KR101662691B1

KR101662691B1 - Frp 보강근용 섬유꼬임방지 가이드 장치 및 이를 이용한 frp 보강근 제작방법

Info

Publication number: KR101662691B1
Application number: KR1020150027050A
Authority: KR
Inventors: 박영환; 박성용; 조정래; 김성태
Original assignee: 한국건설기술연구원
Priority date: 2015-02-26
Filing date: 2015-02-26
Publication date: 2016-10-05
Also published as: KR20160104271A

Abstract

본 발명은 FRP 보강근을 제작할 때, FRP 보강근을 이루는 섬유의 꼬임(twisting)을 방지하면서 섬유를 공급할 수 있도록 하는 섬유꼬임방지 가이드 장치와, 이러한 섬유꼬임방지 가이드 장치를 이용하여 섬유를 꼬이지 않은 상태로 공급하여 FRP 보강근을 제작하게 되는 FRP 보강근 제작방법과, 이러한 FRP 보강근 제작방법에 의해 제작되는 FRP 보강근에 관한 것이다.

Description

FRP 보강근용 섬유꼬임방지 가이드 장치 및 이를 이용한 FRP 보강근 제작방법{Fiber Guiding Apparatus for FRP Rebar and Manufacturing Method of FRP Rebar using such Guiding Apparatus}

본 발명은 섬유보강폴리머(Fiber Reinforced Polymer/"FRP")를 이용하여 제작한 봉형상의 제품을 콘크리트 구조물에 배근되는 철근을 대신하거나 또는 철근을 보조하는 용도로 사용되는 FRP 보강근(또는 "FRP 리바")을 제작하는 방법과, 이를 위하여 사용되는 섬유꼬임방지 가이드 장치, 그리고 이러한 제작방법에 의해 제작된 FRP 보강근에 관한 것으로서, 구체적으로는 FRP 보강근을 제작할 때, FRP 보강근을 구성하는 섬유의 꼬임(twisting)을 방지하면서 섬유를 공급할 수 있도록 하는 섬유꼬임방지 가이드 장치와, 이러한 섬유꼬임방지 가이드 장치를 이용하여 섬유를 꼬이지 않은 상태로 공급하여 FRP 보강근을 제작하게 되는 FRP 보강근 제작방법과, 이러한 FRP 보강근 제작방법에 의해 제작되는 FRP 보강근에 관한 것이다.

FRP 보강근을 제조하는 방법에 대한 일예가 대한민국 등록특허 제10-0702629호에 개시되어 있고, 도 10에는 FRP 보강근을 제조하기 위한 종래 장치의 개략적인 구성도가 도시되어 있다. 도 10에 도시된 것처럼, 종래에는 FRP 보강근을 제조하기 위한 섬유가 인발되어 움직이는 방향 즉, 섬유진행방향으로 섬유공급기(101), 수지 공급부(102), 성형노즐(103), 가열기(104) 및 인발기(105)가 순차적으로 배치된 제조장치를 이용하여 FRP 보강근(100)을 제조하게 된다. 섬유공급기(101)로부터 공급되는 섬유를 다발로 만들어서 인발기(105)로 인발하게 되는데, 수지 공급부(102)를 거치면서 수지와 함께 섬유가 성형노즐(103)로 들어가면서 봉형상으로 성형되고, 가열기(104)를 거쳐 수지가 경화되는 과정을 거쳐서 FRP 보강근(100)이 만들어진다.

이와 같이, 수지가 함침된 섬유를 집속하여 봉형상의 FRP 보강근(100)을 제조할 때 사용되는 섬유로는 탄소섬유, 아라미드섬유, 유리섬유 등이 이용되는데, 이러한 FRP 보강근 제조용 섬유로는 많은 수의 섬유가닥이 모여서 일정한 폭을 가진 납작한 끈 형상을 이루고 있는 로빙사(Roving Fiber)가 주로 사용된다. 도 11은 FRP 보강근 제조를 위하여 사용되는 섬유로서 납작한 형상의 로빙사에 대한 도면 대용 사진이다.

이러한 "로빙사로 이루어져 FRP 보강근 제조를 위하여 사용되는 섬유"(이하, "FRP용 섬유"라고 약칭한다)는 제조 및 운반의 편의성을 위해 보빈에 감겨진 롤(Roll) 형태로 이루어져 있는데, 도 9에 도시된 FRP 보강근 제조장치 및 제조방법에서는 섬유공급기(101)에 설치된 FRP용 섬유 롤(20)에서 보빈을 제거한 후 보빈이 있던 롤 내부로부터 FRP용 섬유(2)를 인출하여 수지 공급부(102), 성형노즐(103) 등 후속 공정 장치로 공급된다. 도 12는 이와 같이 FRP용 섬유의 롤 내부에서 FRP용 섬유(2)가 인출되는 형태를 보여주는 도면 대용 사진이며, 도 13은 도 12의 상태를 그림으로 도시한 개략도이다.

