KR101867328B1 - 탄소섬유와 필라멘트 섬유용 꼬임장치 - Google Patents

탄소섬유와 필라멘트 섬유용 꼬임장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탄소섬유와 필라멘트 섬유용 꼬임장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 필름 형태로 공급되는 탄소섬유의 단점인 잔털의 접착성을 방지하고 탄소섬유의 외경에 필라멘트 섬유를 합사키며 강성을 향상시도록 하는 탄소섬유와 필라멘트 섬유용 꼬임장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 방사기(11)에 의해 탄소섬유(15)를 방사하는 방사장치(10)의 하측에 설치하며 수조(12b)에 잠긴 집속로라(12)에 탄소섬유(15)가 집속한 후 공급되고, 히팅 건조장치(20)에 설치한 다수의 히팅 건조로라(21)를 탄소섬유(15)가 지그재그 형태로 지나며 건조되어 공급되는 꼬임장치에 있어서,
상기 탄소섬유(15)가 공급되는 제1 보빈힌지(26)와 제2 보빈힌지(27)가 설치되고, 제2 보빈힌지(27)의 일측으로 섬유 보빈(70)에 감겨진 필라멘트 섬유(71)를 공급하는 제3 보빈힌지(72)가 설치되며,
상기 제2 보빈힌지(27)의 하측으로 왕복 이동대(32)에 의해 왕복 이동되며 탄소섬유(15)와 탄소섬유(62)가 공급되는 트레버스(33)가 트레버스 받침대(34)의 하측에 회전 원판(57)과 연결되는 트레버스장치(30)와;
상기 트레버스장치(30)의 하측에 설치되며 탄소섬유(15)와 탄소섬유(62)가 감기고 독립되게 회전하는 보빈(42)이 하측의 회전원판(57)과 연결되는 와인딩장치(40)와;
상기 와인딩장치(40)의 하측에 설치되며 회전 원판(57)의 하측으로 연결되는 회전축(54)에서 헬리컬 기어(53)가 회전모터(51)의 동력을 전달하여 트레버스장치(30)와 와인딩장치(40)가 함께 회전하며 탄소섬유(15)와 필라멘트 섬유(71)를 꼬아 합사 시키는 회전장치(50)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

탄소섬유와 필라멘트 섬유용 꼬임장치{Twisting device for carbon fiber and filament fiber}
본 발명은 탄소섬유와 필라멘트 섬유용 꼬임장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 필름 형태로 공급되는 탄소섬유의 단점인 잔털의 접착성을 방지하고 탄소섬유의 외경에 필라멘트 섬유를 합사키며 강성을 향상시도록 하는 탄소섬유와 필라멘트 섬유용 꼬임장치에 관한 것이다.
종래 다양한 원단을 직조하기 위한 필라멘트 섬유는 방사장치(10)에 설치한 방사기(11)에서 비교적 굵은 실이 방사되면 하측에 설치한 집속로라(12)를 통하여 굵은 실을 원하는 굵기의 실로 가늘게 성형한 후 히팅 건조장치(20)의 히팅 건조로라(21)를 여러 단계로 거치면서 젖은 상태의 실을 소정의 온도가 제공되는 히팅 건조로라에서 건조되어진 후 트레버스장치를 통과하여 보빈에 일정한 두께를 유지하도록 감긴 상태로 공급되어 직조가 이루어지도록 하는 것이다.
그러나 전기가 통전되도록 하는 기능성을 부여하는 탄소섬유의 경우 방사장치의 방사기를 통하여 방사되면서 일정한 두께를 유지하면서 잔털이 다양한 각도와 방향을 이루도록 하므로 집속로라를 통과하여 히팅 건조로라에서 건조된 후 보빈에 감아 사용하게 되면, 탄소섬유의 외경으로 수많은 잔털이 돌출되고, 이러한 잔털이 돌출된 상태의 탄소섬유가 보빈에 감긴 상태에서 서로 붙어있게 되므로 탄소섬유를 공급하는 과정에서 잔털의 부착상태로 인하여 잘 풀리지 않는 단점과, 탄소섬유의 필름형태로 방사되고 특성상 쉽게 단선되는 단점이 있어서 독립되게 사용하는 것이 매우 어려웠다.
