KR101568220B1 - 이중화 롤 제조방법 - Google Patents

이중화 롤 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 맨드릴의 외주면을 둘러싸도록 제 1 CFRP(carbon fiber reinforced plastics)층을 형성하는 단계와, 상기 형성된 제 1 CFRP 층에서 길이 방향에 대한 양측부를 각각 설정 두께만큼 제거하여, 중앙부는 돌출부를 형성하고, 상기 양측부는 상기 돌출부와 단차지는 함몰부로 형성하는 단계와, 외주면이 상기 돌출부의 외주면과 동일선상에 위치되도록, 금형틀을 상기 양측부에 각각 삽입하는 단계 및상기 금형틀 및 상기 돌출부의 외주면을 둘러싸도록 제 2 CFRP 층을 형성하는 단계를 포함하는 이중화 롤 제조방법을 제공한다.
따라서, 경량으로 높은 하중을 견딜 수 있고, 롤 상부 중앙에 고중량 물체의 적재가 집중되어 롤의 중앙쪽이 하부로 처지는 것을 방지할 수 있는 이중화 롤을 제공할 수 있다.

Description

이중화 롤 제조방법{Method for manufacturing a double roll}
본 발명은 이중화 롤 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 롤의 표면과 대상물의 표면 사이의 간극 발생을 감소시키는 이중화 롤 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 산업현장에서 롤(예: 연신롤, 텐션롤 등)은 원통형 구조를 가지며, 대상물(예, 필름, 수지 등)을 연신하거나 이송하도록 사용된다. 이러한 롤은 양단부가 지지대에 의하여 지지되기 때문에, 상기 롤의 양측부에서는 상기 롤과 상기 대상물 사이의 간극이 거의 없는 반면에, 상기 롤의 중앙부에서는 상기 롤과 상기 대상물 사이의 간극이 발생하는 문제점이 있다. 특히, 상기 롤의 길이가 길어짐에 따라, 상기 간극이 커지게 되어, 상기 롤을 이용한 공정에서의 품질이 낮아지는 문제점이 있다.
한국등록특허 제 10-0931148 호
본 발명은, 롤의 표면과 대상물의 표면 사이의 간극 발생을 감소시키는 이중화 롤 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 일 실시예로서 맨드릴의 외주면을 둘러싸도록 제 1 CFRP(carbon fiber reinforced plastics)층을 형성하는 단계와, 상기 형성된 제 1 CFRP 층에서 길이 방향에 대한 양측부를 각각 설정 두께만큼 제거하여, 중앙부는 돌출부를 형성하고, 상기 양측부는 상기 돌출부와 단차지는 함몰부로 형성하는 단계와, 외주면이 상기 돌출부의 외주면과 동일선상에 위치되도록, 금형틀을 상기 양측부에 각각 삽입하는 단계 및 상기 금형틀 및 상기 돌출부의 외주면을 둘러싸도록 제 2 CFRP 층을 형성하는 단계를 포함하는 이중화 롤 제조방법을 제공한다.
본 발명은 다른 실시예로서 맨드릴의 외주면을 둘러싸도록 제 1 CFRP 층을 형성하는 단계와, 상기 제 1 CFRP 층에서 길이 방향에 대한 중앙부에 보조 CFRP 층을 형성하여 상기 제 1 CFRP 층의 양측부에 대하여 단차를 가지도록 형성하는 단계와, 외주면이 상기 보조 CFRP 층의 외주면과 동일 선상에 위치되도록, 금형틀을 상기 양측부에 각각 삽입하는 단계 및 상기 금형틀의 외주면 및 상기 보조 CFRP 층의 외주면을 둘러싸도록 제 2 CFRP 층을 형성하는 단계를 포함하는 이중화 롤 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 이중화 롤의 제조방법은 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 상기 이중화 롤이 설치되어 상기 이중화 롤의 양단부가 지지될 경우, 상기 이중화 롤의 제1 CFRP 층의 가상의 중심축이 일직선을 가지지 않더라도, 상기 이중화 롤의 제2 CFRP 층의 가상의 중심축이 일직선을 이룬다. 따라서, 상기 이중화 롤의 표면(즉, 상기 제2 CFRP 층)과 상기 대상물 사이의 간극이 발생하지 않는다.