그런데 이와 같이 종래 기술에서는 FRP용 섬유(2)가, 롤 내부로부터 인출되므로 후속 공정으로 가면서 FRP용 섬유(2)가 꼬이는 현상이 발생하게 된다. 납작한 형상의 로빙사로 이루어진 FRP용 섬유(2)가 꼬여진 채로 후속 공정인 인발공정으로 공급되어 원형 단면을 가지는 봉형상의 FRP 보강근을 형성하게 되면, FRP 보강근의 내부에서 FRP용 섬유가 꼬여진 상태로 경화되어 존재하므로, 그로 인하여 FRP 보강근 전체의 인장강도 및 탄성계수가 저하되는 문제점이 발생하게 된다.

대한민국 등록특허공보 제10-0702629호(2007. 04. 04. 공고).

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점과 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로 납작한 띠 형상의 로빙사로 이루어진 섬유를 수지함침, 인발성형 등의 공정을 거쳐 FRP 보강근을 제작함에 있어서, FRP용 섬유가 꼬여진 채로 인발성형기로 공급되지 않도록 함으로써, 종래 기술에서 문제점으로 지적되었던 FRP 보강근의 내부에서 FRP용 섬유가 꼬여진 상태로 경화되어 존재함으로 인한 FRP 보강근 전체의 인장강도 및 탄성계수의 저하 현상을 극복할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 납작한 띠 형상의 로빙사를 FRP용 섬유로서 이용하여 수지함침, 인발성형 등의 공정을 거쳐 FRP 보강근을 제작함에 있어서, FRP용 섬유가 롤의 외부에서 풀려서 인출되도록 함과 동시에, FRP용 섬유가 꼬이지 않은 상태로 수치함침과정 및 인발성형과정으로 공급될 수 있도록 가이드하는 FRP 보강근용 섬유꼬임방지 가이드 장치, 이를 이용한 FRP 보강근 제작방법 및 그에 따라 제작된 FRP 보강근이 제공된다.

구체적으로 본 발명에서는 일정한 폭을 가지는 납작한 형상의 로빙사로 이루어져 FRP용 섬유를 집속하여 성형노즐을 이용하여 봉형상의 FRP 보강근을 제작하는 과정에서 FRP용 섬유를 꼬이지 않은 상태로 가이드하면서 집속하여 성형노즐로 공급하는 섬유꼬임방지 가이드 장치로서, FRP용 섬유가 통과하는 복수개의 관통공이 형성되어 있는 복수개의 가이드판이 섬유진행방향으로 간격을 두고 순차적으로 배치되어 있는데; 섬유진행방향으로 가면서 각각의 가이드판에서 FRP용 섬유가 관통하게 되는 관통공의 개수는 줄어들며; 섬유진행방향으로 가면서 각각의 가이드판에서 FRP용 섬유가 관통하게 되는 관통공은 FRP용 섬유의 두께 방향으로의 크기가 증가하는 구성을 가지고 있어서; 섬유진행방향으로 가장 처음 존재하는 가이드판에 형성된 관통공을 통과한 FRP용 섬유는 여러개가 그룹을 지어 모여서 두께방향으로 적층되면서도 꼬여지지 않은 상태로 후속하는 가이드판에 형성된 관통공을 통과하는 방식으로 복수개의 가이드판을 순차적으로 통과하여 공급되게 하는 것을 특징으로 하는 섬유꼬임방지 가이드 장치가 제공된다.

또한 본 발명에서는 일정한 폭을 가지는 납작한 형상의 로빙사로 이루어져서 FRP용 섬유 롤로부터 인출되어 수지로 함침된 FRP용 섬유를 집속하여 성형노즐에 통과시키면서 인발하여 봉형상의 FRP 보강근을 제조하는 방법으로서, 성형노즐로 FRP용 섬유를 통과시키기 전에, 상기한 본 발명에 따른 섬유꼬임방지 가이드 장치를 설치하여, FRP용 섬유 롤로부터 인출된 FRP용 섬유를, 섬유진행방향으로 가장 처음 존재하는 가이드판에 형성된 관통공을 통과한 후 여러 개의 FRP용 섬유가 그룹을 지어 모여서 두께방향으로 적층되면서도 꼬여지지 않은 상태로 후속하는 가이드판에 형성된 관통공으로 통과하는 방식으로 복수개의 가이드판을 순차적으로 통과하여 성형노즐로 공급되게 하는 구성을 가지는 FRP 보강근의 제조방법이 제공된다.

더 나아가 본 발명에서는 상기한 방법에 의해 제작되는 FRP 보강근이 제공된다.