(문헌 1). 실용신안공개번호 제1998-011178호(1998. 05. 25. 공개) (문헌 2). 특허등록번호 제1297057호(2013. 08. 09. 등록) (문헌 3). 특허등록번호 제1099882호(2011. 12. 21. 등록) (문헌 4). 특허등록번호 제1386201호(2014. 04. 10. 등록)
따라서 본 발명은 이러한 종래의 결점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 해결과제는, 방사되는 탄소섬유의 잔털이 보빈에 감겨 서로 붙는 것을 방지하고 쉽게 단선되는 단점을 해소하여 탄소섬유의 외경에 필라멘트 섬유를 꼬아서 합사 함으로써 실이 잘 풀리고 강성이 더욱 향상되도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 해결과제는, 탄소섬유와 필라멘트 섬유가 공급되어 합사되면서 감겨질 보빈이 설치된 와인딩장치가 전체적으로 회전하며 꼬여 균일한 두께로 감기도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 방사기에 의해 탄소섬유를 방사하는 방사장치의 하측에 설치하며 수조에 잠긴 집속로라에 탄소섬유가 집속한 후 공급되고, 히팅 건조장치에 설치한 다수의 히팅 건조로라를 탄소섬유가 지그재그 형태로 지나며 건조되어 공급되는 꼬임장치에 있어서,
상기 탄소섬유가 공급되는 제1 보빈힌지와 제2 보빈힌지가 설치되고, 제2 보빈힌지의 일측으로 섬유 보빈에 감겨진 필라멘트 섬유를 공급하는 제3 보빈힌지가 설치되며,
상기 제2 보빈힌지의 하측으로 왕복 이동대에 의해 왕복 이동되며 탄소섬유와 필라멘트 섬유가 공급되는 트레버스가 트레버스 받침대의 하측에 회전 원판과 연결되는 트레버스장치와;
상기 트레버스장치의 하측에 설치되며 탄소섬유와 필라멘트 섬유가 감기고 독립되게 회전하는 보빈이 하측의 회전원판과 연결되는 와인딩장치와;
상기 와인딩장치의 하측에 설치되며 회전 원판의 하측으로 연결되는 회전축에서 헬리컬 기어가 회전모터의 동력을 전달하여 트레버스장치와 와인딩장치가 함께 회전하며 탄소섬유와 필라멘트 섬유를 꼬아 합사 시키는 회전장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명은 방사되는 탄소섬유의 잔털이 보빈에 감겨 서로 붙는 것을 방지하고 탄소섬유의 특성상 쉽게 단선되는 단점을 해소하여, 탄소섬유의 외경에 강성이 좋은 필라멘트 섬유를 꼬아서 합사 함으로써 잔털이 보빈에서 서로 붙어있지 않도록 함으로써 실이 잘 풀리는 효과와, 탄소섬유와 필라멘트 섬유의 합사를 통해 강성이 더욱 향상되도록 함으로써 의류와 신발 등 다양한 제품을 제조할 수 있는 원단을 직조하는 효과를 제공하는 것이다.
본 발명은 필름 형태의 탄소섬유 외측에 필라멘트 섬유가 공급되어 합사되면서 감겨질 보빈이 설치된 와인딩장치가 전체적으로 회전하며 꼬여 균일한 두께로 감기도록 함으로써 실이 갈라지지 않고 장력이 형성되는 효과를 제공하는 것이다.