둘째, 상기 이중화 롤을 제조할 때, 절삭 공정의 수를 크게 감소시킬 수 있으므로, 제조방법이 단순하고, 제조비용이 절감된다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중화 롤을 제조하기 위한 제조방법을 순차적으로 보여주는 도면들이다.
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ 을 따라 취한 단면도이다.
도 8 내지 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중화 롤을 제조하기 위한 제조방법을 순차적으로 보여주는 도면들이다.
도 13은 도 12의 XIII-XIII 을 따라 취한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.
우선, 도 1 및 도 2를 참조하면, 제 1 CFRP 층(110)은 맨드릴(150)의 외주면을 둘러싸도록 형성된다. 상기 맨드릴(150)은 회전 수단(미도시)에 의해 회전하게 되며, 상기 제 1 CFRP 층(110)은, 제 1 CFRP 시트(10)를 상기 맨드릴(150)의 외주면을 둘러싸도록 적층되고, 상기 적층된 제 1 CFRP 시트에 설정 온도로 열을 가해 경화시킴으로써 상기 제 1 CFRP 층(110)은 형성되는 것이다.
본원 발명인 이중화 롤은 상기 제 1 CFRP 층(110)을 형성하기 위해서 상기 제 1 CFRP 시트를 한 장 이상으로 달리 사용하여 롤의 두께 조절이 가능하다. 그리고, 상기 제 1 CFRP 시트는 상기 맨드릴(150)의 길이방향 외주면 전체의 둘레를 둘러싸도록(예: 맨드릴(150)의 길이방향 외주면이 노출되지 않음) 적층되거나, 상기 길이방향 외주면의 일부를 둘러싸도록(예: 도 2와 같이 맨드릴(150)의 길이방향 외주면이 일부 노출됨) 적층된다.
상기 제 1 CFRP 층(110)의 형성에 있어서, 상기 제 1 CFRP 시트는 상기 맨드릴(150)에 적층된채 진공 포장재(미도시)로 둘러싸인 후, 흡입력을 발생시키는 진공 부재(미도시)에 의해 진공 처리되고, 상기 진공 포장재가 진공 상태로 수축되어 상기 맨드릴(150)과 상기 제 1 CFRP 시트를 조여주게 된다.
상기 진공 포장재가 진공 상태로 수축된 상태에서 설정 온도로 열을 가하면 상기 제 1 CFRP 시트는 상기 맨드릴(150)에 고정되어 상기 제 1 CFRP 층(110)으로 형성된다. 상기 맨드릴(150)과 제 1 CFRP 층(110)간의 용이한 탈형을 위해서, 맨드릴(150)과 상기 제 1 CFRP 층(110) 사이에는 고체형태(예: 이형필름 등) 또는 액체형태(예; 윤활제, 코팅액 등)의 이형 부재(미도시)가 배치될 수 있다.
설정 온도로 열을 가하는 방식은 가열 챔버(chamber)를 이용하거나 통상의 가열 수단을(히터, 열풍기 등)을 통해서도 얼마든지 가능하다.
다음, 도 3을 참조하면, 상기 제 1 CFRP 층(110)에서 길이 방향에 대한 양측부는 각각 설정 두께만큼 제거되어 중앙부가 돌출부(111)로 형성되고, 상기 양측부는 상기 돌출부(111)와 단차지도록 함볼부(112, 113)가 형성된다. 이러한 함볼부(112, 113)는 컷팅 처리 방식 등으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 돌출부(111)는 후술하는 제 2 CFRP 층(120)과의 접촉 면적이 증가될 수 있도록 상기 돌출부(111)의 외주면(111a)이 표면 처리된다. 상기 표면 처리 방법은 사포 등을 이용해 마모를 가하는 물리적인 방법과, CFRP와 반응하는 알칼리 화합물 등을 이용해 마모를 가하는 화학적인 방법이 가능하다.