이와 같은 본 발명에 따른 섬유꼬임방지 가이드 장치, 이를 이용한 FRP 보강근 제조방법 및 그에 의해 제작된 FRP 보강근에 있어서, 복수개의 가이드판은 프레임 부재에 설치될 수 있는데; 프레임 부재는, 섬유진행방향으로 연장된 수평프레임과; 상기 수평프레임에 연직하게 세워져서 설치되며 섬유진행방향으로 간격을 두고 복수개로 구비되는 연직프레임을 포함하여 구성될 수 있고, 가이드판은, 연직프레임이 착탈 가능하게 결합될 수 있다.

특히, 위와 같은 경우, 연직프레임은 한 쌍의 막대형 부재로 이루어질 수 있고, 연직프레임의 막대형 부재는, 서로 마주보는 측면에 오목한 슬롯이 형성되어 있어서 가이드판의 가장자리가 슬롯에 끼워져서 연직하게 슬라이딩되면서 가이드판이 연직프레임에 결합되는 구성을 가질 수도 있고, 이와 달리 연직프레임은 횡방향으로 2개의 부재가 한쌍을 이루도록 구성되어 있되; 가이드판의 가장자리와 연직프레임에 각각 볼트공이 형성되어 있으며; 가이드판의 가장자리가 연직프레임에 밀착된 상태에서 볼트부재를 이용하여 가이드판과 연직프레임을 착탈 가능하도록 볼트결합되는 구성을 가질 수도 있다.

더 나아가, 상기한 본 발명에 따른 섬유꼬임방지 가이드 장치, 이를 이용한 FRP 보강근 제조방법 및 그에 의해 제작된 FRP 보강근에 있어서, 연직프레임은 수평프레임을 따라 섬유진행방향으로 움직여서 그 설치위치가 변화되도록 수평프레임에 결합되어서, 섬유진행방향으로 가이드판의 설치 위치가 가변될 수 있는 구성을 가질 수도 있다.

본 발명에 의하면 FRP 보강근을 제조할 때, 성형노즐로 진입하는 FRP용 섬유의 집속된 형태는 FRP용 섬유의 두께방향으로 여러 겹의 FRP용 섬유가 적층된 형태가 되면서도 FRP용 섬유가 꼬이지 않은 상태가 되어, 성형노즐로 진입하게 되며, 따라서 제작된 FRP 보강근의 전체 길이에서 볼 때 FRP 보강근을 이루는 각각의 FRP용 섬유 자체는 꼬이지 않은 상태로 존재하게 된다.

따라서 본 발명에 의하면 섬유의 꼬임이 발생한 상태로 제작된 종래의 FRP 보강근보다 우수한 인장강도 및 탄성계수를 가지는 FRP 보강근을 제작할 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

도 1은 본 발명의 FRP 보강근 제조방법을 수행하기 위한 FRP 보강근 제조장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따라 FRP 보강근을 제조할 때 FRP용 섬유 롤에서 FRP용 섬유가 인출되는 형태를 보여주는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유꼬임방지 가이드 장치의 개략적인 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 섬유꼬임방지 가이드 장치에 의해 FRP용 섬유가 가이드되어 후속하는 공정으로 공급되는 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 5는 도 3에 도시된 본 발명의 섬유꼬임방지 가이드 장치에서 가이드판이 연직프레임에 결합되는 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 6은 볼트결합에 의해 가이드판을 연직프레임에 설치하는 본 발명의 또다른 실시예에 대한 도 5에 대응되는 개략적인 사시도이다.
도 7은 연직프레임과 수평프레임이 판형상의 부재로 이루어진 본 발명의 실시예에 대한 도 6에 대응되는 개략적인 사시도이다.
도 8은 가이드판에 형성된 관통공이 연직하게 위치한 본 발명의 실시예에 대한 도 3에 대응되는 개략적인 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시된 섬유꼬임방지 가이드 장치에 의해 FRP용 섬유가 가이드되는 상태를 보여주는 도 4에 대응되는 개략적인 사시도이다.
도 10은 FRP 보강근을 제조하기 위한 종래의 장치에 대한 개략적인 구성도이다.
도 11은 FRP 보강근 제조를 위하여 사용되는 섬유로서 납작한 형상의 로빙사에 대한 도면 대용 사진이다.
도 12는 종래기술에서 FRP용 섬유의 롤 내부에서 FRP용 섬유가 인출되는 형태를 보여주는 도면 대용 사진이다.
도 13은 도 12의 상태를 그림으로 도시한 개략도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