도 1 는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 정면도
도 2 는 본 발명의 설치상태를 나타낸 평면도
도 3 은 본 발명의 집속로라에 대한 설치상태 측면도
도 4 는 본 발명의 히팅 건조로라에 대한 설치상태 측면도
도 5 는 본 발명의 꼬임장치에 대한 설치상태 정면 단면도
도 6 은 본 발명의 꼬임장치에 대한 설치상태 측면 단면도
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부시킨 도면에 따라 상세하게 설명하기로 한다.
도 1는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 정면도이고, 도 2는 본 발명의 설치상태를 나타낸 평면도를 나타낸 것이다.
통전효과를 제공하기 위한 원료를 공급하는 방사장치(10)에 설치한 방사기(11)에서 비교적 굵은 상태의 필름 형태를 갖는 탄소섬유(15)가 비교적 굵게 방사되어 공급되는 집속로라(12)가 설치된다.
상기 집속로라(12)에서 공급되는 탄소섬유(15)가 소정의 온도로 가열되며 지그재그 형태로 설치된 다수 개의 히팅 건조로라(21)로 이루어져 냉각시키면서 원하는 굵기를 유지하도록 하는 히팅 건조장치(20)가 설치된다.
상기 히팅 건조로라(21)를 통과한 탄소섬유(15)가 안내되는 제1 보빈힌지(26)가 상측에 설치되고, 상기 제1 보빈힌지(26)의 한쪽에 설치되어 트레버스장치(30)에 탄소섬유(15)를 공급하기 위한 제2 보빈힌지(27)가 설치된다.
상기 제2 보빈힌지(27)의 일측으로 설치되어 강성이 유지되는 필라멘트 섬유(71)를 감아 보관하는 섬유보빈(70)이 설치되며 상기 필라멘트 섬유(71)를 트레버스장치(30)에 공급하는 제3 보빈힌지(72)가 설치된다.
상기 제2 보빈힌지(27)의 하측으로 설치되어 탄소섬유(15)와 필라멘트 섬유(71)를 왕복 이동과 회전을 하면서 보빈(42)에 일정한 두께로 감기도록 하는 트레버스장치(30)가 설치된다.
상기 트레버스장치(30)의 하측에 설치되며 독립되게 회전하는 보빈(42)에 탄소섬유(15)와 필라멘트 섬유(71)가 2중으로 꼬임되어 감아지는 와인딩장치(40)가 설치된다.
상기 와인딩장치(40)의 하측에는 트레버스 장치(30)와 와인딩장치(40)가 설치된 회전 원판(57)을 회전시키는 회전장치(50)가 설치된다.
도 3은 본 발명의 집속로라에 대한 설치상태 측면도를 나타낸 것으로, 집속모터(12a)에 의해 회전 가능하게 연결된 집속로라(12)는 수조(12b)의 내부에서 물에 잠기도록 설치되어 탄소섬유(15)를 1차 냉각시키며 굵기가 조절되도록 설치하는 것이다.
도 4는 본 발명의 히팅 건조로라에 대한 설치상태 측면도를 나타낸 것으로, 히팅 건조장치(20)로 로라모터(22)에 연결된 스퍼어 기어(23)가 연속해서 지그재그형태로 맞물리게 설치되고, 상기 스퍼어 기어(23)의 전방으로 연결되는 로라축(24)의 외경에 히팅부재(25)가 설치되어 전원의 공급으로 소정의 온도를 제공하도록 하며, 상기 히팅부재(25)의 외경에는 탄소섬유(15)를 가압하여 냉각 또는 건조시키며 원하는 굵기로 형성되어 공급되도록 하는 히팅 건조로라(21)가 지그재그 형태로 다수 개가 연결되는 것이다.
도 5는 본 발명의 꼬임장치에 대한 설치상태 정면 단면도이고, 도 6은 본 발명의 꼬임장치에 대한 설치상태 측면 단면도를 나타낸 것이다.
탄소섬유(15)가 필름형태로 소정의 두께를 갖도록 히팅 건조장치(20)를 통과하여 제1 보빈힌지(26)에서 제2 보빈힌지(27)로 공급되도록 설치하고, 상기 제2 보빈힌지(27)는 후방의 힌지축(28)이 힌지 기둥(29)으로 몸체(60)에 연결되어 있다.