다음, 도 4를 참조하면, 금형틀(140)은 외주면이 상기 돌출부(111)의 외주면(111a)과 동일선상에 위치되도록 수평 방향으로 상기 양측부에 각각 삽입된다. 이러한 금형틀(140)은 상기 양측부에 대응하여 복수로 구비된다.
상기 금형틀(140)의 삽입은 상기 맨드릴(150)에 형성된 상기 제 1 CFRP 층(110)의 면적에 따라 다르게 형성된다. 예컨데, 상기 맨드릴(150)의 길이방향 외주면 전체의 둘레를 둘러싸도록(예: 맨드릴(150)의 길이방향 외주면이 노출되지 않음) 적층 된 경우에는, 상기 금형틀(140)은 일단이 맨드릴(150)의 지지부(151) 외주면과 치합되도록 상기 수평 방향으로부터 수직으로 확장되어 접하게 된다.
상기 길이방향 외주면의 일부를 둘러싸도록(예: 도 2와 같이 맨드릴(150)의 길이방향 외주면이 일부 노출됨) 적층된 경우에는, 상기 금형틀(140)은 일단이 맨드릴(150)의 외주면과 치합되도록 상기 수평 방향으로부터 수직으로 확장되어 접하게 된다.
상기 맨드릴(150)의 길이방향 양측에 일부를 남기고 상기 제 1 CFRP 층(110)이 형성된 경우 상기 금형틀(140)은 일단이 맨드릴(150)의 외주면 또는 맨드릴(150)의 지지부(151) 외주면과 치합되도록 수직 확장되어 접하게된다. (예: 상기 양측부에 각기 삽입된 상기 금형틀(140)은 마치 중공형의 원통 형상으로, 내부에 상기 맨드릴(150)을 수용하는 것과 같이 보이게 된다.)
다음, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 2 CFRP 층(120)이 상기 금형틀(140) 및 상기 돌출부(111)의 상부에 형성된다. 여기서, 제 2 CFRP 층(120)은 제 2 CFRP 시트(미도시)를 한 장 이상으로 적층하는 것과, 설정 온도로 경화시키는 과정은 전술한 제 1 CFRP 층(110)과 동일하다.
상기 제 2 CFRP 층(120)과 접하는 상기 금형틀(140)에는 상기 맨드릴(150)과 마찬가지로 표면에 고체 형태 또는 액체 형태의 이형 부재를 배치하는 것이 가능하다. 상기 제 2 CFRP 층(120)은 전술한 제 1 CFRP 층(110)의 돌출부(111) 외주면(111a)에 대한 표면 처리를 통하여 상기 돌출부(111) 외주면(111a)과의 접착이 보다 용이해지며, 추가로 상기 돌출부(111)와 접하는 제 2 CFRP 층(120)의 하부에도 동일하게 표면 처리를 하는 것이 가능하다.
마지막으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 금형틀(140) 및 상기 맨드릴(150)이 탈형된다. 이러한 탈형은 전술한 상기 맨드릴(150)과 제 1 CFRP 층(110) 사이, 그리고 제 1 CFRP 층(110)과 상기 금형틀(140) 사이에 마련된 이형 부재를 통하여 탈형이 보다 용이해진다.
결국, 전술한 과정을 통하여 도 7에 도시 된 바와 같은 이중으로 형성된 롤을 제공할 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예로서, 전술 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명하기로 한다.
우선, 도 8에 도시된 바와 같이, 맨드릴(250)의 외주면을 둘러싸도록 제 1 CFRP 층이 형성된다.
상기 제 1 CFRP 층(210)은 후술하는 보조 CFRP 층(230)과의 접촉면적을 증가시키기 위하여 상기 보조 CFRP 층(230)과 접하게 되는 중앙부(211)의 외주면을 물리적 또는 화학적 방식으로 표면 처리된다.