본 발명에 따른 FRP 보강근의 제조방법에 의하면 로빙사로 이루어진 FRP용 섬유를 이용하여 FRP 보강근을 제조하게 되는데, FRP용 섬유를 인발하면서 수지함침단계, 성형노즐을 통한 봉형상으로의 성형단계 및 수지의 경화단계를 거치게 된다. 도 1에는 본 발명의 FRP 보강근 제조방법을 수행하기 위한 FRP 보강근 제조장치의 개략적인 구성도가 도시되어 있는데, FRP용 섬유가 인발되어 진행하는 방향 즉, 섬유진행방향으로 순차적으로 설치된 섬유공급기(101), 수지 공급부(102), 성형노즐(103), 가열기(104) 및 인발기(105)가 FRP 보강근 제조장치의 기본적인 구성으로 포함된다. 특히, 본 발명에서는 로빙사로 이루어진 FRP용 섬유(2)가 꼬이지 않은 상태로 성형노즐(103)로 공급되어 봉형상의 성형단계를 거칠 수 있도록, 섬유꼬임방지 가이드 장치(1)가 FRP 보강근 제조공정의 순서에서 섬유공급기(101)와 성형노즐(103) 사이에 더 구비된다. 즉, 섬유공급기(101)로부터 인출된 FRP용 섬유(2)는 본 발명에 따른 섬유꼬임방지 가이드 장치(1)를 거치면서 꼬이지 않은 상태로 가이드되면서 성형노즐(103)로 공급되어 봉형상으로 성형되는 단계를 거치는 것이다. 봉형상으로 성형된 후에는 가열, 경화과정을 거쳐서 최종적으로 FRP 보강근(100)으로 제작 완성된다. 도 1에 예시된 실시예에서는, 섬유꼬임방지 가이드 장치(1)가 섬유공급기(101)와 수지 공급부(102) 사이에 설치되어 있지만, 앞서 언급한 것처럼 섬유꼬임방지 가이드 장치(1)는 FRP용 섬유(2)가 성형노즐(103)로 공급되는 과정에서 꼬이지 않게 만드는 것이므로, 수지 공급부(102)와 성형노즐(103) 사이에 설치될 수도 있다.

도 2에는 본 발명에 따라 FRP 보강근을 제조할 때, 섬유공급기(101)에 구비된 FRP용 섬유 롤(20)에서 FRP용 섬유(2)가 인출되는 형태를 보여주는 개략도가 도시되어 있다. 앞서 도 11과 관련하여 살펴본 것처럼 종래기술에서는 FRP용 섬유 롤에서 보빈을 제거하고 보빈이 존재하던 공간 즉, FRP용 섬유 롤의 내부에서부터 FRP용 섬유(2)가 인출되었다. 그러나 본 발명에서는 도 2에 도시된 것처럼 FRP용 섬유 롤의 외부에서 FRP용 섬유(2)를 인출한다. 즉, FRP용 섬유 롤의 외면에서부터 FRP용 섬유(2)가 인출되는 것이다. 이러한 FRP용 섬유(2)의 인출방식을 통해서 FRP용 섬유(2)에 꼬임 현상(비틀림 현상)이 발생하는 것을 더욱 효과적으로 줄일 수 있게 된다.

도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유꼬임방지 가이드 장치(1)의 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 4에는 도 3에 도시된 섬유꼬임방지 가이드 장치(1)에 의해 FRP용 섬유(2)가 가이드되어 후속하는 공정으로 공급되는 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도면에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 섬유꼬임방지 가이드 장치(1)는, FRP용 섬유(2)가 통과하는 관통공(11)이 복수개로 형성된 복수개의 가이드판(10)이 섬유진행방향으로 간격을 두고 순차적으로 배치되어 있는 구성을 가진다.

가이드판(10)은 복수개로 구비되며, 복수개의 가이드판(10)은 섬유진행방향으로 순차적으로 배치되는데, 편의상 본 명세서 및 도면에서는 섬유진행방향으로 진행하면서 각각의 가이드판(10)에는 도면부호 10a, 10b, 10c, 10d, ...의 순서로 숫자 10의 뒤에 영어 알파벳을 순서대로 붙이는 방식으로 도면부호를 부여하여, 각각 제1가이드판(10a), 제2가이드판(10b), 제3가이드판(10c) 및 제4가이드판(10d)의 형태로 기재하였다. 그러나 복수개의 가이드판를 통칭할 때에는 도면부호 10을 사용하여 "가이드판(10)"이라고 기재하였다. 특히, 도면의 실시예에서는 4개의 가이드판이 구비된 것으로 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것으로서 가이드판의 개수는 필요에 따라 2개나 3개 또는 4개 이상의 개수로 구비될 수 있다. 다만 편의를 위하여 도면에 예시된 실시예를 기준으로 본 발명의 구성을 설명한다.