상기 제2 보빈힌지(27)의 하측에 설치하는 트레버스장치(30)는 트레버스 모터(31)에서 동력이 제공되는 왕복 이동대(32)로 이루어지며, 상기 왕복 이동대(32)의 외측에는 트레버스(33)가 설치되어 탄소섬유(15)와 필라멘트 섬유(71)를 하측으로 공급하도록 설치되고, 트레버스 받침대(34)에 의해 회전 원판(57)에 연결되어 있는 것이다.
상기 트레버스장치(30)의 하측에 설치하는 와인딩장치(40)는 보빈 모터(41)에서 동력이 제공되어 회전하는 보빈(42)이 보빈 커버(43)의 내부에 설치되며, 상기 보빈(42)의 한 부분에는 속도센서(44)가 설치되어 있고, 상기 보빈(42)은 회전 원판(57)의 상측에서 동시에 회전하도록 설치되어 있다.
상기 와인딩장치(40)의 하측에 설치하는 회전장치(50)는 몸체(60)의 내부에 회전 모터(51)를 설치하여 하측에 회전센서(52a)를 설치한 커플링(52)을 통하여 헬리컬 기어(53)로 회전축(54)이 회전하도록 연결하며, 상기 회전축(54)은 중공(55)이 형성되어 상측에 회전 원판(57)과 연결되어 있고, 상기 회전축(54)은 회전 안내부재(56)의 내부에서 회전하도록 설치하였다.
상기 회전 안내부재(56)는 몸체(60)에 고정되어 있고, 상기 회전축(54)의 하측에는 단자 연결구(62)가 연결되어 한쪽의 접지단자(61)와 접지상태를 유지하도록 설치하는 것이다.
상기 트레버스장치(30)와 와인딩장치(40) 및 회전장치(50)의 상측 일부는 몸체(60)의 상측에서 커버(65)로 외부로부터 보호되도록 설치되어 있다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 탄소섬유와 필라멘트 섬유용 꼬임장치는, 통전의 기능성을 갖는 탄소섬유(15)가 방사장치(10)의 방사기(11)에서 방사되어 하측의 집속로라(12)에 공급되면, 집속로라(12)는 집속모터(12a)의 동력으로 회전하면서 수조(12b)에 잠긴 상태를 유지하면서 필름 형태로 실제 사용되는 굵기보다 굵게 방사되는 탄소섬유(15)를 냉각시키면서 원하는 굵기로 조정되어 히팅 건조장치(20)에 공급되는 것이다.
히팅 건조장치(20)는 로라 모터(22)에서 스퍼어기어(23)를 통하여 로라축(24)에 동력이 전달되고, 로라축(24)에 연결된 히팅 건조로라(21)에 지그재그형태로 지나가도록 하면서 탄소섬유(15)는 젖은 상태가 건조되면서 요구하는 최종 두께로 조절되어 제1 보빈힌지(26)에 공급되는 것이다.
상측의 제1 보빈힌지(26)에 공급된 탄소섬유(15)는 필름형태로 형성되고 잔털이 다양한 방향으로 결합되어 있는 상태에서 제2 보빈힌지(27)를 통하여 트레버스장치(30)에 공급되는 것이다.
그리고 탄소섬유(15)는 쉽게 갈라지고, 약해 쉽게 단선되는 단점을 해소하기 위해 섬유 보빈(70)에 감겨있는 필라멘트 섬유(71)를 제3 보빈힌지(72)를 통하여 트레버스장치(30)에 공급되는 것이다.
상기 트레버스장치(30)에 탄소섬유(15)와 필라멘트 섬유(71)가 공급되면 트레버스(33)를 통하여 하측에 공급되고, 트레버스 모터(31)의 동력으로 왕복 이동대(32)를 통하여 트레버스(33)가 보빈(42)에 감기는 폭에서 왕복 이동하며 공급하게 되는 것이다.