다음, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 CFRP 층(210)에서 길이 방향에 대한 중앙부(211)에 상기 보조 CFRP 층(230)이 형성되어 상기 제 1 CFRP 층(210)의 양측부(212, 213)에 대하여 단차를 가지도록 형성된다. 상기 보조 CFRP 층(230)은 한 장 이상의 보조 CFRP 시트(미도시)가 사용된다.
상기 보조 CFRP 층(230)은 후술하는 제 2 CFRP 층(220)과의 접촉 면적이 증가될 수 있도록, 상기 보조 CFRP 층(230)의 외주면(230a)이 표면 처리된다. 여기서, 표면 처리는 상술한 실시예와 동일하며, 상기 보조 CFRP 층(230)의 외주면(230a)과 접하는 상기 제 2 CFRP 층(220)에도 이러한 표면처리가 가능하다.
다음, 도 10에 도시된 바와 같이, 금형틀(240)의 외주면이 상기 보조 CFRP 층(230)의 외주면(230a)과 동일선상에 위치되도록 상기 금형틀(240)이 상기 양측부(212, 213)에 삽입된다.
다음, 도 11에 도시된 바와 같이, 제 2 CFRP 층(220)을 상기 금형틀(240) 및 상기 보조 CFRP 층(230)의 상부에 형성시킨다.
마지막으로, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 금형틀(240) 및 상기 맨드릴(250)을 탈형시킨다.
결국, 도 13에 도시된 바와 같은 형상의 이중화 롤을 제공할 수 있게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
110, 210 : 제 1 CFRP 층
120, 220 : 제 2 CFRP 층
230 : 보조 CFRP 층
140, 240 : 금형틀
150, 250 : 맨드릴

Claims (6)

  1. 맨드릴의 외주면을 둘러싸도록 제 1 CFRP(carbon fiber reinforced plastics)층을 형성하는 단계;
    상기 형성된 제 1 CFRP 층에서 길이 방향에 대한 양측부를 각각 설정 두께만큼 제거하여, 중앙부는 돌출부를 형성하고, 상기 양측부는 상기 돌출부와 단차지는 함몰부로 형성하는 단계;
    외주면이 상기 돌출부의 외주면과 동일선상에 위치되도록, 금형틀을 상기 양측부에 각각 삽입하는 단계; 및
    상기 금형틀 및 상기 돌출부의 외주면을 둘러싸도록 제 2 CFRP 층을 형성하는 단계를 포함하는 이중화 롤 제조방법.
  2. 맨드릴의 외주면을 둘러싸도록 제 1 CFRP 층을 형성하는 단계;
    상기 제 1 CFRP 층에서 길이 방향에 대한 중앙부에 보조 CFRP 층을 형성하여 상기 제 1 CFRP 층의 양측부에 대하여 단차를 가지도록 형성하는 단계;
    외주면이 상기 보조 CFRP 층의 외주면과 동일 선상에 위치되도록, 금형틀을 상기 양측부에 각각 삽입하는 단계; 및
    상기 금형틀의 외주면 및 상기 보조 CFRP 층의 외주면을 둘러싸도록 제 2 CFRP 층을 형성하는 단계를 포함하는 이중화 롤 제조방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제 1 CFRP 층을 형성하는 단계는,
    제 1 CFRP 시트를 상기 맨드릴의 외주면을 둘러싸도록 적층하는 단계; 및
    상기 적층된 제 1 CFRP 시트를 경화하여 상기 제 1 CFRP 층을 형성하는 단계를 포함하는 이중화 롤 제조방법.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 금형틀 및 상기 맨드릴을 탈형하는 단계를 더 포함하는 이중화 롤 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 CFRP 층과 상기 제 2 CFRP 층과의 접촉면적을 증가시키기 위하여 상기 돌출부의 외주면을 표면 처리하는 단계를 더 포함하는 이중화 롤 제조방법.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 보조 CFRP 층의 외주면과 상기 제 2 CFRP 층과의 접촉면적을 증가시키기 위하여 상기 보조 CFRP 층의 외주면을 표면 처리하는 단계를 더 포함하는 이중화 롤 제조방법.
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