가이드판(10)에는 FRP용 섬유(2)가 통과하는 복수개의 관통공(11)이 형성되어 있는데, 관통공(11)의 형상은 진입되는 로빙사로 이루어진 FRP용 섬유(2)의 단면 형상에 대응되도록 사각형상을 가진다. 각각의 가이드판(10)에서 FRP용 섬유(2)가 관통하게 되는 관통공(11)의 개수는 섬유진행방향으로 가면서 줄어든다. 즉, 제2가이드판(10b)에서 FRP용 섬유(2)가 관통하게 되는 관통공(11)의 개수는 제1가이드판(10a)보다 적으며, 제3가이드(10c)에서 FRP용 섬유(2)가 관통하게 되는 관통공(11)의 개수는 제2가이드판(10b)보다 적고, 제4가이드(10d)에서 FRP용 섬유(2)가 관통하게 되는 관통공(11)의 개수는 제3가이드판(10c)보다 적게 되는 것이다. 복수개의 가이드판(10) 중에서 섬유진행방향으로 최종 위치에 존재하는 가이드판의 경우(도면의 실시예에서는 제4가이드판), FRP용 섬유(2)가 관통하게 되는 관통공(11)은 한 개가 될 수도 있다.

도 4에 예시된 것처럼, 섬유진행방향으로 가장 처음 존재하는 제1가이드판(10a)에서는, 각각의 관통공(11)의 하나마다 FRP용 섬유 롤의 외면에서 인출된 하나의 FRP용 섬유(2)가 통과할 수 있다. 그러나 제1가이드판(10a)을 통과한 FRP용 섬유(2)는 복수개가 그룹을 지어 모여서 FRP용 섬유의 두께 방향으로 적층되어 집속된 상태로 제2가이드판(10b)의 관통공(11)을 통과하게 된다. 가이드판(10)에 형성된 관통공(11)은 FRP용 섬유(2)의 로빙사 형상에 대응하여 납작한 형상과 크기를 가지고 있으므로, FRP용 섬유(2)의 시작부가 제1가이드판(10a)을 통과한 후에도 꼬여지지 않은 상태로 제2가이드판(10b)을 통과하게 되고, 그에 따라 FRP용 섬유 롤로부터 인출되는 FRP용 섬유(2)는 꼬임이 발생하지 않은 상태로 후속하는 공정으로 지속적으로 공급된다.

제3가이드판(10c)에서도 FRP용 섬유(2)가 통과하게 되는 관통공(11) 개수가 제2가이드판(10b)보다 작으므로, 제2가이드판(10b)의 관통공(11)을 통과한 여러개의 FRP용 섬유(2)는 꼬이지 않은 상태로 또다시 그룹을 지어 모이면서 FRP용 섬유(2)의 두께 방향으로 적층되어 제3가이드판(10c)의 관통공(11)을 통과하게 되고, 제4가이드판(10d)에 대해서도 이와 동일한 방식으로 FRP용 섬유(2)가 관통공을 통과하게 된다. 가이드판이 4개 이상의 복수개로 구비된 경우에는 이와 같이 이전 단계의 가이드판의 관통공을 통과한 FRP용 섬유는 꼬이지 않은 상태로 복수개가 그룹을 지어 모여서 적층된 상태로 집속되어 후속하는 가이드판의 관통공을 통과하는 방식으로 후속 공정으로 공급된다.

물론 섬유진행방향으로 가면서 각각의 FRP용 섬유(2) 그룹을 이루는 FRP용 섬유(2)의 개수가 늘어나게 되므로, 그에 따라 섬유진행방향으로 가면서 각각의 가이드판에 형성된 관통공(11)의 크기도 증가하게 되지만, 집속되어 그룹을 이루면서 관통공(11)을 통과하는 FRP용 섬유(2)들은 그 두께 방향으로 포개지는 형태가 되기 때문에 관통공(11)의 크기는 FRP용 섬유(2)의 두께 방향으로만 점점 증가하여도 충분하다. 즉, 섬유진행방향으로 가면서 각각의 가이드판(10)에서 FRP용 섬유가 관통하게 되는 관통공(11)의 크기는 FRP용 섬유의 두께 방향으로 점차 증가하면 되는 것이다.

이와 같이, 본 발명의 섬유꼬임방지 가이드 장치(1)에서는 FRP용 섬유(2)가 꼬이지 않은 상태로 그룹으로 집속되면서 복수개의 가이드판(10)을 순차적으로 통과하게 되며, 이렇게 꼬이지 않은 상태로 모여진 FRP용 섬유(2)는 성형노즐(103)로 공급되어 봉형상으로 성형된 후, 가열공정 등을 거쳐 최종적으로 FRP 보강근(100)으로 제작된다. 즉, 본 발명에 의하면 FRP용 섬유(2)는 섬유꼬임방지 가이드 장치(1)에 의해 꼬이지 않은 상태로 공급되어 FRP 보강근(100)으로 성형되는 것이며, 따라서 본 발명에 의해 제작된 FRP 보강근(100)은, 종래기술에 의해 제작된 FRP 보강근 즉, 섬유의 꼬임이 발생한 상태로 제작된 종래의 FRP 보강근보다 더 우수한 인장강도 및 탄성계수를 가지게 된다.