상기 트레버스장치(30)를 통하여 탄소섬유(15)와 필라멘트 섬유(71)가 공급되는 와인딩장치(40)의 보빈(42)은 보빈 모터(41)의 동력을 공급받아 회전하게 되면서 일정한 폭에서 소정의 두께를 갖도록 감기게 되는 것이다.
상기 보빈(42)이 회전하는 속도는 속도센서(44)에 의해 감지되어 감기는 양을 체크할 수 있게 되고, 보빈 커버(43)에 의해 탄소섬유(15)와 필라멘트 섬유(71)가 일정한 폭과 두께를 유지할 수 있게 되는 것이다.
그리고 회전장치(50)는 회전모터(51)의 동력이 커플링(52)을 통하여 헬리컬 기어(53)에서 회전축(54)을 회전시키게 되므로 회전축(54)의 상측에 연결된 회전 원판(57)이 회전하게 된다.
상기 회전 원판(57)이 회전하면서 상측에 설치한 와인딩장치(40)와 트레버스 받침대(34)의 상측에 설치한 트레버스장치(30)가 동시에 회전하게 되므로 탄소섬유(15)와 필라멘트 섬유(71)가 꼬임되며 보빈(42)에 감기는 것이다.
상기 회전 원판(57)이 회전하면서 하측에 설치한 균형추(58)를 통하여 어느 한쪽으로 기울어지지 않고 원주방향으로 정확한 회전이 제공되는 것이며, 접지단자(61)가 회전하는 단자 연결구(62)와 항상 접지된 상태를 제공하므로 트레버스장치(30)와 와인딩장치(40)에 전원을 공급하는 것이다.
상기 탄소섬유(15)와 필라멘트 섬유(71)가 꼬이면서 필름형태의 탄소섬유(15)는 필라멘트 섬유(71)와 함께 원형으로 형성되며 보빈(42)에 감기게 되므로 탄소섬유(15)의 잔털을 필라멘트 섬유(71)가 감싸 감기게 되면서 잔털에 의해 보빈(42)에 감긴 상태에서 서로 붙어 풀리지 않는 단점을 해소하여 서로 붙지 않고 잘 풀리도록 하는 것이며, 탄소섬유(15)가 약해 쉽게 단선되는 단점이 필라멘트 섬유(71)와 꼬임을 통한 합사를 통해 강성을 향상시키고 실이 갈라지지 않고 장력이 형성되도록 하는 것이다.
탄소섬유(15)와 필라멘트 섬유(71)가 합사된 실은 통전효과를 제공하며, 의류, 신발과 같은 다양한 종류의 원단을 직조하여 제공하는 것이다.
본 발명은 필라멘트 섬유를 방사하여 건조한 후 보빈힌지를 거쳐 트레버스장치에서 탄소섬유와 함께 공급하여 와인딩장치의 보빈에 합사하면서 꼬아서 감기도록 함으로써 잔털이 서로 붙는 것을 방지하여 실이 잘 풀리도록 하고, 쉽게 단선되는 단점을 해소하게 강성을 향상시키는 매우 유용한 발명을 제공하는 것이다.
