 가이드홀(미도시)을 통해 맨드릴(2)의 원주방향으로 스틸 밴드(5) 상에 보강 섬유(3)를 권취하여 최종적으로 레벨링되면서도 균일성을 높인 원주방향의 강화 섬유층을 형성하도록 하는 가이드판(42)으로 이루어진다.

도 2g에 도시된 바와 같이, 맨드릴(2)의 후단부쪽에 휠 형상의 제 2 이형 필름 공급 수단(70) 및 제 2 부직포 공급 수단(71)을 길이방향으로 이격하여 설치하여 제 1 및 제 2 이동식 보강 섬유 공급 수단(10, 20)과 다수의 고정식 보강 섬유 공급 수단(30, 40, 50)을 통해 균일화게 형성된 보강 섬유층을 갖는 파이프(4)의 외표면에 이형 필름 및 부직포(도면 번호 미부여)를 공급하여 매끄럽게 표면 마감 처리를 한다.

이어서, 이형 필름 및 부직포로 최종 마감처리된 파이프(4)는 경화 영역(6)을 거쳐 경화된 후 절단기(7)를 통해 원하는 길이로 커팅되어 최종 파이프(4)를 생산하게 된다.

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 상기 설명된 실시예에 한정되지 않으며, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략되었다. 이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

1: 본 발명에 따른 연속식 섬유 강화 파이프의 제조 장치
2: 맨드릴 3: 보강 섬유
4: 파이프 5: 스틸 밴드
6: 경화 영역 7: 절단기
10, 20: 제 1 및 제 2 이동식 보강 섬유 공급 수단
11, 21: 보빈 12, 22: 가이드판
12-1, 22-1: 가이드홀
30, 40, 50" 제 1 내지 제 3 고정식 보강 섬유 수단
31, 41, 51: 보빈 32, 42, 52: 가이드판
60, 70: 제 1 및 제 2 이형 필름 공급 수단
61, 71: 제 1 및 제 2 부직포 공급 수단
80: 이송 수단 90: 수지 공급 수단
90-1: 수지 탱크 90-2: 도징 펌프(dosing pump)
91: 보강 섬유 함침 롤러

Claims

회전하는 맨드릴 상에 보강 섬유가 연속적으로 권취되어 제조되는 연속식 섬유 강화 파이프의 제조 장치로서,
상기 맨드릴의 길이방향을 따라 상호 교차 왕복 또는 순환 이동하면서 상기 맨드릴 상에 보강 섬유를 권취하여 교차 반복된 헬리컬 형상의 적층된 강화 섬유층을 형성하도록 하는 제 1 및 제 2 이동식 보강 섬유 공급 수단; 및
상기 제 1 및 제 2 이동식 보강 섬유 공급 수단을 상호 교차 왕복 또는 순환 이동하도록 하는 이송 수단으로 이루어지며,
상기 맨드릴의 선단쪽에 제 1 이형 필름 공급 수단 및 제 1 부직포 공급 수단을 길이방향으로 이격하여 설치하여 이형 필름 및 부직포를 회전하는 상기 맨드릴에 원주 방향으로 투입하여 보강 섬유 베이스 층을 형성하는 것을 특징으로 하는 연속식 섬유 강화 파이프의 제조 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 이송 수단은 이송 벨트 또는 이송 체인인 것을 특징으로 하는 연속식 섬유 강화 파이프의 제조 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 이동식 보강 섬유 공급 수단은 각각:
보강 섬유를 제공하는 복수 개의 보빈:
상기 복수 개의 보빈의 후단에 설치됨과 동시에 상기 이송 수단에 의해 상호 교차적으로 왕복 또는 순환 이동하는 가이드판: 및
상기 가이드판에 일렬 또는 매트릭스 형태로 설치되어 각 보빈으로부터 제공되는 보강 섬유의 개별 가닥을 통과시켜 상기 회전하는 맨드릴 상에 권취하도록 공급하는 복수 개의 가이드홀로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연속식 섬유 강화 파이프의 제조 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 이형 필름 및 부직포에 의해 보강 섬유 베이스 층이 형성된 맨드릴 상에 제 1 고정식 보강 섬유 수단을 통해 보강 섬유를 상기 맨드릴의 원주 방향으로 공급하여 원주방향의 강화 섬유 내면층을 형성하는 것을 특징으로 하는 연속식 섬유 강화 파이프의 제조 장치.
제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 1 및 제 2 이동식 보강 섬유 공급 수단을 통해 교차 반복된 헬리컬 형상의 적층된 강화 섬유층이 형성되는 과정에 있는 맨드릴 상에 제 2 고정식 보강 섬유 수단을 통해 보강 섬유를 원주 방향으로 공급하여 추가적으로 원주방향의 강화 섬유 내면층을 형성하는 것을 특징으로 하는 연속식 섬유 강화 파이프의 제조 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 이동식 보강 섬유 공급 수단과 상기 제 1 및 제 2 고정식 보강 섬유 공급 수단을 통해 교차 반복된 헬리컬 형상의 적층된 강화 섬유층과 원주방향의 강화 섬유층을 연속적으로 형성한 맨드릴 상에 제 3 고정식 보강 섬유 수단을 통해 보강 섬유를 원주 방향으로 공급하여 원주방향의 강화 섬유층을 더 형성하는 것을 특징으로 하는 연속식 섬유 강화 파이프의 제조 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 맨드릴 상에 권취된 보강 섬유를 함침하기 위한 수지를 공급하기 위한 수지 공급 수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 연속식 섬유 강화 파이프의 제조 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 수지 공급 수단은:
수지를 보관하는 수지 탱크;
상기 수지 탱크에 보관된 수지를 맨드릴의 외면에 분사 공급하기 위한 도징 펌프; 및
상기 맨드릴의 외면에 공급된 수지를 롤링(rolling)하는 것에 의해 권취된 보강 섬유를 함침하는 보강 섬유 함침 롤러로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연속식 섬유 강화 파이프의 제조 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 맨드릴의 후단부쪽에 제 2 이형 필름 공급 수단 및 제 2 부직포 공급 수단을 길이방향으로 이격하여 설치하여 이형 필름 및 부직포를 회전하는 상기 맨드릴에 원주 방향으로 투입하여 파이프의 표면 마감 처리를 하는 것을 특징으로 하는 연속식 섬유 강화 파이프의 제조 장치.