위에서 설명하였듯이, 본 발명의 섬유꼬임방지 가이드 장치(1)에서 가이드판(10)은 복수개로 구비되어 있되, 그 개수는 필요에 따라 가변될 수 있으며, 가이드판(10)들 사이의 간격도 가변될 수 있다. 이를 위하여 본 발명의 섬유꼬임방지 가이드 장치(1)는 다음과 같은 구체적인 구성을 가질 수 있다.

본 발명의 섬유꼬임방지 가이드 장치(1)에는 복수개의 가이드판(10)을 용이하게 설치할 수 있도록 하기 위하여, 가이드판(10)을 위한 별도의 프레임 부재(3)가 구비될 수 있다. 프레임 부재(3)는 섬유진행방향으로 연장된 수평프레임(30)과, 상기 수평프레임(30)에 연직하게 세워져서 설치되며 섬유진행방향으로 간격을 두고 복수개로 구비되는 연직프레임(31)을 포함할 수 있다. 도 3 및 도 4에 도시된 본 발명의 제1실시예에서, 수평프레임(30)은 2개의 나란한 레일부재로 구성되어 있고, 연직프레임(31)은 한 쌍의 막대형 부재로 이루어져서, 각각의 막대형 부재가 수평프레임(30)을 이루는 각각의 레일부재에 연직하게 설치된다. 그러나 수평프레임(30)의 형태가 레일부재에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에서 가이드판(10)은 필요에 따라 설치 개수와 위치를 변화시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이를 위하여 가이드판(10)은 연직프레임(31)에 분해 조립이 가능하도록 결합되는 것이 필요한데, 도 3 및 도 4에 도시된 실시예의 경우, 슬롯에 가이드판(10)이 끼워지는 구성을 가지고 있다. 구체적으로 도 5에는 도 3 및 도 4에 도시된 실시예의 섬유꼬임방지 가이드 장치(1)에서 가이드판(10)이 연직프레임(31)에 결합되는 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 5에서는 1개의 가이드판(10)에 대해서만 도시되어 있는데, 이러한 가이드판(10)과 연직프레임(31)의 결합구조는 다른 가이드판들과 연직프레임간의 결합에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 5에 도시된 것처럼, 연직프레임(31)을 이루는 막대형 부재의 서로 마주보는 측면에 오목한 슬롯(31)이 형성되어 있는 경우, 가이드판(10)의 횡방향 가장자리가 슬롯(31)에 연직하게 끼워져서 슬라이딩되도록 함으로써 가이드판(10)을 용이하게 연직프레임(31)에 착탈 가능한 상태로 결합할 수 있게 된다. FRP용 섬유(2)가 가이드판(10)을 관통하여 공급되는 과정에서 가이드판(10)에는 섬유진행방향으로 힘이 가해질 수 있다. 이러한 섬유진행방향으로의 힘에 대해 충분한 저항력을 가질 수 있도록 연직프레임(31)에는 섬유진행방향으로의 측면을 지지하는 보강리브(33)가 더 구비될 수 있다.

한편, 앞서 언급한 것처럼, 필요에 따라서는 가이드판(10)이 설치되는 위치를 변화시켜야 할 경우가 있는데, 이를 위하여 연직프레임(31)을 수평프레임(30)에 설치함에 있어서 섬유진행방향으로 연직프레임(31)이 움직여서 그 위치가 변화될 수 있도록 하는 것도 바람직하다. 도 5에 도시된 실시예의 경우, 연직프레임(31)의 하단이 수평프레임(30)을 따라 이동하게 결합되도록 구성되어 있는데, 특히 연직프레임(31)의 하단이 레일 형태의 수평프레임(30)을 감싸는 형태로 구성되어 있고, 볼트부재 등의 체결수단(35)에 의해 연직프레임(31)의 하단이 수평프레임(30)에 고정되는 구성을 가지고 있다. 그러나 연직프레임(31)이 수평프레임(30)을 따라 섬유진행방향으로 움직여서 그 설치위치가 변화되도록 함으로써 가이드판(10) 사이의 간격이 변화될 수 있게 만드는 구성은 도면에 도시된 것에 한정되지 아니하며, 기타 다양한 방식으로 변화될 수 있다.