10 : 방사장치 11 : 방사기
12 : 집속 로라 12a : 집속모터
12b : 수조 15 : 탄소섬유
20 : 히팅 건조장치 21 : 히팅 건조로라
22 : 로라 모터 23 : 스퍼어 기어
24 : 로라축 25 : 히팅부재
26 : 제1 보빈힌지 27 : 제2 보빈힌지
28 : 힌지축 29 : 힌지 기둥
30 : 트레버스장치 31 : 트레버스 모터
32 : 왕복 이동대 33 : 트레버스
34 : 트레버스 받침대 40 : 와인딩장치
41 : 보빈 모터 42 : 보빈
43 : 보빈 커버 44 : 속도센서
50 : 회전장치 51 : 회전모터
52 : 커플링 53 : 헬리컬 기어
54 : 회전축 55 : 중공
56 : 회전 안내부재 57 : 회전원판
58 : 균형추 60 : 몸체
61 : 접비단자 62 : 단자 연결구
65 : 커버 70 : 섬유보빈
71 : 필라멘트 섬유 72 : 제3 보빈힌지

Claims (4)

  1. 방사기(11)에 의해 탄소섬유(15)를 방사하는 방사장치(10)의 하측에 설치하며 수조(12b)에 잠긴 집속로라(12)에 탄소섬유(15)가 집속한 후 공급되고, 히팅 건조장치(20)에 설치한 다수의 히팅 건조로라(21)를 탄소섬유(15)가 지그재그 형태로 지나며 건조되어 공급되는 꼬임장치에 있어서,
    상기 탄소섬유(15)가 공급되는 제1 보빈힌지(26)와 제2 보빈힌지(27)가 설치되고, 제2 보빈힌지(27)의 일측으로 섬유 보빈(70)에 감겨진 필라멘트 섬유(71)를 공급하는 제3 보빈힌지(72)가 설치되며,
    상기 제2 보빈힌지(27)의 하측으로 왕복 이동대(32)에 의해 왕복 이동되며 탄소섬유(15)와 탄소섬유(62)가 공급되는 트레버스(33)가 트레버스 받침대(34)의 하측에 회전 원판(57)과 연결되는 트레버스장치(30)와;
    상기 트레버스장치(30)의 하측에 설치되며 탄소섬유(15)와 탄소섬유(62)가 감기고 독립되게 회전하는 보빈(42)이 하측의 회전원판(57)과 연결되는 와인딩장치(40)와;
    상기 와인딩장치(40)의 하측에 설치되며 회전 원판(57)의 하측으로 연결되는 회전축(54)에서 헬리컬 기어(53)가 회전모터(51)의 동력을 전달하여 트레버스장치(30)와 와인딩장치(40)가 함께 회전하며 탄소섬유(15)와 필라멘트 섬유(71)를 꼬아 합사 시키는 회전장치(50)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소섬유와 필라멘트 섬유용 꼬임장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 트레버스장치(30)는 탄소섬유(15)와 필라멘트 섬유(71)가 공급되며 트레버스 모터(31)와 연결된 왕복 이동대(32)가 트레버스(33)를 왕복 이동시키며 탄소섬유(15)와 필라멘트 섬유(71)를 보빈(42)에 공급하고,
    상기 트레버스(33)의 하측으로 트레버스 받침대(34)가 설치되어 회전 원판(57)에 연결되도록 설치하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유와 필라멘트 섬유용 꼬임장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 와인딩장치(40)는 보빈 모터(41)가 연결되어 회전하는 보빈(42)에 보빈 커버(43)가 설치되며 상기 보빈(42)의 한 부분에 속도센서(44)가 설치되어 탄소섬유(15)와 필라멘트 섬유(71)가 꼬아져 합사되면서 보빈(42)에 일정한 폭과 두께로 감기도록 설치하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유와 필라멘트 섬유용 꼬임장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 회전장치(50)는 몸체(60)의 내부에 설치한 회전 모터(51)의 동력이 커플링(52)을 통하여 헬리컬 기어(53)로 회전축(54)에 연결되며, 상기 회전축(54)의 내경에는 중공(55)이 형성되고 외측의 회전 안내부재(56)로 몸체(60)에 회전 가능하게 설치된 후 회전축(54)의 상측에 균형추(58)가 설치된 회전 원판(57)이 연결되고, 상기 회전축(54)의 하측에서 단자 연결구(62)가 접지 단자(61)와 연결되어 트레버스장치(30)와 와인딩장치(40)를 함께 회전시키도록 설치하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유와 필라멘트 섬유용 꼬임장치.
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