가이드판(10)을 연직프레임(31)에 착탈가능하게 결합하는 구성 역시 위에서 설명한 슬롯(30)에 슬라이딩하여 삽입하는 방식에 한정되지 않는다. 도 6에는 볼트결합에 의해 가이드판(10)을 연직프레임(31)에 설치하는 또다른 실시예에 대한 도 5에 대응되는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 6에 도시된 것처럼, 연직프레임(31)은 횡방향으로 2개의 부재가 한 쌍을 이루도록 구성되어 있되, 가이드판(10)의 가장자리와 연직프레임(31)에 각각 볼트공(38)을 형성해두고, 가이드판(10)의 가장자리가 연직프레임(31)에 밀착된 상태에서 볼트부재(39)를 이용하여 가이드판(10)과 연직프레임(31)을 착탈 가능하도록 볼트결합할 수도 있는 것이다. 따라서 본 발명에서 가이드판(10)과 연직프레임(31)을 착탈가능하게 결합하는 것 역시 위에서 예시한 실시예에 한정되지 아니하며, 다양하게 변화시킬 수 있다.

또한 연직프레임(31) 역시 막대형 부재에 한정되지 아니하며, 수평프레임(30)도 레일 형태의 부재에 한정되지 아니한다. 도 7에는 연직프레임(31)이 판형상의 부재로 이루어지며, 수평프레임(30) 역시 판형상의 부재로 이루어진 실시예에 대한 도 6에 대응되는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 7에 도시된 것처럼, 연직프레임(31)과 수평프레임(30) 역시 다양한 형태로 변형될 수 있다.

위에서 살펴본 실시예의 경우, 가이드판(10)은 관통공(11)이 수평하게 위치하도록 배치되어 있으나, 가이드판(10)은 관통공(11)이 연직하게 위치하도록 배치될 수도 있다. 도 8 및 도 9는 각각 가이드판(10)에 형성된 관통공(11)이 연직하게 위치한 실시예에 대한 도면으로서, 도 8은 FRP용 섬유(2)가 존재하지 않은 상태로 섬유꼬임방지 가이드 장치(1)를 보여주는 도 3에 대응되는 개략적인 사시도이고, 도 9는 도 8에 도시된 섬유꼬임방지 가이드 장치(1)에 의해 FRP용 섬유(2)가 가이드되는 상태를 보여주는 도 4에 대응되는 개략적인 사시도이다.

위에서 설명한 것처럼, 본 발명에 따른 섬유꼬임방지 가이드 장치(1)를 통해서 FRP용 섬유(2)를 공급하게 되면, 성형노즐(103)로 진입하는 FRP용 섬유(2)의 집속된 형태는 FRP용 섬유(2)의 두께방향으로 여러겹의 FRP용 섬유(2)가 적층된 형태가 된다. 즉, FRP용 섬유(2)는 꼬이지 않은 상태로 성형노즐(103)로 진입하게 되는 것이다. 사각형 형태로 집속된 FRP용 섬유(2)의 다발이 성형노즐(103)로 진입되어 원형 단면을 가지는 봉형상의 FRP 보강근(100)으로 성형 가공되는 과정에서, 외곽에 존재하는 일부 FRP용 섬유(2)의 위치가 수평을 유지하지 못하여 기울어지거나 곡선형태로 변형되지만 최종적으로 제작된 FRP 보강근(100)의 전체 길이에서 볼 때에는 FRP 보강근(100)을 이루는 각각의 FRP용 섬유(2) 자체는 꼬이지 않은 상태로 존재하게 된다. 따라서 본 발명에 의해 제작 완성된 FRP 보강근(100)은, 섬유의 꼬임이 발생한 상태로 제작된 종래의 FRP 보강근보다 우수한 인장강도 및 탄성계수를 가지게 되는 장점을 가진다.

1: 섬유꼬임방지 가이드 장치
2: FRP용 섬유
3: 프레임 부재
10: 가이드판
11: 관통공
30: 수평프레임
31: 연직프레임

Claims

폭과 두께를 가지는 납작한 단면 형상의 로빙사로 이루어진 FRP용 섬유(2)를 집속하여 성형노즐(103)로 공급하는 섬유꼬임방지 가이드 장치(1)로서,
FRP용 섬유(2)가 통과하도록 사각형상을 가지고 있는 복수개의 관통공(11)이 형성되어 있는 3개 이상의 가이드판(10)이 FRP용 섬유(2)가 공급되어 성형노즐(103)을 향하여 진행하게 되는 섬유진행방향으로 간격을 두고 순차적으로 배치되어 있는데;
섬유진행방향으로 가면서 각각의 가이드판(10)에서 FRP용 섬유(2)가 관통하게 되는 관통공(11)의 개수는 순차적으로 줄어들며;
섬유진행방향으로 가면서 순차적으로 각각의 가이드판(10)에서 FRP용 섬유(2)가 관통하게 되는 관통공(11)의 크기는, FRP용 섬유의 두께 방향으로 증가하는 구성을 가지고 있어서;
로빙사로 이루어진 FRP용 섬유(2)는 섬유 롤의 외부에서부터 인출되고, 섬유진행방향으로 가장 처음 존재하는 가이드판에 형성된 관통공(11)을 통과함으로써, FRP용 섬유(2)는 복수개가 그룹을 지어 모여서 FRP용 섬유(2)의 두께 방향으로 적층되면서도 꼬여지지 않은 상태로 집속된 후, 섬유진행방향으로 후속하여 배치되어 있는 가이드판에 형성된 관통공(11)을 통과하고, 계속하여 섬유진행방향으로 후속 배치된 가이드판에 형성된 관통공(11)을 통과하는 방식으로 3개 이상의 가이드판을 순차적으로 통과하여 성형노즐(103)로 공급되게 하는 것을 특징으로 하는 섬유꼬임방지 가이드 장치.
제1항에 있어서,
복수개의 가이드판(10)은 프레임 부재(3)에 설치되는데;
프레임 부재(3)는,
섬유진행방향으로 연장된 수평프레임(30)과;
상기 수평프레임(30)에 연직하게 세워져서 설치되며 섬유진행방향으로 간격을 두고 복수개로 구비되는 연직프레임(31)을 포함하여 구성되며;
가이드판(10)은, 연직프레임(31)이 착탈 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 섬유꼬임방지 가이드 장치.
제2항에 있어서,
연직프레임(31)은 한 쌍의 막대형 부재로 이루어지고;
연직프레임(31)의 막대형 부재는, 서로 마주보는 측면에 오목한 슬롯(31)이 형성되어 있어서;
가이드판(10)이 그 가장자리가 슬롯(31)에 끼워져서 연직하게 슬라이딩되면서 연직프레임(31)에 결합되는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 섬유꼬임방지 가이드 장치.
제2항에 있어서,
연직프레임(31)은 횡방향으로 2개의 부재가 한쌍을 이루도록 구성되어 있되;
가이드판(10)의 가장자리와 연직프레임(31)에 각각 볼트공(38)이 형성되어 있으며;
가이드판(10)의 가장자리가 연직프레임(31)에 밀착된 상태에서 볼트부재(39)를 이용하여 가이드판(10)과 연직프레임(31)을 착탈 가능하도록 볼트결합되는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 섬유꼬임방지 가이드 장치.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
연직프레임(31)은, 수평프레임(30)을 따라 섬유진행방향으로 움직여서 그 설치위치가 변화되도록 수평프레임(30)에 결합되는 구성을 가지고 있어서;
섬유진행방향으로 가이드판(10)의 설치 위치가 가변될 수 있는 것을 특징으로 하는 섬유꼬임방지 가이드 장치.
폭과 두께를 가지는 납작한 단면 형상의 로빙사로 이루어져서 섬유 롤의 외부로부터 인출되어 수지로 함침된 FRP용 섬유(2)를 집속하여 성형노즐(103)에 통과시키면서 인발하여 봉형상의 FRP 보강근을 제조하는 방법으로서,
FRP용 섬유(2)가 통과하도록 사각형상을 가지고 있는 복수개의 관통공(11)이 형성되어 있는 3개 이상의 가이드판(10)이 FRP용 섬유(2)가 공급되어 성형노즐(103)을 향하여 진행하게 되는 섬유진행방향으로 간격을 두고 순차적으로 배치되어 있되, 섬유진행방향으로 가면서 각각의 가이드판(10)에서 FRP용 섬유(2)가 관통하게 되는 관통공(11)의 개수는 순차적으로 줄어들며, 섬유진행방향으로 가면서 순차적으로 각각의 가이드판(10)에서 FRP용 섬유(2)가 관통하게 되는 관통공(11)은 FRP용 섬유의 두께 방향으로의 크기가 증가하는 구성을 가지고 있는 섬유꼬임방지 가이드 장치(1)를, 섬유진행방향으로 성형노즐(103) 이전에 설치하여;
섬유 롤의 외부로부터 인출된 FRP용 섬유(2)를, 섬유진행방향으로 가장 처음 존재하는 가이드판에 형성된 관통공(11)에 통과시킴으로써 복수개의 FRP용 섬유(2)가 그룹을 지어 모여서 FRP용 섬유(2)의 두께 방향으로 적층되면서도 꼬여지지 않은 상태로 집속되도록 한 후, 섬유진행방향으로 후속하여 배치되어 있는 가이드판에 형성된 관통공(11)에 통과시키고, 계속하여 섬유진행방향으로 후속 배치된 가이드판에 형성된 관통공(11)에 통과시키는 방식으로 3개 이상의 가이드판(10)을 순차적으로 통과시켜서 성형노즐(103)로 공급되게 하는 것을 특징으로 하는 FRP 보강근의 제조방법.
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